(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量計本体の管壁に対向して貫設した貫通孔内にそれぞれ固定され、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレンよりなる有底筒状の樹脂製ホルダの穴底に超音波振動子を密着固定し、前記ホルダの底板を振動板として用いる超音波検出器において、前記ホルダの面に非ガス透過性の金属蒸着膜を積層形成したことを特徴とする超音波検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量計等に用いられる超音波検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、流量計として用いられる超音波検出器は、従来一般には、図４に符号１にて示すように、有底筒状のホルダ２の穴底２ａに円盤状の超音波振動子（圧電素子）３を配置し、所望によりこの超音波振動子３とホルダ２の穴底２ａとの間に音響接合剤４を介在させ、超音波振動子３に被せた押え板５とホルダ２の開口部に嵌合固定した蓋体６との間にばね部材（ここでは、皿ばね）７を介装して、このばね部材７のばね力で超音波振動子３をホルダ２の穴底２ａに押圧固定する構造となっていた（例えば、特開平５−２３１８８８号公報参照）。
【０００３】
このような超音波検出器１は、通常、その２つが流量計本体（管体）８の管壁に対向して貫設した貫通孔８ａ内にそれぞれ圧入固定され、その一方の超音波検出器１の超音波振動子３にはリード線９を介して発信回路１０が、その他方の超音波検出器（ここでは、図示省略）の超音波振動子には同じくリード線を介して受信回路がそれぞれ接続されて、実用に供されるようになる。この場合、ホルダ２の端面すなわち底板１１が、管（図示）に介装された流量計本体８の流路内に露出する状態となり、発振回路９からの通電で超音波振動子３が振動すると、その振動は音響接合剤４およびホルダ２の底板１１を介して流量計本体８内を流れる流体に伝達され、したがって、ホルダ２の底板１１は振動板として機能するものとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近、上記ホルダ２としては、軽量で製造コストも安いことから、例えば、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）等の樹脂で製造したものが多く用いられるようになってきている。
しかしながら、このような樹脂製のホルダ２は、一般的には樹脂特性によりわずかながらのガス透過性を有しており、このため、測定対象である流体がガスまたは気化し易い液体である場合には、ホルダ２の底板（振動板）１１と超音波振動子３との間にガスが侵入し、超音波接合剤４に気泡が発生して超音波の伝達特性が悪化し、また、測定対象が腐食性の流体である場合には、その腐食性ガスがホルダ内に侵入して超音波振動子３が腐食を起こし、何れの場合も検出精度を悪化させる大きな原因になっていた。
【０００５】
なお、この対策として、ホルダ２の底板１１を厚肉に形成してガスの透過を少なくする考え方があるが、この場合は、超音波振動子３に加わる負荷が大きくなるため、十分な振動（超音波）を発生させるには大きな電力を加えなければならず、結果的に効率の低い検出器となってしまう。また、振動板１１と超音波振動子３との間に非ガス透過性の遮蔽板を介装する考え方もあるが、この場合は、加工精度や組付精度あるいは振動板１１の変形などにより両者の密着が不十分になり易く、超音波の伝達特性の悪化が避けられないようになる。
【０００６】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ホルダの振動板を厚肉に形成したりあるいは特別の遮蔽板を用いることなくホルダ内へのガスの侵入を確実に防止し、もって耐久信頼性の向上に大きく寄与する超音波検出器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、流量計本体の管壁に対向して貫設した貫通孔内にそれぞれ固定され、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレンよりなる有底筒状の樹脂製ホルダの穴底に超音波振動子を密着固定し、前記ホルダの底板を振動板として用いる超音波検出器において、前記ホルダの面に非ガス透過性の金属蒸着膜を積層形成したことを特徴とする。
このように構成した超音波検出器においては、ホルダの面に積層形成した非ガス透過性の金属蒸着膜が、樹脂製ホルダ内へのガスの侵入を阻止する。
本発明において、上記金属蒸着膜を積層形成するホルダの面は、少なくともその内底面または端面として、さらにホルダの穴の内・外周面にも拡大形成することができる。
【０００８】
本発明において、上記金属蒸着膜は、特にその材質を問うものではないが、できるだけ超音波吸収能の小さい材料、例えばジルコニウム、金等の金属を選択するのが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１０】
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態としての超音波検出器を含む流量計の要部構造を示したものである。なお、本超音波検出器並びに流量計の基本構造は前出図４に示したものと同じであるので、ここでは、前出図４に示した部分と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することする。本第１の実施の形態の特徴とするところは、ホルダ２の穴底２ａの面（内底面）に、予め薄膜１２を所定の厚さに積層形成し、この薄膜１２の上に前記音響接合剤４を介して超音波振動子３を押圧固定した点にある。
【００１１】
本第１の実施の形態において、上記ホルダ２は、耐薬品性に優れた樹脂、例えば四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン樹脂（ＰＦＡ）からなっており、他の汎用のプラスチックと同様に、わずかながらのガス透過性を有している。一方、上記薄膜１２は、ジルコニウム（Ｚr ）、金（Ａu ）等の金属蒸着膜からなっており、ガスに対して完全な非透過性となっている。
【００１２】
このように構成した超音波検出器１においては、従来のものと同様、発振回路９からの通電で超音波振動子３が振動すると、その振動は音響接合剤４およびホルダ２の底板１１を介して流量計本体８内を流れる流体に伝達され、その伝播信号が受信側の超音波検出器（図示略）で受信されて受信回路に取込まれ、図示を略す演算回路により流量が算出される。この時、流量計本体８内を流れる流体がガスまたはガス化し易い液体であると、透過性を有するホルダ２の底板（振動板）１１を通してホルダ２内にガスまたは気化ガスが侵入しようとする。しかし、本第１の実施の形態においては、ホルダ２の内底面に非ガス透過性の薄膜１２が形成されているので、前記ホルダ２内に侵入しようとするガスは、この薄膜１２によってその侵入が阻止され、この結果、ホルダ２の底板１１と超音波振動子３との間にガスが滞留することはなくなって、超音波の伝達特性が良好に維持される。また、このようにホルダ２内へのガスの侵入が阻止されることで、流量計本体８内を流れる流体が腐食性の強いものであっても、超音波振動子３が腐食性ガスに接触することがなくなり、その腐食も未然に防止される。
【００１３】
なお、上記第１の実施の形態においては、ホルダ２の内底面に薄膜１２を形成するようにしたが、これに代えて、該薄膜１２をホルダ２の端面（外底面）２ｃに形成するようにしても良い。この場合も、該薄膜１２がホルダ２内へのガスの侵入を阻止するので、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏するものとなる。
【００１４】
図３は、本発明の第２の実施の形態としての超音波検出器を示したものである。本第２の実施の形態の特徴とするところは、非ガス透過性の薄膜１２を積層形成する範囲を、上記第１の実施の形態におけるホルダ２の穴底２ａの面（内底面）に加えて、その内周面２ｂにも拡大した点にある。
すなわち、本第２の実施の形態においては、ホルダ２の穴内の全面に非透過性の薄膜１２が存在するので、ホルダ２の周壁を通して内部に侵入しようとするガスも、その侵入が阻止され、上記した超音波の伝達特性の良好な維持はもとより、超音波振動子３の腐食防止もより確実となる。
【００１５】
なお、上述した実施の形態においては、ホルダ２の内側２ａ，２ｂに薄膜１２を積層形成したが、これに限らず、ホルダ２の外側、すなわち端面２ｃおよび外周面２ｄに薄膜を積層形成してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
上記したように、本発明に係る超音波検出器によれば、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン製ホルダの面に積層形成した非ガス透過性の金属蒸着膜がホルダ内へのガス侵入を阻止するので、ホルダの振動板を厚肉に形成しあるいは特別の遮蔽板を用いるなどの対策が不要になり、超音波発生効率の低下や超音波の伝達能の低下を未然に防止することができて、耐久信頼性が著しく向上するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての超音波検出器を含む流量計の要部構造を示す断面図である。
【図２】本第１の実施の形態としての超音波検出器を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態としての超音波検出器の構造を示す断面図である。
【図４】従来の超音波検出器の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１    超音波検出器
２    ホルダ
２ａ  ホルダの穴底（内底面）
２ｂ  ホルダの内周面
２ｃ  ホルダの端面
２ｄ  ホルダの外周面
３    超音波振動子
４    音響接合剤
６    蓋体
５    押え板
７    ばね部材
８    流量計本体
１１  ホルダの底板（振動板）
１２  薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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