JP6248290B2 - 集束超音波発生装置 - Google Patents
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Description
(1) 本発明の一態様に係る集束超音波発生装置は、振動子と、振動板とを含み、前記振動子が前記振動板を振動させることにより発生した超音波を前記振動板から空間へと放射する超音波発生部と、第1の反射板と、第2の反射板とを含み、前記振動板から放射された超音波を前記第1の反射板及び前記第2の反射板により反射して線状に集束させる超音波反射部とを備える。前記第1の反射板は、前記振動板の主面に対向して配置され、且つ、前記振動板との間に形成される内側空間と対向する曲面反射面を有し、前記振動板の主面から前記曲面反射面に向かう方向の超音波を、前記曲面反射面から前記線状に集束される超音波の集束位置に向けて反射する。前記第2の反射板は、前記振動板の主面と前記曲面反射面との間で前記内側空間を仕切るように配置され、且つ、前記内側空間と対向する平面反射面を有し、前記振動板の主面から前記平面反射面に向かう方向の超音波を、前記平面反射面から前記内側空間に向けて反射する。前記振動子が前記振動板を縞状のモードで励振させると共に、前記振動板に発生するたわみ振動の腹の位置に合わせて前記第2の反射板が配置されている。
なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。また、以下の説明では、各構成要素を見易くするため、図面において構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
先ず、本発明の一実施形態として例えば図1に示す集束超音波発生装置1について説明する。
なお、図1は、集束超音波発生装置1の外観を示す斜視図である。また、図1中に示すx軸は、集束超音波発生装置1の幅方向を示し、図1中に示すy軸は、集束超音波発生装置1の奥行き方向を示し、図1中に示すz軸は、集束超音波発生装置1の高さ方向を示すものとする。
次に、超音波発生部2の構成について図1及び図2を参照して説明する。
なお、図2は、超音波発生部2の構成を示す斜視図である。
超音波発生部2では、図3(a)〜(c)に示すように、振動板5を縞状のモードで励振させる。
次に、超音波反射部3の構成について図1及び図4を参照して説明する。
なお、図4は、超音波反射部3の構成を示す断面図である。
ここで、第1の反射板8によって反射される超音波P1,P2の反射経路について、図5を参照して説明する。
なお、図5は、超音波P1,P2の反射経路を説明するための模式図である。また、図5中において、超音波P1の反射経路を破線で示し、超音波P2の反射経路を実線で示すものとする。
なお、本測定では、振動子4の駆動周波数を50.8kHzとし、振動板5として、寸法が86.5×167.5×2(単位:mm)のジュラルミン製の矩形板を用いた。この場合、振動板5に発生するたわみ振動の節の数は18本であり、各節の間隔dは9.57mmであった。
Claims (6)
- 振動子と、振動板とを含み、前記振動子が前記振動板を振動させることにより発生した超音波を前記振動板から空間へと放射する超音波発生部と、
第1の反射板と、第2の反射板とを含み、前記振動板から放射された超音波を前記第1の反射板及び前記第2の反射板により反射して線状に集束させる超音波反射部とを備え、
前記第1の反射板は、前記振動板の主面に対向して配置され、且つ、前記振動板との間に形成される内側空間と対向する曲面反射面を有し、前記振動板の主面から前記曲面反射面に向かう方向の超音波を、前記曲面反射面から前記線状に集束される超音波の集束位置に向けて反射し、
前記第2の反射板は、前記振動板の主面と前記曲面反射面との間で前記内側空間を仕切るように配置され、且つ、前記内側空間と対向する平面反射面を有し、前記振動板の主面から前記平面反射面に向かう方向の超音波を、前記平面反射面から前記内側空間に向けて反射し、
前記振動子が前記振動板を縞状のモードで励振させると共に、前記振動板に発生するたわみ振動の腹の位置に合わせて前記第2の反射板が配置されていることを特徴とする集束超音波発生装置。 - 前記曲面反射面は、前記振動板に発生するたわみ振動の節の位置に合わせて、凸状反射面と凹状反射面とが交互に並んで配置された構成を有し、
前記凸状反射面から前記集束位置に向けて反射される超音波の位相と、前記凹状反射面から前記集束位置に向けて反射される超音波の位相とが互いに同位相となるように、前記振動板の主面から前記凸状反射面までの距離と、前記振動板の主面から前記凹状反射面までの距離とが設定されていることを特徴とする請求項1に記載の集束超音波発生装置。 - 前記超音波反射部は、前記超音波を曲線状に集束させることを特徴とする請求項1又は2に記載の集束超音波発生装置。
- 前記第1の反射板は、前記振動板を挟んだ両側に配置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の集束超音波発生装置。
- 前記第2の反射板は、前記内側空間を挟んだ両側に配置されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の集束超音波発生装置。
- 前記超音波反射部は、前記内側空間の外側に配置された第3の反射板を含み、
前記第3の反射板は、前記曲面反射面で反射された超音波を前記集束位置とは異なる集束位置に向けて反射することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の集束超音波発生装置。
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