專利名稱：超聲波發(fā)生裝置及超聲波美容裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及能穩(wěn)定地以目標驅動頻率發(fā)生超聲波的超聲波發(fā)生裝置及使用該超 聲波發(fā)生裝置的超聲波美容裝置。
背景技術：
近年來，超聲波由于其具有的性質，被應用于促進藥劑浸透、美容、霧化、乳化、分 散、攪拌、清洗、接合、加工等多種領域，并開發(fā)出了發(fā)生超聲波的超聲波發(fā)生裝置。圖10及圖11是表示背景技術涉及的超聲波發(fā)生裝置的結構的圖。圖10是將振子接 合到喇叭上的超聲波發(fā)生裝置；圖11是使用螺栓將振子固定到喇叭上的超聲波發(fā)生裝置。 圖10及圖11中，(A)表示整體結構，(B)是喇叭部分的放大圖。圖10及圖11中，背景技術涉及的超聲波發(fā)生裝置500A、 500B結構包括，生成電振 蕩的驅動部511A、 511B;將驅動部511A、 511B生成的電振蕩轉換成超聲波的機械振蕩的 超聲波振子512A、 512B;在其中一個接合面513-1A、 513-1B上接合超聲波振子512A、 512B, 將來自超聲波振子512A、 512B的超聲波的機械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€放射面513-2A、 513-2B 的一種傳輸構件的喇叭513A、 513B。超聲波振子512A、 512B和喇叭513A、 513B的接合類型大體上可分別為兩類。第l種 接合類型，如圖10 (B)所示，超聲波振子512A通過粘接劑514A被粘接到喇叭513A的接 合面512-1A上的粘接型。第2種接合類型，如圖ll (B)所示，由重疊的2個振子512-1B 構成的超聲波振子512B通過螺栓514B被緊固到喇叭513B的接合面513-1B上的螺栓緊固 型。螺栓緊固型中，在螺栓514B和超聲波振子512B之間、振子512-1B之間、超聲波振 子512B和喇叭513B之間，夾緊有導電性薄板512-2B。粘接型主要用于數(shù)百kHz以上的高 頻率型；螺栓緊固型主要用于100kHz以下低頻率型。圖12及圖13是介紹超聲波振蕩塊特性的圖。圖14是介紹超聲波振蕩塊的振蕩模式 的圖。圖12是將振子粘接到喇叭上的超聲波發(fā)生裝置；圖13是使用螺栓將振子固定到喇 叭上的超聲波發(fā)生裝置。圖12 (A)、圖13 (A)及圖14 (B)是表示超聲波振蕩塊和超聲
波振蕩的振幅位相位置之間關系的圖；圖12 (B)、圖13 (B)及圖14 (A)是表示超聲波 振蕩塊的阻抗頻率特性的圖，其橫軸為頻率f，縱軸為顯示常用對數(shù)的阻抗Z。而且，超 聲波是縱波，但圖12 (A)、圖13 (A)及圖14 (B)中，出于方便，圖示為橫波。另外， 由于(波長入).=(音速v) / (頻率f)，所以，超聲波的波長A會因傳播媒質的.音速 不同而出現(xiàn)變化。由超聲波振子512A、 512B、喇叭513A、 513B和接合構件構成的超聲波振蕩塊501A、 501B的尺寸，如圖12 (A)及圖13 (A)所示，設計為喇叭513A、 513B的接合面513-1A、 513-1B至放射面513-2A、 513-2B之間的厚度Ll、 L3 (圖10 (B)、圖11 (A))及超聲波 振蕩塊501A、 501B的整體長度L2、 L4 (圖10 (A)、圖11 (A))，以便駐波的波腹位于超 聲波振蕩塊501A、 501B的兩端面50I-1A、 501-2A (513-2A)、 50卜1B、 501-2B (513-2B)。 而且，接合到喇叭513A、 513B狀態(tài)下的超聲波振子512A、 512B，如圖12 (B)及圖13 (B) 所示，具有針對頻率f的變化，阻抗Z發(fā)生變化的固有阻抗頻率特性CA、 CB。該阻抗頻率特性CA、 CB，是一種隨著頻率f升高，阻抗Z變小，在頻率frA、 frB下， 變成極小ZrA、 ZrB，之后，阻抗變大，在頻率faA、 faB下，變成極大ZaA、 ZaB，然后再 變小的規(guī)范。該規(guī)范如圖14 (A)所示，每次振蕩模式時都會重復。該阻抗Z變成極小ZrA、 ZrB時的點為諧振點，阻抗Z變成極大ZaA、 ZaB的點為反諧振點。在諧振點，由于阻抗Z 變成極小ZrA、 ZrB，因此，流入超聲波振子512A、 512B的電流會增加；相反，在反諧振 點，由于阻抗Z變成極大ZaA、 ZaB，因此，流入超聲波振子512A、 512B的電流減小。如圖14 (B)所示，粘接型超聲波振蕩塊501A中的超聲波，設計為駐波的波腹位于其 兩端面501 — 1A、 501—2A (513—2A),所以，變?yōu)榘氩ㄩLA / 2的整數(shù)倍的駐波。振蕩模 式表示超聲波振蕩塊501A中生成的駐波的差異。比如，超聲波振蕩塊501A中生成的駐波 為半波長的1倍時的振蕩模式為基本模式，超聲波振蕩塊501A中生成的駐波為半波長的3 倍時的振蕩模式為3倍模式，再有，超聲波振蕩塊501A中生成的駐波為半波長的5倍時 的振蕩模式為5倍模式。此外，圖14通過粘接型超聲波振蕩塊501A介紹了振蕩模式。對 于螺栓緊固型超聲波振蕩塊501B，其振蕩模式也相同。這里，超聲波振蕩塊501A的接合構件為粘接劑514A層，超聲波振蕩塊501B的接合 構件為螺栓514B。另外，超聲波振蕩塊501A的一個端面501-1A是與超聲波振子512A上 的喇叭513A接合的面相對的面(不與喇叭513A接合的面)，另一端面501-2A是喇叭513A 的放射面513-2A。位于超聲波振蕩塊501B的一個端面50卜1B是與螺栓5MB上的超聲波 振子512B相接面相對的一面(不與超聲波振子512B相接)，另一端面501-2B是喇叭513B 的放射面513-2B。以上結構的超聲波發(fā)生裝置500A、 500B中，驅動部511A、 51 IB生成的電振蕩EV被 施加到超聲波振子512A、 512B上，通過超聲波振子512A、 512B被轉換成超聲波的機械振 蕩，然后被從接合面513-1A、 513-1B傳輸?shù)嚼?13A、 513B;然后，從喇叭513A、 513B 的放射面513-2A、 513-2B上發(fā)射出超聲波的機械振蕩。上述藥劑滲透促進及美容等施以 超聲波處理的對象0直接或通過水、膠滯體等超聲波傳播媒介接觸喇叭513A、 513B的放 射面513-2A、 513-2B;放射面513_2A、 513-2B放射出的超聲波被傳輸?shù)綄ο笪?，用于 超聲波處理。然后，如圖12 (B)及圖13 (B)所示，超聲波振蕩塊501A、 501B以諧振點至反諧振 點之間的振蕩范圍RRA、RRB中某一頻率f，如驅動頻率fdA、fdB控制超聲波發(fā)生裝置500A、 500B，使其進行超聲波振蕩。該超聲波發(fā)生裝置500A、 500B的控制方法有，自激振蕩方 式和他激振蕩方式。自激振蕩方式，是指通過將超聲波振子512A、 512B的頻率f反饋到 驅動部511A、 511B，以目標驅動頻率fdA、 fdB對驅動部511A、 511B生成的電振蕩EV進 行調整，使超聲波振子512A、 512B振動的方式。他激振蕩方式，是指預先對驅動部511A、 511B進行設定，使得超聲波振子512A、 512B生成以目標驅動頻率fdA、 fdB振蕩的電振蕩 EV的方式。所述自激振蕩方式及他激振蕩方式，在如特開2002-249153號公報(專利文獻 1)及特開1999-114000號公報(專利文獻2)中已有說明。但是，由于在自激振蕩方式下，通過檢測超聲波振子的阻抗Z來檢測超聲波振子的頻 率f，因此，在與含有目標驅動頻率fd的振蕩模式不同的振蕩模式下，可能會對驅動部的 電振蕩EV作出調整，因此，自激振蕩方式中，可能會存在超聲波振子以不同于目標驅動 頻率fd的頻率f (錯誤的頻率f)進行振蕩的情況。另外，由于是自激振蕩，因此，自激 振蕩方式中可能很難將超聲波振子的輸出控制在恒定的水平。而且，由于很難將輸出控制 到恒定水平，因此，自激振蕩方式不適用于輸出較低阻抗Z的兆赫波段的超聲波發(fā)生裝置。 另一方面，他激振蕩方式下，由于受周圍環(huán)境變化及超聲波振子自身發(fā)熱等引起的溫 度變化等的作用，超聲波振子的輸出特性會出現(xiàn)變化，因此，他激振蕩方式中，即使以目 標驅動頻率fd使超聲波振子進行振蕩，也不能得到目標輸出。而且，由于受周圍環(huán)境變化及超聲波振子自身發(fā)熱等引起的溫度變化及外部應力等引 起的老化等作用，諧振頻率fr及反諧振頻率fa出現(xiàn)移頻的情況較多，因此，自激振蕩方
式下會出現(xiàn)超聲波振子以不同于目標驅動頻率fd的頻率f振蕩，以及他激振蕩方式下輸 出會出現(xiàn)變化等情況，問題比較嚴重。特別是，在以兆赫以上的頻率進行輸出的超聲波發(fā) 生裝置中，比如，由于使用3倍模式及5倍模式等較高模式，因此，上述問題會變得更嚴重。實用新型內容本實用新型鑒于以上問題，目的在于提供一種能夠以目標驅動頻率穩(wěn)定地發(fā)生超聲波 的超聲波發(fā)生裝置。另外，提供一種使用該超聲波發(fā)生裝置的超聲波美容裝置。本實用新型的超聲波發(fā)生裝置，包括，生成電振蕩的驅動部；將上述驅動部生成的上 述電振蕩轉換成超聲波的機械振蕩的超聲波振子； 一個面上接合上述超聲波振子，將上述 超聲波振子轉換的上述超聲波的機械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€面放射面的傳輸構件；測定上述超 聲波振子阻抗的測定部；基于應傳輸上述超聲波的機械振蕩的對象物接觸上述傳輸構件的 負載時上述超聲波振子的阻抗頻率特性和應傳輸上述超聲波的機械振蕩的對象物不接觸 上述傳輸構件的無負載時上述超聲波振子的阻抗頻率特性的交點上的阻抗以及上述測定 部測定的阻抗，計算應驅動上述超聲波振子的目標驅動頻率，控制上述驅動部，使得上述 超聲波振子以該計算出的目標驅動頻率振蕩的控制部。此外，本實用新型的超聲波美容裝 置使用上述超聲波發(fā)生裝置。以上結構的超聲波發(fā)生裝置及超聲波美容裝置能夠以目標驅動頻率穩(wěn)定地發(fā)生超聲 波。因此，超聲波發(fā)生裝置能夠有效地對對象物實施超聲波處理。另外，超聲波美容裝置 能夠有效地對對象物給予美容效果。


圖1是說明本實用新型的基本內容的示意圖，其中，圖1 (A)是表示適用于對本實用 新型的基本內容進行說明的、阻抗頻率特性的圖；圖1 (B)是表示適用于對本實用新型的 基本內容進行說明的、無負載情況下接合到喇叭等的傳輸構件狀態(tài)下的超聲波振子的等價 電路的圖；圖1 (C)是表示適用于對本實用新型的基本內容進行說明的、負載情況下接合 到喇叭等的傳輸構件狀態(tài)下的超聲波振子的等價電路的圖。圖2是表示實施方式所涉及的超聲波發(fā)生裝置的結構的方框圖。圖3是表示實施方式所涉及的超聲波發(fā)生裝置的目標驅動頻率運算處理中的操作的流程圖。圖4是說明目標驅動頻率的示意圖。圖5是表示基于諧振點及反諧振點，先計算交點的頻率，再計算目標驅動頻率的流程圖。圖6是表示基于諧振點及反諧振點，計算交點的阻抗的流程圖。 圖7是表示基于阻抗頻率特性的傾斜，先計算交點的頻率，再計算目標驅動頻率的流 程圖。圖8是表示基于阻抗偏移判斷是否運行目標驅動頻率運算處理的流程圖。 圖9是表示超聲波發(fā)生裝置用于超聲波美容裝置例子的局部剖視圖。 圖IO是表示背景技術所涉及的超聲波發(fā)生裝置結構的示意圖，其中，圖10 (A)是表示 涉及背景技術的、將振子接合到喇叭上的類型的超聲波發(fā)生裝置的整體結構的圖；圖10 (B)是表示涉及背景技術的、將振子接合到喇叭上的類型的超聲波發(fā)生裝置的喇叭部分 的放大圖。圖11是表示背景技術所涉及的超聲波發(fā)生裝置結構的示意圖，其中，圖11 (A)是表 示涉及背景技術的、使用螺栓將振子固定到喇叭上的類型的超聲波發(fā)生裝置的整體結構的 圖；圖11 (B)是表示涉及背景技術的、使用螺栓將振子固定到喇叭上的類型的超聲波發(fā) 生裝置的喇叭部分的放大圖。圖12是表示超聲波振蕩塊的特性的示意圖，其中，圖12(A)是表示涉及背景技術的、 適用于對將振子接合到喇叭上的類型的超聲波發(fā)生裝置上的超聲波振蕩塊的特性進行說 明的、超聲波振蕩塊和超聲波振蕩的振幅相位位置之間關系的圖；圖12 (B)是表示涉及 背景技術的、將振子接合到喇叭上的類型的超聲波發(fā)生裝置上的超聲波振蕩塊的阻抗頻率 特性的圖。圖13是表示超聲波振蕩塊的特性的示意圖，其中，圖13 (A)是表示涉及背景技術的、 適用于對使用螺栓將振子固定到喇叭上的類型的超聲波發(fā)生裝置上的超聲波振蕩塊的特 性進行說明的、超聲波振蕩塊和超聲波振蕩的振幅相位位置之間關系的圖；圖13 (B)是 表示涉及背景技術的、使用螺栓將振子固定到喇叭上的類型的超聲波發(fā)生裝置上的超聲波 振蕩塊的阻抗頻率特性的圖。圖14是表示超聲波振動塊的振動模式的示意圖，其中，圖14 (A)是表示涉及背景技 術的、適用于對超聲波振蕩塊的振動模式進行說明的、超聲波振蕩塊的阻抗頻率特性的圖14 (B)是表示涉及背景技術的、適用于對超聲波振蕩塊的振動模式進行說明的、超聲 波振蕩塊和超聲波振蕩的振幅相位位置之間關系的圖。
具體實施方式
下面，基于附圖介紹本實用新型涉及的實施方式。此外，各附圖中使用相同符號的結 構表示其結構相同，在此不再進行介紹。首先，介紹本實用新型的基本情況。圖l是介紹本實用新型基本情況的圖。圖l (A) 表示阻抗頻率特性，其橫軸為，率f,縱軸為顯示常用對數(shù)的阻抗Z。實線為傳輸超聲波機械振蕩的對象物0不接觸傳輸構件的無負載時超聲波振子的阻抗頻率特性； 一點鏈線為傳輸超聲波機械振蕩的對象物0接觸傳輸構件的負載時超聲波振子的阻抗頻率特性。圖1 (B)表示無負載時接合到喇叭等傳輸構件狀態(tài)下的超聲波振子的等價電路；圖1 (C)表 示負載時接合到喇叭等傳輸構件狀態(tài)下的超聲波振子的等價電路。如圖l (A)所示，無負載時的阻抗頻率特性CNL，是指在某振動模式中，如背景技術 中介紹的那樣，隨著頻率f變高，阻抗Z變小，在頻率fr時，變成最小Zrl,之后變大， 在頻率fa時，變成最大Zal，然后，再次變小的規(guī)范。而且，負載時阻抗頻率特性CL的 規(guī)范大致與無負載時阻抗頻率特性CNL相同。但有負載時阻抗頻率特性CL中的最小阻抗 Zr2比無負載時阻抗頻率特性CNL中的最小阻抗Zrl大，而且，有負載時阻抗頻率特性CL 中的最大阻抗Za2比無負載時阻抗頻率特性CNL中最大阻抗Zal變小。如圖1 (B)及(C)分別^f示，無負載情況下，接合到傳輸構件狀態(tài)下的超聲波振子 的等價電路是將電容器C2并聯(lián)連接到串聯(lián)連接的線圈L、電容器C1及電阻器R1上的電路; 有負載情況下，接合到傳輸元件狀態(tài)下的超聲波振子的等價電路是指將電容器C2并聯(lián)連 接到串聯(lián)連接的線圈L、電容器C1及電阻器R2上的電路。艮P,有負載時與無負載時相比， 相當于對象物0接觸傳輸構件的負載的電阻的電阻器R2還被串聯(lián)連接到電阻器Rl上。因此，阻抗頻率特性中無負載時的最小及最大阻抗Zrl、 Zal,在有負載的情況下，變 化如上所述。而且，在最小頻率fr至最大頻率fa之間的振蕩范圍內，無負載時的阻抗頻 率特性和有負載時的阻抗頻率特性在一個點P處相交。該無負載時的阻抗頻率特性和有負載時的阻抗頻率特性在一點P處相交，背景技術介 紹的專利文獻1中也有記載，但這里實用新型人發(fā)現(xiàn)，即使是施加到傳輸構件上的負載的 作用情況發(fā)生變化，只有電阻器R2的電阻大小發(fā)生變化，因此，無負載時的阻抗頻率特 性和有負載時的阻抗頻率特性時常在一個點P處相交，而且，交點P的頻率fm和阻抗Zm 不變。而且，本實用新型的一種實施方式涉及的超聲波發(fā)生裝置及使用該發(fā)生裝置的超聲 波美容裝置包括，以該無負載時的阻抗頻率特性和有負載時的阻抗頻率特性的交點P為基 準，確定應對超聲波振子進行驅動的目標驅動頻率fd的控制部。上述超聲波發(fā)生裝置及 使用了該發(fā)生裝置的超聲波美容裝置能夠以目標驅動頻率fd穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。 (實施方式的結構)圖2是表示實施方式涉及的超聲波發(fā)生裝置的結構的方框圖。圖2中，超聲波發(fā)生裝 置包括，驅動部ll、超聲波振子12、喇叭13、測定部14、控制部15和存儲部16。驅動部11是生成驅動超聲波振子12的電振蕩的部件。驅動部ll，比如，包括發(fā)生正 弦波等特定頻率的交流信號的振蕩電路113和以特定放大率對交流信號進行放大的放大電 路112。振蕩電路113能夠利用科爾皮茲振蕩電路及哈托萊式振蕩電路等眾所周知的振蕩 電路。但從能夠很容易地更改振蕩頻率的觀點看，本實施方式中，比如，是使用了 PLL(phase locked loop)電路的頻率合成器。頻率合成器，比如，包括基準振蕩器、位相比較器、 低通濾波器、電壓控制振蕩器和分頻器。上述結構的頻率合成器中，電壓控制振蕩器的輸 出，通過分頻器進行分頻或倍增，之后被轉換成特定的頻率，輸出到位相比較器。位相比 較器對分頻器的輸出和基準振蕩器的輸出的位相進行比較，其誤差成分被輸出到低通濾波 器。低通濾波器基于位相比較器的輸出生成修正值電壓，輸出到電壓控制振蕩器。接著， 電壓控制振蕩器根據(jù)修正值電壓改變振蕩頻率，使分頻后的頻率和基準振蕩器的頻率一 致。頻率合成器，通過更改分頻或倍增的分頻器的倍率來獲得想得到的頻率。超聲波振子12是將通過測定部14從驅動部11傳來的電振蕩轉換成超聲波的機械振 蕩的部件。比如，通過電極夾住水晶等壓電材料這種結構的壓電振子。喇叭13是一個面 接合有超聲波振子12，將超聲波振子12發(fā)生的超聲波的機械振蕩傳輸?shù)搅硪幻娴姆派涿?的部件，是一種傳輸構件。超聲波振子12、喇叭13和符合接合類型的接合構件(圖中未標注)構成超聲波振蕩 塊2，與背景技術中介紹的圖IO及圖ll所示的部件相同。粘著類型中，如圖10所示，喇叭513A是呈短高有底的圓筒狀的，如鋁及輕合金等的金屬構件。比如，水晶振子等的超 聲波振子512A通過粘著劑514A被粘著到喇叭513A的內底面上，進行固定。螺栓緊固型 中，如圖11所示，喇叭513B是朝向放射面一側，呈尖端細的圓錐梯形的，比如鋁及輕合 金等的金屬構件。在大直徑的接合面的接近中間的位置內部面對放射面一側形成用于連接
螺栓514B的螺絲槽。由接近中央位置存在貫通孔的多個(圖11中是2個)振子512-1B 重疊形成的超聲波振子512B通過貫通孔，在插入的螺栓514B的作用下，被連接到喇叭513B 上，進行固定。而且，在螺栓514B和超聲波振子512B之間、各振子512-1B之間、超聲 波振子512B和喇叭513B之間，分別夾緊有導電性薄板512-2B。粘接型，適合用于如發(fā)生 兆赫波段等數(shù)百kHz以上的高頻率超聲波的超聲波發(fā)生裝置，由于是高頻率，所以，適合 用于如美容、清洗粒子及霧化等用途。另一方面，螺栓緊固型，適合用于如發(fā)生千赫波段 等的100kHz以下的低頻率超聲波的超聲波發(fā)生裝置，由于是低頻率，所以，適合用于如 斷開、接合、分散、液體噴霧等用途。測定部14是測定超聲波振子12的阻抗Z的部件。測定部14，比如包括具備檢測超聲 波振子12中電流的檢測電阻器等的電流檢測電路141、通過控制振蕩電路113的振蕩頻率 來控制來自驅動部11的電振蕩頻率的頻率控制部143、從頻率控制部143接收驅動部11 的電振蕩頻率通知，同時基于電流檢測電路141通知的檢測電流值，對收到頻率控制部143 發(fā)出通知的頻率中的阻抗Z進行運算的阻抗運算部142。控制部15，是基于應傳輸超聲波的機械振蕩的對象物0 (圖中未標出)接觸喇叭13 的負載狀態(tài)下超聲波振子12的阻抗頻率特性和應傳輸超聲波的機械振蕩的對象物0不接 觸喇叭13的無負載狀態(tài)下超聲波振子12的阻抗頻率特性交點P的阻抗Z及測定部14測 定到的阻抗Z，如后面介紹的那樣，計算應驅動超聲波振子12的目標驅動頻率fd，以該 計算出的目標驅動頻率fd，控制驅動部ll，使超聲波振子12振蕩的部件。控制部15，比 如包括頻率運算部151、電壓控制部153和驅動頻率控制部153。該負載狀態(tài)下的超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負載狀態(tài)下的超聲波振子12的阻 抗頻率特性的交點P的阻抗Zm，在本實施方式中，通過事先對上述負載狀態(tài)中的超聲波振 子12的阻抗頻率特性和無負載狀態(tài)中的超聲波振子12的阻抗頻率特性進行實際測定，利 用該測定結果計算上述阻抗頻率特性的交點P，進行事先計算，用于超聲波發(fā)生裝置1。 要進行實際測定的超聲波振子12最好是己組裝到超聲波發(fā)生裝置1中的實物，但也可以 是與實物同規(guī)格的超聲波振蕩塊2。另外，為保證交點P的阻抗Zm計算精度更高，最好是 利用多個同規(guī)格的超聲波振蕩塊2使用平均等統(tǒng)計中的手法進行統(tǒng)計上的計算。如上所述， 由于事先計算出了交點P的阻抗Zm，因此能夠以適合該超聲波發(fā)生裝置l的目標驅動頻率 fd，穩(wěn)定在發(fā)生超聲波。頻率運算部151基于有負載時超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負載時超聲波振子 12的阻抗頻率特性的交點P的阻抗Zm以及測定部14測定的阻抗Z，計算應驅動超聲波振 子12的目標驅動頻率fd，將算出的目標驅動頻率fd通知驅動頻率控制部153。電壓控制部152是通過控制放大電路112的放大率來控制驅動部11的輸出電壓的部 件。驅動頻率控制部153是在超聲波發(fā)生裝置1的通常使用狀態(tài)下，通過以頻率運算部151 運算出的目標驅動頻率fd控制振蕩電路113的振蕩頻率，來控制來自驅動部11的電振蕩 頻率，使超聲波振子12振動的部件。此時，上述阻抗運算部142、頻率控制部143、頻率運算部151、電壓控制部152及驅 動頻率控制部153，比如包括微處理器及其周邊電路等(以下稱"MPU")，從功能上構成 上述各部件。存儲部16是存儲為了運算目標驅動頻率fd而對超聲波發(fā)生裝置1的各部進 行控制的目標驅動頻率運算程序及在超聲波發(fā)生裝置1的通常使用狀態(tài)下控制超聲波發(fā)生 裝置1各部的控制程序等各種程序、以及測定部14測出的阻抗Z、測定該阻抗Z時的頻率 f、各種程序運行所需的數(shù)據(jù)、運行過程中生成的數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)的部件。存儲部16，比 如包括成為上述MPU的所謂工作存儲器的RAM (Random Access Memory)等易失性存儲元 件、EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等可擦寫非易 失性存儲元件以及ROM (Read Only Memory)等非易失性存儲元件等。下面介紹本實施方式的運作。圖3是表示實施方式涉及的超聲波發(fā)生裝置的目標驅動頻率運算處理中動作的流程 圖。圖4是介紹目標驅動頻率的圖。圖4的橫軸為頻率f，縱軸為常用對數(shù)顯示的阻抗Z。 實線表示無負載時的阻抗頻率特性； 一點鏈線表示有負載時的阻抗頻率特性。向超聲波發(fā)生裝置l供電的電源開關(圖中未標注)和使超聲波發(fā)生裝置開始超聲波 發(fā)生動作的起動開關(圖中未標注)安裝在超聲波發(fā)生裝置1上。比如，打開該電源開關， 向超聲波發(fā)生裝置l供電，則運行目標驅動頻率運算程序，開始執(zhí)行運算目標驅動頻率fd 的目標驅動頻率運算處理。圖3中，控制部15的電壓控制部152通過調整放大電路112的放大率，將驅動部ll 要輸出的交流信號的電壓大小設定成用于目標驅動頻率運算處理的數(shù)值，將電壓設定結束 通知頻率控制部143 (Sll)。該目標驅動頻率運算所用電壓可任意大小，但采用的電壓值 能保證運行目標驅動頻率運算處理時所需功率較小，而且，能夠得到以要求的精度運算目 標驅動頻率fd的阻抗Z。該電壓值，比如，在本實施方式中，可根據(jù)阻抗運算部142在后 述的處理S13中測定的電流很容易運算出阻抗，因此，交流信號的最大峰值時的電壓值為
IV，最小峰值時的電壓值為-IV的1Vp-p。在電壓控制部152通知電壓設定結束時，測定部14的頻率控制部143通過調整振蕩 電路113的頻率，即本實施方式中調整分頻器的倍率，在應測定阻抗Z的頻率范圍中特定頻率f中設定驅動部11輸出的交流信號的頻率f ，將該設定頻率f及頻率f的設定結束信 息通知阻抗運算部142 (S12)。上述設定結束后，與設定相應的電壓及頻率f的交流信號經測定部14的電流檢測電 路141，從驅動部11被輸出到超聲波振子12。測定部14的電流檢測電路141以實效值測定驅動部11流向超聲波振子12的電流， 將測定的電流通知阻抗運算部142 (S13)。測定部14的阻抗運算部142在收到電流檢測電路141通知的測定電流時，利用(阻 抗)=(電壓)/ (電流)的關系，根據(jù)該測定電流運算阻抗Z，將運算出的阻抗Z和從 頻率控制部143收到通知的頻率f對應起來，存儲到存儲部16 (S14)。接著，阻抗運算部142根據(jù)應測定阻抗Z的頻率范圍中的所有頻率f，判斷是否已測 定阻抗Z (S15)。根據(jù)處理S15中的判斷結果、特定頻率范圍中的所有頻率f測定阻抗Z時(Yes)，阻 抗運算部142將存儲部16中存儲的阻抗Z和頻率f構成的各組(或阻抗Z和頻率f構成 的各組存儲部16中的存儲位置及阻抗Z測定結束通知頻率運算部151 (S16)。另一方面，不根據(jù)處理S15中的判斷結果、特定頻率范圍中的所有頻率f測定阻抗Z 時(No),阻抗運算部142應根據(jù)特定頻率范圍中應測定阻抗Z的下一頻率f運行阻抗Z 測定，通過將從頻率控制部143接收到通知的頻率f中的阻抗Z測定結束通知頻率控制部 143，將處理返回到處理S12。阻抗運算部142通知相應頻率中阻抗Z的測定結束時，頻率控制部143與上述相同運 行處理S12;電流檢測電路141與上述相同運行處理S13;阻抗運算部142與上述相同運 行處理S14及處理S15。如上所述，在以特定頻率范圍中的所有頻率f測定阻抗Z結束前， 反復運行處理S12至S15，頻率控制部143在處理S12中每設定一次驅動部11輸出的交流 信號的頻率f，在應測定阻抗Z的頻率范圍內，通過更改特定的頻率f，在應測定該阻抗Z 的頻率范圍中的所有頻率f中，測定阻抗Z。艮P，在應測^阻抗Z的頻率范圍內，在掃描 頻率f的同時，測定阻抗Z。該應測定阻抗Z的頻率范圍最好是，以位于有負載時超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負載時超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點P的頻率fm為中心的固定的頻率范圍。 該應測定阻抗Z的頻率范圍，比如，是位于該交點P的頻率fm的土10X (即，0. 9Xfm 1. 1Xfm)及位于該交點P的頻率fm的±15% (即，0. 85Xfm 1. 15Xfm)等。如上 所述，通過采用位于該交點P的頻率fm為中心的固定頻率范圍，就不會出現(xiàn)錯誤選擇其 它振蕩模式，能夠選定應驅動超聲波振子12的特定振蕩模式中的目標驅動頻率fd。而且，在處理S12中每次設定驅動部11輸出的交流信號的頻率f時的特定頻率f的 更改，由于精度更高地測定給予與交點P的阻抗Zm—致的阻抗Z的頻率f，因此，按考慮 目標驅動頻率fd大小的適當間隔進行更改。比如，目標驅動頻率fd是3MHz及5MHz等兆 赫波段時，按0. 5kHz及l(fā)kHz等的間隔進行更改。另外，比如，目標驅動頻率fd是100kHz 及500kHz等千赫波段時，按10Hz及50Hz等的間隔進行更改。接著，在阻抗運算部142通知阻抗Z測定結束時，控制部15的頻率運算部151選擇 存儲部16中預先存儲的與位于有負載時超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負載時超聲波 振子12的阻抗頻率特性交點P中阻抗Zm—致，或最接近的，測定部14測定的阻抗Z,獲 得與該選擇阻抗Z對應的頻率f (S17)。接著，頻率運算部151根據(jù)獲取的該頻率f ，使用特定公式計算目標驅動頻率fd，將 計算出的目標驅動頻率fd通知驅動頻率控制部153，同時，將目標驅動頻率運算處理結束 通知電壓控制部152 (S18)。該特定公式是表示位于有負載時超聲波振子12的阻抗頻率特 性和無負載時超聲波振子12的阻抗頻率特點交點P的頻率fm和目標驅動頻率fd之間關 系的函數(shù)，如fd-ctXfm+e那樣，按線性函數(shù)給予。如上所述，目標驅動頻率fd表述 為與交點P的頻率fm相關的線性函數(shù)，因此，計算目標驅動頻率fd的運算處理就變得簡 單，可在短時間內運算目標驅動頻率fd。目標驅動頻率fd如圖4所示，如果是在諧振點的頻率fr到反諧振點的頻率fa之間 的振蕩范圍RR內，可以是任一頻率f。正是由于考慮到了周圍環(huán)境變化及老化等外部因素 導致的阻抗頻率特性變動這一事實，最好是距離反諧振點或諧振點較遠的頻率fdl、 fd2。 換言之，正在考慮了周圍環(huán)境變化及老化等會導致阻抗頻率特性變動，設定目標驅動頻率 fd時，最好是無負載時阻抗Z和有負載時阻抗Z的差最大。比如，在交點P的頻率fm至 反諧振點頻率fa之間，設定目標驅動頻率fdl時，最好是無負載時的阻抗Zdl和有負載 時的阻抗Zdl'的差(lZdl—Zdl' I )最大；在交點P頻率fm至反諧振點fr之間，設 定目標驅動頻率fd2時，最好是無負載時的阻抗Zd2和有負載時的阻抗Zd2'的差(1Zd2 —Zd2， I )最大。另外，I x I是x的絕對值。外部因素導致阻抗頻率特性變動，包括 比如諧振點偏移、反諧振點的偏移以及阻抗頻率特性中的諧振點附近及反諧振點附近的 profile的變形等。如上所述，在需要通過設定目標驅動頻率fd，判斷是無負載的情況還 是有負載的情況時，可通過目標驅動頻率fd來測定正在驅動的超聲波振子12的阻抗Z很 容易地對是有負載的情況還是無負載的情況作出判別。而且，從無負載時消耗功率較小，可抑制發(fā)熱的觀點來看，目標驅動頻率fd最好是 振蕩范圍RR中，從交點P的頻率fm至反諧振點頻率fa之間的范圍；從該觀點來看，最 好是距離反諧振點上述Margin的頻率fdl。上述Margin按統(tǒng)計學或經驗進行設定。頻率運算部151通知目標驅動頻率運算處理結束時，電壓控制部152設定放大電路 112，按超聲波發(fā)生裝置1的通常動作中的放大率對振蕩電路113發(fā)出的交流信號進行放 大，將目標驅動頻率運算處理結束通知頻率控制部143，在收到該通知后，頻率控制部143 結束振蕩電路113的頻率控制(S19)。通過以上動作，目標驅動頻率運算處理結束，超聲 波發(fā)生裝置1的通常動作被設定成可能的狀態(tài)。然后，打開啟動開關，驅動頻率控制部153通過調整振蕩電路113的頻率，以頻率運 算部151通知的目標驅動頻率fd，控制驅動部ll輸出的交流信號的頻率f，使得超聲波 振子12驅動。由于上述動作，超聲波發(fā)生裝置l能夠以目標驅動頻率fd穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。因此， 超聲波發(fā)生裝置1能夠有效地對對象物0實施超聲波處理。另外，上述實施方式的結構是，通過電流檢測電路141檢測各頻率下驅動部11在超 聲波振子12上施加固定振幅電壓(前面講到的1Vp — p )時流向超聲波振子12的電流， 阻抗運算部142根據(jù)該檢測出的電流測定阻抗Z。但為了更精確地測定阻抗Z，也可以更 改施加到超聲波振子12上的電壓。另外，上述實施方式的結構是，通過電流檢測電路141檢測各頻率f下驅動部ll在 超聲波振子12上施加固定振幅電壓(前面講到的1Vp — p )時流向超聲波振子12的電流， 阻抗運算部142根據(jù)該檢測出的電流測定阻抗Z。當然，并不局限于上述情況，也可采用 眾所周知的阻抗測定方法。比如，也可以通過測定固定值的電流流入超聲波振子12時的 電壓來測定阻抗。而且，上述實施方式的結構是，測定部14以應測定阻抗Z的頻率范圍中的所有頻率f 測定阻抗Z后，選擇與存儲部16中預先存儲的位于有負載時超聲波振子12的阻抗頻率特 性和無負載時超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點P的阻抗Zm —致或最接近的，由測定 部14測定到的阻抗Z，控制部15根據(jù)該選擇的阻抗Z對應的頻率f來計算目標驅動頻率 fd。但也可采用以下結構，測定部14每次測定阻抗Z時，測定到的阻抗Z和此次測定時 的頻率f會被通知到控制部15，在該通知的阻抗Z與存儲部16中預先存儲的位于有負載 時超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負載時超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點P上的 阻抗Zm在特定范圍內一致時，選擇該通知的阻抗Z，控制部15根據(jù)所選的阻抗Z所對應 的頻率f計算目標驅動頻率fd。通過采用以上結構，無需在應測定阻抗Z的頻率范圍中所 有頻率f來測定阻抗Z，因此，可在短時間內運行目標驅動頻率運算處理。另外，上述實施方式中，位于有負載時超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負載時超 聲波振子12的阻抗頻率特性的交點P的阻抗Zm，先預先實際測量兩個阻抗頻率特性，預 先計算，基于位于該預先計算出的交點P的阻抗Zm以及測定部14測定出的阻抗Z，計算 應驅動超聲波振子12的目標驅動頻率fd。也可采用以下結構，計算諧振點及反諧振點， 根據(jù)表示諧振點頻率fr及反諧振點頻率da和交點P的頻率fm之間關系的函數(shù)fm= y Xg (fr) + S Xh (fa)計算交點P的頻率fm，根據(jù)計算出的交點P的頻率fm計算目標驅動 頻率fd。比如，在超聲波振蕩塊2中的超聲波振子12中，由于交點P的頻率fm較多地存 在于諧振點的頻率fr和反諧振點的頻率fa的中間，因此，交點P的頻率fm按fm- (fr +fa) /2進行計算。圖5是表示基于諧振點及反諧振點，先計算交點的頻率，再計算目標驅動頻率的流程圖?；谠撝C振點及反諧振點，計算交點P的頻率fm，再計算目標驅動頻率fd時，超聲 波發(fā)生裝置1的各部分如下所述進行動作。圖5中，基于諧振點及反諧振點計算交點P的 頻率fm計算目標驅動頻率fd時的目標驅動頻率運算處理中的處理S21到處理S26，除為 了測定阻抗Z而掃描的頻率范圍不同外，與使用圖3介紹的上述處理Sll到處理S16相同， 在此省略說明。為了測定阻抗Z而掃描的頻率范圍，在上述處理S11到處理S16中，目的是探索給予 交點P的頻率fm的阻抗Zm，因此，是以交點P的頻率fm為中心的固定的頻率范圍。但在 該處理S21到處理S26中，目的是探索諧振點及反諧振點，因此需要是包括如上述諧振點 的頻率fr及批諧振點的頻率fa的較大范圍的頻率范圍。在處理S27中，阻抗運算部142通知阻抗Z測定結束時，控制部15的頻率運算部151
從存儲部16中存儲的阻抗Z和頻率f的各組中提取諧振點及反諧振點，運算該提取的諧 振點的頻率fr及該提取的諧振點fa，根據(jù)表示諧振點頻率fr及反諧振點頻率fa和交點 P的頻率fm的關系的函數(shù)，如加=(fr + fa) / 2運算交點P的頻率fm。諧振點是阻抗 頻率特性的最小，反諧振點是阻抗頻率特性的最大，因此，能夠很簡單地高精度地提取諧 振點及反諧振點。接著，頻率運算部151根據(jù)該運算出的頻率fm，使用特定公式計算目標驅動頻率fd， 將計算出的目標驅動頻率fd通知驅動頻率控制部153，同時，將目標驅動頻率運算處理結 束通知電壓控制部152 (S28)。頻率運算部151通知目標驅動頻率運算處理結束時，電壓控制部152設定放大電路 112，按超聲波發(fā)生裝置1的通常動作中的放大率對振蕩電路113發(fā)出的交流信號進行放 大，將目標驅動頻率運算處理結束通知頻率控制部143,在收到該通知后，頻率控制部143 結束振蕩電路113的頻率控制(S29)。通過以上動作，目標驅動頻率運算處理結束，超聲 波發(fā)生裝置1的通常動作被設定成可能的狀態(tài)。如上所述，通過先基于諧振點及反諧振點計算交點P的頻率fm,再計算目標驅動頻率 fd，來降低超聲波振子12及超聲波發(fā)生裝置1的制造偏差對目標驅動頻率fd的影響?；蛘撸鲜鰧嵤┓绞街?，位于有負載時超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負載時超 聲波振子12的阻抗頻率特性的交點P上的阻抗Zm，通過事先對兩個阻抗頻率特性進行實 際測定，來預先計算。也可采用以下結構，計算諧振點及反諧振點，根據(jù)表示諧振點的頻 率fr及反諧振點的頻率fa和交點P的頻率fm的關系的函數(shù)計算交點P的頻率fm，根據(jù) 計算出的交點P的頻率fm計算交點P的阻抗Zm。圖6是表示基于諧振點及反諧振點，計算交點的阻抗時的流程圖?；谠撝C振點及反諧振點，計算交點P的阻抗Zm時，超聲波發(fā)生裝置1的各部進行 如下所述的動作。圖6中，基于諧振點及反諧振點計算交點P的阻抗Zm的處理中處理S31 至處理S37與圖5介紹的上述處理S21至處理S27相同，在此省略介紹。在處理S38中，頻率運算部151從存儲部16中存儲的由測定部14測定出的阻抗Z和 頻率f和各組中選擇與處理S37運算出的頻率fm —致或最接近，測定部14測定出的頻率 f，獲取該所選頻率f對應的阻抗Z，作為交點P的阻抗Zm存儲到存儲部16中，同時，將 本處理結束信息通知電壓控制部152。頻率運算部151通知本處理結束時，電壓控制部152設定放大電路112，按超聲波發(fā)
生裝置1的通常動作中的放大率對振蕩電路113發(fā)出的交流信號進行放大，將本處理結束 通知頻率控制部143，在收到該通知后，頻率控制部143結束振蕩電路113的頻率控制 (S39)。如上所述，通過先基于諧振點及反諧振點計算交點P的頻率fm，再計算交點P的阻抗 Zm，來降低超聲波振子12及超聲波發(fā)生裝置1的制造偏差對目標驅動頻率fd的影響。此時，在圖5及圖6所示的動作中，為了測定阻抗Z而掃描的頻率范圍，由于目的是 探索諧振點及反諧振點，因此即使是以諧振點的頻率fr為中心的固定頻率范圍及以反諧 振點的頻率fa為中心的固定頻率范圍即可。另外，以諧振點的頻率fr為中心的固定頻率 范圍及以反諧振點的頻率fa為中心的固定頻率范圍時，也可縮小頻率間隔，其它范圍時， 可加大頻率間隔。而且，上述實施方式中，有負載時超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負載時超聲波 振子12的阻抗頻率特性的交點P的阻抗Zra，通過預先對兩個阻抗頻率特性進行實際測定， 來預先計算，基于該計算出的交點P的阻抗Zm以及測定部14測定出的阻抗Z計算應驅動 超聲波振子12的目標驅動頻率fd。也可以采用以下結構，預先計算阻抗頻率特性的傾斜 a和交點P的頻率fm之間的對應關系，通過測定部14測定以多個頻率f的電振蕩驅動超 聲波振子12時的多個阻抗Z，根據(jù)多個頻率f和多個阻抗Z計算阻抗頻率特性的傾斜a ， 基于計算出的阻抗頻率特性的傾斜a，計算目標驅動頻率fd。包括無負載情況的同一負載 時的阻抗頻率特性，由于諧振點的頻率fr和反諧振點的頻率fa之差，其間的阻抗Z的差 大致相同，因此，根據(jù)諧振點和反諧振點之間的阻抗頻率特性的傾斜a計算交點P的頻率 fm。圖7是表示基于阻抗頻率特性的傾斜，先計算交點的頻率，再計算目標驅動頻率時的 流程圖。首先，預先實際測定阻抗頻率特性的傾斜a和交點P的頻率fm之間的對應關系，將 該對應關系存儲到存儲部16。然后，基于阻抗頻率特性的傾斜a,計算交點P的頻率fm， 再計算目標驅動頻率fd時，超聲波發(fā)生裝置1的各部的動作如下。圖7中，基于阻抗頻 率特性的傾斜a計算交點P的頻率fm,再計算目標驅動頻率fd的目標驅動頻率運算處理 中的處理S41到處理S46，除為了測定阻抗Z而掃描的頻率范圍不同外，與使用圖3介紹 的上述處理S11到處理S16相同，在此省略說明。為了測定阻抗Z而掃描的頻率范圍，在上述處理S11到處理S16中，目的是探索給予
交點P的頻率fm的阻抗Zm，因此，是以交點P的頻率fm為中心的固定的頻率范圍。但在 該處理S41到處理S46中，由于目的是探索諧振點到反諧振點的阻抗頻率特性的傾斜a， 因此是上述諧振點的頻率fr到反諧振點的頻率fa的范圍，至少包括2個測定點的頻率范 圍即可。通過增加測定點，提高要計算的阻抗頻率特性的傾斜a的精度。在處理S47中，阻抗運算部142通知阻抗Z的測定結束時，控制部15的頻率運算部 151根據(jù)存儲部16中存儲的測定部14測定出的阻抗Z和頻率f的各組計算阻抗頻率特性 的傾斜a，從存儲部16中預先存儲的阻抗頻率特性的傾斜a和交點P的頻率fm之間對應 關系中的阻抗頻率特性的傾斜a中選擇與計算出的阻抗頻率特性的傾斜a —致或最接近的 阻抗頻率特性的傾斜a，獲取與所選阻抗頻率特性的傾斜a對應的頻率fm。接著，頻率運算部151根據(jù)獲取的該頻率fm，使用特定公式計算目標驅動頻率fd， 將計算出的目標驅動頻率fd通知驅動頻率控制部153，同時，將目標驅動頻率運算處理結 束通知電壓控制部152 (S48)。頻率運算部151通知目標驅動頻率運算處理結束時，電壓控制部152設定放大電路 112，按超聲波發(fā)生裝置1的通常動作中的放大率對振蕩電路113發(fā)出的交流信號進行放 大，將目標驅動頻率運算處理結束通知頻率控制部143，在收到該通知后，頻率控制部143 結束振蕩電路113的頻率控制(S49)。通過以上動作，目標驅動頻率運算處理結束，超聲 波發(fā)生裝置1的通常動作被設定成可能的狀態(tài)。通過采用以上結構，在數(shù)點，最小情況下在2點測定阻抗即可，因此，能夠更快速地 運行目標驅動頻率運算處理。而且，上述實施方式中，目標驅動頻率運算處理在打開超聲波發(fā)生裝置l的電源時運 行，但并不局限于此。如，也可以是打開啟動開關，超聲波發(fā)生裝置1發(fā)生超聲波的通過 動作過程狀態(tài)下運行目標驅動頻率運算處理?；蛘?，也可以在打開電源開關，接通電源后， 啟動開關處理OFF的待機狀態(tài)下運行目標驅動頻率運算處理。或者，在超聲波發(fā)生裝置l 安裝有供電源的二次電池，具備充電功能時，在充電過程中也可以運行目標驅動頻率運算 處理。在上述動作狀態(tài)、待機狀態(tài)以及充電狀態(tài)下的目標驅動頻率運算處理可以是l次， 也可以按特定的時間(比如，啟動后5分鐘間隔、啟動后10分鐘間隔、啟動后20分鐘間 隔等)反復運行。而且，目標驅動頻率運算處理運行結束后，也可以轉到通常的動作。也 可以采用以下結構，為了計算目標驅動頻率fd，測定所需阻抗Z，之后，轉到通常的動作， 在通常的動作過程中使用該測定的阻抗Z運算計算目標驅動頻率fd的運算。
另外，在上述實施方式中，也可以在運行目標驅動頻率運算處理后，在存儲部16中存儲以目標驅動頻率fd驅動超聲波振子12時無負載狀態(tài)下阻抗Z或有負載狀態(tài)下的阻抗 Z，在無負載或有負載狀態(tài)下通過測定部14測定超聲波振子12的驅動過程中的阻抗z，控 制部15對該測定的阻抗Z和存儲部16中存儲的阻抗Z進行比較，根據(jù)比較結果判斷是否 運算目標驅動頻率運算處理，根據(jù)該判斷結果運行目標驅動頻率運算處理。圖8是表示基于阻抗偏移判斷是否運行目標驅動頻率運算處理動作的流程圖。圖8(A) 是表示阻抗的存儲動作的流程圖；圖8 (B)是表示目標驅動頻率運算處理運行判斷動作的 流程圖。在圖8 (A)中，首先，控制部15以最近的目標驅動頻率運算處理中計算出的目標驅 動頻率fd由驅動部11來驅動超聲波振子12 (S51)。接著，測定部14測定處于驅動狀態(tài) 下的超聲波振子12的阻抗Z，存儲到存儲部16 (S52)。運行目標驅動頻率運算處理時，在圖8 (B)中，控制部15在有負載時或無負載情況 下，按最近一次的目標驅動頻率運算處理計算出的目標驅動頻率fd由驅動部11來驅動超 聲波振子12 (S61)。接著，測定部14測定處于驅動狀態(tài)下的超聲波振子12的阻抗Z，將 測定結果通知存儲部15 (S62)。接著，控制部15對存儲部16中存儲的阻抗Z和該測定的 阻抗Z進行比較，判斷比較結果、上述之差是否在特定的范圍以內(S63)。該判斷結果、差在特定范圍以內時(Yes)，控制部15結束本處理，不運行目標驅動 頻率運算處理。S卩，以最近一次目標驅動頻率運算處理中計算出的目標驅動頻率fd來驅 動超聲波發(fā)生裝置l。另一方面，在該判斷結果、差不在特定范圍以內(No)時，控制部15運行目標驅動 頻率運算處理(S64)。 g卩，以本次目標驅動頻率運算處理中計算出的目標驅動頻率fd來 驅動超聲波發(fā)生裝置l。這里，圖8 (A)及(B)所示的動作在無負載或有負載的情況下運行。所謂是無負載 的情況還是有負載的情況，可通過圖4進行理解，無負載時和有負載時流向超聲波振子12 的電流不同，因此，通過測定流向超聲波振子12的電流就能夠作出判斷。通過如上所述的動作，在沒有周圍環(huán)境變化，諧振點及反諧振點大致固定較為穩(wěn)定時， 超聲波發(fā)生裝置1無需運行目標驅動頻率運算處理。而且，也可將這種超聲波發(fā)生裝置1應用于超聲波美容裝置。圖9是表示超聲波發(fā)生 裝置用于超聲波美容裝置例子的局部剖視圖。
圖9中，超聲波美容裝置20包括，機殼(收容容器)21、具備上述驅動部ll、測定部14、控制部15及存儲部16的電路塊22、具備上述超聲波振子12及喇叭13的粘接型 超聲波振蕩塊23。機殼21比如由合成樹脂等構成，包括使用時手握的把手21-1、安裝在 把手21-1其中一端的振蕩部21-2。機殼21內部，特別是把手21-1內部安裝有電路塊22， 振蕩部21-2的一個面(正面)上安裝有超聲波振蕩塊23，需保證喇叭13的放射面直接或 通過超聲波傳輸構件31接觸到肌膚等對象物0。由于上述超聲波美容裝置20中組裝有上述超聲波發(fā)生裝置，因此，能夠穩(wěn)定地以目 標驅動頻率fd發(fā)生超聲波。因此，超聲波美容裝置20能夠有效地對對象物0給予美容效 果。特別是通過使用藥物有效地作用于肌膚，實現(xiàn)美麗肌膚。這里，阻抗如上所述處于(阻抗)=(電壓)/ (電流)的關系中，因此，已知電壓 時的電流以及已知電流時的電壓與阻抗是等價的，從該意思上講，包括在阻抗中。即，取 代阻抗，在電壓已知的情況下可以利用電流。另外，取代阻抗，在電流已知的情況下，可 以利用電壓。如上所述，本說明書介紹了各種實用新型。其中的主要實用新型匯總如下。 本實用新型其中一種實施方式涉及的超聲波發(fā)生裝置的特征是，包括，生成電振蕩的 驅動部；將上述驅動部生成的上述電振蕩轉換成超聲波的機械振蕩的超聲波振子； 一個面 上接合上述超聲波振子，將上述超聲波振子轉換的上述超聲波的機械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€面放射面的傳輸構件；測定上述超聲波振子阻抗的測定部；基于應傳輸上述超聲波的機械振 蕩的對象物接觸上述傳輸構件的負載時上述超聲波振子的阻抗頻率特性和應傳輸上述超 聲波的機械振蕩的對象物不接觸上述傳輸構件的無負載時上述超聲波振子的阻抗頻率特 性的交點上的阻抗以及上述測定部測定的阻抗，計算應驅動上述超聲波振子的目標驅動頻 率，控制上述驅動部，使得上述超聲波振子以該計算出的目標驅動頻率振蕩的控制部。以上結構的超聲波發(fā)生裝置能夠以目標驅動頻率穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。因此，超聲波發(fā) 生裝置能夠有效地對對象物0實施超聲波處理。而且，上述超聲波發(fā)生裝置的特征是，上述測定部基于上述驅動部在上述超聲波振子 上施加固定振幅的電壓時流入上述超聲波振子的電流值來測定上述阻抗。通過上述結構的超聲波發(fā)生裝置，使用(阻抗)=(電壓)/ (電流)的關系，很容 易地測定阻抗。另外，上述超聲波發(fā)生裝置的特征是，上述交點的阻抗是預先測定應傳輸上述超聲波 的機械振蕩的對象物接觸上述傳輸構件的有負載時上述超聲波振子的阻抗頻率特性及應 傳輸上述超聲波的機械振蕩的對象物不接觸上述傳輸構件的無負載時上述超聲波振子的 阻抗頻率特性，根據(jù)該測定結果預先計算出的值。上述結構的超聲波發(fā)生裝置，由于事先計算出交點的阻抗，因此能夠以適合該超聲波 發(fā)生裝置的目標驅動頻率fd,穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。而且，上述超聲波發(fā)生裝置中，上述控制部還具有如下特征，上述測定部測定上述超 聲波振子的阻抗頻率特性中的諧振頻率及反諧振頻率，基于該測定到的諧振頻率及反諧振 頻率計算上述交點的阻抗。在上述結構的超聲波發(fā)生裝置中，由于基于實際測量的諧振頻率及反諧振頻率計算交 點的阻抗，因此，降低了因超聲波振子及超聲波發(fā)生裝置的制造偏差對目標驅動頻率的影 響。而且，上述超聲波發(fā)生裝置中，上述目標驅動頻率以與上述交點的頻率相關的線性函 數(shù)進行表述，上述控制部的特征是，使用上述線性函數(shù)計算上述目標驅動頻率。以上結構的超聲波發(fā)生裝置中，目標驅動頻率fd表述為與交點P的頻率fm相關的線 性函數(shù)，因此，計算目標驅動頻率fd的運算處理就變得簡單，可在短時間內運算目標驅 動頻率fd。另外，上述超聲波發(fā)生裝置中，上述目標驅動頻率的特征是，該頻率是距離諧振點或 反諧振點考慮到外部因素影響阻抗頻率特性變動幅度的頻率。上述結構的超聲波發(fā)生裝置，如上所述，在需要通過設定目標驅動頻率fd,判斷是無 負載的情況還是有負載的情況時，可通過目標驅動頻率fd來測定正在驅動的超聲波振子 的阻抗Z,很容易地對是有負載的情況還是無負載的情況作出判別。而且，在上述超聲波發(fā)生裝置中，上述控制部的特征是，上述測定部以多個頻率的電 振蕩對驅動上述超聲波振子的情況時的多個阻抗進行測定，根據(jù)上述多個頻率和上述多個 頻率計算阻抗頻率的傾斜，基于計算出的阻抗頻率特性的傾斜，計算上述目標驅動頻率。在上述結構的超聲波發(fā)生裝置中，由于基于阻抗頻率特性的傾斜計算目標驅動頻率， 因此，只需測定數(shù)個點，最小情況時，是2個點的阻抗Z即可，因此，能夠更快速地運行 目標驅動頻率運算處理。另外，上述超聲波發(fā)生裝置的特征是，還具備存儲以上述目標驅動頻率驅動上述超聲 波振子時上述無負載時的阻抗或上述有負載時的阻抗的存儲部；上述控制部在上述無負載
時或上述有負載時，以上述測定部測定上述超聲波振子在驅動狀態(tài)下的阻抗，對該測定出的阻抗和上述存儲部中存儲的阻抗進行比較，根據(jù)該比較結果，判斷是否計算上述目標驅 動頻率，根據(jù)該判斷結果計算上述目標驅動頻率。上述結構的超聲波發(fā)生裝置，在沒有周圍環(huán)境變化，諧振點及反諧振點大致固定較為 穩(wěn)定時，無需運行目標驅動頻率運算處理。而且，本實用新型其它實施方式涉及的超聲波美容裝置的特征是使用了上述超聲波發(fā) 生裝置中的其中之一。以上結構的超聲波美容裝置能夠以目標驅動頻率穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。因此，超聲波美 容裝置能夠有效地對對象物0給予美容效果。為了介紹本申請實用新型，前面參照附圖，通過實施方式進行了恰當、充分地說明。 作為同行應認識到能夠很簡單地對上述實施方式進行更改及/或改進。因此，由同行實施 的更改實施方式或改進方案，只要沒有超出權利要求書中的權利范圍，就可以解釋為該更 改方案或改進方案包括在相應權利要求書的權利范圍內。
權利要求1.一種超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，包括，生成電振蕩的驅動部；將上述驅動部生成的上述電振蕩轉換成超聲波的機械振蕩的超聲波振子；一個面上接合上述超聲波振子，將上述超聲波振子轉換的上述超聲波的機械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€面上的放射面上的傳輸構件；測定上述超聲波振子的阻抗的測定部；基于應傳輸上述超聲波的機械振蕩的對象物接觸上述傳輸構件的有負載時上述超聲波振子的阻抗頻率特性和應傳輸上述超聲波的機械振蕩的對象物不接觸上述傳輸構件的無負載時上述超聲波振子的阻抗頻率特性的交點上的阻抗以及上述測定部測定的阻抗，計算應驅動上述超聲波振子的目標驅動頻率，控制上述驅動部，使得上述超聲波振子以算出的該目標驅動頻率振蕩的控制部。
2. 根據(jù)權利要求1所述的超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述控制部具有以目標驅動頻率運算處理用的電壓值使上述驅動部上生成上述電振 蕩的電壓控制部，上述測定部包括電流檢測電路，對上述超聲波振子上流動的電流進行檢測；頻率控 制部，對來自上述驅動部的電振蕩的頻率進行控制；阻抗運算部，從上述頻率控制部接收 來自上述驅動部的電振蕩的頻率的通知，且根據(jù)上述電流檢測電路通知的檢測電流值以及 上述目標驅動頻率運算處理用的電壓值，對從上述頻率控制部接收通知的頻率的阻抗Z進 行運算。
3. —種超聲波美容裝置，其特征在于，使用權利要求1或者2所述的超聲波發(fā)生裝置。
專利摘要本實用新型提供一種能穩(wěn)定地以目標驅動頻率發(fā)生超聲波的超聲波發(fā)生裝置及使用該超聲波發(fā)生裝置的超聲波美容裝置。本實用新型的超聲波發(fā)生裝置(1)，包括生成電振蕩的驅動部(11)、將驅動部(11)生成的電振蕩轉換成超聲波的機械振蕩的超聲波振子(12)、一個面接合超聲波振子(12)，將超聲波振子(12)轉換成的超聲波機械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€面上的放射面的喇叭(13)、測定超聲波振子(12)的阻抗的測定部(14)、基于有負載時的超聲波振子(12)的阻抗頻率特性和無負載時的超聲波振子(12)的阻抗頻率特性的交點上的阻抗以及測定部(14)測定的阻抗，計算應驅動超聲波振子(12)的目標驅動頻率，控制驅動部(11)，使得超聲波振子(12)以計算出的該目標驅動頻率振蕩的控制部(15)。
文檔編號A61H23/02GK201026489SQ200620136920
公開日2008年2月27日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權日2005年9月27日
發(fā)明者布村真人, 齊田至 申請人:松下電工株式會社