JP2019181415A - 電解超音波洗浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】表面等に小径の止まり穴、微細な隙間等がある成形用金型等の被洗浄物を確実に洗浄できる電解超音波洗浄機を提供すること。【解決手段】電解超音波洗浄機１では、洗浄槽２を経由する電解洗浄液８の循環系に脱気機構６が付設されている。脱気機構６は、電解液循環機構５の洗浄液循環路１５における洗浄槽２と循環ポンプ１６の間に介在させた脱気槽２１を備えている。脱気槽２１内を真空引きすることで、脱気槽２１を通過する電解洗浄液８に溶け込んでいる空気が分離除去される。洗浄槽２の電解洗浄液８の空気溶け込み量を少ない状態に維持でき、超音波振動によるキャビテーション等の物理的作用による洗浄効果を良好に維持できる。【選択図】図１

Description

本発明は、成形用金型等の洗浄に適した洗浄機に関する。更に詳しくは、成形用金型等の被洗浄物に形成されている止まり穴（座ぐり穴）、微細な隙間等の内部に付着している異物を確実に洗浄可能な電解超音波洗浄機に関する。

成形用金型等の洗浄に適した洗浄機として、電解洗浄液を用いた電解洗浄機が知られている。電解洗浄では、電解洗浄液に被洗浄物を浸漬し、電解洗浄液を陽極とし被洗浄物を陰極として、これらの間に直流電流を流し、これにより被洗浄物の表面から発生する水素の気泡の剥離力を利用して被洗浄物に付着している汚れを除去する。特許文献１においては、電解洗浄を行う洗浄槽に超音波発生装置を付設し、超音波を併用することにより、キャビテーション効果を利用してより確実に汚れを落とすようにしている。

電解超音波洗浄は、電解洗浄液としては弱アルカリ性の液を使用することで、環境に優しい洗浄方法を実現できる。また、超音波振動を掛けることで、被洗浄物に付着している酸化皮膜、油脂汚れ、ガス焼け、樹脂残りなどの異物を、短時間で、確実に除去できる。さらに、鉄素材に対するアタック性（摩耗・研磨等の寸法変化、光沢変化）が無いので、鉄素材からなる金型の洗浄に適しているなどの利点がある。

特開２００７−１５２２９号公報

電解超音波洗浄においては、洗浄が進むにつれて、超音波振動する電解洗浄液に溶け込む空気が増加する。電解洗浄液に溶け込む空気量が増加すると、それに伴って、超音波によるキャビテーションなどの物理的作用による洗浄効果が低下してしまう。

成形用金型、鋳型等の被洗浄物は、その表面および内面に、多数の小径の止まり穴、小径の貫通穴、微細な隙間等の部分がある。電解洗浄液に溶け込む空気量が増加すると、超音波による物理的な洗浄効果が低下するので、止まり穴等から空気を十分に抜くことができないおそれがある。空気溜まりが形成された止まり穴等の内部には電解洗浄液が入ることができず、そのような部分の洗浄が不十分になりやすい。

本発明の目的は、このような点に鑑みて、表面等に小径の止まり穴、微細な隙間等がある成形用金型等の被洗浄物を確実に洗浄できる電解超音波洗浄機を提供することにある。

本発明の電解超音波洗浄機は、
洗浄槽と、
洗浄槽に貯留した電解洗浄液と当該電解洗浄液に浸漬した被洗浄物との間に直流電流を流す給電機構と、
洗浄槽内の電解洗浄液に超音波振動を与える超音波発生機構と、
洗浄槽内の電解洗浄液を、循環ポンプにより、フィルタを経由する洗浄液循環路を介して循環させる洗浄液循環機構と、
洗浄液循環路における循環ポンプの上流側に介在させた脱気槽を経由する電解洗浄液から、当該電解洗浄液に混入している気体を分離除去する脱気機構と
を有している。

本発明の電解超音波洗浄機では、洗浄槽を経由する電解洗浄液の循環系に、脱気機構を付設してある。脱気機構は、脱気槽内を真空引きすることで、脱気槽を通過する電解洗浄液に溶け込んでいる空気を分離除去する。洗浄槽では、空気の溶け込み量の少ない電解洗浄液に超音波振動を加えることで、超音波によるキャビテーション等の物理的作用による洗浄効果を良好に維持できる。

これにより、被洗浄物の表面、内部の小径の止まり穴等の微細な凹凸部分における空気溜まりの発生の防止、あるいは、発生した空気溜まりの解消を、超音波振動を加えることで確実に行うことができる。本発明の電解超音波洗浄機は、小径の止まり穴、微細な隙間等が多数形成されている成形用金型の洗浄に適している。

ここで、洗浄槽に貯留した電解洗浄液に浸漬する被洗浄物を上下に揺動させる揺動機構を有していることが望ましい。洗浄槽に溜めた電解洗浄液に超音波振動を加えると、その波長に応じて上下方向に定在波が分布し、それに起因して洗浄ムラが発生する。被洗浄物を上下方向に揺動させることで、洗浄ムラを解消できる。

洗浄槽として、上側が開口した直方体形状の槽が使用される。この場合、洗浄槽内における電解洗浄を効率良く行うために、給電機構は、その上側の開口部から洗浄液中に浸漬される上面電極に加えて、４つの内側側面のそれぞれに配置された側面電極を備えていることが望ましい。

また、電解洗浄が進むと、被洗浄物から剥離した異物等のうち、電解洗浄液の液面に浮上して浮遊する比重の小さな異物の量が増加する。このような異物を効率良く除去するために、オーバーフロー槽を配置し、洗浄槽からオーバーフローする電解洗浄液を、網カゴなどのろ過部を介して、オーバーフロー槽に流して、電解洗浄液の液面に浮遊する異物等を除去することが望ましい。オーバーフロー槽に溜まった電解洗浄液は、洗浄液循環路を介して再生して、洗浄液に戻される。

本発明を適用した実施の形態に係る電解超音波洗浄機のシステム系統図である。 図１の電解超音波洗浄機の洗浄槽にオーバーフロー槽および側面電極を付設した場合の例を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した電解超音波洗浄機の実施の形態を説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る電解超音波洗浄機のシステム系統図である。電解超音波洗浄機１は、洗浄槽２、給電機構３、超音波発生機構（４ａ、４ｂ）、洗浄液循環機構５、脱気機構６および制御機構７が備わっている。洗浄槽２は天面が開口部２ａとなっている直方体形状の槽であり、不図示の電解洗浄液供給系から供給される電解洗浄液８が所定の液面高さとなるように貯留される。貯留される電解洗浄液８の温度は、洗浄槽２の外周面に取り付けたヒーター９および電解洗浄液８の温度を検出する温度センサ１０を用いて、制御機構７によって管理される。

洗浄槽２の内部には、その上端の開口部２ａから受け台１１が装着される。電解洗浄液８に浸漬した状態の受け台１１には、直接、あるいは洗浄カゴに入れた状態で、被洗浄物１２が投入される。

電解洗浄液８と被洗浄物１２との間には、給電機構３によって直流電流が流される。すなわち、導電性素材からなる受け台１１の上端縁部１１ａは、電解洗浄液８の液面８ａから上方に延びて、洗浄槽２の開口縁部に乗っている。上端縁部１１ａは、給電機構３の直流電源の陰極側に導通しており、受け台１１は陰極側電極として機能する。電解洗浄液８には、洗浄槽２の開口部２ａから、給電機構３の直流電源の陽極側に導通している複数本の陽極側電極１３である上面電極が差し込まれる。制御機構７により、給電機構３による直流電流の供給が制御される。

洗浄槽２の底面には、複数個の超音波振動子４ａが配列された超音波発生部が取り付けられている。超音波振動子４ａは、制御機構７に内蔵の超音波発振器４ｂによって駆動されて超音波を発生する。超音波振動子４ａと超音波発振器４ｂによって超音波洗浄を行うための超音波発生機構が構成される。制御機構７により、超音波発機構による電解洗浄液８に対する超音波振動の印加が制御される。

洗浄槽２に貯留される電解洗浄液８は、洗浄液循環機構５によって循環再生される。洗浄液循環機構５は、洗浄槽２の底面に連通する洗浄液循環路１５を備えている。洗浄液循環路１５には、循環ポンプ１６（フィルトレーションポンプ）およびフィルタ１７が配置されている。洗浄槽２の内部の電解洗浄液８は、フィルタ１７を介して清浄化された後に、洗浄槽２に戻される。洗浄槽２からの電解洗浄液８を排液処理するために、洗浄液循環路１５の上流側には排液バルブ１８が接続されている。

ここで、洗浄液循環機構５には脱気機構６が付設されている。脱気機構６には、洗浄液循環路１５における洗浄槽２と循環ポンプ１６との間の上流側循環路部分１５ａに介在させた脱気槽２１と、脱気槽２１を真空引きする脱気ポンプ２２およびエゼクタ２３と、気液分離槽２４とが備わっている。気液分離槽２４に対しては、不図示の給水経路および排出経路を介して給排水が行われる。

洗浄槽２の電解洗浄液８は、上流側循環路部分１５ａを通って脱気槽２１の上方から、その内部に流れ込み、脱気槽２１の底部の側から循環ポンプ１６によって吸引されてフィルタ１７を介して洗浄槽２に還流する。脱気槽２１内の上部空間は、脱気ポンプ２２およびエゼクタ２３からなる水（液体）エゼクタ機構により真空吸引され、脱気槽２１を経由して流れる電解洗浄液８の脱気が行われる。

制御機構７には、制御回路２５、直流電源を備えた給電機構３、超音波発振器４ｂ、空圧制御回路２６等が含まれている。制御回路２５は、設定されたシーケンスに従って、給電機構３および超音波発生機構による被洗浄物１２に対する電解超音波洗浄動作を駆動制御する。また、制御回路２５は空圧制御回路２６を介して、洗浄液循環機構５による電解洗浄液の循環再生動作、および脱気機構６による電解洗浄液の脱気動作を駆動制御する。

本例の電解超音波洗浄機１を用いた電解超音波洗浄においては、使用される電解洗浄液８が洗浄液循環機構５を介して循環する間に、清浄化されると共に、脱気が行われる。したがって、被洗浄物の洗浄に使用される電解洗浄液８に溶け込む空気量が所定量以下に制御できる。空気量の増加に起因する超音波洗浄の洗浄効果の低減を防止できる。よって、成形用金型等のように、表面、内部に小径の止まり穴、微細な凹凸が多く形成されている被洗浄物の洗浄において、それらの部分に空気溜まりが残り、十分に洗浄できないという弊害を防止あるいは抑制できる。

（その他の実施の形態）
上記の電解超音波洗浄機１において、被洗浄物１２を入れる受け台１１あるいは、被洗浄物１２を入れる洗浄カゴを、上下に揺動させる揺動機構を配置することができる。洗浄槽２に溜めた電解洗浄液８に超音波振動を加えると、その波長に応じて上下方向に定在波が分布し、それに起因して、被洗浄物１２に洗浄ムラが発生する場合がある。被洗浄物を上下方向に揺動させることで、複雑な調整を行うことなく、洗浄ムラを解消できる。

一方、図２は上記の電解超音波洗浄機１の改変例を示す説明図である。上記の電解超音波洗浄機１の給電機構３は、洗浄槽２の上端の開口部から挿入される上面電極（陽極側電極１３）を備えている。洗浄槽２に溜めた電解洗浄液内の全体において、効率良く被洗浄物１２に対して電解洗浄を行うために、図２に示す例では、陽極側電極１３として、洗浄槽２の開口部２ａから挿入される上面電極１３ａに加えて、洗浄槽２の４つの内側側面のそれぞれに配置された側面電極１３ｂを備えていることが望ましい。

また、上記の電解超音波洗浄機１において、洗浄槽２にオーバーフロー槽を付設して、洗浄によって被洗浄物から剥離して洗浄槽２の電解洗浄液８の液面に浮遊する汚れ等の異物を除去することができる。

図２に示すように、共通の側板３１によって仕切られた洗浄槽２とオーバーフロー槽３２を配置する。洗浄槽２の液面８ａは側板３１によって規定される。電解洗浄液８は不図示の供給系を介して洗浄槽２に供給される。洗浄槽２の電解洗浄液８は、側板３１からオーバーフローする。側板３１におけるオーバーフロー槽３２の上方位置には、網カゴなどの異物除去用のフィルタ３３（ろ過部）が配置されている。洗浄槽２からオーバーフローした電解洗浄液８はフィルタ３３を通って異物が除去された後に、オーバーフロー槽３２に流れ落ち、ここに溜まる。

オーバーフロー槽３２の底面には洗浄液循環路１５の上流端側が連通している。オーバーフロー槽３２に溜まった電解洗浄液は洗浄液循環路１５を介して、循環再生された後に、洗浄槽２に戻すことができる。

１ 電解超音波洗浄機
２ 洗浄槽
２ａ 開口部
３ 給電機構
４ａ 超音波振動子
４ｂ 超音波発振器
５ 洗浄液循環機構
６ 脱気機構
７ 制御機構
８ 電解洗浄液
８ａ 液面
９ ヒーター
１０ 温度センサ
１１ 受け台（陰極側電極）
１２ 被洗浄物
１３ 陽極側電極
１３ａ 上面電極
１３ｂ 側面電極
１５ 洗浄液循環路
１６ 循環ポンプ
１７ フィルタ
１８ 排液バルブ
２１ 脱気槽
２２ 脱気ポンプ
２３ エゼクタ
２４ 気液分離槽
２５ 制御回路
２６ 空圧制御回路
３１ 側板
３２ オーバーフロー槽
３３ フィルタ

Claims (4)

1. 洗浄槽と、
   前記洗浄槽に貯留した電解洗浄液と当該電解洗浄液に浸漬した被洗浄物との間に直流電流を流す給電機構と、
   前記洗浄槽内の前記電解洗浄液に超音波を与える超音波発生機構と、
   前記洗浄槽内の前記電解洗浄液を、循環ポンプにより、フィルタを経由する洗浄液循環路を介して循環させる洗浄液循環機構と、
   前記洗浄液循環路における前記循環ポンプの上流側に介在させた脱気槽を経由して循環する前記電解洗浄液から、当該電解洗浄液に混入している気体を分離除去する脱気機構と
   を有している電解超音波洗浄機。
2. 請求項１において、
   前記洗浄槽に貯留した前記電解洗浄液に浸漬する被洗浄物を上下に揺動させる揺動機構を有している電解超音波洗浄機。
3. 請求項１において、
   前記洗浄槽は上側が開口した直方体形状の槽であり、
   前記給電機構は、前記洗浄槽の上側の開口部から挿入される上面電極と、前記洗浄槽の４つの内側側面のそれぞれに配置される側面電極とを備えている電解超音波洗浄機。
4. 請求項１において、
   前記洗浄槽からオーバーフローする前記電解洗浄液が流れ落ちるオーバーフロー槽と、
   前記洗浄槽から前記オーバーフロー槽に流れ落ちる前記電解洗浄液をろ過するろ過部と
   を有している電解超音波洗浄機。

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