JP7412660B1 - 検知体及び超音波洗浄装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ことを特徴とする。
本発明の第1実施形態に係る、検知体及び超音波洗浄装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図1(a)、(b)は、第1実施形態に係る検知体10の支持体110の構成を示す側面図、(c)は、支持体110の平面図である。図1(a)は(c)の1A方向から見た図、(b)は(c)の1B方向から見た図である。
図2(a)、(b)は、第1実施形態に係る検知体10の構成を示す側面図、(c)は(a)に示す検知体10に配線を取付固定した状態を示す図、(d)は、検知体10の平面図である。図2(a)は(c)の2A方向から見た図、(b)は(c)の2B方向から見た図である。
以下に各部構成について説明する。
検知体10は、図1(a)、(b)、(c)に示す支持体110に、図2(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、音圧センサとしての圧電素子を3つ配置した構成を備える。
支持体110は、洗浄槽20(図3(a)、(b))に浸漬したときに、洗浄液23の音圧に基づく振動を伝搬可能な棒状材である。このような棒状材としては、例えば、ステンレス鋼や石英を成形したものが挙げられ、支持体110は、中心軸AX1を有する円柱状をなしている。洗浄液23の音圧の変化は、振動子30(図3(a)、(b)参照)から洗浄槽20内の洗浄液23へ印加された超音波によって生じており、支持体110が伝搬する振動は、振動子30から印加される超音波の音圧に対応する。
図3(a)に示すように、超音波洗浄装置100は、検知体10、洗浄槽20、振動子30、発振器40、及び、本体部50を備える。また、図3(b)に示すように、超音波洗浄装置100に外部装置60を加えた構成も可能である。
また、音圧センサ121、122、123は、1つの棒状材である検知体10の後端部110b側に取付固定して配設したことによって、音圧センサ121、122、123が1つの棒状材である検知体10の後端部110b側の近傍に配置されることによって、音圧センサ121、122、123の夫々から発生する信号のばらつき等をなくすようにして、得られる信号の精度を高めたものである。
閾値Xは、洗浄槽20等の音圧値は環境等により常時変動するため、これらの変動による誤検知を防ぐために設定する。
また、3つの音圧センサ121、122、123の音圧値が互いに同一であった場合は、任意の2つを上位2つの音圧値として平均値Aveを算出し(ステップS13)、残りの1つを最下位の音圧値Minとして記憶部52に保存する(ステップS14)。
検知体に用いる支持体の形状は、洗浄槽20において支持体の一定範囲、すなわち一部、が洗浄液23内に浸漬されるとともに、非接液部に配置した音圧センサを有するものであればよい。例えば、図5(a)に示すように傾斜面を有しない円柱状や、図6(a)に示すような角柱形状、図7に示すような円筒状、図8に示すようなツバ付きの円筒状が挙げられる。
図5(a)は変形例1における支持体210の構成を示す側面図、(b)は変形例1における検知体の構成を示す側面図、(c)は(a)に示す支持体210の平面図、(d)は(b)に示す検知体の平面図である。図5(b)は(d)の5B方向から見た図である。
図6(a)は変形例2における支持体310の構成を示す側面図、(b)は変形例2における検知体の構成を示す側面図、(c)は(a)に示す支持体310の平面図、(d)は(b)に示す検知体の平面図である。図6(a)は(c)の6A方向から見た図、(b)は(d)の6B方向から見た図である。
図7(a)は、変形例3における支持体410及び音圧センサ421、422、423の配置を示す平面図、図7(b)は変形例3に係る検知体の構成を示す側面図である。図7(c)は、変形例4における支持体410及び音圧センサ451、452、453の配置を示す平面図、図7(d)は変形例4に係る検知体の構成を示す側面図である。図7(a)、(c)は、支持体410が蓋部413で閉じられている状態を示しており、内部の構造を破線で示している。変形例3と変形例4においては、共通の部材については同一の符号を付して説明する。
図7(a)、(b)に示す変形例3においては、3つの音圧センサ421、422、423が、支持体410の内部の底面411上に接着固定されている。これらの音圧センサ421、422、423は、支持体410の中心軸AX4に関して等角度間隔で互いに対称となる、換言すると、中心軸AX4周りに等間隔で配置され、中心軸AX4側から径方向にそれぞれ延びるように配置されている。
図8(a)は、変形例5における支持体510及び音圧センサ521、522、523の配置を示す平面図、図8(b)は変形例5に係る検知体の構成を示す側面図である。図8(c)は、変形例6における支持体510及び音圧センサ551、552、553の配置を示す平面図、図8(d)は変形例6に係る検知体の構成を示す側面図である。図9は、変形例5に係る検知体を洗浄槽20に固定した状態を、洗浄槽20を断面で示した図である。図8(a)、(c)は、支持体510が蓋部513で閉じられている状態を示しており、内部の構造を破線で示している。変形例5と変形例6においては、共通の部材については同一の符号を付して説明する。
なお、このような検知体の配置は、変形例6の検知体についても同様に行うことができる。
表1と表2に第1実施形態に係る超音波洗浄装置100における検知結果の数値実施例1、2をそれぞれ示す。
つづいて、本発明の第2実施形態について説明する。図10(a),(b)は第2実施形態に係る超音波洗浄装置600の構成をブロック図を含めて示す図である。図10(a)に示すように、第2実施形態の超音波洗浄装置600においては、第1実施形態の超音波洗浄装置100と同じ構成に加え、発振器40から振動子30へ与えられる駆動信号と同じ信号が同時に本体部50にも出力されている。また、図10(b)に示すように、超音波洗浄装置600が、第1実施形態と同様の制御装置61を有する外部装置60を備える構成も可能である。
ここで、制御手段としての本体部50は、各部構成のいずれかにおいて作動状態が異常であるとき、超音波洗浄装置600の運転状態は異常であると判定している。
表3に第2実施形態に係る超音波洗浄装置600における検知結果の数値実施例を示す。
(1)ステップS27「Min>Ave×X?」については、音圧値Minが19、Ave×Xが10.5であるから、音圧値Minの方が大きいため音圧センサの作動状態は正常であると判定される。
(2)ステップS30「Ave>I×Y?」については、平均値Aveが21、I×Yは33であるから、平均値Aveの方が小さいため振動子30の作動状態に異常があると判定される。
なお、その他の作用、効果、変形例は第1実施形態と同様である。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
20 洗浄槽
21 底面
22 液面
23 洗浄液
25 固定穴部
30 振動子
40 発振器
50 本体部(制御手段)
51 演算部
52 記憶部
53 判定部
54 表示部
55 入力部
60 外部装置
61 制御装置
100、600 超音波洗浄装置
110、210、310、410、510 支持体
110a、210a、310a 先端部
110b、210b、310b 後端部
110c 後端面
111、112、113 傾斜面
121、122、123 音圧センサ
131 第1信号線
141、142、143 接続線
151、152、153 第2信号線
211 外周面
221、222、223 音圧センサ
311、312、313、314 外側面
321、322、323、324 音圧センサ
411、511 底面
412、512 内周面
413、513 蓋部
421、422、423 音圧センサ
430、530 コネクタ
440、540 ケーブル
451、452、453 音圧センサ
514 本体部
514a 外周面
515 円板部
516 ナット
521、522、523 音圧センサ
551、552、553 音圧センサ
Ave 上位音圧センサの音圧値の平均値
AX1、AX2、AX3、AX4、AX5 中心軸
I 初期音圧値
Min 最下位の音圧センサの音圧値Min
X、Y 閾値
Claims (9)
- 洗浄液が収容された洗浄槽と、
前記洗浄槽に対して超音波を照射する振動子と、
前記超音波を発生するための駆動信号を前記振動子に対して印加する発振器と、を備えた超音波洗浄装置において、
前記洗浄液の音圧を検知する検知体であって、
少なくとも一部が前記洗浄液中に浸漬される支持体と、
前記支持体の非接液部において前記支持体の中心軸周りに等間隔で配置され、互いに同一の検知特性を有する複数の音圧センサと、を備え、
前記支持体を通じて伝搬された前記超音波による振動を、前記複数の音圧センサのそれぞれが音圧値として検知すること
を特徴とする検知体。 - 洗浄液が収容された洗浄槽と、
前記洗浄槽に対して超音波を照射する振動子と、
前記超音波を発生するための駆動信号を前記振動子に対して与える発振器と、
少なくとも先端部が前記洗浄液中に浸漬される支持体、及び、前記支持体の後端部において前記支持体の中心軸周りに等間隔で配置され、互いに同一の検知特性を有する複数の音圧センサを備え、前記支持体を通じて伝搬された前記超音波による振動を、前記複数の音圧センサのそれぞれが音圧値として検知する検知体と、
前記検知体が接続される制御手段と、を備える超音波洗浄装置であって、
前記制御手段は、前記検知体の検知結果に基づいて、前記超音波洗浄装置の運転状態が正常か異常かを判定すること
を特徴とする超音波洗浄装置。 - 前記制御手段は、
前記複数の音圧センサのそれぞれが検知した前記音圧値に基づいて、前記検知体の作動状態が正常か異常かを判定する判定部と、
前記検知体による検知結果を表示可能な表示部と、を備え、
前記判定部は、前記複数の音圧センサを、前記音圧値が最も小さい1つの下位音圧センサと、前記下位音圧センサを除く上位音圧センサと、に設定し、前記下位音圧センサが検知した下位音圧値と、前記上位音圧センサが検知した上位音圧値に対応する基準音圧値と、に基づいて、前記検知体の作動状態が正常か異常かを判定すること
を特徴とする請求項2に記載の超音波洗浄装置。 - 前記判定部は、前記基準音圧値と所定の閾値との積と、前記下位音圧値と、の比較結果に基づいて前記検知体の作動状態が正常か異常かを判定すること
を特徴とする請求項3に記載の超音波洗浄装置。 - 前記複数の音圧センサの数が3つ以上であるとき、前記基準音圧値は、前記上位音圧センサのうちで、前記音圧値がより大きな上位2つの前記上位音圧センサの前記上位音圧値の平均値であること
を特徴とする請求項4に記載の超音波洗浄装置。 - 前記判定部は、前記発振器からの前記駆動信号の出力の有無に基づいて、前記発振器の作動状態が正常か異常かを判定すること
を特徴とする請求項5に記載の超音波洗浄装置。 - 前記判定部は、予め定めた初期音圧値と、前記基準音圧値と、の比較結果に基づいて前記振動子の作動状態が正常か異常かを判定すること
を特徴とする請求項6に記載の超音波洗浄装置。 - 前記複数の音圧センサの数が2つであるとき、前記基準音圧値は、1つの前記上位音圧センサが検知した前記上位音圧値であること
を特徴とする請求項4に記載の超音波洗浄装置。 - 前記判定部において前記検知体の作動状態が異常であると判定されたときに、前記超音波洗浄装置の動作を停止させる停止信号を出力する制御装置を備えること
を特徴とする請求項3に記載の超音波洗浄装置。
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