CN1103201C - 超声波卷发装置 - Google Patents

Abstract

一种能有效地把超声振动传递到头发并在很短的时间内获得头发式样效果的超声波卷发装置，包括一外壳，一装在外壳中用于产生超声振动的超声波发生器，以及一适于接收和传送超声振动的号筒。在号筒一尖端形成一由外壳突出的空管并且将被卷绕的头发缠绕其上。空管在其具有比其它部分横截面面积小的一区域的两轴端形成一部分并且头发缠绕其上。因为横截面面积小，头发缠绕区能以比管尖端大的振幅振动，这样可以把超声振动有效地传递给缠绕在其上的头发从而使效果显著地完成卷发。

Description

超声波卷发装置

本发明涉及一种超声波卷发装置，更具体地说是一种利用超声波的振动把头发卷成卷或螺旋形的超声波卷发装置。

在日本特开公报第8-299046号中公开了一种利用超声波的振动来卷发的超声波卷发装置。该装置包括一形成在用于传送超声振动的号筒的一端的中空的圆管并且头发缠绕在圆管上，以便通过圆管传送超声振动形成头发卷。然而，尽管为了增加振动把头发缠绕部分做成空的，但在中空圆管的端部发生最大振幅的振动。因此，实际上缠绕有头发的圆管的中部将不能有效地把超声振动传递给头发，导致传送能量很低。

本发明减少了上述问题的发生，本发明的目的是提供一种能从限定的超声能量中有效地利用超声振动的超声波卷发装置以便在很短的时间内获得卷发效果。

本发明的超声波卷发装置包括一外壳，一装在外壳中用于产生超声振动的超声波发生器，以及一与所述超声波发生器相连的用于接收和传送超声振动的号筒。在号筒端部形成由外壳突出的中空圆管用以接收将被卷绕的一股头发。本发明的主要特征在于中空圆管在其纵向端的中部提供了一头发缠绕区，该头发缠绕区的横截面比中空圆管的其它部分的横截面小。横截面减少的头发缠绕区能以比圆管前端大的振幅振动以便把超声振动有效地传递给头发从而使卷发效果更好。

头发缠绕区可以被做成越靠向头发缠绕区的纵向中心，其横截面比所述头发缠绕区相对纵向端的横截面越小的形状，或者做成在其整个纵向长度上具有均匀的横截面的形状。

横截面缩小的头发缠绕区也可以通过在中空圆管的外表面，内表面，或者两表面上形成凹口来实现。

而且，横截面缩小的头发缠绕区可以通过提供多个沿中空圆管的轴向伸展并间隔开分布在中空圆管圆周上的槽来实现。限定在周向间隔开分布的相邻槽之间的是在所述中空圆管的径向方向及纵向方向振动的舌簧。当一股头发缠绕在头发缠绕区上时，每一槽具有使舌簧以所述号筒的共振频率振动的长度。由此，头发缠绕区除了增加振幅外还改进了径向振动，从而进行高效率的卷发。

在头发缠绕区没有缠绕一股头发的无负载条件下，槽具有使舌簧以高于号筒的共振频率的频率振动的长度。

中空圆管可以沿其长度形成多个槽组，每一槽组由在圆管上周向间隔开分布的槽组成，这样头发缠绕部分可以在圆管长度方向上伸展很长的距离而基本上不降低圆管的强度。槽可布置成如下方式：一槽组中的槽纵向对准相邻槽组中的槽，或一槽组中的槽在圆周方向上与相邻槽组中的槽错开。

为了避免槽在其角部由于应力集中而成为断裂起点，每一槽做成具有圆角的形状。另外，每一槽可以在其周围环绕一加强框以便在所述槽的周围给出一附加的厚度。

而且，中空圆管可以另外在其前端形成多个开口槽。开口槽在中空圆管的长度方向上伸展并周向间隔开分布在中空圆管上以在周向相邻的开口槽之间限定另外的舌簧，另外的舌簧可施加径向振动从而进一步改进卷发效果。

图1是本发明一实施例的超声波卷发装置的示意图；

图2是在上述装置中使用的号筒的一端处的中空圆管的正视图；

图3是沿中空圆管的轴向振幅分布的说明图；

图4，图5和图6是可在上述超声波卷发装置中使用的其它中空圆管的正视图；

图7是可在上述超声波卷发装置中使用的另一中空圆管的正视图；

图8是沿图7中线8-8方向的横剖视图；

图9是沿图7中的中空圆管的轴向方向振幅分布的说明图；

图10和图11是可在上述超声波卷发装置中使用的其它中空圆管的正视图；以及

图12A，图12B和图12C是环绕在上述中空圆管的槽周围的加强框的截面图。

参照图1，所示的本发明一实施例的超声波卷发装置包括一外壳10，该外壳10中容纳有一超声波振动器20。和超声波振动器20相连的是一号筒30，从号筒30上突出一用于缠绕一股头发H的中空圆管40。振动器20包括一对在电极板21相对两侧并被固定在号筒30和固定件31之间的压电元件22。固定件31具有一穿过振动器20并固定在号筒30后端的螺钉34以便把振动器20固定在号筒30上。振动器20在从驱动电路23接收到一高频电信号后便沿号筒的轴产生超声振动并传送到号筒30上。号筒30由诸如钛，铝，及不锈钢之类的金属，或FRP(纤维加强塑料)制成并且在振动器20的驱动下以20kHz到100kHz的频率振动。

号筒30由一容纳在外壳10中的主体32和同轴向外突出于外壳通过一圆锥体35的横截面为环形的中空圆管40组成。圆锥体35为越靠向中空圆管40其直径越小的固体结构以便放大振动。一形成在主体32和圆锥体35之间的法兰33夹持在外壳10的前端以便把号筒30固定在外壳1 0上。号筒30被做成包括主体32，法兰33，圆锥体35和中空圆管40的整体结构。另外，中空圆管40可以做成使法兰33或圆锥体35为其整体的一部分以便通过一螺钉穿过中空圆管40的内底连接到整体32上。

主体32被给出这样一个轴向长度，即振动器20的中心和法兰33之间的轴向长度等于λ/2(λ＝超声振动的波长)以便在法兰33上形成振幅为零的振动波节。

从法兰到中空圆管40前端的轴向长度被设定为λ/4。当号筒30由铝制成并由27kHz的超声振动驱动时，从法兰33到中空圆管40前端的轴向长度(λ/4)大约为50mm。当号筒30由钛制成并由同样频率的超声振动驱动时，轴向长度(λ/4)大约为48mm。如有必要，法兰33到中空圆管40前端的轴向长度可被设定为3λ/4而不是λ/4。

如图2所示，中空圆管40在其轴向中心形成有一横截面比圆管其它部分横截面小的头发缠绕区41。为了使头发缠绕区41越靠向其中心，其横截面比相对端的横截面越小，在圆管的外表面上形成了一凹口。因此，横截面减小的头发缠绕区41比其它部分的超声振动增加，如图3中的实线所示，由此在缠绕头发的部分可有效地对一股头发施加超声振动，从而在短时间内完成头发的式样。图3中的假想线示出没有头发缠绕区时的振动的振幅。如图中所示，形成横截面减小的头发缠绕区41比用其它方式增加的振幅最大。为了在可能缠绕头发的末端区42得到较大的振动振幅，头发缠绕区41前面的末端区42具有比范围从头发缠绕区41到法兰33的圆锥体32小的横截面。

如图4所示，头发缠绕区41可以做成沿其轴向具有均匀横截面的形状。此时，末端区42作为一个有效防止头发从圆管上滑落的挡块。

而且，除了上述结构外，可以在中空圆管40的内表面形成凹口，或在中空圆管40的外表面和内表面形成凹口来使得头发缠绕区41的横截面减小，如图5和图6所示。为了牢牢地把缠绕在头发缠绕区41上的一股头发固定住，可以制作一种公知结构的头发夹具。此时，形成振动波节的法兰33最好使用枢轴支撑头发夹具。本发明可适用任何其它的头发固定结构。

图7和图8示出了本发明另一个实施例，为了形成横截面缩小的头发缠绕区41，在中空圆管40的轴向中心形成有多个周向间隔开分布的槽50。形成在周向间隔开分布的槽50的相邻槽之间的是舌簧51，舌簧51在径向方向上及轴向方向上振动，可改进卷发效果。如图9所示，本发明中头发缠绕区41比末端区21具有较大的振动振幅(如实线所示)并且比在没有槽形成的情况下也具有极大的振动振幅(如虚线所示)。图中所示的振动振幅是在轴向方向上和径向方向上振幅的总和。

选择槽50的长度L，使得舌簧51在头发缠绕区41上缠绕有一股头发的有负载情况下以号筒30的共振频率振动，并且在无负载的情况下以高于共振频率的频率振动，L由如下公式决定： $L^2=\frac{K^2}{2\mathrm{\πf}}\sqrt{\frac{E\·I}{\mathrm{\ρ}\·A}}$

其中k为振动系数，f为振动频率(Hz)，E为垂直柔度(Pa)，I为附加力矩(m⁴)，ρ为比重(kg/m³)，A为槽之间单个舌簧的横截面(m²)。可以从一主要的振动系数(k＝4.730)，一第二振动系数(k＝7.853)，或基于从法兰33到中空圆管40的前端的长度L(λ/4或3λ/4)的第三振动系数中选择振动系数k。在该实施例中，长度L被设定为约11mm。

如图10所示，为了加宽头发缠绕区41，也可以沿轴向提供多于一排的周向间隔开分布的槽。此时，在一排中的槽50或舌簧51最好和相邻排的槽或舌簧错开以保持中空圆管40的强度。当形成多于一排的槽时，中空圆管40的长度为L＝3λ/4。

图11显示了一种变形，其中多个周向间隔开分布的开口槽60形成在末端区42上以在相邻的开口槽60之间给出附加舌簧61。此时，附加舌簧61在径向方向振动，由此甚至在末端区42处也可能处理头发。开口槽60的长度由上述用于槽50的公式决定，但是小于封闭槽的长度，如图中所示，这是因为附加舌簧61作为号筒梁减少了振动系数k。此时，可以从一主要的振动系数(k＝1.875)，一第二振动系数(k＝4.964)，或基于中空圆管40的长度的第三振动系数(k＝8.885)中选择振动系数。

在此应注意：为避免应力集中，槽最好具有圆角。而且，如图12A到图12C所示，为了补偿头发缠绕区缩小的横截面而给予槽周围一附加的厚度，可以在槽50的外周和内周中的至少一个周面上形成一加强框52。

尽管上述实施例示出槽在中空圆管轴向方向上成直线排列，但槽可以是相对于轴向倾斜一合适的角度。

Claims (11)

1.一种超声波卷发装置，其特征在于，它包括：

一外壳；

一装在所述外壳中用于产生超声振动的超声波发生器；

一与所述超声波发生器相连的用于接收和传送所述超声振动的号筒，所述号筒包括一由所述外壳突出的中空圆管用以接收将被卷绕的一股头发；

其中所述中空圆管在其纵向端的中部提供了一头发缠绕区，该头发缠绕区的横截面比中空圆管的其它部分的横截面小。

2.如权利要求1所述的超声波卷发装置，其特征在于头发缠绕区被做成越靠向所述头发缠绕区的纵向中心，其横截面比所述头发缠绕区相对纵向端的横截面越小的形状。

3.如权利要求1所述的超声波卷发装置，其特征在于所述头发缠绕区在其整个纵向长度上具有均匀的横截面。

4.如权利要求1所述的超声波卷发装置，其特征在于所述横截面减少的头发缠绕区是通过在所述中空圆管的外表面和内表面中的至少一个表面上形成凹口来实现。

5.如权利要求1所述的超声波卷发装置，其特征在于所述横截面减少的头发缠绕区是通过提供多个沿所述中空圆管的轴向伸展并间隔开分布在所述中空圆管圆周上的槽，以便在周向间隔开分布的相邻槽之间限定在所述中空圆管的径向方向及纵向方向振动的舌簧来实现，当一股头发缠绕在所述头发缠绕区上时，每一所述槽具有使所述舌簧以所述号筒的共振频率振动的长度。

6.如权利要求5所述的超声波卷发装置，其特征在于在所述头发缠绕区没有缠绕一股头发的无负载条件下，所述槽具有使所述舌簧以高于所述号筒的共振频率的频率振动的长度。

7.如权利要求5所述的超声波卷发装置，其特征在于所述中空圆管沿其长度形成多个槽组，每一槽组由在所述中空圆管上周向间隔开分布的所述槽组成，一槽组中的槽纵向对准相邻槽组中的槽。

8.如权利要求5所述的超声波卷发装置，其特征在于所述中空圆管沿其长度形成多个槽组，每一槽组由在所述中空圆管上周向间隔开分布的所述槽组成，一槽组中的槽在圆周方向上与相邻槽组中的槽错开。

9.如权利要求5所述的超声波卷发装置，其特征在于每一所述槽做成具有圆角的形状。

10.如权利要求5所述的超声波卷发装置，其特征在于每一槽在其周围环绕一加强框以便在所述槽的周围给出一附加的厚度。

11.如权利要求5所述的超声波卷发装置，其特征在于所述中空圆管另外在其前端形成多个在中空圆管的长度方向上伸展并在前端开口的开口槽，所述开口槽周向间隔开分布在中空圆管上以在周向相邻的开口槽之间限定另外的舌簧，所述另外的舌簧在所述中空圆管的径向方向及纵向方向振动。

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