JPH0517199Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は超音波洗浄装置に関するものである。

（従来の技術） 此種装置としては本実用新案登録出願人が先
に、実公昭62−32635号として提案している。こ
の装置は、第４，５図に示すように、洗浄液１を
充填した洗浄槽２の底３に半円柱状の放射体４の
下面にキヤビテーシヨンの発生を防止する例えば
独立気泡の合成樹脂スポンジ等で形成した反射体
５を固定する。そして、放射体４の一側にＬ字形
をしたポアソン比を有する材料で形成した振動伝
送体６を固定し、先端に振動子７を固定してい
た。

又、第６図に示すように、外槽８内に液９を充
填し、その内部に支柱１０，１０で支持された洗
浄内槽である内槽２′を配置し、洗浄液１を充填
し、外槽８の底１１に振動子７を固定し、振動子
７の機械振動を外槽８の槽壁（底壁）を介して液
９に音圧の大小の振動である縦波として伝え、液
９の縦波は内槽２′の主として底３の壁を振動さ
せ、その振動を内槽２′内の洗浄液１に伝え、音
圧の大小とし、その音圧或いは、それにより発生
するキヤビテーシヨンの力により、被洗浄物１２
に付着している塵埃を落とすことで洗浄してい
た。

（考案が解決しようとする課題） 前記放射体を用いた従来装置にあつては、放射
体のポアソン現象を利用した縦振動モードと同時
に派生する径方向の振動モードを利用することに
より、均一な音場を得るという特長を有するもの
であるが、別体の放射体を必要とすると同時にキ
ヤビテーシヨンの発生を防止する手段が必要であ
つた。

又、二重槽を形成した従来装置にあつては、内
槽２′の底３の壁の厚さは、その壁３が外槽２の
超音波照射面とほぼ対向しているとき使用してい
る周波数に対して共振する波長入の長さの1/2の
整数倍である時が、最も振動（超音波）の透過率
が良いことになる。

例えば、駆動周波数を850kHz、洗浄槽２の材
質を石英ガラスとすれば、その厚さは約3.5mm
（1/2入時）となる。

しかし、超音波振動子７を最も効率よく駆動す
るための周波数は外槽８の液深h₁および内槽２′
の液深h₂等に影響され、必ずしも一定でないとい
う問題があつた。

このような場合に、内槽２′の壁の厚さが駆動
周波数に対して適正でないと、例え支柱１０の高
さを調整して液９における音圧最大の位置に内槽
２′の底３を配置しても、内槽２′の内部の洗浄液
１へ伝えられる振動は大きく減少し、この装置全
体の効率は著しく低いものになる欠点があつた。

そこで、本考案においては別体の放射体を設け
ず、且つ二重槽の特長を生かして均一な音場を得
ることができる超音波洗浄装置を提供するのが目
的である。

（課題を解決するための手段） 本考案は前記目的を達成するために、底に振動
子を固定し、液を充填した外槽の液に接して内槽
を設置した装置において、振動子の照射面と対向
する内槽の底を連続的に変化する傾斜を有する形
状に形成した超音波洗浄装置を構成したものであ
る。

（作用） 本考案は前記のように構成したもので、振動子
の振動が縦波として外槽内の液に伝えられ、液の
縦波は内槽の主として照射面と対向する底を振動
する。

駆動周波数の波長の1/2の整数倍に底の厚さが
等しければ、底の傾斜面の接線が外槽の照射面と
平行となる部分付近で最も透過率が大となる。

底の厚さが波長の1/2より薄い場合は、透過率
が最大となる部分は、傾斜面の位置が移動するこ
とになる。

傾斜しているどの部分へ移るかは、底の厚さと
材料の音速及び駆動周波数によつて決まる。

そして、底を通過した振動はその面の接線の垂
直方向へ音線を作り、大部分は底及び液面を反射
面として多重反射し、内槽内の洗浄液の音圧は均
等化される。

（実施例） 本考案の第１実施例を第１図に基づいて詳細に
説明する。

内槽２′の底３を正弦波状に形成する。図中ａ
は底３の最高部と最低部の距離を表わし、ｂはそ
の繰返しのピツチの半分を表わしている。

他は、第６図を示す従来装置と同様なので、同
一符号を付し、説明を省略する。

第１実施例は前記のように構成したもので、振
動子７はその駆動周波数に応じた機械振動に変換
し、外槽８の槽壁（底）を介して内部の液９に縦
波として伝える。液９の縦波は内槽２′の主とし
て照射面と対向する底３を振動させる。

若しも、その駆動周波数の底３内における波長
の1/2の整数倍に底３の厚さが等しければ、底３
の曲線の接線が外槽８の照射面と平行となる部分
付近で最も透過率が大となる。

又、底３の厚さが波長の1/2の整数倍よりも薄
い場合には透過率が最大となる部分は傾斜してい
る部分へ移る。傾斜しているどの部分に移るか
は、底３の厚さと、その材料の音速及び駆動周波
数によつて決まる値であり、それはレイスナー
（Reissner）の理論により求めることができる。

したがつて、底３の板厚及び正弦波状とする形
状を決めるａ，ｂの値は、使用する駆動周波数の
予測されることによつて決められる値となる。

このように底３を透過した振動（超音波）は、
その面の接線の垂直方向へ音線（矢印参照）を作
ることになり、大部分は底３及び液面を反射面と
して多重反射し、内槽２′の洗浄液１の音圧は均
等化されることになる。

洗浄液１の音圧が均等化されることは、底３に
おける音響的放射インピーダンスも均等化され、
安定化されることを意味している。そして、又、
外槽８の液深h₁或いは内槽２′の液深h₂が代るこ
とにより、周波数を変えて最も効率の良い駆動周
波数とした場合にも底３の放射インピーダンスは
一定となり、安定化される。

次に、第２実施例を第２図について説明する
と、本実施例は底３を正弦波状の形状が半波で内
側に突出させたものであり、第３図に示す第３実
施例は逆に外側へ突出させたものである。

又、底３の形状は前記形状に限定するものでは
なく、連続的に変化する傾斜面を有するものであ
ればよい。

又、振動子７の駆動用周波数を繰返し掃引する
ことにより、洗浄液１内に形成される音圧の大小
の位置を変化させ、洗浄ムラを防止することが可
能となる。

（考案の効果） 本考案は前記のような構成、作用を有するか
ら、駆動周波数が変動しても常に音波の透過率が
最大となる部分を持ち、且つ作る音線は多重反射
をするものであるから、均等な音場を得ることが
できるばかりでなく、その動作においては高効
率、高安定な装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る超音波洗浄装置の第１実
施例の断面図、第２図は第２実施例の要部のみの
断面図、第３図は第３実施例の要部のみの断面
図、第４図は従来装置の一部の断面図、第５図は
その要部の側面図、第６図は他の従来装置の断面
図である。 １……洗浄槽、２′……内槽、３……底、７…
…振動子、８……外槽、９……液、１０……支
柱、１１……底、１２……被洗浄物。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 底に振動子を固定し、液を充填した外槽の液に
   接して内槽を設置した装置において、振動子の照
   射面と対向する内槽の底を連続的に変化する傾斜
   を有する形状に形成したことを特徴とする超音波
   洗浄装置。