(57)【要約】【課題】洗浄槽の洗浄空間に均一なキャビティを安定して発生させることができる超音波洗浄方法及び超音波洗浄装置の提供。【解決手段】水槽中の洗浄液に浸漬したワーク表面の異物を超音波によって形成されたキャビティの破裂時に生じる衝撃波で除去する超音波洗浄方法及び超音波洗浄装置である。本発明の装置は、洗浄液に含まれる気体の含有量を減じつつその温度を所定の一定値に維持する液体制御部と、上記洗浄液中でワークを間に挟むように対向かつ平行配置させた一対の振動板を含み、この一対の振動板を同一の周波数かつ同一の位相で振動させる振動制御部と、を備え、これら一対の振動板は、洗浄液の温度及び超音波の周波数から算出される波長の整数倍の間隔を有するように配置されて、洗浄液中にキャビティを安定して形成させることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽中の洗浄液に浸漬した被処理物の表面にある異物を該洗浄液中に発射された超音波により形成されるキャビティの破裂に伴って生じる衝撃波で除去する超音波洗浄方法であって、
前記洗浄液に含まれる気体の含有量を減じつつ前記洗浄液を所定の温度に維持した上で、前記洗浄液中で前記被処理物を間に挟むように対向かつ平行配置させた一対の振動板を所定の周波数で振動させる上で、一対の前記振動板を前記温度及び前記周波数から算出される波長の整数倍の間隔を有するように配置させて、前記洗浄液中に前記キャビティを形成させることを特徴とする超音波洗浄方法。
【請求項２】
一対の前記振動板は同一の周波数かつ同一の位相で振動させることを特徴とする請求項１記載の超音波洗浄方法。
【請求項３】
一対の前記振動板を同一の振幅で振動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波洗浄方法。
【請求項４】
前記洗浄液は水であって、前記温度を４〜８℃の間の所定温度に維持することを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載の超音波洗浄方法。
【請求項５】
前記水槽は液面高さを一定とするフロー水槽であって、前記気体の含有量を減じた前記洗浄液を前記フロー水槽の液面に沿って流すことを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載の超音波洗浄方法。
【請求項６】
水槽中の洗浄液に浸漬した被処理物の表面にある異物を該洗浄液中に発射された超音波により形成されるキャビティの破裂に伴って生じる衝撃波で除去する超音波洗浄装置であって、
前記洗浄液に含まれる気体の含有量を減じつつ前記洗浄液を所定の温度に維持する液体制御部と、
前記洗浄液中で前記被処理物を間に挟むように対向かつ平行配置させた一対の振動板を含み、この一対の振動板を所定の周波数で振動させる振動制御部と、を備え、
前記一対の前記振動板は、前記温度及び前記周波数から算出される波長の整数倍の間隔を有するように配置されて、前記洗浄液中に前記キャビティを形成させることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項７】
一対の前記振動板は同一の周波数かつ同一の位相で振動させることを特徴とする請求項６記載の超音波洗浄装置。
【請求項８】
一対の前記振動板を同一の振幅で振動させることを特徴とする請求項６又は７に記載の超音波洗浄装置。
【請求項９】
前記洗浄液は水であって、前記温度を４〜８℃の間の所定温度に維持することを特徴とする請求項６乃至８のうちの１つに記載の超音波洗浄装置。
【請求項１０】
前記水槽は液面高さを一定とするフロー水槽であって、前記気体の含有量を減じた前記洗浄液を前記フロー水槽の液面に沿って流すノズルを含むことを特徴とする請求項６乃至９のうちの１つに記載の超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水槽中の洗浄液に浸漬した被処理物表面の異物を該洗浄液中に発射された超音波により形成されるキャビティの破裂に伴って生じる衝撃波で除去する超音波洗浄方法及び超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工されたワークや各種成形加工を行った後の金型などには、加工に伴って生じるバリや付着物等の異物が表面近傍に残存する。このような異物を除去する効率的な方法として、ワークや金型を水槽内の洗浄液、一般的には、水に浸漬しこれに向けて超音波を発射してキャビティを形成させ、その崩壊に伴って生じる衝撃波で異物を除去する超音波洗浄方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、洗浄液を収容させた洗浄槽の第１の内側平面に設けられた輻射板を有する超音波振動子から、これと対向する第２の内側平面に向けて水平方向に超音波を発射する超音波洗浄装置が開示されている。かかる装置では、超音波振動子の輻射板の端面とこれに対向する洗浄槽の第２の内側平面との距離が発生する超音波の１／２波長の整数倍に設定され、洗浄槽内に安定した定在波を形成させ得ることが述べられている。かかる装置では、キャビティ効果によって発生する気泡や洗浄液の蒸発による水面変動が定在波の形成に影響を与えない。故に、従来の洗浄槽底部から水面に向けて超音波を発射し定在波を得る超音波洗浄装置と比較して、定在波が安定しキャビティも安定して形成され、被洗浄物の洗浄ムラを抑制できるとしている。
【０００４】
また、特許文献２にも振動子を洗浄槽の側平面に設けた超音波洗浄装置を開示しているが、ここでは樋状の長手の洗浄槽の対向する側平面のそれぞれに、長手方向に沿って且つ互い違いの位置に振動子を設けている。各振動子は独立して洗浄槽中の洗浄液に超音波を発射し、順次、被洗浄物がこの中を移動していくのである。なお、２つの振動子を対向（正対）配置させることについても言及されているが、この場合にあっては、振動子から発生される超音波が干渉によって互いに打ち消し合わないように発振周波数を互いに異なるものにすべきであるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１３６６０５号公報
【特許文献２】特開昭６０−２６１５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、振動子から洗浄液中に発射された超音波の直接波と反射波とを互いに干渉させて定在波を形成させることにより、その強め合いの位置ではより大きな衝撃波を形成し得るエネルギーのより高いキャビティを得られる。ここで、特許文献１で述べられているような反射波を発振子に対向する壁面反射によって得ようとする場合、洗浄液中の超音波の進行距離が延びて減衰してしまうため、定在波の振幅が減じ、広範囲に亘る十分なキャビティ効果を得られなくなる。このため大型の被洗浄物の洗浄には不向きとなる。
【０００７】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、比較的大型の被洗浄物を高いキャビティ効果をもって洗浄可能とする超音波洗浄方法及び超音波洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による方法は、水槽中の洗浄液に浸漬した被処理物の表面にある異物を該洗浄液中に発射された超音波により形成されるキャビティの破裂に伴って生じる衝撃波で除去する超音波洗浄方法であって、前記洗浄液に含まれる気体の含有量を減じつつ前記洗浄液を所定の温度に維持した上で、前記洗浄液中で前記被処理物を間に挟むように対向かつ平行配置させた一対の振動板を所定の周波数で振動させる上で、一対の前記振動板を前記温度及び前記周波数から算出される波長の整数倍の間隔を有するように配置させて、前記洗浄液中に前記キャビティを形成させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による装置は、水槽中の洗浄液に浸漬した被処理物の表面にある異物を該洗浄液中に発射された超音波により形成されるキャビティの破裂に伴って生じる衝撃波で除去する超音波洗浄装置であって、前記洗浄液に含まれる気体の含有量を減じつつ前記洗浄液を所定の温度に維持する液体制御部と、前記洗浄液中で前記被処理物を間に挟むように対向かつ平行配置させた一対の振動板を含み、この一対の振動板を所定の周波数で振動させる振動制御部と、を備え、前記一対の前記振動板は、前記温度及び前記周波数から算出される波長の整数倍の間隔を有するように配置されて、前記洗浄液中に前記キャビティを形成させることを特徴とする。
【００１０】
かかる発明によれば、洗浄槽の広い洗浄空間に安定した定在波を形成することができるから、結果として均一なキャビティを安定して広範囲に発生させることができて、大型の被処理物であっても高いキャビティ効果をもって良好に洗浄できるのである。また、対向する一対の振動板の相互で入力される超音波の位相づれによる影響を減じ、装置の故障を減じ得るのである。
【００１１】
上記した方法及び装置の発明において、一対の前記振動板を同一の振幅で振動させるように構成してもよい。かかる発明によれば、洗浄槽の広い洗浄空間で均一なキャビティを安定して発生させることができて、大型の被処理物であっても全体にムラなく良好に洗浄できるのである。
【００１２】
上記した方法及び装置の発明において、前記洗浄液は水であって、前記温度を４〜８℃の間の所定温度に維持するように構成してもよい。かかる発明によれば、洗浄槽の広い洗浄空間により安定した定在波を形成することができ、且つ、キャビティの崩壊による水温上昇を抑制できて、結果として、大型の被処理物であっても良好に洗浄できるのである。
【００１３】
上記した方法及び装置の発明において、前記水槽は液面高さを一定とするフロー水槽であって、前記気体の含有量を減じた前記洗浄液を前記フロー水槽の液面に沿って流すように構成してもよい。かかる発明によれば、洗浄槽の広い洗浄空間により安定した定在波を形成することができ、且つ、キャビティの崩壊による水温上昇を抑制できて、結果として、大型の被処理物であっても良好に洗浄できるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一例による超音波洗浄装置の部分断面による側面図である。
【図２】図１に示した超音波洗浄装置のＡ１−Ａ１断面による正面図である。
【図３】図１に示した空気含有量調整機構の詳細を示す概略図である。
【図４】図２に示した超音波発生機構の位置関係と超音波振動の発振状態の概略を示す部分正面図である。
【図５】本発明の変形例による超音波洗浄装置の部分断面による側面図である。
【図６】図５に示した超音波洗浄装置のＡ２−Ａ２断面による正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の１つの実施例としての水槽中の洗浄液内で被処理物表面の異物を除去する超音波洗浄装置について、図１乃至６を用いて説明する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、超音波洗浄装置１０は、後述するような処理を与えられたＲＯ水等の洗浄液となる洗浄液Ｌを貯留する水槽部１００と、洗浄液Ｌに含まれる気体（例えば空気）の含有量を減じつつその温度を所定に維持する液体制御部２００と、洗浄液Ｌ中でワーク（被処理物）Ｗを間に挟むように対向かつ平行配置させた一対の振動板を含む振動制御部３００と、上記した液体制御部２００及び振動制御部３００の動作を制御する制御機構４００と、を備え、洗浄液中に浸漬したワークＷの表面に付着する表面異物を超音波によって形成されたキャビティの破裂に伴って生じる衝撃波で除去する。
【００１７】
水槽部１００は、ワークＷを浸漬する洗浄槽１１０、オーバーフロー槽１２０からなり、洗浄槽１１０の頂部縁部に傾斜面１３０を接続させてオーバーフロー槽１２０に流れ形成させるフロー水槽として構成される。つまり、洗浄液Ｌが洗浄槽１１０側から供給されて、頂部を超えて溢れた洗浄液Ｌがオーバーフロー槽１２０に流れるため、洗浄槽１１０において洗浄液Ｌの液面ＬＳの高さが一定に維持される。
【００１８】
洗浄槽１１０には、ワークＷを収容したかご部材１５０を載置する載置部材１４０が配置されている。載置部材１４０は、上部を開口させた略箱状の部材であって、その上面にかご部材１５０を載置できる載置面を有するとともに、内部にかご部材１５０から落下する異物を収容する機能を有する。一方、かご部材１５０は、上部を開口させた略箱状の部材であって、後述する超音波発生機構３１０及び３２０から放射される超音波を透過させるとともに、除去された異物を下側に落下させるために、側面及び下面には多数の孔（図示せず）が形成されている（又は、金網のような部材で構成されてもよい）。また、水槽部１００の上面側には、かご部材１５０を出し入れするために開閉自在な蓋部材１６０が設けられている。
【００１９】
水槽部１００には、液体供給口１８０を介して、例えばＲＯ水等の不純物を予め取り除いた洗浄液Ｌを取り入れる液体供給管１８０ａが接続されている。また、水槽部１００の洗浄槽１１０側には、洗浄液Ｌの液面ＬＳの液面高さに、液体制御部２００から供給された空気の含有量を減じられた洗浄液Ｌを層流状態の表面層ＬＦとして液面に沿って流す層流形成ノズル１８２と、同じく液体制御部２００から供給された空気の含有量及び温度を調整された洗浄液Ｌを再度、洗浄槽１１０に流入させる液体供給ノズル１８４と、が設けられている。なお、液面ＬＳに脱気された洗浄液Ｌによる表面層ＬＦを形成することにより、洗浄槽１１０に貯留された洗浄液Ｌと外気との間に表面層ＬＦが介在するため、洗浄液Ｌに含まれる空気の含有量及び温度の変動を小さくすることができるが、例えば上記した蓋部材１６０等の作用により十分な気密が確保できるような場合には、必ずしも層流形成ノズル１８２を設けなくてもよい。
【００２０】
また、洗浄槽１１０のオーバーフロー槽１２０側の液面近傍において、オイルスキマー１７０を用いて洗浄液ＬによりワークＷから除去されて液面ＬＳ上に浮遊する油を回収するように構成してもよい。これにより、洗浄液中の油が後述する液体制御部２００の空気含有量調整機構２４０や液温調整機構２６０が含まれる循環経路に入り込むことを防止できる。
【００２１】
液体制御部２００は、水槽部１００から導かれる洗浄液Ｌから比較的大きな不純物を除去するストレーナー２３０と、洗浄液Ｌに含まれる空気の含有量を所定範囲内に減じる空気含有量調整機構２４０と、これらストレーナー２３０及び空気含有量調整機構２４０を通った洗浄液Ｌを水槽部１００に再度供給するための循環ポンプ２５０と、洗浄液Ｌの温度を所定範囲内の一定温度に制御する液温調整機構２６０と、を含む。そして、上記した水槽部１００、ストレーナー２３０、空気含有量調整機構２４０、循環ポンプ２５０及び液温調整機構２６０は、それぞれ循環配管２１０〜２１６により接続されている。
【００２２】
水槽部１００の洗浄槽１１０及びオーバーフロー槽１２０の各々の下部近傍には、液体取込口１９０及び１９４が取り付けられており、それぞれ循環配管２１０及び２１２に接続されている。一方、洗浄槽１１０のオーバーフロー槽１２０側の面には、上記した液体供給ノズル１８４に対向する高さ（位置）に液体供給ノズルに向けて開口するレシーバー１９２が取り付けられており、循環配管２１１に接続されている。かかる構造により、液体供給ノズル１８４から流入した洗浄液Ｌがレシーバー１９２に向けて流れる液体流Ｆが形成される。
【００２３】
循環配管２１０は下流側で循環配管２１１と合流し、さらにその下流側で循環配管２１２と合流してストレーナー２３０に接続されている。循環配管２１１及び２１２には、それぞれ取込バルブ２２０及び２２１が設けられており、最初に洗浄液を溜める際には、これらの取込バルブ２２０及び２２１が閉鎖される。また、ストレーナー２３０には、例えばフィルター（図示せず）等が内蔵されており、取り込まれた洗浄液Ｌに含まれる比較的大きな不純物を分離して回収する機能を有する。
【００２４】
図３に示すように、空気含有量調整機構２４０は、真空中空糸モジュール２４１と、当該真空中空糸モジュール２４１内にある洗浄液から空気を脱気する真空ポンプ２４２と、真空中空糸モジュール２４１内の真空度を測定する真空計２４３と、を含む。真空中空糸モジュール２４１は、樹脂製の中空糸を封止材とともに筒状のハウジングに収容した構造を有し、その上部側で取込口２４４ａ及び取込側バルブ２４５ａを介してストレーナー２３０からの循環配管２１３に接続されており、下端部側で排出口２４４ｂ及び排出側バルブ２４５ｂを介して循環ポンプ２５０に至る循環配管２１４（図１参照）に接続されている。
【００２５】
一方、真空中空糸モジュール２４１の上端近傍には、真空引き口２４４ｃ及び真空側配管２４６を介して真空ポンプ２４２及び真空計２４３が接続されている。そして、空気含有量調整機構２４０は、制御機構４００からの指令により、取込側バルブ２４５ａ及び排出側バルブ２４５ｂを開閉して真空中空糸モジュール２４１の内部に洗浄液Ｌを導入し、真空中空糸モジュール２４１内に所定量の洗浄液Ｌが溜まった状態で、真空計２４３の計測値に応じて真空ポンプ２４２が洗浄液Ｌ中の空気を脱気し、その後、循環ポンプ２５０を駆動して洗浄液Ｌを排出するバッチ処理を実行する。このとき、洗浄液Ｌ中の溶存空気量は、例えば１ｍｇ／リットル以下となるように調整される。
【００２６】
このように、水槽部１００の洗浄槽１１０及びオーバーフロー槽１２０から各種の循環配管を介して、ストレーナー２３０、空気含有量調整機構２４０及び循環ポンプ２５０と経由して再び水槽部１００に戻る経路により、脱気循環経路が構成される。
【００２７】
一方、洗浄槽１１０のオーバーフロー槽１２０には、下部近傍に別の液体取込口１９４が取り付けられており、循環配管２１６に接続されている。この循環配管２１６は、下流側で液温調整機構２６０に接続される。液温調整機構２６０は、水槽部１００からの洗浄液Ｌを取り込んで所定温度範囲内の一定温度に調整する機能を有するものであればいずれの構成を採用してもよいが、チラーであることが好ましい。また、水槽部１００に供給される洗浄液Ｌ（例えば水）はキャビティの崩壊による熱を吸収するように冷却されて、且つ、洗浄液Ｌ内での超音波の波長を一定に維持させるように、その液温が４〜８℃の低温且つ狭い温度範囲となるように調整される。
【００２８】
また、液温調整機構２６０は、下端部側で循環配管２１７に接続されており、この循環配管２１７はさらに下流側で液体供給ノズル１８４に接続されている。このように、水槽部１００のオーバーフロー槽１２０から各種循環配管を介して、液温調整機構２６０を経由して再び水槽部１００に戻る経路により、液温調整循環経路が構成される。
【００２９】
ここで、超音波洗浄装置１０に適用されるワークＷには、加工にあたり表面に油が残留しているものを含み得るが、上記のとおり、液温調整機構２６０で液温が所定温度、例えば、４〜８℃程度の一定温度に冷却維持されるため、これらの油は乳化して洗浄液Ｌの表面に浮遊することになる。このような油を上記したオイルスキマー１７０で回収することでオーバーフロー槽１２０には油が残存することが抑制されるため、液温調整機構２６０には清浄な洗浄液が取り込まれて循環される。
【００３０】
再び、図２を参照すると、振動制御部３００は、水槽部１００の洗浄槽１１０内で互いに対向かつ平行に配置された一対の超音波発生機構３１０及び３２０を含み、これら一対の超音波発生機構３１０及び３２０の間にワークＷを収容したかご部材１５０が浸漬される。ここで、一対の超音波発生機構３１０及び３２０は、それぞれ同一の構造を有するため、以下では一方の超音波発生機構３１０についてのみ説明し、他方の超音波発生機構３２０についての説明は省略する。
【００３１】
超音波発生機構３１０は、本体ユニット３１２と、当該本体ユニット３１２における超音波発生機構３２０と対向する側の側面に取り付けられた超音波振動ユニット３１４と、この超音波振動ユニット３１４に取り付けられた振動板３１６と、により構成されている。超音波振動ユニット３１４は、洗浄液Ｌから遮断された内部空間を有する略箱状の部材の内部にほぼ等間隔で複数の超音波振動子（図示せず）を取り付けた構造を有し、これらの超音波振動子を取り付けた面に振動板３１６が取り付けられる。
【００３２】
また、本体ユニット３１２は、その内部に超音波振動ユニット３１４に対して電力を供給する給電機構（図示せず）を含むとともに、超音波振動ユニット３１４を洗浄槽１１０に対して３次元方向に移動させる移動機構（図示せず）を有している。これにより、振動板３１６が所定位置に位置決めされるとともに、超音波振動ユニット３１４の複数の超音波振動子が同期して振動し、振動板３１６がその全面で、矢印ＶＤで示すような進退運動（搖動）して超音波を放射する。
【００３３】
制御機構４００は、空気含有量調整機構２４０、循環ポンプ２５０、液温調整機構２６０及び超音波発生機構３１０、３２０とそれぞれ信号線で接続されてこれらに制御信号を送信するとともに、水槽部１００に設けられた水温計等のセンサと接続されることにより、水槽部１００内部の状態を把握できるように構成されている。これにより、制御機構４００は、水槽部１００内部の状態、特に洗浄液Ｌの液温や空気含有量等の数値を所定範囲内にフィードバック制御することが好ましい。
【００３４】
次に、図４を用いて超音波洗浄装置１０で実施される洗浄動作について説明する。
【００３５】
図４に示すように、超音波洗浄装置１０における一対の超音波発生機構３１０及び３１０は、洗浄槽１１０の内部に互いの振動板３１６と３２６とが所定の間隔Ｄとなるように配置されている。ここで、上述のとおり、この間隔Ｄは、本体ユニット３１２及び３２２をそれぞれ調整して適宜位置決め可能である。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、一方の超音波発生機構３１０では、超音波振動ユニット３１４に内蔵される複数の超音波振動子が制御機構４００の指令を受けて同一の振動数かつ同一の位相で振動する。これにより、振動板３１６が矢印ＶＤの方向に搖動して超音波域の振動波ＷＡを発射させる。このとき、振動板３１６の表面位置で振動波ＷＡはいわゆる腹となっており、この位置が振動波ＷＡの位置原点となる。ここで、振動波ＶＡの振動数（周波数）ｆは、例えば２０〜２７５（ｋＨｚ）となるように設定されており、そのワット密度が２（Ｗ／ｃｍ２）以上の超音波振動が放射される。
【００３７】
同様に、図４（ｂ）に示すように、他方の超音波発生機構３２０では、超音波振動ユニット３２４に内蔵される複数の超音波振動子が超音波振動ユニット３１４の超音波振動子と同一の振動数かつ同一の位相で振動するように制御機構４００から指令を受ける。これにより、振動板３２６が矢印ＶＤの方向に搖動して超音波域の振動波ＷＢを発射させる。このとき、振動波ＷＢについても、振動板３２６の表面位置で腹となっており、その振動数及びワット密度は振動波ＷＡと同様の範囲とされる。
【００３８】
ここで、超音波洗浄装置１０においては、超音波振動が伝播する媒質となる洗浄液Ｌの温度が一定に調整されているため、一定の振動数ｆに対して振動波ＷＡの波長λも一定となる。例えば、洗浄液Ｌとして水を用いた場合、５℃における超音波の伝播速度ｖは１４２６．５（ｍ／秒）であるため、振動数２０（ｋＨｚ）の振動波ＷＡにおける波長λは、λ＝ｖ／ｆ≒７１．３（ｍｍ）で一定となる。そこで、本発明による超音波洗浄方法においては、一対の超音波発生機構３１０及び３２０の振動板３１６及び３２６同士の間隔Ｄが、放射される振動波における同一方向の上下動する腹の位置となるように、波長λ（ｍｍ）に対して「Ｄ＝２×ｎ×（λ／２）＝ｎλ」（ｎは自然数）に設定される。これにより振動板３１６及び３２６の間で互いに発射される超音波による影響を減じることができる。
【００３９】
そして、図４（ｃ）に示すように、一対の超音波発生機構３１０及び３２０を、互いの振動板３１６及び３２６の間隔Ｄが上記算出された距離となるように位置決めし、制御機構４００からの指令により、超音波発生機構３１０及び３２０から、振動数ｆ及び時間的な位相を同一とした状態で、超音波振動の振動波ＷＡ及びＷＢを放射する。このとき、上述のとおり、洗浄槽１１０内の洗浄液Ｌは、所定範囲内における一定の液温及び一定の空気含有量に調整されているため、振動波ＷＡ及びＷＢの時間的位相及び空間的位相が完全に一致することにより、一対の振動板３１６及び３２６の間に定在波（合成波）ＷＳが安定的に形成される。
【００４０】
これにより、対向する一対の超音波発生機構３１０及び３２０に挟まれた空間において、定在波ＷＳが互いに強め合う位置Ｐ１〜Ｐ５（いわゆる波形の腹の位置）が２次元の平面状に形成されるため、強め合う超音波域の振動波のエネルギーにより、位置Ｐ１〜Ｐ５の面上において洗浄液Ｌに３次元状に多数のキャビティ（空洞）が発生する。そして、図２に示すように、一対の振動板３１６及び３２６に挟まれた空間にかご部材１５０に入れられたワークＷを置くことにより、上記した３次元状に発生したキャビティが破裂（消滅）する際の衝撃波でワークＷの表面のバリや付着物等の異物が除去され、落下した異物が載置部材１４０内に集積される。
【００４１】
このとき、振動波ＷＡ及びＷＢは、いずれも振動板３１６及び３２６から放射される直接波であるため、従来の反射波により強め合う場合とは異なり波動エネルギーの減衰が抑えられた状態で波同士が重なり合うことになる。したがって、定在波ＷＳの強め合う腹の位置Ｐ１〜Ｐ５ではほぼ均一な強度となるため、この位置で発生するキャビティの大きさや頻度もほぼ均一とすることができる。また、制御機構４００からの指令により、超音波振動ユニット３１４及び３２４の超音波振動子が同一の振動数かつ同一の位相で振動するとともに、媒質である洗浄液Ｌの液温が一定に維持されていることにより波長ずれによる位相変化を生じさせないため、振動板３１６及び３２６に対向する振動板からの直接波が伝播したとしても、互いの挙動が同一であることから超音波振動ユニット３１４及び３２４が振動で破壊されるようなことがない。
【００４２】
なお、図４においては、一対の振動板３１６及び３２６から放射される振動波ＷＡ及びＷＢにおいて、それらの振動数ｆ及び位相を同一に制御する場合を例示したが、振動波の振動数及び位相に加えて振幅も同一となるように制御してもよい。これにより、超音波振動を発生させるパラメータをまとめて発振制御をより簡素化できる。
【００４３】
続いて、図５及び図６を用いて、本発明による超音波洗浄装置１０の変形例を説明する。
【００４４】
本発明による超音波洗浄装置１０において、図５に示すように、かご部材１５０を載置する載置部材１４０を多数の孔（図示せず）を設けた板状部材あるいは金網状部材で構成するとともに、水槽部１００の洗浄槽１１０の底面に液体取込口１９０に向けて徐々に傾斜する傾斜底面１１２を形成してもよい。このとき、図６に示すように、洗浄槽１１０の幅方向においても、傾斜底面１１２が液体取込口１９０の形成位置（図６においては例えば中央部）に向けて傾斜するように形成されるのが好ましい。
【００４５】
これらの構成により、超音波振動で発生したキャビティにより除去された異物は、かご部材１５０の下面から載置部材１４０を通って傾斜底面１１２に落下するため、液体取込口１９０から洗浄液Ｌごと異物を取り込んでストレーナー２３０で回収することができる。すなわち、洗浄槽１１０の底面からの排液にドレン機能を持たせることにより、図１の装置において載置部材１４０内に集積した異物の回収作業の手間を削減することが可能となる。
【００４６】
以上述べた超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法によれば、洗浄槽の洗浄液に含まれる気体の含有量を減じつつその温度を所定に維持した上で、洗浄液中でワークを間に挟むように対向かつ平行配置させた一対の振動板を、同一の周波数かつ同一の位相で振動させるとともに、これら一対の振動板を洗浄液の温度及び超音波振動の周波数から算出される波長の整数倍の間隔を有するように配置させたことにより、洗浄槽の洗浄空間に安定した定在波を形成することができるため、結果として均一なキャビティを安定して発生させることが可能となる。
【００４７】
ここまで本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれらの例に限定されるものではない。また、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００４８】
１０  超音波洗浄装置
１００  水槽部
１１０  洗浄槽
１２０  オーバーフロー槽
１３０  傾斜面
１４０  載置部材
１５０  かご部材
１６０  蓋部材
１７０  オイルスキマー
１８０  液体供給口
１８０ａ  液体供給管
１８２  層流形成ノズル
１８４  液体供給ノズル
１９０、１９４、１９６  液体取込口
１９２  レシーバー
２００  液体制御部
２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７  循環配管
２２０、２２１  取込バルブ
２３０  ストレーナー
２４０  空気含有量調整機構
２４１  真空中空糸モジュール
２４２  真空ポンプ
２４３  真空計
２４４ａ  取込口
２４４ｂ  排出口
２４４ｃ  真空引き口
２４５ａ  取込側バルブ
２４５ｂ  排出側バルブ
２４６  真空側配管
２５０  循環ポンプ
２６０  液温調整機構
３００  振動制御部
３１０、３２０  超音波発生機構
３１２、３２２  本体ユニット
３１４、３２４  超音波振動ユニット
３１６、３２６  振動板
４００  制御機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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