JP5126312B2 - 洗浄乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、被洗浄物品の洗浄乾燥装置に関し、特に、めっきや化成処理などの表面処理を施した表面処理部品の洗浄乾燥装置に関するものである。

従来、めっきや化成処理などの表面処理において、薬液を数段の水で浸漬やシャワーにより洗浄するすすぎ処理（水洗）が行われる。表面処理における水洗では、付着した薬液を希釈除去するため、大量の水洗水を使用し、その排水処理が必要となる。このため、水洗水量を抑制するために、水洗槽を増やすことや、特許文献１にあるよう、減圧蒸留装置を設置して、無排水化する方法などが開発されている。

また、非公知の先願となる特許文献２、及び特許文献３では、加圧過加熱洗浄液を被洗浄物品へ噴射することで、短時間で洗浄乾燥が行える小型洗浄乾燥装置および方法を開発した。

特公昭６２−４８７５６号公報 特願２００９−１６２７９７号 特願２０１０−０９４８９７号

上記特許文献１の技術によると、減圧蒸留装置を設置して無排水化するために、設備のコストアップや設備が大型化してしまうという問題がある。一方、上記先願の技術では、加圧過加熱洗浄液を被洗浄物品へ噴射することで、短時間で洗浄乾燥が行える小型洗浄乾燥方法を開発したが、エレクトロニクス部品や機械加工部品に付着した油脂や異物などの汚れを除去する物理的洗浄に対しては有効であるものの、表面処理部品における水洗に要求されるレベルの洗浄品質を得ることはできない。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、被洗浄物品のすすぎ洗浄において、大量の洗浄液を使用せず、簡易な機構で洗浄と乾燥を同じ工程で行える洗浄乾燥装置を得ることを目的とする。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、被洗浄物品に洗浄液を大気圧下では沸点以上となる加圧過加熱状態で噴射する噴射手段、噴射手段で噴射された洗浄液の凝縮液を保持させるように被洗浄物品との間に隙間を形成する保液部材、及び噴射手段による噴射を経た被洗浄物品を空気中に保持して、凝縮液の凝縮熱により乾燥させる乾燥手段を備え、保液部材は、表面に洗浄液を保持するための凹凸面または多孔質面が形成された部材からなることを特徴としている。

この発明によれば、被洗浄物品に隣接して保液部材を配置することで、噴射した洗浄液の凝縮液を被洗浄物品の表面と保液部材との間の隙間に保持させることが出来るから、この隙間に、洗浄液を大気圧下では沸点以上の状態となる加圧過加熱液の状態として噴射することで、隙間内で連続して凝縮が発生する。これにより、被洗浄物品に対して、洗浄液の衝突による物理的な洗浄作用及び洗浄液が隙間に保液されることによる化学的な洗浄作用を行なわせることが出来、高レベルの洗浄品質を得ることが出来る洗浄乾燥装置を提供できる。また、保液部材が、表面に凹凸面または多孔質面が形成された部材からなるから、表面張力で洗浄液を隙間内に保液し易くすることができる。

請求項２に記載の発明では、保液部材は、隙間を形成する側の面にペルチェ素子で冷却される冷却面を有し、該冷却面と反対側の面に放熱面を有していることを特徴としている。

この発明によれば、隙間を形成する側の面がペルチェ素子で冷却さる冷却面を成し、該冷却面と反対側の面が放熱面として形成されているから、洗浄液の蒸気が凝縮し易い洗浄乾燥装置とすることができる。

本発明の第１実施形態に使用する表面処理部品の洗浄乾燥装置の全体構成図である。 上記実施形態における保液部材部分の正面図である。 上記実施形態における保液部材部分の右側面図である。 上記実施形態における保液部材部分の平面図である。 上記実施形態において凝縮液の層が形成された状態を示す保液部材の右側面図である。 本発明の第２実施形態に関する保液部材を成す保液ブロックの正面図である。 上記第２実施形態における保液部材部分の右側面図である。 上記第２実施形態における保液部材部分の平面図である。 本発明の第３実施形態における保液部材の正面図である。 本発明の第４実施形態を示す、ペルチェ素子を設けた保液部材部分の右側面図である。 上記第４実施形態におけるペルチェ素子の作動原理を示す説明図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１乃至図５を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に使用する表面処理部品の洗浄乾燥装置の全体構成図である。また、図２は保液部材を成す保液ブロックの正面図、図３は、図２の保液部材と被洗浄部品となる表面処理部品との右側面図、図４は、図２の保液部材部分の平面図である。

図１において、電気部品の導電性ターミナルをなすプレート状金属片からなる被洗浄部品１をなす表面処理物品を、ハンガー式の搬送コンベア８０で把持して、連続的に矢印Ａ１、Ａ２に沿って図１中左から右に搬送する。搬送コンベア８０は、搬送手段を構成すると共に、噴射ノズル５による噴射を経た被洗浄物品１を空気中に保持して、凝縮液の凝縮熱により乾燥させる乾燥手段をも構成する。

このように、表面処理などの薬液が付着した被洗浄部品１は、模式的に示された搬送コンベア８０で、洗浄乾燥工程の位置へ順次送られる。洗浄乾燥工程の位置には、洗浄液を貯液する貯液槽２が備えられている。貯液槽２内には、洗浄液をなす水あるいは含水アルコールが貯液されている。

貯液槽２から加圧手段としての圧送ポンプ３により、配管６を通し、洗浄液は噴射手段としての噴射ノズル５へ圧送される。

圧送途中に加熱手段としての熱交換器４が設けられ、洗浄液の大気圧沸点（飽和温度）以上の過加熱液、望ましくはその圧力における沸点近くの過加熱液の状態まで加熱している。その加圧過加熱液を、噴射ノズル５から大気圧下にある被洗浄部品１に噴射できるように構成されている。

洗浄乾燥工程を行なう位置には、被洗浄部品１に隣接した位置に保液部材７を成す凝縮液保液ブロックが設置されている。この保液部材７は、厚さ１０ｍｍの２枚の金属板からなる。図２〜図４に、保液部材７の構成例を示す。図２は保液部材７の正面図である。図２において、保液部材７の向こう側に、破線で示す被洗浄部品１が配置されている。そして、保液部材７は、被洗浄物品１の少なくとも３方向を完全に覆っている。

図３は、右側面から見た一対の保液部材７ａ、７ｂと、被洗浄部品１を示している。図４は、平面図であり、一対の保液部材７ａ、７ｂと、被洗浄部品１が図示されている。図３のように、プレート状の被洗浄部品１が一対の保液部材７ａ、７ｂにより、隙間Ｇ１を介して挟まれている。そして隙間Ｇ１の大きさは、隙間Ｇ１に表面張力で洗浄液が保液される大きさである。これにより、乾燥するまで充分な量の洗浄液が被洗浄物品１の表面に保液され、化学的な洗浄時間が長くなり洗浄力が向上する。

水あるいは含水アルコールを、図１の圧送ポンプ３により加圧後、加熱手段としての熱交換器４で過熱し、大気圧沸点（飽和温度）以上の過加熱液、望ましくは加圧時の沸点近くの加圧過加熱液の状態とする。

この加圧過加熱液は、配管６を介して噴射ノズル５に導かれる。そして、噴射ノズル５から加圧過加熱液を大気圧下にある被洗浄部品に向けて噴射させる。Ｒ１は噴射の領域を示している。この噴射の領域Ｒ１は、保液部材７の外周壁までを覆っている。９は廃液弁である。

図３の隙間Ｇ１の長手方向（図３上下方向）に沿って洗浄液が直接隙間Ｇ１内に浸入する方向に洗浄液を噴射する。これによれば、隙間Ｇ１内を通過する洗浄液の速度を高めることが出来、洗浄液を汚れまたは薬液に高速で衝突させることが出来るから、物理的な洗浄効果を高めることが出来る。

噴射ノズル５から噴射された洗浄液は、瞬時に気化膨張し、膨張蒸気は被洗浄部品１と保液部材７の隙間Ｇ１を通過するとともに、この隙間Ｇ１に、図５のように凝縮液８（個々の左右の凝縮液を８ａ、８ｂで示す）の保液層８ｓが形成される。なお、図５は第１実施形態において凝縮液８の層である保液層８ｓが形成された状態を示す保液部材７部分の右側面図である。

保液部材７は、熱伝導性の良い金属で製作されている。図３に示すように、少なくとも被洗浄部品１の汚れを除去する側面において被洗浄部品１と保液部材７とが隙間Ｇ１を介して対面している。隙間Ｇ１は、表面張力で凝縮液８（図５）が隙間Ｇ１に保持できる程度の間隔とし、１ｍｍ程度に設定されている。

また、図１の噴射ノズル５による噴射を設定された時間継続することにより被洗浄物品１に付着した汚れまたは薬液を除去する洗浄制御手段となる制御装置５０からの電気信号で噴射ノズル５の噴射タイミング及び噴射時間が制御されている。

（第１実施形態における洗浄工程）
次に、洗浄工程について説明する。表面処理が終わり薬液が付着した被洗浄部品１を、ハンガー式の搬送コンベア８０で把持して、連続的に図１の矢印Ａ１，Ａ２に沿って左から右に搬送コンベア８０で搬送する。被洗浄部品１は、洗浄乾燥工程の位置へ順次送られる。洗浄乾燥工程の位置には、洗浄液を貯液する貯液槽２と噴射ノズル５とが備えられている。

圧送ポンプ３を回転させ、配管６を通し、貯液槽２内の洗浄液は、噴射ノズル５へ圧送される。圧送途中に加熱手段としての熱交換器４により、洗浄液の大気圧沸点（飽和温度）以上の過加熱液、望ましくはその圧力における沸点近くの過加熱液の状態まで加熱している。

一例として加圧圧力は０．３ＭＰａ、加熱温度は１３０℃である。その加圧過加熱液を、噴射ノズル５から大気圧下にある被洗浄部品１に領域Ｒ１のように所定の広がり角で噴射する。噴射された加圧過加熱液は、瞬時にあるいは被洗浄部品１の表面に到達して気化膨張する。その膨張によるエネルギーで、被洗浄部品１の表面に付着した薬液を瞬時に払拭除去する。

気化膨張した加圧過加熱液のうち、被洗浄部品１の表面の飽和蒸気により、被洗浄物品１の表面には、図５のように凝縮液８ａ、８ｂが形成される。つまり、図３及び図５の左側の保液部材７ａと被洗浄部品１の隙間Ｇ１には左側の凝縮液８ａが保液され、右側の保液部材７ｂと被洗浄部品１の隙間Ｇ１には右側の凝縮液８ｂが保液層８ｓを夫々形成して保持される。加圧過加熱液の連続した噴射にともない、凝縮液８ａ、８ｂの水量は増大する。

凝縮液８の水量が増大すると、被洗浄部品１の表面より凝縮液８ａ、８ｂは重力方向へ流れ落ちるが、この際に、保液部材７を成す左右の保液部材７ａ、７ｂは、凝縮液８ａ、８ｂを被洗浄部品１の表面に、表面張力によって、一定量保持させる。その結果、保液部材７の表面と被洗浄部品１の表面との間に保液層８ｓが連続的に維持される。

加圧過加熱液の連続した噴射にともない、保液層８ｓ中にあらたに凝縮液８ａ、８ｂが追加され、清浄な凝縮液８ａ、８ｂが保液層８ｓへ供給される状態となる。この結果、空中に浮かんだ保液タンクとも言える保液層８ｓに対して局所的に被洗浄部品１の表面に付着している薬液をすすぐ作用を発現させることが出来る。このすすぎ処理において、イオン化した物質が水に溶ける等の化学的洗浄作用が発揮される。

さらに、加圧過加熱液を噴射し続け、噴射時間が設定された時間（１分程度）となると、凝縮潜熱により、被洗浄部品１の表面温度、及び保液層８ｓ内の凝縮液８ａ、８ｂの温度が上昇する。この温度上昇によって、噴射終了後の被洗浄部品１の表面には、凝縮液８ａ、８ｂの形成がなくなり、最終的に被洗浄部品１の表面は乾燥した状態となって、搬送コンベア８０で次の工程に送られる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。第１実施形態において、保液部材７の表面は平坦であったが、この第２実施形態は保液部材７の表面に凹凸面を形成したものである。

図６は、第２実施形態に関する保液部材７を成す保液ブロックの正面図、図７は、図６の保液部材７部分の右側面図、図８は、図６の保液部材７部分の平面図である。図７において、保液部材７は熱伝導性の良い金属で製作されており、少なくとも被洗浄部品１の汚れを除去する側面において被洗浄部品１と隙間Ｇ１を介して対面している。

隙間Ｇ１は、表面張力で凝縮液（図５の凝縮液８相当）が隙間Ｇ１間に保持される程度の間隔とし、１ｍｍ程度である。また、凸部相互間の間隔Ｇ２（図７）も１ｍｍ程度としている。このような凹凸面はパンチ加工で複数の孔を打ち抜いた多孔板（パンチングプレート）７ｐを保液部材７の表面に接合することで形成することが出来る。また、鍛造で保液部材７の表面に形成することも出来る。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図９は本発明の第３実施形態を示す保液部材７を成す保液ブロックの正面図である。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。第２実施形態ではパンチングプレートを使用したが、この第３実施形態は、図９の破線で示すように、チェッカープレートまたは金網からなる凹凸形成部材１０を保液部材７の表面に接合して凹凸面または多孔質面を形成したものである。このように、凹凸形成部材１０を保液部材７の表面に接合することで、凝縮液（８）の保液力（保持力）を高めることが出来る。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１０は本発明の第４実施形態を示す、ペルチェ素子を設けた保液部材７の右側面図である。上記各実施形態では、保液部材７として単なる金属板のみを使用したが、この第４実施形態では、図１０に示すように、ペルチェ素子１１ａ、１１ｂ（２種類の金属の接合部に電流を流すと、片方の金属からもう片方へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した半導体素子）を利用して積極的に保液部材７を冷却し、凝縮液８の保液を促せたものである。

一対の保液部材７ａ、７ｂの中間にペルチェ素子１１ａ、１１ｂが配設されている。図１１は、第４実施形態におけるペルチェ素子１１ａ、１１ｂの一方１１ａの作動原理を示す説明図である。

ペルチェ素子１１ａは、夫々Ｐ型半導体Ｐ１２とＮ型半導体Ｎ１２が多数交互に配設され、Ｐ型半導体Ｐ１２の吸熱側（図１０の凝縮液８ａに近い側）から発熱側に直流電流が流れ、Ｎ型半導体Ｎ１２の発熱側から吸熱側に電流が流れて熱が移動し、凝縮液８ａが形成される側の保液部材７の表面を冷却している。図１１の１３、１４は金属プレートからなる電極である。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の各実施形態において、保液部材の表面または保液部材に接合した部材の凹凸面もしくは多孔質面の表面に撥水性のコーティング膜を形成しても良い。

１ 被洗浄部品
２ 貯液槽
３ 圧送ポンプ
４ 熱交換器
５ 噴射ノズル（噴射手段）
６ 配管
７、７ａ、７ｂ 保液部材
７ｐ 多孔質面を形成する多孔板
８、８ａ、８ｂ 凝縮液
８ｓ 保液層
１０ 凹凸面を形成する凹凸形成部材
１１ａ、１１ｂ ペルチェ素子
１３、１４ 金属プレートからなる電極
５０ 制御装置（洗浄制御手段）
８０ 搬送コンベア（乾燥手段）
Ｎ１２ Ｎ型半導体
Ｇ１ 隙間
Ｇ２ 凸部相互間の間隔
Ｐ１２ Ｐ型半導体
Ｒ１ 噴射の領域

Claims (2)

1. 被洗浄物品に洗浄液を大気圧下では沸点以上となる加圧過加熱状態で噴射する噴射手段、
   前記噴射手段で噴射された前記洗浄液の凝縮液を保持させるように前記被洗浄物品との間に隙間を形成する保液部材、及び
   前記噴射手段による噴射を経た前記被洗浄物品を空気中に保持して、前記凝縮液の凝縮熱により乾燥させる乾燥手段を備え、
   前記保液部材は、表面に洗浄液を保持するための凹凸面または多孔質面が形成された部材からなることを特徴とする洗浄乾燥装置。
2. 前記保液部材は、前記隙間を形成する側の面にペルチェ素子で冷却される冷却面を有し、該冷却面と反対側の面に放熱面を有していることを特徴とする請求項１に記載の洗浄乾燥装置。

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