JPH08192123A

JPH08192123A - 超音波洗浄機

Info

Publication number: JPH08192123A
Application number: JP7262892A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sakuta; 真一作田; Genji Mori; 源次森; Yukio Morimoto; 幸雄森本; Toyoki Sasakura; 豊喜笹倉
Original assignee: Matsumura Oil Research Corp; Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Matsumura Oil Research Corp; Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1996-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄容器の形状、材質が限定され、高出力化
に限界があり、音が生じる。【解決手段】外容器内に油に浸した超音波振動子の上
方に超音波を収束させるための音響レンズを配し、その
音響レンズの更に上方に洗浄液を蓄える洗浄容器を設
け、その洗浄液中の一点に超音波振動子よりの超音波を
収束させる。但し、洗浄容器は必ず必要ではなく、従来
タイプのように、外容器に洗浄液のみを蓄えてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波洗浄機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１に従来装置の代表的な洗浄機の概略
構成を示す。発振回路３で例えば２８ＫＨｚの信号を発
生させ、パワーアンプ４でその信号を電力増幅した後、
超音波振動子５で電気信号を超音波振動に変換する。こ
の超音波振動子５は、洗浄容器５３の底面に下側から接
合されており(この図では単に横一列に配列されている
が実際には容器底面の全体にわたって設けられてい
る)、これにより、超音波振動子５で発生する超音波振
動は、容器５３を介して容器内の洗浄液Ｘに伝播する。
この洗浄液Ｘに被洗浄物が浸漬されていると、その表面
に超音波が当たり、そのとき生じるキャビテーションや
超音波水流の作用で物体表面の付着物を落とす。尚、超
音波振動子５の振動素子５-1の材質は従来フェライト系
が用いられていたが現在はセラミック系のものを用い、
適当に部材を介してボルト締め(Ｐで示す)されたものが
一般的であり、洗浄容器５３とはエポキシ系の接着剤Ｑ
が使用される。洗浄容器４は防錆上からステンレスが用
いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の洗浄機では以下に示すような課題がある。洗浄容器５３の形状、材質が限定される。←超音波振
動子５を洗浄容器５３の底面に直接接着するため、その
底面は平坦でなくてはならず、洗浄容器５３の材質も金
属に限られるため、モールド樹脂を用いて複雑な形状の
容器を作成するといったことはできない。放射超音波エネルギーに限界がある。←洗浄効果を上
げるには、被洗浄物の単位面積当たりに照射される超音
波エネルギーを大きくする必要があるが、超音波振動子
５の発熱や破損の恐れがあるために、許容以上のパワー
を入力することはできない。超音波振動子５の発熱・振動により接合面が劣化す
る。←超音波振動子５を洗浄容器５３の底面に接合して
いる接着剤Ｑが発熱・振動によって剥離する恐れがあ
る。人の爪や指に付着した汚れは落ちにくい。←超音波の
特徴的現象として、人の神経や骨に超音波が当たると激
しい刺激を受ける。例えば洗浄容器５３に人の手を入れ
ると、爪や指先に対してはほとんど刺激を感じないが、
手の平や甲の箇所については激しい痛みを感じる。これ
は、容器５３の底部に設けた超音波振動子５からの超音
波振動は進行波として伝播し、このため容器５３に手を
入れた場合、手全体に超音波が当たるためである。従っ
て超音波振動子５への入力は、手に痛みを感じない程度
に小さくしなければならず、よって、期待するような洗
浄力は得られない。洗浄時には音が生じる。←超音波振動子を励起する超
音波は人の耳に聞こえない高い周波数であるにも拘わら
ず、“チー”あるいは“ジー”といった非常に耳ざわり
な音が発生する。この発生原因は、超音波振動子５の振
動子面を金属の容器５３に直接に結合したことにより、
容器５３が副２次的に可聴音の周波数で振動するためで
ある。

【０００４】従って本発明は、上述した課題を解決する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本第１発明に係わる超音
波洗浄機は、外容器(５１)に蓄えた絶縁性を有する油
(Ｙ)に浸漬して超音波発生及び収束手段(Ｇ)を設け、そ
して、内部に洗浄液(Ｘ)を蓄えた洗浄容器(５３)を、前
記油(Ｙ)に浮かべるようにして設け、超音波を洗浄液中
の一点に収束させることを特徴とする。

【０００６】本第２発明に係わる超音波洗浄機は、外容
器(５１)に蓄えた絶縁性を有する油(Ｙ)に浸漬して超音
波発生及び収束手段(Ｇ)を設け、そして、内部に洗浄液
(Ｘ)を蓄えた洗浄容器(５３)を、前記油(Ｙ)に浮かべる
ようにして設け、超音波を洗浄液中の一点に収束させる
構成を有し、かつ前記超音波発生及び収束手段(Ｇ)より
の超音波放射出力を制御するために異なる二つの周波数
信号をそれぞれ発生させる信号発生手段(６１及び６２)
と、絶縁性を有する油(Ｙ)の温度を検出する温度検出手
段(６)とを備え、油温が変化しても一定の洗浄力が得ら
れるよう、異なる二つの周波数信号を、油温に応じて設
定したデューティ比で採用して上記超音波振動子(５２)
を駆動することを特徴とする。

【０００７】本第３発明に係わる超音波洗浄機は、外容
器(５１)に蓄えた洗浄液(Ｘ)に、リード端子部等に熱伝
導度の良い絶縁材料にて絶縁処理を施した超音波振動子
(５）を浸漬して設け、超音波を洗浄液中の一点に収束
させることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本第１発明（請求項１)は、油(Ｙ)中の超音波
発生及び収束手段(Ｇ)より、超音波が放射されると共
に、収束手段によって油中の一点に収束される。その箇
所に、内部に洗浄液(Ｘ)を蓄えた洗浄容器(５３)を配置
すれば、洗浄液中の一点に超音波が収束され、従ってそ
の収束点に被洗浄物を位置させれば、その被洗浄物に照
射する単位面積当たりのエネルギーが高められ、洗浄効
果が増す。

【０００９】本第１発明のごとく、超音波発生および収
束手段(Ｇ)を、温度変化で粘性が大きく変化する油(Ｙ)
中に沈めるタイプのものでは、請求項２で示されるよう
に、油温が変化しても一定の洗浄力が得られるよう、油
温に応じてパワーコントローラ手段を用いて出力制御を
行う。

【００１０】本第１発明の実施形態としては、請求項３
にあるように、超音波発生及び収束手段(Ｇ)として、超
音波振動子(５)および音響レンズ(５２)を採用してお
り、又、その際、音響レンズ(５２)を超音波振動子(５)
の上方に設置する場合(第１実施形態)と、音響レンズ
(５２)を超音波振動子(５)の超音波放射面に密着して設
置する場合(第２実施形態)とがある。

【００１１】第１実施形態では、音響レンズ(５２)を油
中に保持するための機構が必要となるが、その保持機構
により音響レンズ(５２)を上下に移動させることで超音
波の収束点を変えられる。一方、第２実施形態では、超
音波の収束点が固定的となるものの、前記の保持機構が
不要なため装置の構成が簡略化される。

【００１２】本第１発明の超音波洗浄機で両手の洗浄を
行うには、請求項４にあるように、請求項３で述べた超
音波振動子(５)および音響レンズ(５２)を２組み設置す
ればよい。

【００１３】尚、請求項４の超音波洗浄機にあっては、
濡れた手でスイッチ類を操作するのは危険なため、請求
項５で示すように、赤外線感知器を用いた近接スイッチ
にて、手の出し入れたより、自動的にオンオフする機構
を備えれば好都合である。

【００１４】以上の第１発明の各実施形態では、超音波
発生および収束手段(Ｇ)に、超音波振動子(５)および音
響レンズ(５２)を用いたが、請求項６では、本第１発明
の第３実施形態として、小面積の超音波振動素子(50-2)
を凹曲面上に配設した超音波発生・収束器(５０)を用い
ており、高価な音響レンズが不要となる。

【００１５】超音波発生および収束手段(Ｇ)を油中に沈
めるものにあっては、請求項２で述べたごとく、油温に
応じてパワーコントロールする油温補償回路が必要であ
ると述べたが、その補償手段としては、異なる二つの周
波数信号を、油温に応じて設定したデューティ比で採用
して超音波振動子(５２)を駆動する手法によれば、広範
囲に安定的に洗浄力を可変できる特徴があるため、その
構成を本第２発明として請求項７で請求している。

【００１６】本第３発明では、小容積の洗浄容器(５３)
を廃し、外容器(５１)に蓄える媒体を従来タイプのごと
く、洗浄液(Ｘ)のみとしたものであり、この場合、超音
波発生および収束手段(Ｇ)の端子部等を、放熱効果の優
れた部材にて絶縁する必要があるが、特殊な絶縁性の油
が不要であり、又、温度によって粘性が大きく変化する
油を使用しないことから、上述した温度補償も不要とな
る。

【００１７】本第３発明の実施形態としては、請求項９
にあるように、超音波発生及び収束手段(Ｇ)として、超
音波振動子(５)および音響レンズ(５２)を採用してお
り、又、その際、音響レンズ(５２)を超音波振動子(５)
の上方に設置する場合(第１実施形態)と、音響レンズ
(５２)を超音波振動子(５)の超音波放射面に密着して設
置する場合(第２実施形態)とがある。

【００１８】

【発明の実施形態】図２は、本第１発明の第１実施形態
を示した内部透過した全体斜視図を示している。外容器
５１内には、二つの超音波振動子５(５ａ,５ｂ)が防振
材を介して底面に固定されている。この超音波振動子５
は、所望の共振周波数(２８ＫＨｚ)となるように、振動
素子５-1の上下面に金属製の適当な整合部材５-2，５-3
を接合させたものである。この超音波振動子５の超音波
放射面である上端面より十数ミリ上方には、超音波を収
束させるために、凹レンズタイプの音響レンズ５２(５
２ａ,５２ｂ)が設けられる。

【００１９】ここで、音響レンズについて簡単に述べ
る。この音響レンズも一般的な光学レンズと同様にスネ
ルの法則に従うが以下の点で異なっている。音響レンズ
を空気中で用いると、そのレンズ境界面で超音波の殆ど
を反射してしまうため、通常は水等の液体中で用いられ
る。そこで、光学レンズも水中に設置した場合とで比較
すると、水中においても光学凸レンズは集光させるが、
これは、水中(空気中でも同じ)よりもレンズ中の方が光
の伝播速度が遅いことによる。一方、音波の伝播速度
は、水中や空気中よりもレンズ中の方が速く、従って音
波の場合、光学レンズとは逆に凹レンズで収束すること
になる。

【００２０】この作用を前述のスネルの法則を用いて詳
しく説明する。図４において、音響レンズ(アクリル板製)内の音速Ｃ₁：２５００ｍ／
秒水中の音速Ｃ₂：１４００ｍ／秒レンズから水中への境界面に対する入射角、屈折角をθ
₁，θ₂ とすると、Ｃ₁／Ｃ₂＝cosθ₁／cosθ₂、ここで、Ｃ₁＞
Ｃ₂より、θ₁＜θ₂となり、音響凹レンズに対して直交
方向に入射した音波は、透過後、収束することがわか
る。

【００２１】図２に戻り、音響レンズ５２の更に上方に
は、外容器５１を上端部で閉封するようにして、二つの
洗浄容器を一体化した小容積の洗浄容器５３が設けられ
る。この洗浄容器５３内には洗浄液Ｘとして水又は洗剤
を溶かした液が蓄えられ、一方、上記外容器５１内に
は、洗浄容器５３の上端面近くまで絶縁性を有する油Ｙ
(鉱物油や合成油等)が封入してあり、従って、超音波振
動子５および音響レンズ５２は油中に浸漬状態にある。
ここで油の上面には僅かに空隙部を残したのは、油温変
化に伴う油の膨張に耐えるようにしたためである。６
は、前記油Ｙの油温を検出するサーミスタである。

【００２２】ここで用いた音響レンズ５２の水中での焦
点距離は６０ｍｍであり、本装置を図２のごとく、爪垢
の洗浄機とした場合、音響レンズ５２から３０ｍｍ上方
に洗浄容器５３の底面を位置させれば、洗浄容器５３の
底面から更に３０ｍｍ上方に超音波の収束点(焦点)が生
じる(洗浄液中での音波の伝播速度は油中の場合とほぼ
同じため)。この焦点位置は、洗浄容器５３に手を指し
入れた時、指の第１関節あたりとなるようにしている。

【００２３】図３は、上記超音波洗浄機を駆動するため
の制御ブロック図を示す。６１(６１ａ,６１ｂ)は周波
数２０ＫＨｚ(非共振周波数)の信号を発生する発振回路
であり、６２(６２ａ,６２ｂ)は周波数２８ＫＨｚ(共振
周波数)の信号を発生する発振回路である。６３(６３
ａ,６３ｂ)は二つの発振回路から交互に選択する切換回
路であり、後記のオンタイム制御回路６６からオン信号
が出力された時に発振回路６２を選択し、一方，オフ信
号が出力された時に発振回路６１を選択する。６４(６
４ａ,６４ｂ)は、各超音波振動子５(５ａ，５ｂ)を駆動
するためのパワーアンプであり、後記のオンオフ制御回
路６９よりオン信号が供給された時に、前記切換回路６
３で選択された周波数の信号をパワー増幅する。ここ
で、超音波振動子５ａを駆動する回路(６１ａ,６２ａ,
６３ａ,６４ａ)と、超音波振動子５ｂを駆動する回路
(６１ｂ,６２ｂ,６３ｂ,６４ｂ)とは同一の回路であ
り、後で示す実施形態のごとく超音波振動子が一つの場
合は１系統を備えればよい。

【００２４】本装置のように、超音波振動子５を油中に
浸漬する場合、油温変化による油の粘性変化が油中での
超音波の伝播状況を大きく左右させ、それ故、洗浄能力
を大きく変えるため、常に一定の洗浄力(被洗浄物の単
位面積当たりの超音波照射エネルギーが一定)が得られ
るよう、次の油温補償回路を備えている。

【００２５】６は既述したサーミスタであり、６５は、
サーミスタ６の温度検知信号を電圧信号に変換する温度
／電圧変換回路であり、その変換特性を図５に示す。オ
ンタイム制御回路６６は、温度／電圧変換回路６５より
の出力電圧に対応して、所定の１周期(１５０ｍsec)の
間に、オン信号の占める期間(デューティ比)を随意に設
定するものであり、図６に示すように、前記出力電圧が
５Ｖ(油温３０℃)以下の時、デューティ比が１００％
(前記オン信号のみが継続)であり、前記出力電圧が５Ｖ
〜７.５Ｖ(油温が３０℃〜５０℃)の時は、デューティ
比が７５％(図７に示すごとく、オン信号期間が１１２.
５ｍsec、オフ信号期間が３７.５ｍsec)となり、前記出
力電圧が７.５Ｖ〜１０Ｖ(油温が５０℃〜７０℃)の時
は、デューティ比が５０％(オン信号期間が７５ｍsec、
オフ信号期間が７５ｍsec)となり、前記出力電圧が１０
Ｖ(油温７０℃)以上の時、デューティ比が０％(前記オ
フ信号のみが継続)となる。但し、オンタイム制御回路
６６から０％のデューティ比が出力される時は、同時に
オンオフ制御回路６９にストップ信号が送出される。

【００２６】６７は、洗浄を行う時に押動されるプッシ
ュスイッチであり、６８は、随意に所望の洗浄時間を設
定できるタイマーであり、プッシュスイッチ６７からス
イッチオンの信号が入力されると、前記オンオフ制御回
路６９にスタート信号を出力し、前記洗浄時間をタイム
アップするとストップ信号を出力する。オンオフ制御回
路６９は、前記スタート信号およびストップ信号の入力
に呼応して、パワーアンプ６４にオン信号、オフ信号を
送出する。従って前記オンタイム制御回路６６からスト
ップ信号が入力された時(油温が７０℃以上の時)もパワ
ーアンプ６４はパワーオフされる。

【００２７】まず、不図示のメインのスイッチをオンに
すると、各発振回路６１，６２および他の各回路に給電
され、運転待機状態となる。この間に、サーミスタ６に
より油温が検出され、油温が例えば３５℃であると、図
７に示されるデューティ比に従って、１５０ｍsecの１
周期の間に、オンタイム制御回路６６から１１２.５ｍs
ecの期間に対してオン信号が出力され、２８ＫＨｚの信
号が切換回路６３を通じてパワーアンプ６４に供給さ
れ、次の３７.５ｍsecの期間に対してオフ信号が出力さ
れ、同パワーアンプ６４に今度は２０ＫＨｚの信号が供
給され、このパターンが１周期毎に繰替えされる。

【００２８】さて、プッシュスイッチ６７を押動する
と、タイマー６８がタイマースタートし、スタート信号
がオンオフ制御回路６９に送出される。これにより、オ
ンオフ制御回路６９は両パワーアンプ６４をパワーオン
させ、これにより、超音波振動子５は、２８ＫＨｚの信
号と２０ＫＨｚの信号とで前記デューティ比に従って駆
動される。ここで爪垢を洗浄するのであれば、爪の箇所
が超音波収束点に位置するよう、両手を各洗浄容器５３
の洗浄液中に浸すことで洗浄が開始される。

【００２９】この後、タイマーが所定の洗浄時間をタイ
ムアップすれば、オンオフ回路６９にストップ信号を出
力することにより、パワーアンプ６４はパワーオフさ
れ、洗浄動作が停止する。

【００３０】一方、前記の洗浄中に、加熱した超音波振
動子５により、油温が５０℃に達した時(被洗浄物体へ
の単位面積当たりの照射エネルギーが許容値を超え
る)、洗浄力を一定に保つべく(この場合は超音波振動子
よりの超音波放射を抑制する)、今度は５０％のデュー
ティ比で超音波振動子５が駆動され、７５％のデューテ
ィ比の時と比べて２８ＫＨｚで駆動される期間が短くな
り、逆に２０ＫＨｚで駆動される期間が長くなる。尚、
洗浄中に油温が７０℃を超えたならば、オンタイム制御
回路６６からオンオフ制御回路６９にストップ信号が送
出され、洗浄動作が停止される。

【００３１】ここでデューティ比が小さくなる(２８Ｋ
Ｈｚの運転期間の割合が短くなる)と、超音波振動子５
よりの超音波放射(出力)が低下する理由を述べる。既述
したように、超音波振動子５は、駆動信号が２８ＫＨｚ
の時に共振し、２０ＫＨｚの時は非共振状態で駆動され
ることになる。超音波振動子５は、共振するとインピー
ダンスが低下し、その共振周波数からずれた周波数で駆
動されている時はインピーダンスが高くなる。この超音
波振動子５を駆動するパワーアンプ６４は、定電圧特性
を持つことから、駆動信号の周波数が２８ＫＨｚから２
０ＫＨｚになると、超音波振動子５への入力パワーがお
よそ１/５に減少し、超音波放射(出力)も低下する。従
ってデューティ比１００％の時の入力を１００Ｗとした
時、デューティ比が０％の時には、入力は１/５の２０
Ｗとなる。一般にデューティ比がＤ％の平均入力Ｐ[Ｗ]
は、次式で与えられる。Ｐ＝｛(オン期間×100[W])＋(オフ期間×20[W])｝／150 ＝Ｄ＋(１００−Ｄ)／５従って、デューティ比が７５％、５０％の時の平均入力
は、それぞれ８０Ｗ、６０Ｗとなり、超音波振動子５の
変換効率をηとすれば、超音波振動子５よりの放射出力
は、１００ηＷから８０ηＷ、６０ηＷへと低減され
る。但し、２０ＫＨｚの周波数で駆動するオフ期間で
は、超音波放射出力は２０ηＷとなり、この程度まで小
さくなると洗浄力はほぼ０になる。従って、デューティ
比が１００％から、７５％、５０％へと変化すると、洗
浄力は、１００％から７５％、５０％へと低減される。

【００３２】尚、１周期を２８ＫＨｚの周波数で駆動す
るオン期間と休止期間とし、オン期間を変えることによ
っても超音波振動子への平均入力を随意に変えることも
可能であるが、このような間欠運転を行った場合は、発
振をオンからオフにした時、およびオフからオンにした
時に、超音波振動子５に寄生振動が生じ、不快な異常音
が発生するので好ましくない。

【００３３】図３に示した駆動回路においては、油温に
応じて洗浄力を１００％、７５％、５０％と変化させた
ごとく、広範囲に洗浄力を安定的に変化させることがで
きる利点が得られる(本第２発明)。一方、使用する油Ｙ
の粘性が温度によってあまり変化しないのであれば、つ
まり、０ないし２０％前後の調整で対応できるのであれ
ば、図８に示すごとく、パワーアンプを電圧制御でコン
トロールする簡便な温度補償回路を備えた駆動回路を使
用しても差し支えない。

【００３４】図８において、１は、電源回路であり、こ
の装置の各回路に制御電圧を供給すると共に、パワーコ
ントローラ２(２ａ,２ｂ)に給電する。３(３ａ,３ｂ)
は、２８ＫＨｚの超音波周波数を発振する発振回路であ
り、４(４ａ,４ｂ)は、発振回路３よりの超音波信号を
パワー増幅するパワーアンプであり、このパワーアンプ
４の終段トランジスタのコレクタ電圧が、パワーコント
ローラ２によりコントロールされる。５(５ａ,５ｂ)は
超音波振動子である。

【００３５】６はサーミスタであり、７が油温補償回路
である。この油温補償回路７は、サーミスタ６の検出温
度に基づき、図９に示すような特性線に従ってパワーア
ンプ４のコレクタ電圧(それ故、パワーアンプの出力)を
変化させるべく、パワーコントローラ２を制御して、油
温の温度補償を行っている。

【００３６】８は、洗浄容器５３に手を指し入れた時
に、この動作を赤外線により感知する赤外線感知器であ
り、単なる人体接近では感知しないよう、ここでは焦電
検出タイプのものを用いる。この赤外線感知器８は、図
２の例えば洗浄容器５３の周縁部に設けられる。９は、
随意に所望の時間を設定できるタイマーであり、前記赤
外線感知器８より感知信号が入力されると、タイマー９
よりオン信号を出力し、セット時間後にオフ信号を出力
する。１０は、タイマー９よりのオン、オフ信号に基づ
き、パワーアンプ４の動作をオンにし、又、図９に示し
たように、油温が６５℃に達し、油温補償回路７から所
定の信号が送出された時、パワーアンプ４の動作を強制
的にオフにする。

【００３７】この駆動制御回路によれば、図９に示され
るように、外容器５１内の油温が３０℃以下なら、パワ
ーアンプ４は１３０％で駆動され、これより油温が上昇
するにつれてパワーアンプ５の出力が低下するようにな
っており、いづれの油温においても、洗浄液中に浸した
手の単位面積当たりの超音波照射エネルギーを一定値に
なるように制御する。

【００３８】尚、この駆動制御回路においては、赤外線
感知器８による近接スイッチを設けたため、図２のごと
く、両手の洗浄を行うものにあっては、濡れた手でスイ
ッチオンオフする操作が不要なので便利である。

【００３９】又、図２の装置は、両手の洗浄を目的とし
たために２組みの洗浄装置を設けたが片手の洗浄でよい
のなら、図１０の第１発明の第１実施形態の変形例で示
すように１組みの洗浄装置を備えればよい。

【００４０】図２および図１０では、超音波振動子５の
振動子放射面(上端面)から離隔して音響レンズ５２を設
けている。この構成では、音響レンズ５２を保持するた
めの機構が必要となるが、その保持機構でもって音響レ
ンズ５２を上下動できるようにしておけば、超音波の収
束点、つまり、洗浄部位を、例えば洗浄容器５３の形状
もしくは被洗浄物に応じて随意に変更できる利点が得ら
れる。

【００４１】一方、超音波振動子５の超音波放射面に音
響レンズ５２を密着して設けた構成の超音波洗浄機を本
第１発明の第２実施形態として図１１に示している。
尚、この１１図のものは図１０の洗浄機に対してその実
施形態を適用したものである。この場合、音響レンズ５
２から、洗浄容器５３の洗浄液中の洗浄部位(超音波の
収束点)までの距離を６０ｍｍとする。この構成では、
前記の保持機構が不要なため装置の構成が簡略化する。
尚、音響レンズ５２も振動して可聴音が僅かに発生する
かも知れないが、その音が油Ｙおよび外容器５１を伝わ
って外部に漏れることはない。

【００４２】図１２は、本第１発明の第３実施形態を示
している。ここでは、超音波発生および収束手段(Ｇ)と
して、振動素子５-1および音響レンズ５２の替わりに、
台座５０-1の上面凹曲面に、コイン状の振動素子５０-2
を複数個配設した超音波発生・収束器５０を用いてい
る。この構成では、高価な音響レンズ５２が不要とな
り、装置の構成も簡略化する。

【００４３】本第１発明に係わる図２、図１０、図１１
および図１２の装置のごとく、外容器５１とは別に、洗
浄液を蓄える洗浄容器５３を設けたことによる利点を以
下に記す。・洗浄に伴い汚濁する洗浄液Ｘの取り替え量を少なくで
きる。外容器内の油Ｙは交換不要である。・超音波振動子５よりの超音波振動を伝播させる媒体と
して、伝播効率のよい液体を採用できる。・前記媒体として絶縁性を有する油を用いれば、超音波
振動子５の端子５-4、リード線５-5、および引き出し端
子５-6を絶縁する処置が不要となる。・洗浄容器の材質は、金属以外にプラスチック容器を用
いることができ、又、被洗浄物の形状に応じて最適な形
状容器を用いることができる。

【００４４】一方、従来タイプのように一つの外容器５
１に洗浄液Ｘを蓄えた超音波洗浄機に対しても適用で
き、図１３に本第３発明の第１実施形態を示している。
この構成では外容器５１には１種類の洗浄液Ｘ(一般に
導電性)が満たされるだけなので、超音波振動子５に対
して絶縁化処理を施す必要があるため、超音波振動子５
の下半分に対して絶縁部材Ｚを充填して、端子５-4、リ
ード線５-5及び引き出し端子５-6の絶縁おり、その際、
超音波振動子５自身の冷却のため、絶縁部材Ｚとして
は、熱伝導度の優れたものが要求されるため、モールド
樹脂を採用している。

【００４５】本第３発明の第１実施形態の変形例を図１
４(図１３において超音波振動子および音響レンズを１
組みとした)に示す。

【００４６】本第３発明の第２実施形態の図１５(図１
４において音響レンズを超音波振動子に密着させた)に
示す。

【００４７】本第３発明に係わる図１３、図１４および
図１５の装置のごとく、外容器５１に直接に洗浄液を蓄
えた構成による利点を以下に記す。・超音波の媒体液に粘性の少ない洗浄液を用いるため、
液温度が変化しても超音波の伝播特性は殆ど変化せず、
駆動制御回路としては図８のものが適しており、かつ、
温度補償のために設けたサーミスタ６、油温補償回路７
は不要であり、又、パワーコントローラ２の省略も可能
であり、簡素化される。・洗浄機自身の構成が簡単となる(油を用いるものであ
れば、その油を容器内に閉封する構造を必要とする)。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、超音波
振動子よりの超音波を、音響レンズを用いて洗浄液中の
洗浄箇所に収束させるようにしたので、洗浄箇所での単
位面積当たりの超音波照射エネルギーが高められ、許容
入力を超えるようなパワーを入力しなくても所望の洗浄
力を得ることができる。又、超音波振動子の振動面が外
容器に直接接触していないために発生音は極めて小さ
く、更には、超音波振動子自身が絶縁油またはモールド
樹脂中にあるため放熱効果がよく過熱の恐れもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来タイプの超音波洗浄機の概略構成図

【図２】本第１発明の第１１実施形態を示す超音波洗
浄機の内部透過した斜視図

【図３】図２の洗浄機に適した駆動制御ブロック図

【図４】音響レンズの作用を説明するために用いた図

【図５】図３の温度／電圧変換回路の変換特性図

【図６】図３のオンタイム制御回路の出力特性図

【図７】図３の切換回路の動作図を示したタイムチャ
ート

【図８】図２の洗浄機に適した別の駆動制御ブロック
図

【図９】図８の油温度補償回路７の補償特性を示した
図

【図１０】本第１発明の第１実施形態の変形例を示し
た斜視図

【図１１】本第１発明の第２実施形態を示した斜視図

【図１２】本第１発明の第３実施形態を示した斜視図

【図１３】本第３発明の第１実施形態を示した斜視図

【図１４】本第３発明の第１実施形態の変形例を示し
た斜視図

【図１５】本第３発明の第２実施形態を示した斜視図

【符号の説明】

１電源回路２パワーコントローラ３発振回路４パワーアンプ５超音波振動子６サーミスタ７油温補償回路８赤外線感知器９タイマー１０オンオフ制御回路５０超音波発生・収束器５１外容器５２音響レンズ５３洗浄容器６１発振回路６３切換回路６４パワーアンプ６５温度／電圧変換回路６６オンタイム制御回路６７プッシュスイッチ６８タイマー６９オンオフ制御回路Ｘ洗浄液Ｙ油Ｚモールド樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森本幸雄兵庫県西宮市芦原町９番52号古野電気株式会社内 (72)発明者笹倉豊喜兵庫県西宮市芦原町９番52号古野電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外容器(５１)に蓄えた絶縁性を有する油
(Ｙ)に浸漬して超音波発生及び収束手段(Ｇ)を設け、そ
して、内部に洗浄液(Ｘ)を蓄えた洗浄容器(５３)を、前
記油(Ｙ)に浮かべるようにして設け、超音波を洗浄液中
の一点に収束させることを特徴とする超音波洗浄機。
【請求項２】超音波振動子(５)よりの超音波出力を制
御するパワーコントロール手段と、絶縁性を有する油
(Ｙ)の温度を検出する温度検出手段とを備え、油温が変
化しても一定の洗浄力が得られるよう、油温に応じてパ
ワーコントロール手段により超音波出力を制御する請求
項１記載の超音波洗浄機。
【請求項３】外容器(５１)に蓄えた絶縁性を有する油
(Ｙ)に浸漬して超音波振動子(５)を設け、その超音波振
動子(５)の超音波放射面の上方に、もしくは前記超音波
放射面に密着して、音波を収束させるための音響レンズ
(５２)を配し、更に、内部に洗浄液(Ｘ)を蓄えた洗浄容
器(５３)を前記油(Ｙ)に浮かべるようにして設け、超音
波振動子(５)よりの超音波を音響レンズ(５２)により、
超音波を洗浄液中の一点に収束させることを特徴とする
超音波洗浄機。
【請求項４】外容器(５１)に蓄えた絶縁性を有する油
(Ｙ)に浸漬して複数個の超音波振動子(５)を離間して設
け、それらの超音波振動子(５)の超音波放射面の上方
に、もしくは前記超音波放射面に密着して、音波を収束
させるための音響レンズ(５２)をそれぞれ配し、更に、
内部に洗浄液(Ｘ)を蓄えた洗浄容器(５３)を前記油(Ｙ)
に浮かべるようにして設け、各超音波振動子(５)よりの
超音波を音響レンズ(５２)により、超音波を洗浄液中の
各一点にそれぞれ収束させることを特徴とする手洗い用
超音波洗浄機。
【請求項５】赤外線感知器を備え、差し出した手を感
知して自動的にスイッチオンさせる請求項４記載の超音
波洗浄機。
【請求項６】凹曲面上に小面積の超音波振動素子を複
数個配設してなる超音波発生・収束器(５０)を、外容器
(５１)に蓄えた絶縁性を有する油(Ｙ)に浸漬して設け、
そして、超音波発生・収束器の上方に、内部に洗浄液
(Ｘ)を蓄えた洗浄容器(５３)を前記油(Ｙ)に浮かべるよ
うにして設け、超音波を洗浄液中の一点に収束させるこ
とを特徴とする超音波洗浄機。
【請求項７】外容器(５１)に蓄えた絶縁性を有する油
(Ｙ)に浸漬して超音波発生及び収束手段(Ｇ)を設け、そ
して、内部に洗浄液(Ｘ)を蓄えた洗浄容器(５３)を、前
記油(Ｙ)に浮かべるようにして設け、超音波を洗浄液中
の一点に収束させる構成を有し、かつ前記超音波発生及
び収束手段(Ｇ)よりの超音波放射出力を制御するために
異なる二つの周波数信号をそれぞれ発生させる信号発生
手段(６１及び６２)と、絶縁性を有する油(Ｙ)の温度を
検出する温度検出手段(６)とを備え、油温が変化しても
一定の洗浄力が得られるよう、異なる二つの周波数信号
を、油温に応じて設定したデューティ比で採用して上記
超音波振動子(５２)を駆動することを特徴とする超音波
洗浄機。
【請求項８】外容器(５１)に蓄えた洗浄液(Ｘ)に、リ
ード端子部等に熱伝導度の良い絶縁材料にて絶縁処理を
施した超音波振動子(５)を浸漬して設け、超音波を洗浄
液中の一点に収束させることを特徴とする超音波洗浄
器。
【請求項９】外容器(５１)に蓄えた洗浄液(Ｘ)に、リ
ード端子部等に熱伝導度の良い絶縁材料にて絶縁処理を
施した超音波振動子(５)を浸漬して設け、その超音波振
動子(５)の超音波放射面の上方に、もしくは超音波放射
面に密着して、音波を収束させる音響レンズ(５２)を配
し、超音波振動子(５)よりの超音波を音響レンズ(５２)
により、超音波を洗浄液中の一点に収束させることを特
徴とする超音波洗浄機。