JPH0648862U - 超音波洗浄器用振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波洗浄器用の超音波振動子において振動
効率を高くできるようにする。 【構成】 超音波振動子１１はタンク１の外底面に絶縁
板３を介して貼付ける。超音波振動子１１は、円環状の
圧電振動板１１ａと、この両面に形成された銀電極１１
ｂ、１１ｃと、銀電極１１ｃ側に貼付けた電極引出用の
金属薄板１１ｄを有し、金属薄板１１ｄをタンク１に貼
付けるようにして固定する。超音波振動子１１は貫通す
る孔１３を有する。そして、この孔１３の内径ｄ１と超
音波振動子１１の外径ｄ２の比（ｄ１／ｄ２）を０．０
５≦ｄ１／ｄ２≦０．３の範囲に選定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は超音波洗浄器用振動子の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般的な超音波洗浄器は、図５に示すように、ステンレス製の洗浄用タンク（ 以下単にタンクと略称する）１の外底面に、エポキシ樹脂からなる絶縁板３を介 して円板型の超音波振動子５を貼付け、この超音波振動子５に駆動回路７を接続 した構成となっていた。 このような超音波洗浄器では、駆動回路７から超音波振動子５の径方向振動の 共振周波数に近い駆動信号を超音波振動子５に印加して屈曲振動を起こし、この 振動をタンク１へ伝達してこれを超音波振動させるものであり、タンク１内に満 たした洗浄液９内に被洗浄物（図示せず）を入れれば、洗浄液９の振動によって 被洗浄物を洗浄できる。

【０００３】 従来、このような超音波洗浄器に用いる超音波振動子５は、図６に示すように 、円板状の圧電磁器板５ａの両面に銀電極５ｂ、５ｃを形成し、一方の銀電極５ ｂに電極引出用の金属薄板（例えばＦｅ−Ｎｉ系合金、ＳＵＳ又は銅で厚み０． １ｍｍ〜０．２ｍｍの板）５ｄを接着剤（図示せず）で密着固定して形成され、 金属薄板５ｄと銀電極５ｃに駆動回路７を接続していた。 また、別の超音波振動子５としては、図７のように一方の銀電極５ｂを反対側 まで引廻し、片側面で駆動回路７に接続可能にしたものも提案されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

このような超音波洗浄器用振動子においては、駆動回路７から印加した駆動電 力で効率良くタンク１等を超音波振動させることが必要であり、振動子の効率向 上を図るべく各製造メーカが開発を競っている。 本考案者らは、超音波振動子５自体の形状に着目し、種々の形状について実験 検討を行なった結果、従来あまり適当でないと考えられていた円環状振動子にお いて実用上支障のない程度の電気機械結合係数が得られるうえ、屈曲振動効率の 高い条件の存在することを突止め、本考案を完成させた。 本考案はこのような状況の下になされたもので、高い振動効率が得られ、洗浄 能力を高めることができる超音波洗浄器用振動子の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

このような課題を解決するために本考案は、超音波振動によってタンクを超音 波振動させる超音波洗浄器用振動子において、そのタンクに直接又は間接的に貼 付けられた圧電磁器板を円環形に形成するとともに、その内径ｄ１と外径ｄ２の 比（ｄ１／ｄ２）を０．０５≦ｄ１／ｄ２≦０．３の範囲に選定したものである 。

【０００６】

【作用】

このような手段を備えた本考案では、タンクに貼付けた円環形の圧電磁器板の 内径ｄ１と外径ｄ２の比（ｄ１／ｄ２）を０．０５≦ｄ１／ｄ２≦０．３の範囲 に選定したから、単なる円板状の超音波振動子に比べて、その中心部の負荷が軽 くかつ振動時の中心部への応力集中の影響も受け難くなり、超音波振動子の屈曲 振動がタンクへ高能率で伝達される。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。従来例と共通する部分には 同一の符号を付す。 図１は本考案に係る超音波振動子の一実施例を超音波洗浄器とともに示す断面 図である。 図１において、超音波洗浄器は上述した図５の構成と同様であり、例えばステ ンレス製のカップ状のタンク１には適宜洗浄液９が満たされている。 タンク１の外底面にはガラスエポキシ樹脂からなる絶縁板３を介して超音波振 動子１１が貼付けられており、本考案はこの超音波振動子１１に特徴がある。

【０００８】 この超音波振動子１１は、上述した図６の構成に類似しており、円板状の圧電 磁器板１１ａの両面に銀電極１１ｂ、１１ｃを形成し、一方の銀電極１１ｂに上 述した金属薄板５ｄと同様な電極引出用の金属薄板１１ｄを接着剤（図示せず） で密着固定して構成され、金属薄板１１ｄと銀電極１１ｃに駆動回路７が接続さ れる。 しかも、超音波振動子１１は、図２に示すように、貫通する孔１３が形成され ており、孔１３の内径ｄ１と圧電磁器板１１ａの外径ｄ２の比（ｄ１／ｄ２）が ０．０５≦ｄ１／ｄ２≦０．３の範囲に選定されている。 本考案者らは、概略直径５０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの円板状圧電磁器１１ａの 中央に孔１３を設けて円環状に形成し、片方の銀電極１１ｂに直径５２ｍｍ、厚 さ０．１ｍｍのＦｅ−Ｎｉ系合金板からなる円板形の金属薄板１１ｄをエポキシ 系接着剤で密着固定して超音波振動子１１を作り、その特性を調べた。

【０００９】 すると、超音波振動子１１の電気機械結合係数は、図３のように、孔１３の内 径ｄ１を大きくしていくと低下するが、１５ｍｍの範囲までは実用上支障はない と思われる。この傾向は金属薄板１１ｄの有無に拘らず同様である。 そして、超音波振動子１１を、直径５４ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのガラスエポキ シ円板を介して約直径１００ｍｍ、高さ６０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのステンレス 製タンク１の外底部中央に接着固定し、２０Ｗで４０〜５０ＫＨｚの高周波信号 を加えて、その超音波振動子１１の孔１３の内径ｄ１を変えて洗浄力を測定した 。 洗浄力の測定は、５０×５０ｍｍ、厚さ１５μｍのアルミフォイルをタンク１ 内の洗浄液９中へ入れて３分間稼働したときのアルミフォイルの重量の減少を測 定する方法を用い、図４の結果を得た。図４の洗浄力は円板型（孔なし）を用い た時のアルミフォイルの重量の減少を１．０として比較換算した。

【００１０】 これによると、孔１３を有しないすなわち内径０ｍｍの超音波振動子に比較し て、内径２．５〜１５ｍｍの超音波振動子１１の方が洗浄力が高いことが確かめ られた。 これは、屈曲振動モードによって超音波振動を発生させる場合、超音波振動子 １１の中心部に小さな孔１３がある方が、中心部の負荷が軽減されるとともに振 動時の中心部への応力集中の影響も受けくく、これが振動力を高めて洗浄力を向 上させるためである。 もっとも、内径が１５ｍｍを越えると、図３に示したように超音波振動子１１ 自体の電気機械結合係数が大巾に下がってくるため、効果が充分得られない。

【００１１】 ところで、上述した超音波振動子１１をガラスエポキシ樹脂製の絶縁板３を介 さずに直接タンク１の外底部中央に接着固定した場合も、上述した構成と同等の 洗浄力を示した。また、超音波振動子１１の外径ｄ２を変化させても孔１３の内 径ｄ１を同様な範囲に設定すれば、同等の洗浄力を示した。 このように、超音波洗浄器用振動子としては、圧電磁器板自体が円環形であっ てその内径（ｄ１）と外径（ｄ２）の比を０．０５≦ｄ１／ｄ２≦０．３の範囲 に選定すると良い。

【００１２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の超音波洗浄器用振動子では、円板状の圧電磁器板 に貫通する孔を形成するとともに、その孔の内径（ｄ１）と圧電磁器板の外径（ ｄ２）の比を０．０５≦ｄ１／ｄ２≦０．３の範囲に選定したから、電気機械結 合係数の多少の低下はあるものの、これを補う高い振動効率が得られ、洗浄能力 を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の超音波振動子の一実施例を超音波洗浄
器とともに示す断面図である。

【図２】図１の超音波振動子を示す平面図である。

【図３】本考案の超音波振動子について内径を変化させ
たときの電気機械結合係数の変化を測定した特性図であ
る。

【図４】本考案の超音波振動子について内径を変化させ
たときの洗浄力の変化を測定した特性図である。

【図５】従来の超音波振動子を超音波洗浄器とともに示
す断面図である。

【図６】従来の超音波振動子を示す断面図である。

【図７】従来の別の超音波振動子を示す断面図である。

【符号の説明】

１ タンク ３ 絶縁板 ５、１１ 超音波振動子 ５ａ、１１ａ 圧電磁器板 ５ｂ、５ｃ、１１ｂ、１１ｃ 銀電極 ５ｄ、１１ｄ 金属薄板 ７ 駆動回路 ９ 洗浄液 １３ 孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄用タンクに直接又は間接的に貼付け
   られた圧電磁器板からなる超音波振動子であって、その
   超音波振動によって前記洗浄用タンクを超音波振動させ
   る超音波洗浄器用振動子において、 前記超音波振動子は円環形に形成されるとともに、その
   内径ｄ１と外径ｄ２の比（ｄ１／ｄ２）が０．０５≦ｄ
   １／ｄ２≦０．３の範囲に選定されてなることを特徴と
   する超音波洗浄器用振動子。