JP7006906B2 - Sonicator - Google Patents

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Description

本発明は、超音波振動する超音波振動子及び超音波放射体を備えた超音波処理装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic processing apparatus including an ultrasonic vibrator and an ultrasonic radiator that vibrate ultrasonically.

超音波処理装置に用い得る超音波発生器として、特開２０１６－２０２０５３号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。
この超音波発生器は、ボルト締めランジュバン型振動子（Ｂｏｌｔ－Ｃｌａｍｐｅｄ Ｌａｎｇｅｖｉｎ Ｔｙｐｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ，ＢＬＴ）に、充実した球体を先端部に有する球状ホーンが接続されたものであり、当該球体から超音波が全方位域において放射される。 As an ultrasonic generator that can be used in an ultrasonic processing apparatus, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-202053 (Patent Document 1) is known.
This ultrasonic generator is a bolt-clamped Langevin Type Transducer (BLT) connected to a spherical horn having a solid sphere at the tip, and all ultrasonic waves are emitted from the sphere. It is radiated in the azimuth area.

特開２０１６－２０２０５３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-20053

上述の超音波発生器では、超音波が全方位域において放射されるものの、超音波の音圧については向上の余地がある。例えば、上述の超音波発生器を用いた有害昆虫・鳥獣の撃退駆除装置では、効果を最大限に発揮させるために音圧の十分な状態をくまなく確保しようとすると、２０ｍ（メートル）ないし３０ｍ程度の間隔毎の設置を要しており、効果を維持しつつ装置の設置数を減少して総コストを抑制するために、超音波発生器に係る音圧のより一層の向上が望まれる。
又、超音波発生器におけるホーンは、振動に対する耐久性の確保のために金属製とされるところ、上述の超音波発生器は、充実した球体を有するホーンを備えているため、重量や製造コストが嵩み、取扱性に向上の余地がある。
そこで、本発明の主な目的の一つは、より大きい音圧で超音波を全方位放射可能である超音波発生器を備えた超音波処理装置を提供することである。
又、本発明の主な目的の一つは、コストが低減された超音波処理装置を提供することである。
更に、本発明の主な目的の一つは、取扱性に優れた超音波処理装置を提供することである。 In the above-mentioned ultrasonic generator, the ultrasonic wave is radiated in the omnidirectional range, but there is room for improvement in the sound pressure of the ultrasonic wave. For example, in the above-mentioned ultrasonic generator-based repelling device for harmful insects and birds and beasts, if it is attempted to ensure sufficient sound pressure in order to maximize the effect, it is 20 m (meters) to 30 m. Installation is required at intervals of degree, and in order to reduce the number of devices installed and reduce the total cost while maintaining the effect, it is desired to further improve the sound pressure of the ultrasonic generator.
Further, the horn in the ultrasonic generator is made of metal in order to ensure durability against vibration, but the above-mentioned ultrasonic generator is provided with a horn having a solid sphere, so that the weight and manufacturing cost are increased. However, there is room for improvement in handleability.
Therefore, one of the main objects of the present invention is to provide an ultrasonic processing apparatus provided with an ultrasonic generator capable of radiating ultrasonic waves in all directions with a larger sound pressure.
Further, one of the main objects of the present invention is to provide an ultrasonic processing apparatus having a reduced cost.
Further, one of the main objects of the present invention is to provide an ultrasonic processing apparatus having excellent handleability.

請求項１に記載の発明は、超音波振動を発生する振動子と、前記振動子からの前記超音波振動が付与される放射体と、を備えており、前記放射体は、複数の中実の球体部と、これらの球体部を外部で接続する中実の接続部と、を一体に有しており、前記接続部は、その内部における前記超音波振動の音速及び前記超音波振動の周波数から導出される前記超音波振動の半波長の自然数倍の長さを有する棒状体であり、各前記球体部は、前記超音波振動が付与されることにより、径方向における呼吸振動を、その位相が互いに同一となるように発生することを特徴とするものである。 The invention according to claim 1 includes a vibrator that generates ultrasonic vibration and a radiator to which the ultrasonic vibration from the vibrator is applied, and the radiator is a plurality of solids. The sphere portion and the solid connection portion that connects these sphere portions to the outside are integrally provided, and the connection portion is the sound velocity of the ultrasonic vibration and the frequency of the ultrasonic vibration inside the connection portion. It is a rod-shaped body having a length that is several times the natural half wavelength of the ultrasonic vibration derived from, and each of the spherical portions is subjected to the ultrasonic vibration to cause respiratory vibration in the radial direction. It is characterized in that it occurs so that the phases are the same as each other .

本発明の主な効果の一つは、より大きい音圧で超音波を全方位放射可能である超音波発生器を備えた超音波処理装置が提供されることである。
又、本発明の主な効果の一つは、コストが低減された超音波処理装置が提供されることである。
更に、本発明の主な目的の一つは、取扱性に優れた超音波処理装置が提供されることである。 One of the main effects of the present invention is to provide an ultrasonic processing apparatus equipped with an ultrasonic generator capable of radiating ultrasonic waves in all directions at a higher sound pressure.
Further, one of the main effects of the present invention is to provide an ultrasonic processing apparatus having a reduced cost.
Further, one of the main objects of the present invention is to provide an ultrasonic processing apparatus having excellent handleability.

本発明の第１形態に係る超音波害虫撃退駆除装置の模式的な縦中央断面図である。It is a schematic vertical center sectional view of the ultrasonic pest repellent extermination apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 球体の伸縮振動に係る（ａ）０Ｓ０，（ｂ）０Ｓ２，（ｃ）０Ｓ３のモードの模式図である。It is a schematic diagram of the mode of (a) 0 S 0 , (b) 0 S 2 , and (c) 0 S 3 related to the expansion and contraction vibration of a sphere. 図１における放射体に超音波振動が付与された場合のシミュレーションの結果がベクトルで示される模式図である。It is a schematic diagram which shows the result of the simulation when the ultrasonic vibration is applied to the radiator in FIG. 1 by a vector. 図３のシミュレーションの結果が色分けにて示される中央縦断面模式図である。It is a central vertical cross-sectional schematic diagram which shows the result of the simulation of FIG. 3 by color coding. 第１形態が発する超音波の音圧と比較例が発する超音波の音圧とに係るグラフである。It is a graph which concerns on the sound pressure of the ultrasonic wave which the 1st form emits, and the sound pressure of an ultrasonic wave which a comparative example emits. 本発明の第２形態に係る超音波害虫撃退駆除装置の模式的な縦中央断面図である。It is a schematic vertical center sectional view of the ultrasonic pest repellent extermination apparatus which concerns on the 2nd embodiment of this invention. 図６における放射体に超音波振動が付与された場合のシミュレーションの結果が色分けにて示される中央縦断面模式図である。FIG. 6 is a schematic central vertical cross-sectional view showing the results of a simulation in the case where ultrasonic vibration is applied to the radiator in FIG. 6 in different colors. 本発明の第３形態に係る超音波害虫撃退駆除装置の模式的な縦中央断面図である。It is a schematic vertical center sectional view of the ultrasonic pest repellent extermination apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図８における放射体に超音波振動が付与された場合のシミュレーションの結果が色分けにて示される中央縦断面模式図であって、振幅最大時の図である。FIG. 8 is a schematic central longitudinal sectional view showing the results of simulation when ultrasonic vibration is applied to the radiator in FIG. 8 in different colors, and is a diagram at the maximum amplitude. 図９のシミュレーションの結果の、振幅最小時（振幅の絶対値がマイナス側に最大である時）の図である。It is a figure at the time of the minimum amplitude (when the absolute value of the amplitude is the maximum on the minus side) of the result of the simulation of FIG. 本発明の第４形態に係る超音波乳化装置の模式的な縦中央断面図である。It is a schematic vertical center sectional view of the ultrasonic emulsification apparatus which concerns on 4th embodiment of this invention. 本発明の第５形態に係る超音波乳化装置の模式的な斜視図である。It is a schematic perspective view of the ultrasonic emulsification apparatus which concerns on 5th embodiment of this invention. 図１２に係る放射体の左半部が切り欠かれた状態の模式的な斜視図である。It is a schematic perspective view of the state in which the left half of the radiator according to FIG. 12 is cut off. 図１２における放射体及び振動子の模式的な縦中央断面図である。FIG. 12 is a schematic vertical center sectional view of the radiator and the oscillator in FIG. 図１４における放射体に超音波振動が付与された場合のシミュレーションの結果が色分けにて示される中央縦断面模式図であって、前後の球体部の振幅が最大で中央の球体部の振幅が最小である時の図である。It is a central vertical cross-sectional schematic diagram in which the result of the simulation when the ultrasonic vibration is applied to the radiator in FIG. 14 is shown by color coding, and the amplitude of the front and rear spheres is the maximum and the amplitude of the center sphere is the minimum. It is a figure at the time of.

以下、本発明に係る実施の形態やその変更例が、適宜図面に基づいて説明される。
尚、本発明は、下記の実施の形態や変更例に限定されない。 Hereinafter, embodiments and modifications thereof according to the present invention will be described as appropriate with reference to the drawings.
The present invention is not limited to the following embodiments and modifications.

［第１形態］
図１は、本発明の第１形態に係る超音波処理装置の一例である、超音波により害虫（野蛾）を撃退しあるいは駆除する超音波害虫撃退駆除装置１の、模式的な縦中央断面図である。
超音波害虫撃退駆除装置１は、振動を発生する振動子２と、両ネジボルト４を介して振動子２に接合された放射体６と、振動子２を保持するホルダー８と、を備えている。 [First form]
FIG. 1 is a schematic vertical center cross section of an ultrasonic pest repellent extermination device 1 that repels or exterminates pests (wild moths) by ultrasonic waves, which is an example of the ultrasonic processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. It is a figure.
The ultrasonic pest repellent extermination device 1 includes an oscillator 2 that generates vibration, a radiator 6 joined to the oscillator 2 via both screw bolts 4, and a holder 8 that holds the oscillator 2. ..

振動子２は、公知のＢＬＴであり、振動発生用の圧電素子ユニット１０と、振動振幅拡大用の先細の導体ブロック１２と、金属製で厚円筒状の押さえリング１４と、締結具としてのボルト１６と、を備えている。
尚、以下の説明においては、導体ブロック１２側が前側とされ、押さえリング１４側が後側とされているが、設置状態等に応じ、前後方向は上下方向や左右方向等の他の方向に変えられても良い。又、振動子２、両ネジボルト４、及び放射体６は、大枠では所定の前後方向の中心軸を中心とした回転体であり、上下方向や左右方向において対称性を有している。 The vibrator 2 is a known BLT, and is a piezoelectric element unit 10 for generating vibration, a tapered conductor block 12 for expanding vibration amplitude, a metal thick cylindrical holding ring 14, and a bolt as a fastener. 16 and.
In the following description, the conductor block 12 side is the front side and the holding ring 14 side is the rear side, but the front-rear direction can be changed to other directions such as the vertical direction and the horizontal direction depending on the installation state and the like. May be. Further, the oscillator 2, the double-screw bolt 4, and the radiator 6 are generally rotating bodies centered on a predetermined central axis in the front-rear direction, and have symmetry in the vertical direction and the horizontal direction.

圧電素子ユニット１０は、軸方向（振動子２の長手方向）の超音波振動を発生可能である。
超音波領域の周波数における振動である超音波振動の周波数域は、概ね、１６ｋＨｚ（キロヘルツ）以上とされても良いし、２０ｋＨｚ以上とされても良い。尚、１６ｋＨｚを下回る振動で駆動される振動子を含む振動装置について、本発明が適用されても良い。 The piezoelectric element unit 10 can generate ultrasonic vibration in the axial direction (longitudinal direction of the vibrator 2).
The frequency range of ultrasonic vibration, which is vibration in the frequency of the ultrasonic region, may be generally 16 kHz (kilohertz) or more, or 20 kHz or more. The present invention may be applied to a vibration device including a vibrator driven by a vibration lower than 16 kHz.

圧電素子ユニット１０は、それぞれリング状あるいはドーナツ状である２個の圧電素子２０を含んでいる。各圧電素子２０の残留分極の分極方向は、振動子２の中心軸と平行な方向（肉厚方向）となっている。尚、圧電素子ユニットに含まれる圧電素子２０の数は、１個でも良いし、３個以上でも良いが、構成のし易さの観点から好ましくは偶数個とされる。
２個の圧電素子２０は、肉厚方向である中心軸を同軸として肉厚方向に並べられている。 The piezoelectric element unit 10 includes two piezoelectric elements 20 having a ring shape or a donut shape, respectively. The polarization direction of the residual polarization of each piezoelectric element 20 is a direction parallel to the central axis of the vibrator 2 (thickness direction). The number of the piezoelectric elements 20 included in the piezoelectric element unit may be one or three or more, but is preferably an even number from the viewpoint of ease of configuration.
The two piezoelectric elements 20 are arranged in the wall thickness direction with the central axis in the wall thickness direction coaxial.

導体ブロック１２は、前端部に近づくにつれて細くなる（中心軸に直交する断面の面積が次第に小さくなる）テーパ形状を有するように形成される。テーパ形状の種類としては、コニカルホーン形状や、エクスポネンシャルホーン形状、ステップホーン形状が例示される。導体ブロック１２の後端部には、ボルト１６が入るボルト穴２２が形成されている。ボルト穴２２は、導体ブロック１２の後面から前方へ空けられている。
圧電素子２０や押さえリング１４の内孔には、ボルト１６が進入可能である。
そして、圧電素子２０は、導体ブロック１２と、金属製の押さえリング１４とで挟み込まれている。これらは、押さえリング１４の後方からボルト穴２２に入るボルト１６により、締結されている。かような締結により、一対の圧電素子２０は十分な強度で拘束され、超音波振動によっても拘束状態を維持する。 The conductor block 12 is formed to have a tapered shape that becomes thinner as it approaches the front end portion (the area of the cross section orthogonal to the central axis gradually decreases). Examples of the type of the tapered shape include a conical horn shape, an exponential horn shape, and a step horn shape. A bolt hole 22 into which a bolt 16 is inserted is formed at the rear end of the conductor block 12. The bolt hole 22 is formed forward from the rear surface of the conductor block 12.
The bolt 16 can enter the inner hole of the piezoelectric element 20 or the holding ring 14.
The piezoelectric element 20 is sandwiched between the conductor block 12 and the metal pressing ring 14. These are fastened by a bolt 16 that enters the bolt hole 22 from the rear of the holding ring 14. By such fastening, the pair of piezoelectric elements 20 are restrained with sufficient strength, and the restrained state is maintained even by ultrasonic vibration.

又、一対の圧電素子２０には、軸振動発生用の公知の駆動電圧印加手段（発振器，図示略）が、電気的に接続されている。駆動電圧印加手段は、ホルダー８に収容されている。
各圧電素子２０に対して交流電圧が印加されると、これら圧電素子２０は軸振動（振動子２の中心軸と平行な方向の振動）を発生する。振動子２は、その形状（長さや径の大きさないしその分布等）や重量配分等の構造により、軸振動及びたわみ振動についてそれぞれ所定の共振周波数を有しており、圧電素子２０に対する所定の交流電圧の印加により、振動子２に１次の共振モードにおける軸振動が発生する。所定の交流電圧は、発振器の制御手段（図示略）により、精密に制御される。１次の共振モードにおける軸振動は、両端開放で振幅最大となり、振幅最小（ゼロ）となる節（ノード）が１箇所、振動子２上に存在する。又、本形態では圧電素子２０によって積極的にたわみ振動を発生させないが、振動子２は、１次の共振モードにおける軸振動の節の部分において、ホルダー８に支持されている。
本形態では、振動子２は、４０．２０６ｋＨｚの周波数で振動を発生する。当該周波数における超音波振動は、害虫特に野蛾の撃退ないし駆除に効果を発揮する。尚、振動の周波数は、様々に変更可能である。 Further, a known drive voltage applying means (oscillator, not shown) for generating shaft vibration is electrically connected to the pair of piezoelectric elements 20. The drive voltage applying means is housed in the holder 8.
When an AC voltage is applied to each of the piezoelectric elements 20, these piezoelectric elements 20 generate axial vibration (vibration in a direction parallel to the central axis of the vibrator 2). The vibrator 2 has predetermined resonance frequencies for shaft vibration and deflection vibration due to its shape (the length and diameter are not large and its distribution, etc.) and the structure such as weight distribution, and is predetermined with respect to the piezoelectric element 20. By applying the AC voltage, shaft vibration in the primary resonance mode is generated in the vibrator 2. The predetermined AC voltage is precisely controlled by the oscillator control means (not shown). The axial vibration in the first-order resonance mode has the maximum amplitude when both ends are open, and there is one node on the vibrator 2 where the amplitude is the minimum (zero). Further, in the present embodiment, the piezoelectric element 20 does not positively generate the bending vibration, but the vibrator 2 is supported by the holder 8 at the node of the shaft vibration in the primary resonance mode.
In this embodiment, the oscillator 2 generates vibration at a frequency of 40.206 kHz. Ultrasonic vibration at this frequency is effective in repelling or exterminating pests, especially wild moths. The frequency of vibration can be changed in various ways.

超音波発生器としての放射体６は、同じ大きさの２個の中実の球体部３０と、これらの間に配置された中実棒状の接続部３２と、を有する。放射体６は、全体としてダンベル状である。
接続部３２は、球体部３０の直径より小さい直径を有する円柱状の棒状体であり、その中心軸の延長線が各球体部３０の中心を通る状態で、各球体部３０を接続している。尚、接続部３２は、他の形状であっても良いし、球体部３０に対して他の位置関係において接続されても良い。
放射体６は、接続部３２の中心軸が振動子２の中心軸と直線的に連続する状態で、振動子２に接合される。振動子２に接合される部材がホーンと呼ばれることから、放射体６は球状ホーンと呼ぶことができ、更には直列接続球状ホーンと呼ぶことができる。
尚、振動子２と放射体６は、両ネジボルト４により接合されず、一方に一体に形成されたネジ部が他方に形成されたネジ穴に入ることで接合されても良いし、振動子２の導体ブロック１２と放射体６が一体とされても良い。 The radiator 6 as an ultrasonic generator has two solid spherical portions 30 of the same size and a solid rod-shaped connecting portion 32 arranged between them. The radiator 6 has a dumbbell shape as a whole.
The connecting portion 32 is a columnar rod-shaped body having a diameter smaller than the diameter of the spherical portion 30, and connects the spherical portions 30 with an extension line of the central axis passing through the center of the spherical portions 30. .. The connecting portion 32 may have another shape or may be connected to the spherical portion 30 in another positional relationship.
The radiator 6 is joined to the oscillator 2 in a state where the central axis of the connecting portion 32 is linearly continuous with the central axis of the oscillator 2. Since the member joined to the oscillator 2 is called a horn, the radiator 6 can be called a spherical horn, and further can be called a series-connected spherical horn.
The oscillator 2 and the radiator 6 may not be joined by both screw bolts 4, but may be joined by inserting a screw portion integrally formed on one side into a screw hole formed on the other side. The conductor block 12 and the radiator 6 may be integrated.

本形態では、放射体６はチタン製で一体であり、全長が３０２ｍｍ（ミリメートル）、各球体部３０の直径が１２０ｍｍ、接続部３２の直径が２０ｍｍ、接続部３２の長さが６２ｍｍとされている。これらの寸法のうち、各球体部３０の直径や接続部３２の長さは、当該球体部３０に具備させたい共振周波数に応じて決定される。当該共振周波数は、放射体６がその振動により放射する超音波の周波数に関係する。振動子２は、当該周波数の振動を生成するように設定される。１個の球体部３０の重さは、約４ｋｇ（キログラム）である。
尚、放射体６は、チタン合金や鉄や鉄合金等の他の材質であっても良いし、互いに別体に形成された各球体部３０と接続部３２とが両ネジボルト等により連結されたものであっても良い。又、各種の寸法は他の値であっても良い。 In this embodiment, the radiator 6 is made of titanium and is integrated, and the total length is 302 mm (millimeters), the diameter of each spherical portion 30 is 120 mm, the diameter of the connecting portion 32 is 20 mm, and the length of the connecting portion 32 is 62 mm. There is. Of these dimensions, the diameter of each spherical portion 30 and the length of the connecting portion 32 are determined according to the resonance frequency desired to be provided in the spherical portion 30. The resonance frequency is related to the frequency of the ultrasonic wave emitted by the radiator 6 due to its vibration. The oscillator 2 is set to generate vibrations of that frequency. The weight of one spherical portion 30 is about 4 kg (kilogram).
The radiator 6 may be made of another material such as titanium alloy, iron or iron alloy, and each spherical portion 30 and the connecting portion 32 formed separately from each other are connected by both screw bolts or the like. It may be a thing. Moreover, various dimensions may have other values.

球体部３０を含む放射体６の振動や、放射体６の各種寸法と共振周波数との関係等が、以下更に詳述される。
一般に、球体Ｓの共振周波数における振動には、ねじれ振動と伸縮振動とが存在する。そして、図２に例示されるように、伸縮振動は、更に複数のモードを有している。図２中の長破線は、振動中のある瞬間における球体Ｓの形状であって、所定部分で最大振幅となっているものを示しており、図２中の短破線は、振動中の別の瞬間における球体Ｓの形状であって、別の所定部分で最大振幅となっているものを示している。尚、図２では、分かり易くするために、振幅が誇張されて描かれており、実際の振幅は、金属のように剛性のある球体では、裸眼で視認できない程度に僅かである。
伸縮振動のモードは、ｉＳｎと表される。ここで、ｉはモード数であり、ｎは次数である。図２（ａ）では０Ｓ０で規定された振動が示され、図２（ｂ）では０Ｓ２で規定された振動が示され、図２（ｃ）では０Ｓ３で規定された振動が示される。図２（ａ）のようなモード０Ｓ０での振動は、球体表面全体において同様に径方向に伸縮し、動物の呼吸時における胸部や腹部の動きに類似しているため、呼吸振動と呼ばれる。
共振周波数における振動の波長λは、材質毎に固有のヤング率及び密度から一意に定まる材質中の音速ｖと、振動の共振周波数ｆとに対し、“λ＝ｖ／ｆ”の関係を有している。共振周波数ｆは、中実の球体部３０では、直径に依存して変化し、直径の関数となっている。球体Ｓは、固体金属が備える程度の剛性を有していれば、超音波振動を与えられると、通常、モード０Ｓ０での振動を行い、即ち呼吸振動を行う。 The vibration of the radiator 6 including the spherical portion 30, the relationship between various dimensions of the radiator 6 and the resonance frequency, and the like will be described in more detail below.
In general, the vibration at the resonance frequency of the sphere S includes torsional vibration and expansion / contraction vibration. And, as illustrated in FIG. 2, the expansion / contraction vibration further has a plurality of modes. The long dashed line in FIG. 2 shows the shape of the sphere S at a certain moment during vibration, which has the maximum amplitude at a predetermined portion, and the short dashed line in FIG. 2 indicates another shape during vibration. It shows the shape of the sphere S at the moment, which has the maximum amplitude in another predetermined portion. In FIG. 2, the amplitude is exaggerated for the sake of clarity, and the actual amplitude is so small that it cannot be visually recognized by a naked eye with a rigid sphere such as metal.
The mode of expansion and contraction vibration is expressed as iSn . Here, i is the number of modes and n is the order. FIG. 2 (a) shows the vibration specified by 0 S 0 , FIG. 2 (b) shows the vibration specified by 0 S 2 , and FIG. 2 (c) shows the vibration specified by 0 S 3 . Is shown. Vibration in mode 0 S 0 as shown in FIG. 2A is called respiratory vibration because it expands and contracts in the radial direction on the entire surface of the sphere and resembles the movement of the chest and abdomen during breathing of an animal. ..
The wavelength λ of vibration at the resonance frequency has a relationship of “λ = v / f” with respect to the sound velocity v in the material uniquely determined from the Young's modulus and density unique to each material and the resonance frequency f of vibration. ing. In the solid sphere portion 30, the resonance frequency f changes depending on the diameter and is a function of the diameter. If the sphere S has a rigidity to the extent that the solid metal has, when ultrasonic vibration is applied, the sphere S usually vibrates in mode 0 S 0 , that is, performs respiratory vibration.

本形態では、害虫（野蛾）の撃退駆除に効果的な４０ｋＨｚ程度の超音波を空気中に放射するために、放射体６は、振動子２によって、４０．２０６ｋＨｚで振動されるように設計され、即ち当該周波数が共振周波数ｆとなるように球体部３０の直径が選択される。
本形態の放射体６は、剛性や耐久性や重量等の観点から、チタン製とされ、チタンに係る所定の音速ｖを有している。
かように、共振周波数ｆと音速ｖが定まるため、放射体６における超音波振動の波長λや、その半分の値である半波長λ／２も、所定の値に定まる。
振動子２に最も近い（接続部３２の後の）球体部３０は、共振周波数（４０．２０６ｋＨｚ）に応じて適切な直径を有していれば、その周波数に係る呼吸振動を行う。適切な直径は、概ねλ／２に整合した値となるものの、振動子２との接合や、振動子２における軸振動の球体部３０への伝搬といった現実的な構成の影響により、丁度λ／２に整合した値とはならず、その値からある程度前後する。そこで、例えば、実験やシミュレーションにより、λ／２に整合した直径より大きい直径の球体部３０（１個のみ）を振動させ、所望の振動（呼吸振動）が得られない場合には、球体部３０を切削して直径を僅かに小さくして振動させ、所望の振動が得られるまでかような切削と振動を繰り返すことで、振動子２に最も近い球体部３０の直径が調整のうえで決定されるようにする。本形態では、呼吸振動と呼ばれる０Ｓ０の振動が、接続部３２の長さ（２×２／λ）より極僅かに小さい（即ち略同等の）直径となる１２０ｍｍにおいて最適に生起された。
又、この球体部３０に接続される接続部３２の長さがλ／２に整合されていれば、接続部３２は、その先の球体部３０に所望の振動を伝えられる。よって、本形態では、接続部３２の長さは、λ／２に整合した値（λ／２）である６２ｍｍとされた。尚、振動子２における前後方向の長さも、λ／２に整合されている。又、接続部３２の長さについても、振動子２に最も近い球体部３０のように調整されても良い。
更に、接続部３２の前の球体部３０の直径が、振動子２に最も近い球体部３０の直径と揃えられれば、接続部３２の前の球体部３０においても所望の振動を得ることができる。尚、これらの球体部３０のうちの一方について、接続部３２や他方の球体部３０との接続を加味して、直径が調整されても良く、更に、各球体部３０の調整に先立って、接続部３２の長さが調整されても良い。又、放射体６全体について、各種寸法を仮定して実験やシミュレーションを開始し、所望の振動が得られるまで各種寸法を変更しても良い。更に、放射体６は、実験やシミュレーションで得られた各種の寸法で製造されても良いし、当該寸法と僅かに異なる寸法で仮形成したものを切削や付着により調整することで製造されても良い。加えて、振動の共振周波数ｆと併行して球体部３０の直径等が調整されても良いし、球体部３０の直径等を所定のものに決めて共振周波数ｆを得てから、振動子２の振動が調整されても良い。加えて、振動子２と放射体６（後の球体部３０）との間に、振動振幅を拡大する目的で、半波長λ／２の自然数倍の長さを有する振幅拡大用ホーンが配置されても良い。 In this embodiment, the radiator 6 is designed to be vibrated at 40.206 kHz by the vibrator 2 in order to radiate an ultrasonic wave of about 40 kHz, which is effective for repelling and exterminating pests (wild moths), into the air. That is, the diameter of the spherical portion 30 is selected so that the frequency becomes the resonance frequency f.
The radiator 6 of the present embodiment is made of titanium from the viewpoint of rigidity, durability, weight, and the like, and has a predetermined sound velocity v related to titanium.
In this way, since the resonance frequency f and the sound velocity v are determined, the wavelength λ of the ultrasonic vibration in the radiator 6 and the half wavelength λ / 2, which is half of the wavelength λ, are also determined to be predetermined values.
If the spherical portion 30 closest to the transducer 2 (after the connecting portion 32) has an appropriate diameter according to the resonance frequency (40.206 kHz), the spherical portion 30 performs respiratory vibration related to that frequency. Although the appropriate diameter is a value consistent with λ / 2, it is just λ / due to the influence of the realistic configuration such as the junction with the oscillator 2 and the propagation of the axial vibration in the oscillator 2 to the spherical portion 30. It does not become a value consistent with 2, and it fluctuates to some extent from that value. Therefore, for example, by an experiment or a simulation, a spherical portion 30 (only one) having a diameter larger than the diameter consistent with λ / 2 is vibrated, and when the desired vibration (breathing vibration) cannot be obtained, the spherical portion 30 is vibrated. The diameter of the sphere portion 30 closest to the oscillator 2 is determined after adjustment by cutting and vibrating with a slightly smaller diameter and repeating cutting and vibration until the desired vibration is obtained. To do so. In this embodiment, 0 S 0 vibrations, called respiratory vibrations, are optimally generated at 120 mm, which has a diameter that is very slightly smaller (ie, substantially equivalent) than the length (2 × 2 / λ) of the connection 32.
Further, if the length of the connecting portion 32 connected to the sphere portion 30 is matched to λ / 2, the connecting portion 32 can transmit the desired vibration to the sphere portion 30 ahead of the connecting portion 32. Therefore, in this embodiment, the length of the connecting portion 32 is set to 62 mm, which is a value (λ / 2) consistent with λ / 2. The length of the oscillator 2 in the front-rear direction is also matched to λ / 2. Further, the length of the connecting portion 32 may also be adjusted like the spherical portion 30 closest to the oscillator 2.
Further, if the diameter of the sphere portion 30 in front of the connection portion 32 is aligned with the diameter of the sphere portion 30 closest to the vibrator 2, the desired vibration can be obtained in the sphere portion 30 in front of the connection portion 32 as well. .. The diameter of one of these spherical portions 30 may be adjusted in consideration of the connection with the connecting portion 32 and the other spherical portion 30, and further, prior to the adjustment of each spherical portion 30, The length of the connecting portion 32 may be adjusted. Further, for the entire radiator 6, experiments and simulations may be started assuming various dimensions, and various dimensions may be changed until desired vibration is obtained. Further, the radiator 6 may be manufactured with various dimensions obtained by experiments or simulations, or may be manufactured by temporarily forming a tentatively formed body with dimensions slightly different from the dimensions by cutting or adhering. good. In addition, the diameter or the like of the sphere portion 30 may be adjusted in parallel with the resonance frequency f of the vibration, or the diameter or the like of the sphere portion 30 may be determined to be a predetermined value to obtain the resonance frequency f, and then the vibrator 2 Vibration may be adjusted. In addition, an amplitude-expanding horn having a length that is several times the natural number of half-wavelength λ / 2 is placed between the oscillator 2 and the radiator 6 (later the spherical portion 30) for the purpose of expanding the vibration amplitude. May be done.

図３及び図４に、本形態の放射体６に係るシミュレーションの結果が示される。図３中の各矢印は、振動の振幅をベクトルで表示したものである。各ベクトルの長さは、図３で描かれた放射体６の直径に対して誇張されている。振幅は、１０μｍ（マイクロメートル）程度である。尚、シミュレーションにおいて、有限要素法が用いられている。
放射体６の一端に上述の超音波振動が与えられると、各球体部３０が共振して、各球体部３０に呼吸振動が発生する。これらの呼吸振動の位相は同一であり、一方の球体部３０が膨張しているときに他方の球体部３０も同調して膨張し、一方の球体部３０が収縮しているときに他方の球体部３０も同調して収縮する。 3 and 4 show the results of the simulation relating to the radiator 6 of this embodiment. Each arrow in FIG. 3 represents the amplitude of vibration as a vector. The length of each vector is exaggerated with respect to the diameter of the radiator 6 drawn in FIG. The amplitude is about 10 μm (micrometer). In the simulation, the finite element method is used.
When the above-mentioned ultrasonic vibration is applied to one end of the radiator 6, each sphere portion 30 resonates and respiratory vibration is generated in each sphere portion 30. The phases of these respiratory vibrations are the same, and when one sphere 30 is expanding, the other sphere 30 also expands in synchronization, and when one sphere 30 contracts, the other sphere 30 also expands. The portion 30 also contracts in synchronization.

超音波害虫撃退駆除装置１の動作例は、次の通りである。
即ち、圧電素子ユニット１０に所定の交流電圧を与えると、振動子２が４０．２０６ｋＨｚで軸振動し、これにより導体ブロック１２に接合された放射体６が同周波数で振動して、両球体部３０が、当該周波数において、互いに同一の位相で呼吸振動する。
各球体部３０は、周囲の媒体即ち空気を当該周波数で振動させ、空気中に当該周波数の超音波を放射する。この超音波は、呼吸振動により、各球体部３０から全方位（３６０°空間）へ放射状に発せられる。又、各球体部３０からの互いに同調した超音波は、重畳により、同相成分の振動がおよそ２倍に強調されることとなり、周波数を保ったまま音圧レベルが増大した１つの超音波とみなせる。
この音圧レベルの大きい超音波は、１個の球体から放射される超音波に比べてより遠方に伝搬し、５０ｍないし６０ｍ先まで、害虫撃退駆除のために十分な音圧で到達する。 An operation example of the ultrasonic pest repellent extermination device 1 is as follows.
That is, when a predetermined AC voltage is applied to the piezoelectric element unit 10, the vibrator 2 vibrates axially at 40.206 kHz, whereby the radiator 6 bonded to the conductor block 12 vibrates at the same frequency, and both spherical portions. 30 breathes and vibrates in the same phase with each other at the frequency.
Each spherical portion 30 vibrates the surrounding medium, that is, air at the frequency, and emits ultrasonic waves at the frequency into the air. This ultrasonic wave is emitted radially from each spherical portion 30 in all directions (360 ° space) by respiratory vibration. Further, the ultrasonic waves tuned to each other from each spherical portion 30 can be regarded as one ultrasonic wave in which the sound pressure level is increased while maintaining the frequency, because the vibration of the in-phase component is emphasized about twice by superimposition. ..
This ultrasonic wave with a large sound pressure level propagates farther than the ultrasonic wave radiated from one sphere, and reaches 50 m to 60 m ahead with sufficient sound pressure for pest repelling and extermination.

図５に、本形態の放射体６に係る超音波の音圧と、比較例としての１個の球体に係る超音波の音圧とに係るグラフが示される。図５中、音圧（アンプ出力）が０Ｖ（ボルト）である軸を中心とした、振幅の大きい略正弦波が本形態の音圧のグラフであり、振幅の小さい略正弦波が比較例の音圧のグラフである。
比較例の球体は、本形態の放射体６における１個の球体部３０と同じく中実で、同じ大きさであって同じ材質であり、同じ振動子２に同様に接合されて上述の周波数で振動された。音圧は、次のように測定された。即ち、放射体６あるいは球体の中心から５ｍ離れた位置に、上述の周波数及びその付近で高い感度を有する超音波マイクを設置した。超音波マイクには、アンプを介して、電圧計が電気的に接続された。電圧計が示す電圧は、音圧に比例する。そして、当該電圧の経時変化が、電圧計に電気的に接続されたコンピュータにより記録された。
図５によれば、本形態に係る２個の球体部３０が直列接続された放射体６により放射される超音波は、比較例に係る１個の球体により放射される超音波の音圧の、２倍程度の音圧を有している、と言える。又、比較例の音圧に照らし、本形態の放射体６の音圧レベルは、比較例に対して６ｄＢ（デシベル）以上増加していることが判明した。尚、図５では、放射体６の音圧が比較例の音圧の２倍を僅かに超えており、その理由は厳密には不明であるものの、音圧の増大によって放射体６の超音波が一層減衰し難くなったものと考えられる。 FIG. 5 shows a graph relating to the sound pressure of the ultrasonic wave related to the radiator 6 of the present embodiment and the sound pressure of the ultrasonic wave related to one sphere as a comparative example. In FIG. 5, a substantially sine wave having a large amplitude centered on an axis having a sound pressure (amplifier output) of 0 V (volt) is a graph of the sound pressure of the present embodiment, and a substantially sine wave having a small amplitude is a comparative example. It is a graph of sound pressure.
The sphere of the comparative example is solid like one sphere portion 30 in the radiator 6 of this embodiment, has the same size and the same material, and is similarly bonded to the same oscillator 2 at the above frequency. It was vibrated. Sound pressure was measured as follows. That is, an ultrasonic microphone having high sensitivity at the above frequency and its vicinity was installed at a position 5 m away from the center of the radiator 6 or the sphere. A voltmeter was electrically connected to the ultrasonic microphone via an amplifier. The voltage indicated by the voltmeter is proportional to the sound pressure. Then, the change over time of the voltage was recorded by a computer electrically connected to the voltmeter.
According to FIG. 5, the ultrasonic wave emitted by the radiator 6 in which the two spherical portions 30 according to the present embodiment are connected in series is the sound pressure of the ultrasonic wave emitted by the one spherical body according to the comparative example. It can be said that it has about twice the sound pressure. Further, in light of the sound pressure of the comparative example, it was found that the sound pressure level of the radiator 6 of this embodiment increased by 6 dB (decibel) or more as compared with the comparative example. In FIG. 5, the sound pressure of the radiator 6 slightly exceeds twice the sound pressure of the comparative example, and although the reason is not exactly clear, the ultrasonic wave of the radiator 6 due to the increase in the sound pressure. Is considered to be more difficult to attenuate.

第１形態の超音波害虫撃退駆除装置１は、超音波振動を発生する振動子２と、振動子２からの超音波振動が付与される放射体６と、を備えており、放射体６は、２個の中実の球体部３０と、これらの球体部３０を接続する接続部３２と、を有しており、各球体部３０は、超音波振動が付与されることにより、径方向における呼吸振動を、その位相が互いに同一となるように発生する。よって、超音波害虫撃退駆除装置１では、２個の球体部３０が同一位相で呼吸振動することとなり、音圧の大きい超音波が放射体６から全方位に放射される。従って、害虫の撃退効果や駆除効果の度合を維持したまま、超音波害虫撃退駆除装置１の設置数が減少可能であり、例えば、従来の２０～３０ｍ毎に１台の設置に対して、超音波害虫撃退駆除装置１は、５０～６０ｍ毎に１台の設置で足りる。又、１個の振動子２によって２個の球体部３０が呼吸振動されるから、振動子２と発振器と球体とのセットが２セット用いられる場合に比べ、低廉で効率的であり、取扱性に優れる。
又、接続部３２は、その内部における超音波振動の音速ｖ及び超音波振動の周波数ｆから導出される超音波振動の半波長λ／２の１倍の長さを有する棒状体である。よって、２個の球体部３０が、同一位相で呼吸振動可能な状態で、シンプルに接続される。 The ultrasonic pest repellent extermination device 1 of the first embodiment includes a vibrator 2 that generates ultrasonic vibration and a radiator 6 to which ultrasonic vibration from the vibrator 2 is applied. It has two solid spherical portions 30 and a connecting portion 32 connecting these spherical portions 30, and each spherical portion 30 is subjected to ultrasonic vibration in the radial direction. Respiratory vibrations are generated so that their phases are identical to each other. Therefore, in the ultrasonic pest repellent extermination device 1, the two spherical portions 30 breathe and vibrate in the same phase, and ultrasonic waves having a large sound pressure are radiated from the radiator 6 in all directions. Therefore, it is possible to reduce the number of ultrasonic pest repellent and extermination devices 1 installed while maintaining the degree of pest repellent effect and extermination effect. It is sufficient to install one ultrasonic pest repellent extermination device 1 every 50 to 60 m. Further, since the two spherical portions 30 are breathed and vibrated by one oscillator 2, it is cheaper, more efficient, and easier to handle than the case where two sets of the oscillator 2, the oscillator, and the sphere are used. Excellent for.
Further, the connecting portion 32 is a rod-shaped body having a length of 1 times the half wavelength λ / 2 of the ultrasonic vibration derived from the sound velocity v of the ultrasonic vibration and the frequency f of the ultrasonic vibration inside thereof. Therefore, the two spherical portions 30 are simply connected in a state where they can breathe and vibrate in the same phase.

尚、第１形態においては、更に次のような変更例が存在する。
振動子２が発する振動は、２次以上の軸振動とされても良く、１次や２次等の複数の振動状態の何れかに切替可能とされても良い。振動子２の各圧電素子２０間にスペーサが配置されても良い。
中実の球体部３０は、対称性を有しており、又対称的な振動である呼吸振動を行うから、振動子２の中心軸と接続部３２の中心軸が角度を有する状態で振動子２に接続された場合においても、全ての球体部３０が所望の呼吸振動を行うこととなる。
球体部３０は３個以上であっても良い。この場合、好ましくは最前の球体部３０の前に新たな球体部が新たな接続部３２を介して接続され、適宜これが繰り返される（直列接続）。複数の接続部３２は、それら全ての中心軸が仮想的な同一直線に含まれるように直線的に配置されても良いし、一部又は全部の接続部３２の中心軸が互いに角度を有するように配置されても良いし、一部又は全部の接続部３２の中心軸の仮想的な延長線が球体部３０の中心を通過しなくても良い。
接続部３２は、中空であっても良い。
第１形態は、超音波害虫撃退駆除装置に代えて、流体に対して別の流体あるいは固体を超音波により分散させる分散装置や、固体（粒子）同士を超音波により加速して高速衝突させ微粒子を得る微粒子化装置等に適用されても良い。拡散装置には、乳化装置が含まれる。 In addition, in the first form, the following modification example further exists.
The vibration generated by the vibrator 2 may be a secondary or higher axial vibration, or may be switchable to any of a plurality of vibration states such as primary and secondary. Spacers may be arranged between the piezoelectric elements 20 of the oscillator 2.
Since the solid sphere portion 30 has symmetry and also performs breathing vibration which is symmetric vibration, the oscillator is in a state where the central axis of the oscillator 2 and the central axis of the connection portion 32 have an angle. Even when connected to 2, all the spherical portions 30 perform the desired breathing vibration.
The number of spherical portions 30 may be three or more. In this case, preferably, a new sphere portion is connected in front of the frontmost sphere portion 30 via a new connection portion 32, and this is repeated as appropriate (series connection). The plurality of connection portions 32 may be arranged linearly so that the central axes of all of them are included in a virtual identical straight line, or the central axes of some or all of the connection portions 32 have an angle with each other. It may be arranged in the sphere, or a virtual extension line of the central axis of a part or all of the connection portion 32 may not pass through the center of the sphere portion 30.
The connection portion 32 may be hollow.
In the first form, instead of the ultrasonic pest repellent extermination device, a dispersion device that disperses another fluid or solid with respect to the fluid by sound waves, or solids (particles) are accelerated by sound waves and collided at high speed to cause fine particles. It may be applied to a fine particle device or the like for obtaining. The diffuser includes an emulsifying device.

［第２形態］
図６は、本発明の第２形態に係る超音波害虫撃退駆除装置１０１の模式的な縦中央断面図である。
第２形態は、放射体及び振動子の周波数を除き、第１形態と同様に成る。第１形態と同様に成る部材等には同じ符号が付されて適宜説明が省略される。又、第２形態においても第１形態と同様にホルダー８が設けられるところ、第２形態ではホルダー８の図示は省略される。 [Second form]
FIG. 6 is a schematic vertical center sectional view of the ultrasonic pest repellent extermination device 101 according to the second embodiment of the present invention.
The second form is the same as the first form except for the frequencies of the radiator and the oscillator. The same reference numerals are given to the members and the like having the same characteristics as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate. Further, in the second form as well, the holder 8 is provided as in the first form, but in the second form, the illustration of the holder 8 is omitted.

第２形態の放射体１０６は、チタン製で中空の球体部１３０のみを有している。
球体部１３０は、中実で肉厚の球殻であり、球状の空間部１３２を囲んでいる。空間部１３２は、球体部１３０と同心である
本形態では、球体部１３０の外面の直径が９０ｍｍとされ、球体部１３０の内面の直径、即ち空間部１３２の直径が５０ｍｍとされている。球体部１３０は、径方向において、２０ｍｍの厚みを有している。球体部１３０の重量は、１．４３ｋｇである。球体部１３０は、例えば、半球殻形状に形成された２個のチタン塊が、電気抵抗溶接により溶着されることで製造される。かようなチタン塊の接合部は、チタン塊と同等かそれ以上の引張強度を有することが好ましい。
放射体１０６は、両ネジボルト４を介して振動子２に接合されている。本形態では、振動子２は、３９．７ｋＨｚで振動する。 The radiator 106 of the second form is made of titanium and has only a hollow spherical portion 130.
The spherical portion 130 is a solid and thick spherical shell, and surrounds the spherical space portion 132. The space portion 132 is concentric with the sphere portion 130. In this embodiment, the diameter of the outer surface of the sphere portion 130 is 90 mm, and the diameter of the inner surface of the sphere portion 130, that is, the diameter of the space portion 132 is 50 mm. The spherical portion 130 has a thickness of 20 mm in the radial direction. The weight of the sphere 130 is 1.43 kg. The spherical portion 130 is manufactured, for example, by welding two titanium lumps formed in a hemispherical shell shape by electric resistance welding. It is preferable that the joint portion of such a titanium ingot has a tensile strength equal to or higher than that of the titanium ingot.
The radiator 106 is joined to the oscillator 2 via both screw bolts 4. In this embodiment, the oscillator 2 vibrates at 39.7 kHz.

図７に、本形態の放射体１０６に係るシミュレーションの結果が示される。
放射体１０６に超音波振動が与えられると、球体部１３０が共振して、球体部１３０に呼吸振動が発生する。球体部１３０は、外面において、又内面において、呼吸振動モードで振動する。これらの面の呼吸振動は、外面が外方に膨張している場合に内面が外方に同調して膨張し（球体部１３０の径方向において両側とも外方に移動し）、外面が内方に収縮している場合に内面が内方に同調して膨張する（球体部１３０の径方向において両側とも内方に移動する）ものとなっている。外内面とも外方に最大に膨張している場合の球体部１３０の厚みより、外内面とも内方に最大に収縮している場合の球体部１３０の厚みの方が厚い。
放射体１０６の主に外面における呼吸振動により、全周の空気が共振周波数ｆで超音波振動され、害虫の撃退駆除に効果的な４０ｋＨｚ程度の超音波が全方向に放射される。
球体部１３０は、球殻形状であり、有害な振動モードであるスプリアスの発生する可能性が存在するところ、本形態では、球体部１３０の内面の直径や外面の直径等の設計により、スプリアスが、呼吸振動モードの共振周波数ｆ＝３９．７ｋＨｚから±２ｋＨｚ以内の周波数域内において存在しないことが確認された。よって、振動子２や放射体１０６が共振周波数ｆで振動している限り、スプリアスは発生せず、安定した振動制御が可能である。尚、球体部１３０における共振周波数ｆやスプリアスの発生周波数は、球体部１３０の内面の直径及び外面の直径の少なくとも一方、即ち球体部１３０の外面の直径及び肉厚の少なくとも一方を調整することで制御することができる。
又、第１形態の球体部３０等との比較によれば、同一の音圧では、１個の中実の球体の外径より、第２形態の中空の球体部１３０の外径の方が小さくなることが分かった。 FIG. 7 shows the result of the simulation relating to the radiator 106 of this embodiment.
When ultrasonic vibration is applied to the radiator 106, the sphere 130 resonates and respiratory vibration is generated in the sphere 130. The spherical portion 130 vibrates on the outer surface and the inner surface in the respiratory vibration mode. The respiratory vibrations of these surfaces expand outward in synchronization with the inner surface when the outer surface expands outward (both sides move outward in the radial direction of the sphere 130), and the outer surface inward. When it is contracted, the inner surface expands in synchronization with the inward direction (both sides move inward in the radial direction of the spherical portion 130). The thickness of the sphere 130 when both the outer and inner surfaces are maximally expanded inward is thicker than the thickness of the sphere 130 when both the outer and inner surfaces are maximally contracted inward.
Due to the breathing vibration mainly on the outer surface of the radiator 106, the air around the entire circumference is ultrasonically vibrated at the resonance frequency f, and ultrasonic waves of about 40 kHz effective for repelling and exterminating pests are radiated in all directions.
The spherical portion 130 has a spherical shell shape, and there is a possibility that spurious, which is a harmful vibration mode, may occur. However, in this embodiment, the spurious is generated by designing the inner surface diameter, the outer surface diameter, and the like of the spherical portion 130. It was confirmed that the spurious emission mode does not exist in the frequency range within ± 2 kHz from the resonance frequency f = 39.7 kHz. Therefore, as long as the vibrator 2 and the radiator 106 vibrate at the resonance frequency f, spurious is not generated and stable vibration control is possible. The resonance frequency f and the spurious generation frequency in the sphere 130 are adjusted by adjusting at least one of the diameter of the inner surface and the diameter of the outer surface of the sphere 130, that is, at least one of the diameter and the wall thickness of the outer surface of the sphere 130. Can be controlled.
Further, according to a comparison with the sphere portion 30 of the first form, the outer diameter of the hollow sphere portion 130 of the second form is larger than the outer diameter of one solid sphere at the same sound pressure. It turned out to be smaller.

第２形態の超音波害虫撃退駆除装置１０１では、超音波振動を発生する振動子２と、振動子２からの超音波振動が付与される放射体１０６と、を備えており、放射体１０６は、中空の球体部１３０を有しており、球体部１３０は、超音波振動が付与されることにより、径方向における呼吸振動を発生する。よって、超音波害虫撃退駆除装置１では、超音波が放射体６から全方位に放射される。又、超音波害虫撃退駆除装置１では、中空の球体部１３０の振動により、１個の中実の球体が振動する装置に比べ、球体部１３０が小径化し又軽量化して、コストが抑制されるし、より取り扱い易くなる。 The ultrasonic pest repellent extermination device 101 of the second embodiment includes a vibrator 2 that generates ultrasonic vibration and a radiator 106 to which ultrasonic vibration from the vibrator 2 is applied. The spherical portion 130 has a hollow spherical portion 130, and the spherical portion 130 generates respiratory vibration in the radial direction by being applied with ultrasonic vibration. Therefore, in the ultrasonic pest repellent extermination device 1, ultrasonic waves are radiated from the radiator 6 in all directions. Further, in the ultrasonic pest repellent extermination device 1, the sphere portion 130 has a smaller diameter and a lighter weight than a device in which one solid sphere vibrates due to the vibration of the hollow sphere portion 130, and the cost is suppressed. However, it becomes easier to handle.

第２形態においては、第１形態と同様の変更例が適宜存在する他、次のような変更例が存在する。
中空の球体部１３０の外面の直径や内面の直径は、様々に変更されても良い。 In the second form, the same modification examples as those in the first embodiment exist as appropriate, and the following modification examples exist.
The diameter of the outer surface and the diameter of the inner surface of the hollow spherical portion 130 may be variously changed.

［第３形態］
図８は、本発明の第３形態に係る超音波害虫撃退駆除装置２０１の模式的な縦中央断面図である。
第３形態は、放射体及び振動子の周波数を除き、第１形態と同様に成る。第１形態と同様に成る部材等には同じ符号が付されて適宜説明が省略される。又、第３形態においても第１形態と同様にホルダー８が設けられるところ、第３形態ではホルダー８の図示は省略される。 [Third form]
FIG. 8 is a schematic vertical center sectional view of the ultrasonic pest repellent extermination device 201 according to the third embodiment of the present invention.
The third form is the same as the first form except for the frequencies of the radiator and the oscillator. The same reference numerals are given to the members and the like having the same characteristics as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate. Further, in the third form, the holder 8 is provided as in the first form, but in the third form, the illustration of the holder 8 is omitted.

第３形態の放射体２０６は、同じ大きさの２個の中空の球体部２３０と、これらの間に配置された中実棒状の接続部３２と、を有する。
各球体部２３０は、第２形態の球体部１３０と同様であり、空間部１３２と同様の空間部２３２を有している。各球体部２３０は、両ネジボルト４と同様の両ネジボルト２３４によって、接続部３２の端部に連結される。尚、各球体部２３０、接続部３２、及び導体ブロック１２の少なくとも何れか２つは、一体で形成されていても良い。
本形態では、振動子２は、４０．４１ｋＨｚで振動する。 The radiator 206 of the third form has two hollow spherical portions 230 of the same size and a solid rod-shaped connecting portion 32 arranged between them.
Each sphere portion 230 is the same as the sphere portion 130 of the second form, and has the same space portion 232 as the space portion 132. Each spherical portion 230 is connected to the end of the connecting portion 32 by a double-threaded bolt 234 similar to the double-threaded bolt 4. At least any two of the spherical portion 230, the connecting portion 32, and the conductor block 12 may be integrally formed.
In this embodiment, the oscillator 2 vibrates at 40.41 kHz.

図８及び図９に、本形態の放射体２０６に係るシミュレーションの結果が示される。
放射体２０６に超音波振動が与えられると、各球体部２３０に呼吸振動が発生する。各球体部２３０は、外面において又内面において、呼吸振動モードで振動し、これらの面の呼吸振動は、球体部１３０の径方向において両側とも外方に移動し、あるいは両側とも内方に移動するものとなっている。
放射体２０６の主に外面における呼吸振動により、害虫の撃退駆除に効果的な４０ｋＨｚ程度の超音波が全方向に放射される。
各球体部２３０は、その設計により、共振周波数の近傍におけるスプリアスの不発生が確認されたものであって、安定した振動制御が可能であるし、中実の場合より外径が小さくなる。 8 and 9 show the results of the simulation relating to the radiator 206 of this embodiment.
When ultrasonic vibration is applied to the radiator 206, respiratory vibration is generated in each spherical portion 230. Each sphere 230 vibrates on the outer and inner surfaces in a respiratory vibration mode, and the respiratory vibrations on these surfaces move outward on both sides or inward on both sides in the radial direction of the sphere 130. It has become a thing.
Respiratory vibration mainly on the outer surface of the radiator 206 radiates ultrasonic waves of about 40 kHz, which are effective in repelling and exterminating pests, in all directions.
The design of each spherical portion 230 confirms that spurious does not occur in the vicinity of the resonance frequency, enables stable vibration control, and has a smaller outer diameter than in the solid case.

第３形態の超音波害虫撃退駆除装置２０１では、超音波振動を発生する振動子２と、振動子２からの超音波振動が付与される放射体２０６と、を備えており、放射体２０６は、２個の中空の球体部２３０と、これらの球体部２３０を接続する接続部３２と、を有しており、各球体部２３０は、超音波振動が付与されることにより、径方向における呼吸振動を発生する。よって、超音波害虫撃退駆除装置２０１では、２個の球体部２３０が同一位相で呼吸振動することとなり、音圧の大きい超音波が放射体２０６から全方位に放射され、害虫の撃退効果や駆除効果の度合を維持したまま、超音波害虫撃退駆除装置２０１の設置数が減少可能である。又、１個の振動子２によって２個の球体部２３０が呼吸振動されるから、低廉で効率的である。更に、中空の各球体部２３０の振動により、各球体部２３０が小径化し又軽量化して、コストが抑制され、取扱性が向上する。
又、接続部３２は、第１形態と同様、その内部における超音波振動の音速ｖ及び超音波振動の周波数ｆから導出される超音波振動の半波長λ／２の１倍の長さを有する棒状体であり、２個の球体部２３０が、同一位相で呼吸振動可能な状態で、シンプルに接続される。 The ultrasonic pest repellent extermination device 201 of the third embodiment includes a vibrator 2 that generates ultrasonic vibration and a radiator 206 to which ultrasonic vibration from the vibrator 2 is applied. It has two hollow spherical portions 230 and a connecting portion 32 connecting these spherical portions 230, and each spherical portion 230 is subjected to ultrasonic vibration to breathe in the radial direction. Generates vibration. Therefore, in the ultrasonic pest repelling extermination device 201, the two spherical portions 230 breathe and vibrate in the same phase, and ultrasonic waves having a large sound pressure are radiated from the radiator 206 in all directions to repel and exterminate the pests. It is possible to reduce the number of ultrasonic pest repellent extermination devices 201 installed while maintaining the degree of effect. Further, since the two spherical portions 230 are breathed and vibrated by one oscillator 2, it is inexpensive and efficient. Further, due to the vibration of each hollow spherical portion 230, the diameter and weight of each spherical portion 230 are reduced, the cost is suppressed, and the handleability is improved.
Further, the connection portion 32 has a length of 1 times the half wavelength λ / 2 of the ultrasonic vibration derived from the sound wave velocity v of the ultrasonic vibration and the frequency f of the ultrasonic vibration inside thereof, as in the first form. It is a rod-shaped body, and the two spherical portions 230 are simply connected in a state in which breathing vibration is possible in the same phase.

第３形態においては、第１形態や第２形態と同様の変更例が適宜存在する他、次のような変更例が存在する。
放射体２０６において、中空の球体部２３０と中実の球体部３０とが混在していても良い。 In the third form, the same modification examples as those in the first form and the second form exist as appropriate, and the following modification examples exist.
In the radiator 206, the hollow sphere 230 and the solid sphere 30 may be mixed.

［第４形態］
図１１は、本発明の第４形態に係る超音波乳化装置３０１の模式的な縦中央断面図である。
第２形態は、放射体を除き、第２形態と同様に成る。第２形態と同様に成る部材等には同じ符号が付されて適宜説明が省略される。又、第３形態においても第１形態と同様にホルダー８が設けられるところ、第３形態ではホルダー８の図示は省略される。 [Fourth form]
FIG. 11 is a schematic vertical center sectional view of the ultrasonic emulsifying device 301 according to the fourth embodiment of the present invention.
The second form is the same as the second form except for the radiator. The same reference numerals are given to the members and the like having the same characteristics as those of the second embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate. Further, in the third form, the holder 8 is provided as in the first form, but in the third form, the illustration of the holder 8 is omitted.

第４形態に係る超音波乳化装置３０１の放射体３０６は、次の点を除いて、第２形態の放射体１０６と同様に成る。即ち、放射体３０６は、中空の球体部１３０の前部中央に、前後方向の孔３０８を有している。孔３０８は、空間部１３２に通じている。孔３０８の中心軸の仮想的な延長線は、球体部１３０（空間部１３２）の中心を通り、振動子２の中心軸を含んでいる。尚、孔３０８は、複数設けられても良く、上述の延長線は、球体部１３０の中心や振動子２の中心軸を含まなくても良い。又、孔３０８に隣接して、孔３０８を開閉可能な弁が設けられても良い。更に、孔３０８は、処理液Ｐの投入のみに用いられても良いし、処理液Ｐの取り出しのみに用いられても良い。 The radiator 306 of the ultrasonic emulsifying device 301 according to the fourth embodiment is the same as the radiator 106 of the second embodiment except for the following points. That is, the radiator 306 has a hole 308 in the anteroposterior direction in the center of the front portion of the hollow spherical portion 130. The hole 308 leads to the space 132. A virtual extension of the central axis of the hole 308 passes through the center of the spherical portion 130 (spatial portion 132) and includes the central axis of the oscillator 2. A plurality of holes 308 may be provided, and the extension line described above may not include the center of the spherical portion 130 or the central axis of the vibrator 2. Further, a valve capable of opening and closing the hole 308 may be provided adjacent to the hole 308. Further, the hole 308 may be used only for charging the treatment liquid P, or may be used only for taking out the treatment liquid P.

空間部１３２内には、処理液Ｐが配置されている。処理液Ｐは、空間部１３２に充填されており、空間部１３２の全体に行き渡っている。処理前の処理液Ｐは、乳化させたい複数の物質が完全に乳化していない状態で含有されたものである。尚、処理液Ｐは、空間部１３２に充填されず、空間部１３２の一部のみを占めていても良い。又、処理液Ｐは、処理中に密閉されても良いし、処理中において流通されても良い。
そして、空間部１３２内に配置された処理液Ｐにおける振動の半波長λｐ／２に、空間部１３２の直径Ｄｉ（中空の球体部１３２の内面の直径Ｄｉ）が整合されている。即ち、空間１３２は、自然数の何れかＮに対して“Ｄｉ＝Ｎ×λｐ／２”を満たすような直径Ｄｉとされている。ここで、波長λｐは、処理液Ｐの材質により定まる処理液Ｐ中の音速ｖｐと、振動の周波数ｆとに対し、“λｐ＝ｖｐ／ｆ”の関係から導かれる。
他方、呼吸振動の共振周波数ｆは、主に球体部１３２の外面の直径ＤＯ及び肉厚（ＤＯ－Ｄｉ）の少なくとも一方で設定することができる。 The treatment liquid P is arranged in the space portion 132. The treatment liquid P is filled in the space portion 132 and spreads over the entire space portion 132. The treatment liquid P before the treatment contains a plurality of substances to be emulsified in a state where they are not completely emulsified. The treatment liquid P may not be filled in the space portion 132 and may occupy only a part of the space portion 132. Further, the treatment liquid P may be sealed during the treatment or may be distributed during the treatment.
Then, the diameter Di of the space portion 132 (diameter Di of the inner surface of the hollow sphere portion 132 ) is matched with the half wavelength λ p / 2 of the vibration in the processing liquid P arranged in the space portion 132. That is, the space 132 has a diameter Di that satisfies "Di = N × λ p / 2" with respect to any N of natural numbers. Here, the wavelength λ p is derived from the relationship of “λ p = v p / f” with respect to the sound velocity v p in the processing liquid P determined by the material of the processing liquid P and the frequency f of the vibration.
On the other hand, the resonance frequency f of the respiratory vibration can be set mainly at least one of the diameter DO and the wall thickness ( DO − Di ) of the outer surface of the spherical portion 132.

本形態の放射体３０６は、図７で示されるように振動し、球体部１３０は、外面において又内面において、呼吸振動モードで振動する。
球体部１３０は、その設計により、共振周波数の近傍におけるスプリアスの不発生が確認されたものであって、安定した振動制御が可能であるし、中実の場合より外径が小さくなる。 The radiator 306 of this embodiment vibrates as shown in FIG. 7, and the spherical portion 130 vibrates on the outer surface and the inner surface in the respiratory vibration mode.
The design of the sphere 130 confirms that spurious does not occur in the vicinity of the resonance frequency, enables stable vibration control, and has a smaller outer diameter than in the solid case.

又、放射体３０６の主に内面における呼吸振動により、超音波が共振周波数ｆにおいて空間部１３２に放射される。
そして、空間部１３２の直径Ｄｉが、処理液Ｐの振動の半波長λｐ／２に整合されているので、空間部１３２に処理液Ｐの定在波が発生する。尚、定在波の音圧は、球殻形状の球体部１３０により、空間部１３２の中心において極大となる。又、処理液Ｐが全方位から超音波を受けられるようにしてより効率良く処理されるようにするため、処理液Ｐは空間部１３２に充填され、あるいは充填状態を維持するように流通されることが好ましい。
かような超音波の定在波により、処理液Ｐは、極めて効率良く乳化処理されることとなる。孔３０８から入れられた原材料としての処理前の処理液Ｐは、超音波により処理され、きめ細かく十分に乳化した乳化液として、孔３０８から出される。超音波振動による乳化処理では、その振動の加速度の大きさから、他の機械的な撹拌に比べて格段に粒子が微細化され、処理後の処理液Ｐは、一旦乳化すると容易に分離しないものとなる。 Further, ultrasonic waves are radiated to the space portion 132 at the resonance frequency f due to the respiratory vibration mainly on the inner surface of the radiator 306.
Then, since the diameter Di of the space portion 132 is matched with the half wavelength λ p / 2 of the vibration of the treatment liquid P, a standing wave of the treatment liquid P is generated in the space portion 132. The sound pressure of the standing wave is maximized at the center of the space portion 132 due to the spherical shell-shaped spherical portion 130. Further, in order to allow the treatment liquid P to receive ultrasonic waves from all directions and to be treated more efficiently, the treatment liquid P is filled in the space 132 or distributed so as to maintain the filled state. Is preferable.
Due to such a standing wave of ultrasonic waves, the treatment liquid P is emulsified extremely efficiently. The untreated treatment liquid P as a raw material put in through the hole 308 is treated by ultrasonic waves and discharged from the hole 308 as a finely and sufficiently emulsified liquid. In the emulsification treatment by ultrasonic vibration, the particles are remarkably finer than other mechanical agitation due to the magnitude of the acceleration of the vibration, and the treated liquid P after the treatment is not easily separated once emulsified. Will be.

第４形態の超音波乳化装置３０１では、超音波振動を発生する振動子２と、振動子２からの超音波振動が付与される放射体３０６と、を備えており、放射体３０６は、中空の球体部１３０を有しており、球体部１３０は、超音波振動が付与されることにより、径方向における呼吸振動を発生し、中空の球体部１３０は、処理液Ｐを内部に入れ、あるいは処理液Ｐを内部から外に出すための孔３０８を有している。よって、処理液Ｐが、超音波振動により、効率的に乳化される。より詳細には、処理液Ｐは、超音波振動の加速度により、その成分である粒子が互いに高速衝突して、機械的な撹拌では達成できない程度の超微粒子化が行われる。又、処理後の処理液Ｐの流体中における粒度分布が均質であり、高精度の品質が得られる。更に、処理後の処理液Ｐにおいて、分散粒子形状が微細であり、再凝集が起こり難く、水と油の乳化を始めとして、長時間放置しても分離せず安定する。
又、中空の球体部１３０における内面の直径Ｄｉは、処理液Ｐの内部を通過する超音波振動の音速ｖｐから導出される、超音波振動の半波長λｐの自然数Ｎ倍とされている。よって、処理液Ｐに超音波の定在波が発生して、処理液Ｐがより効率的に乳化される。 The ultrasonic emulsifying device 301 of the fourth embodiment includes a vibrator 2 that generates ultrasonic vibration and a radiator 306 to which ultrasonic vibration from the vibrator 2 is applied, and the radiator 306 is hollow. The spherical portion 130 is subjected to ultrasonic vibration to generate respiratory vibration in the radial direction, and the hollow spherical portion 130 puts the treatment liquid P inside or is used. It has a hole 308 for letting the treatment liquid P out from the inside. Therefore, the treatment liquid P is efficiently emulsified by ultrasonic vibration. More specifically, the treatment liquid P is made into ultrafine particles to the extent that it cannot be achieved by mechanical stirring because the particles, which are the components of the treatment liquid P, collide with each other at high speed due to the acceleration of ultrasonic vibration. Further, the particle size distribution of the treated liquid P after the treatment in the fluid is uniform, and high-precision quality can be obtained. Further, in the treated liquid P after the treatment, the shape of the dispersed particles is fine, reaggregation is unlikely to occur, and the treatment liquid P is stable without separation even if left for a long time, including emulsification of water and oil.
Further, the diameter Di of the inner surface of the hollow spherical portion 130 is a natural number N times the half wavelength λ p of the ultrasonic vibration derived from the sound velocity v p of the ultrasonic vibration passing through the inside of the treatment liquid P. There is. Therefore, a standing wave of ultrasonic waves is generated in the treatment liquid P, and the treatment liquid P is emulsified more efficiently.

第４形態においては、第１形態ないし第３形態の少なくとも何れかと同様の変更例が適宜存在する。
又、処理液Ｐの材質や成分はどのようなものであっても良く、処理液Ｐに対して乳化以外の処理が施されても良い。 In the fourth form, there are appropriately modified examples similar to at least one of the first form to the third form.
Further, any material or component of the treatment liquid P may be used, and the treatment liquid P may be subjected to a treatment other than emulsification.

［第５形態］
図１２は、本発明の第５形態に係る超音波乳化装置４０１の模式的な斜視図であり、図１３は、超音波乳化装置４０１に係る、放射体４０６の左半部が切り欠かれた状態の模式的な斜視図であり、図１４は、超音波乳化装置４０１における放射体４０６及び振動子２の模式的な縦中央断面図である。
第５形態は、放射体及び振動子の周波数並びに乳化処理対象としての処理液の流路の設置を除き、第３形態と同様に成る。第３形態と同様に成る部材等には同じ符号が付されて適宜説明が省略される。又、第５形態においても第１形態と同様にホルダー８が設けられるところ、第５形態ではホルダー８の図示は省略される。 [Fifth form]
FIG. 12 is a schematic perspective view of the ultrasonic emulsifier 401 according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a cutout of the left half of the radiator 406 according to the ultrasonic emulsifier 401. It is a schematic perspective view of a state, and FIG. 14 is a schematic vertical center sectional view of a radiator 406 and an oscillator 2 in an ultrasonic emulsifier 401.
The fifth form is the same as the third form except for the frequency of the radiator and the oscillator and the installation of the flow path of the treatment liquid as the emulsification treatment target. The same reference numerals are given to the members and the like having the same characteristics as those of the third embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate. Further, in the fifth form as well, the holder 8 is provided as in the first form, but in the fifth form, the illustration of the holder 8 is omitted.

第５形態の放射体４０６は、同じ大きさの３個の中空の球体部４３０，４３１，４３２を後から順に有し、接続部３２を有していない。
球体部４３０～４３２は、次に説明される点を除き、第２形態，第４形態の球体部１３０や、第３形態の球体部２３０と同様に成る。即ち、後の球体部４３０は、前部中央において、空間部４３３に通じる前後方向の孔４３４を有している。又、中央の球体部４３１は、前後の中央において、空間部４３５に通じる前後方向の孔４３６をそれぞれ有している。更に、前の球体部４３２は、前後中央において、空間部４３７に通じる前後方向の孔４３８を有している。尚、空間部４３３，４３５，４３７は、第２形態の空間部１３２あるいは第３形態の空間部２３２と、それぞれ同様である。
球体部４３０，４３１は、前後方向の孔を有する孔付き両ネジボルト４３９によって、互いに連結される。孔付き両ネジボルト４３９の孔と、孔４３４と、後の孔４３６とは、前後方向で連続する。
又、球体部４３１，４３２も、前後方向の孔を有する孔付き両ネジボルト４３９によって、互いに連結される。孔付き両ネジボルト４３９の孔と、前の孔４３６と、後の孔４３８とは、前後方向で連続する。
これらの孔の中心軸と、振動子２の中心軸と、球体部４３０～４３２及び空間部４３３，４３５，４３７の各中心とは、一直線上に並ぶ。 The radiator 406 of the fifth form has three hollow spherical portions 430, 431, 432 of the same size in order from the rear, and does not have a connecting portion 32.
The sphere portions 430 to 432 are the same as the sphere portions 130 of the second and fourth forms and the sphere portion 230 of the third form, except for the points described below. That is, the rear spherical portion 430 has a hole 434 in the front-rear direction leading to the space portion 433 in the center of the front portion. Further, the central spherical portion 431 has holes 436 in the front-rear direction leading to the space portion 435 in the front and rear centers, respectively. Further, the front spherical portion 432 has a hole 438 in the front-rear direction leading to the space portion 437 in the front-rear center. The space portions 433, 435 and 437 are the same as the space portion 132 of the second form or the space portion 232 of the third form, respectively.
The spherical portions 430 and 431 are connected to each other by a double screw bolt 439 with a hole having a hole in the front-rear direction. The holes of the double screw bolts 439 with holes, the holes 434, and the rear holes 436 are continuous in the front-rear direction.
Further, the spherical portions 431 and 432 are also connected to each other by a double screw bolt 439 with a hole having a hole in the front-rear direction. The hole of the double screw bolt 439 with a hole, the front hole 436, and the rear hole 438 are continuous in the front-rear direction.
The central axis of these holes, the central axis of the oscillator 2, and the centers of the spherical portions 430 to 432 and the space portions 433, 435 and 437 are aligned with each other.

本形態では、球体部４３０～４３２における、外面の直径は、何れも９０ｍｍであり、隣との中心間距離は、何れも９０ｍｍである。又、球体部４３０～４３２の内面の直径（空間部４３３，４３５，４３７の直径）は、何れも５０ｍｍである。尚、後の球体部４３０の中心から振動子２の後端までの距離は、１０７．６ｍｍである。
又、振動子２は、３８．６７ｋＨｚで振動する。 In the present embodiment, the diameters of the outer surfaces of the spherical portions 430 to 432 are all 90 mm, and the distance between the centers of the spherical portions 430 to 432 is 90 mm. Further, the diameters of the inner surfaces of the spherical portions 430 to 432 (diameters of the space portions 433, 435 and 437) are all 50 mm. The distance from the center of the rear spherical portion 430 to the rear end of the vibrator 2 is 107.6 mm.
Further, the oscillator 2 vibrates at 38.67 kHz.

超音波乳化装置４０１は、更に、処理液Ｐの流路４４０を備えている。
流路４４０の一部は、放射体４０６の内部に配置されており、流路４４０は、放射体４０６の内部を通過する。
流路４４０は、後の球体部４３０を左右方向で貫通するパイプ４４１と、中央の球体部４３１を左右方向で貫通するパイプ４４２と、前の球体部４３２を左右方向で貫通するパイプ４４３と、前後方向のパイプ４４４，４４５と、パイプ４４１の左端部とパイプ４４４の後端部とを接続するジョイント４５１と、パイプ４４４の前端部とパイプ４４２の左端部とを接続するジョイント４５２と、パイプ４４２の右端部とパイプ４４５の後端部とを接続するジョイント４５３と、パイプ４４５の前端部とパイプ４４３の右端部とを接続するジョイント４５２と、を有している。パイプ４４１の右端部は流路４４０の入口Ｉとなっており、パイプ４４３の左端部は流路４４０の出口Ｏとなっている。
パイプ４４１の左部及び右部は、球体部４３０に開けられた左右方向の孔に対し、弾性体であるパッキン４６０を介して保持されている。パイプ４４１は、球体部４３０（空間部４３３）の中心を通過している。パイプ４４２（球体部４３１），パイプ４４３（球体部４３２）についても、パイプ４４１と同様である。
流路４４０やパッキン４６０は、再接続可能あるいは再設置可能に分解することができる。
流路４４０における各種のパイプやジョイントの材質は、どのようなものであっても良く、処理液Ｐが食品であってその安全性の確保が所望される場合等においては、ステンレス製であることが好ましい。 The ultrasonic emulsification device 401 further includes a flow path 440 of the treatment liquid P.
A part of the flow path 440 is arranged inside the radiator 406, and the flow path 440 passes through the inside of the radiator 406.
The flow path 440 includes a pipe 441 that penetrates the rear spherical portion 430 in the left-right direction, a pipe 442 that penetrates the central spherical portion 431 in the left-right direction, and a pipe 443 that penetrates the front spherical portion 432 in the left-right direction. A pipe 444, 445 in the front-rear direction, a joint 451 connecting the left end of the pipe 441 and the rear end of the pipe 444, a joint 452 connecting the front end of the pipe 444 and the left end of the pipe 442, and the pipe 442. It has a joint 453 that connects the right end portion of the pipe 445 and the rear end portion of the pipe 445, and a joint 452 that connects the front end portion of the pipe 445 and the right end portion of the pipe 443. The right end of the pipe 441 is the inlet I of the flow path 440, and the left end of the pipe 443 is the outlet O of the flow path 440.
The left and right portions of the pipe 441 are held by the packing 460, which is an elastic body, with respect to the holes in the left-right direction formed in the spherical portion 430. The pipe 441 passes through the center of the spherical portion 430 (space portion 433). The same applies to the pipe 442 (spherical portion 431) and the pipe 443 (spherical portion 432) as well as the pipe 441.
The flow path 440 and packing 460 can be disassembled so that they can be reconnected or re-installed.
The material of various pipes and joints in the flow path 440 may be any material, and if the treatment liquid P is a food product and its safety is desired to be ensured, it shall be made of stainless steel. Is preferable.

各球体部４３０～４３２の内部（空間部４３３，４３５，４３７）であって、流路４４０（パイプ４４１～４４３）の外部には、前の孔４３８を通じて、水等の媒体Ｍが充填され、あるいは充填状態を維持して流通している。尚、媒体Ｍは密閉されても良く、この場合に前の孔４３８等が省略されても良い。又、媒体Ｍは、第４形態の処理液Ｐと同様に、一部充填されても良く、又振動の全方位からの効率的な伝達の確保のためには、流路４４０外の空間部４３３，４３５，４３７に充填されることが好ましい。
中空の各球体部４３０～４３２の内面（空間部４３３，４３５，４３７）の直径Ｄｉは、媒体Ｍ中の振動の半波長λｍ／２に整合されている。即ち、直径Ｄｉは、自然数の何れかＮに対して“Ｄｉ＝Ｎ×λｍ／２”を満たしている。波長λｍは、媒体Ｍの材質により定まる媒体Ｍ中の音速ｖｍと、振動の周波数ｆとに対し、“λｍ＝ｖｍ／ｆ”の関係から導かれる。
他方、呼吸振動の共振周波数ｆは、主に各球体部４３０～４３２の外面の直径ＤＯ及び肉厚（ＤＯ－Ｄｉ）の少なくとも一方で設定することができる。 Inside each of the spherical portions 430 to 432 (space portions 433,435,437), the outside of the flow path 440 (pipes 441 to 443) is filled with a medium M such as water through the front hole 438. Alternatively, it is distributed while maintaining the filled state. The medium M may be hermetically sealed, and in this case, the front hole 438 or the like may be omitted. Further, the medium M may be partially filled as in the treatment liquid P of the fourth form, and in order to ensure efficient transmission of vibration from all directions, a space portion outside the flow path 440 is provided. It is preferable to fill 433,435,437.
The diameter Di of the inner surface (space 433,435,437 ) of each of the hollow spherical portions 430 to 432 is matched to the half wavelength λ m / 2 of the vibration in the medium M. That is, the diameter Di satisfies "D i = N × λ m / 2" with respect to any N of the natural numbers. The wavelength λ m is derived from the relationship of “λ m = v m / f” with respect to the speed of sound v m in the medium M determined by the material of the medium M and the frequency f of vibration.
On the other hand, the resonance frequency f of the respiratory vibration can be set mainly at least one of the diameter DO and the wall thickness ( DO − Di ) of the outer surface of each spherical portion 430 to 432.

図１５に、本形態の放射体４０６に係るシミュレーションの結果が示される。尚、このシミュレーションにおいて、放射体４０６は、前の孔４３８が形成されないものとされている。
放射体４０６に超音波振動が与えられると、各球体部４３０～４３２に呼吸振動が発生する。各球体部４３０～４３２は、外面において又内面において、呼吸振動モードで振動する。これらの面の呼吸振動は、個別に見れば、径方向において両側とも外方に移動し、あるいは両側とも内方に移動するものとなっている。
又、放射体４０６を同時に見た場合には、前後の球体部４３０，４３２の外面が外側に移動したときに中央の球体部４３１の外面が内側に移動し、前後の球体部４３０，４３２の外面が最も外側に位置したときに中央の球体部４３１の外面が最も内側に位置し、又前後の球体部４３０，４３２の外面が内側に移動したときに中央の球体部４３１の外面が外側に移動し、前後の球体部４３０，４３２の外面が最も内側に位置したときに中央の球体部４３１の外面が最も外側に位置することとなる。即ち、前後の球体部４３０，４３２は互いに同調して呼吸振動し（互いに同じ位相即ち同相での呼吸振動）、中央の球体部４３１は前後の球体部４３０，４３２に対して対称的な位相で呼吸振動する（逆の位相即ち逆相での呼吸振動）。又、中央の球体部４３１と振動子２とは互いに同位相で振動し、中央の球体部４３１が収縮している場合、振動子２も軸方向に短くなっている。
各球体部４３０～４３２は、その設計により、共振周波数の近傍におけるスプリアスの不発生が確認されたものであって、安定した振動制御が可能であるし、中実の場合より外径が小さくなる。 FIG. 15 shows the result of the simulation relating to the radiator 406 of this embodiment. In this simulation, it is assumed that the front hole 438 is not formed in the radiator 406.
When ultrasonic vibration is applied to the radiator 406, respiratory vibration is generated in each of the spherical portions 430 to 432. Each spherical portion 430 to 432 vibrates on the outer surface and the inner surface in the respiratory vibration mode. Respiratory vibrations on these surfaces, when viewed individually, move outward on both sides in the radial direction, or move inward on both sides.
Further, when the radiator 406 is viewed at the same time, when the outer surfaces of the front and rear spheres 430 and 432 move outward, the outer surface of the central sphere 431 moves inward and the front and rear spheres 430 and 432 move inward. The outer surface of the central sphere 431 is located on the innermost side when the outer surface is located on the outermost side, and the outer surface of the central sphere 431 is located on the outer side when the outer surfaces of the front and rear spheres 430 and 432 move inward. When the outer surface of the front and rear spheres 430 and 432 is located on the innermost side, the outer surface of the central sphere portion 431 is located on the outermost side. That is, the front and rear spheres 430 and 432 breathe and vibrate in synchronization with each other (breathing vibration in the same phase or in phase with each other), and the central sphere 431 has a phase symmetric with respect to the front and rear spheres 430 and 432. Respiratory vibration (respiratory vibration in the opposite phase, that is, in the opposite phase). Further, when the central sphere portion 431 and the oscillator 2 vibrate in the same phase with each other and the central sphere portion 431 is contracted, the oscillator 2 is also shortened in the axial direction.
By the design of each sphere part 430 to 432, it was confirmed that spurious did not occur in the vicinity of the resonance frequency, stable vibration control was possible, and the outer diameter was smaller than in the solid case. ..

又、放射体４０６の主に内面における呼吸振動により、超音波が各空間部４３３，４３５，４３７に放射される。
空間部４３３，４３５，４３７の直径Ｄｉ（中空の各球体部４３０～４３２の内面の直径Ｄｉ）は、媒体Ｍ中の振動の半波長λｍ／２に整合しているので、空間部４３３，４３５，４３７に媒体Ｍの定在波が発生する。
かような定在波が媒体Ｍに発生した場合、定在波の音圧は、球状の各空間部４３３，４３５，４３７の中心部において極大となる。
従って、各空間部４３３，４３５，４３７の中心部を通る、各パイプ４４１～４４３内の処理液Ｐは、安定した大きな音圧を有する超音波振動した媒体Ｍによって振動されることとなり、極めて効率良く乳化処理されることとなる。乳化処理においては、振動が作用することが肝要であって、振動の位相は関係なく、処理液Ｐは各空間部４３３，４３５，４３７において同様に処理される。流路４４０の入口Ｉから入った原材料としての処理液Ｐは、空間部４３３，４３５，４３７の中心部を合計３回通り、きめ細かく十分に乳化した乳化液として出口Ｏから出される。
尚、パイプ４４１～４４３に固有の共振周波数から振動の周波数ｆがずれていれば、パイプ４４１～４４３が激しく振動することはない。又、パイプ４４１～４４３は、中の処理液Ｐに対し、外の媒体Ｍの超音波振動を伝達する。かような状況は、眼鏡がビーカーを用いて超音波洗浄される場合に類似している。即ち、超音波洗浄装置の水槽に、眼鏡及び水の入ったビーカーが、水槽の水が混入しないように浸されて、超音波振動される水槽の水（媒体Ｍ）により、ビーカー（パイプ４４１～４４３）とビーカーの水（処理液Ｐ）とを介して、眼鏡が洗浄される場合である。 Further, ultrasonic waves are radiated to each space 433, 435, 437 due to the respiratory vibration mainly on the inner surface of the radiator 406.
Since the diameter Di of the space portion 433,435,437 (diameter Di of the inner surface of each hollow spherical portion 430 to 432 ) is matched with the half wavelength λ m / 2 of the vibration in the medium M, the space portion. A standing wave of the medium M is generated at 433, 435 and 437.
When such a standing wave is generated in the medium M, the sound pressure of the standing wave becomes maximum in the central portion of each spherical space portion 433,435,437.
Therefore, the treatment liquid P in each of the pipes 441 to 443 passing through the central portion of each space portion 433, 435, 437 is vibrated by the ultrasonically vibrated medium M having a stable and large sound pressure, which is extremely efficient. It will be well emulsified. In the emulsification treatment, it is important that vibration acts, and the treatment liquid P is similarly treated in each space portion 433, 435, 437 regardless of the phase of vibration. The treatment liquid P as a raw material that has entered from the inlet I of the flow path 440 passes through the central portion of the space portions 433, 435 and 437 three times in total, and is discharged from the outlet O as a finely and sufficiently emulsified liquid.
If the vibration frequency f deviates from the resonance frequency inherent in the pipes 441 to 443, the pipes 441 to 443 do not vibrate violently. Further, the pipes 441 to 443 transmit the ultrasonic vibration of the external medium M to the processing liquid P inside. Such a situation is similar to the case where the glasses are ultrasonically cleaned using a beaker. That is, the beaker (pipe 441 ~ This is the case where the glasses are washed through 443) and the water in the beaker (treatment liquid P).

第５形態の超音波乳化装置４０１では、超音波振動を発生する振動子２と、振動子２からの超音波振動が付与される放射体４０６と、を備えており、放射体４０６は、３個の中空の球体部４３０～４３２を有しており、各球体部４３０～４３２は、超音波振動が付与されることにより、径方向における呼吸振動を、その位相が互いに同一（球体部４３０，４３２）又は互いに逆（これらに対する球体部４３１）となるように発生し、中空の各球体部４３０～４３２を通過する処理液Ｐの流路４４０が設けられ、流路４４０と中空の各球体部４３０～４３２の内面との間に、媒体Ｍが配置されている。よって、処理液Ｐが、媒体Ｍを介して、媒体Ｍと混じることなく、超音波により、第４形態と同様に効果的に乳化処理される。又、１個の振動子２及びその発振器によって、３個の中空の球体部４３０～４３２が超音波振動し、３本のパイプ４４１～４４３のそれぞれにおいて処理液Ｐが処理されるので、１個の導体ブロック１２（ホーン）を有する１個の振動子２及びその発振器が処理液の流路に複数セット並べられる場合に比べて、超音波乳化装置４０１は、シンプルで低コストであり、取扱性に優れるし、球殻形状の球体部４３０～４３２の作用も相まって、同等以上の処理効果が得られる。
又、中空の球体部４３０～４３２における内面の直径Ｄｉは、媒体Ｍの内部を通過する超音波振動の音速ｖｍから導出される、超音波振動の半波長λｍ／２の自然数倍とされている。よって、媒体Ｍに超音波振動の定在波が発生し、処理液Ｐが一層効果的に乳化処理される。
更に、流路４４０やパッキン４６０は、分解可能であり、放射体４０６から分離可能である。よって、流路４４０やパッキン４６０は分離して洗浄することができ、処理液Ｐが食品等であって、無菌状態等の所定の状態が要求される場合に、超音波乳化装置４０１は当該要求に容易に対応することができる。
又、流路４４０と放射体４０６との間に、パッキン４６０が介装されている。よって、流路４４０に対する放射体４０６の振動の影響が緩和され、流路４４０や放射体４０６が、傷の発生の防止等により、保護される。
又更に、孔付き両ネジボルト４３９の孔や、孔４３４、前後の孔４３６、前後の孔４３８が設けられる。よって、中空の球体部４３０～４３２内の媒体Ｍが交換可能となる。 The ultrasonic emulsifying device 401 of the fifth embodiment includes a vibrator 2 that generates ultrasonic vibration and a radiator 406 to which ultrasonic vibration from the vibrator 2 is applied. Each of the spheres 430 to 432 has hollow spheres 430 to 432, and the spheres 430 to 432 are subjected to ultrasonic vibrations so that the respiratory vibrations in the radial direction are in the same phase with each other (spheres 430, A flow path 440 of the treatment liquid P which is generated so as to be opposite to each other (432) or opposite to each other (spherical portion 431 with respect to these) and passes through each of the hollow spherical portions 430 to 432 is provided, and the flow path 440 and each hollow spherical portion are provided. The medium M is arranged between the inner surfaces of 430 to 432. Therefore, the treatment liquid P is effectively emulsified by ultrasonic waves via the medium M without being mixed with the medium M, as in the fourth form. Further, since the processing liquid P is processed in each of the three pipes 441 to 443 by ultrasonically vibrating the three hollow spherical portions 430 to 432 by the one oscillator 2 and the oscillator thereof, one. Compared with the case where one oscillator 2 having the conductor block 12 (horn) and a plurality of sets of the oscillators are arranged in the flow path of the processing liquid, the ultrasonic emulsifier 401 is simple, low cost, and easy to handle. In addition to the above, the action of the spherical shell-shaped spherical portions 430 to 432 is combined to obtain the same or higher treatment effect.
Further, the diameter Di of the inner surface of the hollow spherical portions 430 to 432 is a natural number multiple of the half wavelength λ m / 2 of the ultrasonic vibration derived from the sound velocity vm of the ultrasonic vibration passing through the inside of the medium M. It is said that. Therefore, a standing wave of ultrasonic vibration is generated in the medium M, and the treatment liquid P is more effectively emulsified.
Further, the flow path 440 and the packing 460 are decomposable and separable from the radiator 406. Therefore, the flow path 440 and the packing 460 can be separated and washed, and when the treatment liquid P is a food or the like and a predetermined state such as a sterile state is required, the ultrasonic emulsifying device 401 is required to do so. Can be easily dealt with.
Further, a packing 460 is interposed between the flow path 440 and the radiator 406. Therefore, the influence of the vibration of the radiator 406 on the flow path 440 is alleviated, and the flow path 440 and the radiator 406 are protected by preventing the occurrence of scratches and the like.
Further, holes of the double screw bolts 439 with holes, holes 434, front and rear holes 436, and front and rear holes 438 are provided. Therefore, the medium M in the hollow spherical portion 430 to 432 can be exchanged.

第５形態においては、第１形態ないし第４形態の少なくとも何れかと同様の変更例が適宜存在する。
例えば、球体部４３０～４３２における共振周波数やスプリアスの発生周波数は、球体部１３０の内面の直径及び外面の直径の少なくとも一方、即ち球体部１３０の外面の直径及び肉厚の少なくとも一方を調整することで制御することができる。換言すれば、共振周波数やスプリアスの発生周波数を考慮して、球体部４３０～４３２の設計が行われても良い。
又特に、球体部４３０～４３２は、２個以下でも良いし、４個以上でも良い。又、かような複数の球体部４３０～４３２等は、全方向に均一に振動することから、上記形態のように振動子２の中心軸方向に並べられることは必須ではなく、例えば、振動子２側から数えて２個目の球体部４３１は、１個目の球体部４３０に対して、これらの中心を結ぶ仮想的な直線が振動子２の中心軸の延長線に対して直交し、あるいは所定の角度で交わる状態で接続されても良いし、各球体部４３０～４３２等は、隣接する中心同士を結ぶ仮想的な線分が多角形の一部又は全部となる状態で、全体として弧状に接続されても良い。これらの変更例の場合、振動子２の中心軸方向に一列に並べられる上記形態に比べて、前後方向でよりコンパクトになる。
又、複数の中空の球体部は、中空棒状の接続部で接続されても良い。この場合に、接続部の長さがλ／２に整合されていても良い。
更に、半導体関連の処理液Ｐの処理時のように、処理液Ｐに対する金属イオンの混入の防止が所望される場合には、流路４４０の各種パイプやジョイント等は、金属製以外、例えば石英ガラス製や硬質セラミックス製とすることができる。 In the fifth form, there are appropriately modified examples similar to at least one of the first form to the fourth form.
For example, the resonance frequency and the spurious generation frequency in the spheres 430 to 432 adjust at least one of the inner surface diameter and the outer surface diameter of the sphere portion 130, that is, at least one of the outer surface diameter and the wall thickness of the sphere portion 130. Can be controlled with. In other words, the spherical portion 430 to 432 may be designed in consideration of the resonance frequency and the spurious generation frequency.
In particular, the number of spherical portions 430 to 432 may be two or less, or four or more. Further, since such a plurality of spherical portions 430 to 432 and the like vibrate uniformly in all directions, it is not essential that they are arranged in the central axis direction of the vibrator 2 as in the above embodiment, for example, the vibrator. In the second sphere portion 431 counting from the second side, a virtual straight line connecting these centers is orthogonal to the extension line of the central axis of the vibrator 2 with respect to the first sphere portion 430. Alternatively, they may be connected in a state where they intersect at a predetermined angle, and each sphere portion 430 to 432 or the like may be connected as a whole in a state where a virtual line segment connecting adjacent centers is a part or all of a polygon. It may be connected in an arc shape. In the case of these modification examples, it becomes more compact in the front-rear direction as compared with the above-mentioned form in which the oscillators 2 are arranged in a line in the central axis direction.
Further, the plurality of hollow spherical portions may be connected by a hollow rod-shaped connecting portion. In this case, the length of the connecting portion may be matched to λ / 2.
Further, when it is desired to prevent metal ions from being mixed into the treatment liquid P as in the treatment of the semiconductor-related treatment liquid P, various pipes and joints of the flow path 440 are made of non-metal, for example, quartz. It can be made of glass or hard ceramics.

本発明の超音波処理装置は、例えば次のように、農業分野，化学分野，金属分野，電子分野，電機分野，医薬分野，食品分野，化粧品分野等で利用される。
即ち、本発明の超音波処理装置は、超音波により果樹園や田畑等における害虫の撃退や駆除を行うための装置として利用される。
又、本発明の超音波処理装置は、超音波分散装置、即ち顔料、カーボン、酸化チタン、酸化鉄、水酸化マグネシウム、ウイスカー等の分散（乳化を含む）が行われる装置として利用される。
更に、本発明の超音波処理装置は、製造装置、即ち磁性粉、酸化チタン、トナー、顔料、シリコン、帯電防止剤、ＵＶ（紫外線）カット材、複合材料、注射液、大腸菌、バクテリア、澱粉、脂肪乳剤、カルシウム、薬剤のカプセル等の製造が行われる装置として利用される。 The ultrasonic processing apparatus of the present invention is used in, for example, the fields of agriculture, chemistry, metals, electronics, electrical machinery, pharmaceuticals, foods, cosmetics, etc., as follows.
That is, the ultrasonic processing apparatus of the present invention is used as an apparatus for repelling or exterminating pests in orchards, fields, etc. by ultrasonic waves.
Further, the ultrasonic processing apparatus of the present invention is used as an ultrasonic disperser, that is, an apparatus for dispersing (including emulsifying) pigments, carbon, titanium oxide, iron oxide, magnesium hydroxide, whiskers and the like.
Further, the ultrasonic processing apparatus of the present invention is a manufacturing apparatus, that is, magnetic powder, titanium oxide, toner, pigment, silicon, antistatic agent, UV (ultraviolet) blocking material, composite material, injection solution, Escherichia coli, bacteria, starch, and the like. It is used as a device for producing fat emulsions, calcium, drug capsules, and the like.

１，１０１，２０１・・超音波害虫撃退駆除装置（超音波処理装置）、２・・振動子、６，１０６，２０６，３０６，４０６・・放射体、３０，１３０，２３０，４３０，４３１，４３２・・球体部、３２・・接続部、３０１，４０１・・超音波乳化装置（超音波処理装置）、３０８・・孔、４４０・・流路、Ｍ・・媒体、Ｐ・・処理液。 1,101,201 ... Ultrasonic pest repellent extermination device (ultrasonic processing device), 2 ... Transducer, 6,106,206,306,406 ... Radiant body, 30,130,230,430,431 432 ... Sphere part, 32 ... connection part, 301,401 ... ultrasonic emulsifier (ultrasonic processing device), 308 ... hole, 440 ... flow path, M ... medium, P ... processing liquid.

Claims (1)

超音波振動を発生する振動子と、
前記振動子からの前記超音波振動が付与される放射体と、
を備えており、
前記放射体は、
複数の中実の球体部と、
これらの球体部を外部で接続する中実の接続部と、
を一体に有しており、
前記接続部は、その内部における前記超音波振動の音速及び前記超音波振動の周波数から導出される前記超音波振動の半波長の自然数倍の長さを有する棒状体であり、
各前記球体部は、前記超音波振動が付与されることにより、径方向における呼吸振動を、その位相が互いに同一となるように発生する
ことを特徴とする超音波処理装置。 A vibrator that generates ultrasonic vibrations and
The radiator to which the ultrasonic vibration from the oscillator is applied, and
Equipped with
The radiator is
With multiple solid spheres,
A solid connection that connects these spheres externally ,
Has in one piece ,
The connection portion is a rod-shaped body having a length of several times the natural wavelength of the ultrasonic vibration derived from the speed of sound of the ultrasonic vibration and the frequency of the ultrasonic vibration inside the connection portion.
Each of the spherical portions is an ultrasonic processing apparatus characterized in that when the ultrasonic vibration is applied, respiratory vibration in the radial direction is generated so that the phases thereof are the same as each other.
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