(57)【要約】【課題】ツェナーダイオードによって圧電素子の破損を防止するとともにツェナーダイオードの破損も防ぐことができる超音波センサの静電気保護回路を提供する。【解決手段】超音波センサＳの端子１０１，１０１間に逆直列接続された一対のツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２によって圧電素子１０４を過電圧から保護することができる。さらに、各ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のカソードに接続されている一対の限流抵抗Ｒ１，Ｒ２によって地絡電流Ｉｘが限流されるためにツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２の破損も防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、圧電素子の正極および負極と電気的に接続された一対の端子と、超音波が通過する開口部を有し、内部に圧電素子を収納するとともに一対の端子が突出するケースとを具備する超音波センサを静電気から保護する静電気保護回路であって、
超音波センサの各端子にカソードが接続されるとともに互いのアノード同士が接続された一対のツェナーダイオードと、一端が各ツェナーダイオードのカソードに接続されるとともに他端が後段の回路に接続される一対の限流抵抗とを備えたことを特徴とする超音波センサの静電気保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる開放型の超音波センサを静電気から保護するための静電気保護回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図３に示すような超音波センサＳが提供されている。この超音波センサＳは、直径が異なる２枚の円盤を厚み方向に重ねて構成されるベース１００と、ベース１００の一面（図３における下面）より突出する棒状の一対の端子１０１，１０１と、薄い円盤状に形成されてシリコン接着剤１０３によりベース１００の他面（図３における上面）側に離間して配設された振動板１０２と、シリコン接着剤１０３によって振動板１０２の下面に当接する形で固定された圧電素子１０４と、圧電素子１０４の正極および負極と各端子１０１，１０１を電気的に接続するリード線１０５と、振動板１０２の上面側に設けられたホーン１０６と、略円筒形に形成されて一方（下方）の開口部がベース１００によって閉塞される形でホーン１０６や圧電素子１０４などを内部に収納したケース１０７とを備えている。この種の超音波センサＳは、ホーン１０６と対向する側のケース１０７の端部、すなわち、超音波が通過するケース１０７の開口部１０８が開放されているために一般に開放型と呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような開放型の超音波センサＳが空中超音波を送波又は受波する用途に用いられる場合、開放された開口部１０８から振動板１０２を介して圧電素子１０４に静電気（電荷）が移動し易く、過剰な電荷が蓄積することで圧電素子１０４の極間に過大な電圧が印加されるため、圧電素子１０４の分極が消失したり、あるいは絶縁破壊によって圧電素子１０４が破損してしまう虞があった。特に、近年増加傾向に有る自動車盗難や車上盗難への対策として超音波センサを利用した車両侵入検知装置が普及してきており、かかる車両侵入検知装置に用いられる超音波センサＳは、開口部１０８が車室内に露出しているために人の手が触れやすい状況にあって、上述の静電気による不具合が発生しやすいものである。
【０００４】
尚、圧電素子から出力される電圧信号を制限するための電圧リミッタ回路を設けたもの（特許文献２参照）や、圧電素子に加えられる機械的な振動によって圧電素子の電極間に過大な電圧が印加されるのを防ぐもの（特許文献３参照）は提案されているが、これらのものでは上述の静電気による不具合を回避することはできない。
【特許文献１】特開２００２−４４７８４号公報
【特許文献２】特開平８−１０７３２１号公報
【特許文献３】実開昭６２−１８７６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、静電気等による過大な電圧から回路を保護する技術として、ツェナーダイオードの逆直列回路（互いのアノード同士が接続された直列回路）を用いるものがよく知られている。しかしながら、このようなツェナーダイオードの逆直列回路を超音波センサＳの電極（正極及び負極）間に挿入した場合、静電気によって圧電素子１０４の電極間に蓄積された過剰な電荷が地絡電流としてツェナーダイオードを介して放電する際に当該放電電流によってツェナーダイオードが破損してしまう虞があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、ツェナーダイオードによって圧電素子の破損を防止するとともにツェナーダイオードの破損も防ぐことができる超音波センサの静電気保護回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、圧電素子と、圧電素子の正極および負極と電気的に接続された一対の端子と、超音波が通過する開口部を有し、内部に圧電素子を収納するとともに一対の端子が突出するケースとを具備する超音波センサを静電気から保護する静電気保護回路であって、超音波センサの各端子にカソードが接続されるとともに互いのアノード同士が接続された一対のツェナーダイオードと、一端が各ツェナーダイオードのカソードに接続されるとともに他端が後段の回路に接続される一対の限流抵抗とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、超音波センサの端子間に逆直列接続された一対のツェナーダイオードによって圧電素子を過電圧から保護することができ、さらに、各ツェナーダイオードのカソードに接続されている一対の限流抵抗によって地絡電流が限流されるためにツェナーダイオードの破損も防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本実施形態の静電気保護回路は、図３に示す開放型の超音波センサＳを静電気から保護するものであって、図１（ａ）に示すように超音波センサＳの各端子１０１，１０１にカソードが接続されるとともに互いのアノード同士が接続された一対のツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２と、一端が各ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のカソードに接続されるとともに他端が図示しない後段の回路（発振回路など）に接続される一対の限流抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備えている。但し、図１では超音波センサＳを簡略化して図示している。
【００１０】
ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナー電圧は、超音波センサＳの端子１０１，１０１間に通常印加される電圧（以下、「使用電圧」という。）以上であり、且つ超音波センサＳが具備する圧電素子１０４の耐電圧以下に設定されている。また、限流抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は、圧電素子１０４が持つ共振周波数のばらつきに起因した送波音圧のばらつきを低減するために必要な抵抗値の２分の１の抵抗値に設定されている。
【００１１】
而して、超音波センサＳが具備する圧電素子１０４の電極間に静電気によって過剰な電荷が蓄積されたとしても、圧電素子１０４の電極間の電圧が逆直列接続された一対のツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２で制限されるので、圧電素子１０４の分極が消失したり、あるいは絶縁破壊によって圧電素子１０４が破損してしまうのを防ぐことができる。さらに、超音波センサＳに接続される回路側で地絡が生じた場合、圧電素子１０４の電極に蓄積された電荷が放電されて地絡電流Ｉｘが流れることになるが、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のカソードに接続されている限流抵抗Ｒ１，Ｒ２によって地絡電流Ｉｘが限流されるので、過大な地絡電流ＩｘによるツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２の破損も防ぐことができる。
【００１２】
ここで、図１（ｂ）に示すように限流抵抗を一方のツェナーダイオード（例えば、ＺＤ２）のカソードにのみ接続した場合、他方のツェナーダイオードＺＤ１のカソードに接続されている電極に過剰な電荷が蓄積されたときはツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２を介さない経路のみに地絡電流Ｉｘが流れることになるが、一方のツェナーダイオードＺＤ２のカソードに接続されている電極に過剰な電荷が蓄積されたときはツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２を介さない経路とツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２を介した経路との両方の経路に地絡電流Ｉｘが流れるため、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２を介した経路に流れる地絡電流Ｉｘを限流することができずにツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２が破損してしまう虞がある。故に、限流抵抗Ｒ１，Ｒ２を一対のツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のカソードにそれぞれ接続した回路構成とすることにより、圧電素子１０４の何れの電極に過剰な電荷が蓄積された場合においても過大な地絡電流ＩｘによってツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２が破損するのを防ぐことができるのである。
【００１３】
尚、本実施形態の静電気保護回路は送波用の超音波センサＳに用いられるものであり、受波用の超音波センサＳに用いられる静電気保護回路としては、図２に示すように超音波センサＳの端子１０１，１０１間に一対のダイオードＤ１，Ｄ２が互いに逆向きとなるように並列接続されたものを用いればよい。受波用に用いられる場合、超音波センサＳの端子１０１，１０１間にはダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧（一般的に０．６ボルト程度）よりも低い電圧しか出力されないないので、超音波の受波特性には何等影響を及ぼすことなく、一対のダイオードＤ１，Ｄ２によって圧電素子１０４の電極間に印加される電圧を制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態を示す回路構成図、（ｂ）は比較例の回路構成図である。
【図２】本発明の参考例の回路構成図である。
【図３】本発明の保護対象である超音波センサの断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
Ｓ  超音波センサ
ＺＤ１，ＺＤ２  ツェナーダイオード
Ｒ１，Ｒ２  限流抵抗
１０１  端子
１０４  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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