JP4443059B2 - 超音波センサ - Google Patents

Description

【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Ｆ３、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１０、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

Claims (1)

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。

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