JP3076514U - Power ultrasonic transducer - Google Patents

Power ultrasonic transducer

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JP3076514U
JP3076514U JP2000006868U JP2000006868U JP3076514U JP 3076514 U JP3076514 U JP 3076514U JP 2000006868 U JP2000006868 U JP 2000006868U JP 2000006868 U JP2000006868 U JP 2000006868U JP 3076514 U JP3076514 U JP 3076514U
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ultrasonic
base
ultrasonic generator
piezoelectric ceramic
ultrasonic transducer
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JP2000006868U
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Japanese (ja)
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ヤン−ラエ リー
ピル−ウー ヘオ
エウイ−スー リム
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コリア インスティチュート オブ マシーナリー アンド マテリアルズ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの超音波発生器を利用して2個の超音波
発生器を利用した場合に発生する特性の不一致問題を解
決して、効率を向上させた超音波トランスデューサを提
供する。 【解決手段】 超音波トランスデューサにおいて、同一
軸上で連続されて接する2隻の圧電セラミック素子と前
記圧電セラミック素子両端に位置したカウンタマスとで
構成された超音波発生器を内部が空いている半波長の正
数倍の長さを持つ基体2内に位置させて、超音波発生器
の両側に、半波長の正数倍の長さを持つ円筒形構造の送
信ロッドを使用して基体の一側面と超音波発生器の一側
面に連結して固定させて、基体内部に位置した圧電セラ
ミック素子と、カウンタマスと、送信ロッドの内部を貫
通した電源供給用電気配線を基体の外部の一側端でスレ
ッデッドスタッドで固定して配線させる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] An ultrasonic transducer with improved efficiency by solving the characteristic mismatch problem generated when two ultrasonic generators are used by using one ultrasonic generator. I will provide a. SOLUTION: In an ultrasonic transducer, an ultrasonic generator composed of two piezoelectric ceramic elements continuously contacting on the same axis and counter masses located at both ends of the piezoelectric ceramic element has a half empty inside. Positioned in a substrate 2 having a length that is a positive multiple of the wavelength, one side of the substrate is provided on both sides of the ultrasonic generator using a cylindrically shaped transmission rod having a length that is a positive multiple of a half wavelength. The piezoelectric ceramic element, the counter mass, and the electric wiring for power supply penetrating through the inside of the transmission rod are connected to the side and one side of the ultrasonic generator and fixed to one side of the ultrasonic generator. Secure the wires with threaded studs at the ends.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【考案の属する技術分野】[Technical field to which the invention belongs]

本考案はパワー超音波トランスデューサに係り、特に、超音波洗浄、化学反応 の促進等に使用される超音波トランスデューサに関するものである。 The present invention relates to a power ultrasonic transducer, and more particularly to an ultrasonic transducer used for ultrasonic cleaning, promotion of a chemical reaction, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

超音波洗浄、化学反応促進等の分野で主に利用されるトランスデューサ超音波 には既存のランゲバン(Langevin) タイプがある。前記ランゲバンタイプは2個 の金属の中間部分に圧電素子を挿入して全体をボルトで締めた形態である。 There is an existing Langevin type of transducer ultrasonic wave mainly used in the fields of ultrasonic cleaning and chemical reaction promotion. The Langeban type is a form in which a piezoelectric element is inserted into an intermediate portion between two metals and the whole is fastened with bolts.

【0003】 しかし、前記のトランスデューサは、水中では直接使用できないため大概洗浄 槽の壁面に付着させて使用し、縦振動を利用することによる一つのトランスデュ ーサの出力には限界がある。However, since the above-mentioned transducer cannot be used directly in water, it is generally used by attaching it to the wall surface of a washing tank, and there is a limit to the output of one transducer by utilizing longitudinal vibration.

【0004】 したがって、高圧力を発生させるためには多数個のトランスデューサを使用し なければならない不便さがあり、その時、各々のトランスデューサの動作時期が 不一致する場合、特定トランスデューサの振動により発生された変形力が周囲の トランスデューサを破壊して本来の寿命が減少される等の問題があった。[0004] Therefore, in order to generate a high pressure, it is inconvenient to use a large number of transducers. At this time, if the operation timings of the respective transducers do not match, the deformation caused by the vibration of a specific transducer may occur. There were problems such as the force destroying the surrounding transducers and shortening the original life.

【0005】 一方、超音波の出力を高めて水中で直接使用できる新概念のトランスデューサ としてU.S.Pat.4537511(1985)には、圧電素子を利用した縦振動モ ードの超音波発生器の一側端部に半波長(λ/2)の正数(n)倍の長さを持つ 内部が空いているロッドを連結することにより半径方向に超音波が放射されるト ランスデューサが開示されている。On the other hand, US Pat. No. 4537511 (1985), which is a new concept of a transducer that can be used directly in water by increasing the output of ultrasonic waves, includes one side of an ultrasonic generator in a longitudinal vibration mode using a piezoelectric element. A transducer that emits ultrasonic waves in a radial direction by connecting a rod having a length that is a positive number (n) times a half wavelength (λ / 2) to the end and that is vacant inside is disclosed. .

【0006】 しかし、前記のタイプは、従来のランゲバンタイプに比して出力は高いが、ロ ッドの一側端部が媒質内で自由端として露出されているため縦方向の超音波が放 射されてエネルギが損失される問題点があった。However, the above-mentioned type has a higher output than the conventional Langeban type, but because one end of the rod is exposed as a free end in the medium, the ultrasonic waves in the vertical direction cannot be emitted. There was a problem that energy was lost due to radiation.

【0007】[0007]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

したがって、前記のような問題点を改善するため従来U.S.Pat.5200666 (1993)及びEP455837(1991)では、内部が空いているロッドの 両側に圧電タイプの超音波発生器を付着させ同期させることにより、一層大きい 半径方向の超音波出力を得られるようにした。ここで、使用されるロッドも上述 のように半波長(λ/2)の正数(n)倍の長さを持つ。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, in the conventional US Pat. No. 5,200,666 (1993) and EP455837 (1991), a piezoelectric type ultrasonic generator is attached to both sides of an empty rod and synchronized. , So that a larger radial ultrasonic power can be obtained. Here, the rod used also has a length that is a positive number (n) times the half wavelength (λ / 2) as described above.

【0008】 しかし、前記方法では2個の超音波発生器の共振周波数とインピーダンス等の 特性が正確に一致しないと2個の超音波発生器から発生する縦振動の位相と振幅 に差が発生するためトランスデューサの効率が低下される問題があり、2個の特 性を正確に一致するように製作することは難しい問題があった。However, in the above method, if the characteristics such as the resonance frequency and the impedance of the two ultrasonic generators do not exactly match, a difference occurs in the phase and amplitude of the longitudinal vibration generated from the two ultrasonic generators. Therefore, there is a problem that the efficiency of the transducer is reduced, and there is a problem that it is difficult to manufacture the two characteristics so that they exactly match each other.

【0009】 図3は従来のウチノ(Uchino) トランスデューサの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a conventional Uchino transducer.

【0010】 図示されるように、従来のウチノトランスデューサは、上述したトランスデュ ーサとは構造と用途が相異であるが、ディスクタイプトランスデューサのディス プレースメント(Displacement) 増大に関してウチノ(IEEE Vol. 44,No3, pp597〜605,1997)が研究した事例がある。[0010] As shown in the figure, the conventional uchino transducer has a different structure and application from the above-described transducer, but is different from the uchino (IEEE Vol. 44, No3, pp 597-605, 1997).

【0011】 ここでは、ウチノは基体(Brass Endcap) の形状を新たに設計することにより 超音波の出力増強が可能であると報告している。Here, Uchino reports that it is possible to enhance the output of ultrasonic waves by newly designing the shape of the base (Brass Endcap).

【0012】 しかし、ウチノトランスデューサによるに、直径10mm程度のディスクタイプ の小型アクチュエータ用として、超音波発生器を厚さ1mm,直径10mm程度を圧 電セラミックだけで構成してその半径モードを利用しているが、一般的に前記の ような厚さで直径50mmを超過する圧電セラミックを製作することは困難である ためトランスデューサの超音波出力を増強するには根本的に限界があった。However, according to the Uchino transducer, for a disk-type small actuator having a diameter of about 10 mm, an ultrasonic generator is formed of only a piezoelectric ceramic having a thickness of about 1 mm and a diameter of about 10 mm, and its radial mode is used. However, since it is generally difficult to manufacture a piezoelectric ceramic having a thickness exceeding 50 mm with the above-described thickness, there has been a fundamental limit in enhancing the ultrasonic output of the transducer.

【0013】 したがって、本考案はこのような問題点に着眼して案出されたもので、その目 的は、一つの超音波発生器を利用して2個の超音波発生器を利用した場合に発生 する特性の不一致問題を解決して、大容量洗浄及び化学反応促進のためのロッド 形態の水中用トランスデューサにおいて、超音波発生器は圧電セラミックとカウ ンタマスで構成して、圧電セラミックの厚さモードを利用して、圧電セラミック の利用個数を増加させることによりトランスデューサの超音波出力を増強させる ことができ、また、送信ロッドの長さを半波長の正数倍で拡張することによりト ランスデューサ全体の長さ(基体の長さ)を最小500mm程度から半波長の正数 倍の継続拡大してトランスデューサの超音波出力を無制限に増強させることがで きるようにした超音波トランスデューサを提供することにある。[0013] Accordingly, the present invention has been devised in view of such problems, and its purpose is to use one ultrasonic generator and two ultrasonic generators. In the underwater transducer in the form of a rod for large-capacity cleaning and promoting a chemical reaction, the ultrasonic generator is composed of piezoelectric ceramic and countermass, and the thickness of the piezoelectric ceramic is solved. Using the mode, the ultrasonic output of the transducer can be increased by increasing the number of piezoelectric ceramics used, and the transducer can be expanded by increasing the length of the transmitting rod by a positive multiple of half a wavelength. The total length (substrate length) can be increased continuously from a minimum of about 500 mm to a positive multiple of a half-wave to increase the ultrasonic output of the transducer indefinitely. It is to provide an ultrasonic transducer which is adapted.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

前記の目的を達成するための本考案の特徴によるに、超音波トランスデューサ において、同一軸上で連続して接する圧電セラミック素子と前記圧電セラミック 素子の両端に位置したカウンタマスとで構成された超音波発生器を内部が空いて いる半波長(λ/2)の正数(n)倍の長さを持つ円筒形構造の送信ロッドを使 用して基体の一側面と超音波発生器の一側面に連結して固定させて、前記基体内 部に位置した圧電セラミック素子、カウンタマス、送信ロッドの内部を貫通した 電源供給用電気配線を基体の外部一側端でスレッデッドスタッドで固定して配線 させたパワー超音波トランスデューサが開示される。 According to a feature of the present invention for achieving the above object, in an ultrasonic transducer, an ultrasonic transducer constituted by a piezoelectric ceramic element continuously contacting on the same axis and counter masses located at both ends of the piezoelectric ceramic element. One side of the base and one side of the ultrasonic generator using a cylindrical transmission rod with a length that is a positive number (n) times the half-wavelength (λ / 2) with the generator inside. The electric wiring for power supply penetrating through the inside of the piezoelectric ceramic element, the counter mass, and the transmission rod located inside the base is fixed with a threaded stud at one end on the outside of the base. A powered ultrasonic transducer is disclosed.

【0015】[0015]

【考案の実施の形態】[Embodiment of the invention]

以下、添付図面を参照して本考案による好ましい実施例について詳細に説明す る。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0016】 図1は本考案のパワー超音波トランスデューサの一実施形態を示す概略図であ る。図示されるように、本考案は圧電セラミック素子4と前記圧電セラミック素 子4の両端のカウンタマス5とで構成された超音波発生器3を内部が空いている 基体2内に位置させて、両側に半波長(λ/2)の正数(n)倍の長さを持つ円 筒形構造の送信ロッド6を内部が空いている基体2の一側面と超音波発生器3の 一側面に連結する構造になる。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the power ultrasonic transducer of the present invention. As shown in the drawing, in the present invention, an ultrasonic generator 3 composed of a piezoelectric ceramic element 4 and counter masses 5 at both ends of the piezoelectric ceramic element 4 is located in a base 2 having an empty space. On both sides, a cylindrical transmission rod 6 having a length equal to a positive number (n) times a half wavelength (λ / 2) is provided on one side of the base 2 having an empty space inside and one side of the ultrasonic generator 3. It becomes a structure to be connected.

【0017】 この時、基体も半波長(λ/2)の正数(n)倍の長さを持つ。At this time, the base also has a length that is a positive number (n) times a half wavelength (λ / 2).

【0018】 前記のような方法の特徴によるに、一つの超音波発生器3を利用することによ り2個の超音波発生器を利用する場合発生する特性の不一致問題が解決されて効 率が向上される。According to the features of the method described above, the use of one ultrasonic generator 3 solves the characteristic mismatch problem that occurs when two ultrasonic generators are used, and the efficiency is improved. Is improved.

【0019】 また、図1のように基体の中間部分の内外径を両端より大きくしたハイディス プレースメント基体構造で形成することにより、中間の偏平な部分で振幅をU.S. Pat.5200666より2倍程度大きくすることができるため水中音圧も2倍程 度が増加された半径方向の超音波出力が得られる。Also, as shown in FIG. 1, by forming a high displacement base structure in which the inner and outer diameters of the middle portion of the base are larger than both ends, the amplitude of the middle flat portion is about twice as large as that of US Pat. No. 5,200,666. As a result, the underwater sound pressure can be increased by a factor of about 2 to obtain an ultrasonic output in the radial direction.

【0020】 図2は本考案のパワー超音波トランスデューサの実施形態を示す概略図である 。FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of the power ultrasonic transducer of the present invention.

【0021】 図2に図示された本考案の構成は、基体2の中間部分及び両端の内/外径の差 がない一定な構造で、図1のような装置を使用する時に振幅が大きくなると基体 表面に腐蝕が発生するため場合によっては図2のようなトランスデューサを使用 することも好ましい。The structure of the present invention shown in FIG. 2 has a constant structure with no difference between the inner and outer diameters of the middle portion and both ends of the base 2, and when the amplitude becomes large when using the apparatus as shown in FIG. In some cases, it is preferable to use a transducer as shown in FIG. 2 because corrosion occurs on the substrate surface.

【0022】 以上、本考案による構成は、超音波トランスデューサにおいて、同一軸上で連 続されて接する圧電セラミック素子4と前記圧電セラミック素子4の両端に位置 したカウンタマス5とで構成された超音波発生器3を内部が空いている半波長( λ/2)の正数(n)倍の長さを持つ基体2内に位置させて、前記超音波発生器 3の両側に半波長(λ/2)の正数(n)倍の長さを持つ円筒形構造の送信ロッ ド6を使用して基体2の一側面と超音波発生器3の一側面に連結して固定させて 、前記基体2の内部に位置した圧電セラミック素子4,カウンタマス5,送信ロ ッド6の内部を貫通した電源供給用電気配線8を基体2の外部一側端でスレッデ ッドスタッド7で固定して配線させる。As described above, the configuration according to the present invention is an ultrasonic transducer composed of the piezoelectric ceramic element 4 continuously connected on the same axis and the counter masses 5 positioned at both ends of the piezoelectric ceramic element 4. The generator 3 is located in the substrate 2 having a length that is a positive number (n) times the half wavelength (λ / 2) in which the inside is empty, and a half wavelength (λ / 2) Using a transmission rod 6 having a cylindrical structure having a length that is a positive number (n) times as large as that of 2), the transmission rod 6 is connected to one side of the base 2 and one side of the ultrasonic generator 3 and fixed. An electric wiring 8 for power supply penetrating through the piezoelectric ceramic element 4, the counter mass 5, and the transmission rod 6 located inside of the base 2 is fixed and threaded with a threaded stud 7 at one external end of the base 2.

【0023】 この時、前記基体2は、中間部分の内/外径を両端より大きく形成する形態と 、中間部分及び両端の内/外径を差がなく一定に形成する形態の2つで構成でき る。At this time, the base 2 is configured in two forms, a form in which the inner / outer diameter of the intermediate portion is larger than both ends, and a form in which the inner / outer diameter of the intermediate portion and both ends are formed without difference. it can.

【0024】[0024]

【考案の効果】[Effect of the invention]

以上のように本考案のパワー超音波トランスデューサによると、1個の超音波 発生器3を利用することにより2個の超音波発生器を利用する場合発生した特性 の不一致問題が解決されて効率が向上される。 As described above, according to the power ultrasonic transducer of the present invention, the use of one ultrasonic generator 3 solves the problem of mismatched characteristics caused when two ultrasonic generators are used, and the efficiency is improved. Be improved.

【0025】 また、基体の中間部分の内外径を両端より大きく形成することにより中間部分 での振幅をU.S.Pat.5200666より2倍程度大きくすることができるため、 水中音圧も2倍程度増強された高出力の超音波が得られる。Further, by forming the inner and outer diameters of the intermediate portion of the base body larger than those at both ends, the amplitude at the intermediate portion can be approximately twice as large as that of US Pat. No. 5,200,666. A high output ultrasonic wave is obtained.

【0026】 また、ウチノのトランスデューサと本考案のトランスデューサとを比較すると 次の表1のようである。Table 1 below shows a comparison between the Uchino transducer and the transducer of the present invention.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案のパワー超音波トランスデューサの一実
施形態を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the power ultrasonic transducer of the present invention.

【図2】本考案のパワー超音波トランスデューサの他の
実施形態を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the power ultrasonic transducer of the present invention.

【図3】従来のウチノのトランスデューサの斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view of a conventional uchino transducer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パワー超音波トランスデューサ 2 基体 3 超音波発生器 4 圧電セラミック素子 5 カウンタマス 6 内部が空いている送信ロッド 7 スレッデッドスタッド 8 電源供給用電気配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power ultrasonic transducer 2 Substrate 3 Ultrasonic generator 4 Piezoelectric ceramic element 5 Counter mass 6 Transmitting rod with empty inside 7 Threaded stud 8 Electric wiring for power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 リム エウイ−スー 大韓民国,ダエジェオン−シ,ユースン− ク,ジャン−ドン 171 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Lim Eui-Soo Republic of Korea, Daejeon-shi, Yusun-k, Jean-Don 171

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Utility model registration claims] 【請求項1】 超音波トランスデューサにおいて、 同一軸上で連続されて接する圧電セラミック素子と前記
圧電セラミック素子両端に位置したカウンタマスとで構
成された超音波発生器を内部が空いている半波長の正数
倍の長さを持つ基体2内に位置させて、前記超音波発生
器の両側に、半波長の正数倍の長さを持つ円筒形構造の
送信ロッドを使用して基体の一側面と超音波発生器の一
側面に連結して固定させて、前記基体内部に位置した圧
電セラミック素子と、カウンタマスと、送信ロッドの内
部を貫通した電源供給用電気配線を基体の外部の一側端
でスレッデッドスタッドで固定して配線させたことを特
徴とするパワー超音波トランスデューサ。
1. An ultrasonic transducer, comprising: an ultrasonic generator composed of a piezoelectric ceramic element that is continuously contacted on the same axis and counter masses located at both ends of the piezoelectric ceramic element; One side of the base is located in a base 2 having a length of a positive multiple and using a transmission rod having a cylindrical structure having a length of a positive multiple of a half wavelength on both sides of the ultrasonic generator. And an ultrasonic generator connected to and fixed to one side of the ultrasonic generator, a piezoelectric ceramic element positioned inside the base, a counter mass, and a power supply electric wiring penetrating through the inside of the transmission rod are connected to one side of the outside of the base. A power ultrasonic transducer characterized by being fixed at an end with a threaded stud and wired.
【請求項2】 前記基体の中間部分の内径及び外径は、
両端より大きく形成されたことを特徴とする請求項1記
載のパワー超音波トランスデューサ。
2. An inner diameter and an outer diameter of an intermediate portion of the base,
2. The power ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the power ultrasonic transducer is formed larger than both ends.
【請求項3】 前記基体の中間部分と両端とは、内/外
径に差がない一定な形態に形成されたことを特徴とする
請求項1記載のパワー超音波トランスデューサ。
3. The power ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the intermediate portion and both ends of the base are formed in a constant shape with no difference in inner / outer diameter.
JP2000006868U 1998-11-23 2000-09-22 Power ultrasonic transducer Expired - Lifetime JP3076514U (en)

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KR50170/1998 1998-11-23

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