JPH06160136A - 音波センサ - Google Patents
音波センサInfo
- Publication number
- JPH06160136A JPH06160136A JP4332295A JP33229592A JPH06160136A JP H06160136 A JPH06160136 A JP H06160136A JP 4332295 A JP4332295 A JP 4332295A JP 33229592 A JP33229592 A JP 33229592A JP H06160136 A JPH06160136 A JP H06160136A
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- JP
- Japan
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- sound wave
- wave sensor
- ultrasonic
- vibrating element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 音波センサの振動素子と被振動部材との接合
力を向上させる。 【構成】 樹脂製の管路２に渦発生体３を設け、渦発生
体３の下流側にホルダ部４，５を設ける。ホルダ部４，
５の底部の被振動部材14，15に粘着性接合材16，17を介
して超音波送受信素子８，９を接合する。ホルダ部４，
５の開口部にプラグ10，11を超音波溶着し、プラグ10，
11の凸部10a ，11a と超音波送受信素子８，９の間に圧
縮状態の弾性部材12，13を介装する。弾性部材12，13の
弾性力によって超音波送受信素子８，９を振動板14，15
に押圧させる。粘着性接合材16，17の粘着力によって超
音波送受信素子８，９と被振動部材14，15との接合力が
向上して熱や振動による剥離が生じにくくなる。その結
果、音波センサの耐久性および信頼性が向上する。ま
た、ホルダ部４，５とプラグ10，11との超音波溶着が可
能となり生産性が向上する。
力を向上させる。 【構成】 樹脂製の管路２に渦発生体３を設け、渦発生
体３の下流側にホルダ部４，５を設ける。ホルダ部４，
５の底部の被振動部材14，15に粘着性接合材16，17を介
して超音波送受信素子８，９を接合する。ホルダ部４，
５の開口部にプラグ10，11を超音波溶着し、プラグ10，
11の凸部10a ，11a と超音波送受信素子８，９の間に圧
縮状態の弾性部材12，13を介装する。弾性部材12，13の
弾性力によって超音波送受信素子８，９を振動板14，15
に押圧させる。粘着性接合材16，17の粘着力によって超
音波送受信素子８，９と被振動部材14，15との接合力が
向上して熱や振動による剥離が生じにくくなる。その結
果、音波センサの耐久性および信頼性が向上する。ま
た、ホルダ部４，５とプラグ10，11との超音波溶着が可
能となり生産性が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波渦流量計等に用
いられる音波センサの改良に関するものである。
いられる音波センサの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】音波センサを用いて管路内の流体の流量
を計測する流量計として超音波流量計や超音波渦流量計
がある。
を計測する流量計として超音波流量計や超音波渦流量計
がある。
【０００３】例えば、超音波渦流量計は、被計測流体
（以下、流体という）が流れる管路内に渦発生体を設
け、この渦発生体の下流側の管路壁の外側に、超音波を
送受信する一対の音波センサを管路をはさんで互いに対
向させて設けた構成となっており、送信側の音波センサ
から管路内に送信されて流体中を伝播した超音波を受信
側の音波センサで受信するようになっている。そして、
流体の流れによって渦発生体の下流側に生成されるカル
マン渦による超音波の位相変調を検出することにより管
路内の流体の流量を計測する。
（以下、流体という）が流れる管路内に渦発生体を設
け、この渦発生体の下流側の管路壁の外側に、超音波を
送受信する一対の音波センサを管路をはさんで互いに対
向させて設けた構成となっており、送信側の音波センサ
から管路内に送信されて流体中を伝播した超音波を受信
側の音波センサで受信するようになっている。そして、
流体の流れによって渦発生体の下流側に生成されるカル
マン渦による超音波の位相変調を検出することにより管
路内の流体の流量を計測する。
【０００４】一般に、超音波渦流量計に装着される音波
センサは、ステンレス等の金属または樹脂からなる有底
筒状のホルダ内に、超音波を送信または受信する振動素
子が収納されており、ホルダの開口部にはプラグが装着
された構成となっている。なお、従来、金属製のホルダ
ではプラグは溶接されており、樹脂製のホルダではプラ
グは螺着されている。そして、振動素子とプラグとの間
にはばね部材が介装され、このばね部材によって振動素
子がホルダ底部の被振動部材に押圧されており、被振動
部材を介して超音波を送信または受信するようになって
いる。
センサは、ステンレス等の金属または樹脂からなる有底
筒状のホルダ内に、超音波を送信または受信する振動素
子が収納されており、ホルダの開口部にはプラグが装着
された構成となっている。なお、従来、金属製のホルダ
ではプラグは溶接されており、樹脂製のホルダではプラ
グは螺着されている。そして、振動素子とプラグとの間
にはばね部材が介装され、このばね部材によって振動素
子がホルダ底部の被振動部材に押圧されており、被振動
部材を介して超音波を送信または受信するようになって
いる。
【０００５】ところで、振動素子と被振動部材との密着
が不充分であると超音波の伝達効率が著しく低下する。
そこで、従来、振動素子と被振動部材との密着性をよく
するために、振動素子と被振動部材との接合面にシリコ
ンゴム等の充填材を介装するようにしている。
が不充分であると超音波の伝達効率が著しく低下する。
そこで、従来、振動素子と被振動部材との密着性をよく
するために、振動素子と被振動部材との接合面にシリコ
ンゴム等の充填材を介装するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の音波センサでは、シリコンゴム等の充填材を可塑化
された状態で使用しており、この充填材は粘着性がなく
接着力も小さなものであるため、振動や温度変化によっ
て剥離しやすく、振動素子と被振動部材との密着性が損
なわれるやすいという問題がある。このため、樹脂製の
ホルダにプラグを超音波溶着しようとした場合、超音波
溶着時の振動により充填材が剥離して音波センサとして
の特性が得られなくなるので、このことがホルダとプラ
グとの超音波溶着の大きな阻害要因となっている。
来の音波センサでは、シリコンゴム等の充填材を可塑化
された状態で使用しており、この充填材は粘着性がなく
接着力も小さなものであるため、振動や温度変化によっ
て剥離しやすく、振動素子と被振動部材との密着性が損
なわれるやすいという問題がある。このため、樹脂製の
ホルダにプラグを超音波溶着しようとした場合、超音波
溶着時の振動により充填材が剥離して音波センサとして
の特性が得られなくなるので、このことがホルダとプラ
グとの超音波溶着の大きな阻害要因となっている。
【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、振動素子と被振動部材との密着性を向上させた
音波センサを提供することを目的とする。
であり、振動素子と被振動部材との密着性を向上させた
音波センサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、振動素子を被振動部材に接合させ、該
被振動部材を介して音波を送信または受信する音波セン
サにおいて、前記振動素子と前記被振動部材との間に粘
着性接合材を介装したことを特徴とする。
解決するために、振動素子を被振動部材に接合させ、該
被振動部材を介して音波を送信または受信する音波セン
サにおいて、前記振動素子と前記被振動部材との間に粘
着性接合材を介装したことを特徴とする。
【０００９】また、管路内の流体の流量を計測するため
に、振動素子を管路壁に接合させ、該管路壁を介して前
記管路内に音波を送信または前記管路内の音波を受信す
るようにした音波センサにおいて、前記振動素子前面と
前記管路壁との間に粘着性接合材を介装し、前記振動素
子背面に該振動素子を前記管路壁に押圧する弾性部材を
設けたことを特徴とする。
に、振動素子を管路壁に接合させ、該管路壁を介して前
記管路内に音波を送信または前記管路内の音波を受信す
るようにした音波センサにおいて、前記振動素子前面と
前記管路壁との間に粘着性接合材を介装し、前記振動素
子背面に該振動素子を前記管路壁に押圧する弾性部材を
設けたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】このように構成したことにより、振動素子と被
振動部材または管路壁とが粘着性接合材によって接合さ
れるので、粘着性接合材の粘着力によって振動素子と被
振動部材または管路壁との接合力が向上して熱や振動に
よる剥離が発生しにくくなる。
振動部材または管路壁とが粘着性接合材によって接合さ
れるので、粘着性接合材の粘着力によって振動素子と被
振動部材または管路壁との接合力が向上して熱や振動に
よる剥離が発生しにくくなる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、本実施例では、本発明の音波セン
サを渦流量計に適用した場合について説明する。
細に説明する。なお、本実施例では、本発明の音波セン
サを渦流量計に適用した場合について説明する。
【００１２】図１に示すように、渦流量計１は、円筒状
の樹脂製の管路２内に流体の流れの方向（図中の太矢印
参照）に略直交する方向に延びる渦発生体３が設けられ
ている。管路２の渦発生体３の下流側の側壁の外周部に
は流体の流路をはさんで互いに対向する部位に一対の音
波センサ４，５が設けられている。ここで、管路２の材
質としては、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケト
ン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の合成
樹脂がある。
の樹脂製の管路２内に流体の流れの方向（図中の太矢印
参照）に略直交する方向に延びる渦発生体３が設けられ
ている。管路２の渦発生体３の下流側の側壁の外周部に
は流体の流路をはさんで互いに対向する部位に一対の音
波センサ４，５が設けられている。ここで、管路２の材
質としては、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケト
ン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の合成
樹脂がある。
【００１３】音波センサ４，５は、樹脂製の管路２と一
体に成形された円筒状のホルダ部６，７内に、振動素子
としてそれぞれ超音波送信素子８と超音波受信素子９が
収納されており、ホルダ部６，７の開口部には、管路２
およびホルダ部６，７と同様の材質のプラグ10，11が溶
着されている。超音波送受信素子８，９とプラグ10，11
の凸部10a ，11a の間には、シリコンゴム等の弾性部材
が12，13が圧縮された状態で介装されており、弾性部材
12，13の弾性力によって超音波送受信素子８，９が管路
壁を構成するホルダ部６，７の底部の被振動部材14，15
に押圧されている。また、超音波送受信素子８，９と被
振動部材14，15との間には、その隙間を充填するために
適度な粘着力を有する粘着性接合材16，17が介装されて
いる。この粘着性接合材としては、例えば「東レ ダウ
コーニング シリコーン株式会社」製の「シリコンゲル
（ＳＥ１８８０ゲル）」が適している。
体に成形された円筒状のホルダ部６，７内に、振動素子
としてそれぞれ超音波送信素子８と超音波受信素子９が
収納されており、ホルダ部６，７の開口部には、管路２
およびホルダ部６，７と同様の材質のプラグ10，11が溶
着されている。超音波送受信素子８，９とプラグ10，11
の凸部10a ，11a の間には、シリコンゴム等の弾性部材
が12，13が圧縮された状態で介装されており、弾性部材
12，13の弾性力によって超音波送受信素子８，９が管路
壁を構成するホルダ部６，７の底部の被振動部材14，15
に押圧されている。また、超音波送受信素子８，９と被
振動部材14，15との間には、その隙間を充填するために
適度な粘着力を有する粘着性接合材16，17が介装されて
いる。この粘着性接合材としては、例えば「東レ ダウ
コーニング シリコーン株式会社」製の「シリコンゲル
（ＳＥ１８８０ゲル）」が適している。
【００１４】次に、音波センサ４，５の製造工程につい
て図２を用いて説明する。なお、送信側の音波センサ４
と受信側の音波センサ５は、超音波送信素子８と超音波
受信素子９が異なる以外、同様な構造であるから、以
下、送信側の音波センサ４についてのみ説明する。
て図２を用いて説明する。なお、送信側の音波センサ４
と受信側の音波センサ５は、超音波送信素子８と超音波
受信素子９が異なる以外、同様な構造であるから、以
下、送信側の音波センサ４についてのみ説明する。
【００１５】先ず、図２の（Ａ）に示すように、ホルダ
部６内底部の被振動部材14上に粘着性接合材16を載せ
る。粘着性接合材16として用いる上述のシリコンゲル
は、常温下で液状であり、これを加熱することで液中に
含まれる触媒の働きにより高分子化してゲル状になる。
このとき、加熱温度および時間は、一般に 100〜 150℃
で30〜60分程度であり、本実施例では 150℃で30分とし
ている。また、粘着性接合材16の膜厚は１mm以下が望ま
しい。
部６内底部の被振動部材14上に粘着性接合材16を載せ
る。粘着性接合材16として用いる上述のシリコンゲル
は、常温下で液状であり、これを加熱することで液中に
含まれる触媒の働きにより高分子化してゲル状になる。
このとき、加熱温度および時間は、一般に 100〜 150℃
で30〜60分程度であり、本実施例では 150℃で30分とし
ている。また、粘着性接合材16の膜厚は１mm以下が望ま
しい。
【００１６】次に、図２の（Ｂ）に示すように、ホルダ
部６内の粘着性接合材16に超音波送信素子８を密着さ
せ、さらに、図２の（Ｃ）に示すように超音波送信素子
８上に弾性部材12を載せ、ホルダ部６の開口部にプラグ
10を挿入して互いの溶着部Ａを当接させる。
部６内の粘着性接合材16に超音波送信素子８を密着さ
せ、さらに、図２の（Ｃ）に示すように超音波送信素子
８上に弾性部材12を載せ、ホルダ部６の開口部にプラグ
10を挿入して互いの溶着部Ａを当接させる。
【００１７】この状態で、超音波溶着機（図示せず）に
よってプラグ10を振動（10〜30KHz）させ摩擦熱を発生
させて溶着部を溶融させる。そして、図２の（Ｄ）に示
すように、プラグ10の端部を押圧して凸部10a で弾性部
材12を圧縮させた状態でプラグ10をホルダ部６に溶着す
る。このとき、図２の（Ｃ）に示すホルダ部６の端部と
プラグ10のフランジ部との隙間ｃの寸法を管理すること
により弾性部材12の圧縮しろを所定の値に調整すること
ができる。
よってプラグ10を振動（10〜30KHz）させ摩擦熱を発生
させて溶着部を溶融させる。そして、図２の（Ｄ）に示
すように、プラグ10の端部を押圧して凸部10a で弾性部
材12を圧縮させた状態でプラグ10をホルダ部６に溶着す
る。このとき、図２の（Ｃ）に示すホルダ部６の端部と
プラグ10のフランジ部との隙間ｃの寸法を管理すること
により弾性部材12の圧縮しろを所定の値に調整すること
ができる。
【００１８】次に、以上のように構成した本実施例の作
用について説明する。
用について説明する。
【００１９】プラグ10の凸部10a に押圧され圧縮された
弾性部材10の弾性力によって超音波送信素子８が粘着性
接合材16を介して被振動部材14に押しつけられる。粘着
性接合材16の粘着力により超音波送信素子８と被振動部
材14との接合力が向上するので、振動や温度変化によっ
て超音波送信素子８と被振動部材14との間に剥離が発生
しにくくなり、音波センサ４の耐久性および信頼性が向
上する。また、ホルダ部６とプラグ10との超音波溶着が
可能となり生産性が向上する。
弾性部材10の弾性力によって超音波送信素子８が粘着性
接合材16を介して被振動部材14に押しつけられる。粘着
性接合材16の粘着力により超音波送信素子８と被振動部
材14との接合力が向上するので、振動や温度変化によっ
て超音波送信素子８と被振動部材14との間に剥離が発生
しにくくなり、音波センサ４の耐久性および信頼性が向
上する。また、ホルダ部６とプラグ10との超音波溶着が
可能となり生産性が向上する。
【００２０】上記のように振動素子と被振動部材とを粘
着性接合材（シリコンゲル）を介して接合させ、ホルダ
とプラグとを超音波溶着した場合の音波センサの出力特
性は、図４に示すようになり、超音波溶着を行わない場
合の出力特性（図３参照）に近い出力特性を得ることが
できる。なお、粘着性接合材の代わりに従来の硬化型シ
リコンゴムやエポキシ系接着剤等の粘着性のないものを
用い、ホルダとプラグとを超音波溶着した場合、何れの
場合も振動素子と被振動部材との間に剥離が発生するた
め、音波センサの出力特性は図５に示すようになり、音
波センサとしての特性が得られない。
着性接合材（シリコンゲル）を介して接合させ、ホルダ
とプラグとを超音波溶着した場合の音波センサの出力特
性は、図４に示すようになり、超音波溶着を行わない場
合の出力特性（図３参照）に近い出力特性を得ることが
できる。なお、粘着性接合材の代わりに従来の硬化型シ
リコンゴムやエポキシ系接着剤等の粘着性のないものを
用い、ホルダとプラグとを超音波溶着した場合、何れの
場合も振動素子と被振動部材との間に剥離が発生するた
め、音波センサの出力特性は図５に示すようになり、音
波センサとしての特性が得られない。
【００２１】なお、本実施例では、一例として振動素子
を収納するホルダを管路と一体に形成したものについて
説明したが、本発明はこれに限らずホルダと管路を別体
としたものに適用することもできる。また、振動素子と
して超音波を送受信する超音波振動素子を用いたものに
ついて説明したが、可聴周波数の音波を送受信する振動
素子を用いたものにも適用することができる。
を収納するホルダを管路と一体に形成したものについて
説明したが、本発明はこれに限らずホルダと管路を別体
としたものに適用することもできる。また、振動素子と
して超音波を送受信する超音波振動素子を用いたものに
ついて説明したが、可聴周波数の音波を送受信する振動
素子を用いたものにも適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の音波セン
サは、振動素子と被振動部材との間に粘着性接合材を介
装したので、振動素子と被振動部材との接合力が向上し
て熱や振動による剥離が発生しにくくなる。その結果、
音波センサの耐久性および信頼性が向上する。また、振
動素子を収納するホルダとプラグとの超音波溶着が可能
となり生産性が向上するという優れた効果を奏する。
サは、振動素子と被振動部材との間に粘着性接合材を介
装したので、振動素子と被振動部材との接合力が向上し
て熱や振動による剥離が発生しにくくなる。その結果、
音波センサの耐久性および信頼性が向上する。また、振
動素子を収納するホルダとプラグとの超音波溶着が可能
となり生産性が向上するという優れた効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例の音波センサを装着した渦流
量計の縦断面図である。
量計の縦断面図である。
【図２】図１の装置の音波センサの製造工程を示す縦断
面図である。
面図である。
【図３】振動素子を収納するホルダとプラグとを超音波
溶着しない場合の音波センサのの出力特性を示す図であ
る。
溶着しない場合の音波センサのの出力特性を示す図であ
る。
【図４】本発明の一実施例の音波センサの出力特性を示
す図である。
す図である。
【図５】従来の硬化型シリコンゴムやエポキシ系接着剤
によって振動素子と被振動部材とを接着し、振動素子を
収納するホルダとプラグとを超音波溶着した場合の音波
センサの出力特性を示す図である。
によって振動素子と被振動部材とを接着し、振動素子を
収納するホルダとプラグとを超音波溶着した場合の音波
センサの出力特性を示す図である。
２ 管路 4,5 音波センサ ８ 超音波送信素子（振動素子） ９ 超音波受信素子（振動素子） 12,13 弾性部材 14,15 被振動部材（管路壁） 16,17 粘着性接合材
Claims (2)
- 【請求項１】 振動素子を被振動部材に接合させ、該被
振動部材を介して音波を送信または受信する音波センサ
において、前記振動素子と前記被振動部材との間に粘着
性接合材を介装したことを特徴とする音波センサ。 - 【請求項２】 管路内の流体の流量を計測するために、
振動素子を管路壁に接合させ、該管路壁を介して前記管
路内に音波を送信または前記管路内の音波を受信するよ
うにした音波センサにおいて、前記振動素子前面と前記
管路壁との間に粘着性接合材を介装し、前記振動素子背
面に該振動素子を前記管路壁に押圧する弾性部材を設け
たことを特徴とする音波センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04332295A JP3143763B2 (ja) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | 音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04332295A JP3143763B2 (ja) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | 音波センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160136A true JPH06160136A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3143763B2 JP3143763B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=18253371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04332295A Expired - Lifetime JP3143763B2 (ja) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | 音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3143763B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011052866A1 (ko) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 주식회사 에이앤디코퍼레이션 | 비절단식 유량 변화 감지기 및 이를 포함하는 디스펜싱 시스템 |
| WO2015150801A1 (en) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | M-Flow Technologies Ltd | Fluid sensor |
| JP2020038065A (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 超音波流量計 |
| CN114413984A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-04-29 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 超声波水表 |
-
1992
- 1992-11-18 JP JP04332295A patent/JP3143763B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
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| WO2011052866A1 (ko) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 주식회사 에이앤디코퍼레이션 | 비절단식 유량 변화 감지기 및 이를 포함하는 디스펜싱 시스템 |
| WO2015150801A1 (en) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | M-Flow Technologies Ltd | Fluid sensor |
| CN106537097A (zh) * | 2014-03-31 | 2017-03-22 | M-弗洛科技有限责任公司 | 流体传感器 |
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| JP2020038065A (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 超音波流量計 |
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