置(基準波腹位置)A2位于變幅桿37的基端,是位于比超聲波振子31更靠基端方向側的位置處的超聲波振動的波腹位置(例如A2?A4)中的、最靠近超聲波振子31的波腹位置。因而,在本變形例中,棒狀構件45(振動體單元10)在與長邊軸C平行的軸平行方向上的尺寸相比于第一實施方式中的尺寸增大半波長。
[0067]另外,在本變形例中,也在波腹位置A2與波腹位置A3之間的波節位置N2處設置有作為振幅放大部的截面積減少部51。在本變形例中,第二傳遞區域53經過波腹位置A3向基端方向延伸設置到波腹位置(最基端波腹位置)A4。在本變形例中,在位于比波腹位置(基準波腹位置)A2更靠基端方向側的超聲波振動的波節位置(例如N2、N3)中,波節位置N2最靠近波腹位置(基準波腹位置)A2。通過設為如上所述的結構,第二傳遞區域53在軸平行方向上的尺寸相比于第一實施方式增大半波長。
[0068]由于第二傳遞區域53在軸平行方向上的尺寸變大,因此超聲波振動的振幅大的第二傳遞區域53的體積變大。根據上述振動狀態的驗證結果,體積越大的區域,楊氏模量(E)對諧振頻率(Fr)造成的影響越大。在棒狀構件45中第二傳遞區域53的體積變大,由此與第一實施方式相比,棒狀構件4 5的楊氏模量E c對振動體單元1的諧振頻率F r造成的影響變大,振動產生單元30的楊氏模量Eb對振動體單元10的諧振頻率Fr的影響進一步變大。因而,每個超聲波探頭7之間的楊氏模量Ea的偏差對振動體單元10的諧振頻率Fr的影響進一步變小。由此,即使在作為前端側振動傳遞部的每個超聲波探頭7之間產生楊氏模量Ea的偏差的情況下,也能夠進一步有效地減少振動體單元10的諧振頻率Fr的偏差。
[0069](第二實施方式)
[0070]接著,參照圖7對本發明的第二實施方式進行說明。第二實施方式是將第一實施方式的結構進行如下變形而得到的。此外,對與第一實施方式相同的部分標注相同的附圖標記,并省略其說明。
[0071]圖7是表示第二實施方式所涉及的振動體單元10的結構的圖。如圖7所示,本實施方式的振動體單元10以具有波腹位置(例如Al?A4)和波節位置(例如NI?N3)的諧振頻率Fr進行振動。位于超聲波探頭7的前端的波腹位置Al為最前端波腹位置,位于棒狀構件45的基端的波腹位置A4為最基端波腹位置。另外,波腹位置(基準波腹位置)A2位于變幅桿37的基端,是位于比超聲波振子31更靠基端方向側的位置處的超聲波振動的波腹位置(例如A2?A4)中的、最靠近超聲波振子31的波腹位置。因而,在本實施方式例中,棒狀構件45(振動體單元10)在與長邊軸C平行的軸平行方向上的尺寸相比于第一實施方式增大半波長。
[0072]另外,在本實施方式中,也在波腹位置A2與波腹位置A3之間的波節位置N2處設置有作為振幅放大部的截面積減少部51。在位于比波腹位置(基準波腹位置)A2更靠基端方向側的位置處的超聲波振動的波節位置(例如N2、N3)中,波節位置N2最靠近波腹位置(基準波腹位置)A2。
[0073]而且,在本實施方式中,第一延設區域55向第二傳遞區域53的基端方向側連續。因而,第一延設區域55位于比作為振幅放大部的截面積減少部51更靠基端方向側的位置處。第二傳遞區域53和第一延設區域55在波節位置N2與波腹位置A3之間延伸設置。另外,在棒狀構件45中,第二延設區域56設置于比第一延設區域55更靠基端方向側的位置處。第二延設區域56從波腹位置A3向基端方向延伸設置。而且,第二延設區域56延伸設置到位于棒狀構件45的基端(振動體單元10的基端)的波腹位置(最基端波腹位置)A4。
[0074]在與長邊軸C平行的軸平行方向上且第一延設區域55與第二延設區域56之間設置有截面積放大部57。通過截面積放大部57使棒狀構件45在第二延設區域56中的垂直于長邊軸C的截面積相比于棒狀構件45在第一延設區域55中的垂直于長邊軸C的截面積擴大。由此,第二延設區域56體積變大。在諧振頻率Fr的振動中,波腹位置(截面變化波腹位置)A3位于截面積放大部57。波腹位置(截面積變化波腹位置)A3是在軸平行方向上位于作為振幅放大部的截面積減少部51與棒狀構件45的基端之間的超聲波振動的波腹位置中的一個位置。另外,在位于比截面積減少部51更靠基端方向側的位置處的超聲波振動的波腹位置(例如A3、A4)中,波腹位置(截面變化波腹位置)A3最靠近截面積減少部(振幅放大部)51。
[0075]在包括截面積放大部57所處的波腹位置A3在內的超聲波振動的波腹位置(例如Al?A4)處,由超聲波振動產生的應力為零。由超聲波振動產生的應力不發揮作用,因此在截面積放大部57中,即使垂直于長邊軸C的截面積擴大(變化),超聲波振動的振幅也不減小(不變化)。因而,超聲波振動以振幅不減小的方式從第一延設區域55向第二延設區域56傳遞。即,在保持著通過截面積減少部51被放大后的振幅的狀態下,超聲波振動被傳遞到第二延設區域56。因此,在第二延設區域56中,超聲波振動的振幅變大。
[0076]在本實施方式中,振幅大且垂直于長邊軸C的截面積(S卩、體積)大的第二延設區域56在棒狀構件45中遍及超聲波振動的半波長地延伸設置。根據上述振動狀態的驗證結果,超聲波振動的振幅越大的區域,楊氏模量(E)對諧振頻率(Fr)造成的影響越大,體積越大的區域,楊氏模量(E)對諧振頻率(Fr)造成的影響越大。通過在棒狀構件45中設置振幅大且體積大的第二延設區域56,相比于第一實施方式,棒狀構件45的楊氏模量Ec對振動體單元10的諧振頻率Fr造成的影響變大,振動產生單元30的楊氏模量Eb對振動體單元10的諧振頻率Fr的影響進一步變大。因而,各個超聲波探頭7的楊氏模量Ea的偏差對振動體單元10的諧振頻率Fr的影響進一步變小。由此,即使在作為前端側振動傳遞部的每個超聲波探頭7之間產生楊氏模量Ea的偏差的情況下,也能夠進一步有效地減少振動體單元1的諧振頻率Fr的偏差。
[0077]另外,在位于比截面積減少部51更靠基端方向側的位置處的超聲波振動的波腹位置(例如A3、A4)中,位于截面積放大部55的波腹位置(截面變化波腹位置)A3最靠近截面積減少部(振幅放大部)51。通過設為如上所述的結構,第二延設區域56在軸平行方向上的尺寸變大,能夠進一步增大第二延設區域56的體積。
[0078](比較例、第一實施方式以及第二實施方式的比較)
[0079]圖8是表不比較例、第一實施方式以及第二實施方式中的超聲波探頭7(7')的楊氏模量Ea與振動體單元10(1(/ )的諧振頻率Fr的關系的圖。如圖8所示,連接于振動產生單元30(307 )的超聲波探頭7(7')的楊氏模量Ea在最大值Eamax與最小值Eamin之間產生偏差。在比較例中,振動體單元1(^的諧振頻率Fr在最大值FrImax于最小值FrImin之間產生偏差。與此相對地,在第一實施方式中,振動體單元10的諧振頻率Fr在最大值Fr2max與最小值Fr2min之間產生偏差,與比較例相比,振動體單元10(1(/)的諧振頻率Fr的偏差變小。并且,在第二實施方式中,振動體單元10的諧振頻率Fr在最大值Fr3max與最小值Fr3min之間產生偏差,與第一實施方式相比,振動體單兀10的諧振頻率Fr的偏差進一步變小。
[0080]此外,在圖8中,橫軸表示超聲波探頭7(7')的楊氏模量Ea,縱軸表示振動體單元10(1Q的諧振頻率Fr。因此,與比較例相比,在第一實施方式中直線的斜率變小。而且,與第一實施方式相比,在第二實施方式中直線的斜率變小。
[0081 ](第三實施方式)
[0082]接著,參照圖9和圖10來說明本發明的第三實施方式。第三實施方式是將第一實施方式的結構進行如下變形而得到的。此外,對與第一實施方式相同的部分標注相同的附圖標記,并省略其說明。
[0083]圖9是表示本實施方式的振子單元3和電源單元20的結構的圖。如圖9所示,在本實施方式中,在振動產生單元30中設置有作為存儲部的存儲器61。在存儲器61中存儲有振動產生單元30的超聲波振動的振動特性。例如,在存儲器61中存儲有與振動產生單元30的楊氏模量Eb有關的信息、振動體單元1的諧振頻率Fr的標準值等。
[0084]在由變幅桿37、超聲波振子31以及棒狀構件45形成的振動產生單元30中,基于與超聲波探頭7相同的理由,在每個振動產生單元30中產生楊氏模量Eb的偏差。即使在每個超聲波探頭7的楊氏模量Ea的偏差對振動體單元10的諧振頻率Fr的影響小的情況下,也由于在每個振動產生單元30之間產生楊氏模量Eb的偏差而在振動頻率Fr中產生偏差。因此,由電源單元20的供給控制部22進行的振動體單元1的諧振頻率Fr的測定復雜化。
[0085]圖10是表示超聲波振動的頻率f與聲阻抗Z的關系的圖。聲阻抗Z根據振動體單元10的振動狀態而變化。因此,如圖10所示,由于超聲波振動的頻率f的變化而聲阻抗Z變化。另外,超聲波振動的頻率f與聲阻抗Z的關系根據振動產生單元30的楊氏模量Eb的變化而變化。例如,在振動體單元1中使用某個振動產生單元30 (楊氏模量為Eb I的振動產生單元30)的情況下,超聲波振動的頻率f與聲阻抗Z的關系如圖10中的實線所示那樣變化。另外,在振動體單元10中使用其它振動產生單元30(楊氏模量為Eb2的振動產生單元30)的情況下,超聲波振動的頻率f與聲阻抗Z的關系如圖10中的虛線所示那樣變化。
[0086]在進行處置時,供給控制部22通過PLL(Phase Lock Loop:鎖相環路)控制來控制從電流供給部21向超聲波振子31供給的電流,對振動體單元10的諧振頻率Fr進行測定。即,在超聲波振動的規定的頻率區域(例如A fl、A f2)中檢測出聲阻抗Z最小的頻率f來作為諧振頻率Fr。例如,在振動體單元10中使用楊氏模量為