JP2007029944A - 脱気装置およびこれを用いた超音波洗浄装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超洗浄槽1内の洗浄液2を循環ポンプ8によって吸引して所定の経路を循環させた後、再び洗浄槽に戻すようにした洗浄液循環路7を形成するとともに、該洗浄液循環路の経路途中に、キャビテーションによって洗浄液中の溶存空気を気泡化する脱気装置9を接続し、該脱気装置9によって洗浄液循環路7内を流れる洗浄液中の溶存空気を気泡化し、該気泡化した溶存空気を洗浄液とともに洗浄槽1へ還流することにより、気泡化した溶存空気を洗浄槽の液面から槽外へ排出するようにした。また、循環ポンプ8としてプロペラ式のポンプを用いるとともに、洗浄液の溶存空気濃度を2.5〜3.5mg/lの範囲に制御した。
【選択図】 図1
Description
(1)上昇速度が極めて小さく、洗浄液中を漂うに移動しながら自己収縮し、より小さなマイクロ・ナノサイズ近くの気泡となる。
(2)ほとんど均一なバブルを発生させ、分散性に優れる。
(3)緩やかな流動性と広範囲の拡散特性を有する。
(4)超音波照射に対する共振現象を有する。
(5)固有の物理化学特性を有する。
(6)生体に対して生理活性を誘起する。
図1は本発明に係る超音波洗浄装置の一実施の形態を示す図、図2はこの実施の形態で用いた脱気装置の構成を示す図である。
図示例の脱気装置9は、所定長さからなる変形可能な弾性チューブ91を備えており、この弾性チューブ91の中央付近に位置して2つのアクチュエータ92a,92bを対向配置し、この対向配置した2つのアクチュエータのピストンロッド93a,93bの先端に、弾性チューブ91を押圧変形するための圧接子94a,94bを取り付けたものである。なお、弾性チューブ91の素材としては、炭化水素系洗浄液や溶剤系洗浄液に対しても耐性を有するフッ素ゴムなどを用いることが望ましい。
第1の制御例は、溶存空気濃度センサ14の測定結果を用いて洗浄液の溶存空気濃度を制御する場合の例である。以下、その制御方法を説明する。
第2の制御例は、洗浄槽1内の洗浄液2の溶存空気濃度をより均一にするために、循環ポンプ8による洗浄液の循環量を制御するようにした場合の例である。
第3の制御例は、溶存空気濃度の制御動作をタイマー動作で行なうようにした場合の例である。
第4の制御例は、超音波洗浄装置の入出力信号の時系列データを制御装置17に内蔵あるいは外付けしたコンピュータ18を用いて解析し、当該超音波洗浄装置を溶存空気濃度などの複数の状態量を入出力とする多変量自己回帰モデルとしてソフトウェア上で構築し、この構築した多変量自己回帰モデルに基づいて溶存空気濃度を制御するようにした場合の例である。
まず最初に、溶存空気濃度、洗浄液の液温、室温についての時系列データを収集する。これを行なうには、超音波洗浄装置を稼働し、溶存空気濃度センサ14から出力される溶存酸素データ、液温センサ13から出力される液温データ、室温センサ15から出力される室温データを所定時間(例えば10〜15分間)にわたってサンプリングし、収集する。
得られた溶存空気濃度、洗浄液の液温、室温の3つの状態量についての時系列データを基にコンピュータ18で解析し、溶存空気濃度、洗浄液の液温、室温を入出力とする多変量自己回帰モデルを構築する。
得られた多変量自己回帰モデルによる解析から溶存空気濃度、洗浄液の液温、室温のパワー寄与率、インパルス応答(閉鎖系)を算出する。
溶存空気濃度のインパルス応答から、「溶存空気濃度変化の基準時間」(溶存空気濃度が目的とする規定値以下になるまでの時間)を算出する。
パワー寄与率とインパルス応答の値から溶存空気濃度の状態モデルを作成し、これに基づいて前記算出した「溶存空気濃度変化の基準時間」を修正した「溶存空気濃度変化の推定時間」を算出する。
得られた「溶存空気濃度変化の推定時間」から溶存空気濃度が規定の値になるまでの脱気量(あるいは脱気時間)を算出する。
上記算出された脱気量(あるいは脱気時間)に基づいて、制御装置17により脱気装置9の絞り量(あるいは脱気時間)を制御し、溶存空気濃度が規定範囲になるようにコントロールする。
第5の制御例は、前記循環ポンプ8としてプロペラ式のポンプを用いるとともに、洗浄液の溶存空気濃度を2.5〜3.5mg/lの範囲になるように制御する場合の例である。
この第2の例になる脱気装置19は、その全体が金属や硬質プラスチックなどの変形不可能な剛性パイプ20で作られており、この剛性パイプ20の適宜位置においてその径を絞ることにより、洗浄液の流れる流路途中に固定式の絞り部21を形成したものである。
(a)は第3の例を示すもので、筒状の管路23内に、断面三角形状をした障害物24を洗浄液の流れを遮る向きに直交配置したものである。(b)は第4の例を示すもので、筒状の管路23内に、断面四角形状をした障害物24を洗浄液の流れを遮る向きに直交配置したものである。これら第3および第4の例になる脱気装置22は、障害物24によって洗浄液の流れを妨げて乱流を起こし、これによって障害物24の後方側でキャビテーションを発生させることにより、洗浄液中の溶存空気を気泡化させるようにしたものである。
この第5の例になる脱気装置25は、洗浄液循環路に接続されている循環ポンプ8のポンプ室81の洗浄液入り口部の口径を絞ることにより、絞り部25を形成したもので、循環ポンプ8と脱気装置25とを一体に構成した場合の例である。なお、82は、洗浄液送給用のプロペラ(回転翼)である。
この第6の例になる脱気装置27は、洗浄液循環路に接続されている循環ポンプ8のポンプ室81内に配置された洗浄液送給用のプロペラ82の翼形を非対称形とし、回転するプロペラ82の回りでキャビテーションが発生するようにしたものである。この第6の例も、循環ポンプ8と脱気装置27を一体に構成した場合の例である。
2 洗浄液
3 超音波発生器
4 ヒータ(液温調節手段)
5 洗浄液吸引口
6 洗浄液吐出口
7 洗浄液循環路
8 循環ポンプ
9 脱気装置
10 空気供給バルブ(空気供給手段)
11 流量調節バルブ(流量調節手段)
12 流量センサ(流量測定手段)
13 液温センサ(液温測定手段)
14 溶存空気濃度センサ(溶存空気濃度測定手段)
15 室温センサ(室温測定手段)
16 湿度センサ(湿度測定手段)
17 制御装置(制御手段)
18 コンピュータ
19 脱気装置
20 剛性パイプ
21 絞り部
22 脱気装置
23 管路
24 障害物
25 脱気装置
26 絞り部
81 ポンプ室
82 ポンプのプロペラ
91 弾性チューブ
92a,92b アクチュエータ
93a,93b ピストンロッド
94a,94b 圧接子
95 絞り部
Claims (14)
- 洗浄液の通過する流路を備え、該流路の途中に流路の内腔断面積を狭めた絞り部を設け、該絞り部の後方側でキャビテーションを発生させることにより、洗浄液中の溶存空気を気泡化することを特徴とする脱気装置。
- 前記流路を変形可能な弾性チューブで構成するとともに、該弾性チューブを押圧することによってチューブの内腔断面積を可変可能なチューブ断面積可変機構を付設し、該チューブ断面積可変機構の押圧動作によって前記絞り部を形成することを特徴とする請求項1記載の脱気装置。
- 前記流路を変形不可能な剛性パイプで構成し、該剛性パイプの適宜位置においてその径を絞ることにより、前記絞り部を形成したことを特徴とする請求項1記載の脱気装置。
- 洗浄液の通過する流路を備え、該流路内に、流路中を流れる洗浄液の流れを妨げて乱流を発生させる障害物を配置し、該障害物の後方側でキャビテーションを発生させることによって洗浄液中の溶存空気を気泡化することを特徴とする脱気装置。
- 洗浄液を送給する循環ポンプのポンプ室入り口に径の小さな絞り部を形成し、該絞り部の後方側でキャビテーションを発生させることにより、洗浄液中の溶存空気を気泡化することを特徴とする脱気装置。
- 洗浄液を送給する循環ポンプのプロペラの翼形を非対称形とし、回転するプロペラの周囲でキャビテーションを発生させることにより、洗浄液中の溶存空気を気泡化することを特徴とする脱気装置。
- 超音波発生器を付設された洗浄槽を備え、洗浄液によって満たされた洗浄槽内に被洗浄物を浸漬して超音波発生器から超音波を照射することにより、被洗浄物を超音波洗浄するようにした超音波洗浄装置において、
前記洗浄槽内の洗浄液を循環ポンプによって吸引して所定の経路を循環させた後、再び洗浄槽内に戻すようにした洗浄液循環路を形成するとともに、該洗浄液循環路の経路途中に前記請求項1〜6のいずれかに記載の脱気装置を接続し、
該脱気装置によって洗浄液循環路を流れる洗浄液中の溶存空気を気泡化し、該気泡化した溶存空気を洗浄液とともに洗浄槽内へ還流することにより、気泡化した溶存空気を洗浄槽の液面から槽外へ排出するようにしたことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 前記脱気装置の下流側に、バルブ開度を可変可能な空気供給手段を接続し、該空気供給手段を通じて洗浄液循環路を流れる洗浄液中に空気を供給可能としたことを特徴とする請求項7記載の超音波洗浄装置。
- 少なくとも洗浄液の溶存空気濃度を含む複数の状態量の時系列データから当該超音波洗浄装置の入出力関係を示す多変量自己回帰モデルを構築し、該多変量自己回帰モデルに基づいて洗浄液の溶存空気濃度の制御を行なうようにしたことを特徴とする請求項7または8記載の超音波洗浄装置。
- 前記多変量自己回帰モデルに学習機能を付与し、状態量の時系列データを定期的にあるいは必要なときに計測収集し、得られた時系列データによって従前の時系列データに基づいて構築された多変量自己回帰モデルを修正するようにしたことを特徴とする請求項9記載の超音波洗浄装置。
- 前記洗浄液循環路の洗浄液吸引口を洗浄槽上部側に開口するとともに、洗浄液吐出口を前記吸引口と反対側の槽壁の下部側に開口したことを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
- 循環ポンプを制御して洗浄液の循環量を変化させることにより洗浄槽内の洗浄液の流れを変え、洗浄槽内の溶存空気濃度を均一化するようにしたことを特徴とする請求項7〜11のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
- 洗浄液の溶存空気濃度が2.5mg/l以上となるように制御することを特徴とする請求項7〜12のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
- 前記循環ポンプとしてプロペラ式のポンプを用いるとともに、洗浄液の溶存空気濃度を2.5〜3.5mg/lの範囲に制御することを特徴とする請求項7〜12のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
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