(57)【要約】【課題】被洗浄物が浸漬された洗浄槽中に超音波を放射して被洗浄物の洗浄、バリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置であって、従来よりも、洗浄、バリ取りの効力を向上することのできる超音波洗浄・バリ取り装置を提供する。【解決手段】洗浄液を収容する洗浄槽と、洗浄槽に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、洗浄槽内に設けられた超音波振動子と、超音波振動子を作動させる発振器とを有し、超音波振動子から洗浄液に超音波を放射して、洗浄液中に浸漬された被洗浄物の洗浄及び又はバリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置において、洗浄液供給手段が、供給する洗浄液に対して磁場を作用させる磁場発生装置と、磁場発生装置に電圧を供給する電圧発生回路とを備え、電圧発生回路が、磁場発生装置が洗浄液に対して磁場を印加する状態と磁場を印加しない状態とを反復するように制御される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液を収容する洗浄槽と、前記洗浄槽に洗浄液流路を介して前記洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記洗浄槽内に設けられた超音波振動子と、前記超音波振動子を作動させる発振器とを有し、前記超音波振動子から前記洗浄液に超音波を放射して、前記洗浄液中に浸漬された被洗浄物の洗浄及び又はバリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置であって、
前記洗浄液供給手段は、
前記供給する洗浄液に対して磁場を作用させる磁場発生装置と、
前記磁場発生装置に電圧を供給する電圧発生回路とを備え、
前記電圧発生回路は、前記磁場発生装置が前記洗浄液に対して磁場を印加する状態と磁場を印加しない状態とを反復するように制御される
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記電圧発生回路は、前記磁場発生装置にパルス電圧を供給する
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２において、
前記磁場発生装置は、前記洗浄液流路の途中に設置されるものであり、中心部に前記洗浄液流路を貫通させるための空洞部を有する円盤状の本体と、前記本体に設けられた少なくとも１個の電磁石とを具備している
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記電磁石の両極の中央間を結ぶ線分は、前記円盤状の本体の断面の中心を通る前記断面上の直線に沿っている
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項５】
請求項３あるいは請求項４において、
前記本体に嵌合された電磁石は複数個あり、当該複数個の電磁石は、電気的に全て直列接続または全て並列接続されたものである
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記洗浄液流路は、洗浄液供給管である
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかにおいて、
前記磁場発生装置は、前記洗浄液流路の途中に所定の間隔を隔てて複数個設置されている
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記複数個の磁場発生装置は、各円盤状の本体に設けられた電磁石の位置が隣接する円盤状の本体間で、円盤状本体の中心軸のまわりの回転方向に相互にずれている
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項９】
請求項７あるいは請求項８において、
前記磁場発生装置が三つ設置され、
一の前記磁場発生装置が磁場を印加する状態である間は、他の二つは磁場を印加しない状態にあるように、前記電圧発生回路が制御される
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記磁場発生装置は、前記洗浄液流路の途中に所定の間隔を隔てて３個以上設置されている
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項１１】
洗浄液を収容する洗浄槽と、前記洗浄槽内に設けられた超音波振動子と、前記超音波振動子に電圧を印加して前記超音波振動子を作動する発振器とを有し、前記超音波振動子から前記洗浄液に超音波を放射して、前記洗浄液中に浸漬された被洗浄物の洗浄及び又はバリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置であって、
前記発振器は、所定周波数の基本波に当該基本波の周波数よりも多い周波数の波を加えた多重波の波形をなす電圧を前記超音波振動子に印加する
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれかにおいて、
前記発振器は前記超音波振動子を作動させるために電圧を印加し、
当該電圧は、所定周波数の基本波に当該基本波の周波数よりも多い周波数の波を加えた多重波の波形をなす
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項１３】
洗浄液を収容する洗浄槽と、前記洗浄槽内に設けられた超音波振動子と、前記超音波振動子に電圧を印加して前記超音波振動子を作動する発振器とを有し、前記超音波振動子から前記洗浄液に超音波を放射して、前記洗浄液中に浸漬された被洗浄物の洗浄及び又はバリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置であって、
前記発振器は、
前記超音波振動子に印加する電圧の周波数を有する矩形波の電圧を生成する回路と、
前記生成された矩形波の電圧を正弦波の電圧に変換し、変換後の電圧が前記超音波振動子に印加されるコイルとを備え、
前記コイルのインダクタンス値は、当該インダクタンス値と前記超音波振動子が有する静電容量から定められる共振周波数が、前記超音波振動子に印加する電圧の周波数に等しくなるような値、とは異なる
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１２のいずれかにおいて、
前記発振器は、
前記超音波振動子に印加する電圧の周波数と等しい周波数を有する矩形波の電圧を生成する回路と、
前記生成された矩形波の電圧を正弦波の電圧に変換し、変換後の電圧が前記超音波振動子に印加されるコイルとを備え、
前記コイルのインダクタンス値は、当該インダクタンス値と前記超音波振動子が有する静電容量から定められる共振周波数が、前記超音波振動子に印加する電圧の周波数に等しくなるような値、とは異なる
ことを特徴とする超音波洗浄・バリ取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被洗浄物が浸漬された洗浄槽中に超音波を放射して、被洗浄物の洗浄、バリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置に関し、特に、洗浄、バリ取りの効力を向上することのできる超音波洗浄・バリ取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、機械部品や電子部品等の表面には、その製造工程で油分、フラックス等の異物が付着しており、また、加工の際にできるバリが残っているので、これらの異物等を除去したのちに最終製品とされている。
【０００３】
かかる部品等の付着物やバリを除去する方法として、従来から、超音波洗浄方法というものが提案されていた。かかる方法は、洗浄槽内に収められた水などの洗浄液中に被洗浄物である前記部品等を浸漬し、洗浄槽の底部に設けられた超音波振動子から、洗浄液中に超音波を放射し、この超音波により洗浄液中に生じるキャビテーションの作用を利用して被洗浄物の洗浄やバリ取りを行おうとするものである。
【０００４】
当該超音波洗浄方法では、前述したキャビテーションが崩壊するときに生じる衝撃波を被洗浄物の表面に作用させることにより前記洗浄やバリ取りがなされることになるが、これらの効力を良好なものとするために、従来より、幾つかの提案がなされている。例えば、下記特許文献１には、洗浄槽に供給される洗浄液に溶存する気体を除去する脱気手段を設け、被洗浄物との間に電界を印加する電極板を洗浄液に浸漬させることが記載されている。
【特許文献１】特許第２５５８４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の超音波洗浄方法においては、使用する洗浄液の水分子がクラスタ構造を形成しており、その状態で前記超音波が放射されるので、クラスタ構造の大きな分子のかたまりが被洗浄物にぶつかることとなり、あまり放射される超音波を強力なものとすると被洗浄物の表面にキズが付いてしまうという課題があった。そのため、被洗浄物に付着した油分、フラックス等の異物を十分に除去する力の超音波を放射できない場合があった。
【０００６】
また、前述したバリ取りを行う場合には、上記洗浄の場合よりもさらに超音波を強力なものとする必要があるが、従来の方法では除去力が小さく、十分にバリを除去することができないという課題があった。
【０００７】
従って、従来提案されている超音波洗浄方法では、洗浄においてもバリ取りにおいてもその効力が十分なものではなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、被洗浄物が浸漬された洗浄槽中に超音波を放射して被洗浄物の洗浄、バリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置であって、従来よりも、洗浄、バリ取りの効力を向上することのできる超音波洗浄・バリ取り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、洗浄液を収容する洗浄槽と、前記洗浄槽に洗浄液流路を介して前記洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記洗浄槽内に設けられた超音波振動子と、前記超音波振動子を作動させる発振器とを有し、前記超音波振動子から前記洗浄液に超音波を放射して、前記洗浄液中に浸漬された被洗浄物の洗浄及び又はバリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置において、前記洗浄液供給手段が、前記供給する洗浄液に対して磁場を作用させる磁場発生装置と、前記磁場発生装置に電圧を供給する電圧発生回路とを備え、前記電圧発生回路が、前記磁場発生装置が前記洗浄液に対して磁場を印加する状態と磁場を印加しない状態とを反復するように制御されることである。従って、本発明によれば、洗浄液が洗浄槽に供給される前に、磁場の作用により、そのクラスタ構造が細分化される。よって、洗浄槽内において、被洗浄物の表面にキズがつきずらくなり、放射させる超音波を従来よりも強力なものとすることができるようになって、洗浄、バリ取りの効力を向上させることが可能となる。
【００１０】
更に、上記の発明において、その好ましい態様は、前記電圧発生回路は、前記磁場発生装置にパルス電圧を供給することを特徴とする。
【００１１】
更に、上記の発明において、好ましい態様は、前記磁場発生装置は、前記洗浄液流路の途中に設置されるものであり、中心部に前記洗浄液流路を貫通させるための空洞部を有する円盤状の本体と、前記本体に設けられた少なくとも１個の電磁石とを具備していることを特徴とする。
【００１２】
更に、上記の発明において、好ましい態様は、前記電磁石の両極の中央間を結ぶ線分は、前記円盤状の本体の断面の中心を通る前記断面上の直線に沿っていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記の発明において、好ましい態様は、前記本体に嵌合された電磁石は複数個あり、当該複数個の電磁石は、電気的に全て直列接続または全て並列接続されたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、上記の発明において、好ましい態様は、前記洗浄液流路は、洗浄液供給管であることを特徴とする。
【００１５】
更に、上記の発明において、好ましい態様は、前記磁場発生装置は、前記洗浄液流路の途中に所定の間隔を隔てて複数個設置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、上記の発明において、好ましい態様は、前記複数個の磁場発生装置は、各円盤状の本体に設けられた電磁石の位置が隣接する円盤状の本体間で、円盤状本体の中心軸のまわりの回転方向に相互にずれていることを特徴とする。
【００１７】
更に、上記の発明において、一つの態様は、前記磁場発生装置が三つ設置され、一の前記磁場発生装置が磁場を印加する状態である間は、他の二つは磁場を印加しない状態にあるように、電圧発生回路が制御されることを特徴とする。
【００１８】
また、上記の発明において、好ましい態様は、前記磁場発生装置は、前記洗浄液流路の途中に所定の間隔を隔てて３個以上設置されていることを特徴とする。
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明の別の側面は、洗浄液を収容する洗浄槽と、前記洗浄槽内に設けられた超音波振動子と、前記超音波振動子に電圧を印加して前記超音波振動子を作動する発振器とを有し、前記超音波振動子から前記洗浄液に超音波を放射して、前記洗浄液中に浸漬された被洗浄物の洗浄及び又はバリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置において、前記発振器が、所定周波数の基本波に当該基本波の周波数よりも多い周波数の波を加えた多重波の波形をなす電圧を前記超音波振動子に印加することである。これにより、洗浄及びバリ取りの効力を向上させることができるという効果を得ることができる。
【００２０】
上記の目的を達成するために、本発明の更に別の側面は、洗浄液を収容する洗浄槽と、前記洗浄槽内に設けられた超音波振動子と、前記超音波振動子に電圧を印加して前記超音波振動子を作動する発振器とを有し、前記超音波振動子から前記洗浄液に超音波を放射して、前記洗浄液中に浸漬された被洗浄物の洗浄及び又はバリ取りを行う超音波洗浄・バリ取り装置において、前記発振器が、前記超音波振動子に印加する電圧の周波数を有する矩形波の電圧を生成する回路と、前記生成された矩形波の電圧を正弦波の電圧に変換し、変換後の電圧が前記超音波振動子に印加されるコイルとを備え、前記コイルのインダクタンス値が、当該インダクタンス値と前記超音波振動子が有する静電容量から定められる共振周波数が、前記超音波振動子に印加する電圧の周波数に等しくなるような値、とは異なることである。これにより、特にバリ取りの効力を向上させることができるという効果を得ることができる。
【００２１】
本発明の更なる目的及び、特徴は、以下に説明する発明の実施の形態から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照番号又は参照記号を付して説明する。
【００２３】
図１は、本発明を適用した超音波洗浄・バリ取り装置の実施の形態例に係る概略の構成図である。図１に示す超音波洗浄・バリ取り装置１００は、洗浄水６１内に超音波を放射させ洗浄水６１に浸漬された被洗浄物の洗浄及び又はバリ取りを行うための装置である。そして、当該超音波洗浄・バリ取り装置１００は、洗浄水のクラスタ構造を分解する洗浄水処理装置４３を設けると共に、前記超音波の発振器５０に特徴を有し、従来よりも洗浄、バリ取りの効力を向上させようとするものである。
【００２４】
図１に示すように、超音波洗浄・バリ取り装置１００は、大きく洗浄水供給装置４０、発振器５０、洗浄槽６０、及び超音波振動子７０から構成されている。洗浄槽６０は、その中に被洗浄物８０を洗浄するための洗浄水６１を収容するタンクである。洗浄水供給装置４０は、その洗浄槽６０に洗浄水６１を供給するための装置であり、図１に示すように、洗浄水供給管４１、洗浄水ポンプ４２、及び洗浄水処理装置４３等が備えられている。洗浄水処理装置４３は、洗浄槽６０に供給する洗浄水６１のクラスタ構造を分解するための装置であり、その詳細は後述する。
【００２５】
また、発振器５０は、超音波振動子７０に対して所定の波形の電圧を印加するための装置であり、その具体的な内容については後述する。次に、超音波振動子７０は、前記洗浄槽６０の下部又は側面に設けられ、前記発振器５０から印加される電圧によって振動して、洗浄水６１中に超音波を放射する装置である。図１に示すように、超音波振動子７０には、複数の振動素子７１が備えられ、これらが振動することにより前記超音波が放射される。
【００２６】
このように構成される本超音波洗浄・バリ取り装置１００では、被洗浄物８０として、洗浄やバリ取りを必要とする機械部品や電子部品等が洗浄槽６０の中に入れられる。なお、被洗浄物８０は金属である必要はなく、洗浄やバリ取りを必要とする物であればどのようなものでもよい。そして、洗浄やバリ取りを行う際には、洗浄槽６０に所定量の洗浄水６１が収められ、その洗浄水６１は、洗浄やバリ取りの最中、前記洗浄水供給設備４０により常に循環している。具体的には、洗浄槽６０から抜き取られた洗浄水６１は、洗浄水供給管４１を介して洗浄水ポンプ４２に導かれ、そこから洗浄水処理装置４３にポンプアップされる。洗浄水処理装置４３では、洗浄水６１は、前述の通り、分子のかたまりが細分化され、その状態で洗浄槽６０に供給される。なお、本実施の形態例では、超音波洗浄・バリ取り装置の洗浄液として洗浄水６１が用いられるが、洗浄液としては単なる水ではなく、いわゆる洗剤が含まれている洗浄液を用いてもよい。
【００２７】
また、被洗浄物８０の洗浄やバリ取りを行う際には、前述の通り、洗浄水６１中に超音波を放射するので、発振器５０が起動され、そこで生成された所定波形の電圧が振動素子７１に印加され、超音波振動子７０が振動する。放射された超音波により洗浄水６１中にキャビテーションが生じ、その作用を利用して被洗浄物８０の洗浄やバリ取りが行なわれる。
【００２８】
以上のように作用する本超音波洗浄・バリ取り装置１００では、洗浄槽６０に供給する洗浄水６１のクラスタ構造を分解する処理を行う洗浄水処理装置４３と、超音波放射のために超音波振動子７０に電圧を印加する発振器５０に特徴があり、以下、それらの特徴点について、それぞれ説明する。
【００２９】
まず、洗浄水処理装置４３について説明する。図２は、本実施の形態例に係る洗浄水処理装置４３の構成を示す構成図である。同図において、本洗浄水処理装置４３は、４個の電磁石を固定する円盤状の洗浄水処理装置本体１（基板）と、円盤状本体１の中央部に設けられた洗浄水供給管用空洞部１０と、円盤状本体１に固定された電磁石１１〜１４とを備えて構成されている。
【００３０】
電磁石１１〜１４は、隣接する電磁石同士が円盤状本体１の中心に関して、９０°の角度をなすように配置されている。電磁石１１〜１４は、鉄芯入りの電磁石である。電磁石１１〜１４は、本実施の形態例では、これら電磁石を同時に励磁するために、電気的には全て直列接続されているものであるが、本発明では、一般に、全てを並列接続することを含めた任意の電気的接続が可能であり、また、電磁石同士を電気的に接続せずに個別に励磁することもできる。
【００３１】
また、電磁石１１〜１４の磁極の配置は、図２では電流を流した際にＮ極側が、全て洗浄水供給管用空洞部１０の方向に対向して配置されているが、一般に、本発明では、電磁石１１〜１４の磁極の配置は任意とすることができる。但し、いずれの場合であっても、Ｎ極の中央とＳ極の中央とを結ぶ線分は、本体１の円盤の中心を通る直線に沿うものとすることが好ましい。
【００３２】
また、本実施の形態例にあっては、電磁石を４つとしているが、１つ以上であればよく、任意の個数とすることができる。複数とした場合には、形成される磁場が均一に洗浄水供給管４１内の水に作用するように、等角度で配置されることが好ましい。なお、図２では省略しているが、上記の構成要素の他にも、本体１には、電磁石１１〜１４に印加する電圧を供給するためのコネクタ端子や電気配線が存在する。
【００３３】
また、本体１は、洗浄水供給管４１を洗浄水供給管用空洞部１０に通すために、２個の半円盤に分離することができて、さらに、洗浄水供給管４１を洗浄水供給管用空洞部１０に通した後では、上記の分離された半円盤を電気的一体性を確保するためのピンコネクタ等により相互に嵌合して、再び元の円盤にすることができる構造となっている。本体１を形成する材質は、例えば、合成樹脂、ガラス、金属とすることができる。洗浄水供給管用空洞部１０の直径は、洗浄水供給管４１の径に対応している。
【００３４】
上記洗浄水供給管４１には、洗浄槽６０に供給される水が通過するが、この水の種類としては、例えば、純水、ＤIウォーター（不純物の少ない水）及び水道水が可能である。
【００３５】
電磁石１１〜１４の磁力の強さは、洗浄水６１の種類、流量、及び洗浄水供給管４１の径等によって最適値を選択して設定することができる。また、実験による１つの好適な実施例として、２２０〔ターン〕（巻き数）により２８０〔μＨ〕を得て使用することができる。
【００３６】
図３は、本実施の形態例に係る装置の磁場発生装置に印加される電圧の波形例を示す波形図である。図２に示す磁場発生装置（電磁石１１〜１４）には、パルス電圧が印加される。図３（ａ）は、デューティ比が１対１ではない場合（ケース１）の波形の１例であり、図３（ｂ）は、デューティ比が１対１の場合（ケース２）の波形である。なお、本実施の形態例では、磁場発生装置に印加される電圧のデューティ比を任意に設定することができる。
【００３７】
なお、上記パルス電圧の周波数は、洗浄水６１の種類、流量、及び洗浄水供給管４１の径等によって適正周波数範囲は上下するが、１０ＫＨz〜２０ＧＨｚ、特に、約８００ＫＨｚの範囲とすることで、高い水質向上効果を達成することができる。
【００３８】
図２に示す磁場発生装置には、図３に示すパルス電圧が印加されるので、電磁石１１〜１４の磁力発生は、パルス状に断続することになり、これにより、水の流路（洗浄液流路）に設置された上記磁場発生装置を通過する水分子のクラスタ構造を効果的に分解して、細分化することができる。
【００３９】
図４は、本実施の形態例に係る洗浄水処理装置４３のパルス電圧発生回路を含む構成を示す構成図である。図４において、本実施の形態例のパルス電圧発生回路は、直流電源供給部２１と、ＣＲ発振器２２と、電流増幅回路２３を具備して構成される。なお、符号２４は、磁場発生装置（図２に示す磁場発生装置の回路要素）を示す。
【００４０】
直流電源供給部２１から供給される電力の入力源は、直流安定化電源とする。さらに、専用の電池を使用することも可能である。ＣＲ発振器２２の主要な構成要素は、抵抗とコンデンサから成るＣＲ発振回路であり、直流電源供給部２１から供給される直流電圧をパルス電圧に変換する。電流増幅回路２３は、ＣＲ発振器２２から出力されるパルス電圧を増幅する。磁場発生装置２４の電気的に主要な構成要素は、本実施の形態例では、図２に示す電磁石１１〜１４を直列接続したものである。
【００４１】
以上のように、この実施の形態例の洗浄水処理装置４３によれば、水流路（洗浄水供給管４１）を流れる水が、水分子のクラスタ構造を有している場合にも、この水を、磁場発生装置を通過させることにより、断続する磁気の作用によりクラスタを細分化することができる効果がある。
【００４２】
図５は、洗浄水処理装置４３の別の実施形態を示す構成図である。図５において、３つの磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚが、水流路（洗浄水供給管４１）に沿って一定の間隔で配置されている。磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚの構成は、図２に示す磁場発生装置と同じである。
【００４３】
磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚの磁石の配置は、図５（ｂ）に示すように、本体の中心と磁極の中心とを結ぶ線分を、３０度づつずれて配置している。即ち、磁場発生装置Ｙの磁石は、上記線分が磁場発生装置Ｘの磁石に比べて３０度右回転した位置に配置され、磁場発生装置Ｚの磁石は、上記線分が磁場発生装置Ｙの磁石に比べて３０度右回転した位置に配置されている。
【００４４】
本実施の形態では、本体の個数を３としたが、一般に、本発明では、２または４以上の個数とすることができる。しかし、この本体の設置個数は、電磁石のサイズを考慮すると、自ずから制限を有する。なお、上記の回転角度は、各磁場発生装置に嵌合される電磁石の数を４個とした場合には、本体の設置個数をｎとする時、（９０／ｎ）度とすることにより、水流路を通過する水に対して、均等な回転磁場を与えることとなり、最も良好な水質向上効果を得ることができるが、隣接する磁場発生装置間の回転角度はそれぞれ異なるものとすることも可能である。
【００４５】
なお、磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚの水流路上の配置間隔は、前記磁場発生装置各々が発生する磁力の強さ（磁束の実効到達距離に関係する）と、前記磁場発生装置各々を通過した水のクラスタが再結合を開始する距離とを考慮して設定されるが、磁束の実効到達距離（例えば１０ｃｍ）の１．０倍〜２．０倍（例えば１５ｃｍ）とすることができる。また、本実施形態にあっては、配置間隔を一定としているが、各磁場発生装置間の距離を異なったものとすることもできる。
【００４６】
図６は、図５に示す実施形態の磁場発生装置に印加される電圧の波形例を示す波形図である。図５に示す磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚの各々には、図６に示すパルス電圧が印加される。即ち、このパルス電圧のデューティ比は、ローレベル状態の時間帯がハイレベル状態の時間帯の２倍の長さに設定されている。また、その位相に関し、磁場発生装置Ｙに印加されるパルス電圧は、磁場発生装置Ｘに印加されるパルス電圧よりもハイレベル状態１つ分の時間長だけ遅らされており、また、磁場発生装置Ｚに印加されるパルス電圧は、磁場発生装置Ｙに印加されるパルス電圧よりもハイレベル状態１つ分の時間長だけ遅らされている。
【００４７】
なお、上記パルス電圧の周波数は、処理する水の種類、流量、及び水流路（洗浄水供給管４１）の径等によって適正周波数範囲は上下するが、１０ＫＨz〜２０ＧＨｚ、特に、約８００ＫＨｚの範囲とすることで、高い水質向上効果を達成することができる。
【００４８】
図５に示す磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚには、図６に示すパルス電圧が印加されるので、磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚの各々に保持されている電磁石１１〜１４の磁力発生は、パルス状に断続することになると共に、図５（ａ）に示すような回転角が与えられ、さらに、図６に示す印加電圧の波形により、磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚの各々の磁力発生時刻が異なることになるので、これにより、水流路に設置された上記磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚを通過する水分子のクラスタ構造を、一層細かく分解して、細分化されたクラスタにすることができると共に、水分子の再結合による再クラスタ化を防止することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚの各々に印加されるパルス電圧を図６に示すもの（即ち、３系統のパルス電圧のハイレベル状態が連続しているもの）としたが、一般に、本発明では、複数系統のパルス電圧のハイレベル状態が一部重複するものとすることも可能であり、また、３系統のパルス電圧のハイレベル状態間にローレベル状態が介在するものとすること（即ち、図６においては、磁場発生装置Ｘへの各パルス電圧の終了と同時に磁場発生装置Ｙへの各パルス電圧が開始されているが、磁場発生装置Ｘへの各パルス電圧の終了から所定時間経過後に磁場発生装置Ｙへの各パルス電圧が開始するものとすること）も可能である。
【００５０】
図７は、図５に示す実施形態の洗浄水処理装置４３のパルス電圧発生回路を含む構成を示す構成図である。
【００５１】
図７において、本パルス電圧発生回路は、直流電源供給部３１と、ＣＲ発振器３２と、シフトレジスタ３３と、電流増幅回路３４とを具備して構成される。なお、符号３５〜３７は、磁場発生装置（図５に示す磁場発生装置Ｘ〜Ｚの回路要素）を示す。直流電源供給部３１から供給される電力の入力源は、直流安定化電源及び専用の電池を使用することも可能である。ＣＲ発振器３２の主要な構成要素は、抵抗とコンデンサから成るＣＲ発振回路であり、直流電源供給部３１から供給される直流電圧をパルス電圧に変換する。
【００５２】
シフトレジスタ３３は、ＣＲ発振器３２から供給されるパルス電圧を、図６に示すような磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚの各々に印加される複数出力（複数系統）のパルス電圧に変換する。電流増幅回路３４は、シフトレジスタ３３から出力される磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚ向けのパルス電圧の各々を増幅する。磁場発生装置Ｘ（３５）〜磁場発生装置Ｚ（３７）の電気的に主要な構成要素は、本実施形態では、図２に示す電磁石１１〜１４を直列接続したものである。
【００５３】
以上のように、この実施形態によれば、水流路を流れる水が、水分子のクラスタ構造を有している場合にも、この水を、前述の磁場発生装置Ｘ，Ｙ，Ｚを通過させることにより、水流路を通過する水分子のクラスタ構造を、パルス状に断続する磁気の作用により一層細かく細分化することができると共に、水分子の再結合による再クラスタ化を防止することができる効果がある。
【００５４】
なお、この実施形態にあっては、各々４個の電磁石を備えた、３つの磁場発生装置を用いているが、磁場発生装置に嵌合される電磁石の数を、５以上、又は、３以下とすることも可能であり、個々の磁場発生装置に嵌合される電磁石の数を、磁場発生装置毎に異なるものとし、或いは、同数とすることも可能である。また、それぞれの磁石発生装置における電磁石の配置は、第５図に示すように、本体の中心軸の同心円上に等角度間隔で配置することが好ましいが、当該等角度間隔の配置からずれた位置に配置しても構わない。
【００５５】
更に、この実施形態の変形例として、この実施形態におけるパルス電圧の印加の方法をそのままに、隣接する電磁石同士が円盤状本体の中心に関して、３０°の角度をなす１２個の電磁石を有する単一の磁場発生装置により洗浄水処理装置４３を構成することもできる。
【００５６】
この場合、互いに９０°の角度をなす４個の電磁石からなる第１のグループが最初に励磁され、次いで該第１のグループの電磁石に対して３０°回転した４個の電磁石からなる第２のグループが励磁され、最後に該第２のグループの電磁石に対して３０°回転した４個の電磁石からなる第３のグループが励磁されて、再び第１のグループの４個の電磁石の励磁に戻り、以降これを繰り返すこととなる。
【００５７】
これにより、一の磁場発生装置において回転する磁場が形成され、回転磁場の作用下、水分子を一層効果的に細分化することができる。
【００５８】
更なる変形例として、単一、或いは、３つの円盤状の本体に嵌合される１２個の電磁石をグループ化することなく、全ての電磁石に対して一方の回転方向で順次パルス電圧を印加して磁場が３６０°回転するようにしてもよい。
【００５９】
なお、上記２つの変形例においても、電磁石の個数は本発明の本質ではなく、１３以上、又は、１１以下の電磁石を使用した洗浄水処理装置４３とすることも可能である。
【００６０】
更に、前述した２番目の実施形態、及び、その変形例では、水分子に対して一定方向に回転する磁場が作用するように個々の電磁石に印加するパルス電圧のタイミングが制御される場合について説明したが、磁場の回転方向が所定のタイミングで反転する態様でパルス電圧のタイミングを制御することも可能である。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態例に係る超音波洗浄・バリ取り装置１００の洗浄水処理装置４３によれば、水分子のクラスタを効果的に細分化でき、また、一旦細分化された水分子のクラスタが再結合することを防ぐことができる。従って、クラスタ構造が細分化された洗浄水６１が洗浄槽６０に提供され、洗浄中に被洗浄物８０の表面にキズをつけずらくなるので、放射する超音波を従来よりも強くすることができ、洗浄力を向上させることが可能となる。さらに、本洗浄水処理装置４３は、構造が簡単で、かつ水流路の任意の箇所に簡単に設置することができるという利点もある。
【００６２】
次に、本実施の形態例に係る超音波洗浄・バリ取り装置１００の発振器５０について説明する。図８は、発振器５０の概略の回路構成を示した構成図である。前述のように、発振器５０は、超音波振動子７０に印加する所定波形の電圧を生成する部分であり、図８に示すように、フィルタ回路５１、整流回路５２、インバータ回路５３、パルス発生回路Ａ５４、パルス発生回路Ｂ５５、及び二次回路５６等で構成される。
【００６３】
当該発振器５０では、一般の電源等から入力された電力に対して、フィルタ回路５１及び整流回路５２においてフィルタリング及び整流の処理がなされ、矩形波となった電圧がインバータ回路５３に入力される。インバータ回路５３、パルス発生回路Ａ５４及びパルス発生回路Ｂ５５では、超音波振動子７０に出力する電圧の周波数と矩形波での波形が決定される。その後、二次回路５６との間で変圧され、更に、矩形波であった電圧が正弦波に変換されて超音波振動子７０に出力される。なお、超音波洗浄・バリ取り装置における超音波振動子に対しては、矩形波の電圧を印加するよりも正弦波の電圧を印加する方が効力を発揮することが知られている。
【００６４】
本発振器５０における一つの特徴は、超音波振動子７０に出力（印加）される電圧が多重波であるということである。図９は、本発振器５０から出力される電圧の波形を例示した図である。図９は、基本波である正弦波（図中のＡ）に、当該基本波より周波数の大きい波（図中のＢ）が加えられて上記多重波を形成している例である。かかる多重波は、例えば、２５ＫＨｚの基本波に２５ＫＨｚ〜５３５ＫＨｚの鋭い波形が加えられて生成される。
【００６５】
この多重波のうち、基本波の部分は、前述したパルス発生回路Ａ５４に基づいて生成され、この基本波に加えられる波は、パルス発生回路Ｂ５５に基づいて生成される。従来の発振器においては、通常、このパルス発生回路Ｂ５５を有しておらず、本発振器５０において当該回路を有し、これに基づいて前述した多重波の電圧が超音波振動子７０に印加されることが大きな特徴の一つである。
【００６６】
このように、前述したような多重波の電圧が超音波振動子７０に印加されると、単なる基本波（例えば、図９のＡ）のみの電圧を印加する場合よりも、被洗浄物８０に対する洗浄及びバリ取りの能力が向上することが実験により得られ、本発振器５０を用いることにより、従来よりも、洗浄及びバリ取りの効力を向上させることが可能となる。
【００６７】
次に、本発振器５０におけるもう一つの特徴について説明する。発振器５０の二次回路においては、前述のように、周波数と電圧値の決定された電圧を正弦波に変換する処理を行うが、当該変換処理のために設けられるチョークコイル５６１のインダクタンスＬ値に特徴がある。
【００６８】
図１０は、本発振器５０における二次回路５６周辺の概略の回路を示した図である。図１０のチョークコイル５６１が前述の二次回路５６におけるチョークコイルであり、ここで、超音波振動子７０に出力する電圧が正弦波に変換される。本発振器５０では、このチョークコイル５６１のインダクタンスＬ値に特徴がある。従来は、超音波振動子７０での静電容量Ｃと超音波振動子７０の振動周波数ｆ（すなわち、前記発振器５０から出力される多重波における基本波の周波数）が決まると、二次回路におけるチョークコイルのインダクタンスＬは、下記（１）式によって求めていた。
【００６９】
ｆ＝１／（２π（ＬＣ）1/2）                      （１）
この（１）式によるｆは、通常、共振周波数と呼ばれるものであり、従って、従来は、超音波振動子７０の振動周波数がこの共振周波数となるようにインダクタンスＬの値を設定していた。
【００７０】
しかしながら、本発振器５０では、このインダクタンスＬを前記（１）式から求まる値とは異なる値としている。この様な値とすることにより、同仕様の超音波振動子７０について、従来よりもバリ取りの能力が向上することが実験により得られており、本発振器５０を用いることで、特に、バリ取りの効力を向上させることが可能となる。なお、本実施の形態例においては、図１０に示すように、チョークコイル５６１を二つのコイルから構成している。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態例に係る発振器５０は大きく二つの特徴を有し、これらの特徴により、洗浄、バリ取りの効力を向上させることができる。
【００７２】
このように、本超音波洗浄・バリ取り装置１００を用いることにより、洗浄水６１のクラスタが細分化され、また、洗浄、バリ取りにとって有効な超音波振動子７０の振動が行われる。従って、従来よりも、洗浄、バリ取りの効力を向上させることが可能となる。
【００７３】
なお、本実施の形態例に係る超音波洗浄・バリ取り装置１００では、洗浄水処理装置４３を備えた装置としたが、当該洗浄水処理装置４３を備えない構成とし、前述した発振器５０における特徴を主な特徴とした装置とすることもできる。この場合には、主に、バリ取り装置として使用されることが好ましい。一方、逆に、洗浄水処理装置４３を備えるが、前記発振器５０の特徴を備えない構成とすることもできる。すなわち、従来の超音波洗浄・バリ取り装置に洗浄水処理装置４３を追加した構成である。この場合には、主に、洗浄装置として使用されることが好ましい。
【００７４】
本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明を適用した超音波洗浄・バリ取り装置の実施の形態例に係る概略の構成図である。
【図２】本実施の形態例に係る洗浄水処理装置４３の構成を示す構成図である。
【図３】本実施の形態例に係る装置の磁場発生装置に印加される電圧の波形を示す波形図である。
【図４】本実施の形態例に係る洗浄水処理装置４３のパルス電圧発生回路を含む構成を示す構成図である。
【図５】洗浄水処理装置４３の別の実施形態を示す構成図である。
【図６】図５に示す実施形態の磁場発生装置に印加される電圧の波形例を示す波形図である。
【図７】図５に示す実施形態の洗浄水処理装置４３のパルス電圧発生回路を含む構成を示す構成図である。
【図８】発振器５０の概略の回路構成を示した構成図である。
【図９】本発振器５０から出力される電圧の波形を例示した図である。
【図１０】本発振器５０における二次回路５６周辺の概略の回路を示した図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  洗浄水処理装置本体（基板）、  １０  洗浄水供給管用空洞部、  １１〜１４  電磁石、  ２１，３１  直流電源供給部、  ２２，３２  ＣＲ発振器（電圧発生回路）、  ２３，３４  電流増幅回路（電圧発生回路）、  ２４  磁場発生装置、  ３３  シフトレジスタ（電圧発生回路）、  ３５  磁場発生装置Ｘ、３６  磁場発生装置Ｙ、  ３７  磁場発生装置Ｚ、  ４０  洗浄水供給装置（洗浄液供給手段）、  ４１  洗浄水供給管（洗浄液供給管）、  ４２  洗浄水ポンプ、  ４３  洗浄水処理装置、  ５０  発振器、  ５１  フィルタ回路、  ５２  整流回路、  ５３  インバータ回路、  ５４  パルス発生回路Ａ、  ５５  パルス発生回路Ｂ、  ５６  二次回路、  ６０  洗浄槽、  ６１  洗浄水、  ７０  超音波振動子、  ７１  振動素子、  ８０  被洗浄物、  １００  超音波洗浄・バリ取り装置、  ５６１  チョークコイル
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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