JP6373331B2 - 真空脱脂洗浄装置、及びその洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械部品等の脱脂洗浄に使用される真空脱脂洗浄装置、及びその洗浄方法に関するものである。

機械部品等を脱脂洗浄する技術として、被処理物を洗浄液中に浸漬することにより洗浄する方法や、洗浄液の蒸気により洗浄する方法が知られている。このように技術として、例えば、特許文献１に示されるものがある。また、洗浄室を負圧にして洗浄液の蒸気とシャワーによる洗浄をし、最後に真空排気して乾燥させる技術として、例えば特許文献２に示されるものがある。また、洗浄液の蒸気とシャワーによる洗浄をする際に、洗浄室に滞留した洗浄液を循環させて再度シャワー洗浄に使用する技術が、例えば特許文献３に記載されている。

特開平２−１９８６７８号公報 特開平３−１０１８８１号公報 特開平１１−４７７０５号公報

蒸気による洗浄は、被処理物に蒸気が付着して凝縮液化するものであるから、被処理物には、凹形状の上向き下向き、底付き深穴がある複雑な形状の被処理物でも凹凸部に蒸気が入り込むことができる。しかしながら、凹形状、深穴部に溜まった油分は洗浄液と被洗浄油がほぼ同等の比重を有する為、洗浄液との置換ができず洗浄が困難であった。又、複雑な形状の中でも特に、被処理物に平面形状同士が密着する箇所やボルトが取り付けられたネジ部等の閉塞部（細部）があると、当該箇所は外部と疎通がない為、洗浄液の供給が行われず洗浄液との置換（洗浄）が行われなくなることになって洗浄が極めて困難であった。
本発明は、凹形状の上向き下向き、底付き深穴がある複雑な形状、閉塞部を持つ複雑な形状に対して、洗浄液の供給を可能としこれらの部位の油脂類を洗浄液と置換することにより付着した油分の除去を可能にするものである。

本発明の洗浄方法は、気密、密閉構造を持つ洗浄室の室内を所定の真空状態に減圧し、かつ当該真空度において洗浄液が沸騰する温度以上に室内温度を加熱する減圧工程と、
予め洗浄液を前記真空度において沸騰する温度の直下の温度に加熱する工程と、
前記加熱された洗浄液を減圧工程が終了した洗浄室の室内に噴出して瞬時に沸騰させ、
洗浄液及び不活性ガスにより洗浄室の室内圧力を高める復圧工程と、
前記減圧工程及び復圧工程を二回以上繰り返すことを特徴する。

また、本発明の真空脱脂洗浄装置は、気密、密閉構造を持ち、室内を加熱可能な洗浄室と、
洗浄液を加温して保有する洗浄液槽と、
前記洗浄室の室内に前記加温された洗浄液を噴射するノズルと、
前記洗浄室の室内を真空状態にする真空ポンプと、
不活性ガスを前記洗浄室に送出する開閉弁と、
コントローラとを有し、
前記コントローラは、
前記洗浄室を前記真空ポンプにより所定の真空状態に減圧し、かつ当該真空度において洗浄液が沸騰する温度以上に室内温度を加熱するよう洗浄室を制御する減圧工程と
洗浄液を前記真空度において予め沸騰する温度の直下の温度に加熱するよう前記洗浄液槽を制御する工程と、
前記ノズルを制御して加熱された洗浄液を減圧工程が終了した洗浄室の室内に噴出させ、洗浄液及び不活性ガスにより洗浄室の室内圧力を高める復圧工程と、
前記減圧工程及び復圧工程を二回以上繰り返すことを特徴とする。

本発明によれば、減圧の工程により油脂は圧力差で閉塞部から引き出され、被処理物の外部表面において表面に滞留した洗浄液と置換され、その後復圧の工程により洗浄液は被処理物の閉塞部内に引き込まれ閉塞部内部の油脂を希釈し、減圧の工程と復圧の工程を繰り返すことにより、凹形状の上向き下向き、底付き深穴がある複雑な形状、閉塞部を持つ複雑な形状に付着した油脂を除去することができる。

本発明の実施の形態による真空脱脂洗浄装置の構成図である。 真空脱脂洗浄装置の洗浄方法を説明するための図である。

近年、工業洗浄で使用される洗浄液としては、炭化水素系洗浄液、水系洗浄液、有機溶剤系洗浄液等がある。洗浄力の高さや環境への配慮から、炭化水素系洗浄液が広く利用されている。炭化水素系洗浄液は、炭素と水素のみからなる化合物であり、蒸留再生によるリサイクルが可能である。

一般的に、炭化水素系洗浄装置において被処理物に付着した油脂を除去するに当たり加温され減圧状態が維持される槽内で炭化水素系洗浄液を使用しシャワー、蒸気、浸漬等にて被洗浄品に付着した油脂類を洗浄液と置換する。次に槽内の減圧を行うと、被処理物に残留した置換された洗浄液は減圧により沸点を超え蒸発し被処理物は乾燥状態になり洗浄が完了する。

本発明においては、脱脂洗浄にあたり被処理物に付着した油脂（例えば重質油）よりも沸点の低い炭化水素系洗浄液を用い、炭化水素系洗浄液の沸騰条件を上回る環境下（温度および圧力）におかれた槽内に沸騰条件直下の炭化水素洗浄液を導入する事により、瞬時に洗浄室内を飽和蒸気状態にして、これを維持する。炭化水素系洗浄液としては、軽質分（＝沸点の低い物質）を含む軽質炭化水素系洗浄液を用いることが望ましい。以下、炭化水素系洗浄液を単に「洗浄液」と称することにする。

また、本発明では、シャワー、蒸気、浸漬等にて被洗浄品に付着した油脂を洗浄液と置換した後、洗浄室内において減圧、復圧のサイクルを繰り返す。減圧化においては、被処理物の閉塞部に存在する油脂を被処理物表面に引き出し、蒸気化される洗浄液及び不活性ガスを洗浄室に供給することにより事により洗浄室内の圧力を復圧し、洗浄液の疎通がない閉塞部内に洗浄液を引き込ませる。これを繰り返すことにより、閉塞部内に付着した油分を洗浄液に置換してゆく。そして、洗浄液を加温、減圧により蒸発させ処理品より油分を除去する。

本発明による実施形態の真空脱脂洗浄装置１を説明する。図１において、真空脱脂洗浄装置１は、気密、密閉構造の洗浄室２、洗浄液槽３、再生装置４、汚液槽５、蒸気発生器６、各種ポンプ、各種開閉弁及びこれらを制御するコントローラ１０を有する。

洗浄室２は洗浄液シャワーの開閉弁Ｖ３、洗浄液蒸気の開閉弁Ｖ５が配置され、また洗浄室２の底部に滞留した洗浄液を排出するための開閉弁Ｖ６、Ｖ７および、洗浄室２の室内を排気する開閉弁Ｖ２を有している。開閉弁Ｖ３を通過した洗浄液は、洗浄室２の室内各所に配置されたノズル７から噴射される。また、洗浄室２には室内に滞留した洗浄剤を加熱し加温蒸気の発生を促す熱媒体油による間接加熱を行う加熱管Ｈ１が配置されている。洗浄室２は、さらに、圧力検知器Ｓ１、真空度計Ａ１、液面検知器Ｒ１−Ｒ３を備えている。不活性ガスとして、窒素ガスを用いた。

洗浄液槽３は開閉弁Ｖ９を有しており、再生装置４により再生された洗浄液を保留し、槽内に熱媒体油による間接加熱管Ｈ２が配備されている。汚液槽５は、洗浄室から開閉弁Ｖ６を介して排出された洗浄液を一時保留し、真空脱脂洗浄装置１による洗浄とは非同期にポンプＰ１により必要に応じて再生装置４へ送る。蒸気発生器６は、開閉弁Ｖ８からの洗浄液を蒸気化して開閉弁Ｖ５を介して洗浄室２室内へ送る。ポンプＰ２は、開閉弁Ｖ７若しくは開閉弁Ｖ９からの洗浄液を、開閉弁Ｖ３及び開閉弁Ｖ８に到る管路へ送る。

コンデンサ８は、排気開閉弁Ｖ２を介して洗浄室２からの排気を受け取り、排気中に含まれる洗浄液を凝縮液化して開閉弁Ｖ１を介して洗浄液槽３へ戻す（図中、この戻す管路は省略した）。真空ポンプ９は、コンデンサ８の下流に配置され、洗浄液が凝縮された残りの排気を、大気に放出する。

真空脱脂洗浄装置１を用いた洗浄方法を図１及び２を用いて説明する。
説明に当たっては、形状の上向き下向き、底付き深穴等の複雑形状、平面形状の密着部、ボルト取り付け部等の閉塞部を持つ機械部品の一例として、被処理物Ｗとして、円筒状の基体ｗ１にボルト孔ｂｎが設けられ、ボルトｗ２が締結状に螺入された被処理物Ｗを図２に示した。被処理物Ｗは、基体ｗ１及び基体ｗ１から露出したボルトｗ２の頭部表面及びボルト孔ｂｎ内に油脂（斜めの線分で示した）が付着しているとする。

専用治具又は汎用治具に被処理物Ｗをセットして洗浄室２の室内に搬入して、洗浄液に浸漬しないような状態で設定し、洗浄室を密閉する。その後、コントローラ１０により、洗浄のプロセスが開始される。

まず、通常の洗浄が開始される（ＳＴＥＰ１）。通常の洗浄は、浸漬、シャワー、蒸気いずれによる洗浄でも良いが、特許文献３に示されたシャワーによる洗浄の場合を説明する。洗浄室２内は、排気開閉弁Ｖ２を経由して真空ポンプ９により排気され減圧を行う。開閉弁Ｖ９は開いた状態とする。洗浄室２内の真空度計Ａ１にて洗浄室２内の所定真空度到達を確認後、洗浄液槽３内で加熱管Ｈ２により加温された洗浄液はポンプＰ２の起動により開閉弁Ｖ３を経由し、ノズル７から高圧シャワー状態で噴射される。洗浄室２の底部の開閉弁Ｖ６、Ｖ７は閉の状態にあり、洗浄室２にはシャワー噴射された洗浄液が滞留すると同時に、加熱管Ｈ１により再加熱され加温蒸気が充満する。

液面検出器Ｒ１−Ｒ３により所定レベルまでの液面の上昇を確認した上で、開閉弁Ｖ９を閉として洗浄液槽３からの洗浄液の供給を停止し、開閉弁Ｖ７を開とすることにより洗浄室２の低部に滞留した洗浄液がノズル７から噴射される。これを指定時間、継続して通常の洗浄を終了する。ポンプＰ２を停止し、開閉弁Ｖ６を開、開閉弁Ｖ３を閉、不活性ガス開閉弁Ｖ４を開とし不活性ガスを洗浄室２に導入することにより洗浄室２内に滞留している洗浄液を汚液槽５に回収する。被処理物Ｗは、基体ｗ１及び基体ｗ１から露出したボルトｗ２の頭部表面に付着した油脂がとれた状態である。シャワーによる洗浄に代えて、若しくは追加して、蒸気による洗浄をしても良い。この場合、蒸気発生器６によって洗浄液を蒸気化する。

次に、凹形状の上向き下向き、底付き深穴、或いは閉塞部を対象とした洗浄工程を実施する。この洗浄工程は、減圧と復圧の二工程を順に一つのセットとして、これを繰り返すことにより実施される。

減圧の工程（ＳＴＥＰ２）では、開閉弁Ｖ２を開、開閉弁Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７を閉じて、洗浄室２の室内の圧力を減圧して所定の真空状態（高真空）にする。これより、洗浄液が沸騰する温度を下げる。さらに、その真空度において洗浄液が沸騰する沸点温度を上回る温度に室内を調整する。洗浄室２の室内を減圧する事により細部の為従来疎通のない閉塞部も減圧され、圧力差が生じ気体が引き出される。と同時に内部にあった被洗浄の対象である油脂も被処理物Ｗの表面に引き出される。被処理物Ｗは、基体ｗ１及び基体ｗ１から露出したボルトｗ２の頭部表面に油脂が引き出された状態である。開閉弁Ｖ２を閉じ真空ポンプ９を停止する。

次の復圧の工程（ＳＴＥＰ３）の前の適当な時期に予め、洗浄液槽３では、ＳＴＥＰ３の減圧により洗浄室２に設定された真空度において洗浄液が沸騰する沸点直下の温度に加熱管Ｈ２により洗浄液を加温しておく。

そして、復圧の工程（ＳＴＥＰ３）では、洗浄液を開閉弁Ｖ９、ポンプＰ２を介して、開閉弁Ｖ３を開きノズル７からシャワー噴射する。その後、時間をずらして開閉弁Ｖ４を開き不活性ガスを供給する。時間をずらすのは、洗浄液の蒸気化をまずは促すためである。先の減圧の工程（ＳＴＥＰ２）の操作により、室内は減圧され加熱されているため、沸点直下に加温された洗浄液は高減圧（真空）下の室内に導入と同時に沸騰して蒸気となり室内は瞬時に飽和蒸気状態になる。この飽和蒸気は被処理物Ｗの表面で冷却され液化し、減圧工程（ＳＴＥＰ２）において引き出された油脂を希釈洗浄し被処理物Ｗの表面に滞留する。

その後に、洗浄室２内に供給される洗浄液のシャワーにとともに開閉弁Ｖ４から不活性ガスを供給することにより、洗浄室２内の圧力が洗浄液の蒸気及び不活性ガスにより高まり、復圧される。洗浄室２内に供給される洗浄液のうち、液体状の洗浄液は被処理物Ｗの表面に滞留した油脂を洗い流す。洗浄室２内を復圧する事により室内の雰囲気と被処理物Ｗの閉塞部の間に差圧が生じ、被処理物Ｗの表面に滞留した洗浄液は閉塞部内に引き込まれる。これにより被処理物Ｗの閉塞部に付着した油脂は引き込まれた洗浄液により希釈される。被処理物Ｗの基体ｗ１の表面に付着した油脂及び基体ｗ１から露出したボルトｗ２の頭部表面に付着した油脂は、洗浄液により洗いながされる。

次に減圧の工程（ＳＴＥＰ２）に戻り、洗浄室２内の再減圧を行う。これにより先の復圧の工程（ＳＴＥＰ３）において引き込まれた洗浄液によって希釈された油脂を圧力差で被処理物Ｗの外部表面に引き出す。閉塞部の汚油が十分引き出されたら、次に、復圧の工程（ＳＴＥＰ３）を実施する。この工程では、再度シャワー、蒸気で洗浄液飽和状態を再発させ洗浄品表面に供給し引き出された油脂を洗浄（置換）する。そして、蒸気及び不活性ガスを再供給する事で洗浄室２内を復圧する。洗浄室２の室内の圧力が高まることにより、洗浄液は再度洗浄品細部に引き込まれ閉塞部の油脂を更に希釈させる。

この工程を任意の回数（ループ回数Ｎ、Ｎは二以上の自然数）繰り返す事により洗浄品細部に付着した油脂は洗浄液に置換し洗浄が完了する。次に、乾燥の工程（ＳＴＥＰ４）において、洗浄室２の底部に滞留した洗浄液を汚液槽５に移した後、洗浄室２内を高真空にする。この操作により低沸点の洗浄液は沸騰蒸発し被処理物に付着した洗浄液は蒸発し乾燥する。蒸発した洗浄液は洗浄室２と真空ポンプ９間に設置されたコンデンサ８で再液化し、洗浄液槽３に回収する。

減圧の工程（ＳＴＥＰ２）と復圧の工程（ＳＴＥＰ３）を繰り返すループ回数Ｎは、機械部品の形状、付着した油脂等の条件を考慮して予め決めておくのが良い。本実施例によれば、減圧の工程（ＳＴＥＰ２）と復圧の工程（ＳＴＥＰ３）を繰り返す度に、油脂は圧力差で閉塞部から引き出され、被処理物の外部表面において表面に滞留した洗浄液と置換され、その後復圧により洗浄液は被処理物の閉塞部内に引き込まれ閉塞部内部の油脂を希釈してゆくことができる。

上記実施例において、復圧の工程（ＳＴＥＰ３）で使用する洗浄液は、洗浄室２の底部に溜まる場合、復圧の工程（ＳＴＥＰ３）の最中に、被処理物が浸漬しない程度当該所定レベルを超え無いように開閉弁Ｖ６を開き汚液槽５に移す。又は、特許文献３に示したように、開閉弁Ｖ９を閉として洗浄液槽３からの洗浄液の供給を停止し、開閉弁Ｖ７を開とすることにより洗浄室２の低部に滞留した洗浄液をノズル７から噴射するエンドレスシャワー状態にしても良い。

上記実施例において、復圧の工程（ＳＴＥＰ３）では、洗浄液による洗浄と、洗浄液（の蒸気）及び不活性ガスによる復圧とを並行して実施したが、洗浄液をノズル７からシャワー噴射し、洗浄液の蒸気で満しつつ気化しなかった洗浄液で洗浄を行い、その後ノズル７からの洗浄液の噴射を停止して、開閉弁Ｖ５を開放して不活性ガスにより洗浄室２の圧力を高めても良い。

１ 真空脱脂洗浄装置
２ 洗浄室
３ 洗浄液槽
４ 再生装置
５ 汚液槽
６ 蒸気発生器
７ ノズル
８ コンデンサ
９ 真空ポンプ
１０ コントローラ
Ａ１ 真空度計
ｂｎ ボルト孔
Ｒ１〜３ 液面検知器
Ｈ１、２ 加熱管
Ｎ 不活性ガス
Ｖ１〜９ 開閉弁
Ｗ 被処理物
ｗ１ 基体
ｗ２ ボルト

Claims (4)

1. 気密、密閉構造を持つ洗浄室の室内を所定の真空状態に減圧し、かつ当該真空度において洗浄液が沸騰する温度以上に室内温度を加熱する減圧工程と、
   予め洗浄液を前記真空度において沸騰する温度の直下の温度に加熱する工程と、
   前記加熱された洗浄液を減圧工程が終了した洗浄室の室内に噴出して瞬時に沸騰させ、
   洗浄液及び不活性ガスにより洗浄室の室内圧力を高める復圧工程と、
   前記減圧工程及び復圧工程を二回以上繰り返すことを特徴する洗浄方法。
2. 気密、密閉構造を持つ洗浄室の室内を所定の真空状態に減圧し、かつ当該真空度において洗浄液が沸騰する温度以上に室内温度を加熱する減圧工程と、
   予め洗浄液を前記真空度において沸騰する温度の直下の温度に加熱する工程と、
   前記加熱された洗浄液を減圧工程が終了した洗浄室の室内に噴出して瞬時に沸騰させ、
   洗浄液により洗浄室の室内圧力を高める復圧工程と、
   前記減圧工程及び復圧工程を二回以上繰り返すことを特徴する洗浄方法。
3. 請求項１又は２の洗浄方法において、前記洗浄液は軽質炭化水素系洗浄液であり、被処理物に付着した重質油を洗浄するものであることを特徴とする洗浄方法。
4. 気密、密閉構造を持ち、室内を加熱可能な洗浄室と、
   洗浄液を加温して保有する洗浄液槽と、
   前記洗浄室の室内に前記加温された洗浄液を噴射するノズルと、
   前記洗浄室の室内を真空状態にする真空ポンプと、
   不活性ガスを前記洗浄室に送出する開閉弁と、
   コントローラとを有し、
   前記コントローラは、
   前記洗浄室を前記真空ポンプにより所定の真空状態に減圧し、かつ当該真空度において洗浄液が沸騰する温度以上に室内温度を加熱するよう洗浄室を制御する減圧工程と
   洗浄液を前記真空度において予め沸騰する温度の直下の温度に加熱するよう前記洗浄液槽を制御する工程と、
   前記ノズルを制御して加熱された洗浄液を減圧工程が終了した洗浄室の室内に噴出させ、洗浄液及び不活性ガスにより洗浄室の室内圧力を高める復圧工程と、
   前記減圧工程及び復圧工程を二回以上繰り返すことを特徴とする真空脱脂洗浄装置。