JPH051789Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、長尺状よりなり、その一端に圧電型
検知素子を設けて、これを超音波洗浄装置などの
液中に挿入し、検知素子により誘起される出力電
圧の大きさから液中における各点の超音波強度及
び音圧分布状態を測定する液中用音響測定子に関
するものである。

＜従来技術＞ この種、液中用音響測定子として実開昭54−
51886号に開示されているように、絶縁ゴムより
なる帯状リード部の一端部に、ゴムと圧電磁器粉
末の複合物圧電シートと正負電極シートによりバ
イモルフ状に構成して検知素子を液密的に封入し
たものは公知である。このように合成ゴム等の圧
電シートを絶縁ゴムの帯状リード部で被覆して積
層状に構成したのは、同様なゴム材料を選択する
ことにより画一的に積層して同時加硫により構成
できるから、製造が容易であること、及び圧電シ
ートを帯状リード部で一体的に被覆するものであ
るから密封性が良い等の理由により採択されたも
のである。

また上記のように検知素子を音響インピーダン
スの低い圧電材料である複合物圧電シートにより
構成したばあいには液体と音響的に良く整合する
ので、高感度を呈する利点が認められる。

＜考案が解決しようとする課題＞ しかるに上述の従来構成にあつては検知素子を
保持する帯状リード部が可撓性を有するため、液
体の圧力又は抵抗を受けて帯状リード部が容易に
湾曲し、検知素子を液体の奥深く挿入できなかつ
たり、また高速で走査することができないと言う
欠点があり、比較的深度が低く、かつ固定して用
いる場合にのみ有用性があつた。従つて、上記構
成にあつてはその用途に限界を生じていた。

本考案は、かかる従来欠点のない液中用音響測
定子の提供を目的とするものである。

＜課題を解決するための手段＞ 本考案は、二枚の複合物圧電シートの積層面に
正電極シートを介在すると共に圧電シートの外面
に負電極シートを貼着してなるバイモルフ状圧電
型検知素子の、その一部を、アース導体を兼ねる
細長い金属パイプの一端面に形成したスリツトに
挿入保持して、検知素子２の他部を金属パイプか
ら垂下状に露出し、前記パイプの他端面には前記
検知素子の正電極シートとリード線を介して導通
する針状端子と、同じく検知素子の負電極シート
と金属パイプを介して導通する筒状端子とを具備
するコネクタを装着する共に、金属パイプの一端
部から垂下状に露出する検知素子の露出部を絶縁
ゴムよりなる保護層で液密的に被覆したことを特
徴とするものである。

＜作用＞ 圧電型検知素子を金属パイプの一端面に形成し
たスリツトに挿入保持してその一部を露出し、こ
れにより外面に配設された負電極シートがスリツ
トの内面に密着して金属パイプと電気的に接続さ
れる。またスリツトにより前記検知素子は両側か
ら剛性体に挟まれることとなるから、その保持が
堅牢となる。

金属パイプの他端面には検知素子の正電極シー
トと導通する針状端子と、負電極シートと金属パ
イプを介して導通する筒状端子とを具備するコネ
クタが装着されるから、これにより外部回路との
接続が随意になされる。

そして、金属パイプにより液圧に負けない所要
の剛性が具備されると共に、検知知素子の露出部
は絶縁ゴムよりなる保護層で液密的に被覆され
る。

さらには、検知知素子は金属パイプから露出す
ることにより、その露出部で、超音波の音圧によ
り等方的圧縮応力を受けて、信号出力を生ずるも
のであり、その露出面積に比例する大きな信号を
取りだすことができる。

＜実施例＞ 第１図について本考案の一実施例を説明する。

図中１は50〜100cm程度の長さ寸法と３〜5φmm
の外形寸法をもつ細長い金属よりなるパイプであ
つて、一端面に浅いスリツト部１ａを形成してな
る。前記スリツト部１ａには圧電型検知素子２が
嵌着される。

検知素子２は、フツ素ゴム等の合成ゴムとチタ
ン酸ジルコン酸鉛等の圧電磁器粉末との複合物圧
電材料よりなる二枚の圧電シート２ａ，２ｂを、
分極方向が逆となるように正電極シート２ｃを介
して積層し、さらに同シート２ａ，２ｂの外面に
負電極シート２ｄ，２ｅを貼りあわせてこれらを
圧電シートの加硫処理下で同時結合することによ
り構成されるバイモルフ状構造からなる。尚、前
記正電極シート２ｃからは脚部２c₁が延設されて
いる。

この検知素子２の保持を第２図に従つて詳細に
説明する。

あらかじめスリツト部１ａの底面１a₃上には円
板状絶縁シート３を装着する。そして、該シート
３の切欠孔に正電極シート２ｃから延設した脚部
２c₁を挿入して、検知素子２をスリツト部１ａ内
に嵌入し、その下半分をパイプ１の下端から垂下
状に露出し、該露出部を信号検出部とする。この
状態で、スリツト部１ａの両側面１a₁，１a₂に検
知素子２の負電極シート２ｄ，２ｅが面接触し
て、検知素子２とパイプ１との電気的接続が確保
されると共に、該検知素子２は剛性を有する両側
面１a₁，１a₂により挟持されて堅牢に保持される
こととなる。

また、スリツト部１ａの底面１a₃上には円板状
絶縁シート３が装着されるから、該検知素子２の
端面は絶縁シート３に当接して、正電極シート２
ｃとパイプ１とが電気的に絶縁される。

尚、絶縁シート３は検知素子の正電極シート２
ｃを露出する外縁がスリツト部の底面１a₃に接触
して短絡するのを防止するものであるが、正電極
シート２ｃの外形寸法を圧電シート２ａ，２ｂの
それよりも小さくして正電極シート２ｃの外縁が
露出しないように圧電シート２ａ，２ｂ内に封入
した場合には、上記絶縁シート３を省略すること
ができる。

前記検知素子２は、スリツト部１ａに嵌着した
状態で、パイプ１の一端部外周面をモールドした
保護層４により液密的に被覆される。この保護層
４は外部から液体、湿分の侵入を防止するため、
耐水性の優れたフツ素ゴム等の絶縁ゴムにより構
成される。

前記パイプ１の他端面にはコネクタ５が装着さ
れる。このコネクタ５は、検知素子２の正電極シ
ート２ｃの脚部２c₁とリード線６を介して接続す
る針状端子５ａと、同じく素子の負電極シート２
ｄ，２ｅとパイプ１を通して接地接続する筒状端
子５ｂと、これら端子５ａ，５ｂ間を絶縁する絶
縁碍管５ｃよりなり、レコーダ等の測定装置から
延長した信号搬送用コード（図示しない）を連結
する。

いま、上記構成からなる音響測定子のコネクタ
５をレコーダ等の測定装置から延設された信号搬
送用コードに連結し、測定子のパイプ１を把持し
てその下端に設けた検知素子２を、例えば超音波
洗浄装置の洗浄液中に挿入して所定の部位に位置
決めすると、その位置を通過する超音波の音圧に
より検知素子２の露出部が等方的圧縮応力を受け
て圧電シート２ａ，２ｂを機械的歪を生じさせ、
前記音圧に比例した出力電圧を誘起し、これを上
記測定装置に入力し、その大きさを測定すること
によつて検知素子２の位置する超音波強度を知る
ことができる。また走査装置を用いて音響測定子
の検知素子２を洗浄液中にてＸ−Ｙ軸方向又はＸ
−Ｙ−Ｚ軸方向に走査することによつて洗浄液中
の音場分布状態も測定することができる。

この走査する際には音響測定子は液の大きな抵
抗を受けるが、パイプ１は金属製で、剛性を備え
ていると共に、検知素子２はスリツト部１ａによ
り挟持されて、堅牢に保持されているから、該液
圧に対抗できることとなると共に、その一部をパ
イプ１から露出させ、該露出部を信号検出部とし
ているから、その露出面積に比例する大きな出力
信号を取り出すことが可能となる。

＜考案の効果＞ 本考案の液中用音響測定子は、以上の構成から
なり、 イ 特にバイモルフ状圧電型検知素子の一部を剛
性のある金属材料からなるパイプ部材を用いて
保持するようにしているから、従来のように液
体の圧力又は抵抗により湾曲を受けることなし
に検知素子を液中の所定部位に正確かつ迅速に
位置決めすることがきるだけでなく、高速走査
が可能となり、液中の音場分布状態の測定にも
対応できる。

しかも、検知素子はその他部を金属パイプの
下端から垂下状に露出して、その露出部で超音
波の音圧を受けるようにしているものであり、
充分な信号出力を確保することができる。

さらには、金属パイプで、バイモルフ状圧電
型検知素子を保持した単純構成であるから、製
造が簡単で取扱いが容易である。

ロ 金属パイプの一端面にスリツトを形成し、そ
のスリツトに検知素子を嵌着することにより剛
性体で保持固定するようにしたので、外部から
の振動、衝撃により検知素子が揺動して、リー
ド線との接続部分に断線をきたすことがない。

ハ 絶縁ゴムよりなる保護層で検知素子を液密的
に被覆しているので、液体が侵入して検知素子
の性能、電気絶縁性を劣化するという危惧を解
消できる。

ニ 金属パイプ自体をアース導体として兼ねさせ
たので、検知素子の各種電極シートとコネクタ
の各端子との電気的接続は、正電極シートと針
状端子を接続する一本のリード線で足り、面倒
な配線作業を簡略化できる。

ホ コネクタと、外部接続コードとの電気的連結
によつて通電が確保され、それ自体ではリード
線が引出されていないから、持ち運び容易で取
り扱いが簡単となる。

而して、これらの各諸要素が有機的に結合し
て、種々の条件及び用途に適合し得る簡便な音響
測定子を提供し得る優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る音響測定子を示し、Ａは
要部を断面で示す正面図、ＢはＡ図イ−イ線に沿
つて断面とした平面図、第２図は上記本考案の測
定子の端面部を示し、Ａは金属パイプ１のスリツ
ト部１ａから絶縁シート３、検知素子２を分離し
た状態の斜視図、Ｂは同じく組付け状態の斜視図
である。 １……パイプ、１ａ……スリツト部、２……検
知素子、２ａ，２ｂ……圧電シート、２ｃ……正
電極シート、２ｄ，２ｅ……負電極シート、３…
…絶縁シート、４……保護層、５……コネクタ、
５ａ……針状端子、５ｂ……筒状端子、６……リ
ード線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 二枚の複合物圧電シート２ａ，２ｂの積層面に
   正電極シート２ｃを介在すると共に圧電シートの
   外面に負電極シート２ｄ，２ｅを貼着してなるバ
   イモルフ状圧電型検知素子２の、その一部をアー
   ス導体を兼ねる細長い金属パイプ１の一端面に形
   成したスリツト１ａに挿入保持して、検知素子２
   の他部を金属パイプから垂下状に露出し、前記パ
   イプ１の他端面には前記検知素子の正電極シート
   ２ａとリード線６を介して導通する針状端子５ａ
   と、同じく検知素子２の負電極シート２ｄ，２ｅ
   と金属パイプ１を介して導通する筒状端子５ｂと
   を具備するコネクタ５を装着すると共に、金属パ
   イプの一端部から露出する検知素子２の露出部を
   絶縁ゴムよりなる保護層４で液密的に被覆したこ
   とを特徴とする液中用音響測定子。