JPH0523268Y2

JPH0523268Y2 -

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Publication number: JPH0523268Y2
Application number: JP16510486U
Authority: JP
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1993-06-15
Anticipated expiration: 2001-10-29
Also published as: JPS6373181U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、水等の液体の噴霧、霧化等に利用す
るのに適したランジユバン振動子と呼ばれるボル
ト締め超音波振動子の構造の改良に関する。

（考案の概要）本考案は、液体の噴霧、霧化等に用いる超音波
振動子において、圧電素子を締め付けるためのボ
ルトの頭部をバツクマスとして、ボルトの先端側
部分をホーン部として利用して、小型軽量化を図
り、また製造容易な構造としたものである。

（従来の技術）従来のランジユバン振動子と呼ばれるボルト締
めの超音波振動子（BLT振動子）を第７図に示
す。この図において、複数枚の振動用圧電素子１
は超音波ホーン２とバツクマス（裏打ち筒）３と
により軸上で挟持され、これら三者は、超音波ホ
ーン２に固着されていて圧電素子１及びバツクマ
ス３の中心を貫通する螺子軸４とナツト５とで圧
電素子１を加圧するように締め付け一体化され
る。

（考案が解決しようとする問題点）この場合、超音波ホーン２は、圧電素子１の外
径と略同一の大径端と先端の小径端とを有しかつ
螺子軸と螺合する穴を有するように金属材料を機
械加工しなければならず、またバツクマス３も圧
電素子１の外径と略同一の外径を有しかつ貫通孔
を有するように金属材料を機械加工する必要があ
り、これらの部品の製造に手間がかかる嫌いがあ
つた。また、超音波ホーン２及びバツクマス３は
少なくとも圧電素子１の外径と同程度の太さが必
要で、大型で重量も大きくなつてしまう。

（問題点を解決するための手段）本考案は、上記の点に鑑み、複数枚の圧電素子
をワツシヤを介してボルト及びナツトで締め付
け、そのボルトの頭部をバツクマスとして利用す
るとともに、ボルトの先端側部分をホーン部とし
て利用することにより、小型軽量化を図り、また
製造を容易とした超音波振動子を提供しようとす
るものである。

本考案は、ボルトとナツトとでワツシヤを介し
て複数枚の圧電素子を挟んで締め付け、前記ボル
トの頭部をバツクマスとして、前記ボルト先端側
をホーン部として利用した構成により、上記従来
技術の問題点を解消している。

（実施例）以下、本考案に係る超音波振動子の実施例を図
面に従つて説明する。

第１図及び第２図は本考案の第１実施例であつ
て、本考案の基本構成を示す。この図において、
平ワツシヤ１０Ａ、Ｑダンプ・リングスペーサ１
１、円板状で貫通孔を有する電極板１２Ａ、円板
状で貫通孔を有する振動用圧電素子１Ａ、電極板
１２Ｂ、振動用圧電素子１Ｂ、電極板１２Ｃ、及
び平ワツシヤ１０Ｂの順に重ね合わされ、これら
は各部材の貫通孔に挿通されたボルト１３及びボ
ルト１３に螺合するナツト１４で締め付け一体化
されている。

前記ボルト１３及びナツト１４（六角ナツトや
丸ナツト）は市販されている一般的なものであ
り、ボルト１３の頭部１５及びナツト１４の外形
は、通常圧電素子１Ａ，１Ｂの外径よりも小さい
ため、頭部内側とナツト内側にそれぞれ平ワツシ
ヤ１０Ａ，１０Ｂを配置している。また、平ワツ
シヤ１０Ａ，１０Ｂはボルト１３の頭部１５やナ
ツト１４の面では得にくい平坦面を得るのにも役
立つている。従つて、平ワツシヤ１０Ａ，１０Ｂ
の平坦面間にＱダンプ・リングスペーサ１１や圧
電素子１Ａ，１Ｂが挟持されることになる。

そして、第１図の構成をランジユバン振動子と
考えたとき、圧電素子の後側に位置するボルト１
３の頭部１５、平ワツシヤ１０Ａ及びＱダンプ・
リングスペーサ１１がバツクマスとして働き、圧
電素子の前側に位置する平ワツシヤ１０Ｂ、ナツ
ト１４及びボルト１３の先端側部分がホーン部と
して働く。

前記Ｑダンプ・リングスペーサ１１は、金属材
料に比べ、軽量で機械的Ｑが低く、超音波の伝搬
速度の遅い材質、たとえばセラミツク材である。
このようなＱダンプ・リングスペーサ１１を挿入
することで、圧電素子の電気的特性及び機械的強
度に整合させて、低損失化を図ることができると
ともに、超音波の遅延効果に起因するバツクマス
の遅延振動が圧電素子の振動力、ホーン部先端の
機械力を増大させるというフライホイール効果を
得ることができる。

第１図の超音波振動子において、電極板１２
Ａ，１２Ｃを高周波電源の一端に、電極板１２Ｂ
を高周波電源の他端に接続し、すなわち各圧電素
子１Ａ，１Ｂを電気的に並列に高周波電源に接続
して振動させれば、ボルト１３の先端に拡大され
た超音波振動が得られる。その基本振動周波数
は、ボルト全長Ｘ、圧電素子の先端側のボルト軸
長Ｙ、及びＸに対するＹの比率により定まる。

上記第１実施例の構成によれば、市販の一般的
なボルト、ナツト及びワツシヤを利用でき、複雑
な加工が不要で製造容易である。また、ホーン部
にボルト自体を利用するため、小型で軽量であ
り、駆動電力も少なくて良い。さらに、バツクマ
スの一部を構成するようにＱダンプ・リングスペ
ーサ１１を挿入することによつて、効率の改善が
可能である。

第１実施例の構成で水等の液体を霧化する場
合、液体供給管等でボルト１３の先端に液体を滴
下させてやれば良い。

第３図は本考案の第２実施例であり、冷房器
（空調器）の冷却器に結露した水を受けるドレイ
ンに溜まつた水を、外気中に噴霧してしまう用途
等に適した構造を示す。第３図において、超音波
振動子２０は、ドレインに溜まつた水等を受ける
液体容器２１に取り付けられている。

超音波振動子２０は、平ワツシヤ１０Ａ、Ｑダ
ンプ・リングスペーサ１１、円板状で貫通孔を有
する電極板１２Ａ、円板状で貫通孔を有する振動
用圧電素子１Ａ、電極板１２Ｂ、振動用圧電素子
１Ｂ、電極板１２Ｃ、フランジ板３０、容器２１
の底板３１及び平ワツシヤ１０Ｂの順に重ね合わ
せ、これらをボルト１３Ａ及びボルト１３Ａに螺
合するナツト１４Ａで締め付け一体化したもので
ある。すなわち、超音波振動子２０はフランジ板
３０と平ワツシヤ１０Ｂとで容器２１の底板３１
をはさむことにより、容器２１に固定されるよう
になつている。

この場合、超音波振動子２０のホーン部をなす
ボルト１３Ａの先端側は、略円錐状のテーパー２
３及び先端振動舌２４が形成されるように加工さ
れ、さらに先端振動舌２４の先端面に一端が開口
し、他端がナツト螺着部分に開口する液体供給穴
２５が形成されている。そして、ボルト１３Ａの
液体供給穴２５の先端開口配置部分には全周にわ
たり凹溝２６が形成され、ナツト１４Ａにも液体
導入穴２８が形成されている。また、ボルト１３
Ａの中間部の溝には水密シール用にＯリング２９
が配置されている。なお、ボルト１３Ａの頭部１
５ＡとＱダンプ・リングスペーサ１１とがバツク
マスになる点は前述の第１実施例と同じである。

第３図の構成において、電極板１２Ａ，１２Ｃ
を高周波電源の一端に、電極板１２Ｂを高周波電
源の他端に接続し、すなわち各圧電素子１Ａ，１
Ｂを電気的に並列に高周波電源に接続して振動さ
せれば、ボルト１３Ａの先端振動舌２４に拡大さ
れた超音波振動が得られ、液体導入穴２８、凹溝
２６及び液体供給穴２５の経路で吸い上げられた
液体は先端振動舌２４で噴霧、霧化される。液体
の吸い上げ作用は、液体供給穴２５の毛細管現象
及び凹溝２６内の液体の超音波振動により行なわ
れる。

第４図は本考案の第３実施例を示す。この場
合、超音波振動子２０Ａは、水平配置され、ナツ
ト１４Ｂには上向きの液体導入穴２８一個が形成
されている。そして、液体導入穴２８に液体供給
管３５が接続される。液体供給管３５にはたとえ
ば冷房器のドレインに溜まつた水、液体と空気の
混合体等が供給される。なお、他の構成は前述の
第２実施例と同じである。但し、フランジ板３０
やＯリング２９は第４図では不要である。

そして、第４図の構成において、圧電素子１
Ａ，１Ｂに高周波電力を供給すれば、液体供給管
３５、液体導入穴２８、凹溝２６及び液体供給穴
２５の経路で供給された液体は先端振動舌２４で
噴霧、霧化される。

第５図は本考案の第４実施例を示す。この場
合、超音波振動子２０Ｂは、水平配置され、ボル
ト１３Ｂに先端面から後端面に貫通する貫通孔４
０を形成している。そして、ボルト１３Ｂの頭部
１５Ｂには、連結部材４１を介して液体供給管３
５が接続される。液体供給管３５にはたとえば冷
房器のドレインに溜まつた水、液体と空気の混合
体等が強制的に所定圧力で供給される。なお、他
の構成は前述の第３実施例と同じである。但し、
ナツト１４には液体導入穴は不要である。

第５図の構成において、圧電素子１Ａ，１Ｂに
高周波電力を供給すれば、液体供給管３５、貫通
孔４０の経路で供給された液体は先端振動舌２４
で噴霧、霧化される。

第６図は本考案の第５実施例であり、超音波振
動子２０Ｃは、ドレインに溜まつた水等を受ける
液体容器２１に取り付けられている。

超音波振動子２０Ｃは、平ワツシヤ１０Ａ、Ｑ
ダンプ・リングスペーサ１１、電極板１２Ａ、振
動用圧電素子１Ａ、電極板１２Ｂ、振動用圧電素
子１Ｂ、電極板１２Ｃ、フランジ板３０、容器２
１の底板３１及び平ワツシヤ１０Ｂの順に重ね合
わせ、これらをボルト１３Ｃ及びボルト１３Ｃに
螺合するナツト１４Ｃで締め付け一体化したもの
である。すなわち、超音波振動子２０Ｃはフラン
ジ板３０と平ワツシヤ１０Ｂとで容器２１の底板
３１をはさむことにより、容器２１に固定される
ようになつている。

この場合、超音波振動子２０Ｃのホーン部をな
すボルト１３Ｃの先端側には、軸方向の液体供給
溝５０が複数本形成され、ナツト１４Ｃにも液体
導入溝５１が形成されている。そして、ナツト１
４Ｃにはボルト先端側を囲む金属や樹脂のスリー
ブ５２が溶接、接着等で一体化されている。

第６図の構成において、電極板１２Ａ，１２Ｃ
を高周波電源の一端に、電極板１２Ｂを高周波電
源の他端に接続し、すなわち各圧電素子１Ａ，１
Ｂを電気的に並列に高周波電源に接続して振動さ
せれば、ボルト１３Ｃの先端に拡大された超音波
振動が得られ、液体導入溝５１、液体供給溝５０
の経路で吸い上げられた液体はボルト先端で噴
霧、霧化される。液体の吸い上げ作用は、ボルト
１３Ｃがスリーブ５２で囲まれているため、液体
供給溝５０が毛細管として働くこと及びスリーブ
５２内の液体の超音波振動により行なわれる。

第８図乃至第１０図は超音波振動子のホーン部
を成すボルト先端側の他の具体例をそれぞれ示
す。

第８図Ａ，Ｂはボルト１３Ｄの先端側に小径の
多数の穴６０を設けたものであり、各穴６０の先
端はボルト先端面に開口するとともに、穴後端は
第３図のようにボルト中間位置（ナツト螺合位
置）に開口するか、あるいは第５図のようにボル
ト頭部にまで貫通する。

第９図Ａ，Ｂはボルト１３Ｅの先端側にスリツ
ト６１を設けたものであり、各スリツト６１はボ
ルト１３Ｅの中心軸に沿つて第６図のようにボル
ト中間位置（ナツト螺合位置）にまで達してい
る。

第１０図Ａ，Ｂはボルト１３Ｆの先端側にスリ
ツト６２と穴６３とを設けたものであり、穴６３
はボルト中心軸上に形成されている。穴後端は例
えば第３図のようにボルト中間位置（ナツト螺合
位置）に開口する。

なお、第９図及び第１０図においてもボルト先
端側を囲むヒリーブを併用してもよい。

（考案の効果）以上説明したように、本考案の超音波振動子に
よれば、ボルトとナツトとでワツシヤを介して複
数枚の圧電素子を挟んで締め付け、前記ボルトの
頭部をバツクマスとして、前記ボルトの先端側を
ホーン部として利用した構成としたので、製造に
際して複雑な加工が不要であり、製造容易であ
る。また、ボルトの一部をホーン部として、ボル
ト頭部をバツクマスとして利用するので、小型、
軽量であり、駆動電力も少なくて良い利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る超音波振動子の第１実施
例を示す正面図、第２図は同分解斜視図、第３図
は本考案の第２実施例の一部を断面とした正面
図、第４図は本考案の第３実施例の一部を断面と
した正面図、第５図は本考案の第４実施例の正面
図、第６図は本考案の第５実施例の一部を断面と
した正面図、第７図は従来の超音波振動子の正面
図、第８図Ａはボルト先端側の縦断面図、第８図
Ｂはボルト先端面の平面図、第９図Ａはボルト先
端側の縦断面図、第９図Ｂはボルト先端面の平面
図、第１０図Ａはボルト先端側の縦断面図、第１
０図Ｂはボルト先端面の平面図である。１，１Ａ，１Ｂ……圧電素子、１０Ａ，１０Ｂ
……平ワツシヤ、１１……Ｑダンプ・リングスペ
ーサ、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ……電極板、１
３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，
１３Ｆ……ボルト、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４
Ｃ……ナツト、１５……頭部、２１……液体容
器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) ボルトとナツトとでワツシヤを介して複数枚
の圧電素子を挟んで締め付け、前記ボルトの頭
部をバツクマスとして、前記ボルトの先端側を
ホーン部として利用したことを特徴とする超音
波振動子。 (2) 前記ボルトには先端面に開口する液体供給穴
が形成されている実用新案登録請求の範囲第１
項記載の超音波振動子。 (3) 前記ボルトの先端側には軸方向の液体供給溝
が形成され、前記ナツトには前記ボルトの先端
側部分を囲むスリーブが一体化されている実用
新案登録請求の範囲第１項記載の超音波振動
子。