圧電センサ
【課題】振動子のスプリアスを低減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、振動子に生ずる機械的な振動の節近傍にてこの振動子を支持する台座(42)とを具備し、この台座は、振動の節近傍にて振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持するリブ(46)と、振動の節近傍にてこのリブに並設され、振動子から離間してこの振動子を支持しない退避部(50)とを備える。
【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、振動子に生ずる機械的な振動の節近傍にてこの振動子を支持する台座(42)とを具備し、この台座は、振動の節近傍にて振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持するリブ(46)と、振動の節近傍にてこのリブに並設され、振動子から離間してこの振動子を支持しない退避部(50)とを備える。
【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】
ところで、上記従来技術の如くの構造では、振動子は、その機械的な振動の節にて台座に支持され、この振動の節の総てが台座に接触している。詳しくは、台座には筒状のリブが振動子に向けて突設されており、この環状に閉じたリブの先端面が振動子を支持する。また、このリブの内周側には、同じく筒状の接着部が形成されており、同じく振動の節にて振動子を接着剤で固定している。
【０００７】
しかしながら、これでは、振動子には不要な振動（スプリアス）が発生するという問題がある。
すなわち、例え振幅が零になる位置で台座を振動子に接触させても、これら台座と振動子との接触面積が大きくなると、台座が振動子の振動を阻害するため、スプリアスが生じて振動子の振動性能を悪化させるのである。
【０００８】
このように、筒状のリブや接着部で振動子を単に支持する構成では、スプリアスの発生の点については格別な配慮がなされておらず、このスプリアスを低減させるための措置が必要になる。
また、台座と振動子を接触させない状態にて接着剤で固定する方法もあるが、振動子を浮かす治具類などが必要となり、製造上煩雑になる。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、振動子のスプリアスを低減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、振動子に生ずる機械的な振動の節近傍にてこの振動子を支持する台座とを具備し、この台座は、振動の節近傍にて振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持するリブを備える。
【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る。
ここで、この振動子は、その機械的な振動の節近傍にて台座に支持されるが、この台座は、振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持するリブを備えている。このように、台座と振動子との接触面積を従来に比して小さくすれば、台座が振動子の振動を阻害せず、スプリアスを低減できる。この結果、振動子の振動性能が良好になり、圧電センサの信頼性向上に寄与する。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、台座は、上述したリブと、振動の節近傍にてこのリブに並設され、振動子から離間してこの振動子を支持しない退避部とを備えることを特徴とする。
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、台座は、リブと退避部とを備え、このリブは、振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持する。一方、退避部は、リブと同様に振動子の振動の節近傍に設けられるものの、振動子には接触せず、この振動子を支持しない。これにより、台座と振動子との接触面積が確実に小さくなり、スプリアスをより一層低減できる。
【００１２】
第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、台座は、略円柱状に形成され、リブは、この台座の周方向で視て略等間隔を存して３箇所配置されてい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、リブは、略円柱状に形成された台座の周方向でみると、略等間隔を存して３箇所配置されているため、振動子との接触面積を小さくしても、この振動子を安定して支持できる。また、リブ同士の間隔を同じにすれば、リブを単に３箇所設ける場合に比してリブを台座に設け易い。
【００１３】
第４の発明は、第１から第３の発明の構成において、リブは、平坦状に形成され、振動子に面接触する先端面を有していることを特徴とする。
第４の発明によれば、第１から第３の発明の作用に加えてさらに、振動子に部分的に面接触するリブの場合には、その先端面を平坦状に形成すれば、台座が振動子の振動をより阻害しないことから、この点も振動子の振動性能の良好化に寄与する。
【００１４】
第５の発明は、第１から第４の発明の構成において、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台座を有したケースとをさらに具備しており、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サが設けられていることを特徴とする。
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、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し、また、半田による回路基板やケースへのダメージを抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、台座と振動子との接触面積が小さくされており、台座が振動子の振動を阻害せず、振動子のスプリアスを低減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】
【００１６】
【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のケースの平面図である。
【図５】図２のケースの側面図である。
【図６】実験結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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１６が半田１８で固定されている。本実施例のリード線（導電線）１６は銅線であるが、被覆線や金糸線を使用しても良い。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
一方、振動板２０の表面２２には金属製のホーン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。
【００２３】
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及び図２のケース４０の平面図である図４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。
【００２４】
本実施例の上面４４には、計３本の支柱（リブ）４６が振動子２に向けて突設されている。
詳しくは、図４に示されるように、支柱４６は、台座４２の周方向で視て中心角１２０度ずつの略等間隔を存して３箇所配置される。これら支柱４６は小面積で平坦な先端面４７を有し、この先端面４７が圧電セラミックス１０の他面１４に面接触している。なお、本実施例の支柱４６は上面４４に一体形成されているが（図３）、この上面４４とは別個に形成しても良い。
【００２５】
また、この上面４４において、支柱４６が形成された同心円上には、この支柱４６よりも低背の切り欠き部（退避部）５０が設けられている。具体的には、本実施例の切り欠き部５０は、これら３本の支柱４６の間にそれぞれ１つずつ配置されており、各支柱４６の間には大きな空間が形成される。つまり、切り欠き部５０は、圧電セラミックス１０の他面１４から離間してこの他面１４には接触しない。
【００２６】
一方、この切り欠き部５０には接着部５２が形成されており（図４）、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。本実施例の接着部５２は、切り欠き部５０の一部分に形成され、本実施例では台座４２の中心線に対して略対称の位置にて、支柱４６に隣接して設けられている（例えば２箇所）。また、これら接着部５２は、この支柱４６よりも内周側のみならず、台座４２の径方向で視て支柱４６と同心円上の位置にも形成され、当該２箇所の位置にて振動子２に面接触している。
【００２７】
より詳しくは、接着部５２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５２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部分的に支持している。
【００２８】
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。
【００２９】
これに対し、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、断面円形状の端子８０，８２を保持して上記実装面に向けて突出させる。なお、端子８０，８２の形状は断面四角形状でもなんら差支えない。
【００３０】
また、下面５４の周縁近傍にはスペーサ５８，６０が設けられている（図２，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し、ケース４０及び上記回路基板の保護を図る。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。
【００３１】
なお、図５（ａ）は、図４を下方から視たケース４０の側面図である。また、図５（ｂ）は図５（ａ）を左方から視たケース４０の側面図であり、図４で視て左方に位置する支柱４６、同じく図４で視てこの支柱４６の下方に位置する接着部５２（図５（ｂ）では支柱４６の右側に位置する）や、図４で視て右方に位置する接着部５２（図５（ｂ）では支柱４６の左奥側に位置する）をそれぞれ視ることができる。
【００３２】
さらに、上記スペーサ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、下面５４に設けられていても良い。
本実施例の台座４２は、その周縁近傍に保護部６４，６４を備えている（図４）。
【００３３】
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を引掛けて保持することができる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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７８，７８をそれぞれ有している。
【００３７】
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４，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。
【００３８】
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を各支柱４６にのみそれぞれ接触させ、２箇所の接着部５２で振動子２を接着して固定する。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
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、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、振動子２と端子８０，８２とが導通される。
【００４１】
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。
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。
【００４２】
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）。
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。
【００４３】
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）。
【００４４】
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。
【００４５】
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る。
ここで、この振動子２は、その機械的な振動の節近傍にて台座４２に支持されるが、この台座４２は、振動子２に部分的に面接触してこの振動子２を支持する支柱４６を備えている。このように、台座４２と振動子２との接触面積を従来に比して小さくすれば、台座４２が振動子２の振動を阻害せず、スプリアスを低減できる。この結果、振動子２の振動性能が良好になり、圧電センサ１の信頼性向上に寄与する。
【００４６】
この点について詳述すると、図６は、３種類の圧電センサを用いた振動特性の実験結果を示している。まず、比較例１，２（図６に１点鎖線や２点鎖線で示す）は、いずれも筒状のリブや接着部を有した台座が振動子を完全な面接触で支持したものであり、共振周波数よりも低域側（図６の共振周波数に対して左方）にて上向きのピークが現れ、共振抵抗Ｚ（Ω）が高くなっていることが分かる。
【００４７】
これは、台座が振動子を完全な面接触で支持することにより、この振動子が振動し難くなってスプリアスが生じた結果であると推察できる。
また、これら比較例１，２では、共振周波数では上向きのピークが現れず、この共振周波数よりもやや高域側（図６の共振周波数に対して右方）で上向きのピークが現れている。これは、本来共振周波数に対して生ずるべきピークが、上述した低域側で現れたピークの影響を受けてずれたためであると考えられる。
【００４８】
さらに、１点鎖線で示した比較例１では、上記やや高域側で現れた上向きのピークが２点鎖線で示した比較例２の同位置のピークよりも小さくなっていることが分かる。これは、上述した低域側にて、当該比較例１の上向きのピークが比較例２の同位置のピークよりも大きくなった影響を受けたものであると思われる。
【００４９】
これに対し、本実施例の圧電センサ１では、台座４２が支柱４６と切り欠き部５０とを備え、この支柱４６は、振動子２に部分的に面接触してこの振動子２を支持する。一方、切り欠き部５０は、支柱４６と同様に振動子２の振動の節近傍に設けられるものの、振動子２には接触せず、この振動子２を支持しない。
【００５０】
すなわち、上記筒状のリブのうち支柱４６として残した以外の箇所を取り除いたため、図６に実線で示される如く、上述した低域側にて比較例１，２の如くの上向きのピークが現れない。
しかも、本実施例によれば、共振周波数にて上向きのピークが現れている。つまり、台座４２が振動子２の振動を阻害せず、スプリアスが低減されていることが分かる。
【００５１】
また、台座４２と振動子２との接触面積を確実に小さくした本実施例によれば、この共振周波数にて現れた下向きのピークから上向きのピークまでの範囲が、上記比較例１，２による下向きのピークから上向きのピークまでの範囲に比して広範囲に現れている。つまり、良好な振動が得られて共振抵抗Ｚの範囲が広くなり、効率の良い圧電センサ１であることが分かる。
【００５２】
さらに、支柱４６は、略円柱状に形成された台座４２の周方向でみると、略等間隔を存して３箇所配置されている。この等間隔に設けた点は上記スプリアスの低減に寄与するものではないが、等間隔に設ければ、振動子２との接触面積を小さくしても、この振動子２を安定して支持できる。また、支柱４６同士の間隔を同じにすれば、支柱４６を単に３箇所設ける場合に比して支柱４６を台座４２に設け易くなり、圧電センサ１の製造コストの削減に寄与する。
【００５３】
さらにまた、振動の節近傍にて振動子２を支持するにあたり、切り欠き部５０にも接着剤を塗布できるため、台座４２の径方向で視て支柱４６よりも内周側にのみ接着部を設けた場合に比して、接着部５２の表面積が大きくなる。よって、台座４２と振動子２との接触面積を小さくしても、振動子２を振動の節近傍にて台座４２に確実に接着できる。
【００５４】
また、上述した振動子２に部分的に面接触する支柱４６の場合には、その先端面４７を平坦状に形成すれば、台座４２が振動子２の振動をより阻害しないことから、この点も振動子２の振動性能の良好化に寄与する。
さらに、本実施例では、振動子２から引き出されており、この振動子２と回路基板に接続する端子８０，８２とを導通させるリード線１６，２６と、端子８０，８２を保持する下面５４とは反対側の上面４４にて台座４２を有したケース４０とをさらに具備しており、この下面５４には、これら下面５４と回路基板との空間を確保するスペーサ５８，６０が設けられている。よって、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し、また、半田による回路基板やケース４０へのダメージを抑制できる。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
さらに、上記実施例は圧電センサ１の製造も加味した最適例の説明である。より詳しくは、上記実施例では、台座４２と振動子２とは部分的に面接触する例を説明している。
しかし、本発明は、従来の如く筒状のリブや接着部による大きな接触面積ではなく、振動子２との接触面積を少なくすることを主眼としたものである。
【００５８】
換言すれば、これら台座４２と振動子２とは、上述した部分的に面接触する構成の他、複数箇所で点接触する、若しくは複数箇所で線接触する、又は、振動子２との接触面積を少なくしている限り、これらを組み合わせて振動子２を支持しても良い。
【００５９】
さらにまた、上記実施例では３箇所のリブ４６が設けられているが、必ずしもこの実施例の構成に限定されるものではなく、２箇所以上設けられていれば振動子の平衡は保持可能である。
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、振動子のスプリアスを低減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
４０ ケース
４２ 台座
４４ 上面
４６ 支柱（リブ）
４７ 先端面
５０ 切り欠き部（退避部）
５２ 接着部
５４ 下面
５８，６０ スペーサ
【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】
ところで、上記従来技術の如くの構造では、振動子は、その機械的な振動の節にて台座に支持され、この振動の節の総てが台座に接触している。詳しくは、台座には筒状のリブが振動子に向けて突設されており、この環状に閉じたリブの先端面が振動子を支持する。また、このリブの内周側には、同じく筒状の接着部が形成されており、同じく振動の節にて振動子を接着剤で固定している。
【０００７】
しかしながら、これでは、振動子には不要な振動（スプリアス）が発生するという問題がある。
すなわち、例え振幅が零になる位置で台座を振動子に接触させても、これら台座と振動子との接触面積が大きくなると、台座が振動子の振動を阻害するため、スプリアスが生じて振動子の振動性能を悪化させるのである。
【０００８】
このように、筒状のリブや接着部で振動子を単に支持する構成では、スプリアスの発生の点については格別な配慮がなされておらず、このスプリアスを低減させるための措置が必要になる。
また、台座と振動子を接触させない状態にて接着剤で固定する方法もあるが、振動子を浮かす治具類などが必要となり、製造上煩雑になる。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、振動子のスプリアスを低減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、振動子に生ずる機械的な振動の節近傍にてこの振動子を支持する台座とを具備し、この台座は、振動の節近傍にて振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持するリブを備える。
【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る。
ここで、この振動子は、その機械的な振動の節近傍にて台座に支持されるが、この台座は、振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持するリブを備えている。このように、台座と振動子との接触面積を従来に比して小さくすれば、台座が振動子の振動を阻害せず、スプリアスを低減できる。この結果、振動子の振動性能が良好になり、圧電センサの信頼性向上に寄与する。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、台座は、上述したリブと、振動の節近傍にてこのリブに並設され、振動子から離間してこの振動子を支持しない退避部とを備えることを特徴とする。
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、台座は、リブと退避部とを備え、このリブは、振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持する。一方、退避部は、リブと同様に振動子の振動の節近傍に設けられるものの、振動子には接触せず、この振動子を支持しない。これにより、台座と振動子との接触面積が確実に小さくなり、スプリアスをより一層低減できる。
【００１２】
第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、台座は、略円柱状に形成され、リブは、この台座の周方向で視て略等間隔を存して３箇所配置されてい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、リブは、略円柱状に形成された台座の周方向でみると、略等間隔を存して３箇所配置されているため、振動子との接触面積を小さくしても、この振動子を安定して支持できる。また、リブ同士の間隔を同じにすれば、リブを単に３箇所設ける場合に比してリブを台座に設け易い。
【００１３】
第４の発明は、第１から第３の発明の構成において、リブは、平坦状に形成され、振動子に面接触する先端面を有していることを特徴とする。
第４の発明によれば、第１から第３の発明の作用に加えてさらに、振動子に部分的に面接触するリブの場合には、その先端面を平坦状に形成すれば、台座が振動子の振動をより阻害しないことから、この点も振動子の振動性能の良好化に寄与する。
【００１４】
第５の発明は、第１から第４の発明の構成において、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台座を有したケースとをさらに具備しており、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サが設けられていることを特徴とする。
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、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し、また、半田による回路基板やケースへのダメージを抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、台座と振動子との接触面積が小さくされており、台座が振動子の振動を阻害せず、振動子のスプリアスを低減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】
【００１６】
【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のケースの平面図である。
【図５】図２のケースの側面図である。
【図６】実験結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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１６が半田１８で固定されている。本実施例のリード線（導電線）１６は銅線であるが、被覆線や金糸線を使用しても良い。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
一方、振動板２０の表面２２には金属製のホーン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。
【００２３】
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及び図２のケース４０の平面図である図４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。
【００２４】
本実施例の上面４４には、計３本の支柱（リブ）４６が振動子２に向けて突設されている。
詳しくは、図４に示されるように、支柱４６は、台座４２の周方向で視て中心角１２０度ずつの略等間隔を存して３箇所配置される。これら支柱４６は小面積で平坦な先端面４７を有し、この先端面４７が圧電セラミックス１０の他面１４に面接触している。なお、本実施例の支柱４６は上面４４に一体形成されているが（図３）、この上面４４とは別個に形成しても良い。
【００２５】
また、この上面４４において、支柱４６が形成された同心円上には、この支柱４６よりも低背の切り欠き部（退避部）５０が設けられている。具体的には、本実施例の切り欠き部５０は、これら３本の支柱４６の間にそれぞれ１つずつ配置されており、各支柱４６の間には大きな空間が形成される。つまり、切り欠き部５０は、圧電セラミックス１０の他面１４から離間してこの他面１４には接触しない。
【００２６】
一方、この切り欠き部５０には接着部５２が形成されており（図４）、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。本実施例の接着部５２は、切り欠き部５０の一部分に形成され、本実施例では台座４２の中心線に対して略対称の位置にて、支柱４６に隣接して設けられている（例えば２箇所）。また、これら接着部５２は、この支柱４６よりも内周側のみならず、台座４２の径方向で視て支柱４６と同心円上の位置にも形成され、当該２箇所の位置にて振動子２に面接触している。
【００２７】
より詳しくは、接着部５２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５２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部分的に支持している。
【００２８】
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。
【００２９】
これに対し、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、断面円形状の端子８０，８２を保持して上記実装面に向けて突出させる。なお、端子８０，８２の形状は断面四角形状でもなんら差支えない。
【００３０】
また、下面５４の周縁近傍にはスペーサ５８，６０が設けられている（図２，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し、ケース４０及び上記回路基板の保護を図る。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。
【００３１】
なお、図５（ａ）は、図４を下方から視たケース４０の側面図である。また、図５（ｂ）は図５（ａ）を左方から視たケース４０の側面図であり、図４で視て左方に位置する支柱４６、同じく図４で視てこの支柱４６の下方に位置する接着部５２（図５（ｂ）では支柱４６の右側に位置する）や、図４で視て右方に位置する接着部５２（図５（ｂ）では支柱４６の左奥側に位置する）をそれぞれ視ることができる。
【００３２】
さらに、上記スペーサ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、下面５４に設けられていても良い。
本実施例の台座４２は、その周縁近傍に保護部６４，６４を備えている（図４）。
【００３３】
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を引掛けて保持することができる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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７８，７８をそれぞれ有している。
【００３７】
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４，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。
【００３８】
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を各支柱４６にのみそれぞれ接触させ、２箇所の接着部５２で振動子２を接着して固定する。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
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、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、振動子２と端子８０，８２とが導通される。
【００４１】
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。
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。
【００４２】
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）。
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。
【００４３】
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）。
【００４４】
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。
【００４５】
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る。
ここで、この振動子２は、その機械的な振動の節近傍にて台座４２に支持されるが、この台座４２は、振動子２に部分的に面接触してこの振動子２を支持する支柱４６を備えている。このように、台座４２と振動子２との接触面積を従来に比して小さくすれば、台座４２が振動子２の振動を阻害せず、スプリアスを低減できる。この結果、振動子２の振動性能が良好になり、圧電センサ１の信頼性向上に寄与する。
【００４６】
この点について詳述すると、図６は、３種類の圧電センサを用いた振動特性の実験結果を示している。まず、比較例１，２（図６に１点鎖線や２点鎖線で示す）は、いずれも筒状のリブや接着部を有した台座が振動子を完全な面接触で支持したものであり、共振周波数よりも低域側（図６の共振周波数に対して左方）にて上向きのピークが現れ、共振抵抗Ｚ（Ω）が高くなっていることが分かる。
【００４７】
これは、台座が振動子を完全な面接触で支持することにより、この振動子が振動し難くなってスプリアスが生じた結果であると推察できる。
また、これら比較例１，２では、共振周波数では上向きのピークが現れず、この共振周波数よりもやや高域側（図６の共振周波数に対して右方）で上向きのピークが現れている。これは、本来共振周波数に対して生ずるべきピークが、上述した低域側で現れたピークの影響を受けてずれたためであると考えられる。
【００４８】
さらに、１点鎖線で示した比較例１では、上記やや高域側で現れた上向きのピークが２点鎖線で示した比較例２の同位置のピークよりも小さくなっていることが分かる。これは、上述した低域側にて、当該比較例１の上向きのピークが比較例２の同位置のピークよりも大きくなった影響を受けたものであると思われる。
【００４９】
これに対し、本実施例の圧電センサ１では、台座４２が支柱４６と切り欠き部５０とを備え、この支柱４６は、振動子２に部分的に面接触してこの振動子２を支持する。一方、切り欠き部５０は、支柱４６と同様に振動子２の振動の節近傍に設けられるものの、振動子２には接触せず、この振動子２を支持しない。
【００５０】
すなわち、上記筒状のリブのうち支柱４６として残した以外の箇所を取り除いたため、図６に実線で示される如く、上述した低域側にて比較例１，２の如くの上向きのピークが現れない。
しかも、本実施例によれば、共振周波数にて上向きのピークが現れている。つまり、台座４２が振動子２の振動を阻害せず、スプリアスが低減されていることが分かる。
【００５１】
また、台座４２と振動子２との接触面積を確実に小さくした本実施例によれば、この共振周波数にて現れた下向きのピークから上向きのピークまでの範囲が、上記比較例１，２による下向きのピークから上向きのピークまでの範囲に比して広範囲に現れている。つまり、良好な振動が得られて共振抵抗Ｚの範囲が広くなり、効率の良い圧電センサ１であることが分かる。
【００５２】
さらに、支柱４６は、略円柱状に形成された台座４２の周方向でみると、略等間隔を存して３箇所配置されている。この等間隔に設けた点は上記スプリアスの低減に寄与するものではないが、等間隔に設ければ、振動子２との接触面積を小さくしても、この振動子２を安定して支持できる。また、支柱４６同士の間隔を同じにすれば、支柱４６を単に３箇所設ける場合に比して支柱４６を台座４２に設け易くなり、圧電センサ１の製造コストの削減に寄与する。
【００５３】
さらにまた、振動の節近傍にて振動子２を支持するにあたり、切り欠き部５０にも接着剤を塗布できるため、台座４２の径方向で視て支柱４６よりも内周側にのみ接着部を設けた場合に比して、接着部５２の表面積が大きくなる。よって、台座４２と振動子２との接触面積を小さくしても、振動子２を振動の節近傍にて台座４２に確実に接着できる。
【００５４】
また、上述した振動子２に部分的に面接触する支柱４６の場合には、その先端面４７を平坦状に形成すれば、台座４２が振動子２の振動をより阻害しないことから、この点も振動子２の振動性能の良好化に寄与する。
さらに、本実施例では、振動子２から引き出されており、この振動子２と回路基板に接続する端子８０，８２とを導通させるリード線１６，２６と、端子８０，８２を保持する下面５４とは反対側の上面４４にて台座４２を有したケース４０とをさらに具備しており、この下面５４には、これら下面５４と回路基板との空間を確保するスペーサ５８，６０が設けられている。よって、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し、また、半田による回路基板やケース４０へのダメージを抑制できる。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
さらに、上記実施例は圧電センサ１の製造も加味した最適例の説明である。より詳しくは、上記実施例では、台座４２と振動子２とは部分的に面接触する例を説明している。
しかし、本発明は、従来の如く筒状のリブや接着部による大きな接触面積ではなく、振動子２との接触面積を少なくすることを主眼としたものである。
【００５８】
換言すれば、これら台座４２と振動子２とは、上述した部分的に面接触する構成の他、複数箇所で点接触する、若しくは複数箇所で線接触する、又は、振動子２との接触面積を少なくしている限り、これらを組み合わせて振動子２を支持しても良い。
【００５９】
さらにまた、上記実施例では３箇所のリブ４６が設けられているが、必ずしもこの実施例の構成に限定されるものではなく、２箇所以上設けられていれば振動子の平衡は保持可能である。
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、振動子のスプリアスを低減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
４０ ケース
４２ 台座
４４ 上面
４６ 支柱（リブ）
４７ 先端面
５０ 切り欠き部（退避部）
５２ 接着部
５４ 下面
５８，６０ スペーサ
【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、
前記振動子に生ずる機械的な振動の節近傍にてこの振動子を支持する台座と
を具備し、
この台座は、前記振動の節近傍にて前記振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持するリブを備え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、
前記台座は、
前記リブと、
前記振動の節近傍にてこのリブに並設され、前記振動子から離間してこの振動子を支持しない退避部と
を備え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、
前記台座は、略円柱状に形成され、前記リブは、この台座の周方向で視て略等間隔を存して３箇所配置されていることを特徴とする圧電センサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電センサであって、
前記リブは、平坦状に形成され、前記振動子に面接触する先端面を有してい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台座を有したケースとをさらに具備しており、
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サ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、
前記振動子に生ずる機械的な振動の節近傍にてこの振動子を支持する台座と
を具備し、
この台座は、前記振動の節近傍にて前記振動子に点接触、若しくは線接触、又は部分的に面接触してこの振動子を支持するリブを備え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、
前記台座は、
前記リブと、
前記振動の節近傍にてこのリブに並設され、前記振動子から離間してこの振動子を支持しない退避部と
を備え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、
前記台座は、略円柱状に形成され、前記リブは、この台座の周方向で視て略等間隔を存して３箇所配置されていることを特徴とする圧電センサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電センサであって、
前記リブは、平坦状に形成され、前記振動子に面接触する先端面を有してい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台座を有したケースとをさらに具備しており、
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サ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２０１２−１５６６２２（Ｐ２０１２−１５６６２２Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８１５（Ｐ２０１１−１１８１５）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【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２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【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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