JPH0541830Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ボルト締め振動子で生ずる超音波を
洗浄槽の槽内に配置した液中振動弁より放射する
ことによつて被洗浄物を洗浄するところの超音波
洗浄装置の改良に関するものである。

（従来の技術及び問題点） 従来、この種の超音波洗浄装置としては、第４
図で示すように被取付体となる洗浄槽の槽壁１を
介して内面側に金属材料で形成した液中振動弁２
を当てまた外面側にボルト締め振動子３を当てが
い配置し、それら相互を水密に連結一体化するこ
とにより、ボルト締め振動子３で生ずる超音波を
液中振動弁２から放射するよう構成したものが既
に知られている。

この場合、最も基本的には液中振動弁２及びボ
ルト締め振動子３を洗浄槽１の底面の位置Ａ又は
側面の位置Ｂのいずれか一方に配置するものであ
つた。そして、１つの液中振動弁２より洗浄槽内
の洗浄液中に超音波を放射し、洗浄槽中の被洗浄
物に対するキヤビテーシヨン効果により洗浄作用
を得るようにしているが、１つの液中振動弁２の
超音波振動（主としてピストン振動）による１つ
の洗浄モードであり、キヤビテーシヨン効果によ
る洗浄作用の向上には限度があつた。

また、第４図の位置Ａ及び位置Ｂの両方に液中
振動弁２及びボルト締め振動子３を配設し、位置
の異なる２つの液中振動弁２より超音波を放射
し、超音波振動の干渉による二次渦流を液中に発
生させて洗浄作用の向上を図る試みが本出願人よ
り提案されている。

このような２つの液中振動弁２を異なる位置に
配置する構成は、液中振動弁２及びボルト締め振
動子３の組及び洗浄槽１の取付穴がそれぞれ２個
必要であり、取付作業も２倍となり、コスト高と
なる。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、液中振動弁とボルト締め振動子との
連結部分に被取付体に重ねて屈曲振動板を配置す
ることにより、簡単な構造により液中に超音波振
動の干渉を発生させ、キヤビテーシヨン効果と超
音波振動圧の併用によつて洗浄効果の向上を図つ
た超音波洗浄装置を提供しようとするものであ
る。

本考案は、被取付体の壁面を介して互いに連結
する液中振動弁及びボルト締め振動子を備えた超
音波洗浄装置において、前記液中振動弁と振動子
との間の前記被取付体の壁面下側に、前記振動子
外径よりも大きな外径でかつ被取付体よりも肉厚
の大きな円板状屈曲振動板を重ねて配置して前記
液中振動弁と前記振動子とで締め付けた構成によ
り、上記従来技術の問題点を解消している。

（作用） 本考案の超音波洗浄装置においては、屈曲振動
板に屈曲振動を行わせ、液中振動弁による超音波
振動と屈曲振動板による超音波振動とを液中に放
射するようにしている。この結果、液中振動弁に
よる超音波振動と屈曲振動板による超音波振動と
の間の振動モードの違い、ずれ、位相差に起因す
る超音波振動の干渉が液中で生じ、これにより二
次渦流が発生する。これによつて、本来のキヤビ
テーシヨン効果と超音波干渉による振動圧の併用
により、洗浄効果を向上させている。また、その
効果に関連して、駆動電力の低減、ボルト締め振
動子の発熱による劣化の軽減、洗浄槽の液中の有
効実用容積の向上を図り得る。さらに、屈曲振動
板を設けたことにより、洗浄槽の水位に対する依
存性を除去し、振動伝達のための被取付体の振動
壁面やその境界のエロージヨン腐食の防止が可能
になつた。

（実施例） 以下、本考案に係る超音波洗浄装置の実施例を
図面に従つて説明する。

第１図乃至第３図において、超音波洗浄装置
は、被取付体として洗浄槽の底面側槽壁１及び槽
壁１の外面に重ねて配設された円板状屈曲振動板
５を介して内、外に液中振動弁２とボルト締め振
動子３とを相互に連結させて備え付けることによ
り構成されている。

液中振動弁２は比較的偏平な傘形の本体形状を
有するものであり、その先端面は円錐状もしくは
角錐状のテーパー面６となつている。振動弁２の
背面側にはボルト締め振動子３との連結に用いる
螺子軸７が一体に形成されている。この振動弁２
は金属材料を用いて形成することができ、また合
成樹脂に炭素繊維や金属粉末等の補強剤を混合し
たもので形成すれば水の音響のインピーダンスと
近似させ得るから、振動弁２から超音波を水に伝
搬する際のマツチングを良好にすることができ
る。

ボルト締め振動子（ランジユバン型振動子）３
は、ホーン部１１とバツクマス部１２との間にセ
ラミツク等の圧電素子１３Ａ，１３Ｂを挟持して
ボルト１４、ナツト１５で締付け固定したもので
あり、両圧電素子１３Ａ，１３Ｂの重なつた面の
電極部位を＋極とし、ホーン部１１及びバツクマ
ス部１２に接触する両圧電素子１３Ａ，１３Ｂの
電極部位を一極として高周波電源に接続されるよ
うになつている。前記ホーン部１１の先端面には
前記液中振動弁２を連結するための螺子穴１６が
形成されている。

第３図に示すように、前記槽壁１には、前記液
中振動弁２の螺子軸７を挿通させるための取付穴
２０が形成され、同様に円板状屈曲振動板５には
中心穴２１が形成されている。円板状屈曲振動板
５は金属座金状であり、その素材質は、機械的Ｑ
及びヤング率が大きい金属であり、硬質アルミ、
ジユラルミン、エリンバー等である。また、円板
状屈曲振動板５の外径は、ボルト締め振動子３の
外径よりも充分大きく、数倍以上（好ましくは３
倍以上）に設定される。

前記液中振動弁２及びボルト締め振動子３の槽
壁１に対する実装は、液中振動弁２の螺子軸７を
槽壁１及びこれに重なつた屈曲振動板５の取付穴
２０及び中心穴２１より外側に突出させ、ボルト
締め振動子３側の螺子穴１６に螺合し、締め付け
ることにより行う。

その取り付けに際し、液中振動弁２と槽壁１と
の間にはシリコン等で形成したＯリング２２が介
装配置されて、振動弁１２の背面に形成した凹溝
２３で位置決め保持され、これにより、液中振動
弁２と槽壁１との間を水密に封止している。

この実施例の構成において、洗浄槽２５内に適
当な洗浄液を満たし、ボルト締め振動子３に通電
して励振すると、ボルト締め振動子３の超音波振
動［第２図中曲線Ｃで示すピストンモード
（longitudinal mode）］が螺子軸７を介してホー
ン部１１から液中振動弁２の本体に伝搬し、さら
に液中振動弁２から矢印Ｐ，Ｑ方向（上方向及び
液中振動弁の先端面の法線方向）に疎密波として
液中に放射される。

一方、ボルト締め振動子３の超音波振動は、前
記曲線Ｃのピストンモードの振動の腹と節の略中
間点に位置する円板状屈曲振動板５に第２図曲線
Ｄで示す屈曲モード（radial mode）の超音波振
動を発生させる。この屈曲振動板５の屈曲モード
の超音波振動は、槽壁１を介して第１図矢印Ｒの
ように液中に伝えられ、前記液中振動弁２より放
射された超音波振動に干渉して円周状に干渉モー
ド発生する。この結果、洗浄槽２５内の被洗浄物
はキヤビテーシヨン効果と超音波振動の干渉によ
る二次渦流の効果で洗浄されることになり、良好
な洗浄効果が得られるようになる。これととも
に、洗浄槽２５内の洗浄可能な有効実用容積の向
上や洗浄槽の水位に対する依存性の軽減を図るこ
とができる。

また、洗浄効果の向上に伴い、ボルト締め振動
子３の駆動電力の低減や発熱劣化の軽減を図るこ
とができる。さらに、屈曲振動板５を熱伝導の良
好な材質とすれば放熱効果の改善を合わせて図る
ことができる。逆に、槽壁１が高温であるような
用途の場合には屈曲振動板５を熱伝導の悪い材質
としてボルト締め振動子側に高熱が伝わるのを防
止することができる。

さらに、屈曲振動板５は、金属座金として槽壁
１のボルト締め振動子取付部分の強度を補う働き
があり、屈曲振動板が無いときにはボルト締め振
動子３のホーン部１１の外周境界に対接する槽壁
１部分Ｐにはエロージヨン腐食が発生し、金属疲
労を与え、ひいては破損を引き起こす恐れがあつ
たが、肉厚が槽壁１に比して大きな屈曲振動板５
の介在によりホーン部１１の外周境界に対応する
槽壁１部分Ｐは補強されて当該部分Ｐへの超音波
振動に起因する応力集中は緩和されるからエロー
ジヨン腐食及び金属疲労の発生を防止できる。ま
た、ホーン部１１の外周境界よりも屈曲振動板５
の外周円は大きく、超音波振動エネルギーも拡散
するため、屈曲振動板５の外周縁と槽壁１との接
触部分でのエロージヨン腐食及び金属疲労の発生
の問題は生じない。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の超音波洗浄装置
は、被取付体の壁面を介して互いに連結する液中
振動弁及びボルト締め振動子を備えた構成におい
て、前記液中振動弁とボルト締め振動子との間の
前記被取付体の壁面下側に、前記振動子外径より
も大きな外径でかつ被取付体よりも肉厚の大きな
円板状屈曲振動板を重ねて配置して前記液中振動
弁と前記振動子とで締め付けた構成としたので、
簡単な構造により液中に超音波振動の干渉を発生
させ、キヤビテーシヨン効果と超音波振動圧の併
用によつて洗浄効果の向上を図ることができる。
また、屈曲振動板は被取付体の振動子装着部分の
強度を補強し、被取付体のエロージヨン腐食等の
不都合を除去することができる利点もある。

【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実施例
を示す正断面図、第２図は要部拡大断面図、第３
図は分解斜視図、第４図は従来例における超音波
洗浄装置の正断面図である。 １……槽壁、２……液中振動弁、３……ボルト
締め振動子、５……屈曲振動板、７……螺子軸、
１１……ホーン部、１２……バツクマス部、１３
Ａ，１３Ｂ……圧電素子、１４……ボルト、２０
……取付穴、２１……中心穴、２５……洗浄槽。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被取付体の壁面を介して互いに連結する液中振
   動弁及びボルト締め振動子を備えた超音波洗浄装
   置において、 前記液中振動弁と前記振動子との間の前記被取
   付体の壁面下側に、前記振動子外径よりも大きな
   外径でかつ被取付体よりも肉厚の大きな円板状屈
   曲振動板を重ねて配置して前記液中振動弁と前記
   振動子とで締め付けたことを特徴とする超音波洗
   浄装置。