JPH08501487A - 超音波周波数変換装置用のホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 超音波周波数で振動する圧電材料のプレート(11)による超音波にさらされた液体が、プレート(11)の両側(15,17)に衝突する。電圧が、プレート(11)の両側に、環状のコンタクトプレート(27)によつて、その周辺の縁に均一に、加えられる。コンタクトプレート(27)は、一方では電圧を移すため、他方ではプレート(11)を掴むためにプレート(11)の方に曲がつた弾性フインガー(31)を持つ。シール(21)は、プレート(11)の周辺に配置されて、プレート(11)と中間リング(25)とコンタクトプレート(27)との間の密封のために圧縮される。上の環状デイスク(19)及び下の環状デイスク(23)は、プレート(11)の良好な密封と掴みとに役立つ。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波周波数変換装置用のホルダー 技術分野 本発明は、周辺表面と液体によつて衝突される上側及び下側を持つた圧電・材 料のプレートと、液体が通らないように密封し、また、上側を下側から電気的に 隔離するために、プレートの周辺に設けた電気絶縁材料の少なくとも１つのシー ルと、プレートを壁の穴に固定するための少なくとも１つの保持手段とを備える 超音波周波数変換装置を、壁の穴に固定するためのホルダーに関する。 背景技術 この種のホルダーは、出願人の内部の技術状態に属し、以下に、詳細に説明さ れる。 超音波周波数変換装置の作用は、圧電効果の反転に基づく。圧電材料のプレー トの互いに反対の側（以下、上側及び下側と言う。）に、電圧を適用することに よつて、プレートは、超音波の振動を引き起こす。この目的のために、圧電材料 のプレートは、その上側及び下側に、完全な電気伝導性のコーテイング、好まし くは、銀のコーテイングを設けられ、また、それぞれ、はんだ付けされて接続さ れた電線を設けられる。プレートの上側及び下側には、コーテイングが必要であ る。もし、コーテイングが設けられないならば、電圧が、圧電材料のはんだ付け された接続点に、多かれ少なかれ、正確な時間で移転されるからである。これと 反対に、コーテイングが設けられたならば、電圧は、プレートの上側及び又は下 側の全部に移 転される。公知の超音波周波数変換装置の応用形態の１つが、水晶時計における 使用である。 更に、超音波周波数変換装置は、医療用殺菌装置の基本的部分を形成する。医 療用殺菌装置においては、液体が、圧電材料のプレートの一方の側に存在する。 プレートの両側に電圧を適用すると、液体は、振動を引き起こす。振動する液体 の速さがキヤビテーシヨン区域を作り、キヤビテーシヨン区域が内破するとき、 非常な高温度が発生する。液体中の細菌又はウイルスは、それによつて、殺され る。 出願人自身は、液体燃料の高圧力微粒化のために、ドイツ特許出願番号、Ｐ４ １０１３０３．４による超音波周波数変換装置を使用する。これに関係して、圧 電材料のプレートが、壁の穴に固定される。燃料が、超音波周波数で振動するプ レートによつて作られるキヤビテーシヨン区域のために、あわ立ち、プレートの 互いに反対の面、すなわち、両側に衝突する。圧電材料のプレートの作用のため に、決定的なことは、その上側及び下側が、完全に互いに液が通らない隔離状態 になり、また、上側及び下側が、互いに電気的に絶縁されることである。もし、 そうでなければ、上側を下側に接続している液体は、上側と下側との間に適用さ れる電圧のための電気的なブリツジとして働き、短絡を引き起こす。 この短絡を避けるために、本出願人の内部の技術状態に従つて、既に、次のこ とが提案されている。すなわち、ホルダーが、圧電材料のプレートに、その周辺 において電気絶縁材料のシールを設けられ、それによつて、プレートの上側と下 側とは、液が通らないように密封され、また、互いに電気的に絶縁されること、 保持手段が、 プレートを壁の穴にプレートを固定するために使用されること、この場合の壁は 、コンテナーを分割し、コンテナーの中では、液体燃料が２つのチヤンバーに導 かれ、２つのチヤンバーが長い液体配管を経て互いに連通することが、既に提案 された。 液が通らない密封の問題は、液体が圧電材料のプレートの両側に衝突するとき だけでなく、液体が片側だけに衝突するときにも、存在する。 前述の本出願人の古い特許出願によるホルダーには、液体が通らない密封につ いての問題は、除外されることができなかつたこと、及び、短絡はしばしば起き たことが示されている。更に、仲間のプレートの上側及び下側に、はんだ付けで 、電線が接続された接続点は、プレートが超音波周波数で振動し、そのために、 いつも振動するので、非常に頻繁に破損した。その他の不利益は、プレートの銀 のコーテイングが酸化し易いことであつた。 発明の開示 本発明の目的は、請求の範囲の前文のホルダーにおいて、圧電材料のプレート の上側及び下側の液体が通らない密封と電気的な絶縁とを保証することであり、 また、移動の自由を制限することなく、電圧源のプレートへの電気的な接続を改 良することである。 前記目的は、本発明によつて、請求の範囲１項の主要点により、実現される。 本発明のホルダーによつて達成されることは、シールが、ホルダート段と壁と の間において圧縮されないだけでなく、プレートとシールを取り囲む中間リング との間においても、圧縮されないことであり、かくして、液体が通らないシール を保証することである。そ の上、圧電材料のプレートは、上側及び下側に寄り掛かつて横たわる２枚の薄い 電気伝導性のコンタクトプレートの間に挟まれる。コンタクトプレートは、電線 を経由して電圧源に接続される。この手段によつて、圧電材料のプレートの上側 及び下側に電線をはんだ付けすることが不必要になる。コンタクトプレートは、 プレートよりも僅かだけ小さい穴を設けられるので、電圧は、プレートの上側及 び下側の縁に均一に適用される。コンタクトプレートは、圧電材料のプレートの 縁だけに接触し、そこで、プレートを決まつた位置で挟む。コンタクトプレート は、比較的に薄く、弾性材料からなり、そのために、超音波周波数におけるプレ ートの振動は、妨げられることがない。 本発明の好都合な具体例が、従属する請求の範囲の主題を形成する。 請求の範囲第２項の本発明の具体例においては、プレートが、その上側及び下 側を掴む弾性のしなやかなフインガーによつて弾性的に挟まれる。フインガーと 、プレートの上側及び下側との間の接触は、破線状に行われる。プレートの振動 運動は、それによつて、ほとんど全く邪魔されることがない。弾性のフインガー は、電流がコンタクトプレートから圧電材料のプレートに移るのに役立つ。多数 のフインガーは、圧電材料の上の均一な電圧分布（圧電材料の厚さ１ｍｍ当たり １ｋｖの高電圧）を保証する。 請求の範囲第３項の本発明の具体例においては、２枚の環状デイスクが、隣接 するコンタクトプレートのために平らな支持表面を形成する。上の環状デイスク は、追加的に、上の環状デイスクと壁との間に配置されたプレート、コンタクト プレート、シール、下の環 状デイスク、及び、取り巻く中間リングのための保持手段として、働く。 請求の範囲第４項の本発明の具体例においては、圧電材料のブレートが円形で あり、このために、シールが、単一の環状の密封リング及び環状のデイスクとし ，て設けられることができ、また、環状デイスクが、実質的に円形であり、この ため、簡単に製造できる。 請求の範囲第５項の本発明の具体例においては、コンタクトプレートが、ばね 鋼からなり、それによつて、特に、フインガーの弾性が改良される。 プレートの上側及び下側に適用された電圧の短絡の可能性は、請求の範囲第６ 項の本発明の具体例によつて、さらに低下される。 環状デイスクの製造の追加的な簡単化が、請求の範囲第７項の本発明の具体例 において提起される。上及び下の環状デイスクが、ここでは、同一に設計され、 そのために、ホルダーの中に使用される異なる部品の数が減少する。 請求の範囲第８項の本発明の具体例においては、確かに、コンタクトプレート は、上の環状デイスクの処で、圧電材料のプレートの上側にしつかりと圧力をか けられる。しかし、大きな穴のために、コンタクトプレートは、もつと容易に変 形してシールに適合され、さらに、圧電材料のプレートを挟むための力を減少す ることができる。この具体例においては、圧電材料のプレートは、一方の側だけ の上に支持される。このことは、圧電材料のプレートが他方の側の全有効表面の 上で振動することを可能にする。 請求の範囲第９項の本発明の具体例は、ホルダーをもつと上手に穴に固定する のに役立つ。 請求の範囲第１０項の本発明の具体例は、圧電材料のプレートが、もはや上側 及び下側に電気伝導性コーテイングを持たず、圧電材料が裸であるので、本質的 にコストの節約という結果になる。コンタクトプレートは、圧電材料のプレート の上側及び下側の全周辺を横切る、損失の少ない電気伝導接続を可能にする。 本発明の好ましい具体例が、図面を参照して、以下に、詳細に記述される。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明のホルダーの断面図であり、第２図は、第１図のホルダーの 平面図であり、第３図は、第１図及び第２図のホルダーをハウジングの中に設け た例の説明図である。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、周辺表面１３と上側１５及び反対側の下側１７とを持ち、圧電材料 の円形のプレート１１の形状をした超音波周波数変換装置、又はオシレータ用の ホルダーを示す。圧電材料は、プレート１１の上側１５及び下側１７の上に露出 して、すなわち、プレート１１は、電気伝導性のコーテイングを持たない。トー ラス状の密封リングの形をしたシール２１は、ブレート１１の周辺区域１３に隣 接する。中間リング２５が、シール２１の半径方向の外側に置かれる。プレート １１の直径、トーラス状の密封リングの形をしたシール２１の横断面の厚さ、及 び、中間リング２５の内径は、これらの３部品のどの部品間にも、半径方向の遊 びがなく、それによつて、密封効果を高めるように互いに適合させて作られる。 プレート１１の厚さ及び中間リング２５の厚さは、シール２１の横断面厚さに大 体等しいが、幾らか小さい。プレート１１は、圧電セラミツクから なり、中間リング２５は、プリント回路基板に使用されるような絶縁材料からな る。 プレート１１は、プレート１１の上側１５及び又は下側１７に寄り掛かつて横 たわるステンレスばね鋼製の２枚の薄いコンタクトプレート２７の間に挟まれる 。コンタクトプレート２７は、プレート１１の直径よりも少し大きい直径を持つ た中心穴を持つ。プレート１１を支持する半径方向のフインガー３１が、中心穴 の周辺から内向きに突き出し、そのために、中心穴の内巾は、プレート１１の直 径より僅かだけ小さい。この手段によつて、プレート１１は、その周辺縁だけで 、コンタクトプレート２７のフインガー３１に接触して、フインガーによつて挟 まれる。プレート１１の上側１５に寄り掛かつて横たわるコンタクトプレート２ ７の上に、上の環状デイスク１９が、プレート１１と同心的に配置される。プレ ート１１の下側１７のコンタクトプレート２７は、順番に、下の環状デイスク２ ３によつて均一に支持される。上の環状デイスク１９及び下の環状デイスク２３ は、同様に、プリント回路基板用として使用される絶縁材料からできている。上 の環状デイスク１９は、下の環状デイスク２３の対応する穴３５より僅かだけ大 きい穴３３を持つ。穴３３の直径は、中間リング２５の内径に大体対応する。ホ ルダーの組立の際に、結果的に生じる締め付けにおいて、プレート１１の上側１ ５の上のコンタクトプレート２７が、トーラス状の密封リングのシール２１と良 く適合することができ、それによつて、プレート１１の効果的な区域が拡大する 。穴３５の直径は、プレート１１の下側１７のコンタクトプレート２７に対する 環状の支持表面を形成するために、プレート１１の外径よりも小さい。 第２図において、本発明ホルダーの外側形状及びその部品が認識できる。コン タクトプレート２７の穴は、小さい、内側に向き、更に、第１図に示すように、 プレート１１の方に向く共通の方向に曲がつた多数のフインガー３１を設けられ る。本発明ホルダーの組立においては、小さい曲がつた多数のフインガー３１が 、常にプレート１１の方に向き、また、プレート１１が、上側１５及び下側１７ を掴むフインガー３１によつて弾性的に挟まれるように、中間リング２５の厚さ が、選択される。 上の環状デイスク１９と下の環状デイスク２３と中間リング２５の外側形状は 、直径が等しい。しかし、コンタクトプレート２７の外側形状は、直径が幾らか 大きい。そのために、コンタクトプレート２７は、上の環状デイスク１９と下の 環状デイスク２３と中間リング２５を越えて幾らか突き出す。上の環状デイスク １９と下の環状デイスク２３と中間リンダ２５とコンタクトプレート２７とは、 半径方向に外向き延びて目の形をした突起３７を、４つ、持ち、各突起３７は、 ホルダーを取り付けるために、スクリユーを受け取るための通し孔２９’又は２ ９を設けられる。更に、コンタクトプレート２７の通し孔２９は、上の環状デイ スク１９と下の環状デイスク２３と中間リング２５の通し孔２９’より大きい。 このために、スクリユーを挿入する際に、コンタクトプレート２７と物理的に接 触して、それによつて、２枚のコンタクトプレート２７の間の電気伝導接触が、 スクリユー自身を経由して起きることは全くない。 第３図は、球状のハウシング４０の中に本発明のホルダーを取り付けた例を示 す。ハウジング４０の４つの隣り合つた側壁４１は、それぞれ、１つの中心穴４ ３を設けられる。ホルダーは、各穴４３ に、４本のスクリユー４５によつて、それぞれ、外側から側壁４１に固定される 。ホルダーは、上の環状デイスク１９に寄り掛かつて横たわるカバー４７によつ て、外側に対して密閉される。上述のとおり、コンタクトプレート２７は、上の 環状デイスク１９と下の環状デイスク２３と中間リング２５の外側形状を越えて 幾らか外側に突き出し、そのために、図示されない電圧源に導く各電線が、これ らの場所に取り付けられることができる。カバー４７が、側壁４１にスクリユー ４５によつて取り付けられると、同時に、ホルダーの部品が一緒に押されて挟ま れ、そのために、環状のシール２１が、変形して、コンタクトプレート２７、プ レート１１及び中間リング２５が、完全な物理的接触に到達する。このことは、 液体燃料が、プレート１１の上側１５及び下側１７に衝突した時、燃料が、上側 １５と下側１７との間の電気的なブリツジとして作用しないことを保証する。 液体燃料は、コンジツト４９を経て、カバー４７に供給される。カバー４７は ボアー５１を持ち、ボアー５１は、液体燃料を、一方ではブレート１１の上側１ ５に導き、他方ではＵ字形のコンジツト５３を経て、ハウジング４０の内部、プ レート１１の下側１７に導く。Ｕ字形のコンジツト５３が長いので、そのために 、コンジツト５３を通つて流れ、プレート１１の上側１５を下側１７に接続する 液体燃料は、短絡の発生を防止するために十分な電気抵抗を持つ。コンジツト５ ３ば、同時に、熱交換器として働く。コンジツト５３を通つて流れる液体燃料は 、圧電材料のプレート１１から熱を吸収し、その熱が、コンジツト５３のＵ字形 の部分の周囲面積によつて放出されるからである。 電圧源からの電圧は、仲間の電線とコンタクトプレート２７とを経て、圧電材 料のプレート１１の上側１５及び下側１７に供給される。プレート１１は、それ によつて振動を引き起こし、この振動を液体燃料に移す。液体燃料は、結果とし て起きるキヤビテーシヨン区域にために、あわ立つ。 プレート１１は、コンタクトプレート２７のフィンガー３１の間に、その外縁 だけで、弾性的に挟まれ、そのために、振動運動が、実質的に妨げられることな く起こり、また、それにもかかわらず、プレート１１の上側１５と下側１７との 間に、安全でかつ液体が通らない密封及び電気絶縁を保証する。 プレート１１の振動運動の最上の開発のために、液体燃料は、プレート１１の 上側１５及び下側１７に衝突する。一方の側から下側１７だけに衝突する液体燃 料は、プレート１１が過熱して、その有効性を失うという不利益を持つだろう。 この場合、燃料が衝突しない側は、従来方法によつて熱の除去を確実にするため に、空気を衝突させなければならないだろう。この不利益は、超音波発振器が、 加圧された内部を持つたコンテナーの壁の中には、装備できないことであろう。 この超音波発振器は、デイスクが壊れるであろう。 二者択一の実施例は、シール２１と中間リング２５とが、１つの部品として設 けられるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，Ｊ Ｐ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．周辺表面(13)と液体によつて衝突される上側(15)及び下側(17)を持つた圧 電材料のプレート(11)と、液体が通らないように密封し、また、上側(15)を下側 (17)から電気的に隔離するために、プレート(11)の周辺に設けた電気絶縁材料の 少なくとも１つのシール(21)と、プレート(11)を壁(41)の穴(43)に固定するため の少なくとも１つの保持手段とを備える超音波周波数変換装置を、壁(41)の穴(4 3)に固定するためのホルダーにおいて、プレート(11)が、上側(15)及び下側(17) を、それぞれ、弾力性かつ電気伝導性の材料から作られ、プレート(11)の直径よ りも僅かだけ小さい内側巾を持つた穴を有する２枚の薄いコンタクトプレート(2 7)の間に、挟まれたこと、シール(21)を取り囲む中間リング(25)が、２枚のコン タクトプレート(27）の間に配置されて、プレート(11)から間隔を開けて周辺に 置かれたこと、及び、シール(21)が、プレート(11)の外側周辺を取り囲み、周辺 表面(13)と中間リング(25)との間に積極的に固定されたことを特徴とするホルダ ー。 ２．コンタクトプレート(27)の穴が、小さい、内側に向いてプレート(11)の方 に曲がつた多数のフインガー(31)を設けられ、それによつて、プレート(11)が、 上側(15)及び下側(17)を掴むフィンガー(31)によつて挟まれたことを特徴とする 請求の範囲第１項記載のホルダー。 ３．下の環状デイスク(23)が、プレート(11)の下側(17)に寄り掛かつて横たわ るコンタクトプレート(27)の下に配置されたこと、及び、上の環状ディスク19) が、プレート(11)の上側(15)に寄り掛か つて横たわるコンタクトプレート(27)の上に、保持手段として配置されたことを 特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載のホルダー。 ４．圧電材料のプレート(11)が円形であること、シール(2I)がトーラス状の密 封リングであること、及び、上の環状ディスク(19)及び下の環状デイスク(23)が 、本質的に円形の環の形状を持つことを特徴とした請求の範囲第１項、第２項又 は第３項記載のホルダー。 ５．コンタクトプレート(27)が、ばね鋼からなることを特徴とした請求の範囲 第１項、第２項、第３項又は第４項記載のホルダー。 ６．上の環状デイスク(19)及び下の環状デイスク(23)と中間リング(25)とが、 電気絶縁材料からなるか、あるいは、少なくともその表面に、電気絶縁性のコテ イングを設けられたことを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４ 項又は第５項記載のホルダー。 ７．上の環状デイスク(19)と下の環状デイスク(23)とが同一に設計されたこと を特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項又は第６項記 載のホルダー。 ８．上の環状デイスク(19)が、下の環状デイスク(23)よりも大きい穴(33)を持 つたことを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第 ６項又は第７項記載のホルダー。 ９．上の環状デイスク(19)、下の環状デイスク(23)、中間リング(25)及びコン タクトプレート(27)が、ホルダーを壁(41)に取り付けるために、スクリユー(45) を受け取るための通し孔(29')及び(29)を持つたことを特徴とする請求の範囲第 １項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項又は第８項記載のホル ダー。 １０．圧電材料のプレート(11)の上側(15)及び下側(17)が裸であることを特徴と した請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第 ８項又は第９項記載のホルダー。 １１．シール(21)と中間リング(25)とが１つの部品であることを特徴とした請求 の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第 ９項又は第１０項記載のホルダー。