(57)【要約】【課題】被洗浄物４０に対して高い洗浄能力を発揮することのできる超音波洗浄装置１００、２００を開示する。【解決手段】洗浄液１１を収容した洗浄槽１０内に超音波振動素子２０を配置した超音波洗浄装置１００は、超音波振動素子２０が発する超音波の振動方向に交差する方向の流れを洗浄液１１に生じさせる流れ発生具（水噴射ノズル５０、７０）を、洗浄槽１０に備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液を収容した洗浄槽内に超音波振動素子を配置した超音波洗浄装置であって、
前記超音波振動素子が発する超音波の振動方向に交差する方向の流れを前記洗浄液に生じさせる流れ発生具が前記洗浄槽に備えられていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗浄液を収容した洗浄槽内に超音波振動素子を配置し、超音波振動素子が発する超音波によって洗浄液内に浸漬している被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置は知られており、その一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の超音波洗浄装置は、プラスチックフィルムを超音波洗浄するための装置であり、巻回したロールから巻き出したプラスチックフィルムを洗浄液を収容した洗浄槽内を通過させ、通過時に、洗浄槽内に配置した超音波振動素子が発する超音波によってプラスチックフィルムを洗浄した後、洗浄後のプラスチックフィルムを巻き取りロールによって巻き取るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４５６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波洗浄装置での超音波による洗浄力は、超音波振動素子が発する超音波によって被洗浄物の表面に生じるキャビテーション力に、通常、依存する。キャビテーション力の強い４０ｋＨｚ以下の低周波帯の超音波は、高い洗浄能力を備える。しかし、低周波帯の超音波は直進性が強いこと、また被洗浄物がプラスチックフィルムのような薄物である場合に、被洗浄物を透過しがちなことから、被洗浄物に超音波によるキャビテーション力が作用しない部位が発生して、洗浄ムラが生じる恐れがある。そのために、従来の超音波洗浄装置では、超音波振動素子の平面視での大きさ、あるいは洗浄槽内での配置位置を、被洗浄物に応じて適切に設定することが求められており、超音波洗浄装置を設計する際での大きなハードルとなっている。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、高い洗浄能力を持つ低周波帯の超音波を用いる場合でも、また、被洗浄物が薄物の場合であっても、超音波振動素子の形状や大きさ、また洗浄槽内での配置位置に左右されることなく、被洗浄物に対して高い洗浄能力を発揮することのできる超音波洗浄装置を開示することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による超音波洗浄装置は、洗浄液を収容した洗浄槽内に超音波振動素子を配置した超音波洗浄装置であって、前記超音波振動素子が発する超音波の振動方向に交差する方向の流れを前記洗浄液に生じさせる流れ発生具が前記洗浄槽に備えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による超音波洗浄装置は、洗浄液に流れを発生させる流れ発生具を備えることで、超音波を有した洗浄液を洗浄槽内の全域に行きわたらせることが可能となる。そのために、直進性の高い低周波帯の超音波を用いる場合でも、また、被洗浄物が薄物の場合であっても、超音波振動素子および被洗浄物の洗浄槽内での位置の如何にかかわらず、被洗浄物を超音波に曝すことが可能となる。そのために、超音波洗浄装置の設計の自由度が大きくなり、製造コストの低下がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態である超音波洗浄装置の側面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】第２の実施の形態である超音波洗浄装置の側面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。
【図５】洗浄槽内での超音波の伝わり状態を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
［第１の実施の形態］
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態を示している。本実施の形態の超音波洗浄装置１００は、上方を開放した箱型の洗浄槽１０を有する。洗浄槽１０の内部には、例えば純水である洗浄液１１が充填されている。洗浄槽１０の底板１２に接するようにして超音波振動素子２０が配置されている。超音波振動素子２０の構成は任意であるが、例として、複数個の振動素子が面方向に並べられた形状の超音波振動素子２０は、好ましい形態である。また、限定されないが、超音波振動素子２０は、好ましくは、４０ｋＨｚ以下の低周波帯の超音波を発振する形態のものである。
【００１１】
実施の形態において、超音波振動素子２０の配置位置は、底板１２のＸ軸方向の幅およびＹ軸方向の幅の双方のほぼ中央部であり、超音波振動素子２０の周囲には、超音波振動素子２０が存在しない底板領域１３が残っている。
【００１２】
洗浄槽１０のＸ軸方向の両側部には、巻き出しロール３０と巻き取りロール３５が位置している。巻き出しロール３０の軸心３０ａと巻き出しロール３５の軸心３５ａは、互いに平行であり、かつＹ軸方向に伸びている。軸心３０ａ、３５ａに平行に、Ｙ軸方向に伸びる４本のガイドロール３１〜３４が設けてある。ガイドロール３１と３４は、洗浄槽１０内の洗浄液１１の水面よりも上位に位置しており、２つのガイドロール３２と３３は、洗浄液１１内に位置している。
【００１３】
巻出しロール３０には、被洗浄物４０である薄板状の長尺物が巻回されている。被洗浄物４０の例としては、厚みが１００μｍ程度の樹脂フィルムや金属箔などが挙げられる。被洗浄物４０のＹ軸方向の幅は、洗浄槽１０のＹ軸方向の幅より狭いことを条件に任意である。
【００１４】
被洗浄物４０は、巻き出しロール３０から巻き出された後、ガイドロール３１で向きを変えて洗浄槽１０内に入り、ガイドロール３２からガイドロール３３まで移動する。ガイドロール３２とガイドロール３３の間では、被洗浄物４０が超音波振動素子２０の振動面とほぼ平行に移動するように、ガイドロール３２とガイドロール３３は、洗浄槽１０内に配置されている。
【００１５】
被洗浄物４０はガイドロール３３を通過することで上方に向きを変え、ガイドロール３４を通過して、巻き取りロール３５に巻き取られる。被洗浄物４０が洗浄槽１０内を通過するときでの、被洗浄物４０のＹ軸方向での位置に特に制限はないが、被洗浄物４０のＹ軸方向の中央部が洗浄槽１０のＹ軸方向の中央部と一致した姿勢で通過するようにすることは望ましい。
【００１６】
図２に示すように、洗浄槽１０のＹ軸方向の２つの側壁１４ａ、１４ｂには、水噴射ノズル５０が取り付けてある。この水噴射ノズル５０は、本発明でいう「流れ発生具」の一形態に相当する。各水噴射ノズル５０は、図１および図２に示すように、被洗浄物４０がガイドロール３２とガイドロール３３の間を通過するときのＺ軸方向の位置よりも、上位の位置において、洗浄液１１内に位置するように、洗浄槽１０内に取り付けてある。
【００１７】
本実施の形態では、２個の水噴射ノズル５０が、一方の側壁１４ａのＸ軸方向でのほぼ中央部位と、他方の側壁１４ｂのＸ軸方向でのほぼ中央部位に取り付けてある。また、各水噴射ノズル５０は、図２に示すように、その噴射方向が、洗浄槽１０のＹ軸方向での幅方向中央部に向くように、また、その噴射角度は、水平よりも多少下向きとなるようにして、洗浄槽１０内に取り付けてある。必須ではないが、各水噴射ノズル５０は、図１に矢印で示すように、Ｘ軸方向での首振りが可能なように、適宜の機構を介して洗浄槽１０に取り付けてある。
【００１８】
超音波洗浄装置１００は吸引吐出ポンプ６０を備えており、その吸引側は洗浄槽１０内に接続しており、吐出側は配管５１を介し各水噴射ノズル５０に接続している。
【００１９】
［超音波洗浄装置１００の作動］
次に、超音波洗浄装置１００の洗浄時での作動を説明する。洗浄に際しては、長尺状の被洗浄物４０は、前記のように、ガイドロール３２からガイドロール３３に向けて移動する。その移動時に、被洗浄物４０は、超音波振動素子２０と各水噴射ノズル５０との間において、洗浄液１１内を通過する。超音波振動素子２０から発振される超音波は洗浄液１１内を被洗浄物４０に向けて伝播し、被洗浄物４０が薄板状である場合には、被洗浄物４０を透過して、被洗浄物４０の上位にまで達する。
【００２０】
発振される超音波により洗浄液１１内の溶存酸素が核となったキャビテーションが発生し、それにより、被洗浄物４０に付着した汚れ等は引き離され、被洗浄物４０の洗浄処理が進行する。図５は、発振される超音波が、４０ｋＨｚ以下の低周波帯の超音波である場合での、洗浄槽１０内での超音波の伝わり状態を示している。前記のような低周波帯の超音波は直進性が強く、拡がりは少ない。したがって、超音波洗浄装置１００において、図１および図２に示したように、被洗浄物４０のＹ軸方向の幅が、超音波振動素子２０のＹ軸方向の幅よりも広い場合には、図５に４１で示す領域のように、超音波が到達しない領域が形成されることが起こり得る。
【００２１】
超音波洗浄装置１００では、移動する被洗浄物４０と洗浄液１１の液面との間に、水噴射ノズル５０が配置されており、水噴射ノズル５０および吸引吐出ポンプ６０を作動させることで、洗浄槽１０内において、洗浄液１１に対して、超音波振動素子２０が発する超音波の振動方向（Ｚ字軸方向）に交差する方向（例えば、ＸＹ軸方向）の流れを生じさせることができる。流れが形成されることで、洗浄液１１は、洗浄槽１０内を移動する被洗浄物４０の表面に沿って流動できるようになる。
【００２２】
被洗浄物４０が薄板状である場合には、超音波は、被洗浄物４０を透過して、被洗浄物４０の上位にまで達する。すなわち、被洗浄物４０よりも上位に位置する洗浄液１１には被洗浄物４０を透過した超音波が含まれるようになる。その超音波を含む洗浄液１１に対して、被洗浄物４０と洗浄液１１の液面との間に配置された水噴射ノズル５０によって流れが付与されることにより、図５に示した超音波が直接には到達しない領域４１にも、超音波を含む洗浄液１１が到達するようになる。それにより、被洗浄物４０に洗浄ムラが生じるのを回避できる。超音波洗浄装置１００では、各水噴射ノズル５０は、首振りできるようになっており、より広い範囲に超音波を含む洗浄液１１が流れて行くのが可能となる。
【００２３】
［第２の実施の形態］
図３および図４は、本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の超音波洗浄装置２００は、水噴射ノズル７０の形態および取り付け位置が、第１の実施の形態１００での水噴射ノズル５０と異なっている。他の構成は第１の実施の形態１００と同じであってよく、対応する部材には同じ符号を付すことで、それらの説明は省略する。
【００２４】
超音波洗浄装置２００において、水噴射ノズル７０は、横長のケーシングに複数個の噴射口７１を備えた形態のものである。水噴射ノズル７０は、図４に示すように、洗浄槽１０のＹ軸方向の一方の側壁１４ａ側のみにおいて、複数個の噴射口７１の配列方向が、移動する被洗浄物４０と平行となるようにして、洗浄槽１０の洗浄液１１内に取り付けられている。水噴射ノズル７０は、第１の実施の形態の超音波洗浄装置１００での水噴射ノズル５０と同様、吸引吐出ポンプ６０に接続している。
【００２５】
また、図示の超音波洗浄装置２００では、超音波振動素子２０は、洗浄槽１０のＸ軸方向においては、幅方向のほぼ中央部であるが、Ｙ軸方向においては、一方の側壁１４ａ側に偏位した位置に取り付けてある。
【００２６】
［超音波洗浄装置２００の作動］
超音波洗浄装置２００の洗浄時での作動は、超音波洗浄装置１００と同じである。ただし、超音波洗浄装置２００では、横長のケーシングに複数個の噴射口７１を備えた水噴射ノズル７０を用いており、Ｘ軸方向の幅の広い面積において、洗浄液１１の流れを容易に形成することが可能となる。また、図示の超音波洗浄装置２００のように、洗浄槽１０のＹ軸方向において偏位した位置に超音波振動素子２０を設置した場合でも、水流が生じることで、超音波は被洗浄物４０に確実に当たるようになり、被洗浄物４０に洗浄ムラが生じるのを回避できる。
【００２７】
［他の実施の形態］
超音波洗浄装置１００および超音波洗浄装置２００では、水噴射ノズル５０および水噴射ノズル７０を、洗浄槽１０を通過する被洗浄物４０と洗浄槽１０内に収容した洗浄液１１の液面との間に配置するようにしたが、洗浄槽１０を通過する被洗浄物４０と洗浄槽１０内に配置した超音波振動素子２０との間の洗浄液１１中に配置してもよい。また、被洗浄物４０の上位および下位の双方に配置してもよい。図示した超音波洗浄装置１００および超音波洗浄装置２００の形態は、被洗浄物４０が薄板状であって、超音波振動素子２０の発振する超音波が被洗浄物４０を透過するような場合に、特に有効である。
【００２８】
［各実施の形態に共通の作用効果］
本発明に係る超音波洗浄装置は、洗浄液に超音波の振動方向に交差する方向の流れを生じさせることで、超音波の到達範囲を拡散することができる。そのために、被洗浄物４０の面積よりも小さい面積の超音波振動素子であっても、被洗浄物４０に対して所要の洗浄効果を奏することができる。結果、超音波振動素子の台数の削減や、既製品の超音波振動素子をそのまま使用することができるようになり、設備費を安価に抑えることが可能となる。また、洗浄液の流れを被洗浄物４０に当てることにより、除去した汚れを積極的に洗い流すことが可能となり、汚れが再付着するのも防止することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１００、２００…超音波洗浄装置、
１０…洗浄槽、
１１…洗浄液、
１２…底板、
１３…超音波振動素子が存在しない底板領域、
２０…超音波振動素子、
３０…巻き出しロール、
３５…巻き取りロール、
３２〜３４…ガイドロール、
４０…薄板状の長尺物である被洗浄物、
５０、７０…水噴射ノズル（流れ発生具）、
６０…吸引吐出ポンプ。
【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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