(57)【要約】【課題】ケースが支持構造により拘束されず、共振周波数のずれを防止できる超音波送受信器の支持構造およびその形成方法を提供する。【解決手段】有底筒状のケース１１１の内底に設置された圧電素子１１２に一対の電極端子１１３、１１４が電気的に接続された超音波送受信器１１０と、ケース１１１内の開口側に充填された樹脂体１３０と、を備え、一対の電極端子１１３、１１４は、一端が樹脂体１３０に埋まり、他端が固定されている。このように、一対の電極端子１１３、１１４が樹脂体を介して超音波送受信器１１０を支持しているため、ケース１１１が支持構造１００により拘束されず、支持構造１００による共振周波数のずれを防止できる。【選択図】図１
2012160825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状のケースの内底に設置された圧電素子に一対の電極端子が電気的に接続された超音波送受信器と、
前記ケース内の開口側に充填された樹脂体と、を備え、
前記一対の電極端子は、一端が前記樹脂体に埋まり、他端が固定されていることを特徴とする超音波送受信器の支持構造。
【請求項２】
有底筒状のケースの内底に設置された圧電素子に一対の電極端子が電気的に接続された超音波送受信器と、
一方の面が固定され、他方の面が前記ケースの開口端に固着された樹脂体と、を備えることを特徴とする超音波送受信器の支持構造。
【請求項３】
前記樹脂体は、シリコン樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の超音波送受信器の支持構造。
【請求項４】
有底筒状のケースの内底に設置された圧電素子に一対の電極端子が電気的に接続された超音波送受信器を準備する工程と、
前記ケース内に布状体を詰め込む工程と、
前記詰め込まれた布状体の上から、前記ケース内に樹脂材料を注入し、前記一対の電極端子の一端を埋めて樹脂体にする工程と、
前記一対の電極端子の他端を固定する工程と、を含むことを特徴とする超音波送受信器の支持構造の形成方法。
【請求項５】
有底筒状のケースの内底に設置された圧電素子に一対の電極端子が電気的に接続された超音波送受信器を準備する工程と、
前記一対の電極端子の一端を自由端とし、他端を固定する工程と、
固定された樹脂体を前記ケースの開口端に接着する工程と、を含むことを特徴とする超音波送受信器の支持構造の形成方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底筒状のケースの内底に設置された圧電素子に一対の電極端子が電気的に接続された超音波送受信器の支持構造およびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波送受信器は、ケースの内底に貼り付けられた圧電素子に、固有の共振周波数の交流電圧を印加し伸縮運動させて超音波を送信でき、一方で超音波を受信して交流電圧に変換できる装置であり、超音波センサや超音波発音体等として使われている。そして、このような超音波送受信器１つで送受信を行い、距離計を構成することも可能である。
【０００３】
このような超音波送受信器は、筺体からの振動が伝播すると安定性が損なわれるため、振動の伝播を防止しようとする超音波送受信器が開発されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１記載の超音波センサは、圧電素子を固定した台座と筺体を構成する内部構造体との間に、固有振動数４０ｋＨｚ未満の防振材を設け、超音波センサへの振動の伝播を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１５８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように防振材を介して超音波送受信器を基板や筐体などに固定する場合には振動の伝播を防止できても、各超音波送受信器の固定の強さや拘束状態の違いにより送受信における共振周波数のズレや特性のバラつきが生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ケースが支持構造により拘束されず、共振周波数のずれを防止できる超音波送受信器の支持構造およびその形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するため、本発明の超音波送受信器の支持構造は、有底筒状のケースの内底に設置された圧電素子に一対の電極端子が電気的に接続された超音波送受信器と、前記ケース内の開口側に充填された樹脂体と、を備え、前記一対の電極端子は、一端が前記樹脂体に埋まり、他端が固定されていることを特徴としている。このように、一対の電極端子が樹脂体を介して超音波送受信器を支持しているため、ケースが支持構造により拘束されず、支持構造による共振周波数のずれを防止できる。
【０００８】
（２）また、本発明の超音波送受信器の支持構造は、有底筒状のケースの内底に設置された圧電素子に一対の電極端子が電気的に接続された超音波送受信器と、一方の面が固定され、他方の面が前記ケースの開口端に固着された樹脂体と、を備えることを特徴としている。このように、ケースが樹脂体により支持され、固定面による拘束が緩和されているため、ケースが支持構造により拘束されず、支持構造による共振周波数のずれを防止できる。
【０００９】
（３）また、本発明の超音波送受信器の支持構造は、前記樹脂体が、シリコン樹脂により形成されていることを特徴としている。これにより、ケースが拘束されない程度に保持されるため、共振周波数を所望の値に維持することができる。
【００１０】
（４）また、本発明の超音波送受信器の支持構造の形成方法は、有底筒状のケースの内底に設置された圧電素子に一対の電極端子が電気的に接続された超音波送受信器を準備する工程と、前記ケース内に布状体を詰め込む工程と、前記詰め込まれた布状体の上から、前記ケース内に樹脂材料を注入し、前記一対の電極端子の一端を埋めて樹脂体にする工程と、前記一対の電極端子の他端を固定する工程と、を含むことを特徴としている。これにより、ケースが拘束されないように支持されるため、支持構造による超音波送受信器の共振周波数のずれを防止できる。
【００１１】
（５）また、本発明の超音波送受信器の支持構造の形成方法は、有底筒状のケースの内底に設置された圧電素子に一対の電極端子が電気的に接続された超音波送受信器を準備する工程と、前記一対の電極端子の一端を自由端とし、他端を固定する工程と、固定された樹脂体を前記ケースの開口端に接着する工程と、を含むことを特徴としている。これにより、ケースが拘束されないように支持されるため、支持構造による超音波送受信器の共振周波数のずれを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、超音波送受信器のケースが支持構造により拘束されず、超音波の送受信における共振周波数のずれを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る超音波送受信器の支持構造を示す断面図である。
【図２】第２実施形態に係る超音波送受信器の支持構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、超音波送受信器の支持構造１００を示す断面図である。超音波送受信器の支持構造１００は、超音波送受信器１１０、布状体１２０および樹脂体１３０により構成されている。また、超音波送受信器１１０は、ケース１１１、圧電素子１１２、一対の電極端子１１３、１１４、ターミナル１１６、リード線１１７、１１８により構成されている。ケース１１１は、アルミニウム等の金属製であり、有底筒状に形成されている。
【００１６】
圧電素子１１２は、円板状に形成されており、円筒形状のケース１１１の内底に接着されて設置されている。ケース１１１の外底の面が振動面１１１ａとなっており、圧電素子１１２は、振動面１１１ａを介して超音波を送受信できる。圧電素子１１２の両主面には、それぞれ電極が形成されており、本体部分の圧電体は分極されている。
【００１７】
一対の電極端子１１３、１１４は、それぞれの一端側に絶縁性のターミナル１１６を有している。ターミナル１１６は、電極端子１１３とリード線１１７との接続および電極端子１１４とリード線１１８との接続を保護している。電極端子１１３は、ターミナル１１６内でリード線１１７に接続され、リード線１１７は、ケース１１１を介して、ケース１１１の底側の圧電素子１１２の電極に接続されている。電極端子１１４は、ターミナル１１６内でリード線１１８に接続され、リード線１１８は、圧電素子１１２のケース１１１開口側の電極に接続されている。
【００１８】
一方、電極端子１１３、１１４は、それぞれの他端側（ターミナル１１６の反対側）が基板や筐体等の構造体１４０に固定されている。電極端子１１３、１１４と構造体１４０とは、通常は半田で固定されている。各電極端子１１３、１１４は、超音波送受信器１１０を支持できる程度に硬い材質で形成されている。
【００１９】
なお、電極端子１１３、１１４は、ターミナル１１６を有している方が好ましいが、電気的接続が十分に保護されていれば、ターミナル１１６無しでもよい。また、ケース１１１は、金属製であることが好ましいが、プラスチック製等であってもよくプラスチック製の場合には、圧電素子１１２から電極を引き出し、リード線１１７を接続する。
【００２０】
布状体１２０は、ケース１１１内の圧電素子１１２側に設けられている。布状体１２０は、圧電素子１１２から発信された超音波が構造体１４０側へ伝播するのを防止している。構造体１４０へ超音波が伝播すると受信側の超音波送受信器１１０の機能を阻害するためである。布状体１２０は、フェルトで形成されていることが好ましいが、超音波の吸収に優れた材料であれば、フェルトに限定されない。
【００２１】
樹脂体１３０は、ケース１１１内の開口側に充填されており、ケース１１１の内周面に固着している。樹脂体１３０は、たとえばシリコン樹脂で形成されていることが好ましい。これにより、ケースが拘束されない程度に保持されるため、超音波の送受信にあたり共振周波数を所望の値に維持することができる。特に、樹脂体１３０は、ショア硬度Ａ３０°以上６６°以下の材質で形成されていることが好ましい。
【００２２】
電極端子１１３、１１４は、それぞれの一端（ターミナル１１６側）が樹脂体１３０に埋まり、他端は構造体１４０に固定されている。ケース１１１とターミナル１１６をシリコン樹脂等の柔らかい樹脂体１３０で一体化し、電極端子１１３、１１４を構造体１４０から浮かせた状態で固定する。
【００２３】
次に、上記のように構成される超音波送受信器の支持構造１００の形成方法を説明する。まず、ケース１１１の内底に設置された圧電素子１１２に一対の電極端子１１３、１１４が電気的に接続された超音波送受信器１１０を準備する。次に、ケース１１１内に布状体１２０を詰め込む。そして、詰め込まれた布状体１２０の上から、ケース１１１内に流動体の樹脂材料を注入し、電極端子１１３、１１４の一端を埋めて固化し樹脂体１３０にする。このとき、圧電素子１１２と樹脂体１３０との間に布状体１２０が挟まれた状態となる。
【００２４】
注入される樹脂材料の粘度は、３０Ｐａ・Ｓ以上であることが好ましい。樹脂材料の粘度が３０Ｐａ・Ｓ未満の場合には、樹脂材料が布状体１２０に浸透し、圧電素子１１２にまで達して駆動を阻害しうる。粘度の上限は、粒体として樹脂材料をケース１１１に注入できる程度である。樹脂体１３０の形成後、電極端子１１３、１１４の他端を、半田等で構造体１４０に固定する。
【００２５】
このようにして、超音波送受信器１１０を構造体１４０に固定する際に、ケース１１１が基板、筐体などの構造体１４０に直接触れないように固定する。その結果、ケースが支持構造により拘束されず、超音波の送受信において共振周波数のずれを防止できる。
【００２６】
［第２実施形態］
上記の実施形態では、電極端子１１３、１１４が、樹脂体１３０を介して超音波送受信器１１０を支持しているが、ケース１１１の開口端を樹脂体２３０で支持してもよい。図２は、超音波送受信器の支持構造２００を示す断面図である。超音波送受信器の支持構造２００は、超音波送受信器１１０、布状体１２０および樹脂体２３０により構成されている。
【００２７】
図２の例では、電極端子１１３、１１４は、一端が自由端であり、他端は筺体や基板等の構造体１４０に固定されている。自由端側にターミナル１１６が形成されているが、ケース１１１からは独立している。このような構成により、電極端子１１３、１１４は、ケース１１１を拘束しない。
【００２８】
樹脂体２３０は、一方の面が構造体１４０に固定され、他方の面がケース１１１の開口端に固着されている。このようにケース１１１とターミナル１１６とをシリコン樹脂等で一体化しないため、ケース１１１とターミナル１１６がそれぞれ自由度をもっているが、ケース１１１はシリコンゴム等の柔らかい樹脂体２３０を構造体１４０との間に挟んで固定し、ターミナル１１６を構造体１４０から浮かせた状態で固定している。なお、樹脂体２３０は、ショア硬度Ａ３０°以上６６°以下の材質で形成されていることが好ましい。
【００２９】
次に、上記のように構成される超音波送受信器の支持構造２００の形成方法を説明する。まず、ケース１１１の内底に設置された圧電素子１１２に一対の電極端子１１３、１１４が電気的に接続された超音波送受信器１１０を準備する。そして、電極端子１１３、１１４の一端を自由端とした状態で、他端を半田等で構造体１４０に固定する。次に、ケース１１１の開口端に沿うような形状に形成された円板環状の樹脂体２３０の一方の面を構造体１４０に固定し、固定された樹脂体２３０の他方の面とケース１１１の開口端とを接着する。
【００３０】
このようにして、ケース１１１を構造体１４０に直接触れないよう樹脂体２３０を介して固定し、電極端子１１３、１１４の一端をケース１１１とは独立させて自由端としている。その結果、ケース１１１が支持構造により拘束されず、共振周波数のずれを防止できる。
【符号の説明】
【００３１】
１００  超音波送受信器の支持構造
１１０  超音波送受信器
１１１  ケース
１１１ａ  振動面
１１２  圧電素子
１１３、１１４  電極端子
１１６  ターミナル
１１７、１１８  リード線
１２０  布状体
１３０  樹脂体
１４０  構造体
２００  超音波送受信器の支持構造
２３０  樹脂体
【図１】
2012160825.tif 000003
【図２】
2012160825.tif 000004