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Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
較し次の表に示す。
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。
を示す図である。
施例を示す図である。
Claims (4)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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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