精密部品の二溶媒型洗浄の方法、装置及びシステム
図１に図示されるような、VOC溶媒を使用せずに精密部品を洗浄するための二溶媒洗浄システム１００である。洗浄システムは洗浄部１０４、リンス部１０６及び溶媒回収部１０８を有する。二溶媒洗浄システムは、第一の溶媒１１２及び第二の溶媒１２６を用いて精密部品を洗浄及びリンスする二つの運転モードを提供し、第一及び第二の溶媒は分離可能であり、回収可能である。第一及び第二の溶媒は、従来式のVOC溶媒型システムと同程度に効果的なVOC除去溶媒であり、後に第一及び第二の溶媒を分離、回収及び再利用できるであろう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、「精密部品を非ＶＯＣによって洗浄する方法、装置及びシステム（METHOD, APPARATUS, AND SYSTEM FOR NON-VOC BASED CLEANING OF ORECISION COMPONENTS）」という名称の２００４年１０月２９日に出願された米国仮出願第60/623,847号に基づく優先権を主張する。それは、本開示と矛盾しない範囲でここに文献援用されている。
【０００２】
開示の分野
本発明は概して、部品の精密な洗浄のための溶媒型洗浄システムに関する。詳しくは、発明は、溶媒の廃棄を全体的に減少させるために溶媒再生処理を用いた精密部品の二溶媒洗浄システムに関する。
【０００３】
開示の背景
一般に精密洗浄及び乾燥システムは、様々な溶媒、界面活性剤又は他の水性混合物を含む多種多様な洗浄剤を利用する。これらのシステムは稼動することによって、医療装置、光学機器、ウエハ、ＰＣボード、ハイブリッド回路、ディスクドライブ機材又は精密な機械若しくは電気機械部品などを例とする様々な装置若しくは部品を洗浄及び乾燥することができる。
【０００４】
多くの先行技術のシステムは、VOC'sすなわち揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds）として分類される溶媒を使用する。VOC'sは高蒸気圧を有する有機化合物であるため、VOC'sは常温及び外気圧で容易に蒸気を形成できる。VOC'sは精密洗浄システムにおいて有用である一方、VOC'sの使用及び廃棄は、VOC'sの汚染及び／又は廃棄の結果生じる有害な環境及び健康の影響に関する問題のために厳しく規制されている。
【特許文献１】米国仮出願第60/623,847号明細書
【発明の開示】
【０００５】
開示の概要
本発明の目的は、精密部品を洗浄するための適切な洗浄システム及び適切な洗浄方法を創造することであり、溶媒再生処理を利用することで溶媒の廃棄を減少させ、且つ再利用及び／又は廃棄用の溶媒を回収することを同時に行う。本発明は、汚れ及び他の混入物を除去するために二つの溶媒を用いた精密部品の洗浄用二溶媒デザインを含む。ある代表的な実施形態においては、二つの溶媒は第一のVOC除去（VOC-exempt）溶媒及び第二のVOC除去溶媒を含み、VOC除去溶媒は一般にVOC溶媒と同様に効果的であろう。運転モードは、第一のVOC除去溶媒中で精密部品を洗浄することによって精密部品からあらゆる汚れ、微粒子、グリース又は他の混入物を除去する段階と、その後に第二のVOC除去溶媒を含む第二のタンク内で精密部品をリンスすることで第一のVOC除去溶媒によって精密部品に残ったあらゆる膜を除去する段階とを有する。運転モードにおいて、洗浄及びリンス段階は、更に洗浄及びリンスの助けとするために、精密部品を対応する溶媒中で振動及び超音波誘導キャビテーションに供する段階をそれぞれ有する。溶媒回収モードは、リンス段階の一部として第二のVOC除去溶媒から除去された第一のVOC除去溶媒を分離する段階を有する。ある代表的な実施形態においては、第二のVOC除去溶媒が第一のVOC除去溶媒より高価であるため、第二のVOC除去溶媒が再利用のために回収及び再生され、一方で第一のVOC除去溶媒が第一のVOC除去溶媒中のあらゆる混入物と同様に適切に廃棄されるであろう。
【０００６】
ある代表的な実施形態においては、開示は溶媒再生システムを備える二溶媒洗浄システムによる精密部品の洗浄法を記載する。
【０００７】
ある代表的な実施形態においては、開示は、精密部品を洗浄する一方で、二つの溶媒の回収及び／又は廃棄を提供する二溶媒洗浄システムを記載する。
【０００８】
ある代表的な実施形態においては、開示は、タンク及び関係する配管を有することで、溶媒回収システムを備える二溶媒洗浄システムによる精密部品の洗浄を容易にする洗浄装置を記載する。
【０００９】
ある代表的な実施形態においては、開示は、二溶媒洗浄システムにおいて第一のVOC除去溶媒を廃棄及び第二のVOC除去溶媒を回収する方法を記載する。
【００１０】
本開示中で用いられる場合、「VOC除去溶媒」の用語は、合衆国環境保護局によって光化学反応性をほとんど有さないよう決められており、合衆国連邦規制基準の40 C.F.R.51.100(s)において指定されている有機化合物を含むものとして定義される。連邦規制基準は文献援用されている。
【００１１】
発明の様々な実施形態の上記の概要は、説明された実施形態それぞれ又は発明の全ての実施例を説明することを意図していない。以下の詳細に記載されている図が、より詳細にこれらの実施形態を例示するであろう。
【００１２】
発明は、添付図面に関する発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を考慮することで、より完璧に理解されるであろう。
【００１３】
発明は様々な改良及び代替の形態を受け入れ易い一方で、それらの詳細が図面中に例として示されており、詳細に説明されるであろう。しかしながら、その意図が、発明を記載された特定の実施形態に限定することではないことが理解されなければならない。逆にその意図は、添付の特許請求の範囲によって規定されるように、発明の精神及び範囲に入る全ての改良、同等物、及び代替物を網羅することである。
【００１４】
開示の詳細な説明
開示の二溶媒洗浄システム１００は、図１及び２に図示されている。二溶媒洗浄システム１００は精密部品の洗浄用に設計及び適合されている。精密部品は、例えば医療装置、光学機器、ウエハ、ＰＣボード、ハイブリッド回路、ディスクドライブ部材又は精密な機械若しくは電子機械の部品などである。好適な本実施形態のいくつかにおいては、二溶媒洗浄システム１００は非分離型の単一の統合システムを有し、二溶媒洗浄システムの構成機材間に大量の相互接続を必要としない。例えば、二溶媒洗浄システムは単一の滑材（skid）又はフレームに設置され、及び／又は単一のハウジング、コンテナ又は区画に収容されるであろう。
【００１５】
図１及び２に図示されるように、二溶媒洗浄システム１００は、システムハウジング１０２、洗浄部１０４、リンス部１０６及び溶媒回収部１０８を有するであろう。洗浄部１０４、リンス部１０６及び溶媒回収部１０８を含む様々な構成部は、システムハウジング１０２内で動作可能に相互接続されており、単一の統合された構造が試験、出荷及び設置されることができるようになっている。
【００１６】
洗浄部１０４は、一般に洗浄タンク１１０、第一の溶媒１１２及び第一の再循環ループ１１４を有する。洗浄タンク１１０は、ステンレス鋼、タンタル、チタン、石英、又はＰＥＥＫなどのポリマーを例とする適切な材料及び他の適切な材料によって構成されているオープンタンクを有する。洗浄タンク１１０は更に、洗浄処理を促進するための超音波トランスデューサ１１６を少なくとも一つ有するであろう。超音波エネルギは、第一の溶媒１１２内の低圧相及び高圧相のパターンを変化させる。低圧相においては、泡又は真空の空洞が形成される。高圧相においては、泡が激しく崩壊する。泡を発生及び崩壊するこの処理は、一般にキャビテーションと呼ばれる。キャビテーションは精密部品の表面に沿った激しい摩擦処理をもたらし、あらゆる粒子を部品から除去する。キャビテーション中に生じた泡は、非常に細かく、そして微小な隙間を通ることができるため、単に浸す又は攪拌する洗浄処理と比べてより効果的な洗浄を提供することができる。代表的な実施形態においては、超音波トランスデューサ１１６は、28KHzから2.5MHzの間の適当な周波数で超音波エネルギを発することができるクレスト・ウルトラソニック・コーポレーション（Crest Ultrasonic Corp.）のセラミック強化型トランスデューサである。超音波トランスデューサ１１６は、エポキシ樹脂などの接着剤によって洗浄タンク１１０の外部に直接連結されるであろう。
【００１７】
第一の再循環ループ１１４はフローシステムを有しており、第一の溶媒１１２は第一のフィルタシステム１１８を通って再循環されることによって、精密部品が洗浄される時に混入した粒子を除去することができる。フィルタシステム１１８は、これらの粒子を除去するための適切なフィルタ装置を一つ以上有するであろう。フィルタシステム１１８型は、0.03マイクロに至るまでの大きさの粒子を除去することができるフィルタ媒体、例えば、ポリエーテルスルホン、テフロン（登録商標）（Teflon）、ＰＶＤＦ、ポリエステル又はポリプロピレンを含む事前梱包されたフィルタを有する。第一の再循環ループ１１４は、バルブ１１９及び第一の再循環ポンプ１２０を更に有する。バルブ１１９は、例えばソレノイドバルブなどの自動バルブ又は、手で作動させる手動バルブを含むであろう。第一の再循環ポンプ１２０は、第一の溶媒１１２を第一のフィルタシステム１１８を通して継続的に再循環させるために機能する。第一の再循環ループ１１４は、第一の溶媒が洗浄タンク１１０に再導入される時に、第一の溶媒１１２を継続的に加熱するための第一の熱交換器１２２を更に有するであろう。第一の熱交換機１２２の使用によって、洗浄タンク１１０は、伝導、対流及び放射によって喪失した熱エネルギが元に戻されることで、持続的な温度（continuous temperature）で維持されるであろう。
【００１８】
好適な本実施形態のいくつかにおいては、第一の溶媒１１２は適切なVOC除去溶媒を含む。この溶媒は、汚れ、粒子、オイル、及びグリースなどの混入物の除去を促進する溶媒特性を有するであろう。例えば、第一の溶媒１１２は約６０のカリブタノール価（Kari-butanol value）を有するであろう。ある代表的な実施形態においては、第一の溶媒１１２は、３３３℃の沸点を有する大豆由来のVOC除去溶媒を含む。この溶媒の例は、ネブラスカ州オマハのエージー・エンバイアロンメンタル・プロダクツ（Ag Environmental Products）から購入できるソイクリア１５００（Soyclear 1500）である。好ましくは、第一の溶媒１１２は生分解性及び／又は無害である。大豆由来の溶媒の利点の一つは、この種の溶媒が大豆の容易に利用できる性質により一般に安価なことである。更に、大豆由来の溶媒の廃棄には、特殊及び／又は高価な廃棄装置及び／又は方法は一般に必要とされない。それは例えば、洗浄タンク１１０内のオイル及び／又はグリースの高さが十分に高いレベルに達した時に、第一の溶媒１１２を捨てて、新しい溶媒に置換する場合である。大豆由来の溶媒は、従来式の方法、例えば焼却炉での燃焼を用いて捨てることができ、又はボイラー内の加熱オイルと組み合わされた燃料ストリーム源として用いることもできる。
【００１９】
リンス部１０６は、一般にリンスタンク１２４、第二の溶媒１２６及び回収ループ１２８を有する。第二の溶媒１２６に加えて、リンスタンク１２４は精密部品上の膜としてリンスタンク１２４に混入した第一の溶媒１１２の残余を含むであろう。リンスタンク１２４はオープンタンクを有する。オープンタンクは、第一の洗浄タンク１００と同一又は同様の材料、例えば、ステンレス鋼、タンタル、チタン、石英、又はＰＥＥＫなどのポリマーを例とする好適な材料及び他の好適な材料で形成されている。リンスタンク１２４は更に、リンスタンク１２４内にキャビテーションを誘導することで更に洗浄処理を補助する超音波トランスデューサ１１６を少なくとも一つ有するであろう。
【００２０】
回収ループ１２８はフローシステムを有し、残存する第一の溶媒１１２と同様に第二の溶媒１２６が第二のフィルタシステム１３０を通って再循環されることで、リンスタンク１２４から粒子を除去する。第二のフィルタシステム１３０は、これらの粒子を除去するための一つ以上の適したフィルタ装置を有するであろう。回収ループ１２８は、複数のバルブ１３１a、１３１b、１３１c、１３１d及び第二の再循環ポンプ１３２を更に有する。バルブ１３１a、１３１b、１３１c及び１３１dは、例えばソレノイドバルブなどの自動バルブ又は、手で作動する手動バルブを含むであろう。第二の再循環ポンプ１３２は、運転モード及びバルブ１３１a、１３１b、１３１c及び１３１dの動作状態に基づいて回収ループ１２８を通って適切な液体を選択的に送り出すよう機能する。回収ループ１２８は更に、第二の溶媒１２６及び残存する第一の溶媒１１２を冷却するための第二の熱交換器１３４を有するであろう。
【００２１】
好適な本実施形態のいくつかにおいては、第二の溶媒１２６は適切なVOC除去溶媒を有する。この溶媒は、第一の溶媒１１２によって精密部品上に残ったあらゆる膜の除去を促進する溶媒特性を備えるであろう。例えば、第二の溶媒１２６は約１０から約１５０のカリブタノール価を有するであろう。ある代表的な実施形態においては、第二の溶媒１２６は加工溶媒を含む。加工溶媒は、例えば、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（3M Company）から購入可能なノベック（商標）加工液（NovecTM Engineered Fluid）HFE-7200である。HFE-7200は６１℃の沸点及び−１３５℃から６１℃の広い液体範囲を有し、それは蒸気によるグリース除去の用途に非常に良い溶媒となる。加えて、HFE-7200はオゾンを減少させる物質ではなく、地球温暖化の可能性が非常に低く、温室効果ガスの放出の減少を提供し、VOCではなく、そして合衆国環境保護局の重要な新規代替物プログラム（United States Environmental Protection Agencies Significant New Alternatives Program）下で制限されること無く承認されている。
【００２２】
溶媒回収部１０８は、回収タンク１３６、回収ヒータ１３８、濃縮コイル（condensing coil）１３９、及び廃棄タンク１４０を有するであろう。回収タンク１３６はオープンタンクを有する。オープンタンクは、第一の洗浄タンク１００及びリンスタンク１２４と同一又は類似の材料、例えば、ステンレス鋼、タンタル、チタン、石英、又はＰＥＥＫなどのポリマーを例とする適切な材料又は他の適切な材料で構成されている。回収タンク１３６はリンスタンクに物理的に取付けられており、オーバーフロー堰（overflow weir）１４２で分離されている。それら回収タンク１３６及びリンスタンク１２４は、共通の蒸気ブランケット１４４を共有している。
【００２３】
十分に組立てられて統合された場合、二溶媒洗浄システム１００は自動、半自動又は手動運転用に形成されるであろう。上述及び記載された部材に加えて、二溶媒洗浄システムは精密部品操作システムを更に有する。これは、キャリア又はバスケット１４３内に精密部品を配置することによって、部品を洗浄タンク１１０とリンスタンク１２４との間で動かすためのものである。この精密部品操作システムは、オペレータが的確なタンクに精密部品を単純に配置する手動のシステムを有するか、それは、バスケット１４３を洗浄タンク１１０からリンスタンク１２４に運ぶための自動部品操作システムを有するであろう。更に、二溶媒洗浄システム１００は、二溶媒洗浄システム１００の手動操作用の適当なライト、ボタン及びスイッチを有するであろう。また、二溶媒洗浄システム１００は自動操作が可能であろう。自動操作は、例えば、マイクロプロセッサ、パソコン及びプログラム可能な論理制御装置（Programmable Logic Controller (PLC)）などによって制御及び始動される操作である。
【００２４】
好適な実施形態において、二溶媒洗浄システム１００は、システムハウジング１０２内、例えば、感じが良く審美的な外観を呈するキャビネットハウジング内に完全に収容される。そのようなキャビネットシステムにおいては、使用者は、第一の溶媒１１２、第二の溶媒１２６、洗浄される精密部品、及び電力源の供給のみを必要とする。
【００２５】
運転中において二溶媒洗浄システム１００は、二つのモードの内の一つで稼動することができる。第一のモードは通常運転であり、精密部品は図１に図示されるように洗浄及びリンスされる。第二のモードは、図２に図示されるように、第一の溶媒１１２及び第二の溶媒１２６の分離、その後における第一の溶媒１１２の除去及び予定される処分、及び二溶媒洗浄システム１００内での再利用のための第二の溶媒１２６の再生のための多段階処理を有する。第一のモード及び第二のモード中の第二のリンス部１０６及び回収部１０８の動作に関しては、図３−１０が特に参照される。これについては、更に以下で説明される。
【００２６】
通常運転
図１、３及び４に図示されるように、二溶媒洗浄システム１００の運転は、再循環を開始すること及び、二溶媒洗浄システムの一部を加熱することによって所望される運転パラメーラを獲得することによって開始される。洗浄部１０４内において、第一の溶媒１１２は第一の再循環ループ１１４を通って押し出されることによって、第一の熱交換器１２２が第一の溶媒１１２に熱エネルギーを加え、結果的に洗浄タンク１１０を加熱することができる。運転中、洗浄タンク１１０は、ほぼ一定の温度、例えばソイクリア１５００に対しては約７０℃に維持される。当業者によって理解されるであろうが、洗浄タンク１１０及び第一の再循環ループ１１４は適したセンサ、計器及び警報機を含み、適切な温度、流速、圧力及び他のプロセス変量（process variable）が洗浄の間観測され維持されるようになっている。
【００２７】
二溶媒洗浄システム１００の運転の最初の始動時に、リンスタンク１２４及び回収タンク１３６それぞれは、図３に図示されるように第二の溶媒１２６を含む。回収ヒータ１３８が起動されることで、回収タンク１３６を第二の溶媒１２６の沸点、すなわちHFE-7200の場合は６１℃まで加熱する。同時に、濃縮コイル１３９は約５℃で作動されることで、第二の溶媒１２６の蒸気を含む蒸気ブランケット１４４が、リンスタンク１２４及び回収タンク１３６の上に直接形成される。濃縮コイル１３９が第二の溶媒１２６の蒸気を濃縮することで、第二の溶媒１２６の純粋な蒸留物が継続的に壁を流れ落ち、リンスタンク１２４に流れ込む。第二の溶媒１２６の純粋な蒸留物がリンスタンク１２４に流れ込むことで、リンスタンク１２４内の第二の溶媒１２６の水面は、それがオーバーフロー堰１４２の高さに達するまで上昇し、第二の溶媒１２６は回収タンク１３６へと流れ落ちる。通常運転中には、バルブ１３１a及び１３１cが開かれ、一方でバルブ１３１b及び１３１dが閉じられ、第二の再循環ポンプ１３２がリンスタンク１２４の中身を第二のフィルタシステム１３０を通じて押し出すことで、リンスタンク１２４内のあらゆる粒子をフィルタ濾過して除去することができる。蒸留された第二の溶媒１２６の継続的な添加及び、再循環ポンプ１３２からのポンプエネルギー（pump energy）の添加によって、リンスタンク１２４の温度は約５１℃で維持される。
【００２８】
図１に図示されるような通常の洗浄及びリンスモードにおいては、精密部品は、例えば精密部品をバスケット１４３に配置することによって洗浄タンク１１０に配置される。バスケット１４３が第一の溶媒１１２に沈められることで、あらゆる微粒子、汚れ、オイル、グリース及び他の混入物が精密部品から除去され、第一の溶媒１１２中に浮遊するであろう。バスケット１４３と、結果的には精密部品とが第一の溶媒１１２に沈められる時に、超音波トランスデューサ１１６が第一の溶媒１１２内にキャビテーションを引き起こすことによって、精密部品からの混入物の除去を更に促進する。バスケット１４３が自動操作システムの一部として用いられる時、バスケット１４３が上下及び／又は左右に継続的に振動されることによって、精密部品から混入物を除去することを更に補助する。第一の溶媒１１２は第一の再循環ループ１１４を介して継続的に再循環され、精密部品によって持ち込まれたあらゆる浮遊粒子は、第一のフィルタシステム１１８を用いて第一の溶媒１１２から除去することができる。
【００２９】
精密部品は洗浄タンク１１０で粒子の洗浄をされた後に、精密部品はバスケット１４３を用いてリンスタンク１２４に移される。リンスタンク１２４に入れられた時、少量の第一の溶媒１１２が精密部品上に残っているであろう。第二の溶媒１２６はあらゆる残存粒子を洗い流し、精密部品から第一の溶媒１１２を溶解する。このリンスは、リンスタンク１２４内における超音波トランスデューサ１１６の使用によりキャビテーションをもたらすことによって、リンスタンク１２４内で更に促進されるであろう。更に、バスケット１４３が上下及び／又は左右に振動されることによって、精密部品からの混入物の除去が更に促進されるであろう。洗浄後に、バスケット１４３はリンスタンク１２４から取り出され、蒸気ブランケット１４４が、それが膜又は残留物を含まないように精密部品を乾燥させる。その後に、精密部品は更なる処理又は使用に備えられる。
【００３０】
リンスタンク１２４内においては、第二の溶媒１２６の高さが定常状態の高さにあることによって、オーバーフロー堰１４２を超えて回収タンク１３６へ入る一定のオーバーフローが存在する。精密部品がリンスタンク１２４でリンスされることで、第二の溶媒１２６には、精密部品上に存在するあらゆる他の混入物と同様に、溶解した第一の溶媒１１２が継続的に混入する。このようにして、回収タンク１３６へのオーバーフローは、図４に図示されるように第一の溶媒１１２、第二の溶媒１２６及び、回収タンクへのあらゆる他の混入物の溶媒混合物１４６をもたらす。第一の溶媒１１２が第二の溶媒１２６より高い、好ましくは非常に高い沸点を有するように選択されている場合、第二の溶媒１２６は溶媒混合物１４６から継続的に沸騰され、それにより、長時間かけて第一の溶媒１１２を回収タンク１３６内に集積させ増加させる。最終的に回収タンク１３６内の第一の溶媒１１２の濃度は、溶媒混合物１４６の沸点が上昇する点まで増加し、結果的に溶媒混合物１４６の分離が可能になる点に達する。
【００３１】
分離及び廃棄操作
二溶媒洗浄システム１００のための溶媒の廃棄及び回収モードが図２及び５−１０に図示されている。図４に図示されるように、二溶媒洗浄システム１００の継続的な運転は、回収タンク１３６内の第一の溶媒１１２の濃度が許容できないレベルに達することを最終的にもたらす。このことは、溶媒混合物１４６の沸点の上昇、例えば１０℃以上の上昇によって実証される。（あらゆる溶解した混入物を含む）溶媒混合物１４６の分離は、回収タンク１３６内の溶媒混合物１４６の温度を５０℃まで冷却し、二つの異なる液層が形成されるようにすることによってなされる。二つの液層とは、（あらゆる汚れの混入物を含む）第一の溶媒１１２を含む第一の溶媒部１４８と、第二の溶媒１２６を含む第二の溶媒部１５０とである。第一の溶媒部１４８及び第二の溶媒部１５０は、通常肉眼で視覚的に識別することができる。
【００３２】
回収タンク１３６内の冷却は、回収ヒータ１３８を切ること、濃縮コイル１３９を切って蒸気ブランケット１４４を崩壊させること、及び回収ループ１２８を介して回収タンク１３６内の液体を再循環させることによって行われる。再循環は、バルブ１３１b及び１３１dを開放する一方でバルブ１３１a及び１３１cを閉鎖し、それにより液体が第二の熱交換器１３４によって冷却されるようにすることによってなされる。図４、５及び６に図示されるように、溶媒混合物１４６が冷却されることによって、第二の溶媒１２６はもはや溶媒混合物から沸騰しないため、第二の溶媒１２６の純粋な蒸留物は濃縮コイル１３９における濃縮を停止し、また、リンスタンク１２４を満たさなくなるために、リンスタンク１２４内の第二の溶媒１２６の高さはオーバーフロー堰１４２の高さに下がり、回収タンク１３６へと流れ落ちなくなる。当業者によって理解されるであろうが、リンスタンク１２４、回収タンク１３６及び回収ループ１２８が適当なセンサ、計器及び警報機を含むことによって、適切な温度、流量、圧力及び他のプロセス変量が洗浄の間観測及び維持できる。回収タンクが５０℃に冷却されることで、溶媒混合物１４６は、図７に図示されるように、第一の溶媒部１４８及び第二の溶媒部１５０に分離される。
【００３３】
第一の溶媒部１４８及び第二の溶媒部１５０が形成されれば、バルブ１３１b及び１３１cが開かれ、一方でバルブ１３１a及び１３１dが閉じられることによって、リンスタンク１２４内の第二の溶媒１２６が回収タンク１３６へと送り出され、第二の溶媒部１５０の量が増加するであろう。第二の溶媒部１５０が増加することで、第一の溶媒部１４８は回収オーバーフロー堰１５２に達するまで上昇し、第一の溶媒１１２及びあらゆる汚れの混入物を含む第一の溶媒部１４８は図８に図示されるように廃棄タンク１４０へとオーバーフローする。好ましくは、回収タンク１３６が回収オーバーフロー堰１５２に対して配置されたのぞき窓１５４を有することで、オペレータは、第一の溶媒部１４８が回収オーバーフロー堰１５２を超えて流れる時に、第一の溶媒部１４８を見ることができる。回収タンク１３６内の第二の溶媒１２６の高さが上昇することで、図９に図示されるように、第二の溶媒部１５０が回収オーバーフロー堰１５２の高さに最終的に達する。この点において、第一の溶媒部１４８の大部分が廃棄タンク１４０に向けられることによって、バルブ１３１a、１３１b、１３１c及び１３１dは通常運転の位置に配置され、残存成分は、図１０に図示されるように通常運転の状態を保証するであろう。また、第一の溶媒部１４８のオーバーフローは、例えば第一の溶媒部１４８と第二の溶媒部１５０とを視覚的に区別するための適当な光学センサ、たとえば、写真用の眼（photo eye）又はカメラの設置によって自動化されるであろう。
【００３４】
二溶媒洗浄システム１００の運転が上手くいくためには、全ての第一の溶媒１１２が回収タンク１３６から除去される必要は無いが、溶媒混合物１４６の沸点が低下することで、第二の溶媒１２６の沸点に近づくことのみが必要である。廃棄タンク１４０内の（あらゆる溶解した粒子及び混入物を含む）第一の溶媒１１２は、その後適切に再利用、回収又は廃棄されるであろう。好ましくは、第一の溶媒１１２がVOC除去溶媒であることによって、それが焼却処分又は燃料ストリーム源として用いられるであろう。説明したように、二溶媒洗浄システム１００は特に経済的な利点を有しており、それは第二の溶媒１２６の単価が第一の溶媒１１２の単価より高いことに起因する。
【００３５】
本発明は、本開示中で説明した例としての実施形態及び実施例によって不当に限定されることを意図しておらず、また、前記実施例及び実施形態は例のみとして示されていることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】洗浄及びリンスモードである本開示の代表例の洗浄システムの模式図である。
【図２】溶媒回収及び廃棄物処理モードである図１の洗浄システムの代表例の模式図である。
【図３】始動モードである図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図４】連続洗浄モードである図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図５】溶媒回収モードの第一段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図６】溶媒回収モードの第二段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図７】溶媒回収モードの第三段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図８】溶媒回収モードの第四段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図９】溶媒回収モードの第五段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図１０】運転復帰モードである図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、「精密部品を非ＶＯＣによって洗浄する方法、装置及びシステム（METHOD, APPARATUS, AND SYSTEM FOR NON-VOC BASED CLEANING OF ORECISION COMPONENTS）」という名称の２００４年１０月２９日に出願された米国仮出願第60/623,847号に基づく優先権を主張する。それは、本開示と矛盾しない範囲でここに文献援用されている。
【０００２】
開示の分野
本発明は概して、部品の精密な洗浄のための溶媒型洗浄システムに関する。詳しくは、発明は、溶媒の廃棄を全体的に減少させるために溶媒再生処理を用いた精密部品の二溶媒洗浄システムに関する。
【０００３】
開示の背景
一般に精密洗浄及び乾燥システムは、様々な溶媒、界面活性剤又は他の水性混合物を含む多種多様な洗浄剤を利用する。これらのシステムは稼動することによって、医療装置、光学機器、ウエハ、ＰＣボード、ハイブリッド回路、ディスクドライブ機材又は精密な機械若しくは電気機械部品などを例とする様々な装置若しくは部品を洗浄及び乾燥することができる。
【０００４】
多くの先行技術のシステムは、VOC'sすなわち揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds）として分類される溶媒を使用する。VOC'sは高蒸気圧を有する有機化合物であるため、VOC'sは常温及び外気圧で容易に蒸気を形成できる。VOC'sは精密洗浄システムにおいて有用である一方、VOC'sの使用及び廃棄は、VOC'sの汚染及び／又は廃棄の結果生じる有害な環境及び健康の影響に関する問題のために厳しく規制されている。
【特許文献１】米国仮出願第60/623,847号明細書
【発明の開示】
【０００５】
開示の概要
本発明の目的は、精密部品を洗浄するための適切な洗浄システム及び適切な洗浄方法を創造することであり、溶媒再生処理を利用することで溶媒の廃棄を減少させ、且つ再利用及び／又は廃棄用の溶媒を回収することを同時に行う。本発明は、汚れ及び他の混入物を除去するために二つの溶媒を用いた精密部品の洗浄用二溶媒デザインを含む。ある代表的な実施形態においては、二つの溶媒は第一のVOC除去（VOC-exempt）溶媒及び第二のVOC除去溶媒を含み、VOC除去溶媒は一般にVOC溶媒と同様に効果的であろう。運転モードは、第一のVOC除去溶媒中で精密部品を洗浄することによって精密部品からあらゆる汚れ、微粒子、グリース又は他の混入物を除去する段階と、その後に第二のVOC除去溶媒を含む第二のタンク内で精密部品をリンスすることで第一のVOC除去溶媒によって精密部品に残ったあらゆる膜を除去する段階とを有する。運転モードにおいて、洗浄及びリンス段階は、更に洗浄及びリンスの助けとするために、精密部品を対応する溶媒中で振動及び超音波誘導キャビテーションに供する段階をそれぞれ有する。溶媒回収モードは、リンス段階の一部として第二のVOC除去溶媒から除去された第一のVOC除去溶媒を分離する段階を有する。ある代表的な実施形態においては、第二のVOC除去溶媒が第一のVOC除去溶媒より高価であるため、第二のVOC除去溶媒が再利用のために回収及び再生され、一方で第一のVOC除去溶媒が第一のVOC除去溶媒中のあらゆる混入物と同様に適切に廃棄されるであろう。
【０００６】
ある代表的な実施形態においては、開示は溶媒再生システムを備える二溶媒洗浄システムによる精密部品の洗浄法を記載する。
【０００７】
ある代表的な実施形態においては、開示は、精密部品を洗浄する一方で、二つの溶媒の回収及び／又は廃棄を提供する二溶媒洗浄システムを記載する。
【０００８】
ある代表的な実施形態においては、開示は、タンク及び関係する配管を有することで、溶媒回収システムを備える二溶媒洗浄システムによる精密部品の洗浄を容易にする洗浄装置を記載する。
【０００９】
ある代表的な実施形態においては、開示は、二溶媒洗浄システムにおいて第一のVOC除去溶媒を廃棄及び第二のVOC除去溶媒を回収する方法を記載する。
【００１０】
本開示中で用いられる場合、「VOC除去溶媒」の用語は、合衆国環境保護局によって光化学反応性をほとんど有さないよう決められており、合衆国連邦規制基準の40 C.F.R.51.100(s)において指定されている有機化合物を含むものとして定義される。連邦規制基準は文献援用されている。
【００１１】
発明の様々な実施形態の上記の概要は、説明された実施形態それぞれ又は発明の全ての実施例を説明することを意図していない。以下の詳細に記載されている図が、より詳細にこれらの実施形態を例示するであろう。
【００１２】
発明は、添付図面に関する発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を考慮することで、より完璧に理解されるであろう。
【００１３】
発明は様々な改良及び代替の形態を受け入れ易い一方で、それらの詳細が図面中に例として示されており、詳細に説明されるであろう。しかしながら、その意図が、発明を記載された特定の実施形態に限定することではないことが理解されなければならない。逆にその意図は、添付の特許請求の範囲によって規定されるように、発明の精神及び範囲に入る全ての改良、同等物、及び代替物を網羅することである。
【００１４】
開示の詳細な説明
開示の二溶媒洗浄システム１００は、図１及び２に図示されている。二溶媒洗浄システム１００は精密部品の洗浄用に設計及び適合されている。精密部品は、例えば医療装置、光学機器、ウエハ、ＰＣボード、ハイブリッド回路、ディスクドライブ部材又は精密な機械若しくは電子機械の部品などである。好適な本実施形態のいくつかにおいては、二溶媒洗浄システム１００は非分離型の単一の統合システムを有し、二溶媒洗浄システムの構成機材間に大量の相互接続を必要としない。例えば、二溶媒洗浄システムは単一の滑材（skid）又はフレームに設置され、及び／又は単一のハウジング、コンテナ又は区画に収容されるであろう。
【００１５】
図１及び２に図示されるように、二溶媒洗浄システム１００は、システムハウジング１０２、洗浄部１０４、リンス部１０６及び溶媒回収部１０８を有するであろう。洗浄部１０４、リンス部１０６及び溶媒回収部１０８を含む様々な構成部は、システムハウジング１０２内で動作可能に相互接続されており、単一の統合された構造が試験、出荷及び設置されることができるようになっている。
【００１６】
洗浄部１０４は、一般に洗浄タンク１１０、第一の溶媒１１２及び第一の再循環ループ１１４を有する。洗浄タンク１１０は、ステンレス鋼、タンタル、チタン、石英、又はＰＥＥＫなどのポリマーを例とする適切な材料及び他の適切な材料によって構成されているオープンタンクを有する。洗浄タンク１１０は更に、洗浄処理を促進するための超音波トランスデューサ１１６を少なくとも一つ有するであろう。超音波エネルギは、第一の溶媒１１２内の低圧相及び高圧相のパターンを変化させる。低圧相においては、泡又は真空の空洞が形成される。高圧相においては、泡が激しく崩壊する。泡を発生及び崩壊するこの処理は、一般にキャビテーションと呼ばれる。キャビテーションは精密部品の表面に沿った激しい摩擦処理をもたらし、あらゆる粒子を部品から除去する。キャビテーション中に生じた泡は、非常に細かく、そして微小な隙間を通ることができるため、単に浸す又は攪拌する洗浄処理と比べてより効果的な洗浄を提供することができる。代表的な実施形態においては、超音波トランスデューサ１１６は、28KHzから2.5MHzの間の適当な周波数で超音波エネルギを発することができるクレスト・ウルトラソニック・コーポレーション（Crest Ultrasonic Corp.）のセラミック強化型トランスデューサである。超音波トランスデューサ１１６は、エポキシ樹脂などの接着剤によって洗浄タンク１１０の外部に直接連結されるであろう。
【００１７】
第一の再循環ループ１１４はフローシステムを有しており、第一の溶媒１１２は第一のフィルタシステム１１８を通って再循環されることによって、精密部品が洗浄される時に混入した粒子を除去することができる。フィルタシステム１１８は、これらの粒子を除去するための適切なフィルタ装置を一つ以上有するであろう。フィルタシステム１１８型は、0.03マイクロに至るまでの大きさの粒子を除去することができるフィルタ媒体、例えば、ポリエーテルスルホン、テフロン（登録商標）（Teflon）、ＰＶＤＦ、ポリエステル又はポリプロピレンを含む事前梱包されたフィルタを有する。第一の再循環ループ１１４は、バルブ１１９及び第一の再循環ポンプ１２０を更に有する。バルブ１１９は、例えばソレノイドバルブなどの自動バルブ又は、手で作動させる手動バルブを含むであろう。第一の再循環ポンプ１２０は、第一の溶媒１１２を第一のフィルタシステム１１８を通して継続的に再循環させるために機能する。第一の再循環ループ１１４は、第一の溶媒が洗浄タンク１１０に再導入される時に、第一の溶媒１１２を継続的に加熱するための第一の熱交換器１２２を更に有するであろう。第一の熱交換機１２２の使用によって、洗浄タンク１１０は、伝導、対流及び放射によって喪失した熱エネルギが元に戻されることで、持続的な温度（continuous temperature）で維持されるであろう。
【００１８】
好適な本実施形態のいくつかにおいては、第一の溶媒１１２は適切なVOC除去溶媒を含む。この溶媒は、汚れ、粒子、オイル、及びグリースなどの混入物の除去を促進する溶媒特性を有するであろう。例えば、第一の溶媒１１２は約６０のカリブタノール価（Kari-butanol value）を有するであろう。ある代表的な実施形態においては、第一の溶媒１１２は、３３３℃の沸点を有する大豆由来のVOC除去溶媒を含む。この溶媒の例は、ネブラスカ州オマハのエージー・エンバイアロンメンタル・プロダクツ（Ag Environmental Products）から購入できるソイクリア１５００（Soyclear 1500）である。好ましくは、第一の溶媒１１２は生分解性及び／又は無害である。大豆由来の溶媒の利点の一つは、この種の溶媒が大豆の容易に利用できる性質により一般に安価なことである。更に、大豆由来の溶媒の廃棄には、特殊及び／又は高価な廃棄装置及び／又は方法は一般に必要とされない。それは例えば、洗浄タンク１１０内のオイル及び／又はグリースの高さが十分に高いレベルに達した時に、第一の溶媒１１２を捨てて、新しい溶媒に置換する場合である。大豆由来の溶媒は、従来式の方法、例えば焼却炉での燃焼を用いて捨てることができ、又はボイラー内の加熱オイルと組み合わされた燃料ストリーム源として用いることもできる。
【００１９】
リンス部１０６は、一般にリンスタンク１２４、第二の溶媒１２６及び回収ループ１２８を有する。第二の溶媒１２６に加えて、リンスタンク１２４は精密部品上の膜としてリンスタンク１２４に混入した第一の溶媒１１２の残余を含むであろう。リンスタンク１２４はオープンタンクを有する。オープンタンクは、第一の洗浄タンク１００と同一又は同様の材料、例えば、ステンレス鋼、タンタル、チタン、石英、又はＰＥＥＫなどのポリマーを例とする好適な材料及び他の好適な材料で形成されている。リンスタンク１２４は更に、リンスタンク１２４内にキャビテーションを誘導することで更に洗浄処理を補助する超音波トランスデューサ１１６を少なくとも一つ有するであろう。
【００２０】
回収ループ１２８はフローシステムを有し、残存する第一の溶媒１１２と同様に第二の溶媒１２６が第二のフィルタシステム１３０を通って再循環されることで、リンスタンク１２４から粒子を除去する。第二のフィルタシステム１３０は、これらの粒子を除去するための一つ以上の適したフィルタ装置を有するであろう。回収ループ１２８は、複数のバルブ１３１a、１３１b、１３１c、１３１d及び第二の再循環ポンプ１３２を更に有する。バルブ１３１a、１３１b、１３１c及び１３１dは、例えばソレノイドバルブなどの自動バルブ又は、手で作動する手動バルブを含むであろう。第二の再循環ポンプ１３２は、運転モード及びバルブ１３１a、１３１b、１３１c及び１３１dの動作状態に基づいて回収ループ１２８を通って適切な液体を選択的に送り出すよう機能する。回収ループ１２８は更に、第二の溶媒１２６及び残存する第一の溶媒１１２を冷却するための第二の熱交換器１３４を有するであろう。
【００２１】
好適な本実施形態のいくつかにおいては、第二の溶媒１２６は適切なVOC除去溶媒を有する。この溶媒は、第一の溶媒１１２によって精密部品上に残ったあらゆる膜の除去を促進する溶媒特性を備えるであろう。例えば、第二の溶媒１２６は約１０から約１５０のカリブタノール価を有するであろう。ある代表的な実施形態においては、第二の溶媒１２６は加工溶媒を含む。加工溶媒は、例えば、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（3M Company）から購入可能なノベック（商標）加工液（NovecTM Engineered Fluid）HFE-7200である。HFE-7200は６１℃の沸点及び−１３５℃から６１℃の広い液体範囲を有し、それは蒸気によるグリース除去の用途に非常に良い溶媒となる。加えて、HFE-7200はオゾンを減少させる物質ではなく、地球温暖化の可能性が非常に低く、温室効果ガスの放出の減少を提供し、VOCではなく、そして合衆国環境保護局の重要な新規代替物プログラム（United States Environmental Protection Agencies Significant New Alternatives Program）下で制限されること無く承認されている。
【００２２】
溶媒回収部１０８は、回収タンク１３６、回収ヒータ１３８、濃縮コイル（condensing coil）１３９、及び廃棄タンク１４０を有するであろう。回収タンク１３６はオープンタンクを有する。オープンタンクは、第一の洗浄タンク１００及びリンスタンク１２４と同一又は類似の材料、例えば、ステンレス鋼、タンタル、チタン、石英、又はＰＥＥＫなどのポリマーを例とする適切な材料又は他の適切な材料で構成されている。回収タンク１３６はリンスタンクに物理的に取付けられており、オーバーフロー堰（overflow weir）１４２で分離されている。それら回収タンク１３６及びリンスタンク１２４は、共通の蒸気ブランケット１４４を共有している。
【００２３】
十分に組立てられて統合された場合、二溶媒洗浄システム１００は自動、半自動又は手動運転用に形成されるであろう。上述及び記載された部材に加えて、二溶媒洗浄システムは精密部品操作システムを更に有する。これは、キャリア又はバスケット１４３内に精密部品を配置することによって、部品を洗浄タンク１１０とリンスタンク１２４との間で動かすためのものである。この精密部品操作システムは、オペレータが的確なタンクに精密部品を単純に配置する手動のシステムを有するか、それは、バスケット１４３を洗浄タンク１１０からリンスタンク１２４に運ぶための自動部品操作システムを有するであろう。更に、二溶媒洗浄システム１００は、二溶媒洗浄システム１００の手動操作用の適当なライト、ボタン及びスイッチを有するであろう。また、二溶媒洗浄システム１００は自動操作が可能であろう。自動操作は、例えば、マイクロプロセッサ、パソコン及びプログラム可能な論理制御装置（Programmable Logic Controller (PLC)）などによって制御及び始動される操作である。
【００２４】
好適な実施形態において、二溶媒洗浄システム１００は、システムハウジング１０２内、例えば、感じが良く審美的な外観を呈するキャビネットハウジング内に完全に収容される。そのようなキャビネットシステムにおいては、使用者は、第一の溶媒１１２、第二の溶媒１２６、洗浄される精密部品、及び電力源の供給のみを必要とする。
【００２５】
運転中において二溶媒洗浄システム１００は、二つのモードの内の一つで稼動することができる。第一のモードは通常運転であり、精密部品は図１に図示されるように洗浄及びリンスされる。第二のモードは、図２に図示されるように、第一の溶媒１１２及び第二の溶媒１２６の分離、その後における第一の溶媒１１２の除去及び予定される処分、及び二溶媒洗浄システム１００内での再利用のための第二の溶媒１２６の再生のための多段階処理を有する。第一のモード及び第二のモード中の第二のリンス部１０６及び回収部１０８の動作に関しては、図３−１０が特に参照される。これについては、更に以下で説明される。
【００２６】
通常運転
図１、３及び４に図示されるように、二溶媒洗浄システム１００の運転は、再循環を開始すること及び、二溶媒洗浄システムの一部を加熱することによって所望される運転パラメーラを獲得することによって開始される。洗浄部１０４内において、第一の溶媒１１２は第一の再循環ループ１１４を通って押し出されることによって、第一の熱交換器１２２が第一の溶媒１１２に熱エネルギーを加え、結果的に洗浄タンク１１０を加熱することができる。運転中、洗浄タンク１１０は、ほぼ一定の温度、例えばソイクリア１５００に対しては約７０℃に維持される。当業者によって理解されるであろうが、洗浄タンク１１０及び第一の再循環ループ１１４は適したセンサ、計器及び警報機を含み、適切な温度、流速、圧力及び他のプロセス変量（process variable）が洗浄の間観測され維持されるようになっている。
【００２７】
二溶媒洗浄システム１００の運転の最初の始動時に、リンスタンク１２４及び回収タンク１３６それぞれは、図３に図示されるように第二の溶媒１２６を含む。回収ヒータ１３８が起動されることで、回収タンク１３６を第二の溶媒１２６の沸点、すなわちHFE-7200の場合は６１℃まで加熱する。同時に、濃縮コイル１３９は約５℃で作動されることで、第二の溶媒１２６の蒸気を含む蒸気ブランケット１４４が、リンスタンク１２４及び回収タンク１３６の上に直接形成される。濃縮コイル１３９が第二の溶媒１２６の蒸気を濃縮することで、第二の溶媒１２６の純粋な蒸留物が継続的に壁を流れ落ち、リンスタンク１２４に流れ込む。第二の溶媒１２６の純粋な蒸留物がリンスタンク１２４に流れ込むことで、リンスタンク１２４内の第二の溶媒１２６の水面は、それがオーバーフロー堰１４２の高さに達するまで上昇し、第二の溶媒１２６は回収タンク１３６へと流れ落ちる。通常運転中には、バルブ１３１a及び１３１cが開かれ、一方でバルブ１３１b及び１３１dが閉じられ、第二の再循環ポンプ１３２がリンスタンク１２４の中身を第二のフィルタシステム１３０を通じて押し出すことで、リンスタンク１２４内のあらゆる粒子をフィルタ濾過して除去することができる。蒸留された第二の溶媒１２６の継続的な添加及び、再循環ポンプ１３２からのポンプエネルギー（pump energy）の添加によって、リンスタンク１２４の温度は約５１℃で維持される。
【００２８】
図１に図示されるような通常の洗浄及びリンスモードにおいては、精密部品は、例えば精密部品をバスケット１４３に配置することによって洗浄タンク１１０に配置される。バスケット１４３が第一の溶媒１１２に沈められることで、あらゆる微粒子、汚れ、オイル、グリース及び他の混入物が精密部品から除去され、第一の溶媒１１２中に浮遊するであろう。バスケット１４３と、結果的には精密部品とが第一の溶媒１１２に沈められる時に、超音波トランスデューサ１１６が第一の溶媒１１２内にキャビテーションを引き起こすことによって、精密部品からの混入物の除去を更に促進する。バスケット１４３が自動操作システムの一部として用いられる時、バスケット１４３が上下及び／又は左右に継続的に振動されることによって、精密部品から混入物を除去することを更に補助する。第一の溶媒１１２は第一の再循環ループ１１４を介して継続的に再循環され、精密部品によって持ち込まれたあらゆる浮遊粒子は、第一のフィルタシステム１１８を用いて第一の溶媒１１２から除去することができる。
【００２９】
精密部品は洗浄タンク１１０で粒子の洗浄をされた後に、精密部品はバスケット１４３を用いてリンスタンク１２４に移される。リンスタンク１２４に入れられた時、少量の第一の溶媒１１２が精密部品上に残っているであろう。第二の溶媒１２６はあらゆる残存粒子を洗い流し、精密部品から第一の溶媒１１２を溶解する。このリンスは、リンスタンク１２４内における超音波トランスデューサ１１６の使用によりキャビテーションをもたらすことによって、リンスタンク１２４内で更に促進されるであろう。更に、バスケット１４３が上下及び／又は左右に振動されることによって、精密部品からの混入物の除去が更に促進されるであろう。洗浄後に、バスケット１４３はリンスタンク１２４から取り出され、蒸気ブランケット１４４が、それが膜又は残留物を含まないように精密部品を乾燥させる。その後に、精密部品は更なる処理又は使用に備えられる。
【００３０】
リンスタンク１２４内においては、第二の溶媒１２６の高さが定常状態の高さにあることによって、オーバーフロー堰１４２を超えて回収タンク１３６へ入る一定のオーバーフローが存在する。精密部品がリンスタンク１２４でリンスされることで、第二の溶媒１２６には、精密部品上に存在するあらゆる他の混入物と同様に、溶解した第一の溶媒１１２が継続的に混入する。このようにして、回収タンク１３６へのオーバーフローは、図４に図示されるように第一の溶媒１１２、第二の溶媒１２６及び、回収タンクへのあらゆる他の混入物の溶媒混合物１４６をもたらす。第一の溶媒１１２が第二の溶媒１２６より高い、好ましくは非常に高い沸点を有するように選択されている場合、第二の溶媒１２６は溶媒混合物１４６から継続的に沸騰され、それにより、長時間かけて第一の溶媒１１２を回収タンク１３６内に集積させ増加させる。最終的に回収タンク１３６内の第一の溶媒１１２の濃度は、溶媒混合物１４６の沸点が上昇する点まで増加し、結果的に溶媒混合物１４６の分離が可能になる点に達する。
【００３１】
分離及び廃棄操作
二溶媒洗浄システム１００のための溶媒の廃棄及び回収モードが図２及び５−１０に図示されている。図４に図示されるように、二溶媒洗浄システム１００の継続的な運転は、回収タンク１３６内の第一の溶媒１１２の濃度が許容できないレベルに達することを最終的にもたらす。このことは、溶媒混合物１４６の沸点の上昇、例えば１０℃以上の上昇によって実証される。（あらゆる溶解した混入物を含む）溶媒混合物１４６の分離は、回収タンク１３６内の溶媒混合物１４６の温度を５０℃まで冷却し、二つの異なる液層が形成されるようにすることによってなされる。二つの液層とは、（あらゆる汚れの混入物を含む）第一の溶媒１１２を含む第一の溶媒部１４８と、第二の溶媒１２６を含む第二の溶媒部１５０とである。第一の溶媒部１４８及び第二の溶媒部１５０は、通常肉眼で視覚的に識別することができる。
【００３２】
回収タンク１３６内の冷却は、回収ヒータ１３８を切ること、濃縮コイル１３９を切って蒸気ブランケット１４４を崩壊させること、及び回収ループ１２８を介して回収タンク１３６内の液体を再循環させることによって行われる。再循環は、バルブ１３１b及び１３１dを開放する一方でバルブ１３１a及び１３１cを閉鎖し、それにより液体が第二の熱交換器１３４によって冷却されるようにすることによってなされる。図４、５及び６に図示されるように、溶媒混合物１４６が冷却されることによって、第二の溶媒１２６はもはや溶媒混合物から沸騰しないため、第二の溶媒１２６の純粋な蒸留物は濃縮コイル１３９における濃縮を停止し、また、リンスタンク１２４を満たさなくなるために、リンスタンク１２４内の第二の溶媒１２６の高さはオーバーフロー堰１４２の高さに下がり、回収タンク１３６へと流れ落ちなくなる。当業者によって理解されるであろうが、リンスタンク１２４、回収タンク１３６及び回収ループ１２８が適当なセンサ、計器及び警報機を含むことによって、適切な温度、流量、圧力及び他のプロセス変量が洗浄の間観測及び維持できる。回収タンクが５０℃に冷却されることで、溶媒混合物１４６は、図７に図示されるように、第一の溶媒部１４８及び第二の溶媒部１５０に分離される。
【００３３】
第一の溶媒部１４８及び第二の溶媒部１５０が形成されれば、バルブ１３１b及び１３１cが開かれ、一方でバルブ１３１a及び１３１dが閉じられることによって、リンスタンク１２４内の第二の溶媒１２６が回収タンク１３６へと送り出され、第二の溶媒部１５０の量が増加するであろう。第二の溶媒部１５０が増加することで、第一の溶媒部１４８は回収オーバーフロー堰１５２に達するまで上昇し、第一の溶媒１１２及びあらゆる汚れの混入物を含む第一の溶媒部１４８は図８に図示されるように廃棄タンク１４０へとオーバーフローする。好ましくは、回収タンク１３６が回収オーバーフロー堰１５２に対して配置されたのぞき窓１５４を有することで、オペレータは、第一の溶媒部１４８が回収オーバーフロー堰１５２を超えて流れる時に、第一の溶媒部１４８を見ることができる。回収タンク１３６内の第二の溶媒１２６の高さが上昇することで、図９に図示されるように、第二の溶媒部１５０が回収オーバーフロー堰１５２の高さに最終的に達する。この点において、第一の溶媒部１４８の大部分が廃棄タンク１４０に向けられることによって、バルブ１３１a、１３１b、１３１c及び１３１dは通常運転の位置に配置され、残存成分は、図１０に図示されるように通常運転の状態を保証するであろう。また、第一の溶媒部１４８のオーバーフローは、例えば第一の溶媒部１４８と第二の溶媒部１５０とを視覚的に区別するための適当な光学センサ、たとえば、写真用の眼（photo eye）又はカメラの設置によって自動化されるであろう。
【００３４】
二溶媒洗浄システム１００の運転が上手くいくためには、全ての第一の溶媒１１２が回収タンク１３６から除去される必要は無いが、溶媒混合物１４６の沸点が低下することで、第二の溶媒１２６の沸点に近づくことのみが必要である。廃棄タンク１４０内の（あらゆる溶解した粒子及び混入物を含む）第一の溶媒１１２は、その後適切に再利用、回収又は廃棄されるであろう。好ましくは、第一の溶媒１１２がVOC除去溶媒であることによって、それが焼却処分又は燃料ストリーム源として用いられるであろう。説明したように、二溶媒洗浄システム１００は特に経済的な利点を有しており、それは第二の溶媒１２６の単価が第一の溶媒１１２の単価より高いことに起因する。
【００３５】
本発明は、本開示中で説明した例としての実施形態及び実施例によって不当に限定されることを意図しておらず、また、前記実施例及び実施形態は例のみとして示されていることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】洗浄及びリンスモードである本開示の代表例の洗浄システムの模式図である。
【図２】溶媒回収及び廃棄物処理モードである図１の洗浄システムの代表例の模式図である。
【図３】始動モードである図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図４】連続洗浄モードである図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図５】溶媒回収モードの第一段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図６】溶媒回収モードの第二段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図７】溶媒回収モードの第三段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図８】溶媒回収モードの第四段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図９】溶媒回収モードの第五段階である図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【図１０】運転復帰モードである図１の洗浄システムのリンスタンク及び回収タンクの模式図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
精密部品を洗浄する方法であって、
精密部品から混入物を除去するための第一の溶媒で満たされた洗浄タンク内に精密部品を配置することによって精密部品を洗浄する段階と、
第二の溶媒によって満たされたリンスタンク内で精密部品をリンスする段階と
を有し、リンスする段階においては、精密部品上に残存した第一の溶媒は第二の溶媒によって除去されて溶媒混合物を形成し、さらに、
回収タンクにおいて溶媒混合物を冷却することによって、溶媒混合物を第一の溶媒部及び第二の溶媒部へと分離して、第一の溶媒部が第二の溶媒部の上に存在するようにする段階を有し、分離する段階においては、前記第一の溶媒部及び第二の溶媒部が肉眼によって視覚的に識別可能であり、第一の溶媒部が回収タンクから除去可能である方法。
【請求項２】
回収タンクからの第一の溶媒部の除去が、リンスタンクから回収タンクへと溶媒混合物をポンプによって移送し、第一の溶媒部が回収堰に達して廃棄タンクへとオーバーフローするようにする段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
リンスタンクから溶媒混合物をポンプによって移送する段階が、第二の溶媒部が回収堰に達した時に完了する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
廃棄タンク中の第一の溶媒部を廃棄する段階を更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項５】
回収タンク中の溶媒混合物の沸点が、第二の溶媒の沸点を少なくとも１０℃上回った時に、溶媒混合物を分離する段階が必要になる請求項１の方法。
【請求項６】
精密部品を洗浄する段階が、第一の溶媒中でキャビテーションを引き起こす段階を有する請求項１の方法。
【請求項７】
精密部品を洗浄する段階が、第一の溶媒中で精密部品を振動させる段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
精密部品をリンスする段階が、溶媒混合物中でキャビテーションを引き起こす段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
精密部品をリンスする段階が、溶媒混合物中で精密部品を振動させる段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
精密部品から混入物を除去するための二溶媒洗浄システムであって、
第一の溶媒を保持するための洗浄タンクを有する洗浄部と、
第二の溶媒を保持するためのリンスタンクを有するリンス部と、
第一の溶媒及び第二の溶媒の溶媒混合物を保持するための回収タンクを有する溶媒回収部と、
を有し、第二の溶媒は第一の溶媒より少なくとも約１０℃低い第二の溶媒沸点を有し、第二の溶媒は、洗浄タンクから精密部品に残存する第一の溶媒を溶解し、リンスタンクは第二の溶媒の上方に濃縮コイルを有し、回収タンクはオーバーフロー堰によってリンスタンクから分離されており、回収タンクは熱源及び冷却源をさらに有し、
熱源がリンスタンク及び回収タンク上に第二溶媒の共有の蒸気ブランケットを作り出すことで、第二溶媒の純粋な蒸留物が濃縮コイル上で濃縮し、リンスタンクへと流れ込み、それによって、第二の溶媒の液面がオーバーフロー堰を越えて回収タンクへ流れ込むまで上昇し、
回収タンク中の第一の溶媒の濃度が長時間かけて上昇することで、溶媒混合物の沸点が第二の溶媒の沸点を少なくとも約１０℃上回り、それによって溶媒混合物は分離を必要とし、
冷却源が回収タンク中の溶媒混合物を冷却することで、第一の溶媒部と第二の溶媒部とを形成し、それらは互いに肉眼で視覚的に識別可能であることによって、第一の溶媒部が回収タンクから除去できる二溶媒洗浄システム。
【請求項１１】
溶媒回収部が回収オーバーフロー堰によって回収タンクから分離された廃棄タンクを有し、第一の溶媒部が回収オーバーフロー堰を越えて廃棄タンクへと流れ込む請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１２】
第一の溶媒及び第二の溶媒の少なくとも一つがVOC除去溶媒を有する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１３】
第一の溶媒が大豆由来の溶媒を有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
精密部品を洗浄タンクからリンスタンクへと移すためのバスケットを更に有する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１５】
洗浄タンクが、第一の溶媒中にキャビテーションを引き起こすための少なくとも一つの超音波トランスデューサを有する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１６】
リンスタンクが、溶媒混合物中にキャビテーションを引き起こすための少なくとも一つの超音波トランスデューサを有する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１７】
洗浄部が、洗浄ポンプ、洗浄フィルタ及び洗浄ヒータを有する洗浄再循環ループを有し、洗浄ポンプが洗浄フィルタを通して第一の溶媒を再循環させることによって、微粒子を除去し、洗浄ポンプが洗浄ヒータを介して第一の溶媒を再循環させることによって、第一の溶媒を加熱する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１８】
リンス部が、リンスポンプ及びリンスフィルタを有するリンス再循環ループを有し、リンスポンプがリンスフィルタを通して溶媒混合物を再循環させることによって、微粒子を除去する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１９】
リンス再循環ループが回収タンクに流体接続されており、リンスポンプが冷却源を介して溶媒混合物を送り出すことによって、溶媒混合物を第一の溶媒部と第二の溶媒部とに分離する請求項１８に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項２０】
回収タンクがのぞき窓を有し、第一の溶媒部が回収タンクから除去される時に、第一の溶媒部を肉眼で視認可能にしている請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１】
精密部品を洗浄する方法であって、
精密部品から混入物を除去するための第一の溶媒で満たされた洗浄タンク内に精密部品を配置することによって精密部品を洗浄する段階と、
第二の溶媒によって満たされたリンスタンク内で精密部品をリンスする段階と
を有し、リンスする段階においては、精密部品上に残存した第一の溶媒は第二の溶媒によって除去されて溶媒混合物を形成し、さらに、
回収タンクにおいて溶媒混合物を冷却することによって、溶媒混合物を第一の溶媒部及び第二の溶媒部へと分離して、第一の溶媒部が第二の溶媒部の上に存在するようにする段階を有し、分離する段階においては、前記第一の溶媒部及び第二の溶媒部が肉眼によって視覚的に識別可能であり、第一の溶媒部が回収タンクから除去可能である方法。
【請求項２】
回収タンクからの第一の溶媒部の除去が、リンスタンクから回収タンクへと溶媒混合物をポンプによって移送し、第一の溶媒部が回収堰に達して廃棄タンクへとオーバーフローするようにする段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
リンスタンクから溶媒混合物をポンプによって移送する段階が、第二の溶媒部が回収堰に達した時に完了する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
廃棄タンク中の第一の溶媒部を廃棄する段階を更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項５】
回収タンク中の溶媒混合物の沸点が、第二の溶媒の沸点を少なくとも１０℃上回った時に、溶媒混合物を分離する段階が必要になる請求項１の方法。
【請求項６】
精密部品を洗浄する段階が、第一の溶媒中でキャビテーションを引き起こす段階を有する請求項１の方法。
【請求項７】
精密部品を洗浄する段階が、第一の溶媒中で精密部品を振動させる段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
精密部品をリンスする段階が、溶媒混合物中でキャビテーションを引き起こす段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
精密部品をリンスする段階が、溶媒混合物中で精密部品を振動させる段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
精密部品から混入物を除去するための二溶媒洗浄システムであって、
第一の溶媒を保持するための洗浄タンクを有する洗浄部と、
第二の溶媒を保持するためのリンスタンクを有するリンス部と、
第一の溶媒及び第二の溶媒の溶媒混合物を保持するための回収タンクを有する溶媒回収部と、
を有し、第二の溶媒は第一の溶媒より少なくとも約１０℃低い第二の溶媒沸点を有し、第二の溶媒は、洗浄タンクから精密部品に残存する第一の溶媒を溶解し、リンスタンクは第二の溶媒の上方に濃縮コイルを有し、回収タンクはオーバーフロー堰によってリンスタンクから分離されており、回収タンクは熱源及び冷却源をさらに有し、
熱源がリンスタンク及び回収タンク上に第二溶媒の共有の蒸気ブランケットを作り出すことで、第二溶媒の純粋な蒸留物が濃縮コイル上で濃縮し、リンスタンクへと流れ込み、それによって、第二の溶媒の液面がオーバーフロー堰を越えて回収タンクへ流れ込むまで上昇し、
回収タンク中の第一の溶媒の濃度が長時間かけて上昇することで、溶媒混合物の沸点が第二の溶媒の沸点を少なくとも約１０℃上回り、それによって溶媒混合物は分離を必要とし、
冷却源が回収タンク中の溶媒混合物を冷却することで、第一の溶媒部と第二の溶媒部とを形成し、それらは互いに肉眼で視覚的に識別可能であることによって、第一の溶媒部が回収タンクから除去できる二溶媒洗浄システム。
【請求項１１】
溶媒回収部が回収オーバーフロー堰によって回収タンクから分離された廃棄タンクを有し、第一の溶媒部が回収オーバーフロー堰を越えて廃棄タンクへと流れ込む請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１２】
第一の溶媒及び第二の溶媒の少なくとも一つがVOC除去溶媒を有する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１３】
第一の溶媒が大豆由来の溶媒を有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
精密部品を洗浄タンクからリンスタンクへと移すためのバスケットを更に有する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１５】
洗浄タンクが、第一の溶媒中にキャビテーションを引き起こすための少なくとも一つの超音波トランスデューサを有する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１６】
リンスタンクが、溶媒混合物中にキャビテーションを引き起こすための少なくとも一つの超音波トランスデューサを有する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１７】
洗浄部が、洗浄ポンプ、洗浄フィルタ及び洗浄ヒータを有する洗浄再循環ループを有し、洗浄ポンプが洗浄フィルタを通して第一の溶媒を再循環させることによって、微粒子を除去し、洗浄ポンプが洗浄ヒータを介して第一の溶媒を再循環させることによって、第一の溶媒を加熱する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１８】
リンス部が、リンスポンプ及びリンスフィルタを有するリンス再循環ループを有し、リンスポンプがリンスフィルタを通して溶媒混合物を再循環させることによって、微粒子を除去する請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項１９】
リンス再循環ループが回収タンクに流体接続されており、リンスポンプが冷却源を介して溶媒混合物を送り出すことによって、溶媒混合物を第一の溶媒部と第二の溶媒部とに分離する請求項１８に記載の二溶媒洗浄システム。
【請求項２０】
回収タンクがのぞき窓を有し、第一の溶媒部が回収タンクから除去される時に、第一の溶媒部を肉眼で視認可能にしている請求項１０に記載の二溶媒洗浄システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００８−５１９１０７（Ｐ２００８−５１９１０７Ａ）
【公表日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３９２８４（Ｐ２００７−５３９２８４）
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３９４０５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５０３３２
【国際公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【出願人】（５０５２９４４４７）フォワード テクノロジー ア クレスト グループ カンパニー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３９４０５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５０３３２
【国際公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【出願人】（５０５２９４４４７）フォワード テクノロジー ア クレスト グループ カンパニー (2)
【Ｆターム（参考）】
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