JPH02280876A - 超音波振動子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波洗浄装置等に使用する超音波振動子の
、駆動方法に関する。

〔従来の技術］ 第３図は、従来の超音波振動子の駆動方法を説明する原
理図で、（ａ）は電歪型超音波振動子の駆動方法を説明
する図、（ｂ）は磁歪型超音波振動子の駆動方法を説明
する図、である。

（１）電歪型超音波振動子の駆動方法 電歪型超音波振動子１は、圧電素子を使用し、発振器２
の駆動電力を機械的振動に変換するトランスデユーサで
あり、電気的には容量性である。

他方、発振器２の駆動電力を効率良く供給するために、
超音波駆動装置４ａ内に整合用コイル３を設け、該発振
器２と電歪型超音波振動子１との間に直列に接続し、該
電歪型超音波振動子１のキャパシタンスと共振させるこ
とで、力率の改善とインピーダンスの整合を図っている
。

ちなみに、第３図（ａ）は、洗浄用液６の入っている洗
浄槽５に電歪型超音波振動子１を取り付けた、超音波洗
浄装置の例である。

（２）磁歪型超音波振動子の駆動方法 磁歪型超音波振動子７は、磁歪素子を使用し、発振器２
の駆動電力を機械的振動に変換するトランスデューサで
あり、磁歪素子に磁界をかけるためにコイルを用いる。

したがって、電気的には誘導性である。

他方、発振器２の駆動電力を効率良く供給するために、
超音波駆動装置４ｂ内に整合用キャパシタンス８を設け
、該発振器２と磁歪型超音波振動子７との間に直列に接
続し、該磁歪型超音波振動子７のインダクタンスと共振
させることで、力率の改善とインピーダンスの整合を図
っている。

ちなみに、第３図（ｂ）は、洗浄用液６の入っている洗
浄槽５に磁歪型超音波振動子７を取り付けた、超音波洗
浄装置の例である。

（３）電歪型超音波振動子と磁歪型超音波振動子の共用 第４図は、従来の電歪型超音波振動子と磁歪型超音波振
動子の共用例を説明する原理図である。

１つの装置、例えば１つの洗浄槽５に、電歪型超音波振
動子１と磁歪型超音波振動子７とを取り付け、そして、
該両部音波振動子１．７を駆動する場合は、整合用コイ
ル３を有する超音波駆動装置４ａで電歪型超音波振動子
ｌを、整合用コンデンサ８を有する超音波駆動装置４ｂ
で磁歪型超音波振動子７を、別々に駆動している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の駆動方法における最大の問題点は、電歪型超音波
振動子１では整合用コイル３が必要であり、磁歪型超音
波振動子７では整合用コンデンサ８が必要であることで
ある。

特に電歪型超音波振動子ｌでは、整合用コイル３の銅損
、ヒステリシス損、渦電流損などの大きさがかなりの大
きさとなり、過大な発熱源となるのである。

したがって、該発熱量分の効率低下を生じるばかりか、
超音波駆動装置４ａを加熱する原因となり、該超音波駆
動装置４ａの電子回路の作動環境を、劣悪なものとする
。

また、整合用コイル３の大きさや重量も大きいものであ
り、超音波駆動装置４ａの小型化や軽量化を妨げる要因
ともなっているのである。

そのため、整合用コイル３を超音波駆動装置４ａの外部
に別置きとする場合もある程である。

他方、磁歪型超音波振動子７でも、整合用コンデンサ８
が必要であり、発熱はほとんどないものの、超音波駆動
装置４ｂの小型化を妨げる要因となっている。

本発明の技術的課題は、従来の超音波振動子の駆動方法
における以上のような問題を解消し、整合用コイルや整
合用コンデンサを不要とする駆動方法を確立することに
よって、超音波振動子の変換効率を助長し、同時に超音
波駆動装置の発熱量を低減し、小型、軽量、高信顛性の
超音波駆動装置を低コストで実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の基本原理を説明する図で、（ａ）は
電歪型超音波振動子と磁歪型超音波振動子を同一の装置
に取り付けた場合の図、（ｂ）は電歪型超音波振動子と
磁歪型超音波振動子を別々の装置に取り付けた場合の図
、である。

本発明は、電歪型超音波振動子と磁歪型超音波振動子と
を、−緒にしかも直列接続で使用するところに特徴があ
る。

すなわち、電歪型超音波振動子ｌと磁歪型超音波振動子
７を直列に接続して発振器２で駆動し、電歪型超音波振
動子ｌの整合用コイルの代わりに磁歪型超音波振動子７
を使用し、磁歪型超音波振動子７の整合用コンデンサの
代わりに電歪型超音波振動子１を使用し、整合用コイル
と整合用コンデンサを使用しない駆動方法である。

この場合、電歪型超音波振動子１と磁歪型超音波振動子
７とは、異なる装置、例えば洗浄槽５ａと洗浄槽５ｂと
に別々に取り付けてあってもよい。

〔作用〕

電歪型超音波振動子１は容量性である。他方、磁歪型超
音波振動子７は誘導性である。

したがって、該両振動子１．７を直列に接続することに
よって、電歪型超音波振動子１のキャパシタンスと磁歪
型超音波振動子７のインダクタンスとで共振させること
ができる。

すなわち、前記共振の周波数を、該再起音波振動子１，
７の共振周波数と同じ値にすることによって、力率改善
とインピーダンスの整合を図ることができる。

そのため、発振器２と該再起音波振動子１．７との間に
、整合用のコイルやコンデンサを設ける必要がない。

〔実施例〕

第２図は、実施例を説明するブロック図である。

発振回路９の発振出力を、電力増幅回路１０で所定電力
まで増幅し、該駆動電力を出カドランス１１を介して超
音波振動子に供給する。

他方、超音波振動子は、電歪型超音波振動子１２と磁歪
型超音波振動子１３とを直列に接続し、出カドランス１
１に接続する。

いま、電歪型超音波振動子１２の共振周波数を２８゜２
ＫＨｚ、キャパシタンスを４０００ＰＦであるとすると
、共振周波数が２８．２　ＫＨｚの磁歪素子に、インダ
クタンスが約８１１ＩＨとなるようにコイルを巻き、力
率改善とインピーダンス整合を行うことにより、電気的
共振周波数が最適となる。

もちろん、発振回路９の発振周波数も前記の電気的共振
周波数に設定する。

〔発明の効果〕

以上のように本説明の駆動方法によれば、電歪型超音波
振動子と磁歪型超音波振動子とを直列接続して発振器で
駆動することによって、整合用コイルや整合用コンデン
サは不要となる。

したがって、超音波振動子の変換効率が向上し、超音波
駆動装置の発熱量も非常に少ないものとなり、該装置の
小型・軽量化を図ることができる。

その結果、高効率で信頼性の高い超音波駆動装置を低コ
ストで実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本原理を説明する図で、（ａ＞は
電歪型超音波振動子と磁歪型超音波振動子を同一の装置
に取り付けた場合の図、（ｂ）は電歪型超音波振動子と
磁歪型超音波振動子を別々の装置に取り付けた場合の図
、 第２図は、実施例を説明するブロック図、第３図は、従
来の超音波振動子の駆動方法を説明する原理図で、（ａ
）は電歪型超音波振動子の駆動方法を説明する図、（ｂ
）は磁歪型超音波振動子の駆動方法を説明する図、 第４図は、従来の電歪型超音波振動子と磁歪型超音波振
動子の共用例を説明する原理図、である。 図において、１は電歪型超音波振動子、２は発振器、３
は整合用コイル、４ａ、４ｂは超音波駆動装置、５．５
ａ、５ｂは洗浄槽、６．６ａ、６ｂは洗浄用液、７は磁
歪型超音波振動子、８は整合用コンデンサ、９は発振回
路、１０は電力増幅回路、１１は出カドランス、１２は
電歪型超音波振動子、１３は磁歪型超音波振動子、をそ
れぞれ示している。 特許出願人　　　株式会社サン電子 代理人　弁理士　　福　島　康　文 失疵例 第２ｔ２１ ムコ 淡承の超音云皮湘Ｉ防５の１１力方ヲを第３図 従来の電歪型超音淑磁勤３乙 磁孟型超曾淑雀動子ω長用４ケ１ 第４０ 手続補正書 ■。 事件の表示 特願平１−１００９８９ ２゜ 発明の名称 超音波振動子の駆動方法 ５゜ 補正命令の日付 （自発） ６゜ 補正の対象 図面全図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電歪型超音波振動子（１）と磁歪型超音波振動子（７）
   を直列に接続して発振器（２）で駆動し、電歪型超音波
   振動子（１）の整合用コイルの代わりに磁歪型超音波振
   動子（７）を使用し、 磁歪型超音波振動子（７）の整合用コンデンサの代わり
   に電歪型超音波振動子（１）を使用し、整合用コイルと
   整合用コンデンサを使用しないことを特徴とする超音波
   振動子の駆動方法。