WO2023007811A1

WO2023007811A1 - 振動波放射装置

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Publication number: WO2023007811A1
Application number: PCT/JP2022/010563
Authority: WO
Inventors: 亮太伊藤
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2023-02-02
Also published as: JPWO2023007811A1; CN117397255A

Abstract

反射面部(１３０)に垂直な方向における接続部(１２１)と反射面部(１３０)との間隔をＴＤとし、縦断面において、反射面部(１３０)に平行な仮想線(ＶＬ)と振動部(１２２)の裏面(１２０ｂ)とのなす角度をθとし、振動部(１２２)の接続部(１２１)側とは反対側の先端における裏面(１２０ｂ)の周縁(１２３)と反射面部(１３０)の周縁との最短距離をＬとし、振動部(１２２)から放出される振動波の波長をλとすると、ＴＤ＝０かつ３５°≦θ≦５５°の範囲において、０．７８λ≦Ｌ≦１．１９λまたは１．５λ≦Ｌ≦２．１４λの関係を満たす。

Description

振動波放射装置

　本発明は、振動波放射装置に関する。

　超音波送信器の構成を開示した先行文献として、特開平９－３２７０９５号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された超音波送信器は、振動子と、コーン振動子と、円錐ホーンと、台座とを備える。

特開平９－３２７０９５号公報

　コーン振動子の裏面から放射された超音波の反射波の位相を調節することにより音圧の大出力化を実現するためには、コーン振動子の大きさと反射面の大きさとの関係を規定する必要があるが、特許文献１においては、当該関係について考慮されていない。

　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、高音圧の振動波を発生することができる、振動波放射装置を提供することを目的とする。

　本発明に基づく振動波放射装置は、振動子と、振動体と、反射面部とを備える。振動子は、振動を発生させる。振動体は、振動子に接続され、表面および振動子寄りに位置して上記表面とは反対側の裏面を有する。反射面部は、振動体の上記裏面と間隔をあけて対向する。振動体は、接続部と、振動部とを含む。接続部は、振動子と接続されている。振動部は、接続部の振動子側とは反対側の端部から広がりつつ反射面部から離れる方向に延出し、反射面部と対向する上記裏面を有する。振動部は、縦断面において接続部から直線状に拡径しつつ延出して、筒状の形状を有する。反射面部の周縁は、反射面部に垂直な方向から見て、振動部の中心軸と同軸状に振動部の外側に位置する。反射面部に垂直な方向における接続部と反射面部との間隔をＴＤとし、上記縦断面において、反射面部に平行な仮想線と振動部の上記裏面とのなす角度をθとし、振動部の接続部側とは反対側の先端における裏面の周縁と反射面部の周縁との最短距離をＬとし、振動部から放出される振動波の波長をλとすると、ＴＤ＝０かつ３５°≦θ≦５５°の範囲において、０．７８λ≦Ｌ≦１．１９λまたは１．５λ≦Ｌ≦２．１４λの関係を満たす。

　本発明によれば、高音圧の振動波を発生することができる。

本発明の実施形態１に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。図１の振動波放射装置を矢印ＩＩ方向から見た平面図である。反射面部の大きさによって振動部の裏面から放射される振動波の反射波の位相が変化する状態を模式的に示す部分断面図である。本発明の実施形態１に係る振動波放射装置に関するシミュレーション解析の寸法条件を示す縦断面図である。本発明の実施形態１に係る振動波放射装置のシミュレーション解析における単位振動速度当たりの音圧と最短距離Ｌとの関係を示すグラフである。本発明の実施形態２に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。本発明の実施形態２に係る振動波放射装置に関するシミュレーション解析の寸法条件を示す縦断面図である。本発明の実施形態２に係る振動波放射装置のシミュレーション解析における単位振動速度当たりの音圧と最短距離Ｌとの関係を示すグラフである。本発明の実施形態２の変形例に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。本発明の実施形態３に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。本発明の実施形態３に係る振動波放射装置に関するシミュレーション解析の寸法条件を示す縦断面図である。本発明の実施形態３に係る振動波放射装置のシミュレーション解析における単位振動速度当たりの音圧と最短距離Ｌとの関係を示すグラフである。本発明の実施形態４に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。図１３の振動波放射装置を矢印ＸＩＶ方向から見た平面図である。本発明の実施形態４に係る振動波放射装置に関するシミュレーション解析の寸法条件を示す縦断面図である。本発明の実施形態４に係る振動波放射装置のシミュレーション解析における単位振動速度当たりの音圧と最短距離Ｌとの関係を示すグラフである。

　以下、本発明の各実施形態に係る振動波放射装置について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

　(実施形態１)
　図１は、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。図２は、図１の振動波放射装置を矢印ＩＩ方向から見た平面図である。図１および図２に示すように、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置１００は、振動子１１０と、振動体１２０と、反射面部１３０とを備える。

　振動子１１０は、振動を発生させる。本実施形態においては、振動子１１０は、電気機械変換素子１１１および振動伝達体１１２を備える。電気機械変換素子１１１は、圧電素子、磁歪素子または電歪素子などから構成されている。振動伝達体１１２は、金属または樹脂で構成されている。振動子１１０は、円柱状の形状を有している。

　振動子１１０は、たとえば、ランジュバン型振動子、モノモルフ型振動子またはバイモルフ型振動子などの、一つ以上の電気機械変換素子と一つ以上の他の部材とが一体に構成された振動子であってもよい。

　振動体１２０は、振動子１１０に接続され、表面１２０ｆおよび振動子１１０寄りに位置して表面１２０ｆとは反対側の裏面１２０ｂを有する。振動体１２０は、接続部１２１と、振動部１２２とを含む。

　接続部１２１は、振動子１１０と接続されている。本実施形態においては、接続部１２１は、反射面部１３０と垂直な方向に延在する円筒状の形状を有している。ただし、接続部１２１の形状は、円筒状に限られず、ピン状または半球状などでもよい。

　振動部１２２は、接続部１２１の振動子１１０側とは反対側の端部から広がりつつ反射面部１３０から離れる方向に延出し、反射面部１３０と対向する裏面１２０ｂを有する。振動部１２２は、縦断面において接続部１２１から直線状に拡径しつつ延出して、筒状の形状を有する。すなわち、振動部１２２は、中心軸Ｃの周りに回転対称な円錐ホーン形状を有している。振動部１２２の接続部１２１側とは反対側の先端における裏面１２０ｂの周縁１２３は、円環状の形状を有している。なお、振動部１２２の形状は、円錐ホーンに限られず、振動部１２２の裏面１２０ｂと反射面部１３０との間に振動波を伝搬する開いた空間が形成される形状であればよい。

　振動体１２０の材料は、たとえば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル合金もしくは銅合金などの金属、または樹脂でもよい。振動体１２０は、振動子１１０または反射面部１３０を構成する部材と同一材料で一体形成されていてもよいし、振動子１１０または反射面部１３０を構成する部材に接続された別部材であってもよい。

　反射面部１３０は、振動体１２０の裏面１２０ｂと間隔をあけて対向する。本実施形態においては、反射面部１３０は、振動子１１０の振動体１２０側の表面である。なお、反射面部１３０は、振動子１１０と別部材で構成されていてもよい。この場合、反射面部１３０の材料は、たとえば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル合金もしくは銅合金などの金属、または樹脂でもよい。

　図２に示すように、反射面部１３０の周縁は、反射面部１３０に垂直な方向から見て、振動部１２２の中心軸Ｃと同軸状に振動部１２２の外側に位置する円形である。すなわち、反射面部１３０の周縁の半径は、振動部１２２の周縁の半径より大きい。なお、反射面部１３０の周縁は、反射面部１３０に垂直な方向から見て、円形に限られない。

　ここで、振動部１２２の大きさと反射面部１３０の大きさとの関係によって、振動波放射装置１００から放射される振動波の音圧が変化するメカニズムについて説明する。

　図３は、反射面部の大きさによって振動部の裏面から放射される振動波の反射波の位相が変化する状態を模式的に示す部分断面図である。

　図３に示すように、振動体１２０が振動すると、振動部１２２が矢印１で示すように揺動する。これにより、振動部１２２の表面１２０ｆから、図３中の上方に振動波Ｕ１が放射される。振動部１２２の裏面１２０ｂから、図３中の下方に振動波Ｕ２が放射される。振動波Ｕ２は、反射面部１３０にて反射し、図３中の上方に伝搬する。

　仮に、反射面部１３０の周縁の半径が、振動部１２２の周縁の半径より小さい場合、振動波Ｕ２を反射面部１３０にて反射させて図３中の上方に十分に伝搬させることができない。

　一方、反射面部１３０の周縁の半径が、振動部１２２の周縁の半径より大きい場合、振動波Ｕ２の反射面部１３０に到達するまでの距離に応じて反射波の位相にずれが発生する。図３に示す反射波Ｕ３および反射波Ｕ５は振動波Ｕ１と同位相であり、反射波Ｕ４は振動波Ｕ１と逆位相である。この反射波同士の干渉により、反射波が図３中の上方に十分に伝搬しない場合がある。すなわち、振動波放射装置から放射される振動波の音圧を向上するためには、振動部１２２の大きさに対応して反射面部１３０の大きさを適切に設定する必要がある。

　具体的には、反射面部１３０の周縁の位置をＳ１に設定すると、反射波Ｕ３によって振動波放射装置から放射される振動波の音圧を高くすることが可能である。反射面部１３０の周縁の位置をＳ２に設定すると、反射波Ｕ４が追加されることによって振動波放射装置から放射される振動波が弱められ、当該振動波の音圧を高くすることができない。反射面部１３０の周縁の位置をＳ３に設定すると、反射波Ｕ５が追加されることによって振動波放射装置から放射される振動波の音圧を高くすることが可能である。このように、反射面部１３０が大きくなる際、振動波を強め合う領域と弱め合う領域とが交互に発生することになる。

　以下、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置に関する有限要素法を用いたシミュレーション解析結果について説明する。なお、以下のシミュレーション解析においては、空気の音速を３４０ｍ／ｓとした。

　図４は、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置に関するシミュレーション解析の寸法条件を示す縦断面図である。図４に示す縦断面において、反射面部１３０に平行な方向をＸ軸方向、反射面部１３０に垂直な方向をＹ軸方向とする。

　振動子１１０の半径、すなわち、反射面部１３０の周縁の半径の寸法をＲ１とする。接続部１２１の内側の半径の寸法をＲ２とする。振動部１２２の先端における裏面１２０ｂの周縁の半径の寸法をＲ３とする。

　電気機械変換素子１１１の厚さの寸法をＴ１とする。振動伝達体１１２の厚さの寸法をＴ２とする。接続部１２１の高さの寸法をＴ３とする。振動部１２２の裏面１２０ｂのＹ軸方向の高さの寸法をＴ４とする。

　接続部１２１の厚みの寸法をＷ１とする。振動部１２２の裏面１２０ｂのＸ軸方向の幅の寸法をＷ２とする。振動部１２２の厚さの寸法をＷ３とする。振動部１２２の接続部１２１側とは反対側の先端における裏面１２０ｂの周縁１２３と反射面部１３０の周縁とのＸ軸方向における間隔の寸法をＷ４とする。

　Ｙ軸方向における接続部１２１と反射面部１３０との間隔の寸法をＴＤとする。図４に示す縦断面において、反射面部１３０に平行な仮想線ＶＬと振動部１２２の裏面１２０ｂとのなす角度をθとする。振動部１２２の接続部１２１側とは反対側の先端における裏面１２０ｂの周縁１２３と反射面部１３０の周縁との最短距離の寸法をＬとする。振動部１２２から放出される振動波の波長をλとする。

　Ｒ１をパラメータとし、５．４ｍｍ≦Ｒ１≦１５ｍｍ(０ｍｍ≦Ｗ４≦７ｍｍ)の範囲において、ＴＤ＝０かつ角度θが３５°、４５°、５５°である場合について、シミュレーション解析を行なった。

　その他の寸法については、Ｒ２＝３．５ｍｍ、Ｒ３＝５．６ｍｍ、Ｔ１＝０．４ｍｍ、Ｔ２＝１３ｍｍ、Ｗ１＝０．６ｍｍ、Ｗ２＝１．５ｍｍ、Ｗ３＝０．６ｍｍとした。Ｔ３＋Ｔ４＝２．２ｍｍとし、角度θの値に応じてＴ３およびＴ４の値を適宜調整した。また、たとえば、Ｒ２は、０ｍｍ以上１０ｍｍ以下でもよい。Ｔ１は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下でもよい。Ｔ２は、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下でもよい。Ｔ３は、０ｍｍ以上１５ｍｍ以下でもよい。Ｔ４は、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下でもよい。Ｗ１は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下でもよい。Ｗ２は、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下でもよい。Ｗ３は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下でもよい。振動部１２２の接続部１２１側とは反対側の先端における裏面１２０ｂの周縁１２３と反射面部１３０との最短距離(Ｔ３＋Ｔ４)は、０．５λ≦Ｔ３＋Ｔ４≦０．９λの関係を満たすことが好ましい。

　電気機械変換素子１１１として圧電素子を用いた。振動伝達体１１２および振動体１２０の各々の材料は、アルミニウム合金(Ａ７０７５)とした。

　１１４ｋＨｚ(λ＝２．９８ｍｍ)の周波数である２Ｖｐｐの電圧を圧電体に印加して振動子１１０を駆動させた。本発明の実施形態１に係る振動波放射装置において、中心軸Ｃ上において駆動前の振動体１２０のＹ軸方向の先端から５０ｍｍ離れた位置における振動波の最大音圧を算出した。

　図５は、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置のシミュレーション解析における単位振動速度当たりの音圧と最短距離Ｌとの関係を示すグラフである。図５においては、縦軸に、単位振動速度当たりの音圧(Ｐａ／(ｍ／ｓ))、横軸に、最短距離Ｌ(ｍｍ)を示している。

　図５に示すように、角度θが３５°、４５°および５５°のいずれの場合においても、最短距離Ｌに対して単位振動速度当たりの音圧が周期的に変動していた。これは、反射面部１３０の大きさによって反射波同士の干渉状態が変化するためである。単位振動速度当たりの音圧を高くするためには、下記の条件を満たすことが好ましい。

　角度θ＝３５°の場合、０．７５λ≦Ｌ≦１．１９λまたは１．４７λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、１．６５λ≦Ｌ≦１．９６λまたは２．１４λ≦Ｌの関係を満たすことがより好ましい。

　角度θ＝４５°の場合、０．７８λ≦Ｌ≦１．３λまたは１．５λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、０．８４λ≦Ｌ≦１．１９λまたは１．６５λ≦Ｌ≦１．８９λの関係を満たすことがより好ましい。

　角度θ＝５５°の場合、０．７４λ≦Ｌ≦２．１４λの関係を満たすことが好ましい。また、０．７５λ≦Ｌ≦２．０８λの関係を満たすことがより好ましい。

　上記のシミュレーション解析結果から、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置において単位振動速度当たりの音圧を高くするためには、ＴＤ＝０かつ３５°≦θ≦５５°の範囲において、０．７８λ≦Ｌ≦１．１９λまたは１．５λ≦Ｌ≦２．１４λの関係を満たすことが好ましい。また、振動波放射装置が大型化することを抑制する観点から、ＴＤ＝０かつ３５°≦θ≦５５°の範囲において、０．７８λ≦Ｌ≦１．１９λまたは１．５λ≦Ｌ≦２λの関係を満たすことが好ましい。

　(実施形態２)
　以下、本発明の実施形態２に係る振動波放射装置について図を参照して説明する。本発明の実施形態２に係る振動波放射装置は、主に振動子および振動体の各々の構成が、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

　図６は、本発明の実施形態２に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。図６に示すように、本発明の実施形態２に係る振動波放射装置２００は、振動子２１０と、振動体２２０と、反射面部２３０とを備える。

　本実施形態においては、振動子２１０は、第１電気機械変換素子２１１、第２電気機械変換素子２１２、第１振動伝達体２１３、第２振動伝達体２１４、第３振動伝達体２１５および支持体２１６を備える。振動子２１０は、いわゆるランジュバン型振動子である。振動子２１０は、略円柱状の形状を有している。支持体２１６は、振動子２１０の外周面から円板状に突出している。なお、支持体２１６は、振動子２１０の外周面から突出していればよく、支持体２１６の形状は円板状に限られない。また、支持体２１６は、振動子２１０の外周の全周から突出している場合に限られず、振動子２１０の外周の一部から突出していてもよい。

　支持体２１６の一方の面上に、第１電気機械変換素子２１１、第１振動伝達体２１３および第３振動伝達体２１５が、この順に積層されている。支持体２１６の他方の面上に、第２電気機械変換素子２１２および第２振動伝達体２１４がこの順に積層されている。

　第１電気機械変換素子２１１および第２電気機械変換素子２１２の各々は、圧電素子、磁歪素子または電歪素子などから構成されている。第１振動伝達体２１３、第２振動伝達体２１４および第３振動伝達体２１５の各々は、金属または樹脂で構成されている。支持体２１６は、金属または樹脂で構成されている。

　振動体２２０は、振動子２１０に接続され、表面２２０ｆおよび振動子２１０寄りに位置して表面２２０ｆとは反対側の裏面２２０ｂを有する。振動体２２０は、接続部２２１と、振動部２２２とを含む。

　接続部２２１は、振動子２１０と接続されている。本実施形態においては、接続部２２１は、反射面部２３０と垂直な方向に延在する円筒状の形状を有している。ただし、接続部２２１の形状は、円筒状に限られず、ピン状または半球状などでもよい。

　振動部２２２は、接続部２２１の振動子２１０側とは反対側の端部から広がりつつ反射面部２３０から離れる方向に延出し、反射面部２３０と対向する裏面２２０ｂを有する。振動部２２２は、縦断面において接続部２２１から表面２２０ｆ側に凸状の円弧状または楕円弧状に拡径しつつ延出して、筒状の形状を有する。すなわち、振動部２２２は、中心軸Ｃの周りに回転対称なラッパ形状を有している。振動部２２２の接続部２２１側とは反対側の先端における裏面２２０ｂの周縁２２３は、円環状の形状を有している。なお、振動部２２２の形状は、ラッパ状に限られず、振動部２２２の裏面２２０ｂと反射面部２３０との間に振動波を伝搬する開いた空間が形成される形状であればよい。

　振動体２２０の材料は、たとえば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル合金もしくは銅合金などの金属、または樹脂でもよい。振動体２２０は、振動子２１０または反射面部２３０を構成する部材と同一材料で一体形成されていてもよいし、振動子２１０または反射面部２３０を構成する部材に接続された別部材であってもよい。

　反射面部２３０は、振動体２２０の裏面２２０ｂと間隔をあけて対向する。本実施形態においては、反射面部２３０は、振動子２１０の振動体２２０側の表面である。なお、反射面部２３０は、振動子２１０と別部材で構成されていてもよい。この場合、反射面部２３０の材料は、たとえば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル合金もしくは銅合金などの金属、または樹脂でもよい。

　反射面部２３０の周縁は、反射面部２３０に垂直な方向から見て、振動部２２２の中心軸Ｃと同軸状に振動部２２２の外側に位置する円形である。すなわち、反射面部２３０の周縁の半径は、振動部２２２の周縁の半径より大きい。なお、反射面部２３０の周縁は、反射面部２３０に垂直な方向から見て、円形に限られない。

　以下、本発明の実施形態２に係る振動波放射装置に関する有限要素法を用いたシミュレーション解析結果について説明する。

　図７は、本発明の実施形態２に係る振動波放射装置に関するシミュレーション解析の寸法条件を示す縦断面図である。図７に示す縦断面において、反射面部２３０に平行な方向をＸ軸方向、反射面部２３０に垂直な方向をＹ軸方向とする。

　振動子２１０の半径、すなわち、反射面部２３０の周縁の半径の寸法をＲ１とする。接続部２２１の内側の半径の寸法をＲ２とする。振動部２２２の先端における裏面２２０ｂの周縁の半径の寸法をＲ３とする。支持体２１６の周縁の半径の寸法をＲ４とする。

　振動子２１０の厚さの寸法をＴ１０とする。第２振動伝達体２１４の厚さの寸法をＴ１１とする。第２電気機械変換素子２１２の厚さの寸法をＴ１２とする。支持体２１６の厚さの寸法をＴ１３とする。第１電気機械変換素子２１１の厚さの寸法をＴ１４とする。第１振動伝達体２１３の厚さの寸法をＴ１５とする。第３振動伝達体２１５の厚さの寸法をＴ１６とする。

　接続部２２１の高さの寸法をＴ３とする。振動部２２２の裏面２２０ｂのＹ軸方向の高さの寸法をＴ４とする。

　接続部２２１の厚みの寸法をＷ１とする。振動部２２２の裏面２２０ｂのＸ軸方向の幅の寸法をＷ２とする。振動部２２２の厚さの寸法をＷ３とする。振動部２２２の接続部２２１側とは反対側の先端における裏面２２０ｂの周縁２２３と反射面部２３０の周縁とのＸ軸方向における間隔の寸法をＷ４とする。

　Ｙ軸方向における接続部２２１と反射面部２３０との間隔の寸法をＴＤとする。図７に示す縦断面において、反射面部２３０に平行な仮想線ＶＬと振動部２２２の裏面２２０ｂの先端と根元とを繋ぐ直線ＣＬとのなす角度をθとする。図７に示す縦断面における振動部２２２の裏面２２０ｂのアスペクト比をＡＲとする。なお、ＡＲ＝Ｗ２／Ｔ４の関係を満たす。振動部２２２の接続部２２１側とは反対側の先端における裏面２２０ｂの周縁２２３と反射面部２３０の周縁との最短距離の寸法をＬとする。振動部２２２から放出される振動波の波長をλとする。

　Ｒ１をパラメータとし、５．７ｍｍ≦Ｒ１≦１３ｍｍ(０ｍｍ≦Ｗ４≦７．３ｍｍ)の範囲において、ＴＤ＝０かつＴ４が０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７９ｍｍである場合について、シミュレーション解析を行なった。

　その他の寸法については、Ｒ２＝３．５ｍｍ、Ｒ３＝５．７ｍｍ、Ｒ４＝Ｒ１＋２ｍｍ、Ｔ１１＝５ｍｍ、Ｔ１２＝０．４ｍｍ、Ｔ１３＝０．５ｍｍ、Ｔ１４＝０．４ｍｍ、Ｔ１５＝５ｍｍ、Ｔ１６＝１ｍｍ、Ｗ１＝０．６ｍｍ、Ｗ２＝１．６ｍｍ、Ｗ３＝０．６ｍｍとした。Ｔ３＋Ｔ４＝１．８ｍｍとし、Ｔ４の値に応じてＴ３の値を適宜調整した。Ｔ４が０．５ｍｍから１．７９ｍｍまで変化するとき、角度θは、１７．４°から４８．２°まで変化する。

　また、たとえば、Ｒ２は、０ｍｍ以上１０ｍｍ以下でもよい。Ｔ１１は、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下でもよい。Ｔ１２は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下でもよい。Ｔ１３は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下でもよい。Ｔ１４は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下でもよい。Ｔ１５は、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下でもよい。Ｔ１６は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下でもよい。Ｔ３は、０ｍｍ以上１５ｍｍ以下でもよい。Ｔ４は、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下でもよい。Ｗ１は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下でもよい。Ｗ２は、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下でもよい。Ｗ３は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下でもよい。振動部２２２の接続部２２１側とは反対側の先端における裏面２２０ｂの周縁２２３と反射面部２３０との最短距離(Ｔ３＋Ｔ４)は、０．５λ≦Ｔ３＋Ｔ４≦０．９λを満たすことが好ましい。

　第１電気機械変換素子２１１および第２電気機械変換素子２１２の各々として圧電素子を用いた。第１振動伝達体２１３、第２振動伝達体２１４および支持体２１６の各々の材料は、ニッケル合金(４２Ｎｉ)とした。第３振動伝達体２１５および振動体２２０の各々の材料は、アルミニウム合金(Ａ７０７５)とした。

　１１４．１ｋＨｚ(λ＝２．９８ｍｍ)の周波数である２Ｖｐｐの電圧を圧電体に印加して振動子２１０を駆動させた。本発明の実施形態２に係る振動波放射装置において、中心軸Ｃ上において駆動前の振動体２２０のＹ軸方向の先端から５０ｍｍ離れた位置における振動波の最大音圧を算出した。

　図８は、本発明の実施形態２に係る振動波放射装置のシミュレーション解析における単位振動速度当たりの音圧と最短距離Ｌとの関係を示すグラフである。図８においては、縦軸に、単位振動速度当たりの音圧(Ｐａ／(ｍ／ｓ))、横軸に、最短距離Ｌ(ｍｍ)を示している。

　図８に示すように、Ｔ４が０．５ｍｍから１．７９ｍｍまでのいずれの場合においても、最短距離Ｌに対して単位振動速度当たりの音圧が周期的に変動していた。単位振動速度当たりの音圧を高くするためには、下記の条件を満たすことが好ましい。

　Ｔ４が１ｍｍ以上１．７９ｍｍ以下の場合、０．６３λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。

　Ｔ４が１．７９ｍｍの場合、０．６８λ≦Ｌ≦１．１５λまたは１．３８λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、０．６８λ≦Ｌ≦１．０３λ、１．５λ≦Ｌ≦１．８８λまたは２．２６λ≦Ｌの関係を満たすことがより好ましい。

　Ｔ４が１．６ｍｍの場合、０．６８λ≦Ｌ≦１．０３λ、１．５λ≦Ｌ≦１．８８λまたは２．２６λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。

　Ｔ４が１ｍｍの場合、０．６３λ≦Ｌ≦２λまたは２．２６λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、０．６８λ≦Ｌ≦１．０３λまたは１．５λ≦Ｌ≦１．７５λの関係を満たすことがより好ましい。

　Ｔ４が０．７５ｍｍの場合、０．６λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、０．６３λ≦Ｌ≦２λの関係を満たすことがより好ましい。

　Ｔ４が０．５ｍｍの場合、０．８３λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、０．９２λ≦Ｌ≦１．２６λまたは１．７５λ≦Ｌの関係を満たすことがより好ましい。

　上記のシミュレーション解析結果から、本発明の実施形態２に係る振動波放射装置において単位振動速度当たりの音圧を高くするためには、ＴＤ＝０かつ０．９≦ＡＲ≦３．２の範囲において、０．８３λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、振動波放射装置が大型化することを抑制する観点から、ＴＤ＝０かつ０．９≦ＡＲ≦３．２の範囲において、０．８３λ≦Ｌ≦２λの関係を満たすことが好ましい。

　なお、振動波放射装置は、筐体に収容されていてもよい。図９は、本発明の実施形態２の変形例に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。図９に示すように、本発明の実施形態２の変形例に係る振動波放射装置２００ａは、筐体２４０、電極２５０および配線２６０をさらに備える。

　筐体２４０の内部に、振動子２１０と、振動体２２０と、反射面部２３０とが収容されている。筐体２４０の天面は開放されている。なお、筐体２４０の天面は、振動波が透過可能な網状構造で覆われていてもよい。筐体２４０の底面から電極２５０が外部に引き出されている。電極２５０は、配線２６０を通じて振動子２１０と電気的に接続されている。当該変形例の構成は、他の実施形態に係る振動波放射装置に適用されてもよい。

　(実施形態３)
　以下、本発明の実施形態３に係る振動波放射装置について図を参照して説明する。本発明の実施形態３に係る振動波放射装置は、主に振動子および反射面部の各々の構成が、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る振動波放射装置１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

　図１０は、本発明の実施形態３に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。図１０に示すように、本発明の実施形態３に係る振動波放射装置３００は、振動子３１０と、振動体１２０と、反射面部３３０とを備える。

　本実施形態においては、振動子３１０は、電気機械変換素子１１１および振動伝達体３１２を備える。振動伝達体３１２は、金属または樹脂で構成されている。振動子３１０は、円柱状の形状を有している。

　反射面部３３０は、振動体１２０の裏面１２０ｂと間隔をあけて対向する。本実施形態においては、反射面部３３０は、振動子３１０とは別部材である平板３４０の振動体１２０側の表面である。平板３４０は、円環状の形状を有しており、振動子３１０を囲むように振動子３１０と同軸配置されている。平板３４０と振動子３１０とは、互いに接していてもよいし、互いに離間していてもよい。平板３４０の材料は、たとえば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル合金もしくは銅合金などの金属、または樹脂でもよい。

　反射面部３３０の周縁は、反射面部３３０に垂直な方向から見て、振動部１２２の中心軸Ｃと同軸状に振動部１２２の外側に位置する円形である。すなわち、反射面部３３０の周縁の半径は、振動部１２２の周縁の半径より大きい。なお、反射面部３３０の周縁は、反射面部３３０に垂直な方向から見て、円形に限られない。

　以下、本発明の実施形態３に係る振動波放射装置に関する有限要素法を用いたシミュレーション解析結果について説明する。

　図１１は、本発明の実施形態３に係る振動波放射装置に関するシミュレーション解析の寸法条件を示す縦断面図である。図１１に示す縦断面において、反射面部３３０に平行な方向をＸ軸方向、反射面部３３０に垂直な方向をＹ軸方向とする。

　振動子３１０の半径の寸法をＲ１とする。接続部１２１の内側の半径の寸法をＲ２とする。振動部１２２の先端における裏面１２０ｂの周縁の半径の寸法をＲ３とする。反射面部３３０の周縁の半径の寸法をＲ４とする。

　電気機械変換素子１１１の厚さの寸法をＴ１とする。振動伝達体３１２の厚さの寸法をＴ２とする。接続部１２１の高さの寸法をＴ３とする。振動部１２２の裏面１２０ｂのＹ軸方向の高さの寸法をＴ４とする。平板３４０の厚さの寸法をＴ５とする。

　Ｙ軸方向における接続部１２１と反射面部３３０との間隔の寸法をＴＤとする。図１１に示す縦断面において、反射面部３３０に平行な仮想線ＶＬと振動部１２２の裏面１２０ｂとのなす角度をθとする。振動部１２２の接続部１２１側とは反対側の先端における裏面１２０ｂの周縁１２３と反射面部３３０の周縁との最短距離の寸法をＬとする。振動部１２２から放出される振動波の波長をλとする。

　Ｒ４およびＴＤをパラメータとし、５．４ｍｍ≦Ｒ４≦１５ｍｍ(０ｍｍ≦Ｗ４≦７ｍｍ)の範囲において、ＴＤが０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍ、１．１ｍｍである場合について、シミュレーション解析を行なった。

　その他の寸法については、Ｒ１＝４．１ｍｍ、Ｒ２＝３．５ｍｍ、Ｒ３＝５．６ｍｍ、Ｔ１＝０．４ｍｍ、Ｔ２＝７．６ｍｍ、Ｔ３＝０．１ｍｍ、Ｔ４＝１．５ｍｍ、Ｔ５＝１ｍｍ、Ｗ１＝０．６ｍｍ、Ｗ２＝１．５ｍｍ、Ｗ３＝０．６ｍｍとした。角度θは、４５°とした。振動部１２２の接続部１２１側とは反対側の先端における裏面１２０ｂの周縁１２３と反射面部３３０との最短距離(Ｔ３＋Ｔ４＋ＴＤ)は、０．５λ≦Ｔ３＋Ｔ４＋ＴＤ≦０．９λを満たすことが好ましい。

　電気機械変換素子１１１として圧電素子を用いた。振動伝達体３１２および振動体１２０の各々の材料は、アルミニウム合金(Ａ７０７５)とした。平板３４０の材料は、ＡＢＳ樹脂とした。平板３４０と振動子３１０とは互いにわずかに離間しており、平板３４０が振動しない構成とした。

　１１６．６ｋＨｚ(λ＝３．０１ｍｍ)の周波数である２Ｖｐｐの電圧を圧電体に印加して振動子３１０を駆動させた。本発明の実施形態３に係る振動波放射装置において、中心軸Ｃ上において駆動前の振動体１２０のＹ軸方向の先端から５０ｍｍ離れた位置における振動波の最大音圧を算出した。

　図１２は、本発明の実施形態３に係る振動波放射装置のシミュレーション解析における単位振動速度当たりの音圧と最短距離Ｌとの関係を示すグラフである。図１２においては、縦軸に、単位振動速度当たりの音圧(Ｐａ／(ｍ／ｓ))、横軸に、最短距離Ｌ(ｍｍ)を示している。

　図１２に示すように、ＴＤが０．１ｍｍから１．１ｍｍまでのいずれの場合においても、最短距離Ｌに対して単位振動速度当たりの音圧が周期的に変動していた。単位振動速度当たりの音圧を高くするためには、下記の条件を満たすことが好ましい。

　ＴＤが０．１ｍｍの場合、１．０１λ≦Ｌ≦１．３λまたは１．８１λ≦Ｌ≦２．０７λの関係を満たすことが好ましい。

　ＴＤが０．３ｍｍの場合、０．８５λ≦Ｌ≦１．２８λまたは１．６４λ≦Ｌ≦２．１６λの関係を満たすことが好ましい。また、１λ≦Ｌ≦１．１６λまたは１．８３λ≦Ｌ≦１．９λの関係を満たすことがより好ましい。

　ＴＤが０．５ｍｍの場合、０．８λ≦Ｌ≦１．３１λまたは１．５５λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、０．８７λ≦Ｌ≦１．２λまたは１．６７λ≦Ｌ≦１．９９λの関係を満たすことがより好ましい。

　ＴＤが０．７ｍｍの場合、０．７９λ≦Ｌ≦１．３λまたは１．５２λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、０．８６λ≦Ｌ≦１．１９λまたは１．７λ≦Ｌ≦２．０１λの関係を満たすことがより好ましい。

　ＴＤが０．９ｍｍの場合、０．８６λ≦Ｌ≦１．２５λ、１．５６λ≦Ｌ≦２．０４λまたは２．３６λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。

　ＴＤが１．１ｍｍの場合、０．９３λ≦Ｌ≦１．１５λまたは１．６６λ≦Ｌ≦１．８３λの関係を満たすことが好ましい。

　上記のシミュレーション解析結果から、本発明の実施形態３に係る振動波放射装置において単位振動速度当たりの音圧を高くするためには、θ＝４５°かつ０．１≦ＴＤ≦１．１の範囲において、１．０１λ≦Ｌ≦１．１５λまたは１．８１λ≦Ｌ≦１．８３λの関係を満たすことが好ましい。

　(実施形態４)
　以下、本発明の実施形態４に係る振動波放射装置について図を参照して説明する。本発明の実施形態４に係る振動波放射装置は、主に振動体および反射面部の各々の構成が、本発明の実施形態３に係る振動波放射装置３００と異なるため、本発明の実施形態３に係る振動波放射装置３００と同様である構成については説明を繰り返さない。

　図１３は、本発明の実施形態４に係る振動波放射装置の構成を示す縦断面図である。図１４は、図１３の振動波放射装置を矢印ＸＩＶ方向から見た平面図である。図１３および図１４に示すように、本発明の実施形態４に係る振動波放射装置４００は、振動子４１０と、振動体４２０と、反射面部４３０とを備える。

　本実施形態においては、振動子４１０は、電気機械変換素子４１１および振動伝達体４１２を備える。振動子４１０は、四角柱状の形状を有している。

　振動体４２０は、振動子４１０に接続され、表面４２０ｆおよび振動子４１０寄りに位置して表面４２０ｆとは反対側の裏面４２０ｂを有する。振動体４２０は、接続部４２１と、一対の振動部４２２とを含む。

　接続部４２１は、振動子４１０と接続されている。本実施形態においては、接続部４２１は、反射面部４３０と垂直な方向に延在しつつ互いに間隔をあけて対向する一対の板形状を有している。ただし、接続部４２１の形状は、一対の板状に限られず、１枚の板状でもよい。

　一対の振動部４２２は、接続部４２１の振動子４１０側とは反対側の端部から互いに離間しつつ反射面部４３０から離れる方向に延出し、反射面部４３０と対向する裏面４２０ｂを有する。一対の振動部４２２は、縦断面において接続部４２１から互いに離間するように傾斜しつつ延出して中心軸Ｃに対して互いに線対称に位置している。図１４に示すように、一対の振動部４２２は、反射面部４３０に垂直な方向から見て、互いに間隔をあけて並ぶ矩形状の形状を有している。すなわち、一対の振動部４２２は、互いに間隔をあけて斜めに向かい合った一対の矩形板状の形状を有している。

　一対の振動部４２２の接続部４２１側とは反対側の先端における裏面４２０ｂの縁４２３は、２本の直線状に延在している。なお、一対の振動部４２２の形状は、一対の矩形板状に限られず、一対の振動部４２２の裏面４２０ｂと反射面部４３０との間に振動波を伝搬する開いた空間が形成される形状であればよい。

　振動体４２０の材料は、たとえば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル合金もしくは銅合金などの金属、または樹脂でもよい。振動体４２０は、振動子４１０または反射面部４３０を構成する部材と同一材料で一体形成されていてもよいし、振動子４１０または反射面部４３０を構成する部材に接続された別部材であってもよい。

　反射面部４３０は、振動体４２０の裏面４２０ｂと間隔をあけて対向する。本実施形態においては、反射面部４３０は、振動子４１０とは別部材である一対の平板４４０の振動体４２０側の表面である。一対の平板４４０の各々は、矩形状の形状を有している。一対の平板４４０は、振動子４１０を互いの間に挟むように配置されている。一対の平板４４０と振動子４１０とは、互いに接していてもよいし、互いに離間していてもよい。一対の平板４４０の材料は、たとえば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル合金もしくは銅合金などの金属、または樹脂でもよい。

　反射面部４３０の周縁は、反射面部４３０に垂直な方向から見て、一対の振動部４２２の各々を外側から囲む一対の矩形である。具体的には、反射面部４３０の振動子４１０側とは反対側の縁４３１は、反射面部４３０に垂直な方向から見て、一対の振動部４２２の各々の先端における裏面４２０ｂの縁４２３より外側に位置している。

　以下、本発明の実施形態４に係る振動波放射装置に関する有限要素法を用いたシミュレーション解析結果について説明する。

　図１５は、本発明の実施形態４に係る振動波放射装置に関するシミュレーション解析の寸法条件を示す縦断面図である。図１５に示す縦断面において、反射面部４３０に平行な方向をＸ軸方向、反射面部４３０に垂直な方向をＹ軸方向とする。

　振動子４１０の幅の半分の寸法をＲ１とする。中心軸Ｃから接続部４２１までのＸ軸方向の最短距離の寸法をＲ２とする。中心軸Ｃから振動部４２２の先端における裏面４２０ｂの縁４２３までのＸ軸方向の最短距離の寸法をＲ３とする。中心軸Ｃから反射面部４３０の振動子４１０側とは反対側の縁４３１までのＸ軸方向の最短距離の寸法をＲ４とする。

　電気機械変換素子１１１の厚さの寸法をＴ１とする。振動伝達体４１２の厚さの寸法をＴ２とする。接続部４２１の高さの寸法をＴ３とする。振動部４２２の裏面４２０ｂのＹ軸方向の高さの寸法をＴ４とする。平板４４０の厚さの寸法をＴ５とする。

　接続部４２１の厚みの寸法をＷ１とする。振動部４２２の裏面４２０ｂのＸ軸方向の幅の寸法をＷ２とする。振動部４２２の厚さの寸法をＷ３とする。振動部４２２の接続部４２１側とは反対側の先端における裏面４２０ｂの縁４２３と、反射面部４３０の振動子４１０側とは反対側の縁４３１との、Ｘ軸方向における間隔の寸法をＷ４とする。

　Ｙ軸方向における接続部４２１と反射面部４３０との間隔の寸法をＴＤとする。図１５に示す縦断面において、反射面部４３０に平行な仮想線ＶＬと振動部４２２の裏面４２０ｂとのなす角度をθとする。振動部４２２の接続部４２１側とは反対側の先端における裏面４２０ｂの縁４２３と反射面部４３０の振動子４１０側とは反対側の縁４３１との最短距離の寸法をＬとする。振動部４２２から放出される振動波の波長をλとする。

　Ｒ４およびＴＤをパラメータとし、５．４ｍｍ≦Ｒ４≦１５ｍｍ(０ｍｍ≦Ｗ４≦７ｍｍ)の範囲において、ＴＤが１．４ｍｍ、１．６ｍｍ、１．８ｍｍ、２ｍｍ、２．２ｍｍである場合について、シミュレーション解析を行なった。

　その他の寸法については、Ｒ１＝４ｍｍ、Ｒ２＝３ｍｍ、Ｒ３＝５．２ｍｍ、Ｔ１＝０．４ｍｍ、Ｔ２＝７．６ｍｍ、Ｔ３＝０．２ｍｍ、Ｔ４＝１．２ｍｍ、Ｔ５＝１ｍｍ、Ｗ１＝１ｍｍ、Ｗ２＝１．２ｍｍ、Ｗ３＝１ｍｍとした。角度θは、４５°とした。振動波放射装置４００の形状は、図１５に示す平面形状が紙面の奥行き方向に１６ｍｍ延在する立体形状とした。振動部４２２の接続部４２１側とは反対側の先端における裏面４２０ｂの縁４２３と反射面部４３０との最短距離(Ｔ３＋Ｔ４＋ＴＤ)は、０．６５λ≦Ｔ３＋Ｔ４＋ＴＤ≦０．７４λを満たすことが好ましい。

　電気機械変換素子４１１として圧電素子を用いた。振動伝達体４１２および振動体４２０の各々の材料は、アルミニウム合金(Ａ７０７５)とした。平板４４０の材料は、ＡＢＳ樹脂とした。平板４４０と振動子４１０とは互いにわずかに離間しており、平板４４０が振動しない構成とした。

　７９ｋＨｚ(λ＝４．３ｍｍ)の周波数である２Ｖｐｐの電圧を圧電体に印加して振動子４１０を駆動させた。本発明の実施形態４に係る振動波放射装置において、中心軸Ｃ上において駆動前の振動体４２０のＹ軸方向の先端から５０ｍｍ離れた位置における振動波の最大音圧を算出した。

　図１６は、本発明の実施形態４に係る振動波放射装置のシミュレーション解析における単位振動速度当たりの音圧と最短距離Ｌとの関係を示すグラフである。図１６においては、縦軸に、単位振動速度当たりの音圧(Ｐａ／(ｍ／ｓ))、横軸に、最短距離Ｌ(ｍｍ)を示している。

　図１６に示すように、ＴＤが１．４ｍｍから２．２ｍｍまでのいずれの場合においても、最短距離Ｌに対して単位振動速度当たりの音圧が周期的に変動していた。単位振動速度当たりの音圧を高くするためには、下記の条件を満たすことが好ましい。

　ＴＤが１．４ｍｍの場合、０．６５λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、０．８λ≦Ｌ≦１．２９λまたは１．６７λ≦Ｌ≦２．０５λの関係を満たすことがより好ましい。

　ＴＤが１．６ｍｍの場合、０．７λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、０．８１λ≦Ｌ≦１．２λまたは１．６８λ≦Ｌ≦１．８９λの関係を満たすことがより好ましい。

　ＴＤが１．８ｍｍの場合、０．７４λ≦Ｌ≦１．２６λまたは１．５４λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。

　ＴＤが２ｍｍおよび２．２ｍｍの場合は、音圧を高くできる領域がなかった。
　上記のシミュレーション解析結果から、本発明の実施形態４に係る振動波放射装置において単位振動速度当たりの音圧を高くするためには、θ＝４５°かつ１．４≦ＴＤ≦１．８の範囲において、０．７４λ≦Ｌ≦１．２６λまたは１．５４λ≦Ｌの関係を満たすことが好ましい。また、振動波放射装置が大型化することを抑制する観点から、θ＝４５°かつ１．４≦ＴＤ≦１．８の範囲において、０．７４λ≦Ｌ≦１．２６λまたは１．５４λ≦Ｌ≦２λの関係を満たすことが好ましい。

　上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。

　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１００，２００，２００ａ，３００，４００　振動波放射装置、１１０，２１０，３１０，４１０　振動子、１１１，４１１　電気機械変換素子、１１２，３１２，４１２　振動伝達体、１２０，２２０，４２０　振動体、１２０ｂ，２２０ｂ，４２０ｂ　裏面、１２０ｆ，２２０ｆ，４２０ｆ　表面、１２１，２２１，４２１　接続部、１２２，２２２，４２２　振動部、１２３，２２３　周縁、１３０，２３０，３３０，４３０　反射面部、２１１　第１電気機械変換素子、２１２　第２電気機械変換素子、２１３　第１振動伝達体、２１４　第２振動伝達体、２１５　第３振動伝達体、２１６　支持体、２４０　筐体、２５０　電極、２６０　配線、３４０，４４０　平板、４２３，４３１　縁。

Claims

　振動を発生させる振動子と、
　前記振動子に接続され、表面および前記振動子寄りに位置して前記表面とは反対側の裏面を有する振動体と、
　前記振動体の前記裏面と間隔をあけて対向する反射面部とを備え、
　前記振動体は、
　前記振動子と接続された接続部と、
　前記接続部の振動子側とは反対側の端部から広がりつつ前記反射面部から離れる方向に延出し、前記反射面部と対向する前記裏面を有する振動部とを含み、
　前記振動部は、縦断面において前記接続部から直線状に拡径しつつ延出して、筒状の形状を有し、
　前記反射面部の周縁は、前記反射面部に垂直な方向から見て、前記振動部の中心軸と同軸状に前記振動部の外側に位置し、
　前記反射面部に垂直な方向における前記接続部と前記反射面部との間隔をＴＤとし、
　前記縦断面において、前記反射面部に平行な仮想線と前記振動部の前記裏面とのなす角度をθとし、
　前記振動部の接続部側とは反対側の先端における前記裏面の周縁と前記反射面部の周縁との最短距離をＬとし、
　前記振動部から放出される振動波の波長をλとすると、
　ＴＤ＝０かつ３５°≦θ≦５５°の範囲において、０．７８λ≦Ｌ≦１．１９λまたは１．５λ≦Ｌ≦２．１４λの関係を満たす、振動波放射装置。
　ＴＤ＝０かつ３５°≦θ≦５５°の範囲において、０．７８λ≦Ｌ≦１．１９λまたは１．５λ≦Ｌ≦２λの関係を満たす、請求項１に記載の振動波放射装置。
　振動を発生させる振動子と、
　前記振動子に接続され、表面および前記振動子寄りに位置して前記表面とは反対側の裏面を有する振動体と、
　前記振動体の前記裏面と間隔をあけて対向する反射面部とを備え、
　前記振動体は、
　前記振動子と接続された接続部と、
　前記接続部の振動子側とは反対側の端部から広がりつつ前記反射面部から離れる方向に延出し、前記反射面部と対向する前記裏面を有する振動部とを含み、
　前記振動部は、縦断面において前記接続部から表面側に凸状の円弧状または楕円弧状に拡径しつつ延出して、筒状の形状を有し、
　前記反射面部の周縁は、前記反射面部に垂直な方向から見て、前記振動部の中心軸と同軸状に前記振動部の外側に位置し、
　前記反射面部に垂直な方向における前記接続部と前記反射面部との間隔をＴＤとし、
　前記縦断面における前記振動部の前記裏面のアスペクト比をＡＲとし、
　前記振動部の接続部側とは反対側の先端における前記裏面の周縁と前記反射面部の周縁との最短距離をＬとし、
　前記振動部から放出される振動波の波長をλとすると、
　ＴＤ＝０かつ０．９≦ＡＲ≦３．２の範囲において、０．８３λ≦Ｌの関係を満たす、振動波放射装置。
　ＴＤ＝０かつ０．９≦ＡＲ≦３．２の範囲において、０．８３λ≦Ｌ≦２λの関係を満たす、請求項３に記載の振動波放射装置。
　振動を発生させる振動子と、
　前記振動子に接続され、表面および前記振動子寄りに位置して前記表面とは反対側の裏面を有する振動体と、
　前記振動体の前記裏面と間隔をあけて対向する反射面部とを備え、
　前記振動体は、
　前記振動子と接続された接続部と、
　前記接続部の振動子側とは反対側の端部から広がりつつ前記反射面部から離れる方向に延出し、前記反射面部と対向する前記裏面を有する振動部とを含み、
　前記振動部は、縦断面において前記接続部から直線状に拡径しつつ延出して、筒状の形状を有し、
　前記反射面部の周縁は、前記反射面部に垂直な方向から見て、前記振動部の中心軸と同軸状に前記振動部の外側に位置し、
　前記反射面部に垂直な方向における前記接続部と前記反射面部との間隔をＴＤとし、
　前記縦断面において、前記反射面部に平行な仮想線と前記振動部の前記裏面とのなす角度をθとし、
　前記振動部の接続部側とは反対側の先端における前記裏面の周縁と前記反射面部の周縁との最短距離をＬとし、
　前記振動部から放出される振動波の波長をλとすると、
　θ＝４５°かつ０．１≦ＴＤ≦１．１の範囲において、１．０１λ≦Ｌ≦１．１５λまたは１．８１λ≦Ｌ≦１．８３λの関係を満たす、振動波放射装置。
　振動を発生させる振動子と、
　前記振動子に接続され、表面および前記振動子寄りに位置して前記表面とは反対側の裏面を有する振動体と、
　前記振動体の前記裏面と間隔をあけて対向する反射面部とを備え、
　前記振動体は、
　前記振動子と接続された接続部と、
　前記接続部の振動子側とは反対側の端部から互いに離間しつつ前記反射面部から離れる方向に延出し、前記反射面部と対向する前記裏面を有する一対の振動部とを含み、
　前記一対の振動部は、縦断面において前記接続部から互いに離間するように傾斜しつつ延出して中心軸に対して互いに線対称に位置しており、
　前記反射面部の周縁は、前記反射面部に垂直な方向から見て、前記一対の振動部の各々を外側から囲む一対の矩形であり、
　前記反射面部に垂直な方向における前記接続部と前記反射面部との間隔をＴＤとし、
　前記縦断面において、前記反射面部に平行な仮想線と前記一対の振動部の前記裏面とのなす角度をθとし、
　前記縦断面において前記一対の振動部の接続部側とは反対側の先端における前記裏面の縁と該裏面に対向する前記反射面部の振動子側とは反対側の縁との最短距離をＬとし、
　前記一対の振動部から放出される振動波の波長をλとすると、
　θ＝４５°かつ１．４≦ＴＤ≦１．８の範囲において、０．７４λ≦Ｌ≦１．２６λまたは１．５４λ≦Ｌの関係を満たす、振動波放射装置。
　θ＝４５°かつ１．４≦ＴＤ≦１．８の範囲において、０．７４λ≦Ｌ≦１．２６λまたは１．５４λ≦Ｌ≦２λの関係を満たす、請求項６に記載の振動波放射装置。