JP2014121083A

JP2014121083A - 圧電素子配置用筐体

Info

Publication number: JP2014121083A
Application number: JP2013099957A
Authority: JP
Inventors: Sa-Pung Lee; 士豐李; Tzu-Chin Tsai; 子勤蔡
Original assignee: Tung Thih Electronic Co Ltd
Current assignee: Tung Thih Electronic Co Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2014-06-30
Anticipated expiration: 2033-05-10
Also published as: JP5568665B2; EP2743918A1; JP3184910U; US20140157894A1

Abstract

【課題】残響を抑えることができるだけなく、トランスデューサの電気／振動変換効率を上げることもできる圧電素子配置用筐体の提供。
【解決手段】圧電素子３を配置するための筐体であって、端面１１と端面１１から凹んで圧電素子３を収容できるように陥設された収容空間１２とを有する本体を備えており、前記本体が、アルミニウム、マグネシウム、鉄、ケイ素、銅、亜鉛、マンガン、クロムを含むアルミニウム合金からなっていることを特徴とする圧電素子配置用筐体を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電素子配置用筐体に関し、詳しくは圧電素子をその内側に配してトランスデューサとして用いるための筐体に関する。

一般に、超音波トランスデューサは、アルミニウム製の筐体を有している。しかし、アルミニウムの機械的性質は、電気／振動間の変換効率を制限してしまう上に、筐体に残響を発生させる。これによりトランスデューサの効率が下がるという問題点がある。このようなアルミニウム筐体の機械的性質は、概ね、降伏強度約３．５ｋｇ／ｍｍ^２、引っ張り強度約９ｋｇ／ｍｍ^２、せん断強度約６．５ｋｇ／ｍｍ^２、疲労強度約３．５ｋｇ／ｍｍ^２、伸び率４５％となっている。

特許文献１では、トランスデューサの電気／振動変換効率を上げるために、筐体の側壁に充填材と板状部材とを設けて残響の低減を図ったものが開示されている。しかし、アルミニウム製の筐体を用いることによる電気／振動変換効率への悪影響はやはり解決されていない。

また、例えば後方障害物センサーとして自動車に取り付けられる超音波トランスデューサでは、車体の色と調和させて美観を保つために、筐体に塗装を施すことがある。しかし、アルミニウム製の筐体は表面が滑らかであり、塗料を定着させるのに困難がある。

特許文献２では、塗料を塗りやすくするために、筐体の表面に透明のコーティング層を設けたものが開示されている。しかし、このコーティング層を設けるにはウェットケミカルによる前処理を必要としている。これには大量の試薬を用いるので、環境への負荷が高い。

国際公開第Ｏ２００８／０４７７４３号パンフレット米国特許出願公開第２０１２／０１１３７５８Ａ１号明細書

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、残響を抑えることができるだけなく、トランスデューサの電気／振動変換効率を上げることもできる圧電素子配置用筐体の提供にある。

前記目的を達成するために、発明者は、研究に研究を重ねた結果、筐体の構成材料で残響を低減することができること、及び、残響の低減でトランスデューサの電気／振動変換効率を高めることができることを発見し、そして当該発見に基づいて本発明を完成した。

即ち、本発明は、圧電素子を配置するための筐体であって、端面と該端面から凹んで前記圧電素子を収容できるように陥設された収容空間とを有する本体を備えており、前記本体が、アルミニウム、マグネシウム、鉄、ケイ素、銅、亜鉛、マンガン、クロムを含むアルミニウム合金からなっていることを特徴とする筐体を提供する。

また、本発明において、前記アルミニウム合金は、質量％で、マグネシウム：４．５〜６％、鉄：約０．４％、ケイ素：約０．３％、銅：約０．１％、亜鉛：約０．１％、マンガン：０．０５〜０．２％、クロム：０．０５〜０．２％を含有し、残部はアルミニウムからなっていることが好ましい。

また、前記アルミニウム合金は、約３５ｋｇ／ｍｍ^２の降伏強度と、約４２ｋｇ／ｍｍ^２の引っ張り強度と、約２２．５ｋｇ／ｍｍ^２のせん断強度と、約１５．５ｋｇ／ｍｍ^２の疲労強度と、１５％の伸び率と、を有することが望ましい。

さらに、本発明に係る筐体は、前記端面が張り出して延伸してその周りにフランジ部が形成され、また、前記圧電素子と電気的に連結されるピンを挿入するためのピン受け孔が前記端面に陥設されていると好ましい。

加えて、前記本体は、前記端面と繋がる外表面を有しており、前記外表面の粗さが、中心線平均粗さＲａで０．９μｍ〜１．６μｍの範囲内であるとなおよい。

上記手段によれば、アルミニウム合金はその機械的性質がトランスデューサの筐体として用いるのに好適となるよう構成されているので、残響を低減することができるだけでなく、トランスデューサの電気／振動変換効率を高めることができる。

本発明に係る圧電素子配置用筐体の一実施形態を示す斜視図である。本発明に係る圧電素子配置用筐体の一実施形態を示す平面図である。図２の‐IIIIII線による縦断面図である。

以下、添付図面を参照にしながら、具体的な実施形態を挙げて本発明を詳しく説明する。

図１〜図３は、本発明に係る圧電素子配置用筐体の一実施形態を示しており、その内、図１は斜視図、図２は上方から見た平面図、図３は図２におけるIII‐III線で切った縦断面図である。本発明に係る圧電素子配置用筐体は、圧電素子をその内部に配置して例えば超音波トランスデューサとして用いるためのものであり、本実施形態においては、本体１と、フランジ部２と、を有している。

本体１は、略円柱状に形成されており、その高さ方向（図１における上下方向）の一端に該高さ方向と略直交する径方向に延伸している端面１１と、端面１１と繋がっており、本体１における端面１１を除いた表面である外表面１４と、を有している。

本体１における端面１１側には、本体１の内側に向かって端面１１から凹んで圧電素子３を収容するための収容空間１２が形成されている。

また、本体１には、収容空間１２から外れた位置に端面１１から凹んでピン受け孔１３が形成されている。ピン受け孔１３は、圧電素子３と電気的に連結させたい他の素子と繋がるピン（図示せず）を挿入するために設けられたものであり、前記ピンがピン受け孔１３に挿入されると、本体１を介して圧電素子３と電気的に連結される。このようにピン受け孔１３を設けることにより、本発明に係る圧電素子配置用筐体を用いれば、超音波トランスデューサの組み立てにかかる時間を短縮できる。

フランジ部２は、本体１の端面１１が上述した径方向に沿って張り出すようにして端面１１の周囲に形成されており、その張り出した周端に周面２４（図１参照）を有している。このようにフランジ部２が設けられていることにより、例えば図３に示されているように、本発明に係る筐体を固定させたい箇所に設けられている固定部材４の係合溝４１に、フランジ部２を嵌め込むことで、筐体を安定して固定することができる。

本体１を構成する材料として、本実施形態では、アルミニウム合金を用いた。その構成は、質量％で、マグネシウム（Ｍｇ）を４．５〜６％、鉄（Ｆｅ）を約０．４％、ケイ素（Ｓｉ）を約０．３％、銅（Ｃｕ）を約０．１％、亜鉛（Ｚｎ）を約０．１％、マンガン（ｍｎ）を０．０５〜０．２％、クロム（Ｃｒ）を０．０５〜０．２％含有し、残部がアルミニウム（Ａｌ）と不可避不純物とからなっている。

上記構成のアルミニウム合金を用いることにより、本発明に係る圧電素子配置用筐体は優れた機械的性質を有する。具体的に言うと、上記構成によるアルミニウム合金によれば、約３５ｋｇ／ｍｍ^２の降伏強度と、約４２ｋｇ／ｍｍ^２の引っ張り強度と、約２２．５ｋｇ／ｍｍ^２のせん断強度と、約１５．５ｋｇ／ｍｍ^２の疲労強度と、１５％の伸び率と、を有する。

本発明に係る圧電素子配置用筐体、即ち前記のように優れた機械的性質を有するように構成されたアルミニウム合金を用いて形成された圧電素子配置用筐体は、超音波トランスデューサに用いられた際に、残響を抑えることができるだけなく、トランスデューサの電気／振動変換効率が向上される。

さらに、本実施形態においては、本体１の外表面１４並びにフランジ部２の周面２４は、表面処理により粗化されている。具体的に言うと、本体１の外表面１４並びにフランジ部２の周面２４の粗さを、中心線平均粗さ（Ｒａ）で、０．９μｍ〜１．６μｍとなるように、シリコン、ガラス、鋼鉄等の粒体を投射材として本体１の外表面１４並びにフランジ部２の周面２４に高速度で衝突させるブラスト処理を施した。

この表面処理により、本実施形態に係る圧電素子配置用筐体は、塗装を施した際に、塗料が表面に定着しやすくなっている。

総括すると、本発明に係る圧電素子配置用筐体によれば、上述した特定の構成比率のアルミニウム合金を用いていることにより、超音波トランスデューサに用いた際には、残響を抑えることができるだけなく、電気／振動変換効率の向上が果たされる。しかも、筐体の外表面に表面粗化処理を、特定の表面粗さを有するように施されているので、筐体の塗装がしやすくなっている。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明にかかる圧電素子配置用筐体は、機械的性質がトランスデューサの筐体として用いるのに好適となるよう構成されたアルミニウム合金からなっているので、残響を低減された上に電気／振動変換効率が高い超音波トランスデューサの製造に有用である。また特に、本発明に係る筐体は、表面処理により塗装がしやすくなっているので、例えば自動車の後方センサーとして用いるための超音波トランスデューサの製造に有用である。

１本体
１１端面
１２収容空間
１３ピン受け孔
１４外表面
２フランジ部
２４周面
３圧電素子

Claims

圧電素子を配置するための筐体であって、
端面と該端面から凹んで前記圧電素子を収容できるように陥設された収容空間とを有する本体を備えており、
前記本体が、アルミニウム、マグネシウム、鉄、ケイ素、銅、亜鉛、マンガン、クロムを含むアルミニウム合金からなっていることを特徴とする圧電素子配置用筐体。
前記アルミニウム合金は、質量％で、マグネシウム：４．５〜６％、鉄：約０．４％、ケイ素：約０．３％、銅：約０．１％、亜鉛：約０．１％、マンガン：０．０５〜０．２％、クロム：０．０５〜０．２％を含有し、残部はアルミニウムからなっていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子配置用筐体。
前記アルミニウム合金は、約３５ｋｇ／ｍｍ^２の降伏強度と、約４２ｋｇ／ｍｍ^２の引っ張り強度と、約２２．５ｋｇ／ｍｍ^２のせん断強度と、約１５．５ｋｇ／ｍｍ^２の疲労強度と、１５％の伸び率と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の圧電素子配置用筐体。
前記端面が張り出して延伸してその周りにフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子配置用筐体。
前記圧電素子と電気的に連結されるピンを挿入するためのピン受け孔が前記端面に陥設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電素子配置用筐体。
前記本体は、前記端面と繋がる外表面を有しており、前記外表面の粗さが、中心線平均粗さＲａで０．９μｍ〜１．６μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電素子配置用筐体。