聲匹配體的制造方法、聲匹配體、使用該聲匹配體的超聲波發(fā)送接收器以及超聲波流量計(jì)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供密度穩(wěn)定的聲匹配體及高靈敏度的超聲波發(fā)送接收器，提供能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且高精度的流量測(cè)量的超聲波流量計(jì)。聲匹配體（19）由空心體和結(jié)合材料構(gòu)成，通過(guò)去除篩選前的空心體（2）中的密度大的空心體（3）、具有裂紋的空心體（4）來(lái)制作該空心體。去除混在篩選前的空心體（2）中的密度大的空心體（3）、具有裂紋的空心體（4）等，從而能夠提供不受空心體的制造批次、運(yùn)輸過(guò)程的影響的穩(wěn)定的聲匹配體。使用該聲匹配體制作而成的超聲波發(fā)送接收器的特性穩(wěn)定，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流量測(cè)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】聲匹配體的制造方法、聲匹配體、使用該聲匹配體的超聲波發(fā)送接收器以及超聲波流量計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波發(fā)送接收器用的聲匹配體(日文:音響整合體)的制造方法，該超聲波發(fā)送接收器用于向流體中發(fā)送超聲波或者接收在流體中傳輸?shù)某暡?，本發(fā)明還涉及利用該方法制造而成的聲匹配體、使用該聲匹配體的超聲波發(fā)送接收器以及使用該超聲波發(fā)送接收器的超聲波流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，應(yīng)用于超聲波發(fā)送接收器的聲匹配體由空心體53和結(jié)合材料57構(gòu)成，例如由如圖9所示的方法來(lái)制造。即，準(zhǔn)備具有通孔52的匹配層制作夾具51，將空心體53投入該通孔52內(nèi)，一邊使匹配層制作夾具51整體振動(dòng)一邊填充空心體53。然后，作為結(jié)合材料57將作為熱固化性樹(shù)脂化合物的環(huán)氧樹(shù)脂浸滲于空心體53的間隙，并進(jìn)行加熱固化而制成固化物。然后，將該固化物切片加工為規(guī)定的厚度，制成聲匹配體63 (例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利第4140359號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0007]然而，在空心體之中，密度大的空心體和密度低的空心體或者發(fā)生了破裂的空心體等混在一起。此外，根據(jù)空心體的制造批次的不同，各空心體的比例存在偏差，根據(jù)運(yùn)輸過(guò)程的不同，比例也會(huì)產(chǎn)生變化。因此，在上述那樣的以往的制造方法時(shí)，將這樣的空心體作為原材料來(lái)制作聲匹配體，因此，聲匹配體的密度不穩(wěn)定，結(jié)果存在使用該聲匹配體的超聲波發(fā)送接收器的特性不穩(wěn)定這樣的問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明用于解決上述這樣以往的問(wèn)題，其目的在于，提供不受空心體的制造批次、運(yùn)輸過(guò)程的影響的穩(wěn)定的聲匹配體及超聲波發(fā)送接收器，進(jìn)而提供能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且高精度的流量測(cè)量的超聲波流量計(jì)。
_9] 用于解決問(wèn)題的方案
[0010]為了解決所述以往的問(wèn)題，本發(fā)明的聲匹配體的制造方法為用于制造通過(guò)載置于壓電振子來(lái)構(gòu)成超聲波發(fā)送接收器的聲匹配體的制造方法，其包括:從密度不同的中空體混在一起的第I空心體的組中去除密度相對(duì)較大的第2空心體而得到密度小的第3空心體的組的工序，以及使用所述第3空心體的組和結(jié)合材料構(gòu)成聲匹配體的工序。
[0011]由此，去除了混在第I空心體中的密度大的第2空心體(包含具有裂紋的空心體)。因此，能夠提供不受空心體的制造批次、運(yùn)輸過(guò)程的影響的穩(wěn)定的聲匹配體。并且，使用該聲匹配體制作而成的超聲波發(fā)送接收器其特性穩(wěn)定，從而能夠利用使用了該超聲波發(fā)送接收器的超聲波流量計(jì)實(shí)現(xiàn)高精度的流量測(cè)量。
[0012]發(fā)明的效果
[0013]在本發(fā)明的聲匹配體中，聲匹配體的密度穩(wěn)定，使用了該聲匹配體的超聲波發(fā)送接收器的特性穩(wěn)定，在將該超聲波發(fā)送接收器應(yīng)用于流量計(jì)時(shí)，能夠進(jìn)行高精度的流量測(cè)量。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1 (a)和圖1 (b)是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的去除密度大的空心體的工序的圖。
[0015]圖2 Ca)是去除密度大的空心體及具有裂紋的空心體之前的空心體的SEM照片，圖2 (b)是本發(fā)明的實(shí)施方式I中的去除密度大的空心體及具有裂紋的空心體之后的空心體的SEM照片。
[0016]圖3是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的聲匹配體的制造工序的圖。
[0017]圖4 Ca)表示使用了以往的空心體的聲匹配體的密度的圖，圖4的(b)是表示使用了本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的空心體的聲匹配體的密度的圖。
[0018]圖5 (a)是表示使用了利用以往的制造方法制作而成的聲匹配體的超聲波發(fā)送接收器的輸出的圖，圖5 (b)是表示使用了本發(fā)明第I實(shí)施方式中的聲匹配體的超聲波發(fā)送接收器的輸出的圖。
[0019]圖6 (a)?圖6 (d)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的超聲波發(fā)送接收器的制造步驟的圖。
[0020]圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式I中的超聲波流量計(jì)的局部剖面圖。
[0021]圖8 (a)?圖8 (e)是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的去除密度大的空心體及具有裂紋的空心體的去除工序的圖。
[0022]圖9是表不以往的聲匹配體的制造工序的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]第I技術(shù)方案的聲匹配體的制造方法是用于制造通過(guò)載置于壓電振子來(lái)構(gòu)成超聲波發(fā)送接收器的聲匹配體的制造方法，其包括:從密度不同的空心體混在一起的第I空心體的組中去除密度相對(duì)較大的第2空心體而得到密度小的第3空心體的組的工序，以及使用所述第3空心體的組和結(jié)合材料構(gòu)成聲匹配體的工序。由此,去除了混在第I空心體中的密度大的第2空心體(包含具有裂紋的空心體)。因此，能夠提供不受空心體的制造批次、運(yùn)輸過(guò)程的影響而具有穩(wěn)定的特性的聲匹配體。并且，使用該聲匹配體制作而成的超聲波發(fā)送接收器的特性穩(wěn)定，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流量測(cè)量。
[0024]第2技術(shù)方案:特別是在第I發(fā)明中，得到所述第3空心體的組的工序也可以包括:將所述第I空心體的組沉入密度大于密度小的所述第3空心體的液體中的工序，以及自液體分離出浮于所述液體的所述第3空心體的工序。由此，效率良好地去除了混在第I空心體中的密度大的第2空心體，從而能夠提供不受空心體的制造批次、運(yùn)輸過(guò)程的影響而具有穩(wěn)定特性的聲匹配體。因此，使用該聲匹配體制作而成的超聲波發(fā)送接收器的特性穩(wěn)定，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流量測(cè)量。[0025]第3技術(shù)方案:特別是在第2技術(shù)方案中，在沉入密度大于所述第I空心體的液體中的工序中，也可以將所述液體和所述第I空心體收納在配管內(nèi)并進(jìn)行混合。由此,能夠連續(xù)地去除混在第I空心體中的密度大的第2空心體。
[0026]第4技術(shù)方案:特別是在第2技術(shù)方案中，在將第I空心體沉入密度大于所述第3空心體的液體中的工序中，也可以在容器內(nèi)對(duì)所述液體和所述第I空心體進(jìn)行攪拌混合。由此，能效率良好地去除混在第I空心體中的密度大的第2空心體。
[0027]第5技術(shù)方案:特別是在第2技術(shù)方案?第4技術(shù)方案中任一項(xiàng)的技術(shù)方案中，將第I空心體沉入密度大于所述第3空心體的液體中的工序也可以在減壓環(huán)境下進(jìn)行。由此，還能夠效率良好地去除具有微小的裂紋的空心體等。
[0028]第6技術(shù)方案:特別是在第I技術(shù)方案?第5技術(shù)方案中任一項(xiàng)的技術(shù)方案中，也可以還包括預(yù)先對(duì)所述第I空心體表面涂布偶聯(lián)材料的工序。由此，空心體和結(jié)合材料之間的密合性上升，因此相對(duì)于耐濕性的可靠性上升。而且，利用表面涂布材料還提高了空心體自身的滑動(dòng)性，因此,在空心體的填充工序中，能效率良好地填充空心體,其填充率也上升。其結(jié)果，聲匹配體的密度降低，使用該聲匹配體的超聲波發(fā)送接收器的發(fā)送接收靈敏度上升，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流量測(cè)量。
[0029]第7技術(shù)方案:特別是在第2技術(shù)方案?第5技術(shù)方案中任一項(xiàng)的技術(shù)方案中，將第I空心體沉入密度大于所述第3空心體的液體中的工序也可以包括:將所述第I空心體沉入已溶解有偶聯(lián)材料的液體的工序和自液體分離出浮于所述液體的所述第3空心體的工序。由此,能夠去除密度大的第2空心體，并且將偶聯(lián)材料涂布于空心體的表面。S卩，能夠使用更廉價(jià)的空心體，能夠去除密度大的空心體。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)密度穩(wěn)定且更廉價(jià)的聲匹配體。
[0030]第8技術(shù)方案:特別是在第6技術(shù)方案或第7技術(shù)方案中，所述偶聯(lián)材料也可以是選自絡(luò)系、娃燒系、欽Ife酷系以及憐Ife系的化合物組中的聞分子化合物。由此，能夠各易地將偶聯(lián)材料涂布于空心體表面，并且，利用涂布于表面的偶聯(lián)材料還能提聞空心體自身的滑動(dòng)性。
[0031]第9技術(shù)方案的聲匹配體是用于通過(guò)載置于壓電振子來(lái)構(gòu)成超聲波發(fā)送接收器的聲匹配體，其是利用第I技術(shù)方案?第8技術(shù)方案中任一項(xiàng)的技術(shù)方案的制造方法制造而成的聲匹配體。
[0032]第10技術(shù)方案的超聲波發(fā)送接收器包括:具有開(kāi)口的有頂筒狀金屬殼體、被收納于所述殼體的壓電體、經(jīng)由導(dǎo)電單元連接于所述壓電體的端子和封閉所述殼體的開(kāi)口并且以使上述端子突出到外部的狀態(tài)支撐上述端子的端子板，并且，通過(guò)將第9技術(shù)方案的聲匹配體安裝于所述殼體的聲波發(fā)射面而構(gòu)成。由此，能夠抑制壓電體所具有的銀電極的劣化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性優(yōu)異的超聲波發(fā)送接收器。此外，壓電體不接觸測(cè)量氣體，因此，能夠安全地對(duì)可燃性氣體等進(jìn)行流量測(cè)量。
[0033]第11技術(shù)方案的超聲波流量計(jì)包括:供被測(cè)流體流動(dòng)的流量測(cè)量部、一對(duì)相對(duì)配置在所述流量測(cè)量部中的上游側(cè)及下游側(cè)的超聲波發(fā)送接收器、用于測(cè)量所述一對(duì)超聲波發(fā)送接收器間的超聲波傳輸時(shí)間的超聲波傳輸時(shí)間測(cè)量電路，以及能基于利用所述超聲波傳輸時(shí)間測(cè)量電路所得到的超聲波傳輸時(shí)間算出所述被測(cè)流體的每單位時(shí)間的流量的運(yùn)算單元，所述超聲波發(fā)送接收器為第10技術(shù)方案的超聲波受波器。因此，能夠提供不受空心體的制造批次、運(yùn)輸過(guò)程的影響的穩(wěn)定的聲匹配體，使用該聲匹配體制作而成的超聲波發(fā)送接收器的特性穩(wěn)定，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流量測(cè)量。
[0034]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明并不受本實(shí)施方式限定。
[0035](實(shí)施方式I)
[0036]本實(shí)施方式的聲匹配體的制造方法大體包括如下工序:篩選空心體的工序(第一工序)以及使用結(jié)合材料和篩選后的空心體構(gòu)成聲匹配體的工序(第二工序)。其中，第一工序是從密度不同的空心體混在一起的第I空心體(空心體2)的組中去除密度相對(duì)較大的第2空心體(空心體3、4)，而得到密度小的第3空心體(空心體2)的組的工序。在執(zhí)行這樣的第一工序時(shí)，可以像上述那樣采用各種方式。以下，首先對(duì)篩選空心體的第一工序的具體例子進(jìn)行說(shuō)明，接著，對(duì)使用篩選后的空心體構(gòu)成聲匹配體的第二工序、使用了該聲匹配體的超聲波發(fā)送接收器以及超聲波流量計(jì)的各具體例子進(jìn)行說(shuō)明。
[0037]圖1示出了本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的去除密度大的空心體(第2空心體)的工序的剖面圖。
[0038]在圖1 (a)中，正常的空心體(第3空心體)8及密度大的空心體3、具有裂紋的空心體4等混在一起的篩選前的空心體(第I空心體)2的組和密度大于正常的空心體8的液體5以混合的狀態(tài)被收納在容器I中。并且，將混合有該篩選前的空心體2的液體5注入U(xiǎn)字狀的配管6中。即，將篩選前的空心體2和液體5收納以及混合在配管6內(nèi)。由此，如圖1 (b)所示，密度大于液體5的空心體3、具有裂紋的空心體4等(將兩者合稱(chēng)為“第2空心體”)下沉到配管底部7。 另一方面，去除了密度大的空心體3、具有裂紋的空心體4而正常的空心體8的比例高的篩選后的空心體9浮于配管液面附近A處。通過(guò)以該狀態(tài)靜置一段時(shí)間，使密度大的空心體3、具有裂紋的空心體4下沉，能夠從其中分離出正常的空心體8。
[0039]此外，通過(guò)提高圖1 (b)所示的配管的高度h，能夠縮短將正常的空心體8和密度大的空心體3、具有裂紋的空心體4分離開(kāi)的時(shí)間。此外，通過(guò)并列設(shè)置多個(gè)這種U字狀的配管，能夠連續(xù)地對(duì)空心體進(jìn)行處理。此外，通過(guò)邊混入氣泡邊連續(xù)地供給液體5，能夠期待液體的攪拌效果(即，利用液體的攪拌將空心體分離開(kāi)的作用)。
[0040]對(duì)于空心體的材料而言，例如，作為無(wú)機(jī)物可以使用氧化鋁空心球、玻璃微珠、火山灰球(shirasu-balloon,日文:；9 > ^s' ^一 >)等,作為有機(jī)物可以使用苯酹微珠等。此外，作為密度大的液體，例如可以使用水。而且，可以使用以甲醇、乙醇、異丙醇等為代表的醇等。此外，還可以使用戊烷等烴、二乙醚等醚化合物等。即，只要為密度大于正常的空心體8的液體就沒(méi)有特別限定。在表1中示出可以應(yīng)用于本發(fā)明的空心體的材料和堆密度。
[0041][表 I]
[0042]空心體的種類(lèi)和堆密度
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種聲匹配體的制造方法，其為用于制造通過(guò)載置于壓電振子來(lái)構(gòu)成超聲波發(fā)送接收器的聲匹配體的制造方法，該制造方法具備: 從密度不同的空心體混在一起的第I空心體的組中去除密度相對(duì)較大的第2空心體而得到密度小的第3空心體的組的工序；以及 使用所述第3空心體的組和結(jié)合材料構(gòu)成聲匹配體的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲匹配體的制造方法，其特征在于， 得到所述第3空心體的組的工序包括:將所述第I空心體的組沉入密度大于密度小的所述第3空心體的液體中的工序，以及自液體分離出浮于所述液體的所述第3空心體的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲匹配體的制造方法，其特征在于， 在沉入密度大于所述第I空心體的液體中的工序中，將所述液體和所述第I空心體收納在配管內(nèi)并進(jìn)行混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲匹配體的制造方法，其特征在于， 在將第I空心體沉入密度大于所述第3空心體的液體中的工序中，在容器內(nèi)對(duì)所述液體和所述第I空心體進(jìn)行攪拌混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2~4中任一項(xiàng)所述的聲匹配體的制造方法，其中， 將第I空心體沉入密度大于所述第3空心體的液體中的工序在減壓環(huán)境下進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的聲匹配體的制造方法，其特征在于，還包括預(yù)先對(duì)所述第I空心體表面涂布偶聯(lián)材料的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求2~5中任一項(xiàng)所述的聲匹配體的制造方法，其特征在于， 將第I空心體沉入密度大于所述第3空心體的液體中的工序包括:將所述第I空心體沉入已溶解有偶聯(lián)材料的液體中的工序，以及自液體分離出浮于所述液體的所述第3空心體的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的聲匹配體的制造方法，其中， 所述偶聯(lián)材料為選自鉻系、硅烷系、鈦酸酯系以及磷酸系的化合物組中的高分子化合物。
9.一種聲匹配體，其中， 該聲匹配體是利用權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的制造方法制造而成的，通過(guò)載置于壓電振子來(lái)構(gòu)成超聲波發(fā)送接收器。
10.一種超聲波發(fā)送接收器，其具備: 有頂筒狀金屬殼體，其具有開(kāi)口 ； 壓電體，其被收納于所 述殼體； 端子，其經(jīng)由導(dǎo)電單元連接于所述壓電體；以及 端子板，其封閉所述殼體的開(kāi)口，并且以使所述端子突出到外部的狀態(tài)支撐所述端子，并且，該超聲波發(fā)送接收器通過(guò)將權(quán)利要求9中所述的聲匹配體安裝于所述殼體的聲波發(fā)射面而構(gòu)成。
11.一種超聲波流量計(jì)，其具備: 流量測(cè)量部，其供被測(cè)流體流動(dòng)； 一對(duì)超聲波發(fā)送接收器，它們相對(duì)配置在所述流量測(cè)量部的上游側(cè)及下游側(cè)；超聲波傳輸時(shí)間測(cè)量電路，其用于測(cè)量所述一對(duì)超聲波發(fā)送接收器間的超聲波傳輸時(shí)間；以及 運(yùn)算單元，其能基于所述超聲波傳輸時(shí)間算出所述被測(cè)流體的每單位時(shí)間的流量， 所述超聲波發(fā)送接收器 為權(quán)利要求10所述的超聲波發(fā)送接收器。
【文檔編號(hào)】H04R31/00GK103609140SQ201280029161
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月13日
【發(fā)明者】中野慎, 佐藤真人, 足立明久, 西田聰, 仲下隆, 谷垣善一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社