(57)【要約】    【課題】  超音波洗浄装置を購入しなくても、個々の家庭などで簡便に超音波洗浄を行うことが可能な超音波洗浄方法及びその超音波洗浄方法に用いられる洗浄槽を提供する。    【解決手段】  例えば電子レンジ１を用いて、超音波振動子（例えば超磁歪振動子４）が配設された洗浄槽３の内部に浸漬する被洗浄物１０を洗浄する超音波洗浄方法で、その洗浄槽３に電磁波を照射し、そ電磁波に基づき超音波振動子を駆動し、その超音波振動子による超音波を被洗浄物１０に照射することを特徴とする。【選択図】          図５
2006159015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を照射する電磁波照射装置を用いて、超音波振動子が配設された洗浄槽の内部に浸漬する被洗浄物を洗浄する超音波洗浄方法であって、
前記洗浄槽に電磁波を照射する電磁波照射工程と、
前記電磁波照射工程によって照射された電磁波を前記超音波振動子に当てて、当該超音波振動子を駆動する駆動工程と、
前記駆動工程によって駆動された超音波振動子による超音波を被洗浄物に照射する超音波照射工程と、を含むことを特徴とする超音波洗浄方法。
【請求項２】
前記超音波振動子は、超磁歪材料を用いた磁歪振動子であ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】
前記電磁波照射装置は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射装置であって、
前記マイクロ波照射装置は、マイクロ波を照射する２個のマイクロ波照射手段を有しており、
前記電磁波照射工程は、前記２個のマイクロ波照射手段に基づき、周波数の異なるマイクロ波を照射する工程であることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波洗浄方法。
【請求項４】
超音波振動子が配設され、請求項１から３のいずれか記載の超音波洗浄方法に用いられる洗浄槽。
【請求項５】
底面部に超音波振動子が配設され、
上面部及び側面部がマイクロ波遮断部材で覆われていることを特徴とする洗浄槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子による超音波振動を利用して、洗浄槽の内部に浸漬する被洗浄物を洗浄する超音波洗浄方法及びその超音波洗浄方法に用いられる洗浄槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば眼鏡や指輪などの日用品、カメラや時計に用いる精密機械部品に付着した微細な汚れを取り除く手法として、超音波洗浄器を用いる洗浄方法がある。超音波洗浄器を用いた洗浄方法は、洗浄槽の中に蒸留水や消毒液（或いはその希釈液）などの洗浄液を貯留し、その洗浄液の中に被洗浄物を浸漬し、その後、洗浄槽の所定箇所に配設された超音波振動子による超音波振動を洗浄液に付与する、というものである。
【０００３】
超音波振動が付与された洗浄液では、キャビテーション作用，加速度作用，直進流作用などが働くことによって被洗浄物に付着した粒子・不純物などの汚れが剥離される。より具体的には、キャビテーション作用については、超音波振動によって洗浄液に減圧力と加圧力が繰り返し発生するとともに、その減圧力によって洗浄液に気泡が生じ、その加圧力によって気泡が消滅する。そして、気泡が消滅する際に生じる衝撃波によって、被洗浄物に付着した汚れが剥離される。また、加速度作用については、超音波振動によって洗浄液が振動し、この際生じる洗浄液の振動加速度の力によって、被洗浄物に付着した汚れが剥離される。さらに、直進流作用については、超音波振動によって洗浄液に特定の流れが生じ、この流れに起因して洗浄液が攪拌されることによって、被洗浄物に付着した汚れが剥離される。
【０００４】
このように、超音波洗浄器を用いる洗浄方法によれば、被洗浄物に付着した微細な汚れを取り除くことができる（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２０２２１１（段落番号［０００２］，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来の超音波洗浄方法では、超音波振動子や超音波発振器を備えた超音波洗浄器を購入する必要があり、個々の家庭などで簡便に超音波洗浄を行うことができない。
【０００７】
そこで、本発明者は、超音波洗浄器を購入しなくても、個々の家庭などで簡便に超音波洗浄を行うことができないか鋭意検討した結果、本発明を着想するに至った。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波洗浄装置を購入しなくても、個々の家庭などで簡便に超音波洗浄を行うことが可能な超音波洗浄方法及びその超音波洗浄方法に用いられる洗浄槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。
【００１０】
（１）  電磁波を照射する電磁波照射装置を用いて、超音波振動子が配設された洗浄槽の内部に浸漬する被洗浄物を洗浄する超音波洗浄方法であって、前記洗浄槽に電磁波を照射する電磁波照射工程と、前記電磁波照射工程によって照射された電磁波を前記超音波振動子に当てて、当該超音波振動子を駆動する駆動工程と、前記駆動工程によって駆動された超音波振動子による超音波を被洗浄物に照射する超音波照射工程と、を含むことを特徴とする超音波洗浄方法。
【００１１】
本発明によれば、例えば電子レンジや携帯電話機など、電磁波を照射（携帯電話機にあっては送受信を含む）する電磁波照射装置を用いて、超音波振動子が配設された洗浄槽の内部に浸漬する被洗浄物（例えば眼鏡,義歯など）を洗浄する超音波洗浄方法で、その洗浄槽に電磁波を照射し、その電磁波を超音波振動子に当てて駆動し、その超音波振動子による超音波を被洗浄物に照射することとしたから、電磁波照射装置と超音波振動子と洗浄槽とがあれば、超音波振動子による超音波洗浄を実現することができる。
【００１２】
従って、超音波洗浄器を購入しなくても、例えば家庭用電子レンジなどの電磁波（マイクロ波）照射装置を用いて、マイクロ波から超音波振動子を介してダイレクトに超音波振動を作り出すことができるので、簡便に超音波洗浄を行うことができる。また、超音波洗浄器を購入しなくても、例えば携帯電話機などの電磁波照射装置を用いることによって、上述同様、電磁波から超音波振動子を介してダイレクトに超音波振動を作り出すことができ、簡便に超音波洗浄を行うことができる。
【００１３】
また、本発明によれば、超音波洗浄器を用いて超音波洗浄を行う際に必須となる外部電源を用いることなく、超音波洗浄を行うことができる。なお、本発明は、電磁波照射装置内で発生する電磁波を用いるものなので、電磁波資源の有効利用に資することもできる。
【００１４】
ここで、「超音波振動子」は、超音波洗浄を実現するのに必須の振動子であるが、その種類の如何を問わない。例えば、フェライト振動子や金属磁歪振動子などの磁歪振動子などが含まれる。
【００１５】
（２）  前記超音波振動子は、超磁歪材料を用いた磁歪振動子であることを特徴とする（１）記載の超音波洗浄方法。
【００１６】
本発明によれば、上述した超音波振動子として、磁歪材料よりも形状変化特性の良い超磁歪材料を用いた磁歪振動子を用いることとしたから、超音波洗浄器を購入しなくても、この磁歪振動子と電磁波照射装置を用いて効率的に超音波洗浄を行うことができる。
【００１７】
（３）  前記電磁波照射装置は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射装置であって、前記マイクロ波照射装置は、マイクロ波を照射する２個のマイクロ波照射手段を有しており、前記電磁波照射工程は、前記２個のマイクロ波照射手段に基づき、周波数の異なるマイクロ波を照射する工程であることを特徴とする（１）又は（２）記載の超音波洗浄方法。
【００１８】
本発明によれば、上述した電磁波照射装置は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射装置であって、そのマイクロ波照射装置は、マイクロ波を照射する２個のマイクロ波照射手段を有しており、上述した電磁波照射工程で、これら２個のマイクロ波照射手段に基づき、周波数の異なるマイクロ波を照射することとしたから、結果として、超音波振動子を、周波数の異なるマイクロ波に起因して発生したうなりによる電磁波によって駆動することができる。従って、うなりによる電磁波の周波数が所望の周波数となるように、２個のマイクロ波照射手段の出力を適宜調整することで、超音波振動子を効率よく駆動することができ、ひいては簡便に超音波洗浄を行うことができる。
【００１９】
（４）  超音波振動子が配設され、（１）から（３）のいずれか記載の超音波洗浄方法に用いられる洗浄槽。
【００２０】
本発明によれば、超音波振動子が配設されており、上述した超音波洗浄方法に用いられる洗浄槽を提供することとしたから、個々の家庭などで簡便に超音波洗浄を行うことができる。
【００２１】
（５）  底面部に超音波振動子が配設され、上面部及び側面部がマイクロ波遮断部材で覆われていることを特徴とする洗浄槽。
【００２２】
本発明によれば、底面部に超音波振動子が配設され、上面部及び側面部がマイクロ波遮断部材で覆われていることとしたから、マイクロ波による摩擦現象によって洗浄槽に貯留された洗浄液の温度が上昇するのを防ぎつつ（これにより、例えば被洗浄物を義歯とした場合、その義歯のプラスチック部の残留応力による変形を防ぎつつ）、適切な超音波洗浄を簡便に行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明は、例えば家庭用電子レンジや携帯電話機などの電磁波照射装置を用いて、超音波振動子が配設された洗浄槽の内部に浸漬する被洗浄物を洗浄するものなので、電磁波照射装置と超音波振動子と洗浄槽とを用意すれば、超音波振動子による超音波洗浄を実現することができ、ひいては簡便に超音波洗浄を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波洗浄方法を説明するための説明図である。
【００２６】
図１において、本発明の第１の実施の形態に係る超音波洗浄方法は、マイクロ波照射装置の一例に相当する電子レンジ１と、洗浄液２が貯留された洗浄槽３と、その洗浄槽３の底面部に配設され、超音波振動子の一例に相当する超磁歪振動子４と、を用いる。なお、洗浄槽３の底面部には、超磁歪振動子４が直接配設されているが、例えば、樹脂材料やガラスエポキシ材料などの絶縁材を介在させることとしてもよい。
【００２７】
電子レンジ１は、摩擦現象によって肉・魚等の冷凍食品や牛乳・お酒等の飲み物などの被加熱物を昇温させるために、マグネトロン５において発生した約２．４５ＧＨｚのマイクロ波を、導波管（図示せず）の開口部６から加熱室７に照射するものである。なお、電子レンジ１は、マイクロ波を照射しうるものであれば何でもよく、誘電加熱機能のみを備える装置のみならず、放射加熱機能や輻射加熱機能などの付加機能を備える装置であってもよい。
【００２８】
洗浄液２は、一般的には、蒸留水又は消毒液を希釈したものを用いるが、本発明はこれらに限定されず、例えば、有機溶媒、酸性溶液、アルカリ性水溶液、機能水、水と有機溶媒の混合溶媒など、様々なものを用いることができる。
【００２９】
洗浄槽３は、種々の材料で形成することができるが、例えば、洗浄液２に対する耐食性を考慮して、ステンレススチールなどの金属材料で形成することができる。また、金属材料で形成することによって、開口部６から加熱室７に照射されたマイクロ波が洗浄槽３の側面部から透過するのを防ぐことができる。さらに、洗浄槽３の周りを、例えばマイクロ波を遮断することができる瀬戸物で固めることによって、マイクロ波が洗浄液２に当たるのを防ぐことができる。
【００３０】
なお、図１では、説明の便宜上、洗浄槽３の上面部を開けているが、この洗浄槽３の上面部も金属材料等のマイクロ波遮断部材で塞ぐことができる。また、場合によっては、洗浄槽３のうち、超磁歪振動子４が配設された部分（洗浄槽３の底面部の全部又は一部）以外の表面全てをマイクロ波遮断部材で塞ぐこともできる。このようにすることで、洗浄槽３にマイクロ波が透過するのを最小限に抑えることができ、その結果、マイクロ波による摩擦現象によって、洗浄槽３に貯留された洗浄液２の温度が上昇するのを防ぐことが可能である。
【００３１】
超磁歪振動子４は、超磁歪材料を用いた磁歪振動子である。この超磁歪材料は、テリビウム，ディスプロシウム，鉄などからなる強磁性体である。超磁歪材料は、外部磁界の変化によって形状変化を生じ、その変化量は、鉄，ニッケル，コバルトなどの金属に比べて数百倍である。より具体的には、図２を用いて説明する。
【００３２】
図２は、外部磁界の変化による超磁歪振動子４の形状変化を説明するための説明図である。
【００３３】
図２において、超磁歪振動子４に用いられる超磁歪材料は、図２（ａ）に示すように、磁区と呼ばれる複数の領域に分かれている。各磁区は、自発磁化をもっている。そして、外部磁界のない状態では、磁性体の結晶格子は、自発磁化の発生に伴って自発的に歪んでいる（図２（ａ）参照）。ここで、外部磁界を印加すると、図２（ｂ）に示すように、自発磁化の回転に伴って自発磁化の歪みがそろっていき、全体として形状が変化する（図２（ａ）の長さはｌであるが、図２（ｂ）の長さは、ｌより長くなる）。
【００３４】
従って、外部磁界を高速に変化させることで、数マイクロ秒単位の形状変化（高速振動）を発生させることが可能となり、かかる高速振動を用いることで、超音波を発生させることができる。
【００３５】
ここで、高速振動の振動数については、超音波領域と同じ例えば８０Ｈｚから５００Ｈｚの振動数となるようにする。例えば、超磁歪振動子４の大きさ，厚さ，組成などを適宜調整することによって、２．４５ＧＨｚのマイクロ波が直接当たったとき、例えば８０Ｈｚから５００Ｈｚの振動数で高速振動するようにする。超磁歪振動子４を、このように駆動することで、超音波を発生させることができる。
【００３６】
一方で、マグネトロン５を２個用いることによって、超磁歪振動子４が、例えば８０Ｈｚから５００Ｈｚの振動数で高速振動するようにしてもよい。すなわち、マグネトロン５において発生するマイクロ波の周波数は、上述のとおり約２．４５ＧＨｚである。従って、２個のマグネトロンを用いることによって、うなりを発生させ、超磁歪振動子４を駆動するのに最適な周波数をもつ電磁波を作り出し、その電磁波で、超磁歪振動子４が高速振動するようにしてもよい。
【００３７】
より具体的には、図３及び図４を用いて説明する。図３は、電子レンジ１に、マイクロ波を照射する２個のマグネトロン５，５'を設け、加熱室７の上部に、近接して２個の開口部６，６'を設けた様子を説明するための説明図である。図４は、加熱室７内に周波数の異なる２個のマイクロ波を照射したとき、それらマイクロ波のうなりによって、周波数の低い電磁波が発生する様子を説明するための波形図である。
【００３８】
図３において、マグネトロン５，５'は、一般的に２．４５ＧＨｚの周波数をもつマイクロ波を発生させるものであるが、厳密に２．４５ＧＨｚの周波数をもつマイクロ波を発生させるものではない。すなわち、厳密に測定すれば、特性誤差が生じており、マグネトロン５とマグネトロン５'によって発生する２個のマイクロ波の周波数は異なることとなる。
【００３９】
従って、厳密にいえば周波数の異なる２個のマイクロ波を、近接して設けられた開口部６，６'から加熱室７に照射すると、加熱室７内でうなりが発生する。図４において、例えば、マグネトロン５によって発生するマイクロ波（図４（ａ））と、マグネトロン５'によって発生するマイクロ波（図４（ｂ））との両者を、開口部６，６'から適宜タイミングを計りながら照射すると、加熱室７内ではうなりが発生し、図４（ｃ）に示すような、マイクロ波よりも周波数の低い電磁波が発生する。この電磁波が超磁歪振動子４に直接当たったとき、例えば８０Ｈｚから５００Ｈｚの振動数で高速振動するようになる。超磁歪振動子４を、このように駆動することで、超音波を発生させることができる。
【００４０】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波洗浄方法の流れを示す工程説明図である。
【００４１】
図５において、本発明の第１の実施の形態に係る超音波洗浄方法は、まず、電子レンジ１の中に、超磁歪振動子４を底面部に配設した洗浄槽３を入れる（図５（ａ））。なお、洗浄槽３には、洗浄液２が貯留されており、洗浄対象となる洗浄物１０が浸漬されている（図５（ｃ）参照）。また、洗浄槽３の上面部は、マイクロ波を遮断するための金属製の蓋（或いは瀬戸物の蓋）が設けられている。さらに、洗浄槽３の側面部については、マイクロ波を遮断するための遮断部材で覆われている（洗浄槽３の側面部自体が遮断部材で形成されていてもよい）。
【００４２】
次に、電子レンジ１の前扉を閉め、調理スタートのボタンを押す。そうすると、マグネトロン５によって発生されたマイクロ波が電子レンジ１の加熱室７内に照射される（図５（ｂ））。このとき、上述のとおり、マグネトロン５及びマグネトロン５'（図３参照）を用いて、マイクロ波よりも周波数の低い電磁波が電子レンジ１の加熱室７内に照射されるようにしてもよい。
【００４３】
次に、加熱室７に設置された洗浄槽３及び超磁歪振動子４の周辺拡大図（図５（ｃ））において、電子レンジ１の加熱室７内に照射されたマイクロ波は、洗浄槽３の上面部及び側面部に設けられた蓋及び遮断部材によって、洗浄槽３の内部には透過しない。すなわち、図５（ｃ）に示すように、洗浄槽３の上面部及び側面部の表面で反射することとなる。このようにすることで、マイクロ波による摩擦現象によって洗浄槽３に貯留された洗浄液２の温度上昇を防ぐことが可能になる。
【００４４】
ここで、大きさ，厚さ，組成などが適宜調整された超磁歪振動子４にマイクロ波が当たったとき、例えば８０Ｈｚから５００Ｈｚの振動数で高速振動するようになる。より具体的には、上述のとおり、マイクロ波が当たったとき、すなわち高速に変化する外部磁界が印加されたとき、自発磁化の反転に伴って、自発磁化の歪みがそろったり、自発磁化の歪みが四方八方になったりして、全体として形状が高速に変化し、例えば８０Ｈｚから５００Ｈｚの振動数で超磁歪振動子４自体が高速振動するようになる。なお、超磁歪振動子４は、現在又は将来を含め、電磁波（例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波）が当たったときに、高速振動するものであれば如何なるものであってもよい。
【００４５】
超磁歪振動子４を、このように駆動することで、超音波を発生させることができ（図５（ｄ））、その結果、キャビテーション作用，加速度作用，直進流作用などが洗浄液２に働くことによって、被洗浄物１０に付着した粒子や不純物などの汚れを剥離することができる。
【００４６】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る超音波洗浄方法によれば、超音波洗浄器を購入しなくても、電子レンジ１と超磁歪振動子４と洗浄槽３とを用意すれば、個々の家庭において簡便に超音波洗浄を行うことができる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００４８】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波洗浄方法の流れを示す工程説明図である。なお、図６における洗浄液２，洗浄槽３，超磁歪振動子４については、上述したとおりである。図６において特徴的なのは、電磁波照射装置の一例として携帯電話機２０を用いる点である。携帯電話機２０は、基地局３０との間で電磁波の送受信を行う。なお、図６では、超磁歪振動子４の下方に携帯電話機２０が配置されているが、この配置は、あくまで説明のための便宜的な位置である。すなわち、感度を向上させるために、超磁歪振動子４の下部に携帯電話機２０を埋め込むことも可能である。
【００４９】
図６において、本発明の第２の実施の形態に係る超音波洗浄方法は、まず、携帯電話機２０に対して他の携帯電話機や固定電話機から通話要求があると、その携帯電話機２０を管轄する基地局３０が、呼出信号を携帯電話機２０へと送信する（図６（ｂ））。
【００５０】
次いで、携帯電話機２０では、基地局３０からの呼出信号を受信すると、これに応答して応答信号を基地局３０へと返送する（図６（ｃ））。このとき、携帯電話機２０が放射する応答信号を含む電磁波を、超磁歪振動子４にも当てることによって、自発磁化の反転に伴って、自発磁化の歪みがそろったり、自発磁化の歪みが四方八方になったりして、全体として形状が高速に変化し、例えば８０Ｈｚから５００Ｈｚの振動数で超磁歪振動子４自体が高速振動するようになる。なお、超磁歪振動子４は、現在又は将来を含め、電磁波（例えば８００ＭＨｚの電磁波や１．５ＧＨｚの電磁波）が当たったときに、高速振動するものであれば如何なるものであってもよい。
【００５１】
超磁歪振動子４を、このように駆動することで、超音波を発生させることができ（図６（ｄ））、その結果、キャビテーション作用，加速度作用，直進流作用などが洗浄液２に働くことによって、被洗浄物１０に付着した粒子や不純物などの汚れを剥離することができる。
【００５２】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る超音波洗浄方法によれば、超音波洗浄器を購入しなくても、電磁波照射装置としての携帯電話機２０と超磁歪振動子４と洗浄槽３とを用意すれば、個々の家庭において簡便に超音波洗浄を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る超音波洗浄方法及びその超音波洗浄方法に用いられる洗浄槽は、例えば家庭用電子レンジや携帯電話機などの電磁波照射装置を用いて、超音波振動子が配設された洗浄槽の内部に浸漬する被洗浄物を洗浄するものなので、個々の家庭などで簡便に超音波洗浄を行い得るものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波洗浄方法を説明するための説明図である。
【図２】外部磁界の変化による超磁歪振動子の形状変化を説明するための説明図である。
【図３】電子レンジに、マイクロ波を照射する２個のマグネトロンを設け、加熱室の上部に、近接して２個の開口部を設けた様子を説明するための説明図である。
【図４】加熱室内に周波数の異なる２個のマイクロ波を照射したとき、それらマイクロ波のうなりによって、周波数の低い電磁波が発生する様子を説明するための波形図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る超音波洗浄方法の流れを示す工程説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る超音波洗浄方法の流れを示す工程説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  電子レンジ
２  洗浄液
３  洗浄槽
４  超磁歪振動子
５，５'  マグネトロン
６  開口部
７  加熱室
【図１】
2006159015.tif 000003
【図２】
2006159015.tif 000004
【図３】
2006159015.tif 000005
【図４】
2006159015.tif 000006
【図５】
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【図６】
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