JP2014519402A - 超音波空気ブランケット反射器 - Google Patents

Abstract

空気ブランケット反射器であって、超音波タンクの内側で壁に隣接して配置され、超音波エネルギーを反射する。.空気ブランケット反射器はタンクの内部に面している１４ゲージステンレス鋼等の比較的薄い金属板と、薄い金属板の向こう側に空気で満たされた空洞とを有する。この薄い金属板は、タンクにより吸収される超音波エネルギーの量を減少させるためにタンクの壁から超音波エネルギーを反射する。
【選択図】図１

Description

[関連出願]
本出願は、J. Michael Goodsonにより発明され、２０１１年５月３日に出願された、「超音波空気ブランケット反射器」と題する米国仮特許出願６１／４８２，０９３の利益を主張する。この仮出願の開示内容は、参照により本出願に組み込まれるものである。

本発明は、概して超音波処理のためのタンクに関連し、より具体的には、反射を改善し、タンクによる超音波エネルギーの吸収を減少させるためにタンクに付加される反射性構造物に関連する。

超音波洗浄処理には、通常、液体と洗浄すべき部品とを含む金属タンクが用られる。超音波エネルギーは、超音波振動子によりタンクに供給され、超音波振動子はタンクに取り付けられる、またはタンク内で液体に浸されている。タンクの壁と底は、通常厚さ０．２５インチまたは８ゲージまたは１０ゲージのステンレス鋼である。タンクの壁と底は、超音波振動子により生じる超音波エネルギーの一部を吸収し、これにより、洗浄処理において使用され得る超音波エネルギーの量が減少する。

超音波振動は、もし金属の向こう側に空気が存在しかつその金属の厚さが比較的薄ければ液体に作用する超音波振動が金属で反射することが知られている。例えば、１４ゲージ鋼の向こう側に空気があれば、超音波は、０．２５インチ厚の鋼の場合よりも９倍も効率よく反射することが測定により見出されてきた。超音波振動は、空気を背後に有する薄い金属パネルにより吸収されるというよりはむしろ反射される。しかし、構造上の完全性および耐久性の点で比較的厚い材料が必要であるから、１４ゲージ金属でタンクを製造することは実際的ではない。

本発明は、超音波エネルギーを反射させるためタンクの壁またはその近くで超音波タンクの内側に配置された空気ブランケット反射器である。この空気ブランケット反射器は、１４ゲージステンレス鋼等の比較的薄いタンクの内部の方を向いている金属板と、薄い金属板の向こう側に空気で満たされた空洞を有している。

より具体的には、本発明は、（１）液体と処理すべき１つ以上の部品とを含むタンクであって、前記タンクは１つ以上の壁を含むタンクと、（２）超音波エネルギーをタンクの内部に供給する１つ以上の超音波振動子と、（３）１つ以上のタンクの壁に隣接して配置された空気ブランケット反射器とを含む処理装置である。空気ブランケット反射器は、タンクの内部を向いた面パネルと面パネルとタンクの壁の間の位置に液体を全く含まない空洞とを含む。面パネルの厚さは前記タンクの壁の厚さよりも小さい。

この明細書に記載された特徴と利点は、全てが含まれているのではなく、特に、本願の図面、明細書、および特許請求の範囲を勘案すれば当業者にとって明らかな更なる特徴および利点が多数存在する。さらに、明細書において使用される文言は主として読みやすさおよび理解の容易さの観点から選択されており、発明の主題を正確に説明したり、限定するために選択されたものではなく、発明の主題を決定するためには特許請求の範囲を使用する必要があることに注意すべきである。

図１は、本発明による固定した空気ブランケット反射器を有するタンクの角の断面図である。 図２は、タンクの壁に付着しまたは取り付けられた空気ブランケット反射器を有するタンクの斜視図である。 図３は、本発明による可動式の空気ブランケット反射器を有するタンクの角の断面図である。 図４は、可動式空気ブランケット反射器の断面図である。 図５は、可動式空気ブランケット反射器の斜視図である。 図６は、断面が示された可動式空気ブランケット反射器の斜視図である。

図面は、例示を目的として本発明の様々な有利な実施形態を説明しているにすぎない。当業者は、後述する考察からここに例示された構造と方法についての他の実施の形態をここに述べた本発明の本質から逸脱することなく採用することができることを容易に認識できるであろう。

本発明によれば、空気ブランケット反射器は、超音波タンクの内部において、タンクの壁にまたはその近くに配置された構造物である。空気ブランケット反射器は、１４ゲージ（０．０７８１インチ）ステンレス鋼等の比較的薄いタンクの内部の方に面している金属パネルと、薄い金属パネルの反対側にある空気で満たされた空洞またはポケットを有する。

図１と図２で示すように空気ブランケット反射器の一の実施形態は、タンク内の液体の表面２０の下の位置においてタンク１２の壁１０に取り付けられている。空気ブランケット反射器１４は、金属パネル１６を有し、好ましくは１４ゲージステンレス鋼から構成される。金属パネル１６の端部は、タンク壁１０に取り付けられた複数のフランジ１８を有し、金属パネル１６とタンク壁１０の間に空洞２２を形成している。この空洞は、金属パネル１６の内側とタンク壁１０との間で深さが好ましくは約０．２５〜０．３７５インチとなっている。空気ブランケット反射器１４の複数のフランジ１８は、好ましくは、反射器の全ての側の周りでタンク壁１０と溶接されている。空気ブランケット反射器１４の金属パネル１６は、より厚いタンク壁よりも良好に超音波振動をタンクの内部へ反射する。より厚いタンク壁は、超音波振動を吸収する傾向がある。タンク壁は、好ましくは０．２５インチ厚の、または、８ゲージ（０．１７１９インチ）または、１０ゲージ（０．１４０６インチ）ステンレス鋼である。

空気ブランケット反射器は、それがなければタンク壁により吸収されてしまう超音波振動を効率よく反射するために、タンクの側壁のかなりの部分を覆うべきである。空気ブランケット反射器は、それがなければタンク底により吸収されてしまう超音波振動を反射するためにタンクの底の近くで使用してもよい。空気ブランケット反射器は、タンクの内側で液体に浸された棒状振動子による場合等、超音波振動がタンクの内側で発生した時に最も有用である。しかし、空気ブランケット反射器を、底または側壁等のタンクの表面に取り付けられた振動子とともに使用してもよい。この場合、空気ブランケット反射器は、その表面に隣接して取り付けないようにする。

空気ブランケット反射器の金属パネルの後ろの空洞は、好ましくは加圧されていない空気で満たされ、タンク内側の液体が空洞に入らないように密封されている。.代わりに、例えば窒素等の他の気体で空洞を満たすことができる。空気ブランケット反射器の例示的な実施形態では、反射器が液体の表面の下に存在することが示されているが、反射器は液体の表面レベルの上方に延在していてもよく、空洞の上端にガス抜きを設けてもよい。重要なことは、空洞の内側に空気または他の気体が存在することである。空洞は、反射器が適切に作動するためには気体で満たされる必要があるので、空洞の中に液体が入ると反射器の効率が低下し、これは避けるべきである。

図３−６で示される他の実施形態の空気ブランケット反射器は、タンク内で液体の表面２０の下の位置でタンク壁１０の近くでタンク１２の内側に取り付けられる空気ブランケット反射器３０である。空気ブランケット反射器３０は、２つの金属パネル３２、３４と、密封された空洞３８を形成し、好ましくは空気を含む外周壁３６とを有する。好ましくは、少なくとも空気ブランケット反射器３０の外側の金属パネル３２は、１４ゲージステンレス鋼からなる。好ましくは空洞３８の深さ、すなわち金属パネル３２、３４それぞれの内側の表面の間の深さは約０．２５〜０．３７５インチである。内部リブ４０は、金属パネルを支持するために空洞３８の内部で使用してもよい。この複数の内部リブ４０は、好ましくは約１２インチだけ間隔を空けて配置され、図４に示すように空洞３８をいくつかのポケット４２に分割している。空気ブランケット反射器は、平坦な板から溶接により組み立てることができる。取り付けブラケット４４は、空気ブランケット反射器３０をタンクの内側に取り付けるのに使用される。好ましくは、４つのブラケット４４が空気ブランケット反射器３０の角部においてタンクの壁または底に空気ブランケット反射器３０を固定するために使用される。図６は、図５のように空気ブランケット反射器３０の斜視図であるが、金属面３２、３４は断面で示される。空気ブランケット反射器のこの実施形態は、ブラケットが取り付けられているので、タンクに空気ブランケット反射器が溶接されている、図１と図２で示される実施形態よりもタンクから取り外すことが容易である。

強力な低周波厚さモード超音波を発する棒状の超音波振動子を使用する応用においては、超音波空気ブランケット反射器を使用することは、効果的なタンクのためには、超音波を反射させるために、１４ゲージ金属の利点を有するが、より厚い金属、例えば１０ゲージステンレス鋼、８ゲージステンレス鋼、さらにはより強力な０．２５インチステンレス鋼 の強度を有する。この空気ブランケット反射器は、精製装置における熱交換器の洗浄、乳製品処理装置の洗浄、パルプ処理装置の洗浄、薬剤の応用等の超音波応用に有用である。さらに同じ技術が自動車やトラックの支持構造体の洗浄、大型モータ、石油や天然ガスの掘削工具、他の大型物体の洗浄にも利用できる。本発明は、比較的安価に実施でき製造が簡単である。

上の記述から、ここで開示される本発明は、新規であり有利な効果を有する、超音波タンクのための空気ブランケット反射器を提供するものであることは明らかである。前述の記載は、単に本発明の例示的な方法と実施の形態について開示し述べるに過ぎない。これらの技術をよく知る当業者により理解されるように、本発明は、本発明の精神と本質的な特徴から逸脱することなく、さまざまな形で具体化することができる。したがって、本発明の開示は、本発明の範囲を例示することを意図したものであり、限定するものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲により定められる。

Claims (8)

1. 処理装置であって、
   １つ以上の壁を有するタンクであって、前記タンクは、液体と処理すべき１つ以上の部分とを含む内部を画定し、
   超音波エネルギーを前記タンクの前記内部に提供する１つ以上の超音波振動子と、
   前記タンクの壁に隣接して位置する空気ブランケット反射器と、を備え、
   前記空気ブランケット反射器は、前記タンクの前記内部を向いた第１の面パネルと、前記面パネルと前記タンクの前記壁の間の位置に液体を全く含まない空洞とを含み、前記第１の面パネルの厚さは、前記タンクの前記壁の厚さよりも小さい、処理装置。
2. 前記空気ブランケット反射器は、前記タンクの前記壁に取り付けられた前記第１の面パネルの外周に複数のフランジを含み、前記空洞は、前記第１の面パネルと前記タンクの前記壁の間に形成される、請求項１に記載の処理装置。
3. 前記複数のフランジは、前記タンクの前記壁に溶接されている、請求項２に記載の処理装置。
4. 前記空気ブランケット反射器は、前記第１の面パネルと平行でかつ間隔を空けた第２の面パネルを含み、前記空洞は、前記第１の面パネルと前記第２の面パネルとの間に形成される、請求項１に記載の処理装置。
5. 前記空気ブランケット反射器は、前記第１の面パネルの外周および前記第２の面パネルの外周の壁を含み、前記外周壁は、前記第１の面パネルおよび前記第２の面パネルに溶接されている、請求項４に記載の処理装置。
6. 前記空気ブランケット反射器は、ブラケットにより前記タンクに取り付けられている、請求項４に記載の処理装置。
7. 前記空洞は、空気を含む、請求項１に記載の処理装置。
8. 前記第１の面パネルは、１４ゲージステンレス鋼からなる、請求項１に記載の処理装置。

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