JP2009106851A - 超音波振動子の特性検出装置を内蔵した超音波洗浄装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 周波数を選定する毎に、超音波振動子の捕捉された出力が最大となる周波数を選定するための時間が必要となり、その間に超音波振動子は適正でない周波数で駆動され、空炊きが生じる恐れがあるというという問題があった。
【解決手段】 ＣＰＵ５にメモリ６が接続され、ＣＰＵ５の出力にＤ／Ａコンバータ７が接続され、このＤ／Ａコンバータ７の出力側にＶＣＯ発振器８が接続され、ＶＣＯ発振器８に増幅器９が接続され、増幅器９の出力側に電圧／電流検出器１０が接続され、電圧・電流検出器１０に超音波振動子１１が接続されて、微少電圧及び電流が印可され、微少電圧及び電流から超音波振動子１１のインピーダンス特性が検出され、インピーダンス特性による電圧及び電流は小信号増幅器１２で増幅されてＡ／Ｄコンバータ１３でデジタル信号に変換されてＣＰＵ５に入力されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波振動子に微弱電流及び電圧で、周波数スキャンするようにした超音波振動子の特性検出装置を内蔵した超音波洗浄装置に関するものである。
従来、この種の超音波洗浄装置としては、図３に示すように、洗浄槽１の底部に超音波振動子２が装着され、この超音波振動子２に発振器３が接続され、洗浄槽１に洗浄液４が入れられたものが提案されている。
しかしながら、このように構成された従来の超音波洗浄装置では、超音波振動子２の特性によって発振器３の出力が決定されており、発振器３と超音波振動子２の組み合わせを変更すると、超音波振動子が破損したり、発振器３の出力が指摘性となり、さらに、超音波洗浄装置の洗浄槽１内に洗浄液４が無い場合は空炊きとなり、超音波振動子２が破損するという問題があつた。
特開平３−１１４８１号
解決しようとする問題点は、従来の超音波洗浄装置では、超音波振動子の特性によって発振器の出力が決定されており、発振器と超音波振動子の組み合わせを変更すると、超音波振動子が破損したり、発振器の出力が指摘性となり、さらに、超音波洗浄装置の洗浄槽内に洗浄液４が無い場合は空炊きとなり、超音波振動子が破損するという問題があった。
本発明では、メモリを接続したＣＰＵと、該ＣＰＵに接続された前記ＣＰＵのデジタル出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、該Ｄ／Ａコンバータの出力により微弱な出力により広範囲の周波数でスキャン発振する発振器と、該発振器の出力を電圧・電流検出回路を介して超音波振動子と、該超音波振動子に印可される電圧及び流れる電流を前記電圧・電流検出回路で検出し、該微少電圧及び電流を増幅する小信号増幅器と、該小信号増幅器の出力をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータとからなり、前記小信号増幅器の出力を前記ＣＰＵに入力して、前記超音波振動子の周波数及びインピーダンス特性を検出するものである。
本発明の超音波振動子の特性検出装置を内蔵した超音波洗浄装置では、微弱な出力により広範囲の周波数でスキャン発振する発振器から微弱な出力で超音波振動子の最適周波数特性を検出することにより、霧化装置を最適周波数で駆動し、又、超音波振動子の使用初めのインピーダンスに対して、使用状態の超音波振動子の急激なインピーダンスの変動から空焚きや超音波振動子の破損や断線等を検出することができるという利点がある。
本発明では、微弱な出力により広範囲の周波数でスキャン発振する発振器を使用して、超音波振動子のインピーダンスを検出し、使用状態の超音波振動子の急激なインピーダンスの変動から空焚きや超音波振動子の破損や断線等を検出するものである。
図１は本発明の実施例の超音波洗浄装置に内蔵する超音波振動子の特性検出装置のブロック図で、ＣＰＵ５にメモリ６が接続され、又、ＣＰＵ５の出力にＤ／Ａコンバータ７が接続され、このＤ／Ａコンバータ７の出力側にＶＣＯ発振器８が接続され、ＶＣＯ発振器８に増幅器９が接続され、増幅器９の出力側に電圧・電流検出器１０が接続され、この電圧・電流検出器１０に超音波振動子１１が接続されて、超音波振動子１１に微少電圧及び電流が印可され、この微少電圧及び電流から超音波振動子１１のインピーダンス特性が検出され、このインピーダンス特性による電圧及び電流は小信号増幅器１２で増幅されてＡ／Ｄコンバータ１３でデジタル信号に変換されてＣＰＵ５に入力され、又、増幅器９に出力制御器１４が接続され、ＣＰＵ５から出された信号によって出力制御器１４で増幅器９の増幅度が調整されるように接続され、点線で囲まれた装置によって発振器１５が構成され、さらに、ＣＰＵ５に表示装置１６が接続されている。
このように構成された本実施例の超音波振動子の特性検出装置では、ＣＰＵ５からの出力はＤ／Ａコンバータ７でデジタル電圧からアナログ電圧に変換され、このアナログ電圧でＶＣＯ発振器８の出力の周波数が変更され、ＣＰＵ５から出力制御器１４に出力が出されることによって、適宜増幅器９の増幅度が調整され、電圧・電流検出器１０を介して超音波振動子１１に順次周波数が変更された微少電圧及び電流が印可され、この微少電圧及び電流は小信号増幅器１２で増幅され、この増幅されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換器１３でデジタル信号に変換されてＣＰＵ５に入力され、ＣＰＵ５で微少電圧及び電流から超音波振動子１１のインピーダンスを算出し、共振周波数及び反共振周波数を見つけ、それを表示装置１６で表示し、そのインピーダンス特性から最適周波数を判断し、洗浄動作周波数とする。
本発明は、このようにＣＰＵ５の出力によってＶＣＯ発振器８からの周波数を順次変更して超音波振動子１１に入力することにより、超音波振動子１１に流れる微少電圧及び電流によって超音波振動子１１のインピーダンスを簡単に算出することができる。
図２は本発明の他の実施例の超音波洗浄装置に内蔵する超音波振動子の特性検出装置のブロック図で、５はＣＰＵ、６はメモリ、７はＤ／Ａコンバータ、８はＶＣＯ発振器、９は増幅器、１０は電圧・電流検出器、１１は超音波振動子、１２は小信号増幅器、１３はＡ／Ｄコンバータ、１４は出力制御器、１５は発振器、１６は表示装置で、これらの構成は上記実施例と同じであるので説明は省略するが、本実施例では、小信号増幅器１２の出力は予め設定された閾値を持つ比較器１７に入力され、比較器１７の出力はカウンタ１８でカウントされ、このカウンタ８のカウント値はＣＰＵ５に入力される。
このように構成された本実施例の超音波振動子の特性検出装置では、メモリ６に初めに検出した超音波振動子１１のインピーダンスを記憶しておき、小信号増幅器１２の出力を予め設定された閾値を持つ比較器１７に入力することにより、超音波振動子１１のインピーダンスの変化を比較器１７の閾値で検出し、超音波振動子１１の劣化を判定して表示装置１６で表示し、超音波振動子１１の超音波の発生能力の減衰を予告し、メンテナンスの時期がきたことを表示する。
このように、急激なインピーダンスの変動は、空焚きや超音波振動子１１の破
損及び断線等を生じるので、超音波振動子１１のインピーダンスの変化を本実施例の超音波振動子の特性検出装置で検出することにより、超音波振動子１１を最低限の劣化ですませ、破損に至らないようにする。
なお、上記実施例において、メモリ６で超音波振動子１１のインピーダンスの変化を記録し、初期値からの変化量を比較器１７の閾値で順次比較して、超音波振動子１１の劣化を判定し、超音波の出力能力の減衰を予告し、メンテナンス時期がきたことを知らせるようにしてもよい。
本発明の実施例の超音波洗浄装置に内蔵した超音波振動子の特性検出装置のブロック図である。 本発明の他の実施例の超音波洗浄装置に内蔵した超音波振動子の特性検出装置のブロック図である。 従来の超音波振動子の超音波洗浄装置の側面断面図である。
符号の説明
５ ＣＰＵ
６ メモリ
７ Ｄ／Ａコンバータ
８ ＶＣＯ発振器
９ 増幅器
１０ 電圧・電流検出器
１１ 超音波振動子
１２ 小信号増幅器
１３ Ａ／Ｄコンバータ
１４ 出力制御器
１５ 発振器
１６ 表示装置
１７ 比較器
１８ カウンタ

Claims (2)

  1. メモリを接続したＣＰＵと、該ＣＰＵに接続された前記ＣＰＵのデジタル出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、該Ｄ／Ａコンバータの微弱な出力により広範囲の周波数でスキャン発振する発振器と、該発振器の出力を電圧・電流検出回路を介して印可される超音波振動子と、該超音波振動子に印可される微少電圧及び電流を前記電圧・電流検出回路で検出し、該微少電圧及び電流を増幅する小信号増幅器と、該小信号増幅器の出力をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータとからなり、前記小信号増幅器の出力を前記ＣＰＵに入力して、前記超音波振動子の周波数及びインピーダンス特性を検出することをを特徴とする超音波振動子の特性検出装置を内蔵した超音波洗浄装置。
  2. 前記小信号検出器の出力を予め決められた閾値を持つ比較器に入力し、比較器の出力をカウンタでカウントすることにより、カウンタのカウント数により超音波振動子の劣化を決定することを特徴とする請求項１記載の超音波振動子の特性検出装置を内蔵した超音波洗浄装置。
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