(57)【要約】【課題】高温環境にあっても、圧電素子と、超音波送受信面との密着性を安定して確保でき、かつ、断線を抑制でき、安定した超音波送受信精度を確保可能な超音波流量計の検出器を実現する。【解決手段】圧電素子５に、ばね９、１０の反力による略同一の押圧力を与えて、圧電素子５と超音波送受信部４との密着性を向上して固定する。同時に圧電素子５への電圧印加のための回路も形成し、且つ超音波送受信部４の上端外周部が固定端部１７から荷重を受けケース１４に固定される。高温環境となり、圧電素子５と超音波送受信部４との熱膨張係数の差により応力が生じても、ばね９、１０の反力により、圧電素子５と超音波送受信部４との密着性を安定して確保でき、安定した超音波送受信精度を確保可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信するための超音波送受信部と、
上記超音波受信部と接触し、電圧を印加することにより超音波を発振する圧電素子と、
上記圧電素子に電圧を印加するための導電部と、
上記圧電素子を上記超音波送受信部に機械的に押圧する機械的押圧部材と、
を備え、流体の流量を計測することを特徴とする超音波流量計の検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波流量計の検出器において、
上記超音波送受信部と上記圧電素子とは、接着剤又はグリスからなるカップリング剤を介して互いに接触していることを特徴とする超音波流量計の検出器。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波流量計の検出器において、
上記導電部は、上記圧電素子の電極と接触する電極接触体を有し、上記電極接触体は、上記機械的押圧部材により上記圧電素子の電極に押圧されることを特徴とする超音波流量計の検出器。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波流量計の検出器において、
上記電極接触体は、金属、導電性ポリマー、導電性樹脂のいずれかからなる導電性の固体であることを特徴とする超音波流量計の検出器。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波流量計の検出器において、
上記電極接触体は、上記圧電素子の＋電極に接触する＋電極接触体と、上記圧電素子の−電極に接する−電極接触体とを有し、上記圧電素子の一方の平面に上記＋電極及び−電極が形成され、上記＋電極及び−電極の形状は、上記圧電素子の上記一方の平面の中心を通過する直線に対して対称な形状であり、上記＋電極接触体の上記＋電極に接触する面は、上記＋電極の形状と同様な形状であり、上記−電極接触体の上記−電極に接触する面は、上記−電極の形状と同様な形状であることを特徴とする超音波流量計の検出器。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波流量計の検出器において、
上記機械的押圧部材は、上記＋電極接触体を押圧する＋電極接触体用ばねと、上記−電極接触体を押圧する−電極接触体用ばねとを有し、上記＋電極接触体用ばねの上記＋電極接触体への押圧力と、上記−電極接触体用ばねの上記−電極接触体への押圧力とは、略同一であることを特徴とする超音波流量計の検出器。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波流量計の検出器において、
上部が開口され、上記超音波送受信部、上記圧電素子、上記導電部、及び上記機械的押圧手段を収容するケースと、
上記ケースの上部を覆い、上記ケースに取り付けられるカバーと、
上記カバーの上記ケースへの取付けに伴い、上記圧電素子に接近する方向に移動し、上記＋電極接触体用ばねを押圧する絶縁体の押え板と、
上記＋電極接触体用ばねの反力を、絶縁体を介して上記＋電極接触体に伝達するとともに、上記＋電極接触体用ばねの反力により上記−電極接触体用ばねを押圧する導電性のスペーサと、
上記スペーサを上記＋電極接触体に取り付けるために上記＋電極接触体に係合される導電性の導通ねじと、
上記スペーサと接触し、上記導通ねじに絶縁体を介して固定される−電圧端子と、
上記導通ねじと絶縁体との間に固定され、上記導通ねじと接触する＋電圧端子と、
を備え、上記＋電極接触体用ばね及び−電極接触体用ばねは導電性であり、
上記圧電素子の−電極と、上記−電極接触体と、上記スペーサと、上記−電圧端子とは電気的に導通する−電圧印加経路を形成し、
上記圧電素子の＋電極と、上記＋電極接触体と、上記導通ねじと、上記＋電圧端子とは電気的に導通する＋電圧印加経路を形成し、
上記−電圧印加経路と上記＋電圧印加経路とは互いに絶縁されていることを特徴とする超音波流量計の検出器。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波流量計の検出器において、
上記絶縁体の押え板の上記圧電素子に接近する方向への移動を規制する絶縁体の固定端部を備えることを特徴とする超音波流量計の検出器。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波流量計の検出器において、
上記固定端部は、上記絶縁体の押え板により、押圧され、上記超音波受信部の上記圧電素子接触する側の上端部を押圧し、上記超音波受信部が上記ケースの内面に形成された段差に押し付けられ、固定されることを特徴とする超音波流量計の検出器。
【請求項１０】
請求項６に記載の超音波流量計の検出器において、
上部が開口され、上記超音波送受信部、上記圧電素子、上記導電部、及び上記機械的押圧手段を収容するケースと、
上記ケースの上部を覆い、上記ケースに取り付けられるカバーと、
切欠が形成され、上記カバーの上記ケースへの取付けに伴い、上記圧電素子に接近する方向に移動し、上記＋電極接触体用ばねを押圧する絶縁体の押え板と、
上記＋電極接触体用ばねの反力を、絶縁体を介して上記＋電極接触体に伝達するとともに、上記＋電極接触体用ばねの反力により上記−電極接触体用ばねを押圧する導電性のスペーサと、
上記スペーサを上記＋電極接触体に取り付けるために上記＋電極接触体に係合される導電性の導通ねじと、
上記−電極接触体には切欠が形成され、この切欠に固定される−電圧端子と、
上記導通ねじと絶縁体との間に固定され、上記導通ねじと接触する＋電圧端子と、
を備え、
上記圧電素子の−電極と、上記−電極接触体と、上記−電圧端子とは電気的に導通する−電圧印加経路を形成し、
上記圧電素子の＋電極と、上記＋電極接触体と、上記導通ねじと、上記＋電圧端子とは電気的に導通する＋電圧印加経路を形成し、
上記−電圧印加経路と上記＋電圧印加経路とは互いに絶縁されていることを特徴とする超音波流量計の検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波流量計の検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水プラントや工業プラントに配置された配管内の流体の流量計測において、超音波を利用して流量を計測する超音波流量計が知られている。超音波流量計は、２個１組の検出器を有し、配管内を流れる流体の上流側、下流側としてそれぞれ一つずつ、配管に取付け、検出器から超音波を発振する。
【０００３】
発振された超音波は、流体中を透過し配管内部で反射し、もう一方の検出器に到達する。この時、配管内の流体に流れが存在すると、上流側からの発振と下流側からの発振で超音波の到達時間差が発生し、その時間差を計測することにより流量を算出する原理である。
【０００４】
超音波流量計の一例として特許文献１に記載された技術がある。特許文献１においては、異常反射波が外乱要因として作用しにくいように、振動子の前端部の周囲を取り囲む包囲部材が配置されている。
【０００５】
また、特許文献２には、管体に接する面に高分子材料のシート体を接着し、長期に安定して超音波ビームの伝達性を維持可能な超音波流量計が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、反射波が新たに生成するドップラーシフトとその他のノイズを有効に削減することができる相関式超音波流量計が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１３９６１０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７４５６７号公報
【特許文献３】特開２００３−２２２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した超音波流量計の中で、配管表面に直接超音波検出器を取付け、測定流体と検出器とが非接触の状態で計測できるものをクランプオンタイプと呼ぶ。このクランプオンタイプの場合、検出器は超音波を発振するための圧電素子と、圧電素子から発振された超音波を、配管を介して、配管内部の流体に伝達するための超音波送受信部とを有する。
【０００９】
超音波送受信部は、一般的に樹脂性であり、圧電素子は超音波送受信部へ一般的に接着剤により固定されるか、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載のように、何らかの方法で機械的に固定される。
【００１０】
また、圧電素子と超音波送受信部間には、微小な空気層を埋め、超音波エネルギーを効率良く伝えるためにグリスなどのカップリング剤が塗布される（接着剤のみでの固定の場合は、接着剤がカップリング剤を兼ねる）。
【００１１】
また、圧電素子へ電圧を印加するための回路形成は、圧電素子表面に銀などの薄膜の電極を形成し、その電極にリード線を半田付けなどにより接続し、形成する方法が一般的である。
【００１２】
ここで、超音波流量計は測定するプロセス流体の温度が配管を伝達媒体として超音波流量計の検出器にも伝達される。よって、例えば、２００°Ｃを超える高温のプロセス流体を測定するのであれば、超音波流量計は、高温環境に耐える検出器構造となっていなければならない。
【００１３】
しかし、圧電素子の超音波送受信部への固定が接着剤のみであると、検出器が高温となった場合、圧電素子と超音波送受信部との熱膨張係数の差により互いの接着面に応力が生じ固定力が失われ、超音波エネルギーの大幅な減衰が発生し故障の原因となる。
【００１４】
圧電素子の超音波送受信部への固定が接着剤ではなく、単純な機械的な固定であっても、検出器が高温環境となった場合、圧電素子と超音波送受信部との熱膨張係数の差により応力が生じ固定力が失われ、超音波エネルギーの大幅な減衰が発生し故障の原因となる。
【００１５】
また、一般的に回路形成に用いられる半田付けは、作業が煩雑であり組立リードタイムが増加することと、半田は耐熱が低く、高温流体測定時に、半田が融点に達し、断線の恐れがある。
【００１６】
本発明の目的は、高温環境にあっても、圧電素子と、超音波送受信面との密着性を安定して確保でき、かつ、断線を抑制でき、安定した超音波送受信精度を確保可能な超音波流量計の検出器を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成される。
【００１８】
超音波流量計の検出器において、超音波を送受信するための超音波送受信部と、上記超音波受信部と接触し、電圧を印加することにより超音波を発振する圧電素子と、上記圧電素子に電圧を印加するための導電部と、上記圧電素子を上記超音波送受信部に機械的に押圧する機械的押圧部材と、を備え、流体の流量を計測する。
【発明の効果】
【００１９】
高温環境にあっても、圧電素子と、超音波送受信面との密着性を安定して確保でき、かつ、断線を抑制でき、安定した超音波送受信精度を確保可能な超音波流量計の検出器構造を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明が適用される超音波流量計の全体斜視図である。
【図２】超音波流量計の説明である。
【図３】本発明の実施例１による超音波流量計における検出器の概略断面図である。
【図４】圧電素子のカップリング剤が塗布される面の反対側からみた平面図である。
【図５】本発明の実施例２による超音波流量計における検出器の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
図１は、本発明が適用される超音波流量計の全体斜視図であり、図２は、超音波流量計の説明である。
【００２３】
図１、図２において、超音波流量計は、プロセス流体２７の流れる配管２６に取り付けられる２個１組の検出器２と、信号処理等の役割を担う変換器１と、検出器２と変換器１とをつなぐケーブル３を備えている。
【００２４】
図３は、本発明の実施例１による超音波流量計における検出器２の概略断面図である。
【００２５】
図３において、変換器１は、検出器２内の圧電素子５へ電圧を印加する電圧供給源でもあり、超音波を発振する際は、検出器２に接続されたケーブル３を介して圧電素子５へ電圧を印加する。このため、ケーブル３は内部に，−導線１８と、＋導線１９との２線以上を有する構造となる。
【００２６】
検出器２は、主として、超音波送受信部４と、圧電素子５と、ケーブル３と圧電素子５とを電気的に接続する導電部３０と、超音波送受信部４、圧電素子５、及び導電部３０、及び後述する機械的押圧部材を収容するケース１４と、ケース１４の開口部（導電部３０と、超音波送受信部４、圧電素子５、及び後述する機械的押圧部材９、１０を入れるために上部が開口されている）を覆うカバー１３とを備えている。
【００２７】
超音波送受信部４は、配管２６の表面に面する超音波送受信面４ａと、圧電素子５等の位置決めのために形成された座ぐり穴４ｂとが形成されている。座ぐり穴４ｂには、円板形状の圧電素子５が挿入される。また、圧電素子５と超音波送受信部４との接触面には、接着剤やグリスなどのカップリング剤６が塗布される。
【００２８】
図４は、圧電素子５のカップリング剤６が塗布される面の反対側からみた平面図である。
【００２９】
図４において、圧電素子５は円板形状であり、圧電素子５の一方の平面部には、電圧を印加するための＋電極５ａと、−電極５ｂとが形成され、＋電極５ａの電極形状は、圧電素子５の平面部の中心を中心点とする円形状であり、−電極５ｂの電極形状は、圧電素子５の平面部の周縁部に形成されたリング形状である。
【００３０】
＋電極５ａと−電極間５ｂとの間は絶縁させるため一定距離を設ける。両者の電極位置を逆にして、＋電極５ａをリング状とし、−電極間５ｂを円形状としても特に問題は無い。このように、＋電極５ａの形状及び−電極５ｂの形状を、圧電素子５の平面の中心を通過する直線に対して、対称的な形状にすることにより、圧電素子５の超音波受信部４への固定時に圧電素子５の形状に対し偏りの無い荷重を、圧電素子５および超音波受信部４に印加することが可能となり、より安定した固定力を得ることができる。
【００３１】
図３において、圧電素子５を機械的に固定し、且つ電圧印加のための回路を形成させるために、＋電極５ａと接触する＋電極接触体７の面及び−電極５ｂと接触する−電極接触体８の面が、接触時に＋電極５ａと−電極５ｂの形状と同様な形状となるように、＋電極接触体７を円形状、−電極接触体８を円筒形状とする。
【００３２】
これにより、＋電極５ａ及び−電極５ｂの電極形状に合致するとともに、＋電極接触体７と−電極接触体８との間に空間が発生し、電圧印加時の短絡を防ぐことを可能にする。
【００３３】
−電極接触体８の圧電素子５と接触する面の反対側の面である設置部８ａに、固定力を一定にするための−電極接触体用ばね（機械的押圧部材）９を設置する。−電極接触体用ばね９は、複数の皿ばねが重ねられ、中央部分に穴が開いた形状となっている。
【００３４】
一方、＋電極接触体７の圧電素子５と接触する面の反対側の面は、ばねを設置する場所が無いため、＋電極接触体７の中央部に導通ねじ１２を係合し、この導通ねじ１２により導電性のスペーサ１１を固定する。このスペーサ１１は、圧電素子５の平面方向に拡がる設置部１１ａを有し、この設置部１１ａの下面部と設置部８ａとの間に−電極接触体用ばね９を配置する。
【００３５】
また、設置部１１ａの上面部に＋電極接触体用ばね（機械的押圧部材）１０（複数のさらばねが重ねられ、中央部分に穴が開いた形状となっている）を設置する。＋電極接触体用ばね１０の上面側には、絶縁体の押え板１６が配置されている。この押え板１６は、平板の環状部材でありその中央部にスペーサ１１が貫通する配置となっている。
【００３６】
超音波送受信部４の座ぐり穴４ｂが形成された面の上端部には、絶縁体の固定端部１７が配置される。この固定端部１７は、円筒形状であり、−電極接触体８、スペーサ１１、−電極接触体用ばね９、＋電極接触体用ばね１０等を内部に収容するように配置される。固定端部１７の上端面は、−電極接触体用ばね９、＋電極接触体用ばね１０に力が加えられていない初期状態では、＋電極接触体用ばね１０の上端部より、下方（図３における下方）に位置している。
【００３７】
＋電極接触体７の上面には、導電性の導通ねじ１２が貫通する絶縁体のブッシュ２２ａが配置され、このブッシュ２２ａの上面側には、同じく導通ねじ１２が貫通する絶縁体のカラー２３が配置されている。また、カラー２３の上方側には、導通ねじ１２が貫通する絶縁体のブッシュ２２ｂが配置されている。このブッシュ２２ｂは、導電性のスペーサ１１と導通ねじ１２とを電気的に絶縁している。
【００３８】
押え板１６を＋電極接触体用ばね１０の上面側に配置した後に、超音波検出器２のカバー１３をケース１４に、複数のカバー固定ねじ１５により締め付け固定する。カバー１３のケース１４への取付けに伴い、押え板１６は圧電素子５に接近する方向に移動し、カバー１３が絶縁体の押え板１６を介して、＋電極接触体用ばね１０を押し付け撓ませ、同時に押え板１６と＋電極接触体用ばね１０とスペーサ１１を介して−電極接触体用ばね９を撓ませる構成とする。
【００３９】
カバー固定ねじ１５による締め付けにより、押え板１６が固定端部１７の上端部に接触し固定される。つまり、固定端部１７は、絶縁体の押え板１６の圧電素子５に接近する方向への移動を規制する。
【００４０】
押え板１６により力が加えられて撓んだ＋電極接触体用ばね１０はスペーサ１１の設置部１１ａを介して−電極接触体用ばね９を押圧し、押圧された−電極接触体用ばね９には反力が発生する。−電極接触体用ばね９の反力は、−電極接触体８を介して−電極５ｂに押圧力を与える。また、＋電極接触体用ばね１０の反力により、スペーサ１１、ブッシュ２２ａ、及び＋電極接触体７を介して＋電極５ａに荷重（押圧力）を与える。
【００４１】
ここで注意すべきことは、−電極接触体用ばね９の反力は−電極５ｂへ荷重を与えるだけでなく、＋電極接触体７及びブッシュ２２ａを介して＋電極５ａを押圧するスペーサ１１に、＋電極５ａを押さえつける方向と逆の荷重（力）も与えてしまう。この−電極接触体用ばね９が与える二つの荷重の値は等しい。
【００４２】
つまり、−電極接触体用ばね９と＋電極接触体用ばね１０のばね定数と撓み量が同一（＝発生する反力が同じ）では、＋電極５ａに与えられる荷重は、合計で０となってしまう。
【００４３】
ここで、ばねが与える力と撓み量との関係は、Ｆ＝ｋｘ（Ｆ：力、ｘ：撓み量、ｋ：ばね定数）による。
【００４４】
よって、＋電極５ａに与えられる荷重が合計で０となってしまうという問題を解決し、＋電極５ａと−電極間５ｂへ同一の荷重を与えるための方法は、両ばねのばね定数を同一とし、＋電極接触体用ばね１０の撓み量を−電極接触体用ばね９の撓み量の２倍とするか、撓み量を同一とし、＋電極接触体用ばね１０のばね定数を−電極接触体用ばね９のばね定数の２倍とするかが考えられる。
【００４５】
しかし、後者の場合、ばね定数が変わると、ばねの無荷重時の長さや材質、厚さが変わることが一般的であるため、構造が煩雑となる恐れがある。よって、前者の同一のばね定数で撓み量のみ変える構成とすることが望ましい。
【００４６】
−電極接触体用ばね９の撓み量は、カバー１３を締付けて＋電極接触体７が＋電極５ａに接触すれば、それ以降はカバー１３の締付け量に関わらず圧電素子５上面から設置部１１ａの下面部までの高さと、−電極接触体８の高さとの差により決定される。
【００４７】
＋電極接触体用ばね１０の撓み量を決定するため、上述したように、絶縁体の固定端部１７をケース（容器）１４内に配置し、カバー１３を、押え板１６が固定端部１７に接触するまで固定ねじ１５により締め付ける。これにより、＋電極接触体用ばね１０の撓み量は設置部１１ａの上面部から固定端部１７の上面（即ち、押え板１６の下面）により決定される。
【００４８】
固定端部１７の高さ寸法は、＋電極接触体用ばね１０の撓み量が−電極接触体用ばね９の撓み量の２倍となるよう、事前に算出し決定すれば良い。また、この固定端部１７はカバー１３のケース１４への締付時にカバー１３から荷重を受け、超音波送受信部４の上端外周下面部をケース１４の内面に形成された段差１４ａに押し当て固定する役割も併せ持つ。
【００４９】
圧電素子５への電圧印加の−電圧印加経路は、次の部品を経由して形成される。
【００５０】
−電圧印加経路は、ケーブル３の−導線１８→−電圧端子２０→スペーサ１１→−電極接触体用ばね９→−電極接触体８→−電極５ｂとなっている。
【００５１】
−電圧端子２０は、スペーサ１１の上端部と接触するが、ブッシュ２２ｂにより導通ねじ１２とは電気的に絶縁されている。また、−電圧端子２０の下方部がスペーサ１１の上端部と接触し、この−電圧端子２０の下方部は、導通ねじ１２を締め付けることによるブッシュ２２ｂの下方向への移動により、ブッシュ２２ｂとスペーサ１１の上端部との間に固定される。
【００５２】
また、圧電素子５への電圧印加の＋電圧印加経路は、次の部品を経由して形成される。
【００５３】
＋電圧印加経路は、ケーブル３の＋導線１９→＋電圧端子２１→導通ねじ１２→＋電極接触体７→＋電極５ａとなっている。
【００５４】
＋電圧端子２１は、導通ねじ１２の上部と接触するが、ブッシュ２２ｂによりスペーサ１１とは電気的に絶縁されている。また、＋電圧端子２１の下方部が導通ねじ１２の頭部の下面と接触し、この＋電圧端子２１の下方部は、導通ねじ１２を締め付けることによる導通ねじ１２の下方向への移動により、導通ねじ１２の頭部の下面とブッシュ２２ｂとの間に固定される。
【００５５】
＋電圧印加経路（＋電圧印加回路）と−電圧印加経路（−電圧印加回路）とを電気的に絶縁させるために、絶縁体のカラー２３とブッシュ２２ａ、２２ｂとを＋電極接触体７とスペーサ１１組み込み時に同時に組み込む。
【００５６】
なお、−導線１８および＋導線１９と−電圧端子２０および＋電圧端子２１の接続は、圧着等の測定流体の温度に左右されにくい方式が望ましい。
【００５７】
また、超音波送受信部４が超音波を受信すると、圧電素子５が発振し、信号を発生し、発生した信号が、導電部３０及びケーブル３を介して変換器１に伝達される構成となっている。
【００５８】
以上の構成により、本発明の実施例１による超音波流量計は、ケース１４内に各部品を配置し、カバー１３を押え板１６が固定端部１７に接触するまで固定ねじ１５により締め付けることで、外的要因から保護する機能を持つ容器（ケース１４及びカバー１３）を形成すると同時に、圧電素子５の＋電極５ａと−電極５ｂとに、ばね９、１０の反力による略同一の押圧力（荷重）を与えて、圧電素子５と超音波送受信部４との密着性を向上して固定し、同時に圧電素子５への電圧印加のための回路も形成し、且つ超音波送受信部４の上端外周部が固定端部１７から荷重を受けケース１４に固定される。
【００５９】
したがって、高温環境となり、圧電素子５と超音波送受信部４との熱膨張係数の差により応力が生じても、ばね９、１０の反力により、圧電素子５と超音波送受信部４との密着性を安定して確保でき、安定した超音波送受信精度を確保可能な超音波流量計の検出器を実現することができる。
【００６０】
また、本発明の実施例１によれば、カバー１３のケース１４への締付け動作によって、容器の形成と圧電素子５と超音波送受信部４の固定、回路の形成を同時に達成するので、組立リードタイムの削減をすることができる。
【００６１】
なお、一般的に、電圧端子２０、２１と、圧電素子５への電圧印加回路（電圧印加経路）との電気的接続は、半田付けにより行われるが、半田付けは作業が煩雑であり組立リードタイムが増加することと、半田は耐熱が低く、高温流体測定時は半田が融点に達し、断線の恐れがある。
【００６２】
これに対して、本発明の実施例１によれば、半田付けを行うことなく、電圧端子２０、２１と、圧電素子５への電圧印加回路との電気的接続を機械的押圧部材により強固に行うことが出来るので、半田付け作業の時間を削減でき、半田が融点に達することによる断線を回避することができる。
【００６３】
また、圧電素子５の超音波送受信部４への固定は機械的に維持される。一般的に機械的な固定は接着剤での固定と比較し大きな固定力が得られるため、安定した超音波エネルギーを送信することが可能となる。
【００６４】
なお、微小な空気層を埋めるためのカップリング剤６は、接着性のない耐熱性のグリスなどを適用することも可能となるが、接着性のあるカップリング剤を用いれば更に信頼性の高い固定力が得られる。
【００６５】
また、＋電極接触体７及び−電極接触体８の材質は、金属、導電性ポリマーの他に、導電性樹脂を用いることが可能である。この導電性樹脂は、通常の樹脂に炭素繊維等を配合して導電性を付加したものである（例えば、ＡＢＳ樹脂の導電性グレード）。
（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。
【００６６】
実施例１において、−電圧印加経路は−電極接触体用ばね９を経由しているが、例えば、ばねによる電気抵抗上昇の懸念、樹脂などの絶縁性のばねを用いたい等の理由で、−電極接触体用ばね９を電圧印加経路とするのが好ましくない場合がある。
【００６７】
図５は、本発明の実施例２による超音波流量計における検出器２の概略断面図である。本発明の実施例２は、−電極接触体用ばね９を電圧印加経路としない例である。
【００６８】
図５において、図３に示した−電極接触体８に代えて、−電極接触体８に切り欠き８ｃと、この切欠き８ｃの上面部に形成されたねじ穴を有する円筒形状の−電極接触体８ｂを使用する。
【００６９】
また、図３の電圧端子２０に換えて、圧着端子などの電圧端子２０ａを、−導線１８の延長部分に接続し、切欠き８ｃの上面部に形成されたねじ穴に、端子ねじ２５を固定するとともに、この端子ねじ２５により電圧端子２０ａを−電極接触体８ｂに接続する。
【００７０】
また、図３の固定端部１７の換わりに、−導線１８の通路形成のための切欠１７ｂが形成された円筒形状の固定端部１７ａを使用する。
【００７１】
また、図３の押え板１６に換えて、−導線１８の通路形成のための切欠１６ｂが形成された環状の押え板１６ａを使用する。
【００７２】
また、図３の、カバー１３に換えて、−導線１８の通路形成のための切欠１３ｂが形成されたカバー１３ａを用いる。
【００７３】
また、−電極接触体８ａと−電極接触体用ばね９との間の絶縁のために、−電極接触体８ａと−電極接触体用ばね９との間に絶縁体の設置板２４を配置する。なお、この設置体２４は、−電極接触体用ばね９を樹脂などの絶縁性の物質とした場合は設置の必要は無い。
【００７４】
実施例２において、圧電素子５への電圧印加の回路は、次の部品を経由して形成される。
【００７５】
−電圧印加経路は、ケーブル３の−導線１８→−電圧端子２０ａ→−電極接触体８ｂ→−電極５ｂとなっている。
【００７６】
また、＋電圧印加経路は、ケーブル３の＋導線１９→＋電圧端子２１→導通ねじ１２→＋電極接触体７→＋電極５ａとなっている。
【００７７】
そして、−電圧印加経路と＋電圧印加経路とは互いに電気的に絶縁されている。
【００７８】
他の構成は、実施例１と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７９】
以上のように説明した実施例２の構成であれば、実施例１で説明した本発明の効果を得ることができ、かつ、−電極接触体用ばね９を電圧印加回路とすることなく、圧電素子５への電圧印加が可能となり、ばねによる電気抵抗上昇を回避することができる。また、樹脂などの絶縁性のばねを用いることもできる。
【００８０】
なお、実施例２においては、ばね９及び１０は、金属製であっても、絶縁材であってもよい。絶縁材の場合は、ゴム等の弾性体を使用する。
【００８１】
なお、上述した例は、本発明を超音波流量計に適用した場合の例であるが、本発明は、超音波を利用するその他の計測装置にも適用可能である。例えば、高温の部材の傷等を検査する非破壊検査装置にも適用可能である。
【００８２】
また、上述した例は、圧電素子５への電圧印加回路について、半田付を行うことなく形成しているが、融点が高い高温半田を用いて、半田付にて電圧印加回路を形成することも可能である。高温半田を用いることにより、高温流体測定時に、半田が融点に達することが無く、断線を抑制することができるからである。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・変換器、２・・・検出器、３・・・ケーブル、４・・・超音波送受信部、４ａ・・・超音波送受信面、４ｂ・・・座ぐり穴、・・・５・・・圧電素子、５ａ・・・＋電極、５ｂ・・・−電極、６・・・カップリング剤、７・・・＋電極接触体、８、８ｂ・・・−電極接触体、８ａ・・・設置部、８ｃ、１３ｂ、１６ｂ、１７ｂ・・・切欠、９・・・−電極接触体用ばね（機械的押圧部材）、１０・・・＋電極接触体用ばね（機械的押圧部材）、１１・・・スペーサ、１１ａ・・・設置部、１２・・・導通ねじ、１３、１３ａ・・・カバー、１４・・・ケース、１５・・・カバー固定ねじ、１６、１６ａ・・・押え板、１７、１７ａ・・・固定端部、１８・・・−導線、１９・・・＋導線、２０、２０ａ・・・−電圧端子、２１・・・＋電圧端子、２２ａ、２２ｂ・・・ブッシュ、２３・・・カラー、２４・・・設置板、２５・・・端子ねじ、２６・・・配管、２７・・・プロセス流体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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