JP7204248B2 - Ultrasonic dispersing device - 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分散装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic dispersing device having an ultrasonic transducer and an ultrasonic radiator for ultrasonically vibrating.

超音波分散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 dispersion device, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-202053 (Patent Document 1) is known.
This ultrasonic generator has a Bolt-Clamped Langevin Type Transducer (BLT) connected to a spherical horn having a solid sphere at the tip, and ultrasonic waves are emitted from the sphere. Emitted in the azimuth field.

特開２０１６－２０２０５３号公報JP 2016-202053 A

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、コストが低減された超音波分散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分散装置を提供することである。
尚、関連する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。 Although the ultrasonic generator described above emits ultrasonic waves in all directions, there is room for improvement in the sound pressure of the ultrasonic waves. For example, in the above-mentioned device for repelling and exterminating harmful insects and birds and animals using an ultrasonic wave generator, if an attempt is made to ensure a sufficient state of sound pressure to maximize the effect, it takes 20m (meters) to 30m. In order to reduce the total cost by reducing the number of installed devices 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. is bulky, and there is room for improvement in handleability.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, one of the main objects of the present invention is to provide a cost -effective ultrasonic dispersing device.
Furthermore, one of the main objects of the present invention is to provide an ultrasonic dispersing device which is excellent in handleability.
One of the main objects of the related invention is to provide an ultrasonic processing apparatus equipped with an ultrasonic generator capable of omnidirectionally emitting ultrasonic waves with a higher sound pressure.

関連する発明は、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、これらの球体部を接続する接続部と、を有しており、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。
関連する発明は、上記発明において、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ることを特徴とするものである。
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、処理液の流路と、を備えており、前記放射体は、中空の球体部を有しており、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発生し、前記流路は、前記球体部を通過しており、前記流路と前記球体部の内面との間に、媒体が配置されていることを特徴とするものである。
関連する発明は、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、少なくとも１個の中空の球体部が含まれる複数の球体部を有しており、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又は互いに逆となるように発生することを特徴とするものである。
関連する発明は、上記発明において、前記放射体は、複数の前記球体部を接続する接続部を有していることを特徴とするものである。
関連する発明は、上記発明において、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ることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、上記発明において、中空の前記球体部は、前記流路を内部に入れ、あるいは前記流路を内部から外に出すための孔を有していることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、上記発明において、中空の前記球体部における内面の直径は、前記処理液及び前記媒体の少なくとも一方の内部を通過する前記超音波振動の音速から導出される、前記超音波振動の半波長の自然数倍とされていることを特徴とするものである。 A related invention comprises a vibrator that generates ultrasonic vibrations and a radiator to which the ultrasonic vibrations are applied from the vibrator, the radiator comprising a plurality of solid spherical parts and , and a connecting portion that connects these spherical portions, and each of the spherical portions is applied with the ultrasonic vibration so that the respiratory vibrations in the radial direction are made to have the same phase as each other. It is characterized by occurring at
In a related invention, in the above invention, the connecting portion has a length that is a natural number multiple of half the wavelength of the ultrasonic vibration derived from the speed of sound of the ultrasonic vibration and the frequency of the ultrasonic vibration inside the connecting portion. It is characterized by being a rod-shaped body.
The invention according to claim 1 comprises a vibrator that generates ultrasonic vibrations, a radiator to which the ultrasonic vibrations are applied from the vibrator , and a flow path for a treatment liquid, and the radiation The body has a hollow spherical portion, the spherical portion being subjected to the ultrasonic vibration to generate respiratory vibrations in the radial direction , and the flow path passing through the spherical portion. and a medium is arranged between the flow path and the inner surface of the spherical portion .
A related invention comprises a vibrator that generates ultrasonic vibrations and a radiator to which the ultrasonic vibrations are applied from the vibrator, wherein the radiator has at least one hollow spherical portion is applied to each of the spherical parts, and each of the spherical parts generates respiratory vibrations in the radial direction such that the phases thereof are the same or opposite to each other by applying the ultrasonic vibration. It is characterized by
A related invention is characterized in that, in the above invention, the radiator has a connecting portion that connects a plurality of the spherical portions.
In a related invention, in the above invention, the connecting portion has a length that is a natural number multiple of half the wavelength of the ultrasonic vibration derived from the speed of sound of the ultrasonic vibration and the frequency of the ultrasonic vibration inside the connecting portion. It is characterized by being a rod-shaped body.
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the above invention, the hollow spherical part has a hole for inserting the flow channel inside or letting the flow channel out from the inside. It is something to do.
According to a third aspect of the invention, in the above invention, the diameter of the inner surface of the hollow spherical portion is derived from the speed of sound of the ultrasonic vibration passing through at least one of the processing liquid and the medium. It is characterized by being a natural number multiple of the half wavelength of the ultrasonic vibration.

本発明の主な効果の一つは、コストが低減された超音波分散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分散装置が提供されることである。
尚、関連する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。 One of the main advantages of the present invention is the provision of a cost -reduced ultrasonic dispersing device.
Furthermore, one of the main objects of the present invention is to provide an ultrasonic dispersing device which is excellent in handleability.
One of the main effects of the related invention is to provide an ultrasonic processing apparatus equipped with an ultrasonic generator capable of omnidirectionally emitting ultrasonic waves with a higher sound pressure.

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。1 is a schematic longitudinal central cross-sectional view of an ultrasonic pest repelling and exterminating device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 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 stretching 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。FIG. 2 is a schematic diagram showing, in vectors, simulation results when ultrasonic vibration is applied to the radiator in FIG. 1 ; 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。FIG. 4 is a schematic central vertical cross-sectional view in which the results of the simulation of FIG. 3 are indicated by different colors; 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。5 is a graph relating to the sound pressure of ultrasonic waves emitted by the first embodiment and the sound pressure of ultrasonic waves emitted by a comparative example; 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。FIG. 4 is a schematic vertical central cross-sectional view of an ultrasonic pest repelling and exterminating device according to a second embodiment of the present 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. 7 is a schematic central vertical cross-sectional view in which the results of a simulation when ultrasonic vibration is applied to the radiator in FIG. 6 are shown 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。Fig. 10 is a schematic longitudinal central cross-sectional view of an ultrasonic pest repelling and exterminating device according to a third embodiment of the present 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. 9 is a schematic central vertical cross-sectional view showing results of a simulation in which ultrasonic vibration is applied to the radiator in FIG. 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。FIG. 10 is a diagram of the simulation results of FIG. 9 when the amplitude is minimum (when the absolute value of the amplitude is maximum on the negative side); 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。FIG. 10 is a schematic longitudinal central cross-sectional view of an ultrasonic emulsifier according to a fourth embodiment of the present 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。FIG. 11 is a schematic perspective view of an ultrasonic emulsification device according to a fifth embodiment of the present 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。FIG. 13 is a schematic perspective view showing a state in which the left half of the radiator according to FIG. 12 is notched; 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. 13 is a schematic longitudinal central cross-sectional view of the radiator and vibrator in FIG. 12; 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。FIG. 15 is a central longitudinal cross-sectional schematic diagram showing the results of simulation when ultrasonic vibration is applied to the radiator in FIG. It is a diagram when

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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments and modifications thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings as appropriate.
The present invention is not limited to the following embodiments and modified examples.

［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 longitudinal central cross section of an ultrasonic pest repelling and exterminating device 1 for repelling or exterminating pests (wild moths) by ultrasonic waves, which is an example of an ultrasonic treatment device according to the first embodiment of the present invention. It is a diagram.
The ultrasonic pest repelling and exterminating device 1 includes a vibrator 2 that generates vibration, a radiator 6 that is joined to the vibrator 2 via both screw bolts 4, and a holder 8 that holds the vibrator 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 includes a piezoelectric element unit 10 for generating vibration, a tapered conductor block 12 for increasing vibration amplitude, a thick cylindrical holding ring 14 made of metal, and a bolt as a fastener. 16 and .
In the following description, the conductor block 12 side is defined as the front side and the holding ring 14 side is defined as the rear side. can be The vibrator 2, both screw bolts 4, and the radiator 6 are generally rotating bodies centered on a predetermined center axis in the longitudinal direction, and have symmetry in the vertical and horizontal directions.

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 vibrations in the axial direction (longitudinal direction of the vibrator 2).
The frequency range of ultrasonic vibration, which is vibration in the ultrasonic range, may be approximately 16 kHz (kilohertz) or higher, or may be 20 kHz or higher. It should be noted that the present invention may be applied to a vibration device including a vibrator that is driven by vibrations below 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 each having a ring shape or donut shape. The polarization direction of the residual polarization of each piezoelectric element 20 is parallel to the central axis of the vibrator 2 (thickness direction). The number of piezoelectric elements 20 included in the piezoelectric element unit may be one, or three or more, but an even number is preferable from the viewpoint of easiness of construction.
The two piezoelectric elements 20 are arranged in the thickness direction with the center axis, which is the 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 (the area of the cross section perpendicular to the central axis gradually decreases) as it approaches the front end. Examples 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 holes 22 are opened forward from the rear surface of the conductor block 12 .
A bolt 16 can be inserted into the inner holes of the piezoelectric element 20 and the pressing ring 14 .
The piezoelectric element 20 is sandwiched between the conductor block 12 and the pressing ring 14 made of metal. These are fastened by bolts 16 that enter bolt holes 22 from behind the retaining 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, the pair of piezoelectric elements 20 is electrically connected to known drive voltage applying means (oscillator, not shown) for generating shaft vibration. The driving voltage applying means is housed in the holder 8 .
When AC voltage is applied to each piezoelectric element 20, these piezoelectric elements 20 generate axial vibration (vibration in a direction parallel to the central axis of vibrator 2). The vibrator 2 has predetermined resonance frequencies for axial vibration and flexural vibration due to its shape (length, diameter, distribution, etc.) and structure such as weight distribution. The application of the AC voltage causes the vibrator 2 to vibrate in the primary resonance mode. The predetermined AC voltage is precisely controlled by oscillator control means (not shown). 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). In this embodiment, the piezoelectric element 20 does not positively generate flexural vibration, but the vibrator 2 is supported by the holder 8 at the nodes of axial vibration in the primary resonance mode.
In this embodiment, the vibrator 2 generates vibration at a frequency of 40.206 kHz. Ultrasonic vibrations at this frequency are effective in repelling or exterminating pests, especially wild moths. Note that 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 parts 30 of the same size and a solid rod-shaped connecting part 32 arranged therebetween. Radiator 6 is dumbbell-shaped as a whole.
The connection part 32 is a cylindrical rod-shaped body having a diameter smaller than that of the spherical parts 30, and connects the spherical parts 30 with the extension of the central axis passing through the center of each spherical part 30. . The connecting portion 32 may have another shape and may be connected to the spherical portion 30 in another positional relationship.
The radiator 6 is joined to the vibrator 2 in such a state that the central axis of the connecting portion 32 is linearly continuous with the central axis of the vibrator 2 . Since the member joined to the vibrator 2 is called a horn, the radiator 6 can be called a spherical horn, and furthermore can be called a series-connected spherical horn.
The vibrator 2 and the radiator 6 may not be joined by both screw bolts 4, but may be joined by inserting a threaded portion integrally formed on one into a screw hole formed on the other. The conductor block 12 and 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 has a total length of 302 mm (millimeters), a diameter of each spherical portion 30 of 120 mm, a diameter of the connecting portion 32 of 20 mm, and a length of 62 mm. there is Of these dimensions, the diameter of each spherical body 30 and the length of the connecting part 32 are determined according to the resonance frequency that the spherical body 30 is desired to have. The resonance frequency is related to the frequency of ultrasonic waves emitted by the radiator 6 due to its vibration. The vibrator 2 is set to generate vibrations of that frequency. The weight of one spherical portion 30 is approximately 4 kg (kilograms).
The radiator 6 may be made of other materials such as a titanium alloy, iron, or an iron alloy. It can be anything. Also, the 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 resonant frequency, etc. will be described in further detail below.
In general, the vibration of the sphere S at the resonance frequency includes torsional vibration and stretching vibration. And, as exemplified in FIG. 2, the stretching vibration has a plurality of modes. The long dashed line in FIG. 2 shows the shape of the sphere S at one instant during vibration, with the maximum amplitude at a given portion, and the short dashed line in FIG. It shows the shape of the sphere S at an instant with the maximum amplitude at another predetermined part. In FIG. 2, the amplitude is exaggerated for the sake of clarity, and the actual amplitude is so small that it cannot be seen with the naked eye in a rigid sphere such as metal.
The mode of stretching vibration is denoted as i Sn . where i is the mode number and n is the order. 2(a) shows the vibration defined by 0 S 0 , FIG. 2(b) shows the vibration defined by 0 S 2 , and FIG. 2(c) shows the vibration defined by 0 S 3 . is shown. Vibration in mode 0 S 0 , as shown in Fig. 2(a), expands and contracts in the same radial direction over the entire surface of the sphere, and is called respiratory vibration because it resembles the movement of the chest and abdomen during respiration in animals. .
The wavelength λ of vibration at the resonance frequency has a relationship of “λ=v/f” with respect to the speed of sound v in the material, which is uniquely determined from the Young’s modulus and density specific to each material, and the resonance frequency f of vibration. ing. The resonance frequency f varies depending on the diameter of the solid spherical portion 30 and is a function of the diameter. If the sphere S has the rigidity of a solid metal, it normally vibrates in mode 0 S 0 when subjected to ultrasonic vibration, that is, it performs breathing 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 ultrasonic waves of about 40 kHz into the air that are effective in repelling and exterminating pests (wild moths). That is, the diameter of the spherical portion 30 is selected so that the frequency becomes the resonance frequency f.
The radiator 6 of this embodiment is made of titanium from the viewpoint of rigidity, durability, weight, etc., and has a predetermined sound velocity v associated with titanium.
Since the resonance frequency f and the speed of sound v are thus determined, the wavelength λ of the ultrasonic vibration in the radiator 6 and the half wavelength λ/2, which is half the wavelength, are also determined at predetermined values.
The spherical part 30 closest to the transducer 2 (after the connecting part 32) will perform respiratory oscillations at the resonant frequency (40.206 kHz) if it has the proper diameter for that frequency. Although the appropriate diameter is approximately equal to λ/2, due to the effects of realistic configurations such as the connection with the vibrator 2 and the propagation of axial vibration in the vibrator 2 to the spherical portion 30, the diameter may be just λ/2. 2 and fluctuates from that value to some extent. Therefore, for example, through experiments and simulations, if the desired vibration (breathing vibration) is not obtained by vibrating the spherical portion 30 (only one) having a diameter larger than the diameter matching λ / 2, the spherical portion 30 is cut to slightly reduce the diameter and vibrated, and such cutting and vibration are repeated until the desired vibration is obtained. make it In this embodiment, 0 S 0 vibrations, called breathing vibrations, were optimally induced at 120 mm, a diameter that is very slightly smaller than (ie approximately equal to) the length of the connecting portion 32 (2×2/λ).
Also, if the length of the connecting portion 32 connected to the spherical portion 30 is matched to λ/2, the connecting portion 32 can transmit desired vibrations to the spherical portion 30 beyond it. Therefore, in this embodiment, the length of the connecting portion 32 is set to 62 mm, which is a value (λ/2) matching λ/2. The length of the vibrator 2 in the front-rear direction is also adjusted to λ/2. Also, the length of the connecting portion 32 may be adjusted so that the spherical portion 30 closest to the vibrator 2 is located.
Furthermore, if the diameter of the spherical portion 30 in front of the connecting portion 32 is the same as the diameter of the spherical portion 30 closest to the vibrator 2, the desired vibration can also be obtained in the spherical portion 30 in front of the connecting portion 32. . Incidentally, the diameter of one of these spherical portions 30 may be adjusted in consideration of the connection portion 32 and the connection with the other spherical portion 30. Further, prior to adjustment of each spherical portion 30, The length of the connecting portion 32 may be adjusted. Alternatively, various dimensions may be assumed for the radiator 6 as a whole, experiments and simulations may be started, and various dimensions may be changed until desired vibrations are obtained. Furthermore, the radiator 6 may be manufactured with various dimensions obtained by experiments or simulations, or may be manufactured by adjusting a temporarily formed body with slightly different dimensions by cutting or adhesion. good. In addition, the diameter and the like of the spherical body 30 may be adjusted in parallel with the resonance frequency f of vibration. may be adjusted. In addition, an amplitude enlarging horn having a length that is a natural number multiple of the half wavelength λ/2 is arranged between the vibrator 2 and the radiator 6 (later spherical portion 30) for the purpose of enlarging the vibration amplitude. May be.

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 simulation results for 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 radiator 6 depicted in FIG. The amplitude is about 10 μm (micrometers). A finite element method is used in the simulation.
When the above-described ultrasonic vibration is applied to one end of the radiator 6, each spherical body 30 resonates and breathing vibration is generated in each spherical body 30. FIG. The phases of these respiratory vibrations are the same, and when one spherical portion 30 expands, the other spherical portion 30 expands synchronously, and when one spherical portion 30 contracts, the other spherical portion expands. The portion 30 also contracts in unison.

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 example of the operation of the ultrasonic pest repelling and exterminating device 1 is as follows.
That is, when a predetermined AC voltage is applied to the piezoelectric element unit 10, the vibrator 2 axially vibrates at 40.206 kHz, which causes the radiator 6 joined to the conductor block 12 to vibrate at the same frequency. 30 breathe in phase with each other at that frequency.
Each spherical portion 30 vibrates the surrounding medium, i.e. air, at the frequency and emits ultrasonic waves at the frequency into the air. This ultrasonic wave is emitted radially in all directions (360° space) from each spherical portion 30 due to respiratory vibration. In addition, the ultrasonic waves that are synchronized with each other from the spherical parts 30 are superimposed so that the vibration of the in-phase component is approximately doubled, and can be regarded as one ultrasonic wave in which the sound pressure level is increased while the frequency is maintained. .
This ultrasonic wave with a high sound pressure level propagates farther than the ultrasonic wave radiated from a single sphere, and reaches 50 to 60 m ahead with sufficient sound pressure to repel pests.

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 of the sound pressure of ultrasonic waves related to the radiator 6 of this embodiment and the sound pressure of ultrasonic waves related to one sphere as a comparative example. In FIG. 5, the sound pressure (amplifier output) centered on the axis of 0 V (volt) is the sound pressure graph of the present embodiment with a large amplitude approximative sine wave, and the small amplitude approximative sine wave is the comparative example. It is a graph of sound pressure.
The sphere of the comparative example is solid, has the same size and is made of the same material as the single sphere portion 30 in the radiator 6 of the present embodiment, and is bonded to the same vibrator 2 in the same manner as the above-described frequency. vibrated. Sound pressure was measured as follows. That is, at a position 5 m away from the radiator 6 or the center of the sphere, an ultrasonic microphone having high sensitivity at and around the above frequencies was installed. A voltmeter was electrically connected to the ultrasonic microphone through an amplifier. The voltage indicated by the voltmeter is proportional to the sound pressure. The change in voltage over time was then recorded by a computer electrically connected to the voltmeter.
According to FIG. 5, the ultrasonic waves radiated by the radiator 6 in which the two spherical bodies 30 according to the present embodiment are connected in series have a sound pressure of the ultrasonic waves radiated by one spherical body according to the comparative example. , the sound pressure is approximately doubled. Moreover, 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 was increased by 6 dB (decibel) or more compared to the comparative example. In FIG. 5, the sound pressure of the radiator 6 slightly exceeds twice the sound pressure of the comparative example. is considered to have become 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 repelling and exterminating device 1 of the first embodiment includes a vibrator 2 that generates ultrasonic vibrations, and a radiator 6 to which the ultrasonic vibrations from the vibrator 2 are applied. , two solid spheres 30 and a connecting portion 32 connecting these spheres 30. Each sphere 30 is subjected to ultrasonic vibration, thereby radially Breathing oscillations are generated such that their phases are identical to each other. Therefore, in the ultrasonic pest repelling and exterminating device 1, the two spherical parts 30 are caused to breathe and vibrate in the same phase, and ultrasonic waves with high sound pressure are radiated from the radiator 6 in all directions. Therefore, the number of ultrasonic pest repelling and exterminating devices 1 installed can be reduced while maintaining the degree of pest repelling effect and extermination effect. It is sufficient to install one sonic pest extermination device 1 every 50 to 60 m. In addition, since two spherical parts 30 are breath-vibrated by one oscillator 2, compared with the case where two sets of the oscillator 2, the oscillator, and the spherical body are used, it is inexpensive, efficient, and easy to handle. Excellent for
Also, the connecting portion 32 is a rod-shaped body having a length one 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 spheres 30 are simply connected in a state in which respiratory vibrations can be made 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 1st form, the following modifications exist.
The vibration generated by the vibrator 2 may be secondary or higher axial vibration, or may be switchable between a plurality of vibration states such as primary and secondary. A spacer may be arranged between each piezoelectric element 20 of the vibrator 2 .
The solid spherical portion 30 has symmetry and performs breathing vibration, which is a symmetrical vibration. 2, all the spheres 30 will perform the desired respiratory vibrations.
The number of spherical parts 30 may be three or more. In this case, a new sphere is preferably connected via a new connection 32 before the front sphere 30, and this is repeated as appropriate (series connection). The plurality of connecting portions 32 may be arranged linearly such that all the central axes thereof are included in the same imaginary straight line, or the central axes of some or all of the connecting portions 32 may be arranged at an angle to each other. , or virtual extension lines of the central axes of some or all of the connecting portions 32 do not have to pass through the center of the spherical portion 30 .
The connecting portion 32 may be hollow.
In the first form, instead of the ultrasonic pest repellent device, a dispersing device that disperses another fluid or solid in the fluid by ultrasonic waves, or a fine particle that accelerates solids (particles) with ultrasonic waves and collides them at high speed It may be applied to a micronization device or the like that obtains Diffusion devices include emulsification devices.

［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 longitudinal central cross-sectional view of an ultrasonic pest repellent-control device 101 according to the second embodiment of the present invention.
The second configuration is similar to the first configuration, except for the radiator and oscillator frequencies. The members and the like that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate. Also in the second embodiment, the holder 8 is provided in the same manner as in the first embodiment, but the illustration of the holder 8 is omitted in the second embodiment.

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 second form of radiator 106 is made of titanium and has only a hollow spherical portion 130 .
The spherical portion 130 is a solid, thick spherical shell and surrounds a spherical space portion 132 . The space 132 is concentric with the spherical body 130. In this embodiment, the diameter of the outer surface of the spherical body 130 is 90 mm, and the diameter of the inner surface of the spherical body 130, that is, the diameter of the space 132 is 50 mm. The spherical portion 130 has a thickness of 20 mm in the radial direction. The weight of the spherical portion 130 is 1.43 kg. The spherical portion 130 is manufactured by, for example, welding two pieces of titanium lumps formed in a hemispherical shell shape by electric resistance welding. Such joints of titanium masses preferably have a tensile strength equal to or greater than that of the titanium masses.
The radiator 106 is joined to the vibrator 2 via both screw bolts 4 . In this embodiment, the vibrator 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 results of a simulation relating to the radiator 106 of this embodiment.
When the radiator 106 is subjected to ultrasonic vibration, the spherical portion 130 resonates and breathing vibration is generated in the spherical portion 130 . The spherical portion 130 vibrates in a respiratory vibration mode on its outer surface and on its inner surface. Breathing vibrations of these surfaces cause the inner surface to expand outward in unison (both sides move outward in the radial direction of the sphere 130) when the outer surface expands outward, and the outer surface expands inward. When the spherical body 130 is contracted, the inner surface synchronously expands inward (both sides move inward in the radial direction of the spherical body 130). The thickness of the spherical portion 130 when both the outer and inner surfaces are maximally contracted inward is thicker than the thickness of the spherical portion 130 when both the outer and inner surfaces are maximally expanded outward.
Due to breathing vibration mainly on the outer surface of the radiator 106, the air around the 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.
Since the spherical body 130 has a spherical shell shape, there is a possibility that spurious vibrations, which are harmful vibration modes, may occur. , does not exist in the frequency range within ±2 kHz from the resonance frequency f=39.7 kHz of the respiratory vibration mode. Therefore, as long as the vibrator 2 and the radiator 106 vibrate at the resonance frequency f, no spurious is generated and stable vibration control is possible. The resonance frequency f and spurious generation frequency of the spherical portion 130 can be adjusted by adjusting at least one of the diameter of the inner surface and the diameter of the outer surface of the spherical portion 130, that is, at least one of the diameter and thickness of the outer surface of the spherical portion 130. can be controlled.
Further, according to a comparison with the spherical body portion 30 of the first embodiment, etc., at the same sound pressure, the outer diameter of the hollow spherical body portion 130 of the second embodiment is larger than that of one solid spherical body. found 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 repelling and exterminating device 101 of the second embodiment includes a vibrator 2 that generates ultrasonic vibrations and a radiator 106 to which the ultrasonic vibrations are applied from the vibrator 2. The radiator 106 is , has a hollow spherical body 130, and the spherical body 130 generates respiratory vibrations in the radial direction when ultrasonic vibrations are applied. Therefore, in the ultrasonic pest repelling and exterminating device 1, ultrasonic waves are radiated from the radiator 6 in all directions. In addition, in the ultrasonic pest repelling and exterminating device 1, the vibration of the hollow spherical body 130 makes the spherical body 130 smaller in diameter and lighter than a device in which a single solid sphere vibrates, thereby reducing the cost. and 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 embodiment, there are modifications similar to those of the first embodiment as appropriate, and the following modifications.
The diameter of the outer surface and the diameter of the inner surface of the hollow spherical portion 130 may vary.

［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 longitudinal central cross-sectional view of an ultrasonic pest repelling and exterminating device 201 according to the third embodiment of the present invention.
The third configuration is similar to the first configuration, except for the radiator and oscillator frequencies. The members and the like that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate. Also in the third embodiment, the holder 8 is provided in the same manner as in the first embodiment, but the illustration of the holder 8 is omitted in the third embodiment.

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 third form of radiator 206 has two hollow spherical parts 230 of the same size and a solid rod-shaped connecting part 32 arranged therebetween.
Each spherical portion 230 is similar to the spherical portion 130 of the second embodiment and has a space portion 232 similar to 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 body portion 230, the connection portion 32, and the conductor block 12 may be integrally formed.
In this embodiment, the vibrator 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 simulation results for the radiator 206 of this embodiment.
When ultrasonic vibration is applied to radiator 206 , breathing vibration is generated in each spherical portion 230 . Each sphere 230 vibrates in a respiratory vibration mode on its outer surface and on its inner surface, and the respiratory vibrations of these surfaces move outward on both sides of the sphere 130, or move inward on both sides. It is a thing.
Breathing vibrations mainly on the outer surface of the radiator 206 radiate ultrasonic waves of about 40 kHz in all directions, which are effective in repelling and exterminating pests.
Each spherical body 230 has been confirmed not to generate spurious in the vicinity of the resonance frequency due to its design, is capable of stable vibration control, and has a smaller outer diameter than a solid body.

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 repelling and exterminating device 201 of the third embodiment includes a vibrator 2 that generates ultrasonic vibrations and a radiator 206 to which the ultrasonic vibrations from the vibrator 2 are applied. , two hollow spheres 230 and a connecting portion 32 connecting these spheres 230, and each sphere 230 is subjected to ultrasonic vibration to allow breathing in the radial direction. Generate vibration. Therefore, in the ultrasonic pest repelling and exterminating device 201, the two spherical parts 230 are caused to breathe and vibrate in the same phase, and ultrasonic waves with high sound pressure are radiated in all directions from the radiator 206, thereby repelling and exterminating pests. The number of installed ultrasonic pest repelling devices 201 can be reduced while maintaining the degree of effectiveness. In addition, since two spherical parts 230 are breath-vibrated by one vibrator 2, it is inexpensive and efficient. Furthermore, the vibration of each hollow spherical body 230 reduces the diameter and weight of each spherical body 230, thereby suppressing the cost and improving the handleability.
In addition, as in the first embodiment, the connection portion 32 has a length of 1 times the half wavelength λ/2 of the ultrasonic vibration derived from the sound velocity v of the ultrasonic vibration inside it and the frequency f of the ultrasonic vibration. It is a rod-shaped body, and two spherical body parts 230 are simply connected in a state in which breathing vibrations are 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 embodiment, in addition to the modifications similar to those of the first and second embodiments, there are the following modifications.
In radiator 206, hollow spherical portion 230 and solid spherical portion 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 longitudinal central cross-sectional view of an ultrasonic emulsifier 301 according to the fourth embodiment of the invention.
The second configuration is similar to the second configuration except for the radiator. The same reference numerals are assigned to members and the like that are similar to those of the second embodiment, and description thereof is omitted as appropriate. Also in the third embodiment, the holder 8 is provided in the same manner as in the first embodiment, but the illustration of the holder 8 is omitted in the third embodiment.

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 emulsifier 301 according to the fourth embodiment is similar to the radiator 106 of the second embodiment except for the following points. That is, the radiator 306 has a longitudinal hole 308 in the front center of the hollow spherical portion 130 . Hole 308 communicates with space 132 . A virtual extension of the central axis of hole 308 passes through the center of spherical portion 130 (space portion 132 ) and includes the central axis of vibrator 2 . Note that a plurality of holes 308 may be provided, and the extension line described above does not need to include the center of the spherical portion 130 and the central axis of the vibrator 2 . Also, a valve capable of opening and closing the hole 308 may be provided adjacent to the hole 308 . Furthermore, the hole 308 may be used only for inputting the processing liquid P, or may be used only for taking out the processing liquid P. FIG.

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。 A treatment liquid P is placed in the space 132 . The treatment liquid P fills the space 132 and spreads throughout the space 132 . The treatment liquid P before treatment contains a plurality of substances to be emulsified in an incompletely emulsified state. The treatment liquid P may not be filled in the space 132 and may occupy only a part of the space 132 . Also, the treatment liquid P may be sealed during the treatment, or may be circulated during the treatment.
The diameter D i of the space 132 (diameter D i of the inner surface of the hollow spherical portion 132 ) is matched with the half wavelength λ p /2 of vibration in the treatment liquid P placed in the space 132 . That is, the space 132 has a diameter D i that satisfies "D i =N×λ p /2" for 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 speed of sound v p in the processing liquid P, which is determined by the material of the processing liquid P, and the frequency f of vibration.
On the other hand, the resonance frequency f of respiratory vibration can be set mainly by at least one of the outer surface diameter D 0 and the wall thickness (D 0 −D i ) 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 in this form vibrates as shown in FIG. 7, and the spherical portion 130 vibrates in a respiratory vibration mode on the outer surface and on the inner surface.
It has been confirmed that the spherical body 130 does not generate spurious in the vicinity of the resonance frequency due to its design, stable vibration control is possible, and the outer diameter is smaller than that of a solid body.

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。 In addition, ultrasonic waves are radiated into the space 132 at the resonance frequency f due to respiratory vibration mainly on the inner surface of the radiator 306 .
Since the diameter D i of the space 132 is matched to 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 132 . The sound pressure of the standing wave becomes maximum at the center of the space portion 132 due to the spherical shell-shaped spherical portion 130 . Further, in order to allow the processing liquid P to receive ultrasonic waves from all directions and to be processed more efficiently, the processing liquid P is filled in the space 132 or is circulated so as to maintain the filled state. is preferred.
Due to such standing waves of ultrasonic waves, the treatment liquid P is emulsified very efficiently. The treatment liquid P before treatment as a raw material that has been put in through the holes 308 is treated with ultrasonic waves, and is discharged from the holes 308 as an emulsified liquid that is finely and sufficiently emulsified. 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 treatment liquid P after the treatment does not easily separate once it is emulsified. becomes.

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 emulsifier 301 of the fourth embodiment includes a transducer 2 that generates ultrasonic vibrations, and a radiator 306 to which ultrasonic vibrations are applied from the transducer 2. The radiator 306 is hollow. The spherical portion 130 generates respiratory vibration in the radial direction when ultrasonic vibration is applied to the spherical portion 130, and the hollow spherical portion 130 is filled with the treatment liquid P, or 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 particles of the treatment liquid P collide with each other at high speed due to the acceleration of the ultrasonic vibration, and the particles are made into ultrafine particles to a degree that cannot be achieved by mechanical stirring. Moreover, the particle size distribution in the fluid of the treatment liquid P after treatment is uniform, and highly accurate quality can be obtained. Furthermore, in the treatment liquid P after the treatment, the dispersed particles are fine in shape, re-agglomeration is unlikely to occur, and the emulsification of water and oil is stable without separation even if left standing for a long period of time.
In addition, the diameter D i 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 treatment liquid P. there is Therefore, an ultrasonic standing wave 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 embodiment, modifications similar to at least one of the first to third embodiments exist as appropriate.
Moreover, the treatment liquid P may be of any material or composition, 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 shows the ultrasonic emulsifier 401 with the left half of the radiator 406 cut away. FIG. 14 is a schematic perspective view of the state, and FIG. 14 is a schematic longitudinal central cross-sectional view of radiator 406 and transducer 2 in ultrasonic emulsifier 401. FIG.
The fifth form is the same as the third form except for the frequencies of the radiator and the oscillator and the arrangement of the flow path for the treatment liquid to be emulsified. The same reference numerals are given to members and the like that are similar to those of the third embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate. Also in the fifth embodiment, the holder 8 is provided in the same manner as in the first embodiment, but the illustration of the holder 8 is omitted in the fifth embodiment.

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 fifth form radiator 406 has three hollow spherical parts 430 , 431 , 432 of the same size in order from the rear and does not have the connection part 32 .
The spherical portions 430-432 are similar to the spherical portion 130 of the second and fourth configurations and the spherical portion 230 of the third configuration, except for the points described below. That is, the rear spherical portion 430 has a front-rear hole 434 leading to a space portion 433 at the center of the front portion. In addition, the central spherical body portion 431 has holes 436 in the front-rear direction communicating with the space portion 435 at the center in the front-rear direction. Further, the front spherical portion 432 has a front-rear direction hole 438 leading to a space portion 437 at 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 parts 430 and 431 are connected to each other by a holed double screw bolt 439 having a hole in the front-rear direction. The hole of the holed double screw bolt 439, the hole 434, and the rear hole 436 are continuous in the front-rear direction.
The spherical portions 431 and 432 are also connected to each other by a holed double screw bolt 439 having a hole in the front-rear direction. The hole of the holed double screw bolt 439, the front hole 436, and the rear hole 438 are continuous in the front-rear direction.
The central axes of these holes, the central axis of the vibrator 2, and the centers of the spheres 430 to 432 and the spaces 433, 435, and 437 are aligned.

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 this embodiment, the diameters of the outer surfaces of the spherical bodies 430 to 432 are all 90 mm, and the center-to-center distances between adjacent ones are all 90 mm. The diameters of the inner surfaces of the spherical bodies 430 to 432 (the diameters of the spaces 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.
Also, the vibrator 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 emulsifier 401 further includes a flow path 440 for the treatment liquid P. As shown in FIG.
A portion of the channel 440 is located inside the radiator 406 and the channel 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 horizontal direction, a pipe 442 that penetrates the central spherical portion 431 in the horizontal direction, a pipe 443 that penetrates the front spherical portion 432 in the horizontal direction, A joint 451 that connects the pipes 444 and 445 in the front-rear direction, the left end of the pipe 441 and the rear end of the pipe 444, a joint 452 that connects the front end of the pipe 444 and the left end of the pipe 442, and the pipe 442. and a joint 453 that connects the right end of the pipe 445 and the rear end of the pipe 445 , and a joint 452 that connects the front end of the pipe 445 and the right end 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 in a left-right hole formed in the spherical portion 430 via packing 460 which is an elastic body. The pipe 441 passes through the center of the spherical portion 430 (space portion 433). The pipe 442 (sphere portion 431) and the pipe 443 (sphere portion 432) are similar to the pipe 441.
Channel 440 and packing 460 can be disassembled for reconnection or reinstallation.
The various pipes and joints in the flow path 440 may be made of any material, and when the treatment liquid P is food and it is desired to ensure its safety, stainless steel should be used. is preferred.

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 the spherical parts 430-432 (spaces 433, 435, 437) and outside the flow path 440 (pipes 441-443), a medium M such as water is filled through the front hole 438, Alternatively, it is distributed while maintaining a filled state. Incidentally, the medium M may be hermetically sealed, in which case the front hole 438 and the like may be omitted. In addition, the medium M may be partially filled in the same manner as the treatment liquid P of the fourth embodiment, and in order to ensure efficient transmission of vibration from all directions, a space outside the flow path 440 433, 435, 437 are preferably filled.
The diameter D i of the inner surface (spaces 433, 435, 437) of each of the hollow spheres 430-432 is matched to the half-wavelength λ m /2 of the vibration in the medium M. That is, the diameter D i satisfies "D i =N×λ m /2" for any N of 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, which is determined by the material of the medium M, and the frequency f of vibration.
On the other hand, the resonance frequency f of respiratory vibration can be set mainly by at least one of the diameter D 0 and the thickness (D 0 −D i ) of the outer surface of each spherical portion 430-432 .

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 results of a simulation relating to the radiator 406 of this embodiment. Note that in this simulation, radiator 406 does not have front hole 438 formed therein.
When ultrasonic vibrations are applied to radiator 406, breathing vibrations are generated in each of spherical portions 430-432. Each spherical portion 430-432 vibrates in a respiratory vibration mode on its outer surface and on its inner surface. The breathing vibrations of these planes, viewed individually, are such that both sides move outward in the radial direction, or both sides move inward.
When the radiator 406 is viewed at the same time, when the outer surfaces of the front and rear spherical portions 430 and 432 move outward, the outer surface of the central spherical portion 431 moves inward and the front and rear spherical portions 430 and 432 move inward. When the outer surface is positioned on the outermost side, the outer surface of the central spherical body portion 431 is positioned on the innermost side. When the outer surfaces of the front and rear spherical bodies 430 and 432 are moved to the innermost position, the outer surface of the central spherical body part 431 is positioned to the outermost side. That is, the front and rear spheres 430 and 432 synchronously vibrate with each other (breathing vibrations in the same phase), and the central sphere 431 has a symmetrical phase with respect to the front and rear spheres 430 and 432. Breathing oscillations (respiratory oscillations in opposite phase, ie reversed phase). Further, the central spherical portion 431 and the vibrator 2 vibrate in the same phase, and when the central spherical portion 431 is contracted, the vibrator 2 is also shortened in the axial direction.
It has been confirmed that spurious emissions do not occur in the vicinity of the resonance frequency due to the design of each of the spherical bodies 430 to 432, and stable vibration control is possible. .

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。 Ultrasonic waves are radiated to the respective spaces 433 , 435 , 437 mainly by breathing vibrations on the inner surface of the radiator 406 .
The diameters D i of the spaces 433, 435, and 437 (the diameters D i of the inner surfaces of the hollow spherical parts 430 to 432) match the half-wavelength λ m /2 of the vibration in the medium M. Standing waves of medium M are 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 at the center of each of the spherical spaces 433, 435, and 437. FIG.
Therefore, the processing liquid P in each of the pipes 441 to 443 passing through the center of each of the spaces 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 process, it is essential that vibration acts, and the treatment liquid P is similarly processed in each of the spaces 433, 435, and 437 regardless of the phase of the vibration. The treatment liquid P as a raw material entering from the inlet I of the channel 440 passes through the central portions of the spaces 433, 435, and 437 three times in total, and is discharged from the outlet O as finely and sufficiently emulsified emulsion.
If the vibration frequency f deviates from the resonance frequency inherent to the pipes 441-443, the pipes 441-443 will not vibrate violently. Further, the pipes 441 to 443 transmit the ultrasonic vibration of the medium M outside to the treatment liquid P inside. Such a situation is analogous to when spectacles are ultrasonically cleaned using a beaker. That is, the glasses and a beaker containing water are immersed in the water tank of the ultrasonic cleaning device so as not to mix the water in the water tank, and the water in the water tank (medium M) that is ultrasonically vibrated causes the beaker (pipe 441 to 443) and the water (treatment liquid P) in the beaker to wash the spectacles.

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 transducer 2 that generates ultrasonic vibrations, and a radiator 406 to which the ultrasonic vibrations from the transducer 2 are applied. Each of the spherical bodies 430 to 432 has hollow spherical bodies 430 to 432, and each of the spherical bodies 430 to 432 generates respiratory vibrations in the radial direction with the same phase (the spherical bodies 430, 430, 432). 432) or vice versa (the spherical portion 431 relative to these), a flow path 440 for the processing liquid P passing through each of the hollow spherical portions 430 to 432 is provided, and the flow path 440 and each of the hollow spherical portions is provided. A medium M is arranged between the inner surfaces of 430-432. Therefore, the treatment liquid P is effectively emulsified by ultrasonic waves through the medium M without being mixed with the medium M, as in the fourth embodiment. In addition, one transducer 2 and its oscillator ultrasonically vibrate the three hollow spherical parts 430 to 432, and the processing liquid P is processed in each of the three pipes 441 to 443. The ultrasonic emulsifier 401 is simple, low-cost, and easy to handle, compared to the case where a plurality of sets of one transducer 2 having a conductive block 12 (horn) and its oscillator are arranged in the flow path of the treatment liquid. In addition, with the action of the spherical shell-shaped spherical parts 430 to 432, the same or better processing effect can be obtained.
In addition, the diameter D i 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 v m 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 processing liquid P is emulsified more effectively.
Additionally, the channel 440 and packing 460 can be disassembled and separated from the radiator 406 . Therefore, the flow path 440 and the packing 460 can be separated and washed. can be easily accommodated.
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 mitigated, and the flow path 440 and the radiator 406 are protected by preventing damage.
Furthermore, a hole for a holed double screw bolt 439, a hole 434, front and rear holes 436, and front and rear holes 438 are provided. Therefore, the medium M inside the hollow spherical parts 430 to 432 can be replaced.

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 embodiment, modifications similar to at least one of the first to fourth embodiments exist as appropriate.
For example, the resonance frequency and spurious generation frequency in the spherical portions 430 to 432 can be adjusted by adjusting at least one of the diameter of the inner surface and the diameter of the outer surface of the spherical portion 130, that is, at least one of the diameter and thickness of the outer surface of the spherical portion 130. can be controlled by In other words, the spherical parts 430 to 432 may be designed in consideration of the resonance frequency and spurious generation frequency.
In particular, the number of spherical parts 430 to 432 may be two or less, or four or more. Further, since the plurality of spherical parts 430 to 432 and the like vibrate uniformly in all directions, it is not essential to arrange them in the central axis direction of the vibrator 2 as in the above embodiment. In the second spherical portion 431 counted from the second side, the imaginary straight line connecting the centers of the first spherical portion 430 is orthogonal to the extension line of the central axis of the vibrator 2, Alternatively, the spheres 430 to 432 and the like may be connected in a state of intersecting at a predetermined angle. It may be connected in an arc shape. These modified examples are more compact in the front-rear direction than the above configuration in which the vibrators 2 are arranged in a line in the central axis direction.
Also, the plurality of hollow spherical parts may be connected by a hollow rod-shaped connecting part. In this case, the length of the connecting portion may be matched to λ/2.
Furthermore, when it is desired to prevent metal ions from entering the processing liquid P, such as when processing a processing liquid P related to semiconductors, the various pipes and joints of the flow path 440 are made of materials other than metal, such as 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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The ultrasonic processing apparatus of the present invention is used, for example, in the fields of agriculture, chemistry, metals, electronics, electrical machinery, medicine, food, cosmetics, etc., as follows.
That is, the ultrasonic treatment apparatus of the present invention is used as an apparatus for repelling or exterminating insect pests in an orchard, a field, or the like using ultrasonic waves.
Further, the ultrasonic processing apparatus of the present invention is used as an ultrasonic dispersing apparatus, that is, an apparatus for dispersing (including emulsifying) pigments, carbon, titanium oxide, iron oxide, magnesium hydroxide, whiskers, and the like.
Furthermore, the ultrasonic treatment apparatus of the present invention is a manufacturing apparatus, that is, magnetic powder, titanium oxide, toner, pigment, silicon, antistatic agent, UV (ultraviolet) cut material, composite material, injection solution, E. coli, bacteria, starch, It is used as a device for manufacturing lipid emulsion, 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 device (ultrasonic treatment device), 2... Vibrator, 6, 106, 206, 306, 406... Radiator, 30, 130, 230, 430, 431, 432... Spherical part, 32... Connection part, 301, 401... Ultrasonic emulsifier (ultrasonic treatment apparatus), 308... Hole, 440... Flow path, M... Medium, P... Treatment liquid.

Claims (3)

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、
処理液の流路と、
を備えており、
前記放射体は、中空の球体部を有しており、
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発生し、
前記流路は、前記球体部を通過しており、
前記流路と前記球体部の内面との間に、媒体が配置されている
ことを特徴とする超音波分散装置。 a vibrator that generates ultrasonic vibrations;
a radiator to which the ultrasonic vibrations from the transducer are applied;
a processing liquid flow path;
and
The radiator has a hollow spherical portion,
The spherical portion generates respiratory vibration in the radial direction by being applied with the ultrasonic vibration ,
The flow path passes through the spherical portion,
An ultrasonic dispersion device , wherein a medium is arranged between the flow path and the inner surface of the spherical portion . 中空の前記球体部は、前記流路を内部に入れ、あるいは前記流路を内部から外に出すための孔を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波分散装置。 2. The ultrasonic dispersing device according to claim 1 , wherein the hollow spherical portion has a hole for inserting the flow channel inside or for letting the flow channel out from the inside. 中空の前記球体部における内面の直径は、前記処理液及び前記媒体の少なくとも一方の内部を通過する前記超音波振動の音速から導出される、前記超音波振動の半波長の自然数倍とされている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波分散装置。 The diameter of the inner surface of the hollow spherical portion is a natural number multiple of the half wavelength of the ultrasonic vibration derived from the speed of sound of the ultrasonic vibration passing through at least one of the processing liquid and the medium. 3. The ultrasonic dispersing device according to claim 1 or 2 , characterized in that:
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