JPH0446870Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は超音波洗浄機の超音波振動子（以下単
に振動子という）の電気−機械変換効率および寿
命にかかわる発振周波数の設定の改良に関する。

（従来の技術） 従来超音波洗浄機の振動子を駆動する発振器と
しては、第４図で示すような電流帰還型自励発振
器が用いられていた。この発振器は出力トランス
４の２次側電流を電流帰還用トランス１を介し
て、出力増幅部を形成するトランジスタ２、同
２′のベースへ帰還させ、出力増幅部の入出力の
位相差が零になる周波数で発振させる方式であつ
た。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながらこの方式においては、電歪振動子
６のアドミタンスの周波数特性は第６図の振動子
アドミタンス特性曲線１２に示すような特性をも
つており、発振条件は整合用インダクタンス５と
電歪振動子６が共役条件を満たす場合であるの
で、整合用インダクタンス５のアドミタンスの周
波数特性を第６図の整合用インダクタンスのアド
ミタンス特性曲線１３によつて示せば、点Ａ、点
Ｂ、点Ｃが条件を満たす点となり、点Ａ、同Ｂ、
同Ｃのいづれかで発振することになる。なお、第
６図中FoおよびFrはそれぞれ電歪振動子の共振
周波数および反共振周波数である。

一方、自励発振器はループゲインが最大になる
ように作動する性質があり、ゲインが大きくなる
というのはこの場合出力が大になることである。

出力増幅部の出力−負荷抵抗の特性は第５図に
示すように負荷抵抗が小さい程つまりアドミタン
スが大きい程出力が大になることを示している。

ところが出力トランス４の２次側を見たアドミ
タンスの周波数特性は第６図の出力トランス２次
側アドミタンス特性曲線１４のようになるので、
アドミタンスが最も大きくなるＤ点に相当するＡ
点で発振することになる。このために、振動子と
してはＢ点が共振点であり、Ｂ点で発振させるよ
うに整合用インダクタンス５を設定してあるにも
かかわらずＢ点よりずれた周波数で発振してしま
うことになる。上記のように電歪振動子６を共振
点からずれた周波数で駆動すると電歪振動子６の
電気−機械変換効率が悪く電歪振動子６の寿命を
縮める要因になるばかりでなく洗浄効果も悪くす
る原因となつている。

本考案の目的は、上記従来技術の問題点を解決
するために、出力段トランジスタの出力電流を所
定の値に抑えることにより、電歪振動子固有の共
振周波数と発振周波数とを一致させ、以て、振動
子の電気−機械変換効率を高め、振動子の寿命を
長くし、洗浄効果の良い超音波洗浄機を提供しよ
うとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案は上記の目的を達成するために次の手段
構成を有する。即ち本考案の超音波洗浄機は、出
力段としてのトランジスタと；負荷としての整合
用インダクタンスおよび電歪振動子と；負荷電流
を前記出力段トランジスタのベースへ帰還する電
流帰還回路と；前記出力段トランジスタの出力電
流を検出する手段と；負荷抵抗値が、前記整合用
インダクタンスのアドミツタンスと前記電歪振動
子のアドミツタンスが共役関係となる３周波数の
内電歪振動子の共振周波数と反共振周波数との間
の周波数における負荷抵抗値と同じになつたとき
に前記出力段トランジスタの出力が最大になる負
荷抵抗対出力特性となるように前記検出電流によ
り前記出力段トランジスタのベース電流を制御す
る電流制御用トランジスタ回路と；を有する電流
帰還型自励発振器を具備することを特徴とする超
音波洗浄機である。

（作用） 以下、上記手段構成を有する本考案の超音波洗
浄機の作用について述べる。

いかなる手段によろうと、本装置が電源に接続
され、なんらかの過渡信号を受けて発振を開始す
ると、前述したように発振周波数はＡ点に落ちつ
くように働き、出力電流は増大するが、出力電流
検出手段によつて得た信号は出力トランジスタの
ベース電流を制御する電流制御用トランジスタに
与えられ、出力電流が所定の値に達すると、電流
制御用トランジスタは、出力段トランジスタのベ
ースに供給される電流を減少せしめ、出力段トラ
ンジスタの出力はそれ以上増えない。

即ち出力段トランジスタ出力−負荷特性は第３
図のように所定の値Ｆ点より増大しない。

したがつてこのＦ点を第６図のＢ点に対応する
インピーダンスに設定しておけば常に電歪振動子
の最適周波数（共振周波数Foと反共振周波数Fr
の間の周波数）で発振することになり、電歪振動
子の電気−機械変換効率を高め、効率の良い超音
波洗浄機として作動するとともに電歪振動子の長
寿命化が図れる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は本考案の実施例の構成を示す図であ
る。出力の発振電流は電流帰還用トランス１を介
して出力段トランジスタ２、同２′に帰還される。

出力段トランジスタ２、同２′の出力電流はエ
ミター抵抗３、同３′で検出され、電流制御用ト
ランジスタ７、同７′のベースに与えられる。

８，８′はバイアス抵抗であり電流制御用トラ
ンジスタ７、同７′の動作点を設定するように選
ばれる。１１は出力段トランジスタ２′がオンの
時の電源となるコンデンサ、４は出力トランスで
電歪振動子６に必要な電圧に変成して与えると同
時に負荷と絶縁している。

発振周波数は前記のような理由で出力が最大に
なるように働き、点Ａで落ちつこうとして出力電
流が増えていくが、出力電流が増えるとエミツタ
抵抗３、同３′の電圧が大きくなり、所定の値を
越えると、電流制御用トランジスタ７、同７′が
導通となり、出力段トランジスタ２、同２′のベ
ース電流が減じ、したがつて出力電流はそれ以上
増えることはできなくなる。この様子を示したの
が第３図である。

Ｆ点が所定の値であり、Ｆ点を第６図に示すＢ
点に対応する出力になるように設定しておけば、
発振はＢ点の周波数ですることになる。

第２図は本考案の他の実施例である。この実施
例では出力電流をピツクアツプトランス１０で行
つているが、この検出手段では出力段トランジス
タ２、同２″がオンのとき出力段トランジスタ２、
同２は逆バイアスとなり、逆に出力段トランジ
スタ２′、同２がオンのとき出力段トランジス
タ２、同２″が逆バイアスとなるので、出力段ト
ランジスタ２、同２″と出力段トランジスタ２′、
同２のオン−オフ時の切り変り点でのスパイク
波形を除去できる。９，９′はトランジスタ７、
同７′が飽和したときベースからコレクタへの逆
流防止用のダイオードである。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の超音波洗浄機に
おいては、電流帰還型自励発振器を振動子の共振
周波数で発振させ駆動させることが出来るので、
電気−機械変換効率が高め、効率の良い超音波洗
浄機として作動するとともに電歪振動子の長寿命
化が図れるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例の回路構成図、
第２図は本考案の第２の実施例の回路構成図、第
３図は本考案の出力段トランジスタの出力−負荷
抵抗特性図、第４図は従来装置例の回路構成図、
第５図は従来例の出力増幅部の出力−負荷抵抗特
性図、第６図は負荷のアドミタンスの周波数特性
図である。 １……電流帰還用トランス、２，２′，２″，２
……出力段トランジスタ、３，３′……エミツ
タ抵抗、４……出力トランス、５……整合用イン
ダクタンス、６……電歪振動子、７，７′……電
流制御用トランジスタ、８，８′……バイアス抵
抗、９，９′……逆流防止用ダイオード、１０…
…ピツクアツプトランス、１１……コンデンサ、
１２……振動子のアドミタンス特性曲線、１３…
…整合用インダクタンスのアドミタンス特性、１
４……出力トランス２次側のアドミタンス特性、
１５……電源端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 出力段としてのトランジスタと；負荷としての
   整合用インダクタンスおよび電歪振動子と；負荷
   電流を前記出力段トランジスタのベースへ帰還す
   る電流帰還回路と；前記出力段トランジスタの出
   力電流を検出する手段と；負荷抵抗値が、前記整
   合用インダクタンスのアドミツタンスと前記電歪
   振動子のアドミツタンスが共役関係となる３周波
   数の内電歪振動子の共振周波数と反共振周波数と
   の間の周波数における負荷抵抗値と同じになつた
   ときに前記出力段トランジスタの出力が最大にな
   る負荷抵抗対出力特性となるように前記検出電流
   により前記出力段トランジスタのベース電流を制
   御する電流制御用トランジスタ回路と；を有する
   電流帰還型自励発振器を具備することを特徴とす
   る超音波洗浄機。