JP5582450B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療器具の他、電子部品や機械部品などを洗浄する洗浄装置と洗浄方法とに関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、被洗浄物を密閉的に収納するチャンバー内に洗浄水を満たし、チャンバー内を減圧することにより洗浄水を沸騰させ、このとき発生する気泡とこの気泡による揺動運動とで被洗浄物を洗浄する洗浄方法が知られている。この場合、洗浄水の上下の位置での水圧の差により、洗浄水の下層は上層よりも沸騰しにくく、気泡の発生量が少なくなるので、洗浄水の下層をヒータで加熱している。

また、従来、下記特許文献２に開示されるように、一種類以上のガスを溶存させた過飽和濃度かつ多量の気泡を含んだガス溶解液を洗浄液とし、洗浄槽内部を大気圧にした状態で、洗浄液の循環による洗浄を所定時間行う循環洗浄工程と、洗浄槽内部を大気圧下または減圧下とした状態で、洗浄液に超音波振動を付与して超音波洗浄を所定時間行う超音波洗浄工程とを含む洗浄方法が知られている。

特開昭６１−１０９５６７号公報 特開２００８−１１９６４２号公報（段落番号００６１）

しかしながら、前記特許文献１に記載の発明の場合、洗浄水の上下の位置での水圧の影響を解消するためにヒータが必要である。また、「沸騰の核」を生じさせて沸騰を誘発させたり、沸騰を爆発的に激しくしたりするものでもない。洗浄槽底部から、ヒータ等で加熱しながら減圧すると、洗浄水下方から発生した気泡は、上昇とともに周囲の洗浄液に溶け込み細かく収縮分裂していくが、このような気泡の上昇では洗浄液を噴き上げるほどの効果が得られない。

また、前記特許文献２に記載の発明の場合、洗浄液中に気泡を供給して被洗浄物の洗浄を図るものではあるが、大気圧状態で洗浄を図るものであり、洗浄液を沸騰させるものでもない。

本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成および制御で沸騰を生じさせると共に、沸騰を激しく起こさせることで、被洗浄物の効果的な洗浄を図ることにある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、洗浄液が貯留され、その洗浄液に被洗浄物が浸漬される洗浄槽と、この洗浄槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記洗浄槽内を減圧する減圧手段と、この減圧手段により前記洗浄槽内の気相部の圧力を前記洗浄槽内の洗浄液の蒸気圧以下まで下げた状態で、前記被洗浄物よりも下方から前記洗浄槽内の洗浄液中に外気を導入する給気手段と、前記洗浄槽内の洗浄液を加熱する加熱手段と、前記減圧手段により減圧された前記洗浄槽内の気相部へ外気を導入して、前記洗浄槽内を復圧する復圧手段とを備え、前記加熱手段により洗浄液を設定温度まで加熱した後の保持工程では、前記減圧手段により前記洗浄槽内を減圧して洗浄液を沸騰させ、この沸騰中に、前記減圧手段の作動を継続させたまま、前記給気手段により前記洗浄槽の内外の差圧により前記洗浄槽内の洗浄液中に外気を導入し、その後の減復圧パルス工程では、前記減圧手段による前記洗浄槽内からの排気を継続して前記洗浄槽内の圧力を低下させる過程で、この減圧による洗浄液の沸騰中に前記復圧手段により前記洗浄槽内を洗浄液の沸騰が止むまで瞬時に一時的に復圧することを繰り返すことを特徴とする洗浄装置である。

請求項１に記載の発明によれば、洗浄槽内の洗浄液に被洗浄物を浸漬した状態で、洗浄槽内を減圧して洗浄液を沸騰させ、これによる洗浄液の揺動により被洗浄物の洗浄を図ることができる。洗浄液を沸騰させる際、洗浄液の上下の位置での水圧の相違や場所による液温の相違などに基づき、沸騰が全体的に生じなかったり、沸騰が緩やかで爆発的な激しい沸騰が生じなかったり、そのような激しい沸騰が生じても局所的かつ散発的に生じる程度であったりするおそれがあるが、本請求項に記載の発明によれば、給気手段により洗浄液中へ外気を導入することで、そのような不都合を防止することができる。つまり、沸騰している最中に、洗浄槽底部から外気を一時的に導入すると、導入された外気が沸騰の核となり、導入した外気と洗浄液の境界層、特にその下層で激しい沸騰が起こり、大きな気泡が形成される。この大きく形成される気泡が上昇することで、洗浄液が大きく噴き上げられる。その直後に、噴き上げられた洗浄液が落下する。この爆発的な洗浄液の噴上げとそれに続く落下とによって、洗浄槽内の洗浄液を大きく揺動させることができ、被洗浄物の洗浄を効果的に図ることができる。

請求項１に記載の発明によれば、予め加熱手段により洗浄液を設定温度まで加熱しておくことで、安定して確実に沸騰を生じさせ、洗浄効果を安定させることができる。しかも、洗浄液の少なくとも一部における沸騰中に、洗浄液中に外気を導入することで、洗浄液中に供給された外気を「沸騰の核」として、沸騰、しかも爆発的な激しい沸騰を確実に生じさせることができる。
請求項１に記載の発明によれば、洗浄槽の液相部への給気手段の他、洗浄槽の気相部への復圧手段も備えるため、次のような洗浄方法との併用が可能となる。すなわち、減圧手段により洗浄槽内を減圧して洗浄液を沸騰させ、この沸騰中に復圧手段により洗浄槽内を瞬時に復圧して、洗浄液の沸騰を一気に止めるのである。この復圧時、それまでの沸騰により洗浄液中に生じていた水蒸気の気泡は、瞬時に凝縮する。従って、この凝縮時の圧力波や圧力差で、洗浄液が攪拌および移送され、被洗浄物の洗浄が図られる。また、洗浄槽内の減圧により、被洗浄物の管内や穴内には蒸気溜まりが生じるが、洗浄槽内の復圧により、そのような蒸気溜まりが瞬時に消滅する。従って、被洗浄物の管内や穴内に洗浄液を激しく出入りさせることができ、それにより被洗浄物の洗浄が図られる。このような工程前には、洗浄液を設定温度に加熱保持するのがよいが、その間に、洗浄槽内の減圧と、それによる沸騰中の洗浄液中への外気の導入とにより、被洗浄物の洗浄を図れば、洗浄液の加熱保持時間を無駄にすることがない。

請求項２に記載の発明は、前記保持工程では、前記給気手段による洗浄液中への外気導入の停止と、洗浄液を前記設定温度まで再加熱するか再加熱しないで、洗浄液を再沸騰させるまでの前記洗浄槽内の減圧と、この沸騰中の前記給気手段による洗浄液中への外気導入とを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置である。

請求項２に記載の発明によれば、洗浄槽内の減圧と、それによる沸騰中の洗浄液中への外気導入と、その外気導入の停止とを繰り返すことで、被洗浄物の洗浄を確実に図ることができる。洗浄槽内の減圧前には、洗浄液を設定温度まで加熱してもよいし、加熱しなくてもよい。設定温度まで加熱しておけば、洗浄効果を安定させることができるし、設定温度まで加熱しなければ、その分だけ洗浄時間の短縮を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、前記給気手段は、横向きに配置されるパイプを前記洗浄槽内の底部に備え、このパイプには、設定間隔で気体導出孔が下方へ開口して形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄装置である。

請求項３に記載の発明によれば、洗浄槽内の底部に横向きにパイプを配置し、そのパイプの周側壁に設定間隔で開けられた孔から気体を導出することで、洗浄槽内の洗浄液にむらなく均質に気体を導入して、洗浄液の全体に沸騰を生じさせることができる。しかも、パイプに形成される孔は、下方へのみ開口するので、洗浄液中にむらなく均質に気体を導入して、洗浄液の全体に沸騰を生じさせることができる。

本発明によれば、簡易な構成および制御で沸騰を生じさせると共に、沸騰を激しく起こさせることで、被洗浄物の効果的な洗浄を図ることができる。

本発明の洗浄装置の実施例１を示す概略構成図であり、一部を断面にして示している。 図１の洗浄装置の洗浄槽の概略横断面図である。 図２の一部における概略縦断面図である。 図２の変形例を示す図である。 本発明の洗浄装置の実施例２を示す概略構成図であり、一部を断面にして示している。 図５の洗浄装置を用いた洗浄方法の一例を示す図であり、洗浄開始からの経過時間と洗浄槽内の圧力との関係と、洗浄開始からの経過時間と洗浄液の温度との関係を示している。 図５の洗浄装置を用いた洗浄方法の一例を示すフローチャートである。 図１および図５の洗浄装置における加熱手段の変形例を示す図であり、加熱手段以外の構成を省略して示している。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の洗浄装置の実施例１を示す概略構成図であり、一部を断面にして示している。また、図２は、この洗浄装置の洗浄槽の概略横断面図である。さらに、図３は、図２の一部における概略縦断面図であり、洗浄液中への気体導入状態を示している。

本実施例の洗浄装置１は、洗浄液を貯留して被洗浄物２が浸漬される洗浄槽３と、この洗浄槽３内に洗浄液を供給する給水手段４と、洗浄槽３内の気体を外部へ吸引排出して洗浄槽３内を減圧する減圧手段５と、洗浄槽３内の洗浄液中に気体を導入する給気手段６と、洗浄槽３内の洗浄液を加熱する加熱手段７と、洗浄槽３内の洗浄液を排出する排水手段８と、洗浄槽３内の気相部の圧力を検出する圧力センサ９と、洗浄槽３内の液相部の温度（つまり洗浄液の温度）を検出する液温センサ１０と、これらセンサ９，１０の検出信号などに基づき前記各手段４〜８を制御する制御手段１１とを備える。なお、洗浄槽３内の気相部の圧力を検出する圧力センサ９に代えてまたはこれに加えて、洗浄槽３内の気相部の温度を検出する温度センサ（図示省略）を備えてもよい。

洗浄液は、減圧手段５による洗浄槽３内の減圧により沸騰可能であれば特に問わないが、たとえば水である。本実施例では、洗浄液は、洗剤を０．５％前後含んだ水である。但し、洗浄液は、洗剤を含む水の他、洗剤を含まない水でもよい。また、洗浄液は、軟水、純水、溶剤など、洗浄に使用できるその他の液体でもよい。

被洗浄物２は、洗浄を図りたい物品であり、たとえば、医療器具、電子部品または機械部品である。本実施例の洗浄装置１は、洗浄液の沸騰を利用して被洗浄物２の洗浄を図るが、被洗浄物２には、沸騰による蒸気が溜まる箇所があってもよいし、なくてもよい。つまり、被洗浄物２は、管状の物品や、穴付きの物品のように、蒸気が溜まる箇所があってもよいし、鉗子のように、蒸気の溜まる箇所がなくてもよい。

洗浄槽３は、内部空間の減圧に耐える中空容器である。本実施例の洗浄槽３は、上方へ開口して中空部を有する本体１２と、この本体１２の開口部を開閉する蓋１３とを備える。本体１２に蓋１３をした状態では、本体１２と蓋１３との隙間はパッキン１４で封止される。これにより、本体１２の中空部は密閉され、洗浄槽３内に密閉空間が形成される。

洗浄槽３には、洗浄槽３内に洗浄液を供給する給水手段４が接続される。本実施例の給水手段４は、給水路１５を介して、洗浄槽３内に洗浄液を供給する。給水路１５には給水弁１６が設けられており、洗浄槽３内への給水時、給水弁１６が開かれる。

洗浄槽３には、洗浄槽３内の気体を外部へ吸引排出して洗浄槽３内を減圧する減圧手段５が接続される。本実施例の減圧手段５は、排気路１７を介して洗浄槽３内の気体を吸引排出する真空発生装置１８である。真空発生装置１８は、特に問わないが、典型的には水封式の真空ポンプを備え、この真空ポンプより上流側に、排気路１７内の蒸気を凝縮させる間接熱交換器をさらに備えてもよい。

排気路１７には、洗浄槽３と真空発生装置１８との間に、逆止弁１９を設けるのが好ましい。但し、逆止弁１９の代わりに、真空弁を設けてもよい。この場合、真空弁の開閉は、真空発生装置１８の作動の有無と連動する。つまり、真空発生装置１８の作動時、真空弁が開かれる。

洗浄槽３には、洗浄槽３内の洗浄液中に気体を導入する給気手段６が設けられる。本実施例の給気手段６は、減圧下の洗浄槽３内の洗浄液中に、給気路２０を介して外気を導入する。給気路２０には給気弁２１が設けられており、洗浄槽３内が減圧された状態で給気弁２１を開くと、差圧により外気を洗浄槽３内へ導入することができる。給気路２０には、給気弁２１より上流側の端部に、フィルター２２を設けるのが好ましい。この場合、フィルター２２を介した空気が、洗浄槽３内の洗浄液中に導入される。

本実施例では、給気路２０からの気体は、洗浄槽３内の底部に設けた給気パイプ２３を介して、洗浄液中に導入される。この給気パイプ２３は、洗浄槽３内の底部に、横向きに配置されている。具体的には、給気パイプ２３は、洗浄槽３内の底部ではあるが底面から離隔して、水平に保持されている。本実施例では、図２に示すように、洗浄槽３内の底部を蛇行するように、給気パイプ２３が設けられている。但し、給気パイプ２３の構成は、図２に限定されることなく、適宜に変更可能である。たとえば、図４に示すように、複数本の直管状の給気パイプ２３，２３，…を等間隔に並行に配置してもよい。その場合、各直管状の給気パイプ２３の一端部は、給気路２０として一つにまとめられるのが好ましい。

給気パイプ２３は、一端部が給気路２０に接続される一方、他端部が閉塞または前記一端部に接続されてループ状となっており、延出方向へ沿って設定間隔で気体導出孔（ノズル）２４が形成されている。この際、図３に示すように、気体導出孔２４は、下方へのみ開口して形成される。気体導出孔２４を下方へ向けて開口することで、洗浄液中にむらなく均質に気体を導入することができる。仮に、気体導出孔２４を上方へ向けて開口すると、給気パイプ２３の下流へ行くほど気体の吐出量が減少し、洗浄効果に影響を与えるが、本実施例のように気体導出孔２４を下方へ向けて開口することで、そのような不都合を回避することができる。

気体導出孔２４は、洗浄槽３内の底面に満遍なく配置される。具体的には、洗浄槽３内の底面を一辺１００ｍｍの格子状に区切ったと仮定した場合に、各格子内に少なくとも一つの気体導出孔２４が形成される。この際、気体導出孔２４の数は、多いほど好ましい。そして、それらの気体導出孔２４のすべてが、前述したように、下方へ向けて開口するのが好ましい。また、気体導出孔２４付きの給気パイプ２３は、被洗浄物２よりも下方に配置される。なお、気体導出孔２４の直径は、特に問わないが、たとえば本実施例では１ｍｍとされている。

ところで、本実施例では、給気手段６は、洗浄槽３内の洗浄液中に空気を導入する構成としたが、空気以外の気体を導入する構成としてもよい。つまり、給気手段６により洗浄液中に導入される気体は、空気の他、たとえば窒素、二酸化炭素、蒸気などでもよい。洗浄液中に導入される気体は、洗浄液を沸騰させる核とするために、洗浄液に溶け込みにくい気体ほど好ましい。空気以外の気体を用いる場合も、その気体は、給気弁２１および給気パイプ２３を介して、気体導出孔２４から洗浄液中に導入される。

洗浄槽３には、洗浄槽３内の洗浄液を加熱する加熱手段７が設けられる。本実施例の加熱手段７は、洗浄槽３内の洗浄液中に蒸気を吹き込んで、洗浄液を加熱する。具体的には、洗浄槽３には、ボイラなどの蒸気供給源から給蒸路２５を介して蒸気が供給可能とされる。給蒸路２５に設けた給蒸弁２６を開閉することで、洗浄槽３内への蒸気供給の有無を切り替えることができる。

但し、加熱手段７は、洗浄槽３内の洗浄液に直接に蒸気を吹き込む以外に、洗浄槽３内に電気ヒータを設けたり、電気ヒータを装備した容器を別途設けてその容器と洗浄槽３との間を循環ポンプで洗浄液または熱媒を循環させたり、洗浄槽３をジャケット構造（内外二重構造）としてその中空部に蒸気などの熱媒を入れて洗浄槽３内の洗浄液を間接的に加熱したりしてもよい。但し、エネルギー効率および洗浄槽３の構成の簡素化の観点から、本実施例のように洗浄液中に蒸気を吹き込んで洗浄液を加熱するのが好ましい。

洗浄槽３には、洗浄槽３内の洗浄液を排出する排水手段８が接続される。本実施例の排水手段８は、洗浄槽３内の洗浄液を、洗浄槽３の底部から排水路２７を介して排出する。排水路２７には、排水弁２８が設けられており、洗浄槽３内に洗浄液が貯留された状態で排水弁２８を開くと、洗浄液を洗浄槽３外へ自然に導出することができる。

洗浄槽３には、洗浄槽３内の気相部の圧力を検出する圧力センサ９と、洗浄槽３内の洗浄液の温度を検出する液温センサ１０とが設けられる。また、所望により、圧力と温度とを換算することで、圧力センサ９に代えて温度センサを用いることもできる。

給水手段４、減圧手段５、給気手段６、加熱手段７および排水手段８は、制御手段１１により制御される。この制御手段１１は、前記各センサ９，１０の検出信号などに基づき、前記各手段４〜８を制御する制御器２９である。具体的には、給水弁１６、真空発生装置１８、給気弁２１、給蒸弁２６、排水弁２８の他、圧力センサ９および液温センサ１０は、制御器２９に接続されている。そして、制御器２９は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、洗浄槽３内の被洗浄物２の洗浄を図る。

以下、本実施例の洗浄装置１を用いた洗浄方法について説明する。ここでは、注水工程の後、昇温工程、減圧工程、給気工程、および排水工程が順次に実行される。

注水工程は、給水手段４により洗浄槽３内に洗浄液を入れる工程である。具体的には、給水弁１６を開けて洗浄槽３内に洗浄液を入れ、洗浄槽３内に所望量の洗浄液が貯留されると給水弁１６を閉じる。注水工程では、洗浄槽３内の全部を洗浄液で満たすのではなく、洗浄槽３内の中途まで洗浄液が入れられる。これにより、洗浄槽３内は、下方の液相部と、上方の気相部とに分けられる。

被洗浄物２は、洗浄槽３内に洗浄液を入れる前に予め洗浄槽３内に入れておいてもよいし、洗浄槽３内に洗浄液を入れた後に洗浄槽３内に入れてもよい。いずれにしても、被洗浄物２は、洗浄槽３内の洗浄液内に浸漬される。この際、被洗浄物２は、給気パイプ２３より上方に、網状のバスケットなどに入れられて保持される。このようにして、洗浄槽３内には洗浄液が貯留されると共に、その洗浄液には被洗浄物２が浸漬される。また、洗浄槽３の蓋１３は閉じられた状態とされる。

昇温工程は、洗浄槽３内の洗浄液を設定温度（たとえば５０℃）まで加熱する工程である。具体的には、洗浄液が設定温度になるまで、加熱手段７により洗浄液を加熱する。本実施例では、給蒸弁２６を開いて、洗浄槽３内の洗浄液中に蒸気を吹き込んで、洗浄液を加熱する。この給蒸中、液温センサ１０により洗浄液の温度を監視し、洗浄液が設定温度になると、給蒸弁２６を閉じて次工程へ移行する。

なお、洗浄液が設定温度になると、その温度を設定時間保持するように、液温センサ１０の検出信号に基づき給蒸弁２６の開閉を制御（保持工程）した後、給蒸弁２６を閉じて次工程へ移行するようにしてもよい。洗浄液を設定温度で設定時間保持することで、洗浄液の温度を一定にすることができる。

減圧工程は、減圧手段５により洗浄槽３内を減圧する工程である。具体的には、真空発生装置１８を作動させて、洗浄槽３内の気体を外部へ吸引排出する。この減圧中、液温センサ１０により検出される洗浄液の温度が所定温度（たとえば４９．５℃）まで下がるか、圧力センサ９により検出される洗浄槽３内の圧力が所定圧力まで下がるか、あるいは所定時間が経過すると、給気工程が開始される。

この所定温度、所定圧力または所定時間は、いずれかが採用されて上述のように制御に用いられるが、洗浄槽３内の洗浄液を沸騰可能状態とするよう設定される。言い換えれば、この所定温度、所定圧力または所定時間まで減圧することで、洗浄槽３内の洗浄液は沸騰可能状態とされる。つまり、洗浄槽３内の気相部の圧力は、洗浄槽３内の洗浄液の蒸気圧以下またはその直前まで下げた状態とされる。この状態では、通常、洗浄槽３内の洗浄液の少なくとも一部において沸騰が生じる。

なお、洗浄槽３内の洗浄液を沸騰可能状態とするには、基本的には、洗浄槽３内の気相部の圧力を洗浄槽３内の洗浄液の蒸気圧以下とする必要がある。但し、実際には、洗浄槽３内の洗浄液の蒸気圧よりわずかに高い圧力でも、洗浄液の一部に過熱した部分が存在することで、次に述べる給気工程において洗浄液中に気体を導入することによって沸騰が起こる場合がある。そこで、洗浄槽３内の気相部の圧力を洗浄槽３内の洗浄液の蒸気圧以下または場合によりその直前まで下げた状態として、給気工程が開始される。

給気工程は、減圧手段５により洗浄槽３内の気相部の圧力を洗浄槽３内の洗浄液の蒸気圧以下（またはその直前）まで下げた状態で、被洗浄物２よりも下方から洗浄槽３内の洗浄液中に気体を導入する工程である。これにより、洗浄液を沸騰、しかも激しく沸騰させることができ、被洗浄物２の洗浄を図ることができる。

洗浄液を沸騰させる際、洗浄液の上下の位置での水圧の相違や場所による液温の相違などに基づき、沸騰が全体的に生じなかったり、沸騰が緩やかで爆発的な激しい沸騰が生じなかったり、そのような激しい沸騰が生じても局所的かつ散発的に生じる程度であったりするおそれがあるが、給気手段６により洗浄液中へ気体を導入することで、そのような不都合を防止することができる。つまり、沸騰している最中に、洗浄槽３底部から気体を一時的に導入すると、導入された気体が沸騰の核となり、導入した気体と洗浄液の境界層、特にその下層で激しい沸騰が起こり、大きな気泡が形成される。この大きく形成される気泡が上昇することで、洗浄液が大きく噴き上げられる。その直後に、噴き上げられた洗浄液が落下する。この爆発的な洗浄液の噴上げとそれに続く落下とによって、洗浄槽３内の洗浄液を大きく揺動させることができ、被洗浄物２の洗浄を効果的に図ることができる。

給気工程は、所定時間または所定圧力に達すると終了する。この終了は、たとえば制御器２９のタイマで計測するか、または、圧力センサ９で検出して把握する。

ところで、減圧工程で開始された減圧手段５の作動は、給気工程の終了と同時に終了してもよいし、まだ継続させてもよい。つまり、次に述べるように、上記各工程を繰り返す場合には、減圧手段５の作動は継続したままとしてもよい。

給気工程の終了後には、所望に応じて、以上に述べた昇温工程、減圧工程および給気工程が繰り返される。たとえば、昇温工程へ戻って、洗浄液を設定温度（たとえば５０℃）まで再加熱し、減圧工程として、洗浄槽３内を所定まで減圧した後、給気工程として、洗浄液中に気体を導入すればよい。但し、昇温工程を省略して、減圧工程および給気工程を繰り返してもよい。この場合、減圧工程の度に、洗浄槽３内の圧力は徐々に下げられることになる。たとえば、初回の減圧工程では、洗浄液を第一所定温度（たとえば４９．５℃）とするまで減圧された場合、次の減圧工程では、洗浄液を第二所定温度（たとえば４９℃）とするまで減圧される。

その後の排水工程は、洗浄槽３内を大気圧まで復圧して、洗浄槽３内の洗浄液を排出する工程である。洗浄槽３内を大気圧まで復圧するために、給気手段６により洗浄槽３内へ外気を導入してもよいが、洗浄槽３内の気相部へ外気を導入する復圧手段（図示省略）をさらに設けて、この復圧手段により洗浄槽３内を大気圧まで復圧してもよい。このようにして、洗浄槽３内を大気圧まで復圧した後、排水弁２８を開けて洗浄液を排水すればよい。その後は、所望により、被洗浄物２のすすぎをしたり、その後さらに被洗浄物２の乾燥を図ったりしてもよい。なお、すすぎとは、被洗浄物２に残留した洗浄液等を、別の洗浄液を用いて洗浄することをいう。このすすぎ工程でも、洗浄槽３内の洗浄液を沸騰可能状態とするまで減圧した状態で、洗浄槽３内の洗浄液中に気体を導入して、洗浄液を激しく沸騰させて被洗浄物２の洗浄を図ってもよい。

図５は、本発明の洗浄装置１の実施例２を示す概略構成図であり、一部を断面にして示している。本実施例２の洗浄装置１も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

本実施例２の洗浄装置１は、洗浄液を貯留して被洗浄物２が浸漬される洗浄槽３と、この洗浄槽３内に洗浄液を供給する給水手段４と、洗浄槽３内の気体を外部へ吸引排出して洗浄槽３内を減圧する減圧手段５と、減圧された洗浄槽３内の気相部へ外気を導入して洗浄槽３内を復圧する復圧手段３０と、減圧された洗浄槽３内の液相部（つまり洗浄液中）へ気体を導入する給気手段６と、洗浄槽３内の洗浄液を加熱する加熱手段７と、洗浄槽３内の洗浄液を排出する排水手段８と、洗浄槽３内の気相部の圧力を検出する圧力センサ９と、洗浄槽３内の液相部の温度（つまり洗浄液の温度）を検出する液温センサ１０と、これらセンサ９，１０の検出信号などに基づき前記各手段４〜８，３０を制御する制御手段１１とを備える。なお、洗浄槽３内の気相部の圧力を検出する圧力センサ９に代えてまたはこれに加えて、洗浄槽３内の気相部の温度を検出する温度センサ（図示省略）を備えてもよい。

洗浄槽３、給水手段４、給気手段６、加熱手段７、排水手段８の他、圧力センサ９および液温センサ１０は、前記実施例１と同様であるため、説明は省略する。

減圧手段５について説明すると、減圧手段５の具体的構成は前記実施例１と同様に特に限定されるものではないが、本実施例２では、排気路１７には、洗浄槽３の側から順に、逆止弁１９、熱交換器３１、逆止弁３２、および水封式の真空ポンプ３３が設けられる。熱交換器３１は、排気路１７内の蒸気を冷却し凝縮させる。そのために、熱交換器３１には、熱交給水弁３４を介して水が供給され排出される。排気路１７内の蒸気を予め凝縮させることで、その後の真空ポンプ３３の負荷を軽減して、洗浄槽３内の減圧を有効に図ることができる。

水封式の真空ポンプ３３は、周知のとおり、封水と呼ばれる水が供給されて作動される。そのために、真空ポンプ３３には、封水給水弁３５を介して水が供給され排出される。真空ポンプ３３を作動させる際、封水給水弁３５は、真空ポンプ３３に連動して開かれる。

復圧手段３０について説明すると、本実施例２では、洗浄槽３には、減圧下の洗浄槽３内の気相部へ外気を導入して、洗浄槽３内を復圧する復圧手段３０が設けられる。つまり、復圧手段３０は、減圧下の洗浄槽３内に、真空解除路３６を介して外気を導入する。真空解除路３６には真空解除弁３７が設けられており、洗浄槽３内が減圧された状態で真空解除弁３７を開くと、差圧により外気を洗浄槽３内へ導入して、洗浄槽３内を復圧することができる。

給水手段４、減圧手段５、復圧手段３０、給気手段６、加熱手段７および排水手段８は、制御手段１１により制御される。この制御手段１１は、前記各センサ９，１０の検出信号などに基づき、前記各手段４〜８，３０を制御する制御器２９である。具体的には、給水弁１６、熱交給水弁３４、封水給水弁３５、真空ポンプ３３、真空解除弁３７、給気弁２１、給蒸弁２６、排水弁２８の他、圧力センサ９および液温センサ１０は、制御器２９に接続されている。そして、制御器２９は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、洗浄槽３内の被洗浄物２の洗浄を図る。

以下、本実施例２の洗浄装置１を用いた洗浄方法について具体的に説明する。図６は、本実施例２の洗浄方法を示す図であり、線Ｐは洗浄開始からの経過時間と洗浄槽３内の圧力との関係を示し、線Ｔは洗浄開始からの経過時間と洗浄液の温度との関係を示している。また、図７は、本実施例２の洗浄方法を示すフローチャートである。

初期状態において、洗浄槽３内に洗浄液はなく、真空解除弁３７以外の各弁１６，１９，３４，３５，２１，２６，２８は閉じられ、真空ポンプ３３は作動を停止している。この初期状態から、注水工程Ｓ１、昇温工程Ｓ２、保持工程Ｓ３、減復圧パルス工程Ｓ４および排水工程Ｓ５が順次になされる。

注水工程Ｓ１は、給水手段４により洗浄槽３内に洗浄液を入れる工程である。具体的には、給水弁１６が開けられて洗浄槽３内に洗浄液が入れられ、洗浄槽３内に所望量の洗浄液が貯留されると、給水弁１６が閉じられる。注水工程Ｓ１において、洗浄槽３の蓋１３が閉じられている場合、洗浄槽３内への注水に伴い、洗浄槽３内の空気は真空解除路３６から排出される。但し、真空解除弁３７を閉じる代わりに減圧手段５を作動させてもよい。その場合、洗浄槽３内への洗浄液の供給中、洗浄槽３内からの空気排除を確実に図ることができる。

注水工程Ｓ１に先立って、洗浄槽３内には被洗浄物２が入れられ、洗浄槽３の蓋１３は閉じられる。但し、被洗浄物２は、注水工程Ｓ１の直後に洗浄槽３内に入れてもよく、その場合も、洗浄槽３内に被洗浄物２を入れた後、洗浄槽３の蓋１３は閉じられる。いずれにしても、被洗浄物２は、洗浄槽３内の洗浄液内に浸漬される。

昇温工程Ｓ２（Ｓ２１，Ｓ２２）は、洗浄槽３内の洗浄液を設定温度（たとえば５０℃であり、以下、減復圧パルス開始温度という）まで加熱する工程である。具体的には、洗浄液が減復圧パルス開始温度になるまで、加熱手段７により洗浄液を加熱する。本実施例では、給蒸弁２６を開いて、洗浄槽３内の洗浄液中に蒸気を吹き込んで、洗浄液を加熱する（Ｓ２１）。この給蒸中、液温センサ１０により洗浄液の温度を監視し、洗浄液が減復圧パルス開始温度になると、次工程へ移行する（Ｓ２２）。

ところで、昇温工程Ｓ２では、図６に示すように、洗浄槽３内の減圧とその復圧とを、一回または複数回行ってもよい。すなわち、加熱手段７による洗浄液の加熱中、減圧手段５により洗浄槽３内を所望まで減圧した後、復圧手段３０により洗浄槽３内を大気圧近くまで復圧することを、一回または複数回行ってもよい。

減圧手段５による洗浄槽３内の減圧は、真空解除弁３７を閉じて、熱交給水弁３４および封水給水弁３５を開いた状態で真空ポンプ３３を作動させればよい。この減圧は、洗浄液を沸騰させない圧力までで止められる。洗浄液を沸騰させない限り、減圧目標圧力は低い方が好ましい。洗浄液を沸騰させないので、洗浄液が冷却されてしまうのが防止される。一方、復圧手段３０による復圧は、真空解除弁３７を開けばよい。この復圧時、減圧手段５は、作動させたままでもよいし、停止させてもよい。

このようにして、昇温工程Ｓ２で洗浄槽３内の圧力を変動させることで、被洗浄物２の簡易な洗浄を図ることができる。特に、被洗浄物２が管や穴を有する場合、これらの内側に残る空気を膨張させたり、圧縮させたりして、空気排除や、洗浄液の出入りによる洗浄を図ることができる。

保持工程Ｓ３は、洗浄槽３内の洗浄液を減復圧パルス開始温度に、設定時間保持する工程である。具体的には、洗浄槽３内の洗浄液が減復圧パルス開始温度を保つように、液温センサ１０による検出温度に基づき給蒸弁２６の開閉を制御する。そして、このようにして、洗浄液を減復圧パルス開始温度に設定時間だけ保持するように制御した後、給蒸弁２６を閉じて次工程へ移行する。洗浄液を減復圧パルス開始温度で設定時間保持することで、洗浄液の温度を場所によらず一定にすることができる。

ところで、保持工程Ｓ３では、図６に示すように、前記実施例１の洗浄方法における減圧工程と給気工程とが実行される。つまり、まず、減圧手段５により洗浄槽３内が減圧される。具体的には、真空解除弁３７を閉じて、熱交給水弁３４および封水給水弁３５を開いた状態で真空ポンプ３３を作動させればよい。そして、この減圧中、液温センサ１０により検出される洗浄液の温度が所定温度（たとえば４９．５℃）まで下がるか、圧力センサ９により検出される洗浄槽３内の圧力が所定圧力まで下がるか、あるいは所定時間が経過すると、給気手段６により洗浄液中に気体が導入される。この所定温度、所定圧力または所定時間は、洗浄槽３内の洗浄液を沸騰可能状態とするよう設定される点は、前記実施例１と同様である。

このようにして、減圧手段５により洗浄槽３内の気相部の圧力を洗浄槽３内の洗浄液の蒸気圧以下（またはその直前）まで下げた状態で、給気手段６により、被洗浄物２よりも下方から洗浄槽３内の洗浄液中に気体を導入する。これにより、洗浄液を沸騰、しかも激しく沸騰させることができ、被洗浄物２の洗浄を図ることができる。その後、所望により、洗浄液を減復圧パルス開始温度まで再加熱した後、再び、所定までの減圧と、その減圧により沸騰可能状態の洗浄液中への気体導入による突沸の誘発とが、複数回（典型的には保持工程Ｓ３が終了するまで）行われる。そして、このような保持工程Ｓ３を設定時間行うと、次工程へ移行する。

減復圧パルス工程Ｓ４（Ｓ４１〜Ｓ４５）では、洗浄槽３内の洗浄液が減復圧パルス終了温度（たとえば３０℃）になるまで、洗浄液を沸騰させ続けるように洗浄槽３内の減圧が図られる（Ｓ４１，Ｓ４２）。この間、洗浄液の沸騰中には、所定タイミングで洗浄槽３内を瞬時に復圧して、洗浄液の沸騰を一時的に中断させる操作が繰り返される（Ｓ４３，Ｓ４４）。このようにして、減圧と瞬時の復圧とが繰り返される。

より具体的に説明すると、減復圧パルス工程Ｓ４では、減圧手段５の作動を継続して、洗浄槽３内の圧力を徐々に低下させ、それにより洗浄液の沸騰の継続が図られる（Ｓ４１，Ｓ４２）。但し、この間、液温センサ１０により洗浄液の温度を監視し、洗浄液の温度が所定ずつ下がるたびに、復圧手段３０により洗浄槽３内を一時的に復圧する（Ｓ４３，Ｓ４４）。減圧手段５による洗浄槽３内の減圧は、真空解除弁３７を閉じて、熱交給水弁３４および封水給水弁３５を開いた状態で真空ポンプ３３を作動させればよい。また、復圧手段３０による設定圧力までの瞬時の復圧は、電磁弁からなる真空解除弁３７を開けばよい。この復圧時にも、減圧手段５は作動させたままでよい。そして、真空解除弁３７を開けて洗浄槽３内を復圧して、洗浄液の沸騰を中断させた後は、真空解除弁３７を再び閉じて、洗浄槽３内の減圧とそれによる洗浄液の沸騰が図られる（Ｓ４１）。

減復圧パルス工程Ｓ４では、洗浄液の沸騰中に復圧がなされる限り、復圧のタイミングは特に問わない。本実施例では、液温センサ１０に基づき洗浄液の温度を監視して、その温度が所定温度ずつ下がるたびに復圧しているが、圧力センサ９に基づき洗浄槽３内の圧力を監視して、その圧力が所定圧力ずつ下がるたびに復圧してもよい。あるいは、洗浄槽３内の気相部に温度センサを設け、この温度センサに基づき洗浄槽３内の気相部の温度を監視して、その温度が所定温度ずつ下がるたびに復圧してもよい。

減復圧パルス工程Ｓ４における復圧タイミングとしての前記所定温度（前記所定圧力もこれに準じて同様に決められる）は、適宜に設定されるが、本実施例では、たとえば２℃が採用される。従って、昇温工程Ｓ２で５０℃まで洗浄液を加熱した場合、初回の復圧は洗浄液が４８℃になると実行される。一方、瞬時の復圧は、洗浄液の沸騰が止む圧力までなされる。洗浄液の沸騰が止む圧力であれば、大気圧未満の圧力でよく、処理時間の短縮などの観点から、むしろその方が好ましい。なお、洗浄槽３内の復圧は、給気手段６により液相部に気体を導入することによっても可能であるが、復圧手段３０により気相部に気体を導入して行うことで、瞬時の復圧が実現される。

このように、減復圧パルス工程Ｓ４では、洗浄槽３内を減圧して洗浄液を沸騰させ、この沸騰中に、洗浄槽３内を設定圧力まで瞬時に復圧して、洗浄液の沸騰を一気に止めることになる。従って、復圧時、それまでの沸騰により洗浄液中に生じていた水蒸気の気泡は、瞬時に凝縮することになる。この凝縮時の圧力波や圧力差で、洗浄液が攪拌および移送され、被洗浄物２の洗浄が図られる。また、被洗浄物２が管や穴を有する場合、洗浄槽３内の減圧により、被洗浄物２の管内や穴内には蒸気溜まりが生じるが、洗浄槽３内の復圧により、そのような蒸気溜まりが瞬時に消滅する。従って、被洗浄物２の管内や穴内に洗浄液を激しく出入りさせることができ、それにより被洗浄物２の洗浄が図られる。

このような減復圧パルス工程Ｓ４は、洗浄液が減復圧パルス終了温度になるまで行われる（Ｓ４２）。洗浄液が減復圧パルス終了温度になると、減圧手段５の作動を停止する。その後、真空解除弁３７を開けて洗浄槽３内を大気圧まで復圧して、洗浄を終了してもよいが、昇温工程Ｓ２から減復圧パルス工程Ｓ４までのセットを複数回繰り返してもよい（Ｓ４５）。

すなわち、洗浄液が減復圧パルス終了温度になると、洗浄液が減復圧パルス開始温度になるまで再加熱して、再び洗浄液が減復圧パルス終了温度になるまで、減圧と復圧とを繰り返してもよい。そして、洗浄液が減復圧パルス開始温度になるまでの洗浄液の加熱と、洗浄液が減復圧パルス終了温度になるまでの洗浄槽３内の減復圧の繰り返しとからなるサイクルを、設定回数行うのがよい。一回のサイクルでは、減復圧の繰り返しにより洗浄液温度が次第に低下して、たとえば脂肪分が固まって洗浄効果が薄れる場合があるが、再度洗浄液温度を上昇させてから減復圧の繰り返しを行うことで、より確実で安定した洗浄を行うことができる。

なお、洗浄液が減復圧パルス終了温度になるまで、洗浄槽３内の減圧と復圧とを繰り返したが、洗浄槽３内が減復圧パルス終了圧力になるか、洗浄槽３内が減復圧パルス終了温度になるまで、洗浄槽３内の減圧と復圧とを繰り返してもよい。

その後の排水工程Ｓ５は、洗浄槽３内を大気圧まで復圧して、洗浄槽３内の洗浄液を排出する工程である。具体的には、真空解除弁３７を開いて洗浄槽３内を大気圧まで復圧した後、排水弁２８を開けて洗浄液を排水すればよい。その後は、所望により、被洗浄物２のすすぎや乾燥工程が行われる。

本発明の洗浄装置および洗浄方法は、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記給気手段６および／または復圧手段３０では、外気（空気）を導入したが、前述したように、場合により、空気以外の気体を導入してもよい。

また、前記実施例１における減圧工程および給気工程では、加熱手段７による洗浄液の加熱を停止したが、加熱手段７により洗浄液の加熱を継続してもよい。その場合、洗浄液を設定温度に維持しながら、または洗浄液を昇温しながら、本発明の洗浄方法を実施することもできる。

また、前記実施例１において、昇温工程を省略することもできる。その場合、液温センサ１０の検出温度に基づき、洗浄液の蒸気圧を把握することで、減圧工程や給気工程により、被洗浄物２の洗浄を図ることができる。

また、前記各実施例では、給気手段６として、洗浄槽３内の底部に給気パイプ２３を設け、その給気パイプ２３の気体導出孔２４から気体を洗浄液中に導入する構成としたが、洗浄液中への気体導入方法は適宜に変更可能である。たとえば、洗浄槽３の底部をパンチングプレートのような小穴を多数開けた板材で仕切りことで、洗浄槽３内の底面を二重構造とし、その中に気体を導入してもよい。この場合、前記プレートに形成された多数の穴から上方へ気体を導入することができる。

また、前記各実施例では、加熱手段７は、洗浄液中に蒸気を直接に吹き込んで、洗浄液を加熱する構成としたが、図８に示すように、洗浄槽３内に間接熱交換器３８を配置して、洗浄液と蒸気とを間接熱交換させて、洗浄液を加熱する構成としてもよい。この場合、給蒸路２５から間接熱交換器３８へ供給される蒸気の凝縮水は、スチームトラップ３９を介して排出される。このような構成の場合、洗浄槽３内から洗浄液を排出後、間接熱交換器３８に蒸気を供給することで、同じ装置で、被洗浄物２の乾燥も図ることができる。なお、図８では、洗浄槽３と加熱手段７のみを示しており、その他の構成は省略して示している。

また、前記実施例２では、注水工程Ｓ１、昇温工程Ｓ２、保持工程Ｓ３、減復圧パルス工程Ｓ４および排水工程Ｓ５からなる洗浄方法を説明したが、本発明の洗浄方法はこれに限定されるものではない。特に、この内の保持工程Ｓ３を有すれば、その他の工程の有無や、さらに別の工程の付加削除の他、それら各工程の内容は、適宜に変更可能である。要は、洗浄槽３内の洗浄液を沸騰可能状態とするまで減圧した状態で、洗浄槽３内の洗浄液中に気体を導入して、洗浄液を激しく沸騰させる工程を含めばよい。

さらに、前記各実施例の洗浄方法を組み合わせてもよい。すなわち、前記実施例１の洗浄方法を実施した後、前記実施例２の洗浄方法を実施して、被洗浄物２の洗浄を図ってもよい。その場合、保持工程Ｓ３において、前記実施例１の洗浄方法における減圧工程と給気工程との実行の併用を省略してもよい。

最後に、前記各実施例において、洗浄槽３内へ被洗浄物２を収容した直後の状態では、全ての被洗浄物２が必ずしも洗浄液に浸漬されている必要はない。たとえば、被洗浄物２を入れたラックを、洗浄槽３内に上下に複数段にして収容する場合、最上段のラックは浸漬されていなくてもよい。その場合でも、洗浄液の沸騰（特に液相部への空気導入による突沸）によって、すべての被洗浄物２に洗浄液を当てて洗浄することができる。このように、被洗浄物２は、洗浄槽３内の洗浄液の沸騰前には洗浄液に浸漬されないが、洗浄槽３内の洗浄液を沸騰させたり、その洗浄液中への気体導入により洗浄液を噴き上げたりする際には洗浄液に浸かる位置にも配置できる。この場合、被洗浄物２の設置スペースを増すことができ、一度の運転でより多くの被洗浄物２の洗浄が可能となる。また、液位を下げて運転できるので、洗浄液の使用量の抑制になる。

１ 洗浄装置
２ 被洗浄物
３ 洗浄槽
４ 給水手段
５ 減圧手段
６ 給気手段
７ 加熱手段
８ 排水手段
９ 圧力センサ
１０ 液温センサ
１１ 制御手段
２０ 給気路
２１ 給気弁
２２ フィルター
２３ 給気パイプ
２４ 気体導出孔
３０ 復圧手段

Claims (3)

1. 洗浄液が貯留され、その洗浄液に被洗浄物が浸漬される洗浄槽と、
   この洗浄槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記洗浄槽内を減圧する減圧手段と、
   この減圧手段により前記洗浄槽内の気相部の圧力を前記洗浄槽内の洗浄液の蒸気圧以下まで下げた状態で、前記被洗浄物よりも下方から前記洗浄槽内の洗浄液中に外気を導入する給気手段と、
   前記洗浄槽内の洗浄液を加熱する加熱手段と、
   前記減圧手段により減圧された前記洗浄槽内の気相部へ外気を導入して、前記洗浄槽内を復圧する復圧手段とを備え、
   前記加熱手段により洗浄液を設定温度まで加熱した後の保持工程では、前記減圧手段により前記洗浄槽内を減圧して洗浄液を沸騰させ、この沸騰中に、前記減圧手段の作動を継続させたまま、前記給気手段により前記洗浄槽の内外の差圧により前記洗浄槽内の洗浄液中に外気を導入し、
   その後の減復圧パルス工程では、前記減圧手段による前記洗浄槽内からの排気を継続して前記洗浄槽内の圧力を低下させる過程で、この減圧による洗浄液の沸騰中に前記復圧手段により前記洗浄槽内を洗浄液の沸騰が止むまで瞬時に一時的に復圧することを繰り返す
   ことを特徴とする洗浄装置。
2. 前記保持工程では、前記給気手段による洗浄液中への外気導入の停止と、洗浄液を前記設定温度まで再加熱するか再加熱しないで、洗浄液を再沸騰させるまでの前記洗浄槽内の減圧と、この沸騰中の前記給気手段による洗浄液中への外気導入とを繰り返す
   ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記給気手段は、横向きに配置されるパイプを前記洗浄槽内の底部に備え、
   このパイプには、設定間隔で気体導出孔が下方へ開口して形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄装置。

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