JP2000287297A - Ultrasonic wave vibration device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、超音波を出力す
る超音波振動素子に関し、特に超音波帯域の音響信号を
再生するスピーカ装置における超音波振動素子に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic vibration element for outputting an ultrasonic wave, and more particularly to an ultrasonic vibration element in a speaker device for reproducing an acoustic signal in an ultrasonic band.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図８は特開昭６１−２９６８９７号公報
に示された従来例１の超音波振動素子を示す構成図であ
る。図において、１０１は超音波振動素子、１０２はセ
ラミック等の圧電体から成る平板状の振動子、１０３は
断面が円錐台形のケース、１０４はケース１０３を保持
する弾性防振体、１０５は交流の音響信号が入力する端
子、１０６は振動子１０２と端子１０５、ケース１０３
と端子１０５とを接続する信号線である。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a block diagram showing an ultrasonic vibration element of a first conventional example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-296897. In the figure, 101 is an ultrasonic vibration element, 102 is a flat vibrator made of a piezoelectric material such as ceramic, 103 is a case having a truncated conical cross section, 104 is an elastic vibration isolator holding the case 103, and 105 is an alternating current. A terminal to which an acoustic signal is input, 106 is a vibrator 102 and a terminal 105, and a case 103
And a signal line connecting the terminal 105 and the terminal 105.
【０００３】この従来例１の超音波振動素子１０１で
は、ケース１０３の底面部１０３ａの内側に振動子１０
２を貼着することにより、バイモルフ振動子を構成して
いる。また、弾性防振体１０４に形成された円形穴１０
４ａにより、ケース１０３の底面部１０３ａを挟んだ対
向する位置に音響管１０７を形成している。In the ultrasonic vibrating element 101 of the prior art 1, a vibrator 10 is provided inside a bottom 103a of a case 103.
By sticking No. 2, a bimorph vibrator is formed. The circular hole 10 formed in the elastic vibration isolator 104
4a, an acoustic tube 107 is formed at an opposite position across the bottom surface portion 103a of the case 103.
【０００４】次に動作について説明する。端子１０５に
交流の音響信号が入力すると、その信号が信号線１０６
を介して振動子１０２及びケース１０３に導電し、バイ
モルフ振動子が振動する。そして、この振動により超音
波が放射され、超音波が音響管１０７を介して外部に出
力される。Next, the operation will be described. When an AC sound signal is input to the terminal 105, the signal is transmitted to the signal line 106.
Through the vibrator 102 and the case 103, and the bimorph vibrator vibrates. Then, an ultrasonic wave is radiated by the vibration, and the ultrasonic wave is output to the outside through the acoustic tube 107.
【０００５】図９は特開平９−３２７０９５号公報に示
された従来例２の超音波振動素子を示す構成図である。
図において、２０１は超音波振動素子、２０２，２０３
はセラミック等の圧電体から成る平板状の圧電素子、２
０４はステンレス等の金属から成る平板状の振動子、２
０５は柔軟性接着剤、２０６はコーン振動子、２０７は
圧電素子２０２とコーン振動子２０６とを結合するピ
ン、２０８は台座、２０９は交流の音響信号が入力する
端子、２１０は圧電素子２０２，２０３と端子２０９、
振動子２０４と端子２０９とを接続する信号線である。FIG. 9 is a configuration diagram showing an ultrasonic vibration element of a second conventional example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-327095.
In the figure, 201 is an ultrasonic vibration element, 202 and 203
Is a flat piezoelectric element made of a piezoelectric material such as ceramic,
Reference numeral 04 denotes a plate-shaped vibrator made of a metal such as stainless steel, 2
05 is a flexible adhesive, 206 is a cone oscillator, 207 is a pin connecting the piezoelectric element 202 and the cone oscillator 206, 208 is a pedestal, 209 is a terminal for inputting an AC acoustic signal, 210 is the piezoelectric element 202, 203 and terminal 209,
This is a signal line for connecting the vibrator 204 and the terminal 209.
【０００６】この従来例２の超音波振動素子２０１で
は、振動子２０４を挟んで圧電素子２０２，２０３を配
置することによりバイモルフ振動子を構成している。ま
た、バイモルフ振動子がたわみ振動したとき、コーン振
動子２０６の円錐面上に円環状の振動の節２０６ａを形
成するように、バイモルフ振動子及びコーン振動子２０
６の複合体を構成している。また、バイモルフ振動子及
びコーン振動子２０６の複合体をバイモルフ振動子のた
わみ振動の節位置で台座２０８と結合している。In the ultrasonic vibrating element 201 of the second conventional example, a bimorph vibrator is formed by arranging the piezoelectric elements 202 and 203 with the vibrator 204 interposed therebetween. When the bimorph vibrator flexes and vibrates, the bimorph vibrator and the cone vibrator 20 are formed such that an annular vibration node 206a is formed on the conical surface of the cone vibrator 206.
6 are composed. Further, the complex of the bimorph oscillator and the cone oscillator 206 is connected to the pedestal 208 at a node position of the flexural vibration of the bimorph oscillator.
【０００７】次に動作について説明する。端子２０９か
ら交流の音響信号が入力すると、その信号が信号線２１
０を介して圧電素子２０２，２０３及び振動子２０４に
導電し、バイモルフ振動子がたわみ振動する。また、こ
のバイモルフ振動子の振動により、コーン振動子２０６
がコーン振動子２０６の振動の節２０６ａを境界として
逆位相で振動する。そして、これらコーン振動子２０６
及びバイモルフ振動子の振動により、超音波が放射さ
れ、外部に出力される。Next, the operation will be described. When an AC sound signal is input from the terminal 209, the signal is transmitted to the signal line 21.
The bimorph vibrator bends and vibrates by conducting to the piezoelectric elements 202 and 203 and the vibrator 204 via the zero. The vibration of the bimorph oscillator causes the cone oscillator 206
Vibrate in the opposite phase with the vibration node 206a of the cone vibrator 206 as a boundary. These cone oscillators 206
Ultrasonic waves are emitted by the vibration of the bimorph vibrator and output to the outside.
【０００８】図１０は上述した従来例１及び従来例２に
示すような従来の超音波振動素子における、バイモルフ
振動子に導電する交流の音響信号の周波数をスキャンし
たときの音響特性図である。図１０中、上側の曲線は超
音波振動素子から出力された超音波の音圧周波数特性を
示し、下側の曲線はバイモルフ振動子の電気インピーダ
ンス特性を示す。上側の曲線における縦軸は出力音圧レ
ベルであり、横軸は超音波振動素子から出力された超音
波の周波数である。また、下側の曲線における縦軸は電
気インピーダンスであり、横軸はバイモルフ振動子に導
電した音響信号の周波数である。FIG. 10 is an acoustic characteristic diagram when the frequency of an AC acoustic signal conducted to a bimorph vibrator is scanned in the conventional ultrasonic vibrating elements as shown in Conventional Examples 1 and 2 described above. In FIG. 10, the upper curve shows the sound pressure frequency characteristic of the ultrasonic wave output from the ultrasonic vibration element, and the lower curve shows the electric impedance characteristic of the bimorph vibrator. The vertical axis in the upper curve is the output sound pressure level, and the horizontal axis is the frequency of the ultrasonic wave output from the ultrasonic vibration element. The vertical axis in the lower curve is the electrical impedance, and the horizontal axis is the frequency of the acoustic signal conducted to the bimorph vibrator.
【０００９】図１０に示すように、従来の超音波振動素
子では、バイモルフ振動子に導電する音響信号の周波数
をスキャンしたとき、周波数ｆ0 で電気インピーダンス
がピークを示す。また、バイモルフ振動子に導電する音
響信号の周波数をスキャンしたとき、周波数ｆ0 を最大
音圧とした非常に狭い周波数幅の超音波が出力される。
この周波数ｆ0 は、バイモルフ振動子の共振周波数であ
る。バイモルフ振動子を構成する材料の性質上及び超音
波振動素子が小型であるという構造の制約上、この周波
数ｆ0 は高い周波数帯域に位置する。As shown in FIG. 10, in the conventional ultrasonic vibrating element, when the frequency of the acoustic signal conducted to the bimorph vibrator is scanned, the electric impedance has a peak at the frequency f 0 . Further, when scanning the frequency of the acoustic signal conducted to the bimorph vibrator, an ultrasonic wave having a very narrow frequency width with the frequency f 0 as the maximum sound pressure is output.
This frequency f 0 is the resonance frequency of the bimorph vibrator. This frequency f 0 is located in a high frequency band due to the properties of the material constituting the bimorph vibrator and the structural limitation that the ultrasonic vibrating element is small.
【００１０】図１０から理解できるように、従来の超音
波振動素子では、周波数ｆ0 付近の音響信号をバイモル
フ振動子に導電して、超音波を出力させる。要するに、
周波数ｆ0 付近の音響信号を再生させる。As can be understood from FIG. 10, in the conventional ultrasonic vibrating element, an acoustic signal near the frequency f 0 is conducted to the bimorph vibrator to output ultrasonic waves. in short,
A sound signal near the frequency f 0 is reproduced.
【００１１】このように、従来の超音波振動素子は、再
生音の周波数帯域が高くかつ周波数幅が狭いため、各種
電気機器や電子機器におけるブザーとして用いられてい
た。As described above, the conventional ultrasonic vibration element has been used as a buzzer in various electric and electronic devices because the frequency band of reproduced sound is high and the frequency width is narrow.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】従来の超音波振動素子
は以上のように、再生音の周波数幅が狭く、広い周波数
域の音響信号を再生できない。その結果、複雑なメロデ
ィーなどを再生できず、近年普及している２０ｋＨｚ以
上の周波数域の音響信号を再生するスーパーオーディオ
などに用いることができないという課題があった。As described above, the conventional ultrasonic vibration element has a narrow frequency width of reproduced sound and cannot reproduce an acoustic signal in a wide frequency range. As a result, there is a problem that a complicated melody or the like cannot be reproduced, and it cannot be used for super audio or the like that reproduces an audio signal in a frequency range of 20 kHz or more, which is widely used in recent years.
【００１３】また、従来の超音波振動素子は、出力する
超音波の音圧が低い。その結果、離れた位置の聴取者に
対して再生音を忠実に提供できないという課題があっ
た。Further, the conventional ultrasonic vibration element has a low sound pressure of an output ultrasonic wave. As a result, there is a problem that the reproduced sound cannot be faithfully provided to a listener at a remote position.
【００１４】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、広い周波数域の音響信号を高い音
圧で再生することができる超音波振動素子を得ることを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide an ultrasonic vibration element capable of reproducing an acoustic signal in a wide frequency range at a high sound pressure.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】この発明に係る超音波振
動素子は、平板状の振動子と、振動子に固着され交流の
音響信号が導電される平板状の圧電素子と、振動子の上
面及び下面のいずれか一方又は双方の周縁領域を保持す
る防振部材と、防振部材を固定する固定部と、上部開口
と上部開口より小さな下部開口とを有し、下部開口を振
動子側に向けて振動子の上側に配置されたホーン形開口
部とを備えたものである。According to the present invention, there is provided an ultrasonic vibrating element comprising: a plate-shaped vibrator; a plate-shaped piezoelectric element fixed to the vibrator to conduct an AC acoustic signal; and an upper surface of the vibrator. And a vibration isolating member that holds one or both of the peripheral areas of the lower surface, a fixing portion that fixes the vibration isolating member, an upper opening and a lower opening smaller than the upper opening, and the lower opening is on the vibrator side. And a horn-shaped opening disposed above the vibrator.
【００１６】この発明に係る超音波振動素子は、１２０
〜１８０（ｋｇ／ｍ３ ）の範囲の密度を有しかつ２０
〜４０（Ｎ）の範囲の硬度を有する材料で防振部材を形
成し、防振部材と接する振動子の上面及び下面の周縁領
域の面積が振動子の上面及び下面の面積の１／１０以下
であるものである。The ultrasonic vibration element according to the present invention has
~ 180 (kg / m 3 ) and 20
The vibration isolating member is formed of a material having a hardness in the range of 40 to 40 (N), and the area of the peripheral region of the upper and lower surfaces of the vibrator in contact with the vibration isolating member is 1/10 or less of the area of the upper and lower surfaces of the vibrator. It is something that is.
【００１７】この発明に係る超音波振動素子は、ホーン
形開口部の下部開口の面積が防振部材と接する振動子の
上面の周縁領域を除いた振動子の上面の面積の１／１０
以下であり、ホーン形開口部の上部開口の面積が下部開
口の面積の１０倍以上であるものである。In the ultrasonic vibration element according to the present invention, the area of the lower opening of the horn-shaped opening is 1/10 of the area of the upper surface of the vibrator excluding the peripheral region of the upper surface of the vibrator in contact with the vibration isolator.
In this case, the area of the upper opening of the horn-shaped opening is 10 times or more the area of the lower opening.
【００１８】この発明に係る超音波振動素子は、ホーン
形開口部を発砲部材で形成しているものである。In the ultrasonic vibration element according to the present invention, the horn-shaped opening is formed by a foam member.
【００１９】この発明に係る超音波振動素子は、ホーン
形開口部の共振周波数が振動子の共振周波数と異なるも
のである。In the ultrasonic vibration element according to the present invention, the resonance frequency of the horn-shaped opening is different from the resonance frequency of the vibrator.
【００２０】この発明に係る超音波振動素子は、振動子
及び圧電素子を支持する台座を備え、台座の共振周波数
が振動子の共振周波数と異なるものである。An ultrasonic vibration element according to the present invention includes a pedestal supporting a vibrator and a piezoelectric element, and the resonance frequency of the pedestal is different from the resonance frequency of the vibrator.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による超
音波振動素子を示す側面図である。図２はこの発明の実
施の形態１による超音波振動素子を示す上面図である。
図３は図２中のＩ−Ｉ線の沿った断面図である。図にお
いて、１は超音波振動素子、２はセラミックや金属など
から成る円形平板状の振動子、３は振動子２に固着され
た円形平板状の圧電素子、４は振動子２及び圧電素子３
を支持する台座、５は台座４を支持する底板、６は振動
子２の上面２ａ及び下面２ｂの周縁領域２ｃ，２ｄを保
持するリング状の防振部材、７は振動子２、圧電素子
３、台座４、底板５及び防振部材６などを覆う筐体カバ
ー（固定部）、８は底板５に取り付けられた端子、９は
端子８と圧電素子３とを接続する信号線、１０は上部開
口１０ａと上部開口１０ａより小さな下部開口１０ｂと
を有し、下部開口１０ｂを振動子２側に向けて振動子２
の上側に配置されたホーン形開口部である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a side view showing an ultrasonic vibration element according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a top view showing the ultrasonic vibration element according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line II in FIG. In the figure, 1 is an ultrasonic vibration element, 2 is a circular plate-shaped vibrator made of ceramic or metal, etc., 3 is a circular plate-shaped piezoelectric element fixed to the vibrator 2, 4 is a vibrator 2 and a piezoelectric element 3.
, A bottom plate supporting the pedestal 4, a ring-shaped vibration isolating member 6 for holding the peripheral regions 2 c and 2 d of the upper surface 2 a and the lower surface 2 b of the vibrator 2, 7 a vibrator 2, a piezoelectric element 3 , Pedestal 4, bottom plate 5, housing cover (fixing portion) covering the vibration isolating member 6, etc., 8 is a terminal attached to the bottom plate 5, 9 is a signal line connecting the terminal 8 to the piezoelectric element 3, 10 is an upper portion The vibrator 2 has an opening 10a and a lower opening 10b smaller than the upper opening 10a, with the lower opening 10b facing the vibrator 2 side.
Is a horn-shaped opening disposed on the upper side of the horn.
【００２２】このようなこの実施の形態１の超音波振動
素子１では、１次の振動モードの共振周波数が２０ｋＨ
ｚ以上の周波数帯域に位置する大きさに振動子２を成形
している。すなわち、振動子２の１次モードの共振周波
数をｆ0 、音速をＣとしたとき、ｆ0 が２０ｋＨｚ以上
であり、振動子２の半径ａが以下の（１）式の条件を満
たす大きさに振動子２を成形している。このように振動
子２を成形した場合、振動子２の一次の振動モードの共
振周波数を中心とした周波数の超音波を超音波振動素子
１から出力することができ、振動子２の高次の振動モー
ドの共振周波数を中心とした周波数の超音波を超音波振
動素子１から出力する場合に比べて、超音波振動素子１
から出力する超音波の音圧が高くなる。また、このよう
に振動子２を成形した場合、振動子２は従来の超音波振
動素子に設けられた振動子と同様の大きさとなるため、
超音波振動素子１を小型にできる。 ｆ＝（Ｃ／２）×（１／ａ） ・・・・・（１）In the ultrasonic vibration element 1 according to the first embodiment, the resonance frequency of the primary vibration mode is 20 kHz.
The vibrator 2 is shaped to have a size located in a frequency band equal to or higher than z. That is, assuming that the resonance frequency of the primary mode of the vibrator 2 is f 0 and the sound speed is C, f 0 is 20 kHz or more, and the radius a of the vibrator 2 satisfies the condition of the following expression (1). The vibrator 2 is formed. When the vibrator 2 is formed in this manner, ultrasonic waves having a frequency centered on the resonance frequency of the primary vibration mode of the vibrator 2 can be output from the ultrasonic vibrating element 1, As compared with the case where ultrasonic waves having a frequency centered on the resonance frequency of the vibration mode are output from the ultrasonic vibration element 1, the ultrasonic vibration element 1
The sound pressure of the ultrasonic wave output from the loudspeaker increases. Further, when the vibrator 2 is formed in this manner, the vibrator 2 has the same size as the vibrator provided in the conventional ultrasonic vibration element.
The ultrasonic vibration element 1 can be reduced in size. f = (C / 2) × (1 / a) (1)
【００２３】図４は振動子２が１次の振動モードで振動
している様子を示す概略図である。図４（Ａ）は図３に
相当する断面での様子を示し、図４（Ｂ）は上側から見
たときの様子を示している。図４（Ａ）中、曲線ａは１
次の振動モードの腹を示し、曲線ｂは一次の振動モード
の背を示している。また、図４（Ｂ）中、曲線ｃは図４
（Ａ）中の曲線ａと曲線ｂとが交差する位置を示してい
る。FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the vibrator 2 is vibrating in the primary vibration mode. FIG. 4A shows a state in a cross section corresponding to FIG. 3, and FIG. 4B shows a state when viewed from above. In FIG. 4A, the curve a is 1
The antinode of the next vibration mode is shown, and the curve b shows the back of the first vibration mode. Also, in FIG. 4B, the curve c corresponds to FIG.
(A) shows the position at which the curve a and the curve b intersect.
【００２４】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、信号線９を介して導電された音響信号により振
動しその振動により振動子２を振動させることが可能な
材料で圧電素子３を形成している。また、振動子２より
若干小さい大きさに圧電素子３を成形している。また、
圧電素子３の上面を接着剤を用いて振動子２の下面２ｂ
に固着し、圧電素子３の下面を柔軟性接着剤を用いて台
座４の上面に固着している。また、台座４の下面を接着
剤を用いて底板５の中央付近に固着している。In the ultrasonic vibration element 1 according to the first embodiment, the piezoelectric element 3 is made of a material capable of vibrating by an acoustic signal conducted through the signal line 9 and causing the vibrator 2 to vibrate by the vibration. Is formed. Further, the piezoelectric element 3 is formed to have a size slightly smaller than that of the vibrator 2. Also,
The lower surface 2b of the vibrator 2 is formed on the upper surface of the piezoelectric element 3 using an adhesive.
The lower surface of the piezoelectric element 3 is fixed to the upper surface of the pedestal 4 using a flexible adhesive. The lower surface of the pedestal 4 is fixed to the vicinity of the center of the bottom plate 5 using an adhesive.
【００２５】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、共振周波数が振動子２の共振周波数、具体的に
は１次の振動モードの共振周波数と異なる大きさに台座
４を成形している。このように台座４を成形した場合、
圧電素子３の振動により台座４が振動した場合でも、台
座４の振動により放射される超音波が振動子２の振動に
より放射される超音波を打ち消す恐れが小さくなる。例
えば、台座４を弾性材料で形成し、共振周波数が１００
Ｈｚ以下となるように台座４を成形することが、超音波
振動素子１の設計上望ましい。In the ultrasonic vibration element 1 according to the first embodiment, the pedestal 4 is formed to have a resonance frequency different from the resonance frequency of the vibrator 2, specifically, the resonance frequency of the primary vibration mode. ing. When the pedestal 4 is formed in this way,
Even when the pedestal 4 vibrates due to the vibration of the piezoelectric element 3, the possibility that the ultrasonic waves radiated by the vibration of the pedestal 4 cancel the ultrasonic waves radiated by the vibration of the vibrator 2 is reduced. For example, the pedestal 4 is formed of an elastic material and has a resonance frequency of 100.
It is desirable for the design of the ultrasonic vibration element 1 to form the pedestal 4 so as to be lower than or equal to Hz.
【００２６】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、内周側面６ａの断面形状が凹形であるように防
振部材６を成形している。そして、振動子２の周縁部２
ｅをその凹形部分で挟み込むことにより、振動子２の上
面２ａ及び下面２ｂの周縁領域２ｃ，２ｄを防振部材６
で保持している。また、１２０〜１８０（ｋｇ／ｍ3）
の範囲の密度を有しかつ２０〜４０（Ｎ）の範囲のＪＩ
Ｓ規格Ｋ６４００番で定まる硬度を有する材料で防振部
材６を形成している。このような条件を満足する材料と
して、例えばウレタンフォームなどの発砲材料がある。
また、防振部材６と接する振動子２の上面２ａ及び下面
２ｂの周縁領域２ｃ，２ｄの面積を振動子２の上面及２
ａび下面２ｂの面積の１／１０以下としている。このよ
うな場合、振動子２の共振の鋭さ（Ｑ値）は、０．３５
〜０．４５の範囲の値となり、超音波振動素子１から出
力可能な超音波の周波数幅が広がる。例えば、最大音圧
から６ｄＢ低い音圧の超音波を出力できる周波数幅は２
０ｋＨｚ程度である。なお、ブザーとして用いる従来の
超音波振動素子に設けられた振動子、すなわち防振部材
を備えていない振動子では、共振の鋭さ（Ｑ値）は０．
７以上であり、出力可能な周波数幅はこの実施の形態の
超音波振動子１に比べて非常に狭い。In the ultrasonic vibration element 1 according to the first embodiment, the vibration isolating member 6 is formed so that the cross-sectional shape of the inner peripheral side surface 6a is concave. And the peripheral portion 2 of the vibrator 2
e between the concave portions, the peripheral regions 2 c and 2 d of the upper surface 2 a and the lower surface 2 b of the vibrator 2 are
Holding in. In addition, 120 to 180 (kg / m 3 )
JI having a density in the range of 20 to 40 (N)
The vibration isolating member 6 is formed of a material having a hardness determined by S standard K6400. As a material satisfying such conditions, there is a foaming material such as urethane foam.
Further, the area of the peripheral regions 2c and 2d of the upper surface 2a and the lower surface 2b of the vibrator 2 that is in contact with the vibration isolating member 6
a and 1/10 or less of the area of the lower surface 2b. In such a case, the sharpness (Q value) of the resonance of the vibrator 2 is 0.35
The value is in the range of 0.45 to 0.45, and the frequency width of the ultrasonic wave that can be output from the ultrasonic vibration element 1 is widened. For example, the frequency width at which an ultrasonic wave having a sound pressure 6 dB lower than the maximum sound pressure can be output is 2
It is about 0 kHz. In the case of a vibrator provided in a conventional ultrasonic vibrating element used as a buzzer, that is, a vibrator having no vibration isolating member, the sharpness of resonance (Q value) is equal to 0.1.
It is 7 or more, and the outputable frequency width is much narrower than that of the ultrasonic vibrator 1 of this embodiment.
【００２７】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、筐体カバー７の内面を接着剤を用いて防振部材
６の外周側面６ｂと底板５の外周端５ａに固着すること
により、振動子２、圧電素子３、台座４、底板５及び防
振部材６等を筐体カバー７で覆うとともに、防振部材６
を筐体カバー７で固定している。In the ultrasonic vibration element 1 of the first embodiment, the inner surface of the housing cover 7 is fixed to the outer peripheral side surface 6b of the vibration isolator 6 and the outer peripheral end 5a of the bottom plate 5 using an adhesive. , The vibrator 2, the piezoelectric element 3, the pedestal 4, the bottom plate 5, the vibration isolating member 6 and the like are covered with a housing cover 7.
Are fixed by the housing cover 7.
【００２８】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、一端が底板５を挟んで圧電素子３側に位置し、
他端が底板５を挟んで圧電素子３と反対側に位置するよ
うに、端子８を底板５の周縁領域に取り付けている。ま
た、信号線９の一端を圧電素子３の周縁領域に接続し、
他端を圧電素子３側に位置する端子８部分に接続するこ
とにより、端子８と圧電素子３とを信号線９で接続して
いる。In the ultrasonic vibration element 1 according to the first embodiment, one end is located on the piezoelectric element 3 side with the bottom plate 5 interposed therebetween.
The terminal 8 is attached to the peripheral area of the bottom plate 5 so that the other end is located on the opposite side of the bottom plate 5 from the piezoelectric element 3. Also, one end of the signal line 9 is connected to the peripheral region of the piezoelectric element 3,
By connecting the other end to a portion of the terminal 8 located on the side of the piezoelectric element 3, the terminal 8 and the piezoelectric element 3 are connected by a signal line 9.
【００２９】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、ホーン形開口部１０が筐体カバー７の上端７ａ
を覆うように、ホーン形開口部１０を筐体カバー７の上
端７ａに固定している。また、振動子２の板面に垂直な
方向とホーン形開口部１０の回転対称軸方向とが一致す
るように、ホーン形開口部１０を配置している。このよ
うにホーン形開口部１０を配置した場合、振動子２の振
動により放射される超音波の上記回転対称軸方向以外の
成分が少なくなる。なお、振動子２の板面に垂直な方向
とホーン形開口部１０の回転対称軸方向と間の設計上の
誤差が生じる場合でも、振動子２の板面に垂直な方向と
ホーン形開口部１０の回転対称軸方向とが一致する場合
に含める。In the ultrasonic vibration element 1 according to the first embodiment, the horn-shaped opening 10 is provided at the upper end 7 a of the housing cover 7.
The horn-shaped opening 10 is fixed to the upper end 7a of the housing cover 7 so as to cover. Further, the horn-shaped opening 10 is arranged such that the direction perpendicular to the plate surface of the vibrator 2 coincides with the rotationally symmetric axis direction of the horn-shaped opening 10. When the horn-shaped openings 10 are arranged as described above, the components of the ultrasonic waves radiated by the vibration of the vibrator 2 other than the rotationally symmetric axis direction are reduced. Even when a design error occurs between the direction perpendicular to the plate surface of the vibrator 2 and the direction of the rotationally symmetric axis of the horn-shaped opening 10, the direction perpendicular to the plate surface of the vibrator 2 and the horn-shaped opening Included when the rotation symmetry axis directions of 10 coincide.
【００３０】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、上部開口１０ａと下部開口１０ｂとを結ぶ円錐
状面１０ｃと下部開口１０ｂを内周端とするリング状平
面１０ｄとを備えるように、ホーン形開口部１０を成形
している。また、下部開口１０ｂの面積は防振部材６と
接する振動子２の上面２ａの周縁領域２ｃを除いた振動
子２の上面の面積の１／１０以下であり、上部開口１０
ａの面積は下部開口１０ｂの面積の１０倍以上である。
このようにホーン形開口部１０を成形した場合、超音波
振動素子１から出力される超音波の最大音圧が、従来の
超音波振動素子から出力される超音波の最大音圧より１
０ｄＢ以上高くなる。The ultrasonic vibration element 1 according to the first embodiment includes a conical surface 10c connecting the upper opening 10a and the lower opening 10b, and a ring-shaped flat surface 10d having the lower opening 10b as an inner peripheral end. Further, a horn-shaped opening 10 is formed. The area of the lower opening 10b is 1/10 or less of the area of the upper surface of the vibrator 2 excluding the peripheral region 2c of the upper surface 2a of the vibrator 2 which is in contact with the vibration isolating member 6, and
The area of “a” is 10 times or more the area of the lower opening 10b.
When the horn-shaped opening 10 is formed in this manner, the maximum sound pressure of the ultrasonic wave output from the ultrasonic vibration element 1 is one more than the maximum sound pressure of the ultrasonic wave output from the conventional ultrasonic vibration element.
It becomes higher than 0 dB.
【００３１】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、発砲スチロールなどの発砲材料でホーン形開口
部１０を形成している。このように発砲材料でホーン形
開口部１０を形成した場合、振動子２の振動により放射
される超音波の上記回転対称軸方向以外の成分がホーン
形開口部１０に当たってそこで吸収されるため、超音波
の乱反射が生じにくくなる。In the ultrasonic vibration element 1 according to the first embodiment, the horn-shaped opening 10 is formed of a foaming material such as styrene foam. When the horn-shaped opening 10 is formed of the foam material in this way, the component of the ultrasonic wave radiated by the vibration of the vibrator 2 other than the rotationally symmetric axis direction hits the horn-shaped opening 10 and is absorbed there. Diffuse reflection of sound waves does not easily occur.
【００３２】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、共振周波数が振動子２の共振周波数、具体的に
は１次の振動モードの共振周波数と異なる大きさにホー
ン形開口部１０を成形している。このようにホーン形開
口部１０を成形した場合、振動子２の振動により放射さ
れる超音波によりホーン形開口部１０が振動した場合で
も、ホーン形開口部１０の振動により放射される超音波
が、振動子２の振動により放射される超音波を打ち消す
恐れが小さくなる。例えば、共振周波数が１００Ｈｚ以
下となるようにホーン形開口部１０を成形することが、
超音波振動素子１の設計上望ましい。In the ultrasonic vibration element 1 according to the first embodiment, the horn-shaped opening 10 has a resonance frequency different from the resonance frequency of the vibrator 2, specifically, the resonance frequency of the primary vibration mode. Is molded. When the horn-shaped opening 10 is formed in this way, even when the horn-shaped opening 10 is vibrated by the ultrasonic waves radiated by the vibration of the vibrator 2, the ultrasonic waves radiated by the vibration of the horn-shaped opening 10 are generated. Thus, the possibility of canceling out the ultrasonic waves radiated by the vibration of the vibrator 2 is reduced. For example, forming the horn-shaped opening 10 so that the resonance frequency is 100 Hz or less,
This is desirable in designing the ultrasonic vibration element 1.
【００３３】このような超音波振動素子１を組み立てる
場合には、先ず、圧電素子３の周縁領域に２本の信号線
９のそれぞれの一端を接続する。その後、圧電素子３を
柔軟性接着剤を用いて台座４に固着する。When assembling such an ultrasonic vibration element 1, first, one end of each of the two signal lines 9 is connected to the peripheral area of the piezoelectric element 3. Thereafter, the piezoelectric element 3 is fixed to the pedestal 4 using a flexible adhesive.
【００３４】その後、底板５の周縁領域に２本の端子８
を取り付ける。その後、台座４を接着剤を用いて底板５
の中央付近に固着する。その後、各信号線９の他端をそ
れぞれ別々の端子８に接続する。Thereafter, two terminals 8 are provided in the peripheral area of the bottom plate 5.
Attach. Then, the pedestal 4 is attached to the bottom plate 5 using an adhesive.
Sticks near the center of the. After that, the other end of each signal line 9 is connected to a separate terminal 8.
【００３５】その後、振動子２の周縁部２ｅを防振部材
６の凹形部分で挟み込み、振動子２の上面２ａ及び下面
２ｂの周縁領域２ｃ，２ｄを防振部材６で保持する。そ
の後、振動子２の下面２ｂを接着剤を用いて台座４に固
着した圧電素子３の上面に固着する。Thereafter, the peripheral portion 2e of the vibrator 2 is sandwiched between the concave portions of the vibration isolator 6, and the peripheral regions 2c and 2d of the upper surface 2a and the lower surface 2b of the vibrator 2 are held by the vibration isolator 6. Thereafter, the lower surface 2b of the vibrator 2 is fixed to the upper surface of the piezoelectric element 3 fixed to the pedestal 4 using an adhesive.
【００３６】その後、筐体カバー７の内面を接着剤を用
いて防振部材６の外周側面６ｂと底板５の外周端５ａに
固着して、振動子２、圧電素子３、台座４、底板５及び
防振部材６等を筐体カバー７で覆うとともに、防振部材
６を筐体カバー７で固定する。Thereafter, the inner surface of the housing cover 7 is fixed to the outer peripheral side surface 6b of the vibration isolating member 6 and the outer peripheral end 5a of the bottom plate 5 using an adhesive, and the vibrator 2, the piezoelectric element 3, the pedestal 4, the bottom plate 5 The vibration isolating member 6 and the like are covered with the housing cover 7, and the vibration isolating member 6 is fixed with the housing cover 7.
【００３７】最後に、ホーン形開口部１０が筐体カバー
７の上端７ａを覆うように、下部開口１０ｂを振動子２
側に向けて、ホーン形開口部１０を筐体カバー７の上端
７ａに固定して、超音波振動素子１が完成する。Finally, the lower opening 10b is connected to the vibrator 2 so that the horn-shaped opening 10 covers the upper end 7a of the housing cover 7.
The horn-shaped opening 10 is fixed to the upper end 7a of the housing cover 7 toward the side, and the ultrasonic vibration element 1 is completed.
【００３８】次に動作について説明する。外部の音響機
器（図示せず）と端子８とを接続し、その音響機器から
出力された交流の音響信号が端子８に入力すると、その
信号が信号線９を介して圧電素子３に導電し、圧電素子
３が振動する。また、圧電素子３の振動により、振動子
２が防振部材６で制振作用を受けながら振動する。そし
て、振動子２の振動により、超音波が放射される。放射
された超音波は、ホーン形開口部１０の下部開口１０ｂ
で圧縮作用を受け、ホーン形開口部１０の上部開口１０
ａから外部に出力される。Next, the operation will be described. When an external audio device (not shown) is connected to the terminal 8 and an AC audio signal output from the audio device is input to the terminal 8, the signal is conducted to the piezoelectric element 3 via the signal line 9. , The piezoelectric element 3 vibrates. In addition, the vibrator 2 vibrates while being subjected to a vibration damping action by the vibration isolating member 6 due to the vibration of the piezoelectric element 3. Then, ultrasonic waves are emitted by the vibration of the vibrator 2. The radiated ultrasonic wave is applied to the lower opening 10 b of the horn-shaped opening 10.
At the upper opening 10 of the horn-shaped opening 10.
a is output to the outside.
【００３９】図５は実施の形態１の超音波振動素子にお
ける、圧電素子３に導電する交流の音響信号の周波数を
スキャンしたときの音響特性図である。図５中、上側の
曲線は超音波振動素子１から出力された超音波の音圧周
波数特性を示し、下側の曲線は振動子２の電気インピー
ダンス特性を示す。上側の曲線における縦軸は出力音圧
レベルであり、横軸は超音波振動子１から出力された超
音波の周波数である。また、下側の曲線における縦軸は
電気インピーダンスであり、横軸は圧電素子３に導電し
た音響信号の周波数である。FIG. 5 is an acoustic characteristic diagram of the ultrasonic vibration element according to the first embodiment when the frequency of an AC acoustic signal conducted to the piezoelectric element 3 is scanned. 5, the upper curve shows the sound pressure frequency characteristic of the ultrasonic wave output from the ultrasonic vibration element 1, and the lower curve shows the electric impedance characteristic of the vibrator 2. The vertical axis of the upper curve is the output sound pressure level, and the horizontal axis is the frequency of the ultrasonic wave output from the ultrasonic transducer 1. The vertical axis of the lower curve is the electric impedance, and the horizontal axis is the frequency of the acoustic signal conducted to the piezoelectric element 3.
【００４０】図５に示すように、実施の形態１の超音波
振動素子１では、圧電素子３に導電する音響信号の周波
数をスキャンしたとき、周波数ｆ0 で振動子２の電気イ
ンピーダンスがピークを示す（曲線ａ）が、そのピーク
の幅は従来の場合（曲線ｂ）に比べて広い。すなわち、
振動子２の共振の鋭さ（Ｑ値）が従来の場合に比べて小
さい。また、圧電素子３に導電する音響信号の周波数を
スキャンしたとき、周波数ｆ0 を最大音圧とした超音波
が出力される（曲線ｃ）が、その周波数幅は従来の場合
（曲線ｂ）に比べて広く、また、その音圧は従来の場合
に比べて高い。この周波数ｆ0 は振動子２の共振周波数
である。As shown in FIG. 5, in the ultrasonic vibrating element 1 of the first embodiment, when the frequency of the acoustic signal conducted to the piezoelectric element 3 is scanned, the electric impedance of the vibrator 2 peaks at the frequency f 0. As shown (curve a), the peak width is wider than in the conventional case (curve b). That is,
The sharpness (Q value) of the resonance of the vibrator 2 is smaller than in the conventional case. Further, when scanning the frequency of the acoustic signal conducted to the piezoelectric element 3, an ultrasonic wave having the maximum sound pressure at the frequency f 0 is output (curve c), but the frequency width is the same as the conventional case (curve b). The sound pressure is wider than that of the conventional case. This frequency f 0 is the resonance frequency of the vibrator 2.
【００４１】図５から理解できるように、この実施の形
態１の超音波振動素子１では、従来の場合より広い周波
数域の音響信号を振動子２に導電して、従来より高い音
圧の超音波を出力することができる。要するに、従来の
場合より広い周波数域の音響信号を高い音圧で再生する
ことができる。As can be understood from FIG. 5, in the ultrasonic vibrating element 1 of the first embodiment, an acoustic signal in a wider frequency range is conducted to the vibrator 2 than in the conventional case, and Sound waves can be output. In short, it is possible to reproduce an acoustic signal in a wider frequency range at a higher sound pressure than in the conventional case.
【００４２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、振動子２の上面２ａ及び下面２ｂの周縁領域２ｃ，
２ｄを保持するとともに、筐体カバー７で固定されたリ
ング状の防振部材６と、上部開口１０ａと上部開口１０
ａより小さな下部開口１０ｂとを有し、下部開口１０ｂ
を振動子２側に向けて振動子２の上側に配置されたホー
ン形開口部１０とを備えているので、従来の超音波振動
素子に比べて、広い周波数域の音響信号を高い音圧で再
生することができる効果が得られる。As described above, according to the first embodiment, the peripheral regions 2c and 2c of the upper surface 2a and the lower surface 2b of the vibrator 2 are provided.
2d, the ring-shaped vibration isolator 6 fixed by the housing cover 7, the upper opening 10a and the upper opening 10a.
a having a lower opening 10b smaller than the lower opening 10b.
And a horn-shaped opening 10 disposed on the upper side of the vibrator 2 with the horn facing the vibrator 2 side, so that an acoustic signal in a wide frequency range can be output at a higher sound pressure than a conventional ultrasonic vibration element. An effect that can be reproduced is obtained.
【００４３】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２による超音波振動素子を示す断面図である。図６は
実施の形態１の超音波振動素子を示す図３に対応する図
である。図において、２１は超音波振動素子、２６は振
動子２の上面２ａの周縁領域２ｃを保持するリング状の
防振部材である。この実施の形態の超音波振動素子２１
では、防振部材２６の下面２６ｂを、接着剤を用いて振
動子２の上面２ａの周縁領域２ｃに固着することによ
り、振動子２の上面２ａの周縁領域２ｃを防振部材２６
で保持している。その他の構成要素は、実施の形態１と
同一あるいは同等であるため、その詳細な説明は省略す
る。Embodiment 2 FIG. 6 is a sectional view showing an ultrasonic vibration element according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 3 showing the ultrasonic vibration element according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 21 denotes an ultrasonic vibration element, and reference numeral 26 denotes a ring-shaped anti-vibration member for holding a peripheral area 2c of the upper surface 2a of the vibrator 2. Ultrasonic vibration element 21 of this embodiment
Then, the lower surface 26b of the vibration isolator 26 is fixed to the peripheral region 2c of the upper surface 2a of the vibrator 2 using an adhesive, so that the peripheral region 2c of the upper surface 2a of the vibrator 2 is fixed to the vibration isolator 26.
Holding in. The other components are the same as or similar to those of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
【００４４】このような超音波振動素子２１を組み立て
る場合には、先ず、実施の形態１の場合と同様に、各信
号線９の他端をそれぞれ別々の端子８に接続する工程ま
で行う。When assembling such an ultrasonic vibration element 21, first, similarly to the case of the first embodiment, the steps up to the step of connecting the other end of each signal line 9 to a separate terminal 8 are performed.
【００４５】その後、振動子２の下面２ｂを接着剤を用
いて台座４に固着した圧電素子３の上面に固着する。そ
の後、筐体カバー７の内面を接着剤を用いて底板５の外
周端５ａに固着する。Thereafter, the lower surface 2b of the vibrator 2 is fixed to the upper surface of the piezoelectric element 3 fixed to the pedestal 4 using an adhesive. Thereafter, the inner surface of the housing cover 7 is fixed to the outer peripheral end 5a of the bottom plate 5 using an adhesive.
【００４６】その後、防振部材２６の上面２６ａを接着
剤を用いてホーン形開口部１０のリング状平面１０ｄの
周縁領域に固着する。最後に、図７に示すように、防振
部材２６の下面２６ｂを接着剤を用いて振動子２の上面
２ａの周縁領域２ｃに固着するとともに、振動部材２６
の外周側面２６ｃを接着剤を用いて筐体カバー７の内面
に固着して超音波振動素子２１が完成する。Thereafter, the upper surface 26a of the vibration isolating member 26 is fixed to the peripheral region of the ring-shaped flat surface 10d of the horn-shaped opening 10 using an adhesive. Finally, as shown in FIG. 7, the lower surface 26b of the vibration isolator 26 is fixed to the peripheral region 2c of the upper surface 2a of the vibrator 2 using an adhesive, and the vibration member 26
Is fixed to the inner surface of the housing cover 7 using an adhesive to complete the ultrasonic vibration element 21.
【００４７】このようにして組み立てたこの実施の形態
の超音波振動素子２１では、実施の形態１の場合と同様
に、筐体カバー７の内面が接着剤を用いて防振部材２６
の外周側面２６ｃと底板５の外周端５ａに固着され、振
動子２、圧電素子３、台座４、底板５及び防振部材２６
等が筐体カバー７で覆われているとともに、防振部材２
６が筐体カバー７で固定されている。また、筐体カバー
７の上端７ａがホーン形開口部１０で覆われている。In the ultrasonic vibrating element 21 of this embodiment assembled in this manner, the inner surface of the housing cover 7 is made of an anti-vibration member 26 using an adhesive, similarly to the first embodiment.
Of the vibrator 2, the piezoelectric element 3, the pedestal 4, the bottom plate 5 and the vibration isolating member 26 are fixed to the outer peripheral side surface 26 c and the outer peripheral end 5 a of the bottom plate 5.
Are covered with the housing cover 7 and the vibration isolating member 2
6 is fixed by a housing cover 7. The upper end 7 a of the housing cover 7 is covered with a horn-shaped opening 10.
【００４８】このようなこの実施の形態２の超音波振動
素子２１の動作及び効果は、実施の形態１の場合と同様
であるのでその説明は省略する。The operation and effect of the ultrasonic vibration element 21 according to the second embodiment are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
【００４９】なお、上述した実施の形態１及び２で、振
動子２が円形である場合について説明したが、振動子の
形状は円形に限らず、任意の形状であってもよい。In the first and second embodiments, the case where the vibrator 2 is circular has been described. However, the shape of the vibrator is not limited to a circle, but may be any shape.
【００５０】また、上述した実施の形態１で、防振部材
６で振動子２の上面２ａ及び下面２ｂの周縁領域２ｃ，
２ｄを保持する場合について説明し、実施の形態２で、
防振部材２６で振動子２の上面２ａの周縁領域２ｃを保
持する場合について説明したが、防振部材を接着剤を用
いて振動子２に固着し、筐体カバー７に固定するのであ
れば、防振部材で振動子２の下面２ｂの周縁領域２ｄを
保持する場合であってもよい。Further, in the first embodiment described above, the peripheral regions 2c of the upper surface 2a and the lower surface 2b of the vibrator 2 are
The case where 2d is held will be described, and in Embodiment 2,
The case where the peripheral region 2c of the upper surface 2a of the vibrator 2 is held by the vibration isolator 26 has been described. However, if the vibration isolator is fixed to the vibrator 2 using an adhesive and fixed to the housing cover 7, Alternatively, the vibration isolating member may hold the peripheral area 2d of the lower surface 2b of the vibrator 2.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、平板
状の振動子と、振動子に固着され交流の音響信号が導電
される平板状の圧電素子と、振動子の上面及び下面のい
ずれか一方又は双方の周縁領域を保持する防振部材と、
防振部材を固定する固定部と、上部開口と上部開口より
小さな下部開口とを有し、下部開口を振動子側に向けて
振動子の上側に配置されたホーン形開口部とを備えるよ
うに超音波振動素子を構成したので、広い周波数域の音
響信号を高い音圧で再生することができる効果がある。As described above, according to the present invention, a flat plate-shaped vibrator, a flat plate-shaped piezoelectric element fixed to the vibrator and conducting an AC sound signal, and an upper and lower surface of the vibrator are provided. A vibration isolating member that holds one or both of the peripheral areas,
A horn-shaped opening having a fixing portion for fixing the vibration isolating member, an upper opening, and a lower opening smaller than the upper opening, with the lower opening facing the vibrator and arranged above the vibrator. Since the ultrasonic vibration element is configured, there is an effect that an acoustic signal in a wide frequency range can be reproduced with a high sound pressure.
【００５２】この発明によれば、１２０〜１８０（ｋｇ
／ｍ３ ）の範囲の密度を有しかつ２０〜４０（Ｎ）の
範囲の硬度を有する材料で防振部材を形成し、防振部材
と接する振動子の上面及び下面の周縁領域の面積が振動
子の上面及び下面の面積の１／１０以下であるように超
音波振動素子を構成したので、振動子の共振の鋭さ（Ｑ
値）が０．３５〜０．４５の範囲の値となり、出力可能
な超音波の周波数幅が広がる効果がある。According to the present invention, 120 to 180 (kg)
/ M 3 ) having a density in the range of 20 to 40 (N) and a material having a hardness in the range of 20 to 40 (N). Since the ultrasonic vibrating element is configured so that the area of the upper and lower surfaces of the vibrator is 1/10 or less, the sharpness of resonance (Q
Value) is in the range of 0.35 to 0.45, which has the effect of widening the frequency width of the ultrasonic wave that can be output.
【００５３】この発明によれば、ホーン形開口部の下部
開口の面積が防振部材と接する振動子の上面の周縁領域
を除いた振動子の上面の面積の１／１０以下であり、ホ
ーン形開口部の上部開口の面積が下部開口の面積の１０
倍以上であるように超音波振動素子を構成したので、出
力される超音波の最大音圧が１０ｄＢ以上高くなる効果
がある。According to the present invention, the area of the lower opening of the horn-shaped opening is 1/10 or less of the area of the upper surface of the vibrator excluding the peripheral region of the upper surface of the vibrator in contact with the vibration isolator. The area of the upper opening of the opening is 10 times the area of the lower opening.
Since the ultrasonic vibrating element is configured to be at least twice as high, there is an effect that the maximum sound pressure of the output ultrasonic wave is increased by 10 dB or more.
【００５４】この発明によれば、ホーン形開口部を発砲
部材で形成するように超音波振動素子を構成したので、
超音波の乱反射が生じにくくなる効果がある。According to the present invention, the ultrasonic vibration element is configured so that the horn-shaped opening is formed by the firing member.
There is an effect that irregular reflection of ultrasonic waves hardly occurs.
【００５５】この発明によれば、ホーン形開口部の共振
周波数が振動子の共振周波数と異なるように超音波振動
素子を構成したので、振動子の振動により放射される超
音波によりホーン形開口部が振動した場合でも、ホーン
形開口部の振動により放射される超音波が、振動子の振
動により放射される超音波を打ち消す恐れが小さくなる
効果がある。According to the present invention, the ultrasonic vibration element is configured so that the resonance frequency of the horn-shaped opening is different from the resonance frequency of the vibrator. When the vibration occurs, the ultrasonic wave emitted by the vibration of the horn-shaped opening has an effect of reducing the possibility of canceling the ultrasonic wave emitted by the vibration of the vibrator.
【００５６】この発明によれば、振動子及び圧電素子を
支持する台座を備え、台座の共振周波数が振動子の共振
周波数と異なるように超音波振動素子を構成したので、
圧電素子の振動により台座が振動した場合でも、台座の
振動により放射される超音波が振動子の振動により放射
される超音波を打ち消す恐れが小さくなる効果がある。According to the present invention, the ultrasonic vibration element is configured such that the pedestal for supporting the vibrator and the piezoelectric element is provided, and the resonance frequency of the pedestal is different from the resonance frequency of the vibrator.
Even when the pedestal vibrates due to the vibration of the piezoelectric element, there is an effect that the ultrasonic wave radiated by the vibration of the pedestal can cancel out the ultrasonic wave radiated by the vibration of the vibrator.
【図１】 この発明の実施の形態１による超音波振動素
子を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing an ultrasonic vibration element according to Embodiment 1 of the present invention.
【図２】 この発明の実施の形態１による超音波振動素
子を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing the ultrasonic vibration element according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 図２中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line II in FIG. 2;
【図４】 振動子が１次の振動モードで振動している様
子を示す概略図であり、（Ａ）は図３に相当する断面で
の様子を示し、（Ｂ）は上側から見たときの様子を示
す。4A and 4B are schematic diagrams illustrating a state in which a vibrator vibrates in a primary vibration mode, wherein FIG. 4A illustrates a state in a cross section corresponding to FIG. 3, and FIG. The state of is shown.
【図５】 実施の形態１の超音波振動素子における音響
特性図である。FIG. 5 is an acoustic characteristic diagram of the ultrasonic vibration element according to the first embodiment.
【図６】 この発明の実施の形態２による超音波振動素
子を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing an ultrasonic vibration element according to a second embodiment of the present invention.
【図７】 この発明の実施の形態２による超音波振動素
子の組立方法の説明に供する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an assembling method of the ultrasonic vibration element according to the second embodiment of the present invention;
【図８】 特開昭６１−２９６８９７号公報に示された
従来例１の超音波振動素子を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing an ultrasonic vibration element of Conventional Example 1 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-296897.
【図９】 特開平９−３２７０９５号公報に示された従
来例２の超音波振動素子を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing an ultrasonic vibration element of Conventional Example 2 shown in JP-A-9-327095.
【図１０】 従来の超音波振動素子における音響特性図
である。FIG. 10 is an acoustic characteristic diagram of a conventional ultrasonic vibration element.
１，２１ 超音波振動素子、２ 振動子、３ 圧電素
子、４ 台座、６，２６防振部材、７ 筐体カバー（固
定部）、１０ ホーン形開口部、１０ａ 上部開口、１
０ｂ 下部開口。1, 21 ultrasonic vibrating element, 2 vibrator, 3 piezoelectric element, 4 pedestals, 6,26 vibration isolating member, 7 housing cover (fixed part), 10 horn-shaped opening, 10a upper opening, 1
0b Lower opening.
Claims (6)
交流の音響信号が導電される平板状の圧電素子と、上記
振動子の上面及び下面のいずれか一方又は双方の周縁領
域を保持する防振部材と、該防振部材を固定する固定部
と、上部開口と該上部開口より小さな下部開口とを有
し、該下部開口を上記振動子側に向けて上記振動子の上
側に配置されたホーン形開口部とを備えた超音波振動素
子。1. A flat plate-shaped vibrator, a flat plate-shaped piezoelectric element fixed to the vibrator and to which an AC acoustic signal is conducted, and a peripheral region of one or both of an upper surface and a lower surface of the vibrator. A vibration isolating member for holding, a fixing portion for fixing the vibration isolating member, an upper opening, and a lower opening smaller than the upper opening, with the lower opening facing the vibrator and above the vibrator; An ultrasonic vibration element having a horn-shaped opening arranged.
の密度を有しかつ２０〜４０（Ｎ）の範囲の硬度を有す
る材料で防振部材を形成し、該防振部材と接する振動子
の上面及び下面の周縁領域の面積が該振動子の上面及び
下面の面積の１／１０以下であることを特徴とする請求
項１記載の超音波振動素子。2. A vibration isolating member made of a material having a density in a range of 120 to 180 (kg / m 3 ) and a hardness in a range of 20 to 40 (N), and vibrating in contact with the vibration isolating member. 2. The ultrasonic vibration element according to claim 1, wherein the area of the peripheral region of the upper surface and the lower surface of the element is 1/10 or less of the area of the upper surface and the lower surface of the vibrator.
部材と接する振動子の上面の周縁領域を除いた該振動子
の上面の面積の１／１０以下であり、上記ホーン形開口
部の上部開口の面積が上記下部開口の面積の１０倍以上
であることを特徴とする請求項１記載の超音波振動素
子。3. The horn-shaped opening, wherein the area of the lower opening of the horn-shaped opening is not more than 1/10 of the area of the upper surface of the vibrator excluding the peripheral region of the upper surface of the vibrator in contact with the vibration isolating member. 2. The ultrasonic vibration element according to claim 1, wherein the area of the upper opening is 10 times or more the area of the lower opening.
ることを特徴とする請求項１記載の超音波振動素子。4. The ultrasonic vibration element according to claim 1, wherein the horn-shaped opening is formed by a foam member.
共振周波数と異なることを特徴とする請求項１記載の超
音波振動素子。5. The ultrasonic vibration element according to claim 1, wherein a resonance frequency of the horn-shaped opening is different from a resonance frequency of the vibrator.
え、該台座の共振周波数が上記振動子の共振周波数と異
なることを特徴とする請求項１記載の超音波振動素子。6. The ultrasonic vibration element according to claim 1, further comprising a pedestal supporting the vibrator and the piezoelectric element, wherein a resonance frequency of the pedestal is different from a resonance frequency of the vibrator.
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-
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