JP2009077130A

JP2009077130A - 超音波振動子

Info

Publication number: JP2009077130A
Application number: JP2007243832A
Authority: JP
Inventors: Wataru Kimura; 亘木村; Hideaki Taki; 英晃滝
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】水中用の探触子などとしての用途に適していると共に、超音波の送受信を直接的に行う構成部以外での不要な振動の発生を抑制できる超音波振動子を提供する。
【解決手段】本発明の超音波振動子１は、圧電素子８、９、１０、１１と、圧電素子８、９、１０、１１を挟持する前面板２及び裏打板３と、裏打板３に固定され、この裏打板３よりも硬度の低い緩衝部材６と、前面板２に固定されていると共に超音波送受信面７を先端面に有し、かつ固有音響インピーダンスの値が前面板２と水との間の値を示す音響整合部材５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子の電気歪みにより超音波振動を発生させることの可能な超音波振動子に関する。

図９に示すように、従来のボルト締めランジュバン型の超音波振動子５１は、例えば一対の金属ブロックからなる前面板５２及び裏打板５３によって、圧電セラミック５４、５５を電極板５６と共に挟み込み、それらをナット５８及びボルト５７を通じて締め付けることなどで構成されている（例えば、非特許文献１参照）

また、上記の超音波振動子５１を構成する前面板５２の出力側（先端部分）６０には、例えばホーンなどを取り付けるための連結ねじ（雌ねじ）５９が設けられている。
超音波工学（電子情報技術産業協会編／コロナ社）Ｐ．１２

しかしながら、このような超音波振動子５１を、例えば魚群探知機の探触子などとして適用する場合、次のような課題が発生する。
すなわち、隣接する媒質どうしの固有音響インピーダンスの違いが原因となり、金属でできた前面板５２先端側の超音波送受信面とこの超音波送受信面を浸漬させている水との界面で起こる反射の影響で、超音波の伝播が著しく妨げられる。

また、前面板５２及び裏打板５３を金属材料で構成している超音波振動子５１は、特性的には、使用可能な周波数範囲が狭くなるため、探触子として用いる場合には、前記した周波数の適用範囲（反射エコーを受信可能な周波数帯域）の広帯域化を図る必要がある。さらに、超音波の直接的な送受信が行われない例えば裏打板５３側では不要振動を除去することなども要求される。

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、水中用の探触子などとしての用途に適していると共に、例えば超音波の送受信を直接的に行う構成部以外での不要な振動の発生を抑制することができる超音波振動子の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る超音波振動子は、圧電素子と、前記圧電素子を挟持する一対の挟持部材と、一方の前記挟持部材に固定され、この一方の挟持部材よりも硬度の低い緩衝部材と、他方の前記挟持部材に固定されていると共に超音波の送受信部を端部に有し、かつ固有音響インピーダンスの値が前記他方の挟持部材と水との間の値を示す音響整合部材と、を具備することを特徴とする。

すなわち、本発明では、異なる媒質どうしの界面において固有音響インピーダンスの相違により生じる反射の影響を、音響整合部材により低減できるので、例えば水中から音響整合部材を介して前記他方の挟持部材へと（又はその逆の順番で）それぞれ伝播される超音波の伝播効率を高めることができ、被検出物からの反射エコーなどを効率良く受信することができる。

また、本発明では、水との固有音響インピーダンスの整合のために比較的軟らかい材質が適用される音響整合部材を、前記他方の挟持部材に固定すると共に、一方の挟持部材にこの部材よりも硬度の低い緩衝部材を固定したので、超音波振動子本体を構成する機械振動系全体の振動エネルギの分散が大きくなり、超音波振動子本体のＱ値を低減させることができる。これにより、本発明の超音波振動子は、使用可能な周波数範囲の広帯域化が図られ、水中用の探触子などとして利用する場合に有用となる。また、本発明では、超音波の送受信部から遠い側の一方の挟持部材に上述した緩衝部材が固定されているので、この緩衝部材により、当該一方の挟持部材側にて発生する不要振動を除去することができる。

本発明によれば、水中用の探触子などとしての用途に適していると共に、例えば超音波の送受信を直接的に行う構成部以外での不要な振動の発生を抑制することの可能な超音波振動子を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波振動子１を一部断面で示す正面図である。
同図に示すように、この実施形態の超音波振動子１は、いわゆるランジュバン型の超音波振動子であって、魚群探知機や超音波流量計などの水中で用いる超音波機器の振動源として有用なものである。

すなわち、この超音波振動子１は、図１に示すように、全体がほぼ円柱形状に形成されており、圧電素子８、９、１０、１１と、各々金属ブロックで構成される一対の挟持部材としての前面板２及び裏打板３と、音響整合部材５と、ダンパ材としての緩衝部材６と、電極板１４、１５、１６、１７、１８と、ボルト１２とを備える。

圧電素子８、９、１０、１１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やチタン酸バリウムなどの圧電セラミックス材料を用い、外形が、円板形状や矩形の平板形状に形成されており、中央部分にボルト１２を挿通させるための貫通穴が設けられている。また、圧電素子８、９、１０、１１は、それぞれ厚さ方向に分極されており、正極又は負極の電極を表面又は裏面に有する。

また、圧電素子８、９、１０、１１は、電極板１４、１５、１６、１７、１８の間に一枚ずつ介在されており、介在されたこれらの圧電素子８、９、１０、１１は、電気的に並列に接続されている。電極板１４、１５、１６、１７、１８の中央部分にも、ボルト１２を挿通させるための貫通穴が設けられている。ここで、図１に示すように、超音波振動子１本体の長手方向のほぼ中央にある電極板１６は、超音波振動子１のノード位置（振動節の位置）１９に設けられている。この電極板１６は、魚群探知機などの超音波機器の筐体に対し、超音波振動子１本体を振動源（内部部品）として取り付ける場合の被取付部分（超音波機器の筐体に設けられた凹部と嵌合させる凸部）として適用される。

一方の挟持部材としての裏打板３及び他方の挟持部材としての前面板２は、ステンレス鋼である例えばＳＵＳ３０４などを用いて各々円柱状に（少なくとも前面板２は長手方向の各部が同一直径で）形成されており、電極板１４、１５、１６、１７、１８と共に圧電素子８、９、１０、１１を両側から挟持する。詳述すると、前面板２及び裏打板３の中央部には、ボルト１２のねじ部（雄ねじ）に対応する雌ねじが形成されたねじ穴２ａ、３ａが設けられている。つまり、電極板１４、１５、１６、１７、１８及び圧電素子８、９、１０、１１の個々の貫通穴を挿通させたボルト（ねじの頭部がなく全長にわたって雄ねじが形成されたねじ部材）１２を、前面板２及び裏打板３の中央部のねじ穴２ａ、３ａに締結していることで、各圧電素子及び各電極板は、前面板２及び裏打板３により挟持される。

バッキング材として機能する緩衝部材６は、図１に示すように、裏打板３の基端側（裏打板３において圧電素子を保持している側と逆側）に固定されており、（ＳＵＳ３０４製の）裏打板３よりも硬度の低い材料を用いて例えば円柱状に形成されている。具体的には、緩衝部材６は、チタン酸鉛の粉末（ＰＴ粉末）を例えば５５重量％含むウレタン樹脂により構成されている。緩衝部材６は、例えば接着剤などを介して裏打板３の最基端面に固定されている。

比較的軟らかい材料で構成されるこのような緩衝部材６を設けたことで、超音波振動子１本体を構成する機械振動系全体の振動エネルギの分散が大きくなり、超音波振動子１本体のＱ値（振動体の共振のするどさを表わす量）を低下させることができる。これにより、本実施形態の超音波振動子１は、使用可能な周波数範囲の広帯域化、すなわち、被検出物からの反射エコーを受信するための周波数範囲が広がり、水中用の探触子として好適に用いることができる。また、超音波振動子１では、後述する超音波の送受信部から遠い側の挟持部材となる裏打板３に緩衝部材６が固定されているので、この緩衝部材６により、裏打板３側にて発生する不要振動を除去することができる。

音響整合部材５は、図１に示すように、前面板２の先端側（前面板２において圧電素子を保持している側と逆側）に接着などで固定されていると共に、超音波の送受信部となる超音波送受信面（振動放射面）７を端部（最先端面）に備え、例えば円柱形状に形成されている。また、音響整合部材５は、その固有音響インピーダンス（密度ρ×音速Ｃ）の値が、前面板２（の固有音響インピーダンス）と水（の固有音響インピーダンス）との間の値を示す材料で構成されている。具体的には、音響整合部材５の材料として、例えばガラスエポキシ樹脂などが適用されている。

したがって、この音響整合部材５を整合層として設けたことで、異なる媒質どうしの界面で生じる超音波の反射の影響を低減できるので、水中から音響整合部材５を介して前面板２へと（又はその逆の順番で）それぞれ伝播される超音波の伝播効率を向上させることができる。なお、このような音響整合部材５の材料としては、結果的に振動エネルギ自体を分散させ易い比較的軟らかい材料（一般に水と前面板との間の強度を持つ材料）が選択されることになるため、上記した緩衝部材６と協働したかたちで超音波振動子１本体におけるＱ値の低減に寄与する。

ここで、本実施形態では、図１に示した超音波振動子１に代えて、図２に示す超音波振動子２１により本発明を実施することも可能である。なお、図２において、図１に示した超音波振動子１が備えるものと同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。すなわち、この超音波振動子２１は、図１に示す超音波振動子１に設けられていた前面板２、裏打板３及び音響整合部材５に代えて、前面板２２、裏打板２３、及び超音波送受信面２７を有する音響整合部材２５を備えて構成される。

図２に示すように、超音波振動子２１では、電極板１４、１５、１８、１７、１９の間に順に介在された圧電素子８、９、１０、１１は、ボルト１２による締結力を通じて前面板２２及び裏打板２３によって挟持されている。図２に示す前面板２２及び裏打板２３は、図１に示す前面板２及び裏打板３と同一材料で構成されている。ただし、裏打板２３は、その軸方向において、裏打板３よりも短い長さで形成されている。一方、前面板２２は、軸方向において前面板２と同じ長さで形成されているものの、その径方向に沿った断面積が、基端側（圧電素子側）から先端側（超音波送受信面２７側）へと向かうにつれて徐々に拡がって行く形状で形成されている。つまり、前面板２２は、円錐台形状に構成されている。したがって、この超音波振動子２１では、超音波の伝播経路となる前面板２２の断面積が変化しているので、超音波振動子本体の周波数依存性が低下し、これにより、Ｑ値のさらなる低減が図られている。

また、図２に示す音響整合部材２５は、音響整合部材５と同一材料で構成されているものの、前面板２２の最大外径と一致させるように音響整合部材５の直径を拡大させたかたちで形成されている。ここで、図１に示す超音波振動子１及び図２に示す超音波振動子２１では、各々の共振周波数（本実施形態では設計値は２２ＫＨｚ）をλとすると、その軸方向に沿った全長Ｌ１は、例えば３／２λの長さで構成されている。また、図１及び図２に示す音響整合部材５、２５及び緩衝部材６の軸方向の長さＬ２は、それぞれ１／４λで構成され、さらに、ノード位置１９から前面板２又は裏打板３の端面までの軸方向の長さＬ３は、それぞれ１／２λで構成されている。

次に、このように構成された本実施形態の超音波振動子１、２１により得られる作用を上述した図１、図２に加え、図３、図４に基づき検証する。ここで、図３は、実施例１、２としてそれぞれ適用される超音波振動子１、２１に対し、比較例となる超音波振動子７１を一部断面で示す正面図である。この比較例の超音波振動子７１は、図１に示す超音波振動子１の音響整合部材５及び緩衝部材６を削除する共に、この削除した部材の長さ分、ＳＵＳ３０４製の前面板２及び裏打板３をそれぞれ延長した（超音波送受信面７７を先端に持つ）前面板７２、及び裏打板７３を備える。

また、図４は、実施例１、２としての超音波振動子１、２１と、比較例としての超音波振動子７１と、の主にＱ値（Ｑｍ）及びΔＦを含む特性の比較結果である。
この図４において、Ｑ値は、次の式（１）で与えられる。
Ｑｍ＝ｆ₀／（ｆ₂−ｆ₁） …式（１）
また、ΔＦは、上記式（１）中の分母を表すｆ₂−ｆ₁の値である。

具体的には、超音波振動子１、２１、７１それぞれの空中（空気中）及び水中における周波数特性、すなわち、空中及び水中において、個々の超音波振動子から発生させる振動周波数を徐々に変更していった場合の当該振動周波数とアドミッタンス値との関係を測定した。この際、アドミッタンス値のピーク値から３ｄＢ下がった値に対応する低い側の周波数をｆ₁、高い側の周波数をｆ₂として求めると共に、ｆ₁とｆ₂とのちょうど中間の中心周波数をｆ₀として求めた。さらに、求めたｆ₁、ｆ₂、ｆ₀と上記式（１）とに基づいて、Ｑ値（Ｑｍ）及びΔＦを算出した。

さらに、次の式（２）を用いてＱ値及びΔＦの各々において、超音波振動子１、２１、７１それぞれの空中と水中との値の変化率も併せて算出した。
Ｑ値及びΔＦの変化率＝（水中の値−空中の値）×１００／空中の値 …式（２）

図４の結果から明らかなように、図１に示す実施例１の超音波振動子１は、図３に示す比較例の超音波振動子７１と比べて、空中、水中ともに、ΔＦが８倍以上に広がり、Ｑ値（Ｑｍ）が１／８以下に低減された。また、図２に示す実施例２の超音波振動子２１は、上記した円錐台形状の前面板２２を適用したことで、図３に示す比較例の超音波振動子７１と比べて、空中、水中ともに、ΔＦが１６倍以上に広がり、Ｑ値（Ｑｍ）が１／１６以下に低減された。

さらに、実施例１、２及び比較例の超音波振動子１、２１、７１において、Ｑ値及びΔＦの上記した空中から水中への変化率に着目すると、比較例よりも実施例１、２のほうが、変化率が大きいこと（ΔＦが大きく広がり、Ｑ値が大きく低減される）が明らかとなった。

以上のことから、実施例１、２の超音波振動子１、２１は、使用可能な周波数範囲を広くとるために必要なΔＦが大きくＱ値の低い特性を有し、しかもその特性が水中での用途で顕著に表れることから、水中用の探触子として有用であることが検証された。

既述したように、本実施形態の超音波振動子１、２１によれば、異なる媒質どうしの界面において固有音響インピーダンスの相違により生じる反射の影響を、音響整合部材５、２５により低減できるので、例えば水中から音響整合部材５、２５を介して前面板２、２２へと（又はその逆順にて）各々伝播される超音波の伝播効率を高めることができ、これにより、被検出物からの反射エコーなどを効率良く受信することができる。

また、本実施形態の超音波振動子１、２１によれば、水との固有音響インピーダンスの整合のために比較的軟らかい材質が適用される音響整合部材５、２５を、前面板２、２２に固定すると共に、裏打板３、２３よりも硬度の低い緩衝部材６を当該裏打板３、２３に固定したので、超音波振動子１、２１本体を構成する機械振動系全体の振動エネルギの分散が大きくなり、超音波振動子１、２１本体のＱ値を低減させることができる。

これにより、本実施形態の超音波振動子１、２１によれば、使用可能な周波数範囲の広帯域化が図られ、水中用の探触子などとして利用する場合に有用となる。また、本実施形態の超音波振動子１、２１によれば、超音波の送受信部（超音波送受信面７、２７）から遠い側にある一方の挟持部材としての裏打板３、２３に緩衝部材６が固定されているので、裏打板３、２３側にて発生する不要振動を緩衝部材６により除去することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施形態を図５及び図６に基づき説明する。ここで、図５は、この実施形態に係る超音波振動子３１を一部断面で示す正面図であり、図６は、この超音波振動子３１の製造方法を説明するための図である。なお、図５及び図６において、図１に示した第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていたものと同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。

すなわち、この実施形態の超音波振動子３１は、第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていた前面板２、裏打板３、ボルト１２、音響整合部材５、緩衝部材６に代えて、図５に示すように、前面板３２、裏打板３３、ボルト３７、音響整合部材３５、緩衝部材３６を主に備えて構成されている。

この超音波振動子３１では、図５に示すように、ねじ部材であるボルト３７は、ねじの頭部がなく全長にわたって雄ねじが周面に形成されており、前面板３２及び裏打板３３どうしを締結しつつ、これら前面板３２及び裏打板３３から、各端部（他端部３７ａ、一端部３７ｂ）が各々突出するように組み込まれている。さらに、緩衝部材３６及び音響整合部材３５は、ボルト３７の他端部３７ａ、一端部３７ｂを通じて前面板３２、裏打板３３にそれぞれ固定されている。

詳述すると、図５及び図６に示すように、前面板３２及び裏打板３３には、各々の中央部を軸方向に貫通し、かつボルト３７のねじ径に対応した雌ねじを有するねじ穴３２ａ、３３ａがそれぞれ形成されている。

さらに、音響整合部材３５は、図１に示した音響整合部材５の基端部（前面板側）に雌ねじを有するねじ穴３５ａを追加形成することにより構成されている。このねじ穴３５ａは、図６に示すように、前面板３２から突出させたボルト３７の他端部３７ａに音響整合部材３５締め込むために設けられている。ここで、前面板３２と音響整合部材３５との固定は、このようなねじ止め構造のみで実現されるものであってもよいし、また、このようなねじ止めと接着剤（互いの界面やねじ部分への接着剤の供給）による固定とを併用するものであってもよい。

緩衝部材３６は、その外形部分が図１に示した緩衝部材６とほぼ同一形状に形成されており、裏打板３３の基端部（圧電素子を保持している側の逆側）に、上記したボルト３７の一端部３７ｂ及び熱収縮チューブ３４を介して固定されている。より詳細には、図６に示すように、この緩衝部材３６は、ボルト３７の一端部３７ｂを突出させた裏打板３３の基端部に対して、例えばシリコーン樹脂系やフッ素樹脂系の熱収縮チューブ３４を装着すると共に、この熱収縮チューブ３４の内部に粉末状のチタン酸鉛と溶融状態のウレタン樹脂とを充填した後、熱処理を行うことで、裏打板３３の基端部に固定される。この固定方法では、ボルト３７の雄ねじ部分にウレタン樹脂が入り込んで固化する、いわゆるアンカ効果を得ることができ、緩衝部材３６の接合強度を高めることができる。

このように本実施形態の超音波振動子３１によれば、第１の実施形態の超音波振動子１、２１とほぼ同様の効果を期待できることに加え、前面板３２及び裏打板３３に対して、音響整合部材３５及び緩衝部材３６を強固に固定することができる。なお、図５に示す態様に代えて、緩衝部材３６の固定後（ウレタン樹脂の固化後）に熱収縮チューブ３４を裏打板３３から取り除いたかたちで超音波振動子本体を構成してもよい。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施形態を図７及び図８に基づき説明する。ここで、図７は、この実施形態に係る超音波振動子４１を一部断面で示す正面図であり、図８は、この超音波振動子４１の製造方法を説明するための図である。なお、図７及び図８において、図１に示した第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていたものと同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。

すなわち、図７及び図８に示すように、この実施形態の超音波振動子４１は、第２の実施形態の超音波振動子３１に設けられていたボルト３７及び緩衝部材３６に代えて、ボルト４７及び緩衝部材４６を備えて構成される。

図７及び図８に示すように、第２の実施形態と同様に前面板３２及び裏打板３３には、各々の中央部を軸方向に貫通し、かつボルト４７のねじ径に対応した雌ねじ３２ｂ、３３ｂを有するねじ穴３２ａ、３３ａがそれぞれ形成されている。詳述すると、上記雌ねじ３２ｂ、３３ｂは、緩衝部材４６側及び音響整合部材３５側にそれぞれ開口するねじ穴３２ａ、３３ａの開口部分３２ｃ、３３ｃを含み、ねじ穴３２ａ、３３ａの貫通方向の全長にわたって形成されている。

ボルト４７は、図７及び図８に示すように、ねじの頭部がなく全長にわたって雄ねじが周面に形成されており、その全長が第２の実施形態のボルト３７よりも短い長さで形成されている。詳細には、ボルト４７は、前面板３２及び裏打板３３どうしを締結しつつ、一端部４７ｂが裏打板３３のねじ穴３３ａの開口端３３ｄから埋没し、かつ他端部４７ａが前面板３２のねじ穴３２ａの開口端３２ｄから突出するように組み込まれている。

さらに、緩衝部材４６は、図７及び図８に示すように、裏打板３３のねじ穴３３ａの開口部分３３ｃにおける雌ねじ３３ｂを通じてこの裏打板３３に固定されていると共に、音響整合部材３５は、ボルト４７の他端部４７ａを通じて前面板３２に固定（締結）されている。

詳述すると、緩衝部材４６は、図８に示すように、ボルト４７の一端部４７ｂを埋没させた裏打板３３の基端部に対して熱収縮チューブ３４を装着すると共に、この熱収縮チューブ３４の内部に粉末状のチタン酸鉛と溶融状態のウレタン樹脂とを充填した後、熱処理を行うことで、裏打板３３の基端部に固定される。この固定方法では、裏打板３３のねじ穴３３ａの開口部分３３ｃ（基端部）における雌ねじ３３ｂにウレタン樹脂が入り込んで固化することによるアンカ効果を期待できる。なお、図７に示す構成に代えて、ウレタン樹脂の固化後に熱収縮チューブ３４を取り除いた態様の超音波振動子を構成してもよい。

上述したように、本実施形態の超音波振動子４１によれば、第１の実施形態の超音波振動子１、２１とほぼ同様の効果が得られることに加え、前面板３２及び裏打板３３に対する音響整合部材３５及び緩衝部材４６の接合強度を高めることができる。

以上、本発明を各実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した実施形態では、前面板及び裏打板の材質として共にＳＵＳ３０４などのステンレス鋼を例示していたが、例えば前面板の材質を裏打板の材質よりも軽くて軟らかいアルミ合金などに変更することで、超音波振動子本体におけるＱ値のさらなる低減を図ることができる。

また、上述した実施形態では、音響整合部材を一種類（一層）だけ介在させた態様を例示したが、固有音響インピーダンスが互いに異なる複数の音響整合部材を適用することで、音響整合層を多段階で構成し、媒質間の反射の影響のさらなる低減を図るようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、主に水中用の探触子として本発明の超音波振動子を適用した例について説明したが、本発明の超音波振動子は、例えば空気中で使用する超音波プローブ、超音波探傷機、超音波距離計などの振動源としても好適に用いることが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る超音波振動子を一部断面で示す正面図。図１の超音波振動子に部分的に変更を加えた他の超音波振動子を一部断面で示す正面図。比較例として適用された超音波振動子を一部断面で示す正面図。図１、図２の実施例の超音波振動子と図３の比較例の超音波振動子との特性の比較結果を示す図。本発明の第２の実施形態に係る超音波振動子を一部断面で示す正面図。図５に示す超音波振動子の製造方法を説明するための図。本発明の第３の実施形態に係る超音波振動子を一部断面で示す正面図。図７に示す超音波振動子の製造方法を説明するための図。従来のボルト締めランジュバン型振動子の構造を示す断面図。

符号の説明

１，２１，３１，４１…超音波振動子、２，２２，３２…前面板、２ａ，３ａ，３２ａ，３３ａ,３５ａ…ねじ穴、３，２３，３３…裏打板、５，２５，３５…音響整合部材、６，３６，４６…緩衝部材、７，２７…超音波送受信面、８，９，１０，１１…圧電素子、１２，３７，４７…ボルト、３２ｂ，３３ｂ…雌ねじ、３２ｃ，３３ｃ…ねじ穴の開口部分、３２ｄ，３３ｄ…ねじ穴の開口端、３４…熱収縮チューブ、３６ａ…ウレタン樹脂、３６ｂ…チタン酸鉛、３７ａ，４７ａ…ボルトの他端部、３７ｂ，４７ｂ…ボルトの一端部。

Claims

圧電素子と、
前記圧電素子を挟持する一対の挟持部材と、
一方の前記挟持部材に固定され、この一方の挟持部材よりも硬度の低い緩衝部材と、
他方の前記挟持部材に固定されていると共に超音波の送受信部を端部に有し、かつ固有音響インピーダンスの値が前記他方の挟持部材と水との間の値を示す音響整合部材と、
を具備することを特徴とする超音波振動子。
前記一対の挟持部材どうしを締結しつつこの一対の挟持部材から各端部が各々突出するねじ部材を備え、
さらに、前記緩衝部材及び前記音響整合部材は、前記ねじ部材の個々の端部を通じて前記一対の挟持部材にそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項１記載の超音波振動子。
前記一対の挟持部材を貫通すると共に少なくとも各開口端側に雌ねじが形成されたねじ穴と、
前記一対の挟持部材どうしを締結しつつ一端部が前記一方の挟持部材の前記ねじ穴の開口端から埋没し、かつ他端部が前記他方の挟持部材の前記ねじ穴の開口端から突出するように設けられたねじ部材と、
を備え、
さらに前記緩衝部材は、前記一方の挟持部材の前記ねじ穴の開口端に形成された前記雌ねじを通じてこの一方の挟持部材に固定されていると共に、前記音響整合部材は、前記ねじ部材の前記他端部を通じて前記他方の挟持部材に固定されていることを特徴とする請求項１記載の超音波振動子。
前記一方の挟持部材と前記緩衝部材とは、さらに熱収縮チューブを通じて互いに固定されていることを特徴とする請求項２又は３記載の超音波振動子。
前記緩衝部材は、チタン酸鉛を含むウレタン樹脂により構成され、さらに前記音響整合部材は、ガラスエポキシ樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の超音波振動子。