JPH02303584A

JPH02303584A - 超音波洗浄方法及びその装置

Info

Publication number: JPH02303584A
Application number: JP12209289A
Authority: JP
Inventors: Moriharu Owatari; 盛治大渡; Yoshio Izumi; 善雄泉
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1990-12-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、超音波により洗浄液にキャビテーションを起
こして、電子部品等の被洗浄物に対する洗浄力を付与す
る超音波洗浄方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の超音波洗浄方法としては、容器に洗浄液
と被洗浄物を入れて、容器の外壁に超音波振動子を固着
し容器自体を振動させて洗浄液にキャビテーションを発
生させる方法が知られている。したがって、有効振動エ
ネルギーを大きくするために容器は薄肉構造であり、大
気圧下の使用を前提としていた。また、オイルやグリー
ス等の如く水では洗浄が難しい汚れに対してはフレオン
やトリエタン等の有機溶剤が用いられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したフレオンやトリエタン等の有機溶剤の使用に対
しては、近年、環境の悪化や廃液の処理等の公害問題が
クローズアップされており、有機溶剤に代わる無公害の
洗浄液が望まれるようになってきた。例えば、水を主成
分とする洗浄液であれば公害の程度は大幅に低減する。

しかしながら、水を主成分とする洗浄液では洗浄力に限
界があるという問題点があった。この限界を第３図によ
り説明する。一点鎖線で示すように水の化学的洗浄力は
温度の上昇と共に級数的に増大する。逆に、キャビテー
ションの発生による超音波洗浄力は、実線■で示すよう
に、温度の上昇と共に減少し、沸点（１００℃）近くに
なるとキャビテーションが殆ど発生せず超音波洗浄力は
ゼロとなる。したがって、Ａ点より温度が低いと化学的
洗浄力の低下の影響が大きく、Ａ点より温度が高いと超
音波洗浄力の低下の影響が大きく、Ａ点前後即ち５０〜
６０℃で洗浄力が最大となる。実線■の超音波洗浄力は
洗浄液の物性と圧力により一義的に決まるものであ−リ
、前述したように、大気圧下で使用される薄肉構造の容
器では洗浄力を高めることはできない。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、水等
の洗浄液の化学的洗浄力と超音波洗浄力の相乗効果を高
めることができる超音波洗浄方法及び超音波洗浄装置を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明における超音波洗浄
方法は、被洗浄物を浸す洗浄液を、大気圧を越えて加圧
すると共に加圧下での沸点以下の温度に加熱し、この加
圧加熱洗浄液に超音波を照射して被洗浄物を洗浄するも
のである。

そして、前記洗浄液はｔｏｏ’ｃ未満に加熱された水を
主成分とする加圧水である超音波洗浄方法が好ましい。

また、この方法の実施に好適な超音波洗浄装置としては
、蓋体を備えた耐圧容器内を、超音波振動子を装着した
振動板によって、洗浄槽と背圧槽に区画し、蓋体側を洗
浄槽とし超音波振動子側を背圧槽とするものがある。

また、前記超音波振動子は可撓性隔離体で覆われミ可撓
性隔離体に気体を封入する超音波洗浄装置が好ましい。

〔作用〕

洗浄液を大気圧を越えて加圧すると、破裂力即ち洗浄力
を存するキャビテーションがより高温度で発生し、化学
的洗浄力との相乗作用による洗浄力の最大値は高温度側
にシフトし、洗浄力は級数的に増大する。

そして、１００℃未満の加圧水は、被洗浄物を取り出す
場合の大気圧下で、爆発水蒸気とならず単なる熱水とし
ての扱いとなる。

また、同じ耐圧容器内を洗浄槽と背圧槽に区画して洗浄
槽と背圧槽を略同−圧力にすると、超音波振動子を装着
した振動板が薄くなり、超音波エネルギーをを効に洗浄
液に伝達する。

また、背圧検測の超音波振動子を気体を封入した可撓性
隔離体で覆うと、背圧検測への超音波エネルギーの漏れ
も少なくなる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明す第１図は
超音波洗浄装置の断面図、第２図は超音波振動子の取付
状態を示す図、第３図は洗浄力と温度の関係を示すグラ
フ図である。

まず、第１図と第２図により超音波洗浄装置の構造を説
明し、ついで超音波洗浄方法を説明する。

鍋形の耐圧容器１には、シール５を介して、蓋体２がヒ
ンジビン３とスイングボルト４により開閉容易に取り付
けられている。そして、この耐圧容器１内で、網かご６
に入った被洗浄物７が洗浄液８により浸されている。ま
た、耐圧容器底面の孔９には、超音波振動子（以下ホー
ンと言う）１０がシール１１を介して挿入状態で取り付
けられている。このホーン１０の下端に超音波振動子１
２が固着されており、ホーンｌＯの長さしは波長λの約
２になって超音波エネルギーの洗浄液８への伝達効率を
向上させるようになっている。また、耐圧容器１の側面
には第１ノズル１３とレベルゲージ１４が、下面には第
２ノズル１５が設けら本ている。第１及び２ノズル１３
．１５にはそれぞれ並列にバルブ１６，１７．１８．１
９が設けられている。さらに、耐圧容器１の内面には、
洗浄液８の加熱又は保温用のヒータ２０が内設されてい
る。なお、第２図はホーン３８を耐圧容器１に固定する
場合を示す、第１図と同様に超音波振動子１２が固着さ
れたホーン３８の長さしは約Ａ×λであるが、その長さ
しの約半分の部分をフランジ３９として、シール４０を
介してボルト４１で耐圧容器１に固定したものである。

このフランジ３９の位置は振動しないノードの位置であ
るので、ここで固定しても超音波の耐圧容器への伝達に
よる減衰が少なく、を効に洗浄液８に伝達できる。

上述した構造の超音波洗浄装置による超音波洗浄方法は
以下の通りである。まず、蓋体２を開いて、被洗浄物７
が入った網かご６を耐圧容器１内に収める。ついで、蓋
体２密閉した後、バルブ１８を開いて洗浄液としての熱
水（例えば９０゜Ｃ）を耐圧容器ｌ内注入する。このと
き、バルブ１７を開いて耐圧容器１内の空気を排出し、
熱水の水位をレベルゲージ１４で監視しつつ所定水位と
する。バルブ１７．１８を閉めた後、バルブ１６から圧
縮空気（例えばゲージ圧で６ｋｇ／ｃ＋りを導入して耐
圧容器１内を６　ｋｇ　／　ｃｄに加圧する。このよう
に、耐圧容器ｌ内の洗浄液６を加圧加熱状態（ヒータ８
で一定温度に保つよう制御する）にして、超音波振動子
１２を作動させる。洗浄が終わると、バルブ１６を閉じ
バルブ１７を開いて耐圧容器１内を大気圧にし、バルブ
１９を開いて洗浄水を排出した後、蓋体２を開いて網カ
ゴ６を取り出す、また、バルブ１６を閉じバルブ１９を
開いて耐圧容器ｌ内の残圧で洗浄水を押し出す方法でも
よい、洗浄液８が水を主成分とするもの（洗剤等を少量
混入することができる）は、大気圧下での沸点が１００
“Ｃであるので、１００″Ｃ未満であれば加圧を開放し
ても水蒸気化せず、単なる熱水として排出が可能であり
、安全で取り扱いの便が良い。

つぎに、第３図により、加圧加熱状態の洗浄液による洗
浄効果増大を説明する０例えば、６ｋｇ／ｃｄに加圧さ
れた水を主成分とする洗浄液は沸点が１３０℃前後とな
り、高温領域においても破裂力のあるキャビチーシラン
発注が可能となる（第３図の実線■が■ヘシフトする）
、シかし、加圧下での沸点以下の温度でないとキャビチ
ーシランが発生しないので、加熱温度は超音波洗浄力と
化学的洗浄力との兼ね合いで決定する。そして、温°度
の上昇と共に級数的に増大する化学的洗浄力（第３図の
一点鎖線）との相乗効果による最適温度は上昇する（第
３図のＡ点からＢ点へと移動する）、温度が１０’Ｃ上
がると化学的洗浄力は倍近くになるため、この程度の温
度上昇でも洗浄力は飛躍的に向上する。したがって、従
来有機溶剤を使用していたものを、水を主成分とする洗
浄液に置き換えることも可能となる。

なお、洗浄液としては、水を主成分とする洗浄液に限ら
ず、公害が問題にならない液体であれば何でもよい、ま
た、水を主成分とする洗浄液であっても、加圧力を高く
して１００℃以上の温度で洗浄することもできる。この
場合、大気圧に戻すと全て蒸気となるので、洗浄後の洗
浄液は高圧のまま別の圧力容器に移して処理する等の配
管系とすることが好ましい、また、洗浄液の加熱は注入
後に耐圧容器１内のヒータ２０で行うこともできる。

つぎに、本発明の超音波洗浄方法に好適な他の超音波洗
浄装置を第４図により説明する。

第１図の超音波洗浄装置において、ホーン１０を用いて
超音波エネルギーの洗浄液への伝達を高めているが、そ
れでも相当の超音波エネルギーが肉厚のある耐圧容器１
に伝達して減衰し、キャビテーション発生が阻害される
恐れがある。そこで、第４図の超音波洗浄装置において
は、半球底の耐圧容器２１の上下を区画する振動板２２
を設け、蓋体２３側（即ち、被洗浄物が収容される側）
を洗浄槽２４と、超音波振動子２５側を背圧ｌ８２６と
して、洗浄槽２４と背圧槽２６に略同−圧力にできる構
造とした。したがって、振動Ｆｉ２２には圧力が作用せ
ず、超音波振動子２５を固着した振動板２２を薄くして
、洗浄液２７への超音波エネルギー伝達を高めることが
できる。そして、洗浄槽２４と背圧槽２６とを略同−圧
力とするため、洗浄槽２４と背圧槽２６に至るノズル２
８．２９にコントロール弁３０．３１と圧力スイッチ３
２゜３３を設け、これらを制御するコントロール装置３
４を設けている。なお、洗浄液２７と背圧液３５に同じ
液体を使う場合は、同一の圧力源からバルブを介して洗
浄槽２４と背圧槽２６に配管するというコントロール装
置を用いない簡単なものでも同一圧力を確保できる。ま
た、耐圧容器２１内のヒータ４２の加熱又は保温効率を
高めるため、周囲を断熱層４３で覆っている。また、背
圧層２６と洗浄層２４は充満式とし、そのためベント４
４．４５が設けられる。

さらに、背圧液３５として気体を使用することもできる
が、液体を使用した場合には、超音波振動子２５の超音
波エネルギーがこの背圧液３５へ伝達してロスとなる。

そこで、可撓性隔離体３Ｇで超音波振動子２５を覆って
この中に気体３７を封入し、超音波エネルギーのより多
くを洗浄液２７に付与する構造にすることができる。な
お、背圧液３５として、水や絶縁油等の液体を使用する
場合、循環方式として、超音波振動子２５の冷却を行う
こともできる。

〔発明の効果〕

本発明は上述した構成をしているので、以下に記載する
効果を奏する。

請求項１記載の発明は、被洗浄物を浸す洗浄液を、大気
圧を越えて加圧すると共に加圧下での沸点以下の温度に
加熱し、この加圧加熱洗浄液に超音波を照射し、化学的
洗浄力との相乗作用による洗浄力の最大値は高温度側に
シフトし、洗浄力を級数的に増大させるので、従来洗浄
に不適当とされてきたが公害の恐れの無い、例えば、水
を主成分とする洗浄液でも、有機溶剤に匹敵する洗浄力
を有するものにして使用することができる。

請求項２記載の発明は、洗浄液を１００”Ｃ未満に加熱
された水を主成分とする加圧水とし、被洗浄物の取り出
し等に際して、単なる熱水して扱えるようにしたので、
洗浄水の取り扱いを安全且つ容易にすることができる。

請求項３記載の発明は、蓋体を備えた耐圧容器内を、超
音波振動子を装着した振動板によって、洗浄槽と背圧槽
に区画し、蓋体側の洗浄槽と超音波振動子側の背圧槽を
同圧にし、超音波振動子を装着した振動板を薄くして超
音波エネルギーを有効に洗浄液に伝達するようにしたの
で、肉厚の耐圧容器であっても超音波エネルギー伝達を
良くしキャビチーシランの発生率をより高めて洗浄力を
確保できる。

請求項４記載の発明は、超音波振動子は可撓性隔離体で
覆われ、可撓性隔離体に気体を封入し、背圧検測への超
音波エネルギーの漏れも少なくしたので、肉厚の耐圧容
器であっても大気圧における薄肉容器と同程度の超音波
エネルギーを伝達しキャビチーシランの発生率をより高
めて洗浄力を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波洗浄装置の断面図、第２図は超音波振動
子の取付状態を示す図、第３図は洗浄力と温度の関係を
示すグラフ図、第４図は他の超音波洗浄装置の断面図を
翁去暑である。１．２１−・・耐圧容器、２．２３・・・蓋体、７・・・被洗浄物、８．２７・・・洗浄液、１２．２５−・・超音波振動子、２２・・・振動板、２４・・・洗浄槽、２６・・・背圧槽、３６・・・可撓性隔離体、３７・・・気体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被洗浄物を浸す洗浄液を、大気圧を越えて加圧す
ると共に加圧下での沸点以下の温度に加熱し、この加圧
加熱洗浄液に超音波を照射して被洗浄物を洗浄すること
を特徴とする超音波洗浄方法。
（２）前記洗浄液は１００℃未満に加熱された水を主成
分とする加圧水である請求項１記載の超音波洗浄方法。
（３）蓋体を備えた耐圧容器内を、超音波振動子を装着
した振動板によって、洗浄槽と背圧槽に区画し、蓋体側
を洗浄槽とし超音波振動子側を背圧槽としたことを特徴
とする超音波洗浄装置。
（４）超音波振動子は可撓性隔離体で覆われ、可撓性隔
離体内に気体を封入した請求項３記載の超音波洗浄装置
。