JP3352632B2 - 超音波照射装置 - Google Patents
超音波照射装置Info
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- JP3352632B2 JP3352632B2 JP20812398A JP20812398A JP3352632B2 JP 3352632 B2 JP3352632 B2 JP 3352632B2 JP 20812398 A JP20812398 A JP 20812398A JP 20812398 A JP20812398 A JP 20812398A JP 3352632 B2 JP3352632 B2 JP 3352632B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波照射装置に
関し、特に、偏波を有する超音波を発生させるための超
音波照射装置に関する。
関し、特に、偏波を有する超音波を発生させるための超
音波照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波照射装置には種々の超音波
振動子が使用されている。例えば、図２は、従来使用さ
れているランジュバン型振動子であって、このランジュ
バン型振動子５０は、２個の金属体５１Ａ及び５１Ｂの
間に、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電素子５２（または
電歪素子）を挟んだサンドイッチ状に構成され、圧電素
子５２の中間部には、リン青銅等からなる電極板５３が
配置される。そして、金属体５１Ａと電極板５３との
間、及び金属体５１Ｂと電極板５３との間に高周波電源
５４から高周波電圧が加えられ、放射面より超音波が発
せられる。
振動子が使用されている。例えば、図２は、従来使用さ
れているランジュバン型振動子であって、このランジュ
バン型振動子５０は、２個の金属体５１Ａ及び５１Ｂの
間に、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電素子５２（または
電歪素子）を挟んだサンドイッチ状に構成され、圧電素
子５２の中間部には、リン青銅等からなる電極板５３が
配置される。そして、金属体５１Ａと電極板５３との
間、及び金属体５１Ｂと電極板５３との間に高周波電源
５４から高周波電圧が加えられ、放射面より超音波が発
せられる。
【０００３】そして、図３（ａ）に示すように、ランジ
ュバン型振動子５０に円錐状部６１と、フランジ部６２
を介してホーン部６３と、音響筒６４と、振動板６５と
を加え、ランジュバン型振動子５０による振動振幅を増
幅し、振動板６５の振動により発生した超音波を音響筒
６４を通じて空気中に発する。ここで、円錐状部６１及
びホーン部６３は音響エネルギの集中器として機能す
る。
ュバン型振動子５０に円錐状部６１と、フランジ部６２
を介してホーン部６３と、音響筒６４と、振動板６５と
を加え、ランジュバン型振動子５０による振動振幅を増
幅し、振動板６５の振動により発生した超音波を音響筒
６４を通じて空気中に発する。ここで、円錐状部６１及
びホーン部６３は音響エネルギの集中器として機能す
る。
【０００４】この際、図３（ｂ）に示すような応力分布
と振幅分布が得られる。振幅は、フランジ部６２におい
て最小となり、振動板６５において最大となる。また、
発振波長λの２分の１の長さが図３（ａ）に示すホーン
部６３の長さＬに相当する。
と振幅分布が得られる。振幅は、フランジ部６２におい
て最小となり、振動板６５において最大となる。また、
発振波長λの２分の１の長さが図３（ａ）に示すホーン
部６３の長さＬに相当する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ランジュ
バン型振動子５０等の超音波振動子を使用して超音波を
空気中に発した場合には、縦波としての超音波が空気中
を伝播する。このため、障害物が存在する場合には、発
せられた超音波は、障害物により反射され、障害物の背
後まで達することができないという問題があった。
バン型振動子５０等の超音波振動子を使用して超音波を
空気中に発した場合には、縦波としての超音波が空気中
を伝播する。このため、障害物が存在する場合には、発
せられた超音波は、障害物により反射され、障害物の背
後まで達することができないという問題があった。
【０００６】そこで、本発明は上記従来の超音波照射装
置における問題点に鑑みてなされたものであって、空気
中に発せられた超音波が障害物の背後まで達することが
可能な超音波照射装置を提供することを目的とする。
置における問題点に鑑みてなされたものであって、空気
中に発せられた超音波が障害物の背後まで達することが
可能な超音波照射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
超音波照射装置であって、２つのランジュバン型振動子
と、該２つのランジュバン型振動子の各々を駆動するた
めの発振器と、互いに異なる材質で形成され、前記２つ
のランジュバン型振動子の各々の端部に備えられた円錐
状部と、前記２つのランジュバン型振動子の軸線が互い
に略々直角に交わるように、前記２つの円錐状部を接続
するフランジ部と、該フランジ部と一体に形成され、前
記円錐状部における振動を増幅するためのホーン部と、
該ホーン部の先端部に固定された振動板とで構成される
ことを特徴とする。
超音波照射装置であって、２つのランジュバン型振動子
と、該２つのランジュバン型振動子の各々を駆動するた
めの発振器と、互いに異なる材質で形成され、前記２つ
のランジュバン型振動子の各々の端部に備えられた円錐
状部と、前記２つのランジュバン型振動子の軸線が互い
に略々直角に交わるように、前記２つの円錐状部を接続
するフランジ部と、該フランジ部と一体に形成され、前
記円錐状部における振動を増幅するためのホーン部と、
該ホーン部の先端部に固定された振動板とで構成される
ことを特徴とする。
【０００８】請求項２記載の発明は、前記振動板を囲繞
する音響筒を備えることを特徴とする。
する音響筒を備えることを特徴とする。
【０００９】そして、請求項１記載の発明によれば、円
錐状部を通過した振動はホーン部内で増幅されて円偏波
状の超音波となって振動板から発せられるため、空気中
に発せられた超音波が障害物の背後まで達することがで
きる。
錐状部を通過した振動はホーン部内で増幅されて円偏波
状の超音波となって振動板から発せられるため、空気中
に発せられた超音波が障害物の背後まで達することがで
きる。
【００１０】請求項２記載の発明によれば、振動板を囲
繞する音響筒を備えるため、対象物に対してより正確に
超音波を照射することができる。
繞する音響筒を備えるため、対象物に対してより正確に
超音波を照射することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる超音波照射
装置の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明す
る。
装置の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明す
る。
【００１２】超音波は、気体または液体中では縦波であ
るが、固体内では、縦波と、横波と、表面波で構成され
る。この性質を利用して、気体中に発振される超音波に
縦波と横波をベクトル的に結合させ、単純な縦波等では
なく、偏波面を有する超音波を得るため、以下の構成を
有する超音波照射装置を使用する。
るが、固体内では、縦波と、横波と、表面波で構成され
る。この性質を利用して、気体中に発振される超音波に
縦波と横波をベクトル的に結合させ、単純な縦波等では
なく、偏波面を有する超音波を得るため、以下の構成を
有する超音波照射装置を使用する。
【００１３】尚、ここで、偏波とは、複数の波形を合成
させ、または複数の波形の位相を変化させ、単一音源か
ら発生した波形とは異なる波形としたもの、または、正
弦波等にエネルギー等を加えて波形を偏向させたものと
定義される。
させ、または複数の波形の位相を変化させ、単一音源か
ら発生した波形とは異なる波形としたもの、または、正
弦波等にエネルギー等を加えて波形を偏向させたものと
定義される。
【００１４】図１は、本発明にかかる超音波照射装置の
一実施例を示す図であって、この超音波照射装置１は、
２つのランジュバン型振動子２Ａ、２Ｂを駆動するた
め、２つの発振器３Ａ、３Ｂを有し、これらの発振器３
Ａ、３Ｂは、互いに位相を０゜乃至９０゜変化させるこ
とのできる機能を有し、駆動エネルギが等しくなるよう
に動作させる。
一実施例を示す図であって、この超音波照射装置１は、
２つのランジュバン型振動子２Ａ、２Ｂを駆動するた
め、２つの発振器３Ａ、３Ｂを有し、これらの発振器３
Ａ、３Ｂは、互いに位相を０゜乃至９０゜変化させるこ
とのできる機能を有し、駆動エネルギが等しくなるよう
に動作させる。
【００１５】また、円錐状部４Ａ、４Ｂは、一方が炭素
鋼、他方がステンレス鋼等の互いに異なる材質で形成さ
れ、音波伝播上、媒体が異なることによって生ずる２つ
の発振器３Ａ、３Ｂからの超音波が平衡点からのずれを
生じ、これによって粒子変化が発生し、さらにその速度
が粒子速度となり、この変化によって波動が発生する。
鋼、他方がステンレス鋼等の互いに異なる材質で形成さ
れ、音波伝播上、媒体が異なることによって生ずる２つ
の発振器３Ａ、３Ｂからの超音波が平衡点からのずれを
生じ、これによって粒子変化が発生し、さらにその速度
が粒子速度となり、この変化によって波動が発生する。
【００１６】円錐状部４Ａ、４Ｂは、アルミニウム合金
等で形成されたフランジ部５によって結合され、フラン
ジ部５には、ステンレス鋼で形成され、曲面を有する円
錐状に形成されたホーン部６が結合される。ここで、円
錐状部４Ａ、４Ｂ及びホーン部６は音響エネルギの集中
器として機能する。
等で形成されたフランジ部５によって結合され、フラン
ジ部５には、ステンレス鋼で形成され、曲面を有する円
錐状に形成されたホーン部６が結合される。ここで、円
錐状部４Ａ、４Ｂ及びホーン部６は音響エネルギの集中
器として機能する。
【００１７】そして、２つの発振器３Ａ、３Ｂは、位相
を調整することのできるパルス駆動によって、前記波動
をさらに強力なものとすることができる。
を調整することのできるパルス駆動によって、前記波動
をさらに強力なものとすることができる。
【００１８】偏波は、円錐状部４Ａ、４Ｂを通過し、互
いに９０゜の位相差を有する超音波がフランジ部５によ
って合成される。尚、発振器３Ａ、３Ｂによってさらに
位相差を明確にすることも可能である。前記円錐状部４
Ａ、４Ｂを通過した振動はホーン部６内で増幅されて円
偏波状の超音波となって振動板７から発せられ、音響筒
８を介して対象物に達する。この偏波は、縦波または横
波よりも比較的障害物等による影響を受けにくく、空気
中に発せられた偏波を有する超音波は障害物の背後まで
達することができる。
いに９０゜の位相差を有する超音波がフランジ部５によ
って合成される。尚、発振器３Ａ、３Ｂによってさらに
位相差を明確にすることも可能である。前記円錐状部４
Ａ、４Ｂを通過した振動はホーン部６内で増幅されて円
偏波状の超音波となって振動板７から発せられ、音響筒
８を介して対象物に達する。この偏波は、縦波または横
波よりも比較的障害物等による影響を受けにくく、空気
中に発せられた偏波を有する超音波は障害物の背後まで
達することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、円錐状部を通過した振動はホーン部内で増
幅されて円偏波状の超音波となって振動板から発せられ
るため、空気中に発せられた超音波が障害物の背後まで
達することが可能な超音波照射装置を提供することがで
きる。
明によれば、円錐状部を通過した振動はホーン部内で増
幅されて円偏波状の超音波となって振動板から発せられ
るため、空気中に発せられた超音波が障害物の背後まで
達することが可能な超音波照射装置を提供することがで
きる。
【００２０】請求項２記載の発明によれば、振動板を囲
繞する音響筒を備えるため、対象物に対してより正確に
超音波を照射することが可能な超音波照射装置を提供す
ることができる。
繞する音響筒を備えるため、対象物に対してより正確に
超音波を照射することが可能な超音波照射装置を提供す
ることができる。
【図１】本発明にかかる偏波を有する超音波を発生させ
るための超音波照射装置の概略図である。
るための超音波照射装置の概略図である。
【図２】従来の超音波振動子の一例を示す概略図であ
る。
る。
【図３】従来の超音波照射装置の一例を示す図であっ
て、（ａ）は構成の概略図、（ｂ）は（ａ）に示した超
音波照射装置の各場所における応力分布と、振動分布を
示す図である。
て、（ａ）は構成の概略図、（ｂ）は（ａ）に示した超
音波照射装置の各場所における応力分布と、振動分布を
示す図である。
１ 超音波照射装置 ２Ａ、２Ｂ ランジュバン型振動子 ３Ａ、３Ｂ 発振器 ４Ａ、４Ｂ 円錐状部 ５ フランジ部 ６ ホーン部 ７ 振動板 ８ 音響筒
Claims (2)
- 【請求項１】 ２つのランジュバン型振動子と、 該２つのランジュバン型振動子の各々を駆動するための
発振器と、 互いに異なる材質で形成され、前記２つのランジュバン
型振動子の各々の端部に備えられた円錐状部と、前記２つのランジュバン型振動子の軸線が互いに略々直
角に交わるように、前記２つの 円錐状部を接続するフラ
ンジ部と、 該フランジ部と一体に形成され、前記円錐状部における
振動を増幅するためのホーン部と、 該ホーン部の先端部に固定された振動板とで構成される
ことを特徴とする超音波照射装置。 - 【請求項２】 前記振動板を囲繞する音響筒を備えるこ
とを特徴とする請求項１記載の超音波照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20812398A JP3352632B2 (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 超音波照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20812398A JP3352632B2 (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 超音波照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000037660A JP2000037660A (ja) | 2000-02-08 |
| JP3352632B2 true JP3352632B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=16551026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20812398A Expired - Fee Related JP3352632B2 (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 超音波照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3352632B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060196915A1 (en) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Sulphco, Inc. | High-power ultrasonic horn |
-
1998
- 1998-07-23 JP JP20812398A patent/JP3352632B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000037660A (ja) | 2000-02-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020823 |
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