(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを冷却された有機溶剤の液体によって洗浄する冷液洗浄槽と、
ワークを有機溶剤の蒸気によって洗浄するベーパー洗浄槽と、
一方の端部近傍を前記冷液洗浄槽に接触させた第１熱伝導体と、
加熱側を前記ベーパー洗浄槽に接触させ、吸熱側を前記第１熱伝導体の他方の端部近傍に接触させた第１ペルチェ素子と、
を備える、洗浄装置。
【請求項２】
前記ベーパー洗浄槽の内部の有機溶剤の温度は、有機溶剤の沸点を超える温度に維持されている、請求項１に記載された、洗浄装置。
【請求項３】
前記冷液洗浄槽及び前記ベーパー洗浄槽の周囲の上方に配置される、有機溶剤の蒸気を冷却して液化するための冷却壁部と、
一方の端部近傍を前記ベーパー洗浄槽に接触させた第２熱伝導体と、
吸熱側を前記冷却壁部に接触させ、加熱側を前記第２熱伝導体の他方の端部近傍に接触させた第２ペルチェ素子と、
をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載された洗浄装置。
【請求項４】
前記第２熱伝導体は、空冷又は水冷によって熱伝導度を制御されるようになっている、請求項３に記載された、洗浄装置。
【請求項５】
ワークを加熱された有機溶剤の液体によって洗浄する温液洗浄槽と、
前記温液洗浄槽、前記冷液洗浄槽、及び前記ベーパー洗浄槽の周囲の上方に配置される、有機溶剤の蒸気を冷却して液化するための冷却壁部と、
一方の端部近傍を前記温液洗浄槽に接触させた第３熱伝導体と、
吸熱側を前記冷却壁部に接触させ、加熱側を前記第３熱伝導体の他方の端部近傍に接触させた第３ペルチェ素子と、
をさらに備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された、洗浄装置。
【請求項６】
前記有機溶剤は、沸点が摂氏３０度から摂氏９０度の範囲にあるフッ素系溶剤である、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された、洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子電気部品や精密加工部品などの被洗浄物（ワーク）を洗浄する洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、有機溶剤を洗浄液として使用する洗浄装置においては、洗浄液が揮発性を有していることから、溶剤蒸気の大気中への放散にともなう環境汚染が問題となっていた。このため、洗浄液槽の上部にフリーボードと呼ばれる壁部を設置して、フリーボードの内周側に設置された冷却コイルによって溶剤蒸気を凝縮（液化）して回収している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、フリーボードの下周側部に過冷却室を設けることによって、ベーパーゾーン内で溶剤蒸気を急激に冷やすことで、ベーパーゾーンの高さを低く抑え、かつ、無用な水分の混入を阻止しつつ、効率よく溶剤蒸気を凝縮することができる、洗浄装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１３６４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１を含む従来の洗浄装置では、冷水装置を設置して冷やされた水を冷却コイルに循環させる必要があった。他方では、ベーパー洗浄槽には、加熱装置として別に電熱器等を搭載する必要があった。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構造によって冷却と加熱を実施できる、洗浄装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の洗浄装置は、ワークを冷却された有機溶剤の液体によって洗浄を行う冷液洗浄槽と、ワークを有機溶剤の蒸気によって洗浄するベーパー洗浄槽と、一方の端部近傍を前記冷液洗浄槽に接触させた第１熱伝導体と、加熱側を前記ベーパー洗浄槽に接触させ、吸熱側を前記第１熱伝導体の他方の端部近傍に接触させた第１ペルチェ素子と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明の洗浄装置は、ワークを冷却された有機溶剤の液体によって洗浄を行う冷液洗浄槽と、ワークを有機溶剤の蒸気によって洗浄するベーパー洗浄槽と、一方の端部近傍を冷液洗浄槽に接触させた第１熱伝導体と、加熱側をベーパー洗浄槽に接触させ、吸熱側を第１熱伝導体の他方の端部近傍に接触させた第１ペルチェ素子と、を備えている。このような構成であれば、第１熱伝導体と第１ペルチェ素子から構成される簡易な構造によって冷却と加熱を同時に実施できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の２槽式の洗浄装置の構成の説明図である。
【図２】ペルチェ素子の特性の説明図である。
【図３】実施例２の３槽式の洗浄装置の構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下では、図１−図４を用いて、２槽式の洗浄装置Ｄ２について説明し、図５−図６を用いて、３槽式の洗浄装置Ｄ３について説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成要素は例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１１】
（構成）
まず、図１を用いて本実施例の洗浄装置Ｄ２の全体構成を説明する。この２槽式の洗浄装置Ｄ２は、洗浄・乾燥両用の機能を持つ、洗浄・仕上がりが良好（ベーパー乾燥が可能）、洗浄液の蒸留再生ができる、機構的に単純明快である、といった優れた特徴を有している。そして、洗浄装置Ｄ２は、図１に示すように、主として、ワークＷを冷却された有機溶剤の液体によって洗浄を行う冷液洗浄槽２と、ワークＷを有機溶剤の蒸気によって洗浄するベーパー洗浄槽３と、冷液洗浄槽２及びベーパー洗浄槽３の周囲の上方を囲むように配置される冷却壁部４と、から構成されている。
【００１２】
そして、本実施例の洗浄装置Ｄ２は、冷液洗浄槽２とベーパー洗浄槽３との間に、第１熱伝導体５１及び第１ペルチェ素子６１をさらに備えるとともに、冷却壁部４とベーパー洗浄槽３との間に、第２熱伝導体５２及び第２ペルチェ素子６２をさらに備えている。
【００１３】
冷液洗浄槽２には、冷却された有機溶剤（洗浄液）が貯留される。この有機溶剤は、ベーパー洗浄槽３にワークＷが入った時に、ベーパー（蒸気）との温度差を大きくして多くのベーパー（蒸気）がワークＷに付着するように、有機溶剤の沸点マイナス５度〜２０度の温度に設定される。ただし、温度は有機溶剤の種類やワーク重量などによって一律ではない。
【００１４】
有機溶剤（洗浄液）は、水分分離器から供給され続ける蒸留液の効果によって、汚染度は低いレベルに保たれる。有機溶剤（洗浄液）は、冷液洗浄槽２の上部から越流（オバーフロー）して、隣接するベーパー洗浄槽３に流れ込むようになっている。
【００１５】
ベーパー洗浄槽３は、ワークＷを液中に入れず、沸騰させた洗浄液のベーパー（蒸気）中にワークＷを置くことで、前段の冷液洗浄槽２で冷たくなっているワークＷと、ベーパー（蒸気）の温度差を利用して、ベーパーがワーク表面で液化（結露）し、流れ落ちることで仕上げ洗浄を行う。
【００１６】
汚れ成分は、冷液洗浄槽２で除去されるが、微量の汚れはワークＷに付着した液と一緒に持ち込まれるためである。ベーパー洗浄槽３の洗浄液の温度は沸点となる。ベーパー洗浄槽３に移動したワークＷは、最初は冷たいが、２〜３分するとベーパー(蒸気)温度と同一になり、溶剤は付着しない状態となる。微量残留した有機溶剤は、ワークＷをそのままゆっくり引き上げると気化し乾燥した状態となる。汚れ成分は、ベーパー洗浄槽３のボトム液中に取り残されるため、気化・蒸発していく洗浄液のベーパー（蒸気）には入っていない（蒸留機能）。
【００１７】
冷却壁部４は、前述した冷液洗浄槽２及びベーパー洗浄槽３の周囲の上方を取り囲むように配置されるステンレスなどの金属製の壁体４０と、冷却壁部４の内周側の下部に配置された樋４１と、から構成されている。樋４１で受容した有機溶剤（液体）は、その後、水分分離機４２を経て、冷液洗浄槽２に戻される。
【００１８】
そして、洗浄装置Ｄ２は、冷液洗浄槽２とベーパー洗浄槽３との間に、第１熱伝導体５１及び第１ペルチェ素子６１をさらに備えている。第１熱伝導体５１は、銅板を含む熱伝導率の高い素材から板状に形成されている。そして、第１熱伝導体５１の一方の端部近傍は、冷却すすぎ槽２の側面（又は底面）と接触し、他方の端部近傍は、第１ペルチェ素子６１の吸熱側が接触している。そして、第１ペルチェ素子６１の発熱側は、ベーパー洗浄槽３の底面（又は側面）と接触している。
【００１９】
このため、ベーパー洗浄槽３は、通電されたペルチェ素子６１によって使用する有機溶剤の沸点以上に加熱されるため、有機溶剤（洗浄液）も加熱されて、蒸発・気化することになる。他方、第１熱伝導体５１は、通電されたペルチェ素子６１によって冷却されるため、第１熱伝導体５１と接触する冷液洗浄槽２及び有機溶剤（洗浄剤）も冷却されることになる。
【００２０】
ここにおいて、本実施例の第１ペルチェ素子６１は、図２に示すように、発熱側（加熱側）で蒸発熱（気化熱）によって特に多くの熱が奪われることになるため、吸熱側（冷却側）での冷却能力が特に大きくなる。すなわち、ペルチェ素子６１は、一般に、通常の状態では（熱を奪わなければ）、冷却・加熱で打ち消し合い、発熱量の方が大きくなるため、全体としては温度が上昇し続けることになる。ところが、本実施例の第１ペルチェ素子６１のように、加熱側で蒸発の潜熱によって多量の熱が奪われれば、冷却側での冷却能力は極めて大きくなる。
【００２１】
さらに、洗浄装置Ｄ２は、冷却壁部４とベーパー洗浄槽３との間に、第２熱伝導体５２及び第２ペルチェ素子６２をさらに備えている。第２熱伝導体５２は、第１熱伝導体５１と同様に、銅板を含む熱伝導率の高い素材から板状に形成されている。そして、第２熱伝導体５２の一方の端部近傍は、ベーパー洗浄槽３の側面（又は底面）と接触し、他方の端部近傍は、第２ペルチェ素子６２の加熱側と接触している。そして、第２ペルチェ素子６２の吸熱側は、冷却壁部４の壁体４０と接触している。
【００２２】
このため、冷却壁部４は、通電されたペルチェ素子６２によって冷却されるため、有機溶剤（洗浄液）の蒸気（ベーパー）も冷却されて、結露（液化）することになる。その後、液化した有機溶剤は、樋４１で受けられる。他方、第２熱伝導体５２は、通電されたペルチェ素子６１によって加熱されるため、第２熱伝導体５２と接触するベーパー洗浄槽３及び有機溶剤（洗浄剤）も加熱されることになる。
【００２３】
さらに、本実施例では、第２熱伝導体５２の途中に、空冷としてのクーラーファン８１によって、熱伝導度を調整できるようになっている。すなわち、クーラーファン８１の回転風力を調整することによって、第２熱伝導体５２の温度（したがって加熱能力）を調整することができるようになっている。この他、第２熱伝導体５２の途中に、水冷システムを搭載することも好ましい。
【００２４】
（ワークを洗浄する場合の順序）
図３において、被洗浄物であるワークＷを洗浄する場合の順序は、
・温液洗浄槽１
・冷液洗浄槽２
・ベーパー洗浄槽３
の順序となる。
【００２５】
このうち、ベーパー洗浄槽３では、有機溶剤（洗浄液）の液体ではなく、気体（蒸気・ベーパー）中に、ワークＷを配置することで、ワークＷの表面でベーパーを結露（液化）させることで、ワークＷを洗浄する。この際、ベーパーには不純物が含まれないため、高純度の洗浄液によって洗浄できる。さらに、前段階の冷液洗浄槽２によってワークＷが冷却されるため、ベーパーとの温度差が大きくなることで、さらに効率よくワークＷ表面において洗浄液を液化できる。
【００２６】
（有機溶剤について）
ここにおいて、有機溶剤（洗浄液）について説明する。本実施例の有機溶剤は、フッ素系溶剤であることが好ましい。フッ素系溶剤は、沸点が低く、気化しやすく、浸透性もよく、当然に洗浄性も高く、乾燥も早く、安全性も高いことが知られている。この様な特性があるため、フッ素系溶剤は近年注目を浴びているものである。そして、本実施例で用いる有機溶剤としては、ペルチェ素子の温度特性を考慮して、沸点がセ氏３０度からセ氏９０度の範囲になるフッ素系溶剤を使用することが好ましい。
【００２７】
液体を加熱する時の数値は、比熱と温度がファクターとなるが、沸点を超える場合の加熱は、蒸発熱(潜熱)が主なファクターとなる。一般に、蒸発熱と比熱の数値は、２桁以上違うため、実施例での沸点を超える加熱（ペルチェ素子側から見れば放熱）の重要性は高い。また、フッ素系溶剤は、気化しやすい反面、液化しやすい特性があるため、冷却壁部４で冷やせば冷やすほど早く・良く液化し、消耗を低減できる。
【００２８】
そして、有機溶剤（洗浄液）の循環は、次の通りの順序となる。
・ベーパー洗浄槽３(沸騰)
（ベーパー状態で上方に移動）
・冷却壁部４で液化
・水分分離機４２で空気中の水分が液化した水を比重分離(水は軽いので洗浄液の上に浮く、洗浄液だけが下側の配管を通って、冷液洗浄槽２に入る)
・冷液洗浄槽２
（オーバーフロー）
・温液洗浄槽１
（オーバーフロー）
・ベーパー洗浄槽３
以後は、繰り返しとなる。
【００２９】
（効果）
次に、実施例の洗浄装置Ｄ２の奏する効果を列挙して説明する。
【００３０】
（１）前述してきたように、２槽式の洗浄装置Ｄ２は、ワークＷを冷却された有機溶剤の液体によって洗浄する冷液洗浄槽２と、ワークＷを有機溶剤の蒸気によって洗浄するベーパー洗浄槽３と、一方の端部近傍を冷液洗浄槽２に接触させた第１熱伝導体５１と、加熱側をベーパー洗浄槽３に接触させ、吸熱側を第１熱伝導体５１の他方の端部近傍に接触させた第１ペルチェ素子６１と、を備えている。このような構成であれば、第１熱伝導体５１と第１ペルチェ素子６１から構成される簡易な構造によって、冷却と加熱を同時に実施できるようになる。すなわち、ペルチェ素子６１の両面の機能を有効に活用することができる。
【００３１】
さらに言えば、実施例の洗浄装置Ｄ２は、１つのペルチェ素子６１の両面を加熱・冷却の両方に使用することができる。つまり、１枚のペルチェ素子６１の両面を、同時に使用する手法によって、加熱側では、洗浄液の加熱・沸騰、ベーパー洗浄に用いるベーパーの発生、ベーパーの冷却・回収で蒸留機能がある。さらに、吸熱側では、洗浄液の冷却によって、ベーパーとの温度差を増し、ベーパー洗浄効果を促進する、という効果がある。
【００３２】
この他、洗浄装置Ｄ２は、以下の効果も奏する。
１）ペルチェ素子６１はヒートポンプであるため、発熱量は、（電圧×電流＋吸熱量）となり、電気ヒーターとの対比では、吸熱量の分だけ省エネルギーになる。
２）板状であるため、小型・軽量化が可能となる。
３）従来型の冷水装置と冷却パイプが不要となり、熱的に見ればペルチェ素子６１だけで洗浄システムを構築できる。
４）ペルチェ素子６１は半導体であるため、長寿命、高安定性、メンテナンス容易、電流制御できるため、発熱量の連続的制御が可能(電気ヒーターは容量が一定)となる。
【００３３】
（２）また、ベーパー洗浄槽３の内部の有機溶剤の温度は、有機溶剤の沸点を超える温度に維持されていることが好ましい。このように制御することで、顕熱と比べて極めて大きい蒸発の潜熱の作用によって、いっそう効率よくペルチェ素子６１による加熱・冷却を実施できるようになる。
【００３４】
（３）さらに、冷液洗浄槽２及びベーパー洗浄槽３の周囲の上方に配置される、有機溶剤の蒸気を冷却して液化するための冷却壁部４と、一方の端部近傍をベーパー洗浄槽３に接触させた第２熱伝導体５２と、吸熱側を冷却壁部４に接触させ、加熱側を第２熱伝導体５２の他方の端部近傍に接触させた第２ペルチェ素子６２と、をさらに備えることによって、従来型の水冷装置及び冷却パイプや電熱線が不要となり、装置全体が簡素化される。そして、１つのペルチェ素子６２の両面を加熱・冷却の両方に使用することができる。つまり、１つのペルチェ素子６２によって、冷却壁部４の冷却とベーパー洗浄槽３の加熱の両方を実現できる。さらに、ペルチェ素子６２を用いることで、温度を制御しやすくなる。
【００３５】
（４）また、第２熱伝導体５２は、空冷又は水冷によって熱伝導度を制御されるようになっていることで、第２ペルチェ素子６２自体の温度制御に加えて、第２熱伝導体５２の温度を調整することで、いっそう効率よく加熱・冷却を運用することができる。すなわち、第２熱伝導体５２の熱伝導度を調整することで、冷却壁部４の温度及びベーパー洗浄槽３の温度のバランスを調整できる。
【００３６】
（５）さらに、有機溶剤（洗浄液）は、沸点が摂氏３０度から摂氏９０度の範囲にあるフッ素系溶剤であることによって、ペルチェ素子６１（６２）が効率よく機能する温度範囲で、有機溶剤を蒸発（気化）させることで、加熱・冷却を効率よく実施することができるようになる。
【実施例２】
【００３７】
以下、図３を用いて、実施例１の２槽式の洗浄装置Ｄ２とは異なり、３槽式の洗浄装置Ｄ３について説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００３８】
（構成）
本実施例の３槽式の洗浄装置Ｄ３は、図３に示すように、主として、温液洗浄槽１と、冷液洗浄槽２と、ベーパー洗浄槽３と、温液洗浄槽１、冷液洗浄槽２及びベーパー洗浄槽３の周囲の上方を囲むように配置される冷却壁部４と、から構成されている。すなわち、３槽式の洗浄装置Ｄ３は、温液洗浄槽１を備える点で２槽式の洗浄装置Ｄ２と異なっている。
【００３９】
温液洗浄槽１は、洗浄液の温度を沸点には至らない程度の高目の温度に設定されて、洗浄力が高い状態でワークＷを一気に洗浄する。このため、洗浄力は高いが、温液洗浄槽１にはワークＷに付着していた汚れ成分が多量に混入・残留する。一方で、冷液洗浄槽２から温液洗浄槽１に、一定量の洗浄液がオーバーフローして入ってくるため、温液洗浄槽１の汚染度はある程度のレベルで一定（平衡）になる。そして、温液洗浄槽１からあふれた洗浄液は、オーバーフロー管を経てベーパー洗浄槽３へ流入する。
【００４０】
そして、本実施例の洗浄装置Ｄ３は、冷却壁部４と温液洗浄槽１との間に、第３熱伝導体５３及び第３ペルチェ素子６３をさらに備えている。具体的に言うと、第３熱伝導体５３は、第１熱伝導体５１や第２熱伝導体５２と同様に、銅板を含む熱伝導率の高い素材から板状に形成されている。そして、第３熱伝導体５３の一方の端部近傍は、温液洗浄槽１の側面（又は底面）と接触し、他方の端部近傍は、第３ペルチェ素子６３の加熱側と接触している。そして、第３ペルチェ素子６３の吸熱側は、冷却壁部４の壁体４０と接触している。
【００４１】
このため、冷却壁部４は、通電された第３ペルチェ素子６３によって冷却されるため、有機溶剤（洗浄液）の蒸気（ベーパー）も冷却されて、結露（液化）することになる。その後、液化した有機溶剤は、樋４１で受けられる。他方、第３熱伝導体５３は、通電されたペルチェ素子６１によって加熱されるため、第３熱伝導体５３と接触する温液洗浄槽１及び有機溶剤（洗浄剤）も加熱されることになる。
【００４２】
（作用・効果）
本実施例の３槽式の洗浄装置Ｄ３は、ワークＷを加熱された有機溶剤の液体によって洗浄する温液洗浄槽１と、温液洗浄槽１、冷液洗浄槽２、及びベーパー洗浄槽３の周囲の上方に配置される、有機溶剤の蒸気を冷却して液化するための冷却壁部４と、一方の端部近傍を温液洗浄槽１に接触させた第３熱伝導体５３と、吸熱側を冷却壁部４に接触させ、加熱側を第３熱伝導体５３の他方の端部近傍に接触させた第３ペルチェ素子６３と、をさらに備えることによって、従来型の水冷装置及び冷却パイプや電熱線が不要となり、装置全体が簡素化される。すなわち、１つのペルチェ素子６３の両面を加熱・冷却の両方に使用することができる。つまり、１つのペルチェ素子６３によって、冷却壁部４の冷却と温液洗浄槽１の加熱の両方を実現できる。さらに、ペルチェ素子６３を用いることで、温度を制御しやすくなる。
【００４３】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【００４４】
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００４５】
例えば、実施例１、２では、特に説明しなかったが、温液洗浄槽１や冷液洗浄槽２には、底部に超音波発生装置９１、９２を設置することも好ましい。この超音波発生９１、９２は、本発明に必須の構成ではないが、洗浄を促進するうえでは有用な構成となる。
【符号の説明】
【００４６】
１    ：温液洗浄槽；
２    ：冷液洗浄槽；
３    ：ベーパー洗浄槽；
４    ：冷却壁部；  ４０  ：壁体；  ４１  ：樋；  ４２  ：水分分離機；
５１  ：第１熱伝導体；  ５２  ：第２熱伝導体；  ５３  ：第３熱伝導体；
６１  ：第１ペルチェ素子；  ６２  ：第２ペルチェ素子；  ６３  ：第３ペルチェ素子
８１  ：クーラーファン
９１  ：超音波発生装置；９２  ：超音波発生装置；
Ｄ２  ：洗浄装置；
Ｄ３  ：洗浄装置；
Ｗ    ：ワーク
【要約】
【課題】簡易な構造によって冷却と加熱を実施でき、従来の加熱方法との対比で消費電力量を低減した洗浄装置を提供する。
【解決手段】２槽式の洗浄装置Ｄ２は、ワークＷを冷却された有機溶剤の液体によって洗浄する冷液洗浄槽２と、ワークＷを有機溶剤の蒸気によって洗浄するベーパー洗浄槽３と、一方の端部近傍を冷液洗浄槽２に接触させた第１熱伝導体５１と、加熱側をベーパー洗浄槽３に接触させ、吸熱側を第１熱伝導体５１の他方の端部近傍に接触させた第１ペルチェ素子６１と、を備えている。このような構成であれば、第１熱伝導体５１と第１ペルチェ素子６１から構成される簡易な構造によって、冷却と加熱を同時に実施できるようになる。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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