JP5728756B2

JP5728756B2 - 超音波洗浄装置

Info

Publication number: JP5728756B2
Application number: JP2011102194A
Authority: JP
Inventors: 理暉中原
Original assignee: 新科産業有限会社
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: JP2012217987A

Description

本発明は、各種管材、ワーク穴等の内面の洗浄を行う装置に関する。詳しくは、３６０度方向に超音波を放射する円柱状または円筒状の超音波振動子を管材またはワーク穴の中に入れ、走行させることで効率的に洗浄を行うことができる超音波洗浄装置に係るものである。

従来、管材等の被洗浄体を洗浄する場合、被洗浄体を超音波洗浄槽中に入れて、洗浄槽の底面または側面から超音波を照射して洗浄を行うのが一般的である。

また、被洗浄管内に洗浄液を循環させ、被洗浄管の外部から超音波を照射する管内洗浄方法及び管内洗浄装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−６８９５６号公報

しかしながら、従来の超音波洗浄槽を用いた洗浄方法では、管材等の外表面に付着した異物の剥離洗浄には有効であるが、管内面に付着した異物には不十分である。

特許文献１に開示の管内洗浄装置は、従来の超音波洗浄槽を用いた洗浄方法に比べて管内異物の除去率がある程度に改善されたが、管内面を均一に、かつ効率的に洗浄することができない問題点があった。

また、上述した超音波洗浄方法では、管材等の寸法の制約があるので、長尺の管材の内面、またはワーク穴を洗浄することができない欠点があった。

そこで、本発明は、被洗浄体の寸法に制約されずに、各種管材、ワーク穴等の内面を均一に、かつ効率的に洗浄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。

上記課題を解決するため、本発明に係る超音波洗浄装置は、管材の内面またはワーク穴の内面を洗浄する超音波洗浄装置であって、少なくとも側面が放射面として３６０度方向に超音波を放射する円柱状または円筒状の放射部を有する超音波振動子と、前記超音波振動子の両端または両端付近に設けられ、前記超音波振動子を支持しながら前記管材の内面またはワーク穴の内面に沿って自在に移動可能な一対の走行手段とを備えることを特徴とするものである。

例えば、前記超音波振動子は、先端面および側面が放射面として超音波を放射する。

また例えば、前記一対の走行手段は、前記超音波振動子の軸線と直交する方向に設けられた円形または多辺形の板状部材と、前記板状部材の外周に設けられた複数のキャスターとを有する。

また例えば、前記一対の走行手段の片方には、駆動モータを有し、前記超音波振動子を前記管材の内面またはワーク穴の内面に沿って走行させる駆動手段をさらに備える。

本発明によれば、少なくとも側面が放射面として３６０度方向に超音波を放射する円柱状または円筒状の放射部を有する超音波振動子と、超音波振動子の両端または両端付近に設けられ、超音波振動子を支持しながら管材の内面またはワーク穴の内面に沿って自在に移動可能な一対の走行手段とを備え、超音波振動子を管材またはワーク穴の中に入れ、走行させると共に、超音波を発生することで、被洗浄体の寸法に制約されずに、各種管材、ワーク穴等の内面を均一に、かつ効率的に洗浄することができる。

また、超音波振動子は、先端面および側面が放射面として超音波を放射することで、管材の端部、または穴の底面も同時に洗浄することができる。

また、一対の走行手段は、超音波振動子の軸線と直交する方向に設けられた円形または多辺形の板状部材と、板状部材の外周に設けられた複数のキャスターとを有することで、簡単な構成で、スムーズに走行することが実現できる。

さらに、一対の走行手段の片方には、駆動モータを有し、超音波振動子を管材の内面またはワーク穴の内面に沿って走行させる駆動手段をさらに備えることで、超音波振動子が自動的に走行することができ、長尺の管材またはワーク穴の洗浄に対応することができる。

第１の実施の形態の超音波洗浄装置の構成を示す図である。超音波洗浄装置の構成を示すＡ−Ａ断面図である。第２の実施の形態の超音波洗浄装置の構成を示す図である。超音波洗浄装置の応用例を示す図である。

以下、本発明に係る超音波洗浄装置を実施するための形態を、図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の超音波洗浄装置１００の構成を示す図である。図２は、超音波洗浄装置１００の構成を示すＡ−Ａ断面図（拡大図）である。

図１に示すように、超音波洗浄装置１００は、超音波振動子１０と、超音波発振器２０、一対の走行手段３０ａ，３０ｂとを備える。

超音波振動子１０は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。超音波振動子１０は、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射部１１を有し、放射部１１の放射面（側面）から３６０度方向に超音波を放射することができる（図２参照）。円柱または円筒状の放射部は、例えば長さが少なくとも１つの超音波振動の周波数に対して、該超音波振動の半波長の整数倍に設定されている。ここで、例えば、周波数２５ｋＨｚ（または３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ）の超音波振動子を用いる。

なお、超音波を放射する放射部１１は、側面が放射面として超音波を放射することによって、超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エネルギーが均一に照射することが可能となる。例えば、超音波振動子１０の発振周波数に対応する波長λである場合、λ／２の整数倍とされる。放射部１１の直径はλ／２〜λ／１０される。

超音波発振器２０は、超音波振動子１０を駆動する電気信号を出力するものである。例えば、少なくとも１つの周波数の電気信号を発生し、超音波振動子に印加する。

走行手段３０ａ，３０ｂは、超音波振動子１０の両端または両端付近に設けられ、超音波振動子１０を支持しながら管材の内面またはワーク穴の内面に沿って軸方向に自在に移動することができるものである。走行手段３０（３０ａ，３０ｂ）は、超音波振動子１０の軸線と直交する方向に設けられた円形または多辺形の板状部材３１と、板状部材３１の外周に設けられた複数のボールキャスター３２とを有する。なお、ボールキャスター３２に限定されるものではない。例えば、管材またはワーク穴の寸法によって、他種類のキャスターを用いてもよい。

このように本実施の形態においては、超音波洗浄装置１００は、超音波振動子１０と、超音波発振器２０、走行手段３０ａ，３０ｂとを備える。

これにより、３６０度方向に超音波を放射する円柱状または円筒状の放射部１１を有する超音波振動子１０を管材またはワーク穴の中に入れ、走行させると共に、超音波を発生することで、効率的に洗浄を行うことができる。

また、一対の走行手段３０ａ，３０ｂは、超音波振動子１０の軸線と直交する方向に設けられた円形または多辺形の板状部材３１と、板状部材３１の外周に設けられた複数のボールキャスター３２とを有することで、簡単な構成で、スムーズに走行することが実現できる。

図２は、本発明の第２の実施の形態の超音波洗浄装置２００の構成を示す図である。

図２に示すように、超音波洗浄装置２００は、超音波振動子１０Ａと、超音波発振器２０、一対の走行手段３０ａ，３０ｂとを備える。

超音波振動子１０Ａは、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。超音波振動子１０Ａは、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射部１１ａを有し、放射部１１ａの先端面から前方に超音波を放射することができると共に、側面から３６０度方向に超音波を放射することができる（図２参照）。円柱または円筒状の放射部１１ａは、例えば長さが少なくとも１つの超音波振動の周波数に対して、該超音波振動の半波長の整数倍に設定されている。ここで、例えば、周波数２５ｋＨｚ（または３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ）の超音波振動子を用いる。

また、放射部１１ａは、先端および側面が放射面として超音波を放射することによって、超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エネルギーが均一に照射することが可能となる。例えば、超音波振動子１０Ａの発振周波数に対応する波長λである場合、λ／２の整数倍とされる。放射部１１ａの直径はλ／２〜λ／１０される。

超音波発振器２０及び走行手段３０ａ，３０ｂは、上述した第１の実施の形態と同様の構成を有する。詳細な説明を省略する。

このように本実施の形態においては、超音波洗浄装置２００は、超音波振動子１０Ａと、超音波発振器２０、一対の走行手段３０ａ，３０ｂとを備える。

これにより、３６０度方向に超音波を放射する円柱状または円筒状の放射部１１ａを有する超音波振動子１０Ａを管材またはワーク穴の中に入れ、走行させると共に、超音波を発生することで、効率的に洗浄を行うことができる。

また、超音波振動子１０は、放射部１１ａの先端面および側面が放射面として超音波を放射することで、管材の端部、または穴の底面も同時に洗浄することができる。

図４は、超音波洗浄装置２００の一応用例を示す図である。図４に示すように、管材Ｐを洗浄する際に、管材Ｐを、洗浄液（または水）を入れた洗浄槽Ｔの中に所定角度に設置して、超音波洗浄装置２００を管材Ｐの中に設置し、超音波振動子１０Ａのケーブルを介して超音波振動子１０を移動させながら超音波を照射する。これにより、管材Ｐの内面を均一に、かつ効率的に洗浄することができる。

なお、上述した実施の形態において、超音波洗浄装置１００，２００は、超音波振動子１０のケーブルを介して超音波振動子１０を移動させるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、一対の走行手段３０ａ，３０ｂの片方には、駆動モータおよびプロペラを設けて、超音波振動子１０を管材の内面またはワーク穴の内面に沿って走行させる駆動手段をさらに備えるようにしてもよい。これにより、超音波振動子が自動的に走行することができ、長尺の管材またはワーク穴の洗浄に対応することができる。

また、上述した実施の形態においては、一対の走行手段３０ａ，３０ｂは、超音波振動子１０の軸線と直交する方向に設けられた円形または多辺形の板状部材３１と、板状部材３１の外周に設けられた複数のボールキャスター３２とを有するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、他のスムーズに移動できる構成、例えば管材、ワーク穴等の内面に傷を付けずに滑動できる構成を用いてもよい。

また、上述した実施の形態においては、円形の管材の内面を洗浄する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、角パイプ、角穴に合わせて板状部材３１の形状を形成するようにしてもよい。

この発明は、各種配管、ワーク穴等の内面を効率的に洗浄する目的に利用できる。

１０，１０Ａ超音波振動子
１１，１１ａ放射部
２０超音波発振器
３０ａ，３０ｂ走行手段
３１板状部材
３２ボールキャスター
１００，２００超音波洗浄装置
Ｐ管材
Ｔ洗浄槽

Claims

管材の内面またはワーク穴の内面を洗浄する超音波洗浄装置であって、
少なくとも円柱面である側面が放射面として３６０度方向に超音波を放射する円柱状の放射部を有する超音波振動子と、
前記超音波振動子の両端または両端付近に設けられ、前記超音波振動子を支持しながら前記管材の内面またはワーク穴の内面に沿って自在に移動可能な一対の走行手段とを備え、
前記放射部は、長さが少なくとも１つの超音波振動の周波数に対して、該超音波振動の半波長の整数倍に設定され、
前記超音波振動子の発振周波数に対応する波長λである場合、前記放射部の直径はλ／２〜λ／１０され、
前記一対の走行手段は、前記超音波振動子の軸線と直交する方向に設けられた円形または多辺形の板状部材と、前記板状部材の外周に設けられた複数のボールキャスターとを有することを特徴とする超音波洗浄装置。
前記超音波振動子は、放射部の先端面および側面が放射面として超音波を放射することを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
前記一対の走行手段の片方には、駆動モータを有し、前記超音波振動子を前記管材の内面またはワーク穴の内面に沿って走行させる駆動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波洗浄装置。