JPH05212355A - 振動体 - Google Patents
振動体Info
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- JPH05212355A JPH05212355A JP5417492A JP5417492A JPH05212355A JP H05212355 A JPH05212355 A JP H05212355A JP 5417492 A JP5417492 A JP 5417492A JP 5417492 A JP5417492 A JP 5417492A JP H05212355 A JPH05212355 A JP H05212355A
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- wave emitting
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
[目的]必要な音圧強度を得るのが目的である。
[構成]円柱形成或は円錐台形をなし、平坦部の一方に
周波数帯域が300KHzから5MHzで印加される超
音波振動とを固定し、この超音波振動子の取付面の直径
を波長の5倍以上に形成し、反対面を超音波放射面と
し、この超音波放射面までの高さを波長の3倍以上に形
成し、超音波放射面を凹面又は凹凸のレンズ状に形成し
た振動体。
周波数帯域が300KHzから5MHzで印加される超
音波振動とを固定し、この超音波振動子の取付面の直径
を波長の5倍以上に形成し、反対面を超音波放射面と
し、この超音波放射面までの高さを波長の3倍以上に形
成し、超音波放射面を凹面又は凹凸のレンズ状に形成し
た振動体。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超音波洗浄装置に用いる
超音波の振動体に関するものである。
超音波の振動体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の超音波洗浄装置は図9に示すよう
にAは槽で、Bは1/2波長の厚みをもつ超音波振動
子、Cは被洗浄物、Dは被洗浄液である。そして、高周
波電源からの電気信号を槽Aの底部に取付けた超音波振
動子Bに印加し、機械振動に変換する。機械振動は槽A
に伝播し、槽Aが振動することにより、その振動は洗浄
液Dに音圧の強弱を持つ音波として伝えられる。この音
波は被洗浄物Cの表面に付着したゴミに作用し、除去す
る働きにより被洗浄物Cは洗浄されることになる。
にAは槽で、Bは1/2波長の厚みをもつ超音波振動
子、Cは被洗浄物、Dは被洗浄液である。そして、高周
波電源からの電気信号を槽Aの底部に取付けた超音波振
動子Bに印加し、機械振動に変換する。機械振動は槽A
に伝播し、槽Aが振動することにより、その振動は洗浄
液Dに音圧の強弱を持つ音波として伝えられる。この音
波は被洗浄物Cの表面に付着したゴミに作用し、除去す
る働きにより被洗浄物Cは洗浄されることになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の装置にあっ
ては、例えば、超音波振動子Bの共振周波数を850K
Hzとした時に、槽Aに伝えられる槽壁の厚さを波長の
1/20程度(約0.2mm)にする必要がある。しか
し、この場合、槽壁の厚さが0.2mmでは機械的に弱
く、簡単に破損しやすいため、その取扱いに不便があっ
た。又、槽壁を波長の1/2程度(約3.45mm)に
して、共振させる試みもあるが、いずれも超音波振動子
Bを取付ける槽壁は平面であり、被洗浄物Cの表面に強
力な音波を必要としても、超音波を集束させることがで
きないため、強力な音圧を発生させることができない不
都合があった。或いは広い領域に音波を放射することに
ついても同様な理由で困難であった。
ては、例えば、超音波振動子Bの共振周波数を850K
Hzとした時に、槽Aに伝えられる槽壁の厚さを波長の
1/20程度(約0.2mm)にする必要がある。しか
し、この場合、槽壁の厚さが0.2mmでは機械的に弱
く、簡単に破損しやすいため、その取扱いに不便があっ
た。又、槽壁を波長の1/2程度(約3.45mm)に
して、共振させる試みもあるが、いずれも超音波振動子
Bを取付ける槽壁は平面であり、被洗浄物Cの表面に強
力な音波を必要としても、超音波を集束させることがで
きないため、強力な音圧を発生させることができない不
都合があった。或いは広い領域に音波を放射することに
ついても同様な理由で困難であった。
【0004】そこで、本発明においては、音波の放射面
の形状を工夫することにより洗浄に必要な音圧強度を得
ることができる放射体を提供しようとするものである。
の形状を工夫することにより洗浄に必要な音圧強度を得
ることができる放射体を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために円柱形或は円錐台形をなし、平坦部の一方に
周波数帯域が300KHzから5MHzで励振される超
音波振動子を固定し、この超音波振動子の取付面の直径
を波長の5倍以上に形成し、反対面を超音波放射面と
し、この超音波放射面までの高さを波長の3倍以上に形
成した振動体を構成したものである。
するために円柱形或は円錐台形をなし、平坦部の一方に
周波数帯域が300KHzから5MHzで励振される超
音波振動子を固定し、この超音波振動子の取付面の直径
を波長の5倍以上に形成し、反対面を超音波放射面と
し、この超音波放射面までの高さを波長の3倍以上に形
成した振動体を構成したものである。
【0006】又、超音波放射面を凹面又は凸面のレンズ
状に形成した振動体を構成したものである。
状に形成した振動体を構成したものである。
【0007】又、開口部が振動体の超音波放射面とほぼ
同じ直径を有し、中空で内部に液体を溜めることが可能
な1個又は複数個の流出口を有するノズルを超音波放射
面側に固定した振動体を構成したものである。
同じ直径を有し、中空で内部に液体を溜めることが可能
な1個又は複数個の流出口を有するノズルを超音波放射
面側に固定した振動体を構成したものである。
【0008】又、形状を立方体又は直方体で一辺の長さ
を波長の5倍以上で超音波振動子取付面と超音波放射面
側との高さを波長の3倍以上に形成した振動体を構成し
たものである。
を波長の5倍以上で超音波振動子取付面と超音波放射面
側との高さを波長の3倍以上に形成した振動体を構成し
たものである。
【0009】又、開口部が振動体の超音波放射面とほぼ
同じ長さの辺を有し、中空で内部に液体を溜めることが
可能な1個又は複数個の流出口を有するノズルを超音波
放射面側に固定した振動体を構成したものである。
同じ長さの辺を有し、中空で内部に液体を溜めることが
可能な1個又は複数個の流出口を有するノズルを超音波
放射面側に固定した振動体を構成したものである。
【0010】更に、ノズル内部に仕切板を設けた振動体
を構成したものである。
を構成したものである。
【0011】
【作用】本発明は前記のように構成したもので、超音波
振動子に電気信号を印加すると、機械振動に変換して振
動体を振動させ、超音波放射面から音波を放射する。超
音波放射面を凹面又は凸面に形成することにより被洗浄
物等の付近に音波を集束させ、あるいは拡散させて、最
適な音圧の領域が作られる。又、振動体にノズルを固定
することにより、ノズル内に導入した液に音波を照射
し、流出口付近に音波を集束し、被洗浄物等に超音波の
印加されている液を放射する。
振動子に電気信号を印加すると、機械振動に変換して振
動体を振動させ、超音波放射面から音波を放射する。超
音波放射面を凹面又は凸面に形成することにより被洗浄
物等の付近に音波を集束させ、あるいは拡散させて、最
適な音圧の領域が作られる。又、振動体にノズルを固定
することにより、ノズル内に導入した液に音波を照射
し、流出口付近に音波を集束し、被洗浄物等に超音波の
印加されている液を放射する。
【0012】
【実施例】本発明の第1実施例を図1に基いて詳細に説
明すると、1はアルミニウムの円柱体で作られた振動体
で、その直径Dは波長の縦波で6mmの5倍以上である
50mmとし、高さHは波長の3倍以上である60mm
に設計している。尚、直径D及び高さHの決定は、計算
機シミレーションあるいは実験により直径Dは波長の5
倍以上とし、高さHは波長の3倍以上にすることを見い
出した。これらの条件を満たさない場合には共振周波数
を目的とする周波数にあわせるのが困難であったり、音
波の集束あるいは拡散を行うのに十分目的を達すること
ができないなどの問題がある。2は共振周波数850K
Hzの圧電素子で作られた超音波振動子で振動体1の一
面に固定している。この超音波振動子2の直径は30m
m、厚さは2.3mmのものを用いた。3は超音波振動
子2に取付けられたリード線であり、4は超音波放射面
で曲率半径が38mmの凹面で形成されている。
明すると、1はアルミニウムの円柱体で作られた振動体
で、その直径Dは波長の縦波で6mmの5倍以上である
50mmとし、高さHは波長の3倍以上である60mm
に設計している。尚、直径D及び高さHの決定は、計算
機シミレーションあるいは実験により直径Dは波長の5
倍以上とし、高さHは波長の3倍以上にすることを見い
出した。これらの条件を満たさない場合には共振周波数
を目的とする周波数にあわせるのが困難であったり、音
波の集束あるいは拡散を行うのに十分目的を達すること
ができないなどの問題がある。2は共振周波数850K
Hzの圧電素子で作られた超音波振動子で振動体1の一
面に固定している。この超音波振動子2の直径は30m
m、厚さは2.3mmのものを用いた。3は超音波振動
子2に取付けられたリード線であり、4は超音波放射面
で曲率半径が38mmの凹面で形成されている。
【0013】前記のように構成した振動体1の超音波放
射面4を図2に示すように洗浄槽5の洗浄液6につけて
被洗浄物7を洗浄する。即ち、超音波振動子2に電気信
号を送って機械振動に変換し、振動体1を振動させる。
そして、超音波放射面4を振動させる。この際、超音波
振動子2の周波数840KHz、電圧1Vrmsの信号
を印加した時に104Kpaの音圧が得られた。この音
圧は超音波放射面4を平坦としたものに比べて2.5倍
の音圧となっている。図2からも明らかなように被洗浄
物7付近に音波が集束し、音圧の高い領域が作られてい
る。
射面4を図2に示すように洗浄槽5の洗浄液6につけて
被洗浄物7を洗浄する。即ち、超音波振動子2に電気信
号を送って機械振動に変換し、振動体1を振動させる。
そして、超音波放射面4を振動させる。この際、超音波
振動子2の周波数840KHz、電圧1Vrmsの信号
を印加した時に104Kpaの音圧が得られた。この音
圧は超音波放射面4を平坦としたものに比べて2.5倍
の音圧となっている。図2からも明らかなように被洗浄
物7付近に音波が集束し、音圧の高い領域が作られてい
る。
【0014】次に、図3に基いて第2実施例を説明する
と、振動体1の超音波放射面側の外周にフランジ8を設
け、円錐形をした開口部が振動体の超音波放射面4とほ
ぼ同じ直径を有するノズル9のフランジ10を固定す
る。ノズル9は先端に流出口11を開口し、中間部に洗
浄液の注入口12を開口している。他は第1実施例と同
一なので同一符号を付し、説明を省略する。
と、振動体1の超音波放射面側の外周にフランジ8を設
け、円錐形をした開口部が振動体の超音波放射面4とほ
ぼ同じ直径を有するノズル9のフランジ10を固定す
る。ノズル9は先端に流出口11を開口し、中間部に洗
浄液の注入口12を開口している。他は第1実施例と同
一なので同一符号を付し、説明を省略する。
【0015】第2実施例は前記のように構成したもの
で、第1実施例と同様に超音波振動子2に電気信号を送
り、機械振動に変換させ、注入口12から供給された洗
浄液6に音波を発生させ、流出口11から流出する。
尚、洗浄液6は流量を適当に選ぶことにより、ノズル9
内に満たされた状態となる。 そして、洗浄液6に放射
された音波は振動体1に設けられた超音波放射面4の凹
面レンズ効果により流出口11の付近に集束することに
なる。
で、第1実施例と同様に超音波振動子2に電気信号を送
り、機械振動に変換させ、注入口12から供給された洗
浄液6に音波を発生させ、流出口11から流出する。
尚、洗浄液6は流量を適当に選ぶことにより、ノズル9
内に満たされた状態となる。 そして、洗浄液6に放射
された音波は振動体1に設けられた超音波放射面4の凹
面レンズ効果により流出口11の付近に集束することに
なる。
【0016】図4からも明らかなようにその音場は、流
出口11の付近に音圧の高い領域が作られていることが
わかる。ここでの最高音圧は、超音波振動子2を電圧1
Vrms、周波数840KHzで振動させた時に85K
paとなった。
出口11の付近に音圧の高い領域が作られていることが
わかる。ここでの最高音圧は、超音波振動子2を電圧1
Vrms、周波数840KHzで振動させた時に85K
paとなった。
【0017】次に、第3実施例を図5に基いて説明する
と、本実施例は振動体1をアルミニウムの直方体で形成
したもので、長辺aを波長の5倍以上である130m
m、短辺bを40mm、高さHを波長の3倍以上である
35mmで形成し、超音波放射面4を凹状として曲率半
径を38mmの形状に形成している。そして、超音波振
動子2は超音波放射面4の反対側に2個固定しており、
その形状は30mm×54mmで厚さ2.3mmとし、
共振周波数は850KHzを用いる。
と、本実施例は振動体1をアルミニウムの直方体で形成
したもので、長辺aを波長の5倍以上である130m
m、短辺bを40mm、高さHを波長の3倍以上である
35mmで形成し、超音波放射面4を凹状として曲率半
径を38mmの形状に形成している。そして、超音波振
動子2は超音波放射面4の反対側に2個固定しており、
その形状は30mm×54mmで厚さ2.3mmとし、
共振周波数は850KHzを用いる。
【0018】本実施例においては超音波放射面4側を液
体中に浸し、発生器から電気信号を超音波振動子2,2
に印加する。超音波振動子2,2は電気信号を機械振動
に変換し、振動体1に伝えられる。振動体1の振動は液
体に伝播されるが、超音波放射面4の凹面レンズ効果に
より、超音波放射面4の前面約40mmの部分にライン
状の音圧の高い領域を作ることが可能となる。この音圧
の高い領域で超音波洗浄が可能となる。
体中に浸し、発生器から電気信号を超音波振動子2,2
に印加する。超音波振動子2,2は電気信号を機械振動
に変換し、振動体1に伝えられる。振動体1の振動は液
体に伝播されるが、超音波放射面4の凹面レンズ効果に
より、超音波放射面4の前面約40mmの部分にライン
状の音圧の高い領域を作ることが可能となる。この音圧
の高い領域で超音波洗浄が可能となる。
【0019】次に第4実施例を図6、図7に基いて説明
する。本実施例は第3実施例の振動体1にノズル9を取
付けたものである。即ち、第3実施例の振動体1の超音
波放射面4の外周にフランジ8を設け、断面が錐体状を
した開口部が超音波放射面4とほぼ同一寸法を有するノ
ズル9の外周にフランジ10を設け、両フランジ8,1
0をボルト又は溶接等によって固定する。このノズル9
は複数個の仕切板13,13,…により上下を除いて数
室に分割し、各室の上部に夫々注入口12,12,…を
開口し、先端に各室に応じて流出口11を設けている。
する。本実施例は第3実施例の振動体1にノズル9を取
付けたものである。即ち、第3実施例の振動体1の超音
波放射面4の外周にフランジ8を設け、断面が錐体状を
した開口部が超音波放射面4とほぼ同一寸法を有するノ
ズル9の外周にフランジ10を設け、両フランジ8,1
0をボルト又は溶接等によって固定する。このノズル9
は複数個の仕切板13,13,…により上下を除いて数
室に分割し、各室の上部に夫々注入口12,12,…を
開口し、先端に各室に応じて流出口11を設けている。
【0020】本実施例は前記のように構成したもので、
各注入口12,12,…から液体を注入してノズル9内
を液で満たし、超音波振動子2,2に電気信号を印加し
て機械振動に変え、液中に音波を伝播する。超音波放射
面4より照射された超音波は流出口11,11,…付近
に集束し、流出する液は音圧の高い領域となる。従っ
て、この流出する液を被洗浄物7に当てることにより、
超音波の作用を得ることができる。尚、実験による結果
から、流出口11より約50mmの範囲で超音波の作用
が顕著に認められた。
各注入口12,12,…から液体を注入してノズル9内
を液で満たし、超音波振動子2,2に電気信号を印加し
て機械振動に変え、液中に音波を伝播する。超音波放射
面4より照射された超音波は流出口11,11,…付近
に集束し、流出する液は音圧の高い領域となる。従っ
て、この流出する液を被洗浄物7に当てることにより、
超音波の作用を得ることができる。尚、実験による結果
から、流出口11より約50mmの範囲で超音波の作用
が顕著に認められた。
【0021】又、前記実施例においてはノズル9内に設
けた仕切板13,13…によりノズル内の液体の流れを
整えることができる。又、流出口11は複数個設けるよ
うに説明したが、長手方向に細長い形状で1個所に或い
は短い形状の開口部を1個所に設けてもよいものであ
る。
けた仕切板13,13…によりノズル内の液体の流れを
整えることができる。又、流出口11は複数個設けるよ
うに説明したが、長手方向に細長い形状で1個所に或い
は短い形状の開口部を1個所に設けてもよいものであ
る。
【0022】次に、第5実施例を図8に基いて説明する
と、ノズル9で外観は第4実施例のノズル9と同様で、
仕切板を設けず、注入口12及び注出口11を1個所に
設けたものである。他は全て、第4実施例と同様なので
説明を省略する。
と、ノズル9で外観は第4実施例のノズル9と同様で、
仕切板を設けず、注入口12及び注出口11を1個所に
設けたものである。他は全て、第4実施例と同様なので
説明を省略する。
【0023】尚、前記各実施例においては超音波放射面
を凹面状に形成するように説明したが、凸面状に形成し
ても同様な効果を得ることができる。又、超音波振動子
の取付面と超音波放射面とを同一径のものを用いるよう
に説明したが、放射面側の径を小さくした錐体に形成し
てもよいものである。又、振動体はアルミニウムで製造
するように説明したが、石英ガラス、セラミック等の弾
性体で製造することができるものである。
を凹面状に形成するように説明したが、凸面状に形成し
ても同様な効果を得ることができる。又、超音波振動子
の取付面と超音波放射面とを同一径のものを用いるよう
に説明したが、放射面側の径を小さくした錐体に形成し
てもよいものである。又、振動体はアルミニウムで製造
するように説明したが、石英ガラス、セラミック等の弾
性体で製造することができるものである。
【0024】
【発明の効果】本発明は前記のように超音波振動子の取
付面を波長の5倍以上の直径又は長さを有し、この取付
面と超音波放射面との高さを波長の3倍以上に形成して
いるので目的とする共振周波数に合わせるのが容易であ
り、音波の集束、拡散などの音場の制御も容易である。
付面を波長の5倍以上の直径又は長さを有し、この取付
面と超音波放射面との高さを波長の3倍以上に形成して
いるので目的とする共振周波数に合わせるのが容易であ
り、音波の集束、拡散などの音場の制御も容易である。
【0025】又、超音波放射面を凹面又は凸面に形成し
ているので音圧を洗浄物等に集束させて照射することが
でき、効率よく洗浄物等の処理を行うことができる。更
に、超音波放射面の曲率を変化させることにより必要な
音圧を得ることができる。更に又、ノズルを取付けるこ
とにより槽を用いないで超音波作用を得ることができ
る。又、ノズルを複数個の仕切板で仕切ることにより、
液の流れを整え音場にみだれを生じさせることがない。
ているので音圧を洗浄物等に集束させて照射することが
でき、効率よく洗浄物等の処理を行うことができる。更
に、超音波放射面の曲率を変化させることにより必要な
音圧を得ることができる。更に又、ノズルを取付けるこ
とにより槽を用いないで超音波作用を得ることができ
る。又、ノズルを複数個の仕切板で仕切ることにより、
液の流れを整え音場にみだれを生じさせることがない。
【0026】
【図1】本発明に係る振動体の第1実施例の断面図。
【図2】第1実施例を液面に侵入させた際の音場を示す
断面図。
断面図。
【図3】第2実施例の断面図。
【図4】第2実施例の音場を示す断面図。
【図5】第3実施例の斜視図。
【図6】第4実施例の断面図。
【図7】第4実施例に用いたノズルのみの斜視図。
【図8】第5実施例の斜視図。
【図9】従来の洗浄装置の断面図。
1 振動板 2 超音波振動子 3 リード線 4 超音波放射面 5 洗浄槽 6 洗浄液 7 被洗浄物 8 フランジ 9 ノズル 10 フランジ 11 流出口 12 注入口 13 仕切板 D 超音波振動子の取付面の直径 H 超音波振動子取付面と超音波放射面との高さ a 直方体の長辺の長さ b 直方体の短辺の長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 隆生 岡山県岡山市津島福居2−10−4 岡山大 学福居宿舎1035室
Claims (6)
- 【請求項1】 円柱形或は円錐台形をなし、平坦部の一
方に周波数帯域が300KHzから5MHzで励振され
る超音波振動子を固定し、この超音波振動子の取付面の
直径を波長の5倍以上に形成し、反対面を超音波放射面
とし、この超音波放射面までの高さを波長の3倍以上に
形成したことを特徴とする振動体。 - 【請求項2】 超音波放射面を凹面又は凸面のレンズ
状に形成したことを特徴とする請求項1記載の振動体。 - 【請求項3】 開口部が振動体の超音波放射面とほぼ
同じ直径を有し、中空で内部に液体を溜めることが可能
な1個又は複数個の流出口を有するノズルを超音波放射
面側に固定したことを特徴とする請求項1及び2記載の
振動体。 - 【請求項4】 形状を立方体又は直方体で一辺の長さ
を波長の5倍以上で超音波振動子取付面と超音波放射面
側との高さを波長の3倍以上に形成したことを特徴とす
る請求項1及び2記載の振動体。 - 【請求項5】 開口部が振動体の超音波放射面とほぼ
同じ長さの辺を有し、中空で内部に液体を溜めることが
可能な1個又は複数個の流出口を有するノズルを超音波
放射面側に固定したことを特徴とする請求項4記載の振
動体。 - 【請求項6】 ノズル内部に仕切板を設けたことを特
徴とする請求項5記載の振動体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5417492A JPH05212355A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 振動体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5417492A JPH05212355A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 振動体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05212355A true JPH05212355A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=12963184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5417492A Pending JPH05212355A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 振動体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05212355A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4436054A1 (de) * | 1994-10-10 | 1996-04-11 | Wimmer Ulrich Dipl Ing Fh | Verfahren und Einrichtung zur Vermeidung von Kavitationsschäden |
| US12253599B2 (en) | 2021-12-22 | 2025-03-18 | Honda Electronics Co., Ltd. | Attachment for ultrasonic-wave transmitter/receiver |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP5417492A patent/JPH05212355A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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