JP5328719B2

JP5328719B2 - 蒸気洗浄装置

Info

Publication number: JP5328719B2
Application number: JP2010127571A
Authority: JP
Inventors: 郁男石井
Original assignee: Act Five Co Ltd
Current assignee: Act Five Co Ltd
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-06-03
Also published as: JP2011251263A

Description

本発明は、溶剤蒸気を用いて機械部品や電子部品などの被洗浄物を洗浄する蒸気洗浄装置に関する。

蒸気洗浄装置では、被洗浄物を収容した洗浄槽を減圧状態とし、そこに溶剤の加熱蒸気を導入して被洗浄物の表面を洗浄する。従来、こうした蒸気洗浄装置では、タイマーによる動作制御が行われており、洗浄開始から所定時間が経過した時点で洗浄を終了させるものが一般的であった（例えば、特許文献１を参照）。

特開2006-051502号公報（[0035]、[0049]）

蒸気洗浄に必要な時間は、被洗浄物の種類（材質、大きさ、形状など）や数量によって異なり一定ではない。しかし、被洗浄物の種類や数量に応じた最適な洗浄時間をユーザが判断するのは困難であり、また、被洗浄物に応じてその都度タイマー設定を変更するのは煩雑である。そのため、従来の蒸気洗浄装置では、多様な被洗浄物に対応できるよう時間的な余裕を持たせた一律のタイマー設定で動作制御が行われている。しかし、このような場合、本来短時間の洗浄で十分な被洗浄物であっても長時間の洗浄が行われることとなるため、時間とエネルギの無駄が発生するという問題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被洗浄物の種類や数量に応じた最適な洗浄時間での洗浄を容易に行うことのできる蒸気洗浄装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明に係る蒸気洗浄装置は、
洗浄槽内で被洗浄物と溶剤蒸気を接触させることにより該被洗浄物の洗浄を行う蒸気洗浄装置において、
a)被洗浄物を気密に収容する洗浄槽と、
b)前記洗浄槽に溶剤の加熱蒸気を送り込む蒸気供給手段と、
c)前記洗浄槽内の温度を検知する温度検知手段と、
d)前記洗浄槽内を減圧する減圧手段と、
e)蒸気洗浄の開始後において、前記減圧手段による洗浄槽内の減圧を断続的に実行させる減圧制御手段と、
f)前記断続的な減圧に起因する前記洗浄槽内の温度変動の幅が予め定められた値以下となった時点で蒸気洗浄が完了したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴としている。

蒸気洗浄の開始直後は、溶剤蒸気が低温の被洗浄物に接触して直ちに凝縮するため、溶剤蒸気の導入によって槽内圧力が急激に上昇することはない。しかし、その後被洗浄物の表面温度が上昇して溶剤蒸気の温度に近くなると、溶剤の凝縮量が少なくなるため、槽内圧力が上昇していく。洗浄槽内の圧力が上昇すると、溶剤の沸点が上昇し、溶剤蒸気が被洗浄物に接する前に液化してしまうため蒸気洗浄の効率が低下する。これを防ぐため、上記本発明に係る蒸気洗浄装置では、蒸気洗浄の開始後に洗浄槽内を断続的に減圧する。洗浄槽内を減圧すると槽内温度は一時的に低下するが、その後、減圧を停止させると溶剤蒸気によって洗浄槽内の温度が再び上昇する。そのため、蒸気洗浄を開始した後は、洗浄槽内の温度が脈動しながら上昇していくこととなる。そして、溶剤蒸気との熱交換により被洗浄物がその中心付近まで温まってくると、こうした断続的な減圧に起因する槽内温度の変動幅は徐々に小さくなるので、前記の判定手段により、この温度変動幅が予め定められた値以下となった時点を蒸気洗浄の完了時点として判定することができる。

なお、蒸気洗浄の開始後において前記減圧手段による減圧が実行されている間、蒸気供給手段による洗浄槽への蒸気供給は停止させることが望ましいが、洗浄槽への溶剤蒸気の供給速度よりも減圧による洗浄槽からの溶剤蒸気の排出速度が十分に上回っている場合には、蒸気供給は必ずしも停止させなくてもよい。

前記減圧制御手段は、例えばタイマー等を利用して一定時間に亘る減圧を一定時間おきに実行するものとしてもよいが、洗浄槽内の圧力に基づいて前記減圧手段による減圧を実行させるものとすることが望ましい。

即ち、前記本発明に係る蒸気洗浄装置は、更に、
g)前記洗浄槽内の圧力を検知する圧力検知手段、
を有し、
前記減圧制御手段が、蒸気洗浄の開始後において前記洗浄槽内の圧力が予め定められた圧力範囲内となるように前記減圧手段による断続的な減圧を実行させるものとすることが望ましい。

また、前記本発明に係る蒸気洗浄装置は、前記判定手段が、
前記断続的な減圧に起因する前記洗浄槽内の温度変動の幅が予め定められた値以下となり、且つ、前記洗浄槽内の温度が予め定められた閾値以上となった時点で蒸気洗浄が完了したと判定するものとすることが望ましい。

上記のような構成から成る本発明に係る蒸気洗浄装置によれば、洗浄槽内の温度を測定し、断続的な真空引きに伴う槽内温度の変動幅に基づいて蒸気洗浄の完了を判定することにより、被洗浄物の種類や数量に応じた最適な洗浄時間での洗浄を容易に行うことが可能となる。また、従来のタイマー設定による動作制御を行うものに比べてエネルギや時間の無駄を低減することができる。

本発明の一実施例に係る蒸気洗浄真空乾燥装置の概略構成図。同実施例の装置による洗浄工程の実行中における洗浄乾燥槽内の圧力変化を示すグラフ。同実施例の装置による洗浄工程の実行中における洗浄乾燥槽内の温度変化を示すグラフ。図３のグラフの拡大図。同実施例の装置における蒸気洗浄完了の判定手順を示すフローチャート。

図１は、本発明の一実施例による蒸気洗浄真空乾燥装置の概略構成図である。この装置は、主に洗浄乾燥槽１０と、該洗浄乾燥槽１０に導入する溶剤蒸気を発生させる蒸気発生器２０と、該洗浄乾燥槽１０を減圧するための真空ポンプ等を含んだ減圧装置３０から構成される。

洗浄乾燥槽１０は、内部に洗浄及び乾燥を行う対象物（以下ワーク４０と呼ぶ）を収容するための槽であって、この中でワーク４０の蒸気洗浄及び乾燥処理が行われる。洗浄乾燥槽１０は上部に開口を有しており、該開口は蓋１１により密閉することができる。蓋１１には真空破壊弁Ｖ１を有する大気開放口１２が接続されている。減圧装置３０は配管５１により洗浄乾燥槽１０と接続されており、該配管５１上には排気弁Ｖ２と、配管５１の一部を包むヒータ３１が配設されている。洗浄乾燥槽１０から減圧装置３０へ吸引される気体に含まれる微小液滴は、ヒータ３１に包まれた区間を通過する際に加熱されて完全に気化するため、これにより減圧装置３０への液体の侵入を防止することができる。蒸気発生器２０にはヒータ２１が備えられている。蒸気発生器２０と洗浄乾燥槽１０は、蒸気案内弁Ｖ３が配設された配管５２と、液戻し弁Ｖ４が配設された配管５３によって図１に示したように接続されている。

また更に、洗浄乾燥槽１０には槽内の温度及び圧力を測定するための温度センサ１３及び圧力センサ１４が設けられている。圧力センサ１４としては、大気圧によって数値が変化しない絶対真空計であるピラニー真空計を好適に用いることができる。

更に、本実施例に係る蒸気洗浄真空乾燥装置には、マイクロコンピュータ等で構成されたコントローラ６０が備えられている。コントローラ６０は、装置各部の制御を行うための制御部６１と、各種設定を記憶する設定記憶部６２と、後述する洗浄工程の終了判定を行う判定部６３とを機能的に備えている。コントローラ６０は、図示せぬ制御線により真空破壊弁Ｖ１、排気弁Ｖ２、蒸気案内弁Ｖ３、液戻し弁Ｖ４、ヒータ２１、３１及び減圧装置３０と接続されている。また、コントローラ６０には、ユーザが処理に関する命令を制御部６１へ送るための操作部７０が接続されており、この操作部７０から信号を受けたとき、制御部６１はその信号に応じて真空破壊弁Ｖ１、排気弁Ｖ２、蒸気案内弁Ｖ３、液戻し弁Ｖ４、ヒータ２１、３１及び減圧装置３０の動作を制御する。更にまた、コントローラ６０は温度センサ１３及び圧力センサ１４とも接続されている。この温度センサ１３及び圧力センサ１４の出力する検出信号も、制御部６１による装置各部の制御に利用される。

本実施例に係る蒸気洗浄真空乾燥装置による洗浄及び乾燥工程は以下のような手順で行われる。

［ワークのセット］
ユーザが蓋１１を開き、ワーク４０を洗浄乾燥槽１０に入れて、蓋１１を閉じる。

［蒸気発生］
蒸気発生器２０内に溶剤（例えば、一般的な炭化水素溶剤であるＮＳ１００）を入れ、ユーザが操作部７０を通じてコントローラ６０に対して処理開始命令を出すと、コントローラ６０は蒸気案内弁Ｖ３及び液戻し弁Ｖ４を閉じて、ヒータ２１への通電を開始する。これにより溶剤が加熱され、溶剤蒸気が発生する。

［洗浄槽の減圧］
前記の蒸気発生に続いて又は前記の蒸気発生と並行して、コントローラ６０は、真空破壊弁Ｖ１を閉じると共に排気弁Ｖ２を開き、減圧装置３０を稼働させて洗浄乾燥槽１０内の真空引きを行う。このように洗浄乾燥槽１０内を減圧状態とすることにより、蒸気洗浄時における洗浄乾燥槽１０内での溶剤蒸気の拡散が促進され、効率的な洗浄が可能となる。また、洗浄乾燥槽１０内を減圧すると溶剤の沸点が標準状態における沸点よりも低くなるため、高沸点溶剤であっても比較的低い温度で気体状態を維持することができる。コントローラ６０は圧力センサ１４の出力信号を監視し、洗浄乾燥槽１０内の圧力が予め設定した圧力Ｐ_Ａ（例えば、７３００Ｐａ）まで下がった時点で排気弁Ｖ２を閉じて減圧装置３０による真空引きを停止させる。

［洗浄工程］
続いて、コントローラ６０は蒸気案内弁Ｖ３を開け、蒸気発生器２０内の溶剤蒸気を配管５２を通じて一定の速度で洗浄乾燥槽１０に供給する。このとき溶剤蒸気の温度はワーク４０の温度より高温のため、洗浄乾燥槽１０に供給された溶剤蒸気は、ワーク４０の表面で凝縮して該表面を洗浄すると同時に熱交換を行ってワーク４０を加温する。

洗浄工程の開始直後は、溶剤蒸気が低温のワーク４０に接触して直ちに凝縮するため、溶剤蒸気の導入によって槽内圧力が急激に上昇することはない。しかし、その後ワーク４０の表面温度が上昇して溶剤蒸気の温度に近くなると、溶剤の凝縮量が少なくなるため、槽内圧力が上昇していく。

洗浄乾燥槽１０内の圧力が上昇（即ち真空度が低下）すると、溶剤の沸点が上昇し、溶剤蒸気がワーク４０に接する前に液化してしまうため蒸気洗浄の効率が低下する。これを防ぐため、洗浄工程の実行中は洗浄乾燥槽１０内の圧力を一定の範囲に維持する必要がある。そこで、コントローラ６０は圧力センサ１４の出力信号を継続監視し、図２に示すように、溶剤蒸気の導入により洗浄乾燥槽１０内の圧力が予め定められた圧力Ｐ_Ｂ（Ｐ_Ｂ＞Ｐ_Ａ、例えばＰ_Ｂ＝１１３００Ｐａ）を上回ったら、その時点で蒸気案内弁Ｖ３を閉じて蒸気供給を一旦停止すると共に、排気弁Ｖ２を開いて減圧装置３０による真空引きを開始する。その後、槽内の圧力が前記の圧力Ｐ_Ａまで下がった時点で排気弁Ｖ２を閉じて真空引きを停止し、蒸気案内弁Ｖ３を開いて蒸気導入を再開する。

こうした真空引きによって洗浄乾燥槽１０内の温度は一時的に低下し、その後の真空引きの停止及び蒸気導入の再開によって洗浄乾燥槽１０内の温度は再び上昇する。洗浄工程の実行中には、このような真空引きが断続的に行われる（即ち真空引きの実行と休止が繰り返される）ため、洗浄乾燥槽１０内の温度は図３及び図４に示すように脈動しながら上昇していくこととなる。

その後、溶剤蒸気との熱交換によりワーク４０がその中心付近まで温まってくると、真空引きを行っても槽内温度が下がりにくくなる。そのため、上記のような断続的な真空引きに伴う槽内温度の上下変動の幅Δｔは徐々に小さくなる。そこで、コントローラ６０は温度センサ１３の出力信号を継続監視し、前記変動幅Δｔが予め定めた所定値Δｔ_Ａ以下となり、且つ槽内温度が予め定めた閾値ｔ_Ｂ以上となった時点で蒸気洗浄が終了したと判定する。なお、所定値Δｔ_Ａ及び閾値ｔ_Ｂは、実験により適切な値を求めることができる。これらの値は、製品出荷時点で設定記憶部６２に記憶させておいてもよく、ユーザが操作部７０を介して任意の値を設定し、設定記憶部６２に記憶させられるようにしてもよい。

具体的な判定手順の一例を図５に示す。ここでは、まず判定部６３が温度センサ１３から現在の槽内温度ｔの情報を取得し（ステップＳ１１）、例えば直前に取得した槽内温度との比較により槽内温度が下降したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２でＹｅｓと判定されるまで、このステップＳ１１及びＳ１２が所定の時間おきに繰り返し実行される。

そして、上記のような真空引きの開始により洗浄乾燥槽１０内の温度が下降してステップＳ１２でＹｅｓと判定されると、判定部６３は所定時間後に再び現在の槽内温度ｔを取得し（ステップＳ１３）、例えば、直前の槽内温度と比較することで槽内温度が上昇したか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４でＹｅｓと判定されるまで、ステップＳ１３及びＳ１４が所定の時間おきに繰り返し実行される。

そして、上記のような真空引きの停止及び蒸気導入の再開によって槽内温度が再び上昇し、ステップＳ１４でＹｅｓと判定されると、判定部６３は、その時点の直前における槽内温度の極小値ｔ_ｍｉｎと極大値ｔ_ｍａｘの情報を取得する。そして、該極小値ｔ_ｍｉｎと極大値ｔ_ｍａｘの差を槽内温度の変動幅Δｔとして算出し（ステップＳ１５）、該変動幅Δｔが予め定めた所定値Δｔ_Ａ（例えば４℃）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。ここで、変動幅Δｔが所定値Δｔ_Ａを上回っていた場合（ステップＳ１６でＮｏ）は、ステップＳ１１に戻ってステップＳ１１〜Ｓ１６を繰り返し実行する。

一方、変動幅Δｔが所定値Δｔ_Ａ以下であった場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）は、続いて、その時点における槽内温度ｔ（又は前記極大値ｔ_ｍａｘ若しくは前記極小値ｔ_ｍｉｎ）が閾値ｔ_Ｂ（例えば、９５℃）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。閾値ｔ_Ｂ未満であった場合（ステップＳ１７でＮｏ）には、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１７を繰り返し実行する。

一方、閾値ｔ_Ｂ以上であった場合（ステップＳ１７でＹｅｓ）には、判定部６３が蒸気洗浄が完了したと判定し（ステップＳ１８）、これを受けて制御部６１が蒸気案内弁Ｖ３及び排気弁Ｖ２を閉じて洗浄工程を終了させる。

［乾燥工程］
以上により洗浄工程が終了したら、コントローラ６０は真空破壊弁Ｖ１を開放して洗浄乾燥槽１０内の真空を破壊し、槽内に充満している溶媒蒸気をできる限り液化させる。そして、液戻し弁Ｖ４を開いて液化した溶媒を配管５３を通じて蒸気発生器２０内に回収する。その後、液戻し弁Ｖ４及び真空破壊弁Ｖ１を閉じて排気弁Ｖ２を開き、減圧装置３０を稼働させて洗浄乾燥槽１０を、ワーク４０に付着した溶剤が気化するような圧力まで急速に減圧する。すると、溶剤の沸点が急激に低下するため、ワーク４０の表面に付着した溶剤が突沸・気化し、ワーク４０の表面が乾燥する。

［ワークの取り出し］
乾燥工程が終了したら減圧装置３０を停止し、ヒータ２１への通電も停止し、液戻し弁Ｖ４及び排気弁Ｖ２を閉じる。そして、真空破壊弁Ｖ１を開いて洗浄乾燥槽１０の圧力を大気圧に戻す。洗浄乾燥槽１０内部の温度が十分に下がったら、蓋１１を開いてワーク４０を取り出す。

以上の通り、本実施例に係る蒸気洗浄真空乾燥装置によれば、洗浄工程の実行中における槽内温度を検出し、真空引きの実行及び休止に伴う槽内温度の変動幅に基づいて蒸気洗浄の完了を判定する構成としたことにより、ワークの種類に応じた最適な洗浄時間での洗浄を容易に行うことができる。このため、従来のようなタイマー設定による動作制御を行うものに比べて、時間とエネルギの無駄を抑えることができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて詳細な説明を行ったが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容される。例えば、上記実施例の装置では、洗浄用の溶媒として炭化水素系溶剤を用いるものとしたが、これに限らず、本発明は、塩素系溶剤、臭素系溶剤、フッ素系溶剤、水、又は水系溶剤を用いる装置にも適用可能である。また、上記実施例では、洗浄工程の後に洗浄槽内を減圧して真空乾燥を行うものとしたが、他の手段による乾燥（例えば温風乾燥）を行うものとしてもよい。また或いは、本発明の蒸気洗浄装置には乾燥のための機構は設けず、他の装置で乾燥工程を行うようにしてもよい。

１０…洗浄槽
１３…温度センサ
１４…圧力センサ
２０…蒸気発生器
２１…ヒータ
３０…減圧装置
４０…ワーク
６０…コントローラ
６１…制御部
６２…設定記憶部
６３…判定部
７０…操作部

Claims

洗浄槽内で被洗浄物と溶剤蒸気を接触させることにより該被洗浄物の洗浄を行う蒸気洗浄装置において、
a)被洗浄物を気密に収容する洗浄槽と、
b)前記洗浄槽に溶剤の加熱蒸気を送り込む蒸気供給手段と、
c)前記洗浄槽内の温度を検知する温度検知手段と、
d)前記洗浄槽内を減圧する減圧手段と、
e)蒸気洗浄の開始後において、前記減圧手段による洗浄槽内の減圧を断続的に実行させる減圧制御手段と、
f)前記断続的な減圧に起因する前記洗浄槽内の温度変動の幅が予め定められた値以下となった時点で蒸気洗浄が完了したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする蒸気洗浄装置。
更に、
g)前記洗浄槽内の圧力を検知する圧力検知手段、
を有し、
前記減圧制御手段が、蒸気洗浄の開始後において前記洗浄槽内の圧力が予め定められた圧力範囲内となるように前記減圧手段による断続的な減圧を実行させることを特徴とする請求項１に記載の蒸気洗浄装置。
前記判定手段が、前記断続的な減圧に起因する前記洗浄槽内の温度変動の幅が予め定められた値以下となり、且つ、前記洗浄槽内の温度が予め定められた閾値以上となった時点で蒸気洗浄が完了したと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気洗浄装置。