JP2014200623A

JP2014200623A - 超音波洗浄方法及び洗浄装置

Info

Publication number: JP2014200623A
Application number: JP2013081944A
Authority: JP
Inventors: 佳英柴野; Yoshihide Shibano
Original assignee: BLUE STAR R & D CO Ltd; BLUE STAR R&D CO Ltd
Current assignee: BLUE STAR R & D CO Ltd; BLUE STAR R&D CO Ltd
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-10-27

Abstract

【課題】衣類等の被洗浄物を洗浄する装置として、洗浄効果が高い超音波洗浄装置を安価に且つ簡素に構成し小型化する。【解決手段】洗浄槽２内に被洗浄物Ｗを収容して真空引きすることで洗浄槽２内を０．０９Ｍｐａ（ゲージ圧）以下の負圧にし、真空引きを継続しながら、洗浄槽２内に、穴径１ｍｍ以下の多数の細孔ｘから糸状に洗浄液を注入することで被洗浄物Ｗを洗浄液Ｌ中に浸漬せしめると同時に洗浄液Ｌの溶存酸素量を２ｍｇ／リットル以下に抑え、洗浄液Ｌの注入と真空引きを中止した後、洗浄槽２内を徐々に大気圧に戻しながら超音波振動素子３を発振させて被洗浄物Ｗを超音波洗浄する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば衣類等を洗浄する際、洗浄効果の高い超音波洗浄装置を安価に且つ小型化して構成するための洗浄技術に関する。

従来、例えば衣類等の被洗浄物を超音波洗浄する技術として、洗浄槽内に衣類等の被洗浄物を収容した後、必要に応じて洗浄槽内を真空引きして繊維の隙間に含まれる空気を排除し、この洗浄槽内に脱気した洗浄液を導入して超音波を発振することで衣類等を洗浄するような技術（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
また、このような超音波洗浄において、衣類等を複数種類の洗浄用カゴに区分けして収容し、前処理槽から洗浄槽、後処理槽に順次送り込んで、洗浄からすすぎまでの一連の処理を連続的に行うような技術（例えば、特許文献２参照。）なども知られている。

特開２０００−３２５６８６号公報特許第４０２０９２９号公報

上記のような技術は、いずれも洗浄液中に溶融する溶存酸素量（気体に溶解している空気の量であり、計測の都合上溶存酸素量と表現する。以下、同じ。）を出来るだけ減少させることで、キャビテーションの生成と消滅時の正と負の繰り返しの衝撃力を高め、洗浄効果を高めるようにしているが、洗浄液中から溶存酸素を減少させるために、洗浄槽内の洗浄液を循環させ、この循環路の途中で洗浄液を中空糸モジュールを通すことで常時脱気するようにしている。

ところが、このような洗浄液の循環回路や中空糸モジュールを使用して脱気する方式は、装置が大掛かりになって大型化すると同時に中空糸モジュールは高価であるため、装置を安価に構成できないという問題があった。

そこで本発明は、衣類等の被洗浄物を洗浄する装置として、洗浄効果が高い超音波洗浄装置を安価に且つ簡素に構成して小型化することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、被洗浄物を超音波洗浄する洗浄方法において、洗浄槽内に被洗浄物を収容して真空引きすることで洗浄槽内を０．０９Ｍｐａ（ゲージ圧）以下の負圧にする工程と、真空引きを継続しながら、洗浄槽内に、穴径１ｍｍ以下の多数の細孔から糸状に洗浄液を注入することで被洗浄物を洗浄液中に浸漬せしめると同時に洗浄液の溶存酸素量を２ｍｇ／リットル以下に抑える工程と、洗浄液の注入を終えた後、真空引きを中止することで洗浄槽内を徐々に大気圧に戻しながら超音波を発振させて被洗浄物を超音波洗浄する工程とを設けるようにした。

このように、真空引きを継続しながら、穴径１ｍｍ以下の多数の細孔から洗浄槽内に糸状に洗浄液を注入することで、注入時の洗浄液の周囲（真空引き空間）への接触面積が増えて効率的に脱気され、洗浄液を循環させながら脱気しなくても、洗浄液中の溶存酸素量を２ｍｇ／リットル程度以下に減少させることができ、高価な中空糸モジュールや、装置の大型化を招く洗浄液の循環回路が不要となり、安価に且つ簡素に構成することができる。
ここで、穴径が１ｍｍを超えると、注入時の洗浄液の周囲（真空引き空間）への接触面積が少なくなり、溶存酸素量を２ｍｇ／リットル程度以下にすることが困難となる。また、洗浄槽内の負圧度が０．０９Ｍｐａ（ゲージ圧）以上であると、液面を通して洗浄液中に気体が溶融しやすくなる。
なお、「０．０９Ｍｐａ（ゲージ圧）以下の負圧」とは、大気圧より０．０９Ｍｐａ以上低い圧力を意味する。

そして、このような洗浄装置として、洗浄槽に接続され且つ洗浄槽内を真空引きすることのできる真空ポンプと、洗浄槽内に洗浄液を注入するための多数の穴径１ｍｍ以下の細孔と、洗浄槽に取り付けられる超音波振動素子から構成すれば好適である。

衣類等の被洗浄物を超音波洗浄する際、洗浄液の循環回路や、中空糸モジュール等の高価で複雑な構成を有しないで洗浄液から脱気できるため、洗浄効果の高い洗浄装置をより安価で簡素に小型化して構成することができる。

本発明に係る洗浄装置の洗浄槽の説明図であり、（ａ）は内部を透視した正面視図であり、（ｂ）は平面視図である。洗浄槽に洗浄液を注入している状態の説明図であり、（ａ）は正面視図、（ｂ）は平面視図である。超音波洗浄時の説明図である。

本発明に係る超音波洗浄方法は、衣類等の被洗浄物を洗浄する際、洗浄効果が高い超音波洗浄装置を安価に且つ簡素に構成することを目的とし、洗浄液に含まれる空気等のガスを脱気して溶存酸素量を減らすため、従来にない新規な方法を採用することで、安価に構成でき、しかも装置の小型化を可能にしていることを特徴としている。

すなわち、本発明に係る超音波洗浄装置１は、図１に示すように、底面側に超音波振動素子３が取り付けられる洗浄槽２を備えており、この洗浄槽２は真空容器にて構成されるとともに、蓋２ｈと本体２ａがシール部材を介して開閉自在にされ、蓋２ｈの部分に、不図示の真空ポンプに接続するための接続部ｓが設けられている。
なお、前記超音波振動素子３から発振される超音波の周波数は、本実施例の場合、音が聞こえることのない４０〜８０ＫＨｚとしている。

また、この洗浄槽２の内部には、衣類等の被洗浄物Ｗを保持するための保持部Ｈが設けられ、この洗浄槽２の内部に洗浄液Ｌが供給されると、保持部Ｈで保持した被洗浄物Ｗが、洗浄液Ｌ中に浸漬するようにされている。
なお、この保持部Ｈは、被洗浄物Ｗを吊り下げるように保持してもよく、折り畳んだ状態で棚等に収容するような形態のものでもよく、その他の方式で保持するようなものでもよい。

また、洗浄槽２の本体２ａの上部には、洗浄槽２内に水と洗浄剤からなる洗浄液Ｌを供給するための筒帯状の洗浄液給水リング４が巻装されており、この巻装リング４が装着された本体２ａ側には、多数の細孔ｘが穿設されている。この細孔ｘは、穴径が１ｍｍ以下であり、給水リング４を介して洗浄液が供給されると、洗浄液が細孔ｘを通して糸状に噴出しながら洗浄槽２内に給水されるようにされている。

なお、このときの洗浄液の給水圧力は、０．０５Ｍｐａ程度以上であれば、洗浄槽２内が真空引きされているため、細孔ｘから洗浄液が糸状に噴出するようになる。

また、洗浄槽２の本体２ａの底面部には、洗浄液Ｌを排液する排出部ｅを設けている。

以上のような洗浄装置１における洗浄方法について説明する。
まず、洗浄槽２の蓋２ｈを開けて、被洗浄物Ｗを本体２ａ内に収容し、保持部Ｈで被洗浄物Ｗを保持する。

次いで、蓋２ｈを閉めて洗浄槽２を密閉すると、真空ポンプで真空引きをし、衣類に含まれている空気を除去する。ここで、衣類に空気が含まれていると、洗浄液に超音波を放射した際、超音波で発生するキャビテーションがガス星雲型となって、キャビテーションの発生と消滅に伴う衝撃力が弱まるとともに、衝撃力が奥まで届かないようになり、洗浄効果が悪くなる。
そして、この際の真空度は、０．０９Ｍｐａ（ゲージ圧）以下の負圧であり、このように大気圧より０．０９Ｍｐａ以上低い圧力まで真空引きすることで、キャビテーションの衝撃力を良好に維持することができる。

次に、水と洗浄剤からなる洗浄液Ｌを注入する。この際、脱気した洗浄液を供給するのが好ましいが、脱気するため中空糸モジュールを使用しようとすると、コストが嵩むため、本発明では、図２に示すように、真空引きを継続しながら、給水リング４を通して多数の細孔ｘから糸状に噴射させ、洗浄液Ｌの周囲への表面積を増大させて脱気するようにしている。

また、洗浄剤としては、本実施例では発泡しにくい中性の水溶性洗浄剤を使用するようにしている。

このような注入方法を採用することで、洗浄槽２内の洗浄液Ｌの溶存酸素量を２ｍｇ／リットル以下に抑えることができる。
因みに、本実施例では細孔ｘの穴径を１ｍｍ以下としているが、穴径が１ｍｍを超えるようになると、洗浄液中の溶存酸素量を２ｍｇ／リットル以下に抑えることが難しくなる。

洗浄液Ｌが被洗浄物Ｗを浸して所定の液面高さまで注入されると、図３に示すように、洗浄液Ｌの注入を終えて、超音波振動素子３により超音波を発生させて超音波洗浄を開始する。このとき、真空引きの配管から少しずつ大気圧に戻しながら洗浄する。すると超音波は徐々に強力になっていき、大気圧になった時点でキャビテーションは一番強力になるが、衣類の汚れ防止には、あまり強い衝撃力は必要とされない。そこで本実施例では、大気圧に戻った時点から所定時間経過するまで洗浄を継続するようにしている。

なお、大気圧に戻すと、それから徐々に液面から洗浄液Ｌ内に気体が溶解するようになり、溶存酸素量が増えてキャビテーションの衝撃力は低下するようになる。

以上のような要領で、洗浄槽２内の圧力が−０．０９Ｍｐａから洗浄を開始し、大気圧に戻ってから所定時間で超音波洗浄を終了すると、すすぎ洗いの工程が始まる。

すすぎ洗いの工程は、洗浄液Ｌを排出部ｅから排出した後、上記で述べた洗浄の工程と同じであり、洗浄槽２の真空引き、真空引きを継続しながら給水、すすぎのための超音波の発振、排液の繰り返しである。

以上のような要領により、装置の大型化を招く洗浄液の循環回路や、脱気のための中空糸モジュールなどを使用しなくても、洗浄効果の高い洗浄装置を構成することができる。

なお、本発明は、以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。

衝撃力の強い超音波洗浄装置を安価に且つ簡素に構成でき、小型化が図れているため、洗浄業界における今後の広い普及が期待される。

１…超音波洗浄装置、２…洗浄槽、３…超音波振動素子、４…給水リング、Ｌ…洗浄液、ｘ…細孔、Ｗ…被洗浄物。

Claims

被洗浄物を超音波洗浄する洗浄方法であって、洗浄槽内に被洗浄物を収容して真空引きすることで洗浄槽内を０．０９Ｍｐａ（ゲージ圧）以下の負圧にする工程と、真空引きを継続しながら、洗浄槽内に、穴径１ｍｍ以下の多数の細孔から糸状に洗浄液を注入することで被洗浄物を洗浄液中に浸漬せしめると同時に洗浄液の溶存酸素量を２ｍｇ／リットル以下に抑える工程と、洗浄液の注入を終えた後、真空引きを中止することで洗浄槽内を徐々に大気圧に戻しながら超音波を発振させて被洗浄物を超音波洗浄する工程とを備えたことを特徴とする超音波洗浄方法。
被洗浄物を超音波洗浄する洗浄装置であって、洗浄槽に接続され且つ洗浄槽内を真空引きすることのできる真空ポンプと、洗浄槽内に洗浄液を注入するための多数の穴径１ｍｍ以下の細孔と、洗浄槽に取り付けられる超音波振動素子を備えたことを特徴とする洗浄装置。