JP2019058883A - Ultrasonic wave generator and vibration plate unit - Google Patents

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Abstract

To provide an ultrasonic wave generator which can reduce erosion which occurs in a vibration plate.SOLUTION: An ultrasonic wave generator 10 of the present invention comprises: a vibration plate 13; an ultrasonic vibrator 21; an ultrasonic wave oscillator 17 and a resonator 31. The vibration plate 13 has a radiation plane 15 which radiates ultrasonic wave, and a non-radiation plane 16 which is positioned on a side opposite to the radiation plane 15. The ultrasonic vibrator 21 is joined to plural sites on the non-radiation plane 16 in a scattered manner, and radiates ultrasonic wave. The ultrasonic wave oscillator 17 supplies high-frequency power for continuously vibrating the ultrasonic vibrator 21. The resonator 31 is joined at a position on the non-radiation plane 16, which is surrounded by plural ultrasonic vibrators 21. In the meantime, the ultrasonic vibrator 21 is a longitudinal vibration type vibrator which vibrates in a longitudinal n-th vibration mode. The resonator 31 is a resonator which resonates at a frequency same as the ultrasonic vibrator 21 and in the longitudinal vibration mode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、超音波振動子から超音波を照射する超音波発生装置、振動板ユニットに関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic wave generator that irradiates ultrasonic waves from an ultrasonic transducer, and a diaphragm unit.

従来、洗浄液中に超音波を照射することにより、被洗浄物の洗浄(超音波洗浄)を行う超音波洗浄装置が実用化されている(例えば、非特許文献1,2参照)。超音波洗浄は、超音波による物理的作用と洗浄液による化学的作用との組み合わせにより、複雑な形状をなす被洗浄物の細部にまで作用して効率良く洗浄できるため、精密機械部品、光学部品、液晶ディスプレイ、半導体等の製造には不可欠なものとなっている。   Conventionally, an ultrasonic cleaning device for cleaning an object to be cleaned (ultrasonic cleaning) by irradiating the cleaning solution with ultrasonic waves has been put to practical use (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2). Ultrasonic cleaning is a combination of the physical action by ultrasonic waves and the chemical action by the cleaning liquid, so that it can act on the details of the object to be cleaned having a complicated shape and can be efficiently cleaned. It is essential for the manufacture of liquid crystal displays, semiconductors and the like.

また、図12に示されるように、超音波洗浄装置100は、輻射板とも呼ばれる振動板101を備えている。振動板101は、多くの場合、洗浄槽102の底部を兼ねており、厚さ1〜3mm程度のステンレス板によって形成されている。そして、振動板101には、1本または複数本の超音波振動子103が接合されている。なお、超音波振動子103は、通常、単一の周波数で振動するため、複数の超音波振動子103を使用する場合には、共振周波数が揃った超音波振動子103を用いる必要がある。また、超音波振動子103は、エポキシ樹脂系等の接着剤やスタッドボルトなどを用いて振動板101の非放射面104に接合されている。そして、振動板101において非放射面104の反対側に位置する面が、超音波の放射面105となる。   Further, as shown in FIG. 12, the ultrasonic cleaning apparatus 100 is provided with a diaphragm 101 also called a radiation plate. In many cases, the diaphragm 101 also serves as the bottom of the cleaning tank 102, and is formed of a stainless steel plate having a thickness of about 1 to 3 mm. Then, one or more ultrasonic transducers 103 are joined to the diaphragm 101. In addition, since the ultrasonic transducer 103 usually vibrates at a single frequency, when using a plurality of ultrasonic transducers 103, it is necessary to use the ultrasonic transducer 103 having a uniform resonant frequency. In addition, the ultrasonic transducer 103 is bonded to the non-radiation surface 104 of the diaphragm 101 using an adhesive such as epoxy resin or a stud bolt. Then, the surface of the diaphragm 101 located on the opposite side of the non-emission surface 104 is the emission surface 105 of the ultrasonic wave.

さらに、洗浄槽102に対する振動板101の取付構造としては、洗浄槽タイプ、振動板タイプ、投げ込みタイプの3種類がある。洗浄槽タイプは、洗浄槽102の底板を振動板101としたものである(図12参照)。振動板タイプは、洗浄槽の一部に切込部を形成し、形成した切込部に対して振動板を挿し込んだ構造であり、振動板の交換が容易であるという利点を有する。投げ込みタイプは、水密構造のケースの内側に振動子を接合した構造を有しており、ケースをタンクに沈めるだけで使用できるという利点を有している。   Furthermore, as a mounting structure of the diaphragm 101 to the cleaning tank 102, there are three types of cleaning tank type, diaphragm type, and throwing type. In the cleaning tank type, the bottom plate of the cleaning tank 102 is the diaphragm 101 (see FIG. 12). The diaphragm type has a structure in which the cut portion is formed in a part of the cleaning tank and the diaphragm is inserted into the formed cut portion, and has the advantage that the diaphragm can be easily replaced. The throw-in type has a structure in which a vibrator is joined to the inside of a watertight case, and has the advantage that it can be used simply by sinking the case in a tank.

「超音波(日本音響学会編)」、コロナ社、2001年"Ultrasound (The Acoustical Society of Japan)", Corona, 2001 「超音波工学(日本電子機械工業会編)」、コロナ社、1993年"Ultrasonic engineering (Japan Electronic Machinery Industry Association)", Corona, 1993

ところで、例えば数10kHzの超音波を照射する超音波洗浄装置100では、洗浄液106中の超音波が引き起こすキャビテーションの強い衝撃波を利用して、被洗浄物107の洗浄が行われる。ところが、キャビテーションは、振動板101にダメージ(エロージョン108)を生じさせる原因になるため、エロージョン108が進行した際に振動板101に孔があいてしまい、洗浄液106が漏れる可能性がある。   By the way, in the ultrasonic cleaning apparatus 100 which irradiates an ultrasonic wave of several tens of kHz, for example, the to-be-cleaned object 107 is cleaned using a strong shock wave of cavitation caused by the ultrasonic wave in the cleaning solution 106. However, since cavitation causes damage (erosion 108) to the diaphragm 101, when the erosion 108 progresses, holes are formed in the diaphragm 101, and the cleaning liquid 106 may leak.

そこで、従来では、エロージョン108の発生を防止するため(または、エロージョン108の進行速度を遅らせるため)に、振動板101の放射面にハードクロムめっきを施す等の対策がとられている。しかしながら、超音波の出力が大きい場合には、ハードクロムめっきを施したとしても、短時間でエロージョン108が発生してしまうという問題がある。特に、振動板101に複数の超音波振動子103が接合され、隣接する超音波振動子103間の距離が大きくなる場合には、経験上、エロージョン108の進行が速くなる傾向にある。また、本来的には、振動板101に多数の超音波振動子103を敷き詰めることが望ましいが、コストの制約により、振動板101に超音波振動子103を散点的に配置して超音波振動子103の数を少なく抑えることが多い。このため、洗浄エリアが広くなると、隣接する超音波振動子103間の距離は必然的に大きくなる。なお、振動板101の一部の領域において、隣接する超音波振動子103間の距離を小さくすることも考えられるが、他の領域に、超音波振動子103が存在しない広い領域が生じることになるため、そのような広い領域の直上において超音波洗浄を行うことができないという問題がある。   Therefore, in the related art, in order to prevent the occurrence of the erosion 108 (or to delay the progress speed of the erosion 108), measures such as applying hard chromium plating to the radiation surface of the diaphragm 101 are taken. However, when the output of the ultrasonic wave is large, there is a problem that the erosion 108 occurs in a short time even if hard chromium plating is performed. In particular, when the plurality of ultrasonic transducers 103 are joined to the diaphragm 101 and the distance between the adjacent ultrasonic transducers 103 becomes large, the progress of the erosion 108 tends to be fast from experience. In addition, it is desirable to lay many ultrasonic transducers 103 on the diaphragm 101 in principle, but due to cost constraints, the ultrasonic transducers 103 are disposed on the diaphragm 101 in a scattered manner to perform ultrasonic vibration. The number of children 103 is often reduced. For this reason, when the cleaning area becomes wide, the distance between the adjacent ultrasonic transducers 103 inevitably becomes large. Although it is conceivable to reduce the distance between the adjacent ultrasonic transducers 103 in a partial region of the diaphragm 101, a large region in which the ultrasonic transducer 103 does not exist is generated in another region. As a result, there is a problem that ultrasonic cleaning can not be performed immediately above such a large area.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動板に発生するエロージョンを低減させることができる超音波発生装置及び振動板ユニットを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide an ultrasonic wave generator and a diaphragm unit capable of reducing the erosion generated in the diaphragm.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、超音波を放射する放射面、及び、前記放射面の反対側に位置する非放射面を有する振動板と、前記振動板の非放射面における複数箇所に散点的に接合され、前記超音波を照射する複数の超音波振動子と、前記超音波振動子を連続的に振動させる高周波電力を供給する超音波発振器と、前記振動板の非放射面において、複数の前記超音波振動子に取り囲まれた位置に接合される共振子とを備え、前記超音波振動子は、縦n次振動モードで振動する縦振動型の振動子であり、前記共振子は、前記超音波振動子と同じ周波数及び縦振動モードで共振する共振子であることを特徴とする超音波発生装置をその要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a vibrating plate having a radiation surface emitting ultrasonic waves and a non-radiation surface located on the opposite side of the radiation surface; A plurality of ultrasonic transducers which are joined at a plurality of points on a radiation surface in a scattered manner and which irradiates the ultrasonic waves; an ultrasonic oscillator which supplies high frequency power to continuously vibrate the ultrasonic transducers; And a resonator joined at a position surrounded by a plurality of the ultrasonic transducers on a non-radiating surface of the plate, the ultrasonic transducer vibrating in a longitudinal nth vibration mode. The ultrasonic wave generator according to the present invention is characterized in that the resonator is a resonator that resonates at the same frequency and longitudinal vibration mode as the ultrasonic vibrator.

従って、請求項1に記載の発明によると、振動板の非放射面における複数箇所に超音波振動子が接合され、かつ、非放射面において複数の超音波振動子に取り囲まれた位置に共振子が接合されている。その結果、振動板において超音波振動子や共振子が存在しない領域が少なくなる。また、各超音波振動子が非放射面において散点的に配置され、各超音波振動子に取り囲まれた位置に共振子が配置されるため、振動板において超音波振動子や共振子が存在しない領域もほぼ均等に位置するようになる。以上のことから、振動変位が大きな曲げ振動の発生が抑制されるとともに、振動板の振動分布が平坦化されて振動が強過ぎる部分がなくなるため、振動板に発生するエロージョンを低減させることができる。   Therefore, according to the invention as set forth in claim 1, the ultrasonic transducers are joined to a plurality of locations on the non-radiating surface of the diaphragm, and the resonators are located on the non-radiating surface surrounded by the plurality of ultrasonic transducers. Are joined. As a result, the area where the ultrasonic transducer and the resonator do not exist in the diaphragm is reduced. In addition, since each ultrasonic transducer is disposed as a scattered point on the non-radiating surface and the resonator is disposed at a position surrounded by each ultrasonic transducer, there are ultrasonic transducers and resonators in the diaphragm. The non-regions will be positioned approximately equally. From the above, generation of bending vibration with large vibration displacement is suppressed, and the vibration distribution of the diaphragm is flattened and there is no part where the vibration is too strong, so that the erosion generated in the diaphragm can be reduced. .

しかも、共振子が、振動板を介して超音波振動子に機械的に結合され、超音波振動子と同じ周波数及び縦振動モードで共振する共振子であるため、共振子は、超音波振動子の振動に伴って共振現象により振動するようになる。その結果、共振子が過度の質量負荷となって振動板の振動変位を抑制するという問題が生じにくくなるため、超音波発生装置を確実に機能させることができる。また、共振子は、単純構造であるため、複数の部品からなる超音波振動子よりも一般的に製造コストが低い。よって、振動板の面積を大きくした場合であっても、超音波振動子のみを多数個配置する代わりに、超音波振動子とは別に共振子を配置することにより、超音波発生装置を低コストで実現することができる。なお、共振子の形成材料としては、アルミニウムに加えて、ステンレス、鉄、銅などを挙げることができる。   Moreover, since the resonator is a resonator mechanically coupled to the ultrasonic transducer via the diaphragm and resonating at the same frequency and longitudinal vibration mode as the ultrasonic transducer, the resonator is an ultrasonic transducer. In accordance with the vibration of the vibration, the vibration phenomenon is caused by the resonance phenomenon. As a result, an excessive mass load of the resonator is less likely to cause a problem of suppressing the vibration displacement of the diaphragm, so that the ultrasonic wave generator can reliably function. In addition, since the resonator has a simple structure, its manufacturing cost is generally lower than that of an ultrasonic transducer composed of a plurality of parts. Therefore, even when the area of the diaphragm is increased, the cost of the ultrasonic wave generator can be reduced by arranging the resonator separately from the ultrasonic vibrator instead of arranging only a large number of ultrasonic vibrators. Can be realized by In addition to aluminum, stainless steel, iron, copper and the like can be mentioned as a material for forming the resonator.

請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記共振子は、前記非放射面と面接合する接合面を有し、前記共振子は、同共振子を取り囲む複数の前記超音波振動子から前記接合面の中心までの距離が互いに等しくなる位置に接合されることをその要旨とする。   The invention as set forth in claim 2 is characterized in that, in claim 1, the resonator has a joint surface in plane contact with the non-radiation surface, and the resonator includes a plurality of the ultrasonic transducers surrounding the resonator. The gist of the invention is that bonding is performed at positions where distances from the bonding surface to the center of the bonding surface are equal to each other.

従って、請求項2に記載の発明によると、振動板の非放射面上に超音波振動子及び共振子がより均等に配置されるため、振動板の振動分布がよりいっそう平坦化される。従って、振動板に発生するエロージョンをより確実に低減させることができる。   Therefore, according to the second aspect of the invention, since the ultrasonic transducers and the resonators are more evenly arranged on the non-radiating surface of the diaphragm, the vibration distribution of the diaphragm is further flattened. Therefore, the erosion generated on the diaphragm can be reduced more reliably.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、前記超音波振動子はボルト締めランジュバン型振動子であり、前記共振子は柱状をなしていることをその要旨とする。   The gist of the invention according to claim 3 is that in claim 1 or 2, the ultrasonic transducer is a bolt-clamped Langevin type transducer, and the resonator has a columnar shape.

従って、請求項3に記載の発明によると、複数の超音波振動子が同じランジュバン振動子で構成されるようになる。このため、超音波振動子の部品共通化を図ることができ、異なる種類の超音波振動子を用いる場合と比較して、装置コストを抑えることができる。なお、共振子の形状は、柱状であれば特に限定される訳ではなく、例えば、円柱状、四角柱状などを挙げることができる。   Therefore, according to the third aspect of the present invention, a plurality of ultrasonic transducers are configured by the same Langevin transducer. For this reason, it is possible to achieve commonality of parts of the ultrasonic transducer, and to reduce the apparatus cost as compared with the case of using different types of ultrasonic transducers. The shape of the resonator is not particularly limited as long as it has a columnar shape, and may be, for example, a cylindrical shape, a square columnar shape, or the like.

請求項4に記載の発明は、請求項3において、前記共振子は、接合端から自由端に亘って外径が等しくなっていることをその要旨とする。   The gist of the invention according to claim 4 is that in claim 3 the outer diameter of the resonator is equal from the junction end to the free end.

従って、請求項4に記載の発明によると、共振子が、接合端から自由端に亘って外径が等しい形状をなすため、共振子の形成が容易になる。その結果、共振子を低コストで形成することができ、ひいては、超音波発生装置を低コストで形成することができる。   Therefore, according to the fourth aspect of the present invention, since the resonators have the same outer diameter from the junction end to the free end, the resonators can be easily formed. As a result, the resonator can be formed at low cost, and thus the ultrasonic wave generator can be formed at low cost.

請求項5に記載の発明は、請求項3において、前記共振子は、接合端の外径に比べて自由端の外径が小さくなっていることをその要旨とする。   The gist of the fifth aspect of the present invention is that in the third aspect, the outer diameter of the free end of the resonator is smaller than the outer diameter of the junction end.

従って、請求項5に記載の発明によると、接合端から自由端に亘って外径が等しくなっている共振子を用いる場合と比較して、共振子を軽量化することができる。   Therefore, according to the fifth aspect of the present invention, the weight of the resonator can be reduced as compared with the case of using a resonator whose outer diameter is equal from the junction end to the free end.

請求項6に記載の発明は、請求項3において、前記共振子は、同共振子の長さ方向における中央部の外径が、接合端及び自由端における外径よりも小さく設定されていることをその要旨とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the third aspect, an outer diameter of a central portion in a longitudinal direction of the resonator is set smaller than an outer diameter at a junction end and a free end of the resonator. As its gist.

従って、請求項6に記載の発明によると、共振子の中央部の外径を、共振子の接合端及び自由端における外径よりも小さく設定することにより、接合端の断面寸法がλ/4以上(λ:縦振動波長)の大きい場合においても、端面の振動分布が一様な縦振動モードを得ることができる。即ち、接合端の断面寸法がλ/4以上になると、横方向の振動成分が発生し、共振子として機能するために必要な、端面の振動分布が一様な縦振動モードの維持が困難になってしまうが、請求項6に記載の発明では、断面寸法をある程度大きくしても問題はない。このような断面寸法が大きい共振子を振動板に接合した際に、振動板において超音波振動子や共振子が存在しない領域がよりいっそう少なくなる。換言すると、振動板に接合される超音波振動子と共振子の数を減らすことができる。   Therefore, according to the invention of claim 6, by setting the outer diameter of the central portion of the resonator to be smaller than the outer diameter at the bonding end and the free end of the resonator, the cross-sectional dimension of the bonding end is λ / 4. Even when the above (λ: longitudinal vibration wavelength) is large, it is possible to obtain a longitudinal vibration mode in which the vibration distribution of the end face is uniform. That is, when the cross-sectional dimension of the junction end is λ / 4 or more, a horizontal vibration component is generated, and it is difficult to maintain a longitudinal vibration mode with uniform vibration distribution on the end face necessary to function as a resonator. In the invention according to claim 6, there is no problem even if the cross-sectional dimension is increased to some extent. When a resonator having such a large cross-sectional dimension is joined to the diaphragm, the area in the diaphragm where the ultrasonic transducer and the resonator do not exist is further reduced. In other words, the number of ultrasonic transducers and resonators joined to the diaphragm can be reduced.

請求項7に記載の発明は、請求項3乃至6のいずれか1項において、前記共振子の長さは、前記共振子の外径よりも大きいことをその要旨とする。   The gist of the invention according to claim 7 is that, in any one of claims 3 to 6, the length of the resonator is larger than the outer diameter of the resonator.

従って、請求項7に記載の発明によると、超音波振動子及び共振子を容易にかつ確実に縦振動共振させることができるため、振動板を十分大きな振動パワーで効率良く振動させることができる。   Therefore, according to the seventh aspect of the present invention, the ultrasonic vibrator and the resonator can be resonated with each other easily and reliably for longitudinal vibration, so that the diaphragm can be efficiently vibrated with a sufficiently large vibration power.

請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項において、前記超音波発生装置は、処理槽の底部を構成する前記振動板に接合された前記超音波振動子から前記処理槽内の洗浄液に超音波を照射することにより、被洗浄物の表面を洗浄する超音波洗浄装置であることをその要旨とする。   In the invention according to claim 8, according to any one of claims 1 to 7, the ultrasonic wave generator comprises the ultrasonic transducer joined to the diaphragm which constitutes the bottom of the treatment vessel. The gist of the present invention is that the ultrasonic cleaning device cleans the surface of the object to be cleaned by irradiating the cleaning liquid in the tank with ultrasonic waves.

従って、請求項8に記載の発明によると、超音波振動子及び共振子が接合された振動板の振動分布が平坦化されるため、振動板の非放射面に設定された洗浄エリア内において、均一な洗浄を行うことができる。しかも、広い洗浄エリアを必要とするために振動板の面積を大きくした場合であっても、超音波振動子のみを多数個配置する代わりに、超音波振動子とは別に共振子を配置することにより、超音波発生装置を低コストで実現することができる。   Therefore, according to the invention as set forth in claim 8, since the vibration distribution of the diaphragm to which the ultrasonic transducer and the resonator are joined is flattened, within the cleaning area set on the non-radiation surface of the diaphragm, Uniform cleaning can be performed. Moreover, even if the area of the diaphragm is increased to require a large cleaning area, a resonator should be arranged separately from the ultrasonic transducers instead of arranging only a large number of ultrasonic transducers. Thus, the ultrasonic wave generator can be realized at low cost.

ここで、洗浄液としては、水系洗剤(水、純水、機能水、アルカリ系洗剤、中性洗剤、酸性洗剤)、準水系洗剤(炭化水素、グリコールエーテル、アルコールなどと水とを組み合わせた洗剤)、可燃性洗剤(アルコール系洗剤、脂肪族炭化水素系洗剤、グリコールエーテル系洗剤)、不燃性洗剤(フッ素系洗剤、塩素系洗剤、臭素系洗剤)などが用いられる。   Here, as the cleaning solution, water-based detergents (water, pure water, functional water, alkaline detergents, neutral detergents, acid detergents), semi-water-based detergents (detergents combining hydrocarbon, glycol ether, alcohol, etc. with water) Flammable detergents (alcohol detergents, aliphatic hydrocarbon detergents, glycol ether detergents), non-combustible detergents (fluorine detergents, chlorine detergents, bromine detergents) and the like are used.

請求項9に記載の発明は、超音波を放射する放射面、及び、前記放射面の反対側に位置する非放射面を有する振動板と、前記振動板の非放射面における複数箇所に散点的に接合され、前記超音波を照射する複数の超音波振動子と、前記振動板の非放射面において、複数の前記超音波振動子に取り囲まれた位置に接合される共振子とを備え、前記超音波振動子は、縦n次振動モードで振動する縦振動型の振動子であり、前記共振子は、前記超音波振動子と同じ周波数及び縦振動モードで共振する共振子であることを特徴とする振動板ユニットをその要旨とする。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a vibration plate having a radiation surface emitting ultrasonic waves and a non-radiation surface located on the opposite side of the radiation surface, and scattering points at a plurality of points on the non-radiation surface of the diaphragm. The plurality of ultrasonic transducers that are joined together and that radiate the ultrasonic wave, and the resonator that is joined at a position surrounded by the plurality of ultrasonic transducers on the non-radiating surface of the diaphragm; The ultrasonic transducer is a longitudinal vibration type transducer that vibrates in a longitudinal nth vibration mode, and the resonator is a resonator that resonates at the same frequency and longitudinal vibration mode as the ultrasonic transducer. The feature is the diaphragm unit as a feature.

従って、請求項9に記載の発明によると、振動板の非放射面における複数箇所に超音波振動子が接合され、かつ、非放射面において複数の超音波振動子に取り囲まれた位置に共振子が接合されている。その結果、隣接する超音波振動子と共振子との距離や、隣接する超音波振動子間の距離を小さくすることができるため、振動板において超音波振動子や共振子が存在しない領域が少なくなる。また、各超音波振動子が非放射面において散点的に配置され、各超音波振動子に取り囲まれた位置に共振子が配置されるため、振動板において超音波振動子や共振子が存在しない領域もほぼ均等に位置するようになる。以上のことから、振動変位が大きな曲げ振動の発生が抑制されるとともに、振動板の振動分布が平坦化されて振動が強過ぎる部分がなくなるため、振動板に発生するエロージョンを低減させることができる。   Therefore, according to the invention as set forth in claim 9, the ultrasonic transducers are joined to a plurality of locations on the non-radiating surface of the diaphragm, and the resonators are located on the non-radiating surface surrounded by the plurality of ultrasonic transducers. Are joined. As a result, the distance between the adjacent ultrasonic transducer and the resonator and the distance between the adjacent ultrasonic transducers can be reduced, so that the region where the ultrasonic transducer and the resonator do not exist in the diaphragm is small. Become. In addition, since each ultrasonic transducer is disposed as a scattered point on the non-radiating surface and the resonator is disposed at a position surrounded by each ultrasonic transducer, there are ultrasonic transducers and resonators in the diaphragm. The non-regions will be positioned approximately equally. From the above, generation of bending vibration with large vibration displacement is suppressed, and the vibration distribution of the diaphragm is flattened and there is no part where the vibration is too strong, so that the erosion generated in the diaphragm can be reduced. .

しかも、共振子が、振動板を介して超音波振動子に機械的に結合され、超音波振動子と同じ周波数及び縦振動モードで共振する共振子であるため、共振子は、超音波振動子の振動に伴って共振現象により振動するようになる。その結果、共振子が過度の質量負荷となって振動板の振動変位を抑制するという問題が生じにくくなるため、振動板ユニットを確実に機能させることができる。また、共振子は、単純構造であるため、複数の部品からなる超音波振動子よりも一般的に製造コストが低い。よって、振動板の面積を大きくした場合であっても、超音波振動子のみを多数個配置する代わりに、超音波振動子とは別に共振子を配置することにより、振動板ユニットを低コストで実現することができる。   Moreover, since the resonator is a resonator mechanically coupled to the ultrasonic transducer via the diaphragm and resonating at the same frequency and longitudinal vibration mode as the ultrasonic transducer, the resonator is an ultrasonic transducer. In accordance with the vibration of the vibration, the vibration phenomenon is caused by the resonance phenomenon. As a result, since the mass load of the resonator becomes excessive and the problem of suppressing the vibration displacement of the diaphragm hardly occurs, the diaphragm unit can be reliably functioned. In addition, since the resonator has a simple structure, its manufacturing cost is generally lower than that of an ultrasonic transducer composed of a plurality of parts. Therefore, even if the area of the diaphragm is increased, the diaphragm unit can be manufactured at low cost by arranging a resonator separately from the ultrasonic transducers instead of arranging a large number of ultrasonic transducers alone. It can be realized.

以上詳述したように、請求項1〜9に記載の発明によると、振動板に発生するエロージョンを低減させることができる超音波発生装置及び振動板ユニットを提供することができる。   As described above in detail, according to the inventions of claims 1 to 9, it is possible to provide an ultrasonic wave generator and a diaphragm unit capable of reducing the erosion generated in the diaphragm.

第1実施形態における超音波洗浄装置を示す概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram which shows the ultrasonic cleaning apparatus in 1st Embodiment. 超音波振動子及び共振棒の配置態様を示す平面図。The top view which shows the arrangement | positioning aspect of an ultrasonic transducer and a resonance stick. 振動板ユニットを示す斜視図。The perspective view which shows a diaphragm unit. 振動分布の解析結果と測定結果とを示す写真。The photograph which shows the analysis result and measurement result of vibration distribution. 洗浄評価に用いられる超音波洗浄装置を示す概略斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic perspective view which shows the ultrasonic cleaning apparatus used for washing | cleaning evaluation. 洗浄評価の結果を示す写真。Photograph showing the result of cleaning evaluation. 第2実施形態における超音波洗浄装置を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the ultrasonic cleaning apparatus in 2nd Embodiment. 第3実施形態における超音波洗浄装置を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the ultrasonic cleaning apparatus in 3rd Embodiment. 共振子を示す正面図。The front view which shows a resonator. 他の実施形態における超音波振動子及び共振棒の配置態様を示す平面図。The top view which shows the arrangement | positioning aspect of the ultrasonic transducer | vibrator and resonance rod in other embodiment. (a),(b)は、他の実施形態における共振棒を示す平面図。(A), (b) is a top view which shows the resonance rod in other embodiment. 従来技術における超音波洗浄装置を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the ultrasonic cleaning apparatus in a prior art.

[第1実施形態]
以下、本発明を超音波洗浄装置に具体化した第1実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in an ultrasonic cleaning apparatus will be described in detail based on the drawings.

図1〜図3に示されるように、超音波洗浄装置10(超音波発生装置)は、洗浄液W1を貯留する金属製の洗浄槽11(処理槽)と振動板ユニット12とを備えている。振動板ユニット12は、振動板13と、振動板13に接合される複数(本実施形態では7本)の超音波振動子21と、同じく振動板13に接合される複数(本実施形態では6本)の共振子31とを備えている。なお、本実施形態の超音波洗浄装置10は、各超音波振動子21から洗浄槽11内の洗浄液W1に超音波を照射することにより、洗浄槽11内に収容された被洗浄物14の表面を洗浄する装置である。   As shown in FIGS. 1 to 3, the ultrasonic cleaning apparatus 10 (ultrasonic generator) includes a metal cleaning tank 11 (processing tank) for storing the cleaning liquid W <b> 1 and a diaphragm unit 12. The diaphragm unit 12 includes a diaphragm 13, a plurality of (seven in this embodiment) ultrasonic transducers 21 joined to the diaphragm 13, and a plurality (six in this embodiment) similarly joined to the diaphragm 13. And the resonator 31). In addition, the ultrasonic cleaning apparatus 10 of this embodiment irradiates an ultrasonic wave to the washing | cleaning liquid W1 in the washing tank 11 from each ultrasonic transducer 21, The surface of the to-be-cleaned object 14 accommodated in the washing tank 11 Is an apparatus for cleaning the

また、振動板13は、洗浄槽11の底部を構成しており、縦220mm×横220mm×厚さ2.5mmの略矩形板状の金属板(本実施形態ではステンレス板)である。即ち、本実施形態の振動板13は、いわゆる洗浄槽タイプの振動板である。また、振動板13は、超音波を放射する放射面15、及び、放射面15の反対側に位置する非放射面16を有している。   The diaphragm 13 constitutes the bottom of the cleaning tank 11, and is a substantially rectangular plate-like metal plate (a stainless steel plate in the present embodiment) of 220 mm long × 220 mm wide × 2.5 mm thick. That is, the diaphragm 13 of the present embodiment is a so-called cleaning tank type diaphragm. The diaphragm 13 also has a radiation surface 15 for emitting ultrasonic waves and a non-radiation surface 16 located on the opposite side of the radiation surface 15.

図1〜図3に示されるように、各超音波振動子21は、超音波を照射するための振動子である。各超音波振動子21は、エポキシ樹脂系等の接着剤やスタッドボルトなどを用いて振動板13の非放射面16に接合されている。また、各超音波振動子21は、非放射面16における複数箇所(本実施形態では7箇所)に散点的に接合されている。詳述すると、各超音波振動子21は、非放射面16の中央部に配置される1本の中央部側振動子21a(図2,図3参照)と、中央部側振動子21aを取り囲む位置に配置される6本の外周側振動子21b(図2,図3参照)とによって構成されている。そして、各超音波振動子21は、6本の外周側振動子21bにより、正六角形状の振動子群(図2参照)を構成している。また、各超音波振動子21は、1本の中央部側振動子21aと、互いに隣接する一対の外周側振動子21bとにより、正三角形状の振動子群(図2参照)を構成している。なお、隣接する超音波振動子21間の距離L1(図2参照)は、全て65mmに設定されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, each ultrasonic transducer 21 is a transducer for emitting an ultrasonic wave. Each ultrasonic transducer 21 is bonded to the non-radiation surface 16 of the diaphragm 13 using an adhesive such as epoxy resin, a stud bolt, or the like. In addition, each ultrasonic transducer 21 is bonded to a plurality of locations (seven locations in the present embodiment) on the non-radiating surface 16 in a scattered manner. More specifically, each ultrasonic transducer 21 surrounds one central transducer 21 a (see FIGS. 2 and 3) disposed at the central portion of the non-radiating surface 16 and the central transducer 21 a. It is comprised by the six outer periphery side vibrators 21b (refer FIG. 2, FIG. 3) arrange | positioned in a position. And each ultrasonic transducer | vibrator 21 comprises the transducer group (refer FIG. 2) of a regular hexagon shape by six outer periphery side transducers 21b. In addition, each ultrasonic transducer 21 forms an equilateral triangular transducer group (see FIG. 2) by one central portion transducer 21a and a pair of outer circumferential transducers 21b adjacent to each other. There is. The distance L1 (see FIG. 2) between adjacent ultrasonic transducers 21 is all set to 65 mm.

図1〜図3に示されるように、各超音波振動子21は、非放射面16と面接合する接合面22、及び、接合面22の反対側に位置する非接合面23を有する柱状をなしており、アルミニウム合金やステンレス、圧電セラミックス材料等からなっている。また、超音波振動子21の外径(最大径)は45mmに設定され、超音波振動子21の高さ(長さ)は約80mmに設定されている。よって、超音波振動子21の長さは、超音波振動子21の外径よりも大きくなる。   As shown in FIGS. 1 to 3, each ultrasonic transducer 21 has a columnar shape having a bonding surface 22 to be surface-bonded to the non-emitting surface 16 and a non-bonding surface 23 located on the opposite side of the bonding surface 22. It is made of aluminum alloy, stainless steel, piezoelectric ceramic material or the like. Further, the outer diameter (maximum diameter) of the ultrasonic transducer 21 is set to 45 mm, and the height (length) of the ultrasonic transducer 21 is set to about 80 mm. Therefore, the length of the ultrasonic transducer 21 is larger than the outer diameter of the ultrasonic transducer 21.

本実施形態では、各超音波振動子21として、軸方向の縦振動成分が1/4波長で共振する縦1次振動モード(共振周波数28kHz)を有する縦振動型のボルト締めランジュバン型振動子が用いられている。各超音波振動子21は、互いに同じ周波数で振動する振動子である。なお、各超音波振動子21としては、ボルト締めランジュバン型振動子以外に、ソリッドタイプの圧電セラミックス振動子や磁歪振動子などを用いてもよい。   In this embodiment, as each ultrasonic transducer 21, a longitudinally-vibrating bolt-clamped Langevin vibrator having a longitudinal primary vibration mode (resonance frequency 28 kHz) in which a longitudinal vibration component in the axial direction resonates at 1⁄4 wavelength is used. It is used. The ultrasonic transducers 21 vibrate at the same frequency. As each ultrasonic transducer 21, a solid type piezoelectric ceramic transducer, a magnetostrictive transducer, or the like may be used other than the bolted Langevin type transducer.

また、図1に示されるように、各超音波振動子21には超音波発振器17が接続されている。超音波発振器17は、各超音波振動子21を連続的に振動させる高周波電力を供給する。この高周波電力によって各超音波振動子21が駆動され、各超音波振動子21により、28kHzの超音波が洗浄槽11内の洗浄液W1に照射される。なお、本実施形態の超音波の出力は350Wである。   Further, as shown in FIG. 1, an ultrasonic oscillator 17 is connected to each ultrasonic transducer 21. The ultrasonic oscillator 17 supplies high frequency power to continuously vibrate the ultrasonic transducers 21. The ultrasonic transducers 21 are driven by the high frequency power, and ultrasonic waves of 28 kHz are applied to the cleaning liquid W1 in the cleaning tank 11 by the ultrasonic transducers 21. In addition, the output of the ultrasonic wave of this embodiment is 350W.

図1〜図3に示されるように、各共振子31は、エポキシ樹脂系等の接着剤やスタッドボルトなどを用いて振動板13の非放射面16に接合されている。また、各共振子31は、非放射面16において、複数の超音波振動子21に取り囲まれた位置に接合されている。詳述すると、各共振子31は、1本の中央部側振動子21a(図2,図3参照)と互いに隣接する一対の外周側振動子21b(図2,図3参照)とに取り囲まれた位置にそれぞれ配置されている。また、図2に示されるように、共振子31は、同共振子31を取り囲む3つの超音波振動子21(具体的には、1本の中央部側振動子21aと、互いに隣接する一対の外周側振動子21b)の軸心O1から接合面32の中心O2までの距離が互いに等しくなる位置に接合されている。換言すると、共振子31は、1本の中央部側振動子21aと互いに隣接する一対の外周側振動子21bとによって構成された正三角形の重心となる位置に配置されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, each resonator 31 is bonded to the non-radiation surface 16 of the diaphragm 13 using an adhesive such as epoxy resin or a stud bolt. Further, each resonator 31 is joined at a position surrounded by the plurality of ultrasonic transducers 21 on the non-radiating surface 16. More specifically, each of the resonators 31 is surrounded by one center-side oscillator 21a (see FIGS. 2 and 3) and a pair of outer-peripheral oscillators 21b (see FIGS. 2 and 3) adjacent to each other. Are arranged at different positions. Further, as shown in FIG. 2, the resonator 31 includes three ultrasonic transducers 21 surrounding the same resonator 31 (specifically, one central-portion-side transducer 21 a and a pair of members adjacent to each other). It joins to the position where the distance from the axial center O1 of outer periphery side vibrator | oscillator 21b) to the center O2 of the joint surface 32 becomes mutually equal. In other words, the resonator 31 is disposed at the position of the center of gravity of an equilateral triangle formed of one center-portion-side transducer 21 a and a pair of outer-peripheral-side transducers 21 b adjacent to each other.

図1〜図3に示されるように、各共振子31は、非放射面16と面接合する接合面32、及び、接合面32の反対側に位置する非接合面33を有する円柱状をなしている。また、共振子31は、超音波振動子21の形成材料(アルミニウム合金やステンレス、圧電セラミックス材料等)よりも軽い材料であるアルミニウムによって形成されている。さらに、共振子31は、断面円形状をなしており、接合端34から自由端35に亘って外径(本実施形態では25mm)が等しくなっている。よって、共振子31の接合面32及び非接合面33の外径は、25mmであり、超音波振動子21の接合面22の外径(45mm)よりも小さくなっている。さらに、共振子31の接合面32及び非接合面33の面積も、超音波振動子21の接合面22の面積よりも小さくなる。また、共振子31の高さ(長さ)は、89mmに設定されている。以上のことから、共振子31の長さは、共振子31の外径よりも大きくなっている。また、共振子31の体積は、超音波振動子21の体積よりも小さくなっている。しかも、共振子31の重量は、超音波振動子21の重量よりも軽くなっている。なお、本実施形態の共振子31は、超音波振動子21と同じ周波数(28kHz)及び縦振動モードで共振する共振子である。   As shown in FIGS. 1 to 3, each resonator 31 has a cylindrical shape having a bonding surface 32 in surface contact with the non-radiating surface 16 and a non-bonding surface 33 located on the opposite side of the bonding surface 32. ing. Further, the resonator 31 is formed of aluminum, which is a material lighter than the forming material of the ultrasonic transducer 21 (aluminum alloy, stainless steel, piezoelectric ceramic material, etc.). Furthermore, the resonator 31 has a circular cross-sectional shape, and the outer diameter (25 mm in the present embodiment) is equal from the junction end 34 to the free end 35. Accordingly, the outer diameter of the bonding surface 32 and the non-bonding surface 33 of the resonator 31 is 25 mm, which is smaller than the outer diameter (45 mm) of the bonding surface 22 of the ultrasonic transducer 21. Furthermore, the areas of the bonding surface 32 and the non-bonding surface 33 of the resonator 31 are also smaller than the area of the bonding surface 22 of the ultrasonic transducer 21. The height (length) of the resonator 31 is set to 89 mm. From the above, the length of the resonator 31 is larger than the outer diameter of the resonator 31. Further, the volume of the resonator 31 is smaller than the volume of the ultrasonic transducer 21. Moreover, the weight of the resonator 31 is smaller than the weight of the ultrasonic transducer 21. The resonator 31 of the present embodiment is a resonator that resonates at the same frequency (28 kHz) as that of the ultrasonic transducer 21 and in the longitudinal vibration mode.

次に、本実施形態の超音波洗浄装置10の動作について説明する。   Next, the operation of the ultrasonic cleaning device 10 of the present embodiment will be described.

まず、超音波洗浄装置10を駆動して、超音波発振器17から複数の超音波振動子21に高周波電力を供給し、各超音波振動子21を連続的に振動させる。その結果、超音波振動子21から洗浄液W1中に超音波が照射される。このとき、超音波の照射に伴って洗浄液W1中にキャビテーションが発生するが、そのキャビテーションの破裂の衝撃によって被洗浄物14が洗浄される。   First, the ultrasonic cleaning apparatus 10 is driven, and high frequency power is supplied from the ultrasonic oscillator 17 to the plurality of ultrasonic transducers 21 to vibrate each ultrasonic transducer 21 continuously. As a result, ultrasonic waves are irradiated from the ultrasonic transducer 21 into the cleaning liquid W1. At this time, cavitation occurs in the cleaning liquid W1 with the irradiation of the ultrasonic wave, but the object 14 is cleaned by the impact of the cavitation burst.

次に、振動板ユニットの評価方法及びその結果を説明する。   Next, a method of evaluating the diaphragm unit and the result thereof will be described.

まず、測定用サンプルを次のように準備した。本実施形態の振動板ユニット12と同じ振動板ユニットを準備し、これを実施例(図4,図6の「共振棒付き」参照)とした。また、本実施形態の振動板ユニット12から共振棒31を省略した振動板ユニットを準備し、これを比較例(図4,図6の「従来」参照)とした。   First, measurement samples were prepared as follows. The same diaphragm unit as the diaphragm unit 12 of the present embodiment was prepared, and this was taken as an example (see “with a resonance rod” in FIGS. 4 and 6). Moreover, the diaphragm unit which abbreviate | omitted the resonance rod 31 from the diaphragm unit 12 of this embodiment was prepared, and this was made into the comparative example (refer the "conventional" of FIG. 4, FIG. 6).

次に、従来周知の有限要素法解析により、各測定用サンプル(実施例、比較例)の振動板ユニットが有する振動板の振動分布を解析した。また、従来周知の測定装置を用いて、各測定用サンプルの振動分布を実際に測定した。以上の結果(解析結果及び測定結果)を図4に示す。   Next, the vibration distribution of the diaphragm of the diaphragm unit of each of the measurement samples (examples and comparative examples) was analyzed by the conventionally known finite element method analysis. The vibration distribution of each measurement sample was actually measured using a conventionally known measurement device. The above results (analysis results and measurement results) are shown in FIG.

また、各測定用サンプル(実施例、比較例)の振動板ユニットを用いて超音波洗浄装置41(図5参照)を製作し、製作した超音波洗浄装置41を用いて被洗浄物42の洗浄を行った。具体的に言うと、まず、洗浄槽43内に洗浄液44を貯留した後、洗浄槽43内に被洗浄物42を収容した。ここでは、洗浄液44として常温(20℃)の水道水を用い、被洗浄物42として、汚れ(具体的には、着色粉末)を付着させた縦170mm×横170mmのアルミニウム板を用いた。次に、振動板ユニットの超音波振動子45から洗浄液44に対して周波数26kHz、出力50Wの超音波を照射し、洗浄液44中の被洗浄物42を20秒間洗浄した。そして、各測定用サンプルに対して、汚れの除去率(洗浄除去率)を算出した(洗浄評価)。以上の結果を図6に示す。   Further, the ultrasonic cleaning device 41 (see FIG. 5) is manufactured using the diaphragm unit of each measurement sample (example and comparative example), and the object to be cleaned 42 is cleaned using the manufactured ultrasonic cleaning device 41. Did. Specifically, first, after the cleaning liquid 44 was stored in the cleaning tank 43, the object to be cleaned 42 was accommodated in the cleaning tank 43. Here, a tap water of normal temperature (20 ° C.) was used as the cleaning liquid 44, and an aluminum plate of 170 mm in length × 170 mm in width, to which dirt (specifically, colored powder) was attached, was used as the cleaning object 42. Next, ultrasonic waves of a frequency of 26 kHz and an output of 50 W were applied to the cleaning liquid 44 from the ultrasonic transducer 45 of the diaphragm unit, and the object 42 in the cleaning liquid 44 was cleaned for 20 seconds. Then, with respect to each measurement sample, the removal rate of dirt (washing removal rate) was calculated (washing evaluation). The above results are shown in FIG.

その結果、共振棒を有しない比較例では、解析結果及び測定結果の両方において、振動板の特定領域(図4において破線で囲まれた部分)の振動分布にムラが生じることが確認された。一方、共振棒を有する実施例では、解析結果及び測定結果のどちらにおいても、特定領域の振動分布にムラが生じないこと、換言すると、振動分布が平坦化されることが確認された。   As a result, it was confirmed that in the comparative example having no resonance rod, unevenness occurs in the vibration distribution of a specific region (a portion surrounded by a broken line in FIG. 4) in both the analysis result and the measurement result. On the other hand, in the embodiment having the resonance rod, it was confirmed that the vibration distribution in the specific region is not uneven in any of the analysis result and the measurement result, in other words, the vibration distribution is flattened.

また、比較例では、洗浄除去率が42%に過ぎないことが確認された。一方、実施例では、洗浄除去率が76%に達することが確認された。即ち、共振棒を有する実施例の洗浄除去率は、共振棒を有しない比較例の洗浄除去率の約1.8倍となることが確認された。   Moreover, in the comparative example, it was confirmed that the cleaning removal rate was only 42%. On the other hand, in the example, it was confirmed that the cleaning removal rate reached 76%. That is, it was confirmed that the cleaning removal rate of the embodiment having the resonance rod is about 1.8 times the cleaning removal ratio of the comparative example having no resonance rod.

以上のことから、振動板に対して超音波振動子及び共振子の両方を接合すれば、振動板の振動分布が平坦化されるとともに、汚れの除去率が向上するため、エロージョン108(図12参照)が発生しにくく、洗浄効率が高くなることが証明された。   From the above, when both the ultrasonic transducer and the resonator are joined to the diaphragm, the vibration distribution of the diaphragm is flattened and the dirt removal rate is improved. It has been proved that the cleaning efficiency is high.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施形態の超音波洗浄装置10では、振動板13の非放射面16における複数箇所に超音波振動子21が接合され、かつ、非放射面16において複数の超音波振動子21に取り囲まれた位置に共振子31が接合されている。その結果、振動板13において超音波振動子21や共振子31が存在しない領域が少なくなる。また、各超音波振動子21が非放射面16において散点的に配置され、各超音波振動子21に取り囲まれた位置に共振子31が配置されるため、振動板13において超音波振動子21や共振子31が存在しない領域もほぼ均等に位置するようになる。以上のことから、振動変位が大きな曲げ振動の発生が抑制されるとともに、振動板13の振動分布が平坦化されて振動が強過ぎる部分がなくなるため、振動板13に発生するエロージョンを低減させることができる。ゆえに、エロージョンに起因する振動板13の摩耗が低減されるため、振動板13の長寿命化を図ることができる。   (1) In the ultrasonic cleaning apparatus 10 according to the present embodiment, the ultrasonic transducers 21 are joined to a plurality of locations on the non-radiation surface 16 of the diaphragm 13, and to the plurality of ultrasonic transducers 21 on the non-radiation surface 16. The resonator 31 is joined to the enclosed position. As a result, the area where the ultrasonic transducer 21 and the resonator 31 do not exist in the diaphragm 13 is reduced. In addition, since each ultrasonic transducer 21 is disposed at a non-radiating surface 16 as a scattered point and the resonator 31 is disposed at a position surrounded by each ultrasonic transducer 21, the ultrasonic transducer in the diaphragm 13 is The regions where 21 and the resonators 31 do not exist are also positioned approximately equally. From the above, generation of bending vibration with large vibration displacement is suppressed, and the vibration distribution of the diaphragm 13 is flattened and there is no part where the vibration is too strong. Therefore, the erosion generated in the diaphragm 13 is reduced. Can. Therefore, since the wear of the diaphragm 13 due to the erosion is reduced, the life of the diaphragm 13 can be extended.

しかも、共振子31が、振動板13を介して超音波振動子21に機械的に結合され、超音波振動子21と同じ周波数及び縦振動モードで共振する共振子であるため、共振子31は、超音波振動子21の振動に伴って共振現象により振動するようになる。その結果、共振子31が過度の質量負荷となって振動板13の振動変位を抑制するという問題が生じにくくなるため、超音波洗浄装置10を確実に機能させることができる。また、共振子31は、アルミニウムを加工するだけで得られる金属加工部品であるため、複数の部品からなる超音波振動子21よりも製造コストが低い。よって、振動板13の面積を大きくした場合であっても、超音波振動子21のみを多数個配置する代わりに、超音波振動子21とは別に共振子31を配置することにより、超音波洗浄装置10を低コストで実現することができる。   Moreover, since the resonator 31 is mechanically coupled to the ultrasonic transducer 21 via the diaphragm 13 and resonates at the same frequency and longitudinal vibration mode as the ultrasonic transducer 21, the resonator 31 is As the ultrasonic transducer 21 vibrates, it vibrates due to the resonance phenomenon. As a result, since the mass load of the resonator 31 becomes excessive and the problem of suppressing the vibration displacement of the diaphragm 13 hardly occurs, the ultrasonic cleaning apparatus 10 can be reliably functioned. Moreover, since the resonator 31 is a metal-processed part obtained by only processing aluminum, its manufacturing cost is lower than that of the ultrasonic transducer 21 made of a plurality of parts. Therefore, even when the area of the diaphragm 13 is increased, ultrasonic cleaning can be performed by arranging the resonator 31 separately from the ultrasonic vibrator 21 instead of arranging a large number of ultrasonic vibrators 21 alone. The device 10 can be realized at low cost.

(2)本実施形態では、振動板13に対して、超音波振動子21だけでなく共振棒31も接合している。その結果、振動板13の振動分布が平坦化されるため、洗浄槽11において、超音波を均一かつ広範囲で発生させることができ、それに伴いキャビテーションをムラなく発生させることができるため、洗浄効率を高めることができる。また、本実施形態の超音波洗浄装置10を用いれば、被洗浄物14の洗浄を短時間で行うことができるので、その消費電力を抑えることができる。さらに、超音波洗浄装置10を用いれば、強力な洗浄効果を得ることができるため、洗浄液W1に含まれる洗浄剤の使用量を削減することができる。特に、洗浄液W1として洗浄剤を含まない洗浄水を使用した場合、洗浄剤の費用やその廃棄費用などのランニングコストを抑えることができ、環境負荷も低減させることができる。また、この場合、洗浄剤の使用が好ましくない食品や医療品などの洗浄に適用することができる。   (2) In the present embodiment, not only the ultrasonic transducer 21 but also the resonance rod 31 is joined to the vibrating plate 13. As a result, the vibration distribution of the diaphragm 13 is flattened, so that ultrasonic waves can be generated uniformly and in a wide range in the cleaning tank 11, and accordingly cavitation can be generated uniformly, so that the cleaning efficiency can be improved. It can be enhanced. Further, if the ultrasonic cleaning apparatus 10 according to the present embodiment is used, the object to be cleaned 14 can be cleaned in a short time, so that the power consumption can be suppressed. Furthermore, if the ultrasonic cleaning apparatus 10 is used, a strong cleaning effect can be obtained, so the amount of cleaning agent contained in the cleaning solution W1 can be reduced. In particular, when washing water containing no washing agent is used as the washing liquid W1, running costs such as the cost of the washing agent and its disposal cost can be suppressed, and the environmental load can also be reduced. Further, in this case, the present invention can be applied to the cleaning of food, medical products and the like where the use of the cleaning agent is not preferable.

(3)本実施形態では、共振子31が、接合端34から自由端35に亘って外径が等しい形状をなすため、共振子31の形成が容易になる。その結果、共振子31を低コストで形成することができ、ひいては、超音波洗浄装置10を低コストで形成することができる。   (3) In the present embodiment, since the resonators 31 have the same outer diameter from the junction end 34 to the free end 35, the formation of the resonators 31 is facilitated. As a result, the resonator 31 can be formed at low cost, and consequently, the ultrasonic cleaning apparatus 10 can be formed at low cost.

[第2実施形態]
以下、本発明を具体化した第2実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、前記第1実施形態と相違する部分を中心に説明する。本実施形態では、共振子の構造が前記第1実施形態とは異なっている。
Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described based on the drawings. Here, parts different from the first embodiment will be mainly described. In the present embodiment, the structure of the resonator is different from that of the first embodiment.

詳述すると、図7に示されるように、本実施形態の共振子51は、振動板13の非放射面16と面接合する接合面52、及び、接合面52の反対側に位置する非接合面53を有する柱状をなしている。また、共振子51は、断面円形状をなしており、接合端54から自由端55に行くに従って外径が小さくなるテーパ状をなしている。なお、共振子51の接合端54における外径は45mmであり、共振子51の自由端55における外径は10mmとなっている。   More specifically, as shown in FIG. 7, the resonator 51 of the present embodiment includes a bonding surface 52 in surface bonding with the non-radiation surface 16 of the diaphragm 13, and a non-bonding on the opposite side of the bonding surface 52. It has a columnar shape having a surface 53. Further, the resonator 51 has a circular cross-sectional shape, and has a tapered shape in which the outer diameter decreases as going from the junction end 54 to the free end 55. The outer diameter of the joint end 54 of the resonator 51 is 45 mm, and the outer diameter of the free end 55 of the resonator 51 is 10 mm.

従って、本実施形態によれば、共振子51が、接合端54から自由端55に行くに従って外径が小さくなっているため、接合端34から自由端35に亘って外径が等しくなっている上記第1実施形態の共振子31を用いる場合と比較して、共振子51を軽量化することができる。従って、共振子51の接合端54の外径を大きくして広い面積で接合する場合に有効である。   Therefore, according to the present embodiment, the outer diameter of the resonator 51 decreases from the joint end 54 to the free end 55, so the outer diameter is equal from the joint end 34 to the free end 35. The weight of the resonator 51 can be reduced as compared with the case of using the resonator 31 of the first embodiment. Therefore, it is effective in the case of enlarging the outer diameter of the junction end 54 of the resonator 51 and joining in a wide area.

[第3実施形態]
以下、本発明を具体化した第3実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、前記第1実施形態と相違する部分を中心に説明する。本実施形態では、共振子の構造が前記第1実施形態とは異なっている。
Third Embodiment
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described based on the drawings. Here, parts different from the first embodiment will be mainly described. In the present embodiment, the structure of the resonator is different from that of the first embodiment.

詳述すると、図8,図9に示されるように、本実施形態の共振子61は、振動板13の非放射面16と面接合する接合面62、及び、接合面62の反対側に位置する非接合面63を有する柱状をなしている。また、共振子61は、断面円形状をなしており、共振子61の長さ方向における中央部の外径A1が、接合端64における外径A2及び自由端65における外径A3よりも小さく設定されている。なお、共振子61の接合端64における外径A2と自由端65における外径A3は70mmであり、共振子61の中央部の外径A1は56mmとなっている。即ち、接合端64における外径A2及び自由端65における外径A3は、互いに等しくなっている。また、共振子61は、正面視で円弧状の側面を有する形状をなしている。即ち、共振子61は、くびれを有するいわゆる鼓状をなしている。   More specifically, as shown in FIG. 8 and FIG. 9, the resonator 61 of this embodiment is located on the opposite side of the bonding surface 62 to be surface-bonded to the non-radiation surface 16 of the diaphragm 13 and the bonding surface 62. It has a columnar shape having a non-joining surface 63. Further, the resonator 61 has a circular cross section, and the outer diameter A1 of the central portion in the longitudinal direction of the resonator 61 is set smaller than the outer diameter A2 at the joint end 64 and the outer diameter A3 at the free end 65 It is done. The outer diameter A2 at the joint end 64 of the resonator 61 and the outer diameter A3 at the free end 65 are 70 mm, and the outer diameter A1 at the central portion of the resonator 61 is 56 mm. That is, the outer diameter A2 at the joint end 64 and the outer diameter A3 at the free end 65 are equal to each other. In addition, the resonator 61 has a shape having an arc-shaped side surface in a front view. That is, the resonator 61 has a so-called heart shape having a constriction.

従って、本実施形態によれば、共振子61の中央部の外径A1を、接合端64における外径A2や自由端65における外径A3よりも小さく設定することにより、接合端64の断面寸法がλ/4以上(λ:縦振動波長、28kHzの場合λ≒45mm)の大きい場合においても、端面の振動分布が一様な縦振動モードを得ることができる。即ち、接合端64の断面寸法がλ/4以上になると、横方向の振動成分が発生し、共振子61として機能するために必要な、端面の振動分布が一様な縦振動モードの維持が困難になってしまうが、本実施形態では、断面寸法をある程度大きくしても問題はない。その結果、共振子61の接合面62が大きくなるため、共振子61を振動板13に接合した際に、振動板13において超音波振動子21や共振子61が存在しない領域が確実に少なくなる。換言すると、振動板13に接合される超音波振動子21と共振子61の数を減らすことができる。また、振動板13と共振子61との接合面積が前記第1実施形態及び前記第2実施形態よりも大きいため、振動板13の振動分布をより均等にすることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the cross-sectional dimension of the joint end 64 is set by setting the outer diameter A1 of the central portion of the resonator 61 to be smaller than the outer diameter A2 at the joint end 64 and the outer diameter A3 at the free end 65. Even in the case where λ is λ / 4 or more (λ: longitudinal vibration wavelength, λ 場合 45 mm in the case of 28 kHz), it is possible to obtain a longitudinal vibration mode in which the vibration distribution of the end face is uniform. That is, when the cross-sectional dimension of the joint end 64 is λ / 4 or more, a vibration component in the lateral direction is generated, and the longitudinal vibration mode with uniform vibration distribution on the end face necessary to function as the resonator 61 can be maintained. Although this becomes difficult, in the present embodiment, there is no problem even if the cross-sectional dimension is increased to some extent. As a result, since the bonding surface 62 of the resonator 61 becomes large, when the resonator 61 is bonded to the diaphragm 13, the area where the ultrasonic transducer 21 and the resonator 61 do not exist in the diaphragm 13 is surely reduced. . In other words, the number of ultrasonic transducers 21 and resonators 61 joined to the diaphragm 13 can be reduced. Further, since the bonding area between the diaphragm 13 and the resonator 61 is larger than those in the first and second embodiments, the vibration distribution of the diaphragm 13 can be made more even.

なお、上記各実施形態を以下のように変更してもよい。   The above embodiments may be modified as follows.

・上記各実施形態において、振動板13に接合される超音波振動子21及び共振子31,51,61の配置態様を変更してもよい。例えば、図10に示されるように、振動板71の非放射面72に複数(ここでは9本)の超音波振動子73をアレイ状に配置し、4本の超音波振動子73に取り囲まれた位置にそれぞれ共振子74を配置してもよい。   In each of the above embodiments, the arrangement of the ultrasonic transducers 21 and the resonators 31, 51, 61 bonded to the diaphragm 13 may be changed. For example, as shown in FIG. 10, a plurality of (in this case, nine) ultrasonic transducers 73 are arranged in an array on the non-radiating surface 72 of the diaphragm 71 and surrounded by four ultrasonic transducers 73. The resonators 74 may be disposed at the respective positions.

・上記各実施形態において、共振子の形状を適宜変更してもよい。例えば、図11(a)に示されるように、共振子81は断面略Y字状をなしていてもよいし、図11(b)に示されるように、共振子82は断面円環状をなしていてもよい。   In each of the above embodiments, the shape of the resonator may be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 11 (a), the resonator 81 may have a substantially Y-shaped cross section, and as shown in FIG. 11 (b), the resonator 82 has an annular cross section. It may be

・上記各実施形態の超音波洗浄装置10は、1種類の超音波振動子21のみを備えていたが、複数種類の超音波振動子を備えていてもよい。例えば、超音波振動子は、第1の周波数(例えば28kHz)で振動する第1の超音波振動子と、第2の周波数(例えば75kHz)で振動する第2の超音波振動子とからなっていてもよい。なお、共振子31,51,61は、第1の周波数のみで共振可能となっていてもよいし、第2の周波数のみで共振可能となっていてもよいし、第1の周波数及び第2の周波数の両方で共振可能となっていてもよい。   -Although the ultrasonic cleaning apparatus 10 of said each embodiment was equipped only with the ultrasonic transducer 21 of 1 type, you may be equipped with the ultrasonic transducer of multiple types. For example, the ultrasonic transducer comprises a first ultrasonic transducer vibrating at a first frequency (for example 28 kHz) and a second ultrasonic transducer vibrating at a second frequency (for example 75 kHz) May be The resonators 31, 51, 61 may be capable of resonating at only the first frequency, may be capable of resonating at only the second frequency, or may be capable of resonating at the first frequency and the second frequency. It may be possible to resonate at both frequencies.

このようにした場合、周波数が異なる2種類の超音波を用いることによって、より効率良くキャビテーションが発生し、洗浄液W1中に気泡がより効率良く発生するため、振動板13でのエロージョンの発生を抑えつつ、洗浄効率を十分に高めることができる。また、被洗浄物14の洗浄を短時間で行うことができるため、超音波洗浄装置10の消費電力を抑えることができる。   In this case, cavitation occurs more efficiently by using two types of ultrasonic waves having different frequencies, and bubbles are more efficiently generated in the cleaning liquid W1, so the occurrence of erosion on the diaphragm 13 is suppressed. At the same time, the cleaning efficiency can be sufficiently enhanced. Further, since the object to be cleaned 14 can be cleaned in a short time, power consumption of the ultrasonic cleaning apparatus 10 can be suppressed.

・上記第1実施形態の超音波洗浄装置10では、共振子31の体積が、超音波振動子21の体積よりも小さくなっていた。しかし、共振子31の体積は、超音波振動子21の体積と等しくてもよいし、超音波振動子21の体積よりも大きくてもよい。   In the ultrasonic cleaning device 10 according to the first embodiment, the volume of the resonator 31 is smaller than the volume of the ultrasonic transducer 21. However, the volume of the resonator 31 may be equal to the volume of the ultrasonic transducer 21 or may be larger than the volume of the ultrasonic transducer 21.

・上記第1実施形態の超音波洗浄装置10では、共振子31の重量が、超音波振動子21の重量よりも軽くなっていた。しかし、共振子31の重量は、超音波振動子21の重量と等しくてもよいし、超音波振動子21の重量よりも重くてもよい。   In the ultrasonic cleaning apparatus 10 according to the first embodiment, the weight of the resonator 31 is smaller than the weight of the ultrasonic transducer 21. However, the weight of the resonator 31 may be equal to the weight of the ultrasonic transducer 21, or may be heavier than the weight of the ultrasonic transducer 21.

・上記第1実施形態の超音波洗浄装置10では、共振子31の接合面32の外径が、超音波振動子21の接合面22の外径よりも小さくなっていた。しかし、共振子31の接合面32の外径は、超音波振動子21の接合面22の外径と等しくてもよいし、接合面22の外径よりも大きくてもよい。   In the ultrasonic cleaning apparatus 10 according to the first embodiment, the outer diameter of the bonding surface 32 of the resonator 31 is smaller than the outer diameter of the bonding surface 22 of the ultrasonic transducer 21. However, the outer diameter of the bonding surface 32 of the resonator 31 may be equal to the outer diameter of the bonding surface 22 of the ultrasonic transducer 21, or may be larger than the outer diameter of the bonding surface 22.

・上記第1実施形態の超音波洗浄装置10では、共振子31の接合面32の面積が、超音波振動子21の接合面22の面積よりも小さくなっていた。しかし、共振子31の接合面32の面積は、超音波振動子21の接合面22の面積と等しくてもよいし、接合面22の面積よりも大きくてもよい。   In the ultrasonic cleaning apparatus 10 according to the first embodiment, the area of the bonding surface 32 of the resonator 31 is smaller than the area of the bonding surface 22 of the ultrasonic transducer 21. However, the area of the bonding surface 32 of the resonator 31 may be equal to the area of the bonding surface 22 of the ultrasonic transducer 21 or may be larger than the area of the bonding surface 22.

・上記各実施形態の超音波洗浄装置10では、振動板13が洗浄槽11の底部(底板)を構成していたが、振動板を底板とは別体で設け、パッキンを介して両者をボルトで取り付ける構造としてもよい。また、超音波洗浄装置10では、洗浄槽11の振動板13に装着される外付けタイプの超音波振動子21を使用していたが、これに限定されるものではない。例えば、洗浄槽11の洗浄液W1中に投げ込んで使用する投げ込みタイプの超音波振動子を用いて超音波洗浄装置10を構成してもよい。投げ込みタイプの超音波振動子は、水密構造のケースの内側に振動子が接合された構造を有している。   -In ultrasonic cleaning device 10 of each above-mentioned embodiment, although diaphragm 13 constituted the bottom (bottom plate) of cleaning tank 11, a diaphragm is provided separately from a bottom plate, and both are bolted via packing. It is good also as a structure attached by. Moreover, in the ultrasonic cleaning apparatus 10, although the external type ultrasonic transducer 21 mounted | worn with the diaphragm 13 of the washing tank 11 was used, it is not limited to this. For example, the ultrasonic cleaning apparatus 10 may be configured using a throwing type ultrasonic transducer which is thrown into the cleaning liquid W1 of the cleaning tank 11 and used. The throwing type ultrasonic transducer has a structure in which the transducer is joined inside a watertight case.

・上記各実施形態の超音波発生装置は、超音波を利用して洗浄を行う超音波洗浄装置10であったが、洗浄以外に、抽出、乳化、分散、混合、攪拌、破砕、霧化等の処理を行う超音波発生装置に適用してもよい。具体的には、例えば、超音波発生装置を超音波乳化装置に適用した場合、エマルジョンをナノ粒子まで高効率に微細化することができ、長期間安定化、界面活性剤の削減などの効果を期待することができる。また、超音波発生装置を超音波分散装置に適用した場合には、ナノ粒子(金属ナノ粒子、カーボンナノチューブ、セラミックスナノ粒子、磁性ナノ粒子など)を高効率に分散化することができる。さらに、超音波発生装置を、化学的作用を利用した超音波処理装置として具体化してもよい。この場合、キャビテーションを均一かつ広範囲で効率良く発生させることができるため、気泡圧壊時の高温高圧場により生じるOHラジカル等のラジカル生成量を増大させることが可能となる。従って、ラジカル種に起因するソノケミカルの反応効率を高めることができ、有害物質の分解無害化、殺菌、高分子重合などの処理を効率良く行うことができる。   -Although the ultrasonic generator of each above-mentioned embodiment was ultrasonic cleaning device 10 which performs cleaning using an ultrasonic wave, extraction, emulsification, dispersion, mixing, stirring, crushing, atomization etc. besides cleaning The present invention may be applied to an ultrasonic generator that performs the processing of Specifically, for example, when an ultrasonic generator is applied to an ultrasonic emulsifying device, the emulsion can be finely divided into nanoparticles with high efficiency, and effects such as long-term stabilization and reduction of surfactant can be obtained. You can expect. When the ultrasonic generator is applied to an ultrasonic dispersion device, nanoparticles (metal nanoparticles, carbon nanotubes, ceramic nanoparticles, magnetic nanoparticles, etc.) can be dispersed with high efficiency. Furthermore, the ultrasonic generator may be embodied as an ultrasonic processor utilizing chemical action. In this case, since the cavitation can be generated uniformly and in a wide range and efficiently, it becomes possible to increase the amount of radicals such as OH radicals generated due to the high temperature and high pressure field at the time of bubble collapse. Therefore, the reaction efficiency of sonochemicals caused by radical species can be enhanced, and treatments such as decomposition to harm of harmful substances, sterilization, and high molecular polymerization can be efficiently performed.

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。   Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiments described above will be listed below.

(1)手段1乃至8のいずれか1つにおいて、前記超音波振動子は、第1の周波数で振動する第1の超音波振動子と、第2の周波数で振動する第2の超音波振動子とからなり、前記共振子は、前記第1の周波数及び前記第2の周波数の少なくとも一方で共振可能であることを特徴とする超音波発生装置。   (1) In any one of the means 1 to 8, the ultrasonic transducer includes a first ultrasonic transducer vibrating at a first frequency, and a second ultrasonic vibration vibrating at a second frequency. An ultrasonic wave generator comprising: a resonator, wherein the resonator is capable of resonating at least one of the first frequency and the second frequency.

(2)手段1乃至8のいずれか1つにおいて、複数の前記超音波振動子は、互いに同じ周波数で振動する振動子であることを特徴とする超音波発生装置。   (2) The ultrasonic wave generator according to any one of the means 1 to 8, wherein the plurality of ultrasonic wave vibrators are vibrators vibrating at the same frequency.

(3)手段3において、前記共振子の体積は、前記超音波振動子の体積と等しいまたはそれよりも小さいことを特徴とする超音波発生装置。   (3) In the means 3, the volume of the resonator is equal to or smaller than the volume of the ultrasonic transducer.

(4)手段3において、前記共振子の重量は、前記超音波振動子の重量と等しいまたはそれよりも軽いことを特徴とする超音波発生装置。   (4) In the means 3, the weight of the resonator is equal to or less than the weight of the ultrasonic transducer.

(5)技術的思想(4)において、前記共振子は、前記超音波振動子よりも軽い材料により形成されていることを特徴とする超音波発生装置。   (5) In the technical concept (4), the resonator is formed of a material lighter than the ultrasonic transducer.

(6)技術的思想(4)または(5)において、前記共振子はアルミニウムからなることを特徴とする超音波発生装置。   (6) In the technical idea (4) or (5), the resonator is made of aluminum.

(7)手段1乃至8のいずれか1つにおいて、前記超音波振動子及び前記共振子は、前記非放射面と接合する接合面をそれぞれ有し、前記共振子の接合面の外径は、前記超音波振動子の接合面の外径よりも大きいことを特徴とする超音波発生装置。   (7) In any one of the means 1 to 8, the ultrasonic transducer and the resonator each have a bonding surface to be bonded to the non-radiation surface, and the outer diameter of the bonding surface of the resonator is An ultrasonic wave generator characterized in that it is larger than the outer diameter of the bonding surface of the ultrasonic transducer.

(8)手段1乃至8のいずれか1つにおいて、前記超音波振動子及び前記共振子は、前記非放射面と接合する接合面をそれぞれ有し、前記共振子の接合面の面積は、前記超音波振動子の接合面の面積よりも大きいことを特徴とする超音波発生装置。   (8) In any one of the means 1 to 8, the ultrasonic transducer and the resonator each have a bonding surface to be bonded to the non-radiation surface, and the area of the bonding surface of the resonator is the above An ultrasonic wave generator characterized in that it is larger than the area of the bonding surface of an ultrasonic wave transducer.

10…超音波発生装置としての超音波洗浄装置
11…処理槽としての洗浄槽
12…振動板ユニット
13,71…振動板
14…被洗浄物
15…放射面
16,72…非放射面
17…超音波発振器
21,73…超音波振動子
31,51,61,74,81,82…共振子
32,52,62…接合面
34,54,64…共振子の接合端
35,55,65…共振子の自由端
A1…共振子の長さ方向における中央部の外径
A2…共振子の接合端における外径
A3…共振子の自由端における外径
O2…接合面の中心
W1…洗浄液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ultrasonic cleaning apparatus 11 as an ultrasonic wave generation apparatus 11 ... Cleaning tank 12 as a processing tank ... Diaphragm unit 13; 71 ... Vibration board 14 ... Cleaning object 15 ... Radiation surface 16; Ultrasonic oscillators 21, 73 ... ultrasonic transducers 31, 51, 61, 74, 81, 82 ... resonators 32, 52, 62 ... bonding surfaces 34, 54, 64 ... bonding ends 35, 55, 65 of resonators ... resonance The free end A1 of the child ... The outer diameter A2 of the central part in the length direction of the resonator ... The outer diameter A3 at the junction end of the resonator ... The outer diameter O2 at the free end of the resonator ...

Claims (9)

超音波を放射する放射面、及び、前記放射面の反対側に位置する非放射面を有する振動板と、
前記振動板の非放射面における複数箇所に散点的に接合され、前記超音波を照射する複数の超音波振動子と、
前記超音波振動子を連続的に振動させる高周波電力を供給する超音波発振器と、
前記振動板の非放射面において、複数の前記超音波振動子に取り囲まれた位置に接合される共振子と
を備え、
前記超音波振動子は、縦n次振動モードで振動する縦振動型の振動子であり、
前記共振子は、前記超音波振動子と同じ周波数及び縦振動モードで共振する共振子である
ことを特徴とする超音波発生装置。
A vibrating plate having a radiation surface for emitting ultrasonic waves, and a non-radiation surface located on the opposite side of the radiation surface;
A plurality of ultrasonic transducers which are joined at a plurality of points on a non-radiating surface of the diaphragm in a scattered manner and which irradiates the ultrasonic waves;
An ultrasonic oscillator for supplying high frequency power to continuously vibrate the ultrasonic vibrator;
And a resonator joined to a position surrounded by the plurality of ultrasonic transducers on a non-radiating surface of the diaphragm.
The ultrasonic transducer is a longitudinal vibration type transducer that vibrates in a longitudinal nth vibration mode,
The ultrasonic generator according to claim 1, wherein the resonator is a resonator that resonates at the same frequency and longitudinal vibration mode as the ultrasonic transducer.
前記共振子は、前記非放射面と面接合する接合面を有し、
前記共振子は、同共振子を取り囲む複数の前記超音波振動子から前記接合面の中心までの距離が互いに等しくなる位置に接合される
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波発生装置。
The resonator has a bonding surface in surface contact with the non-radiating surface,
The ultrasonic wave generator according to claim 1, wherein the resonators are bonded at positions where distances from the plurality of ultrasonic transducers surrounding the resonators to the center of the bonding surface are equal to each other. .
前記超音波振動子はボルト締めランジュバン型振動子であり、前記共振子は柱状をなしていることを特徴とする請求項1または2に記載の超音波発生装置。   The ultrasonic wave generator according to claim 1 or 2, wherein the ultrasonic wave vibrator is a bolt-clamped Langevin type vibrator, and the resonator has a columnar shape. 前記共振子は、接合端から自由端に亘って外径が等しくなっていることを特徴とする請求項3に記載の超音波発生装置。   The ultrasonic wave generator according to claim 3, wherein the resonator has an equal outer diameter from the junction end to the free end. 前記共振子は、接合端の外径に比べて自由端の外径が小さくなっていることを特徴とする請求項3に記載の超音波発生装置。   The ultrasonic wave generator according to claim 3, wherein an outer diameter of a free end of the resonator is smaller than an outer diameter of a junction end. 前記共振子は、同共振子の長さ方向における中央部の外径が、接合端及び自由端における外径よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項3に記載の超音波発生装置。   The ultrasonic wave generator according to claim 3, wherein an outer diameter of a central portion in a length direction of the resonator is set smaller than an outer diameter at a junction end and a free end of the resonator. . 前記共振子の長さは、前記共振子の外径よりも大きいことを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1項に記載の超音波発生装置。   The ultrasonic wave generator according to any one of claims 3 to 6, wherein a length of the resonator is larger than an outer diameter of the resonator. 前記超音波発生装置は、処理槽の底部を構成する前記振動板に接合された前記超音波振動子から前記処理槽内の洗浄液に超音波を照射することにより、被洗浄物の表面を洗浄する超音波洗浄装置であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の超音波発生装置。   The ultrasonic wave generator cleans the surface of the object to be cleaned by irradiating ultrasonic waves to the cleaning liquid in the processing tank from the ultrasonic transducer joined to the vibrating plate constituting the bottom of the processing tank. The ultrasonic generator according to any one of claims 1 to 7, which is an ultrasonic cleaning device. 超音波を放射する放射面、及び、前記放射面の反対側に位置する非放射面を有する振動板と、
前記振動板の非放射面における複数箇所に散点的に接合され、前記超音波を照射する複数の超音波振動子と、
前記振動板の非放射面において、複数の前記超音波振動子に取り囲まれた位置に接合される共振子と
を備え、
前記超音波振動子は、縦n次振動モードで振動する縦振動型の振動子であり、
前記共振子は、前記超音波振動子と同じ周波数及び縦振動モードで共振する共振子である
ことを特徴とする振動板ユニット。
A vibrating plate having a radiation surface for emitting ultrasonic waves, and a non-radiation surface located on the opposite side of the radiation surface;
A plurality of ultrasonic transducers which are joined at a plurality of points on a non-radiating surface of the diaphragm in a scattered manner and which irradiates the ultrasonic waves;
And a resonator joined to a position surrounded by the plurality of ultrasonic transducers on a non-radiating surface of the diaphragm.
The ultrasonic transducer is a longitudinal vibration type transducer that vibrates in a longitudinal nth vibration mode,
The diaphragm unit, wherein the resonator is a resonator that resonates at the same frequency and longitudinal vibration mode as the ultrasonic transducer.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6961321B1 (en) * 2020-06-05 2021-11-05 株式会社カイジョー Ultrasonic cleaner
JP7171117B1 (en) * 2022-04-08 2022-11-15 本多電子株式会社 ultrasonic radiation unit
JP7261432B1 (en) * 2022-10-31 2023-04-20 本多電子株式会社 ultrasonic radiation unit
CN116748227A (en) * 2023-08-22 2023-09-15 得一光学科技(枣庄)有限公司 Cleaning device for processing round optical lenses

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI790875B (en) * 2021-12-27 2023-01-21 財團法人工業技術研究院 Ultrasonic extraction equipment

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5962382A (en) * 1982-07-13 1984-04-09 神明台工業株式会社 Exciting of alternate frequency type ultrasonic washer
JPH04150981A (en) * 1990-10-15 1992-05-25 Kokusai Denki Erutetsuku:Kk Ultrasonic washing apparatus
JPH07313939A (en) * 1994-05-26 1995-12-05 Kaijo Corp Ultrasonic washing machine
JPH1071365A (en) * 1996-03-29 1998-03-17 Daishinku Co Ultrasonic vibrator and ultrasonic washing apparatus
JP2003024886A (en) * 2001-07-16 2003-01-28 Honda Electronic Co Ltd Ultrasonic cleaning apparatus
JP2012066218A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Honda Electronic Co Ltd Ultrasonic wave generator
JP2012125743A (en) * 2010-12-17 2012-07-05 Kaijo Corp Ultrasonic transducer unit
JP2013107059A (en) * 2011-11-23 2013-06-06 Honda Electronic Co Ltd Ultrasonic radiator, ultrasonic radiation device, ultrasonic treatment device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5962382A (en) * 1982-07-13 1984-04-09 神明台工業株式会社 Exciting of alternate frequency type ultrasonic washer
JPH04150981A (en) * 1990-10-15 1992-05-25 Kokusai Denki Erutetsuku:Kk Ultrasonic washing apparatus
JPH07313939A (en) * 1994-05-26 1995-12-05 Kaijo Corp Ultrasonic washing machine
JPH1071365A (en) * 1996-03-29 1998-03-17 Daishinku Co Ultrasonic vibrator and ultrasonic washing apparatus
JP2003024886A (en) * 2001-07-16 2003-01-28 Honda Electronic Co Ltd Ultrasonic cleaning apparatus
JP2012066218A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Honda Electronic Co Ltd Ultrasonic wave generator
JP2012125743A (en) * 2010-12-17 2012-07-05 Kaijo Corp Ultrasonic transducer unit
JP2013107059A (en) * 2011-11-23 2013-06-06 Honda Electronic Co Ltd Ultrasonic radiator, ultrasonic radiation device, ultrasonic treatment device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102585696B1 (en) * 2020-06-05 2023-10-10 가부시끼가이샤가이죠 Ultrasonic oscillator with condition monitoring function and ultrasonic cleaning device using the same
WO2021245906A1 (en) * 2020-06-05 2021-12-09 株式会社カイジョー Status monitoring function-equipped ultrasonic vibrator and ultrasonic cleaning device using same
KR20210152494A (en) * 2020-06-05 2021-12-15 가부시끼가이샤가이죠 Ultrasonic vibrator equipped with condition monitoring function and ultrasonic cleaning device using the same
CN114097024A (en) * 2020-06-05 2022-02-25 株式会社海上 Ultrasonic transducer with state monitoring function and ultrasonic cleaning device using same
CN114097024B (en) * 2020-06-05 2022-09-09 株式会社海上 Ultrasonic cleaning device
TWI828956B (en) * 2020-06-05 2024-01-11 日商海上股份有限公司 Ultrasonic cleaning device
JP6961321B1 (en) * 2020-06-05 2021-11-05 株式会社カイジョー Ultrasonic cleaner
WO2023195179A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-12 本多電子株式会社 Ultrasonic wave radiation unit
JP7171117B1 (en) * 2022-04-08 2022-11-15 本多電子株式会社 ultrasonic radiation unit
JP7261432B1 (en) * 2022-10-31 2023-04-20 本多電子株式会社 ultrasonic radiation unit
US11938513B1 (en) 2022-10-31 2024-03-26 Honda Electronics Co., Ltd. Ultrasonic-wave irradiation unit
CN116748227A (en) * 2023-08-22 2023-09-15 得一光学科技(枣庄)有限公司 Cleaning device for processing round optical lenses
CN116748227B (en) * 2023-08-22 2023-11-03 得一光学科技(枣庄)有限公司 Cleaning device for processing round optical lenses

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