特開 2024-64369 超音波発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064369

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】超音波発生装置

(51)【国際特許分類】

   H04R 1/34 20060101AFI20240507BHJP

【ＦＩ】

H04R1/34 330B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022172914

(22)【出願日】2022-10-28

(71)【出願人】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000497

【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 伸介

(72)【発明者】

【氏名】田巻 明日佳

(72)【発明者】

【氏名】横山 広大

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 諭

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 遼

(72)【発明者】

【氏名】笠島 崇

(72)【発明者】

【氏名】森田 剛

【テーマコード（参考）】

5D019

【Ｆターム（参考）】

5D019GG04

5D019GG05

(57)【要約】

【課題】超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が貫通孔内を通る物体に漏れることを抑制する。
【解決手段】超音波発生装置１０は、介在部（筒部材３０）を備える。介在部（筒部材３０）は、物体（液体９０）と貫通孔（第１貫通孔２０）を形成する内周面（第１内周面２１）との間に介在する。介在部（筒部材３０）の音響インピーダンスは、超音波集束部１２、導波路１３、及び物体（液体９０）のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を発生する超音波発生源と、
前記超音波発生源から発生した前記超音波を集束する超音波集束部と、
前記超音波集束部によって集束された前記超音波を伝送する導波路と、を備え、
後端側から前記超音波発生源、前記超音波集束部、前記導波路の順に配置されてなり、
前記超音波集束部及び前記導波路は、前記超音波集束部及び前記導波路を前後方向に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔内を物体が通る超音波発生装置であって、
更に、前記物体と前記貫通孔を形成する内周面との間に介在する介在部を備え、
前記介在部の音響インピーダンスは、前記超音波集束部、前記導波路、及び前記物体のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい
超音波発生装置。

【請求項2】

前記超音波集束部は、前記超音波発生源で発生した前記超音波を反射させる第１反射面と、前記第１反射面で反射された前記超音波を反射させる第２反射面と、を有し、
前記第２反射面で反射した前記超音波が平面波として反射されて前記導波路に導入されるように前記第１反射面と前記第２反射面とが配置されてなる請求項１に記載の超音波発生装置。

【請求項3】

前記介在部は、前記貫通孔の後端から前端まで連続して配置されている請求項１又は請求項２に記載の超音波発生装置。

【請求項4】

前記介在部は、前後方向に延びる筒状の筒部材であり、
前記筒部材は、前記物体を通す第２貫通孔を有する請求項１又は請求項２に記載の超音波発生装置。

【請求項5】

前記筒部材は、前記内周面のうち前記導波路に形成された部位に保持される請求項４に記載の超音波発生装置。

【請求項6】

前記物体は液体であり、
前記第２貫通孔を形成する第２内周面は、前記液体が流れる流路を構成する請求項４に記載の超音波発生装置。

【請求項7】

前記筒部材は、前記導波路及び前記超音波集束部の少なくとも一方に対して着脱可能である請求項４に記載の超音波発生装置。

【請求項8】

超音波を発生する超音波発生源と、
前記超音波発生源から発生した前記超音波を集束する超音波集束部と、
前記超音波集束部によって集束された前記超音波を伝送する導波路と、を備え、
後端側から前記超音波発生源、前記超音波集束部、前記導波路の順に配置されてなり、
前記超音波集束部及び前記導波路は、前記超音波集束部及び前記導波路を前後方向に貫通する貫通孔を有する超音波発生装置であって、
更に、前記貫通孔内に配置され、前後方向に延びる筒状の筒体を備え、
前記筒体の外周面と前記貫通孔を形成する内周面との間に空気層が形成された超音波発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には、圧電セラミックスの振動によって生成した平面波を超音波集束部によって集束し、細径の導波路へと伝搬させ、導波路の先端から出力させる技術が開示されている（ｐ７「２．提案構造」の図２（ａ）参照）。また、非特許文献１には、超音波集束部及び導波路に、超音波集束部及び導波路を貫通する貫通孔を形成した形態が開示されている（ｐ７「２．提案構造」の図２（ｂ）（ｃ）参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】山田 恭平、 陳 康、 入江 喬介、 飯島 高志、 三宅 奏、 森田 剛、"二重反射面構造による円筒型導波路への強力超音波導入（チューブ型ＤＰＬＵＳ）"、 信学技報 ＩＥＩＣＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ＵＳ２０２１－９（２０２１－０６）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１の技術において、貫通孔内に液体などの物体を通すことが考えられる。但し、この場合、上記物体が貫通孔の内周面と接することで、超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が上記物体に漏れることを懸念される。

【0005】

本発明は、超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が貫通孔内を通る物体に漏れることを抑制することが可能な技術の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］本発明の第１の超音波発生装置は、超音波を発生する超音波発生源と、上記超音波発生源から発生した超音波を集束する超音波集束部と、上記超音波集束部によって集束された超音波を伝送する導波路と、を備えている。上記超音波発生装置は、後端側から上記超音波発生源、上記超音波集束部、上記導波路の順に配置されてなる。上記超音波集束部及び上記導波路は、上記超音波集束部及び上記導波路を前後方向に貫通する貫通孔を有している。上記貫通孔内には、物体が通る。上記超音波発生装置は、上記物体と上記貫通孔を形成する内周面との間に介在する介在部を備えている。上記介在部の音響インピーダンスは、上記超音波集束部、上記導波路、及び上記物体のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい。

【0007】

この構成によれば、超音波集束部及び導波路と貫通孔内を通る物体との間での超音波の伝播が介在部によって抑制されるため、超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が貫通孔内を通る物体に漏れることを抑制することができる。

【0008】

［２］上記超音波集束部は、上記超音波発生源で発生した上記超音波を反射させる第１反射面と、上記第１反射面で反射された上記超音波を反射させる第２反射面と、を有していてもよい。上記第２反射面で反射した上記超音波が平面波として反射されて上記導波路に導入されるように上記第１反射面と上記第２反射面とが配置されていてもよい。

【0009】

この構成によれば、超音波発生源から発生した超音波を、減衰を抑制しつつ集束させ、平面波として導波路に導入させることができる。このような構成において、超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が貫通孔内を通る物体に漏れることを抑制することができる。

【0010】

［３］上記介在部は、上記貫通孔の後端から前端まで連続して配置されていてもよい。

【0011】

この構成によれば、貫通孔内における前後方向の全範囲において、超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が貫通孔内を通る物体に漏れることを抑制することができる。

【0012】

［４］上記介在部は、前後方向に延びる筒状の筒部材であってもよい。上記筒部材は、上記物体を通す第２貫通孔を有していてもよい。

【0013】

この構成によれば、貫通孔の全周にわたって、超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が貫通孔内を通る物体に漏れることを抑制することができる。

【0014】

［５］上記筒部材は、上記内周面のうち上記導波路に形成された部位に保持されていてもよい。

【0015】

この構成によれば、筒部材の前端部が貫通孔内で振動することを抑えやすい。

【0016】

［６］上記物体は液体であってもよい。上記第２貫通孔を形成する第２内周面は、上記液体が流れる流路を構成してもよい。

【0017】

この構成によれば、超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が貫通孔内を流れる液体に漏れることを抑制することができる。

【0018】

［７］上記筒部材は、上記導波路及び上記超音波集束部の少なくとも一方に対して着脱可能であってもよい。

【0019】

この構成によれば、筒部材を交換しやすい。

【0020】

［８］本発明の第２の超音波発生装置は、超音波を発生する超音波発生源と、上記超音波発生源から発生した超音波を集束する超音波集束部と、上記超音波集束部によって集束された超音波を伝送する導波路と、を備えている。上記超音波発生装置は、後端側から上記超音波発生源、上記超音波集束部、上記導波路の順に配置されてなる。上記超音波集束部及び上記導波路は、上記超音波集束部及び上記導波路を前後方向に貫通する貫通孔を有している。上記超音波発生装置は、上記貫通孔内に配置され、前後方向に延びる筒状の筒体を備えている。上記筒体の外周面と上記貫通孔を形成する内周面との間に空気層が形成されている。

【0021】

この構成によれば、超音波集束部及び導波路と貫通孔内を通る物体との間での超音波の伝播が空気層によって抑制されるため、超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が貫通孔内を通る物体に漏れることを抑制することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、超音波集束部及び導波路に伝送される超音波が貫通孔内を通る物体に漏れることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、第１実施形態の超音波発生装置の断面図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図３は、第２貫通孔内に液体が通されている状態を示す説明図である。

【図4】図４は、第２実施形態の超音波発生装置の断面図である。

【図5】図５は、第３実施形態の超音波発生装置の断面図である。

【図6】図６は、第４実施形態の超音波発生装置の断面図である。

【図7】図７は、第５実施形態の超音波発生装置の断面図である。

【図8】図８は、筒部材が２つ設けられる実施形態の図２相当図である。

【図9】図９は、並列に設けられる筒部材の間に隔壁が配置される実施形態の図２相当図である。

【図10】図１０は、筒部材が４つ設けられる実施形態の図２相当図である。

【図11】図１１は、複数の筒部材が同軸状に設けられる実施形態の図２相当図である。

【図12】図１２は、筒部材の軸心が導波路の軸心とずれた実施形態の図２相当図である。

【図13】図１３は、筒部材が角筒状である実施形態の図２相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

１．第１実施形態
１－１．超音波発生装置１０の構成
超音波発生装置１０は、図１に示すように、超音波発生源１１と、超音波集束部１２と、導波路１３と、を備えている。超音波発生源１１は、超音波を発生する。超音波集束部１２は、超音波発生源１１から発生した超音波を集束する。導波路１３は、超音波集束部１２によって集束された超音波を伝送する。超音波発生装置１０は、後端側から超音波発生源１１、超音波集束部１２、導波路１３の順に配置されて構成されている。

【0025】

超音波発生源１１は、例えば、圧電セラミックスからなる圧電素子である。超音波発生源１１は、前後方向に厚みを有する板状をなしている。超音波発生源１１は、環状、具体的には円環状をなしている。

【0026】

超音波発生源１１は、図示しない信号送受信回路から電気信号を与えられると超音波を発生する。超音波発生源１１は、超音波を発生する放射面１５を有している。放射面１５は、超音波発生源１１の前面に形成され、前方を向いた状態で配置される。放射面１５は、平坦な面であり、超音波発生装置１０の前後方向に対して直交する方向に広がっている。超音波発生源１１から発生した超音波は、前方に向けて直進する平面波である。超音波発生源１１は、例えば、３０ｋＨｚ以上で且つ１０ＭＨｚ以下の周波数で超音波を発生させる。

【0027】

超音波集束部１２は、金属（例えばジェラルミン）によって形成されている。超音波集束部１２は、前後方向から見た形状が円形である。超音波集束部１２は、接合面１２Ａを有している。接合面１２Ａは、超音波集束部１２の後面に形成され、後方を向いた状態で配置されている。接合面１２Ａは、平坦な面である。接合面１２Ａは、環状、より具体的には円環状をなしている。接合面１２Ａは、超音波発生源１１の放射面１５に接合されている。

【0028】

超音波集束部１２は、第１反射面１６及び第２反射面１７を有している。第１反射面１６は、超音波発生源１１の放射面１５と対向して配置されている。第１反射面１６と超音波発生源１１の放射面１５との対向方向は、前後方向と平行である。第１反射面１６は、超音波集束部１２の外部から見ると、前方側（超音波発生源１１とは反対側）に凸な湾曲面（例えば放物面）である。第１反射面１６は、超音波集束部１２の内部から見ると凹型である。第１反射面１６は、環状をなしている。第１反射面１６の内周縁は、第１反射面１６の外周縁よりも前方に位置している。第１反射面１６は、超音波発生源１１の中心を通り前後方向に延びる軸線を回転軸として構成される回転湾曲面、具体的には回転放物面である。

【0029】

第２反射面１７は、第１反射面１６と対向して配置されている。第２反射面１７は、超音波集束部１２の外部から見ると、後方側（第１反射面１６とは反対側）に凸な湾曲面（例えば放物面）である。第２反射面１７は、超音波集束部１２の内部から見ると凹型である。第２反射面１７の内周縁は、第２反射面１７の外周縁よりも前方に位置している。第２反射面１７は、後方に向けて拡開する曲面形状をなしている。

【0030】

導波路１３は、超音波集束部１２の前端部から前方に向かって延びる筒状をなしている。導波路１３は、本実施形態では超音波集束部１２と別部材として説明するが、超音波集束部１２と同一部材であってもよい。導波路１３は、超音波伝搬性の高い材料によって形成されることが好ましく、例えば、アルミ合金、金属ガラスなどで形成されることが好ましい。また、導波路１３は、例えばチタンとニッケルの合金からなる形状記憶合金で形成される構成であってもよい。導波路１３は、弾性変形し得る。

【0031】

超音波集束部１２及び導波路１３は、超音波集束部１２及び導波路１３を前後方向に貫通する第１貫通孔２０を有している。第１貫通孔２０は、「貫通孔」の一例に相当する。第１貫通孔２０を形成する第１内周面２１を前後方向に対して直交する方向に切断した断面は、円形をなしており、前後方向に一定の大きさである。第１内周面２１は、「内周面」の一例に相当する。第１貫通孔２０は、環状をなす超音波集束部１２の内側の空間と、筒状をなす導波路１３の内側の空間とによって形成されている。第１貫通孔２０を形成する第１内周面２１の後端は、上述した第２反射面１７の前端に連なっている。

【0032】

超音波発生源１１は、第１貫通孔２０を塞がないように配置されている。超音波発生源１１は、前後方向と直交する径方向（以下、単に「径方向」ともいう）において、第２反射面１７の外周縁よりも外側に配置されている。超音波発生源１１は、第２反射面１７の外周縁を囲む環状（より具体的には円環状）をなしている。第１貫通孔２０は、超音波発生源１１の内側の空間を介して超音波発生源１１の後方に開放されている。第１貫通孔２０内には、後方から物体（本実施形態では液体９０）が通される。液体９０は、第１貫通孔２０内を通り、第１貫通孔２０の前端から放出される。

【0033】

超音波発生装置１０は、図１及び図２に示すように、前後方向に延びる筒部材３０を備えている。筒部材３０は、「介在部」の一例に相当する。筒部材３０は、筒状、具体的には円筒状をなしている。筒部材３０は、第１貫通孔２０内に配置されている。筒部材３０は、液体９０を通す第２貫通孔３１を有している。第２貫通孔３１は、筒部材３０を前後方向に貫通している。第２貫通孔３１を形成する第２内周面３２を前後方向に対して直交する方向に切断した断面は、円形をなしており、前後方向に一定の大きさである。液体９０は、第１貫通孔２０内に配置された筒部材３０の第２貫通孔３１内を通る。つまり、筒部材３０は、第１貫通孔２０を形成する第１内周面２１と、第１貫通孔２０内を通る液体９０との間に介在する。

【0034】

筒部材３０の音響インピーダンスは、超音波集束部１２、導波路１３、及び液体９０のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい。

【0035】

筒部材３０は、第１貫通孔２０の後端から前端まで連続して配置されている。筒部材３０は、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。筒部材３０は、環状をなす超音波発生源１１の内側の空間にも配置されている。筒部材３０は、超音波発生源１１、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。

【0036】

筒部材３０は、第１内周面２１に保持されている。筒部材３０は、全周にわたって第１内周面２１に保持されている。筒部材３０は、第１内周面２１の前後方向の全範囲にわたって保持されている。保持方法は、例えば、接着剤による接着である。

【0037】

超音波発生装置１０は、ベース部４０を備えている。なお、本実施形態では、ベース部４０は、筒部材３０とは別部材として説明するが、筒部材３０と同一部材であってもよい。ベース部４０は、超音波集束部１２と、筒部材３０と、に連結されている。ベース部４０の前面４１は、前後方向に対して直交する方向に広がっている。ベース部４０の前面４１は、平坦な面である。ベース部４０の前面４１には、超音波発生源１１の後面及び筒部材３０の後端部が連結される。超音波発生源１１は、例えば接着剤による接着によってベース部４０の前面４１に連結される。筒部材３０は、例えば接着剤による接着、螺合などによってベース部４０の前面４１に連結される。筒部材３０は、ベース部４０の前面４１から前方に延びる形態をなしている。

【0038】

ベース部４０は、液体９０を通す第３貫通孔４２を有している。第３貫通孔４２は、ベース部４０を前後方向に貫通している。第３貫通孔４２を形成する第３内周面４３を前後方向に対して直交する方向に切断した断面は、円形をなしており、前後方向に一定の大きさである。第３貫通孔４２は、第２貫通孔３１に連通する。

【0039】

１－２．超音波発生装置１０の作用及び効果
超音波発生源１１は、図示しない信号送受信回路から電気信号を与えられると、放射面１５から前方に向けて超音波を発生する。放射面１５から放射された超音波は、第１反射面１６で反射され、第１反射面１６の焦点に向かって集束する。第１反射面１６の焦点は、第２反射面１７の焦点と同じとなっている。このため、第１反射面１６の焦点を通過した超音波は、第２反射面１７で反射され、平面波として導波路１３の内部に導入される。導波路１３の内部に導入された超音波は、導波路１３の内部を伝送され、導波路１３の前端から放射される。

【0040】

図３に示すように、第２貫通孔３１を形成する第２内周面３２と、第３貫通孔４２を形成する第３内周面４３とは、液体９０が流れる流路を構成している。第２貫通孔３１内には、第３貫通孔４２内を流れる液体９０が後方から供給される。第２貫通孔３１内に供給された液体９０は、第２貫通孔３１内を通り前方に向けて流れ、第２貫通孔３１の前端から超音波発生装置１０の外部に放出される。

【0041】

第２貫通孔３１内を通る液体９０と、第１内周面２１との間には、筒部材３０が介在している。上述したように、筒部材３０の音響インピーダンスは、超音波集束部１２、導波路１３、及び液体９０のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい。この構成によれば、超音波集束部１２及び導波路１３と第１貫通孔２０内を通る液体９０との間での超音波の伝播が筒部材３０によって抑制される。このため、超音波集束部１２及び導波路１３に伝送される超音波が第１貫通孔２０内を通る液体９０に漏れることを抑制することができる。

【0042】

しかも、超音波発生装置１０は、第２反射面１７で反射した超音波が平面波として反射されて導波路１３に導入されるように第１反射面１６と第２反射面１７とが配置されている。この構成によれば、超音波発生源１１から発生した超音波を、減衰を抑制しつつ集束させ、平面波として導波路１３に導入させることができる。このような構成において、超音波集束部１２及び導波路１３に伝送される超音波が第１貫通孔２０内を通る液体９０に漏れることを抑制することができる。

【0043】

更に、筒部材３０は、第１貫通孔２０の後端から前端まで連続して配置されている。この構成によれば、第１貫通孔２０内における前後方向の全範囲において、超音波集束部１２及び導波路１３に伝送される超音波が第１貫通孔２０内を通る液体９０に漏れることを抑制することができる。

【0044】

更に、筒部材３０は、物体（本実施形態では液体９０）を通す第２貫通孔３１を有している。この構成によれば、第１貫通孔２０の全周にわたって、超音波集束部１２及び導波路１３に伝送される超音波が第１貫通孔２０内を通る物体（本実施形態では液体９０）に漏れることを抑制することができる。

【0045】

更に、筒部材３０は、第１内周面２１のうち導波路１３に形成された部位に保持されている。この構成によれば、筒部材３０の前端部が第１貫通孔２０内で振動することを抑えやすい。

【0046】

更に、第２貫通孔３１を形成する第２内周面３２は、液体が流れる流路を構成する。この構成によれば、超音波集束部１２及び導波路１３に伝送される超音波が第１貫通孔２０内を流れる液体９０に漏れることを抑制することができる。

【0047】

２．第２実施形態
筒部材が、導波路及び超音波集束部に保持される構成は、第１実施形態の構成に限らない。第２実施形態では、筒部材が、導波路及び超音波集束部に保持される別の形態について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。

【0048】

第２実施形態の超音波発生装置２１０は、図４に示すように、超音波発生源１１と、超音波集束部１２と、導波路１３と、筒部材２３０と、ベース部２４０と、中間部材２６０と、を備えている。

【0049】

筒部材２３０は、「介在部」の一例に相当する。筒部材２３０は、筒状、具体的には円筒状をなしている。筒部材２３０は、第１貫通孔２０内に配置されている。筒部材２３０は、液体９０を通す第２貫通孔２３１を有している。第２貫通孔２３１は、筒部材２３０を前後方向に貫通している。第２貫通孔２３１を形成する第２内周面２３２を前後方向に対して直交する方向に切断した断面は、円形をなしており、前後方向に一定の大きさである。

【0050】

筒部材２３０の音響インピーダンスは、超音波集束部１２、導波路１３、及び液体９０のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい。

【0051】

筒部材２３０は、第１貫通孔２０の後端から前端まで連続して配置されている。筒部材２３０は、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。筒部材２３０は、環状をなす超音波発生源１１の内側の空間にも配置されている。筒部材２３０は、超音波発生源１１、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。

【0052】

筒部材２３０の外径は、第１貫通孔２０の内径に対して小さめに形成されている。このため、筒部材２３０の外周面と、第１貫通孔２０を形成する第１内周面２１との間には、隙間が形成される。この隙間内に中間部材２６０が配置されることで、筒部材２３０が中間部材２６０を介して第１内周面２１に保持される。中間部材２６０は、例えばバルーンとして構成されている。バルーンである中間部材２６０が、上記隙間内で膨らむことで、筒部材２３０が中間部材２６０を介して第１内周面２１に保持される。中間部材２６０の前後方向の長さは、筒部材２３０の前後方向の長さよりも短い。

【0053】

中間部材２６０は、第１内周面２１のうち導波路１３に形成された部位と、筒部材２３０との間に配置されている。筒部材２３０は、中間部材２６０を介して、第１内周面２１のうち導波路１３に形成された部位に保持されている。この構成によれば、筒部材２３０の前端部が第１貫通孔２０内で振動することを抑えやすい。

【0054】

また、中間部材２６０は、第１内周面２１のうち超音波集束部１２に形成された部位と、筒部材２３０との間にも配置されている。筒部材２３０は、中間部材２６０を介して、第１内周面２１のうち超音波集束部１２に形成された部位に保持されている。この構成によれば、筒部材２３０が、第１内周面２１のうち導波路１３に形成された部位と、超音波集束部１２に形成された部位とで保持されるため、筒部材２３０の姿勢が安定しやすい。

【0055】

更に、筒部材２３０は、中間部材２６０を介して前後方向の一部のみが第１内周面２１に保持されている。このため、筒部材２３０の外周面と第１内周面２１との間には、前後方向の一部に空気の隙間２６１が生じる。空気は、固体や液体の物体と比較して音響インピーダンスが極めて小さい。したがって、空気の隙間２６１が形成された領域では、超音波集束部１２及び導波路１３と第１貫通孔２０内を通る液体９０との間での超音波の伝播がより効果的に抑制される。このため、超音波集束部１２及び導波路１３に伝送される超音波が第１貫通孔２０内を通る液体９０に漏れることをより一層抑制することができる。

【0056】

更に、筒部材２３０は、バルーンである中間部材２６０が収縮することで、導波路１３及び超音波集束部１２から取り外すことが可能となる。つまり、筒部材２３０は、導波路１３及び超音波集束部１２に対して着脱可能となっている。この構成によれば、筒部材２３０を交換しやすい。また、筒部材２３０は、ベース部２４０に対して螺合によって連結される構成とすれば、ベース部２４０に対しても着脱可能となる。

【0057】

なお、ベース部２４０は、第３貫通孔２４２を有している。第３貫通孔２４２は、筒部材２３０が有する第２貫通孔２３１と同じ内径である。ベース部２４０は、第３貫通孔２４２の内径が小さい点で、第１実施形態のベース部４０とは異なり、その他の点で第１実施形態のベース部４０と共通する。

【0058】

３．第３実施形態
筒部材の形態は、第１実施形態の構成に限らない。第３実施形態では、筒部材の別の形態について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。

【0059】

第３実施形態の超音波発生装置３１０は、図５に示すように、超音波発生源１１と、超音波集束部１２と、導波路１３と、筒部材３３０と、ベース部３４０と、を備えている。

【0060】

筒部材３３０は、「介在部」の一例に相当する。筒部材３３０は、第１貫通孔２０内に配置されている。筒部材３３０は、筒本体３３５と、筒本体３３５の外周面から張り出した張出部３３６,３３７と、を有している。筒本体３３５は、前後方向に延びており、筒状、具体的には円筒状をなしている。筒本体３３５は、液体９０を通す第２貫通孔３３１を有している。第２貫通孔３３１は、筒本体３３５を前後方向に貫通している。第２貫通孔３３１を形成する第２内周面３３２を前後方向に対して直交する方向に切断した断面は、円形をなしており、前後方向に一定の大きさである。

【0061】

筒部材３３０の音響インピーダンスは、超音波集束部１２、導波路１３、及び液体９０のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい。

【0062】

筒部材３３０は、第１貫通孔２０の後端から前端まで連続して配置されている。筒部材３３０は、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。筒部材３３０は、環状をなす超音波発生源１１の内側の空間にも配置されている。筒部材３３０は、超音波発生源１１、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。

【0063】

筒部材３３０の張出部３３６，３３７は、第１内周面２１に保持されていてもよいし、保持されていなくてもよい。保持される場合の保持方法は、例えば接着剤による接着などである。

【0064】

筒部材３３０の張出部３３６は、第１内周面２１のうち導波路１３に形成された部位と、筒本体３３５との間に配置されている。筒部材３３０の張出部３３７は、第１内周面２１のうち超音波集束部１２に形成された部位と、筒本体３３５との間に配置されている。このため、張出部３３６，３３７が配置されていない領域（例えば、張出部３３６と張出部３３７との間の領域）では、第１内周面２１と筒本体３３５の外周面との間に、空気の隙間３６１が形成されている。空気は、固体や液体の物体と比較して音響インピーダンスが極めて小さい。したがって、空気の隙間３６１が形成された領域では、超音波集束部１２及び導波路１３と第１貫通孔２０内を通る液体９０との間での超音波の伝播がより効果的に抑制される。このため、超音波集束部１２及び導波路１３に伝送される超音波が第１貫通孔２０内を通る液体９０に漏れることをより一層抑制することができる。

【0065】

なお、ベース部３４０は、第３貫通孔３４２を有している。第３貫通孔３４２は、筒部材３３０が有する第２貫通孔３３１と同じ内径である。ベース部３４０は、第３貫通孔３４２の内径が小さい点で、第１実施形態のベース部４０とは異なり、その他の点で第１実施形態のベース部４０と共通する。

【0066】

４．第４実施形態
第４実施形態は、筒部材の第３の形態について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。

【0067】

第４実施形態の超音波発生装置４１０は、図６に示すように、超音波発生源１１と、超音波集束部１２と、導波路１３と、筒部材４３０と、ベース部４４０と、を備えている。

【0068】

筒部材４３０は、「介在部」の一例に相当する。筒部材４３０は、第１貫通孔２０内に配置されている。筒部材４３０は、液体９０を通す第２貫通孔４３１を有している。第２貫通孔４３１は、筒部材４３０を前後方向に貫通している。第２貫通孔４３１を形成する第２内周面４３２を前後方向に対して直交する方向に切断した断面は、円形をなしており、前後方向に一定の大きさである。

【0069】

筒部材４３０は、前後方向に間隔をあけて配置される複数の筒部４３５と、筒部４３５間に配置され筒部４３５よりも径方向外側に張り出した節部４３６と、を有している。筒部４３５は、前後方向に延びており、筒状、具体的には円筒状をなしている。第２貫通孔４３１は、節部４３６が形成された領域では、径方向外側に凹んでいる。節部４３６は、第１内周面２１に保持されていてもよいし、保持されていなくてもよい。保持される場合の保持方法は、例えば接着剤による接着などである。

【0070】

筒部材４３０の音響インピーダンスは、超音波集束部１２、導波路１３、及び液体９０のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい。

【0071】

筒部材４３０は、第１貫通孔２０の後端から前端まで連続して配置されている。筒部材４３０は、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。筒部材４３０は、環状をなす超音波発生源１１の内側の空間にも配置されている。筒部材４３０は、超音波発生源１１、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。

【0072】

筒部材４３０の節部４３６は、前後方向に間隔をあけて複数（本実施形態では２つ）設けられている。筒部材４３０は、第１内周面２１のうち導波路１３に形成された部位に接触しうる節部４３６を有している。筒部材４３０は、第１内周面２１のうち超音波集束部１２に形成された部位に接触しうる節部４３６を有している。筒部４３５の外周面と第１内周面２１との間には、空気の隙間４６１が形成されている。空気は、固体や液体の物体と比較して音響インピーダンスが極めて小さい。したがって、空気の隙間４６１が形成された領域では、超音波集束部１２及び導波路１３と第１貫通孔２０内を通る液体９０との間での超音波の伝播がより効果的に抑制される。このため、超音波集束部１２及び導波路１３に伝送される超音波が第１貫通孔２０内を通る液体９０に漏れることをより一層抑制することができる。

【0073】

なお、ベース部４４０は、第３貫通孔４４２を有している。第３貫通孔４４２は、筒部材４３０が有する第２貫通孔４３１と同じ内径である。ベース部４４０は、第３貫通孔４４２の内径が小さい点で、第１実施形態のベース部４０とは異なり、その他の点で第１実施形態のベース部４０と共通する。

【0074】

５．第５実施形態
第５実施形態では、筒体が設けられ、筒体の外周面と貫通孔を形成する内周面との間に空気層が形成される構成について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。

【0075】

第５実施形態の超音波発生装置５１０は、図７に示すように、超音波発生源１１と、超音波集束部１２と、導波路１３と、筒体５３０と、ベース部５４０と、を備えている。

【0076】

筒体５３０は、筒状、具体的には円筒状をなしている。筒体５３０は、第１貫通孔２０内に配置されている。筒体５３０は、液体９０を通す第２貫通孔５３１を有している。第２貫通孔５３１は、筒体５３０を前後方向に貫通している。第２貫通孔５３１を形成する第２内周面５３２を前後方向に対して直交する方向に切断した断面は、円形をなしており、前後方向に一定の大きさである。

【0077】

筒体５３０は、第１貫通孔２０の後端から前端まで連続して配置されている。筒体５３０は、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。筒体５３０は、環状をなす超音波発生源１１の内側の空間にも配置されている。筒体５３０は、超音波発生源１１、超音波集束部１２及び導波路１３からなる構造体の後端から前端まで連続して配置されている。

【0078】

筒体５３０の外径は、第１貫通孔２０の内径に対して小さめに形成されている。このため、筒体５３０の外周面と、第１貫通孔２０を形成する第１内周面２１との間には、空気層５６１が形成される。空気は、固体や液体の物体と比較して音響インピーダンスが極めて小さい。したがって、空気層５６１が形成された領域では、超音波集束部１２及び導波路１３と第１貫通孔２０内を通る液体９０との間での超音波の伝播が抑制される。このため、超音波集束部１２及び導波路１３に伝送される超音波が第１貫通孔２０内を通る液体９０に漏れることを抑制することができる。

【0079】

ベース部５４０は、本実施形態では、筒体５３０とは別部材として説明するが、筒体５３０と同一部材であってもよい。ベース部５４０は、超音波集束部１２と、筒体５３０と、に連結されている。ベース部５４０の前面５４１は、前後方向に対して直交する方向に広がる前面５４１を有している。ベース部５４０の前面５４１は、平坦な面である。ベース部５４０の前面５４１には、超音波発生源１１の後面及び筒体５３０の後端部が連結される。超音波発生源１１は、例えば接着剤による接着によってベース部５４０の前面５４１に連結される。筒体５３０は、例えば接着剤による接着、螺合などによってベース部５４０の前面５４１に連結される。筒体５３０は、ベース部５４０の前面５４１から前方に延びる形態をなしている。

【0080】

ベース部５４０は、液体９０を通す第３貫通孔５４２を有している。第３貫通孔５４２は、ベース部５４０を前後方向に貫通している。第３貫通孔５４２は、第２貫通孔５３１に連通する。

【0081】

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わされてもよい。
（１）上記第１実施形態～第４実施形態では、筒部材３０，２３０，３３０，４３０の前端が、導波路１３の前端と前後方向の位置が揃っていたが、導波路１３の前端よりも前方の位置に配置されていてもよいし、導波路１３の前端よりも後方の位置に配置されていてよい。上記第５実施形態では、筒体５３０の前端が、導波路１３の前端と前後方向の位置が揃っていたが、導波路１３の前端よりも前方の位置に配置されていてもよいし、導波路１３の前端よりも後方の位置に配置されていてよい。
（２）上記第２実施形態では、筒部材２３０を「介在部」としたが、中間部材２６０を「介在部」としてもよい。つまり、中間部材２６０の音響インピーダンスが、超音波集束部１２、導波路１３、及び物体のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい構成としてもよい。この場合、筒部材２３０の音響インピーダンスは、「超音波集束部１２、導波路１３、及び物体のいずれの音響インピーダンスよりも大きいか、又はいずれの音響インピーダンスよりも小さい」という条件を満たしていなくてもよい。
（３）上記各実施形態では、第１反射面１６及び第２反射面１７が放物面であった。これに限らず、第１反射面１６及び第２反射面１７の両方もしくは一方は、厳密な放物面でなくともよく、近似的に放物面とみなせる形状であればよい。言い換えると、第１反射面１６及び第２反射面１７の両方もしくは一方は、超音波発生源１１から発生した超音波が第１反射面１６および第２反射面１７を経由して導波路１３へと到達するように湾曲した面であればよい。第１反射面１６及び第２反射面１７は、多数の微小な平面で構成されていてもよい。
（４）上記各実施形態において超音波発生源１１は圧電セラミックスからなる圧電素子であった。これに限らず、超音波発生源１１は、他の圧電材料を用いることができる。超音波発生源１１は、例えば圧電セラミックスからなる圧電積層体などであってもよい。
（５）上記第１実施形態～第４実施形態において、筒部材が１つであったが、複数設けられていてもよい。例えば、筒部材は、図８に示す筒部材６３０のように、複数（図８に示す例では２つ）の筒部材６３０が並列に設けられた構成であってもよい。また、図９に示すように、並列に設けられる複数の筒部材７３０が隔壁７１３Ａによって仕切られる構成であってもよい。隔壁７１３Ａは、図９に示すように、導波路７１３の一部として構成されていてもよいし、導波路７１３とは別部材として構成されていてもよい。筒部材は、図１０に示す筒部材８３０のように４つ設けられていてもよい。導波路８１３の第１貫通孔８２０を形成する第１内周面８２１の断面（より具体的には、前後方向と直交する方向に切断した断面）は、図１０に示すように十字型となっており、各々の凹みに４つの筒部材８３０がそれぞれ入り込んだ形態であってもよい。筒部材は、図１１に示すように、複数の筒部材９３０Ａ，９３０Ｂを同軸状に配置した構成であってもよい。第５実施形態において、筒体が１つであったが、複数設けられていてもよい。例えば、上述した図８～図１１に示す筒部材の構成を、第５実施形態の筒体５３０に適用してもよい。
（６）上記第１実施形態～第４実施形態において、図１２に示す筒部材１０３０のように、筒部材１０３０の軸心が、導波路１３の軸心からずれていてもよい。上記第５実施形態の筒体５３０の軸心は、図１２に示す筒部材１０３０のように、導波路１３の軸心からずれていてもよい。
（７）上記第１実施形態～第４実施形態では、筒部材が円筒状であったが、別の形態であってもよい。例えば、図１３に示す筒部材１１３０のように、角筒状であってもよい。上記第５実施形態では、筒体が円筒状であったが、別の形態であってもよい。例えば図１３に示す筒部材１１３０と同様に、角筒状であってもよい。

【0082】

なお、今回開示された実施の形態は全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、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0083】

１０ ：超音波発生装置
１１ ：超音波発生源
１２ ：超音波集束部
１３ ：導波路
１６ ：第１反射面
１７ ：第２反射面
２０ ：第１貫通孔（貫通孔）
２１ ：第１内周面（内周面）
３０ ：筒部材
３１ ：第２貫通孔
３２ ：第２内周面
９０ ：液体（物体）
２１０ ：超音波発生装置
２３０ ：筒部材
２３１ ：第２貫通孔
２３２ ：第２内周面
３１０ ：超音波発生装置
３３０ ：筒部材
３３１ ：第２貫通孔
３３２ ：第２内周面
４１０ ：超音波発生装置
４３０ ：筒部材
４３１ ：第２貫通孔
４３２ ：第２内周面
５１０ ：超音波発生装置
５３０ ：筒体
５３１ ：第２貫通孔
５３２ ：第２内周面
５６１ ：空気層
６３０ ：筒部材
７１３ ：導波路
７３０ ：筒部材
８１３ ：導波路
８２０ ：第１貫通孔（貫通孔）
８２１ ：第１内周面（内周面）
８３０ ：筒部材
９３０Ａ ：筒部材
９３０Ｂ ：筒部材
１０３０ ：筒部材
１１３０ ：筒部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】