(57)【要約】【課題】超音波周波数帯の送信、受信を行う超音波送受波器において、吸音材が必要なため構造の簡素化が出来ず自動化が困難であった。【解決手段】有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせユニモルフ振動子を形成し、ユニモルフ振動子の振動によって超音波の送受信を行う超音波送受波器において、有底筒状ケース内にシリコーン発泡体や発泡スチロールを粉砕して粒径の分布をもつ発泡体等の密度の低いものとリコン等の弾性樹脂を混合した物を充填しする事で吸音材を必要としない構造でも特性を確保出来る様にした事、またプリアンプモジュールにおいても同様の封止剤用いる事で高性能で安定した特性と安価な超音波送受信器、プリアンプモジュールを提供する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせユニモルフ振動子を形成し、ユニモルフ振動子の振動によって超音波の送受信を行う超音波送受波器において、０．０１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の粒径を持つように細かく砕いたシリコーンの発泡体又は発泡スチロール、発泡ウレタンにシリコーン又はウレタンからなる弾性樹脂を密度が０．１ｇ／立方ｃｍ〜０．９ｇ／立方ｃｍとなるように混合した物を有底筒状ケース全体、又は有底筒状ケースの底面の圧電素子が隠れる様に一部に充填する事を特徴とする超音波送受波器。
【請求項２】
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせユニモルフ振動子を形成し、ユニモルフ振動子の振動によって超音波の送受信を行う超音波送受波器を用いたプリアンプモジュールにおいて、請求項１の封止剤を有底筒状ケース内全体、または更にハウジング内まで、または有底筒状ケース内の底面の圧電素子が隠れる様に一部に充填する事を特徴とする超音波送受信器を用いたプリアンプモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波周波数帯の送信、受信を行う超音波送受波器、またこれを用いたプリアンプモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、これを車のバンパー等に埋め込み設置し、周辺の障害物を検出する場合、超音波送受波器にパルスバースト電気信号を入力することで超音波送受波器からその入力パルスバースト電気信号に応じた超音波信号が発振され、発振された超音波信号は障害物に到達した後、その障害物で反射し、超音波信号の一部は同じ超音波送受波器に戻ってくる。超音波送受波器はその反射信号を受信することで障害物を検出している。
図５に従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図を表す。図５において、アルミニウム材等からなる有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を固着しユニモルフ振動子を形成する。圧電素子１から入出力リード５ａ、有底筒状ケース２の側面内側より入出力リード５ｂを半田付け等をして取り出す。圧電素子１と有底筒状ケース２とは、固着面で電気的に接続されている。入出力リード線５ａおよび５ｂはＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ７のワイヤ６にそれぞれ半田付けされている。圧電素子１の上面にシリコーン発泡体等からなる吸音材３を設置し、更にその上からシリコーン材、ウレタン材等の弾性体からなる封止剤４を有底筒状ケース２内に充填する。
図６に従来の実施の形態に関わる別の超音波送受波器の概略縦断面図を表す。図６において、アルミニウム材等からなる有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を固着しユニモルフ振動子を形成する。圧電素子１から入出力リード５ａ、有底筒状ケース２の側面内側より入出力リード５ｂを半田付け等をして取り出す。圧電素子１と有底筒状ケース２とは、固着面で電気的に接続されている。入出力リード線５ａおよび５ｂはＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ７のワイヤ６にそれぞれ半田付けされている。圧電素子１の上面にシリコーン発泡体等からなる吸音材３を設置し、更にその上から発泡性シリコーン材、発泡性ウレタン材等の発泡弾性体からなる封止剤１５を有底筒状ケース２内に発泡充填する。
図７に従来の実施の形態に関わる超音波送受波器を用いたプリアンプの概略縦断面図を表す。図７において、アルミニウム材等からなる有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子８を固着しユニモルフ振動子を形成する。圧電素子８は銀電極が裏面から折り返し構造で表に取り出されて２つの電極が１面に設置されている。これらの銀電極に入出力リード５ａ、５ｂを半田付け等をして取り出す。入出力リード線５ａおよび５ｂはＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ７のワイヤ６にそれぞれ半田付けされている。圧電素子８の上面にシリコーン発泡体等から成る吸音材３を設置し、更にその上からシリコーン材、ウレタン材等の弾性体から成る封止剤４を有底筒状ケース２内に充填する。これをＰＢＴ樹脂等からなるハウジング９に弾性樹脂からなるクッション１０で固定する。電子回路が搭載された基板１１の然るべきパターンにコネクタ７の端子を半田付け等を行い電気的に接続する。コントローラに接続するためのワイヤー１３が設けられ、ウレタン材等からなる封止剤１２で封止してプリアンプを構成する。
図８に従来の実施の形態に関わる別の超音波送受波器を用いたプリアンプの概略縦断面図を表す。図８において、アルミニウム材等からなる有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子８を固着しユニモルフ振動子を形成する。圧電素子８は銀電極が裏面から折り返し構造で表に取り出されて２つの電極が１面に設置されている。これらの銀電極に入出力リード５ａ、５ｂを半田付け等をして取り出す。これをＰＢＴ樹脂等からなるハウジング９に弾性樹脂からなるクッション１０で固定する。圧電素子の銀電極に入出力リード５ａ、５ｂを半田付け等をして取り出す。圧電素子８の上面にシリコーン発泡体等から成る吸音材３を設置し、更にその上からシリコーン材、ウレタン材等の弾性体から成る封止剤４を有底筒状ケース２内に充填する。電子回路が搭載された基板１１の然るべきパターンに入出力リード５ａ、５ｂを半田付け等を行い電気的に接続する。コントローラに接続するためのワイヤー１３が設けられ、ウレタン材等からなる封止剤１２で封止してプリアンプを構成する。
従来、圧電素子１や圧電素子８の上面にシリコーン発泡体等からなる吸音材３を設置するが、組み立て時の工数が掛かり生産効率が下がる、自動化が困難、部品代が掛かる等の理由でコスト低減の妨げとなっている。又、図６において、発泡性シリコーン材、発泡性ウレタン材等の発泡弾性体からなる封止剤１５を有底筒状ケース２内に発泡充填するが、発泡性の充填材が発泡する際、入出力リード５ａ、５ｂを引っ張り上げ断線の危険性が高まり信頼性を低下させてしまい、更に発泡した気体が不均一になったり発泡状態の制御が難しく特性がばらついてしまうという問題がある。
【非特許文献１】谷腰欣司著  「超音波とその使い方−超音波送受波器・超音波モータ」  日刊工業新聞  １９９４年
【特許文献１】特開２００６−３５２８２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
超音波周波数帯の送信、受信を行う超音波送受波器において、圧電素子の上面にシリコーン発泡体等からなる吸音材を設置するが、組み立て時の工数が掛かりコスト低減の妨げとなっている。又、超音波送受波器を用いたプリアンプモジュールにおいて、圧電素子の上面にシリコーン発泡体等からなる吸音材を設置するが、組み立て時の工数が掛かりコスト低減の妨げとなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせユニモルフ振動子を形成し、ユニモルフ振動子の振動によって超音波の送受信を行う超音波送受波器において、有底筒状ケース内に粒径の分布が大きい砕いた発泡体等とシリコーン等の弾性樹脂を混合して密度を下げた物を充填する。また、超音波送受波器を用いたプリアンプモジュールにおいて、有底筒状ケース内に粒径の分布が大きい砕いた発泡体等とシリコーン等の弾性樹脂を混合して密度を下げた物を充填する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、超音波送受波器において、自動化が容易で信頼性、残響、反射感度が良くローコストな超音波送受波器、またはこれを用いたプリアンプモジュールを提供出来るという利点を持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
車載用コーナーセンサ等に用いる際、バンパー等に埋め込み設置し、近距離まで安定した障害物検知を誤作動無く高い信頼性、ローコストで実現出来る。
【０００７】
図１に本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略断面図を表す。図１において、アルミニウム材等からなる有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を固着しユニモルフ振動子を形成する。圧電素子１から入出力リード５ａ、有底筒状ケース２の側面内側より入出力リード５ｂを半田付け等して取り出す。圧電素子１と有底筒状ケース２とは、固着面で電気的に接続されている。入出力リード５ａおよび５ｂはＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ７のワイヤ６にそれぞれ半田付けされている。有底筒状ケース内に粒径が０．０１ｍｍ〜５ｍｍ程度の分布となるように粉砕した発泡シリコーンや発泡スチロール、発泡ウレタン等の密度の低いものとシリコーン材、ウレタン材等の弾性樹脂を密度が０．１ｇ／立方ｃｍ〜０．９ｇ／立方ｃｍとなるように混合した物１４を充填する。
図２は本発明の実施の形態に関わる別の超音波送受波器の概略断面図を示す。図２において、アルミニウム材等からなる有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子８を固着しユニモルフ振動子を形成する。圧電素子８から入出力リード５ａ、５ｂを半田付け等して取り出す。入出力リード５ａおよび５ｂはＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ７のワイヤ６にそれぞれ半田付けされている。これに粒径が０．０１ｍｍ〜５ｍｍ程度の分布となるように粉砕した粉砕した発泡シリコーンや発泡スチロール、発泡ウレタン等の密度の低いものとシリコーン材、ウレタン材等の弾性樹脂を密度が０．１ｇ／立方ｃｍ〜０．９ｇ／立方ｃｍとなるように混合した物１４を充填する。
図３は本発明の実施の形態に関わる別の超音波送受波器の概略断面図を示す。図３において、アルミニウム材等からなる有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子８を固着しユニモルフ振動子を形成する。圧電素子８から入出力リード５ａ、５ｂを半田付け等して取り出す。入出力リード５ａおよび５ｂはＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ７のワイヤ６にそれぞれ半田付けされている。これに粒径が０．０１ｍｍ〜５ｍｍ程度の分布となるように粉砕した粉砕した発泡シリコーンや発泡スチロール、発泡ウレタン等の密度の低いものとシリコーン材、ウレタン材等の弾性樹脂を密度が０．１ｇ／立方ｃｍ〜０．９ｇ／立方ｃｍとなるように混合した物１４をアルミニウム材等からなる有底筒状ケース２の底面に圧電素子８が隠れる程度まで充填し、その上にシリコーン材、ウレタン材からなる封止剤４を充填する。
図４に本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器のを用いたプリアンプモジュールの概略断面図を示す。図４において、アルミニウム材等からなる有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子８を固着しユニモルフ振動子を形成する。圧電素子８は銀電極が裏面から折り返し構造で表に取り出されて２つの電極が１面に設置されている。これをＰＢＴ樹脂等からなるハウジング９に弾性樹脂からなるクッション１０で固定する。圧電素子の銀電極に入出力リード５ａ、５ｂを半田付け等をして取り出す。これに粒径が０．０１ｍｍ〜５ｍｍ程度の分布となるように粉砕した発泡シリコーンや発泡スチロール、発泡ウレタン等の密度の低いものとシリコーン材、ウレタン材等の弾性樹脂を密度が０．１ｇ／立方ｃｍ〜０．９ｇ／立方ｃｍとなるように混合した物１４を充填する。電子回路が搭載された基板１１に入出力リード５ａ、５ｂが電気的に然るべきパターン部に半田付け等により電気的に接続され、ハウジング９に装着する。ワイヤ１３等によりコントローラに接続するための端子が設けられ、ウレタン等からなる封止剤１２で封止されてプリアンプを構成する。
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、図５、６、７、８に示すシリコーン発泡体等からなる吸音材３が使用されるが、これを自動機で装着するのが困難であり、また部品代が掛かりコストを下げる事が容易では無かったが、本発明によりこの吸音材３を使用しなくても済む事により、自動化が容易となりローコストの超音波送受信器を提供出来る。また、この超音波送受信器を用いたプリアンプモジュールにおいて組み立て工程を自動化出来、ローコストで性能が良く安定した高信頼性の超音波送受信器を用いたプリアンプモジュールを提供出来る。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明は、車のバックセンサのみならず、防滴型超音波送受波器が利用されている様々な分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に関わる有底筒状ケースの概略図
【図２】本発明の実施の形態に関わる有底筒状ケースの概略図
【図３】本発明の実施の形態に関わる有底筒状ケースの概略図
【図４】本発明の実施の形態に関わる有底筒状ケースとプリアンプモジュールの概略図
【図５】従来の実施の形態に関わる有底筒状ケースの概略図
【図６】従来の実施の形態に関わる有底筒状ケースの概略図
【図７】従来の実施の形態に関わる有底筒状ケースとプリアンプモジュールの概略図
【図８】従来の実施の形態に関わる有底筒状ケースとプリアンプモジュールの概略図
【符号の説明】
【００１０】
１    圧電素子
２    有底筒状ケース
３    吸音材
４    弾性材からなる封止剤
５ａ  入出力リード
５ｂ  入出力リード 
６    ＰＶＣ被覆ワイヤ
７    ＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ
８    折り返し電極を設けた圧電素子
９    ハウジング
１０  クッション
１１  電子回路基板
１２  プリアンプモジュール封止剤
１３  プリアンプモジュールワイヤー
１４  砕いた発泡体等と弾性剤を混合した封止剤
１５  発泡性の弾性材からなる封止剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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