JP2017074545A - 異物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアブローを用いつつ，対象物から離脱した異物を確実に回収できるようにして洗浄性能をさらに向上させた異物除去装置を提供すること。【解決手段】エアブローにより対象物品の異物除去を行う異物除去装置１において，対象物品を載置する空間を外部から仕切る外壁体２と，外壁体２の内部に，外壁体２の内面に対して間隔をおいて配置されたエアフィルタ６と，外壁体２の内部空間のうちエアフィルタ６より内側の対象物品載置部分にエアブロー９を起こすエアブローノズルと，外壁体２の内面とエアフィルタ６との間の隙間７から空気を吸引して集塵するとともに，当該隙間７の空間に空気のダウンフロー１４を生じさせる集塵機５とを有することとした。【選択図】図２

Description

本発明は，エアブローにより対象物品の異物除去を行う異物除去装置に関する。さらに詳細には，対象物品からエアブローにより離脱した異物を効率よく回収できるようにして洗浄性能を向上させた異物除去装置に関するものである。

従来から，種々の物品・部品に対して，表面の異物を除去する洗浄が行われている。液体による洗浄もその１つの手法であるが，洗浄液の成分が対象物の表面に残留することで不具合の原因となることがある。これに対し，エアブローによる異物除去ではそのような弊害はない。エアブローによる異物除去の従来例として，例えば特許文献１に記載の技術を挙げることができる。同文献の技術では，モータのスタータのような環状の物品を主たる対象物として，ノズルの位置や向きにより洗浄性能の向上を図っている。

特開２００６−２２４０６７号公報

しかしながら従来のエアブロー洗浄には，次のような問題点があった。すなわち，エアブローにより対象物から離脱した異物は，回収が困難なのである。気体は液体と比べると粘性がほとんどないため，離脱した異物が周囲に飛散してしまうからである。このため対象物を壁で囲んで閉空間内でエアブローを行うことが考えられるが，それでも問題は簡単には解消しない。閉空間内でエアブローを行うと，気流が壁の内面での反射により複雑になる。また，離脱した異物も壁の壁面での反射により拡散してしまい，結局回収できないのである。また，壁の内面には不可避的にある程度の内角箇所が存在するが，そのような場所で気流の渦が生じてしまう。異物がこの渦に捉えられてそこに滞留する，ということもある。この現象も異物の回収を困難にする。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，エアブローを用いつつ，対象物から離脱した異物を確実に回収できるようにして洗浄性能をさらに向上させた異物除去装置を提供することにある。

本発明の一態様における異物除去装置は，エアブローにより対象物品の異物除去を行う装置であって，対象物品を載置する空間を外部から仕切る外壁体と，外壁体の内部に，外壁体の内面に対して間隔をおいて配置されたエアフィルタと，外壁体の内部空間のうちエアフィルタより内側の対象物品載置部分にエアブローを起こすエアブローノズルと，外壁体の内面とエアフィルタとの間の隙間から空気を吸引して集塵するとともに，当該隙間の空間に空気のダウンフローを生じさせる集塵機とを有している。

上記態様における異物除去装置では，エアブローノズルにより起こされるエアブローが，対象物品から異物を引き剥がす。しかしながらエアフィルタの存在により，エアブローや異物が高速のまま外壁体の内面に衝突して反射することが防止される。このため，異物の大部分はエアフィルタに捕集される。また，外壁体の内面に内角部があったとしてもそこでの渦気流の発生が抑制される。さらに，外壁体の内面とエアフィルタとの間の隙間の空間は，集塵機の吸引により負圧となっており，ダウンフローの気流が流れている。このため，エアフィルタを通過した異物は，対象物品側に戻ることもなく，内角部に対流することもなく，集塵機に捕集される。これにより，対象物品から引き剥がされた異物を確実に回収でき，洗浄能力の高い異物除去装置となっている。

本構成によれば，エアブローを用いつつ，対象物から離脱した異物を確実に回収できるようにして洗浄性能をさらに向上させた異物除去装置が提供されている。

実施の形態に係る異物除去装置の外観図である。 図１の異物除去装置における外壁体およびエアフィルタを示す部分断面図である。 外壁体の内角部に，気流が速い場合に渦が生じる状況を示す部分断面図である。 気流の流速および異物の捕集率へのエアフィルタの厚みによる影響を示すグラフである。 気流の流速および異物の捕集率へのエアフィルタのメッシュ粗さによる影響を示すグラフである。 実施の形態に係る異物除去装置による異物除去後の残留異物量を，他の異物除去技術の場合と比較して示すグラフである。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，例えば二次電池の構成部品その他の各種物品からエアブローにより，付着している異物を除去する異物除去装置として本発明を具体化したものである。

図１に示す本形態の異物除去装置１は，ハウス状の外壁体２を有している。外壁体２が，異物除去装置１の外形をなしている。外壁体２の内部は空洞であり，そこに対象物品３を置くことができる。すなわち外壁体２は，対象物品３を載置する空間を外部から仕切っている。外壁体２の内部にはさらに，エアブローを起こすエアブローノズル４が設置されている。また，外壁体２には集塵機５が接続されている。外壁体２における集塵機５への接続位置１３は，外壁体２の高さ全体の中ではほぼ下端付近にある。かかる異物除去装置１においては，外壁体２の内部に対象物品３を搬入し搬出するための機構を適宜組み合わせることができる。また，そのために外壁体２に適宜の開閉扉を設けたり，あるいは外壁体２の全体を昇降させる機構を設けることもできる。

本形態で異物除去の対象となる対象物品３については，特段の限定はないが，例えば，二次電池の種々の部品が挙げられる。具体例としては蓋組立体を挙げることができる。蓋組立体とは，例えば特開２０１５−１１１５７３号公報の図３に記載されている各部品を組み立てて，さらに電極捲回体（同公報の図４等）を接続したものである。電池においては，短絡防止等の観点から，部品における異物の付着を排除する必要性が高い。さらに，組立前の個々の部品の段階で洗浄したとしても，組立の際に再び異物が発生することを避けがたいという事情がある。このため，蓋組立体をケース本体（同公報の図１中の「１１１」）に組付ける前に再度異物除去を行う必要がある。この用途に本形態の異物除去装置１は好適である。

異物除去装置１についてさらに説明する。異物除去装置１の外壁体２は，図２の部分断面図に示されるように，内面側にエアフィルタ６を有している。外壁体２の内面とエアフィルタ６とは，密着しておらず，間に隙間空間７が存在するようになっている。そして，前出の集塵機５はこの隙間空間７から空気を吸引するように接続されている。これにより隙間空間７には，集塵機５の吸引力により上下方向下向きの気流が発生するようになっている。なお，対象物品３を置く位置は，外壁体２の内部であって，さらにエアフィルタ６にも囲まれている範囲内である。エアブローノズル４も，エアフィルタ６に囲まれている範囲内に設けられている。

異物除去装置１の作用を説明する。異物除去装置１は，エアフィルタ６のさらに内側の対象物品載置位置に対象物品３を置いた状態で，対象物品３に付着している異物の除去を行う。このため異物除去装置１では，エアブローノズル４から空気を噴出して，対象物品３の周囲に高速気流（エアブロー）を発生させる。この高速気流により，対象物品３に付着している異物を対象物品３から引き剥がし，除去するのである。このためのエアブローノズル４からの空気の噴出速度は，１６０ｍ／秒程度もしくはそれ以上あることが望ましい。

高速気流により対象物品３から離脱した異物は，高速気流（エアブローノズル４から噴出された後で対象物品３で反射された気流を含む）９に乗って基本的には対象物品３から遠ざかる方向に飛翔していく。やがてこの異物は，外壁体２の内面に接近することとなる。しかし図２で述べたように本形態の異物除去装置１では，外壁体２の内面側にエアフィルタ６が設けられている。このため，高速気流９や飛翔する異物８の挙動が，エアフィルタ６が設けられていない場合の挙動とは違ったものとなる。

この説明のためにまず，エアフィルタ６が設けられていない場合の高速気流９や異物８の挙動について簡単に述べる。エアフィルタ６が設けられていない場合には，高速気流９や飛翔する異物８が，外壁体２の内面に直接衝突することとなる。このため，高速気流９も異物８も外壁体２の内面で反射され，しかもこの反射を何度も繰り返すこととなる。これにより，外壁体２の内部の至る所で気流が速く，また飛翔する異物８があちこちに拡散することとなる。このため，異物８が集塵機５に吸引されることがあまりなく，異物８の回収が著しく困難である。中には，対象物品３の方へ戻っていく異物８も存在する。また，外壁体２には，角部１１（図１参照）が不可避的にある程度存在するが，その内側の内角部では図３に示すように渦気流１２が発生する。飛翔している異物８がこの渦気流１２に捉えられてそこに滞留することがある。これも異物８の回収を困難にする。

一方，本形態ではエアフィルタ６が設けられているので，高速気流９や飛翔する異物８は，直接外壁体２の内面に衝突するのではなく，エアフィルタ６に衝突することとなる。エアフィルタ６は，外壁体２のような剛性のある構造体ではなく，可撓性のある柔軟な部材であり，また多孔性の部材である。このため高速気流９も異物８も，エアフィルタ６によってはほとんど反射されない。

高速気流９の一部はエアフィルタ６を透過するが，その際にエネルギーが吸収される。このため，エアフィルタ６を透過して隙間空間７に至った気流１０の流速は，エアフィルタ６を透過する前の流速と比べて相当に低い流速となる。また，隙間空間７には，前述のように集塵機５による吸引力が掛かっている。このため隙間空間７は，エアフィルタ６の内側の空間から見て負圧状態になっている。また，集塵機５への接続位置１３（図１参照）により隙間空間７では，空気が下向きに流れている。以下この下向きの空気の流れをダウンフロー１４という。ダウンフロー１４の流速は，エアブローノズル４からの噴出圧とはあまり関係なく，もっぱら集塵機５の吸引力により支配される。そこで集塵機５の吸引力については，気流１０の風速が，先ほどの１６０ｍ／秒程度よりはるかに遅い，例えば６ｍ／秒程度となるように調整しておくことが望ましい。

飛翔する異物８の大部分は，エアフィルタ６に到達した際にそこに捕集される。エアフィルタ６で反射されて対象物品３の方へ戻っていく異物８はほとんど存在しない。また，一部の異物８はエアフィルタ６を通過して隙間空間７に進入する。隙間空間７に進入した異物８は，ダウンフロー１４に乗って下向きに移動していく。この向きは重力の向きとも一致している。これにより異物８は確実に集塵機５に吸引されていくこととなる。また，隙間空間７における気流１０が穏やかであるということは，前述の内角部に，少なくとも異物８を補足できるほど強力な渦気流１２は生じない，ということを意味する。このため，外壁体に角部１１があったとしてもその内角部における異物８の滞留も生じない。さらに，隙間空間７は前述のように負圧状態なので，隙間空間７からエアフィルタ６を逆向きに透過していこうとするような気流は存在しない。したがって，エアフィルタ６に一旦捕集された異物８が内向きに離脱して再び対象物品３の方へ戻っていくようなことも起こりえない。

こうして本形態の異物除去装置１では，エアブローノズル４からのエアブローにより対象物品３から離脱させた異物８が，効率よくエアフィルタ６に捕集されることとなる。このため，適宜のメンテナンス頻度でエアフィルタ６を交換することにより，異物８を，周囲に飛散させることなく回収することができる。また，エアフィルタ６を通過した異物８は，集塵機５に捕集されることとなる。集塵機５は当然にフィルタを内蔵しているので，集塵機５のフィルタを交換すればよい。これにより，エアフィルタ６を通過した異物８も回収できる。

続いて，本形態の異物除去装置１について性能確認試験を行ったのでその結果を説明する。この試験では，エアブローノズル４の吐出圧力を５０ｋＰａとすることで，エアブローノズル４の出口での流速を１６０ｍ／秒以上とした。また，ダウンフロー１４の流速については，前述と同様に６ｍ／秒程度となるように集塵機５の吸引力を調整した。この条件下で，エアフィルタ６の厚さとメッシュ粗さ（番手）とをそれぞれ３水準に振って，異物８の捕集率（散布した異物に対する捕集できた異物の重量比）と，エアフィルタ６を通過した後の気流１０の流速とを測定した。気流の流速の測定はすべて，熱線流量計（ワイヤー加熱式）により行った。異物８の捕集率の測定においては，エアブローの実施時間を１．０秒間とした。対象物品３は前述の蓋組立体とした。エアフィルタ６としては多孔質のもの（他には繊維状のものもある）を用いた。

図４のグラフに，エアフィルタ６の厚さを５ｍｍ，１０ｍｍ，１５ｍｍの３水準に振って試験したときの測定結果を示す。図４のグラフの左の縦軸は異物８の捕集率を示し，グラフ中では黒塗りの菱形のプロット点でそのデータを示している。右の縦軸はエアフィルタ６を通過した後の気流１０の流速を示し，グラフ中では黒塗りの四角形のプロット点でそのデータを示している。図４のグラフの測定では，エアフィルタ６のメッシュ粗さ（番手）は後述する３水準のうちの＃１００とした。

図４のグラフを見ると，エアフィルタ６の厚さが５ｍｍであっても，気流１０の流速は１２０ｍ／秒弱と，もともとの流速に比べてある程度低下している。また，異物８の捕集率も約５０％と，ある程度の捕集性能が得られている。そして，エアフィルタ６の厚さが１０ｍｍあるいは１５ｍｍであると，気流１０の流速は５０ｍ／秒未満，異物８の捕集率は８０％以上と，よりよい結果が得られている。

図５のグラフに，エアフィルタ６の粗さ（番手）を＃１５０，＃１００，＃５０の３水準に振って試験したときの測定結果を示す。番手の数字が大きいほど，密な（詰まった）フィルタであることを意味する。ここでは番手の意味を，多孔質の最小孔径により次のように定義した。
＃１５０：最小孔径０．２ｍｍ
＃１００：最小孔径２ｍｍ
＃５０ ：最小孔径４ｍｍ

左右の縦軸および２種類のプロット点の意味は，図４の場合と同じである。ただし右の縦軸（気流１０の流速）のみ，縮尺がやや異なっている。図５のグラフの測定では，エアフィルタ６の厚さは１０ｍｍとした。

図５のグラフを見ると，エアフィルタ６が＃５０の比較的粗い番手のものであっても，気流１０の流速は約１００ｍ／秒と，もともとの流速に比べてある程度低下している。また，異物８の捕集率も約４０％と，ある程度の捕集性能が得られている。そして，エアフィルタ６が＃１００，＃１５０のある程度密なものであると，気流１０の流速は５０ｍ／秒未満，異物８の捕集率は７０％以上と，よりよい結果が得られている。

最後に，本形態の異物除去装置１による異物除去を行った後の対象物品３に残留している異物８の個数を，他の異物除去技術の場合と比較する試験を行った。結果を図６に示す。図６のグラフには，「液体洗浄」，「エアブロー洗浄（フィルタなし）」，「エアブロー洗浄（フィルタあり）」の３通りの結果が示されている。このうち一番左の「液体洗浄」は，むろん文字通りの，エアブローによらず液体洗浄剤による洗浄を行った場合の結果である。中央の「エアブロー洗浄（フィルタなし）」は，本形態の異物除去装置１からエアフィルタ６を除いた装置によるエアブロー洗浄の結果である。一番右の「エアブロー洗浄（フィルタあり）」がむろん，本形態の異物除去装置１による異物除去の結果である。図６のグラフの縦軸は，異物除去後における，１個の対象物品３当たりの残留異物８の個数（顕微鏡での拡大像における目視でのカウントによる）であり，各々３０個の対象物品３についての結果の平均値で示している。

図６のグラフにおける「エアブロー洗浄（フィルタあり）」の試験でのエアフィルタ６は，厚さ１０ｍｍ，番手＃１００のものとした。また，エアブローノズル４の吐出圧力および集塵機５の吸引力については，図４，図５の試験での設定と同じとした（「エアブロー洗浄（フィルタなし）」においても同じ）。

図６のグラフを見ると，中央の「エアブロー洗浄（フィルタなし）」では，残留異物８の個数が，「液体洗浄」の場合よりも多くなっている。このことから，単に液体洗浄に替えて外壁体２内でのエアブローを行うだけでは，なかなか所望の洗浄性能が得られないことを示している。これは，エアブローにより対象物品３から一旦離脱した異物８の一部が，外壁体２の内面で反射されて対象物品３に戻ってきてしまう現象があることが一因と考えられる。また，図６のグラフ中に示してはいないが，１００μｍ以上の大粒の部類に入る残留異物８も散見された。

これに対し「エアブロー洗浄（フィルタあり）」では，残留異物８の個数が，「１」を大幅に下回っており，「液体洗浄」の場合よりも少なくなっている。これにより，エアフィルタ６を用いてエアブロー洗浄を行うことで，異物８を確実に回収することができ，「液体洗浄」の場合よりもさらに優れた洗浄性能が得られることが示されている。なお，「エアブロー洗浄（フィルタあり）」では，１００μｍを超える大きさの，大粒の部類に入るような残留異物８は，３０個の対象物品３の全体を通してただの１つも見つからなかった。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，外壁体２内に載置した対象物品３をエアブローにより洗浄するに際して，外壁体２の内面側に感覚をおいてエアフィルタ６を配置している。そして，外壁体２の内面とエアフィルタ６との間の隙間の空間から集塵機５で吸引することで，当該隙間を負圧にしてそこにダウンフローを生じさせるようにしている。これにより，優れた異物除去性能が発揮される異物除去装置１が実現されている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，前述のエアフィルタ６は，外壁体２の内面の全体にわたり設けてもよいが，必ずしも全体にわたって設けなくてもよい。エアブローノズル４の配置や対象物品３の形状によっては，高速気流９や異物８がほとんど外壁体２に到来しない方位が存在する場合がある。同じ形状の対象物品３ばかりを対象とし，そのような方位が分かっている場合には，当該方位についてはエアフィルタ６が存在しない構成であってもよいからである。

１ 異物除去装置
２ 外壁体
３ 対象物品
４ エアブローノズル
５ 集塵機
６ エアフィルタ
７ 隙間空間
９ 高速気流（エアブロー）
１４ ダウンフロー

Claims (1)

1. エアブローにより対象物品の異物除去を行う異物除去装置において，
   対象物品を載置する空間を外部から仕切る外壁体と，
   前記外壁体の内部に，前記外壁体の内面に対して間隔をおいて配置されたエアフィルタと，
   前記外壁体の内部空間のうち前記エアフィルタより内側の対象物品載置部分にエアブローを起こすエアブローノズルと，
   前記外壁体の内面と前記エアフィルタとの間の隙間から空気を吸引して集塵するとともに，当該隙間の空間に空気のダウンフローを生じさせる集塵機とを有することを特徴とする異物除去装置。

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