超音波振動子・メッキや浮揚など | BL、PZT | 超音波工業会公式サイト

１. 超音波振動子とは

超音波振動子は発振器からの高周波電力を超音波振動に変換するもので、電歪型、磁歪型の２種類があります。電歪型は電圧を加えると伸び縮みし、磁歪型は磁界を加えると伸び縮みします。現在は使い勝手の良さなどから電歪型が主に使われています。
この電歪型振動子は、交流電圧を加えると振動するチタン酸ジルコン酸鉛（通称ＰＺＴ）が主に使われています。ＰＺＴの作動周波数は約400 kHz以上となっています。このＰＺＴを使用し低周波用に開発された振動子が、ボルト締めランジュバン型振動子（ Bolt-clamped Langevin type transducer　通称ＢＬＴ又はＢＬ振動子）になります。

ＢＬ振動子は、ＰＺＴ振動子を金属のブロックではさみ・ネジ（ボルト）で締め付け圧力をかけることで振動性能を向上させています。また、金属部を含めて共振させる為、15 kHz?200 kHzの低い周波数で作動する振動子ができるようになりました。
ＢＬ振動子の構造は単純ですが、部品の精度や組立方法、形状等にノウハウがあり、国産の振動子は高い信頼性と耐久性があります。

２. 超音波振動子の種類

ＢＬ振動子は、大きく分けると洗浄機用と加工機用があり、計測にも使用されています。また、ＰＺＴ振動子は、洗浄や計測などに使用されています。

洗浄機用ＢＬ振動子とＰＺＴ振動子

加工機用ＢＬ振動子

BL振動子取り扱い企業

株式会社NTKセラテック

産業機器用や治療装置用など幅広い分野に採用されています。

本多電子株式会社

ボルト締めランジュバン型振動子：圧電セラミックスが機械的に結合されているため、高振幅励振時においても破損がなく堅牢です。

株式会社富士セラミックス

圧電セラミックス振動子の専門メーカーとして、特長ある各種振動子を１品から量産品まで対応します。

超音波洗浄用振動の振動面やホーンの先端には、耐摩耗性を向上させるため表面処理（めっきなど）を行っている場合が有ります。この表面処理は一般的に硬質クロムメッキが使用されています。なお近年は、より耐摩耗性の高い「表面処理」も登場しています。

めっき取り扱い企業

千代田第一工業株式会社

ダイクロンは硬質クロムメッキの5～6倍の耐摩耗性を持っています。このため、超音波等によるエロージョン摩耗などの対策に有効な表面処理です。長寿命化・耐摩耗性向上に貢献します。

１. 超音波浮揚

ホーン型の超音波発生装置を応用し強力な音波を物体に照射することで、水やＣＤ、発泡プラスチックの玉などが音波の圧力で空中に浮きあがります。

定在波方式

音波放射面の対面に超音波を反射する板を平行に設置し、超音波を反射させ定在波を発生させます。定在波は波長に応じ音波の強弱の分布が規則的に安定した状態であり、音波の波長で浮揚間隔が決まります。超音波の音圧が最小（振動速度が最大）となる位置に水や小さなプラスチックの玉を置くと浮揚させることができます。

近接方式

音波放射面の1 mm程度の所に平らなものを置くと、音響放射力により定在波に関係なくプラスチックの板などを浮かすことができます。板の大きさや重さで、浮揚距離が変わります。

超音波浮揚の例

２. 超音波脱気/脱泡

気体が溶け込んでいる液体に超音波を照射することで、液体中の溶存気体(ガス)を簡便に取除くことができます。

３. 超音波半田付

溶融半田内に超音波を照射することで、接合対象の汚れや酸化膜が除去され、フラックス無しで半田付けや半田メッキができます。