JPH06134419A - 超音波洗浄機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 〔目的〕 洗浄槽に洗浄液が存在しない無負荷状態で超
音波振動子を動作させた場合の破損事故を防止した超音
波洗浄機を提供する。 〔構成〕 洗浄槽（１１）と、この洗浄槽の底壁及び側
壁を囲む外槽（１２）と、この外槽の外壁面に装着され
た超音波振動子（１３）と、洗浄槽の底壁から外槽を貫
通して外部へ延在されるドレイン管（１５）とを備え、
超音波振動子の発生した超音波が外槽内の洗浄液層を介
して洗浄槽内に放射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス製造時
の洗浄処理、メッキや塗装前の脱脂処理、あるいは医療
器具や食器等の洗浄などに利用される超音波洗浄機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の超音波洗浄機は、図４に示すよ
うに、基台３上に支持される洗浄槽１内に洗浄液Ｌを充
填し、この洗浄液中に洗浄対象物Ｗを浸漬したのち、超
音波振動子２を励振することにより洗浄液Ｌに超音波を
放射し、洗浄液Ｌ中で生じる攪拌作用やキャビテーショ
ン等の作用によって洗浄対象物Ｗの表面に付着した油脂
等の汚物を剥離除去するようになっている。剥離された
汚染物によって汚濁した洗浄槽１内の洗浄液Ｌは、弁装
置５を開放することによって、ドレイン管４及びその外
端の継手部に接続された図示しない排水ホースを通じて
槽外部へ排出される。

【０００３】洗浄槽１内の洗浄液Ｌに超音波振動子２か
ら超音波が放射されると、波形の節となる部分では媒質
（洗浄液Ｌ）の振動変位は零であるが、波の傾きが正と
なった時に媒質が膨張され、音圧が負となるので、媒質
が引き裂かれて空洞もしくは瞬間的な沸騰現象による気
泡が生じ（キャビテーションという）、次の半周期で波
の傾きが負になることによって、音圧が負から正へ変化
する瞬間に空洞あるいは気泡が消滅し、このときに、洗
浄対象物Ｗの表面の汚染物質に対する強烈な破壊作用や
剥離作用を生じる。また、音波の腹となる部分では音圧
は殆ど変化しないが、媒質の振動変位が大きいことか
ら、これによる摩擦や攪拌現象も洗浄力として有効に作
用すると考えられる。したがって、通常の洗浄において
は、超音波振動子２には、洗浄液Ｌに対する膨張と圧縮
及び振動変位を生じさせる際の反作用、言い換えれば、
洗浄液Ｌの有する弾性的性質及び慣性が、適当な負荷と
して作用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような超音波洗浄
機では、洗浄槽１から洗浄液Ｌが搬出されていることに
気付かなかったり、あるいは、弁装置５による締切りが
不完全なために洗浄液Ｌがドレイン管５を通して洗浄槽
１から流出してしまったことに気付かないで、発振部を
駆動させてしまう場合がある。この場合、超音波振動子
２からの超音波は洗浄槽１内の空気の槽に放射されるこ
とになるが、空気の弾性及び慣性質量は、洗浄液Ｌに比
較して遥かに小さいため、超音波振動子２がほとんど無
負荷の状態で動作することになり、その振幅（伸縮変形
量）が過大となってしまう。このため、超音波振動子２
や発振部等の回路が破壊するおそれがある。

【０００５】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたもので、その課題とするところは、洗浄槽内に洗浄
液が存在しない状態で誤って超音波振動子を励振した場
合でも、破損を確実に防止することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
る本発明の超音波洗浄機は、洗浄槽と、この洗浄槽の底
壁及び側壁を囲む外槽と、この外槽の外壁面に装着され
た超音波振動子と、洗浄槽の底壁から外槽を貫通して外
部へ延在されるドレイン管とを備えている。

【０００７】また、本発明の好適な一実施例によれば、
外槽に設けられたこの外槽への洗浄液注入部とこの外槽
の上部においてこの外槽と洗浄槽の間を連通する洗浄槽
への洗浄液注入部とを備えており、更に好適な実施例に
よれば、上記外層への洗浄液注入部は外層の底部に取り
付けられた給液管から成っている。

【０００８】

【作用】本発明の超音波洗浄機によれば、超音波振動子
の励振によって発生する超音波が外槽の底壁や側壁から
この外槽内の液体層に放射され、そこから洗浄槽の底壁
や側壁を介して洗浄槽内の洗浄液へ放射される。洗浄槽
から洗浄液が排出された状態で誤って超音波振動子を励
振させても、超音波振動子からの超音波は外槽に充填さ
れた液体層に放射され、膨張、圧縮や振動変位が生じ
る。すなわち、洗浄槽内に洗浄液が存在しない場合で
も、外槽内に残留する洗浄液が適当な負荷として作用
し、超音波振動子の破壊が有効に防止される。

【０００９】本発明の好ましい実施例によれば、外槽に
設けられた洗浄液注入部からこの外槽内に洗浄液が注入
され、さらに洗浄槽の上部の側壁などに設けられた洗浄
液流入部から溢流することによって洗浄槽内へ注入され
る。このため、外槽内の洗浄液は、洗浄槽内へ洗浄液を
供給する度に自動的に入れ替えられ、また、洗浄槽から
ドレイン管を通じて洗浄液を排出しても、外槽内には洗
浄液流入部もしくは洗浄液注入口までの高さの洗浄液が
残留する。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例の超音波洗浄
機の構成を示す断面図であり、１１は洗浄槽、１２はこ
の洗浄槽１１の底壁１１ａ及び側壁１１ｂの外側を囲む
ように設けられた外槽、１３はこの外槽１２の底壁１２
ａの下面に定着された圧電型や磁歪型の超音波振動子、
１４は基台、１５は洗浄槽１１の底壁１１ａから外槽１
２の底壁１２ａ及び基台１４を貫通して外部へ延在する
ドレイン管、１６はこのドレイン管１５に設けられた弁
装置である。

【００１１】洗浄槽１１は、外槽１２に対して、ブラケ
ット等の図示しない適宜な複数の支持機構を介して宙づ
り状態で支持されており、洗浄槽１１と外槽１２の底壁
１１ａ，１２ａ間の距離、すなわちこの部分に介在され
る液体層Ｌh の厚さは、超音波振動子１３の動作周波数
（波長）を考慮して設定される。また、ドレイン管１５
と洗浄槽１１の底壁１１ａとの継手部及び外槽１２の底
壁１２ａに対するドレイン管１５の貫通部は、図示しな
いパッキングでシールされている。外槽１２の側壁１２
ｂの上部には洗浄液注入口１７が設けられており、洗浄
槽１１の側壁１１ｂの上部には、外槽１２と洗浄槽１１
との連通部として切欠部１１ｃが形成されている。

【００１２】以上の構成において、洗浄槽１１内への洗
浄液Ｌの注入は、洗浄液注入口１７から外槽１２内を経
由して行われる。すなわち、酸やアルカリ、有機溶媒あ
るいは水道水などの洗浄液Ｌが、まず洗浄液注入口１７
から外槽１２内に充填され、その液面の高さが洗浄槽１
１の側壁１１ｂに形成された切欠部１１ｃの下端部に達
した時点で、外槽１２内の洗浄液Ｌがこの切欠部１１ｃ
から内側へ溢流し、洗浄槽１１内へ供給される。洗浄槽
１１内における洗浄液Ｌの液面レベルが所定の高さに達
したら、洗浄液Ｌの供給を停止し、超音波振動子１３を
駆動させることによって、洗浄槽１１内に投入された被
洗浄物Ｗの表面を洗浄する。この場合、超音波振動子１
３で発生した超音波は、外槽１２の底壁１２ａを振動さ
せ、その上の液体層（洗浄液Ｌ）及び洗浄槽１１の底壁
１１ａを透過して洗浄槽１１内の洗浄液Ｌへ放射され
る。

【００１３】被洗浄物Ｗの表面から剥離された汚染物に
よって汚濁した洗浄槽１１内の洗浄液Ｌは、弁装置１６
を開放することによって、ドレイン管１５及びその外端
の継手部に接続された図示しない排水ホースを通じて排
出されるが、外槽１２内に存在する洗浄液Ｌはドレイン
管１５から排出されることなく、そのまま切欠部１１ｃ
の下端部と同一の液面レベルで残留する。したがって、
その後、洗浄槽１１内に洗浄液Ｌが存在しないことを知
らずに誤って超音波振動子１３を駆動させても、超音波
振動子１３は、外槽１２と洗浄槽１１の底壁１２ａ，１
１ａ間の液体層Ｌh を負荷として動作する。このため、
超音波振動子１３が無負荷状態で励振されることがな
く、振幅が過大になることによる破損や、発振部等の回
路の破壊が確実に防止される。

【００１４】また、再び洗浄を行う場合は、先に述べた
ように、洗浄槽１１への洗浄液Ｌの供給は、洗浄液注入
口１７から外槽１２を介して行われるので、外槽１２内
に充填される液体（洗浄液Ｌ）は、洗浄槽１１への供給
の都度、自動的に入れ替えられる。

【００１５】なお、上記実施例では、外槽１２から洗浄
槽１１への洗浄液流入部として、洗浄槽１１の側壁１１
ｂの上縁の一部に切欠部１１ｃを形成したが、これは必
ずしも必要ではなく、外槽１２に充填された洗浄液Ｌの
液面レベルが側壁１１ｂの上縁に達した時点で、その全
周から洗浄槽１１内へ溢流されるようにしても良い。ま
た、外槽１２の側壁１２ｂの上縁の高さは、洗浄槽１１
の側壁１１ｂの上縁よりも高くすることが好ましい。

【００１６】図２は、本発明の第２の実施例の超音波洗
浄機の構成を示すものである。この第２の実施例では、
第１の実施例において外槽１２の側壁１２ｂの上部に洗
浄液注入口１７を設ける代わりに、外部から基台１４を
貫通して延在される給液管１８の先端部を外槽１２の底
壁１２ａに取付けると共に、この給液管１８の途中に第
２の弁装置１９を設けた構成となっている。給液管１８
と底壁１２ａとの継手部は、図示しないパッキングでシ
ールされている。また、上記第１の実施例と同様、外槽
１２の側壁１２ｂの上縁は洗浄槽１１の側壁１１ｂの上
縁よりも高位置にある。

【００１７】この実施例によれば、洗浄槽１１への洗浄
液Ｌの注入は、給液管１８を通して行われる。すなわ
ち、給液管１８を通して供給される洗浄液Ｌは、まず外
槽１２内を満たしたのち洗浄槽１１の側壁１１ｂの上縁
に形成されている外層との連通部を越えて洗浄槽１１内
に溢流することにより行われる。

【００１８】洗浄の終了後、被洗浄物Ｗの表面から剥離
された汚染物によって汚濁した洗浄槽１１内の洗浄液Ｌ
は、弁装置１６を開放することによって排出され、外槽
１２内に充填された液体はそのまま残留する。このよう
に、洗浄槽１１への洗浄液Ｌの供給は給液管１８から外
槽１２を通して行われるので、外槽１２内の洗浄液は洗
浄槽１１への給液のつど自動的に入れ替えられる。な
お、第２の弁装置１９を切替弁で構成することによりこ
れに廃液機能も兼ねさせれば、この超音波洗浄機を長期
間にわたって休止させる場合などに、外槽１２内の洗浄
液Ｌを容易に排出することができる。

【００１９】図３は、本発明の第３の実施例の超音波洗
浄機の構成を示すものである。この第３の実施例では、
第２の実施例において外槽１２の底壁１２ａの外面に装
着していた超音波振動子１３を、外層１２の対向する側
壁１２ｂの外面それぞれに超音波振動子１３ａ，１３ｂ
として装着した構造となっている。この実施例において
も、外槽１２内へに充填された液体によって超音波振動
子が無負荷状態で動作することが有効に回避される。

【００２０】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。例えば、外槽１２の底壁１２ａと側壁１
２ｂの両方の外面に超音波振動子を装着してもよい。ま
た、側面１２ｂの外面上に装着する超音波振動子は、単
一の側面、対向する側面、隣接側面など適宜な側面に装
着できる。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
音波洗浄機は、洗浄槽内に供給される洗浄液が超音波振
動子が装着される外槽を通して供給される構成であるか
ら、超音波振動子の発生する超音波は、外槽内に常時残
留する液体層を介して放射されることになり、無負荷状
態となることがなく、超音波振動子の破損や発振部等の
回路の破壊を確実に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の超音波洗浄機の構成を
示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例の超音波洗浄機の構成を
示す断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例の超音波洗浄機の構成を
示す断面図である。

【図４】従来の超音波洗浄機の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 洗浄槽 11a,12a 底壁 11b,12b 側壁 11c 切欠部（洗浄液注入部） １２ 外槽 13,13a,13b 超音波振動子 １４ 基台 １５ ドレイン管 １６ 弁装置 １７ 洗浄液注入口 １８ 給液管 １９ 第２の弁装置 Ｌ 洗浄液 Ｌh 液体層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗浄槽と、 この洗浄槽の底壁及び側壁を囲む外槽と、 この外槽の外壁面に装着された超音波振動子と、 前記洗浄槽の底壁から前記外槽を貫通して外部へ延在さ
   れるドレイン管とを備えたことを特徴とする超音波洗浄
   機。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記外槽に設けられたこの外槽への洗浄液注入部と、 前記外槽の上部においてこの外槽と前記洗浄槽の間を連
   通する洗浄槽への洗浄液注入部とを備えたことを特徴と
   する超音波洗浄機。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記外層への洗浄液注入部は前記外層の底部に取り付け
   られた給液管から成ることを特徴とする超音波洗浄機。