特開 2023-109465 超音波洗浄装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023109465

(43)【公開日】2023-08-08

(54)【発明の名称】超音波洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   B08B 3/12 20060101AFI20230801BHJP

【ＦＩ】

B08B3/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022010995

(22)【出願日】2022-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】596168605

【氏名又は名称】大川 光治郎

(74)【代理人】

【識別番号】100121603

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 元昭

(74)【代理人】

【識別番号】100141656

【弁理士】

【氏名又は名称】大田 英司

(74)【代理人】

【識別番号】100182888

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100196357

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 吉章

(74)【代理人】

【識別番号】100067747

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 良昭

(72)【発明者】

【氏名】大川 光治郎

【テーマコード（参考）】

3B201

【Ｆターム（参考）】

3B201AA46

3B201AB03

3B201BB02

3B201BB83

3B201BB93

3B201BB94

3B201BC01

3B201CB11

3B201CC01

(57)【要約】

【課題】ワークや洗浄方式の変更に応じて柔軟な使用ができるとともに、装置の使用を安価にでき、ランニングコストも低減できるようにする。
【解決手段】水１４を貯留する外槽１２と、外槽１２の内部に外槽１２の内面との間に隙間を隔てて備えられて洗浄液１５が貯留される内槽１３を有し、外槽１２には、ワークＷが収容される内槽１３内の洗浄液１５を超音波振動させる超音波振動子１６が備えられた超音波洗浄装置１１において、外槽１２内に、内槽１３を着脱可能に収容する内槽収容部１７を形成する。また外槽１２内に、貯留した水１４を加熱して、内槽１３内の洗浄液を昇温するヒータ１９を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水を貯留する外槽と、前記外槽の内部に前記外槽の内面との間に隙間を隔てて備えられて洗浄液が貯留される内槽を有し、前記外槽には、ワークが収容される前記内槽内の洗浄液を超音波振動させる超音波振動子が備えられた超音波洗浄装置であって、
前記外槽内に、前記内槽を着脱可能に収容する内槽収容部が形成され、
前記外槽内に、貯留した水を加熱するヒータを備えた
超音波洗浄装置。

【請求項2】

前記外槽内であって前記内槽収容部より外側に、ワークを水に浸漬する浸漬部が形成された
請求項１に記載の超音波洗浄装置。

【請求項3】

前記内槽収容部が複数形成された
請求項１または請求項２に記載の超音波洗浄装置。

【請求項4】

前記内槽が上面の全体に開口部を有する直方体形状であるとともに、
前記開口部がワークの平面視形状を取り囲む方形であり、ワークに対応した大きさである
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。

【請求項5】

前記内槽の上端部に取手が形成された
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、たとえば硝子基板、液晶表示版、電子部品、光学部品、精密部品、金属部品などのワークを超音波洗浄する超音波洗浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波洗浄装置は、洗浄槽の内部に超音波振動子を備えた構造であった。しかし、超音波振動子は洗浄槽内の洗浄液に浸された状態になるので、洗浄液が酸性である場合、振動子には耐酸性に優れた金属製のものを用いなければならず、そうでないと超音波振動子の寿命が短くなってしまう。

【0003】

このため、下記特許文献１の間接照射型超音波洗浄機のようなものが提案されている。この装置は、ワークの洗浄を行う洗浄液を貯留した内槽と、内槽を取り囲む外槽とを有する二重構造である。つまり、外槽の内底面に超音波振動子が備えられるともに、内槽と外槽との間に水を満たして、内槽の洗浄液に間接的に超音波振動を付与するように構成されている。

【0004】

この構成では超音波振動子が酸性の洗浄液にさらされることがないので、超音波振動子の耐久性は良い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開平７－３１１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、二重構造の超音波洗浄装置は内槽が外槽の内側に固定的に備えられている。また外槽は、水を張った状態で内槽を収容し超音波振動子を備えるためだけのものであった。このため、予定されたとおりの使用しかできず、ワークの種類や洗浄方式の変更には柔軟に対応できなかった。しかも異なるワークにも対応できるように内槽は比較的大きく形成されているので、使用する洗浄剤の使用量が多いうえ、装置の製造は安価にはできない。このため、装置の使用にはコストがかかるものであった。

【0007】

この発明は、ワークや洗浄方式の変更に応じて柔軟な使用ができるとともに、装置の使用が安価にできるようにすることを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

そのための手段は、水を貯留する外槽と、前記外槽の内部に前記外槽の内面との間に隙間を隔てて備えられて洗浄液が貯留される内槽を有し、前記外槽には、ワークが収容される前記内槽内の洗浄液を超音波振動させる超音波振動子が備えられた超音波洗浄装置であって、前記外槽内に、前記内槽を着脱可能に収容する内槽収容部が形成され、前記外槽内に、貯留した水を加熱するヒータを備えた超音波洗浄装置である。

【0009】

この構成では、洗浄を行う際に内槽が外槽内の内槽収容部に収められる。内槽内の洗浄液は、外槽内に備えたヒータで加熱された水によって昇温されるとともに、外槽に備えた超音波振動子によって振動される。また、外槽内の水はワークのすすぎに使用し得る。

【発明の効果】

【0010】

この発明によれば、外槽には内槽収容部を形成しており、内層が着脱自在であるので、洗浄を行うときに必要な洗浄液を貯留した内槽を収めることによって、所望に応じた必要な洗浄ができる。しかも、超音波振動子は洗浄液に触れない構成であるので、洗浄液が酸性であってもそのことで超音波振動子を損傷することはない。

【0011】

また外槽内にはヒータを備えているので、内槽に貯留した洗浄液は水を介して所定温度に加熱され、良好な洗浄が行える。そのうえ、外槽内の温水はワークのすすぎに使用できるので、別途にすすぎ槽を設けずとも、洗浄方式の変更に対応可能である。

【0012】

さらに、内槽を外槽内に収めて使用する構成であるので、内槽の大きさや形状は、ワークを収容し得る大きさのうち最小限のものにすることができるので、ワークに対応した内槽を使用することで、消費する洗浄液の量を低減することも、装置を小型化することもできる。このため、装置を安価に製造できることに加えて、ランニングコストも抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】超音波洗浄装置の概略構造を示す正面方向から見た断面図。

【図2】超音波洗浄装置の概略構造を示す側面方向から見た断面図。

【図3】他の例に係る超音波洗浄装置の概略構造を示す断面図。

【図4】他の例に係る超音波洗浄装置の概略構造を示す断面図。

【図5】図５に示した超音波洗浄装置の各部の概略構造を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

【0015】

図１、図２は、それぞれ超音波洗浄装置１１の概略構造を示す正面方向から見た断面図と側面方向から見た断面図である。これらの図に示すように、超音波洗浄装置１１は、外槽１２と、外槽１２の内部に外槽１２の内面との間に隙間を隔てて備えられる内槽１３を有した二重構造である。外槽１２は水１４を貯留する部分であり、内槽１３は下側部分がその水１４に浸かる状態で設置される。この内槽１３にはワークＷを洗浄する洗浄液１５が貯留されて、この洗浄液１５に超音波振動を付与する超音波振動子１６が、外槽１２内に備えられている。

【0016】

外槽１２は略直方体形状であり、上端に開口部２１を有し、下端に排液口２２を有している。開口部２１は外槽１２の上面全体を開口するものである。外槽１２を構成する側壁の上部における所定位置は、オーバーフロー用の排出口２３が形成されている。

【0017】

この例の超音波洗浄装置１１は、ワークＷがメタルマスクである場合に好適なものであり、超音波振動子１６は、上下方向に広がる側壁の内側面に、作用面を内側に向けて備えられているが、その他の態様で適宜備えることもできる。超音波振動子１６の位置は、オーバーフロー用の排出口２３よりも下方である。

【0018】

そして、外槽１２内には、超音波振動子１６に対向する位置に所定間隔を隔て内槽１３を支持できるように、内槽１３を着脱可能に収容する内槽収容部１７が形成されている。内槽収容部１７は、内槽１３を収容し得るものであればよく、適宜構成できる。図示例の内槽収容部１７は、所定高さに支持される支持台７１と、支持台７１の上に立設された一対の保持枠７２で構成される。支持台７１は、側壁の内側面に介装材７３を介して固定されており、支持台７１及び保持枠７２と側壁の内側面との間には隙間が形成されている。保持枠７２は支持台７１の上面における内槽１３の両側面部１３ａを支持する位置に立設されており、保持枠７２には上から差し込まれる内槽１３の側面部１３ａが嵌まる溝部７２ａが形成されている。

【0019】

内槽収容部１７は、超音波振動子１６を備えた側壁とは反対側の側壁に形成されており、超音波振動子１６と内槽収容部１７の間には間隔があけられている。これらの間の部分、すなわち外槽１２内であって内槽収容部１７より外側の部分は、浸漬部１８である。浸漬部１８はワークＷを水（温水）に浸漬してリンスする（ワークＷに付着した薬液を洗い流す）部分である。

【0020】

外槽１２内の底部であって、超音波振動子１６や内槽収容部１７よりも下の位置には、外槽１２内に貯留した水１４を加熱するヒータ１９が備えられている。ヒータ１９は、例えばオイル、水等の液状の加熱媒体を所定温度に加熱して循環する構成である。

【0021】

内槽１３は直方体形状であり、上面の全体に開口部３１を有している。開口部３１はワークＷの平面視形状を取り囲む長方形であり、ワークＷに対応した大きさである。具体的には、開口部３１は、ワークＷを保持するワーク保持部Ｘを含めて内槽１３に入る部分の平面視形状を包含する大きさの長方形のうち、余剰部分を極力小さくした大きさの長方形である。

【0022】

前述のようにワークＷはメタルマスクであるので、開口部２１は細長い長方形である。内槽１３のうち、開口部３１の長手方向の両側に対応する両側面部１３ａが、前述した内槽収容部１７の保持枠７２に保持される。

【0023】

また内槽１３は上端部に取手３２を有している。前述のように内槽１３は偏平な形状であるので、取手３２は、間隔が小さい方向で相対向する一組の側壁のうち、一方の側壁における外側面に固定されている。取手３２の形状は、逆Ｕ字形である。このように取手３２を形成すれば、内槽１３の外槽１２に対する出し入れは容易でありながらも、取手３２が開口部３１を塞ぐことがないので、内槽１３に対するワークＷの出し入れに支障をきたすことはない。

【0024】

内槽１３の側壁の上部であって、洗浄液１５の液面位置より少し下の位置には、バルブ３３ａを備えた排液口３３が形成されている。この排液口３３は、内槽１３に貯留する洗浄液１５をＨＦＥ（非塩素系有機溶剤であるハイドロフルオロエーテル）とする場合の水抜きに使用できる。

【0025】

超音波洗浄装置１１には、上述のほか、図示しない液面センサや温度センサ、循環ポンプ、超音波発振器、コントローラなどが備えられ、制御装置で制御される。

【0026】

以上のように構成された超音波洗浄装置１１では、外槽１２内に水１４、好ましくは純水を貯留し、適宜の洗浄液１５を貯留した内槽１３をその水１４に浸して、ヒータ１９によって水１４を加熱して洗浄液１５を所定温度まで昇温させる。内槽１３にはワークＷが収容され、この状態で超音波振動子１６を駆動して洗浄を行う。洗浄後のワークＷは必要に応じて、浸漬部１８に浸漬してリンスしたのち、図示しない装置で水切り乾燥等がなされる。

【0027】

ワークＷがメタルマスクの場合、例えばまず洗浄液として炭化水素系溶剤（ＨＣ）を用いてこれに浸漬して洗浄し、付着している有機材を溶解し除去する。このような洗浄のあと、洗浄液としてフッ素系溶剤、特に非塩素系有機溶剤であるハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）を用いてこれに浸漬してリンス乾燥する。ＨＦＥはＨＣよりも低沸点であり、ＨＣよりも比重が大きく、表面張力はＨＣよりも小さいという性質を有しており、ワークＷに付着しているＨＣを溶解し、除去する。ワークＷに付着した非塩素系有機溶剤（ＨＦＥ）は気化・乾燥される。このあと、ワークＷは真空（減圧）乾燥されて、ワークＷに付着したごく微量のＨＦＥが完全に気化される。

【0028】

内槽１３を洗浄液１５ごとに用意して、内槽１３に対してワークＷを出し入れするとともに、内槽１３を外槽１２に出し入れすることになるが、内槽１３の上端部に取手３２が形成されており、その態様はワークＷの出し入れに支障をきたさないものである。このため、出し入れ作業は容易であり、洗浄に必要な洗浄液１５を貯留した内槽１３を用いることによって、所望に応じた必要な洗浄ができる。洗浄液１５に超音波振を付与する超音波振動子１６は洗浄液１５に触れることはないので、洗浄液１５が酸性であってもそのことで超音波振動子１６を損傷することはなく、装置の耐久性もよい。

【0029】

しかも外槽１２内にはヒータ１９を備えて貯留した水１４を加熱できるようにしているので、内槽１３内の洗浄液１５は所定温度に昇温され、良好な洗浄が行える。そのうえ、外槽１２内の温水はワークＷのリンスに使用できるので、別途にリンス槽を設けずともよく、洗浄方式の変更にも柔軟に対応できる。

【0030】

外槽１２内の温水をワークＷのリンスに使用することについては、浸漬部１８を形成しているので、内槽１３を内槽収容部１７に収容した状態のままでも行えて便利である。

【0031】

また、超音波洗浄装置１１は内槽１３を外槽１２内に収めて使用する構成であって、内槽１３が上面の全体に開口部３１を有する直方体形状であるとともに、開口部３１がワークＷの平面視形状を取り囲む方形であり、ワークＷに対応した大きさである。つまり内槽１３の大きさや形状は、ワークＷを収容し得る大きさのうち最小限のものにしているので、消費する洗浄液１５の量を低減することも、装置の小型化をはかれる。このため、装置を安価に得られるとともに、ランニングコストも低減でき、大幅な低コスト化をはかることができる。

【0032】

以下、他の例に係る超音波洗浄装置１１について説明する。この説明において、前述の構成と同一の構成については同一の符号を付して、その詳しい説明を省略する。

【0033】

図３に他の例に係る超音波洗浄装置１１の概略構造を示し、この超音波洗浄装置１１は、内槽収容部１７が複数形成されたものである。すなわち、外槽１２は複数の内槽収容部１７を形成できる大きさに形成し、内槽収容部１７が並設されている。図示例の内槽収容部１７は、一直線上に並べて設けられ、その数は具体的には３個としている。そのうちの端部の内槽収容部１７（図面上、内槽１３を描いていない部分）は、浸漬部１８でもある。

【0034】

内槽収容部１７の数は３個に限定されるものではなく、また浸漬部１８のみとして使用できる部分を備えてもよい。

【0035】

このような構成の超音波洗浄装置１１では、複数の内槽１３を備えているので、内槽１３の出し入れを行わずとも複数液洗浄が行えて利便性が高い。そのうえ、内槽１３の位置を入れ替えることによって容易に、洗浄方式の変更に対応できるので、より一層用途を広げ、個々のワークＷに応じた適切な洗浄が容易に行えるようにすることができる。

【0036】

図４に示した超音波洗浄装置１１も図３の超音波洗浄装置１１と同様に、複数の内槽収容部１７を備えたものの例を示している。図４は、図３と同じく、複数の内槽収容部１７が直線状に並ぶ方向を正面に見た断面図である。

【0037】

外槽１２は複数、具体的には４個の内槽収容部１７を形成できる大きさの平面視長方形に形成され、内槽収容部１７が一直線状に並設されている。内槽収容部１７のうちの後段側に設定された端部の内槽収容部１７（図面において右端の内槽収容部１７）は、浸漬部１８でもある。浸漬部１８は、端部の内槽収容部１７だけではなく、所望の洗浄工程に必要な内槽１３が図示例の場合３個より少ない場合には、その他の内槽収容部１７も浸漬部１８となり得る。

【0038】

なお、外槽１２における前段側、つまり図面において左端の内槽収容部１７よりも前段側の端には、オーバーフローさせた外槽１２内の水１４を受け入れる流下槽２４が形成されている。

【0039】

図４の超音波洗浄装置１１では、前述例の構造とは異なり、超音波振動子１６の全体が外槽１２内に位置する投込型や底面型内ではなく、発振面のみが水１４に触れるフランジ型を採用している。超音波振動子１６は、外槽１２の底面に位置するので、ヒータ１９は、内槽収容部１７の側部であって、超音波振動の当たらない位置に備えられている。

【0040】

内槽収容部１７の支持台７１は、外槽１２の内底面に設けられ、図５の（ａ），（ｂ）に示したように、平行に配設される角材状をなす２本の支持材７４と、これらの支持材７４の長手方向の両端部に備えられた規制具７５，７６で構成される。規制具７５，７６は支持材７４の上面よりも上方に起立する形状であり、上端ほど外側に傾斜した傾斜部を有し、支持材７４の上に載置される内槽１３が所定位置に収まるように案内し、載置時に内槽１３の下端の四隅を保持し、移動を規制するものである。

【0041】

また、図示例の内槽１３は、ワークＷをバスケットＹに入れて洗浄するのに適したものを例示しており、内槽１３の内底面にも、外槽１２の支持台７１と同じ構造の支持台７１を備え、バスケットＹの下端の四隅を保持するようにしている。

【0042】

このような構成の超音波洗浄装置１１においても、複数の内槽１３を備えているので、内槽１３の出し入れを行わずとも複数液洗浄が行えて利便性が高いうえ、内槽１３の位置を入れ替えることによって容易に、洗浄方式の変更に対応できる。

【符号の説明】

【0043】

１１…超音波洗浄装置
１２…外槽
１３…内槽
１４…水
１５…洗浄液
１６…超音波振動子
１７…内槽収容部
１８…浸漬部
１９…ヒータ
３１…開口部
３２…取手
Ｗ…ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】