JP2006326389A - Washing device and washing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学ガラス等の被洗浄物に付着したパーティクル等の除去を行うために機能水を用いる洗浄装置および洗浄方法に関する。 The present invention relates to a cleaning apparatus and a cleaning method that use functional water to remove particles and the like attached to an object to be cleaned such as optical glass.
レンズ、プリズム等の光学素子の製造では、光学素子の表面に光学薄膜をコーティングする前や光学部品の組み立て前に、表面に付着したゴミ、埃、手脂、油分等を除去するための洗浄を行っている。この洗浄工程では、アルカリ洗剤洗浄、純水リンス、温風乾燥の順で光学素子を数多くの洗浄槽に順次浸漬して行っている。この際、親油性溶剤、乳化剤、市水、洗剤、純水、温風乾燥のような洗浄方法も取られている(例えば、特許文献1参照。)。 In the manufacture of optical elements such as lenses and prisms, cleaning is performed to remove dirt, dust, hand grease, oil, etc. adhering to the surface before coating the optical thin film on the surface of the optical element or assembling the optical component. Is going. In this cleaning step, the optical element is sequentially immersed in a number of cleaning tanks in the order of alkaline detergent cleaning, pure water rinsing, and hot air drying. At this time, cleaning methods such as lipophilic solvents, emulsifiers, city water, detergents, pure water, and hot air drying are also employed (see, for example, Patent Document 1).
この際、各洗浄槽に収納されたアルカリ洗剤、市水、純水、或いは溶剤等の洗浄液に超音波を印加すると共に、これらの洗浄液に光学素子を一定時間浸漬する。これにより、超音波の物理力を作用させて汚れを除去している。また、アルカリ洗剤によってガラスの表面に付着している酸化セリウム等の研磨剤を除去する洗浄も行われている。
浸漬・超音波による洗浄の後、水や純水を用いてこれら洗浄液のリンスを行い、最後に温風乾燥を行う方法が一般的に行われている。
At this time, an ultrasonic wave is applied to a cleaning liquid such as an alkaline detergent, city water, pure water, or a solvent stored in each cleaning tank, and the optical element is immersed in the cleaning liquid for a certain period of time. Thereby, the physical force of ultrasonic waves is applied to remove the dirt. In addition, cleaning is also performed to remove an abrasive such as cerium oxide adhering to the glass surface with an alkaline detergent.
Generally, a method of rinsing these cleaning solutions using water or pure water after immersion and ultrasonic cleaning, and finally drying with hot air is generally performed.
しかしながら、上記従来の洗浄装置及び洗浄方法では、アルカリ洗剤をきれいにリンスしないと光学素子にシミ残りが生じる。従って、純水によるリンスが必要となり、洗浄槽が何槽も必要となって洗浄装置が大きなシステムとなってしまう。一方、アルカリ洗剤を使わずに純水だけで洗浄した場合には、洗浄後そのまま乾燥工程に移行できるが、パーティクルを十分に除去することができない問題がある。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、水系洗浄であっても、リンスを不要にして、被洗浄物の表面に付着したパーティクルを除去することができ、洗浄時間を短縮することができる洗浄装置および洗浄方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even in the case of water-based cleaning, rinsing is unnecessary, particles adhering to the surface of the object to be cleaned can be removed, and cleaning time is shortened. An object of the present invention is to provide a cleaning device and a cleaning method capable of performing the above.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る洗浄方法は、水を用いて被洗浄物表面に付着した汚れを洗浄する洗浄方法であって、二酸化炭素、オゾン、水素のうち少なくとも1つ以上を純水に溶解させた機能水を配した洗浄槽中に、被洗浄物を浸漬して超音波を照射する浸漬・照射工程と、
前記機能水が付着した状態の前記被洗浄物を回転して乾燥する乾燥工程とを備えていることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The cleaning method according to the present invention is a cleaning method for cleaning dirt adhering to the surface of an object to be cleaned using water, and is a functional water in which at least one of carbon dioxide, ozone and hydrogen is dissolved in pure water. Immersion / irradiation process in which the object to be cleaned is immersed in the cleaning tank where
A drying step of rotating and drying the object to be cleaned in a state where the functional water is adhered.
この発明の洗浄方法は、二酸化炭素、オゾン、水素のうち少なくとも1つ以上を純水に溶解させた機能水中のイオンや水素ラジカル等の作用により、静電気力などにより被洗浄物に付着しているパーティクルを水中に分散させることができる。そして、超音波を照射することでパーティクルと被洗浄物との隙間に機能水を入り込ませると共に、超音波のキャビテーションによって気泡を発生することができ、被洗浄物の表面からパーティクルを引き剥がして浮上させることができる。 In the cleaning method of the present invention, at least one or more of carbon dioxide, ozone, and hydrogen is dissolved in pure water, and is adhered to the object to be cleaned by electrostatic force or the like due to the action of ions or hydrogen radicals in functional water. Particles can be dispersed in water. By irradiating ultrasonic waves, functional water can enter the gap between the particles and the object to be cleaned, and bubbles can be generated by cavitation of the ultrasonic waves. Can be made.
また、不揮発性成分を含有するアルカリ洗浄剤を使用せずに機能水による洗浄を行うため、被洗浄物を純水によってリンスすることなくそのまま乾燥することができる。
さらに、乾燥する際に被洗浄物を回転することによって、被洗浄物の周囲に渦巻き状空気の流れを生じさせることができ、表面に付着している機能水の大部分を遠心力で外方に飛び出させることができる。従って、被洗浄物を加熱しなくても空気流や遠心力を利用して被洗浄物を乾燥することができる。この際、気体を純水に溶解させていることからも、被洗浄物に乾燥シミを発生させることなく乾燥することができる。
In addition, since washing with functional water is performed without using an alkaline detergent containing a non-volatile component, an object to be washed can be dried as it is without being rinsed with pure water.
Furthermore, by rotating the object to be cleaned during drying, a flow of spiral air can be generated around the object to be cleaned, and most of the functional water adhering to the surface is removed outward by centrifugal force. Can jump out. Therefore, the object to be cleaned can be dried using an air flow or centrifugal force without heating the object to be cleaned. At this time, since the gas is dissolved in pure water, the object to be cleaned can be dried without generating dry spots.
また、本発明に係る洗浄方法は、前記洗浄方法であって、前記機能水の前記二酸化炭素、前記オゾン、前記水素に係る合計濃度が0.10ppm以上であることを特徴とする。
この発明の洗浄方法は、静電気力等により被洗浄物に付着しているパーティクルを除去するのに十分なイオンやラジカルを確保することができる。
The cleaning method according to the present invention is the cleaning method, wherein the total concentration of the carbon dioxide, ozone, and hydrogen of the functional water is 0.10 ppm or more.
The cleaning method of the present invention can secure sufficient ions and radicals to remove particles adhering to the object to be cleaned due to electrostatic force or the like.
また、本発明に係る洗浄方法は、前記洗浄方法であって、前記乾燥工程における前記被洗浄物の回転速度が500r/min以上、かつ、乾燥時間が120秒以下であることを特徴とする。
この発明の洗浄方法は、被洗浄物に十分な遠心力を発生させて回転に伴う空気の流れを生じさせるので、表面に付着した機能水を飛散させることができ、揮発乾燥でない状態で被洗浄物を好適に乾燥させることができる。
Further, the cleaning method according to the present invention is the cleaning method, wherein the rotational speed of the object to be cleaned in the drying step is 500 r / min or more and the drying time is 120 seconds or less.
Since the cleaning method of the present invention generates sufficient centrifugal force on the object to be cleaned and generates an air flow accompanying rotation, the functional water adhering to the surface can be scattered, and the object to be cleaned is not volatilely dried. The product can be suitably dried.
本発明に係る洗浄装置は、水を用いて被洗浄物表面に付着した汚れを洗浄する洗浄装置であって、二酸化炭素、オゾン、水素のうち少なくとも一つを純水に溶解させた機能水と、該機能水が配される洗浄槽と、該洗浄槽に配された超音波振動子と、前記被洗浄物を回転させる回転機構とを備えていることを特徴とする。 A cleaning apparatus according to the present invention is a cleaning apparatus for cleaning dirt adhered to the surface of an object to be cleaned using water, and functional water in which at least one of carbon dioxide, ozone, and hydrogen is dissolved in pure water; And a cleaning tank in which the functional water is disposed, an ultrasonic vibrator disposed in the cleaning tank, and a rotation mechanism for rotating the object to be cleaned.
この発明の洗浄装置は、機能水として、二酸化炭素、オゾン、水素のうち少なくとも1つ以上を純水に溶解させたものを使用するので、液中のイオンや水素ラジカル等の作用により、静電気力などにより被洗浄物に付着しているパーティクルを水中に分散させることができる。そして、超音波振動子を備えているので、超音波を照射することでパーティクルと被洗浄物との隙間に機能水を入り込ませると共に、超音波のキャビテーションによって気泡を発生することができ、被洗浄物の表面からパーティクルを引き剥がして浮上させることができる。 The cleaning device of the present invention uses functional water in which at least one of carbon dioxide, ozone, and hydrogen is dissolved in pure water, so that electrostatic force is generated by the action of ions, hydrogen radicals, and the like in the liquid. For example, particles adhering to the object to be cleaned can be dispersed in water. And since it is equipped with an ultrasonic transducer, functional water can enter the gap between the particles and the object to be cleaned by irradiating with ultrasonic waves, and bubbles can be generated by ultrasonic cavitation. Particles can be lifted off the surface of objects.
また、不揮発性成分を含有するアルカリ洗剤を使用せずに機能水による洗浄を行うため、被洗浄物を純水によってリンスすることなくそのまま乾燥することができる。
さらに、被洗浄物を回転させる回転機構を備えているので、乾燥する際に被洗浄物を回転することによって、被洗浄物の周囲に渦巻き状空気の流れを生じさせることができ、表面に付着している機能水の大部分を遠心力で外方に飛び出させることができる。従って、被洗浄物を加熱しなくても空気流や遠心力を利用して被洗浄物を乾燥することができる。この際、気体を純水に溶解させていることからも、被洗浄物に乾燥シミを発生させることなく乾燥することができる。
Moreover, since washing with functional water is performed without using an alkaline detergent containing a non-volatile component, the article to be washed can be dried as it is without being rinsed with pure water.
In addition, it has a rotating mechanism that rotates the object to be cleaned. By rotating the object to be cleaned when drying, a flow of spiral air around the object to be cleaned can be generated and adhered to the surface. Most of the functional water that is running can be ejected outward by centrifugal force. Therefore, the object to be cleaned can be dried using an air flow or centrifugal force without heating the object to be cleaned. At this time, since the gas is dissolved in pure water, the object to be cleaned can be dried without generating dry spots.
本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置によれば、水系洗浄であっても、リンスを不要にして、被洗浄物の表面に付着したパーティクルを除去することができる。従って、洗浄時間を短縮することができる。 According to the cleaning method and the cleaning apparatus of the present invention, it is possible to remove particles adhering to the surface of an object to be cleaned without using rinsing even in aqueous cleaning. Accordingly, the cleaning time can be shortened.
本発明に係る一実施形態について、図1を参照して説明する。
本実施形態に係る洗浄装置1は、図1に示すように、水を用いてレンズ(被洗浄物)2等の光学素子の表面に付着した汚れを洗浄する洗浄装置であって、二酸化炭素、オゾン、水素のうち少なくとも一つを純水に溶解させた機能水3と、機能水3が配される洗浄槽5と、洗浄槽5の底部側に配された超音波振動子6と、レンズ2を回転させる回転モータ(回転機構)7とを備えている。
An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the cleaning device 1 according to the present embodiment is a cleaning device that uses water to clean dirt attached to the surface of an optical element such as a lens (object to be cleaned) 2, which includes carbon dioxide,
機能水3の二酸化炭素、オゾン、水素に係る合計濃度は、0.10ppm以上とされている。超音波振動子6は、所定の超音波を機能水3に印加する。
回転モータ7は、レンズ2を500r/min以上の回転速度で回転させる。
The total concentration of carbon dioxide, ozone, and hydrogen in the
The rotation motor 7 rotates the
次に、本実施形態に係る洗浄装置1による洗浄方法について説明する。
本実施形態に係る洗浄方法は、二酸化炭素、オゾン、水素のうち少なくとも1つ以上を純水に溶解させた機能水3を配した洗浄槽5中に、レンズ2を浸漬して超音波を照射する浸漬・照射工程と、機能水3を排水して機能水3が表面に付着した状態のレンズ2をそのまま回転モータ7により回転して乾燥する乾燥工程とを備えている。
Next, a cleaning method by the cleaning apparatus 1 according to the present embodiment will be described.
In the cleaning method according to the present embodiment, the
浸漬・照射工程では、まず、機能水3を洗浄槽5に満たし、レンズ2を機能水3中に挿入して浸漬する。そして、超音波振動子6から所定の超音波を印加する。
この際、機能水3中のイオンや水素ラジカル等の作用により、静電気力などによりレンズ2に付着しているパーティクルが水中に分散する。さらに、超音波が照射されることにより、パーティクルとレンズ2表面との隙間に機能水3が入り込むと共に、超音波のキャビテーションによって気泡が発生し、レンズ2の表面からパーティクルが引き剥がされて浮上する。
In the immersion / irradiation step, first, the
At this time, particles adhering to the
浸漬・洗浄工程終了後、洗浄槽5からレンズ2を取り出してすぐに乾燥工程に移行する。
即ち、所定の回転数にて回転モータ7を回転させ、レンズ2の周囲に渦巻き状空気の流れを生じさせる。このときの回転速度は500r/min以上、かつ、乾燥時間は120秒以下とする。
After completion of the dipping / cleaning process, the
That is, the rotary motor 7 is rotated at a predetermined rotational speed, and a flow of spiral air is generated around the
この際、レンズ2の表面に付着している機能水3の大部分がレンズ2の遠心力で径方向外方に飛び出す。従って、レンズ2を加熱しなくても、回転によって発生するレンズ2回りの巻き込み空気の流れによって揮発乾燥するだけでなく、遠心力によって水がレンズ2から飛散してレンズ2が乾燥する。
At this time, most of the
この洗浄装置1及び洗浄方法によれば、二酸化炭素、オゾン、水素のうち少なくとも1つ以上を純水に0.10ppm以上溶解させたものを機能水3として使用するので、静電気力等により被洗浄物に付着しているパーティクルを除去するのに十分なイオンやラジカルを確保することができる。
また、不揮発性成分を含有するアルカリ洗剤を使用しないため、純水でのリンスを行わずにそのまま乾燥することができ、かつ、そのまま乾燥してもアルカリ洗剤のようにレンズ2表面に残渣としてのシミとなって残ることを抑えることができる。
According to the cleaning apparatus 1 and the cleaning method, since at least one of carbon dioxide, ozone, and hydrogen is dissolved in pure water by 0.10 ppm or more is used as the
In addition, since an alkaline detergent containing a non-volatile component is not used, it can be dried as it is without rinsing with pure water, and even if it is dried as it is, it remains as a residue on the surface of the
さらに、乾燥工程にてレンズ2を高速回転させるので、レンズ2表面に付着している機能水3の大部分を遠心力で飛び出させ、機能水3中にわずかに残っているパーティクル他の汚れ成分もほとんど飛ばすことができる。従って、レンズ2表面にわずかに残ったパーティクル等が温風乾燥による水の揮発により、徐々に凝集、濃縮されることにより発生するシミ残りを抑えることができる。
この際、機能水3として揮発性のガスを溶解したものを使用しているので、レンズ2表面から液を好適に振り切ることができる。
Further, since the
At this time, since the
従って、リンス用の洗浄槽やヒータ等の乾燥設備を削減することができ、洗浄装置を簡略化、小型化することができる。また、洗浄に要する時間を短縮することができる。 Accordingly, it is possible to reduce drying equipment such as a rinsing cleaning tank and a heater, and to simplify and downsize the cleaning device. In addition, the time required for cleaning can be shortened.
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、純水に含有させる二酸化炭素、オゾン、水素は、汚れにあわせて何れか一つ、又はこれらを所定の割合で組み合わせて溶解させても構わない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, carbon dioxide, ozone, or hydrogen contained in pure water may be dissolved by combining any one of them in accordance with dirt, or a combination thereof in a predetermined ratio.
(実施例1)
上述した洗浄装置1の洗浄槽5に、レンズ2としてゴミ、埃等のパーティクルが付着した直径(φ)50mmの凸レンズ(n=30)を保持し、17MΩの純水に対して水素を溶解した機能水3を充填して洗浄を行った。
Example 1
A convex lens (n = 30) having a diameter (φ) of 50 mm to which particles such as dust and the like have adhered as the
機能水3の水素濃度を0ppm(純水)、0.01ppm、0.05ppm、0.10ppm、1.00ppm、1.50ppmと変化させ、30℃の液温にて超音波(40kHz、600W)を1分、3分間と印加時間をそれぞれ変化させて洗浄を行った。
そして、浸漬・超音波工程の後、機能水3を排水してすぐに乾燥工程に移行して、500r/min以上の回転数にてレンズ2を回転した。
洗浄結果を表1に示す。
Changing the hydrogen concentration of
Then, after the immersion / ultrasonic process, the
Table 1 shows the washing results.
洗浄時の機能水3の濃度を1.50ppmにすると、1分程度の短時間で洗浄することができ、一般的に用いられている超音波洗浄と同等以上の洗浄力を得ることができた。濃度をさらに大きくすることにより、機能水の化学力の効果が増大するため、より短時間で効率的に洗浄ができた。
When the concentration of
また、0.10ppmの濃度でも、洗浄時間を3分に延長することにより、同様に洗浄することができた。従って、水素を0.10ppm以上溶解させた機能水であれば好適に洗浄することができた。なお、使用する機能水は、水素を溶解させたものだけではなく、純水に二酸化炭素、オゾンを溶解させた機能水でも同様の結果を得る事ができた。 Further, even at a concentration of 0.10 ppm, the cleaning could be performed similarly by extending the cleaning time to 3 minutes. Therefore, the functional water in which 0.10 ppm or more of hydrogen was dissolved could be suitably washed. In addition, the same result was able to be obtained not only in the functional water to use but also the functional water in which carbon dioxide and ozone were dissolved in pure water.
なお、比較例として、浸漬・超音波工程にて純水のみによる洗浄を実施した。この場合、パーティクルの除去は不可能であった。 As a comparative example, cleaning with pure water only was performed in an immersion / ultrasonic process. In this case, it was impossible to remove the particles.
(実施例2)
この実施例では、乾燥工程における回転モータ7の回転速度を変化させて、乾燥性の評価を行った。純水にオゾンを溶解して濃度10ppmとした機能水3を30℃の液温とし、これに40kHz、600Wの超音波を3分間印加して洗浄を行った.乾燥工程では、25℃にて回転モータ7の回転速度を400r/min、500r/min、800r/min、1000r/min、1500r/min、2000r/minと変化させた。なお比較例として、80℃、3分間の従来の引上げ温風乾燥を行った。結果を表2に示す。
(Example 2)
In this example, the drying property was evaluated by changing the rotation speed of the rotary motor 7 in the drying process.
乾燥時の回転速度が500r/minのときには乾燥時間が120秒要したが、シミの発生がなく乾燥することができた。回転速度が2000r/minのときには60秒の乾燥時間で乾燥することができ、500r/minの場合よりも乾燥時間を60秒短縮することができた。また、従来の引上げ乾燥では、同じ機能水を使用してもシミが発生した。
なお、純水に二酸化炭素、水素を溶解させた機能水の場合でも、500r/min以上回転させることによってシミなく乾燥することができた。
When the rotational speed at the time of drying was 500 r / min, the drying time required 120 seconds, but it was possible to dry without generation of spots. When the rotational speed was 2000 r / min, drying could be performed with a drying time of 60 seconds, and the drying time could be shortened by 60 seconds compared with the case of 500 r / min. Moreover, in the conventional pull drying, a stain was generated even when the same functional water was used.
Even in the case of functional water in which carbon dioxide and hydrogen were dissolved in pure water, it could be dried without spotting by rotating at least 500 r / min.
1 洗浄装置
2 レンズ(被洗浄物)
3 機能水
5 洗浄槽
6 超音波振動子
7 回転モータ(回転機構)
1
3
Claims (4)
二酸化炭素、オゾン、水素のうち少なくとも1つ以上を純水に溶解させた機能水を配した洗浄槽中に、被洗浄物を浸漬して超音波を照射する浸漬・照射工程と、
前記機能水が付着した状態の前記被洗浄物を回転して乾燥する乾燥工程とを備えていることを特徴とする洗浄方法。 A cleaning method for cleaning dirt adhered to the surface of an object to be cleaned using water,
Immersion / irradiation step of immersing an object to be cleaned and irradiating ultrasonic waves in a cleaning tank in which functional water in which at least one of carbon dioxide, ozone and hydrogen is dissolved in pure water is disposed;
And a drying step of rotating and rotating the article to be cleaned with the functional water attached thereto.
二酸化炭素、オゾン、水素のうち少なくとも一つを純水に溶解させた機能水と、
該機能水が配される洗浄槽と、
該洗浄槽に配された超音波振動子と、
前記被洗浄物を回転させる回転機構とを備えていることを特徴とする洗浄装置。
A cleaning device for cleaning dirt adhered to the surface of an object to be cleaned using water,
Functional water in which at least one of carbon dioxide, ozone, and hydrogen is dissolved in pure water;
A washing tank in which the functional water is disposed;
An ultrasonic transducer disposed in the cleaning tank;
A cleaning apparatus comprising: a rotation mechanism that rotates the object to be cleaned.
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Cited By (3)
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CN105903716A (en) * | 2016-04-16 | 2016-08-31 | 张晓晓 | Vehicle component maintenance method and impeller cleaning machine |
RU2646066C2 (en) * | 2016-04-26 | 2018-03-01 | Акционерное общество "ЛОМО" | Method for cleaning working surfaces of prism in manufacturing the mechano-optical modulator of laser q based on the effects of violation of total internal reflection |
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