JP7338296B2 - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波洗浄装置、それ用いた超音波洗浄方法およびＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。

Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む、Ｂはホウ素である）は優れた磁気特性を有していることから自動車や産業用機械、電子機器など様々な分野で使用されている。その使用量は電気自動車や電子機器の普及により増加が期待されている。

また、一般的にＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造工程において、その用途に応じて加工工程や表面塗装工程を行う場合がある。加工工程では、例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の磁石表面に付着した切削粉等を除去するために超音波洗浄装置を用いて洗浄することが知られている。また、加工の際にＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石と加工治具等を接着したり、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石どうしを接着して切削加工等を行った場合、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石と加工治具等の剥離やＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石どうしを剥離するために超音波洗浄装置を用いて接着剤を除去（洗浄）することが知られている。また、表面塗装工程では、表面塗装を行う前や行った後に超音波洗浄装置を用いて洗浄することが知られている。

特許文献１に記載の超音波洗浄装置は、洗浄液が充填される洗浄槽と、洗浄槽の腹部を貫通移動するネットコンベアと、ネットコンベアの上下面に対向させ少なくとも一対の超音波振動子を有しており、被洗浄物を洗浄する際には、ネットコンベアに被洗浄物を載置し、上下の超音波振動子の間に搬送して超音波洗浄をおこなっている。

特開２０１５－１２３４３５号公報

しかし、特許文献１に記載の超音波洗浄装置のように、洗浄槽内に洗浄液を供給する方式では洗浄液に気泡が含まれていることが多く、浮上する気泡により被洗浄物の位置ずれが発生して他の被洗浄物と重なったり、一対の超音波振動子の間に気泡が留まることにより超音波の力が弱まったりするなど、良好な洗浄が困難になる場合あった。

そこで本発明は、良好な洗浄が可能な超音波洗浄装置、それを用いた超音波洗浄方法およびＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。

上記の点に鑑みてなされた本発明の超音波洗浄装置は、例示的な態様１において、洗浄液が充填される洗浄槽と、洗浄槽内に配置され、被洗浄物を搬送するための搬送部と、洗浄槽内に配置され、第１の超音波振動子と第２の超音波振動子を鉛直方向に上下に対向させた一対の超音波振動子とを備え、搬送部の搬送方向に沿って間隔を設けて複数対配置し、第１の超音波振動子と第２の超音波振動子の間に被洗浄物を搬送して洗浄する超音波洗浄装置であって、複数対配置されている一対の超音波振動子のうち、鉛直方向の下に配置された複数の第２の超音波振動子の間を塞ぐように泡抑制部材を設ける、超音波洗浄装置である。
態様２において、泡抑制部材の鉛直方向の下側の面に凹部が形成されている、態様１に記載の超音波洗浄装置である。
態様３において、泡抑制部材の鉛直方向の下側の面が平坦面である、態様１に記載の超音波洗浄装置である。
態様４において、泡抑制部材の搬送方向に対して交差する方向の長さは、第２の超音波振動子の搬送方向に対して交差する方向の長さよりも長い、態様１乃至態様３のいずれかに記載の超音波洗浄装置である。
態様５において、搬送部は、コンベアと、コンベアを支持するための支持部材を有し、第２の超音波振動子における搬送部の搬送方向と平行な側面に泡抑制部材を更に設ける、態様１乃至態様４のいずれかに記載の超音波洗浄装置である。
態様６において、第２の超音波振動子における搬送部の搬送方向と平行な側面に設けられている泡抑制部材は、第２の超音波振動子における搬送部の搬送方向と平行する方向の長さ以上である、態様５に記載の超音波洗浄装置である。
態様７において、洗浄槽は、鉛直方向の上が開口し、底面と、底面を囲む側面と、を有し、少なくとも一つの側面に設けられ、開口している洗浄槽の開口面から底面と離間する位置まで延び、他の側面から離間して対向する位置に緩衝部材を設け、緩衝部材と他の前記側面の間に洗浄液を供給するための洗浄液供給口が開口面側に設けられている、態様１乃至態様６のいずれかに記載の超音波洗浄装置である。
態様８において、洗浄槽は、底面と、底面を囲み、洗浄液を供給するための洗浄液供給口が少なくとも１つ設けられている側面と、を有し、洗浄槽の底面および側面の少なくとも一方から鉛直方向に被洗浄物が搬送される位置まで延び、洗浄液供給口から離間して対向する位置に緩衝部材が設けられている、態様１乃至態様６のいずれかに記載の超音波洗浄装置である。
本発明の超音波洗浄方法は、態様９において、態様１乃至態様８のいずれかに記載の超音波洗浄装置を用いるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む、Ｂはホウ素である）の製造方法であって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を用意する工程と、７０℃以上、１００℃以下に加熱された洗浄液を洗浄槽に充填する工程と、搬送部によりＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を、０．２ｍ／ｍｉｎ以上、０．６ｍ／ｍｉｎ以下で搬送し、複数配置されている一対の超音波振動子によりＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を洗浄する工程と、を含むＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法である。

本発明によれば、良好な洗浄が可能な超音波洗浄装置、それを用いた超音波洗浄方法およびＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することができる。また、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石や加工治具等に例示される被洗浄物の洗浄および剥離を行う場合に好適に使用することができる。

実施形態に係る超音波洗浄装置の概略断面図を示す。 図１の線分Ａ－Ａから見た超音波洗浄装置の概略上面図を示す。 泡抑制部材の変形例を示す断面図であり、（ａ）は凹部を有する断面が山形形状（Ｖ字形状）の泡抑制部材を示し、（ｂ）は凹部を有する楕円の半円形状（Ｃ字形状）の泡抑制部材を示し、（ｃ）は板状形状の泡抑制部材を示す。 図１の線分Ａ－Ａから見た超音波洗浄装置の概略上面図であり、（ａ）乃至（ｃ）は泡抑制部材の配置に係る他の一例を示す。 他の実施形態に係る超音波洗浄装置の部分拡大図を示し、（ａ）は洗浄液を－Ｚ方向に向かって供給する場合の一例を示し、（ｂ）は洗浄液を－Ｘ方向に供給する場合の一例を示す。

実施形態の超音波洗浄装置は、一対の超音波振動子を複数対備えた超音波洗浄装置であり、下側に配置された超音波振動子の間全体に泡制御部材を設けることによって、浮上する気泡による被洗浄物の位置ずれや、一対の超音波振動子の間に気泡が留まることによる超音波の力の弱まりを抑制し、良好な洗浄が可能となる。

以下に、実施形態の超音波洗浄装置１について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、図面には、参考のため、互いに直交する-Ｘ－Ｘ軸、-Ｙ－Ｙ軸及び-Ｚ－Ｚ軸が模式的に示されている。Ｚ軸が鉛直方向に平行である。

図１は超音波洗浄装置１の概略断面図を示し、図２は図１の線分Ａ－Ａから見た概略上面図を示している。なお、図２は構成を見やすくするために後述するワークＷの一部を省略している。

図１、図２に示すように、超音波洗浄装置１は、被洗浄物を超音波によって洗浄するための装置であり、洗浄槽２と、搬送部３と、第１の超音波振動子４ａと第２の超音波振動子４ｂを有する一対の超音波振動子４と、泡抑制部材５と、洗浄液循環部６を備えている。

図２に示すように、本実施形態の被洗浄物は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む、Ｂはホウ素である）であり、超音波洗浄時や搬送時の位置ずれを抑制するためのトレーＷ２上に複数設けている。

トレーＷ２は第１の超音波振動子４ａと第２の超音波振動子４ｂから発振される超音波をＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１に伝達でき、位置ずれを抑制出来ればどの様なものでもよい。Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１をトレーＷ２に設けたものをワークＷと呼び、この状態で超音波洗浄をおこなう。なお、被洗浄物はＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１に限られることはなく、目的に応じて適宜変更してもよい。また、大きさによっては複数でなく単数でもよい。そして、トレーＷ２を用いずに被洗浄物を搬送し、超音波洗浄できる場合はトレーＷ２を用いなくてもよい。この場合、被洗浄物がワークＷにもなりうる。

図１に示すように、洗浄槽２は、洗浄液Ｌが充填されるものであり、傾斜している底面２ａと、底面２ａを囲む側面とを有し、Ｚ方向に開口している。また、洗浄液Ｌを供給するための洗浄液供給口２ｂと、洗浄液Ｌが排出される第１のドレン口２ｃと、洗浄液Ｌの量を調整するための第２のドレン口２ｄとを設けている。

底面２ａは、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜するように設けており、洗浄槽２のＸ軸方向の長さの中間位置が窪んでいる。言い換えると、Ｘ軸方向の長さの中間位置からＸ方向および－Ｘ方向に向かって角度を有するように傾斜しており、中間位置が一番深くなっている。この様に設けることで、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１を洗浄し、底面２ａに剥離して沈殿した付着物（例えば、粉塵や磁石くず、砥粒等のスラッジなどの固形物）を集めやすくすることができる。なお、窪ませる位置はこれに限られず、どの位置であってもよい。また、底面２ａは必ずしも窪ませる必要はなく、平面など適宜変更してよい。

洗浄液供給口２ｂは、洗浄槽２の側面（Ｙ－Ｚ平面と平行で、Ｘ方向側の側面）に設けられ、気泡を多く含んだ洗浄液Ｌの流れがワークＷに直接当たらない位置、言い換えると搬送部３上に配置されるワークＷの位置よりも－Ｚ方向側の位置に設けている。なお、洗浄液供給口２ｂの位置はこれに限られることはなく、気泡を多く含んだ洗浄液Ｌの流れがワークＷに直接当たらなければどのような位置に設けてもよいが、ワークＷに直接当たる位置に設ける場合は、後述する緩衝部材を設けることが好ましい。

第１のドレン口２ｃは、洗浄槽２の側面（Ｘ－Ｚ平面と平行な面で、Ｙ方向側の側面）に形成され、洗浄槽２のＸ軸方向の長さの中間位置に設けている。また、第１のドレン口２ｃは、ワークＷの位置よりも－Ｚ方向側の位置にあり、底面２ａに沈殿したＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１の付着物を排出しやすい位置に設けている。なお、第１のドレン口２ｃの位置はこれに限られず、洗浄液Ｌが排出できればどのような位置に設けてもよい。

第２のドレン口２ｄは、洗浄槽２の側面（Ｘ－Ｚ平面と平行な面で、Ｙ方向側の側面）に形成され、洗浄槽２のＸ軸方向の長さの中間位置に設けている。また、第２のドレン口２ｄは、ワークＷの位置よりもＺ方向側の位置にある。言い換えると第１のドレン口２ｃに対してＺ方向側に離間しており、洗浄液Ｌのオーバーフローを抑制しながらワークＷの洗浄ができる位置に設けている。

なお、第２のドレン口２ｄの位置はこれに限られず、洗浄液Ｌのオーバーフローを抑制しながらワークＷの洗浄ができればどのような位置でもよい。また、第２のドレン口２ｄは必ずしも必要ではなく、オーバーフローするように洗浄液Ｌを供給する場合や、オーバーフローしないように制御している場合はなくてよい。

図１、２に示すように、搬送部３は、洗浄槽２内に配置され、ワークＷを搬送するためのものであり、ワークＷが載置され、搬送するコンベア３ａと、回転することでコンベア３ａを搬送方向（－Ｘ方向であり、Ｙ２方向）に送るためのプーリ３ｂと、コンベア３ａとプーリ３ｂを支持する支持部材３ｃとを有している。

コンベア３ａは、チェーンコンベアを用いており、ワークＷをＸ－Ｙ平面と平行に搬送可能に設けている。また、一対の超音波振動子４の第１の超音波振動子４ａと第２の超音波振動子４ｂとの間と、第２の超音波振動子４ｂと洗浄槽２の底面２ａとの間をコンベア３ａが貫通するように設けている。そして、コンベア３ａにはワークＷを搬送する際にワークＷの位置ずれを抑制するための突起状のストッパー（図示せず）を設けている。

なお、コンベア３ａの種類は超音波洗浄が可能であればどの様な種類であってもよい。また、一対の超音波振動子４の第１の超音波振動子４ａと第２の超音波振動子４ｂとの間に、位置ずれせずにワークＷを搬送できれば、ストッパーはなくてもよい。

プーリ３ｂは複数設けられており、コンベア３ａがワークＷをＸ－Ｙ平面と平行に搬送でき、一対の超音波振動子４の第１の超音波振動子４ａと第２の超音波振動子４ｂとの間と、第２の超音波振動子４ｂと洗浄槽２の底面２ａとの間を貫通できるように配置している。また、図２に示すようにプーリ３ｂは、Ｙ軸方向と平行になるように設けている。そして、両端は支持部材３ｃと接続し、回転可能に設けている。

なお、プーリ３ｂの設け方はこれに限られず、コンベア３ａによって一対の超音波振動子４の第１の超音波振動子４ａと第２の超音波振動子４ｂとの間にワークＷを搬送することが可能であれば、どのように設けてもよい。

支持部材３ｃは、コンベア３ａに沿って設けられ、ワークＷを搬送する際にコンベア３ａのたわみを抑制し、Ｘ－Ｙ平面に対して平行に搬送できるようコンベア３ａを支持している。また、プーリ３ｂも回転可能に支持している。

図１に示すように、一対の超音波振動子４は、第１の超音波振動子４ａと第２の超音波振動子４ｂを鉛直方向に上下に対向させ、第１の超音波振動子４ａと前記第２の超音波振動子４ｂの間にワークＷを搬送できるよう設けている。また、一対の超音波振動子４は、搬送部３の搬送方向に沿って間隔を設けて複数対配置されており、本実施形態の場合は２対設けている。なお、一対の超音波振動子４の数はこれに限られず、必要に応じて３対以上設けてもよい。

第１の超音波振動子４ａはコンベア３ａに対して上（ワークＷが搬送される側であり、鉛直方向の上側）に配置され、傾斜するように設けている。より詳しくは、発振面４ａ１がＹ軸方向を中心として反時計回り方向に傾斜し、Ｘ－Ｙ平面に対して交差するように設けている。この様に設けることで、第１の超音波振動子４ａの発振面４ａ１に洗浄液Ｌ中の泡が溜まることを抑制し、超音波振動をワークＷへと伝達しやすくなり、良好な洗浄をおこなうことが可能になる。なお、第１の超音波振動子４ａの設け方はこれに限られず、発振面４ａ１がコンベア３ａと平行になるように設けてもよく、また傾斜方向も適宜調整してよい。

第２の超音波振動子４ｂはコンベア３ａに対して下（ワークＷが搬送される側とは反対側であり、鉛直方向の下側であり）に配置され、超音波振動がＸ－Ｙ平面に対して垂直方向に伝達できるように、発振面４ｂ１がコンベア３ａと平行になるように設けている。なお、本実施形態では第２の超音波振動子４ｂの発振面４ｂ１がコンベア３ａと平行になるように設けているが、これに限られることはない。

第１の超音波振動子４ａと第２の超音波振動子４ｂの間隔は、第１の超音波振動子４ａから発振した超音波と、第２の超音波振動子４ｂから発振した超音波とがワークＷ近傍で打ち消しあわない距離に配置するとよい。

泡抑制部材５は、凹部５１を有し、断面がコの字形状に形成され、第２の超音波振動子４ｂの間を塞ぐように設けており、それぞれの第２の超音波振動子４ｂと接するように設けている。このように、第２の超音波振動子４ｂの間を塞ぐように設けることで、第２の超音波振動子４ｂと洗浄槽２の底面２ａとの間に流れてきた気泡が第２の超音波振動子４ｂの間から浮上することを抑制することができる。また、凹部５１により浮上してきた気泡をＹ軸方向の端部まで誘導して浮上できるため、洗浄液Ｌの流れにより浮上した気泡が第２の超音波振動子４ｂの間に入り込むことを抑制することができる。なお、第２の超音波振動子４ｂと接するとは、製造における誤差などにより一部が接していない場合も含む。

なお、実施形態の泡抑制部材５は、断面がコの字形だがこれに限られない。図３（ａ）乃至図３（ｃ）は泡抑制部材の変形例を示す断面図である。例えば、図３（ａ）に示すように凹部５ａ１を有する断面が山形形状（Ｖ字形状）の泡抑制部材５ａや、図３（ｂ）に示すような凹部５ｂ１を有する楕円の半円形状（Ｃ字形状）の泡抑制部材５ｂの様に、凹部を有していればどの様な形状であってもよい。また、必ずしも凹部が形成されている必要はなく、図３（ｃ）に示すような板状形状の泡抑制部材５ｃのように、凹部がなく平坦な面を有する形状であってもよい。

泡抑制部材５のＹ軸方向の長さは、第２の超音波振動子４ｂのＹ軸方向の長さよりも長くなるように設けており、泡抑制部材５の端部がコンベア３ａの支持部材３ｃと接するように設けている。なお、泡抑制部材５の長さはこれに限られないが、第２の超音波振動子４ｂのＹ軸方向の長さ以上であればよく、長い方が第２の超音波振動子４ｂの間に対して離間した位置から気泡を浮上させやすくなるため、洗浄液Ｌの流れにより浮上した気泡が第２の超音波振動子４ｂの間に入りこむことを抑制し、より良好な洗浄をすることができる。

また、泡抑制部材５は複数の第２の超音波振動子４ｂの間だけでなく、第２の超音波振動子４ｂの搬送方向と平行な側面に設けてもよい。図４は、図１の線分Ａ－Ａから見た超音波洗浄装置の概略上面図であり、図４（ａ）乃至図４（ｃ）は泡抑制部材の配置に係る他の一例を示す。なお、構成を見やすくするために搬送部３のコンベア３ａやプーリ３ｂ、ワークＷを省略している。

図４（ａ）は、第２の超音波振動子４ｂのＸ－Ｚ平面と平行で、Ｙ方向側の側面に接し、それぞれ凹部を有し断面がコの字形状に形成されている（図示せず）泡抑制部材５ｄを設けた一例である。このように設けることで、複数の第２の超音波振動子４ｂのＸ－Ｚ平面と平行で、Ｙ方向側の側面から気泡が浮上することを抑制でき、より良好な洗浄をおこなうことができる。なお、泡抑制部材５ｄは第２の超音波振動子４ｂのそれぞれに設けているが、連続した１つの部材として設けてもよい。また、泡抑制部材５ｄは、断面がコの字形状に形成されている（図示せず）が、これに限られない。また、第２の超音波振動子４ｂと接するとは、製造における誤差などにより一部が接していない場合も含む。

泡抑制部材５ｄのＸ軸方向の長さは、それぞれの第２の超音波振動子４ｂのＸ軸方向の長さよりも長くなるように設けているがこれに限られない。第２の超音波振動子４ｂより長い方が、第２の超音波振動子４ｂと離間した位置から気泡を浮上させやすくなるため、洗浄液Ｌの流れにより浮上した気泡が第２の超音波振動子４ｂとワークＷの間に入り込むことを抑制し、より良好な洗浄をおこなうことができる。また、泡抑制部材５ｄは、凹部により浮上してきた気泡をＸ軸方向の端部まで誘導して浮上できるため、洗浄液Ｌの流れにより浮上した気泡が第２の超音波振動子４ｂとワークＷの間に入り込むことを抑制し、更に良好な洗浄をおこなうことができる。

図４（ｂ）は、第２の超音波振動子４ｂのＸ－Ｚ平面と平行で、－Ｙ方向側の側面に接し、それぞれ凹部を有し断面がコの字形状に形成されている（図示せず）泡抑制部材５ｅを設けた一例である。このように設けることで、複数の第２の超音波振動子４ｂのＸ－Ｚ平面と平行で、－Ｙ方向側の側面から気泡が浮上することを抑制でき、より良好な洗浄をおこなうことができる。なお、泡抑制部材５ｅは第２の超音波振動子４ｂのそれぞれに設けているが、連続した１つの部材として設けてもよい。また、泡抑制部材５ｅは、断面がコの字形状に形成されている（図示せず）が、これに限られない。そして、第２の超音波振動子４ｂと接するとは、製造における誤差などにより一部が接していない場合も含む。

泡抑制部材５ｅのＸ軸方向の長さは、それぞれの第２の超音波振動子４ｂのＸ軸方向の長さよりも長くなるように設けているがこれに限られない。第２の超音波振動子４ｂより長い方が、第２の超音波振動子４ｂと離間した位置から気泡を浮上させやすくなるため、洗浄液Ｌの流れにより浮上した気泡が第２の超音波振動子４ｂとワークＷの間に入り込むことを抑制し、より良好な洗浄をおこなうことができる。また、泡抑制部材５ｅは、凹部により浮上してきた気泡をＸ軸方向の端部まで誘導して浮上できるため、洗浄液Ｌの流れにより浮上した気泡が第２の超音波振動子４ｂとワークＷの間に入り込むことを抑制し、更に良好な洗浄をおこなうことができる。

図４（ｃ）は、図４（ａ）,（ｂ）の泡抑制部材５ｄ,５ｅの両方を設けた一例である。この場合も、複数の第２の超音波振動子４ｂのＸ－Ｚ平面と平行で、Ｙ及び－Ｙ方向側の側面から気泡が浮上することを抑制でき、良好な洗浄をおこなうことができる。

図２に示すように、洗浄液循環部６は、洗浄槽２内の付着物を含む洗浄液Ｌを貯留タンク６ａに回収し、セパレータ６ｂにより付着物を除去した洗浄液Ｌ、あるいは補給用タンク６ｃから供給される新しい洗浄液Ｌを貯留タンク６ａから供給するものである。なお、超音波洗浄装置１は、必ずしも洗浄液循環部６を有している必要はなく、別の装置の洗浄液循環部６であってもよい。

貯留タンク６ａは、洗浄槽２の第１のドレン口２ｃと、第２のドレン口２ｄと、に接続しており、洗浄槽２内の付着物を含む洗浄液Ｌを回収するように設けている。また、貯留タンク６ａは、ポンプＰを介して洗浄槽２の洗浄液供給口２ｂにも接続しており、洗浄槽２へと洗浄液Ｌを供給するように設けている。更に、洗浄液Ｌを加熱することができ、所定の温度に維持しながら循環させることが可能である。

また、貯留タンク６ａは、セパレータ６ｂと接続しており、付着物を含む洗浄液Ｌを供給し、付着物が除去された洗浄液Ｌを貯留タンク６ａへと戻している。また、補給用タンク６ｃとも接続しており、洗浄液Ｌが供給される。

セパレータ６ｂは、マグネットセパレータを使用しており、貯留タンク６ａから供給される付着物を含む洗浄液Ｌから、付着物である粉塵や磁石くず、砥粒等のスラッジを除去している。なお、マグネットセパレータに限られることはなく、目的に応じて適宜その他のセパレータを用いてもよい。

補給用タンク６ｃは、貯留タンク６ａにより洗浄液Ｌを加熱した場合、洗浄液の一部が徐々に蒸発していき液量が減ってくるため、減った分の洗浄液Ｌを供給するために設けている。また、貯留タンク６ａ内や洗浄槽２内の洗浄液Ｌをメンテナンス等で除いた後、洗浄液Ｌを貯留タンク６ａに供給するために使用する。

以上、実施形態に係る超音波洗浄装置１は、複数の第２の超音波振動子４ｂの間を塞ぐように泡抑制部材５を設けている。このように設けることで、第２の超音波振動子４ｂの間から気泡が浮上することを抑制でき、良好な洗浄が可能となる。

なお、超音波洗浄装置１の洗浄液供給口２ｂの配置についてはこれに限られることはなく、洗浄液Ｌ中の気泡を減らすための緩衝部材を用いた他の配置であってもよい。図５は他の実施形態に係る超音波洗浄装置の部分拡大図であり、図５（ａ）は洗浄液Ｌを－Ｚ方向に向かって供給する場合の一例を示し、図５（ｂ）は洗浄液Ｌを－Ｘ方向に供給する場合の一例を示す。なお、図１と同じ構成のものについては同じ符号を付している。

例えば、図５（ａ）に示すように－Ｚ方向に向かって洗浄液Ｌが供給できるように洗浄槽２の開口面Ｋ側に洗浄液供給口２ｂとして設けてもよい。つまり、気泡を多く含んだ洗浄液Ｌの流れがワークＷに直接当たらないようにするため、緩衝部材７をＸ－Ｚ平面と平行な側面に設け、洗浄槽２の開口面Ｋから底面２ａと離間する位置までＹ－Ｚ平面と平行に延び、洗浄槽２の他の側面（Ｙ－Ｚ平面と平行で、Ｘ方向側の側面）から離間して対向する位置に配置している。そして、緩衝部材７と洗浄槽２の側面との間から洗浄液Ｌが供給できるように洗浄液供給口２ｂを設けている。

この様な構成にすることで、緩衝部材７と洗浄槽２の側面との間で洗浄液Ｌ中の気泡を減らすことができ、良好な洗浄が可能となる。なお、緩衝部材７の配置はこれに限られず、少なくとも一つの側面に設けられ、開口面Ｋから底面２ａと離間する位置まで延び、他の側面から離間して対向する位置に緩衝部材７を設け、緩衝部材７と洗浄槽２の他の側面との間から洗浄液Ｌを供給出来ればどのように配置してもよい。

また、洗浄液Ｌ中の気泡が非常に多い場合は、図５（ｂ）に示すように洗浄液供給口２ｂと対向する位置に緩衝部材８を設け、気泡が減少する構造にしてもよい。つまり、洗浄槽２の底面２ａからワークＷの位置までＹ－Ｚ平面に平行に延びる緩衝部材８を、洗浄液供給口２ｂから離間して対向する位置に設ける。

この様な構成にすることで、緩衝部材８と洗浄槽２の側面との間で洗浄液Ｌ中の気泡を減らすことができ、良好な洗浄が可能となる。なお、緩衝部材８の配置はこれに限られず、底面および側面の少なくとも一方から鉛直方向にワークＷが搬送される位置まで延び、洗浄液供給口２ｂから離間して対向する位置に緩衝部材８を設け、洗浄液Ｌを緩衝部材８に向かって供給出来ればどのように配置してもよい。

次に、図１、図２を用いて超音波洗浄装置１を用いた超音波洗浄方法について説明する。まず、洗浄槽２内に洗浄液Ｌを充填する。洗浄液Ｌは、洗浄力を高めるため、あらかじめ洗浄液循環部６の貯留タンク６ａ内で７０℃以上、１００℃以下に加熱したものを用いることが望ましい。７０℃より低い温度で洗浄した場合、洗浄力が低くなるため、超音波振動による洗浄時間を長くする必要があり、効率が悪化する。また１００℃よりも高い温度で洗浄した場合、一対の超音波振動子４は振動子（素子）を用いていることから洗浄液Ｌの温度の影響を受けてしまい、出力ゲージが約２割以下と大きく下がってしまい、超音波による洗浄力が低下することが考えられるためである。

また、洗浄液Ｌは、アルカリ性の剥離液を用いており、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの水溶液を用いており、濃度が５％～１０％のものを用いている。なお、本実施形態ではアルカリ性の剥離液を用いているが、被洗浄物や目的に応じて水溶液の種類を変更してもよく、酸性や中性のものを適宜選択してよい。また、剥離液の濃度も適宜設定してよい。

洗浄液Ｌは洗浄槽２の洗浄液供給口２ｂから供給され、少なくとも第１の超音波振動子４ａの発振面４ａ１が浸かる程度に供給する。なお、本実施形態では第１の超音波振動子４ａの発振面４ａ１が浸かる程度に供給しているが、これに限られることはなく全てが浸漬する量を充填してもよい。

次に、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１を設けたワークＷを矢印Ｙ１に示すように搬送部３のコンベア３ａ上に設ける。そして、矢印Ｙ２方向（－Ｘ方向）に向かってワークＷを搬送し、ワークＷ上のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１を複数配置されている一対の超音波振動子４によって洗浄をおこなう。この時、搬送速度は０．２ｍ／ｍｉｎ以上、０．６ｍ／ｍｉｎ以下の速度で搬送するとよい。０．２ｍ／ｍｉｎより遅い速度で搬送した場合、処理時間が非常に長くなり生産性が悪化する。また、０．６ｍ／ｍｉｎよりも早い速度で搬送した場合、洗浄が不足する可能性が高くなるためである。

超音波振動子４の周波数は、洗浄したい付着物の大きさに合わせて調整するのが望ましい。本発明では、剥離、研磨粉や切削粉を除去する場合に適した、２０ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下となるように調整している。洗浄が終わると、ワークＷは矢印Ｙ３方向（Ｚ方向）に向かって取り出される。

以上、本発明の超音波洗浄装置１を用いた超音波洗浄方法は、７０℃以上、１００℃以下に加熱された洗浄液を洗浄槽に充填する工程と、搬送部上に被洗浄物を設け、０．２ｍ／ｍｉｎ以上、０．６ｍ／ｍｉｎ以下で搬送し、複数配置されている一対の超音波振動子により被洗浄物を洗浄する工程と、を含む超音波洗浄方法である。このような洗浄方法を行うことで、良好な洗浄が可能となる。

次に、図１、図２を用いて超音波洗浄装置１を用いたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１の製造方法について説明する。まず、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１を用意する。Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１は、公知のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を用いることが出来る。例えば、原料を合金化して粉砕し、磁場中成形した後、焼結・熱処理し、切削加工されたものを用意する。なお、切削加工されたものに限られず、焼結されたもので洗浄が必要な場合は適宜適用することができる。

次に、洗浄液Ｌを洗浄槽２に充填する。充填するタイミングはＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１を用意するタイミングより早い方が望ましいが、同じでも遅くてもよい。洗浄液Ｌは、洗浄力を高めるため、あらかじめ洗浄液循環部６の貯留タンク６ａ内で７０℃以上、１００℃以下に加熱したものを用いることが望ましい。７０℃より低い温度で洗浄した場合、洗浄力が低くなるため、超音波振動による洗浄時間を長くする必要があり、効率が悪化する。また１００℃よりも高い温度で洗浄した場合、一対の超音波振動子４の出力ゲージが約２割以下と大きく下がってしまい、超音波の洗浄力が低下することが考えられるためである。

洗浄液Ｌは、アルカリ性の剥離液を用いており、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの水溶液を用いており、濃度が５％～１０％のものを用いている。なお、洗浄液Ｌはアルカリ性でＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１の特性を悪化させないものであればどの様な水溶液でもよく、剥離液の濃度も適宜設定してよい。

洗浄液Ｌは洗浄槽２の洗浄液供給口２ｂから供給され、少なくとも第１の超音波振動子４ａの発振面４ａ１が浸かる程度に供給する。なお、本実施形態では第１の超音波振動子４ａの発振面４ａ１が浸かる程度に供給しているが、これに限られることはなく全てが浸漬する量を充填してもよい。

次に、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１を設けたワークＷを矢印Ｙ１に示すように搬送部３のコンベア３ａ上に設ける。そして、矢印Ｙ２方向（－Ｘ方向）に向かってワークＷを搬送
し、ワークＷ上のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１を複数配置されている一対の超音波振動子４によって洗浄をおこなう。この時、搬送速度は０．２ｍ／ｍｉｎ以上、０．６ｍ／ｍｉｎ以下の速度で搬送するとよい。０．２ｍ／ｍｉｎより遅い速度で搬送した場合、処理時間が非常に長くなり生産性が悪化する。また、０．６ｍ／ｍｉｎよりも早い速度で搬送した場合、洗浄が不足する可能性が高くなるためである。

周波数は、洗浄したい付着物の大きさに合わせて調整するのが望ましい。本発明では、剥離、研磨粉や切削粉を除去する場合に適した、２０ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下となるように調整している。洗浄が終わると、ワークＷは矢印Ｙ３方向（Ｚ方向）に向かって取り出される。

以上、本発明の超音波洗浄装置１を用いたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１の製造方法は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１を用意する工程と、７０℃以上、１００℃以下に加熱された洗浄液Ｌを洗浄槽２に充填する工程と、搬送部３上にＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を設け、０．２ｍ／ｍｉｎ以上、０．６ｍ／ｍｉｎ以下で搬送し、複数配置されている一対の超音波振動子によりＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を洗浄する工程と、を含むＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法である。このような洗浄方法を行うことで、良好な洗浄が可能となる。

本実施例では、洗浄液の温度と被洗浄物の搬送速度の関係について検討をおこなった。検討では、図１、図２に記載の超音波洗浄装置１を使用し、被洗浄物は焼結・熱処理した後、接着剤を用いて積層し、切削加工をおこなって得られたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１を使用した。洗浄液Ｌは、濃度が５％～１０％になるように調整された水酸化ナトリウムと水酸化カリウムを含む水溶液を使用し、第１の超音波振動子４ａの発振面４ａ１が浸かる程度まで充填した。また、複数配置されている一対の超音波振動子４の周波数は２６ｋＨｚとなるように調整した。

また、洗浄液の温度は、６０℃、８０℃、９０℃、１００℃について、この順番で検討をおこなった。評価は目視でおこない、搬送されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石Ｗ１全体に対して切削粉や接着剤の剥離が出来ている度合いで評価しており、全て剥離が出来ている場合は「〇」、９５％以上剥離が出来ている場合は「△」、９５％未満の剥離の場合は「×」とした。そして、剥離が９５％以上（〇と△）を実施例とし、９５％未満（×）を比較例とする。また、実験を行っていない場合は「－」とした。その結果を表１に示す。

６０℃の洗浄液では、搬送速度が０．２ｍ／ｍｉｎと０．３ｍ／ｍｉｎの場合について検討した。搬送速度が０．２ｍ／ｍｉｎの場合、９０％の剥離であった（比較例１）。また、搬送速度を上げて０．３ｍ／ｍｉｎで検討したが、５５％の剥離であった（比較例２）。なお、０．４ｍ／ｍｉｎ以上の速度については、剥離度合いが低下することが予想されるため、実験をおこなっていない。この結果から、６０℃の洗浄液では０．２ｍ／ｍｉｎ以上の搬送速度では洗浄が不十分であり、時間をかけて洗浄をおこなう必要があることが分かった。

８０℃の洗浄液では、搬送速度が０．２～０．７ｍ／ｍｉｎまで０．１ｍ／ｍｉｎ毎に検討した。また、検討の順番は０．２ｍ／ｍｉｎから順に検討し、０．１ｍ／ｍｉｎずつ速度を上げて検討した。搬送速度が０．２～０．５ｍ／ｍｉｎまでの各搬送速度では、全て剥離することができた（実施例１～４）。搬送速度が０．６ｍ／ｍｉｎの場合、９８％の剥離であった（実施例５）。搬送速度が０．７ｍ／ｍｉｎの場合、９０％の剥離であった（比較例３）。この結果から、８０℃になると６０℃の時よりも洗浄力が向上し、搬送速度により洗浄度合の影響を受けることが分かった。また、搬送速度が０．６ｍ／ｍｉｎ以下となるように調整するとよいことが分かった。

また、８０℃の時の複数配置されている一対の超音波振動子４の超音波の出力を測定したところ、９０％の出力であった。このことから、出力損失が小さい状態で洗浄出来ていることが分かった。

９０℃の洗浄液では、搬送速度が０．６ｍ／ｍｉｎと０．７ｍ／ｍｉｎの場合について検討した。搬送速度が０．２～０．５ｍ／ｍｉｎまでの各搬送速度は８０℃の場合で得られた結果から全て剥離可能であることが予想されるため実験をおこなっていない。搬送速度が０．６ｍ／ｍｉｎの場合、９８％の剥離であった（実施例６）。搬送速度が０．７ｍ／ｍｉｎの場合、９０％の剥離であった（比較例４）。この結果から、８０℃の洗浄液と比較し、洗浄度合いに差異がないことが分かった。また、搬送速度が０．６ｍ／ｍｉｎ以下となるように調整するとよいことが分かった。

また、９０℃の時の複数配置されている一対の超音波振動子４の超音波の出力を測定したところ、６０％の出力であった。このことから、８０℃の時よりも出力損失が大きいことが分かった。また、出力損失が大きいが洗浄度合いに差異がなかったことから、洗浄液Ｌの熱の影響で洗浄度合いが同等程度になっていることが分かった。

１００℃の洗浄液では、搬送速度が０．６ｍ／ｍｉｎと０．７ｍ／ｍｉｎの場合について検討した。搬送速度が０．２～０．５ｍ／ｍｉｎまでの各搬送速度は８０℃の場合で得られた結果から全て剥離可能であることが予想されるため実験をおこなっていない。搬送速度が０．６ｍ／ｍｉｎの場合、９８％の剥離であった（実施例７）。搬送速度が０．７ｍ／ｍｉｎの場合、９０％の剥離であった（比較例５）。この結果から、８０℃の洗浄液と比較し、洗浄度合いに差異がないことが分かった。また、搬送速度が０．６ｍ／ｍｉｎ以下となるように調整するとよいことが分かった。

また、１００℃の時の複数配置されている一対の超音波振動子４の超音波の出力を測定したところ、３０％の出力であった。このことから、９０℃の時よりも出力損失が大きいことが分かった。また、出力損失が大きいが洗浄度合いに差異がなかったことから、洗浄液Ｌの熱の影響で洗浄度合いが同等程度になっていることが分かった。また、１００℃より温度を上げた場合、超音波の出力が３０％未満になることが考えられ、超音波による洗浄の効果が非常に小さくなることが考えられる。そのため、１００℃以下で超音波洗浄を行う方が望ましいことが分かった。

本発明は、良好な洗浄が可能な超音波洗浄装置、それを用いた超音波洗浄方法およびＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供でき、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石や加工治具等に例示される被洗浄物の洗浄および剥離を行う場合に好適に使用することができる点において、産業上の利用可能性を有する。

１…超音波洗浄装置
２…洗浄槽
２ａ…底面
２ｂ…洗浄液供給口
２ｃ…第１のドレン口
２ｄ…第２のドレン口
３…搬送部
３ａ…コンベア
３ｂ…プーリ
３ｃ…支持部材
４…一対の超音波振動子
４ａ…第１の超音波振動子
４ａ１，４ｂ１…発振面
４ｂ…第２の超音波振動子
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ…泡抑制部材
５１、５ａ１、５ｂ１…凹部
６…洗浄液循環部
６ａ…貯留タンク
６ｂ…セパレータ
６ｃ…補給用タンク
７、８…緩衝部材
Ｌ…洗浄液
Ｗ…ワーク
Ｗ１…Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石
Ｗ２…トレー
Ｋ…開口面

Claims (11)

1. 洗浄液が充填される洗浄槽と、前記洗浄槽内に配置され、被洗浄物を搬送するための搬送部と、前記洗浄槽内に配置され、第１の超音波振動子と第２の超音波振動子を鉛直方向に上下に対向させた一対の超音波振動子とを備え、前記一対の超音波振動子を前記搬送部の搬送方向に沿って間隔を設けて複数対配置し、前記第１の超音波振動子と前記第２の超音波振動子の間に前記被洗浄物を搬送して洗浄する超音波洗浄装置であって、
   複数対配置されている前記一対の超音波振動子のうち、鉛直方向の下に配置された複数の前記第２の超音波振動子の間を塞ぐように設けられた第１の泡抑制部材を有する、超音波洗浄装置。
2. 前記泡抑制部材の鉛直方向の下側の面に凹部が形成されている、請求項１に記載の超音波洗浄装置。
3. 前記泡抑制部材の鉛直方向の下側の面が平坦面である、請求項１に記載の超音波洗浄装置。
4. 前記泡抑制部材の前記搬送方向に対して交差する方向の長さは、前記第２の超音波振動子の前記搬送方向に対して交差する方向の長さよりも長い、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
5. 前記第２の超音波振動子における前記搬送部の搬送方向と平行な側面に設けられた第２の泡抑制部材を更に有する、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
6. 前記第２の泡抑制部材は、前記第２の超音波振動子における前記搬送部の搬送方向と平行する方向の長さ以上である、請求項５に記載の超音波洗浄装置。
7. 前記洗浄槽は、鉛直方向の上が開口し、底面と、前記底面を囲む側面と、を有し、
   少なくとも一つの前記側面に設けられ、開口している前記洗浄槽の開口面から前記底面と離間する位置まで延び、他の前記側面から離間して対向する位置に緩衝部材を設け、
   前記緩衝部材と他の前記側面の間に前記洗浄液を供給するための洗浄液供給口が前記開口面側に設けられている、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
8. 前記洗浄槽は、底面と、前記底面を囲み、前記洗浄液を供給するための洗浄液供給口が少なくとも１つ設けられている側面と、を有し、
   前記洗浄槽の前記底面および前記側面の少なくとも一方から鉛直方向に前記被洗浄物が搬送される位置まで延び、前記洗浄液供給口から離間して対向する位置に緩衝部材が設けられている、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
9. 前記洗浄槽に充填される洗浄液は７０℃以上、１００℃以下に加熱されている、請求項１に記載の超音波洗浄装置。
10. 前記搬送部によって搬送される被洗浄物の搬送速度が０．２／ｍｉｎ以上、０．６／ｍｉｎ以下である、請求項１に記載の超音波洗浄装置。
11. 前記被洗浄物がＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む、Ｂはホウ素である）である、請求項１に記載の超音波洗浄装置。

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