JPS6351983A - 板状圧電振動子の励振方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
）振動子の振動分布の均一化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（ｌａ）　（ｌｂ）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ｉｌｌが槽底（
２ａ）に接着された洗浄槽（２）と、振動子ｆｌ）の前
記電極金属膜（ｌａ）　（ｌｂ）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
（１１の厚み方向の共振周波数（例えばＩ　Ｍｌｌｚ）
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、一般に電礒金匡膜（
ｌａ）　（ｌｂ）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
。従っ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ｔａ＋は以上を具体的に示すために行われた実験
結果であって、第２図（ｂｌのように電極金属膜（ｌａ
）　（ｌｂ）面の一端の幅方向の中心部に励振線（３ａ
）（３ｂ）を設けた、長さが１３６龍、幅が４０龍、厚
さが２　ｍｍ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（Ｉ　ＭＨｚ）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
振動の広がり方向、即ち振動子（１１の長さ方向につい
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８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。

従って洗浄むらによる洗浄性能の低下を改イｌ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って
、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本発明の手段）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
振することなく、小さくなった振動振幅を互いに補いう
るように、振動の広がり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（ｅ＋によっ
て以下に述べる構造によって実施される。

第３図ｆａｔＯ例は振動子（１）の長さ方向の両端の電
ｔ！ｉｉ金属ｉｌ！２（ｌａ）　（ｌｂ）面に、それぞ
れ励振線（３ａ）　（３ｂ）を接続し、これらに発振器
（４）により同一極性のもとに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。同
図ｔｂｌは両端を含む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り、同図（Ｃ）の例は
同図（ト））において一端にのみ一方の励振線（３ｂ）
を接続し、これを共通励振線として他方の複数筒の励振
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
って有利である。

また同図（ｄｌは一端と中間点の１乃至複数箇所（図で
は中間点の１箇所）において励振する例である。同図（
ｅｌＯ例は振動子（１）の長さ方向に長く、しかも電極
金属膜（ｌａ）　（ｌｂ）に比べて低抵抗の接続部（５
ａ）　（５ｂ）により励振線（３ａ）　（３ｂ）を電極
金属膜（ｌａ）　（ｌｂ）の面に接続する。そして１組
の励振線（３ａ）　（３ｂ）により複数点における励振
と等価な作用が行われるようにしたものであって、振動
の広がり方向の長さ即ち振動子の長さが比較的短い時に
は、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（、振動子の長さが長くなるにつれて、中間
に１乃至複数筒の励振点を設ける第３図（ｂｌ　（ｃ）
　（ｄｌ　（ｅ）の構造をとればよい。

（本発明の作用と効果） 以上述べたように例えば振動子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
なった部分に、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
っ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ｆａ）　ｆｂｌ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っていることが判り、これから
洗浄むらを従来より少なくしうろことが判る。

また振動子の振動の広がり方向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（ｂｌ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
ることによって、振動変位の分布を均一にすることがで
きる。従って洗浄槽が大型となり振動板が大型となって
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振動の
広がり方向即ち半径方向における振動変位の分布が不均
一になる。従って例えば第５図のように中心部のみなら
ずその周辺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：！３の性能向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂｌ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ｆａｌ　ｆｂｌ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ｔｅ＋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。 （１１・・・振動子、　（ｌａ）　（ｌｂ）・・・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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 板状振動子の両面全面に設けた電極金属膜により、上記
   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
   状圧電振動子において、上記電極金属膜面上の振動の広
   がり方向の複数箇所において励振して、発生振動の広が
   り方向における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。