JP3207866U - 圧電振動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用寿命を延長できる圧電振動装置を提供する。【解決手段】多段式導引部材１と振動生成部材２とを備える圧電振動装置１００であって、多段式導引部材１が、複数の導引部を有し、それぞれの前記導引部が空き空間を有し、複数の前記導引部が長さ方向に沿って、互いに接続して前記空き空間を直列に繋いで多段式導引部材１を形成し、直列に繋いだ複数の前記空き空間が多段式導引部材１の中に導引通路を形成し、振動生成部材２が、ケースと圧電部材とを有し、前記ケースが多段式導引部材１の前記長さ方向の一方に接続し、前記圧電部材が前記ケースの中の設置空間に設置され、圧電制御信号からの制御によって振動を生じることを特徴とする圧電振動装置である。本考案の圧電振動装置１００は多段式導引部材１の中空多段式結構によってその使用寿命を延長できる。【選択図】図１

Description

本考案は圧電振動装置に関し、特に、多段式圧電振動装置に関する。

圧電効果（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）は材料の中で力学的エネルギーと電気エネルギーを互いに変換することである。圧電セラミックスは一般的な圧電材料として優れた圧電効果を持ち、例えば、超音波振動装置、超音波モーター、圧電変圧装置およびフィルター装置など、多様な圧電装置に応用されている。

超音波振動装置は清浄、乳化および溶接などの領域に応用できる。清浄の領域において、圧電セラミックスからの部品で超音波の周波数の振動を起こして無数の気泡とキャビテーションを起こし、１秒あたり数万回の高周波の振動で、極めて小さな隙間の中に入ることで優れた清浄効果が得られる。乳化の領域において、主に、回路による高周波の電圧の信号を生成し、トランスデューサーによって電気エネルギーを力学的エネルギーに変換し、相互に交じり合わない二つ位相のものを乳化させて乳化物を作成する。溶接の領域において、超音波発信器の音波の振動によって、溶接ヘッドでプラスチック部品の加工部位に接触してその部位を溶接する。

従来の超音波圧電振動装置の主の構造は管状体を備え、その管状体の中は中身のあるものも中空のものもあり、管状体の一端、あるいは両端が音波を発送する源である圧電装置を接続する。その圧電装置は通電されて超音波振動を起こし、超音波振動を前記管状体で伝送する。それ故、その超音波圧電振動装置は、大き過ぎる音波、長時間の衝撃、振動などの原因で損害を受けかねない。上述のように、従来の圧電振動装置は改良の必要がある。

このため、本考案の目的は使用寿命を延長できる圧電振動装置を提供することである。

前記の目的を達成するための技術的手段として、本考案は多段式導引部材と振動生成部材とを備える圧電振動装置であって、前記多段式導引部材が、複数の導引部を有し、それぞれの前記導引部が空き空間を有し、複数の前記導引部が長さ方向に沿って、互いに接続して前記空き空間を直列に繋いで前記多段式導引部材を形成し、直列に繋いだ複数の前記空き空間が前記多段式導引部材の中に導引通路を形成し、前記振動生成部材が、ケースと圧電部材とを有し、前記ケースが前記多段式導引部材の前記長さ方向の一方に接続し、前記圧電部材が前記ケースの中の設置空間に設置され、圧電制御信号からの制御によって振動を生じることを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案の一つの実施例では、前記多段式導引部材が少なくとも一つの導引部接続部を更に有し、隣接する二つの前記導引部の端部の間に係合し、隣接する二つの前記導引部を前記導引部接続部によって二つの前記導引部を接続されることを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案の一つの実施例では、前記導引部接続部が緩衝結構部を有し、前記緩衝結構部が前記導引部接続部の外周面から内周面へ凹み、或は内周面から外周面へ凹んで形成される凹みであることを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案の一つの実施例では、前記緩衝結構部が前記多段式導引部材の長さ方向の中央位置に形成されることを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案の一つの実施例では、前記設置空間が外部と連通し、前記振動生成部材が前記設置空間に適切に配置され、防水できる遮蔽部を有し、前記遮蔽部が脱着できるように前記振動生成部材の端部に設置されて前記設置空間を覆うことを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案の一つの実施例では、前記振動生成部材が二つの部品であり、それぞれ前記多段式導引部材の前記長さ方向の両側に接続されることを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案の一つの実施例では、前記振動生成部材の前記ケースが前記設置空間を前記導引通路と連通するように前記設置空間と導引通路の間に連通する連通通路を有することを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案の一つの実施例では、前記連通通路が前記導引通路に連通する延長範囲と、前記延長範囲と前記設置空間の間に連通する接続範囲とを有し、前記延長範囲の内径が前記導引通路と同じで、前記接続範囲の内径が前記延長範囲より小さいことを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案の一つの実施例では、前記連通通路が前記導引通路に連通する延長範囲と、前記延長範囲と前記設置空間の間に連通する接続範囲とを有し、前記接続範囲の一方が前記設置空間と繋がり、前記接続範囲の他方が徐々に拡大して延長して前記延長範囲と接続し、また、前記延長範囲の内径が前記導引通路と同じで、前記接続範囲の内径が前記延長範囲より大きくないことを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案の一つの実施例では、前記振動生成部材の前記ケースが係合凹部を有し、前記多段式導引部材の最端部に位置する前記導引部が係合凸部を有し、前記係合凹部が、多段式導引部材に前記ケースが接続するように前記係合凸部に係合することを特徴とする圧電振動装置を提供する。

本考案に用いられている技術手段によって、多段式導引部材の多段式構造（組み合った複数導引部）が圧電信号を受けたときに共振を起こす効果を有する。また、複数導引部で伝送する波は緩衝結構部の位置で屈折から回折に変わり波形が変わるため、相対的に下にある波は互いに干渉しない。これによって、圧電振動装置全体からの衝撃を減少させることができ、その使用寿命を延長させることができる。緩衝結構部が多段式導引部材の中間位置に設置する方が効果が好ましい。

本考案の第１実施形態による圧電振動装置を示す平面図である。 本考案の第１実施形態による圧電振動装置を示す断面図である。 本考案の第２実施形態による圧電振動装置を示す断面図である。 本考案の第１実施形態による圧電振動装置において、遮蔽部が振動生成部材を覆う状態を示す概略図である。 本考案の第１実施形態による圧電振動装置において、遮蔽部が振動生成部材から分離する状態を示す概略図である。

以下、本考案を実施するための形態について、図１〜図４に基づいて説明する。この説明は本考案を限定するものではなく、本考案の一つの実施例にすぎない。

図１、２に示すように、本考案による一つの実施例の圧電振動装置１００は多段式導引部材１と振動生成部材２とを備える。

本実施例において、前記多段式導引部材１は中空の管状体であり、その材質は、例えば、チタン、ステンレス、アルミ、銅などの金属である熱を伝導できる材質である。図２に示すように、前記多段式導引部材１は複数の導引部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを有し、前記導引部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは空き空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をそれぞれ有し、複数の前記導引部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは長さ方向に沿って、互いに接続して前記空き空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を直列に繋いで前記多段式導引部材１を形成し、直列に繋いだ複数の前記空き空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は前記多段式導引部材１の中に導引通路Ｔを形成する。本実施例において、複数の前記導引部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが溶接によって着脱できない管状体、すなわち多段式導引部材１を形成する。もちろん、本考案はこれに限定されるものではなく、複数の導引部が係合、ねじ嵌合などの他の方法で着脱できるように繋ぐこともできる。

図１、２に示すように、多段式導引部材１は複数の導引部接続部１２ａ、１２ｂ、１２ｃをさらに有し、隣接する二つの前記導引部の端部１１１の間に係合し、前記導引部接続部によって隣接する二つの前記導引部が接続される。図２に示すように、前記多段式導引部材１の前記長さ方向の中央位置に設置する前記導引部接続部１２ｂのサイズは他の二つの導引部接続部１２ａ、１２ｃより大きく、二つの前記導引部１１ｂと１１ｃの間に接続され、また、導引部接続部１２ｂが形成する空間は前記空き空間Ｓ２、Ｓ３と繋がれる。なお、衝撃を減少させるため、前記導引部接続部１２ｂは緩衝結構部１２１を有する。前記緩衝結構部１２１は導引部接続部１２ｂの外周面から内周面へ凹んで形成される凹みであり、波が前記緩衝結構部１２１に伝送されるときに屈折から回折に変え、相対的に下にある波は互いに干渉することを避ける。また、図３に示すように、他の実施例において、緩衝結構部１２１ａは内周面から外周面へ凹んで形成される凹みであることもできる。ちなみに、本考案の圧電振動装置の製造プロセスにおいて、緩衝結構部は複数の導引部が接続した後で形成される。

本考案において、前記振動生成部材２は二つがあり、前記多段式導引部材１の前記長さ方向の両端にそれぞれ接続され、いずれの前記振動生成部材２もケース２１、圧電部材２２、遮蔽部２３を有する。

前記ケース２１は前記多段式導引部材１の前記長さ方向の一端に接続し、係合凹部２１１を有する。前記多段式導引部材１の最端部の前記導引部１１ａは係合凸部１１２を有し、前記係合凹部２１１は係合凸部１１２に係合して多段式導引部材１にケース２１を接続される。もちろん、本考案はこれに限定されない。他の実施例において、ケースに係合凸部が形成でき、多段式導引部材に係合凹部が形成できる。前記ケースと前記多段式導引部材は前記係合凸部と係合凹部との接続によって接続する。詳しく言うと、前記ケース２１は連通通路を有し、前記設置空間Ｓ５を前記導引通路Ｔと連通するように前記設置空間Ｓ５と導引通路Ｔの間に連通する。本実施例において、前記連通通路が前記導引通路Ｔに連通する延長範囲２１１ａと、前記延長範囲２１１ａと前記設置空間Ｓ５の間に連通する接続範囲２１１ｂとを有する。且つ、前記延長範囲２１１ａの内径Ｉ１が前記導引通路Ｔの内径Ｉ２と同じで、前記接続範囲２１１ｂの内径Ｉ３が前記延長範囲２１１ａの内径Ｉ１より小さい。もちろん、本考案の接続範囲の結構は上述に限定されない。他の実施例において、接続範囲の一方は設置空間に連通し、前記接続範囲の他方が徐々に拡大して延長して前記延長範囲と接続し、また、前記延長範囲の内径が前記導引通路と同じで、前記接続範囲の内径が前記延長範囲より大きくない。

図２に示すように、前記圧電部材２２はケース２１の設置空間Ｓ５の中に設置され、圧電制御信号の制御によって振動を起こす。前記圧電部材２２は圧電制御装置（未図示）と電気的に接続する。前記圧電制御装置は本考案の圧電振動装置１００の作動中で圧電制御信号を圧電部材２２に伝送し、圧電部材２２が特定分極の方向を有する振動を起こす。

前記遮蔽部２３は防水でき、図４ａに示すように、そのしくみは前記設置空間に適切に設置され、脱着できるように前記振動生成部材２の端部に設置されて前記設置空間Ｓ５を覆う。詳しくは、前記遮蔽部２３はねじ嵌合や係合などの方法で前記振動生成部材２に固定される。図４ｂに示すように、本考案において、前記遮蔽部２３が脱着でき、前記振動生成部材２から分離できる。

上述のように、本考案の圧電振動装置は多段式導引部材の多段式結構と多段式導引部材の中間位置に設置する緩衝結構部によって、通電して作動する時に共振を起こし、多段式導引部材で伝送する波の波形を変更する。これによって圧電部材からの出力と周波数を安定させ、衝撃力を下げ、圧電振動装置の使用寿命が延長できる。

上記の説明はただ本考案の好ましい実施例の説明であって、この技術に対し、本考案の特許請求の範囲と上述の説明に基づいて、ほかの変更もできるが、これらの変更は本考案の設計であるべく、本考案の権利的範囲に包含される。

１００、１００ａ 圧電振動装置
１ 多段式導引部材
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 導引部
１１１ 端部
１１２ 係合凸部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 導引部接続部
１２１、１２１ａ 緩衝結構部
２ 振動生成部材
２１ ケース
２１１ 係合凹部
２１１ａ 延長範囲
２１１ｂ 接続範囲
２２ 圧電部材
２３ 遮蔽部
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３ 内径
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ 空き空間
Ｓ５ 設置空間
Ｔ 導引通路

Claims (10)

1. 多段式導引部材と振動生成部材とを備える圧電振動装置であって、
   前記多段式導引部材が、複数の導引部を有し、それぞれの前記導引部が空き空間を有し、複数の前記導引部が長さ方向に沿って、互いに接続して前記空き空間を直列に繋いで前記多段式導引部材を形成し、直列に繋いだ複数の前記空き空間が前記多段式導引部材の中に導引通路を形成し、
   前記振動生成部材が、ケースと圧電部材とを有し、前記ケースが前記多段式導引部材の前記長さ方向の一方に接続し、前記圧電部材が前記ケースの中の設置空間に設置され、圧電制御信号からの制御によって振動を生じることを特徴とする圧電振動装置。
2. 前記多段式導引部材が少なくとも一つの導引部接続部を更に有し、隣接する二つの前記導引部の端部の間に係合し、隣接する二つの前記導引部を前記導引部接続部によって二つの前記導引部を接続されることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動装置。
3. 前記導引部接続部が緩衝結構部を有し、前記緩衝結構部が前記導引部接続部の外周面から内周面への凹み、或は内周面から外周面へ凹んで形成される凹みであることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動装置。
4. 前記緩衝結構部が前記多段式導引部材の長さ方向の中央位置に形成されることを特徴とする請求項３に記載の圧電振動装置。
5. 前記設置空間が外部と連通し、前記振動生成部材が前記設置空間に適切に配置され、防水できる遮蔽部を有し、前記遮蔽部が脱着できるように前記振動生成部材の端部に設置されて前記設置空間を覆うことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動装置。
6. 前記振動生成部材が二つの部材であり、それぞれ前記多段式導引部材の前記長さ方向の両側に接続されることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動装置。
7. 前記振動生成部材の前記ケースが前記設置空間を前記導引通路と連通するように前記設置空間と導引通路の間に連通する連通通路を有することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動装置。
8. 前記連通通路が前記導引通路に連通する延長範囲と、前記延長範囲と前記設置空間の間に連通する接続範囲とを有し、前記延長範囲の内径が前記導引通路と同じで、前記接続範囲の内径が前記延長範囲より小さいことを特徴とする請求項７に記載の圧電振動装置。
9. 前記連通通路が前記導引通路に連通する延長範囲と、
   前記延長範囲と前記設置空間の間に連通する接続範囲とを有し、
   前記接続範囲の一方が前記設置空間と繋がり、前記接続範囲のもう一方が徐々に拡大して延長して前記延長範囲と接続し、
   また、前記延長範囲の内径が前記導引通路と同じで、前記接続範囲の内径が前記延長範囲より大きくないことを特徴とする請求項７に記載の圧電振動装置。
10. 前記振動生成部材の前記ケースが係合凹部を有し、
    前記多段式導引部材の最端部に位置する前記導引部が係合凸部を有し、
    前記係合凹部が、多段式導引部材に前記ケースが接続するように前記係合凸部に係合することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動装置。

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