JP2002058097A - 超音波振動子 - Google Patents

超音波振動子

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JP2002058097A JP2000300884A JP2000300884A JP2002058097A JP 2002058097 A JP2002058097 A JP 2002058097A JP 2000300884 A JP2000300884 A JP 2000300884A JP 2000300884 A JP2000300884 A JP 2000300884A JP 2002058097 A JP2002058097 A JP 2002058097A
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真武 宇野
Kiwamu Shibata
究 柴田
Tomohito Kajiyama
智史 梶山
Yusuke Hashimoto
裕介 橋本
Riyuuji Ootani
隆児 大谷
Masahiko Adachi
将彦 足立
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    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異方向性の指向特性を有する超音波振動子の
振動特性を安定にすることができ、さらに高出力で密閉
性の良い超音波振動子を提供する。 【解決手段】 一端面が開口すると共に他端面が閉塞面
１ａであるケース体１の閉塞面１ａの内面側に圧電素子
８を配設する。この閉塞面１ａにて発生される超音波が
異方向性の指向特性を有する。ケース体１内部を樹脂に
より封止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を発振する
と共に障害物からの反射波を受信して障害物の存在を検
知する、車載用等として用いられる超音波センサに適用
できる超音波振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の車載用の障害物検知を行う超音波
センサとしては、超音波センサから超音波を空気中に発
振し、検知対象物等の障害物に反射させて、その反射波
を超音波センサで受信し、その受信信号の処理を行い、
警報等を発するような構成になっているものがある。
【０００３】このような超音波センサの取付状態を図１
９に示す。この超音波センサ２４は自動車２２のバンパ
ー２３に取付けられている。ここで、バンパー２３周辺
に存在する自動車２２の移動の支障となる障害物を検知
すると共に、路面等の、自動車２の移動の支障とならな
いものを検知しないようにするためには、路面に対して
水平方向に広く、鉛直方向に狭い検知エリアを有する超
音波センサ２４を使用することが好ましい。
【０００４】このような、路面に対して水平方向に広
く、鉛直方向に狭い異方向性の指向特性を有する超音波
センサ２４のための超音波振動子Ａとしては、これまで
に、特願平１１−２４６６７４号として出願した明細書
等に記載の超音波振動子を提案している。この超音波振
動子の構造を図２，３に示す。この超音波振動子Ａは、
一端面が開口すると共に他端面が閉塞面１ａであるケー
ス体１の閉塞面１ａの内面側に圧電素子８を配設し、こ
の閉塞面１ａにて発生される超音波の異方向性の指向特
性を有し、ケース体１を、金属製の板材から形成された
閉塞面１ａの縦横の長さの比を調整することが可能であ
る金属ケース２と、合成樹脂材からなる樹脂ケース３と
で構成したものである。またこの超音波振動子Ａの作製
にあたっては、金属ケース２のための金属製の板材の加
工には鍛造工程や切削工程が不要であるため、金属ケー
ス２を安価且つ容易に形成し得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
一端面が開口すると共に他端面が閉塞面１ａであるケー
ス体１にて構成された超音波振動子Ａでは、閉塞面１ａ
の内面側に配設された圧電素子８が振動すると、ケース
体１の内側の内周面付近の、閉塞面１ａと垂直な領域で
ある側面部１ｂに向けて、閉塞面１ａから機械的な振動
エネルギーが伝達され、閉塞面１ａの振動エネルギーは
閉塞面１ａのみが振動する場合よりも小さくなるもので
あった。
【０００６】特にケース体１が、合成樹脂材からなる樹
脂ケース３と金属ケース２とで構成される場合は、超音
波振動子Ａは金属ケース２の部分が板材により構成され
るため、図２０（ｂ）に示すように、ケース体１の側面
部１ｂの強度が弱く、この側面部１ｂが圧電素子８を配
設した閉塞面１ａの振動に追従して振動するものであっ
た。このため、機械的な振動エネルギーが閉塞面１ａか
ら側面部１ｂへとより分散しやすくなり、閉塞面１ａの
振動エネルギーは閉塞面１ａのみが振動する場合よりも
更に小さくなるものであった。
【０００７】また、図２０（ａ）に概念的に示すよう
に、圧電素子８が接続されている回路は負荷抵抗２５を
有するものであり、圧電素子８の振動による閉塞面１ａ
からの超音波の発振終了後にケース体１に残留した機械
的残留エネルギーは大部分が閉塞面１ａに配設された圧
電素子８によって電気的エネルギーに変換され、負荷抵
抗２５によって熱として消費されるが、機械的振動エネ
ルギーが圧電素子８の配設された閉塞面１ａ以外の部分
に分散している場合は、超音波の発振終了後に機械的残
留エネルギーが消費されにくくなり、残響が長くなって
反射波の受信精度が悪化し、超音波振動子Ａの応答性が
悪くなるものであった。
【０００８】さらに、超音波振動子Ａを自動車２２のバ
ンパー２３に取り付ける際に、取り付け治具によって超
音波振動子Ａに及ぼされる応力により、側面部１ｂが容
易に変位し、その結果、超音波振動子Ａの振動特性が変
化するおそれがあった。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、超音波の出力を向上すると共に密閉性を向上し、
また超音波を受信する際の応答性を向上し、また超音波
の発振方向に異方向性の指向特性が付与されている場合
の振動特性を安定にすることができるなどの、特性が向
上された超音波振動子を提供することを目的とするもの
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
超音波振動子は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞
面１ａであるケース体１の閉塞面１ａの内面側に圧電素
子８を配設し、この閉塞面１ａにて発生される超音波が
異方向性の指向特性を有する超音波振動子Ａであって、
ケース体１内部を樹脂により封止して成ることを特徴と
するものである。
【００１１】また本発明の請求項２に係る超音波振動子
は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面１ａである
ケース体１の閉塞面１ａの内面側に圧電素子８を配設
し、この閉塞面１ａにて発生される超音波が異方向性の
指向特性を有する超音波振動子Ａであって、ケース体１
内部を粘弾性材にて封止して成ることを特徴とするもの
である。
【００１２】また本発明の請求項３に係る超音波振動子
は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面１ａである
ケース体１の閉塞面１ａの内面側に圧電素子８を配設
し、この閉塞面１ａにて発生される超音波が異方向性の
指向特性を有する超音波振動子Ａであって、剛性の高い
部材からなる中蓋１２をケース体１の内側に挿入し、こ
の中蓋１２とケース体１との境界部に封止材２６を充填
して成ることを特徴とするものである。
【００１３】また請求項４の発明は、請求項３の構成に
加えて、封止材２６として接着剤１３を用い、中蓋１２
とケース体１との境界部に接着剤１３を介在させて成る
ことを特徴とするものである。
【００１４】また請求項５の発明は、請求項３又は４の
構成に加えて、中蓋１２とケース体１との境界部に封止
材２６を介在させる際の封止材２６の流動を促すための
流動経路１２ａを中蓋１２に形成して成ることを特徴と
するものである。
【００１５】また本発明の請求項６に係る超音波振動子
は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面１ａである
ケース体１の閉塞面１ａの内面側に圧電素子８を配設
し、この閉塞面１ａにて発生される超音波が異方向性の
指向特性を有する超音波振動子Ａであって、剛性の高い
部材からなる中蓋１２をケース体１の内側に圧入して成
ることを特徴とするものである。
【００１６】また請求項７の発明は、請求項３乃至６の
いずれかの構成に加えて、中蓋１２を成形品にて成形し
て成ることを特徴とするものである。
【００１７】また請求項８の発明は、請求項７の構成に
加えて、中蓋１２を制振性に優れた樹脂材料の成形品に
て成形して成ることを特徴とするものである。
【００１８】また請求項９の発明は、請求項３乃至８の
いずれかの構成に加えて、中蓋１２の形状を、ケース体
１の閉塞面１ａを水平に配置した状態におけるこの閉塞
面１ａと垂直な少なくとも一つの断面形状が工字状とな
るように形成して成ることを特徴とするものである。
【００１９】また請求項１０の発明は、請求項３乃至９
のいずれかの構成に加えて、ケース体１の閉塞面１ａの
内面側に配設された圧電素子８に接続された電力伝送用
のリード線７をケース体１の閉塞面１ａ側から開口面１
ｃ側に導出するためのリード用通路１８を中蓋１２に設
けて成ることを特徴とするものである。
【００２０】また請求項１１の発明は、請求項１０の構
成に加えて、リード用通路１８に粘弾性材１９を充填し
て成ることを特徴とするものである。
【００２１】また請求項１２の発明は、請求項１１の構
成に加えて、リード用通路１８に粘弾性材１９を充填す
る際の粘弾性材１９の流動を促すための流動経路２０を
中蓋１２に設けて成ることを特徴とするものである。
【００２２】また請求項１３の発明は、請求項３又は４
の構成に加えて、中蓋１２とケース体１との境界部に封
止材２６を介在させる際の封止材２６の流動を促すため
の流動経路１２ａと、ケース体１の閉塞面１ａの内面側
に配設された圧電素子８に接続された電力伝送用のリー
ド線７をケース体１の閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に
導出するためのリード用通路１８と、リード用通路１８
に粘弾性材１９を充填する際の粘弾性材１９の流動を促
すための流動経路２０とを、中蓋１２に設けて成ること
を特徴とするものである。
【００２３】また請求項１４の発明は、請求項３乃至１
３のいずれかの構成に加えて、ケース体１の閉塞面１ａ
の内面側に位置する圧電素子８に接続された電力伝送用
のリード線７を中蓋１２に固定して成ることを特徴とす
るものである。
【００２４】また請求項１５の発明は、請求項１４の構
成に加えて、ケース体１の閉塞面１ａの内面側に位置す
る圧電素子８に接続されると共に中蓋１２に固定された
リード線７に、より線径の大きいリード線７ａを接続し
又は導通させて成ること特徴とするものである。
【００２５】また請求項１６の発明は、請求項１乃至１
５のいずれかの構成に加えて、ケース体１を金属にて構
成して成ることを特徴とするものである。
【００２６】また請求項１７の発明は、請求項１乃至１
５のいずれかの構成に加えて、ケース体１を金属製の板
材から形成される金属ケース２と合成樹脂材からなる樹
脂ケース３とで構成して成ることを特徴とするものであ
る。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【００２８】本発明に係る超音波振動子Ａは、一端が開
口する開口面１ｃとして形成されると共に他端が閉塞面
１ａとして構成されるケース体１の閉塞面１ａの内面側
に圧電素子８を配設して構成される。このケース体１は
金属にて構成することができ、また金属製の板材から形
成される金属ケース２と合成樹脂材からなる樹脂ケース
３とで構成することもできる。
【００２９】図２，３は金属製の板材から形成される金
属ケース２と合成樹脂材からなる樹脂ケース３とでケー
ス体１を構成し、このケース体１に対して圧電素子８を
配設した様子を示す。
【００３０】金属ケース２は、振動部４と振動抑止部５
とから構成されている。振動部４は厚みがほぼ均一な矩
形状の板状に形成され、一面が超音波送受信面４ｃとし
て形成されており、また他面は圧電素子８が配設される
配設面４ｄとして形成されている。振動抑止部５は振動
部４の外縁から配設面４ｄ側に向けて延設されて筒状に
形成されている。ここで振動部４の外縁を構成する４個
の辺のうちの、対向し合う一対の辺と、振動抑止部５と
の間にはそれぞれ金属ケース２の内側と外側とを連通す
る開口部９が形成されており、そのためこの一対の辺
が、振動抑止部５と直接には接続されていない非接続部
４ｂとしてそれぞれ形成されている。また他の対向し合
う一対の辺は振動抑止部５と直接接続された接続部４ａ
としてそれぞれ形成されている。すなわち、振動部４の
外縁に沿って交互に形成された接続部４ａと非接続部４
ｂとが、接続部４ａ同士の並び方向と非接続部４ｂ同士
の並び方向とが略直交するように配置されているもので
ある。
【００３１】樹脂ケース３は、剛性が高く制振性に優れ
た合成樹脂材にて形成される。この樹脂ケース３は前面
が円形状、背面が前面よりも径が大きい円形状に形成さ
れており、前面と背面とを接続する外周面には、前面側
よりも背面側の方が径が大きくなるように段差５ａが形
成されている。この樹脂ケース３には前面及び背面にて
開口する前後方向の貫通孔が形成されており、この貫通
孔の内部が配置部６として構成されている。この配置部
６の内周形状は、金属ケース２の振動抑止部５の外周面
形状と略同一の形状及び寸法を有する断面略矩形状に形
成されている。
【００３２】金属ケース２は、配置部６内に保持されて
いるものであり、このとき金属ケース２の振動部４は配
置部６の、前面側の開口を塞ぐと共に振動部４の超音波
送受信面４ｃが樹脂ケース３の前面と略面一になるよう
に配置される。また振動抑止部５は配置部６の内面に密
接して配置され、配置部６の内面において樹脂ケース３
に固定されている。そのため、配置部６の外縁のうち、
一対の接続部４ａは樹脂ケース３に固定され、一対の非
接続部４ｂは固定されずに撓みやすくなっている。また
ここで配置部６の、振動部４にて閉塞される側の開口に
は、金属ケース２の開口部９から金属ケース２の内側に
向けて突出する突出部２７が突設されている。
【００３３】圧電素子８は、振動部４の配設面４ｄに電
気的に接続されて配設されている。また金属ケース２の
振動抑止部５と、圧電素子８の、配設面４ｄに接続され
ていない側の面には、それぞれリード線７が接続されて
いる。
【００３４】このようにして構成される超音波振動子Ａ
は、リード線７間にパルス電圧を印加し、またリード線
７間に発生する電圧を測定する制御回路を接続すること
により、超音波センサとして構成することができる。そ
してリード線７間にパルス電圧を印加すると圧電素子８
が振動し、それに従って振動部４が振動して超音波を発
振する。また、この振動部４から発振した超音波が障害
物等にあたって反射し、この反射波が振動部４の超音波
送受信面４ｃにあたると、振動部４が振動し、それに応
じて圧電素子８が振動する。このとき圧電素子８内に起
電力が発生するものであり、リード線７間の起電力を検
知することにより、障害物の有無を検知することができ
る。
【００３５】このような超音波振動子Ａを自動車のバン
パー等の、取付対象物に取付ける場合は、取付対象物に
形成した開口に超音波振動子Ａを、開口部９においてケ
ース体１の閉塞面１ａが外部に露出するように配設す
る。このとき特に車載用として超音波振動子Ａを自動車
のバンパー等に配設する場合は、ケース体１の閉塞面１
ａを水平面に対して略垂直に配置すると共に、振動部４
における一対の接続部４ａが水平方向に並ぶように配置
され、一対の非接続部４ｂが鉛直方向に並ぶように配置
される。
【００３６】超音波振動子Ａから超音波を発振する場
合、超音波送受信面４ｃでの振動部４における水平方向
（一方の接続部４ａから他方の接続部４ａへと向う方
向）の振動モードは単純な撓み振動であるが、鉛直方向
（一方の非接続部４ｂから他方の非接続部４ｂへと向う
方向）の振動モードは、非接続部４ｂが樹脂ケース３に
固定されていないために撓みやすくなっているので、水
平方向の振動モードに比べて平面振動が大きくなるもの
であり、振動部４を厚みが略均一な平板状に形成したと
しても、振動部４に複数種の振動モードを発生させるこ
とができる。その結果、振動部４の振動により発生する
超音波の発振方向は、水平方向に比べて鉛直方向に広が
らずに鋭くなり、振動部４から発振される超音波には、
全体として水平方向には広がるが鉛直方向への広がりが
狭くなる異方向性を持つ指向性が付与される。それに従
って超音波振動子Ａの検知エリアは、水平方向に広く、
垂直方向に狭いものとなるものであり、しかも超音波の
送波出力が向上されるものである。そのため、このよう
な超音波振動子Ａを特に車載用として用いると、路面等
の、自動車の移動の支障とならないものを検知しないよ
うにすることができるものである。
【００３７】また超音波振動子Ａから発振される超音波
自身が異方向性を持つ指向性を有するため、超音波振動
子Ａからの超音波の発振方向である前方に超音波に指向
性を付与するためのホーン等を設ける必要がなく、超音
波振動子Ａの前方に窪み等を形成せずに超音波振動子Ａ
を直接外部に露出させることができるものであり、超音
波振動子Ａの前方に雨水、雪、埃等の異物が溜ることを
防ぎ、このような異物によって超音波振動子Ａから発振
される超音波の異方向性の指向特性の変化や誤作動を防
止することができるものであり、障害物を検知できる検
知エリアが変化したり、障害物が存在しないにもかかわ
らず、障害物があるかのように報知してしまうというよ
うな事態を防ぐことができるものである。
【００３８】また、超音波振動子Ａを取付対象物に取付
けた状態において、ケース体１の閉塞面１ａを取付対象
物の表面と面一になるように配設することができ、ホー
ン等が取付対象物の表面から突出したり、開口が外部に
露出するようなことがなく、取付状態における外観を向
上することができるものである。
【００３９】またこのような超音波振動子Ａにおいて、
樹脂ケース３を形成するにあたっては、成形金型のキャ
ビティ内に金属ケース２を配置した状態でキャビティ内
に樹脂ケース３を成形するインサート成形により、金属
ケース２に樹脂ケース３を一体に成形してケース体１を
作製することができる。このようにすると、樹脂ケース
３を成形すると同時にケース体１を作製することがで
き、超音波振動子Ａの作製工程を削減することができる
ものであり、しかも金属ケース２の振動抑止部５と樹脂
ケース３の配置部６の内面との密着性を向上して、金属
ケース２の振動部４の接続部４ａを樹脂ケース３に安定
して固定することができ、超音波振動子Ａの作動安定性
を向上することができるものである。
【００４０】図５はケース体１を金属のみにて構成し、
このケース体１に対して圧電素子８を配設した様子を示
す。
【００４１】ケース体１は前面と背面とが略同一形状の
円柱状に形成されている。このケース体１の内部には背
面に開口する配置部６が形成されており、前面が閉塞面
１ａ、背面が開口面１ｃとして形成されている。ここ
で、配置部６の閉塞面１ａと平行な断面形状は一方向が
この方向と直交する方向よりも長い形状に形成されてお
り、図示の例では外周形状が一対の対向し合う長辺６
ａ，６ａ及びこの長辺６ａ，６ａと直交する一対の対向
し合う短辺６ｂ，６ｂからなる矩形状に形成されてい
る。また閉塞面１ａは超音波送受信面４ｃとして形成さ
れており、閉塞面１ａの内面側は圧電素子８が配設され
る配設面４ｄとして形成されている。
【００４２】圧電素子８は、配設面４ｄに電気的に接続
されて配設されている。また配置部６の内周面と、圧電
素子８の配設面４ｄに接続されていない側の面には、そ
れぞれリード線７が接続されている。
【００４３】このような超音波振動子Ａを自動車のバン
パー等の、取付対象物に取付ける場合は、取付対象物に
形成した開口に超音波振動子Ａを、開口部９においてケ
ース体１の閉塞面１ａが外部に露出するように配設す
る。このとき特に車載用として超音波振動子Ａを自動車
のバンパー等に配設する場合は、ケース体１の閉塞面１
ａを水平面に対して略垂直に配置すると共に、配置部６
の断面形状が、一対の長辺６ａが水平方向に並ぶように
配置され、一対の短辺６ｂが鉛直方向に並ぶように配置
される。
【００４４】超音波振動子Ａから超音波を発振する場
合、超音波送受信面４ｃにおける鉛直方向（一方の短辺
６ｂから他方の短辺６ｂへと向う方向）の振動モード
は、水平方向（一方の長辺６ａから他方の長辺６ａへと
向う方向）の振動モードに比べて平面振動が大きくな
り、超音波送受信面４ｃに複数種の振動モードを発生さ
せることができる。その結果、超音波送受信面４ｃの振
動により発生する超音波の発振方向は、水平方向に比べ
て鉛直方向に広がらずに鋭くなり、超音波送受信面４ｃ
から発振される超音波には、全体として水平方向には広
がるが鉛直方向への広がりが狭くなる異方向性を持つ指
向性が付与される。それに従って超音波振動子Ａの検知
エリアは、水平方向に広く、垂直方向に狭いものとなる
ものであり、しかも超音波の送波出力が向上されるもの
である。そのため、このような超音波振動子Ａを特に車
載用として用いると、路面等の、自動車の移動の支障と
ならないものを検知しないようにすることができるもの
である。
【００４５】また超音波振動子Ａから発振される超音波
自身が異方向性を持つ指向性を有するため、超音波振動
子Ａからの超音波の発振方向である前方に超音波に指向
性を付与するためのホーン等を設ける必要がなく、超音
波振動子Ａの前方に窪み等を形成せずに超音波振動子Ａ
を直接外部に露出させることができるものであり、超音
波振動子Ａの前方に雨水、雪、埃等の異物が溜ることを
防ぎ、このような異物によって超音波振動子Ａから発振
される超音波の異方向性の指向特性の変化や誤作動を防
止することができるものであり、障害物を検知できる検
知エリアが変化したり、障害物が存在しないにもかかわ
らず、障害物があるかのように報知してしまうというよ
うな事態を防ぐことができるものである。
【００４６】また、超音波振動子Ａを取付対象物に取付
けた状態において、ケース体１の閉塞面１ａを取付対象
物の表面と面一になるように配設することができ、ホー
ン等が取付対象物の表面から突出したり、開口が外部に
露出するようなことがなく、取付状態における外観を向
上することができるものである。
【００４７】本発明では、このように構成される超音波
振動子Ａのケース体１の内部を封止樹脂や粘弾性材で封
止したり、あるいはケース体の内部に中蓋を配置したり
することにより、超音波振動子Ａの特性を向上したもの
である。
【００４８】以下において本発明を、具体的な実施形態
を挙げて説明する。
【００４９】(実施形態１)本実施形態に係る超音波振動
子Ａの構成を、図１を示して説明する。
【００５０】この実施形態では図２，３に示すように金
属製の板材から形成される金属ケース２と合成樹脂材か
らなる樹脂ケース３とでケース体１を構成し、このケー
ス体１に対して圧電素子８を配設したものである。ま
た、配置部６の内部には、フェルト等にて形成された吸
音材１１が配設されており、この吸音材１１は、圧電素
子８の、振動部４とは反対側に、僅かに離間させた状態
で配置されている。
【００５１】また、図１に示すように、配置部６の内部
には、吸音材１１の表面から開口面１ｃに亘って、樹脂
からなる充填材１０が充填されており、これによりケー
ス体１の内部が樹脂にて封止されている。この樹脂から
なる充填材１０としては、時間の経過と共に硬化する樹
脂を用いることができ、例えばエポキシ樹脂を用いるこ
とができる。このような充填材１０を形成するにあたっ
ては、例えば液状のエポキシ樹脂を配置部６内に注入し
た後、加熱硬化するものである。
【００５２】このように形成された超音波振動子Ａで
は、充填材１０によって開口面１ｃが閉塞されることに
より、超音波振動子Ａの防水性を向上し、防滴仕様の超
音波センサを得ることができる。また圧電素子８を振動
させて超音波を発振させる際に、図１（ｃ）に示すよう
に、配置部６の内周面付近の領域（以下、側面部１ｂと
いう）が充填材１０によって固定されることで圧電素子
８が配設された閉塞面１ａに振動エネルギーが集中し、
出力音圧が大きくなるものである。また、圧電素子８の
振動を停止させて超音波振動子Ａの駆動を終了した後
に、超音波振動子Ａに残留する機械的振動エネルギーが
圧電素子８によって電気エネルギーに変換されて、圧電
素子８に接続された回路の負荷抵抗によって熱として消
費される際に、圧電素子８が配設された閉塞面１ａにケ
ース体１の振動が集中することにより、機械的振動エネ
ルギーが圧電素子８によって効率よく電気エネルギーに
変化され、更に負荷抵抗によって消費されることとな
る。その結果、超音波振動子Ａの振動が速やかに減衰さ
れることとなって残響が短くなり、反射波の受信精度が
向上して超音波振動子Ａの応答性が向上するものであ
る。
【００５３】また、上記の構成において、充填材１０を
シリコーン等の粘弾性材にて構成することもできる。こ
のようにすると、閉塞面１ａの振動に追従して側面部１
ｂが振動したとしても、圧電素子８の振動を停止させて
超音波振動子Ａの駆動を終了した後に、側面部１ｂに残
留した振動エネルギーを粘弾性材からなる充填材１０が
固有のヒステリシス特性によって熱として吸収する。そ
の結果、超音波振動子Ａの残響が短くなり、反射波の受
信精度が向上して応答性能が向上するものである。
【００５４】（実施形態２）図４に本実施形態の構成を
示す。
【００５５】この実施形態では図２，３に示すように金
属製の板材から形成される金属ケース２と合成樹脂材か
らなる樹脂ケース３とでケース体１を構成し、このケー
ス体１に対して圧電素子８を配設したものである。ま
た、配置部６の内部には、フェルト等にて形成された吸
音材１１が配設されており、この吸音材１１は、圧電素
子８の、振動部４とは反対側に、僅かに離間させた状態
で配置されている。
【００５６】このケース体１の配置部６内には、中蓋１
２が配置されている。この中蓋１２は配置部６内におい
て、吸音材１１の表面から開口面１ｃに亘って配置され
ており、この中蓋１２と配置部６の内周面との間の境界
領域における隙間は封止材２６にて封止されている。封
止材２６としてはエポキシ樹脂等のような樹脂の硬化物
や、シリコーン等の粘弾性材を用いることができる。こ
こで、図示はしていないが中蓋１２の開口面１ｃ側の端
面が開口面１ｃよりも内方に配置されるように中蓋１２
を配置する場合は、配置部６における中蓋１２の端面か
ら開口面１ｃまでの領域をも封止材２６にて封止するこ
とができる。
【００５７】このようにして封止材２６にて中蓋１２と
ケース体１の配置部６の内面との隙間を封止した結果、
ケース体１の開口面１ｃが密閉され、超音波振動子Ａの
防水性を向上し、防滴仕様の超音波センサを得ることが
できる。また圧電素子８を振動させて超音波を発振させ
る際に、配置部６の側面部１ｂが中蓋１２によって固定
されることで圧電素子８が配設された閉塞面１ａに振動
エネルギーが集中し、出力音圧が大きくなるものであ
る。また、圧電素子８の振動を停止させて超音波振動子
Ａの駆動を終了した後に、超音波振動子Ａに残留する機
械的振動エネルギーが圧電素子８によって電気エネルギ
ーに変換されて負荷抵抗によって熱として消費される際
に、圧電素子８が配設された閉塞面１ａにケース体１の
振動が集中することにより、機械的振動エネルギーが圧
電素子８によって効率よく電気エネルギーに変化され、
更に負荷抵抗によって消費されることとなる。その結
果、超音波振動子Ａの振動が速やかに減衰されることと
なって残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して、
超音波振動子Ａの応答性が向上するものである。
【００５８】ここで、上記の中蓋１２は、金属等の剛性
の高い材質にて構成することができ、この場合、所望の
効果を得ることができる。
【００５９】また中蓋１２はプラスチック等の成形品に
て形成することもできる。この場合は液晶ポリマー等の
ような制振性に優れたプラスチックの成形品にて形成す
ることが好ましい。液晶ポリマーは、成形時に層状構造
を成し、外部から与えられた振動エネルギーを各層間の
摩擦によって熱エネルギーとして吸収する働きがあるも
のであり、このため、中蓋１２の材料に液晶ポリマー等
を用いた場合、超音波振動子Ａの駆動終了後にケース体
１の側面部１ｂに残留した振動エネルギーを液晶ポリマ
ー等からなる中蓋１２が熱として吸収し、その結果残響
が短くなって、反射波の受信精度が向上し、超音波振動
子Ａの応答性が向上するものである。
【００６０】また、特に封止材２６として、エポキシ樹
脂等からなる接着剤１３を用い、中蓋１２とケース体１
との境界部に接着剤１３を介在させると、配置部６の側
面部１ｂを中蓋１２によって更に強固に固定することが
できて、出力音圧が更に向上すると共に応答性も更に向
上するものである。
【００６１】（実施形態３）図６に本実施形態の構成を
示す。
【００６２】この実施形態では図５に示すようにケース
体１を金属のみにて構成し、このケース体１に対して圧
電素子８を配設している。また、配置部６の内部には、
フェルト等にて形成された吸音材１１が配設されてお
り、この吸音材１１は、圧電素子８の、振動部４とは反
対側に、僅かに離間させた状態で配置されている。
【００６３】また、配置部６の内部には、フェルト等に
て形成された吸音材１１が配設されており、この吸音材
１１は、圧電素子８の、振動部４とは反対側に、僅かに
離間させた状態で配置されている。
【００６４】また、このケース体１の配置部６内には、
中蓋１２が配置されている。この中蓋１２は配置部６内
において、吸音材１１の表面から開口面１ｃに亘って配
置されており、この中蓋１２と配置部６の内周面との間
の境界領域における隙間は封止材２６にて封止されてい
る。封止材２６としてはエポキシ樹脂等のような樹脂の
硬化物や、シリコーン等の粘弾性材を用いることができ
る。ここで、図示はしていないが中蓋１２の開口面１ｃ
側の端面が開口面１ｃよりも内方に配置されるように中
蓋１２を配置する場合は、配置部６における中蓋１２の
端面から開口面１ｃまでの領域をも封止材２６にて封止
することができる。
【００６５】このようにして封止材２６にて中蓋１２と
ケース体１の配置部６の内面との隙間を封止した結果、
ケース体１の開口面１ｃが密閉され、超音波振動子Ａの
防水性を向上し、防滴仕様の超音波センサを得ることが
できる。また圧電素子８を振動させて超音波を発振させ
る際に、配置部６の側面部１ｂが中蓋１２によって固定
されることで圧電素子８が配設された閉塞面１ａに振動
エネルギーが集中し、出力音圧が大きくなるものであ
る。また、圧電素子８の振動を停止させて超音波振動子
Ａの駆動を終了した後に、超音波振動子Ａに残留する機
械的振動エネルギーが圧電素子８によって電気エネルギ
ーに変換されて負荷抵抗によって熱として消費される際
に、圧電素子８が配設された閉塞面１ａにケース体１の
振動が集中することにより、機械的振動エネルギーが圧
電素子８によって効率よく電気エネルギーに変化され、
更に負荷抵抗によって消費されることとなる。その結
果、超音波振動子Ａの振動が速やかに減衰されることと
なって残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して、
超音波振動子Ａの応答性が向上するものである。
【００６６】ここで、上記の中蓋１２は、金属等の剛性
の高い材質にて構成することができ、この場合、所望の
効果を得ることができる。
【００６７】また中蓋１２はプラスチック等の成形品に
て形成することもできる。この場合は液晶ポリマー等の
ような制振性に優れたプラスチックの成形品にて形成す
ることが好ましい。液晶ポリマーは、成形時に層状構造
を成し、外部から与えられた振動エネルギーを各層間の
摩擦によって熱エネルギーとして吸収する働きがあるも
のであり、このため、中蓋１２の材料に液晶ポリマー等
を用いた場合、超音波振動子Ａの駆動終了後にケース体
１の側面部１ｂに残留した振動エネルギーを液晶ポリマ
ー等からなる中蓋１２が熱として吸収し、その結果残響
が短くなって、反射波の受信精度が向上し、超音波振動
子Ａの応答性が向上するものである。
【００６８】また、特に封止材２６として、エポキシ樹
脂等からなる接着剤１３を用い、中蓋１２とケース体１
との境界部に接着剤１３を介在させると、配置部６の側
面部１ｂを中蓋１２によって更に強固に固定することが
できて、出力音圧が更に向上すると共に応答性も更に向
上するものである。
【００６９】（実施形態４）図７に本実施形態を示す。
【００７０】この実施形態では図２，３に示すように金
属製の板材から形成される金属ケース２と合成樹脂材か
らなる樹脂ケース３とでケース体１を構成し、このケー
ス体１に対して圧電素子８を配設したものである。ま
た、配置部６の内部には、フェルト等にて形成された吸
音材１１が配設されており、この吸音材１１は、圧電素
子８の、振動部４とは反対側に、僅かに離間させた状態
で配置されている。
【００７１】また、本実施形態においても、実施形態２
と同様の材質からなる中蓋１２を用いるものであるが、
本実施形態ではケース体１の配置部６の開口寸法ｔより
も、閉塞面１ａと平行な方向における中蓋１２の寸法
ｔ′を大きく形成し、中蓋１２をケース体１の配置部６
内に圧入するものである。このようにすると、配置部６
の内周面に対して中蓋１２の外周面が圧接することとな
って、ケース体１の側面部１ｂが実施形態２の場合より
も強固に固定されることとなり、ケース体１の振動エネ
ルギーがより閉塞面１ａに集中することとなる。その結
果、超音波振動子Ａの出力音圧が更に向上し、また残響
が短くなって反射波の受信精度が向上し、応答性が更に
向上するものである。
【００７２】（実施形態５）図８に本実施形態の構成を
示す。
【００７３】本実施形態では、図４に示すように中蓋１
２を接着剤１３等の封止材２６を介して配置部６内に配
置するにあたり、中蓋１２とケース体１の配置部６との
境界部に注入された封止材２６の流動を促すための流動
経路１２ａを中蓋１２に形成したものである。図示の例
では、略直方体状に形成された中蓋１２の外周面の四つ
の隅部に、配置部６の閉塞面１ａから開口面１ｃ方向に
亘る四個の溝を形成すると共に、閉塞面１ａ側におい
て、隣り合う二つの溝同士を連通する溝を形成すること
により、二つの流動経路１２ａがコ字状の溝として形成
されている。
【００７４】このように流動経路１２ａを形成すると、
中蓋１２の外面と配置部６の内面に接着剤１３等の封止
材２６を介在させた状態で中蓋１２を配置部６内に配置
しようとする際に、中蓋１２の外面と配置部６の内面と
の間に空気の層が介在していても、封止材２６が図８
（ｂ）の矢印に示すように流動経路１２ａを、ケース１
の開口面１ｃ側から閉塞面１ａ側に流動し、更に閉塞面
１ａ側から開口面１ｃ側に向けて流動し、それに伴って
空気の層を停滞させることなく配置部６と中蓋１２との
境界の隙間から押し出すものであり、その結果、封止材
２６による配置部６と中蓋１２との接着信頼性が向上す
るものである。そして、このためケース体１の側面部１
ｂがより強固に固定され、超音波振動子Ａの出力音圧が
更に向上すると共に、駆動停止時の残響が更に短くなっ
て、反射波の受信精度が向上し、応答性が更に向上する
ものである。
【００７５】（実施形態６）図９では、ケース体１の配
置部６は、閉塞面１ａと平行な平面における開口形状を
長方形状に形成したものである。ここで、ケース体１の
側面部１ｂのうち、配置部６を開口面１ｃ側からみた場
合の配置部６の長手方向に沿った領域を長手領域１４、
配置部６の短手方向に沿った領域を短手領域１５とす
る。このように構成される超音波振動子Ａでは、圧電素
子８が振動して閉塞面１ａが振動した場合、この閉塞面
１ａの振動に追従して側面部１ｂが振動するが、このと
き主として長手領域１４が振動することとなる。そこ
で、配置部６に中蓋１２を配置するにあたっては、中蓋
１２が主としてその剛性によって長手領域１４を固定す
るようにすることが好ましい。
【００７６】また、配置部６に中蓋１２が配置されてい
ない状態では、側面部１ｂが振動する場合は、図１０
（ａ）に示すように、側面部１ｂは開口面１ｃ側の端部
１６に近づくに従って大きく振動することとなるから、
配置部６に中蓋１２を配置するにあたっては、中蓋１２
が開口面１ｃ側の端部１６付近をその剛性によって強固
に固定することが好ましい。
【００７７】更に、図１０（ｂ）に示すように、配置部
６に中蓋１２が配置されている状態において、閉塞面１
ａを振動させる場合、金属ケース２の振動部４に振動が
集中するような理想的振動形状を実現するためには、側
面部１ｂの、閉塞面１ａ側の端部１７付近に振動の節が
形成されることが好ましく、そのためには中蓋１２はそ
の剛性によって側面部１ｂの閉塞面１ａ側の端部１７付
近を強固に固定することが好ましい。
【００７８】以上のことから、本実施形態では、ケース
体１の側面部１ｂのうちの特に長手領域１４において、
開口面１ｃ側の端部１６付近及び閉塞面１ａ側の端部１
７付近を強固に固定するものである。
【００７９】図１１に本実施形態の構成を示す。
【００８０】ケース体１の配置部６は、図９に示すもの
と同様に、閉塞面１ａと平行な平面における開口形状を
長方形状に形成している。
【００８１】中蓋１２には、ケース体１の長手領域１４
側の側面において、閉塞面１ａ側の端部１７及び開口面
１ｃ側の端部１６に、突出部１２ｂが外方に突出するよ
うに設けられており、そのため、中蓋１２の、閉塞面１
ａと垂直かつ一方の長手領域１４から他方の長手領域１
４に亘る方向の断面形状が工字状に形成されている。
【００８２】そして、中蓋１２を配置部６内に配置した
状態では、図１１（ｃ）に示すように側面部１ｂのうち
の開口面１ｃ側の端部１６付近及び閉塞面１ａ側の端部
１７付近において、各突出部１２ｂの先端は配置部６の
内面に沿って配置されて、側面部１ｂを固定するもので
ある。
【００８３】このような構成では、中蓋１２は突出部１
２ｂによって、特に長手領域１４において、開口面１ｃ
側の端部１６付近及び閉塞面１ａ側の端部１７付近を強
固に固定するものであり、長手領域１４の振動を防止し
て側面部１ｂの振動を効果的に防止して駆動停止時の残
響が更に短くなって、反射波の受信精度が向上し、応答
性が更に向上するものであり、更に超音波発振時の振動
の節を側面部１ｂの、閉塞面１ａ側の端部１７付近に形
成するようにして理想的な振動が発振されるようにし、
出力音圧が更に向上するものである。
【００８４】また、この中蓋１２を、開口面１ｃ側を上
方、閉塞面１ａ側を下方に配置した状態において、各突
出部１２ｂが形成されている面からみると、各突出部１
２ｂの、閉塞面１ａと平行な方向の両端部は、中蓋１２
の、突出部１２ｂが形成されていない面よりも内側に配
置されるように形成されている。このため、中蓋１２
の、突出部１２ｂが形成されている側の面には接着剤１
３等の封止材２６の流動を促すための流動経路１２ａ
が、Ｈ字状の溝として形成されている。従って、中蓋１
２を接着剤１３等の封止材２６を介して配置部６に配置
する場合には、実施形態５の場合と同様に、中蓋１２の
外面と配置部６の内面との間に空気の層が介在していて
も、接着剤１３等の封止材２６が流動経路１２ａを流動
し、それに伴って空気の層を停滞させることなく配置部
６と中蓋１２との境界の隙間から押し出すものであり、
その結果、接着剤１３等の封止材２６による配置部６と
中蓋１２との接着信頼性が向上するものである。そし
て、このためケース体１の側面部１ｂがより強固に固定
され、超音波振動子Ａの出力音圧が更に向上すると共
に、駆動停止時の残響が更に短くなって、反射波の受信
精度が向上し、応答性が更に向上するものである。
【００８５】（実施形態７）図１２に本実施形態の構成
を示す。
【００８６】中蓋１２には、図１２（ａ）に示すよう
に、圧電素子８に接続されたリード線７を配置部６内に
おいて閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側まで導出するため
のリード用通路１８が形成されており、配置部６に中蓋
１２を配置すると共に、リード線７を容易に導出できる
ようになっている。
【００８７】図１２（ｂ）に示す例では、中蓋１２の略
中央部を閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に貫通する貫通
孔によって、リード用通路１８が構成されている。
【００８８】図１２（ｃ）に示す例では、略直方体状に
形成された中蓋１２の側面のうち、一つの平面部分の略
中央部に形成された、閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に
向かう溝によって、リード用通路１８が構成されてい
る。
【００８９】図１２（ｄ）に示す例では、略直方体状に
形成された中蓋１２の側面のうち、一つの角部を切り欠
くように形成された、閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に
向かう溝によって、リード用通路１８が構成されてい
る。
【００９０】このようにして構成されるリード用通路１
８内にリード線７を通すことにより、圧電素子８に接続
されたリード線７を配置部６内において閉塞面１ａ側か
ら開口面１ｃ側まで導出することができる。ここで、図
１２（ｃ）及び図１２（ｄ）に示す例では、中蓋１２の
中央に貫通孔をあけないようにしてリード用通路１８を
形成したものであり、そのため中蓋１２の剛性の低下を
抑制し、中蓋１２によるケース体１の側面部１ｂの固定
強度が低下しないようにしている。
【００９１】（実施形態８）図１３に本実施形態の構成
を示す。
【００９２】本実施形態では、実施形態７のように中蓋
１２にリード用通路１８を形成し、リード用通路１８に
リード線７を通した後、更にこのリード用通路１８内に
シリコーン等の粘弾性材１９を充填し、リード線７を固
定したものである。
【００９３】このため、ケース体１の密閉性が向上し、
超音波振動子Ａの防水性が向上する。また、超音波の発
振時に圧電素子８からリード線７へ伝達された振動は、
粘弾性材１９によって速やかに吸収されることとなっ
て、超音波発振の停止時にリード線７に振動エネルギー
が残留して残響の原因となることを防ぎ、反射波の受信
精度が向上して超音波振動子Ａの応答性が向上するもの
である。更に、貫通孔又は溝にて構成されるリード用通
路１８に粘弾性材１９を充填させることで、リード線７
の周囲に粘弾性材１９を付着させるにあたって、リード
線７に直接粘弾性材１９を塗布するような工程を削減す
ることができるものである。
【００９４】（実施形態９）図１４，１５に本実施形態
の構成を示す。
【００９５】本実施形態では、実施形態７，８のように
中蓋１２にリード用通路１８を形成し、更に中蓋１２
に、リード用通路１８を充填するために注入される粘弾
性材の流動を促すための流動経路２０を形成したもので
ある。
【００９６】図１５（ａ）に示す例では、中蓋１２を閉
塞面１ａ側から開口面１ｃ側に貫通する貫通孔を二個設
けることにより、リード用通路１８と流動経路２０とが
構成されている。
【００９７】図１５（ｂ）に示す例では、略直方体状に
形成された中蓋１２の側面のうち、一つの平面と、この
平面に対して略平行な平面とに、それぞれその略中央部
に形成された、閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に向かう
溝によって、リード用通路１８及び流動経路２０が構成
されている。
【００９８】図１５（ｃ）に示す例では、略直方体状に
形成された中蓋１２の側面のうち、一つの角部、及びこ
の角部と平行かつこの角部と隣合う角部をそれぞれ切り
欠くように形成された、閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側
に向かう溝によって、リード用通路１８及び流動経路２
０が構成されている。
【００９９】このようなリード用通路１８と流動経路２
０とが形成された中蓋１２は、図１４に示すように、そ
の閉塞面１ａ側の端部と吸音材１１との間に隙間が生じ
る状態で配置部６内に配置される。そして、リード用通
路１８にリード線７が通された状態でリード用通路１８
に粘弾性材１９が注入されると、リード用通路１８内の
空気は、図１５に矢印で示すように、粘弾性材１９に押
し出されて、流動経路２０から外部に放出されるもので
あり、粘弾性材１９がリード用通路１８に、空気の層が
存在することなく、スムーズに充填される。このとき、
粘弾性材１９を更にリード用通路１８に注入し続けるこ
とにより、粘弾性材１９を、中蓋１２及び吸音材１１の
間の領域及び流動経路２０内にも充填するものである。
【０１００】（実施形態１０）図１６に本実施形態の構
成を示す。
【０１０１】中蓋１２の側面のうち、対向し合う二面に
は、それぞれ閉塞面１ａと略平行方向の溝が形成されて
おり、この溝の両端からは、中蓋１２の角部において、
開口面１ｃ側に向かう溝が形成されており、これによ
り、接着剤１３等の封止材２６の流動経路１２ａが構成
されている。
【０１０２】また、中蓋１２の側面のうち、他の対向し
合う二面には、それぞれその略中央部に、閉塞面１ａ側
から開口面１ｃ側に向かう溝が形成されており、この各
溝によって、リード用通路１８及び粘弾性材１９の流動
経路２０が構成されている。
【０１０３】このように構成すると、実施形態５の場合
と同様に、中蓋１２の外面と配置部６の内面に接着剤１
３等の封止材２６を介在させた状態で中蓋１２を配置部
６内に配置しようとする際に、中蓋１２の外面と配置部
６の内面との間に空気の層が介在していても、接着剤１
３等の封止材２６が図１６（ｂ）の矢印イに示すように
流動経路１２ａを、ケース１の開口面１ｃ側から閉塞面
１ａ側に流動し、更に閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に
向けて流動し、それに伴って空気の層を停滞させること
なく配置部６と中蓋１２との境界の隙間から押し出すも
のであり、その結果、接着剤１３等の封止材２６による
配置部６と中蓋１２との接着信頼性が向上するものであ
る。そして、このためケース体１の側面部１ｂがより強
固に固定され、超音波振動子Ａの出力音圧が更に向上す
ると共に、駆動停止時の残響が更に短くなって、反射波
の受信精度が向上し、応答性が更に向上するものであ
る。
【０１０４】また、リード用通路１８にリード線７が通
された状態でリード用通路１８に粘弾性材１９が注入さ
れると、実施形態８の場合と同様に、リード用通路１８
内の空気は、図１６に矢印ロで示すように、粘弾性材１
９に押し出されて、流動経路２０から外部に放出される
ものであり、粘弾性材１９がリード用通路１８に、空気
の層が存在することなく、スムーズに充填される。この
とき、粘弾性材１９を更にリード用通路１８に注入し続
けることにより、粘弾性材１９を、中蓋１２及び吸音材
１１の間の領域及び流動経路２０内にも充填するもので
ある。
【０１０５】（実施形態１１）図１７に本実施形態の構
成を示す。
【０１０６】中蓋１２には、図１５（ｂ）に示すものと
同様に、リード用通路１８及び流動経路２０が形成され
ている。また、中蓋１２の、ケース体１の開口面１ａ側
に配置される面には、固定用突起２１が突設されてい
る。この固定用突起２１は、中蓋１２を配置部６に配置
した状態で、ケース部１の開口面１ｃから突出するよう
に形成される。
【０１０７】そして、圧電素子８に直接接続されている
リード線７は、リード用通路１８内に通すことにより、
配置部６内において閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側まで
導出され、ケース体１外に引き出される。そしてこの引
き出されたリード線７を、固定用突起２１に巻回すなど
することにより固定するものである。
【０１０８】このようにすると、リード線７の一端部分
に外力が加えられた場合、主に中蓋１２の固定用突起２
１の部分に応力が加わり、リード線７と圧電素子８との
接合部分８ａには応力が加わりにくくなって、圧電素子
８とリード線７との接続信頼性が向上するものである。
そのため、この超音波振動子Ａを自動車等の超音波セン
サとして組み込むなどの組み立て工程において、ケース
体１の外部に引き出されているリード線７に不用意な外
力がかかっても、圧電素子８とリード線７との接続信頼
性を維持することができるものである。
【０１０９】（実施形態１２）図１８に、本実施形態の
構成を示す。
【０１１０】本実施形態は、実施形態１０と同様に、圧
電素子８に直接接続されているリード線７は、リード用
通路１８内に通すことにより、配置部６内において閉塞
面１ａ側から開口面１ｃ側まで導出され、ケース体１外
に引き出される。そしてこの引き出されたリード線７
を、固定用突起２１に巻回すなどすることにより固定す
るものである。
【０１１１】そして、この固定用突起２１に固定されて
いる部分において、リード線７に、線径の異なる他のリ
ード線７ａを接続するものである。
【０１１２】ここで、圧電素子８に直接接続されている
リード線７は、線径がより細いものを用いることが好ま
しく、この場合、リード線７の質量が小さくなることか
ら、圧電素子８からリード線７に伝達される振動エネル
ギーを低減することができ、超音波振動の発振停止時に
おいてリード線７に残留している振動エネルギーに起因
する残響の発生を抑制することができ、反射波の受信精
度が向上して、超音波振動子Ａの応答性を更に向上する
ことができる。
【０１１３】また、固定用突起２１においてリード線７
に接続されて、ケース体１の外部に配置されるリード線
７ａの線径は、より太いほうが好ましく、この場合、ケ
ース体１の外部においてリード線７ａの強度が更に向上
するものである。
【０１１４】
【発明の効果】本発明の請求項１に係る超音波振動子
は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面であるケー
ス体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、この閉塞面
にて発生される超音波が異方向性の指向特性を有する超
音波振動子であって、ケース体内部を樹脂により封止す
るものであり、ケース体を密閉することができ、さらに
ケース体の内側の内面付近の領域である側面部の振動が
抑えられることで振動が圧電素子の配設された閉塞面に
集中し、その結果出力音圧を向上することができるもの
であり、また超音波の発振終了後に側面部に残留する機
械的振動エネルギーが小さくなるため残響が短くなり、
反射波の受信精度が向上して応答性能が向上するもので
ある。
【０１１５】また本発明の請求項２に係る超音波振動子
は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面であるケー
ス体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、この閉塞面
にて発生される超音波が異方向性の指向特性を有する超
音波振動子であって、ケース体内部を粘弾性材にて封止
するものであり、ケース体を密閉することができ、さら
に、超音波の発振終了後に、ケース体の内側の内面付近
の領域である側面部に残留した振動エネルギーが粘弾性
材に吸収されて熱に変換され、残響が短くなり、反射波
の受信精度が向上して応答性能が向上するものである。
【０１１６】また本発明の請求項３に係る超音波振動子
は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面であるケー
ス体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、この閉塞面
にて発生される超音波が異方向性の指向特性を有する超
音波振動子であって、剛性の高い部材からなる中蓋をケ
ース体の内側に挿入し、この中蓋とケース体との境界部
に封止材を充填するものであり、ケース体を密閉するこ
とができ、さらにケース体の内側の内面付近の領域であ
る側面部の振動が抑えられることで振動が圧電素子の配
設された閉塞面に集中し、その結果出力音圧を向上する
ことができるものであり、また超音波の発振終了後に側
面部に残留する機械的振動エネルギーが小さくなるため
残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して応答性能
が向上するものである。
【０１１７】また請求項４の発明は、請求項３の構成に
加えて、封止材として接着剤を用い、中蓋とケース体と
の境界部に接着剤を介在させるものであり、ケース体を
更に確実に密閉することができ、さらにケース体の内側
の内面付近の領域である側面部の振動を更に確実に抑制
して、振動を圧電素子の配設された閉塞面に集中させ、
その結果出力音圧を更に向上することができるものであ
り、また超音波の発振終了後に側面部に残留する機械的
振動エネルギーが小さくなるため残響が短くなり、反射
波の受信精度が向上して応答性能が更に向上するもので
ある。
【０１１８】また請求項５の発明は、請求項３又は４の
構成に加えて、中蓋とケース体との境界部に封止材を介
在させる際の封止材の流動を促すための流動経路を中蓋
に形成するものであり、中蓋とケース体の内側との境界
に空気層を形成すること無く接着剤を流動させることが
でき、その結果、超音波振動子の応答性を安定させるこ
とができるものである。
【０１１９】また本発明の請求項６に係る超音波振動子
は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面であるケー
ス体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、この閉塞面
にて発生される超音波が異方向性の指向特性を有する超
音波振動子であって、剛性の高い部材からなる中蓋をケ
ース体の内側に圧入するものであり、ケース体を密閉す
ることができ、さらにケース体の内側の内面付近の領域
である側面部の振動が抑えられることで振動が圧電素子
の配設された閉塞面に集中し、その結果出力音圧を向上
することができるものであり、また超音波の発振終了後
に側面部に残留する機械的振動エネルギーが小さくなる
ため残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して応答
性能が向上するものである。
【０１２０】また請求項７の発明は、請求項３乃至６の
いずれかの構成に加えて、中蓋を成形品にて成形するも
のであり、ケース体を密閉することができ、さらにケー
ス体の内側の内面付近の領域である側面部の振動が抑え
られることで振動が圧電素子の配設された閉塞面に集中
し、その結果出力音圧を向上することができるものであ
り、また超音波の発振終了後に側面部に残留する機械的
振動エネルギーが小さくなるため残響が短くなり、反射
波の受信精度が向上して応答性能が向上するものであ
る。
【０１２１】また請求項８の発明は、請求項７の構成に
加えて、中蓋を制振性に優れた樹脂材料の成形品にて成
形するものであり、超音波の発振終了後に、ケース体の
内側の内面付近の領域である側面部に残留した振動エネ
ルギーが中蓋にて効率良く吸収され、超音波振動子の応
答性が更に向上するものである。
【０１２２】また請求項９の発明は、請求項３乃至８の
いずれかの構成に加えて、中蓋の形状を、ケース体の閉
塞面を水平に配置した状態におけるこの閉塞面と垂直な
少なくとも一つの断面形状が工字状となるように形成す
るものであり、ケース体の内側の内面付近の領域である
側面部のうち、最も振動しやすいケース体の開口面付近
を強固に固定すると共に、側面部の閉塞面付近を強固に
固定してこの部分に振動の節を形成することができ、閉
塞面に振動を集中させて出力音圧を更に向上することが
できるものである。
【０１２３】また請求項１０の発明は、請求項３乃至９
のいずれかの構成に加えて、ケース体の閉塞面の内面側
に配設された圧電素子に接続された電力伝送用のリード
線をケース体の閉塞面側から開口面側に導出するための
リード用通路を中蓋に設けるものであり、リード線の位
置を安定させることができるものである。
【０１２４】また請求項１１の発明は、請求項１０の構
成に加えて、リード用通路に粘弾性材を充填するもので
あり、ケース体を密閉することができ、また超音波の発
振終了後にリード線に残留した残留エネルギーが粘弾性
材によって吸収されて残響が短くなり、超音波振動子の
応答性が更に安定するものである。
【０１２５】また請求項１２の発明は、請求項１１の構
成に加えて、リード用通路に粘弾性材を充填する際の粘
弾性材の流動を促すための流動経路を中蓋に設けるもの
であり、空気の層を停滞させることなく粘弾性材を流動
させることができ、その結果、超音波振動子の応答性を
安定させることができるものである。
【０１２６】また請求項１３の発明は、請求項３又は４
の構成に加えて、中蓋とケース体との境界部に封止材を
介在させる際の封止材の流動を促すための流動経路と、
ケース体の閉塞面の内面側に配設された圧電素子に接続
された電力伝送用のリード線をケース体の閉塞面側から
開口面側に導出するためのリード用通路と、リード用通
路に粘弾性材を充填する際の粘弾性材の流動を促すため
の流動経路とを、中蓋に設けるものであり、ケース体を
密閉することができ、また超音波の発振終了後にリード
線に残留した残留エネルギーを粘弾性材によって吸収す
ることができ、更に空気の層を停滞させることなく接着
剤や粘弾性材を流動させることができて、超音波振動子
の応答性を更に安定にすることができるものである。
【０１２７】また請求項１４の発明は、請求項３乃至１
３のいずれかの構成に加えて、ケース体の閉塞面の内面
側に位置する圧電素子に接続された電力伝送用のリード
線を中蓋に固定するものであり、ケース体の外部からリ
ード線に応力が加わった場合に、ケース体の閉塞面の内
面側に配設された圧電素子とリード線との接合部までこ
の応力が伝達されることを防いで、この接合部の損傷を
防ぐことができるものである。
【０１２８】また請求項１５の発明は、請求項１４の構
成に加えて、ケース体の閉塞面の内面側に位置する圧電
素子に接続されると共に中蓋に固定されたリード線に、
より線径の大きいリード線を接続し又は導通させるもの
であり、ケース体の外部に配置されるリード線の強度を
向上し、ケース体の外部からリード線に加わる外力に対
するリード線自身の強度を強化して、組み立て工程にお
けるリード線の損傷を低減することができるものであ
る。
【０１２９】また請求項１６の発明は、請求項１乃至１
５のいずれかの構成に加えて、ケース体を金属にて構成
するものであり、異方向性の指向特性を有する超音波を
発する防水型の超音波発振子のケース体を金属により形
成することができ、超音波の指向特性を制御するための
ホーン等を設ける必要がない超音波振動子を、安価且つ
容易に形成することができるものである。
【０１３０】また請求項１７の発明は、請求項１乃至１
５のいずれかの構成に加えて、ケース体を金属製の板材
から形成される金属ケースと合成樹脂材からなる樹脂ケ
ースとで構成するものであり、異方向性の指向特性を有
する超音波を発する防水型の超音波発振子のケース体を
金属製の板材と合成樹脂材を成形することにより形成す
ることができ、超音波の指向特性を制御するためのホー
ン等を設ける必要がない超音波振動子を、安価且つ容易
に形成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の構成を示すものであり、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は動
作を示す断面図である。
【図２】ケース体を金属ケース及び樹脂ケースにて構成
した場合のケース体及び圧電素子の構成を示すものであ
り、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面の断面図、（ｃ）は
側面の断面図、（ｄ）は背面図である。
【図３】同上の構成を示すものであり、（ａ）は斜視
図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は金属ケースを示す斜視図
である。
【図４】実施形態２の構成を示すものであり、（ａ）は
分解斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図５】ケース体を金属にて構成した場合のケース体及
び圧電素子の構成を示すものであり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面の断面図、（ｃ）は側面の断面図、（ｄ）
は背面図である。
【図６】実施形態３の構成を示す断面図である。
【図７】実施形態４の構成を示すものであり、（ａ）は
分解状態の断面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】実施形態５の構成を示すものであり、（ａ）は
分解斜視図、（ｂ）は動作を説明するための中蓋の斜視
図である。
【図９】実施形態６を説明するための参考図であり、
（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ′断面図、（ｃ）はＢ
−Ｂ′断面図である。
【図１０】実施形態６を説明するための参考図であり、
（ａ）（ｂ）は断面図である。
【図１１】実施形態６の構成を示すものであり、（ａ）
は一部の斜視図、（ｂ）は分解状態の断面図、（ｃ）は
断面図である。
【図１２】実施形態７の構成を示すものであり、（ａ）
は断面図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）は他例を示す中
蓋の斜視図、（ｄ）は更に他例を示す中蓋の斜視図であ
る。
【図１３】実施形態８の構成を示す断面図である。
【図１４】実施形態９の構成を示す断面図である。
【図１５】（ａ）乃至（ｃ）は実施形態９における中蓋
の例を示す斜視図である。
【図１６】実施形態１０の構成を示すものであり、
（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は動作を示す中蓋の斜視図
である。
【図１７】実施形態１１の構成を示すものであり、
（ａ）は断面図、（ｂ）は一部の分解斜視図である。
【図１８】実施形態１２の構成を示すものであり、
（ａ）は断面図、（ｂ）は一部の分解斜視図である。
【図１９】自動車に超音波センサを配設した様子を示す
斜視図である。
【図２０】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来技術の問題点
を説明するための断面図である。
【符号の説明】
Ａ 超音波振動子 １ ケース体 １ａ 閉塞面 １ｃ 開口面 ２ 金属ケース ３ 樹脂ケース ７ リード線 ７ａ リード線 ８ 圧電素子 １２ 中蓋 １２ａ 流動経路 １３ 接着剤 １８ リード用通路 １９ 粘弾性材 ２０ 流動経路 ２６ 封止材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ (72)発明者 梶山 智史 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 橋本 裕介 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 大谷 隆児 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 足立 将彦 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 5D019 AA02 BB09 BB12 BB28 EE01 EE02 EE05 FF01 GG09

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一端面が開口すると共に他端面が閉塞面
    であるケース体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、
    この閉塞面にて発生される超音波が異方向性の指向特性
    を有する超音波振動子であって、ケース体内部を樹脂に
    より封止して成ることを特徴とする超音波振動子。
  2. 【請求項２】 一端面が開口すると共に他端面が閉塞面
    であるケース体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、
    この閉塞面にて発生される超音波が異方向性の指向特性
    を有する超音波振動子であって、ケース体内部を粘弾性
    材にて封止して成ることを特徴とする超音波振動子。
  3. 【請求項３】 一端面が開口すると共に他端面が閉塞面
    であるケース体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、
    この閉塞面にて発生される超音波が異方向性の指向特性
    を有する超音波振動子であって、剛性の高い部材からな
    る中蓋をケース体の内側に挿入し、この中蓋とケース体
    との境界部に封止材を充填して成ることを特徴とする超
    音波振動子。
  4. 【請求項４】 封止材として接着剤を用い、中蓋とケー
    ス体との境界部に接着剤を介在させて成ることを特徴と
    する請求項３に記載の超音波振動子。
  5. 【請求項５】 中蓋とケース体との境界部に封止材を介
    在させる際の封止材の流動を促すための流動経路を中蓋
    に形成して成ることを特徴とする請求項３又は４に記載
    の超音波振動子。
  6. 【請求項６】 一端面が開口すると共に他端面が閉塞面
    であるケース体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、
    この閉塞面にて発生される超音波が異方向性の指向特性
    を有する超音波振動子であって、剛性の高い部材からな
    る中蓋をケース体の内側に圧入して成ることを特徴とす
    る超音波振動子。
  7. 【請求項７】 中蓋を成形品にて成形して成ることを特
    徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の超音波振動
    子。
  8. 【請求項８】 中蓋を制振性に優れた樹脂材料の成形品
    にて成形して成ることを特徴とする請求項７に記載の超
    音波振動子。
  9. 【請求項９】 中蓋の形状を、ケース体の閉塞面を水平
    に配置した状態におけるこの閉塞面と垂直な少なくとも
    一つの断面形状が工字状となるように形成して成ること
    を特徴とする請求項３乃至８のいずれかに記載の超音波
    振動子。
  10. 【請求項１０】 ケース体の閉塞面の内面側に配設され
    た圧電素子に接続された電力伝送用のリード線をケース
    体の閉塞面側から開口面側に導出するためのリード用通
    路を中蓋に設けて成ることを特徴とする請求項３乃至９
    のいずれかに記載の超音波振動子。
  11. 【請求項１１】 リード用通路に粘弾性材を充填して成
    ることを特徴とする請求項１０に記載の超音波振動子。
  12. 【請求項１２】 リード用通路に粘弾性材を充填する際
    の粘弾性材の流動を促すための流動経路を中蓋に設けて
    成ることを特徴とする請求項１１に記載の超音波振動
    子。
  13. 【請求項１３】 中蓋とケース体との境界部に封止材を
    介在させる際の封止材の流動を促すための流動経路と、
    ケース体の閉塞面の内面側に配設された圧電素子に接続
    された電力伝送用のリード線をケース体の閉塞面側から
    開口面側に導出するためのリード用通路と、リード用通
    路に粘弾性材を充填する際の粘弾性材の流動を促すため
    の流動経路とを、中蓋に設けて成ることを特徴とする請
    求項３又は４に記載の超音波振動子。
  14. 【請求項１４】 ケース体の閉塞面の内面側に位置する
    圧電素子に接続された電力伝送用のリード線を中蓋に固
    定して成ることを特徴とする請求項３乃至１３のいずれ
    かに記載の超音波振動子。
  15. 【請求項１５】 ケース体の閉塞面の内面側に位置する
    圧電素子に接続されると共に中蓋に固定されたリード線
    に、より線径の大きいリード線を接続し又は導通させて
    成ること特徴とする請求項１４に記載の超音波振動子。
  16. 【請求項１６】 ケース体を金属にて構成して成ること
    を特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の超音
    波振動子。
  17. 【請求項１７】 ケース体を金属製の板材から形成され
    る金属ケースと合成樹脂材からなる樹脂ケースとで構成
    して成ることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか
    に記載の超音波振動子。
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