JP2785022B2 - キャビテーションを利用した洗浄方法 - Google Patents
キャビテーションを利用した洗浄方法Info
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- JP2785022B2 JP2785022B2 JP63312620A JP31262088A JP2785022B2 JP 2785022 B2 JP2785022 B2 JP 2785022B2 JP 63312620 A JP63312620 A JP 63312620A JP 31262088 A JP31262088 A JP 31262088A JP 2785022 B2 JP2785022 B2 JP 2785022B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、キャビテーションの発生及び膨張、破壊に
より洗浄効果を上げるようにしたキャビテーションを利
用した洗浄方法に関する。
より洗浄効果を上げるようにしたキャビテーションを利
用した洗浄方法に関する。
［従来技術］ 一般に、超音波洗浄では、超音波によりキャビテーシ
ョンを発生させ、このキャビテーションが発生するとき
の状態により被洗浄物についている汚れを落とすもので
ある。キャビテーションには、液中の溶けた気体が気泡
になるものと、真空状態の空洞による２つがあり、洗浄
効果は真空状態の空洞の発生消滅により発生すると考え
られている。
ョンを発生させ、このキャビテーションが発生するとき
の状態により被洗浄物についている汚れを落とすもので
ある。キャビテーションには、液中の溶けた気体が気泡
になるものと、真空状態の空洞による２つがあり、洗浄
効果は真空状態の空洞の発生消滅により発生すると考え
られている。
ここで、単一周波数の洗浄装置では、第３図に示すよ
うに洗浄槽１に設けた振動子２に発振器３からの信号で
１つの周波数の超音波を発生すると、洗浄液４におい
て、点線Ａで示した振幅の大きい部分にキャビテーショ
ンが発生する。
うに洗浄槽１に設けた振動子２に発振器３からの信号で
１つの周波数の超音波を発生すると、洗浄液４におい
て、点線Ａで示した振幅の大きい部分にキャビテーショ
ンが発生する。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この洗浄方法では、振幅の小さい部分
にはキャビテーションが発生しないため、洗浄ムラが発
生し易いという欠点があった。
にはキャビテーションが発生しないため、洗浄ムラが発
生し易いという欠点があった。
この欠点を解消するために、本出願人は、第４図に示
すように長さの異なる金属ブロック５、６で圧電素子７
を挟持し、金属ブロック５、６にそれぞれ設けた雌ねじ
にボルトの両端のねじを係合した非対称ランジュバン型
振動子８を提案した。
すように長さの異なる金属ブロック５、６で圧電素子７
を挟持し、金属ブロック５、６にそれぞれ設けた雌ねじ
にボルトの両端のねじを係合した非対称ランジュバン型
振動子８を提案した。
この振動子８は短い金属ブロック５と圧電素子７との
長さの共振周波数f1 と、長い金属ブロック６と圧電素子７との長さの共振周
波数f2と、全体の長さの共振周波数f3の３周波数をそれ
ぞれ持つ超音波を発生することができる。
長さの共振周波数f1 と、長い金属ブロック６と圧電素子７との長さの共振周
波数f2と、全体の長さの共振周波数f3の３周波数をそれ
ぞれ持つ超音波を発生することができる。
従って、第５図に示すように洗浄槽１に設けた振動子
８に、スイッチ９により発振器10、11、12をそれぞれ切
換えて、予め決められた時間毎に順次周波数f1、f2、f3
の信号を供給すると、振動子８から 発生したそれぞれ周波数f1、f2、f3の異なる超音波は振
幅の大きい部分の位置が異なるため、点線Ａで示すよう
に洗浄槽１に入れた液体４の多数の部分でキャビテーシ
ョンを発生させることでき、単一周波数の洗浄方法に比
べて洗浄効果が向上するものである、 しかしながら、この洗浄装置においても、点線Ａで示
した間の部分にキャビテーションが発生しないため、僅
かながら洗浄ムラが発生するという問題があった。ま
た、単一周波数で定在波ができると、腹の部分にキャビ
テーションが生じ、それ以上超音波パワーが水中に入る
ことが抑えられると考えられる。一旦生じたキャビテー
ションは他の周波数に切り変わり、定在波のパターンが
変わると、それに伴い散らされることになる。一方、新
たに生じた定在波の腹にはキャビテーションの残りある
いは残響があり、次の新たなキャビテーションの元にな
ると考えられる。
８に、スイッチ９により発振器10、11、12をそれぞれ切
換えて、予め決められた時間毎に順次周波数f1、f2、f3
の信号を供給すると、振動子８から 発生したそれぞれ周波数f1、f2、f3の異なる超音波は振
幅の大きい部分の位置が異なるため、点線Ａで示すよう
に洗浄槽１に入れた液体４の多数の部分でキャビテーシ
ョンを発生させることでき、単一周波数の洗浄方法に比
べて洗浄効果が向上するものである、 しかしながら、この洗浄装置においても、点線Ａで示
した間の部分にキャビテーションが発生しないため、僅
かながら洗浄ムラが発生するという問題があった。ま
た、単一周波数で定在波ができると、腹の部分にキャビ
テーションが生じ、それ以上超音波パワーが水中に入る
ことが抑えられると考えられる。一旦生じたキャビテー
ションは他の周波数に切り変わり、定在波のパターンが
変わると、それに伴い散らされることになる。一方、新
たに生じた定在波の腹にはキャビテーションの残りある
いは残響があり、次の新たなキャビテーションの元にな
ると考えられる。
本発明は、１つの周波数の超音波で発生させたキャテ
ーションを次の超音波で圧縮、膨張して破壊し、さらに
新たなキャビテーションを発生させることを繰り返して
洗浄効果を向上させたキャビテーションを利用した洗浄
方法を提供することを目的とするものである。
ーションを次の超音波で圧縮、膨張して破壊し、さらに
新たなキャビテーションを発生させることを繰り返して
洗浄効果を向上させたキャビテーションを利用した洗浄
方法を提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 被洗浄物及び洗浄液を入れた洗浄槽に少なくとも１つ
の振動子を装着し、該振動子から２つの異なった周波数
の超音波を繰り返し微小時間間隔で順次出力し、１つの
周波数の超音波で前記洗浄液に発生したキャビテーショ
ンを次の周波数の超音波で圧縮、膨張して破壊するとと
もに、該キャビテーションの残りあるいは残響をもとに
して、さらに前記１つの周波数の超音波で前記洗浄液に
キャビテーションを発生することを順次繰り返すによ
り、前記被洗浄物の洗浄効果を向上させるものである。
の振動子を装着し、該振動子から２つの異なった周波数
の超音波を繰り返し微小時間間隔で順次出力し、１つの
周波数の超音波で前記洗浄液に発生したキャビテーショ
ンを次の周波数の超音波で圧縮、膨張して破壊するとと
もに、該キャビテーションの残りあるいは残響をもとに
して、さらに前記１つの周波数の超音波で前記洗浄液に
キャビテーションを発生することを順次繰り返すによ
り、前記被洗浄物の洗浄効果を向上させるものである。
また、２つの異なった周波数の超音波、さらに異なっ
た１つまたはそれ以上の周波数の超音波を前記振動子か
ら出力するようにしてもよい。さらに、振動子を２つ以
上設けてもよい。
た１つまたはそれ以上の周波数の超音波を前記振動子か
ら出力するようにしてもよい。さらに、振動子を２つ以
上設けてもよい。
［作用］ 本発明によれば、２つまたはそれ以上の異なった周波
数の超音波を繰り返し微小時間間隔で振動子から出力す
ることにより、１つの周波数の超音波で振幅の大きい部
分にキャビテーションで泡が発生すると、この気泡は浮
力すぐに上方へ移動するので、この時、次の周波数の超
音波が発生すると、この超音波の音圧の大気圧より高い
部分では、前の超音波により気泡が圧縮されるが、大気
圧より低くなると、圧縮された気泡は爆発的に膨張し、
そして、さらに上昇すると、次の超音波の高い音圧でさ
らに気泡が圧縮され、また負圧で膨張する。この気泡が
膨張さには破壊されたときに高音圧が発生し、この音圧
によって洗浄効果を向上させる。
数の超音波を繰り返し微小時間間隔で振動子から出力す
ることにより、１つの周波数の超音波で振幅の大きい部
分にキャビテーションで泡が発生すると、この気泡は浮
力すぐに上方へ移動するので、この時、次の周波数の超
音波が発生すると、この超音波の音圧の大気圧より高い
部分では、前の超音波により気泡が圧縮されるが、大気
圧より低くなると、圧縮された気泡は爆発的に膨張し、
そして、さらに上昇すると、次の超音波の高い音圧でさ
らに気泡が圧縮され、また負圧で膨張する。この気泡が
膨張さには破壊されたときに高音圧が発生し、この音圧
によって洗浄効果を向上させる。
［実施例］ 本発明の実施例を説明する前に原理を説明する。ま
ず、第５図において、超音波の振幅の大きい部分を着目
して、第１図の曲線Ａを参照すると、超音波が大気圧と
同じ音圧では単に液面が振動するだけであるが、超音波
の音圧が大気圧以上に上げたとき、曲線Ｂで示すように
音圧が大気圧より高くなる半周期と、曲線Ｃで示すよう
に大気圧より低くなる半周期が生じる。この圧力が低く
なる半周期Ｃは真空状態（ゼロ気圧の空洞）となるた
め、液体に溶け込んでいた気体が気化し、多量の細かい
気泡が発生する。このように、液体の媒質がひきちぎら
れて空洞化する現象をキャビテーションと呼んでいる。
ず、第５図において、超音波の振幅の大きい部分を着目
して、第１図の曲線Ａを参照すると、超音波が大気圧と
同じ音圧では単に液面が振動するだけであるが、超音波
の音圧が大気圧以上に上げたとき、曲線Ｂで示すように
音圧が大気圧より高くなる半周期と、曲線Ｃで示すよう
に大気圧より低くなる半周期が生じる。この圧力が低く
なる半周期Ｃは真空状態（ゼロ気圧の空洞）となるた
め、液体に溶け込んでいた気体が気化し、多量の細かい
気泡が発生する。このように、液体の媒質がひきちぎら
れて空洞化する現象をキャビテーションと呼んでいる。
この半周期Ｃの期間にキャビテーションにより発生し
た気泡は浮力で上昇し、気泡の中の気体は液面で空気中
に放出される。従って、単一の周波数の超音波の場合に
は、気泡が超音波の振幅の高い部分で発生して、上昇す
るだけであり、また３周波数の超音波を使用しても、そ
れぞれの超音波の振幅の大きい部分でキャビテーション
が発生して気泡が生じるものである。
た気泡は浮力で上昇し、気泡の中の気体は液面で空気中
に放出される。従って、単一の周波数の超音波の場合に
は、気泡が超音波の振幅の高い部分で発生して、上昇す
るだけであり、また３周波数の超音波を使用しても、そ
れぞれの超音波の振幅の大きい部分でキャビテーション
が発生して気泡が生じるものである。
ここで、もし、半周期Ｃの期間にキャビテーションに
より発生した気泡が発生した位置に留まっているとすれ
ば、次の半周期Ｂで大気圧より高い音圧を開けるため、
気泡は圧縮されて小さくなる。そいて、次の半周期Ｃで
は負圧になるため、気泡は爆発的に大きく膨張し、さら
には破壊するため、音圧はさらに増加されるものと思わ
れる。
より発生した気泡が発生した位置に留まっているとすれ
ば、次の半周期Ｂで大気圧より高い音圧を開けるため、
気泡は圧縮されて小さくなる。そいて、次の半周期Ｃで
は負圧になるため、気泡は爆発的に大きく膨張し、さら
には破壊するため、音圧はさらに増加されるものと思わ
れる。
しかしながら、一般に半周期Ｃでキャビテーションに
より発生した気泡は同じ位置に留まっていないため、媒
質がひきちぎられて空洞を生ずるときに生じる現象によ
り被洗浄物が洗浄されるものと思われる。従って、前記
従来例で示した単一の周波数及び複数の周波数の超音波
を使用した洗浄装置では、超音波の振幅の大きい部分で
のみ洗浄が行なわれるため、洗浄ムラが生じるものであ
る。
より発生した気泡は同じ位置に留まっていないため、媒
質がひきちぎられて空洞を生ずるときに生じる現象によ
り被洗浄物が洗浄されるものと思われる。従って、前記
従来例で示した単一の周波数及び複数の周波数の超音波
を使用した洗浄装置では、超音波の振幅の大きい部分で
のみ洗浄が行なわれるため、洗浄ムラが生じるものであ
る。
そこで、第２図を参照すると、本発明の洗浄方法で
は、洗浄槽１に設けられた 振動子２は高速スイッチ13を介して例えば周波数f1の発
振器10と周波数f2の発振器11と接続する。そして、高速
スイッチ13を通して発振器10から微小時間（0.5ms〜100
ms）だけ信号を入力した振動子２から微小時間だけ超音
波を発生した後、すぐに周波数f2の信号を発振器11から
高速スイッチ13を介して振動子２に入力して、微小時間
だけ超音波を発生する。
は、洗浄槽１に設けられた 振動子２は高速スイッチ13を介して例えば周波数f1の発
振器10と周波数f2の発振器11と接続する。そして、高速
スイッチ13を通して発振器10から微小時間（0.5ms〜100
ms）だけ信号を入力した振動子２から微小時間だけ超音
波を発生した後、すぐに周波数f2の信号を発振器11から
高速スイッチ13を介して振動子２に入力して、微小時間
だけ超音波を発生する。
このようにすると、最初の超音波によって発生した気
泡が上昇して次の超音波の振幅の大きい部分に達する
と、すぐに次の超音波が発生するので、最初の超音波で
発生した気泡は次の超音波の半周期Ｂの高い音圧で圧縮
されるとともに、次の半周期Ｃで負圧になることによ
り、気泡は爆発的に膨張するとともに、さらには破壊す
るものと思われる。また、半周期Ｃの負圧のときに他の
部分では気泡が発生する。
泡が上昇して次の超音波の振幅の大きい部分に達する
と、すぐに次の超音波が発生するので、最初の超音波で
発生した気泡は次の超音波の半周期Ｂの高い音圧で圧縮
されるとともに、次の半周期Ｃで負圧になることによ
り、気泡は爆発的に膨張するとともに、さらには破壊す
るものと思われる。また、半周期Ｃの負圧のときに他の
部分では気泡が発生する。
このように１つの超音波で発生した気泡が次の超音波
で圧縮されて膨張することを繰り返すことにより、音圧
が非常く高くなり、これによって洗浄効果を非常に向上
させることができる。
で圧縮されて膨張することを繰り返すことにより、音圧
が非常く高くなり、これによって洗浄効果を非常に向上
させることができる。
なお、振動子２としては、従来の通常のランジュバン
型振動子でもよいし、また本出願人が提案した非対称ラ
ンジュバン型振動子でもよい。また、洗浄槽１に振動子
２を２個以上設けてもよい。さらに、発振器も複数設け
ることができる。
型振動子でもよいし、また本出願人が提案した非対称ラ
ンジュバン型振動子でもよい。また、洗浄槽１に振動子
２を２個以上設けてもよい。さらに、発振器も複数設け
ることができる。
［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成されているので、微小時
間毎に供給された周波数の異なった超音波によって、キ
ャビテションにより発生した気泡を超音波の音圧により
圧縮及び膨張させて破壊させることにより、この気泡の
膨張及び破壊が洗浄槽の液体部分の全体にわたあって生
じ、これにより洗浄効果を向上することができる。
間毎に供給された周波数の異なった超音波によって、キ
ャビテションにより発生した気泡を超音波の音圧により
圧縮及び膨張させて破壊させることにより、この気泡の
膨張及び破壊が洗浄槽の液体部分の全体にわたあって生
じ、これにより洗浄効果を向上することができる。
第１図は本発明の原理を説明するための超音波の波形
図、第２図は本発明の実施例を説明するためのブロッ
ク、第３図は従来の超音波洗浄方法を説明するための
図、第４図は本出願人が提案した多周波数振動子の側面
図、第５図は第４図の振動紙を使用した従来の洗浄方法
を示した図である。 １……洗浄槽、２……振動子、10、11……発振器、13…
…高速スイッチ。
図、第２図は本発明の実施例を説明するためのブロッ
ク、第３図は従来の超音波洗浄方法を説明するための
図、第４図は本出願人が提案した多周波数振動子の側面
図、第５図は第４図の振動紙を使用した従来の洗浄方法
を示した図である。 １……洗浄槽、２……振動子、10、11……発振器、13…
…高速スイッチ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−103264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−62382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−102977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−209678ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−216770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−31481（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−154893（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−69419（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/304 B08B 3/00 - 3/14
Claims (3)
- 【請求項１】被洗浄物及び洗浄液を入れた洗浄槽に少な
くとも１つの振動子を装着し、該振動子から２つの異な
った周波数の超音波を繰り返し微小時間間隔で順次出力
し、１つの周波数の超音波で前記洗浄液に発生したキャ
ビテーションを次の周波数の超音波で圧縮・膨張して破
壊するとともに、該キャビテーションの残りあるいは残
響をもとにして、さらに前記１つの周波数の超音波で前
記洗浄液にキャビテーションを発生することを順次繰り
返すように、前記入非洗浄物の洗浄効果を向上させるこ
とを特徴とするキャビテーションを利用した洗浄方法。 - 【請求項２】前記２つの異なった周波数の超音波に、さ
らに異なった１つまたはそれ以上の周波数の超音波を前
記振動子から出力することを特徴とする請求項１記載の
キャビテーションを利用した洗浄方法。 - 【請求項３】前記振動子を２つ以上設けたことを特徴と
する請求項１記載のキャビテーションを利用した洗浄方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63312620A JP2785022B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | キャビテーションを利用した洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63312620A JP2785022B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | キャビテーションを利用した洗浄方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02157078A JPH02157078A (ja) | 1990-06-15 |
| JP2785022B2 true JP2785022B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=18031393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63312620A Expired - Fee Related JP2785022B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | キャビテーションを利用した洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2785022B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5496411A (en) * | 1991-06-14 | 1996-03-05 | Halcro Nominees Pty. Ltd. | Ultrasonic vibration generator and use of same for cleaning objects in a volume of liquid |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54103264A (en) * | 1978-02-01 | 1979-08-14 | Kokusai Electronics | Ultrasonic cleaning device |
| JPS56102977A (en) * | 1980-01-19 | 1981-08-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic washer |
| JPS5962382A (ja) * | 1982-07-13 | 1984-04-09 | 神明台工業株式会社 | 交互多周波式超音波洗浄機の励振方法 |
-
1988
- 1988-12-09 JP JP63312620A patent/JP2785022B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 特開 昭５７−２０９６７８ＪＰ，Ａ） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02157078A (ja) | 1990-06-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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