一种采用多模态振动换能器的家用清洗水槽的制作方法

本实用新型涉及一种清洗水槽，特别是涉及一种采用多模态振动换能器的家用清洗水槽。

背景技术：

超声换能器，是一种实现电能与声能(即高频机械振动能)相互转换的器件。超声清洗或处理，是通过换能器产生的超声波振动，在水中发生空化效应所产生的瞬间高压空泡，冲击被清洗物而达到良好的清洗效果称为超声清洗，或这种空泡对溶解于水中的物质产生特殊的物理和化学反应效果，称为超声处理。

现有清洗用换能器通常只能进行单一轴向振动模态的工作方式，在水中的声场能量同样表现为沿其振动方向的单一轴向的优势分布。对应产生的空化效应及清洗效果也呈类似的区域分布。参考图1和图2，现有家用超声水槽包括水槽(图中未示出)和现有换能器10，换能器10通常通过安装板20安装在水槽的槽底，换能器10的声能辐射端(前匹配端)结构通常设计为圆锥体形或直柱体形。家用超声水槽工作时，由于换能器10通常只能进行单一轴向振动模态的工作方式，在水槽中的声场能量只能表现为沿其振动方向的单一轴向的优势分布(通常为水槽底部朝上方向振动)，对应清洗效果也呈类似的小区域能量分布，振动方向单一，致使清洗效果不理想。

目前，为提高家用超声水槽的清洗效果，通常通过在不同位置排布多个换能器实现不同区域不同方向的振动效果，达到彻底清洗的目的。然而这样的设计就需要采用更多的换能器排布，导致水槽结构复杂度和成本较高。实际上，尽管多排布了换能器，仍有声能量分布盲区的存在。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种采用多模态振动换能器的家用清洗水槽，用于解决现有技术中采用超声技术的家用清洗水槽中超声能量分布不均的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种采用多模态振动换能器的家用清洗水槽，包括水槽和换能器；所述换能器包括后匹配块、压电晶体组件及声能辐射块，所述压电晶体组件后端与所述后匹配块前端相连；所述换能器与所述水槽壁相连，或被收容于所述水槽中；所述声能辐射块的后端面连接至少一个所述压电晶体组件；所述换能器的声能辐射块为基于振动模态设计的几何体；工作时，所述几何体在宽度方向的频率，和/或，长度方向的频率，和/或，对角方向的频率分别与厚度方向的振动模态频率接近或相同。

优选地，所述换能器与所述水槽外壁粘合连接。

优选地，所述换能器与所述水槽的槽底外壁粘合连接。

优选地，所述换能器与所述水槽壁通过起振板可拆卸地连接。

优选地，所述换能器与所述水槽的槽底外壁通过起振板可拆卸地连接。

优选地，所述换能器与所述起振板相连，所述起振板通过紧固件与水槽壁可拆卸地连接，或所述起振板镶嵌在所述水槽壁中。

优选地，所述声能辐射块的后端面连接至少两个相并联的所述压电晶体组件。

优选地，所述压电晶体组件包括一个压电晶体，或N个压电晶体,其中N为偶数，且20≥N>1。

优选地，所述几何体为长方体、正方体、椭圆体、或扁圆体。

优选地，还包括一密封罩体；当所述换能器被收容于所述水槽中时，所述换能器位于所述密封罩体中。

如上所述，本实用新型的一种采用多模态振动换能器的家用清洗水槽，具有以下有益效果：

由于所述换能器与所述水槽壁相连，或被收容于所述水槽中；以及所述声能辐射块的后端面连接至少一个所述压电晶体组件；所述换能器的声能辐射块为基于振动模态设计的几何体；工作时，所述几何体在宽度方向的频率，和/或，长度方向的频率，和/或，对角方向的频率分别与其厚度方向的振动模态频率接近或相同。可见清洗水槽中水能够发生多轴振动，超声能量分布较均匀，故清洗效果比较好，且易安装。

附图说明

图1显示为现有技术中的超声清洗槽的仰视图；

图2显示为现有技术中的超声清洗槽的主视图；

图3显示为本实用新型一种采用多模态振动换能器的家用清洗水槽第一实施例的主视图；

图4显示为本实用新型一种采用多模态振动换能器的家用清洗水槽第一实施例的仰视图；

图5显示为本实用新型一种采用多模态振动换能器的家用清洗水槽第二实施例的主视图；

图6显示为本实用新型多模态振动换能器第一实施例的立体图；

图7显示为本实用新型多模态振动换能器第二实施例的立体图。

元件标号说明

10 现有换能器

20 安装板

1 水槽

2 换能器

22 预应力螺杆

23 后匹配块

24 电极片

25 压电晶体组件

26 声能辐射块

3 起振板

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图2至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图3至5所示，本实用新型提供一种采用多模态振动换能器的家用清洗水槽，包括水槽1和换能器2。

参考图6和图7，所述换能器2包括后匹配块23、压电晶体组件25及声能辐射块26，所述压电晶体组件25后端与所述后匹配块23前端相连，所述压电晶体组件25连接有电极片24；所述换能器2与所述水槽1壁相连，或被收容于所述水槽1中；所述声能辐射块26的后端面连接至少一个所述压电晶体组件25。

所述换能器2的声能辐射块26为基于振动模态设计的几何体，见图6和图7；参考图5，工作时，所述几何体在宽度方向的频率，和/或，长度方向的频率，和/或，对角方向的频率分别与其厚度方向的振动模态频率接近或相同，可见本换能器2能够产生多轴振动，故在水槽1中的声场能量能够表现为沿其振动方向的多轴优势分布，故清洗效果好。另外，在保证清洗效果的情况下，不用在水槽1不同位置布置换能器2，故对水槽1的结构要求不高。此外，针对现有水槽1，只需在水槽1壁上安装该换能器2，水槽1中水就可以发生多轴振动，取得较好清洗效果，故也可以用于改造现有水槽，改造成本低，且易安装。

安装时，参考图3至图5，所述换能器2可以与所述水槽1外壁粘合连接，也可以与所述水槽1内壁粘合连接，或者所述换能器2与所述水槽1壁通过起振板3可拆卸地连接。

参考图3，当所述换能器2与所述水槽1外壁粘合连接时，为了提高清洗水槽1外观美观、及提高清洗效果，优选地，所述换能器2与所述水槽1的槽底外壁粘合连接。

参考图4和图5，当所述换能器2与所述水槽1壁通过起振板3可拆卸地连接时，具体地，所述换能器2与所述起振板3相连，所述起振板3通过紧固件与水槽1壁可拆卸地连接，或所述起振板3镶嵌在所述水槽1壁中；为了提高清洗水槽1外观美观、及提高清洗效果，优选地，所述换能器2与所述水槽1的槽底外壁通过起振板3可拆卸地连接。

本实用新型采用多模态振动换能器的家用清洗水槽还包括一密封罩体(图中未示出)；当所述换能器2被收容于所述水槽1中时，所述换能器2位于所述密封罩体中。为了提高清洗效果，及提高水槽1利用空间，优选地，所述换能器2位于所述水槽1的槽底。

参考图6，换能器2包括一个后匹配块23、一个压电晶体组件25和一个声能辐射块26，所述压电晶体组件25后端面与所述后匹配块23相连，所述压电晶体组件25前端面与所述声能辐射块26后端面相连，后匹配块23中心连接有预应力螺杆22；通过所述预应力螺杆22很大程度上能够消除或减少所述压电晶体组件25在振动过程中承受的拉应力，避免因应力过大造成所述压电晶体组件25损坏，进而延长了本换能器2使用寿命，降低了维修成本。

所述声能辐射块26为基于振动模态设计的几何体，只要设计的尺寸满足在工作时所述几何体在宽度方向的频率，和/或，长度方向的频率，和/或，对角方向的频率分别与其厚度方向的振动模态频率接近或相同即可。本实用新型对几何体的形状不做严格限制，只要设计的几何体尺寸满足在工作时所述几何体在宽度方向的频率，和/或，长度方向的频率，和/或，对角方向的频率分别与其厚度方向的振动模态频率接近或相同均属于本实用新型保护范围。

所述几何体可以是长方体、正方体、椭圆体、或扁圆体。当所述几何体为椭圆体或扁圆体时，在工作过程中所述几何体在宽度方向的频率，和/或，长度方向的频率，和/或，对角方向的频率，和/或，椭圆体或扁圆体直径方向的频率分别与其厚度方向的振动模态频率接近或相同。

优选地，所述几何体设计为长方体或正方体；为了获得更好清洗效果，所述长方体、正方体至少一个边具有倒角。

在本实施例中，所述压电晶体组件通过所述电极片24与电源相连，利用压电效应将电信号转换为机械振动。

在本实施例中，根据振动能量需要，所述压电晶体组件可以只包括一个压电晶体，也可以包括N个压电晶体，其中N为偶数，且20≥N>1。优选地，所述压电晶体为压电陶瓷。压电陶瓷是现有材料，这里不做赘述。

参考图7，在本实施例中所述声能辐射块26的后端面连接有两个所述压电晶体组件25，且所述两个所述压电晶体组件25并联。

本实用新型不局限于所述声能辐射块26后端只连接一个所述压电晶体组件25，或者两个压电晶体组件25。实际上，所述声能辐射块26的后端面可以连接多个所述压电晶体组件25，多个所述压电晶体组件25相并联。所述声能辐射块26连接的所述压电晶体组件25具体数目，受所述超声清洗换能器2空间、使用场所等条件影响。当需要较大振动时，可以适当增加所述压电晶体组件25数目。

另外，为了提高安全度，所述压电晶体组件25与所述后匹配块23之间设有绝缘片，和/或所述压电晶体组件25与声能辐射块26之间设有绝缘片。优选地，所述压电晶体组件25与所述后匹配块23之间，及所述压电晶体组件25与声能辐射块26之间均设有绝缘片(图中未示出)。

综上所述，本实用新型的采用多模态振动换能器的家用清洗水槽，由于所述换能器2与所述水槽1壁相连，或被收容于所述水槽1中；以及所述声能辐射块26的后端面连接至少一个所述压电晶体组件25；所述换能器2的声能辐射块26为基于振动模态设计的几何体；工作时，所述几何体在宽度方向的频率，和/或，长度方向的频率，和/或，对角方向的频率，和/或，椭圆体或扁圆体直径方向的频率分别与其厚度方向的振动模态频率接近或相同。可见清洗水槽1中水能够发生多轴振动，超声能量分布较均匀，故清洗效果比较好，且易安装。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。