WO2016147917A1

WO2016147917A1 - 超音波センサ

Info

Publication number: WO2016147917A1
Application number: PCT/JP2016/056840
Authority: WO
Inventors: 寛一中西; 卓松本
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2016-09-22

Abstract

　超音波センサ（１０３）は、有底筒状のケース（１）と、ケース（１）の内底面（１１ａ）に接合された圧電素子（２ｉ）と、これに接続された導通部材とを備える。圧電素子（２ｉ）は、圧電体板と、その一方の主面に形成された第１電極（２３）と、圧電体板を挟んで第１電極（２３）の少なくとも一部と対向する領域である有効振動領域を有するように前記圧電体板の他方の主面に形成された第２電極本体と前記第２電極本体に電気的に接続するように前記圧電体板の前記一方の主面に形成された第２電極折返し部とを含む第２電極とを備える。前記導通部材は、第１電極（２３）と第２電極折返し部（２６）とにそれぞれ個別に電気的に接続されている。圧電素子（２ｉ）の外形は、円弧部（３１）と、円弧部（３１）と連なるように１ヶ所以上に設けられた直線状のオリエンテーション・フラット部（３２）とを含む。

Description

超音波センサ

　本発明は、超音波センサに関するものである。

　従来技術に基づく超音波センサの一例が特開２０１１－２５０３２７号公報（特許文献１）に記載されている。この文献に記載された超音波センサは、有底筒状のケースと、ケースの内底面に貼り付けられた圧電素子と、圧電素子に接続された導通部材とを備える。特許文献１には、円板形状の圧電素子が示されている。

特開２０１１－２５０３２７号公報

　圧電素子はケースの内底面に貼り付けられるものであるので、接続のための２つの電極はいずれも圧電素子の上面に設けられる。板状の圧電素子の上面に２つの電極を形成するに当たって、その２つの電極の配列の方向性を明確にしておく必要がある。

　ケースの内底面における圧電素子の貼り付けられる方向が揃っていないと、超音波センサとして残響特性にばらつきが生じる。

　そこで、本発明は、残響特性のばらつきを抑えた超音波センサを提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明に基づく超音波センサは、有底筒状のケースと、上記ケースの内底面に接合された圧電素子と、上記圧電素子に接続された導通部材とを備え、上記圧電素子は、圧電体板と、上記圧電体板の一方の主面に形成された第１電極と、上記圧電体板を挟んで上記第１電極の少なくとも一部と対向する領域である有効振動領域を有するように上記圧電素子の接合面である上記圧電体板の他方の主面に形成された第２電極本体と上記第２電極本体に電気的に接続するように上記圧電体板の上記一方の主面に形成された第２電極折返し部とを含む第２電極とを備え、上記導通部材は、上記第１電極と、上記第２電極折返し部とにそれぞれ個別に電気的に接続されており、上記ケースの上記内底面に対して垂直な方向に沿って上記圧電素子を平面視したときの前記圧電素子の外形は、円弧部と、上記円弧部と連なるように１ヶ所以上に設けられた直線状のオリエンテーション・フラット部とを含む。

　上記発明において好ましくは、前記ケースの前記内底面に対して垂直な方向に沿って前記ケースおよび前記圧電素子を平面視したときに、上記有効振動領域は、その重心が、上記内底面の重心に重なるように配置されている。

　上記発明において好ましくは、１ヶ所以上に設けられた上記オリエンテーション・フラット部のうち最大のものを主オリフラ部と定義すると、上記第２電極折返し部は、上記主オリフラ部を含まないように配置されている。

　上記発明において好ましくは、上記第２電極折返し部は、上記ケースの上記内底面に対して垂直な方向に沿って上記ケースおよび上記圧電素子を平面視したとき、上記圧電素子における上記主オリフラ部からの距離が最も遠い箇所を含むように配置されている。

　上記発明において好ましくは、上記圧電素子の外形は、複数のオリエンテーション・フラット部を含み、上記ケースの上記内底面に対して垂直な方向に沿って上記ケースおよび上記圧電素子を平面視したとき、上記圧電素子の外形は、上記主オリフラ部と、上記主オリフラ部より短い副オリフラ部とを含む。

　上記発明において好ましくは、上記ケースの上記内底面に対して垂直な方向に沿って上記ケースおよび上記圧電素子を平面視したとき、上記第２電極折返し部は、上記副オリフラ部に配置されている。

　上記発明において好ましくは、上記ケースの上記内底面に対して垂直な方向に沿って上記ケースおよび上記圧電素子を平面視したとき、上記有効振動領域の外形は、上記ケースの上記内底面の外形と相似形である。

　上記発明において好ましくは、上記ケースの上記内底面に対して垂直な方向に沿って上記ケースおよび上記圧電素子を平面視したとき、上記有効振動領域の外形は、上記有効振動領域の重心を通る上記主オリフラ部に平行な直線に関して対称である。

　上記発明において好ましくは、上記導通部材はフレキシブル基板である。

　本発明によれば、残響特性のばらつきを抑えた超音波センサを提供することができる。

本発明に基づく実施の形態１における超音波センサの平面図である。図１におけるＩＩ－ＩＩ線に関する矢視断面図である。図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。本発明に基づく実施の形態１における超音波センサに備わる圧電素子の平面図である。本発明に基づく実施の形態１における超音波センサに備わる圧電素子の斜視図である。本発明に基づく実施の形態２における超音波センサの平面図である。本発明に基づく実施の形態３における超音波センサの平面図である。本発明に基づく実施の形態３における超音波センサに備わる圧電素子の斜視図である。本発明に基づく実施の形態４における超音波センサの平面図である。本発明に基づく実施の形態５における超音波センサの平面図である。本発明に基づく実施の形態１における超音波センサの変形例の平面図である。

　（実施の形態１）
　図１～図５を参照して、本発明に基づく実施の形態１における超音波センサについて説明する。本実施の形態における超音波センサ１０１の平面図を図１に示す。図１におけるＩＩ－ＩＩ線に関する矢視断面図を図２に示す。図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に関する矢視断面図を図３に示す。

　本実施の形態における超音波センサ１０１は、有底筒状のケース１と、ケース１の内底面１１ａに接合された圧電素子２と、圧電素子２に接続された導通部材３とを備える。ケース１は開口１３を有する。ケース１は、導電性を有する。ケース１は、たとえば、高い弾性を有しかつ軽量な材料からなる。このような材料としてはたとえばアルミニウムを採用することができる。ケース１の材料としてアルミニウムを用いた場合、ケース１は、たとえば鍛造加工または切削加工によって作製される。ケース１は、円板状の底部１１と、底部１１の周縁に沿って設けられた円筒状の外周壁１２とを含む。底部１１は、内底面１１ａを有する。図１に示した例では、外周壁１２は、薄肉部１２ａと複数の厚肉部１２ｂとを含む。複数の厚肉部１２ｂは、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１を平面視したときに互いに対向するように配置されている。ケース１の内底面１１ａは略長方形である。

　圧電素子２は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスを主材料として作製されたものである。圧電素子２は、底部１１の内底面１１ａ上に配置され、たとえば接着剤を用いて内底面１１ａに接合される。接着剤は、たとえばエポキシ系接着剤である。超音波センサ１０１が駆動する際には、圧電素子２は、底部１１とともにベンディング振動する。

　図２および図３に示すように、内底面１１ａから離隔してケース１の内部を遮るように吸音材４が配置されている。吸音材４の下面は圧電素子２の上面から離隔している。ケース１の内部空間のうち吸音材４の上側に位置する空間には充填材５が充填されている。充填材５はたとえばシリコーン樹脂からなる。図１では、開口１３の内部が充填材５で覆われているように見えている。充填材５より奥に吸音材４が配置されており、さらにその向こう側に圧電素子２が配置されている。図１では、圧電素子２は、直接は見えないので破線で示している。

　圧電素子２を単独で取り出したところの平面図を図４に示す。圧電素子２の斜視図を図５に示す。圧電素子２は、圧電体板２１と、圧電体板２１の一方の主面に形成された第１電極２３と、圧電体板２１を挟んで第１電極２３の少なくとも一部と対向する領域である有効振動領域を有するように圧電素子２の接合面である圧電体板２１の他方の主面に形成された第２電極本体２５と第２電極本体２５に電気的に接続するように圧電体板２１の前記一方の主面に形成された第２電極折返し部２６とを含む第２電極２４とを備える。第１電極２３および第２電極２４はそれぞれ圧電体板２１の表面に導体膜として形成されたものである。第１電極２３および第２電極２４はそれぞれ金属膜であってよい。以下、圧電体板２１の２つの主面のうち第１電極２３が形成されている側の主面を「一方の主面」といい、もうひとつの主面を「他方の主面」という。「有効振動領域」とは、第２電極本体２５が圧電体板２１を挟んで第１電極２３と対向する領域のことである。本実施の形態では、第１電極２３の全域が圧電体板２１を挟んで第２電極本体２５に対向しているので、第１電極２３の全域が有効振動領域である。第２電極本体２５のうち、圧電体板２１を挟んだ反対側に第１電極２３が存在しない領域は有効振動領域に該当しない。圧電体板２１を挟んで第１電極２３と第２電極本体２５とが対向している領域のみが有効振動領域である。

　導通部材３は、第１電極２３と第２電極折返し部２６とにそれぞれ個別に電気的に接続されている。導通部材３は、たとえばリード線であってもよく、フレキシブル基板であってもよい。本実施の形態では、一例として、導通部材３がフレキシブル基板であるものとして示している。フレキシブル基板の先端部は、接合剤を介して第１電極２３および第２電極２４に電気的に接合される。接合剤としては、たとえば金属が添加された樹脂材料が用いられる。図１では、圧電素子２に接続されている導通部材３を破線で示している。図２に示すように導通部材３のうち端の一部はケース１の外に延在しているので、図１では本来ならば導通部材３の内底面１１ａから遠い側の端部が充填材５の手前に突出している様子が見えているが、説明の便宜のため、導通部材３の手前に突出している部分は図示省略している。ここでは、導通部材３がフレキシブル基板であるので、図１および図３に示すように、導通部材３の内底面１１ａに近い側の端部は、圧電素子２の第１電極２３および第２電極折返し部２６にまたがるように接続されている。

　ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２を平面視したときの圧電素子２の外形は、円弧部３１と、円弧部３１と連なるように１ヶ所以上に設けられた直線状のオリエンテーション・フラット部（以下「オリフラ部」ともいう。）３２とを含む。

　第２電極２４は、圧電体板２１の他方の主面を覆うように形成された第２電極本体２５と、圧電体板２１の側面を覆うように形成された第２電極立上り部２７と、圧電体板２１の一方の主面を覆うように形成された第２電極折返し部２６とを含む。第２電極本体２５と第２電極立上り部２７と第２電極折返し部２６とはひとつながりに連なっている。こうして、第２電極２４は圧電体板２１の他方の主面から一方の主面にまたがる１つの電極として形成されている。

　圧電体板２１の一方の主面においては、第１電極２３と第２電極折返し部２６とは電気的に分離されている。図４および図５に示した例では、第１電極２３と第２電極折返し部２６とは露出部３３によって隔てられている。露出部３３では、圧電体板２１の一方の主面が露出している。

　１ヶ所以上に設けられたオリエンテーション・フラット部のうち最長のものを主オリフラ部と定義する。本実施の形態では、圧電素子２の中でオリフラ部３２は１ヶ所のみ設けられている。このオリフラ部３２は、圧電素子２の中で最長のオリフラ部であるので、唯一のオリフラ部３２であると同時に主オリフラ部３２ａでもある。

　本実施の形態では、圧電素子２の一方の主面のうちオリフラ部３２の側の端部に沿って第２電極折返し部２６が形成されている。本実施の形態では、オリフラ部３２の側面に第２電極立上り部２７が形成されている。

　本実施の形態では、圧電素子２にオリフラ部３２が設けられているので、圧電素子２の電極を形成する際に、オリフラ部３２を利用して圧電体板２１の向きを揃えることができ、容易に適切な電極を形成することができる。圧電体板２１の向きを揃える方法としては、たとえば平面を有する部材をオリフラ部３２に当てることによって、いわゆる「当て決め」をすることができる。

　本実施の形態では、圧電素子２のオリフラ部３２の側面に第２電極立上り部２７が形成されているので、第２電極立上り部２７は平面に形成することができ、第２電極本体２５と第２電極折返し部２６との間の電気的接続を確実にすることができる。

　本実施の形態では、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２を平面視したとき、圧電素子２のオリフラ部３２の側に第２電極折返し部２６が形成されているので、圧電素子２における第２電極折返し部２６の位置が把握しやすい。ケース１の内底面１１ａに圧電素子２を貼り付ける際にも圧電素子２の向きを把握しやすく、容易に所望の向きに揃えることができる。このようにして圧電素子２の向きが揃えられている場合、圧電素子２に導通部材を接続する際にも、圧電素子２の一定の部分に導通部材３を接続することができるので、電気機械結合係数Ｋのばらつきを抑制することができる。したがって、本実施の形態によれば、残響特性のばらつきを抑えた超音波センサとすることができる。

　本実施の形態では、圧電素子２の外形が円形ではなく、オリフラ部３２を有する形状であるので、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２を平面視したとき、従来よりも圧電素子２の円弧部３１における半径を大きくすることができる。圧電素子２の円弧部３１における半径を大きくすることにより、感度の良い超音波センサを得ることができる。また、外形が長方形である圧電素子よりも角が少ないので、駆動の際のロスが少なく、電気機械結合係数Ｋの高い超音波センサを得ることができる。

　なお、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿って圧電素子２を平面視したとき、有効振動領域の面積が第２電極折返し部２６の面積よりも大きければよい。

　本実施の形態で示したケース１の形状は、あくまで一例であって、このとおりとは限らない。ケース１に設けられた開口１３の形状は、あくまで一例であって、このとおりとは限らない。ケース１は、たとえば図１１に示すような形状の開口１３を有していてもよい。

　（実施の形態２）
　図６を参照して、本発明に基づく実施の形態２における超音波センサについて説明する。本実施の形態における超音波センサ１０２の平面図を図６に示す。ただし、図６では、圧電素子２が見えるように、充填材５、吸音材４および導通部材３を取り去った状態を示している。本実施の形態における超音波センサ１０２は、基本的構成に関しては実施の形態１で説明したものと共通するが、以下の点で異なる。

　本実施の形態では、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２を平面視したときに、有効振動領域は、その重心Ｇが、内底面１１ａの重心に重なるように配置されている。超音波センサ１０２が備える圧電素子２は、実施の形態１で説明した圧電素子２と同じであってよく、圧電素子２の有効振動領域は第１電極２３の全域と重なっている。しかし、有効振動領域の重心Ｇと、内底面１１ａの重心とを重ならせるために、圧電素子２の円弧部３１の中心は開口１３の中心からずれた位置にある。

　本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　圧電素子２は、第１電極２３と第２電極２４との間で電圧パルスが印加されることにより、圧電体板２１のうち、主に有効振動領域にある部分が主面方向に伸縮および収縮を繰り返すものである。有効振動領域で生じる主面方向の伸縮および収縮によって、底部１１が図２における上方または下方に膨らむように変形する。この変形が超音波を発生させ、図２における下方に向かって超音波の送信がなされる。一方、超音波を受信する際には、底部１１に生じた機械的振動が圧電体板２１の伸縮および収縮を引き起こし、第１電極２３と第２電極２４との間の電位差となる。このように、送信時、受信時のいずれにおいても電気信号の機械的振動との相互間での変換の効率が問題となる。この変換効率は、一般的に電気機械結合係数Ｋで表される。

　本実施の形態では、有効振動領域の重心Ｇと、内底面１１ａの重心とが一致しているので、変換効率を良くすることができる。すなわち、電気機械結合係数Ｋを大きくすることができる。

　（実施の形態３）
　図７～図８を参照して、本発明に基づく実施の形態３における超音波センサについて説明する。本実施の形態における超音波センサ１０３の平面図を図７に示す。ただし、図７では、圧電素子２ｉが見えるように、充填材５、吸音材４および導通部材３を取り去った状態を示している。本実施の形態における超音波センサ１０２は、基本的構成に関しては実施の形態１で説明したものと共通するが、以下の点で異なる。

　超音波センサ１０３は、実施の形態１，２で示した圧電素子２ではなく圧電素子２ｉを備えている。圧電素子２ｉを単独で取り出したところを図８に示す。

　圧電素子２ｉにおいては、１ヶ所以上に設けられたオリエンテーション・フラット部３２のうち最長のものを主オリフラ部３２ａと定義すると、第２電極折返し部２６は主オリフラ部３２ａを含まないように配置されている。

　第２電極２４は、主オリフラ部３２ａとは異なる位置で圧電体板２１の一方の主面から他方の主面にまたがる１つの電極として形成されている。図８に示した例では、第２電極２４の一部である第２電極立上り部２７は、圧電素子２ｉの円弧部３１の一部において圧電体板２１の側面を覆うように形成されている。第２電極立上り部２７は、このように円弧部３１に形成されてもよい。図８に示した例では、第２電極立上り部２７の幅に比べて第２電極折返し部２６は左右に広がっているが、第２電極立上り部２７の幅と第２電極折返し部２６の幅とが同じであってもよい。

　本実施の形態では、第２電極折返し部２６が主オリフラ部３２ａを含まないように配置されているので、主オリフラ部３２ａ近傍を有効振動領域として活用することができる。したがって、駆動の際のロスが少なく、より効率の良い超音波センサを得ることができる。

　図７に示したように、第２電極折返し部２６は、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２を平面視した場合、圧電素子２における主オリフラ部３２ａからの距離が最も遠い箇所を含むように配置されていることが好ましい。このように配置されていれば、有効振動領域の外形を、有効振動領域の重心Ｇを通る主オリフラ部３２ａに平行な直線に関して対称に近い形状にすることができる。また、第２電極折返し部２６は導通部材３との接続に用いる場所でもあるので、超音波センサ１０３の振動に寄与する有効振動領域から遠い側を導通部材３との接続箇所とすることができる。したがって、駆動の際のロスが少なく、より効率の良い超音波センサを得ることができる。

　図７に示したように、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２を平面視したとき、有効振動領域の外形は、ケース１の内底面１１ａの外形と相似形であることが好ましい。有効振動領域の外形とケース１の内底面１１ａの外形とが相似形であることにより、電気機械結合係数Ｋを大きくすることができる。

　図７に示したように、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２を平面視したとき、有効振動領域の外形は、前記有効振動領域の重心を通る前記主オリフラ部に平行な直線に関して対称であることが好ましい。すなわち、図７においていえば、有効振動領域の外形が上下対称かつ左右対称であることが好ましい。このような構成となっていれば、圧電素子２ｉを内底面１１ａに設置する際に扱いやすく、特性のばらつきを抑えやすくなる。

　（実施の形態４）
　図９を参照して、本発明に基づく実施の形態４における超音波センサについて説明する。本実施の形態における超音波センサ１０４の平面図を図９に示す。ただし、図９では、圧電素子２ｊが見えるように、充填材５、吸音材４および導通部材３を取り去った状態を示している。本実施の形態における超音波センサ１０４は、基本的構成に関しては実施の形態１で説明したものと共通するが、以下の点で異なる。

　超音波センサ１０４は、圧電素子２ｊを備える。圧電素子２ｊにおいては、露出部３３がＬ字形に設けられている。第２電極折返し部２６は、Ｌ字形の露出部３３に囲まれるようにして略四分の一円のような形状で設けられている。ここで図示した圧電素子２ｊでは、露出部３３がＬ字形であるものとしたが、これはあくまで一例であって、Ｌ字形以外の形状も考えられる。第１電極２３および第２電極折返し部２６の形状としては、導通部材３に合わせて任意の形状を選択することができる。

　本実施の形態では、図９に示すように、露出部３３が円弧部３１の半径方向に延在する部分を含むので、二点鎖線で示すような向きに導通部材３を接続することができる。導通部材３をこのように接続できるということは、圧電素子２ｊの上面のうち導通部材３に覆われる面積を小さくすることができる。たとえ有効振動領域であっても圧電素子の上面に導通部材が重なる部分では、圧電素子の振動時の挙動が導通部材の存在により影響を受け、その結果、有効振動領域として十分に機能しない場合があるが、本実施の形態で示したように、導通部材を円弧部の半径方向に配置するように接続することができれば、導通部材の存在により圧電素子の振動時の挙動が影響を受ける度合を低減することができる。

　ここまでの各実施の形態で前提としてきたように、導通部材３はフレキシブル基板であることが好ましい。この構成を採用することにより、圧電素子に対する導通部材３の接続を一括して行なうことができ、組立てがしやすいからである。また、駆動の際において、フレキシブル基板は、リード線に比べて、第１電極２３および第２電極２４との接合が切れにくい。

　導通部材３はフレキシブル基板以外であってもよい。導通部材３はたとえば２本のリード線であってもよい。導通部材３が２本のリード線である場合には、２本のうち一方が第１電極２３に接続され、もう一方が第２電極折返し部２６に接続される。

　（実施の形態５）
　図１０を参照して、本発明に基づく実施の形態５における超音波センサについて説明する。本実施の形態における超音波センサ１０５の平面図を図１０に示す。ただし、図１０では、圧電素子２ｋが見えるように、充填材５、吸音材４および導通部材３を取り去った状態を示している。本実施の形態における超音波センサ１０５は、基本的構成に関しては実施の形態１で説明したものと共通するが、以下の点で異なる。

　超音波センサ１０５は、圧電素子２ｋを備える。圧電素子２ｋの外形は、複数のオリエンテーション・フラット部を含み、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２ｋを平面視したとき、圧電素子２ｋの外形は、主オリフラ部３２ａと、主オリフラ部３２ａより短い副オリフラ部３２ｂとを含む。図１０に示した例では、オリフラ部の総数が２であるが、オリフラ部の総数は２とは限らず３以上であってもよい。このように圧電素子に複数のオリフラ部が設けられていれば、複数の方向から圧電素子の向きを揃えることができる。

　複数のオリフラ部の中には、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２ｋを平面視したとき、異なる長さで表れるオリフラ部が含まれている。

　なお、図１０に示した例のように、ケース１の内底面１１ａに対して垂直な方向に沿ってケース１および圧電素子２ｋを平面視したとき、第２電極折返し部２６は、副オリフラ部３２ｂに配置されていることが好ましい。この構成を採用することにより、主オリフラ部３２ａに影響を与えることなく第２電極折返し部２６を設けることができる。第２電極折返し部２６は副オリフラ部３２ｂに配置されているので、第２電極折返し部２６に連なる第２電極立上り部は、副オリフラ部３２ｂの平坦な側面を利用して形成することができる。

　なお、上記各実施の形態では、ケース１の内部に吸音材４および充填材５が配置されているものとして説明したが、吸音材４および充填材５は超音波センサにとって必須の構成要素ではない。超音波センサとしては、吸音材４および充填材５のうちいずれか一方または両方が備わっていない構成もありうる。

　なお、上述の各実施の形態においては、圧電素子はチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスを圧電材料として採用したものとして説明したが、これはあくまで一例であって、これに限るものではない。たとえば、圧電素子は、ニオブ酸カリウムナトリウム系、アルカリニオブ酸系などの非鉛系圧電セラミックスを圧電材料として採用したものであってもよい。

　上述の各実施の形態においては、充填材５は、シリコーン樹脂からなるものとして説明したが、これに限るものではない。充填材５は、樹脂からなるものであればよく、たとえば、ウレタン樹脂やシリコーン発泡樹脂からなるものであってもよい。

　なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
　なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

　１　ケース、２，２ｉ，２ｊ，２ｋ　圧電素子、３　導通部材、４　吸音材、５　充填材、１１　底部、１１ａ　内底面、１２　外周壁、１２ａ　薄肉部、１２ｂ　厚肉部、１３　開口、２１　圧電体板、２３　第１電極、２４　第２電極、２５　第２電極本体、２６　第２電極折返し部、２７　第２電極立上り部、３１　円弧部、３２　オリエンテーション・フラット部（オリフラ部）、３２ａ　主オリフラ部、３２ｂ　副オリフラ部、３３　露出部、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５　超音波センサ。

Claims

　有底筒状のケースと、
　前記ケースの内底面に接合された圧電素子と、
　前記圧電素子に接続された導通部材とを備え、
　前記圧電素子は、圧電体板と、前記圧電体板の一方の主面に形成された第１電極と、前記圧電体板を挟んで前記第１電極の少なくとも一部と対向する領域である有効振動領域を有するように前記圧電素子の接合面である前記圧電体板の他方の主面に形成された第２電極本体と前記第２電極本体に電気的に接続するように前記圧電体板の前記一方の主面に形成された第２電極折返し部とを含む第２電極とを備え、
　前記導通部材は、前記第１電極と、前記第２電極折返し部とにそれぞれ個別に電気的に接続されており、
　前記ケースの前記内底面に対して垂直な方向に沿って前記圧電素子を平面視したときの前記圧電素子の外形は、円弧部と、前記円弧部と連なるように１ヶ所以上に設けられた直線状のオリエンテーション・フラット部とを含む、超音波センサ。
　前記ケースの前記内底面に対して垂直な方向に沿って前記ケースおよび前記圧電素子を平面視したときに、前記有効振動領域は、その重心が、前記内底面の重心に重なるように配置されている、請求項１に記載の超音波センサ。
　１ヶ所以上に設けられた前記オリエンテーション・フラット部のうち最長のものを主オリフラ部と定義すると、前記第２電極折返し部は、前記主オリフラ部を含まないように配置されている、請求項１または２に記載の超音波センサ。
　前記第２電極折返し部は、前記ケースの前記内底面に対して垂直な方向に沿って前記ケースおよび前記圧電素子を平面視したとき、前記圧電素子における前記主オリフラ部からの距離が最も遠い箇所を含むように配置されている、請求項３に記載の超音波センサ。
　前記圧電素子の外形は、複数のオリエンテーション・フラット部を含み、
　前記ケースの前記内底面に対して垂直な方向に沿って前記ケースおよび前記圧電素子を平面視したとき、前記圧電素子の外形は、前記主オリフラ部と、前記主オリフラ部より短い副オリフラ部とを含む、請求項３または４に記載の超音波センサ。
　前記ケースの前記内底面に対して垂直な方向に沿って前記ケースおよび前記圧電素子を平面視したとき、前記第２電極折返し部は、前記副オリフラ部に配置されている、請求項５に記載の超音波センサ。
　前記ケースの前記内底面に対して垂直な方向に沿って前記ケースおよび前記圧電素子を平面視したとき、前記有効振動領域の外形は、前記ケースの前記内底面の外形と相似形である、請求項１から６のいずれかに記載の超音波センサ。
　前記ケースの前記内底面に対して垂直な方向に沿って前記ケースおよび前記圧電素子を平面視したとき、前記有効振動領域の外形は、前記有効振動領域の重心を通る前記主オリフラ部に平行な直線に関して対称である、請求項３から６のいずれかに記載の超音波センサ。
　前記導通部材はフレキシブル基板である、請求項１から８のいずれかに記載の超音波センサ。