(57)【要約】【課題】開放型超音波送受信ユニット用の保護ハウジングおよび超音波センサにおいて、簡単な構成により、環境温度の変化に対する超音波出力または入力信号の変化の抑制を図り、信頼性の高い動作を実現する。【解決手段】超音波センサ１０は、保護ハウジング１と、開放型超音波送受信ユニット２（超音波ユニット２）とを備えている。保護ハウジング１は、超音波ユニット２のケース２０を取り囲む円筒体１１を有し、この円筒体１１の前方に伸びる壁面１２によって、前方に開口する開空間３を形成する。保護ハウジング１は、壁面１２に接し、かつ、開空間３における共鳴モードの節部（定在波の節部）に吸音部材４を備えている。吸音部材４は保護ハウジング１の開空間３における共鳴の鋭さを低く抑えることにより、環境温度の変化に対する超音波出力の変化の度合いを抑制し、超音波センサ１０の信頼性の高い動作を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送信または受信するための振動体の外周をケースで取り囲んで成る開放型超音波送受信ユニット用の保護ハウジングであって、
前記保護ハウジングは、前記ケースを取り囲むと共に前方に伸びる壁面によって前記振動体の前方に開口する開空間を形成し、前記開空間における共鳴モードの節部に吸音部材を備えたことを特徴とする保護ハウジング。
【請求項２】
前記吸音部材はリング形状であり、前記壁面の開口端部における窪んだ段差部に該吸音部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の保護ハウジング。
【請求項３】
前記開空間に防塵用のメッシュ状部材を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保護ハウジング。
【請求項４】
前記壁面が前方に向けて前記開空間を狭めるテーパ部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の保護ハウジング。
【請求項５】
開放型超音波送受信ユニットと、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の保護ハウジングと、を備えたことを特徴とする超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開放型超音波送受信ユニット用の保護ハウジングおよび、これらの開放型超音波送受信ユニットと保護ハウジングとを備えた超音波センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、距離測定や障害物検知を行うために超音波を送信または受信する開放型超音波送受信ユニット（以下、超音波ユニットという）が用いられている。超音波ユニットは、超音波を送信または受信する際に振動する圧電素子から成る振動体や振動体に固定されている共振子などが直接外気に触れる構造となっている。このような超音波ユニットは、例えば、車両等に搭載して安全確保のために用いられることから、安定した動作や信頼性の高い測定精度や検知精度が要求される。
【０００３】
そこで、製造時における振動体の位置決め方法や固定支持方法を改善することにより、超音波出力すなわち超音波音圧出力のばらつきが小さく、安定した指向性を有するようにした超音波ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、圧電素子に印加する印加電圧の周波数域が、音圧出力の最大レベルに調整していた周波数域からずれた場合であっても、従来よりも、音圧出力の低下がより少なくなるようにした超音波ユニットが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−２５３３９５号公報
【特許文献２】特開平５−３２８４９８号公報（特許第３０１０２４２号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の超音波ユニットは、自動扉用の人体検知センサ、駐車場の車検知センサ、車室内の防犯センサなどに使用されることが多く、その想定される使用環境温度が−４０℃から８０℃などという過酷かつ広範囲に変化する環境のもとで、信頼性の高い動作が要求される。
【０００６】
また、超音波ユニットは、通常、センサとしての指向性の確保、機械的または化学的な損傷からの保護、取り扱いや取付の容易性などのために、開口を有する保護ハウジング内に設置される。このような保護ハウジングは、必然的に特定周波数に対して共鳴器（ヘルムホルツの共鳴器と呼ばれる）を構成する。超音波送受信のエネルギ効率および受信感度は、保護ハウジングが共鳴モードにあるときの超音波の周波数において高くなる。そこで、多くの場合、所定の周波数に対する共鳴モードまたはそれに近い動作モードとなる保護ハウジングが用いられる。
【０００７】
ところが、上述のような超音波ユニットを使用している環境の温度、すなわち媒質としての空気の温度が変動すると超音波の波長が変化するので、保護ハウジングが所定の周波数に対する共鳴器として動作しなくなり超音波出力が低下する。これを、図１６に示す空気中の超音波の波長と温度の関係を参照して説明する。保護ハウジングの共鳴モード条件として空気温度Ｔ＝２０℃における波長λ≒８．５ｍｍが設定されたとすると、Ｔ＝８０℃のときλ＝９．４ｍｍとなり、Ｔ＝−４０℃のときλ＝７．６ｍｍとなる。Ｔ＝２０℃からの温度変化をΔＴ＝±６０℃とすると、周波数が一定でも、波長が±０．９ｍｍ変化するので、保護ハウジングが共鳴器として動作しなくなり、超音波出力が低下する。超音波出力が低下すると、超音波ユニットをセンサとして用いた検知装置が誤検出や誤動作を引き起こす可能性が高くなる。なお、周波数は波長および温度から一意的に定まる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、環境温度の変化に対する超音波出力または入力信号の変化を抑制でき、信頼性の高い動作を実現できる超音波ユニット用の保護ハウジングおよび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】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、超音波を送信または受信するための振動体の外周をケースで取り囲んで成る開放型超音波送受信ユニット用の保護ハウジングであって、前記保護ハウジングは、前記ケースを取り囲むと共に前方に伸びる壁面によって前記振動体の前方に開口する開空間を形成し、前記開空間における共鳴モードの節部に吸音部材を備えたものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の保護ハウジングにおいて、吸音部材はリング形状であり、前記壁面の開口端部における窪んだ段差部に該吸音部材を設けたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の保護ハウジングにおいて、前記開空間に防塵用のメッシュ状部材を設けたものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の保護ハウジングにおいて、前記壁面が前方に向けて前記開空間を狭めるテーパ部を有しているものである。
【００１３】
請求項５の発明は、開放型超音波送受信ユニットと、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の保護ハウジングと、を備えた超音波センサである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、保護ハウジングにおける共鳴モードの節部に吸音部材を備えているので、保護ハウジングの共鳴の鋭さ（いわゆるＱ値）が抑制される。従って、このような保護ハウジングを超音波ユニットに備えて成る超音波センサは、周囲環境温度変化による出力変化が少なく、安定した信頼性の高い動作を実現できる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、段差部を用いるので簡便に吸音部材を設けることができる。また、吸音部材がリング状であるので超音波出力を過度に低下させることがなく、取り扱い容易で所望の効果を容易に実現できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、保護ハウジングとしての機能を充実させることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、保護ハウジングによって送信超音波に指向性を付与することができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、開放型超音波送受信ユニットの機能を安定に引き出すことができ、周囲環境温度変化による出力変化が少なく、誤検知や誤動作のない安定した信頼性の高い動作を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る開放型超音波送受信ユニット用の保護ハウジングおよび超音波センサについて、図１乃至図４を参照して説明する。図１、図２に示すように、超音波センサ１０は、保護ハウジング１と、開放型超音波送受信ユニット２（以下、超音波ユニット２という）とを備えている。保護ハウジング１は、超音波ユニット２のケース２０を取り囲む円筒体１１を有し、この円筒体１１の前方に伸びる壁面１２によって、前方に開口する開空間３を形成する。保護ハウジング１は、壁面１２に接し、かつ、開空間３における共鳴モードの節部（定在波の節部）に吸音部材４を備えている。なお、本明細書において、前方は超音波を送信する方向または受信する超音波が伝播してくる方向であり、後方は前方の逆方向であり、前面後面はこの前方後方によって定義される。
【００２０】
ここで、まず、超音波ユニット２について説明する。超音波ユニット２は、送信または受信する超音波の周波数で振動する振動体２１と、振動体２１の後面側にあって振動体２１と一体となって振動する電気機械トランスジューサである圧電素子２２と、振動体２１の前面側にあって振動体２１と共振する共振子２３と、これらの振動部分を後方から支持する支持台２４と、振動体２１を含む振動部分の外周を取り囲むように配置されて支持台２４の外縁に固定された円筒形のケース２０と、を備えている。これらの各構成部材は、概略円形の外形を有し、その円形中心軸方向が前後方向となっている。また、超音波ユニット２は、支持台２４に立設された２本の電極ピン２５と、各電極ピン２５と圧電素子２２とを電気接続する２本のリード線２６と、を有し、超音波ユニット２の全体が、電極ピン２５によって基板２７に固定されている。
【００２１】
振動体２１は、円板状の金属製部材からなっている。圧電素子２２は、振動体２１よりも小さい円板形状を有し、振動体２１の後面側に電気的に導通するように張り合わされて固定されている。圧電素子２２は、その外縁部の数点を局所的に支持するように配置されたシリコンゴム等の弾性部材２４ａによって、支持台２４に固着されている。弾性部材２４ａは、圧電素子２２を含む振動部分の振動が支持台２４に伝わらないように、振動を遮断する。また、圧電素子２２の後面にはリード線２６が直接電気接続され、前面には金属製の振動体２１を介してリード線２６が接続されている。共振子２３は、前方に底面を向けた逆三角錐形状を有し、その頂点部分を振動体２１の前面側の略中央部に接着剤２３ａによって固着されている。
【００２２】
上記構成の超音波ユニット２が超音波を送信する場合、各電極ピン２５を介して圧電素子２２の両面に電圧が印加され、超音波発生用の駆動信号である高周波（トーンバースト波）電力が供給される。電力供給により、圧電素子２２が振動体２１および共振子２３を振動させ、前後に移動する共振子２３の前面から超音波が空気中に送信される。超音波を受信する場合、共振子２３の前面に伝播してきた超音波が、共振子２３、従って、振動体２１、圧電素子２２を振動させ、圧電素子２２の振動が電気振動となって各電極ピン２５から出力される。
【００２３】
次に、保護ハウジング１について説明する。保護ハウジング１は、円筒体１１を保持する脚部１１ｂを有し、脚部１１ｂは基板２７の全体を上方から囲むように配置構成されている。保護ハウジング１は、樹脂成形により形成することができる。開空間３は、特定の周波数の超音波に対して共鳴空間となる。つまり、円筒体１１は特定周波数に対して共鳴器（ヘルムホルツの共鳴器）を構成し、その開口端部１１ａ、またはその近傍が共鳴モードの節部となる。節部は開空間３を横切るように面状に分布する。
【００２４】
開空間３が共鳴モードにあるときの開空間３内の音圧の変化は、例えば、図３（ａ）に示すように、前方方向の座標軸ｘに沿って音圧低位置ＰＬと音圧高位置ＰＨとが交互に発生し、開口端部１１ａの位置が音圧低位置ＰＬとなる。また、この共鳴モードのとき、媒質である空気の粒子速度は、音圧の変化に対応して、図３（ｂ）に示すように、座標軸ｘに沿って粒子速度高位置ＶＨと粒子速度低位置ＶＬとが交互に発生し、開口端部１１ａの位置が粒子速度高位置ＶＨとなる。音圧低位置ＰＬのところが共鳴モードの節部であり、本例では、節部が２ヶ所となる例を示している。共鳴モードの節部は、一般に、開空間３の構造と超音波の周波数などに依存して、座標軸ｘに沿う複数ヶ所に発生する。
【００２５】
保護ハウジング１の吸音部材４は、共鳴モードにある開空間３における共鳴の鋭さ（いわゆるＱ値）を低く抑えて、環境温度（媒質である空気の温度）の変化に対する超音波出力の変化の度合いを抑制する。このような吸音部材４は、ウレタンのような発泡体や焼結金属などのように多孔質の材料、または、ゴムなどの粘弾性体などの材料で構成される。また、吸音部材４の材料はこれらに限定されるものではなく、超音波ユニット２が送信または受信する超音波の周波数領域、例えば数１０ｋＨｚの周波数帯において吸音可能な材料であれば好適に用いられる。
【００２６】
ここで、開空間３が共鳴モードとされることについて説明する。保護ハウジング１は、超音波ユニット２を超音波センサとして用いる際に、超音波センサの指向性確保、機械的または化学的な損傷からの保護、取り扱いや取付の容易性などのために、超音波ユニット２を取り囲むように配置される。このような保護ハウジング１は、エネルギ効率の観点から、結果的に、所望の特定周波数に対して共鳴器を構成する。これは、保護ハウジング１が共鳴モードにあるときの超音波の周波数において、超音波送信時のエネルギ効率、または受信時の受信感度が高くなるからである。従って、円筒体１１は、用いる超音波の周波数に対して共鳴モードとなる開空間３を形成するように構成されることになる。
【００２７】
次に、超音波センサ１０の評価結果について説明する。超音波センサ１０は、図４に示すように、便宜的に音圧の出力レベルＳの周波数依存性によって評価される。つまり、媒質の温度変化に対して音圧の出力レベルＳがどのように変化するかを評価するかわりに、温度変化による波長変化を、温度一定下における周波数の変化に置き換えて評価する。本実施形態の場合、常温２０℃における開空間３の共鳴周波数は約４０ｋＨｚであり、この周波数における出力レベルＳを０ｄＢとする。曲線ｃは、比較例として、吸音部材４を備えない場合の超音波センサ１０の前方での出力レベルＳの周波数依存性を示し、曲線ｄは、吸音部材４を備えている本実施形態の場合の周波数依存性を示す。
【００２８】
図４に示すように、周波数が共鳴周波数から＋５ｋＨｚ変位した場合に、比較例（曲線ｃ）では出力レベルＳが７ｄＢ低下しているのに対し、本実施形態（曲線ｄ）では僅かに１ｄＢの低下に納まっている。この場合の＋５ｋＨｚは、媒質の空気温度が２０℃から−４０℃まで−６０℃変動した場合に相当する。このように、吸音部材４の作用により、温度変動に対して、超音波センサ１０の前方での音圧の出力レベルＳの落ち込み量が低減されており、センサとして安定した出力特性が得られることが分かる。
【００２９】
上述のように、本実施形態の保護ハウジング１によれば、共鳴モードの節部に吸音部材４を備えて保護ハウジング１の共鳴の鋭さを低く抑えるので、環境温度の変化に対する超音波出力の変化の度合い、または超音波受信時の感度の変化の度合いを抑制できる。また、このような保護ハウジング１を超音波ユニット２に備えて成る超音波センサ１０は、周囲環境温度変化による出力変化が従来のものよりも少なく、安定した信頼性の高い動作を実現できる。
【００３０】
ここで、吸音部材４の配置や吸音の程度について説明する。吸音部材４は、上述のように、共鳴器としての開空間３の機能を保持しつつ、共鳴の鋭さを鈍らせることにより、環境温度の変化などに過敏に影響されない超音波センサ１０を構成するものである。従って、吸音部材４は、このような構成を実現すればよいので、吸音効率の高い材料の場合は、開口端部１１ａの近傍の壁面１２に狭い面積に備えればよく、吸音効率の低い材料の場合には広い面積に備えればよい。また、本実施形態では、吸音部材４を開口端部１１ａの近傍の壁面１２に備えた例を示しているが、この開口端部１１ａではなく、超音波ユニット２に近い側の他の音圧低位置ＰＬに吸音部材４を設けるようにしてもよい。また、音圧低位置ＰＬ、つまり節部の位置に吸音部材４を配置するのは、この位置において吸音効果が高いからであり、節部ではない位置に吸音部材４を配置してもかまわない。吸音部材４は、壁面１２に、例えば、接着したり、塗布したり、嵌合させたりして取り付けることができる。
【００３１】
また、上述の超音波ユニット２は、一般に、開放型と呼ばれる超音波送受信ユニットの一例を示すものであり、超音波を送信または受信する際に振動する振動体２１などが直接外気に触れる構造となっている。超音波ユニット２は、保護ハウジング１によって保護されることにより、その機能を安定に発揮できる超音波センサ１０とされ、例えば、車両等に搭載して距離測定や障害物測定に用いることができる。超音波センサ１０は、送受信兼用として単独で用いることもでき、また、それぞれ送信専用と受信専用とした複数個を組合せて用いることもできる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図５（ａ）（ｂ）は第２の実施形態に係る保護ハウジング１、および超音波センサ１０を示す。本実施形態においては、吸音部材４の構造とその設置構造が第１の実施形態と相違する。すなわち、図５（ａ）に示すように、吸音部材４はリング形状であり、円筒体１１の壁面１２の開口端部に形成された窪んだ段差部１３に挿入配置されている。吸音部材４は、例えば、粘弾性体であるゴム系材料により形成され、段差部１３に圧入して、または接着して固定される。吸音部材４の厚み（前後方向長さ）は、例えば、送受信する超音波の周波数を４０ｋＨｚとした場合、２．３ｍｍ以上とする。これは、想定波長（８０℃で９．４ｍｍ、−４０℃で７．６ｍｍ）の１／４以上の長さである。
【００３３】
本実施形態によれば、段差部１３を用いるので簡便に吸音部材４を設けることができ、また、吸音部材４がリング状であるので取り扱いが容易であり、リングサイズを変更することにより吸音の程度を微調整することができ、所望の効果を容易に実現できる。
【００３４】
（第３の実施形態）
図６は第３の実施形態に係る保護ハウジング１、および超音波センサ１０を示す。本実施形態においては、吸音部材４の構造とその設置構造が第２の実施形態と相違する。すなわち、吸音部材４は多数の開口を有する平板状であり、円筒体１１の壁面１２の開口端部に形成された窪んだ段差部１３に圧入してまたは接着して固定されている。吸音部材４における開口の見開きサイズは、例えば、送受信する超音波の周波数を４０ｋＨｚとした場合、０．７６ｍｍ以下、つまり、想定波長（８０℃で９．４ｍｍ、−４０℃で７．６ｍｍ）の１／１０以下とする。また、吸音部材４の厚みは、２．３ｍｍ以上とする。これは、想定波長の１／４以上の長さである。開口の見開きサイズの下限や、吸音部材４の厚みの上限は、出力レベルＳの許容減衰量で決定される。
【００３５】
吸音部材４は、所定の開口、厚み条件を満足する金網、焼結金属ポーラス体、発泡樹脂体などで構成される。吸音部材４は、単一体による構成に限らず、複数の吸音部材を所定の厚さに重ねて構成してもよい。本実施形態における吸音部材４は、第１、第２の実施形態と同様に、環境の温度変化に対する超音波センサ１０の安定性を確保できることに加え、超音波ユニット２への外部からの異物の侵入を防止できる。
【００３６】
（第４の実施形態）
図７、図８は第４の実施形態に係る保護ハウジング１、および超音波センサ１０を示す。本実施形態においては、開空間３の構造が第１の実施形態と相違する。すなわち、本実施形態の保護ハウジング１における開空間３は、超音波ユニット２に近い側の円筒形の壁面１２ａと、前方に向けて開空間３を狭めるテーパ部を構成する壁面１２ｂと、開口端部側の円筒形の壁面１２ｃとを順番に連続させた壁面１２によって形成されている。吸音部材４は、第１の実施形態と同様に、壁面１２ｃの開口端部側、すなわち、共鳴モードの節部に設けられている。
【００３７】
図７、図８に示すような開空間３においては、開口部に向かって狭まるテーパ部の断面変化による吸音作用が発生するので、第１の実施形態と比べて、吸音部材４の配置面積を減らすことができる。また、開空間３の入口が狭まっていることから、超音波ユニット２への外部からの異物の侵入を減らすことができる。さらに、保護ハウジング１によって送信超音波により強い指向性を付与することができる。
【００３８】
（第５の実施形態）
図９は第５の実施形態に係る保護ハウジング１、および超音波センサ１０を示す。本実施形態においては、第１の実施形態に対する第２の実施形態と同様に、吸音部材４の構造とその設置構造が第４の実施形態と相違する。すなわち、吸音部材４はリング形状であり、壁面１２ｃの開口端部に形成された窪んだ段差部１３に配置されている。吸音部材４の材料や寸法、固定構造、および、その効果は、第２の実施形態と同様である。
【００３９】
（第６の実施形態）
図１０は第６の実施形態に係る保護ハウジング１、および超音波センサ１０を示す。本実施形態においては、第２の実施形態に対する第３の実施形態と同様に、多数の開口を有する平板状の吸音部材４が第５の実施形態と相違する。すなわち、吸音部材４は平板状であり、壁面１２ｃの開口端部に形成された窪んだ段差部１３に配置されている。吸音部材４の材料や寸法、固定構造、および、その効果は、第３の実施形態と同様である。
【００４０】
（第７の実施形態）
図１１は第７の実施形態に係る保護ハウジング１、および超音波センサ１０を示す。本実施形態においては、第４の実施形態における保護ハウジング１の壁面１２ｃの長さがゼロになったものと見做すことができる。すなわち、本実施形態の保護ハウジング１における開空間３は、超音波ユニット２に近い側の円筒形の壁面１２ａと、前方に向けて開空間３を狭めるテーパ部を構成する壁面１２ｂを順番に連続させた壁面１２によって形成されている。吸音部材４は、テーパ状の壁面１２ｂ、すなわち、共鳴モードの節部に設けられている。本実施形態の保護ハウジング１、および超音波センサ１０は、第４の実施形態と同様の効果を奏する。
【００４１】
（第８の実施形態）
図１２乃至図１４は第８の実施形態に係る保護ハウジング１、および超音波センサ１０について示す。本実施形態においては、吸音部材４の配置と構造が第４の実施形態と相違する。すなわち、本実施形態では、保護ハウジング１の開口端側ではなく、開空間３の内部側における共鳴モードの節部に、多数の開口を有する平板状の吸音部材４を配置している。吸音部材４は、図１２、図１３に示すように、支持部材４ａによって支持されて、保護ハウジング１の中心軸回りに局在するように設置されている。吸音部材４の材質や開口構成、および厚み寸法などは、第３の実施形態における吸音部材４と同様とすることができる。支持部材４ａは、超音波を減衰させないような開口の金網や、梁や支持棒の組合せなどにより構成される。
【００４２】
図１４により、本実施形態の超音波センサ１０の評価結果を説明する。図１４における前提は、図４の場合と同様に、常温２０℃における開空間３の共鳴周波数が約４０ｋＨｚであり、この周波数における出力レベルＳを０ｄＢとしている。曲線ｅは比較例を示し、曲線ｆは吸音部材４を備えている本実施形態を示す。周波数が共鳴周波数から＋５ｋＨｚ変位した場合に、比較例（曲線ｅ）では出力レベルＳが５ｄＢ低下しているのに対し、本実施形態（曲線ｆ）では僅かに１ｄＢ弱の低下に納まっている。この場合の＋５ｋＨｚは、媒質の空気温度が２０℃から−４０℃まで−６０℃変動した場合に相当する。このように、吸音部材４の作用により、温度変動に対する出力レベルＳの落ち込み量が低減されており、センサとして安定した出力特性が得られることが分かる。
【００４３】
（第９の実施形態）
図１５（ａ）（ｂ）は第９の実施形態に係る保護ハウジング１、および超音波センサ１０を示す。本実施形態においては、開空間３に設けた防塵用のメッシュ状部材５が第４の実施形態と相違する。メッシュ状部材５は、超音波ユニット２が送受信する超音波の伝播を極力妨げない形状の部材であり、例えば金網が用いられる。メッシュ状部材５は、防塵のため開空間３の開口を塞ぐように面状に配置される。その配置位置は、防塵のためには、図１５（ａ）に示すように、開口端側が好適であるが、吸音部材４とは異なり、共鳴モードの節部とは限定されないので、図１５（ｂ）に示すように、任意の配置位置とすることができる。本実施形態によれば、吸音部材４の効果に加え、メッシュ状部材５の防塵効果により、保護ハウジング１としての機能をより充実させることができる。
【００４４】
以上、第１乃至第９の実施形態について説明したが、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、第９の実施形態のメッシュ状部材５は、他の実施形態においても適用できる。また、第１乃至第７の実施形態において開口端部における共鳴モードの節部に配置した吸音部材４は、超音波ユニット２に近い側の節部に配置することができる。また、保護ハウジング１の壁面１２や壁面１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成する円筒体１１などの前後方向の長さは、所定周波数（使用周波数）に対して開空間３が共鳴モードとなる任意の長さとすることができ、その任意の節部に吸音部材４を１ヶ所とは限らず複数箇所に配置できる。また、保護ハウジング１の開空間３は、軸対称形に限らず、断面が多角形や楕円形などの任意の形状とすることができる。
【００４５】
また、圧電素子２２として、モノモルフ型、バイモルフ型、積層型などを用いることができる。任意の圧電素子２２の構成に基づく任意の構成の開放型の超音波ユニット２に対して、保護ハウジング１を適用することができ、超音波センサ１０を構成することができる。また、保護ハウジング１を適用して超音波センサ１０を構成する開放型の超音波ユニット２は、必ずしも振動体２１を含む振動部分の外周を取り囲むように配置された円筒形のケース２０を備えている必要はない。すなわち、超音波センサ１０は、ケース２０と保護ハウジング１とが兼用と成る構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る開放型超音波送受信ユニット用の保護ハウジングを備えた超音波センサの断面図。
【図２】同上超音波センサの一部断面を含む斜視図。
【図３】（ａ）は同上超音波センサの保護ハウジングの開空間における共鳴モード状態の音圧分布図、（ｂ）は同共鳴モード状態における粒子速度分布図。
【図４】同上超音波センサと比較例の超音波センサの各出力レベルの周波数依存性のグラフ。
【図５】（ａ）は第２の実施形態に係る保護ハウジングの開口端部の分解断面図、（ｂ）は同保護ハウジングを備えた超音波センサの断面図。
【図６】第３の実施形態に係る保護ハウジングを備えた超音波センサの断面図。
【図７】第４の実施形態に係る保護ハウジングを備えた超音波センサの断面図。
【図８】同上超音波センサの一部断面を含む斜視図。
【図９】第５の実施形態に係る保護ハウジングを備えた超音波センサの断面図。
【図１０】第６の実施形態に係る保護ハウジングを備えた超音波センサの断面図。
【図１１】第７の実施形態に係る保護ハウジングを備えた超音波センサの断面図。
【図１２】第８の実施形態に係る保護ハウジングを備えた超音波センサの断面図。
【図１３】同上保護ハウジングにおける吸音部材の配置を示す透視斜視図。
【図１４】同上超音波センサと比較例の超音波センサの各出力レベルの周波数依存性のグラフ。
【図１５】（ａ）は第９の実施形態に係る保護ハウジングを備えた超音波センサの断面図、（ｂ）は同超音波センサの変形例を示す断面図。
【図１６】空気中の超音波の波長と周波数の関係、および波長と温度の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４７】
１    保護ハウジング
２    開放型超音波送受信ユニット（超音波ユニット）
３    開空間
４    吸音部材
５    メッシュ状部材
１０    超音波センサ
１１ａ    開口端
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ    壁面
１３    段差部
２０    ケース
２１    振動体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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