JPH04150981A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

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、超音波洗浄装置に関するものである。

（従来の技術） 洗浄槽に取付けられた複数の超音波振動子により超音波
を発生させ、洗浄槽の溶液中の被洗浄物を洗浄する超音
波洗浄装置においては、一定の周波数（即ち一定の波長
）の超音波を連続して発生させた場合溶液中に一様の定
在波か発生する。この状態では溶液中の音圧の腹と節の
位置か一定で移動しないため、音圧の腹に当たる部分て
キャビテーションか活発に発生し洗浄効果は良好である
か、節の位置ではキャビテーションか発生せず洗浄効果
か良好でない。

この欠点を除（ため、従来用いれている方法は、周波数
（即ち波長）を変化させ音圧の腹９節の位置を移動させ
ている。例えば、使用する振動素子の共振周波数をｆｏ
とすると、駆動周波数を０．８ｆ、〜１．２ｆｏ程度に
広範囲に連続して変化させる方法である。ｆ　ｏ　＝２
８ｋＨｚのときは、駆動周波数の変化範囲は２２．４ｋ
Ｈｚ〜３３．６ｋＨｚとなる。これに対応した溶液中の
波長は２５°Ｃの水の場合は概略４５〜６７−である。

変化させる周期の小さいものはＦＭ　（Ｆｒｅｑｕｅｎ
ｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　　：周波数変調）と呼ば
れ、大きいものはスイープ（Ｓｗｅｅｐ：掃引）などと
呼ばれている。

しかしながら、この方法では振動素子の電気音響変換効
率は、その振動素子の寸法によって決まる共振周波数（
開存振動数）においては高いか、他の周波数では極端に
低くなり（Ｑか大きいため）、駆動周波数を変えても殆
と意図する効果が得られず、反対に共振周波数での動作
時間帯か短く、共振周波数からはずれた他の時間帯では
超音波かほとんど発生していないのか実態である。具体
例としては、共振周波数か２６ｋＨ２のフェライト振動
子では、実用上問題なく作動する周波数範囲は極めて狭
くたかだか±１％程度で２５．７４〜２６．２６ｋＨｚ
（変換効率かｌＯ％減する周波数）である。

さらに、これを解消するために異なる共振周波数の振動
素子の２つのグループを交互に配列する例もあるか、振
動子の寸法か異なるため製作上の問題が大きい。

第１図はこの場合の従来例を示す部分縦断面図てあり、
１は洗浄槽、２は溶液である。（Ａ）に示したように洗
浄槽１の底面には共振周波数の互いに異なる振動子３と
４か交互に取付けられている。（Ｂ）はこれらの振動子
３と４を洗浄槽１の底面に接着するときの状態であり、
洗浄槽１を逆さに置き、常温あるいは高温硬化性の接着
剤を振動子３と４の接着面に塗布して所定の位置に並べ
接着強度を得るために上から重し５により加圧する状態
を示している。

図から明らかなように、振動子３と４の取付は面からの
高さが異なるため一様に加圧されず、重し５を振動子３
と４の両方に密接するような形に作ることはコストかか
かり実用上の大きな問題点である。

さらに、図示は省略したか、励磁のための振動子の巻線
のボビンの製作に関しても寸法の異なる振動子では巻線
のスペースか互いに異なり、巻線の収納か複雑になり、
作業性とコストの面て困難を伴う。

（発明か解決しようとする課題） 本発明の目的は、共振周波数の互いに異なる振動子を用
い、かつ、上記の製造上の問題点を解決した超音波洗浄
装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 超音波洗浄用の振動子には通常π型フェライト振動子か
用いられ、縦振動の共振周波数を有している。このフェ
ライト振動子は、材質すなわち要素成分とその配合割合
及び混合物と、製造方法すなわち焼成温度、焼成時間な
どにより同一寸法形状でもその共振周波数か異なる。従
って、材質や製造方法の異なる振動子の高さを同一にす
れは共振周波数の異なる振動子を得ることかできる。

（作　用） このようにして得られた高さか同一で共振周波数の異な
る複数の振動子を洗浄槽の底面に接着する場合、加圧用
の重しは平板状てよいため治具か簡単て作業性もよい。

（実施例） 第２図は本発明の実施例を示す部分縦断面図であり、１
は洗浄槽、２は溶液を示し、６は高さか同一で共振周波
数の異なる振動子である。この実施例では洗浄槽１の底
面に振動子６を取付けであるか、振動子６を洗浄槽１の
側面に取付けてもよい。第３図は本発明に用いる振動子
の実施例を示す斜視図である。第４図は共振周波数か２
種類の複数振動子の配列を示す底面図であり、ａの位置
の振動子とｂの位置の振動子の共振周波数か相異なる。

すなわち、縦の列（ブロック）と横の列（ブロック）を
みてわかるように互いに共振周波数の相異なる振動子か
隣接して配置されている。

第３図に具体例を示した振動子６は、２０Ｘ４０ｍｍの
放射面（上部斜線部分）と高さ４８証のπ型フェライト
振動子であり、この形状て材質、製造方法の異なる２種
類の振動子を作ってその特性を測定したのか第５図であ
る。第５図において、縦軸は電気音響変換効率（％）を
示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を示す。曲線ａは一方の
振動子の単独のときの特性を示し、共振周波数は４４ｋ
Ｈｚである。曲線すは他方の振動子の単独のときの特性
を示し共振周波数は４６ｋＨｚである。曲＃ＩＣは２種
類の振動子を実装し同時に駆動したときの特性であり、
ａとｂの平均値を示している。実用上は、特性Ｃの最大
値（４０％）の約％以上の範囲で洗浄効果かあり、本例
では４１．５〜４８．５ｋＨｚの周波数範囲に亘って振
動子を駆動し良好な結果か得られた。

第４図において、振動子ａとｂとを縦又は横のブロック
について交互に配置した場合、それぞれａの直上ではａ
のみの周波数帯域、ｂの直上てはｂのみの周波数帯域に
よる作用効果てはなく、音源の大きさとその音源から発
生する超音波の波長とによって指向性かあり、音源の寸
法２０　Ｘ　４０ｍｍを近似的に直径ｄか３０ｍｍの円
とみなして半減半角（第６図参照）の指向性を求めると
、水中ての音の伝搬速度を１５００ｍ／ｓｅｃとして４
５ｋＨｚでの波長λ＝　３．３ａｃであるから、半減半
角θ、７２は、λ θ］／２　　＝　　５ｉｎ−’（０，７１Ｘ　　　）と
なる。

また、第７図に示すように、振動子間隔（ギャップ）を
５１ｎ［［ｌに設定した場合、振動子すの直上のエリア
（領域）か振動子ａの作用効果を受ける（％の強さて）
高さは４０ｍｍの長辺の場合でも放射面から３６ｍｍで
ある。（２，５Ｘｔａｎ５１’　＝＝３．６　ｃｍ）こ
のように水中ての超音波は、波長か長いため指向性かブ
ロードで、実用的には洗浄槽内のほとんとあらゆる部分
て広帯域の作用効果か得られる。

また、他の有機溶剤ては音速か水よりも大きく、波長か
長いのて更に均一な作用効果か得られる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明を実施することによ
り、洗浄槽内の洗浄効果か均一になり、しかも、製作の
作業性か良くコストのかからない洗浄装置を実現するこ
とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置の部分縦断面図、第２図は本発明の
実施例を示す部分縦断面図、第３図は本発明に用いる振
動子の斜視図、第４図は本発明に用いる振動子の配置側
図、第５図は本発明に用いる振動子の特性図、第６図は
指向性の説明図、第７図は本発明の洗浄槽内の振動伝搬
指向性を説明する部分縦断面図である。 １・・・洗浄槽、　　２・・・溶液、　　３．　４．　
６・・・振動子、　５・・・重し。 代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 洗浄槽の底面または側面に取付けられた複数の超音波振
   動子に周波数が一定周期で変化する駆動信号を与えて超
   音波振動を発生させる超音波洗浄装置において、 前記複数の超音波振動子として、取付け面からの高さが
   相等しく少なくとも２種類の共振周波数を有する複数の
   振動子が縦又は横のブロックについて相異なる共振周波
   数を有する振動子が隣接するように配置されていること
   を特徴とする超音波洗浄装置。