JP2002059094A - 超音波洗浄装置 - Google Patents
超音波洗浄装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】超音波洗浄装置において、負荷や共振周波数の
変動に対し振動子の振動速度又は発振器出力を一定にし
て、共振周波数を自動追尾することにより、洗浄のバラ
ツキを抑え洗浄品質を高める。 【解決手段】振動検出回路５の検出電圧をＰＬＬ回路２
に帰還して振動子に最適な共振周波数の自動追尾を行
い、振動検出回路５の振動子の振動速度に比例した検出
電圧が一定となるように電力増幅回路４の電源電圧を制
御する。又は、振動検出回路５の検出電圧をＰＬＬ回路
２に帰還して振動子に最適な共振周波数の自動追尾を行
い、電力測定回路７の出力電力に比例した信号が一定と
なるように電力増幅回路４の電源電圧を制御する。
変動に対し振動子の振動速度又は発振器出力を一定にし
て、共振周波数を自動追尾することにより、洗浄のバラ
ツキを抑え洗浄品質を高める。 【解決手段】振動検出回路５の検出電圧をＰＬＬ回路２
に帰還して振動子に最適な共振周波数の自動追尾を行
い、振動検出回路５の振動子の振動速度に比例した検出
電圧が一定となるように電力増幅回路４の電源電圧を制
御する。又は、振動検出回路５の検出電圧をＰＬＬ回路
２に帰還して振動子に最適な共振周波数の自動追尾を行
い、電力測定回路７の出力電力に比例した信号が一定と
なるように電力増幅回路４の電源電圧を制御する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は負荷や超音波振動子
（以下振動子という）の共振周波数の変動に対し常に最
適な共振周波数で駆動し、該振動子の振動速度、又は超
音波発振器（以下発振器という）の出力電力が一定とな
るようにした超音波洗浄装置に関するものである。
（以下振動子という）の共振周波数の変動に対し常に最
適な共振周波数で駆動し、該振動子の振動速度、又は超
音波発振器（以下発振器という）の出力電力が一定とな
るようにした超音波洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から工業用部品等の表面に付着した
汚れの除去に超音波洗浄装置が使用されている。一般的
に、従来の超音波洗浄装置は、発振器及び振動子から構
成され、さらに発振器は直流電源、発振回路、電力増幅
回路により構成されている。そして、発振回路で発振し
た所定の高周波信号が直流電源で動作する電力増幅回路
に入力され、電力増幅回路で増幅された高周波電力、つ
まり発振器の出力電力が振動子に入力される。高周波電
力を入力された振動子は所定の周波数を有する機械的振
動を行い、超音波が洗浄液中に放射され、超音波による
空洞現象や加速度の作用により被洗浄物の表面に付着し
た汚れが除去される。
汚れの除去に超音波洗浄装置が使用されている。一般的
に、従来の超音波洗浄装置は、発振器及び振動子から構
成され、さらに発振器は直流電源、発振回路、電力増幅
回路により構成されている。そして、発振回路で発振し
た所定の高周波信号が直流電源で動作する電力増幅回路
に入力され、電力増幅回路で増幅された高周波電力、つ
まり発振器の出力電力が振動子に入力される。高周波電
力を入力された振動子は所定の周波数を有する機械的振
動を行い、超音波が洗浄液中に放射され、超音波による
空洞現象や加速度の作用により被洗浄物の表面に付着し
た汚れが除去される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
には次のような課題がある。 （１）被洗浄物の大きさ、形状、材質、数量、及び洗浄
液中における位置等により、振動子の共振周波数及び負
荷が変動するため、電力増幅回路の高周波電力、即ち発
振器の出力電力や振動子の振動速度が変動する。 （２）洗浄液の液深、液温及び種類により、振動子の共
振周波数及び負荷が変動するため、発振器の出力電力や
振動子の振動速度が変動する。 （３）超音波洗浄装置の作動前に洗浄液の液深及び液温
を設定しても、作動時間の経過と共に液温が上昇して液
深が変化し、結果的に振動子の共振周波数及び負荷が変
動するため、発振器の出力電力や振動子の振動速度が変
化する。特に液深が浅く、かつ液温が高い場合は軽負荷
となり、振動子の振動速度が大きくなり過ぎて振動子特
性が劣化することもあり、最悪の場合は振動子が破損す
ることもある。又、誤って、洗浄液を入れずに作動させ
た場合は振動子の破損、又は接着剥がれ等をを生じ、装
置が故障する。このように、超音波洗浄装置は被洗浄物
や液深、液温及び液種等の負荷変動により影響を受け、
運転時間が経過するにつれて当初設定しておいた作動状
態と異なってしまう。その結果、洗浄にバラツキが生
じ、洗浄品質が低下するだけでなく、振動子や接着剤が
劣化し装置が故障することもある。
には次のような課題がある。 （１）被洗浄物の大きさ、形状、材質、数量、及び洗浄
液中における位置等により、振動子の共振周波数及び負
荷が変動するため、電力増幅回路の高周波電力、即ち発
振器の出力電力や振動子の振動速度が変動する。 （２）洗浄液の液深、液温及び種類により、振動子の共
振周波数及び負荷が変動するため、発振器の出力電力や
振動子の振動速度が変動する。 （３）超音波洗浄装置の作動前に洗浄液の液深及び液温
を設定しても、作動時間の経過と共に液温が上昇して液
深が変化し、結果的に振動子の共振周波数及び負荷が変
動するため、発振器の出力電力や振動子の振動速度が変
化する。特に液深が浅く、かつ液温が高い場合は軽負荷
となり、振動子の振動速度が大きくなり過ぎて振動子特
性が劣化することもあり、最悪の場合は振動子が破損す
ることもある。又、誤って、洗浄液を入れずに作動させ
た場合は振動子の破損、又は接着剥がれ等をを生じ、装
置が故障する。このように、超音波洗浄装置は被洗浄物
や液深、液温及び液種等の負荷変動により影響を受け、
運転時間が経過するにつれて当初設定しておいた作動状
態と異なってしまう。その結果、洗浄にバラツキが生
じ、洗浄品質が低下するだけでなく、振動子や接着剤が
劣化し装置が故障することもある。
【０００４】上記従来技術の改善策として、特許公報
平０５−８０３６１号では、周波数自動追尾方式が開示
され、最適な振動子の共振周波数で駆動するには有効で
あるが、振動子の駆動電流、つまり入力電流が一定にな
るように電源電圧を制御しているため、負荷変動による
発振器の出力電力や振動子の振動速度の変化は解決され
ず、洗浄結果にバラツキが生じる。
平０５−８０３６１号では、周波数自動追尾方式が開示
され、最適な振動子の共振周波数で駆動するには有効で
あるが、振動子の駆動電流、つまり入力電流が一定にな
るように電源電圧を制御しているため、負荷変動による
発振器の出力電力や振動子の振動速度の変化は解決され
ず、洗浄結果にバラツキが生じる。
【０００５】また、従来技術の負荷変動に対する改善策
として、公開特許公報 平０８−１２６８７４号では、
パワーアンプ（電力増幅回路）と振動子との間に電力測
定部を設け、その測定電力が一定値になるよう電源電圧
を変化させる直流電源制御部とから成ることを特徴とす
る超音波洗浄装置が開示されているが、周波数自動追尾
方式になっていないため常に振動子の共振周波数で駆動
することは困難である。即ち、負荷変動により振動子の
共振周波数が変化するため、振動子の入力電力を一定値
に成るよう制御しても、振動子の効率が駆動周波数、被
洗浄物、液深、液温及び液種等の負荷変動により影響を
受けて変化する。従って、振動子の振動速度は一定にな
らず、洗浄結果にバラツキが生じ、洗浄品質が低下す
る。
として、公開特許公報 平０８−１２６８７４号では、
パワーアンプ（電力増幅回路）と振動子との間に電力測
定部を設け、その測定電力が一定値になるよう電源電圧
を変化させる直流電源制御部とから成ることを特徴とす
る超音波洗浄装置が開示されているが、周波数自動追尾
方式になっていないため常に振動子の共振周波数で駆動
することは困難である。即ち、負荷変動により振動子の
共振周波数が変化するため、振動子の入力電力を一定値
に成るよう制御しても、振動子の効率が駆動周波数、被
洗浄物、液深、液温及び液種等の負荷変動により影響を
受けて変化する。従って、振動子の振動速度は一定にな
らず、洗浄結果にバラツキが生じ、洗浄品質が低下す
る。
【０００６】本発明の目的は、従来の超音波洗浄装置、
特許公報 平０５−８０３６１号及び公開特許公報 平
０８−１２６８７４号における上記問題点を解決するた
め、周波数自動追尾回路を構成し、常に最適な振動子の
共振周波数で駆動し、負荷変動に対し振動子の振動速
度、又は発振器の出力電力を一定となるようにして、常
に効率の良い洗浄ができ洗浄効果を高め洗浄のバラツキ
を抑制して洗浄品質を向上すると共に液深の浅い軽負荷
時や誤って洗浄液を入れずに作動させた場合でも振動子
の劣化や破損を生じない信頼性の高い超音波洗浄装置を
提供することにある。
特許公報 平０５−８０３６１号及び公開特許公報 平
０８−１２６８７４号における上記問題点を解決するた
め、周波数自動追尾回路を構成し、常に最適な振動子の
共振周波数で駆動し、負荷変動に対し振動子の振動速
度、又は発振器の出力電力を一定となるようにして、常
に効率の良い洗浄ができ洗浄効果を高め洗浄のバラツキ
を抑制して洗浄品質を向上すると共に液深の浅い軽負荷
時や誤って洗浄液を入れずに作動させた場合でも振動子
の劣化や破損を生じない信頼性の高い超音波洗浄装置を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、移相回路と、位相比較器及び電圧制御型発振器を含
むフェーズ・ロック・ループ回路と、電源電圧制御回路
と、プッシュプル回路又はシングルエンド・プッシュプ
ル回路を用いた電力増幅回路と、該電力増幅回路の負荷
としての振動子とを備えた超音波洗浄装置であって、前
記電力増幅回路と前記振動子との間に配置され、該振動
子の振動速度に比例した信号を検出する振動検出回路
と、該振動検出回路からの検出電圧に基づく信号に応じ
て前記電力増幅回路の電源電圧を前記振動検出回路の検
出電圧が一定となるように制御する電源電圧制御回路
と、前記振動検出回路より出力される電圧信号を受けて
該電圧信号の位相を変える移相回路と、該移相回路の出
力とフェーズ・ロック・ループ回路の出力との位相差を
９０度に保つよう発振周波数を制御するフェーズ・ロッ
ク・ループ回路を含む周波数自動追尾回路とを備えたこ
とを特徴とする超音波洗浄装置である。
は、移相回路と、位相比較器及び電圧制御型発振器を含
むフェーズ・ロック・ループ回路と、電源電圧制御回路
と、プッシュプル回路又はシングルエンド・プッシュプ
ル回路を用いた電力増幅回路と、該電力増幅回路の負荷
としての振動子とを備えた超音波洗浄装置であって、前
記電力増幅回路と前記振動子との間に配置され、該振動
子の振動速度に比例した信号を検出する振動検出回路
と、該振動検出回路からの検出電圧に基づく信号に応じ
て前記電力増幅回路の電源電圧を前記振動検出回路の検
出電圧が一定となるように制御する電源電圧制御回路
と、前記振動検出回路より出力される電圧信号を受けて
該電圧信号の位相を変える移相回路と、該移相回路の出
力とフェーズ・ロック・ループ回路の出力との位相差を
９０度に保つよう発振周波数を制御するフェーズ・ロッ
ク・ループ回路を含む周波数自動追尾回路とを備えたこ
とを特徴とする超音波洗浄装置である。
【０００８】請求項２に記載の発明は、移相回路と、位
相比較器及び電圧制御型発振器を含むフェーズ・ロック
・ループ回路と、電源電圧制御回路と、プッシュプル回
路又はシングルエンド・プッシュプル回路を用いた電力
増幅回路と、該電力増幅回路の負荷としての振動子とを
備えた超音波洗浄装置であって、前記電力増幅回路と前
記振動子との間に配置され、前記電力増幅回路の出力電
力を測定する電力測定回路と、該電力測定回路からの測
定電力に基づく信号を受け該信号に応じて前記電力増幅
回路の電源電圧を前記電力測定回路からの測定電力に基
づく信号が一定となるように制御する電源電圧制御回路
と、前記電力測定回路と前記振動子との間に配置され、
該振動子の振動速度に比例した信号を検出する振動検出
回路と、該振動検出回路より出力される電圧信号を受け
て該電圧信号の位相を変える移相回路と、該移相回路の
出力とフェーズ・ロック・ループ回路の出力との位相差
を９０度に保つよう発振周波数を制御するフェーズ・ロ
ック・ループ回路を含む周波数自動追尾回路とを備えた
ことを特徴とする超音波洗浄装置である。
相比較器及び電圧制御型発振器を含むフェーズ・ロック
・ループ回路と、電源電圧制御回路と、プッシュプル回
路又はシングルエンド・プッシュプル回路を用いた電力
増幅回路と、該電力増幅回路の負荷としての振動子とを
備えた超音波洗浄装置であって、前記電力増幅回路と前
記振動子との間に配置され、前記電力増幅回路の出力電
力を測定する電力測定回路と、該電力測定回路からの測
定電力に基づく信号を受け該信号に応じて前記電力増幅
回路の電源電圧を前記電力測定回路からの測定電力に基
づく信号が一定となるように制御する電源電圧制御回路
と、前記電力測定回路と前記振動子との間に配置され、
該振動子の振動速度に比例した信号を検出する振動検出
回路と、該振動検出回路より出力される電圧信号を受け
て該電圧信号の位相を変える移相回路と、該移相回路の
出力とフェーズ・ロック・ループ回路の出力との位相差
を９０度に保つよう発振周波数を制御するフェーズ・ロ
ック・ループ回路を含む周波数自動追尾回路とを備えた
ことを特徴とする超音波洗浄装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第一実施形態に係
る回路のブロックダイヤグラムである。図１において、
符号１は移相回路、２はフェーズ・ロック・ループ回路
（以下ＰＬＬ回路という）、３は電源電圧制御回路、４
はプッシュプル回路（以下ＰＰ回路という）又はシング
ルエンド・プッシュプル回路（以下ＳＥＰＰ回路とい
う）を用いた電力増幅回路、５は振動検出回路、６は振
動子である。
に基づいて説明する。図１は本発明の第一実施形態に係
る回路のブロックダイヤグラムである。図１において、
符号１は移相回路、２はフェーズ・ロック・ループ回路
（以下ＰＬＬ回路という）、３は電源電圧制御回路、４
はプッシュプル回路（以下ＰＰ回路という）又はシング
ルエンド・プッシュプル回路（以下ＳＥＰＰ回路とい
う）を用いた電力増幅回路、５は振動検出回路、６は振
動子である。
【００１０】このブロックダイヤグラムにおいて、振動
子６の振動速度に比例した信号は振動検出回路５によっ
て検出され、その検出信号が電圧として電源電圧制御回
路３に帰還され、電力増幅回路４の電源電圧を、振動検
出回路５の検出信号が一定値になるように制御する。即
ち、電力増幅回路４、振動検出回路５、電源電圧制御回
路３はループを形成して作動するようになっている。
子６の振動速度に比例した信号は振動検出回路５によっ
て検出され、その検出信号が電圧として電源電圧制御回
路３に帰還され、電力増幅回路４の電源電圧を、振動検
出回路５の検出信号が一定値になるように制御する。即
ち、電力増幅回路４、振動検出回路５、電源電圧制御回
路３はループを形成して作動するようになっている。
【００１１】また、振動検出回路５で検出された電圧は
移相回路１を通って位相を変え、ＰＬＬ回路２に帰還さ
れ、内蔵する電圧制御発振器の周波数が入力周波数に自
動追尾し、振動子６に最適な共振周波数を与えるように
なっている。
移相回路１を通って位相を変え、ＰＬＬ回路２に帰還さ
れ、内蔵する電圧制御発振器の周波数が入力周波数に自
動追尾し、振動子６に最適な共振周波数を与えるように
なっている。
【００１２】図２は本発明の第二実施形態に係る回路の
ブロックダイヤグラムである。図２において、符号１〜
６は図１と同様であるが、７は電力測定回路である。こ
のブロックダイヤグラムにおいて、電力増幅回路４の出
力電力に比例した信号は電力測定回路７で検出され、そ
の検出信号が電圧として電源電圧制御回路３に帰還さ
れ、電力増幅回路４の電源電圧を電力測定回路７の検出
信号が一定値になるように制御する。即ち、電力増幅回
路４、電力測定回路７、電源電圧制御回路３はループを
形成して作動するようになっている。また、図１と同
様、振動検出回路５で検出された電圧は移相回路１を通
って位相を変え、ＰＬＬ回路２に帰還され、内蔵する電
圧制御発振器の周波数が入力周波数に自動追尾し、振動
子６に最適な共振周波数を与えるようになっている。
ブロックダイヤグラムである。図２において、符号１〜
６は図１と同様であるが、７は電力測定回路である。こ
のブロックダイヤグラムにおいて、電力増幅回路４の出
力電力に比例した信号は電力測定回路７で検出され、そ
の検出信号が電圧として電源電圧制御回路３に帰還さ
れ、電力増幅回路４の電源電圧を電力測定回路７の検出
信号が一定値になるように制御する。即ち、電力増幅回
路４、電力測定回路７、電源電圧制御回路３はループを
形成して作動するようになっている。また、図１と同
様、振動検出回路５で検出された電圧は移相回路１を通
って位相を変え、ＰＬＬ回路２に帰還され、内蔵する電
圧制御発振器の周波数が入力周波数に自動追尾し、振動
子６に最適な共振周波数を与えるようになっている。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図３は図１を具体化した回路の実施例である。電力増幅
回路４は、図３にはＤＥＰＰ回路としての一例がバイア
ス回路を省略して示されている。符号４１は入力トラン
ス、４２と４３はトランジスタ、４４、４５は抵抗、４
６は直流電源の役目をする平滑コンデンサ、４７は出力
トランス、４８は整合用インダクタンスである。
図３は図１を具体化した回路の実施例である。電力増幅
回路４は、図３にはＤＥＰＰ回路としての一例がバイア
ス回路を省略して示されている。符号４１は入力トラン
ス、４２と４３はトランジスタ、４４、４５は抵抗、４
６は直流電源の役目をする平滑コンデンサ、４７は出力
トランス、４８は整合用インダクタンスである。
【００１４】トランジスタ４２と４３には入力トランス
４１を通して各々逆位相の入力信号が加えられており、
入力信号の正負の半サイクル毎に２個のトランジスタが
一方ずつ交互に動作する。即ち、トランジスタ４２が動
作しているときは、直流電源としての平滑コンデンサ４
６から出力トランス４７の一次側巻線上半分を通してコ
レクタ電流が抵抗４４に流れる。次にトランジスタ４３
が動作しているときは、平滑コンデンサ４６から出力ト
ランス４７の一次側巻線下半分を通してコレクタ電流が
抵抗４５に流れる。このようにして出力トランス４７の
二次側巻線には正負の半サイクルずつが合成されて入力
が再現される。
４１を通して各々逆位相の入力信号が加えられており、
入力信号の正負の半サイクル毎に２個のトランジスタが
一方ずつ交互に動作する。即ち、トランジスタ４２が動
作しているときは、直流電源としての平滑コンデンサ４
６から出力トランス４７の一次側巻線上半分を通してコ
レクタ電流が抵抗４４に流れる。次にトランジスタ４３
が動作しているときは、平滑コンデンサ４６から出力ト
ランス４７の一次側巻線下半分を通してコレクタ電流が
抵抗４５に流れる。このようにして出力トランス４７の
二次側巻線には正負の半サイクルずつが合成されて入力
が再現される。
【００１５】電源電圧制御回路３において、符号３０は
ダイオード、３１はサイリスタ、３２はパルストラン
ス、３３はユニジャンクショントランジスタ、３４は抵
抗、３５は可変抵抗、３６はコンデンサ、３７と３８は
トランジスタ、３９はツェナーダイオードである。図４
は電源電圧制御回路３の一部の動作説明図である。サイ
リスタ３１はゲートに信号を加えられないときは遮断状
態であって平滑コンデンサ４６に電圧が供給されない
が、図４（ａ）に示す電源電圧の半サイクル毎のある位
相αでゲートに図４（ｂ）に示すゲート信号を加える
と、サイリスタ３１はその位相で導通状態になり、平滑
コンデンサ４６にはサイリスタ３１及びダイオード３０
を通して図４（ｃ）に示すように電源電圧が供給され
る。従って、サイリスタ３１のゲート信号のタイミング
を変えると、電源電圧制御回路３の出力である電力増幅
回路４の電源電圧を変えるように制御することができ
る。
ダイオード、３１はサイリスタ、３２はパルストラン
ス、３３はユニジャンクショントランジスタ、３４は抵
抗、３５は可変抵抗、３６はコンデンサ、３７と３８は
トランジスタ、３９はツェナーダイオードである。図４
は電源電圧制御回路３の一部の動作説明図である。サイ
リスタ３１はゲートに信号を加えられないときは遮断状
態であって平滑コンデンサ４６に電圧が供給されない
が、図４（ａ）に示す電源電圧の半サイクル毎のある位
相αでゲートに図４（ｂ）に示すゲート信号を加える
と、サイリスタ３１はその位相で導通状態になり、平滑
コンデンサ４６にはサイリスタ３１及びダイオード３０
を通して図４（ｃ）に示すように電源電圧が供給され
る。従って、サイリスタ３１のゲート信号のタイミング
を変えると、電源電圧制御回路３の出力である電力増幅
回路４の電源電圧を変えるように制御することができ
る。
【００１６】振動検出回路５の検出電圧、つまりトラン
ス５２からの入力電圧がある所定の値より大きくなる
と、ツェナーダイオード３９からトランジスタ３８に電
圧が加わり、トランジスタ３８の内部抵抗を下げ、トラ
ンジスタ３７の内部抵抗が急激に増大するものであり、
ユニジャンクショントランジスタ３３のパルス幅を広く
してサイリスタ３１のゲートに対して信号を印加するタ
イミングを変え、平滑コンデンサ４６への出力電圧を低
下させる。平滑コンデンサ４６により得られた電圧は直
流電源として電力増幅回路４に印加される。
ス５２からの入力電圧がある所定の値より大きくなる
と、ツェナーダイオード３９からトランジスタ３８に電
圧が加わり、トランジスタ３８の内部抵抗を下げ、トラ
ンジスタ３７の内部抵抗が急激に増大するものであり、
ユニジャンクショントランジスタ３３のパルス幅を広く
してサイリスタ３１のゲートに対して信号を印加するタ
イミングを変え、平滑コンデンサ４６への出力電圧を低
下させる。平滑コンデンサ４６により得られた電圧は直
流電源として電力増幅回路４に印加される。
【００１７】振動子６は電歪型振動子６１を例として示
されており、振動検出回路５において、電歪型振動子６
１の振動速度に比例した信号を検出するブリッジ回路
が、コンデンサ５１、トランス５２により形成されてい
る。トランス５２により検出された電歪型振動子６１の
振動速度に比例した電圧は移相回路１に入力される。移
相回路１は、可変抵抗１１とコンデンサ１２で構成され
ており、可変抵抗１１の値を変えることで位相角を変え
ることができる。
されており、振動検出回路５において、電歪型振動子６
１の振動速度に比例した信号を検出するブリッジ回路
が、コンデンサ５１、トランス５２により形成されてい
る。トランス５２により検出された電歪型振動子６１の
振動速度に比例した電圧は移相回路１に入力される。移
相回路１は、可変抵抗１１とコンデンサ１２で構成され
ており、可変抵抗１１の値を変えることで位相角を変え
ることができる。
【００１８】ＰＬＬ回路２において、符号２１は位相比
較器、２２はローパスフィルタ、２３は電圧制御型発振
器である。位相比較器２１はＰＬＬ用ＩＣを用いること
が多い。そして、位相比較器２１、ローパスフィルタ２
２、電圧制御型発振器２３による閉ループが構成され、
被比較入力電圧の周波数に対し電圧制御型発振器の発振
周波数が追従して一致し、かつ両者の位相のずれが９０
度になった状態で安定するようになっている。
較器、２２はローパスフィルタ、２３は電圧制御型発振
器である。位相比較器２１はＰＬＬ用ＩＣを用いること
が多い。そして、位相比較器２１、ローパスフィルタ２
２、電圧制御型発振器２３による閉ループが構成され、
被比較入力電圧の周波数に対し電圧制御型発振器の発振
周波数が追従して一致し、かつ両者の位相のずれが９０
度になった状態で安定するようになっている。
【００１９】この実施例は以上のように構成されている
ので、振動検出回路５で検出された振動子６の振動速度
に比例した信号は移相回路１に入り、ここで振動子駆動
電圧に対して位相９０度ずらして、ＰＬＬ回路２の位相
比較器２１に入る。このＰＬＬ回路２には位相比較器２
１、ローパスフィルタ２２、電圧制御型発振器２３を備
え発振周波数を自動的に入力信号と基準信号の位相差を
９０度となるよう働く特性を有している。移相回路１か
らの信号はＰＬＬ回路２の位相比較器２１で駆動電圧の
位相と比較し、位相に対応した制御電圧が発生され、内
部の電圧制御型発振器２３の発振周波数が制御される。
このようにして振動子電流と電圧が常に同位相となり、
最適共振周波数で駆動することができる。
ので、振動検出回路５で検出された振動子６の振動速度
に比例した信号は移相回路１に入り、ここで振動子駆動
電圧に対して位相９０度ずらして、ＰＬＬ回路２の位相
比較器２１に入る。このＰＬＬ回路２には位相比較器２
１、ローパスフィルタ２２、電圧制御型発振器２３を備
え発振周波数を自動的に入力信号と基準信号の位相差を
９０度となるよう働く特性を有している。移相回路１か
らの信号はＰＬＬ回路２の位相比較器２１で駆動電圧の
位相と比較し、位相に対応した制御電圧が発生され、内
部の電圧制御型発振器２３の発振周波数が制御される。
このようにして振動子電流と電圧が常に同位相となり、
最適共振周波数で駆動することができる。
【００２０】また、この実施例では負荷の変動等により
振動子６の振動速度が小さくなったときには、振動検出
回路５の検出電圧が小さくなるので、これを電源電圧制
御回路３に帰還して電力増幅回路４の電源電圧を昇圧し
て振動子６の振動速度の低下を抑制し、逆に振動子６の
振動速度が大きくなればそれに応じて電源電圧を降下し
て振動子６の振動速度の増大を抑制し、常に振動子６の
振動速度を一定にして駆動することができる。
振動子６の振動速度が小さくなったときには、振動検出
回路５の検出電圧が小さくなるので、これを電源電圧制
御回路３に帰還して電力増幅回路４の電源電圧を昇圧し
て振動子６の振動速度の低下を抑制し、逆に振動子６の
振動速度が大きくなればそれに応じて電源電圧を降下し
て振動子６の振動速度の増大を抑制し、常に振動子６の
振動速度を一定にして駆動することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の第一実施形
態により、被洗浄物や洗浄液の液深、液温及び液の種類
により、振動子の負荷が変動しても、振動子の振動速
度、つまり振動子出力に比例した信号を振動検出回路に
よって検出し、その検出信号を電源電圧制御回路に帰還
して、電力増幅回路の電源電圧を降下あるいは昇圧して
振動子の振動速度を一定に保つため、振動子出力の安定
した運転を行うことができる。従って、洗浄のバラツキ
を抑制して洗浄品質を向上することができる。又、振動
子の振動速度に比例した信号を位相差９０度に保持して
ＰＬＬ回路に帰還させて常に振動子に最適な共振周波数
で発振することができるため、効率の高い超音波洗浄を
実現することができる。さらに、軽負荷時や誤って洗浄
液を入れずに作動させた場合でも振動子の振動速度を一
定に保つため、振動子の劣化、破損及び接着剥がれを生
じない信頼性の高い超音波洗浄装置を提供することがで
きる。
態により、被洗浄物や洗浄液の液深、液温及び液の種類
により、振動子の負荷が変動しても、振動子の振動速
度、つまり振動子出力に比例した信号を振動検出回路に
よって検出し、その検出信号を電源電圧制御回路に帰還
して、電力増幅回路の電源電圧を降下あるいは昇圧して
振動子の振動速度を一定に保つため、振動子出力の安定
した運転を行うことができる。従って、洗浄のバラツキ
を抑制して洗浄品質を向上することができる。又、振動
子の振動速度に比例した信号を位相差９０度に保持して
ＰＬＬ回路に帰還させて常に振動子に最適な共振周波数
で発振することができるため、効率の高い超音波洗浄を
実現することができる。さらに、軽負荷時や誤って洗浄
液を入れずに作動させた場合でも振動子の振動速度を一
定に保つため、振動子の劣化、破損及び接着剥がれを生
じない信頼性の高い超音波洗浄装置を提供することがで
きる。
【００２２】また、本発明の第二実施形態により、被洗
浄物や洗浄液の液深、液温及び液の種類により、振動子
の負荷が変動しても、電力増幅回路の出力電力に比例し
た信号、つまり発振器の出力電力を電力測定回路によっ
て検出し、その検出信号を電源電圧制御回路に帰還し
て、電力増幅回路の電源電圧を降下あるいは昇圧して発
振器の出力電力を一定に保つため、発振器出力の安定し
た運転を行うことができる。従って、洗浄のバラツキを
抑制して洗浄品質を向上することができる。又、振動子
の振動速度に比例した信号を位相差９０度に保持してＰ
ＬＬ回路に帰還させて常に振動子に最適な共振周波数で
発振することができるため、効率の高い超音波洗浄を実
現することができる。
浄物や洗浄液の液深、液温及び液の種類により、振動子
の負荷が変動しても、電力増幅回路の出力電力に比例し
た信号、つまり発振器の出力電力を電力測定回路によっ
て検出し、その検出信号を電源電圧制御回路に帰還し
て、電力増幅回路の電源電圧を降下あるいは昇圧して発
振器の出力電力を一定に保つため、発振器出力の安定し
た運転を行うことができる。従って、洗浄のバラツキを
抑制して洗浄品質を向上することができる。又、振動子
の振動速度に比例した信号を位相差９０度に保持してＰ
ＬＬ回路に帰還させて常に振動子に最適な共振周波数で
発振することができるため、効率の高い超音波洗浄を実
現することができる。
【図１】本発明の第一実施形態に係る回路のブロックダ
イヤグラムである。
イヤグラムである。
【図２】本発明の第二実施形態に係る回路のブロックダ
イヤグラムである。
イヤグラムである。
【図３】図１を具体化した回路図の一例である。
【図４】電源電圧制御回路の一部の動作説明図である。
１ 移相回路 ２ ＰＬＬ回路 ３ 電源電圧制御回路 ４ ＰＰ回路又はＳＥＰＰ回路を用いた電力増幅回路 ５ 振動検出回路 ６ 振動子 ７ 電力測定回路 １１ 可変抵抗 １２ コンデンサ ２１ 位相比較器 ２２ ローパスフィルタ ２３ 電圧制御型発振器 ３０ ダイオード ３１ サイリスタ ３２ パルストランス ３３ ユニジャンクショントランジスタ ３４ 抵抗 ３５ 可変抵抗 ３６ コンデンサ ３７ トランジスタ ３８ トランジスタ ３９ ツェナーダイオード ４１ 入力トランス ４２ トランジスタ ４３ トランジスタ ４４ 抵抗 ４５ 抵抗 ４６ 平滑コンデンサ ４７ 出力トランス ４８ 整合用インダクタンス ５１ コンデンサ ５２ トランス ６１ 電歪型振動子
Claims (2)
- 【請求項１】移相回路と、位相比較器及び電圧制御型発
振器を含むフェーズ・ロック・ループ回路と、電源電圧
制御回路と、プッシュプル回路又はシングルエンド・プ
ッシュプル回路を用いた電力増幅回路と、該電力増幅回
路の負荷としての超音波振動子を備えた超音波洗浄装置
であって、 前記電力増幅回路と前記超音波振動子との間に配置さ
れ、該超音波振動子の振動速度に比例した信号を検出す
る振動検出回路と、 該振動検出回路からの検出電圧に基づく信号を受け、該
信号に応じて前記電力増幅回路の電源電圧を、前記振動
検出回路の検出電圧が一定となるように制御する電源電
圧制御回路と、 前記振動検出回路より出力される電圧信号を受けて該電
圧信号の位相を変える移相回路と、 該移相回路の出力とフェーズ・ロック・ループ回路の出
力との位相差を９０度に保つよう発振周波数を制御する
フェーズ・ロック・ループ回路を含む周波数自動追尾回
路とを備えたことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 【請求項２】移相回路と、位相比較器及び電圧制御型発
振器を含むフェーズ・ロック・ループ回路と、電源電圧
制御回路と、プッシュプル回路又はシングルエンド・プ
ッシュプル回路を用いた電力増幅回路と、該電力増幅回
路の負荷としての超音波振動子を備えた超音波洗浄装置
であって、 前記電力増幅回路と前記超音波振動子との間に配置さ
れ、前記電力増幅回路の出力電力を測定する電力測定回
路と、 該電力測定回路からの測定電力に基づく信号を受け、該
信号に応じて前記電力増幅回路の電源電圧を、前記電力
測定回路からの測定電力に基づく信号が一定となるよう
に制御する電源電圧制御回路と、 前記電力測定回路と前記超音波振動子との間に配置さ
れ、該超音波振動子の振動速度に比例した信号を検出す
る振動検出回路と、 該振動検出回路より出力される電圧信号を受けて該電圧
信号の位相を変える移相回路と、 該移相回路の出力とフェーズ・ロック・ループ回路の出
力との位相差を９０度に保つよう発振周波数を制御する
フェーズ・ロック・ループ回路を含む周波数自動追尾回
路とを備えたことを特徴とする超音波洗浄装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000249403A JP2002059094A (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 超音波洗浄装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000249403A JP2002059094A (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 超音波洗浄装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002059094A true JP2002059094A (ja) | 2002-02-26 |
Family
ID=18739144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000249403A Pending JP2002059094A (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 超音波洗浄装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002059094A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011139777A (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-21 | Fujifilm Corp | 超音波洗浄装置 |
| US8379412B2 (en) | 2010-08-16 | 2013-02-19 | Empire Technology Development Llc | Converter and converter control method |
| CN110639787A (zh) * | 2018-06-26 | 2020-01-03 | 金顿仪器科技（昆山）有限公司 | 用于超音波加工器具的超音波频率调整装置 |
| CN114472349A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-05-13 | 东莞声索电子有限公司 | 自适应频率匹配方法 |
-
2000
- 2000-08-21 JP JP2000249403A patent/JP2002059094A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011139777A (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-21 | Fujifilm Corp | 超音波洗浄装置 |
| US8379412B2 (en) | 2010-08-16 | 2013-02-19 | Empire Technology Development Llc | Converter and converter control method |
| CN110639787A (zh) * | 2018-06-26 | 2020-01-03 | 金顿仪器科技（昆山）有限公司 | 用于超音波加工器具的超音波频率调整装置 |
| CN114472349A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-05-13 | 东莞声索电子有限公司 | 自适应频率匹配方法 |
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