WO2014174729A1 - 超音波発生装置 - Google Patents
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Definitions
- An object of the present invention is to provide an ultrasonic generator in which a ventilation hole that communicates the internal space of the ultrasonic generator and the outside is provided in the frame, and the durability is unlikely to deteriorate.
- the piezoelectric layer between the excitation electrode 11c and the internal electrode 11b and the piezoelectric layer between the internal electrode 11b and the excitation electrode 11d are polarized in the same direction in the thickness direction.
- the excitation electrodes 11c and 11d are made of a metal such as Ag or Pd or an alloy thereof.
- the piezoelectric layer of the second piezoelectric vibrator 11 is polarized in the direction opposite to the piezoelectric layer of the first piezoelectric vibrator 10 in the thickness direction. As a result, the second piezoelectric vibrator 11 is configured to vibrate in reverse phase with respect to the first piezoelectric vibrator 10.
- the resonance frequency in the vent hole 7d matches the resonance frequency with the sound wave emission holes 3a to 3d by the sound waves emitted by the vibrations of the first and second piezoelectric vibrators 10 and 11 being open ends. These resonances interfere with each other in the casing, and the sound pressure of the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic generator is lowered. Therefore, the resonance frequency in the vent hole 7d is different from the resonance frequency in which the sound wave emission holes 3a to 3d are opened by the sound waves emitted by the vibrations of the first and second piezoelectric vibrators 10 and 11. Preferably it is. Thereby, the fall of the sound pressure of the ultrasonic wave emitted from an ultrasonic generator by the resonance in the air hole 7d can be reduced.
- the resonance frequency is the frequency of the sound pressure peak.
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Abstract
耐久性の低下が生じ難い超音波発生装置を得る。 枠体７に設けられている貫通孔７ｃまたは溝を閉成するように第１及び第２の振動子１０，１１が接合されて形成された内部空間を有する、超音波発生素子６と、第２の振動子１１に接合されており、超音波発生素子６を支持するとともに、第１及び第２の振動子１０，１１の少なくとも一方に電気的に接続されている接続部材５とを備え、枠体７の第１の側面７ｅに開口している部分を有し、内部空間と外部とを連通する通気孔７ｄが枠体７に設けられており、第１の主面７ａまたは第２の主面７ｂに平行な方向を長さ方向としたとき、第１の側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの第１の側面７ｅに開口している部分の長さ方向における外側端部７ｄ１と、接続部材５の長さ方向における内側端部５ｂとが平面視した場合に一致しないように通気孔７ｄが設けられている、超音波発生装置１。
Description
本発明は、平板状の第１及び第２の振動子が逆位相で振動する超音波発生装置に関する。
従来、超音波を利用した距離測定方法などに超音波発生装置が用いられている。
例えば、下記の特許文献１には、圧電振動子を用いた超音波発生装置が開示されている。この超音波発生装置は、筐体と、筐体内に配置された超音波発生素子とを備える。超音波発生素子は、枠体と、平板状の第１及び第２の圧電振動子とを有する。枠体の中央に溝または貫通孔が形成されている。この溝または貫通孔を閉成するように、枠体の第１の主面に第１の圧電振動子が接合されており、第１の主面に対向する第２の主面に第２の圧電振動子が接合されている。第１の圧電振動子と第２の圧電振動子とが互いに逆位相で振動することにより、超音波発生素子が座屈音叉振動モードで振動する。特許文献１に記載の超音波発生装置では、この超音波発生素子の振動により発生した超音波を放出する。
他方、下記の特許文献２には、中空構造を有する支持体を用いた電気音響変換器が開示されている。この電気音響変換器では、支持体の両主面の一部がそれぞれ弾性材料で構成されている。この支持体の両主面における弾性材料で構成されている部分の外側の面に圧電素子が接合されている。また、支持体の側面に音響放出孔が形成されている。この音響放出孔は、支持体の内部空間と外部を貫く貫通孔として形成されている。
特許文献１に記載の超音波発生装置では、枠体の溝または貫通孔が第１及び第２の圧電振動子により閉成されている。従って、第１及び第２の圧電振動子と枠体とで囲まれた内部空間が封止されている。よって、超音波発生素子を筐体内に配置する際などの製造工程において、超音波発生素子が高い温度に晒されると、内部空間内の水蒸気などの膨張により、超音波発生素子が破壊されるおそれがある。このような破壊を防止するには、内部空間と外部とを連通するための通気孔を枠体に設けることが望ましいと考えられる。具体的には、枠体の側面に貫通孔を設け、この貫通孔を通気孔とすることが考えられる。しかしながら、このような通気孔を設けると耐久性が低下することがある。例えば、落下による衝撃などの応力が加わると、超音波発生素子にクラックが生じたりするおそれがある。
なお、特許文献２に記載の電気音響変換器における音響放出孔は、支持体内部で発生した音波を放出するために設けられており、上記のように支持体の内部空間と外部とを連通するための通気孔として設けられているものではない。
本発明の目的は、超音波発生素子の内部空間と外部とを連通する通気孔が枠体に設けられており、耐久性の低下が生じ難い、超音波発生装置を提供することにある。
本発明に係る超音波発生装置は、超音波発生素子と、接続部材とを備える。超音波発生素子は、枠体と、平板状の第１及び第２の振動子とを備える。上記枠体は、対向し合う第１及び第２の主面と複数の側面を有する。第１及び第２の主面において、溝または貫通孔のうち一方が第１及び第２の主面に設けられている。平板状の第１の振動子は、枠体の第１の主面側の溝または貫通孔を閉成するように第１の主面に接合されている。平板状の第２の振動子は、枠体の第２の主面側の溝または貫通孔を閉成するように第２の主面に接合されている。上記超音波発生素子は、溝または貫通孔と第１及び第２の振動子により形成された内部空間を有する。
上記接続部材は、第２の振動子における枠体の第２の主面に接合されている側の面と対向する面に接合されている。この接続部材は、超音波発生素子を支持するとともに、第１及び第２の振動子の少なくとも一方に電気的に接続されている。
本発明においては、枠体には、複数の側面のうちの第１の側面に開口している部分を有し、内部空間と外部とを連通する通気孔が設けられている。第１の側面における第１の主面または第２の主面に平行な方向を長さ方向とする。第１の側面において、通気孔の第１の側面に開口している部分において、第１の側面における長さ方向の中心に対して、距離が最も遠い箇所を外側端部とする。また、第１の側面における長さ方向の中心に対して、距離が最も近い箇所を内側端部とする。平面視して、通気孔の第１の側面に開口している部分の外側端部と、接続部材の内側端部とが重なり合わない位置となるように通気孔が設けられている。
本発明に係る超音波発生装置のある特定の局面では、第１の側面に開口している部分の前記外側端部が平面視して第１の側面における長さ方向の中心とは異なる位置であって、接続部材の前記内側端部と重なり合わない位置となるように、通気孔が設けられている。これにより、枠体に加わる応力が非常に小さくなり、耐久性の低下をほぼ防ぐことができる。
本発明に係る超音波発生装置の他の特定の局面では、第１の側面に開口している部分が底面視して接続部材に覆われるように、通気孔が設けられている。これにより、枠体に加わる応力が非常に小さくなり、耐久性の低下をほぼ防ぐことができる。
本発明に係る超音波発生装置のさらに他の特定の局面では、超音波発生素子を収納し、音波放出孔を有する筐体をさらに備え、通気孔内の共鳴の周波数が、第１及び第２の振動子の振動により放出された音波による音波放出孔を開放端とする共鳴の周波数と異なっている。これにより、超音波発生装置から放出される超音波の音圧の低下を低減することができる。
本発明に係る超音波発生装置のさらにまた他の特定の局面では、超音波発生素子は、第１の振動子と第２の振動子とが逆位相で振動する、座屈音叉振動モードにより超音波を発生させる。
本発明に係る超音波発生装置では、超音波発生素子の内部空間を外部と連通させるための通気孔が枠体に設けられているため、超音波発生素子が高い温度に晒されて、内部空間内の水蒸気などが膨張しても、超音波発生素子が破壊されることを防ぐことができる。しかも、通気孔が接続部材と特定の位置関係となるように設けられているため、落下による衝撃などの応力が加わったとしても超音波発生素子にクラックが生じ難い。従って、通気孔を有する超音波発生装置の耐久性の低下を防ぐことが可能となる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波発生装置１の外観を示す斜視図である。図２は、超音波発生装置１における、図１のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。図３は、超音波発生装置１の分解斜視図である。
超音波発生装置１は、板状のベース基板２と、下方に開いた開口を有するキャップ部材３とを有する。
図１及び図２に示すように、キャップ部材３がベース基板２上に固定されており、ベース基板２とキャップ部材３とにより筐体が構成されている。ベース基板２とキャップ部材３とにより囲まれた空間内、すなわち筐体内に後述する超音波発生素子６が収納されている。ベース基板２は、例えばアルミナからなるセラミック基板、ガラスエポキシ基板である。
図１に示すように、キャップ部材３の上面には、複数の音波放出孔３ａ～３ｄが設けられている。
図３に示すように、上記ベース基板２の上面２ａには、複数の電極ランド４が設けられている。電極ランド４は、ベース基板２に設けられたスルーホール電極等を介して、ベース基板２の下面に設けられた端子電極（図示せず）に電気的に接続されている。複数の電極ランド４に、複数の接続部材５を介して超音波発生素子６が機械的に接合されるとともに、電気的に接続されている。接続部材５は、上記のように、超音波発生素子６をベース基板２上に機械的に支持する機能と、超音波発生素子６を図示しない端子電極と電気的に接続する機能とを備えている。
図２に示すように、ベース基板２の上面２ａと、超音波発生素子６の下面との間に隙間を設けるために、接続部材５は、ある程度の厚みを有する必要がある。接続部材５は、例えば金属材料からなる。もっとも、接続部材５は、超音波発生素子６をベース基板２上に機械的に支持する機能と、超音波発生素子６を図示しない端子電極と電気的に接続する機能とを備えるのであれば、導電性樹脂材料等の金属以外の材料からなるものであってもよい。本実施形態では、接続部材５が金属材料からなり、接続部材５と超音波発生素子６とが導電性接着剤１２によって接合されている。なお、導電性接着剤１２に代えて、半田によって接続部材５と超音波発生素子６とが接合されていてもよい。あるいは、接続部材５は、エポキシ樹脂系導電性接着剤等の接着性を有する材料からなるものであってもよい。
超音波発生素子６の詳細を、図２及び図４を参照して説明する。図４は、超音波発生素子６の分解斜視図である。
超音波発生素子６は、枠体７を有する。枠体７は、第１の主面７ａと、第１の主面７ａと対向している第２の主面７ｂと、第１の側面としての側面７ｅを含む４つの側面とを有する。枠体７は、例えばアルミナなどのセラミックス、ガラスエポキシなどの合成樹脂からなる。枠体７の中央には、第１の主面７ａから第２の主面７ｂに向かって貫通している貫通孔７ｃが設けられている。枠体７には、貫通孔７ｃから側面７ｅに至るように、通気孔７ｄが設けられている。本実施形態では、通気孔７ｄは、第１の主面７ａから第２の主面７ｂに向かって貫いている。
図５は、枠体７の平面図である。図５に示すように、上記通気孔７ｄは、貫通孔７ｃと枠体７の側面７ｅとを直線状に結んでいる。
枠体７の第１の主面７ａに、貫通孔７ｃを閉成するように枠状の接着剤層８を介して第１の圧電振動子１０が接合されている。枠体７の第２の主面７ｂに、貫通孔７ｃを閉成するように枠状の接着剤層９を介して第２の圧電振動子１１が接合されている。
第１，第２の圧電振動子１０，１１は平板状の形状を有するバイモルフ型圧電振動子である。第１，第２の圧電振動子１０，１１が枠体７の第１及び第２の主面７ａ，７ｂにそれぞれ接合されることにより、枠体７の上記貫通孔７ｃが設けられている部分が上下から封止される。これにより、超音波発生素子６は、貫通孔７ｃと第１，第２の圧電振動子１０，１１により形成された内部空間を有する。上記通気孔７ｄは、枠体７には、超音波発生素子６の内部空間を外部と連通させるために設けられている。それによって、超音波発生素子６をベース基板２上に搭載する際などの製造工程において、超音波発生素子６が高い温度に晒されて、内部空間内の水蒸気などが膨張しても、超音波発生素子６が破壊されることを防ぐことができる。
第１の圧電振動子１０は、矩形板状の圧電板１０ａを有する。圧電板１０ａは、チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミックスからなる２つの圧電体層と、該２つの圧電体層の間に配置された内部電極１０ｂとを有する。圧電板１０ａの上面中央には、励振電極１０ｃが設けられている。励振電極１０ｃは、内部電極１０ｂと上側の圧電体層を介して重なり合うように設けられている。圧電板１０ａの下面中央には、励振電極１０ｄが設けられている。励振電極１０ｄは、内部電極１０ｂと下側の圧電体層を介して重なり合うように設けられている。励振電極１０ｃと内部電極１０ｂとの間の圧電体層及び内部電極１０ｂと励振電極１０ｄとの間の圧電体層は、厚み方向において同一方向に分極されている。励振電極１０ｃ，１０ｄは、ＡｇやＰｄなどの金属およびこれらの合金からなる。
第２の圧電振動子１１は、矩形板状の圧電板１１ａを有する。圧電板１１ａは、チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミックスからなる２つの圧電体層と、該２つの圧電体層の間に配置された内部電極１１ｂとを有する。圧電板１１ａの下面中央には、励振電極１１ｃが設けられている。励振電極１１ｃは、内部電極１１ｂと下側の圧電体層を介して重なり合うように設けられている。圧電板１１ａの上面中央には、励振電極１１ｄが設けられている。励振電極１１ｄは、内部電極１１ｂと上側の圧電体層を介して重なり合うように設けられている。励振電極１１ｃと内部電極１１ｂとの間の圧電体層及び内部電極１１ｂと励振電極１１ｄとの間の圧電体層は、厚み方向において同一方向に分極されている。励振電極１１ｃ，１１ｄは、ＡｇやＰｄなどの金属およびこれらの合金からなる。なお、第２の圧電振動子１１の圧電体層は、厚み方向において、第１の圧電振動子１０の圧電体層とは逆方向に分極されている。これにより、第２の圧電振動子１１は、第１の圧電振動子１０に対して逆相で振動するように構成されている。
なお、上述では、圧電体層はチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなっているが、これに限るものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系及びアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電セラミックスの圧電材料などからなってもよい。
超音波発生素子６では、上記第１の圧電振動子１０と第２の圧電振動子１１とが、逆位相で振動するように駆動される。その結果、超音波発生素子６が座屈音叉振動モードで振動する。この振動により、超音波発生素子６の上方と下方で超音波が発生する。発生した超音波は、図２の破線で示す矢印で示す方向に伝搬し、音波放出孔３ａ～３ｄから外部に放出される。
本実施形態の超音波発生装置１の特徴は、通気孔７ｄと接続部材５とが特定の位置関係にあり、それによって通気孔７ｄが設けられているにも係わらず、耐久性の低下が生じ難くされている点にある。これを、図６～図１１を参照してより具体的に説明する。
図６は、超音波発生装置１における通気孔７ｄと接続部材５との位置関係を説明するための略図的斜視図である。図６に示すように、通気孔７ｄは、前述した枠体７の側面７ｅに開口している。図６では、キャップ部材３、第１の圧電振動子１０、導電性接着剤１２は省略してある。超音波発生装置１を平面視した場合、通気孔７ｄは、側面７ｅにおける下方に接続部材５が位置している領域に設けられている。従って、通気孔７ｄにおける側面７ｅに開口している部分が、下方に位置する接続部材５により支持されている。
枠体７において落下による衝撃などの応力に対して脆弱な部分は、通気孔７ｄにおける側面７ｅに開口している部分近傍となる。従って、通気孔７ｄを設ける位置によっては、落下による衝撃などの応力により、通気孔７ｄにおける側面７ｅに開口している部分近傍の部分にクラックが生じたりするおそれがある。
これに対して、本実施形態では、超音波発生装置１を平面視した場合、通気孔７ｄは、側面７ｅにおける下方に接続部材５が位置している領域に設けられている。
従って、通気孔７ｄにおける側面７ｅに開口している部分が、下方に位置する接続部材５により支持されているため、通気孔７ｄを設けても耐久性が低下することを防ぐことができる。
従って、通気孔７ｄにおける側面７ｅに開口している部分が、下方に位置する接続部材５により支持されているため、通気孔７ｄを設けても耐久性が低下することを防ぐことができる。
本願発明者らは、上記通気孔７ｄが側面７ｅに開口している部分の位置と、落下による衝撃によって枠体７に加わる応力との関係を調べた。結果を図７に示す。図７の横軸の長さ方向位置は、枠体７の側面７ｅの長さ方向における、通気孔７ｄが側面７ｅに開口している部分の位置を示す。図７の縦軸は、枠体７に加わる応力の大きさを示す。なお、側面７ｅにおける第１の主面７ａまたは第２の主面７ｂに平行な方向を長さ方向とする。図７の横軸に示す長さ方向位置とは、側面７ｅにおける長さ方向の中心となる位置から、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分における長さ方向の中心となる位置までの距離をいうものとする。
上記長さ方向位置を、図８に示す第１の実施例を例にとり説明する。図８は、第１の実施例における、枠体７の側面７ｅの長さ方向での通気孔７ｄと接続部材５，５との位置関係を示す図である。図８では、第１，第２の圧電振動子１０，１１は略図的に示すこととする。
上記側面７ｅの長さ方向寸法を２ｍｍとした。また、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分における上記長さ方向に沿う寸法を０．１ｍｍとした。図８では、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分における長さ方向の中心となる位置は、側面７ｅの長さ方向の中心となる位置に設けられている。従って、図８に示す第１の実施例は、図７における長さ方向位置＝０μｍに相当する。
なお、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分において、第１の側面である側面７ｅにおける上記長さ方向の中心に対して距離が最も遠い箇所を外側端部５ａとする。他方、側面７ｅにおける上記長さ方向の中心に対して距離が最も近い箇所を内側端部５ｂとする。
接続部材５，５は、外側端部５ａの位置が特に限定されないが、第１の実施例では側面７ｅの長さ方向両端と同じ位置とされている。
図９は、比較例における、枠体７の側面７ｅの長さ方向での通気孔７ｄと接続部材５，５との位置関係を示す図である。比較例は、通気孔７ｄにおける側面７ｅに開口している部分の位置のみが第１の実施例と異なっており、図７における長さ方向位置＝６５０μｍに相当する。図９に示すように、比較例では、超音波発生装置を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分の長さ方向の外側端部７ｄ１が、下方に位置している接続部材５の長さ方向の内側端部５ｂと一致している。
図７から明らかなように、上記長さ方向位置が変化するにつれて、枠体７に加わる応力が大きく変化することがわかる。長さ方向位置が６５０μｍの場合、すなわち、図９に示す比較例では、枠体７に加わる応力が最も大きくなり、耐久性が低下することがわかる。従って、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの外側端部７ｄ１が接続部材５の内側端部５ｂと重なり合わない位置となることが必要である。それによって、通気孔７ｄを設けても耐久性が低下することを防ぐことができる。
一方、長さ方向位置が０μｍの場合である第１の実施例では、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの外側端部７ｄ１が接続部材５の内側端部５ｂと重なり合わない位置となっているため、比較例に比べて枠体７に加わる応力が小さくなり、耐久性が低下していないことが分かる。
また、長さ方向位置が４００μｍの場合には、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分が、側面７ｅの長さ方向の中心とは異なる位置に設けられており、下方に位置している接続部材５と重なり合っていない。言い換えれば、長さ方向位置が４００μｍの場合には、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分の長さ方向の外側端部７ｄ１が、下方に位置している接続部材５の長さ方向の内側端部５ｂと重なり合わない位置にあり、かつ内側端部５ｂよりも長さ方向において中央側に位置している。図７から明らかなように、長さ方向位置が４００μｍの場合には、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの外側端部７ｄ１が接続部材５の内側端部５ｂと重なっていないため、比較例に比べて枠体７に加わる応力が小さくなり、耐久性が低下していないことが分かる。また、第１の実施例に比べて枠体７に加わる応力が小さくなり、耐久性がほとんど低下していないことが分かる。
図１０は、第２の実施例における、枠体７の側面７ｅの長さ方向での通気孔７ｄと接続部材５，５との位置関係を示す図である。第２の実施例は、通気孔７ｄにおける側面７ｅに開口している部分の位置のみが第１の実施例と異なっており、図７における長さ方向位置＝７００μｍに相当する。図１０に示すように、第２の実施例では、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分が、側面７ｅの長さ方向の中心とは異なる位置に設けられており、下方に位置している接続部材５と部分的に重なり合っている。言い換えれば、第２の実施例では、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分の長さ方向の外側端部７ｄ１が、下方に位置している接続部材５の長さ方向の内側端部５ｂと重なり合っておらず、外側端部５ａと内側端部５ｂとの間に位置している。
長さ方向位置が７００μｍの場合である第２の実施例では、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの外側端部７ｄ１が接続部材５の内側端部５ｂと重なり合っていないため、図７に示すように、比較例に比べて枠体７に加わる応力が小さくなる。従って。耐久性が低下していないことが分かる。
図１１は、第３の実施例における、枠体７の側面７ｅの長さ方向での通気孔７ｄと接続部材５，５との位置関係を示す図である。第３の実施例は、通気孔７ｄにおける側面７ｅに開口している部分の位置のみが第１の実施例と異なっており、図７における長さ方向位置＝７５０μｍに相当する。図１１に示すように、第３の実施例では、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分が、側面７ｅの長さ方向の中心とは異なる位置に設けられている。より具体的には、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分は、底面視して下方の接続部材５に覆われるように、通気孔７ｄが設けられている。言い換えれば、第３の実施例では、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分の長さ方向の外側端部７ｄ１が、下方に位置している接続部材５の長さ方向の内側端部５ｂと重なり合っておらず、外側端部５ａと内側端部５ｂとの間に位置している。
図７から明らかなように、長さ方向位置が７５０μｍの場合である第３の実施例では、上述した実施形態と同様に、超音波発生装置１を平面視した場合、側面７ｅにおいて、通気孔７ｄの側面７ｅに開口している部分が、側面７ｅの長さ方向の中心とは異なる位置であって下方に接続部材５が位置している領域に設けられており、通気孔７ｄの外側端部７ｄ１が接続部材５の内側端部５ｂと重なり合っていないため、枠体７に加わる応力が非常に小さくなり、耐久性がほとんど低下していないことが分かる。
上記のように、通気孔７ｄの長さ方向位置を上記特定の関係とすることにより、図９に示した比較例に比べ耐久性の低下を確実に抑制することができる。
なお、上記実施形態では、図４に示すように、通気孔７ｄは枠体７の第１の主面７ａから第２の主面７ｂまで貫くように設けられているが、通気孔の形状は特に限定されない。例えば、図１２（ａ）に示すように、枠体７の第１の主面７ａ側にのみ開口を有し、横断面が矩形である溝７ｆによって側面７ｅに開口している部分を有する通気孔を構成してもよい。さらに、図１２（ｂ）に示すように、枠体７の第１の主面７ａと第２の主面７ｂに開口を有していない、中空経路７ｇによって側面７ｅに開口している部分を有する通気孔を構成してもよい。さらに、図１２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、枠体７の第１の主面７ａ側にのみ開口を有し、横断面が半円状である溝７ｈやＶ字である溝７ｉによって側面７ｅに開口している部分を有する通気孔を構成してもよい。
また、本発明に係る超音波発生装置では、通気孔７ｄ内においても共鳴が発生する。通気孔７ｄ内の共鳴の周波数が、第１，第２の圧電振動子１０，１１の振動により放出された音波による音波放出孔３ａ～３ｄを開放端とする共鳴の周波数と一致している場合、これらの共鳴が筐体内で干渉し合い、超音波発生装置から放出される超音波の音圧が低くなる。このため、通気孔７ｄ内の共鳴の周波数が、第１，第２の圧電振動子１０，１１の振動により放出された音波による音波放出孔３ａ～３ｄを開放端とする共鳴の周波数と異なっていることが好ましい。これにより、通気孔７ｄ内の共鳴による、超音波発生装置から放出される超音波の音圧の低下を低減することができる。なお、共鳴の周波数とは、音圧ピークの周波数である。
なお、本発明においては、上記のように、枠体に設けられた通気孔の位置関係に特徴を有するものであるため、上記第１及び第２の圧電振動子１０，１１については、バイモルフ型圧電振動子に限らず、ユニモルフ型などの他の構造の圧電振動子であってもよい。
また、本発明では、上記超音波発生素子６と接続部材５とを必須の構成とするものであり、パッケージ構造については上記実施形態のものに限定されない。
１…超音波発生装置
２…ベース基板
２ａ…上面
３…キャップ部材
３ａ～３ｄ…音波放出孔
４…電極ランド
５…接続部材
５ａ…外側端部
５ｂ…内側端部
６…超音波発生素子
７…枠体
７ａ，７ｂ…第１，第２の主面
７ｃ…貫通孔
７ｄ…通気孔
７ｄ１…外側端部
７ｅ…側面
７ｆ…溝
７ｇ…中空経路
７ｈ…溝
７ｉ…溝
８，９…接着剤層
１０，１１…第１，第２の圧電振動子
１０ａ，１１ａ…圧電板
１０ｂ，１１ｂ…内部電極
１０ｃ，１０ｄ，１１ｃ，１１ｄ…励振電極
１２…導電性接着剤
２…ベース基板
２ａ…上面
３…キャップ部材
３ａ～３ｄ…音波放出孔
４…電極ランド
５…接続部材
５ａ…外側端部
５ｂ…内側端部
６…超音波発生素子
７…枠体
７ａ，７ｂ…第１，第２の主面
７ｃ…貫通孔
７ｄ…通気孔
７ｄ１…外側端部
７ｅ…側面
７ｆ…溝
７ｇ…中空経路
７ｈ…溝
７ｉ…溝
８，９…接着剤層
１０，１１…第１，第２の圧電振動子
１０ａ，１１ａ…圧電板
１０ｂ，１１ｂ…内部電極
１０ｃ，１０ｄ，１１ｃ，１１ｄ…励振電極
１２…導電性接着剤
Claims (5)
- 対向し合う第１及び第２の主面と複数の側面を有し、溝または貫通孔のうち一方が前記第１及び第２の主面に設けられている枠体と、前記枠体の第１の主面側の溝または前記貫通孔を閉成するように前記第１の主面に接合されている平板状の第１の振動子と、前記枠体の第２の主面側の溝または前記貫通孔を閉成するように前記第２の主面に接合されている平板状の第２の振動子とを備え、前記溝または前記貫通孔と前記第１及び第２の振動子により形成された内部空間を有する、超音波発生素子と、
前記第２の振動子における前記枠体の前記第２の主面に接合されている側の面と対向する面に接合されており、前記超音波発生素子を支持するとともに、前記第１及び第２の振動子の少なくとも一方に電気的に接続されている接続部材とを備え、
前記枠体には、前記複数の側面のうちの第１の側面に開口している部分を有し、前記内部空間と外部とを連通する通気孔が設けられており、
前記第１の側面における前記第１の主面または前記第２の主面に平行な方向を長さ方向としたとき、前記通気孔の前記第１の側面に開口している部分において、前記第１の側面における前記長さ方向の中心に対して、距離が最も遠い箇所を外側端部、前記第１の側面における前記長さ方向の中心に対して、距離が最も近い箇所を内側端部とすると、平面視して、前記通気孔の第１の側面に開口している部分の前記外側端部と、前記接続部材の前記内側端部とが重なり合わない位置となるように前記通気孔が設けられている、超音波発生装置。 - 前記第１の側面に開口している部分の前記外側端部が、平面視して、前記第１の側面における長さ方向の中心とは異なる位置であって、前記接続部材の前記内側端部と重なり合わない位置となるように、前記通気孔が設けられている、請求項１に記載の超音波発生装置。
- 前記第１の側面に開口している部分が、底面視して前記接続部材に覆われるように前記通気孔が設けられている、請求項１に記載の超音波発生装置。
- 前記超音波発生素子を収納し、音波放出孔を有する筐体をさらに備え、
前記通気孔内の共鳴の周波数が、前記第１及び第２の振動子の振動により放出された音波による前記音波放出孔を開放端とする共鳴の周波数と異なっている、請求項１～３のいずれか１項に記載の超音波発生装置。 - 前記超音波発生素子は、前記第１の振動子と第２の振動子とが逆位相で振動する、座屈音叉振動モードにより超音波を発生させる、請求項１～４のいずれか１項に記載の超音波発生装置。
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