JP2009061454A - 洗浄方法および被洗浄物 - Google Patents
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Abstract
【課題】気泡を被洗浄物に衝突させて洗浄する洗浄工程および洗浄液に超音波を印加して前記被洗浄物を洗浄する超音波印加工程を交互に繰り返すことによって、効率的な洗浄を行える洗浄方法およびこの洗浄方法により効率的に洗浄される被洗浄物を得る。
【解決手段】洗浄槽1の洗浄液中に部品2などの被洗浄物を浸漬させる工程と、添加剤注入部10から前記洗浄液に添加剤を注入する添加剤注入工程と、気泡発生部5により前記洗浄液中に気泡を生成する気泡発生工程とを含む洗浄方法であって、前記気泡を前記被洗浄物に衝突させて洗浄する洗浄工程および超音波印加部6により前記洗浄液に超音波を印加して前記被洗浄物を洗浄する超音波印加工程を交互に繰り返すようにした。
【選択図】図1
【解決手段】洗浄槽1の洗浄液中に部品2などの被洗浄物を浸漬させる工程と、添加剤注入部10から前記洗浄液に添加剤を注入する添加剤注入工程と、気泡発生部5により前記洗浄液中に気泡を生成する気泡発生工程とを含む洗浄方法であって、前記気泡を前記被洗浄物に衝突させて洗浄する洗浄工程および超音波印加部6により前記洗浄液に超音波を印加して前記被洗浄物を洗浄する超音波印加工程を交互に繰り返すようにした。
【選択図】図1
Description
この発明は、洗浄方法および被洗浄物、特に、洗浄液中に浸漬させた被洗浄物へ無数の気泡を衝突させて洗浄を行う洗浄方法およびこの洗浄方法により洗浄された被洗浄物に関するものである。
工業的洗浄の分野において、従来や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。これらの特殊な洗浄剤を用いない洗浄方法および洗浄装置の開発が進められている。この発明の発明者らも水を主体とした洗浄液中に微細な気泡を発生させ、その洗浄効果によって、従来のフロンやエタン系の溶剤に匹敵する洗浄度が得られる技術を開発した。
従来の気泡を用いた洗浄方法については、被洗浄物を回転させることにより得られる相対速度によって、被洗浄物が気泡と衝突し、洗浄効率を高めることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、この特許文献1の装置では、回転機構を必要とするため装置が複雑化し、高コストとなる。また、部品から脱離した油が、他の部品に再付着してしまうために、洗浄度が向上しないなどの問題があった。
しかしながら、この特許文献1の装置では、回転機構を必要とするため装置が複雑化し、高コストとなる。また、部品から脱離した油が、他の部品に再付着してしまうために、洗浄度が向上しないなどの問題があった。
また、洗浄液を注入した浸漬槽の底部から微細気泡と洗浄液を攪拌しうる大きさの気泡とを交互に発生させることを特徴とし、微細な気泡表面に油を付着させ、微細な気泡は浮力を持たないので、大きな泡を供給し浮力を与えて、油を水面に浮上させることを特徴とする洗浄装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、この特許文献2の装置では、洗浄槽の下部から気泡を供給するだけなので、複雑な形状のワークの洗浄ができない。また、部品から脱離した油が他の部品に再付着し、洗浄度が確保できないなどの問題があった。
しかしながら、この特許文献2の装置では、洗浄槽の下部から気泡を供給するだけなので、複雑な形状のワークの洗浄ができない。また、部品から脱離した油が他の部品に再付着し、洗浄度が確保できないなどの問題があった。
この発明は、気泡を被洗浄物に衝突させて洗浄する洗浄工程および洗浄液に超音波を印加して前記被洗浄物を洗浄する超音波印加工程を交互に繰り返すことによって、効率的な洗浄を行える洗浄方法およびこの洗浄方法により効率的に洗浄される被洗浄物を得ようとするものである。
この発明では、洗浄槽の洗浄液中に被洗浄物を浸漬させる工程と、前記洗浄液に添加剤を注入する添加剤注入工程と、前記洗浄液中に気泡を生成する気泡発生工程とを含む洗浄方法であって、前記気泡を前記被洗浄物に衝突させて洗浄する洗浄工程および前記洗浄液に超音波を印加して前記被洗浄物を洗浄する超音波印加工程を交互に繰り返すことを特徴とするものである。
この発明によれば、気泡を被洗浄物に衝突させて洗浄する洗浄工程および洗浄液に超音波を印加して前記被洗浄物を洗浄する超音波印加工程を交互に繰り返すことによって、効率的な洗浄を行える洗浄方法およびこの洗浄方法により効率的に洗浄される被洗浄物を得ることができる。
実施の形態1.
この発明による実施の形態1を図1から図3までについて説明する。図1は実施の形態1における洗浄装置の構成を示す断面図である。図2は実施の形態1における洗浄装置に用いるスロープを示す上面図である。図3は実施の形態1における洗浄結果を示す線図である。
この発明による実施の形態1を図1から図3までについて説明する。図1は実施の形態1における洗浄装置の構成を示す断面図である。図2は実施の形態1における洗浄装置に用いるスロープを示す上面図である。図3は実施の形態1における洗浄結果を示す線図である。
図1は、この発明による実施の形態1における洗浄装置を示す断面図である。水を主成分とする洗浄液cを注入した洗浄槽1の上部には部品2からなる被洗浄物を供給する部品供給装置(図示せず)を備える。洗浄槽1の内部には部品2の重さによって角度が変化する(部品2がのった場合には下面方向に動き、部品が滑りやすくなる)スロープ3が段階的に複数取り付けられている。各スロープ3は、全面に微細な穴aを持ち、その穴aから微細気泡を供給する。また、各スロープ3には、図2に示したように、上向きの流れを生み出すための、プロペラ4が付けられている。
洗浄槽1の下面には、気泡発生部5および超音波印加部6が取り付けられている。洗浄槽1の外側には、洗浄槽1からオーバーフローした洗浄液を一時的に溜める油溜槽7が設けられている。
その下には高い油分濃度を含んだオーバーフロー液(油溜槽7に溜った)中の油分を除去するために、油水分離機8があり、ppmオーダー以下の油分になった水のみがポンプ9によって再度洗浄槽1に送液される仕組みとなっている。また、微細気泡の生成には添加剤が必須となるため、添加剤注入部10が設けられている。
その下には高い油分濃度を含んだオーバーフロー液(油溜槽7に溜った)中の油分を除去するために、油水分離機8があり、ppmオーダー以下の油分になった水のみがポンプ9によって再度洗浄槽1に送液される仕組みとなっている。また、微細気泡の生成には添加剤が必須となるため、添加剤注入部10が設けられている。
次に、この装置の動作について説明する。部品供給装置(図示せず)中に蓄められた部品2は、一定時間ごとに1個づつ最上段のスロープ3へ供給される。この際、部品の供給口は、洗浄槽1に注入された洗浄液cによって形成された水面より下にしておくことが望ましい。
スロープ3は部品2の重さによって、数度から数10度下向きに傾き、部品2はスロープ3の傾きを伝って下向きに動く。一段目のスロープ3を伝いきった後、二段目のスロープ3という具合に、洗浄槽1の下部に向かって、徐々に落下していく。洗浄槽1の下部およびスロープ3から生成した微細気泡bが部品2に作用し、部品2表面の油を気泡b表面に吸着させて除去する。
スロープ3は部品2の重さによって、数度から数10度下向きに傾き、部品2はスロープ3の傾きを伝って下向きに動く。一段目のスロープ3を伝いきった後、二段目のスロープ3という具合に、洗浄槽1の下部に向かって、徐々に落下していく。洗浄槽1の下部およびスロープ3から生成した微細気泡bが部品2に作用し、部品2表面の油を気泡b表面に吸着させて除去する。
洗浄槽1の中の流れが不均一であると、気泡b表面に付着した油の再付着が起こる。再付着を防ぐためには上向きの一定の流れを制御しておくことが重要である。このため、スロープ3にはプロペラ4が取り付けられ、これを所定の速度で回転させることで、上向きの流れを起こし、再付着を防止する。この流れに沿って気泡b表面に付着した油は洗浄液cの液面に形成される気液界面へ上昇する。
界面に達した気泡は、水面ではじける。そして、一般的に水より比重の軽い油は水面上で油膜をはって存在するようになる。したがって、上記のように水面上に存在する油分濃度の高い液をオーバーフローとすることで、部品2から除去した油分は容易に洗浄槽1外へと運び出すことができることになる。
オーバーフローした洗浄液cは、油水分離機8を通過させることで、油分濃度を数ppmまで下げることが可能である。後段の油分検知器11によって油分をモニターし、数ppm以下となった洗浄液cのみをポンプ9によって洗浄槽1に戻すようにしてある。また、気泡bの微細化には添加剤を用いる必要があるので、添加剤注入部10を設け、適切な添加剤濃度を維持するようになっている。
界面に達した気泡は、水面ではじける。そして、一般的に水より比重の軽い油は水面上で油膜をはって存在するようになる。したがって、上記のように水面上に存在する油分濃度の高い液をオーバーフローとすることで、部品2から除去した油分は容易に洗浄槽1外へと運び出すことができることになる。
オーバーフローした洗浄液cは、油水分離機8を通過させることで、油分濃度を数ppmまで下げることが可能である。後段の油分検知器11によって油分をモニターし、数ppm以下となった洗浄液cのみをポンプ9によって洗浄槽1に戻すようにしてある。また、気泡bの微細化には添加剤を用いる必要があるので、添加剤注入部10を設け、適切な添加剤濃度を維持するようになっている。
全てのスロープ3を下りきった部品は洗浄槽1の底へと到達する。洗浄槽1の下部には超音波発生器6が取り付けられている。気泡aは基本的に超音波の効果を阻害してしまう。しかし、この装置では洗浄槽1の下部に超音波素子6を備えており、この箇所には基本的に気泡が存在しないために、超音波の効果を活用することができる。もし、気泡洗浄後の部品2に微量の油が残留した場合でも、槽の下部で待機している間に超音波の作用で、完全に清浄化することが可能となる。
この実施の形態1で示したように、部品2が上から下へと落下することにより、気泡bは上、部品2は下へという気泡bの特性を活かした洗浄方式が可能となる。この洗浄方式において、部品2は洗浄槽1の底部に向かって落下するが、部品2に応じて落下速度を調整することが可能であるので、洗浄槽2の下部に到達するまでに洗浄可能となる。また、部品2同士が重なり合うことがないく、また、場合によっては転がることによって、複雑な形状を有する部品2に対しても、気泡bがまんべんなくあたり、均一に洗浄することが可能となる。また、気泡b表面に吸着された油は、部品2の挙動とは逆に、水面方向に浮上する。さらに、洗浄槽1下部の清浄域を利用可能とすることで、再付着防止と高洗浄度が得られる。
ここでは、部品2の落下速度を制御する方法として、複数のすべり台を用いたが、これを1台にしてもよい。また、らせん構造にしても同様の効果を得ることが可能である。
ここでは、部品2の落下速度を制御する方法として、複数のすべり台を用いたが、これを1台にしてもよい。また、らせん構造にしても同様の効果を得ることが可能である。
部品2自体は金属であるので、水中での落下速度は非常に早く、槽1の下部に到達するまでの時間に十分な洗浄力を得ることは容易ではない。そこで、この実施の形態1では、部品の落下速度を制御するための手段を洗浄槽1内に設けるものである。これによって部品2や汚れの度合いに応じて落下速度を最適化することが可能となる。また、洗浄槽1内に設けた治具から気泡を供給するなどによって、さらに効率的で均一な洗浄を実現することが可能となる。
そして、スロープ3で構成されるすべり台やらせん部材などの簡易な構造物を洗浄槽内に設置するだけで、これらが障害物となり部品の落下速度を低下させることが可能となる。また障害物の角度を調整すれば落下速度を任意の速度にすることができるとともに、障害物自身から微細気泡を発生させたり、回転プロペラを設置するなどすれば、さらに洗浄効率を向上させることも可能となるのである。
ここで、この実施の形態1の洗浄装置を用いて取得したデータを、比較例とともに示す。この発明の落下式洗浄方法では、5秒ごとに部品を1個ずつ供給し、洗浄槽の底までの到達時間は30秒とした。したがって100個の部品を洗浄するのに要する洗浄時間は500秒である。
図3では、比較例として、洗浄かごに100個の部品を入れ、洗浄かごを回転させながら、500秒洗浄した場合、また100個の部品を洗浄槽内で固定化させて、500秒洗浄した場合を示す。
なお、本実験で用いた洗浄時の液温50℃、洗浄液の供給量は14L/min、また、気泡を微細化させる添加剤として酢酸を0.5wt%添加した。洗浄後の部品の残留油分は、洗浄実験後の部品に付着した油分を炭化水素系の溶剤に溶解させ、堀場製作所製の油分濃度計OCMA−300を用いて測定した。測定された油分濃度の値より、部品1cm2あたりの残留油分(μg/cm2)を求めた。
図3より、この発明の装置を用いた場合、従来の洗浄方式を用いた場合よりも、同じ洗浄時間でありながらも、数倍も洗浄度を向上させることが確認された。
この実施例では、部品は5秒ごとに投入したが、洗浄時間は部品の形状や汚れ度合いなどに応じて任意に設定が可能である。
図3では、比較例として、洗浄かごに100個の部品を入れ、洗浄かごを回転させながら、500秒洗浄した場合、また100個の部品を洗浄槽内で固定化させて、500秒洗浄した場合を示す。
なお、本実験で用いた洗浄時の液温50℃、洗浄液の供給量は14L/min、また、気泡を微細化させる添加剤として酢酸を0.5wt%添加した。洗浄後の部品の残留油分は、洗浄実験後の部品に付着した油分を炭化水素系の溶剤に溶解させ、堀場製作所製の油分濃度計OCMA−300を用いて測定した。測定された油分濃度の値より、部品1cm2あたりの残留油分(μg/cm2)を求めた。
図3より、この発明の装置を用いた場合、従来の洗浄方式を用いた場合よりも、同じ洗浄時間でありながらも、数倍も洗浄度を向上させることが確認された。
この実施例では、部品は5秒ごとに投入したが、洗浄時間は部品の形状や汚れ度合いなどに応じて任意に設定が可能である。
この発明による実施の形態1によれば、水を主成分とする洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡bを衝突させて洗浄を行う洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物の垂直位置を洗浄液中で上から下方向へ変位させながら前記部品2からなる被洗浄物を下から上方向へ移動する気泡と衝突させて洗浄するようにしたので、水中の気泡は上へ、部品は下へという相反する動きを活用することにより、気泡の部品表面への効率的な作用、気泡表面に吸着された油の部品への再付着防止、効率的な油分離などが可能となるために、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となる洗浄方法を得ることができる。
また、この発明による実施の形態1によれば、水を主成分とする洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡bを衝突させて洗浄を行う洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物を洗浄液c中で落下させながら前記部品2からなる被洗浄物と下から上方向へ移動する気泡とを衝突させて洗浄するようにしたので、洗浄液中の気泡は上へ、部品からなる被洗浄物は下へという相反する動きを活用することにより、気泡の部品表面への効率的な作用、気泡表面に吸着された油の部品への再付着防止、効率的な油分離などが可能となるために、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、部品からなる被洗浄物を落下により洗浄液中で下へ変位させることにより比較的簡潔な装置で作業を容易に行える洗浄方法を得ることができる。
さらに、この発明による実施の形態1によれば、前項の構成において、前記部品2からなる被洗浄物を垂直方向に対して斜めに変位させ、あるいは、前記部品2からなる被洗浄物をらせん状に変位させることにより、前記部品2からなる被洗浄物を自由落下よりも低い速度で変位させるようにしたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに比較的簡潔な装置で作業を容易に行え、しかも、前記被洗浄物に対する洗浄を充分に行うことができる洗浄方法を得ることができる。
そして、この発明による実施の形態1によれば、洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物を洗浄液c中で落下させ前記部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡を衝突させて洗浄を行う洗浄装置において、前記部品2からなる被洗浄物を自由落下よりも低い速度で変位させるためのスロープ3で構成されるすべり台あるいはらせん状スロープからなる速度低下手段を設けたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに比較的簡潔な装置とすることができ、しかも、前記被洗浄物に対する洗浄を充分に行うことができる洗浄装置を得ることができる。
実施の形態2.
この発明による実施の形態2を図4について説明する。図4は実施の形態2における洗浄結果のpH依存性を示す特性線図である。
この実施の形態2において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1の構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
この発明による実施の形態2を図4について説明する。図4は実施の形態2における洗浄結果のpH依存性を示す特性線図である。
この実施の形態2において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1の構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
この実施の形態2では、洗浄結果のpH依存性について説明する。図4は洗浄結果のpH依存性を示す特性線図である。
さらに、微細気泡を用いた場合の洗浄度の検討を行った結果を示す。図4には洗浄液のpH依存性を、図5には温度依存性を示す。
図4から、pHをアルカリ側とすることで洗浄性を2倍向上させることが可能であることがわかった。本結果よりpHは高いほうが、洗浄度は向上することは容易に推察される。しかしながら、あまりに高いpHでは、部品に対するダメージ(錆の発生やエッチング)の発生、あるいは環境的な側面からも好ましくない。したがって、洗浄を行う場合のpHとしてはpH7〜12が好ましい。
さらに、微細気泡を用いた場合の洗浄度の検討を行った結果を示す。図4には洗浄液のpH依存性を、図5には温度依存性を示す。
図4から、pHをアルカリ側とすることで洗浄性を2倍向上させることが可能であることがわかった。本結果よりpHは高いほうが、洗浄度は向上することは容易に推察される。しかしながら、あまりに高いpHでは、部品に対するダメージ(錆の発生やエッチング)の発生、あるいは環境的な側面からも好ましくない。したがって、洗浄を行う場合のpHとしてはpH7〜12が好ましい。
この発明による実施の形態2によれば、水を主成分とする洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡bを衝突させて洗浄を行う洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物の垂直位置を洗浄液中で上から下方向へ変位させながら前記部品2からなる被洗浄物を下から上方向へ移動する気泡と衝突させて洗浄するようにするとともに、前記洗浄液のpHをpH7からpH12までの範囲に選定したので、水中の気泡は上へ、部品は下へという相反する動きを活用し洗浄液のpHを適切に選定することによって、より高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となる洗浄方法を得ることができる。
実施の形態3.
この発明による実施の形態3を図5について説明する。図5は実施の形態3における洗浄結果の温度依存性を示す特性線図である。
この実施の形態3において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1または実施の形態2の構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
この発明による実施の形態3を図5について説明する。図5は実施の形態3における洗浄結果の温度依存性を示す特性線図である。
この実施の形態3において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1または実施の形態2の構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
この実施の形態3では、洗浄結果の温度依存性について説明する。図5は洗浄結果の温度依存性を示す特性線図である。
図5に示した温度依存性では、水温を常温よりも少し上げて、ぬるま湯程度にすれば洗浄度が10倍以上に向上する効果があることがわかる。また、さらに水温をあげれば上げるほど洗浄度は高くなることがわかる。
しかしながら、あまりに高い温度では、ミストの問題などによる作業場の安全性、エネルギー消費の観点から好ましくない。好ましくは40度〜80度が適当である。
図5に示した温度依存性では、水温を常温よりも少し上げて、ぬるま湯程度にすれば洗浄度が10倍以上に向上する効果があることがわかる。また、さらに水温をあげれば上げるほど洗浄度は高くなることがわかる。
しかしながら、あまりに高い温度では、ミストの問題などによる作業場の安全性、エネルギー消費の観点から好ましくない。好ましくは40度〜80度が適当である。
この発明による実施の形態3によれば、水を主成分とする洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡bを衝突させて洗浄を行う洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物の垂直位置を洗浄液中で上から下方向へ変位させながら前記部品2からなる被洗浄物を下から上方向へ移動する気泡と衝突させて洗浄するようにするとともに、前記洗浄液の温度を40℃から80℃までの範囲に選定したので、水中の気泡は上へ、部品は下へという相反する動きを活用し洗浄液の温度を適切に選定することによって、一層高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となる洗浄方法を得ることができる。
実施の形態4.
この発明による実施の形態4を図6ないし図8について説明する。図6は実施の形態4での微細気流洗浄における流速と洗浄結果の関係を示す特性線図である。図7は微細気流洗浄における流速が小さい場合の模式図である。図8は微細気流洗浄における流速が大きい場合の模式図である。
この実施の形態4において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態3までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この発明による実施の形態4を図6ないし図8について説明する。図6は実施の形態4での微細気流洗浄における流速と洗浄結果の関係を示す特性線図である。図7は微細気流洗浄における流速が小さい場合の模式図である。図8は微細気流洗浄における流速が大きい場合の模式図である。
この実施の形態4において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態3までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この実施の形態4では、微細気流洗浄における流速と洗浄結果の関係について説明する。図6には、実施の形態1の装置を用いて取得した流速依存性のデータを示す。なお、本データを取得する場合、被洗浄物に作用する気泡の数を一定にするため、流速×洗浄時間=一定(即ち、流速が1/2の場合、洗浄時間も1/2)の関係を保つようにした。
このデータより、気泡を含んだ洗浄液(以下、気泡含有液という)を、高い流速で部品に対して作用させるほど、高い洗浄度が得られることがわかる。その効果は非常に大きく、流速を2.5倍にすることで、洗浄度は約15倍になる。
このデータより、気泡を含んだ洗浄液(以下、気泡含有液という)を、高い流速で部品に対して作用させるほど、高い洗浄度が得られることがわかる。その効果は非常に大きく、流速を2.5倍にすることで、洗浄度は約15倍になる。
このように、流速を高めることで、洗浄度が著しく向上する理由を次に述べる。それは洗浄対象物である部品表面の凹凸と深い関係を持つ。
この発明についての検討の過程で、部品表面にスポット的に塗りつけて洗浄実験を行った後に、その表面に残留した油分が、時間をおくと徐々に広がっていく様子が観察された。そこで、その表面を光学顕微鏡で観察すると、μmオーダーの凹凸が存在し、その微細な溝に沿って油分が表面を広がっていくことがわかった。したがって、この微細な凹部に侵入した油分を除去する必要があることがわかった。
この発明についての検討の過程で、部品表面にスポット的に塗りつけて洗浄実験を行った後に、その表面に残留した油分が、時間をおくと徐々に広がっていく様子が観察された。そこで、その表面を光学顕微鏡で観察すると、μmオーダーの凹凸が存在し、その微細な溝に沿って油分が表面を広がっていくことがわかった。したがって、この微細な凹部に侵入した油分を除去する必要があることがわかった。
最も簡単な方法としては、凹凸よりも小さいサイズの気泡を生成させ、それを用いて洗浄することである。ところが、先駆的な気泡微細化の技術を用いても、μmオーダーの気泡を高密度に生成させることは容易ではなく、表面の凹凸よりも一桁から二桁大きな数10μm〜数100μmサイズの気泡を洗浄に用いざるを得ない。
ではなぜ、凹凸よりも大きな気泡で高い洗浄度を得ることが可能であるのか。その気泡を用いた洗浄モデルを、図7および図8に示す。
数10μm以上の大きさがある通常状態の気泡bの大きさでは、図7に示したように、微細な凹凸の中に入り込むことは不可能で、底に入り込んだ油分を除去することはできない。
一方、流速が高い場合を図8に示す。流速が高い場合には、気泡bが部品2表面で変形して変形気泡bxとなったり、凹凸との作用で再微細化して微細化気泡byになったりする効果が生まれると考えられる。このために、気泡のサイズよりも小さな凹部への侵入が可能となり、効率よく油分を除去することが可能となることが考えられる。
ではなぜ、凹凸よりも大きな気泡で高い洗浄度を得ることが可能であるのか。その気泡を用いた洗浄モデルを、図7および図8に示す。
数10μm以上の大きさがある通常状態の気泡bの大きさでは、図7に示したように、微細な凹凸の中に入り込むことは不可能で、底に入り込んだ油分を除去することはできない。
一方、流速が高い場合を図8に示す。流速が高い場合には、気泡bが部品2表面で変形して変形気泡bxとなったり、凹凸との作用で再微細化して微細化気泡byになったりする効果が生まれると考えられる。このために、気泡のサイズよりも小さな凹部への侵入が可能となり、効率よく油分を除去することが可能となることが考えられる。
この実施の形態4によって、微細な気泡を含む洗浄液をなるべく高い流速で部品に対して作用させることが重要であることが示された。図6で示したように含有水の流速としては、20cm/sec以上が好ましい。さらには40cm/sec以上が望ましい。
この発明による実施の形態4によれば、水を主成分とする洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡bを衝突させて洗浄を行う洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物の垂直位置を洗浄液中で上から下方向へ変位させながら前記部品2からなる被洗浄物を下から上方向へ移動する気泡と衝突させて洗浄するようにするとともに、前記気泡bを含んだ洗浄液cの部品2からなる被洗浄物に対する流速を20cm/sec以上、より好ましくは40cm/sec以上に選定したので、水中の気泡は上へ、部品は下へという相反する動きを活用し洗浄液の被洗浄液に対する流速を適切に選定することによって、より一層高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となる洗浄方法を得ることができる。
実施の形態5.
この発明による実施の形態5を説明する。
この実施の形態5において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態4までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
この発明による実施の形態5を説明する。
この実施の形態5において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態4までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
この実施の形態5では超音波併用と洗浄結果の関係について説明する。
実施の形態4によって、部品の洗浄度を高めるためには、μmオーダーの部品の凹部の底に付着した油を除去することが、洗浄度向上のポイントであることを実施の形態4で示した。
もう1つの考え方として、部品2の凹部の底に付着した油分を基板部品2の表面方向に移動させ、上方に浮いてきた油を、気泡bの表面に吸着させ、除去する方法が考えられる。そこで、実施の形態1で用いた洗浄装置(図1)において、各スロープ3に超音波素子を備えた洗浄装置を用いて超音波併用の効果を検討した。
実施の形態4によって、部品の洗浄度を高めるためには、μmオーダーの部品の凹部の底に付着した油を除去することが、洗浄度向上のポイントであることを実施の形態4で示した。
もう1つの考え方として、部品2の凹部の底に付着した油分を基板部品2の表面方向に移動させ、上方に浮いてきた油を、気泡bの表面に吸着させ、除去する方法が考えられる。そこで、実施の形態1で用いた洗浄装置(図1)において、各スロープ3に超音波素子を備えた洗浄装置を用いて超音波併用の効果を検討した。
気泡は基本的に超音波の効果を阻害してしまう。そこで、この実施の形態5では気泡bによる洗浄とと超音波による洗浄を交互に行う方法について検討した。
洗浄槽1内にスロープ3を4段設け、各スロープ3上での部品の存在時間を15秒に調整した。超音波素子には38kHzで100Wの出力のものを各スロープ3に設置した。超音波5秒、プロペラ4の回転による気泡除去5秒、気泡洗浄5秒のシーケンスを繰り返した。超音波を併用した洗浄によって、同洗浄時間において約2倍の洗浄度の向上が確認された。
洗浄槽1内にスロープ3を4段設け、各スロープ3上での部品の存在時間を15秒に調整した。超音波素子には38kHzで100Wの出力のものを各スロープ3に設置した。超音波5秒、プロペラ4の回転による気泡除去5秒、気泡洗浄5秒のシーケンスを繰り返した。超音波を併用した洗浄によって、同洗浄時間において約2倍の洗浄度の向上が確認された。
この発明による実施の形態5によれば、水を主成分とする洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡bを衝突させて洗浄を行う洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物の垂直位置を洗浄液中で上から下方向へ変位させながら前記部品2からなる被洗浄物を下から上方向へ移動する気泡bと衝突させて洗浄するようにするとともに、前記気泡bによる洗浄と超音波印加による洗浄とを交互に繰り返すようにしたので、水中の気泡は上へ、部品は下へという相反する動きを活用し超音波を併用することによって、さらに一層高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となる洗浄方法を得ることができる。
実施の形態6.
この発明による実施の形態6を図9について説明する。図9は実施の形態6における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態6において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態5までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この発明による実施の形態6を図9について説明する。図9は実施の形態6における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態6において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態5までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この実施の形態6では、部品の落下速度を調整する方法として、図9に示した構造の洗浄方式を検討した。
この洗浄方式は、洗浄槽内に複数のプロペラ状の回転体12を設け、その回転体12に対して落下する部品2が接触することで、洗浄槽1内での部品2の落下速度を調節する仕組みとなっている。この装置においては、回転体12の本数、回転速度によって部品2の落下速度を調節することが可能となる。
また、さらに洗浄度を上げる方法として、この回転体12にブラシを付属させることがあげられる。ブラシは、部品との接触による落下速度の制御とともに、その接触による洗浄の効果もあわさるので、さらに効率のよい洗浄を行うことが可能となる。ブラシの素材としては、ポリビニルアルコールやポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどの高分子系のブラシ、あるいはステンレスや金属合金などの金属製のものなどを単独、或いは複合的に用いることができる。また、ブラシの先端を非常に細くしておけば、μmオーダーの微細構造や非常に微細な加工穴の洗浄も効率よく行うことができる。これらは洗浄する部品の材質によって適当に選択することが可能である。
この洗浄方式は、洗浄槽内に複数のプロペラ状の回転体12を設け、その回転体12に対して落下する部品2が接触することで、洗浄槽1内での部品2の落下速度を調節する仕組みとなっている。この装置においては、回転体12の本数、回転速度によって部品2の落下速度を調節することが可能となる。
また、さらに洗浄度を上げる方法として、この回転体12にブラシを付属させることがあげられる。ブラシは、部品との接触による落下速度の制御とともに、その接触による洗浄の効果もあわさるので、さらに効率のよい洗浄を行うことが可能となる。ブラシの素材としては、ポリビニルアルコールやポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどの高分子系のブラシ、あるいはステンレスや金属合金などの金属製のものなどを単独、或いは複合的に用いることができる。また、ブラシの先端を非常に細くしておけば、μmオーダーの微細構造や非常に微細な加工穴の洗浄も効率よく行うことができる。これらは洗浄する部品の材質によって適当に選択することが可能である。
この発明による実施の形態6によれば、実施の形態1から実施の形態5までのいずれかの構成において、部品2からなる洗浄物の洗浄液中での落下速度を調節する一つまたは複数のプロペラ状の回転体12を設けたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに比較的簡潔な装置とすることができ、しかも、前記被洗浄物に対する洗浄を回転体により充分かつ適切に行うことができる洗浄装置を得ることができる。
実施の形態7.
この発明による実施の形態7を図10について説明する。図10は実施の形態7における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態7において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態6までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この発明による実施の形態7を図10について説明する。図10は実施の形態7における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態7において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態6までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図10には、この実施の形態7の洗浄方式を示す。部品2の短軸よりも若干大きめの間隔を置いてポール13を立てることを特徴とする。
このポール13は多孔性のものでできており、ポール13の全面から微細気泡を供給できる。部品2が落下する際にポール13に接触しながら、落下することによって落下速度を調節することが可能となる。
また、この方式の特長として、ポール13に当たって落下する際には、部品2はゆっくりと自転方向に回転しながら落下する。これによって下から上への流れをもった気泡含有液が部品2の全面にまんべんなく当たることが可能となり、高い洗浄度を得ることができる。ポール13の幅は、部品2の大きさよりも0.1mm〜10mm大きいことが望ましく、1mm〜5mmであることがさらに望ましい。
また、ポール13自体に切り込みや凹凸をつけることでさらに、所望の落下速度を得ることができる。
また、ポール13の形状は、部品2の形状、大きさ、目標とする洗浄度などに依存するものであり、最適化できるように、ポール13の位置は自由に動かせるなり、交換できることが望ましい。
このポール13は多孔性のものでできており、ポール13の全面から微細気泡を供給できる。部品2が落下する際にポール13に接触しながら、落下することによって落下速度を調節することが可能となる。
また、この方式の特長として、ポール13に当たって落下する際には、部品2はゆっくりと自転方向に回転しながら落下する。これによって下から上への流れをもった気泡含有液が部品2の全面にまんべんなく当たることが可能となり、高い洗浄度を得ることができる。ポール13の幅は、部品2の大きさよりも0.1mm〜10mm大きいことが望ましく、1mm〜5mmであることがさらに望ましい。
また、ポール13自体に切り込みや凹凸をつけることでさらに、所望の落下速度を得ることができる。
また、ポール13の形状は、部品2の形状、大きさ、目標とする洗浄度などに依存するものであり、最適化できるように、ポール13の位置は自由に動かせるなり、交換できることが望ましい。
この実施の形態7では、ポール13とポール13の幅を部品2よりも若干大きくして洗浄槽1内に設置するだけで、ポール13が障害物となり部品2の落下速度を低下させることができる。また、ポール13から気泡を発生させれば、さらに洗浄効率を向上させることが可能となる。
この発明による実施の形態7によれば、洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡bを衝突させて洗浄を行う洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物を洗浄液c中で落下させながら前記部品2からなる被洗浄物と下から上方向へ移動する気泡とを衝突させて洗浄する洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物に自転方向の回転動作を与えながら変位させ自由落下よりも低い速度で落下させるようにしたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、比較的簡潔な装置で容易に作業をすることができ、しかも、被洗浄物の自転方向の回転により被洗浄物の洗浄を充分かつ適切に行うことができる洗浄方法を得ることができる。
また、この発明による実施の形態7によれば、洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡bを衝突させて洗浄を行う洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物を洗浄液c中で落下させながら前記部品2からなる被洗浄物と下から上方向へ移動する気泡とを衝突させて洗浄する洗浄装置において、前記洗浄液中に所定の間隔を置いて立設されるポール13からなるポール部材を設け、前記ポール13からなるポール部材により前記部品2からなる被洗浄物に自転方向の回転動作を与えながら変位させ自由落下よりも低い速度で落下させるようにしたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、比較的簡潔な装置とすることができ、しかも、被洗浄物の自転方向の回転により被洗浄物の洗浄を充分かつ適切に行うことができる洗浄装置を得ることができる。
実施の形態8.
この発明による実施の形態8を図11について説明する。図11は実施の形態8における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態8において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態7までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この発明による実施の形態8を図11について説明する。図11は実施の形態8における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態8において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態7までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この実施の形態8では、実施の形態7におけるポール13に振動等を加える構成について説明する。
被洗浄物としての部品2が細長く棒状をしたものや、複雑な形状をしたものに対しては、実施の形態7の方式では、落下速度を制御することが困難が考えられる。
このような場合には、図11に示すように、ポール13の振動部14やポール13の可変機構部15を付加させるとよい。
ポール13を揺らすことによって、ポール13の途中で引っかかった部品2を落下させることができる。
また、ポール13の間隔幅を変化できるような可変機構部15を設けて、一時的に部品2を保持するようにすることで、落下速度の速すぎる部品に対して、洗浄時間を確保することが可能となる。
また、図11に示すように気泡含有液の加速部16や超音波印加部6を付加することで、さらに洗浄度の向上が可能となる。
実施の形態7および実施の形態8において、必ずしもポールの全面から気泡がでる必要はない。場合によってはポールからは気泡を出さず、気泡生成部は別に設けてもよい。
被洗浄物としての部品2が細長く棒状をしたものや、複雑な形状をしたものに対しては、実施の形態7の方式では、落下速度を制御することが困難が考えられる。
このような場合には、図11に示すように、ポール13の振動部14やポール13の可変機構部15を付加させるとよい。
ポール13を揺らすことによって、ポール13の途中で引っかかった部品2を落下させることができる。
また、ポール13の間隔幅を変化できるような可変機構部15を設けて、一時的に部品2を保持するようにすることで、落下速度の速すぎる部品に対して、洗浄時間を確保することが可能となる。
また、図11に示すように気泡含有液の加速部16や超音波印加部6を付加することで、さらに洗浄度の向上が可能となる。
実施の形態7および実施の形態8において、必ずしもポールの全面から気泡がでる必要はない。場合によってはポールからは気泡を出さず、気泡生成部は別に設けてもよい。
この実施の形態8では、ポール13とポール13の幅を部品2よりも若干大きくして洗浄槽1内に設置するだけで、ポール13が障害物となり部品2の落下速度を低下させることができる。また、部品2の大きさ、形状に合わせて、ポール13の形状を工夫したり、また、ポール13間の幅を変更できるポール13の可動機構を設ければ、どのような部品にも対応可能となる。また、ポール13から気泡を発生させれば、さらに洗浄効率を向上させることが可能となる。
この発明による実施の形態8によれば、洗浄液中に浸漬させた部品2からなる被洗浄物へ無数の気泡bを衝突させて洗浄を行う洗浄方法において、前記部品2からなる被洗浄物を洗浄液c中で落下させながら前記部品2からなる被洗浄物と下から上方向へ移動する気泡とを衝突させて洗浄する洗浄装置において、前記洗浄液中に所定の間隔を置いて立設される複数のポール13からなるポール部材と、前記ポール13からなるポール部材に揺動を与える振動部14からなる振動手段と、前記ポール13からなるポール部材の間隔を変化させる可変手段とを設け、前記ポール13からなるポール部材により前記部品2からなる被洗浄物に自転方向の回転動作を与えながら変位させ自由落下よりも低い速度で落下させ、前記ポール13からなるポール部材に揺動を与え、かつ、ポール部材の間隔を変化させるようにしたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、比較的簡潔な装置とすることができ、しかも、位置変化可能なポール部材によって与えられる被洗浄物の自転方向の回転により被洗浄物の洗浄を充分かつ適切に行うことができる洗浄装置を得ることができる。
実施の形態9.
この発明による実施の形態9を図12について説明する。図12は実施の形態9における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態9において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態8までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この発明による実施の形態9を図12について説明する。図12は実施の形態9における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態9において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態8までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この実施の形態9では、洗浄後の部品の取出し方についての実施の形態について述べる。
図12は実施の形態9による部品洗浄装置の構成を模式的に示す図である。
洗浄槽1には仕切り板17が取り付けてあり、洗浄槽1は被洗浄物である部品2が落下する「洗浄部C」と洗浄後の部品2を外部に取り出す「取り出し部P」に2分割されている。
図12は実施の形態9による部品洗浄装置の構成を模式的に示す図である。
洗浄槽1には仕切り板17が取り付けてあり、洗浄槽1は被洗浄物である部品2が落下する「洗浄部C」と洗浄後の部品2を外部に取り出す「取り出し部P」に2分割されている。
洗浄部Cでは、ベルトコンベア等によって搬送された部品2が断続的に上方から投入されており、洗浄部Cの液中を自由落下する。一方、洗浄部C下方からは複数の気泡発生器18で発生した微細気泡が上昇し、部品2に付着した油脂成分を部品から除去する。
清浄化した部品2は気泡発生器18の間を通過し、洗浄部Cの底面に到達する。部品2の代表長さをD[cm]とすれば、気泡発生器18は洗浄部の底面から2D[cm]以上の離れた箇所に底面に平行に設置するのが望ましい。部品2は洗浄槽1の底面に徐々に蓄積するが、部品群の最大高さが底面から設定値まで到達したことを感知センサ19によって検知する。設定値としては2D[cm]程度が望ましい。
感知センサ19の信号は自動的に駆動機構20に伝達され、押し出し棒20aによって洗浄後の部品2fを部品かご21まで移動する。洗浄槽1の底面にある洗浄済み部品2fがすべて部品かご21に収まった後、駆動機構20は押し出し棒20aを移動前の位置まで戻す。押し出し棒20aの戻り動作と同時に駆動ローラー(図示せず)が作動し、滑車21aを介してひも21bによって部品かご21が吊り上げられて、洗浄済み部品2fは洗浄槽1の外部に取り出される。
一般的に油性成分の比重は1以下であるから、除去された油脂成分は洗浄部Cの液面付近に蓄積し油膜Fを形成する。油膜Fからなる洗浄液表面の油脂成分は清浄な洗浄液の供給によってオーバーフローし、一旦、油溜槽7に貯まる。その後、油水分離機8で数ppm以下まで油分濃度が下げられたのち、再度洗浄液として供給される。部品に付着した油脂成分の量にもよるが、液注入口の先端は洗浄部の液面から1〜15cmの深さにすることが望ましい。
一方、洗浄した部品2fの取り出し部Pには仕切り板17の下を通過して清浄な洗浄液しか導入されないので、洗浄した部品2fが再汚染されることはない。薬液導入に伴って取り出し部Pの液はオーバーフローし、薬液が樋を通じて排出される。
清浄化した部品2は気泡発生器18の間を通過し、洗浄部Cの底面に到達する。部品2の代表長さをD[cm]とすれば、気泡発生器18は洗浄部の底面から2D[cm]以上の離れた箇所に底面に平行に設置するのが望ましい。部品2は洗浄槽1の底面に徐々に蓄積するが、部品群の最大高さが底面から設定値まで到達したことを感知センサ19によって検知する。設定値としては2D[cm]程度が望ましい。
感知センサ19の信号は自動的に駆動機構20に伝達され、押し出し棒20aによって洗浄後の部品2fを部品かご21まで移動する。洗浄槽1の底面にある洗浄済み部品2fがすべて部品かご21に収まった後、駆動機構20は押し出し棒20aを移動前の位置まで戻す。押し出し棒20aの戻り動作と同時に駆動ローラー(図示せず)が作動し、滑車21aを介してひも21bによって部品かご21が吊り上げられて、洗浄済み部品2fは洗浄槽1の外部に取り出される。
一般的に油性成分の比重は1以下であるから、除去された油脂成分は洗浄部Cの液面付近に蓄積し油膜Fを形成する。油膜Fからなる洗浄液表面の油脂成分は清浄な洗浄液の供給によってオーバーフローし、一旦、油溜槽7に貯まる。その後、油水分離機8で数ppm以下まで油分濃度が下げられたのち、再度洗浄液として供給される。部品に付着した油脂成分の量にもよるが、液注入口の先端は洗浄部の液面から1〜15cmの深さにすることが望ましい。
一方、洗浄した部品2fの取り出し部Pには仕切り板17の下を通過して清浄な洗浄液しか導入されないので、洗浄した部品2fが再汚染されることはない。薬液導入に伴って取り出し部Pの液はオーバーフローし、薬液が樋を通じて排出される。
落下式の洗浄において重要なことは、槽の下に沈んだ部品を、水面に浮かんだ油の層を介することなく取出すことである。この実施の形態9では、油膜を遮断する治具や洗浄槽1の下部に取出し口をつけることで、部品2の再汚染をすることなく、取出すことが可能となる。
この発明による実施の形態9によれば、実施の形態1から実施の形態8までのいずれかの方法内容において、洗浄液中で洗浄され下方へ変位した被洗浄物を洗浄部Cから取り出し部Pまで水平方向に移動させた後、取り出し部Pから上方に取り出すようにしたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、比較的簡潔な装置で容易に作業をすることができ、しかも、被洗浄物に油等の異物を再付着させることなく被洗浄物を取り出せる洗浄方法を得ることができる。
また、この発明による実施の形態9によれば、実施の形態1から実施の形態8までのいずれかの構成内容において、前記洗浄槽1内の洗浄液を洗浄部Cと取り出し部Pとに仕切って区分する仕切り板17からなる区分手段と、洗浄後の被洗浄物としての部品2を前記洗浄部Cの下部から前記取り出し部Pへ移動する部品押出し棒20aおよび駆動機構20からなる移動手段と、前記取り出し部Cへ移動された被洗浄物としての部品2を取り出す部品かご21ならびに駆動ローラー(図示せず)、滑車21aおよび吊りひも21bからなる取り出し手段とを設けたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、比較的簡潔な装置構成とすることができ、しかも、被洗浄物に油等の異物を再付着させることなく被洗浄物を取り出せる洗浄装置を得ることができる。
実施の形態10.
この発明による実施の形態10を図13について説明する。図13は実施の形態10における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態10において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態9までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この発明による実施の形態10を図13について説明する。図13は実施の形態10における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態10において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態9までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この実施の形態10では、小さな部品等に対応する洗浄方法について説明する。
小さい部品2や厚さが薄い部品2などは、洗浄槽1の底面に沈んだ後、押し出し棒20aで完全に部品かご21まで移動させることが困難である。そのような部品の洗浄に対しては、図13に示すように予め洗浄かご22に複数の部品を入れ、その洗浄かご22を実施の形態1で示したような構成を持つスロープ3やらせん部材を落下させる方法で洗浄することが効果的である。
洗浄槽1の底に到達したかご22の引き上げ方法としては、実施の形態9と同様に、押し出し棒20aで洗浄槽1の端部まで移動させ、滑車21aおよび駆動ローラー(図示せず)で吊り上げられる吊りひも21bの先端に設けたフック21cなどに引っ掛けて、引き上げる方法があげられる。
小さい部品2や厚さが薄い部品2などは、洗浄槽1の底面に沈んだ後、押し出し棒20aで完全に部品かご21まで移動させることが困難である。そのような部品の洗浄に対しては、図13に示すように予め洗浄かご22に複数の部品を入れ、その洗浄かご22を実施の形態1で示したような構成を持つスロープ3やらせん部材を落下させる方法で洗浄することが効果的である。
洗浄槽1の底に到達したかご22の引き上げ方法としては、実施の形態9と同様に、押し出し棒20aで洗浄槽1の端部まで移動させ、滑車21aおよび駆動ローラー(図示せず)で吊り上げられる吊りひも21bの先端に設けたフック21cなどに引っ掛けて、引き上げる方法があげられる。
この発明による実施の形態10によれば、実施の形態1から実施の形態9までのいずれかの方法内容において、小さな部品2や厚さが薄い部品2などからなる被洗浄物を複数個まとめて洗浄かご22に入れ洗浄を行うようにしたので、小さな部品や厚さが薄い部品などでも確実に高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、比較的簡潔な装置で容易に作業をすることができる洗浄方法を得ることができる。
実施の形態11.
この発明による実施の形態11を図14について説明する。図14は実施の形態11における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態11において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態10までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この発明による実施の形態11を図14について説明する。図14は実施の形態11における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態11において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態10までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図14は実施の形態11による部品洗浄装置の構成を模式的に示す図である。
洗浄槽1は、被洗浄物である部品2が落下する「洗浄部C」と洗浄後の部品2を外部に取り出す「取り出し部P」に分割するようなコの字型の形状をしている。
洗浄槽1の下方には磁性体付コンベア23があり、常磁性を示す成分が含まれた部品2を洗浄部Cから取り出し部Pを経由して洗浄槽1の外部に移動することができる。常磁性を示す物質としては、電子軌道の3d殻や希土類金属イオンの4f殻のように不完全殻をもった金属が挙げられる。
洗浄部Cでは、ベルトコンベア等によって搬送された部品2が断続的に上方から投入されており、洗浄部Cの液中を自由落下する。一方、洗浄部C下方からは複数の気泡発生器18で発生した微細気泡が上昇し、部品2に付着した油脂成分を部品2から除去する。清浄化した部品2は気泡発生器18の間を通過し、洗浄部Cの底面に到達する。
洗浄槽1の下方には磁性体付のコンベア23があり、設定した速度で回転している。洗浄部Cにおいて洗浄されて、底面に到達した部品2fは、磁性体付コンベア23の磁気的引力によって洗浄部Cから部品取り出し槽1Aに形成された取り出し部Pを経由して洗浄槽1の外部に移動される。
洗浄槽1は、被洗浄物である部品2が落下する「洗浄部C」と洗浄後の部品2を外部に取り出す「取り出し部P」に分割するようなコの字型の形状をしている。
洗浄槽1の下方には磁性体付コンベア23があり、常磁性を示す成分が含まれた部品2を洗浄部Cから取り出し部Pを経由して洗浄槽1の外部に移動することができる。常磁性を示す物質としては、電子軌道の3d殻や希土類金属イオンの4f殻のように不完全殻をもった金属が挙げられる。
洗浄部Cでは、ベルトコンベア等によって搬送された部品2が断続的に上方から投入されており、洗浄部Cの液中を自由落下する。一方、洗浄部C下方からは複数の気泡発生器18で発生した微細気泡が上昇し、部品2に付着した油脂成分を部品2から除去する。清浄化した部品2は気泡発生器18の間を通過し、洗浄部Cの底面に到達する。
洗浄槽1の下方には磁性体付のコンベア23があり、設定した速度で回転している。洗浄部Cにおいて洗浄されて、底面に到達した部品2fは、磁性体付コンベア23の磁気的引力によって洗浄部Cから部品取り出し槽1Aに形成された取り出し部Pを経由して洗浄槽1の外部に移動される。
一般的に油性成分の比重は1以下であるから、除去された油脂成分は洗浄部Cの液面付近に蓄積する。また、洗浄液は液注入口から連続的に供給されている。部品2に付着した油脂成分の量にもよるが、液注入口の先端は洗浄部の液面から5〜15cmの深さにすることが望ましい。洗浄液の供給に伴って洗浄部の液はオーバーフローし、油脂成分を多く含む液が樋を通じて排出される。
一方、部品2fの取り出し部Pには清浄な洗浄液しか導入されないので、洗浄した部品2fが再汚染されることはない。薬液導入に伴って取り出し部Pの液はオーバーフローし、薬液が樋を通じて排出される。
一方、部品2fの取り出し部Pには清浄な洗浄液しか導入されないので、洗浄した部品2fが再汚染されることはない。薬液導入に伴って取り出し部Pの液はオーバーフローし、薬液が樋を通じて排出される。
洗浄槽1の水面には油分濃度の高い領域が存在してしまうので、ここを通過させて部品2fを取り出すことは得策ではない。そこで、この実施の形態11では、洗浄槽1の横に取り出しのための部品取り出し槽1Aを設けることを特徴する。両方の槽は槽下部でつながり、洗浄後に洗浄槽1の下に沈んだ部品を、ベルトコンベアーなどを用いて取り出し槽1Aに移動させ、そこから取り出すことによって、部品2fの再汚染をおこすことなく、取り出すことが可能となる。
この発明による実施の形態11によれば、実施の形態1から実施の形態10までのいずれかの構成内容において、前記部品2からなる被洗浄物の洗浄を行う洗浄槽1と、前記洗浄槽1の下部で接続された部品取り出し槽1Aと、洗浄後の被洗浄物を前記洗浄槽1の下部から前記取り出し槽1Aを経て外部へ移動する磁性体付コンベア23からなる移動手段とを設けたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、比較的簡潔な装置構成とすることができ、しかも、被洗浄物に油等の異物を再付着させることなく磁性を持つ被洗浄物を取り出せる洗浄装置を得ることができる。
実施の形態12.
この発明による実施の形態12を図15について説明する。図15は実施の形態12における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態12において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態11までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この発明による実施の形態12を図15について説明する。図15は実施の形態12における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態12において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態11までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
実施の形態9での図12で示した仕切り板の代わりに、ここでは流体によって水面上の油膜の拡散の制御方法を検討した。
図15にその概略図を示す。洗浄槽1の左上方、すなわち部品取り出し口の上方にシャワーノズル24が設けてある。このシャワーノズル24から所定量の水を放出することによって、部品取り出し部Pに設けられた部品取り出し口への油の流入を防止することが可能となる。シャワーノズル24を用いることによって、水面から引き上げられた部品2に付着した洗浄液をリンスすることも兼ねることが可能となる。
ここでは、シャワーノズル24を用いたが、微量な水に大量のガスを吹き込むことで、水を高速化させる2流体洗浄は、油の流入防止、部品のリンスの観点からより効果的である。さらに、シャワーノズル24による水シャワーのみでなく、エアシャワーを用いることも有効である。図15のシャワーノズル24の代わりにエアシャワー用のノズルを用いることで、部品取り出し口への油の混入を防ぐことも可能である。
図15にその概略図を示す。洗浄槽1の左上方、すなわち部品取り出し口の上方にシャワーノズル24が設けてある。このシャワーノズル24から所定量の水を放出することによって、部品取り出し部Pに設けられた部品取り出し口への油の流入を防止することが可能となる。シャワーノズル24を用いることによって、水面から引き上げられた部品2に付着した洗浄液をリンスすることも兼ねることが可能となる。
ここでは、シャワーノズル24を用いたが、微量な水に大量のガスを吹き込むことで、水を高速化させる2流体洗浄は、油の流入防止、部品のリンスの観点からより効果的である。さらに、シャワーノズル24による水シャワーのみでなく、エアシャワーを用いることも有効である。図15のシャワーノズル24の代わりにエアシャワー用のノズルを用いることで、部品取り出し口への油の混入を防ぐことも可能である。
この発明による実施の形態12によれば、実施の形態1から実施の形態11までのいずれかの方法内容において、部品取り出し部Pにシャワーノズル24から所定量の水を放出するようにしたので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、比較的簡潔な装置で容易に作業をすることができ、しかも、シャワー作用により被洗浄物に油等の異物を再付着させることなく被洗浄物を取り出せる洗浄方法を得ることができる。
実施の形態13.
この発明による実施の形態13を図16について説明する。図16は実施の形態13における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態13において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態12までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この発明による実施の形態13を図16について説明する。図16は実施の形態13における洗浄装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態13において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態1から実施の形態12までのいずれかの構成および方法と同一の構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この実施の形態13の概略図を図16に示す。洗浄槽1の底部にはテーパー1aが設けられ、一定時間で洗浄された部品2fが槽底面の中心部に集まるようになっている。そして、一定時間経過ごとに開閉蓋25が矢印Aの方向に開き、部品2fを部品受取りかご21で捕集する。かご21は網目構造をしており、流れ出た洗浄液は水受取り槽26に一時的に溜まる。この水受取り槽26内の液はポンプ9Aで洗浄槽1に送液され、再度洗浄液として使用される。この機構を洗浄槽1に設けることで,洗浄後の部品2fを油の再付着なし、一括で受け取ることが可能となる。
この発明による実施の形態13によれば、実施の形態1から実施の形態12のいずれかの構成において、洗浄槽1の底部にはテーパー1aが設けられ、一定時間で洗浄された部品2fが槽底面の中心部に集まるようになっており、一定時間経過ごとに開閉蓋25が開き、部品2fを部品受取りかご21で捕集するようになっているので、高い洗浄度で効率的な洗浄を行うことが可能となるとともに、比較的簡潔な装置構成とすることができ、しかも、被洗浄物に油等の異物を再付着させることなく被洗浄物を容易に取り出せる洗浄装置を得ることができる。
ここで、実施の形態9〜13における部品の洗浄方法の有効性について説明する。
実施の形態9〜13において、それぞれ実際の部品の取り出しを行い確認した。比較例として実施の形態9(図12)において、仕切り板のない状態で部品をひきあげ、部品に付着した油分を測定した。表1に結果を示す。
表1からわかるように、この発明による実施の形態では、いずれも部品を再付着なしにきれいなままで取り出せた。これに対して、比較例では10倍以上高い残留油分濃度であった。
このように、実施の形態9〜13が、洗浄槽の底部からの部品の取り出し方法として有効であることが検証できた。
実施の形態9〜13において、それぞれ実際の部品の取り出しを行い確認した。比較例として実施の形態9(図12)において、仕切り板のない状態で部品をひきあげ、部品に付着した油分を測定した。表1に結果を示す。
表1からわかるように、この発明による実施の形態では、いずれも部品を再付着なしにきれいなままで取り出せた。これに対して、比較例では10倍以上高い残留油分濃度であった。
このように、実施の形態9〜13が、洗浄槽の底部からの部品の取り出し方法として有効であることが検証できた。
この発明による実施の形態1から13までについて以上のように説明したが、ここで、この発明における発明のポイントについて、改めて説明しておく。
溶剤を用いた洗浄方法は、溶剤自身が油の強い溶解力を有するので、部品同士の重なりあいや微細構造を有する部品に対しても、溶剤が入り込む隙間が少しでもあれば、脱脂することが可能であった。ただし、こられは前記ですでに述べたように、環境およびコストなどに問題がある。
これに対して、気泡を用いた洗浄方法における最大の課題は、気泡の作用した部分のみしか清浄化できないことである。微細気泡といえども、一般的には数10μm以上の大きさを有する。このため、多数の部品を洗浄かごなどに入れて一括で洗浄する方法では、必ず部品同士が密に重なった部分ができるために、気泡を個々部品の隅々にまで作用させることができなかった。また部品同士が密につまっているために、せっかく部品表面から油を脱離させても、他の部品に再付着してしまう。したがって、従来の洗浄方法では、油の脱離と再付着という最も重要な機能のどちらともに問題を抱えていたことになる。
溶剤を用いた洗浄方法は、溶剤自身が油の強い溶解力を有するので、部品同士の重なりあいや微細構造を有する部品に対しても、溶剤が入り込む隙間が少しでもあれば、脱脂することが可能であった。ただし、こられは前記ですでに述べたように、環境およびコストなどに問題がある。
これに対して、気泡を用いた洗浄方法における最大の課題は、気泡の作用した部分のみしか清浄化できないことである。微細気泡といえども、一般的には数10μm以上の大きさを有する。このため、多数の部品を洗浄かごなどに入れて一括で洗浄する方法では、必ず部品同士が密に重なった部分ができるために、気泡を個々部品の隅々にまで作用させることができなかった。また部品同士が密につまっているために、せっかく部品表面から油を脱離させても、他の部品に再付着してしまう。したがって、従来の洗浄方法では、油の脱離と再付着という最も重要な機能のどちらともに問題を抱えていたことになる。
この発明の洗浄方式は、水中での気泡および部品の挙動、即ち、気泡は水面(上方)方向、部品は水底(下方)に動く特性を利用する洗浄方式であり、この特性を利用することで従来の洗浄方式の課題を解決することが可能となる。この発明の洗浄方式は、従来のように多数の部品をかごに入れて一括で洗浄するのではなく、個々の部品を反応槽内で落下させるものである。このため、部品同士が密着することがなく、部品のあらゆる方向から気泡をまんべんなく作用させることが可能となる。これによって部品の細部にわたり付着した油を脱離させることが可能となる。次に、気泡表面に吸着された油は、油の比重は一般的に水より小さいことおよび気泡自身がもつ浮力によって、部品の挙動とは逆に、水面方向に浮上する。この両者の相反する動きによって脱離した油の再付着を抑制することが可能となる。洗浄液の油分濃度は洗浄槽の底に近いほど低い。したがって、清浄化された後、洗浄槽の底に到達した部品は、長時間放置したとしても、油の再付着もなく、清浄なままで保存される。従来よりも洗浄性能を高めた洗浄方式を実現することが可能となる。
次に、この発明における課題の解決手段についてより具体的に述べる。
この発明において、部品を洗浄槽の中に投入し、何の工夫もなく自由落下させたただけでは、殆どの場合において十分な洗浄度が得られない。これは、殆どの部品は鉄あるいはステンレス製であり、水よりも比重がかなり大きいために、水中での落下速度は一般的に非常に速いためである。現実的な深さをもつ洗浄槽を用いた場合には、数秒で洗浄槽の底に到達してしまう。水面から水底につくまでの洗浄時間が短すぎるために、十分な洗浄度を得ることが難しい。十分な洗浄度を達成するために、洗浄槽の深さを数10mにするのは現実的ではない。そこで、この発明においては、この課題を解決するために、水中での部品の落下速度を制御(一般的には遅くする)する手段を備えている。これらの工夫によって、個々の部品に対する洗浄時間を制御することが可能なり、要求される洗浄度を確保することが可能となる。
また、もう1つの工夫ポイントとして、洗浄槽の底に沈んだ部品の取りだし方法があげられる。この発明の特徴は、洗浄終了後の部品を油分濃度が最も低い洗浄槽の底に沈ませることで、清浄化後の部品表面への油の再付着を抑制することである。しかし、洗浄槽の底に沈んだ部品を単純に引き上げたのでは、油分濃度が最も高い(油膜がはった状態の)水面を通過することになり、脱離した油の再付着を招いてしまう。そこで、槽の底に沈んだ部品の取りだし方法に工夫を加えている。
この発明において、部品を洗浄槽の中に投入し、何の工夫もなく自由落下させたただけでは、殆どの場合において十分な洗浄度が得られない。これは、殆どの部品は鉄あるいはステンレス製であり、水よりも比重がかなり大きいために、水中での落下速度は一般的に非常に速いためである。現実的な深さをもつ洗浄槽を用いた場合には、数秒で洗浄槽の底に到達してしまう。水面から水底につくまでの洗浄時間が短すぎるために、十分な洗浄度を得ることが難しい。十分な洗浄度を達成するために、洗浄槽の深さを数10mにするのは現実的ではない。そこで、この発明においては、この課題を解決するために、水中での部品の落下速度を制御(一般的には遅くする)する手段を備えている。これらの工夫によって、個々の部品に対する洗浄時間を制御することが可能なり、要求される洗浄度を確保することが可能となる。
また、もう1つの工夫ポイントとして、洗浄槽の底に沈んだ部品の取りだし方法があげられる。この発明の特徴は、洗浄終了後の部品を油分濃度が最も低い洗浄槽の底に沈ませることで、清浄化後の部品表面への油の再付着を抑制することである。しかし、洗浄槽の底に沈んだ部品を単純に引き上げたのでは、油分濃度が最も高い(油膜がはった状態の)水面を通過することになり、脱離した油の再付着を招いてしまう。そこで、槽の底に沈んだ部品の取りだし方法に工夫を加えている。
このように、この発明では、部品の落下速度の制御方法、および槽の底に沈んだ部品の取りだし、これら2点について、新規な方法を用いることを特徴とする。
また、さらに、この発明においては、気泡洗浄において非常に重要なことを見出した。それは、部品の清浄度は、気泡を含んだ洗浄液の流速に大きく依存するということである。気泡洗浄の検討過程において、次の2点が明らかとなっていった。1)部品表面には、気泡の直径よりも1桁以上小さいμmオーダーの凹凸が無数に存在する。2)気泡は流速をあげることで、部品表面で変形、或いは再微細化を行う。
したがって、部品表面の凹凸よりも1桁以上大きい気泡をいくら作用させ続けても、凹部に付着した油を除去することはできない。しかし、2)の効果を用いることで、気泡直径よりも小さな構造付着した油を除去することも可能となる。
そこで、この発明では、気泡を含んだ洗浄液の流速を高める手段を具備することを特徴とする洗浄方法を見出したものである。
また、さらに、この発明においては、気泡洗浄において非常に重要なことを見出した。それは、部品の清浄度は、気泡を含んだ洗浄液の流速に大きく依存するということである。気泡洗浄の検討過程において、次の2点が明らかとなっていった。1)部品表面には、気泡の直径よりも1桁以上小さいμmオーダーの凹凸が無数に存在する。2)気泡は流速をあげることで、部品表面で変形、或いは再微細化を行う。
したがって、部品表面の凹凸よりも1桁以上大きい気泡をいくら作用させ続けても、凹部に付着した油を除去することはできない。しかし、2)の効果を用いることで、気泡直径よりも小さな構造付着した油を除去することも可能となる。
そこで、この発明では、気泡を含んだ洗浄液の流速を高める手段を具備することを特徴とする洗浄方法を見出したものである。
1 洗浄槽、1A 取り出し槽、2 被洗浄物としての部品、3 スロープ、4 プロペラ、5 気泡発生部、6 超音波発生器、7 油溜槽、8 油水分離機、9 ポンプ、10 添加剤注入部、11 油分検知器、12 回転体、13 ポール型気泡発生部、14 ポールの揺動部、15 ポールの可動部、16 気泡含有液の加速部、17 仕切り板、18 気泡発生部、20 駆動機構、20a 部品押し出し棒、21 部品かご、21a 滑車、21b 吊りひも、21c フック、22 洗浄かご、23 磁性体付コンベア、24 ノズル、24a シャワーカーテン、25 開閉蓋、26 水受取り槽。
Claims (5)
- 洗浄槽の洗浄液中に被洗浄物を浸漬させる工程と、
前記洗浄液に添加剤を注入する添加剤注入工程と、
前記洗浄液中に気泡を生成する気泡発生工程とを含む洗浄方法であって、
前記気泡を前記被洗浄物に衝突させて洗浄する洗浄工程および前記洗浄液に超音波を印加して前記被洗浄物を洗浄する超音波印加工程を交互に繰り返すことを特徴とする洗浄方法。 - 被洗浄物から分離した油を気泡の表面に吸着させる吸着工程と、
洗浄槽からオーバーフローした洗浄液から油分を取り除く油水分離工程と、
前記油水分離工程を通過した前記洗浄液を前記洗浄槽にポンプを用いて戻す工程とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の洗浄方法。 - 洗浄工程は気泡を含んだ洗浄液を被洗浄物に対して流速20cm/sec以上で衝突させ前記気泡を前記被洗浄物の表面で変形または再微細化して洗浄することを特徴とする請求項1または2に記載の洗浄方法。
- 被洗浄物を洗浄槽から部品取り出し槽へ移動させる工程と、
前記部品取り出し槽から洗浄液中の前記被洗浄物を取り出す工程とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の洗浄方法。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の洗浄方法によって洗浄された被洗浄物。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101460301B1 (ko) * | 2013-05-02 | 2014-11-13 | 주식회사 타이텍 | 절삭가공 공정 간 반제품 자동세척시스템 |
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CN114453329A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-05-10 | 四川省郫县豆瓣股份有限公司 | 一种豆瓣酱预加工用配料清洗装置 |
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- 2008-12-19 JP JP2008323117A patent/JP2009061454A/ja active Pending
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