CN1895719A - 脱气装置以及使用其的超声波清洗装置 - Google Patents

Abstract

一种超声波清洗装置，形成清洗液循环路(7)，该清洗液循环路(7)使通过循环泵(8)吸入超声波清洗槽(1)内的清洗液(2)并使之循环规定的路径后，再次返回到清洗槽，并且，在该清洗液循环路的路径中途，连接通过气蚀对清洗液中的溶解空气进行气泡化的脱气装置(9)，通过该脱气装置(9)对流过清洗液循环路(7)内的清洗液中的溶解空气进行气泡化，并通过使该气泡化的溶解空气与清洗液一同还流到清洗槽(1)，由此将气泡化的溶解空气从清洗槽的液面向槽外排出。还有，作为循环泵(8)使用螺旋桨式的泵，并且，将清洗液的溶解空气浓度控制在2.5～3.5mg/l的范围内。

Description

脱气装置以及使用其的超声波清洗装置

技术领域

本发明涉及用于去除清洗液中的溶解空气的脱气装置和使用该脱气装置的超声波清洗装置。

背景技术

在工业用清洗装置中，如何干净地去除附着于零件或部件的污渍、毛刺等来加工是重要的课题。以往，作为这种清洗装置的一种，使用超声波清洗装置。

超声波清洗装置，是在充满清洗液的清洗槽中安装超声波产生器，并通过向浸渍于清洗液中的被清洗物辐射超声波，而由超声波的振动能量剥离去除附着于被清洗物表面的污渍或毛刺等。

但是，这种超声波清洗装置的情况，已知有：超声波的声压、即超声波的振动能量受到含于清洗液中的溶解空气浓度的较大的影响，若溶解空气较多，则阻碍超声波的传播，引起能量损耗且降低声压，从而降低清洗力。因此，以往，设法在超声波清洗装置中附加设置脱气装置，以便通过降低清洗液中的溶解空气，有效地实现稳定的清洗。

若例举上述脱气装置的例子，则例如专利文献1所述的结构。该专利文献1所述的脱气装置，是使用仅让空气通过的脱气膜的膜式脱气装置的一例，由脱气膜将形成为密封空间的脱气室内隔开为2室，一方的室内流过作为脱气对象的液体，并且，另一方的室内，通过连接真空泵而形成为负压，由此使液体中的溶解空气通过脱气膜而被吸入去除。

【专利文献1】特开20004-249215号公报(全页、全图)

然而，上述以往的膜式脱气装置的情况，存在下述缺点：脱气膜高价，从而装置的成本偏高，此外，每隔一定期间更换脱气膜、或反洗，装置的维持管理需要费用和劳力。还有，一般而言，膜式脱气装置仅能适用于水系的清洗液，而难以适用于烃系或溶剂系的清洗液。

还有，除了上述膜式脱气装置以外，还已知有真空式脱气装置或涡轮式脱气装置。真空式脱气装置，通过由一定量的清洗液填满密封的脱气槽内，并由真空泵抽出槽的上部空间内的空气，抽出清洗液中的溶解空气从而排出。涡轮式脱气装置，通过在密封的脱气槽内填满一定量的清洗液后，通过一边对流入脱气槽的清洗液的供给量进行节流，一边以较大的流量排出脱气槽内的清洗液，而赋予脱气槽的入口侧与出口侧的压力差，由该压力差抽取脱气槽内的清洗液中的溶解空气从而排出。然而，这些装置也各有利弊，并不是能够同时都满足脱气效率、成本、装置的维持管理的装置。

发明内容

本发明为了解决上述问题而实现，其目的在于提供脱气效率优越，成本低廉且维持管理也容易的脱气装置、和使用该脱气装置的超声波清洗装置。此外，另一目的在于提供一种超声波清洗装置，其通过在特定的条件下运转，使循环泵的出口侧产生微型气泡(直径为十～数十μm的微细的气泡)，并在该微型气泡的存在下，进行被清洗物的超声波清洗。

如所述，以往的脱气装置，并不是能够同时都满足脱气效率、成本、维持管理的装置。因此，为了解决这些问题，本发明人们不断进行刻意的试验和研究，结果开发了构造简单，并具有高的脱气效率，成本也低廉且维持管理也容易的脱气装置、和使用其的超声波清洗装置。

即，(1)的脱气装置，其特征在于，具有清洗液通过的流路，并在该流路的中途设置缩小了流路的内腔截面积的节流部，通过在该节流部的后方侧发生气蚀(急剧的压力变化引起的溶解空气的气泡化现象)，使清洗液中的溶解空气气泡化。

上述脱气装置，连接在使清洗槽内的清洗液循环的清洗液循环路的路径中途而使用。若清洗液被循环泵循环，则由于脱气装置中的气蚀，流过清洗液循环路的清洗液中的溶解空气被气泡化，且该气泡化的溶解空气与清洗液一同还流到清洗槽。然后，气泡化的溶解空气从清洗槽的液面向槽外排出。

(2)的脱气装置，其特征在于，在所述(1)的脱气装置中，由可变形的弹性管构成所述流路，并且，附设通过按压该弹性管可改变管的内腔截面积的管截面积改变机构，通过该管截面积改变机构的按压动作形成所述节流部。

由于使用了可变形的弹性管，因此若通过管截面积改变机构按压管，则按压的部分被压扁，管的内腔截面积变小形成节流部。由此，清洗液流过该节流部时，其流速加快，清洗液的动压急剧地上升并且静压急剧地下降。另一方面，若通过节流部，则由于管截面积变大，因此流速变缓，清洗液的动压急剧地下降并且静压急剧地上升。

若在弹性管的节流部发生如上述的急剧的压力变化，则在节流部的下游侧发生气蚀，从而包含于清洗液中的溶解空气在节流部的下游侧气泡化。被气泡化的溶解空气与清洗液一同返回到超声波清洗槽内，并通过其浮力朝向清洗槽的液面上升，从而从清洗槽的液面向槽外排出。

上述气蚀引起的气泡的发生量，根据节流部的截面积而变化，若截面积较小则由于节流部的压力变化变大，因此气泡的发生量增多，若截面积较大则由于节流部的压力变化变小，因此气泡的发生量减少。因此，通过由管截面积改变机构改变弹性管的截面积，可调节气泡的发生量。其结果，可控制清洗液的溶解空气浓度，并可将溶解空气浓度调节到目的值。

上述构造的脱气装置，利用了清洗液的压力变化引起的气蚀，且构造极其简单，从而可廉价地提供。还有，若由氟化橡胶等构成与清洗液接触的弹性管，则不只限于水系的清洗液，烃系、溶剂系的清洗液也可使用，具有非常高的通用性。

(3)的脱气装置，其特征在于，在所述(1)的脱气装置中，由不可变形的刚性导管构成所述流路，并通过在该刚性导管的适当位置缩小其直径，形成所述节流部，因此，节流部采用不可变的固定式。

(4)的脱气装置，其特征在于，具有清洗液通过的流路，并在该流路内，配置阻碍流过流路中的清洗液的流动从而产生紊流的障碍物，通过在该障碍物的后方侧发生气蚀，使清洗液中的溶解空气气泡化。

(5)的脱气装置，其特征在于，在输送清洗液的循环泵的泵室入口形成直径较小的节流部，通过在该节流部的后方侧发生气蚀，使清洗液中的溶解空气气泡化。

(6)的脱气装置，其特征在于，使输送清洗液的循环泵的螺旋桨的叶片形状形成为非对称形，通过在旋转的螺旋桨的周围发生气蚀，使清洗液中的溶解空气气泡化。

(7)的超声波清洗装置，使用所述各脱气装置进行清洗液的脱气，具有附设有超声波产生器的清洗槽，通过将被清洗物浸渍到由清洗液填满的清洗槽内并从超声波产生器辐射超声波，而对被清洗物进行超声波清洗，该超声波清洗装置，其特征在于，形成清洗液循环路，该清洗液循环路由循环泵吸入所述清洗槽内的清洗液并使其循环规定的路径后，再次返回到清洗槽内，并且，在该清洗液循环路的路径中途，连接所述(1)～(6)中的任一项记载的脱气装置，并通过该脱气装置使流过清洗液循环路的清洗液中的溶解空气气泡化，通过使该气泡化的溶解空气与清洗液一同还流到清洗槽内，将气泡化的溶解空气从清洗槽的液面向槽外排出。

(8)的超声波清洗装置，其特征在于，在所述(7)记载的超声波清洗装置中，在所述脱气装置的下游侧，连接可改变阀开度的空气供给机构，并可通过该空气供给机构，向流过清洗液循环路的清洗液中供给空气。

但是，如所述，超声波清洗中的超声波声压根据清洗液的溶解空气浓度而较大变化。另一方面，溶解空气浓度，根据清洗槽的形状(与大气接触的接触面积、水深等)、清洗液的循环状态、清洗液的温度、外部气温、湿度等状态量，形成在较宽范围内分布的状态，因此存在仅由特定的状态量难以根本上特定超声波声压的情况。

因此，在本发明中，控制超声波清洗装置中的溶解空气浓度时，使用计算机等对超声波清洗装置的输入输出信号的时间序列数据进行解析，并将把该超声波清洗装置的输入输出关系作为将溶解空气浓度、液温、流量、室温、湿度等多个状态量作为输入输出的多变量自回归模型而构筑在软件上，基于该软件上构筑的多变量自回归模型，控制溶解空气浓度，由此将超声波的声压维持在最佳状态，实现有效的且稳定的超声波清洗。

即，(9)的超声波清洗装置，其特征在于，在所述(7)或(8)记载的超声波清洗装置中，根据至少包含清洗液的溶解空气浓度的多个状态量的时间序列数据，构筑表示该超声波清洗装置的输入输出关系的多变量自回归模型，并基于该多变量自回归模型进行清洗液的溶解空气浓度的控制。

(10)的超声波清洗装置，其特征在于，在所述(9)记载的超声波清洗装置中，将学习功能赋予给所述多变量自回归模型，定期或必要时测量收集状态量的时间序列数据，并根据获得的时间序列数据，对基于以往的时间序列数据而构筑的多变量自回归模型进行修正。

(11)的超声波清洗装置，其特征在于，在所述(7)～(10)中的任一项记载的超声波清洗装置中，将所述清洗液循环路的清洗液吸入口开口于清洗槽上部侧，并且，将清洗液排出口开口于与所述吸入口相反侧的槽壁的下部侧。

(12)的超声波清洗装置，其特征在于，在所述(7)～(11)中的任一项记载的超声波清洗装置中，通过控制循环泵而变化清洗液的循环量，由此改变清洗槽内的清洗液的流动，使清洗槽内的溶解空气浓度均匀化。

(13)的超声波清洗装置，其特征在于，在所述(7)～(12)中的任一项记载的超声波清洗装置中，以使清洗液的溶解空气浓度大于等于2.5mg/l的方式进行控制。

(14)的超声波清洗装置，其特征在于，在所述(7)～(12)中的任一项记载的超声波清洗装置中，作为所述循环泵使用螺旋桨式的泵，并且，将清洗液的溶解空气浓度控制在2.5～3.5mg/l的范围内。(发明的效果)

根据(1)的脱气装置，由于利用气蚀使清洗液中的溶解空气作为气泡而显著化，从而从清洗液分离排出，因此是极其简单的构造，可简单且可靠地从清洗液中去除溶解空气。由此，可简化脱气装置，甚至超声波清洗装置整体的结构，并可节约成本。

根据(2)的脱气装置，由于使用可变形的弹性管，并通过由管截面积改变机构按压该弹性管，形成由任意的内腔截面积构成的节流部，因此可自由地调节清洗液中的溶解空气的气泡化。还有，作为弹性管的材质，若使用氟化橡胶等，则不限于水系的清洗液，也可使用于烃系或溶剂系的清洗液。

根据(3)的脱气装置，由于使用不可变形的刚性导管，并通过在该刚性导管的适当位置缩小其直径，而形成节流部，因此可获得强度高且耐久性优越的脱气装置。

根据(4)的脱气装置，由于配置阻碍清洗液在流路中的流动从而产生紊流的障碍物，并通过在该障碍物的后方侧发生气蚀，而使清洗液中的溶解空气气泡化，因此不需要难以加工的节流部，从而可更加简单地制造脱气装置。

根据(5)的脱气装置，由于在循环泵的泵室入口形成直径较小的节流部，并通过在该节流部的后方侧发生气蚀，而使清洗液中的溶解空气气泡化，因此可一体地构成脱气装置和循环泵，从而可实现使用了本发明的脱气装置的超声波清洗装置的小型化。

根据(6)的脱气装置，由于使循环泵的螺旋桨的叶片形状形成为非对称形，并通过在旋转的螺旋桨的周围发生气蚀，而使清洗液中的溶解空气气泡化，因此可一体地构成脱气装置和循环泵，从而可实现使用了本发明的脱气装置的超声波清洗装置的小型化。

根据(7)的超声波清洗装置，由于使用上述(1)～(6)的脱气装置进行清洗槽的清洗液的脱气，因此可可靠地分离清洗液中的溶解空气从而脱气。还有，由于使用了构造简单的脱气装置，因此可使装置小型化且可廉价地提供。

根据(8)的超声波清洗装置，由于可通过空气供给机构向流过循环路的清洗液中供给空气，因此可自由地控制溶解空气浓度。

根据(9)的超声波清洗装置，由于根据至少包含溶解空气浓度的多个状态量的时间序列数据，构筑表示该超声波清洗装置的输入输出关系的多变量自回归模型，并基于该多变量自回归模型进行清洗液的溶解空气浓度的控制，因此即使相对于清洗状态的变化(季节引起的温度或湿度等的环境变化、一天的清洗次数或操作方法的变化等)，也可进行稳定的超声波清洗。还有，相对于清洗槽的形状(与大气接触的接触面积、水深等)引起的溶解空气浓度的分布的变化，也可进行稳定的清洗。

根据(10)的超声波清洗装置，由于将学习功能赋予给多变量自回归模型，因此可使构筑的多变量自回归模型进步到更加接近于实际的超声波清洗装置的行为，从而可实现更好的超声波清洗。

根据(11)的超声波清洗装置，由于使清洗液循环路的清洗液吸入口开口于清洗槽上部侧，并且，使清洗液排出口开口于与所述吸入口相反侧的槽壁的下部侧，因此清洗液以横穿清洗槽内的方式朝向斜上方流动，从而可提高清洗液的搅拌作用，所以可加速溶解空气浓度的均匀化。

根据(12)的超声波清洗装置，由于通过控制循环泵而变化清洗液的循环量，由此改变清洗槽内的清洗液的流动，因此可进一步提高清洗槽内的清洗液的搅拌作用，从而可进一步加速溶解空气浓度的均匀化。

根据(13)的超声波清洗装置，可将超声波声压维持在衰减最小的状态，从而可进行稳定的超声波清洗。根据本发明人们的试验，明确为，若将超声波声压维持在衰减较小的状态，则希望将清洗液的溶解空气浓度设为大于等于2.5mg/l。通过形成这种浓度，可使超声波的衰减降低到极致，从而可进行有效的清洗。

根据(14)的超声波清洗装置，可在循环泵的出口侧发生微型气泡，从而可通过该微型气泡具有的各种作用，进行不受环境(室温、湿度、气压等)的变化的影响的稳定的超声波清洗。另外，所谓的微型气泡，是指气泡发生时直径为十～数十μm的微细的气泡。

即，构成为作为循环泵使用螺旋桨式的泵从而使清洗液循环时，由脱气装置引起的气蚀发生的气泡被循环泵的旋转的螺旋桨进一步细化且被剪切，从而形成极其微细的气泡。根据本发明人们的试验，明确为，此时，若将清洗液的溶解空气浓度控制在2.5～3.5mg/l的范围内，则被旋转的螺旋桨剪切而产生的气泡，形成为所谓的被称为“微型气泡”的由极小直径构成的气泡。

该微型气泡具有以往的毫米大小的气泡没有的如下的特征。

(A)上升速度极慢，一边在清洗液中漂浮移动一边自身收缩，形成更小的接近微型·纳米大小的气泡。

(B)发生基本均匀的气泡，分散性优越。

(C)具有缓慢的流动性和大范围的扩散特性。

(D)具有被超声波辐射引起共振的共振现象。

(E)具有固有的物理化学特性。

(F)对于生物体诱发生理特性。

根据上述各特性，尤其(A)～(E)的特性，可进一步促进清洗槽内的清洗液的均匀分散化，在清洗槽整个范围内溶解空气浓度形成均匀，从而可实现不受室温或湿度、气压等环境的变化的影响的超声波清洗。还有，清洗液中的污渍难以凝聚，从而也不会发生大块的污渍。这是根据如下情况而考虑：污渍以附着于微型气泡的状态一边在清洗液中漂浮一边上升，但由于微型气泡带负电，因此微型气泡彼此由于静电而互相排斥，从而没有凝聚现象。

附图说明

图1是表示本发明的超声波清洗装置的一实施方式的图。

图2表示图1的超声波清洗装置所使用的脱气装置的结构，(a)是表示未按压弹性管的状态的图，(b)是按压弹性管使之变形而形成节流部的状态的图。

图3是表示脱气装置的第2例的图。

图4(a)是表示脱气装置的第3例的图，(b)是表示脱气装置的第4例的图。

图5是表示使用第2～第4例的脱气装置而构成的超声波清洗装置的例子的图。

图6是表示脱气装置的第5例的图。

图7是表示脱气装置的第6例的图。

图8是表示使用第5以及第6例的脱气装置而构成的超声波清洗装置的例子的图。

图中，1-清洗槽；2-清洗液；3-超声波产生器；4-加热器(液温调节机构)；5-清洗液吸入口；6-清洗液排出口；7-清洗液循环路；8-循环泵；9-脱气装置；10-空气供给阀(空气供给机构)；11-流量调节阀(流量调节机构)；12-流量传感器(流量测定机构)；13-液温传感器(液温测定机构)；14-溶解空气浓度传感器(溶解空气浓度测定机构)；15-室温传感器(室温测定机构)；16-湿度传感器(湿度测定机构)；17-控制装置(控制机构)；18-计算机；19-脱气装置；20-刚性导管；21-节流部；22-脱气装置；23-管路；24-障碍物；25-脱气装置；26-节流部；81-泵室；82-泵的螺旋桨；91-弹性管；92a、92b-致动器；93a、93b-活塞杆；94a、94b-按压件；95-节流部。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的超声波清洗装置的一实施方式的图，图2是表示在该实施方式中使用的脱气装置的结构的图。

在图1中，1是充满清洗液2的清洗槽，在该清洗槽1的底面部附设有超声波产生器3。还有，在清洗槽1的周围附设加热器(液温调节机构)4，其可调节清洗液2的温度。

清洗液的吸入口5开口于清洗槽1的上部位置，并且，清洗液的排出口6开口于与该吸入口5相反侧的下部位置，通过由导管等配管连结这些吸入口5与排出口6，而形成清洗液循环路7。

在清洗液循环路7的中途，连接有用于使清洗液强制循环的循环泵8，并且，在该循环泵8的上游侧，连接有本发明的脱气装置9。还有，在脱气装置9与循环泵8之间，连接有自由改变阀开度的空气供给阀(空气供给机构)10。

此外，在脱气装置9的上游侧，连接有流量调节阀(流量调节机构)11、流量传感器(流量测定机构)12、液温传感器(液温测定机构)13、溶解空气浓度传感器(溶解空气浓度测定机构)14。进而，还设置有用于测量装置周围的温度和湿度的室温传感器(室温测定机构)15以及湿度传感器(湿度测定机构)16。另外，一般而言，由于液体中的溶解空气浓度与溶解的氧O₂的量成正比，因此作为溶解空气浓度传感器14通常使用溶解氧测定器。

所述脱气装置9，是用于将溶入于清洗液2中的空气(溶解空气)从清洗液中分离，并作为气体变换为可排出的气泡的气泡发生机构。还有，空气供给阀10，是用于向流过清洗液循环路7中的清洗液中供给空气，从而提高清洗液2的溶解空气浓度的空气供给机构。通过控制该脱气装置9和空气供给阀10，可自由地控制清洗液2的溶解空气浓度。

控制装置(控制机构)17是控制装置整体的动作的装置，输入来自所述流量传感器12、液温传感器13、溶解空气浓度传感器14、室温传感器15、湿度传感器16的测量信号，并且，基于这些测量信号，控制循环泵8、脱气装置9、空气供给阀10、流量调节阀11、加热器4，从而进行控制使清洗液2的溶解空气浓度处在已设值或规定范围内。

另外，在控制装置17中，内置或外设有计算机18等数据处理装置。该计算机18，如后述的控制例4所示，对以溶解空气浓度为首的必要的状态量的时间序列数据进行解析，并将超声波清洗装置整体的输入输出关系作为多变量自回归模型构筑于软件上，从而基于该多变量自回归模型，对溶解空气浓度进行控制。

图2(a)、(b)表示脱气装置9的具体的构造例。

图示例的脱气装置9，包括由规定长度构成的可变形的弹性管91，在该弹性管91的中央附近，对向配置两个致动器92a、92b，在该对向配置的两个致动器的活塞杆93a、93b的前端，安装用于按压变形弹性管91的按压件94a、94b。另外，作为弹性管91的原材料，希望使用对烃系清洗液或溶剂系清洗液也具有耐性的氟化橡胶等。

该脱气装置9，通过对致动器92a、92b进行驱动而使活塞杆93a、93b进退，由此由其前端的按压件94a、94b按压弹性管91并压扁，从而通过使该部分的内腔截面积变窄，形成开口面积变小的节流部95(参照图2(b))。若清洗液到达该节流部95的部分，则根据其节流量，流速加快，清洗液的动压急剧地上升并且静压急剧地下降，继而，若通过了节流部95，则由于管的内腔截面积变大从而流速变缓，清洗液的动压急剧地下降并且静压急剧地上升。

在节流部95中，若发生如上述的急剧的压力变化，则在节流部95的下游侧发生气蚀(cavitation)，从而溶入清洗液中的溶解空气变为气泡而显著化。由此，可使溶解于清洗液中的空气作为气泡而从清洗液分离。气蚀产生的溶解空气的分离作用的强度，可通过弹性管91的节流部95的开口面积、即致动器92a、92b的活塞杆93a、93b的进退量进行控制。

另外，在上述的例中，使用两个致动器92a、92b对弹性管91进行按压变形，但也可使用一个致动器进行按压变形。还有，作为致动器使用了活塞杆式的结构，但只要能够使按压件94a、94b进退，何种形式、构造均可，例如可利用螺纹进退式的结构、齿条·小齿轮进退式的结构等各种进退机构。

下面，对形成为上述结构的超声波清洗装置的溶解空气浓度的控制方法进行说明。

[1]控制例1

第1控制例是使用溶解空气浓度传感器14的测定结果控制清洗液的溶解空气浓度时的例子。以下，对其控制方法进行说明。

若接入超声波清洗装置的电源，则控制装置17驱动循环泵8，从槽上部的清洗液吸入口5向清洗液循环路7内吸入清洗槽1内的清洗液2。然后，循环一周清洗液循环路7之后，从槽下部的清洗液排出口6再次排出到清洗槽1内，从而使清洗液2循环。还有，根据需要还对加热器4进行控制，基于液温传感器13输出的液温信号，进行控制，使清洗液2的温度达到规定温度。

在该状态下，控制装置17接收从溶解空气浓度传感器14传送来的溶解空气浓度信号，并监视该时点下的清洗液的溶解空气浓度是大于预先设定的已设值还是小于预先设定的已设值。如所述，溶解空气浓度大于已设值时，从超声波产生器3放射的超声波的声压急剧地降低，导致难以进行良好的超声波清洗。

因此，在溶解空气浓度大于已设值时，控制装置17向脱气装置9传送控制信号，并驱动脱气装置9的致动器92a、92b而使活塞杆93a、93b进出，从而通过其前端的按压件94a、94b使弹性管91按压变形，形成节流部95(参照图2(b))。

若在弹性管91上形成节流部95，则如所述，在节流部95的下流侧发生气蚀，溶解于清洗液中的空气变为气泡而显著化。该变为气泡而显著化的溶解空气与清洗液一同再次从清洗液排出口6向清洗槽1内排出，排出到清洗槽1内的气泡通过其浮力在清洗液2中上升，从而从清洗槽1的上部液面向槽外排出。

若反复进行上述气蚀引起的溶解空气的气泡化，则清洗槽1内的清洗液2被逐渐脱气，其溶解空气浓度最终达到小于等于预先设定的规定值。溶解空气浓度达到小于等于规定值之后，将被清洗物(省略图示)浸渍到清洗液2中，并从超声波产生器3辐射超声波，开始超声波清洗。由此，可在声压不降低的情况下，有效地进行良好的超声波清洗。

控制装置17，在上述超声波清洗进行的过程中也监视溶解空气浓度传感器14输出的溶解空气浓度信号，并控制脱气装置9的节流量，使清洗液的溶解空气浓度不大于等于已设值。由此，可将清洗槽1内的清洗液2的溶解空气浓度始终维持在小于等于规定值，从而可维持声压不降低的良好的超声波清洗。

进而，此时，清洗液的溶解空气浓度比已设值过度小时，还对空气供给阀10进行控制，以打开空气供给阀10向流过清洗液循环路7内的清洗液进给空气，从而以提高溶解空气浓度的方式控制即可。若同时进行该空气供给阀10的空气供给控制，则可将溶解空气浓度始终维持在以已设值为中心的一定范围内，从而可进一步实现良好的超声波清洗。

另外，根据本发明人们的试验，用于进行良好的超声波清洗的溶解空气浓度，过于小也会存在问题，因此明确希望设定为达到大于等于2.5mg/l。因此，希望将作为目标的溶解空气浓度的规定值设为大于等于该值。

还有，所述超声波清洗装置的情况，由于清洗液循环路7的清洗液吸入口5和清洗液排出口6，设置在清洗槽1的相对的相反侧的槽壁的上部侧和下部侧，因此从清洗液排出口6排出的清洗液以横穿清洗槽1内的方式朝向斜上方流动，并再次从清洗液吸入口5吸入，从而进入到清洗液循环路7内。由此，清洗槽整体的清洗液被有效地搅拌，从而可加速清洗槽1内的清洗液2的溶解空气浓度的均匀化。

还有，在所述溶解空气浓度的控制中，脱气装置9中的节流部95的节流量(内腔截面积)，可无论溶解空气浓度的大小多大，都设定为一定节流(一定截面积)，但希望以与较之溶解空气浓度的规定值的偏差量的大小成比例地改变其节流量的方式进行控制。由此，可使溶解空气浓度在更短的时间内降低到规定值。

同样，若空气供给阀10的阀开度，也设为与较之溶解空气浓度的规定值的偏差量的大小成比例地改变其开度，则可使下降过低的溶解空气浓度在更短的时间内返回到已设值，从而可将溶解空气浓度更加确实地维持在一定范围内。

[2]控制例2

第2控制例是为了使清洗槽1内的清洗液2的溶解空气浓度更加均匀，而对循环泵8的清洗液的循环量进行控制时的例子。

如上述，在本发明中，将清洗液循环路7的清洗液吸入口5和清洗液排出口6设置在清洗槽1的相对的槽壁的上下位置，并通过使清洗液向斜上方流动，而对清洗槽1内的清洗液进行搅拌，从而实现溶解空气浓度的均匀化，但通过控制在清洗液循环路7中循环的清洗液的循环量，可进一步实现均匀化。

即，通过控制装置17控制循环泵8，并以一定周期或改变周期对其旋转数进行改变或打开/关闭控制，从而改变流过清洗液循环路7内的清洗液的流量。由此，从清洗液排出口6排出到清洗槽1内的清洗液的流动产生变化，从而可进一步加大清洗液的搅拌作用，进一步加速溶解空气浓度的均匀化。

[3]控制例3

第3控制例是由定时器动作进行溶解空气浓度的控制动作时的例子。

一般而言，超声波清洗装置中的清洗条件，取决于作为清洗对象的被清洗物以及清洗装置的规格。因此，通过所述的控制例1所示的控制动作，将溶解空气浓度控制在规定值之后，溶解空气浓度以遵从此时的清洗条件的上升率逐渐恶化。因此，若预先明确该溶解空气浓度的上升率，则即使不始终进行所述的控制例1的控制动作，通过间歇地进行定时器动作，也可将清洗液的溶解空气浓度维持在已设范围内。

因此，预先通过试验或实际的超声波清洗处理求得该溶解空气浓度的上升率，并将由该上升率确定的规定的时间间隔作为定时器动作时间设定到控制装置17中。然后，通过所述的控制例1的控制动作，清洗液2的溶解空气浓度达到规定值之后，进行如下控制：停止循环泵8并停止脱气处理，在经过设定的定时器时间的时点再次驱动循环泵8，从而通过定时器动作降低溶解空气浓度。通过反复进行该控制，不需连续地无休止地进行控制动作，即可将溶解空气浓度维持在规定范围内。由此，可实现清洗成本的节约化。

[4]控制例4

第4控制例是以下情况时的例子：使用内置或外设于控制装置17的计算机18对超声波清洗装置的输入输出信号的时间序列数据进行解析，将该超声波清洗装置作为将溶解空气浓度等多个状态量作为输入输出的多变量自回归模型而构筑在软件上，并基于该构筑的多变量自回归模型对溶解空气浓度进行控制。

如所述，超声波清洗中的清洗槽1内的超声波声压，根据清洗液的溶解空气浓度而较大变化，但另一方面，溶解空气浓度，根据清洗槽的形状、清洗液的循环状态或液温、外部气温、湿度等，形成在较宽范围内分布的状态。由此，根据清洗装置的使用状况，也出现仅由特定的状态量，例如仅由清洗液的溶解空气浓度、或仅由清洗液的温度和外部气温，难以正确地特定溶解空气浓度的情况。因此，取代所述的控制例1的仅将溶解空气浓度使用的控制，将超声波清洗装置作为多变量自回归模型而构筑，从而基于该多变量自回归模型，控制溶解空气浓度。

该超声波清洗装置的多变量自回归模型化，是通过附设于控制装置17的计算机18，进行如以下所述的各步骤的处理，从而在软件上实现。另外，为了容易理解说明，以下，举例说明构筑将溶解空气浓度、清洗液的液温、室温的3个状态量作为输入输出的多变量自回归模型的情况，但将流量、湿度等其他的状态量添加到变数中时，也只是输入输出的变数增加，处理本身不变。

(第1步骤)

首先，收集关于溶解空气浓度、清洗液的液温、室温的时间序列数据。进行该动作，应使超声波清洗装置工作，经过规定时间(例如10～15分钟)，对从溶解空气浓度传感器14输出的溶解氧数据、从液温传感器13输出的液温数据、从室温传感器15输出的室温数据进行采样并进行收集。

(第2步骤)

基于获得的关于溶解空气浓度、清洗液的液温、室温的3个状态量的时间序列数据，由计算机18进行解析，从而构筑将溶解空气浓度、清洗液的液温、室温作为输入输出的多变量自回归模型。

(第3步骤)

根据获得的多变量自回归模型的解析，算出溶解空气浓度、清洗液的液温、室温的能量贡献率、脉冲应答(闭锁类)。

(第4步骤)

根据溶解空气浓度的脉冲应答，算出“溶解空气浓度变化的基准时间”(溶解空气浓度达到小于等于作为目的的规定值的时间)。

(第5步骤)

根据能量贡献率和脉冲应答的值作成溶解空气浓度的状态模型，并基于此，算出对所述算出的“溶解空气浓度变化的基准时间”进行了修正的“溶解空气浓度变化的推算时间”。

(第6步骤)

根据获得的“溶解空气浓度变化的推算时间”，算出溶解空气浓度达到规定的值的脱气量(或脱气时间)。

(第7步骤)

基于上述算出的脱气量(或脱气时间)，通过控制装置17控制脱气装置9的节流量(或脱气时间)，从而以使溶解空气浓度达到规定范围的方式进行控制。

若使用上述的多变量自回归模型，则可对超声波清洗装置整体进行统计处理。由此，即使溶解空气浓度、液温、室温、流量、湿度、超声波声压等各状态量复杂地牵连，从而不能明确地将状态量间的关系联系起来时，也可迅速且正确地控制清洗液的溶解空气浓度。

另外，在上述的例中，在即将开始超声波清洗时收集了各状态量的时间序列数据，但也可使用过去的超声波清洗作业时收集·存储的各状态量的时间序列数据，从而构筑多变量自回归模型。

还有，也可构成为，赋予学习功能，即使在被清洗物的超声波清洗开始后，也每隔一定时间收集上述各状态量的时间序列数据，并基于该收集的新的时间序列数据，修正最初构筑的多变量自回归模型。若预先赋予这种学习功能，则可使构筑的多变量自回归模型进步到更加接近于实际工作的超声波清洗装置的行为，从而可实现更好的超声波清洗。

[5]控制例5

第5控制例是作为所述循环泵8使用螺旋桨式的泵，并且以使清洗液的溶解空气浓度达到2.5～3.5mg/l的范围的方式进行控制时的例子。

如所述，作为循环泵8使用螺旋桨式的泵，使清洗液2循环时，若脱气装置9中产生的气泡到达循环泵8，则气泡由循环泵8的旋转的螺旋桨进一步细化并被剪切，从而形成所谓的被称为“微型气泡(microbubble)”的直径十到数十μm的极其微细的气泡。若产生该微型气泡，则通过微型气泡的作用，清洗槽1内的清洗液2的均匀分散化进一步发展，在清洗槽整个范围内溶解空气浓度形成均匀，从而可实现不受室温或湿度、气压等环境的变化的影响的超声波清洗。还有，清洗液中的污渍难以凝聚，从而也不会发生大块的污渍。

图3表示脱气装置的第2例。

成为该第2例的脱气装置19，其整体由金属或硬脂塑料等不可变形的刚性导管20制作，并通过在该刚性导管20的适当位置挤压其直径，从而在清洗液的流动的流路中途形成固定式的节流部21。

图4表示脱气装置的第3以及第4例。

(a)表示第3例，在筒状的管路23内，与遮挡清洗液的流动的方向垂直地配置形成为截面三角形状的障碍物24。(b)表示第4例，在筒状的管路23内，与遮挡清洗液的流动的方向垂直地配置形成为截面四角形状的障碍物24。在成为这些第3以及第4例的脱气装置22中，通过障碍物24阻碍清洗液的流动从而引起紊流，由此，通过在障碍物24的后方侧发生气蚀，从而使清洗液中的溶解空气气泡化。

图5表示将成为上述第2～第4例的脱气装置19、22适用于本发明的超声波清洗装置时的例子。在成为上述第2～第4例的脱气装置19、22中，由于节流部21、障碍物24分别为固定式，因此不能改变其节流量或形状，但通过由控制装置17控制循环泵8、空气供给阀10、流量调节阀11等，可自由地调节清洗液2的溶解空气浓度。还有，使用所述的多变量自回归模型进行控制，或进行利用了微型气泡的超声波清洗，也可同样实现。

图6表示脱气装置的第5例。

在成为该第5例的脱气装置25中，通过挤压连接于清洗液循环路的循环泵8的泵室81的清洗液入口部的口径，而形成节流部25，该例是一体地构成循环泵8和脱气装置25时的例子。另外，82是清洗液输送用的螺旋桨(旋转叶片)。

图7表示脱气装置的第6例。

在成为该第6例的脱气装置27中，使配置在连接于清洗液循环路的循环泵8的泵室81内的清洗液输送用的螺旋桨82的叶片形形成为非对称形，从而在旋转的螺旋桨82的周围发生气蚀。该第6例也是一体地构成循环泵8和脱气装置25时的例子。

图8表示将作为上述第5或第6例的脱气装置25、27适用于本发明的超声波清洗装置时的例子。作为第5、第6例的脱气装置25、27的情况，也同所述第2～第4例的脱气装置的情况相同，通过由控制装置17控制循环泵8、空气供给阀10、流量调节阀11等，可调节清洗液中的溶解空气浓度。还有，使用所述的多变量自回归模型进行控制，或进行利用了微型气泡的超声波清洗，也可同样实现。

Claims (25)

1、一种脱气装置，其特征在于，

具有：清洗液通过的流路；

节流部，其设于所述流路的中途，并缩小了所述流路的内腔截面积，

通过在所述节流部的后方侧发生气蚀，使所述清洗液中的溶解空气气泡化。

2、根据权利要求1所述的脱气装置，其特征在于，

还具有：弹性管，其构成所述流路且可变形；管截面积改变机构，其附设于所述弹性管，并可通过按压所述弹性管，改变所述流路的内腔截面积，

所述节流部通过所述管截面积改变机构的按压动作而形成。

3、根据权利要求1所述的脱气装置，其特征在于，

还具有：刚性导管，其构成所述流路，

所述节流部通过缩小所述刚性导管的直径而形成。

4、一种脱气装置，其特征在于，

具有：清洗液通过的流路；

障碍物，其配置于所述流路内，并通过阻碍流过所述流路的所述清洗液的流动而产生紊流，

通过在所述障碍物的后方侧发生气蚀，使所述清洗液中的溶解空气气泡化。

5、一种脱气装置，其特征在于，

具有：循环泵的泵室，其进给清洗液；

导管，其连接于所述泵室的入口；

节流部，其直径小于形成在所述入口的所述导管，

通过在所述节流部的后方侧发生气蚀，使所述清洗液中的溶解空气气泡化。

6、一种脱气装置，其特征在于，

具有：螺旋桨，其作为进给清洗液的循环泵的螺旋桨，叶片形状为非对称形，

通过在旋转的所述螺旋桨的周围发生气蚀，使所述清洗液中的溶解空气气泡化。

7、一种超声波清洗装置，其具有附设有超声波产生器，并被清洗液填满的清洗槽，通过在所述清洗槽内浸渍被清洗物并从所述超声波产生器辐射超声波，对所述被清洗物进行超声波清洗，该超声波清洗装置的特征在于，

具有：清洗液循环路，其以使所述清洗槽内的清洗液循环规定的路径后，再次返回到清洗槽内的方式形成；

循环泵，其吸入所述清洗液循环路中的清洗液并使之循环；

脱气装置，其连接于所述清洗液循环路的路径中途，

所述脱气装置，具有：节流部，其设于所述清洗液循环路的路径中途，并缩小了所述清洗液循环路的内腔截面积，

通过在所述节流部的下游侧发生气蚀，使流过所述清洗液循环路的清洗液中的溶解空气气泡化，并通过使该气泡化的溶解空气与清洗液一同还流到清洗槽内，将气泡化的溶解空气从清洗槽的液面向槽外排出。

8、根据权利要求7所述的脱气装置，其特征在于，

还具有：弹性管，其设于所述清洗液循环路的路径中途且可变形；管截面积改变机构，其附设于所述弹性管，并可通过按压所述弹性管，改变所述清洗液循环路的路径中途的内腔截面积，

所述节流部通过所述管截面积改变机构的按压动作而形成。

9、根据权利要求7所述的脱气装置，其特征在于，

还具有：刚性导管，其设于所述清洗液循环路的路径中途，

所述节流部通过挤压所述刚性导管的直径而形成。

10、一种超声波清洗装置，其具有附设有超声波产生器，并被清洗液填满的清洗槽，通过在所述清洗槽内浸渍被清洗物并从所述超声波产生器辐射超声波，对所述被清洗物进行超声波清洗，该超声波清洗装置的特征在于，

具有：清洗液循环路，其以使所述清洗槽内的清洗液循环规定的路径后，再次返回到清洗槽内的方式形成；

循环泵，其吸入所述清洗液循环路中的清洗液并使之循环；

脱气装置，其连接于所述清洗液循环路的路径中途，

所述脱气装置，具有：障碍物，其配置于所述清洗液循环路内，并通过阻碍流过所述清洗液循环路的所述清洗液的流动而产生紊流，

通过在所述障碍物的下游侧发生气蚀，使流过所述清洗液循环路的清洗液中的溶解空气气泡化，并通过使该气泡化的溶解空气与清洗液一同还流到清洗槽内，将气泡化的溶解空气从清洗槽的液面向槽外排出。

11、一种超声波清洗装置，其具有附设有超声波产生器，并被清洗液填满的清洗槽，通过在所述清洗槽内浸渍被清洗物并从所述超声波产生器辐射超声波，对所述被清洗物进行超声波清洗，该超声波清洗装置的特征在于，

具有：清洗液循环路，其以使所述清洗槽内的清洗液循环规定的路径后，再次返回到清洗槽内的方式形成；

循环泵，其吸入所述清洗液循环路中的清洗液并使之循环；

脱气装置，其连接于所述清洗液循环路的路径中途，

所述脱气装置，具有：循环泵的泵室，其进给所述清洗液；导管，其连接于所述泵室的入口；节流部，其直径小于形成在所述入口的所述导管，

通过在所述节流部的下游侧发生气蚀，使流过所述清洗液循环路的清洗液中的溶解空气气泡化，并通过使该气泡化的溶解空气与清洗液一同还流到清洗槽内，将气泡化的溶解空气从清洗槽的液面向槽外排出。

12、一种超声波清洗装置，其具有附设有超声波产生器，并被清洗液填满的清洗槽，通过在所述清洗槽内浸渍被清洗物并从所述超声波产生器辐射超声波，对所述被清洗物进行超声波清洗，该超声波清洗装置的特征在于，

具有：清洗液循环路，其以使所述清洗槽内的清洗液循环规定的路径后，再次返回到清洗槽内的方式形成；

循环泵，其吸入所述清洗液循环路中的清洗液并使之循环；

脱气装置，其连接于所述清洗液循环路的路径中途，

所述脱气装置，具有：螺旋桨，其作为进给清洗液的循环泵的螺旋桨，叶片形状为非对称形，

通过在旋转的所述螺旋桨的周围发生气蚀，使流过所述清洗液循环路的清洗液中的溶解空气气泡化，并通过使该气泡化的溶解空气与清洗液一同还流到清洗槽内，将气泡化的溶解空气从清洗槽的液面向槽外排出。

13、根据权利要求7所述的超声波清洗装置，其特征在于，

还具有：空气供给机构，其连接于所述脱气装置的下游侧的所述清洗液循环路且可改变阀开度，可通过该空气供给机构向流过清洗液循环路的清洗液中供给空气。

14、根据权利要求13所述的超声波清洗装置，其特征在于，

根据至少包含清洗液的溶解空气浓度的多个状态量的时间序列数据，构筑表示该超声波清洗装置的输入输出关系的多变量自回归模型，并基于该多变量自回归模型，进行清洗液的溶解空气浓度的控制。

15、根据权利要求14所述的超声波清洗装置，其特征在于，

将学习功能赋予给所述多变量自回归模型，定期或必要时测量收集状态量的时间序列数据，并通过获得的时间序列数据，对基于以前的时间序列数据而构筑的多变量自回归模型进行修正。

16、根据权利要求15所述的超声波清洗装置，其特征在于，

将把所述清洗槽内的清洗液吸入到所述清洗液循环路中的清洗液吸入口开口于清洗槽上部侧，并且，将把所述清洗槽循环路内的清洗液排出到所述清洗槽的清洗液排出口开口于与所述吸入口相反侧的清洗槽下部侧。

17、根据权利要求16所述的超声波清洗装置，其特征在于，

通过控制所述循环泵而变化清洗液的循环量，由此改变清洗槽内的清洗液的流动，使清洗槽内的溶解空气浓度均匀化。

18、根据权利要求17所述的超声波清洗装置，其特征在于，

以使所述清洗液的溶解空气浓度大于等于2.5mg/l的方式进行控制。

19、根据权利要求17所述的超声波清洗装置，其特征在于，

作为所述循环泵使用螺旋桨式的泵，并且，将清洗液的溶解空气浓度控制在2.5～3.5mg/l的范围内。

20、根据权利要求10～12中的任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，

还具有：空气供给机构，其连接于所述脱气装置的下游侧的所述清洗液循环路且可改变阀开度，可通过该空气供给机构向流过清洗液循环路的清洗液中供给空气。

21、根据权利要求7、10～12中的任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，

根据至少包含清洗液的溶解空气浓度的多个状态量的时间序列数据，构筑表示该超声波清洗装置的输入输出关系的多变量自回归模型，并基于该多变量自回归模型，进行清洗液的溶解空气浓度的控制。

22、根据权利要求7、10～12中的任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，

将把所述清洗槽内的清洗液吸入到所述清洗液循环路的清洗液吸入口开口于清洗槽上部侧，并且，将把所述清洗槽循环路内的清洗液排出到所述清洗槽的清洗液排出口开口于与所述吸入口相反侧的清洗槽下部侧。

23、根据权利要求7、10～12中的任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，

通过控制所述循环泵而变化清洗液的循环量，由此改变清洗槽内的清洗液的流动，使清洗槽内的溶解空气浓度均匀化。

24、根据权利要求7、10～12中的任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，

以使所述清洗液的溶解空气浓度大于等于2.5mg/l的方式进行控制。

25、根据权利要求7、10～12中的任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，

作为所述循环泵使用螺旋桨式的泵，并且，将清洗液的溶解空气浓度控制在2.5～3.5mg/l的范围内。

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