JP2523350Y2 - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は超音波洗浄装置に関し、特に光学レンズ等の
光学部材の洗浄に好適であり、洗剤液を使用し且つ超音
波洗浄を利用して最適な洗浄条件で洗浄を行うことので
きる超音波洗浄装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、眼鏡用のプラスチックレンズではカラー化され
たものが製造、販売されている。このようなカラープラ
スチックレンズの染色工程において、例えばぼかし（グ
ラディエント）レンズの染色方法の例を述べると、当該
レンズに部分的に色を付けるため、通常、染料溶液の液
面に対しレンズを垂直に立てて配置し、レンズを上下方
向にジグザグ移動させながら色の濃度勾配が付くように
染料溶液に浸漬させていた。このような染色工程のた
め、染料溶液の液面付近のレンズ表面には染料のカスが
付着し、これが原因となって汚れが生じていた。従って
染色工程の後にはその汚れを除去するための洗浄工程が
設けられていた。

光学レンズの洗浄方法として、例えば特開昭59−1662
82号公報に開示されるように、従来、超音波洗浄法が使
用されることはよく知られている。この超音波洗浄法で
は、洗浄液として有機溶剤を使用することが一般的であ
る。その理由は、有機溶剤は油等の汚れを溶解させる力
が強く且つ蒸気洗浄や乾燥を容易に行えるからである。
使用される代表的な有機溶剤としては、フロン系、パー
クロルエチレン、塩化メチレン等を挙げることができ
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

有機溶剤を使用する従来の超音波洗浄方法では次のよ
うな問題が提起される。

有機溶剤の使用は環境汚染の観点から現在問題となっ
ており、蒸気槽やその他の槽から発生する蒸気を洗浄装
置の外に漏洩させることなく回収することが義務付けら
れる。そのため、付帯設備が必要となり、設備費が高く
なるという問題が生じる。

また光学レンズの染色後の超音波洗浄では、超音波エ
ネルギによって洗浄液の温度が上昇し（１分間に0.1〜
0.5℃程度）、最終的に洗浄槽を高温状態にせしめる。
高温状態での洗浄は、染色工程で着色された光学レンズ
を脱色する不具合が生じ、本来の洗浄という目的を達成
することができない。この傾向は、比熱が小さく且つ加
熱しやすい有機溶剤を洗浄液として使用するとき、特に
顕著となる。

本考案の目的は、上記問題に鑑みてなされたものであ
り、洗浄液として有機溶剤の代わりに洗剤液を使用し、
且つ超音波を使用して染色直後の光学レンズを最適な洗
浄条件で洗浄するようにした超音波洗浄装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る超音波洗浄装置は、超音波発生装置を備
えた洗浄槽を備え、洗浄槽に収容された洗浄液に対し超
音波発生装置の超音波エネルギを与え、洗浄槽の洗浄液
で染色後のプラスチックレンズの染色汚れを落とすため
の洗浄を行うように構成された装置であって、洗浄液は
循環状態で洗浄槽に供給されて洗剤液であり、洗剤液の
循環路に洗剤液を所定温度に保つための加熱手段（ヒー
タタンク及びヒータ）を設け、洗浄槽には洗剤液の液温
を直接的に検出する温度検出器と洗剤液の温度を低減さ
せる冷却水を供給する冷却水供給装置が配設され、洗剤
液に対し超音波エネルギが与えられることにより、温度
検出器で検出された洗剤液の液温が所定温度よりも高く
なったとき、冷却水供給装置の冷却能力を調節する制御
手段を備えるように構成される。

〔作用〕

本考案の超音波洗浄装置によれば、洗浄液に洗剤溶融
液を使用するため環境汚染を防止するための付帯設備を
特別に設ける必要がなく、また洗浄効果を高めるため循
環して使用される上記洗剤溶融液をその途中でヒータタ
ンクで加熱することにより所定温度とし、さらに洗浄槽
に付設された冷却水供給装置による冷却水供給量を、洗
浄槽内の洗剤溶融液の温度状態を直接的に検知すること
により制御手段で制御し、洗浄槽の洗浄のための温度条
件が最適なものに維持される。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本考案に係る超音波洗浄装置が適用された洗
浄システムの全体構成を示す。この洗浄システムによる
洗浄工程は、中性洗剤液による洗浄工程Ａと、市水（通
常の水道水）による洗浄工程Ｂと、純水による洗浄工程
Ｃと、更に乾燥工程Ｄの４つの工程からなっている。乾
燥工程Ｄは洗浄装置の中に含まず、別の装置として構成
することもできる。そして洗浄工程A,B,Cは、それぞれ
２段階（A1,A2）、（B1,B2）、（C1,C2）に構成され、
工程A1〜C2のそれぞれに洗浄槽が配設されている。な
お、工程C2の槽は洗浄よりも乾燥に重きをおいた槽であ
る。以下、工程A1の洗浄槽１を第１槽、工程A2の洗浄槽
２を第２槽、工程B1の洗浄槽３を第３槽、工程B2の洗浄
槽４を第４槽、工程C1の洗浄槽５を第５槽、工程C2の槽
６を第６槽と称呼する。また乾燥工程Ｄの中にも光学レ
ンズを収容する乾燥用の槽７が設けられる。前段の染色
工程で染色された複数の光学プラスチックレンズ等の光
学器材は洗浄ラック８の中に収容されて矢印９の方向に
搬送される。そして、各工程A1〜C2の洗浄槽の上方位置
に到達するとそれぞれの洗浄槽本体の中に降下せしめら
れ、洗浄液の中に所要時間の間浸漬され、その後次段に
移行する。また、10は冷却水供給管、11は冷却水排出
管、12は市水供給管、13は純水供給管、14は市水等の排
出管である。以下において工程A,B,C,Dのそれぞれの構
成と作用を順次に説明する。

中性洗剤液による洗浄工程Ａは、染色直後の染色汚れ
を落とすための工程であり、工程A1及びA2の２段階の工
程からなる。工程A1とA2は全く同じ構成を有しているの
で、以下工程A1のみを主に説明する。なお、洗浄工程Ａ
において第１槽１と第２槽２を設けて２段階の工程とし
たのは、１つの洗浄槽のみであるとすると、光学レンズ
のカーブ或いはグラディエントの種類が原因となって洗
浄不足になるおそれがあるからである。しかし、必らず
２段階にする必要はなく、１段階であっても２段階以上
であってもよい。各洗浄において、時間的には、例え
ば、洗浄槽に20〜60秒浸漬し、洗浄槽内で毎分４〜12回
の割合で揺動させ、10〜30秒で或る槽から次の槽まで移
動するようにしている。

第１槽１は下部に超音波振動装置15とこれを駆動する
駆動装置16を備える。これによって第１槽１の中に収容
される中性洗剤液17には超音波振動が与えられ、この振
動状態において洗浄が行われる。中性洗剤液17は第１槽
１の中において所定の温度（40±２℃）となるように温
度調整され、且つ循環して使用されるように構成され
る。中性洗剤液17の液温を常温よりも高い所定の温度に
設定することによって洗浄効果を高めている。すなわ
ち、第１槽１からオーバーフローした洗浄液（中性洗剤
液）は、洗浄液受け18で集められ、ヒータタンク19に送
給される。このヒータタンク19では、市水供給管12から
適宜に市水が供給されると共に、内部に設けられた加熱
ヒータによって洗浄液の温度を所定のレベルまで高め
る。その後ポンプ20で洗浄液を吐出させ、フィルタ21で
染料などの汚れやゴミ等を除去して再び第１槽１に戻
す。このようにして洗浄液である中性洗剤液は循環さ
れ、市水で洗剤濃度を適当に調整されながら加熱され繰
り返し使用される。ところで第１槽１において超音波振
動装置15より超音波振動を加えると、超音波エネルギで
洗浄槽内の液温が高くなる。中性洗剤液17は前述した通
り所定の温度に保持される必要があるので、冷却水供給
管10により適量の冷却水を与えて中性洗剤液17の温度を
調整している。冷却水は、第１槽１の内部に配設された
冷却管を通過した後、冷却水排出管11によって冷却水供
給装置（第１図中図示されず）に戻り、循環して使用さ
れる。

以上の工程A1における構成は工程A2においても同様で
ある。従って、工程A2の第２槽２に対しても超音波振動
装置15、駆動装置16、洗浄液受け18、ヒータタンク19、
ポンプ20、フィルタ21が付設される。

次に、市水による洗浄工程Ｂについて説明する。この
洗浄工程Ｂは、洗浄工程Ａにおいて光学レンズに付着し
た中性洗剤液を落とすための工程である。洗浄工程Ｂは
工程B1,B2の２段階から構成される。この段階数につい
ても前記工程Ａの場合と同様なことがいえる。工程B1,B
2は基本的には同じ構成を有するので、以下では主に工
程B1について説明し、工程B2については相違点のみを説
明する。

洗浄槽である第３槽３は上部に前記洗浄液受け18を備
え、洗浄槽本体からオーバーフローした洗浄液を収容し
て集める。第３槽３に収容される洗浄液22は市水であ
る。洗浄液は市水供給管12から与えられる。なお、市水
供給管12において第３槽３の直前にゴミ等を除去するた
めのフィルタ23が設けられる。また、洗浄槽３からオー
バーフローした洗浄液は洗浄液受け18に収容され、その
後排出管14によって排出される。他方、第３槽３の上方
の位置にはシャワー装置24が配設される。シャワー装置
24には市水供給管13からの分岐管13aによって市水が供
給される。シャワー装置24は、複数の光学レンズを収容
する洗浄ラック８が第３槽３に浸漬され、この槽内での
洗浄が終了し、次槽に移動する時にシャワーリングを行
うように動作制御される。こうして、工程B1では、前段
の洗浄工程Ａにおいて光学レンズに付着した中性洗剤液
を、第３槽３内の市水及びシャワー装置24からの市水シ
ャワーによって除去することができる。

工程B2では、工程B1と同様に、第４槽４に対して洗浄
液受け18、市水22を供給するための分岐管13a、フィル
タ23、シャワー装置25が設けられる。ただ、工程B2にお
けるシャワーでは純水による温水シャワーが使用される
点が工程B1と異なる。このシャワー用純水は、後述する
ように次段の洗浄工程C1から供給される。洗浄工程B2で
は、市水によって可能な限り中性洗剤液を除去すると共
に、更に次段への光学レンズ搬送時に洗浄工程C1に市水
を持ち込まないように純水によるシャワーリングが行わ
れる。

洗浄工程Ｃも２段階の工程C1,C2からなる。工程の段
階数は２段階に限定されない。洗浄工程C1は、洗浄工程
Ｂで光学レンズに付いた市水を除去するための工程であ
る。光学レンズに市水が付着されたままであると、後段
の乾燥工程において市水に含まれる成分に起因していわ
ゆる水ヤケが発生し、レンズの品質を不良とするため、
市水を除去するための工程C1が付加された。洗浄工程C1
の第５槽５の洗浄液には純水22Aが使用される。第５槽
５にも洗浄液受け18が設けられ、洗浄槽本体からオーバ
ーフローした洗浄液を収容する。第５槽５で使用される
洗浄液（純水）は所定の温度、例えば40℃程度の温度に
保たれる。26は第５槽５のためのヒータタンクであり、
このヒータタンク26に純水供給管13を通して純水が供給
される。また、ヒータタンク26には次段の第６槽６から
オーバーフローした純水も供給され、これを利用してい
る。ヒータタンク26で所定温度に暖められた純水はポン
プ27で吐出されフィルタ28を通って第５槽５に供給され
る。第５槽５からオーバーフローした純水は洗浄液受け
18を介して排出管14よりは排出される。なお、第５槽５
に供給される純水は、供給管が途中で分岐されて前記シ
ャワー装置25にも供給されるように構成されている。

次に、工程C2は第６槽６を有し、この第６槽６におい
ても光学レンズは浸漬され、洗浄槽としての作用も一部
有するが、この工程は専ら乾燥を目的とする工程であ
る。第６槽６に対しても、洗浄液受け18、ヒータタンク
26A、ポンプ27、フィルタ28が設けられている。第６槽
６は乾燥を主目的とするために、既述した他の５つの洗
浄槽とは性格が異なり、洗浄ラック８の浸漬時間も数秒
と短く、浸漬後は比較的に低速（例えば、毎分100〜300
mm）で引き上げる。このようにすることにより、光学レ
ンズ面から水分を除去する。なお、ヒータタンク26Aに
よって純水の温度が上限の50℃程度に設定される。乾燥
を効果的に行うためである。

工程Ｄにはヒータ29、ファン30、フィルタ31が設けら
れ、第６槽６によってほぼ水分が除去された光学レンズ
及びこれを収容する洗浄ラック８を槽７の中に配置し、
下方より約60〜80℃の熱風を与えて乾燥させる。乾燥時
間は約20〜70秒程度である。このように熱風を使用して
強制的に乾燥せしめることにより、乾燥を迅速且つ確実
に行うことができる。

上記実施例において、冷却水供給管10や市水供給管12
等の管には適宜な箇所にバルブが設けられ、これらのバ
ルブは人手又は制御手段の指令によって適宜なタイミン
グで開閉される。

第２図は洗浄槽（第１槽１、ただし第２槽２であって
も同様である。）の周辺構成を詳細に示し、第３図及び
第４図は洗浄槽の内部構造を詳細に示す。

第２図において、１は洗浄槽である第１槽、12は市水
供給管、15は超音波振動装置、18は洗浄液受け、19はヒ
ータタンク、20はポンプ、21はフィルタである。また、
洗浄槽１本体の内壁面に沿って矩形を描くように螺旋さ
せ多層状態で配設された32は前述の冷却管である。また
洗浄槽１の側壁には温度センサ33が配設され、この温度
センサ33によって洗浄槽１内の液温が検出され、後述す
るように前記温度制御に利用される。温度センサ33の配
設箇所は冷却管32の間の隙間位置であってもよい。この
場合、温度センサ33が洗浄ラック８の邪魔にならないよ
うに配慮される必要がある。一方、ヒータタンク19の内
部には、サーモスタット34とヒータ35とが配設され、液
温が一定以上になるとサーモスタット34がオン動作し、
原則的にヒータタンク19内の洗浄液温度の変化に応じて
液温を一定の温度に保つように構成されている。また、
洗浄液の使用形態は循環的なものとしたためヒータタン
ク19内の液面が低下するおそれがある。そこで、液面検
出器36を設け、液面が所定のレベルよりも低下したとき
にはこれを検出してバルブ37の開閉を制御して市水を適
宜に供給するようにしている。

洗浄槽１の具体的内部構造を第３図と第４図に基づい
て説明する。洗浄槽１の上部は開放され、この開放部38
を通して複数の光学レンズが収容された洗浄ラック８が
降下され、洗浄液に浸漬された状態で洗浄槽１内に配置
される。洗浄槽１の各側壁の内側空間には内面に沿うよ
う冷却管32が配設されている。32aは冷却管の入口部、3
2bは冷却管の出口部である。この冷却管２には冷却水が
供給される。洗浄槽１の底部1aの周辺付近に洗浄液供給
管39が配設され、洗浄液供給管39は多数の孔を有しこれ
らの孔を介して洗浄液17を噴出し、洗浄槽１に洗浄液を
供給している。洗浄槽１において、冷却管32の下方から
洗浄液を供給するという構成としたのは、冷却管32によ
る洗浄液の冷却効率を高いものとするためである。洗浄
液供給管39によって与えられる洗浄液は、洗浄液供給管
39の配設位置及び形態に依存して洗浄ラック８内の光学
レンズの全体に対し偏りなく均等に与えられる。洗浄槽
１の上部には前記洗浄液受け18が設けられ、洗浄液受け
18の底壁部には排出口18aが形成され、この排出口18aに
は排出管40が接続されている。排出管40はヒータタンク
19につながっている。この構成により洗浄槽１でオーバ
ーフローした洗浄液（矢印Ａ）は洗浄液受け18を経由し
てヒータタンク19に送られる。

第２図において、洗浄槽１内に配設された冷却管32は
冷却水供給管10と冷却水排出管11を介して冷却水供給装
置41と接続されており、この冷却水供給装置41の中には
冷却装置41aと、冷却水の供給量を調節する供給量調節
装置41bが設けられている。従って冷却水は、冷却装置4
1a、供給量調節装置41b、冷却水供給管10、冷却管32、
冷却水排出管11の順序で循環される。上記の冷却装置41
aは洗浄槽１から戻って来る高い温度の冷却水を、所定
の能力で冷却せしめる。42は、マイクロプロセッサ等で
構成された信号処理及び制御処理を実行する制御装置で
ある。この制御装置は少なくとも前記温度センサ33の検
出する信号を入力し、洗浄槽１の洗浄液17の温度状態に
応じて予め定められた手順により洗浄液の温度制御を行
う。

前述の通り、洗浄液17はその洗浄効果を高めるため常
温よりも高い所定の温度に保持すべくヒータタンク19で
加熱される。ヒータタンク19内にはサーモスタット34が
設けられ、これによって循環される洗浄液17の温度を監
視し、液温制御を行うのであるが、洗浄槽１における液
温が実際上どのようになっているかについては不明であ
る。また洗浄液17では超音波振動装置15によって超音波
が洗浄液17に与えられるためそのエネルギによっても予
測しがたい温度上昇が生じる。そこで、温度センサ33を
洗浄槽１に設けることにより洗浄槽１内の温度を直接検
出し、この検出信号に基づいて制御装置42が冷却水供給
装置41の供給量調節装置41bに制御指令信号を与え、冷
却水の供給量を変化させることを指示するように構成し
ている。このようにして、洗浄槽１内の洗浄液17の液温
が長時間所要の一定値で安定するように制御が行われ
る。

上記制御装置42は実際上制御パネルを有し、各種の操
作スイッチ、表示器、警報器等を備えるが、図面中省略
されている。また上記実施例説明では、制御装置42の制
御機能に関し冷却水の供給量の調節制御のみを説明した
が、その他ヒータタンク19における加熱動作の制御、各
種バルブの開閉動作の制御、警報動作、シャワー装置の
動作制御等の各種制御を実行できるように構成できるの
は勿論である。

〔考案の効果〕

以上の説明で明らかなように本考案によれば、循環し
て洗浄槽に供給される中性洗剤液を循環途中で加熱手段
で加熱すると共に、当該中性洗剤液を収容した洗浄槽に
中性洗剤液の温度を直接的に検出するための温度センサ
を設け、この検出信号を基礎に制御装置が冷却水の供給
量を適切に調整するように構成したため、当該洗浄槽の
洗浄液の液温が洗浄効果が有効に発揮される所定温度に
設定できると共にこの所定温度に長期間安定して保持す
ることができる。また、有機溶剤を使用せず、中性洗剤
を使用するため、環境汚染の問題は生ぜず、洗浄のため
のコストが安価で済むという効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る超音波洗浄装置を含む洗浄システ
ムの全体構成を示す構成図、第２図は本考案に係る超音
波洗浄装置を示す構成図、第３図は超音波洗浄装置の内
部構造を示す平面図、第４図は第３図中のIV−IV線断面
図である。 〔符号の説明〕 1,2,3,4,5,6……洗浄槽 ７……乾燥用槽 ８……洗浄ラック 10……冷却水供給管 11……冷却水排出管 12……市水供給管 13……純水供給管 14……排出管 15……超音波振動装置 16……駆動装置 17……中性洗剤液（洗浄液） 19……ヒータタンク 22……市水 22A……純水 24,25……シャワー装置 32……冷却管 33……温度センサ 34……サーモスタット 35……ヒータ 41……冷却水供給管 41a……冷却装置 41b……供給量調節装置 42……制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−21675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−281431（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−254417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−111017（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−91387（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−58883（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−38916（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波発生装置を備えた複数の洗浄槽を備
   え、前記洗浄槽に収容された洗浄液に対し前記超音波発
   生装置の超音波エネルギを与え、前記洗浄槽の前記洗浄
   液で染色後のプラスチックレンズの染色汚れを落とすた
   めの洗浄を行うようにした超音波洗浄装置であって、 前記洗浄液は、循環状態で前記洗浄槽に供給される洗剤
   液であり、 前記洗剤液の循環路中に前記洗剤液を所定温度に保つた
   めの加熱手段を設け、 前記洗浄槽には前記洗剤液の液温を直接的に検出する温
   度検出器と前記洗剤液の温度を低減させる冷却水を供給
   する冷却水供給装置が配設され、 前記洗剤液に対し前記超音波エネルギが与えられること
   により、前記温度検出器で検出された前記洗剤液の液温
   が前記所定温度よりも高くなったとき、前記冷却水供給
   装置の冷却能力を調節する制御手段を備えることを特徴
   とする超音波洗浄装置。