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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallgenerator zum Ausstrahlen von Ultraschallwellen mit einem hohen Schalldruckpegel und eine Vorrichtung zu dessen Montage, insbesondere auf einen Ultraschallgenerator, der die Ausstrahlung von Ultraschallwellen mit einem hohen Schalldruckpegel über einen weiten Bereich ermöglicht, und eine Vorrichtung zu dessen Befestigung.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2005 021 985 A1 bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Reinigen von Materialien mittels Schall. Um zu vermeiden, dass durch stationäre Interferenzen, die bei der Beschallung beispielswseise mit einer konstanten Frequenz entstehen, Beschädigungen an dem zu reinigenden Material entstehen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine stochastich modulierte Schallsteuerung anzuwenden.
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Es ist ein Ultraschallgenerator bekannt, der piezoelektrische Elemente wie ein PZT (piezoelektrisches ZirkonatTitanat) verwendet. Ein derartiger Ultraschallgenerator bringt gewöhnlich piezoelektrische Elemente zum Schwingen, indem eine Spannung an diese angelegt wird, um eine akustische Oszillation mit einer bestimmten Frequenz durch Verwendung einer Resonanzfrequenz von Vibrationen entlang einer bestimmten Richtung zu erzeugen. Der Ultraschallgenerator wird auf Vakuumreinigern und Luftreinigern montiert, die ein Beispiel für eine Vorrichtung sind, die zum Kondensieren von darin schwebendem Staub zu verwenden ist. Weiterhin wird er in einem Klimagerät montiert, das ein Beispiel für eine Vorrichtung ist, die zum Schmelzen von Reif und zur Taukondensation, die an einem Wärmetauscher anhaften, zu verwenden ist. Weiterhin wird er an einem Ultraschall-Zerstäubungsgerät (beispielsweise einem Befeuchter und einem Vernebler) befestigt, das ein anderes Beispiel für eine zum Zerstäuben von Flüssigkeiten verwendete Vorrichtung ist.
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Als eine Verwendungsform für Ultraschallwellen wird eine Technik offenbart, bei der ein Ultraschallelement und eine Koronaentladung kombiniert werden, um Ultraschallstrahlung als Mittel zum Fördern von elektrostatischer Staubsammlung durch Koronaentladung zu verwenden. Als solches wird ein ”elektrostatischer Staubsammler” vorgeschlagen, ”der einen Ladungsteil, einen Staubsammelteil und ein Ultraschallwellen-Erzeugungsmittel, das Schallwellen auf zumindest einen Teil von Entladungsteilen des Ladungsteils strahlt, enthält. Der Ladungsteil ist durch eine Entladungselektrode und eine Gegenelektrode gebildet. Das Ultraschallwellen-Erzeugungsmittel strahlt Schallwellen in einen Entladungsraum zumindest zwischen der Entladungselektrode und der Gegenelektrode”. (Siehe beispielsweise Patentliteratur 1.) Bei dem elektrostatischen Staubsammler kann die Staubsammlung durch Koronaentladung durch Hinzufügen von Schallbestrahlung erhöht werden.
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: japanisches Patent Nr. 3700685 (Seite 5, 2)
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei dem elektrostatischen Staubsammler gemäß Patentliteratur 1 kann, da ein Ultraschallelement Ultraschallwellen abstrahlt, ein Schalldruckpegel, der zum Erhalten einer Kondensationswirkung, die zur Staubsammlung erforderlich ist, benötigt wird, nicht nachteilig abgestrahlt werden. Das heißt, wenn sie auf tatsächliche Produkte angewendet wird, kann die Staubsammlungswirkung nicht erhalten werden, da kein Schalldruckpegel, der zum Verbessern des Staubsammel-Wirkungsgrads erforderlich ist, durch ein einzelnes Ultraschallelement erzeugt wird. Darüber hinaus ergibt die Hauptvoraussetzung zum Kombinieren von Ultraschallwellen und der Koronaentladung zum Gebrauch eine großvolumige Produktkonfiguration und eine nachteilige Erhöhung der Kosten.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorgenannten Probleme zu lösen, und es ist ihre Aufgabe, einen Ultraschallgenerator vorzusehen, der in der Lage ist, Ultraschallwellen mit einem hohen Schalldruckpegel über einen weiten Bereich abzustrahlen, ohne eine komplizierte Struktur und hohe Kosten zu bewirken, sowie eine Vorrichtung zum Montieren desselben.
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Lösung des Problems
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Der Ultraschallgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung enthält mehrere Ultraschall-Erzeugungselemente, die Ultraschallwellen erzeugen, und eine Modulationsschaltung, die bewirkt, dass von den Ultraschall-Erzeugungselementen erzeugte Ultraschallwellen über Modulationswellen überlagert werden, um abgestrahlt zu werden.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Durch den Ultraschallgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung können Ultraschallwellen mit einem hohen Schalldruckpegel über einen weiten Bereich abgestrahlt werden (einen Bereich, in welchem sich die Ultraschall-Erzeugungselemente befinden), ohne eine komplizierte Struktur und hohe Kosten zu bewirken.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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[Fig. 1]
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1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für einen Ultraschallgenerator gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
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[Fig. 2]
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2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung von Richtungscharakteristiken der Ultraschallwellen.
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[Fig. 3]
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3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für das den Ultraschallgenerator bildende Ultraschall-Erzeugungselement zeigt.
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[Fig. 4]
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4 ist eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Anordnung von Ultraschall-Erzeugungselementen.
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[Fig. 5]
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5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen den Richtungscharakteristiken und Kompressionswellen der Ultraschallwelle.
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[Fig. 6]
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6 ist eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines anderen Beispiels für die Anordnung von Ultraschall-Erzeugungselementen.
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[Fig. 7]
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7 ist ein schematisches Diagramm zum Zeigen von Bedingungen, bei denen mehrere Ultraschall-Erzeugungselemente angeordnet sind.
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[Fig. 8]
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8 ist ein schematisches Diagramm zum Zeigen eines Teils der Konfiguration eines Luftreinigers gemäß dem Ausführungsbeispiel 2.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Es werden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der Zeichnungen wie folgt gegeben.
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Ausführungsbeispiel 1
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1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Ultraschallgenerators 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 zeigt. 2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung von Richtungscharakteristiken der Ultraschallwellen. 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des den Ultraschallgenerator 100 bildenden Ultraschall-Erzeugungselements 50 zeigt. Auf der Grundlage der 1 bis 3 werden Konfigurationen und Charakteristiken des Ultraschallgenerators 100 erläutert. 2(a) zeigt allgemeine Richtungscharakteristiken der Ultraschallwelle. 2(b) zeigt die Richtungscharakteristiken der von dem Ultraschallgenerator 100 abgestrahlten Ultraschallwellen. In den folgenden Zeichnungen einschließlich 1 haben einige Teile gegenüber tatsächlichen Größen unterschiedliche Größen.
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Durch den Ultraschallgenerator 100 werden durch Anlegen einer Impulsspannung an den Ultraschalloszillator, der aus einem piezoelektrischen Material wie PZT (piezoelektrisches Zirkona-Titanat) gebildet ist, um den Oszillator in Schwingungen zu versetzen, Ultraschallwellen mit einem starken Schalldruckpegel (insbesondere 150 dB/30 cm oder mehr) erzeugt. Die Ultraschallwellen werden mit den Modulationswellen überlagert, um in die Luft ausgestrahlt zu werden. Daher ist der Ultraschallgenerator 100 in der Lage, durch Kombinieren der Ultraschallwellen und der Modulationswellen Schall linear abzustrahlen. Der Ultraschallgenerator 100 enthält, wie in 1 gezeigt ist, eine Ansammlung von mehreren Ultraschall-Erzeugungselementen 50, eine Frequenzerzeugungsschaltung 40 und eine Modulationsschaltung 60.
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Das Ultraschall-Erzeugungselement 50 ist, wie in 3 gezeigt ist, aus einem Stützabschnitt 11, einem Untersatz 12, einem Oszillator 13, einer Resonanzplatte 14 und einem Hornabschnitt 15 zusammengesetzt, die in Reihenfolge laminiert und so angeordnet sind, dass sie Ultraschallwellen in derselben Richtung abstrahlen. Der Stützabschnitt 11 dient zum Befestigen des Ultraschall-Erzeugungselements 50, beispielsweise an einem Chassis der Vorrichtung, in der der Ultraschallgenerator 100 aufgenommen ist. Der Untersatz 12 ist an dem Stützabschnitt 11 angebracht, um den Oszillator 13 zu befestigen. Der Oszillator 13 ist beispielsweise aus Blei-Zirkonat-Titanat und anderen piezoelektrischen Elementen zusammengesetzt, die eine piezoelektrische Wirkung haben, um mit einer Impulsspannung zu oszillieren, die über einen positiven Elektrodenanschluss 17 und einen negativen Elektrodenanschluss 18 angelegt wird. Das heißt, der Oszillator 13 hat eine Funktion, Schallwellen (Ultraschallwellen) eines beliebigen Frequenzbereichs mit einer angelegten Impulsspannung zu erzeugen.
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Die Resonanzplatte 14 ist an dem Oszillator 13 angebracht und hat die Funktion, ein Sendesignal (eine primäre Vibrationsmoduswelle) zu erzeugen, die eine Resonanzwelle ist, durch Resonanzschwingen mit der Oszillation (Vibration) des Oszillators 13. Der Hornabschnitt 15 hat die Funktion des Verstärkens des in der Resonanzplatte 14 erzeugten Sendesignals. Das heißt, das durch die Resonanzplatte 14 erzeugte Sendesignal wird durch den Hornabschnitt 15 verstärkt und abgestrahlt. Im Ausführungsbeispiel 1 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die Längsquerschnittsform des Hornabschnitts 15 nahezu eine gleichschenklige Trapezform hat und die Resonanzplatte 14 die kurze Seite konfiguriert.
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Die Frequenzerzeugungsschaltung 40 arbeitet als eine Impulserzeugungsschaltung, um Impulsspannungen periodisch zu übertragen, und legt die Impulsspannungen über den positiven Elektrodenanschluss 17 und den negativen Elektrodenanschluss 18 an den Oszillator 13 an. Das heißt, die Frequenzerzeugungsschaltung 40 hat eine Funktion, Frequenzen von Ultraschallwellen zu erzeugen, die zum Abstrahlen von dem Ultraschall-Erzeugungselement 50 erforderlich sind. Daher wird bei dem Ultraschallgenerator 100 die Impulsspannung durch die Frequenzerzeugungsschaltung 40 an den Oszillator 13 angelegt, der Oszillator 13 erzeugt Schallwellen eines vorbestimmten Frequenzbereichs, die Resonanzplatte 14 führt Resonanzschwingungen durch, und das Sendesignal wird zu dem Objekt abgestrahlt.
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Die Modulationsschaltung 60 hat eine Funktion, um Ultraschallwellen zu übertragen, sowie eine Funktion, Richtungscharakteristiken der Ultraschallwellen zu steuern. Das heißt, die Modulationsschaltung 60 kann irgendeine sein, die modulierte Wellen überträgt, und ist ausgebildet zum Erzeugen von Modulationswellen durch Anwendung einer analogen Modulation (Amplitudenmodulation (AM), Frequenzmodulation (FM) und Phasenmodulation (PM) usw.), digitalen Modulation (Phasenumtastung (PSK), Frequenzumtastung (FSK), Amplitudenumtastung (ASK) und Quadraturamplitudenmodulation (QAM) usw.) oder Impulsmodulation (Impulscodemodulation (PCM), Impulsbreitenmodulation (PWM), Impulsamplitudenmodulation (PAM), Impulspositionsmodulation (PPM), Impulsdichtemodulation (PDM) usw.), um Ultraschallwellen zu übertragen, während die modulierten Wellen mit den Ultraschallwellen kombiniert werden, um die Richtungscharakteristiken der Ultraschallwellen zu steuern.
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Es werden hier die Richtungscharakteristiken der Ultraschallwellen beschrieben.
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Von dem Ultraschall-Erzeugungselement 50 werden, wie durch 2(a) gezeigt ist, im Allgemeinen Signale in der Seitenbandrichtung mit Ausnahme von Signalen in der Direktbandrichtung abgestrahlt. Durch das Ultraschall-Erzeugungselement 50 erzeugte Ultraschallwellen haben die größten Richtungscharakteristiken in der Mittelachsenrichtung (Direktbandrichtung) des Oszillators 13, jedoch ebenso die Richtungscharakteristiken in der Seitenbandrichtung. Daher werden bei dem Ultraschallgenerator 100, indem bewirkt wird, dass Signale in der Seitenbandrichtung in Signale in der Direktbandrichtung kondensieren, Signale in der Direktbandrichtung so gebildet, dass sie spitze Richtungscharakteristiken haben, die den Ultraschallwellen eigentümlich sind. Der Ultraschallgenerator 100 kann den Schalldruckpegel des Seitenbands in den des Direktbands durch die modulierten Wellen kondensieren.
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Das heißt, der Ultraschallgenerator 100 erzeugt Ultraschallwellen von dem Ultraschall-Erzeugungselement 50 und bewirkt, dass die Modulationsschaltung 60 Modulationswellen erzeugt. Durch Abstrahlen von über die Modulationswelle überlagerten Ultraschallwellen werden Ultraschallwellen und die Modulationswelle kombiniert, und Ultraschallwellen können linear abgestrahlt werden, während spitze Richtungscharakteristiken, die Ultraschallwellen eigentümlich sind, aufrechterhalten werden. Durch eine derartige Konfiguration können Ultraschallwellen mit einem starken Schalldruckpegel (insbesondere 150 dB/30 cm oder mehr) von dem Ultraschallgenerator 100 mit einer einfachen Konfiguration bei geringen Kosten abgestrahlt werden. Weiterhin wird in dem Ultraschallgenerator 100, da der lineare Schalldruckpegel erhöht ist, eine Entfernungsdämpfung kaum erzeugt in dem Fall, in welchem die Ultraschallwelle einfach erzeugt wird, und es wird möglich, Kompressionsschallwellen über eine große Entfernung gemäß der Frequenz der in dem Frontbereich des Oszillators 13 abzustrahlenden Ultraschallwelle zu übertragen.
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Der Ultraschallgenerator 100 hat eine Ansammlung von mehreren Ultraschall-Erzeugungselementen 50, wie in 1 gezeigt ist. Das heißt, durch Vorsehen mehrerer Ultraschall-Erzeugungselemente 50 macht es der Ultraschallgenerator 100 möglich, Ultraschallwellen mit einem starken Schalldruckpegel über einen weiten Bereich abzustrahlen. Weiterhin kann der Ultraschallgenerator 100 den Schalldruckpegel ebenso durch die Anzahl der Ultraschall-Erzeugungselemente 50 erhöhen. Es ist erforderlich, die Phasencharakteristiken durch die akustische Abstrahlung jedes Ultraschall-Erzeugungselements 50 in Übereinstimmung zu bringen. Das Anordnungsverfahren, die Zuweisung und die Anzahl der mehreren Ultraschall-Erzeugungselemente 50 sind nicht besonders beschränkt, sondern können gemäß der Vorrichtung, in der der Ultraschallgenerator 100 installiert ist, bestimmt werden.
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4 ist eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Anordnung von Ultraschall-Erzeugungselementen. 5 ist ein Diagramm zur Veranschaulich einer Beziehung zwischen den Richtungscharakteristiken und Kompressionswellen der Ultraschallwelle. Auf der Grundlage von 4 wird ein Beispiel der Zuweisung der Ultraschall-Erzeugungselemente 50 und der Richtungscharakteristiken beschrieben. In 5 bezeichnet die horizontale Achse die Anzahl der Ultraschall-Erzeugungselemente 50, und die vertikale Achse bezeichnet die Ausbreitungsrichtung der Ultraschallwelle. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, sind in dem Ultraschallgenerator 100 acht Ultraschall-Erzeugungselemente 50 so angeordnet, dass sie sich Seite an Seite in einem vorbestimmten Abstand befinden.
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Wie in 4 gezeigt ist, sind in dem Ultraschallgenerator 100 acht Ultraschall-Erzeugungselemente 50 Seite an Seite in einem vorbestimmten Abstand angeordnet, um eine Reihe zu bilden, und vier Reihen der Elemente sind angeordnet. Die eine Reihe bildenden Ultraschall-Erzeugungselemente 50 befinden sich in einer versetzten Anordnung zu den eine benachbarte Reihe bildenden Ultraschall-Erzeugungselementen 50. Das heißt, eine Reihe von Elementen ist so angeordnet, dass sie einen Raum zwischen benachbarten Elementen 50 kompensiert, die mit dem vorbestimmten Abstand in einer benachbarten Reihe angeordnet sind. Somit können durch Bilden einer Ansammlung durch mehrere Ultraschall-Erzeugungselemente 50 Ultraschallwellen mit einem starken Schalldruckpegel über einen großen Bereich abgestrahlt werden. Das heißt, Ultraschallwellen mit einem starken Schalldruckpegel können gleichförmig in dieselbe Richtung abgestrahlt werden.
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Mit dem in 5 gezeigten Ultraschallgenerator 100 können Abstände zwischen abgestrahlten Ultraschallwellen klein gemacht werden, wodurch ermöglicht wird, dass Ultraschallwellen dicht angesammelt sind, um in derselben Richtung abgestrahlt zu werden. Demgemäß können über den gesamten Bereich, in welchem sich Ultraschall-Erzeugungselemente 50 befinden, Ultraschallwellen mit einem starken Schalldruckpegel abgestrahlt werden. Selbst wenn mehrere Ultraschall-Erzeugungselemente 50 vorgesehen sind, wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, ergibt sich keine komplizierte und kostenaufwendige Struktur. Phasencharakteristiken durch akustische Abstrahlung von jedem Ultraschall-Erzeugungselement 50 müssen einander angepasst werden, jedoch wird die Schaltung selbst nicht kompliziert. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem die ebene Form des Ultraschall-Erzeugungselements 50 kreisförmig ist, jedoch ist sie nicht hierauf beschränkt, sondern kann vierseitig sein, wie in 5 gezeigt ist.
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6 ist eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines anderen Beispiels für die Anordnung von Ultraschall-Erzeugungselementen. Auf der Grundlage von 6 wird ein anderes Beispiel für die Anordnung der Ultraschall-Erzeugungselemente 50 erläutert. 6 zeigt ein Beispiel, bei dem die ebene Form des Ultraschall-Erzeugungselements 50 vierseitig ist. Wie in 6 gezeigt ist, sind acht Ultraschall-Erzeugungselemente 50 Seite an Seite in einem vorbestimmten Abstand angeordnet, wobei sie vier Reihen mit den vorstehenden als einen Satz bilden. Hierdurch ist kein Spalt zwischen den Ultraschall-Erzeugungselementen 50 gebildet, was den Elementen ermöglicht, sehr eng gepackt zu sein. 6 zeigt ein Beispiel, bei dem die ebene Form des Ultraschall-Erzeugungselements 50 vierseitig ist, jedoch ist sie nicht hierauf beschränkt, sondern sie kann eine andere mehrwinkelige Form wie eine Dreieckform und eine Fünfeckform sein.
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7 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm zum Wiedergeben von Bedingungen, unter denen mehrere Ultraschall-Erzeugungselemente angeordnet sind. Auf der Grundlage von 7 sind Bedingungen erläutert, unter denen die Ultraschall-Erzeugungselemente 50 mit unterschiedlichen Frequenzerzeugungsbändern angeordnet sind. Wie in 7 gezeigt ist, sind in dem Ultraschallgenerator 100 sechzehn Ultraschall-Erzeugungselemente 50 Seite an Seite in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Auf der linken Seite der Figur befinden sich acht Ultraschall-Erzeugungselemente 50 für eine Oszillation bei 20 kHz, und auf der rechten Seite der Figur acht Ultraschall-Erzeugungselemente 50 für eine Oszillation bei 40 kHz.
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Wie vorstehend können mehrere Ultraschall-Erzeugungselemente 50 mit unterschiedlichen Frequenzerzeugungsbändern angeordnet sein. Dann kann der Ultraschallgenerator 100 mit mehreren Frequenzerzeugungsbändern ohne eine komplizierte Struktur erhalten werden. Der Ultraschallgenerator 100 kann leicht auf einer Vorrichtung (zum Beispiel einem im Ausführungsbeispiel 2 erläuterten Kondensationsgerät) montiert werden, die von der Frequenz der Ultraschallwellen abhängt. 7 zeigt ein Beispiel, bei dem die Ultraschall-Erzeugungselemente 50 von verschiedenen Frequenzerzeugungsbändern in eine Hälfte auf der rechten und auf der linken Seite geteilt sind, jedoch ist dies nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können die Ultraschall-Erzeugungselemente 50 von unterschiedlichen Frequenzerzeugungsbändern abwechselnd angeordnet sein, und die Anzahl der Ultraschall-Erzeugungselemente 50 von unterschiedlichen Frequenzerzeugungsbändern braucht nicht die gleiche zu sein.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel, bei dem das Ultraschall-Erzeugungselement 50 durch einen Stützabschnitt 11, einen Untersatz 12, einen Oszillator 13, eine Resonanzplatte 14 und einen Hornabschnitt 15 gebildet ist, jedoch ist es nicht hierauf beschränkt. Das heißt, Ultraschallwellen müssen nur von dem Ultraschall-Erzeugungselement 50 abgestrahlt werden, und zumindest der Oszillator 13 muss nur mit dem Ultraschall-Erzeugungselement 50 vorgesehen sein. Weiterhin zeigt das Ausführungsbeispiel 1 ein Beispiel, bei dem der Oszillator 13 ein PZT-Oszillator ist, jedoch ist er nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können piezoelektrische Elemente vom Keramiktyp und Polymertyp sein. Ein Hornabschnitt und dergleichen kann vorgesehen sein, der ausgebildet ist als ein zylindrischer akustischer Pfad des Ultraschallerzeugungselements 50.
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Ausführungsbeispiel 2
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8 ist ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Teils der Konfiguration eines Luftreinigers gemäß dem Ausführungsbeispiel 2. Auf der Grundlage von 8 wird ein Luftreiniger 200 beschrieben, der ein Beispiel für die Vorrichtung zum Befestigen des Ultraschallgenerators 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ist. Der Luftreiniger 200 kondensiert Staubteilchen, die in der Luft enthalten sind, die nach innen genommen wurde, durch Ultraschallwellen zum Entfernen von diesen und zum Herausblasen von gereinigter Luft. Wie in 8 gezeigt ist, sind zusätzlich zu dem Ultraschallgenerator 100 nach dem Ausführungsbeispiel 1 ein Staubsammelfilter 30 und ein Ventilator 31 mit dem Luftreiniger 200 vorgesehen.
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Der Staubsammelfilter 30 sammelt in der Luft enthaltenen Staub und kann so angeordnet sein, dass er den Luftstrom unter nahezu rechtem Winkel kreuzt. Der Ventilator 31 nimmt die Luft in den Ultraschallgenerator 100 auf, um die gereinigte Luft nach außen auszublasen und kann in irgendeinem der Luftströmungspfade in dem Luftreiniger 200 installiert sein. Der Luftreiniger 200 nimmt die Luft in den Ultraschallgenerator 100 durch den Ventilator 31 auf, kondensiert gesammelten Staub durch den Staubsammelfilter 30 nach dem Kondensieren (Ultraschallkondensation) von Staubteilchen durch Ultraschallwellen, und liefert die gereinigte Luft nach innen.
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Auf der Grundlage von 5 wird der Mechanismus der Ultraschallwellen-Kondensation kurz beschrieben.
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Wie in 5 gezeigt, bewirkt in dem ”dichten” Bereich der Ultraschallwelle, die eine Kompressionswelle ist, eine starke Schalldruck-Abstrahlung eine Reibung zwischen der Luft einen elektrostatischen Effekt. Dann werden Staubteilchen, die durch den Ultraschallwellen-Erzeugungsbereich auf einer von dem Ultraschall-Erzeugungselement 50 abgestrahlten geraden Linie hindurchgehen, dem elektrostatischen Effekt durch die Reibung ausgesetzt, und Staubteilchen in dem ”nicht dichten” Bereich der Kondensationswelle bewegen sich zu dem ”dichten” Bereich, und Teilchen werden vergrößert (kondensiert). Somit tritt die Ultraschallwellen-Kondensation auf. Damit die Ultraschallwellen-Kondensation auftritt, ist die Bedingung derart, dass ein starker Schall (140 dB oder darüber) in die Luft abgestrahlt wird. Daher wird der Ultraschallgenerator 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 befestigt, um zu ermöglichen, dass eine Ultraschallwellen-Kondensation erzeugt wird.
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Es ist bekannt, dass die Größe (Teilchengröße) von durch Ultraschallwellen-Kondensation kondensierten Staubteilchen von der Frequenz der Ultraschallwelle abhängt. Beispielsweise werden, wenn die Ultraschallwellen des Niedrigfrequenzbandes (Frequenz von etwa 20 kHz) betrachtet werden, Staubteilchen, deren Größe im Bereich von 2 bis 5 μm liegt, wirksam kondensiert.
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Wenn Ultraschallwellen des Hochfrequenzbandes (Frequenz von etwa 50 kHz) betrachtet werden, werden Staubteilchen, deren Teilchengröße im Bereich von 0,8 bis 3 μm liegt, wirksam kondensiert. Demgemäß können, wie in 7 erläutert ist, durch Vorsehen der Ultraschall-Erzeugungselemente 50 von unterschiedlichen Frequenzerzeugungsbändern, Staubteilchen mit einem weiten Bereich von Teilchengrößen wirksam kondensiert werden.
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Der Luftreiniger 200 gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 bewirkt keine komplizierte und kostenaufwendige Struktur, da der Ultraschallgenerator 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 montiert ist. Weiterhin kann, da der Ultraschallgenerator 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 montiert ist, der Luftreiniger 200 eine beträchtliche Staubsammelwirkung erhalten, selbst wenn die Maschen des Staubsammelfilters 30 grob sind, die Drehung des Ventilators 31 langsam machen und die durch den Ventilator 31 und den nicht gezeigten Ventilatormotor zum Antreiben des Ventilators 31 verursachte Lärmerzeugung herabsetzen. Der Luftreiniger 200 kann die Staubsammelwirkung ohne die Erzeugung einer Koronaentladung verbessern.
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Bei dem Ausführungsbeispiel 2 ist der Luftreiniger 200 schematisch als ein Beispiel für eine mit dem Ultraschallgenerator nach dem Ausführungsbeispiel 1 versehende Vorrichtung erläutert, jedoch kann der Ultraschallgenerator 100 nach dem Ausführungsbeispiel 1 bei einer Vorrichtung vorgesehen sein, die Ultraschallwellen in anderer Weise als der Luftreiniger 200 verwendet, wie ein Klimagerät, ein Ultraschall-Bearbeitungsgerät, ein Ultraschall-Zerstäubungsgerät, ein Ultraschall-Verbindungsgerät, ein Entfernungsmess-Sensor, ein Ultraschall-Reinigungsgerät, ein kosmetisches Ultraschallgerät, und ein Staubsauber. Daher können derartige Vorrichtungen Ultraschallwellen mit einem starken Schalldruckpegel (150 dB/30 cm oder mehr) linear in die Luft ohne Dämpfung abstrahlen.
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Indem die Ultraschallwellen mit einem starken Schalldruckpegel, die von dem Ultraschallgenerator 100 nach dem Ausführungsbeispiel 1 linear abgestrahlt werden, mit einer Innenwandfläche eines Chassis, eines Wärmetauschers, Glas usw. der Vorrichtung, an der der Ultraschallgenerator 100 befestigt ist, werden die durch die Modulationswelle verbundenen Ultraschallwellen in dem Kollisionsbereich demoduliert, und eine Staubsammelwirkung, eine Entfrostungswirkung, eine Taubildungs-Verhinderungswirkung in dem Bereich können erhalten werden. Demgemäß kombiniert die Vorrichtung, in der der Ultraschallgenerator 100 montiert, die Ultraschallwellen, die Kompressionswellen sind, mit Modulationswellen, verwendet spitze lineare Richtungscharakteristiken, und erzielt eine Staubsammelwirkung, eine Entfrostungswirkung und eine Taubildungs-Verhinderungswirkung durch Demodulieren der Modulationswellen.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Stützabschnitt
- 12
- Untersatz
- 13
- Oszillator
- 14
- Resonanzplatte
- 15
- Hornabschnitt
- 17
- positiver Elektrodenanschluss
- 18
- negativer Elektrodenanschluss
- 30
- Staubsammelfilter
- 31
- Ventilator
- 40
- Frequenzerzeugungsschaltung
- 50
- Ultraschall-Erzeugungselement
- 60
- Modulationsschaltung
- 100
- Ultraschallgenerator
- 200
- Luftreiniger
