JP2802425B2 - Focused ultrasonic generator - Google Patents

Focused ultrasonic generator

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JP2802425B2
JP2802425B2 JP17065496A JP17065496A JP2802425B2 JP 2802425 B2 JP2802425 B2 JP 2802425B2 JP 17065496 A JP17065496 A JP 17065496A JP 17065496 A JP17065496 A JP 17065496A JP 2802425 B2 JP2802425 B2 JP 2802425B2
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opening
mode diaphragm
ultrasonic
reflector
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洋一 伊藤
三郎 青沼
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株式会社サタコ
洋一 伊藤
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  • Cleaning In General (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は集束超音波発生装置
に係り、物体表面のクリーニングや乾燥の促進、更には
金属粉末の清浄化や微細加工の分野に適用され、縞モー
ド振動板から発生する超音波を、小型で簡易な構造によ
って線集束音場として形成させる装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focused ultrasonic generator, which is applied to the field of cleaning and drying of an object surface, and furthermore, to cleaning and fine processing of metal powder, and is generated from a stripe mode diaphragm. The present invention relates to a device for forming an ultrasonic wave as a line focused sound field with a small and simple structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、物体表面のクリーニングや各種材
料に対する微細加工の分野において、集束超音波の強力
音場を利用する方法が検討・開発されている。そして、
本願発明者等は、それに関連した論文として「強力音場
による物質表面の液滴除去」(伊藤,川村,日本音響学会講
演論文集:P597〜598,1983年3月)及び「強力空中超音波に
よる板面上の水滴除去」(伊藤,川村,日本音響学会講演論
文集:P755〜756,1987年3月)を発表し、「縞モード振動板
からの全放射超音波をその振動板の両側に配置された集
束方向変換器によって反射させ、直線状に集束形成され
た強力音場を利用して面積が比較的広いガラス板面に付
着した水を霧化・除去させる方法」に関する実験報告を行
っている。また、先に前記の方法を利用した「超音波に
よるクリーニング方法」を提案している(特願平5-80080
号)。
2. Description of the Related Art Recently, in the field of cleaning the surface of an object and fine processing of various materials, methods utilizing a strong sound field of focused ultrasonic waves have been studied and developed. And
The inventors of the present application have reported as related papers, `` Removal of droplets on the material surface by a powerful sound field '' (Ito, Kawamura, Proceedings of the Acoustical Society of Japan: P597-598, March 1983) and `` Powerful Aerial Ultrasound Of water droplets on the plate surface '' (Ito, Kawamura, Proceedings of the Acoustical Society of Japan: P755-756, March 1987). Report on the method of atomizing and removing water adhering to a relatively large area of a glass plate using a strong acoustic field that is reflected by a focusing direction changer placed in the area and focused linearly. Is going. In addition, a “cleaning method using ultrasonic waves” using the above method has been proposed (Japanese Patent Application No. 5-80080).
issue).

【0003】前記した後者の論文及び「超音波によるク
リーニング方法」の提案に採用されている超音波集束装
置は図16に示されるような原理的概略構成を有してい
る。その装置では、方形の縞モード振動板51をボルト締
めランジュバン型振動子52とエキスポネンシャルホーン
53と1波長共振棒54とからなる音源振動系55を用いて振
動せしめ、その振動によって発生せしめられた全放射超
音波を集束方向変換器56a,56bで直線57上に集束させ
る。また、縞モード振動板51の表裏からの放射音波はそ
れぞれ直線57上で同位相となるように縞モード振動板51
と集束方向変換器56a,56bの位置関係が設定されてい
る。
The ultrasonic focusing apparatus employed in the above-mentioned paper and the proposal of the "cleaning method using ultrasonic waves" has a basic schematic configuration as shown in FIG. In this device, a rectangular stripe mode diaphragm 51 is bolted to a Langevin type vibrator 52 and an exponential horn.
Vibration is performed using a sound source vibration system 55 including a 53 and a one-wavelength resonance rod 54, and all radiation ultrasonic waves generated by the vibration are focused on a straight line 57 by focusing direction converters 56a and 56b. Also, the radiated sound waves from the front and back sides of the fringe mode diaphragm 51 are in the same phase on the straight line 57, respectively.
And the positional relationship between the focusing direction converters 56a and 56b.

【0004】従って、前記の直線57上には図17に示す
ような強力な線集束音場が形成され、同直線57の位置に
湿潤させた物体の表面を置くとその水分が瞬間的に霧化
され、その過程で物体の表面に付着した汚れも除去され
る。また、霧化された水分をバキューム方式で除去する
と乾燥も同時に行わせることができ、更に前記の強力音
場を利用して微細加工の分野にまで用途を拡げることも
可能になる。
Accordingly, a strong line-focused sound field as shown in FIG. 17 is formed on the straight line 57, and when the surface of a wet object is placed at the position of the straight line 57, the moisture instantaneously becomes mist. And, in the process, dirt attached to the surface of the object is also removed. In addition, when the atomized water is removed by a vacuum method, drying can be performed at the same time, and the use of the above-mentioned strong sound field can be applied to the field of fine processing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図16に示
した集束超音波発生装置では、その構造上、洗浄面等に
対して縞モード振動板51が垂直になり、その両側に集束
方向変換器56a,56bを配置させるために装置全体が大型
化し、また音源振動系55が側方から縞モード振動板51に
連結されるために平面的な占有サイズも大きくなる。更
に、縞モード振動板51から形成集束音場までの超音波の
伝播距離が長くなり、音波の歪や拡散が生じやすく、結
果的に集束音場において音圧の低下を招くという問題も
ある。
By the way, in the focused ultrasonic generator shown in FIG. 16, due to its structure, the stripe mode diaphragm 51 is perpendicular to the cleaning surface and the like, and the focusing direction converters are provided on both sides thereof. The arrangement of the devices 56a and 56b increases the size of the entire apparatus, and the sound source vibration system 55 is connected to the striped mode diaphragm 51 from the side, so that the planar occupation size also increases. Further, there is a problem that the propagation distance of the ultrasonic wave from the stripe mode diaphragm 51 to the formed focused sound field becomes long, and the distortion and diffusion of the sound wave are apt to occur. As a result, the sound pressure is reduced in the focused sound field.

【0006】そこで、本発明は、前記の問題点に鑑み
て、装置全体の小型化が図れ、超音波の伝播距離を短く
して効率良く集束させることでより強力な集束音場が得
られる集束超音波発生装置を提供することを目的として
創作された。
In view of the above-mentioned problems, the present invention can reduce the size of the entire apparatus, shorten the ultrasonic wave propagation distance, and efficiently focus the beam, thereby obtaining a stronger focused sound field. It was created to provide an ultrasonic generator.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、集束超音波発
生装置において、中心に振動駆動源が取付けられた帯状
の縞モード振動板と、前記縞モード振動板の長手方向に
沿って同板の両側部から上側の空間を覆うと共に前記縞
モード振動板の長手方向中心線との対向領域に一定幅の
開口部を構成し、且つその内面を、前記縞モード振動板
の板面から垂直方向に進行する超音波が反射し、その反
射波が前記縞モード振動板で反射して前記開口部の外側
で集束する条件を満たす焦点距離の放物面で形成した反
射板と、前記縞モード振動板と前記反射板で構成される
内部空間を前記縞モード振動板の屈曲振動時の各節線に
沿って区分する各隔離板とからなることを特徴とした集
束超音波発生装置に係る。
According to the present invention, there is provided a focused ultrasonic generator comprising: a band-shaped stripe mode vibration plate having a vibration driving source mounted at the center; and a plate along the longitudinal direction of the stripe mode vibration plate. And an opening having a constant width in a region facing the center line in the longitudinal direction of the fringe mode diaphragm, and the inner surface thereof is formed in a direction perpendicular to the plate surface of the fringe mode diaphragm. A reflecting plate formed of a paraboloid having a focal length that satisfies a condition that reflected ultrasonic waves are reflected by the fringe mode vibration plate and converge outside the opening, and the fringe mode vibration The present invention relates to a focused ultrasonic generator, comprising: a plate; and separators each of which divides an internal space formed by the reflection plate along each nodal line of the fringe mode diaphragm during bending vibration.

【0008】帯状の縞モード振動板の中心を振動駆動源
で正弦的に駆動させると、縞モード振動板が屈曲振動し
てその長手方向に一定の屈曲定在波が生じる。そして、
その屈曲振動時の各節線間の振動によってその領域から
超音波が放射されるが、隔離板は各節線間の空間を隔離
し、個々に生じている屈曲振動部分から発生する超音波
の散乱と干渉を無くして振動部分の板面に垂直な方向に
のみ超音波を進行・伝播させる。一方、各隔離板の間を
伝播した超音波はその区間に対応した反射板の内面で反
射するが、反射板の内面には、その反射波が縞モード振
動板で再反射した際に反射板の開口部の外側で集束せし
められるように焦点距離を設定された放物面が形成され
ており、縞モード振動板の各屈曲振動部分から発生した
超音波は反射板の開口部の外側において強力な線集束音
場を形成する。
When the center of the band-shaped stripe mode diaphragm is sinusoidally driven by the vibration driving source, the stripe mode diaphragm bends and vibrates to generate a constant bending standing wave in the longitudinal direction. And
Ultrasonic waves are radiated from the area by the vibration between the nodal lines at the time of the bending vibration, but the separator separates the space between the nodal lines, and the ultrasonic wave generated from the bending vibration part generated individually Ultrasonic waves travel and propagate only in a direction perpendicular to the plate surface of the vibrating part without scattering and interference. On the other hand, the ultrasonic wave that has propagated between the separators is reflected by the inner surface of the reflector corresponding to the section, but the inner surface of the reflector has an opening when the reflected wave is reflected again by the stripe mode diaphragm. A parabolic surface whose focal length is set so that it can be focused outside the part is formed, and ultrasonic waves generated from each bending vibration part of the stripe mode diaphragm are strong lines outside the aperture of the reflector. Form a focused sound field.

【0009】ところで、縞モード振動板の各屈曲振動部
分から発生する超音波には、反射板の内面で反射するこ
となく直接開口部を通過してしまうものもある。その場
合、直接開口部を通過した超音波が前記の線集束音場に
集束された超音波と逆位相になっていると、線集束音場
での音圧を低下させる原因となる。その問題に対して
は、反射板の放物面が与える焦点距離を、前記反射板の
開口部に対向する縞モード振動板の領域から直接的に前
記開口部を通過する超音波と反射を経て前記開口部の外
側で集束せしめられる超音波とがその集束線上で同位相
となるように設定することで解消させることが可能であ
る。
Meanwhile, some ultrasonic waves generated from each bending vibration portion of the stripe mode diaphragm pass directly through the opening without being reflected by the inner surface of the reflector. In this case, if the ultrasonic wave directly passing through the opening has an opposite phase to the ultrasonic wave focused on the line-focused sound field, the sound pressure in the line-focused sound field may be reduced. To solve the problem, the focal length given by the parabolic surface of the reflector is changed from the area of the stripe mode diaphragm facing the opening of the reflector through ultrasonic waves and reflection passing directly through the opening. It can be eliminated by setting the ultrasonic waves focused outside the opening to have the same phase on the focused line.

【0010】次に、前記の装置では、縞モード振動板が
屈曲定在波状態で振動しているため、各隔離板の間から
出て線集束せしめられた超音波は、各隔離板の区間に対
応する隣合う部分同志で逆位相の関係になっている。こ
のことは、集束超音波が区間の継なぎ目部分で相互に干
渉し合い、平均的音圧を低下させる要因となる。換言す
れば、集束超音波は各区間で同位相になっている方がよ
り強い平均的音圧が得られることになる。
Next, in the above-mentioned apparatus, since the fringe mode diaphragm vibrates in a bending standing wave state, the ultrasonic waves emitted from between the separators and focused are corresponding to the sections of the respective separators. Adjacent parts have opposite phase relationships. This causes the focused ultrasonic waves to interfere with each other at a joint portion of the section, which causes a reduction in average sound pressure. In other words, a stronger average sound pressure is obtained when the focused ultrasonic waves have the same phase in each section.

【0011】この問題については、前記の集束超音波発
生装置において、(λa/4)×奇数[但し、λaは縞モー
ド振動板が発生させる超音波の波長]だけ異なる焦点距
離を有する放物面で構成された2種の区分反射板を、そ
れらの焦点位置が同一線上になるように、各隔離板間の
区間に交互に配設させて反射板全体を構成することによ
り解消できる。即ち、縞モード振動板が発生させた超音
波の伝播距離を隣合う区間同志で(λa/2)×整数倍だ
けズラせることにより、線上の集束超音波を全て同位相
にすることが可能になる。
Regarding this problem, in the above-mentioned focused ultrasonic generator, a parabolic surface having a focal length different by (λa / 4) × odd number, where λa is the wavelength of the ultrasonic wave generated by the stripe mode diaphragm. Can be solved by alternately arranging the two types of divided reflectors constituted in the section between the separators so that their focal positions are on the same line to constitute the entire reflector. In other words, by shifting the propagation distance of the ultrasonic waves generated by the stripe mode diaphragm by (λa / 2) × integer times between adjacent sections, it becomes possible to make all the focused ultrasonic waves on the line have the same phase. Become.

【0012】ところで、この同位相型の集束超音波発生
装置においても、前記のように直接開口部を通過してし
まう超音波による音圧低下の問題があるが、双方の種類
の区分反射板で集束線上での同位相性を確保させること
は不可能であるため、いずれかの種類の区分反射板に関
してのみその条件を確保させておけばよい。
By the way, in this in-phase type focused ultrasonic generator, there is also a problem that the sound pressure is reduced by the ultrasonic wave directly passing through the opening as described above. Since it is impossible to ensure the same phase on the converging line, the condition only needs to be ensured for any type of segmented reflector.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の「集束超音波発生
装置」の実施形態を、図1から図15を用いて詳細に説
明する。尚、ここでは、集束線上の超音波が隣合う区間
同志で逆位相になる場合(実施形態1)と同位相になる場
合(実施形態2)に分けて説明する。 《実施形態1;(逆位相型)》この実施形態に係る集束超
音波発生装置の構造は図2(側面図)と図3(図2のQ-Q
矢視断面)に示される。各図において、1は縞モード振動
板、2a,2bは反射板、3は隔離板、55は従来技術で用いた
ものと同様のボルト締めランジュバン型振動子52と振幅
用のエキスポネンシャルホーン53と1波長共振棒54から
なる音源振動系である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the "focused ultrasonic generator" of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. Here, the case where the ultrasonic waves on the convergence line have opposite phases in adjacent sections (Embodiment 1) and the case where they are in phase (Embodiment 2) will be described separately. << Embodiment 1; (opposite phase type) >> FIGS. 2 (side view) and 3 (QQ of FIG. 2) show the structure of the focused ultrasonic generator according to this embodiment.
(A cross-section in the direction of the arrow). In each figure, 1 is a fringe mode diaphragm, 2a and 2b are reflectors, 3 is a separator, 55 is a bolted Langevin type vibrator 52 and an exponential horn 53 for amplitude similar to those used in the prior art. And a one-wavelength resonance rod 54.

【0014】ここに、縞モード振動板1はチタン合金製
の帯状平板であって、その板面の中心に1波長共振棒54
が垂直に取付けられており、ボルト締めランジュバン型
振動子52が駆動せしめられることによって、図2に示す
ように屈曲振動して長手方向に屈曲定在波を生じさせ
る。
Here, the stripe mode diaphragm 1 is a band-shaped flat plate made of a titanium alloy, and a one-wavelength resonance rod 54 is provided at the center of the plate surface.
Are vertically mounted, and the bolted Langevin type vibrator 52 is driven to bend and vibrate as shown in FIG. 2 to generate a bending standing wave in the longitudinal direction.

【0015】一方、反射板2a,2bはアクリル製の板材か
らなり、縞モード振動板1の長手方向に沿って同板1の両
側部から上側の空間を覆うと共に、縞モード振動板1の
長手方向中心線との対向領域に一定幅の開口部4を構成
している。また、隔離板3は反射板2a,2bと同様にアクリ
ル製の板材からなり、縞モード振動板1と反射板2a,2bと
の間に構成される空間を区分する態様で反射板2a,2bの
内面側に取付けられているが、その区分間隔は縞モード
振動板1が屈曲振動した状態における各節線5の間隔に設
定されており、各隔離板3の下端面が縞モード振動板1の
各節線5に近接して対向せしめられている。
On the other hand, the reflection plates 2a and 2b are made of acrylic plate material, and cover the upper space from both sides of the stripe mode diaphragm 1 along the longitudinal direction of the stripe mode diaphragm 1, An opening 4 having a constant width is formed in a region facing the direction center line. In addition, the separator 3 is made of an acrylic plate material like the reflectors 2a and 2b, and the reflectors 2a and 2b are arranged so as to divide the space formed between the stripe mode diaphragm 1 and the reflectors 2a and 2b. The separation interval is set to the interval between the nodal lines 5 in a state where the striped mode diaphragm 1 is flexurally vibrated, and the lower end face of each separator 3 is set to the striped mode diaphragm 1 In the vicinity of each of the nodal lines 5.

【0016】次に、この実施形態に係る集束超音波発生
装置の動作と反射板2a,2bの詳細な構成を解説する。先
ず、ランジュバン型振動子52によって縞モード振動板1
の中心が正弦的に駆動されると、図4に示すように、縞
モード振動板1は屈曲定在波状態になって各節線5で区切
られた表面区間から超音波を発生させる。その場合、超
音波は特定の角度α(cosα=λa/λp:但し、λaは音
波の波長、λpは屈曲波の波長)の2方向に放射される
が、図2のように各隔離板3が各節線5に対応させて設け
られているため、各区間の振動面から放射される超音波
はそれぞれ干渉することなく独立にz軸方向へのみ伝播
する。但し、隣合う区間の振動面が放射する超音波は、
縞モード振動板1が屈曲定在波状態で振動しているため
に相互に逆位相の関係になる。
Next, the operation of the focused ultrasonic generator according to this embodiment and the detailed configuration of the reflectors 2a and 2b will be described. First, a fringe mode diaphragm 1 by a Langevin type vibrator 52 is used.
When the center is driven sinusoidally, as shown in FIG. 4, the striped mode diaphragm 1 is in a bending standing wave state, and generates ultrasonic waves from the surface section divided by each node line 5. In this case, the ultrasonic wave is radiated in two directions of a specific angle α (cos α = λa / λp: where λa is the wavelength of the sound wave and λp is the wavelength of the bending wave), but as shown in FIG. Are provided corresponding to the nodal lines 5, so that the ultrasonic waves radiated from the vibrating surface of each section independently propagate only in the z-axis direction without interference. However, the ultrasonic wave radiated by the vibrating surface of the adjacent section is
Since the fringe mode diaphragm 1 vibrates in a bending standing wave state, the diaphragm mode diaphragms 1 have opposite phases to each other.

【0017】そして、各区間における超音波はz軸方向
へ伝播して反射板2a,2bの内面で反射されることになる
が、図1は反射板2a,2bの形状と縞モード振動板1に対す
る相対的位置関係及び超音波の伝播経路を模式的に示
す。尚、図1は、図4における中央部分の区間をz軸及
びy軸を含む断面をとってx軸方向から見た場合の縞モ
ード振動板1と反射板2a,2bの断面図であり、x軸方向に
関しては全ての区間で同一の断面になることから図3に
対応するものでもある。図1に示すように、反射板2a,2
b(この実施形態では太い実線a1-a2,a3-a4で示す)の
内面は縞モード振動板1の両側部から上側の空間を覆う
放物面として構成されており、区間の振動面からz軸方
向へ伝播する超音波(この実施形態では細い実線で示す)
を焦点Fへ集束せしめるように反射させる。しかし、焦
点Fへ向かう超音波は、縞モード振動板1が存在するた
めにその表面に入射角(π/2−θ)で入射した後に同一
角度の反射角で反射され、その反射波がy軸に関する鏡
像焦点に相当する点Fmに集束せしめられる。
The ultrasonic waves in each section propagate in the z-axis direction and are reflected by the inner surfaces of the reflectors 2a and 2b. FIG. 1 shows the shapes of the reflectors 2a and 2b and the stripe mode diaphragm 1 2 schematically shows a relative positional relationship with respect to the ultrasonic wave and a propagation path of an ultrasonic wave. FIG. 1 is a cross-sectional view of the stripe mode diaphragm 1 and the reflectors 2a and 2b when a section of the center portion in FIG. 4 is taken along a cross-section including the z-axis and the y-axis and viewed from the x-axis direction. In the x-axis direction, the section is the same in all sections, and therefore corresponds to FIG. As shown in FIG. 1, the reflection plates 2a, 2
The inner surface of b (shown by thick solid lines a1-a2, a3-a4 in this embodiment) is configured as a paraboloid that covers the upper space from both sides of the striped mode diaphragm 1, and is z Ultrasound propagating in the axial direction (shown by a thin solid line in this embodiment)
Is reflected so as to be focused on the focal point F. However, since the ultrasonic wave directed to the focal point F is incident on the surface of the ultrasonic wave at an incident angle (π / 2−θ) due to the presence of the fringe mode diaphragm 1, it is reflected at the same angle of reflection, and the reflected wave is y. It is focused on a point Fm corresponding to the mirror image focus about the axis.

【0018】一方、反射板2a,2bには開口部4(図1では
a2とa3の間に相当)が形成されており、縞モード振動
板1で反射された超音波はその開口部4を通過して点Fm
において強力な集束音場を形成する。従って、反射板2
a,2bの放物面の焦点距離(PF間=fd)はそのy軸に関
する鏡像焦点Fmが開口部4の外側になるように設定され
ており、また開口部4は区間の振動面で発生して反射板2
a,2bと縞モード振動板1の表面で反射した超音波の殆ど
を通過させるだけの幅を有している。
On the other hand, an opening 4 (corresponding to between a2 and a3 in FIG. 1) is formed in the reflection plates 2a and 2b, and the ultrasonic wave reflected by the stripe mode diaphragm 1 passes through the opening 4 Passing point Fm
Form a strong focused sound field at Therefore, reflector 2
The focal lengths of the paraboloids a and 2b (between PF and fd) are set such that the mirror image focal point Fm about the y-axis is outside the aperture 4, and the aperture 4 is generated on the vibration surface of the section. And reflector 2
a, 2b and a width enough to pass most of the ultrasonic waves reflected on the surface of the stripe mode diaphragm 1.

【0019】ところで、図1において、振動面のy軸方
向に係るy1-y2,y3-y4で示される部分から発生する
超音波は前記のように点Fmに集束せしめられるが、y2
-y3の部分から発生した超音波は開口部4をそのまま通
過して点Fmに到達する。その場合、点Fmにおいて前者
の集束超音波と後者の超音波が逆位相の関係になると集
束音場の音圧が低下してしまう。従って、図1における
OFm間の距離と細い実線で示される反射波が点Fmへ到
達するまでの伝播距離の差が音波の波長λaの整数倍と
なる条件で反射板2a,2bの放物面の焦点距離fdを設定
し、集束超音波と開口部4を通過した超音波が点Fmにお
いて同位相となるようにしておく。
In FIG. 1, the ultrasonic waves generated from the portions indicated by y1-y2 and y3-y4 in the y-axis direction of the vibration surface are focused on the point Fm as described above.
The ultrasonic wave generated from the portion -y3 passes through the opening 4 as it is and reaches the point Fm. In that case, if the former focused ultrasonic wave and the latter ultrasonic wave have an opposite phase relationship at the point Fm, the sound pressure of the focused sound field will decrease. Therefore, under the condition that the difference between the distance between OFm in FIG. 1 and the propagation distance until the reflected wave shown by the thin solid line reaches the point Fm is an integral multiple of the wavelength λa of the sound wave, the paraboloid of the reflectors 2a and 2b is used. Is set so that the focused ultrasonic wave and the ultrasonic wave passing through the opening 4 have the same phase at the point Fm.

【0020】そして、以上に縞モード振動板1の隔離板3
で区分された1区間において集束超音波を得る動作原理
を説明したが、この実施形態に係る集束超音波発生装置
は図2に示したように各区間が縞モード振動板1の長手
方向に整列せしめられているために各区間で同様の原理
で集束超音波が形成され、図1の点Fmにおける紙面に
垂直な方向の軸(x'軸)に沿った一直線上に集束超音波
が得られる。但し、本実施形態では隣合う区間の振動面
が放射する超音波が相互に逆位相の関係になっているた
め、前記の一直線上に構成される集束超音波も隣合う区
間で逆位相になっている。
Then, as described above, the separator 3 of the stripe mode diaphragm 1
The principle of operation for obtaining focused ultrasound in one section divided by the above has been described. However, the focused ultrasound generator according to this embodiment has the sections aligned in the longitudinal direction of the striped mode diaphragm 1 as shown in FIG. As a result, a focused ultrasonic wave is formed in each section according to the same principle, and the focused ultrasonic wave is obtained on a straight line along an axis (x ′ axis) perpendicular to the paper surface at the point Fm in FIG. . However, in this embodiment, since the ultrasonic waves radiated by the vibrating surfaces of the adjacent sections have an opposite phase relationship to each other, the focused ultrasonic waves formed on the straight line also have the opposite phases in the adjacent sections. ing.

【0021】《実施形態2;(同位相型)》この実施形態
は、上記の実施形態1による集束超音波が隣合う区間で
逆位相になっているのに対し、同位相の集束超音波を得
ようとするものである。この実施形態に係る集束超音波
発生装置の構造は図5(側面図)と図6(図5のR-R矢視
断面)に示される。そして、この実施形態の装置は、隔
離板3'で区分される隣合う区間でλa/4だけ焦点距離
が異なる放物面を構成する2種類の反射板(2a',2b'),(6
a',6b')が適用され、且つ各反射板(2a',2b'),(6a',6b')
の放物面が同一位置に焦点を結ぶように隔離板3'を介し
て交互に組合わされている点に特徴がある。
<< Embodiment 2: (In-phase type) >> In this embodiment, while the focused ultrasonic waves according to the above-described Embodiment 1 are in opposite phases in the adjacent sections, the focused ultrasonic waves having the same phase are used. It is what we are trying to get. The structure of the focused ultrasonic generator according to this embodiment is shown in FIG. 5 (side view) and FIG. 6 (a cross section taken along line RR in FIG. 5). The apparatus according to this embodiment has two types of reflectors (2a ', 2b'), (6) which form a paraboloid whose focal length differs by λa / 4 in adjacent sections divided by the separator 3 '.
a ', 6b') is applied, and each reflector (2a ', 2b'), (6a ', 6b')
Are characterized in that they are alternately combined via a separator 3 ′ so that the paraboloids of the two focus on the same position.

【0022】その具体的構成を図1を用いて説明する
と、反射板2a',2b'の放物面は実施形態1の反射板2a,2b
(太い実線で示す)と同様に焦点距離fdを有するが、反
射板6a',6b'(太い点線で示す)の放物面はその焦点距離
fdよりλa/4だけ長い焦点距離になるように構成され
ており、反射板6a',6b'の開口部7(b2とb3の間に相当)内
に想定される放物面の頂点P'を反射板2a',2b'側の放物
面の頂点Pより上側へλa/4だけズラせて配置させて
いることにより、各反射板(2a',2b'),(6a',6b')の放物
面が同一位置Fに焦点を結ぶようになっている。
The specific configuration will be described with reference to FIG. 1. The paraboloids of the reflectors 2a 'and 2b' are the reflectors 2a and 2b of the first embodiment.
(Shown by a thick solid line) has a focal length fd, but the paraboloids of the reflectors 6a 'and 6b' (shown by a thick dotted line) have a focal length longer by λa / 4 than the focal length fd. The vertex P ′ of the paraboloid supposed in the opening 7 (corresponding to between b2 and b3) of the reflectors 6a ′ and 6b ′ is set to the paraboloid on the reflectors 2a ′ and 2b ′ side. Of the reflectors (2a ', 2b') and (6a ', 6b') are focused on the same position F by displacing them by λa / 4 above the vertex P of It has become.

【0023】このように、反射板(2a',2b'),(6a',6b')
を区間毎に交互に設けた場合、それらの区間で集束超音
波を得る基本的動作原理は実施形態1と同様であり、そ
れぞれ図1の点Fmに強力な集束音場を形成することに
なるが、前記のように焦点距離がλa/4だけ相違して
いるために双方の区間で得られる集束超音波の点Fmに
おける位相は同一になる。即ち、縞モード振動板1は屈
曲定在波の状態で振動しているために隣合う区間の振動
面が放射する超音波は相互に逆位相の関係になっている
が、反射板6a',6b'の適用区間における音波の伝播距離
は反射板2a',2b'の適用区間におけるそれよりもλa/2
だけ長くなり、その結果、両区間において点Fmに集束
せしめられた超音波の位相が同一になる。従って、この
実施形態の集束超音波発生装置によれば、図1の点Fm
における紙面に垂直な方向の軸(x'軸)に沿った一直線
上に、同一位相の集束超音波を連続的に構成させること
ができる。
Thus, the reflection plates (2a ', 2b'), (6a ', 6b')
Are alternately provided for each section, the basic operating principle of obtaining focused ultrasonic waves in those sections is the same as in the first embodiment, and a strong focused sound field is formed at the point Fm in FIG. However, since the focal lengths are different by λa / 4 as described above, the phases at the point Fm of the focused ultrasonic waves obtained in both sections are the same. That is, since the fringe mode diaphragm 1 is vibrating in the state of the bending standing wave, the ultrasonic waves emitted by the vibrating surfaces of the adjacent sections have a relationship of opposite phases to each other, but the reflection plate 6a ′, The propagation distance of the sound wave in the application section of 6b 'is λa / 2 longer than that in the application section of the reflectors 2a' and 2b '.
As a result, in both sections, the phases of the ultrasonic waves focused on the point Fm become the same. Therefore, according to the focused ultrasonic generator of this embodiment, the point Fm in FIG.
The focused ultrasonic waves having the same phase can be continuously formed on a straight line along an axis (x ′ axis) perpendicular to the plane of the drawing.

【0024】尚、図1に示すように、反射板6a',6b'の
焦点距離fdが長いため、その開口部7の幅(b2とb3の間)
は反射板2a',2b'の開口部4の幅(a2とa3の間)より狭くな
っているが、実施形態1の場合と同様に縞モード振動板
1のy2'-y3'の部分から発生した超音波は開口部7をそ
のまま通過して点Fmに到達して集束超音波の音圧の低
下を生じさせることになる。しかし、反射板2a',2b'側
で開口部4を直接通過する超音波と集束超音波の位相の
同一性を確保させていると、反射板6a',6b'側でそれを
確保させることは不可能である。従って、この実施形態
の場合には、何れか一方の区間でのみ直接通過する超音
波と集束超音波の位相の同一性を確保させることとし、
他方は無視せざるを得ない。
Since the focal length fd of the reflectors 6a 'and 6b' is long as shown in FIG. 1, the width of the opening 7 (between b2 and b3) is set.
Is smaller than the width (between a2 and a3) of the opening 4 of the reflectors 2a 'and 2b', but as in the first embodiment,
The ultrasonic wave generated from the portion y2'-y3 'of FIG. 1 passes through the opening 7 as it is, reaches the point Fm, and lowers the sound pressure of the focused ultrasonic wave. However, if the phases of the ultrasonic wave and the focused ultrasonic wave directly passing through the opening 4 are secured on the reflectors 2a 'and 2b' side, it is necessary to secure it on the reflectors 6a 'and 6b' side. Is impossible. Therefore, in the case of this embodiment, it is to ensure the same phase of the ultrasonic wave and the focused ultrasonic wave that directly pass only in any one section,
The other has to be ignored.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

実施形態1(逆位相型)について;音源振動系55として2
0kHz用のボルト締めランジュバン型振動子52(日本特
殊陶業製:D25540)と振幅拡大比約6のジュラルミン製エ
キスポネンシャルホーン53と1波長共振棒54を用い、縞
モード振動板1を[周波数:19.72kHz,幅:18.14
cm,長さ:31.00cm,厚さ:03.5cm,λa(音波の波
長):1.74cm,λp(振動板の屈曲波の波長):4.00c
m]の条件として振動させ、実施形態1の装置で集束超音
波を得ると共に集束音場付近の音場を測定した。
Embodiment 1 (out-of-phase type);
Using a bolted Langevin type vibrator 52 for 0 kHz (D25540 made by Nippon Tokuhoku Togyo Co., Ltd.), an exponential horn 53 made of duralumin with an amplitude expansion ratio of about 6 and a one-wavelength resonance rod 54, the fringe mode diaphragm 1 is [frequency: 19.72 kHz, width: 18.14
cm, length: 31.00 cm, thickness: 03.5 cm, λa (wavelength of sound wave): 1.74 cm, λp (wavelength of bending wave of diaphragm): 4.00 c
m], a focused ultrasonic wave was obtained with the apparatus of Embodiment 1, and a sound field near the focused sound field was measured.

【0026】その結果、図7から図9に示すような音圧
に係る実験データが得られた。先ず、図7は設計上の超
音波集束点に相当する点Fmを通るx'軸上の音圧分布を
示し、横軸にはz軸からの距離をとってある。同図か
ら、音圧の分布は隔離板3で区分された隣合う区間から
放射される超音波がx'軸上で逆位相の関係で隣接して
線集束するため、干渉によって縞モード振動板1の節線5
の間隔にほぼ対応した極大/極小が明瞭に現れる分布状
態になっていることが理解できる。尚、集束音場は縞モ
ード振動板1の長さとほぼ同じ範囲に形成されている。
As a result, experimental data on sound pressure as shown in FIGS. 7 to 9 was obtained. First, FIG. 7 shows a sound pressure distribution on the x 'axis passing through a point Fm corresponding to a designed ultrasonic focusing point, and the horizontal axis represents the distance from the z axis. From the figure, it can be seen that the sound pressure distribution is such that the ultrasonic waves radiated from adjacent sections divided by the separator 3 are line-focused adjacently on the x'-axis in an anti-phase relationship, so that the interference is caused by interference in the fringe mode diaphragm. Nodal line of 1 5
It can be understood that the distribution state is such that the maximum / minimum almost corresponding to the interval is clearly seen. The focused sound field is formed in a range substantially equal to the length of the stripe mode diaphragm 1.

【0027】図8は、図7中の点S1を通るy方向の音
圧分布を示し、横軸にはx'軸からの距離をとってあ
る。同図から、x'軸との交点で音圧がほぼ最大となる
分布状態になっており、縞モード振動板1の振動面から
の放射音波が集束していることが理解できる。図9は、
図7中の点S1を通るz方向の音圧分布を示し、横軸に
は設計上の音波の集束点Fmからのz軸方向の距離をと
ってある。同図から、音圧の最大値がほぼ設計上の集束
点で得られていることが理解でき、実際の装置では開口
部4から外側へ約1cm程度出た位置に最大音圧の線集束
音場が形成された。
FIG. 8 shows the sound pressure distribution in the y direction passing through the point S1 in FIG. 7, and the horizontal axis represents the distance from the x 'axis. From the figure, it can be understood that the sound pressure is substantially maximized at the intersection with the x ′ axis, and that the sound wave radiated from the vibration surface of the stripe mode diaphragm 1 is focused. FIG.
The sound pressure distribution in the z direction passing through the point S1 in FIG. 7 is shown, and the horizontal axis represents the distance in the z axis direction from the designed focal point Fm of the sound wave. From the figure, it can be understood that the maximum value of the sound pressure is obtained almost at the focusing point in the design. In the actual device, the line focused sound of the maximum sound pressure is located about 1 cm outward from the opening 4. A place was formed.

【0028】実施形態2(同位相型)について;音源振動
系55及び縞モード振動板1を実施形態1の場合と同一条
件として、実施形態2の装置で集束超音波を得ると共
に、集束音場付近の音場を測定した。
Second Embodiment (In-Phase Type): Under the same conditions as in the first embodiment, the sound source vibration system 55 and the fringe mode diaphragm 1 are used to obtain a focused ultrasonic wave by the apparatus of the second embodiment and a focused sound field. The nearby sound field was measured.

【0029】その結果、図10から図14に示すような
音圧に係る実験データが得られた。図10は、設計上の
超音波集束点に相当する点Fmを通るx'軸上の音圧分布
を示し、実施形態1に係る図7に対応するものである。
同図から、縞モード振動板1の振動面からの直接放射音
波と反射板6a,6bによる反射音波が点Fmに逆位相の関係
で入射する場合の音圧(例えば、図中の点S3)は、両音
波が点Fmに同位相の関係で入射する場合(例えば、図中
の点S2)と比較して約0.6倍の大きさになっている。
これは、前記の直接放射音波と反射音波が点Fmで干渉
して弱めあっていること、及び反射板6a,6bの開口部7が
反射板2a,2bの開口部4に比較してやや狭くなっており、
超音波の一部が内部にこもってしまうことに起因するも
のと考えられる。尚、実施形態1の場合の図7と比較す
ると、隣合う区間から放射される超音波をx'軸上で同
位相の関係にしているため、音圧の極大/極小の変化が
比較的小さく、滑らかな分布状態が得られている。
As a result, experimental data relating to sound pressure as shown in FIGS. 10 to 14 were obtained. FIG. 10 shows a sound pressure distribution on the x′-axis passing through a point Fm corresponding to a designed ultrasonic focusing point, and corresponds to FIG. 7 according to the first embodiment.
From the figure, the sound pressure when the direct radiated sound wave from the vibrating surface of the fringe mode diaphragm 1 and the reflected sound waves from the reflectors 6a and 6b enter the point Fm in an opposite phase relationship (for example, point S3 in the figure) Is about 0.6 times as large as when both sound waves enter the point Fm in the same phase relationship (for example, point S2 in the figure).
This is because the direct radiated sound wave and the reflected sound wave interfere with each other at the point Fm and are weakened, and the opening 7 of the reflectors 6a and 6b is slightly narrower than the opening 4 of the reflectors 2a and 2b. And
It is considered that a part of the ultrasonic wave is trapped inside. Compared with FIG. 7 in the case of the first embodiment, since the ultrasonic waves radiated from the adjacent sections have the same phase relationship on the x ′ axis, the change in the maximum / minimum sound pressure is relatively small. And a smooth distribution state is obtained.

【0030】図11及び図12は、それぞれ図10にお
ける点S2及び点S3を通るy軸方向の音圧分布を示し、
実施形態1に係る図8に対応するものである。何れの結
果もx'軸との交点付近で音圧がほぼ最大になる分布に
なっており、実施形態1の場合と同様に縞モード振動板
1の振動面からの放射音波が集束していることが理解で
きる。図13及び図14は、それぞれ図10における点
S2及び点S3を通るz軸方向の音圧分布を示し、実施形
態1に係る図9に対応するものである。何れの結果も音
圧の最大値がほぼ設計上の集束点で得られていることが
理解でき、実施形態1の場合と同様に開口部4から外側
へ約1cm程度出た位置に最大音圧の線集束音場が形成さ
れた。
FIGS. 11 and 12 show the sound pressure distribution in the y-axis direction passing through the points S2 and S3 in FIG. 10, respectively.
This corresponds to FIG. 8 according to the first embodiment. Each result has a distribution in which the sound pressure is almost maximum near the intersection with the x 'axis, and the stripe mode diaphragm is similar to the case of the first embodiment.
It can be understood that the radiated sound waves from the vibrating surface 1 are focused. FIGS. 13 and 14 show the sound pressure distribution in the z-axis direction passing through the points S2 and S3 in FIG. 10, respectively, and correspond to FIG. 9 according to the first embodiment. In each case, it can be understood that the maximum value of the sound pressure is substantially obtained at the focal point of the design. As in the case of the first embodiment, the maximum sound pressure is about 1 cm outward from the opening 4. A line-focused sound field was formed.

【0031】集束音場の音圧と供給電力について;上記
の各実施形態の場合に関し、線集束音場の音圧とランジ
ュバン型振動子52への供給電力の関係を測定した結果を
図15に示す。同図における○印のプロットは実施形態
1の場合、□印のプロットは実施形態2の場合であり、
何れの場合も音圧は供給電力の約1/2乗に比例してい
ることが理解できる。従来技術に示した集束超音波発生
装置では、供給電力が約100[W]以上になると音圧が
飽和してしまう傾向を生じたが、実施形態1と2の装置
では供給電力が200[W]になっても比例関係が保たれ
ている。その理由は、実施形態の装置では縞モード振動
板1から超音波集束点までの音波の伝播距離が短いた
め、音波の伝播に伴う歪や拡散が少なくなっているから
であると考えられる。
FIG. 15 shows the results of measuring the relationship between the sound pressure of the focused sound field and the power supplied to the Langevin-type vibrator 52 in each of the above embodiments. Show. In the same figure, the plots marked with ○ are for the first embodiment, the plots marked with □ are for the second embodiment,
In any case, it can be understood that the sound pressure is proportional to about 1/2 power of the supplied power. In the focused ultrasonic generator shown in the related art, the sound pressure tends to be saturated when the supply power is about 100 [W] or more. However, in the apparatuses of Embodiments 1 and 2, the supply power is 200 [W]. ], The proportional relationship is maintained. It is considered that the reason is that in the device of the embodiment, the propagation distance of the sound wave from the striped mode diaphragm 1 to the ultrasonic focus point is short, so that distortion and diffusion accompanying the propagation of the sound wave are reduced.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の「集束超音波発生装置」は、以上
の構成を有していることにより、次のような効果を奏す
る。請求項1及び3の発明は、装置全体の小型化を図
り、超音波の伝播距離を短くして効率良く集束させるこ
とでより強力な線集束音場を得ることを可能にする。特
に、請求項3の発明は、請求項1の発明ではその構造か
ら隣合う区間での線集束した音波同志が逆位相の関係に
なって相互干渉によって音圧の極大/極小が大きくなる
が、隣合う区間での線集束した超音波を同位相にするこ
とで、滑らかな分布状態で平均的に強力な音場を実現す
る。請求項2の発明は、縞モード振動板から開口部を直
接通過した超音波と集束せしめられた超音波とが同位相
になるようにして音圧の低下を防止する。請求項4の発
明は、請求項3の発明に請求項2の発明を適用するに際
し、何れか一方の区間でのみ請求項2の発明が適用され
れば足りることを明らかにする。
The "focused ultrasonic generator" of the present invention has the following effects due to the above configuration. According to the first and third aspects of the present invention, it is possible to obtain a stronger line-focused sound field by reducing the size of the entire apparatus, shortening the propagation distance of the ultrasonic waves, and efficiently focusing the ultrasonic waves. In particular, according to the third aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the line-focused sound waves in adjacent sections have an opposite phase relationship due to the structure thereof, and the maximum / minimum sound pressure increases due to mutual interference. By making the line-focused ultrasonic waves in adjacent sections have the same phase, a powerful sound field is realized on average in a smooth distribution state. According to the second aspect of the present invention, the ultrasonic wave directly passing through the opening from the stripe mode diaphragm and the focused ultrasonic wave have the same phase to prevent a decrease in sound pressure. The invention of claim 4 clarifies that when the invention of claim 2 is applied to the invention of claim 3, it is sufficient that the invention of claim 2 is applied to only one of the sections.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の「集束超音波発生装置」の各実施形態に
係る反射板の形状と縞モード振動板に対する相対的位置
関係及び超音波の伝播経路を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a shape of a reflector, a relative positional relationship with respect to a stripe mode diaphragm, and a propagation path of an ultrasonic wave according to each embodiment of the “focused ultrasonic generator” of the present invention.

【図2】実施形態1の集束超音波発生装置の側面図であ
る。
FIG. 2 is a side view of the focused ultrasonic generator according to the first embodiment.

【図3】図2におけるQ-Q矢視断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line QQ in FIG. 2;

【図4】縞モード振動板が屈曲振動した状態で節線間の
振動面が発生させる超音波の放射態様を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a radiation mode of an ultrasonic wave generated by a vibration plane between nodal lines in a state where the fringe mode diaphragm is flexibly vibrated.

【図5】実施形態2の集束超音波発生装置の側面図であ
る。
FIG. 5 is a side view of the focused ultrasonic generator according to the second embodiment.

【図6】図5におけるR-R矢視断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along the line RR in FIG. 5;

【図7】実施形態1に関し、図1で設計上の超音波集束
点に相当する点Fmを通るx'軸上の音圧分布をz軸から
の距離との関係で示したグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a sound pressure distribution on an x ′ axis passing through a point Fm corresponding to a designed ultrasonic focusing point in FIG. 1 in relation to the distance from a z axis in the first embodiment.

【図8】図7中の点S1を通るy方向の音圧分布をx'軸
からの距離との関係で示したグラフである。
8 is a graph showing the sound pressure distribution in the y direction passing through a point S1 in FIG. 7 in relation to the distance from the x 'axis.

【図9】図7中の点S1を通るz方向の音圧分布を設計
上の超音波集束点に相当する点Fmを基準にしたz軸方
向の距離との関係で示したグラフである。
9 is a graph showing a relationship between a sound pressure distribution in the z direction passing through a point S1 in FIG. 7 and a distance in the z axis direction based on a point Fm corresponding to a designed ultrasonic focusing point.

【図10】実施形態2に関し、図1で設計上の超音波集
束点に相当する点Fmを通るx'軸上の音圧分布をz軸か
らの距離との関係で示したグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a sound pressure distribution on an x ′ axis passing through a point Fm corresponding to a designed ultrasonic focusing point in FIG. 1 in relation to a distance from a z axis in the second embodiment.

【図11】図10における点S2を通るy軸方向の音圧
分布をx'軸からの距離との関係で示したグラフであ
る。
11 is a graph showing a sound pressure distribution in a y-axis direction passing through a point S2 in FIG. 10 in relation to a distance from an x ′ axis.

【図12】図10における点S3を通るy軸方向の音圧
分布をx'軸からの距離との関係で示したグラフであ
る。
12 is a graph showing a sound pressure distribution in a y-axis direction passing through a point S3 in FIG. 10 in relation to a distance from an x 'axis.

【図13】図10における点S2を通るz方向の音圧分
布を設計上の超音波集束点に相当する点Fmを基準にし
たz軸方向の距離との関係で示したグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a sound pressure distribution in the z direction passing through a point S2 in FIG. 10 in relation to a distance in the z axis direction with reference to a point Fm corresponding to a designed ultrasonic focusing point.

【図14】図10における点S3を通るz方向の音圧分
布を設計上の超音波集束点に相当する点Fmを基準にし
たz軸方向の距離との関係で示したグラフである。
14 is a graph showing the sound pressure distribution in the z direction passing through a point S3 in FIG. 10 in relation to the distance in the z axis direction with reference to a point Fm corresponding to a designed ultrasonic focusing point.

【図15】線集束音場の音圧とランジュバン型振動子へ
の供給電力の関係を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a relationship between a sound pressure of a line focusing sound field and power supplied to a Langevin type vibrator.

【図16】従来技術における超音波集束装置の原理的概
略構成図である。
FIG. 16 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional ultrasonic focusing apparatus in principle.

【図17】線集束音場の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a line focusing sound field.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51…縞モード振動板、2a,2b,2a',2b',6a,6b…反射
板、3,3'…隔離板、4,7…開口部、5…節線、52…ボルト
締めランジュバン型振動子、53…エキスポネンシャルホ
ーン、54…1波長共振棒、55…音源振動系、56a,56b…
集束方向変換器、57…直線(集束音場)。
1,51… Striped mode diaphragm, 2a, 2b, 2a ′, 2b ′, 6a, 6b… Reflector, 3,3 ′… Separator, 4,7… Opening, 5… Nodal, 52… Bolt tightening Langevin type vibrator, 53: Exponential horn, 54: One-wavelength resonance rod, 55: Sound source vibration system, 56a, 56b ...
Focusing direction changer, 57 ... straight line (focusing sound field).

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 集束超音波発生装置において、中心に振
動駆動源が取付けられた帯状の縞モード振動板と、前記
縞モード振動板の長手方向に沿って同板の両側部から上
側の空間を覆うと共に前記縞モード振動板の長手方向中
心線との対向領域に一定幅の開口部を構成し、且つその
内面を、前記縞モード振動板の板面から垂直方向に進行
する超音波が反射し、その反射波が前記縞モード振動板
で反射して前記開口部の外側で集束する条件を満たす焦
点距離の放物面で形成した反射板と、前記縞モード振動
板と前記反射板で構成される内部空間を前記縞モード振
動板の屈曲振動時の各節線に沿って区分する各隔離板と
からなることを特徴とした集束超音波発生装置。
In a focused ultrasonic generator, a band-shaped striped mode vibration plate having a vibration driving source attached to the center thereof, and a space above both sides of the plate along a longitudinal direction of the striped mode vibration plate are defined. An opening having a fixed width is formed in a region opposed to the longitudinal center line of the stripe mode diaphragm while covering the same, and an ultrasonic wave traveling vertically from the plate surface of the stripe mode diaphragm is reflected on the inner surface thereof. A reflection plate formed of a paraboloid having a focal length satisfying a condition that the reflected wave is reflected by the stripe mode diaphragm and converged outside the opening, the stripe mode diaphragm and the reflector. A focused ultrasonic generator, comprising: a separator partitioning an internal space along each nodal line during bending vibration of the striped mode diaphragm.
【請求項2】 反射板の放物面が与える焦点距離を、前
記反射板の開口部に対向する縞モード振動板の領域から
直接的に前記開口部を通過する超音波と反射を経て前記
開口部の外側で集束せしめられる超音波とがその集束線
上で同位相となるように設定した請求項1の集束超音波
発生装置。
2. A focal length given by a parabolic surface of a reflector is changed from an area of the stripe mode diaphragm facing the opening of the reflector by ultrasonic waves passing directly through the opening and reflected by the aperture. 2. The focused ultrasound generator according to claim 1, wherein the ultrasound focused on the outside of the section is set to have the same phase on its focusing line.
【請求項3】 請求項1の集束超音波発生装置におい
て、(λa/4)×奇数[但し、λaは縞モード振動板が発
生させる超音波の波長]だけ異なる焦点距離を有する放
物面で構成された2種の区分反射板を、それらの焦点位
置が同一線上になるように、各隔離板間の区間に交互に
配設させて反射板全体を構成した集束超音波発生装置。
3. The focused ultrasonic generator according to claim 1, wherein the paraboloids have focal lengths different by (λa / 4) × odd number, where λa is the wavelength of the ultrasonic wave generated by the stripe mode diaphragm. A focused ultrasonic generator in which two kinds of configured divided reflectors are alternately arranged in a section between respective separators such that their focal positions are on the same line, thereby constituting the entire reflector.
【請求項4】 何れか一方の種類の区分反射板が設けら
れる各区間において、前記区分反射板の開口部に対向す
る縞モード振動板の領域から直接的に前記開口部を通過
する超音波と反射を経て前記開口部の外側で集束せしめ
られる超音波とがその集束線上で同位相となるように設
定した請求項3の集束超音波発生装置。
4. In each section where any one type of segmented reflector is provided, an ultrasonic wave directly passing through the opening from a region of the striped mode diaphragm facing the opening of the segmented reflector is provided. 4. The focused ultrasonic generator according to claim 3, wherein the ultrasonic waves focused outside the opening through reflection are set to have the same phase on the focusing line.
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