JP2008051473A - 被乾燥物の乾燥方法および乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省動力が図れるとともに、極めて短時間に乾燥できる被乾燥物の乾燥方法および乾燥装置を実現する。
【解決手段】空気供給口１６から空気排気口１８に至る空気通路１７を有する乾燥治具１５内に収容され、洗浄液で洗浄された被乾燥物を乾燥する乾燥装置であって、圧縮された一次側空気を駆動源として一次側空気を加圧する増圧弁１１と、この増圧弁１１で加圧された二次側空気を貯えるエアタンク１２と、このエアタンク１２で貯えられた二次側空気を空気供給口１６に供給する開閉弁１３とを備え、乾燥治具１５は、空気供給口１６に供給された二次側空気を定率乾燥速度に変換させて被乾燥物に流通するように空気通路１７が形成されている。これにより、極めて短時間に乾燥できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗浄液により洗浄された金属部品、精密部品等の種々の部品類を乾燥する乾燥方法および乾燥装置に関する。

従来、この種の乾燥装置として、例えば、特許文献１に示すように、部品類などの被乾燥物を収容する乾燥治具と、その乾燥治具内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、送風機および加熱手段を有し乾燥治具内に加熱空気を供給する送風手段とを備える装置が知られている。

特許文献１では、送風手段による乾燥時間を短縮するために、乾燥治具内に圧縮空気の供給を間欠的に行って被乾燥物に表着された水分を吹き飛ばすようにしている。
特開２００１−２５５０６５号公報

しかしながら、上記特許文献１では、送風手段と圧縮空気供給手段とを備えることで装置全体が大掛かりとなる問題がある。また、圧縮空気を供給するためにはコンプレッサを駆動させるための動力、さらに送風機、加熱手段を駆動させるための動力が必要であるため消費電力が多くなる問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、省動力が図れるとともに、極めて短時間に乾燥できる被乾燥物の乾燥方法および乾燥装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項７に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、空気供給口（１６）から空気排気口（１８）に至る空気通路（１７）を有する乾燥治具（１５）内に収容され、洗浄液で洗浄された被乾燥物を乾燥する乾燥方法であって、
圧縮された一次側空気を駆動源とする加圧手段（１１）により一次側空気を加圧する加圧工程と、この加圧工程により加圧された二次側空気をエアタンク（１２）内に貯える貯蔵工程と、空気供給口（１６）に貯蔵工程で貯えられた二次側空気を供給する供給工程と、空気供給口（１６）に供給された二次側空気を空気通路（１７）で定率乾燥速度に変換させて被乾燥物に流通することにより被乾燥物を乾燥させる乾燥工程と、を有することを特徴としている。

この発明によれば、乾燥工程において、加圧手段（１１）で加圧された二次側空気を定率乾燥速度に変換させることで被乾燥物の表面を流通する空気速度が大きくなるため、被乾燥物に表着された水分を吹き飛ばすことができる。これにより、極めて短時間に被乾燥物を乾燥させることができる。

また、被乾燥物を乾燥させるために、少なくとも加圧工程、貯蔵工程、および供給工程の簡素な工程を有すれば良いので装置全体が簡素に構成できるとともに、装置の小型化ができる。

請求項２に記載の発明では、乾燥治具（１５）は、空気通路（１７）が被乾燥物の形状に沿って所定の隙間（ｄ）を連なるように形成されていることを特徴としている。この発明によれば、所定の隙間（ｄ）を微小とすることで定率乾燥速度が高速化と成る。これにより、空気通路（１７）に加熱された空気を流通させる乾燥方式よりも極めて短時間に被乾燥物を乾燥させることができる。

請求項３に記載の発明では、加圧手段（１１）は、圧縮空気を駆動源とする増圧弁（１１）であることを特徴としている。この発明によれば、例えば、工場内に装備された圧縮空気を用いれば加圧するための動力が圧縮空気で賄うことができる。これにより、省動力が図れる。

また、加圧手段（１１）で加圧された二次側空気をエアタンク（１２）内に貯えておくことで、必要なときに直ぐ被乾燥物を乾燥させることができる。

請求項４に記載の発明では、空気供給口（１６）から空気排気口（１８）に至る空気通路（１７）を有する乾燥治具（１５）内に収容され、洗浄液で洗浄された被乾燥物を乾燥する乾燥装置であって、
圧縮された一次側空気を駆動源として一次側空気を加圧する加圧手段（１１）と、この加圧手段（１１）で加圧された二次側空気を貯えるエアタンク（１２）と、このエアタンク（１２）で貯えられた二次側空気を空気供給口（１６）に供給する供給手段（１３）とを備え、
乾燥治具（１５）は、空気供給口（１６）に供給された二次側空気を定率乾燥速度に変換させて被乾燥物に流通するように空気通路（１７）が形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、乾燥を行うときに、加圧手段（１１）で加圧された二次側空気を定率乾燥速度に変換させることで被乾燥物の表面を流通する空気速度が大きくなるため、被乾燥物に表着された水分を吹き飛ばすことができる。これにより、極めて短時間に被乾燥物を乾燥させることができる。

また、被乾燥物を乾燥させるために、少なくとも加圧手段（１１）、エアタンク（１２）、および供給手段（１３）を設ければ良いので装置全体が簡素に構成できるとともに、装置の小型化ができる。

請求項５に記載の発明では、乾燥治具（１５）は、空気通路（１７）が被乾燥物の形状に沿って所定の隙間（ｄ）を連なるように形成されていることを特徴としている。この発明によれば、所定の隙間（ｄ）を微小とすることで定率乾燥速度が高速化と成る。これにより、空気通路（１７）に加熱された空気を流通させる乾燥方式よりも極めて短時間に被乾燥物を乾燥させることができる。

請求項６に記載の発明では、乾燥治具（１５）は、その上方に空気供給口（１６）が形成され、下方に空気通路（１７）の末端を開放するように空気排気口（１８）が形成されていることを特徴としている。この発明によれば、空気通路（１７）の末端に向けて水分が吹き飛ばされるため空気排気口（１８）が下方に形成されているほうが良い。

請求項７に記載の発明では、加圧手段（１１）は、圧縮空気を駆動源とする増圧弁（１１）であることを特徴としている。この発明によれば、例えば、工場内に装備された圧縮空気を用いれば加圧するための動力が圧縮空気で賄うことができる。これにより、省動力が図れる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の一実施形態における被乾燥物の乾燥装置およびその乾燥方法を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は乾燥装置の全体構成を示す模式図である。図２は乾燥治具１５の全体構成を示す縦断面図である。図３は増圧弁１５の概略構成を示す縦断面図である。図４は乾燥装置の乾燥方法を示すフローチャートである。

本実施形態の乾燥装置１０は、図１に示すように、加圧手段である増圧弁１１、エアタンク１２、供給手段である開閉弁１３、乾燥治具１５、および供給配管１４から構成されている。供給配管１４は、増圧弁１１、エアタンク１２、開閉弁１３、乾燥治具１５の順にこれらを接続する配管である。

供給配管１４の上流端は工場内に装備された一般的な圧力の圧縮空気を取り入れるように接続される。つまり、増圧弁１１には一次側空気として工場に装備された圧縮空気が流入される。また、供給配管１４の下流端は乾燥治具１５に設けられた空気供給口１６に接続される。なお、供給配管１４の上流側には図示しない仕切弁が設けられており、この仕切弁を開弁することで増圧弁１１に圧縮空気が流入される。

増圧弁１１は一次側空気よりも圧力の高い二次側空気をエアタンク１２に供給する弁である。より具体的には、一次側空気の圧力に対して約２倍の圧力に加圧する。エアタンク１２は増圧弁１１から供給された空気を貯える空気タンクである。換言すると、エアタンク１２は増圧弁１１で加圧された二次側空気を貯えている。

開閉弁１３はエアタンク１２に貯えられた二次側空気を乾燥治具１５に供給する弁である。換言すると、乾燥治具１５内に収容された被乾燥物を乾燥させるときに、図示しない乾燥スイッチを操作することで開閉弁１３が操作されて開弁する。なお、乾燥治具１５には、増圧弁１１で加圧された二次側空気が供給される。

ここで、本実施形態の増圧弁１１は、一次側空気を駆動源として一次側空気を加圧するように構成される。増圧弁１１は、図３に示すように、駆動室１１１、増圧室１１２、ピストン１１３、カバナ１１４、切換弁１１５、供給口１１６、吐出口１１７、排気口１１８およびチェック弁１１９などから構成されている。

駆動室１１１は、ピストン１１３のストロークによって、第１駆動室１１１ａと第２駆動室１１１ｂに分けられ、増圧室１１２は、ピストン１１３のストロークによって、第１増圧室１１２ａと第２増圧室１１２ｂに分けられている。

供給口１１６には一次側空気が流入され、吐出口１１７には加圧された二次側空気が流出される。また、供給口１１６は、チェック弁１１９を介して第１、第２増圧室１１２ａ、１１２ｂに連通するとともに、カバナ１１４、切換弁１１５を介して駆動室１１１に連通している。なお、供給口１１６は供給配管１４の上流端に連通するように接続され、吐出口１１７はエアタンク１２の供給側に連通するように接続されている。

また、吐出口１１７はチェック弁１１８を介して第１、第２増圧室１１２ａ、１１２ｂに連通している。カバナ１１４は、図示しないハンドル操作と二次側空気の圧力のフィードバックによる駆動室１１１の圧力調整で二次側空気の圧力を設定している。

切換弁１１５は、第１駆動室１１１ａを排気、第２駆動室１１１ｂを供給、または第１駆動室１１１ａを供給、第２駆動室１１１ｂを排気のいずれか一方に切り換えるためのバルブであり、ピストン１１３のストロークにより操作される。

以上の構成による増圧弁１１の作動について説明する。まず、図に示す矢印のように、ピストン１１３が右方から左方側にストロークするときは、切換弁１１５により第１駆動室１１１ａを排気、第２駆動室１１１ｂを供給側に切り換えられている。

つまり、供給口１１６の上流側に設けられた図示しない仕切弁を開弁することで第２駆動室１１１ｂに一次側空気が供給口１１６から供給される。これにより、第２駆動室１１１ｂと第１増圧室１１２ａの圧力がピストン１１３に作用し、第２増圧室１１２ｂの空気を増圧する。具体的には、ピストン１１３が図に示す矢印の方向にストロークしてチェック弁１９から吐出口１１７へ増圧された空気を送り出す。

そして、ピストン１１３がストロークエンドにくると、ピストン１１３により切換弁１１５を操作させて、第２駆動室１１１ｂが排気、第１駆動室１１１ａが供給の状態に切り換えられる。すると、ピストン１１３が反転し、今度は第２増圧室１１２ｂと第１駆動室１１１ａの圧力で第１増圧室１１２ａの空気を増圧しながら吐出口１１７に送り出す。

以上の繰り返しを行うことで吐出口１１７に一次側空気よりも高い圧力の二次側空気を連続的にエアタンク１２に供給している。これにより、増圧弁１１は一次側空気を駆動源として一次側空気を加圧することができる。

次に、乾燥治具１５は、被乾燥物であるワーク１を収容する容器であって、上方に空気供給口１６が形成され、この空気供給口１６が供給配管の下流側末端と接続されている。また、下方には空気排気口１８が開口するように形成されて基盤２に配置される。なお、基盤２には、ワーク１を支持する図示しない支持台と、図示しない排気口が設けられており空気排気口１８から排気される空気を下方に排気するように形成されている。

また、空気供給口１６と空気排気口１８との間には、空気通路１７が形成されている。本実施形態の空気通路１７は、形状の異なる二つのワーク２を乾燥するように形成している。具体的には、ワーク１の形状に沿って所定の隙間ｄを有するように空気通路１７を形成している。

ここで、隙間ｄは微小の隙間であって、この隙間ｄがワーク１の形状に沿って連なるように形成すると良い。なお、開口部を有するワーク１では、その開口部に流通するように空気通路１７を形成すると良い。また、隙間ｄは、空気供給口１６に供給される二次側空気の圧力に応じて求めることができる。

これにより、空気通路１７を微小隙間ｄで形成することで、空気供給口１６から供給された二次側空気を定率乾燥速度に変換させることができる。つまり、ワーク１に流れる空気速度を高速化することができる。ここで、定率乾燥速度は、ワーク１に沿って流れる空気速度を高速化することで高い初期の含有率を持つワーク１を乾燥させる速度である。

ワーク１の温度は隙間ｄに流れる空気の湿球温度と同一でありワーク１の温度よりも僅かに高い温度の空気を流すことでワーク１の乾燥が瞬時に行うことができる。なお、定率乾燥速度Ｒｃは下記数式（１）によって求められる。

Ｒｃ＝ｈ＋（ｔ−ｔｗ）／λｗ＝ｋ_Ｈ（Ｈｗ−Ｈ）・・・数式（１）
ここで、Ｒｃ：定率乾燥速度〔ｇ／ｍ^２ｓ〕、ｈ：境膜伝熱係数〔Ｗ／ｍ^２Ｋ〕、ｔ：熱風温度〔℃〕、ｔｗ：熱風温度ｔ、熱風湿度Ｈの空気の湿球温度〔℃〕、λｗ：ｔｗにおける蒸発潜熱〔ｋｊ／ｋｇ〕、Ｈ：熱風湿度〔ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ｄｒａｉｒ〕、Ｈｗ：ｔｗにおける飽和温度〔ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ｄｒａｉｒ〕、ｋ_Ｈ：物質移動係数〔ｇ／ｍ^２ｓΔＨ〕。

次に、上記構成からなる乾燥装置１０を用いてワーク１の乾燥方法について図４に示す手順に基づいて説明する。まず、ステップ１１０にて、供給配管１４の上流側の仕切弁（図示せず）を開弁することにより、増圧弁１１に一次側空気が流入されて増圧弁１１が駆動され、一次側空気を加圧する加圧工程を実行する。これにより、ステップ１２０にて、増圧弁１１で加圧された二次側空気がエアタンク１２に供給されて貯蔵工程が実行される。

次に、乾燥治具１５内に別体の洗浄装置により洗浄された被乾燥物であるワーク１を収容して基盤２上に配置する。そして、ステップ１３０にて、開閉弁１３を開弁する供給工程を実行する。これにより、ステップ１４０にて、エアタンク１２内に貯えられた二次側空気が乾燥治具１５内に供給される。これにより、乾燥治具１５内では、空気供給口１６から空気排気口１８に向けて二次側空気が流通する。

このときに、空気供給口１６から供給されたエアタンク１２内の二次側空気が空気通路１７に形成された隙間ｄにより減圧されてワーク１に流れる空気速度を高速にしている。これを所定時間（例えば、数秒間）継続した後に開閉弁１３を閉弁する。これにより、高い初期の含有率を持つワーク１を乾燥させることができる。これを乾燥工程と称する。

なお、この乾燥工程を継続して行うときは、ステップ１３０に戻り開閉弁１３を開弁することで繰り返して行うことができる。以上のような工程による乾燥方法によれば、エアタンク１２内に貯えられた二次側空気を乾燥治具１５内に流通させることで極めて短時間にワーク１の乾燥を行うことができる。

また、乾燥装置１０全体が大掛かりとならず、少なくとも増圧弁１１、エアタンク１２、乾燥治具１５を構成することで、装置の小型化が図れる。さらに、二次側空気を加熱する加熱手段、および二次側空気を送風する送風機などが不要であるとともに、工場内に装備された圧縮空気で増圧弁１１を駆動しているため動力が省動力である。

以上の一実施形態による被乾燥物の乾燥装置およびその乾燥方法によれば、乾燥治具１５を、空気供給口１６に供給された二次側空気を定率乾燥速度に変換させてワーク１に流通するように空気通路１７が形成されていることにより、空気通路１７を定率乾燥速度に変換させることでワーク１の表面を流通する空気速度が大きくなるため、ワーク１に表着された水分を吹き飛ばすことができる。これにより、極めて短時間にワーク１を乾燥させることができる。

具体的には、乾燥治具１５の空気通路１７がワーク１の形状に沿って所定の隙間ｄを連なるように形成されていることにより、所定の隙間ｄを微小とすることで定率乾燥速度が高速化と成る。これにより、空気通路１７に加熱された空気を流通させる乾燥方式よりも極めて短時間にワーク１を乾燥させることができる。

また、乾燥治具１５は、その上方に空気供給口１６が形成され、下方に空気通路１７の末端を開放するように空気排気口１８が形成されることにより、空気通路１７の末端に向けて水分が吹き飛ばされるため空気排気口１８が下方に形成されているほうが良い。これにより、吹き飛ばされた空気の除去が容易である。

また、ワーク１を乾燥させるために、少なくとも増圧弁１１、エアタンク１２、および開閉弁１３を設ければ良いので装置全体が簡素に構成できるとともに、装置の小型化ができる。さらに、増圧弁１１は一次側空気を駆動源としているため、工場内に装備された圧縮空気を用いれば加圧するための動力が圧縮空気で賄うことができる。これにより、省動力が図れる。また、増圧弁１１で加圧された二次側空気をエアタンク１２内に貯えておくことで、必要なときに直ぐ被乾燥物を乾燥させることができる。

（他の実施形態）
以上の一実施形態では、空気通路１７を二つに分けたが、これに限らず、ワーク１の形状に応じて単一の空気通路１７を形成しても良い。また、二つ以上の複数の空気通路１７を形成しても良い。

本発明の一実施形態における乾燥装置１０の全体構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態における乾燥治具１５の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態における増圧弁１５の概略構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態における乾燥装置１０の乾燥方法の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１…増圧弁（加圧手段）
１２…エアタンク
１３…開閉弁（供給手段）
１５…乾燥治具
１６…空気供給口
１７…空気通路
１８…空気排気口
ｄ…隙間

Claims (7)

1. 空気供給口（１６）から空気排気口（１８）に至る空気通路（１７）を有する乾燥治具（１５）内に収容され、洗浄液で洗浄された被乾燥物を乾燥する乾燥方法であって、
   圧縮された一次側空気を駆動源とする加圧手段（１１）により一次側空気を加圧する加圧工程と、
   前記加圧工程により加圧された二次側空気をエアタンク（１２）内に貯える貯蔵工程と、
   前記空気供給口（１６）に前記貯蔵工程で貯えられた二次側空気を供給する供給工程と、
   前記空気供給口（１６）に供給された二次側空気を前記空気通路（１７）で定率乾燥速度に変換させて前記被乾燥物に流通することにより前記被乾燥物を乾燥させる乾燥工程と、を有することを特徴とする被乾燥物の乾燥方法。
2. 前記乾燥治具（１５）は、前記空気通路（１７）が前記被乾燥物の形状に沿って所定の隙間（ｄ）を連なるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の被乾燥物の乾燥方法。
3. 前記加圧手段（１１）は、圧縮空気を駆動源とする増圧弁（１１）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の被乾燥物の乾燥方法。
4. 空気供給口（１６）から空気排気口（１８）に至る空気通路（１７）を有する乾燥治具（１５）内に収容され、洗浄液で洗浄された被乾燥物を乾燥する乾燥装置であって、
   圧縮された一次側空気を駆動源として一次側空気を加圧する加圧手段（１１）と、
   前記加圧手段（１１）で加圧された二次側空気を貯えるエアタンク（１２）と、
   前記エアタンク（１２）で貯えられた二次側空気を前記空気供給口（１６）に供給する供給手段（１３）とを備え、
   乾燥治具（１５）は、前記空気供給口（１６）に供給された二次側空気を定率乾燥速度に変換させて前記被乾燥物に流通するように前記空気通路（１７）が形成されていることを特徴とする被乾燥物の乾燥装置。
5. 前記乾燥治具（１５）は、前記空気通路（１７）が前記被乾燥物の形状に沿って所定の隙間（ｄ）を連なるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の被乾燥物の乾燥装置。
6. 前記乾燥治具（１５）は、その上方に前記空気供給口（１６）が形成され、下方に前記空気通路（１７）の末端を開放するように前記空気排気口（１８）が形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の被乾燥物の乾燥装置。
7. 前記加圧手段（１１）は、圧縮空気を駆動源とする増圧弁（１１）であることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか一項に記載の被乾燥物の乾燥装置。

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