(57)【要約】【課題】整合回路の調整がきわめて容易であり、超音波発振器と超音波振動子との間を容易に整合させることができる超音波発振器を提供する。【解決手段】電力の送信ライン３３と、上記送信ライン３３に接続された超音波振動子と、上記超音波振動子に接続されたリターンライン３４とを備える超音波発振器において、送信ライン３３に直列に複数のコイル３５ａ〜３５ｅを接続し、各コイルの端部にコイル用端子台３６ａ〜３６ｅを設ける。また、送信ライン３３とリターンライン３４の間に並列に複数のコンデンサ３８ａ〜３８ｅを接続し、各コンデンサとリターンライン３４の間にコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄを設ける。コイル用端子台３６ａ〜３６ｅ及びコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄには、端子間を導通させる金属板３７、４０を着脱可能に設け、その装着位置によりコイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスを調整する。【選択図】      図２
2009285611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の送信ラインと、前記送信ラインに接続された超音波振動子と、前記超音波振動子に接続されたリターンラインとを備える超音波発振器であって、
前記送信ラインに直列に接続された複数のコイルと、
前記複数のコイルのそれぞれの端部に設けられたコイル用端子台と、
前記送信ラインと前記リターンラインの間に並列に接続された複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサのそれぞれと前記送信ラインまたは前記リターンラインの間に設けられたコンデンサ用端子台と、
前記コイル用端子台及び前記コンデンサ用端子台の少なくともいずれかを導通させる金属板と、
を備えることを特徴とする超音波発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば超音波洗浄装置に使用される超音波発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波洗浄装置では、洗浄槽の底面に取り付けられた複数個の超音波振動子（圧電振動子）に超音波発振器から同軸ケーブルによって高周波電力を供給し、前記超音波振動子の厚み振動によって発生する超音波振動により前記洗浄槽内の洗浄液中の被洗浄物を洗浄するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記超音波洗浄装置に使用される超音波発振器は、図１に示すように構成されている。図１は本発明の対象とする超音波発振器１０の構成を示すブロック図である。
【０００４】
上記超音波発振器１０は、基本信号発生部１１から出力される基本信号を増幅部１２、１３で増幅し、トランス部１４、フィルタ１５、整合回路１６、電力監視部１７を通り、超音波振動子２０へ信号を供給する。上記基本信号発生部１１、増幅部１２、１３及び電力監視部１７は、電源部／制御部１８によって動作電源が供給されると共に動作が制御される。
【０００５】
上記超音波発振器１０や超音波振動子２０は、それぞれ固有のばらつきを持っているので、整合回路１６を用いて超音波発振器１０と超音波振動子２０との間のインピーダンス整合を行い、効率の良い状態で使用できるように構成している。
【０００６】
上記整合回路１６は、従来では図５に示すように電力の送信ライン２１にコイル２３を直列に設けると共に、送信ライン２１とリターンライン２２との間に複数のコンデンサ２６ａ〜２６ｎを並列に設けている。上記コイル２３は、複数の中間タップ位置に端子台２４ａ〜２４ｄを設け、コイルの一端と端子台２４ａ〜２４ｄとの間をケーブル２５により選択的に接続できるように構成し、端子台２４ａ〜２４ｄに対してケーブル２５を付け替えることでインダクタンスの調整を行っている。また、コンデンサ２６ａ〜２６ｎは、送信ライン２１とリターンライン２２との間に実装し、整合に必要なキャパシタンス調整を行っている。
【０００７】
上記整合回路１６の調整例としては、インダクタンス及びキャパシタンスの推奨値が
インダクタンス推奨値：２．０μＨ
キャパシタンス推奨値：４８００ｐＦ
のとき、ケーブル２５を端子台２４ａ〜２４ｄに接続したときのコイル２３のインダクタンスが
端子台２４ａへの接続時：１．６μＨ
端子台２４ｂへの接続時：１．８μＨ
端子台２４ｃへの接続時：２．０μＨ
端子台２４ｄへの接続時：２．２μＨ
であり、ケーブル２５のインダクタンスが０．２μＨである場合には、インダクタンス推奨値が２．０μＨであるので、ケーブル２５を端子台２４ｃに接続することで推奨値に合わせる。また、キャパシタンス推奨値は４８００ｐＦであるので、コンデンサ２６ａ〜２６ｎは推奨値の近似値になるように
コンデンサ２６ａ：２２００ｐＦ
コンデンサ２６ｂ：２２００ｐＦ
コンデンサ２６ｎ：３３０ｐＦ
としてキャパシタンスの合計値を４７３０ｐＦに設定する。
【０００８】
上記のように従来の整合回路１６は、コイル２３の端子台２４ａ〜２４ｄに対してケーブル２５を付け替えることでインダクタンスの調整を行うと共に、コンデンサ２６ａ〜２６ｎの値によってキャパシタンスを調整している。
【特許文献１】特開平５−２９１２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記超音波発振器１０は、超音波振動子２０との間のインピーダンス整合を図るために整合回路１６を用いているが、超音波発振器１０と超音波振動子２０の何れかを故障等により交換する場合、整合回路１６の再調整が必要となる。このため整合回路１６は、簡単に調整できることが望ましいが、一般的には調整操作が難しく、従来では専門技術者が現地に出向いて超音波発振器１０と超音波振動子２０との間の整合を再調整するか、あるいは装置一式を修理工場に送って再調整している。
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、整合回路の調整がきわめて容易であり、超音波発振器と超音波振動子との間を容易に整合させることができる超音波発振器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】
【００１１】
本発明は、電力の送信ラインと、前記送信ラインに接続された超音波振動子と、前記超音波振動子に接続されたリターンラインとを備える超音波発振器であって、
前記送信ラインに直列に接続された複数のコイルと、前記複数のコイルのそれぞれの端部に設けられたコイル用端子台と、前記送信ラインと前記リターンラインの間に並列に接続された複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサのそれぞれと前記送信ラインまたは前記リターンラインの間に設けられたコンデンサ用端子台と、前記コイル用端子台及び前記コンデンサ用端子台の少なくともいずれかを導通させる金属板とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数のコイルに設けたコイル用端子台及び複数のコンデンサに設けたコンデンサ用端子台に金属板を取り付けることにより、コイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスを容易に推奨値に合わせることができ、超音波発振器と超音波振動子との間を容易に整合させることができる。また、超音波振動子等の交換によりインダクタンス及びキャパシタンスの推奨値が変わった場合でも、コイル用端子台及びコンデンサ用端子台に対して金属板を付け替えるだけで容易に推奨値に合わせることができる。更に金属板は、インダクタンス成分の影響が少なく、且つ電力損失を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態に係る整合回路１６Ａの構成図である。この整合回路１６Ａは、図１に示した超音波発振器１０において、該超音波発振器１０と超音波振動子２０との間のインピーダンスを整合する。
【００１５】
図２において、３１ａ、３１ｂは整合回路１６Ａの入力端子、３２ａ、３２ｂは出力端子で、入力端子３１ａと出力端子３２ａとの間に電力の送信ライン３３が設けられ、入力端子３１ｂと出力端子３２ｂとの間にリターンライン３４が設けられる。上記出力端子３２ａ、３２ｂには、図１に示したように電力監視部１７を介して超音波振動子２０が接続される。
【００１６】
上記送信ライン３３には、複数例えば５個のコイル３５ａ〜３５ｅが直列に設けられ、各コイル３５ａ〜３５ｅの端部はそれぞれコイル用端子台３６ａ〜３６ｅに接続される。上記コイル用端子台３６ａ〜３６ｅには、金属板３７が例えばネジによって着脱可能に設けられ、金属板３７を取り付けた際、そのコイル用端子台３６ａ〜３６ｅに接続されているコイル３５ａ〜３５ｅが短絡されるようになっている。例えば図２に示すようにコイル用端子台３６ｄに金属板３７を装着した場合には、コイル３５ｄの両端が短絡され、該コイル３５ｄのインダクタンスが略ゼロに近い値となる。従って、コイル用端子台３６ａ〜３６ｅを選択して金属板３７を装着することにより、送信ライン３３におけるコイル３５ａ〜３５ｅのインダクタンスを任意に調整することができる。なお、上記金属板３７は、Ｌ（インダクタンス）成分の影響を極力少なくするため、長さを短くし、幅広く厚い金属板にすることでＬ成分と電力損失を抑えている。
【００１７】
また、上記送信ライン３３には、コイル３５ａ〜３５ｅより入力端子３１ａ側において、リターンライン３４との間に複数例えば５個のコンデンサ３８ａ〜３８ｅが並列に接続される。この場合、例えば４個のコンデンサ３８ａ〜３８ｄに対しては、それぞれリターンライン３４との間にそれぞれコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄが直列に接続される。上記コンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄには、金属板４０が例えばネジによって着脱可能に設けられる。
【００１８】
上記コンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄは、金属板４０が装着されていない場合、端子間が非導通状態に保持されているが、金属板４０が装着されると端子間が短絡され、そのコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄに接続されているコンデンサ３８ａ〜３８ｄが送信ライン３３とリターンライン３４との間に接続される。すなわち、コンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄを選択して金属板４０を装着することにより、送信ライン３３とリターンライン３４との間のキャパシタンスを調整できるようになっている。例えば図２に示すようにコンデンサ用端子台３９ｄに金属板４０を装着した場合、コンデンサ３８ｄが送信ライン３３とリターンライン３４との間に接続され、送信ライン３３とリターンライン３４との間のキャパシタンスは、コンデンサ３８ｄとコンデンサ３８ｅの合成値となる。
【００１９】
上記金属板４０は、上記コイル用端子台３６ａ〜３６ｅに装着される金属板３７と同一仕様となっており、コイル用端子台３６ａ〜３６ｅとコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄに共通に使用することができる。
【００２０】
また、上記コイル用端子台３６ａ〜３６ｅ及びコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄの接続箇所にはそれぞれ番号を付与し、超音波発振器１０あるいは超音波振動子２０の何れかを交換するときに超音波振動子２０側に記載した指定番号に金属板３７、４０を装着することで容易に整合できるようにしている。
【００２１】
上記の構成において、整合回路１６Ａの調整に際し、例えばインダクタンス及びキャパシタンスの推奨値が
インダクタンス推奨値：２．０μＨ
キャパシタンス推奨値：４８００ｐＦ
の場合、コイル３５ａ〜３５ｅのインダクタンスを
コイル３５ａ：０．１μＨ
コイル３５ｂ：０．１μＨ
コイル３５ｃ：０．３μＨ
コイル３５ｄ：０．６μＨ
コイル３５ｅ：１．５μＨ
とすると、コイル用端子台３６ｄに金属板３７を取り付けることでコイル３５ｄのインダクタンスがゼロとなって、他のコイル３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｅのインダクタンス合計値が２．０μＨとなり、推奨値２．０μＨに合わせることができる。
【００２２】
また、コンデンサ３８ａ〜３８ｅの値を
コンデンサ３８ａ：１５０ｐＦ
コンデンサ３８ｂ：４７０ｐＦ
コンデンサ３８ｃ：１０００ｐＦ
コンデンサ３８ｄ：１５００ｐＦ
コンデンサ３８ｅ：３３００ｐＦ
とすると、コンデンサ用端子台３９ｄに金属板４０を取り付けることで、コンデンサ３８ｄ、３８ｅのキャパシタンス合計値が４８００ｐＦ（１５００ｐＦ＋３３００ｐＦ＝４８００ｐＦ）となり、推奨値４８００ｐＦに合わせることができる。
【００２３】
上記実施形態によれば、コイル３５ａ〜３５ｅに設けたコイル用端子台３６ａ〜３６ｅに金属板３７を取り付けると共に、コンデンサ３８ａ〜３８ｄに設けたコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄに金属板４０を取り付けるだけで、コイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスを容易に推奨値に合わせることができ、超音波発振器１０と超音波振動子２０との間を容易に整合させることができる。
【００２４】
また、超音波振動子２０の交換等によりインダクタンス及びキャパシタンスの推奨値が変わった場合でも、コイル用端子台３６ａ〜３６ｅ及びコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄに対して金属板３７、４０を付け替えるだけで容易に推奨値に合わせることができる。
【００２５】
また、金属板３７、４０は、インダクタンス成分の影響が少なく、且つ電力損失を抑えることができる。
【００２６】
また、金属板３７と金属板４０は、同一仕様のものを使用することにより、コイル用端子台３６ａ〜３６ｅ及びコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄに共用することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、コイル３５ａ〜３５ｅ及びコンデンサ３８ａ〜３８ｅをそれぞれ５個設けた場合について示したが、その数は上記実施形態に限定されるものではなく、任意に設定し得るものである。
【００２８】
また、上記実施形態では、５個のコンデンサ３８ａ〜３８ｅのうち、４個のコンデンサ３８ａ〜３８ｄに対してコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄを設けた場合について示したが、全てのコンデンサ３８ａ〜３８ｅに対してコンデンサ用端子台を設けても良い。
【００２９】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。
【００３０】
図３は、本発明の第２実施形態に係る整合回路１６Ｂの構成図である。この第２実施形態に係る整合回路１６Ｂは、図２に示した第１実施形態に係る整合回路１６Ａにおいて、コイル用端子台３６ａ〜３６ｅに対して複数例えば２つの金属板３７ａ、３７ｂを従属接続してコイルのインダクタンスを調整すると共に、コンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄに対して複数例えば３つの金属板４０ａ〜４０ｃを接続してコンデンサのキャパシタンスを調整する場合について示している。その他の構成は第１実施形態に示した整合回路１６Ａと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３１】
上記のように複数の金属板３７ａ、３７ｂ、４０ａ〜４０ｃを使用することにより、超音波振動子２０等の交換によりインダクタンス推奨値及びキャパシタンス推奨値が変わった場合でも、コイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスを容易に且つ微細に調整することができる。
【００３２】
例えば超音波振動子２０の交換によりインダクタンス推奨値が２．０μＨから２．２μＨに、またキャパシタンス推奨値が４８００ｐＦから６０００ｐＦに変更された場合、第１実施形態で示したようにコイル３５ａ〜３５ｅのインダクタンスが
コイル３５ａ：０．１μＨ
コイル３５ｂ：０．１μＨ
コイル３５ｃ：０．３μＨ
コイル３５ｄ：０．６μＨ
コイル３５ｅ：１．５μＨ
であるとすると、コイル用端子台３６ｂ、３６ｃに金属板３７ａ、３７ｂを取り付けることでコイル３５ｂ、３５ｃのインダクタンスがゼロとなって、他のコイル３５ａ、３５ｄ、３５ｅのインダクタンス合計値が２．２μＨとなり、推奨値２．０μＨに合わせることができる。
【００３３】
また、コンデンサ３８ａ〜３８ｅの値が第１実施形態で示したように
コンデンサ３８ａ：１５０ｐＦ
コンデンサ３８ｂ：４７０ｐＦ
コンデンサ３８ｃ：１０００ｐＦ
コンデンサ３８ｄ：１５００ｐＦ
コンデンサ３８ｅ：３３００ｐＦ
であるとすると、コンデンサ用端子台３９ａ、３９ｃ、３９ｄに金属板４０ａ〜４０ｃを取り付けることで、コンデンサ３８ａ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅのキャパシタンス合計値が５９５０ｐＦ（１５０＋１０００＋１５００＋３３００＝５９５０（ｐＦ））となり、推奨値と同等の値に設定することができる。
【００３４】
上記第２実施形態によれば、超音波振動子２０の交換等によりインダクタンス推奨値及びキャパシタンス推奨値が変わった場合でも、コイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスを容易に且つ微細に調整することができる。
【００３５】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について説明する。
【００３６】
図４は、本発明の第３実施形態に係る整合回路１６Ｃの構成図である。図２に示した第１実施形態に係る整合回路１６Ａはコンデンサ３８ａ〜３８ｄに対してリターンライン３４側にコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄを設けているが、この第３実施形態に係る整合回路１６Ｃは、コンデンサ３８ａ〜３８ｄに対して送信ライン３３側にコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄを設けている。その他の構成は第１実施形態に示した整合回路１６Ａと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３７】
上記のようにコンデンサ３８ａ〜３８ｄに対して送信ライン３３側にコンデンサ用端子台３９ａ〜３９ｄを設けた場合であっても、第１実施形態に示した整合回路１６Ａと全く同等の作用、効果が得られ、超音波発振器１０と超音波振動子２０との間を容易に整合させることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の対象とする超音波発振器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る整合回路の構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る整合回路の構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る整合回路の構成図である。
【図５】従来の超音波発振器に用いられる整合回路の構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…超音波発振器、１１…基本信号発生部、１２、１３…増幅部、１４…トランス部、１５…フィルタ、１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ…整合回路、１７…電力監視部、１８…制御部、２０…超音波振動子、３１ａ、３１ｂ…入力端子、３２ａ、３２ｂ…出力端子、３３…送信ライン、３４…リターンライン、３５ａ〜３５ｅ…コイル、３６ａ〜３６ｅ…コイル用端子台、３７、３７ａ、３７ｂ…金属板、３８ａ〜３８ｅ…コンデンサ、３９ａ〜３９ｄ…コンデンサ用端子台、４０、４０ａ〜４０ｃ…金属板。
【図１】
2009285611.tif 000003
【図２】
2009285611.tif 000004
【図３】
2009285611.tif 000005
【図４】
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【図５】
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