(57)【要約】【課題】有底筒状ケースの底壁に圧電素子を固着してなる超音波送受波器において、より耐久性の高い超音波送受信器を実現することを目的とする。圧電セラミックの破壊を防ぎ耐久性の高い超音波送受信器を実現する。【解決手段】有底筒状ケースを硬度が高いステンレス鋼で成形することで、有底筒状ケースの耐力を増加させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックと、
圧電セラミックの両面に設けられた導電ペーストを焼結してなる銀電極と、
前記銀電極を有する圧電セラミックを底面に固着した有底筒状ケースと、
前記銀電極に半田付けされたリード線と、
前記リード線を通す貫通穴が設けられた前記銀電極を有する圧電セラミックを覆うように設置された吸音材と、
前記有底筒状ケース内部に充填された封止材と、
前記リード線の一端に接続された外部との導通を確保するために金属ワイヤまたは金属端子の少なくとも一方と、
からなる超音波送受波器において、前記有底筒状ケースがステンレス鋼で成形されていることを特徴とする超音波送受波器。
【請求項２】
前記有底筒状ケースの振動部分が前記ステンレス鋼、前記有底筒状ケースの支持部分がエポキシ樹脂で成形されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波送受波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子をステンレス鋼からなる有底筒状ケースに貼り合わせた空中用の超音波送受波器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
両面に銀電極を有する圧電セラミックを有底筒状ケースの底面に接着した超音波送受波器が、さまざまな分野で使用されている。特に、車のバックソナー用に大量に生産されている。ここで使用される超音波送受波器は、車の外装部品として使用される為に、意匠面（振動面）にはさまざまな負荷が加わる。超音波送受波器にはこれらの負荷に耐える耐久性が求められている。
【０００３】
図１に一般的に使用されている超音波送受波器の構造を示す。アルミニウム合金からなる有底筒状ケース２の底面に折返し電極の施された圧電素子７が接着剤によって接着されている。圧電素子７の＋側の電極７ａとＧＮＤ側の電極７ｂにリード線５が半田付けされている。リード線５の一端は、ワイヤーハーネス６の＋側とＧＮＤ側にそれぞれ半田つけされている。圧電素子７は、シリコーン発泡体からなる吸音材３で覆われている。有底筒状ケース２の内部はショアＡ硬度３０〜６０のシリコーンなどの封止剤４によって充填されている。
【０００４】
前記した構造の超音波送受波器では、車の外装部品として使用される為に高い耐久性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４０２５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有底筒状ケースに従来使用されているアルミニウム合金は、超音波送受波器の所望の音響特性を得るために有底筒状ケースの底面厚（天面厚）を薄くする必要がある場合は特に、外部からの押し込みや飛び石などの衝撃による破壊が懸念される。超音波送受波器の意匠面側からの外力から超音波送受波器の破壊を防ぐ方法として、有底筒状ケースに耐力（降伏応力）の高い材料を使用することが有効であると検証の結果わかっている。そこで、超音波送受波器の特性を維持しつつ、有底筒状ケースの耐力を増加させることができる材料を検討してきた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明では、圧電セラミックと、圧電セラミックの両面に設けられた導電ペーストを焼結してなる銀電極と、前記銀電極を有する圧電セラミックを底面に固着した金属からなる有底筒状ケースと、前記銀電極に半田付けされたリード線と、前記リード線を通す貫通穴が設けられた前記銀電極を有する圧電セラミックを覆うように設置された吸音材と、前記有底筒状ケース内部に充填された封止材と、前記リード線の一端に接続された外部との導通を確保するために金属ワイヤまたは金属端子の少なくとも一方と、からなる超音波送受波器において、前記有底筒状ケースを硬度が高いステンレス鋼で成形し、有底筒状ケース表面の耐力を高めることで外力に強い超音波送受波器を実現する。
【０００８】
請求項２の発明では、有底筒状ケースが前記ステンレス鋼で成形した振動部分と材料が９０％のシリカを配合したエポキシ樹脂で成形した支持部分で構成されていることを特徴とする。有底筒状ケースの振動部分と支持部分は接着剤で接着するか、あるいはステンレス鋼で成形された有底筒状ケースの振動部分に前記エポキシ樹脂をインサート成形する。有底筒状ケースの振動部分をステンレス鋼、支持部分をエポキシ樹脂で成形し、有底筒状ケース表面の耐力を高めることで外力に対して強く、加工性、量産性を高めた超音波送受波器を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の超音波送受波器の概略縦断面図と上面図
【図２】本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図と上面図
【図３】本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の反射感度
【図４】本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図と上面図
【図５】本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図と上面図
【図６】本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図と上面図
【図７】本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図と上面図
【図８】本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図と上面図
【図９】本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図と上面図
【図１０】本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図と上面図
【実施例１】
【００１０】
図２に本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面と上面図を表す。上面図では有底筒状ケース８、圧電素子７のみを記載している。有底筒状ケース８の偏平した底面（底壁）に折返し電極を有する圧電素子７を貼り合わせる。有底筒状ケース８は、ステンレス鋼を成形したものである。例えば、有底筒状ケース８の寸法は外径φ１４、高さ９ｍｍ、偏平したケース底面（底壁）の長手側の幅が１３．０ｍｍ、短い側の幅が７．０ｍｍ、ケース底面（底壁）厚が約１ｍｍである。圧電素子７は例えば一辺６．０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの正方形の圧電素子が使用される。折返し電極を有する圧電素子７に設けられた＋側電極７ａと−側電極７ｂにはリード線５が半田付けによって接続されている。リード線５の一端は、ワイヤーハーネス６に半田付けされている。圧電素子７の上面に発泡シリコーン等から成る吸音材３を載置して、その上からシリコーン材、ウレタン材等から成る封止剤４が有底筒状ケース８内部に充填されている。外部に接続する端子はワイヤーハーネス６以外でもよい。金属ピンを端子とした構造や、リード線を直接回路に接続した構造などが考えられる。
【００１１】
有底筒状ケースをステンレス鋼で成形することで、有底筒状ケースの天面に押し込む力が加わった場合の歪みが軽減され、押し込みに対して強度のある超音波送受波器を実現する。
【００１２】
有底筒状ケースがステンレス鋼で成形された超音波送受波器の反射感度の測定を行った結果を図３に示す。超音波送受波器の電極に例えば６５ｋＨｚの共振周波数と同じ周波数のパルス電圧を加えて、６０ｃｍ先におかれたアルミ板からの反射波を受信した結果を示す。（途中に増幅回路を用いている。）受信波によって超音波送受波器に発生した電圧をオシロスコープを用いて測定した。反射波によるピークが確認できる。良好な超音波特性が得られている。
【００１３】
底面厚（天面厚）が同一の、有底筒状ケースがアルミニウム合金で成形された超音波送受波器と有底筒状ケースがステンレス鋼で成形された超音波送受波器の意匠面側に高速で小球を当てる試験を行った。アルミニウム合金だと超音波送受波器破壊が起きた条件でもステンレス鋼では破壊が起こらず、有底筒状ケースの耐力の増加が確認された。
【実施例２】
【００１４】
図４から図１０に本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面と上面図を表す。ステンレス鋼からなる有底筒状ケース８以外の部材構成は図２に示した実施例１と同じである。
【００１５】
図４はステンレス鋼からなる有底筒状ケースの振動部分９とエポキシ樹脂からなる有底筒状ケースの支持部分１０が接着剤で接着されており、図５と図６はステンレス鋼からなる有底筒状ケースの振動部分振動部分９とエポキシ樹脂からなる有底筒状ケースの支持部分１０が凹型または凸型に嵌合するように接着剤で接着されている。
【００１６】
図７は内側側面がくぼんだ形状のステンレス鋼からなる有底筒状ケースの振動部分９とエポキシ樹脂１０からなる有底筒状ケースの支持部分が接着剤で接着されており、図８と図９は前記振動部分９と前記支持部分１０が凹型または凸型に嵌合するように接着剤で接着されている。
【００１７】
図１０は内側側面がくぼんだ形状で外側側面に段差が付いているステンレス鋼からなる有底筒状ケースの振動部分９と内側側面に段差が付いているエポキシ樹脂１０からなる有底筒状ケースの支持部分が嵌合するように接着剤で接着されている。
【００１８】
図４から図１０のステンレス鋼からなる有底筒状ケースの振動部分９とエポキシ樹脂１０からなる有底筒状ケースの支持部分は接着剤で接着する以外に、例えばステンレス鋼からなる有底筒状ケースの振動部分９にエポキシ樹脂をインサート成形してもよい。
【００１９】
有底筒状ケースの振動部分をステンレス鋼、支持部分をエポキシ樹脂で成形することで、有底筒状ケースの天面に押し込む力が加わった場合の歪みが軽減され、押し込みに対して強度があり、有底筒状ケースの加工性、量産性を高めた超音波送受波器を実現する。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
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。
【符号の説明】
【００２１】
１    超音波送受波器
２    有底筒状ケース
３    吸音材
４    封止剤
５    リード線
６    ワイヤーハーネス
７    折返し電極を有する圧電素子
７ａ  ＧＮＤ側電極
７ｂ  ＋側電極
８    ステンレス鋼からなる有底筒状ケース
９    ステンレス鋼からなる有底筒状ケースの振動部分
１０    エポキシ樹脂からなる有底筒状ケースの支持部分
【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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【図９】
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【図１０】
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