JP5089628B2 - 洗浄装置、洗浄方法および被洗浄体 - Google Patents

Description

この発明は、洗浄液の中で、異物が付着した被洗浄体に向かって気泡を噴射して、被洗浄体を洗浄する洗浄装置、洗浄方法および被洗浄体に関する。

従来、洗浄液を貯留する洗浄槽と、洗浄槽に取り付けられた、気泡を洗浄槽内に噴射する気泡噴射手段と、異物が付着した被洗浄体を洗浄槽内の洗浄液に浸漬させる昇降機構とを備えた洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このものの場合、昇降機構によって被洗浄体が洗浄液に浸漬され、気泡噴射手段から噴射される気泡によって、被洗浄体に付着した異物が被洗浄体から分離し、分離した浮上物は、気泡とともに洗浄液の液面に向かって浮上する。

特開平６−１７９９９１号公報

しかしながら、このものの場合、被洗浄体が、例えば、孔または溝等、複雑な形状の凹凸部を有し、この凹凸部が気泡噴射手段に対向していないときには、気泡噴射手段から被洗浄体に向かって噴射された気泡は凹凸部に衝突することができず、その結果、凹凸部に付着した異物を被洗浄体から分離させることが困難であるという問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、被洗浄体が、例えば、孔または溝等、複雑な形状の凹凸部を有した場合であっても、この凹凸部に気泡を衝突させて、凹凸部に付着した異物を被洗浄体から分離させることができる洗浄装置および洗浄方法を提供するものである。

この発明に係る洗浄装置は、洗浄液の中で、異物が付着した被洗浄体に向かって微細な気泡を噴射し、前記気泡を前記異物に吸着させ、前記気泡の衝突によって前記異物を前記被洗浄体から分離させ、前記気泡が前記洗浄液の液面に向かって浮上するのに伴って前記異物を浮上させて、前記被洗浄体を洗浄する洗浄装置であって、前記洗浄液を貯留する洗浄槽と、前記気泡を噴射する気泡噴射手段と、前記被洗浄体または前記気泡噴射手段の何れか一方を保持するハンド部を有しているとともに、前記一方を移動させるロボットアームとを備え、前記ロボットアームは、前記一方の前記被洗浄体または前記気泡噴射手段を移動させて、前記被洗浄体に付着した前記異物と前記気泡噴射手段の先端部との間の距離が１０ｃｍ以下となり、かつ、前記被洗浄体に付着した前記異物と前記気泡噴射手段の前記先端部の中心との間の径方向のずれが±４ｃｍ以下となるように、前記被洗浄体と前記気泡噴射手段との相対位置を変えながら、前記気泡を前記被洗浄体に衝突させる。

また、この発明に係る洗浄方法は、洗浄液の中で、異物が付着した被洗浄体に向かって微細な気泡を噴射し、前記気泡を前記異物に吸着させ、前記気泡の衝突によって前記異物を前記被洗浄体から分離させ、前記気泡が前記洗浄液の液面に向かって浮上するのに伴って前記異物を浮上させて、前記被洗浄体を洗浄する洗浄方法であって、前記被洗浄体または前記気泡を噴射する気泡噴射手段の何れか一方を保持するハンド部を有したロボットアームが、前記洗浄液が貯留された洗浄槽の内側で、前記一方の前記被洗浄体または前記気泡噴射手段を移動させて、前記被洗浄体に付着した前記異物と前記気泡噴射手段の先端部との間の距離が１０ｃｍ以下となり、かつ、前記被洗浄体に付着した前記異物と前記気泡噴射手段の前記先端部の中心との間の径方向のずれが±４ｃｍ以下となるように、前記被洗浄体と前記気泡噴射手段との相対位置を変えながら、前記気泡を前記被洗浄体に衝突させる。

この発明に係る洗浄装置によれば、ロボットアームが、気泡噴射手段と被洗浄体との相対位置を変えながら、気泡を被洗浄体に衝突させるので、被洗浄体が、例えば、孔または溝等、複雑な形状の凹凸部を有した場合であっても、この凹凸部に気泡を衝突させて、凹凸部に付着した異物を被洗浄体から分離させることができる。

また、この発明に係る洗浄方法によれば、ボットアームが、気泡噴射手段と被洗浄体との相対位置を変えながら、気泡を被洗浄体に衝突させるので、被洗浄体が、例えば、孔または溝等、複雑な形状の凹凸部を有した場合であっても、この凹凸部に気泡を衝突させて、凹凸部に付着した異物を被洗浄体から分離させることができる。

この発明の実施の形態１に係る洗浄装置を示す構成図である。 被洗浄体の表面とマイクロバブル噴射器の先端部との間の距離と、被洗浄体の洗浄度との関係を示した図である。 被洗浄体の表面における洗浄水のレイノルズ数と、被洗浄体に残留した異物である油の密度との関係を示した図である。 レイノルズ数が２０００以下である層流域における被洗浄体とマイクロバブルとの衝突を示す図である。 レイノルズ数が４０００以上である乱流域における被洗浄体とマイクロバブルとの衝突を示す図である。 マイクロバブル噴射器に供給される、洗浄水に対する空気の流量比と、被洗浄体に付着した異物の除去率との関係を示す図である。 マイクロバブル噴射器の先端部の中心と被洗浄体に付着した異物との径方向のずれと、被洗浄体４に残留した異物の量との関係を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る洗浄装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係る洗浄装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４に係る洗浄装置を示す構成図である。

以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１は、この実施の形態に係る洗浄装置を示す構成図である。
この実施の形態に係る洗浄装置は、洗浄液である洗浄水１を貯留する洗浄槽２と、この洗浄槽２に取り付けられた気泡噴射手段であるマイクロバブル噴射器３と、異物が付着した被洗浄体４を把持するロボットアーム５とを備えている。
マイクロバブル噴射器３は、ベンチュリータイプの管から構成されており、洗浄槽２の内側に向かって洗浄水１および微細な気泡であるマイクロバブル６を噴射する。
ここで、マイクロバブル６とは、球状となる微細な気泡のことである。マイクロバブル６と異なる通常の大きさの気泡は、水中を浮上するときに受ける水からの抗力によって球状ではなくなり、歪んだ形となる。
これに対して、マイクロバブル６は、気泡内部の圧力が高いため、水の抗力による歪みがなく、球状となることが広く知られている。
具体的には、気泡径が１ｍｍ以下となる場合に、気泡は球状となる。
被洗浄体４は、孔または溝等、複雑な形状の凹凸部を有している。
また、マイクロバブル噴射器３は、洗浄槽２の側面および底面のそれぞれに取り付けられており、水平方向および上方向にマイクロバブル６を噴射する。
洗浄槽２の外側には、洗浄槽２からオーバーフローした洗浄水１を貯留する分離槽７が取り付けられている。
洗浄水１を洗浄槽２からオーバーフローさせることで、洗浄槽２に貯留された洗浄水１から異物を低減させることができ、その結果、異物の被洗浄体４への再付着を抑制することができる。

それぞれのマイクロバブル噴射器３には、洗浄水１が流れる洗浄水管８の一端部が接続されている。
この洗浄水管８は、他端部が分離槽７に接続され、中間部に水ポンプ９が取り付けられている。
水ポンプ９が駆動することで、分離槽７からマイクロバブル噴射器３に洗浄水１が供給される。
マイクロバブル噴射器３と水ポンプ９との間の洗浄水管８には、洗浄水管８を流れる洗浄水１の量を計測する水流量計１０が取り付けられている。
マイクロバブル噴射器３と水流量計１０との間の洗浄水管８には、洗浄水三方弁１１が取り付けられており、この洗浄水三方弁１１は、２個のマイクロバブル噴射器３の内、何れか一方に洗浄水１が流れるように、洗浄水１の流路を切り換える。

また、それぞれのマイクロバブル噴射器３には、空気が流れるガス管１２の一端部が接続されている。
ガス管１２は、他端部がガスポンプ１３に接続され、中間部に、ガス管１２を流れる空気の量を計測するガス流量計１４が取り付けられている。
ガスポンプ１３が駆動することで、マイクロバブル噴射器３に空気が供給される。
マイクロバブル噴射器３とガス流量計１４との間のガス管１２には、ガス三方弁１５が取り付けられており、このガス三方弁１５は、２個のマイクロバブル噴射器３の内、何れか一方に空気が流れるように、空気の流路を切り換える。
水流量計１０によって洗浄水１の量を計測し、ガス流量計１４によって空気の量を計測し、計測される洗浄水１の量および空気の量が所定の量となるように、水ポンプ９およびガスポンプ１３を駆動することで、マイクロバブル６の径およびマイクロバブル６の密度を調整することができる。

ロボットアーム５は、土台５ａと、この土台５ａに固定された、中間部に３箇所の屈折部を有したアーム部５ｂと、このアーム部５ｂの先端に回動可能に取り付けられた、被洗浄体４を保持するハンド部５ｃとを有している。
ハンド部５ｃが被洗浄体４を保持した状態で、アーム部５ｂが変形することで、被洗浄体４を移動させることができる。
ハンド部５ｃは、接触位置変更手段である２本の回動可能な指部を含んでおり、被洗浄体４を把持したり、放したりすることができる。
これにより、ハンド部５ｃは、被洗浄体４を洗浄水１に浸漬したまま、被洗浄体４におけるハンド部５ｃとの接触位置を変更することができる。

分離槽７の内側には、分離槽７を洗浄槽２側と反洗浄槽２側とに仕切る仕切板１６が固定されている。
この仕切板１６の下部は、分離槽７の底面と離間しており、分離槽７の底面側は、洗浄水１が通過可能となっている。
この仕切板１６は、洗浄水１とともに洗浄槽２からオーバーフローして洗浄水１の水面に浮遊した異物が、分離槽７に貯留された洗浄水１の上面を覆ってしまうことを防いでいる。
反洗浄槽２側の分離槽７の下部には、洗浄水管８の吸込み口８ａが臨んでいる。

洗浄水１には、マイクロバブル６を安定に維持するために、アルコール系化合物または界面活性剤等の添加剤が添加されている。
この添加剤は、分子内にカルボキシル基とアミノ基とを有した、分子量をカルボキシル基の数で割った値が９４以上２８０以下の物質、分子内に複数の水酸基を有した、分子量を水酸基の数で割った値が３８以上７３以下の物質、分子内にエステル基を有した、分子量をエステル基の数で割った値４７以上１４０以下の物質、または、分子内にスルホン酸基を有した、分子量をスルホン酸基の数で割った値が４７以上１４０以下の物質等である。
この添加剤を、洗浄水１中に０．００１［ｍｏｌ／Ｌ］以上１［ｍｏｌ／Ｌ］以下の微量を添加することで、マイクロバブル６を安定して維持することができる。

次に、この実施の形態に係る洗浄装置の動作について説明する。
ロボットアーム５が、被洗浄体４を把持して、被洗浄体４を洗浄槽２の内側に入れて、被洗浄体４を洗浄水１に浸漬する。
次に、ロボットアーム５が被洗浄体４とマイクロバブル噴射器３との相対位置を変化させながら、マイクロバブル噴射器３から噴射されるマイクロバブル６を被洗浄体４の全面に衝突させる。
これにより、マイクロバブル６が異物を吸着し、マイクロバブル６の衝突によって異物は被洗浄体から分離し、マイクロバブル６が洗浄水１の水面に向かって浮上するのに伴って異物が浮上する。
被洗浄体４が、孔または溝等、複雑な形状の凹凸部を有しているので、凹凸部の面と、マイクロバブル噴射器３からのマイクロバブル６の噴射方向とが直交するように、ロボットアーム５は被洗浄体４を移動させる。
なお、凹凸部の面とマイクロバブル６の噴射方向とが直交することに限らず、凹凸部の面とマイクロバブル６の噴射方向とが交差していればよく、マイクロバブル６の噴射方向と凹凸部の面との間の角度が４５度以上であることが望ましい。

また、被洗浄体４の表面とマイクロバブル噴射器３の先端部との間の距離を１０［ｃｍ］以内となるように、ロボットアーム５は被洗浄体４を移動させる。
図２は、被洗浄体４の表面とマイクロバブル噴射器３の先端部との間の距離と、被洗浄体４の洗浄度との関係を示した図、図３は、被洗浄体４の表面における洗浄水１のレイノルズ数と、被洗浄体４に残留した異物である油の密度との関係を示した図である。
図２において、被洗浄体４の表面とマイクロバブル噴射器３の先端部との間の距離を１０［ｃｍ］としたときの、被洗浄体４の表面における洗浄水１の流れは、図３において、レイノルズ数が２０００のときに相当し、また、図２において、被洗浄体４の表面とマイクロバブル噴射器３の先端部との間の距離を５０［ｍｍ］としたときの、被洗浄体４の表面における洗浄水１の流れは、図３において、レイノルズ数が４０００のときに相当する。
図３に示すように、レイノルズ数が２０００から４０００の間である、層流から乱流へ遷移領域では、洗浄度が向上し、レイノルズ数が４０００以上である乱流域では、高い洗浄度が得られる。
図４は、レイノルズ数が２０００以下である層流域における被洗浄体４とマイクロバブル６との衝突を示す図、図５は、レイノルズ数が４０００以上である乱流域における被洗浄体４とマイクロバブル６との衝突を示す図である。
レイノルズ数が２０００以下である層流域では、マイクロバブル６が被洗浄体４に衝突しても、マイクロバブル６は消滅しない。
一方、レイノルズ数が２０００以上である遷移領域または乱流域では、マイクロバブル６が被洗浄体４に衝突した際に、マイクロバブル６が壊れる圧壊という現象が生じる。
この圧壊の際に生じる衝撃力を利用することで、被洗浄体４の凹凸部に付着した異物を被洗浄体４から分離させることができる。
したがって、被洗浄体４の洗浄中に、少なくとも一回は、被洗浄体４の凹凸部の表面とマイクロバブル噴射器３の先端部との間の距離を１０［ｃｍ］以下、望ましくは５［ｃｍ］以下にすることで、被洗浄体４の凹凸部に付着した異物を効果的に被洗浄体４から分離させることができる。

また、水ポンプ９およびガスポンプ１３の駆動を調整して、マイクロバブル噴射器３に供給される、洗浄水１に対する空気の流量比を１〜４とする。
図６は、マイクロバブル噴射器３に供給される、洗浄水１に対する空気の流量比と、被洗浄体４に付着した異物の除去率との関係を示す図である。
図に示すように、洗浄水１に対する空気の流量比が１〜４の場合に、異物の除去率が高く、洗浄水１に対する空気の流量比が２〜３の場合に、異物の除去率が特に高くなる。
したがって、洗浄水１に対する空気の流量比を１〜４、望ましくは２〜３とすることで、被洗浄体４に付着した異物を効果的に除去することができる。

また、マイクロバブル噴射器３の先端部の中心と、被洗浄体４に付着した異物との径方向のずれを±４［ｃｍ］の範囲内となるように、ロボットアーム５は被洗浄体４を移動させる。
図７は、マイクロバブル噴射器３の先端部の中心と被洗浄体４に付着した異物との径方向のずれと、被洗浄体４に残留した異物の量との関係を示す図である。
図に示すように、マイクロバブル噴射器３の先端部の中心から径方向に±４［ｃｍ］の範囲内であれば、被洗浄体４に付着した異物を均一に除去することができる。
したがって、マイクロバブル噴射器３の先端部の中心から径方向に±４［ｃｍ］の範囲内に、被洗浄体４が配置されるように、ロボットアーム５の動作を決定することで、被洗浄体４に付着した異物を効果的に除去することができる。

また、ロボットアーム５は、被洗浄体４を洗浄水１に浸漬したまま、洗浄槽２の底面に取り付けられた台（図示せず）に被洗浄体４を置いて、被洗浄体４とハンド部５ｃとを離間させた後に、被洗浄体４におけるハンド部５ｃとの接触位置を変更して、被洗浄体４を把持する。
これにより、被洗浄体４におけるハンド部５ｃとの接触部にマイクロバブル６を衝突させることができるので、ロボットアーム５が被洗浄体４を把持することによる洗浄むらを低減させることができる。
なお、被洗浄体４におけるハンド部５ｃとの接触位置を変更する接触位置変更手段は、ハンド部５ｃの２本の回動可能な指部に限らず、例えば、ハンド部５ｃの４本以上の回動可能な指部であってもよい。
この場合、被洗浄体４を洗浄水１に浸漬したまま、被洗浄体４の洗浄の途中で、被洗浄体４を把持する指部を入れ替えることで、被洗浄体４を台に置くことなく、被洗浄体４におけるハンド部５ｃとの接触位置を変更することができる。

以上説明したように、この実施の形態に係る洗浄装置によれば、ロボットアーム５が、マイクロバブル噴射器３と被洗浄体４との相対位置を変え、マイクロバブル６を被洗浄体４に衝突させるので、被洗浄体４が、例えば、孔または溝等、複雑な形状の凹凸部を有した場合であっても、凹凸部に付着した異物を被洗浄体４から除去することができる。
また、洗剤を含んだ洗浄液を空中で噴射させる洗浄装置と比較して、洗剤の揮発による大気汚染、作業環境の悪化、洗浄装置内部の汚染などを抑制することができる。

また、この実施の形態に係る洗浄方法によれば、この実施の形態に係る洗浄装置と同様に、被洗浄体４が、例えば、孔または溝等、複雑な形状の凹凸部を有した場合であっても、凹凸部に付着した異物を被洗浄体４から除去することができる。

また、ロボットアーム５は、被洗浄体４を洗浄水１に浸漬したまま、被洗浄体４におけるハンド部５ｃとの接触位置を変更するので、ロボットアーム５が被洗浄体４を把持することによる洗浄むらを低減させることができる。

また、ロボットアーム５は、被洗浄体４の表面における洗浄水１の流れのレイノルズ数が２０００以上となるように、被洗浄体４を移動させるので、被洗浄体４の凹凸部に付着した異物を効果的に被洗浄体４から分離させることができる。

なお、この実施の形態では、マイクロバブル噴射器３を洗浄槽２に固定し、被洗浄体４をロボットアーム５が把持する洗浄装置について説明したが、勿論このものに限らず、例えば、マイクロバブル噴射器３をロボットアーム５が把持し、被洗浄体４を洗浄槽２の内側に配置した洗浄装置であってもよい。
この場合、ロボットアーム５がマイクロバブル噴射器３を移動させて、マイクロバブル噴射器３と被洗浄体４との相対位置を変化させる。
マイクロバブル６が衝突することによって被洗浄体４が移動してしまうときには、被洗浄体４を洗浄槽２に固定してもよい。
また、２台のロボットアームを備え、一方のロボットアームがマイクロバブル噴射器３を把持し、他方のロボットアームが被洗浄体４を把持する洗浄装置であってもよい。
この場合、２台のロボットアームの内、少なくとも一方を変化させて、マイクロバブル噴射器３と被洗浄体４との相対位置を変化させる。

また、この実施の形態では、ベンチュリータイプの管から構成されたマイクロバブル噴射器３について説明したが、勿論このものに限らず、例えば、エジェクタ式、旋回流方式、多孔式または加圧溶解式等の原理を用いたマイクロバブル噴射器３であってもよい。

また、この実施の形態では、ロボットアーム５が被洗浄体４を洗浄槽２から出し入れする洗浄装置について説明したが、勿論このものに限らず、例えば、洗浄槽２に水中ベルトコンベアを設けてもよい。
洗浄後に被洗浄体４を水中ベルトコンベアに置いて、洗浄水１の洗浄部から離間した領域に仕切板を取り付け、この仕切板より反洗浄部側で、被洗浄体４を洗浄槽２から取り出してもよい。
これにより、洗浄された被洗浄体４を洗浄槽２から取り出す際に、洗浄水１の水面付近に浮遊する異物が被洗浄体４に再付着することを抑制することができる。

また、この実施の形態では、被洗浄体４を把持する指部を含んだハンド部５ｃについて説明したが、勿論このものに限らず、例えば、被洗浄体４を吸引する吸盤部を含んだハンド部５ｃ、または、磁力を用いて被洗浄体４を吸引する磁石部を含んだハンド部５ｃであってもよい。
さらに、吸盤部および磁石部を接触位置変更手段として、ハンド部５ｃが被洗浄体４を吸引したり、放したりするようにしてもよい。
これにより、ハンド部５ｃは、被洗浄体４を洗浄水１に浸漬したまま、被洗浄体４におけるハンド部５ｃとの接触位置を変更することができる。

実施の形態２．
図８はこの実施の形態に係る洗浄装置を示す構成図である。
この実施の形態に係る洗浄装置は、ロボットアーム５の動作を制御する制御部１７と、被洗浄体４を撮影して、被洗浄体４の形状のデータを制御部１７に入力するデータ入力手段であるＣＣＤカメラ１８とを備えている。
ＣＣＤカメラ１８から送られてきた被洗浄体４の形状のデータを基に、制御部１７がロボットアーム５の動作を制御するので、高い洗浄度を維持したまま、短時間で被洗浄体４の洗浄を行うことができる。
なお、データ入力手段として、ＣＣＤカメラ１８に限らず、例えば、デジタルカメラ等であってもよく、さらには、被洗浄体４の図面情報を被洗浄体４に入力する図面上方入力手段であってもよい。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。

以上説明したように、この実施の形態に係る洗浄装置によれば、ロボットアーム５の動作を制御する制御部１７と、被洗浄体４の形状のデータを制御部１７に入力するＣＣＤカメラ１８とをさらに備え、制御部１７は、データを基に、ロボットアーム５の動作を制御するので、高い洗浄度を維持したまま、短時間で被洗浄体４の洗浄を行うことができる。

また、この実施の形態に係る洗浄方法によれば、この実施の形態に係る洗浄装置と同様に、高い洗浄度を維持したまま、短時間で被洗浄体４の洗浄を行うことができる。

実施の形態３．
図９はこの実施の形態に係る洗浄装置を示す構成図である。
この実施の形態に係る洗浄装置は、洗浄槽２の上部に取り付けられた、異物排出手段である気体吹き付け機構１９を備えている。
気体吹き付け機構１９は、洗浄槽２に貯留された洗浄水１の水面が分離槽７に向かって移動するように、洗浄水１の水面に向かってドライエアを吹き付ける。
被洗浄体４から分離した異物は、マイクロバブル６とともに洗浄水１の水面に向かって浮上して、気液界面に集まる。
異物が気液界面に集まった状態で、洗浄水１が洗浄槽２からオーバーフローしても、洗浄水１の水面の流れを均一にすることが難しく、気液界面に集まった異物を分離槽７へオーバーフローさせることが困難となる。
しかしながら、気体吹き付け機構１９が、洗浄槽２に貯留された洗浄水１の水面が分離槽７に向かって移動するように、洗浄水１の水面に向かってドライエアを吹き付けるので、洗浄水１の水面付近に浮上した異物は、洗浄槽２の外側に向かって押し出され、洗浄槽２からオーバーフローして、洗浄槽２の洗浄水１の水面から異物を除去することができる。
その結果、新たな被洗浄体４を洗浄槽２へ挿入するとき、被洗浄体４を洗浄している間、または、洗浄済みの被洗浄体４を洗浄槽２から取り出すときに、被洗浄体４またはロボットアーム５に異物が再付着することを抑制することができる。
なお、洗浄槽２の側壁の上部を分離槽７側に傾斜することで、洗浄槽２から異物を有効にオーバーフローさせることができる。

また、気体吹き付け機構１９は、ドライエアを間欠的に吹き付ける。
気体吹き付け機構１９の駆動が停止しているときには、洗浄水１の表面に浮遊している異物が波打つことがなく、均一に分布しているので、この状態で、気体吹き付け機構１９を駆動させることで、洗浄水１の表面に浮遊した異物を有効に洗浄槽２の外側へ排出することができる。

被洗浄体４の洗浄が終了した後、マイクロバブル噴射器３の駆動を停止して、再度、気体吹き付け機構１９がドライエアを洗浄水１の表面に吹き付けて、洗浄水１の水面に浮上した異物を洗浄槽２の外側へ排出した後、ロボットアーム５は動作して、被洗浄体４を洗浄槽２から取り出す。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。
なお、この洗浄装置は、実施の形態２に記載の制御部１７およびＣＣＤカメラ１８を備えてもよい。

以上説明したように、この実施の形態に係る洗浄装置によれば、洗浄槽２には、洗浄水１の水面に浮上した異物を洗浄槽２の外側へ排出する気体吹き付け機構１９をさらに備えているので、洗浄槽２の洗浄水１の水面から異物を有効に除去することができる。

また、この実施の形態に係る洗浄方法によれば、この実施の形態に係る洗浄装置と同様に、洗浄槽２の洗浄水１の水面から異物を有効に除去することができる。

また、気体吹き付け機構１９は、洗浄槽２に貯留された洗浄水１の水面に気体を吹き付けるので、簡単な構成で、洗浄水１の水面に浮上した異物を洗浄槽２の外側へ排出することができる。

なお、この実施の形態に係る洗浄装置では、異物排出手段として、気体吹き付け機構１９を例に説明したが、勿論このものに限らず、例えば、洗浄水１の表面に浮遊する異物を吸引する吸引手段、または、洗浄水１の表面に浮遊する異物を吸着する吸着手段であってもよい。
吸引手段を駆動させる際には、マイクロバブル噴射器３の駆動を停止させることで、洗浄水１の表面に浮遊する異物が静止するので、吸引手段が異物を有効に吸引することができる。
マイクロバブル噴射器３の駆動と吸引手段の駆動とを切り換えて複数回行うことで、洗浄水１の表面に浮遊する異物を有効に除去することができる。
吸着手段として、異物に対して親和性の高い物質、例えば、表面がざらついた紙または繊維質の布等を用いることができる。

また、この実施の形態に係る洗浄装置は、洗浄水１の表面に浮遊する異物を一箇所に集める集合手段を備えてもよい。
集合手段として、洗浄槽２の上部に水平方向へスライド可能に取り付けられた平板等を用いることができる。
集合手段により洗浄水１の表面に浮遊する異物を一箇所に集めた後、気体吹き付け機構１９が、洗浄槽２に貯留された洗浄水１の水面が分離槽７に向かって移動するように、洗浄水１の水面に向かってドライエアを吹き付けることで、洗浄槽２の洗浄水１の水面から異物を効果的に除去することができる。

また、この実施の形態に係る洗浄装置は、被洗浄体４から分離した異物が回りこんで、被洗浄体４またはロボットアーム５に付着することを抑制するために、被洗浄体４を洗浄中にロボットアーム５の洗浄水１へ浸漬する領域の周囲を囲む筒形状の囲みを備えてもよい。
これにより、浮上した異物の回りこみを防ぐことができる。

また、この実施の形態に係る洗浄装置は、ロボットアーム５に異物が付着することを抑制するために、ロボットアーム５の洗浄水１へ浸漬する領域の付近にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成ノズルを備えてもよい。
マイクロバブル生成ノズルが、ロボットアーム５から離間する方向にマイクロバブルを噴射することで、ロボットアーム５に異物が付着することを効果的に抑制することができる。
また、この実施の形態に係る洗浄装置は、ロボットアーム５に付着した異物を除去するために、ブラシを備えてもよく、さらに、ロボットアーム５を洗浄するロボットアーム洗浄槽を備えてもよい。
ロボットアーム洗浄槽で、ブラシを用いて、ロボットアーム５を洗浄することで、ロボットアーム５に付着した異物を効果的に除去することができる。

実施の形態４．
図１０はこの実施の形態に係る洗浄装置を示す構成図である。
この実施の形態に係る洗浄装置は、被洗浄体４の粗洗浄を行う第１の洗浄槽２０と、被洗浄体４の仕上げ洗浄を行う第２の洗浄槽２１と、超音波を用いた洗浄を行う超音波洗浄手段２２と、被洗浄体４のすすぎを行うすすぎ手段２３と、被洗浄体４を乾燥する乾燥手段２４とを備えている。
第１の洗浄槽２０では、マイクロバブル噴射器３が被洗浄体４に向かってマイクロバブル６を噴射し、このマイクロバブル６により被洗浄体４が粗く洗浄される。
第２の洗浄槽２１では、マイクロバブル噴射器３が、第１の洗浄槽２０で粗洗浄された被洗浄体４に向かって、マイクロバブル６を噴射し、このマイクロバブル６により被洗浄体４が洗浄される。
超音波洗浄手段２２は、ロボットアーム５の駆動によって、被洗浄体４が出し入れされ、洗浄水１または洗浄水１に洗剤を添加した洗浄液に超音波を供給し、この超音波が、収容された被洗浄体４に照射されることで、被洗浄体４から異物が分離する。
これにより、被洗浄体４には、マイクロバブル６が入り込むことができない微細な凹凸部が形成され、この凹凸部に異物が付着した場合であっても、凹凸部から異物を除去することができる。
すすぎ手段２３は、ロボットアーム５の駆動によって、被洗浄体４が出し入れされ、収容された被洗浄体４をすすいで、被洗浄体４に付着した洗浄水１を除去する。
乾燥手段２４は、ロボットアーム５の駆動によって、被洗浄体４が出し入れされ、収容された被洗浄体４に空気を吹き付けて、すすぎ手段２３によって被洗浄体４に付着した水を除去する。

また、この洗浄装置は、被洗浄体４を第１の洗浄槽２０まで運び込む入口コンベア２５と、乾燥手段２４から外側へ運び出す出口コンベア２６と、ロボットアーム５を搬送する搬送手段２７とを備えている。
搬送手段２７は、ロボットアーム５を、入口コンベア２５、第１の洗浄槽２０、第２の洗浄槽２１、超音波洗浄手段２２、すすぎ手段２３、乾燥手段２４および出口コンベア２６に順に搬送する。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。
なお、この洗浄装置は、実施の形態２に記載の制御部１７およびＣＣＤカメラ１８を備えてもよく、また、実施の形態３に記載の気体吹き付け機構１９を備えてもよい。

以上説明したように、この実施の形態に係る洗浄装置によれば、被洗浄体４とともにロボットアーム５を搬送する搬送手段２７と、ロボットアーム５の駆動によって被洗浄体４が出し入れされ、収容された被洗浄体４をすすいで、被洗浄体４に付着した洗浄水１を除去するすすぎ手段２３と、ロボットアーム５の駆動によって被洗浄体４が出し入れされ、収容された被洗浄体４を乾燥する乾燥手段２４とを備え、ロボットアーム５および搬送手段２７の駆動によって、洗浄槽２から取り出された被洗浄体４がすすぎ手段２３に収容され、すすぎ手段２３から取り出された被洗浄体４が乾燥手段２４に収容されるので、異物が除去された被洗浄体４を使用可能な状態にすることができる。

また、この実施の形態に係る洗浄方法によれば、この実施の形態に係る洗浄装置と同様に、異物が除去された被洗浄体４を使用可能な状態にすることができる。

なお、この実施の形態では、超音波洗浄手段２２を備えた洗浄装置について説明したが、超音波洗浄手段２２の換わりに、シャワーを用いた洗浄を行うシャワー洗浄手段２８を用いてもよい。

１ 洗浄水（洗浄液）、２ 洗浄槽、３ マイクロバブル噴射器（気泡噴射手段）、４ 被洗浄体、５ ロボットアーム、５ａ 土台、５ｂ アーム部、５ｃ ハンド部、６ マイクロバブル（気泡）、７ 分離槽、８ 洗浄水管、８ａ 吸込み口、９ 水ポンプ、１０ 水流量計、１１ 洗浄水三方弁、１２ ガス管、１３ ガスポンプ、１４ ガス流量計、１５ ガス三方弁、１６ 仕切板、１７ 制御部、１８ ＣＣＤカメラ、１９ 気体吹き付け機構、２０ 第１の洗浄層、２１ 第２の洗浄層、２２ 超音波洗浄手段、２３ すすぎ手段、２４ 乾燥手段、２５ 入口コンベア、２６ 出口コンベア、２７ 搬送手段、２８ シャワー洗浄手段。

Claims (10)

1. 洗浄液の中で、異物が付着した被洗浄体に向かって微細な気泡を噴射し、前記気泡を前記異物に吸着させ、前記気泡の衝突によって前記異物を前記被洗浄体から分離させ、前記気泡が前記洗浄液の液面に向かって浮上するのに伴って前記異物を浮上させて、前記被洗浄体を洗浄する洗浄装置であって、
   前記洗浄液を貯留する洗浄槽と、
   前記気泡を噴射する気泡噴射手段と、
   前記被洗浄体または前記気泡噴射手段の何れか一方を保持するハンド部を有しているとともに、前記一方を移動させるロボットアームとを備え、
   前記ロボットアームは、前記一方の前記被洗浄体または前記気泡噴射手段を移動させて、前記被洗浄体に付着した前記異物と前記気泡噴射手段の先端部との間の距離が１０ｃｍ以下となり、かつ、前記被洗浄体に付着した前記異物と前記気泡噴射手段の前記先端部の中心との間の径方向のずれが±４ｃｍ以下となるように、前記被洗浄体と前記気泡噴射手段との相対位置を変えながら、前記気泡を前記被洗浄体に衝突させることを特徴とする洗浄装置。
2. 前記被洗浄体の形状のデータが入力され、前記ロボットアームの動作を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記データを基に、前記被洗浄体と前記気泡噴射手段の前記先端部との間の距離が１０ｃｍ以下となるように、前記ロボットアームの動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. 洗浄液の中で、異物が付着した被洗浄体に向かって微細な気泡を噴射し、前記気泡を前記異物に吸着させ、前記気泡の衝突によって前記異物を前記被洗浄体から分離させ、前記気泡が前記洗浄液の液面に向かって浮上するのに伴って前記異物を浮上させて、前記被洗浄体を洗浄する洗浄方法であって、
   前記被洗浄体または前記気泡を噴射する気泡噴射手段の何れか一方を保持するハンド部を有したロボットアームが、前記洗浄液が貯留された洗浄槽の内側で、前記一方の前記被洗浄体または前記気泡噴射手段を移動させて、前記被洗浄体に付着した前記異物と前記気泡噴射手段の先端部との間の距離が１０ｃｍ以下となり、かつ、前記被洗浄体に付着した前記異物と前記気泡噴射手段の前記先端部の中心との間の径方向のずれが±４ｃｍ以下となるように、前記被洗浄体と前記気泡噴射手段との相対位置を変えながら、前記気泡を前記被洗浄体に衝突させることを特徴とする洗浄方法。
4. 前記ロボットアームの動作を制御する制御部に、前記被洗浄体の形状のデータを入力し、前記制御部は、前記データを基に、前記被洗浄体と前記気泡噴射手段の前記先端部との間の距離が１０ｃｍ以下となるように、前記ロボットアームの動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の洗浄方法。
5. 前記ハンド部は、前記被洗浄体を前記洗浄液に浸漬したまま、前記被洗浄体における前記ハンド部との接触位置を変更することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の洗浄方法。
6. 前記ロボットアームは、前記被洗浄体の表面における前記洗浄水の流れのレイノルズ数が２０００以上となるように、前記被洗浄体または前記気泡噴射手段を移動させることを特徴とする請求項３ないし請求項５の何れか１項に記載の洗浄方法。
7. 前記気泡が前記洗浄液の液面に向かって浮上するのに伴って浮上した前記異物を前記洗浄槽の外側へ排出することを特徴とする請求項３ないし請求項６の何れか１項に記載の洗浄方法。
8. 前記洗浄液の液面に気体を吹き付けて、前記異物を前記洗浄槽の外側に向かって押し出すことを特徴とする請求項７に記載の洗浄方法。
9. 前記被洗浄体を洗浄した後、洗浄された前記被洗浄体をすすいで前記被洗浄体に付着した前記洗浄液を除去し、前記被洗浄体をすすいだ後、前記洗浄液が除去された前記被洗浄体を乾燥することを特徴とする請求項３ないし請求項８の何れか１項に記載の洗浄方法。
10. 請求項３ないし請求項９に記載された洗浄方法によって洗浄された被洗浄体。

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