超音波振動装置

【課題】ホーンの振動放射面の振幅分布を均一にする。
【解決手段】ホーン２における振動入射面２０に固定された振動子１からの振動をホーンにおける振動放射面２１から増幅放射するものであり、細長い振動放射面２１を備えるホーン２の長手方向中央部における入射面部分に振動子１が連結固定され、ホーン２の長手方向両端部における入射面側に夫々独立した反作用体３，３が連結され、ホーンにおける長手方向中央部と長手方向両端部との間には一端が入射面に至るスリット４が形成されて、上記両端部と上記中央部とが振動放射面側でのみ繋がっている。スリットによって中央部と両端部とを分離したために、節平面が曲面となってしまうことがなく、振幅分布を均一にしやすい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動を発生させる振動子とこの振動子の振動を増幅伝達するホーンとを備えた超音波振動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動を毛髪に付与することでヘアスタイリングを行う非加熱式のヘアスタイリング装置が近年提案されているが、毛髪をストレートにセットするヘアスタイリング用には図１１に示すように振動放射面２１が細長いホーン２を用いることになる。
【０００３】
この場合、ホーン２の振動入射面２０の全面に振動子１を配したのでは振動子１が大型化する上に消費電力も多くなることから、ホーン２の振動入射面２０における長手方向中央部に振動子１を連結し、振動入射面２０の長手方向両端部には振動子１に代えて反作用体３，３を夫々連結（もしくは一体に形成）することで、寄生振動（ホーン２の振動入射面２０から振動放射面２１に向かう方向に直交する方向の振動）を抑制するとともに振動放射面２１がその長手方向全長にわたる振幅分布が同等となるようにしている。
【０００４】
ここにおいて、図に示すような定在波により振動放射面２１での振幅を大きくとれるようにした時、振動の節Ｓが振動入射面２０付近に来ることになるが、この場合、振動放射面２１が長いと節平面は曲面となってしまうために、長手方向両端部での振幅が小さくなって振動放射面２１での振幅分布が均一にならない。
【０００５】
ホーン２における振動子１が連結されている部分と反作用体３が連結された長手方向両端部との間にスリット４を入れることで、振動経路が複数に分割されるようにしたものも提案されているが、節平面と振動放射面２１とに間に位置するスリット４は、節平面が曲面となってしまうことを抑制することはなく、同様の問題を有している。
【特許文献１】特開平７−２２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、ホーンの振動放射面の振幅分布を均一にすることができる超音波振動装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る超音波振動装置は、超音波振動を発生する振動子と、振動子の振動の増幅用のホーンとからなり、ホーンにおける振動入射面に固定された振動子からの振動をホーンにおける振動放射面から増幅放射する超音波振動装置において、細長い振動放射面を備えるホーンの長手方向中央部における入射面部分に振動子が連結固定され、ホーンの長手方向両端部における入射面側に夫々独立した反作用体が連結されており、ホーンにおける長手方向中央部と長手方向両端部との間には一端が入射面に至るスリットが形成されて、反作用体を有する上記両端部と振動子が連結された上記中央部とが振動放射面側でのみ繋がっていることに特徴を有している。スリットによって中央部と両端部とを分離したために、節平面が曲面となってしまうことがなく、振幅分布を均一にしやすいものである。
【０００８】
この場合、１／２波長の振動を行うものとして形成されていることが好ましい。軽量小型にすることができるだけでなく、スリットで分割された各節平面は全く動かない点となるために、該超音波振動装置の固定点とすることが容易となる。
【０００９】
また、振動子はこの振動子を貫通するボルトでホーンに固定していると、振動子をホーンに強固に固定することができて、振動子の振動に全体の系を追従させることができ、全体として高効率に共振させることができる。
【００１０】
ホーンの長手方向中央部の振動振幅を抑制する抑制手段を備えていたり、ホーンの長手方向中央部と長手方向両端部とで振動増幅比を異ならせていてもよい。振動振幅分布を求めるものにすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、スリットによってホーンにおける中央部と両端部とが振動放射面側でのみ繋がっていることから、中央部と両端部とが相互に影響しあって節平面を曲面としてしまうことがないものであり、このために細長い振動放射面での振幅分布を均一にすることが容易なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、超音波振動装置は、図１及び図２に示すように、振動子１とホーン２とからなるもので、振動子１は伝導性金属シート（ニッケルまたはベリリウム銅からなるものが好ましい）を間に挟み込んだ圧電素子または磁歪素子からなるもので、円柱状に形成されている。
【００１３】
矩形体状のホーン２はその振動入射面２０における長手方向中央部に上記振動子１が連結固定され、振動入射面２０の反対側となる振動放射面２１が振動入射面２０よりも厚みの薄いものとなるように形成されたものであり、振動入射面２０における長手方向両端部には反作用体３，３が夫々連結されている。また、振動子１の他面にも反作用体３’が連結されている。振動子１のホーン２への連結固定は、図５に示すように、ボルト１５を用いることで行うのが簡便であるが、他の方法で連結固定してもよい。
【００１４】
なお、振動放射面２１側の厚みを薄くしているのは振幅を大きくするためであり、このためにホーン２の断面形状をカテノイダル型としているが、図３(a)に示す指数型（エクスポーネンシャル型）や図３(b)に示す懸垂面型（コニカル型）としたり、図３(c)に示す段付き型（ステップ型）としてもよい。またホーン２と反作用体３，３とは一体に形成してもよい。
【００１５】
そしてホーン２における振動子１が連結された中央部と反作用体３，３が連結された両端部との間には、一端が振動入射面２０に至るスリット４，４が形成されている。このようなスリット４が存在するために、振動子１からホーン２に入った振動は、図４に示すようにホーン２の中央部を経て振動放射面２１全体に広がり、振動放射面２１で反射した振動は底面（振動入射面２０または反作用体３のホーン２と反対側の面）で再反射して振動放射面２１に向かうことを繰り返す共振をホーン２に生成する。
【００１６】
ここにおいて、一端が振動入射面２０に至るスリット４は、反作用体３を含む全長（高さ）が１／２波長となっているホーン２における振動の節平面を横切るものとなっており、ホーン２の振動入射面２０側における長手方向中央部がホーン２０の振動入射面２０側における長手方向両端部に影響を与えることがないために、節平面Ｓが曲面となってしまうことはなく、このために振動放射面２１の長手方向両端部における振幅は長手方向中央部とほぼ同等のものにすることができるものであり、振動放射面２１の全長にわたる振幅分布をほぼ均一にすることができる。
【００１７】
なお、ホーン２はその節平面となるところに図１に示すように固定用片２８を備えており、この固定片２８において固定することで、振動放射面２１や反作用体３の振動が損なわれてしまうことがないようにしている。図１では中央部と長手方向両端に夫々２個、都合６個の固定片２８を設けているが、中央部にのみ固定片２８を設けたものであってもよい。
【００１８】
ところで、振動放射面２１での振幅は、毛髪への超音波振動の付与という点からすると、長手方向中央部よりも長手方向両端部の方が振幅が大となっていると、振動が与えられた毛髪が長手方向中央部に寄ってくることになるために好ましい結果を得ることができる。
【００１９】
この点に対処したものを図６に示す。ここではホーン２における長手方向中央部に開口２４を形成して振動子１から出力された振動が開口２４の両側を通って振動放射面２１の長手方向中央に至るようにしている。開口２４の存在により、振動振幅分布は振動放射面２１の長手方向中央部で少なくなるものであり、振動抑制用の開口２４の幅の調節で振幅分布も変化させることができる。
【００２０】
図７に示すように、振動放射面２１の長手方向中央部における厚みを両端部の厚みより厚くしたり、あるいは図８に示すように、スリット４で分割される長手方向中央部及び両端部の幅を変化させたりすることで、各節平面での断面積と振動放射面２１での断面積との比を異ならせる（（Ｓ１／Ｓ１’）＝（Ｓ３／Ｓ３’）≦（Ｓ２／Ｓ２’））ことで、つまりは振動増幅比を異ならせることによっても振幅分布を変化させることができる。図９に示すように、反作用体３，３の長さを調節することによって振幅分布を変化させてもよい。
【００２１】
図１０は上記超音波振動装置を備えた毛髪のストレートセット用のヘアスタイラーを示しており、超音波振動面２１と押さえ板７との間に毛髪を挟み込んで毛髪に沿って滑らせるように動かすことで、毛髪に超音波振動を付与してヘアセットを行う。図中５は超音波振動装置をその節平面となる部分で固定している本体、６は押さえ板７を有して上記本体５に対して回動自在に連結されたレバー、８は振動子１の駆動用の駆動回路で本体５内に配されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】(a)(b)は本発明の実施の形態の一例の斜視図である。
【図２】同上の説明図である。
【図３】(a)(b)(c)は同上のホーンの断面形状例を示す断面図である。
【図４】同上の振動伝達に関する説明図である。
【図５】振動子の固定構造の一例の分解正面図である。
【図６】(a)(b)は夫々他例の説明図である。
【図７】(a)は別の例の説明図、(b)はＡ−Ａ線断面図、(c)はＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】更に別の例の説明図である。
【図９】(a)(b)は夫々異なる例の説明図である。
【図１０】ヘアスタイラーの一例の概略図である。
【図１１】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１振動子
２ホーン
３反作用体
４スリット
２０振動入射面
２１振動放射面

【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を発生する振動子と、振動子の振動の増幅用のホーンとからなり、ホーンにおける振動入射面に固定された振動子からの振動をホーンにおける振動放射面から増幅放射する超音波振動装置において、細長い振動放射面を備えるホーンの長手方向中央部における入射面部分に振動子が連結固定され、ホーンの長手方向両端部における入射面側に夫々独立した反作用体が連結されており、ホーンにおける長手方向中央部と長手方向両端部との間には一端が入射面に至るスリットが形成されて、反作用体を有する上記両端部と振動子が連結された上記中央部とが振動放射面側でのみ繋がっていることを特徴とする超音波振動装置。
【請求項２】
１／２波長の振動を行うものとして形成されていることを特徴とする請求項１記載の超音波振動装置。
【請求項３】
振動子はこの振動子を貫通するボルトでホーンに固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の超音波振動装置。
【請求項４】
ホーンの長手方向中央部の振動振幅を抑制する抑制手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波振動装置。
【請求項５】
ホーンの長手方向中央部と長手方向両端部とで振動増幅比を異ならせていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波振動装置。

【図１】