JPS6232635Y2

JPS6232635Y2 -

Info

Publication number: JPS6232635Y2
Application number: JP1982000164U
Authority: JP
Priority date: 1982-01-06
Filing date: 1982-01-06
Publication date: 1987-08-20
Also published as: JPS58107191U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は超音波液体処理装置に関するものであ
る。

液体処理装置において代表的な装置としては洗
浄装置がある。第１図に示す洗浄装置を例にして
従来例を説明すると、洗浄液１を充填した洗浄槽
２の底板３に、直接振動子４を取付け、底板３を
輻射板として使用するものであつた。この装置に
おいては、良好な洗浄効果を得るには、底面３の
全面に振動子４を取付けるのが有効であるが、コ
スト面、重量面等の制約から、図のように複数個
の振動子４を適当間隔で取付けているため、底板
３に撓み振動が生じ、振動子を取付けていない部
分でかなりの逆位相部が発生して、洗浄液中のキ
ヤビテーシヨン強度がかなり減殺される。

又、前記逆位相部の境界位置にキヤビテーシヨ
ンによる浸蝕が発生し、貫通孔を作り、使用不能
となることもあつた。

更に、輻射板を兼ねている洗浄槽の底板と液面
とが平行な面を作ることになり、この間に顕著な
定在波を生じることになり、音圧分布も顕著な強
弱を生ずる。その結果、洗浄ムラを生ずることに
なる。

一方、振動子の電気端子からみたインピーダン
スは、液深が液体中の1/4波長の偶数倍か奇数倍
かによつて大巾に変動するため、安定した電気信
号を供給することができない欠点があつた。

本考案は前記従来の欠点に鑑み、液面に対し平
行な面をもたない放射体を形成することにより液
中に安定且つ均一な音場を作ることができる超音
波液体処理装置を提供するのが目的である。

本考案の構成を第２，３図に示す第１実施例に
基き詳細に説明すると、上面を円弧状に形成した
半円柱状の放射体５の下面に、キヤビテーシヨン
の発生を防止する例えば独立気泡の合成樹脂スポ
ンジ、等で形成した反射体６を固定する。

尚、前記放射体５はポアソン現象を持つ、ガラ
ス、セラミツク又は金属等で製造する。そして、
放射体５の一側にＬ字形をしたポアソン比を有す
る材料で形成した振動伝送体７を固定し、先端に
振動子４を固定する。各放射体５は第４図に示す
ように平行させて槽２の底板３上面に固定する。

第１実施例は前記のように構成したもので、図
示を省略した超音波発振器からの電気信号を振動
子４に印加し、発生した超音波振動を振動伝送体
７を介して放射体５に加える。この放射体５にお
いてはポアソン現象により長さ方向及び半径方向
に超音波を放射する。したがつて、周波数を考慮
した長さｌ及び半径ｄを適当に選ぶことにより半
径方向に有用な超音波振動を得ることができる。

今、１例としてヤング率7.03×10¹⁰N／m²、ポ
アソン比0.345、密度2600Kg／m²の材料定数をも
つもの（アルミニウム）を、ｌ＝６cm、ｄ＝4.2
cm、周波数40.1KHzとした時の振動分布は第５図
に示す状態となる。第５図においてａは長さ方向
の振動分布を示し、ｂは半径方向の振動分布を示
す。但し、長さ方向の最大変位を１として規格化
してある。又、長さ方向に半波長の長さのものを
用いた。しかしながら、必要に応じて半波長の長
さの整数倍とすれば、前記の効果を損うことな
く、大型化することができる。

又、前記実施例における音線の状況は第６図に
おいて矢印で示すようになる。この図からも明ら
かなように、洗浄槽２内で複雑に屈折し、槽内に
従来の装置に比べ均一な音場を作ることになる。
したがつて、第１図に示す従来のように洗浄液１
中に顕著な定在波が生じることがなく、液深の変
動に対しても安定な動作となる。

一方、振動子４の電気端子より見ると、放射体
５の表面各部の音響輻射抵抗は、音線の径路が
各々異なるが故に、液深の変化等によつても安定
した電気インピーダンスを示すことになり、超音
波発信器からは、安定したパワーを供給すること
が可能となる。

尚、放射体５の下面には反射体６を固定し、こ
の反射体６を介して洗浄槽２の底板３に取付けて
いるので、底板３がキヤビテーシヨンにより浸蝕
されるのを防止することができる。

尚、前記実施例においては、放射体５を複数個
平行に設置するように説明したが、１個でもよい
ものである。

次に、第２実施例を第７，８図に基いて説明す
ると、放射体５′の表面を３角形状に形成して液
面と平行な面を形成しないように構成する。そし
て反振動伝送体７側を円弧面８で形成したもので
ある。

前記円弧面８は槽壁と放射体５′の長さ方向の
端面との間に、前記した定在波を生じないという
効果を得られるようにしている。

次に、第３実施例を第９図に基いて説明する
と、振動伝送体７側を交互に反射側に位置させ、
放射体５の長さをλ/4だけずらして配置したもの
である。

第３実施例は前記のように構成したもので、放
射面において第５図に示すような振動分布を有す
るため、放射面近くにおいては、放射面に沿つた
振動分布に従つて音圧の強弱が交互に現われるこ
とになる。そこで、第３実施例においては放射体
５をλ/4の長さずらして交互に配置することによ
り、より均一な音場を得ることができる。

尚、前記各実施例において放射体５，５′を複
数個使用する場合には、共振周波数を異にするこ
とができる。

夫々異なる周波数にて駆動することにより、異
なる周波数の音場を同時に、又は交互に、或いは
任意の時間に、同一洗浄槽２中に作ることができ
る。

尚、前記各実施例においては放射体５，５′を
振動伝送体７を介して振動子４に接続するように
説明したが、振動伝送体７が、振巾拡大或いは減
少の機能を持たせることができるのを利用するた
めで、放射体５，５′を電気信号の周波数に共振
するように設計すれば、振動子４を直接接続して
もよいものである。

又、各実施例においては洗浄装置について説明
したが、超音波分散或いは凝集等の液体処理にも
使用することができるもので、これらを全て含め
て液体処理装置と称す。

本考案は前記のような構成、作用を有するか
ら、液深に左右されることなく、液中に安定な音
場を作ることができるため、安定した処理効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波洗浄装置を示す断面図、
第２図は本考案に係る超音波液体処理装置の第１
実施例の側面図、第３図はその正面図、第４図は
洗浄槽内に設置した断面図、第５図は振動分布を
示す図、第６図は音線状況を示す図、第７図は第
２実施例の側面図、第８図はそれの正面図、第９
図は第３実施例の平面図を夫々示す。尚、図中、５，５′は放射体である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

超音波振動の印加により柱状のボアソン現象を
発生させる放射体５を、処理槽２の底板３内面に
固定し、放射体５は長さ方向と垂直な方向の超音
波振動放射面を液面と平行な面を持たない形状に
形成したことを特徴とする超音波液体処理装置。