JP3202764U - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄槽の底部にワークの荷重が集中的にかかっても、洗浄槽の変形あるいは破損を防止することができる超音波洗浄装置を得る。【解決手段】洗浄液が入れられる洗浄槽２と、ワークが収容されるとともに洗浄槽２内に挿入される内槽２０と、発生した超音波を内槽２０内に伝導することができるように配置された超音波発生素子と、内槽２内の底部にあって超音波を通すことができるワーク支持体４と、ワーク支持体４が載る内槽受け５と、を有する。内槽受け５は、洗浄槽２内に置かれて内槽受け５にかかる荷重を支える複数の脚５０を有し、複数の脚５０はそれぞれ伸縮可能であるとともに伸張方向に付勢されている。【選択図】図１

Description

本考案は、超音波洗浄装置に関するもので、特にワークの荷重による洗浄槽のダメージを回避するための構成を備えていることを特徴とするものである。

医療用器具、宝石、レンズなどの光学素子、精密部品などを洗浄するために超音波洗浄装置が用いられる。超音波洗浄装置は、洗浄対象物すなわちワークを洗浄槽に入れ、超音波を伝導する洗浄液を洗浄槽に入れて洗浄液にワークを浸け、超音波を発生させてワークを洗浄する装置である。超音波洗浄装置による洗浄のメカニズムは、微細な泡の発生と泡の破裂時に生じるエネルギーによるものである。

超音波洗浄装置の形態はワークの形態に応じて設計される。宝石、光学素子、精密部品などは、一般的に四角形の洗浄槽が用いられる。医療あるいは実験に用いられるピペットを洗浄する場合は、円筒形状の洗浄槽とこの洗浄槽の内側に挿入する内槽とを有する。内槽に多数のピペットを垂直方向に向けて収納し、内槽を洗浄槽内に挿入し、洗浄槽には内槽とともに洗浄液を満たし、各ピペットの内周壁面を超音波洗浄する。いずれの形態の超音波洗浄装置にせよ、洗浄槽の下部に内槽を介してワークの荷重がかかる。特に、上記ピペットやこれに類するワークを洗浄する場合は、多数のワークの荷重が洗浄槽の下部に集中してかかり、洗浄槽の下部が破損しやすいという問題点があった。

図１０は従来の超音波洗浄装置の洗浄槽下部の構成例を示す。図１０において、符号２は円筒状の洗浄槽を示している。洗浄槽２の下端は振動子板９に液体漏れのないように結合されている。洗浄槽２の下端近くの内周面にはリング状の荷重受け２２の外周面が接着などによって固着されている。洗浄槽２および荷重受け２２の材質は樹脂であり、洗浄槽２は透明である。

洗浄槽２２の内側には内槽２０が挿入され、内槽２０の下端は荷重受け２２に載って内槽２０の荷重が荷重受け２２で支持される。内槽２０の下端部内周面にはリング２１の外周面が固着されている。リング２１の上には、円形の金網で作られたワーク支持体４が載せられている。ワーク支持体４は、その外周に、横断面円形の細い棒状の部材をリング状に形成した棒状リング６を有していて、棒状リング６がワーク支持体４に載せられている。ワーク支持体４の外周部の上に押え部材７が載せられている。押え部材７はリング２１とほぼ同じ形をしたリング状の部材で、ワーク支持体４の外周部の棒状リング６をリング２１に押し付けている。

押え部材７も内槽２０の内周面に接着などによって固着され、ワーク支持体４がリング２１と押え部材７とで挟持された形で内槽２０に固着されている。洗浄槽２内には洗浄液が満たされる。洗浄液は、金網で作られたワーク支持体４を通り抜け、洗浄槽２内で洗浄液が内槽２０を浸す。この状態で超音波を発生させることにより、内槽２０内のワークを超音波洗浄することができる。

図１０に示す従来の超音波洗浄装置の洗浄槽下部の構成例によれば、内槽２０と、内槽２０に収納されているワークの荷重が荷重受け２２に集中してかかる。そのため、荷重受け２２が変形あるいは破損しやすく、荷重受け２２の受けるダメージが洗浄槽２や内槽２０にも伝わって洗浄槽２や内槽２０が変形あるいは破損することもある。

超音波洗浄装置において、ワークの荷重による洗浄槽などの破損を回避するために、緩衝材を介して洗浄槽を支持する構造にすることが考えられる（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載されている超音波洗浄装置は、第１の洗浄槽と、この第１の洗浄槽に着脱可能な第２の洗浄槽と、第１の洗浄槽の底部に取り付けられた超音波振動子とを有する。第１の洗浄槽の上部開口の周囲が平坦な受け面になっており、第２の洗浄槽の上部開口の周囲はフランジ状になっている。第１の洗浄槽の上記受け面と、第２の洗浄槽の上記フランジとが、緩衝材を挟んで重なり、超音波洗浄している間の振動あるいは騒音の発生を緩衝材が抑制する。

特開２００８−４９２３３号公報

特許文献１に記載されている超音波洗浄装置は、超音波洗浄している間の振動あるいは騒音の発生を抑制するものである。したがって、洗浄槽の底部にワークの荷重が集中的にかかることによって洗浄槽の底部が変形あるいは破損することを防止することはできない。

本考案は、洗浄槽にワークの荷重が集中的にかかっても、洗浄槽の変形あるいは破損を防止することができる超音波洗浄装置を提供することを目的とする。

本考案に係る超音波洗浄装置は、
洗浄液が入れられる洗浄槽と、
ワークが収容されるとともに前記洗浄槽内に挿入される内槽と、
発生した超音波を前記内槽内に伝導することができるように配置された超音波発生素子と、
前記内槽内の底部にあって前記超音波を通すことができるワーク支持体と、
前記内槽が載る内槽受けと、を有してなり、
前記内槽受けは、前記洗浄槽内に置かれて前記内槽にかかる荷重を支える複数の脚を有し、
前記複数の脚はそれぞれ伸縮可能であるとともに伸張方向に付勢されていることを最も主要な特徴とする。

洗浄槽内の内槽にワークの荷重がかかると、内槽受けの複数の脚で荷重を支えるとともに、複数の脚が付勢力に抗して縮小し、ダンパーとして機能する。ワークの荷重が衝撃的に加わると、内槽受けの複数の脚が衝撃力を緩和し、内槽、ワーク支持体及び内槽受けの変形や破損を防止する。

本考案に係る超音波洗浄装置の実施例を示す斜視図である。 上記実施例の平面図である。 上記実施例の一部断面正面図である。 上記実施例中の内槽受けの正面図である。 上記内槽受けの底面図である。 上記内槽受けの脚の部分を示す縦断面図である。 上記脚の異なる動作態様を示す縦断面図である。 上記実施例中のワーク支持体の取り付け構造部分を示す拡大縦断面図である。 上記実施例中の噴出ノズルを示す縦断面図である。 従来の超音波洗浄装置の洗浄槽下部の構成例を示す拡大縦断面図である。

以下、本考案に係る超音波洗浄装置の実施例について図面を参照しながら説明する。

図に示す実施例は、例えば、実験や医療の分野で用いられるピペットの洗浄に適した超音波洗浄装置であって、図１乃至図３に示すように、縦長の円筒状の洗浄槽２が用いられている。洗浄槽２は透明な樹脂で作られていて、その下部が基体１の上面側に設けられている洗浄槽装着部１１に嵌め込まれることにより基体１に固着されている。洗浄槽２の下端は基体１側に固定されている振動子板９で区切られている。洗浄槽装着部１１と、洗浄槽２と、振動子板９は適宜の水密構造によって結合されている。水密構造は本願考案の要旨に関わるものではなく、適宜の構造を選択して適用すればよいので、詳細な説明は省略する。

洗浄槽２内には、透明の樹脂で作られた円筒形の内槽２０が挿入される。内槽２０内にはワークが収容され、収容されるワークを支持するワーク支持体４が内装２０内の下端近くに固着されている。ワーク支持体４は円形の金網で作られている。ワーク支持体４とその周辺の外周縁部の構造を図８に示す。

図８において、内槽２０の下端部に、内槽２０の内周面に沿い、下から順に、リング２１、棒状リング６、ワーク支持体４およびリング状の押え部材７が重ねて配置されている。棒状リング６は、横断面円形の細い棒状の部材をリング状に形成したもので、棒状リング６の上にワーク支持体４の外周縁部が載せられ、棒状リング６とワーク支持体４が溶接などによって固着されている。ワーク支持体４の補強のために、棒状リング６を直径方向にまたぐ部材が棒状リング６に固着されている。

リング２１、棒状リング６、ワーク支持体４およびリング状の押え部材７の外周は内槽２０の内周面に接している。リング２１と押え部材７は、その間に棒状リング６とワーク支持体４を圧縮して挟持し、この状態で内槽２０の内周面に接着などによって固着されている。

内槽２０は、洗浄槽２内において、内槽受け５の上に載せられ、内槽受け５によって支持されている。内槽受け５は、図４乃至図７に詳細に示すように、リング状の板を主体としてなり、内槽受け５の底面側には３個の円筒状の脚５０が周方向に等間隔に固着されている。各脚５０は外筒５１を有している。内槽受け５も外筒５１も金属からなり、各外筒５１の上端が内槽受け５の底面に溶着されている。

図６、図７に示すように、各脚５０の外筒５１内には付勢部材としてコイルばね５６が挿入され、各外筒５１の下端からコイルばね５６を圧縮しながら摺動体６０が挿入されている。各摺動体６０は、外筒５１の下端部において進退する進退部材５２と、上端側の鍔部５４と、進退部材５２と鍔部５４とをつなぐ小径部５３を一体に有してなる。コイルばね５６の上端は内槽受け５の底面に当たって位置が規制されている。

各脚５０の外筒５１には、その周壁を半径方向に貫通してストッパ５５が固着されている。ストッパ５５の先端は摺動体６０の小径部５３の側面近くまで進出している。図６は摺動体６０に外力が加わらない状態を示している。この状態では、摺動体６０の鍔部５４がストッパ５５に当たり、コイルばね５６の付勢力による摺動体６０の移動が規制され、進退部材５２は外筒５１の下端から最も大きく進出している。

図７はコイルばね５６の付勢力に抗して摺動体６０が押され、進退部材５２の下端面と外筒５１の下端面とが同一面になるまで後退した状態を示している。このように、内槽受け５の各脚５０は、伸縮可能であるとともに、コイルばね５６で伸張方向に付勢されている。

内槽受け５は、その脚５０が上記のように構成されているので、脚５０に荷重がかかると、摺動体６０が外筒５１の内方に向かって後退する。すなわち、複数の脚５０はそれぞれ伸縮可能であるとともに、コイルばね５６によって伸張方向に付勢されている。

図３に示すように、基体１には洗浄液供給経路１４が設けられていて、洗浄液供給経路１４は洗浄槽２の振動子板９の中央に設けられている噴出ノズル８につながっている。噴出ノズル８から洗浄液が洗浄槽２内に供給される。噴出ノズル８から供給される洗浄液は洗浄槽２内を満たし、内槽２０が洗浄液に浸される。内槽２０内にはワークが収容され、ワークはワーク支持体４に載っている。洗浄液はワーク支持体４およびワークを通して内槽２０の上端付近まで満たされる。

図９に示すように、噴出ノズル８は、上端部に複数の噴出口８１を有している。各噴出口８１は洗浄液を斜め上方に、かつ、半径方向外側に向かって噴出するように、傾けて形成されている。噴出ノズル８は、接続パイプ７０とともに上記振動子板９を挟み込むことによって振動子板９に固定されている。噴出ノズル８の具体的な固定構造は以下の通りである。

接続パイプ７０は、長さ方向の中間部にフランジ７１を有し、フランジ７１を境にして一方側（図９において下側）に洗浄液供給経路１４を構成するホースの接続部を、他方側（図９において上側）に雄ネジ部７３を有している。雄ネジ部７３は介在板７２および振動子板９の孔を貫通し、振動子板９の上側に突出した雄ネジ部７３には、噴出ノズル８の内周の雌ねじがねじ込まれている。雄ネジ部７３の外周には、噴出ノズル８の下端面と振動子板９の上面との間においてＯリング７５が介在している。Ｏリング７５は、上記雄ネジ部７３への噴出ノズル８のねじ込みによって圧縮され、噴出ノズル８の固着部を水密に保っている。

洗浄槽２の外側面側にはサイホン１５が取り付けられている。サイホン１５の一端は洗浄槽２の振動子板９寄りの位置であってワーク支持体４よりもわずかに下方において洗浄槽２の内部に連通している。サイホン１５は洗浄槽２と平行に立ち上がり、洗浄槽２の上端近くで逆Ｕ字状に曲がり、サイホン１５の先端は洗浄槽２の振動子板９よりも下位において大気中に開放している。

振動子板９の下面には、超音波発生素子３が取り付けられている。超音波発生素子３は電磁的な超音波発生素子でも、圧電素子でも差し支えないが、本実施例では電磁的な超音波発生素子を用いている。また、本実施例では複数個の超音波発生素子３を用いている。各超音波発生素子３は、発生した超音波を洗浄槽２および内槽２０内に伝導することができるように、振動子板９の下面に固着されている。

図２に示すように、振動子板９には排液孔９１が設けられている。排液孔９１はホースによって廃液口１３に接続されている。排水バルブ１３には、この排水バルブ１３を開閉するバルブが設けられている。

次に、以上説明した実施例に係る超音波洗浄装置を用いた洗浄作業は、洗浄工程と、濯ぎ工程に分けられる。洗浄工程は洗浄液を満たした状態で１回行い。濯ぎ工程はサイホン１５の動作を利用して水の入れ替えを７〜８回行いながら実施する。

洗浄工程では、まず内槽２０にワークを収納する。ワークがピペットのように細長いものであれば、多数本をまとめて垂直方向の姿勢で内槽２０に入れる。ワークはワーク支持体４で受け止められる。次に、内槽２０を洗浄槽２内に挿入し、内槽２０の下端面の外周部を内槽受け５の上に載せる。

次に、洗浄液供給経路１４から洗浄液を洗浄槽２に供給する。洗浄液が供給されるに従い洗浄槽２内の液位が上昇する。ワークが洗浄液に浸かった状態で超音波発生素子３の動作を開始させ、超音波を発生させる。洗浄工程は、洗浄液の液位を、サイホン１５が動作する液位よりも低い液位に保って、ワークを洗浄するのに必要な時間が経過するまで実行する。

洗浄工程が終了したら、続いて濯ぎ工程に移行する。濯ぎ工程は、ワークを収納した内槽２０を洗浄槽２に挿入したまま、また、超音波発生素子３を動作させたまま、図１、図３に示す洗浄液供給経路１４および噴出ノズル８から洗浄槽２内に給水しながら実行する。給水を開始することにより洗浄槽２の水位が上昇する。

液位がサイホン１５の上端に達すると、サイホン１５による排水が始まる。給水量は、サイホン１５による排水量よりも少なく設定されていて、サイホン１５内の液位は徐々に低下する。サイホン１５内の水位が洗浄槽２とサイホン１５との結合部より低くなると、サイホン１５内の水が排出される。

洗浄液供給経路１４からは引き続き給水されているため、洗浄槽２内の水位は再び上昇する。このようにして、洗浄槽２とサイホン１５との結合部とサイホン１５の上端との間で水位の上昇、下降を繰り返しながら自動的に水が交換される。水が交換される間も超音波発生素子３から超音波が放射される。超音波はワーク支持体４を通して洗浄槽２内に伝導し、超音波の作用によってワークの表面および洗浄槽２の内周面が濯がれる。

濯ぎ工程は、サイホン１５の作用によって洗浄槽２の水が７〜８回入れ替わるまで実行する。濯ぎ工程の実行によりワークの表面および洗浄槽２の内周面がきれいになる。濯ぎ工程を終了するには、サイホン１５による排水中に洗浄槽２への給水を停止することによって行う。

サイホン１５による排水が終了すると、洗浄槽２内に、サイホン１５の取り出し口よりも下位に水が残留したままになっている。この残留水は、排水バルブ１３を開放して排水する。洗浄槽２内に洗浄液や水がない状態で超音波発生素子３が動作すると、いわゆる空発振になって好ましくないので、あえて水を残留させるようにサイホン１５の取り出し口を設定している。したがって、水が残留している状態で超音波発生素子３の動作を停止させ、その後残留水を排水する。

ワークを収容した内槽２０を洗浄槽２内に挿入するとき、あるいはワークを洗浄中に、内槽受け５にワークの荷重がかかり、あるいは衝撃力が加わる。この荷重や衝撃力を、内槽受け５の脚５０が伸縮することによって緩衝し、ワークの荷重を受ける部分すなわちワーク支持体４や内槽受け５の破損、変形をなくすことができる。

図示の実施例では、洗浄液または水の噴出ノズル８を有している。噴出ノズル８が有している噴出口８１からは、図３に２斜めの線で示すように、洗浄液または水を斜め上方に、かつ、半径方向外側に向かって噴出することができる。これにより、洗浄槽２内に洗浄液または水の流れが生じ、洗浄槽２の内周壁に付着している汚れや苔の類を剥がすことができる。

１ 基体
２ 洗浄槽
３ 超音波発生素子
４ ワーク支持体
５ 内槽受け
６ 棒状リング
７ 押え部材
８ 噴出ノズル
９ 振動子板
１１ 洗浄槽装着部
１３ 排水バルブ
１５ サイホン
２０ 内槽
５０ 脚
５１ 外筒
５２ 進退部材
５３ 小径部
５４ 鍔部
５５ ストッパ
６０ 摺動体

Claims (5)

1. 洗浄液が入れられる洗浄槽と、
   ワークが収容されるとともに前記洗浄槽内に挿入される内槽と、
   発生した超音波を前記内槽内に伝導することができるように配置された超音波発生素子と、
   前記内槽内の底部にあって前記超音波を通すことができるワーク支持体と、
   前記内槽が載る内槽受けと、を有してなり、
   前記内槽受けは、前記洗浄槽内に置かれて前記内槽にかかる荷重を支える複数の脚を有し、
   前記複数の脚はそれぞれ伸縮可能であるとともに伸張方向に付勢されている超音波洗浄装置。
2. 前記ワーク支持体は網状の部材からなる請求項１記載の超音波洗浄装置。
3. 前記洗浄槽および前記内槽は円筒形であり、前記ワーク支持体の外形は前記洗浄槽の内周側に配置することができる円形である請求項１または２記載の超音波洗浄装置。
4. 前記内槽受けはリング状であり、３個の前記脚を有している請求項１，２または３記載の超音波洗浄装置。
5. 前記洗浄槽内の振動子板に、前記洗浄槽の内周壁に向かって水を噴出す噴出ノズルを有する請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
   

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