JPH0580278B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は厚みの方向の振動が利用される板状圧
電（電歪）振動子を単体で励振する場合の振動分
布の均一化を図るための励振方法に関するもので
ある。

（従来技術とその問題点） 板状圧電振動子の厚み方向の振動を利用する機
器として、例えば超音波洗浄装置がある。

この装置は例えば第１図ａ，ｂに示す断面側面
図および底面側から見た図のように、両面全面に
電極金属１ａ，１ｂを設けた板状圧電振動子１、
即ち厚み方向より広い幅を持つと同時に、長さが
厚み方向の共振波長に比較して充分長い振動子１
が槽底２ａに単体で接着された洗浄槽２と、振動
子１の前記電極金属膜１ａ，１ｂの一端からの励
振線３ａ，３ｂに接続されて、振動子１に振動子
１の厚み方向の共振周波数（例えば1MHz）と一
致する励振用高周波電力を供給する発振器４とか
らなる。そして周知のように振動子１の厚み方向
の振動を洗浄槽２内の洗浄水５に伝達して、槽内
に浸漬された部品などの洗浄を行うものである。

しかしこのような洗浄装置では振動の広がり方
向、即ち振動子面の長さ方向における音圧分圧は
洗浄槽内の〔水のふき〕を見ても明らかなよう
に、一般に電極金属膜１ａ，１ｂ面における励振
線３ａ，３ｂの接続部から離れるに伴い小さくな
り、しかもこの傾向は洗浄槽の大型化に伴う振動
板の大型化につれて強くなる。従つて洗浄むらの
発生をまぬがれることができず、洗浄装置として
の性能の低下を招くことになる。

第２図ａは以上を具体的に示すために行われた
実験結果であつて、第２図ｂのように電極金属膜
１ａ，１ｂ面の短辺側の中心部に励振線３ａ，３
ｂを設けた、長辺が136mm、短辺が40mm、厚さが
２mmのよく使用される振動子１に、その厚み方向
の共振周波数（1MHz）と一致する高周波電力を
与えて、厚み方向の振動振幅（振動変位）の分布
を振動子１の長手方向についてレーザー振動分布
測定器を用いて実測した結果である。

この結果が示すように振動変位は励振線３ａ，
３ｂの接続部付近において最も大きく、接続部か
らの距離が遠くなる程小さくなり、しかもこの傾
向は別に行われた洗浄槽底に接着したものにおけ
る実験においても変わらないことが確かめられ
た。従つて洗浄むらによる洗浄性能の低下を改善
するためには、振動振幅の分布の均一化が不可欠
である。

（発明の目的） 本発明は上記の如き板状圧電振動子における振
動振幅の分布の不均一の是正を目的としてなされ
たものであつて、次に図面を用いてその詳細を説
明する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記従来方法のように電極金属膜面
の一点においてのみ励振電圧を印加するのではな
く、小さくなつた振動振幅を補償するように、励
振線３ａ，３ｂの接続部から遠ざかる方向に分布
させて設けた複数点に励振線を設けて、励振を行
うことにより、振動振幅の分布をほぼ一様にでき
ることを実験の結果明らかにしてなされたもの
で、例えば第３図ａ乃至ｃによつて以下に述べる
構造によつて実施される。

第３図ａの例は、振動子１の両短辺側の側縁中
心部の電極金属膜１ａ，１ｂ面に、それぞれ励振
線３ａ，３ｂを接続し、これらに発振器４により
同一極性の高周波電力を与えて、両端の２点にお
いて励振を行うようにしたものである。

第３図ｂは電極金属膜１ａ，１ｂの両短辺側の
側縁を含むＮ箇所、図では両端と、振動振幅が両
端のそれに比べて小さくなる中央部の、計３箇所
にそれぞれ対向して励振線３ａ，３ｂを接続し
て、同時に複数箇所で励振するようにした例であ
る。

また、第３図ｃの例は同図ｂにおいて電極金属
膜１ａ，１ｂの片面は励振線３ｂのみ１点を接続
し、これを共通励振線として他面の複数箇の励振
線３ａにより励振を行うようにしたもので、この
例は一面が洗浄槽底などに接着して使用される振
動子にとつて有利である。

このように本発明においては、長辺の長さ寸
法、即ち振動子の長さが比較的短い時には、短辺
側である左右端の２点において励振する第３図ａ
の構造をとればよく、振動子の長さが長くなるに
つれて、中間に１乃至複数箇の励振点を設ける第
３図ｂ，ｃの構造を採ることが望ましい。

以上に述べた板状圧電振動子の励振方法は振動
子の電極金属膜面に設ける励振線を、少なくとも
片面は複数箇所に接続し、それら接続箇所の位置
関係が略対称（点対称、線対称）になるようにす
るものであるが、前記した励振線の複数箇所接続
を両電極金属膜面に略対称に設けるようにすれ
ば、更に振動変位の分布が均一化されるものであ
る。

（本発明の作用と効果） 以上述べたように例えば振動子の短辺側の左右
両端において励振を行うようにすれば、第２図に
示した左端の励振により右方向に広がる振動子の
厚み方向の振動の振幅の小さくなつた部分に、右
端の同時励振により生じた厚み方向の振動の振幅
の大きい部分が重なるように励振される。従つて
振動子の長さ方向における振動変位の分布は、一
端においてのみ励振が行われる従来のものに比べ
て大きく改善されてほぼ一様となる。

第４図ａ，ｂは左右の２点において励振する場
合における厚み方向の振動変位の分布を、前記第
２図の実験において使用されたと同一の振動子を
用いて実測した結果である。これから明らかなよ
うに振動子のほぼ全長においてほぼ均一になつて
いることが判り、これから洗浄むらを従来より少
なくしうることが判る。

しかし、振動子の長さが長くなるに伴い、中央
部の振動変位は小さくなり振動変位の分布は不均
一になる。この場合には例えば前記第３図ｂに示
した左右端のみでなく中央部においても振動する
方法をとることによつて、振動変位の分布を均一
にすることできる。従つて洗浄槽が大型となり振
動板が大型となつても、洗浄むらを従来に比べて
少なくできる。

また以上では長方形状の板状圧電振動子につい
て本発明を説明した。しかし厚み方向の振動を利
用する円板状の圧電振動子の場合にも、その直径
が大きくなると半径方向における振動変位の分布
が不均一になる。従つて例えば第５図のように中
心部のみならずその周辺の略同一間隔の複数点に
おいて励振することにより、振動変位の不均一分
布を改善できるもので、本発明は超音波振動を応
用する各種機器の性能向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは超音波洗浄装置の断面側面図お
よび底面から見た図、第２図ａ，ｂは従来の振動
子における振動変位の分布図およびその計測に使
用された振動子の説明図、第３図ａ乃至ｃは本発
明の一実施例図、第４図は本発明による振動子の
振動変位の分布図、第５図は円板状圧電振動子に
おける本発明の一実施例図である。 １……振動子、１ａ，１ｂ……電極金属膜、２
……洗浄槽、２ａ……槽底、３ａ，３ｂ……励振
線、４……発振器、５ａ，５ｂ……励振線の接続
部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 板状振動子の両面全面に設けた電極金属膜に
   より、前記振動子の厚み方向の共振周波数に相当
   する周波数の高周波電力により励振されて、厚み
   方向の振動変位を得る板状圧電振動子を単体で励
   振する場合の励振方法において、前記電極金属膜
   面上に設ける励振線が、少なくとも片面は複数箇
   所で、かつそれらが電極金属膜面の中心点を基準
   とした略対称の位置関係に設けられて励振される
   ことにより、発生振動の分布が均一になるように
   することを特徴とする板状圧電振動子の励振方
   法。