JPH08340598A

JPH08340598A - 超音波振動子

Info

Publication number: JPH08340598A
Application number: JP14667495A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Tsujimoto; 郁夫辻本; Susumu Kobayashi; 晋小林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】振動板の振動を抑えることができて残響時間
が十分に短く、しかも側壁を支持する場合に、その支持
条件が変わっても振動板の振動状態が変化せず、長期の
安定性、信頼性を保つことができる超音波振動子の提
供。【構成】上面に振動板２を一体に有した略円錐台形状
のケース１と、振動板２の内面に張り合わせた圧電素子
８と、振動板２との間に離間した状態でケース１に挿入
された主防振材４とから成る超音波振動子において、ケ
ース１の側壁３を振動板２より剛性を大きく形成すると
ともに、主防振材４と振動板２との間に補助防振材９を
介在させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波振動子に関し、詳
しくは、超音波センサーなどに使用され、超音波を受信
または発振できる超音波振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波振動子の一例としては、図
７に示すようなものがある。この超音波振動子は、上面
に振動板２を一体に有した略円錐台形状のケース１と、
振動板２の内面に張り合わせた圧電素子８と、振動板２
との間に離間した状態でケース１に挿入された主防振材
４とを有して成るものである。そして、このような超音
波振動子によって、超音波を発振し、この超音波が物体
に当たって反射してくるのを受信することによって、物
体を検知することができるのである。

【０００３】ところで、この超音波振動子は、側壁３の
厚みが、超音波を受信または発振する振動板２と略同厚
みであり、振動板２の振動とともに側壁３も振動するよ
うになっている。そして、この側壁３に主防振材４が接
触しているので、振動板２の振動を迅速に減衰させるこ
とができるのである。

【０００４】したがって、この超音波振動子は、超音波
の発振を止めたときに、振動板４の振動が迅速に減衰さ
れるので、受信時に発信時の振動が雑音となることがな
い低残響型のものとなっているのである。

【０００５】しかし、このような超音波振動子は、側壁
３を支持体に挟持するなどして支持されて使用されるも
のであって、この支持状態が振動板２の振動特性に大き
く影響を与えるので、この点で安定性、信頼性に問題の
あるものである。

【０００６】このような問題点を改善した超音波振動子
の一例として、図８に示すように、側壁３の厚みを振動
板２に比べて厚くして、側壁３の剛性を上げて支持条件
の影響を受けにくくし、安定性、信頼性を上げたものも
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
図８に示す従来例にあっては、側壁３が厚いため剛性が
高くて、この側壁３が振動しにくいため、側壁３に主防
振材４が接触していても、その防振効果が小さく、発信
時の残響を短くすることが難しいものである。

【０００８】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は、振動板の振動
を抑えることができて残響時間が十分に短く、しかも側
壁を支持する場合に、その支持条件が変わっても振動板
の振動状態が変化せず、長期の安定性、信頼性を保つこ
とができる超音波振動子の提供にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、上面に振動板２を一体に有した略円
錐台形状のケース１と、振動板２の内面に張り合わせた
圧電素子８と、振動板２との間に離間した状態でケース
１に挿入された主防振材４とから成る超音波振動子にお
いて、ケース１の側壁３を振動板２より剛性を大きく形
成するとともに、主防振材４と振動板２との間に補助防
振材９を介在させて成ることを特徴として構成してい
る。

【００１０】ケース１の側壁３を振動板２より剛性を大
きく形成するには、剛性の大きい材質の材料を用いる
か、または厚みを厚く形成するなどして行うことができ
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、主防振材４の振動板２側に補助防振材９を
一体に介在させ、この補助防振材９を振動板２に圧電素
子８の外周部５で接触させて成ることを特徴として構成
している。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、振動板２の外周部５にスリット６を設け
て、このスリット６に補助防振材９を挿入して成ること
を特徴として構成している。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ケース１の側壁３を外側が厚い外壁3aと、
内側が薄い内壁3bとの２重構造に形成し、この二重構造
の隙間に補助防振材９を挿入して成ることを特徴として
構成している。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、振動板２と主防振材４との間の位置におけ
るケース１の側壁３に、厚み方向の切り込み７を設け、
この切り込み７に補助防振材９を挿入して成ることを特
徴として構成している。

【００１５】

【作用】上記課題を解決する請求項１記載の発明は、側
壁３の剛性が高く強度が大きいため、この側壁３の支持
状態が振動板２の振動に影響を与えることがない。した
がって、この支持状態が振動性能に悪影響を与えること
がない。

【００１６】また、主防振材４と振動板２との間に補助
防振材９が介在していることによって、振動板２の振動
が補助防振材９によく伝わるので、この振動は補助防振
材９と主防振材４とによって確実に減衰される。その
上、直に主防振材４によって、振動板２の振動を吸収す
ることがないため、振動吸収が過剰となることもない。
したがって、発信特性に悪影響を与えることがなくて、
感度を損なうことなく振動板２の振動が減衰されて、短
い残響時間が実現されている。

【００１７】また、ケース１の側壁３は振動板２側の細
い円錐台形状であって、側壁３の振動板２側の剛性が低
くなっている。そして、少なくともこの剛性の低い部分
に補助防振材９が介在しているので、振動板２の振動が
補助防振材９に伝わりやすく、減衰されやすくなって、
低残響特性が実現されやすくなっている。

【００１８】請求項２記載の発明では、補助防振材９が
振動板２に、圧電素子８の外周部５で接触しているの
で、この振動板２の振動が直に補助防振材９に伝わり、
補助防振材９と一体の主防振材４とによって、振動板２
の振動を減衰させることができる。

【００１９】請求項３記載の発明では、スリット６に補
助防振材９が挿入されて振動板２に直に接触し、振動板
２との接触が確実なものになっている。このため、振動
板２の振動が補助防振材９によく伝わり、補助防振材９
と一体の主防振材４とによって、振動板２の振動を減衰
させることができる。また、スリット６によって、振動
板２が振動しやすいものになっている。

【００２０】請求項４記載の発明では、外壁3aが厚くて
剛性が高いために、この側壁３の支持状態などが振動板
２の振動に影響を与えることがない。また、内壁3bが薄
く、振動板２の振動とともによく振動し、この内壁3bに
直に接触している補助防振材９および主防振材４に伝わ
って振動板２の振動を減衰させることができる。

【００２１】また、主防振材４および補助防振材９が振
動板２に直に接触していないため、主防振材４および補
助防振材９による振動板２の振動特性の変化が小さくな
っている。

【００２２】請求項５記載の発明では、振動板２と主防
振材４との間の位置におけるケース１の側壁３に、厚み
方向の切り込み７が設けられているので、この部分の剛
性が低く、振動板２の振動とともによく振動して、この
切り込み７内に挿入された補助防振材９と、主防振材４
とによって振動を減衰させることができる。

【００２３】また、主防振材４および補助防振材９が振
動板２に直に接触していないため、主防振材４および補
助防振材９による振動板２の振動特性の変化が小さくな
っている。

【００２４】

【実施例】以下、本発明に係る超音波振動子の実施例に
ついて、添付図面を参照して具体的に説明する。

【００２５】以下に述べる各実施例の超音波振動子は、
上面に振動板２を一体に有した略円錐台形状のケース１
と、振動板２の内面に張り合わせた圧電素子８と、振動
板２との間に離間した状態でケース１に挿入された主防
振材４とから成るものである。そして、特に、ケース１
の側壁３を振動板２より剛性を大きく形成するととも
に、主防振材４と振動板２との間に補助防振材９を介在
させていることを特徴としている。

【００２６】また、各実施例のケース１の側壁３は振動
板２側の細い円錐台形状であって、側壁３の振動板２側
が剛性が低くなっている。そして、少なくともこの剛性
の低い部分に補助防振材９が介在しているものである。
このため、振動板２の振動が補助防振材９に伝わりやす
く、減衰されやすくなって、低残響特性が実現されやす
くなっている。

【００２７】以下、各実施例をさらに具体的に説明す
る。図１は、第一の実施例である超音波振動子を示す断
面図である。

【００２８】ケース１の側壁３は振動板２に比べて断面
が厚く剛性が高くなっている。ケース１内部には主防振
材４が挿入充填され、側壁３と振動板２の外周部５とに
接触している。また、補助防振材９は主防振材４と一体
に形成され、振動板２に圧電素子８の外周部５で接触さ
せられている。

【００２９】振動板２が振動するとき、側壁３はほとん
ど振動しないので、主防振材４は側壁３との接触によっ
ては減衰効果を発揮することができない。しかし、補助
防振材９が直に振動する振動板２の外周部５と接触して
いるため、大きな減衰効果が得られる。

【００３０】ただし、一体の主防振材４および補助防振
材９の剛性によって、振動板２の振動特性が大きく変化
するため、感度特性が劣化しないように、一体の主防振
材４および補助防振材９の剛性および形状をケース１に
適合するように設定している。

【００３１】図２は、第二の実施例である超音波振動子
を示す断面図である。ケース１の側壁３の断面は、振動
板２に比べて厚く、剛性が高くなっている。また、振動
板２の外周に側壁３の外面の傾斜と連続する補助振動板
2aを延設し、この補助振動板2aを振動板２と同程度かそ
れより薄く形成している。ケース１の内部には主防振材
４が挿入充填されている。また、補助防振材９は主防振
材４と一体に形成され、補助振動板2aに接触している。

【００３２】振動板２が振動するとき、側壁３ａは剛性
が高いためほとんど振動しないが、補助振動板2aは振動
板２とともに振動する。よって、補助防振材９が補助振
動板2aとの接触部分で振動して、振動板２の振動を減衰
させて大きな減衰効果が得られる。

【００３３】図３ないし図４は、それぞれ第三の実施例
である超音波振動子を示す断面図ないし上面図である。

【００３４】ケース１の側壁３は、振動板２に比べて断
面が厚く十分に剛性が高くなっている。振動板２には外
周部にスリット６が開けられている。ケース１内部には
主防振材４が挿入充填されている。この主防振材４と一
体に形成されている補助防振材９はスリット６に挿入さ
れている。

【００３５】振動板２が振動するとき、側壁３はほとん
ど振動しない。しかし、補助防振材９は振動板２のスリ
ット６に挿入されているため、振動板２の振動を大きく
減衰させることができる。また、振動板２はスリット６
が開けられているため振動しやすくなっていて、圧電素
子８の駆動に対して敏感に応答して振動することができ
る。したがって、感度が高く、かつ、振動減衰効果も大
きくて残響特性のよい超音波振動子となっている。

【００３６】図５は、第四の実施例である超音波振動子
を示す断面図である。ケース１の側壁３は、底面側から
削るなどして外壁3aと内壁3bとの二重構造になってい
る。外壁3aは振動板２より断面が厚く剛性が大きくなっ
ており、内壁3bは振動板２と同程度かそれより小さい厚
さに形成されて、剛性が小さくなっている。また、外壁
3aと内壁3bとの隙間は振動板２にほぼ接する位置まで先
細りに延設されている。

【００３７】ケース１の内部には主防振材４が、外壁3a
と内壁3bとの隙間には補助防振材９が挿入充填されてい
る。主防振材４は内壁3bと、補助防振材９は外壁3aおよ
び内壁3bとそれぞれ接触している。

【００３８】振動板２が振動しても外壁3aは、剛性が高
くほとんど振動しないが、内壁3bは剛性が低いため振動
板２とともによく振動する。主防振材４および補助防振
材９は内壁3bを挟み込む形になっているため、内壁3bが
振動板２とともに振動して、大きな振動減衰効果が生じ
る。

【００３９】図６は、第五の実施例である超音波振動子
を示す断面図である。振動板２と主防振材４との間の位
置におけるケース１の側壁３に、厚み方向の切り込み７
を設け、この切り込み７に補助防振材９を挿入してい
る。

【００４０】ケース１の側壁３には、振動板２近傍であ
って振動板２と主防振材４との間の位置に切り込み７が
設けられている。ケース１の内部には主防振材４が、切
り込み７には補助防振材９が挿入充填されている。

【００４１】振動板２が振動するとき、側壁３は剛性が
高いためほとんど振動しないが、切り込み７を設けられ
た部分は、この切り込み７によって剛性が弱く、振動板
２とともに良く振動する。補助防振材９がこのよく振動
する位置に介在していることによって、振動板２の振動
が補助防振材９によく伝わり、主防振材４とともに大き
な減衰効果を発生させている。

【００４２】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、側壁は剛性が
高いため、この側壁での支持条件などが変化しても、振
動板の振動状態に影響を及ぼすことが少ないものになっ
ている。したがって、この超音波振動子はその支持条件
に左右されることなく常に安定した発信性能が得られ
る。

【００４３】また、内部の主防振材との間に補助防振材
を介在させることによって、発信を止めたときの振動板
の振動を迅速に減衰させることができ、低残響の超音波
振動子となっている。その上、補助防振材を介在させて
いるので、振動吸収が過剰となって、発信特性に悪影響
を与えることがないものになっている。

【００４４】請求項２記載の発明では、補助防振材を振
動板に直に接触させて、減衰効果を大きくすることによ
って、安定性が高く低残響の超音波振動子が得られてい
る。

【００４５】請求項３記載の発明では、振動板にスリッ
トを設けることによって、振動板が振動しやすく、主防
振材による振動感度の低下を補って、感度の高い超音波
振動子が得られている。

【００４６】請求項４記載の発明では、側壁を剛性の高
い外壁と剛性の低い内壁とに分けて、外壁で振動の安定
性を確保して、内壁に主防振材を働かせることによって
低残響性能がえられている。

【００４７】また、主防振材が振動板に直に接触してい
ないため、主防振材による振動板の振動特性の変化が小
さく、感度の高い超音波振動子の設計が容易である。

【００４８】請求項５記載の発明では、側壁に切り込み
を入れて側壁の振動板近傍部だけを振動しやすくして、
その部分を切り込みに挿入した主防振材に接触させるこ
とによって、良好な低残響性能を実現している。

【００４９】また、主防振材および補助防振材が振動板
に直に接触していないため、振動板の振動特性の変化が
小さく、感度の高い超音波振動子の設計が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す断面図である。

【図２】同上の第二の実施例を示す断面図である。

【図３】同上の第三の実施例を示す断面図である。

【図４】同上実施例の上面図である。

【図５】同上の第四の実施例を示す断面図である。

【図６】同上の第五の実施例を示す断面図である。

【図７】従来例を示す断面図である。

【図８】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ケース２振動板３側壁４主防振材５外周部６スリット７切り込み８圧電素子９補助防振材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に振動板を一体に有した略円錐台形
状のケースと、振動板の内面に張り合わせた圧電素子
と、振動板との間に離間した状態でケースに挿入された
主防振材とから成る超音波振動子において、ケースの側
壁を振動板より剛性を大きく形成するとともに、主防振
材と振動板との間に補助防振材を介在させて成ることを
特徴とする超音波振動子。
【請求項２】主防振材の振動板側に補助防振材を一体
に介在させ、この補助防振材を圧電素子の外周部で振動
板に接触させて成ることを特徴とする請求項１記載の超
音波振動子。
【請求項３】振動板の外周部にスリットを設けて、こ
のスリットに補助防振材を挿入嵌合させて成ることを特
徴とする請求項２記載の超音波振動子。
【請求項４】ケースの側壁を外側が厚い外壁と、内側
が薄い内壁との２重構造に形成し、この二重構造の隙間
に補助防振材を挿入して成ることを特徴とする請求項１
記載の超音波振動子。
【請求項５】振動板と主防振材との間の位置における
ケースの側壁に、厚み方向の切り込みを設け、この切り
込みに補助防振材を挿入して成ることを特徴とする請求
項１記載の超音波振動子。