洗浄方法及び洗浄装置
【課題】 水系洗浄剤を使用した超音波洗浄における、高い洗浄効果を得ることができる洗浄方法、及び洗浄装置を提供する。
【解決手段】 洗浄装置１は、界面活性剤を含む洗浄液Ｒを貯留する洗浄槽２と、洗浄液Ｒに超音波を照射する超音波発振器４と、洗浄槽２から溢れた洗浄液Ｒを収容する回収槽３と、回収槽３と洗浄槽２を接続する供給管５と、供給管５上にポンプ６とを備え、回収槽３に収容された洗浄液Ｒは、ポンプ６に吸引、空気混合、圧送され、ノズル７を介して洗浄槽２内に噴射され、洗浄槽２の洗浄液Ｒの液面に多数の微細な泡の層Ｂが発生する。そして、洗浄するプラスチックレンズ１０を泡の層Ｂを通過して洗浄液Ｒに浸漬し、超音波発振器４から洗浄液Ｒ中に超音波が照射されて、プラスチックレンズ１０の洗浄がされる。
【解決手段】 洗浄装置１は、界面活性剤を含む洗浄液Ｒを貯留する洗浄槽２と、洗浄液Ｒに超音波を照射する超音波発振器４と、洗浄槽２から溢れた洗浄液Ｒを収容する回収槽３と、回収槽３と洗浄槽２を接続する供給管５と、供給管５上にポンプ６とを備え、回収槽３に収容された洗浄液Ｒは、ポンプ６に吸引、空気混合、圧送され、ノズル７を介して洗浄槽２内に噴射され、洗浄槽２の洗浄液Ｒの液面に多数の微細な泡の層Ｂが発生する。そして、洗浄するプラスチックレンズ１０を泡の層Ｂを通過して洗浄液Ｒに浸漬し、超音波発振器４から洗浄液Ｒ中に超音波が照射されて、プラスチックレンズ１０の洗浄がされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄物品に付着した汚れを洗浄槽内において除去する洗浄方法、及び洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗浄物品の洗浄において超音波を利用した超音波洗浄が広く行われてきた。この超音波洗浄の洗浄性能を高めるために、洗浄液自体の能力を高める方法、超音波発振器の出力を大きくする方法、あるいは発振周波数を変化させる方法等が実施されているが、洗浄液自体の性能に負うところが大きい。従来は、洗浄液として塩化メチレン、トリエタン、トリクロロエチレン、フロン等の溶剤系洗浄剤が多用されていたが、環境への負荷が大きいために、近年は、界面活性剤等を主成分とする水系洗浄液が使用されている。水系洗浄液の洗浄性能は、溶剤系洗浄剤と比較すると明らかに低いのが実情である。
【０００３】
こうした超音波洗浄の洗浄性能を向上するために、洗浄貯留槽に洗浄体を浸漬して洗浄を行う脱脂洗浄装置において、洗浄循環路の途中に気体加圧混入手段を設けると共に、洗液貯留槽に臨んで超音波加振手段を配設した機械部品の脱脂洗浄装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７８８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示される洗浄装置は、微細気泡を含む洗浄液に超音波を照射することにより、微細気泡が合体し浮上することにより、液流が活発化され洗浄効果が高まるとされている。しかしながら、あるレベルまでの洗浄効果の向上は期待できるが、その割に洗浄効果が低く、繰り返しの洗浄作業を必要とする。
そこで本発明は、水系洗浄剤を使用した超音波洗浄における、高い洗浄効果を得ることができる洗浄方法、及び洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の洗浄方法は、洗浄槽に供給される界面活性剤を含む洗浄液中に空気を混入し、前記洗浄槽に貯留される前記洗浄液の液面に多数の微細な泡の層を発生する工程と、洗浄物品を前記泡の層を通過して前記洗浄液中に浸漬する工程と、前記洗浄液中に超音波を照射して前記洗浄物品を洗浄する工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
上記の洗浄方法によれば、洗浄槽に供給する界面活性剤を含む洗浄液中に空気を混入することにより洗浄液面に微細な泡を発生させ、洗浄液に洗浄物品を浸漬する際に、洗浄物品の表面に微細な泡が付着される。そして超音波が照射されることにより、超音波の物理力により洗浄物品に付着した汚れが剥離されると共に、洗浄物品の表面に付着した泡が表面をなぞるように移動して付着した汚れが洗浄され、高い洗浄効果を得ることで洗浄物品の洗浄品質が向上する。また、洗浄液の能力を高めることで洗浄剤の使用量を低減することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の洗浄方法は、前記界面活性剤の濃度が０．１〜５０重量％であることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、選定する洗浄剤により異なるが、一般的な水系洗浄剤の場合には、洗浄液に添加される界面活性剤の濃度が０．１〜５０重量％の時、洗浄剤自体の能力を発揮させ、高い洗浄効果を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の洗浄方法は、前記洗浄液中へ混入する空気の量が、１分間あたり、前記洗浄槽の内容積の０．０１〜３％であることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、洗浄液中へ混入する空気の量を、一分間あたり洗浄槽の大きさに対する０．０１〜３％で混入させることにより、所定の大きさの泡を、所定の量発生させることができ、高い洗浄効果が得られる。
【００１０】
また、本発明の洗浄方法は、前記泡の直径が０．０１〜２ｍｍであることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、洗浄液の液面に発生される泡のひとつひとつの大きさは、泡の直径が０．０１〜２ｍｍであることで高い洗浄効果を得ることができる。泡の大きさが２ｍｍを超えた場合には、洗浄対象物の表面に泡が付着しずらくなり、洗浄効果が低下する。また、０．０１ｍｍ未満の場合には、超音波の振動、破泡による洗浄物品の表面の移動効果が少なく、洗浄効果が低い。
【００１１】
また、本発明の洗浄方法は、前記泡の層が前記洗浄液の液面から１〜５０ｍｍの厚さであることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、洗浄液の液面に発生される泡の層の厚さは、洗浄液の液面から１〜５０ｍｍであることで高い洗浄効果を得ることができる。泡の層の厚さが５０ｍｍを超えると、泡自体が微細でなくなるため洗浄効果がなくなる。また、１ｍｍ未満になると洗浄物品の表面に付着する泡が少なすぎることで洗浄効果が低くなる。
【００１２】
また、本発明の洗浄方法は、前記洗浄物品がレンズであることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、洗浄物品の表面に付着した泡が表面をなぞるように移動することにより洗浄効果が発揮される。したがって、洗浄物品として微小な突起や穴（凹凸）等を有する洗浄物品に対しても有効であるが、眼鏡レンズを含む各種レンズのように平滑な面を有する洗浄物品に対して高い洗浄効果が得られる。
【００１３】
また、本発明の洗浄装置は、界面活性剤を含む洗浄液を貯留する洗浄槽と、前記洗浄槽の下面部に配設され前記洗浄液に超音波を照射する超音波発振器と、前記洗浄槽の周囲に設けられ前記洗浄槽から溢れた前記洗浄液を収容する回収槽と、前記回収槽と前記洗浄槽とを循環する循環流路とを有し、前記循環流路上に前記洗浄液に空気を混入する空気混入手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、洗浄槽に供給する界面活性剤を含む洗浄液中に、空気混入手段により空気を混入することにより洗浄液の液面に微細な泡を発生させ、洗浄槽に貯留される洗浄液中に超音波発振器から超音波を照射することにより、洗浄液の液面の泡の量を管理しつつ、高い洗浄効果が得られる洗浄装置を提供することができる。
【００１５】
また、本発明の洗浄装置は、前記空気混入手段は、前記洗浄槽に前記洗浄液を供給する洗浄液供給手段であることを特徴とする。
上記の構成によれば、界面活性剤を含む洗浄液を用いると共に、従来から一般的に用いられる超音波洗浄装置の洗浄液供給手段を、空気混入手段として配備することで洗浄能力を高めることが可能であり、簡便かつ低コストで洗浄品質の向上を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の洗浄装置は、前記洗浄液供給手段の吸液側に、前記洗浄液の流量を調節する開閉弁体を備えたことを特徴とする。
上記の構成によれば、開閉弁体の開度を変化させることにより、洗浄液供給手段が吸液する洗浄液の流量が変化し、洗浄槽に貯留する洗浄液の液面に滞留する泡の発生量を調節することができる。
【００１７】
また、本発明の洗浄装置は、前記洗浄槽の周縁部に、多数の切り欠きが形成されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、洗浄槽の周縁部に多数の切り欠きが形成されることにより、必要以上の洗浄液を洗浄槽からオーバーフローすると共に、洗浄槽に泡の層を滞留させることができる。
【００１８】
また、本発明の洗浄装置は、前記洗浄槽内に堰板を備え、前記堰板は前記洗浄槽の内周に倣った形状であり、前記堰板で仕切られた内側に貯留される前記洗浄液の液面が、前記洗浄槽に貯留される前記洗浄液の液面よりも所定寸法高いことを特徴とする。
上記の構成によれば、洗浄槽の内周部に堰板を備えることにより、必要以上の洗浄液を洗浄槽からオーバーフローすると共に、洗浄槽に泡の層を滞留させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の洗浄方法及び洗浄装置は、洗浄液面に超音波洗浄では不利となりえる泡の層（以降、泡と表記する場合も有る）を発生させること、そしてその泡を液面に常時滞留させることにより、超音波洗浄の効率を高めることにある。なお、本実施形態の洗浄方法は、空気混入手段として洗浄液供給手段（ポンプ）を用い、洗浄物品として、例えばプラスチックからなる眼鏡レンズ（プラスチックレンズ）を洗浄する場合で説明する。
【００２０】
図１は、本発明の洗浄装置の模式図であり、図２は、洗浄槽の周縁部の模式図である。
図１において、洗浄装置１は、洗浄液Ｒを収容する洗浄槽２と、洗浄槽２からオーバーフローする洗浄液Ｒを収容する回収槽３と、洗浄液供給手段としてのポンプ６と、洗浄液Ｒを洗浄槽２内に噴射するノズル７と、ポンプ６を介して回収槽３からノズル７に洗浄液Ｒを供給する供給管５と、ポンプ６が吸液する流量を調節する開閉弁体としての流量制御バルブ８と、フィルタ９とを備えている。
【００２１】
洗浄槽２は、洗浄液Ｒを貯留する、例えば箱形の槽であり、洗浄槽２内に洗浄液Ｒが満たされ、洗浄液Ｒ中で洗浄物品としてのプラスチックレンズ１０の洗浄が行われる。洗浄槽２の周縁部は、図２に示すように、多数の切り欠き２１が形成されている。なお、この洗浄槽２の周縁部の切り欠き２１についての詳細は後述する。また、洗浄槽２の箱形の底面には、洗浄液Ｒに超音波を照射する超音波発振器４が配設されている。なお、超音波発振器４は、洗浄物品の材質や形状等を考慮して洗浄槽２の斜め下側又は横側面に配置する場合であってもよい。
【００２２】
洗浄液Ｒは、界面活性剤を含む洗浄液であり、水系の洗浄剤をベースに、泡を発生させることができる界面活性剤が添加されている。泡を発生させることができる界面活性剤として、例えばノニオン系、カチオン系の界面活性剤等が挙げられる。
【００２３】
回収槽３は、洗浄槽２の外周を取り囲むように配設され、洗浄槽２からオーバーフローする洗浄液Ｒを収容する。
供給管５は、ポンプ６を介して洗浄液Ｒを洗浄槽２に供給する配液管であり、回収槽３とポンプ６の吸液（上流）側を接続する供給管５１と、ポンプ６の吐出（下流）側とノズル７とを接続する供給管５２からなる。また、供給管５１上に流量制御バルブ８を備え、供給管５２上にフィルタ９を備えている。
【００２４】
ポンプ６は、１台で液の吸引，混合，圧送（加圧）が可能な、例えば過流タービンポンプであり、回収槽３に収容された洗浄液Ｒを、供給管５１を介して、吸液（上流）側から吸引すると同時に空気を吸引し、加圧しながら吐出（下流）側の供給管５２に吐出する。
【００２５】
ノズル７は、洗浄槽２に供給される洗浄液Ｒを噴射するノズルであり、洗浄槽２の槽内（貯留する洗浄液Ｒ中）配設されている。ノズル７は、例えばスプレイノズルからなり、供給管５２の下流側の端部に接続され、ポンプ６を介して供給された洗浄液Ｒを、洗浄槽２内（貯留された洗浄液Ｒ中）に噴射することで、洗浄槽２に洗浄液Ｒを供給すると共に、洗浄槽２内に洗浄液Ｒの液流を発生させる。ノズル７は洗浄物品に応じて複数のノズルを、所定の位置に適宜配設することができる。また、ノズル７は洗浄物品の表面を液流が通過するように配置するのが望ましい。
【００２６】
流量制御バルブ８は、ポンプ６の吸液側に配設され、このバルブの開度を変化させることにより、ポンプ６が吸液する洗浄液Ｒの流量を調節する。この流量制御バルブ８は、電気的駆動弁の、例えばステッピングモータ駆動バルブであり、図示しない制御部からの制御信号により、バルブの開度が調節される。もちろん、手動で開度調節する絞り弁を配設しても良い。
【００２７】
フィルタ９は、プラスチックレンズ１０の洗浄が行われた後に、回収槽３に収容され供給管５１を介してポンプ６から吐出された洗浄液Ｒの汚れ等の除去、及び洗浄液Ｒがポンプ６を通過することにより、洗浄液Ｒに混入したポンプ６の機械的な摺動部から発生した汚れや、磨耗による金属粉等の除去が行われる。
【００２８】
以上のように構成された洗浄装置１は、回収槽３に収容された洗浄液Ｒが、ポンプ６により吸引、空気混合、圧送され、供給管５及びノズル７を介して洗浄槽２内に噴射され、洗浄槽２からオーバーフローした洗浄液Ｒは、再び回収槽３にもどる循環流路（循環サイクル）を形成している。
なお、必要に応じ、回収槽３に新鮮な洗浄液Ｒを供給する給液管（図示せず）や、ポンプ６から吐出される洗浄液Ｒの流量を測定／表示する流量計を、供給管５２上に配設することができる。
【００２９】
次に、洗浄装置１を用いた洗浄方法を説明する。
先ず、洗浄装置１の電源がＯＮされると、ポンプ６が稼動して、回収槽３に回収された洗浄液Ｒが、供給管５（５１，５２）を介してノズル７から、洗浄槽２内（貯留された洗浄液Ｒ中）に噴射される。ノズル７から噴射される洗浄液Ｒは、ポンプ６において混入／加圧された空気の微細気泡により、洗浄槽２の洗浄液Ｒの液面に洗浄液Ｒに添加されている界面活性剤の泡（泡の層）Ｂが発生する。
【００３０】
なお、泡Ｂを発生させる洗浄液Ｒの最適な濃度は、選定する洗浄剤により異なるが、一般的な水系洗浄剤であれば、１００ｐｐｍの濃度であっても泡を発生させることができる。しかし、洗浄剤自体の能力を発揮させることができる適切な濃度は０．１％から５０％程度である。
【００３１】
また、泡Ｂの発生量は、ポンプ６の吸液側に配設された流量制御バルブ８の開度を変化させ、ポンプ６が吸液する洗浄液Ｒの流量を変化させることにより調節することができる。洗浄液Ｒの流量は、例えば洗浄槽２の内容積が１００リットルであれば、１分間あたり３リットル〜３０リットル程度の流量とし、ポンプ６から洗浄液Ｒに混入する空気の量は、１分間あたり１０ｃｃから３０００ｃｃ程度（すなわち、洗浄槽２の内容積の０．０１〜３％）を混入させると最適量の泡Ｂを発生させることができる。ポンプ６から吐出される洗浄液Ｒの流量、及び洗浄液Ｒに混入する空気の量は、洗浄槽２の容積に比例して設定すればよい。
【００３２】
また、濃度０．１％から５０％程度の洗浄液Ｒに、洗浄槽２の内容積の０．０１〜３％の空気を混入し、１分間あたり３リットル〜３０リットル程度の流量に調節されると、洗浄槽２の液面に発生する泡Ｂのひとつひとつの大きさは、直径が０．０１ｍｍ〜２ｍｍの泡Ｂを得ることができ、高い洗浄効果を得ることができる。泡の大きさが２ｍｍを超えた場合には、洗浄対象物の表面に泡が付着し難くなり、洗浄効果が低下する。また、０．０１ｍｍ未満の場合には、超音波の振動、破泡による洗浄物品の表面の移動効果が少なく、洗浄効果が低い。
【００３３】
そして、洗浄槽２の洗浄液Ｒの液面に発生した泡（泡の層）Ｂは、洗浄槽２の周縁部に形成された多数の切り欠き２１により、洗浄槽２の液面に常時滞留することができる。
図２は、洗浄槽の周縁部の模式図であり、図２に示すように、洗浄槽２の周縁部に、例えば逆三角形の切り欠き２１が多数形成されている。洗浄槽２の槽内にノズル７から次々に噴射される洗浄液Ｒは、この切り欠き２１の逆三角形の頂点部分から流出し、一定の泡Ｂだけが洗浄槽２の液面に滞留する。
【００３４】
この切り欠き２１の形状は、洗浄槽２の大きさ（内容積）とポンプ６の供給（吐出）性能を考慮して決定される。例えばポンプ６の供給性能が高く、しかも切り欠き２１の形状が小さ過ぎる場合には、泡Ｂが液面に残ることなく洗浄槽２の外に流れてしまう。
【００３５】
洗浄槽２の液面に泡Ｂを滞留させる一例として、洗浄槽２の槽内の大きさがＷ：５０×Ｄ：１００×Ｈ：２０ｃｍ（容量：１００リットル）で、ポンプ６の洗浄液Ｒの供給性能が１０リットル／毎分の場合、切り欠き２１の形状は、底辺が１５ｍｍ、高さ１０ｍｍ程度の逆三角形の形状とし、洗浄槽２の周縁部の全周に５ｃｍ程度の間隔で、切り欠き２１を形成することで、洗浄槽２の液面に泡Ｂを滞留させることができる。
切り欠き２１の形状は、三角形に限定されず各種方形でも良く、長方形や正方形の四角形状、あるいは四角形状の角を丸くした形状等であってもよい。
【００３６】
また、洗浄槽２の液面の泡Ｂの量（泡の層の厚さ）は、微細な気泡が液面上にあれば効果を発揮するが、十分な洗浄効果を発揮する泡の層Ｂの適切な厚さは、１ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。液面の泡の層Ｂの厚さは、流量制御バルブ８の開度を変化させ、ポンプ６が吸液する洗浄液Ｒの流量を変化させる操作と、切り欠き２１の数を適宜配設することにより調節できる。なお、洗浄槽２の槽壁にスライド式の移動具等を構成し、スライド式の移動具をスライドさせて切り欠き２１の深さ（大きさ）を調節してもよい。
【００３７】
そして、洗浄槽２の底面に配設された超音波発振器４の電源をＯＮすると、洗浄槽２の洗浄液Ｒに超音波が照射される。洗浄液Ｒに超音波が照射されると、洗浄液Ｒ中の微細気泡は、超音波により破泡されるが、常時ノズル７から洗浄液Ｒに混入した空気の微細気泡が供給されるため、洗浄液Ｒ中の微細気泡がなくなることはない。
【００３８】
そして、超音波発振器４の発振の後、プラスチックレンズ１０を搬送装置（図示せず）によって図１の矢印で示す液面の上方向から洗浄槽２に搬入され、洗浄液Ｒ中に浸漬される。
【００３９】
プラスチックレンズ１０を洗浄液Ｒ中に浸漬するとき、プラスチックレンズ１０は洗浄液Ｒの液面に滞留する泡（泡の層）Ｂを通過し、レンズ面に泡ｂが付着されて洗浄液Ｒ中に浸漬される。この液面の泡Ｂは、大きな泡と異なり、洗浄液Ｒ中に浸漬されてもある程度プラスチックレンズ１０の表面に残る。レンズ面に付着された泡ｂの量は、洗浄される洗浄物品の素材によっても異なるが、プラスチックレンズ１０の場合は、レンズ表面積の５％程度に泡の付着があれば洗浄効果を発揮する。なお、液面に滞留する泡Ｂが大きい場合は、洗浄液Ｒ中から液面に向かって上昇し、そして消滅してしまう。
【００４０】
プラスチックレンズ１０のレンズ面に付着した泡ｂは、超音波の物理力により振動、破泡され、その物理力によりレンズ面に付着した汚れ等が洗浄（剥離）される。また、泡ｂは超音波発振器４から照射される超音波の物理力によりレンズ面をなぞるようにレンズ上方に移動し、レンズ面に付着した汚れが洗浄され、洗浄効果をより高めることができる。なお、ノズル７から洗浄槽２内に洗浄液Ｒが噴射されることにより発生する洗浄液Ｒの液流も、超音波による洗浄効果を相乗的に高める。
【００４１】
そして、洗浄槽２の洗浄液Ｒに浸漬し所定時間の洗浄（超音波の照射）がされたプラスチックレンズ１０は、搬送装置（図示せず）によって図１の矢印で示す液面の上方向に引き上げられて、洗浄槽２の槽外に搬出される。そして、超音波発振器４の電源がＯＦＦされる。プラスチックレンズ１０は、この洗浄が終了した後に、別の超音波洗浄槽で純水等のリンス洗浄が行われ、そして乾燥されて洗浄作業が終了する。
【００４２】
こうした本実施形態の洗浄方法は、洗浄物品として微小な突起や穴（凹凸）等を有する洗浄物品に対しても有効であるが、平滑な面を有する洗浄物品に最も洗浄効果を発揮する。例えば、眼鏡レンズを含む各種レンズ、光学用フィルタ、金属板等である。また、本実施形態の洗浄方法は、洗浄能力自体を高めるため汚れの種類は特に問わない。
【００４３】
次に、以上に説明した洗浄装置１及び洗浄方法を用いてプラスチックレンズ１０を洗浄し、洗浄品質の評価を行った。
洗浄液Ｒとして、純水に水系洗浄剤（カストロール社製「Ｍ−６０００」）を加えた５％濃度の洗浄液Ｒを洗浄槽２に貯留し、ポンプ６を稼動して洗浄槽２の液面に泡Ｂの層を発生、滞留させた。洗浄物品として、汚れの付着したプラスチックレンズ１０を洗浄容器（洗浄用のカゴ）に１０枚セットし、洗浄槽２の洗浄液Ｒ中に搬入し、６０秒間超音波発振器４から超音波を照射した。そしてプラスチックレンズ１０を洗浄槽２から搬出し、別の超音波洗浄器でリンス洗浄し、乾燥を行い、洗浄具合の確認をした。
その結果、洗浄した全てのプラスチックレンズ１０は、レンズ表面に目視で確認できる汚れがなく良好の洗浄品質であった。
【００４４】
以上の実施形態の変形例を以下に記載する。
【００４５】
（変形例１）
洗浄液Ｒの液面に泡の層Ｂを滞留させる方法として、洗浄槽２の周縁部に切り欠き２１を形成した場合で示したが、洗浄液Ｒの液面に泡の層Ｂを滞留させる別の実施形態を図３に示す。なお、図３は、別の洗浄装置示す模式図であり、洗浄槽２に堰板２２を配設したことを除いては図１に示す実施形態と同様の基本構成を有し、図１との対応部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００４６】
図３において、洗浄槽２内に、洗浄槽の内周に倣った形状に堰板２２を配設することにより、発生された泡の層Ｂを洗浄槽２内に滞留することができる。堰板２２は、洗浄槽２の槽壁との間に洗浄液Ｒが通過可能に所定の隙間をあけて配設する。一方、堰板２２は、洗浄槽２に貯留される洗浄液Ｒの液面からの高さ位置を変化させて泡の量を調節することが可能であり、洗浄槽２に貯留される洗浄液Ｒの液面からの高さ位置を、例えば５ｍｍの高さ液面から出した位置にすれば、ポンプ６を介してノズル７から供給される洗浄液Ｒは、洗浄槽２の周縁部から回収槽３にオーバーフローすると共に、堰板２２内に５ｍｍの厚さの泡の層Ｂを得ることができる。したがって、泡の層Ｂは洗浄槽２内に滞留することができる。
【００４７】
また、洗浄槽２の液面に泡の層Ｂを滞留させるさらに別の方法として、洗浄槽２に貯留する洗浄液Ｒの液面から洗浄槽２の底面方向に所定寸法下がった位置の槽壁に、槽壁を貫く所定の大きさの穴を所定数形成することで、洗浄槽２の液面に泡の層Ｂを滞留させることができる。泡の層Ｂの厚さ（泡の量）は、ポンプ６の吐出能力と、槽壁を貫く穴の大きさ及び形成する穴の数で調節することができる。
【００４８】
（変形例２）
前記実施形態は、洗浄液Ｒに空気を混入する一例として、吸引，混合，圧送が可能なポンプ６を配設した場合で示したが、洗浄液Ｒに空気を混入する別の実施形態を図４に示す。なお、図４は、別の洗浄装置の模式図であり、ポンプ６０とノズル７０の構成を除いては図１に示す実施形態と同様の基本構成を有し、図１との対応部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００４９】
図４において、洗浄装置１１を構成するポンプ６０は、一般的に用いられる吸引、圧送が可能なポンプであり、回収槽３に収容された洗浄液Ｒを、供給管５１を介して吸引し、加圧して供給管５２に吐出（圧送）する。
【００５０】
ノズル７０は、気液混合ノズルであり、ポンプ６０から圧送された洗浄液Ｒが供給管５１を介して洗浄槽２の槽内に噴射される。この洗浄液Ｒの噴射による噴流のエゼクター効果により吸気管７１から空気が洗浄液Ｒ中に混入され、噴射される空気の微細気泡により、洗浄液Ｒの液面に界面活性剤の泡の層Ｂを発生させることができる。このノズル７０と吸気管７１とで空気混入手段を構成している。
【００５１】
なお、吸気管７１にコンプレッサ等で加圧した加圧空気を吸気管に流入させるように構成してもよい。加圧空気は、コンプレッサの駆動力を変化させる等により圧力を変化させ、ノズル７０から噴射される洗浄液Ｒの噴流の速度を調節するのが好ましい。その場合に、圧力が高すぎると、洗浄槽２の液面が泡で埋まり洗浄装置１１に不具合を生じる可能性があるので、低発泡性の界面活性剤を使用するのが望ましい。
【００５２】
（変形例３）
洗浄槽２の液面に泡の層Ｂを発生させる一例として、ポンプ６から吐出される洗浄液Ｒに空気を混入する場合で示したが、別の容器等で泡を発生させ、その泡を洗浄槽２に供給しても良い。その実施形態を図５に示す。なお、洗浄装置１２は、ポンプ６０の構成を除いては図１に示す実施形態と同様の基本構成を有し、図１との対応部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００５３】
図５において、洗浄装置１２を構成するポンプ６０は、一般的に用いられる吸引、圧送が可能なポンプであり、回収槽３に収容された洗浄液Ｒを、供給管５１を介して吸引、加圧してノズル７から洗浄槽２内に噴射する。泡Ｂの発生（生成）は、攪拌槽２３に収容された界面活性剤を含む洗浄液Ｒに、攪拌器２４を用いて攪拌することにより生成する。生成された泡Ｂは、例えば、搬送装置２５により洗浄槽２に投入される。なお、この場合には、洗浄槽２に貯留される洗浄液Ｒは、界面活性剤を含まない一般的な水系の洗浄剤を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の洗浄装置の一例を示す模式図。
【図２】洗浄槽の周縁部の模式図。
【図３】洗浄槽に泡の層を滞留させる別の方法を説明する洗浄槽の模式図。
【図４】洗浄液に空気を混入する別の方法を説明する洗浄装置の模式図。
【図５】洗浄槽に泡を供給する別の方法を説明する模式図。
【符号の説明】
【００５５】
１，１１，１２…洗浄装置、２…洗浄槽、３…回収槽、４…超音波発振器、５，５１，５２…供給管、６…空気混入手段及び洗浄液供給手段としてのポンプ、７…ノズル、８…開閉弁体としての流量制御バルブ、９…フィルタ、１０…洗浄物品としてのプラスチックレンズ、２２…堰板、６０…洗浄液供給手段としてポンプ、７０…空気混入手段を構成するノズル、７１…空気混入手段を構成する吸気管、Ｂ…泡、ｂ…レンズ面に付着した泡、Ｒ…界面活性剤を含む洗浄液。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄物品に付着した汚れを洗浄槽内において除去する洗浄方法、及び洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗浄物品の洗浄において超音波を利用した超音波洗浄が広く行われてきた。この超音波洗浄の洗浄性能を高めるために、洗浄液自体の能力を高める方法、超音波発振器の出力を大きくする方法、あるいは発振周波数を変化させる方法等が実施されているが、洗浄液自体の性能に負うところが大きい。従来は、洗浄液として塩化メチレン、トリエタン、トリクロロエチレン、フロン等の溶剤系洗浄剤が多用されていたが、環境への負荷が大きいために、近年は、界面活性剤等を主成分とする水系洗浄液が使用されている。水系洗浄液の洗浄性能は、溶剤系洗浄剤と比較すると明らかに低いのが実情である。
【０００３】
こうした超音波洗浄の洗浄性能を向上するために、洗浄貯留槽に洗浄体を浸漬して洗浄を行う脱脂洗浄装置において、洗浄循環路の途中に気体加圧混入手段を設けると共に、洗液貯留槽に臨んで超音波加振手段を配設した機械部品の脱脂洗浄装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７８８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示される洗浄装置は、微細気泡を含む洗浄液に超音波を照射することにより、微細気泡が合体し浮上することにより、液流が活発化され洗浄効果が高まるとされている。しかしながら、あるレベルまでの洗浄効果の向上は期待できるが、その割に洗浄効果が低く、繰り返しの洗浄作業を必要とする。
そこで本発明は、水系洗浄剤を使用した超音波洗浄における、高い洗浄効果を得ることができる洗浄方法、及び洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の洗浄方法は、洗浄槽に供給される界面活性剤を含む洗浄液中に空気を混入し、前記洗浄槽に貯留される前記洗浄液の液面に多数の微細な泡の層を発生する工程と、洗浄物品を前記泡の層を通過して前記洗浄液中に浸漬する工程と、前記洗浄液中に超音波を照射して前記洗浄物品を洗浄する工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
上記の洗浄方法によれば、洗浄槽に供給する界面活性剤を含む洗浄液中に空気を混入することにより洗浄液面に微細な泡を発生させ、洗浄液に洗浄物品を浸漬する際に、洗浄物品の表面に微細な泡が付着される。そして超音波が照射されることにより、超音波の物理力により洗浄物品に付着した汚れが剥離されると共に、洗浄物品の表面に付着した泡が表面をなぞるように移動して付着した汚れが洗浄され、高い洗浄効果を得ることで洗浄物品の洗浄品質が向上する。また、洗浄液の能力を高めることで洗浄剤の使用量を低減することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の洗浄方法は、前記界面活性剤の濃度が０．１〜５０重量％であることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、選定する洗浄剤により異なるが、一般的な水系洗浄剤の場合には、洗浄液に添加される界面活性剤の濃度が０．１〜５０重量％の時、洗浄剤自体の能力を発揮させ、高い洗浄効果を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の洗浄方法は、前記洗浄液中へ混入する空気の量が、１分間あたり、前記洗浄槽の内容積の０．０１〜３％であることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、洗浄液中へ混入する空気の量を、一分間あたり洗浄槽の大きさに対する０．０１〜３％で混入させることにより、所定の大きさの泡を、所定の量発生させることができ、高い洗浄効果が得られる。
【００１０】
また、本発明の洗浄方法は、前記泡の直径が０．０１〜２ｍｍであることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、洗浄液の液面に発生される泡のひとつひとつの大きさは、泡の直径が０．０１〜２ｍｍであることで高い洗浄効果を得ることができる。泡の大きさが２ｍｍを超えた場合には、洗浄対象物の表面に泡が付着しずらくなり、洗浄効果が低下する。また、０．０１ｍｍ未満の場合には、超音波の振動、破泡による洗浄物品の表面の移動効果が少なく、洗浄効果が低い。
【００１１】
また、本発明の洗浄方法は、前記泡の層が前記洗浄液の液面から１〜５０ｍｍの厚さであることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、洗浄液の液面に発生される泡の層の厚さは、洗浄液の液面から１〜５０ｍｍであることで高い洗浄効果を得ることができる。泡の層の厚さが５０ｍｍを超えると、泡自体が微細でなくなるため洗浄効果がなくなる。また、１ｍｍ未満になると洗浄物品の表面に付着する泡が少なすぎることで洗浄効果が低くなる。
【００１２】
また、本発明の洗浄方法は、前記洗浄物品がレンズであることを特徴とする。
上記の洗浄方法によれば、洗浄物品の表面に付着した泡が表面をなぞるように移動することにより洗浄効果が発揮される。したがって、洗浄物品として微小な突起や穴（凹凸）等を有する洗浄物品に対しても有効であるが、眼鏡レンズを含む各種レンズのように平滑な面を有する洗浄物品に対して高い洗浄効果が得られる。
【００１３】
また、本発明の洗浄装置は、界面活性剤を含む洗浄液を貯留する洗浄槽と、前記洗浄槽の下面部に配設され前記洗浄液に超音波を照射する超音波発振器と、前記洗浄槽の周囲に設けられ前記洗浄槽から溢れた前記洗浄液を収容する回収槽と、前記回収槽と前記洗浄槽とを循環する循環流路とを有し、前記循環流路上に前記洗浄液に空気を混入する空気混入手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、洗浄槽に供給する界面活性剤を含む洗浄液中に、空気混入手段により空気を混入することにより洗浄液の液面に微細な泡を発生させ、洗浄槽に貯留される洗浄液中に超音波発振器から超音波を照射することにより、洗浄液の液面の泡の量を管理しつつ、高い洗浄効果が得られる洗浄装置を提供することができる。
【００１５】
また、本発明の洗浄装置は、前記空気混入手段は、前記洗浄槽に前記洗浄液を供給する洗浄液供給手段であることを特徴とする。
上記の構成によれば、界面活性剤を含む洗浄液を用いると共に、従来から一般的に用いられる超音波洗浄装置の洗浄液供給手段を、空気混入手段として配備することで洗浄能力を高めることが可能であり、簡便かつ低コストで洗浄品質の向上を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の洗浄装置は、前記洗浄液供給手段の吸液側に、前記洗浄液の流量を調節する開閉弁体を備えたことを特徴とする。
上記の構成によれば、開閉弁体の開度を変化させることにより、洗浄液供給手段が吸液する洗浄液の流量が変化し、洗浄槽に貯留する洗浄液の液面に滞留する泡の発生量を調節することができる。
【００１７】
また、本発明の洗浄装置は、前記洗浄槽の周縁部に、多数の切り欠きが形成されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、洗浄槽の周縁部に多数の切り欠きが形成されることにより、必要以上の洗浄液を洗浄槽からオーバーフローすると共に、洗浄槽に泡の層を滞留させることができる。
【００１８】
また、本発明の洗浄装置は、前記洗浄槽内に堰板を備え、前記堰板は前記洗浄槽の内周に倣った形状であり、前記堰板で仕切られた内側に貯留される前記洗浄液の液面が、前記洗浄槽に貯留される前記洗浄液の液面よりも所定寸法高いことを特徴とする。
上記の構成によれば、洗浄槽の内周部に堰板を備えることにより、必要以上の洗浄液を洗浄槽からオーバーフローすると共に、洗浄槽に泡の層を滞留させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の洗浄方法及び洗浄装置は、洗浄液面に超音波洗浄では不利となりえる泡の層（以降、泡と表記する場合も有る）を発生させること、そしてその泡を液面に常時滞留させることにより、超音波洗浄の効率を高めることにある。なお、本実施形態の洗浄方法は、空気混入手段として洗浄液供給手段（ポンプ）を用い、洗浄物品として、例えばプラスチックからなる眼鏡レンズ（プラスチックレンズ）を洗浄する場合で説明する。
【００２０】
図１は、本発明の洗浄装置の模式図であり、図２は、洗浄槽の周縁部の模式図である。
図１において、洗浄装置１は、洗浄液Ｒを収容する洗浄槽２と、洗浄槽２からオーバーフローする洗浄液Ｒを収容する回収槽３と、洗浄液供給手段としてのポンプ６と、洗浄液Ｒを洗浄槽２内に噴射するノズル７と、ポンプ６を介して回収槽３からノズル７に洗浄液Ｒを供給する供給管５と、ポンプ６が吸液する流量を調節する開閉弁体としての流量制御バルブ８と、フィルタ９とを備えている。
【００２１】
洗浄槽２は、洗浄液Ｒを貯留する、例えば箱形の槽であり、洗浄槽２内に洗浄液Ｒが満たされ、洗浄液Ｒ中で洗浄物品としてのプラスチックレンズ１０の洗浄が行われる。洗浄槽２の周縁部は、図２に示すように、多数の切り欠き２１が形成されている。なお、この洗浄槽２の周縁部の切り欠き２１についての詳細は後述する。また、洗浄槽２の箱形の底面には、洗浄液Ｒに超音波を照射する超音波発振器４が配設されている。なお、超音波発振器４は、洗浄物品の材質や形状等を考慮して洗浄槽２の斜め下側又は横側面に配置する場合であってもよい。
【００２２】
洗浄液Ｒは、界面活性剤を含む洗浄液であり、水系の洗浄剤をベースに、泡を発生させることができる界面活性剤が添加されている。泡を発生させることができる界面活性剤として、例えばノニオン系、カチオン系の界面活性剤等が挙げられる。
【００２３】
回収槽３は、洗浄槽２の外周を取り囲むように配設され、洗浄槽２からオーバーフローする洗浄液Ｒを収容する。
供給管５は、ポンプ６を介して洗浄液Ｒを洗浄槽２に供給する配液管であり、回収槽３とポンプ６の吸液（上流）側を接続する供給管５１と、ポンプ６の吐出（下流）側とノズル７とを接続する供給管５２からなる。また、供給管５１上に流量制御バルブ８を備え、供給管５２上にフィルタ９を備えている。
【００２４】
ポンプ６は、１台で液の吸引，混合，圧送（加圧）が可能な、例えば過流タービンポンプであり、回収槽３に収容された洗浄液Ｒを、供給管５１を介して、吸液（上流）側から吸引すると同時に空気を吸引し、加圧しながら吐出（下流）側の供給管５２に吐出する。
【００２５】
ノズル７は、洗浄槽２に供給される洗浄液Ｒを噴射するノズルであり、洗浄槽２の槽内（貯留する洗浄液Ｒ中）配設されている。ノズル７は、例えばスプレイノズルからなり、供給管５２の下流側の端部に接続され、ポンプ６を介して供給された洗浄液Ｒを、洗浄槽２内（貯留された洗浄液Ｒ中）に噴射することで、洗浄槽２に洗浄液Ｒを供給すると共に、洗浄槽２内に洗浄液Ｒの液流を発生させる。ノズル７は洗浄物品に応じて複数のノズルを、所定の位置に適宜配設することができる。また、ノズル７は洗浄物品の表面を液流が通過するように配置するのが望ましい。
【００２６】
流量制御バルブ８は、ポンプ６の吸液側に配設され、このバルブの開度を変化させることにより、ポンプ６が吸液する洗浄液Ｒの流量を調節する。この流量制御バルブ８は、電気的駆動弁の、例えばステッピングモータ駆動バルブであり、図示しない制御部からの制御信号により、バルブの開度が調節される。もちろん、手動で開度調節する絞り弁を配設しても良い。
【００２７】
フィルタ９は、プラスチックレンズ１０の洗浄が行われた後に、回収槽３に収容され供給管５１を介してポンプ６から吐出された洗浄液Ｒの汚れ等の除去、及び洗浄液Ｒがポンプ６を通過することにより、洗浄液Ｒに混入したポンプ６の機械的な摺動部から発生した汚れや、磨耗による金属粉等の除去が行われる。
【００２８】
以上のように構成された洗浄装置１は、回収槽３に収容された洗浄液Ｒが、ポンプ６により吸引、空気混合、圧送され、供給管５及びノズル７を介して洗浄槽２内に噴射され、洗浄槽２からオーバーフローした洗浄液Ｒは、再び回収槽３にもどる循環流路（循環サイクル）を形成している。
なお、必要に応じ、回収槽３に新鮮な洗浄液Ｒを供給する給液管（図示せず）や、ポンプ６から吐出される洗浄液Ｒの流量を測定／表示する流量計を、供給管５２上に配設することができる。
【００２９】
次に、洗浄装置１を用いた洗浄方法を説明する。
先ず、洗浄装置１の電源がＯＮされると、ポンプ６が稼動して、回収槽３に回収された洗浄液Ｒが、供給管５（５１，５２）を介してノズル７から、洗浄槽２内（貯留された洗浄液Ｒ中）に噴射される。ノズル７から噴射される洗浄液Ｒは、ポンプ６において混入／加圧された空気の微細気泡により、洗浄槽２の洗浄液Ｒの液面に洗浄液Ｒに添加されている界面活性剤の泡（泡の層）Ｂが発生する。
【００３０】
なお、泡Ｂを発生させる洗浄液Ｒの最適な濃度は、選定する洗浄剤により異なるが、一般的な水系洗浄剤であれば、１００ｐｐｍの濃度であっても泡を発生させることができる。しかし、洗浄剤自体の能力を発揮させることができる適切な濃度は０．１％から５０％程度である。
【００３１】
また、泡Ｂの発生量は、ポンプ６の吸液側に配設された流量制御バルブ８の開度を変化させ、ポンプ６が吸液する洗浄液Ｒの流量を変化させることにより調節することができる。洗浄液Ｒの流量は、例えば洗浄槽２の内容積が１００リットルであれば、１分間あたり３リットル〜３０リットル程度の流量とし、ポンプ６から洗浄液Ｒに混入する空気の量は、１分間あたり１０ｃｃから３０００ｃｃ程度（すなわち、洗浄槽２の内容積の０．０１〜３％）を混入させると最適量の泡Ｂを発生させることができる。ポンプ６から吐出される洗浄液Ｒの流量、及び洗浄液Ｒに混入する空気の量は、洗浄槽２の容積に比例して設定すればよい。
【００３２】
また、濃度０．１％から５０％程度の洗浄液Ｒに、洗浄槽２の内容積の０．０１〜３％の空気を混入し、１分間あたり３リットル〜３０リットル程度の流量に調節されると、洗浄槽２の液面に発生する泡Ｂのひとつひとつの大きさは、直径が０．０１ｍｍ〜２ｍｍの泡Ｂを得ることができ、高い洗浄効果を得ることができる。泡の大きさが２ｍｍを超えた場合には、洗浄対象物の表面に泡が付着し難くなり、洗浄効果が低下する。また、０．０１ｍｍ未満の場合には、超音波の振動、破泡による洗浄物品の表面の移動効果が少なく、洗浄効果が低い。
【００３３】
そして、洗浄槽２の洗浄液Ｒの液面に発生した泡（泡の層）Ｂは、洗浄槽２の周縁部に形成された多数の切り欠き２１により、洗浄槽２の液面に常時滞留することができる。
図２は、洗浄槽の周縁部の模式図であり、図２に示すように、洗浄槽２の周縁部に、例えば逆三角形の切り欠き２１が多数形成されている。洗浄槽２の槽内にノズル７から次々に噴射される洗浄液Ｒは、この切り欠き２１の逆三角形の頂点部分から流出し、一定の泡Ｂだけが洗浄槽２の液面に滞留する。
【００３４】
この切り欠き２１の形状は、洗浄槽２の大きさ（内容積）とポンプ６の供給（吐出）性能を考慮して決定される。例えばポンプ６の供給性能が高く、しかも切り欠き２１の形状が小さ過ぎる場合には、泡Ｂが液面に残ることなく洗浄槽２の外に流れてしまう。
【００３５】
洗浄槽２の液面に泡Ｂを滞留させる一例として、洗浄槽２の槽内の大きさがＷ：５０×Ｄ：１００×Ｈ：２０ｃｍ（容量：１００リットル）で、ポンプ６の洗浄液Ｒの供給性能が１０リットル／毎分の場合、切り欠き２１の形状は、底辺が１５ｍｍ、高さ１０ｍｍ程度の逆三角形の形状とし、洗浄槽２の周縁部の全周に５ｃｍ程度の間隔で、切り欠き２１を形成することで、洗浄槽２の液面に泡Ｂを滞留させることができる。
切り欠き２１の形状は、三角形に限定されず各種方形でも良く、長方形や正方形の四角形状、あるいは四角形状の角を丸くした形状等であってもよい。
【００３６】
また、洗浄槽２の液面の泡Ｂの量（泡の層の厚さ）は、微細な気泡が液面上にあれば効果を発揮するが、十分な洗浄効果を発揮する泡の層Ｂの適切な厚さは、１ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。液面の泡の層Ｂの厚さは、流量制御バルブ８の開度を変化させ、ポンプ６が吸液する洗浄液Ｒの流量を変化させる操作と、切り欠き２１の数を適宜配設することにより調節できる。なお、洗浄槽２の槽壁にスライド式の移動具等を構成し、スライド式の移動具をスライドさせて切り欠き２１の深さ（大きさ）を調節してもよい。
【００３７】
そして、洗浄槽２の底面に配設された超音波発振器４の電源をＯＮすると、洗浄槽２の洗浄液Ｒに超音波が照射される。洗浄液Ｒに超音波が照射されると、洗浄液Ｒ中の微細気泡は、超音波により破泡されるが、常時ノズル７から洗浄液Ｒに混入した空気の微細気泡が供給されるため、洗浄液Ｒ中の微細気泡がなくなることはない。
【００３８】
そして、超音波発振器４の発振の後、プラスチックレンズ１０を搬送装置（図示せず）によって図１の矢印で示す液面の上方向から洗浄槽２に搬入され、洗浄液Ｒ中に浸漬される。
【００３９】
プラスチックレンズ１０を洗浄液Ｒ中に浸漬するとき、プラスチックレンズ１０は洗浄液Ｒの液面に滞留する泡（泡の層）Ｂを通過し、レンズ面に泡ｂが付着されて洗浄液Ｒ中に浸漬される。この液面の泡Ｂは、大きな泡と異なり、洗浄液Ｒ中に浸漬されてもある程度プラスチックレンズ１０の表面に残る。レンズ面に付着された泡ｂの量は、洗浄される洗浄物品の素材によっても異なるが、プラスチックレンズ１０の場合は、レンズ表面積の５％程度に泡の付着があれば洗浄効果を発揮する。なお、液面に滞留する泡Ｂが大きい場合は、洗浄液Ｒ中から液面に向かって上昇し、そして消滅してしまう。
【００４０】
プラスチックレンズ１０のレンズ面に付着した泡ｂは、超音波の物理力により振動、破泡され、その物理力によりレンズ面に付着した汚れ等が洗浄（剥離）される。また、泡ｂは超音波発振器４から照射される超音波の物理力によりレンズ面をなぞるようにレンズ上方に移動し、レンズ面に付着した汚れが洗浄され、洗浄効果をより高めることができる。なお、ノズル７から洗浄槽２内に洗浄液Ｒが噴射されることにより発生する洗浄液Ｒの液流も、超音波による洗浄効果を相乗的に高める。
【００４１】
そして、洗浄槽２の洗浄液Ｒに浸漬し所定時間の洗浄（超音波の照射）がされたプラスチックレンズ１０は、搬送装置（図示せず）によって図１の矢印で示す液面の上方向に引き上げられて、洗浄槽２の槽外に搬出される。そして、超音波発振器４の電源がＯＦＦされる。プラスチックレンズ１０は、この洗浄が終了した後に、別の超音波洗浄槽で純水等のリンス洗浄が行われ、そして乾燥されて洗浄作業が終了する。
【００４２】
こうした本実施形態の洗浄方法は、洗浄物品として微小な突起や穴（凹凸）等を有する洗浄物品に対しても有効であるが、平滑な面を有する洗浄物品に最も洗浄効果を発揮する。例えば、眼鏡レンズを含む各種レンズ、光学用フィルタ、金属板等である。また、本実施形態の洗浄方法は、洗浄能力自体を高めるため汚れの種類は特に問わない。
【００４３】
次に、以上に説明した洗浄装置１及び洗浄方法を用いてプラスチックレンズ１０を洗浄し、洗浄品質の評価を行った。
洗浄液Ｒとして、純水に水系洗浄剤（カストロール社製「Ｍ−６０００」）を加えた５％濃度の洗浄液Ｒを洗浄槽２に貯留し、ポンプ６を稼動して洗浄槽２の液面に泡Ｂの層を発生、滞留させた。洗浄物品として、汚れの付着したプラスチックレンズ１０を洗浄容器（洗浄用のカゴ）に１０枚セットし、洗浄槽２の洗浄液Ｒ中に搬入し、６０秒間超音波発振器４から超音波を照射した。そしてプラスチックレンズ１０を洗浄槽２から搬出し、別の超音波洗浄器でリンス洗浄し、乾燥を行い、洗浄具合の確認をした。
その結果、洗浄した全てのプラスチックレンズ１０は、レンズ表面に目視で確認できる汚れがなく良好の洗浄品質であった。
【００４４】
以上の実施形態の変形例を以下に記載する。
【００４５】
（変形例１）
洗浄液Ｒの液面に泡の層Ｂを滞留させる方法として、洗浄槽２の周縁部に切り欠き２１を形成した場合で示したが、洗浄液Ｒの液面に泡の層Ｂを滞留させる別の実施形態を図３に示す。なお、図３は、別の洗浄装置示す模式図であり、洗浄槽２に堰板２２を配設したことを除いては図１に示す実施形態と同様の基本構成を有し、図１との対応部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００４６】
図３において、洗浄槽２内に、洗浄槽の内周に倣った形状に堰板２２を配設することにより、発生された泡の層Ｂを洗浄槽２内に滞留することができる。堰板２２は、洗浄槽２の槽壁との間に洗浄液Ｒが通過可能に所定の隙間をあけて配設する。一方、堰板２２は、洗浄槽２に貯留される洗浄液Ｒの液面からの高さ位置を変化させて泡の量を調節することが可能であり、洗浄槽２に貯留される洗浄液Ｒの液面からの高さ位置を、例えば５ｍｍの高さ液面から出した位置にすれば、ポンプ６を介してノズル７から供給される洗浄液Ｒは、洗浄槽２の周縁部から回収槽３にオーバーフローすると共に、堰板２２内に５ｍｍの厚さの泡の層Ｂを得ることができる。したがって、泡の層Ｂは洗浄槽２内に滞留することができる。
【００４７】
また、洗浄槽２の液面に泡の層Ｂを滞留させるさらに別の方法として、洗浄槽２に貯留する洗浄液Ｒの液面から洗浄槽２の底面方向に所定寸法下がった位置の槽壁に、槽壁を貫く所定の大きさの穴を所定数形成することで、洗浄槽２の液面に泡の層Ｂを滞留させることができる。泡の層Ｂの厚さ（泡の量）は、ポンプ６の吐出能力と、槽壁を貫く穴の大きさ及び形成する穴の数で調節することができる。
【００４８】
（変形例２）
前記実施形態は、洗浄液Ｒに空気を混入する一例として、吸引，混合，圧送が可能なポンプ６を配設した場合で示したが、洗浄液Ｒに空気を混入する別の実施形態を図４に示す。なお、図４は、別の洗浄装置の模式図であり、ポンプ６０とノズル７０の構成を除いては図１に示す実施形態と同様の基本構成を有し、図１との対応部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００４９】
図４において、洗浄装置１１を構成するポンプ６０は、一般的に用いられる吸引、圧送が可能なポンプであり、回収槽３に収容された洗浄液Ｒを、供給管５１を介して吸引し、加圧して供給管５２に吐出（圧送）する。
【００５０】
ノズル７０は、気液混合ノズルであり、ポンプ６０から圧送された洗浄液Ｒが供給管５１を介して洗浄槽２の槽内に噴射される。この洗浄液Ｒの噴射による噴流のエゼクター効果により吸気管７１から空気が洗浄液Ｒ中に混入され、噴射される空気の微細気泡により、洗浄液Ｒの液面に界面活性剤の泡の層Ｂを発生させることができる。このノズル７０と吸気管７１とで空気混入手段を構成している。
【００５１】
なお、吸気管７１にコンプレッサ等で加圧した加圧空気を吸気管に流入させるように構成してもよい。加圧空気は、コンプレッサの駆動力を変化させる等により圧力を変化させ、ノズル７０から噴射される洗浄液Ｒの噴流の速度を調節するのが好ましい。その場合に、圧力が高すぎると、洗浄槽２の液面が泡で埋まり洗浄装置１１に不具合を生じる可能性があるので、低発泡性の界面活性剤を使用するのが望ましい。
【００５２】
（変形例３）
洗浄槽２の液面に泡の層Ｂを発生させる一例として、ポンプ６から吐出される洗浄液Ｒに空気を混入する場合で示したが、別の容器等で泡を発生させ、その泡を洗浄槽２に供給しても良い。その実施形態を図５に示す。なお、洗浄装置１２は、ポンプ６０の構成を除いては図１に示す実施形態と同様の基本構成を有し、図１との対応部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００５３】
図５において、洗浄装置１２を構成するポンプ６０は、一般的に用いられる吸引、圧送が可能なポンプであり、回収槽３に収容された洗浄液Ｒを、供給管５１を介して吸引、加圧してノズル７から洗浄槽２内に噴射する。泡Ｂの発生（生成）は、攪拌槽２３に収容された界面活性剤を含む洗浄液Ｒに、攪拌器２４を用いて攪拌することにより生成する。生成された泡Ｂは、例えば、搬送装置２５により洗浄槽２に投入される。なお、この場合には、洗浄槽２に貯留される洗浄液Ｒは、界面活性剤を含まない一般的な水系の洗浄剤を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の洗浄装置の一例を示す模式図。
【図２】洗浄槽の周縁部の模式図。
【図３】洗浄槽に泡の層を滞留させる別の方法を説明する洗浄槽の模式図。
【図４】洗浄液に空気を混入する別の方法を説明する洗浄装置の模式図。
【図５】洗浄槽に泡を供給する別の方法を説明する模式図。
【符号の説明】
【００５５】
１，１１，１２…洗浄装置、２…洗浄槽、３…回収槽、４…超音波発振器、５，５１，５２…供給管、６…空気混入手段及び洗浄液供給手段としてのポンプ、７…ノズル、８…開閉弁体としての流量制御バルブ、９…フィルタ、１０…洗浄物品としてのプラスチックレンズ、２２…堰板、６０…洗浄液供給手段としてポンプ、７０…空気混入手段を構成するノズル、７１…空気混入手段を構成する吸気管、Ｂ…泡、ｂ…レンズ面に付着した泡、Ｒ…界面活性剤を含む洗浄液。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄槽に供給される界面活性剤を含む洗浄液中に空気を混入し、前記洗浄槽に貯留される前記洗浄液の液面に多数の微細な泡の層を発生する工程と、
洗浄物品を前記泡の層を通過して前記洗浄液中に浸漬する工程と、
前記洗浄液中に超音波を照射して前記洗浄物品を洗浄する工程とを
有することを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載の洗浄方法において、
前記界面活性剤の濃度が０．１〜５０重量％であることを特徴とする洗浄方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の洗浄方法において、
前記洗浄液中へ混入する空気の量が、１分間あたり、前記洗浄槽の内容積の０．０１〜３％であることを特徴とする洗浄方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の洗浄方法において、
前記泡の直径が０．０１〜２ｍｍであることを特徴とする洗浄方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の洗浄方法において、
前記泡の層が前記洗浄液の液面から１〜５０ｍｍの厚さであることを特徴とする洗浄方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の洗浄方法において、
前記洗浄物品がレンズであることを特徴とする洗浄方法。
【請求項７】
界面活性剤を含む洗浄液を貯留する洗浄槽と、前記洗浄槽の下面部に配設され前記洗浄液に超音波を照射する超音波発振器と、前記洗浄槽の周囲に設けられ前記洗浄槽から溢れた前記洗浄液を収容する回収槽と、前記回収槽と前記洗浄槽とを循環する循環流路を有し、
前記循環流路上に前記洗浄液に空気を混入する空気混入手段を備えたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項８】
請求項７に記載の洗浄装置において、
前記空気混入手段は、前記洗浄槽に前記洗浄液を供給する洗浄液供給手段であることを特徴とする洗浄装置。
【請求項９】
請求項８に記載の洗浄装置において、
前記洗浄液供給手段の吸液側に、前記洗浄液の流量を調節する開閉弁体を備えたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の洗浄装置において、
前記洗浄槽の周縁部に、多数の切り欠きが形成されていることを特徴とする洗浄装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の洗浄装置において、
前記洗浄槽内に堰板を備え、前記堰板は前記洗浄槽の内周に倣った形状であり、前記堰板で仕切られた内側に貯留される前記洗浄液の液面が、前記洗浄槽に貯留される前記洗浄液の液面よりも所定寸法高いことを特徴とする洗浄装置。
【請求項１】
洗浄槽に供給される界面活性剤を含む洗浄液中に空気を混入し、前記洗浄槽に貯留される前記洗浄液の液面に多数の微細な泡の層を発生する工程と、
洗浄物品を前記泡の層を通過して前記洗浄液中に浸漬する工程と、
前記洗浄液中に超音波を照射して前記洗浄物品を洗浄する工程とを
有することを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載の洗浄方法において、
前記界面活性剤の濃度が０．１〜５０重量％であることを特徴とする洗浄方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の洗浄方法において、
前記洗浄液中へ混入する空気の量が、１分間あたり、前記洗浄槽の内容積の０．０１〜３％であることを特徴とする洗浄方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の洗浄方法において、
前記泡の直径が０．０１〜２ｍｍであることを特徴とする洗浄方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の洗浄方法において、
前記泡の層が前記洗浄液の液面から１〜５０ｍｍの厚さであることを特徴とする洗浄方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の洗浄方法において、
前記洗浄物品がレンズであることを特徴とする洗浄方法。
【請求項７】
界面活性剤を含む洗浄液を貯留する洗浄槽と、前記洗浄槽の下面部に配設され前記洗浄液に超音波を照射する超音波発振器と、前記洗浄槽の周囲に設けられ前記洗浄槽から溢れた前記洗浄液を収容する回収槽と、前記回収槽と前記洗浄槽とを循環する循環流路を有し、
前記循環流路上に前記洗浄液に空気を混入する空気混入手段を備えたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項８】
請求項７に記載の洗浄装置において、
前記空気混入手段は、前記洗浄槽に前記洗浄液を供給する洗浄液供給手段であることを特徴とする洗浄装置。
【請求項９】
請求項８に記載の洗浄装置において、
前記洗浄液供給手段の吸液側に、前記洗浄液の流量を調節する開閉弁体を備えたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の洗浄装置において、
前記洗浄槽の周縁部に、多数の切り欠きが形成されていることを特徴とする洗浄装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の洗浄装置において、
前記洗浄槽内に堰板を備え、前記堰板は前記洗浄槽の内周に倣った形状であり、前記堰板で仕切られた内側に貯留される前記洗浄液の液面が、前記洗浄槽に貯留される前記洗浄液の液面よりも所定寸法高いことを特徴とする洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−５５６８５（Ｐ２００６−５５６８５Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３７０９４（Ｐ２００４−２３７０９４）
【出願日】平成１６年８月１７日（２００４．８．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１７日（２００４．８．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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