JP3766535B2 - 超音波発生用ノズル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波発生用ノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】
フィルム、金属箔、ガラス基板等のパネル体等に付着した塵を除去する場合、従来では、例えば、図11に示すような除塵装置等を使用していた。
【0003】
即ち、この除塵装置は、エア排出室aとエア吸入室bとを有するクリーナヘッドcを備え、エア排出室aには、一対のエア吹出口e,eが開設され、エア吸入室bには、該一対のエア吹出口e,e間のエア吸入口kが開設されている。また、エア排出室aには、エア吹出口e,eに連通連結される超音波発生用ノズルdが設けられる。そして、各超音波発生用ノズルdは、クリーナヘッドcのエア吹出口eと平行な連続溝fを有するブロック体からなり、この連続溝fは、直線状のエア流入部g1 と、該エア流入部g1 に連通連結される断面矩形状の中間幅広部h1 と、該中間幅広部h1 に連通連結される中間鉛直部g2 と、該中間鉛直部g2 に連通連結される断面矩形状のエア排出部h2 とからなる。
【0004】
そして、塵jを除去しようとするパネル体iを走行させ、この状態で、図示省略のエア供給源からこのクリーナヘッドcのエア排出室aにエアを供給して、このエアを各超音波発生用ノズルdに供給し、この超音波発生用ノズルdからエア吹出口eを介してこの超音波の乗ったエア流を排出する。この際、各エア吹出口e,eは、下方に向かって順次相互に接近するように傾斜しており、このエア吹出口e,eから噴射された超音波はエア吸入口kの下方位置で合流する。そのため、この合流位置で、パネル体iに付着した塵jに180 °反対の2方向から超音波エアが当たり、塵に浮力が生じ、該塵が剥離し、この剥離した塵が吸入口kを介して吸入する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波は、狭窄部から一気に開放状態とすることによって発生するものであって、上述の超音波発生用ノズルでは、エアがスムーズに流れにくく、効果的に狭窄部から一気に開放状態とすることができず、超音波の乗ったエア流の出力が比較的小さく、あまり効果的に塵の剥離を行うことができなかった。
【0006】
そこで、本発明では、超音波の乗ったエア流の出力を効果的に大きくすることができる超音波発生用ノズルを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る第1の超音波発生用ノズルは、流入したエアが超音波の乗ったエア流となって排出される溝を有する超音波発生用ノズルであって、上記溝が、直線状のエア流入部と、該エア流入部に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状の幅広中間部と、該幅広中間部に連通連結される直線部と、該直線部に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状のエア排出部と、を備えたものである。
【0008】
また、本発明に係る第2の超音波発生用ノズルは、流入したエアが超音波の乗ったエア流となって排出される溝を有する超音波発生用ノズルであって、上記溝が、直線状のエア流入部と、該エア流入部に連通連結される少なくとも1個の断面略菱形の幅広部と、該幅広部に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状のエア排出部と、を備えたものである。
【0009】
また、本発明に係る第3の超音波発生用ノズルは、流入したエアが超音波の乗ったエア流となって排出される溝を有する超音波発生用ノズルであって、上記溝が、直線状のエア流入部と、該エア流入部に連通連結された断面倒立三角形状の幅広部と、該幅広部に連通連結された直線部と、該直線部に連通連結された断面倒立三角形状のエア排出部と、を備えたものである。
【0010】
また、本発明に係る第4の超音波発生用ノズルは、流入したエアが超音波の乗ったエア流となって排出される溝を有する超音波発生用ノズルであって、上記溝が、直線状のエア流入部と、該エア流入部に連通連結された少なくとも1個の断面三角形状の幅広部と、該幅広部に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状のエア排出部と、を備えたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【0012】
図2は本発明に係る超音波発生用ノズルを使用した除塵装置を示し、この装置は、クリーナヘッド1と、図示省略のブロワーユニットと、パネル体2を矢印Aの如く進行方向に沿って走行させる図示省略の搬送手段と、を備えている。
【0013】
しかして、クリーナヘッド1は、図2に示すように、内部に仕切壁4を有する箱体5からなり、この仕切壁4にて、その仕切壁4の外側のエア排出室6と、内側のエア吸入室7とに分けられる。エア排出室6には、仮想線で示すようにエア供給路3が連通連結され、かつ、エア吸入室7には、図示省略のエア吸入路が連通連結される。そして、ブロワーユニットからエア供給路3を介してエア排出室6にエアが供給され、エア吸入室7内のエアがエア吸入路を介してブロワーユニットに戻るように構成されている。
【0014】
また、箱体(ケーシング)5の底壁8の上流側と下流側とに、第1のエア吹出口9aと第2のエア吹出口9bを設けると共に、エア吹出口9aとエア吹出口9bの間に、エア吸引口11を設ける。即ち、仕切壁4は、円筒状の本体部4aと、該本体部4aと箱体5の底壁8との間に設けられて相互に平行な帯板状鉛直壁部10, 10とを備え、その帯板状鉛直壁部10, 10の間の空間部をもってスリット状のエア吸入口11を形成する。この場合、箱体5の底壁8の下面中央部に凹曲面14を形成すると共に、エア吹出口9aとエア吹出口9bを下方に向かって順次相互に接近するように傾斜させ、上流側のエア吹出口9aを、凹曲面14の上流端に開口させ、下流側のエア吹出口9bを、凹曲面14の下流端に開口させている。
【0015】
また、エア排出室6の下半部は、仕切壁4により上流側排出室6aと下流側排出室6bとに分けられる。そして、上流側排出室6aの底部と、下流側排出室6bの底部に、本発明にかかる超音波発生用ノズル12,12を取付けている。
なお、クリーナヘッド1の長さ寸法が、パネル体2の幅寸法より大とされて、エア吹出口9a,9b及びエア吸入口11の長さがパネル体2の幅寸法と同一乃至僅かに大きく設定される。また、エア吹出口9a,9bの相互間の間隔寸法Xは、例えば、30mm〜40mm程度とする。
【0016】
しかして、超音波発生用ノズル12は、流入したエアが超音波の乗ったエア流となって排出される溝13を有するブロック体からなる。即ち、この超音波発生用ノズル12の溝13は、図1に示すように、直線状のエア流入部16と、該エア流入部16に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状の幅広中間部17と、該幅広中間部17に連通連結される直線部18と、該直線部18に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状のエア排出部19と、からなる。
【0017】
この超音波発生用ノズル12としては、例えば、高さ寸法Hを15mm〜20mmとし、エア排出部19の開口幅W1 を5mm〜10mmとし、幅広中間部17の幅寸法W2 を5mm〜10mmとし、エア排出部19の高さ寸法H1 を2mm〜6mmとし、下面20から幅広中間部17までの高さ寸法H2 を7mm〜10mmとし、幅広中間部17の高さ寸法H3 を2mm〜6mmとし、エア流入部16の長さ寸法H4 を5mm〜10mmとし、エア流入部16及び直線部18の幅寸法W3 を0.5mm 〜2mmとし、エア排出部19の拡開角度θを、35°〜60°とする。
【0018】
しかして、一般に、図6に示すように、狭窄部23を矢印Bの如くエアが流れることにより、この狭窄部23から開放される部位24で超音波が発生する。ところが、図11に示す従来のノズルでは、板厚tの影響を受けてエアがスムーズに流れず、あまり大きな出力を得ることができなかったが、図7に示すような開放口25であれば、板厚tの影響を受けることなく、部位26で高出力の超音波が発生する。
従って、この超音波発生用ノズルでは、このエア排出部19が図7に示す開放口25と同様の形状となって、比較的大出力で超音波が発生する。
【0019】
次に、この除塵装置を使用してパネル体2の表て面に付着した塵を除去する方法を説明する。
まず、ブロワーユニットからヘッド1のエア排出室6に900 〜1800mmAq程度の圧力のエアを供給する。
【0020】
エア排出室6に供給されたエアは高速(50〜 300m/sec 程度)で、上流側と下流側の超音波発生用ノズル12,12の連続溝13,13を通過し、この連続溝13,13を通過したエアは、超音波が乗った超音波エアE1 ,E2 (図4参照)となって、エア吹出口9aとエア吹出口9bから、所定の傾斜角度で吹き出される。
【0021】
即ち、箱体5の底壁8の凹曲面14とその下方のパネル体2の上面との空間が、吹出された超音波エアE1 ,E2 が合流する合流乱流空室15となるように、上記エア吹出口9aとエア吹出口9bの傾斜角度が設定される。従って、超音波エアE1 ,E2 が相互に接近する方向に流れて合流乱流空室15の中間部で合流し、これにより、合流乱流空室15内にエアの乱流が生じる。
ところで、パネル体2の表面をエアが一方向に高速で流れると図3に示すようにパネル体2表面に境界層28が生じる。このため、パネル体2に付着している微小な塵R(例えば直径1〜10μm)は、境界層28内に閉じ込められる。
【0022】
しかし、合流乱流空室15内ではエアの乱流により、境界層28が生じ難く、かつ、生じた境界層28も破壊される。これにより、パネル体2表面にエアが直接当たり、いわゆるエアナイフの効果により塵Rをパネル体2表面から剥離させることができる。
【0023】
さらに、図4に拡大して示すように、超音波エアE1 ,E2 の合流点では、塵Rに 180°反対の2方向(パネル体2の上流側と下流側)から超音波エアE1 ,E2 が当たり、塵Rに矢印B方向の浮力が生じる。これにより、塵Rをパネル体2表面からより確実に剥離させることができる。
従って、パネル体2の表て面21に付着した塵Rは確実に剥離され、エア吸入室7内のエアが例えば50〜250mmAq の圧力にてブロワーユニットに吸入されるので、エア吸入口11近傍のエアと共に、剥離した塵Rはエア吸入室7に吸入される。こうして、ヘッド1の下方位置を通過したパネル体2は、その表て面21に付着した塵Rが確実に除去される。
【0024】
また、ワークWに対して付着位置27にて付着した塵Rはパネル体2から除去され易い方向と除去され難い方向とを有する(方向性を有する)ことがある。つまり、図5の左の塵は図の左方向からの超音波エアE2 にて吹き飛ばされ易く、また、同図の右の塵は逆に右方向からの超音波エアE1 にて吹き飛ばされ易い。このような塵Rの付着状態にあって、異なる方向から超音波エアE1 ,E2 が吹き付けられるので、確実に除去が行なわれる。従って、パネル体2に付着した塵Rを効率良く除去することができ、優れたパネル体2の洗浄効果を有するものとし得る。
【0025】
次に、図8は他の溝13を示し、図8の(イ)では、溝13は、直線状のエア流入部30と、該エア流入部30に連通連結される少なくとも1個(この場合、2個)の断面略菱形の幅広部31,31と、該幅広部31に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状のエア排出部33と、からなる。
【0026】
また、図8の(ロ)では、溝13は、直線状のエア流入部34と、該エア流入部34に連通連結された断面倒立三角形状の幅広部35と、該幅広部35に連通連結された直線部36と、該直線部36に連通連結された断面倒立三角形状のエア排出部37と、からなる。
【0027】
さらに、図8の(ハ)では、溝13は、直線状のエア流入部38と、該エア流入部38に連通連結された少なくとも1個(この場合、2個)の断面三角形状の幅広部39と、該幅広部39に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状のエア排出部41と、からなる。
【0028】
従って、図8の各超音波発生用ノズルにおいても溝13を通過したエアは、狭窄部23から一気に開放され、出力が大である超音波が発生する。ところで、この図8及び図1に示す超音波発生用ノズルでは、幅広部によって、発生する超音波を増幅することができる。そのため、図1に示す超音波発生用ノズルにおいて幅広中間部17を2個以上とするもよく、また、図8に示す超音波発生用ノズルにおいては、断面菱形状又は断面三角形状の幅広部31等の数の増減も可能である。
なお、この超音波発生用ノズルは、除塵装置に限らず、例えば、超音波洗浄器や超音波加工機等の超音波を発生させる各種の機器に使用するこのができる。
【0029】
【実施例】
超音波発生用ノズルとして図1に示すような溝13を有する一対のノズルを、図2に示すようなクリーナヘッド1のエア排出室6に内装した除塵装置を製造し、この除塵装置を使用して、ガラス基板(320mm × 400mm) 上に10行10列に配置される直径5μm のスペーサビーズの除塵作業を行った。
【0030】
この場合の溝13としては、高さ寸法Hを15mmとし、エア排出部19の開口幅W1 を6mmとし、中間部17の幅寸法W2 を6mmとし、エア排出部19の高さ寸法H1 を3mmとし、下面20から中間部17までの高さ寸法H2 を7mmとし、中間部17の高さ寸法H3 を3mmとし、エア流入部16の長さ寸法H4 を5mmとし、エア流入部16及び直線部18の幅寸法W3 を1mmとし、エア排出部19の拡開角度θを、50°とした。また、ガラス基板とクリーナヘッド1との間のギャップを1mmとすると共に、エア吐出圧力を1400mmAqとした。
【0031】
そして、除塵作業の結果を示す図9の(イ)の100 ポイント検査による残留粒子数に示すように、全てのスペーサビーズが除去された。ところが、図11のような従来の超音波発生用ノズルを使用した除塵装置では、図9の(ロ) の残留粒子数に示すように、5個のスペーサビーズが残った。この場合、従来の超音波発生用ノズルは、エア流入部g1 及び中間鉛直部g2 の幅寸法を1mmとし、中間幅広部h1 の幅寸法を3mmとし、エア排出部h2 の幅寸法を3mmとし、中間幅広部h1 の高さ寸法を3mmとし、エア排出部h2 の高さ寸法を3mmとし、エア流入部g1 の高さ寸法(長さ寸法)を5mmとし、中間鉛直部g2 の高さ寸法(長さ寸法)を5mmとした。また、ガラス基板とクリーナヘッド1との間のギャップを1mmとすると共に、エア吐出圧力を1400mmAqとした。なお、スペーサビーズのカウントは、光学顕微鏡による実測を行った。
【0032】
即ち、発生する超音波としては、図10に示すように、本発明の超音波発生用ノズルが従来の超音波発生用ノズルに比べて出力が約20dB向上し、これによって、本発明に係るノズルを使用した除塵装置が高精度に除塵することができる。なお、図10において、グラフ▲1▼は本発明の超音波発生用ノズルを示し、グラフ▲2▼は従来の超音波発生用ノズルを示している。
【0033】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【0034】
請求項1、2、3又は4によれば、超音波の乗ったエア流が、高出力で排出され、この超音波発生用ノズルを使用して除塵装置を形成すれば、パネル体等に付着した塵は確実に該パネル体から剥離させることができて、優れた除塵効果を発揮する。しかも、各溝13の形状としても簡単でこれらの超音波発生用ノズルを簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波発生用ノズルの断面図である。
【図2】超音波発生用ノズルを使用した除塵装置の要部断面図である。
【図3】超音波による除塵作用を説明する説明図である。
【図4】作用説明図である。
【図5】作用説明図である。
【図6】超音波の発生説明図である。
【図7】超音波の発生説明図である。
【図8】超音波発生用ノズルの他の溝を示す断面図である。
【図9】残留粒子数を示す図である。
【図10】音圧レベルのグラフ図である。
【図11】従来の超音波発生用ノズルを示す断面図である。
【符号の説明】
13 溝
16 エア流入部
17 幅広中間部
18 直線部
19 エア排出部
30 エア流入部
31 幅広部
33 エア排出部
34 エア流入部
35 幅広部
36 直線部
37 エア排出部
38 エア流入部
39 幅広部
41 エア排出部
Claims (4)
- 流入したエアが超音波の乗ったエア流となって排出される溝13を有する超音波発生用ノズルであって、上記溝13が、直線状のエア流入部16と、該エア流入部16に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状の幅広中間部17と、該幅広中間部17に連通連結される直線部18と、該直線部18に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状のエア排出部19と、を備えたことを特徴とする超音波発生用ノズル。
- 流入したエアが超音波の乗ったエア流となって排出される溝13を有する超音波発生用ノズルであって、上記溝13が、直線状のエア流入部30と、該エア流入部30に連通連結される少なくとも1個の断面略菱形の幅広部31と、該幅広部31に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状のエア排出部33と、を備えたことを特徴とする超音波発生用ノズル。
- 流入したエアが超音波の乗ったエア流となって排出される溝13を有する超音波発生用ノズルであって、上記溝13が、直線状のエア流入部34と、該エア流入部34に連通連結された断面倒立三角形状の幅広部35と、該幅広部35に連通連結された直線部36と、該直線部36に連通連結された断面倒立三角形状のエア排出部37と、を備えたことを特徴とする超音波発生用ノズル。
- 流入したエアが超音波の乗ったエア流となって排出される溝13を有する超音波発生用ノズルであって、上記溝13が、直線状のエア流入部38と、該エア流入部38に連通連結された少なくとも1個の断面三角形状の幅広部39と、該幅広部39に連通連結されて排出側に向かって順次拡開する断面三角形状のエア排出部41と、を備えたことを特徴とする超音波発生用ノズル。
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