特許 7449723 音波センサの製造方法および音波センサの設置方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-06

(45)【発行日】2024-03-14

(54)【発明の名称】音波センサの製造方法および音波センサの設置方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/24 20060101AFI20240307BHJP

   G01N 29/28 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

G01N29/24

G01N29/28

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020036283

(22)【出願日】2020-03-03

(65)【公開番号】P2021139687

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-11-11

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】熊倉 賢司

(72)【発明者】

【氏名】樋口 暢浩

(72)【発明者】

【氏名】森本 夏聖

(72)【発明者】

【氏名】井原 亮一

【審査官】比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１２５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１３０８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３１７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０５５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１００３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１３０８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２３４７３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ２９／００－Ｇ０１Ｎ２９／５２

Ｇ０１Ｂ１７／００－Ｇ０１Ｂ１７／０８

Ａ６１Ｂ ８／００－Ａ６１Ｂ ８／１５

Ｈ０４Ｒ １／００－Ｈ０４Ｒ３１／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

音波探触子からの音波を伝播し、かつ熱硬化性を有する樹脂系材料により構成される熱硬化性接着シートと、前記熱硬化性接着シートの一方に設けられる第１保護フィルムと、前記熱硬化性接着シートの他方に設けられる第２保護フィルムとを含む積層体から、前記第２保護フィルムを剥離するステップと、
前記音波探触子を前記熱硬化性接着シートの一方に配置するステップと、
前記音波探触子を前記熱硬化性接着シートに対して押圧するステップと、
前記熱硬化性接着シートを第１硬化温度にて仮硬化させるステップとを有する音波センサの製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の製造方法により製造された音波センサから、前記第１保護フィルムを剥離するステップと、
前記音波センサを被計測体の被接着面に配置するステップと、
前記音波センサを前記被接着面に対して押圧するステップと、
前記熱硬化性接着シートを前記第１硬化温度より高い第２硬化温度にて本硬化させるステップとを有する音波センサの設置方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、音波センサ、音波センサの製造方法および音波センサの設置方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プラント等の設備で使用される配管は、流体の状態や配管の形状等によっては、内部を流通する流体により、経時的に配管の肉厚が減肉する可能性がある。このため配管の肉厚は、定期的に計測されることで、減肉量が管理される。配管の肉厚の計測は、例えば配管の外周面に配置した超音波センサにより行われる。

【0003】

特許文献１には、センサー本体をセラミック系接着剤でモールドして一体成型することによりブロック体を形成し、セラミック系接着剤を塗布することによりブロック体を測定対象物に取り付けるセンサーについての発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５６６９２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

接着剤を塗布しての配管への音波センサの設置作業は、作業者に一定の力量を要する。また、接着剤を塗布しての音波センサの設置作業は、塗布した接着剤が硬化するまでに時間を要していた。これにより接着剤を塗布しての音波センサの設置作業は、簡便に行えるものとはいえなかった。

【0006】

本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、配管への音波センサの設置作業を、簡便に行えるようにするための音波センサ、音波センサの製造方法および音波センサの設置方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための音波センサは、音波探触子と、前記音波探触子に設けられ、前記音波探触子からの音波を伝播し、かつ熱硬化性を有する樹脂系材料により構成される接着シートと、前記接着シートに設けられ、前記接着シートを保護する第１保護フィルムと、を有する。

【0008】

上記課題を解決するための音波センサの製造方法は、音波探触子からの音波を伝播し、かつ熱硬化性を有する樹脂系材料により構成される熱硬化型接着シートと、前記熱硬化性接着シートの一方に設けられる第１保護フィルムと、前記熱硬化性接着シートの他方に設けられる第２保護フィルムとを含む積層体から、前記第２保護フィルムを剥離するステップと、前記音波探触子を前記熱硬化性接着シートの前記一方に配置するステップと、前記音波探触子を前記熱硬化性接着シートに対して押圧するステップと、前記熱硬化性接着シートを第１硬化温度に加熱して仮硬化させることにより、前記熱硬化性接着シートと前記音波探触子とを接着させるステップとを有する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、音波センサは、前記音波探触子からの音波を伝播し、熱硬化性を有する材料により構成される接着シートおよび接着シートを保護する第１保護フィルムを有しているため、前記第１保護フィルムを剥離させた前記音波センサを被計測体の被接着面に配置し、前記音波センサを接着シートに対して押圧して加熱硬化させることにより接着し、前記被計測体に設置することが可能となる。これにより、音波センサは、接着シートを加熱して高い温度で硬化させて接着するため、常温下で接着剤を硬化させる場合よりも短時間で設置することができる。また、音波センサは、音波の伝播性を有する接着シートを介して被接着面の肉厚を計測することが可能となる。また、音波センサは、前記音波探触子に積層される前にシート状に形成された接着シートにより接着されるため、作業者に一定の力量を要することなく、簡便に音波センサの設置作業を行うことができる。さらに、前記接着シートは、前記第１保護フィルムにより保護されているため、異物が付着することがなく、また、常温下での熱硬化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示に係る配管に設置された音波センサを示した図である。

【図2】図２は、本開示に係る音波センサの概略図である。

【図3】図３は、本開示に係る接着シートを含む積層体の概略図である。

【図4】図４は、本開示に係る音波センサの製造方法を示すフローチャートである。

【図5】図５は、本開示に係る音波センサの製造方法における説明図である。

【図6】図６は、本開示に係る音波センサの設置方法を示すフローチャートである。

【図7】図７は、本開示に係る音波センサの設置方法における説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本開示に係る実施例について、図１から図７を参照して詳細に説明する。図１は、本開示に係る配管に設置された音波センサを示した図である。図２は、本開示に係る音波センサの概略図である。図３は、本開示に係る音波センサを被接着部に接着した状態を示す概略図である。図４は、本開示に係る音波センサの製造方法を示すフローチャートである。図５は、本開示に係る音波センサの製造方法における説明図である。図６は、本開示に係る音波センサの設置方法を示すフローチャートである。図７は、本開示に係る音波センサの設置方法における説明図である。本実施の形態で説明するのは、本開示の一実施例であり、これにより本発明が限定されるものではない。

【0012】

本実施例に係る配管１０の内部には、例えば５０℃以上の温度の流体が流通する（図１）。配管１０の材料は、例えば炭素鋼により構成される。配管１０は外周面１２を断熱材１６により覆われる。配管１０は、例えばプラントの設備に備えられる。また、以下の説明では、配管１０の断面形状が円筒形状をなす場合について説明するが、配管１０の断面形状は、円筒形状に限らない。

【0013】

＜音波センサ＞
音波センサ２０は、図２に示すように、音波探触子１００、接着シート２００および第１保護フィルム３００を有する。音波探触子１００、接着シート２００および第１保護フィルム３００は積層構造をなす。音波センサ２０の厚さは１ｍｍ以内に構成される。音波センサ２０は、曲率半径１０ｍｍ以上の可撓性を有する。音波センサ２０は、２００℃までの耐熱性を有する。音波センサ２０は、図１に示すように、配管１０の外周面１２に設置される。設置された音波センサ２０は、配管１０と断熱材１６との間に常設される。

【0014】

＜音波探触子＞
音波探触子１００は、図１に示すように、音波を送受信することにより、配管１０の肉厚ｔを取得可能とする。具体的には、音波探触子１００は、音波を発信してから、発信された音波が計測対象である配管１０の内周面１４に反射して検出されるまでの時間差を計測することにより、配管１０の肉厚ｔを取得可能とする。

【0015】

音波探触子１００は、図２に示すように、音波を送受信する振動子１１０を有する。振動子１１０は２０ｋＨｚより高い周波数の音波を送受信する機能を備えている。音波探触子１００は、音波を送信するための振動子１１０とは別に、送信した音波を受信するための図示しない振動子を有してもよい。

【0016】

振動子１１０は、図２に示すように、上部電極１１２と圧電体１１４と下部電極１１６とを有し、積層構造を構成する。圧電体１１４は、上部電極１１２および下部電極１１６から、所定の周波数の交流電圧が印加されることにより、印加された電圧の周波数に応じた音波を発する。圧電体１１４が生じた音波は、上部電極１１２および下部電極１１６から発信される。圧電体１１４は、例えば圧電性を有するセラミック系材料により構成される。上部電極１１２および下部電極１１６の材料は例えばステンレスにより構成される。

【0017】

振動子１１０が受信器として機能する場合、振動子１１０は、送信して反射した音波を受けることにより圧電体１１４が加圧されることにより電荷を生じ、電圧を出力する。圧電体１１４が生じた電圧は、振動子１１０の上部電極１１２および下部電極１１６から出力される。

【0018】

＜接着シート＞
接着シート２００は、図２に示すように、音波探触子１００の下部電極１１６に設けられる。接着シート２００は、音波探触子１００と、被計測体である配管１０の被接着面である外周面１２との接着を可能とする。また、接着シート２００は、音波センサ２０が接着シート２００により被接着面である外周面１２に接着した状態において、音波センサ２０と外周面１２との間で、音波センサ２０からの音波を伝播する。接着シート２００は、常温では接着性を有さないが、所定の温度以上に加熱されることで硬化し、被接着体である配管１０の被接着面である外周面１２との接着性を発現する。接着シート２００は、いわゆる熱硬化性接着シートである。

【0019】

接着シート２００は、図３に示すように、予め所定の一様な厚さを有するシート状に成形される。接着シート２００は、第１面２１０と第２面２２０とを有している。接着シート２００の第１面２１０と第２面２２０との面間距離である厚さは、音波探触子から発信される音波の伝播性、第１保護フィルム３００および第２保護フィルム４００の剥離のし易さ、および被計測体である配管１０の、被接着面である外周面１２の表面粗さに基づいて決定することができる。ここで、表面粗さとは、例えば被計測体である配管１０の被接着面である外周面１２の最大高さ粗さである。また、表面粗さは、例えば算術平均粗さを用いても良い。接着シート２００の厚さは１００μｍ以下であることが望ましく、より望ましくは２５μｍ以上８０μｍ以下であり、好ましくは接着シート２００の厚さは４０μｍである。接着シート２００は複数層から構成されてもよい。接着シート２００は、例えば振動子１１０の大きさに対応した大きさを有する。接着シート２００は、例えばハサミにより、所定の大きさにカットすることができる。

【0020】

接着シート２００は、熱硬化性を有するエポキシ系樹脂材料から構成される。接着シート２００は、エポキシ樹脂系材料に限られず、例えばフェノール樹脂系材料が用いられてもよい。接着シートの材料は、熱硬化性を有する樹脂単体で組成されてもよく、また、硬化剤その他添加物混合して組成されてもよい。接着シート２００は、例えば東亜合成株式会社製アロンマイティＡＦ－６０（アロンマイティは、東亜合成株式会社の登録商標）を使用することができる。

【0021】

接着シート２００は、第１硬化温度Ｔ１に加熱されると、接着シート２００を構成する分子が架橋を開始することにより仮硬化する。第１硬化温度Ｔ１は、例えば１００℃～１３０℃である。

【0022】

また、接着シート２００は、第１硬化温度Ｔ１より高い第２硬化温度Ｔ２以上に加熱され、分子の架橋が完了することにより本硬化する。第２硬化温度Ｔ２は、例えば１５０℃～１６０℃である。

【0023】

接着シート２００は、本硬化後の音響インピーダンスが、１．０×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ以上で、かつ鋼の音響インピーダンス以下の音響インピーダンスを有している。また、接着シート２００は、本硬化後において、グリセリンペーストの音響インピーダンス以上で、かつ１０．０×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ以下の音響インピーダンスであることが望ましい。グリセリンペーストの音響インピーダンスは、例えば２．４２×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓである。また、鋼の音響インピーダンスは、例えば４６．０２×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓである。接着シート２００は、本硬化後において、板厚１０ｍｍの炭素鋼試験片に対して音波センサを接着した場合の受信された側における８０％感度が、６０ｄＢ以下であり、かつ中心周波数が８．５ＭＨｚ±１０％である。接着シート２００は、本硬化の状態において、厚さ０．３ｍｍのステンレス板に対して、ＪＩＳ Ｋ ６８５０「剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法」において、１８Ｎ／ｃｍ^２のせん断強度を有する。接着シート２００は、本硬化の状態において、電解銅箔（３５μｍ）の面に対して、ＪＩＳ Ｋ ６８５４「はく離接着強さ試験方法」において、４３Ｎ／２５ｍｍの１８０°剥離強度を有する。接着シート２００は、本硬化の状態において、ＩＰＣ－ＦＣ－２３２において、２６０℃／６０ｓｅｃのはんだ耐熱性を有する。接着シート２００のガラス転移温度は、ＤＭＳにおいて、４０℃である。

【0024】

接着シート２００は、本硬化後において、音波探触子１００を構成する下部電極１１６と接着シート２００との音圧反射率ｒ１（下記の式１）、および接着シート２００と配管１０との音圧反射率ｒ２（下記の式２）が、それぞれ所定の音圧反射率以下となる材料により構成される。音圧反射率ｒ１および音圧反射率ｒ２は、０．９以下であることが望ましい。ここで、音圧反射率ｒ１および音圧反射率ｒ２は、材料における音波の反射や透過の量を算出するためのパラメータである音響インピーダンスＺを用いて以下式１および式２で与えられる。音響インピーダンスＺは以下式３で与えられる。
ｒ１＝｜（Ｚ２－Ｚ１）／（Ｚ２＋Ｚ１）｜・・・（式１）
ｒ２＝｜（Ｚ３－Ｚ２）／（Ｚ３＋Ｚ２）｜・・・（式２）
Ｚ＝ρ・ｃ・・・（式３）
Ｚ１：下部電極の材料の音響インピーダンス
Ｚ２：接着シートの材料の音響インピーダンス
Ｚ３：配管の材料の音響インピーダンス
ρ：材料の密度（ｋｇ／ｍ^３）
ｃ：材料の音速（ｍ／ｓ）

【0025】

接着シート２００は、本硬化することにより被計測体である配管１０の被接着面である外周面１２に本接着した状態における音圧反射率ｒ２は、配管１０の材料が鋼である場合、約０．９０となる。ここで、鋼の音響インピーダンスは、上述の通り４６．０２×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓである。また、接着シート２００は、上部電極１１２および下部電極１１６の材料がステンレスである場合、本硬化することにより下部電極１１６に本接着した状態における接着シート２００の音圧反射率ｒ１は、約０．９０となる。ここで、ステンレスの音響インピーダンスは、４４．２×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓである。

【0026】

＜第１保護フィルム＞
第１保護フィルム３００は、図２および３に示すように、接着シート２００の第１面２１０を保護する。第１保護フィルム３００は、接着シート２００の第１面２１０の全面を覆っている。第１保護フィルム３００は、接着シート２００の第１面２１０に外力が加わるのを防止するほか、異物の付着を防止する。また、第１保護フィルム３００は、接着シート２００の第１面２１０の常温下での架橋反応を抑制する。第１保護フィルム３００は、原材料を延伸させて製膜することにより形成されており、極めて平滑な表面を有している。第１保護フィルム３００は、接着シート２００の第１面２１０から剥離可能となっている。第１保護フィルム３００は、２００℃までの耐熱性を有している。第１保護フィルム３００は、ガスバリア性を有している。第１保護フィルム３００の材料は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系樹脂により構成される。第１保護フィルム３００は、透明である。また、第２保護フィルムは３００、有無の識別のため、透明以外に着色されていてもよい。

【0027】

＜第２保護フィルム＞
第２保護フィルム４００は、図３に示すように、接着シート２００の第２面２２０を保護する。第２保護フィルム４００は、接着シート２００の第２面２２０の全面を覆っている。第２保護フィルムは、接着シート２００の第２面２２０に外力が加わるのを防止するほか、異物の付着を防止する。また、接着シート２００の第２面２２０の常温下での架橋反応を抑制する。第２保護フィルム４００は、材料を延伸させて製膜することにより形成されており、極めて平滑な表面を有している。第２保護フィルム４００は、接着シート２００の第２面２２０から剥離可能となっている。第２保護フィルム４００の材料は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）系樹脂により構成される。第２保護フィルム４００は透明である。また、第２保護フィルム４００は、有無の識別のため、透明以外に着色されていてもよい。

【0028】

＜音波センサの製造方法＞
以下に、音波センサの製造方法について、図３から図５を参照して説明する。音波センサの製造方法は、図４に示すように、音波探触子１００からの音波を伝播し、かつ熱硬化性を有する樹脂系材料により構成される熱硬化性接着シート２００と、熱硬化性接着シート２００の一方に設けられる第１保護フィルム３００と、熱硬化性接着シート２００の第１保護フィルム３００の設けられる他方に設けられる第２保護フィルム４００とを含む積層体３０から、第２保護フィルムを剥離するステップ（Ｓ１０）と、音波探触子を配置するステップ（Ｓ２０）と、音波探触子を接着シートに押圧するステップ（Ｓ３０）と、接着シートを第１硬化温度に加熱して仮硬化させるステップ（Ｓ４０）とを有する。

【0029】

第１保護フィルムを剥離するステップ（Ｓ１０）により、接着シート２００は、第２保護フィルム４００が剥離され、接着シート２００の第２面２２０が露出される（図３）。

【0030】

音波探触子を配置するステップ（Ｓ２０）により、音波探触子１００は、接着シート２００の第２面２２０に配置される。ここで、音波探触子１００は、下部電極１１６と接着シート２００の第２面２２０との間に空気等が入らないよう配置される。

【0031】

音波探触子を接着シートに押圧するステップ（Ｓ３０）により、図５に示すように、音波探触子１００は、所定の時間、接着シート２００に対して第１押圧力Ｆ１で押圧される。所定の時間とは、例えば１分である。また、第１押圧力Ｆ１は、例えば２．５ＭＰａ～５．０ＭＰａである。第１押圧力Ｆ１は、例えば音波探触子１００をクランプすることにより付加される。

【0032】

接着シートを第１硬化温度に加熱して仮硬化させるステップ（Ｓ４０）により、図５に示すように、接着シート２００は、第１加熱時間、第１硬化温度Ｔ１に加熱され、第２面２２０の全体において仮硬化する。これにより、押圧された音波センサ２０と接着シート２００とは、接触する面同士が微視的に結合した状態で仮硬化することにより、接着された状態となる。第１加熱時間とは、例えば１５分である。第１硬化温度Ｔ１は、例えば１００℃～１３０℃である。第１硬化温度Ｔ１は、例えば電気炉１８Ａに設置されることにより付加される。なお、音波探触子を接着シートに押圧するステップ（Ｓ３０）と接着シートを第１硬化温度に加熱して仮硬化させるステップ（Ｓ４０）とは、同時に行われてもよい。

【0033】

＜音波センサの設置方法＞
以下に、音波センサの設置方法について、図2、図６および７を参照して説明する。音波センサの設置方法は、図６に示すように、音波センサの熱硬化性接着シートから第１保護フィルムを剥離するステップ（Ｓ１１０）と、音波センサを配置するステップ（Ｓ１２０）と、音波センサを被接着面に押圧するステップ（Ｓ１３０）と、接着シートを第２硬化温度にて仮硬化させるステップ（Ｓ１４０）とを有する。

【0034】

第１保護フィルムを剥離するステップ（Ｓ１１０）により、音波センサ２０は、第１保護フィルム３００が剥離され、接着シート２００の第１面２１０が露出される（図２）。

【0035】

音波センサを配置するステップ（Ｓ１２０）により、音波センサ２０は、被計測体である配管１０の被接着面である外周面１２に配置される。ここで、音波センサ２０は、接着シート２００の第１面２１０と配管１０の外周面１２との間に空気等が入らないように配置される。

【0036】

音波センサを被接着面に押圧するステップ（Ｓ１３０）により、音波センサ２０は、図７に示すように、所定の時間、配管１０の外周面１２に対して第２押圧力Ｆ２で押圧される。所定の時間とは例えば１分である。第２押圧力Ｆ２は、例えば０．１ＭＰａである。

【0037】

接着シートを第２硬化温度にて本効果させるステップ（Ｓ１４０）により、接着シート２００は、図７に示すように、第２加熱時間、第２硬化温度Ｔ２に加熱され、所定の時間経過後、接着シート２００は、第１面２１０および第２面２２０の全体において、本硬化する。これにより、音波探触子１００と、接着シート２００と、配管１０の外周面１２とが微視的に結合した状態で本硬化することにより、本接着された状態となる。音波センサを被接着面に押圧するステップ（Ｓ１３０）と接着シートを第２硬化温度にて本硬化させるステップ（Ｓ１４０）とは、同時に行われてもよい。

【0038】

第２加熱時間は、例えば３０分～６０分であり、第１加熱時間よりも長い時間となっている。第２押圧力Ｆ２は、例えば０．１ＭＰａである。第２硬化温度Ｔ２は、例えば１３０℃から２００℃であり、第１硬化温度Ｔ１よりも高い温度となっている。第２硬化温度Ｔ２とは、望ましくは、１６０℃から２００℃である。第２硬化温度Ｔ２が高いほど接着シート２００が本硬化するまでの時間が早くなり、配管１０の外周面１２と本接着するまでの時間を短くすることができる。第２硬化温度Ｔ２は、接着シート２００を、図７で示すように、例えばランプヒータ１８Ｂで照射されることにより付加される。第２押圧力Ｆ２は、音波センサ２０を配管１０とともに、例えばバンドにより巻き付けられることにより付加される。

【0039】

＜効果の説明＞
以下に本開示に係る効果について態様ごとに示す。以下に本開示に係る効果について態様ごとに示す。本開示の第１の態様に係る音波センサ２０は、図２に示すように、音波探触子１００と、音波探触子１００に設けられ、音波探触子１００からの音波を伝播し、かつ熱硬化性を有する樹脂系材料により構成される接着シート２００と、接着シート２００に設けられ、接着シート２００を保護する第１保護フィルム３００とを有する。

【0040】

第１の態様によれば、音波センサ２０は、音波探触子１００からの音波を伝播し、熱硬化性を有する材料により構成される接着シート２００および接着シート２００を保護する第１保護フィルム３００を有しているため、第１保護フィルム３００を剥離させた音波センサ２０を、被計測体である例えば配管１０の被接着面である外周面１２に配置し、接着シート２００を加熱により硬化させて接着して設置することが可能となる。これにより、音波センサ２０は、音波の伝播性を有する接着シート２００を介して被計測体である配管１０の肉厚ｔを計測することが可能となる。また、音波センサ２０は、音波探触子１００に積層される前にシート状に形成された接着シート２００により接着されるため、作業者に一定の力量を要する接着剤の塗布作業の必要がなく、簡便に音波センサ２０の設置を行うことができる。また、音波センサ２０は、熱硬化性を有する接着シート２００を加熱されて硬化して接着するため、常温下で硬化させる場合よりも短時間で設置することができる。さらに、接着シート２００は、第１保護フィルム３００により第１面２１０が保護されているため、第１面２１０に異物が付着することがなく、また、常温下での硬化を抑制することができる。

【0041】

本開示の第２の態様に係る音波センサ２０は、第１の態様において、接着シート２００は、第１硬化温度Ｔ１にて仮硬化し、第１硬化温度Ｔ１より高い第２硬化温度Ｔ２にて本硬化する熱硬化性接着シートである。

【0042】

第２の態様によれば、接着シート２００は、第１硬化温度Ｔ１にて仮硬化し、第１硬化温度Ｔ１より高い第２硬化温度Ｔ２にて本硬化する熱硬化性接着シートであるので、第１硬化温度Ｔ１に加熱されることにより音波探触子１００と仮硬化することができ、第１硬化温度Ｔ１より高い第２硬化温度Ｔ２に加熱されることにより本硬化して被接着面である配管１０の外周面１２と接着することができる。

【0043】

本開示の第３の態様に係る音波センサ２０は、第２の態様において、接着シート２００は、本硬化後の音響インピーダンスが、１．０×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ以上１０．０×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ以下である。

【0044】

第３の態様によれば、接着シート２００の本硬化後の音響インピーダンスが、１．０×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ以上１０．０×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ以下であるので、接着シート２００自体の内部を音波が伝播することができる。また、接着シート２００は、本硬化後の音響インピーダンスが、１．０×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ以上１０．０×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ以下であるので、ステンレスと接着シート２００との間および接着シート２００と鋼と間における音圧反射率を一定値以下とすることができる。これにより、音波探触子１００が生じた音波は、音波探触子１００の下部電極１１６と接着シート２００との間および接着シート２００と配管１０との間で伝播することができる。

【0045】

本開示の第４の態様に係る音波センサ２０は、第２の態様または第３の態様のいずれかにおいて、接着シート２００は、音波探触子１００と仮硬化することにより接着している。

【0046】

本開示の第４の態様に係る音波センサ２０は、音波探触子１００と接着シート２００とが、第１硬化温度Ｔ１に加熱されることにより仮硬化して接着しているので、音波センサ２０を被接着面である例えば配管１０の外周面１２に設置の際に、音波探触子１００と接着シート２００とを接着する必要がない。これにより、音波センサ２０を設置するのに要する時間を短縮することができる。

【0047】

本開示の第５の態様に係る音波センサ２０は、第１の態様から第４の態様のいずれかにおいて、接着シート２００の厚さは、接着シート２００が接着する被計測体の被接着面の面粗さ以上である。

【0048】

第５の態様によれば、音波センサ２０の接着シート２００の厚さは、接着シート２００が接着する被計測体である例えば配管１０の被接着面である外周面１２の面粗さ以上であるので、加熱された接着シート２００が流動して被接着面である配管１０の外周面１２の面粗さによる起伏を埋めるため、接着シート２００と被接着面との間に隙間を生じることなく接着することができる。

【0049】

本開示の第６の態様に係る音波センサ２０は、第１の態様から第５の態様のいずれかにおいて、接着シート２００の厚さは２５μｍ以上８０μｍ以下に構成される。

【0050】

第６の態様によれば、接着シート２００の厚さは２５μｍ以上８０μｍ以下に構成されるので、接着シート２００は一定の弾力性を有する。このため、接着シート２００からの第１保護フィルム３００および第２保護フィルム４００の剥離が容易となる。

【0051】

本開示の第７の態様に係る音波センサの製造方法は、図４および図５に示すように、音波探触子１００からの音波を伝播し、かつ熱硬化性を有する樹脂系材料により構成される熱硬化性接着シート２００と、熱硬化性接着シート２００の一方に設けられる第１保護フィルム３００と、熱硬化性接着シート２００の他方に設けられる第２保護フィルム４００とを含む積層体３０から、第１保護フィルムを剥離するステップ（Ｓ１０）と、音波探触子を熱硬化性接着シートに配置するステップ（Ｓ２０）と、音波探触子を熱硬化性接着シートに対して押圧するステップ（Ｓ３０）と、熱硬化性接着シートを第１硬化温度に加熱して仮硬化させるステップ（Ｓ４０）とを有する。

【0052】

第７の態様によれば、音波センサの製造方法により、第１の態様の効果を奏する音波センサ２０を製造することができる。

【0053】

本開示の第８の態様に係る音波センサの設置方法は、図６および図７に示すように、第７の態様の製造方法により製造された音波センサ２０から、第２保護フィルムを剥離するステップ（Ｓ１１０）と、音波センサを被計測体の被接着面に配置するステップ（Ｓ１２０）と、音波センサを被接着面に対して押圧するステップ（Ｓ１３０）と、接着シートを第１硬化温度より高い第２硬化温度にて本硬化させるステップ（Ｓ１４０）とを有する。

【0054】

第８の態様によれば、音波センサ２０を被計測体である例えば配管１０の被接着面である外周面１２へ設置する際に、音波センサ２０の第１保護フィルム３００を剥離させて露出させた第１面２１０を配管１０の外周面１２に対して配置し、音波センサ２０を配管１０の外周面１２に対して押圧し、接着シート２００を第２硬化温度Ｔ２に加熱することで本硬化させて接着することができる。これにより、接着材の塗布作業がないため作業者に一定の力量を要せず、また常温で接着剤を硬化させる場合よりも短時間で接着シート２００を硬化させて接着することができる。

【符号の説明】

【0055】

１０ 配管
１２ 外周面
１４ 内周面
１６ 断熱材
１８Ａ 電気炉
１８Ｂ ランプヒータ
２０ 音波センサ
３０ 積層体
１００ 音波探触子
１１０ 振動子
１１２ 上部電極
１１４ 圧電体
１１６ 下部電極
２００ 接着シート、熱硬化性接着シート
２１０ 第１面
２２０ 第２面
３００ 第１保護フィルム
４００ 第２保護フィルム
Ｓ１０ 第２保護フィルムを剥離するステップ
Ｓ２０ 音波探触子を配置するステップ
Ｓ３０ 音波探触子を接着シートに押圧するステップ
Ｓ４０ 接着シートを第１硬化温度にて仮硬化させるステップ
Ｓ１１０ 第１保護フィルムを剥離するステップ
Ｓ１２０ 音波センサを配置するステップ
Ｓ１３０ 音波センサを被接着面に押圧するステップ
Ｓ１４０ 接着シートを第２硬化温度にて本硬化させるステップ
ｒ、ｒ１、ｒ２ 音圧反射率
Ｆ１ 第１押圧力
Ｆ２ 第２押圧力
Ｔ１ 第１硬化温度
Ｔ２ 第２硬化温度
Ｚ、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３ 音響インピーダンス
ｔ 肉厚

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】