JPH0626398U - 超音波振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中間金属ブロックの温度上昇を抑える。 【構成】 中間金属ブロック１３を、上端金属ブロック
４および下端金属ブロック５よりも大形にし、ＰＺＴ振
動子２ａ，２ｂの外面から外側に突出させる。中間金属
ブロック１３の突出部分に、上側フィン１４，下側フィ
ン１５，内側流路１７および外側流路１８を設ける。中
間金属ブロック１３の外端部を、カバ−１１と固定ナッ
ト１２とで挾んで固定する。強制冷却ファン１６で冷却
風を送ると、中間金属ブロック１３が冷やされ、温度が
上昇しない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＰＺＴ振動子等の振動子本体を用いた超音波振動子に係り、特に振 動子本体の冷却構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、図４に示すように、板厚方向に分極させたド−ナツ円板状のＰＺＴ 振動子１を、上下の金属ブロック間に２〜６枚介装して一体化し、その全長を、 ¹ /₂ 波長共振（縦振動）するようにしたボルト締めランジュバン振動子は、一般 に知られており、また、このボルト締めランジュバン振動子を応用した捩り振動 子も提案されている。

【０００３】 この捩り振動子は、図５に示すように、ド−ナツ円板を、周方向に８〜１６分 割するとともに、分極方向を分割方向としたＰＺＴ振動子２が用いられ、図６に 示すように、２組のＰＺＴ振動子２ａ，２ｂを、中間金属ブロック３，上端金属 ブロック４および下端金属ブロック５の間に介装し一体化して構成されており、 上下の各ＰＺＴ振動子２ａ，２ｂは、図７（ａ），（ｂ）に示すように、分極方 向が相互に逆になっている。

【０００４】 以上の構成において、図６に示す一対の電極板６ａ，６ｂを介し、この捩り振 動子を駆動することにより、上端金属ブロック４および下端金属ブロック５に、 図中矢印で示すように、相互に逆位相の捩り振動を発生させることが可能となる 。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来の捩り振動子においては、駆動を継続すると、ＰＺＴ振動子２ａ，２ ｂが発熱することになるが、上下端の金属ブロック４，５は、充分な体積を有し ていることから、安定した冷却効果が得られ、特に問題となることはない。

【０００６】 一方、中間金属ブロック３は、その体積が小さく、しかも上下両側から加熱さ れることになるため、短時間で昇温するという問題がある。そして、中間金属ブ ロック３が昇温した場合には、その体積膨張によって、捩り振動子としての特性 が変化してしまうとともに、ＰＺＴ振動子２ａ，２ｂが破損するおそれがあり、 また効率が悪くなるという問題もある。

【０００７】 本考案は、かかる現況に鑑みなされたもので、中間金属ブロックの温度上昇を 抑制することができる超音波振動子を提供することを目的とする。

【０００８】 本考案の他の目的は、中間金属ブロックの冷却効率をより向上させることがで きる超音波振動子を提供するにある。

【０００９】 本考案のさらに他の目的は、固定ホ−ン等を用いることなく、固定側に直接固 定することができる超音波振動子を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記目的を達成する手段として、上端金属ブロックと下端金属ブロ ックとの間に、所定枚数の振動子本体を積重ねて配置するとともに、任意の振動 子本体の間に、中間金属ブロックを介装した超音波振動子において、前記中間金 属ブロックの外縁部の少なくとも一部を、上下端の各金属ブロックの外面よりも 外側に突出させるようにしたことを特徴とする。

【００１１】 そして、本考案においては、中間金属ブロックの突出部分に、表面積を拡大す るための表面積拡大手段を設けるようにすることが好ましい。

【００１２】 また、中間ブロックの突出部分または内部のうちの少なくともいずれか一方に 、冷却媒体が通過する流路を設けるようにすることが好ましい。

【００１３】 さらに、中間金属ブロックの突出部分を、超音波振動子を固定側に固定するた めの固定部兼用とすることが、より好ましい。

【００１４】

【作用】

本考案に係る超音波振動子においては、中間金属ブロックの外縁部の少なくと も一部が、上下端の各金属ブロックの外面よりも外側に突出している。このため 、中間金属ブロックの外部に露出する表面積が増大し、自然冷却，強制冷却のい ずれの場合でも冷却効率が向上し、中間金属ブロックの温度上昇を抑制すること が可能となる。

【００１５】 そして、本考案において、中間金属ブロックの突出部分に、表面積を拡大する ための表面積拡大手段を設けることにより、冷却効率がより向上し、中間金属ブ ロックの温度上昇を大幅に抑制することが可能となる。

【００１６】 また、中間金属ブロックの突出部分または内部のうちの少なくともいずれか一 方に、冷却媒体が通過する流路を設けることにより、特に強制冷却の際に、より 充分な冷却効果が得られる。

【００１７】 さらに、中間金属ブロックの突出部分を、超音波振動子を固定側に固定するた めの固定部兼用とすることにより、固定ホ−ン等が不要となり、装置の小型化， コストダウンが可能となる。

【００１８】

【実施例】

以下、本考案を図面を参照して説明する。 図１は、本考案に係る超音波振動子の一例としての捩り振動子を示すもので、 この捩り振動子１０は、雄ねじ部４ａを有する上端金属ブロック４と、雌ねじ部 ５ａを有する下端金属ブロック５とを備えており、これら両金属ブロック４，５ の間には、２組のＰＺＴ振動子２ａ，２ｂが上下に積重ねた状態で配置されてい るとともに、上下のＰＺＴ振動子２ａ，２ｂの間には、中間金属ブロック１３が 介装されている。そして、前記上端金属ブロック４の雄ねじ部４ａを下端金属ブ ロック５の雌ねじ部５ａに螺入して締付けることにより、一体構造の捩り振動子 １０が構成されるようになっている。

【００１９】 前記各ＰＺＴ振動子２ａ，２ｂは、従来の捩り振動子と同様、ド−ナツ円板を 周方向に８〜１６分割するとともに、分極方向を分割方向として構成されており 、かつ相互のＰＺＴ振動子２ａ，２ｂは、分極方向が相互に逆になっている。

【００２０】 一方、前記中間金属ブロック１３は、図１に示すように、上下端の各金属ブロ ック４，５よりも大径のド−ナツ円板状に形成されており、その周縁部は、絶縁 材７を介してカバ−１１と固定ナット１２との間で挾持され、捩り振動子１０の 固定側への固定部を兼ねている。

【００２１】 この中間金属ブロック１３の上面および下面には、図１および図２に示すよう に、例えばリング状をなす上側フィン１４および下側フィン１５がそれぞれ一体 に設けられており、これら両フィン１４，１５により、熱交換面積の拡大が図ら れている。

【００２２】 前記上側フィン１４は、図１および図２に示すように、下端に向かって中心側 に傾斜する漏斗状をなしており、また下側フィン１５は、下端に向かって末拡が りのラッパ状をなしている。そして、これら両フィン１４，１５の内側位置およ び外側位置には、カバ−１１の天端に設けた強制冷却ファン１６からの冷却風が 通過する内側流路１７および外側流路１８がそれぞれ設けられている。

【００２３】 これら各流路１７，１８は、前記中間金属ブロック１３の周方向に間隔を置い て設けられた複数の孔でそれぞれ構成されており、内側流路１７の各孔は、図２ に示すように、下方に向かって次第に縮径するテ−パ孔状に形成され、また外側 流路１８の各孔は、下方に向かって次第に捩り振動子１０の中心に接近する傾斜 孔状に形成されている。そしてこれにより、より充分な冷却効果が得られるよう になっている。これについては、後に詳述する。

【００２４】 なお、図１において、符号１９は工具ホ−ンであり、この工具ホ−ン１９は、 その雄ねじ部１９ａを下端金属ブロック５の雌ねじ部５ａに螺装することにより 、固定ホ−ンを介することなく、直接捩り振動子１０に連結されるようになって いる。

【００２５】 次に、本実施例の作用について説明する。 捩り振動子１０を起動すると、捩り振動子１０で発生した捩り振動は、下端金 属ブロック５を介して工具ホ−ン１９に伝達される。その際の捩り振動の変位の 方向は、工具ホ−ン１９の入力面では、下端金属ブロック５と同一方向となるの で、工具ホ−ン１９の放射面では、下端金属ブロック５と逆方向，すなわち逆位 相となる。

【００２６】 ところで、捩り振動子１０を作動させると熱が発生し、特に中間金属ブロック １３の昇温が著しい。ところが、本実施例においては、中間金属ブロック１３が 、上下端の各金属ブロック４，５よりも大径に形成されて、熱交換面積の拡大が 図られているので、中間金属ブロック１３の昇温を抑制することができる。また 、中間金属ブロック１３の上下面には、フィン１４，１５が設けられているので 、熱交換効率が向上し、中間金属ブロック１３の昇温をより大幅に抑制すること ができる。

【００２７】 また、上側フィン１４は漏斗状をなしているとともに、下側フィン１５はラッ パ状をなしており、しかも内側流路１７の各孔はテ−パ孔状をなしているととも に、外側流路１８の各孔は傾斜孔状をなしているので、特に強制冷却ファン１６ を用いた強制冷却の際に、大きな冷却効果が得られる。

【００２８】 すなわち、強制冷却ファン１６からの冷却風のうち、上側フィン１４の内径側 に案内された冷却風は、図２に矢印ａで示すように、上側フィン１４の傾斜にそ って中心側に案内され、ＰＺＴ振動子２ａの外周面に衝接した後、内側流路１７ を通って下方に流下することになる。このため、ＰＺＴ振動子２ａが直接冷却さ れ、大きな冷却効果が得られる。

【００２９】 また、内側流路１７の各孔は、テ−パ孔状をなしているので、内側流路１７を 通過した冷却風は拡散し、図２に矢印ｂで示すように、下側フィン１５にそって 流れる冷却風と、図２に矢印ｃで示すように、ＰＺＴ振動子２ｂの外周面に衝接 する冷却風とが発生する。そして、冷却風ｂにより下側フィン１５が冷却され、 また冷却風ｃによりＰＺＴ振動子２ｂが直接冷却される。このため、大きな冷却 効果が得られる。

【００３０】 一方、強制冷却ファン１６からの冷却風のうち、上側フィン１４の外径側に案 内された冷却風は、図２に矢印ｄで示すように、外側流路１８の各孔により方向 が変わり、下側フィン１５に衝接した後に下方に流下することになる。そして、 この下側フィン１５への衝接により下側フィン１５が冷却され、結果として、中 間金属ブロック１３の温度上昇が、大幅に抑制される。

【００３１】 しかして、中間ブロック１３の温度上昇が抑制され、中間金属ブロック１３の 昇温に伴なう種々の不具合，例えば捩り振動子１０としての特性の変化、ＰＺＴ 振動子２ａ，２ｂの破損あるいは効率低下等を有効に防止することができる。

【００３２】 また、中間金属ブロック１３は、捩り振動子１０を固定側に固定する固定部を 兼ねているので、固定ホ−ンを用いることなく、捩り振動子１０に直接工具ホ− ン１９を連結して装置の小型化を図ることができ、またカバ−１１を熱伝導率の 良好な素材で形成するようにすれば、カバ−１１を介しての冷却も可能となる。

【００３３】 図３は、本考案の他の実施例を示すもので、前記実施例における捩り振動子１ ０と工具ホ−ン１９との間に固定ホ−ン２０を設け、この固定ホ−ン２０の固定 フランジ２１を固定側に固定するようにしたものである。

【００３４】 すなわち、固定ホ−ン２０は、図３に示すように、下端金属ブロック５の雌ね じ部５ａに螺装される雄ねじ部２０ａと、工具ホ−ン１９の雄ねじ部１９ａが螺 装される雌ねじ部２０ｂとを備えており、その上下方向中央部には、周縁部がカ バ−１１と固定ナット１２との間で挾持固定される固定フランジ２１が一体に設 けられている。また、前記カバ−１１の下端周面には、強制冷却ファン１６から の冷却風をカバ−１１外に排出する排風孔２２が設けられている。 なお、その他の点については、前記実施例と同一構成となっており、作用も同 一である。

【００３５】 しかして、固定ホ−ン２０を用いるようにしても、前記実施例とほぼ同様の効 果が期待できる。

【００３６】 なお、前記両実施例においては、中間金属ブロック１３がド−ナツ円板状をな す場合について説明したが、各ＰＺＴ振動子２ａ，２ｂの外周縁から外側に突出 する部分の形状は、特に制限がない。また、フィン１４，１５あるいは流路１７ ，１８は省略してもよく、また中間金属ブロック１３の内部に、冷却媒体の流路 を設けるようにしてもよい。

【００３７】 また、前記両実施例では、２組のＰＺＴ振動子２ａ，２ｂを用いた捩り振動子 １０を例に採って説明したが、３組以上のＰＺＴ振動子を用いる場合にも同様に 適用することができ、また捩り振動子に限らず、中間金属ブロック１３を用いる 場合であれば、縦振動子にも同様に適用することができる。また、ＰＺＴ振動子 以外の振動子を用いることもできる。

【００３８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、中間ブロックの外縁部の少なくとも一部を、上 下端の各金属ブロックの外面よりも外側に突出させるようにしているので、中間 金属ブロックの温度上昇を抑制し、中間金属ブロックの昇温に伴なう不具合の発 生を防止することができる。このため、信頼性の高い超音波振動子が得られる。

【００３９】 そして、本考案において、中間金属ブロックの突出部分に、表面積を拡大する ための表面積拡大手段を設けることにより、熱交換面積が拡大して、冷却効率を より向上させることができる。

【００４０】 また、中間金属ブロックの突出部分または内部のうちの少なくともいずれか一 方に、冷却媒体が通過する流路を設けることにより、特に強制冷却の際に、より 大きな冷却効果が得られる。

【００４１】 さらに、中間金属ブロックの突出部分を、超音波振動子を固定側に固定するた めの固定部兼用とすることにより、固定ホ−ン等が不要となり、装置の小型化， コストダウンを図ることができるとともに、固定側の部材を介して中間金属ブロ ックを冷却することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る超音波振動子の構成を
示す断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】本考案の他の実施例に係る超音波振動子の構成
を示す断面図である。

【図４】一般的なランジュバン振動子に用いられるＰＺ
Ｔ振動子の構成を示す説明図である。

【図５】捩り振動用のＰＺＴ振動子の構成を示す説明図
である。

【図６】図５のＰＺＴ振動子を２組用いて構成される捩
り振動子を示す斜視図である。

【図７】（ａ），（ｂ）は２組のＰＺＴ振動子の分極方
向をそれぞれ示す説明図である。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ ＰＺＴ振動子 ４ 上端金属ブロック ５ 下端金属ブロック １０ 捩り振動子 １１ カバ− １２ 固定ナット １３ 中間金属ブロック １４ 上側フィン １５ 下側フィン １６ 強制冷却ファン １７ 内側流路 １８ 外側流路 １９ 工具ホ−ン ２０ 固定ホ−ン ２１ 固定フランジ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端金属ブロックと下端金属ブロックと
   の間に、所定枚数の振動子本体を積重ねて配置するとと
   もに、任意の振動子本体の間に、中間金属ブロックを介
   装した超音波振動子において、前記中間金属ブロックの
   外縁部の少なくとも一部を、上下端の各金属ブロックの
   外面よりも外側に突出させたことを特徴とする超音波振
   動子。
2. 【請求項２】 中間金属ブロックの突出部分には、表面
   積を拡大するための表面積拡大手段が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の超音波振動子。
3. 【請求項３】 中間金属ブロックの突出部分または内部
   のうちの少なくともいずれか一方には、冷却媒体が通過
   する流路が設けられていることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の超音波振動子。
4. 【請求項４】 中間金属ブロックの突出部分は、超音波
   振動子を固定側に固定するための固定部を兼ねているこ
   とを特徴とする請求項１，２または３記載の超音波振動
   子。