JPH0810731A

JPH0810731A - 超音波洗浄装置

Info

Publication number: JPH0810731A
Application number: JP6144311A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Shibano; 佳英柴野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-16
Also published as: US5617887A

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波洗浄装置の改良を目的とするものであ
り、具体的には、長尺帯状又は線状の金属製ワークの洗
浄効率を向上させることができてしかも高い洗浄効果が
得られる超音波洗浄装置を提供する。【構成】脱気された洗浄液Ａを収容し、超音波振動子
３を底部に備えた洗浄槽１において、超音波振動子３か
ら放射される超音波の１／２波長の整数倍に略相当する
位置を洗浄液Ａの液面とする。液面から超音波の１／４
波長に略相当する位置に超音波を透過し易い帯状又は線
状の金属製長尺ワークＷを水平に移動させるワーク移動
手段２を設ける。超音波を透過し易い形状の電極２３を
洗浄液Ａ中のワークＷと平行に延設する。電極２３とワ
ークＷとに電圧を印加する電圧印加手段２５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波洗浄装置に関
し、特に、超音波の反射波を形成しにくい厚さの帯状又
は超音波の反射波を形成しにくい細さの線状の金属製長
尺ワークを洗浄するのに好適な超音波洗浄装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の超音波洗浄装置は、リー
ルに巻回された帯状又は線状の金属製長尺ワークを他の
リールに巻き取ることにより移動させ、両リール間を移
動するワークを、洗浄槽に収容された洗浄液に浸漬して
該ワークに向かって超音波を放射するものが知られてい
る。更にこのとき、放射された超音波によって洗浄槽内
に多くのキャビテーションが発生する位置に前記ワーク
を通過させることにより、高い洗浄効果が得られるよう
にしている。

【０００３】ところで、この種の超音波洗浄装置におい
ては、比較的短時間で洗浄を完了させて洗浄効率を向上
させることが望まれている。そこで、洗浄効率を向上さ
せるためにワークの移動速度を速めることが考えられる
が、そのようにすると、ワークが洗浄槽内のキャビテー
ションの発生位置を速い速度で通過してしまい、キャビ
テーションによる洗浄効果を有効に利用することができ
ずにワークの洗浄が十分に行われない不都合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる不都合を解消し
て、本発明は、超音波洗浄装置の改良を目的とするもの
であり、具体的には、長尺帯状又は線状の金属製ワーク
の洗浄効率を向上させることができてしかも高い洗浄効
果が得られる超音波洗浄装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、脱気された洗浄液を収容する洗浄槽
と、該洗浄槽の底部に設けられ、洗浄液中に所定波長の
超音波を放射する超音波振動子と、該超音波振動子から
放射される超音波の１／２波長の整数倍に略相当する位
置を前記洗浄液の液面とし、該液面から前記超音波の１
／４波長に略相当する位置の洗浄液中において前記超音
波を透過し易い帯状又は線状の金属製長尺ワークを水平
に移動させるワーク移動手段と、前記洗浄液中のワーク
と平行に延設された前記超音波を透過し易い電極と、該
電極と前記ワークとに電圧を印加する電圧印加手段とを
備えることを特徴とする。

【０００６】本発明においては、前記電極は、前記ワー
クと概ね同形状であることが好ましい。

【０００７】特に、前記電極が帯状であるとき、該電極
は、前記超音波を透過し易い厚さに形成されており、前
記洗浄液中のワークと液面との間に設けられることが好
ましい。

【０００８】また、前記洗浄槽の洗浄液の液面から下方
に前記超音波の１／４波長に相当する位置において互い
に対向する一対の側壁には、前記ワークがその移動時に
通過する一対の同心の貫通孔が形成されており、各側壁
の外側には、該貫通孔を介して洗浄槽の外部に漏れ出た
洗浄液を貯留する貯留槽と、該貯留槽に貯留された洗浄
液を洗浄槽に戻して洗浄槽内での洗浄液の液面位置を一
定とする洗浄液循環手段とが設けられていることが好ま
しい。

【０００９】

【作用】本発明によれば、前記超音波振動子によって洗
浄液中に放射された超音波の直接波は、ワークや電極を
透過して洗浄液の液面で反射する。該ワーク及び電極
は、超音波を透過し易いように形成されているので、前
記超音波振動子から放射された超音波は電極による反射
や減衰が少ない。またこのとき、洗浄液の液面が超音波
振動子から超音波の１／２波長の整数倍に略相当して位
置しているので、液面で反射した超音波の反射波と前記
直接波とによって液面下の前記超音波の１／４波長に略
相当する位置に定在波が形成され、この定在波が形成さ
れる位置にキャビテーションが発生し易くなる。そし
て、この位置を通過するワークと、前記電極とに電圧を
印加する。これにより、電極とワークとの間に形成され
た電界によりワークへのキャビテーションの集中が起こ
る。

【００１０】また、前記電極をワークと概ね同形状に形
成することにより、電極対ワークにおける電界の形成に
際して不要な部分が排除され、電界の形成効率が高くな
る。

【００１１】また、特に、前記電極が帯状であるとき、
該電極を超音波が透過し易い厚さに形成することによ
り、超音波振動子が発生する超音波の減衰を防止する。
しかし、前記電極が帯状であることにより幅を有してい
ると、該電極は、超音波が透過し易い厚さであっても多
少といえども減衰させるおそれがある。そして、該電極
を、ワークと超音波振動子との間に設けた場合には超音
波振動子が発生する超音波の直接波が減衰するおそれが
あり、該直接波が減衰すると前記定在波を強く発生させ
ることが困難となる。そこで、該電極を洗浄液中のワー
クと液面との間に設けることにより、該電極による超音
波の直接波への影響を防止する。

【００１２】また、本発明においては、前記洗浄槽に設
けた前記貫通孔を介して洗浄槽内の洗浄液中にワークを
水平に移動させる。洗浄槽内の洗浄液中で最も長い距離
にわたってワークを移動させることが可能となる。この
とき貫通孔からは洗浄槽内の洗浄液が漏れ出るが、前記
貯留槽によって漏れ出た洗浄液が貯留されるので、前記
洗浄液循環手段により貯留槽の洗浄液を洗浄槽に戻し
て、洗浄槽内での洗浄液の液面位置を一定に維持する。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本実施例の超音波洗浄装置の主要部分を縦断
面した説明図、図２は図１のII−II線断面説明図、図３
は他の実施例の説明的断面図である。

【００１４】図中、１は内部に洗浄液Ａを収容する洗浄
槽、２は該洗浄槽１内部においてワークＷを水平に移動
させるワーク移動手段である。また、１４，１５は洗浄
槽１から排出された洗浄液Ａを貯留する貯留槽であり、
２３は洗浄液１内部のワークＷと液面との間に延設され
た電極である。該ワークＷは、電気的導体である金属に
よって幅が約５０mm、厚さが約０．５mmの帯状に形成さ
れたものであり、一般にフープ材と言われるものに類す
る。なお、本発明の洗浄装置は、幅が５mm〜８００mm、
厚さが０．０２mm〜６mmのフープ材の洗浄に好適であ
る。

【００１５】前記洗浄槽１は、図１に示すように、上方
が開口する箱状に形成されており、内部に洗浄液Ａとし
て脱気された市水が収容されている。該洗浄液Ａは市水
に限られるものではなく洗剤水溶液等であってもよい。
前記洗浄槽１内の底部には、洗浄液Ａ中に超音波を放射
する超音波振動子３が設けられている。該超音波振動子
３は図示しない超音波発振器の駆動により所定の周波数
の超音波を放射する。本実施例においては該超音波振動
子３から周波数２５KHz の超音波を放射するようにし
た。

【００１６】また、該洗浄槽１の左右に対向する一対の
側壁４，５は、超音波振動子３から放射される超音波の
１／２波長の整数倍に略相当する位置が上端縁６，７と
なるように形成されている。一方、図１及び図２に示す
ように、該左右側壁４，５以外の側壁８の上端部９は、
左右側壁４，５の上端縁６，７よりも上方に突出して形
成されている。これにより、洗浄液Ａの液面が左右側壁
４，５の上端縁６，７を越えて洗浄液Ａが該上端縁６，
７を介して洗浄槽１の外部に溢れ出しても、該左右側壁
４，５以外の側壁８の上端部９からの洗浄液Ａの溢れ出
しが防止されている。更に、洗浄槽１に収容された洗浄
液Ａの液面が左右側壁４，５の上端縁に一致させること
により、超音波振動子３から液面までの距離ｍを前記超
音波の１／２波長の整数倍に略相当させることができ、
洗浄液Ａの液面が左右側壁４，５の上端縁６，７を越え
たときには、該洗浄液Ａが左右側壁４，５の上端縁６，
７から洗浄槽１の外部に溢れ出して、洗浄槽１内部の洗
浄液Ａの液面を一定に維持することができる。

【００１７】また、該左右側壁４，５の上端縁から下方
の、前記超音波の１／４波長に略相当する位置には、後
述するように、ワークＷが水平に貫通して洗浄槽１内部
を通過自在とする一対の貫通孔１０，１１が同心に形成
されており、該貫通孔１０，１１はワークＷの縦断面形
状に対応して開口されている。これにより、該貫通孔１
０，１１を通過するワークＷは、前記超音波の１／４波
長に略相当する位置を水平に移動可能となる。

【００１８】また、超音波振動子３から洗浄液Ａ中に放
射された超音波は、該超音波の１／２波長の整数倍に略
相当する液面で反射し、液面下１／４波長に略相当する
位置で定在波を形成する。このとき、詳しくは後述する
が、前記電極２３が洗浄槽１内の洗浄液Ａ中に設けられ
ていても、該電極２３は超音波を透過しやすい形状に形
成されているので、該電極２３による超音波の減衰が極
めて小さいので、ワークＷを通過させる位置に確実に定
在波を形成することができ、キャビテーションによる高
い洗浄効果を得ることができる。なお、前記超音波の１
／４波長に略相当する具体的な寸法ｎは、本実施例にお
ける超音波の周波数を２５KHz としたので約１５mmであ
る。

【００１９】また、本実施例における洗浄槽１は金属等
の電気的導体により形成されているので、該貫通孔１
０，１１の内周縁に、ワークＷと洗浄槽１とを電気的に
絶縁状態とする絶縁被覆部材１２，１３が装着されてい
る。これにより、後述するようにワークＷに電圧が印加
されたときにワークＷと洗浄槽１との接触による電気的
な接続を防止する。

【００２０】また、図１に示すように、左右側壁４，５
の外側には、その上端縁６，７から溢れ出た洗浄液Ａ及
び前記貫通孔１０，１１から漏れ出た洗浄液Ａを共に貯
留する貯留槽１４，１５が設けられている。該貯留槽１
４，１５には、該貯留槽１４，１５内部に貯留された洗
浄液Ａを再び洗浄槽１に戻す洗浄液循環手段１６が設け
られている。該洗浄液循環手段１６は、貯留槽１４，１
５内の洗浄液Ａを導出管１７を介して導出し、更に、導
入管１８を介して洗浄液Ａを洗浄槽１内に導入する循環
ポンプ１９と、導入管１８を通過する途中で洗浄液Ａを
脱気する脱気装置２０とを備えている。これにより、前
記洗浄槽１の洗浄液Ａの液面より下方に前記貫通孔１
０，１１が設けられていることから、洗浄槽１内の洗浄
液Ａが貫通孔１０，１１を介して外方に漏れ出ても、循
環ポンプ１９によって貯留槽１４，１５から洗浄槽１に
洗浄液Ａを戻すことによって、洗浄槽１内の洗浄液Ａの
液面の低下を防止することができる。しかも、貫通孔１
０，１１から漏れ出る洗浄液Ａの量よりも多くの洗浄液
Ａが循環ポンプ１９によって洗浄槽１に戻された場合に
は、洗浄槽１の左右側壁４，５の上端縁６，７から溢れ
出て、洗浄槽１内の洗浄液Ａの液面の上昇を防止するこ
とができる。このようにして、洗浄槽１内では洗浄液Ａ
の液面を一定に維持することができるので、常に液面を
超音波振動子３から１／２波長の整数倍の位置とするこ
とができ、これによって、洗浄液Ａ中に放射された超音
波を、一定の位置で反射させることができる。従って、
ワークＷが洗浄槽１内を通過する位置に安定した定在波
を形成することができ、確実にワークＷの通過位置に多
くのキャビテーションを発生させることができる。

【００２１】更に、前記洗浄槽１は、図１及び図２に示
すように、前記左右側壁４，５の上端縁６，７と貫通孔
１０，１１との間に絶縁支持部材２１，２２を介して水
平に支持されたステンレス製の電極２３を備えている。
該電極２３は、ワークＷと略同形状の長尺板状であっ
て、厚さが１．５mmに形成されている。該電極２３は、
その材料がステンレスに限られるものではなく、チタン
系金属やタンタル系金属等、或いは、ガラス板をベース
としてその表面に金属を蒸着して形成されたものであっ
てもよい。該電極２３の一端にはリード線２４を介して
後述する電圧印加手段２５が接続されている。前記電極
２３は、超音波が透過し易いように厚さが１．５mmとさ
れているが、この厚さ寸法は、超音波の周波数、洗浄液
Ａの温度、電極２３の材質等に応じて適宜設定される。
そこで、本実施例の条件である超音波の周波数を２５KH
z 、洗浄液Ａの温度を約２０℃、材質をステンレスとし
たとき、厚さ１．５mmを越えた場合には超音波の透過率
が５０％より小となり、厚さ１．５mm以下のとき超音波
の透過率が５０％より大となることから、本実施例にお
ける電極２３の厚さを約１．５mmとして十分に超音波が
透過できるものとした。

【００２２】なお、本実施例の上記条件下においては、
電極２３の厚さが１．２mmのとき超音波の透過率は７０
％、厚さ１mmのとき超音波の透過率は８０％、厚さ０．
７mmのとき超音波の透過率は９０％となり、電極２３は
その厚さが薄いものを設けるほど好ましい。このように
形成された電極２３は、超音波が透過し易い形状である
ので、前記超音波振動子３から放射された超音波を反射
や減衰させることが極めて少ない。これにより、前記超
音波振動子３から放射された超音波は、洗浄液Ａ中に存
在する電極２３の影響を受けることなく、液面で反射し
液面下の前記超音波の１／４波長に略相当する位置で正
確に多くのキャビテーションを発生させることができ
る。しかも、該電極２３は、洗浄液１内部のワークＷと
液面との間に設けられているので、ワークＷと超音波振
動子３との間に設けた場合に比較して、超音波振動子３
が発生する超音波の直接波の減衰を極めて少なくするこ
とができる。

【００２３】前記ワーク移動手段２は、図１に示すよう
に、前記洗浄槽１の左外方に回転自在に設けられた送り
出しリール２６と、該送り出しリール２６に前記洗浄槽
１を介して対向する右側外方に回転自在に設けられた巻
き取りリール２７とを備えている。送り出しリール２６
にはワークＷが巻回されており、該ワークＷの先端部
は、前記洗浄槽１の左側壁４の貫通孔１０及び右側壁５
の貫通孔１１を貫通して巻き取りリール２７に巻回され
ている。このとき、上述したように、ワークＷは、洗浄
槽１内において同心の貫通孔１０，１１によって前記超
音波の１／４波長に略相当する位置を水平に移動可能と
なっている。巻き取りリール２７にはその軸２８を介し
て図示しない駆動装置を備えており、該駆動装置により
矢印ａ方向にに回転させることにより、ワークＷを巻き
取りリール２７に巻き取りながら矢印ｂ方向に水平移動
させる。

【００２４】また、送り出しリール２６の軸２９にはリ
ード線３０を介して電圧印加手段２５が接続されてい
る。該送り出しリール２６に巻回されたワークＷは、軸
２９を介してリード線３０と電気的に接続される。前記
電圧印加手段２５は、リード線２４，３０を介して電極
２３とワークＷとに電圧を印加する。なお、前述した電
極２３は、このとき印加される電圧、洗浄液の種類（電
導率）等の条件に従って、ワークＷから離間される間隔
寸法が設定される。本実施例においては、電圧を直流約
３Ｖ、洗浄液を市水として、電極２３とワークＷとの対
向間隔を１５mmとした。

【００２５】このように、前記電極２３を設けて該電極
２３と前記ワークＷとに電圧を印加することにより、ワ
ークＷにキャビテーションを集中させることができる。
しかも、前記電極２３は、前記超音波の１／４波長に相
当する液面下での多くのキャビテーションの発生を邪魔
することなく設けられており、更に、ワークＷと略同一
形状であることから電界の形成される効率が高いので、
キャビテーションを効率よくワークＷに集中させること
ができる。そして以上のように、極めて高いワークＷの
洗浄効果を得ることができるので、前記巻き取りリール
２７の巻き取り速度を比較的速くしてワークＷの移動速
度を速めても、該ワークＷを確実に洗浄することがで
き、洗浄時間の短縮が可能となってワークＷの洗浄効率
を向上させることができる。

【００２６】なお、本実施例においては、ワークＷの形
状が帯状の場合について説明したが、ワークＷの形状は
帯状に限られるものではなく、他の実施例として図３に
示すように、ワークＷはワイヤ等の線状に形成されたも
のであってもよい。本発明の洗浄装置においては直径２
０μ〜８mmの線状のワークＷの洗浄に好適である。詳し
く説明すれば、図３に示すように、前記実施例と同様に
形成された洗浄槽１において、ワークＷが貫通自在の円
形状に形成されて内周に絶縁被覆部材３１が装着された
貫通孔３２が左右側壁４，５（図１参照）に設けられて
いる。また、ワークＷと略同一の形状に線状に形成され
た電極３３が左右側壁４，５（図１参照）に絶縁支持部
材３４を介して支持されてワークＷと平行に設けられて
いる。その他の部分は前記実施例において説明したの
で、図中同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２７】これによって、洗浄槽１内の洗浄液Ａの液
面下１／４波長に略相当する位置にワークＷを通過させ
ることによりキャビテーションによる効率のよい洗浄が
可能となり、また、電極３３とワークＷとに電圧を印加
することにより、ワークＷにキャビテーションを集中さ
せて洗浄効率を向上させることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
によれば、超音波振動子から液面までの距離を超音波の
１／２波長の整数倍に略相当させ、該液面から下方に前
記超音波の１／４波長に略相当する距離を存する位置に
ワークを通過させたとき、前記電極とワークとに電圧を
印加することにより、ワークにキャビテーションを集中
させて洗浄効果を向上させることができる。このとき、
前記電極は、超音波を透過し易い形状に形成されている
ので、ワークの通過位置のキャビテーションの発生を妨
害することなく前記位置に正確にキャビテーションを発
生させることができる。これにより、ワークの移動速度
を速めることによって該ワークが洗浄液中を比較的速い
速度で通過しても該ワークを確実に洗浄することがで
き、洗浄時間を短縮することができる。

【００２９】また、前記電極をワークと概ね同形状に形
成することにより、電極とワークとの間に効率良く電界
を形成することができ、移動中のワークに確実にキャビ
テーションを集中させることができる。

【００３０】また、前記電極が帯状であるとき、前記電
極を超音波が透過し易い厚さに形成して洗浄液中のワー
クと液面との間に設けることにより、超音波振動子が発
生する超音波の直接波の該電極による減衰を防止するこ
とができる。

【００３１】また、本発明においては、前記貫通孔を介
して洗浄槽内の洗浄液中に水平にワークを移動させるこ
とにより、洗浄槽内の洗浄液中で最も長い距離にわたっ
てワークの洗浄を行うことができる。このとき貫通孔か
ら漏れ出た洗浄槽内の洗浄液は、前記貯留槽に貯留さ
れ、前記洗浄液循環手段により洗浄槽に戻されるので、
洗浄槽内での洗浄液の液面位置を一定に維持することが
でき、最も多くのキャビテーションが発生する位置での
ワークの洗浄を確実に行うことができる。る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の超音波洗浄装置の主要部分
を縦断面した説明図。

【図２】図１のII−II線断面説明図。

【図３】他の実施例の説明的断面図。

【符号の説明】

Ａ…洗浄液、Ｗ…ワーク、１…洗浄槽、２…ワーク移動
手段、３…超音波振動子、４，５…側壁、１０，１１…
貫通孔、１４，１５…貯留槽、１６…洗浄液循環手段、
２３，３３…電極、２５…電圧印加手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱気された洗浄液を収容する洗浄槽と、該
洗浄槽の底部に設けられ、洗浄液中に所定波長の超音波
を放射する超音波振動子と、該超音波振動子から放射さ
れる超音波の１／２波長の整数倍に略相当する位置を前
記洗浄液の液面とし、該液面から前記超音波の１／４波
長に略相当する位置の洗浄液中において前記超音波を透
過し易い帯状又は線状の金属製長尺ワークを水平に移動
させるワーク移動手段と、前記洗浄液中のワークと平行
に延設された前記超音波を透過し易い電極と、該電極と
前記ワークとに電圧を印加する電圧印加手段とを備える
ことを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】前記電極は、前記ワークと概ね同形状であ
ることを特徴とする請求項１記載の超音波洗浄装置。
【請求項３】前記電極が帯状であるとき、該電極は、前
記超音波を透過し易い厚さに形成されており、前記洗浄
液中のワークと液面との間に設けられていることを特徴
とする請求項１又は２記載の超音波洗浄装置。
【請求項４】前記洗浄槽の洗浄液の液面から下方に前記
超音波の１／４波長に相当する位置において互いに対向
する一対の側壁には、前記ワークがその移動時に通過す
る一対の同心の貫通孔が形成されており、各側壁の外側
には、該貫通孔を介して洗浄槽の外部に漏れ出た洗浄液
を貯留する貯留槽と、該貯留槽に貯留された洗浄液を洗
浄槽に戻して洗浄槽内での洗浄液の液面位置を一定とす
る洗浄液循環手段とが設けられていることを特徴とする
請求項１乃至３の何れかに記載の超音波洗浄装置。