JP2006095349A - Ultrasonic wave generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波振動子を利用した洗浄装置用の超音波発生装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic generator for a cleaning apparatus using an ultrasonic transducer.
超音波振動子を利用した超音波洗浄装置として、ボルト締めランジュバン型振動子の超音波放射面を洗浄層の底面や側面に固定し、洗浄層内の洗浄液に超音波を放射して被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置、あるいは、複数のボルト締めランジュバン型振動子を基板に固定した超音波振動子ユニットをケース内に密封し、これを洗浄液が満たされた洗浄層内に被洗浄物とともに投入し、洗浄層内の洗浄液に超音波を放射して被洗浄物を洗浄する投げ込み型超音波洗浄装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
しかし、特許文献1におけるボルト締めランジュバン型振動子を洗浄層の底部に固定させる超音波洗浄装置は、超音波振動子と洗浄層が一体構成であり、また装置自体が大型になるため、使用場所や洗浄可能な被洗浄物の種類に制限があり、汎用性にかける課題があった。
また、特許文献1における投げ込み型超音波洗浄装置は、ランジュバン型振動子が小さいものでも数10mmの高さを有しているので、装置自体が大型になり、重量も大きくなるので、小さい洗浄層を使用する小物の洗浄時などでは洗浄層に投入することができない。
However, in the ultrasonic cleaning apparatus that fixes the bolted Langevin type vibrator in Patent Document 1 to the bottom of the cleaning layer, the ultrasonic vibrator and the cleaning layer are integrally configured, and the apparatus itself is large in size. In addition, there are restrictions on the types of objects that can be cleaned, and there is a problem of versatility.
Further, the throw-in type ultrasonic cleaning apparatus in Patent Document 1 has a height of several tens of mm even if the Langevin type vibrator is small, so that the apparatus itself becomes large and the weight increases, so that a small cleaning layer is used. It cannot be put into the cleaning layer when cleaning small items.
そこで本発明は、ハイパワーでありながら小型軽量、低コストで、使用場所や被洗浄物の大きさ、種類などに対する制限が少なく、取り扱いが簡単な洗浄装置用の薄型の超音波発生装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a thin ultrasonic generator for a cleaning device that is easy to handle, with high power, small size, light weight, low cost, and few restrictions on the size and type of objects to be cleaned and objects to be cleaned. The purpose is to do.
請求項1記載の本発明の超音波発生装置は、洗浄装置内部に設ける超音波発生装置であって、複数のディスク状超音波振動子の一方の面を平板金属電極で連結して超音波振動子アレイを構成し、周囲にフランジを有する金属製有底容器の内底面に前記超音波振動子アレイを固定し、前記金属製有底容器の開口部を金属製平板で覆い、前記フランジと前記金属製平板との周囲を溶接したことを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の超音波発生装置において、前記ディスク状超音波振動子と前記平板金属電極とを、また前記ディスク状超音波振動子と前記金属製有底容器の内底面とを、導電性接着剤で接着したことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1に記載の超音波発生装置において、前記金属製有底容器を前記ディスク状超音波振動子の接地側電極としたことを特徴とする。
請求項4記載の本発明の超音波発生装置は、洗浄装置内部に設ける超音波発生装置であって、複数のディスク状超音波振動子の各々の両面をそれぞれ一対の平板金属電極で連結して超音波振動子アレイを構成し、周囲にフランジを有する金属製有底容器の絶縁層上に一方の前記平板金属電極を固定し、前記金属製有底容器の開口部を金属製平板で覆い、前記フランジと前記金属製平板との周囲を溶接したことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項4に記載の超音波発生装置において、前記ディスク状超音波振動子と前記平板金属電極とを導電性接着剤で接着したことを特徴とする。
The ultrasonic generator according to the first aspect of the present invention is an ultrasonic generator provided inside a cleaning device, wherein one surface of a plurality of disk-shaped ultrasonic transducers is connected by a flat metal electrode to generate ultrasonic vibrations. Constituting the child array, fixing the ultrasonic transducer array to the inner bottom surface of the metal bottomed container having a flange around it, covering the opening of the metal bottomed container with a metal flat plate, It is characterized by welding around a metal flat plate.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the ultrasonic generator according to the first aspect, wherein the disk-shaped ultrasonic transducer and the flat metal electrode are provided, and the disk-shaped ultrasonic transducer and the metal bottom. The container is characterized in that the inner bottom surface of the container is bonded with a conductive adhesive.
According to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic generator according to the first aspect, the metal bottomed container is a grounded electrode of the disk-shaped ultrasonic transducer.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic generator provided in a cleaning apparatus, wherein both surfaces of a plurality of disk-shaped ultrasonic transducers are connected by a pair of flat metal electrodes. Constructing an ultrasonic transducer array, fixing one flat metal electrode on the insulating layer of a metal bottomed container having a flange around it, and covering the opening of the metal bottomed container with a metal flat plate, The periphery of the flange and the metal flat plate is welded.
According to a fifth aspect of the present invention, in the ultrasonic generator according to the fourth aspect, the disk-shaped ultrasonic transducer and the flat metal electrode are bonded with a conductive adhesive.
本発明によれば、超音波振動子を平板金属電極で連結して超音波振動子アレイを構成するので、超音波発生装置としての厚さを非常に薄くすることができる。また、金属製有底容器にフランジを設け、このフランジの周囲で溶接するため、ディスク状超音波振動子に対して溶接時の熱の影響をなくすことができる。
また、小型軽量であることから、可搬性に富み、使用場所や被洗浄物の大きさ、種類などに対する制限が少なく、取り扱いも簡単な洗浄装置用の薄型の超音波発生装置を提供することができる。
According to the present invention, since the ultrasonic transducer array is configured by connecting the ultrasonic transducers with the flat metal electrodes, the thickness of the ultrasonic generator can be extremely reduced. In addition, since a flange is provided on the metal bottomed container and welding is performed around the flange, it is possible to eliminate the influence of heat during welding on the disk-shaped ultrasonic vibrator.
In addition, since it is small and light, it is possible to provide a thin ultrasonic generator for a cleaning device that is highly portable, has few restrictions on the size and type of place of use and the object to be cleaned, and is easy to handle. it can.
本発明の第1の実施の形態による超音波発生装置は、複数のディスク状超音波振動子の一方の面を平板金属電極で連結して超音波振動子アレイを構成し、周囲にフランジを有する金属製有底容器の内底面に超音波振動子アレイを固定し、金属製有底容器の開口部を金属製平板で覆い、フランジと金属製平板との周囲を溶接したものである。本実施の形態によれば、超音波振動子を平板金属電極で連結して超音波振動子アレイを構成するので、超音波発生装置としての厚さを非常に薄くすることができる。また、金属製有底容器にフランジを設け、このフランジの周囲で溶接するため、ディスク状超音波振動子に対して溶接時の熱の影響をなくすことができる。また、小型軽量であることから、可搬性に富み、使用場所や被洗浄物の大きさ、種類などに対する制限が少なく、取り扱いも簡単である。
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による超音波発生装置において、ディスク状超音波振動子と平板金属電極とを、またディスク状超音波振動子と金属製有底容器の内底面とを、導電性接着剤で接着したものである。本実施の形態によれば、超音波振動子が高温に晒されないので圧電性が損なわれることがない。また、室温あるいは低い加熱温度で両者を接着させることができるので、短時間ですばやく接着しなければならないなどの制約が除かれ、製造作業が簡単になる。
本発明の第3の実施の形態は、第1の実施の形態による超音波発生装置において、金属製有底容器をディスク状超音波振動子の接地側電極としたものである。本実施の形態によれば、一方の金属製平板を無くすことができるので、更に薄型化を図ることができる。
本発明の第4の実施の形態による超音波発生装置は、複数のディスク状超音波振動子の各々の両面をそれぞれ一対の平板金属電極で連結して超音波振動子アレイを構成し、周囲にフランジを有する金属製有底容器の絶縁層上に一方の平板金属電極を固定し、金属製有底容器の開口部を金属製平板で覆い、フランジと金属製平板との周囲を溶接したものである。本実施の形態によれば、超音波振動子を平板金属電極で連結して超音波振動子アレイを構成するので、超音波発生装置としての厚さを非常に薄くすることができる。また、金属製有底容器にフランジを設け、このフランジの周囲で溶接するため、ディスク状超音波振動子に対して溶接時の熱の影響をなくすことができる。また、小型軽量であることから、可搬性に富み、使用場所や被洗浄物の大きさ、種類などに対する制限が少なく、取り扱いも簡単である。
本発明の第5の実施の形態は、第4の実施の形態による超音波発生装置において、ディスク状超音波振動子と平板金属電極とを導電性接着剤で接着したものである。本実施の形態によれば、超音波振動子が高温に晒されないので圧電性が損なわれることがない。また、室温あるいは低い加熱温度で両者を接着させることができるので、短時間ですばやく接着しなければならないなどの制約が除かれ、製造作業が簡単になる。
The ultrasonic generator according to the first embodiment of the present invention forms an ultrasonic transducer array by connecting one surface of a plurality of disk-shaped ultrasonic transducers with a flat metal electrode, and has a flange around it. The ultrasonic transducer array is fixed to the inner bottom surface of the metal bottomed container, the opening of the metal bottomed container is covered with a metal flat plate, and the periphery of the flange and the metal flat plate is welded. According to the present embodiment, since the ultrasonic transducer array is configured by connecting the ultrasonic transducers with the flat metal electrodes, the thickness as the ultrasonic generator can be made very thin. In addition, since a flange is provided on the metal bottomed container and welding is performed around the flange, it is possible to eliminate the influence of heat during welding on the disk-shaped ultrasonic vibrator. In addition, since it is small and lightweight, it is highly portable, has few restrictions on the place of use and the size and type of the object to be cleaned, and is easy to handle.
According to a second embodiment of the present invention, in the ultrasonic generator according to the first embodiment, a disk-shaped ultrasonic transducer and a flat metal electrode, and a disk-shaped ultrasonic transducer and a metal bottomed container are used. Are bonded to each other with a conductive adhesive. According to this embodiment, since the ultrasonic transducer is not exposed to high temperatures, the piezoelectricity is not impaired. Moreover, since both can be bonded at room temperature or at a low heating temperature, restrictions such as having to bond quickly in a short time are removed, and the manufacturing operation is simplified.
In the ultrasonic generator according to the first embodiment, the third embodiment of the present invention uses a metal bottomed container as a ground side electrode of a disk-shaped ultrasonic transducer. According to this embodiment, since one metal flat plate can be eliminated, the thickness can be further reduced.
In the ultrasonic generator according to the fourth embodiment of the present invention, an ultrasonic transducer array is formed by connecting both surfaces of a plurality of disk-shaped ultrasonic transducers with a pair of flat metal electrodes, One flat metal electrode is fixed on the insulating layer of a metal bottomed container having a flange, the opening of the metal bottomed container is covered with a metal flat plate, and the periphery of the flange and the metal flat plate is welded. is there. According to the present embodiment, since the ultrasonic transducer array is configured by connecting the ultrasonic transducers with the flat metal electrodes, the thickness as the ultrasonic generator can be made very thin. In addition, since a flange is provided on the metal bottomed container and welding is performed around the flange, it is possible to eliminate the influence of heat during welding on the disk-shaped ultrasonic vibrator. In addition, since it is small and lightweight, it is highly portable, has few restrictions on the place of use and the size and type of the object to be cleaned, and is easy to handle.
The fifth embodiment of the present invention is an ultrasonic generator according to the fourth embodiment, in which a disk-shaped ultrasonic transducer and a flat metal electrode are bonded with a conductive adhesive. According to this embodiment, since the ultrasonic transducer is not exposed to high temperatures, the piezoelectricity is not impaired. Moreover, since both can be bonded at room temperature or at a low heating temperature, restrictions such as having to bond quickly in a short time are removed, and the manufacturing operation is simplified.
以下本発明の実施例について図面とともに詳細に説明する。
図1は本発明の実施例1による超音波発生装置10の断面側面図、図2は実施例1による超音波発生装置10の要部の斜視図である。
図2に示すように、PZTなどの圧電セラミックス素子で構成されたディスク状の超音波振動子11を複数個配列し、配列された各超音波振動子11の一面に銅などの平板金属電極13を接着して連結することで超音波振動子アレイが構成される。超音波振動子11の数は超音波発生装置としての出力パワーに応じて任意に設定される。超音波振動子11は通常の半田の溶解温度である数100℃の高温になると焦電気が発生するなど、圧電性が損なわれて超音波発生能率が低下するので、平板金属電極13との接着は低温溶解性のクリーム半田または常温で固化する導電性接着剤12により行われる。クリーム半田または導電性接着剤12の厚さは、超音波発生装置10の厚さを小さくするために薄いほうが好ましい。超音波振動子11と平板金属電極13の接着を導電性接着剤12で行う場合は室温で両者を接着させることができるので、短時間ですばやく接着しなければならないなどの制約が除かれ、製造作業が簡単になる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional side view of an
As shown in FIG. 2, a plurality of disk-shaped
平板金属電極13で連結された超音波振動子11のアレイは、図1に示すように、有底容器14内に収納される。有底容器14はステンレスなどの金属製の上部に開口部を有する開放箱で構成され、その周囲にはフランジ15が設けられている。超音波振動子11の有底容器14内への収納は、各超音波振動子11の他面にクリーム半田または導電性接着剤16を形成した状態で有底容器14の底内面に貼着する。有底容器14は金属製であるので、この状態で複数の超音波振動子11は、底面側は有底容器14により、他面側は金属電極13により直列に連結される。金属電極13の端部にはリード線17が接続され、有底容器14の側面あるいは底面から外部に取り出される。この取り出し部分においては、有底容器14の内部と外部が空気や水の出入りが無いように封止材18で封鎖される。
有底容器14の外壁の所定位置にはリード線19が接続される。また、有底容器14の上面にはステンレスなどの金属製平板による蓋20がかぶせられ、フランジ15の先端部21において溶接される。有底容器14と蓋20が溶接されると、超音波振動子アレイは有底容器14および蓋20で囲まれた空間内に密封される。
The array of
A
有底容器14と蓋20の溶接時に、フランジ15の先端部21の溶接箇所からフランジ15を通って有底容器14に熱が伝導して超音波振動子11を加温するおそれがある。前述したように、超音波振動子11は加温されると圧電性が損なわれて超音波発生能率が低下するので、溶接箇所から超音波振動子11への熱伝導を可能な限り小さくする必要がある。そこで、フランジ15の長さを長くして溶接箇所から超音波振動子11までの距離を長くしたり、溶接時に有底容器14を水漬したり、有底容器14に水を吹き付けるなどして溶接作業により有底容器14の温度が上昇しないようにすることが好ましい。
なお、溶接箇所から超音波振動子11への熱伝導を生じさせないように、溶接の代わりに防水性の接着剤で接着してもよい。ただし、溶接に比較して密封性は劣る。
When welding the bottomed
In addition, you may adhere | attach with a waterproof adhesive instead of welding so that the heat conduction from a welding location to the ultrasonic transducer |
つぎに、図1および図2で説明した超音波発生装置10を洗浄装置として使用する方法を図6により説明する。図6は投げ込み型超音波洗浄装置の例である。
洗浄層30内に水やアルコールなどの洗浄液31を注入し、洗浄液31内に超音波発生装置10を蓋20側が下側になるように図1の状態を上下逆にして投入する。超音波発生装置10の電極13からのリード線17および有底容器14からのリード線19は超音波駆動電源33に接続されている。
被洗浄物32を洗浄液31内に配置し、超音波駆動電源33を作動させると、超音波駆動電源33からの駆動電圧により超音波振動子11が振動して超音波を発生する。発生した超音波は洗浄液31にキャピテーションを発生させ、この衝撃力により被洗浄物32に付着している汚れを破砕して洗浄液31中に分解させて洗浄する。このとき、超音波発生装置10自体も超音波振動子11の振動により振動するが、超音波発生装置10を面積が大きい蓋20を下にしているので、超音波発生装置10は洗浄層30内に安定して載置されており、その振動による超音波発生装置10の移動などへの影響は小さい。
なお、超音波発生装置10を投げ込み型でなく洗浄層30の壁面に固定することも可能である。この場合は、洗浄層30内の底面壁や側壁に超音波発生装置10の蓋20側を密着させ、フランジ15を利用してネジ止めしたり、蓋20の前面を接着剤などにより接着させればよい。超音波発生装置10を洗浄層30に固定した場合は超音波振動子11の振動による超音波発生装置10自体の移動がなくなるので、超音波駆動電源33からの駆動電圧を大きくしてよりハイパワーで洗浄させることができる。
Next, a method of using the
A cleaning
When the object to be cleaned 32 is placed in the cleaning
The
本実施例によれば、超音波発生装置としての厚さを非常に小さくすることができる。したがって、構成が簡単で小型軽量であり、低コストで製造することができる。また、小型軽量であることから、可搬性に富み、使用場所や被洗浄物の大きさ、種類などに対する制限が少なく、取り扱いも簡単な超音波洗浄装置用の薄型の超音波発生装置を提供することができる。 According to the present embodiment, the thickness of the ultrasonic generator can be made very small. Therefore, the structure is simple, small and light, and can be manufactured at low cost. In addition, since it is compact and lightweight, it provides a thin ultrasonic generator for an ultrasonic cleaning device that is highly portable, has few restrictions on the place of use, the size and type of objects to be cleaned, and is easy to handle. be able to.
図3は本発明の実施例2による超音波発生装置10の断面側面図、図4は実施例2による超音波発生装置10の要部の斜視図である。図1、図2と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
実施例1においては、超音波振動子11を有底容器14内へ収納する際に、超音波振動子11の一面にクリーム半田または導電性接着剤16を形成して有底容器14の底内面に直接貼着した。この場合は、有底容器14自体を超音波振動子11の一方の電極として兼用しているので、洗浄が進むにつれて洗浄液31が汚れ、有底容器14も汚染されて電極機能が低下することがある。実施例2においては、有底容器14を超音波振動子11の一方の電極として兼用せずに、独立した電極を使用する実施例である。
FIG. 3 is a cross-sectional side view of the
In Example 1, when the
図4に示すように、複数個配列されたディスク状の超音波振動子11の一面には第1の平板金属電極13をクリーム半田または導電性接着剤12で接着し、他面には第2の平板金属電極22をクリーム半田または導電性接着剤23で接着することで超音波振動子アレイが構成される。第1の平板金属電極13の端部にはリード線17が、第2の平板金属電極22の端部にはリード線24が接続される。
As shown in FIG. 4, a first
超音波振動子アレイは、図3に示すように、有底容器14内に収納される。有底容器14の内底面にはガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料層25が設けられており、超音波振動子11の平板金属電極22の表面に接着剤を塗布して有底容器14の絶縁材料層25に接着する。この場合の接着剤は導電性である必要は無く、エポキシ系の接着剤でよい。金属電極13のリード線17および金属電極22のリード線24は、有底容器14の側面あるいは底面から外部に取り出される。取り出し部分は封止材18、26で封鎖される。
有底容器14の上面には、実施例1と同様に、金属製の蓋20がかぶせられ、フランジ15の先端部21において溶接され、超音波振動子11、導電性接着剤12、23および金属電極13、22は有底容器14および蓋20で囲まれた空間内に密封される。
超音波発生装置10を超音波洗浄装置として使用する動作は図6で説明した実施例1と同様であるので、説明を省略する。
As shown in FIG. 3, the ultrasonic transducer array is stored in the bottomed
Similar to the first embodiment, a
The operation of using the
本実施例によれば、実施例1と同様に、超音波発生装置としての厚さを非常に小さくすることができる。したがって、構成が簡単で小型軽量であり、低コストで製造することができる。また、小型軽量であることから、可搬性に富み、使用場所や被洗浄物の大きさ、種類などに対する制限が少なく、取り扱いも簡単な超音波洗浄装置用の薄型の超音波発生装置を提供することができる。また、有底容器を電極として兼用せずに容器内に密封された独立した電極を使用しているので、洗浄液が汚染した場合などでも電極機能の低下がない。 According to the present embodiment, as in the first embodiment, the thickness of the ultrasonic generator can be made very small. Therefore, the structure is simple, small and light, and can be manufactured at low cost. In addition, since it is compact and lightweight, it provides a thin ultrasonic generator for an ultrasonic cleaning device that is highly portable, has few restrictions on the place of use, the size and type of objects to be cleaned, and is easy to handle. be able to. Further, since the independent electrode sealed in the container is used without using the bottomed container as an electrode, the electrode function is not deteriorated even when the cleaning liquid is contaminated.
図5は本発明の実施例3による超音波発生装置10の要部の斜視図である。図4と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例は、第1の平板金属電極13のリード線17および第2の平板金属電極22のリード線24をそれぞれ第1の平板金属電極13および第2の平板金属電極22の端部ではなく中間位置から取り出した例である。
被洗浄物32が細長い物品などの場合は、洗浄層30の幅を小さくして幅の小さいディスク状の超音波振動子11を使用して超音波を集中させることが好ましい。この場合は超音波振動子11を挟持する第1の平板金属電極13および第2の平板金属電極22の幅も小さくなるので、平板金属電極13および第2の平板金属電極22の先端にリード線17、24を接続しにくい場合がある。そこで、本実施例では、リード線17、24を第1の平板金属電極13および第2の平板金属電極22の中間位置に接続して取り出している。その他の構成および動作は実施例2と同一であるので、説明を省略する。
FIG. 5 is a perspective view of a main part of the
In this embodiment, the
When the article to be cleaned 32 is an elongated article, it is preferable to reduce the width of the
本発明の超音波発生装置は、産業用機器や家庭用機器、それらに使用される部品の洗浄、あるいは、工具などの洗浄を行う超音波洗浄装置の固定用超音波振動源、投げ込み型超音波振動源として有用である。また、洗剤の使用量を低減させることが可能な衣類洗濯機や食器洗浄機用の固定用超音波振動源や投げ込み型超音波振動源としても有用である。 The ultrasonic generator of the present invention is a fixed ultrasonic vibration source for an ultrasonic cleaning device for cleaning industrial equipment and household equipment, parts used in them, or cleaning tools, throw-in type ultrasonic waves, etc. Useful as a vibration source. It is also useful as a stationary ultrasonic vibration source or a throw-in type ultrasonic vibration source for clothes washing machines and dishwashers that can reduce the amount of detergent used.
10 超音波発生装置
11 超音波振動子
12、16、23 導電性接着剤
13、22 平板金属電極
14 有底容器
15 フランジ
17、19、24 リード線
18、26 封止材
20 蓋
21 先端部
25 絶縁材料層
30 洗浄層
31 洗浄液
32 被洗浄物
33 超音波駆動電源
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The ultrasonic generator according to claim 4, wherein the disk-shaped ultrasonic transducer and the flat metal electrode are bonded with a conductive adhesive.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071204 |