JP6993932B2 - 洗浄装置および洗浄装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の洗浄槽を用いる洗浄装置および洗浄装置の作動方法に関する。

従来、有機溶剤を用いて光学素子等の精密部品を洗浄することが知られている。
特許文献１には、有機溶剤を再利用しながら使用する洗浄装置が記載されている。この装置は一定時間毎に、蒸留再生装置内に溜まった汚れを含む有機溶剤を加熱して体積を減らし、汚れが濃縮された有機溶剤を廃棄している。これにより、廃棄する溶剤の量を減らし、溶剤に関するコストを低減することができる。

特開２００２－１８３７０号公報

特許文献１に記載の技術では、汚れを濃縮している間も蒸留された有機溶剤が洗浄槽に戻される。しかし、汚れの種類によっては有機溶剤と一緒に蒸発してしまうものがある。このような汚れは、汚れを濃縮している間に蒸留された有機溶剤に多く含まれる。その結果、汚れが洗浄対象に再付着する可能性がある。
濃縮しない場合、有機溶剤の廃棄量が多くなり、コスト増につながる。また、汚れを考慮して濃縮している間に蒸留された有機溶剤を再利用しないと、そもそも濃縮する意味がなくなる。

上記事情を踏まえ、本発明は、洗浄対象への汚れの再付着を防ぎつつ、溶剤の廃棄量を低減することができる洗浄装置および洗浄装置の作動方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様は、第一洗浄槽と、第一洗浄槽よりも上流側に位置する第二洗浄槽とを含む、カスケード式の２以上の洗浄槽と、２以上の洗浄槽の少なくとも一つから供給された洗浄液を再生し、２以上の洗浄槽の少なくとも一つに供給する洗浄液再生部と、洗浄液再生部と、第一洗浄槽および第二洗浄槽とを接続し、洗浄液再生部で再生された洗浄液が流れる配管と、洗浄液再生部および前記配管内の洗浄液の流れを制御するコントローラとを備える洗浄装置である。
洗浄液再生部は、内部に残留する洗浄液に含まれる汚れを濃縮する濃縮モードと、濃縮を伴わない通常モードとの二つの運転モードを有し、コントローラは、通常モードにおいて、再生された洗浄液が第二洗浄槽に送られるように配管内の洗浄液の流れを制御し、濃縮モードにおいて、第一洗浄槽から洗浄液再生部への洗浄液の供給を停止し、再生された洗浄液が第一洗浄槽に送られて第二洗浄槽には送られないように配管内の洗浄液の流れを制御する。
本願発明における「上流」、「下流」とは、カスケード方式における上流あるいは下流を意味している。すなわち、通常被洗浄物は、最も下流側の洗浄槽に投入されてから、より上流側の洗浄槽に順次投入される。

本発明の第二の態様は、第一洗浄槽と、第一洗浄槽よりも上流側に位置する第二洗浄槽とを含む、カスケード式の２以上の洗浄槽と、２以上の洗浄槽の少なくとも一つから供給された洗浄液を再生する洗浄液再生部と、を備えた洗浄装置の作動方法である。
この方法において、洗浄液再生部が内部に残留する洗浄液に含まれる汚れを濃縮しているときは、第一洗浄槽から洗浄液再生部への洗浄液の供給を停止し、再生された洗浄液を第一洗浄槽に戻し第二洗浄槽には戻さず、洗浄液再生部が内部に残留する洗浄液に含まれる汚れを濃縮していないときは、再生された洗浄液が第二洗浄槽に戻される。

本発明の洗浄装置および洗浄装置の作動方法によれば、洗浄対象への汚れの再付着を防ぎつつ、溶剤の廃棄量を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る洗浄装置を示す模式図である。 通常モードにおける洗浄液の流れを示す図である。 濃縮廃棄モードにおける洗浄液の流れを示す図である。 本実施形態の変形例に係る洗浄装置を示す模式図である。 本発明の変形例に係る洗浄装置を示す模式図である。 予備槽を備えた洗浄槽の一例を示す図である。

本発明の一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態の洗浄装置１を示す模式図である。洗浄装置１は、二つの洗浄槽と、洗浄槽と接続された洗浄液再生部２０と、洗浄装置１の各部を制御するコントローラ３０とを備えている。

洗浄槽は、未洗浄の被洗浄物が入れられる第一洗浄槽１１と、第一洗浄槽１１で一次洗浄された被洗浄物が入れられる第二洗浄槽１２とを含む。二つの洗浄槽１１、１２は、いわゆるカスケード式の洗浄槽であり、それぞれ余剰槽１１ａ、１２ａを備える。上流側の第二洗浄槽１２でオーバーフローした洗浄液は、余剰槽１２ａに流入し、配管１３を通って下流側の第一洗浄槽１１に流入する。第二洗浄槽１２には、必要に応じて、図示しない供給源から未使用の新しい洗浄液が供給される。

被洗浄物は、例えばレンズ等の光学素子であり、複数の被洗浄物が金属等で形成された籠１０１に収容された状態で各洗浄槽内の洗浄液Ｄに浸される。各洗浄槽１１、１２には、それぞれ超音波源１５が取り付けられており、洗浄液に浸かった被洗浄物に超音波源１５で発生した超音波を当てることにより、被洗浄物を洗浄する。
洗浄液Ｄとしては、有機溶剤を使用できる。有機溶剤としては、例えば、炭化水素系溶剤またはグリコール類系溶剤、臭素系溶剤、塩素系溶剤、フッ素系溶剤等が好適である。

本実施形態の洗浄液再生部２０は、蒸留により洗浄液内の汚れを除去する洗浄液再生装置であり、その基本構造および動作原理は公知である。
洗浄液再生部２０と第一洗浄槽１１の余剰槽１１ａとは配管５１で接続されており、第一洗浄槽１１でオーバーフローした洗浄液Ｄが洗浄液再生部２０に供給される。配管５１には電磁弁６１が取り付けられている。
洗浄液再生部２０で蒸留された洗浄液は、配管５２を通り、第二洗浄槽１２に送られる。配管５２は、分岐管５２ａを有し、分岐管５２ａは第一洗浄槽１１と接続されている。分岐管５２ａには電磁弁６２が取り付けられている。配管５２の分岐管５２ａより下流側には、電磁弁６３が取り付けられている。

コントローラ３０は、コンピュータやロジック回路、ソフトウェアなどを、単体または組み合わせて構成できる。コントローラ３０は、タッチパネルや、キーボード、ボタンなどのユーザインターフェースを備え、使用者の指示を入力できる。コントローラ３０は、洗浄液再生部２０および電磁弁６１、６２、６３に接続されており、入力された指示に基づいて洗浄液再生部２０の動作および各電磁弁６１、６２、６３の開閉状態を制御する。
コントローラ３０は、上述した各部に制御信号を送信できれば、その接続態様に特に制限はない。したがって、各部と有線接続されてもよいし、無線接続されてもよい。コントローラ３０が独立したユニットでなく、洗浄液再生部２０など他ユニットの一部であってもよい。
さらに、コントローラ３０から受け取った信号により洗浄液再生部２０が電磁弁の開閉状態を切り替え、コントローラ３０に電磁弁の状態が表示されてもよい。この場合は洗浄液再生部２０が電磁弁を開閉するので、洗浄液再生部２０がコントローラの一部機能を分担していると言える。

上記のように構成された本実施形態の洗浄装置１の使用時の動作について説明する。この動作には、本実施形態の洗浄方法が含まれている。
使用者は、籠１０１に入れた被洗浄物を洗浄液Ｄの入った第一洗浄槽１１に入れ、被洗浄物を超音波洗浄する。第一洗浄槽１１における一次洗浄が終わった後、籠１０１を第二洗浄槽１２に移動し、同様に被洗浄物の二次洗浄を行う。二次洗浄後の被洗浄物は、リンスや乾燥等の後工程のために洗浄装置１外に移動される。

新たな被洗浄物の洗浄を継続すると、各洗浄槽内の洗浄液Ｄに含まれる汚れが増加する。汚れは第一洗浄槽１１内の洗浄液Ｄにより多く含まれている。

洗浄液再生部２０は、通常時の運転（通常モード）において、第一洗浄槽１１内の洗浄液Ｄを取り込み、これを洗浄液の沸点以上かつ想定される汚れの沸点以下の温度で加熱し、洗浄液を蒸留する。
図２に、通常モードにおける洗浄液の流れを示す。コントローラ３０が電磁弁６１を開くと余剰槽１１ａ内の洗浄液が、配管５１を通って洗浄液再生部２０に流入する。流入した洗浄液は、洗浄液再生部２０で蒸留される。蒸留された洗浄液は、配管５２から第二洗浄槽１２に戻される。
コントローラ３０は、通常モードにおいて、電磁弁６３を開き、電磁弁６２を閉じる。したがって、通常モードにおいて蒸留された洗浄液は、第二洗浄槽１２に選択的に送られる。
通常モードにおける洗浄液の供給は、連続的に行われてもよいし、間欠的に行われてもよい。連続的に行う場合、電磁弁６１は、常時開放される。間欠的に行われる場合は、第一洗浄槽１１内の洗浄液を取り込むときだけ電磁弁６１が開かれる。

さらに被洗浄物の洗浄を継続すると、洗浄液Ｄ内の汚れがさらに増える。その結果、通常モードでは洗浄液中の汚れを十分に除去することが困難になる。洗浄液再生部２０は、蒸留により汚れを除去するが、汚れの濃度が一定レベルを超えると、洗浄液が汚れの一部を含んで気化してしまうためである。

使用者は、洗浄結果等から洗浄液再生部２０の再生が十分でないと判断した等の場合、ユーザインターフェースを使ってコントローラ３０に、モード切替を指示する。指示を受け取ったコントローラ３０は、洗浄液再生部２０の運転モードを、通常モードから濃縮廃棄モード（濃縮モード）に変更する。

濃縮廃棄モードは、洗浄液の液体成分を蒸発させて洗浄液の量を減らし、廃棄するためのモードである。
図３に、濃縮廃棄モードにおける洗浄液の流れを示す。コントローラ３０は、洗浄液再生部２０の運転モードを切り替えるとともに、電磁弁６１を閉じて、第一洗浄槽１１からの洗浄液取り込みを停止する。さらに、配管５２の電磁弁６３を閉じ、電磁弁６２を開く。その結果、濃縮廃棄モード中に気化および冷却された洗浄液は、分岐管５２ａを通って第一洗浄槽１１に戻される。
濃縮廃棄モード中は洗浄液取り込みが停止されるため、時間経過とともに洗浄液再生部２０内の洗浄液の量が減少するとともに、汚れの濃度は上昇する。すなわち、洗浄液再生部２０内の洗浄液の汚れは濃縮される。

洗浄液再生部２０内の洗浄液が濃縮されて所定の量以下まで減少したら、コントローラ３０は、洗浄液再生部２０に濃縮された洗浄液を廃棄させ、濃縮廃棄モードを終了する。洗浄液再生部２０の運転モードは、通常モードに切り替わる。
濃縮廃棄モードの終了時点において、洗浄液再生部２０から電磁弁６２までの配管５２および分岐管５２ａ内には、まだ濃縮廃棄モード中に気化および冷却された洗浄液が残留している。コントローラ３０は、電磁弁の開閉状態を変更せずに、一定時間通常モードで洗浄液再生部２０を動作させ、通常モードで生じた蒸留済み洗浄液で、配管５２および分岐管５２ａ内に残留した洗浄液を押し出す。通常モードで生じた蒸留済み洗浄液を十分分岐管５２ａに送り込んだら、コントローラ３０は、電磁弁６２を閉じ、電磁弁６３を開く。

図４に、再生された洗浄液が流れる配管の他の例を示す。図４においては、通常モードおよび濃縮廃棄モードのいずれにおいても洗浄液が流れる配管５２ｅを短く構成している。これにより、上述した「一定時間」を短縮できる。
例えば、図１に示す配管５２の容量が３Ｌあり、洗浄液再生部２０が通常モードで再生した洗浄液を１Ｌ／分のペースで送り出す場合は、上述の「一定時間」は概ね３分となる。図４に示すような配管５２ｅが短い構成にすることで「一定時間」を大幅に短縮することができ、通常モードで再生された汚れの少ない洗浄液を第二洗浄槽１２に迅速に供給できる。配管５２ｅを洗浄液再生部２０内に組み込めば、「一定時間」をゼロにする、すなわち、濃縮廃棄モード終了後直ちに電磁弁６２および６３の切り替えを行う構成にすることもできる。

濃縮廃棄モード中に気化および冷却された洗浄液は、通常モードで蒸留した洗浄液よりも多量の汚れを含んでいる。従来は、濃縮廃棄モード中に気化および冷却された洗浄液を、通常モードと同様に、第二洗浄槽に戻していた。第二洗浄槽は、二次洗浄を行う槽であるため、汚れの再付着を防止する観点からは、許容できる汚れの量に限りがある。そのため、廃棄する洗浄液の濃縮を十分に行えない結果、多量の洗浄液を廃棄して、装置のランニングコストを増大させていた。

ここで発明者は、第一洗浄槽１１に着目した。第一洗浄槽１１は、未洗浄の被洗浄物が投入されること、および、第一洗浄槽１１で洗浄された被洗浄物が、上流側の第二洗浄槽１２でさらに洗浄されることから、許容される洗浄液内の汚れの量の上限値を、第二洗浄槽１２よりもはるかに高く設定できる。したがって、濃縮廃棄モード中の洗浄液を第一洗浄槽１１に戻すことで、戻す洗浄液中における汚れの上限値を大きく引き上げることができ、第二洗浄槽１２で洗浄された被洗浄物の洗浄品質に与える影響も最小限にできる。
発明者の検討では、濃縮廃棄モードにおける洗浄液の廃棄量を、本発明を適用することにより、洗浄品質に影響を与えずに従来の５分の１まで減少させることに成功している。洗浄液として用いる有機溶剤は決して安価ではないため、これによるランニングコストの低減効果は極めて大きい。

本実施形態の洗浄装置および洗浄方法では、洗浄液再生部２０が濃縮廃棄モードから通常モードに切り替わった後、一定時間は、第一洗浄槽１１に蒸留した洗浄液を戻し続ける。その結果、配管５２内に残留した濃縮廃棄モードで発生した洗浄液が第二洗浄槽１２に流入することを確実に防ぎ、洗浄品質の低下を防止できる。

本実施形態の洗浄装置および洗浄方法は、洗浄液再生部とカスケード式の複数の洗浄槽とを備える一般的な洗浄装置に対して、配管及び弁を適宜増設し、洗浄液再生部の動作プログラムを変更するだけで実施できるため、大掛かりな投資が必要なく、極めて簡便に行える。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施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構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

本発明の変形例の一部について、以下に示す。
図５に示す変形例の洗浄装置１Ａは、第一洗浄槽１１と第二洗浄槽１２との間に第三洗浄槽１１３および第四洗浄槽１１４を備え、計４つのカスケード式洗浄槽を有する。このような構成の洗浄装置にも本発明を好適に適用できる。
洗浄装置１Ａにおいて、通常モードで蒸留再生された洗浄液を送る洗浄槽は、濃縮廃棄モードで蒸留された洗浄液を戻す洗浄槽より上流側であればよく、第三洗浄槽１１３や第四洗浄槽１１４であってもよい。同様に、濃縮廃棄モードで蒸留された洗浄液を戻す洗浄槽は、通常モードで蒸留再生された洗浄液を送る洗浄槽よりも下流側であればよく、第三洗浄槽１１３や第四洗浄槽１１４であってもよい。ただし、濃縮廃棄モードにおいて再生される洗浄液の汚れ濃度は比較的高いため、洗浄液が最も汚れやすい第一洗浄槽１１に戻すのが最も好ましい。上述のルールを守る範囲内において、通常モードで蒸留再生された洗浄液および濃縮廃棄モードで蒸留された洗浄液のいずれも、複数の洗浄槽に送られてよい。
洗浄装置１Ａの配管５２には、第三洗浄槽１１３と接続された分岐管５２ｂおよび電磁弁６４の組と、第四洗浄槽１１４と接続された分岐管５２ｃおよび電磁弁６５の組とが接続されているため、電磁弁６４および６５をコントローラ３０で開閉可能に構成すれば、洗浄液再生部２０から洗浄液を送り込む洗浄槽を自由に設定することができる。
洗浄装置１Ａの洗浄槽の数は４つであるが、洗浄槽の数は３つでもよいし、５つ以上でもよい。

洗浄装置における各洗浄槽は、洗浄液の状態を好適に調整するための予備槽を備えてもよい。
図６に、予備槽１５１を備えた第一洗浄槽１１Ａの例を示す。余剰槽１１ａには配管１５２が設けられている。配管１５２の先端開口は予備槽１５１内に位置している。予備槽１５１と洗浄液再生部２０とをつなぐ配管５１には、電磁弁６１が取り付けられている。第一洗浄槽１１Ａと予備槽１５１とは、ポンプ１７２およびフィルタ１７３を備えた循環用の配管１７１により接続されている。予備槽１５１には、冷媒が通る冷却管１８１と、熱媒が通る加温管１８２とが配置されている。この構成により、予備槽に貯留された洗浄液を所望の温度に調整することができる。
冷却管１８１および加温管１８２は一例であり、他の冷却装置や加温装置が予備槽に取り付けられてもよい。

予備槽１５１内で所望の温度に調整された洗浄液は、ポンプ１７２によって汲み上げられ、フィルタ１７３で濾過された後、配管１７１を通って第一洗浄槽１１Ａに供給される。再生される洗浄液は、予備槽１５１から洗浄液再生部２０に供給される。以上により、洗浄液の温度を好適に保持しつつ、第一洗浄槽１１Ａと予備槽１５１との間で洗浄液を循環させることができる。

図６には、図１と同様の分岐管５２ａおよび電磁弁６２を示しているが、洗浄槽が予備槽を有する場合、洗浄液再生部から供給される洗浄液が送り込まれる場所は適宜変更できる。例えば、再生された洗浄液は、予備槽１５１に送られてもよいし、配管１５２や配管１７１に送られてもよい。

図６に示した予備槽は、温度調節を行う予備槽の例である。他には、真空ポンプやエダクターを備えた密閉構造の予備槽を例示できる。この予備槽では、洗浄液の脱気を行うことができるため、超音波洗浄を行う場合に好適である。脱気と温度調整の両方ができる構成としてもよいことは当然である。予備槽に特段の洗浄液調整機能がなく、洗浄槽との間で洗浄液の循環のみを行う構成であってもよい。

第二洗浄槽１２、第三洗浄槽１１３、第四洗浄槽１１４に予備槽が設けられてもよいことは当然である。複数の洗浄槽において、予備槽を有する洗浄槽と有さない洗浄槽とが混在していても構わない。

上述の実施形態では、通常モードと濃縮廃棄モードとが切り替わるタイミングを使用者がコントローラに入力する例を説明した。これに代えて、通常モードと濃縮廃棄モードとが自動的に切り替わる構成が採用されてもよい。
コントローラが切り替え判定において参照する制御パラメータとしては、被洗浄物の洗浄時間や、洗浄した被洗浄物の量などを例示できる。前者の具体例としては、第一洗浄槽内に籠が位置していた時間（籠を沈めてから引き上げるまでの時間）を、後者の具体例としては、洗浄が行われた籠の数を、それぞれ例示できる。コントローラがこれらの情報を取得および記憶できるように洗浄装置の各部を構成することにより、使用者がユーザインターフェースから指示を入力しなくても、洗浄液再生部に所定の周期で通常モードと濃縮廃棄モードとを繰り返させることができる。

１、１Ａ 洗浄装置
１１、１１Ａ 第一洗浄槽
１２ 第二洗浄槽
２０ 洗浄液再生部
３０ コントローラ
５２ 配管
６２、６３、６４、６５ 電磁弁
Ｄ 洗浄液

Claims (10)

1. 第一洗浄槽と、前記第一洗浄槽よりも上流側に位置する第二洗浄槽とを含む、カスケード式の２以上の洗浄槽と、
   前記２以上の洗浄槽の少なくとも一つから供給された洗浄液を再生し、前記２以上の洗浄槽の少なくとも一つに供給する洗浄液再生部と、
   前記洗浄液再生部と、前記第一洗浄槽および前記第二洗浄槽とを接続し、前記洗浄液再生部で再生された洗浄液が流れる配管と、
   前記洗浄液再生部および前記配管内の洗浄液の流れを制御するコントローラと、
   を備え、
   前記洗浄液再生部は、内部に残留する洗浄液に含まれる汚れを濃縮する濃縮モードと、濃縮を伴わない通常モードとの二つの運転モードを有し、
   前記コントローラは、
   前記通常モードにおいて、再生された洗浄液が前記第二洗浄槽に送られるように前記配管内の洗浄液の流れを制御し、
   前記濃縮モードにおいて、前記第一洗浄槽から前記洗浄液再生部への洗浄液の供給を停止し、再生された洗浄液が前記第一洗浄槽に送られて前記第二洗浄槽には送られないように前記配管内の洗浄液の流れを制御する、
   洗浄装置。
2. 前記第一洗浄槽は、前記２以上の洗浄槽のうち、最も下流側に位置する、
   請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記第二洗浄槽は、前記２以上の洗浄槽のうち、最も上流側に位置する、
   請求項１に記載の洗浄装置。
4. 前記第一洗浄槽からのみ前記洗浄液が前記洗浄液再生部に供給される、
   請求項２に記載の洗浄装置。
5. 前記配管は、複数の弁を有し、
   前記コントローラは、前記複数の弁の開閉を制御することにより前記配管内の洗浄液の流れを制御する、
   請求項１に記載の洗浄装置。
6. 前記コントローラは、前記濃縮モードにおいて、前記洗浄液再生部への洗浄液の供給を停止する、
   請求項１に記載の洗浄装置。
7. 前記コントローラは、前記濃縮モード終了後、一定時間前記配管内の洗浄液の流れを変更せずに保持する、
   請求項１に記載の洗浄装置。
8. 前記洗浄液再生部は、前記洗浄液を蒸留することにより再生する、
   請求項１に記載の洗浄装置。
9. 前記洗浄液は、炭化水素系溶剤、グリコール類系溶剤、臭素系溶剤、塩素系溶剤、フッ素系溶剤のいずれかを含有する、
   請求項１に記載の洗浄装置。
10. 第一洗浄槽と、前記第一洗浄槽よりも上流側に位置する第二洗浄槽とを含む、カスケード式の２以上の洗浄槽と、前記２以上の洗浄槽の少なくとも一つから供給された洗浄液を再生する洗浄液再生部と、を備えた洗浄装置の作動方法であって、
    前記洗浄液再生部が内部に残留する洗浄液に含まれる汚れを濃縮しているときは、前記第一洗浄槽から前記洗浄液再生部への洗浄液の供給を停止し、再生された洗浄液を前記第一洗浄槽に戻し前記第二洗浄槽には戻さず、
    前記洗浄液再生部が内部に残留する洗浄液に含まれる汚れを濃縮していないときは、再生された洗浄液を前記第二洗浄槽に戻す、
    洗浄装置の作動方法。

Images