JP6976623B1 - 超音波洗浄装置及び絞り管 - Google Patents

Abstract

【課題】液体中の溶存気体の泡を発生させるための流路絞り部の装着又は取り外しを簡単に行うことができる超音波洗浄装置を提供する。【解決手段】超音波洗浄装置は、槽の液体を循環させるためのポンプの吸い込み側の管１０ｂの中に全体が挿入された状態で設けられる流路絞り部としての絞り管４０を備える。絞り管４０は、絞り流路４０１の出口部４０３から後方側に突出した突出部４０５を有する。突出部４０５は、絞り管４０の周方向における一部区間から後方側に突出するように設けられるとともに、周方向において間隔をあけて複数設けられる。突出部４０５の先端４０５ａがポンプの吸い込み口５１で位置決めされている。絞り管４０の入口部４０２はテーパ状に形成される。出口部４０３の面４０３ａは、入口部４０２よりも、絞り管４０の中心軸線Ｌに直角な面に近い角度の面に形成される。吸込側管１０ｂは透光性を有する素材で形成される。【選択図】図６

Description

本開示は超音波洗浄装置に関する。

従来、槽内の液体に浸された洗浄対象を超音波により洗浄する超音波洗浄において、溶存気体による超音波振動の減衰を低減することを目的として液体の脱気を行う方法の提案がある（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、槽の液体を循環させるポンプの手前に流路の絞り部を設けて、その絞り部により液体中の溶存気体の泡（気泡）を発生させ、ポンプの吐出側に気泡を浮上分離させる気液分離槽を設けることが記載されている。

特開平７−３２８３１６号公報

流路を絞ることで気泡を発生させる脱気方法においては、ポンプの性能や流路の絞りの度合いなどによっては、絞り部において効果的に気泡が発生しない場合がある。この場合には、例えば、絞り部を、内径等の形状が異なる別の絞り部に交換するという対応が考えられる。この場合に、絞り部の装着又は取り外しが簡単に行えるのが望ましい。また、脱気機能を有しない既存の超音波洗浄装置に脱気機能を付加したい場合においても、絞り部を簡単に超音波洗浄装置に装着できるのが望ましい。

この点、特許文献１などの脱気方法が適用された従来の超音波洗浄装置では、ポンプの吸い込み側の管である吸込側管の途中に絞り部が設けられることで、吸込側管が絞り部で分断されて、絞り部の入口側と出口側の両側で吸込側管との接続箇所が生じる。その接続箇所において溶接、ボルトなどで絞り部と吸込側管とが接続されるので、絞り部の装着又は取り外しを簡単に行うことができない。

本開示は上記問題に鑑みてなされたものであり、絞り部の装着又は取り外しを簡単に行うことができる超音波洗浄装置及びその絞り部としての絞り管を提供することを課題とする。

本開示の超音波洗浄装置は、
液体及び洗浄対象を入れる槽と、
前記槽の内部に設けられる超音波振動子と、
前記槽の外側に設けられ、前記槽の前記液体を循環させるポンプと、
前記槽と前記ポンプとを接続する接続管と、
前記ポンプの吸い込み口の手前に設けられて、前記液体の流路の断面積を絞ることで後方側で前記液体中の溶存気体の泡を発生させる絞り管とを備え、
前記吸い込み口と前記槽とを接続する前記接続管を吸込側管として、
前記絞り管は、前記絞り管の全体が前記吸込側管の中に挿入された状態で設けられ、前記絞り管に形成される絞り流路の出口部から後方側に突出した突出部を有し、
前記突出部は、前記吸い込み口で位置決めされており、かつ、前記出口部の後方側の気泡発生領域に側方から導通した形状に形成される。

これによれば、絞り部としての絞り管はその全体が吸込側管の中に挿入された状態で設けられており、溶接やボルト等の締結部材を用いなくても、絞り管を装着できる。したがって、絞り管の装着又は取り外しを簡単に行うことができる。また、絞り管は、絞り管の流路の出口部から後方側に突出した突出部を有しており、その突出部がポンプの吸い込み口に位置決めされるので、絞り管を、吸込側管中のポンプにより近い位置に正確に配置できる。このように、ポンプの吸い込み力がより強い位置に絞り管が設けられることで、絞り管の後方側で効果的にキャビテーションによる気泡を生じさせることができる。さらに、突出部は気泡発生領域に側方から導通した形状に形成されているので、吸込側管が透光性を有する素材で形成される場合には、吸込側管を通して気泡発生領域を目視できる。これにより、絞り管での気泡の発生状況を正確に判断でき、気泡が効果的に発生していない場合には、別の絞り管に交換するなどの対応をとることができる。

また、本開示の絞り管は、
後方側で液体中の溶存気体の泡を発生させるための絞り流路を形成する絞り管であって、
前記絞り流路の出口部から後方側に突出した突出部を有し、
前記突出部は、前記出口部の後方側の気泡発生領域に側方から導通した形状に形成され、
超音波洗浄装置の液体を循環させるポンプの吸い込み側の管に前記絞り管の全体が挿入され、前記突出部が前記ポンプの吸い込み口で位置決めされるように用いられる。

本開示の絞り管を超音波洗浄装置に組み込むことで、本開示の超音波洗浄装置の上記作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

図３のＩ−Ｉ線での超音波洗浄装置の断面図である。 図３のＩＩ−ＩＩ線での超音波洗浄装置の断面図である。 超音波洗浄装置の概略平面図である。 図２のＡ部の拡大図である。 外箱の概略斜視図である。 吸込側管及びそれに挿入された絞り管の断面図である。 絞り管の側面図である。 絞り管を入口部の側から見た図である。 絞り管を出口部の側から見た図である。

以下、本開示の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１〜図３に示す超音波洗浄装置１は、槽２と外箱３と超音波振動子４とポンプ５とを備えている。槽２は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成されている。槽２は、鉛直方向に平行な側面を形成する側面板２１と、鉛直方向に直角な水平方向に平行又は傾斜した底面を形成する底面板２２とを有する。なお、底面板２２は、後述する第１空間２５（洗浄空間）の底面板２２ａと第２空間２６の底面板２２ｂとを有する。側面板２１は、図３に示す平面視で直角四角形を形成するように配置される。底面板２２は、側面板２１の下端に接続されている。側面板２１の上端により図３の平面視で直角四角形の開口が形成されている。なお、超音波洗浄装置１は、槽２の開口を閉塞する蓋７（図１、図２参照）を備えている。蓋７は開閉可能に設けられる。

槽２は、側面板２１の上端から水平方向外側に屈曲する屈曲部２３を有する。屈曲部２３は、図３の平面視で見て、側面板２１の上端にて形成される開口と相似する直角四角形の外縁を形成する。屈曲部２３は外箱３の上端にシリコン８（図１、図２参照）を間に挟んで支持されている。

槽２の側面板２１（屈曲部２３を除く）及び底面板２２は外箱３に接触していない。つまり、側面板２１及び底面板２２と外箱３との間には隙間が形成されている。より詳しくは、側面板２１とこれに対向する外箱３の側面板３２との間には隙間が形成されている。また外箱３には底面板が設けられていない。そのため、槽２の底面板２２は、外箱３（超音波洗浄装置１）の接地面に露出しており、底面板２２と接地面の間には隙間が形成されている。このように、槽２は、上部（屈曲部２３）のみが外箱３に支持されている。

また、槽２は内部に仕切り板２４を備えている。仕切り板２４は、鉛直方向に平行な仕切り面（平面）を形成するように設けられる。この仕切り板２４により、槽２の内部には２つの空間２５、２６が形成されている。空間２５、２６は、仕切り板２４を間に挟んで水平方向に並ぶように形成される。第１空間２５は、超音波振動子４及び洗浄対象（図示外）を入れるための空間（以下洗浄空間という場合がある）である。第２空間２６は、洗浄空間２５から仕切り板２４を超えて溢れた液体を溜めるための空間である。

槽２の側面板２１は、仕切り板２４の下端２４２（図１参照）から下方に向かって、仕切り板２４と連続する平面を形成する連続側面板２１ａ（図１参照）を有する。仕切り板２４及び連続側面板２１ａは単一の平板から構成されている。連続側面板２１ａは洗浄空間２５の側面の一部を形成する。

洗浄空間２５は側面板２１、底面板２２ａ及び仕切り板２４により直方体状の空間に設定されている。洗浄空間２５の底面板２２ａは鉛直方向に直角な水平方向に平行な底面を形成するように設けられる。また、底面板２２ａは、第２空間２６の底面板２２ｂよりも下方に設けられている。洗浄空間２５は、大型の洗浄対象（例えば車のホイールなど）を収容可能に形成されている。具体的には、洗浄空間２５の高さＨ１（図１参照）は例えば５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下に設定される。洗浄空間２５の水平方向における長手方向幅Ｘ１（図３参照）は例えば５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下に設定される。洗浄空間２５の水平方向における短手方向幅Ｙ（図３参照）は例えば３００ｍｍ以上７００ｍｍ以下に設定される。また、洗浄空間２５の底面板２２ａから仕切り板２４の上端２４１までの高さＨ２（図１参照）は、洗浄空間２５の高さＨ１よりも低く、例えば５００ｍｍ以上９００ｍｍ以下に設定される。高さＨ２は、洗浄空間２５に液体を最大限入れた場合の液面Ｗ１の高さに相当する。

洗浄空間２５の下部には液体を洗浄空間２５に流入させ、又は洗浄空間２５から流出させるための液流通穴２７が形成されている。液流通穴２７は、仕切り板２４に連続して設けられる連続側面板２１ａの下部に設けられる。より具体的には、液流通穴２７は、高さ方向（図１、図２の紙面の上下方向）において、第２空間２６の底面２２ｂよりも洗浄空間２５の底面２２ａに近い位置に形成されている。また液流通穴２７は、ポンプ５の吐出口５２（図２参照）よりも下方に設けられている。本実施形態では、液流通穴２７はポンプ５の本体よりも下方に設けられている。また液流通穴２７は、後述の第２空間２６に形成された液流通穴２８（図１〜図３参照）よりも下方に設けられている。

第２空間２６は、側面板２１、底面板２２ｂ及び仕切り板２４によりほぼ直方体状の空間に設定されている。第２空間２６は洗浄空間２５よりも小さい空間に設定されている。具体的には、第２空間２６の底面２２ｂは、洗浄空間２５の底面２２ａよりも高い位置に設けられている。第２空間２６の底面２２ｂから仕切り板２４の上端２４１までの高さＨ３は、洗浄空間２５の上記高さＨ１、Ｈ２よりも小さい。また、洗浄空間２５の長手方向幅Ｘ１に平行な方向における第２空間２６の幅Ｘ２（図３参照）は、長手方向幅Ｘ１よりも小さい。また、第２空間２６の、水平方向における幅Ｘ２に直角な方向の幅は、洗浄空間２５の短手方向幅Ｙと同じである。

第２空間２６の底面板２２ｂは水平方向に対して若干傾斜した状態で設けられる（図２参照）。具体的には、図２に示すように、底面板２２ｂは、槽２の短手方向（換言すれば仕切り板２４の上端２４１の延設方向）における、底面板２２ｂの一端２２ｂ１から他端２２ｂ２に近づくにしたがって次第に下方に変位するように設けられる。

底面板２２ｂには、第２空間２６から液体を流出させるための液流通穴２８が形成されている。図２に示すように、液流通穴２８は、底面板２２ｂの傾斜方向における両端２２ｂ１、２２ｂ２のうち上方側の端部２２ｂ１よりも下方側の端部２２ｂ２に寄った位置に形成されている。より具体的には、液流通穴２８は、底面板２２ｂの傾斜方向における上方側の端部２２ｂ１と下方側の端部２２ｂ２との中間位置よりも下方側の端部２２ｂ２に寄った位置に形成されている。また、液流通穴２８は、ポンプ５の吸い込み口５１（図２参照）よりも上方に設けられている。本実施形態では、液流通穴２８はポンプ５の本体よりも上方に設けられている。また液流通穴２８は、洗浄空間２５の液流通穴２７よりも上方に設けられている。

なお、超音波洗浄装置１は液体中の油等の汚れを除去するフィルタ３０を備えている（図１参照）。フィルタ３０は例えばウレタンにより形成されたスポンジフィルタであり、第２空間２６に溜められる液体の液面Ｗ２（図１参照）に浮かんだ状態に設けられる。

ここで、仕切り板２４の板厚方向と鉛直方向の両方に直角な方向を仕切り板２４の幅方向（図２の紙面の左右方向）と定義する。仕切り板２４の幅方向における両端２４３、２４４が、槽２の側面板２１に直角に接続されている。

仕切り板２４の上端２４１は、水平方向に平行に延びるように形成される。また上端２４１は、槽２の上端屈曲部２３よりも下方に位置する。上端２４１には、下方に凹んだ溝２４５が形成されている（図４参照）。溝２４５は、上端２４１の幅方向（延設方向）に沿って間隔ｄ３をあけて繰り返し（複数）形成されている。溝２４５は、上端２４１の幅方向における両方の端部に位置する端溝２４５ａと、端溝２４５ａ以外の溝２４５ｂ（内側溝という）とを有する。各内側溝２４５ｂは互いに同一のＶ字状に形成されている。内側溝２４５ｂの、上端２４１の幅方向における幅ｄ１は、例えば、複数の内側溝２４５ｂの間に形成される平坦部２４６の上記幅方向における幅ｄ３と等しい。ただし、これに限定されず、内側溝２４５ｂの幅ｄ１は平坦部２４６の幅ｄ３よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。内側溝２４５ｂの深さｄ２は例えば内側溝２４５ｂの幅ｄ１よりも小さい。ただし、これに限定されず、内側溝２４５ｂの深さｄ２は幅ｄ１と等しくてもよいし、幅ｄ１より大きくてもよい。

端溝２４５ａは、内側溝２４５ｂの形状（Ｖ字状）を半分にした形状（傾斜直線状）に形成されている。端溝２４５ａの底部２４５ａ１が側面板２１に接触している。端溝２４５ａの深さは、内側溝２４５ｂの深さｄ２と等しい。すなわち、端溝２４５ａの底部２４５ａ１と、内側溝２４５ｂの底部２４５ｂ１とは同一の高さ位置に設けられる。

溝２４５間に形成される部分２４６（平坦部）は、図４の方向から見て、仕切り板２４の幅方向に平行な直線状に形成される。

外箱３は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成されている。外箱３は、槽２の周囲を囲むように設けられる。具体的には、外箱３は、図５に示すように、直方体状の外枠部３１と、外枠部３１で囲まれる空間の側方を塞ぐ側面板３２とを備える。外枠部３１は角パイプにて構成されている。外枠部３１は、水平方向に設けられる、平面視で直角四角形の枠を形成する上水平枠部３１１と、上水平枠部３１１の下方において上水平枠部３１１に平行に設けられて平面視で直角四角形の枠を形成する下水平枠部３１２と、上下水平枠部３１１、３１２に垂直に設けられて、上水平枠部３１１の角部と下水平枠部３１２の角部との間を接続する垂直枠部３１３とを備える。

上水平枠部３１１に槽２の上端屈曲部２３がシリコン８を介して接続されている。これにより、外箱３は槽２を支持する。

外箱３の内側かつ槽２の外側にはポンプ５の収容空間５００が形成されている（図１、図２参照）。外箱３の側面板３２のうち、ポンプ収容空間５００を閉塞する位置に設けられる側面板３２ａ（図１、図５参照）は開閉可能に設けられる。したがって、側面板３２ａを開けたときには、ポンプ収容空間５００及びそこに設けられるポンプ５は外部から目視可能となる。なお、側面板３２ａが設けられずに、常時、ポンプ収容空間５００が外部に露出されるようにしてもよい。

また、外箱３は４つのキャスター３３を備える。各キャスター３３は下水平枠部３１２の角部付近に取り付けられている。

超音波振動子４は、洗浄空間２５の底面２２ａに載置されている。超音波振動子４は電力の供給により超音波を発振する部材である。超音波振動子４の超音波発振周波数は例えば４０ｋＨｚである。また超音波振動子４の超音波発振出力は後述の制御部９０により調整可能である。また、超音波振動子４は洗浄空間２５に着脱可能に設けられる。

なお、超音波洗浄装置１は、超音波振動子４を保護するための保護フレーム６（図１参照）を備える。保護フレーム６は、超音波振動子４を覆った状態で洗浄空間２５の底板２２ａに載置される。保護フレーム６は、超音波振動子４の上方を、超音波振動子４の上面との間で隙間を形成するように覆う上方覆い部６ａを有する、上方覆い部６ａは、例えば金属で網状に形成されるとともに、水平に配置される。この上方覆い部６ａに洗浄対象が載せられることで、洗浄対象と超音波振動子４とが接触しないようになっている。

ポンプ５は、槽２の液体を循環させるためのポンプであり、より具体的には、第２空間２６の液体を吸い込んで、吸い込んだ液体を洗浄空間２５に送るためのポンプである。ポンプ５は、例えば渦巻きポンプであり、高揚程型（例えば最高揚程が１０ｍ以上）のポンプである。ポンプ５は上記ポンプ収容空間５００に配置される。具体的には、図１に示すように、ポンプ支持部５１０が、ポンプ収容空間５００において該空間５００に対面する側面板２１ａに取り付けられている。ポンプ５はこのポンプ支持部５１０に取り付けられている。このように、ポンプ５は、ポンプ支持部５１０を介して側面板２１ａに取り付けられている。また、ポンプ５は、第２空間２６の液流通穴２８よりも低い位置に設けられ、洗浄空間２５の液流通穴２７よりも高い位置に設けられる。ポンプ５は、図２に示すように、吸い込み口５１と吐出口５２とを有しており、吸い込み口５１から液体を吸い込んで、吸い込んだ液体を吐出口５２から吐出するように構成される。

また、超音波洗浄装置１は、ポンプ５と槽２とを接続する管１０、１１、１２と、管１０、１１、１２の途中に設けられるバルブ１３〜１６とを備えている（図１、図２参照）。なお、図２ではバルブ１３〜１６を図示を省略している。第１の管１０は、第２空間２６の液流通穴２８と、ポンプ５の吸い込み口５１との間を接続する吸込側管である。図２に示すように、吸込側管１０は、上流側の部分１０ａと下流側の部分１０ｂとを有している。上流側部分１０ａは金属製の剛体管として構成されている。上流側部分１０ａの一端が第２空間２６の液流通穴２８に接続され、他端が下流側部分１０ｂの一端に接続されている。下流側部分１０ｂは、例えば樹脂等の軟質素材で形成された軟質管として構成されている。さらに、下流側部分１０ｂは透光性を有する素材で形成されている。なお、下流側部分１０ｂの透光性の程度は、後述の絞り管４０の後方側で発生する気泡（マイクロバブル）を下流側部分１０ｂの外側から目視できる程度であればよく、例えば下流側部分１０ｂの可視光透過率は１０％以上である。下流側部分１０ｂの一端が上流側部分１０ａに接続され、他端がポンプ５の吸い込み口５１に接続されている。なお、以下では、下流側部分１０ｂを吸込側管という場合がある。

第２の管１１は、ポンプ５の吐出口５２と洗浄空間２５の液流通穴２７との間を接続する吐出側管である。吐出側管１１は、途中に２方向に分岐する分岐部１１ｄを有しており、分岐後の一方の流路を形成する部分１１ｂの端部が洗浄空間２５の液流通穴２７に接続されている。分岐後の他方の流路を形成する部分１１ｃの端部が外部に開放されている。

第３の管１２は、吸込側管１０の上流側部分１０ａから分岐するように設けられる。管１２の一端が上流側部分１０ａに接続され、他端は外部に開放されている。

第１のバルブ１３は、吸込側管１０に設けられ、具体的には、吸込側管１０の上流側部分１０ａの、第３の管１２との接続部よりも下流側に設けられる。第１のバルブ１３は上流側部分１０ａの流路の開閉を手動で切り替えるバルブとして構成されている。

第２のバルブ１４は、吐出側管１１に設けられ、具体的には、吐出側管１１の分岐部１１ｄよりも上流側に設けられる。第２のバルブ１４は、吐出側管１１の分岐部１１ｄよりも上流側の流路の開閉を手動で切り替えるバルブとして構成されている。

第３のバルブ１５は、吐出側管１１に設けられ、具体的には、吐出側管１１の、端部が外部に開放された分岐後部分１１ｃに設けられる。第３のバルブ１５は、分岐後部分１１ｃの流路の開閉を手動で切り替えるバルブとして構成されている。

第４のバルブ１６は、第３の管１２に設けられる。第４のバルブ１６は第３の管１２の流路の開閉を手動で切り替えるバルブとして構成されている。

超音波洗浄装置１は絞り管４０（図６〜図９参照）を備えている。絞り管４０は、槽２に入れた液体中の溶存気体（酸素、窒素、二酸化炭素等）の泡を発生させて、液体の脱気を行うための部材である。絞り管４０は、絞り管４０の全体が吸込側管１０の下流側部分１０ｂの中に挿入された状態で設けられる（図６参照）。絞り管４０は、例えば塩化ビニル等の硬質樹脂により円筒状に形成されている。また、絞り管４０は例えば不透過性の素材（不透明な素材）により形成されているが、透過性の素材で形成されてもよい。絞り管４０は、内側に、吸込側管１０の下流側部分１０ｂの流路径よりも小さい径の絞り流路４０１を形成する。絞り流路４０１の径は、ポンプ５の吸い込み力により液体が絞り流路４０１を流れたときに、絞り流路４０１の出口部４０３の後方側に液体中の溶存気体の泡を発生させるように定められている。なお、絞り流路４０１の、絞り管４０の中心軸線Ｌに直角な断面は円形である。

絞り管４０（絞り流路４０１）の入口部４０２は下流方向に進むにしたがって次第に縮径する形状（テーパ形状）に形成されている。より具体的には、入口部４０２は、絞り管４０の中心軸線Ｌに直角な面を形成する外周部４０２ａと、外周部４０２ａの内側において下流方向に進むにしたがって次第に縮径する形状（テーパ形状）に形成される傾斜部４０２ｂとを有する。外周部４０２ａ及び傾斜部４０２ｂは、図８の方向から見て環状に形成されている。

絞り流路４０１は、中心軸線Ｌの方向に沿って一定の径の流路を形成する一定径部４０４を有する。一定径部４０４は、入口部４０２と出口部４０３の間に形成される。一定径部４０４の、中心軸線Ｌの方向における幅ｄ１２（図６参照）は、入口部４０２の、中心軸線Ｌの方向における幅ｄ１１（図６参照）よりも大きく、具体的には例えば幅ｄ１１の５倍以上である。

絞り流路４０１の出口部４０３は、中心軸線Ｌに略直角な端面４０３ａと、その端面４０３ａの中心に形成される絞り流路４０１の開口４０３ｂ（出口）とを有する。端面４０３ａは、中心軸全Ｌに直角な面又は直角に近い面として形成される。端面４０３ａの中心軸線Ｌに対する角度θ１（図６参照）は、入口部４０２の傾斜部４０２ｂの、中心軸線Ｌに対する角度θ２（図６参照）よりも大きく、角度θ２よりも９０度に近い角度に設定される。

また、絞り管４０は、出口部４０３の端面４０３ａから後方側（下流側）に中心軸線Ｌに平行に突出した突出部４０５を有する。突出部４０５は、図６、図７の側方から見て、出口部４０３の後方側の気泡発生領域４５０を隠蔽しない形状に形成されており、換言すれば、気泡発生領域４５０に側方から導通した形状に形成されている。具体的には、突出部４０５は、端面４０３ａの、開口４０３ｂを中心とした周方向における一部区間から突出するように設けられる。また、突出部４０５は周方向に沿って間隔をあけて複数（具体的には４つ）形成されている。

各突出部４０５の、出口部４０３（端面４０３ａ）からの突出量ｄ１３（突出部４０５の中心軸線Ｌの方向における幅）（図６参照）は互いに同じである。その突出量ｄ１３は、絞り流路４０１（後述の本体部４１）の中心軸線Ｌの方向における長さ（入口部４０２の上記幅ｄ１１と、一定径部４０４の上記幅ｄ１２との合計）よりも小さい。具体的には突出量ｄ１３は絞り流路４０１の長さ（＝ｄ１１＋ｄ１２）の２分の１よりも小さく、より具体的には例えば３分の１よりも小さい。

本実施形態では、複数の突出部４０５は周方向に等間隔又はほぼ等間隔で形成されているが、等間隔に形成されなくてもよい。複数の突出部４０５の間には、気泡発生領域４５０に導通する空間（換言すれば切り欠き部）が形成されている。

各突出部４０５の、開口４０３ｂを中心とした周方向における幅ｄ２１（図９参照）は、各突出部４０５の間に形成される空間（以下突出部間空間）の、周方向における幅ｄ２２（図９参照）より小さい。ここでは、４つの突出部４０５のいずれの幅ｄ２１も、４つの突出部間空間のいずれの幅ｄ２２よりも小さい。

以下、絞り管４０のうち、絞り流路４０１を形成する部分（突出部４０５以外の部分）を本体部４１という。突出部４０５は、図９の方向（中心軸線Ｌに直角な平面視）で見て略三角形に形成されている。つまり、突出部４０５の先端面４０５ａは、図９の方向から見て略三角形に形成されている。突出部４０５は、図９の方向から見て、本体部４１の外周線と一致した円弧の外周線を有する。言い換えれば、突出部４０５は、本体部４１の外周側面（曲面）と連続した外周側面（曲面）を有する。また、図９の方向から見て、突出部４０５は、出口部４０３の開口４０３ｂから径方向に離れた位置に形成されている。なお、本体部４１と突出部４０５とは同一素材で一体に形成されている。本体部４１及び突出部４０５は円筒素材を切削加工することにより形成されている。

絞り管４０は吸込側管１０ｂの中に着脱可能に設けられる。つまり、絞り管４０と吸込側管１０ｂとを固定する固定部材（ネジ等の締結部材やテープ等の接着部材）は設けられていない。したがって、絞り管４０は吸込側管１０ｂから取り外しが可能である。

また、絞り管４０（本体部４１）の外周側面が吸込側管１０ｂの内面に密着している。また、突出部４０５の先端面４０５ａはポンプ５の吸い込み口５１の端面に接触している。つまり、突出部４０５は吸い込み口５１で位置決めされている。

超音波洗浄装置１は、超音波振動子４の出力等を制御する制御部９０と、制御部９０を支持する支持部９５とを備えている（図１参照）。制御部９０は、電源のオンオフを切り替える電源スイッチ９１と、超音波振動子４に供給する電力（換言すれば超音波振動子４の出力パワー）を調整する出力調整部９２と、超音波振動子４の出力レベルを表示する表示部９３と、ポンプ５のオンオフを切り替えるポンプスイッチ９４とを有する。出力調整部９２によって調整可能な最大出力値は例えば１０００Ｗである。表示部９３は、予め定められた最大出力値（例えば１０００Ｗ）に対する現在の出力値の割合（０〜１００％）を表示する。

支持部９５は、制御部９０が載せられる台９５ａと、この台９５ａを外箱３の上端（換言すれば、槽２の上端屈曲部２３）に掛ける引っ掛け部９５ｂとを有する。引っ掛け部９５ｂは、外箱３に対して着脱可能に設けられる。したがって、支持部９５及びこれに支持される制御部９０は、外箱３の上端の周方向における任意の位置に設置が可能となっている。このように、制御部９０は、支持部９５を介して外箱３の上端から吊り下がった状態に設けられる。制御部９０は、超音波振動子４及びポンプ５と電気ケーブルで接続されている。

次に、超音波洗浄装置１の作用効果を説明する。超音波洗浄装置１を使用する場合には、先ず、槽２の蓋７を開けて、槽２に液体として洗浄液（例えば水）を入れる。このとき、洗浄液に洗剤等の添加剤を混ぜてもよい。槽２に入れる液量は、洗浄空間２５から仕切り板２４を超えて第２空間２６に溢れる量とする。したがって、洗浄液を槽２に入れた後の状態は、洗浄空間２５での液面Ｗ１（図１参照）が仕切り板２４の上端２４１と同じ高さ位置にある状態となる。また第２空間２６にも水が入れられた状態となる。次に、洗浄空間２５に車のホイール等の洗浄対象を入れる。また、第２空間２６にフィルタ３０を入れて液面Ｗ２に浮かべた状態にする。なお、洗浄対象やフィルタ３０は、槽２に洗浄液を入れる前に予め槽２に入れてもよい。

その後、制御部９０の電源スイッチ９１をオンし、出力調整部９２を操作して超音波振動子４を作動させる。さらに、ポンプスイッチ９４をオンしてポンプ５を作動させる。ポンプ５を作動させるときには、第１のバルブ１３及び第２のバルブ１４を開いた状態にするとともに、第３のバルブ１５及び第４のバルブ１６を閉じた状態にする。

ポンプ５が作動することで、第２空間２６の洗浄液は、液流通穴２８から吸込側管１０を通ってポンプ５に吸い込まれる。ポンプ５に吸い込まれた洗浄液は、吐出口５２から吐出側管１１及び液流通穴２７を通って洗浄空間２５に送られる。洗浄空間２５の下から洗浄液が送られることで、洗浄空間２５の洗浄液は仕切り板２４を超えて第２空間２６に溢れる。これにより、洗浄空間２５の洗浄液はポンプ５によって循環する。

また、循環する洗浄液が絞り管４０の絞り流路４０１（本体部４１）に達すると、流路断面積が狭くなることで流速が速くなり、洗浄液の動圧（単位体積当たりの運動エネルギー）が急激に上昇するとともに静圧（圧力）が急激に低下する。その後、洗浄液が絞り流路４０１を通過すると、流路断面積が広がるために流速が遅くなり、洗浄液の動圧が急激に低下するとともに静圧が急激に上昇する。このような急激な圧力変化により、絞り流路４０１の後方側の領域４５０でキャビテーションが発生して、液中に溶存している気体（空気）の泡が発生する。この気泡が、洗浄液とともに洗浄空間２５に送られて、洗浄空間２５の液中を上昇していき、最終的に液面Ｗ１から外側に放出される。このようにして、洗浄液の脱気が行われる。脱気が行われることで、洗浄空間２５の広範囲に超音波を伝搬させることができ、広範囲にわたって超音波によるキャビテーション現象を効果的に発生させることができる。これにより、洗浄対象を効果的に洗浄できる。特に、本実施形態では、槽２は大型に構成されており、液面Ｗ１付近は超音波振動子４からの距離が大きいので、底面２２ａ付近に比べて超音波が伝わりにくい。しかし、脱気を行うことで、液面Ｗ１付近においてもキャビテーション現象を効果的に発生させることができる。

なお、脱気が十分に行われたか否かは槽２に発生する超音波による音の大きさで判断できる。具体的には、脱気が不十分の場合には、超音波によるキャビテーション現象の発生も不十分となることで、槽２に発生する音は小さい。脱気が十分に行われた場合には、キャビテーションが効果的に発生することで、槽２に発生する音が大きくなる。

また、絞り管４０は気泡発生領域４５０に側方から導通した形状に形成されており、なおかつ、吸込側管１０ｂは透光性を有する素材で形成されるので、吸込側管１０ｂを通して気泡発生領域４５０を目視できる。これにより、絞り管４０での気泡の発生状況を簡易かつ正確に判断できる。

ここで、絞り管４０での気泡の発生は、絞り流路４０１の断面積やポンプ５の性能（具体的にはポンプ５の揚程など）やポンプ５に供給される商用電源周波数の違い（５０Ｈｚ、６０Ｈｚの違い）に影響される。例えば、ポンプ５の揚程が高いほど気泡が発生しやすい。また、一般的なポンプでは、商用電源周波数が６０Ｈｚのほうが５０Ｈｚよりも揚程が高い。したがって、商用電源周波数が６０Ｈｚのほうが５０Ｈｚよりも気泡が発生しやすい。仮に絞り管４０において気泡が効果的に発生していない場合には、例えば、絞り管４０を、絞り流路４０１の断面積が異なる別の絞り管４０に交換したり、揚程が高い別のポンプ５に交換したりするなどの対応をとることができる。この場合、絞り管４０は吸込側管１０ｂに挿入さされた状態で設けられており、締結部材や溶接や接着部材（テープ等）で固定されているわけではないので、簡単に絞り管４０を吸込側管１０ｂから取り外すことができる。また、別の絞り管４０を簡単に吸込側管１０ｂに装着できる。

また、絞り流路４０１の後方側は気泡発生領域４５０に側方から導通する空間（突出部間空間）が周方向に複数（具体的には４つ）形成されるので、絞り管４０が中心軸線Ｌ回りのどの向きにあったとしても、気泡発生領域４５０を目視できる。さらに、突出部間空間の周方向幅ｄ２２（図９参照）は突出部４０５の周方向幅ｄ２１（図９参照）よりも大きいので、気泡発生領域４５０を目視しやすい。

また、突出部４０５がポンプ５の吸い込み口５１で位置決めされているので、絞り管４０をポンプ５手前のより近い位置に正確に配置させることができる。位置決め部としての突出部４０５は複数設けられるので、絞り管４０に液体が流れる最中に、絞り管４０の位置がずれてしまうのを抑制できる。さらに、突出部４０５の中心軸線Ｌの方向における幅ｄ１３は本体部４１の中心軸線Ｌの方向における幅（ｄ１１＋ｄ１２）よりも小さいので、絞り管４０をポンプ５手前のより近い位置に配置させることができる。これによって、効率的に洗浄液を絞り管４０に流すことができ、絞り管４０において気泡を効果的に発生させることができる。また、絞り管４０がポンプ５により近い位置に設けられることで、絞り管４０で発生した気泡が洗浄空間２５に送られる前に消滅してしまうのを抑制できる。

また、絞り管４０の入口部４０２はテーパ状に形成されているので、洗浄液を、絞り流路４０１の一定径部４０４に滑らかに案内でき、入口部４０２での洗浄液の圧力損失を抑制できる。

また、絞り流路４０１の出口部４０３は、入口部４０２に比べて中心軸線Ｌに直角な面に近い角度の面に形成されており、つまり絞り流路４０１の一定径部４０４から急激に拡径する形状に形成されているので、絞り流路４０１の内外での液体の圧力変化を大きくでき、気泡発生領域４５０においてキャビテーションによる気泡を効果的に発生させることができる。

また、絞り管４０の下流側には、高揚程型（例えば最高揚程が１０ｍ以上）のポンプ５が設けられるので、洗浄液を絞り管４０の流路４０１に効率良く流通させることができる。

また、洗浄液は、洗浄空間２５の上部から第２空間２６に流出し、洗浄空間２５の下部から流入するように循環するので、洗浄空間２５において洗浄液の流れを生じさせることができ、流れが無い場合に比べて洗浄力を強化できる。また、洗浄空間２５からの液流出部は仕切り板２４の上端２４１に設定され、洗浄空間２５への液流入口２７は、第２空間２６の底面２２ｂよりも洗浄空間２５の底面２２ａに近い位置、かつ、ポンプ５よりも下方の位置に設定されるので、洗浄空間２５の上下方向の広範囲に洗浄液の流れを生じさせることができる。これによって、上下方向の広範囲で洗浄力を強化できる。

また、仕切り板２４の上端２４１には溝２４５が形成されているので、流路断面積が溝２４５の位置で絞られることで、洗浄空間２５から第２空間２６への洗浄液の流速を高くできる。これにより、洗浄液を、洗浄空間２５から第２空間２へと効率的に流すことができる。また、洗浄空間２５の液面Ｗ１の面内の、仕切り板２４の上端２４１から離れた位置においても、上端２４１に向かう流れを生じさせることができる。これにより、液面Ｗ１に洗浄対象から落とされた汚れが留まってしまうのを抑制できる。これにより、洗浄後に洗浄対象を洗浄空間２５から引き上げるときに、洗浄対象に汚れが再付着してしまうのを抑制できる。

さらに、溝２４５は、上端２４１の幅方向における端部に形成される端溝２４５ａを含むので、端部に汚れが留まってしまうのを抑制できる。

また、第２空間２６の底面板２２ｂは傾斜した状態に設けられ、その底面２２ｂに形成される液流通穴２８は、底面板２２ｂの傾斜方向における下方側の端部２２ｂ２に寄った位置に形成されているので（図２参照）、第２空間２６の液体を液流通穴２８の方に案内でき、液流通穴２８から流出させやすくできる。さらに、液流通穴２８は、ポンプ５よりも上方に設けられているので、第２空間２６からポンプ５への洗浄液の吸い込みを効率よく行わせることができる。以上より、ポンプ５による洗浄液の循環効率を向上できる。

また、第２空間２６にはフィルタ３０が設けられるので、洗浄液を清浄にしたうえで洗浄空間２５に戻すことができる。これにより、洗浄対象に汚れが再付着してしまうのを抑制できる。さらに、フィルタ３０は第２空間２６の液面Ｗ２に浮かべた状態に設けられるので、フィルタ３０の第２空間２６への設置、フィルタ３０の掃除、又はフィルタ３０の取り換えが容易である。また、ポンプ５はフィルタ３０で汚れを除去した後の洗浄液を吸い込むので、ポンプ５及び配管１０、１１、１２の内部に汚れが溜まってしまうのを抑制できる。

また、洗浄空間２５の液流通穴２７には、外部に開放した管１１ｂ、１１ｃが接続されるので、洗浄後に、洗浄空間２５の液体を、液流通穴２７及び管１１ｂ、１１ｃを通して外部に排出できる。洗浄空間２５の液体を排出させるには、図１に示す第２のバルブ１４を閉じ、かつ、第３のバルブ１５を開けばよい。また、液流通穴２７は洗浄空間２５の下部に形成されるので、液体を排出させたときに、洗浄空間２５に液体が残ってしまうのを抑制できる。

また、第２空間２６の液流通穴２８には、一端が外部に開放された第３の管１２が接続されるので、洗浄後に、第２空間２６の液体を、液流通穴２８及び第３の管１２を通して外部に排出できる。第２空間２６の液体を排出させるには、図１に示す第１のバルブ１３を閉じ、かつ、第４のバルブ１６を開けばよい。液流通穴２８は、第２空間２の傾斜した底面２２ｂの下方側に形成されるので、液体を排出させたときに、第２空間２６に液体が残ってしまうのを抑制できる。

また、槽２とこれを支持する外箱３とは上部以外は接触していないので、超音波振動子４からの超音波による振動が槽２から外箱３に伝わってしまうのを抑制でき、つまり超音波による外箱３の共振を抑制できる。これにより超音波の減衰を抑制できる。また、槽２と外箱３とはシリコン８を介して接続されるので、超音波による振動が槽２から外箱３に伝わるのをより一層抑制できる。

なお、本開示は上記実施形態に限定されず種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、吸込側管のうち、絞り管が設けられる部分が透光性を有する素材で形成された例を説明したが、絞り管で効果的に気泡を発生することを確認できた後は、透光性を有しない素材（換言すれば遮光性素材、不透明素材）で形成された吸込側管を備えた超音波洗浄装置に絞り管が組み込まれてもよい。また、上記実施形態では、絞り管の突出部の個数が４つの例を示したが、何個であってもよく、１つであってもよい。

１ 超音波洗浄装置
２ 槽
３ 外箱
４ 超音波振動子
５ ポンプ
５１ ポンプの吸い込み口
１０ 吸込側管（接続管）
４０ 絞り管
４０３ 絞り流路の出口部
４０５ 絞り管の突出部
４５０ 気泡発生領域

Claims (14)

1. 液体及び洗浄対象を入れる槽と、
   前記槽の内部に設けられる超音波振動子と、
   前記槽の外側に設けられ、前記槽の前記液体を循環させるポンプと、
   前記槽と前記ポンプとを接続する接続管と、
   前記ポンプの吸い込み口の手前に設けられて、前記液体の流路の断面積を絞ることで後方側で前記液体中の溶存気体の泡を発生させる絞り管とを備え、
   前記吸い込み口と前記槽とを接続する前記接続管を吸込側管として、
   前記絞り管は、前記絞り管の全体が前記吸込側管の中に挿入された状態で設けられ、前記絞り管に形成される絞り流路の出口部から後方側に突出した突出部を有し、
   前記突出部は、前記吸い込み口で位置決めされており、かつ、前記出口部の後方側の気泡発生領域に側方から導通した形状に形成され、
   前記吸込側管のうち前記絞り管が挿入される部分は透光性を有する素材で形成される、
   超音波洗浄装置。
2. 前記突出部は、前記出口部での前記絞り流路の開口を中心とした周方向における一部区間から後方側に突出するように設けられる請求項１に記載の超音波洗浄装置。
3. 前記突出部は前記周方向に沿って間隔をあけて複数形成される請求項２に記載の超音波洗浄装置。
4. 前記絞り管の入口部は、下流方向に進むにしたがって次第に縮径する形状に形成されており、
   前記出口部は、前記絞り管の中心軸線に直角な面又は前記入口部よりも前記直角な面に近い角度の面に前記絞り流路の開口を形成するように形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波洗浄装置。
5. 前記槽は、内部を第１空間と第２空間とに仕切る仕切り部を有しており、
   前記第１空間は前記洗浄対象が入れられる洗浄空間であり、
   前記第２空間は前記第１空間から前記仕切り部を超えて溢れた前記液体を溜める空間であり、
   前記第２空間に設けられ、前記液体中の汚れを除去するフィルタを備え、
   前記吸込側管は、前記第２空間の、前記フィルタよりも下方の位置で接続され、
   前記ポンプの吐出口に接続する前記接続管である吐出側管は前記第１空間に接続される請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波洗浄装置。
6. 前記吸込側管は前記吸い込み口よりも上方の位置で前記第２空間に接続され、
   前記吐出側管は前記吐出口よりも下方の位置で前記第１空間に接続される請求項５に記載の超音波洗浄装置。
7. 前記第２空間の底面は前記第１空間の底面よりも上方に位置し、
   前記吸込側管は前記第２空間の前記底面に接続される請求項６に記載の超音波洗浄装置。
8. 前記第２空間の前記底面は水平方向に対して傾斜した状態に設けられ、
   前記第２空間の前記底面に形成される、前記吸込側管に接続される穴は、該底面の傾斜方向における両端のうち上方側の端部よりも下方側の端部に寄った位置に形成される請求項７に記載の超音波洗浄装置。
9. 前記仕切り部の上端には、前記第１空間から前記第２空間へと前記液体を流通させる溝が、その流通方向に交差する前記上端の幅方向に沿って繰り返し形成されており、
   前記溝は、前記上端の、前記幅方向における端部に位置する端溝を有する請求項５〜８のいずれか１項に記載の超音波洗浄装置。
10. 前記槽の周囲を囲むように設けられる外箱を備え、
    前記槽の上部が前記外箱で支持されており、
    前記槽は、前記外箱に支持される前記上部以外は、前記外箱の内面に接触していない請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波洗浄装置。
11. 前記槽はシリコンを介して前記外箱に支持される請求項１０に記載の超音波洗浄装置。
12. 液体及び洗浄対象を入れる槽と、
    前記槽の内部に設けられる超音波振動子と、
    前記槽の外側に設けられ、前記槽の前記液体を循環させるポンプと、
    前記槽と前記ポンプとを接続する接続管と、
    前記ポンプの吸い込み口の手前に設けられて、前記液体の流路の断面積を絞ることで後方側で前記液体中の溶存気体の泡を発生させる絞り管とを備え、
    前記吸い込み口と前記槽とを接続する前記接続管を吸込側管として、
    前記絞り管は、前記絞り管の全体が前記吸込側管の中に挿入された状態で設けられ、前記絞り管に形成される絞り流路の出口部から後方側に突出した突出部を有し、
    前記突出部は、前記吸い込み口で位置決めされており、かつ、前記出口部の後方側の気泡発生領域に側方から導通した形状に形成され、
    前記突出部は、前記出口部での前記絞り流路の開口を中心とした周方向における一部区間から後方側に突出するように設けられ、
    前記突出部は前記周方向に沿って間隔をあけて複数形成される、
    超音波洗浄装置。
13. 液体及び洗浄対象を入れる槽と、
    前記槽の内部に設けられる超音波振動子と、
    前記槽の外側に設けられ、前記槽の前記液体を循環させるポンプと、
    前記槽と前記ポンプとを接続する接続管と、
    前記ポンプの吸い込み口の手前に設けられて、前記液体の流路の断面積を絞ることで後方側で前記液体中の溶存気体の泡を発生させる絞り管とを備え、
    前記吸い込み口と前記槽とを接続する前記接続管を吸込側管として、
    前記絞り管は、前記絞り管の全体が前記吸込側管の中に挿入された状態で設けられ、前記絞り管に形成される絞り流路の出口部から後方側に突出した突出部を有し、
    前記突出部は、前記吸い込み口で位置決めされており、かつ、前記出口部の後方側の気泡発生領域に側方から導通した形状に形成され、
    前記槽は、内部を第１空間と第２空間とに仕切る仕切り部を有しており、
    前記第１空間は前記洗浄対象が入れられる洗浄空間であり、
    前記第２空間は前記第１空間から前記仕切り部を超えて溢れた前記液体を溜める空間であり、
    前記第２空間に設けられ、前記液体中の汚れを除去するフィルタを備え、
    前記吸込側管は、前記第２空間の、前記フィルタよりも下方の位置で接続され、
    前記ポンプの吐出口に接続する前記接続管である吐出側管は前記第１空間に接続され、
    前記仕切り部の上端には、前記第１空間から前記第２空間へと前記液体を流通させる溝が、その流通方向に交差する前記上端の幅方向に沿って繰り返し形成されており、
    前記溝は、前記上端の、前記幅方向における端部に位置する端溝を有する、
    超音波洗浄装置。
14. 後方側で液体中の溶存気体の泡を発生させるための絞り流路を形成する絞り管であって、
    前記絞り流路の出口部から後方側に突出した突出部を有し、
    前記突出部は、前記出口部の後方側の気泡発生領域に側方から導通した形状に形成され、
    前記突出部は、前記出口部での前記絞り流路の開口を中心とした周方向における一部区間から後方側に突出するように設けられ、
    前記突出部は前記周方向に沿って間隔をあけて複数形成され、
    超音波洗浄装置の液体を循環させるポンプの吸い込み側の管に前記絞り管の全体が挿入され、前記突出部が前記ポンプの吸い込み口で位置決めされるように用いられる絞り管。

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