(57)【要約】【課題】取付体からの圧電体の分離を容とし、鉛を含有する圧電体の回収を確実としたことを目的とするものである。【解決手段】取付体としての整合層１に接合材料２を介して圧電体３が接合されている。この接合材料は、圧電体３の一方の電極作用も発揮させるために、粘着剤中にカーボン繊維を混入ことで構成され、厚みは５〜３０μｍ程度である。そして、整合層１にシート状の粘着剤をラミネータによって加圧して貼り付け、次いで、シート基材を剥離し、圧電体３を貼り合わせ、加圧する。その結果、鉛を含有する圧電体３を容易、かつ確実に分離できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合材料を介して圧電体を取付体に接合し、前記接合材は、熱により接合強度が低下する材料で構成した超音波振動子。
【請求項２】
接合材料を介して圧電体を取付体に接合し、前記接合材は、光により接合強度が低下する材料で構成した超音波振動子。
【請求項３】
接合材料を介して圧電体を取付体に接合し、前記接合材は、化学処理により接合強度が低下する材料で構成した超音波振動子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波振動子を少なくとも１対配置した超音波式流れ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量や流速測定に用いられる超音波振動子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の超音波振動子は、圧電体に音響整合層を直接的に接着したものとか、或いは、図４に示すように、キャップ状の導電性ケース２１の頂壁内面に圧電体２２を接着し、さらに同頂壁外面には音響整合層２３を接着により固定したものがあった。
【０００３】
ケース２１の下方開放部は導電性のベース２４で閉塞してある。そして、このベース２４には一方の端子２５が電気的に接続した状態で、他方の端子２６が絶縁材２７を介してそれぞれ配設してある。
【０００４】
つまり、圧電体２２の上面電極はケース２１およびベース２４を介して一方の端子２５に、下面電極はリード線２８を介して他方の端子２６にそれぞれ接続してある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７００１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来構成では使用後の廃棄時、あるいは、製造工程において接着不良が起こったときなどに音響整合層、或いは、ケースから圧電体を容易にかつ完全に分離することが困難であった。周知のように圧電体は、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛などのように鉛を含有するもので、そのため、廃棄時などに分別回収に手間がかかる上、鉛の廃棄について環境面での課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧電体を容易に分離できるようにしてその廃棄処分を合理的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために本発明の超音波振動子は、接合材料を介して圧電体を取付体に接合し、前記接合材は、熱により接合強度が低下する材料で構成したもので、圧電体の分離が容易にできることとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の超音波振動子によれば、取付体と圧電体との分離・分解が容易にできるため、廃棄時に圧電体を除いた取付体のみを対象にでき、合理的な処分が可能となる。また鉛を含有する圧電体は環境に悪影響を与えない形で処理できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態は、接合材料を介して圧電体を取付体に接合し、前記接合材は、所定の処理で接合強度が低下する材料で構成したものである。
【００１０】
具体的なものとしては、熱により接合強度が低下する材料、光により接合強度が低下する材料、或いは、化学処理により接合強度が低下する材料で構成する。そしてこれら超音波振動子を少なくとも１対配置して流体の流速、流量などを測定する超音波式流れ測定装置に適応できるものである。
【００１１】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１において、取付体となる整合層１に接合材料２を介して圧電体３が接合され、これによって超音波振動子４が構成されている。
【００１３】
前記接合材料２は圧電体３の一方の電極部ともなるもので、そのために導電性を有する粘着剤から構成されている。
【００１４】
以上のように構成された超音波振動子４について、以下その作用を説明する。
【００１５】
取付体となる整合層１は、エポキシ樹脂とガラスバルーンとの混合成型物である。接合材料２となる導電性粘着剤は、圧電体３と整合層１とを直接接合するシート状のものであり、厚みは５〜３０μｍ程度である。導電性粘着剤は粘着剤中にカーボン繊維を混入ことで得られるもので、整合層１にシート状の粘着剤をラミネータによって加圧して貼り付ける。次いで、整合層１に貼り付けた導電性粘着剤のシート基材を剥離し、圧電体３を貼り合わせ、加圧する。
【００１６】
以上のような手順で超音波振動子４は製造される。しかしながら、廃棄時、あるいは、製造工程において貼り合わせ不良が起こったときなどに剥離する必要がある。
【００１７】
圧電体３と整合層１とを分離する手段は、例えば熱によって行う。接合材料２となる導電性粘着剤は、例えば熱発泡剤を添加した導電性粘着テープを使用する。熱発泡剤を添加した導電性粘着テープは、加熱によって発泡剤が熱反応することによって気体を発生して発泡し、導電性粘着テープと整合層１との接合部、あるいは、導電性粘着テープと圧電体３との接合部の接着面積が低下し、接着強度が低下することで５ｋｇｆ／ｃｍ２程度の弱い引っ張り応力によって容易かつ完全に分離することができる。加熱方法は、オーブンで行い、加熱温度は１００℃程度で行う。
【００１８】
他の所定の手段は、紫外線を用いてもよい。この場合の接合材料２は、例えば、紫外線硬化粘着剤とする。紫外線硬化粘着剤は、剥離時に接合部に紫外線を照射することによって、粘着剤が硬化収縮し、その応力によって接着力が低下し、弱い力で圧電体３と整合層１とを容易かつ完全に分離することができる。
【００１９】
この例の前提は整合層１が紫外線を透過することが必要である。前記したように、整合層１がエポキシ樹脂とガラスバルーンとの混合成型物である場合、このガラスバルーンを通して紫外線が透過することが考えられる。
【００２０】
その他の所定の手段は、化学的処理によって行う。接合材料２である粘着剤は例えばポリビニルアルコールを使用する。化学的処理は、水あるいはアルコールなどの溶剤に浸漬することによって行う。ポリビニルアルコール系粘着剤は、水に浸漬することにより溶解し、圧電体３と整合層１とを容易かつ完全に分離することができる。
【００２１】
以上のように、本実施の形態においては、圧電体３と整合層１との接合材料２として導電性粘着剤を用いることにより、圧電体３を容易、かつ確実に分離でき、鉛の廃棄について環境面での課題を解決することができる。
【００２２】
因みに、従来の接着剤による接合では、１００〜４００ｋｇｆ／ｃｍ２の大変強い強度で接着されているために、分離時に圧電体が破壊して整合層から完全に分離することが困難であった。
【００２３】
図２に示すものは、圧電体３の上下両面に電極５，６を形成したものの例で、上部電極５と整合層１とを先の接合材料２で接合したものである。
【００２４】
この場合、接合材料２の接合強度低下手段としては、熱、化学処理手段が適している。
【００２５】
なお、所定の手段は、熱、光、化学的処理を複数同時に行ってもよい。また、本実施の形態では整合層と圧電体との接合について述べたが、図３に示した従来例のように、ケースの頂壁内面に圧電体を接合した超音波振動子においても同様のことが言えるものである。
【００２６】
（実施の形態２）
図３は、流体の流れ測定装置に採用した例で、流体通路１１の流れ方向上手側と下手側に先の超音波振動子４を一対配置したものである。具体的には流体通路１１を流れる流体中を斜めに横断するごとく超音波伝播が行われるようにしてあり、流体通路１１に斜めに開口する空間１２，１３にシール材１４，１５を介して先の超音波振動子４が気密に収納してある。
【００２７】
シール材１４として、流体がＬＰガスの場合は、同ＬＰガスに耐性を有するニトリルブチル（ＮＢＲ）などを用いる。
【００２８】
超音波は上流側の超音波振動子４から送信された超音波が流体中を流れ順方向に伝搬して下流側の超音波振動子４に受信され、次いで下流側の超音波振動子４から送信された超音波が流体中を流れ逆方向に伝搬して上流側の超音波振動子４に受信され、計測手段１６が上記伝搬時間差を測定する。
【００２９】
上記の時間差から演算手段１７はそのとき時々の流体流速を演算し、必要であればその流速に流体通路１１の断面積および係数を乗じて流量を演算するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかる超音波振動子によれば、取付体と圧電体との分離・分解を容易にできたため、廃棄時に圧電体を除いた取付体のみを対象にでき、合理的な処分が可能となり、流体の流れ計測装置のみならず多用途への展開が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態における超音波振動子断面図
【図２】本発明の他の実施の形態における超音波振動子断面図
【図３】本発明の超音波振動子に用いた超音波流れ測定装置の断面図
【図４】従来の超音波振動子の断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  取付体（整合層）
２  接合材料
３  圧電体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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