JP2001054187A - 翼型超音波トランスデューサ - Google Patents

翼型超音波トランスデューサ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波の出力を高めて水中でも直接使用で
き、2個の超音波発生器の共振周波数とインピーダンス
等の特性を一致させた翼型超音波トランスデューサを提
供する。 【解決手段】 超音波トランスデューサにおいて、２対
からなる圧電セラミック素子２の両端に付着され結合さ
れたカウンタマス３から構成された超音波発生器１と、
カウンタマスの両端同一軸上で結合され半径方向の媒質
に放射するロッド４で構成され、水密維持のため超音波
発生器１の外部をハウジング５で密封し構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は翼型超音波トランス
デューサ関し、特に超音波洗浄、環境処理等に使用され
る強力な超音波トランスデューサに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の分野に多く利用されるトランス
デューサは、既存のランゲバン（Ｌａｎｇｅｖｉｎ）タ
イプで２個の金属の中央に圧電素子を挿入して全体をボ
ルトで締めた形態である。
【０００３】しかし、このようなランゲバンタイプは水
中では直接使用できないため、大部分は洗浄槽の壁面に
付着させて使用し、縦振動を利用することによる１つの
トランスデューサの出力には限界がある。
【０００４】よって、高出力を出すためには多数個のト
ランスデューサを使用しなければならない不便さがあ
り、この際各々のトランスデューサの動作時期が一致し
ないと特定のトランスデューサの振動により発生した変
形力が周囲のトランスデューサを破壊する場合があり本
来の寿命が減少される等の問題があった。
【０００５】また、幾何学的形状によりランゲバントラ
ンスデューサの使用個数が制限され必要な超音波出力の
生成を阻害する問題もあった。
【０００６】一方、超音波の出力を高めて水中で直接使
用できる新たな概念のトランスデューサとして米国特許
第４５３７５１１号（１９８５）では、圧電素子を利用
した縦振動モードの超音波発生器の一側端部に半波長
（λ／２）の正数（ｎ）倍の長さを有する内部が中空の
ロッドを連結することにより半径方向に超音波が放射さ
れるトランスデューサを案出した。
【０００７】しかし、このタイプは従来のランゲバンタ
イプに比べて出力は高いが、ロッドでの腐蝕がひどく寿
命が短いため継続して交換使用しなければならない。ま
た、処理槽に付着させる形式であるため設置において制
約される。
【０００８】米国特許第４５３７５１１号（１９８５）
のトランスデューサの半径方向に超音波放射を増大させ
るため米国特許第５２００６６６号（１９９３）及び欧
州特許第４５５８３７号（１９９１）のトランスデュー
サでは内部が中空のロッドの両側に圧電タイプの超音波
発生器を付着させて同期させて使用する。
【０００９】したがってより大きな半径方向の超音波出
力が得られる。ここで使用されるロッドも前述した通り
半波長（λ／２）の正数（ｎ）倍の長さを有する。
【００１０】しかし、この方法では２個の超音波発生器
の共振周波数とインピーダンス等の特性が正確に一致し
ないと２個の超音波発生器から発生する縦振動の振幅に
差異が生じるためトランスデューサの効率が低下する問
題があり、２個の特性を正確に一致するよう製作するこ
とも非常に困難な問題である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前記のような問題点を
解決するため、本発明の目的は、超音波の出力を高めて
水中でも直接使用でき、２個の超音波発生器の共振周波
数とインピーダンス等の特性を１つの超音波発生器で一
致させた翼型超音波トランスデューサを提供することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の特徴によるに、超音波トランスデューサにお
いて、２対からなる圧電セラミック素子の両端に付着さ
れ結合されたカウンタマスから構成された超音波発生器
と、カウンタマスの両端同一軸上に結合され半径方向の
媒質に放射するロッドで構成され、水密維持のため超音
波発生器の外部をハウジングで密封し構成したことを特
徴とする翼型超音波トランスデューサが提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】前記の目的を達成して従来の欠点
を除去するための課題を実行する本発明の実施例の構成
とその作用を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明の翼型超音波トランスデュー
サの実施例を示す図で、両端に中央の超音波発生器を中
心に両端にロッドがある翼型形状の超音波トランスデュ
ーサであり、本発明の構成は隣接している２個の圧電素
子が１対をなして、全体的に２対からなる圧電セラミッ
ク素子２の両端に付着され結合されたカウンタマス３か
ら構成された超音波発生器１と、カウンタマスの両端同
一軸上に結合され半径方向の媒質に放射するロッド４か
ら構成され、更に、水密維持のために超音波発生器１の
外部をハウジング５で密封し構成した。
【００１５】この時、前記各ロッド４は使用共振周波数
から半波長（λ／２）の正数（ｎ）倍の長さを備える内
部が中密の形態である。
【００１６】図２は本発明の翼型超音波トランスデュー
サの他の実施例を示す図で、ロッド４の部分のみ内部が
中空の管の形態を備えて他の部分は図１と同様に構成さ
れる。
【００１７】このように内部を管形態にした理由は、半
径モードを利用時に内部が中密のロッド形態より内部が
中空のロッドを利用すると可撓性が改善され変位性が増
加されるためである。
【００１８】また、本発明は米国特許第５２００６６６
号（１９９３）が両側端部に位置する２個の超音波発生
器の共振周波数とインピーダンス等の特性が一致しない
とその構造の特性上ロッドを通じた半径モード出力の特
性が低下されるが、本発明は１個の超音波発生器だけを
利用するため超音波発生器の共振周波数とインピーダン
ス等の特性の不一致による問題がない。
【００１９】前記のような本発明と従来技術の差異を比
較し次の表に示す。
【００２０】
【表１】
【発明の効果】本発明では超音波発生器のカウンタマス
設計及び加工が容易なためトランスデューサの安定性が
優れて、また完全に水密で動作が可能なため設置が容易
な特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の翼型超音波トランスデューサの実施例
を示す図である。
【図２】本発明の翼型超音波トランスデューサの他の実
施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 超音波発生器 ２ 圧電セラミック素子 ３ カウンタマス ４ ロッド ５ ハウジング
フロントページの続き (72)発明者 パク サン−ジン 大韓民国 大田市 ユソンク ジャンドン 171 (72)発明者 キム ジェ−ユン 大韓民国 大田市 ユソンク ジャンドン 171 (72)発明者 イム ウィ−ス 大韓民国 大田市 ユソンク ジャンドン 171 Ｆターム(参考） 5D019 AA15 AA26 BB02 BB14 BB18 EE01 EE02 FF02 5D107 AA02 AA09 BB11 CC03 CC04 CC12 FF03 FF06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波トランスデューサにおいて、２対
    からなる圧電セラミック素子２の両端に付着され結合さ
    れたカウンタマス３から構成された超音波発生器１と、
    カウンタマスの両端同一軸上に結合され半径方向の媒質
    に放射するロッド４で構成され、水密維持のため超音波
    発生器１の外部をハウジング５で密封し構成したことを
    特徴とする翼型超音波トランスデューサ。
  2. 【請求項２】 前記ロッド４は内部が中密であることを
    特徴とする請求項１に記載の翼型超音波トランスデュー
    サ。
  3. 【請求項３】 前記ロッド４は内部が中空である管形態
    であることを特徴とする請求項１に記載の翼型超音波ト
    ランスデューサ。
  4. 【請求項４】 前記ロッド４は使用共振周波数で半波長
    （λ／２）の正数（ｎ）倍の長さを有することを特徴と
    する請求項１に記載の翼型超音波トランスデューサ。
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