JPH01281188A - 超音波洗浄器におけるキャビテーションのコントロール方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は超音波洗浄器におけるキャビテーションのコン
トロール方法及びその装置に関し、さらに詳しくは法外
効果のある真性キャビテーションを多数発生させること
ができる超音波洗浄器におけるキャビテーションのコン
トロール方法及びその装置に関する。

〔従来技術と問題点〕

一般に超音波法す器とは、洗浄槽内に超音波振動子を設
け、この超音波振動子を作動させて洗浄槽内に超音波を
発振させ、このときに溶剤中に発生するキャビテーショ
ンを利用し洗浄しようとするものである。

ここでキャビテーションとは溶剤中を通過する圧縮波で
ある超音波の減圧時に液体中に空孔のできる現象をさし
、他の発生原因としては静的な負圧力、力学的な力（流
れによるキャビテーション）等がある。

従来の洗浄器は溶剤の種類に関係なく総てが開散型であ
り、この容器の中に超音波振動子を設けたものを一括し
て超音波洗浄器と称してきた。

しかしながら、精密な洗浄を要求するユーザーの間では
「有機溶剤（現在フロンが主流）の超音波洗浄は有効で
ない」との不評があった。

まず超音波を液体中に発振した場合は、単なる液中の通
過あるいはキャビテーションの発生のいずれかの動作を
とる（発振する超音波の振動数。

溶剤の液量により差異があるが、ここでは洗浄に有効な
２０キロＨｚから２メガＨｚの超音波に対し、充分な液
ｉｔ、０００　ｃ　ｃ以上が存在することを条件とする
）。

ついでキャビテーションの種類としては、脱気性キャビ
テーションと真性キャビテーションとがある。脱気性キ
ャビテーションとは、初期では有機溶剤中の溶解気体が
超音波の刺激により脱気され大暖の泡を発生させるもの
で、時間の経過に伴いこの泡は減少し、後に溶剤自身の
気化した泡を生じ、超音波の洗浄のワークに対する効果
はほとんどない。

また、泡により超音波の透過性が極単に減衰され、似た
ものとしてバブル洗浄がある。

真性キャビテーションとは、真空に近い微小気泡が発生
し、極短時間に消滅し、この作用が連続的に行われて強
烈な衝撃波を伴い、これが洗浄に有効となる。

ここで真性キャビテーションは、外部圧力と溶剤液温と
で発生条件が大きく異なるが、従来の洗節方法及び装置
はこれらへの配慮が一切なされていなかった。たまたま
水では常温、常圧下で真性キャビテーションが発生する
ため超音波洗浄の効果が疑問視されなかったが、フロン
等ではこの条件では真性キャビテーションが発生せず（
脱気性キャビチージオンのみが発生）、その結果洗浄効
果を発揮できない洗浄が行われていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来の問題点を解消した超音波洗浄器
におけるキャビテーションのコントロール方法及びその
装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、第１に洗浄槽内の圧力を変化させることを特
徴とする超音波洗浄器におけるキャビテーションのコン
トロール方法であり。

第２に洗浄槽内の溶剤温度を変化させることを特徴とす
る超音波洗浄器におけるキャビテーションのコントロー
ル方法であり、 第３に洗浄槽を気密洗浄タンクで形成し、該気密洗浄タ
ンクの圧力を変化させる変圧手段を気密洗浄タンクに配
設し、かつ気密洗浄タンク内の溶剤温度を変化させる調
温手段を設置したことを特徴とする超音波洗浄器におけ
るキャビテーションのコントロール装置である。

〔発明の実施例〕

つぎに本発明を図面の実施例について説明する。

まず第１の発明における洗浄槽内の圧力を変化させる変
圧手段としては、％布状の洗浄槽１を加圧機２又は減圧
機３と連通して加圧、減圧して圧力調整可能にして行う
。

また第２の発明における、洗浄槽内の溶剤温度を変化さ
せる調温手段としては、洗浄槽ｌに内部冷却パイプ４を
設置し、この内部冷却パイプ４を冷凍機５と接続して溶
剤温度を低下させて温度調整可１距にして行う（なお粘
性の強い溶剤の場合は、加熱を要する場合がある）０図
中符号６は洗浄槽の蓋、７は超音波振動子である。

また第３の発明は、第１図に示す如き形態に組立てられ
る。

発明者は、第２図に示すアルミ箔（１２Ｑ＋ａｓＸ　１
００ｍｍ厚さ０．０１５■Ｉ）を用意し、タンク容量１
０００ｃ　ｃ　、材質アルミ、超音波振動子は東北金属
製フェライト−コア型、超音波発振機は周波数２８ＫＨ
ｚ、出力１８０Ｗ（７）実験機に浸漬し、３０秒の超音
波照射によるエロージョン（打Ｉ［）試験を行った。こ
の試験方法は、液中に真性キャビテーションが発生する
と、真空にちがい空洞の急速な消滅により衝撃波が発生
し、同時に微小部分の急激な加熱が行われる。計算上空
洞が独立した系で熱の出入りが無く、かつ真空であると
仮定すると、溶剤を水とした場合の瞬間圧力は約ｔ　、
ｏｏ。

気圧、温度上昇は約１．０００　’″Ｋに達する。

この方法により、アルミの薄膜にエロージョンが発生し
、目視可使な客観的データが得られる。

アルミ箔への３０秒間の超音波照射 によるエロージョンの評価方法 ひとつの打痕の面積を０．０３ｍゴと仮定し、損傷によ
り孔のあいた部分は全面積とし、両者の面積の合計をキ
ャビテーションによる二ロージ賃ンの評価とする。試験
結果として、第３図及び第４図に溶剤として水を用いた
場合、第５図に同食塩水を用いた場合、第６図及び第７
図に同フロン１１３を用いた場合、第８図に同アセトン
を用いた場合、第９図に同ジエチルエーテルを用いた場
合、第１０図に同トリクレンを用いた場合、第１１図及
び第１２図に同メタノールを用いた場合の二ローション
の増減衣を示す。

上記した試験結果より、溶剤中におけるキャビテーショ
ンの発生量は外部圧力、溶剤の液温の調整（多くの場合
は液温の冷却だが、まれに液温の加熱もある）によりコ
ントロールできることが判明した。

〔発明の効果〕

よって本発明によれば、最も効率的なキャビテーション
の発生を随時選択することが可能となり、超音波洗浄器
として画期的な洗浄効果を発揮できる。

さらに本発明は、微小パリ取りゃ、微小粉砕回転機等に
おけるキャビテーションの発生防止にも利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる超音波洗浄装置の斜視図、第２
図はアルミ試験片の斜視図、第３図乃至第１２図は試験
結果を示す表である。 ｌ・・・・・・・・・　洗浄器 ２・・・・・・・・・　加圧機 ３・・・・・・・・・　減圧機 ４・・・・・・・・・　内部冷却パイプ５・・・・・・
・・・　冷凍機 ６・・・・・・・・・　蓋 ７・・・・・・・・・　超音波振動子 時　許　出　願　人　　島田金属工業株式会社代理人　
弁理士　松　浦　恵　治 第２図 手続補正書（方式） 昭和６３年３月８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、洗浄槽内の圧力を変化させることを特徴とする超音
   波洗浄器におけるキャビテーションのコントロール方法
   。 ２、洗浄槽内の溶剤温度を変化させることを特徴とする
   超音波洗浄器におけるキャビテーションのコントロール
   方法。 ３、洗浄槽を気密洗浄タンクで形成し、該気密洗浄タン
   クの圧力を変化させる変圧手段を気密洗浄タンクに配設
   し、かつ気密洗浄タンク内の溶剤温度を変化させる調温
   手段を設置したことを特徴とする超音波洗浄器における
   キャビテーションのコントロール装置。