JP2009248066A - Ultrasonic cleaning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、洗浄槽内の液体に超音波振動を印加して、洗浄槽内の被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic cleaning apparatus for cleaning an object to be cleaned in a cleaning tank by applying ultrasonic vibration to a liquid in the cleaning tank.
超音波振動を洗浄槽内の液体に加えることにより、洗浄槽内の被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置が、従来より良く知られている。
超音波洗浄装置においては、単一の周波数では洗浄ムラなどが生じることから、超音波振動の周波数をスイープ(掃引)することで、十分な洗浄効果を得ようとしている(例えば特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic cleaning apparatus that cleans an object to be cleaned in a cleaning tank by applying ultrasonic vibration to a liquid in the cleaning tank is well known.
In an ultrasonic cleaning apparatus, cleaning unevenness or the like occurs at a single frequency. Therefore, a sufficient cleaning effect is obtained by sweeping the frequency of ultrasonic vibration (see, for example, Patent Document 1). .
なお、特許文献2には、超音波周波数を、40.6kHz〜37.4kHzまで0.125μsごとに変化させる旨が開示されている。
また、特許文献3には、超音波発生機構が2系統設けられており、一方の超音波発生機構では25kHz〜31kHzまで40msごとに変化させ、他方の超音波発生機構では34kHz〜42kHzまで40msごとに変化させることが開示されている。
上述したように、従来の超音波洗浄装置では、超音波をスイープさせる構成は良く知られているが、さらに高い洗浄能力が要求されているという課題がある。 As described above, in a conventional ultrasonic cleaning apparatus, a configuration for sweeping ultrasonic waves is well known, but there is a problem that higher cleaning capability is required.
本発明者等は、さらに洗浄効率を上げるべく鋭意検討を重ねた。この結果、周波数をスイープさせる場合に、さらにこのスイープ周期でスイープさせると、非常に高い洗浄能力が示されることが判明し、本発明に想到した。 The present inventors made extensive studies to further increase the cleaning efficiency. As a result, it was found that when the frequency is swept, further sweeping at this sweep cycle shows a very high cleaning ability, and the present invention has been conceived.
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、高い洗浄能力を有する超音波洗浄装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic cleaning apparatus having a high cleaning ability.
本発明にかかる超音波洗浄装置によれば、洗浄槽内の液体に超音波振動を印加して、洗浄槽内の被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置において、超音波の発振周波数を、所定の周波数の範囲内でスイープさせ、且つ発振周波数のスイープを所定の周期でスイープさせることによって洗浄槽内の液体全体が大きく振動するように制御する制御部とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、発振周波数のスイープを、さらに所定の周期でスイープさせた場合において、それぞれのスイープが所定の周波数(周期)のとき、洗浄槽内の液体全体が大きく振動する(本明細書中では、これを共振と称する場合がある)。そこで、本発明の超音波洗浄装置は、液体が共振するように、制御部が各スイープを制御するので、極めて洗浄能力の高い超音波洗浄装置とすることができる。
According to the ultrasonic cleaning apparatus of the present invention, in the ultrasonic cleaning apparatus that applies ultrasonic vibration to the liquid in the cleaning tank and cleans the object to be cleaned in the cleaning tank, the ultrasonic oscillation frequency is set to a predetermined value. And a controller that controls the entire liquid in the cleaning tank to vibrate greatly by sweeping within the frequency range and sweeping the oscillation frequency at a predetermined cycle.
By adopting this configuration, when the sweep of the oscillation frequency is further swept at a predetermined cycle, the entire liquid in the cleaning tank vibrates greatly when each sweep has a predetermined frequency (cycle). In the specification, this may be referred to as resonance). Therefore, the ultrasonic cleaning apparatus of the present invention can be an ultrasonic cleaning apparatus with extremely high cleaning capability because the control unit controls each sweep so that the liquid resonates.
また、超音波の発振周波数のスイープ範囲は、3kHz〜8kHzであることを特徴とするとよい。
さらに、前記スイープの周期は、周波数にすると100Hz〜1000Hzであることを特徴とするとよい。
これらのスイープ範囲で共振が生じることが実験的に判明している。
Further, the sweep range of the ultrasonic oscillation frequency may be 3 kHz to 8 kHz.
Furthermore, the sweep cycle may be 100 Hz to 1000 Hz in terms of frequency.
It has been experimentally found that resonance occurs in these sweep ranges.
本発明の超音波洗浄装置によれば、洗浄槽内の液体全体を大きく振動させて、極めて高い洗浄能力を発揮することができる。 According to the ultrasonic cleaning apparatus of the present invention, the entire liquid in the cleaning tank can be vibrated greatly, and extremely high cleaning performance can be exhibited.
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。
図1に、超音波洗浄装置のブロック図を示す。
超音波洗浄装置30は、洗浄用の液体と被洗浄物が浸漬される洗浄槽31を備えており、洗浄槽31の底部31aに振動子32を有している。また、超音波洗浄装置30は、振動子32を駆動するための駆動回路34を備えている。
振動子32は、駆動回路34からの電気信号が入力され、この電気信号に基づいて機械的な振動を発生させる機能を有している。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a block diagram of the ultrasonic cleaning apparatus.
The
The
本実施形態の超音波洗浄装置30では、洗浄槽31で生じる超音波周波数は、少なくとも3kHz〜8kHzの範囲でスイープ可能に設けられている。
さらに、このスイープの周期(周波数)は、少なくとも100Hz〜1000Hzの範囲でスイープ可能に設けられている。
In the
Further, the sweep period (frequency) is set to be sweepable in a range of at least 100 Hz to 1000 Hz.
このように、超音波周波数を3kHz〜8kHzの範囲でスイープし、このスイープの周期(周波数)をさらに100Hz〜1000Hzの範囲でスイープすることで、洗浄槽31内の液体全体が大きく振動することが判明した。
このように、洗浄槽31内の液体全体が大きく振動することにより、部分的な洗浄ムラを無くし、また全体として洗浄効率が極めて高くなる。
In this way, the entire liquid in the
As described above, the entire liquid in the
以下、振動子32を駆動させる駆動回路34の構成について説明する。
駆動回路34は、商用電源から入力された交流100Vまたは200V(50Hzまたは60Hz)から、所定の周波数の電気信号を生成して振動子32に供給するものである。
駆動回路34は、商用電源から入力された交流100Vまたは200Vを電力制御する電力制御部36を設けている。電力制御部36としては、トライアックなどが挙げられる。
Hereinafter, the configuration of the
The
The
電力制御部36の後段には、整流回路部38が設けられている。整流回路部38は、ブリッジ回路などから構成され、入力された交流を全波整流する。
整流回路部38の後段には、平滑回路部40が設けられている。平滑回路部40は、主として大容量のコンデンサ等が採用される。平滑回路部40によって、全波整流された波形が平滑されて滑らかな波形となる。
A rectifier circuit unit 38 is provided following the
A
また、平滑回路部40の後段には、電力増幅部42が設けられている。電力増幅部42では、整流された電圧を所定の周波数となるようにスイッチングして出力する機能を有している。電力増幅部42は、後述する制御部46によってそのスイッチング周波数が制御される。
電力増幅部42の後段には、位相補正部44が設けられている。位相補正部44は、振動子32のリアクタンス成分による位相のズレを補正するものである。
Further, a power amplifying unit 42 is provided after the
A
続いて、図3に基づいて、制御部46について説明する。
制御部46は、超音波洗浄装置30全体の動作を制御可能に設けられている。そして、制御部46によって、振動子32の発振周波数のスイープおよびこのスイープ幅のスイープを制御することができる。
Next, the
The
制御部46は、CPU48と、発振器50と、ゲートドライバ52とを備えている。CPU48は、ユーザが操作可能な操作部54に接続されており、ユーザが指定した動作を実行するように発振器50や、電力制御部36に制御信号を出力し、所定の動作を実行させる。なお、発振器50としては、DDSなどが採用される。
The
操作部54では、ユーザが超音波の発振周波数のスイープ範囲を選択可能な第1のスイッチ54aと、スイープ範囲のスイープ周期を選択可能な第2のスイッチ54bを設けている。
操作部54において、第1のスイッチ54aまたは第2のスイッチ54bが操作されると、制御部46のCPU48は、超音波の発振周波数のスイープ範囲が第1のスイッチ54aで指示された範囲でスイープするように、発振器50を制御し、且つ発振周波数のスイープのスイープ周期が第2のスイッチ54bで指示された範囲となるように発振器50を制御する。
The
When the first switch 54a or the second switch 54b is operated in the
このため、電力増幅部42では、発振周波数が第1のスイッチ54aで指示された範囲でスイープし、且つ発振周波数のスイープのスイープ周期が第2のスイッチ54bで指示された範囲となるように、振動子32へ出力する電気信号をスイッチングする。
このように、ユーザが発振周波数のスイープ範囲と、このスイープ周期を選択することができる。
Therefore, in the power amplifying unit 42, the oscillation frequency is swept within the range designated by the first switch 54a, and the sweep cycle of the oscillation frequency sweep is within the range designated by the second switch 54b. The electrical signal output to the
Thus, the user can select the sweep range of the oscillation frequency and the sweep cycle.
超音波を所定の範囲でスイープさせ、このスイープを所定の周期でスイープさせたとき、いずれの範囲で共振が発生したかを、図3に示す。
なお、このときの測定条件としては、洗浄槽31は、厚さ1.5mmのステンレス製であり、縦、横および深さが600mmのものを採用した。
洗浄槽31内の液体は、純水であり、液温は35℃。また、水位は振動子32の上面から200mmの位置に設定した。
なお、音圧計としては、本多電子株式会社製のポータブル型超音波音圧計(型式:HUS−5)を用いた。
FIG. 3 shows in which range the resonance occurs when the ultrasonic wave is swept in a predetermined range and this sweep is swept in a predetermined cycle.
In addition, as the measurement conditions at this time, the
The liquid in the
A portable ultrasonic sound pressure meter (model: HUS-5) manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. was used as the sound pressure meter.
図3に示すように、超音波のスイープ範囲を3kHz〜8kHzで変化させ、スイープ範囲のスイープ周期(周波数)を10Hz〜1000Hzで変化させたとき、音圧の最大値と最小値を測定した。超音波のスイープ範囲における音圧の測定は、1kHzおきに行った。また、スイープ周期(周波数)は、10Hz、20Hzおよび50Hzで測定し、100Hz〜1000Hzの間は100Hzおきで測定した。
このように測定した結果、図4の太枠の範囲内で共振が発生した。ここで言う共振とは、上述したように、液体全体が大きく振動することである。そして液体表面が大きく波立っている。
As shown in FIG. 3, when the sweep range of the ultrasonic wave was changed from 3 kHz to 8 kHz and the sweep period (frequency) of the sweep range was changed from 10 Hz to 1000 Hz, the maximum value and the minimum value of the sound pressure were measured. The measurement of the sound pressure in the ultrasonic sweep range was performed every 1 kHz. Moreover, the sweep period (frequency) was measured at 10 Hz, 20 Hz, and 50 Hz, and was measured at intervals of 100 Hz between 100 Hz and 1000 Hz.
As a result of the measurement, resonance occurred within the range of the thick frame in FIG. The resonance mentioned here means that the entire liquid vibrates greatly as described above. And the liquid surface is greatly rippled.
したがって、超音波のスイープ範囲を3kHz〜8kHzとし、このスイープの周期(周波数)を100Hz〜1000Hzとすることにより、共振が発生し、洗浄能力が極めて大きくなるということが実験的に確認できた。 Therefore, it was experimentally confirmed that the resonance occurs and the cleaning ability becomes extremely large by setting the ultrasonic sweep range to 3 kHz to 8 kHz and the sweep period (frequency) to 100 Hz to 1000 Hz.
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。 While the present invention has been described in detail with reference to a preferred embodiment, the present invention is not limited to this embodiment, and it goes without saying that many modifications can be made without departing from the spirit of the invention. .
30 超音波洗浄装置
31 洗浄槽
31a 底部
32 振動子
34 駆動回路
36 電力制御部
38 整流回路部
40 平滑回路部
42 電力増幅部
44 位相補正部
46 制御部
48 CPU
50 発振器
52 ゲートドライバ
54 操作部
30
50 Oscillator 52
Claims (3)
超音波の発振周波数を、所定の周波数の範囲内でスイープさせ、且つ発振周波数のスイープを所定の周期でスイープさせることによって洗浄槽内の液体全体が大きく振動するように制御する制御部とを具備することを特徴とする超音波洗浄装置。 In the ultrasonic cleaning device that applies ultrasonic vibration to the liquid in the cleaning tank and cleans the object to be cleaned in the cleaning tank,
A control unit that sweeps the oscillation frequency of the ultrasonic wave within a predetermined frequency range and sweeps the oscillation frequency at a predetermined cycle so that the entire liquid in the cleaning tank vibrates greatly. An ultrasonic cleaning apparatus characterized by:
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