超音波洗浄装置
【課題】 角型振動面と接合面との接合強度を向上させ、超音波振動子と振動板との接合強度を向上させることができる超音波洗浄装置を提供すること。
【解決手段】 超音波洗浄装置１００は、角型振動面１１１ａを有する超音波振動子１１０と、この角型振動面１１１ａが接合された接合領域１３０ｂｇを含む接合面１３０ｂを有する振動板１３０とを備える。超音波振動子１１０の角型振動面１１１ａと振動板１３０の接合領域１３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合されており、角型振動面１１１ａ及び接合領域１３０ｂｇに、それぞれ所定パターンの凹溝１１１ａｖ，１３０ｂｖが形成されている。
【解決手段】 超音波洗浄装置１００は、角型振動面１１１ａを有する超音波振動子１１０と、この角型振動面１１１ａが接合された接合領域１３０ｂｇを含む接合面１３０ｂを有する振動板１３０とを備える。超音波振動子１１０の角型振動面１１１ａと振動板１３０の接合領域１３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合されており、角型振動面１１１ａ及び接合領域１３０ｂｇに、それぞれ所定パターンの凹溝１１１ａｖ，１３０ｂｖが形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動する振動面を有する超音波振動子と、この超音波振動子の振動面が接合された接合面、及び、超音波振動子から伝えられた超音波を放射する放射面を有する振動板とを備える超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波振動する振動面を有する超音波振動子と、この超音波振動子の振動面が接合された接合面、及び、超音波振動子から伝えられた超音波を放射する放射面を有する振動板とを備える超音波洗浄装置が知られている。例えば特許文献１に、このような超音波洗浄装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の超音波洗浄装置は、フロントマスと、リアマスと、フロントマスとリアマスとの間に配置された圧電素子及び電極板と、これらの構成部品の中央部分を貫通して締め付け固定するボルトとからなるボルト締めランジュバン型振動子（超音波振動子）を有する。このうちフロントマスは、自身の先端に超音波振動する円状の振動面（丸型振動面）を有し、その中央には雌ねじ孔が設けられている。そして、この雌ねじ孔には、接合材を介して、振動板に溶接されたスタッドボルトが螺合し、これにより、超音波振動子と振動板とが一体化されている（特許文献１の特許請求の範囲や図１〜図４及びその説明箇所等を参照）。
【０００４】
また、超音波振動子の丸型振動面及びこれに接触する振動板の接触面の少なくとも一方の面には、上記螺合部分から丸型振動面の外周縁まで延びる溝が設けられている。この溝は、超音波振動子の丸型振動面と振動板の接触面とを接合する接合材の熱硬化時に、エア抜きを容易にするために形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２００９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のようにスタッドボルトを用いて超音波振動子と振動板とを固定すると、振動板が撓んで、超音波振動子の丸型振動面と振動板の接触面との間に隙間が生じやすい。特に、超音波振動子の振動面を矩形状をなす角型振動面とする場合には、角型振動面の角部において振動板の接触面との間に隙間が生じやすい。このような隙間が生じると、超音波振動子から超音波を振動板に伝える部分が少なくなり、振動板の放射面から放射される超音波にムラが生じたり、超音波を振動板に伝えられないために超音波振動子が発熱するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明者は、超音波振動子の振動面を角型振動面とする場合には、角型振動面と振動板の接触面（接合面）とを、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合することを考案した。しかしながら、超音波振動子の角型振動面と振動板の接触面（接合面）とを接着剤のみで接合する場合には、両者の接合強度が低下しがちになる。
【０００８】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、超音波振動子の振動面が角形振動面とされ、この角型振動面と振動板の接合面とが、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合されてなる超音波洗浄装置において、超音波振動子と振動板との接合強度を向上させることができる超音波洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その解決手段は、超音波振動する振動面を有する超音波振動子と、前記超音波振動子の前記振動面が接合された接合領域を含む接合面、及び、この接合面を通じて前記超音波振動子から伝えられた超音波を放射する放射面を有する振動板と、を備える超音波洗浄装置であって、前記超音波振動子の前記振動面は、矩形状をなす角型振動面であり、この角型振動面と前記振動板の前記接合面の前記接合領域とは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合されてなり、前記角型振動面及び前記接合領域の少なくともいずれかに、所定パターンの凹溝が形成されてなる超音波洗浄装置である。
【００１０】
本発明の超音波洗浄装置は、超音波振動子の振動面が角型振動面である。この角型振動面と振動板の接合面の接合領域とは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合されている。しかも、角型振動面及び接合領域の少なくともいずれかに、所定パターンの凹溝が形成されている。この凹溝により、角型振動面と接合領域との接着面積が増加するので、角型振動面と接合領域との接合強度を向上させることができ、超音波振動子と振動板との接合強度を向上させることができる。
【００１１】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面及び前記接合領域のうち、少なくとも前記角型振動面に、前記凹溝が形成されてなり、前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の全面に均一に分布する形態とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００１２】
本発明の超音波洗浄装置では、超音波振動子の角型振動面に形成された凹溝が、角型振動面の全面に均一に分布する形態とされている。このため、角型振動面の全面で均一に接着面積を増加させることができるので、角型振動面と接合領域との接合強度を角型振動面内で均一に向上させることができ、超音波振動子と振動板とをより均一に接合できる。
【００１３】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の外周縁まで届く形態とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００１４】
超音波振動子の角型振動面と振動板の接合領域との接着にあたっては、接着剤中に気泡を巻き込むことがある。すると、この気泡部分では、超音波が伝わらないため好ましくない。また、超音波振動子と振動板との接着強度が低下するおそれもある。
これに対して、本発明の超音波洗浄装置では、超音波振動子の角型振動面に形成された凹溝が、角型振動面の外周縁まで届く形態とされている。このため、接着剤を硬化させる際に、気泡を、凹溝を通じて角型振動面の外周縁から外部に排出できる。かくして、角型振動面と接合領域との接着をより確実なものとし、超音波振動子と振動板との接合の信頼性を高くすることができる。
【００１５】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の外周縁まで届く格子状とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００１６】
本発明の超音波洗浄装置では、超音波振動子の角型振動面に形成された凹溝が、角型振動面の外周縁まで届く格子状とされている。このように格子状の凹溝とすると、角型振動面の全面に凹溝を均一に分布させることができる上、凹溝の形成が容易である。
【００１７】
更に、上記のいずれかに記載の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面及び前記接合領域のうち、少なくとも前記接合領域に、前記凹溝が形成されてなり、前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の全面に均一に分布する形態とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００１８】
本発明の超音波洗浄装置では、振動板の接合領域に形成された凹溝が、接合領域の全面に均一に分布する形態とされている。このため、接合領域の全面で均一に接着面積を増加させることができるので、角型振動面と接合領域との接合強度を接合領域内で均一に向上させることができ、超音波振動子と振動板とをより均一に接合できる。
【００１９】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の外周縁まで届く形態とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００２０】
前述のように、超音波振動子の角型振動面と振動板の接合領域との接着にあたっては、接着剤中に気泡を巻き込むことがある。すると、この気泡部分では、超音波が伝わらないため好ましくない。また、超音波振動子と振動板との接着強度が低下するおそれもある。
これに対して、本発明の超音波洗浄装置では、振動板の接合領域に形成された凹溝が、接合領域の外周縁まで届く形態とされている。このため、接着剤を硬化させる際に、気泡を、凹溝を通じて接合領域の外周縁から外部に排出できる。かくして、角型振動面と接合領域との接着をより確実なものとし、超音波振動子と振動板との接合の信頼性を高くすることができる。
【００２１】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の外周縁まで届く格子状とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００２２】
本発明の超音波洗浄装置では、振動板の接合領域に形成された凹溝が、接合領域の外周縁まで届く格子状とされている。このように格子状とすることで、凹溝の形成が容易になると共に、角型振動面と接合領域との接合強度を十分に向上させることができ、超音波振動子と振動板との接合強度を十分に向上させることができる。
【００２３】
更に、上記のいずれかに記載の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面及び前記接合領域に、それぞれ前記凹溝が形成されてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００２４】
本発明の超音波洗浄装置では、超音波振動子の角型振動面と振動板の接合領域に、それぞれ凹溝が形成されている。このため、角型振動面と接合領域との接着面積がより一層大きくなるため、角型振動面と接合領域との接合強度をより一層向上させ、超音波振動子と振動板との接合強度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１に係る超音波洗浄装置の側面図である。
【図２】実施形態１に係り、超音波振動子の斜視図である。
【図３】実施形態１に係り、振動板の斜視図である。
【図４】実施形態２に係り、超音波振動子の斜視図である。
【図５】実施形態３に係り、振動板の斜視図である。
【図６】実施形態４に係り、振動板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態１の超音波洗浄装置１００を示す。また、図２に、超音波洗浄装置１００を構成する超音波振動子１１０を示し、図３に、振動板１３０を示す。本実施形態１の超音波洗浄装置１００は、超音波振動子１１０と、この超音波振動子１１０が接合（接着）された振動板１３０から構成されている。
【００２７】
このうち超音波振動子１１０は、フロントマス１１１と、リアマス１１５と、２つの圧電素子（第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２）と、２つの電極板（第１電極板１２５及び第２電極板１２６）と、ボルト１２９及び六角ナット１２８等から構成されたランジュバン型振動子である。
このうちフロントマス１１１は、後述する圧電素子１２１，１２２で発生した超音波を振動板１３０に伝達する部材であり、金属からなる。このフロントマス１１１は、先端側（図１及び図２中、上方）に位置し、概略四角柱状をなす先端側部１１２と、この先端側部１１２の後端側（図１及び図２中、下方）に位置し、円柱状をなす後端側部１１３とから一体的に形成されている。なお、フロントマス１１１の後端側中央には、ボルト１２９が螺合するネジ孔（不図示）が設けられている。
【００２８】
このフロントマス１１１は、その先端側において、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により振動板１３０に接合すると共に、後端側において、ボルト１２９が螺合して、後述する第１圧電素子１２１に当接している。即ち、フロントマス１１１のうち、先端に位置して矩形状をなす先端面１１１ａには、スタッドボルトが螺合するネジ孔が形成されておらず、その全面が接着剤１４０により振動板１３０に接合している。また、フロントマス１１１のうち、後端に位置して円環状をなす後端面１１１ｂは、第１圧電素子１２１に当接している。
【００２９】
フロントマス１１１の先端面１１１ａは、超音波振動する振動面（角型振動面）であり、４５ｍｍ×４５ｍｍの正方形状をなす。この先端面（角型振動面）１１１ａには、所定パターンをなす複数の第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…が形成されている。これら第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…のパターンは、角型振動面１１１ａの全面に均一に分布する形態となっている。また、これら第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…は、それぞれ角型振動面１１１ａの各外周縁１１１ａｆ，１１１ａｆ，…にまで届いている。
【００３０】
具体的には、角型振動面１１１ａには、幅１．５ｍｍ、深さ１ｍｍで４本の第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…が形成されている。このうち、２本の第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖは、角型振動面１１１ａの１つの外周縁１１１ａｆからこれに対向する外周縁１１１ａｆまで、互いに平行に並んで直線的に延びている。また、残り２本の第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖは、先に説明した第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖにそれぞれ直交する形態で、角型振動面１１１ａの１つの外周縁１１１ａｆからこれに対向する外周縁１１１ａｆまで、互いに平行に並んで直線的に延びている。これにより、角型振動面１１１ａに形成された第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…は、角型振動面１１１ａの各外周縁１１１ａｆ，１１１ａｆ，…まで届き、角型振動面１１１ａを均等に９分割する格子状となっている。
【００３１】
次に、超音波振動子１１０を構成するその他の部材について説明する。
第１圧電素子１２１は、圧電セラミックからなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円筒状をなす。この第１圧電素子１２１のうち、円環状の先端面１２１ａは、前述のように、フロントマス１１１の後端面１１１ｂに当接している。一方、第１圧電素子１２１のうち、円環状の後端面１２１ｂは、次述する第１電極板１２５に当接している。
【００３２】
第１電極板１２５は、金属からなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円環板状の第１電極本体部１２５ｉと、この第１電極本体部１２５ｉから径方向外側に延出する端子部１２５ｊとから構成されている。前述のように、第１電極本体部１２５ｉは、円環状の先端面１２５ｉａで第１圧電素子１２１の後端面１２１ｂに当接している。一方、第１電極本体部１２５ｉは、円環状の後端面１２５ｉｂで次述する第２圧電素子１２２に当接している。
【００３３】
第２圧電素子１２２も、圧電セラミックからなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円筒状をなす。この第２圧電素子１２２のうち、円環状の先端面１２２ａは、前述のように、第１電極板１２５の第１電極本体部１２５ｉの後端面１２５ｉｂに当接している。一方、第２圧電素子１２２のうち、円環状の後端面１２２ｂは、次述する第２電極板１２６に当接している。
【００３４】
第２電極板１２６は、金属からなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円環板状の第２電極本体部１２６ｉと、この第２電極本体部１２６ｉから径方向外側に延出する端子部１２６ｊとから構成されている。前述のように、第２電極本体部１２６ｉは、円環状の先端面１２６ｉａで第２圧電素子１２２の後端面１２２ｂに当接している。一方、第２電極本体部１２６ｉは、円環状の後端面１２６ｉｂで次述するリアマス１１５に当接している。
【００３５】
リアマス１１５は、金属からなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円筒状をなす。このリアマス１１５のうち、円環状の先端面１１５ａは、前述したように、第２電極板１２６の第２電極本体部１２６ｉの後端面１２６ｉｂに当接している。一方、リアマス１１５の後端面１１５ｂには、次述する六角ナット１２８が当接している。
【００３６】
ボルト１２９は、リアマス１１５、第２電極板１２６、第２圧電素子１２２、第１電極板１２５、第１圧電素子１２１に挿通され、フロントマス１１１に設けられたネジ孔に螺合する一方、リアマス１１５から後端側に突出して六角ナット１２８に螺合し、各部材１１１，１１５，１２１，１２２，１２５，１２６を締結している。これにより、超音波振動子１１０を構成する各部材１１１，１１５，１２１，１２２，１２５，１２６，１２９，１２８は、互いに固定されて一体化されている。
【００３７】
次に、振動板１３０について説明する。振動板１３０は、金属からなり、先端側（図１中、上方、図３中、下方）に位置する放射面１３０ａと、後端側（図１中、下方、図３中、上方）に位置する接合面１３０ｂとを有する矩形板状である。放射面１３０ａは、接合面１３０ｂを通じて前述の超音波振動子１１０から伝えられた超音波を放射する面である。一方、接合面１３０ｂは、前述のように、超音波振動子１１０を接着剤１４０で接合する面であり、超音波振動子１１０の振動面１１１ａを接合する矩形状（本実施形態１では正方形状）の接合領域１３０ｂｇを中央に有する。
【００３８】
接合面１３０ｂのうち、接合領域１３０ｂｇ及びその周囲には、所定パターンをなす複数の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…が形成されている。これら第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…のパターンは、接合領域１３０ｂｇの全体に均一に分布する形態となっている。また、これら第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…は、それぞれ、図３において破線で示す接合領域１３０ｂｇの各外周縁１３０ｂｇｆ，１３０ｂｇｆ，…にまで届き、これを超えて延びている。
【００３９】
具体的には、接合面１３０ｂには、幅１．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍで合計１２本の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…が形成されている。このうち、６本の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…は、接合領域１３０ｂｇの１つの外周縁１３０ｂｇｆからこれに対向する外周縁１３０ｂｇｆまで、互いに平行に等間隔に並んで直線的に延びている。また、残り６本の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…は、先に説明した６本の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…にそれぞれ直交する形態で、接合領域１３０ｂｇの１つの外周縁１３０ｂｇｆからこれに対向する外周縁１３０ｂｇｆまで、互いに平行に等間隔に並んで直線的に延びている。これにより、接合面１３０ｂに形成された第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…は、接合領域１３０ｂｇの各外周縁１３０ｂｇｆ，１３０ｂｇｆ，…まで届き、接合領域１３０ｂｇを均等に分割する格子状となっている。
【００４０】
以上で説明したように、本実施形態１の超音波洗浄装置１００では、振動面１１１ａが角型振動面である超音波振動子１１０を用いる。この角型振動面１１１ａと振動板１３０の接合面１３０ｂの接合領域１３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合してある。但し、角型振動面１１１ａ及び接合領域１３０ｂｇには、それぞれ所定パターンの凹溝（第１凹溝１１１ａｖ及び第２凹溝１３０ｂｖ）が形成されている。これら第１凹溝１１１ａｖ及び第２凹溝１３０ｂｖにより、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接着面積が増加するので、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接合強度を向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板１３０との接合強度を向上させることができる。
【００４１】
更に本実施形態１では、角型振動面１１１ａに形成された第１凹溝１１１ａｖが、角型振動面１１１ａの全面に均一に分布する形態とされている。このため、角型振動面１１１ａの全面で均一に接着面積を増加させることができるので、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接合強度を角型振動面１１１ａ内で均一に向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板１３０とをより均一に接合できる。
また、接合領域１３０ｂｇに形成された第２凹溝１３０ｂｖが、接合領域１３０ｂｇの全面に均一に分布する形態とされている。このため、接合領域１３０ｂｇの全面で均一に接着面積を増加させることができるので、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接合強度を接合領域１３０ｂｇ内で均一に向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板１３０とをより均一に接合できる。
【００４２】
更に本実施形態１では、角型振動面１１１ａに形成された第１凹溝１１１ａｖが、角型振動面１１１ａの外周縁１１１ａｆまで届く形態とされている。このため、接着剤１４０を硬化させる際に、気泡を、第１凹溝１１１ａｖを通じて角型振動面１１１ａの外周縁１１１ａｆから外部に排出できる。かくして、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接着をより確実なものとし、超音波振動子１１０と振動板１３０との接合の信頼性を高くすることができる。
また、接合領域１３０ｂｇに形成された第２凹溝１３０ｂｖが、接合領域１３０ｂｇの外周縁１３０ｂｇｆまで届く形態とされている。このため、接着剤１４０を硬化させる際に、気泡を、第２凹溝１３０ｂｖを通じて接合領域１３０ｂｇの外周縁１３０ｂｇｆから外部に排出できる。かくして、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接着をより確実なものとし、超音波振動子１１０と振動板１３０との接合の信頼性を高くすることができる。
【００４３】
更に本実施形態１では、角型振動面１１１ａに形成された第１凹溝１１１ａｖが、角型振動面１１１ａの外周縁１１１ａｆまで届く格子状とされている。このように格子状の第１凹溝１１１ａｖとすると、角型振動面１１１ａの全面に第１凹溝１１１ａｖを均一に分布させることができる上、第１凹溝１１１ａｖの形成が容易である。
また、接合領域１３０ｂｇに形成された第２凹溝１３０ｂｖが、接合領域１３０ｂｇの外周縁１３０ｂｇｆまで届く格子状とされている。このように格子状の第２凹溝１３０ｂｖとすると、接合領域１３０ｂｇの全面に第２凹溝１３０ｂｖを均一に分布させることができる上、第２凹溝１３０ｂｖの形成が容易である。
【００４４】
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について説明する。本実施形態２の超音波洗浄装置２００は、超音波振動子２１０の振動面２１１ａに形成された第１凹溝２１１ａｖの形態が、上記実施形態１の超音波洗浄装置１００の第１凹溝１１１ａｖの形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態１と同様であるので、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図４に、本実施形態２の超音波洗浄装置２００を構成する超音波振動子２１０を示す。
【００４５】
本実施形態２の超音波洗浄装置２００は、上記実施形態１とは第１凹溝２１１ａｖの形態が異なるフロントマス２１１を有する超音波振動子２１０を備える。このフロントマス２１１も、その先端側（図４中、上方）において、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により振動板１３０に接合している。即ち、フロントマス２１１のうち、先端に位置して矩形状をなす先端面（角型振動面）２１１ａには、スタッドボルトが螺合するネジ孔が形成されておらず、その全面が接着剤１４０により振動板１３０に接合している。
【００４６】
この先端面（角型振動面）２１１ａには、所定パターンをなす複数の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…が形成されている。これら第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…のパターンは、角型振動面２１１ａの全面に均一に分布する形態となっている。また、これら第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…は、それぞれ角型振動面２１１ａの各外周縁２１１ａｆ，２１１ａｆ，…にまで届いている。
【００４７】
具体的には、角型振動面２１１ａには、合計８本の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…が形成されている。このうち、４本の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…は、角型振動面２１１ａの１つの外周縁２１１ａｆからこれに対向する外周縁２１１ａｆまで、互いに平行に等間隔に並んで直線的に延びている。また、残り４本の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…は、先に説明した４本の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…にそれぞれ直交する形態で、角型振動面２１１ａの１つの外周縁２１１ａｆからこれに対向する外周縁２１１ａｆまで、互いに平行に等間隔に並んで直線的に延びている。これにより、角型振動面２１１ａに形成された第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…は、角型振動面２１１ａの各外周縁２１１ａｆ，２１１ａｆ，…まで届き、角型振動面２１１ａを均等に２５分割する格子状となっている。
【００４８】
本実施形態２の超音波洗浄装置２００も、超音波振動子２１０の角型振動面２１１ａと振動板１３０の接合面１３０ｂの接合領域１３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合してある。但し、角型振動面２１１ａ及び接合領域１３０ｂｇには、それぞれ所定パターンの凹溝（第１凹溝２１１ａｖ及び第２凹溝１３０ｂｖ）が形成されている。これにより、角型振動面２１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接着面積が増加するので、角型振動面２１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接合強度を向上させることができ、超音波振動子２１０と振動板１３０との接合強度を向上させることができる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用効果を奏する。
【００４９】
（実施形態３）
次いで、第３の実施の形態について説明する。本実施形態３の超音波洗浄装置３００は、振動板３３０の接合面３３０ｂに形成された第２凹溝３３０ｂｖの形態が、上記実施形態１，２の超音波洗浄装置１００，２００の第２凹溝１３０ｂｖの形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態１または２と同様であるので、上記実施形態１または２と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図５に、本実施形態３の超音波洗浄装置３００を構成する振動板３３０を示す。
【００５０】
本実施形態３の超音波洗浄装置３００は、上記実施形態１，２とは第２凹溝３３０ｂｖの形態が異なる振動板３３０を備える。この振動板３３０も、先端側（図５中、下方）に位置する放射面３３０ａと、後端側（図５中、上方）に位置する接合面３３０ｂとを有する矩形板状である。接合面３３０ｂは、超音波振動子１１０の振動面１１１ａが接合された矩形状の接合領域３３０ｂｇを中央に有する。
【００５１】
接合面３３０ｂの接合領域３３０ｂｇには、所定パターンをなす複数の第２凹溝３３０ｂｖ，３３０ｂｖ，…が形成されている。これら第２凹溝３３０ｂｖ，３３０ｂｖ，…のパターンは、接合領域３３０ｂｇの全体に均一に分布する形態となっている。具体的には、接合面３３０ｂ（接合領域３３０ｂｇ）には、５つの第２凹溝３３０ｂｖ，３３０ｂｖ，…が形成されている。これらの第２凹溝３３０ｂｖ，３３０ｂｖ，…は、互いに大きさの異なる平面視ロ字状に形成されており、等間隔をあけて同心状に配置されている。
【００５２】
本実施形態３の超音波洗浄装置３００も、超音波振動子１１０の角型振動面１１１ａと振動板３３０の接合面３３０ｂの接合領域３３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合してある。但し、角型振動面１１１ａ及び接合領域３３０ｂｇに、それぞれ所定パターンの凹溝（第１凹溝１１１ａｖ及び第２凹溝３３０ｂｖ）が形成されている。これにより、角型振動面１１１ａと接合領域３３０ｂｇとの接着面積が増加するので、角型振動面１１１ａと接合領域３３０ｂｇとの接合強度を向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板３３０との接合強度を向上させることができる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用効果を奏する。
【００５３】
（実施形態４）
次いで、第４の実施の形態について説明する。本実施形態４の超音波洗浄装置４００は、振動板４３０の接合面４３０ｂに形成された第２凹溝４３０ｂｖの形態が、上記実施形態１〜３の超音波洗浄装置１００，２００，３００の第２凹溝１３０ｂｖ，３３０ｂｖと異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態１〜３のいずれかと同様であるので、上記実施形態１〜３のいずれかと同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図６に、本実施形態４の超音波洗浄装置４００を構成する振動板４３０を示す。
【００５４】
本実施形態４の超音波洗浄装置４００は、上記実施形態１〜３とは第２凹溝４３０ｂｖの形態が異なる振動板４３０を備える。この振動板４３０も、先端側（図６中、下方）に位置する放射面４３０ａと、後端側（図６中、上方）に位置する接合面４３０ｂとを有する矩形板状である。接合面４３０ｂは、超音波振動子１１０の振動面１１１ａが接合された矩形状の接合領域４３０ｂｇを中央に有する。
【００５５】
接合面４３０ｂの接合領域４３０ｂｇには、所定パターンをなす複数の第２凹溝４３０ｂｖ，４３０ｂｖ，…が形成されている。具体的には、接合面４３０ｂ（接合領域４３０ｂｇ）には、４つの第２凹溝４３０ｂｖ，４３０ｂｖ，…が形成されている。これらの第２凹溝４３０ｂｖ，４３０ｂｖ，…は、互いに大きさの異なる平面視円環状に形成されており、等間隔をあけて同心状に配置されている。
【００５６】
本実施形態４の超音波洗浄装置４００も、超音波振動子１１０の角型振動面１１１ａと振動板４３０の接合面４３０ｂの接合領域４３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合してある。但し、角型振動面１１１ａ及び接合領域４３０ｂｇに、それぞれ所定パターンの凹溝（第１凹溝１１１ａｖ及び第２凹溝４３０ｂｖ）が形成されている。これにより、角型振動面１１１ａと接合領域４３０ｂｇとの接着面積が増加するので、角型振動面１１１ａと接合領域４３０ｂｇとの接合強度を向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板４３０との接合強度を向上させることができる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用効果を奏する。
【００５７】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１〜４に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態１〜４では、振動板１３０，３３０，４３０に１つの超音波振動子１１０，２１０を接合した超音波洗浄装置１００，２００，３００，４００を示したが、振動板１３０，３３０，４３０に複数個の超音波振動子１１０，２１０を並べて接合してもよい。超音波振動子１１０，２１０の振動面１１１ａ，２１１ａは角型振動面であるため、複数個の超音波振動子１１０，２１０を並べて接合する場合には、振動面が丸型振動面である場合などに比して、振動面１１１ａ，２１１ａを隙間を少なくして配置できる利点がある。
【００５８】
また、上記実施形態１〜４では、超音波振動子１１０，２１０の角型振動面１１１ａ，２１１ａに複数の第１凹溝１１１ａｖ，２１１ａｖを形成しているが、例えば渦巻き状やジグザグ状などの一筆描きの形態とすることで、第１凹溝を単数とすることもできる。同様に、上記実施形態１〜４では、振動板１３０，３３０，４３０の接合面１３０ｂ，３３０ｂ，４３０ｂに複数の第２凹溝１３０ｂｖ，３３０ｂｖ，４３０ｂｖを形成しているが、例えば渦巻き状やジグザグ状などの一筆描きの形態とすることで、第２凹溝を単数とすることもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１００，２００，３００，４００ 超音波洗浄装置
１１０，２１０ 超音波振動子
１１１，２１１ フロントマス
１１１ａ，２１１ａ 先端面（振動面、角型振動面）
１１１ａｆ，２１１ａｆ 外周縁
１１１ａｖ，２１１ａｖ 第１凹溝
１１５ リアマス
１２１ 第１圧電素子
１２２ 第２圧電素子
１２５ 第１電極板
１２６ 第２電極板
１２９ ボルト
１３０，３３０，４３０ 振動板
１３０ａ，３３０ａ，４３０ａ 放射面
１３０ｂ，３３０ｂ，４３０ｂ 接合面
１３０ｂｇ，３３０ｂｇ，４３０ｂｇ 接合領域
１３０ｂｇｆ，３３０ｂｇｆ，４３０ｂｇｆ 外周縁
１３０ｂｖ，３３０ｂｖ，４３０ｂｖ 第２凹溝
１４０ 接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動する振動面を有する超音波振動子と、この超音波振動子の振動面が接合された接合面、及び、超音波振動子から伝えられた超音波を放射する放射面を有する振動板とを備える超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波振動する振動面を有する超音波振動子と、この超音波振動子の振動面が接合された接合面、及び、超音波振動子から伝えられた超音波を放射する放射面を有する振動板とを備える超音波洗浄装置が知られている。例えば特許文献１に、このような超音波洗浄装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の超音波洗浄装置は、フロントマスと、リアマスと、フロントマスとリアマスとの間に配置された圧電素子及び電極板と、これらの構成部品の中央部分を貫通して締め付け固定するボルトとからなるボルト締めランジュバン型振動子（超音波振動子）を有する。このうちフロントマスは、自身の先端に超音波振動する円状の振動面（丸型振動面）を有し、その中央には雌ねじ孔が設けられている。そして、この雌ねじ孔には、接合材を介して、振動板に溶接されたスタッドボルトが螺合し、これにより、超音波振動子と振動板とが一体化されている（特許文献１の特許請求の範囲や図１〜図４及びその説明箇所等を参照）。
【０００４】
また、超音波振動子の丸型振動面及びこれに接触する振動板の接触面の少なくとも一方の面には、上記螺合部分から丸型振動面の外周縁まで延びる溝が設けられている。この溝は、超音波振動子の丸型振動面と振動板の接触面とを接合する接合材の熱硬化時に、エア抜きを容易にするために形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２００９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のようにスタッドボルトを用いて超音波振動子と振動板とを固定すると、振動板が撓んで、超音波振動子の丸型振動面と振動板の接触面との間に隙間が生じやすい。特に、超音波振動子の振動面を矩形状をなす角型振動面とする場合には、角型振動面の角部において振動板の接触面との間に隙間が生じやすい。このような隙間が生じると、超音波振動子から超音波を振動板に伝える部分が少なくなり、振動板の放射面から放射される超音波にムラが生じたり、超音波を振動板に伝えられないために超音波振動子が発熱するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明者は、超音波振動子の振動面を角型振動面とする場合には、角型振動面と振動板の接触面（接合面）とを、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合することを考案した。しかしながら、超音波振動子の角型振動面と振動板の接触面（接合面）とを接着剤のみで接合する場合には、両者の接合強度が低下しがちになる。
【０００８】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、超音波振動子の振動面が角形振動面とされ、この角型振動面と振動板の接合面とが、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合されてなる超音波洗浄装置において、超音波振動子と振動板との接合強度を向上させることができる超音波洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その解決手段は、超音波振動する振動面を有する超音波振動子と、前記超音波振動子の前記振動面が接合された接合領域を含む接合面、及び、この接合面を通じて前記超音波振動子から伝えられた超音波を放射する放射面を有する振動板と、を備える超音波洗浄装置であって、前記超音波振動子の前記振動面は、矩形状をなす角型振動面であり、この角型振動面と前記振動板の前記接合面の前記接合領域とは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合されてなり、前記角型振動面及び前記接合領域の少なくともいずれかに、所定パターンの凹溝が形成されてなる超音波洗浄装置である。
【００１０】
本発明の超音波洗浄装置は、超音波振動子の振動面が角型振動面である。この角型振動面と振動板の接合面の接合領域とは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合されている。しかも、角型振動面及び接合領域の少なくともいずれかに、所定パターンの凹溝が形成されている。この凹溝により、角型振動面と接合領域との接着面積が増加するので、角型振動面と接合領域との接合強度を向上させることができ、超音波振動子と振動板との接合強度を向上させることができる。
【００１１】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面及び前記接合領域のうち、少なくとも前記角型振動面に、前記凹溝が形成されてなり、前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の全面に均一に分布する形態とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００１２】
本発明の超音波洗浄装置では、超音波振動子の角型振動面に形成された凹溝が、角型振動面の全面に均一に分布する形態とされている。このため、角型振動面の全面で均一に接着面積を増加させることができるので、角型振動面と接合領域との接合強度を角型振動面内で均一に向上させることができ、超音波振動子と振動板とをより均一に接合できる。
【００１３】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の外周縁まで届く形態とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００１４】
超音波振動子の角型振動面と振動板の接合領域との接着にあたっては、接着剤中に気泡を巻き込むことがある。すると、この気泡部分では、超音波が伝わらないため好ましくない。また、超音波振動子と振動板との接着強度が低下するおそれもある。
これに対して、本発明の超音波洗浄装置では、超音波振動子の角型振動面に形成された凹溝が、角型振動面の外周縁まで届く形態とされている。このため、接着剤を硬化させる際に、気泡を、凹溝を通じて角型振動面の外周縁から外部に排出できる。かくして、角型振動面と接合領域との接着をより確実なものとし、超音波振動子と振動板との接合の信頼性を高くすることができる。
【００１５】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の外周縁まで届く格子状とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００１６】
本発明の超音波洗浄装置では、超音波振動子の角型振動面に形成された凹溝が、角型振動面の外周縁まで届く格子状とされている。このように格子状の凹溝とすると、角型振動面の全面に凹溝を均一に分布させることができる上、凹溝の形成が容易である。
【００１７】
更に、上記のいずれかに記載の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面及び前記接合領域のうち、少なくとも前記接合領域に、前記凹溝が形成されてなり、前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の全面に均一に分布する形態とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００１８】
本発明の超音波洗浄装置では、振動板の接合領域に形成された凹溝が、接合領域の全面に均一に分布する形態とされている。このため、接合領域の全面で均一に接着面積を増加させることができるので、角型振動面と接合領域との接合強度を接合領域内で均一に向上させることができ、超音波振動子と振動板とをより均一に接合できる。
【００１９】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の外周縁まで届く形態とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００２０】
前述のように、超音波振動子の角型振動面と振動板の接合領域との接着にあたっては、接着剤中に気泡を巻き込むことがある。すると、この気泡部分では、超音波が伝わらないため好ましくない。また、超音波振動子と振動板との接着強度が低下するおそれもある。
これに対して、本発明の超音波洗浄装置では、振動板の接合領域に形成された凹溝が、接合領域の外周縁まで届く形態とされている。このため、接着剤を硬化させる際に、気泡を、凹溝を通じて接合領域の外周縁から外部に排出できる。かくして、角型振動面と接合領域との接着をより確実なものとし、超音波振動子と振動板との接合の信頼性を高くすることができる。
【００２１】
更に、上記の超音波洗浄装置であって、前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の外周縁まで届く格子状とされてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００２２】
本発明の超音波洗浄装置では、振動板の接合領域に形成された凹溝が、接合領域の外周縁まで届く格子状とされている。このように格子状とすることで、凹溝の形成が容易になると共に、角型振動面と接合領域との接合強度を十分に向上させることができ、超音波振動子と振動板との接合強度を十分に向上させることができる。
【００２３】
更に、上記のいずれかに記載の超音波洗浄装置であって、前記角型振動面及び前記接合領域に、それぞれ前記凹溝が形成されてなる超音波洗浄装置とすると良い。
【００２４】
本発明の超音波洗浄装置では、超音波振動子の角型振動面と振動板の接合領域に、それぞれ凹溝が形成されている。このため、角型振動面と接合領域との接着面積がより一層大きくなるため、角型振動面と接合領域との接合強度をより一層向上させ、超音波振動子と振動板との接合強度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１に係る超音波洗浄装置の側面図である。
【図２】実施形態１に係り、超音波振動子の斜視図である。
【図３】実施形態１に係り、振動板の斜視図である。
【図４】実施形態２に係り、超音波振動子の斜視図である。
【図５】実施形態３に係り、振動板の斜視図である。
【図６】実施形態４に係り、振動板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態１の超音波洗浄装置１００を示す。また、図２に、超音波洗浄装置１００を構成する超音波振動子１１０を示し、図３に、振動板１３０を示す。本実施形態１の超音波洗浄装置１００は、超音波振動子１１０と、この超音波振動子１１０が接合（接着）された振動板１３０から構成されている。
【００２７】
このうち超音波振動子１１０は、フロントマス１１１と、リアマス１１５と、２つの圧電素子（第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２）と、２つの電極板（第１電極板１２５及び第２電極板１２６）と、ボルト１２９及び六角ナット１２８等から構成されたランジュバン型振動子である。
このうちフロントマス１１１は、後述する圧電素子１２１，１２２で発生した超音波を振動板１３０に伝達する部材であり、金属からなる。このフロントマス１１１は、先端側（図１及び図２中、上方）に位置し、概略四角柱状をなす先端側部１１２と、この先端側部１１２の後端側（図１及び図２中、下方）に位置し、円柱状をなす後端側部１１３とから一体的に形成されている。なお、フロントマス１１１の後端側中央には、ボルト１２９が螺合するネジ孔（不図示）が設けられている。
【００２８】
このフロントマス１１１は、その先端側において、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により振動板１３０に接合すると共に、後端側において、ボルト１２９が螺合して、後述する第１圧電素子１２１に当接している。即ち、フロントマス１１１のうち、先端に位置して矩形状をなす先端面１１１ａには、スタッドボルトが螺合するネジ孔が形成されておらず、その全面が接着剤１４０により振動板１３０に接合している。また、フロントマス１１１のうち、後端に位置して円環状をなす後端面１１１ｂは、第１圧電素子１２１に当接している。
【００２９】
フロントマス１１１の先端面１１１ａは、超音波振動する振動面（角型振動面）であり、４５ｍｍ×４５ｍｍの正方形状をなす。この先端面（角型振動面）１１１ａには、所定パターンをなす複数の第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…が形成されている。これら第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…のパターンは、角型振動面１１１ａの全面に均一に分布する形態となっている。また、これら第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…は、それぞれ角型振動面１１１ａの各外周縁１１１ａｆ，１１１ａｆ，…にまで届いている。
【００３０】
具体的には、角型振動面１１１ａには、幅１．５ｍｍ、深さ１ｍｍで４本の第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…が形成されている。このうち、２本の第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖは、角型振動面１１１ａの１つの外周縁１１１ａｆからこれに対向する外周縁１１１ａｆまで、互いに平行に並んで直線的に延びている。また、残り２本の第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖは、先に説明した第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖにそれぞれ直交する形態で、角型振動面１１１ａの１つの外周縁１１１ａｆからこれに対向する外周縁１１１ａｆまで、互いに平行に並んで直線的に延びている。これにより、角型振動面１１１ａに形成された第１凹溝１１１ａｖ，１１１ａｖ，…は、角型振動面１１１ａの各外周縁１１１ａｆ，１１１ａｆ，…まで届き、角型振動面１１１ａを均等に９分割する格子状となっている。
【００３１】
次に、超音波振動子１１０を構成するその他の部材について説明する。
第１圧電素子１２１は、圧電セラミックからなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円筒状をなす。この第１圧電素子１２１のうち、円環状の先端面１２１ａは、前述のように、フロントマス１１１の後端面１１１ｂに当接している。一方、第１圧電素子１２１のうち、円環状の後端面１２１ｂは、次述する第１電極板１２５に当接している。
【００３２】
第１電極板１２５は、金属からなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円環板状の第１電極本体部１２５ｉと、この第１電極本体部１２５ｉから径方向外側に延出する端子部１２５ｊとから構成されている。前述のように、第１電極本体部１２５ｉは、円環状の先端面１２５ｉａで第１圧電素子１２１の後端面１２１ｂに当接している。一方、第１電極本体部１２５ｉは、円環状の後端面１２５ｉｂで次述する第２圧電素子１２２に当接している。
【００３３】
第２圧電素子１２２も、圧電セラミックからなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円筒状をなす。この第２圧電素子１２２のうち、円環状の先端面１２２ａは、前述のように、第１電極板１２５の第１電極本体部１２５ｉの後端面１２５ｉｂに当接している。一方、第２圧電素子１２２のうち、円環状の後端面１２２ｂは、次述する第２電極板１２６に当接している。
【００３４】
第２電極板１２６は、金属からなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円環板状の第２電極本体部１２６ｉと、この第２電極本体部１２６ｉから径方向外側に延出する端子部１２６ｊとから構成されている。前述のように、第２電極本体部１２６ｉは、円環状の先端面１２６ｉａで第２圧電素子１２２の後端面１２２ｂに当接している。一方、第２電極本体部１２６ｉは、円環状の後端面１２６ｉｂで次述するリアマス１１５に当接している。
【００３５】
リアマス１１５は、金属からなり、ボルト１２９を挿通する軸孔（不図示）を有する円筒状をなす。このリアマス１１５のうち、円環状の先端面１１５ａは、前述したように、第２電極板１２６の第２電極本体部１２６ｉの後端面１２６ｉｂに当接している。一方、リアマス１１５の後端面１１５ｂには、次述する六角ナット１２８が当接している。
【００３６】
ボルト１２９は、リアマス１１５、第２電極板１２６、第２圧電素子１２２、第１電極板１２５、第１圧電素子１２１に挿通され、フロントマス１１１に設けられたネジ孔に螺合する一方、リアマス１１５から後端側に突出して六角ナット１２８に螺合し、各部材１１１，１１５，１２１，１２２，１２５，１２６を締結している。これにより、超音波振動子１１０を構成する各部材１１１，１１５，１２１，１２２，１２５，１２６，１２９，１２８は、互いに固定されて一体化されている。
【００３７】
次に、振動板１３０について説明する。振動板１３０は、金属からなり、先端側（図１中、上方、図３中、下方）に位置する放射面１３０ａと、後端側（図１中、下方、図３中、上方）に位置する接合面１３０ｂとを有する矩形板状である。放射面１３０ａは、接合面１３０ｂを通じて前述の超音波振動子１１０から伝えられた超音波を放射する面である。一方、接合面１３０ｂは、前述のように、超音波振動子１１０を接着剤１４０で接合する面であり、超音波振動子１１０の振動面１１１ａを接合する矩形状（本実施形態１では正方形状）の接合領域１３０ｂｇを中央に有する。
【００３８】
接合面１３０ｂのうち、接合領域１３０ｂｇ及びその周囲には、所定パターンをなす複数の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…が形成されている。これら第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…のパターンは、接合領域１３０ｂｇの全体に均一に分布する形態となっている。また、これら第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…は、それぞれ、図３において破線で示す接合領域１３０ｂｇの各外周縁１３０ｂｇｆ，１３０ｂｇｆ，…にまで届き、これを超えて延びている。
【００３９】
具体的には、接合面１３０ｂには、幅１．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍで合計１２本の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…が形成されている。このうち、６本の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…は、接合領域１３０ｂｇの１つの外周縁１３０ｂｇｆからこれに対向する外周縁１３０ｂｇｆまで、互いに平行に等間隔に並んで直線的に延びている。また、残り６本の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…は、先に説明した６本の第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…にそれぞれ直交する形態で、接合領域１３０ｂｇの１つの外周縁１３０ｂｇｆからこれに対向する外周縁１３０ｂｇｆまで、互いに平行に等間隔に並んで直線的に延びている。これにより、接合面１３０ｂに形成された第２凹溝１３０ｂｖ，１３０ｂｖ，…は、接合領域１３０ｂｇの各外周縁１３０ｂｇｆ，１３０ｂｇｆ，…まで届き、接合領域１３０ｂｇを均等に分割する格子状となっている。
【００４０】
以上で説明したように、本実施形態１の超音波洗浄装置１００では、振動面１１１ａが角型振動面である超音波振動子１１０を用いる。この角型振動面１１１ａと振動板１３０の接合面１３０ｂの接合領域１３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合してある。但し、角型振動面１１１ａ及び接合領域１３０ｂｇには、それぞれ所定パターンの凹溝（第１凹溝１１１ａｖ及び第２凹溝１３０ｂｖ）が形成されている。これら第１凹溝１１１ａｖ及び第２凹溝１３０ｂｖにより、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接着面積が増加するので、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接合強度を向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板１３０との接合強度を向上させることができる。
【００４１】
更に本実施形態１では、角型振動面１１１ａに形成された第１凹溝１１１ａｖが、角型振動面１１１ａの全面に均一に分布する形態とされている。このため、角型振動面１１１ａの全面で均一に接着面積を増加させることができるので、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接合強度を角型振動面１１１ａ内で均一に向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板１３０とをより均一に接合できる。
また、接合領域１３０ｂｇに形成された第２凹溝１３０ｂｖが、接合領域１３０ｂｇの全面に均一に分布する形態とされている。このため、接合領域１３０ｂｇの全面で均一に接着面積を増加させることができるので、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接合強度を接合領域１３０ｂｇ内で均一に向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板１３０とをより均一に接合できる。
【００４２】
更に本実施形態１では、角型振動面１１１ａに形成された第１凹溝１１１ａｖが、角型振動面１１１ａの外周縁１１１ａｆまで届く形態とされている。このため、接着剤１４０を硬化させる際に、気泡を、第１凹溝１１１ａｖを通じて角型振動面１１１ａの外周縁１１１ａｆから外部に排出できる。かくして、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接着をより確実なものとし、超音波振動子１１０と振動板１３０との接合の信頼性を高くすることができる。
また、接合領域１３０ｂｇに形成された第２凹溝１３０ｂｖが、接合領域１３０ｂｇの外周縁１３０ｂｇｆまで届く形態とされている。このため、接着剤１４０を硬化させる際に、気泡を、第２凹溝１３０ｂｖを通じて接合領域１３０ｂｇの外周縁１３０ｂｇｆから外部に排出できる。かくして、角型振動面１１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接着をより確実なものとし、超音波振動子１１０と振動板１３０との接合の信頼性を高くすることができる。
【００４３】
更に本実施形態１では、角型振動面１１１ａに形成された第１凹溝１１１ａｖが、角型振動面１１１ａの外周縁１１１ａｆまで届く格子状とされている。このように格子状の第１凹溝１１１ａｖとすると、角型振動面１１１ａの全面に第１凹溝１１１ａｖを均一に分布させることができる上、第１凹溝１１１ａｖの形成が容易である。
また、接合領域１３０ｂｇに形成された第２凹溝１３０ｂｖが、接合領域１３０ｂｇの外周縁１３０ｂｇｆまで届く格子状とされている。このように格子状の第２凹溝１３０ｂｖとすると、接合領域１３０ｂｇの全面に第２凹溝１３０ｂｖを均一に分布させることができる上、第２凹溝１３０ｂｖの形成が容易である。
【００４４】
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について説明する。本実施形態２の超音波洗浄装置２００は、超音波振動子２１０の振動面２１１ａに形成された第１凹溝２１１ａｖの形態が、上記実施形態１の超音波洗浄装置１００の第１凹溝１１１ａｖの形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態１と同様であるので、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図４に、本実施形態２の超音波洗浄装置２００を構成する超音波振動子２１０を示す。
【００４５】
本実施形態２の超音波洗浄装置２００は、上記実施形態１とは第１凹溝２１１ａｖの形態が異なるフロントマス２１１を有する超音波振動子２１０を備える。このフロントマス２１１も、その先端側（図４中、上方）において、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により振動板１３０に接合している。即ち、フロントマス２１１のうち、先端に位置して矩形状をなす先端面（角型振動面）２１１ａには、スタッドボルトが螺合するネジ孔が形成されておらず、その全面が接着剤１４０により振動板１３０に接合している。
【００４６】
この先端面（角型振動面）２１１ａには、所定パターンをなす複数の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…が形成されている。これら第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…のパターンは、角型振動面２１１ａの全面に均一に分布する形態となっている。また、これら第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…は、それぞれ角型振動面２１１ａの各外周縁２１１ａｆ，２１１ａｆ，…にまで届いている。
【００４７】
具体的には、角型振動面２１１ａには、合計８本の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…が形成されている。このうち、４本の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…は、角型振動面２１１ａの１つの外周縁２１１ａｆからこれに対向する外周縁２１１ａｆまで、互いに平行に等間隔に並んで直線的に延びている。また、残り４本の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…は、先に説明した４本の第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…にそれぞれ直交する形態で、角型振動面２１１ａの１つの外周縁２１１ａｆからこれに対向する外周縁２１１ａｆまで、互いに平行に等間隔に並んで直線的に延びている。これにより、角型振動面２１１ａに形成された第１凹溝２１１ａｖ，２１１ａｖ，…は、角型振動面２１１ａの各外周縁２１１ａｆ，２１１ａｆ，…まで届き、角型振動面２１１ａを均等に２５分割する格子状となっている。
【００４８】
本実施形態２の超音波洗浄装置２００も、超音波振動子２１０の角型振動面２１１ａと振動板１３０の接合面１３０ｂの接合領域１３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合してある。但し、角型振動面２１１ａ及び接合領域１３０ｂｇには、それぞれ所定パターンの凹溝（第１凹溝２１１ａｖ及び第２凹溝１３０ｂｖ）が形成されている。これにより、角型振動面２１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接着面積が増加するので、角型振動面２１１ａと接合領域１３０ｂｇとの接合強度を向上させることができ、超音波振動子２１０と振動板１３０との接合強度を向上させることができる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用効果を奏する。
【００４９】
（実施形態３）
次いで、第３の実施の形態について説明する。本実施形態３の超音波洗浄装置３００は、振動板３３０の接合面３３０ｂに形成された第２凹溝３３０ｂｖの形態が、上記実施形態１，２の超音波洗浄装置１００，２００の第２凹溝１３０ｂｖの形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態１または２と同様であるので、上記実施形態１または２と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図５に、本実施形態３の超音波洗浄装置３００を構成する振動板３３０を示す。
【００５０】
本実施形態３の超音波洗浄装置３００は、上記実施形態１，２とは第２凹溝３３０ｂｖの形態が異なる振動板３３０を備える。この振動板３３０も、先端側（図５中、下方）に位置する放射面３３０ａと、後端側（図５中、上方）に位置する接合面３３０ｂとを有する矩形板状である。接合面３３０ｂは、超音波振動子１１０の振動面１１１ａが接合された矩形状の接合領域３３０ｂｇを中央に有する。
【００５１】
接合面３３０ｂの接合領域３３０ｂｇには、所定パターンをなす複数の第２凹溝３３０ｂｖ，３３０ｂｖ，…が形成されている。これら第２凹溝３３０ｂｖ，３３０ｂｖ，…のパターンは、接合領域３３０ｂｇの全体に均一に分布する形態となっている。具体的には、接合面３３０ｂ（接合領域３３０ｂｇ）には、５つの第２凹溝３３０ｂｖ，３３０ｂｖ，…が形成されている。これらの第２凹溝３３０ｂｖ，３３０ｂｖ，…は、互いに大きさの異なる平面視ロ字状に形成されており、等間隔をあけて同心状に配置されている。
【００５２】
本実施形態３の超音波洗浄装置３００も、超音波振動子１１０の角型振動面１１１ａと振動板３３０の接合面３３０ｂの接合領域３３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合してある。但し、角型振動面１１１ａ及び接合領域３３０ｂｇに、それぞれ所定パターンの凹溝（第１凹溝１１１ａｖ及び第２凹溝３３０ｂｖ）が形成されている。これにより、角型振動面１１１ａと接合領域３３０ｂｇとの接着面積が増加するので、角型振動面１１１ａと接合領域３３０ｂｇとの接合強度を向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板３３０との接合強度を向上させることができる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用効果を奏する。
【００５３】
（実施形態４）
次いで、第４の実施の形態について説明する。本実施形態４の超音波洗浄装置４００は、振動板４３０の接合面４３０ｂに形成された第２凹溝４３０ｂｖの形態が、上記実施形態１〜３の超音波洗浄装置１００，２００，３００の第２凹溝１３０ｂｖ，３３０ｂｖと異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態１〜３のいずれかと同様であるので、上記実施形態１〜３のいずれかと同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図６に、本実施形態４の超音波洗浄装置４００を構成する振動板４３０を示す。
【００５４】
本実施形態４の超音波洗浄装置４００は、上記実施形態１〜３とは第２凹溝４３０ｂｖの形態が異なる振動板４３０を備える。この振動板４３０も、先端側（図６中、下方）に位置する放射面４３０ａと、後端側（図６中、上方）に位置する接合面４３０ｂとを有する矩形板状である。接合面４３０ｂは、超音波振動子１１０の振動面１１１ａが接合された矩形状の接合領域４３０ｂｇを中央に有する。
【００５５】
接合面４３０ｂの接合領域４３０ｂｇには、所定パターンをなす複数の第２凹溝４３０ｂｖ，４３０ｂｖ，…が形成されている。具体的には、接合面４３０ｂ（接合領域４３０ｂｇ）には、４つの第２凹溝４３０ｂｖ，４３０ｂｖ，…が形成されている。これらの第２凹溝４３０ｂｖ，４３０ｂｖ，…は、互いに大きさの異なる平面視円環状に形成されており、等間隔をあけて同心状に配置されている。
【００５６】
本実施形態４の超音波洗浄装置４００も、超音波振動子１１０の角型振動面１１１ａと振動板４３０の接合面４３０ｂの接合領域４３０ｂｇとは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤１４０により接合してある。但し、角型振動面１１１ａ及び接合領域４３０ｂｇに、それぞれ所定パターンの凹溝（第１凹溝１１１ａｖ及び第２凹溝４３０ｂｖ）が形成されている。これにより、角型振動面１１１ａと接合領域４３０ｂｇとの接着面積が増加するので、角型振動面１１１ａと接合領域４３０ｂｇとの接合強度を向上させることができ、超音波振動子１１０と振動板４３０との接合強度を向上させることができる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用効果を奏する。
【００５７】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１〜４に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態１〜４では、振動板１３０，３３０，４３０に１つの超音波振動子１１０，２１０を接合した超音波洗浄装置１００，２００，３００，４００を示したが、振動板１３０，３３０，４３０に複数個の超音波振動子１１０，２１０を並べて接合してもよい。超音波振動子１１０，２１０の振動面１１１ａ，２１１ａは角型振動面であるため、複数個の超音波振動子１１０，２１０を並べて接合する場合には、振動面が丸型振動面である場合などに比して、振動面１１１ａ，２１１ａを隙間を少なくして配置できる利点がある。
【００５８】
また、上記実施形態１〜４では、超音波振動子１１０，２１０の角型振動面１１１ａ，２１１ａに複数の第１凹溝１１１ａｖ，２１１ａｖを形成しているが、例えば渦巻き状やジグザグ状などの一筆描きの形態とすることで、第１凹溝を単数とすることもできる。同様に、上記実施形態１〜４では、振動板１３０，３３０，４３０の接合面１３０ｂ，３３０ｂ，４３０ｂに複数の第２凹溝１３０ｂｖ，３３０ｂｖ，４３０ｂｖを形成しているが、例えば渦巻き状やジグザグ状などの一筆描きの形態とすることで、第２凹溝を単数とすることもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１００，２００，３００，４００ 超音波洗浄装置
１１０，２１０ 超音波振動子
１１１，２１１ フロントマス
１１１ａ，２１１ａ 先端面（振動面、角型振動面）
１１１ａｆ，２１１ａｆ 外周縁
１１１ａｖ，２１１ａｖ 第１凹溝
１１５ リアマス
１２１ 第１圧電素子
１２２ 第２圧電素子
１２５ 第１電極板
１２６ 第２電極板
１２９ ボルト
１３０，３３０，４３０ 振動板
１３０ａ，３３０ａ，４３０ａ 放射面
１３０ｂ，３３０ｂ，４３０ｂ 接合面
１３０ｂｇ，３３０ｂｇ，４３０ｂｇ 接合領域
１３０ｂｇｆ，３３０ｂｇｆ，４３０ｂｇｆ 外周縁
１３０ｂｖ，３３０ｂｖ，４３０ｂｖ 第２凹溝
１４０ 接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動する振動面を有する超音波振動子と、
前記超音波振動子の前記振動面が接合された接合領域を含む接合面、及び、この接合面を通じて前記超音波振動子から伝えられた超音波を放射する放射面を有する振動板と、を備える
超音波洗浄装置であって、
前記超音波振動子の前記振動面は、矩形状をなす角型振動面であり、
この角型振動面と前記振動板の前記接合面の前記接合領域とは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合されてなり、
前記角型振動面及び前記接合領域の少なくともいずれかに、所定パターンの凹溝が形成されてなる
超音波洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面及び前記接合領域のうち、少なくとも前記角型振動面に、前記凹溝が形成されてなり、
前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の全面に均一に分布する形態とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の外周縁まで届く形態とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の外周縁まで届く格子状とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面及び前記接合領域のうち、少なくとも前記接合領域に、前記凹溝が形成されてなり、
前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の全面に均一に分布する形態とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波洗浄装置であって、
前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の外周縁まで届く形態とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波洗浄装置であって、
前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の外周縁まで届く格子状とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面及び前記接合領域に、それぞれ前記凹溝が形成されてなる
超音波洗浄装置。
【請求項１】
超音波振動する振動面を有する超音波振動子と、
前記超音波振動子の前記振動面が接合された接合領域を含む接合面、及び、この接合面を通じて前記超音波振動子から伝えられた超音波を放射する放射面を有する振動板と、を備える
超音波洗浄装置であって、
前記超音波振動子の前記振動面は、矩形状をなす角型振動面であり、
この角型振動面と前記振動板の前記接合面の前記接合領域とは、スタッドボルトを用いることなく、接着剤により接合されてなり、
前記角型振動面及び前記接合領域の少なくともいずれかに、所定パターンの凹溝が形成されてなる
超音波洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面及び前記接合領域のうち、少なくとも前記角型振動面に、前記凹溝が形成されてなり、
前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の全面に均一に分布する形態とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の外周縁まで届く形態とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面に形成された前記凹溝は、前記角型振動面の外周縁まで届く格子状とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面及び前記接合領域のうち、少なくとも前記接合領域に、前記凹溝が形成されてなり、
前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の全面に均一に分布する形態とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波洗浄装置であって、
前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の外周縁まで届く形態とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波洗浄装置であって、
前記接合領域に形成された前記凹溝は、前記接合領域の外周縁まで届く格子状とされてなる
超音波洗浄装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置であって、
前記角型振動面及び前記接合領域に、それぞれ前記凹溝が形成されてなる
超音波洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２６４３３９（Ｐ２０１０−２６４３３９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１５８３１（Ｐ２００９−１１５８３１）
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（０００２４３３６４）本多電子株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（０００２４３３６４）本多電子株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
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