JPH11277010A - 超音波洗浄装置 - Google Patents
超音波洗浄装置Info
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- JPH11277010A JPH11277010A JP8539298A JP8539298A JPH11277010A JP H11277010 A JPH11277010 A JP H11277010A JP 8539298 A JP8539298 A JP 8539298A JP 8539298 A JP8539298 A JP 8539298A JP H11277010 A JPH11277010 A JP H11277010A
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Abstract
ージョンを低減することを目的とする。 【解決手段】 洗浄槽11の底面に取付けた複数の超音
波振動子11の位相を変化させることによって、超音波
振動のエネルギを洗浄槽11の底面に均一に分布させ
る。一例として、互いに隣合う超音波振動子の位相が9
0°もしくは180°異なるように設定する。さらに、
上記複数の超音波振動子12の位相を任意に設定するた
めに、位相変調素子15を介して複数の超音波振動子1
2と超音波発振器13を接続する。
Description
れる超音波洗浄装置に関するものである。
体に付着した微小な異物や汚れを取り除く方法として、
電子部品、半導体、各種光学部品をはじめとする精密洗
浄に広く利用されている。超音波洗浄は、洗浄液に加え
られた音響出力によって洗浄液が引き裂かれ、真空の空
洞が発生するキャビテーション現象を利用し、物体に付
着した付着物や汚れを除去するもので、キャビテーショ
ン現象は、超音波エネルギの大きくなる位置(定在波の
最大振幅の部分)で顕著になることが知られている。
ーションの偏在による洗浄ムラを抑えることが重要にな
る。洗浄ムラ対策として、超音波振動の発振周波数を変
調させる方法、異なる周波数の超音波振動子を用いる方
法、被洗浄物の揺動・回転など被洗浄物を移動させる方
法、その他種々の方法が採用されている。
及び実開昭62−123290号公報では、共振周波数
が異なる複数の振動子を備えた交互多周波式超音波洗浄
装置が提案されている。
は、複数の超音波振動子を洗浄槽の中央部に向けて取付
け、それぞれの振動子の振幅、位相、周波数のいずれか
1つを変化させることによって、超音波エネルギが高く
なる位置を制御し、洗浄度の高い部分とワークの投入位
置とを一致させて、一定の洗浄度でムラなく洗浄する方
法が提案されている。
点としては、超音波洗浄装置を長期にわたって使用する
と、洗浄槽内部が徐々に腐食される所謂エロージョン
(腐食)の発生が知られている。エロージョンは洗浄槽
内部でも特に振動板などの超音波振動子を取付けた部分
に顕著に発生し、微小量づつ除去された材料が洗浄槽内
に残留して、被洗浄物を汚染する。エロージョンの発生
は、振動子の配置方法、振動板など振動子を取付ける部
分の材質・表面状態、水位などにより状況が異なるた
め、エロージョンを抑制する方法としては、振動板材料
をチタン製とする方法、水位を150mm以上にする方
法などが知られている。また、特開平5−145995
号公報に記載のように、金属あるいは樹脂で形成した振
動板の接液面にポリエステルフィルムを貼着する方法、
特開平6−91240号公報に記載のように、板厚20
〜1000μmの金属板を超音波発振器の超音波発振面
に搭載する方法などが提案されている。
者の公開公報に記載の方法では共振周波数の異なる振動
子を駆動するために、共振周波数毎に異なる発振器を用
いる必要があり、洗浄装置が必要以上に大型化するとい
った課題を有していた。
洗浄装置は、振動子の振幅、位相、周波数のいずれか1
つを選択し、被洗浄物の投入位置によって、最適な洗浄
性が選られるように制御する方式であるため、あらかじ
め被洗浄物の位置を正確に把握しておく必要があった。
また、一般的な超音波洗浄装置は、振動子を洗浄槽の底
面に取付ける直接式、振動子を振動板に取付ける振動板
方式、超音波発振ユニットを洗浄槽内に設置する投込方
式に大別される。上記後者の公開公報に記載の超音波洗
浄装置は、上記の一般的な超音波洗浄装置と異なり、振
動子を洗浄槽側面に取付け、洗浄槽の中央部に向ける構
成とし、超音波は2次元的に進行すると仮定している。
しかし、振動子を洗浄槽側面に取付けた場合、実際の超
音波は振動子から水面に湾曲して3次元的に進行するた
め、意図した効果が得られないといった課題を有してい
る。
145995号公報に記載の方法では、ポリエステルフ
ィルムの剥離が生じるといった課題を有しており、また
特開平6−91240号公報に記載の方法では、超音波
発振面に搭載した金属板にエロージョンが発生し、洗浄
槽内を汚染するといった課題を有していた。
子を同位相で駆動するため、振動子を取付けた面内で局
所的にエネルギの強い部分が存在し、この部分にエロー
ジョンが発生しやすいという課題を有していた。
の超音波振動子を取付けた部分に顕著に発生するエロー
ジョンを低減できる超音波洗浄装置を提供することを目
的とする。
に、本発明に係わる超音波洗浄装置は、洗浄槽の底面も
しくは洗浄槽の底面に取付けた振動板に、複数の超音波
振動子を配設し、前記複数の超音波振動子を各々異なる
位相で駆動することを特徴とし、複数の超音波振動子を
各々異なる位相で駆動するための手段として、前記複数
の超音波振動子と超音波発振器とを、複数の位相変調素
子を介して接続したを特徴としている。
振動子の位相を各々90°もしくは180°異ならせる
ことことを特徴としている。
に説明する。
施例を示している。図1に示す超音波洗浄装置は、振動
板14に複数個の超音波振動子12を配設し、洗浄槽1
1の底面に前記振動板14を取付ける構造になってい
る。さらに、複数の超音波振動子12と一つの超音波発
振器13を複数の位相変調素子15を介して接続し、前
記複数の超音波振動子12を各々異なる位相で駆動する
構成になっている。
示している。図2に示す超音波洗浄装置は、洗浄槽11
の底面に複数の超音波振動子12を直接取付ける構成に
なっている。また、図3に示す超音波洗浄装置は、超音
波発振ユニット15の内部に複数の超音波振動子12を
取付ける構成になっており、超音波発振ユニット15を
洗浄槽11の内部に入れて使用する形式の超音波洗浄装
置である。
も、図1に示されるように、複数の超音波振動子12に
位相変調素子15を接続することによって、一つの超音
波発振器13で位相制御を行う方法を採用している。
洗浄装置を用いて、超音波振動子の位相制御を行うこと
により、超音波洗浄装置に発生するエロージョンを低減
できることを確認した。
説明する図面であって、図4(A)は振動板14におけ
る超音波振動子12の取付け位置22a〜22dを示し
ている。本発明者らは、図4(B)に示すように、取付
け位置22a〜22dに取付けた超音波振動子12各々
の位相を、互いに隣合う振動子と90°もしくは180
°異ならせる場合に、エロージョンの発生を効率的に抑
制できることを確認した。
を備えた洗浄装置では、さらに多くの振動子が必要とさ
れる。例えば、小〜中型の洗浄装置であっても、図5
(A)に示すように、振動板14の7つの取付け位置3
2a〜32gに超音波振動子12を配置している。図5
(A)に示す例で、各超音波振動子12の最適な位相を
求めるためには、極めて多くの位相変化の例を調べてい
く必要があるが、図4に示す振動板14と複数個の振動
子12を用いた実施例に基づき、32a〜32gの位置
に取付けた超音波振動子の位相を、図5(B)に示すよ
うに、エロージョンの発生を低減することが可能であっ
た。
振動板14と超音波振動子12の配置をモデル化し、有
限要素法により振動板の振動状態を解析した。解析は、
各振動子の位相を図6に示す6通り変化させて、振動板
内で生じる最大振幅を計算した。解析条件にあたって、
境界条件、加振条件、振動板物性を以下の通り定めた。
た。
所定の周波数(本解析においては、40kHz)と振幅
(本解析においては、無次元数1)を有する正弦波が作
用するとした。
とし、ヤング率2.06×108kgf/mm2、ポアソ
ン比0.29、密度7.82gf/cm2 以上の条件をもとに得られた解析結果を以下に示す。
きさ、及び取付け位置の例を示すものであり、単位はm
mである。図6(B)は解析例を示すものであり、図中
の各丸印内の数字は該位置に取り付けられる超音波振動
子の位相のズレを示している。
出 上記の解析結果からも明らかなように、図4の例と同様
に、隣合う振動子の位相を90°もしくは180°づつ
変化させた場合(解析3)に最大振幅の値が小さくなる
ことがわかる。
のずれを制御し、振動板の振幅、応力の分布を変化させ
ることによって、超音波のエネルギを振動板全体に均一
に作用させることが可能となり、エロージョンの発生も
抑制できる。逆に、位相制御が適切でない場合は、振動
板の振幅、応力は局所的に大きくなる部分が現われ、超
音波のエネルギは振動板上で偏在するため、超音波のエ
ネルギが局所的に高い部分にエロージョンが発生するこ
とになる。
526号公報に記載の装置のように、被洗浄物の投入位
置によって、振動子のパラメータを制御する必要がな
く、一旦最適な条件を決定すれば、被洗浄物の位置、大
きさなどに係わらずエロージョンの発生を抑制すること
が可能になる。
び実開昭62−123290号公報に記載の装置のよう
に、複数の超音波発振器を用いる必要がなく、洗浄装置
全体を小型化することが可能になる。
に、洗浄槽の底面もしくは洗浄槽の底面に取付けた振動
板に、複数の超音波振動子を配設し、前記複数の超音波
振動子を各々異なる位相で駆動し、かつ、前記複数の超
音波振動子を複数の位相変調素子を介して超音波発振器
に接続したことを特徴としている。したがって、位相変
調素子によって、簡単な構成で容易に振動子の位相を任
意に設定することが可能になる。また、互いに隣合う超
音波振動子の位相を各々90°もしくは180°変化さ
せることを特徴としている。これによって、振動板など
に作用する超音波のエネルギを振動板全体にわたって均
一な分布とすることができるので、洗浄槽内部に発生す
るエロージョンを低減することができる。
説明する図面である。
説明する図面である。
説明する図面である。
1の実施例を説明する図面である。
2の実施例を説明する図面である。
ズレを説明する図面である。
Claims (2)
- 【請求項1】 洗浄槽の底面もしくは洗浄槽の底面に取
付けた振動板に、複数の超音波振動子を配設し、前記複
数の超音波振動子と超音波発振器とを複数の位相変調素
子を介して接続し、前記複数の超音波振動子を異なる位
相で駆動することを特徴とする超音波洗浄装置。 - 【請求項2】 互いに隣合う超音波振動子の位相を各々
90°もしくは180°異ならせて駆動することを特徴
とする請求項1に記載の超音波洗浄装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08539298A JP3854406B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 超音波洗浄装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08539298A JP3854406B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 超音波洗浄装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11277010A true JPH11277010A (ja) | 1999-10-12 |
| JP3854406B2 JP3854406B2 (ja) | 2006-12-06 |
Family
ID=13857502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08539298A Expired - Lifetime JP3854406B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 超音波洗浄装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3854406B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100390169B1 (ko) * | 2000-07-06 | 2003-07-04 | 주식회사 발해 | 초음파를 이용한 세면기(洗面器) |
| KR100430855B1 (ko) * | 2001-08-21 | 2004-05-10 | 주식회사 뷰닉스 | 초음파발진기를 구비한 이미용기구 세척장치 |
| JP2007215119A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | 電気音響変換器 |
| JP2017029963A (ja) * | 2015-08-06 | 2017-02-09 | トヨタ自動車株式会社 | 超音波洗浄装置 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP08539298A patent/JP3854406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100390169B1 (ko) * | 2000-07-06 | 2003-07-04 | 주식회사 발해 | 초음파를 이용한 세면기(洗面器) |
| KR100430855B1 (ko) * | 2001-08-21 | 2004-05-10 | 주식회사 뷰닉스 | 초음파발진기를 구비한 이미용기구 세척장치 |
| JP2007215119A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | 電気音響変換器 |
| JP2017029963A (ja) * | 2015-08-06 | 2017-02-09 | トヨタ自動車株式会社 | 超音波洗浄装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3854406B2 (ja) | 2006-12-06 |
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