JP6930400B2

JP6930400B2 - 超音波センサ

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Publication number: JP6930400B2
Application number: JP2017230722A
Authority: JP
Inventors: 浩志金光; 兼史深堀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: WO2019107172A1; CN111434123B; JP2019102933A; CN111434123A; US20200292682A1; US11460565B2; DE112018006129T5

Description

本発明は、超音波センサに関する。

超音波の送受信により物体を検知する超音波センサが知られている。具体的には、この種の超音波センサは、圧電素子等の振動素子によってダイアフラム部を励振して超音波を送信する。また、この種の超音波センサは、送信した超音波の物体からの反射波の受信に伴う、ダイアフラム部の振動を、電気信号に変換することで、物体を検知する。

この種の超音波センサにおいて、低温時にダイアフラム部が氷または雪によって覆われると、検知性能が低下する。そこで、ダイアフラム部を加熱するヒータを設けた構成が、従来知られている（例えば特許文献１等参照）。

米国特許出願公開第２００９／０２１１３６０号明細書

特許文献１等に記載のように、超音波センサに対して、凍結および雪付着を防止あるいは解消するためのヒータを追加すると、構成部品の増加により製造コストが増大するというデメリットがある。本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。

請求項１に記載の超音波センサ（１）は、
機械的振動と電気信号との間の変換機能を有する振動素子（２１）と、前記振動素子を覆うように設けられた送受信器ケース（２２）とを有する、超音波送受信器（２）と、
前記超音波送受信器と電気接続された制御基板（６０）を収容するとともに、前記超音波送受信器を支持するセンサケース（５）と、
前記振動素子および前記制御基板を含む電気回路（６）の少なくとも一部を電磁シールドするシールド部（７）と、
を備えている。
前記シールド部は、一端（７１）が接地線（Ｇ）と常時電気接続されることで前記電気回路の少なくとも前記一部を電磁シールドするとともに、他端（７２）が選択的に電源（Ｂ）と電気接続されることで通電により発熱するように構成されている。

上記構成において、前記シールド部は、前記一端が前記接地線に常時電気接続されることで、前記電気回路の少なくとも前記一部を電磁シールドする。また、前記シールド部は、前記他端が選択的に前記電源と電気接続されることで、通電により発熱する。

すなわち、上記構成においては、前記電気回路の少なくとも前記一部を電磁シールドする前記シールド部を、凍結および雪付着を防止あるいは解消するためのヒータとして機能させることができる。したがって、かかる構成によれば、構成部品の増加により製造コストを増大させることを可及的に抑制しつつ、前記超音波センサにおける凍結および雪付着を防止あるいは解消することが可能となる。

なお、上記および特許請求の範囲の欄における、各手段に付された括弧付きの参照符号は、同手段と後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。よって、本発明の技術的範囲は、上記の参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る超音波センサの概略的な装置構成を示す側断面図である。図１に示された超音波センサの要部における概略的な回路構成を示す図である。図２に示された制御部の動作例を示すフローチャートである。一変形例に係る超音波センサの概略的な装置構成を示す側断面図である。他の一変形例に係る超音波センサの要部における概略的な回路構成を示す図である。図５に示された制御部の動作例を示すフローチャートである。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると当該実施形態の理解が妨げられるおそれがあるため、当該実施形態の説明の後にまとめて記載する。

（全体構成）
まず図１を参照しつつ、本実施形態に係る超音波センサ１の全体構成について説明する。図１に示されているように、超音波センサ１は、超音波送受信器２と、弾性保持部材３と、ダンパ部材４と、センサケース５と、電気回路６と、シールド部７と、充填材８とを備えている。

超音波送受信器２は、超音波を送受信可能に構成されている。すなわち、超音波送受信器２は、印加された駆動信号に基づいて探査波を指向軸ＤＡに沿って送信するとともに、周囲に存在する物体による反射波を受信して受信信号を発生するように構成されている。以下、指向軸ＤＡと平行な方向を「軸方向」と称することがある。「軸方向における先端側」は、図１における上側に対応する。「軸方向における基端側」は、図１における下側に対応する。また、軸方向と直交する方向を「面内方向」と称することがある。

超音波送受信器２は、振動素子２１と送受信器ケース２２とを有している。振動素子２１は、機械的振動と電気信号との間の変換機能を有する電気素子であって、圧電素子等によって構成されている。

送受信器ケース２２は、振動素子２１を覆うように設けられている。本実施形態においては、送受信器ケース２２は、指向軸ＤＡを中心軸線とする有底円筒状の外形形状を有している。具体的には、送受信器ケース２２は、ダイアフラム支持部２３とダイアフラム部２４とを有している。本実施形態においては、送受信器ケース２２は、アルミニウム等の金属によって、継ぎ目なく一体に形成されている。

ダイアフラム支持部２３は、指向軸ＤＡに沿って延設された円筒状に形成されている。ダイアフラム部２４は、ダイアフラム支持部２３の軸方向における先端側を閉塞する薄板状の部分であって、送受信器ケース２２の頂板部を構成するように設けられている。

ダイアフラム部２４の内側表面であるダイアフラム裏面２５の、面内方向における略中央部には、振動素子２１が固定されている。すなわち、振動素子２１は、超音波送受信器２の軸方向における先端側に設けられている。ダイアフラム部２４は、駆動信号の印加による振動素子２１の振動、または反射波の受信によって、ダイアフラム支持部２３によって固定的に支持された外縁部を固定端として励振されるようになっている。

弾性保持部材３は、絶縁性且つ弾性を有するシリコーンゴム等の合成樹脂系弾性材料によって形成されている。合成樹脂系弾性材料は、粘弾性材料あるいはエラストマとも称される。弾性保持部材３は、略円筒状を有している。弾性保持部材３は、超音波送受信器２の軸方向における先端側を露出させつつ基端側を覆うことで、超音波送受信器２を弾性支持するように構成されている。

ダンパ部材４は、円盤状の部材であって、弾性保持部材３の内径に対応する外径を有している。すなわち、ダンパ部材４は、軸方向における超音波送受信器２を弾性支持する部分よりも基端側にて、弾性保持部材３の内側のシリンダ状の空間内に嵌め込まれている。ダンパ部材４は、超音波送受信器２からセンサケース５への振動伝達を抑制するように、絶縁性且つ弾性を有する発泡シリコーン等の発泡弾性体によって形成されている。

超音波センサ１の筐体を構成するセンサケース５は、弾性保持部材３の軸方向における基端部を保持するように構成されている。すなわち、超音波送受信器２は、弾性保持部材３を介して、センサケース５により支持されている。

本実施形態においては、センサケース５は、ケース本体部５１と、コネクタ部５２と、ケース筒部５３とを有している。センサケース５は、ポリプロピレン等の硬質の合成樹脂によって一体に形成されている。

ケース本体部５１は、略直方体状に形成された箱状部分であって、軸方向における基端側が開口する有底筒状に形成されている。コネクタ部５２は、超音波センサ１を電子制御ユニット等の外部機器と電気接続するために、ケース本体部５１における側壁部から外側に向かって延設されている。

ケース筒部５３は、略円筒状の部分であって、ケース本体部５１から軸方向における先端側に突設されている。ケース筒部５３の内側のシリンダ状の空間は、ケース本体部５１の内側の略直方体状の空間と連通するように設けられている。以下、ケース筒部５３の内側の空間のうちのダンパ部材４によって占有される部分を除いた部分と、ケース本体部５１の内側の空間とを総称して、センサケース５の内側の空間と称する。

センサケース５の内側の空間には、電気回路６を構成する制御基板６０および配線部６１と、シールド部７とが収容されている。すなわち、センサケース５は、配線部６１と、かかる配線部６１を介して超音波送受信器２と電気接続された制御基板６０とを収容しつつ、超音波送受信器２を弾性的に支持するように構成されている。

超音波センサ１の内部に形成された電気回路６は、振動素子２１、制御基板６０、および配線部６１によって構成されている。制御基板６０には、制御回路部６２と温度センサ６３とを含む、複数の電気回路素子が実装されている。

制御回路部６２は、超音波センサ１の動作を制御するように設けられている。すなわち、制御回路部６２は、電子制御ユニット等の外部機器から受信した制御信号に基づいて、超音波送受信器２における送受信動作を制御するようになっている。また、制御回路部６２は、超音波送受信器２における送受信動作によって得られた受信信号に対応する物体検知信号を、外部機器に向けて送信するようになっている。温度センサ６３は、超音波センサ１の温度に対応する出力（例えば電圧）を発生するように設けられている。

本実施形態においては、シールド部７は、電気回路６の少なくとも一部を電磁シールドするように、センサケース５に設けられている。具体的には、シールド部７は、制御基板６０と、センサケース５の内側の空間にてダンパ部材４から軸方向における基端側に延出する配線部６１とを覆うように、センサケース５の内面に固定されている。

シールド部７は、電磁シールド機能と発熱機能とを兼ね備えるように構成されている。具体的には、本実施形態においては、シールド部７は、ニッケル−クロム合金等の金属抵抗体によって、薄板状あるいは金網状に形成されている。シールド部７の電気接続関係については後述する。

センサケース５の内側の空間には、絶縁性且つ弾性を有するシリコーンゴム等の充填材８が充填されている。

（回路構成）
図２は、本実施形態に係る超音波センサ１が電源Ｂと電気接続された状態における、電気回路６の回路構成の概略を示す。図２を参照すると、シールド部７の電流通流経路における一端である第一端子７１は、接地された接地線Ｇと常時電気接続されている。また、シールド部７の電流通流経路における他端である第二端子７２は、選択的に電源Ｂと電気接続されるように設けられている。具体的には、第二端子７２は、シールド部７の発熱時には電源Ｂと電気接続される一方、シールド部７の非発熱時には接地線Ｇと電気接続されるようになっている。

このように、シールド部は、第一端子７１が接地線Ｇと常時電気接続されることで電気回路６の少なくとも一部を電磁シールドするとともに、第二端子７２が選択的に電源Ｂと電気接続されることで通電により発熱するように構成されている。以下、第二端子７２を電源Ｂと接地線Ｇとの一方に択一的に電気接続する構成の具体例について説明する。

本実施形態においては、制御回路部６２は、制御部６２０と、送信回路６２１と、受信回路６２２と、ヒータスイッチ６２３とを有している。

制御部６２０は、送信回路６２１を制御することで送信回路６２１に駆動信号を出力させるように、送信回路６２１と電気接続されている。送信回路６２１は、制御部６２０の制御下で振動素子２１に駆動信号を出力するように、振動素子２１と電気接続されている。送受信器ケース２２は、振動素子２１における基準電極すなわち接地側電極と常時電気接続されることで、接地線Ｇと常時電気接続されている。

受信回路６２２は、超音波送受信器２における反射波の受信によって振動素子２１に発生した受信信号に対して、増幅等の信号処理を行うように、振動素子２１と電気接続されている。制御部６２０は、受信回路６２２によって信号処理された受信信号を受信回路６２２から受信するように、受信回路６２２と電気接続されている。

制御部６２０は、超音波センサ１の温度に対応する出力を温度センサ６３から受信するように、温度センサ６３と電気接続されている。制御部６２０は、温度センサ６３によって検出された超音波センサ１の温度に対応して、シールド部７における通電状態を制御するように、ヒータスイッチ６２３と電気接続されている。ヒータスイッチ６２３は、制御部６２０の制御下で、第二端子７２を電源Ｂと接地線Ｇとの一方に択一的に電気接続するように設けられている。

（効果）
以下、本実施形態の構成による動作の概要について、同構成により奏される効果とともに、各図面を参照しつつ説明する。

本実施形態においては、シールド部７は、第一端子７１が接地線Ｇに常時電気接続される。これにより、シールド部７は、電気回路６の少なくとも一部、具体的には、制御基板６０および配線部６１を覆うことで、これらを電磁シールドする。なお、電気回路６のうちの振動素子２１は、接地された金属製の送受信器ケース２２により電磁シールドされている。また、シールド部７は、第二端子７２が選択的に電源Ｂと電気接続されることで、通電により発熱する。

すなわち、上記構成においては、電気回路６の少なくとも一部を電磁シールドするシールド部７を、凍結および雪付着を防止あるいは解消するためのヒータとして機能させることができる。したがって、かかる構成によれば、構成部品の増加により製造コストを増大させることを可及的に抑制しつつ、超音波センサ１における凍結および雪付着を防止あるいは解消することが可能となる。

本実施形態においては、シールド部７における第二端子７２は、発熱時には電源Ｂと電気接続される一方、非発熱時には接地線Ｇと電気接続される。すなわち、シールド部７は、非発熱時にて、第一端子７１および第二端子７２の双方が接地線Ｇに電気接続される。したがって、かかる構成によれば、抵抗体によって形成されたシールド部７を用いても、制御基板６０等が良好に電気シールドされ得る。

超音波センサ１は、所定の物体検知動作条件が成立中に、超音波送受信器２における超音波の送受信により、周囲の物体を検知する。この点、本実施形態においては、制御部６２０は、超音波センサ１の物体検知動作条件が不成立中に、シールド部７を通電する。これにより、超音波センサ１の物体検知動作に悪影響を与えることなく、超音波センサ１における凍結および雪付着を良好に防止あるいは解消することが可能となる。

本実施形態においては、制御部６２０は、温度センサ６３の出力に基づいて、シールド部７における通電状態を制御する。具体的には、制御部６２０は、温度センサ６３によって検出された超音波センサ１の温度Ｔと所定の基準温度ＴＦとの差に応じてシールド部７における発熱量Ｗが変化するように、シールド部７における通電状態を制御する。これにより、超音波センサ１の温度、すなわち周囲温度に応じて、シールド部７における発熱制御が、適切に行われ得る。

図３は、制御部６２０によるシールド部７の通電制御動作の一例を示すフローチャートである。なお、図面および明細書中の以下の説明において、「ステップ」を単に「Ｓ」と略記する。後述する図６のフローチャートについても同様である。

制御部６２０は、超音波センサ１を搭載したシステムの電源が投入された時点、例えば、車両のイグニッションスイッチがオンされた時点から、所定時間間隔で、図３に示された通電制御ルーチンを繰り返し起動する。図３に示された通電制御ルーチンが起動されると、まず、Ｓ３１０にて、制御部６２０は、物体検知動作条件が成立しているか否かを判定する。

物体検知動作条件が成立している場合（すなわちＳ３１０＝ＹＥＳ）、制御部６２０は、処理をＳ３２０に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。Ｓ３２０にて、制御部６２０は、シールド部７と電源Ｂとの電気接続を不許可とする。これにより、シールド部７によるヒータ動作はオフとなる。一方、物体検知動作条件が不成立である場合（すなわちＳ３１０＝ＮＯ）、制御部６２０は、処理をＳ３３０およびＳ３３１に進行させる。

Ｓ３３０にて、制御部６２０は、温度センサ６３の出力に基づいて、超音波センサ１の温度Ｔを取得する。Ｓ３３１にて、制御部６２０は、Ｓ３３０にて取得した温度Ｔが基準温度ＴＦよりも低いか否かを判定する。

温度Ｔが基準温度ＴＦ以上である場合（すなわちＳ３３１＝ＮＯ）、制御部６２０は、処理をＳ３２０に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。すなわち、この場合、制御部６２０は、シールド部７と電源Ｂとの電気接続を不許可とする。これにより、シールド部７によるヒータ動作はオフとなる。

温度Ｔが基準温度ＴＦよりも低い場合（すなわちＳ３３１＝ＹＥＳ）、制御部６２０は、処理をＳ３４０以降に進行させる。すなわち、Ｓ３４０にて、制御部６２０は、シールド部７と電源Ｂとの電気接続を許可する。これにより、シールド部７によるヒータ動作はオンとなる。また、制御部６２０は、Ｓ３４１以降の処理によって、超音波センサ１の温度Ｔに応じた発熱制御を実行する。

具体的には、まず、Ｓ３４１にて、制御部６２０は、温度Ｔが温度ＴＬ１よりも低いか否かを判定する。ＴＬ１＜ＴＦである。

温度Ｔが温度ＴＬ１以上である場合（すなわちＳ３４１＝ＮＯ）、制御部６２０は、処理をＳ３４２に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。Ｓ３４２にて、制御部６２０は、発熱量ＷをＷ１に設定する。具体的には、制御部６２０は、シールド部７における発熱量ＷがＷ１となるように、シールド部７を通流する電流の大きさあるいはデューティ比を調整する。

温度Ｔが温度ＴＬ１よりも低い場合（すなわちＳ３４１＝ＹＥＳ）、制御部６２０は、処理をＳ３４３に進行させる。Ｓ３４３にて、制御部６２０は、温度Ｔが温度ＴＬ２よりも低いか否かを判定する。ＴＬ２＜ＴＬ１である。

温度Ｔが温度ＴＬ２以上である場合（すなわちＳ３４３＝ＮＯ）、制御部６２０は、処理をＳ３４４に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。Ｓ３４４にて、制御部６２０は、発熱量ＷをＷ２に設定する。Ｗ１＜Ｗ２である。

温度Ｔが温度ＴＬ２よりも低い場合（すなわちＳ３４３＝ＹＥＳ）、制御部６２０は、処理をＳ３４５に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。Ｓ３４５にて、制御部６２０は、発熱量ＷをＷ３に設定する。Ｗ２＜Ｗ３である。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態との相違点を主として説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。

超音波センサ１は、超音波を送受信可能な構成に限定されない。すなわち、例えば、超音波センサ１は、超音波の発信のみが可能な構成を有していてもよい。あるいは、超音波センサ１は、他の超音波発信器から発信された超音波である探査波の、周囲に存在する物体による反射波を受信する機能のみを有するものであってもよい。

超音波センサ１における各部の構成も、上記具体例に限定されない。具体的には、例えば、超音波送受信器２の外形形状は、略円柱状に限定されず、略正六角柱状、略正八角柱状、等であってもよい。また、振動素子２１は、圧電素子に限定されず、静電容量型であってもよい。

上記実施形態においては、シールド部７は、主としてセンサケース５を加熱するように、センサケース５に設けられていた。具体的には、シールド部７は、センサケース５の内面に固定されていた。しかしながら、本発明は、かかる態様に限定されない。

図４に示されている、一変形例に係る超音波センサ１においては、送受信器ケース２２は、絶縁性合成樹脂によって継ぎ目なく一体に形成されている。かかる絶縁性合成樹脂製の送受信器ケース２２には、送受信器シールド部７００が埋設されている。

本変形例においては、送受信器シールド部７００は、ニッケル−クロム合金等の金属抵抗体によって形成された、指向軸ＤＡを囲むコイル状の電熱線であって、ダイアフラム支持部２３に設けられている。

本変形例の構成においては、超音波センサ１のうち、寒冷な外気に最も近接する可能性が高い超音波送受信器２が、送受信器シールド部７００によって良好に加熱される。したがって、かかる構成によれば、超音波センサ１における凍結および雪付着を良好に防止あるいは解消することが可能となる。

なお、図４に示された変形例の構成において、センサケース５側に設けられたシールド部７は、省略され得る。すなわち、超音波センサ１を加熱する構成は、送受信器シールド部７００のみであってもよい。

超音波送受信器２における超音波の送受信機能に悪影響が生じない範囲において、送受信器シールド部７００は、ダイアフラム部２４に設けられていてもよい。具体的には、例えば、送受信器シールド部７００は、ダイアフラム部２４における、ダイアフラム支持部２３との接続部分である外縁部に設けられ得る。

送受信器シールド部７００は、ダイアフラム支持部２３とダイアフラム部２４との一方に設けられ得る。あるいは、送受信器シールド部７００は、ダイアフラム支持部２３とダイアフラム部２４とに跨るように設けられ得る。

シールド部７は、複数の分割シールド部に分割されていてもよい。なお、図４に示された変形例の構成においても、センサケース５側に設けられたシールド部７と、送受信器シールド部７００とは、それぞれ、複数の分割シールド部を構成するものと解釈され得る。シールド部７の分割数Ｎについては、特段の限定はない。Ｎは２以上の整数である。すなわち、図４に示された変形例の構成は、Ｎ＝２の場合に相当する。

図５は、シールド部７が、３個の分割シールド部、すなわち、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３に分割された場合の回路構成例を示す。図５に示されているように、制御回路部６２には、分割シールド部の個数と同数、すなわち３個のヒータスイッチ６２３が、電源Ｂと接地線Ｇとの間で並列に設けられている。

制御部６２０は、複数の分割シールド部、すなわち、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３のそれぞれにおける通電状態を個別に制御するように設けられている。すなわち、制御部６２０は、温度センサ６３によって検出された超音波センサ１の温度Ｔと所定の基準温度ＴＦとの差に応じて、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３のそれぞれにおける通電の有無を制御するようになっている。

図６は、図５に示された構成の動作例を示す。図６において、「ヒータＨ１」は第一シールド部７０１に対応し、「ヒータＨ２」は第二シールド部７０２に対応し、「ヒータＨ３」は第三シールド部７０３に対応する。

図６に示された通電制御ルーチンが起動されると、まず、Ｓ６１０にて、制御部６２０は、物体検知動作条件が成立しているか否かを判定する。

物体検知動作条件が成立している場合（すなわちＳ６１０＝ＹＥＳ）、制御部６２０は、処理をＳ６１５に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。Ｓ６１５にて、制御部６２０は、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３のそれぞれにおける、電源Ｂとの電気接続を不許可とする。これにより、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３のそれぞれによるヒータ動作はオフとなる。

物体検知動作条件が不成立である場合（すなわちＳ６１０＝ＮＯ）、制御部６２０は、処理をＳ６３０およびＳ６３１に進行させる。

Ｓ６３０にて、制御部６２０は、温度センサ６３の出力に基づいて、超音波センサ１の温度Ｔを取得する。Ｓ６３１にて、制御部６２０は、Ｓ６３０にて取得した温度Ｔが基準温度ＴＦよりも低いか否かを判定する。

温度Ｔが基準温度ＴＦ以上である場合（すなわちＳ６３１＝ＮＯ）、制御部６２０は、処理をＳ６１５に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。すなわち、この場合、制御部６２０は、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３のそれぞれにおける、電源Ｂとの電気接続を不許可とする。これにより、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３のそれぞれによるヒータ動作はオフとなる。

温度Ｔが基準温度ＴＦよりも低い場合（すなわちＳ６３１＝ＹＥＳ）、制御部６２０は、処理をＳ６５０およびＳ６５１に進行させる。Ｓ６５０にて、制御部６２０は、第一シールド部７０１と電源Ｂとを電気接続する。これにより、第一シールド部７０１によるヒータ動作はオンとなる。次に、Ｓ６５１にて、制御部６２０は、温度Ｔが温度ＴＬ１よりも低いか否かを判定する。ＴＬ１＜ＴＦである。

温度Ｔが温度ＴＬ１以上である場合（すなわちＳ６５１＝ＮＯ）、制御部６２０は、処理をＳ６５２に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。Ｓ６５２にて、制御部６２０は、第二シールド部７０２および第三シールド部７０３のそれぞれにおける、電源Ｂとの電気接続を不許可とする。これにより、第二シールド部７０２および第三シールド部７０３のそれぞれによるヒータ動作はオフとなる。すなわち、温度Ｔが基準温度ＴＦよりも低く且つ温度ＴＬ１以上である場合、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３のうち、第一シールド部７０１のみが通電される。

温度Ｔが温度ＴＬ１よりも低い場合（すなわちＳ６５１＝ＹＥＳ）、制御部６２０は、処理をＳ６５３およびＳ６５４に進行させる。Ｓ６５３にて、制御部６２０は、第二シールド部７０２と電源Ｂとを電気接続する。これにより、第二シールド部７０２によるヒータ動作はオンとなる。次に、Ｓ６５４にて、制御部６２０は、温度Ｔが温度ＴＬ２よりも低いか否かを判定する。ＴＬ２＜ＴＬ１である。

温度Ｔが温度ＴＬ２以上である場合（すなわちＳ６５４＝ＮＯ）、制御部６２０は、処理をＳ６５５に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。Ｓ６５５にて、制御部６２０は、第三シールド部７０３における、電源Ｂとの電気接続を不許可とする。これにより、第一シールド部７０１および第二シールド部７０２のそれぞれによるヒータ動作はオンとなる一方、第三シールド部７０３によるヒータ動作はオフとなる。すなわち、温度Ｔが温度ＴＬ１よりも低く且つ温度ＴＬ２以上である場合、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３のうち、第一シールド部７０１と第二シールド部７０２が通電される。

温度Ｔが温度ＴＬ２よりも低い場合（すなわちＳ６５４＝ＹＥＳ）、制御部６２０は、処理をＳ６５６に進行させた後、本ルーチンを一旦終了する。Ｓ６５６にて、制御部６２０は、第三シールド部７０３と電源Ｂとを電気接続する。これにより、第三シールド部７０３によるヒータ動作はオンとなる。すなわち、この場合、第一シールド部７０１、第二シールド部７０２、および第三シールド部７０３のすべてが通電される。

図４の構成と図５の構成とを組み合わせると、制御部６２０は、温度Ｔに応じて、センサケース５側に設けられたシールド部７と、送受信器シールド部７００との通電状態を制御するように構成され得る。具体的には、制御部６２０は、温度Ｔに応じて、センサケース５側に設けられたシールド部７のみを発熱させる第一モードと、送受信器シールド部７００のみを発熱させる第二モードと、双方を発熱させる第三モードとを切り換えるように構成され得る。

超音波センサ１は、温度センサ６３を備えていなくてもよい。この場合、温度センサ６３は、超音波センサ１を搭載したシステム（例えば車両）における、超音波センサ１とは異なる部位に搭載され得る。具体的には、例えば、温度センサ６３は、車両のエアコンにおける外気温センサであってもよい。あるいは、温度センサ６３は、内燃機関を搭載した車両における吸気温センサであってもよい。

上記の各具体例において、シールド部７における通電状態すなわち発熱状態を制御する制御部６２０は、超音波センサ１に搭載されていた。これにより、上記システムに複数の超音波センサ１が搭載されている場合における、複数の超音波センサ１の各々における状況の違いに即した、良好なヒータ制御が実行され得る。すなわち、例えば、車両における日光が照射されている部分に位置する超音波センサ１と、日陰の部分に位置する超音波センサ１とのそれぞれにおいて、各自の周囲温度の相違に対応したヒータ制御が自律的に実行され得る。

しかしながら、本発明は、上記態様に限定されない。具体的には、例えば、シールド部７における通電状態すなわち発熱状態を制御する制御部６２０は、複数の超音波センサ１と電気接続された、電子制御ユニット等の外部機器に設けられていてもよい。すなわち、複数の超音波センサ１の各々におけるヒータ制御は、電子制御ユニット等の外部機器によって集中的に実行されてもよい。

上記の説明において、互いに継ぎ目無く一体に形成されていた複数の構成要素は、互いに別体の部材を貼り合わせることによって形成されてもよい。同様に、互いに別体の部材を貼り合わせることによって形成されていた複数の構成要素は、互いに継ぎ目無く一体に形成されてもよい。

上記の説明において、互いに同一の材料によって形成されていた複数の構成要素は、互いに異なる材料によって形成されてもよい。同様に、互いに異なる材料によって形成されていた複数の構成要素は、互いに同一の材料によって形成されてもよい。

上記実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に本発明が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本発明が限定されることはない。

変形例も、上記の例示に限定されない。また、複数の変形例が、互いに組み合わされ得る。更に、上記実施形態の全部または一部と、変形例の全部または一部とが、互いに組み合わされ得る。

１超音波センサ
２超音波送受信器
２１振動素子
２２送受信器ケース
５センサケース
６電気回路
６０制御基板
７シールド部
７１第一端子
７２第二端子
Ｂ電源
Ｇ接地線

Claims

超音波センサ（１）であって、
機械的振動と電気信号との間の変換機能を有する振動素子（２１）と、前記振動素子を覆うように設けられた送受信器ケース（２２）とを有する、超音波送受信器（２）と、
前記超音波送受信器と電気接続された制御基板（６０）を収容するとともに、前記超音波送受信器を支持するセンサケース（５）と、
前記振動素子および前記制御基板を含む電気回路（６）の少なくとも一部を電磁シールドするシールド部（７）と、
を備え、
前記シールド部は、一端（７１）が接地線（Ｇ）と常時電気接続されることで前記電気回路の少なくとも前記一部を電磁シールドするとともに、他端（７２）が選択的に電源（Ｂ）と電気接続されることで通電により発熱するように構成された、
超音波センサ。
前記シールド部は、前記他端が、発熱時に前記電源と電気接続される一方、非発熱時に前記接地線と電気接続されるように設けられた、
請求項１に記載の超音波センサ。
前記シールド部は、前記制御基板を覆うように、前記センサケースに設けられた、
請求項１または２に記載の超音波センサ。
前記シールド部は、絶縁性合成樹脂製の前記送受信器ケースに埋設された、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波センサ。
前記シールド部における通電状態を制御する制御部（６２０）をさらに備えた、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の超音波センサ。
前記制御部は、当該超音波センサの物体検知動作条件が不成立中に、前記シールド部を通電する、
請求項５に記載の超音波センサ。
前記制御部は、当該超音波センサの温度に対応する出力を発生する温度センサ（６３）の前記出力に基づいて、前記シールド部における通電状態を制御する、
請求項５または６に記載の超音波センサ。
前記制御部は、前記温度と所定の基準温度との差に応じて前記シールド部における発熱量が変化するように、前記シールド部における通電状態を制御する、
請求項７に記載の超音波センサ。
前記シールド部は、複数の分割シールド部（７０１〜７０３）に分割されていて、
前記制御部は、複数の前記分割シールド部のそれぞれにおける通電状態を個別に制御する、
請求項８に記載の超音波センサ。