JP3634718B2

JP3634718B2 - 洗浄装置

Info

Publication number: JP3634718B2
Application number: JP2000121121A
Authority: JP
Inventors: 健山本; 龍一和田
Original assignee: アクア化学株式会社
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 2000-04-21
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: JP2000325893A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品や機械部品などを洗浄する洗浄装置に関し、特に、高純度に蒸留再生された炭化水素系溶剤によって超音波洗浄や蒸気洗浄を実現する高性能の洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フロンやトリエタンの全廃を目前に控えて、理想的な代替洗浄剤の開発が進まない中、汎用性や価格上の利点から水溶性洗剤や炭化水素系溶剤への切替えが積極的に推進されており、例えば、特開平５−１２３６５８号に記載の洗浄装置が提案されている。
この装置は、蒸気発生槽と洗浄槽とを制御弁を介して連通させ、減圧状態にある蒸気発生槽で沸騰させた溶剤を洗浄槽に導入して蒸気洗浄を行うものである。この装置は、可燃性溶剤を用いることができるものであり、また、高沸点溶剤を沸点以下の温度で沸騰させて蒸気洗浄を行い、その後、凝縮器で液化された溶剤を蒸気発生槽に還流させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置では、回収された溶剤をそのまま蒸気洗浄に用いるので、蒸気発生能力を高めるべく溶剤を過大に加熱するか過大に減圧すると、発生蒸気に少なからず不純物を含んでしまうという問題点があった。つまり、上記の洗浄装置では、蒸気発生能力が劣るか、或いは、発生する蒸気の純度が劣るので、その分だけ余分の洗浄時間を要することになった。
また、上記の装置では、超音波洗浄と蒸気洗浄を同じ洗浄槽で行う場合に、ポンプによって溶剤を供給しているので給排液に時間を要し、しかも、動力機器が余分に必要である分だけ安全性などにおいて問題があった。
本発明は、この問題点に着目してなされたものであって、高純度に蒸留再生された溶剤によって超音波洗浄や蒸気洗浄を実現する高性能の洗浄装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、開閉弁を介して互いに連通している洗浄槽及び貯留槽と、前記洗浄槽及び貯留槽を所定レベルまで減圧可能な第１の減圧機構と、適宜な加熱状態にある洗浄液を内部に含む蒸気発生槽と、前記洗浄槽の外周部に設けられ前記蒸気発生槽から洗浄蒸気の供給を受ける洗浄槽保温部と、前記洗浄槽保温部において液化した洗浄液を蓄えるクリーンタンクと、前記クリーンタンクを経由する洗浄蒸気を凝縮する凝縮機構と、前記凝縮機構に接続されて前記蒸気発生槽を所定の減圧状態に維持する第２の減圧機構と、前記洗浄槽に連通されると共に内部に加熱機構を備える蒸気発生器とを備え、クリーンタンクから供給される洗浄液が、減圧状態にある前記蒸気発生器に噴射されることにより、前記洗浄槽に洗浄蒸気が供給されるようになっている。
【０００５】
請求項２に係る洗浄装置では、開閉弁を介して互いに連通している洗浄槽及び貯留槽と、前記洗浄槽及び貯留槽を所定レベルまで減圧可能な第１の減圧機構と、適宜な加熱状態にある洗浄液を内部に含む蒸気発生槽と、前記洗浄槽の外周部に設けられ前記蒸気発生槽から洗浄蒸気の供給を受ける洗浄槽保温部と、前記洗浄槽保温部において液化した洗浄液を蓄えるクリーンタンクと、前記クリーンタンクを経由する洗浄蒸気を凝縮する凝縮機構と、前記凝縮機構に接続されて前記蒸気発生槽を所定の減圧状態に維持する第２の減圧機構と、前記クリーンタンクの洗浄液を加熱しつつ前記洗浄槽に供給する強制加熱部とを備え、クリーンタンクから供給される洗浄液が、減圧状態にある前記洗浄槽に噴射されることにより、前記洗浄槽に洗浄蒸気が供給されるようになっている。
【０００６】
本発明では、蒸気発生槽と洗浄槽保温部とクリーンタンクとで第１の蒸留再生部を形成することができる。そして、蒸気発生槽から発生する蒸気は、蒸気洗浄に用いられる訳ではないので、洗浄液の種類に応じた最適な温度と圧力とで蒸気を発生させることができ、洗浄槽保温部を経ることにより、純度の高い洗浄液を蒸留再生することができる。
高純度に蒸留再生された洗浄液は、蒸気発生器か強制加熱部を経て洗浄槽に供給されるが、洗浄液の純度が高いので、例え過大に加熱したとしても洗浄蒸気の質を劣化させることはない。また、洗浄槽は、洗浄槽保温部に供給される洗浄蒸気によって保温されているので、この点でも蒸気洗浄の効率が高い。
また、本発明では、洗浄槽及び貯留槽を所定レベルまで減圧可能な第１の減圧機構を備えているので、動力機器を用いることなく、洗浄液の供給と排出を実現することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳細に説明する。
（Ａ）第１実施例
図１は、この発明の一実施例である洗浄装置１Ａを図示したものである。この洗浄装置１Ａは、密閉シャッター付きの洗浄槽２と、洗浄液を蓄えるリザーブタンク３と、洗浄液の蒸留釜として機能する蒸気発生槽４と、真空対応形のエアバルブＶ１〜Ｖ１４とを中心的に備えている。洗浄槽２とリザーブタンク３は、ともに１Ｔｏｒｒ以下の真空度に対応できる液槽であり、洗浄槽２は、必要に応じて、超音波洗浄、シャワー洗浄、又は蒸気洗浄を行うようになっている。なお、洗浄液の種類は、特に限定されないが、可燃性液体である炭化水素溶剤を用いることができる。
洗浄槽２は、その内部に超音波発振器５を備えており、蓋体６によって適宜に密閉されるが、蓋体６の内側表面には、冷却水を循環させることができるようになっている。また、洗浄槽２は、真空弁Ｖ５を通して真空ポンプ７に接続されており、真空ポンプ７の出力側は、コールドトラップ８と排気ファン９とを経由して大気に連通している。ここで、真空ポンプ７は、洗浄液の給排液と、蒸気洗浄及び真空乾燥を実現するものであり、その排気能力は、毎時１００ｍ^３以上であり、到達圧力が１Ｔｏｒｒ以下のものである。また、ドライ式の真空ポンプであり（油回転式や水封式ではない）、洗浄液の気化ガスやミストの排気もできるようになっている。なお、洗浄槽２は、大気開放弁Ｖ６を通して大気に開放され、真空ポンプ７の入力側は、真空度調整弁Ｖ７を通して大気に開放されている。
【０００８】
洗浄槽２とリザーブタンク３とは、洗浄液導入管１０と洗浄液排出管１１で接続されており、それぞれには、洗浄液導入弁Ｖ９と洗浄液排出弁Ｖ４が設けられている。また、リザーブタンク３には、濾過フィルターＦと循環ポンプ１２と循環停止弁Ｖ１１とによって循環路が形成されており、内部の洗浄液を循環させることによって濾過している。なお、リザーブタンク２には、大気開放弁Ｖ１０が設けられており、また、真空ポンプ７の入力側とリザーブタンク２とは、真空弁Ｖ８を通して接続されている。
蒸気発生槽４には、オイルヒータ１３ａとポンプＰとによる加熱部１３が設けられており、洗浄液の沸点と内部圧力とに対応した所定温度で加熱することにより、洗浄液の蒸気を常に発生させている。そして、蒸発によって減少する洗浄液は、液面調整タンク１４から補給されるようになっている。蒸気発生槽４から発生した蒸気は、洗浄槽２の外周部に設けられた保温タンク１５を通過するとき、洗浄槽２を加熱して一部が液化されるが、洗浄液及びその蒸気は、保温弁Ｖ２を通してクリーンタンク１６に導入される。ここで、蒸気発生槽４では、急激な加熱を行わないので、クリーンタンク１６には純度の高い洗浄液が回収される。
クリーンタンク１６の上部は、コンデンサ１７と接続されており、コンデンサ１７の出力側は、セパレートタンク１８や循環ポンプ１９などで構成されたエゼクター２０に接続されている。その為、クリーンタンク１６から吸引された洗浄液の蒸気は、コンデンサ１７で液化された後、エゼクター２０によって吸引されてセパレートタンク１８に導入される。一方、セパレートタンク１８は、クッションタンク２１に接続されており、クッションタンク２１は、再生液流入弁Ｖ１２と循環ポンプ１２と供給液停止弁Ｖ１３とを介して、液面調整タンク１４に接続されている。尚、クッションタンク２１は、コールドトラップ８とも接続されておりコールドトラップ８で液化された洗浄液を回収するようになっている。
【０００９】
このように、この洗浄装置１Ａでは、蒸気発生槽４→保温タンク１５→クリーンタンク１６→コンデンサ１７→エゼクター２０→クッションタンク２１→リザーブタンク３→液面調整タンク１４からなる蒸留再生ラインが形成されている。なお、洗浄液の種類に応じて異なるが、蒸気発生槽４は、エゼクター２０によって５００〜６５０ｍｍＨｇ程度の減圧状態になっており、洗浄液の沸点を低下させた状態で、効率のよい蒸留再生が行われている。
一方、クリーンタンク１６と洗浄槽２の間には、蒸気発生ラインが形成されている。すなわち、クリーンタンク１６の下部は、シャワーポンプ２２と蒸気発生弁Ｖ１とを介して蒸気発生器２３に接続されており、蒸気発生器２３には、オイルヒータ２４ａとポンプＰなどによる強制加熱部２４が設けられている。この蒸気発生器２３は、その出力部が洗浄槽２に連通すると共に、液溜部が液循環弁Ｖ１４を介してクリーンタンク１６に接続されている。
そして、蒸気発生弁Ｖ１が開放されると、蒸気発生器２３の入力部に設けられたスプレーノズルから洗浄液が噴射されるので、真空環境下で急速加熱されることによって洗浄液の蒸気が発生する。このとき、蒸気発生器２３に導入される洗浄液は、その純度が高いので、急速加熱しても発生蒸気の純度が損なわれることはない。なお、蒸気発生弁Ｖ１に合わせて液循環弁Ｖ１４も開放されており、気化しなかった洗浄液はクリーンタンク１６に回収される。同様に、蒸気発生弁Ｖ１に合わせて蒸気排出弁Ｖ３も開放されるので、洗浄槽２に供給された蒸気や洗浄槽２で液化した洗浄液は、エゼクター２０の機能によってコンデンサ１７に吸入される。
【００１０】
以上、図１に示す洗浄装置１Ａについて、主として機器構成を説明したので、次に、洗浄装置１Ａの洗浄動作について説明する。
〔超音波洗浄〕
洗浄槽２に被洗浄物を投入して蓋体６を密閉したら、最初に、真空弁Ｖ５のみを開放し、真空ポンプ７を駆動させて、洗浄槽２の気圧を６０ｍｍＨｇ（−７００ｍｍＨｇ）程度まで減圧させる。次に、真空弁Ｖ５を閉じた後、洗浄液導入弁Ｖ９と大気開放弁Ｖ１０とを開放する。
すると、洗浄槽２が減圧状態であることから、リザーブタンク３の洗浄液は、１分間に２００リットル程度、洗浄液導入管１０を通って洗浄槽２に供給される。この時、スプレーノズルを通して洗浄槽２の壁面全体に洗浄液を膜状に供給するか、或いは、スプレーノズルからの洗浄液を霧状、フラット状、又は円錐状に形成して真空下にさらすことにより、洗浄液の溶存気体（酸素）を脱気させる。なお、この脱気処理により、６〜７ｐｐｍの溶存酸素が１〜２ｐｐｍ程度まで減少し、音圧測定によると音圧が８ｍＶから１８ｍＶまで上昇することが実験的に確認されている。
【００１１】
その後、洗浄液導入弁Ｖ９と大気開放弁Ｖ１０を閉じて、超音波発振器５を動作させて洗浄槽２内の被洗浄物を超音波洗浄する。前述したように、この洗浄液からは、キャビテーションを阻害する溶存酸素が除去されているので、強力な洗浄力を発揮する。なお、この超音波洗浄の動作中、真空弁Ｖ８を開放させて、真空ポンプ７によってリザーブタンク３の気圧を６０ｍｍＨｇ（−７００ｍｍＨｇ）程度まで減圧させる。
超音波洗浄が完了すると、洗浄槽２の大気開放弁Ｖ６と、洗浄液排出管１１の洗浄液排出弁Ｖ４とを共に開放して、洗浄槽２の洗浄液をリザーブタンク３に回収する。このように、本発明の洗浄装置１Ａでは、リザーブタンク３と洗浄槽２の気圧差を利用して、洗浄液の供給や排出を行っているので、ポンプなどの動力機器を用いる場合より安全であり、しかも迅速に給排液の動作を終えることができる。
【００１２】
〔蒸気洗浄（シャワー洗浄）〕
蒸気洗浄を行う場合は、続いて、真空弁Ｖ５のみを開放し、真空ポンプ７によって洗浄槽２を６０ｍｍＨｇ程度まで減圧した後、真空弁Ｖ５を閉じる。なお、蒸気発生器２３と洗浄槽２とは連通されているので、この状態では、蒸気発生器２３も、洗浄槽２と同様の減圧状態にある。
次に、蒸気発生弁Ｖ１、蒸気排出弁Ｖ３、及び循環弁Ｖ１４を開放すると、シャワーポンプ２２によって蒸気発生器２３に供給された洗浄液シャワーは、減圧状態で急速加熱されて一気に気化されて洗浄槽２に供給される。この時、洗浄槽２の壁面は、保温タンク１５に流通する蒸留再生用の蒸気により保温されているので、蒸気発生器２３から供給される蒸気は、洗浄槽２の壁面で液化することなく、有効に被洗浄物を蒸気洗浄する。
洗浄槽２に噴出された洗浄液の蒸気は、被洗浄物を蒸気洗浄しつつ一部は液化し、蒸気と共に蒸気排出弁２３を通ってコンデンサ１７に伝えられる。そして、洗浄液の蒸気は、コンデンサ１７で液化され、エゼクタ２０のセパレートタンク１８に吸入される。
【００１３】
本発明における蒸気洗浄では、蒸留再生されたクリーンタンク１６の洗浄液を、蒸気発生器２３において再度気化させ、これが被洗浄物に触れることによって液化している。従って、非常に高純度の蒸気洗浄を実現することができ、洗浄時間を短縮化することができる。このようにして、蒸気洗浄が完了すれば、蒸気発生弁Ｖ１と循環弁Ｖ１４を閉じて、蒸気排出弁Ｖ３のみ開放状態にして蒸気を排出する。なお、この蒸気洗浄の動作中、保温弁Ｖ２は開放状態であるので、蒸留再生の動作は持続されており中断することはない。
以上、蒸気洗浄について説明したが、蒸気発生器２３から蒸気を噴出させた状態で、洗浄槽２の蓋体６の内面に冷却水を循環させるようにすれば、導入された蒸気が液化して被洗浄物に降り注がれるのでシャワー洗浄を行うことができる。このシャワー洗浄の場合には、二段再生（保温タンク１５での再生と蓋体６での再生）された洗浄液を用いることになるので、きわめて高純度の洗浄液によるシャワー洗浄を実現することができる。また、シャワー洗浄と蒸気洗浄とは、蓋体６の内面に冷却水を循環させるか否かで切替えできるので、所定時間だけシャワー洗浄を行い、その後、円滑に蒸気洗浄に移行させることができる。
【００１４】
〔真空乾燥〕
続いて、蒸気排出弁Ｖ３を閉じ、真空弁Ｖ５のみを開放して真空ポンプ７によって洗浄槽２を減圧する。すると、被洗浄物表面に付着している洗浄液は、急速に気化され被洗浄物が乾燥することになる。なお、洗浄槽２から吸引される洗浄液の蒸気やミストは、コールドトラップ８において液化され、クッションタンク２１に無駄なく回収される。
この真空乾燥を行う場合、被洗浄物に付着した溶剤は沸騰乾燥するが、反面、蒸気潜熱によって被洗浄物の表面温度を急激に低下させることにもなる。そこで、被洗浄物の表面温度をあまり低下させることがないよう、真空度調整弁Ｖ７を適宜に開閉制御して、被洗浄物の材質、形状、寸法などを考慮した最適な真空乾燥を実現している。
【００１５】
（Ｂ）第２実施例
図２は、この発明の別の実施例である洗浄装置１Ｂを図示したものである。この洗浄装置１Ｂは、クリーンタンク１６と洗浄槽２の間の蒸気発生ラインに特徴があり、それ以外は、図１の洗浄装置１Ａの構成と同様である。すなわち、クリーンタンク１６と洗浄槽２の間には、クリーンタンク１６の洗浄液を洗浄槽２に供給するシャワーポンプ２２と、洗浄液を１００〜１５０℃程度まで加熱する加熱ヒータ２４Ｂと、洗浄動作時に開放される蒸気発生弁Ｖ１とが設けられている。超音波洗浄や真空乾燥の動作については、図２の洗浄装置１Ｂは、図１の洗浄装置１Ａの動作と同じであるので、シャワー洗浄と蒸気洗浄の動作について説明する。
【００１６】
〔蒸気洗浄（シャワー洗浄）〕
真空弁Ｖ５のみを開放し、真空ポンプ７によって洗浄槽２を６０ｍｍＨｇ程度まで減圧した後、真空弁Ｖ５を閉じる。なお、この洗浄装置１Ｂでは、蒸気発生弁Ｖ１が、洗浄槽２に近接して設けられているので、洗浄槽２のみが減圧状態となる。
この状態で、蒸気発生弁Ｖ１を開放すると、シャワーポンプ２２によってクリーンタンク１６から吸入された洗浄液は、加温ヒータ２４Ｂを通過する過程で急激に加熱されて１００〜１５０℃程度となり、この状態のままスプレーノズルから洗浄槽２に供給される。この時、洗浄槽２は、減圧状態にあるので、霧状、粒子状、又は膜状に噴出された洗浄液は、一気に蒸気となり、その一部が被洗浄物に接触することによって液化される。なお、洗浄槽２の壁面は、保温タンク１５に流通する蒸留再生用の蒸気により保温されているので、有効に被洗浄物を蒸気洗浄するのは洗浄装置１Ａの場合と同じである。
被洗浄物を蒸気洗浄しつつ液化した洗浄液は、洗浄液の蒸気と共に蒸気排出弁３を通ってコンデンサ１７に伝えられ、洗浄液の蒸気はコンデンサ１７で液化されて、エゼクタ２０のセパレートタンク１８に吸入される。
以上、蒸気洗浄について説明したが、蒸気洗浄に先立ってシャワー洗浄を行うのであれば、加温ヒータ２４Ｂを動作させない状態で、蒸気発生弁Ｖ１を開放させてシャワーポンプ２２を動作させれば良い。すると、スプレーノズルからの洗浄液が被洗浄物に降り注がれシャワー洗浄を行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明では、蒸気発生槽から発生する蒸気は、蒸気洗浄に用いられる訳ではないので、洗浄液の種類に応じた最適な温度と圧力とで蒸気を発生させることができ、洗浄槽保温部を経ることにより、純度の高い洗浄液を蒸留再生することができる。高純度に蒸留再生された洗浄液は、蒸気発生器か強制加熱部を経て洗浄槽に供給されるが、洗浄液の純度が高いので、例え、過大に加熱したとしても洗浄蒸気の質を劣化させることはない。また、洗浄槽は、洗浄槽保温部に供給される洗浄蒸気によって保温されているので、この点でも蒸気洗浄の効率が高い。
また、本発明では、洗浄槽及び貯留槽を所定レベルまで減圧可能な第１の減圧機構を備えているので、動力機器を用いることなく、洗浄液の供給と排出を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である洗浄装置を図示したものである。
【図２】本発明の別の実施例である洗浄装置を図示したものである。
【符号の説明】
Ｖ４，Ｖ９開閉弁
２洗浄槽
３リザーブタンク（貯留槽）
４蒸気発生槽
７真空ポンプ（第１の減圧機構）
１５保温タンク（洗浄槽保温部）
１６クリーンタンク
１７コンデンサ（凝縮機構）
２０エゼクター（第２の減圧機構）
２３蒸気発生器
２４強制加熱部（加熱機構）
２４Ｂ加温ヒータ（強制加熱部）

Claims

開閉弁を介して互いに連通している洗浄槽及び貯留槽と、前記洗浄槽及び貯留槽を所定レベルまで減圧可能な第１の減圧機構と、適宜な加熱状態にある洗浄液を内部に含む蒸気発生槽と、前記洗浄槽の外周部に設けられ前記蒸気発生槽から洗浄蒸気の供給を受ける洗浄槽保温部と、前記洗浄槽保温部において液化した洗浄液を蓄えるクリーンタンクと、前記クリーンタンクを経由する洗浄蒸気を凝縮する凝縮機構と、前記凝縮機構に接続されて前記蒸気発生槽を所定の減圧状態に維持する第２の減圧機構と、前記洗浄槽に連通されると共に内部に加熱機構を備える蒸気発生器とを備え、クリーンタンクから供給される洗浄液が、減圧状態にある前記蒸気発生器に噴射されることにより、前記洗浄槽に洗浄蒸気が供給されるようになっていることを特徴とする洗浄装置。
開閉弁を介して互いに連通している洗浄槽及び貯留槽と、前記洗浄槽及び貯留槽を所定レベルまで減圧可能な第１の減圧機構と、適宜な加熱状態にある洗浄液を内部に含む蒸気発生槽と、前記洗浄槽の外周部に設けられ前記蒸気発生槽から洗浄蒸気の供給を受ける洗浄槽保温部と、前記洗浄槽保温部において液化した洗浄液を蓄えるクリーンタンクと、前記クリーンタンクを経由する洗浄蒸気を凝縮する凝縮機構と、前記凝縮機構に接続されて前記蒸気発生槽を所定の減圧状態に維持する第２の減圧機構と、前記クリーンタンクの洗浄液を加熱しつつ前記洗浄槽に供給する強制加熱部とを備え、クリーンタンクから供給される洗浄液が、減圧状態にある前記洗浄槽に噴射されることにより、前記洗浄槽に洗浄蒸気が供給されるようになっていることを特徴とする洗浄装置。
前記第１の減圧機構は、浸漬洗浄や超音波洗浄に先立って前記洗浄槽を所定レベルまで減圧し、一方、洗浄動作中は前記貯留槽を所定レベルまで減圧して、前記洗浄槽と貯留槽の気圧差によって洗浄液の供給と排出を行っていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の洗浄装置。
前記洗浄槽には、貯留槽から供給される洗浄液の流入口にシャワー手段が設けられていて、所定の減圧状態において脱気しつつ洗浄液の流入を実現していることを特徴とする請求項３に記載の洗浄装置。
前記洗浄槽には、強制冷却手段が設けられていて、洗浄蒸気が供給されているとき、これを強制的に液化させてシャワー洗浄を実現していることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。