JP4007079B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄装置に関し、特に略円筒状の被洗浄部材の外周または内周を洗浄する洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
洗浄装置としては、例えば内燃機関へ燃料を噴射供給するインジェクタまたは一部を被洗浄部材として、その被洗浄部材の洗浄対象である壁面に、洗浄液を噴射することで、製造工程内で生じる可能性のあるばり、不純物等の異物を除去、排出するものがある。（特開２００１−３５３４７５号公報等）。この種の被洗浄部材は、流体の流通、遮断を行なう弁装置の一部を構成している。この弁装置に、異物、ゴミ等が流通、遮断を行なうシール部に一時的であっても付着すると、弁全閉時の弁密性が阻害され、その結果、流通、遮断を正確に行なうことが困難になる。一方、この種の洗浄装置は、洗浄液を噴射するノズル部等が用いられる。このノズル部に比較的近い壁面では、加圧された洗浄液の圧力によって洗浄効果があるが、ノズル部から遠い部分では、洗浄液の圧力が低下してほとんど洗浄されない。
【０００３】
この対策として、特開２００１−３５３４７５号公報に開示の技術によれば、回転駆動手段および往復駆動手段によって、ノズル部を周方向に回転させながら、下方に向けて移動させる。しかも、ノズル部を一回転させる間に、そのノズル部の下方へ移動するピッチが、ノズル部に配置される噴口の径とその数の積に相当する距離である。これにより、洗浄対象の壁面に螺旋状に描くように洗浄液を噴射する。その結果、洗浄対象を均一に洗浄する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、インジェクタ等の弁装置の高精度化、高信頼性の観点から、被洗浄部材の洗浄による清浄度の向上が求められている。
【０００５】
従来技術に開示の洗浄装置では、清浄度向上の要求に対して、その対策をすることは可能であるが、設備費等の製造コストアップとなる恐れがある。すなわち、その対策として、洗浄時間の延長もしくは洗浄回数の増加、洗浄液の加圧力のアップ等を図る必要があり、その達成のための設備費等が増加する問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、噴射洗浄のため加圧される洗浄液の圧力もしくは洗浄時間等を増加させることなく、異物等の除去、排出のための洗浄を効率的に行なうことが可能な洗浄装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の請求項１によると、被洗浄部材に洗浄液を噴射する噴口を複数配置されたノズル部と、被洗浄部材およびノズル部のうち少なくとも一方を駆動し、被洗浄部材の洗浄対象に沿ってノズル部を相対移動可能な駆動手段とを備えた洗浄装置であって、内燃機関へ燃料を噴射供給するインジェクタを前記被洗浄部材とし、被洗浄部材の洗浄対象として前記インジェクタの内周面を洗浄する洗浄装置において、
ノズル部には、複数の噴口に洗浄液を導き、噴口軸に略交差する供給孔を有し、供給孔から噴口まで洗浄液の流れをガイドする通路が設けられ、
かつ、前記通路は、前記供給孔を流れる洗浄液が流入する入口部に、略Ｒ形状を設けている構成とし、
前記略Ｒの寸法が前記噴口の大きさの１／４から１／２の範囲に設定されているとともに、
前記噴口から前記洗浄対象に向かって略垂直に洗浄液を噴射する。
【０００８】
これにより、噴口に向かう洗浄液の流れに方向性を付けることが可能であり、その結果、噴口から噴射されたときの洗浄液の広がりを抑制することができる。したがって、洗浄液の噴射を集中させることができるので、洗浄液の圧力低下を防止することが可能である。
【０００９】
上記通路は、本発明の請求項１に記載のように、供給孔を流れる洗浄液が流入する入口部に、略Ｒ形状を設けている。
【００１０】
これにより、噴口軸に交差するように供給孔を流れる洗浄液の流れが入口部に流入する際、流れの安定化が図れる。したがって、入口部で乱れを生じることで圧力損失が増加する現象を抑制できるので、洗浄液の圧力低下を防止し、その結果、効率的な洗浄が可能である。
【００１１】
上記略Ｒの寸法は、本発明の請求項１に記載のように、噴口の大きさの１／４から１／２の範囲にある。
【００１２】
これにより、噴口まで洗浄液をガイドする通路として、入口部での圧力損失の抑制を効果的に行なうことが可能である。
【００１３】
本発明の請求項４によると、略Ｒ形状とは、一つのＲ寸法で形成されたＲ形状、複数のＲ寸法で前記一つのＲ形状に近似させたもの、および面取りとＲ形状を組合わせたもののいずれかである。
【００１５】
本発明の請求項２によると、洗浄液を供給孔および噴口に導く接続管を有し、ノズル部の肉厚は、接続管の肉厚よりも厚くなっている。
【００１６】
これにより、接続管をノズル部の外径より小さくすることが可能であるので、ノズル部の噴口から洗浄液を洗浄対象に向けて噴射した際、噴射した洗浄液の廃液の排出通路の拡大が図れる。したがって、洗浄対象に向かって噴射された洗浄液の廃液の排出性向上が図れる。
【００１７】
本発明の請求項３によると、通路の長さは、噴口の大きさの５倍以下である。
【００１８】
これにより、噴口から噴射された洗浄液が広がり易い通路の長さ、つまり噴口の大きさの５倍以下の通路の長さ程度しか確保ができないようなノズル部を備えた洗浄装置に好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の洗浄装置を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の概略構成を示す構成図であって、図１（ａ）は部分的外観図、図１（ｂ）は断面図である。図２は、図１（ｂ）中のノズル部を拡大した部分拡大断面図である。
【００２１】
図１に示すように、洗浄装置１は、円筒状の被洗浄部材８の内壁面（以下、内周面と呼ぶ）８１を洗浄する。洗浄装置１は、支持部材２０と、ノズル部材３０と、駆動手段Ｍとを含んで構成されている。なお、この駆動手段Ｍは、被洗浄部材８およびノズル部材３０（詳しくはノズル部３１）のうち少なくとも一方を駆動して、洗浄対象である内周面８１に沿ってノズル部３１を相対移動可能なものであれば、螺旋状にノズル部３１を移動させるものに限らず、周方向に移動した後、下方に移動する移動を１サイクルとして、このサイクルを繰返すものであってもよい。なお、これらの移動によって、洗浄対象の内周面８１を全体として均一に洗浄する洗浄装置であることが望ましい。これにより、洗浄対象８１の全面をムラなく、洗浄することができる。
【００２２】
なお、本実施形態で説明する駆動手段Ｍは、以下ノズル部３１を螺旋状（詳しくは、ノズル部を一回転させる間に、そのノズル部の下方へ移動するピッチが、ノズル部に配置される噴口の径とその数の積に相当する距離）に移動可能なものとして、説明する。
【００２３】
支持部材２０は、被洗浄部材８を支持可能である。支持部材２０は、被洗浄部材８を支持するための支持部２１を有している。この支持部２１は、円筒状の被洗浄部材８を収容可能な環状体に形成されている。被洗浄部材８は、この支持部材２１の内側に固定されている。
【００２４】
ノズル部材３０は、ノズル部３１と、接続管３２と、大径部３３を備えている。ノズル部３１の外径は、洗浄対象の内周８１の内径よりもやや小さく、内周面８１とノズル部３１の外径つまり外周３１ａとの離間距離は約２ｍｍに設定されている。接続管３２はノズル部３１よりも外径が小さくなるように形成され、洗浄液が流通可能となるように中空の管状に形成されている。ノズル部３１の後述する噴口３１１から洗浄液が洗浄対象８１に向けて噴射された際、ノズル部３１ほど接続対象８１に近接しないので、洗浄液が洗浄対象８１に沿って流れる易く、つまり排出し易くなる。なお、大径部３３は洗浄液が流通可能となるように中空の管状に形成され、その外径は接続管３２の外径よりも大きい。
【００２５】
ノズル部３１には、洗浄液を噴射するための噴口３１１が設けられている。噴口３１１の軸は、ノズル部３１の周方向に約９０°間隔で４個所に径方向に延びるように配置されている。また、噴口３１１は噴射された洗浄液が内周面８１に略垂直に当たるように形成されている。軸方向に延びる接続管３２およびノズル部３１内には、供給孔３１３が設けられ、ノズル部３１へ供給する洗浄液の流れ（以下、軸方向に流れる洗浄液の軸方向の流れと呼ぶ）が形成されている。また、この供給孔３１３から噴口３１１内を流れる洗浄液の流れと、軸方向に流れる洗浄液の軸方向の流れとは交差している（本実実施形態では略直交している）。なお、噴口３１１内に形成され、洗浄液を流れる通路３１２等の詳細については、後述する。
【００２６】
なお、本実施形態ではノズル部３１が有する噴口３１１の数を４個で説明したが、４個に限らず、例えば２個、あるいは６個等であってもよい。
【００２７】
洗浄装置１の外部には、洗浄液タンク１０および加圧ポンプ１１が配設されている。洗浄液は洗浄液タンク１０から加圧ポンプ１１によって汲み上げられる。この加圧ポンプ１１は、汲み上げられた洗浄液を所定の圧力になるように圧送し、供給管１２、大径部３３および接続管を経由してノズル部３１へ加圧された洗浄液を供給する。なお、この供給された洗浄液は、加圧ポンプ１１によって例えば約５ＭＰａに加圧されている。
【００２８】
駆動手段Ｍは、回転駆動手段４０と往復駆動手段５０とからなり、ノズル部３１（詳しくは、ノズル部材３０）を周方向に回転および軸方向へ往復駆動する。回転駆動手段４０と往復駆動手段５０は、ノズル部３１の回転速度および往復移動速度が所定の速度となるように制御手段６によって制御されている。制御手段６は、回転駆動手段４０および往復駆動手段５０の図示しない駆動モータ等の駆動部材に印加する電圧を制御することで、これら回転速度および往復移動速度を制御している。
【００２９】
上述した構成を有する洗浄装置１による洗浄方法を以下説明する。被洗浄部材８を支持部材２０の支持部２１に固定する。ノズル部３１は往復駆動手段５０によって軸方向に駆動され、被洗浄部材８の内部に挿入される。被洗浄部材８の内部に挿入されたノズル部３１は、被洗浄部材８の上端部８ａすなわち洗浄対象８１の上端とノズル部３１の噴口３１１とが対向する位置まで移動する。上端部８と噴口３１１とが対向すると、洗浄液の噴射が開始される。洗浄液は、噴口３１１から径方向外側に向けて噴射される。このとき、噴口３１１から噴射された洗浄液は、図１（ａ）に示すように、被洗浄部材８の内周面８１へ略垂直な噴流Ｊとなって打ち当てられる。噴射される洗浄液の圧力は、噴口３１１までの洗浄液を流す経路に流量抵抗がなければ、加圧ポンプ１１によって加圧され、ノズル部３１へ供給され洗浄液の圧力（本実施形態では、約５ＭＰａ）と同じになる。
【００３０】
しかしながら、洗浄対象である内周面８１の内側にノズル部３１を配置し、駆動手段Ｍによって軸方向に移動しながら周方向に回転させるため、軸方向に延びる接続管３２およびノズル部３１つまり軸方向の洗浄液の流れる経路（詳しくは、供給孔３１３）に対して、噴口３１１内を流れる洗浄液の経路（詳しくは、通路３１２）は交差する。この洗浄液の経路が交差するところでは、洗浄液の流れが曲げられるため、流量抵抗が発生し、その結果、その流れに圧力損失が発生する。なお、通常、流体が流れる通路の内周面においても、その内周面に沿って流れる流体の距離に応じて圧力損失が同様に発生するが、その圧力損失は比較的小さい。つまり洗浄液の経路が交差するところは、特に圧力損失の増加が大きくなる恐れがある。
【００３１】
これに対して、本実施形態では、噴口３１１までの洗浄液の流れをガイドする通路（詳しくは、軸方向の洗浄液の流れ経路である供給孔３１３から噴口３１１内に流れる径方向の流れ経路）３１２を有している。すなわち、図１（ｂ）および図２に示すように、洗浄液の経路が交差するところつまり供給孔３１３内を軸方向に流れる洗浄液の軸方向の流れ（以下、供給孔の軸方向の流れと呼ぶ）が、流入する通路３１２の入口部３１２ａには、略Ｒ形状が設けられている。これにより、流入する洗浄液の流れの安定化が図れる。その結果、噴口３１１から噴射される洗浄液の広がりを抑制することが可能である。したがって、洗浄液の噴射を集中させて洗浄対象の内周面８１へ当てることができる。なお、この入口部３１２ａに形成する略Ｒ形状は、洗浄液の流れの乱れを抑制し、流れの方向性を付けるガイド手段を構成する。
【００３２】
略Ｒ形状となっていない入口部３１２ａを有する比較例（図８参照）と比較して本実施形態の効果を以下図２に従って説明する。比較例の入口部３１２ａでは、洗浄液の流れに乱れが生じ、その結果、縮流が発生する。この縮流が発生したままの状態で噴口３１１から洗浄液が噴射されると、噴射された洗浄液は広がり易い（図７参照）。これに対して、本実施形態では、図２に示すように、入口部３１２ａに形成された略Ｒ形状に沿って流れ、洗浄液の流れの乱れが生じにくくすることができる。その結果、噴口３１１に向かって縮流となって流れる流れ状態を回避でき、従って噴射された洗浄液の広がりを抑制できる。
【００３３】
なお、上記略Ｒの寸法は、噴口３１１の大きさの１／４から１／２の範囲にある。その寸法が噴口３１１の大きさの１／４より小さい場合には、その略Ｒ形状に沿う、安定した洗浄液の流れの形成が難しくなる。一方、その寸法が噴口３１１の大きさの１／２より大きい場合には、通路３１２のうちＲ形状を施した部分を除いたいわゆる噴孔部分が短くなるため、噴射した洗浄液の広がりは抑制されるものの、噴口３１１から内周面８１へ略垂直に噴射する洗浄液の流れが略垂直から傾いて噴射される恐れがある。
【００３４】
（変形例）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。図３および図４は、それぞれ第１の変形例、第２の変形例に関わるノズル部３１、特に入口部３１２ａを拡大した部分拡大断面図である。
【００３５】
第１の変形例としては、図３に示すように、第１の実施形態で説明した入口部３１２ａに形成された一つの略Ｒ形状に代えて、複数の略Ｒ形状を組合わせたものにする。また、第２の変形例としては、図４に示すように、入口部３１２ａに形成する形状として、面取りと略Ｒ形状の組合わせであってもよい。この構成によると、第１の実施形態と同様に、入口部３１２ａに沿う安定した洗浄液の流れを形成することが可能である。その結果、噴射された洗浄液の広がりを抑制することができる。
【００３６】
なお、以上説明した実施形態では、入口部３１２ａの形状として、一つのＲ形状に限らず、一つのＲ形状に近似する複数のＲ形状からなる組合わせ、面取りとＲ形状の組合わせであってもよく、テーパ形状であってもよい。これにより、噴射された洗浄液の広がりを抑制することができ、洗浄対象８１に噴射する洗浄液を集中させて、その洗浄液の圧力低下を防止することが可能である。その結果、効率的に洗浄することが可能である。
【００３７】
さらになお、比較例（図８参照）のように入口部３１２ａに、洗浄液の流れの乱れが生じ、縮流が発生したとしても、噴口３１１までの長さつまり通路３１２の長さがある程度長ければ（詳しくは、噴口３１１の大きさの５倍を超える長さ）、洗浄液の流れがその長さ分だけ流れる間に、回復され、縮流が緩和される。したがって、本実施形態は、その通路３１２の長さが十分確保できない（噴口３１１の大きさの５倍以下）ノズル部３１を備えた洗浄装置に適用する場合に好適である。なお、噴口３１１の大きさの５倍を超える長さの通路３１２を有するノズル部３１であっても、洗浄液の流れの乱れを抑制し、流れの方向性を付けする効果はある。
【００３８】
なお、噴口３１１および通路３１２は、径方向に延び、径方向の洗浄液の流れを形成する噴孔を構成している。この噴孔と供給孔はその内部を流れる洗浄液の流れが交差している。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した通路３１２は、図５に示すように、下方に向かって傾斜している。図５は、本実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態では、被洗浄部材８は、支持部材２０によって図５の上下方向に支持され、その洗浄対象の内周面８１が上下方向に延在している。したがって下方つまり洗浄液を排出する方向に向かって通路３１２が傾斜している（図５に示す水平線と噴口３１１軸のなす角度θ）ので、噴口３１１から噴射した洗浄液の廃液をスムーズに排出することが容易となる。その結果、噴射した洗浄液によって補足された異物等を廃液として速やかに排出することが可能である。
【００４０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態で説明した内周面８１に略垂直に噴射する噴口３１１に加えて、図６に示すように、下方に傾斜した通路３２２を有する噴口３１１をノズル部３１に設けている。図６は、本実施形態の構成を示す断面図である。これにより、噴射した洗浄液の廃液を排出するための噴口３２１を設けることができる。その結果、排出を主目的とする噴口（以下、排出用噴口と呼ぶ）３２１から噴射した洗浄液によって、洗浄後の廃液を強制排出することが容易となる（図６参照）。なお、この排出用噴口３２１の位置は、噴口３１１の上、同じ高さ、または下であってもよい。排出用噴口３２１の径と数は、その合計断面積が洗浄用噴孔３１１の合計断面積の１／２から２倍を目安とする。
【００４１】
以上説明した実施形態では、噴射した洗浄液によって補足された異物を含む廃液を速やかに排出する排出性を向上させることが可能である。
【００４２】
なお、本発明の実施形態では、洗浄対象を内周面８１としたが、外周面であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成を示す構成図であって、図１（ａ）は部分的外観図、図１（ｂ）は断面図である。
【図２】図１（ｂ）中のノズル部を拡大した部分拡大断面図である。
【図３】第１の変形例に係わるノズル部を拡大した部分拡大断面図である。
【図４】第２の変形例に係わるノズル部を拡大した部分拡大断面図である。
【図５】第２の実施形態の構成を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態の構成を示す断面図である。
【図７】比較例の構成を示す断面図である。
【図８】比較例に係わるノズル部を拡大した部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 洗浄装置
２ 制御手段
８ 被洗浄部材
８１ 内周面（洗浄対象）
２０ 支持部材
３０ ノズル部材
３１ ノズル部
３１１ 噴口
３１２ 通路
３１２ａ 入口部
３１３ 供給孔
３２ 接続管
４０ 回転駆動手段
５０ 往復駆動手段
Ｍ 駆動手段

Claims (4)

1. 被洗浄部材に洗浄液を噴射する噴口を複数配置されたノズル部と、前記被洗浄部材および前記ノズル部のうち少なくとも一方を駆動し、前記被洗浄部材の洗浄対象に沿って前記ノズル部を相対移動可能な駆動手段とを備えた洗浄装置であって、内燃機関へ燃料を噴射供給するインジェクタを前記被洗浄部材とし、前記被洗浄部材の洗浄対象として前記インジェクタの内周面を洗浄する洗浄装置において、
   前記ノズル部には、前記複数の噴口に洗浄液を導き、前記噴口軸に略交差する供給孔を有し、前記供給孔から前記噴口まで洗浄液の流れをガイドする通路が設けられ、
   かつ、前記通路は、前記供給孔を流れる洗浄液が流入する入口部に、略Ｒ形状を設けている構成とし、前記略Ｒの寸法が前記噴口の大きさの１／４から１／２の範囲に設定されているとともに、
   前記噴口から前記洗浄対象に向かって略垂直に洗浄液を噴射することを特徴とする洗浄装置。
2. 洗浄液を前記供給孔および前記噴口に導く接続管を有し、前記ノズル部の肉厚は、前記接続管の肉厚よりも厚くなっていることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記通路の長さは、前記噴口の大きさの５倍以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄装置。
4. 前記略Ｒ形状とは、一つのＲ寸法で形成されたＲ形状、複数のＲ寸法で前記一つのＲ形状に近似させたもの、および面取りとＲ形状を組合わせたもののいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の洗浄装置。

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