JPH07328569A - 電磁音響洗浄方法及び電磁音響洗浄器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低コストで高効率の湿式洗浄を可能とする洗
浄器を提供する。 【構成】 切替スイッチ１４３を直流電源１４１側にセ
ットしてコンデンサ１４に電気的エネルギーを蓄積させ
た後、切替スイッチ１４３を直流電源１４１側から渦巻
状コイル１１側に切り替え、渦巻状コイル１３に瞬間的
に大電流（コイル電流）を流す。これにより、コイル電
流と被洗浄物１２に誘導される渦電流との間に瞬間的に
強力な電磁反発力が作用し、被洗浄物１２が振動し、大
勢力パルス音波が発生する。この被洗浄物１２自体の振
動あるいはパルス音波により洗浄液１１中に発生するキ
ャビテーションによって被洗浄物１２の洗浄を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁音響変換技術を応
用した電磁音響洗浄方法及びこの方法の実施に適した電
磁音響洗浄器に関する。

【０００２】

【従来の技術】湿式洗浄を行う装置の代表例として超音
波洗浄器が知られている。図３は、この種の超音波洗浄
器の構成図であり、３０は洗浄槽、３１は水等の洗浄
液、３２は被洗浄物、３３は超音波振動子、３４は電気
的エネルギーを生成する超音波発振器である。超音波振
動子３３は、超音波発振器３４からの電気的エネルギー
を得て振動するものであり、洗浄槽３０の所定部位、例
えば上記振動を洗浄液３１に伝えることができる外底部
に取り付けられる。この取付は、ロー付け、エポキシ等
による接着、あるいはスタッドボルトによるネジ結合等
によりなされる。

【０００３】上記構成の超音波洗浄器を用いて被洗浄物
の洗浄を行うときは、まず、超音波振動子３３の共振周
波数に近い周波数で超音波発振器３４を動作させ、これ
により発生する電気的エネルギーを超音波振動子３３へ
供給する。超音波振動子３３は、供給された電気的エネ
ルギーを機械的振動エネルギーに変換し、これを洗浄槽
３０を介して洗浄液３１中に音圧の変化として伝える。
この音圧がある値を超えると洗浄液３１の中ではキャビ
テーションが発生する。このキャビテーションの作用等
によって洗浄物３２の表面の汚れが吸引剥離される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、超音波
洗浄器においては、超音波振動子３３が、ロー付けやエ
ポキシ等による接着、あるいはスタッドボルトによるネ
ジ結合等により洗浄槽３０に取り付けられているため、
エネルギー変換を行う上で、その信頼性は必ずしも十分
でない。また、超音波振動子３３の取付に際してかなり
の工程を必要とするため、コスト低減を図る上でも限界
があった。更に、超音波洗浄器における大部分のエネル
ギーは、電気的エネルギーから機械的振動エネルギーへ
の変換、機械的振動エネルギーから音響エネルギーへの
変換、及び、洗浄液３１にキャビテーションを発生させ
るためのエネルギーに向けられ、熱となって消費されて
しまうので、洗浄効率が悪いという問題点もあった。

【０００５】本発明の課題は、上記問題点等に鑑み、低
コストで高効率の洗浄を可能とする湿式の洗浄方法及び
この方法の実施に適した洗浄器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電磁音響変換
技術を応用した洗浄方法及び洗浄器を提供することによ
り上記課題の解決を図るものである。即ち、第１発明に
係る電磁音響洗浄方法は、洗浄液を収容した絶縁性の洗
浄槽の外底部近傍に渦巻状コイルを配設するとともに、
前記洗浄槽内の前記渦巻状コイルと対向する部位に導電
性の被洗浄物を没入せしめ、前記渦巻状コイルにパルス
電力を給電することにより前記被洗浄物に誘導される渦
電流と、前記渦巻状コイルに流れるコイル電流との相互
作用により前記被洗浄物を振動させることを特徴とす
る。

【０００７】また、第２発明に係る電磁音響洗浄方法
は、洗浄液を収容した絶縁性の洗浄槽の外底部近傍に渦
巻状コイルを配設するとともに、前記洗浄槽内の前記渦
巻状コイルと対向する部位に、被洗浄物を収納して成る
導電性且つ通液性の収納容器を没入せしめ、前記渦巻状
コイルにパルス電力を給電することにより前記収納容器
に誘導される渦電流と、前記渦巻状コイルに流れるコイ
ル電流との相互作用により前記収納容器を振動させて前
記被洗浄物の周囲の洗浄液中に圧力変化を生じさせるこ
とを特徴とする。

【０００８】また、第３発明に係る電磁音響洗浄方法
は、洗浄液を収容した導電性の洗浄槽の外底部近傍に絶
縁部材を介して渦巻状コイルを配設するとともに、前記
洗浄槽内の前記渦巻状コイルと対向する部位に被洗浄物
を没入せしめ、前記渦巻状コイルにパルス電力を給電す
ることにより前記洗浄槽に誘導される渦電流と、前記渦
巻状コイルに流れるコイル電流との相互作用により前記
洗浄槽を振動させて前記被洗浄物の周囲の洗浄液中に圧
力変化を生じさせることを特徴とする。

【０００９】更に、本発明が提供する電磁音響洗浄器
は、上記各方法を実施するために、洗浄液を収容するた
めの洗浄槽と、該洗浄槽の外底部近傍に配設されそのコ
イル面が被洗浄物の配置部位を指向する渦巻状コイル
と、該渦巻状コイルに給電するための所定周期のパルス
電力を生成するパルス電力生成装置と、を備え、前記渦
巻状コイルに前記パルス電力が給電されたときに前記洗
浄槽又は被洗浄物に渦電流が誘導される構成としたもの
である。

【００１０】なお、洗浄槽が絶縁性のものであって、被
洗浄物の導電率も低い場合は、洗浄槽内で被洗浄物を収
納するための収納容器を設ける。この収納容器は、被洗
浄物よりも導電率の高い部材により通液可能に形成さ
れ、且つ、前記渦巻状コイルにパルス電力が給電された
ときに絶縁性の洗浄槽を通して渦電流が誘導される形状
のものである。この形状は、渦巻状コイルと対向してい
る部分は板状とし、他の部分は網目状とするのが好まし
い。

【００１１】

【作用】第１発明の電磁音響洗浄方法では、パルス電力
生成装置で生成されたパルス電力を渦巻状コイルに給電
すると、絶縁性の洗浄槽を通して被洗浄物に渦電流が誘
導される。その際、この渦電流とコイル電流との間に電
磁反発力が発生し、被洗浄物自体が振動する。これによ
り被洗浄物に付着しているゴミや汚れが振り落とされ
る。また、被洗浄物が振動することによって洗浄液中に
圧力変化が起こり、キャビテーションが発生してその表
面に付着したゴミ等が吸引剥離される。

【００１２】第２発明の電磁音響洗浄方法は、導電性の
悪い、あるいは絶縁性の被洗浄物の洗浄に好適な方法で
あり、このような被洗浄物を導電性且つ通液性の収納容
器に収納して洗浄液中に没入せしめ、渦巻状コイルに上
記パルス電力を給電する。これにより絶縁性の洗浄槽を
通して収納容器に渦電流が誘導され、上記電磁反発力に
よって収納容器が振動するので、その内部の被洗浄物に
付着しているゴミや汚れが振り落とされる。また、収納
容器自体が振動することによって洗浄液中に圧力変化が
起こり、キャビテーションが発生して被洗浄物の表面の
ゴミ等が吸引剥離される。

【００１３】第３発明の電磁音響洗浄方法は、洗浄槽が
導電性の場合であり、この洗浄槽が上記作用によって振
動し、被洗浄物の周囲の洗浄液中に圧力変化が起こり、
キャビテーションが発生して被洗浄物の表面のゴミ等が
吸引剥離される。

【００１４】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例に係る電磁
音響洗浄器の構成図であり、１０は例えば塩化ビニルか
ら成る絶縁性洗浄槽、１１は水等の洗浄液、１２は導電
性の被洗浄物、１３は絶縁性洗浄槽１０の外底部近傍に
配設される渦巻状コイル、１４は渦巻状コイル１３にパ
ルス電力を給電するためのパルス電力生成装置である。
渦巻状コイル１３の配設に際しては、そのコイル面、即
ち隣設の各コイル表面が形成する共通平面が洗浄槽１０
内の被洗浄物１２の配置部位を指向していれば良く、必
ずしも洗浄槽１０と一体に取り付けなくとも良い。

【００１５】パルス電力生成装置１４は、直流電源１４
１と、コンデンサ１４２と、切替スイッチ１４３とから
構成される。この切替スイッチ１４３は、図示しない制
御装置によって直流電源１４１側と渦巻状コイル１３側
との間で交互に切替制御がなされるものとする。

【００１６】上記構成の電磁音響洗浄器においては、洗
浄時に、切替スイッチ１４３を直流電源１４１側にセッ
トしてコンデンサ１４に電気的エネルギーを蓄積させた
後、切替スイッチ１４３を直流電源１４１側から渦巻状
コイル１１側に切り替える。これにより渦巻状コイル１
３に瞬間的に大電流（コイル電流）が流れ、同時にこの
コイル電流によって被洗浄物１２に渦電流が誘導され
る。渦電流とコイル電流との間には瞬間的に強力な電磁
反発力が作用するので、被洗浄物１２が振動し、大勢力
パルス音波（圧力変化）が発生する。このパルス音波の
繰り返し周期は、前述の切替スイッチ１４３の切替周期
により決められる。

【００１７】この被洗浄物１２の振動によって、表面に
付着しているゴミ、汚れが振り落とされる。また、大勢
力パルス音波により洗浄液１１中にキャビテーションが
発生するので、被洗浄物１２の表面に残っているゴミ、
汚れが吸引剥離される。

【００１８】このように、本実施例では、被洗浄物１２
のみを振動させるので、超音波洗浄に比べてエネルギー
損失が格段に少なく、しかも、渦巻状コイル１３は被洗
浄物１２に渦電流を誘導させ得る部位に配設すれば足り
るので、洗浄器の組立作業が容易であり、低コストで高
効率の湿式洗浄を容易に実現することができる。

【００１９】（第２実施例）図２は、本発明の第２実施
例に係る電磁音響洗浄器の構成図であり、導電性が低
い、あるいは絶縁性の被洗浄物を洗浄する場合の構成例
を示すものである。なお、図１の構成と同一機能の部品
については同一符号を付してその説明を省略し、異なる
部分についてのみ説明する。

【００２０】この実施例では、洗浄時に、被洗浄物２２
を収納するための収納容器２３を用いる。この収容容器
２３の形状は、洗浄液１１の通りを良くするために、例
えば、洗浄槽１０の外底部近傍に配設してある渦巻状コ
イル１３と対向する部位は板状とし、他の部位は網目状
としたものである。被洗浄物１２は、板状の部分の内側
に載置される。なお、被洗浄物２２を載置しつつ通液性
を良くする構成であれば足りるので、板状の部分の周縁
をフランジ状に形成したものであっても良い。

【００２１】このような構成の電磁音響洗浄器では、被
洗浄物２２を収納容器２３に収納して洗浄液１１中に没
入させ、渦巻状コイル１３にパルス電力を給電する。こ
れにより、収納容器２３が上記電磁反発力によって振動
し、この振動を被洗浄物２２に伝達する。また、収納容
器２３が振動することにより大勢力パルス音波が発生
し、キャビテーションが発生して被洗浄物２２の表面に
付着したゴミや汚れが吸引剥離される。即ち、本実施例
によれば、被洗浄物２２及び収納容器２３のみが振動
し、あるいはその付近にキャビテーションが発生して洗
浄が行われるので、第１実施例と同様、高効率の湿式洗
浄を容易に実現することができる。

【００２２】（第３実施例）この実施例は、第１実施例
の構成（図１）において、絶縁性洗浄槽１０に代えて、
鉄やニッケル等から成る導電性洗浄槽を用いるとともに
渦巻状コイル１３を絶縁性部材を介して該洗浄槽の近傍
に配設し、絶縁性の被洗浄物の洗浄を行う例であり、そ
の他の構成は第１実施例の場合と同様である。

【００２３】このような構成の電磁音響洗浄器では、被
洗浄物を洗浄液とともに洗浄槽に入れ、渦巻状コイルに
パルス電力を給電すると、洗浄槽自体が上記電磁反発力
によって振動し、大勢力パルス音波を発生させる。この
パルス音波によって洗浄液中にキャビテーションを発生
させ、被洗浄物の表面に付着したゴミや汚れを吸引剥離
する。即ち、洗浄槽の槽壁が振動体を兼ねるので、第１
及び第２実施例と同様、高効率の湿式洗浄を容易に実現
することができる。

【００２４】以上、本発明を各実施例に基づいて説明し
たが、本発明は、電磁音響変換により被洗浄物、被洗浄
物の収納容器、あるいは洗浄槽を直接に振動させて大勢
力パルス音波を発生させる構成であれば良いので、必ず
しも上記各実施例に限定されるものではない。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１発
明の電磁音響洗浄方法では、パルス電力を渦巻状コイル
に給電して洗浄槽内の被洗浄物に渦電流を誘導し、この
渦電流とコイル電流との相互作用により被洗浄物自体を
振動させるので、超音波振動子を用いた洗浄のように電
気的エネルギーから機械的振動エネルギーへの変換過程
が無く、高効率且つ低コストの洗浄が可能となる効果が
ある。

【００２６】また、第２発明の電磁音響洗浄方法は、被
洗浄物を導電性且つ通液性の収納容器に収納して洗浄液
中に没入せしめ、この収納容器を渦電流とコイル電流と
の相互作用により振動させ、この振動を被洗浄物に伝達
するとともに被洗浄物の周囲に圧力変化を起こさせるの
で、絶縁性の被洗浄物であっても電磁音響変換による洗
浄が可能となり、被洗浄物の材質を問わず、高効率且つ
低コストの洗浄が可能となる効果がある。

【００２７】また、第３発明の電磁音響洗浄方法は、洗
浄槽を導電性部材で構成し、この洗浄槽に誘導される渦
電流とコイル電流との相互作用により洗浄槽自体を振動
させて被洗浄物の洗浄を行うので、より低コストの洗浄
が可能となる効果がある。

【００２８】更に、本発明の電磁音響洗浄器は、渦巻状
コイルにパルス電力が給電されたときに洗浄槽、洗浄槽
内部の被洗浄物、あるいは被洗浄物を洗浄槽内で収納す
る収納容器に渦電流が誘導される構成なので、上記第１
乃至第３発明の電磁音響洗浄方法の実施が容易であり、
しかも、渦巻状コイルは、上記渦電流を誘導し得る部位
に配設することで足りるため、組立が超音波洗浄器に比
べて単純化され、信頼性が高く、且つ低コストの洗浄器
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る電磁音響洗浄器の要
部構成図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る電磁音響洗浄器の要
部構成図である。

【図３】一般的な超音波洗浄器の要部構成図である。

【符号の説明】

１０，３０ 洗浄槽 １１，３１ 洗浄液 １２，２２，３２ 被洗浄物 １３ 渦巻状コイル １４ パルス電力生成装置 １４１ 直流電源 １４２ コンデンサ １４３ 切替スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 隆生 岡山県岡山市津島福居２−10−４ (72)発明者 安藤 英一 東京都調布市柴崎２丁目１番地３ 島田理 化工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄液を収容した絶縁性の洗浄槽の外底
   部近傍に渦巻状コイルを配設するとともに、前記洗浄槽
   内の前記渦巻状コイルと対向する部位に導電性の被洗浄
   物を没入せしめ、前記渦巻状コイルにパルス電力を給電
   することにより前記被洗浄物に誘導される渦電流と、前
   記渦巻状コイルに流れるコイル電流との相互作用により
   前記被洗浄物を振動させることを特徴とする電磁音響洗
   浄方法。
2. 【請求項２】 洗浄液を収容した絶縁性の洗浄槽の外底
   部近傍に渦巻状コイルを配設するとともに、前記洗浄槽
   内の前記渦巻状コイルと対向する部位に、被洗浄物を収
   納して成る導電性且つ通液性の収納容器を没入せしめ、
   前記渦巻状コイルにパルス電力を給電することにより前
   記収納容器に誘導される渦電流と、前記渦巻状コイルに
   流れるコイル電流との相互作用により前記収納容器を振
   動させて前記被洗浄物の周囲の洗浄液中に圧力変化を生
   じさせることを特徴とする電磁音響洗浄方法。
3. 【請求項３】 洗浄液を収容した導電性の洗浄槽の外底
   部近傍に絶縁部材を介して渦巻状コイルを配設するとと
   もに、前記洗浄槽内の前記渦巻状コイルと対向する部位
   に被洗浄物を没入せしめ、前記渦巻状コイルにパルス電
   力を給電することにより前記洗浄槽に誘導される渦電流
   と、前記渦巻状コイルに流れるコイル電流との相互作用
   により前記洗浄槽を振動させて前記被洗浄物の周囲の洗
   浄液中に圧力変化を生じさせることを特徴とする電磁音
   響洗浄方法。
4. 【請求項４】 洗浄液を収容するための洗浄槽と、該洗
   浄槽の外底部近傍に配設されそのコイル面が被洗浄物の
   配置部位を指向する渦巻状コイルと、該渦巻状コイルに
   給電するための所定周期のパルス電力を生成するパルス
   電力生成装置と、を備え、前記渦巻状コイルに前記パル
   ス電力が給電されたときに前記洗浄槽又は被洗浄物に渦
   電流が誘導される構成であることを特徴とする電磁音響
   洗浄器。
5. 【請求項５】 請求項４記載の電磁音響洗浄器におい
   て、前記洗浄槽内で被洗浄物を収納するための収納容器
   を有して成り、該収納容器は、前記被洗浄物よりも導電
   率の高い部材により通液可能に形成され、且つ、前記渦
   巻状コイルに前記パルス電力が給電されたときに絶縁性
   の洗浄槽を通して渦電流が誘導される形状であることを
   特徴とする電磁音響洗浄器。