超音波振動子ユニット
【課題】振動面の振動モードを均一化させて洗浄力を向上させる超音波振動子ユニットを提供する。
【解決手段】本発明の超音波振動子ユニットは、振動面１ａと、互いに隣り合い且つ振動面１ａに超音波振動を加える第１乃至第３の振動子５ａとを具備し、板状振動体１０の他方面は、第１乃至第３の第１領域３と、第１領域３それぞれを覆う第２領域４とを有し、第１乃至第３の振動子それぞれは第１領域３に配置され、第１乃至第３の振動子によって他方面内に作られる三角形の内側に位置し且つ第２領域４に位置する板状振動体１０の厚さは、第１乃至第３の第１領域３に位置する板状振動体の厚さより厚く形成され、第１乃至第３の振動子の相互の間隔はλ／２以上であり、第１領域３それぞれの外周は第１乃至第３の振動子それぞれからλ／４以上離れている。λは板状振動体の横波の波長である。
【解決手段】本発明の超音波振動子ユニットは、振動面１ａと、互いに隣り合い且つ振動面１ａに超音波振動を加える第１乃至第３の振動子５ａとを具備し、板状振動体１０の他方面は、第１乃至第３の第１領域３と、第１領域３それぞれを覆う第２領域４とを有し、第１乃至第３の振動子それぞれは第１領域３に配置され、第１乃至第３の振動子によって他方面内に作られる三角形の内側に位置し且つ第２領域４に位置する板状振動体１０の厚さは、第１乃至第３の第１領域３に位置する板状振動体の厚さより厚く形成され、第１乃至第３の振動子の相互の間隔はλ／２以上であり、第１領域３それぞれの外周は第１乃至第３の振動子それぞれからλ／４以上離れている。λは板状振動体の横波の波長である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニット等に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８（Ａ）は、従来の超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図８（Ｂ）は，図８（Ａ）に示す７Ｂ−７Ｂ'に沿う断面図である。
【０００３】
従来の超音波振動子ユニットは、図示せぬ洗浄槽内の洗浄液に振動面から超音波を照射するものであり、例えば洗浄槽に超音波振動子ユニットを投げ込んで使用する投込型超音波振動子として用いても良い。
【０００４】
この超音波振動子ユニットは厚さが一定のＳＵＳ製の振動板１０１を有しており、この振動板１０１の一方面には振動面１０１ａが形成されている。振動板１０１の他方面上には複数のボルト締めランジュバン振動子（以下、「ＢＬ振動子」という。）１０２が接着されており、複数のＢＬ振動子１０２は振動面１０１ａに超音波振動を加えるものである。
【０００５】
ＢＬ振動子１０２は一般的に円形の振動面を持つため、ＢＬ振動子１０２からの振動は振動板１０１の振動面１０１ａにおいて円状に広がり、隣のＢＬ振動子からの振動と干渉して複雑な振動モードを発生してしまう。詳細には、振動面１０１ａは本来の縦振動の他に隣のＢＬ振動子１０２からの振動の影響を受け、複雑な振動モードの横振動が発生し、特定の振動子に超音波電力が集中したり、洗浄効果が低下するといった問題があった。
【０００６】
そこで、超音波振動子ユニットにおいて振動面１０１ａの振動モードを改善し、音場の均一化や洗浄効果の向上が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一態様は、振動面の振動モードを均一化させて洗浄力を向上させる超音波振動子ユニットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニットにおいて、
板状振動体と、
前記板状振動体の一方面に形成された振動面と、
前記板状振動体の他方面上に取り付けられ、互いに隣り合い且つ前記振動面に超音波振動を加える第１乃至第３の振動子と、
を具備し、
前記板状振動体の他方面は、第１乃至第３の第１領域と、前記第１乃至第３の第１領域それぞれを覆う第２領域とを有し、
前記第１の振動子は前記第１の第１領域に配置され、
前記第２の振動子は前記第２の第１領域に配置され、
前記第３の振動子は前記第３の第１領域に配置され、
前記第１乃至第３の振動子によって前記他方面内に作られる三角形の内側に位置し且つ前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さは、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚くまたは薄く形成され、
前記第１乃至第３の振動子の相互の間隔は、λ／２以上であり、
前記第１乃至第３の第１領域それぞれの外周は、前記第１乃至第３の振動子それぞれからλ／４以上離れていることを特徴とする超音波振動子ユニットである。
ただし、前記λは、前記第１乃至第３の振動子それぞれによって超音波振動が加えられることで発生する前記板状振動体の横波の波長である。
【０００９】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、振動板及び錘を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記錘が前記第２領域に位置する前記振動板上に取り付けられることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることも可能である。
【００１０】
また、本発明の一態様において、
前記錘は、前記第２領域に位置する前記振動板上に接合された板状体であることも可能である。
【００１１】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、振動板を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記振動板が削り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることも可能である。
【００１２】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、穴または溝を備えた振動板を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記穴または溝が前記第２領域に位置する前記振動板に彫り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより薄く形成されることも可能である。
【００１３】
本発明の一態様は、洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニットにおいて、
板状振動体と、
前記板状振動体の一方面に形成された振動面と、
前記板状振動体の他方面上に取り付けられ、前記振動面に超音波振動を加える３個以上の振動子と、
を具備し、
前記板状振動体の他方面は、３個以上の第１領域と、前記第１領域それぞれを覆う第２領域とを有し、
前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さは、前記第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚くまたは薄く形成され、
前記３個以上の振動子それぞれは前記第１領域に配置され、
前記３個以上の振動子における互いに隣り合う振動子の間隔は、λ／２以上であり、
前記第１領域の外周は、前記第１領域に配置された前記振動子からλ／４以上離れていることを特徴とする超音波振動子ユニットである。
ただし、前記λは、前記３個以上の振動子それぞれによって超音波振動が加えられることで発生する前記板状振動体の横波の波長である。
【００１４】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、振動板及び板状の錘を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記板状の錘が前記第２領域に位置する前記振動板上に接着されることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることも可能である。
【００１５】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、振動板を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記３個以上の第１領域に位置する前記振動板が削り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることも可能である。
【００１６】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、溝を備えた振動板を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記溝が前記第２領域に位置する前記振動板に彫り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより薄く形成されることも可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、振動面の振動モードを均一化させて洗浄力を向上させる超音波振動子ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す１Ｂ−１Ｂ'線に沿う断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す２Ｂ−２Ｂ'線に沿う断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す３Ｂ−３Ｂ'線に沿う断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す４Ｂ−４Ｂ'線に沿う断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す５Ｂ−５Ｂ'線に沿う断面図である。
【図６】（Ａ）は図８に示す超音波振動子ユニットの振動面直上の音圧特性を示す図、（Ｂ）は図１に示す超音波振動子ユニットの振動面直上の音圧特性を示す図である。
【図７】（Ａ）は図８に示す超音波振動子ユニットのアドミッタンス特性の変化を示す図、（Ｂ）は図１に示す超音波振動子ユニットのアドミッタンス特性の変化を示す図である。
【図８】（Ａ）は従来の超音波振動子ユニットを示す平面図、Ｂ）は（Ａ）に示す７Ｂ−７Ｂ'に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す１Ｂ−１Ｂ'線に沿う断面図である。
【００２１】
超音波振動子ユニットは、図示せぬ洗浄槽内の洗浄液に振動面から超音波を照射するものであり、例えば洗浄槽に超音波振動子ユニットを投げ込み、図示せぬ発振器によってＢＬ振動子２を超音波振動させることで振動面１ａから超音波を洗浄液に照射することができる。なお、本実施形態では、ＢＬ振動子２を用いているが、他の振動子を用いても良く、例えばフェライト振動子を用いても良い。
【００２２】
超音波振動子ユニットは板状振動体１０と複数のＢＬ振動子２を備えており、この板状振動体１０は振動板１と第１及び第２の錘５ａ，５ｂを有している。振動板１としては例えば厚さが一定の金属製（例えばＳＵＳ、ハステロイ、チタン等）の振動板を用いることができる。振動板１の一方面には振動面１ａが形成されており、振動板１の他方面上には複数のＢＬ振動子２が接合されている。振動板１とＢＬ振動子２を接合する方法としては、例えば接着剤を用いて接合しても良いし、スタットボルトと接着剤等を用いて接合しても良い。複数のＢＬ振動子２は振動面１ａに超音波振動を加えるものである。
【００２３】
図１（Ａ）に示すように、複数のＢＬ振動子２は、振動板１の他方面上において互いに隣り合う３個のＢＬ振動子２の中心を結ぶことで作られる形状が三角形となるように配置され、隣り合う２個のＢＬ振動子２の相互の間隔がλ／２以上となるように配置されている。また、振動板１の厚さは、縦波のλ／１００以下が好ましい。しかし、スタットボルト付では強度やエロージョン耐久性から２ｍｍ〜１０ｍｍ迄の厚さの振動板１を用いることも可能である。λは、ＢＬ振動子２によって超音波振動が加えられることで発生する振動板１の縦波の波長である。
【００２４】
複数のＢＬ振動子２それぞれは振動板１の他方面の第１領域３上に配置されており、第１領域３の外周は複数のＢＬ振動子２それぞれを囲んでいる。第１領域３の外周は、その第１領域３に配置されたＢＬ振動子２からλ／４離れている。なお、本実施形態では、複数のＢＬ振動子２を上述した正三角形となるような配置としているが、隣り合う２個のＢＬ振動子２の相互の間隔がλ／２以上で且つ第１領域３の外周がＢＬ振動子２からλ／４以上離れていれば、複数のＢＬ振動子２の配置が上述した正三角形となる必要は必ずしもない。ただし、振動板１の他方面の単位面積当たりのＢＬ振動子２の数をなるべく多く配置しようとする場合は、図１（Ａ）に示すような配置とするのが好ましい。
【００２５】
振動板１の他方面は複数の第１領域３それぞれを覆う第２領域４を有しており、上述した３個のＢＬ振動子２によって作られる三角形の内側で且つ第２領域４に位置する振動板１の他方面上には第１の錘５ａが設けられている。第１の錘５ａと３個のＢＬ振動子２それぞれとの間隔は略等しいことが好ましく、第１の錘５ａは３個のＢＬ振動子２の中央点に設置されていることが好ましい。
【００２６】
また、図１（Ａ）に示すように、振動板１の端側に位置する隣り合う２個のＢＬ振動子２から略等しい距離に位置し且つ振動板１の端側に位置する第２領域４には第２の錘５ｂが設けられている。
【００２７】
第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの質量はＢＬ振動子２の質量の１／１５０以上であることが好ましい。また、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの高さは、ＢＬ振動子２によって超音波振動が加えられることで発生する振動板１の縦振動の波長λ'の１／２の共振長の９０％以下の高さであることが好ましく、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの直径は、λ'／２の整数倍近傍以外の大きさであることが好ましい。これにより、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれが共振することを抑制できる。
【００２８】
また、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの形状は、円筒、角形、多角形形、円錐、台形の形状、スタットボルトまたは板でも良い。また、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの材料は、ステンレス、チタン、チタン合金、アルミニューム、アルミニューム合金、鉄、銅、タンタルなどの金属を使用しても良いし、陶器、磁器、セラミックス、フェライト石英などでも振動板１に接着できれば使用しても良い。
【００２９】
また、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれと振動板１との接合は溶接が好ましいが、接着剤によって接着しても良い。また、ＢＬ振動子２の対応周波数は３００ｋＨｚ以下が好ましい。
【００３０】
本実施形態によれば、第１及び第２の錘５ａ，５ｂを上述したように第２領域４に位置する振動板１上に取り付けることで、第１及び第２の錘５ａ，５ｂが取り付けられた部分の板状振動体１０の厚さが第１領域３に位置する板状振動体１０の厚さより厚く形成される。このため、ＢＬ振動子２からの振動が振動板１の振動面１ａにおいて円状に広がる際に、第１及び第２の錘５ａ，５ｂによって板状振動体１０の厚さが異なる部分における振動の伝達を抑制でき、その結果、隣のＢＬ振動子２からの振動との干渉が抑制され、複雑な振動モードの発生を抑制することができる。特に、三角形配置の３個のＢＬ振動子２による３方向からの振動が干渉して複雑な振動モードの横振動の発生を抑制でき、その結果、特定のＢＬ振動子への超音波電力の集中を抑制でき、振動面１ａの振動モードを均一化させて洗浄力を向上させることができる。
【００３１】
また、第１領域３に第１及び第２の錘５ａ，５ｂを配置しない理由は、ＢＬ振動子２の周辺のλ／４の範囲はほぼ理想振動となっているため、この範囲の振動を制限しないようにするのが好ましいからである。また、第２領域４に第１及び第２の錘５ａ，５ｂを配置する理由は、錘を追加することでＢＬ振動子２の周辺のλ／４を越えた範囲の振動を抑制し、ＢＬ振動子２間の相互の影響を低下させ、振動面全体の振動モードを理想振動に近づけるためである。
【００３２】
上記の洗浄力の向上効果は、第１の錘５ａによる効果が特に顕著であり、第２の錘５ｂによる効果は認められるが第１の錘５ａよる効果より低いものである。なお、第１及び第２の錘５ａ，５ｂは、図１（Ａ）に示すように設置しなくても良く、例えば振動面１ａの振動モードが悪い所にのみ設置しても良い。
【００３３】
また、振動面１ａの振動モードを均一化することにより、振動面１ａにおけるエロージョンの発生を抑制することもできる。
【００３４】
なお、本実施形態では、第１及び第２の錘５ａ，５ｂを第２領域４に位置する振動板１上に取り付け、第１及び第２の錘５ａ，５ｂの厚さは第１領域３に位置する振動体１の厚さより厚く形成しているが、第２の領域４に位置する振動板１に穴または溝を設けることで、穴または溝が設けられた部分の板状振動体の厚さを第１領域３に位置する板状振動体の厚さより薄く形成することも可能である。この穴は振動板１の板厚をつきぬけていない穴で座ぐり等の方法で加工されるようにする。このような場合においても本実施形態と同様の効果を得ることができる。
錘の質量はＢＬ振動子の１／１５０以上が好ましい。
【００３５】
（第２の実施形態）
図２（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す２Ｂ−２Ｂ'線に沿う断面図である。図２において、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３６】
第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれは、振動板１に溶着されたスタットボルト８にねじ込まれている。
【００３７】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図３（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す３Ｂ−３Ｂ'線に沿う断面図である。図３において、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３９】
錘５ｃは、第２領域４に位置する振動板１上に接着された板状体であり、板状の錘５ｃの厚さは、振動板１の厚さの１／１０以上であることが好ましい。詳細には、板状振動体１０は振動板１及び板状の錘５ｃを有しており、板状の錘５ｃが第２領域４に位置する振動板１上に接着または溶着されることで、第２領域４に位置する板状振動体１０の厚さが、第１領域３に位置する板状振動体１０の厚さより厚く形成される。
【００４０】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（第４の実施形態）
図４（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す４Ｂ−４Ｂ'線に沿う断面図である。図４において、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４２】
板状振動体１０は振動板１を有しており、複数の第１領域３に位置する振動板１が削り込まれることまたは掘り込まれることで、第２領域４に位置する板状振動体１０の厚さ（即ち振動板１の厚さ）が、複数の第１領域３に位置する板状振動体１０の厚さより厚く形成される。
【００４３】
第２領域４に位置する振動板１の厚さは、複数の第１領域３に位置する振動板１の厚さの１．１倍以上であることが好ましい。
【００４４】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（第５の実施形態）
図５（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す５Ｂ−５Ｂ'線に沿う断面図である。図５において、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
板状振動体１０は振動板１を有しており、第１領域の外で第２領域との境に位置する振動板１に溝５ｄが彫り込まれることで、第２領域４に位置する板状振動体１０の厚さ（即ち振動板１の厚さ）が、第１領域３に位置する板状振動体１０の厚さより薄く形成される。
【００４７】
溝５ｄは、深さが０．５ｍｍ以上で幅が０．２ｍｍ以上であることが好ましい。溝５ｄの断面形状は、種々の形状を用いることが可能であり、例えば、箱型でも良いし、Ｖ字型でも良いし、Ｕ字型でも良い。
【００４８】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００４９】
図６（Ａ）は、図８に示す超音波振動子ユニットのＢＬ振動子を超音波振動させることで振動面から超音波を洗浄液に照射した際の振動面直上の音圧特性を示す図であり、図６（Ｂ）は、図１に示す超音波振動子ユニットのＢＬ振動子を超音波振動させることで振動面から超音波を洗浄液に照射した際の振動面直上の音圧特性を示す図である。
【００５０】
図６（Ａ），（ｂ）それぞれの超音波振動子ユニットの仕様は、周波数３８ｋＨｚ、６００Ｗ、外径３２０ｍｍ×２２０ｍｍであり、ＢＬ振動子を１３本使用している。図６（Ａ）の平均音圧は５７３ｍＶであり、図６（Ｂ）の平均音圧は７５７ｍＶである。
【００５１】
図６（Ａ），（Ｂ）によれば、図１に示す超音波振動子ユニットの振動面直上の方が、明らかに音場が均一化され、音圧も上がっていることが分かる。
【００５２】
図７は、３８ｋＨｚ振動子のアドミッタンス特性の改善例を示すものであって、図７（Ａ）は、図８に示す超音波振動子ユニットのＢＬ振動子を３本纏めたアドミッタンス特性の変化を測定した結果を示す図であり、図７（Ｂ）は、図１に示す超音波振動子ユニットのＢＬ振動子を３本纏めたアドミッタンス特性の変化を測定した結果を示す図である。
【００５３】
図７（Ａ），（Ｂ）それぞれのアドミッタンス特性の測定条件は、厚さ３ｍｍのＳＵＳ３０４の振動板を用い、ＢＬ振動子の周波数を３８ｋＨｚとした。
【００５４】
図７（Ａ）では、主共振が押さえつけられた様に分散し、また共振点の値も低くなっているのに対し、図７（Ｂ）では、共振点の値が大きく、また鋭く立ちあがり、主共振が理想的な形となり、錘をつけることで主共振が大幅に改善されたことが分かる。
【符号の説明】
【００５５】
１，１０１…振動板
１ａ，１０１ａ…振動面
２，１０２…ＢＬ振動子
３…第１領域
４…第２領域
５ａ…第１の錘
５ｂ…第２の錘
５ｃ…板状の錘
５ｄ…溝
８…スタットボルト
１０…板状振動体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニット等に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８（Ａ）は、従来の超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図８（Ｂ）は，図８（Ａ）に示す７Ｂ−７Ｂ'に沿う断面図である。
【０００３】
従来の超音波振動子ユニットは、図示せぬ洗浄槽内の洗浄液に振動面から超音波を照射するものであり、例えば洗浄槽に超音波振動子ユニットを投げ込んで使用する投込型超音波振動子として用いても良い。
【０００４】
この超音波振動子ユニットは厚さが一定のＳＵＳ製の振動板１０１を有しており、この振動板１０１の一方面には振動面１０１ａが形成されている。振動板１０１の他方面上には複数のボルト締めランジュバン振動子（以下、「ＢＬ振動子」という。）１０２が接着されており、複数のＢＬ振動子１０２は振動面１０１ａに超音波振動を加えるものである。
【０００５】
ＢＬ振動子１０２は一般的に円形の振動面を持つため、ＢＬ振動子１０２からの振動は振動板１０１の振動面１０１ａにおいて円状に広がり、隣のＢＬ振動子からの振動と干渉して複雑な振動モードを発生してしまう。詳細には、振動面１０１ａは本来の縦振動の他に隣のＢＬ振動子１０２からの振動の影響を受け、複雑な振動モードの横振動が発生し、特定の振動子に超音波電力が集中したり、洗浄効果が低下するといった問題があった。
【０００６】
そこで、超音波振動子ユニットにおいて振動面１０１ａの振動モードを改善し、音場の均一化や洗浄効果の向上が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一態様は、振動面の振動モードを均一化させて洗浄力を向上させる超音波振動子ユニットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニットにおいて、
板状振動体と、
前記板状振動体の一方面に形成された振動面と、
前記板状振動体の他方面上に取り付けられ、互いに隣り合い且つ前記振動面に超音波振動を加える第１乃至第３の振動子と、
を具備し、
前記板状振動体の他方面は、第１乃至第３の第１領域と、前記第１乃至第３の第１領域それぞれを覆う第２領域とを有し、
前記第１の振動子は前記第１の第１領域に配置され、
前記第２の振動子は前記第２の第１領域に配置され、
前記第３の振動子は前記第３の第１領域に配置され、
前記第１乃至第３の振動子によって前記他方面内に作られる三角形の内側に位置し且つ前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さは、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚くまたは薄く形成され、
前記第１乃至第３の振動子の相互の間隔は、λ／２以上であり、
前記第１乃至第３の第１領域それぞれの外周は、前記第１乃至第３の振動子それぞれからλ／４以上離れていることを特徴とする超音波振動子ユニットである。
ただし、前記λは、前記第１乃至第３の振動子それぞれによって超音波振動が加えられることで発生する前記板状振動体の横波の波長である。
【０００９】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、振動板及び錘を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記錘が前記第２領域に位置する前記振動板上に取り付けられることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることも可能である。
【００１０】
また、本発明の一態様において、
前記錘は、前記第２領域に位置する前記振動板上に接合された板状体であることも可能である。
【００１１】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、振動板を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記振動板が削り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることも可能である。
【００１２】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、穴または溝を備えた振動板を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記穴または溝が前記第２領域に位置する前記振動板に彫り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより薄く形成されることも可能である。
【００１３】
本発明の一態様は、洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニットにおいて、
板状振動体と、
前記板状振動体の一方面に形成された振動面と、
前記板状振動体の他方面上に取り付けられ、前記振動面に超音波振動を加える３個以上の振動子と、
を具備し、
前記板状振動体の他方面は、３個以上の第１領域と、前記第１領域それぞれを覆う第２領域とを有し、
前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さは、前記第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚くまたは薄く形成され、
前記３個以上の振動子それぞれは前記第１領域に配置され、
前記３個以上の振動子における互いに隣り合う振動子の間隔は、λ／２以上であり、
前記第１領域の外周は、前記第１領域に配置された前記振動子からλ／４以上離れていることを特徴とする超音波振動子ユニットである。
ただし、前記λは、前記３個以上の振動子それぞれによって超音波振動が加えられることで発生する前記板状振動体の横波の波長である。
【００１４】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、振動板及び板状の錘を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記板状の錘が前記第２領域に位置する前記振動板上に接着されることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることも可能である。
【００１５】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、振動板を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記３個以上の第１領域に位置する前記振動板が削り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることも可能である。
【００１６】
また、本発明の一態様において、
前記板状振動体は、溝を備えた振動板を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記溝が前記第２領域に位置する前記振動板に彫り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより薄く形成されることも可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、振動面の振動モードを均一化させて洗浄力を向上させる超音波振動子ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す１Ｂ−１Ｂ'線に沿う断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す２Ｂ−２Ｂ'線に沿う断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す３Ｂ−３Ｂ'線に沿う断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す４Ｂ−４Ｂ'線に沿う断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す５Ｂ−５Ｂ'線に沿う断面図である。
【図６】（Ａ）は図８に示す超音波振動子ユニットの振動面直上の音圧特性を示す図、（Ｂ）は図１に示す超音波振動子ユニットの振動面直上の音圧特性を示す図である。
【図７】（Ａ）は図８に示す超音波振動子ユニットのアドミッタンス特性の変化を示す図、（Ｂ）は図１に示す超音波振動子ユニットのアドミッタンス特性の変化を示す図である。
【図８】（Ａ）は従来の超音波振動子ユニットを示す平面図、Ｂ）は（Ａ）に示す７Ｂ−７Ｂ'に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す１Ｂ−１Ｂ'線に沿う断面図である。
【００２１】
超音波振動子ユニットは、図示せぬ洗浄槽内の洗浄液に振動面から超音波を照射するものであり、例えば洗浄槽に超音波振動子ユニットを投げ込み、図示せぬ発振器によってＢＬ振動子２を超音波振動させることで振動面１ａから超音波を洗浄液に照射することができる。なお、本実施形態では、ＢＬ振動子２を用いているが、他の振動子を用いても良く、例えばフェライト振動子を用いても良い。
【００２２】
超音波振動子ユニットは板状振動体１０と複数のＢＬ振動子２を備えており、この板状振動体１０は振動板１と第１及び第２の錘５ａ，５ｂを有している。振動板１としては例えば厚さが一定の金属製（例えばＳＵＳ、ハステロイ、チタン等）の振動板を用いることができる。振動板１の一方面には振動面１ａが形成されており、振動板１の他方面上には複数のＢＬ振動子２が接合されている。振動板１とＢＬ振動子２を接合する方法としては、例えば接着剤を用いて接合しても良いし、スタットボルトと接着剤等を用いて接合しても良い。複数のＢＬ振動子２は振動面１ａに超音波振動を加えるものである。
【００２３】
図１（Ａ）に示すように、複数のＢＬ振動子２は、振動板１の他方面上において互いに隣り合う３個のＢＬ振動子２の中心を結ぶことで作られる形状が三角形となるように配置され、隣り合う２個のＢＬ振動子２の相互の間隔がλ／２以上となるように配置されている。また、振動板１の厚さは、縦波のλ／１００以下が好ましい。しかし、スタットボルト付では強度やエロージョン耐久性から２ｍｍ〜１０ｍｍ迄の厚さの振動板１を用いることも可能である。λは、ＢＬ振動子２によって超音波振動が加えられることで発生する振動板１の縦波の波長である。
【００２４】
複数のＢＬ振動子２それぞれは振動板１の他方面の第１領域３上に配置されており、第１領域３の外周は複数のＢＬ振動子２それぞれを囲んでいる。第１領域３の外周は、その第１領域３に配置されたＢＬ振動子２からλ／４離れている。なお、本実施形態では、複数のＢＬ振動子２を上述した正三角形となるような配置としているが、隣り合う２個のＢＬ振動子２の相互の間隔がλ／２以上で且つ第１領域３の外周がＢＬ振動子２からλ／４以上離れていれば、複数のＢＬ振動子２の配置が上述した正三角形となる必要は必ずしもない。ただし、振動板１の他方面の単位面積当たりのＢＬ振動子２の数をなるべく多く配置しようとする場合は、図１（Ａ）に示すような配置とするのが好ましい。
【００２５】
振動板１の他方面は複数の第１領域３それぞれを覆う第２領域４を有しており、上述した３個のＢＬ振動子２によって作られる三角形の内側で且つ第２領域４に位置する振動板１の他方面上には第１の錘５ａが設けられている。第１の錘５ａと３個のＢＬ振動子２それぞれとの間隔は略等しいことが好ましく、第１の錘５ａは３個のＢＬ振動子２の中央点に設置されていることが好ましい。
【００２６】
また、図１（Ａ）に示すように、振動板１の端側に位置する隣り合う２個のＢＬ振動子２から略等しい距離に位置し且つ振動板１の端側に位置する第２領域４には第２の錘５ｂが設けられている。
【００２７】
第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの質量はＢＬ振動子２の質量の１／１５０以上であることが好ましい。また、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの高さは、ＢＬ振動子２によって超音波振動が加えられることで発生する振動板１の縦振動の波長λ'の１／２の共振長の９０％以下の高さであることが好ましく、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの直径は、λ'／２の整数倍近傍以外の大きさであることが好ましい。これにより、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれが共振することを抑制できる。
【００２８】
また、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの形状は、円筒、角形、多角形形、円錐、台形の形状、スタットボルトまたは板でも良い。また、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれの材料は、ステンレス、チタン、チタン合金、アルミニューム、アルミニューム合金、鉄、銅、タンタルなどの金属を使用しても良いし、陶器、磁器、セラミックス、フェライト石英などでも振動板１に接着できれば使用しても良い。
【００２９】
また、第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれと振動板１との接合は溶接が好ましいが、接着剤によって接着しても良い。また、ＢＬ振動子２の対応周波数は３００ｋＨｚ以下が好ましい。
【００３０】
本実施形態によれば、第１及び第２の錘５ａ，５ｂを上述したように第２領域４に位置する振動板１上に取り付けることで、第１及び第２の錘５ａ，５ｂが取り付けられた部分の板状振動体１０の厚さが第１領域３に位置する板状振動体１０の厚さより厚く形成される。このため、ＢＬ振動子２からの振動が振動板１の振動面１ａにおいて円状に広がる際に、第１及び第２の錘５ａ，５ｂによって板状振動体１０の厚さが異なる部分における振動の伝達を抑制でき、その結果、隣のＢＬ振動子２からの振動との干渉が抑制され、複雑な振動モードの発生を抑制することができる。特に、三角形配置の３個のＢＬ振動子２による３方向からの振動が干渉して複雑な振動モードの横振動の発生を抑制でき、その結果、特定のＢＬ振動子への超音波電力の集中を抑制でき、振動面１ａの振動モードを均一化させて洗浄力を向上させることができる。
【００３１】
また、第１領域３に第１及び第２の錘５ａ，５ｂを配置しない理由は、ＢＬ振動子２の周辺のλ／４の範囲はほぼ理想振動となっているため、この範囲の振動を制限しないようにするのが好ましいからである。また、第２領域４に第１及び第２の錘５ａ，５ｂを配置する理由は、錘を追加することでＢＬ振動子２の周辺のλ／４を越えた範囲の振動を抑制し、ＢＬ振動子２間の相互の影響を低下させ、振動面全体の振動モードを理想振動に近づけるためである。
【００３２】
上記の洗浄力の向上効果は、第１の錘５ａによる効果が特に顕著であり、第２の錘５ｂによる効果は認められるが第１の錘５ａよる効果より低いものである。なお、第１及び第２の錘５ａ，５ｂは、図１（Ａ）に示すように設置しなくても良く、例えば振動面１ａの振動モードが悪い所にのみ設置しても良い。
【００３３】
また、振動面１ａの振動モードを均一化することにより、振動面１ａにおけるエロージョンの発生を抑制することもできる。
【００３４】
なお、本実施形態では、第１及び第２の錘５ａ，５ｂを第２領域４に位置する振動板１上に取り付け、第１及び第２の錘５ａ，５ｂの厚さは第１領域３に位置する振動体１の厚さより厚く形成しているが、第２の領域４に位置する振動板１に穴または溝を設けることで、穴または溝が設けられた部分の板状振動体の厚さを第１領域３に位置する板状振動体の厚さより薄く形成することも可能である。この穴は振動板１の板厚をつきぬけていない穴で座ぐり等の方法で加工されるようにする。このような場合においても本実施形態と同様の効果を得ることができる。
錘の質量はＢＬ振動子の１／１５０以上が好ましい。
【００３５】
（第２の実施形態）
図２（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す２Ｂ−２Ｂ'線に沿う断面図である。図２において、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３６】
第１及び第２の錘５ａ，５ｂそれぞれは、振動板１に溶着されたスタットボルト８にねじ込まれている。
【００３７】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図３（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す３Ｂ−３Ｂ'線に沿う断面図である。図３において、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３９】
錘５ｃは、第２領域４に位置する振動板１上に接着された板状体であり、板状の錘５ｃの厚さは、振動板１の厚さの１／１０以上であることが好ましい。詳細には、板状振動体１０は振動板１及び板状の錘５ｃを有しており、板状の錘５ｃが第２領域４に位置する振動板１上に接着または溶着されることで、第２領域４に位置する板状振動体１０の厚さが、第１領域３に位置する板状振動体１０の厚さより厚く形成される。
【００４０】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（第４の実施形態）
図４（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す４Ｂ−４Ｂ'線に沿う断面図である。図４において、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４２】
板状振動体１０は振動板１を有しており、複数の第１領域３に位置する振動板１が削り込まれることまたは掘り込まれることで、第２領域４に位置する板状振動体１０の厚さ（即ち振動板１の厚さ）が、複数の第１領域３に位置する板状振動体１０の厚さより厚く形成される。
【００４３】
第２領域４に位置する振動板１の厚さは、複数の第１領域３に位置する振動板１の厚さの１．１倍以上であることが好ましい。
【００４４】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（第５の実施形態）
図５（Ａ）は本発明の一態様に係る超音波振動子ユニットを示す平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す５Ｂ−５Ｂ'線に沿う断面図である。図５において、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
板状振動体１０は振動板１を有しており、第１領域の外で第２領域との境に位置する振動板１に溝５ｄが彫り込まれることで、第２領域４に位置する板状振動体１０の厚さ（即ち振動板１の厚さ）が、第１領域３に位置する板状振動体１０の厚さより薄く形成される。
【００４７】
溝５ｄは、深さが０．５ｍｍ以上で幅が０．２ｍｍ以上であることが好ましい。溝５ｄの断面形状は、種々の形状を用いることが可能であり、例えば、箱型でも良いし、Ｖ字型でも良いし、Ｕ字型でも良い。
【００４８】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００４９】
図６（Ａ）は、図８に示す超音波振動子ユニットのＢＬ振動子を超音波振動させることで振動面から超音波を洗浄液に照射した際の振動面直上の音圧特性を示す図であり、図６（Ｂ）は、図１に示す超音波振動子ユニットのＢＬ振動子を超音波振動させることで振動面から超音波を洗浄液に照射した際の振動面直上の音圧特性を示す図である。
【００５０】
図６（Ａ），（ｂ）それぞれの超音波振動子ユニットの仕様は、周波数３８ｋＨｚ、６００Ｗ、外径３２０ｍｍ×２２０ｍｍであり、ＢＬ振動子を１３本使用している。図６（Ａ）の平均音圧は５７３ｍＶであり、図６（Ｂ）の平均音圧は７５７ｍＶである。
【００５１】
図６（Ａ），（Ｂ）によれば、図１に示す超音波振動子ユニットの振動面直上の方が、明らかに音場が均一化され、音圧も上がっていることが分かる。
【００５２】
図７は、３８ｋＨｚ振動子のアドミッタンス特性の改善例を示すものであって、図７（Ａ）は、図８に示す超音波振動子ユニットのＢＬ振動子を３本纏めたアドミッタンス特性の変化を測定した結果を示す図であり、図７（Ｂ）は、図１に示す超音波振動子ユニットのＢＬ振動子を３本纏めたアドミッタンス特性の変化を測定した結果を示す図である。
【００５３】
図７（Ａ），（Ｂ）それぞれのアドミッタンス特性の測定条件は、厚さ３ｍｍのＳＵＳ３０４の振動板を用い、ＢＬ振動子の周波数を３８ｋＨｚとした。
【００５４】
図７（Ａ）では、主共振が押さえつけられた様に分散し、また共振点の値も低くなっているのに対し、図７（Ｂ）では、共振点の値が大きく、また鋭く立ちあがり、主共振が理想的な形となり、錘をつけることで主共振が大幅に改善されたことが分かる。
【符号の説明】
【００５５】
１，１０１…振動板
１ａ，１０１ａ…振動面
２，１０２…ＢＬ振動子
３…第１領域
４…第２領域
５ａ…第１の錘
５ｂ…第２の錘
５ｃ…板状の錘
５ｄ…溝
８…スタットボルト
１０…板状振動体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニットにおいて、
板状振動体と、
前記板状振動体の一方面に形成された振動面と、
前記板状振動体の他方面上に取り付けられ、互いに隣り合い且つ前記振動面に超音波振動を加える第１乃至第３の振動子と、
を具備し、
前記板状振動体の他方面は、第１乃至第３の第１領域と、前記第１乃至第３の第１領域それぞれを覆う第２領域とを有し、
前記第１の振動子は前記第１の第１領域に配置され、
前記第２の振動子は前記第２の第１領域に配置され、
前記第３の振動子は前記第３の第１領域に配置され、
前記第１乃至第３の振動子によって前記他方面内に作られる三角形の内側に位置し且つ前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さは、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚くまたは薄く形成され、
前記第１乃至第３の振動子の相互の間隔は、λ／２以上であり、
前記第１乃至第３の第１領域それぞれの外周は、前記第１乃至第３の振動子それぞれからλ／４以上離れていることを特徴とする超音波振動子ユニット。
ただし、前記λは、前記第１乃至第３の振動子それぞれによって超音波振動が加えられることで発生する前記板状振動体の横波の波長である。
【請求項２】
請求項１において、
前記板状振動体は、振動板及び錘を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記錘が前記第２領域に位置する前記振動板上に取り付けられることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項３】
請求項２において、
前記錘は、前記第２領域に位置する前記振動板上に接合された板状体であることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項４】
請求項１において、
前記板状振動体は、振動板を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記振動板が削り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項５】
請求項１において、
前記板状振動体は、穴または溝を備えた振動板を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記穴または溝が前記第２領域に位置する前記振動板に彫り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより薄く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項６】
洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニットにおいて、
板状振動体と、
前記板状振動体の一方面に形成された振動面と、
前記板状振動体の他方面上に取り付けられ、前記振動面に超音波振動を加える３個以上の振動子と、
を具備し、
前記板状振動体の他方面は、３個以上の第１領域と、前記第１領域それぞれを覆う第２領域とを有し、
前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さは、前記第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚くまたは薄く形成され、
前記３個以上の振動子それぞれは前記第１領域に配置され、
前記３個以上の振動子における互いに隣り合う振動子の間隔は、λ／２以上であり、
前記第１領域の外周は、前記第１領域に配置された前記振動子からλ／４以上離れていることを特徴とする超音波振動子ユニット。
ただし、前記λは、前記３個以上の振動子それぞれによって超音波振動が加えられることで発生する前記板状振動体の横波の波長である。
【請求項７】
請求項６において、
前記板状振動体は、振動板及び板状の錘を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記板状の錘が前記第２領域に位置する前記振動板上に接着されることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項８】
請求項６において、
前記板状振動体は、振動板を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記３個以上の第１領域に位置する前記振動板が削り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項９】
請求項６において、
前記板状振動体は、溝を備えた振動板を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記溝が前記第２領域に位置する前記振動板に彫り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより薄く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項１】
洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニットにおいて、
板状振動体と、
前記板状振動体の一方面に形成された振動面と、
前記板状振動体の他方面上に取り付けられ、互いに隣り合い且つ前記振動面に超音波振動を加える第１乃至第３の振動子と、
を具備し、
前記板状振動体の他方面は、第１乃至第３の第１領域と、前記第１乃至第３の第１領域それぞれを覆う第２領域とを有し、
前記第１の振動子は前記第１の第１領域に配置され、
前記第２の振動子は前記第２の第１領域に配置され、
前記第３の振動子は前記第３の第１領域に配置され、
前記第１乃至第３の振動子によって前記他方面内に作られる三角形の内側に位置し且つ前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さは、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚くまたは薄く形成され、
前記第１乃至第３の振動子の相互の間隔は、λ／２以上であり、
前記第１乃至第３の第１領域それぞれの外周は、前記第１乃至第３の振動子それぞれからλ／４以上離れていることを特徴とする超音波振動子ユニット。
ただし、前記λは、前記第１乃至第３の振動子それぞれによって超音波振動が加えられることで発生する前記板状振動体の横波の波長である。
【請求項２】
請求項１において、
前記板状振動体は、振動板及び錘を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記錘が前記第２領域に位置する前記振動板上に取り付けられることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項３】
請求項２において、
前記錘は、前記第２領域に位置する前記振動板上に接合された板状体であることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項４】
請求項１において、
前記板状振動体は、振動板を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記振動板が削り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項５】
請求項１において、
前記板状振動体は、穴または溝を備えた振動板を有し、
前記第１乃至第３の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記穴または溝が前記第２領域に位置する前記振動板に彫り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記第１乃至第３の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより薄く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項６】
洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射するための超音波振動子ユニットにおいて、
板状振動体と、
前記板状振動体の一方面に形成された振動面と、
前記板状振動体の他方面上に取り付けられ、前記振動面に超音波振動を加える３個以上の振動子と、
を具備し、
前記板状振動体の他方面は、３個以上の第１領域と、前記第１領域それぞれを覆う第２領域とを有し、
前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さは、前記第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚くまたは薄く形成され、
前記３個以上の振動子それぞれは前記第１領域に配置され、
前記３個以上の振動子における互いに隣り合う振動子の間隔は、λ／２以上であり、
前記第１領域の外周は、前記第１領域に配置された前記振動子からλ／４以上離れていることを特徴とする超音波振動子ユニット。
ただし、前記λは、前記３個以上の振動子それぞれによって超音波振動が加えられることで発生する前記板状振動体の横波の波長である。
【請求項７】
請求項６において、
前記板状振動体は、振動板及び板状の錘を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記板状の錘が前記第２領域に位置する前記振動板上に接着されることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項８】
請求項６において、
前記板状振動体は、振動板を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記３個以上の第１領域に位置する前記振動板が削り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより厚く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項９】
請求項６において、
前記板状振動体は、溝を備えた振動板を有し、
前記３個以上の振動子は、前記振動板上に取り付けられ、
前記溝が前記第２領域に位置する前記振動板に彫り込まれることで、前記第２領域に位置する前記板状振動体の厚さが、前記３個以上の第１領域に位置する前記板状振動体の厚さより薄く形成されることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２５７４３（Ｐ２０１２−１２５７４３Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８１９０２（Ｐ２０１０−２８１９０２）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００１２４９５９）株式会社カイジョー (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００１２４９５９）株式会社カイジョー (83)
【Ｆターム（参考）】
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