JP2006314953A - 洗浄方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークの形状に依存することなく、洗浄水に浸漬したワークから切粉や塵などの付着物を確実に取り除くことができる洗浄装置を提供する。
【解決手段】 洗浄水１にワークＷを浸漬し、このワークＷから切粉や塵などの付着物を取り除く洗浄装置であって、ワークＷを洗浄水１中に支持するワーク支持手段３と、超音波により気泡を発生する超音波発生手段４と、高圧洗浄水１ａに空気を混入して気泡を含む高圧洗浄水１ａをワークＷに向かって吐出するジェット水流吐出手段５を備えた。超音波発生手段４が発生する超音波による気泡と、ジェット水流吐出手段５が吐出する高圧洗浄水１ａに含まれる気泡を衝突させ、これらの気泡が崩壊する際に発生する衝撃力と高圧洗浄水１ａの水圧を洗浄力として利用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、洗浄水に浸漬したワーク（被洗浄物）から切粉や塵などの付着物を取り除く洗浄方法及びその装置に関する。

従来、洗浄水中に浸漬されているワーク（被洗浄物）に対して加圧水流を噴射し、水流のキャビテーションを発生させて被洗浄物を洗浄する方法として、加圧水流により負圧を発生させ、その負圧により気流を吸引することによって高速度の気流を洗浄水中に導入する気流吸引工程と、吸引された気流を被洗浄物方向へ加圧水流とともに誘導し、キャビテーションにより発生した高速度で運動する気泡及びその破裂による衝撃波と加圧水流の水撃により被洗浄物を洗浄する洗浄工程からなる水中洗浄方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、超音波振動手段によって容器内の洗浄水を超音波振動させて水中にキャビテーションを発生させ、このキャビテーションの破壊に伴って発生する機械力を洗浄に利用する洗浄装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−２１０２５２号公報 特開２０００−３５０６９２号公報

しかし、特許文献１に記載された洗浄方法や特許文献２に記載された洗浄装置においては、加圧水流とキャビテーションによる洗浄であるため、被洗浄物の凹凸部などに切粉や塵などが除去されずに残る場合があり、凹凸部の間隔が狭い部位では切粉が除去しきれず、特に凹部が深い被洗浄物では切粉を完全に除去するのは困難であるという問題がある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワークの形状に依存することなく、洗浄水に浸漬したワークから切粉や塵などの付着物を確実に取り除くことができる洗浄方法及びその装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、洗浄水にワークを浸漬し、このワークから切粉や塵などの付着物を取り除く洗浄方法であって、超音波により発生させた気泡と、高圧洗浄水に空気を混入させて発生させた気泡を衝突させ、これらの気泡を崩壊させると共に、前記高圧洗浄水をワークに衝突させてワークに付着した切粉や塵などの付着物を取り除くものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の洗浄方法において、前記高圧洗浄水に混入させる空気の量は調整可能にして、発生する気泡の量を制御するものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の洗浄方法において、前記高圧洗浄水は、ポンプから吐出される高圧洗浄水が複数且つ圧力変化のない状態で分配されて洗浄水中に吐出されるものである。

請求項４に係る発明は、請求項１、２又は３記載の洗浄方法において、前記高圧洗浄水は、ワークを中心とした円弧状の複数の方向から、ワークに向かって吐出するようにした。

請求項５に係る発明は、請求項１、２、３又は４記載の洗浄方法において、気泡により浮上し浮遊する切粉や塵などの付着物は、洗浄水を貯留する洗浄槽のコーナ部で回収するようにした。

請求項６に係る発明は、洗浄水にワークを浸漬し、このワークから切粉や塵などの付着物を取り除く洗浄装置であって、ワークを洗浄水中に支持するワーク支持手段と、超音波により気泡を発生する超音波発生手段と、高圧洗浄水に空気を混入して気泡を含む高圧洗浄水をワークに向かって吐出するジェット水流吐出手段を備えたものである。

請求項７に係る発明は、請求項６記載の洗浄装置において、前記ジェット水流吐出手段は、高圧洗浄水を吐出するポンプと、このポンプが吐出した高圧洗浄水の圧力を変えずに複数の配管に流量均一で高圧洗浄水を分配するマルチマニホールドと、このマルチマニホールドで分配した高圧洗浄水に空気を混入して気泡を発生させ、気泡を含む高圧洗浄水を吐出するエアミキシング用ノズルと、このエアミキシング用ノズルが吐出した気泡を含む高圧洗浄水をワークに向けて吐出する洗浄ノズルからなるものである。

請求項８に係る発明は、請求項６又は７記載の洗浄装置において、洗浄水を貯留する洗浄槽のコーナ部に、切粉や塵などの浮遊物を巻き込む巻込み部材と、この巻込み部材に前記浮遊物を案内するガイド部材を設けたものである。

請求項１に係る発明によれば、超音波により発生させる気泡と、高圧洗浄水に含まれる気泡を衝突させ、これらの気泡が崩壊する際の衝撃力と高圧洗浄水の水圧を洗浄力として利用することにより、ワークに付着した切粉や塵などの付着物を円滑に取り除くことができる。

請求項２に係る発明によれば、高圧洗浄水に混入させる空気の量を調整することにより、発生する気泡の量を制御することができるので、切粉や塵などの付着状態に応じた洗浄力を設定することができる。

請求項３に係る発明によれば、複数で且つ等圧の高圧洗浄水の流れが発生して、ワークに付着した切粉や塵などの付着物を円滑に取り除くことができる。

請求項４に係る発明によれば、ワークを中心とした円弧状の複数の方向から高圧洗浄水を吐出することができるので、ワークに付着した切粉や塵などの付着物を円滑に取り除くことができる。

請求項５に係る発明によれば、気泡により浮上し浮遊する切粉や塵などの付着物を容易に回収することができる。

請求項６に係る発明によれば、超音波発生手段が発生する超音波による気泡と、ジェット水流吐出手段が吐出する高圧洗浄水に含まれる気泡を衝突させ、これらの気泡が崩壊する際に発生する衝撃力と高圧洗浄水の水圧を洗浄力として利用することにより、ワークに付着した切粉や塵などの付着物を円滑に取り除くことができる。

請求項７に係る発明によれば、ジェット水流吐出手段による洗浄力を高めることができ、ワークに付着した切粉や塵などの付着物を円滑に取り除くことができる。

請求項８に係る発明によれば、洗浄槽のコーナ部に配設したガイド部材と巻込み部材により、ワークに付着していた切粉や塵などの付着物を容易に回収することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る洗浄装置の概要構成説明図、図２は洗浄槽の概要平面図、図３マルチマニホールドの説明図、図４はエアミキシング用ノズルの説明図である。

本発明に係る洗浄装置は、図１に示すように、洗浄水１を貯留する洗浄槽２と、ワークＷを洗浄水１中に支持するワーク支持手段３と、洗浄槽２の底部２ａに設置され超音波により気泡を発生する超音波発生手段４と、高圧洗浄水に空気を混入して気泡を含む高圧洗浄水１ａをワークＷに向けて吐出するジェット水流吐出手段５を備えてなる。

また、洗浄槽２は、上面を開放した直方体形状の箱型に形成され、図２に示すように、コーナ部２ｂの上部に、切粉や塵などの浮遊物を回収するための巻込み部材６を２個と、これらの巻込み部材６に切粉や塵などの浮遊物を円滑に案内させるための円弧形状のガイド部材７を２個設けている。
ワーク支持手段３は、洗浄水１中でワークＷを載置して支持すると共に、ワークＷを洗浄水１中で駆動手段（不図示）により、図１に示す矢印Ａ方向に昇降させることができる。

更に、ジェット水流吐出手段５は、高圧洗浄水を吐出するポンプ１０と、ポンプ１０が吐出した高圧洗浄水の圧力を変えずに複数の配管１１に流量均一で高圧洗浄水を分配するマルチマニホールド１２と、マルチマニホールド１２で分配した高圧洗浄水に空気を混入して気泡を発生させ、気泡を含む高圧洗浄水を吐出するエアミキシング用ノズル１３と、エアミキシング用ノズル１３が吐出した気泡を含む高圧洗浄水１ａをワークＷに向けて吐出する洗浄ノズル１４と、洗浄ノズル１４を所望な姿勢で支持する洗浄ノズル支持手段１５からなる。

マルチマニホールド１２は、図３（ａ）に示すように、空洞の円柱体１２ａと、円柱体１２ａの下面１２ｂに設けた大径の入口筒体１２ｃと、円柱体１２ａの上面１２ｄに設けた小径の出口筒体１２ｅからなる。出口筒体１２ｅは、図３（ｂ）に示すように、上面１２ｄの縁近傍に円形状に８つ配設されている。入口筒体１２ｃと８つの出口筒体１２ｅは連通している。そして、高圧洗浄水１ａが入口筒体１２ｃに供給されると、高圧洗浄水１ａは空洞の円柱体１２ａを通過した後、８つの出口筒体１２ｅから夫々流量均一の状態で吐出される。

エアミキシング用ノズル１３は、図４に示すように、先端外周部に斜めに孔１３ａを開けた円筒状の洗浄水供給ノズル１３ｂと、孔１３ａに合致させて洗浄水供給ノズル１３ｂに固設したエア供給ノズル１３ｃからなる。エア供給ノズル１３ｃには、洗浄水供給ノズル１３ｂに供給する空気の量を調整して高圧洗浄水１ａ中に発生する気泡の量を制御するバルブ（不図示）が設けてある。

そして、洗浄水供給ノズル１３ｂを流れる高圧洗浄水１ａにエア供給ノズル１３ｃによって斜めから空気２０を混入させ、エアミキシング用ノズル１３から吐出される高圧洗浄水１ａ中にキャビテーション２１を発生させる。なお、本実施の形態では、マルチマニホールド１２が高圧洗浄水１ａを８つに分配するので、それに対応してエアミキシング用ノズル１３は８個設置されているが、図１では２個のみ示す。

洗浄ノズル１４は、８個のエアミキシング用ノズル１３に対応して洗浄ノズル支持手段１５に８個設置され、そのうち４個はワーク支持手段３に支持されるワークＷの上面に向かって高圧洗浄水１ａが当たるよう円弧状に配設され、他の４個はワーク支持手段３に支持されるワークＷの下面に向かって高圧洗浄水１ａが当たるよう円弧状に配設されている。なお、図１では洗浄ノズル１４を２個のみ示す。

また、洗浄ノズル支持手段１５は、洗浄ノズル１４を所望の方向に向けて洗浄水１中に支持すると共に、洗浄ノズル１４が吐出する気泡を含む高圧洗浄水１ａがワークＷの全表面に当たるよう駆動手段（不図示）により、図１に示す矢印Ｂ方向に洗浄ノズル１４を前進・後退させることができる。

また、洗浄水１は、循環式であるため、洗浄槽２の底部２ａに設けた排出口２ｃから排出され、５０μのフィルタ１６と１０μのフィルタ１７を通過してから再びポンプ１０に戻る。なお、１８は配管である。

以上のように構成された本発明に係る洗浄装置の動作及び本発明に係る洗浄方法について説明する。
先ず、洗浄対象となるワークＷをワーク支持手段３に載置する。そして、ワーク支持手段３を駆動して、ワークＷを洗浄槽２に満たした洗浄水１中の所定位置に浸漬する。

次いで、超音波発生手段４により気泡を発生させると共に、ポンプ１０を駆動して洗浄ノズル１４から気泡を含む高圧洗浄水１ａを吐出させる。すると、８個の洗浄ノズル１４は、図１に示すように、ワークＷの両面（上面と下面）に気泡を含む高圧洗浄水１ａを当てながら、洗浄ノズル支持手段１５の前進・後退動作によりワークＷの端から端まで複数回往復してワークＷを洗浄する。

その時、ワークＷの下方から発生する超音波発生手段４による気泡と、洗浄ノズル１４から吐出される高圧洗浄水１ａに含まれる気泡が衝突し、これらの気泡が崩壊する際に衝撃力が発生する。この衝撃力と高圧洗浄水１ａの水圧が、ワークＷに付着している切粉や塵などの付着物を除去する洗浄力として作用する。

次いで、ワークＷから除去された切粉や塵などの付着物は、ワークＷの周辺に存在する気泡により洗浄槽２の水面に浮上して浮遊物になる。すると、図２に示すように、洗浄ノズル１４から吐出された高圧洗浄水１ａによって生じる洗浄槽２の水面における洗浄水１の流れ（矢印ａ）に従って、切粉や塵などの浮遊物が流れ出す。

そして、切粉や塵などの浮遊物は、コーナ部２ｂに設けたガイド部材７の形状に沿って流れ（矢印ｂ）、更に洗浄槽２の壁面に沿って流れた（矢印ｃ）後に、反対側のコーナ部２ｂに設けた巻込み部材６によって巻き込まれ（矢印ｄ）、巻込み部材６の内側に溜まる。巻込み部材６の内側に溜まった切粉や塵などの浮遊物は容易に回収される。

超音波により発生させた気泡と、高圧洗浄水に含まれる気泡を衝突させ、これらの気泡が崩壊する際に発生する衝撃力と高圧洗浄水の水圧を洗浄力として利用することによって、ワークに付着した切粉や塵などの付着物を円滑に取り除くことができる有効な洗浄方法及びその装置を提供することができる。

本発明に係る洗浄装置の概要構成説明図 洗浄槽の概要平面図 マルチマニホールドの説明図で、（ａ）は一部断面図、（ｂ）は平面図 エアミキシング用ノズルの説明図

符号の説明

１…洗浄水、１ａ…高圧洗浄水、２…洗浄槽、２ｂ…コーナ部、３…ワーク支持手段、４…超音波発生手段、５…ジェット水流吐出手段、６…巻込み部材、７…ガイド部材、１０…ポンプ、１２…マルチマニホールド、１３…エアミキシング用ノズル、１４…洗浄ノズル、１５…洗浄ノズル支持手段、Ｗ…ワーク。

Claims (8)

1. 洗浄水にワークを浸漬し、このワークから切粉や塵などの付着物を取り除く洗浄方法であって、超音波により発生させた気泡と、高圧洗浄水に空気を混入させて発生させた気泡を衝突させ、これらの気泡を崩壊させると共に、前記高圧洗浄水をワークに衝突させてワークに付着した切粉や塵などの付着物を取り除くことを特徴とする洗浄方法。
2. 前記高圧洗浄水に混入させる空気の量は調整可能にして、発生する気泡の量を制御する請求項１記載の洗浄方法。
3. 前記高圧洗浄水は、ポンプから吐出される高圧洗浄水が複数且つ圧力変化のない状態で分配されて洗浄水中に吐出される請求項１又は２記載の洗浄方法。
4. 前記高圧洗浄水は、ワークを中心とした円弧状の複数の方向から、ワークに向かって吐出される請求項１、２又は３記載の洗浄方法。
5. 気泡により浮上し浮遊する切粉や塵などの付着物は、洗浄水を貯留する洗浄槽のコーナ部で回収する請求項１、２、３又は４記載の洗浄方法。
6. 洗浄水にワークを浸漬し、このワークから切粉や塵などの付着物を取り除く洗浄装置であって、ワークを洗浄水中に支持するワーク支持手段と、超音波により気泡を発生する超音波発生手段と、高圧洗浄水に空気を混入して気泡を含む高圧洗浄水をワークに向かって吐出するジェット水流吐出手段を備えたことを特徴とする洗浄装置。
7. 前記ジェット水流吐出手段は、高圧洗浄水を吐出するポンプと、このポンプが吐出した高圧洗浄水の圧力を変えずに複数の配管に流量均一で高圧洗浄水を分配するマルチマニホールドと、このマルチマニホールドで分配した高圧洗浄水に空気を混入して気泡を発生させ、気泡を含む高圧洗浄水を吐出するエアミキシング用ノズルと、このエアミキシング用ノズルが吐出した気泡を含む高圧洗浄水をワークに向けて吐出する洗浄ノズルからなる請求項６記載の洗浄装置。
8. 洗浄水を貯留する洗浄槽のコーナ部に、切粉や塵などの浮遊物を巻き込む巻込み部材と、この巻込み部材に前記浮遊物を案内するガイド部材を設けた請求項６又は７記載の洗浄装置。