JP7318495B2 - 超音波デバイス及び流体検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波デバイス及び流体検出装置に関する。

従来の超音波デバイスとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の超音波デバイスは、圧電素子と、圧電素子を収容している筒状ケースと、圧電素子に接続されている入出力リードと、筒状ケース内において圧電素子を覆っている吸音材と、筒状ケース内において吸音材を覆っている封止材と、を備えている。

特開２０１３－１４３５８７号公報

従来の超音波デバイスでは、入出力リード線が、圧電素子の側部及び上部に直接接続されている。この構成では、入出力リード線と圧電素子の側部との接続部分において、超音波の反射が生じ得る。超音波の反射は、超音波の受波及び送波の感度を低下させる。

本発明の一側面は、感度の向上が図れる超音波デバイス及び流体検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る超音波デバイスは、圧電素子と、圧電素子が収容されている収容空間を形成しているケースと、ケースの収容空間に充填されている充填部材と、圧電素子に接続されている第１配線部材と、を備え、ケースは、互いに対向している第１主面及び第２主面を有している底部と、第１主面と共に収容空間を形成している側部と、を有する有底筒状のマッチング部を有し、圧電素子は、互いに対向している第３主面及び第４主面を有し、第３主面が第１主面と対向して配置されている素体と、少なくとも素体の第４主面上において離間して配置されている第１電極及び第２電極と、を有し、第１配線部材は、基材上に導体が配置されて構成されており、導体が圧電素子の第４主面上に配置されている第１電極及び第２電極に接続されており、充填部材は、圧電素子、及び、圧電素子と第１配線部材との接続部分を覆っている第１充填部と、第１充填部を覆っていると共に、第１充填部よりも硬度の低い第２充填部と、を含む。

本発明の一側面に係る超音波デバイスでは、第１配線部材は、導体が圧電素子の第４主面上に配置されている第１電極及び第２電極に接続されている。このように、超音波デバイスでは、第１配線部材と圧電素子との接続部分が圧電素子の第４主面上に設けられている。そのため、超音波デバイスでは、第１配線部材と圧電素子との接続部分における超音波の反射の影響を低減できる。したがって、超音波デバイスでは、感度の向上が図れる。

また、超音波デバイスでは、充填部材は、第１充填部及び第２充填部を含む。第２充填部は、第１充填部よりも硬度が低い。言い換えれば、圧電素子、及び、圧電素子と第１配線部材との接続部分を覆う第１充填部は、第２充填部よりも硬度が高い。これにより、超音波デバイスでは、第１充填部を圧電素子の振動に追従させることができる。そのため、超音波デバイスでは、圧電素子からマッチング部の底部に伝達される振動が阻害されることを抑制できる。また、第１充填部よりも硬度が低い第２充填部は、吸音材として機能し、残響低減の効果が得られる。したがって、超音波デバイスでは、感度の向上を図ることができる。

一実施形態においては、第１配線部材と接続されている第２配線部材を備えていてもよい。この構成では、第２配線部材によって、超音波デバイスを外部の機器等と接続することができる。

一実施形態においては、充填部材は、第２充填部を覆っていると共に、第１配線部材と第２配線部材との接続部分を覆っている第３充填部を含み、第３充填部は、第１充填部と同じ材料で形成されていてもよい。この構成では、第１配線部材と第２配線部材との接続部分を第３充填部によって覆うため、当該接続部分を封止できる。したがって、超音波デバイスでは、当該接続部分が露出しないため、信頼性の向上が図れる。また、超音波でデバイスでは、第１充填部及び第３充填部を同じ材料で形成することによって、充填部材を容易に製造することができる。

一実施形態においては、第２充填部は、第１充填部よりも体積が大きくてもよい。この構成では、残響低減の効果をより一層得ることができる。

本発明の一側面に係る流体検出装置は、上記超音波デバイスと、超音波デバイスを制御する制御装置と、を備え、超音波デバイスは、被検出流体の流れ方向において、上流側に配置されている第１の超音波デバイスと、第１の超音波デバイスよりも下流側で且つ第１の超音波デバイスと対向する位置に配置されている第２の超音波デバイスと、を含み、制御装置は、第１の超音波デバイスと第２の超音波デバイスとの間の超音波の伝搬時間に基づいて、被検出流体を検出する。

本発明の一側面に係る流体検出装置では、上記超音波デバイスを備えている。したがって、流体検出装置では、感度の向上が図れる。

本発明の一側面によれば、感度の向上が図れる。

図１は、超音波デバイスの斜視図である。 図２は、図１に示す超音波デバイスの側面図である。 図３は、図１に示す超音波デバイスの上面図である。 図４は、図１に示す超音波デバイスの断面図である。 図５（ａ）は、圧電素子の主面を示す図、図５（ｂ）は、圧電素子の側面を示す図、図５（ｃ）は、圧電素子の主面を示す図である。 図６は、配線部材を示す図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、配線部材の斜視図である。 図９は、圧電素子及び配線部材の断面図である。 図９は、流体検出装置の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１及び図４に示されるように、超音波デバイス１は、ケース３と、圧電素子５と、配線部材（第１配線部材）７と、接合部材９と、充填部材１１と、を備えている。超音波デバイス１は、超音波を送波すると共に、超音波を受波する。

ケース３は、圧電素子５を収容している収容空間を形成している。図１及び図２に示されるように、ケース３は、マッチング部２０と、ハウジング部２１と、を有している。マッチング部２０は、圧電素子５の音響インピーダンスと、空気やガス等の流体（媒体）の音響インピーダンスとの整合を図るための整合材を構成している。マッチング部２０は、例えば、エポキシ樹脂で形成されている。マッチング部２０は、例えば、エポキシ樹脂にガラスビーズを混入した複合材料を発泡成形して形成されている。マッチング部２０は、有底筒状を呈している。マッチング部２０は、底部２２と、側部２３と、を有している。底部２２及び側部２３は、一体に形成されている。

底部２２は、円板形状を呈している。底部２２は、超音波を送波、及び、超音波を受波する部分である。底部２２は、互いに対向している第１主面２２ａ及び第２主面２２ｂを有している。第１主面２２ａ及び第２主面２２ｂは、第１主面２２ａと第２主面２２ｂとの対向方向から見て、例えば、円形状を呈している。第１主面２２ａは、ケース３の収容空間を形成している。第２主面２２ｂは、超音波デバイス１における超音波の送波面及び受波面を構成している。底部２２には、テーパー部２２ｃが設けられている。テーパー部２２ｃは、第１主面２２ａ側から第２主面２２ｂ側に向かって先細りになっている。底部２２の厚さ（第１主面２２ａと第２主面２２ｂとの間の距離）は、例えば、２．３ｍｍ～２．６ｍｍである。

側部２３は、円筒形状を呈している。側部２３は、底部２２の第１主面２２ａから、第１主面２２ａと第２主面２２ｂとの対向方向に沿って延在している。側部２３の内面２３ａは、底部２２の第１主面２２ａと共に収容空間を形成している。

図４に示されるように、ハウジング部２１は、マッチング部２０に取り付けられている。ハウジング部２１は、例えば、ゴムで形成されている。ハウジング部２１は、マッチング部２０と共に収容空間を形成している。ハウジング部２１は、本体部２４と、フランジ部２５と、を有している。本体部２４及びフランジ部２５は、一体に形成されている。

本体部２４は、略円筒形状を呈している。本体部２４は、マッチング部２０の側部２３に取り付けられている。本体部２４は、側部２３の上部の外周面を取り囲むと共に、側部２３の上部に配置されている。本体部２４は、収容空間に連通する開口部Ｋを形成している。本体部２４の内径は、マッチング部２０の側部２３の内径よりも小さい。フランジ部２５は、本体部２４の上端部に設けられている。フランジ部２５は、円環状を呈している。フランジ部２５は、本体部２４の外周面から径方向の外側に張り出している。

図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示されるように、圧電素子５は、圧電素体３０と、第１電極３１及び第２電極３２と、を有している。圧電素体３０は、円板形状を呈している。圧電素体３０は、互いに対向している主面（第３主面）３０ａ及び主面（第４主面）３０ｂと、主面３０ａと主面３０ｂとを連結している側面３０ｃと、を有している。主面３０ａ，３０ｂは、円形状を呈している。主面３０ａには、第１電極３１が配置されている。主面３０ｂには、第１電極３１及び第２電極３２が配置されている。主面３０ｂにおいて、第１電極３１と第２電極３２とは、離間して配置されている。側面３０ｃには、第１電極３１が配置されている。

圧電素体３０は、複数の圧電体層（不図示）が積層されて構成されている。各圧電体層は、圧電材料からなる。本実施形態では、各圧電体層は、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料には、例えば、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）が用いられる。各圧電体層は、例えば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の圧電素体３０では、各圧電体層は、各圧電体層の間の境界が認識できない程度に一体化されている。圧電素体３０内には、複数の内部電極（不図示）が配置されている。各内部電極は、導電性材料からなる。導電性材料には、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。

第１電極３１は、主面３０ａ上に配置されている。第１電極３１は、略円形状を呈している。第１電極３１は、主面３０ｂ及び側面３０ｃにも配置されている。すなわち、第１電極３１は、主面３０ａ、側面３０ｃ及び主面３０ｂにわたって配置されている。第２電極３２は、主面３０ｂに配置されている。第２電極３２は、円形が一部切り欠かれた形状を呈している。第１電極３１及び第２電極３２は、導電性材料からなる。導電性材料には、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。第１電極３１及び第２電極３２は、例えば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。

圧電素子５は、ケース３のマッチング部２０の底部２２に配置されている。圧電素子５は、接合部材９によって底部２２に接合されている。圧電素子５は、圧電素体３０の主面３０ａが底部２２の第１主面２２ａと対向して配置されている。すなわち、圧電素子５は、第１電極３１が第１主面２２ａと対向して配置されている。

図４に示されるように、配線部材７は、圧電素子５に接続されている。配線部材７には、リード線（第２配線部材）１７が接続されている。リード線１７は、ケース３の開口部Ｋを介してケース３の外部に延びている。図６、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、配線部材７は、ベース（基材）４０と、第１導電層（導体）４１と、第２導電層（導体）４２と、補強板４３と、カバー４４と、を有している。配線部材７は、可撓性を有し、例えば、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）又はフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）である。

ベース４０は、帯状を呈し、互いに対向している一対の主面４０ａ，４０ｂを有している。ベース４０は、電気絶縁性を有している。ベース４０は、例えば、ポリイミド樹脂等の樹脂からなる樹脂層である。ベース４０の厚さは、例えば、１００μｍである。

第１導電層４１及び第２導電層４２は、ベース４０の主面４０ａ上に配置されている。第１導電層４１及び第２導電層４２は、接着層（不図示）によって、ベース４０に接合（接着）されている。第１導電層４１及び第２導電層４２は、例えば、Ｃｕからなる。第１導電層４１及び第２導電層４２は、例えば、Ｃｕ層上にＮｉメッキ層及びＡｕメッキ層がこの順に設けられた構成であってもよい。第１導電層４１と第２導電層４２とは、互いに離間して配置されている。第１導電層４１及び第２導電層４２の厚さは、例えば、２０μｍである。

第１導電層４１は、圧電素子５の第１電極３１に接続されている端部４１ａと、リード線１７に接続されている端部４１ｂと、を有している。第２導電層４２は、圧電素子５の第２電極３２に接続されている端部４２ａと、リード線１７に接続されている端部４２ｂと、を有している。

補強板４３は、ベース４０の主面４０ｂに配置されている。補強板４３は、例えば、矩形状を呈している。補強板４３は、例えば、ポリイミドからなる樹脂層である。補強板４３の厚さは、例えば、２００μｍである。

カバー４４は、ベース４０上に配置されている。カバー４４は、第１導電層４１及び第２導電層４２及びベース４０を覆っている。カバー４４は、第１導電層４１の端部４１ａ及び端部４１ｂ、及び、第２導電層４２の端部４２ａ及び端部４２ｂを露出させている。カバー４４は、例えば、ポリイミド樹脂等の樹脂からなる樹脂層である。カバー４４の厚さは、例えば、２５μｍである。

図４、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、配線部材７は、略Ｕ字形状を成して配置されている。図８に示されるように、配線部材７は、圧電素子５の圧電素体３０の主面３０ｂ上に配置されている第１電極３１及び第２電極３２に接続されている。具体的には、配線部材７の第１導電層４１の端部４１ａは、圧電素体３０の主面３０ｂ上に配置されている第１電極３１に接続されている。第１導電層４１の端部４１ａと第１電極３１とは、導通部４５によって電気的に接続されている。配線部材７の第２導電層４２の端部４２ａは、圧電素体３０の主面３０ｂ上に配置されている第２電極３２に接続されている。第２導電層４２の端部４２ａと第２電極３２とは、導通部４５によって電気的に接続されている。導通部４５は、例えば、異方性導電ペーストで形成されている。配線部材７と圧電素子５との接続部分は、圧電素子５の圧電素体３０の主面３０ａ，３０ｂの対向方向から見て、圧電素子５と重なる位置に設けられている。

配線部材７の一部は、カバー４４が圧電素子５の第２電極３２に沿うように配置されている。図３に示されるように、配線部材７は、第１導電層４１の端部４１ｂ及び第２導電層４２の端部４２ｂが開口部Ｋによって形成されている開口を臨むように配置されている。第１導電層４１の端部４１ｂには、リード線１７の一方の極性の導電線が接続されており、第２導電層４２の端部４２ｂには、リード線１７の他方の極性の導電線が接続されている。

図４に示されるように、接合部材９は、圧電素子５とマッチング部２０とを接合している。接合部材９は、例えば、エポキシ樹脂で形成されている。接合部材９は、圧電素子５とマッチング部２０の底部２２との間に配置されている。接合部材９は、圧電素子５の第１電極３１（主面３０ａ）及び圧電素体３０の側面３０ｃにわたって配置されている。接合部材９は、圧電素子５の周囲を囲うように配置されている。接合部材９は、圧電素子５の主面３０ａ側よりも主面３０ｂ側の厚みが大きくなるように、末広がりに形成されている。接合部材９の厚さは、例えば、１０μｍ～２０μｍである。本実施形態では、接合部材９の厚さは、圧電素子５とマッチング部２０の底部２２との間の距離に相当する。

接合部材９は、マッチング部２０の底部２２の第１主面２２ａの凹凸に沿って形成されている。すなわち、接合部材９は、マッチング部２０の底部２２の第１主面２２ａの凹部に入り込んでいる。接合部材９は、圧電素子５の第１電極３１の表面の凹凸に沿って形成されている。すなわち、接合部材９は、圧電素子５の第１電極３１の表面の凹部に入り込んでいる。

充填部材１１は、ケース３の収容空間に充填されている。充填部材１１は、第１充填部１１ａと、第２充填部１１ｂと、第３充填部１１ｃと、を含んでいる。第１充填部１１ａは、圧電素子５を覆うように配置（充填）されている。第１充填部１１ａは、例えば、エポキシ樹脂で形成されている。第１充填部１１ａは、接合部材９と同じ材料で形成されている。第１充填部１１ａは、例えば、硬度Ｄ８０°～９０°の樹脂で形成されている。

第２充填部１１ｂは、第１充填部１１ａを覆うように配置（充填）されている。第２充填部１１ｂは、吸音材として機能する。第２充填部１１ｂは、例えば、ウレタン樹脂で形成されている。第２充填部１１ｂは、例えば、硬度Ａ５°～１０°の樹脂で形成されている。第２充填部１１ｂの硬度は、第１充填部１１ａよりも低い。すなわち、第２充填部１１ｂは、第１充填部１１ａよりも柔軟性を有している。第２充填部１１ｂは、第１充填部１１ａよりも体積が大きい。

第３充填部１１ｃは、第２充填部１１ｂを覆うように配置（充填）されている。第３充填部１１ｃは、封止材として機能する。第３充填部１１ｃは、電気絶縁性を有している。第３充填部１１ｃは、第１充填部１１ａと同じ材料で形成されている。すなわち、第３充填部１１ｃは、例えば、エポキシ樹脂で形成されている。第３充填部１１ｃは、例えば、硬度Ｄ８０°～９０°の樹脂で形成されている。第３充填部１１ｃの硬度は、第２充填部１１ｂの硬度よりも高い。第３充填部１１ｃは、第２充填部１１ｂよりも体積が大きい。第３充填部１１ｃは、配線部材７とリード線１７との接続部分を覆うように配置されている。配線部材７の第１導電層４１の端部４１ｂ、第２導電層４２の端部４２ｂ及び補強板４３は、第３充填部１１ｃに位置している。

図９に示されるように、流体検出装置１００は、第１の超音波デバイス１Ａ及び第２の超音波デバイス１Ｂと、制御装置１１０と、を備えている。流体検出装置１００は、例えば、ガス管１２０を流れるガス（被検出流体）を検査する。第１の超音波デバイス１Ａ及び第２の超音波デバイス１Ｂは、超音波デバイス１と同じ構成を有している。

第１の超音波デバイス１Ａ及び第２の超音波デバイス１Ｂは、ガス管１２０の側部１２０ａに配置されている。第１の超音波デバイス１Ａ及び第２の超音波デバイス１Ｂは、マッチング部２０がガス管１２０の内部に露出するように配置されている。第１の超音波デバイス１Ａは、ガスの流れ方向Ｆにおいて、第２の超音波デバイス１Ｂよりも上流側に配置されている。第２の超音波デバイス１Ｂは、第１の超音波デバイス１Ａよりも下流側に配置されている。第１の超音波デバイス１Ａと第２の超音波デバイス１Ｂとは、ガス管１２０の内部空間を挟んで対向する位置に配置されている。

制御装置１１０は、第１の超音波デバイス１Ａ及び第２の超音波デバイス１Ｂから出力される電圧に基づいて、ガス管１２０を流れるガスの流量を検出する。制御装置１１０は、第１の超音波デバイス１Ａ及び第２の超音波デバイス１Ｂの動作を制御する部分であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成されている。

流体検出装置１００では、第１の超音波デバイス１Ａを超音波送波器として用い、第２の超音波デバイス１Ｂを超音波受波器として用いる。制御装置１１０は、第１の超音波デバイス１Ａの圧電素子５に交流電圧を印加する。これにより、第１の超音波デバイス１Ａは、ガス管１２０内に超音波を放射する。第２の超音波デバイス１Ｂは、第１の超音波デバイス１Ａから放射されてガス管１２０内を伝搬してきた超音波を受波する。第２の超音波デバイス１Ｂの圧電素子５は、受波した超音波を電圧に変換する。制御装置１１０は、圧電素子５において変換された電圧の電圧値を取得し、超音波の第１伝搬時間を算出する。

流体検出装置１００では、第２の超音波デバイス１Ｂを超音波送波器として用い、第１の超音波デバイス１Ａを超音波受波器として用いる。制御装置１１０は、第２の超音波デバイス１Ｂの圧電素子５に交流電圧を印加する。これにより、第２の超音波デバイス１Ｂは、ガス管１２０内に超音波を放射する。第１の超音波デバイス１Ａは、第２の超音波デバイス１Ｂから放射されてガス管１２０内を伝搬してきた超音波を受波する。第１の超音波デバイス１Ａの圧電素子５は、受波した超音波を電圧に変換する。制御装置１１０は、圧電素子５において変換された電圧の電圧値を取得し、超音波の第２伝搬時間を算出する。

制御装置１１０は、第１伝搬時間及び第２伝搬時間に基づいて、ガス管１２０内のガスの流量を検出する。具体的には、制御装置１１０は、第１伝搬時間と第２伝搬時間との差から、ガス管１２０内のガスの流量を検出する。制御装置１１０は、第１伝搬時間と第２伝搬時間との差が所定時間以上である場合には、ガス管１２０内にガスが流通していることを検出する。制御装置１１０は、第１伝搬時間と第２伝搬時間との差が所定時間よりも短い場合には、ガス管１２０内にガスが流通していないことを検出する。制御装置１１０は、検出結果を出力する。

以上説明したように、本実施形態に係る超音波デバイス１では、配線部材７は、第１導電層４１及び第２導電層４２が圧電素子５の主面３０ｂ上に配置されている第１電極３１及び第２電極３２に接続されている。このように、超音波デバイス１では、配線部材７と圧電素子５との接続部分が圧電素子５の主面３０ｂ上に設けられている。そのため、超音波デバイス１では、配線部材７と圧電素子５との接続部分における超音波の反射の影響を低減できる。したがって、超音波デバイス１では、感度の向上が図れる。

また、超音波デバイス１では、充填部材１１は、第１充填部１１ａ及び第２充填部１１ｂを含む。第２充填部１１ｂは、第１充填部１１ａよりも硬度が低い。言い換えれば、圧電素子５、及び、圧電素子５と配線部材７との接続部分を覆う第１充填部１１ａは、第２充填部１１ｂよりも硬度が高い。これにより、超音波デバイス１では、第１充填部１１ａを圧電素子５の振動に追従させることができる。そのため、超音波デバイス１では、圧電素子５からマッチング部２０の底部２２に伝達される振動が阻害されることを抑制できる。また、第１充填部１１ａよりも硬度が低い第２充填部１１ｂは、吸音材として機能し、残響低減の効果が得られる。したがって、超音波デバイス１では、感度の向上を図ることができる。

本実施形態に係る超音波デバイス１は、配線部材７と接続されているリード線１７を備えている。この構成では、リード線１７によって、超音波デバイス１を外部の機器等と接続することができる。

本実施形態に係る超音波デバイス１では、充填部材１１は、第２充填部１１ｂを覆っていると共に、配線部材７とリード線１７との接続部分を覆っている第３充填部１１ｃを含む。第３充填部１１ｃは、第１充填部１１ａと同じ材料で形成されている。この構成では、配線部材７とリード線１７の接続部分を第３充填部１１ｃによって覆うため、当該接続部分を封止できる。したがって、超音波デバイス１では、当該接続部分が露出しないため、信頼性の向上が図れる。特に、超音波デバイス１がガスを検出する流体検出装置１００に用いられる場合には、接続部分を封止することが重要となる。また、第１充填部１１ａ及び第３充填部１１ｃを同じ材料で形成することによって、充填部材１１を容易に製造することができる。

本実施形態に係る超音波デバイス１では、第２充填部１１ｂは、第１充填部１１ａよりも体積が大きい。この構成では、残響低減の効果をより一層得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

上記実施形態では、超音波デバイス１（第１の超音波デバイス１Ａ及び第２の超音波デバイス１Ｂ）が流体検出装置１００に適用される形態を一例に説明した。しかし、超音波デバイス１は、車両のバックソナー、コーナーソナー等に適用されてもよい。

上記実施形態では、ケース３のマッチング部２０がエポキシ樹脂で形成されている形態を一例に説明した。しかし、マッチング部２０は、他の材料で形成されていてもよい。

上記実施形態では、ケース３のハウジング部２１がゴムで形成されている形態を一例に説明した。しかし、ハウジング部２１は、他の材料（例えば、金属等）で形成されていてもよい。

上記実施形態では、配線部材７が略Ｕ字形状を呈して配置される形態を一例に説明した。しかし、配線部材７の形状はこれに限定されない。配線部材７は、第１導電層４１及び第２導電層４２が圧電素子５の主面３０ｂ上に配置されている第１電極３１及び第２電極３２に接続されていればよい。

上記実施形態では、接合部材９が、圧電素子５の第１電極３１が配置されている主面３０ａ及び側面３０ｃにわたって配置されている形態を一例に説明した。しかし、接合部材９は、主面３０ｂを覆うように、すなわち主面３０ｂの外縁部側にも配置されていてもよい。この構成では、圧電素子５のダンピングの向上を図ることができる。

上記実施形態では、充填部材１１において、第１充填部１１ａがエポキシ樹脂、第２充填部１１ｂがウレタン樹脂、及び、第３充填部１１ｃがエポキシ樹脂で形成されている形態を一例に説明した。しかし、第１充填部１１ａ、第２充填部１１ｂ及び第３充填部１１ｃの材料は、適宜設定されればよい。

上記実施形態では、充填部材１１が、第１充填部１１ａ、第２充填部１１ｂ及び第３充填部１１ｃを有している形態を一例説明した。しかし、充填部材１１は、４以上の充填部で構成されていてもよい。

１…超音波デバイス、１Ａ…第１の超音波デバイス、１Ｂ…第２の超音波デバイス、３…ケース、５…圧電素子、７…配線部材、９…接合部材、１１…充填部材、１１ａ…第１充填部、１１ｂ…第２充填部、１１ｃ…第３充填部、２０…マッチング部、２２…底部、２２ａ…第１主面、２２ｂ…第２主面、２３…側部、３０…圧電素体、３０ａ，３０ｂ…主面、３１…第１電極、３２…第２電極、１００…流体検出装置、１１０…制御装置。

Claims (6)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子が収容されている収容空間を形成しているケースと、
   前記ケースの前記収容空間に充填されている充填部材と、
   前記圧電素子に接続されている第１配線部材と、
   前記第１配線部材と接続されている第２配線部材と、を備え、
   前記ケースは、互いに対向している第１主面及び第２主面を有している底部と、前記第１主面と共に前記収容空間を形成している側部と、を有する有底筒状のマッチング部を有し、
   前記圧電素子は、
   互いに対向している第３主面及び第４主面を有し、前記第３主面が前記第１主面と対向して配置されている素体と、
   少なくとも前記素体の前記第４主面上において離間して配置されている第１電極及び第２電極と、を有し、
   前記第１配線部材は、基材上に導体が配置されて構成されており、前記導体が前記圧電素子の前記第４主面上に配置されている前記第１電極及び前記第２電極に接続されており、
   前記充填部材は、
   前記圧電素子、及び、前記圧電素子と前記第１配線部材との接続部分を覆っている第１充填部と、
   前記第１充填部を覆っていると共に、前記第１充填部よりも硬度の低い第２充填部と、
   前記第２充填部を覆っていると共に、前記第１配線部材と前記第２配線部材との接続部分を覆っている第３充填部と、を含み、
   前記第３充填部は、前記第１充填部と同じ材料で形成されている、超音波デバイス。
2. 前記第２充填部は、前記第１充填部よりも体積が大きい、請求項１に記載の超音波デバイス。
3. 圧電素子と、
   前記圧電素子が収容されている収容空間を形成しているケースと、
   前記ケースの前記収容空間に充填されている充填部材と、
   前記圧電素子に接続されている第１配線部材と、を備え、
   前記ケースは、互いに対向している第１主面及び第２主面を有している底部と、前記第１主面と共に前記収容空間を形成している側部と、を有する有底筒状のマッチング部を有し、
   前記圧電素子は、
   互いに対向している第３主面及び第４主面を有し、前記第３主面が前記第１主面と対向して配置されている素体と、
   少なくとも前記素体の前記第４主面上において離間して配置されている第１電極及び第２電極と、を有し、
   前記第１配線部材は、基材上に導体が配置されて構成されており、前記導体が前記圧電素子の前記第４主面上に配置されている前記第１電極及び前記第２電極に接続されており、
   前記充填部材は、
   前記圧電素子、及び、前記圧電素子と前記第１配線部材との接続部分を覆っている第１充填部と、
   前記第１充填部を覆っていると共に、前記第１充填部よりも硬度の低い第２充填部と、を含み、
   前記第２充填部は、前記第１充填部よりも体積が大きい、超音波デバイス。
4. 前記第１配線部材と接続されている第２配線部材を備える、請求項３に記載の超音波デバイス。
5. 前記充填部材は、前記第２充填部を覆っていると共に、前記第１配線部材と前記第２配線部材との接続部分を覆っている第３充填部を含み、
   前記第３充填部は、前記第１充填部と同じ材料で形成されている、請求項４に記載の超音波デバイス。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、
   前記超音波デバイスを制御する制御装置と、を備え、
   前記超音波デバイスは、被検出流体の流れ方向において、上流側に配置されている第１の超音波デバイスと、前記第１の超音波デバイスよりも下流側で且つ前記第１の超音波デバイスと対向する位置に配置されている第２の超音波デバイスと、を含み、
   前記制御装置は、前記第１の超音波デバイスと前記第２の超音波デバイスとの間の超音波の伝搬時間に基づいて、前記被検出流体を検出する、流体検出装置。

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