洗浄装置
【課題】水を主体とした洗浄水中に微細な気泡を発生させ、その洗浄効率の向上を図るとともに、環境に負荷となる洗浄水の使用を減らして洗浄水及びその廃液処理にかかるコストを低減することを目的とする。
【解決手段】洗浄水２ｆを収容する洗浄槽２ｄ、洗浄槽２ｄ中の略垂直方向に複数個の被洗浄物２ａを並べて載置するハンガー２ｃ、洗浄水２ｆと気体とを混合して多数の微小気泡２ｊを含んだ流れを発生する複数個のインゼクター２ｈを具備し、微小気泡２ｊを含んだ流れを被洗浄物２ａに射出するように、被洗浄物２ａの並ぶ方向に複数個のインゼクター２ｈを配置した。
【解決手段】洗浄水２ｆを収容する洗浄槽２ｄ、洗浄槽２ｄ中の略垂直方向に複数個の被洗浄物２ａを並べて載置するハンガー２ｃ、洗浄水２ｆと気体とを混合して多数の微小気泡２ｊを含んだ流れを発生する複数個のインゼクター２ｈを具備し、微小気泡２ｊを含んだ流れを被洗浄物２ａに射出するように、被洗浄物２ａの並ぶ方向に複数個のインゼクター２ｈを配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、洗浄装置、特に、気泡を含む洗浄水による精密機械部品等の洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業的洗浄の分野において、従来、フロン系の溶剤や有機溶剤そのほか石油系などの特別な洗浄剤が用いられてきた。その結果、オゾン層の破壊や地下水，河川，海洋汚染などの環境問題を誘起することが明らかにされてきた。この環境負荷低減の目的から、これらの特殊な洗浄剤を用いない洗浄方法および洗浄効率を向上させた洗浄装置の開発が進められている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、水を主体とした洗浄水による洗浄において、微細な気泡を被洗浄物に吹き上げ、高速気泡の衝突によってキャビテーションを生起させ洗浄効率を向上させる洗浄方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、超音波を利用して、超音波の印加により液体中に発生した気泡の振動や気泡の崩壊時に発生する衝撃波により洗浄効率を向上させる方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３８７９６号公報（第２−３頁、図１−４）
【特許文献２】特開平４−６６１７７号公報（第２−３頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の発明者らも、水を主体とした洗浄水中に微細な気泡を発生させ、その洗浄効率の向上によって、従来の酸やアルカリ系の溶剤に匹敵する洗浄度が得られる技術を開発した。
【０００７】
この発明は、水を主体とした洗浄水中に微細な気泡を発生させ、その洗浄効率の向上を図るとともに、環境に負荷となる洗浄水の使用を減らして洗浄水及びその廃液処理にかかるコストを低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る洗浄装置は、洗浄水を収容する洗浄槽、上記洗浄槽中に被洗浄物を載置するハンガー、上記洗浄水と気体とを混合して多数の微小気泡を含んだ流れを発生するインゼクターを具備し、上記インゼクターが、上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物に射出するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る洗浄装置よれば、気泡を被洗浄物に確実に接触させ、被洗浄物の気泡による洗浄を的確に行える洗浄装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、従来のメッキ前洗浄装置の構成を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図１に示したように、従来のメッキ前洗浄（ここでは洗浄水として水酸化ナトリウムを使用したアルカリ洗浄とする）は、垂直方向に複数個被洗浄物１ａを取り付けるハンガー１ｃを設けた構造であり、ハンガー１ｃ及び搬送用のレール１ｂを上下することで洗浄水１ｆ中に被洗浄物１ａを挿入し、一定時間漬けることで被洗浄物表面に付着した加工油等を分解し洗浄水１ｆ中に溶かし出す洗浄方法を採用していた。
【００１１】
しかしながら、従来の方法では洗浄を繰り返すことでアルカリ洗浄水１ｆに油分が溶け込み、アルカリ洗浄水１ｆの洗浄力が時間を経る毎に低下する傾向があった。また、アルカリ洗浄水１ｆ自体が劇物であり、取り扱いの問題及び洗浄後の廃液処理の問題があり、環境負荷を増大させることになる。
【００１２】
本発明では、上記アルカリ洗浄に使用する装置（図１）を流用し、洗浄槽中に配置した被洗浄物に対して、ポンプで循環させた洗浄槽の洗浄水とエアーを混合してできる微小気泡（以下、マイクロバブルと記載する）を的確に洗浄物に供給することにより水を使用した洗浄において長期間安定した洗浄力を維持するとともに、環境負荷を下げることが可能な洗浄装置を提供するものである。さらに、アルカリ洗浄水の代わりに、水と少量（水に対し約０．１〜０．２％濃度）の添加剤を加えることにより洗浄効率をさらに向上させるものである。
【００１３】
図２は、本発明に係る洗浄装置の要部の構成を示す概略図、図３は、図２における洗浄槽の構成を示す斜視図、図４は、インゼクターにエアーと洗浄水を供給するためのマニホルド部を示す斜視図、図５は、本発明に係る洗浄装置のシステムを概念的に示す構成図、図６は、気泡径と油除去率との関係を示す図である。
【００１４】
図２に示したように、洗浄槽２ｄに収容された洗浄水２ｆ中に、略垂直方向に複数個並べられた１対の被洗浄物２ａに対し、被洗浄物２ａの並ぶ方向にマイクロバブルを含む流れを発生する複数個のインゼクター（Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）２ｈを設け、被洗浄物２ａに均一のマイクロバブル２ｊを含む流れを射出し、且つ、左右から被洗浄物２ａを挟みこむようにインゼクター２ｈを配置することで被洗浄物２ａの洗浄効率を向上させるとともに、被洗浄物がハンガーフック２ｅからの落下を防いでいる。
【００１５】
上記のように、略垂直方向に複数個並べられた１対の被洗浄物２ａに対し、被洗浄物２ａの並ぶ方向にマイクロバブルを含む流れを発生する複数個のインゼクター（Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）２ｈを設け、被洗浄物２ａに均一のマイクロバブル２ｊを含む流れを射出することによって、マイクロバブル２ｊにより被洗浄物２ａの洗浄を的確に行うことができる。
【００１６】
また、被洗浄物２ａの並ぶ方向に複数個配置したインゼクター２ｈの間隔をハンガー２ｃの最上段フック位置から最下段フック位置の間隔を等分割した間隔で配置し、且つ各インゼクター２ｈはハンガーフック２ｅとハンガーフック２ｅの上下方向の略中間位置に配置することでマイクロバブル２ｊによる洗浄効果が部品の取り付け位置で変化しないようになる。本実施の形態１の装置の場合、ハンガー長は８００ｍｍ、最上段フックと最下段フックの間隔は７００ｍｍ、フック数が垂直方向に５個のため５分割した間隔（約１４０ｍｍ間隔）でインゼクター２ｈを配置している。
【００１７】
本発明の洗浄装置において使用する添加剤としては、−ＯＨ基を複数個もつエタノールやイソプロピルアルコール等があげられる。これら添加剤を極少量水に添加することで、水中で発生した気泡同士の再結合が抑制され、後述するインゼクターで発生した水中の微小気泡の形状・寸法が長時間水中で維持される。そして、気泡が本来有する油分の吸着性能を利用して、水中の気泡の表面積を維持しながら被洗浄物の表面に付着した油成分に大量の気泡が接触することにより油分の除去効率が大きくなり、洗浄効率が向上する。
【００１８】
洗浄に有効な微小気泡（マイクロバブル）の直径寸法は、図６に示したような分布のマイクロバブルが有効であることが本発明者らの実験で確かめられており、概ね５μｍ〜５００μｍのバブル直径であれば、通常の水中気泡に比べて被洗浄物の油を除去する効果が顕著になり、理想的にはバブル直径が１０μｍ〜２００μｍの水中気泡の場合に極めて洗浄力が高くなることが判明している。本発明では上述した特徴を持つ微小気泡を含ませた水により、被洗浄物の表面に付着した油や汚れ成分を有効に除去するための装置である。
【００１９】
また、図３の洗浄槽外観図から判るように、従来の洗浄槽をそのまま流用するため、洗浄槽内に各インゼクター２ｈにエアー６ａ、洗浄水６ｂを供給するための配管と各インゼクターの位置決めをする１対のコの字型構造体を槽内に設けている。洗浄水は、循環用のパイプ６ｆを通り、フィルタ６ｅ、圧力計６ｄを経て図示していない循環用ポンプへ戻るようにしている。なお、図３においては、マニホルド部を省略して簡単な配管構成としているが、各インゼクター２ｈへの配管の詳細は、図４のマニホルド部概観図のような構成としている。
【００２０】
図４は、図３に示した２０個のインゼクターそれぞれにエアーと水を供給するマニホルド部の構成を示しており、エアー配管部を２０分岐、水配管部を２０分岐するマニホルド部７ｂを洗浄槽外に設け、各インゼクターに各絞り弁７ｃを介して各１本配管するようにしている。エアー６ａは工場エアーから供給するようにし、水６ｂは循環用パイプ６ｆ（図３参照））より戻された洗浄水６ｃがポンプ７ａに入り、再びマニホルド部７ｂを介して各インゼクターに供給される。
【００２１】
インゼクター２ｈの数とエアー６ａの流量は洗浄槽２ｂの容量（水の体積）と被洗浄物２ａの油付着量と洗浄時間で決定する必要があるが、概ね洗浄槽２ｂの水容量が５０Ｌ、洗浄時間が６０ｓｅｃの場合、エアー６ａの流量ｑを６Ｌ／ｍｉｎ、インゼクターは一本で充分である。マイクロバブルの平均径をΦ１００μｍ、１個のマイクロバブルに取り込まれた油の膜圧を０．１μｍとしたとき、７８５μｍ３の油を除去できる。油の比重を０．９とした時、除去された７８５μｍ３の油は７．０６５×１０−１０ｇとなる。これに対しエアー６ａの流量ｑを６Ｌ／ｍｉｎとしたときにインゼクター２ｈから作られるマイクロバブルの個数は約７．６×１０１０個であり、マイクロバブルの水中での平均滞在時間を２０ｓｅｃとすると常に約２．５×１０１０個のマイクロバブルが５０Ｌの水槽中に存在することになる。つまり１ｃｍ３あたりのマイクロバブルの数は５×１０５個となり、毎秒その１０％が油の除去を行うとすると１分間に約２０００μｇ／ｃｍ２の油が除去できる。今、被洗浄物２ａに付着している油の量を約２００μｇ／ｃｍ２とすればマイクロバブルの量としては十分となる。本実施の形態１の場合は水量が１０００Ｌであるので、水中に存在するマイクロバブルの比容量（体積％）を水容量が５０Ｌの場合と同様にするため、インゼクター２ｈの数を２０本としている。
【００２２】
また、図５に示したように、上記循環系とは別に、洗浄槽２ｄ中において、洗浄水の表面層の被洗浄物から洗浄によって分離した油分を速やかに被洗浄物から遠ざけるためのオーバーフロー８ｆを設け、ブロワ８ｃによりオーバーフロー８ｆからオーバーフロー配管８ｈを介して分離した油分を多く含む洗浄水をオーバーフロー槽８ｅに溜め、油８ｄと水を完全に分離し、分離後のきれいな水をポンプ７ａで再び洗浄槽２ｄ内に戻すオーバーフロー系を設けている。
【００２３】
本実施の形態１によれば、マイクロバブルを被洗浄物２ａに確実に接触させ、マイクロバブルにより被洗浄物２ａの洗浄を的確に行うことができる。
【００２４】
また、被洗浄物から分離した油分を多く含む洗浄水をオーバーフロー槽８ｅに溜め、油８ｄと水を完全に分離し、分離後のきれいな水をポンプ７ａで再び洗浄槽２ｄ内に戻すオーバーフロー系を設けているので、環境に負荷となる洗浄水の使用を減らし、洗浄水及びその廃液処理にかかるコストを低減することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態１において、被洗浄物２ａを洗浄槽２ｄ中に１０個配置する構成を示したが、被洗浄物２ａの個数は限定されるものではなく、１個または複数個であってもよい。
【００２６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、各インゼクターに供給するエアー及び水の流量をマニホルド部で個々にコントロールできるように各２０個の絞り弁をマニホルド部に設置し、それぞれの流量は被洗浄物の洗浄効果と、被洗浄物がハンガーから脱落しないように、１個のインゼクターで水の流量が６Ｌ／ｍｉｎに対してエアーの流量を６Ｌ／ｍｉｎに設定した。ここで、水の流量とエアーの流量との関係は非常に重要である。
【００２７】
図７は、水流量に対するエアー流量比と油の除去率との関係を示す図である。図７に示したように、水流量に対する大気圧換算のエアー流量（以下、エアー流量比という）が７０％から４２０％の範囲で油を除去する効果が大きくなり、被洗浄物の油除去率は８０％を超えるようになる。特に、エアー流量比が８０％〜４００％の範囲では被洗浄物の油除去率は９５％を超え、非常に洗浄効果が高くなる。
【００２８】
但し、エアー流量比が大きくなると、流速が過度に上昇し、被洗浄物がハンガーから落下することが懸念されるので、エアー流量比を８０％から２００％の範囲に設定するのが好ましい。
【００２９】
実施の形態３．
上記実施の形態１で説明した洗浄水には、細かい気泡を効率よく発生させ、気泡による洗浄効率を大きくするための添加剤を水に少量加えたものを使用しており、使用する水質や元々アルカリ洗浄水を使用していた洗浄槽の流用という経緯から残留する少量のアルカリ洗浄水の影響を考慮して、添加剤の濃度を影響のない場合の０．１から影響の大きい場合の０．２％に調整した。
【００３０】
本実施の形態３では、従来洗浄装置のアルカリ成分や配管系の汚れがあるため、水１０００Ｌに対し２Ｌの添加剤を加え約０．２％の高濃度とし、大小さまざまな部品の洗浄を実施した。
【００３１】
その結果、最小で２５ｍｍ×８０ｍｍ、最大で１００ｍｍ×２００ｍｍの銅製プレス部品のプレス用潤滑油の除去率は平均で９５〜９８％となり、付着油の粗洗浄としては充分な結果を得ることができた。
【００３２】
また、図８（ａ）に示すような、洗浄水が入りにくい止まり穴９ａを有する部品でも、止まり穴９ａ内の油除去率は５０％を超え、マイクロバブルによる洗浄の効率の高さを確認することができた。
【００３３】
このマイクロバブルによる止まり穴９ａの油除去効果を高めるためには製品側の工夫点として、図８（ｂ）に示すように、止まり穴９ａ内部のエアーが抜けるように、上方に貫通する小径のエアー抜き穴９ｂを設けることが重要である。エアー抜き穴９ｂを設けることで、油の除去率が６０％を超えることが確認できた。
【００３４】
実施の形態４．
本実施の形態４は、実施の形態１で説明した洗浄装置で、多品種の被洗浄物が対象として存在し、小さいもので垂直方向７個、大きいもので垂直方向に２個配置される場合の実験結果を示すものである。この場合、被洗浄物が配置されるハンガー上で均一な洗浄効果を得る為には、マイクロバブルを発生するインゼクターを垂直方向に複数個配置する必要がある。各インゼクターと被洗浄物の距離、エアー及び水の流量によっても洗浄効果は異なるが、今回の条件では垂直方向に１５０ｍｍの等間隔で５個のインゼクターを配置することで、被洗浄物の配置場所に関わらず、被洗浄物の表面で９０〜９５％の油分除去を可能とすることができる。
【００３５】
また、被洗浄物に対して、マイクロバブルが衝突することが洗浄効果を高めることが分かったが、インゼクターの水中での出口流速を０．３〜１．０ｍ／ｓｅｃ程度とした場合、インゼクターの先端から３ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に被洗浄物を配置した場合に最も汚れ除去率が高くなる。なお、マイクロバブルの油除去効率が高いため、被洗浄物に対するマイクロバブルの衝突流速を持たないマイクロバブルが浮力で上昇する、あるいは、水中の撹拌流速によるゆっくりとしたマイクロバブルの接触でも油は除去され、このような状況におかれる被洗浄物であっても、油除去率は９０％を超える。
【００３６】
実施の形態５．
図９は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態５の要部の構成を示す概略図である。図９に示したように、インゼクター２ｈの角度を被洗浄物２ａの配列方向に対して水平方向から３０度から４５度傾けることにより、被洗浄物２ａに直接衝突できるマイクロバブル２ｊの領域を増加させるとともに、インゼクター２ｈとインゼクター２ｈとの間でオーバーラップできる領域を増やすことでより均一で安定した洗浄効果を得ることができる。さらに、角度をつけることで、被洗浄物２ａのインゼクターと対向しない背面側の面にマイクロバブル２ｊが回り込み、背面側の油除去率が向上する。特に、被洗浄物２ａと被洗浄物２ａとの垂直方向の隙間が大きい場合や、被洗浄物２ａが軽い（重量／表面積が小さい）場合に背面側に回り込むマイクロバブル２ｊが多くなる。この場合、背面側の油除去率が８０％を超える結果となる。
【００３７】
実施の形態６．
図１０は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態６の要部の構成を示す概略図であり、図１０（ａ）は正面から見た斜視図、図１０（ｂ）は、上面図である。図１０に示したように、洗浄工程を２工程に分割し、第一工程は第一工程用インゼクター２ｈａで被洗浄物２ａの正面から表面側を洗浄し、第二工程は第二工程用インゼクター２ｈｂで被洗浄物２ａの背面側の面にマイクロバブルが十分供給されるように、被洗浄物２ａの正面から水平方向に６０゜傾いた方向からマイクロバブルを射出するようにインゼクター２ｈｂを配置する。但し、この場合、第一工程から第二工程にハンガーを移動させるのは水中をレール２ｂに沿って平行移動させる方式であるので、移動中に被洗浄物２ａと第二工程用インゼクター２ｈｂが干渉しないように配置する必要があり、第二工程用インゼクター２ｈｂは互いに十分な距離を置く必要がある。従って、本実施の形態６の場合、第二工程用インゼクター２ｈｂの配置角度は、被洗浄物２ａの移動方向対して約２０゜〜４０゜（被洗浄物２ａの正面から水平方向に３０゜〜７０゜）傾け、且つ、第一工程用インゼクター２ｈａの射出を妨げないように配置する。
【００３８】
本実施の形態６によれば、被洗浄物２ａの表面側及び背面側の両面がほぼ均一に洗浄される。実験例では被洗浄物２ａの表裏面ともに、９０〜９５％の油除去率が得られた。
【００３９】
実施の形態７．
図１１及び図１２は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態７の要部の構成を示す概略図である。図１１に示したように、洗浄槽２ｄの底部から洗浄槽２ｄの上部に向かう水流９ｂを作る撹拌機１０ａを設けて洗浄水を対流させることにより、洗浄水の表面層を中央部からオーバーフロー部８ｆへ流れるようにすることができる。
【００４０】
本実施の形態７によれば、洗浄槽２ｄの底部から洗浄槽２ｄの上部に向かう水流９ｂを作る撹拌機９ａを設けることにより、被洗浄物から分離した油分を多く含む洗浄水をオーバーフロー槽８ｅ（図５参照）に効率よく溜めることができる。
【００４１】
また、図１２にしたように、この時の垂直方向に並ぶインゼクター２ｈの出射口の中心位置を、被洗浄物２ａに対して距離ｄだけ下方に位置するように設置することでインゼクター２ｈより供給されたマイクロバブルを含む水流を被洗浄物２ａ全体に供給することができる。
【００４２】
実施の形態８．
図１３及び図１４は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態８の要部の構成を示す概略図である。図１３に示したように、本実施の形態８は、インゼクターの位置決め機構に関するものである。インゼクターの位置決め機構１１ｂは、取り付けバー１１ａに取り付けられ、インゼクターの位置決め機構１１ｂの先端部に取り付けたインゼクター２ｈを、取り付けバー１１ａに沿った水平直線運動と、インゼクターの位置決め機構１１ｂ内における水平回転運動、垂直回転運動及び上下運動を可能としたもので、的確に被洗浄物にマイクロバブルを含む水流を供給することができるようにインゼクター２ｈの取り付け位置及び取り付け角度を任意に設定できるようにしたものであり、本発明の洗浄装置以外にも利用することができる。
【００４３】
図１４に示したように、被洗浄物の停止位置に合わせてＬの方向にインゼクターの位置決め機構１１ｂを移動させ、Ｐの方向に上下させ、さらに、インゼクター２ｈを水平方向及び垂直方向に回転させて被洗浄物に対するマイクロバブルの射出方向を調整する駆動機構１１ｃを備えている。
【００４４】
本実施の形態８によれば、洗浄効率が最もよくなるようにインゼクター２ｈの位置及び角度を設定することができる。
【００４５】
実施の形態９．
図１５は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態９の要部の構成を示す概略図である。図１５に示したように、本実施の形態９は、洗浄水の汚れを確認する清浄度検出部を設けたものである。
【００４６】
清浄度検出部は、光源１３ａと、光源１３ａの光を受ける受光部１３ｂと、光源１３ａと受光部１３ｂとの間に光源１３ａの光を透過する透明窓１３ｃを有するセルとを有し、洗浄槽の洗浄水はポンプ８ｃで吸い上げられ、セルを通過するように構成され、セルを透過する光源１３ａの光の透過度によって洗浄水の汚れを検出することができる。
【００４７】
被洗浄物に水溶性の油等が含まれる場合に、オーバーフローでの油分分離が不十分となり、洗浄水自体が汚れた状態となると洗浄力が低下する恐れがあるが、本実施の形態９によれば、常に清浄度検出部によって洗浄水の汚れを監視することができ、洗浄水自体が汚れた状態となった場合に洗浄水を交換することができる。
【００４８】
本実施の形態９における清浄度検出部を適用し、連続３０日間の洗浄実験を行った結果、洗浄水の透明度にはほとんど変化が認められなかった。この結果は、マイクロバブルの洗浄力が洗浄水自身に作用（セルフクリーニング作用）し、洗浄水中の汚れを除去し、オーバーフロー部分から外部に流し去っているためと考えられる。また、オーバーフローからあふれ出た洗浄水はポンプ配管系を循環して洗浄槽に戻ってくるが、この間にも配管内面にクリーニング作用が働き、配管の内部や洗浄槽の内面もきれいになっていく様子が観察された。
【００４９】
上記洗浄実験の結果から、本発明に係る洗浄装置は、洗浄に使用する水も少量で済み、洗浄装置の汚れ自身もセルフクリーニングされることから、非常に環境に優しい洗浄技術であることが確認された。また、洗浄装置の洗浄水に使用する添加剤も毒性がほとんどないものを使用することができることからも環境負荷の小さい洗浄技術と言える。
【００５０】
実施の形態１０．
図５において、ブロワ８ｃをオーバーフロー８ｆと反対側に配置し、固定して、洗浄により水面上に分離された油分を速やかにオーバーフロー側に流しだす機構をつけることで、被洗浄物への油分の再付着を防ぎ油分の除去率を向上させたが、ブロワ８ｃの風を間欠的に吹き出させながら、噴出しの際にはオーバーフロー８ｃ部分と反対側から液面をオーバーフロー８ｆ側に吐き出すように洗浄水液面に沿って移動させ、戻り時にはブロー８ｃを停止させ、この動作でブロー動作を繰り返すことにより、洗浄水の液面に浮上した油の除去効率をさらに高めることができる。
【００５１】
本実施の形態１０において、実験検証を行った結果、オーバーフロー８ｆから排出された油は、従来のアルカリ洗浄のように懸濁状態ではなく、油自身の透明度も維持されており、油回収槽８ｅの上部に分離された油８ｄを簡易的に再生することにより油を再利用できることが確認された。
【００５２】
なお、上記実施の形態において、インゼクターに供給する気体としてエアーを用いる例を示したが、これに限られるものではなく、窒素ガス等、種々の気体を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明に係る洗浄装置は、主に精密、光学、機械部品等の脱脂洗浄の他、基板等の汚染物質、例えば研磨クズ、ガラス基板等の切断クズ等の粉体除去洗浄に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のメッキ前洗浄装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明に係る洗浄装置の要部の構成を示す概略図である。
【図３】図２における洗浄槽の構成を示す斜視図である。
【図４】インゼクターにエアーと洗浄水を供給するためのマニホルド部を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る洗浄装置のシステムを概念的に示す構成図である。
【図６】気泡径と油除去率との関係を示す図である。
【図７】水流量に対するエアー流量比と油の除去率との関係を示す図である。
【図８】被洗浄物の例を示す正面図である。
【図９】本発明に係る洗浄装置における実施の形態５の要部の構成を示す概略図である。
【図１０】本発明に係る洗浄装置における実施の形態６の要部の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明に係る洗浄装置における実施の形態７の要部の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明に係る洗浄装置における実施の形態７の要部の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明に係る洗浄装置における実施の形態８の要部の構成を示す概略図である。
【図１４】本発明に係る洗浄装置における実施の形態８の要部の構成を示す概略図である。
【図１５】本発明に係る洗浄装置における実施の形態９の要部の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
２ａ 被洗浄物、２ｂ レール、２ｃ ハンガー、２ｄ 洗浄槽、
２ｆ 水＋微量添加剤、２ｇ 循環用回収パイプ、
２ｈ インゼクター（Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）、２ｈａ 第一工程用インゼクター、
２ｈｂ 第二工程用インゼクター、２ｊ マイクロバブル、
２ｋ 工場エアー（ａｉｒ）供給口、２ｍ 循環水供給口、６ａ エアー、
６ｂ 洗浄水、６ｃ 循環水、６ｄ 圧力計、６ｅ フィルター、６ｆ 循環用パイプ、７ａ ポンプ、７ｂ マニホルド部、７ｃ 絞り弁、８ａ エアー配管、８ｂ 水配管、８ｃ ブロワ、８ｄ 油、８ｅ オーバーフロー槽、８ｆ オーバーフロー、
８ｇ 気泡、８ｈ オーバーフロー配管、９ａ 止まり穴、９ｂ エアー抜き穴、
１０ａ 撹拌機、１１ａ 取付けバー、１１ｂ インゼクター位置決め機構、
１１ｃ 駆動部、１３ａ 光源、１３ｂ 受光部、１３ｃ 透明窓。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、洗浄装置、特に、気泡を含む洗浄水による精密機械部品等の洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業的洗浄の分野において、従来、フロン系の溶剤や有機溶剤そのほか石油系などの特別な洗浄剤が用いられてきた。その結果、オゾン層の破壊や地下水，河川，海洋汚染などの環境問題を誘起することが明らかにされてきた。この環境負荷低減の目的から、これらの特殊な洗浄剤を用いない洗浄方法および洗浄効率を向上させた洗浄装置の開発が進められている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、水を主体とした洗浄水による洗浄において、微細な気泡を被洗浄物に吹き上げ、高速気泡の衝突によってキャビテーションを生起させ洗浄効率を向上させる洗浄方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、超音波を利用して、超音波の印加により液体中に発生した気泡の振動や気泡の崩壊時に発生する衝撃波により洗浄効率を向上させる方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３８７９６号公報（第２−３頁、図１−４）
【特許文献２】特開平４−６６１７７号公報（第２−３頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の発明者らも、水を主体とした洗浄水中に微細な気泡を発生させ、その洗浄効率の向上によって、従来の酸やアルカリ系の溶剤に匹敵する洗浄度が得られる技術を開発した。
【０００７】
この発明は、水を主体とした洗浄水中に微細な気泡を発生させ、その洗浄効率の向上を図るとともに、環境に負荷となる洗浄水の使用を減らして洗浄水及びその廃液処理にかかるコストを低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る洗浄装置は、洗浄水を収容する洗浄槽、上記洗浄槽中に被洗浄物を載置するハンガー、上記洗浄水と気体とを混合して多数の微小気泡を含んだ流れを発生するインゼクターを具備し、上記インゼクターが、上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物に射出するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る洗浄装置よれば、気泡を被洗浄物に確実に接触させ、被洗浄物の気泡による洗浄を的確に行える洗浄装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、従来のメッキ前洗浄装置の構成を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図１に示したように、従来のメッキ前洗浄（ここでは洗浄水として水酸化ナトリウムを使用したアルカリ洗浄とする）は、垂直方向に複数個被洗浄物１ａを取り付けるハンガー１ｃを設けた構造であり、ハンガー１ｃ及び搬送用のレール１ｂを上下することで洗浄水１ｆ中に被洗浄物１ａを挿入し、一定時間漬けることで被洗浄物表面に付着した加工油等を分解し洗浄水１ｆ中に溶かし出す洗浄方法を採用していた。
【００１１】
しかしながら、従来の方法では洗浄を繰り返すことでアルカリ洗浄水１ｆに油分が溶け込み、アルカリ洗浄水１ｆの洗浄力が時間を経る毎に低下する傾向があった。また、アルカリ洗浄水１ｆ自体が劇物であり、取り扱いの問題及び洗浄後の廃液処理の問題があり、環境負荷を増大させることになる。
【００１２】
本発明では、上記アルカリ洗浄に使用する装置（図１）を流用し、洗浄槽中に配置した被洗浄物に対して、ポンプで循環させた洗浄槽の洗浄水とエアーを混合してできる微小気泡（以下、マイクロバブルと記載する）を的確に洗浄物に供給することにより水を使用した洗浄において長期間安定した洗浄力を維持するとともに、環境負荷を下げることが可能な洗浄装置を提供するものである。さらに、アルカリ洗浄水の代わりに、水と少量（水に対し約０．１〜０．２％濃度）の添加剤を加えることにより洗浄効率をさらに向上させるものである。
【００１３】
図２は、本発明に係る洗浄装置の要部の構成を示す概略図、図３は、図２における洗浄槽の構成を示す斜視図、図４は、インゼクターにエアーと洗浄水を供給するためのマニホルド部を示す斜視図、図５は、本発明に係る洗浄装置のシステムを概念的に示す構成図、図６は、気泡径と油除去率との関係を示す図である。
【００１４】
図２に示したように、洗浄槽２ｄに収容された洗浄水２ｆ中に、略垂直方向に複数個並べられた１対の被洗浄物２ａに対し、被洗浄物２ａの並ぶ方向にマイクロバブルを含む流れを発生する複数個のインゼクター（Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）２ｈを設け、被洗浄物２ａに均一のマイクロバブル２ｊを含む流れを射出し、且つ、左右から被洗浄物２ａを挟みこむようにインゼクター２ｈを配置することで被洗浄物２ａの洗浄効率を向上させるとともに、被洗浄物がハンガーフック２ｅからの落下を防いでいる。
【００１５】
上記のように、略垂直方向に複数個並べられた１対の被洗浄物２ａに対し、被洗浄物２ａの並ぶ方向にマイクロバブルを含む流れを発生する複数個のインゼクター（Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）２ｈを設け、被洗浄物２ａに均一のマイクロバブル２ｊを含む流れを射出することによって、マイクロバブル２ｊにより被洗浄物２ａの洗浄を的確に行うことができる。
【００１６】
また、被洗浄物２ａの並ぶ方向に複数個配置したインゼクター２ｈの間隔をハンガー２ｃの最上段フック位置から最下段フック位置の間隔を等分割した間隔で配置し、且つ各インゼクター２ｈはハンガーフック２ｅとハンガーフック２ｅの上下方向の略中間位置に配置することでマイクロバブル２ｊによる洗浄効果が部品の取り付け位置で変化しないようになる。本実施の形態１の装置の場合、ハンガー長は８００ｍｍ、最上段フックと最下段フックの間隔は７００ｍｍ、フック数が垂直方向に５個のため５分割した間隔（約１４０ｍｍ間隔）でインゼクター２ｈを配置している。
【００１７】
本発明の洗浄装置において使用する添加剤としては、−ＯＨ基を複数個もつエタノールやイソプロピルアルコール等があげられる。これら添加剤を極少量水に添加することで、水中で発生した気泡同士の再結合が抑制され、後述するインゼクターで発生した水中の微小気泡の形状・寸法が長時間水中で維持される。そして、気泡が本来有する油分の吸着性能を利用して、水中の気泡の表面積を維持しながら被洗浄物の表面に付着した油成分に大量の気泡が接触することにより油分の除去効率が大きくなり、洗浄効率が向上する。
【００１８】
洗浄に有効な微小気泡（マイクロバブル）の直径寸法は、図６に示したような分布のマイクロバブルが有効であることが本発明者らの実験で確かめられており、概ね５μｍ〜５００μｍのバブル直径であれば、通常の水中気泡に比べて被洗浄物の油を除去する効果が顕著になり、理想的にはバブル直径が１０μｍ〜２００μｍの水中気泡の場合に極めて洗浄力が高くなることが判明している。本発明では上述した特徴を持つ微小気泡を含ませた水により、被洗浄物の表面に付着した油や汚れ成分を有効に除去するための装置である。
【００１９】
また、図３の洗浄槽外観図から判るように、従来の洗浄槽をそのまま流用するため、洗浄槽内に各インゼクター２ｈにエアー６ａ、洗浄水６ｂを供給するための配管と各インゼクターの位置決めをする１対のコの字型構造体を槽内に設けている。洗浄水は、循環用のパイプ６ｆを通り、フィルタ６ｅ、圧力計６ｄを経て図示していない循環用ポンプへ戻るようにしている。なお、図３においては、マニホルド部を省略して簡単な配管構成としているが、各インゼクター２ｈへの配管の詳細は、図４のマニホルド部概観図のような構成としている。
【００２０】
図４は、図３に示した２０個のインゼクターそれぞれにエアーと水を供給するマニホルド部の構成を示しており、エアー配管部を２０分岐、水配管部を２０分岐するマニホルド部７ｂを洗浄槽外に設け、各インゼクターに各絞り弁７ｃを介して各１本配管するようにしている。エアー６ａは工場エアーから供給するようにし、水６ｂは循環用パイプ６ｆ（図３参照））より戻された洗浄水６ｃがポンプ７ａに入り、再びマニホルド部７ｂを介して各インゼクターに供給される。
【００２１】
インゼクター２ｈの数とエアー６ａの流量は洗浄槽２ｂの容量（水の体積）と被洗浄物２ａの油付着量と洗浄時間で決定する必要があるが、概ね洗浄槽２ｂの水容量が５０Ｌ、洗浄時間が６０ｓｅｃの場合、エアー６ａの流量ｑを６Ｌ／ｍｉｎ、インゼクターは一本で充分である。マイクロバブルの平均径をΦ１００μｍ、１個のマイクロバブルに取り込まれた油の膜圧を０．１μｍとしたとき、７８５μｍ３の油を除去できる。油の比重を０．９とした時、除去された７８５μｍ３の油は７．０６５×１０−１０ｇとなる。これに対しエアー６ａの流量ｑを６Ｌ／ｍｉｎとしたときにインゼクター２ｈから作られるマイクロバブルの個数は約７．６×１０１０個であり、マイクロバブルの水中での平均滞在時間を２０ｓｅｃとすると常に約２．５×１０１０個のマイクロバブルが５０Ｌの水槽中に存在することになる。つまり１ｃｍ３あたりのマイクロバブルの数は５×１０５個となり、毎秒その１０％が油の除去を行うとすると１分間に約２０００μｇ／ｃｍ２の油が除去できる。今、被洗浄物２ａに付着している油の量を約２００μｇ／ｃｍ２とすればマイクロバブルの量としては十分となる。本実施の形態１の場合は水量が１０００Ｌであるので、水中に存在するマイクロバブルの比容量（体積％）を水容量が５０Ｌの場合と同様にするため、インゼクター２ｈの数を２０本としている。
【００２２】
また、図５に示したように、上記循環系とは別に、洗浄槽２ｄ中において、洗浄水の表面層の被洗浄物から洗浄によって分離した油分を速やかに被洗浄物から遠ざけるためのオーバーフロー８ｆを設け、ブロワ８ｃによりオーバーフロー８ｆからオーバーフロー配管８ｈを介して分離した油分を多く含む洗浄水をオーバーフロー槽８ｅに溜め、油８ｄと水を完全に分離し、分離後のきれいな水をポンプ７ａで再び洗浄槽２ｄ内に戻すオーバーフロー系を設けている。
【００２３】
本実施の形態１によれば、マイクロバブルを被洗浄物２ａに確実に接触させ、マイクロバブルにより被洗浄物２ａの洗浄を的確に行うことができる。
【００２４】
また、被洗浄物から分離した油分を多く含む洗浄水をオーバーフロー槽８ｅに溜め、油８ｄと水を完全に分離し、分離後のきれいな水をポンプ７ａで再び洗浄槽２ｄ内に戻すオーバーフロー系を設けているので、環境に負荷となる洗浄水の使用を減らし、洗浄水及びその廃液処理にかかるコストを低減することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態１において、被洗浄物２ａを洗浄槽２ｄ中に１０個配置する構成を示したが、被洗浄物２ａの個数は限定されるものではなく、１個または複数個であってもよい。
【００２６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、各インゼクターに供給するエアー及び水の流量をマニホルド部で個々にコントロールできるように各２０個の絞り弁をマニホルド部に設置し、それぞれの流量は被洗浄物の洗浄効果と、被洗浄物がハンガーから脱落しないように、１個のインゼクターで水の流量が６Ｌ／ｍｉｎに対してエアーの流量を６Ｌ／ｍｉｎに設定した。ここで、水の流量とエアーの流量との関係は非常に重要である。
【００２７】
図７は、水流量に対するエアー流量比と油の除去率との関係を示す図である。図７に示したように、水流量に対する大気圧換算のエアー流量（以下、エアー流量比という）が７０％から４２０％の範囲で油を除去する効果が大きくなり、被洗浄物の油除去率は８０％を超えるようになる。特に、エアー流量比が８０％〜４００％の範囲では被洗浄物の油除去率は９５％を超え、非常に洗浄効果が高くなる。
【００２８】
但し、エアー流量比が大きくなると、流速が過度に上昇し、被洗浄物がハンガーから落下することが懸念されるので、エアー流量比を８０％から２００％の範囲に設定するのが好ましい。
【００２９】
実施の形態３．
上記実施の形態１で説明した洗浄水には、細かい気泡を効率よく発生させ、気泡による洗浄効率を大きくするための添加剤を水に少量加えたものを使用しており、使用する水質や元々アルカリ洗浄水を使用していた洗浄槽の流用という経緯から残留する少量のアルカリ洗浄水の影響を考慮して、添加剤の濃度を影響のない場合の０．１から影響の大きい場合の０．２％に調整した。
【００３０】
本実施の形態３では、従来洗浄装置のアルカリ成分や配管系の汚れがあるため、水１０００Ｌに対し２Ｌの添加剤を加え約０．２％の高濃度とし、大小さまざまな部品の洗浄を実施した。
【００３１】
その結果、最小で２５ｍｍ×８０ｍｍ、最大で１００ｍｍ×２００ｍｍの銅製プレス部品のプレス用潤滑油の除去率は平均で９５〜９８％となり、付着油の粗洗浄としては充分な結果を得ることができた。
【００３２】
また、図８（ａ）に示すような、洗浄水が入りにくい止まり穴９ａを有する部品でも、止まり穴９ａ内の油除去率は５０％を超え、マイクロバブルによる洗浄の効率の高さを確認することができた。
【００３３】
このマイクロバブルによる止まり穴９ａの油除去効果を高めるためには製品側の工夫点として、図８（ｂ）に示すように、止まり穴９ａ内部のエアーが抜けるように、上方に貫通する小径のエアー抜き穴９ｂを設けることが重要である。エアー抜き穴９ｂを設けることで、油の除去率が６０％を超えることが確認できた。
【００３４】
実施の形態４．
本実施の形態４は、実施の形態１で説明した洗浄装置で、多品種の被洗浄物が対象として存在し、小さいもので垂直方向７個、大きいもので垂直方向に２個配置される場合の実験結果を示すものである。この場合、被洗浄物が配置されるハンガー上で均一な洗浄効果を得る為には、マイクロバブルを発生するインゼクターを垂直方向に複数個配置する必要がある。各インゼクターと被洗浄物の距離、エアー及び水の流量によっても洗浄効果は異なるが、今回の条件では垂直方向に１５０ｍｍの等間隔で５個のインゼクターを配置することで、被洗浄物の配置場所に関わらず、被洗浄物の表面で９０〜９５％の油分除去を可能とすることができる。
【００３５】
また、被洗浄物に対して、マイクロバブルが衝突することが洗浄効果を高めることが分かったが、インゼクターの水中での出口流速を０．３〜１．０ｍ／ｓｅｃ程度とした場合、インゼクターの先端から３ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に被洗浄物を配置した場合に最も汚れ除去率が高くなる。なお、マイクロバブルの油除去効率が高いため、被洗浄物に対するマイクロバブルの衝突流速を持たないマイクロバブルが浮力で上昇する、あるいは、水中の撹拌流速によるゆっくりとしたマイクロバブルの接触でも油は除去され、このような状況におかれる被洗浄物であっても、油除去率は９０％を超える。
【００３６】
実施の形態５．
図９は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態５の要部の構成を示す概略図である。図９に示したように、インゼクター２ｈの角度を被洗浄物２ａの配列方向に対して水平方向から３０度から４５度傾けることにより、被洗浄物２ａに直接衝突できるマイクロバブル２ｊの領域を増加させるとともに、インゼクター２ｈとインゼクター２ｈとの間でオーバーラップできる領域を増やすことでより均一で安定した洗浄効果を得ることができる。さらに、角度をつけることで、被洗浄物２ａのインゼクターと対向しない背面側の面にマイクロバブル２ｊが回り込み、背面側の油除去率が向上する。特に、被洗浄物２ａと被洗浄物２ａとの垂直方向の隙間が大きい場合や、被洗浄物２ａが軽い（重量／表面積が小さい）場合に背面側に回り込むマイクロバブル２ｊが多くなる。この場合、背面側の油除去率が８０％を超える結果となる。
【００３７】
実施の形態６．
図１０は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態６の要部の構成を示す概略図であり、図１０（ａ）は正面から見た斜視図、図１０（ｂ）は、上面図である。図１０に示したように、洗浄工程を２工程に分割し、第一工程は第一工程用インゼクター２ｈａで被洗浄物２ａの正面から表面側を洗浄し、第二工程は第二工程用インゼクター２ｈｂで被洗浄物２ａの背面側の面にマイクロバブルが十分供給されるように、被洗浄物２ａの正面から水平方向に６０゜傾いた方向からマイクロバブルを射出するようにインゼクター２ｈｂを配置する。但し、この場合、第一工程から第二工程にハンガーを移動させるのは水中をレール２ｂに沿って平行移動させる方式であるので、移動中に被洗浄物２ａと第二工程用インゼクター２ｈｂが干渉しないように配置する必要があり、第二工程用インゼクター２ｈｂは互いに十分な距離を置く必要がある。従って、本実施の形態６の場合、第二工程用インゼクター２ｈｂの配置角度は、被洗浄物２ａの移動方向対して約２０゜〜４０゜（被洗浄物２ａの正面から水平方向に３０゜〜７０゜）傾け、且つ、第一工程用インゼクター２ｈａの射出を妨げないように配置する。
【００３８】
本実施の形態６によれば、被洗浄物２ａの表面側及び背面側の両面がほぼ均一に洗浄される。実験例では被洗浄物２ａの表裏面ともに、９０〜９５％の油除去率が得られた。
【００３９】
実施の形態７．
図１１及び図１２は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態７の要部の構成を示す概略図である。図１１に示したように、洗浄槽２ｄの底部から洗浄槽２ｄの上部に向かう水流９ｂを作る撹拌機１０ａを設けて洗浄水を対流させることにより、洗浄水の表面層を中央部からオーバーフロー部８ｆへ流れるようにすることができる。
【００４０】
本実施の形態７によれば、洗浄槽２ｄの底部から洗浄槽２ｄの上部に向かう水流９ｂを作る撹拌機９ａを設けることにより、被洗浄物から分離した油分を多く含む洗浄水をオーバーフロー槽８ｅ（図５参照）に効率よく溜めることができる。
【００４１】
また、図１２にしたように、この時の垂直方向に並ぶインゼクター２ｈの出射口の中心位置を、被洗浄物２ａに対して距離ｄだけ下方に位置するように設置することでインゼクター２ｈより供給されたマイクロバブルを含む水流を被洗浄物２ａ全体に供給することができる。
【００４２】
実施の形態８．
図１３及び図１４は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態８の要部の構成を示す概略図である。図１３に示したように、本実施の形態８は、インゼクターの位置決め機構に関するものである。インゼクターの位置決め機構１１ｂは、取り付けバー１１ａに取り付けられ、インゼクターの位置決め機構１１ｂの先端部に取り付けたインゼクター２ｈを、取り付けバー１１ａに沿った水平直線運動と、インゼクターの位置決め機構１１ｂ内における水平回転運動、垂直回転運動及び上下運動を可能としたもので、的確に被洗浄物にマイクロバブルを含む水流を供給することができるようにインゼクター２ｈの取り付け位置及び取り付け角度を任意に設定できるようにしたものであり、本発明の洗浄装置以外にも利用することができる。
【００４３】
図１４に示したように、被洗浄物の停止位置に合わせてＬの方向にインゼクターの位置決め機構１１ｂを移動させ、Ｐの方向に上下させ、さらに、インゼクター２ｈを水平方向及び垂直方向に回転させて被洗浄物に対するマイクロバブルの射出方向を調整する駆動機構１１ｃを備えている。
【００４４】
本実施の形態８によれば、洗浄効率が最もよくなるようにインゼクター２ｈの位置及び角度を設定することができる。
【００４５】
実施の形態９．
図１５は、本発明に係る洗浄装置における実施の形態９の要部の構成を示す概略図である。図１５に示したように、本実施の形態９は、洗浄水の汚れを確認する清浄度検出部を設けたものである。
【００４６】
清浄度検出部は、光源１３ａと、光源１３ａの光を受ける受光部１３ｂと、光源１３ａと受光部１３ｂとの間に光源１３ａの光を透過する透明窓１３ｃを有するセルとを有し、洗浄槽の洗浄水はポンプ８ｃで吸い上げられ、セルを通過するように構成され、セルを透過する光源１３ａの光の透過度によって洗浄水の汚れを検出することができる。
【００４７】
被洗浄物に水溶性の油等が含まれる場合に、オーバーフローでの油分分離が不十分となり、洗浄水自体が汚れた状態となると洗浄力が低下する恐れがあるが、本実施の形態９によれば、常に清浄度検出部によって洗浄水の汚れを監視することができ、洗浄水自体が汚れた状態となった場合に洗浄水を交換することができる。
【００４８】
本実施の形態９における清浄度検出部を適用し、連続３０日間の洗浄実験を行った結果、洗浄水の透明度にはほとんど変化が認められなかった。この結果は、マイクロバブルの洗浄力が洗浄水自身に作用（セルフクリーニング作用）し、洗浄水中の汚れを除去し、オーバーフロー部分から外部に流し去っているためと考えられる。また、オーバーフローからあふれ出た洗浄水はポンプ配管系を循環して洗浄槽に戻ってくるが、この間にも配管内面にクリーニング作用が働き、配管の内部や洗浄槽の内面もきれいになっていく様子が観察された。
【００４９】
上記洗浄実験の結果から、本発明に係る洗浄装置は、洗浄に使用する水も少量で済み、洗浄装置の汚れ自身もセルフクリーニングされることから、非常に環境に優しい洗浄技術であることが確認された。また、洗浄装置の洗浄水に使用する添加剤も毒性がほとんどないものを使用することができることからも環境負荷の小さい洗浄技術と言える。
【００５０】
実施の形態１０．
図５において、ブロワ８ｃをオーバーフロー８ｆと反対側に配置し、固定して、洗浄により水面上に分離された油分を速やかにオーバーフロー側に流しだす機構をつけることで、被洗浄物への油分の再付着を防ぎ油分の除去率を向上させたが、ブロワ８ｃの風を間欠的に吹き出させながら、噴出しの際にはオーバーフロー８ｃ部分と反対側から液面をオーバーフロー８ｆ側に吐き出すように洗浄水液面に沿って移動させ、戻り時にはブロー８ｃを停止させ、この動作でブロー動作を繰り返すことにより、洗浄水の液面に浮上した油の除去効率をさらに高めることができる。
【００５１】
本実施の形態１０において、実験検証を行った結果、オーバーフロー８ｆから排出された油は、従来のアルカリ洗浄のように懸濁状態ではなく、油自身の透明度も維持されており、油回収槽８ｅの上部に分離された油８ｄを簡易的に再生することにより油を再利用できることが確認された。
【００５２】
なお、上記実施の形態において、インゼクターに供給する気体としてエアーを用いる例を示したが、これに限られるものではなく、窒素ガス等、種々の気体を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明に係る洗浄装置は、主に精密、光学、機械部品等の脱脂洗浄の他、基板等の汚染物質、例えば研磨クズ、ガラス基板等の切断クズ等の粉体除去洗浄に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のメッキ前洗浄装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明に係る洗浄装置の要部の構成を示す概略図である。
【図３】図２における洗浄槽の構成を示す斜視図である。
【図４】インゼクターにエアーと洗浄水を供給するためのマニホルド部を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る洗浄装置のシステムを概念的に示す構成図である。
【図６】気泡径と油除去率との関係を示す図である。
【図７】水流量に対するエアー流量比と油の除去率との関係を示す図である。
【図８】被洗浄物の例を示す正面図である。
【図９】本発明に係る洗浄装置における実施の形態５の要部の構成を示す概略図である。
【図１０】本発明に係る洗浄装置における実施の形態６の要部の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明に係る洗浄装置における実施の形態７の要部の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明に係る洗浄装置における実施の形態７の要部の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明に係る洗浄装置における実施の形態８の要部の構成を示す概略図である。
【図１４】本発明に係る洗浄装置における実施の形態８の要部の構成を示す概略図である。
【図１５】本発明に係る洗浄装置における実施の形態９の要部の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
２ａ 被洗浄物、２ｂ レール、２ｃ ハンガー、２ｄ 洗浄槽、
２ｆ 水＋微量添加剤、２ｇ 循環用回収パイプ、
２ｈ インゼクター（Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）、２ｈａ 第一工程用インゼクター、
２ｈｂ 第二工程用インゼクター、２ｊ マイクロバブル、
２ｋ 工場エアー（ａｉｒ）供給口、２ｍ 循環水供給口、６ａ エアー、
６ｂ 洗浄水、６ｃ 循環水、６ｄ 圧力計、６ｅ フィルター、６ｆ 循環用パイプ、７ａ ポンプ、７ｂ マニホルド部、７ｃ 絞り弁、８ａ エアー配管、８ｂ 水配管、８ｃ ブロワ、８ｄ 油、８ｅ オーバーフロー槽、８ｆ オーバーフロー、
８ｇ 気泡、８ｈ オーバーフロー配管、９ａ 止まり穴、９ｂ エアー抜き穴、
１０ａ 撹拌機、１１ａ 取付けバー、１１ｂ インゼクター位置決め機構、
１１ｃ 駆動部、１３ａ 光源、１３ｂ 受光部、１３ｃ 透明窓。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄水を収容する洗浄槽、上記洗浄槽中に被洗浄物を載置するハンガー、上記洗浄水と気体とを混合して多数の微小気泡を含んだ流れを発生するインゼクターを具備し、上記インゼクターが、上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物に射出するようにしたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
上記ハンガーは、上記洗浄槽中の略垂直方向に上記被洗浄物の複数個を並べて載置するように構成され、上記インゼクターの複数個が、上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物に射出するように、上記被洗浄物の並ぶ方向に配置されたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項３】
上記複数個のインゼクターを上記被洗浄物の並ぶ方向に等間隔で配置したことを特徴とする請求項２記載の洗浄装置。
【請求項４】
上記洗浄水と気体との混合において、上記気体の体積が上記洗浄水の体積に対し０．８〜２．０倍の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項５】
上記洗浄水は、水の中に０．０５％乃至０．２％の濃度の添加剤を加えたものであることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項６】
上記添加剤が、−ＯＨ基を複数個持つアルコール類であることを特徴とする請求項５記載の洗浄装置。
【請求項７】
上記インゼクターの出射口の角度を、上記配列方向に対して上記被洗浄物の配列方向と垂直な方向から３０°乃至４５°傾けたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項８】
上記洗浄槽中に、第一の洗浄を行う第一工程用のインゼクターと、上記第一の洗浄の後、上記被洗浄物が移動されて第二の洗浄を行う第二工程用のインゼクターとを備え、上記第一工程用のインゼクターは上記被洗浄物の正面から上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物に射出し、上記第二工程用のインゼクターは上記被洗浄物の正面から水平方向に５０゜乃至７０゜傾いた方向から上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物の裏面に射出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項９】
上記洗浄槽中の洗浄水をオーバーフローさせるオーバーフロー部と、上記洗浄水の表面層を上記オーバーフロー部へ流すブロワと、上記オーバーフローさせた上記洗浄水を収容するオーバーフロー槽とを有することを特徴とする請求項１の洗浄装置。
【請求項１０】
上記ブロワは、上記洗浄水の液面に沿って上記オーバーフロー部の方向へ移動するようにしたことを特徴とする請求項９の洗浄装置。
【請求項１１】
上記洗浄槽内に、上記洗浄水を撹拌する撹拌機を設けたことを特徴とする請求項９記載の洗浄装置。
【請求項１２】
上記インゼクターの水平方向及び上下方向の位置並びに出射口の方向を調節するインゼクター位置決め機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項１３】
上記洗浄水を循環する配管流路を有し、上記配管流路中に上記配管流路を流れる洗浄水の光透過度を検出する清浄度検出部を設けたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項１】
洗浄水を収容する洗浄槽、上記洗浄槽中に被洗浄物を載置するハンガー、上記洗浄水と気体とを混合して多数の微小気泡を含んだ流れを発生するインゼクターを具備し、上記インゼクターが、上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物に射出するようにしたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
上記ハンガーは、上記洗浄槽中の略垂直方向に上記被洗浄物の複数個を並べて載置するように構成され、上記インゼクターの複数個が、上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物に射出するように、上記被洗浄物の並ぶ方向に配置されたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項３】
上記複数個のインゼクターを上記被洗浄物の並ぶ方向に等間隔で配置したことを特徴とする請求項２記載の洗浄装置。
【請求項４】
上記洗浄水と気体との混合において、上記気体の体積が上記洗浄水の体積に対し０．８〜２．０倍の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項５】
上記洗浄水は、水の中に０．０５％乃至０．２％の濃度の添加剤を加えたものであることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項６】
上記添加剤が、−ＯＨ基を複数個持つアルコール類であることを特徴とする請求項５記載の洗浄装置。
【請求項７】
上記インゼクターの出射口の角度を、上記配列方向に対して上記被洗浄物の配列方向と垂直な方向から３０°乃至４５°傾けたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項８】
上記洗浄槽中に、第一の洗浄を行う第一工程用のインゼクターと、上記第一の洗浄の後、上記被洗浄物が移動されて第二の洗浄を行う第二工程用のインゼクターとを備え、上記第一工程用のインゼクターは上記被洗浄物の正面から上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物に射出し、上記第二工程用のインゼクターは上記被洗浄物の正面から水平方向に５０゜乃至７０゜傾いた方向から上記微小気泡を含んだ流れを上記被洗浄物の裏面に射出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項９】
上記洗浄槽中の洗浄水をオーバーフローさせるオーバーフロー部と、上記洗浄水の表面層を上記オーバーフロー部へ流すブロワと、上記オーバーフローさせた上記洗浄水を収容するオーバーフロー槽とを有することを特徴とする請求項１の洗浄装置。
【請求項１０】
上記ブロワは、上記洗浄水の液面に沿って上記オーバーフロー部の方向へ移動するようにしたことを特徴とする請求項９の洗浄装置。
【請求項１１】
上記洗浄槽内に、上記洗浄水を撹拌する撹拌機を設けたことを特徴とする請求項９記載の洗浄装置。
【請求項１２】
上記インゼクターの水平方向及び上下方向の位置並びに出射口の方向を調節するインゼクター位置決め機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項１３】
上記洗浄水を循環する配管流路を有し、上記配管流路中に上記配管流路を流れる洗浄水の光透過度を検出する清浄度検出部を設けたことを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−１３６２７５（Ｐ２００７−１３６２７５Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２９９１５（Ｐ２００５−３２９９１５）
【出願日】平成１７年１１月１５日（２００５．１１．１５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１５日（２００５．１１．１５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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