JP2014018699A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被洗浄物を液体に浸漬して洗浄する洗浄装置において、貯留液を効率的に且つ均一に加温する。また、加温手段をコンパクトに構成する。
【解決手段】洗浄槽３内の貯留液に被洗浄物を浸漬して洗浄する洗浄装置１である。洗浄槽３内の底部には、略Ｕ字形状のスチームパイプ１３が複数本、並列に配置される。各スチームパイプ１３は、水平に設置されると共に、一端部がスチームヘッダ１４に接続される一方、他端部がドレンヘッダ１５に接続される。スチームヘッダ１４の断面積は、各スチームパイプ１３の断面積の総和よりも大きいのが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、被洗浄物を液体に浸漬して洗浄する洗浄装置に関するものである。

被洗浄物が収容された洗浄槽内に液体を貯留し、その貯留液を設定温度まで加温後、洗浄槽内を減圧して貯留液を沸騰させる動作を含んだ洗浄装置が知られている。この種の洗浄装置における貯留液の加温手段として、下記特許文献１では、蒸気ヒータ（蒸気と貯留液との間接熱交換器）を用いることが提案されている。

ところが、蒸気ヒータを用いる場合、ドレン（蒸気の凝縮水）を効率的に排出できなければ、蒸気から貯留液への凝縮熱伝達の有効面積が減り、伝熱効率が低下する。たとえば、洗浄槽内の底部に、蛇行したパイプを設け、そのパイプの一端部から蒸気を供給し、他端部からドレンを排出するだけでは、下流へ行くほどパイプ内にドレンが溜まり、伝熱効率が低下する。また、貯留液には、加温され易い箇所と加温され難い箇所とが生じることになり、貯留液を均一に加温することもできない。上述したような減圧沸騰を用いた洗浄装置の場合、局所的な加温がなされると、減圧沸騰も局所的に生じてしまい、洗浄ムラの原因となるので、貯留液の均一な加温が求められる。

特開２０１１−１８３３２５号公報（段落０１０４、図５）

本発明が解決しようとする課題は、被洗浄物を液体に浸漬して洗浄する洗浄装置において、貯留液を効率的に且つ均一に加温することにある。また、この際、コンパクトに構成することも課題とする。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、洗浄槽内の貯留液に被洗浄物を浸漬して洗浄する洗浄装置であって、前記洗浄槽内の底部に、略Ｕ字形状のスチームパイプが複数本、並列に配置され、前記各スチームパイプは、水平に設置されると共に、一端部がスチームヘッダに接続される一方、他端部がドレンヘッダに接続されていることを特徴とする洗浄装置である。

請求項１に記載の発明によれば、スチームパイプは、蛇行させたパイプではなく、複数の略Ｕ字形状のパイプから構成される。そして、各スチームパイプは、一端部がスチームヘッダに接続され、他端部がドレンヘッダに接続される。このようにして、各スチームパイプ内にドレンが溜まるのを防止でき、蒸気から貯留液への凝縮熱伝達をスチームパイプ全体で行うことができ、貯留液を効率的に且つ均一に加温することができる。また、略Ｕ字形状のスチームパイプを複数並列に配置すると共に、それぞれ水平に配置することで、上下方向にコンパクトに構成することもできる。

請求項２に記載の発明は、前記洗浄槽外において、前記スチームヘッダが配置され、そのスチームヘッダの下部に、前記ドレンヘッダが並行に配置され、前記各スチームパイプは、前記各ヘッダの長手方向に複数設けられると共に、前記各ヘッダと直交する方向へ延出して設けられることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置である。

請求項２に記載の発明によれば、洗浄槽外において、スチームヘッダを配置すると共に、その下部にドレンヘッダを並行に配置した。そして、これら各ヘッダと直交するように、各スチームパイプを複数設けた。これにより、コンパクトな構成で、ドレンの排出を円滑に行いつつ、貯留液を効率的に且つ均一に加温することができる。

さらに、請求項３に記載の発明は、前記スチームヘッダの断面積は、前記各スチームパイプの断面積の総和よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄装置である。

請求項３に記載の発明によれば、スチームヘッダの断面積を、各スチームパイプの断面積の総和よりも大きくすることで、スチームヘッダから各スチームパイプへの蒸気の供給を均一に行うことができる。

本発明によれば、被洗浄物を液体に浸漬して洗浄する洗浄装置において、貯留液を効率的に且つ均一に加温することができる。また、コンパクトに構成することもできる。

本発明の洗浄装置の一実施例を示す概略図である。 図１の洗浄装置の概略横断面図であり、加温手段を示している。 図１の洗浄装置を斜め後方から見た概略斜視図であり、加温手段と液相給気手段の一部を示している。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の洗浄装置１の一実施例を示す概略図である。

本実施例の洗浄装置１は、液体が貯留され被洗浄物２が浸漬される洗浄槽３と、この洗浄槽３内の貯留液を加温する加温手段４と、洗浄槽３内の気体を外部へ吸引排出して洗浄槽３内を減圧する減圧手段５と、減圧された洗浄槽３内の液相部へ外気を導入する液相給気手段６と、減圧された洗浄槽３内の気相部へ外気を導入する気相給気手段７と、これら各手段４〜７を制御する制御手段（図示省略）とを主要部として備える。

被洗浄物２は、洗浄を図りたい物品であり、たとえば、医療器具、電子部品または機械部品である。なお、洗浄には、文字通りの洗浄の他、濯ぎや除染も含むものとする。

洗浄槽３は、内部空間の減圧に耐える中空容器であり、本実施例では略矩形のボックス状に形成されている。洗浄槽３は、上方へ開口する洗浄槽本体８と、この洗浄槽本体８の開口部を開閉する扉９とを備える。扉９を閉じた状態では、洗浄槽本体８と扉９との隙間はパッキン１０で封止される。

洗浄槽３には液体が供給されて貯留される。この液体は、その種類を特に問わないが、たとえば、洗剤を含んだ水、洗剤を含まない水の他、純水、軟水、溶剤などとされる。

洗浄槽３には、圧力センサ１１と温度センサ１２とが設けられる。圧力センサ１１は、洗浄槽３内の気相部の圧力を検出し、温度センサ１２は、洗浄槽３内の液相部の温度を検出する。

加温手段４は、洗浄槽３内の貯留液を加温する。加温手段４は、洗浄槽３内の底部にスチームパイプ１３を備える。このスチームパイプ１３は、スチームヘッダ１４から蒸気が供給され、そのドレンは、ドレンヘッダ１５からドレン排出手段（図示省略）を介して排出される。以下、加温手段４についてさらに具体的に説明する。

図２は、本実施例の洗浄装置１の概略横断面図であり、加温手段４を示している。また、図３は、本実施例の洗浄装置１を斜め後方から見た概略斜視図であり、加温手段４と液相給気手段６の一部を示している。なお、図２では、ドレンヘッダ１５をスチームヘッダ１４よりも後方へずらして示しているが、これは説明の便宜上であり、本実施例では、図１および図３に示すように、ドレンヘッダ１５はスチームヘッダ１４の真下に配置されている。

洗浄槽３内の底部には、略Ｕ字形状のスチームパイプ１３が複数本、並列に配置されている。各スチームパイプ１３は、洗浄槽３内の底部ではあるが底面から離隔して、互いに同一高さ位置に、水平に配置されている。言い換えれば、各スチームパイプ１３は、洗浄槽３に貯留される液体の液面に対して水平に設けられることが好ましい。また、各スチームパイプ１３は、互いに重なることなく配置されている。この際、所定間隔で配置されることが好ましい。

スチームヘッダ１４およびドレンヘッダ１５は、洗浄槽３外に配置されている。この際、各ヘッダ１４，１５は、洗浄槽３の前後左右のいずれかの側壁に沿って配置されるのが好ましい。本実施例では、各ヘッダ１４，１５は、洗浄槽３の後部において、後壁に沿うよう左右方向へ延出して、水平（略水平を含む）に配置されている。しかも、図１および図３に示すように、スチームヘッダ１４の下部に、ドレンヘッダ１５が配置されている。なお、スチームヘッダ１４およびドレンヘッダ１５は、本実施例では、いずれも円筒材から構成されている。また、スチームヘッダ１４は、各スチームパイプ１３に対して水平に設けられることが好ましい。

スチームヘッダ１４は、一端部１４ａが閉塞され、他端部には、ボイラからの飽和蒸気が給蒸路１６を介して供給される。給蒸路１６には給蒸弁１７が設けられており、給蒸弁１７の開閉または開度を調整することで、スチームヘッダ１４内の蒸気圧は所望に維持される。

ドレンヘッダ１５は、一端部１５ａが閉塞され、他端部には、ドレン排出手段（図示省略）が設けられている。従って、スチームパイプ１３へ供給された蒸気のドレンは、ドレンヘッダ１５からドレン排出手段を介して外部へ排出される。なお、ドレンヘッダ１５は、所望により、前記他端部の側（ドレン排出手段を有する側）を、僅かに下方へ下げて設置してもよい。ドレン排出手段として、スチームトラップ、電磁弁またはモータバルブ等を用いることができる。

各スチームパイプ１３は、各ヘッダ１４，１５の長手方向に複数設けられると共に、各ヘッダ１４，１５と直交する方向へ延出して設けられる。図２では、各スチームパイプ１３は、左右に所定間隔で複数設けられ、それぞれ後方の各ヘッダ１４，１５から前方へ延出するよう設けられる。

各スチームパイプ１３は、一端部がスチームヘッダ１４に接続され、他端部がドレンヘッダ１５に接続される。各スチームパイプ１３は、図２に示すように、洗浄装置１の平面視において、略Ｕ字形状に屈曲して形成されている。そして、その両端部は、洗浄槽３外へ水密に導出され、図３に示すように、一端部１８が上方へＬ字形に屈曲されてスチームヘッダ１４に接続され、他端部１９が下方へＬ字形に屈曲されてドレンヘッダ１５に接続されている。各スチームパイプ１３の両端部のＬ字形状部１８，１９は洗浄槽３外に配置されており、洗浄槽３内において各スチームパイプ１３は平面視略Ｕ字形状で且つ水平に配置される。

なお、各スチームパイプ１３は、前述したように、平面視で略Ｕ字形状である。より具体的には、本実施例では、前後方向へ延出する二つの直管部１３ａ，１３ａが左右に離隔して配置され、その直管部１３ａ，１３ａの前端部同士が略半円部１３ｂで接続された形状とされる。そして、各スチームパイプ１３は、洗浄槽３の後壁から前方へ差し込まれ、前端部（つまり略半円部１３ｂ）は洗浄槽３の前壁に近接する。また、洗浄槽３の平面視全体に配置されるように、複数のスチームパイプ１３が左右に等間隔に設けられる。

ところで、本実施例では、スチームヘッダ１４の断面積（スチームヘッダ１４を構成する円筒材の中空穴の断面積）は、各スチームパイプ１３の断面積（各スチームパイプ１３を構成するパイプの中空穴の断面積であり、スチームヘッダ１４からスチームパイプ１３への給蒸口ともいえる。）の総和よりも大きい。これにより、スチームヘッダ１４から各スチームパイプ１３への蒸気の供給を均一に行うことができる。

減圧手段５は、洗浄槽３内の気体を外部へ吸引排出して洗浄槽３内を減圧する。具体的には、減圧手段５は、真空発生装置２０を備え、この真空発生装置２０は、逆止弁２１を備える排気路２２を介して、洗浄槽３内の気相部に接続されている。真空発生装置２０は、その具体的構成を特に問わないが、典型的には水封式の真空ポンプを備え、この真空ポンプより上流側に、排気路２２内の蒸気を凝縮させる熱交換器をさらに備えてもよい。

液相給気手段６は、減圧された洗浄槽３内の液相部へ、液相給気路２３を介して外気を導入する。洗浄槽３内の底部には、スチームパイプ１３より上部に、液相給気ノズル２４が水平に配置されている。この液相給気ノズル２４は、洗浄槽３内を蛇行して設けられるパイプである（図３）。液相給気ノズル２４を構成するパイプには、その延出方向へ沿って設定間隔で、パイプの周側壁にノズル孔２４ａが下方へ開口して形成されている。

液相給気ノズル２４は、その両端部がまとめられて液相給気路２３に接続されている。液相給気路２３には、液相給気ノズル２４へ向けて順に、フィルタ２５および液相給気弁２６が設けられている。従って、洗浄槽３内が減圧された状態で液相給気弁２６を開くと、洗浄槽３の内外の差圧により、フィルタ２５を介した空気を洗浄槽３内の液相部に導入することができる。

気相給気手段７は、減圧された洗浄槽３内の気相部へ、気相給気路２７を介して外気を導入する。気相給気路２７には、洗浄槽３へ向けて順に、フィルタ２８および気相給気弁２９が設けられている。従って、洗浄槽３内が減圧された状態で気相給気弁２９を開くと、洗浄槽３の内外の差圧により、フィルタ２８を介した空気を洗浄槽３内の気相部に導入して、洗浄槽３内を復圧することができる。

制御手段は、前記各センサ１１，１２の検出信号などに基づき、前記各手段４〜７を制御する制御器である。具体的には、給蒸弁１７、真空発生装置２０、液相給気弁２６、気相給気弁２９の他、圧力センサ１１および温度センサ１２は、制御器に接続されている。そして、制御器は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、洗浄槽３内の被洗浄物２の洗浄を図る。

本実施例の洗浄装置１は、被洗浄物２が収容された洗浄槽３内に液体を貯留し、その貯留液を設定温度まで加温後、洗浄槽３内を減圧して貯留液を沸騰させる動作を含んで運転される。

洗浄装置１の具体的な運転方法は、特に問わないが、たとえば次のように運転される。まず、洗浄槽本体８に被洗浄物２を入れた後、洗浄槽３の扉９を気密に閉じる。その後、被洗浄物２が液体に浸漬されるまで、洗浄槽３内には液体が貯留される。

そして、加温手段４により洗浄槽３内の貯留液を設定温度まで加温後、減圧手段５により洗浄槽３内を減圧して貯留液を沸騰させ、この沸騰中に、液相給気手段６により洗浄槽３内の液相部に外気を導入する。これにより貯留液を突沸させ、貯留液の爆発的な噴上げとそれに続く落下とによって、貯留液を大きく揺動させることができ、被洗浄物２の洗浄を効果的に図ることができる。その後、洗浄槽３内の貯留液を再び設定温度まで加温し、洗浄槽３内を減圧後に洗浄槽３内の液相部に外気を導入することを繰り返すのがよい（液相給気パルス制御）。

あるいは、加温手段４により洗浄槽３内の貯留液を設定温度まで加温後、減圧手段５により洗浄槽３内を減圧して貯留液を沸騰させ、その沸騰中に、まずは加温手段４による加温を開始し、所定時間遅れて液相給気手段６により洗浄槽３内の液相部に外気を導入する。液相給気弁２６を開く直前に、貯留液の底部を加温しておくことで、水頭圧の影響をキャンセルして、洗浄槽３の底部から突沸を起こすことができる。その後、洗浄槽３内の貯留液を再び設定温度まで加温し、洗浄槽３内を減圧後に、加温手段４を作動させてからそれに遅れて液相給気弁２６を開くという操作を繰り返してもよい（改良液相給気パルス制御）。なお、この制御の場合、減圧手段５は、一旦作動された後、作動を継続される。

あるいは、加温手段４により洗浄槽３内の貯留液を設定温度まで加温後、所定の終了条件を満たすまで、減圧手段５による洗浄槽３内からの排気を継続して洗浄槽３内の圧力を低下させる過程で、この減圧による貯留液の沸騰中に気相給気手段７により洗浄槽３内を貯留液の沸騰が止むまで瞬時に一時的に復圧することを繰り返してもよい（気相給気パルス制御）。

あるいは、前述した液相給気パルス制御、改良液相給気パルス制御および気相給気パルス制御の内、いずれか二以上を所望順序で実行するなど、洗浄槽３内の減圧、液相部への給気、気相部への給気を、適宜組み合わせて、被洗浄物２の洗浄を図ってもよい。

本実施例の洗浄装置１によれば、略Ｕ字形状のスチームパイプ１３を並列に用い、また各スチームパイプ１３の他端部をドレンヘッダ１５に接続することで、スチームパイプ１３内にドレンが溜まるのを防止できる。各スチームパイプ１３内にドレンが溜まるのを防止できるので、蒸気から貯留液への凝縮熱伝達をスチームパイプ１３全体で行うことができ、貯留液を効率的に且つ均一に加温することができる。つまり、スチームパイプ１３は、スチームヘッダ１４からの入口、直管部１３ａ、略半円部１３ｂ、およびドレンヘッダ１５への出口の表面温度が均一である。

また、スチームヘッダ１４の断面積を、各スチームパイプ１３の断面積の総和よりも大きくすることで、スチームヘッダ１４から各スチームパイプ１３への蒸気の供給を均一に行うことができる。

さらに、洗浄槽３外において後壁に沿ってスチームヘッダ１４を水平に配置し、その下部にドレンヘッダ１５を並行に配置し、洗浄槽３内には略Ｕ字形状のスチームパイプ１３をそれぞれ水平に配置したので、コンパクトな構成とすることができる。

本発明の洗浄装置１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、スチームヘッダ１４およびドレンヘッダ１５を洗浄槽３の後部に設け、そこから前方へ延出してスチームパイプ１３を設けたが、これとは逆に、各ヘッダ１４，１５を洗浄槽３の前部に設け、そこから後方へ延出してスチームパイプ１３を設けてもよい。あるいは、各ヘッダ１４，１５を洗浄槽３の一方の側部に設け、そこから他方の側部へ延出してスチームパイプ１３を設けてもよい。あるいは、洗浄槽３の前後両方（または左右両方）に、それぞれ各ヘッダ１４，１５を設け、前後（または左右）の各ヘッダ１４，１５から洗浄槽３内へ略Ｕ字形状のスチームパイプ１３を設けてもよい。

また、前記実施例において、洗浄槽３内には上下複数段に被洗浄物２を収容することができ、場合により洗浄槽３の深さを増してもよい。その場合でも、前記実施例の構成によれば、加温手段４はコンパクトであるから、洗浄装置１を省スペースに構成することができる。また、特に改良液相給気パルス制御によれば、洗浄槽３内底部から突沸を起こせるので、洗浄効果を確実に維持することができる。

１ 洗浄装置
２ 被洗浄物
３ 洗浄槽
４ 加温手段
５ 減圧手段
６ 液相給気手段
７ 気相給気手段
１３ スチームパイプ
１４ スチームヘッダ
１５ ドレンヘッダ

Claims (3)

1. 洗浄槽内の貯留液に被洗浄物を浸漬して洗浄する洗浄装置であって、
   前記洗浄槽内の底部に、略Ｕ字形状のスチームパイプが複数本、並列に配置され、
   前記各スチームパイプは、水平に設置されると共に、一端部がスチームヘッダに接続される一方、他端部がドレンヘッダに接続されている
   ことを特徴とする洗浄装置。
2. 前記洗浄槽外において、前記スチームヘッダが配置され、
   そのスチームヘッダの下部に、前記ドレンヘッダが並行に配置され、
   前記各スチームパイプは、前記各ヘッダの長手方向に複数設けられると共に、前記各ヘッダと直交する方向へ延出して設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記スチームヘッダの断面積は、前記各スチームパイプの断面積の総和よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄装置。

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