圧電センサ
【課題】その製造コストの低廉化や組み立ての容易化を達成できる圧電センサを提供する。
【解決手段】圧電体(10)と、この圧電体と相俟って超音波を送信或いは受信可能な振動子(2)を形成する振動板(20)と、振動子から引き出されており、この振動子と回路基板に接続する端子(80,82)とを導通させる導電線(16,26)と、端子を保持する面(54)とは反対側の面(44)にて振動子を支持する台座(42)、及び、この台座の周縁に沿って立設され、振動子を囲繞する周壁(70)をそれぞれ有し、これら台座及び周壁を一体形成したケース(40)とを具備する。
【解決手段】圧電体(10)と、この圧電体と相俟って超音波を送信或いは受信可能な振動子(2)を形成する振動板(20)と、振動子から引き出されており、この振動子と回路基板に接続する端子(80,82)とを導通させる導電線(16,26)と、端子を保持する面(54)とは反対側の面(44)にて振動子を支持する台座(42)、及び、この台座の周縁に沿って立設され、振動子を囲繞する周壁(70)をそれぞれ有し、これら台座及び周壁を一体形成したケース(40)とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体の機械的振動を利用して超音波を送受信可能な圧電センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧電センサは、例えば自動ドア用の感知器に使用することができ、超音波を検出媒体とした非接触の検出センサである。
詳しくは、圧電センサは圧電体を備え、この圧電体は機械エネルギーと電気エネルギーとを相互変換する機能を有しており（圧電効果、逆圧電効果）、例えば圧電体に電圧を印加すると、圧電体は伸縮する。
【０００３】
そして、圧電体と振動板とを組み合わせた振動子の構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、圧電体及び振動板からなる振動子が台座に配置され、この台座には端子が保持されている。また、これら振動子と端子とは導電線で導通されており、端子及び導電線を介して圧電体に電圧を印加すると、圧電体の伸縮に伴って振動子が屈曲して機械的に振動（共振現象）するため、圧電センサは超音波を送信できる。
【０００４】
当該送信された超音波が物体で反射し、圧電センサがこの反射した超音波を受信すると、振動子の屈曲運動によって電圧が得られる。これにより、ドアに接近する物体の有無やこの物体までの距離を検出でき、自動ドアの制御部はドア開閉用のモータに駆動信号を出力可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５５−５１５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、部品点数の削減の点については依然として課題が残されている。すなわち、上記特許文献１に記載の圧電センサは、その製品状態では振動子の周囲を覆うハウジングが別途必要になるからである。
より詳しくは、作業者が圧電センサを製品検査する際や圧電センサを回路基板に実装する際に、振動子に触れるのはその性能維持上好ましくなく、また、この回路基板への実装後においても、塵埃等が振動子に付着するのを避けるために、この振動子は当然にハウジングで保護されている。
【０００７】
つまり、上記特許文献１に記載の圧電センサの場合には、筒状のハウジングと台座とが別部品となって部品点数が増え、これでは製造コストの低廉化を図れない。
また、振動子の周囲を筒状のハウジングで単に覆うと、圧電センサの組み立てや製品検査が困難になる点にも留意しなければならない。導電線をハウジングの外部に引き回して台座の下面で端子に接続する場合には当該ハウジングが邪魔になるし、さらに、振動子や導電線の配置状態なども外部から確認できないからである。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、製造コストの低廉化や組み立ての容易化を達成できる圧電センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための第１の発明は、圧電体と、この圧電体と相俟って超音波を送信或いは受信可能な振動子を形成する振動板と、振動子から引き出されており、この振動子と回路基板に接続する端子とを導通させる導電線と、端子を保持する面とは反対側の面にて振動子を支持する台座、及び、この台座の周縁に沿って立設され、振動子を囲繞する周壁をそれぞれ有し、これら台座及び周壁を一体形成したケースとを具備する。
【００１０】
第１の発明によれば、圧電センサは、圧電体及び振動板で形成された振動子を有し、この振動子は超音波を送信或いは受信可能であり、振動子からは導電線が引き出されている。また、この振動子はケースの台座に支持される。
一方、この台座において振動子を支持した面の反対側の面には、回路基板に接続する端子が保持されており、これら端子と振動子とは導電線を介して電気的に接続されている。
【００１１】
ここで、振動子はケースの周壁で囲まれてこの周壁の内周側に配置されるが、これら周壁と上述の台座とは一体形成されたケースである。このように、振動子を囲む周壁と振動子を支持する台座とを１個の部品に形成すれば、上記筒状のハウジングと台座とが別部品である従来の構造に比して部品点数が減り、圧電センサの製造コストを削減できる。また、圧電センサの組み立ても容易になる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の構成において、振動子に載置され、超音波を増幅するイコライザをさらに具備し、周壁は、その内周側と外周側とが連通し、台座に対する振動子の配置状態、若しくは、この振動子に対する導電線の配置状態、又は、この振動子に対するイコライザの載置状態を視認可能な窓部を有していることを特徴とする。
上述した第１の発明の如く、周壁と台座とを１部品で形成すると、導電線は周壁の外周側に引き回し難くなる。振動子が周壁の内周側に配置される一方、端子は、この振動子を支持した面の反対側の面に保持されているからである。
【００１３】
しかしながら、第２の発明によれば、周壁は窓部を有しており、その内周側と外周側とを連通している。したがって、振動子から引き出された導電線は、周壁の内周側から窓部を経由して周壁の外周側に引き回すことができ、この導電線を、ケースの高さ方向で視た周壁の上端から周壁の外周側に引き出した後、周壁の下端に向けて引き回さなくて済み、振動子と端子とを容易に接続可能になる。
【００１４】
さらに、作業者は、振動子に対するイコライザの載置状態、この振動子に対する導電線の配置状態や、台座に対する振動子の配置状態について、窓部を介して周壁の外周側から目視で確認できる。これにより、圧電センサの製品検査に要する時間を短縮でき、この点も圧電センサの製造コストの低廉化に寄与する。また、常に周壁の外周側から目視で確認可能になるため、出荷する圧電センサの信頼性も向上する。
【００１５】
第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、周壁は、その内周側と外周側とがケースの高さ方向に亘って完全に連通し、振動子から引き出された導電線を受容して端子に導く側面開口を備えることを特徴とする。
第３の発明によれば、第１や第２の発明の作用に加えてさらに、側面開口は、その内周側と外周側とがケースの高さ方向に亘って総て連通しているので、導電線を有した振動子がケースの高さ方向に沿って降ろされる場合にも、導電線が周壁に触れることなく振動子を台座に配置できる。この結果、導電線の破損を防止しつつ、圧電センサの組み立て性が大幅に向上する。
【００１６】
第４の発明は、第２や第３の発明の構成において、台座は、ケースの高さ方向に亘って貫通するとともに、側面開口に連通してこの側面開口にて受容された導電線を保持する導電線保持孔を備えることを特徴とする。
第４の発明によれば、第２や第３の発明の作用に加えてさらに、導電線は、振動子から側面開口を経由して周壁の外周側に引き回された後、導電線保持孔で保持された状態で端子に向かう。したがって、周壁の外周側から端子に向かう導電線が反発して周壁の外周側に戻ってくるのを回避でき、圧電センサの組み立て作業が容易になる。
【００１７】
しかも、導電線を周壁の外周側に表出させずに済むことから、この点も導電線の破損防止に寄与するし、また、導電線は振動子と端子とを最短の長さで接続可能になる。
第５の発明は、第１から第４の発明の構成において、端子を保持する面には、この面と回路基板との空間を確保するスペース用リブが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
第５の発明によれば、第１から第４の発明の作用に加えてさらに、スペース用リブが端子を保持する面と回路基板との空間を確保する。よって、ケースは回路基板に接触しないため、ケース側の振動が回路基板側に伝達するのを回避できる。また、導電線を端子に半田で固定する場合には、この半田部分を回路基板に対して逃がすことができるし、さらに、端子を回路基板に半田で固定する場合には、この半田部分をケースから離間できることから、回路基板やケースへのダメージを抑制できる。
【００１９】
第６の発明は、第１から第５の発明の構成において、端子を保持する面には、この端子の極性を識別する極性識別用突起が設けられていることを特徴とする。
第６の発明によれば、第１から第５の発明の作用に加えてさらに、圧電センサを上記回路基板に組み付けに要する時間を短縮できる。さらに、極性の誤った圧電センサの実装も回避されるため、圧電センサを搭載したモジュールの信頼性向上にも寄与する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、振動子を囲む周壁と振動子を支持する台座とが一体形成されており、製造コストの低廉化や組み立ての容易化を達成できる圧電センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施例の圧電センサの外観斜視図である。
【図２】図１の圧電センサの分解斜視図であり、その組み立て前の状態を示す図である。
【図３】図１の圧電センサの縦断面図である。
【図４】図２のケースの背面図である。
【図５】図２のケースの側面図である。
【図６】図１の圧電センサの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施例の圧電センサ１を上方から視た外観斜視図であり、図２は、組み立て前の圧電センサ１を下方から視た分解斜視図である。そして、この圧電センサ１は、例えば自動ドア用の感知器に使用され、超音波を検出媒体とした非接触の検出センサである。
【００２３】
図１や図２に示されるように、圧電センサ１は主に振動子２及びケース４０を備えており、この振動子２はケース４０内に収容される。なお、図１や図２の下方向はケース４０の底面側に相当し、圧電センサ１は、このケース４０の底面側を上記感知器の回路基板（図示していない）の実装面に向き合わせた状態で実装される。
【００２４】
本実施例の振動子２は、圧電セラミックス（圧電体）１０を金属製の振動板２０に重ね合わせたユニモルフ構造で形成されている。
詳しくは、圧電セラミックス１０は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス（ＰＺＴ）等で構成され、ケース４０の高さ方向（図１や図２の上下方向）に所定の厚みを有している（図３）。この圧電セラミックス１０の形状については特に限定しないが、ここでは一例として略正方形の平板を挙げることができる。
【００２５】
図２や図３に示される如く、圧電セラミックス１０の他面１４の適宜位置には１本のリード線（導電線）１６が半田１８で固定されている。本実施例のリード線１６は金糸線であるが、被覆線や銅線を使用しても良い。
【００２６】
また、圧電セラミックス１０の上側には振動板２０が重ね合わされている。
具体的には、この振動板２０もケース４０の高さ方向に所定の厚みを有した円形の平板であり（図３）、圧電セラミックス１０の四隅を内接可能な大きさで形成されている。そして、圧電セラミックス１０の振動を振動板２０に与えて大きな振動を得るべく、圧電セラミックス１０と振動板２０とを重ね合わせ、振動板２０の裏面２４と圧電セラミックス１０の一面１２とを接着剤で接着している。なお、この図３では構造の理解を助けるために、圧電セラミックス１０や振動板２０の厚みを誇張して描いている。
【００２７】
振動板２０の裏面２４の適宜位置にも１本のリード線（導電線）２６が半田２８で固定されており（図２，３）、このリード線２６は上記リード線１６と同様に、金糸線である。
【００２８】
一方、振動板２０の表面２２には金属製のホーン（イコライザ）３０が載置される（図３）。このホーン３０は略すり鉢状に形成され、振動板２０から離間する方向に拡開している。このホーン３０の縮径した下端部分が振動板２０の表面２２の略中心位置に接着される。なお、図１で視えるホーン３０の拡開した面には所定のコーティングが施されている。
【００２９】
ここで、本実施例のケース４０は、プラスチック樹脂製のカップ状で形成されるが、そのカップ状の有底部分をなす台座４２と、開口部分を有した周壁７０とが一体形成されている。
具体的には、図３に示されるように、まず、台座４２は略円柱状に形成されており、振動子２を支持する上面４４を備える。
【００３０】
本実施例の上面４４には、支持リブ４６が振動子２に向けて突設されている。支持リブ４６は筒状に形成され、環状に閉じて平坦な先端面４７を有し、この先端面４７が圧電セラミックス１０の他面１４に接触している。
支持リブ４６の内周側には、同じく筒状の接着部４８が形成されており、圧電セラミックス１０の他面１４を接着剤で固定して支持する。
【００３１】
詳しくは、接着部４８は、振動子２に生ずる機械的な振動の節（振幅が零になる位置）に形成されている。本実施例のような円形の振動子２の場合には、略正方形の圧電セラミックス１０の幅方向及び長さ方向の伸縮によって屈曲するため、接着部４８は振動子２の直径φの円周上からφ／４だけ中心寄りの位置を支持している。
【００３２】
これは、本実施例の振動子２がその固有共振周波数の電圧で駆動しているからであり、その際の振動の節は、直径φの円周上からφ／４だけ中心寄りの位置、換言すれば、振動子２の中心に対して約直径φ／２の円周上に位置する。
なお、圧電セラミックス１０の幅方向や長さ方向に生ずる伸縮よりは小さいものの、この圧電セラミックス１０の厚み方向にも伸縮は生じている。
【００３３】
一方、台座４２は、上述した回路基板の実装面に対峙する下面５４を備えている。
図３に示される如く、この下面５４の適宜位置には端子保持部５６，５６が形成され、断面四角形状の端子８０，８２を保持して上記実装面に向けて突出させる。
【００３４】
また、下面５４の周縁近傍にはスペーサ（スペース用リブ）５８，６０が設けられている（図２，図４，図５）。これらスペーサ５８，６０は略直方体で形成され、その長手方向が下面５４に沿って延びており、この下面５４の中心に対して対称位置にそれぞれ配置され、上記実装面に当接可能である。これにより、下面５４と上記実装面との空間を確保する。よって、下面５４は回路基板に接触しないため、ケース４０側の振動が回路基板側に伝達するのを回避できる。また、本実施例の如くリード線１６，２６を端子８０，８２に半田８６，８８で固定する場合には、この半田８６，８８部分を回路基板に対して逃がすことができるし、さらに、端子８０，８２を回路基板に半田で固定する場合には、この端子固定用の半田部分を下面５４から離間できることから、樹脂製のケース４０が溶ける等を抑制できる。
【００３５】
なお、この図４は図２のケース４０の背面図であり、図５（ａ）は、図４を上方から視たケース４０の側面図である。また、図５（ｂ）は同じく図４を左方から視た（図５（ａ）を左方から視た）ケース４０の側面図である。
さらに、これらスペーサ５８，６０のうち一方のスペーサ６０には端子８０，８２の極性を識別するピン（極性識別用突起）６２が突設されている。なお、本実施例のピン６２はスペーサ６０に設けられているが、単なる捺印ではなく形状を有して端子８０，８２の極性を識別できる限り、下面５４に設けられていても良い。
【００３６】
ここで、台座４２は、その周縁近傍に保護部（導電線保持孔）６４，６４を備えている（図４）。
具体的には、保護部６４，６４は、ケース４０の高さ方向に亘って上面４４と下面５４とを貫通して穿設された平面視略長方形の孔である。これら保護部６４，６４の長手方向は、上面４４や下面５４の中心に向けて延びておらず、上述したスペーサ５８，６０のうち例えば他方のスペーサ５８に向けて斜め方向に延びており（図２，図４）、リード線１６，２６を保持しつつ、保護することができる。このリード線１６，２６を保護部６４，６４に保持する点については後述する。
【００３７】
次に、周壁７０は、この台座４２の周縁から上方に延びて立設される。
詳しくは、図３〜図５に示される如く、本実施例の周壁７０は、その下端７４が台座４２の下面５４と略同じ高さに位置し、この下端７４から上方に向けて延びている。そして、台座４２の上面４４や、振動子２及びホーン３０の側方を覆ってさらに上方に延びており、その上端に円形の上方開口７２を有している。
【００３８】
ところで、この周壁７０は、その内周側と外周側とがケース４０の高さ方向に亘って完全に連通した箇所を有する。
具体的には、本実施例の周壁７０は導電線受容開口（側面開口）７６，７６を有している（図２）。導電線受容開口７６，７６は、上述した保護部６４，６４の位置に対応してそれぞれ設けられ（図３〜図５）、少なくとも各リード線１６，２６を受容可能な幅にて、上方開口７２から下端７４に至るまで周壁７０の内周側と外周側とを貫通してそれぞれ形成されている。
【００３９】
そして、導電線受容開口７６は、台座４２に対峙した位置では、保護部６４の隅部分のうち下面５４の周縁に最も近い隅部分に連なっており（図３，図４）、保護部６４は、導電線受容開口７６を介して周壁７０の外周側に連通している。
一方、本実施例の導電線受容開口７６，７６は、振動子２やホーン３０に対峙した位置に、ホーン窓部（窓部）７８，７８をそれぞれ有している。
【００４０】
このホーン窓部７８，７８は、上記各リード線１６，２６を受容可能な幅よりも非常に大きな幅で開口され、導電線受容開口７６の幅狭部分を周壁７０の周方向に跨いだ範囲に形成されている（図５（ｂ））。
再び図２に戻り、当該圧電センサ１の組み立ては、まず、端子８０，８２を保持したケース４０を準備し、リード線１６，２６を備えた振動子２を台座４２に向けて下降させる。
【００４１】
その際、リード線１６，２６は、上方開口７２に位置した導電線受容開口７６，７６の幅広部分、つまり、ホーン窓部７８，７８にそれぞれ受容され、ホーン窓部７８，７８から周壁７０の外周側にそれぞれ引き出される。
続いて、振動子２を上面４４に向けて降ろし、その振動子２の他面１４を支持リブ４６に接触させ、接着部４８で振動子２を接着して固定する。
【００４２】
次に、ホーン窓部７８を介して周壁７０の外周側に引き出されたリード線１６は、作業者に掴まれて近傍の導電線受容開口７６の幅狭部分から保護部６４内に引き回される。これにより、図３に示されるように、リード線１６の側面部分は保護部６４の内壁に保持され、リード線１６の先端部分は下面５４の下方に引き出される。
【００４３】
ホーン窓部７８を介して周壁７０の外周側に引き出されたリード線２６は、その近傍の導電線受容開口７６の幅狭部分から保護部６４内に引き回される。よって、リード線２６の側面部分は保護部６４の内壁に保持され、リード線２６の先端部分は下面５４の下方に引き出される（図３，図６）。なお、この図６は図５（ｂ）の方向から視たケース４０に振動子２等を配置した状態を示している。
【００４４】
そして、リード線１６を下面５４の近傍にて端子８０の周面８１に巻き付けて半田８６で固定し（図３）、また、リード線２６も下面５４の近傍で端子８２の周面８３に巻き付けて半田８８で固定すると（図３，図６）、振動子２と端子８０，８２とが導通される。
その後、ホーン３０を振動板２０の表面２２に接着すれば圧電センサ１が完成する。
【００４５】
上述の如く構成された圧電センサ１は超音波を送受信することができ、スペーサ５８，６０が上記感知器の回路基板の実装面に載置され、端子８０，８２がその回路部分に電気的に接続される。
端子８０，８２及びリード線１６，２６を介して圧電セラミックス１０に電圧を印加すると、圧電セラミックス１０の厚み方向や、この厚み方向に直交する圧電セラミックス１０の幅方向や長さ方向は伸縮する（逆圧電効果）。
【００４６】
この圧電セラミックス１０の幅方向や長さ方向の伸縮は、振動子２全体を撓ませる力になり、この振動子２の屈曲運動による機械的な振動によって超音波が生成される。なお、この生成された超音波はホーン３０で増幅される。このように、圧電センサ１は、電気信号を超音波に変換し、この超音波を上方開口７２側から物体に向けて送信できる。
【００４７】
一方、この送信された超音波が空中を伝播し、物体に衝突すると圧電センサ１に向けて反射する。
この圧電センサ１は受信した超音波を電気信号に変換できる。詳しくは、圧電センサ１がホーン３０を介して上記反射した超音波を受信すると、振動子２の屈曲運動に伴って圧電セラミックス１０が伸縮し、電圧を得ることができるからである（圧電効果）。
【００４８】
このように、圧電センサ１は、圧電効果及び逆圧電効果の利用によって超音波の送受信が可能である。
そして、この圧電センサ１を用いた自動ドアの制御部では、ドアに接近する物体の有無やこの物体までの距離を検出でき、ドア開閉用のモータに駆動信号を出力可能になる。
【００４９】
以上のように、本実施例によれば、圧電センサ１は、圧電セラミックス１０及び振動板２０で形成されたユニモルフ振動子２を有し、この振動子２は超音波を送受信可能であり、振動子２からはリード線１６，２６が引き出されている。また、この振動子２は台座４２の上面４４に支持される。
一方、この台座４２の下面５４には、上記回路基板に接続する端子８０，８２が保持されており、これら端子８０，８２と振動子２とはリード線１６，２６を介して電気的に接続されている。
【００５０】
ここで、振動子２は周壁７０の内周側に配置されるが、これら周壁７０と上述の台座４２とは一体形成されたケース４０である。このように、振動子２を囲む周壁７０と振動子２を支持する台座４２とを１個の部品に形成すれば、従来の構造、つまり、筒状のハウジングと台座とが別部品である構造に比して部品点数が減り、圧電センサ１の製造コストを削減できる。また、このハウジングを台座に載置せずに済むので、圧電センサ１の組み立ても容易になる。
【００５１】
また、周壁７０と台座４２とを１部品で形成すると、リード線１６，２６は周壁７０の外周側に引き回し難くなる。振動子２が周壁７０の内周側に配置される一方、端子８０，８２は、台座４２の下面５４に保持されているからである。
しかしながら、この周壁７０には導電線受容開口７６，７６が形成されており、その内周側と外周側とを連通している。
【００５２】
したがって、振動子２から引き出されたリード線１６，２６は、周壁７０の内周側から導電線受容開口７６，７６を経由して周壁７０の外周側に引き回すことができ、これらリード線１６，２６を、上方開口７２から周壁７０の外周側を経由して下端７４に向けて引き回さなくて済み、振動子２と端子８０，８２とを容易に接続可能になる。
【００５３】
また、導電線受容開口７６，７６は、その内周側と外周側とがケース４０の高さ方向に亘って総て連通しているので、リード線１６，２６を有した振動子２がケース４０の高さ方向に沿って降ろされる場合にも、リード線１６，２６が周壁７０に触れることなく振動子２を台座４２に配置できる。この結果、リード線１６，２６の破損を防止しつつ、圧電センサ１の組み立て性が大幅に向上する。
【００５４】
さらに、圧電センサ１の構成部品においてリード線１６，２６やホーン３０は、その性質上強度がやや劣る部品であるが、図６にも示されるように、作業者は、振動子２に対するホーン３０の載置状態、この振動子２に対するリード線１６，２６の配置状態や、台座４２に対する振動子２の配置状態について、ホーン窓部７８，７８を介して周壁７０の外周側から目視で確認できる。この結果、圧電センサ１の製品検査に要する時間を短縮でき、この点も圧電センサ１の製造コストの低廉化に寄与する。また、常に周壁の外周側から目視で確認可能になるため、出荷する圧電センサ１の信頼性も向上する。
【００５５】
さらにまた、リード線１６，２６は、振動子２から導電線受容開口７６，７６を経由して周壁７０の外周側に引き回された後、保護部６４，６４で保持された状態で端子８０，８２に向かう。したがって、周壁７０の外周側から端子８０，８２に向かうリード線１６，２６が、反発して周壁７０の外周側に戻ってくるのを回避でき、圧電センサ１の組み立て作業が容易になる。
【００５６】
しかも、リード線１６，２６を周壁７０の外周側に全く表出させずに済むことから、この点もリード線１６，２６の破損防止に寄与するし、また、リード線１６，２６は振動子２と端子８０，８２とを最短の長さで接続可能になる。
また、スペーサ６０には、端子８０，８２の極性を識別するピン６２が突設されている。よって、圧電センサ１を上記回路基板に組み付けに要する時間を短縮できる。さらに、極性の誤った圧電センサ１の実装も回避されるため、圧電センサ１を搭載したモジュールの信頼性向上にも寄与する。
【００５７】
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施例の圧電センサは超音波を送受信可能に構成されているが、本発明の圧電センサは、送信或いは受信のいずれかの機能を有していても良い。また、上述した自動ドア用の感知器の他、物体の有無や物体までの距離の検出結果を用いて作動する種々のモジュールに搭載可能である。
【００５８】
より詳しくは、物体までの距離の検出結果を利用するモジュールとしては、例えば、液面レベル計、自動車のバックソナー、距離計測、又は、交通信号の自動切換え等である。また、物体の有無を利用するモジュールとしては、侵入者警報装置や自動点灯スイッチ等である。超音波の反射時間の計測や振動数の観測（ドップラー効果）によって物体までの距離や物体の有無を検出できるからである。
【００５９】
さらに、上記実施例は最適例の説明であり、本発明の圧電センサは台座４２と周壁７０とが一体化されていれば上方開口７２から下端７４に亘って完全に連通していなくても良い。これは、上述したホーン窓部７８に相当する孔が周壁７０に形成されていれば、リード線１６，２６は振動子２から周壁７０の外周側に引き回すことができるからである。また、このホーン窓部７８に相当する孔は周壁７０に少なくとも１つ設けられていれば良い。これらリード線１６，２６をいずれも同じ孔から引き出せば良いからである。
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、圧電センサの製造コストの低廉化や組み立ての容易化を達成できるとの効果を奏する。
【符号の説明】
【００６０】
１ 圧電センサ
２ ユニモルフ振動子（振動子）
１０ 圧電セラミックス（圧電体）
１６，２６ リード線（導電線）
２０ 振動板
３０ ホーン（イコライザ）
４０ ケース
４２ 台座
４４ 上面
５４ 下面
５８，６０ スペーサ（スペース用リブ）
６２ ピン（極性識別用突起）
６４ 保護部（導電線保持孔）
７０ 周壁
７６ 導電線受容開口（側面開口）
７８ ホーン窓部（窓部）
８０，８２ 端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体の機械的振動を利用して超音波を送受信可能な圧電センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧電センサは、例えば自動ドア用の感知器に使用することができ、超音波を検出媒体とした非接触の検出センサである。
詳しくは、圧電センサは圧電体を備え、この圧電体は機械エネルギーと電気エネルギーとを相互変換する機能を有しており（圧電効果、逆圧電効果）、例えば圧電体に電圧を印加すると、圧電体は伸縮する。
【０００３】
そして、圧電体と振動板とを組み合わせた振動子の構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、圧電体及び振動板からなる振動子が台座に配置され、この台座には端子が保持されている。また、これら振動子と端子とは導電線で導通されており、端子及び導電線を介して圧電体に電圧を印加すると、圧電体の伸縮に伴って振動子が屈曲して機械的に振動（共振現象）するため、圧電センサは超音波を送信できる。
【０００４】
当該送信された超音波が物体で反射し、圧電センサがこの反射した超音波を受信すると、振動子の屈曲運動によって電圧が得られる。これにより、ドアに接近する物体の有無やこの物体までの距離を検出でき、自動ドアの制御部はドア開閉用のモータに駆動信号を出力可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５５−５１５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、部品点数の削減の点については依然として課題が残されている。すなわち、上記特許文献１に記載の圧電センサは、その製品状態では振動子の周囲を覆うハウジングが別途必要になるからである。
より詳しくは、作業者が圧電センサを製品検査する際や圧電センサを回路基板に実装する際に、振動子に触れるのはその性能維持上好ましくなく、また、この回路基板への実装後においても、塵埃等が振動子に付着するのを避けるために、この振動子は当然にハウジングで保護されている。
【０００７】
つまり、上記特許文献１に記載の圧電センサの場合には、筒状のハウジングと台座とが別部品となって部品点数が増え、これでは製造コストの低廉化を図れない。
また、振動子の周囲を筒状のハウジングで単に覆うと、圧電センサの組み立てや製品検査が困難になる点にも留意しなければならない。導電線をハウジングの外部に引き回して台座の下面で端子に接続する場合には当該ハウジングが邪魔になるし、さらに、振動子や導電線の配置状態なども外部から確認できないからである。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、製造コストの低廉化や組み立ての容易化を達成できる圧電センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための第１の発明は、圧電体と、この圧電体と相俟って超音波を送信或いは受信可能な振動子を形成する振動板と、振動子から引き出されており、この振動子と回路基板に接続する端子とを導通させる導電線と、端子を保持する面とは反対側の面にて振動子を支持する台座、及び、この台座の周縁に沿って立設され、振動子を囲繞する周壁をそれぞれ有し、これら台座及び周壁を一体形成したケースとを具備する。
【００１０】
第１の発明によれば、圧電センサは、圧電体及び振動板で形成された振動子を有し、この振動子は超音波を送信或いは受信可能であり、振動子からは導電線が引き出されている。また、この振動子はケースの台座に支持される。
一方、この台座において振動子を支持した面の反対側の面には、回路基板に接続する端子が保持されており、これら端子と振動子とは導電線を介して電気的に接続されている。
【００１１】
ここで、振動子はケースの周壁で囲まれてこの周壁の内周側に配置されるが、これら周壁と上述の台座とは一体形成されたケースである。このように、振動子を囲む周壁と振動子を支持する台座とを１個の部品に形成すれば、上記筒状のハウジングと台座とが別部品である従来の構造に比して部品点数が減り、圧電センサの製造コストを削減できる。また、圧電センサの組み立ても容易になる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の構成において、振動子に載置され、超音波を増幅するイコライザをさらに具備し、周壁は、その内周側と外周側とが連通し、台座に対する振動子の配置状態、若しくは、この振動子に対する導電線の配置状態、又は、この振動子に対するイコライザの載置状態を視認可能な窓部を有していることを特徴とする。
上述した第１の発明の如く、周壁と台座とを１部品で形成すると、導電線は周壁の外周側に引き回し難くなる。振動子が周壁の内周側に配置される一方、端子は、この振動子を支持した面の反対側の面に保持されているからである。
【００１３】
しかしながら、第２の発明によれば、周壁は窓部を有しており、その内周側と外周側とを連通している。したがって、振動子から引き出された導電線は、周壁の内周側から窓部を経由して周壁の外周側に引き回すことができ、この導電線を、ケースの高さ方向で視た周壁の上端から周壁の外周側に引き出した後、周壁の下端に向けて引き回さなくて済み、振動子と端子とを容易に接続可能になる。
【００１４】
さらに、作業者は、振動子に対するイコライザの載置状態、この振動子に対する導電線の配置状態や、台座に対する振動子の配置状態について、窓部を介して周壁の外周側から目視で確認できる。これにより、圧電センサの製品検査に要する時間を短縮でき、この点も圧電センサの製造コストの低廉化に寄与する。また、常に周壁の外周側から目視で確認可能になるため、出荷する圧電センサの信頼性も向上する。
【００１５】
第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、周壁は、その内周側と外周側とがケースの高さ方向に亘って完全に連通し、振動子から引き出された導電線を受容して端子に導く側面開口を備えることを特徴とする。
第３の発明によれば、第１や第２の発明の作用に加えてさらに、側面開口は、その内周側と外周側とがケースの高さ方向に亘って総て連通しているので、導電線を有した振動子がケースの高さ方向に沿って降ろされる場合にも、導電線が周壁に触れることなく振動子を台座に配置できる。この結果、導電線の破損を防止しつつ、圧電センサの組み立て性が大幅に向上する。
【００１６】
第４の発明は、第２や第３の発明の構成において、台座は、ケースの高さ方向に亘って貫通するとともに、側面開口に連通してこの側面開口にて受容された導電線を保持する導電線保持孔を備えることを特徴とする。
第４の発明によれば、第２や第３の発明の作用に加えてさらに、導電線は、振動子から側面開口を経由して周壁の外周側に引き回された後、導電線保持孔で保持された状態で端子に向かう。したがって、周壁の外周側から端子に向かう導電線が反発して周壁の外周側に戻ってくるのを回避でき、圧電センサの組み立て作業が容易になる。
【００１７】
しかも、導電線を周壁の外周側に表出させずに済むことから、この点も導電線の破損防止に寄与するし、また、導電線は振動子と端子とを最短の長さで接続可能になる。
第５の発明は、第１から第４の発明の構成において、端子を保持する面には、この面と回路基板との空間を確保するスペース用リブが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
第５の発明によれば、第１から第４の発明の作用に加えてさらに、スペース用リブが端子を保持する面と回路基板との空間を確保する。よって、ケースは回路基板に接触しないため、ケース側の振動が回路基板側に伝達するのを回避できる。また、導電線を端子に半田で固定する場合には、この半田部分を回路基板に対して逃がすことができるし、さらに、端子を回路基板に半田で固定する場合には、この半田部分をケースから離間できることから、回路基板やケースへのダメージを抑制できる。
【００１９】
第６の発明は、第１から第５の発明の構成において、端子を保持する面には、この端子の極性を識別する極性識別用突起が設けられていることを特徴とする。
第６の発明によれば、第１から第５の発明の作用に加えてさらに、圧電センサを上記回路基板に組み付けに要する時間を短縮できる。さらに、極性の誤った圧電センサの実装も回避されるため、圧電センサを搭載したモジュールの信頼性向上にも寄与する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、振動子を囲む周壁と振動子を支持する台座とが一体形成されており、製造コストの低廉化や組み立ての容易化を達成できる圧電センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施例の圧電センサの外観斜視図である。
【図２】図１の圧電センサの分解斜視図であり、その組み立て前の状態を示す図である。
【図３】図１の圧電センサの縦断面図である。
【図４】図２のケースの背面図である。
【図５】図２のケースの側面図である。
【図６】図１の圧電センサの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施例の圧電センサ１を上方から視た外観斜視図であり、図２は、組み立て前の圧電センサ１を下方から視た分解斜視図である。そして、この圧電センサ１は、例えば自動ドア用の感知器に使用され、超音波を検出媒体とした非接触の検出センサである。
【００２３】
図１や図２に示されるように、圧電センサ１は主に振動子２及びケース４０を備えており、この振動子２はケース４０内に収容される。なお、図１や図２の下方向はケース４０の底面側に相当し、圧電センサ１は、このケース４０の底面側を上記感知器の回路基板（図示していない）の実装面に向き合わせた状態で実装される。
【００２４】
本実施例の振動子２は、圧電セラミックス（圧電体）１０を金属製の振動板２０に重ね合わせたユニモルフ構造で形成されている。
詳しくは、圧電セラミックス１０は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス（ＰＺＴ）等で構成され、ケース４０の高さ方向（図１や図２の上下方向）に所定の厚みを有している（図３）。この圧電セラミックス１０の形状については特に限定しないが、ここでは一例として略正方形の平板を挙げることができる。
【００２５】
図２や図３に示される如く、圧電セラミックス１０の他面１４の適宜位置には１本のリード線（導電線）１６が半田１８で固定されている。本実施例のリード線１６は金糸線であるが、被覆線や銅線を使用しても良い。
【００２６】
また、圧電セラミックス１０の上側には振動板２０が重ね合わされている。
具体的には、この振動板２０もケース４０の高さ方向に所定の厚みを有した円形の平板であり（図３）、圧電セラミックス１０の四隅を内接可能な大きさで形成されている。そして、圧電セラミックス１０の振動を振動板２０に与えて大きな振動を得るべく、圧電セラミックス１０と振動板２０とを重ね合わせ、振動板２０の裏面２４と圧電セラミックス１０の一面１２とを接着剤で接着している。なお、この図３では構造の理解を助けるために、圧電セラミックス１０や振動板２０の厚みを誇張して描いている。
【００２７】
振動板２０の裏面２４の適宜位置にも１本のリード線（導電線）２６が半田２８で固定されており（図２，３）、このリード線２６は上記リード線１６と同様に、金糸線である。
【００２８】
一方、振動板２０の表面２２には金属製のホーン（イコライザ）３０が載置される（図３）。このホーン３０は略すり鉢状に形成され、振動板２０から離間する方向に拡開している。このホーン３０の縮径した下端部分が振動板２０の表面２２の略中心位置に接着される。なお、図１で視えるホーン３０の拡開した面には所定のコーティングが施されている。
【００２９】
ここで、本実施例のケース４０は、プラスチック樹脂製のカップ状で形成されるが、そのカップ状の有底部分をなす台座４２と、開口部分を有した周壁７０とが一体形成されている。
具体的には、図３に示されるように、まず、台座４２は略円柱状に形成されており、振動子２を支持する上面４４を備える。
【００３０】
本実施例の上面４４には、支持リブ４６が振動子２に向けて突設されている。支持リブ４６は筒状に形成され、環状に閉じて平坦な先端面４７を有し、この先端面４７が圧電セラミックス１０の他面１４に接触している。
支持リブ４６の内周側には、同じく筒状の接着部４８が形成されており、圧電セラミックス１０の他面１４を接着剤で固定して支持する。
【００３１】
詳しくは、接着部４８は、振動子２に生ずる機械的な振動の節（振幅が零になる位置）に形成されている。本実施例のような円形の振動子２の場合には、略正方形の圧電セラミックス１０の幅方向及び長さ方向の伸縮によって屈曲するため、接着部４８は振動子２の直径φの円周上からφ／４だけ中心寄りの位置を支持している。
【００３２】
これは、本実施例の振動子２がその固有共振周波数の電圧で駆動しているからであり、その際の振動の節は、直径φの円周上からφ／４だけ中心寄りの位置、換言すれば、振動子２の中心に対して約直径φ／２の円周上に位置する。
なお、圧電セラミックス１０の幅方向や長さ方向に生ずる伸縮よりは小さいものの、この圧電セラミックス１０の厚み方向にも伸縮は生じている。
【００３３】
一方、台座４２は、上述した回路基板の実装面に対峙する下面５４を備えている。
図３に示される如く、この下面５４の適宜位置には端子保持部５６，５６が形成され、断面四角形状の端子８０，８２を保持して上記実装面に向けて突出させる。
【００３４】
また、下面５４の周縁近傍にはスペーサ（スペース用リブ）５８，６０が設けられている（図２，図４，図５）。これらスペーサ５８，６０は略直方体で形成され、その長手方向が下面５４に沿って延びており、この下面５４の中心に対して対称位置にそれぞれ配置され、上記実装面に当接可能である。これにより、下面５４と上記実装面との空間を確保する。よって、下面５４は回路基板に接触しないため、ケース４０側の振動が回路基板側に伝達するのを回避できる。また、本実施例の如くリード線１６，２６を端子８０，８２に半田８６，８８で固定する場合には、この半田８６，８８部分を回路基板に対して逃がすことができるし、さらに、端子８０，８２を回路基板に半田で固定する場合には、この端子固定用の半田部分を下面５４から離間できることから、樹脂製のケース４０が溶ける等を抑制できる。
【００３５】
なお、この図４は図２のケース４０の背面図であり、図５（ａ）は、図４を上方から視たケース４０の側面図である。また、図５（ｂ）は同じく図４を左方から視た（図５（ａ）を左方から視た）ケース４０の側面図である。
さらに、これらスペーサ５８，６０のうち一方のスペーサ６０には端子８０，８２の極性を識別するピン（極性識別用突起）６２が突設されている。なお、本実施例のピン６２はスペーサ６０に設けられているが、単なる捺印ではなく形状を有して端子８０，８２の極性を識別できる限り、下面５４に設けられていても良い。
【００３６】
ここで、台座４２は、その周縁近傍に保護部（導電線保持孔）６４，６４を備えている（図４）。
具体的には、保護部６４，６４は、ケース４０の高さ方向に亘って上面４４と下面５４とを貫通して穿設された平面視略長方形の孔である。これら保護部６４，６４の長手方向は、上面４４や下面５４の中心に向けて延びておらず、上述したスペーサ５８，６０のうち例えば他方のスペーサ５８に向けて斜め方向に延びており（図２，図４）、リード線１６，２６を保持しつつ、保護することができる。このリード線１６，２６を保護部６４，６４に保持する点については後述する。
【００３７】
次に、周壁７０は、この台座４２の周縁から上方に延びて立設される。
詳しくは、図３〜図５に示される如く、本実施例の周壁７０は、その下端７４が台座４２の下面５４と略同じ高さに位置し、この下端７４から上方に向けて延びている。そして、台座４２の上面４４や、振動子２及びホーン３０の側方を覆ってさらに上方に延びており、その上端に円形の上方開口７２を有している。
【００３８】
ところで、この周壁７０は、その内周側と外周側とがケース４０の高さ方向に亘って完全に連通した箇所を有する。
具体的には、本実施例の周壁７０は導電線受容開口（側面開口）７６，７６を有している（図２）。導電線受容開口７６，７６は、上述した保護部６４，６４の位置に対応してそれぞれ設けられ（図３〜図５）、少なくとも各リード線１６，２６を受容可能な幅にて、上方開口７２から下端７４に至るまで周壁７０の内周側と外周側とを貫通してそれぞれ形成されている。
【００３９】
そして、導電線受容開口７６は、台座４２に対峙した位置では、保護部６４の隅部分のうち下面５４の周縁に最も近い隅部分に連なっており（図３，図４）、保護部６４は、導電線受容開口７６を介して周壁７０の外周側に連通している。
一方、本実施例の導電線受容開口７６，７６は、振動子２やホーン３０に対峙した位置に、ホーン窓部（窓部）７８，７８をそれぞれ有している。
【００４０】
このホーン窓部７８，７８は、上記各リード線１６，２６を受容可能な幅よりも非常に大きな幅で開口され、導電線受容開口７６の幅狭部分を周壁７０の周方向に跨いだ範囲に形成されている（図５（ｂ））。
再び図２に戻り、当該圧電センサ１の組み立ては、まず、端子８０，８２を保持したケース４０を準備し、リード線１６，２６を備えた振動子２を台座４２に向けて下降させる。
【００４１】
その際、リード線１６，２６は、上方開口７２に位置した導電線受容開口７６，７６の幅広部分、つまり、ホーン窓部７８，７８にそれぞれ受容され、ホーン窓部７８，７８から周壁７０の外周側にそれぞれ引き出される。
続いて、振動子２を上面４４に向けて降ろし、その振動子２の他面１４を支持リブ４６に接触させ、接着部４８で振動子２を接着して固定する。
【００４２】
次に、ホーン窓部７８を介して周壁７０の外周側に引き出されたリード線１６は、作業者に掴まれて近傍の導電線受容開口７６の幅狭部分から保護部６４内に引き回される。これにより、図３に示されるように、リード線１６の側面部分は保護部６４の内壁に保持され、リード線１６の先端部分は下面５４の下方に引き出される。
【００４３】
ホーン窓部７８を介して周壁７０の外周側に引き出されたリード線２６は、その近傍の導電線受容開口７６の幅狭部分から保護部６４内に引き回される。よって、リード線２６の側面部分は保護部６４の内壁に保持され、リード線２６の先端部分は下面５４の下方に引き出される（図３，図６）。なお、この図６は図５（ｂ）の方向から視たケース４０に振動子２等を配置した状態を示している。
【００４４】
そして、リード線１６を下面５４の近傍にて端子８０の周面８１に巻き付けて半田８６で固定し（図３）、また、リード線２６も下面５４の近傍で端子８２の周面８３に巻き付けて半田８８で固定すると（図３，図６）、振動子２と端子８０，８２とが導通される。
その後、ホーン３０を振動板２０の表面２２に接着すれば圧電センサ１が完成する。
【００４５】
上述の如く構成された圧電センサ１は超音波を送受信することができ、スペーサ５８，６０が上記感知器の回路基板の実装面に載置され、端子８０，８２がその回路部分に電気的に接続される。
端子８０，８２及びリード線１６，２６を介して圧電セラミックス１０に電圧を印加すると、圧電セラミックス１０の厚み方向や、この厚み方向に直交する圧電セラミックス１０の幅方向や長さ方向は伸縮する（逆圧電効果）。
【００４６】
この圧電セラミックス１０の幅方向や長さ方向の伸縮は、振動子２全体を撓ませる力になり、この振動子２の屈曲運動による機械的な振動によって超音波が生成される。なお、この生成された超音波はホーン３０で増幅される。このように、圧電センサ１は、電気信号を超音波に変換し、この超音波を上方開口７２側から物体に向けて送信できる。
【００４７】
一方、この送信された超音波が空中を伝播し、物体に衝突すると圧電センサ１に向けて反射する。
この圧電センサ１は受信した超音波を電気信号に変換できる。詳しくは、圧電センサ１がホーン３０を介して上記反射した超音波を受信すると、振動子２の屈曲運動に伴って圧電セラミックス１０が伸縮し、電圧を得ることができるからである（圧電効果）。
【００４８】
このように、圧電センサ１は、圧電効果及び逆圧電効果の利用によって超音波の送受信が可能である。
そして、この圧電センサ１を用いた自動ドアの制御部では、ドアに接近する物体の有無やこの物体までの距離を検出でき、ドア開閉用のモータに駆動信号を出力可能になる。
【００４９】
以上のように、本実施例によれば、圧電センサ１は、圧電セラミックス１０及び振動板２０で形成されたユニモルフ振動子２を有し、この振動子２は超音波を送受信可能であり、振動子２からはリード線１６，２６が引き出されている。また、この振動子２は台座４２の上面４４に支持される。
一方、この台座４２の下面５４には、上記回路基板に接続する端子８０，８２が保持されており、これら端子８０，８２と振動子２とはリード線１６，２６を介して電気的に接続されている。
【００５０】
ここで、振動子２は周壁７０の内周側に配置されるが、これら周壁７０と上述の台座４２とは一体形成されたケース４０である。このように、振動子２を囲む周壁７０と振動子２を支持する台座４２とを１個の部品に形成すれば、従来の構造、つまり、筒状のハウジングと台座とが別部品である構造に比して部品点数が減り、圧電センサ１の製造コストを削減できる。また、このハウジングを台座に載置せずに済むので、圧電センサ１の組み立ても容易になる。
【００５１】
また、周壁７０と台座４２とを１部品で形成すると、リード線１６，２６は周壁７０の外周側に引き回し難くなる。振動子２が周壁７０の内周側に配置される一方、端子８０，８２は、台座４２の下面５４に保持されているからである。
しかしながら、この周壁７０には導電線受容開口７６，７６が形成されており、その内周側と外周側とを連通している。
【００５２】
したがって、振動子２から引き出されたリード線１６，２６は、周壁７０の内周側から導電線受容開口７６，７６を経由して周壁７０の外周側に引き回すことができ、これらリード線１６，２６を、上方開口７２から周壁７０の外周側を経由して下端７４に向けて引き回さなくて済み、振動子２と端子８０，８２とを容易に接続可能になる。
【００５３】
また、導電線受容開口７６，７６は、その内周側と外周側とがケース４０の高さ方向に亘って総て連通しているので、リード線１６，２６を有した振動子２がケース４０の高さ方向に沿って降ろされる場合にも、リード線１６，２６が周壁７０に触れることなく振動子２を台座４２に配置できる。この結果、リード線１６，２６の破損を防止しつつ、圧電センサ１の組み立て性が大幅に向上する。
【００５４】
さらに、圧電センサ１の構成部品においてリード線１６，２６やホーン３０は、その性質上強度がやや劣る部品であるが、図６にも示されるように、作業者は、振動子２に対するホーン３０の載置状態、この振動子２に対するリード線１６，２６の配置状態や、台座４２に対する振動子２の配置状態について、ホーン窓部７８，７８を介して周壁７０の外周側から目視で確認できる。この結果、圧電センサ１の製品検査に要する時間を短縮でき、この点も圧電センサ１の製造コストの低廉化に寄与する。また、常に周壁の外周側から目視で確認可能になるため、出荷する圧電センサ１の信頼性も向上する。
【００５５】
さらにまた、リード線１６，２６は、振動子２から導電線受容開口７６，７６を経由して周壁７０の外周側に引き回された後、保護部６４，６４で保持された状態で端子８０，８２に向かう。したがって、周壁７０の外周側から端子８０，８２に向かうリード線１６，２６が、反発して周壁７０の外周側に戻ってくるのを回避でき、圧電センサ１の組み立て作業が容易になる。
【００５６】
しかも、リード線１６，２６を周壁７０の外周側に全く表出させずに済むことから、この点もリード線１６，２６の破損防止に寄与するし、また、リード線１６，２６は振動子２と端子８０，８２とを最短の長さで接続可能になる。
また、スペーサ６０には、端子８０，８２の極性を識別するピン６２が突設されている。よって、圧電センサ１を上記回路基板に組み付けに要する時間を短縮できる。さらに、極性の誤った圧電センサ１の実装も回避されるため、圧電センサ１を搭載したモジュールの信頼性向上にも寄与する。
【００５７】
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施例の圧電センサは超音波を送受信可能に構成されているが、本発明の圧電センサは、送信或いは受信のいずれかの機能を有していても良い。また、上述した自動ドア用の感知器の他、物体の有無や物体までの距離の検出結果を用いて作動する種々のモジュールに搭載可能である。
【００５８】
より詳しくは、物体までの距離の検出結果を利用するモジュールとしては、例えば、液面レベル計、自動車のバックソナー、距離計測、又は、交通信号の自動切換え等である。また、物体の有無を利用するモジュールとしては、侵入者警報装置や自動点灯スイッチ等である。超音波の反射時間の計測や振動数の観測（ドップラー効果）によって物体までの距離や物体の有無を検出できるからである。
【００５９】
さらに、上記実施例は最適例の説明であり、本発明の圧電センサは台座４２と周壁７０とが一体化されていれば上方開口７２から下端７４に亘って完全に連通していなくても良い。これは、上述したホーン窓部７８に相当する孔が周壁７０に形成されていれば、リード線１６，２６は振動子２から周壁７０の外周側に引き回すことができるからである。また、このホーン窓部７８に相当する孔は周壁７０に少なくとも１つ設けられていれば良い。これらリード線１６，２６をいずれも同じ孔から引き出せば良いからである。
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、圧電センサの製造コストの低廉化や組み立ての容易化を達成できるとの効果を奏する。
【符号の説明】
【００６０】
１ 圧電センサ
２ ユニモルフ振動子（振動子）
１０ 圧電セラミックス（圧電体）
１６，２６ リード線（導電線）
２０ 振動板
３０ ホーン（イコライザ）
４０ ケース
４２ 台座
４４ 上面
５４ 下面
５８，６０ スペーサ（スペース用リブ）
６２ ピン（極性識別用突起）
６４ 保護部（導電線保持孔）
７０ 周壁
７６ 導電線受容開口（側面開口）
７８ ホーン窓部（窓部）
８０，８２ 端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、
この圧電体と相俟って超音波を送信或いは受信可能な振動子を形成する振動板と、
前記振動子から引き出されており、この振動子と回路基板に接続する端子とを導通させる導電線と、
前記端子を保持する面とは反対側の面にて前記振動子を支持する台座、及び、この台座の周縁に沿って立設され、前記振動子を囲繞する周壁をそれぞれ有し、これら台座及び周壁を一体形成したケースと
を具備することを特徴とする圧電センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電センサであって、
前記振動子に載置され、前記超音波を増幅するイコライザをさらに具備し、
前記周壁は、その内周側と外周側とが連通し、前記台座に対する前記振動子の配置状態、若しくは、この振動子に対する前記導電線の配置状態、又は、この振動子に対する前記イコライザの載置状態を視認可能な窓部を有していることを特徴とする圧電センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電センサであって、
前記周壁は、その内周側と外周側とが前記ケースの高さ方向に亘って完全に連通し、前記振動子から引き出された前記導電線を受容して前記端子に導く側面開口を備えることを特徴とする圧電センサ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の圧電センサであって、
前記台座は、前記ケースの高さ方向に亘って貫通するとともに、前記側面開口に連通してこの側面開口にて受容された前記導電線を保持する導電線保持孔を備えることを特徴とする圧電センサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電センサであって、
前記端子を保持する面には、この面と前記回路基板との空間を確保するスペース用リブが設けられていることを特徴とする圧電センサ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の圧電センサであって、
前記端子を保持する面には、この端子の極性を識別する極性識別用突起が設けられていることを特徴とする圧電センサ。
【請求項１】
圧電体と、
この圧電体と相俟って超音波を送信或いは受信可能な振動子を形成する振動板と、
前記振動子から引き出されており、この振動子と回路基板に接続する端子とを導通させる導電線と、
前記端子を保持する面とは反対側の面にて前記振動子を支持する台座、及び、この台座の周縁に沿って立設され、前記振動子を囲繞する周壁をそれぞれ有し、これら台座及び周壁を一体形成したケースと
を具備することを特徴とする圧電センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電センサであって、
前記振動子に載置され、前記超音波を増幅するイコライザをさらに具備し、
前記周壁は、その内周側と外周側とが連通し、前記台座に対する前記振動子の配置状態、若しくは、この振動子に対する前記導電線の配置状態、又は、この振動子に対する前記イコライザの載置状態を視認可能な窓部を有していることを特徴とする圧電センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電センサであって、
前記周壁は、その内周側と外周側とが前記ケースの高さ方向に亘って完全に連通し、前記振動子から引き出された前記導電線を受容して前記端子に導く側面開口を備えることを特徴とする圧電センサ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の圧電センサであって、
前記台座は、前記ケースの高さ方向に亘って貫通するとともに、前記側面開口に連通してこの側面開口にて受容された前記導電線を保持する導電線保持孔を備えることを特徴とする圧電センサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電センサであって、
前記端子を保持する面には、この面と前記回路基板との空間を確保するスペース用リブが設けられていることを特徴とする圧電センサ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の圧電センサであって、
前記端子を保持する面には、この端子の極性を識別する極性識別用突起が設けられていることを特徴とする圧電センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１５１６１１（Ｐ２０１１−１５１６１１Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１８４（Ｐ２０１０−１１１８４）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【Ｆターム（参考）】
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