JPH07120303A - 超音波エネルギーの存在を検出する検出装置及び検出方法とプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波清浄に使用する清浄浴内の超音波エネ
ルギーの存在と、清浄浴内の選定した場所における超音
波エネルギーの特性とを簡単にかつ有効に検出し識別す
ることにある。 【構成】 或る体積の材料内の選定した場所における超
音波エネルギーと、検出された超音波エネルギーの若干
の特性とを指示する可視表示を提供するように、前記選
定した場所において超音波エネルギーの存在を検出する
検出方法において、超音波エネルギー応答可視粒子２４
を内部に懸濁させた超音波エネルギー応答流体媒体２２
から成る柱２０を、前記選定した場所において、前記或
る体積の材料に結合して、この柱内に対応する超音波エ
ネルギーを誘導するようにすることにより、前記超音波
エネルギー応答可視粒子を、前記柱内に懸濁させ、可視
パターンの状態に配列して、前記選定した場所において
超音波エネルギーを指示する可視表示を生じさせる検出
方法にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に超音波エネルギ
ーの特性の検出及び識別に関し、ことに超音波清浄機内
の液体浴中の超音波エネルギーのように或る体積の材料
内の選定した場所における超音波エネルギーの存在を検
出し検出された超音波エネルギーの若干の特性を識別す
る装置及び方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】超音波清浄の利点は長い間確立され、又
広範囲の超音波清浄の方法及び装置が超音波清浄の有効
性を増すために開発されている。多くの従来の方法及び
装置のうちには、清浄化しようとする物品を、浴保持タ
ンクに結合した超音波変換器の使用により、超音波エネ
ルギーを誘導する超音波エネルギー応答液体の浴内に浸
す方式がある。このような方法を利用する超音波清浄機
は、通常約２０ｋＨｚ，４０ｋＨｚ又は８０ｋＨｚの超
音波エネルギーを使う。これ等の各周波数の超音波エネ
ルギーで実施する超音波清浄化には種々の利点や欠点が
あるが、当業界では清浄浴内の超音波エネルギーの存在
と清浄浴内の選定した場所における超音波エネルギーの
若干の特性とを簡単にかつ有効に検出し識別する能力に
欠けている。たとえば、超音波清浄が清浄浴内の超音波
エネルギー応答液体中に生ずるキャビテーションによつ
て行われることはよく知られているが、清浄浴中の任意
の選定した場所における有効なキャビテーションの有無
は簡単有効な装置及び方法によつては検出できなかつ
た。

【０００３】本発明は、或る体積の材料内の超音波エネ
ルギーの存在を検出し、検出した超音波エネルギーの若
干の特性を識別する装置及び方法を提供するものであ
る。このようにして本発明によればいくつかの目的及び
利点が達成できる。そのうちの若干は次のように要約で
きる。すなわち本発明は、与えられた材料内の超音波エ
ネルギーの存在を迅速に検出し、或る体積の材料内の或
る場所における超音波エネルギーの若干の特性を識別す
る簡単有効な装置及び方法を提供し、超音波清浄浴に使
う互いに異なる周波数で有効な清浄条件を生ずる際の超
音波エネルギーの若干の特性を表示し、超音波清浄浴内
の種々の場所における超音波エネルギーの有効性の即時
の決定ができ、与えられた体積の材料内の種々の選定し
た場所における超音波エネルギーの存在を明らかに検出
し、検出された超音波エネルギーの若干の特性を識別す
る劇的なはっきりした可視表示を示し、種々の超音波清
浄化に超音波エネルギーの有効性を評価する普及した使
用のできる経済的な高度に有効な装置及び方法を提供す
る。

【０００４】前記した目的及び利点と共にさらに別の目
的及び利点は、選定した場所で或る体積の材料に超音波
エネルギー応答可視粒子粒子を懸濁させた超音波エネル
ギー応答流体媒体柱を結合してこの媒体柱内に対応する
超音波エネルギーを誘導するようにすることにより選定
した場所における超音波エネルギーを指示する可視表示
と検出した超音波エネルギーの若干の特性とを生じて、
前記可視粒子を可視パターンに配置し選定した場所にお
ける超音波エネルギーの可視表示指示を行うようにする
ことによつて、或る体積の材料内の選定した場所こにお
ける超音波エネルギーの存在を検出する装置及び方法と
して簡単に述べる。

【０００５】以下本発明をさらに目的及び利点を述べる
と共に添付図面について好適な実施例を詳細に説明す
る。

【０００６】

【実施例】図１及び２において、本発明により構成した
装置は、管状部材内部に室１８を形成する透明な壁１６
を持つ円筒管の形の管状部材１２を備えるようにしたプ
ローブ１０の形で例示してある。流体媒体は、室１８内
に入れられ超音波エネルギー応答液体２２の柱２０の形
で示してある。超音波エネルギー応答液体の柱２０内に
は、詳しく後述するように超音波エネルギーに応答する
可視の材料から成る微細に分割した可視粒子２４が懸濁
している。キャップ２６は、柱２０を管状部材１２内に
密封する。

【０００７】超音波エネルギーに応答液体２２は、超音
波清浄ではよく知られている種類の超音波エネルギー応
答液体媒体であり、入手可能な塩素化溶媒、ふっ素化溶
媒及び炭化水素溶媒から選定するのがよい。適当な溶媒
の若干の例には、塩化メチレン、ＦＲＥＯＮとして知ら
れるふっ素化溶媒、１−１−１−トリクロルエタンまた
は１−１−１−トリクロルエチレン及びパークロルエチ
レン（ｐｅｒｃｈｌｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ）がある。可
視粒子２４に好適な材料は、密度の高い金属粉末であ
る。顔料として使用されるのと同様な小さい粒度の微細
に分割した銀又は金は、これ等の材料が極めて密度が高
く高度の可視性を持ち、耐食性があるので最も好適であ
る。管状部材には、石英又はその他の透明材料から構成
され、又はガラスで作る最も経済的である。

【０００８】図３に示すように超音波清浄機３０は、超
音波エネルギー応答清浄流体の浴３４を入れたタンク３
２を備えている。タンク３２の底部３８の外側には複数
の超音波変換器３６がよく知られているようにして固定
され、そして超音波変換器３６には超音波発生器４０を
接続してある。清浄化しようとする物品４２は普通の超
音波清浄化作業のために浴３４内に浸す。プローブ１０
を使い、浴３４を構成する体積材料内の超音波エネルギ
ーの存在を検出し、そして検出された超音波エネルギー
の若干の特性を識別する。すなわちプローブ１０は、浴
３４内に探針１０を挿入し、図示のようにプローブ１０
と、プローブ１０内の液柱２０とを実質的に上下方向の
向きに保持することにより、浴３４の材料に結合する。
上下方向の向き決めにより柱２０を超音波エネルギーが
超音波変換器３６から浴３４を経て伝わる方向に実質的
に平行に配置する。

【０００９】プローブ１０を浴３４にこのように結合す
ると、プローブ１０が配置された場所において浴３４内
の超音波エネルギーは、プローブ１０の室１８内の柱２
０に同様な超音波エネルギーを誘導する。次いで可視粒
子２４は、浴３４内の超音波エネルギーの伝わり方向に
実質的に直交する大体において水平の方向に柱２０を横
切って横方向に延びる可視バンド５０に沿って配置して
ある。可視バンド５０は、上下方向に互いに間隔を置い
て、プローブ１０を浴３４の材料に結合する場所におい
て、超音波エネルギーの存在を指示する可視バンド５０
のパターンの形の可視表示装置５２を形成する。これ等
の可視バンド５０の上下方向の間隔は、パワーバンド又
は定在波と呼ばれる浴３４内のキャビテーションのバン
ドの間隔に対応することが分った。超音波清浄は浴３４
内でキャビテーションのある場所だけに生ずるから、プ
ローブ１０は、清浄化作用がどの場所に生ずるかを実質
的に即時にはっきりと劇的に可視表示を行うことによ
り、浴３４内の超音波エネルギーの清浄作用の有効性の
迅速な評価ができる。検出された超音波エネルギーの周
波数が２０ｋＨｚである場合、可視バンド５０は上下方
向に互いに約１インチの間隔を置いている。検出された
超音波エネルギーの周波数が４０ｋＨｚの場合、可視バ
ンド５０は上下方向に互いに約１／２インチの間隔を置
いている。８０ｋＨｚの周波数では、可視バンド５０は
約１／４インチの間隔を置いている。この間隔は、浴３
４のほぼ全深さにわたつて清浄化にキャビテーションが
有効であることを指示できるだけ小さい。すなわちプロ
ーブ１０は、浴３４内の超音波エネルギーの周波数の明
らかに見ることのできる検出作用を生じ、各周波数によ
り浴３４内に誘導されるキャビテーションの特性を例示
することによつて各周波数ごとに生ずる清浄作用の有効
性を示す。

【００１０】超音波エネルギーの周波数は柱２０内の可
視バンド５０の間隔により表示されるが、浴３４内の任
意の選定した場所における超音波エネルギーの強さは可
視バンド５０の鮮鋭度及び精細度により指示される。す
なわち検出された超音波エネルギーのパワー又は強さが
高いほど、各別の可視バンド５０がそれだけ狭くなりそ
れだけ精細になる。プローブ１０を図３に鎖線で示した
プローブ１０の交互の位置により例示したように浴３４
内の選定した場所に動かすことによつて、可視表示装置
５２は選定した各場所における超音波エネルギーの強さ
を指示する。このようにしてプローブ１０は、パワーの
レベルを定めるたけでなく又浴３４内のデッドスポット
を位置決めするのにも利用される。これ等のデッドスポ
ットは通常、１個の又は複数個の超音波変換器３６の位
置決めが好ましくないか又は性能が好ましくないことに
よつて生ずる。さらに超音波エネルギーは指向性が高い
から、プローブ１０は、清浄化する物品４２の付近で生
ずるシャドーイング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）を検出する
のに利用できる。このようなシャドーイングは、物品４
２の付近で物品４２による超音波エネルギーの吸収によ
つて生ずる。

【００１１】可視粒子２４の可視バンド５０の可視性を
高めるように、柱２０の超音波エネルギー応答液体２２
内に別の可視材料を懸濁させてもよい。この別の可視材
料は、可視粒子２４の材料のようには超音波エネルギー
に応答しない材料から選定して、この別の可視材料が可
視粒子２４を視覚的に一層よく規定される対照的背景を
生ずる。顔料を含んだ合成の高分子材料がこのために利
用できる。好適とする材料は、可視粒子２４と共に、超
音波エネルギー応答液体２２内に懸濁させようとするの
に十分なだけ小さい粒度を持つ粒子５４の状態で柱２０
内に入れる比較的強い暗色のアクリル樹脂である。

【００１２】本発明は前記したいくつかの目的及び利点
を達成するのは明らかである。すなわち本発明は、与え
られた材料内の超音波エネルギーの存在を迅速に検出し
或る体積の材料内の或る場所における超音波エネルギー
の若干の特性を識別する簡単有効な装置及び方法を提供
し、超音波清浄浴に使う互いに異なる周波数で有効な清
浄条件を生ずる際の超音波エネルギーの若干の特性を表
示し、超音波清浄浴用の種々の場所における超音波エネ
ルギーの即時の決定ができ、与えられた体積の材料内の
種々の選定した場所における超音波エネルギーの存在を
明らかに検出し、検出された超音波エネルギーの若干の
特性を識別する劇的なはっきりした可視表示を表示し、
種々の超音波清浄化に超音波エネルギーの有効性を評価
する普及した使用のできる経済的な高度に有効な装置及
び方法を提供する。

【００１３】本発明の好適な実施例についての前記の詳
細な説明は単に例示しただけであるのはもちろんであ
る。なお本発明はその精神を逸脱しないで種々の変化変
型を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により構成した装置の正面図である。

【図２】図１の拡大縦断面図である。

【図３】本発明の方法を実施するのに使う装置を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１０ 検出装置（プローブ） １２ 管状部材（室） １４ 管 １６ 壁 ２０ 柱 ２２ 流体媒体（超音波エネルギー応答液体） ２４ 可視粒子

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 或る体積の材料内の選定した場所におけ
   る超音波エネルギーと、検出された超音波エネルギーの
   特性とを指示する可視表示を提供するように、前記選定
   した場所における超音波エネルギーの存在を検出する検
   出装置において、 壁を持つ室と、 この室の壁に沿う方向に延びる柱の状態に前記室内に入
   れた流体媒体と、 前記室内の流体媒体内にその前記柱の中に懸濁するよう
   に入れた可視粒子とを備え、 前記室の壁の少なくとも一部分を、この室の外部から前
   記柱を見ることができるようにこの柱に隣接して透明に
   し、 前記可視粒子を入れた前記流体媒体の柱内に超音波エネ
   ルギーの存在する際に、前記可視粒子を、前記柱内に懸
   濁させ、かつ超音波エネルギーを指示する可視パターン
   の状態に配列することにより、前記選定した場所に前記
   検出装置が結合される時に、前記可視パターンにより可
   視表示を提供するように、前記流体媒体の柱が、超音波
   エネルギーに応答するようにした検出装置。
2. 【請求項２】 前記可視粒子が、微細に分割した金属粒
   子から成る請求項１の検出装置。
3. 【請求項３】 前記金属粒子が、比較的密度の高い金属
   粉末から成る請求項２の検出装置。
4. 【請求項４】 前記金属粒子が、銀である請求項２の検
   出装置。
5. 【請求項５】 前記流体媒体が、超音波エネルギー応答
   液体を含む請求項１の検出装置。
6. 【請求項６】 前記超音波エネルギー応答液体が、塩素
   化溶媒を含む請求項５の検出装置。
7. 【請求項７】 前記可視粒子が、微細に分割された金属
   粒子から成る請求項５の検出装置。
8. 【請求項８】 前記流体媒体が、塩素化溶媒を含み、前
   記金属粒子が銀である請求項５の検出装置。
9. 【請求項９】 前記流体媒体内に別の可視材料を含み、
   前記懸濁され配列された可視粒子の観察を強化する対照
   的な背景を提供するように、前記別の可視材料が、前記
   検出された超音波エネルギーに比較的に応答しないよう
   にした請求項１の検出装置。
10. 【請求項１０】 前記別の可視材料が、合成高分子材料
    の粒子から成る請求項９の検出装置。
11. 【請求項１１】 合成高分子材料が、アクリル樹脂であ
    る請求項１０の検出装置。
12. 【請求項１２】 前記室が透明材料から成る管状部材に
    より構成された請求項１の検出装置。
13. 【請求項１３】 前記透明材料が、ガラスである請求項
    １２の検出装置。
14. 【請求項１４】 或る体積の材料内の選定した場所にお
    ける超音波エネルギーと検出された超音波エネルギーの
    特性とを指示する可視表示を提供するように前記選定し
    た場所における超音波エネルギーの存在を検出する検出
    方法において、超音波エネルギー応答可視粒子を内部に
    懸濁させた超音波エネルギー応答流体媒体から成る柱
    を、前記選定した場所において、前記或る体積の材料に
    結合し、この柱内に対応する超音波エネルギーを誘導す
    ることにより、前記超音波エネルギー応答可視粒子を前
    記柱内に懸濁させ、可視パターンの状態に配列して、前
    記選定した場所において超音波エネルギーを指示する可
    視表示を生じさせるようにする検出方法。
15. 【請求項１５】 前記柱を、超音波エネルギーを伝える
    方向に平行な方向に整合させることにより、前記可視パ
    ターンが、前記柱の横方向に延び、この柱に沿い互いに
    間隔を置いた可視バンドを備えるようにする請求項１４
    の検出方法。
16. 【請求項１６】 与えられた材料内の超音波エネルギー
    を指示する可視表示を提供するように、前記与えられた
    材料内の超音波エネルギーの存在に応答するプローブに
    おいて、 壁を持つ室と、 この室の壁に沿う方向に延びる柱の状態に前記室内に入
    れた流体媒体中に、この室内に懸濁するように入れた可
    視粒子とを備え、 前記室の壁の少なくとも一部分を、前記室の外部から前
    記柱を見ることができるように、この柱に隣接して透明
    にし、 前記可視粒子を内部に入れた前記流体媒体の柱内に超音
    波エネルギーの存在する際に、前記可視粒子を、前記柱
    内に懸濁させ、かつ超音波エネルギーを指示する可視パ
    ターンの状態に配列することにより、前記与えられた材
    料へ前記プローブを結合する時に、前記可視パターンが
    可視表示を提供するように、前記流体媒体の柱が、超音
    波エネルギーに応答するようにしたプローブ。
17. 【請求項１７】 前記可視粒子が、微細に分割した密度
    の高い金属粒子から成る請求項１６のプローブ。
18. 【請求項１８】 前記金属粒子が、銀である請求項１７
    のプローブ。
19. 【請求項１９】 前記流体媒体が、超音波エネルギー応
    答液体を含む請求項１６のプローブ。
20. 【請求項２０】 前記流体媒体内に別の可視材料を含
    み、前記懸濁され配列された前記別の可視粒子の観察を
    強化する対照的な背景を提供するように、前記別の可視
    材料が、前記検出された超音波エネルギーに比較的に応
    答しないようにした請求項１６のプローブ。
21. 【請求項２１】 前記室を、透明材料から成る管状部材
    により構成した請求項１６のプローブ。
22. 【請求項２２】 前記透明材料が、ガラスである請求項
    ２１のプローブ。