(57)【要約】【課題】洗浄装置において、洗浄中における洗浄対象物の浮遊位置の安定性を向上することができるようにする。【解決手段】洗浄システム１００は、洗浄液Ｌを導入する導入口１Ａと、洗浄液Ｌを排出する排出口１Ｂと、導入口１Ａと排出口１Ｂとの間において洗浄液Ｌが流通可能な第１筒状部１Ｃと、を有し、第１筒状部１Ｃの内側に洗浄対象物Ｐを収容するチャンバー１と、排出口１Ｂを通して第１筒状部１Ｃ内の洗浄液Ｌを吸引するポンプ６ｃを有し、第１筒状部１Ｃの内部に導入口１Ａから排出口１Ｂに向かう洗浄液Ｌの流れを形成するポンプシステム６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を導入する導入口と、前記流体を排出する排出口と、前記導入口と前記排出口との間において前記流体が流通可能な筒状部と、を有し、前記筒状部の内側に洗浄対象物を収容するチャンバーと、
前記排出口を通して前記筒状部内の前記流体を吸引するポンプを有し、前記筒状部の内部に前記導入口から前記排出口に向かう前記流体の流れを形成するポンプシステムと、
を備える、洗浄装置。
【請求項２】
前記流体は、洗浄液である、
請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記筒状部は、前記導入口よりも前記排出口の方が上側になるように配置される、
請求項１または２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記筒状部の内周面には、前記導入口から前記排出口に向かう方向において縮径する縮径部が形成されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記流体を貯留する貯留槽をさらに備え、
前記ポンプシステムは、前記チャンバーと前記貯留槽との間で前記流体を循環させる、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記ポンプシステムは、前記排出口からの前記流体の吸引量を制御する流量制御弁を備える、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項７】
前記筒状部の内周面には、前記洗浄対象物によって閉鎖可能な開口を有する係止部が設けられており、
前記ポンプシステムによる前記流体の吸引によって、前記洗浄対象物が前記係止部に吸着可能になっている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項８】
前記係止部は、前記洗浄対象物の当接時に変形可能な弾性部材からなる、
請求項７に記載の洗浄装置。
【請求項９】
前記筒状部における前記洗浄対象物の位置を検出する位置検出器をさらに備える、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項１０】
前記位置検出器の検出出力に基づいて前記ポンプシステムを駆動することによって、前記筒状部における前記流れに沿う方向における前記洗浄対象物の位置を制御する制御部をさらに備える、
請求項９に記載の洗浄装置。
【請求項１１】
前記チャンバーの前記筒状部の前記内部に超音波振動を印加する超音波発振器をさらに備える、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項１２】
流体を導入する導入口と、前記流体を排出する排出口と、前記導入口と前記排出口との間において前記流体が流通可能な筒状部と、前記筒状部に形成され前記導入口から前記排出口に向かう方向において縮径する縮径部と、を有し、前記筒状部の内側に洗浄対象物を収容するチャンバーと、
前記チャンバーの前記筒状部の内部において前記導入口から前記排出口に向かう前記流体の流れを形成するポンプシステムと、
を備える、洗浄装置。
【請求項１３】
流体を導入する導入口と、前記流体を排出する排出口と、前記導入口と前記排出口との間において前記流体が流通可能な筒状部と、を有し、前記筒状部の内部に洗浄対象物を収容するチャンバーを準備することと、
前記筒状部を前記導入口よりも前記排出口の方が上側になるように配置することと、
前記筒状部の前記内部に前記洗浄対象物を収容した状態で、前記筒状部の前記内部において前記導入口から前記排出口に向かう前記流体の流れを形成することと、
前記流れの流量を制御することによって、前記洗浄対象物を前記筒状部の前記内部に浮遊させた状態で前記洗浄対象物の洗浄を行うことと、
を含む、洗浄方法。
【請求項１４】
前記チャンバーは、互いに異なる前記流体が貯留された複数の貯留槽の間で移動可能に準備され、
前記複数の貯留槽のうちの第１の貯留槽に貯留された前記流体によって前記洗浄が終了した後、前記排出口から前記流体の吸引を行うことによって、前記洗浄対象物を前記筒状部の前記内部に吸着することと、
前記洗浄対象物が吸着された前記チャンバーを、前記複数の貯留槽のうちの第２の貯留槽に移動することと、
をさらに含む、請求項１３に記載の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄装置および洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、洗浄対象物が洗浄液に浸漬されたり、洗浄液の噴射を受けたりする洗浄方法が知られている。このような洗浄方法に用いられる洗浄装置では、洗浄対象物が保持治具に保持された状態で洗浄が行われることが多い。しかし、洗浄対象物が保持治具に保持された状態では、洗浄液が接触しない部位が発生したり、洗浄液の当たり方にムラが生じたりするおそれがある。このため、洗浄対象物の一部に汚れが残ってしまうおそれがあるという問題がある。
例えば、近年、小型化が著しい光学部材などのように、保持可能な部位が相対的に小さい洗浄対象物では、洗浄中に保持治具を用いない洗浄方法が用いられることがより好ましい。
例えば、特許文献１には、光学部材を気体の噴出により浮遊させる気体噴出部を有する浮遊手段と、液体と気体との混合体または液体である洗浄用流体により、光学部材を浮遊状態で洗浄する洗浄手段と、を備える、光学部材の洗浄装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３７５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献１に記載の技術によれば、気体の噴出によって洗浄対象物が浮遊される。しかし、そもそも、気体の噴出によって洗浄対象物の浮遊位置を安定させることはあまり容易ではない。さらに、特許文献１に記載の技術では、浮遊状態の洗浄対象物に洗浄用流体を噴射することによって、洗浄対象物の洗浄が行われる。このため、洗浄用流体の噴射が加わる点でも、洗浄対象物の浮遊位置がさらに不安定化するおそれがある。洗浄対象物が気体の噴流から飛び出してしまった場合、洗浄対象物が落下して汚れが付着したり、損傷を受けたりするおそれもある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、洗浄中における洗浄対象物の浮遊位置の安定性が向上す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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の洗浄装置は、流体を導入する導入口と、前記流体を排出する排出口と、前記導入口と前記排出口との間において前記流体が流通可能な筒状部と、を有し、前記筒状部の内側に洗浄対象物を収容するチャンバーと、前記排出口を通して前記筒状部内の前記流体を吸引するポンプを有し、前記筒状部の内部に前記導入口から前記排出口に向かう前記流体の流れを形成するポンプシステムと、を備える。
【０００７】
上記洗浄装置においては、前記流体は洗浄液であってもよい。
【０００８】
上記洗浄装置においては、前記筒状部は、前記導入口よりも前記排出口の方が上側になるように配置されてもよい。
【０００９】
上記洗浄装置においては、前記筒状部の内周面には、前記導入口から前記排出口に向かう方向において縮径する縮径部が形成されていてもよい。
【００１０】
上記洗浄装置においては、前記流体を貯留する貯留槽をさらに備え、前記ポンプシステムは、前記チャンバーと前記貯留槽との間で前記流体を循環させてもよい。
【００１１】
上記洗浄装置においては、前記ポンプシステムは、前記排出口からの前記流体の吸引量を制御する流量制御弁を備えてもよい。
【００１２】
上記洗浄装置においては、前記筒状部の内周面には、前記洗浄対象物によって閉鎖可能な開口を有する係止部が設けられており、前記ポンプシステムによる前記流体の吸引によって、前記洗浄対象物が前記係止部に吸着可能になっていてもよい。
【００１３】
上記洗浄装置においては、前記係止部は、前記洗浄対象物の当接時に変形可能な弾性部材からなっていてもよい。
【００１４】
上記洗浄装置においては、前記筒状部における前記洗浄対象物の位置を検出する位置検出器をさらに備えてもよい。
【００１５】
上記洗浄装置においては、前記位置検出器の検出出力に基づいて前記ポンプシステムを駆動することによって、前記筒状部における前記流れに沿う方向における前記洗浄対象物の位置を制御する制御部をさらに備えてもよい。
【００１６】
上記洗浄装置においては、前記チャンバーの前記筒状部の前記内部に超音波振動を印加する超音波発振器をさらに備えてもよい。
【００１７】
本発明の第２の態様の洗浄装置は、流体を導入する導入口と、前記流体を排出する排出口と、前記導入口と前記排出口との間において前記流体が流通可能な筒状部と、前記筒状部に形成され前記導入口から前記排出口に向かう方向において縮径する縮径部と、を有し、前記筒状部の内側に洗浄対象物を収容するチャンバーと、前記チャンバーの前記筒状部の内部において前記導入口から前記排出口に向かう前記流体の流れを形成するポンプシステムと、を備える。
【００１８】
本発明の第３の態様の洗浄方法は、流体を導入する導入口と、前記流体を排出する排出口と、前記導入口と前記排出口との間において前記流体が流通可能な筒状部と、を有し、前記筒状部の内部に洗浄対象物を収容するチャンバーを準備することと、前記筒状部を前記導入口よりも前記排出口の方が上側になるように配置することと、前記筒状部の前記内部に前記洗浄対象物を収容した状態で、前記筒状部の前記内部において前記導入口から前記排出口に向かう前記流体の流れを形成することと、前記流れの流量を制御することによって、前記洗浄対象物を前記筒状部の前記内部に浮遊させた状態で前記洗浄対象物の洗浄を行うことと、を含む。
【００１９】
上記洗浄方法においては、前記チャンバーは、互いに異なる前記流体が貯留された複数の貯留槽の間で移動可能に準備され、前記複数の貯留槽のうちの第１の貯留槽に貯留された前記流体によって前記洗浄が終了した後、前記排出口から前記流体の吸引を行うことによって、前記洗浄対象物を前記筒状部の前記内部に吸着することと、前記洗浄対象物が吸着された前記チャンバーを、前記複数の貯留槽のうちの第２の貯留槽に移動することと、をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の洗浄装置および洗浄方法は、洗浄中における洗浄対象物の浮遊位置の安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の洗浄装置のチャンバーにおける洗浄用流体の流れを示す模式的な縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の洗浄方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態の洗浄方法における洗浄制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態の洗浄装置の動作説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の洗浄装置の動作説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の変形例（第１変形例）の洗浄装置の主要部を示す模式的な縦断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態の洗浄装置の動作説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の洗浄方法における洗浄制御の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第５の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態の洗浄装置の主要部の一例を示す模式的な縦断面図である。
【図１５】図１４におけるＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００２３】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の洗浄装置および洗浄方法について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態の洗浄装置のチャンバーにおける洗浄用流体の流れを示す模式的な縦断面図である。
各図面は、模式図のため、形状や寸法は誇張されている（以下の図面も同じ）。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の洗浄システム１００は、洗浄液Ｌ（流体）によって洗浄対象物Ｐを洗浄する洗浄装置である。
洗浄対象物Ｐの種類は限定されない。後述するように洗浄システム１００では、洗浄対象物Ｐを洗浄液Ｌ中で重力に抗して浮遊させた状態で洗浄するため、洗浄対象物Ｐは洗浄中に保持治具などによって保持されることはない。このため、洗浄対象物Ｐは、保持治具などで保持しにくい形状の部材、保持治具で保持すると洗浄ムラが生じ易い部材などであってもよい。例えば、洗浄対象物Ｐとしては、光学部材として使用されたり、光学部材の原材料となったりするガラス製部材、樹脂製部材などが用いられてもよい。
【００２５】
洗浄対象物Ｐの形状は、後述するチャンバー１に収容可能な大きさであれば限定されない。図１には、一例として、洗浄対象物Ｐが球体の場合の例が図示されている。ただし、洗浄対象物Ｐの形状は、球体には限定されない。洗浄対象物Ｐの形状は、例えば、回転楕円体状、円盤状、多面体状、板状、棒状、筒状などであってもよい。洗浄対象物Ｐは、例えば、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、メニスカスレンズなどの適宜のレンズ形状を有していてもよい。洗浄対象物Ｐは、適宜のプリズム、反射ミラーなど光学部材の形状を有していてもよい。
本実施形態では、洗浄対象物Ｐは洗浄中に保持治具によって保持されることがないため、洗浄対象物Ｐの表面形状は、保持を阻害するような適宜の凹凸形状を有していてもよい。
洗浄対象物Ｐは、洗浄液Ｌの流れの中で浮遊する際に、浮遊状態がより安定しやすい点では、略球形状、略立方体状、略円柱状、略角柱状など形状を有することがより好ましい。
【００２６】
図１に示す洗浄対象物Ｐは、一例として、直径Ｄの球である。このような形状に近い洗浄対象物Ｐの例としては、例えば、球状レンズ、ガラスモールドレンズのプリフォームなどが挙げられる。
以下では、簡単のため、洗浄システム１００の構成について、外径Ｄの球体からなる洗浄対象物Ｐを洗浄する場合の例で説明する。
【００２７】
洗浄液Ｌの種類は、洗浄対象物Ｐの洗浄が可能であれば、特に限定されない。本明細書では、洗浄とは、すすぎも含めた広義の洗浄を指す。例えば、洗浄液Ｌは、純水、水系洗浄剤、有機溶媒、界面活性剤を含む溶液などであってもよい。
【００２８】
洗浄システム１００は、貯留槽７、超音波発振器８、チャンバー１、およびポンプシステム６を備える。洗浄システム１００は、さらに、超音波発振器８およびポンプシステム６の動作を制御する制御部９Ａを備える。
【００２９】
貯留槽７は、洗浄液Ｌを貯留する。貯留槽７の上部の開口部７ａは、後述するチャンバー１が通過可能な大きさを有する。
図１では、一例として、貯留槽７が、後述するチャンバー１の全体を浸漬できる深さに描かれている。しかし、貯留槽７は、洗浄液Ｌを貯留した状態で、少なくとも後述するチャンバー１の下端部の導入口１Ａが浸漬可能な深さを有していればよい。
貯留槽７内の洗浄液Ｌは、貯留槽７の外部に設けられた図示略の供給システムによって、未使用の洗浄液Ｌが供給されてもよい。貯留槽７内の洗浄液Ｌは、貯留槽７の外部に設けられた図示略の循環システムによって、循環使用されてもよい。循環システムが用いられる場合、循環経路上には、洗浄液Ｌを清浄化する清浄装置が設けられることがより好ましい。
貯留槽７の底面部７ｂには、超音波発振器８が設置されている。
【００３０】
超音波発振器８は、貯留槽７に貯留された洗浄液Ｌに超音波振動を印加する。超音波発振器８は、後述する制御部９Ａと通信可能に接続されている。超音波発振器８の動作は、制御部９Ａからの制御信号によって制御される。
【００３１】
チャンバー１は、中心部に貫通孔を有する筒状に形成されている。チャンバー１の貫通孔は、第１内周面１ａ、縮径部１ｂ、および第２内周面１ｃがこの順に接続して構成されている。このため、チャンバー１は、内部に第１内周面１ａおよび縮径部１ｂが形成された第１筒状部１Ｃ（筒状部）と、内部に第２内周面１ｃが形成された第２筒状部１Ｄと、からなる。
本明細書では、「筒状」形状は、中心部に貫通孔が形成されていれば、貫通孔および外形の中心軸線に直交する断面（以下、軸直角断面と称する）の形状はいずれも円形には限定されない。例えば、「筒状」形状の貫通孔の軸直角断面は、円形、楕円形、多角形などであってもよい。例えば、「筒状」形状の外形の軸直角断面は、円形、楕円形、多角形などであってもよい。
【００３２】
第１筒状部１Ｃの内周面である第１内周面１ａおよび縮径部１ｂは、それぞれの内側に洗浄対象物Ｐを収容可能な大きさを有する。第１内周面１ａは、チャンバー１の第１端部Ｅ１において開口している。第１内周面１ａにより第１端部Ｅ１には、導入口１Ａが形成されている。
例えば、図２に示す例では、第１内周面１ａは、洗浄対象物Ｐが直径Ｄの球体であること対応して、内径ｄａ（ただし、ｄａ＞Ｄ）、長さｈ（ただし、ｈ＞Ｄ）の円筒面形状を有する。この場合、導入口１Ａは、直径ｄａの円形開口である。
例えば、図２に示す例では、縮径部１ｂは、内径ｄａから内径ｄｂ（ただし、ｄｂ＜Ｄ）に漸次縮径するテーパー面形状を有する。
【００３３】
第２筒状部１Ｄの内周面である第２内周面１ｃは、洗浄液Ｌが通過し、洗浄対象物Ｐが通過できない大きさを有する。第２内周面１ｃは、縮径方向における縮径部１ｂの端部と接続されている。第２内周面１ｃは、チャンバー１の第２端部Ｅ２において開口している。第２内周面１ｃにより第２端部Ｅ２には排出口１Ｂが形成されている。
例えば、図２に示す例では、第２内周面１ｃは、内径ｄｂの円筒面形状を有する。この場合、排出口１Ｂは、直径ｄｂの円形開口である。第２内周面１ｃと縮径部１ｂとの境界には、内径ｄｂの円状の角部である係止部１ｄが形成されている。係止部１ｄは、洗浄対象物Ｐが係止部１ｄの全周にわたって線接触できる形状になっている。洗浄対象物Ｐが係止部１ｄの全周にわたって接触すると、第２内周面１ｃが閉塞される。
このような係止部１ｄが形成できれば、例えば、第２内周面１ｃは、縮径部１ｂから第１内周面１ａと反対側に向かって拡径する形状を有していてもよい。例えば、第２内周面１ｃは、係止部１ｄから排出口１Ｂに向かって縮径する形状を有していてもよい。
【００３４】
図１に示すように、チャンバー１の排出口１Ｂには、後述するポンプシステム６を連結するための管連結部２が設けられている。後述するポンプシステム６の吸引管６ａが管連結部２に連結されると、チャンバー１の排出口１Ｂと吸引管６ａとは互いに連通する。
【００３５】
このようなチャンバー１は、内部に洗浄液Ｌの流れが形成された場合に、貫通孔の内径を略一定に保つことができる程度の剛性を有する適宜の材料で形成される。例えば、チャンバー１は、金属、樹脂、あるいは金属と樹脂との複合材料によって形成されてもよい。チャンバー１に用いる材料は、洗浄対象物Ｐが当接したときに、洗浄対象物Ｐが損傷しにくいように、洗浄対象物Ｐの材料よりも低硬度であることがより好ましい。チャンバー１に用いる材料は、洗浄対象物Ｐが係止部１ｄに当接したときに、係止部１ｄの近傍が弾性変形するような弾性材料であってもよい。この場合、洗浄対象物Ｐの当接時に係止部１ｄの近傍が弾性変形することによって、洗浄対象物Ｐとの密着性が向上する。このため、洗浄対象物Ｐによって、より確実に第２内周面１ｃが閉塞される。
【００３６】
図１に示すように、第１筒状部１Ｃにおいて第１内周面１ａが形成された部位には、第１位置検出センサー３（位置検出器）、第２位置検出センサー４（位置検出器）、および第３位置検出センサー５（位置検出器）が配置されている。簡単のため、以下では、第１位置検出センサー３、第２位置検出センサー４、および第３位置検出センサー５を総称する場合に、「各位置検出センサー」と称する場合がある。
各位置検出センサーは、それぞれ、第１筒状部１Ｃの内側における、第１筒状部１Ｃの軸方向に沿う洗浄対象物Ｐの位置を検出する。
各位置検出センサーの構成は、洗浄液Ｌ内に浮遊する洗浄対象物Ｐの位置を非接触状態で検出することができれば限定されない。図１に示す例では、各位置検出センサーは、第１内周面１ａにセンサー部３ａ、４ａ、５ａを有している。各位置検出センサーは、センサー部３ａ、４ａ、５ａの前方（図示左側）に洗浄対象物Ｐが位置すると、それぞれ、検出信号を発生する。各位置検出センサーは、後述する制御部９Ａと通信可能に接続されている。各位置検出センサーの検出信号は、制御部９Ａに送出される。
【００３７】
各位置検出センサーは、互いに共通の構成を有していてもよいし、互いに異なる構成を有していてもよい。
例えば、各位置検出センサーとしては、検出光を投射する発光部と、センサー部として検出光の反射光を受光する受光部と、を備える光学センサーが用いられてもよい。検出光としては、ＬＥＤ光、レーザー光などが用いられてもよい。
例えば、各位置検出センサーとしては、センサー部として電極を有する静電容量センサーが用いられてもよい。
【００３８】
第１位置検出センサー３のセンサー部３ａは、第１内周面１ａにおいて、縮径部１ｂの近傍に配置されている。センサー部３ａは、洗浄対象物Ｐが第１筒状部１Ｃの内側にあって、かつ縮径部１ｂにおける第２内周面１ｃの開口を塞がない位置にあることを検出できる位置に配置されている。
第３位置検出センサー５のセンサー部５ａは、第１内周面１ａにおいて、第１端部Ｅ１の近傍に配置されている。
第２位置検出センサー４のセンサー部４ａは、第１筒状部１Ｃの軸方向においてセンサー部３ａ、５ａの間に配置されている。センサー部４ａは、洗浄対象物Ｐの全体が第１筒状部１Ｃの内側にあることが検出できる位置に配置されている。第１筒状部１Ｃの軸方向におけるセンサー部３ａ、４ａの間の距離は、可能な限り長くとることがより好ましい。
本実施形態では、一例として、第１筒状部１Ｃの軸方向におけるセンサー部３ａ、４ａの間の距離は、洗浄対象物Ｐの外径Ｄよりも大きい。このため、洗浄対象物Ｐは、第１位置検出センサー３および第２位置検出センサー４によって同時に検出されることはない。
さらに、第１筒状部１Ｃの軸方向におけるセンサー部４ａ、５ａの間の距離は、洗浄対象物Ｐの外径Ｄよりも小さい。このため、洗浄対象物Ｐがセンサー部４ａ、５ａを横切る場合、洗浄対象物Ｐは第２位置検出センサー４および第３位置検出センサー５によって同時に検出される状態がある。
【００３９】
ポンプシステム６は、第１筒状部１Ｃの内部に導入口１Ａから排出口１Ｂに向かう洗浄液Ｌの流れを形成する装置部分である。図１に示す例では、ポンプシステム６は、吸引管６ａ、ポンプ６ｃ、および排出管６ｂを備える。
吸引管６ａは、チャンバー１内の洗浄液Ｌを吸引するための管部材である。吸引管６ａの両端部は、それぞれチャンバー１の管連結部２と、ポンプ６ｃと、に連結されている。
ポンプ６ｃは、吸引管６ａから洗浄液Ｌを吸引する。ポンプ６ｃには、排出管６ｂが連結されている。ポンプ６ｃは、吸引した洗浄液Ｌを排出管６ｂに排出する。
ポンプ６ｃの構成は、洗浄液Ｌを吸引、排出できれば特に限定されない。例えば、ポンプ６ｃとしては、軸流ポンプ、タービンポンプなどが用いられてもよい。ポンプ６ｃは、後述する制御部９Ａと通信可能に接続されている。ポンプ６ｃの動作は、制御部９Ａからの制御信号によって、制御される。
排出管６ｂは、ポンプ６ｃによって排出された洗浄液Ｌを貯留槽７内に戻すための管状部材である。このため、排出管６ｂの一端部は、ポンプ６ｃの排出口に接続されている。排出管６ｂにおける他端部は、貯留槽７の内部に配置されている。
【００４０】
特に図示しないが、ポンプシステム６において、吸引管６ａおよび排出管６ｂの少なくとも一方に、洗浄液Ｌの汚れを除去するフィルタ装置が設けられていてもよい。
【００４１】
制御部９Ａは、洗浄システム１００の全体の動作を制御する。制御部９Ａは、少なくとも、第１位置検出センサー３、第２位置検出センサー４、第３位置検出センサー５、超音波発振器８、およびポンプ６ｃと通信可能に接続されている。図示しないが、制御部９Ａには、操作者が操作可能な操作部が接続されている。
制御部９Ａは、操作部に動作開始の操作入力がなされると、洗浄システム１００の各装置部分への制御を開始する。例えば、制御部９Ａは、ポンプ６ｃに制御信号を送出することによって、第１筒状部１Ｃ内の洗浄液Ｌの流れを制御する。例えば、制御部９Ａは、各位置検出センサーの検出出力に基づいて、第１筒状部１Ｃの内部において、洗浄対象物Ｐを浮遊させる。例えば、制御部９Ａは、洗浄対象物Ｐが浮遊した状態で、超音波発振器８による超音波洗浄を開始させる。
制御部９Ａの具体的な制御動作については、後述する洗浄システム１００の動作説明の中で説明する。
【００４２】
制御部９Ａの装置構成は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などを備えるコンピュータからなる。制御部９Ａを構成するコンピュータでは、上述および後述する制御動作を行うための適宜の制御プログラムが実行されるようになっている。
【００４３】
次に、本実施形態の洗浄システム１００の動作について、洗浄システム１００を用いて行われる本実施形態の洗浄方法を中心として説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態の洗浄方法の一例を示すフローチャートである。図４は、本発明の第１の実施形態の洗浄方法における洗浄制御の一例を示すフローチャートである。図５、６は、本発明の第１の実施形態の洗浄装置の動作説明図である。
【００４４】
本実施形態の洗浄方法は、図３に示すステップＳ１〜Ｓ５を図３に示すフローにしたがって実行することによって行われる。
ステップＳ１では、本実施形態の洗浄装置である洗浄システム１００が準備される。洗浄システム１００には、チャンバー１が含まれる。
貯留槽７には、洗浄液Ｌが予め決められた量だけ貯留される。さらに、図示略の搬送治具によって、洗浄液Ｌ内に洗浄対象物Ｐが浸漬される。搬送治具の構成としては、洗浄対象物Ｐを上方に吸引可能に載置できれば、限定されない。例えば、搬送治具としては、移動用ロボットなどの移動手段によって保持された搬送籠、搬送パレットなどが用いられてもよい。搬送治具は、後述するステップＳ４が開始されるまでに、導入口１Ａと超音波発振器８との間から退避されてもよい。
以上で、ステップＳ１が終了する。
【００４５】
ステップＳ１の後、ステップＳ２が行われる。ステップＳ２では、貯留槽７にチャンバー１が配置される。チャンバー１には、ポンプシステム６が連結されている。
吸引管６ａが可撓管によって構成される場合には、ポンプ６ｃおよび排出管６ｂは、図示略の支持部材によって、貯留槽７に対する位置関係が固定されていてもよい。
チャンバー１およびポンプシステム６は、例えば、図示略の移動用治具によって、水平および垂直方向に移動可能に支持されてもよい。以下では、操作者が、図示略の移動用治具を操作することによって、チャンバー１の位置、姿勢を制御する場合の例で説明する。
チャンバー１は、貯留槽７の洗浄液Ｌ内において、導入口１Ａよりも排出口１Ｂが上側になるように配置される。本実施形態では、図１に示すように、チャンバー１の第１筒状部１Ｃの中心軸線が鉛直軸と平行になる姿勢で配置される。
導入口１Ａは、貯留槽７内に配置された洗浄対象物Ｐを上側から覆う位置関係に位置決めされる。導入口１Ａの中心は、洗浄対象物Ｐの中心と鉛直方向において対向することがより好ましい。
このようなチャンバー１の配置位置および配置姿勢は、図示略の移動用治具によって、後述する洗浄が終了するまで一定に保たれる。
以上でステップＳ２が終了する。
【００４６】
ステップＳ２の後、ステップＳ３が行われる。ステップＳ３では、チャンバー１の内部において導入口１Ａから排出口１Ｂに向かって、流体である洗浄液Ｌの流れが形成される。
具体的には、操作者が図示略の操作部を介して制御部９Ａに洗浄動作を開始する操作入力を行うことによって、制御部９Ａによる制御動作が開始される。
制御部９Ａは、予め決められた流量ｑ０の洗浄液Ｌを吸引するようにポンプ６ｃを動作させる制御信号を、ポンプ６ｃに送出する。ポンプ６ｃは、送出された制御信号に基づいて、吸引管６ａから流量ｑ０の洗浄液Ｌを吸引し、吸引した流量ｑ０の洗浄液Ｌを排出管６ｂに排出する（図１の矢印参照）。ここで流量ｑ０は、導入口１Ａの近傍に配置された洗浄対象物Ｐを導入口１Ａから第１筒状部１Ｃの内部に吸引できる程度の大きさに設定される。
【００４７】
図２に示すように、チャンバー１の排出口１Ｂから洗浄液Ｌが吸引されることによって、チャンバー１の内部には、導入口１Ａから排出口１Ｂに向かう洗浄液Ｌの流れが形成される。チャンバー１の下方におけるチャンバー１の外部では、導入口１Ａは、洗浄液Ｌの吸い込み口になっている。このため、導入口１Ａの下方における洗浄対象物Ｐは、チャンバー１の外部から導入口１Ａに流れ込む流れＦ１に沿って、導入口１Ａから第１筒状部１Ｃの内部に吸い込まれる。
第１内周面１ａの内側には、第１内周面１ａの中心軸線に沿って上昇する流れＦ２が形成される。第１内周面１ａの上部には、縮径部１ｂが形成されているため、流れＦ２は、縮径部１ｂの内側に入ると第１内周面１ａにおける流速よりも加速される。第２内周面１ｃに入ると、本実施形態では、第２内周面１ｃの内径が一定のため、第２内周面１ｃ内の流れＦ３においては、縮径部１ｂにおける最高の流速が保たれる。
洗浄対象物Ｐが第１筒状部１Ｃの内部に吸引されると、ステップＳ３が終了する。洗浄対象物Ｐが第１筒状部１Ｃの内部に吸引されたかどうかは、後述するように、制御部９Ａが各位置検出センサーの検出出力を解析することによって、制御部９Ａが判定する。
【００４８】
ステップＳ３の後、ステップＳ４が行われる。ステップＳ４では、第１筒状部１Ｃの内部に洗浄対象物Ｐを浮遊させた状態で、洗浄対象物Ｐの洗浄が行われる。
ステップＳ３で形成された流れ場に洗浄対象物Ｐが入ると、洗浄対象物Ｐは、径方向においては、第１内周面１ａの中心軸線の近傍に誘導される。例えば、流れＦ２の乱れなどによって、洗浄対象物Ｐが第１内周面１ａに近づくと、径方向において洗浄対象物Ｐに作用する圧力の合力が洗浄対象物Ｐを中心軸線上に押し戻す方向に作用する。このため、洗浄対象物Ｐは、流れＦ２によって、第１内周面１ａとの非接触を保って、第１内周面１ａの中心軸線の近傍に浮遊する。
さらに、軸方向においては、縮径部１ｂにおいて流れＦ２が加速されるため、増速した流れＦ２に起因する鉛直上向きの吸引力ａ０が発生する。一方、洗浄対象物Ｐには、重力から浮力を差し引いた見かけ上の重力ｆが鉛直下方に作用している。吸引力ａ０と見かけ上の重力ｆとの大きさの差によって、洗浄対象物Ｐの鉛直方向における運動が決まる。
【００４９】
このため、ポンプ６ｃの吸引量が制御されることによって、第１筒状部１Ｃ内の流れＦ２の流速が適宜に設定されると、洗浄対象物Ｐを第１筒状部１Ｃの内部に浮遊させることができる。
本実施形態における制御部９Ａは、各位置検出センサーの検出出力に基づいて、洗浄対象物Ｐの位置を検出することによって、後述するように、洗浄対象物Ｐの浮遊状態を保つ制御を行う。
さらに、制御部９Ａは、洗浄液Ｌに超音波振動を印加する制御信号を超音波発振器８に送出する。本実施形態では、超音波発振器８は導入口１Ａに対向している。超音波発振器８から放射される超音波振動は、上方に伝播して導入口１Ａを通して、第１筒状部１Ｃの内部の洗浄液Ｌに伝達される。第１筒状部１Ｃの内部には、超音波の定常波が生じる。このため、特に洗浄対象物Ｐが定常波の腹の部分を通過する際に、洗浄対象物Ｐの汚れ成分が定常波による強い加振を受ける。この結果、洗浄対象物Ｐの汚れ成分が、洗浄対象物Ｐの表面から剥離していく。剥離した汚れ成分は洗浄液Ｌの流れＦ２によって、上方に輸送される。第１筒状部１Ｃの内部の全体にわたって定常波を形成するために、導入口１Ａと超音波発振器８との間には、超音波を反射する障害物が配置されないことがより好ましい。例えば、洗浄対象物Ｐの搬送治具が超音波を反射しやすい構造の場合には、搬送治具は、ステップＳ４が開始されるまでに、導入口１Ａと超音波発振器８との間から退避されることがより好ましい。
【００５０】
浮遊状態では、洗浄対象物Ｐは、下方から上昇する汚れ成分を含まない洗浄液Ｌの流れＦ２と順次接触する。このため、洗浄対象物Ｐの汚れ成分は、超音波振動に加えて、相対速度差を有する流れＦ２との接触によっても、洗浄対象物Ｐから剥離しやすくなる。その際、浮遊状態の変動によって、流れＦ２の中で洗浄対象物Ｐが回転したり、振動したりするため、洗浄対象物Ｐの表面が満遍なく洗浄される。
特に、本実施形態では、後述するように、浮遊状態の洗浄対象物Ｐの鉛直方向の位置を変化させる。これにより、洗浄対象物Ｐは、鉛直方向に並ぶ定常波の腹と節とを順次通過していくため、洗浄対象物Ｐは昇降の過程で超音波振動を波状的に浴びる。このため、洗浄対象物Ｐは、さらに効率的に洗浄される。
【００５１】
ステップＳ４では、制御部９Ａは、図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１６を図４に示すフローにしたがって実行することによって、第１筒状部１Ｃの内部で、洗浄対象物Ｐを浮遊状態とする。
洗浄システム１００では、洗浄対象物Ｐは、第１筒状部１Ｃの内側において予め決められた洗浄領域に浮遊させた状態で洗浄が行われる。本実施形態では、洗浄領域は、第１筒状部１Ｃの内側であって、かつ洗浄対象物Ｐが縮径部１ｂと第２内周面１ｃとの境界の開口を塞がない範囲に設定されている。具体的には、第１位置検出センサー３によって洗浄対象物Ｐが検出される位置から、第２位置検出センサー４によって洗浄対象物Ｐが検出される位置までの間の領域とされる。
【００５２】
以下では、第１位置検出センサー３、第２位置検出センサー４、および第３位置検出センサー５の検出出力を［ＩＪＫ］（ただし、Ｉ，Ｊ、Ｋは、０または１を表す）のように記載する。ここで、Ｉ、Ｊ、Ｋは、それぞれ第１位置検出センサー３、第２位置検出センサー４、および第３位置検出センサー５の二値化された検出出力を表す。検出出力が「１」であるとは、センサー部の前方に洗浄対象物Ｐの存在が検出されたことを意味する。検出出力が「０」であるとは、センサー部の前方に洗浄対象物Ｐの存在が検出されないことを意味する。
【００５３】
制御部９Ａは、各位置検出センサーの検出出力の変化に応じて、洗浄対象物Ｐの位置を判定するための第１フラグＢ１、第２フラグＢ２、および第３フラグＢ３をメモリ内に設定する。
第１フラグＢ１は、洗浄対象物Ｐの少なくとも一部が第１筒状部１Ｃの内部に存在することを示すフラグである。
第２フラグＢ２は、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の下限よりも上側に位置することを示すフラグである。
第３フラグＢ３は、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の上限よりも下側に位置することを示すフラグである。
第１フラグＢ１、第２フラグＢ２、および第３フラグＢ３は、ステップＳ３の開始されるまでにクリアされている。
【００５４】
第１フラグＢ１は、ステップＳ３の開始後、検出出力が最初に［００１］になったときに立てられる。第１フラグＢ１は、検出出力が［０１１］から［００１］を経て［０００］になったとき、クリアされる。
第２フラグＢ２は、ステップＳ３の開始後、検出出力が最初に［０１０］になったときに立てられる。第２フラグＢ２は、検出出力が［０１０］から［０１１］になったとき、クリアされる。上述したステップＳ３の終了タイミングは、第２フラグＢ２が立ったときに合わせればよい。
第３フラグＢ３は、検出出力が［１００］になっている間、立てられる。
【００５５】
ステップＳ１１では、制御部９Ａは、洗浄対象物Ｐの全体がチャンバー１の内部にあるかどうかを判定する。
具体的には、制御部９Ａは、第１フラグＢ１が立っている場合には、洗浄対象物Ｐの少なくとも一部がチャンバー１の内部にあるため、洗浄対象物Ｐがチャンバー１の内部にあると判定する。この場合、フローはステップＳ１２に移行する。
制御部９Ａは、第１フラグＢ１が立っていない場合に、洗浄対象物Ｐの全体がチャンバー１の外部にあるため、洗浄対象物Ｐがチャンバー１の内部にないと判定する。この場合、フローはステップＳ１４に移行する。
【００５６】
ステップＳ１２では、制御部９Ａは、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の下限を超えたかどうかを判定する。
具体的には、制御部９Ａは、第２フラグＢ２が立っている場合に、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の下限を超えたと判定する。この場合、フローはステップＳ１３に移行する。
制御部９Ａは、第２フラグＢ２が立っていない場合に、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の下限を超えていないと判定する。この場合、フローはステップＳ１４に移行する。
【００５７】
ステップＳ１３では、制御部９Ａは、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の上限に達したかどうかを判定する。
具体的には、制御部９Ａは、第３フラグＢ３が立っている場合に、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の上限に達したと判定する。この場合、フローはステップＳ１５に移行する。
制御部９Ａは、第３フラグＢ３が立っていない場合に、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の上限に達していないと判定する。この場合、フローはステップＳ１４に移行する。
【００５８】
ステップＳ１４では、制御部９Ａは、吸引管６ａにおける流量が予め決められた流量ｑ１（図５参照）になるように洗浄液Ｌを吸引するための制御信号をポンプ６ｃに送出する。ここで、流量ｑ１は、ステップＳ３における流量ｑ０と同じでもよいし、異なっていてもよい。例えば、流量ｑ１は、洗浄対象物Ｐを第１筒状部１Ｃ内で上昇させる吸引力を発生することができれば、流量ｑ０よりも少なくてもよい。
以上で、ステップＳ１４が終了する。ステップＳ１４の後、ステップＳ１６が行われる。
【００５９】
例えば、図５には、ステップＳ１３が行われた後、ステップＳ１４が行われる場合の様子が示されている。
図５に示す状態では、各位置検出センサーの検出出力は［０１０］であるため、洗浄対象物Ｐは、径方向から見て、第１内周面１ａの下端寄りの第１筒状部１Ｃの内側に位置している。
制御部９Ａは、洗浄対象物Ｐを上昇させるため、吸引管６ａにおける洗浄液Ｌの流量が流量ｑ１になるように、ポンプ６ｃの動作を制御する。流量ｑ１に応じて、第１筒状部１Ｃ内には、ステップＳ３における流れＦ２、Ｆ３と同様の流れＦ２１、Ｆ３１が発生する。ただし、流れＦ２１、Ｆ３１の流速は、流量ｑ０に対する流量ｑ１の差に応じて決まる流速になる。この結果、洗浄対象物Ｐに上向きの吸引力ａ１が作用するため、洗浄対象物Ｐは上向きの加速度を持つ。このようにして、第１筒状部１Ｃの内部において洗浄対象物Ｐの上昇が続く。
【００６０】
ステップＳ１５では、制御部９Ａは、予め決められた送出時間だけ、吸引管６ａにおける流量が予め決められた流量ｑ２（図６参照）になるように洗浄液Ｌを吸引するための制御信号をポンプ６ｃに送出する。
ステップＳ１５は、ステップＳ１３において、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の上限に達した後に行われる。このため、ステップＳ１５の開始時の各位置検出センサーの検出出力は［１００］になっている。
流量ｑ２は、洗浄対象物Ｐに作用する吸引力の大きさが見かけ上の重力ｆの大きさよりも小さくなる大きさに設定される。流量ｑ２は、流量ｑ１よりも少ない正値であることがより好ましい。ただし、流量ｑ２は、０であってもよい。
このようにして吸引管６ａにおける流量ｑ２が、流量ｑ１よりも少なくなる結果、洗浄対象物Ｐに作用する吸引力の大きさが、洗浄対象物Ｐに作用する見かけ上の重力ｆの大きさよりも低下する。このため、洗浄対象物Ｐは下向きの加速度を持つ。このようにして、第１筒状部１Ｃの内部において、洗浄対象物Ｐが下降し始める。洗浄対象物Ｐは、制御信号が送出されている間、下降し続ける。
制御部９Ａは、予め設定された送出時間の間、ポンプ６ｃに制御信号を送出する。送出時間は、流量ｑ２において洗浄対象物Ｐの落下距離が洗浄領域の下限を下回らない程度の時間である。適切な送出時間は、洗浄対象物Ｐの質量などに応じて、例えば、予め実験するなどして求めておくことができる。
制御信号の送出時間が経過すると、ステップＳ１５が終了する。ステップＳ１５の後、ステップＳ１６が行われる。
【００６１】
例えば、図６には、ステップＳ１３が行われた後、ステップＳ１５が行われる場合の様子が示されている。
図６に示す状態では、各位置検出センサーの検出出力は［１００］であるため、洗浄対象物Ｐは、径方向から見て、第１内周面１ａの上端寄り、もしくは第１内周面１ａから縮径部１ｂに跨がった第１筒状部１Ｃの内部に位置している。
制御部９Ａは、洗浄対象物Ｐを下降させるため、吸引管６ａにおける洗浄液Ｌの流量が流量ｑ２になるように、ポンプ６ｃの動作を制御する。流量ｑ２が正値の場合には、流量ｑ２に応じて、第１筒状部１Ｃ内には、ステップＳ３における流れＦ２、Ｆ３と同様の流れＦ２２、Ｆ３２が発生する。ただし、流れＦ２２、Ｆ３２の流速は、流量ｑ０に対する流量ｑ２の差に応じて決まる流速になる。この結果、洗浄対象物Ｐに上向きの吸引力ａ２が作用する。ただし、吸引力ａ２の大きさは、洗浄対象物Ｐに作用する見かけ上の重力ｆよりも小さいため、洗浄対象物Ｐは下向きの加速度を持つ。このようにして、第１筒状部１Ｃの内部において洗浄対象物Ｐが下降する。この場合、第１筒状部１Ｃの内部に上昇流が発生しているため、汚れ成分は、洗浄液Ｌとともに、吸引管６ａを通してチャンバー１の外部に排出される。
ただし、流量ｑ２が０の場合には、第１筒状部１Ｃ内の洗浄液Ｌの流れが停止する。このため、洗浄液Ｌの流れによる吸引力は消失する。洗浄対象物Ｐは見かけ上の重力ｆの作用によって、第１筒状部１Ｃの内部を下降し始める。
【００６２】
ステップＳ１６では、洗浄を終了するかどうかについて、制御部９Ａが判定する。
制御部９Ａは、予め設定された判定条件に基づいて、洗浄を終了するかどうか判定する。判定条件としては、例えば、洗浄時間、洗浄対象物Ｐの昇降回数、操作者による洗浄停止の操作入力の有無などが挙げられる。
例えば、洗浄時間による判定では、制御部９Ａは、タイマーなどによって、洗浄が開始されてからの経過時間を計測する。制御部９Ａは、計測された経過時間が、予め決められた洗浄予定時間を超過した場合に、洗浄終了と判定する。
例えば、昇降回数による判定では、制御部９Ａは、各位置検出センサーの検出出力を監視する。制御部９Ａは、例えば、検出出力が［１００］になった回数に基づいて、昇降回数を計測する。制御部９Ａは、計測された昇降回数が、予め決められた昇降予定回数を超過した場合に、洗浄終了と判定する。
例えば、洗浄停止の操作入力による判定では、制御部９Ａは、図示略の操作部からの操作入力を監視する。制御部９Ａは、洗浄停止の操作入力を検知した場合、洗浄終了と判定する。
このような判定条件は、２以上の適宜の組み合わせが用いられてもよい。例えば、制御部９Ａは、洗浄時間が洗浄予定時間を超過し、かつ、昇降回数が昇降予定回数を超過した場合に、洗浄終了と判定してもよい。例えば、制御部９Ａは、洗浄時間、昇降回数、および洗浄停止の操作入力のいずれかによって洗浄終了と判定される場合に、洗浄終了と判定してもよい。
【００６３】
洗浄を終了すると判定された場合、制御部９Ａは、ステップＳ４を終了する。例えば、制御部９Ａは、超音波発振器８に超音波発振を停止する制御信号を送出する。この場合、フローは図３におけるステップＳ５に移行する。
洗浄を終了しないと判定された場合、制御部９Ａは、ステップＳ１１を行う。
【００６４】
このようにして、制御部９Ａが洗浄終了を判定するまで、上述のステップＳ１１〜Ｓ１６が繰り返される。
このような洗浄制御の動作によって、洗浄対象物Ｐは、超音波発振器８から放射された超音波による定常波が形成された第１筒状部１Ｃの内部の洗浄領域において、洗浄液Ｌの上昇流に抗しながら昇降する。これにより、洗浄対象物Ｐが洗浄される。このような洗浄においては、超音波振動による洗浄作用と、洗浄液Ｌの流れ内での移動、回転などによる洗浄液Ｌとの動的接触による洗浄作用と、が相乗的に作用する。
【００６５】
図３に示すように、ステップＳ５では、洗浄対象物Ｐの取り出しが行われる。
本実施形態では、操作者が搬送治具を用いて洗浄対象物Ｐを貯留槽７の外部に取り出す。例えば、操作者は、洗浄対象物Ｐの搬送治具が導入口１Ａの下方に配置された状態で、操作部からポンプ６ｃによる吸引を停止する操作入力を行う。例えば、ステップＳ４の間、洗浄対象物Ｐの搬送治具が、導入口１Ａと超音波発振器８との間から退避されている場合には、操作入力の前に、搬送治具が導入口１Ａの下方に移動される。
ポンプ６ｃによる吸引が停止されると、洗浄対象物Ｐには見かけ上の重力ｆが作用しているため、洗浄対象物Ｐが第１筒状部１Ｃの内部において下降し始める。洗浄対象物Ｐは、導入口１Ａから下方に移動して、搬送治具上に着地する。操作者は、搬送治具を移動して、洗浄対象物Ｐを貯留槽７の外部に取り出す。
以上で、ステップＳ５が終了する。これにより、本実施形態の洗浄方法が終了する。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態の洗浄システム１００および洗浄システム１００を用いた洗浄方法によれば、チャンバー１が鉛直軸に平行に配置され、ポンプシステム６による吸引によって第１筒状部１Ｃの内部に導入口１Ａから排出口１Ｂに向かう洗浄液Ｌの上昇流が形成される。洗浄対象物Ｐは、洗浄液Ｌの流れによって、第１筒状部１Ｃの内部に浮遊状態で保持される。洗浄対象物Ｐは、第１筒状部１Ｃによる管路内の流れによって径方向における中心部に保持され、高さ方向の浮遊位置が、ポンプ６ｃの吸引量によって発生する吸引力によって規定される。このため、例えば、開口から噴射される気体流によって、洗浄対象物Ｐが浮遊状態とされる場合に比べて、格段に洗浄対象物Ｐの浮遊位置が安定する。このため、洗浄中における洗浄対象物Ｐの浮遊位置の安定性が向上する。
【００６７】
特に、本実施形態では、各位置検出センサーの検出出力に基づくポンプ６ｃの制御が行われることによって、洗浄対象物Ｐの鉛直方向における浮遊位置が、第１筒状部１Ｃの内部に設定される洗浄領域内に制御される。このため、洗浄の間、洗浄対象物Ｐが第１筒状部１Ｃの外部に出てしまうことが防止される。
さらに、本実施形態では、各位置検出センサーの検出出力に基づくポンプ６ｃの制御が行われることによって、洗浄対象物Ｐの鉛直方向における浮遊位置が、洗浄領域において昇降する。このため、洗浄対象物Ｐが定常波の複数の腹を繰り返して通過するため、洗浄対象物Ｐは、一定の浮遊位置における超音波洗浄に比べて、より効率的に洗浄される。洗浄対象物Ｐの昇降に際して、洗浄対象物Ｐは、第１筒状部１Ｃ内で、洗浄液Ｌの上昇流と接触する点でも、より効率的に洗浄される。
【００６８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の洗浄装置および洗浄方法について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。
【００６９】
図７に示すように、本実施形態の洗浄システム１０１（洗浄装置）は、上記第１の実施形態の洗浄システム１００におけるポンプシステム６、制御部９Ａに代えて、ポンプシステム１６、制御部９Ｂを備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７０】
ポンプシステム１６は、上記第１の実施形態におけるポンプシステム６に、第１流量制御弁１０Ａ（流量制御弁）、吸引管１６ｃ、および第２流量制御弁１０Ｂ（流量制御弁）が追加されて構成されている。
【００７１】
第１流量制御弁１０Ａは、吸引管６ａの流路上に設けられている。第１流量制御弁１０Ａは、後述する制御部９Ｂと通信可能に接続されている。第１流量制御弁１０Ａは、制御部９Ｂから制御信号に基づいて、吸引管６ａにおける流量を変化させる。
例えば、第１流量制御弁１０Ａは、開閉制御が可能な電磁弁で構成されてもよい。電磁弁は、応答時間が短縮されるため、迅速な流量切換が可能になる。
例えば、第１流量制御弁１０Ａは、流量が調整可能な絞り弁、流量調整弁などが用いられてもよい。この場合、ポンプ６ｃの吸引量を変更しなくても、吸引管６ａにおける流量を細かく調整できる。
【００７２】
吸引管１６ｃは、吸引管６ａにおいてポンプ６ｃと第１流量制御弁１０Ａとの間から分岐して設けられている。吸引管１６ｃの分岐方向における先端部は、貯留槽７の内部に配置されている。
【００７３】
第２流量制御弁１０Ｂは、吸引管１６ｃの流路上に設けられている。第２流量制御弁１０Ｂは、後述する制御部９Ｂと通信可能に接続されている。第２流量制御弁１０Ｂは、制御部９Ｂから制御信号に基づいて、吸引管１６ｃにおける流量を変化させる。
第２流量制御弁１０Ｂは、第１流量制御弁１０Ａと同様の構成が用いられてもよい。
【００７４】
制御部９Ｂは、洗浄システム１０１の全体の動作を制御する。制御部９Ｂは、少なくとも、第１位置検出センサー３、第２位置検出センサー４、第３位置検出センサー５、超音波発振器８、ポンプ６ｃ、第１流量制御弁１０Ａ、および第２流量制御弁１０Ｂと通信可能に接続されている。図示しないが、制御部９Ｂには、上記第１の実施形態における制御部９Ａと同様、操作者が操作可能な操作部が接続されている。
制御部９Ｂの装置構成は、上記第１の実施形態における制御部９Ａと同様の構成が用いられる。
制御部９Ｂの具体的な制御動作については、後述する洗浄システム１０１の動作説明の中で説明する。
【００７５】
次に、本実施形態の洗浄システム１０１の動作について、洗浄システム１０１を用いて行われる本実施形態の洗浄方法を中心として説明する。
本実施形態の洗浄方法は、図３に示すステップＳ１、Ｓ２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ５を図３に示すフローにしたがって実行することによって行われる。このように、本実施形態の洗浄方法は、洗浄システム１０１を用いて行われることと、ステップＳ２３、Ｓ２４の動作とが、上記第１の実施形態と異なる。以下では、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
ただし、以下では、一例として、第１流量制御弁１０Ａおよび第２流量制御弁１０Ｂが電磁弁で構成された場合の例で説明する。
【００７６】
上記第１の実施形態と同様にして、ステップＳ１、Ｓ２が行われた後、本実施形態のステップＳ２３が行われる。
ステップＳ２３では、チャンバー１の内部において導入口１Ａから排出口１Ｂに向かって、流体である洗浄液Ｌの流れが形成される。
具体的には、操作者が図示略の操作部によって、制御部９Ｂに洗浄動作を開始する操作入力を行うことによって、制御部９Ｂの制御動作が開始される。
制御部９Ｂは、第１流量制御弁１０Ａに吸引管６ａの流路を開放する制御信号を送出する。制御部９Ｂは、第２流量制御弁１０Ｂに吸引管１６ｃの流路を閉止する制御信号を送出する。この後、制御部９Ｂは、上記第１の実施形態におけるステップＳ３と同様、予め決められた流量ｑ０の洗浄液Ｌを吸引するようにポンプ６ｃを動作させる制御信号を、ポンプ６ｃに送出する。
これにより、第１筒状部１Ｃの内部には、上記第１の実施形態におけるステップＳ３と同様の洗浄液Ｌの流れが形成される。
以上で、ステップＳ２３が終了する。
【００７７】
ステップＳ２３の後、ステップＳ２４が行われる。ステップＳ２４では、第１筒状部１Ｃの内部に洗浄対象物Ｐを浮遊させた状態で、洗浄対象物Ｐの洗浄が行われる。
ステップＳ２４が開始されると、制御部９Ｂは、第１流量制御弁１０Ａの開放時の吸引管６ａにおける流量が予め決められた流量ｑ１になるように洗浄液Ｌを吸引するための制御信号をポンプ６ｃに送出する。ポンプ６ｃによる吸引量は、ステップＳ２４が行われる間、一定に保たれる。
【００７８】
この後、制御部９Ｂは、図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ１６を図４に示すフローにしたがって実行することによって、第１筒状部１Ｃの内部で、洗浄対象物Ｐを浮遊状態とする。
本実施形態におけるステップＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ１６は、対応する動作が洗浄システム１０１を用いて行われる以外は、上記第１の実施形態と同様の動作が行われる。ただし、本実施形態におけるステップＳ１１〜Ｓ１３における「ＮＯ」の場合のフローの移行先は、ステップＳ３４である。本実施形態におけるステップＳ１３における「ＹＥＳ」の場合のフローの移行先はステップＳ３５である。
【００７９】
ステップＳ３４では、制御部９Ｂは、第１流量制御弁１０Ａに吸引管６ａの流路を開放する制御信号を送出する。さらに、制御部９Ｂは、第２流量制御弁１０Ｂに吸引管１６ｃの流路を閉止する制御信号を送出する。
この結果、上記第１の実施形態におけるステップＳ１４と同様、吸引管６ａには流量ｑ１の洗浄液Ｌが流れる。このため、本ステップでは、上記第１の実施形態におけるステップＳ１４と同様にして、第１筒状部１Ｃの内部において洗浄対象物Ｐの上昇が続く。
【００８０】
ステップＳ３５では、制御部９Ｂは、第１流量制御弁１０Ａに吸引管６ａの流路を閉止する制御信号を送出する。さらに、制御部９Ｂは、第２流量制御弁１０Ｂに吸引管１６ｃの流路を開放する制御信号を送出する。
この結果、管連結部２から第１流量制御弁１０Ａの間の吸引管６ａでは、洗浄液Ｌの吸引が停止される。一方、吸引管１６ｃからは、チャンバー１の外部の洗浄液Ｌがポンプ６ｃによって吸引される。吸引された洗浄液Ｌは、ポンプ６ｃによって排出管６ｂに排出されることで、貯留槽７内に戻される。
この結果、上記第１の実施形態におけるステップＳ１４にて、流量ｑ２が０とされた場合と同様、第１筒状部１Ｃ内の洗浄液Ｌの流れも停止する。このため、本ステップでも、上記第１の実施形態におけるステップＳ１４にて、流量ｑ２が０とされた場合と同様、洗浄対象物Ｐは、第１筒状部１Ｃの内部を下降し始める。
【００８１】
本実施形態におけるステップＳ１６は、洗浄を終了するかどうかについて、制御部９Ｂが判定する以外は、上記第１の実施形態におけるステップＳ１６と同様な動作が行われる。
このようにして、制御部９Ｂが洗浄終了を判定するまで、上述のステップＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ２４、Ｓ２５、およびＳ１６が繰り返される。
ステップＳ１６において、洗浄終了が判定されると、図３におけるステップＳ２４が終了する。
図３に示すように、ステップＳ２４の後、上記第１の実施形態と同様にして、本実施形態のステップＳ５が行われる。
以上で、本実施形態の洗浄方法が終了する。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態の洗浄システム１０１および洗浄システム１０１を用いた洗浄方法によれば、洗浄対象物Ｐの浮遊状態を保つための洗浄液Ｌの吸引量の切り替えが、第１流量制御弁１０Ａおよび第２流量制御弁１０Ｂによって行われる点が、上記第１の実施形態と異なる。
このため、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様、洗浄中における洗浄対象物Ｐの浮遊位置の安定性が向上する。
特に、本実施形態によれば、洗浄中に、ポンプ６ｃによる吸引流量は変えなくてもよいため、ポンプシステム１６の制御が容易となる。さらに、電磁弁の開閉によって、吸引管６ａにおける流量を切り替えることができるため、ポンプ６ｃの流量を絞る場合のようにポンプ６ｃの起動停止時間と、洗浄液Ｌの慣性とに起因する切り替え時間の遅れが生じない。このため、流量の切り替えがより迅速に行われる。この結果、本実施形態では、洗浄対象物Ｐが洗浄領域の広い範囲に昇降しても、洗浄対象物Ｐを洗浄領域内に安定して浮遊させることが可能である。
【００８３】
以上、本実施形態の洗浄システム１０１について、第１流量制御弁１０Ａおよび第２流量制御弁１０Ｂが電磁弁で構成される場合の例で説明した。しかし、第１流量制御弁１０Ａおよび第２流量制御弁１０Ｂが絞り弁、流量調整弁などからなる場合、ポンプ６ｃを定常運転した状態でも、第１流量制御弁１０Ａおよび第２流量制御弁１０Ｂによって、吸引管６ａ、１６ｃにおける流量を適宜に調整できる。この場合、詳細動作の説明は省略するが、上記第１の実施形態において、流量ｑ２を、流量ｑ１よりも小さい正値にした場合と同様の浮遊状態における洗浄が可能である。この場合、上記第１の実施形態と同様、洗浄液Ｌの上昇流が形成された状態で、洗浄対象物Ｐを昇降させる洗浄が行える。
【００８４】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の洗浄装置および洗浄方法について説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。
【００８５】
図８に示すように、本実施形態の洗浄システム１０２（洗浄装置）は、上記第１の実施形態の洗浄システム１００に貯留槽２７（第２の貯留槽）および超音波発振器２８が追加されて構成されている。
ただし、本実施形態におけるポンプシステム６は、チャンバー１とともに貯留槽７の外部に移動可能に設けられている。チャンバー１およびポンプシステム６は、必要に応じて図示略の移動用治具によって、鉛直方向および水平方向において移動可能に保持される。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８６】
貯留槽２７は、洗浄液Ｒ（流体）を貯留する。貯留槽２７は、貯留槽７と同様の大きさ、形状に構成されてもよい。貯留槽２７の上部の開口部２７ａは、チャンバー１が通過可能な大きさを有する。貯留槽２７は、貯留槽７の近傍に隣り合って配置されることがより好ましい。
洗浄液Ｒは、貯留槽７（第１の貯留槽）における洗浄液Ｌを用いた洗浄が終了した後、洗浄対象物Ｐの洗浄を行うための流体である。洗浄液Ｒの種類は、上記第１の実施形態において、例示された洗浄液Ｌに好適な流体のうちから選択されてもよい。例えば、洗浄液Ｒは、洗浄対象物Ｐを多段階に洗浄するために用いられてもよい。例えば、洗浄液Ｒとしては、洗浄液Ｌ成分を除去するすすぎ用の流体が用いられてもよい。
【００８７】
貯留槽２７内の洗浄液Ｒは、貯留槽２７の外部に設けられた図示略の供給システムによって、供給されてもよい。貯留槽２７内の洗浄液Ｒは、貯留槽２７の外部に設けられた図示略の循環システムによって、循環使用されてもよい。循環システムが用いられる場合、循環経路上には、洗浄液Ｒを清浄化する清浄装置が設けられることがより好ましい。
貯留槽２７の底面部２７ｂには、超音波発振器２８が設置されている。
【００８８】
超音波発振器２８は、貯留槽２７に貯留された洗浄液Ｒに超音波振動を印加する。超音波発振器２８は、制御部９Ａと通信可能に接続されている。超音波発振器２８の動作は、制御部９Ａからの制御信号によって制御される。
【００８９】
次に、本実施形態の洗浄システム１０２の動作について、洗浄システム１０２を用いて行われる本実施形態の洗浄方法を中心として説明する。
本実施形態の洗浄方法では、貯留槽７に貯留された洗浄液Ｌにチャンバー１を浸漬した状態で、上記第１の実施形態と同様の洗浄が行われる（図８における二点鎖線のチャンバー１参照）。
この後、チャンバー１およびポンプシステム６を用いて、洗浄対象物Ｐが貯留槽２７に移送される（図８における実線のチャンバー１参照）。
この後、貯留槽２７に貯留された洗浄液Ｒにチャンバー１を浸漬した状態で、洗浄液Ｒ上記第１の実施形態と同様の洗浄が行われる。
貯留槽７、２７におけるそれぞれの洗浄動作は、上記第１の実施形態と同様であるため、以下では、洗浄対象物Ｐが貯留槽７から貯留槽２７に移動される動作（以下、移送動作と称する）について、さらに詳しく説明する。
【００９０】
移送動作には、貯留槽７に貯留された洗浄液Ｌによって洗浄が終了した後、排出口１Ｂから洗浄液Ｌの吸引を行うことによって、洗浄対象物Ｐを第１筒状部１Ｃ内部に吸着することと、洗浄対象物Ｐが吸着されたチャンバー１を、貯留槽２７に移動することと、が含まれる。
このような移送動作は、上記第１の実施形態におけるステップＳ５の一変形例にもなっている。
【００９１】
制御部９Ａは、貯留槽７において、図３に示すステップＳ１〜Ｓ４が行われた後、ポンプシステム６による洗浄液Ｌの吸引を継続する。
ある程度吸引が進むと、図８における符号Ｐ１で示すように洗浄領域に浮遊していた洗浄対象物Ｐは、同じく符号Ｐ２で示すように、係止部１ｄの全周にわたって当接する。係止部１ｄに当接した洗浄対象物Ｐによって、第２内周面１ｃの下端部は閉塞される。この結果、洗浄対象物Ｐは、符号Ｐ２の位置に吸着される。
【００９２】
操作者は、図示略の移動用治具を用いて、チャンバー１およびポンプシステム６が開口部７ａの上方に達するまで、チャンバー１およびポンプシステム６を鉛直上方に移動する。このとき、ポンプシステム６は、洗浄対象物Ｐを係止部１ｄに吸着した状態を保つように制御される。例えば、制御部９Ａは、移動動作中、ポンプ６ｃの吸引動作を継続する制御を行ってもよい。
あるいは、予め、吸引管６ａに、制御部９Ａまたは操作者によって開閉可能な図示略のバルブが設けられていれば、ポンプ６ｃを停止する制御が行われることも可能である。この場合、制御部９Ａまたは操作者が上述のバルブを閉じることによって、ポンプ６ｃが停止しても洗浄対象物Ｐの吸着状態が維持される。
【００９３】
チャンバー１が洗浄液Ｌの液面の上方に移動すると、第１筒状部１Ｃ内の洗浄液Ｌは、重力によって貯留槽７に落下する。ただし、洗浄対象物Ｐは、係止部１ｄに吸着された状態が保たれる。
【００９４】
操作者は、貯留槽７の上方に移動されたチャンバー１およびポンプシステム６を、図示略の移動用治具によって、貯留槽２７の上方に移動する（図８における実線参照）。
この後、操作者は、貯留槽２７の上方に移動されたチャンバー１およびポンプシステム６を、図示略の移動用治具によって下降させる。
チャンバー１の導入口１Ａが貯留槽２７に貯留された洗浄液Ｒに浸漬されたら、操作者は、下降を停止する。
以上で、移送動作が終了する。
【００９５】
この後、上記第１の実施形態と略同様にして、洗浄液Ｒによる洗浄動作が行われる。
ただし、本実施形態では、移送動作によって、図３に示すステップＳ２までの動作が終了している。
本実施形態におけるステップＳ３では、操作者は、まず、洗浄対象物Ｐの吸着状態を解除する。具体的には、ポンプ６ｃの吸引が継続されて吸着状態が保たれていた場合には、ポンプ６ｃの吸引が停止される。あるいは、吸引管６ａ上のバルブが閉止されることによって吸着状態が保たれていた場合には、バルブが開放される。
吸着状態が解除されると、洗浄対象物Ｐと、第２内周面１ｃ内の洗浄液Ｌ１と、は、重力によって洗浄液Ｒに落下する。
【００９６】
この後、操作者が図示略の操作部によって、制御部９Ａに洗浄動作を開始する操作入力を行うことによって、上記第１の実施形態におけるステップＳ３と同様の制御部９Ａの制御動作が開始される。
この後、上記第１の実施形態と同様の洗浄方法が行われる。これにより、洗浄液Ｒを用いて洗浄対象物Ｐが洗浄される。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態の洗浄システム１０２および洗浄システム１０２を用いた洗浄方法によれば、貯留槽７において洗浄液Ｌによる洗浄が、貯留槽２７において洗浄液Ｒによる洗浄が、それぞれ上記第１の実施形態と同様にして行われる。
このため、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様、洗浄中における洗浄対象物Ｐの浮遊位置の安定性が向上する。
【００９８】
さらに、本実施形態では、洗浄対象物Ｐが、チャンバー１に吸着された状態で、チャンバー１とともに、貯留槽７から貯留槽２７に移動される。このため、洗浄対象物Ｐを搬送治具に載せてから貯留槽７の外部に取り出すといった作業が省略できるため、迅速に移送が行える。
洗浄システム１０２においては、単一のチャンバー１によって、２種類の洗浄が行えるため、装置構成のコンパクト化が可能である。
【００９９】
移送動作においては、洗浄対象物Ｐは、第１筒状部１Ｃの内部に吸着されるため、第１筒状部１Ｃが洗浄対象物Ｐの保護部材の機能を備える。このため、移送中に、洗浄対象物Ｐが他の部材と接触して傷ついたり、汚れたりすることが防止される。
【０１００】
［第１変形例］
次に、第３の実施形態の変形例（第１変形例）の洗浄装置について説明する。
図９は、本発明の第３の実施形態の変形例（第１変形例）の洗浄装置の主要部を示す模式的な縦断面図である。
【０１０１】
図９に示すように、本変形例の洗浄システム１０３（洗浄装置）は、上記第３の実施形態の洗浄システム１０２のチャンバー１に代えてチャンバー２１を備える。
以下、上記第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１０２】
図９に示すように、チャンバー２１は、上記第３の実施形態におけるチャンバー１と同様、中心部に貫通孔を有する筒状に形成されている。チャンバー２１の外形は、チャンバー１と同様である。チャンバー２１の貫通孔は、第１端部Ｅ１から第２端部Ｅ２に向かって、第１内周面２１ａ、縮径部２１ｂ、および第２内周面２１ｃがこの順に形成されている。
第１内周面２１ａ、縮径部２１ｂ、および第２内周面２１ｃは、縮径部２１ｂおよび第２内周面２１ｃの一部の形状を除いて、それぞれチャンバー１の第１内周面１ａ、縮径部１ｂ、および第２内周面１ｃと同様の形状を有する。
ただし、縮径部２１ｂと第２内周面２１ｃとの間には、チャンバー１の係止部１ｄに対応する形状を形成するために、リング部材２２が埋設されている。リング部材２２の中心部には、テーパー面２２ｂと筒状内周面２２ｃとからなる貫通孔が形成されている。
【０１０３】
第１内周面２１ａは、チャンバー１の第１内周面１ａと同様な形状を有する。
縮径部２１ｂとテーパー面２２ｂとで構成される貫通孔の内周面は、全体として、チャンバー１の縮径部１ｂと同様の形状を有する。このため、第１内周面２１ａは、チャンバー２１の第１端部Ｅ１において開口している。第１内周面２１ａにより第１端部Ｅ１には、チャンバー１と同様の導入口１Ａが形成されている。
【０１０４】
筒状内周面２２ｃと第２内周面１ｃとで構成される貫通孔の内周面は、全体として、チャンバー１の第２内周面１ｃと同様の形状を有する。
リング部材２２において、テーパー面２２ｂと筒状内周面２２ｃとの境界には、チャンバー１の係止部１ｄと同様の形状を有する係止部２２ｄが形成されている。
第２内周面２１ｃは、チャンバー２１の第２端部Ｅ２において開口している。第２内周面２１ｃにより第２端部Ｅ２には、チャンバー１と同様の排出口１Ｂが形成されている。
【０１０５】
チャンバー２１の材料としては、チャンバー１と同様な材料が用いられてもよい。ただし、本変形例では、チャンバー２１の内周面に洗浄対象物Ｐが係止されることはないため、洗浄対象物Ｐよりも硬度が高い材料も好適に用いることができる。
リング部材２２の材料としては、チャンバー１よりも低硬度の材料が用いられる。例えば、リング部材２２は、ポリアセタール樹脂、洗浄液Ｌ、Ｒに対して耐性を有するエラストマーなどが用いられてもよい。
【０１０６】
このような構成により、チャンバー２１は、内部に第１内周面２１ａ、縮径部２１ｂ、およびテーパー面２２ｂが形成された第１筒状部２１Ｃ（筒状部）と、内部に筒状内周面２２ｃおよび第２内周面１ｃが形成された第２筒状部２１Ｄと、からなる。
【０１０７】
このようなチャンバー２１を備える本変形例の洗浄システム１０３によれば、チャンバー２１の内部において洗浄液Ｌ、Ｒが流れる流路の形状が、チャンバー１と共通であるため、上記第３の実施形態の洗浄方法を行うことができる。このため、洗浄システム１０３によれば、上記第３の実施形態の洗浄システム１０２と同様に、洗浄中における洗浄対象物Ｐの浮遊位置の安定性が向上する。
さらに本変形例によれば、係止部２２ｄが、リング部材２２によって、形成されている。このため、チャンバー２１が、洗浄対象物Ｐよりも高硬度の材料で形成される場合でも、リング部材２２が洗浄対象物Ｐよりも低硬度の材料で形成されることで、洗浄対象物Ｐの傷つきを防止できる。
さらに、リング部材２２として、エラストマーなど、洗浄対象物Ｐの当接によって弾性変形する軟質の弾性部材が用いられる場合、移送動作において、洗浄対象物Ｐがより安定して吸着される。さらに、この場合、洗浄対象物Ｐの表面に凹凸があっても、弾性部材の変形によって追従可能な凹凸であれば、洗浄対象物Ｐの吸着が可能になる。このため、移送動作が、種々の洗浄対象物Ｐに対してより容易に行われる。
【０１０８】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態の洗浄装置および洗浄方法について説明する。
図１０は、本発明の第４の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。
【０１０９】
図１０に示すように、本実施形態の洗浄システム１０４（洗浄装置）は、上記第１の実施形態の洗浄システム１００の貯留槽７、チャンバー１、ポンプシステム６、および制御部９Ａに代えて、貯留槽３２、チャンバー３１、ポンプシステム３６、および制御部３９を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１１０】
貯留槽３２は、洗浄液Ｌを貯留する。貯留槽３２の洗浄液Ｌは、上記第１の実施形態における貯留槽７と同様、貯留槽３２の外部に設けられた図示略の供給システムによって、未使用の洗浄液Ｌが供給されてもよい。貯留槽３２内の洗浄液Ｌは、貯留槽３２の外部に設けられた図示略の循環システムによって、循環使用されてもよい。循環システムが用いられる場合、循環経路上には、洗浄液Ｌを清浄化する清浄装置が設けられることがより好ましい。
ただし、後述するように、貯留槽３２には、上記第１の実施形態における貯留槽７とは異なり、後述するチャンバー３１が浸漬されることはない。このため、貯留槽３２の大きさおよび形状は、洗浄に必要な洗浄液Ｌを貯留できれば特に制限はない。さらに、貯留槽３２は、後述するチャンバー３１を出し入れするような開口部を有しなくてもよい。図１０に示す例のように、貯留槽３２は密閉式のタンクで構成されてもよい。
貯留槽３２には、超音波発振器は設けられていない。
【０１１１】
チャンバー３１は、チャンバー本体３１Ａ（筒状部）、下蓋３１Ｃ、および上蓋３１Ｂ（筒状部）を備える。
チャンバー本体３１Ａは、洗浄対象物Ｐの外径Ｄよりも大径の内径を有する筒状内周面３１ａが中心部に貫通された筒状部材である。
チャンバー本体３１Ａの第１端部ｅ１寄りの側面には、洗浄対象物Ｐが挿通できない内径を有する貫通孔からなる導入口３１ｂが形成されている。チャンバー本体３１Ａの外周面に開口する導入口３１ｂには、後述するポンプシステム３６を連結する管連結部３８Ａが設けられている。
【０１１２】
チャンバー本体３１Ａにおいて、導入口３１ｂよりも第２端部ｅ２寄りの部分には、上記第１の実施形態と同様の第１位置検出センサー３、第２位置検出センサー４、および第３位置検出センサー５が配置されている。
各位置検出センサーのセンサー部３ａ、４ａ、５ａは、筒状内周面３１ａにおいて、第２端部ｅ２から第１端部ｅ１に向かう方向に沿ってこの順に露出している。本実施形態のセンサー部５ａは、軸方向において、導入口３１ｂよりも第２端部ｅ２寄りの位置に露出している。軸方向におけるセンサー部３ａ、４ａ、５ａの互いの位置関係は、上記第１の実施形態と同様である。すなわち、センサー部３ａ、４ａの軸方向における配置間隔は、チャンバー３１における洗浄領域の大きさを規定する。
各位置検出センサーは、後述する制御部３９と通信可能に接続されている。各位置検出センサーの検出信号は、制御部３９に送出される。
【０１１３】
下蓋３１Ｃは、チャンバー本体３１Ａの第１端部ｅ１における筒状内周面３１ａの開口部を閉じるための板状部材である。下蓋３１Ｃにおいて、上蓋３１Ｂと対向する部位には、上記第１の実施形態と同様の超音波発振器８が配置されている。
本実施形態における超音波発振器８は、チャンバー３１内に導入された洗浄液Ｌに超音波振動を印加する。超音波発振器８は、後述する制御部３９と通信可能に接続されている。超音波発振器８の動作は、制御部３９からの制御信号によって制御される。
【０１１４】
上蓋３１Ｂは、チャンバー本体３１Ａの第２端部ｅ２における筒状内周面３１ａの開口部を閉じるための全体として板状の部材である。ただし、上蓋３１Ｂの中心部に、縮径部３１ｃと排出口３１ｄとからなる貫通孔が形成されている点では、軸長が短い筒状部材にもなっている。
縮径部３１ｃは、筒状内周面３１ａの内径と同じ内径から漸次縮径するテーパー面形状を有する。縮径部３１ｃは、上蓋３１Ｂがチャンバー本体３１Ａの第２端部ｅ２に固定された状態では、筒状内周面３１ａの端部と滑らかに接続される。
排出口３１ｄは、縮径部３１ｃの頂部に貫通し、洗浄対象物Ｐの外径よりも小さい貫通孔で構成される。排出口３１ｄには、後述するポンプシステム３６を連結するための管連結部３８Ｂが設けられている。
本実施形態では、縮径部３１ｃのテーパー角と排出口３１ｄの内径とは、洗浄対象物Ｐが、縮径部３１ｃと排出口３１ｄとの境界に接することなく、縮径部３１ｃに接することができるような大きさに設定されている。
【０１１５】
上蓋３１Ｂは、チャンバー本体３１Ａの第２端部ｅ２に着脱可能に取り付けられている。上蓋３１Ｂをチャンバー本体３１Ａに着脱可能に固定する図示略の固定手段は特に限定されない。例えば、固定手段としては、ボルト固定などが用いられてもよい。
上蓋３１Ｂには、チャンバー本体３１Ａへの着脱を円滑にするために、チャンバー３１の外部と、チャンバー本体３１Ａの内部とを連通させる給気管３７ａが設けられている。給気管３７ａ上には、給気管３７ａの流路を開閉するためのバルブ３７が設けられている。例えば、バルブ３７は手動で開閉を行う手動バルブで構成されてもよい。ただし、図１０に示す例では、バルブ３７は電磁弁で構成されている。バルブ３７は、後述する制御部３９と電気的に接続されている。バルブ３７は、後述する制御部３９からの制御信号に応じて開閉される。
【０１１６】
このような構成のチャンバー３１において、チャンバー本体３１Ａに下蓋３１Ｃおよび上蓋３１Ｂが固定された状態では、チャンバー３１の内部に、下蓋３１Ｃ、筒状内周面３１ａ、および縮径部３１ｃで囲まれた内部空間Ｓが形成される。
図１０に示すように、下蓋３１Ｃが下向き、上蓋３１Ｂが上向きとなるように、チャンバー３１が配置された状態では、内部空間Ｓに連通する排出口３１ｄは、導入口３１ｂよりも上側に位置する。
導入口３１ｂは、後述するポンプシステム３６から供給される洗浄液Ｌを内部空間Ｓに導入する。排出口３１ｄは、後述するポンプシステム３６に接続されることによって、内部空間Ｓに導入された洗浄液Ｌを内部空間Ｓから外部に排出する。
内部空間Ｓに洗浄液Ｌが満たされた状態では、洗浄対象物Ｐが、筒状内周面３１ａの軸方向に沿って移動可能に収容される。
【０１１７】
ポンプシステム３６は、チャンバー３１の内部空間Ｓに導入口３１ｂから排出口３１ｄに向かう洗浄液Ｌの流れを形成する装置部分である。図１０に示す例では、ポンプシステム３６は、供給管３６ｅ、流量制御弁３５、圧力計３６ｆ、吸引管３６ｂ、流量制御弁３３、ポンプ３６ｃ、排出管３６ａ、連通管３６ｄ、およびバルブ３４を備える。
【０１１８】
供給管３６ｅは、貯留槽３２からチャンバー３１に洗浄液Ｌを供給するための管部材である。供給管３６ｅの両端部は、それぞれ、貯留槽３２と、管連結部３８Ａと、に連結されている。供給管３６ｅの流路上には、流量制御弁３５が配置されている。
流量制御弁３５は、チャンバー３１への洗浄液Ｌの導入量を調整する。流量制御弁３５は流量調整可能な絞り弁、流量調整弁などが用いられる。流量制御弁３５は、後述する制御部３９と通信可能に接続される。流量制御弁３５における流量は、制御部３９からの制御信号によって制御される。
供給管３６ｅの流路上において、管連結部３８Ａと流量制御弁３５との間には、供給管３６ｅにおける洗浄液Ｌの流量を測定する圧力計３６ｆが設けられている。
圧力計３６ｆは、後述する制御部３９と図示略の配線によって通信可能に接続される。圧力計３６ｆは、測定した流量に対応する検出信号を制御部３９に送出する。
【０１１９】
吸引管３６ｂは、チャンバー３１から洗浄液Ｌを吸引するための管部材である。吸引管３６ｂの両端部は、それぞれ、管連結部３８Ｂと、後述するポンプ３６ｃと、に連結されている。吸引管３６ｂの流路上には、流量制御弁３３が配置されている。
流量制御弁３３は、チャンバー３１からの洗浄液Ｌの排出量を調整する。流量制御弁３３は、流量制御弁３５と同様な構成が用いられる。流量制御弁３３は、後述する制御部３９と通信可能に接続される。流量制御弁３３における流量は、制御部３９からの制御信号によって制御される。
【０１２０】
ポンプ３６ｃは、吸引管３６ｂから洗浄液Ｌを吸引する。ポンプ３６ｃには、排出管３６ａが連結されている。ポンプ３６ｃは、吸引した洗浄液Ｌを排出管３６ａに排出する。
ポンプ３６ｃの構成は、洗浄液Ｌを吸引、排出できれば特に限定されない。例えば、ポンプ３６ｃとしては、上記第１の実施形態におけるポンプ６ｃと同様の構成が用いられてもよい。ポンプ３６ｃは、後述する制御部３９と通信可能に接続されている。ポンプ３６ｃの動作は、制御部３９からの制御信号によって、制御される。
排出管３６ａは、ポンプ３６ｃによって排出された洗浄液Ｌを貯留槽３２内に戻すための管状部材である。このため、排出管３６ａの一端部は、ポンプ３６ｃの排出口に接続されている。排出管３６ａにおける他端部は、貯留槽３２の内部に配置されている。
【０１２１】
連通管３６ｄは、上蓋３１Ｂの取り外し時に、吸引管３６ｂからの液抜きを行うための管部材である。連通管３６ｄの一端部は、吸引管３６ｂの流路において流量制御弁３３とポンプ３６ｃとの間に連結される。連通管３６ｄの他端部は、供給管３６ｅの流路において圧力計３６ｆと流量制御弁３５との間に連結される。連通管３６ｄの流路上には、バルブ３４が配置されている。
バルブ３４は、連通管３６ｄの流路を開閉する。例えば、バルブ３４は手動で開閉を行う手動バルブで構成されてもよい。ただし、図１０に示す例では、バルブ３４は電磁弁で構成されている。バルブ３４は、後述する制御部３９と電気的に接続されている。バルブ３４は、後述する制御部３９からの制御信号に応じて開閉される。
【０１２２】
特に図示しないが、ポンプシステム３６において、吸引管３６ｂ、排出管３６ａ、および供給管３６ｅの少なくともいずれかに、洗浄液Ｌの汚れを除去するフィルタ装置が設けられていてもよい。
【０１２３】
制御部３９は、洗浄システム１０４の全体の動作を制御する。制御部３９は、少なくとも、第１位置検出センサー３、第２位置検出センサー４、第３位置検出センサー５、超音波発振器８、およびポンプシステム３６と通信可能に接続されている。図示しないが、制御部３９には、操作者が操作可能な操作部が接続されている。
制御部３９は、操作部に動作開始の操作入力がなされると、洗浄システム１０４の各装置部分への制御を開始する。例えば、制御部３９は、ポンプシステム３６に制御信号を送出することによって、チャンバー３１内の洗浄液Ｌの流れを制御する。例えば、制御部３９は、各位置検出センサーの検出出力に基づいて、チャンバー３１の内部空間Ｓにおいて、洗浄対象物Ｐを浮遊させる。例えば、制御部３９は、洗浄対象物Ｐが浮遊した状態で、超音波発振器８による超音波洗浄を開始させる。
制御部３９の具体的な制御動作については、後述する洗浄システム１０４の動作説明の中で説明する。
制御部３９の装置構成は、上記第１の実施形態における制御部９Ａと同様に構成される。
【０１２４】
次に、本実施形態の洗浄システム１０４の動作について、洗浄システム１０４を用いて行われる本実施形態の洗浄方法を中心として説明する。
図１１は、本発明の第４の実施形態の洗浄装置の動作説明図である。図１２は、本発明の第４の実施形態の洗浄方法における洗浄制御の一例を示すフローチャートである。
【０１２５】
本実施形態の洗浄方法では、チャンバー３１の内部空間Ｓに洗浄液Ｌを導入した状態で洗浄対象物Ｐを収容することによって、上記第１の実施形態と略同様にして、洗浄対象物Ｐの洗浄が行われる。
【０１２６】
本実施形態の洗浄方法は、図３に示すステップＳ１、Ｓ４２〜Ｓ４５を図３に示すフローにしたがって実行することによって行われる。このように、本実施形態の洗浄方法は、洗浄システム１０４を用いて行われることと、ステップＳ４２〜Ｓ４５の動作とが、上記第１の実施形態と異なる。以下では、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１２７】
本実施形態のステップＳ１では、洗浄システム１００に代えて、洗浄システム１０４が準備される。洗浄システム１０４に通電されると、制御部３９は各装置部分の制御状態を初期化する。この初期化状態では、ポンプ３６ｃは停止されている。流量制御弁３５、バルブ３４、流量制御弁３３、およびバルブ３７は、閉状態とされる。
ステップＳ１が行われた後、本実施形態のステップＳ４２が行われる。
【０１２８】
ステップＳ４２では、図１０に示すように、チャンバー３１が、排出口３１ｄが導入口３１ｂよりも上側となる姿勢となるように立てて配置される。特に本実施形態では、チャンバー３１は、筒状内周面３１ａの中心軸線が鉛直軸と平行になる姿勢で配置される。
本実施形態では、チャンバー３１は、貯留槽３２の外部に配置される。このため、チャンバー３１は、供給管３６ｅ、吸引管３６ｂの長さに応じた適宜の位置に配置される。ただし、チャンバー３１は、チャンバー本体３１Ａの第２端部ｅ２が貯留槽３２に貯留された洗浄液Ｌの液位よりも高くなるように配置される。
チャンバー３１の上蓋３１Ｂには、ポンプシステム３６の吸引管３６ｂが管連結部３８Ｂを介して連結されている。チャンバー３１のチャンバー本体３１Ａには、ポンプシステム３６の供給管３６ｅが管連結部３８Ａを介して連結されている。
【０１２９】
次に、チャンバー３１に洗浄対象物Ｐが収容される。
操作者は、図示略の操作部からバルブ３７を開放する操作入力を行う。制御部３９は、バルブ３７を開放する制御信号をバルブ３７に送出する。これにより、バルブ３７は開放される。バルブ３７が開放されると、内部空間Ｓと外部とが連通するため、上蓋３１Ｂの取り外しが容易となる。
操作者は、上蓋３１Ｂを、チャンバー本体３１Ａから取り外す（図１１参照）。操作者は制御部３９の操作部を介して、チャンバー本体３１Ａの内部に洗浄液Ｌを導入する操作入力を行う。操作入力に応じて制御部３９は流量制御弁３５を開放する。制御部３９は、チャンバー本体３１Ａから溢れない程度に洗浄液Ｌが導入されたら、流量制御弁３５を閉止する。
操作者は、図１１に示すように、第２端部ｅ２に開口する筒状内周面３１ａの内部に、洗浄対象物Ｐを導入する。この後、操作者は、上蓋３１Ｂをチャンバー本体３１Ａに固定する。
操作者は、操作部からバルブ３７を閉止する操作入力を行う。制御部３９は、バルブ３７を閉止する制御信号をバルブ３７に送出する。これにより、バルブ３７は閉止される。
以上で、ステップＳ４２が終了する。
【０１３０】
ステップＳ４２の後、ステップＳ４３が行われる。
ステップＳ４３では、チャンバー３１の内部において導入口３１ｂから排出口３１ｄに向かって、流体である洗浄液Ｌの流れが形成される。
具体的には、操作者が図示略の操作部によって、制御部３９に洗浄動作を開始する操作入力を行うことによって、制御部３９の制御動作が開始される。
制御部３９は、流量制御弁３５、３３を開放する制御信号を流量制御弁３５、３３に送出する。この後、制御部３９は、予め決められた流量の洗浄液Ｌを吸引するようにポンプ３６ｃを動作させる制御信号を、ポンプ３６ｃに送出する。本実施形態では、洗浄対象物Ｐが内部空間Ｓに収容された状態で流れが形成されるため、洗浄液Ｌの流量は、洗浄対象物Ｐを浮遊状態とすることができればよい。このため、本ステップにおける洗浄液Ｌの流量は、上記第１の実施形態における流量ｑ１が用いられる。
ただし、本実施形態では、ポンプシステム３６が、流量制御弁３５、３３，および圧力計３６ｆを備える。このため、本ステップでは、制御部３９は、圧力計３６ｆが検出する圧力を監視することによって、流量ｑ１が保たれるように、流量制御弁３５、３３における開口量を調整する制御を行う。
【０１３１】
このようにして、チャンバー３１の内部には、導入口３１ｂから排出口３１ｄに向かう洗浄液Ｌの流れが形成される。洗浄液Ｌの流れは、導入口３１ｂの近傍で洗浄液Ｌが水平方向に流れる以外は、上記第１の実施形態におけるステップＳ３と同様の流れになる。導入口３１ｂから水平に移動する洗浄液Ｌの流れは、筒状内周面３１ａにガイドされることで、筒状内周面３１ａに沿う上昇流になる。このため、内部空間Ｓにおいて、導入口３１ｂよりも上方では、洗浄液Ｌは、筒状内周面３１ａおよび縮径部３１ｃに沿って鉛直上方に向かって流れる。内部空間Ｓに空気が残留している場合には、洗浄液Ｌの流れによって、空気も鉛直上方に移動される。
洗浄液Ｌは、縮径部３１ｃが位置する高さに達すると、縮径部３１ｃの傾斜によって加速されて、排出口３１ｄに向かう。洗浄液Ｌは、排出口３１ｄを出ると、吸引管３６ｂを介して、ポンプ３６ｃに吸引される。ポンプ３６ｃは、排出管３６ａを通して、洗浄液Ｌを貯留槽３２に排出する。
このようにして、チャンバー３１の内部に定常的な洗浄液Ｌの流れが形成されると、ステップＳ４３が終了する。
【０１３２】
ステップＳ４３の後、ステップＳ４４が行われる。ステップＳ４４では、チャンバー３１の内部に洗浄対象物Ｐを浮遊させた状態で、洗浄対象物Ｐの洗浄が行われる。
ステップＳ４４が開始されると、制御部３９は、洗浄液Ｌに超音波振動を印加する制御信号を超音波発振器８に送出する。超音波発振器８から放射された超音波は、内部空間Ｓにおいて定常波を形成する。
制御部３９は、図１２に示すステップＳ５１〜Ｓ５５を図１２に示すフローにしたがって実行することによって、チャンバー３１の内部で、洗浄対象物Ｐを浮遊状態とする。
本実施形態におけるステップＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５５は、対応する動作が洗浄システム１０４を用いて行われる以外は、それぞれ上記第１の実施形態におけるステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１６と同様の動作が行われる。ただし、本実施形態におけるステップＳ５１、Ｓ５２における「ＮＯ」の場合のフローの移行先は、ステップＳ５３である。本実施形態におけるステップＳ５２における「ＹＥＳ」の場合のフローの移行先はステップＳ５５である。本実施形態におけるステップＳ５５における「ＮＯ」の場合のフローの移行先はステップＳ５１である。
【０１３３】
ステップＳ５３では、制御部３９は、圧力計３６ｆが検出する圧力を監視することによって、流量ｑ１が保たれるように、流量制御弁３５、３３における開口量を調整する制御を行う。
このため、本ステップでは、上記第１の実施形態におけるステップＳ１４と同様にして、チャンバー３１の内部において洗浄対象物Ｐの上昇が続く。
【０１３４】
ステップＳ５４では、制御部３９は、圧力計３６ｆが検出する圧力を監視することによって、上記第１の実施形態における流量ｑ２（ただし、ｑ２＞０）が保たれるように、流量制御弁３５、３３における開口量を調整する制御を行う。制御部３９が流量ｑ２を保つ制御時間は、上記第１の実施形態と同様、流量ｑ２において洗浄対象物Ｐの落下距離が洗浄領域の下限を下回らない程度の時間である。
このため、本ステップでは、上記第１の実施形態におけるステップＳ１５と同様にして、チャンバー３１の内部において洗浄対象物Ｐが下降し始める。洗浄対象物Ｐは、流量をｑ２に保つ制御が行われている間、下降し続ける。
制御時間が経過すると、ステップＳ５４が終了する。ステップＳ５４の後、ステップＳ５５が行われる。
【０１３５】
ステップＳ５５では、洗浄を終了するかどうかについて、制御部３９が判定する以外は、上記第１の実施形態におけるステップＳ１６と同様な動作が行われる。
このようにして、制御部３９が洗浄終了を判定するまで、上述のステップＳ５１〜Ｓ５５が繰り返される。
ステップＳ５５において、洗浄終了が判定されると、図３におけるステップＳ４４が終了する。
図３に示すように、ステップＳ４４の後、上記第１の実施形態と同様にして、本実施形態のステップＳ４５が行われる。
【０１３６】
ステップＳ４５では、洗浄対象物Ｐの取り出しが行われる。
本実施形態では、制御部３９は、ポンプ３６ｃを停止する制御信号をポンプ３６ｃに送出する。さらに制御部３９は、流量制御弁３３、バルブ３４、３７を開放する制御信号をそれぞれ流量制御弁３３、バルブ３４に送出する。この後、制御部３９は、チャンバー３１の内部の洗浄液Ｌが取り出しの支障にならない程度の量になるまで、流量制御弁３５を開放する制御信号を送出する。例えば、洗浄液Ｌの残留量は、内部空間Ｓにおける洗浄液Ｌの液面が、少なくともチャンバー本体３１Ａの第２端部ｅ２よりも低くなるようにしておく。
この後、操作者は、図１１に示すように、チャンバー本体３１Ａから上蓋３１Ｂを取り外す。操作者は、必要に応じて適宜の取り出し治具を用いて、洗浄対象物Ｐをチャンバー本体３１Ａの外部に取り出す。
以上で、ステップＳ４５が終了し、本実施形態の洗浄方法が終了する。
【０１３７】
以上説明したように、本実施形態の洗浄システム１０４および洗浄システム１０４を用いた洗浄方法によれば、チャンバー３１の内部に形成される洗浄液Ｌの上昇流によって、上記第１の実施形態と同様にして、洗浄対象物Ｐが洗浄される。
このため、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様、洗浄中における洗浄対象物Ｐの浮遊位置の安定性が向上する。
【０１３８】
さらに、本実施形態では、導入口３１ｂが、洗浄対象物Ｐが通過できない大きさを有する。これにより、洗浄対象物Ｐは、チャンバー３１の内部に閉じ込められた状態で洗浄が行われるため、洗浄対象物Ｐが洗浄空間から逸脱してしまうことを確実に防止できる。
さらに、本実施形態では、洗浄液Ｌは、閉ループ状の流路を循環する。このため、貯留槽７の内部にチャンバー１を浸漬するための洗浄液Ｌを貯留する必要がある上記第１の実施形態のように、貯留槽７の液面から洗浄液Ｌが蒸発することがない。このため、洗浄液Ｌの消費量を低減できる。
本実施形態では、上記第１の実施形態とは異なり、チャンバー１を浸漬するために洗浄流路外に多量の洗浄液Ｌを貯留する必要もない点でも、洗浄に用いる洗浄液Ｌの量が低減される。
【０１３９】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態の洗浄装置について説明する。
図１３は、本発明の第５の実施形態の洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。
【０１４０】
図１３に示すように、本実施形態の洗浄システム１０５（洗浄装置）は、上記第４の実施形態の洗浄システム１０４の貯留槽３２、チャンバー３１、ポンプシステム３６、および制御部３９に代えて、貯留槽４２、チャンバー４１、ポンプシステム４６、および制御部４９を備える。
本実施形態の洗浄システム１０５は、洗浄対象物Ｐを浮遊用気体Ｇ（流体）で浮遊状態にさせて洗浄する。
以下、上記第４の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１４１】
貯留槽４２は、浮遊用気体Ｇを貯留する。浮遊用気体Ｇとしては、洗浄対象物Ｐに当接しても洗浄対象物Ｐに影響しない気体であれば特に限定されない。例えば、浮遊用気体Ｇとしては、清浄な空気が用いられてもよい。
【０１４２】
チャンバー４１は、上記第４の実施形態におけるチャンバー３１のチャンバー本体３１Ａ、下蓋３１Ｃに代えて、チャンバー本体４１Ａ（筒状部）、下蓋４１Ｃを備える。
チャンバー本体４１Ａは、チャンバー本体３１Ａにおける筒状内周面３１ａに洗浄ユニット４０が固定されて構成される。
洗浄ユニット４０は、浮遊用気体Ｇの流れに浮遊する洗浄対象物Ｐを洗浄できれば、特に制限されない。洗浄ユニット４０としては、オゾン発生装置、ＵＶ光照射装置などが挙げられる。本実施形態では、洗浄ユニット４０の表面は、浮遊用気体Ｇの流れを乱しにくいように、周囲の筒状内周面３１ａと滑らかに接続されている。
【０１４３】
下蓋４１Ｃは、上記第４の実施形態に記載の下蓋３１Ｃから超音波発振器８が削除され超音波発振器８の削除部分が閉じられた平板状の部材で構成される。
チャンバー本体４１Ａと、上蓋３１Ｂおよび下蓋４１Ｃとは、上記第３の実施形態におけるチャンバー本体３１Ａ、上蓋３１Ｂ、および下蓋３１Ｃと同様に組み立てられている。ただし、チャンバー４１では、各部材同士は、浮遊用気体Ｇに対する気密を保つように固定されている。
本実施形態の上蓋３１Ｂは、チャンバー本体４１Ａに対して、着脱可能に固定されている。
【０１４４】
このような構成のチャンバー４１において、チャンバー本体４１Ａに下蓋４１Ｃおよび上蓋３１Ｂが固定された状態では、チャンバー３１の内部に、下蓋４１Ｃ、筒状内周面３１ａ、洗浄ユニット４０、および縮径部３１ｃで囲まれた内部空間Ｔが形成される。
図１３に示すように、下蓋４１Ｃが下向き、上蓋３１Ｂが上向きとなるように、チャンバー４１が配置された状態では、内部空間Ｔに連通する排出口３１ｄは、導入口３１ｂよりも上側に位置する。
【０１４５】
ポンプシステム４６は、チャンバー４１の内部空間Ｔに導入口３１ｂから排出口３１ｄに向かう浮遊用気体Ｇの流れを形成する装置部分である。図１３に示す例では、ポンプシステム４６は、供給管４６ｅ、流量制御弁４５、圧力計４６ｆ、吸引管４６ｂ、流量制御弁４３、ポンプ４６ｃ、排出管４６ａ、連通管４６ｄ、およびバルブ４４を備える。
供給管４６ｅ、流量制御弁４５、圧力計４６ｆ、吸引管４６ｂ、流量制御弁４３、ポンプ４６ｃ、排出管４６ａ、連通管４６ｄ、およびバルブ４４は、洗浄液Ｌに代えて浮遊用気体Ｇが流通する気体流通用の部品である以外は、上記第４の実施形態におけるポンプシステム３６の供給管３６ｅ、流量制御弁３５、圧力計３６ｆ、吸引管３６ｂ、流量制御弁３３、ポンプ３６ｃ、排出管３６ａ、連通管３６ｄ、およびバルブ３４と同様の機能を備える。
【０１４６】
制御部４９は、洗浄システム１０５の全体の動作を制御する。制御部４９は、上記第４の実施形態の制御部３９と同様、第１位置検出センサー３、第２位置検出センサー４、第３位置検出センサー５、ポンプシステム３６、および図示略の操作部と通信可能に接続されている。さらに、制御部４９は、洗浄ユニット４０と通信可能に接続されている。
制御部４９は、接続された各装置部分の動作を制御する。制御部４９の装置構成は、上記第４の実施形態における制御部３９と同様に構成される。
【０１４７】
このような構成の洗浄システム１０５の動作について、上記第４の実施形態と異なる点を中心に、簡単に説明する。
洗浄システム１０５は、上記第４の実施形態と同様にして、浮遊用気体Ｇをポンプ４６ｃで吸引することにより、内部空間Ｔにおいて、導入口３１ｂから排出口３１ｄに向かう浮遊用気体Ｇの流れが形成される。
制御部４９が、上記第４の実施形態と同様にして、内部空間Ｔにおける流量を制御することによって、洗浄対象物Ｐは、内部空間Ｔにおける洗浄領域に浮遊される。
ただし、本実施形態における浮遊用気体Ｇの流量の設定は、例えば、浮遊用気体Ｇの圧力などの条件に応じて変更される。
制御部４９は、洗浄対象物Ｐの浮遊状態において、洗浄ユニット４０に制御信号を送出して、洗浄ユニット４０による洗浄を開始させる。例えば、洗浄ユニット４０から、オゾン、ＵＶ光などが照射されると、オゾン、ＵＶ光などが洗浄対象物Ｐの表面の汚れ成分と相互作用を起こすため、汚れ成分が分解などされて洗浄対象物Ｐの表面から除去される。
【０１４８】
このように、洗浄システム１０５によれば、上記第４の実施形態と同様、筒状体であるチャンバー本体３１Ａの内部に形成される浮遊用気体Ｇの上昇流によって、上記第４の実施形態と同様にして、洗浄対象物Ｐが浮遊状態とされて、洗浄ユニット４０による洗浄が行われる。
浮遊用気体Ｇの上昇流が乱れるために、洗浄対象物Ｐの浮遊位置が変動しても、洗浄対象物Ｐは、チャンバー４１の内部に閉じ込められているため、洗浄対象物Ｐが浮遊用気体Ｇの流れから外れたり、内部空間Ｔの外部に飛び出したりすることはない。
このため、本実施形態によれば、上記第４の実施形態と同様、洗浄中における洗浄対象物Ｐの浮遊位置の安定性が向上する。
【０１４９】
［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態の洗浄装置について説明する。
図１４は、本発明の第６の実施形態の洗浄装置の主要部の一例を示す模式的な縦断面図である。図１５は、図１４におけるＡ−Ａ断面図である。
【０１５０】
図１４に主要部を示すように、本実施形態の洗浄システム１０６（洗浄装置）は、上記第１の実施形態の洗浄システム１００のチャンバー１に代えて、チャンバー５１を備える。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１５１】
チャンバー５１は、特に、洗浄対象物Ｐが両凸レンズ５３である場合に好適な形状を有する。
両凸レンズ５３は、表面に、凸面５３ａ、５３ｂと、円筒面状のレンズ側面５３ｃと、を有する。
このような両凸レンズ５３をより効率的に洗浄液Ｌ内に浮遊させるため、チャンバー５１は、中心部に貫通孔を有する筒状に形成されている。
チャンバー５１の貫通孔は、第１内周面５１ａ、縮径部５１ｂ、および第２内周面５１ｃがこの順に接続して構成されている。このため、チャンバー５１は、内部に第１内周面５１ａおよび縮径部５１ｂが形成された第１筒状部５１Ｃ（筒状部）と、内部に第２内周面５１ｃが形成された第２筒状部５１Ｄと、からなる。
【０１５２】
図１５に示すように、第１内周面５１ａは、断面が楕円状の筒形状を有する。第１内周面５１ａの軸直角断面は、両凸レンズ５３の側方から見た紡錘形状を近似する楕円を拡大した形状を有する。このため、光軸が水平方向（図示左右方向）に配置された状態の両凸レンズ５３が第１内周面５１ａの中心部に配置されると、両凸レンズ５３と第１内周面５１ａとの間に周方向にわたって略等しい隙間が形成される。
第１内周面５１ａは、チャンバー５１の第１端部Ｅ１において開口している。第１内周面５１ａにより第１端部Ｅ１には、楕円状の導入口５１Ａが形成されている。
【０１５３】
縮径部５１ｂは、第１内周面５１ａの端部から、軸直角断面が略楕円状の状態で漸次縮径する形状を有する。縮径部５１ｂにおいて最も第２端部Ｅ２寄りの端部５１ｄは、両凸レンズ５３を光軸からずれた位置で光軸に平行に破断した紡錘形状に合わされている。
第２内周面５１ｃは、縮径部５１ｂの端部５１ｄの形状が、第１内周面５１ａの中心軸線に沿って第２端部Ｅ２まで延ばされて構成されている。
チャンバー５１の第２端部Ｅ２には第２内周面５１ｃが開口することで、排出口５１Ｂが形成されている。
ただし、上記第１の実施形態の場合と同様、第２内周面５１ｃは、第２端部Ｅ２に向かって、拡径したり、縮径したりしてもよい。このため、第２内周面５１ｃの軸直角断面の形状は、端部５１ｄのような紡錘形状から、漸次楕円形、円形などに遷移してもよい。
【０１５４】
このようなチャンバー５１によれば、導入口５１Ａから排出口５１Ｂに向かって、洗浄液Ｌの流れが形成されることによって、両凸レンズ５３の周囲を略均一に流れる上昇流が形成される。このため、チャンバー５１によれば、両凸レンズ５３を第１内周面５１ａの略中心に安定して浮遊させることができる。
本実施形態のチャンバー５１は、洗浄対象物Ｐの形状が球形でなくても、洗浄液Ｌの流れの中で、安定して浮遊状態を維持することが可能なチャンバーの例になっている。
【０１５５】
なお、上記各実施形態の説明では、筒状部の内周面に内径が漸次縮径する縮径部が形成されている場合の例で説明した。しかし、流路断面が変化していれば、縮径部はステップ状に変化していてもよい。
さらに、流体の流れの乱れが許容範囲であれば、筒状部の内周面には縮径部が設けられていなくてもよい。例えば、筒状部の一端に蓋が設けられ、蓋の中心部に、筒状部の内周面の内径よりも小さい内径を有する排出口が設けられている構成が用いられてもよい。
【０１５６】
上記各実施形態の説明では、チャンバーが３つの位置検出器を有する場合の例で説明した。しかし、位置検出器の個数は、３個には限定されない。位置検出器は、１以上の適宜個数設けられてもよい。
例えば、画像センサーのように、撮像範囲内における洗浄対象物の位置を特定できるセンサーであれば、単一の位置検出器であっても、洗浄領域内に洗浄対象物の位置を制御することが可能である。
【０１５７】
上記各実施形態の説明では、洗浄対象物Ｐの浮遊状態を保つため、制御部が各位置検出センサーの検出出力に基づいて、流量の制御を行う場合の例で説明した。
しかし、チャンバー内の流れが安定している場合には、洗浄対象物Ｐの浮遊位置、下降速度、上昇速度などは、流量と高い相関を有している。このため、例えば、洗浄対象物Ｐがチャンバーの内部の一定位置に浮遊したことが検知されたら、流量を周期的に変化させることで、洗浄対象物Ｐを洗浄領域内で昇降させることが可能である。この場合、洗浄対象物Ｐの昇降中に洗浄対象物Ｐの位置検出を行う位置検出センサーは省略されてもよい。
例えば、洗浄対象物Ｐの昇降位置が、直接的または間接的に観察できる場合には、操作者が洗浄対象物Ｐの昇降位置に応じて、洗浄液Ｌの流量を手動で調整するようにしてもよい。
【０１５８】
上記各実施形態の説明では、洗浄中に洗浄対象物Ｐを洗浄領域内で昇降させて洗浄が行われる場合の例で説明した。しかし、洗浄対象物Ｐの鉛直方向の浮遊位置を固定しても、洗浄に支障がない場合には、洗浄対象物Ｐの鉛直方向の浮遊位置は固定されてもよい。
【０１５９】
上記第３の実施形態の説明では、２つの貯留槽の間で、チャンバーおよび洗浄対象物を移動することによって、洗浄が行われる場合の例で説明した。しかし、３以上の貯留槽の間で、チャンバーおよび洗浄対象物を移動することによって、洗浄が行われてもよい。
【０１６０】
上記第３の実施形態および第１変形例の説明では、係止部が洗浄対象物と線接触することによって、チャンバーに吸着される場合の例で説明した。しかし、係止部は、洗浄対象物と面接触する形状に形成されてもよい。
【０１６１】
上記第１変形例の説明では、リング部材２２の断面形状が、チャンバー２１の第１内周面２１ａ、第２内周面２１ｃに沿うように、テーパー面２２ｂ、筒状内周面２２ｃを有する場合の例で説明した。しかし、洗浄液Ｌの流れの乱れが許容範囲であれば、リング部材は、第１内周面２１ａに対して段差を有する凸形状を有していてもよい。例えば、リング部材は、第１内周面２１ａから突出するように、第１内周面２１ａに埋め込んで配置されたＯリング、角リングなどで構成されてもよい。
【０１６２】
上記各実施形態の説明では、ポンプシステムが、流体を排出口から吸引する場合の例で説明した。しかし、チャンバーの内部に、導入口から排出口に向かう上向きの流れが形成できれば、ポンプシステムは、流体を導入口から圧送する構成が用いられてもよい。
例えば、上記第４（第５）の実施形態において、供給管３６ｅ（４６ｅ）の流路上に、洗浄液Ｌ（浮遊用気体Ｇ）を圧送するポンプが設けられてもよい。
この場合、圧送するポンプの供給圧のみで、チャンバー内の流れが形成される場合には、さらに、排出口３１ｄから吸引を行うポンプ３６ｃ（４６ｃ）が削除されてもよい。洗浄システム１０４（１０５）では、排出口３１ｄと筒状内周面３１ａとの間には、流れを絞る縮径部３１ｃが設けられているため、洗浄液Ｌ（浮遊用気体Ｇ）が排出口３１ｄ側から圧送されても、筒状内周面３１ａ内に円滑な流れが形成される。
【０１６３】
以上、本発明の好ましい各実施形態、変形例を説明したが、本発明はこれらの各実施形態、変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上記第１変形例のチャンバー２１、上記第６の実施形態におけるチャンバー５１は、他の実施形態のチャンバーとして用いられてもよい。
【符号の説明】
【０１６４】
１、２１、３１、４１、５１  チャンバー
１ａ、２１ａ、５１ａ  第１内周面
１Ａ、３１ｂ、５１Ａ  導入口
１ｂ、２１ｂ、３１ｃ、５１ｂ  縮径部
１Ｂ、３１ｄ、５１Ｂ  排出口
１ｃ、２１ｃ、５１ｃ  第２内周面
１Ｃ、２１Ｃ、５１Ｃ  第１筒状部（筒状部）
１ｄ、２２ｄ  係止部
１Ｄ、２１Ｄ、５１Ｄ  第２筒状部
３  第１位置検出センサー（位置検出器）
４  第２位置検出センサー（位置検出器）
５  第３位置検出センサー（位置検出器）
６、１６、３６、４６  ポンプシステム
６ｃ、３６ｃ、４６ｃ  ポンプ
７  貯留槽（第１の貯留槽）
２７  貯留槽（第２の貯留槽）
３２、４２  貯留槽
８、２８  超音波発振器
９Ａ、９Ｂ、３９、４９  制御部
１０Ａ  第１流量制御弁（流量制御弁）
１０Ｂ  第２流量制御弁（流量制御弁）
３３、３５、４３、４５  流量制御弁
２２  リング部材
３１ａ  筒状内周面
３１Ａ、４１Ａ  チャンバー本体（筒状部）
３１Ｂ  上蓋（筒状部）
３４、３７、４４  バルブ
４０  洗浄ユニット
５１ｄ  端部（係止部）
５３  両凸レンズ（洗浄対象物）
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６  洗浄システム
ａ０、ａ１、ａ２  吸引力
ｆ  見かけ上の重力
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ２１、Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ３１、Ｆ３２  流れ
Ｇ  浮遊用気体（流体）
Ｌ、Ｌ１、Ｒ  洗浄液（流体）
Ｐ  洗浄対象物
Ｓ、Ｔ  内部空間
【図１】
2018202319.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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