CN101836901B - 一种超声波牙刷 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超声波牙刷，包括具有高频振荡信号输出的电源，还包括一体成型的牙刷本体、密封在牙刷本体头部的超声波发生装置、以及由牙刷本体中引出的用于连接所述超声波发生装置和所述电源的导线。本发明的超声波牙刷的超声波发生装置包括具有双压电陶瓷片的超声波换能器，功率大，能在口腔内产生超声空化现象，从而实现超声波清洗的功能。该超声波牙刷，结构简单可靠，成本低，非常适于家庭使用。

Description

一种超声波牙刷
技术领域
本发明涉及一种牙刷，更具体地说，涉及一种具有超声波清洗功能的超声波牙刷。
背景技术
超声波清洗的原理可以用“空化”现象来解释，所谓空化即为空穴在液体中形成及空穴迅速闭合，当超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，超声波的音波压强峰值就可以达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体拉裂成空洞，该空洞在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂时产生的强烈的冲击波，该冲击波可以将附着在物体上的污物撞击下来。只有在某区域的液体压力低于该气泡内气体压力时才会在该区域产生空化现象，故超声波振幅足够大时才能满足这一条件。产生空化所需的最小功率被称为空化临界点。不同的液体存在不同的空化临界点，故超声波能量必须超过该临界点才能达到清洗效果。也就是说，只有能量超过临界点才能产生空化泡，以便进行超声波清洗。在水中产生空化现象时，超声波的功率密度要达到0.3W/cm2以上。
超声波的频率对超声波的空化作用影响也很大，超声波频率越低，在液体中产生空化越容易，频率越高，所需要的声强即功率密度越大，当超声波频率在20～100kHz范围时，空化产生的空穴在消失过程产生的冲击作用十分突出。当超声波的频率处在特高频率范围时，例如超过1000kHz时，超声波的作用主要是其本身巨大的能量作用，并不产生空化现象。
现有技术的超声波牙刷其电源、振荡电路和超声波发生器件都设置在牙刷主体内，电源一般采用电池或可充电电池，超声波发生器一般采用压电陶瓷片，这种结构产生的超声波频率高、功率密度小，很难达到空化临界点，难以实现超声清洗。例如一项中国专利申请(申请号：CN200410021841.7)公开的超声波振动牙刷，所采用的超声波发生器是超声波瓷片，振动频率在为1.6～2.4MHZ，产生的超声波的功率密度仅为10～100mW/cm2，根本无法实现空化清洗，只是利用超声振动产生的流体振动来清洁牙齿，清洁功能有限。又如另一项中国专利(专利号：ZL200820023178.8)公开的超声波牙刷，其超声波换能片产生300kHz～500kHz的超声波，也同样很难实现超声空化清洗。上述这类牙刷只能称之为超声振动牙刷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述超声波牙刷难以实现超声波清洗的缺陷，提供一种可以实现超声波清洗功能的超声波牙刷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种超声波牙刷，包括具有高频振荡信号输出的电源，其特征在于，还包括一体成型的牙刷本体、密封在牙刷本体头部的超声波发生装置、以及由牙刷本体中引出的用于连接所述超声波发生装置和所述电源的导线。
在本发明所述的超声波牙刷中，所述超声波发生装置包括金属壳体、与金属壳体配合的上盖、以及置于壳体内的超声波换能器，所述超声波换能器粘接固定在所述金属壳体的内壁，所述超声波换能器通过所述导线与所述电源电连接。
在本发明所述的超声波牙刷中，所述超声波换能器包括依次叠放在一起的下金属盖板、两片压电陶瓷片和上金属盖板；还包括设置在两片压电陶瓷片之间的正极金属接线片、设置在上金属盖板和压电陶瓷片之间的负极金属接线片；还包括穿过所述上金属盖板、压电陶瓷片、正极金属接线片和负极金属接线片并将上述部件紧固在一起的预应力螺杆，两片所述压电陶瓷片和预应力螺杆之间设置有绝缘套管。
在本发明所述的超声波牙刷中，所述超声波换能器的频率为30kHz～70kHz。
在本发明所述的超声波牙刷中，所述超声波换能器的频率为40kHz。
在本发明所述的超声波牙刷中，所述金属壳体开口处延伸出向外反折的折边。
在本发明所述的超声波牙刷中，所述金属壳体为不锈钢材质。
在本发明所述的超声波牙刷中，所述导线为带有屏蔽层的导线。
在本发明所述的超声波牙刷中，所述牙刷本体的头部设置有刷毛。
在本发明所述的超声波牙刷中，所述牙刷本体的头部为无刷毛式结构。
实施本发明的超声波牙刷，具有以下有益效果：
1、本发明的超声波牙刷采用一体成型的牙刷本体，超声波发生装置密封在牙刷本体的头部，具有很好的防水密封效果；
2、电源采用外置式电源，可以提供超声清洗所需要的足够的功率；
3、超声波换能器采用双片压电陶瓷结构，在较大功率和较高振幅的条件下具有很好的机电转换效率，保证超声清洗的实现；
4、超声波换能器的频率在30kHz～70kHz，优选40kHz，处于该频率的超声波具有空化腐蚀量小噪音低等优点；
5、连接电源和超声波发生器的导线采用带有屏蔽层的导线，可以防止漏电以及干扰，使用更加安全可靠。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明超声波牙刷的结构示意图；
图2是本发明超声波牙刷中超声波发生装置立体示意图；
图3是本发明超声波牙刷中超声波发生装置俯视图；
图4图3中B-B剖视图；
图5是本发明超声波牙刷中超声波发生装置的超声波换能器的立体示意图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明的超声波牙刷的一个实施例中，包括一体注塑成型的牙刷本体10、密封在牙刷本体头部11的超声波发生装置20、以及由牙刷主体10中引出的导线30，超声波发生装置20和导线40的一部分在牙刷主体10注塑成型时封入牙刷主体10内，本发明的超声波牙刷还包括具有高频振荡信号输出的电源(未示出)，导线30连接超声波发生装置20和电源，本发明中的电源采用可以产生30kHz～70kHz高频振荡电压的公知的振荡电路，优选可以产生40kHz高频振荡电压的振荡电路，该电源和市电相连，输出端接导线30，该电源产生的电压波形为近似正弦波，该电压信号加载在超声波发生装置20上，由超声波发生装置20将电能转化成高频的机械振动。电源的输出可以是间歇的或连续的。
如图2～图4所示，本发明的超声波牙刷的超声波发生装置包括外壳21、与外壳21配合的上盖22、以及置于外壳21内的超声波换能器。相对现有的采用压电陶瓷片作为超声波发生器件，换能器的功率要大一些，能在口腔内引发空化效应，从而达到超声波清洗的目的。超声波换能器通过换能胶32粘接固定在外壳21的内壁上，所采用换能胶是一种双组分树脂胶。
参看图4和图5，本发明的超声波牙刷中的超声波换能器包括依次叠放在一起的下金属盖板26、两片压电陶瓷片24和25和上金属盖板23；还包括设置在两片压电陶瓷片24和25之间的正极金属接线片27、设置在上金属盖板23和压电陶瓷片24之间的负极金属接线片28；还包括穿过所述上金属盖板23、压电陶瓷片24、正极金属接线片25和负极金属接线片26并将上述部件紧固在一起的预应力螺杆29，两片所述压电陶瓷片24、25和预应力螺杆29之间设置有绝缘套管30。下金属盖板26上设置有与预应力螺杆29配合的螺纹孔，在实际应用中也可以和螺母配合的方式紧固构成超声波换能器的部件。正极金属接线片27和负极金属接线片28分别与导线30的连接；压电陶瓷片25一面与正极金属接线片27接触，另一面通过导电的预应力螺杆29以及上金属盖板23和下金属盖板26与负极金属接线片连通。采用金属接线片的而不是直接焊接在压电陶瓷片上的原因在于这样不会导致因为高频振动而导致焊点脱焊。
本发明的超声波牙刷中的超声波换能器的频率为30kHz～70kHz，优选40kHz，处于该频率的超声波的空化作用腐蚀量和噪音都比较小，适合牙齿的清洗。
为了使超声波发生装置20牢固的密封在牙刷本体10内，参看图2和图4，外壳21的开口处延伸出向外反折的折边31，牙刷主体10注塑成型时，折边31嵌入牙刷主体10，这种结构使得超声波发生装置20和牙刷主体10不会因为振动而脱离，从而影响超声波的传播。
在本发明的超声波牙刷中，超声波发生装置的壳体21为金属材质，优选不绣钢材质。
在本发明的超声波牙刷中，刷头可以采用无刷毛结构，也可以采用带有刷毛的结构，优选带有刷毛的结构，刷毛可以防止刷头直接接触牙齿，更舒适一点。
在本发明的超声波牙刷中，导线30采用带有屏蔽层的导线，屏蔽层和电源的地线相连，使本发明的超声波牙刷更加安全可靠。
在本发明的超声波牙刷中，超声波发生装置可以是一个也可以是两个。
使用时口腔内包一口清水或者漱口液，将牙刷本体的头部伸入口腔，打开电源，超声波发生装置产生的超声波在口腔的液体内产生空化效应，将牙齿上附着的污垢冲击下来，从而实现超声清洗的功效。
本发明的超声波牙刷，结构简单可靠，成本低，非常适于家庭使用。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种超声波牙刷，包括具有高频振荡信号输出的电源，其特征在于，还包括一体成型的牙刷本体、密封在牙刷本体头部的超声波发生装置、以及由牙刷本体中引出的用于连接所述超声波发生装置和所述电源的导线；
所述超声波发生装置包括金属壳体、与金属壳体配合的上盖、以及置于壳体内的超声波换能器，所述超声波换能器粘接固定在所述金属壳体的内壁，所述超声波换能器通过所述导线与所述电源电连接；
所述超声波换能器包括依次叠放在一起的下金属盖板、两片压电陶瓷片和上金属盖板；还包括设置在两片压电陶瓷片之间的正极金属接线片、设置在上金属盖板和压电陶瓷片之间的负极金属接线片；还包括穿过所述上金属盖板、压电陶瓷片、正极金属接线片和负极金属接线片并将上述部件紧固在一起的预应力螺杆，两片所述压电陶瓷片和预应力螺杆之间设置有绝缘套管；
所述金属壳体开口处延伸出向外反折的折边。
2.根据权利要求1所述的超声波牙刷，其特征在于，所述超声波换能器的频率为30kHz～70kHz。
3.根据权利要求2所述的超声波牙刷，其特征在于，所述超声波换能器的频率为40kHz。
4.根据权利要求1所述的超声波牙刷，其特征在于，所述金属壳体为不锈钢材质。
5.根据权利要求1所述的超声波牙刷，其特征在于，所述导线为带有屏蔽层的导线。
6.根据权利要求1至5任一项所述的超声波牙刷，其特征在于，所述牙刷本体的头部设置有刷毛。
7.根据权利要求1至5任一项所述的超声波牙刷，其特征在于，所述牙刷本体的头部为无刷毛式结构。
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