JP5000671B2 - 超音波発振器及び超音波洗浄装置 - Google Patents
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Description
位相差検出回路210は超音波振動子203の駆動電圧及び電流の位相差に基づいて発振回路204の発振周波数を制御する。|Z|極小値検出回路211は、超音波振動子203のインピーダンスに基づいて発振回路204の発振周波数を制御する。状態検出回路212は、負荷の異常をインピーダンスの大きさによって検出し、正常時には位相差検出回路210の制御を採用し、異常時には|Z|極小値検出回路211の制御を採用する。これにより、負荷の変動によって共振点追尾不能となった場合でも、インピーダンス極小値追尾型制御を行うことで、確実な共振点駆動を可能とする。また、アラーム発生回路213によって負荷の異常を告知する。また、本装置は、VCA205、AMP206、駆動及び検出回路207、設定信号発生部208、差動増幅回路209及び切換部214を備えている(例えば特許文献2参照)。
第1次共振周波数f1、第2次共振周波数f2及び第3次共振周波数f3の少なくとも一つの周波数の信号を発生させる信号源と、
前記信号源から発生させた前記信号を整合させる整合回路と、
前記整合回路によって整合された信号が入力される振動素子と、
前記振動素子に入力される前記信号の電圧値及び電流値を検出する検出回路と、
前記検出回路によって検出された前記電圧値及び前記電流値を用いて前記信号に対するインピーダンスが演算されるインピーダンス演算器と、
予め設定されているインピーダンスの異常検出用閾値と前記インピーダンス演算器によって演算された前記信号に対するインピーダンスを比較することによって前記洗浄槽又は前記振動素子の異常を判定する判定部と、
を具備することを特徴とする。
前記振動素子が接着され、洗浄液が入れられる洗浄槽と、
を具備することを特徴とする。
前記振動素子が接着された筐体と、
前記筐体内に伝播液が供給される供給配管と、
前記供給配管によって前記筐体内に供給された前記伝播液に前記振動素子から超音波振動が与えられ、この超音波振動が与えられた前記伝播液が前記筐体の外部に吐出されることを特徴とする。
図1(A)は、本発明の実施形態による超音波洗浄装置の構成の一例を示す概略図であり、図1(B)は、本発明の実施形態による超音波洗浄装置の構成の他の例を示す概略図である。
第1次共振周波数f1、第2次共振周波数f2及び第3次共振周波数f3の少なくとも一つの周波数の信号が信号源9によって発生され、電源18によって電力が増幅器16に入力され、前記信号源9から発生させた信号が増幅器16によって増幅され、その増幅された信号が整合回路17に入力され、この整合回路17によって整合された信号が信号伝送路5を通して複数の振動素子2に入力される。
図5に示すように、空焚き状態の(|Z|a−|Z|b)と水負荷のある状態の(|Z|a'−|Z|b')とを比較することにより、空焚き状態であるか否かを判定することが可能となる。つまり、予め判定部13に水負荷のある状態の(|Z|a'−|Z|b')を異常検出用閾値として設定しておき、この異常検出用閾値を外れているか否かを判定部13で判断することによって空焚き状態であるか否かを判定することができる。
v(t)=Vm×sin(ωt+ξ)
i(t)=Im×sin(ωt+ψ)
のときの位相差θ
θ=(ξ−ψ)
ただし、Vmは最大電圧であり、Imは最大電流であり、ξは電圧の進み位相であり、ψは電流の進み位相であり、ωは角速度であり、tは時間である。
fm<fs<fr
fa<fp<fn
2…振動素子
3…洗浄槽
4…洗浄液
5…信号伝送路
6…筐体
7…液供給配管
8…伝播液
9…信号源
10…電流・電圧検出回路
11…インピーダンス演算器
12…メモリ又は外部入力部
13…判定部
14…制御信号
15a,15b…遮断機構(スイッチ)
16…増幅器
17…整合回路
18…電源
19…水負荷の無い空焚きの状態でf1、f2及びf3を入力したときのインピーダンス
20…水負荷のある状態で、f1、f2及びf3を入力したときのインピーダンス
21…水負荷の無い空焚きの状態で且つ異常が発生した振動素子又は異常が発生した洗浄槽に接着された振動素子に、f1、f2及びf3を入力したときのインピーダンス
22…水負荷の無い空焚きの状態でf1、f2及びf3を入力したときの位相差θ
Claims (7)
- 洗浄槽の異常を検出する異常検出機構を備えた超音波発振器であって、
第1次共振周波数f1、第2次共振周波数f2及び第3次共振周波数f3の少なくとも一つの周波数の信号を発生させる信号源と、
前記信号源から発生させた前記信号を整合させる整合回路と、
前記整合回路によって整合された信号が入力される振動素子と、
前記振動素子に入力される前記信号の電圧値及び電流値を検出する検出回路と、
前記検出回路によって検出された前記電圧値及び前記電流値を用いて前記信号に対するインピーダンスが演算されるインピーダンス演算器と、
水負荷の無い洗浄槽の空焚き状態又は洗浄槽の異常を検出するための予め設定されているインピーダンスの異常検出用閾値と前記インピーダンス演算器によって演算された前記信号に対するインピーダンスを比較することによって前記洗浄槽の異常を判定する判定部と、
を具備することを特徴とする超音波発振器。 - 請求項1において、前記判定部によって前記洗浄槽の異常が判定された場合に前記振動素子の動作を停止させる機構をさらに具備することを特徴とする超音波発振器。
- 請求項1又は2において、前記第1次共振周波数f1及び前記第3次共振周波数f3それぞれは、前記振動素子の厚み方向に共振する周波数であり、前記第2次共振周波数f2は、前記圧電素子の主面と平行方向に共振する周波数であることを特徴とする超音波発振器。
- 請求項1乃至3のいずれか一項において、前記検出回路は、前記信号の電圧値及び電流値を検出する際、前記信号に対するインピーダンスが最大又は最小となるタイミングで電圧値及び電流値を検出することを特徴とする超音波発振器。
- 請求項1乃至3のいずれか一項において、前記検出回路は、前記信号の電圧値及び電流値を検出する際、前記電圧値及び電流値の両者の位相差が0もしくは0に近付いたタイミングで電圧値及び電流値を検出することを特徴とする超音波発振器。
- 請求項1乃至5のいずれか一項において、
前記洗浄槽の異常は、前記洗浄槽の底板が薄くなっていること、又は洗浄槽に欠け或いは割れが発生していることであることを特徴とする超音波発振器。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の超音波発振器と、
前記振動素子が接着され、洗浄液が入れられる洗浄槽と、
を具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
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