JPH06304527A - 超音波発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 〔目的〕 洗浄対象のタンク外壁面など使用箇所への着
脱を容易かつ迅速に行うことができる超音波発生装置を
提供する。 〔構成〕 超音波振動を発生する振動発生部及び超音波
振動を伝達する磁性体の振動伝達部(14)から成る振動子
(10)と、この振動子の振動伝達部(14)の外周面上に装着
されたコイル(22)と、このコイルに直流電流を供給する
直流電源回路(25)とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンクの内壁面の洗浄
などに利用される超音波発生装置に関するものであり、
特に電磁石の利用により洗浄対象のタンク外壁面などへ
の着脱を迅速に行えるようにした超音波発生装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】比較的小型の物品を対象とする超音波洗
浄機は、図７に示すように、洗浄槽１０７の底部下面に
振動子１００を接着によって取付けた構造となってい
る。この振動子１００として例示されているボルト締め
ランジュバン型の振動子は、発振器１０６から供給され
る高周波電力を受けて超音波振動を発生するＰＺＴセラ
ミックスから成る圧電素子１０１，１０２から成る振動
発生部を、両側から金属ブロック１０３，１０４で挟
み、これらをボルト１０５で締め付けて接合した構造と
なっている。金属ブロック１０４は、振動発生部が発生
した超音波振動を先端部分にむけて伝達する振動伝達部
として機能する。この超音波洗浄機では、振動子１００
によって発生された超音波振動が洗浄槽の底面を通して
洗浄槽１０７内に伝達され、洗浄液Ｌ中に浸漬された物
品Ｗの洗浄が行われる。

【０００３】これに対して、洗浄対象の物品が大型タン
クの内壁面などである場合には、図８に示すように、振
動子１００をタンク壁面１０８の外面上に接着剤１０９
などで固定し、タンク壁面１０８に超音波振動を伝達す
ることにより、その内側に付着している残滓Ａなどを剥
離させて除去する構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図８に示すように、タ
ンク外壁面に振動発生装置を取付けてその内壁面を洗浄
する場合には、タンク内壁面のうち振動子を取付けた箇
所の近傍しか洗浄されない。従って、タンク内壁面の全
体にわたって洗浄を行うには、多数の振動子を同時に外
壁面上に取付けた状態で洗浄を行うか、１個又は数個程
度の比較的少数の振動子を順次タンク外壁面の異なる箇
所に着脱しながら洗浄作業を繰り返すことが必要にな
る。前者の方法は、多数の振動子を準備しなければなら
ず、費用がかさむという問題がある。また、この前者の
方法でも、多数の振動子を一斉に動作させるのは高周波
電源の容量の制限から困難である。このため、１個又は
少数の振動子の組を選択しながら順次動作させて行かな
ければならず、多数の振動子を使用する割りには洗浄作
業に要する時間がそれほど短縮されない。

【０００５】後者の方法は、少数の振動子を準備すれば
よいため、この点では費用はかさまないが、タンクの外
壁面上に振動子を接着固定しているため、接着強度が高
まるまでの待ち時間などが必要になり、その着脱作業に
時間がかかるという問題がある。さらに、この方法で
は、振動子を取り外したあとのタンク外壁面に残る接着
剤を除去する作業にも多大の時間を要するため、作業時
間が長引き人件費がかさむという問題がある。また、洗
浄作業中は、醸造などの製造ライン上にあるタンクなど
を使用できない。このため、頻繁な洗浄作業を必要とす
る場合には、洗浄時間が長引くことにより生産能力が低
下するという問題もある。従って、本発明の目的は、タ
ンク外壁面などへの着脱所要時間を大幅に短縮すると共
に、取り外し後もタンク外壁面上などに汚れを残さない
新規な超音波発生装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決する本発明の超音波発生装置は、超音波振動を発生す
る振動発生部及び発生した超音波振動を伝達する磁性体
の振動伝達部から成る振動子と、この振動子の振動伝達
部の外周面上に装着されたコイルと、このコイルに直流
電流を供給する直流電源回路とを備えている。

【０００７】

【作用】本発明の超音波発生装置によれば、鉄系合金な
どの磁性材料を素材とするブロックやホーンなどの振動
伝達部が、振動発生部が発生した超音波振動を伝達する
機能を果たすと同時に、その外周面上に装着されるコイ
ルとの組合せによって構成される電磁石のコアの機能も
果たす。すなわち、使用に際してはまずコイルに直流電
流を供給し、電磁石のコアとして機能する振動伝達体の
先端面を鉄系合金などの磁性材料を素材とするタンク外
壁面に吸着させることにより、振動子をタンク外壁面な
どに固定し、この外壁面などへの固定の終了後に振動子
を動作させ洗浄作業を開始すればよい。洗浄作業の終了
後は、コイルへの直流給電を停止することより、振動子
がタンク外壁面から直ちに取り外される。このように、
コイルに対する直流給電をオン／オフするだけで、タン
ク外壁面への振動子の着脱が極めて短時間で終了する。
以下、本発明を更に詳細に実施例と共に説明する。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の超音波発生装置１の第１の
実施例を示す説明図であり、１０はボルト締めランジュ
バン型の振動子、２０は高周波発振器、３０は直流電源
回路である。振動子１０は、ＰＺＴセラミックスの圧電
素子１１，１２から成る振動発生部を、一対の磁性体ブ
ロック１３，１４で挟み、これをボルト１５で締め付け
一体化した構造となっている。圧電素子１１，１２は、
電極板１６，１７と、リード線１８，１９とを介して高
周波発振器２０に接続されている。

【０００９】振動子１０を構成する磁性体ブロック１４
は、圧電素子１１，１２から構成される振動発生部が発
生した超音波を先端側の端面１４ａに向けて伝達する振
動伝達部の機能を有している。この磁性体ブロック１４
の先端側の端面１４ａは、タンク外壁面に密着される平
坦面を呈している。振動子１２に接合される磁性体ブロ
ック１４の根元側の端面は、この磁性体ブロック内をそ
の端面１４ａに向けて伝播する超音波とその反射波とに
よって形成される定在波の腹となり、両端面の中央部１
４ｂが上記定在波の節となる長さを有している。この磁
性体ブロック１４は、鉄系の合金などの磁性体で構成さ
れている。この磁性体ブロック１４の外周には、スポン
ジ、ウレタン、エラストマーなどから成る環状の弾性体
２１を介してコイル２２が装着されている。このコイル
２２の巻回方向に沿う中央部は、磁性体ブロック１４内
に定在波の節が形成される部分１４ｂに位置している。
コイル２２の両端は、リード線２３，２４を介して直流
電源回路２５に接続されている。

【００１０】図２は、図１の超音波発生装置１をタンク
の壁面２に取り付けた状態を示している。コイル２２に
直流電源回路２５から直流電流を供給することにより、
磁性体ブロック１４をコアとする電磁石が形成され、磁
性体ブロック１４の先端面１４ａがタンクの外壁面２に
強く吸着される。なお、吸着面間にグリースなどの介在
層３を形成することにより、音響インピーダンスが極端
に低い空気層を吸着面間から排除し、インピーダンス整
合を行う。

【００１１】図２の取り付け状態で高周波発振器２０を
駆動させると、圧電素子１１，１２が発生した超音波振
動は、磁性体ブロック１４内と端面１４ａとを介してタ
ンク外壁面２へと伝達され、その内壁面に付着している
残滓などの汚染物Ａが超音波エネルギによる強力な侵食
作用や剥離作用によって内壁面から除去される。定在波
の節が形成される磁性体ブロックの中間の部分１４ｂで
は振動変位がほぼ０となり、その両側では振動変位の方
向が互いに逆向きとなる。このため、巻回方向に沿う中
央部が磁性体ブロックの１４ｂに一致するように装着さ
れたコイル２２では、その両側の変位が相殺され、コイ
ル２２全体としては変位しない。また、磁性体ブロック
の中央部１４ｂの両側では、超音波の半周期毎に逆向き
の変位が生ずるが、この変位はコイル２２との間に介装
された弾性体２１によって緩衝されるため、コイル２２
が損傷することはない。

【００１２】タンク壁面２の所定箇所の洗浄が終了する
と、直流電源回路２５からコイル２２への直流電流の供
給を停止して磁性体ブロック１４内の磁場を消滅させる
ことによりタンク壁面２との吸着状態を直ちに解除さ
せ、次の洗浄箇所に移動させることができる。このよう
に、壁面２上への着脱が短時間で行えるため、１個ある
いは比較的少数個の超音波発生装置を準備し、壁面への
固定位置を変更しながら局部的な洗浄を短時間で反復で
きる。

【００１３】超音波発生装置１は、取付け対象の面が磁
性体から成るものであれば、タンク壁面に限らない。例
えば、図３に示すように、洗浄槽を有する超音波洗浄機
の超音波発生装置として洗浄槽４に装着することができ
る。

【００１４】さらに、上述した洗浄に限らず、液体に超
音波を照射してその組成の変化（変成）を促す醸造工程
などの超音波処理工程に、本発明の超音波発生装置を利
用すると好都合である。すなわち、図４に示すように、
処理タンクの底壁外面に超音波発生装置が装着される
が、本発明の超音波発生装置１によればタンクへの着脱
が容易・迅速に行えるので、装着位置の変更や、複数の
超音波発生装置を使用する際の相互の配置を処理の進行
状況などに応じて容易に変更できる。

【００１５】さらに、図５に示すように、当て金具５を
用いて鉄板６を折り曲げる場合に、加工対象の鉄板６に
超音波発生装置１を吸着させて超音波振動を与えること
により、曲げ加工を容易かつ高精度に行う目的などにも
利用することができる。

【００１６】図６は、本発明の超音波発生装置の第２の
実施例を示すものである。この実施例の装置と上述した
第１の実施例との相違点のみを説明すると、振動子１０
の非磁性体の金属ブロック１４の端面には、振幅を拡大
するための磁性体ホーン２６が接合されている。磁性体
ホーン２６は鉄系合金などの磁性材料を素材としてお
り、コイル２２は、この磁性体ホーン２６内に形成され
る定在波の節の部分の外周に、環状の弾性体２１を介し
て装着されている。すなわち、この第２の実施例は、磁
性体ホーン２６を電磁石のコアとして機能させることが
できるようにしたものであり、第１の実施例と同様の効
果が得られる。

【００１７】以上、振動発生部を圧電素子で構成する場
合を例示したが、これを磁歪素子で構成してもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
音波発生装置は、磁性体ブロックや磁性体ホーンなどの
振動伝達体をコイルとの組合せによって形成される電磁
石のコアとしても機能させることにより、振動子本体を
磁気的な吸着力でタンク外壁面など固定可能とした構成
であるから、着脱に要する時間が大幅に短縮されると共
に、取り外後の壁面に汚れを残さないためその除去作業
も不要になる。この結果、洗浄作業などの所要時間が大
幅に短縮されるだけでなく、醸造などの製造ラインで使
用するタンクなど洗浄対象の各種装置の稼働率をも高め
ることができるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の超音波発生装置の構成
を示す図である。

【図２】上記実施例の超音波発生装置を、洗浄対象のタ
ンクの外壁面に取り付けた状態を示す図である。

【図３】上記実施例の超音波発生装置を、超音波洗浄機
の洗浄槽に取り付けた状態を示す図である。

【図４】上記実施例の超音波発生装置を、超音波処理工
程の処理タンクの底面外壁に取り付けた状態を示す図で
ある。

【図５】上記実施例の超音波発生装置を、金属板の曲げ
加工に利用する様子を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例の超音波振動発生装置の
構成を示す図である。

【図７】超音波洗浄機の洗浄槽に取り付けられた従来の
超音波発生装置を示す説明図である。

【図８】従来の超音波発生装置を洗浄対象のタンクの外
壁面に取り付けた状態を示す図である。

【符号の説明】

1 超音波発生装置 2 タンク壁面 10 振動子 11,12 振動発生部を構成する圧電素子 14 磁性体ブロック（磁性体の振動伝達体） 22 コイル 26 磁性体ホーン（磁性体の振動伝達体）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波振動を発生する振動発生部及び発生
   した超音波振動を伝達する磁性体の振動伝達部から成る
   振動子と、 この振動子の振動伝達部の外周面上に装着されたコイル
   と、 このコイルに直流電流を供給する直流電源回路とを備え
   たことを特徴とする超音波発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記コイルの巻回方向への中央部分は、前記振動伝達部
   内を伝達される超音波振動によって形成される定在波の
   節の位置に設定されたことを特徴とする超音波発生装
   置。