JPWO2020067227A1 - 金属管の洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態に係る洗浄装置1を模式的に示す平面図である。図2は、図1に示す洗浄装置1のII−II断面図である。
洗浄槽10は、金属管2を収容可能に構成されている。超音波洗浄に際し、洗浄槽10内には、通常、複数の金属管2が同時に収容される。
供給機構20は、洗浄槽10に洗浄液3を供給する。供給機構20は、少なくとも1つの供給管21を有する。本実施形態では、供給機構20は、複数の供給管21を有する。洗浄液3は、各供給管21を介して洗浄槽10に供給される。複数の供給管21は、間隔を空けて配置されている。このため、洗浄液3は、洗浄槽10に対して分散して供給される。3つ以上の供給管21が存在する場合、新たな洗浄液3の均一供給の観点から、供給管21の間隔は、概ね均等であることが好ましい。
各排出機構30は、洗浄槽10内の洗浄液3の量が所定量を超えたときに、洗浄槽10から洗浄液3を排出する。複数の排出機構30は、間隔を空けて配置されている。このため、洗浄液3は、洗浄槽10から分散して排出される。3つ以上の排出機構30が存在する場合、排出機構30の間隔は、概ね均等であることが好ましい。なお、排出機構30は1つでもよい。
図1に戻り、超音波照射機構40は、洗浄槽10内の洗浄液3中に超音波を照射する。超音波照射機構40としては、超音波洗浄において一般に採用されている、公知の超音波振動子を用いることができる。
ファインバブル発生機構50は、洗浄槽10内の洗浄液3中の溶存気体を気泡化してファインバブルを発生させる。ファインバブル発生機構50は、洗浄槽10の外側に配置されている。洗浄槽10の長手方向の一側壁に沿って、複数のファインバブル発生機構50が配置されている。ただし、ファインバブル発生機構50の位置及び数は、特に限定されるものではない。
f0:気泡の固有振動数(Minnaert共振周波数)
R0:気泡の平均半径
p∞:周辺液体の平均圧力
γ:断熱比(空気のγ=1.4)
ρ:液体密度
である。
緩衝部材60は、洗浄槽10内に配置されている。複数の緩衝部材60は、洗浄槽10の長手方向に並んでいる。
以下、洗浄装置1を用いた金属管2の洗浄方法について説明する。
図1を再度参照して、金属管2の洗浄に際し、まず、洗浄槽10に洗浄液3を貯留する。洗浄槽10には、供給機構20によって洗浄液3が供給される。ただし、空の洗浄槽10に洗浄液3を供給する貯留工程の段階では、供給機構20以外の手段で洗浄液3を洗浄槽10に供給してもよい。洗浄槽10に供給される洗浄液3は、7mg/L〜11mg/L程度の溶存酸素濃度を有していることが好ましく、8mg/L〜10mg/L程度の溶存酸素濃度を有していることがより好ましい。洗浄液3は、典型的には水(水道水又は工業用水)である。洗浄液3が水温10〜35℃の水(水道水又は工業用水)の場合、洗浄液3の溶存酸素濃度は、7mg/L〜11mg/Lとなる。洗浄液3が水温15〜25℃の水(水道水又は工業用水)の場合、洗浄液3の溶存酸素濃度は、8mg/L〜10mg/Lとなる。溶存酸素濃度は、洗浄液3中の溶存気体量の指標となる。
次に、洗浄槽10に貯留された洗浄液3に、金属管2を所定時間浸漬する。金属管2は、クレーン等を使用して、洗浄槽10内の洗浄液3中に浸漬させることができる。通常、複数の金属管2を同時に洗浄液3中に浸漬させるが、金属管2を1本ずつ洗浄液3中に浸漬させてもよい。
以下、洗浄槽10内の洗浄液3の溶存酸素濃度、及び洗浄槽10に対する洗浄液3の供給量の各数値範囲について、図5から図8を参照しつつ説明する。図5から図8を用いた説明及び検証において、被洗浄物としての金属管2は、オーステナイト系ステンレス鋼管(Ni:9質量%、Cr:18.5質量%、Cu:3質量%、Nb:0.5質量%を含有)、洗浄槽10に供給される洗浄液3は、水温約20℃の水(工業用水)、洗浄槽10における洗浄液3の貯留量(基準液面Sまで貯留したときの量)は、約12000Lである。
図5は、洗浄液3の溶存酸素濃度と、洗浄液3中に照射される超音波の音圧と、金属管2の洗浄性との関係を示すグラフである。図5のグラフの作成に際し、洗浄槽10内の洗浄液3の溶存酸素濃度、及び洗浄槽10内の洗浄液3中に照射される超音波の音圧を変化させて、金属管2の洗浄性を検証した。
図6は、洗浄液3のオーバーフロー時間と、洗浄液3の溶存酸素濃度と、洗浄槽10への洗浄液3の供給量との関係を示すグラフである。図6のグラフの作成に際し、供給量を40L/min、100L/min、150L/minと変化させ、供給量ごとに洗浄液3中の溶存酸素濃度を測定した。供給機構20が供給する洗浄液3は、水温20℃程度の水(工業用水)であり、8mg/L〜10mg/L程度の溶存酸素濃度を有すると考えられる。オーバーフロー時間とは、洗浄槽10における洗浄液3のオーバーフロー(排出機構30からの排水)の継続時間であり、換言すれば、供給機構20が洗浄槽10に洗浄液3を継続して供給している時間である。
図7は、洗浄液3のスケール密度と、洗浄液3中に照射される超音波(周波数38kHz及び音圧120mV)の音圧減衰率と、金属管2の洗浄性との関係を示すグラフである。
本実施形態では、金属管2が浸漬される洗浄液3にファインバブルを発生させることにより、洗浄液3中の超音波を散乱させ、3次元的に伝搬させることができる。これにより、金属管2の洗浄性が向上する。また、本実施形態では、洗浄液3中の溶存気体をファインバブル化することで、洗浄液3の溶存酸素濃度が5.2mg/L以下まで低下する。よって、図5を参照して説明したように、良好な超音波洗浄性を確保することができる。
[化学組成]
質量%で、
C:0.07〜0.13%、
Si:0.30%以下、
Mn:1.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.010%以下、
Ni:7.5〜10.5%、
Cr:17.0〜19.0%、
Nb:0.30〜0.60%、及び、
Cu:2.5〜3.5%
を含有し、
残部がFe及び不純物からなる。
[洗浄条件]
・洗浄液:常温の工業用水
・洗浄槽の貯留量:12000L
・超音波の周波数:38kHz
・洗浄槽への洗浄液の供給量:約40L/min
2:金属管
3:洗浄液
10:洗浄槽
20:供給機構
30:排水機構
40:超音波照射機構
50:ファインバブル発生機構
Claims (9)
- 金属管の洗浄方法であって、
洗浄槽に洗浄液を貯留する貯留工程と、
前記洗浄槽内の前記洗浄液中の溶存気体を気泡化してファインバブルを発生させ、且つ前記洗浄槽内の前記洗浄液中に超音波を照射しながら、前記洗浄槽内の前記洗浄液に前記金属管を浸漬する浸漬工程と、
前記洗浄槽に新たな洗浄液を供給する供給工程と、
前記洗浄槽内において前記洗浄液の液面高さが所定の基準液面高さを超えた場合、当該基準液面高さを超えた高さに相当する量の洗浄液を前記洗浄槽から排出する排出工程と、を備える、洗浄方法。 - 請求項1に記載の洗浄方法であって、
前記浸漬工程において、前記洗浄槽内の前記洗浄液の溶存酸素濃度は、5.2mg/L以下である、洗浄方法。 - 請求項1又は2に記載の洗浄方法であって、
前記供給工程は、前記浸漬工程と同時に実施され、
前記供給工程において、前記洗浄槽への前記洗浄液の1分間当たりの供給量は、前記洗浄槽における前記洗浄液の貯留量の0.17%以上1.25%以下である、洗浄方法。 - 請求項3に記載の洗浄方法であって、
前記供給量は、前記貯留量の0.17%以上0.83%以下である、洗浄方法。 - 請求項4に記載の洗浄方法であって、
前記供給量は、前記貯留量の0.33%以上0.83%以下である、洗浄方法。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の洗浄方法であって、
前記金属管は、
質量%で、
C:0.01〜0.13%、
Si:0.75%以下、
Mn:2%以下、
P:0.045%以下、
S:0.030%以下、
Ni:7〜14%、及び、
Cr:16〜20%、
を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する鋼管である、洗浄方法。 - 請求項6に記載の洗浄方法であって、
前記化学組成は、残部のFeの一部に換えて、質量%で、Nb:0.2〜1.1%、Ti:0.1〜0.6%、Mo:0.1〜3%、Cu:2.5〜3.5%のいずれか1種又は2種以上を含有する、洗浄方法。 - 請求項6又は7に記載の洗浄方法であって、
前記化学組成は、残部のFeの一部に換えて、質量%で、B:0.001〜0.1%及びN:0.02〜0.12%を含有する、洗浄方法。 - 金属管の洗浄装置であって、
洗浄液が貯留され、前記金属管が収容される洗浄槽と、
前記洗浄槽に洗浄液を供給する供給機構と、
前記洗浄槽内において前記洗浄液の液面高さが所定の基準液面高さを超えた場合、当該基準液面高さを超えた高さに相当する量の洗浄液を前記洗浄槽から排出する排出機構と、
前記洗浄槽内の前記洗浄液中の溶存気体を気泡化してファインバブルを発生させるファインバブル発生機構と、
前記洗浄槽内の前記洗浄液中に超音波を照射する超音波照射機構と、
を備える、洗浄装置。
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