(57)【要約】  強力な音圧レベル（特に１４０ｄＢ以上）の超音波を広範囲に放射することができる超音波発生装置及びそれを備えた設備機器を提供する。  超音波発生装置１００は、圧電素子１０ａが設けられている振動板１０（超音波振動子）と、振動子１０の先端部に取り付けられ、振動子１０の振動と共振することで「たわみ振動」し超音波を発生する振動板１２とを、備えたことを特徴とする。
2009096347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子が設けられている超音波振動子と、
前記超音波振動子の先端部に取り付けられ、前記超音波振動子の振動と共振することでたわみ振動し超音波を発生する振動板とを、備えた
ことを特徴とする超音波発生装置。
【請求項２】
前記振動板は、
格子モード又は平行縞モードの振動で共振する固有振動数を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波発生装置。
【請求項３】
前記振動板に所定の間隔で対向して配置され、前記振動板からの音放射を反射する反射振動板を備えた
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波発生装置。
【請求項４】
前記反射振動板は、
前記超音波振動子から発信される超音波信号の節が生じる部分に固着される
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波発生装置。
【請求項５】
前記反射振動板を固着するための固定部材を備え、
前記固定部材は、
前記超音波振動子から発信される超音波信号の節が生じる部分に設置される
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波発生装置。
【請求項６】
前記所定の間隔は、
前記振動板で発生する周波数の（波長／２）＊（奇数値からなる次数）で算出された距離である
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の超音波発生装置。
【請求項７】
前記振動板及び前記反射振動板がそれぞれ曲面形状を有している
ことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の超音波発生装置。
【請求項８】
両端面が開口され、内部に音響通路が形成されているホーンを備え、
前記ホーンは、
前記超音波振動子と前記振動板との間に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の超音波発生装置。
【請求項９】
圧電素子が設けられている超音波振動子と、
前記超音波振動子の先端部に取り付けられ、前記超音波振動子の振動と共振することでたわみ振動し超音波を発生する振動板とを備え、
前記超音波振動子の先端部側を所定角度に曲げて音響通路を形成した
ことを特徴とする超音波発生装置。
【請求項１０】
前記請求項１〜９のいずれかに記載の超音波発生装置と、
前記超音波発生装置を搭載する筐体とを、備えた
ことを特徴とする設備機器。
【請求項１１】
前記反射振動板が前記筐体面を構成している
ことを特徴とする請求項１０に記載の設備機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を発生する超音波発生装置に関し、特に強力な音圧レベルの超音波を広範囲に放射することが可能な超音波発生装置及びそれを備えた設備機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電素子を利用した超音波発生装置が存在する。このような超音波発生装置は、一般的に、圧電素子に電圧を印加することで圧電素子を発振させ、一定方向の振動の共振周波数を利用することで、特定の周波数を音響発振するようになっている。したがって、その音圧レベルは圧電素子を駆動させる入力電圧に依存していることになる。また、圧電素子で発生した周波数は一般的に可聴域の周波数とは異なる１８ｋＨｚ以上の超音波域を有しており、その音圧レベルは空中に放射すると極端に音圧レベルが減衰することになる。【０００３】
この音圧レベルを増幅させるために、圧電素子の面振動方向に対して共振構造体（ホーン構造）を取り付け、圧電素子の面振動の振動数と共振構造体の振動数とを一致させる手段が一般的に行われている。そのようなものとして、「超音波振動を発生させる振動子部と、振動子部の振動を増幅するホーンとを備えるとともに振動子部とホーンとを合わせた長さが発生する超音波の波長のほぼ１／２となっている超音波発生装置であって、振動子部には複数のホーンが並行して取り付けられており、各ホーンの出力側が共振板で連結されている超音波発生装置」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。【０００４】
また、コロナ放電による電気集塵を助長する手段として音放射を組み合わせるようにした技術が開示されている。そのようなものとして、「荷電部と集塵部と、前記荷電部のうちの少なくとも放電部位の一部に対して音波を照射する音波発生手段とを備え、前記荷電部は、放電電極と対向電極とで構成されるとともに、前記音波発生手段は、少なくとも前記放電電極と前記対向電極との間の放電空間に音波を照射する電気集塵装置」が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この電気集塵装置は、コロナ放電による塵埃等の集塵を音放射の印加を付け加えることで増強するようになっている。【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７０８８１号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】特許第３７００６８５号（第５頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の超音波発生装置では、ホーン構造で増幅した音圧レベルは超音波であることに変わり無く、超音波本来の特長である、指向性の鋭さにも変化はないため、非常に狭い角度による超音波素子前面への音放射が強く発生しているだけで、空中に放射すると極端に減衰してしまうことにも変わりがない。したがって、強力な音圧レベルの超音波を広範囲に放射することができず、そのような要請に応えることができないという問題を有している。【０００７】
特許文献２に記載の電気集塵装置では、コロナ放電が主体であり、音放射を行うデバイスの音圧レベルは不明であるため、音放射による集塵効率向上が望めないという問題が発生している。また、実際の製品形態では、空中超音波素子を１個搭載するものであったが、空中超音波素子からは、集塵効率を上げるだけの音圧レベルは発生しておらず、集塵作用はないことも分かった。したがって、強力な音圧レベルの超音波を広範囲に放射することがきないという問題に加えて、集塵効果も低いという問題を有している。【０００８】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、強力な音圧レベル（特に１４０ｄＢ以上）の超音波を広範囲に放射することができる超音波発生装置及びそれを備えた設備機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る超音波発生装置は、圧電素子が設けられている超音波振動子と、前記超音波振動子の先端部に取り付けられ、前記超音波振動子の振動と共振することでたわみ振動し超音波を発生する振動板とを、備えたことを特徴とする。また、本発明に係る設備機器は、上記の超音波発生装置と、前記超音波発生装置を搭載する筐体とを、備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る超音波発生装置によれば、「たわみ振動」する振動板を備えているので、強力な音圧レベルの超音波を広範囲に放射することができる。また、本発明に係る設備機器は、このような効果を有する超音波発生装置を備えているので、同様の効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る超音波発生装置の一例を説明するための説明図である。
【図２】実施の形態１に係る超音波発生装置の他の一例を説明するための説明図である。
【図３】反射振動板を設置した状態における超音波放射を説明するための説明図である。
【図４】複数枚の反射振動板を設置した状態における超音波放射を説明するための説明図である。
【図５】曲面形状を有する振動板（反射振動板を含む）を設置した状態における超音波放射を説明するための説明である。
【図６】振動子の終端部を所定の角度で曲げた状態を説明するための説明図である。
【図７】超音波発生装置の共振特性を示すグラフである。
【図８】実施の形態２に係る空気清浄機の構成の一部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００１２】
１０  振動子、１０ａ  圧電素子、１１  ホーン、１２  振動板、１２ａ  振動板、１２ｂ  振動板、１４  固定部材、１５  曲がり段部、２２  反射振動板、２３  反射振動板、２４  反射振動板、２５  反射振動板、２６  反射振動板、３０  集塵フィルタ、３１  送風ファン、１００  超音波発生装置、１００ａ  超音波発生装置、２００  空気清浄機。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波発生装置１００の一例を説明するための説明図である。図１に基づいて、超音波発生装置１００の構成及び超音波発生装置１００の特徴事項である「たわみ振動」について説明する。また、図１（ａ）が超音波発生装置１００を上から見た状態を示す平面図を、図１（ｂ）が超音波発生装置１００の縦断面構成を示す概略断面図をそれぞれ示している。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。【００１４】
超音波発生装置１００は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電素子で構成される超音波振動子にパルス電圧を印加し、振動子を発振させることによって、超音波を発生させるようになっている。図１に示すように、超音波発生装置１００は、振動子（超音波振動子）１０と、ホーン１１と、振動板１２とを有している。振動子１０には、圧電素子１０ａが設けられ、図示省略の正電極端子及び負電極端子を介してパルス電圧が印加され、発振するようになっている。つまり、振動子１０は、パルス電圧が印加されることによって、所定の周波数範囲（一般的に４０ｋＨｚ前後）の音波（超音波）を発振する機能を有しているのである。【００１５】
ホーン１１は、両端面が開口され、内部に音響通路（超音波帯域の音響信号を増幅する通路）が形成されるように構成されており、振動子１０と振動板１２との間に取り付けられている。また、ホーン１１は、円錐台形状に構成され、振動子１０側から振動板１２側に向けて徐々に縮径されているのが好ましい。振動板１２は、ホーン１１の他端部（振動子１０が配置されている一端部の反対側の端部）を塞ぐように固着されており、振動子１０の発振（振動）と共振することによって共振波である超音波を作り出す機能を有している。この超音波は、振動板１２の両面（ホーン１１側の面（ホーン１１を設けない場合には振動子１０の設置面）及びその対向面）から発生する。【００１６】
また、振動板１２は、振動子１０から発信される超音波信号（振動子１０内部の発振モード波線Ａ1 ）の「腹」の部分に固着されている。この振動板１２は、「たわみ振動」を行なうようになっている。すなわち、振動板１２は、板そのものの固有振動数で決まる「格子モード」での振動を行なうようになっているのである。図１（ａ）の破線で示すように、振動板１２は、格子状になっている破線部分を「節（発生した超音波における疎の部分）」、破線以外の部分を「腹（発生した超音波における密の部分）」として「たわみ振動」するようになっているのである。そして、超音波発生装置１００では、振動板１２の有する振動モードの振動周波数を、振動子１０の発振周波数と一致させて用いるようにしている。【００１７】
ここで、「格子モード」の「たわみ振動」について説明する。振動板１２は、ホーン１１の先端部に固着されており、振動子１０から発信され、ホーン１１を伝搬した超音波信号（波線Ａ1 ）が伝搬する。振動板１２の有する振動モードの振動周波数は、振動子１０の発振周波数と一致しているので、伝搬した超音波信号により加振（共振）される（波線Ｂ1 ）。このとき、振動板１２が「たわみ振動」することで、超音波が発生し、振動板１２の両面側に放射されるようになっている。【００１８】
振動板１２は、以下の計算式（１）で大きさを決定することができ、所望の寸法を設計することができる。
λ＝｛２πＣｐｈ／ｆ｝＊１／２・・・式（１）
ここで、λが波長を、Ｃｐが振動板１２を構成する板材料の固有定数を、ｈが振動板１２を構成する板材料の厚みを、ｆが周波数をそれぞれ表している。なお、Ｃｐは、振動板１２を構成する材料固有の定数であり、その材料のヤング率やポアソン比等を用いて算出することができる。【００１９】
また、「格子モード」の発生に必要な振動板１２の一辺の長さＬ1 は、以下の計算式（２）で決定することができる。
Ｌ1 ＝（Ｎ1 −０．５）＊λ／２・・・式（２）
ここで、Ｎ1 が振動板１２に出現する「節」線の数（偶数値）を表している。
すなわち、振動板１２の一辺の長さＬ1 を式（２）で示す関係に設定すれば、振動板１２のたわみ振動時におけるモード形状を「格子モード」とすることができる。【００２０】
したがって、振動板１２を「格子モード」で「たわみ振動」させることで、振動板１２が振動子１０から発信された超音波信号と同等の周波数の特定周波数で振動を行なうことができる。この特定の周波数による振動板１２の周波数は、振動板１２の全面から放射されることになるので、振動板１２の大きさに応じた広い面積から特定の超音波帯域の周波数を持つ強力な音（１４０ｄＢ以上）が一様に空中放射（振動子１０の中心軸上に沿って３０ｃｍ以上）されることになる。なお、図１では、ホーン１１が設けられている場合を例に示しているが、振動子１０の先端部に振動板１２を固着するようにしてもよい。【００２１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波発生装置１００ａの他の一例を説明するための説明図である。図２に基づいて、超音波発生装置１００ａの構成及び超音波発生装置１００ａの特徴事項である「たわみ振動」について説明する。また、図２（ａ）が超音波発生装置１００ａを上から見た状態を示す平面図を、図２（ｂ）が超音波発生装置１００ａの縦断面構成を示す概略断面図をそれぞれ示している。なお、図２では図１に係る超音波発生装置１００との相違点を中心に説明するものとし、超音波発生装置１００と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。【００２２】
振動板１２ａは、ホーン１１の他端部（振動子１０が配置されている端部の反対側の端部）を塞ぐように固着されており、振動子１０の発振（振動）と共振することによって共振波である超音波を作り出す機能を有している。この超音波は、振動板１２ａの両面（ホーン１１側の面（紙面下側の面）とその反対側の面（紙面上側の面））から発生する。また、振動板１２ａは、振動子１０から発信される超音波信号（振動子１０内部の発振モード：波線Ａ2 ）の「腹」が生じる部分に固着されている。この振動板１２ａは、振動板１２と同様に「たわみ振動」を行なうようになっている。ただし、振動板１２ａは、「格子モード」ではなく、板そのものの固有振動数で決まる「平行縞モード」での振動を行なうようになっている。【００２３】
図２（ａ）の破線で示すように、振動板１２ａは、平行縞になっている破線部分を「節（発生した超音波における疎の部分）」、破線以外の部分を「腹（発生した超音波における密の部分）」として「たわみ振動」するようになっているのである。そして、超音波発生装置１００ａでは、振動板１２ａの有する振動モードの振動周波数を、振動子１０の発振周波数と一致させて用いるようにしている。なお、上記式（１）で振動板１２ａの大きさを決定することができ、上記式（２）で「平行縞モード」の発生に必要な振動板１２ａの一辺の長さＬ2を決定することができる。【００２４】
ここで、「平行縞モード」の「たわみ振動」について説明する。振動板１２ａは、ホーン１１の先端部に固着されており、振動子１０から発信され、ホーン１１を伝搬した超音波信号（波線Ａ2 ）が伝搬する。振動板１２ａの有する振動モードの振動周波数は、振動子１０の発振周波数と一致しているので、伝搬した超音波信号により加振（共振）される（波線Ｂ2 ）。このとき、振動板１２ａが「たわみ振動」することで、超音波が発生し、振動板１２ａの両面側に放射されるようになっている。【００２５】
したがって、振動板１２ａを「平行縞モード」で「たわみ振動」させることで、振動板１２ａが振動子１０から発信された超音波信号と同等の周波数の特定周波数で振動を行なうことができる。この特定の周波数による振動板１２ａの周波数は、振動板１２ａの全面から放射されることになるので、振動板１２ａの大きさに応じた広い面積から特定の超音波帯域の周波数を持つ強力な音（１４０ｄＢ以上）が一様に空中放射（振動子１０の中心軸上に沿って３０ｃｍ以上）されることになる。なお、図２では、ホーン１１が設けられている場合を例に示しているが、振動子１０に振動板１２ａを固着するようにしてもよい。【００２６】
図３は、反射振動板２２を設置した状態における超音波放射を説明するための説明図である。図３に基づいて、超音波発生装置１００や超音波発生装置１００ａに反射振動板２２を設置した状態での超音波の放射について説明する。上述したように、超音波発生装置１００及び超音波発生装置１００ａでは、振動板１２及び振動板１２ａの両面から強力な超音波が一様に空中放射される。そこで、「たわみ振動」する反射振動板２２を振動板１２に所定の間隔（以下で説明する計算式（３）で算出される距離Ｋ）で対向させて設置し、振動板１２及び振動板１２ａから放射された超音波を減衰させないようにしている。なお、超音波発生装置１００に反射振動板２２を設置した状態を例に説明するものとする。【００２７】
すなわち、振動板１２の前面（紙面上側の面）及び近傍音場、更に振動板１２の前面及び後面（紙面下側の面）となる部分に振動板１２からの音放射（超音波放射領域：矢印Ｃ）を反射するための反射振動板２２を設置することによって、反射振動板２２と振動板１２との間に常に強力な音圧レベルを持つ音放射が繰り返し、放射（矢印Ｄ）させるようになっている。このとき、振動板１２は上述したように振動子１０から発信される超音波信号の「腹」が生じる部分に固着し、反射振動板２２は振動子１０から発信される超音波信号の「節」が生じる部分に固着するものとしている。【００２８】
すなわち、共振周波数の最も強い場所であるホーン１１の先端部（「腹」が生じる部分）に固着した振動板１２と、そのほかの場所（「節」が生じる部分）に固着した反射振動板２２とを活用して、両者間で超音波を繰り返し反射させている。図３では、反射振動板２２を振動板１２の後面となる部分に設置している場合を例に示している。したがって、振動板１２の前面が超音波放射領域となり、振動板１２と反射振動板２２との間が超音波発生領域となっている。【００２９】
このように、振動板１２と反射振動板２２との間に超音波信号が放射／反射を繰り返すことによって、振動板１２と反射振動板２２との間には複数本の鋭い指向性による超音波信号（矢印Ｃ及び矢印Ｄ）が発生しており、疎密波を繰り返す超音波による「音の壁」を存在させることができるのである。なお、図３では、反射振動板２２を固定部材１４によって固定している場合を例に示している。この場合、固定部材１４を「節」が生じる部分に固着していれば、反射振動板２２が「節」が生じる部分に固着されていなくてもよい。【００３０】
振動板１２と反射振動板２２との所定の間隔は、以下の計算式（３）を満たす関係で決定することができる。
Ｋ＝（λｓ／２）＊Ｎ2 ・・・式（３）
ここで、Ｋが振動板１２と反射振動板２２との所定の間隔、つまり距離を、λｓが振動板１２で発生する周波数の波長を、Ｎ2 が次数（奇数値）をそれぞれ表している。この計算式（３）で算出された間隔Ｋの値で反射振動板２２を設置すれば、振動板１２からの音放射（矢印Ｃ）を、減衰させることなく、反射振動板２２と振動板１２との間で繰り返し、放射（矢印Ｄ）させることができる。【００３１】
すなわち、振動板１２と反射振動板２２との間に複数本の鋭い指向性による超音波による「音の壁」を存在させるためには、反射振動板２２を振動板１２に対向させ、計算式（３）で算出される間隔Ｋを満たすような位置に設置しなければならないのである。計算式（３）で算出される間隔Ｋは、振動子１０から発信される超音波信号の「節（発生した超音波における疎の部分）」が生じる部分に対応しているため、反射振動板２２が「節」が生じる部分に固着されることになるのである。なお、複数枚の反射振動板を設置する場合でも、反射振動板を間隔Ｋで設置すればよい。【００３２】
図４は、複数枚の反射振動板を設置した状態における超音波放射を説明するための説明図である。図４に基づいて、超音波発生装置１００や超音波発生装置１００ａに複数枚の反射振動板（反射振動板２３及び反射振動板２４）を設置した状態での超音波の放射について説明する。なお、超音波発生装置１００に反射振動板を設置した状態を例に説明するものとする。また、反射振動板２３及び反射振動板２４も「たわみ」振動するようになっている。さらに、振動板１２の前面側に設置される反射振動板２３が超音波発生装置１００が搭載される設備機器（たとえば、空気清浄機等）の筐体面である場合を例に示している。【００３３】
図３では、１枚の反射振動板２２を設置した場合を例に説明したが、反射振動板２２の枚数を限定するものではなく、２枚以上の反射振動板（反射振動板２２及び反射振動板２３）を設置することもできる。この場合も、上記計算式（３）で算出された間隔Ｋ、つまり振動子１０から発信される定在波の疎密波である超音波信号の「疎」の部分に反射振動板２２を固定する必要がある。図４に示すように、振動板１２と反射振動板２４との間の間隔Ｋ2 は、振動板１２と反射振動板２３との間隔Ｋ1 の３倍となっている。【００３４】
また、振動板１２で発生する超音波の指向性は、振動子１０の中心軸方向に最も大きく発生するが、振動板１２の振動モードによって任意の角度を持った側面波（矢印Ｃ1 及び矢印Ｃ2 ）も発生する。したがって、振動板１２の表面積よりも、反射振動板２３及び反射振動板２４の表面積を大きくすることで、側面波の有効活用を図ることもできる。また、反射振動板２３と反射振動板２４との表面積を同一としてもよいし、異なるようにしてもよい。なお、反射振動板２４が筐体面である場合を例に示しているが、これに限定するものではない。また、図４では、反射振動板２３を反射振動板２２と同様に固定部材１４によって固定している場合を例に示している。【００３５】
図５は、曲面形状を有する振動板（反射振動板を含む）を設置した状態における超音波放射を説明するための説明図である。図５に基づいて、超音波発生装置１００や超音波発生装置１００ａに曲面形状を有する複数の振動板を設置した状態での超音波の放射について説明する。なお、超音波発生装置１００に曲面を有する振動板（振動板１２ｂ、反射振動板２５及び反射振動板２６）を設置した状態を例に説明するものとする。また、振動板１２ｂ、反射振動板２５及び反射振動板２６も「たわみ」振動するようになっている。さらに、振動板１２ｂの前面側に設置される反射振動板２６が超音波発生装置１００が搭載される設備機器の筐体面である場合を例に示している。【００３６】
図４では、平面形状の振動板（振動板１２、反射振動板２３及び反射振動板２４）を設置した状態を示したが、図５では、曲面形状を有する振動板（振動板１２ｂ、反射振動板２５及び反射振動板２６）を設置した状態を示している。この場合も、上記計算式（３）で算出された間隔Ｋ、つまり各振動板の間の平行が保たれれば、曲面を有する振動板（たとえば、図５に示すような相似円弧形状の複数枚の振動板）を設置することも可能である。したがって、超音波発生装置１００又は超音波発生装置１００ａを搭載する設備機器の筐体面に応じた形状で振動板を構成することができる。【００３７】
図６は、振動子１０の終端部を所定の角度で曲げた状態を説明するための説明図である。図６に基づいて、振動子１０の終端部（ホーン１１が設置される側の先端部：紙面上側）に、所定の角度で曲げた曲がり段部１５を形成した状態での超音波放射について説明する。図６に示すように、振動子１０には曲がり段部１５が形成されており、この曲がり段部１５の終端面（振動子１０の先端部）面に振動波を収束するためのホーン１１を取り付けている。そして、ホーン１１の先端部に振動板１２（振動板１２ａ又は振動板１２ｂでもよい）を固着している。【００３８】
このようにすることによって、狭い空間部であっても超音波発生装置１００や超音波発生装置１００ａを搭載することができる。すなわち、超音波発生装置１００や超音波発生装置１００ａを搭載する設備機器の形状や大きさに振動子１０の形状を対応させることができるのである。ここでは、振動子１０の終端部を所定の角度で曲げた状態を例に説明したが、これに限定するものではなく、ホーン１１を所定の角度で曲げるようにしてもよい。また、振動板（反射振動板を含む）の枚数を限定するものではなく、上記計算式（３）で算出された間隔Ｋを満たすようにすれば複数枚の振動板を設けることもできる。【００３９】
図７は、超音波発生装置１００の共振特性を示すグラフである。図７に基づいて、超音波発生装置１００の共振特性について説明する。なお、超音波発生装置１００の共振特性を例に説明するが、超音波発生装置１００ａでも同様である。この図７では、横軸が周波数（ｆ）を、縦軸が尖鋭度（Ｑ）をそれぞれ表している。また、図７には、３種類の共振特性を図示している。破線アが振動子１０及びホーン１１の共振特性を、破線イが振動板１２の共振特性を、実線ウが振動子１０、ホーン１１及び振動板１２の共振特性をそれぞれ表している。図７から理解できるように、各部材（振動子１０、ホーン１１及び振動板１２）の共振特性が一致することにより、尖鋭度（Ｑ）が鋭くなり、共振周波数における音圧レベルの向上が可能になる。【００４０】
以上のように、実施の形態１に係る超音波発生装置では、振動板（振動板１２、振動板１２ａ及び振動板１２ｂ）を「たわみ振動」させることで、振動子１０から発信された超音波信号と同等の周波数の特定周波数で振動を行ない、振動板の全面から特定の超音波帯域の周波数を持つ強力な音（１４０ｄＢ以上）が一様に空中放射（振動子１０の中心軸上に沿って３０ｃｍ以上）できる。また、反射振動板（反射振動板２２〜２６）を所定の間隔Ｋをもって設置することにより、振動板から放射された強力な超音波を、減衰させることなく、反射振動板と振動板との間で繰り返し、放射させることができる。なお、振動板及び反射振動板の材料は、超音波領域の振動周波数で振動することができるものであればよく、金属や樹脂に関わらずどのような材料で構成してもよい。【００４１】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る空気清浄機２００の構成の一部を示す概略構成図である。図８に基づいて、実施の形態１に係る超音波発生装置（超音波発生装置１００又は超音波発生装置１００ａ）を備えた設備機器の一例である空気清浄機２００について説明する。この空気清浄機２００は、内部に取り込んだ空気に含まれている塵埃粒子を超音波により拡大（凝集）、除去し、清浄化した空気を外部に吹き出すものである。なお、空気清浄機２００には、図４で示した超音波発生装置が搭載されている場合、つまり反射振動板２４が空気清浄機２００の筐体面を構成している場合を例に説明するものとする。【００４２】
図８に示すように、この空気清浄機２００には、実施の形態１に係る超音波発生装置に加え、集塵フィルタ３０と送風ファン３１とが設けられている。集塵フィルタ３０は、空気に含まれている塵埃を集塵するものであり、空気の流れに対して略直交するように設けるようにするとよい。送風ファン３１は、超音波発生装置内に空気を取り込み、清浄化した空気を外部に吹き出すものであり、空気清浄機２００内における空気の流路のいずれかに設けられていればよい。この空気清浄機２００は、送風ファン３１によって超音波発生装置内に空気を取り込み、塵埃粒子を超音波により凝集（超音波凝集）してから集塵フィルタ３０で集塵し、空気を清浄化するものである。【００４３】
超音波凝集の仕組みについて簡単に説明する。疎密波である超音波の「密」の部分では、強い音圧放射によって、空気同士が摩擦を起こして静電効果が発生している。そして、振動板１２と反射振動板２３との間における超音波発生領域、及び、振動板１２と反射振動板２４との間における超音波発生領域に存在する「音の壁」を通過する塵埃は、摩擦による静電効果の影響を受け、疎密波の「疎」の部分の塵埃が「密」の部分に移動して粒子が拡大（凝集）する。このようにして超音波凝集が発生するようになっている。また、超音波凝集を発生させるには、強力な音（１４０ｄＢ以上）が空中放射されることが条件となる。そこで、実施の形態１に係る超音波発生装置を搭載し、超音波凝集の発生を可能としているのである。【００４４】
送風ファンの大きな回転と目の細かい集塵フィルタによる塵埃の集塵とを行なっていたような空気清浄機が、超音波凝集を常時発生させることができれば、塵埃の凝集効果により、目の粗い集塵フィルタも集塵が行なえるようになる。つまり、目の細かい集塵フィルタと大きな回転を有する送風ファンとの必要性のルールが必要なくなる。したがって、空気清浄機２００では、実施の形態１に係る超音波発生装置を搭載しているので、集塵フィルタ３０の目を粗いものとしても大きな集塵効果が得られ、送風ファン３１の回転を遅くでき、送風ファン３１及び送風ファン３１を駆動するための図示省略のファンモータによる騒音発生を低減できる。また、空気清浄機２００は、コロナ放電を発生させなくても、集塵効果を向上することができる。【００４５】
なお、実施の形態２では、実施の形態１に係る超音波発生装置を備えた設備機器の一例として空気清浄機２００を図示して説明したが、実施の形態１に係る超音波発生装置を空気清浄機２００以外の超音波を利用する設備機器、たとえば空気調和装置や超音波加工装置、超音波霧化装置、超音波接合装置、測距センサ、超音波洗浄装置、超音波美容装置等に備えることもできる。したがって、それらの設備機器も、強力な音（１４０ｄＢ以上）が一様に空中放射でき、反射振動板を設置することにより、振動板から放射された強力な超音波を、減衰させることなく、反射振動板と振動板との間で繰り返し、放射させることができるのである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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