JPS625676B2 - - Google Patents
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- JPS625676B2 JPS625676B2 JP10762379A JP10762379A JPS625676B2 JP S625676 B2 JPS625676 B2 JP S625676B2 JP 10762379 A JP10762379 A JP 10762379A JP 10762379 A JP10762379 A JP 10762379A JP S625676 B2 JPS625676 B2 JP S625676B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- frequency
- ultrasonic transducers
- alternately
- half cycle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
Description
本発明は２つの異なる周波数出力で交互に超音
波振動子を駆動して洗浄物を超音波洗浄する方法
および装置に関するものである。 超音波放射面から洗浄物または洗浄液面等、振
動の反射する面までの距離によつて超音波強度
（振幅）が異なるので、超音波振動が最大となり
洗浄効果が高まるように常に超音波周波数を手動
または自動（自動追尾と呼ばれる）により調整し
ている。 第１図Ａは従来方法の一例の説明図を示し、１
は洗浄槽、２は洗浄液、３は超音波振動子、４は
超音波発振器、５は洗浄物で、超音波振動子３を
貼着した洗浄槽１の超音波放射面との距離が部分
的に異なるように洗浄液２に浸漬された状態を示
す。このように洗浄物５の表面の各点は超音波放
射面からの距離が一定しないことが普通である。
いま、超音波放射面から洗浄物５の超音波反射面
までの距離のうち、特定な点までの距離をl1〜l7
としてこの距離と超音波振動の波長との関係を考
察する。１個の超音波発振器４を使用する方法で
は距離l2に合わせて超音波振動子３の共振周波数
f0、例えば26kHzで超音波発振器４を発振させ、
洗浄物５を洗浄を行うとすると、距離l2とこれよ
り半波長（λ/2）の整数倍離れた距離l6＝l2＋ｎ
λ／２（ｎ＝１、２、３…………）の反射面では最大 の超音波振動が得られるが、それらの反射面より
1/4波長（λ/4）離れた距離l4＝l2＋ｎλ／２±λ／４
の反 射面では超音波振動が最少となり、この部分の洗
浄効果は悪くなる。 第１図Ｂはこの場合のf0による超音波の強度分
布を示すものである。 第２図Ａは上記の欠点を改良した従来方法の他
例の説明図を示し、４ａ，４ｂは２個の超音波発
振器で、商用電源６の周波数の半サイクル毎にダ
イオード７ａまたは７ｂを介して交互に作動せし
められて超音波振動子３ａ〜３ｄの共振周波数f0
より僅かに異なる周波数f1＝f0＋Δf0＝26.3kHz、
f2＝f0−Δf0＝25.7kHzの出力をそれぞれ発生す
る。このように２個の超音波発振器４ａ，４ｂを
使用する方法では、第２図Ｂに示すように距離
l1，l5の反射面ではf1＝26.3kHz、l3，l7の反射面
ではf2＝25.7kHzによりそれぞれ超音波振動が最
大となり、距離に関係なくほぼ均一な洗浄効果が
得られるが、超音波振動子の使用数が多くなり、
その配線も複雑になる欠点がある。 本発明は上記の欠点を改良することを目的とし
たもので、以下本発明の一実施方法および装置を
第３図によつて詳細に説明する。 この第３図示の本発明は、商用電源６の周波数
の半サイクル毎にダイオード７ａまたは７ｂを介
して交互に作動せしめられ、１個の磁歪型超音波
振動子３の共振特性で共振周波数f0、例えば
26kHzを中心とする実質的に平坦とみなされる範
囲内にある僅かに異なる周波数f1＝f0＋Δf0＝26
＋0.3＝26.3kHz、f2＝f0−Δf0＝26−0.3＝
25.7kHzの出力をそれぞれ発生する２個の超音波
発振器４ａ，４ｂを用い、これらの周波数f1，f2
の出力で前記磁歪型超音波振動子３を商用電源周
波数の半サイクル毎に交互に駆動する際に、該磁
歪型超音波振動子３に直列接続した容量C1とこ
れに半導体スイツチ回路SCを介して並列接続し
た容量C2よりなる容量Ｃを、商用電源周波数の
半サイクル毎に前記半導体スイツチ回路SCを交
互にオン・オフさせることによりＣ＝C1＋C2ま
たはＣ＝C1に変え、磁歪型超音波振動子３の巻
線によるインダクタンスLdと容量Ｃによる直列
共振回路を２つの周波数f1，f2に対してそれぞれ
共振させ整合させて洗浄物５を超音波洗浄する方
法および装置である。 なお、容量C1＋C2、C1と共振周波数f1，f2との
間には
波振動子を駆動して洗浄物を超音波洗浄する方法
および装置に関するものである。 超音波放射面から洗浄物または洗浄液面等、振
動の反射する面までの距離によつて超音波強度
（振幅）が異なるので、超音波振動が最大となり
洗浄効果が高まるように常に超音波周波数を手動
または自動（自動追尾と呼ばれる）により調整し
ている。 第１図Ａは従来方法の一例の説明図を示し、１
は洗浄槽、２は洗浄液、３は超音波振動子、４は
超音波発振器、５は洗浄物で、超音波振動子３を
貼着した洗浄槽１の超音波放射面との距離が部分
的に異なるように洗浄液２に浸漬された状態を示
す。このように洗浄物５の表面の各点は超音波放
射面からの距離が一定しないことが普通である。
いま、超音波放射面から洗浄物５の超音波反射面
までの距離のうち、特定な点までの距離をl1〜l7
としてこの距離と超音波振動の波長との関係を考
察する。１個の超音波発振器４を使用する方法で
は距離l2に合わせて超音波振動子３の共振周波数
f0、例えば26kHzで超音波発振器４を発振させ、
洗浄物５を洗浄を行うとすると、距離l2とこれよ
り半波長（λ/2）の整数倍離れた距離l6＝l2＋ｎ
λ／２（ｎ＝１、２、３…………）の反射面では最大 の超音波振動が得られるが、それらの反射面より
1/4波長（λ/4）離れた距離l4＝l2＋ｎλ／２±λ／４
の反 射面では超音波振動が最少となり、この部分の洗
浄効果は悪くなる。 第１図Ｂはこの場合のf0による超音波の強度分
布を示すものである。 第２図Ａは上記の欠点を改良した従来方法の他
例の説明図を示し、４ａ，４ｂは２個の超音波発
振器で、商用電源６の周波数の半サイクル毎にダ
イオード７ａまたは７ｂを介して交互に作動せし
められて超音波振動子３ａ〜３ｄの共振周波数f0
より僅かに異なる周波数f1＝f0＋Δf0＝26.3kHz、
f2＝f0−Δf0＝25.7kHzの出力をそれぞれ発生す
る。このように２個の超音波発振器４ａ，４ｂを
使用する方法では、第２図Ｂに示すように距離
l1，l5の反射面ではf1＝26.3kHz、l3，l7の反射面
ではf2＝25.7kHzによりそれぞれ超音波振動が最
大となり、距離に関係なくほぼ均一な洗浄効果が
得られるが、超音波振動子の使用数が多くなり、
その配線も複雑になる欠点がある。 本発明は上記の欠点を改良することを目的とし
たもので、以下本発明の一実施方法および装置を
第３図によつて詳細に説明する。 この第３図示の本発明は、商用電源６の周波数
の半サイクル毎にダイオード７ａまたは７ｂを介
して交互に作動せしめられ、１個の磁歪型超音波
振動子３の共振特性で共振周波数f0、例えば
26kHzを中心とする実質的に平坦とみなされる範
囲内にある僅かに異なる周波数f1＝f0＋Δf0＝26
＋0.3＝26.3kHz、f2＝f0−Δf0＝26−0.3＝
25.7kHzの出力をそれぞれ発生する２個の超音波
発振器４ａ，４ｂを用い、これらの周波数f1，f2
の出力で前記磁歪型超音波振動子３を商用電源周
波数の半サイクル毎に交互に駆動する際に、該磁
歪型超音波振動子３に直列接続した容量C1とこ
れに半導体スイツチ回路SCを介して並列接続し
た容量C2よりなる容量Ｃを、商用電源周波数の
半サイクル毎に前記半導体スイツチ回路SCを交
互にオン・オフさせることによりＣ＝C1＋C2ま
たはＣ＝C1に変え、磁歪型超音波振動子３の巻
線によるインダクタンスLdと容量Ｃによる直列
共振回路を２つの周波数f1，f2に対してそれぞれ
共振させ整合させて洗浄物５を超音波洗浄する方
法および装置である。 なお、容量C1＋C2、C1と共振周波数f1，f2との
間には
【式】
【式】の関係があり、この関
係を満足するようにC1とC2の値を決定しておく
ことはもちろんである。 また半導体スイツチ回路SCとしては、例えば
第４図示のように４つのダイオード９ａ〜９ｄよ
りなるブリツジ回路の一方組のブリツジ端子ａ，
ｂ間を、２つの容量C1，C2を接続・非接続する
２点間、この場合は２つの容量C1とC2の一方の
端子間に接続し、他方組のブリツジ端子ｃ，ｄ間
にはNPN形スイツチングトランジスタ８のコレ
クタ・エミツタを接続すると共に、このスイツチ
ングトランジスタ８のベース・エミツタ間に商用
電源６を接続してなる方向性のない半導体スイツ
チ回路を用いることができる。なお、耐電圧、耐
電流を増大させるため点線で示すように容量
C3，C4の並列回路を直列に接続してもよい。 しかして超音波発振器４ａ，４ｂは、商用電源
６の正、負の半周期毎に交互に作動すると共にト
ランジスタ８は商用電源６の正、負の半周期毎に
オン・オフする。正の半周期では、トランジスタ
８がオンしているから、超音波発振器４ａの周波
数f1の出力に対しブリツジ回路の端子ａ，ｂ間は
ダイオード９ａ、トランジスタ８のコレクタ、エ
ミツタ、ダイオード９ｂの回路またはダイオード
９ｃ、トランジスタ８のコレクタ、エミツタ、ダ
イオード９ｄの回路で閉状態にあり、容量C2は
C1に並列に接続され全容量ＣはC1＋C2になる。
また負の半周期では、トランジスタ８がオフして
いるから、ブリツジ回路の端子ａ，ｂ間は開状態
にあり、容量C2はC1に並列接続されず、全容量
ＣはC1になる。その結果、電源６の正の半周期
では、超音波発振器４ａの周波数f1の出力が超音
波振動子３と容量Ｃ＝C1＋C2の直列回路に加わ
つて
ことはもちろんである。 また半導体スイツチ回路SCとしては、例えば
第４図示のように４つのダイオード９ａ〜９ｄよ
りなるブリツジ回路の一方組のブリツジ端子ａ，
ｂ間を、２つの容量C1，C2を接続・非接続する
２点間、この場合は２つの容量C1とC2の一方の
端子間に接続し、他方組のブリツジ端子ｃ，ｄ間
にはNPN形スイツチングトランジスタ８のコレ
クタ・エミツタを接続すると共に、このスイツチ
ングトランジスタ８のベース・エミツタ間に商用
電源６を接続してなる方向性のない半導体スイツ
チ回路を用いることができる。なお、耐電圧、耐
電流を増大させるため点線で示すように容量
C3，C4の並列回路を直列に接続してもよい。 しかして超音波発振器４ａ，４ｂは、商用電源
６の正、負の半周期毎に交互に作動すると共にト
ランジスタ８は商用電源６の正、負の半周期毎に
オン・オフする。正の半周期では、トランジスタ
８がオンしているから、超音波発振器４ａの周波
数f1の出力に対しブリツジ回路の端子ａ，ｂ間は
ダイオード９ａ、トランジスタ８のコレクタ、エ
ミツタ、ダイオード９ｂの回路またはダイオード
９ｃ、トランジスタ８のコレクタ、エミツタ、ダ
イオード９ｄの回路で閉状態にあり、容量C2は
C1に並列に接続され全容量ＣはC1＋C2になる。
また負の半周期では、トランジスタ８がオフして
いるから、ブリツジ回路の端子ａ，ｂ間は開状態
にあり、容量C2はC1に並列接続されず、全容量
ＣはC1になる。その結果、電源６の正の半周期
では、超音波発振器４ａの周波数f1の出力が超音
波振動子３と容量Ｃ＝C1＋C2の直列回路に加わ
つて
【式】で直列共振し、また電源６
の負の半周期では超音波発振器４ｂの周波数f2の
出力が超音波振動子３と容量Ｃ＝C1の直列回路
に加わつて
出力が超音波振動子３と容量Ｃ＝C1の直列回路
に加わつて
【式】で直列共振
し、各周波数f1，f2に対して超音波振動子３の電
気的整合を図る。 このように第３図示の本発明方法では、超音波
振動子３に対し、商用電源６の周波数の半サイク
ル毎に容量C2を変えて共振させ整合させて２つ
の周波数f1，f2出力を加えるようにしたので、超
音波振動子３の使用数を１個にでき、その配線も
簡単になると共に超音波反射面と洗浄物５の反射
面との距離に関係なく、超音波振動の大きさをほ
ぼ均一にでき、洗浄物全体に亘り均一な洗浄効果
を得ることができる。 なお、第３図では２個の超音波発振器４ａ，４
ｂが全く別個のものであるが、これらは同時に動
作することがないので、f1，f2の発振部のみを別
個にし、電圧・電力増幅部を共通とし、２つの発
振部を第３図示の如く商用電源６の半サイクル毎
に作動するようにしてもよいことはもちろんであ
り、さらに洗浄槽の大きさ等によつては１個の超
音波振動子の代りに同一共振特性を有する複数個
の超音波振動子を並列に接続して本発明を実施し
てもよいことはもちろんである。また第３図示の
方法および装置では、１個の超音波発振子に接続
する容量の変化は、２つの容量C1，C2の接続・
非接続を並列にするか否かで行う場合であるが、
２つの容量C1，C2を直列に接続しておき、その
一方の容量を半導体スイツチ回路SCでシヨート
するか否かで行つてもよいことはもちろんであ
る。 次に、実験例を示せば、４cm×４cm×16cmの鋼
鉄製のブロツクに水溶性の塗料を塗布し、10日間
自然放置したものを洗浄物とし、これを超音波密
度0.5W／cm2の20容量を有する洗浄槽に斜めに
ワイヤで吊し、10秒間１つの周波数出力で超音波
振動子を駆動する従来方法と、２つの周波数出力
で超音波振動子を駆動する本発明方法とで洗浄し
たところ、前者の従来方法では超音波放射面との
距離が半波長ごとに洗浄むらが認められたが、後
者の本発明方法ではこの洗浄むらが大幅に改善さ
れ、実用上全く問題がなかつた。
気的整合を図る。 このように第３図示の本発明方法では、超音波
振動子３に対し、商用電源６の周波数の半サイク
ル毎に容量C2を変えて共振させ整合させて２つ
の周波数f1，f2出力を加えるようにしたので、超
音波振動子３の使用数を１個にでき、その配線も
簡単になると共に超音波反射面と洗浄物５の反射
面との距離に関係なく、超音波振動の大きさをほ
ぼ均一にでき、洗浄物全体に亘り均一な洗浄効果
を得ることができる。 なお、第３図では２個の超音波発振器４ａ，４
ｂが全く別個のものであるが、これらは同時に動
作することがないので、f1，f2の発振部のみを別
個にし、電圧・電力増幅部を共通とし、２つの発
振部を第３図示の如く商用電源６の半サイクル毎
に作動するようにしてもよいことはもちろんであ
り、さらに洗浄槽の大きさ等によつては１個の超
音波振動子の代りに同一共振特性を有する複数個
の超音波振動子を並列に接続して本発明を実施し
てもよいことはもちろんである。また第３図示の
方法および装置では、１個の超音波発振子に接続
する容量の変化は、２つの容量C1，C2の接続・
非接続を並列にするか否かで行う場合であるが、
２つの容量C1，C2を直列に接続しておき、その
一方の容量を半導体スイツチ回路SCでシヨート
するか否かで行つてもよいことはもちろんであ
る。 次に、実験例を示せば、４cm×４cm×16cmの鋼
鉄製のブロツクに水溶性の塗料を塗布し、10日間
自然放置したものを洗浄物とし、これを超音波密
度0.5W／cm2の20容量を有する洗浄槽に斜めに
ワイヤで吊し、10秒間１つの周波数出力で超音波
振動子を駆動する従来方法と、２つの周波数出力
で超音波振動子を駆動する本発明方法とで洗浄し
たところ、前者の従来方法では超音波放射面との
距離が半波長ごとに洗浄むらが認められたが、後
者の本発明方法ではこの洗浄むらが大幅に改善さ
れ、実用上全く問題がなかつた。
第１図Ａ，Ｂはそれぞれ従来方法の一例の説明
用接続図およびこの方法における超音波の強度分
布図、第２図Ａ，Ｂはそれぞれ従来方法の他例の
説明用接続図およびこの方法における超音波の強
度分布図、第３図は本発明方法および装置の一実
施例の説明用接続図、第４図は本発明方法および
装置で使用する半導体スイツチ回路の一例を示す
接続図である。 １……洗浄槽、２……洗浄液、３……超音波振
動子、４ａ，４ｂ……超音波振動子３の共振特性
で共振周波数f0を中心とする実質的に平坦とみな
される範囲内にある２つの周波数f1，f2の出力
を、商用電源周波数の半サイクル毎に交互に発生
する２つの超音波発振器、５……洗浄物、６……
商用電源、７ａ，７ｂ……ダイオード、８……ス
イツチングトランジスタ、９ａ〜９ｄ……ブリツ
ジ回路のダイオード、ａ，ｂ……一方組のブリツ
ジ端子、ｃ，ｄ……他方組のブリツジ端子、
C1，C2……容量、Ｃ……超音波振動子３に接続
される容量、Ld……超音波振動子３の巻線によ
るインダクタンス、SC……半導体スイツチ回
路。
用接続図およびこの方法における超音波の強度分
布図、第２図Ａ，Ｂはそれぞれ従来方法の他例の
説明用接続図およびこの方法における超音波の強
度分布図、第３図は本発明方法および装置の一実
施例の説明用接続図、第４図は本発明方法および
装置で使用する半導体スイツチ回路の一例を示す
接続図である。 １……洗浄槽、２……洗浄液、３……超音波振
動子、４ａ，４ｂ……超音波振動子３の共振特性
で共振周波数f0を中心とする実質的に平坦とみな
される範囲内にある２つの周波数f1，f2の出力
を、商用電源周波数の半サイクル毎に交互に発生
する２つの超音波発振器、５……洗浄物、６……
商用電源、７ａ，７ｂ……ダイオード、８……ス
イツチングトランジスタ、９ａ〜９ｄ……ブリツ
ジ回路のダイオード、ａ，ｂ……一方組のブリツ
ジ端子、ｃ，ｄ……他方組のブリツジ端子、
C1，C2……容量、Ｃ……超音波振動子３に接続
される容量、Ld……超音波振動子３の巻線によ
るインダクタンス、SC……半導体スイツチ回
路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 共振周波数を有する１個または複数個の同一
共振特性の超音波振動子を洗浄槽に貼着し、この
超音波振動子の共振特性で共振周波数を中心とす
る実質的に平坦とみなされる範囲内にある僅かに
異なる２つの周波数の電力で交互に前記１個の超
音波振動子または複数個の超音波振動子全部を同
時に駆動することを特徴とする２つの周波数を用
いた超音波洗浄方法。 ２ 共振周波数を有する１個または複数個の同一
共振特性の超音波振動子を洗浄槽に貼着し、この
超音波振動子の共振特性で共振周波数を中心とす
る実質的に平坦とみなされる範囲内にある僅かに
異なる２つの周波数の電力で、商用電源周波数の
半サイクル毎に交互に前記１個の超音波振動子ま
たは複数個の超音波振動子全部を同時に駆動する
際に、該超音波振動子に接続した容量を、商用電
源周波数の半サイクル毎にオン・オフを交互に繰
返す半導体スイツチ回路により変え、超音波振動
子と容量による１個の共振回路を前記２つの周波
数に対しそれぞれ共振させ整合させることを特徴
とする２つの周波数を用いた超音波洗浄方法。 ３ 洗浄槽に貼着された共振周波数を有する１個
または複数個の同一共振特性の超音波振動子と、
この超音波振動子の共振特性で共振周波数を中心
とする実質的に平坦とみなされる範囲内にある僅
かに異なる２つの周波数出力を、商用電源周波数
の半サイクル毎に交互に発生する２つの超音波発
振器と、商用電源周波数の半サイクル毎にオン・
オフを交互に繰返して２つの容量の接続・非接続
を行つて前記１個または複数個の超音波振動子に
接続する容量を変え、超音波振動子と容量による
１個の共振回路を２つの周波数に対してそれぞれ
共振させ整合させるための半導体スイツチ回路と
よりなり、この半導体スイツチ回路は、４つのダ
イオードよりなるブリツジ回路の一方組のブリツ
ジ端子間を、前記２つの容量を接続・非接続する
２点間に接続し、他方組のブリツジ端子間にはス
イツチングトランジスタのコレクタ・エミツタを
接続すると共にこのスイツチングトランジスタの
ベース・エミツタ間に商用電源を接続せしめて構
成したことを特徴とする２つの周波数を用いた超
音波洗浄装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10762379A JPS5631481A (en) | 1979-08-22 | 1979-08-22 | Ultrasonic washing method using two frequency and its device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10762379A JPS5631481A (en) | 1979-08-22 | 1979-08-22 | Ultrasonic washing method using two frequency and its device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5631481A JPS5631481A (en) | 1981-03-30 |
| JPS625676B2 true JPS625676B2 (ja) | 1987-02-05 |
Family
ID=14463870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10762379A Granted JPS5631481A (en) | 1979-08-22 | 1979-08-22 | Ultrasonic washing method using two frequency and its device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5631481A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58190482U (ja) * | 1982-06-16 | 1983-12-17 | 海上電機株式会社 | 交互に２周波を用いた超音波洗浄機 |
-
1979
- 1979-08-22 JP JP10762379A patent/JPS5631481A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5631481A (en) | 1981-03-30 |
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