JP4145412B2

JP4145412B2 - 超音波振動素子

Info

Publication number: JP4145412B2
Application number: JP09277899A
Authority: JP
Inventors: 奨藤原; 登興野
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000287297A

Description

【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。
【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。
【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１０２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１０４ａ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。
【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。
【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、２０４はステンレス等の金属から成る平板状の振動子、２０５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。
【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２０６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。
【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２１０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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００１６】
【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、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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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２０ｋＨｚ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）
【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。
【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。
【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１００Ｈｚ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。
【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２ｅ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ＪＩＳ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２ａ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２０ｋＨｚ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。
【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。
【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。
【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。
【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１０ａ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１０ｄＢ以上高くなる。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１０ａから外部に出力される。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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２６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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００５２】
この発明によれば、１２０〜１８０（ｋｇ／ｍ^３）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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【図３】図２中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図１０】従来の超音波振動素子における音響特性図である。
【符号の説明】
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、１０ｂ下部開口。

Claims

平板状の振動子と、該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、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、
上記防振部材は、１２０〜１８０（ｋｇ／ｍ ³ ）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形成され、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超音波振動素子。
平板状の振動子と、該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、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、
上記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超音波振動素子。
平板状の振動子と、該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、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
上記ホーン形開口部を発泡部材で形成していることを特徴とする超音波振動素子。
平板状の振動子と、該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、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
上記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ことを特徴とする超音波振動素子。
平板状の振動子と、該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、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、上記振動子及び上記圧電素子を支持する台座とを備え、
上記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超音波振動素子。