JPH0671239A - 超音波洗浄方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ワーク表面を均一に洗浄できる超音波洗浄方法
及びこの方法に好適で、低コストで作業環境を汚染しな
い超音波洗浄装置を提供する。 【構成】超音波振動子２から洗浄液３中に超音波を放射
し、洗浄液３中に前記超音波の波長の１／４以上の深さ
に浸漬されたワーク４を洗浄する。超音波洗浄槽１から
導管８，９により洗浄液３を導入して脱気する貯液槽７
を設ける。貯液槽７内で洗浄液３の液面の上限及び下限
を検知する液面検知手段１０ａ，１０ｂを設ける。液面
検知手段１０ｂにより貯液槽７内の洗浄液３の液面の下
限ＷＬ２ｂが検知されると貯液槽７内を減圧にして導管
８から洗浄液３を導入し、液面の上限ＷＬ２ａが検知さ
れると貯液槽７内を加圧して洗浄液３を導管９から超音
波洗浄槽１に供給する空気調圧手段を設ける。超音波洗
浄槽１の洗浄液３の液面は、貯液槽７内の液面の変動に
対応して前記超音波の波長の１／２以上の幅で上下動さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、底部に超音波振動子が
取着された超音波洗浄槽に供給された洗浄液中にワーク
を浸漬し、前記超音波振動子から前記洗浄液に超音波を
放射して前記ワークの表面を洗浄する超音波洗浄方法及
び装置に関するものであり、特に前記超音波振動子によ
る超音波の放射を、前記超音波洗浄槽に供給された洗浄
液の液面を上下動させながら行う超音波洗浄方法及び装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、底部に超音波振動子が取着された
超音波洗浄槽に供給された洗浄液中にワークを浸漬し、
前記超音波振動子から前記洗浄液に超音波を放射して該
ワークの表面を洗浄する超音波洗浄方法が知られてい
る。

【０００３】本発明者の検討によれば、前記超音波洗浄
方法では、前記洗浄液に超音波を放射すると前記洗浄液
中に空洞（キャビテーション）が生じ、このキャビテー
ションが崩壊するときに生じる衝撃波（マイクロジェッ
ト、以下単に衝撃波と記載することがある）に曝される
ことにより、ワークの表面に付着している異物等が除去
されるものと考えられる。従って、前記超音波洗浄を効
率よく行うためには、まず前記キャビテーションが発生
しやすい条件を整えなければならない。

【０００４】本発明者は、前記キャビテーションの発生
条件について検討を重ねた結果、前記キャビテーション
は前記洗浄液に溶存している気体の濃度が低いほど発生
しやすく、逆に溶存気体の濃度が高いと超音波の放射に
よりこの溶存気体が気化して気泡を生じ、この気泡に前
記超音波が吸収されて前記キャビテーションが発生しに
くくなることを見出した。従って、溶存気体の気泡が発
生する場合には、この気泡のバブリングによる洗浄効果
以外、超音波による洗浄効果はほとんど得られない。

【０００５】従来、洗浄液から溶存気体を除去する脱気
手段としては、沸騰槽を設けて洗浄液を沸騰させる装
置、気体分離膜モジュールに洗浄液を通す装置等が知ら
れている。しかし、前記沸騰槽を設ける装置では装置全
体が大掛かりになるうえに精度の高い脱気が困難であ
り、気体分離膜モジュールを用いる装置では前記気体分
離膜モジュールがアルコール等の特定の溶剤に侵されや
すい傾向があり、使用できる洗浄液が限定されるとの不
都合がある上、いずれもコストが高くなる。

【０００６】そこで、本発明者は前記洗浄液の溶存気体
を除去する脱気手段として、超音波洗浄槽の洗浄液の一
部を前記超音波洗浄槽の外部に設けられた貯液槽に導入
し、この貯液槽内を真空にすることにより導入された洗
浄液を脱気する装置を考案した（実願平３−３６２４６
号明細書参照）。

【０００７】前記超音波洗浄装置は、図２示のように、
底部に超音波振動子２４を備える超音波洗浄槽２１に供
給された洗浄液２２中にワークを浸漬し、超音波振動子
２４から洗浄液２２に超音波を放射して該ワークの表面
を洗浄する超音波洗浄装置であって、超音波洗浄槽２１
に供給された洗浄液２２をポンプ２５により超音波洗浄
槽２１の一方から他方へ循環させる循環管路２３が設け
られている。そして、超音波洗浄槽２１の外部に脱気槽
２６を設け、循環管路２３と脱気槽２６とを接続し循環
管路２３から洗浄液２２を取り出して脱気槽２６に導入
する管路２７を設け、脱気槽２６の上部空間２８に連な
る真空ポンプ２９を設けてなるものである。

【０００８】前記明細書記載の超音波洗浄装置では、循
環管路２３に備えられたポンプ２５により循環管路２３
から管路２７を介して洗浄液２２を取り出して脱気槽２
６に導入したのち、真空ポンプ２９を作動させることに
より脱気槽２６の上部空間２８を減圧し、洗浄液２２に
溶存する気体を上部空間２８に放出させて、洗浄液２２
を脱気する。脱気したのちは、真空ポンプ２９を停止し
て脱気された洗浄液２２を循環管路２３を介して超音波
洗浄槽２１に戻す。前記洗浄槽２２の移動は、ポンプ２
５を作動させながらバルブＳＶ１乃至ＳＶ８の開閉を組
み合わせることにより行われる。

【０００９】前記明細書記載の超音波洗浄装置によれ
ば、大掛かりな装置や気体分離膜モジュール等を使用す
ることなく、前記脱気槽２６に洗浄液２２を導入し、脱
気槽２６の上部空間を減圧するだけで、容易かつ高い精
度で洗浄液２２の溶存気体を除去することができるの
で、コストを低減することができる。

【００１０】しかしながら、前記超音波洗浄装置では、
脱気槽２６の上部空間２８を減圧にするために真空ポン
プ２９を用いているので、前記真空ポンプ２９が水封式
のときには騒音が激しく、油回転方式のときには油煙が
発生して、共に作業環境を害する虞れがある。さらに、
水封式真空ポンプでは冷却水がそのまま排出されるた
め、排水処理の点からも問題があり、さらに改善が望ま
れる。

【００１１】ところで、本発明者は前記のようにして溶
存気体が除去されて脱気された洗浄液における前記キャ
ビテーションが発生する状況について検討を重ねた結
果、前記超音波振動子から前記洗浄液に超音波を放射す
ると、超音波の定在波が発生し、前記洗浄液の特定の場
所でのみ前記キャビテーションが盛んに発生することを
見出した。従って、超音波洗浄を効率よく行うために
は、脱気された洗浄液を使用するとともに、洗浄しよう
とするワークを前記キャビテーションが盛んに発生する
帯域に浸漬して、ワーク全体が前記衝撃波に曝されるよ
うにする必要があるものと考えられる。しかし、前記ワ
ークが前記キャビテーションが盛んに発生する帯域幅よ
りも大きいときには、前記ワークの一部分が前記キャビ
テーションが盛んに発生する帯域に浸漬されていても、
他の部分はキャビテーションが殆ど発生しない帯域に位
置することになり、前記ワークに前記衝撃波に曝される
部分と曝されない部分とができて均一に洗浄できないと
の不都合がある。

【００１２】前記不都合を解決するために、特開平２−
１０９３３４号公報には、洗浄しようとするワークと超
音波洗浄槽に供給された洗浄液の液面とを相対的に移動
させることにより、前記前記キャビテーションが盛んに
発生する帯域が前記ワークの表面に沿って移動するよう
にして、前記ワーク表面の前記衝撃波に曝される部分を
増加させることにより均一に洗浄しようとする方法が記
載されている。前記公報には、前記洗浄方法を実施する
ために、下記の３つの装置が開示されている。その第１
の装置は超音波洗浄槽にサイホンの作用を有する曲管を
取り付けてワークを前記超音波洗浄槽に浸漬するとその
ワークの容積に相当する量の洗浄液が前記曲管内を移動
して洗浄液の液面を上下動させるものであり、第２の装
置は超音波洗浄槽内にワークを載置する浮遊自在の底板
を設け、この底板の下方から洗浄液の供給圧を変動させ
て供給することにより、前記底板を上下に移動させてワ
ークと洗浄液の液面とを相対的に移動させるものであ
る。また、第３の装置は超音波洗浄槽の底部にバブリン
グ装置を設けて気泡を発生させ、ワークに気泡を付着さ
せてその浮力の消長により前記ワークを上下動させる装
置である。

【００１３】しかしながら、前記第１の装置では洗浄液
の液面の上下幅がワークの容積により定まるのでワーク
の大きさによってはワークを均一に洗浄できるほど十分
に液面が上下しないことがあり、また前記第２の装置で
は前記底板が洗浄液の供給圧の変動により上下に移動さ
れるので、前記底板がワークを均一に洗浄できるほど十
分に移動しないことがある。さらに、前記第３の装置で
はバブリング装置により気泡を発生させるために、前記
キャビテーションが発生しにくくなり、洗浄効果が減殺
されるとの不都合がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、ワークの表面を均一に洗浄することがで
きる超音波洗浄方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は前記超音波洗浄方法の実施に好適であると
ともに、低コストで作業環境を害することのない超音波
洗浄装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記キャビ
テーションが発生する状況についてさらに、検討を重ね
た結果、図３示のように超音波振動子２から超音波洗浄
槽１に供給された洗浄液３に超音波を放射すると、洗浄
液３の液面ＷＬ１を基準とする定在波３１が発生し、こ
の定在波３１は超音波洗浄槽１の底部の超音波振動子２
に近い部分の洗浄液３には発生しないこと、洗浄液３の
液面から前記超音波の波長の１／４の深さのところに前
記キャビテーションが盛んに発生する第１の帯域３２ａ
が出現し、以下１／２波長ごとに第２、第３の前記キャ
ビテーションが盛んに発生する帯域３２ｂ，３２ｃ，…
が現れることを見出した。尚、超音波は音圧変化による
疎密波であるが、図示の便宜上、定在波３１は正弦波で
示した。

【００１６】前記現象は、前記定在波３１は超音波が洗
浄液３の液面で反射することにより発生し、前記キャビ
テーションは前記定在波３１のピーク（音圧変化が最も
激しい部分）３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，…で盛んに発生
しているものと考えることにより説明される。

【００１７】従って、前記キャビテーションが盛んに発
生する帯域幅よりも大きなワークの表面を超音波洗浄に
より均一に洗浄するためには、単にワークと洗浄液の液
面とを相対的に移動させるだけでは不十分であり、洗浄
液の液面を超音波の波長の１／２以上の幅で上下動させ
ることにより、１／２波長の間隔で出現する前記キャビ
テーションが盛んに発生する帯域３２ａ，３２ｂ，３２
ｃ，…を互いにその移動範囲が重なり合うように移動さ
せることが必要であると考えられるに到った。

【００１８】本発明は前記知見に基づいて成されたもの
であり、本発明の超音波洗浄方法は底部に超音波振動子
が取着された超音波洗浄槽に供給された洗浄液中にワー
クを浸漬し、該超音波振動子から該洗浄液に超音波を放
射して該ワークの表面を洗浄する超音波洗浄方法におい
て、該洗浄液中に該ワークを該超音波振動子から放射さ
れる超音波の波長の１／４以上の深さに浸漬し、該洗浄
液の液面を該超音波の波長の１／２以上の幅で上下動さ
せながら該超音波振動子による超音波の放射を行うこと
を特徴とする。

【００１９】また、本発明の超音波洗浄方法は、底部に
超音波振動子が取着された超音波洗浄槽に供給された洗
浄液中にワークを浸漬し、該超音波振動子から該洗浄液
に超音波を放射して該ワークの表面を洗浄する超音波洗
浄装置であって、該超音波洗浄槽に導管を介して接続さ
れ該導管により該超音波洗浄槽からの洗浄液を導入して
該超音波洗浄槽の液面を上下動させる気密に密封された
貯液槽を設け、該貯液槽内の洗浄液の液面の上限及び下
限を検知する液面検知手段を設け、該液面検知手段によ
り該貯液槽内の洗浄液の液面の下限が検知されたときに
該貯液槽内を減圧にして該導管により該貯液槽内に該洗
浄液を導入すると共に該洗浄液を脱気し、該液面検知手
段により該貯液槽内で該洗浄液の液面の上限が検知され
たときに該貯液槽内を加圧して該貯液槽内に導入された
該洗浄液を該導管により該超音波洗浄槽に供給する空気
調圧手段を設けてなることを特徴とする超音波洗浄装置
により有利に実施することができる。

【００２０】前記超音波洗浄装置において、前記空気調
圧手段は、前記脱気槽内の空気を吸引して前記脱気槽内
を減圧にするエジェクターと前記脱気槽内を大気に開放
して減圧を解除する大気開放弁とからなることを特徴と
する。

【００２１】また、前記超音波洗浄装置は、前記洗浄液
中に前記ワークが該超音波振動子から放射される超音波
の波長の１／４以上の深さに浸漬され、前記超音波洗浄
槽の前記洗浄液の液面が、前記超音波振動子から放射さ
れる超音波の波長の１／２以上の幅で上下動されること
を特徴とする。

【００２２】

【作用】本発明の超音波洗浄方法によれば、前記超音波
振動子による超音波の放射を、前記超音波洗浄槽に供給
された洗浄液の液面を前記超音波の波長の１／２以上の
幅で上下動させながら行うので、前記洗浄液の液面を基
準にして発生するキャビテーションが盛んに発生する帯
域が前記液面の変化にともなって、前記ワークの表面に
沿って前記超音波の波長の１／２以上の幅で移動する。

【００２３】前記キャビテーションが盛んに発生する帯
域は、液面から前記超音波の波長の１／４の深さのとこ
ろに第１の帯域が出現し、以下１／２波長ごとに第２、
第３の帯域が現れるので、前記のように洗浄液の液面を
上下動させることにより、前記キャビテーションが盛ん
に発生する各帯域の移動範囲が互いに重なり合う。

【００２４】従って、前記洗浄液中に前記ワークを前記
超音波振動子から放射される超音波の波長の１／４以上
の深さに浸漬して、前記のように洗浄液の液面を該超音
波の波長の１／２以上の幅で上下動させながら超音波を
放射することにより、前記ワークの表面に前記キャビテ
ーションが崩壊するときに生じる衝撃波に曝されない部
分が無くなり、前記ワークの表面が均一に洗浄される。

【００２５】また、本発明の超音波洗浄装置によれば、
前記貯液槽は前記導管を介して前記超音波洗浄槽と接続
されており、前記液面検知手段により前記貯液槽内の洗
浄液の液面の上限及び下限が検知されるようになってい
る。前記液面検知手段により前記液面の下限が検知され
ると前記空気調圧手段が前記貯液槽内を減圧にするよう
に作動され、前記導管から前記貯液槽内に洗浄液が導入
される。

【００２６】このとき、前記洗浄液は減圧された前記貯
液槽内に導入されることにより、洗浄液中に溶存してい
る気体が放出され、脱気される。また、前記超音波洗浄
槽内では、洗浄液が前記貯液槽に移動するために液面が
下降する。

【００２７】次に、前記貯液槽内の洗浄液の液面が上限
に達したことが前記液面検知手段により検知されると、
今度は前記空気調圧手段が前記貯液槽内を加圧するよう
に作動され、前記貯液槽内に導入されることにより脱気
された洗浄液が前記導管により前記超音波洗浄槽に供給
され、前記超音波洗浄槽内では洗浄液の液面が上昇す
る。

【００２８】前記超音波洗浄槽に供給された洗浄液中に
ワークを浸漬し、前記超音波振動子から前記洗浄液に超
音波を放射して前記ワークの表面を洗浄しながら、前記
操作を繰り返すことにより、前記超音波洗浄槽内の洗浄
液が常に脱気された状態が維持されると共に、前記超音
波洗浄槽内では洗浄液の液面が上下動するので、前記ワ
ークの表面に沿って前記キャビテーションが盛んに発生
する帯域が移動する。従って、前記ワークの表面では前
記衝撃波に曝されない部分が減少し、前記ワークの表面
が効率よく洗浄される。

【００２９】しかも、本発明の超音波洗浄装置によれ
ば、真空ポンプを用いずに、前記エジェクターと大気解
放弁とからなる空気調圧手段により貯液槽内を減圧にす
るので、騒音が低減されるとともに油煙が発生せず、冷
却水が不要であるので冷却水の排水処理の問題も生じな
い。

【００３０】さらに、本発明の超音波洗浄装置によれ
ば、前記超音波洗浄槽の前記洗浄液の液面が、前記超音
波振動子から放射される超音波の波長の１／２以上の幅
で上下動されるようにすることにより、前記超音波の波
長の１／２の幅ごとに現れる前記キャビテーションが盛
んに発生する各帯域の移動範囲が互いに重なり合うよう
になる。従って、前記洗浄液中に前記ワークを前記超音
波振動子から放射される超音波の波長の１／４以上の深
さに浸漬して、前記のように洗浄液の液面を該超音波の
波長の１／２以上の幅で上下動させながら超音波を放射
することにより、前記ワークの表面に前記衝撃波に曝さ
れない部分が無くなり、前記ワークの表面が均一に洗浄
される。

【００３１】

【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明の超
音波洗浄方法及びこの方法に使用される装置についてさ
らに詳しく説明する。図１は本実施例の超音波洗浄装置
の構成を示す模式図である。

【００３２】本実施例の超音波洗浄装置は、図１に示す
ように、超音波洗浄槽１の底部に超音波振動子２が取着
され、超音波洗浄槽１に供給された洗浄液３中にワーク
４を浸漬し、超音波振動子２から洗浄液３に超音波を放
射してワーク４の表面を洗浄するようになっている。

【００３３】超音波洗浄槽１の側面には、洗浄液排出口
５及び洗浄液供給口６が相対向して設けられており、共
に図示しない整流装置を内蔵している。また、超音波洗
浄槽１の外部には、超音波洗浄槽１に供給された洗浄液
３の液面ＷＬ１ａよりも高い位置に気密に密封された貯
液槽７が設けられ、貯液槽７は排出用導管８により洗浄
液排出口５と、また供給用導管９により洗浄液供給口６
とそれぞれ接続されている。前記貯液槽７は、排出用導
管８により超音波洗浄槽１からの洗浄液３を導入して脱
気するとともに、超音波洗浄槽１の洗浄液３の液面を下
降させる。また、脱気された洗浄液３を供給用導管９に
より超音波洗浄槽１に供給して、超音波洗浄槽１の洗浄
液３の液面を上昇させる。

【００３４】貯液槽７には、貯液槽７内部で前記洗浄液
３の液面が上下動する際に、洗浄液３の液面の上限ＷＬ
２ａ及び下限ＷＬ２ｂを検知するフロースイッチ１０
ａ，１０ｂが設けられている。フロースイッチ１０ａ，
１０ｂは液面検知手段であり、フロースイッチ１０ａに
より前記洗浄液３の液面の上限ＷＬ２ａが、フロースイ
ッチ１０ｂにより前記洗浄液３の液面の下限ＷＬ２ｂが
それぞれ検知される。フロースイッチ１０ａ，１０ｂ
は、洗浄液３が液面の下限ＷＬ２ｂから上限ＷＬ２ａま
で導入されることにより、超音波洗浄槽１内の洗浄液３
の液面が超音波振動子２から放射される超音波の波長の
１／２以上の幅で下降するように設定されている。

【００３５】貯液槽７は上部に設けられた排気用導管１
１を介して、貯液槽７内の空気を吸引して減圧にするエ
ジェクター１２に接続されており、排気用導管１１の貯
液槽７とエジェクター１２との間には脱気槽７内を大気
に開放して減圧を解除する大気開放弁として３方弁式の
電磁弁１３が設けられ、電磁弁１３はフロースイッチ１
０ａ，１０ｂと電気的に接続されている。前記エジェク
ター１２及び電磁弁１３により空気調圧手段１４が構成
されており、空気調圧手段１４はフロースイッチ１０ｂ
により貯液槽７内に導入された洗浄液３の液面の下限Ｗ
Ｌ２ｂが検知されたときに、貯液槽７内を減圧にして排
出用導管８により貯液槽７内に洗浄液３を導入する。ま
た、フロースイッチ１０ａにより貯液槽７内に導入され
た洗浄液３の上限ＷＬ２ａが検知されたときに、貯液槽
７内を加圧して貯液槽７内に導入された洗浄液３を供給
用導管９により超音波洗浄槽１に供給して超音波洗浄槽
１の液面を上昇させる。

【００３６】尚、排出用導管８及び供給用導管９にはそ
れぞれ逆止弁１４，１５が設けられ、洗浄液３が所定の
方向にのみ流れるようになっている。また、排出用導管
８には流量調整弁１６が設けられており、洗浄液３の流
量を調整できるようになっている。

【００３７】次に、本実施例の超音波洗浄装置の作動及
びこの装置を用いる超音波洗浄方法について説明する。

【００３８】まず、超音波洗浄槽１に供給された洗浄液
３中にワーク４を超音波振動子２から放射される超音波
の波長の１／４以上の深さに浸漬し、超音波振動子２か
ら洗浄液３に超音波を放射する。このとき、超音波洗浄
槽１内の洗浄液３の液面はＷＬ１ａで示される位置にあ
り、貯液槽７内の洗浄液３の液面はＷＬ２ｂで示される
下限の位置にある。

【００３９】前記状態で超音波振動子２から洗浄液３に
超音波を放射すると、図３示のように液面ＷＬ１ａから
前記超音波の波長の１／４の深さのところに前記超音波
によるキャビテーションが盛んに発生する第１の帯域３
２ａが出現し、以下１／２波長ごとに第２、第３の帯域
が３２ｂ，３２ｃ，…が現れる。このとき、ワーク４が
キャビテーションが盛んに発生する各帯域３２ａ，３２
ｂ，３２ｃ，…の一つの帯域幅よりも大きいと、ワーク
４の表面の一部分が前記衝撃波に曝されても他の部分は
前記衝撃波に曝されず、ワーク４の表面が均一に洗浄さ
れない。

【００４０】そこで、本実施例の装置では次にようにし
て超音波洗浄槽１内の洗浄液３の液面を変動させること
により、前記超音波によるキャビテーションが盛んに発
生する帯域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，…を移動させ、ワ
ーク４の表面に前記衝撃波に曝されない部分が無くなる
ようにする。

【００４１】まず、フロースイッチ１０ｂが貯液槽７内
の洗浄液３の液面の下限ＷＬ２ｂを検知することによ
り、空気調圧手段１４が作動される。空気調圧手段１４
は、前記のように、エジェクター１２及び電磁弁１３か
らなり、エジェクター１２は常に貯液槽７内の空気を吸
引するように作動されている。そして、フロースイッチ
１０ｂによる洗浄液３の液面の下限ＷＬ２ｂ検知信号を
受けて電磁弁１３が排気用導管１１により貯液槽７とエ
ジェクター１２とを接続すると、貯液槽７内の空気がエ
ジェクター１２により吸引されて貯液槽７内が減圧にさ
れるので、洗浄液３が排出用導管８により超音波洗浄槽
１から貯液槽７内に導入される。

【００４２】エジェクター１２は、真空ポンプと異なり
水封式でも油回転方式でもないので、真空ポンプに比較
して騒音が少なく、油煙を発生することもない。また、
冷却水を使用しないので、冷却水に係わる排水処理も必
要ない。

【００４３】前記洗浄液３の導入は、洗浄液３の液面が
貯液槽７内でその上限であるＷＬ２ａに達したことがフ
ロースイッチ１０ａにより検知されるまで継続される。
そして、この導入される間に洗浄液３に溶存している気
体が減圧下にある貯液槽７の上部空間に放出され、洗浄
液３が脱気される。このとき、流量調整弁１６を絞って
貯液槽７内に導入される洗浄液３の量をエジェクター１
２により吸引される空気量よりも低く抑えることによ
り、洗浄液３に溶存している気体が放出されやすくな
る。

【００４４】フロースイッチ１０ａ，１０ｂの間隔は前
述のように設定されているので、貯液槽７内の洗浄液３
の液面が上限ＷＬ２ａに達すると、超音波洗浄槽１内の
洗浄液３の液面は当初の液面ＷＬ１ａからＷＬ１ｂで示
される位置まで前記超音波の波長の１／２以上の幅で下
降する。

【００４５】次に、貯液槽７内で洗浄液３の液面が上限
ＷＬ２ａに達したことがフロースイッチ１０ａにより検
知されると、電磁弁１３が作動し、排気用導管１１を介
して貯液槽７が大気に開放される。この結果、貯液槽７
内は相対的に加圧された状態となり、しかも貯液槽７は
超音波洗浄槽１に供給された洗浄液３の当初の液面ＷＬ
１ａよりも高い位置にあるので、貯液槽７内に導入され
ることにより脱気された洗浄液３が供給用導管９を介し
て超音波洗浄槽１に供給される。

【００４６】前記脱気された洗浄液３の供給は、貯液槽
７内の洗浄液３の液面が下限ＷＬ２ｂに達したことがフ
ロースイッチ１０ｂにより検知されるまで継続される。
そして、前記脱気された洗浄液３が供給されることによ
り、超音波洗浄槽１の洗浄液３の液面が当初の液面ＷＬ
１ａに復帰し、前記超音波の波長の１／２以上の幅で上
昇する。

【００４７】前記貯液槽７内の洗浄液３の液面が下限Ｗ
Ｌ２ｂに達したことがフロースイッチ１０ｂにより検知
されると、再び貯液槽７内が減圧にされ、前記動作が繰
り返される。この結果、超音波洗浄槽１には脱気された
状態の洗浄液３が断続的に供給され、超音波洗浄槽１内
の洗浄液３が常に脱気された状態に維持される。

【００４８】また、前記のようにして超音波洗浄槽１内
の洗浄液３の液面を前記超音波の波長の１／２以上の幅
で上下動させることにより、前記洗浄液３の液面を基準
として現れる図３示のキャビテーションが盛んに発生す
る帯域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，…も前記超音波の波長
の１／２以上の幅で上下動する。前記帯域３２ａ，３２
ｂ，３２ｃ，…の相互の間隔は前記超音波の波長の１／
２の幅であるので、超音波洗浄槽１内の当初の液面ＷＬ
１ａ下、前記超音波の波長の１／４の深さから洗浄液３
の底部付近の定在波３１が現れない領域までの間では、
各帯域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，…の移動する範囲が互
いに重なり合う。

【００４９】従って、洗浄液３中に、前記超音波の波長
の１／４以上の深さに、ワーク４を浸漬することによ
り、ワーク４の表面は前記のように上下動を繰り返すキ
ャビテーションが盛んに発生する帯域３２ａ，３２ｂ，
３２ｃ，…のいずれかによる前記衝撃波に曝され、全く
衝撃波に曝されない部分が無くなる。

【００５０】前記超音波洗浄槽１から排出された洗浄液
３は、洗浄液排出口５から排出用導管８により貯液槽７
に導入されて脱気されたのち、供給用導管９により洗浄
液供給口６から超音波洗浄槽１に循環される。このと
き、洗浄液排出口５及び洗浄液供給口６は、前記のよう
に図示しない整流装置を内蔵し、しかも超音波洗浄槽１
の側面に相対向して設けられているので、超音波洗浄槽
１内には洗浄液供給口６から洗浄液排出口５に向けて超
音波振動子２に平行な層流が形成され、前記キャビテー
ションがさらに発生しやすくなるとの効果が得られる。

【００５１】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
の超音波洗浄方法によれば、超音波洗浄槽に供給された
洗浄液中にワークを超音波振動子から放射される超音波
の波長の１／４以上の深さに浸漬し、前記超音波洗浄槽
の液面を超音波振動子から放射される超音波の波長の１
／２以上の幅で上下動させることにより、キャビテーシ
ョンが盛んに発生する帯域の幅よりも大きいワークであ
っても、前記ワークの表面で前記キャビテーションが崩
壊するときに生じる衝撃波に曝されない部分が無くな
り、前記ワークの表面を均一に洗浄することができる。

【００５２】また、本発明の超音波洗浄装置によれば、
超音波洗浄槽の外部に設けられた貯液槽内を減圧にし
て、この貯液槽内に前記超音波洗浄槽内から洗浄液を導
入するだけで、前記洗浄液を容易かつ高精度で脱気する
ことができるので、コストが低減される。前記減圧はエ
ジェクターと大気開放弁とからなる空気調圧手段による
ので、騒音が低減されるとともに油煙が発生せず、作業
環境を向上させることができる。また、前記エジェクタ
ーは冷却水を使用しないので、冷却水の排水処理も不要
になる。

【００５３】しかも、本発明の超音波洗浄装置によれ
ば、前記貯液槽内に前記超音波洗浄槽内から洗浄液を導
入して脱気することにより、同時に前記超音波洗浄装置
内の洗浄液の液面が上下動させることができ、前記ワー
クの表面では前記衝撃波に曝されない部分を減少させ
て、前記ワークの表面を効率よく洗浄することができ
る。

【００５４】さらに、本発明の超音波洗浄装置によれ
ば、前記洗浄液中に前記ワークを前記超音波の波長の１
／４以上の深さに浸漬して、前記超音波洗浄槽の前記洗
浄液の液面が、前記超音波振動子から放射される超音波
の波長の１／２以上の幅で上下動されるようにすること
により、前記ワークの表面で前記衝撃波に曝されない部
分を無くすことができ、前記ワークの表面を均一に洗浄
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる超音波洗浄装置の一実施例の構
成を示す模式図。

【図２】従来の超音波洗浄装置の構成例を示す模式図。

【図３】脱気された洗浄液中でのキャビテーションの発
生状況を示す模式図。

【符号の説明】

１…超音波洗浄槽、 ２…超音波振動子、 ３…洗浄
液、 ４…ワーク、７…貯液槽、 ８，９…導管、 １
０ａ，１０ｂ…液面検知手段、１２…エジェクター、
１３…大気開放弁、 １４…空気調圧手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底部に超音波振動子が取着された超音波洗
   浄槽に供給された洗浄液中にワークを浸漬し、該超音波
   振動子から該洗浄液に超音波を放射して該ワークの表面
   を洗浄する超音波洗浄方法において、 該洗浄液中に該ワークを該超音波振動子から放射される
   超音波の波長の１／４以上の深さに浸漬し、該洗浄液の
   液面を該超音波の波長の１／２以上の幅で上下動させな
   がら該超音波振動子による超音波の放射を行うことを特
   徴とする超音波洗浄方法。
2. 【請求項２】底部に超音波振動子が取着された超音波洗
   浄槽に供給された洗浄液中にワークを浸漬し、該超音波
   振動子から該洗浄液に超音波を放射して該ワークの表面
   を洗浄する超音波洗浄装置であって、 該超音波洗浄槽に導管を介して接続され該導管により該
   超音波洗浄槽からの洗浄液を導入して該超音波洗浄槽の
   液面を上下動させる気密に密封された貯液槽を設け、該
   貯液槽内の洗浄液の液面の上限及び下限を検知する液面
   検知手段を設け、該液面検知手段により該貯液槽内の洗
   浄液の液面の下限が検知されたときに該貯液槽内を減圧
   にして該導管により該貯液槽内に該洗浄液を導入すると
   共に該洗浄液を脱気し、該液面検知手段により該貯液槽
   内で該洗浄液の液面の上限が検知されたときに該貯液槽
   内を加圧して該貯液槽内に導入された該洗浄液を該導管
   により該超音波洗浄槽に供給する空気調圧手段を設けて
   なることを特徴とする超音波洗浄装置。
3. 【請求項３】前記空気調圧手段が前記脱気槽内の空気を
   吸引して前記脱気槽内を減圧にするエジェクターと前記
   脱気層内を大気に開放して減圧を解除する大気開放弁と
   からなることを特徴とする請求項２記載の超音波洗浄装
   置。
4. 【請求項４】前記洗浄液中に前記ワークが該超音波振動
   子から放射される超音波の波長の１／４以上の深さに浸
   漬され、前記超音波洗浄槽の前記洗浄液の液面が、前記
   超音波振動子から放射される超音波の波長の１／２以上
   の幅で上下動されることを特徴とする請求項２記載の超
   音波洗浄装置。