JPH0833877A

JPH0833877A - 超音波処理装置

Info

Publication number: JPH0833877A
Application number: JP6191746A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Sasaki; 隆好佐々木; Tsunetaro Kashiyama; 恒太郎樫山
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1996-02-06
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JP2741344B2; US5810037A

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波洗浄装置による洗浄槽内の溶存気体量を
少なくして洗浄を効率ようく行う。【構成】洗浄槽１０内に貯留された洗浄液Ｆは、超音波
振動子１１のキャビテーション現象により、洗浄液Ｆ内
に浸漬した被処理物の洗浄を行う。この処理液Ｆは排液
ポンプＰ1によって排液パイプＱ1から脱気槽２０内に送
給し、給液ポンプＰ2によって給液パイプＱ2から洗浄槽
１０内に循環する。真空状態の脱気槽２０により、洗浄
液中に溶存している気体が気泡となって脱気されるため
に、溶存気体の少ない洗浄液Ｆが洗浄槽１０内に貯留さ
れる。このため、超音波振動子１１によって洗浄液Ｆの
発泡が少なく、効率よく洗浄を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、処理槽に貯留された
処理液中に超音波の振動エネルギーを与えて、そのキャ
ビテーション現象によって浸漬された部品や部材等の洗
浄、すすぎ、バリ取り等の処理を行う超音波処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波の振動エネルギーによるキャビテ
ーション現象を利用して被処理物の表面の汚れ、バリ等
を除去する超音波処理装置が広く知られている。ここ
で、処理液中に気体が溶解していると、超音波の振動エ
ネルギーによって発泡して被処理物の表面に付着して前
述効果を妨げている。このため、処理液中に溶存する気
体濃度を下げて処理効率を上げるために、以下に示すよ
うな処理装置が知られている。第１の装置では、処理槽
を真空状態として脱気するものである。第２の装置で
は、処理液が溶剤系の場合に適した装置であって、処理
液を沸騰させることにより脱気するものである。また、
第３の装置では、気液分離膜を用いて脱気するものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の第１の
装置では、被処理物を処理槽内に入れ毎に真空とする回
分式の処理となり、作業性が悪いという課題を有してい
る。また、第２の装置では連続式の処理となるが、その
適用は揮発性の溶剤系の処理液に限定され、特に環境衛
生上の観点から好ましい水や、沸点の高い炭化水素系洗
浄剤では、適用できないという課題を有している。さら
に、第３の装置では、連続式の処理となるが、気体除去
の処理速度が遅く、また、高価な気液分離膜を使用する
ためにコスト高となるいう課題を有している。

【０００４】そこで、この発明では、上述した課題を解
決するために、脱気槽との間で処理液を循環して脱気
し、処理槽内の処理液には溶存気体量が少ない状態とす
ることによって、連続的に効率よく処理することのでき
る超音波処理装置とすることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、超
音波発生手段を設けるとともに処理液を貯留する処理槽
と、真空容器からなる脱気槽とを備え、この処理槽内の
処理液を前記脱気槽との間に循環して、処理液中に溶存
する気体を真空雰囲気で脱気することとしている。

【０００６】請求項２の発明では、超音波発生手段を設
けるとともに処理液を貯留する処理槽と、この処理槽に
給液パイプと排液パイプにより連通された密閉容器から
なる脱気槽とを備え、脱気槽には、真空ポンプが設けら
れ、また、排液パイプに処理槽内の処理液を脱気槽へ送
り出す排液ポンプが設けられるとともに、給液パイプ
に、脱気槽内の処理液を処理槽に送り出す給液ポンプを
設けている。

【０００７】請求項３の発明では、請求項１または請求
項２の発明において、脱気槽には圧力測定手段が設けら
れ、この圧力測定手段の測定結果を受けて、圧力が設定
した上限値になると真空ポンプを作動させ、設定した下
限値になると前記真空ポンプの作動を停止させる真空ポ
ンプ駆動制御手段を設けている。

【０００８】請求項４の発明では、請求項１、請求項２
または請求項３の発明において、脱気槽には、この脱気
槽内の処理液面の上限位置と下限位置を検出する液面検
出手段とが設けられ、この液面検出手段による上限位置
検出結果に応じて、給液ポンプの液送り量を排液ポンプ
の液送り量より多くし、下限位置検出結果に応じて、給
液ポンプの液送り量を前記排液ポンプの液送り量より多
くするように排液ポンプ及び給液ポンプの駆動を制御す
るポンプ駆動制御手段を設けている。

【０００９】請求項５の発明では、請求項１から請求項
４の発明において、脱気槽内に超音波発生手段を設けら
れている。

【００１０】

【作用】請求項１の発明では、処理槽内に貯留された処
理液は、超音波発生手段によってキャビテーション現象
を生じ、この処理液内に浸漬された被処理物の洗浄など
の処理が行われる。この処理液は脱気槽内に送給され、
さらに処理槽内に循環している。また、真空容器の脱気
槽では、処理液中に溶存している気体がこの真空雰囲気
に曝されて気泡となって脱気されるために、溶存気体の
少ない状態で処理槽内に循環する。このため、処理液に
超音波発生手段による超音波振動が付与されても発泡が
少なく、効率よく洗浄などの処理が行われる。

【００１１】請求項２の発明では、処理槽内に貯留され
た処理液は、超音波発生手段によってキャビテーション
現象を生じ、この処理液内に浸漬された被処理物の洗浄
などの処理が行われる。この処理液は排液ポンプによっ
て排液パイプから脱気槽内に送給され、さらに給液ポン
プによって給液パイプから処理槽内に循環している。ま
た、密閉容器とされた脱気槽内は真空ポンプによって真
空状態にされており、処理液中に溶存している気体が気
泡となって脱気されるために、溶存気体の少ない状態で
処理槽内に循環する。このため、超音波発生手段による
超音波振動が付与されても、発泡が少なく、効率よく洗
浄などの処理が行われる。

【００１２】請求項３の発明では、処理液中に溶存する
気体が脱気放出されることによって脱気槽中の圧力が高
くなるが、請求項１の発明に加えて脱気槽には圧力測定
手段が設けられており、設定した圧力の上限値になると
この測定結果を受けて真空ポンプ駆動制御手段によって
真空ポンプが作動して脱気槽中の真空度を保持する。ま
た、設定した下限値になると真空ポンプはその作動を停
止する。

【００１３】請求項４の発明では、脱気槽にさらに、こ
の脱気槽内の処理液の液面の上限位置を検出する液面上
限検出センサと、下限位置を検出する液面下限検出セン
サとが設けられているので、脱気槽中の処理液面が上昇
すると液面上限検出センサによってその上限位置が検出
され、その結果に応じてポンプ駆動制御手段によって給
液ポンプの液送り量が排液ポンプの液送り量より多くな
って、液面を下げる。また、液面下限検出センサによる
下限位置検出結果に応じて、ポンプ駆動制御手段によっ
て給液ポンプの液送り量が排液ポンプの液送り量より多
くなるように排液ポンプ及び給液ポンプの駆動を制御
し、その液面を上昇する。

【００１４】請求項５の発明では、処理槽内と同様に脱
気槽内に超音波発生手段を設けられているので、超音波
のキャビテーション現象により、さらに迅速に脱気が行
われる。

【００１５】

【効果】請求項１の発明では、超音波発生手段を設ける
とともに処理液を貯留する処理槽と、真空容器からなる
脱気槽とを備え、この処理槽内の処理液を前記脱気槽と
の間に循環して、処理液中に溶存する気体を真空雰囲気
で脱気することとしているために、脱気槽中で脱気され
た処理液が処理槽内に循環供給されて、処理槽内は常
に、気泡のほとんど無い洗浄液で満たされているので、
超音波発生手段によるキャビテーション効果が有効に発
揮され、被処理物の洗浄などの処理を効果的に行うこと
ができる。

【００１６】請求項２の発明では、排液パイプに処理槽
内の処理液を脱気槽に送り出す排液ポンプが設けられ、
また、給液パイプに脱気槽内の処理液を処理槽に送り出
す給液ポンプが設けられているために、処理槽と脱気槽
との間の処理液の循環を円滑に行うことができて、処理
槽内は常に気泡のほとんど無い洗浄液で満たされている
ので、超音波発生手段によるキャビテーション効果が有
効に発揮され、被処理物の洗浄などの処理を効果的に行
うことができる。

【００１７】請求項３の発明では、脱気槽には圧力測定
手段が設けられ、この圧力測定手段の測定結果を受け
て、圧力が設定した上限値になると真空ポンプを作動さ
せ、設定した下限値になると真空ポンプの作動を停止さ
せる真空ポンプ駆動制御手段が設けられているので、脱
気槽内は脱気が行われるに十分な所定の真空度に保つこ
とができる。

【００１８】請求項４の発明では、脱気槽には、処理液
面の上限位置を検出する液面上限検出センサと、下限位
置を検出する液面下限検出センサとが設けられ、液面上
限検出センサによる上限位置検出結果に応じて、給液ポ
ンプの液送り量を排液ポンプの液送り量より多くし、液
面下限検出センサによる下限位置検出結果に応じて、給
液ポンプの液送り量を排液ポンプの液送り量より多くす
るように同排液ポンプ及び給液ポンプの駆動を制御する
ポンプ駆動制御手段が設けられているので、脱気槽内の
液面を一定の範囲に保つことができる。

【００１９】請求項５の発明では、処理槽に加えて脱気
槽内にも超音波発生手段を設けられているので、脱気処
理が迅速に行われて、処理液中に溶存する気体の濃度を
下げることができる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明を部品の洗浄処理を洗浄液
（水）Ｆとする超音波洗浄装置の例について図１〜図３
を参照して説明する。図１は、この実施例に係る超音波
洗浄装置を模式図により示したものであって、超音波洗
浄装置は、この発明における処理槽としての洗浄槽１０
と、この洗浄槽１０と並列して設置された脱気槽２０
と、制御回路４０とを備えている。そして、洗浄槽１０
と脱気槽２０との間には下部に給液パイプＱ2が、上部
に排液パイプＱ1が連結されて、両槽１０，２０との間
を洗浄液Ｆが流通可能とされている。洗浄槽１０は、上
面が開放されており、この上から籠に入れられた複数の
部品を収納可能とされた容器であって、その底部には、
図示しない駆動装置により駆動して超音波を発生する超
音波振動子１１が取付けられている。

【００２１】脱気槽２０は密閉容器であって、内側底部
には洗浄槽１０と同様に駆動装置により駆動して超音波
を発生する超音波振動子２１が設けられている。この脱
気槽２０の上部側壁には、液面上限検出センサ２２が取
付けられており、また、この液面上限検出センサ２２の
取付位置より下部位置には液面下限検出センサ２３が取
付けられている。両センサ２２，２３は、光電センサの
例を示すが、その他のセンサやフロートを利用したリミ
ットスイッチなどを用いることができる。脱気槽２０の
上蓋内側には圧力センサ２４が設けられている。この圧
力センサ２４としては、半導体式センサやピエゾ式セン
サ等が用いられ、また、上壁にはパイプＱ3を介して圧
力計２５が取り付けられて外部から脱気槽２０内の圧力
を測定することができるようにされている。

【００２２】脱気槽２０の上壁にはパイプＱ4 を介して
真空ポンプＰ3が取り付けられている。この真空ポンプ
Ｐ3は、非オイル系のメカニカルブースター型ポンプを
用いられている。なお、オイルロータリーポンプも使用
することができるが、洗浄液がオイルによって汚染され
ることを防止するためにオイルトラップを用いことが望
ましい。真空ポンプＰ3は、脱気槽２０内が所定の上限
圧力（ここでは１５０ｔｏｒｒ）以上になると作動を開
始し、所定の下限圧力（ここでは５０ｔｏｒｒ）以下に
なると作動を停止するようになっている。上限圧力は、
脱気効果から定められる圧力であって、洗浄液Ｆを用い
た洗浄装置では上記の値とされる。また、下限圧力は、
真空ポンプＰ3の真空能力から定められる圧力である。

【００２３】洗浄槽１０と脱気槽２０との間には、両者
間を連結する排液パイプＱ1 が設けられており、この排
液パイプＱ1 の中間部に、洗浄槽１０内の洗浄液Ｆを脱
気槽２０内に送る排液ポンプＰ1が取付けられている。
この排液ポンプＰ1は、洗浄槽１０と脱気槽２０との圧
力差による洗浄液Ｆの流出を防ぐために、容積型であっ
て、ロータがゴムライニングされたパイロットギア式ロ
ータリーポンプが使用されている。これにより洗浄槽１
０と脱気槽２０間が気密に遮断されて、排液ポンプＰ1
の回転に基づいた一定量の洗浄液Ｆを送給することが可
能とされている。なお、この実施例では、排液ポンプＰ
1は、常に一定の回転数で回転する定速運転するように
設定されており、一定量の洗浄液Ｆを脱気槽２０に送給
するようにされている。

【００２４】また、洗浄槽１０の側壁の下部と、脱気槽
２０の側壁の下部との間には、両者間を連結する供給パ
イプＱ₂ が設けられており、この供給パイプＱ2 の中間
部には、脱気槽２０内で脱気された洗浄液Ｆを洗浄槽１
０内に送る給液ポンプＰ2が取付けられている。給液ポ
ンプＰ2も、洗浄液Ｆの逆流を防ぐためにパイロットギ
ア式ロータリーポンプが用いられている。なお、給液ポ
ンプＰ2は、排液ポンプＰ1の回転数を上げることが可能
とされ、この回転数を上げることによって洗浄槽１０へ
の送給量を調整できるために、排液ポンプＰ1ほどの気
密性は要求されない。このため、この実施例ではロータ
にゴムライニングが施されておらず、保守点検を容易な
ものとされている。

【００２５】制御回路４０は、マイクロコンピュータを
備えており、図２に示すフローチャートに対応した「洗
浄液循環プログラム」を実行し続けると共に、図３に示
すフローチャートに対応した「脱気制御プログラム」の
割り込み実行を行うものである。制御回路４０の入力側
には、前述した圧力センサ２４、液面上限検出センサ２
２及び液面下限センサ２３が接続されている。また、制
御回路４０の出力側には、上述した真空ポンプＰ3 、排
液ポンプＰ1 及び給液ポンプＰ2 が接続されている。

【００２６】次に、このように構成された実施例の作用
について説明する。洗浄槽１０及び脱気槽２０に所定水
位まで洗浄液Ｆが満たされている。この状態で、電源ス
イッチ（図示しない）がオンされると、超音波振動子１
１，２１が駆動されて一定振動数の超音波振動を開始
し、キャビテーション効果により被洗浄物の洗浄を行う
ことが可能となる。これと同時に、制御回路４０は、
「洗浄液循環プログラム」の処理を、図２に示すステッ
プ５０により開始し、ステップ５１により、排液ポンプ
Ｐ1の定速運転Ｖ0 を開始させると共に、ステップ５２
より給液ポンプＰ2の排液ポンプＰ1より速度の低い低速
運転Ｖ1 （Ｖ1 ＜Ｖ0 ）を開始させる。これにより、洗
浄槽１０内の洗浄液Ｆが一定速度Ｖ0 で脱気槽２０に送
られ、脱気槽２０内の洗浄液Ｆが低速度Ｖ1 で洗浄槽１
０内に戻されて洗浄液Ｆが循環するようになる。この状
態では、脱気槽２０内への洗浄液の供給量が脱気槽２０
からの洗浄液の排出量より多いために、脱気槽２０内の
水位が上昇する。

【００２７】そして、洗浄液の水面が上限水位に達する
と、液面上限検出センサ２２から検出信号が出力され、
これを受けて制御回路４０はステップ５３にて「ＹＥ
Ｓ」との判定の基にプログラムをステップ５４に移し、
給液ポンプＰ2の運転を排液ポンプＰ1の運転速度より高
い高速運転Ｖ2 （Ｖ2 ＞Ｖ0 ）に切り替えさせる。この
状態では、脱気槽２０からの洗浄液Ｆの排出量が脱気槽
２０内への洗浄液の供給量より多く、脱気槽２０内の水
位が下降する。そして、洗浄液の水面が下限水位に達す
ると、液面下限検出センサ２３から検出信号が出力さ
れ、これを受けて制御回路４０はステップ５５にて「Ｙ
ＥＳ」との判定の基にプログラムをステップ５１に戻
し、給液ポンプＰ2の運転を排液ポンプＰ1の運転速度よ
り低い低速運転Ｖ1 に切り替えさせる。以下、ステップ
５２〜５５の処理を繰り返し実行することにより、脱気
槽２０内の洗浄液の水位が上限水位と下限水位の間に保
たれる。その結果、脱気槽２０内が洗浄液で一杯になっ
たり、脱気槽２０内に洗浄液Ｆが不足して、給液ポンプ
Ｐ2が空気を巻き込んだりするという不都合を避けるこ
とができる。

【００２８】そして、制御回路４０は、上記「洗浄液供
給プログラム」の実行中に、同時に図３に示す「脱気制
御プログラム」の割り込み実行を行っている。すなわ
ち、制御回路４０は、ステップ６０にて「脱気制御プロ
グラム」の実行を開始し、ステップ６１にて圧力センサ
２４から検出信号を受けて、脱気槽２０内の圧力が上限
圧力以上か否かを判定する。上限圧力以上のときは、制
御回路４０は、ステップ６１にて「ＹＥＳ」との判定の
基にプログラムをステップ６２に移行させ、真空ポンプ
Ｐ3の運転を開始させる。これにより、脱気槽２０内は
真空状態となって、洗浄液Ｆから溶存する気体が発泡し
て脱気される。特に、脱気槽２０内に設けた超音波振動
子２１によるキャビテーション現象も相まって洗浄液Ｆ
内の溶存する気体が効率よく発泡して、脱気の効率がさ
らに高められる。

【００２９】そして、脱気槽２０内が下限圧力以下にな
ると、圧力センサ２４からの検出信号に応じて制御回路
４０は、ステップ６３にて「ＹＥＳ」との判定の基にプ
ログラムをステップ６４に移行させ、真空ポンプＰ3の
運転を停止する。これにより、真空ポンプＰ3が運転さ
れていなくても、圧力が上限圧力以下の場合には、脱気
作用を十分に発揮し、そして、プログラムはステップ６
１に戻され、以下ステップ６１〜６４の処理が繰り返さ
れる。

【００３０】このようにして、洗浄槽１０に貯留された
洗浄液Ｆはその液面や被洗浄物の表面から空気を吸収し
た溶存気体量の多い部分が排液パイプＱ1から脱気槽２
０へ排出される。そして、脱気槽２０内で脱気された洗
浄液Ｆは、給液パイプＱ2を通って洗浄槽１０の下部か
ら湧き上げるように上昇して再び排液パイプＱ1から排
出されていく循環となる。このような洗浄液Ｆの循環流
内に、籠に収容した複数の部品からなる被洗浄物を浸漬
すると、被洗浄物には溶存する気体の量が少ない流れに
よって洗浄されることになる。すなわち、部品の表面に
接触する洗浄液は溶存する気体量が少ないために超音波
によって発泡することなく直接接触して、高い洗浄効果
を得ることができる。

【００３１】以上に説明したように、この実施例によれ
ば、洗浄槽１０内の気体を溶存する洗浄液Ｆが、脱気槽
２０内に送られて脱気され、再び洗浄槽１０に戻される
という一連の循環流となるために、洗浄槽１０内には常
に溶存する気体量の少ない洗浄液が貯留されていること
になる。その結果、超音波振動子の振動によって発泡量
が抑制されて、被洗浄物の洗浄が効率よく行うことがで
きる。

【００３２】なお、この実施例においては、排液ポンプ
Ｐ1の運転速度を一定にし、給液ポンプＰ2の運転速度を
可変にすることにより、脱気槽２０内の水位を調節して
いるが、必ずしもこのような構成とする必要はなく、給
液ポンプＰ2の運転速度を一定にし、排液ポンプＰ1の運
転速度を可変にしてもよい。また、両ポンプＰ1，Ｐ2の
運転速度を可変にして、これらの運転速度差によって調
節するようにしてもよい。また、この実施例の制御回路
は、マイクロコンピュータを用いたものであるが、これ
に代えて、アナログ式のシークエンス制御回路を用いて
もよい。さらに、この実施例においては、洗浄液として
水を用いているが、炭化水素系の洗浄液でもよく、また
場合によっては溶剤系の洗浄液を用いることもできる。
また、超音波洗浄装置の形状、供給パイプの取付位置や
センサの取付位置等についてはこの実施例に限るもので
はなく、目的用途等に応じて適宜変更することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】模式図である。

【図２】洗浄液循環プログラムのフローチャートであ
る。

【図３】脱気制御プログラムのフローチャートである。

【符号の説明】

１０…洗浄槽（処理槽）１１…超音波振動子２０…脱気槽Ｐ1…排液ポンプＰ2…給液ポンプＰ3…真空ポンプＱ1 …排液パイプＱ2 …給液パイプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波発生手段を設けるとともに処理液
を貯留する処理槽と、真空容器からなる脱気槽とを備
え、この処理槽内の処理液を前記脱気槽との間に循環し
て、処理液中に溶存する気体を真空雰囲気で脱気するこ
とを特徴とする超音波処理装置。
【請求項２】超音波発生手段を設けるとともに処理液
を貯留する処理槽と、この処理槽に給液パイプと排液パ
イプにより連通された密閉容器からなる脱気槽とを備
え、前記脱気槽には、真空ポンプが設けられ、また、前記排
液パイプに前記処理槽内の処理液を前記脱気槽へ送り出
す排液ポンプが設けられるとともに、前記給液パイプ
に、前記脱気槽内の処理液を前記処理槽に送り出す給液
ポンプを設けていることを特徴とする請求項１記載の超
音波処理装置。
【請求項３】脱気槽には圧力測定手段が設けられ、こ
の圧力測定手段の測定結果を受けて、圧力が設定した上
限値になると真空ポンプを作動させ、設定した下限値に
なると前記真空ポンプの作動を停止させる真空ポンプ駆
動制御手段を設けていることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の超音波処理装置。
【請求項４】脱気槽には、この脱気槽内の処理液面の
上限位置と下限位置を検出する液面検出手段とが設けら
れ、前記液面検出手段による上限位置検出結果に応じて、前
記給液ポンプの液送り量を前記排液ポンプの液送り量よ
り多くし、下限位置検出結果に応じて、前記給液ポンプ
の液送り量を前記排液ポンプの液送り量より多くするよ
うに該排液ポンプ及び給液ポンプの駆動を制御するポン
プ駆動制御手段を設けていることを特徴とする請求項
１、２または請求項３記載の超音波処理装置。
【請求項５】脱気槽内には、超音波発生手段を設けて
いることを特徴とする請求項１から請求項４記載の超音
波処理装置。