(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電結晶アセンブリ、前部励振器および前記前部励振器と一体化した後方に延びる中空スタッドを含む圧力波発生アセンブリと、
音響型振動を発生させるため前記圧力波発生アセンブリを付勢する前記圧電結晶アセンブリに接続した付勢手段と、
ケーシングと、
前記前部励振器を前記ケーシングに取り付けるため前記前部励振器と前記ケーシングとに結合した実装手段と、
前記スタッドと前記ケーシングとの間に液体が漏れないシールを形成する前記スタッド後端のシーリング手段と、を備え、
前記シーリング手段は前記圧電結晶アセンブリから間隔を置いて配置されており、かつ前記シーリング手段は前記スタッドの前記後端に接触して、前記ケーシング上で内部に延びるカラー内に形成されるくぼみに前記スタッドとともに挿入されているＯリングシールを含み、
ここに、前記ケーシングは後方カバーを含み、前記カラーは前記後方カバーに接続されており、前記後方カバーは、前記前部励振器に対向する前記スタッドの前記後端において前記ケーシングへ液体輸送導管を取り付けるために、前記カラーと反対側に管状突起部を備え、
前記前部励振器は放射方向に延びるフランジを備え、前記実装手段は前記ケーシングと前記前部励振器とを音響的に分離する分離手段を含み、前記分離手段は前記フランジの各対向面に配置されたＯリング対を含む、電気機械的トランスジューサ装置。
【請求項２】
前記圧電結晶アセンブリは中央チャネルを形成するように構成されており、前記前部励振器は前記スタッドと一体化した肩部を備え、前記圧電結晶アセンブリは前記前部励振器を通して前記振動を伝達するため前記肩部と接触しており、前記スタッドは前記チャネルを通して延び、前記前部励振器は前記スタッドを通して延びる中空の穴を備え、前記圧力波発生アセンブリはさらに前記スタッドに結合された後部励振器を含み、前記圧電結晶アセンブリは前記肩部と前記後部励振器との間にサンドイッチ状に挟まれている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ケーシングは、前記前部励振器を固定する固定リングと、前記圧電結晶アセンブリと、前記ケーシング内の所定の位置にある前記後部励振器とを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記圧電結晶アセンブリは環状圧電結晶と、その内側および外側円柱面に沿って前記環状圧電結晶に接続している各電極とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記フランジは前記前部励振器と前記圧電結晶アセンブリの理論上の節点に位置している、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、電気機械的トランスジューサ装置、特に、高出力超音波トランスジューサに関する。
高出力超音波トランスジューサは、長年にわたり、熱可塑性溶接、生物学的処理、流体のガス抜き、セラミック、フライス加工、および局所洗浄などのような応用分野において用いられてきた。現在、一般に行われている技術の例として、ニューヨーク州ファーミングデールのHeart  Systems社とコネチカット州ダンバリーのBranson  Sonic  Power社が製造した装置がある。
これらのトランスジューサは、ランジュバン・サンドイッチ（ａ  lingevin  sandwich）として知られる方式で製造され、１つ以上の圧電結晶とこれに対応する数の薄い金属電極がアルミニュムやチタニウムなどのような音響的に効果的な材料の間に挟まれ、中心のボルトで固定されている。この構成を持つ代表的な実施例が米国特許3,328,610と3,368,085および3,524,085に記載されている。
薄い金属電極を介して分極結晶の両端に正弦波電気信号が印加されると、圧電（a/k/電歪振動子）材料の固有特性により、結晶が振動を開始する。この現象は、この分野の知識を持つ技術者には良く知られている。前方部と後方部を適切な形状にすることにより、全積層体の固有共振周波数は、個々の結晶素子の固有共振周波数から個別に調整でき、積層体はホーンとして知られる様々な調整された素子を駆動する効率的なモータになる。これらは、自動車の尾燈のレンズ、医療用ろ過器ハウジングおよびおもちゃのような熱可塑性物の溶接に適しており、単純な円柱形、複雑な円柱形または四角形をしている。
ホーンを固体形状にして、上述したような応用の１つに用いるとき、トランスジューサ積層体は効果的かつ適切である。しかし、ホーン先端の動作面へ流体、および／または気体を導く場合か、吸入により先端を取り囲む領域から液体または気体を吸い込むのが望ましい場合、数多くの応用が存在する。これらの応用の例としては、液体の噴霧化、腫瘍／組織除去用の手術器具、異種または混合不能な流体の均質化などのような流体処理用がある。
従来技術を詳細に検討すると、工具の先端（末端）へ流路を設けようとする余り装置の設計が過剰になっていることが明らかになる。このような装置の例は、米国特許3,464,102と4,153,201と4,301,968と4,337,896と4,352,459と4,541,564および4,886,491に見られる。
一般に、これらの装置では、節点において、または軸方向の穴を介してトランスジューサの中心からトランスジューサへ流体を流入しようと試みている。流体を流入または超音波装置の末端から流体を排出する問題への他の解決策では、ホーン自身の節点から流体を流入しようと試みている。このタイプの装置の例としては、ニューヨーク州のファーミングデールのHeat  Systems社が製造したモデル34  434  FLO−THRUホーンがある。
トランスジューサまたはホーンの節点のいずれかから流体を流入する（または、流体を吸入する）ことは、流体または気体が多量の固形物を含有しておらず、水の粘度よりもそれほど大きくない粘度を持ち容易に固形化しなければ、適切であることが確認されている。しかしながら、これらのいずれかの条件が存在する場合、良くても通路の洗浄が困難であるため、この装置は作業回数を重ねると詰まって液体が相互に汚染されやすくなる。流体の圧力は、流路が真直ぐな場合よりも装置内の直角の角を曲がるに十分な大きさが必要である。しかし、この大きな圧力は、積層体にさらに大きな負荷をかけ、それにより、装置の電気的効率を低減させてしまう。
定常波振動に曝される物体の運動理論を検証すると、さらに重大な欠点が明らかになってくる。この技術で良く知られているように、水平振動または垂直振動を受けない、あるいは受ける両端を備えた材料棒は、比較的粒子の移動が多い位置または少ない、あるいは粒子が全く存在しない位置へ置かれる。これらの位置は、それぞれ非節点および節点として知られている。
多く粒子が存在する領域に接触するいかなる材料もこの棒の超音波振動に結合しやすい傾向がある。事実、これは超音波溶接の動作理論であり、熱可塑性金属や薄い金属は、音響的に振動し材料の内部温度を上昇して溶接可能になる。このため、液体用接続部、実装ハードウェア等は、運動が発生しない場所、即ち、節点になければならないことがわかる。
しかし、各節点は、結晶積層体に沿った理論的に単一点であることは注目すべきである。任意の大きさの液体用接続部を振動負荷の一部となることなくこの節点に装着することが不可能でないならば事実上困難である。このような理由により、接続部は、緩い接続部、またはさらに悪い管材料の疲労破壊が生じないように、一般に、可とう管に接続される。
接続の大きさに加え、このような構成のその他の欠点は、積層体が熱せられ、または負荷がかけられると節点位置が変化することである。この事実は、不適切な取付位置がケーシングを振動させるので、積層体への保護ケーシングの取り付けに関する問題を一層悪化させる。
液体入力点を装置の後部に移動し、トランスジューサを通る軸方向の流路を形成する装置の改良はその技術で知られている。この構成を採ると、流路は真直ぐになり、数々の機械的ブラシ、棒等による洗浄ができるようになる。さらに、真直ぐな路は液体の流れに最とも低い圧力要件を課し、ポンプ装置の設計を容易にする。液体用接続部は、トランスジューサ・ケーシングの後方で行われるので、液体用接続部は、軸方向の中心線に対し同心円状に行われ、装置全体の寸法を縮小し、手術用に用いたとき、より人間工学的に正確な装置の製造を可能にする。
この装置はこれらの改良を提供するが、機能的に適切であると同時に製造可能な装置の設計の実際的な問題を提示する。この装置のいくつかの制限を以下に示す。
軸方向に流路を設けるためには、中心ボルトに穴が開いてなければならない。結晶積層体に流入するいかなる液体も電気的短絡を引き起こすか、結晶自身の近傍の液体キャビテーション（liquid  cavitation）が積層体を急速に高温にするので、これは、流体の滲み出しに対してどのようにねじを密封するのかという新たな問題がただちに生じる。両現象とも容易にトランスジューサを故障に至らせる。
この問題を解決するには、一般に、Ｏリング型のシールを付けるか、ねじを密封する市販のねじ密封剤を入手しようとする。この２つの溶液は、エラストマーや密閉剤がその適合性を失うにつれ、時間とともに故障しやすくなるので、単なる穴塞ぎである。
この装置の他の実際的な制限はトランスジューサの終端プレートのボルトの取り付けである。当業者によって認識されているように、中心ボルト、液体用接続部およびトランスジューサ・ケースの後方カバーは、液体を密閉するため１つの部品でなければならない。もし、この装置を機能的にしようとするのであれば、全積層体は、積層体固液管により支持して後方からケースに入るように設計する。これにより、装置の組み立てができるが、中心ボルトは流体流路の一部であるので、ケースカバーとケースは振動負荷の一部である。すでに議論されているように、積層体は離調する傾向があり（共振周波数が変化する）、熱を発生してトランスジューサが簡単に壊れやすくなるので、静的素子を備える振動素子の負荷は避けなければならない。
発明の目的
本発明の目的は、上述したような電気機械的トランスジューサ装置を提供することである。
本発明の別の目的は、軸方向の流体案内通路を備え、流路からトランスジューサの結晶への流体の滲み出しが防止されている電気機械的トランスジューサ装置を提供することである。
本発明の別のさらに特別な目的は、ケーシングが効果的かつ音響的にトランスジューサの結晶アセンブリから分離されている電気機械的トランスジューサ装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、アセンブリが単純化されている電気機械的トランスジューサ装置を提供することである。
本発明のまたさらに別の目的は、ケーシング基部または終端での液体用接続部が共振に影響を与えることなく、どのような構成にも変えることができる電気機械的トランスジューサ装置を提供することである。
本発明のこれらと他の目的は、図面とここで述べる詳細な説明から明らかになる。
発明の概要
電気機械的トランスジューサ装置は、本発明により、圧電結晶アセンブリを含む圧力波発生部品、前部励振器、前部励振器と一体化した後方に延びる中空のスタッドからなる。付勢素子は、アセンブリを付勢して音響型振動を発生するため結晶アセンブリに接続されている。実装素子は、前部励振器をケーシングへ取り付ける前部励振器とケーシングに結合しており、一方、スタッドとケーシングとの間に液体が漏らないシールを形成するシールがスタッド後方端に施されており、シールは結晶アセンブリから間隔を置いて配置されている。
本発明の別の特徴により、シールはスタッド終端に接触したＯリングの形状をしており、ケーシングのくぼみに挿入される。くぼみはケーシングの内部に延びるケーシング上にカラー状の形状をしている。
本発明の追加特徴により、ケーシングはカラーが接続されている後方カバー部に含まれ、液体輸送導管を前部励振器の反対側のスタッド端のケーシングに結合するカラーの反対側の管状ポート突起部を備えている。
本発明のさらなる特徴により、前部励振器は放射状に延びるフランジを備えている。一方、実装素子は、フランジおよびケーシングと前部励振器を音響的に分離するケーシングとの間に少なくとも１つの柔軟なＯリングが配置されている。フランジは、前部励振器と結晶アセンブリの理論上の節点に好適に配置されており、Ｏリング対の側面にある。
本発明の好適な実施例において、圧電結晶アセンブリは中央チャネルを形成するために構成され、前部励振器はスタッドと一体化した肩部を備え、結晶アセンブリは、前部励振器を通して振動を伝播する肩部と接触している。さらに、スタッドは結晶アセンブリのチャネルを通して延び、垂直方向に延びる穴を備えている。圧力波発生部品は、さらにスタッドに取り付けられた後部励振器を含み、結晶アセンブリは前部励振器と後部励振器の肩部の間にサンドイッチ状に挟まれている。
ケーシングは、前部励振器、結晶アセンブリおよび後部励振器をケーシング内部の適当な場所に固定する固定リングを好適に含んでいる。
電気機械的トランスジューサ装置は、本発明の別の概念により、圧電結晶アセンブリを含む圧力波発生部品、前部励振器、前部励振器と一体化され後方に延びる中空のスタッドとを備えている。付勢素子は、音響型振動を発生するため結晶アセンブリを付勢する結晶アセンブリに接続している。実装素子は、前部励振器と前部励振器をケーシングに取り付けるケーシングに取り付けられている。前部励振器は、前部励振器の理論上の節点と結晶アセンブリに位置している放射状に延びるフランジを備えている。実装素子は、ケーシングと前部励振器を音響的に分離する分離部品を含み、分離部品は、フランジの反対側に配置されたＯリング対含む。
本発明の別の特徴により、ケーシングは環状内部リブを備え、Ｏリングの１つはリブとフランジとの間にサンドイッチ状に挟まれている。ケーシングが固定リングを含む場合、別のＯリングが固定リングとフランジとの間にサンドイッチ状に挟まれる。従って、フランジは音響的に分離するＯリングの側面にある。
上述したように、本発明の好適な実施例において、圧電結晶アセンブリは、中央チャネルを形成するために構成され、前部励振器は、スタッドと一体化した肩部を備え、結晶アセンブリは、前部励振器を通して振動を伝播するために少なくとも肩部と接触している。スタッドは結晶アセンブリのチャネルを通して延び、垂直方向に延びる中空の穴を備えている。圧力波発生部品は、さらに、例えば、ねじを介してスタッドに結合された後部励振器を備えている。一方、結晶アセンブリは、前部励振器と後部励振器の肩部の間にサンドイッチ状に挟まれている。
電気機械的トランスジューサ装置は、本発明の別の概念により、圧電結晶アセンブリを含む圧力波発生部品、前部励振器と前部励振器と一体化した後方に延びる中空のスタッドとを備える。付勢素子は、音響型振動を発生させるため、アセンブリを付勢する結晶アセンブリに接続している。一方、実装素子は、前部励振器と前部励振器をケーシングに取り付けるトランスジューサ・ケーシングに結合されている。結晶アセンブリは、特に、環状圧電結晶と内部および外部円柱面に沿って環状圧電結晶に接続した電極とを含む。圧電結晶は、垂直軸に沿って励起されるべく分極されている。スタッドとケーシングとの間に液体が漏らないシールを形成するＯリングシールがスタッド後端に配置されており、シールは結晶アセンブリと間隔を置いてスタッドとともにケーシングのくぼみの中に挿入されている。
電気機械的トランスジューサ装置を製造する方法は、（ｉ）中央チャネルを形成するために構成する圧電結晶アセンブリ、（ii）主部を持つ前部励振器、（iii）それと一体化している中空のスタッド、（iv）主部から延びる環状フランジ、（ｖ）内部に延びる環状リブを持つ主ケーシング本体を備えるケーシング、（vi）後方カバーと固定リング、および（vii）複数のＯリングシールを含むトランスジューサ部品の組み立てる方法とからなる。製造方法は、（ａ）主ケーシング本体へ圧電結晶を配置するステップと、（ｂ）第１のＯリングシールの１つがリブに対するように第１のＯリングシールの１つをケーシングへ挿入するステップと、（ｃ）スタッドがチャネルを通して延び、第１のＯリングシールの１つがリブとフランジとの間にサンドイッチ状に挟まれるように前部励振器を主ケーシング本体に配置するステップと、（ｄ）第２のＯリングシールの１つが第１のＯリングシールの１つの反対側にフランジに対するように第２のＯリングの１つをケーシングに挿入するステップと、および（ｅ）第２のＯリングシールの１つが固定リングとフランジとの間にサンドイッチ状に挟まれるように固定リングを主ケーシング本体に取り付けるステップとを含む。その他のステップは、（ｆ）第３のＯリングシールの１つをスタッドの自由端の周囲に配置するステップと、（ｇ）第３のＯリングシールの１つとスタッドの自由端を後方カバーのくぼみに挿入して、それにより、スタッドとケーシングとの間に液体が漏らないシールを形成するように後方カバーを主ケーシング本体に結合するステップとを含む。
スタッドは、結晶アセンブリの後方部側にある後方部を越えて好適に延びている。
本発明による電気機械的トランスジューサ装置は、ランジュバン・サンドイッチ型である。スタッドは、前方部または励振器の一体化部分として加工される。実装フランジとサンドイッチ状に結晶を挟む肩部も、前方部の一体化部分である。ケーシングは、結晶アセンブリ、電極、前方部と後方部とを囲む任意の構成からなる。当業者は、ケーシングが強制的、または非強制的な気体または液体冷却用の開口を備えうることを認識する。ケーシングは、液体導管結合ポートを保持する後方ケースカバーとスタッド後方端のポート周囲を音響的に適合した材料によりシールする設備を含む。シールは、必要であればスタッドそれ自身に達するために後方ケースカバーから突出していてもかまわない。
本発明によるトランスジューサ装置、特に、超音波トランスジューサ装置は、上述した既存の超音波トランスジューサの欠点を軽減する。トランスジューサ装置は、ケーシングとすべての液体付属品が振動素子から音響的に分離されている直線、即ち、真直ぐな液体流路を備えている。さらに、節点の大きな応力が加わった領域のシールを減少させたので、結晶アセンブリの液体滲み出しによる圧電積層体の故障が防止できた。その上、トランスジューサ装置は、簡単な組み立て技術を用いることができるので、それにより、組み立て時間を減少させ、コストも低減させる。
超音波疲労による破損の可能性が軽減されるため、結晶アセンブリ、節点、または器具末端のホーン接合点にシールが存在しないと、長寿命化に寄与する。ケーシングは結晶アセンブリから離れていて超音波負荷の一部でないので、インピーダンスが低減され、実装ハードウェアも共振周波数、インピーダンス等の影響を受けない。ケーシングの基部または末端の液体接続部は、共振に影響を与えることなく任意の構成に変更できる。さらに、コンバータ積層体または結晶アセンブリは、後方ケースカバーが振動素子の一部ではないという事実により、FEAに対して従来の手段で解析できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による電気機械的超音波トランスジューサ装置の縦方向の断面図を示す図である。
図２は、図１の矢印II、II方向に切った端面図を示す図である。
図３は、図１の電気機械的超音波トランスジューサの別の部分断面図を示す図である。
詳細な説明
図１に示すように、電気機械的超音波トランスジューサ装置は、末端側に固定リング12で締めたケーシング10と基部に後部ケースカバー14を備える。電気信号に応答して音響型振動を発生する超音波発生器16が、ケーシング10内に配置されている。超音波発生器16は、ケーシング10の基部と末端との間に延びる軸18を持っている。波発生器16は、水平方向に並んだ複数の金属電極22とともに積み重ねて配置された複数の環状圧電結晶ディスク20を含む。このディスク状の圧電結晶20と電極22アセンブリにより、軸18と平行な中央チャネル24を形成する。
波発生器16は高周波励起電圧または同軸ケーブル25を経由して伝送された電気信号により電源を供給されて超可聴周波数で振動するように付勢される。ケーブル25は後部ケーシング・カバー14に接続され、ケーシング10内を電極22まで延びる複数の電気伝導リード26で終わる。後部ケーシング・カバー14には、張力がかからないように合わせて設けられた穴（図示せず）を通るケーブル25または任意のタイプの電気コネクタが設けられている。必要であれば電気的安全性を向上させるため、接地リードを結晶アセンブリまたは波発生器16およびケーシング10に接続できる。
前部励振器28の形をした波伝播部材は、発生器16からケーシング10外部の動作点30へ振動を伝播する波発生器16と音響的に接触している。動作点30において、前部励振器28は、一般に、ホーンまたは他の伝播素子（図示せず）に接続されている。ホーンは、前部励振器28の一部と考えられており、動作点はホーン末端に配置可能である。
前部励振器28は、動作点30からケーシグ10の基部へ音波発生器16を通して軸方向に延びる連続した、即ち、途切れのない流体案内チャネルまたは中空の穴32を形成する一体型あるいは単一体であり、超音波発生器16の動作中、動作点とケーシングの基部間の流体を案内する。特に、前部励振器28は、結晶アセンブリ24または波発生器16の中央チャネル24を通して軸方向に延びるスタッド34を含む。流体案内チャネル32はスタッド34を通して延びている。前部励振器28は、一体型部品としてスタッド34を含み、連続的で途切れのない流体流チャネル32は結晶アセンブリまたは波発生器16を通して設けることができるので、流体がチャネルから結晶アセンブリまたは波発生器領域のケーシング10へ漏れる大きな可能性はない。前部励振器28は、結晶アセンブリまたは波発生器16をランジュバン・サンドイッチ型に保持する肩部または結晶接合面36を含む。結晶アセンブリまたは波発生器16は、肩部36と接触して、前部励振器28を通して発生した超音波振動を伝播する。発生器16は、肩部36と後部またはその基部でスタッド34に取り付けられた肩部36と後方部38との間で締め付けられる。スタッド34は、後方部38上の雌ねじ（図示せず）と係合して噛み合う雄ねじを持ち、それにより、後方部38の選択的締付けをして結晶アセンブリまたは波発生器16を前部励振器38の肩部36に押し付けることができるようにする。その目的を達成するため、調整スパナ（図示せず）または他の工具を用いて後方部38を適切なトルクまで締めやすくする溝、六角形断面、レンチ（スパナ等）に合う平面または穴などのような構造39を備えている。
前部励振器28または後部励振器38は、結晶アセンブリまたは波発生器16の動作により応力を加えても、その完全性を保持するのに十分な引張り特性を持つことは当業者に明らかである。現在の経験から、チタニウムとその合金は最適であることが分かっているが、ステンレス・スチール等の他の材料も基本的に同じ効果を持つものとして選択的に用いることができる。前部励振器28と後部励振器38は、異なる材料から構成することができる。
スタッド34の雄ねじの外径は、組み立て可能なように中央チャネル24の内径よりも小さくなっている。一般に、雄ねじのねじ谷径は、通常、スタッド34の外径を決定する。外径は電弧を防ぐために十分な絶縁ができるように、中央チャネル24の内径に対し大きなエアギャップを設けなければならない。
図１にさらに示されているように、前部励振器28には、前部励振器28をケーシング10に取り付ける放射状および円周方向に延びるフランジ40が設けられている。フランジの両側端にはエラストマー製の２つのＯリング42と44がある。基部のＯリング42は、フランジ40とケーシング内の内部リブ46の間にサンドイッチ状に挟まれている。一方、末端のＯリング44は、フランジ40と固定リング12との間にサンドイッチ状に挟まれている。フランジ40は、波発生器16と前部励振器28の理論上の節点に位置している。一方、Ｏリング42と44は、フランジ40を音響的に分離し、それによって、ケーシング10から前部励振器28を分離している。複数のロールピン（図示せず）は、ケーシング10に対し前部励振器28を有限の回転ができるようにするフランジ40に沿って前部励振器28に取り付けることができる。
ポロテトラフルオロエチレン製のスリーブ52のような絶縁体は、スタッド34の中間セグメントに沿ってスタッド34と結晶アセンブリまたは波発生器16の間に挿入される。一方、動作点30の反対側の後方または基部端では、スタッド34は、スタッドと後方ケースカバー４の間に挿入された音響的に適合性のある材料からできているエラストマー製のＯリングシール54により囲まれている。シール54は、スタッド34とケーシング10の間の液体が漏らないシールを形成し、結晶アセンブリまたは波発生器16から離れて配置されている。この目的を達成するために、スタッド34は、結晶アセンブリまたは波発生器16の反対側の後方部38側の後方部38を越えて延びている。
特に、スタッド34の後方または基部は、後方ケースカバー14のカラー状の延長部分により形成されるくぼみ80に挿入される。Ｏリングシール54は、スタッドの環状くぼみまたは浅い溝84の中のカラー状の延長部分とスタッド34に位置している。
ケーシング10、特に、後方ケースカバー14は、カラー状延長部分82の反対側の後方ケースカバー14側の管状突起部分57の自由端のポート部56を含む。ポート部56は、液体輸送導管（図示せず）を前部励振器28の後方または基部端に結合する機能を持っている。ポート部56は、テーパ状に形成されたねじ、真直ぐなねじ、ルアー型の取付部（luer  type  fittings）または溶接したコネクタの形をとりうる。
Ｏリングシール54は、十分な圧搾圧を加えて後方ケースカバー14とスタッド34の接合部を密封するため、トランスジューサ装置を使用する用途で遭遇するであろう圧力での気体、または液体の漏れに対する前部励振器スタッド34の外表面の接触に適した内径を持つ。これらのシールの適切な寸法は、ケンタッキー州レキシントンのパーカシールグループが出しているパーカＯリングのハンドブックあるいはカタログなどのような、市販あるいは政府発行のものに掲載されている。スタッド自身の負荷を最小化するため、優れた製品と同じ最小実質圧縮比にシールの圧縮比を軽減することが望ましい。パッキン押えの外径が発生器16の中央チャネル24の内径またはスタッド24から取り外し可能な場合、組み立てを容易にするため、Ｏリング54は、スタッド54自身の上にパッキン押えを置くことができる。
Ｏリングシール領域は、異なるケース長に適合させるためスタッド端34を噛み合わせる必要がある限り拡張できる。ケース長を最小化しようとする場合は、後方ケースカバーにも設けることができる。スタッド34をケーシング10から突出させ露出させるのに十分なほどケーシング10を短くすることが予想される。この場合、個別のシール・アセンブリを用いることができる。
図１に追加で示したように、前部励振器28は、スタッド34と並列な末端方向に延びる突出部58と一体化した末端側に形成される。流体輸送チャネル34は、突出部58を通して動作点30へ延びている。
図２に示したように、ケーシングは長方形をしていが、結晶アセンブリまたは波発生器16、電極22、前部励振器28、および後方部38を囲む任意の構成からできていることに注意されたい。当業者は、ケーシング10が強制的または非強制的な冷却気体や液体用の開口を備えていることを認識するであろう。
図３に示す本発明の別の特殊な実施例では、環状圧電結晶62およびその内部と外部円柱面に沿う環状圧電結晶に接続した電極64と66を含む結晶発生器アセンブリ16の代わりに結晶アセンブリまたは発生器60が使用可能である。結晶62は、縦軸（軸18と同軸）に沿って励起されるべく分極されている。前部励振器28のスタッド34は、内部電極64と結晶62とで囲まれた中央チャネルを通して挿入される。ポリテトラフルオロエチレン製のスリーブ70は、スタッド34から結晶アセンブリ70または波発生器60を絶縁する。
装置の振動作用に起因する応力の処置にスタッド34の壁の厚さが十分であれば、流体案内チャネル32の正確な直径は重要ではない。チャネル32の影響を考慮して前部励振器28は基本的に中空になっている。前方の塊は、前面振動をさらに増幅するため突起部をホーンまたは工具（図示せず）に結合する雌ねじまたは雄ねじ部72を備えうる。突起自身58は、選択的に前部励振器28の末端部で適切な増幅をするため適切な形状にできる。
スタッド34とスリーブ52（または70）を結晶アセンブリまたは波発生器16（または60）を通して挿入すると、後方部38は、適切なトルクレベルまでスタッド34の後方または基部端にねじ止めされる。Ｏリング42は、リブまたは段部46のケーシング10の中に位置しており、励振器28と部分38を備える発生器アセンブリはケーシング10の下にある。その後、Ｏリング42をフランジ40を接触してケーシング10内に挿入する。これは２つの柔軟な面にフランジ40をサンドイッチ状に挟む効果を持つ。ここで、フランジ40の外径は、ケーシング壁との接触を避けるためケーシング10の内径よりも小さくなければならないことに注意されたい。次に、固定リング12をケーシング10の前方または末端側に装着してその中に発生器アセンブリを保持する。リング12を締めケーシング10の壁を通して締まりばめ、および／またはピンにより適切な場所に保持する。この効果は、ケーシング10と固定または保持リング12から前部励振器28を完全に分離するためＯリング42と44との間にフランジ400を閉じ込める（trap）。
固定リング12をケーシング10に装着すると、ケーブル25が後方ケースカバー14に接続され、締まりばめによりケーシング10の中に締め付けられ、ピン、ネジまたは市販の接着剤で固着されて保持される。ガスケットまたは密封剤は、トランスジューサ装置を危険で破壊的な状態に導くおそれがあるケーシングへの液体または蒸気の侵入を防ぐために用いることができる。
電気機械的超音波トランスジューサ装置の組み立て時、複数の外部ボルトの締め付け、溶接または管や付属品のろう付け、ケース内への柔軟な管の取り付け等の特別な技術を用いる必要はない。これにより、組み立て手続きを単純化して組み立て時間とコストを低減させる。
後方ケースカバー14とシール54とを適切な場所に置いて、完全性が容易に検証されるかトランスジューサ積層体への壊滅的な打撃を防ぐため規則的に変更できる接近可能な位置にシールを１つだけ備える液体流路が形成される。この流路は、真直ぐで機械的または化学的に容易に洗浄できる。装置の圧力度は、シール54とスタッド34の壁の厚さにのみ依存している。100psiを十分に越えた圧力試験は成功している。
本発明は、特定の実施例と応用に関して説明されているが、この分野のなんらかの通常の知識を持つ者は、この説明により本発明の精神と範囲から逸脱することなく追加実施例または別の実施例を作成できる。従って、ここの図面と説明は、本発明の理解を容易にするため例によってのみ示されており、その範囲を制限するものではないことを理解されたい。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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