JP2008099102A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 超音波振動子を十分に冷却可能で、小型化できる超音波センサを実現する。
【解決手段】 超音波センサ１０が、ペルチェ素子１２と、ペルチェ素子１２の冷却側基板１２ａの基板面に設けられ、超音波を送受信する超音波振動子１１と、を備えているため、冷却能が高いペルチェ素子１２により超音波振動子１１を冷却することができ、超音波振動子１１の温度上昇を抑えることができるので、安定したセンサ特性の超音波センサ１０を実現することができる。また、超音波振動子１１はペルチェ素子１２の冷却側基板１２ａの基板面に設けられているため、超音波振動子１１を保持するための基板を用意する必要がないので、超音波センサ１０を小型化することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、超音波を送受信する超音波センサに関する。

従来から、金属、樹脂材料等の基板に超音波振動子を接着した超音波センサとして、例えば、自動車（車両）に搭載されたものが知られている。この超音波センサは、超音波の送受信が可能な素子から超音波を送信して、被検出体に当たって反射された超音波をこの素子によって受信することにより、自動車の周囲にある物体の位置測定または距離測定や、当該物体の２次元形状または３次元形状の測定などを行う。
例えば、車両に取り付けられた円筒状のアルミケースの先端に設けられた基板に、超音波を検出する圧電式超音波振動子を直接取り付けて、基板の振動によって超音波を送受信する超音波センサが知られている（特許文献１）。
特開２００２−５８０９７号公報

ここで、この種の超音波センサでは、圧電式超音波振動子の出力を増大させるために印加電圧を高くすると、発熱量が大きくなり、温度が上昇する。圧電体は、キュリー温度の１／２以上の温度では、分極量が急激に低下するため、温度上昇を一定温度以下に抑制する必要がある。そのため、印加電圧に制限があり、出力の増大に限界があり、温度に依存してセンサ特性が変化するという問題があった。
一方、この種の超音波センサは、外部から見える位置に取り付けられることが多いため、美観を損ねることがないように超音波センサを小型化することが求められているが、冷却能が高い冷却機構を付加すると、超音波センサの体格が大きくなるという問題もあった。

そこで、この発明では、超音波振動子を十分に冷却可能で、小型化できる超音波センサを実現することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、超音波センサが、熱電素子を電極で接続し、前記電極の電極面を冷却側基板と放熱側基板とにより挟持してなるペルチェ素子と、前記冷却側基板の基板面に設けられ、超音波を送受信する超音波振動子と、を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項１に記載の発明によれば、超音波センサが、ペルチェ素子と、ペルチェ素子の冷却側基板の基板面に設けられ、超音波を送受信する超音波振動子と、を備えているため、冷却能が高いペルチェ素子により超音波振動子を冷却することができ、超音波振動子の温度上昇を抑えることができるので、安定したセンサ特性の超音波センサを実現することができる。また、超音波振動子はペルチェ素子の冷却側基板の基板面に設けられているため、超音波振動子を保持するための基板を用意する必要がないので、超音波センサを小型化することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の超音波センサにおいて、前記放熱側基板の基板面のうち、前記ペルチェ素子の外方に面する基板面に、前記ペルチェ素子により移動した熱を外部に放熱する第１の放熱部材が設けられている、という技術的手段を用いる。

請求項２に記載の発明によれば、放熱側基板の基板面のうち、ペルチェ素子の外方に面する基板面に、ペルチェ素子により移動した熱を外部に放熱する第１の放熱部材が設けられているため、ペルチェ素子により冷却側基板から放熱側基板に移動した超音波振動子の発熱を効率よく外部に放熱することができるので、超音波振動子の冷却能を向上させることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の超音波センサにおいて、前記第１の放熱部材の外周部において前記第１の放熱部材を梁状に保持し、所定の物体に取り付けるとともに、送受信される超音波により変形し、前記第１の放熱部材の振動を増幅する取付部材を更に備えた、という技術的手段を用いる。

請求項３に記載の発明によれば、第１の放熱部材の外周部において前記第１の放熱部材を梁状に保持し、所定の物体に取り付ける取付部材を備えているため、超音波センサを所定の物体に容易に取り付けることができる。更に、取付部材は送受信される超音波により変形し、第１の放熱部材の振動を増幅するため、超音波振動子に伝達される振動が大きくなるので、超音波センサの感度を向上させることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の超音波センサにおいて、前記取付部材は、樹脂系材料により形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項４に記載の発明によれば、取付部材は、樹脂系材料により形成されているため、送受信される超音波により変形しやすく、より一層第１の放熱部材の振動を増幅するので、超音波センサの感度を向上させることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記冷却側基板の基板面に、前記超音波振動子と電気的に接続される電極が形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項５に記載の発明によれば、超音波振動子と電気的に接続される電極が、冷却側基板の基板面に形成されるため、ペルチェ素子の熱電素子を接続するための電極と同じ工程で形成することができるので、電極形成工程を減らすことができ、コスト的に有利である。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記超音波振動子が前記冷却側基板に取り付けられた取付面と、前記放熱側基板の基板面のうち、前記取付面と対向する領域との間には、前記熱電素子が形成されていない、という技術的手段を用いる。

請求項６に記載の発明によれば、超音波振動子が冷却側基板に取り付けられた取付面と、放熱側基板の基板面のうち、取付面と対向する領域との間には、熱電素子が形成されていないため、冷却側基板の超音波振動子が取り付けられた部分が熱電素子に梁状に支えられた形状に形成される。このため、超音波振動子が取り付けられた部分の剛性が低減し、超音波振動の伝達によりたわみやすくなるので、信号を増幅することができ、超音波の検出感度を向上することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、前記超音波振動子の温度を検出する温度検出部材と、
前記温度検出部材から出力された温度信号に基づいて前記ペルチェ素子に供給する電力を制御し、前記超音波振動子の温度制御を行う温度制御手段と、を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項７に記載の発明によれば、超音波振動子の温度を検出する温度検出部材と、温度検出部材から出力された温度信号に基づいてペルチェ素子に供給する電力を制御し、超音波振動子の温度制御を行う温度制御手段と、を備えているため、超音波振動子の温度が所定の温度範囲になるように制御することが可能であり、温度変化に依存する超音波振動子の特性変動を小さくすることができるので、超音波の検出感度を向上することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の超音波センサにおいて、前記冷却側基板の基板面のうち、前記ペルチェ素子の外方に面する基板面に、前記超音波振動子で発生した熱を吸熱する第２の放熱部材が設けられ、前記超音波振動子は、前記冷却側基板の基板面のうち、前記ペルチェ素子の内方に面する基板面の前記熱電素子が形成されていない領域に設けられている、という技術的手段を用いる。

請求項８に記載の発明のように、冷却側基板の基板面のうち、ペルチェ素子の外方に面する基板面に、超音波振動子で発生した熱を吸熱する第２の放熱部材が設けられ、超音波振動子は、前記冷却側基板の基板面のうち、ペルチェ素子の内方に面する基板面の熱電素子が形成されていない領域に設けられている構成を採用することができる。この構成を用いると、超音波振動子の発熱を第２の放熱部材で移動させてから、第２の放熱部材により移動した熱をペルチェ素子により外部に移動させることができる。

請求項９に記載の発明では、超音波センサにおいて、熱電素子を電極で接続し、前記電極の電極面を冷却側基板と放熱側基板とにより挟持してなるペルチェ素子と、超音波を送受信する超音波振動子と、前記冷却側基板の基板面のうち、前記ペルチェ素子の外方に面する基板面に設けられ、前記超音波振動子で発生した熱を吸熱する第２の放熱部材と、を備え、前記超音波振動子は、前記冷却側基板の前記熱電素子が形成されていない領域に開口形成された開口部を通じて、前記第２の放熱部材の前記冷却側基板が設けられた面と同一面に設けられている、という技術的手段を用いる。

請求項９に記載の発明のように、熱電素子を電極で接続し、電極の電極面を冷却側基板と放熱側基板とにより挟持してなるペルチェ素子と、超音波を送受信する超音波振動子と、冷却側基板の基板面のうち、ペルチェ素子の外方に面する基板面に設けられ、超音波振動子で発生した熱を吸熱する第２の放熱部材と、を備え、超音波振動子は、冷却側基板の熱電素子が形成されていない領域に開口形成された開口部を通じて、第２の放熱部材の前記冷却側基板が設けられた面と同一面に設けられている構成を採用することができる。この構成を用いると、超音波振動子の発熱を第２の放熱部材で移動させてから、第２の放熱部材により移動した熱をペルチェ素子により外部に移動させることができる。

請求項１０に記載の発明では、請求項８または請求項９に記載の超音波センサにおいて、前記放熱側基板の前記超音波振動子に対向する領域が、開口形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項１０に記載の発明によれば、放熱側基板の超音波振動子に対向する領域が、開口形成されているため、超音波振動子側の超音波を送受信する際に、超音波の伝達を阻害する物体が存在しないので、超音波の音圧を上げることができ、超音波の検出感度を向上させることができる。

請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の超音波センサにおいて、車両のヘッドランプカバー、リアランプのカバー、ウインカのカバー、バックランプのカバー、ドアミラー、または、バンパに設けられている、という技術的手段を用いる。

請求項１１に記載の発明によれば、超音波センサは、車両に搭載して用いることができ、用途に合わせて、各種部材に設けることができる。例えば、超音波センサを車両前方の障害物センサなどに適用する場合には、ヘッドランプカバー、または、バンパに設けることができる。超音波センサを車両側方の障害物センサとして用いる場合には、ウインカのカバー、または、ドアミラーに設けることができる。超音波センサを車両後方の障害物センサとして用いる場合には、リアランプのカバー、または、バックランプのカバーに設けることができる。

［第１実施形態］
この発明に係る超音波センサの第１実施形態について、図を参照して説明する。ここでは、超音波センサを車両に搭載して使用する場合を例に説明する。
図１は、第１実施形態の超音波センサの説明図である。図１（Ａ）は、第１実施形態の超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図２及び図３は、超音波センサの取付方法の変更例の断面説明図である。図４は、温度制御手段を備えた超音波センサの断面説明図である。
ここで、図１（Ａ）の手前側及び図１（Ｂ）の下方向が車両の外部を示す。なお、各図では、説明のために一部を拡大し、一部を省略して示している。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、超音波センサ１０は、超音波を発生及び検出する超音波振動子１１、ペルチェ素子１２及び放熱部材１３を備えている。
超音波振動子１１は、ペルチェ素子１２の冷却側基板１２ａの外方に面する基板面に、放熱部材１３は、放熱側基板１２ｂの外方に面する基板面にそれぞれ設けられている。

超音波振動子１１は、超音波振動子１１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体１１ｃを、上部電極１１ａと下部電極１１ｂとにより挟んで形成されており、ペルチェ素子１２の冷却側基板１２ａの基板面の中央部に配置されている。
下部電極１１ｂは、ペルチェ素子１２の冷却側基板１２ａの基板面にめっきなどにより形成されている電極１２ｍに、例えば、導電性接着剤を介して電気的に接続されて取り付けられている。このため、超音波振動子１１に電圧信号を入出力するための電極１２ｍを、後述するペルチェ素子１２の電極１２ｃと同時に形成することができるので、コスト的に有利である。
ここで、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）は、圧電定数が大きいので、大きな超音波の発信、小さな超音波の受信をすることができ、感度の良好な超音波センサを作製することができる。

ペルチェ素子１２は、冷却側基板１２ａと放熱側基板１２ｂとにより熱電材料エレメント１２ｅを挟持して形成されている。熱電材料エレメント１２ｅは、
Ｐ型及びＮ型の熱電素子１２ｄを交互に配置し、電極１２ｃにより直列接合して形成されており、電極１２ｃの電極面が冷却側基板１２ａと放熱側基板１２ｂとによりそれぞれ挟み込まれている。
電極１２ｃは図示しない駆動回路に電気的に接続されており、駆動回路は冷却側基板１２ａの周囲の熱量を放熱側基板１２ｂへと移動するように、ペルチェ素子１２に対して駆動電流を供給する。

放熱部材１３は、熱伝導が良好な材料、例えば、アルミニウムなどの金属材料や炭素系材料などを用いて、ペルチェ素子１２の放熱側基板１２ｂの全面が接するように形成されている。放熱部材１３は、ペルチェ素子１２により冷却側基板１２ａから放熱側基板１２ｂに移動した超音波振動子の発熱を効率よく外部に放熱することができるので、超音波振動子１１の冷却能を向上させることができる。
超音波センサ１０は、車両６０（図１０）のバンパ２０に設けられた取付部２０ａに、超音波振動子１１が車両６０の内側になるように、放熱部材１３を外部に露出させた状態で取り付けられている。この構成によれば、超音波振動子１１が車両６０の外部から視認できないので、小石など飛来物や雨水などから超音波振動子１１を保護することができる。

超音波センサ１０は、超音波振動子１１により発生した超音波の振動をペルチェ素子１２及び放熱部材１３を介して車両６０の外部に送信する。そして、障害物により反射された超音波を、放熱部材１３及びペルチェ素子１２を介して超音波振動子１１により受信する。超音波振動子１１において受信された超音波は、電圧信号に変換される。
超音波振動子１１と電気的に接続された回路素子（図示せず）は、ＥＣＵに電気的に接続されており、超音波振動子１１から出力される電圧信号に基づいて演算処理を行う。例えば、送信した超音波と受信した超音波との時間差や位相差を求めることにより、障害物との距離測定などを行うことができる。
なお、障害物に対して超音波を送信する超音波送信素子を別に用意して、超音波センサ１０を受信専用とする構成を用いることもできる。

第１実施形態に係る超音波センサ１０は、上述の構成を備えているため、冷却能が高いペルチェ素子１２により超音波振動子１１を冷却することができ、超音波振動子１１の温度上昇を抑えることができるので、安定したセンサ特性の超音波センサ１０を実現することができる。
また、超音波振動子１１はペルチェ素子１２の冷却側基板１２ａの基板面に設けられているため、超音波振動子１１を保持するための基板を用意する必要がないので、超音波センサ１０を小型化することができる。

（変更例１）
図２に示すように、超音波センサ１０は、超音波振動子１１が車両６０の外側になるようにバンパ２０に取り付けてもよい。ここで、超音波振動子１１を保護するために、超音波振動子１１及びペルチェ素子１２を覆うカバー１５が放熱部材１３に設けられている。
この構成によれば、超音波振動子１１が車両６０の外方に面して形成されているため、ペルチェ素子１２及び放熱部材１３を介さずに超音波を伝達することができるので、超音波の検出感度を向上させることができる。
なお、カバー１５は、超音波の伝達をできるだけ阻害しないようにメッシュ状や多数の小さな貫通孔を有する形状に形成することができる。また、室内で使用するロボットなどに超音波センサ１０を取り付ける場合には、カバー１５を設けなくてもよい。

（変更例２）
図３に示すように、放熱部材１３の車両６０外方側の面に、バンパ２０と色調などが似ている材料を用いて板状に形成された保護材３０を形成してもよい。この構成によれば、バンパ２０と色調などが似ているため、超音波センサ１０の存在を目立たなくすることができる。従って、意匠性に優れた超音波センサ１０を作製することができ、バンパ２０の美観を保つことができる。
保護材３０は、例えば、バンパ２０と同一材料のポリカーボネート系樹脂により形成することができる。また、保護材３０は、板状部材に形成して放熱部材１３に接着してもよいし、液状の樹脂を塗布した後に硬化させて形成してもよい。

（変更例３）
超音波振動子１１の温度を検出する温度検出部材と、温度検出部材から出力された温度信号に基づいてペルチェ素子１２に供給する電力を制御し、超音波振動子の温度制御を行う温度制御手段と、を備えた構成を用いることができる。
例えば、図４に示すように、サーミスタ１６を超音波振動子１１に隣接して冷却側基板１２ａの基板面に配置し、サーミスタ１６により超音波振動子１１の温度を検出し、サーミスタ１６が検出した温度信号に基づいて、温度制御手段１７により超音波振動子１１が所望の温度になるような駆動電流を電極１２ｃよりペルチェ素子１２に供給することができる。
この構成によれば、超音波振動子１１の温度が所定の温度範囲になるように制御することが可能であり、温度変化に依存する超音波振動子１１の特性変動を小さくすることができるので、超音波の検出感度を向上することができる。
なお、温度検出部材としては、サーミスタ１６以外にの手段、例えば、熱電対などを用いることができる。また、サーミスタ１６を配置する位置は、超音波振動子１１の温度とサーミスタ１６で検出される温度とが対応づけられれば、任意である。例えば、超音波振動子１１の上部電極１１ａ上に配置してもよいし、放熱部材１３に埋め込んでもよい。

なお、本実施形態では、四角形状の超音波振動子１１、ペルチェ素子１２及び放熱部材１３を用いた例について説明したが、これら部材の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、それぞれ円板状でもよい。

［第１実施形態の効果］
（１）超音波センサ１０が、ペルチェ素子１２と、ペルチェ素子１２の冷却側基板１２ａの基板面に設けられ、超音波を送受信する超音波振動子１１と、を備えているため、冷却能が高いペルチェ素子１２により超音波振動子１１を冷却することができ、超音波振動子１１の温度上昇を抑えることができるので、安定したセンサ特性の超音波センサ１０を実現することができる。また、超音波振動子１１はペルチェ素子１２の冷却側基板１２ａの基板面に設けられているため、超音波振動子１１を保持するための基板を用意する必要がないので、超音波センサ１０を小型化することができる。

（２）放熱側基板１２ｂの基板面のうち、ペルチェ素子１２の外方に面する基板面に、ペルチェ素子１２により移動した熱を外部に放熱する放熱部材１３が設けられているため、ペルチェ素子１２により冷却側基板１２ａから放熱側基板１２ｂに移動した超音波振動子１１の発熱を効率よく外部に放熱することができるので、超音波振動子１１の冷却能を向上させることができる。

（３）超音波振動子１１と電気的に接続される電極１２ｍが、冷却側基板１２ａの基板面に形成されるため、ペルチェ素子１２の熱電素子１２ｄを接続するための電極１２ｃと同じ工程で形成することができるので、電極形成工程を減らすことができ、コスト的に有利である。

（４）超音波振動子１１の温度を検出するサーミスタ１６と、サーミスタ１６から出力された温度信号に基づいてペルチェ素子１２に供給する電力を制御し、超音波振動子１１の温度制御を行う温度制御手段１７と、を備えた構成を用いると、超音波振動子１１の温度が所定の温度範囲になるように制御することが可能であり、温度変化に依存する超音波振動子１１の特性変動を小さくすることができるので、超音波の検出感度を向上することができる。

［第２実施形態］
この発明に係る超音波センサの第２実施形態について、図を参照して説明する。図５は、第２実施形態の超音波センサの説明図である。図５（Ａ）は、超音波振動子がペルチェ素子の外側に形成された構成の説明図であり、図５（Ｂ）は、超音波振動子がペルチェ素子の内側に形成された構成の説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第２実施形態では、超音波振動子１１が冷却側基板１２ａに取り付けられた領域と、放熱側基板１２ｂとの間に、熱電素子１２ｄが形成されていない点において、第１実施形態と異なっている。
図５（Ａ）に示すように、冷却側基板１２ａ側からペルチェ素子１２を見た場合に、「ロ」の字状に熱電素子１２ｄが配置されており、熱電素子１２ｄが形成されていない部分に対応する冷却側基板１２ａの基板面に、ペルチェ素子１２の外側にあるように、超音波振動子１１が取り付けられている。
また、図５（Ｂ）に示すように、超音波振動子１１がペルチェ素子１２の内側にあるように、冷却側基板１２ａの基板面に取り付けることもできる。
この構成を用いると、冷却側基板１２ａの超音波振動子１１が取り付けられた部分が熱電素子１２ｄに梁状に支えられた形状に形成される。このため、超音波振動子１１が取り付けられた部分の剛性が低減し、超音波振動の伝達によりたわみやすくなるので、信号を増幅することができ、超音波の検出感度を向上することができる。

また、超音波振動子１１が車両６０の外方に面して形成された構成を用いてもよい。
超音波振動子１１がペルチェ素子１２の外側にあるように、冷却側基板１２ａの基板面に取り付けた場合には、超音波振動子１１が、ペルチェ素子１２及び放熱部材１３を介さずに超音波を伝達することができるので、超音波の検出感度を向上させることができる。
超音波振動子１１がペルチェ素子１２の内側にあるように、冷却側基板１２ａの基板面に取り付けた場合には、冷却側基板１２ａにより超音波振動子１１を保護することができる。

［第２実施形態の効果］
超音波振動子１１が冷却側基板１２ａに取り付けられた取付面と、放熱側基板１２ｂの基板面のうち、取付面と対向する領域との間には、熱電素子１２ｄが形成されていないため、冷却側基板１２ａの超音波振動子１１が取り付けられた部分が熱電素子１２ｄに梁状に支えられた形状に形成される。このため、超音波振動子１１が取り付けられた部分の剛性が低減し、超音波振動の伝達によりたわみやすくなるので、信号を増幅することができ、超音波の検出感度を向上することができる。

［第３実施形態］
この発明に係る超音波センサの第３実施形態について、図を参照して説明する。
図６は、第３実施形態の超音波センサの説明図である。図６（Ａ）は、超音波振動子が車両内側にある構成の説明図であり、図６（Ｂ）は、超音波振動子が車両外側にある構成の説明図である。図７は、第３実施形態の超音波センサの変更例の断面説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第３実施形態では、放熱部材１３の外周部において放熱部材１３を梁状に保持し、バンパ２０に取り付けるとともに、送受信される超音波により変形し、放熱部材１３の振動を増幅する取付部材１４を備えた点において、第１実施形態と異なっている。
図６（Ａ）に示すように、超音波振動子１１は、放熱部材１３の内面１３ｂ側で、冷却側基板１２ａの基板面に取り付けられている。放熱部材１３の内面１３ｂの外周部には、取付部２０ａよりわずかに外寸が大きく形成された取付部材１４が、内面１３ｂの略垂直方向に向かって形成されており、超音波振動子１１側から見た場合に、内面１３ｂの外周部から「ロ」の字状に立設されている。
取付部材１４は樹脂系材料のような変形しやすい材料により形成されており、取付部２０ａに圧入により固定される。取付部材１４は、バンパ２０の厚さよりも長く形成されており、一端が自由端となっている。

この構成によれば、放熱部材１３において超音波を受信すると、取付部材１４に振動が伝達し、端部が基板面方向にたわみ変形を繰り返す。このたわみ変形により、放熱部材１３の振動が増幅されるため、超音波振動子１１に伝達される振動が大きくなるので、超音波センサ１０の感度を向上させることができる。

本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように、超音波振動子１１を、放熱部材１３の外面１３ａ側で、冷却側基板１２ａの基板面に取り付けられてもよい。
また、図７に示すように、放熱部材１３の中央部に超音波振動子１１及びペルチェ素子１２が挿入可能な凹部を形成し、放熱側基板１２ｂの端部にて、放熱部材１３に固定する構成を用いてもよい。
これらの構成によれば、超音波振動子１１が、ペルチェ素子１２を介さずに超音波を伝達することができるので、超音波の検出感度を向上させることができる。

［第３実施形態の効果］
取付部材１４が放熱部材１３の外周部において、放熱部材１３を梁状に保持するため、バンパ２０の取付部２０ａに押し込むだけで、超音波センサ１０を容易に取り付けることができる。更に、取付部材１４は送受信される超音波により変形し、放熱部材１３の振動を増幅するため、超音波振動子１１に伝達される振動が大きくなるので、超音波センサ１０の感度を向上させることができる。
特に、取付部材１４を樹脂系材料により形成すると、送受信される超音波により変形しやすく、放熱部材１３の振動をより一層増幅するので、超音波センサの感度を向上させることができる。

［その他の実施形態］
（１）図８（Ａ）に示すように、冷却側基板１２ａの基板面のうち、ペルチェ素子１２の外方に面する基板面に放熱部材１３を設け、超音波振動子１１を、冷却側基板１２ａの基板面のうち、ペルチェ素子１２の内方に面する基板面の熱電素子１２ｄが形成されていない領域に設けられている構成を採用することができる。この構成を用いると、超音波振動子１１の発熱を放熱部材１３で移動させてから、放熱部材１３により移動した熱をペルチェ素子１２により外部に移動させることができる。
図８（Ｂ）に示すように、放熱側基板１２ｂの超音波振動子１１に対向する領域に開口部１２ｆが開口形成されている構成では、超音波振動子１１において超音波を送受信する際に、超音波の伝達を阻害する物体が存在しないので、超音波の音圧を上げることができ、超音波の検出感度を向上させることができる。
なお、放熱側基板１２ｂ側に、更に放熱部材１３を設けてもよい。

（２）図９に示すように、ペルチェ素子１２の冷却側基板１２ａの外方に面する基板面に放熱部材１３を形成し、超音波振動子１１を冷却側基板１２ａの熱電素子１２ｄが形成されていない領域に開口形成された開口部１２ｇを通じて、放熱部材に設けた構成を採用することができる。この構成を用いると、超音波振動子１１の発熱を放熱部材１３で移動させてから、放熱部材１３により移動した熱をペルチェ素子１２により移動させることができる。

（３）超音波センサ１０は、バンパ２０以外の車両の部材に取り付けて使用することができる。例えば、図１０に示すように、ヘッドランプカバー２１に取り付けることができる。この構成を用いると、障害物などで反射した超音波が車両の一部に遮られることがないので、確実に超音波センサ１０で検出することができ、障害物センサなどに超音波センサ１０を適用する場合に有効である。
更に、超音波センサ１０の用途に合わせて、他の部材に取り付けることもできる。例えば、超音波センサ１０を車両側方の障害物センサとして用いる場合には、ウインカのカバー２２、ドアミラー２３などに取り付けることもできる。車両後方の障害物センサとして用いる場合には、リアランプのカバー２４、バックランプのカバー２５などに取り付けることもできる。

［各請求項と実施形態との対応関係］
サーミスタ１６が請求項７に記載の温度検出部材に対応する。

第１実施形態の超音波センサの説明図である。図１（Ａ）は、第１実施形態の超音波センサを超音波振動子側から見た平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 超音波センサの取付方法の変更例の断面説明図である。 超音波センサの取付方法の変更例の断面説明図である。 温度制御手段を備えた超音波センサの断面説明図である。 第２実施形態の超音波センサの説明図である。図５（Ａ）は、超音波振動子がペルチェ素子の外側に形成された構成の説明図であり、図５（Ｂ）は、超音波振動子がペルチェ素子の内側に形成された構成の説明図である。 第３実施形態の超音波センサの説明図である。図６（Ａ）は、超音波振動子が車両内側にある構成の説明図であり、図６（Ｂ）は、超音波振動子が車両外側にある構成の説明図である。 第３実施形態の超音波センサの変更例の断面説明図である。 放熱部材をペルチェ素子の冷却側基板の基板面に設けた超音波センサの構造の断面説明図である。 超音波振動子を放熱部材に設けた超音波センサの構造の断面説明図である。 超音波センサの車両への搭載位置の説明図である。

符号の説明

１０ 超音波センサ
１１ 超音波振動子
１２ ペルチェ素子
１２ａ 冷却側基板
１２ｂ 放熱側基板
１２ｃ 電極
１２ｄ 熱電素子
１２ｍ 電極
１３ 放熱部材
１４ 取付部材
１６ サーミスタ（温度検出部材）
１７ 温度制御手段
２０ バンパ
２０ａ 取付部
２１ ヘッドランプカバー
２２ ウインカのカバー
２３ ドアミラー
２４ リアランプのカバー
２５ バックランプのカバー
６０ 車両

Claims (11)

1. 熱電素子を電極で接続し、前記電極の電極面を冷却側基板と放熱側基板とにより挟持してなるペルチェ素子と、
   前記冷却側基板の基板面に設けられ、超音波を送受信する超音波振動子と、を備えたことを特徴とする超音波センサ。
2. 前記放熱側基板の基板面のうち、前記ペルチェ素子の外方に面する基板面に、前記ペルチェ素子により移動した熱を外部に放熱する第１の放熱部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
3. 前記第１の放熱部材の外周部において前記第１の放熱部材を梁状に保持し、所定の物体に取り付けるとともに、送受信される超音波の振動により変形し、前記第１の放熱部材の振動を増幅する取付部材を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の超音波センサ。
4. 前記取付部材は、樹脂系材料により形成されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波センサ。
5. 前記冷却側基板の基板面に、前記超音波振動子と電気的に接続される電極が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の超音波センサ。
6. 前記超音波振動子が前記冷却側基板に取り付けられた取付面と、前記放熱側基板の基板面のうち、前記取付面と対向する領域との間には、前記熱電素子が形成されていないことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の超音波センサ。
7. 前記超音波振動子の温度を検出する温度検出部材と、
   前記温度検出部材から出力された温度信号に基づいて前記ペルチェ素子に供給する電力を制御し、前記超音波振動子の温度制御を行う温度制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の超音波センサ。
8. 前記冷却側基板の基板面のうち、前記ペルチェ素子の外方に面する基板面に、前記超音波振動子で発生した熱を吸熱する第２の放熱部材が設けられ、前記超音波振動子は、前記冷却側基板の基板面のうち、前記ペルチェ素子の内方に面する基板面の前記熱電素子が形成されていない領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
9. 熱電素子を電極で接続し、前記電極の電極面を冷却側基板と放熱側基板とにより挟持してなるペルチェ素子と、
   超音波を送受信する超音波振動子と、
   前記冷却側基板の基板面のうち、前記ペルチェ素子の外方に面する基板面に設けられ、前記超音波振動子で発生した熱を吸熱する第２の放熱部材と、を備え、
   前記超音波振動子は、前記冷却側基板の前記熱電素子が形成されていない領域に開口形成された開口部を通じて、前記第２の放熱部材の前記冷却側基板が設けられた面と同一面に設けられていることを特徴とする超音波センサ。
10. 前記放熱側基板の前記超音波振動子に対向する領域が、開口形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の超音波センサ。
11. 車両のヘッドランプカバー、リアランプのカバー、ウインカのカバー、バックランプのカバー、ドアミラー、または、バンパに設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の超音波センサ。

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