JPH0768224A - 二液層式の超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電気部品、電子部品、プレス部品等の高度な洗
浄処理に用いることのできる二液層式の超音波洗浄装置
を提供する。 【構成】第１洗浄槽の上部貯液領域に貯液した炭化水素
系溶剤（商品名ナフテゾール）を主成分とする洗浄液
と、同槽の下部貯液領域に貯液した不活性溶剤（商品名
ガルデン）を主成分とする洗浄液とでワークを超音波洗
浄することで、不活性溶剤の空気溶解作用により炭化水
素系溶剤の脱気が促進され、超音波振動の伝搬効率が維
持される。且つ、ワークの隙間や盲孔等に侵入した不活
性溶剤と入れ代わりに炭化水素系溶剤が浸透し、ワーク
全体を炭化水素系溶剤により確実に洗浄処理できる。且
つ、第１洗浄槽に貯液された炭化水素系溶剤の液面全体
を不活性溶剤の蒸気により覆うことで、引火要因となる
大気との接触を確実に遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、電気部品、
電子部品、プレス部品等のワークを洗浄処理するために
用いられる二液層式の超音波洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述例のようなワークを洗浄する
方法としては、例えば、超音波洗浄槽に貯液された不活
性溶剤（商品名フロリナート）を主成分とする洗浄液中
にワーク全体を浸漬して、超音波振動子による洗浄液の
キャビテーションによりワーク表面に付着した油分や切
粉等の異物を洗浄除去する方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
不活性溶剤（商品名フロリナート）を主成分とする洗浄
液でワークを超音波洗浄する場合、炭化水素系溶剤を主
成分とする洗浄液に比べてワークに付着した油分を剥離
除去する洗浄能力が低く、高度な洗浄処理が行えないと
いう問題点を有している。

【０００４】また、炭化水素系溶剤（商品名ナフテゾー
ル）を主成分とする洗浄液でワークを超音波洗浄するこ
とで、上記問題点を解決できるが、洗浄作業終了後、超
音波が停止している場合等の脱気させる要素が無くなっ
た場合、洗浄液中に空気が溶解し、超音波振動の伝搬性
が悪くなるため、炭化水素系溶剤による洗浄効果が期待
できない。且つ、不活性溶剤よりも炭化水素系溶剤の方
が表面張力が大きく、浸透性が悪いため、ワークの隙間
や盲孔等に付着した異物を洗浄除去することが困難であ
り、さらに、引火要因となる大気との接触を防止するた
めの遮断手段を講じなければならず、取扱いに注意が必
要である。

【０００５】且つ、炭化水素系溶剤と不活性溶剤とを併
用する場合、炭化水素系溶剤を貯液するための洗浄槽
と、不活性溶剤を貯液するための洗浄槽とを独立して設
けるので、装置全体の構造が複雑となり、大型化すると
いう問題点も有している。

【０００６】この発明は上記問題に鑑み、一つの洗浄槽
に貯液された上下層の洗浄液でワークを超音波洗浄する
ことにより、ワークの隙間や盲孔等に付着した異物を確
実に洗浄除去することができ、高度な技術を必要とする
洗浄処理が行える二液層式の超音波洗浄装置の提供を目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、洗浄槽内に
貯液された洗浄液中にワークを浸漬して、該ワークを超
音波洗浄する洗浄装置であって、上記洗浄槽の上部貯液
領域に炭化水素系溶剤を主成分とする比重の軽い上層洗
浄液を貯液し、該洗浄槽の下部貯液領域に不活性溶剤を
主成分とする比重の重い下層洗浄液を貯液した二液層式
の超音波洗浄装置であることを特徴とする。

【０００８】

【作用】この発明は、洗浄槽の上部貯液領域に貯液した
炭化水素系溶剤を主成分とする上層洗浄液と、同槽の下
部貯液領域に貯液した不活性溶剤を主成分とする下層洗
浄液とでワークを超音波洗浄することで、不活性溶剤の
空気溶解作用により炭化水素系溶剤の脱気が促進され、
超音波振動の伝搬効率が維持される。且つ、炭化水素系
溶剤よりも不活性溶剤の方が表面張力が小さく、浸透性
に優れているため、上下層の洗浄液中にワークを移動す
ることで、ワークの隙間や盲孔等に侵入した不活性溶剤
と入れ代わりに炭化水素系溶剤が浸透し、ワーク全体を
炭化水素系溶剤により洗浄処理できる。

【０００９】且つ、洗浄槽に貯液された炭化水素系溶剤
の液面全体を不活性溶剤の蒸気により覆うことで、引火
要因となる大気との接触が遮断される。

【００１０】

【発明の効果】この発明によれば、一つの洗浄槽に貯液
された上下層の洗浄液によりワークを超音波洗浄するの
で、不活性溶剤の空気溶解作用により炭化水素系溶剤の
脱気が促進され、超音波振動の伝搬効率が維持されるた
め、炭化水素系溶剤による洗浄効果を十分に発揮するこ
とができる。且つ、一つの洗浄槽に炭化水素系溶剤と不
活性溶剤とを貯液するので、装置全体の構造を簡素化し
て、小型化を図ることができる。

【００１１】しかも、炭化水素系溶剤よりも不活性溶剤
の方が表面張力が小さく、浸透性に優れているため、不
活性溶剤中から炭化水素系溶剤中にワークを移動したと
き、ワークの隙間や盲孔等に侵入した不活性溶剤と入れ
代わりに炭化水素系溶剤が浸透する。つまり、ワークの
隙間や盲孔等に不活性溶剤を一旦浸透させて、炭化水素
系溶剤と、不活性溶剤とが置換するため、炭化水素系溶
剤の浸透性がよくなり、ワーク全体を確実に洗浄処理す
ることができる。

【００１２】且つ、一般的な洗浄装置の場合、洗浄槽に
貯液された洗浄液の蒸気によりワークを蒸気洗浄するの
で、洗浄槽の上部空間に不活性溶剤の蒸気を放出するこ
とで、洗浄槽に貯液された炭化水素系溶剤の液面全体が
不活性溶剤の蒸気により覆われ、引火要因となる大気と
の接触が完全に遮断されるため、炭化水素系溶剤が引火
するのを確実に防止することができ、取扱いが容易とな
る。

【００１３】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は一つの洗浄槽内に貯液された上下の洗浄
液でワークを超音波洗浄する二液層式の超音波洗浄装置
を示し、図１に於いて、二液層式の超音波洗浄装置１
は、気密状態に密閉される洗浄室２の内部に、炭化水素
系溶剤（商品名ナフテゾール）を主成分とする上層側の
洗浄液Ｎと、不活性溶剤（商品名ガルデン）を主成分と
する下層側の洗浄液ＧとでワークＷを超音波洗浄する第
１洗浄槽３と、蒸溜再生された洗浄液ＧのみでワークＷ
を浸漬洗浄又は超音波洗浄する第２洗浄槽４とを並列配
置し、第１洗浄槽３と対応する側部壁面に洗浄液Ｇを蒸
溜再生するための溶剤蒸溜槽５を連設し、第２洗浄槽４
と対応する側部壁面に凝縮液化された洗浄液Ｇを水分離
するための水分離槽６を連設している。

【００１４】上述の洗浄室２は、同室上部にワークＷを
出入れするためのワーク出入口２ａを開口し、同室下部
に配設した第１洗浄槽３及び第２洗浄槽４の上部蒸気領
域に冷却ジャケット７を配管し、同室側部に連設した水
分離槽６の上部蒸気領域に冷却コイル８を配管し、例え
ば、冷凍装置（図示省略）により適宜温度に冷却された
冷媒を冷却ジャケット７及び冷却コイル８に循環供給し
て、同室内部の上部蒸気領域に放出された洗浄液Ｇの蒸
気Ｓが凝縮液化する温度に冷却ジャケット７及び冷却コ
イル８を保温する。すなわち、冷却ジャケット７により
凝縮液化した一部の洗浄液Ｇを第１洗浄槽３及び第２洗
浄槽４に滴下供給し、冷却コイル８により凝縮液化した
一部の洗浄液Ｇを水分離槽６に滴下供給する。

【００１５】前述の第１洗浄槽３は、例えば、炭化水素
系溶剤（商品名ナフテゾール、日本石油化学株式会社
製）を主成分とする単一溶剤又は複合溶剤からなる洗浄
液Ｎと、不活性溶剤（商品名ガルデン＝パーフルオロポ
リエーテル＝ＰＦＣ、モンテカチーニ株式会社製のＳＶ
シリーズ又は住友スリーエム株式会社製のＰＦシリー
ズ）を主成分とする単一溶剤又は複合溶剤からなる洗浄
液Ｇとを比重差により上下分離して、同槽の上部貯液領
域に比重の軽い洗浄液Ｎを所定量貯液し、下部貯液領域
に比重の重い洗浄液Ｇを所定量貯液している。なお、上
述の実施例では、パーフルオロポリエーテル＝ＰＦＣ溶
剤（商品名ガルデン）を主成分とする洗浄液Ｇでワーク
Ｗを洗浄処理するが、同ＰＦＣ溶剤の代わりに、例え
ば、ハイドロフルオロカーボン＝ＨＦＣ溶剤等の不活性
溶剤を用いてもよい。

【００１６】且つ、同槽内部の底部壁面に洗浄液Ｎ，Ｇ
を超音波振動するための超音波振動子９を配設し、例え
ば、２７KHz 〜２００KHz の振動周波数で超音波振動子
９を振動させて下層側の洗浄液及び上層側の洗浄液に超
音波振動を誘起すると共に、同槽の上部貯液領域及び下
部貯液領域と対応する一側壁面と、同槽の上部貯液領域
と対応する他側壁面とを、循環用バルブ１０，１１と、
循環ポンプ１２と、濾過フィルタ１３とを介して液循環
路１４で連通接続し、同循環ポンプ１２の移送力によ
り、第１洗浄槽３に貯液された上層側の洗浄液Ｎ及び下
層側の洗浄液Ｇを濾過フィルタ１３で清浄濾過して循環
供給する。

【００１７】且つ、第１洗浄槽３に貯液された洗浄液Ｎ
の液面部分と対応する側部壁面に汚液貯溜槽１５を連設
し、同汚液貯溜槽１５の底部壁面と、下部一側に配設し
た液回収タンク１６の上部壁面とを液回収路１７で連通
接続し、超音波洗浄時に於いて、洗浄液Ｎの液面上に浮
上した油分を汚液貯溜槽１５にオーバーフローしてから
液回収タンク１６に排出する。

【００１８】前述の第２洗浄槽４は、上述の第１洗浄槽
３に貯液された洗浄液Ｎの液面レベルよりも洗浄液Ｇの
液面レベルが高くなるように所定量貯液し、同槽内部の
底部壁面に洗浄液Ｇを超音波振動するための超音波振動
子１８を配設し、例えば、２７KHz 〜２００KHz の振動
周波数で超音波振動子１８を振動させて洗浄液Ｇに超音
波振動を誘起すると共に、同槽の下部貯液領域と対応す
る底部壁面と、同槽の上部貯液領域と対応する側部壁面
とを、循環用バルブ１９，２０と、循環ポンプ２１と、
濾過フィルタ２２とを介して液循環路２３で連通接続
し、同循環ポンプ２１の移送力により、第１洗浄槽３に
貯液された洗浄液Ｇを濾過フィルタ２２で清浄濾過して
循環供給する。

【００１９】且つ、上位側に配設した第２洗浄槽４と、
下位側に配設した第１洗浄槽３との近接側壁部間に、上
位側の第２洗浄槽４から下位側の第１洗浄槽３に向けて
洗浄液Ｇをオーバーフローするための流下板２４を斜設
して、第２洗浄槽４に貯液された洗浄液Ｇをオーバーフ
ローして第１洗浄槽３に供給する。

【００２０】前述の溶剤蒸溜槽５は、上述した第１洗浄
槽３の上部蒸気領域と対応する側部壁面と、同溶剤蒸溜
槽５の上部蒸気領域と対応する側部壁面とを蒸気供給路
２５で連通接続し、同槽内部の底部壁面に洗浄液Ｇを蒸
発気化するための液加熱管２６を配管し、例えば、加熱
装置（図示省略）により適宜温度に加熱されたオイルや
水溶液等の加熱媒体を液加熱管２６に循環供給して、同
槽内部に貯液された洗浄液Ｇが蒸発気化する温度に液加
熱管２６を加温する。すなわち、液加熱管２６により蒸
発気化された洗浄液Ｇの蒸気Ｓを蒸気供給路２５から第
１洗浄槽３及び第２洗浄槽４の上部蒸気領域に向けて放
出する。

【００２１】且つ、溶剤蒸溜槽５の下部貯液領域と対応
する底部壁面と、上述した液回収タンク１６の底部壁面
とを液回収路２７で連通接続し、液回収タンク１６に回
収された汚液Ｋに洗浄液Ｇが混入している場合、油分や
切粉等が含まれる汚液Ｋと洗浄液Ｇとが比重差により上
下分離され、同槽底部に自重降下した洗浄液Ｇを液回収
路２７から溶剤蒸溜槽５に回収して蒸溜再生する。且
つ、第１洗浄槽３の下部貯液領域と対応する底部壁面
と、溶剤蒸溜槽５に貯液された洗浄液Ｇの液面よりも上
部壁面とを液回収路２８で連通接続し、第１洗浄槽３に
貯液された洗浄液Ｇを液回収路２８から溶剤蒸溜槽５に
回収して蒸溜再生する。

【００２２】前述の水分離槽６は、同槽内部の下部貯液
領域を左右分割する位置に仕切り板６ａを立設して各分
離槽６ｂ，６ｃを分割形成し、分離槽６ｂの液面部分と
対応する側部壁面に排出用バルブ２９を介して液排出路
３０を連通接続すると共に、上位側に配設した水分離槽
６の分離槽６ｃと、下位側に配設した第２洗浄槽４との
近接側壁部間に、上位側の分離槽６ｃから下位側の第２
洗浄槽４に向けて水分離済みの洗浄液Ｇをオーバーフロ
ーするための流下板３１を斜設して、上述の冷却ジャケ
ット７及び冷却コイル８により凝縮液化された洗浄液Ｇ
を水分離槽６の分離槽側に滴下供給して、分離槽６ｂの
液面上に浮上した比重の軽い水分のみを液排出路３０か
ら槽外部に排出し、同槽底部に自重降下した比重の重い
洗浄液Ｇを分離槽６ｃからオーバーフローして第２洗浄
槽４に供給する。

【００２３】図示実施例は上記の如く構成するものとし
て、以下、二液層式の超音波洗浄装置によるワークＷの
洗浄方法を説明する。先ず、図１に示すように、溶剤蒸
溜槽５に貯液された洗浄液Ｇを液加熱管２６により蒸発
気化する温度に加熱して、第１洗浄槽３及び第２洗浄槽
４の上部蒸気領域に洗浄液Ｇの蒸気Ｓを放出する。同時
に、冷却ジャケット７及び冷却コイル８の冷却作用によ
り洗浄液Ｇの蒸気Ｓを凝縮して、第１洗浄槽３及び第２
洗浄槽４の上部蒸気領域に放出された蒸気Ｓの濃縮す
る。つまり、洗浄室２内に放出された洗浄液Ｇの蒸気Ｓ
よりも大気側の比重が軽いため、ワークＷの搬入時に於
いて、洗浄液Ｎの引火要因となる大気が洗浄室２内に侵
入するのを防止できる。且つ、第１洗浄槽３に貯液され
た洗浄液Ｎの液面が高濃度の蒸気Ｓにより覆われるの
で、洗浄液Ｎと大気との接触が完全に遮断され、洗浄液
Ｎが引火するのを確実に防止できる。

【００２４】次に、洗浄室２のワーク出入口２ａを一部
開放又は全部開放した後、同室に放出された洗浄液Ｇの
蒸気Ｓ中を通過させて未洗浄のワークＷを室内に搬入
し、第１洗浄槽３に貯液された上層側の洗浄液Ｎ中にワ
ークＷ全体を浸漬する。洗浄室２のワーク出入口２ａを
完全密閉或いは開放状態のまま超音波振動子９を振動さ
せて、第１洗浄槽３に貯液された洗浄液Ｎのキャビテー
ションによりワークＷ表面に付着した油分や切粉等の異
物を洗浄除去する。

【００２５】例えば、隙間の狭いワークＷ、盲孔の多い
ワークＷを洗浄する場合、第１洗浄槽３に貯液された上
層側の洗浄液Ｎ中から下層側の洗浄液Ｇ中にワークＷを
移動して、同槽に貯液された下層側の洗浄液Ｇ中にワー
クＷ全体を一旦浸漬することで、上層側の洗浄液Ｎ（商
品名ナフテゾール）よりも下層側の洗浄液Ｇ（商品名ガ
ルデン）の方が表面張力が小さく、浸透性に優れている
ため、ワークＷの隙間や盲孔等に洗浄液Ｇが即浸透す
る。この後、第１洗浄槽３に貯液された下層側の洗浄液
Ｇ中から上層側の洗浄液Ｎ中にワークＷを移動すること
で、ワークＷの隙間や盲孔等から流出する洗浄液Ｇと入
れ代わりに洗浄液Ｎが浸透する。つまり、ワークＷの隙
間や盲孔等に洗浄液Ｇを一旦浸透させて、洗浄液Ｎと、
洗浄液Ｎとが置換するため、洗浄液Ｎの浸透性がよくな
り、ワークＷの隙間や盲孔等に付着した異物を確実に洗
浄除去することができる。

【００２６】同時に、循環ポンプ１２を駆動して、第１
洗浄槽３に貯液された洗浄液Ｎ及び洗浄液Ｇを濾過フィ
ルタ１３により清浄濾過して循環供給するため、洗浄液
Ｇ（商品名ガルデン）の空気溶解作用により洗浄液Ｎ
（商品名ナフテゾール）の脱気が促進され、超音波振動
子９により誘起された超音波振動の伝搬効率がよくなる
ため、洗浄液Ｎによる洗浄効果を十分に発揮することが
できる。

【００２７】次に、第１洗浄槽３に貯液された洗浄液Ｎ
中からワークＷを一旦引き上げ、第２洗浄槽４に貯液さ
れた洗浄液Ｇ中にワークＷ全体を浸漬して、ワークＷの
隙間や盲孔等に残着した洗浄液Ｎを洗浄除去する。或い
は、超音波振動子１８を振動させて、第２洗浄槽４に貯
液された洗浄液ＧのキャビテーションによりワークＷに
残着した洗浄液Ｎを洗浄除去する。同時に、ワークＷか
ら分離した洗浄液Ｎを洗浄液Ｇの液面上に浮上させ、液
面上に浮上した洗浄液Ｎを第１洗浄槽３にオーバーフロ
ーして返還する。

【００２８】次に、二次洗浄後に於いて、第２洗浄槽４
に貯液された洗浄液Ｇ中からワークＷを一旦引き上げ、
洗浄室２に放出された洗浄液Ｇの蒸気ＳでワークＷ全体
を適宜温度に加熱して乾燥処理する。洗浄室２のワーク
出入口２ａを一部開放又は全部開放した後、洗浄処理さ
れたワークＷを室外に搬出することで、ワークＷの洗浄
処理が終了する。

【００２９】以上のように、第１洗浄槽３に貯液された
洗浄液Ｎ，ＧにワークＷを浸漬して超音波洗浄するの
で、不活性溶剤を主成分とする洗浄液Ｇの空気溶解作用
により炭化水素系溶剤を主成分とする洗浄液Ｎの脱気が
促進され、超音波振動の伝搬効率が維持されるため、洗
浄液Ｎによる洗浄効果を十分に発揮することができる。
且つ、第１洗浄槽３に洗浄液Ｎ，Ｇを貯液するので、装
置全体の構造を簡素化して、小型化を図ることができ
る。

【００３０】しかも、炭化水素系溶剤を主成分とする洗
浄液Ｎよりも不活性溶剤を主成分とする洗浄液Ｇの方が
表面張力が小さく、浸透性に優れているため、洗浄液Ｇ
中から洗浄液Ｎ中にワークＷを移動したとき、ワークＷ
の隙間や盲孔等に侵入した洗浄液Ｇと入れ代わりに洗浄
液Ｎが浸透し、ワークＷ全体を確実に洗浄処理すること
ができる。

【００３１】且つ、第１洗浄槽３に貯液された洗浄液Ｎ
（商品名ナフテゾール）の液面全体を洗浄液Ｇ（商品名
ガルデン）の蒸気Ｓにより覆うので、引火要因となる大
気との接触が完全に遮断され、洗浄液Ｎが引火するのを
確実に防止することができ、取扱いが容易となる。

【００３２】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の洗浄槽は、実施例の第１洗浄槽３
に対応し、以下同様に、上層洗浄液は、洗浄液Ｎに対応
し、下層洗浄液は、洗浄液Ｇに対応するも、この発明
は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではな
い。

【００３３】上述の実施例では、第１洗浄槽３に貯液さ
れた洗浄液Ｇを溶剤蒸溜槽５に回収して蒸溜再生する
が、例えば、当該出願人が既に開発済みの蒸溜塔（特願
平５−１４５５０３号））で洗浄液Ｇを蒸溜再生するも
よく、実施例の蒸溜方法のみに限定されるものではな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】二液層式の超音波洗浄装置によるワーク洗浄方
法を示す全体構成図。

【符号の説明】

Ｗ…ワーク Ｎ…洗浄液 Ｇ…洗浄液 Ｓ…蒸気 １…超音波洗浄装置 ２…洗浄室 ３…第１洗浄槽 ４…第２洗浄槽 ５…溶剤蒸溜槽 ６…水分離槽 ７…冷却ジャケット ８…冷却コイル ９…超音波振動子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗浄槽内に貯液された洗浄液中にワークを
   浸漬して、該ワークを超音波洗浄する洗浄装置であっ
   て、上記洗浄槽の上部貯液領域に炭化水素系溶剤を主成
   分とする比重の軽い上層洗浄液を貯液し、該洗浄槽の下
   部貯液領域に不活性溶剤を主成分とする比重の重い下層
   洗浄液を貯液した二液層式の超音波洗浄装置。