超音波センサ用ケース及び超音波センサ
【課題】超音波センサの感度特性を向上させることが可能な超音波センサ用ケース、及び、そのようなケースを用いた超音波センサを提供する。
【解決手段】本発明に係る超音波センサ用ケース１は、圧電素子１３を利用した超音波センサ用ケース１であって、圧電素子１３が設けられる板状の振動部３と、振動部３の圧電素子１３が設けられる領域３ａを囲むように設けられ、振動部３と対向する位置に開口５ａを有する側壁部５とを備え、振動部３は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る超音波センサ用ケース１は、圧電素子１３を利用した超音波センサ用ケース１であって、圧電素子１３が設けられる板状の振動部３と、振動部３の圧電素子１３が設けられる領域３ａを囲むように設けられ、振動部３と対向する位置に開口５ａを有する側壁部５とを備え、振動部３は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサ用ケース及びそれを用いた超音波センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波センサは、圧電素子を利用したセンサである。圧電素子は超音波センサ内の振動部に設けられており、圧電素子に高周波電圧を印加して振動させると、振動部から超音波が発生する。この超音波を測定対象物に向けて送信すると、超音波は測定対象物で反射して超音波センサ内の振動部に戻り、振動部は超音波を受信する。すると、圧電素子に高周波電圧が生じる。
【０００３】
上記原理に基づき、圧電素子に生じる電圧の有無から測定対象物の有無が判定できるため、超音波センサは測定対象物の有無を検出するセンサとして用いられる。また、超音波の送信から受信までの時間、即ち、圧電素子に電圧を印加してから圧電素子に電圧が生じるまでの時間から、超音波センサから測定対象物までの距離を算出することができるため、超音波センサは距離計としても用いられる。また、流れのある気体中ではその流速の分だけ超音波の速度が変化する。そのため、例えば、ガス配管中に所定間隔で一対の超音波センサを置くと、一方の超音波センサが超音波を送信してから他方の超音波センサが超音波を受信するまでの時間からガスの流速や流量を算出することができるため、超音波センサはガス流速計やガス流量計としても用いられる。
【０００４】
超音波センサにおいて、圧電素子が収容されるケースとして、合成樹脂（プラスチック）を用いる技術が知られている（特許文献１〜７）。特許文献１では、プラスチック材料からなるケースを用いることにより、アルミニウムからなるケースを用いた場合よりも不要振動によるノイズの発生を抑制している。特許文献２では、特定の範囲の弾性率を有する接着剤を用いて筒部と振動部とを貼着することにより、有底筒状ケースの特性を均一化している。
【０００５】
特許文献３では、ケース本体に一体形成された導電部材の露出部分にコンデンサを実装することにより、超音波センサの製造を容易にしている。特許文献４では、有底筒状ケース内に圧電素子の入出力端子を埋設することによって、圧電振動素子への入出力端子の接続を容易化している。特許文献５では、ケース体を金属ケースと合成樹脂ケースとで構成することにより、異方向性の指向特性を有する超音波センサを安価に容易に製造することを可能としている。特許文献６では、素子収容部の壁面の厚みをフランジ部の厚みよりも小さく設定することにより、振動波の伝播特性を改善している。特許文献７では、有底筒状ケースを硬度の高い合成樹脂で形成することにより、アルミニウム等の金属で有底筒状ケースを形成した場合よりも、超音波センサのコストを下げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２２４８９５号公報
【特許文献２】特開平１１−２６６４９７号公報
【特許文献３】特開２０００−２３２８８号公報
【特許文献４】特開２０００−１２１７３９号公報
【特許文献５】特開２００１−７８２９６号公報
【特許文献６】特開２００３−３０２３８６号公報
【特許文献７】特開２００７−２８１９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の超音波センサにおいては、圧電素子が収容されるケースの損失係数が大きいため、超音波センサの感度特性を十分に高くすることが困難であった。上述の特許文献１〜８においても、ケースの損失係数に着目して超音波センサの感度特性を高くする方法は記載されていない。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、超音波センサの感度特性を向上させることが可能な超音波センサ用ケース、及び、そのようなケースを用いた超音波センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明に係る超音波センサ用ケースは、圧電素子を利用した超音波センサに用いられる超音波センサ用ケースであって、圧電素子が設けられる板状の振動部と、振動部の圧電素子が設けられる領域を囲むように設けられ、振動部と対向する位置に開口を有する側壁部とを備え、振動部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の超音波センサ用ケースによれば、超音波センサ用ケースの振動部の損失係数は十分に低くなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、感度特性を十分に高くすることが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００１１】
さらに、側壁部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、この熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることが好ましい。
【００１２】
これにより、超音波センサ用ケースの側壁部の損失係数も十分に低くなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、感度特性をさらに高くすることが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００１３】
さらに、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂の曲げ弾性率をＥ（ＭＰａ）、比重をρとしたとき、Ｅ／ρの値が４０００（ＭＰａ）以上であることが好ましい。熱可塑性樹脂がこの条件を満たす場合、超音波センサ用ケースの振動部及び側壁部の損失係数はさらに低くなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、感度特性をさらに高くすることが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００１４】
さらに、繊維状フィラーは、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、又は、これらのうちの２種以上を混合した繊維であることが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの振動部及び側壁部の損失係数はさらに低くなる。
【００１５】
また、繊維状フィラーは、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素、又は、窒化珪素からなるウィスカのうち、少なくとも一つを含むことが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの振動部及び側壁部の損失係数はさらに低くなる。
【００１６】
さらに、振動部と側壁部とは、一体形成されていることが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの製造コストを低減させることができる。
【００１７】
さらに、振動部と側壁部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって、又は、射出圧縮成形することによって形成されていることが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの寸法や厚さを設計値に近づけることが容易となる。その結果、超音波センサに用いた場合に、設計どおりの特性を発揮する超音波センサを容易に得ることが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００１８】
さらに、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形する際、又は、射出圧縮成形する際に用いる金型のゲートは、金型の側壁部に対応する部分に設けられていることが好ましい。これにより、ゲート跡は、振動部には形成されず、側壁部に形成される。その結果、ゲート跡が振動部の振動特性に影響を与えることを防止することができる。
【００１９】
また、振動部の圧電素子が設けられる領域は、シボ加工、梨地加工、溝加工、又は、ディンプル加工がなされていることが好ましい。これにより、接着剤を用いて圧電素子を振動部に固定する際に、接着剤と振動部の接触面積が増加する。その結果、圧電素子を振動部に確実に固定することが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００２０】
さらに、振動部は円板状であり、側壁部は、振動部の外縁の全体に沿って設けられ、振動部の上記領域と直交する方向に延び、側壁部が有する開口の内径は、振動部の上記領域と平行な第１方向の長さが、振動部の上記領域と平行かつ第１方向と直交する第２方向の長さよりも短いことが好ましい。
【００２１】
これにより、振動部から発生し、該振動部の圧電素子が設けられる領域とは反対側の面から超音波センサ用ケースの外部に送信される超音波は、第２方向に沿った方向よりも第１方向に沿った方向に広がりやすくなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、超音波センサに指向特性を付与することが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００２２】
さらに、側壁部は、第１方向の厚さが、第２方向の厚さよりも大きいことが好ましい。これにより、超音波センサに用いた場合に、超音波センサに高い指向特性を付与することが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００２３】
本発明に係る超音波センサは、上述のいずれかの超音波センサ用ケースと、振動部に設けられた圧電素子と、圧電素子の一対の電極に電気的に接続され、超音波センサ用ケースの外部に引き出された一対のリード線とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る超音波センサによれば、上述のような感度特性を十分に高くすることが可能な超音波センサ用ケースを用いているため、感度特性が十分に高くなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、超音波センサの感度特性を向上させることが可能な超音波センサ用ケース、及び、そのようなケースを用いた超音波センサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態の超音波センサ用ケースの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った超音波センサ用ケースの端面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った超音波センサ用ケースの端面図である。
【図４】実施形態のポリフェニレンサルファイド樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図５】実施形態のポリフェニレンサルファイド樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図６】実施形態のポリフェニレンサルファイド樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図７】実施形態のポリエーテルエーテルケトン樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図８】実施形態のポリエーテルエーテルケトン樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図９】実施形態のポリエーテルサルホン樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図１０】実施形態のポリエーテルサルホン樹脂の繰り返し単位が有する基を表す化学式を示す図である。
【図１１】実施形態のポリブチレンテレフタレート樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図１２】超音波センサ用ケースを、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって形成する方法を模式的に示す端面図である。
【図１３】実施形態の超音波センサの端面図である。
【図１４】実施形態の超音波センサの変形例の端面図である。
【図１５】実施例１〜１２、及び比較例１〜３の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、実施の形態に係る超音波センサ用ケース及び超音波センサについて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２８】
図１は、本実施形態の超音波センサ用ケースの斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った超音波センサ用ケースの端面図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った超音波センサ用ケースの端面図である。なお、図１〜図３には、直交座標系２が示されている。
【００２９】
本実施形態の超音波センサ用ケース１は、有底筒体の形状を有する。具体的には、超音波センサ用ケース１は、有底筒体の底部に相当する振動部３と、有底筒体の筒部に相当する側壁部５とを備えている。
【００３０】
振動部３は、ＸＹ面と平行な面を有し、Ｚ方向を厚さ方向とする円板状の部材である。超音波センサ用ケース１を超音波センサに用いる際には、有底筒体内部における振動部３の表面の領域３ａに圧電素子１３が設けられる。その状態で圧電素子に高周波電圧を印加すると、その高周波電圧に対応した周波数で圧電素子は伸縮を繰り返すように振動する。すると、振動部３もその周波数で振動し、振動部３から超音波が発生する。
【００３１】
領域３ａは、適度な表面粗さを有することが好ましい。これにより、接着剤を用いて圧電素子を領域３ａに固定する際に、接着剤と領域３ａの接触面積が増加する。その結果、圧電素子を領域３ａに確実に固定することが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。領域３ａの表面粗さは、例えばＲａ（中心線平均粗さ）で表した場合に０．５〜１０μｍである。領域３ａの表面粗さのＲａは、例えば触針式表面粗さ計で測定することができる。触針式表面粗さ計としては、例えば、ケー・エル・エーテンコール株式会社製の触針式表面粗さ計Ｐ−１０を用いることができる。
【００３２】
領域３ａに適度な表面粗さを付与する方法としては、シボ加工、梨地加工、溝加工、又は、ディンプル加工を採用することができる。特に、成形時のバリの発生を抑制する観点から、シボ加工、又は梨地加工を採用することが好ましい。なお、領域３ａだけでなく、領域３ａの有底筒体内部側となる表面全体に、上述のような適度な表面粗さが付与されていてもよい。
【００３３】
側壁部５は、振動部３の外縁３ｅの全体に沿って設けられているため、側壁部５の外周面は円柱の外周面と同様の形状となっている。側壁部５は、振動部３の領域３ａと直交する方向（Ｚ軸に沿った方向）に延びている。また、側壁部５は、領域３ａを囲むように設けられており、振動部３と対向する位置に開口５ａを有している。開口５ａの内径は、領域３ａと平行なＸ軸（第１方向）に沿った方向の長さＸ５ａが、領域３ａと平行なＹ軸（第２方向）に沿った方向の長さＹ５ａよりも短くなっている。そして、開口５ａの内径は、振動部３の領域３ａと直交するＺ軸方向から見ると、Ｘ軸方向と交差する２つの直線状の辺と、Ｙ軸方向と交差する２つの円弧状の辺とを有している。超音波センサ用ケース１を超音波センサに用いる際には、振動部３で生じた超音波は、振動部３の領域３ａとは反対側の面３ｓ（超音波センサ用ケース１の有底筒体の底面の外周面３ｓ）から超音波センサ用ケース１の外部へ送信される。即ち、送信される超音波の進行方向は、Ｚ軸の負方向である。また、超音波を受信する際は、面３ｓで超音波を受信する。
【００３４】
また、側壁部５は、厚肉部５ｘと薄肉部５ｙとからなっている。具体的には、側壁部５は、Ｘ軸方向と交差する領域である厚肉部５ｘと、Ｙ軸方向と交差する領域である薄肉部５ｙとからなっており、厚肉部５ｘの厚さＸ５（側壁部５の第１方向の厚さ）は、側壁部５の第２方向の厚さＹ５（側壁部５の第２方向の厚さ）よりも大きくなっている。また、本実施形態では振動部３と側壁部５とは一体形成されている。これにより、超音波センサ用ケース１の製造コストが低減されている。なお、図２及び図３では、便宜上振動部３と側壁部５の境界を破線で示している。
【００３５】
また、側壁部５には、ゲート跡６が形成されている（図２参照）。これは、熱可塑性樹脂を射出成形した際、又は、射出圧縮成形した際に形成されたものであり、詳細は後述する。
【００３６】
また、側壁部５の厚肉部５ｘには、切り欠き部５ｅが形成されている。切り欠き部５ｅは、厚肉部５ｘの振動部３側とは反対側の端部において、厚肉部５ｘの開口５ａ側とは反対側の面に形成されている。この切り欠き部５ｅにより、厚肉部５ｘには、開口５ａの内面と平行な面５Ｐ１と、振動部３の表面と平行な面５Ｐ２が形成される。
【００３７】
振動部３及び側壁部５は、繊維状フィラーを含有する特定の熱可塑性樹脂で形成されている。特定の熱可塑性樹脂とは、具体的に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、及び、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂のいずれか、又は、これらの樹脂のうちの２種以上を混合した樹脂である。上記の中でも、超音波センサの感度特性を十分に高くする観点から、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂やポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が好ましく、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂やポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）が更に好ましく、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂が最も好ましい。
【００３８】
本実施形態で用いる熱可塑性樹脂について、より具体的に説明する。本実施形態で用いられるポリフェニレンサルファイド樹脂は、典型的には主として図４に示す式で表される繰り返し単位を有する樹脂である。また、本実施形態で用いられるポリフェニレンサルファイド樹脂は、図４に示す式で表される繰り返し単位に加え、図５（Ａ）〜（Ｃ）及び図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す式で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる、一つ又は複数の繰り返し単位をさらに有していてもよい。なお、本実施形態のポリフェニレンサルファイド樹脂として、市場で容易に入手できるポリフェニレンサルファイド樹脂、例えば、東レ株式会社、大日本インキ株式会社等からＰＰＳ樹脂として市販されているものを用いてもよい。
【００３９】
本実施形態で用いられるポリエーテルエーテルケトン樹脂は、図７に示す式で表される繰り返し単位を有する樹脂である。また、本実施形態で用いられるポリエーテルエーテルケトン樹脂は、図７に示す式で表される繰り返し単位に加え、図８（Ａ）（Ｂ）に示す式で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる、一つ又は複数の繰り返し単位をさらに有していてもよい。図８（Ｂ）において、Ａは単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ２−、ＣＯ−、又は、炭素数１から３のアルキレン基を表す。なお、本実施形態のポリエーテルエーテルケトン樹脂として、市場から容易に入手できるポリエーテルエーテルケトン樹脂、例えばビクトレックス社製ＰＥＥＫ等を用いてもよい。
【００４０】
本実施形態で用いられるポリエーテルサルホン樹脂は、典型的には図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す式で表される繰り返し単位のいずれか、又は双方を有する樹脂である。図９（Ｂ）において、Ａｒは図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す式で表される基から選ばれるいずれかの基であり、芳香環を有する２価の基を表す。なお、図１０（Ｃ）において、Ｙは単結合、−ＳＯ２−、−Ｏ−、又は、炭素数１〜３のアルキレン基を表す。なお、本実施形態のポリエーテルサルホン樹脂として、市場から容易に入手できるポリエーテルサルホン樹脂、例えば住友化学株式会社製スミカエクセルＰＥＳ等を用いてもよい。
【００４１】
本実施形態で用いられるポリブチレンテレフタレート樹脂は、図１１に示す式で表される繰り返し単位を有する樹脂である。図１１において、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ、炭素数１〜３のアルキル基、及び、アリル基のいずれかを表す。なお、本実施形態のポリブチレンテレフタレート樹脂として、市場から容易に入手できるポリブチレンテレフタレート樹脂を用いることも可能であり、東レ株式会社等から市販されているものを本発明に用いることができる。
【００４２】
上述のように、本実施形態の超音波センサ用ケース１では、振動部３及び側壁部５は繊維状フィラーを含有する特定の熱可塑性樹脂で形成されているため、超音波センサ用ケースの振動部３及び側壁部５の損失係数が十分に低くなっている。その結果、本実施形態の超音波センサ用ケース１によれば、これを超音波センサに用いた場合に、超音波センサの感度特性を十分に高くすることが可能である。
【００４３】
また、繊維状フィラーを含有する特定の熱可塑性樹脂は、その曲げ弾性率をＥ（ＭＰａ）、比重をρとしたとき、Ｅ／ρの値が４０００（ＭＰａ）以上の条件を満たすことが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの振動部３及び側壁部５の損失係数はさらに低くなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、感度特性をさらに高くすることが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。
【００４４】
なお、上記Ｅ／ρの値は、２００００（ＭＰａ）以下であることが好ましい。Ｅ／ρの値を２００００（ＭＰａ）以下とすることにより、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂の流動性が良好となるので、この熱可塑性樹脂を射出成形又は射出圧縮成形して超音波センサ用ケースを形成する際に、成形性がより良好になるという利点がある。
【００４５】
また、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂のＥ／ρの値を４０００（ＭＰａ）以上、好ましくは４０００（ＭＰａ）以上、２００００（ＭＰａ）以下の範囲内に調節するために、例えば以下のような方法を採用することができる。
【００４６】
即ち、まず、使用する熱可塑性樹脂を選択し、この熱可塑性樹脂の曲げ弾性率Ｅと比重ρを測定する。ここで、曲げ弾性率Ｅの測定は、例えば、この熱可塑性樹脂を用いて縦１２７ｍｍ、横１２．７ｍｍ、厚さ６．４ｍｍの試験片を作製し、１９８１年制定のＡＳＴＭ Ｄ７９０ Ｍｅｔｈｏｄ Ｉに準拠して測定することができる。また、比重ρの測定は、例えば、この熱可塑性樹脂を用いて、ＡＳＴＭ ＩＶ号ダンベル状試験片を作製し、１９７９年改訂のＡＳＴＭ Ｄ７９２ Ｍｅｔｈｏｄ Ａ−１に準拠して測定することができる。このようにして測定された曲げ弾性率Ｅと比重ρとからＥ／ρの値を算出する。
【００４７】
次に、同種の熱可塑性樹脂に繊維状フィラーを適当量添加したもので上述のような試験片を作製し、上述のように曲げ弾性率Ｅと比重ρを測定してＥ／ρの値を算出する。通常、熱可塑性樹脂の曲げ弾性率Ｅと比重ρは、繊維状フィラーを添加することにより増加する傾向がある。このようにして、熱可塑性樹脂及び繊維状フィラーの種類及び使用量を適宜変更した複数の試験片のＥ／ρの値を算出するという一連の予備実験を行うことにより、使用する熱可塑性樹脂において、そのＥ／ρの値と繊維状フィラーの種類及び組成との関係が判明する。これにより、使用する熱可塑性樹脂において、そのＥ／ρの値を所望の値に調節することが可能となる。
【００４８】
特定の熱可塑性樹脂が含有する繊維状フィラーとしては、ミルドガラスファイバー、チョップドガラスファイバー等のガラス繊維、ミルド炭素繊維、チョップド炭素繊維等の炭素繊維、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維等のセラミック繊維、及び、ステンレス繊維等の金属繊維を挙げることができる。又は、これらの繊維のうちの２種以上を混合した繊維を繊維状フィラーとして用いることもできる。これにより、超音波センサ用ケース１の振動部３及び側壁部５の損失係数はさらに低くなる。
【００４９】
また、繊維状フィラーとして、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素、又は、窒化珪素からなるウィスカを挙げることができる。又は、これらのウィスカのうち少なくとも一つを含むウィスカを繊維状フィラーとして用いることもできる。これにより、超音波センサ用ケース１の振動部３及び側壁部５の損失係数はさらに低くなる。繊維状フィラーとして、特に、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維を用いることが好ましい。また、繊維状フィラーとして、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素、又は、窒化珪素からなるウィスカを用いることも好ましい。さらに、繊維状フィラーとして、チョップドガラスファイバー等のガラス繊維、ミルド炭素繊維、チョップド炭素繊維等の炭素繊維を用いることは、さらに好ましい。
【００５０】
また、上述のように、本実施形態では、側壁部５が有する開口５ａの内径は、Ｘ軸方向の長さＸ５ａが、Ｙ軸方向の長さＹ５ａよりも短くなっている。これにより、振動部３から発生し面３ｓから超音波センサ用ケース１の外部に送信される超音波は、Ｙ軸方向に沿った方向よりもＸ軸方向に沿った方向に広がりやすくなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、超音波センサに指向特性を付与することが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。
【００５１】
また、上述のように、本実施形態では、側壁部５は、Ｘ軸方向の厚さが、Ｙ軸方向の厚さよりも大きくなっている。これにより、振動部３がＸ軸方向とＹ軸方向とで異なる振動特性を有する等の理由で、振動部３から発生する超音波は、Ｙ軸方向に沿った方向よりもＸ軸方向に沿った方向に広がりやすくなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、超音波センサに高い指向特性を付与することが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。
【００５２】
また、上述のように、本実施形態では、切り欠き部５ｅが厚肉部５ｘに形成されているため、超音波センサ用ケース１を超音波センサに用いた場合、その超音波センサが送信する超音波の指向性の方向を、外部から容易に把握することが可能となる。具体的には、本実施形態の場合、Ｚ軸の負方向に進行する送信波は、面５Ｐ１と平行な方向（Ｙ軸方向）よりも面５Ｐ１と垂直な方向（Ｘ軸方向）に広がることを、切り欠き部５ｅの位置・形状を確認するだけで容易に把握することができる。なお、厚肉部５ｘに切り欠き部５ｅは形成されていなくてもよい。
【００５３】
（製造方法）
次に、超音波センサ用ケース１の製造方法を説明する。本実施形態の超音波センサ用ケース１は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって、又は、射出圧縮成形することによって形成されている。
【００５４】
図１２は、超音波センサ用ケース１を、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって形成する方法を模式的に示す端面図である。
【００５５】
繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形するには、まず、一対の金型２１、２３を用意する。そして、一対の金型２１、２３は、図１２に示すように互いに密着させる。すると、一対の金型２１、２３の内部にキャビティー３ｃ、５ｃが形成される。このキャビティー３ｃとキャビティー５ｃの形状は、それぞれ振動部３と側壁部５の形状に対応している（図２参照）。また、金型２３には、キャビティー５ｃに連通するゲート２５が形成されている。本実施形態のゲート２５は、サブマリンゲートである。
【００５６】
次に、流動開始温度以上に加熱した繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を、ゲート２５を通して外部からキャビティー３ｃ、５ｃに注入する。そして熱可塑性樹脂を冷却すると、超音波センサ用ケース１が完成する。
【００５７】
なお、流動開始温度とは、熱可塑性樹脂を射出成形や射出圧縮成形する際に、この熱可塑性樹脂が射出成形や射出圧縮成形に必要な流動性を維持し得る温度の下限を意味する。本実施形態においては、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂が、射出成形や射出圧縮成形に必要な流動性を維持し得る温度の下限が、流動開始温度となる。
【００５８】
また、超音波センサ用ケース１を、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出圧縮成形することによって形成する場合には、金型２１、２３を密着させずに、図１２に示す状態から互いに少し隙間を設けて対向させる。そして、射出成形の場合と同様に、流動開始温度以上に加熱した繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を、ゲート２５を通して外部からキャビティー３ｃ、５ｃに注入する。その後、金型２１、２３を密着させて熱可塑性樹脂を圧縮してから、熱可塑性樹脂を冷却する。このようにして、超音波センサ用ケース１が完成する。なお、ゲート２５は、サブマリンゲートの他に、例えば、サイドゲート、ピンポイントゲート等とすることができるが、製造コストを低減させる観点から、サブマリンゲートが特に好ましい。
【００５９】
超音波センサ用ケースを、アルミニウム等の金属材料を削り出し加工によって製造する場合、超音波センサ用ケースの寸法や厚さに誤差が生じやすい。このような誤差は、超音波センサの共振周波数、感度、指向性等の特性を変化させる原因となってしまう。また、削り出し加工はコストがかかるため、超音波センサ用ケースのコスト上昇の原因となってしまう。
【００６０】
それに対して、上述のように、超音波センサ用ケース１を、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって、又は、射出圧縮成形することによって形成することにより、超音波センサ用ケース１の寸法や厚さを設計値に近づけることが容易となる。その結果、超音波センサに用いた場合に、設計どおりの特性を発揮する超音波センサを容易に得ることが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。また、超音波センサ用ケース１の製造コストを低減させることができる。
【００６１】
さらに、上述のように、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形する際、又は、射出圧縮成形する際に用いる金型２３のゲート２５は、金型２１、２３の側壁部５に対応する部分、即ち、キャビティー５ｃに連通する部分に設けられている。これにより、射出成形する際、又は、射出圧縮成形する際に樹脂の流動性の制御が容易になると共に、振動部３に反りが生じるのを抑制することができる。また、この場合、ゲート跡６（図１、図２参照）は、振動部３には形成されず、側壁部５に形成される。その結果、ゲート跡６が振動部３の振動特性に影響を与えることを防止することができる。
【００６２】
なお、超音波センサ用ケース１は、射出成形や射出圧縮成形ではなく、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を圧縮成形、トランスファー成形することにより形成してもよい。しかし、成形サイクルを短縮する観点、及び、成形コストを削減する観点から、射出成形や射出圧縮成形を採用することが好ましい。
【００６３】
次に、本実施形態に係る超音波センサ１１について説明する。図１３は、本実施形態の超音波センサの端面図である。
【００６４】
本実施形態の超音波センサ１１は、上述の超音波センサ用ケース１と、圧電素子１３と、吸音材１５と、絶縁性樹脂１７と、一対のリード線３１、３３とを備えている。
【００６５】
圧電素子１３は、振動部３の表面の領域３ａに接着剤等によって固定されている。圧電素子１３は、圧電特性を有する材料を板状に形成した圧電体１３ａと、この板状の圧電体１３ａの上面及び下面形成された一対の電極１３ｂ、１３ｃとを有する。圧電素子１３は公知の製造方法により製造することができる。
【００６６】
圧電体１３ａを形成する圧電特性を有する材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸鉛等の圧電セラミックスや、水晶やチタン酸ジルコン酸鉛単結晶、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶を用いることができる。圧電セラミックスを用いた場合、セラミック材料を板状に焼成することにより、圧電体が形成される。
【００６７】
一対の電極は銀等の導電材料を印刷や塗布により硬化させることにより形成することができ、又は、金、銀、銅あるいはニッケルクロム等の導電性材料を蒸着、メッキ、スパッタリング等することにより形成することができる。
【００６８】
吸音材１５は、圧電素子１３と超音波センサ用ケース１の内面とに接するように、超音波センサ用ケース１の内部に設けられている。圧電素子１３は、振動部３と吸音材１５とに挟まれている。吸音材１５は、発泡シリコンやフェルト等からなる。吸音材１５は、振動部３から送信される超音波のうち、振動部３から開口５ａに向かう方向に送信される超音波を吸収するために設けられている。
【００６９】
絶縁性樹脂１７は、吸音材１５と超音波センサ用ケース１の内面とに接するように、超音波センサ用ケース１の内部に設けられている。吸音材１５は、圧電素子１３と絶縁性樹脂１７とに挟まれている。絶縁性樹脂１７は、シリコンゴムやウレタンゴム等の弾性を有する絶縁性の樹脂からなる。絶縁性樹脂１７は、吸音材１５の固定や超音波センサ１１自体の除湿の目的で設けられている。
【００７０】
一対のリード線３１、３３のそれぞれ一端は、導電性接着剤や半田によって、圧電素子１３の一対の電極にそれぞれ電気的に接続されており、一対のリード線３１、３３のそれぞれの他端は、超音波センサ用ケース１の外部に引き出されている。また、一対のリード線３１、３３は、吸音材１５及び絶縁性樹脂１７を貫通し、開口５ａを通るように設けられている。一対のリード線３１、３３の他端間に高周波電圧を印加すると、その高周波電圧に対応した周波数で圧電素子１３は伸縮を繰り返すように振動する。すると、振動部３もその周波数で振動し、振動部３から超音波が発生する。
【００７１】
本発明に係る超音波センサ１１によれば、上述のような感度特性を十分に高くすることが可能な超音波センサ用ケース１を用いているため、感度特性が十分に高くなる。
【００７２】
図１４に、本実施形態の超音波センサの変形例の端面図を示す。超音波センサ１１ａは、リード線３３の接続方法、及び、メッキ層３５を有する点において、上述の超音波センサ１１と異なる。
【００７３】
超音波センサ１１ａは、側壁部５の内側面から振動部３の上面にわたって、金属材料からなるメッキ層３５が設けられている。また、リード線３３は、メッキ層３５に接続されており、メッキ層３５を介して圧電素子１３の電極に接続されている。このように、リード線３１、３３は、圧電素子１３の電極に直接接続されている必要はなく、圧電素子１３の電極に電気的に接続されていればよい。
【００７４】
本実施形態の超音波センサ１１、１１ａは、金属製やプラスチック製の板材等の外部取り付け部材に取りつけた上で、自動車のバックセンサ用、コーナセンサ用に用いることができる。また、美観や防滴性を向上させるため、自動車のバンパや外部取り付け部材と同色の塗装を超音波センサ１１、１１ａに施してもよい。その際の塗装剤としては関西ペイント社製のソフレックス等公知の塗装剤を用いることができる。
【００７５】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００７６】
例えば、上述の実施形態では振動部３と側壁部５は一体形成されていたが、振動部３と側壁部５を別々に形成した後に、接着剤による接着、超音波溶着、レーザ溶着等によって一体化してもよい（図１〜図３参照）。
【００７７】
また、上述の実施形態では、振動部３と側壁部５の両方を、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂で形成していたが、振動部３のみを繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂で形成してもよい（図１〜図３参照）。この場合、側壁部５をアルミニウム等の金属で形成し、振動部３と側壁部５を接着剤による接着、超音波溶着、レーザ溶着等によって一体化することができる。
【００７８】
また、振動部３は円板状でなくてもよく、その厚さ方向から見て楕円状、四角形等の多角形形状であってもよい（図１〜図３参照）。
【００７９】
また、側壁部５は、振動部３の領域３ａと直交する方向（Ｚ軸に沿った方向）に延びている必要はなく、振動部３の領域３ａと鋭角又は鈍角で交わる方向に延びていてもよい（図１〜図３参照）。
【００８０】
また、上述の実施形態では、開口５ａの内径は、振動部３の領域３ａと直交する方向から見ると、Ｘ軸方向と交差する２つの直線状の辺と、Ｙ軸方向と交差する２つの円弧状の辺とを有しているが、このような態様に限られない。例えば、開口５ａの内径は、振動部３の領域３ａと直交する方向から見て、楕円状、矩形等の多角形状、角丸矩形等の角丸多角形状であってもよい（図１〜図３参照）。また、開口５ａの内径は、Ｘ軸方向の長さＸ５ａが、Ｙ軸方向の長さＹ５ａと等しくてもよい（図１〜図３参照）。
【００８１】
また、側壁部５は、側壁部５のＸ軸方向の厚さＸ５は、側壁部５のＹ軸方向の厚さＹ５と等しくてもよい。
【００８２】
また、本実施形態の超音波センサ１１は、吸音材１５及び／又は絶縁性樹脂１７を備えていなくてもよい（図１３及び図１４参照）。吸音材１５を省略した場合、絶縁性樹脂１７を超音波センサ用ケース１の内部全てに充填してもよいし、超音波センサ用ケース１の内部の一部のみに充填してもよい。
【００８３】
（実施例）
以下、本発明の効果をより明確にするため、実施例を用いて説明する。
【００８４】
以下のような条件で、実施例１〜１２、及び比較例１〜３を作製した。
【００８５】
（実施例１）
ポリエーテルサルホン樹脂８０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）２０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００８６】
（実施例２）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００８７】
（実施例３）
ポリエーテルサルホン樹脂８０重量部（住友化学社製ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップ炭素繊維（東邦テナックス社製 ＨＴＡ−Ｃ６−ＵＳ）２０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００８８】
（実施例４）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップ炭素繊維（東邦テナックス社製 ＨＴＡ−Ｃ６−ＵＳ）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００８９】
（実施例５）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製ＰＥＳ３６００Ｐ）にチタン酸カリウムからなるウィスカ（大塚化学社製 ティスモＮ）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９０】
（実施例６）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）２０重量部、ステンレス繊維（ＢＥＫＡＥＲＴ社製 ＧＲ７５−Ｃ２０Ｅ）１０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９１】
（実施例７）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にミルド炭素繊維（東邦テナックス社製 ＨＴＡ−ＣＭＦ−０１６０−ＯＨ）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９２】
（実施例８）
ポリフェニレンサルファイド樹脂６０重量部、ガラス繊維４０重量部配合したポリフェニレンサルファイド樹脂（大日本インキ社製 ＦＺ−１１４０）を用いた。
【００９３】
（実施例９）
ポリエーテルサルホン樹脂８０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にステンレス繊維（ＢＥＫＡＥＲＴ社製 ＧＲ７５−Ｃ２０Ｅ）２０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９４】
（実施例１０）
ポリブチレンテレフタレート樹脂７０重量部（東レ株式会社製 １４０１Ｘ０７）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９５】
（実施例１１）
ポリフェニレンサルファイド樹脂７０重量部（大日本インキ社製 Ｔ−４Ｇ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９６】
（実施例１２）
ポリエーテルエーテルケトン樹脂７０重量部（ビクトレックス社製 １５０Ｐ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９７】
（比較例１）
下記製造方法により製造した液晶ポリマー２７重量部、アルミナ繊維（電気化学工業製 デンカアルセン）６５重量部、アルミナ粒子（住友化学社製 アドバンスドアルミナＡＡ−１．５）８重量を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９８】
液晶ポリマーとして、下記のように液晶ポリエステルを製造した。攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸 ９９４．５ｇ（７．２モル）、４，４´―ジヒドロキシビフェニル ４４６．９ｇ（２．４モル）、テレフタル酸 ２９９．０ｇ（１．８モル）、イソフタル酸 ９９．７ｇ（０．６モル）および無水酢酸 １３４７．６ｇ（１３．２モル）を仕込み、反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下で３０分かけて１５０℃まで昇温し、温度を保持して１時間還流させた。
【００９９】
その後、留出する副生酢酸、未反応の無水酢酸を留去しながら２時間５０分かけて３２０℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了としてプレポリマーを得た。
【０１００】
得られたプレポリマーは室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下、室温から２５０℃まで１時間かけて昇温し、２５０℃から２８５℃まで５時間かけて昇温し、２８５℃で３時間保持し、固層で重合反応を進めた。得られた液晶ポリエステルの流動開始温度は３２７℃であった。
【０１０１】
（比較例２）
下記製造方法により製造した液晶ポリマー７０重量部、チョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【０１０２】
液晶ポリマーとして、下記のように液晶ポリエステルを製造した。攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸８３０．７ｇ（５．０モル）、４，４’−ジヒドロキシビフェニル４６５．５ｇ（２．５モル）、テレフタル酸３９４．６ｇ（２．３７５モル）、イソフタル酸２０．８ｇ（０．１２５モル）及び無水酢酸１１５３ｇ（１１．０モル）を仕込んだ。反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下で１５分かけて１５０℃まで昇温し、温度を保持して１８０分間還流させた。
【０１０３】
その後、留出する副生酢酸、未反応の無水酢酸を留去しながら２時間５０分かけて３２０℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了としてプレポリマーを得た。
【０１０４】
得られたプレポリマーは室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下、室温から２５０℃まで１時間かけて昇温し、２５０℃から３２０℃まで５時間かけて昇温し、３２０℃で３時間保持し、固層で重合反応を進めた。得られた液晶ポリエステルの流動開始温度は３８０℃であった。
【０１０５】
（比較例３）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）に板状フィラーのタルク（日本タルク株式会社製 Ｘ−５０）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【０１０６】
これらの実施例１〜１２、及び比較例１〜３について、下記のような条件で曲げ弾性率Ｅ（ＭＰａ）、比重ρ、及び、損失係数をそれぞれ測定した。
（曲げ弾性率）
【０１０７】
実施例１〜１２、及び比較例１〜３のそれぞれについて、射出成形機にて縦１２７ｍｍ、横１２．７ｍｍ、厚さ６．４ｍｍの大きさの試料を作製した。その後、１９８１年制定のＡＳＴＭ Ｄ７９０ ＭｅｔｈｏｄＩに準拠して曲げ弾性率を測定した。
【０１０８】
（比重）
実施例１〜１２、及び比較例１〜３のそれぞれについて射出成形機にて成形した後、ＡＳＴＭ ＩＶ号ダンベル状試験片を用いて１９７９年改訂のＡＳＴＭ Ｄ７９２ Ｍｅｔｈｏｄ Ａ−１に準拠して比重を測定した。
【０１０９】
（損失係数）
実施例１〜１２、及び比較例１〜３のそれぞれについて射出成形機にて成形した後、ＪＩＳ Ｋ７１１３に準拠した１（１／２）号試験片のネック部を用いて、中央加振法の一次共振周波数における共振ピークの半値幅を測定し、損失係数を算出した。尚、測定に用いたサンプルサイズは縦３０ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。なお、損失係数が小さいと、超音波センサ用ケースとしての感度が良好となることを意味する。
【０１１０】
図１５に、実施例１〜１２、及び比較例１〜３の測定結果を示す。図１５に示すように、熱可塑性樹脂としてポリエーテルサルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、及び、ポリブチレンテレフタレート樹脂のいずれかを用いた実施例１〜１２では、比較例１及び比較例２と比較して、損失係数が小さくなった。さらに、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂の曲げ弾性率をＥ（ＭＰａ）、比重をρとしたとき、Ｅ／ρの値が４０００（ＭＰａ）以上である実施例１〜８及び実施例１０〜１２では、特に損失係数が小さくなった。
【符号の説明】
【０１１１】
１・・・超音波センサ用ケース、３・・・振動部、３ａ・・・圧電素子が設けられる領域、５・・・側壁部、５ａ・・・開口、１３・・・圧電素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサ用ケース及びそれを用いた超音波センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波センサは、圧電素子を利用したセンサである。圧電素子は超音波センサ内の振動部に設けられており、圧電素子に高周波電圧を印加して振動させると、振動部から超音波が発生する。この超音波を測定対象物に向けて送信すると、超音波は測定対象物で反射して超音波センサ内の振動部に戻り、振動部は超音波を受信する。すると、圧電素子に高周波電圧が生じる。
【０００３】
上記原理に基づき、圧電素子に生じる電圧の有無から測定対象物の有無が判定できるため、超音波センサは測定対象物の有無を検出するセンサとして用いられる。また、超音波の送信から受信までの時間、即ち、圧電素子に電圧を印加してから圧電素子に電圧が生じるまでの時間から、超音波センサから測定対象物までの距離を算出することができるため、超音波センサは距離計としても用いられる。また、流れのある気体中ではその流速の分だけ超音波の速度が変化する。そのため、例えば、ガス配管中に所定間隔で一対の超音波センサを置くと、一方の超音波センサが超音波を送信してから他方の超音波センサが超音波を受信するまでの時間からガスの流速や流量を算出することができるため、超音波センサはガス流速計やガス流量計としても用いられる。
【０００４】
超音波センサにおいて、圧電素子が収容されるケースとして、合成樹脂（プラスチック）を用いる技術が知られている（特許文献１〜７）。特許文献１では、プラスチック材料からなるケースを用いることにより、アルミニウムからなるケースを用いた場合よりも不要振動によるノイズの発生を抑制している。特許文献２では、特定の範囲の弾性率を有する接着剤を用いて筒部と振動部とを貼着することにより、有底筒状ケースの特性を均一化している。
【０００５】
特許文献３では、ケース本体に一体形成された導電部材の露出部分にコンデンサを実装することにより、超音波センサの製造を容易にしている。特許文献４では、有底筒状ケース内に圧電素子の入出力端子を埋設することによって、圧電振動素子への入出力端子の接続を容易化している。特許文献５では、ケース体を金属ケースと合成樹脂ケースとで構成することにより、異方向性の指向特性を有する超音波センサを安価に容易に製造することを可能としている。特許文献６では、素子収容部の壁面の厚みをフランジ部の厚みよりも小さく設定することにより、振動波の伝播特性を改善している。特許文献７では、有底筒状ケースを硬度の高い合成樹脂で形成することにより、アルミニウム等の金属で有底筒状ケースを形成した場合よりも、超音波センサのコストを下げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２２４８９５号公報
【特許文献２】特開平１１−２６６４９７号公報
【特許文献３】特開２０００−２３２８８号公報
【特許文献４】特開２０００−１２１７３９号公報
【特許文献５】特開２００１−７８２９６号公報
【特許文献６】特開２００３−３０２３８６号公報
【特許文献７】特開２００７−２８１９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の超音波センサにおいては、圧電素子が収容されるケースの損失係数が大きいため、超音波センサの感度特性を十分に高くすることが困難であった。上述の特許文献１〜８においても、ケースの損失係数に着目して超音波センサの感度特性を高くする方法は記載されていない。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、超音波センサの感度特性を向上させることが可能な超音波センサ用ケース、及び、そのようなケースを用いた超音波センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明に係る超音波センサ用ケースは、圧電素子を利用した超音波センサに用いられる超音波センサ用ケースであって、圧電素子が設けられる板状の振動部と、振動部の圧電素子が設けられる領域を囲むように設けられ、振動部と対向する位置に開口を有する側壁部とを備え、振動部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の超音波センサ用ケースによれば、超音波センサ用ケースの振動部の損失係数は十分に低くなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、感度特性を十分に高くすることが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００１１】
さらに、側壁部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、この熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることが好ましい。
【００１２】
これにより、超音波センサ用ケースの側壁部の損失係数も十分に低くなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、感度特性をさらに高くすることが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００１３】
さらに、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂の曲げ弾性率をＥ（ＭＰａ）、比重をρとしたとき、Ｅ／ρの値が４０００（ＭＰａ）以上であることが好ましい。熱可塑性樹脂がこの条件を満たす場合、超音波センサ用ケースの振動部及び側壁部の損失係数はさらに低くなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、感度特性をさらに高くすることが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００１４】
さらに、繊維状フィラーは、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、又は、これらのうちの２種以上を混合した繊維であることが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの振動部及び側壁部の損失係数はさらに低くなる。
【００１５】
また、繊維状フィラーは、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素、又は、窒化珪素からなるウィスカのうち、少なくとも一つを含むことが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの振動部及び側壁部の損失係数はさらに低くなる。
【００１６】
さらに、振動部と側壁部とは、一体形成されていることが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの製造コストを低減させることができる。
【００１７】
さらに、振動部と側壁部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって、又は、射出圧縮成形することによって形成されていることが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの寸法や厚さを設計値に近づけることが容易となる。その結果、超音波センサに用いた場合に、設計どおりの特性を発揮する超音波センサを容易に得ることが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００１８】
さらに、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形する際、又は、射出圧縮成形する際に用いる金型のゲートは、金型の側壁部に対応する部分に設けられていることが好ましい。これにより、ゲート跡は、振動部には形成されず、側壁部に形成される。その結果、ゲート跡が振動部の振動特性に影響を与えることを防止することができる。
【００１９】
また、振動部の圧電素子が設けられる領域は、シボ加工、梨地加工、溝加工、又は、ディンプル加工がなされていることが好ましい。これにより、接着剤を用いて圧電素子を振動部に固定する際に、接着剤と振動部の接触面積が増加する。その結果、圧電素子を振動部に確実に固定することが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００２０】
さらに、振動部は円板状であり、側壁部は、振動部の外縁の全体に沿って設けられ、振動部の上記領域と直交する方向に延び、側壁部が有する開口の内径は、振動部の上記領域と平行な第１方向の長さが、振動部の上記領域と平行かつ第１方向と直交する第２方向の長さよりも短いことが好ましい。
【００２１】
これにより、振動部から発生し、該振動部の圧電素子が設けられる領域とは反対側の面から超音波センサ用ケースの外部に送信される超音波は、第２方向に沿った方向よりも第１方向に沿った方向に広がりやすくなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、超音波センサに指向特性を付与することが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００２２】
さらに、側壁部は、第１方向の厚さが、第２方向の厚さよりも大きいことが好ましい。これにより、超音波センサに用いた場合に、超音波センサに高い指向特性を付与することが可能な超音波センサ用ケースが得られる。
【００２３】
本発明に係る超音波センサは、上述のいずれかの超音波センサ用ケースと、振動部に設けられた圧電素子と、圧電素子の一対の電極に電気的に接続され、超音波センサ用ケースの外部に引き出された一対のリード線とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る超音波センサによれば、上述のような感度特性を十分に高くすることが可能な超音波センサ用ケースを用いているため、感度特性が十分に高くなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、超音波センサの感度特性を向上させることが可能な超音波センサ用ケース、及び、そのようなケースを用いた超音波センサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態の超音波センサ用ケースの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った超音波センサ用ケースの端面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った超音波センサ用ケースの端面図である。
【図４】実施形態のポリフェニレンサルファイド樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図５】実施形態のポリフェニレンサルファイド樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図６】実施形態のポリフェニレンサルファイド樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図７】実施形態のポリエーテルエーテルケトン樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図８】実施形態のポリエーテルエーテルケトン樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図９】実施形態のポリエーテルサルホン樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図１０】実施形態のポリエーテルサルホン樹脂の繰り返し単位が有する基を表す化学式を示す図である。
【図１１】実施形態のポリブチレンテレフタレート樹脂が有する繰り返し単位を表す化学式を示す図である。
【図１２】超音波センサ用ケースを、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって形成する方法を模式的に示す端面図である。
【図１３】実施形態の超音波センサの端面図である。
【図１４】実施形態の超音波センサの変形例の端面図である。
【図１５】実施例１〜１２、及び比較例１〜３の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、実施の形態に係る超音波センサ用ケース及び超音波センサについて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２８】
図１は、本実施形態の超音波センサ用ケースの斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った超音波センサ用ケースの端面図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った超音波センサ用ケースの端面図である。なお、図１〜図３には、直交座標系２が示されている。
【００２９】
本実施形態の超音波センサ用ケース１は、有底筒体の形状を有する。具体的には、超音波センサ用ケース１は、有底筒体の底部に相当する振動部３と、有底筒体の筒部に相当する側壁部５とを備えている。
【００３０】
振動部３は、ＸＹ面と平行な面を有し、Ｚ方向を厚さ方向とする円板状の部材である。超音波センサ用ケース１を超音波センサに用いる際には、有底筒体内部における振動部３の表面の領域３ａに圧電素子１３が設けられる。その状態で圧電素子に高周波電圧を印加すると、その高周波電圧に対応した周波数で圧電素子は伸縮を繰り返すように振動する。すると、振動部３もその周波数で振動し、振動部３から超音波が発生する。
【００３１】
領域３ａは、適度な表面粗さを有することが好ましい。これにより、接着剤を用いて圧電素子を領域３ａに固定する際に、接着剤と領域３ａの接触面積が増加する。その結果、圧電素子を領域３ａに確実に固定することが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。領域３ａの表面粗さは、例えばＲａ（中心線平均粗さ）で表した場合に０．５〜１０μｍである。領域３ａの表面粗さのＲａは、例えば触針式表面粗さ計で測定することができる。触針式表面粗さ計としては、例えば、ケー・エル・エーテンコール株式会社製の触針式表面粗さ計Ｐ−１０を用いることができる。
【００３２】
領域３ａに適度な表面粗さを付与する方法としては、シボ加工、梨地加工、溝加工、又は、ディンプル加工を採用することができる。特に、成形時のバリの発生を抑制する観点から、シボ加工、又は梨地加工を採用することが好ましい。なお、領域３ａだけでなく、領域３ａの有底筒体内部側となる表面全体に、上述のような適度な表面粗さが付与されていてもよい。
【００３３】
側壁部５は、振動部３の外縁３ｅの全体に沿って設けられているため、側壁部５の外周面は円柱の外周面と同様の形状となっている。側壁部５は、振動部３の領域３ａと直交する方向（Ｚ軸に沿った方向）に延びている。また、側壁部５は、領域３ａを囲むように設けられており、振動部３と対向する位置に開口５ａを有している。開口５ａの内径は、領域３ａと平行なＸ軸（第１方向）に沿った方向の長さＸ５ａが、領域３ａと平行なＹ軸（第２方向）に沿った方向の長さＹ５ａよりも短くなっている。そして、開口５ａの内径は、振動部３の領域３ａと直交するＺ軸方向から見ると、Ｘ軸方向と交差する２つの直線状の辺と、Ｙ軸方向と交差する２つの円弧状の辺とを有している。超音波センサ用ケース１を超音波センサに用いる際には、振動部３で生じた超音波は、振動部３の領域３ａとは反対側の面３ｓ（超音波センサ用ケース１の有底筒体の底面の外周面３ｓ）から超音波センサ用ケース１の外部へ送信される。即ち、送信される超音波の進行方向は、Ｚ軸の負方向である。また、超音波を受信する際は、面３ｓで超音波を受信する。
【００３４】
また、側壁部５は、厚肉部５ｘと薄肉部５ｙとからなっている。具体的には、側壁部５は、Ｘ軸方向と交差する領域である厚肉部５ｘと、Ｙ軸方向と交差する領域である薄肉部５ｙとからなっており、厚肉部５ｘの厚さＸ５（側壁部５の第１方向の厚さ）は、側壁部５の第２方向の厚さＹ５（側壁部５の第２方向の厚さ）よりも大きくなっている。また、本実施形態では振動部３と側壁部５とは一体形成されている。これにより、超音波センサ用ケース１の製造コストが低減されている。なお、図２及び図３では、便宜上振動部３と側壁部５の境界を破線で示している。
【００３５】
また、側壁部５には、ゲート跡６が形成されている（図２参照）。これは、熱可塑性樹脂を射出成形した際、又は、射出圧縮成形した際に形成されたものであり、詳細は後述する。
【００３６】
また、側壁部５の厚肉部５ｘには、切り欠き部５ｅが形成されている。切り欠き部５ｅは、厚肉部５ｘの振動部３側とは反対側の端部において、厚肉部５ｘの開口５ａ側とは反対側の面に形成されている。この切り欠き部５ｅにより、厚肉部５ｘには、開口５ａの内面と平行な面５Ｐ１と、振動部３の表面と平行な面５Ｐ２が形成される。
【００３７】
振動部３及び側壁部５は、繊維状フィラーを含有する特定の熱可塑性樹脂で形成されている。特定の熱可塑性樹脂とは、具体的に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、及び、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂のいずれか、又は、これらの樹脂のうちの２種以上を混合した樹脂である。上記の中でも、超音波センサの感度特性を十分に高くする観点から、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂やポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が好ましく、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂やポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）が更に好ましく、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂が最も好ましい。
【００３８】
本実施形態で用いる熱可塑性樹脂について、より具体的に説明する。本実施形態で用いられるポリフェニレンサルファイド樹脂は、典型的には主として図４に示す式で表される繰り返し単位を有する樹脂である。また、本実施形態で用いられるポリフェニレンサルファイド樹脂は、図４に示す式で表される繰り返し単位に加え、図５（Ａ）〜（Ｃ）及び図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す式で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる、一つ又は複数の繰り返し単位をさらに有していてもよい。なお、本実施形態のポリフェニレンサルファイド樹脂として、市場で容易に入手できるポリフェニレンサルファイド樹脂、例えば、東レ株式会社、大日本インキ株式会社等からＰＰＳ樹脂として市販されているものを用いてもよい。
【００３９】
本実施形態で用いられるポリエーテルエーテルケトン樹脂は、図７に示す式で表される繰り返し単位を有する樹脂である。また、本実施形態で用いられるポリエーテルエーテルケトン樹脂は、図７に示す式で表される繰り返し単位に加え、図８（Ａ）（Ｂ）に示す式で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる、一つ又は複数の繰り返し単位をさらに有していてもよい。図８（Ｂ）において、Ａは単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ２−、ＣＯ−、又は、炭素数１から３のアルキレン基を表す。なお、本実施形態のポリエーテルエーテルケトン樹脂として、市場から容易に入手できるポリエーテルエーテルケトン樹脂、例えばビクトレックス社製ＰＥＥＫ等を用いてもよい。
【００４０】
本実施形態で用いられるポリエーテルサルホン樹脂は、典型的には図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す式で表される繰り返し単位のいずれか、又は双方を有する樹脂である。図９（Ｂ）において、Ａｒは図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す式で表される基から選ばれるいずれかの基であり、芳香環を有する２価の基を表す。なお、図１０（Ｃ）において、Ｙは単結合、−ＳＯ２−、−Ｏ−、又は、炭素数１〜３のアルキレン基を表す。なお、本実施形態のポリエーテルサルホン樹脂として、市場から容易に入手できるポリエーテルサルホン樹脂、例えば住友化学株式会社製スミカエクセルＰＥＳ等を用いてもよい。
【００４１】
本実施形態で用いられるポリブチレンテレフタレート樹脂は、図１１に示す式で表される繰り返し単位を有する樹脂である。図１１において、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ、炭素数１〜３のアルキル基、及び、アリル基のいずれかを表す。なお、本実施形態のポリブチレンテレフタレート樹脂として、市場から容易に入手できるポリブチレンテレフタレート樹脂を用いることも可能であり、東レ株式会社等から市販されているものを本発明に用いることができる。
【００４２】
上述のように、本実施形態の超音波センサ用ケース１では、振動部３及び側壁部５は繊維状フィラーを含有する特定の熱可塑性樹脂で形成されているため、超音波センサ用ケースの振動部３及び側壁部５の損失係数が十分に低くなっている。その結果、本実施形態の超音波センサ用ケース１によれば、これを超音波センサに用いた場合に、超音波センサの感度特性を十分に高くすることが可能である。
【００４３】
また、繊維状フィラーを含有する特定の熱可塑性樹脂は、その曲げ弾性率をＥ（ＭＰａ）、比重をρとしたとき、Ｅ／ρの値が４０００（ＭＰａ）以上の条件を満たすことが好ましい。これにより、超音波センサ用ケースの振動部３及び側壁部５の損失係数はさらに低くなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、感度特性をさらに高くすることが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。
【００４４】
なお、上記Ｅ／ρの値は、２００００（ＭＰａ）以下であることが好ましい。Ｅ／ρの値を２００００（ＭＰａ）以下とすることにより、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂の流動性が良好となるので、この熱可塑性樹脂を射出成形又は射出圧縮成形して超音波センサ用ケースを形成する際に、成形性がより良好になるという利点がある。
【００４５】
また、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂のＥ／ρの値を４０００（ＭＰａ）以上、好ましくは４０００（ＭＰａ）以上、２００００（ＭＰａ）以下の範囲内に調節するために、例えば以下のような方法を採用することができる。
【００４６】
即ち、まず、使用する熱可塑性樹脂を選択し、この熱可塑性樹脂の曲げ弾性率Ｅと比重ρを測定する。ここで、曲げ弾性率Ｅの測定は、例えば、この熱可塑性樹脂を用いて縦１２７ｍｍ、横１２．７ｍｍ、厚さ６．４ｍｍの試験片を作製し、１９８１年制定のＡＳＴＭ Ｄ７９０ Ｍｅｔｈｏｄ Ｉに準拠して測定することができる。また、比重ρの測定は、例えば、この熱可塑性樹脂を用いて、ＡＳＴＭ ＩＶ号ダンベル状試験片を作製し、１９７９年改訂のＡＳＴＭ Ｄ７９２ Ｍｅｔｈｏｄ Ａ−１に準拠して測定することができる。このようにして測定された曲げ弾性率Ｅと比重ρとからＥ／ρの値を算出する。
【００４７】
次に、同種の熱可塑性樹脂に繊維状フィラーを適当量添加したもので上述のような試験片を作製し、上述のように曲げ弾性率Ｅと比重ρを測定してＥ／ρの値を算出する。通常、熱可塑性樹脂の曲げ弾性率Ｅと比重ρは、繊維状フィラーを添加することにより増加する傾向がある。このようにして、熱可塑性樹脂及び繊維状フィラーの種類及び使用量を適宜変更した複数の試験片のＥ／ρの値を算出するという一連の予備実験を行うことにより、使用する熱可塑性樹脂において、そのＥ／ρの値と繊維状フィラーの種類及び組成との関係が判明する。これにより、使用する熱可塑性樹脂において、そのＥ／ρの値を所望の値に調節することが可能となる。
【００４８】
特定の熱可塑性樹脂が含有する繊維状フィラーとしては、ミルドガラスファイバー、チョップドガラスファイバー等のガラス繊維、ミルド炭素繊維、チョップド炭素繊維等の炭素繊維、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維等のセラミック繊維、及び、ステンレス繊維等の金属繊維を挙げることができる。又は、これらの繊維のうちの２種以上を混合した繊維を繊維状フィラーとして用いることもできる。これにより、超音波センサ用ケース１の振動部３及び側壁部５の損失係数はさらに低くなる。
【００４９】
また、繊維状フィラーとして、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素、又は、窒化珪素からなるウィスカを挙げることができる。又は、これらのウィスカのうち少なくとも一つを含むウィスカを繊維状フィラーとして用いることもできる。これにより、超音波センサ用ケース１の振動部３及び側壁部５の損失係数はさらに低くなる。繊維状フィラーとして、特に、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維を用いることが好ましい。また、繊維状フィラーとして、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素、又は、窒化珪素からなるウィスカを用いることも好ましい。さらに、繊維状フィラーとして、チョップドガラスファイバー等のガラス繊維、ミルド炭素繊維、チョップド炭素繊維等の炭素繊維を用いることは、さらに好ましい。
【００５０】
また、上述のように、本実施形態では、側壁部５が有する開口５ａの内径は、Ｘ軸方向の長さＸ５ａが、Ｙ軸方向の長さＹ５ａよりも短くなっている。これにより、振動部３から発生し面３ｓから超音波センサ用ケース１の外部に送信される超音波は、Ｙ軸方向に沿った方向よりもＸ軸方向に沿った方向に広がりやすくなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、超音波センサに指向特性を付与することが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。
【００５１】
また、上述のように、本実施形態では、側壁部５は、Ｘ軸方向の厚さが、Ｙ軸方向の厚さよりも大きくなっている。これにより、振動部３がＸ軸方向とＹ軸方向とで異なる振動特性を有する等の理由で、振動部３から発生する超音波は、Ｙ軸方向に沿った方向よりもＸ軸方向に沿った方向に広がりやすくなる。その結果、超音波センサに用いた場合に、超音波センサに高い指向特性を付与することが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。
【００５２】
また、上述のように、本実施形態では、切り欠き部５ｅが厚肉部５ｘに形成されているため、超音波センサ用ケース１を超音波センサに用いた場合、その超音波センサが送信する超音波の指向性の方向を、外部から容易に把握することが可能となる。具体的には、本実施形態の場合、Ｚ軸の負方向に進行する送信波は、面５Ｐ１と平行な方向（Ｙ軸方向）よりも面５Ｐ１と垂直な方向（Ｘ軸方向）に広がることを、切り欠き部５ｅの位置・形状を確認するだけで容易に把握することができる。なお、厚肉部５ｘに切り欠き部５ｅは形成されていなくてもよい。
【００５３】
（製造方法）
次に、超音波センサ用ケース１の製造方法を説明する。本実施形態の超音波センサ用ケース１は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって、又は、射出圧縮成形することによって形成されている。
【００５４】
図１２は、超音波センサ用ケース１を、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって形成する方法を模式的に示す端面図である。
【００５５】
繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形するには、まず、一対の金型２１、２３を用意する。そして、一対の金型２１、２３は、図１２に示すように互いに密着させる。すると、一対の金型２１、２３の内部にキャビティー３ｃ、５ｃが形成される。このキャビティー３ｃとキャビティー５ｃの形状は、それぞれ振動部３と側壁部５の形状に対応している（図２参照）。また、金型２３には、キャビティー５ｃに連通するゲート２５が形成されている。本実施形態のゲート２５は、サブマリンゲートである。
【００５６】
次に、流動開始温度以上に加熱した繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を、ゲート２５を通して外部からキャビティー３ｃ、５ｃに注入する。そして熱可塑性樹脂を冷却すると、超音波センサ用ケース１が完成する。
【００５７】
なお、流動開始温度とは、熱可塑性樹脂を射出成形や射出圧縮成形する際に、この熱可塑性樹脂が射出成形や射出圧縮成形に必要な流動性を維持し得る温度の下限を意味する。本実施形態においては、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂が、射出成形や射出圧縮成形に必要な流動性を維持し得る温度の下限が、流動開始温度となる。
【００５８】
また、超音波センサ用ケース１を、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出圧縮成形することによって形成する場合には、金型２１、２３を密着させずに、図１２に示す状態から互いに少し隙間を設けて対向させる。そして、射出成形の場合と同様に、流動開始温度以上に加熱した繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を、ゲート２５を通して外部からキャビティー３ｃ、５ｃに注入する。その後、金型２１、２３を密着させて熱可塑性樹脂を圧縮してから、熱可塑性樹脂を冷却する。このようにして、超音波センサ用ケース１が完成する。なお、ゲート２５は、サブマリンゲートの他に、例えば、サイドゲート、ピンポイントゲート等とすることができるが、製造コストを低減させる観点から、サブマリンゲートが特に好ましい。
【００５９】
超音波センサ用ケースを、アルミニウム等の金属材料を削り出し加工によって製造する場合、超音波センサ用ケースの寸法や厚さに誤差が生じやすい。このような誤差は、超音波センサの共振周波数、感度、指向性等の特性を変化させる原因となってしまう。また、削り出し加工はコストがかかるため、超音波センサ用ケースのコスト上昇の原因となってしまう。
【００６０】
それに対して、上述のように、超音波センサ用ケース１を、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形することによって、又は、射出圧縮成形することによって形成することにより、超音波センサ用ケース１の寸法や厚さを設計値に近づけることが容易となる。その結果、超音波センサに用いた場合に、設計どおりの特性を発揮する超音波センサを容易に得ることが可能な超音波センサ用ケース１が得られる。また、超音波センサ用ケース１の製造コストを低減させることができる。
【００６１】
さらに、上述のように、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を射出成形する際、又は、射出圧縮成形する際に用いる金型２３のゲート２５は、金型２１、２３の側壁部５に対応する部分、即ち、キャビティー５ｃに連通する部分に設けられている。これにより、射出成形する際、又は、射出圧縮成形する際に樹脂の流動性の制御が容易になると共に、振動部３に反りが生じるのを抑制することができる。また、この場合、ゲート跡６（図１、図２参照）は、振動部３には形成されず、側壁部５に形成される。その結果、ゲート跡６が振動部３の振動特性に影響を与えることを防止することができる。
【００６２】
なお、超音波センサ用ケース１は、射出成形や射出圧縮成形ではなく、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を圧縮成形、トランスファー成形することにより形成してもよい。しかし、成形サイクルを短縮する観点、及び、成形コストを削減する観点から、射出成形や射出圧縮成形を採用することが好ましい。
【００６３】
次に、本実施形態に係る超音波センサ１１について説明する。図１３は、本実施形態の超音波センサの端面図である。
【００６４】
本実施形態の超音波センサ１１は、上述の超音波センサ用ケース１と、圧電素子１３と、吸音材１５と、絶縁性樹脂１７と、一対のリード線３１、３３とを備えている。
【００６５】
圧電素子１３は、振動部３の表面の領域３ａに接着剤等によって固定されている。圧電素子１３は、圧電特性を有する材料を板状に形成した圧電体１３ａと、この板状の圧電体１３ａの上面及び下面形成された一対の電極１３ｂ、１３ｃとを有する。圧電素子１３は公知の製造方法により製造することができる。
【００６６】
圧電体１３ａを形成する圧電特性を有する材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸鉛等の圧電セラミックスや、水晶やチタン酸ジルコン酸鉛単結晶、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶を用いることができる。圧電セラミックスを用いた場合、セラミック材料を板状に焼成することにより、圧電体が形成される。
【００６７】
一対の電極は銀等の導電材料を印刷や塗布により硬化させることにより形成することができ、又は、金、銀、銅あるいはニッケルクロム等の導電性材料を蒸着、メッキ、スパッタリング等することにより形成することができる。
【００６８】
吸音材１５は、圧電素子１３と超音波センサ用ケース１の内面とに接するように、超音波センサ用ケース１の内部に設けられている。圧電素子１３は、振動部３と吸音材１５とに挟まれている。吸音材１５は、発泡シリコンやフェルト等からなる。吸音材１５は、振動部３から送信される超音波のうち、振動部３から開口５ａに向かう方向に送信される超音波を吸収するために設けられている。
【００６９】
絶縁性樹脂１７は、吸音材１５と超音波センサ用ケース１の内面とに接するように、超音波センサ用ケース１の内部に設けられている。吸音材１５は、圧電素子１３と絶縁性樹脂１７とに挟まれている。絶縁性樹脂１７は、シリコンゴムやウレタンゴム等の弾性を有する絶縁性の樹脂からなる。絶縁性樹脂１７は、吸音材１５の固定や超音波センサ１１自体の除湿の目的で設けられている。
【００７０】
一対のリード線３１、３３のそれぞれ一端は、導電性接着剤や半田によって、圧電素子１３の一対の電極にそれぞれ電気的に接続されており、一対のリード線３１、３３のそれぞれの他端は、超音波センサ用ケース１の外部に引き出されている。また、一対のリード線３１、３３は、吸音材１５及び絶縁性樹脂１７を貫通し、開口５ａを通るように設けられている。一対のリード線３１、３３の他端間に高周波電圧を印加すると、その高周波電圧に対応した周波数で圧電素子１３は伸縮を繰り返すように振動する。すると、振動部３もその周波数で振動し、振動部３から超音波が発生する。
【００７１】
本発明に係る超音波センサ１１によれば、上述のような感度特性を十分に高くすることが可能な超音波センサ用ケース１を用いているため、感度特性が十分に高くなる。
【００７２】
図１４に、本実施形態の超音波センサの変形例の端面図を示す。超音波センサ１１ａは、リード線３３の接続方法、及び、メッキ層３５を有する点において、上述の超音波センサ１１と異なる。
【００７３】
超音波センサ１１ａは、側壁部５の内側面から振動部３の上面にわたって、金属材料からなるメッキ層３５が設けられている。また、リード線３３は、メッキ層３５に接続されており、メッキ層３５を介して圧電素子１３の電極に接続されている。このように、リード線３１、３３は、圧電素子１３の電極に直接接続されている必要はなく、圧電素子１３の電極に電気的に接続されていればよい。
【００７４】
本実施形態の超音波センサ１１、１１ａは、金属製やプラスチック製の板材等の外部取り付け部材に取りつけた上で、自動車のバックセンサ用、コーナセンサ用に用いることができる。また、美観や防滴性を向上させるため、自動車のバンパや外部取り付け部材と同色の塗装を超音波センサ１１、１１ａに施してもよい。その際の塗装剤としては関西ペイント社製のソフレックス等公知の塗装剤を用いることができる。
【００７５】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００７６】
例えば、上述の実施形態では振動部３と側壁部５は一体形成されていたが、振動部３と側壁部５を別々に形成した後に、接着剤による接着、超音波溶着、レーザ溶着等によって一体化してもよい（図１〜図３参照）。
【００７７】
また、上述の実施形態では、振動部３と側壁部５の両方を、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂で形成していたが、振動部３のみを繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂で形成してもよい（図１〜図３参照）。この場合、側壁部５をアルミニウム等の金属で形成し、振動部３と側壁部５を接着剤による接着、超音波溶着、レーザ溶着等によって一体化することができる。
【００７８】
また、振動部３は円板状でなくてもよく、その厚さ方向から見て楕円状、四角形等の多角形形状であってもよい（図１〜図３参照）。
【００７９】
また、側壁部５は、振動部３の領域３ａと直交する方向（Ｚ軸に沿った方向）に延びている必要はなく、振動部３の領域３ａと鋭角又は鈍角で交わる方向に延びていてもよい（図１〜図３参照）。
【００８０】
また、上述の実施形態では、開口５ａの内径は、振動部３の領域３ａと直交する方向から見ると、Ｘ軸方向と交差する２つの直線状の辺と、Ｙ軸方向と交差する２つの円弧状の辺とを有しているが、このような態様に限られない。例えば、開口５ａの内径は、振動部３の領域３ａと直交する方向から見て、楕円状、矩形等の多角形状、角丸矩形等の角丸多角形状であってもよい（図１〜図３参照）。また、開口５ａの内径は、Ｘ軸方向の長さＸ５ａが、Ｙ軸方向の長さＹ５ａと等しくてもよい（図１〜図３参照）。
【００８１】
また、側壁部５は、側壁部５のＸ軸方向の厚さＸ５は、側壁部５のＹ軸方向の厚さＹ５と等しくてもよい。
【００８２】
また、本実施形態の超音波センサ１１は、吸音材１５及び／又は絶縁性樹脂１７を備えていなくてもよい（図１３及び図１４参照）。吸音材１５を省略した場合、絶縁性樹脂１７を超音波センサ用ケース１の内部全てに充填してもよいし、超音波センサ用ケース１の内部の一部のみに充填してもよい。
【００８３】
（実施例）
以下、本発明の効果をより明確にするため、実施例を用いて説明する。
【００８４】
以下のような条件で、実施例１〜１２、及び比較例１〜３を作製した。
【００８５】
（実施例１）
ポリエーテルサルホン樹脂８０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）２０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００８６】
（実施例２）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００８７】
（実施例３）
ポリエーテルサルホン樹脂８０重量部（住友化学社製ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップ炭素繊維（東邦テナックス社製 ＨＴＡ−Ｃ６−ＵＳ）２０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００８８】
（実施例４）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップ炭素繊維（東邦テナックス社製 ＨＴＡ−Ｃ６−ＵＳ）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００８９】
（実施例５）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製ＰＥＳ３６００Ｐ）にチタン酸カリウムからなるウィスカ（大塚化学社製 ティスモＮ）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９０】
（実施例６）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）２０重量部、ステンレス繊維（ＢＥＫＡＥＲＴ社製 ＧＲ７５−Ｃ２０Ｅ）１０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９１】
（実施例７）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にミルド炭素繊維（東邦テナックス社製 ＨＴＡ−ＣＭＦ−０１６０−ＯＨ）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９２】
（実施例８）
ポリフェニレンサルファイド樹脂６０重量部、ガラス繊維４０重量部配合したポリフェニレンサルファイド樹脂（大日本インキ社製 ＦＺ−１１４０）を用いた。
【００９３】
（実施例９）
ポリエーテルサルホン樹脂８０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）にステンレス繊維（ＢＥＫＡＥＲＴ社製 ＧＲ７５−Ｃ２０Ｅ）２０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９４】
（実施例１０）
ポリブチレンテレフタレート樹脂７０重量部（東レ株式会社製 １４０１Ｘ０７）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９５】
（実施例１１）
ポリフェニレンサルファイド樹脂７０重量部（大日本インキ社製 Ｔ−４Ｇ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９６】
（実施例１２）
ポリエーテルエーテルケトン樹脂７０重量部（ビクトレックス社製 １５０Ｐ）にチョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９７】
（比較例１）
下記製造方法により製造した液晶ポリマー２７重量部、アルミナ繊維（電気化学工業製 デンカアルセン）６５重量部、アルミナ粒子（住友化学社製 アドバンスドアルミナＡＡ−１．５）８重量を配合し、樹脂組成物を作製した。
【００９８】
液晶ポリマーとして、下記のように液晶ポリエステルを製造した。攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸 ９９４．５ｇ（７．２モル）、４，４´―ジヒドロキシビフェニル ４４６．９ｇ（２．４モル）、テレフタル酸 ２９９．０ｇ（１．８モル）、イソフタル酸 ９９．７ｇ（０．６モル）および無水酢酸 １３４７．６ｇ（１３．２モル）を仕込み、反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下で３０分かけて１５０℃まで昇温し、温度を保持して１時間還流させた。
【００９９】
その後、留出する副生酢酸、未反応の無水酢酸を留去しながら２時間５０分かけて３２０℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了としてプレポリマーを得た。
【０１００】
得られたプレポリマーは室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下、室温から２５０℃まで１時間かけて昇温し、２５０℃から２８５℃まで５時間かけて昇温し、２８５℃で３時間保持し、固層で重合反応を進めた。得られた液晶ポリエステルの流動開始温度は３２７℃であった。
【０１０１】
（比較例２）
下記製造方法により製造した液晶ポリマー７０重量部、チョップドガラス繊維（オーウェンスコーニング社製 ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【０１０２】
液晶ポリマーとして、下記のように液晶ポリエステルを製造した。攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸８３０．７ｇ（５．０モル）、４，４’−ジヒドロキシビフェニル４６５．５ｇ（２．５モル）、テレフタル酸３９４．６ｇ（２．３７５モル）、イソフタル酸２０．８ｇ（０．１２５モル）及び無水酢酸１１５３ｇ（１１．０モル）を仕込んだ。反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下で１５分かけて１５０℃まで昇温し、温度を保持して１８０分間還流させた。
【０１０３】
その後、留出する副生酢酸、未反応の無水酢酸を留去しながら２時間５０分かけて３２０℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了としてプレポリマーを得た。
【０１０４】
得られたプレポリマーは室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下、室温から２５０℃まで１時間かけて昇温し、２５０℃から３２０℃まで５時間かけて昇温し、３２０℃で３時間保持し、固層で重合反応を進めた。得られた液晶ポリエステルの流動開始温度は３８０℃であった。
【０１０５】
（比較例３）
ポリエーテルサルホン樹脂７０重量部（住友化学社製 ＰＥＳ３６００Ｐ）に板状フィラーのタルク（日本タルク株式会社製 Ｘ−５０）３０重量部を配合し、樹脂組成物を作製した。
【０１０６】
これらの実施例１〜１２、及び比較例１〜３について、下記のような条件で曲げ弾性率Ｅ（ＭＰａ）、比重ρ、及び、損失係数をそれぞれ測定した。
（曲げ弾性率）
【０１０７】
実施例１〜１２、及び比較例１〜３のそれぞれについて、射出成形機にて縦１２７ｍｍ、横１２．７ｍｍ、厚さ６．４ｍｍの大きさの試料を作製した。その後、１９８１年制定のＡＳＴＭ Ｄ７９０ ＭｅｔｈｏｄＩに準拠して曲げ弾性率を測定した。
【０１０８】
（比重）
実施例１〜１２、及び比較例１〜３のそれぞれについて射出成形機にて成形した後、ＡＳＴＭ ＩＶ号ダンベル状試験片を用いて１９７９年改訂のＡＳＴＭ Ｄ７９２ Ｍｅｔｈｏｄ Ａ−１に準拠して比重を測定した。
【０１０９】
（損失係数）
実施例１〜１２、及び比較例１〜３のそれぞれについて射出成形機にて成形した後、ＪＩＳ Ｋ７１１３に準拠した１（１／２）号試験片のネック部を用いて、中央加振法の一次共振周波数における共振ピークの半値幅を測定し、損失係数を算出した。尚、測定に用いたサンプルサイズは縦３０ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。なお、損失係数が小さいと、超音波センサ用ケースとしての感度が良好となることを意味する。
【０１１０】
図１５に、実施例１〜１２、及び比較例１〜３の測定結果を示す。図１５に示すように、熱可塑性樹脂としてポリエーテルサルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、及び、ポリブチレンテレフタレート樹脂のいずれかを用いた実施例１〜１２では、比較例１及び比較例２と比較して、損失係数が小さくなった。さらに、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂の曲げ弾性率をＥ（ＭＰａ）、比重をρとしたとき、Ｅ／ρの値が４０００（ＭＰａ）以上である実施例１〜８及び実施例１０〜１２では、特に損失係数が小さくなった。
【符号の説明】
【０１１１】
１・・・超音波センサ用ケース、３・・・振動部、３ａ・・・圧電素子が設けられる領域、５・・・側壁部、５ａ・・・開口、１３・・・圧電素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を利用した超音波センサに用いられる超音波センサ用ケースであって、
前記圧電素子が設けられる板状の振動部と、
前記振動部の前記圧電素子が設けられる領域を囲むように設けられ、前記振動部と対向する位置に開口を有する側壁部と、
を備え、
前記振動部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、
前記熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることを特徴とする超音波センサ用ケース。
【請求項２】
前記側壁部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、
この熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項３】
前記繊維状フィラーを含有する前記熱可塑性樹脂の曲げ弾性率をＥ（ＭＰａ）、比重をρとしたとき、Ｅ／ρの値が４０００（ＭＰａ）以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項４】
前記繊維状フィラーは、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、又は、これらのうちの２種以上を混合した繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項５】
前記繊維状フィラーは、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素、又は、窒化珪素からなるウィスカのうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項６】
前記振動部と前記側壁部とは、一体形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項７】
前記振動部と前記側壁部は、前記繊維状フィラーを含有する前記熱可塑性樹脂を射出成形することによって、又は、射出圧縮成形することによって形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項８】
前記繊維状フィラーを含有する前記熱可塑性樹脂を射出成形する際、又は、射出圧縮成形する際に用いる金型のゲートは、前記金型の前記側壁部に対応する部分に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項９】
前記振動部の前記圧電素子が設けられる領域は、シボ加工、梨地加工、溝加工、又は、ディンプル加工がなされていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項１０】
前記振動部は円板状であり、
前記側壁部は、前記振動部の外縁の全体に沿って設けられ、前記振動部の前記領域と直交する方向に延び、
前記側壁部が有する前記開口の内径は、前記振動部の前記領域と平行な第１方向の長さが、前記振動部の前記領域と平行かつ前記第１方向と直交する第２方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項１１】
前記側壁部は、前記第１方向の厚さが、前記第２方向の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケースと、
前記振動部に設けられた前記圧電素子と、
前記圧電素子の一対の電極に電気的に接続され、前記超音波センサ用ケースの外部に引き出された一対のリード線と、
を備えた超音波センサ。
【請求項１】
圧電素子を利用した超音波センサに用いられる超音波センサ用ケースであって、
前記圧電素子が設けられる板状の振動部と、
前記振動部の前記圧電素子が設けられる領域を囲むように設けられ、前記振動部と対向する位置に開口を有する側壁部と、
を備え、
前記振動部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、
前記熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることを特徴とする超音波センサ用ケース。
【請求項２】
前記側壁部は、繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂からなり、
この熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、これらのうちの２種以上を混合した樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項３】
前記繊維状フィラーを含有する前記熱可塑性樹脂の曲げ弾性率をＥ（ＭＰａ）、比重をρとしたとき、Ｅ／ρの値が４０００（ＭＰａ）以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項４】
前記繊維状フィラーは、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、又は、これらのうちの２種以上を混合した繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項５】
前記繊維状フィラーは、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素、又は、窒化珪素からなるウィスカのうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項６】
前記振動部と前記側壁部とは、一体形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項７】
前記振動部と前記側壁部は、前記繊維状フィラーを含有する前記熱可塑性樹脂を射出成形することによって、又は、射出圧縮成形することによって形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項８】
前記繊維状フィラーを含有する前記熱可塑性樹脂を射出成形する際、又は、射出圧縮成形する際に用いる金型のゲートは、前記金型の前記側壁部に対応する部分に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項９】
前記振動部の前記圧電素子が設けられる領域は、シボ加工、梨地加工、溝加工、又は、ディンプル加工がなされていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項１０】
前記振動部は円板状であり、
前記側壁部は、前記振動部の外縁の全体に沿って設けられ、前記振動部の前記領域と直交する方向に延び、
前記側壁部が有する前記開口の内径は、前記振動部の前記領域と平行な第１方向の長さが、前記振動部の前記領域と平行かつ前記第１方向と直交する第２方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項１１】
前記側壁部は、前記第１方向の厚さが、前記第２方向の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載の超音波センサ用ケース。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の超音波センサ用ケースと、
前記振動部に設けられた前記圧電素子と、
前記圧電素子の一対の電極に電気的に接続され、前記超音波センサ用ケースの外部に引き出された一対のリード線と、
を備えた超音波センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−５０９６３（Ｐ２０１０−５０９６３Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７３４４５（Ｐ２００９−１７３４４５）
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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