(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を発生させる振動子部と、振動子部の振動を増幅するホーンとを備えるとともに振動子部とホーンとを合わせた長さが発生する超音波の波長のほぼ１／２となっている超音波発生装置であって、振動子部には複数のホーンが並行して取り付けられており、各ホーンの出力側が共振板で連結されているとともに、ホーンの出力側と共振板との連結部が共振板の横振動共振の節となっていることを特徴とする超音波発生装置。
【請求項２】
振動子部とホーンとの接続部が発生する振動の節平面となっているとともに機械的固定点となっていることを特徴とする請求項１記載の超音波発生装置。
【請求項３】
振動子部は圧電素子を駆動源とするものであることを特徴とする請求項１または２記載の超音波発生装置。
【請求項４】
振動子部は磁歪素子を駆動源とするものであることを特徴とする請求項１または２記載の超音波発生装置。
【請求項５】
複数のホーンは一体物として形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波発生装置。
【請求項６】
ホーンはその基端から先端にかけて湾曲した側面を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波発生装置。
【請求項７】
ホーンは指数または指数状に形成されていることを特徴とする請求項６記載の超音波発生装置。
【請求項８】
ホーンは懸垂面を備えたものとして形成されていることを特徴とする請求項６記載の超音波発生装置。
【請求項９】
ホーンは一様断面を持つものとして形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波発生装置。
【請求項１０】
ホーンはその振動子部側と出力側とを結ぶ方向と直交する断面が円断面となっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波発生装置。
【請求項１１】
共振板はホーンに対して着脱自在に形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の超音波発生装置。
【請求項１２】
人体の毛髪のスタイリング用であって、共振板が毛髪に接触して毛髪に超音波振動を与える部材となっていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の超音波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホーンを備えている超音波発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
振動子部とホーンとから形成されて振動子部によって電気振動を機械振動に変換し、ホーンで振動振幅を増大する超音波発生装置は、一般に大型で重量も大であることから、振動子部とホーンとを合わせた長さが発生する超音波の波長のほぼ１／２に相当する大きさに小型化するとともに、寄生振動の発生を抑制して振動の分布を均一にするために反作用体を設けたものが特開平７−２２３１号公報に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に示されたものでは、寄生振動の抑制及び超音波出力面全体にわたり振動振幅を一定で均一とするために設けた反作用体が占有スペースや重量を増加させるものとなっており、大幅な小型軽量化を図ることは困難である。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは余分な寄生振動の発生の抑制と出力面全体にわたる振動振幅の均一化を図りつつ小型軽量化を図る超音波発生装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、超音波振動を発生させる振動子部と、振動子部の振動を増幅するホーンとを備えるとともに振動子部とホーンとを合わせた長さが発生する超音波の波長のほぼ１／２となっている超音波発生装置であって、振動子部には複数のホーンが並行して取り付けられており、各ホーンの出力側が共振板で連結されているとともに、ホーンの出力側と共振板との連結部が共振板の横振動共振の節となっていることに特徴を有している。複数のホーンの先端の出力側を共振板で連結することで、寄生振動の発生の抑制及び出力面全体にわたる振動振幅の均一化を図ったものである。
【０００６】
このものにおいては、振動子部とホーンとの接続部を発生する振動の節平面とするとともに機械的固定点とすればよい。
【０００７】
振動子部は圧電素子を駆動源とするものや磁歪素子を駆動源とするものを好適に用いることができる。
【０００８】
複数のホーンは一体物として形成されていることが好ましく、またホーンはその基端から先端にかけて湾曲した側面を備えたもの、特に指数または指数状に形成されたものや懸垂面を備えたものを好適に用いることができるが、一様断面を持つものであってもよく、その振動子部側と出力側とを結ぶ方向と直交する断面が円断面となっているものであってもよい。
【００１０】
そして、この超音波発生装置は、共振板が毛髪に接触して毛髪に超音波振動を与える部材であって、毛髪のスタイリング用に好適に用いることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１において、振動子部１は伝導性金属シート４（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を駆動源として電気振動を機械振動に変換するもので、円柱状に形成されている振動子部１の一端側にはベース２０を介して２本のホーン２，２が取り付けられている。ここにおけるホーン２は、両側面が湾曲面となっている板状のもので、太くなっている基端側がベース２０に接続されて、細くなっている先端側が出力側となっており、２本のホーン２，２は平行に並んでいる。そしてホーン２の出力側である先端側には平板状の共振板３が取り付けられて、２本のホーン２，２の出力側は共振板３を介して連結されたものとなっている。なお、図示例では一枚の共振板３を２つのホーン２，２に跨らせて取り付けているが、複数枚の共振板３を夫々２つのホーン２，２に跨らせて取り付けてもよい。
【００１２】
この超音波発生装置においては、図２に示すように、振動子部とホーンとを合わせた長さが発生する超音波の波長のほぼ１／２となるように（なお、図では振動の振幅を便宜のために本来の縦波を横波に変換して示している）しており、ベース２０が節平面となる半波長共振器を構成している。このためにベース２０での振幅が零に等しく、このベース２０を機械的固定点として使用する。
【００１３】
そして、共振板３はホーン２の振動に合わせてホーン２の駆動周波数で共振するようにしておくのであるが、この時、図３に示すようにホーン２の出力側と共振板３との連結点が共振板３の横振動共振の節となるようにすることで、ホーン２先端の超音波振動を能率良く共振板３に伝達することができるようにしている。
【００１４】
ホーン２の数は２つに限定されるものではなく、図５に示すように、３つ以上であってもよい。また、複数のホーン２，２は金属塊に溝２１を切削加工することで形成した一体物であってもよく、ベース２０もホーン２と一体に形成することができる。
【００１５】
ホーン２としては、その基端から先端にかけて湾曲した側面を備えたもの、特に図６(a)に示すように指数または指数状に形成されたものや、懸垂面を備えたものを好適に用いることができるが、図６(b)に示すように、両側面が傾斜した平面となっているもの、図６(c)に示すように、一様断面を持つものであってもよく、さらにはその振動子部側と出力側とを結ぶ方向と直交する断面が図示例のような角型断面ではなく、円断面を持つものであってもよい。さらにホーン２はアルミニウムまたはアルミニウム合金のような軽金属または軽合金で形成するが、チタンなどの金属で形成してもよい。
【００１６】
共振板３は図示例では図４に示すように、ホーン２に対してボルト３０止めによって着脱自在に取り付けるものを用いて、共振板３の損傷時に共振板３のみの交換を行うことができるようにしているが、切削加工等によりホーン２と一体のものとして形成したものであってもよい。また、共振板３は前述の共振条件を満足するのであれば、ホーン２と同種の材質で形成しても異種の材質で形成してもよい。
【００１７】
図７及び図８は上記超音波発生装置を用いたヘアセッターを示しており、超音波発生装置を埋め込むとともに共振板３を表面に露出させた本体６と、この本体６に軸６３で回動自在に取り付けた回動体６１とからなり、回動体６１に設けた押さえ板６２と、ベース２０を本体６に固定することで本体６に取り付けた超音波発生装置の共振板３との間で毛髪５を挟み込み、共振板３から超音波振動を毛髪５に与えることによって毛髪スタイリング（くせ付け）を行う。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、振動子部に複数のホーンを並行して取り付けて、各ホーンの出力側を共振板で連結しているために、寄生振動の発生を抑制することができるとともに、出力面全体にわたる振動振幅の均一化を図ることができるものであり、しかも反作用体を設けたものに比して、小型軽量化を図ることができる。特にホーンの出力側と共振板との連結部を共振板の横振動共振の節としているために、効率の良い超音波振動発生を行うことができるものである。
【００１９】
そして、振動子部とホーンとの接続部を発生する振動の節平面とするとともに機械的固定点とすることで、効率の良い超音波発生を行うことができる。
【００２０】
そして該超音波発生装置は、共振板を毛髪に接触させて毛髪に超音波振動を与える毛髪スタイリング用に好適に用いることができるが、このほか、超音波溶着や超音波加工等の種々の用途に利用することができるものであり、特に共振板を用途に応じたものとすることで、通常の超音波発生装置に比してさらに広範囲な利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図２】同上の超音波振動についての説明図である。
【図３】同上の共振板の共振についての説明図である。
【図４】同上の部分断面図である。
【図５】他例の正面図である。
【図６】  (a)(b)(c)は夫々ホーンの形状例を示す正面図である。
【図７】超音波発生装置を用いたヘアセッターの概略図である。
【図８】同上の説明図である。
【符号の説明】
１  振動子部
２  ホーン
３  共振板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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