[发明专利]超声波传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高超声波传感器的音响性能的耦合层。

背景技术

以往，在超声波传感器等中使用的耦合层的制造方法有如下方法：例如，如图6(a)所示，在容器19内混入微球20和树脂21后，如图6(b)所示，连同该容器19设置于离心分离器22内而使其驱动。然后，如图6(c)所示，在玻璃微球20和树脂21的混合物中，利用比重差分离为主要成分为比重较小的玻璃微球的第一树脂层21a、和仅由比重较大的树脂层组成的第二树脂层21b，在容器19内的下部形成由仅由树脂层21组成的第二树脂层21b，在容器19内的上部形成主要成分为玻璃微球20的第一树脂层21a，然后，仅取出主要成分为玻璃微球20的第一树脂层21a而作为耦合部件，对其进行加工后作为耦合层(参照专利文献1)。

并且，公知有如下的方法：代替树脂21而使用氧化物类陶瓷等无机材料，并代替玻璃微球而使用气泡，由此形成在陶瓷中具有多个气孔的陶瓷多孔体(参照专利文献2)。

耦合层为了将超声波传播到空气中，需要降低耦合层的音响阻抗，为此，为了在树脂层中稳定地保持气泡，考虑配合由玻璃组成形成的中空球体，为了进而使音响阻抗降低而提高超声波的传播效率，考虑形成空气气泡而制成耦合层的构想。

专利文献1：日本专利第2634161号公报

专利文献2：日本专利2001-261463号公报

但是，在现有的该制造方法中，由于形成在玻璃微球的周围附着树脂的第一树脂层和主要成分仅为比重较大的树脂的第二树脂层时，用于耦合部件的只是第一树脂层，剩下的第二树脂层被废弃，因而可从制造出的耦合部件采取的部分有限，因而耦合部件的生产效率较低的制造方法。

并且，为了在无机类材料中形成具有稳定的气泡直径的气泡，使用混合器等在浆液中导入气泡，但在如耦合部件一样具有一定长度的棒形状中注入浆液的情况下，因注入作业使好不容易导入的气泡消失，耦合部件中的气泡直径分布变得不均，从而在从耦合部件取出一定厚度的耦合层中，不能得到具有均匀的气泡直径的耦合层，作为耦合层的空气的气泡直径不稳定，因而不能通过耦合层将超声波有效地传播到空气中，因而存在作为超声波传感器的输出因各个耦合层而不同的的问题。

发明内容

本发明用于解决上述现有的问题，提供一种作为耦合层而在无机类材料中稳定地控制空孔直径(气泡直径)的耦合部件。

为了解决上述现有的问题，本发明的超声波传感器，在外壳内收容压电体，该压电体通过从端子经由导电体施加电压而输出规定的超声波，在上述外壳的顶部设置耦合层而可得到稳定的超声波的输出，其中，在将无机粉末材料调整为主要成分的浆液中混合内包液化气体的热膨胀性树脂，将由此得到的含中空球体树脂的浆液凝胶化后施行规定的热处理，使浆液中的中空球体树脂膨胀而构成耦合部件，该耦合部件形成了具有规定粒径的中空球状粒子，在该耦合部件的中空球状粒子内形成有机玻璃的干燥凝胶，从而由内包均匀的玻璃球体的陶瓷多孔体构成上述耦合层。

根据上述发明，通过提供实施第一加热工序和第二加热工序的2阶段的加热工序，能够得到不破坏空孔而在耦合部件中含有空孔直径均匀的空孔的陶瓷多孔体，所述第一加热工序，在耦合部件内部配合因一定范围的加热膨胀而体积增加的热膨胀性中空球体，并且在制作耦合部件时，使热膨胀性中空球体膨胀；所述第二加热工序，使无机材料烧成硬化。

本发明的超声波传感器，由于能够将耦合层内的空孔直径控制在一定范围内，因而能够简单且稳定地实施向无机材料导入空孔的方法，并且使耦合部件中的空孔直径在一定范围内，因而还可以提高由此取出的耦合层的生产率。搭载有在该耦合层中形成有机玻璃来使音响阻抗进一步降低的耦合层的超声波传感器，耦合层内的空孔直径均匀，因而在耦合层内传播的超声波音速一定，音响阻抗稳定，由此耦合层的不同引起的超声波输出的不同也较少，能够使超声波传感器输出的可靠性提高，在搭载该超声波传感器的流体计测装置中也能够显著提高其生产稳定性。

第一发明的超声波传感器，在外壳内收容压电体，该压电体通过从端子经由导电体施加电压而输出规定的超声波，在上述外壳的顶部设置耦合层而可得到稳定的超声波的输出，其特征在于，在将无机粉末材料调整为主要成分的浆液中混合内包液化气体的热膨胀性树脂，将由此得到的含中空球体树脂的浆液凝胶化后施行规定的热处理，使浆液中的中空球体树脂膨胀而构成形成了具有规定的粒径的中空球状粒子的耦合部件，在该耦合部件的中空球状粒子内形成有机玻璃的干燥凝胶，从而由内包均匀的玻璃球体的陶瓷多孔体构成上述耦合层。