JP3920782B2 - 超音波振動子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体の霧化等に用いられる超音波振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の１ＭＨｚ以下の周波数で液体の霧化を可能にした超音波振動子は、その周波数においてボルト締めランジュバン型超音波振動子ＢＬＴ（圧電セラミックをボルトによって金属でロックで挟み込んだ構造の超音波振動子）とほぼ同寸法の形状が必要である。
【０００３】
このボルト締めランジュバン型振動子としては、例えば本願出願人によって先に提出された特願２００１−３０７０７７が存在する。
【０００４】
図５はその正面図、図６は側面図、図７は同上の中央縦断面図を示す。
【０００５】
このボルト締めランジュバン型振動子３０は、振動により超音波を発生する金属製のホーン３１と、このホーン３１を振動させるべく一端側がホーン３１の底部３２に結合された圧電素子３３と、この圧電素子３３の他端側に結合された金属製の部材からなり、周波数調整、負荷バランス調整用のバックマス３４とを備え、これら各部材はそれら内部の中央部軸方向に挿通されたボルト３５によって絶縁部材３６を介し一体化されている。
【０００６】
このボルト締めランジュバン型超音波振動子３０は、ホーン３１、圧電素子３３をボルト３５で締め込む構造のため、圧電素子３３に応力がかかり、圧電素子３３の後方側にバックマス３４を設けた構成としている。
【０００７】
なお、図中３７、３８は圧電素子３３に交流電圧を印加する電極、３８ａは端子部分である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のボルト締めランジュバン型超音波振動子３０は、ホーン３１、圧電素子３３、バックマス３４、ボルト３５等の部品を備えてなり、部品点数が多く、かつ組立てが煩雑であり、よってコスト高を招来する、という課題があった。
【０００９】
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、部品点数を削減し、組立てを容易とし、安価な超音波振動子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ホーンは、少なくとも縦断面形状がほぼ長方形をなすホーン部とほぼ三角形をなすホーン部とからなる形状に押出成形されたアルミニウム棒を所定の長さに切断して形成された縦断面形状がほぼ長方形をなすホーン部とほぼ三角形をなすホーン部と、前記 縦断面形状がほぼ三角形をなすホーン部の下部に位置するフランジと、かつ前記フランジの下部に位置するミドルマスとからなり、前記ミドルマスの底部には圧電素子が接着された構成として上記目的を達成している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。
【００１２】
【参考例】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の前提となる参考例を示し、（ａ）図は超音波振動子の平面図、（ｂ）図は概略正面図、（ｃ）図は底面図を示す。
【００１３】
この超音波振動子１は、下部にミドルマス２を有するホーン３と、このホーン３のミドルマス２の下部に設けられた圧電素子４等を備えて構成されたことを特徴としている。
【００１４】
すなわち、ミドルマス２とホーン３は、アルミニウムのような金属を切削加工してなり、一部材からなっている。
【００１５】
ホーン３はほぼ円錐状をなし、かつ下部に位置決め、取り付け用のフランジ３’が形成され、ミドルマス２はほぼ短円柱状に形成されている。
【００１６】
このミドルマス２の下部に圧電セラミックの如き圧電素子４を接着材にて接着し、ボルトを用いず一体化するようにしている。
【００１７】
ボルトを用いて締め込まないことから圧電素子４に応力がかかることがなく、図５〜図７に示した従来例のようにバックマス２を圧電素子４の後方に設ける必要はなく、この例では、ホーン３のうしろに周波数調整用、負荷バランスの働きをするミドルマス２を一体的に設け、２つの部品を一つにしている。
【００１８】
また、組立てにあたっては、ボルトを用いず接着材によって接着するようにしたため、容易に組立てができ、量産に適するようにしている。
【００１９】
接着材としては例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂等が用いられる。本発明の超音波振動子は小型であり、１ＭＨｚ以下の周波数で液体の霧化に用いられるもので、接合構造でも強度的になんら問題はない。
【００２０】
なお、圧電素子４には圧電印加用の電極が周知のように設けられる。この電極構造については本発明の要部とは直接関係ないので、説明の便宜上、図示は省略してある。
【００２１】
【実施例１】
図２（ａ）、（ｂ）ないし図４は本発明の一実施例を示し、図２（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、図３は側面図、図４はホーンの製造の説明図である。
【００２２】
この実施例では、ホーン３Ａの形状を、縦断面がほぼ長方形をなすホーン部３ａとほぼ三角形をなすホーン部３ｂとからなる簡易形状に形成したことに特徴を有している。
【００２３】
すなわち、図１（ａ）〜（ｃ）に示した前述の参考例ではホーン３はほぼ円錐状に形成され、このホーン３は断面形状が円形の細長いアルミニウム棒をホーンの長さに切断し、このアルミニウムブロックを治具を介し固定しつつ回転させ、側面を切削加工するなどして円錐状に形成している。
【００２４】
参考例ではホーン３を作るために、まずアルミニウム棒を所定の長さに切断し、ついで切断されたアルミニウムブロックをほぼ円錐状のホーン３とミドルマス２部分等とを形成すべく切削加工をしなければならず、製造が煩雑である。
【００２５】
この実施例では、ホーン３Ａの部分の煩雑な切削加工を不要とし、製造し易いようにしたものである。
【００２６】
すなわち、図４に示すように、押出成形によって、縦断面形状が細長いほぼ長方形をなすホーン部３ａとほぼ三角形をなすホーン部３ｂとからなるアルミニウムのような金属の棒状体５を予め用意する。この棒状体５を治具（図示せず）を介し固定し、所定の長さに切断してゆけば多数のホーン３Ａを容易に製造することができるようにしている。
【００２７】
フランジ３’やミドルマス２については、円柱状のアルミニウム棒をやはり所定の長さに切断すれば容易に製造することができる。
【００２８】
製造されたホーン部３ａ、３ｂと、フランジ３’、ミドルマス２等とを接着して接合させればホーン３Ａを製造することができる。
【００２９】
また、ミドルマス２の底部側に圧電素子２を接着して接合させれば超音波振動子を組立てることができる。
【００３０】
この実施例では、参考例に比べホーン３Ａの部分点数は増加するものの、各部品自体の形状はシンプルなため、製造はきわめて容易であり、生産性は良好である。
【００３１】
なお、この実施例において縦断面形状がほぼ長方形部分とほぼ三角形部分とからなるホーン３Ａと、ミドルマス２等とを切削加工等により同時に一体化して製造することも可能であることは勿論である。
【００３２】
また、上記実施例では液体の霧化に用いる場合について説明したが、それ以外にも使用し得ることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明では、ホーンを、押出成形によって予め所定のシンプルな形状に形成された部材を切断するようにしたため、製造が容易であり、量産に適し、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明の前提となる参考例の平面図、（ｂ）は概略正面図、（ｃ）は底面図を示す。
【図２】 （ａ）は本発明の一実施例の平面図、（ｂ）は概略正面図を示す。
【図３】 本発明の一実施例の概略側面図を示す。
【図４】 本発明の一実施例におけるホーン部の製造状態を示す説明図である。
【図５】 従来のボルト締めランジュバン型超音波振動子の正面図を示す。
【図６】 同上の側面図を示す。
【図７】 同上の縦断面図を示す。
【符号の説明】
１ 超音波振動子
２ ミドルマス
３、３Ａ ホーン
３ａ、３ｂ ホーン部
３’ フランジ
４ 圧電素子
５ 棒状体

Claims (1)

1. ホーンは、少なくとも縦断面形状がほぼ長方形をなすホーン部とほぼ三角形をなすホーン部とからなる形状に押出成形されたアルミニウム棒を所定の長さに切断して形成された縦断面形状がほぼ長方形をなすホーン部とほぼ三角形をなすホーン部と、
   前記縦断面形状がほぼ三角形をなすホーン部の下部に位置するフランジと、
   かつ前記フランジの下部に位置するミドルマスとからなり、
   前記ミドルマスの底部には圧電素子が接着されていることを特徴とする超音波振動子。

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