WO2012026319A1 - 超音波発生装置 - Google Patents

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WO2012026319A1
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ultrasonic
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三谷　彰宏
山本　浩誠
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株式会社村田製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0611—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
    • B06B1/0618—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile of piezo- and non-piezoelectric elements, e.g. 'Tonpilz'
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic generator that generates ultrasonic waves, and more particularly to an ultrasonic generator that can output ultrasonic waves of high sound pressure.
  • the ultrasonic wave is emitted from the ultrasonic generator, applied to the object to be measured, and the ultrasonic wave reflected from the object to be measured is detected by the ultrasonic microphone device, and the distance from the time it takes to detect the object to the object to be measured. Is a method of calculating
  • Patent Document 1 discloses an ultrasonic generator in which a piezoelectric vibrator is attached to a housing.
  • the device of Patent Document 1 is configured as an ultrasonic sensor device in which an ultrasonic generator and an ultrasonic microphone device are combined into one device.
  • a second piezoelectric vibrator that vibrates in the opposite phase to the first piezoelectric vibrator is provided for the purpose of canceling unnecessary vibration.
  • FIG. 8 shows an ultrasonic generator (ultrasonic sensor device) 500 disclosed in Patent Document 1.
  • a first piezoelectric vibrator 102 and a second piezoelectric vibrator 103 that vibrates in an opposite phase to the first piezoelectric vibrator 102 and cancels unnecessary vibration are attached to the housing 101. It consists of the structure made. Lead wires 104 are connected to the casing 101, the first piezoelectric vibrator 102, and the second piezoelectric vibrator 103, respectively. Further, the space in the casing 101 is filled with the flexible filler 105.
  • the ultrasonic generator of the present invention includes a frame having at least one of a groove and a through-hole formed in the central portion, and a flat plate-like first vibrator bonded to one main surface of the frame. And a plate-like second vibrator joined to the other main surface of the frame, and the first vibrator and the second vibrator vibrate in a buckling tuning fork vibration mode in which they vibrate in opposite phases.
  • the ultrasonic generator that emits ultrasonic waves and the main surface of the ultrasonic generator that is formed on at least one of the main surfaces of the ultrasonic generator and compresses the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic generator. And a first acoustic path through which the ultrasonic wave propagates in a direction along the line.
  • the ultrasonic generator of the present invention having the above-described configuration can take out ultrasonic waves having a uniform phase and high sound pressure, and can increase the output sound pressure. Therefore, when the ultrasonic generator of the present invention is used for distance measurement, the measurement result can be made more accurate and the measurable distance can be made longer.
  • the ultrasonic generator can be downsized according to the present invention. it can.
  • the first acoustic path may be provided on one side of the ultrasonic wave generating element or on both sides of the ultrasonic wave generating element. When provided on both sides, it is possible to synthesize and output the ultrasonic wave emitted from one main surface of the ultrasonic wave generating element and the ultrasonic wave emitted from the other main surface of the ultrasonic wave generating element In this case, the output sound pressure can be further increased.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an ultrasonic generator 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a cross-sectional view showing an ultrasonic generator 100 according to a first embodiment of the present invention, and shows a portion taken along a chain line XX in FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ultrasonic generator 1 used in an ultrasonic generator 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • It is explanatory drawing which shows the drive state of the ultrasonic generator 100 concerning 1st Embodiment of this invention.
  • It is sectional drawing which shows the ultrasonic generator 300 concerning 3rd Embodiment of this invention.
  • It is a disassembled perspective view which shows the ultrasonic generator 400 concerning 4th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 and 2 show an ultrasonic generator 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a chain line XX portion of FIG.
  • FIG. 3 shows the ultrasonic generator 1 used in the ultrasonic generator 100.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view.
  • the ultrasonic generator 100 includes an ultrasonic generator 1.
  • the ultrasonic wave generating element 1 includes a frame 2, a first bimorph type piezoelectric vibrator 3, and a second bimorph type piezoelectric vibrator 4.
  • the frame body 2 has a through hole 2a formed at the center.
  • the first bimorph piezoelectric vibrator 3 is bonded to the lower main surface of the frame 2 by an adhesive 5a
  • the second bimorph piezoelectric vibrator is attached to the upper main surface of the frame 2.
  • 4 is bonded by an adhesive 5b. That is, the through hole 2 a of the frame 2 has a structure closed by the first bimorph piezoelectric vibrator 3 and the second bimorph piezoelectric vibrator 4.
  • the ultrasonic generator 1 has a thickness of about 320 ⁇ m, for example.
  • the frame body 2 is made of, for example, ceramics and has a thickness of about 200 ⁇ m.
  • the diameter of the through hole 2a is, for example, about 2.4 mm.
  • a groove may be formed in the central portion of the frame body 2. That is, the frame 2 is not limited to a closed annular structure, and may be an annular structure that is partially open.
  • the first bimorph piezoelectric vibrator 3 includes a rectangular and flat piezoelectric ceramic 3a made of, for example, lead zirconate titanate (PZT).
  • An internal electrode 3b is formed inside the piezoelectric ceramic 3a, and external electrodes 3c and 3d are formed on both main surfaces of the piezoelectric ceramic 3a, respectively.
  • the internal electrode 3b and the external electrodes 3c and 3d are excitation electrodes made of Ag and Pd, for example.
  • the internal electrode 3b is drawn out to two adjacent corners of the piezoelectric ceramic 3a.
  • the external electrodes 3c and 3d are respectively drawn to two adjacent corners of the piezoelectric ceramic 3a from which the internal electrode 3b is not drawn.
  • the thickness of the first bimorph piezoelectric vibrator 3 is, for example, about 60 ⁇ m.
  • the second bimorph type piezoelectric vibrator 4 also includes a rectangular and flat piezoelectric ceramic 4a made of PZT, for example.
  • An electrode 4b is formed, and external electrodes 4c and 4d are formed on both main surfaces of the piezoelectric ceramic 4a, respectively.
  • the internal electrode 4b and the external electrodes 4c and 4d are also excitation electrodes made of Ag and Pd, for example.
  • the internal electrode 4b is drawn out to two adjacent corners of the piezoelectric ceramic 4a.
  • the external electrodes 4c and 4d are respectively drawn to two adjacent corners of the piezoelectric ceramic 4a from which the internal electrode 4b is not drawn.
  • the thickness of the second bimorph type piezoelectric vibrator 4 is also about 60 ⁇ m, for example.
  • the piezoelectric ceramic 3a of the first bimorph type piezoelectric vibrator 3 and the piezoelectric ceramic 4a of the second bimorph type piezoelectric vibrator 4 are each polarized inside.
  • the polarization direction is the same between the external electrode 3c and the internal electrode 3b and between the internal electrode 3b and the external electrode 3d.
  • the polarization direction is the same between the external electrode 4c and the internal electrode 4b and between the internal electrode 4b and the external electrode 4d.
  • the extraction electrodes 6a, 6b, 6c, and 6d are formed at the four corners of the ultrasonic wave generating element 1, respectively.
  • the two adjacent extraction electrodes 6a and 6b are both electrically connected to the internal electrode 3b of the piezoelectric ceramic 3a and the internal electrode 4b of the piezoelectric ceramic 4a, respectively.
  • the remaining two lead electrodes 6c and 6d are electrically connected to the external electrodes 3c and 3d of the piezoelectric ceramic 3a and the external electrodes 4c and 4d of the piezoelectric ceramic 4a, respectively.
  • the extraction electrodes 6a and 6d are shown in FIG. 2, but the extraction electrodes 6b and 6c are not shown and are not shown in any figure.
  • the extraction electrodes 6a, 6b, 6c and 6d are For example, it is made of Ag.
  • the ultrasonic generator 100 further includes a housing composed of the substrate 7 and the lid member 8.
  • the substrate 7 is made of glass epoxy, for example, and is rectangular and flat.
  • a plurality of land electrodes (not shown) are formed on the main surface on the upper side of the substrate 7.
  • the ultrasonic generating element 1 is mounted on the substrate 7 by bonding the lead electrodes 6a, 6b, 6c and 6d of the ultrasonic generating element 1 to the land electrodes with the conductive adhesive 9, respectively.
  • a gap formed by the substrate 7 and the ultrasonic wave generating element 1 (first bimorph piezoelectric vibrator 3) forms a first acoustic path S1, and is emitted from the first bimorph piezoelectric vibrator 3.
  • the ultrasonic wave is compressed and contributes to the propagation of the ultrasonic wave in the direction along the lower main surface of the ultrasonic wave generating element 1. That is, the substrate 7 is an acoustic path member.
  • the length of the gap (first acoustic path S1) formed by the substrate 7 and the ultrasonic wave generating element 1 is set to 30 ⁇ m or more, and in particular, the ultrasonic wave emitted from the first bimorph type piezoelectric vibrator 3. Is set to 100 to 200 ⁇ m to increase the sound pressure.
  • the ultrasonic wave generating element 1 is bonded to the substrate 7 by the conductive adhesive 9 at the four corners, it does not hinder the propagation of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic wave generating element 1.
  • the lid member 8 is made of, for example, white and white, has an opening 8a for accommodating the ultrasonic wave generating element 1, and further has a rectangular acoustic emission port 8b in the top plate portion. Although the number of the acoustic emission ports 8b is arbitrary, in this embodiment, four acoustic emission ports 8b are formed.
  • the lid member 8 accommodates the ultrasonic wave generating element 1 in the opening 8a, and the periphery of the opening 8a is joined to the upper main surface of the substrate 7 by, for example, an adhesive (not shown).
  • a gap formed by the lid member 8 and the ultrasonic wave generating element 1 forms a first acoustic path S1 and is emitted from the second bimorph piezoelectric vibrator 4.
  • the ultrasonic wave is compressed and contributes to the propagation of the ultrasonic wave in the direction along the upper main surface of the ultrasonic wave generating element 1. That is, the lid member 8 is an acoustic path member.
  • the length of the gap (first acoustic path S1) formed by the lid member 8 and the ultrasonic wave generating element 1 is set to 30 ⁇ m or more, and in particular, the superstructure emitted from the second bimorph type piezoelectric vibrator 4 is set. In order to align the sound wave phases and increase the sound pressure, it is set to 100 to 200 ⁇ m.
  • the second acoustic path S ⁇ b> 2 is formed by a gap formed by the outer peripheral surface of the ultrasonic generator 1 and the inner peripheral surface of the casing composed of the substrate 7 and the lid member 8. .
  • a part of the second acoustic path S2 is in the vicinity of the vibration antinode of the first bimorph type piezoelectric vibrator 3 and in the vicinity of the antinode of the vibration of the second bimorph type piezoelectric vibrator 4.
  • a first acoustic path S1 is configured.
  • the first acoustic path S1 compresses the ultrasonic waves emitted from the first bimorph type piezoelectric vibrator 3 or the second bimorph type piezoelectric vibrator 4, and the main acoustic path S1 has the main acoustic path S1. This contributes to the propagation of ultrasonic waves in the direction along the surface.
  • the ultrasonic generator 100 having such a structure is manufactured, for example, by the following method.
  • the first bimorph type piezoelectric vibrator 3 and the second bimorph type piezoelectric vibrator 4 are manufactured. Specifically, a plurality of piezoelectric ceramic green sheets having a predetermined shape are prepared, and a conductive paste for forming internal electrodes 3b, 4b and external electrodes 3c, 3d, 4c, 4d on the surfaces thereof Is printed in a predetermined shape.
  • predetermined piezoelectric ceramic green sheets are laminated, pressed, fired with a predetermined profile, and the first bimorph type piezoelectric vibrator 3 formed with the internal electrodes 3b and the external electrodes 3c and 3d, And the 2nd bimorph type
  • the external electrodes 3c, 3d, 4c, and 4d may be formed by printing or sputtering after firing the laminated piezoelectric ceramic green sheets.
  • a frame body 2 having a predetermined shape is prepared in advance, and the first bimorph piezoelectric vibrator 3 and the second bimorph piezoelectric vibrator 4 are bonded to both main surfaces of the frame body 2.
  • the ultrasonic wave generating element 1 is obtained by bonding using the agents 5a and 5b.
  • extraction electrodes 6a, 6b, 6c, and 6d are formed at the four corners of the ultrasonic wave generating element 1 by using a technique such as sputtering.
  • a substrate 7 and a lid member 8 prepared in advance in a predetermined shape are prepared, and the ultrasonic generator 1 is mounted on the substrate 7 using a conductive adhesive 9, and an adhesive (not shown) ), The lid member 8 is joined to the upper main surface of the substrate 7 to complete the ultrasonic generator 100.
  • FIG. 4A and 4B show a state where an alternating current having a predetermined frequency is applied to the ultrasonic wave generating element 1 of the ultrasonic wave generating device 100.
  • FIG. 4A and 4B show a state where an alternating current having a predetermined frequency is applied to the ultrasonic wave generating element 1 of the ultrasonic wave generating device 100.
  • the first bimorph type piezoelectric vibrator 3 and the second bimorph type piezoelectric vibrator 4 constituting the ultrasonic wave generating element 1 are formed by the internal electrodes 3b and 4b and the external electrodes 3c, 3d, 4c and 4d. Since it is polarized as described above, when alternating voltage is applied, it vibrates in the opposite phase with each other at the same frequency, and the states shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B) are repeated. That is, the ultrasonic wave generating element 1 vibrates in the buckling tuning fork vibration mode, and emits ultrasonic waves from the first bimorph piezoelectric vibrator 3 and the second bimorph piezoelectric vibrator 4, respectively.
  • the ultrasonic wave emitted from the first bimorph piezoelectric vibrator 3 is a first acoustic wave formed by a gap formed by the first bimorph piezoelectric vibrator 3 and the substrate (acoustic path member) 7.
  • the main part on the lower side of the ultrasonic wave generating element 1 is compressed as indicated by a broken line arrow. Propagated in a direction along the surface.
  • the ultrasonic waves compressed in the first acoustic path S1 have the same phase and high sound pressure.
  • the ultrasonic wave emitted from the second bimorph piezoelectric vibrator 4 is formed by a first gap formed by the second bimorph piezoelectric vibrator 4 and a lid member (acoustic path member) 8.
  • the acoustic path S1 is compressed in the vicinity of the vibration antinode (the most vibrated portion) of the second bimorph piezoelectric vibrator 4, and as shown by the broken-line arrow, the main part on the upper side of the ultrasonic wave generating element 1 is compressed. Propagated in a direction along the surface.
  • the ultrasonic waves compressed in the first acoustic path S1 have the same phase and high sound pressure.
  • the ultrasonic wave emitted from the first bimorph type piezoelectric vibrator 3 and the ultrasonic wave emitted from the second bimorph type piezoelectric vibrator 4 are respectively shown in FIG. Propagation to the acoustic emission port 8b via the second acoustic path S2 formed by the gap formed by the outer peripheral surface of the sound wave generating element 1 and the inner peripheral surface of the housing made of the substrate 7 and the lid member 8. And is emitted to the outside from the acoustic emission port 8b.
  • the ultrasonic wave emitted from the first bimorph type piezoelectric vibrator 3 and the ultrasonic wave emitted from the second bimorph type piezoelectric vibrator 4 are propagated to the acoustic emission port 8b and emitted to the outside from the acoustic emission port 8b. Before being output, the output sound pressure is further increased. The distance until the ultrasonic wave emitted from the first bimorph type piezoelectric vibrator 3 reaches the acoustic emission port 8b and the ultrasonic wave emitted from the second bimorph type piezoelectric vibrator 4 are the acoustic emission port 8b.
  • the difference is only about 320 ⁇ m, which is the thickness of the ultrasonic wave generating element 1, and does not affect the effect of increasing the sound pressure. That is, the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generating element 1 is, for example, 60 kHz and the wavelength is 5.7 mm, whereas the distance difference is about 320 ⁇ m, which is 0.06 ⁇ or less, and the sound pressure There is no effect on the effect of increasing
  • the structure of the ultrasonic generator 100 according to the first embodiment of the present invention, an example of the manufacturing method, and the driving state have been described above.
  • the ultrasonic generator of the present invention is not limited to the above contents, and various modifications can be made along the gist of the invention.
  • the first acoustic path S1 only needs to be formed on at least one side of both main surfaces of the ultrasonic wave generating element 1, and even when formed on only one side, the emitted ultrasonic wave The phase is aligned and the sound pressure is increased.
  • the first and second vibrators constituting the ultrasonic wave generating element 1 may be other types such as a unimorph piezoelectric vibrator and a multimorph piezoelectric vibrator instead of the bimorph piezoelectric vibrators 3 and 4. It may be a vibrator.
  • oscillator which comprises the ultrasonic generator 1 is a bimorph type piezoelectric vibrator or a multimorph type piezoelectric vibrator, it can connect with the exterior by the electrode formed in the end surface of the vibrator
  • Bimorph type piezoelectric vibrators and multimorph type piezoelectric vibrators have a higher driving force than unimorph type piezoelectric vibrators because the electric field applied to the piezoelectric ceramics is strong. For this reason, when the first and second vibrators constituting the ultrasonic wave generating element 1 are bimorph piezoelectric vibrators or multimorph piezoelectric vibrators, the sound pressure can be further increased.
  • FIG. 5 shows an ultrasonic generator 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view.
  • the lid member 18 was used instead of the lid member 8 used in the ultrasonic generator 100 according to the first embodiment described above.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the lid member 18 has an opening 18a for accommodating the ultrasonic wave generating element 1, and further has a single acoustic emission port 18b in the top plate portion.
  • the ultrasonic generator 200 since there is one acoustic emission port 18b, it is possible to concentrate and emit ultrasonic waves with high sound pressure.
  • FIG. 6 shows an ultrasonic generator 300 according to the third embodiment of the present invention. However, FIG. 6 is a sectional view.
  • the lid member 28 was used instead of the lid member 8 used in the ultrasonic generator 100 according to the first embodiment described above.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the lid member 28 is formed with an opening 28a for accommodating the ultrasonic wave generating element 1, and further, one acoustic emission port 28b is formed in the side plate portion.
  • a plurality of acoustic emission ports 28 b may be formed in the side plate portion of the lid member 28. Preferably, it should just be formed in the side surface which mutually opposes. More preferably, it may be formed on all side surfaces.
  • FIG. 7 shows an ultrasonic generator 400 according to the fourth embodiment of the present invention. However, FIG. 7 is an exploded perspective view.
  • the ultrasonic generator 400 In the ultrasonic generator 400, some changes were added to the ultrasonic generator 100 concerning 1st Embodiment mentioned above. In the ultrasonic generator 400, instead of the ultrasonic generator 1, the lid member 8, and the conductive adhesive 9 used in the ultrasonic generator 100 according to the first embodiment described above, the ultrasonic generator 11, The lid member 38 and the conductive adhesive 19 were used.
  • the through-hole 12a formed in the frame body 12 is rectangular.
  • the ultrasonic generator 11 is attached using a pair of conductive adhesives 19 applied linearly to the upper main surface of the substrate 7 so as to correspond to the two opposite sides of the ultrasonic generator 11. Bonded to the upper main surface of the substrate 7.
  • a pair of linear acoustic emission ports 38b were formed on the top surface of the lid member 38.
  • the linear acoustic emission port 38 b is arranged in a vertical direction with respect to the conductive adhesive 19 used for bonding the ultrasonic wave generating element 11 to the substrate 7.
  • the ultrasonic generator 400 having such a structure efficiently acoustically emits the ultrasonic wave emitted from the first bimorph piezoelectric vibrator 3 and the ultrasonic wave emitted from the second bimorph piezoelectric vibrator 4. After propagating to the discharge port 38b, the two can be combined and discharged from the sound discharge port 38b to the outside with high sound pressure.
  • the conductive adhesive 19 applied linearly does not hinder the propagation of the ultrasonic wave emitted from the first bimorph piezoelectric vibrator 3.

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Abstract

　高音圧の超音波を出力することが可能な超音波発生装置を提供する。　本発明の超音波発生装置１００は、中央部に貫通孔２ａが形成された枠体２と、枠体２の一方の主面に接合された平板状の第１の振動子３と、枠体２の他方の主面に接合された平板状の第２の振動子４とを備え、第１の振動子３と第２の振動子４とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子１と、超音波発生素子１の両主面のうちの少なくとも一方側に形成され、超音波発生素子１から放出された超音波を圧縮し、超音波発生素子１の主面に沿った方向に超音波が伝搬する第１の音響経路Ｓ１とを備えた構成とした。

Description

超音波発生装置
　本発明は、超音波を発生させる超音波発生装置に関し、さらに詳しくは、高音圧の超音波を出力することが可能な超音波発生装置に関する。
　近時、正確な距離測定方法として、超音波を利用した距離測定方法が活用されている。超音波発生装置から超音波を放出し、被測定物に当て、被測定物から反射した超音波を超音波マイク装置で検出し、放出から検出までに要した時間から、被測定物までの距離を算出する方法である。
　たとえば、特許文献１には、筺体に圧電振動子を装着してなる超音波発生装置が開示されている。なお、特許文献１の装置は、超音波発生装置と超音波マイク装置とを１つの装置で兼用させた、超音波センサ装置として構成されている。また、超音波を発生させる第１の圧電振動子に加えて、不要振動を打ち消す目的で、第１の圧電振動子と逆位相に振動する第２の圧電振動子を備えている。
　図８に、特許文献１に開示された超音波発生装置（超音波センサ装置）５００を示す。超音波発生装置５００は、筺体１０１に、第１の圧電振動子１０２と、第１の圧電振動子１０２と逆位相に振動する、不要振動を打ち消すための第２の圧電振動子１０３とが装着された構造からなる。筺体１０１、第１の圧電振動子１０２、第２の圧電振動子１０３には、それぞれ、リード線１０４が接続されている。また、筺体１０１内の空間は、柔軟性充填材１０５により満たされている。
特開２００４－２９７２１９号公報
　上述した距離測定方法において、測定結果をより正確にしたり、測定可能距離をより長くしたりするためには、超音波発生装置の出力音圧を高くすることが有用である。
　しかしながら、たとえば、上述した従来の超音波発生装置５００において、出力音圧を高くするのには限界があった。すなわち、出力音圧を高くするためには、圧電振動子の分極を大きくしたり、圧電振動子に投入する電力を大きくしたりしなければならないが、圧電振動子の分極には限界があり、また投入する電力を大きくし過ぎると圧電振動子が破壊限界を超えてしまうため、出力音圧を高くするのには限界があった。
　また、近時、電子機器・装置の小型化の要望が強いが、超音波発生装置を小型化するために圧電振動子の小型化をはかると、出力音圧が低下してしまうという問題があった。したがって、超音波発生装置の小型化が難しいという問題もあった。
　本発明は、上述した従来の超音波発生装置の有する課題を解決するためになされたものである。その手段として、本発明の超音波発生装置は、中央部に溝および貫通孔の少なくとも一方が形成された枠体と、枠体の一方の主面に接合された平板状の第１の振動子と、枠体の他方の主面に接合された平板状の第２の振動子とを備え、第１の振動子と第２の振動子とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子と、超音波発生素子の両主面のうちの少なくとも一方側に形成され、超音波発生素子から放出された超音波を圧縮し、超音波発生素子の主面に沿った方向に超音波が伝搬する第１の音響経路とを備えた構成とした。
　上述した構成からなる本発明の超音波発生装置は、位相のそろった音圧の高い超音波を取り出すことができ、出力音圧を高くすることができる。したがって、本発明の超音波発生装置を距離測定に用いた場合には、測定結果をより正確にし、また測定可能距離をより長くすることができる。
　また、振動子の小型化、ひいては超音波発生装置の小型化をはかっても、高い出力音圧を維持することができるため、本発明によれば、超音波発生装置の小型化をはかることができる。
　なお、第１の音響経路は、超音波発生素子の片側に設けても良いし、超音波発生素子の両側に設けても良い。両側に設けた場合には、超音波発生素子の一方の主面から放出された超音波と、超音波発生素子の他方の主面から放出された超音波とを合成して出力することが可能であり、その場合には、出力音圧をより高くすることができる。
本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００を示す断面図であり、図１の鎖線Ｘ－Ｘ部分を示す。 本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に用いられた超音波発生素子１を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００の駆動状態を示す説明図である。 本発明の第２実施形態にかかる超音波発生装置２００を示す断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる超音波発生装置３００を示す断面図である。 本発明の第４実施形態にかかる超音波発生装置４００を示す分解斜視図である。 従来の超音波発生装置５００を示す断面図である。
　以下、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。
　［第１実施形態］
　図１、図２に、本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００を示す。ただし、図１は斜視図、図２は図１の鎖線Ｘ－Ｘ部分を示す断面図である。また、図３に、超音波発生装置１００に使用した超音波発生素子１を示す。ただし、図３は分解斜視図である。
　超音波発生装置１００は、超音波発生素子１を備える。
　超音波発生素子１は、枠体２と、第１のバイモルフ型圧電振動子３と、第２のバイモルフ型圧電振動子４とを備える。枠体２は、中央部に貫通孔２ａが形成されている。そして、枠体２の下側の主面には、第１のバイモルフ型圧電振動子３が接着剤５ａにより接合され、枠体２の上側の主面には、第２のバイモルフ型圧電振動子４が接着剤５ｂにより接合されている。すなわち、枠体２の貫通孔２ａは、第１のバイモルフ型圧電振動子３と、第２のバイモルフ型圧電振動子４とで塞がれた構造となっている。超音波発生素子１は、たとえば、３２０μｍ程度の厚みからなる。
　枠体２は、たとえば、セラミックスからなり、厚みは２００μｍ程度である。貫通孔２ａの直径は、たとえば、２．４ｍｍ程度である。なお、貫通孔２ａに代えて、枠体２の中央部分に溝を形成するようにしても良い。すなわち、枠体２は、閉じた環状の構造体には限られず、一部において開いた環状の構造体であっても良い。
　第１のバイモルフ型圧電振動子３は、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などからなる矩形で平板状の圧電セラミックス３ａを備える。そして、圧電セラミックス３ａの内部には、内部電極３ｂが形成され、圧電セラミックス３ａの両主面には、それぞれ、外部電極３ｃ，３ｄが形成されている。内部電極３ｂ、外部電極３ｃ，３ｄは、たとえば、Ａｇ、Ｐｄからなる励振電極である。内部電極３ｂは、圧電セラミックス３ａの隣合う２つの角部に引出されている。一方、外部電極３ｃ，３ｄは、内部電極３ｂが引出されていない、圧電セラミックス３ａの隣合う２つの角部にそれぞれ引出されている。第１のバイモルフ型圧電振動子３の厚みは、たとえば、６０μｍ程度である。
　第２のバイモルフ型圧電振動子４も、第１のバイモルフ型圧電振動子３と同様に、たとえば、ＰＺＴなどからなる矩形で平板状の圧電セラミックス４ａを備え、圧電セラミックス４ａの内部には、内部電極４ｂが形成され、圧電セラミックス４ａの両主面には、それぞれ、外部電極４ｃ，４ｄが形成されている。内部電極４ｂ、外部電極４ｃ，４ｄも、たとえば、Ａｇ、Ｐｄからなる励振電極である。そして、内部電極４ｂは、圧電セラミックス４ａの隣合う２つの角部に引出されている。外部電極４ｃ，４ｄは、内部電極４ｂが引出されていない、圧電セラミックス４ａの隣合う２つの角部にそれぞれ引出されている。第２のバイモルフ型圧電振動子４の厚みも、たとえば、６０μｍ程度である。
　第１のバイモルフ型圧電振動子３の圧電セラミックス３ａ、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４の圧電セラミックス４ａは、それぞれ、内部において分極されている。なお、圧電セラミックス３ａにおいて、外部電極３ｃと内部電極３ｂとの間と、内部電極３ｂと外部電極３ｄとの間とは、分極方向が同じである。同様に、圧電セラミックス４ａにおいて、外部電極４ｃと内部電極４ｂとの間と、内部電極４ｂと外部電極４ｄとの間とは、分極方向が同じである。一方、圧電セラミックス３ａの外部電極３ｃと内部電極３ｂとの間、および内部電極３ｂと外部電極３ｄとの間と、圧電セラミックス４ａの外部電極４ｃと内部電極４ｂとの間、および内部電極４ｂと外部電極４ｄとの間とは、分極方向が逆である。
　そして、超音波発生素子１の４つの角部には、それぞれ、引出電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが形成されている。隣合う２つの引出電極６ａ，６ｂは、いずれも、それぞれ、圧電セラミックス３ａの内部電極３ｂ、および、圧電セラミックス４ａの内部電極４ｂと電気的に接続されている。一方、残りの隣合う２つの引出電極６ｃ，６ｄは、いずれも、それぞれ、圧電セラミックス３ａの外部電極３ｃ，３ｄ、および、圧電セラミックス４ａの外部電極４ｃ，４ｄと電気的に接続されている。（引出電極６ａ，６ｄは図２に示されているが、引出電極６ｂ，６ｃは図示を省略しており、いずれの図にも示されていない。）引出電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、たとえば、Ａｇからなる。
　超音波発生装置１００は、さらに、基板７と蓋部材８とからなる筺体を備える。
　基板７は、たとえば、ガラスエポキシからなり、矩形で、平板状である。基板７の上側の主面には、複数のランド電極（図示せず）が形成されている。そして、それらのランド電極に、超音波発生素子１の引出電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを導電性接着剤９によりそれぞれ接合することにより、基板７に超音波発生素子１が搭載されている。基板７と超音波発生素子１（第１のバイモルフ型圧電振動子３）とにより構成される隙間は、第１の音響経路Ｓ１を形成し、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波を圧縮し、超音波発生素子１の下側の主面に沿った方向に超音波が伝搬するのに寄与する。すなわち、基板７は、音響経路部材である。基板７と超音波発生素子１とにより構成される隙間（第１の音響経路Ｓ１）の長さは、３０μｍ以上に設定され、特に、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波の音波位相をそろえ、音圧を高めるためには、１００～２００μｍに設定される。なお、超音波発生素子１は、４つの角部で、導電性接着剤９により基板７に接合されるため、超音波発生素子１から放出された超音波の伝搬を阻害しない。
　蓋部材８は、たとえば、洋白からなり、超音波発生素子１を収容するための開口８ａが形成され、さらに天板部分に、矩形の音響放出口８ｂが形成されている。音響放出口８ｂの個数は任意であるが、本実施形態においては、４個の音響放出口８ｂが形成されている。蓋部材８は、開口８ａに超音波発生素子１を収容したうえで、開口８ａの周縁が、たとえば接着剤（図示せず）により、基板７の上側の主面に接合されている。蓋部材８と超音波発生素子１（第２のバイモルフ型圧電振動子４）とにより構成される隙間は、第１の音響経路Ｓ１を形成し、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波を圧縮し、超音波発生素子１の上側の主面に沿った方向に超音波が伝搬するのに寄与する。すなわち、蓋部材８は、音響経路部材である。蓋部材８と超音波発生素子１とにより構成される隙間（第１の音響経路Ｓ１）の長さは、３０μｍ以上に設定され、特に、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波の音波位相をそろえ、音圧を高めるためには、１００～２００μｍに設定される。
　超音波発生装置１００は、超音波発生素子１の外周面と、基板７と蓋部材８とからなる筺体の内周面とにより構成される隙間により、第２の音響経路Ｓ２が形成されている。なお、第２の音響経路Ｓ２の一部が、第１のバイモルフ型圧電振動子３の振動の腹の近傍、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４の振動の腹の近傍において、上述の第１の音響経路Ｓ１を構成する。第１の音響経路Ｓ１は、上述のとおり、第１のバイモルフ型圧電振動子３、または、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波を圧縮し、超音波発生素子１の主面に沿った方向に超音波が伝搬するのに寄与する。
　かかる構造からなる超音波発生装置１００は、たとえば、次の方法で製造される。
　まず、第１のバイモルフ型圧電振動子３、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４を作製する。具体的には、所定の形状からなる複数枚の圧電セラミックグリーンシートを準備し、それらの表面に、内部電極３ｂ，４ｂ、外部電極３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄを形成するための、導電性ペーストを所定の形状に印刷する。次に、所定の圧電セラミックグリーンシートどうしを積層し、加圧したうえ、所定のプロファイルで焼成して、内部電極３ｂ、外部電極３ｃ，３ｄの形成された第１のバイモルフ型圧電振動子３、および、内部電極４ｂ、外部電極４ｃ，４ｄの形成された第２のバイモルフ型圧電振動子４を得る。なお、外部電極３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄは、積層した圧電セラミックグリーンシートを焼成した後に、印刷またはスパッタなどによって形成されてもよい。
　次に、予め所定の形状に作製された枠体２を準備し、枠体２の両主面に、第１のバイモルフ型圧電振動子３と第２のバイモルフ型圧電振動子４とを、接着剤５ａ，５ｂを用いてそれぞれ接合し、超音波発生素子１を得る。
　次に、超音波発生素子１の４つの角部に、たとえば、スパッタリングなどの技術を用いて、引出電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを形成する。
　次に、予め所定の形状に作製された基板７と蓋部材８とを準備し、導電性接着剤９を用いて、基板７に超音波発生素子１を搭載したうえ、接着剤（図示せず）を用いて、基板７の上側の主面に蓋部材８を接合し、超音波発生装置１００を完成させる。
　次に、超音波発生装置１００の駆動状態について説明する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、超音波発生装置１００の超音波発生素子１に、所定の周波数の交流電流を印加した状態を示す。
　超音波発生素子１を構成する第１のバイモルフ型圧電振動子３および第２のバイモルフ型圧電振動子４は、上述したとおり内部電極３ｂ，４ｂと外部電極３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄとが形成され、上述したとおり分極されているため、交流電圧が印加されることにより、同じ周波数で相互に逆位相で振動し、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す状態を繰り返す。すなわち、超音波発生素子１は、座屈音叉振動モードにより振動し、第１のバイモルフ型圧電振動子３、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４から、それぞれ、超音波を放出する。
　そして、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波は、第１のバイモルフ型圧電振動子３と基板（音響経路部材）７とにより構成される隙間により形成される第１の音響経路Ｓ１の、第１のバイモルフ型圧電振動子３の振動の腹（最も大きく振動している部分）の近傍において、圧縮され、破線矢印で示すように、超音波発生素子１の下側の主面に沿った方向に伝搬される。第１の音響経路Ｓ１において圧縮された超音波は、位相がそろい、高い音圧となる。
　一方、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波は、第２のバイモルフ型圧電振動子４と蓋部材（音響経路部材）８とにより構成される隙間により形成される第１の音響経路Ｓ１の、第２のバイモルフ型圧電振動子４の振動の腹（最も大きく振動している部分）の近傍において、圧縮され、破線矢印で示すように、超音波発生素子１の上側の主面に沿った方向に伝搬される。第１の音響経路Ｓ１において圧縮された超音波は、位相がそろい、高い音圧となる。
　そして、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波は、それぞれ、図２に破線矢印で示すように、超音波発生素子１の外周面と、基板７と蓋部材８とからなる筺体の内周面とにより構成される隙間により形成される第２の音響経路Ｓ２を経由して、音響放出口８ｂに伝搬され、音響放出口８ｂから外部に放出される。
　第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波と第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波は、音響放出口８ｂに伝搬され、音響放出口８ｂから外部に放出される前に、音圧を高めるように合成されるため、出力音圧がさらに高くなる。なお、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波が音響放出口８ｂに到達するまでの距離と、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波が音響放出口８ｂに到達するまでの距離とは異なるが、その差は、わずかに、超音波発生素子１の厚みである３２０μｍ程度に過ぎず、音圧を高める効果において影響はない。すなわち、超音波発生素子１により放出される超音波は、たとえば６０ｋＨｚであり、波長にして５．７ｍｍであるのに対し、距離の差は３２０μｍ程度であり、０．０６λ以下であり、音圧を高める効果において影響はない。
　以上、本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００の構造、製造方法の一例、駆動状態について説明した。しかしながら、本発明の超音波発生装置が上記の内容に限定されることはなく、発明の主旨に沿って、種々の変更をなすことができる。
　たとえば、第１の音響経路Ｓ１は、超音波発生素子１の両主面のうちの少なくとも一方側に形成されていれば良く、一方側のみに形成された場合においても、放出された超音波の位相はそろえられ、音圧は高くなる。
　また、超音波発生素子１を構成する第１および第２の振動子は、バイモルフ型圧電振動子３，４に代えて、たとえば、ユニモルフ型圧電振動子やマルチモルフ型圧電振動子など、他の種類の振動子であっても良い。なお、超音波発生素子１を構成する第１および第２の振動子がバイモルフ型圧電振動子やマルチモルフ型圧電振動子である場合、振動子の端面に形成した電極によって外部と接続することができるため、ボンディングワイヤを用いる必要がない。このため、ボンディングワイヤを接続するための空間が不要になり、小型化を実現することができるとともに、振動子と音響経路部材とにより構成される隙間が小さくなり、振動子から放出された超音波がより圧縮されて、音圧をより高めることができる。また、バイモルフ型圧電振動子やマルチモルフ型圧電振動子は、圧電セラミックスに印加される電界が強いため、ユニモルフ型圧電振動子と比べて駆動力が大きい。このため、超音波発生素子１を構成する第１および第２の振動子がバイモルフ型圧電振動子やマルチモルフ型圧電振動子である場合、音圧をより高めることができる。
　［第２実施形態］
　図５に、本発明の第２実施形態にかかる超音波発生装置２００を示す。ただし、図５は断面図である。
　超音波発生装置２００においては、上述した、第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に用いた蓋部材８に代えて、蓋部材１８を用いた。他の構成については、第１実施形態と同様にした。
　蓋部材１８は、超音波発生素子１を収容するための開口１８ａが形成され、さらに天板部分に、１個の音響放出口１８ｂが形成されている。
　超音波発生装置２００においては、音響放出口１８ｂが１個であるため、集中して音圧の高い超音波を放出することができる。
　［第３実施形態］
　図６に、本発明の第３実施形態にかかる超音波発生装置３００を示す。ただし、図６は断面図である。
　超音波発生装置３００においては、上述した、第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に用いた蓋部材８に代えて、蓋部材２８を用いた。他の構成については、第１実施形態と同様にした。
　蓋部材２８は、超音波発生素子１を収容するための開口２８ａが形成され、さらに側板部分に、１個の音響放出口２８ｂが形成されている。
　超音波発生装置３００においては、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波が音響放出口２８ｂに到達するまでの距離と、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波が音響放出口２８ｂに到達するまでの距離とが同じになるため、効率よく２つの超音波を合成することができ、音圧を高めることができる。なお、音響放出口２８ｂは、蓋部材２８の側板部分に複数形成されても良い。好ましくは、互いに対向する側面に形成されれば良い。さらに好ましくは、全ての側面に形成されれば良い。
　［第４実施形態］
　図７に、本発明の第４実施形態にかかる超音波発生装置４００を示す。ただし、図７は分解斜視図である。
　超音波発生装置４００においては、上述した、第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に、いくつかの変更を加えた。超音波発生装置４００においては、上述した、第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に用いた超音波発生素子１、蓋部材８、導電性接着剤９に代えて、超音波発生素子１１、蓋部材３８、導電性接着剤１９を用いた。
　まず、超音波発生素子１１においては、枠体１２に形成される貫通孔１２ａを、矩形にした。
　また、超音波発生素子１１の対向する２辺に対応するように、基板７の上側の主面に線状に塗布された１対の導電性接着剤１９を用いて、超音波発生素子１１を基板７の上側の主面に接合した。
　さらに、蓋部材３８の天面に、１対の線状の音響放出口３８ｂを形成した。なお、線状の音響放出口３８ｂは、超音波発生素子１１を基板７に接合するのに用いた導電性接着剤１９に対し、垂直方向に配置されている。
　かかる構造からなる超音波発生装置４００は、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波と、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波とを、効率的に音響放出口３８ｂに伝搬させたうえ、両者を合成し、音響放出口３８ｂから、高い音圧で外部に放出することができる。線状に塗布された導電性接着剤１９が、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波の伝搬を妨げることはない。
１，１１：超音波発生素子
２，１２：枠体
３：第１のバイモルフ型圧電振動子
４：第２のバイモルフ型圧電振動子
３ｂ，４ｂ：内部電極
３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄ：外部電極
５ａ，５ｂ：接着剤
７：基板
８，１８，２８，３８：蓋部材
８ａ，１８ａ，２８ａ，（３８ａ）：開口
８ｂ，１８ｂ，２８ｂ，３８ｂ：音響放出口
９，１９：導電性接着剤
Ｓ１：第１の音響経路
Ｓ２：第２の音響経路

Claims (9)

  1. 　中央部に溝および貫通孔の少なくとも一方が形成された枠体と、前記枠体の一方の主面に接合された平板状の第１の振動子と、前記枠体の他方の主面に接合された平板状の第２の振動子とを備え、前記第１の振動子と前記第２の振動子とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子と、
    　前記超音波発生素子の両主面のうちの少なくとも一方側に形成され、前記超音波発生素子から放出された超音波を圧縮し、前記超音波発生素子の主面に沿った方向に超音波が伝搬する第１の音響経路と、を備えた超音波発生装置。
  2. 　前記第１の音響経路が、前記第１または第２の振動子の振動の腹の近傍に配置される、請求項１に記載された超音波発生装置。
  3. 　前記第１の音響経路が、前記第１または第２の振動子と、当該振動子に対向して配置された音響経路部材とにより構成される隙間により形成される、請求項１または２に記載された超音波発生装置。
  4. 　前記第１の音響経路が、前記超音波発生素子の両主面にそれぞれ形成された、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された超音波発生装置。
  5. 　前記超音波発生素子の一方の主面から放出された超音波と、前記超音波発生素子の他方の主面から放出された超音波とが合成される、請求項１ないし４のいずれか１項に記載された超音波発生装置。
  6. 　前記超音波発生素子が搭載される基板と、前記超音波発生素子が収容され、かつ周縁が前記基板に接合される開口を有する蓋部材と、前記基板および前記蓋部材の少なくとも一方に形成された１個または複数個の音響放出口とを備えた筺体と、
    　前記超音波発生素子の外周面と、前記筺体の内周面とにより構成される隙間により形成される第２の音響経路とをさらに備え、
    　前記第２の音響経路の一部が前記第１の音響経路を構成する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載された超音波発生装置。
  7. 　前記第１の音響経路および前記第２の音響経路の少なくとも一方により構成される、前記超音波発生素子の一方の主面から前記音響放出口までの音響経路の距離と、前記第１の音響経路および前記第２の音響経路の少なくとも一方により構成される、前記超音波発生素子の他方の主面から前記音響放出口までの音響経路の距離との差が、前記超音波発生素子の一方の主面から放出された超音波と、前記超音波発生素子の他方の主面から放出された超音波とを、音圧を高めて合成する長さに設定されている、請求項５または６に記載された超音波発生装置。
  8. 　中央部に溝および貫通孔の少なくとも一方が形成された枠体と、励振電極が形成された平板状の圧電体からなり前記枠体の一方の主面に接合された第１のバイモルフ型圧電振動子と、励振電極が形成された平板状の圧電体からなり前記枠体の他方の主面に接合された第２のバイモルフ型圧電振動子とを備え、前記第１のバイモルフ型圧電振動子と前記第２のバイモルフ型圧電振動子とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子と、
    　前記超音波発生素子が導電性部材を介して搭載される基板と、前記超音波発生素子が収容され、かつ周縁が前記基板に接合される開口を有する蓋部材と、前記基板および前記蓋部材の少なくとも一方に形成された１個または複数個の音響放出口とを備えた筺体と、
    　前記第１のバイモルフ型圧電振動子と前記基板とにより構成される隙間、および前記第２のバイモルフ型圧電振動子と前記蓋部材とにより構成される隙間により、それぞれ形成され、前記第１または第２のバイモルフ型圧電振動子の振動の腹の近傍において、前記第１または第２のバイモルフ型圧電振動子から放出された超音波を圧縮し、前記超音波発生素子の主面に沿った方向に超音波が伝搬する第１の音響経路と、を備えた超音波発生装置。
  9. 　中央部に溝および貫通孔の少なくとも一方が形成された枠体と、前記枠体の一方の主面に接合された平板状の第１の振動子と、前記枠体の他方の主面に接合された平板状の第２の振動子とを備え、前記第１の振動子と前記第２の振動子とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子を備え、
    　前記第１の振動子と前記第２の振動子とがマルチモルフ型圧電振動子である、超音波発生装置。
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