JP2002232985A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧電素子の両電極をリード線に接続した形式の
超音波センサにおいて、外部リード線を介して外部応力
が圧電素子に加わらないようにすると共により圧電素子
の振動に起因する線表面の絶縁皮層の剥離によるより線
の絶縁性の低下を防止することを課題としている。 【解決手段】ベース部材を絶縁性材料で構成し、この絶
縁性ベース部材の内側面に外部ケーブルの導線端部を固
定し、圧電素子の両電極をそれぞれより線を介して外部
接続リード線の導線端部に接続し、また圧電素子の側周
面と合成樹脂製のケースの内周面との間に圧電素子の下
面電極を接続するより線をケース内周面に押圧するよう
可撓性電気絶縁性部材を挿置したことを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子を利用した超
音波センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の超音波センサとしては例えば実
用新案登録第1778125 号に提案されているように発泡性
プラスチック材料から成るケースの内底面の中央部に圧
電素子を取付け、圧電素子の上下両面に設けられた電極
を外部へ通じた接続端子に接続すると共にケースの開口
部を蓋部材で閉じた形式ものが知られている。このよう
な公知の装置においてはケースにＱ値の低い発泡性プラ
スチック材料を用いることによって高い音響減衰効果が
得られ、その結果残響時間を大幅に短縮して高い感度の
センサを提供することができるようになった。

【０００３】このような超音波センサにおいては、一般
に、圧電素子の上下両面に設けられた電極は、ケースの
開口部を蓋部材に立植した接続端子の内方端にリード線
を介して接続し、接続端子の外方端を所定のソケットに
接続して使用するようにされている。ところで、この種
の超音波センサは種々の分野で応用されている。その中
には例えば添付図面の図２に示すように圧電素子の両電
極を外部ケーブル下のリード線Ｆ１、Ｆ２に接続した形
式のものがある。すなわちケースＡの開口部を覆うベー
ス部材Ｂには接続端子を立植せずに、圧電素子Ｃの上下
両面に設けられた電極Ｄ、Ｅは外部ケーブルＦのリード
線Ｆ１、Ｆ２にそれぞれ接続されている。なお、図２に
おいて、圧電素子Ｃの下面電極Ｅとリード線Ｆ２との接
続は圧電素子の側面電極Ｅ１を通して圧電素子上面まで
延長した補助電極Ｅ２を介して接続されている。

【０００４】更にまた図３に示すようにベース部材Ｂの
内側面に外部ケーブルＦのリード線Ｆ１、Ｆ２の末端部
を固定し、これに圧電素子Ｃの両電極Ｄ、Ｅをより線Ｆ
３、Ｆ４を介して接続した形式のものも知られている。
また図３においては図２のような側面電極Ｅ１、補助電
極Ｅ２を形成せず、ケースＡの内底面の要所に凹所Ａ１
を形成し、この凹所Ａ１より露出する圧電素子の下面電
極Ｅにより線Ｆ４を介して接続している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電素子の
両電極をリード線に接続した図２に示す形式の超音波セ
ンサでは、圧電素子の電極に直接接続された外部ケーブ
ルに張力などの外部応力が加わると、その内部の各導線
を介して圧電素子に引張力が働くことになる。それによ
り、動作時の圧電素子の振動が阻害され、センサの感度
が低下したり、検知できないことになるという問題があ
った。

【０００６】また図３に示す形式の超音波センサでは、
リード線がベース部材に固定されているため、上記問題
はないが、より線Ｆ４が圧電素子の上面縁部に接触し、
圧電素子の振動により擦られてより線表面の絶縁皮層が
剥離しより線の絶縁性が低下して圧電素子とショートし
易くなる欠点があった。

【０００７】そこで、本発明は、図３に示す超音波セン
サの特徴を生かしつつ、より線の絶縁低下問題を解決し
た超音波センサを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、合成樹脂製のケースの内底面
に、上下両面にそれぞれ電極を備えた圧電素子を取付
け、圧電素子の両電極をケースの開口周縁部に固着した
ベース部材を通って外部接続リード線に接続し、絶縁性
ベース部材の外側表面に合成樹脂製のモールド材で密封
してなる超音波センサにおいて、ベース部材を絶縁性材
料で構成し、この絶縁性ベース部材の内側面に外部接続
リード線の導線端部を固定し、圧電素子の両電極を、そ
れぞれより線を介して外部接続リード線の導線端部に接
続し、更に圧電素子の側周面と合成樹脂製のケースの内
周面との間に圧電素子の下面電極を接続するより線をケ
ース内周面に押圧するよう可撓性電気絶縁性部材が挿置
される。

【０００９】このように構成した本発明による超音波セ
ンサにおいては、外部ケーブルを通して伝搬してくる外
部応力は絶縁性ベース部材で受けられるので、圧電素子
に直接加わることがなく、動作時の圧電素子の振動への
影響を避けることができ、センサは安定して動作でき
る。

【００１０】また、可撓性電気絶縁部材によってより線
が圧電素子の縁部に接触するようなことはなく、圧電素
子振動時の擦れによる絶縁皮層の剥離はない。また可撓
性絶縁部材はケース内周面により線を押圧すると共に部
材自身もケースに弾着するため、より線又は部材の相対
的な揺動により、より線が擦られるようなことはなく、
従ってより線の信頼性をより高めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付図面の図１を参照して本
発明の実施の形態について説明する。図１には本発明の
一実施の形態による超音波センサを示す。図示装置にお
いて、１は、例えばエポキシ樹脂のような合成樹脂材料
から成るケースであり、その底部内側には圧電素子２が
同心状に固着されている。圧電素子２はその上下面に電
極３、４が設けられている。そして圧電素子２の周側面
とケース１の内周面との間に画定された環状隙間には図
示したようにそれぞれの面から離間してポエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）のような可撓性があり電気絶縁性
の部材５が配置されている。この可撓性電気絶縁性部材
５は通常は図１Ｂに示すように長尺形状をなし、ケース
へ挿入するときには、同図中鎖線のようにリング状に湾
曲した状態で圧電素子を囲繞するように挿入される。こ
の可撓性部材５はケース内で自体の弾性復帰力によって
拡開し後述のより線１１をケース内周面に押圧すると共
に弾着する。

【００１２】ケース１の開口部には段部１ａが設けら
れ、この段部１ａには紙フェノールから成る絶縁ベース
部材６が装着され、絶縁ベース部材６のほぼ中央にはリ
ード線７ａ、７ｂを有する外部ケーブル７を通す穴６ａ
が形成されている。絶縁ベース部材６の内側面には外部
ケーブル７のリード線７ａ、７ｂの各端部が固着され
て、接続部８、９を形成している。絶縁ベース部材６の
内側面上のこれらの接続部８、９にはそれぞれより線１
０、１１を介して、圧電素子２の上下面に設けた電極
３、４が接続されている。

【００１３】ケース１の開口部の段部１ａに設けられた
絶縁ベース部材６の外側にはエポキシ樹脂から成るモー
ルド材１２が充填され、ケースを密封保持している。

【００１４】かかる構成において、て以下各部の寸法を
例示すると次の通りである。 ケース１の外径： １２．０ｍｍ ケース１の突起１ａの径： ７．０ｍｍ ケース１の高さ： ８．２ｍｍ 円筒状基板５の厚さ： ５０．０μｍ

【００１５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
超音波センサにおいては、ベース部材を絶縁性材料で構
成し、この絶縁性ベース部材の内側面に外部接続リード
線の導線端部を固定し、圧電素子の両電極をそれぞれよ
り線を介して外部接続リード線の導線端部に接続してい
るので、外部接続リード線に何らかの原因で張力が作用
しても外部接続リード線を介して伝搬してくる外部応力
は絶縁性ベース部材で受け止められ、圧電素子に直接外
部応力が作用することが避けられ、動作時の圧電素子の
振動は妨げられず、安定した動作を保証できるようにな
る。

【００１６】また、圧電素子の側周面と合成樹脂製のケ
ースの内周面との間に圧電素子の下面電極を接続するよ
り線をケース内周面に押圧するよう可撓性電気絶縁性部
材を挿置しているので、より線が圧電素子の縁部に接触
するようなことはなく、圧電素子振動時の擦れによる絶
縁皮層の剥離は生じなくなる。また可撓性絶縁部材はケ
ース内周面により線を押圧すると共に部材自身もケース
に弾着するため、より線又は部材が相対的に揺動して
も、より線が擦られるようなことはなく、従ってより線
の信頼性をより高めることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは本発明の一実施の形態による超音波センサ
を示す概略縦断面図、Ｂは図１における可撓性電気絶縁
性部材を示す斜視図。

【図２】従来の超音波センサの一例を示す概略底面図。

【図３】従来の超音波センサの別の例を示す概略底面
図。

【符号の説明】

１：ケース ２：圧電素子 ３：電極 ４：電極 ５：円筒状基板 ６：絶縁ベース部材 ７：外部ケーブル ７ａ：導線 ７ｂ：導線 ８：接続部 ９：接続部 １０：より線 １１：より線 １２：モールド材

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D019 BB02 BB12 BB25 BB28 5D107 AA03 AA09 AA14 BB09 CC05 FF07 5J083 AA02 AC17 CA16 CA20 CA35 CB01 CB18

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】合成樹脂製のケースの内底面に、上下両面
   にそれぞれ電極を備えた圧電素子を取付け、圧電素子の
   両電極をケースの開口周縁部に固着したベース部材を通
   って外部接続リード線に接続し、絶縁性ベース部材の外
   側表面に合成樹脂製のモールド材で密封してなる超音波
   センサにおいて、ベース部材を絶縁性材料で構成し、こ
   の絶縁性ベース部材の内側面に外部接続リード線の導線
   端部を固定し、圧電素子の両電極を、それぞれより線を
   介して外部接続リード線の導線端部に接続し、更に圧電
   素子の側周面と合成樹脂製のケースの内周面との間に圧
   電素子の下面電極と接続するより線をケース内周面に押
   圧するよう可撓性電気絶縁性部材を挿置したことを特徴
   とする超音波センサ。