JPH0645659U - 雨滴除去ミラー装置用超音波振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 雨滴除去ミラー装置用の超音波振動子におい
て、雨滴の霧化量を大きくするとともに、設計の制約を
少なくする。 【構成】 超音波振動子９はミラー１を支持する偏平な
振動板３の外底面に貼付けられている。超音波振動子９
は、円環状の圧電振動板９ａと、この両面に形成された
銀電極９ｂ、９ｃを有し、銀電極９ｃに電極引出用の金
属薄板９ｄを貼付けている。しかも、超音波振動子９の
内径ｄ１と外径ｄ２の比（ｄ１／ｄ２）を０．０４≦ｄ
１／ｄ２≦０．２０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】

本考案は雨滴除去ミラー装置用超音波振動子に係り、例えば車両等のドアミー においてそのミラー表面に付着した雨滴を超音波振動によって飛散させる雨滴除 去ミラー装置に用いて好適する超音波振動子の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、車両等にあってはドアミラー表面に付着した雨滴を霧化する雨滴除去ミ ラー装置を搭載する例が多い。 この種の超音波雨滴除去ミラー装置を簡単に示せば、図５のように、ミラー１ を偏平な皿状の振動板３の周辺フランジ３ａに固定し、振動板３の外底面に円盤 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。

【０００３】 このような雨滴除去ミラー装置では、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に印加することによって、こ れに屈曲振動を起こし、この振動を振動板３を介してミラー１へ伝達し、ミラー １の表面に付着した雨滴を霧化して飛散させるものである。 従来、このような雨滴除去ミラー装置に用いる超音波振動子５は、図６に示す ように、円盤状の圧電磁器板５ａの両面に銀電極５ｂ、５ｃを形成し、一方の銀 電極５ｂに電極引出用の金属薄板（例えばＦｅ−Ｎｉ系合金又はＳＵＳ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間に駆動回路７を接続していた。

【０００４】 ところで、超音波振動子５として正方形のものを用いると強い共振が得られる が、振動時に四隅に集中応力が発生して割れ易くなるので、超音波振動子５には 円盤状のものを用いることが好ましいと考えられていた。 さらに、円盤状の超音波振動子５の中には円環状のもの提案されているが、円 環状の超音波振動子は径方向振動させる場合に電気機械結合係数が円盤形より多 少小さくなる等の理由から、あまり使用されない。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

このような雨滴除去ミラー装置において雨滴の霧化量を大きくするには、超音 波振動子５の屈曲振動を大きくする一方、その振動をミラー１へ効率良く伝達す る必要があるが、伝達効率の高い振動板３を得ようとすると、形状や材質の観点 から量産性が劣り、コスト高も招き易い。 振動の伝達効率を高めるために振動板３への超音波振動子５の固定位置を工夫 することも考えられるが、 ミラー１全体のデザインや機能等からスペースの制約があり、設計の自由度が低 いのが実情である。

【０００６】 また、超音波振動子５に高い駆動電圧を印加して振幅を大きくすることも提案 されているが、駆動電圧を高くし過ぎると、超音波振動子５が破損し易くなるう え、消費電力も増加するため好ましくない。 そこで、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、雨滴の 霧化量を大きくできる条件の存在することを突止め、本考案を完成させた。

【０００７】 本考案はこのような状況の下になされたもので、雨滴の霧化量を大きくするこ とが容易で、設計の制約が少ない雨滴除去ミラー装置用の超音波振動子の提供を 目的とする。

【０００８】

【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ミラー表面に 付着した雨滴を飛散させる雨滴除去ミラー装置において、そのミラーに直接又は 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）が、０．０４≦ｄ１／ｄ２≦ ０．２０の範囲に選定されている。

【０００９】

【作用】

このような手段を有する本考案では、超音波振動子の内径ｄ１と外径ｄ２の比 （ｄ１／ｄ２）を０．０４≦ｄ１／ｄ２≦０．２０の範囲に選定したから、単な る円盤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振動板又はミラ ーへ高能率で伝達される。

【００１０】

【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雨滴除去ミラー装置とともに示 す断面図である。 図１において、雨滴除去ミラー装置は上述した図５の構成と同様であり、ミラ ー１はこれとほぼ同径で偏平な皿状の金属製の振動板３の周辺フランジ３ａに固 定されている。

【００１１】 振動板３の外底面には、中央部から少し周辺方向へ寄った位置に圧電磁器板か らなる円環状の超音波振動子９が接着剤（図示せず）で貼付られており、本考案 はこの超音波振動子９に特徴がある。 超音波振動子９は、円環状の圧電磁器板９ａの対向面に銀電極９ｂ、９ｃを形 成し、例えば銀電極９ｂに電極引出用の金属薄板９ｄを図示しない接着剤で密着 固定して形成されており、平面的には図２に示すようになっている。

【００１２】 しかも、超音波振動子９の内径ｄ１と外径ｄ２の比（ｄ１／ｄ２）が、０．０ ４≦ｄ１／ｄ２≦０．２０の範囲に選定されている。 本考案者らは、直径５０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの円盤形の超音波振動子とその 中央に穴１１をあけた本考案の超音波振動子９について特性を調べた。

【００１３】 図３は超音波振動子単体の径方向振動の電気機械結合係数と内径寸法の関係を 示したグラフであり、図中の破線は約φ５２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのＦｅ−Ｎｉ 合金からなる金属薄板９ｄを密着させた超音波振動子９で、実線は金属薄板９ｄ を密着させる前の超音波振動子９のグラフである。 これによると超音波振動子９単体の特性は内径ｄ１と外径ｄ２の比（ｄ１／ｄ ２）が０．０７位までは円盤形とほとんど変らず、０．０７を越えると特性が徐 々に下がってくる。この傾向は金属薄板９ｄを有無にかかわらず同じである。

【００１４】 ただ、金属薄板９ｄを密着させると径方向の振動のため、金属薄板９ｄの損失 が少し加わるため電気機械結合係数の数値はそれを密着させる前のものと比較し て全体的に０．３〜０．４低くなる。しかし、この程度の低下は実用上支障はな い。 次に、上記振動子９に金属薄板９ｄを貼付けた円盤形および内径の異なる円環 形超音波振動子９をほぼミラー１と同じ大きさの厚さ０．６ｍｍのステンレス製 の振動板３に固定し、さらにその振動板３を厚さ約１ｍｍのミラー１に固定した 。

【００１５】 ミラー１の表面は約１７０×９０ｍｍである。超音波振動子９へは駆動回路７ から７００Ｖｐ−ｐ、４０〜５４ＫＨｚの駆動信号を印加してミラー１の表面に 付着させた水滴の飛散高を測定した。 図５はその飛散高と内径寸法をグラフ化したものである。円盤形（従来の円径 が０）の超音波振動子と比較して円環形でそのｄ１／ｄ２が０．０４〜０．２０ の超音波振動子９は飛散高さが高い。 これは超音波振動子単体の振動の大きさの大小よりも振動板との結合による屈 曲振動の大小が水滴飛散に影響し、ｄ１／ｄ２が０．０４〜０．２０の円環状の 超音波振動子９を使用した方が、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にくいため、屈曲振動に対し円盤形より振動し易くなっ ていると考えられる。

【００１６】 また、別に振動板３を使用せず直接超音波振動子９をミラー１に接着固定した 構成において、雨滴の飛散する高さを円盤形と円環形の超音波振動子で測定した が、図５とほぼ同様の傾向を示した。 そのため、超音波雨滴除去ミラー用振動子としては円環形の超音波振動子９を 用い、かつその内径対外径比（ｄ１／ｄ２）を０．０４〜０．２０の範囲に選定 すると、高い雨滴除去効果を期待できる。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の超音波振動子は、圧電磁器板からなる超音波振動 子において、その内径ｄ１と外径ｄ２の比（ｄ１／ｄ２）を０．０４≦ｄ１／ｄ ２≦０．２０の範囲に選定した円環状としたから、電気機械結合係数の多少の低 下はあるものの、これを補って雨滴の霧化量を大きくすることができる。 しかも、振動板への超音波振動子の貼付け位置にあまり注意を払う必要がなく なるから、振動板やミラーの設計の自由度が広がる。

【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雨滴除去ミ
ラー装置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】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】超音波振動子について内径を変化させたときの
雨滴の飛散高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雨滴除去ミラー装置とと
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。

【符号の説明】

１ ミラー ３ 振動板 ３ａ フランジ ５、９ 超音波振動子 ５ａ、９ａ 圧電磁器板 ５ｂ、５ｃ、９ｂ、９ｃ 銀電極 ５ｄ、９ｄ 金属薄板 ７ 駆動回路 １１ 穴

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミラー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
   振動によって前記ミラー表面に付着した雨滴を飛散させ
   る雨滴除去ミラー装置用超音波振動子において、 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）が次の範囲に選
   定されてなることを特徴とする雨滴除去ミラー装置用超
   音波振動子。 ０．０４≦ｄ１／ｄ２≦０．２０