JP4126704B2

JP4126704B2 - 洗浄装置

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Publication number: JP4126704B2
Application number: JP2005104916A
Authority: JP
Inventors: 仁志国分
Original assignee: 仁志国分
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006150336A

Description

本発明は、例えば金属加工部品、プラスチック成形品などの各種工業製品や食器などの被洗浄物を洗浄するために用いられる洗浄装置に関する。

例えばプレス加工などにより形成される金属加工部品には、プレス成形後に加工油が付着しており、この油を落とすために炭化水素などの溶剤系の洗浄剤あるいは界面活性剤を使用した水系の洗浄剤を使用している。

しかし、炭化水素系などの溶剤系の洗浄剤では、その可燃性のために、工場災害を引き起こしやすく、その再生においては複雑で高価な再生装置を必要とするという問題がある。

また、界面活性剤を使用した水系の洗浄剤では、その不燃性のために、工場災害の危険性はないが単位時間における洗浄効率が溶剤系の洗浄剤に比べ低いという問題と、使用済みの洗浄液を産業廃棄する必要があるという問題がある。

そこで、これらの問題を生じない方法として、金属加工部品に付着した加工油を、８０℃程度の高温水で洗浄する方法が提案されている（以下、この技術を従来例１という）。

一方、金属加工部品等の加工品を自動的に洗浄するための洗浄装置が、従来から開発されている。例えば、本出願の発明者（出願人）は、洗浄用回転ドラムとこれに連設して水切り用回転ドラムとを備え、水切り用回転ドラムを先細状に縮径化して形成すると共に内周面にスパイラル状送りフィンを形成し、これら洗浄用回転ドラム及び水切り用回転ドラムを水平共軸に沿って配置したことを特徴とする洗浄装置を開発している（特許第３４４６０２９号公報）。

この従来の洗浄装置によれば、一体的に構成された洗浄用回転ドラム、水切り用回転ドラムおよび乾燥用回転ドラム内を、被洗浄物が順次送られる際、被洗浄物物はドラム内に設けた小突片により上下反転を繰り返しながら搬送される。これにより、コンパクトな構成でありながら、一連の工程が効率よく一括で処理されると同時に、高い洗浄効率が発揮される。また、例えば金属製品のプレス加工などの場合は、インラインにて被洗浄物を１個ずつ精密洗浄することができることに加え、実使用において他の加工機械等との直結が容易であり、設備の配置構成等に優れた利便性を備えることができる（以下、この技術を従来例２という）。

特許第３４４６０２９号公報

従来例１では、加工部品に付着した加工油を、溶剤系の洗浄剤や水系の洗浄剤剤などを使用せずに８０℃程度の高温水で脱脂しているが、加工油の粘度は加工部品の材質および工具寿命などで広範囲であるため、８０℃程度の高温水ではカバーしきれない。

従来例２では、常温の洗浄液を用いるため、加工部品に付着した加工油の粘度が非常に高い場合には、十分な洗浄効果を発揮するのは困難であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、被洗浄物に粘度の高い加工油が付着している場合であっても、確実に洗浄することができる洗浄装置及び洗浄システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の洗浄装置は、外部から供給された洗浄水を昇温させる加熱器と、その加熱器によって昇温された高温水を被洗浄物に噴射させる複数のノズルとを備えた洗浄用シャワー装置を有し、前記洗浄用シャワー装置の加熱器は、前記被洗浄物に付着した油成分を除去可能な粘度まで低下させる温度に前記洗浄水を昇温させることを特徴とするものである。

本発明の第２の洗浄装置は、洗浄用回転ドラムを有する洗浄装置において、前記洗浄用回転ドラムの内部に、外部から供給された洗浄水を昇温させる加熱器と、その加熱器によって昇温された高温水を前記洗浄用回転ドラム内の被洗浄物に噴射させる複数のノズルとを備えた洗浄用シャワー装置が配置され、前記洗浄用シャワー装置の加熱器は、前記被洗浄物に付着した油成分を除去可能な粘度まで低下させる温度に前記洗浄水を昇温させることを特徴とするものである。

前記加熱器は、前記洗浄水を１００℃以上に昇温させるのが好ましい。

前記洗浄用シャワー装置は、外部より供給された洗浄水を加圧させて、大気圧で得られる温度以上の高温水を発生させるのが好ましい。

前記洗浄用回転ドラムの内側及び／又は外側の適所に超音波発信装置が設けられていてもよい。

前記洗浄用回転ドラムに連接した水切り用回転ドラムを有し、前記水切り用回転ドラムは、先細状に縮径して形成され、前記洗浄用回転ドラム及び水切り用回転ドラムは、水平共軸に沿って配置されていてもよい。

本発明の第３の洗浄装置は、リンス用回転ドラムを有する洗浄装置において、前記リンス用回転ドラムの内部に、外部から供給された洗浄水を昇温させる加熱器と、その加熱器によって昇温された高温水を前記リンス用回転ドラム内の被洗浄物に噴射させて仕上げ洗浄を行う複数のノズルとを備えたリンス用シャワー装置が配置されていることを特徴とするものである。

前記リンス用回転ドラムは、前記水切り用回転ドラムに連接しており、前記水切り用回転ドラム及びリンス用回転ドラムは、水平共軸に沿ってそれぞれ配置されていてもよい。

前記洗浄用回転ドラム及び水切り用回転ドラムは、リンス用回転ドラムに向けて先細になるように形成されていてもよい。

前記洗浄用回転ドラム、水切り用回転ドラム、リンス用回転ドラムの全部又はいずれかの内周面には、前記被洗浄物を移送させるためのスパイラル状送りフィンが設けられているのが好ましい。

前記洗浄用回転ドラムと、リンス用回転ドラムとが、前記水切り用回転ドラム及び前記被洗浄物を移送するための移送シュートを介して離れて配置されていてもよい。

本発明の洗浄システムは、前記洗浄装置を複数有し、各洗浄装置の間に前記被洗浄物を移送するための移送シュートが配置されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、洗浄用シャワー装置が、被洗浄物に付着した油成分を除去可能な粘度まで低下させるように、少なくとも１００℃以上の温度に洗浄水が昇温させて、被洗浄物に噴射させるので、被洗浄物に粘度の高い加工油が付着している場合であっても、確実に洗浄することができる。

また、工場災害などを引き起こす可能性のある溶剤系の洗浄剤や、環境汚染を引き起こす可能性のある水系の洗浄剤をまったく使用せず、市水、純水あるいは超純水などを使用するので、工場災害や環境汚染を引き起こすおそれがない。

また、洗浄剤の使用コストが無くなるために、低コストの洗浄が可能となる。

さらに、高温高圧水の噴射による洗浄なので、短時間で洗浄を完了させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態例に係る洗浄装置を示す説明図である。

本発明の第１の実施形態例に係る洗浄装置Ａは、例えば、金属加工部品、プラスチック成形品などの各種工業製品や食器などの被洗浄物７を洗浄するために用いられるものであり、図１に示すように、洗浄用回転ドラム１、水切り用回転ドラム２、リンス用回転ドラム３の順に連接され、かつ一体化されて構成されている。

洗浄用回転ドラム１の基端側は開口されて被洗浄物７の入口１ａとして形成され、リンス用回転ドラム３の先端側は開口されて被洗浄物７の出口３ａとして形成されている。

洗浄用回転ドラム１、水切り用回転ドラム２、リンス用回転ドラム３の内部は入口１ａ及び出口３ａを除いて密閉されており、その内周面にはスパイラル状の送りフィン４が形成されている。この送りフィン４のスパイラルピッチや高さ等は、被洗浄物７の大きさ、寸法または形状、或いは被洗浄物７の種類等によって適宜設定することができる。

さらに、図２に示すように、各回転ドラム１，２，３の内周面と送りフィン１４の側面のそれぞれに、複数の小突片１７ａまたは１７ｂを設けてもよい。この場合、小突片１７ａおよび１７ｂの表面には被洗浄物７を損傷しないように、必要に応じてコーティング等を施したり、小突片の形状を丸みを付けた湾曲状に形成したり、或いは小突片１７ａまたは１７ｂを柔軟性のあるゴム材などで形成してもよい。

洗浄用回転ドラム１、水切り用回転ドラム２、リンス用回転ドラム３は、水平軸線を共軸として配置されている（以下、この軸Ｌを水平共軸という）。洗浄用回転ドラム１の外周面に設けられた歯車１１ａは、電動機１０の歯車１１ｂと噛合しており、電動機１０の駆動により、各ドラム１，２，３は、水平共軸Ｌを中心にして所定方向に回転する。この回転によって、洗浄用回転ドラムの入口１ａに投入された１個又は複数個の被洗浄物７は、スパイラル状送りフィン４により順次リンス用回転ドラム３の出口３ａ方向に移送される。

一方、タンク８内には、仕切り板１４によって洗浄水１６とリンス用洗浄水１５とが分けられて収納されている。洗浄水１６及びリンス用洗浄水１５は、例えば市水又は純水（超純水を含む）からなる。

タンク８内の洗浄液１６は常に一定の水位を維持されている。この実施形態例において、洗浄用回転ドラム１が洗浄液１６に浸漬する程度に回転ドラム装置１をタンク８に配置するのが好ましい。

タンク８内の洗浄水１６は、ポンプＰ１により引き込まれ、第１の加熱器Ｈ１によって最初の加熱が行われ、洗浄用回転ドラム１に送られる。

洗浄用回転ドラム１は被洗浄物７の洗浄を行うものであり、その内部には、外部（第１の加熱器）Ｈ１から供給された洗浄水を昇温させる第２の加熱器５ａと、その第２の加熱器５ａによって昇温された高温水を洗浄用回転ドラム１内の被洗浄物７に噴射させる複数のノズル５ｂとを備えた洗浄用シャワー装置５が水平共軸Ｌに沿って固定して配置されている。

洗浄用シャワー装置５の第２の加熱器５ａは、被洗浄物７に付着した油成分を除去可能な粘度まで低下させる温度に洗浄水１６を昇温させる。すなわち、汚染油質の粘度が高温により低下し、除去が容易になり、また、水の溶解力も温度に比例して高温になるにしたがって向上する。これらの粘度の低下と水の溶解力向上の相乗効果によって、ノズル５ｂからの高温水の高圧噴射により、汚染油質が除去され、精密洗浄を実現できる。

図３は、洗浄温度と洗浄力との関係を概略的に示すグラフである。図３に示すように、８０℃では洗浄力は６０％程度であるが、１００℃に近くなるに従い急速に洗浄力が向上し、１００％に近づくことがわかる。

従って、ポンプＰ１より送られてきた洗浄水１６は、第１の加熱器Ｈ１で加熱された後、第２の加熱器５ａによって、１００℃以上、好ましくは１２０℃以上の昇温に必要な圧力に加圧されて、再加熱されるのが好ましい。

第１の加熱器Ｈ１及び第２の加熱器５ｂにより２度加熱を行うことによって、加熱エネルギーを節約することができる。再加熱された洗浄水１６は汚染油質の溶融点以上に昇温し、ノズル５ｂから高温の蒸気となって被洗浄物７に噴射される。

また、洗浄水１６の温度は、ポンプＰ１から送られる洗浄水１６の量を調節することで、洗浄用シャワー装置５内の圧力を調節し所定の必要温度の噴射圧力が得られる。

なお、洗浄用回転ドラム１の内側及び／又は外側の適所（図１の例では洗浄用回転ドラム１の底部近傍）に超音波発振装置１２が設置されている。この超音波発振装置１２は、洗浄用回転ドラム１内部にキャビテーションを発生させることができ、このキャビテーションにより洗浄効果をさらに高めることが可能となる。

水切り用回転ドラム２は、被洗浄物７の水切りを行うものであり、洗浄用回転ドラム１の先端側に一体に連接されて設けられている。水切り用回転ドラム２は、リンス用回転ドラム３に向けて先細に形成され、例えば、テーパ状に形成されている。すなわち、水切り用回転ドラム２の基端側は、最も大径の洗浄用回転ドラム１の先端側の口径に一致するよう大径に形成され、また先端側は最も小径のリンス用回転ドラム３の基端側の口径に一致するよう小径に形成され、これら基端側から先端側に至るに従って径が徐々に縮径するようなテーパ状に形成されている。

リンス用回転ドラム３は、被洗浄物７の洗浄度をさらに上げて仕上げ洗浄を行うものであり、水切り用回転ドラム２の先端側に一体に連接されて設けられている。

タンク８内のリンス洗浄水１５は、ポンプＰ２により引き込まれ、第３の加熱器Ｈ２によって最初の加熱が行われ、リンス用回転ドラム３の内部に水平共軸Ｌに沿って固定して設置されたリンス用シャワー装置６に送られる。

リンス用シャワー装置６は、外部（第３の加熱器Ｈ２）から供給された洗浄水を昇温させる第４の加熱器６ａと、その第４の加熱器６ａによって昇温された高温水をリンス用回転ドラム３内の被洗浄物７に噴射させる複数のノズル６ｂとを備えている。

リンス用洗浄水１５は、仕上げ洗浄に必要な温度（例えば、１００℃以上、好ましくは１２０度以上）まで昇温され、ノズル６ｂから被洗浄物７に噴射され、汚染油質の再除去等の仕上げ洗浄が行われる。

次に、本発明の第１の実施形態例に係る洗浄装置の動作について説明する。

まず、洗浄用回転ドラム１の入口１ａから被洗浄物７を投入すると共に、電動機１０を駆動させて、洗浄用回転ドラム１、水切り用回転ドラム２、リンス用回転ドラム３を、水平共軸Ｌを中心に回転させる。また、第１のポンプＰ１及び第２のポンプＰ２および超音波発振装置１２も適当なタイミングで作動を開始する。これにより、被洗浄物７は送りフィン４によって各回転ドラム１，２，３内を連続して順次送られる。

洗浄用回転ドラム１では、内部の洗浄用シャワー装置５の第２の加熱器５ａが、外部（第１の加熱器Ｈ１）から供給された洗浄水を昇温させ、その昇温された高温水を複数のノズル５ｂを介して洗浄用回転ドラム１内の被洗浄物７に噴射させる。第２の加熱器５ａによって、洗浄水１６は汚染油質の溶融点以上に昇温するので、被洗浄物７に付着した油成分の粘度は除去可能な粘度まで低下し、被洗浄物７を確実に洗浄することができる。また、超音波発振装置１２を配置した場合には、超音波発振装置１２により発生するキャビテーションにより洗浄効果をさらに高めることが可能となる。

次に、水切り用回転ドラム２においては、先端に向かってテーパ状に形成されているので、被洗浄物７は、搬送に伴って洗浄用回転ドラム１の底部に溜まった洗浄液１６から浮上して水切りが行われる。

最後に、リンス用回転ドラム３においては、その内部に設置されたリンス用シャワー装置の第３の加熱器６ａが、外部（第３の加熱器Ｈ２）から供給されたリンス洗浄水１５を昇温させ、その昇温されたリンス洗浄水１５を複数のノズル６ｂを介してリンス用回転ドラム３内の被洗浄物７に噴射させる。これによって、被洗浄物７の仕上げ洗浄が行われる。

本発明の第１の実施形態例に係る洗浄装置Ａでは、高温洗浄を行うため、被洗浄物７自身の有する熱で乾燥工程を経なくても自然に乾燥する。ただ、より早く被洗浄物７を乾燥させる場合には、乾燥用回転ドラムを用いて乾燥させてもよい。

なお、洗浄用回転ドラム１内の洗浄水１６は、水切り用回転ドラム２のテーパにより、入口１ａ方向に逆流する。一方、リンス用回転ドラム２内のリンス洗浄水１５は、被洗浄物７の進行方向（送り方向）に流れる。

ただ、回転ドラム１，２，３を高速回転する場合には、洗浄水１６の慣性により、少量の洗浄水１６が被洗浄物７の進行方向（送り方向）に流れてリンス用回転ドラム３まで溢れてしまうおそれがある。そこで、例えば、図４に示すように、水切り用回転ドラム２とリンス用回転ドラム３との間の外周壁の接合部分に、所定の短い長さのパンチングメタル（孔あき板）１８を設け、高速回転時に、慣性であふれた少量の洗浄水１６をパンチングメタル１８の孔を通って介してタンク８内に落とすようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態例に係る洗浄装置Ａによれば、洗浄用回転ドラムの洗浄用シャワー装置５が、被洗浄物７に付着した油成分を除去可能な粘度まで低下させるように、少なくとも１００℃以上の温度に洗浄水７を昇温させて、被洗浄物７に噴射させるので、被洗浄物７に粘度の高い加工油が付着している場合であっても、確実に洗浄することができる。

図５は、本発明の第２の実施形態例に係る洗浄装置を示す説明図である。図５に示すように、第２の実施形態例の洗浄装置Ｂでは、洗浄用回転ドラム１及び水切り用回転ドラム２が、リンス用回転ドラム３に向けて先細になるように形成されている。他の構成については、第１の実施形態例に係る洗浄装置Ａと同様である。

第２の実施形態例の洗浄装置Ｂによれば、洗浄用回転ドラム１と水切り用回転ドラム２とを別々に製作することなく、一つの回転ドラムとして製作できるので、製作コストの低減を図ることができる。

図６（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態例に係る洗浄装置を示す説明図である。図６に示すように、第３の実施形態例の洗浄装置Ｃでは、洗浄用回転ドラム１の内部に、洗浄用シャワー装置５を配置して、洗浄用回転ドラム１だけで洗浄を行う。図６（Ａ）は全体が円筒状に形成された場合の洗浄用回転ドラム１を示し、（Ｂ）は全体が先細に形成された場合の洗浄用回転ドラム１を示す。他の構成については、第１の実施形態例に係る洗浄装置Ａと同様である。

第３の実施形態例の洗浄装置Ｃでは、水切り用回転ドラム２及びリンス用回転ドラム３を省略することができるので、構造がよりコンパクトで簡単となり、製造コストを低減できる。

図７は、本発明の第４の実施形態例に係る洗浄装置を示す説明図である。図７に示すように、第４の実施形態例の洗浄装置Ｄでは、洗浄用回転ドラム１及び水切り用回転ドラム２を一体に連接したものと、リンス用回転ドラム３とが離れて配置され、それらの間に、被洗浄物７を移送するための移送シュート９が固定して設けられている。

第４の実施形態例の洗浄装置Ｄによれば、洗浄用回転ドラム１とリンス用回転ドラム３とが離れて配置されているので、リンス洗浄水１５と洗浄水１６とが混ざるおそれがなくなり、洗浄精度をより高めることができる。

図８は、本発明の第５の実施形態例に係る洗浄システムを示す説明図である。図８に示すように、前述した実施形態例に係る洗浄装置を複数有し（図８の例では洗浄装置Ａが２つ有する）、各洗浄装置の間に被洗浄物７を移送するための移送シュート１３が固定して配置されている。

第５の実施形態例によれば、洗浄工程、水切り工程及びリンス工程を複数回繰り返すことができ、より確実な洗浄を行うことができる。

なお、図８の例では２つの洗浄装置を備えた洗浄システムであるが、３つ以上の洗浄装置を備えていてもよい。

図９は、本発明の第６の実施形態例に係る洗浄装置及び洗浄システムの適用例を示す説明図である。第６の実施形態例では、前述した洗浄装置又は洗浄システムをＮＣ加工機やプレス機等の他の機械１８の内部又は外部に一緒に組み込み、稼動させるものである。また、バッチ方式として、纏め置きした被洗浄物７を、機械的あるいは人為的に必要量を順次洗浄システムに投入して洗浄を行ってもよい。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。

例えば、回転ドラムの代わりに、固定された籠の内部に洗浄用シャワー装置５を備えた洗浄装置も本発明に含まれる。また、第１の加熱器Ｈ１及び第３の加熱器Ｈ２を省略して、第２の加熱器５ａ及び第４の加熱器６ａにより一気に加熱して、ノズル５ｂ、６ｂから高温水を噴射してもよい。

本発明の第１の実施形態例に係る洗浄装置を示す説明図である。

各回転ドラムの内周面と送りフィンの側面のそれぞれに、複数の小突片を設けた変形例を説明するための説明図である。

洗浄温度と洗浄力との関係を概略的に示すグラフである。

水切り用回転ドラムとリンス用回転ドラムとの間の外周壁の接合部分に、パンチングメタル（穴あき板）を設けた変形例を説明するための説明図である。

本発明の第２の実施形態例に係る洗浄装置を示す説明図である。

（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態例に係る洗浄装置を示す説明図である。

本発明の第４の実施形態例に係る洗浄装置を示す説明図である。

本発明の第５の実施形態例に係る洗浄システムを示す説明図である。

本発明の第６の実施形態例に係る洗浄装置及び洗浄システムの適用例を示す説明図である。

符号の説明

１：洗浄用回転ドラム
２：水切り用回転ドラム
３：リンス用回転ドラム
４：スパイラル状送りフィン
５：洗浄用シャワー装置
６：リンス用シャワー装置
７：被洗浄物
８：タンク
９：移送シュート
１０：電動機
１１ａ、１１ｂ：歯車
１２：超音波発振装置
１３：移送シュート
１４：仕切り板
１５：リンス洗浄水
１６：洗浄水
１７ａ、１７ｂ：小突片
１８：機械
Ａ〜Ｄ：洗浄装置
Ｅ：洗浄システム
Ｐ１：洗浄水用ポンプ
Ｐ２：リンス洗浄水ポンプ
Ｈ１：洗浄水用加熱器
Ｈ２：リンス洗浄水用加熱器

Claims

一つの共通の回転軸線に沿って取り付けられた洗浄用回転ドラム、水切り用回転ドラム及びリンス用回転ドラムを一体に回転駆動させる手段と、前記洗浄用回転ドラム及び水切り用回転ドラムの下端付近が浸漬される洗浄水を収容したタンクと、前記洗浄用回転ドラム、水切り用回転ドラム及びリンス用回転ドラムの内周面に形成され、前記洗浄用回転ドラムの入口から投入された被洗浄物を前記リンス用回転ドラムの出口側に送るスパイラル状の送りフィンとを有する洗浄装置において、
前記洗浄用回転ドラムの内部に、前記タンクから供給された洗浄水を昇温させる加熱器と、その加熱器によって昇温された高温水を前記洗浄用回転ドラム内の被洗浄物に噴射させる複数のノズルとを備えた洗浄用シャワー装置が配置され、
前記洗浄用シャワー装置の加熱器は、前記被洗浄物に付着した油成分を除去可能な粘度まで低下させる温度に前記洗浄水を昇温させ、
前記リンス用回転ドラムの内部に、前記タンクから供給された洗浄水を昇温させる加熱器と、その加熱器によって昇温された高温水を前記リンス用回転ドラム内の被洗浄物に噴射させて仕上げ洗浄を行う複数のノズルとを備えたリンス用シャワー装置が配置され、
前記水切り用回転ドラムと前記リンス用回転ドラムとの接合部分に、前記洗浄用回転ドラム側から前記被洗浄物の送り方向に流れた洗浄水をタンクに流すための孔が形成されている、
ことを特徴とする洗浄装置。
前記孔は、パンチングメタルの孔であることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
前記加熱器は、前記洗浄水を１００℃以上に昇温させることを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄装置。
前記洗浄用シャワー装置は、外部より供給された洗浄水を加圧させて、大気圧で得られる温度以上の高温水を発生させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載の洗浄装置。
前記洗浄用回転ドラムの内側及び／又は前記タンクの適所に超音波発信装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つの項に記載の洗浄装置。
前記水切り用回転ドラムは、前記リンス用回転ドラムに向けて先細状に縮径して形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの項に記載の洗浄装置。
前記洗浄用回転ドラム及び水切り用回転ドラムは、リンス用回転ドラムに向けて先細になるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の洗浄装置。