WO2016147995A1

WO2016147995A1 - 洗浄装置

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Publication number: WO2016147995A1
Application number: PCT/JP2016/057505
Authority: WO
Inventors: 洋平柴田; 増田　暁雄
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2016-09-22
Also published as: CN107206436A; US20180001355A1; CN107206436B; US10486202B2; JPWO2016147995A1

Abstract

　洗浄装置は、第一洗浄液（１）として添加剤を少量添加した水を保持する第一洗浄槽（１０）と、第二洗浄液（２）として、水、水系の洗浄剤、アルカリ洗浄液、または親水性有機溶剤を保持する第二洗浄槽（２０）と、第一微細気泡発生装置（１１）、第一循環ポンプ（１２）、超音波照射装置（２１）及び搬送装置（４）を含んで構成される。被洗浄物（３）は、第一洗浄槽（１０）の内部においてノズル（１３）から噴射された微細気泡を含む第一洗浄液（１）に曝されることにより疎水性油が除去され、続いて第二洗浄槽（２０）において超音波洗浄により親水性油が除去される。

Description

洗浄装置

　本発明は、洗浄装置に関し、特に工業部品の加工時に部品表面に付着した加工油や潤滑剤等の油分を除去する脱脂洗浄に用いられる洗浄装置に関する。

　従来、工業脱脂洗浄の分野では、フロン系溶剤、有機溶剤、製油系溶剤等の溶剤を用い、これらの溶剤に油分を溶解させることで脱脂するものが主流であった。例えば特許文献１に開示された洗浄装置は、口金に付着したペーストを除去するものであり、粗洗用と仕上げ洗浄用の二つの洗浄槽に、洗浄液としてケトン類やアルコール類等の有機溶剤を用いている。

　この特許文献１では、第一洗浄槽には、洗浄液を撹拌、揺動させることを目的として１ｍｍ～１０ｍｍ程度の直径を有する気泡を噴射し、さらに第一洗浄槽と第二洗浄槽共に、洗浄槽の底部に設置された超音波放射手段によって、洗浄液に超音波を印加している。被洗浄物に超音波を照射することにより、被洗浄物の表面でキャビテーション現象が発生し、被洗浄物に付着している油等の汚れが分解、剥離される。

　しかしながら、フロン系溶剤、有機溶剤、製油系溶剤等の溶剤は、オゾン層の破壊や河川、海洋、地下水の水質汚染等の環境破壊を引き起こす原因物質を含むこと、洗浄液の交換時には使用済みの洗浄液を産業廃棄物として処理する必要があること等、環境負荷が大きいという問題があった。このため、これらの溶剤を用いた洗浄に替わる環境負荷の小さい洗浄技術の開発が望まれている。

　環境負荷の小さい洗浄技術として、水を主体とした洗浄水に直径１０μｍ～数１０μｍの微細気泡を発生させ、これを被洗浄物に作用させるマイクロバブル洗浄が注目されている。被洗浄物に微細気泡を作用させると、被洗浄物表面に付着していた汚染物が微細気泡の表面に吸着し、微細気泡が自身の浮力によって被洗浄物から分離することにより汚染物が除去される。特許文献２には、所望の微細気泡を長時間安定化させる効果の高い界面活性剤として、特定構造のノニオン系界面活性剤が提案されている。

特開２００７－９０２４４号公報特開２００６－２０６８９６号公報

　特許文献１に提示された洗浄装置のように、洗浄液に有機溶剤を用いる方法では、上述の環境負荷の問題の他に、洗浄回数を重ねる毎に洗浄液中に溶解している油分量が増大し洗浄力が低下するため、洗浄品質が安定しないという問題があった。また、洗浄液を定期的に交換する必要があり、メンテナンス性が低いという問題があった。

　一方、水を主体とした洗浄水を用い、被洗浄物に微細気泡を作用させるマイクロバブル洗浄では、微細気泡に吸着した油分等の汚染物が液面に蓄積するため、被洗浄物を洗浄槽から引き上げる際に汚染物が再付着するという問題があった。このため、マイクロバブル洗浄を工業分野の量産工程に適用するためには、液面に蓄積した汚染物を被洗浄物に再付着させない機構が必要であり、そのような機構を備えた洗浄装置の開発が望まれていた。

　本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、環境への負荷が小さく、メンテナンス性に優れ、高い洗浄力を長期間安定して確保することが可能な洗浄装置を得ることを目的とする。

　本発明の請求項１に係る洗浄装置は、第一洗浄液を保持する第一洗浄槽と、第一洗浄液の液中に微細気泡を生成する第一微細気泡発生装置と、第一洗浄液を循環させ微細気泡を含む第一洗浄液を第一洗浄槽に供給する第一循環ポンプと、第二洗浄液を保持する第二洗浄槽と、第二洗浄槽の内部に超音波を照射する超音波照射装置と、被洗浄物を保持し第一洗浄槽に搬送した後、続いて第二洗浄槽に搬送する搬送装置を備え、第一洗浄液として気泡の合一を防止する添加剤が添加された水を用い、第二洗浄液として水、水系の洗浄剤、アルカリ洗浄液、及び親水性有機溶剤のいずれかを用い、第一洗浄槽は、その内部の第一洗浄液の液面より上部に第一洗浄液を噴射するノズルを有しており、搬送装置は、被洗浄物を第一洗浄槽の内部に搬送し、ノズルから第一洗浄液が噴射されている領域を通過させるものである。

　また、本発明の請求項４に係る洗浄装置は、第一洗浄液を保持する第一洗浄槽と、第一洗浄液の液中に微細気泡を生成する第一微細気泡発生装置と、第一洗浄液を循環させ微細気泡を含む第一洗浄液を第一洗浄槽に供給する第一循環ポンプと、第二洗浄液を保持する第二洗浄槽と、第二洗浄槽の内部に超音波を照射する超音波照射装置と、被洗浄物を保持し第一洗浄槽に搬送した後、続いて第二洗浄槽に搬送する搬送装置を備え、第一洗浄液として気泡の合一を防止する添加剤が添加された水を用い、第二洗浄液として水、水系の洗浄剤、アルカリ洗浄液、及び親水性有機溶剤のいずれかを用い、第一洗浄槽は、その内部に保持された第一洗浄液の液面を、被洗浄物が投入される被洗浄物投入領域と被洗浄物が取り出される被洗浄物取り出し領域の二つの領域に分ける仕切り板を有し、仕切り板は、第一洗浄槽の底部との間に被洗浄物が通過することができる間隔をあけて設置され、第一循環ポンプは、微細気泡を含む第一洗浄液を第一洗浄槽に供給し、搬送装置は、被洗浄物を第一洗浄槽の被洗浄物投入領域から投入し、仕切り板の下方を通過させて被洗浄物取り出し領域から取り出すものである。

　本発明の請求項１及び請求項４に係る洗浄装置によれば、被洗浄物からの油分の持ち込み量が最も多い第一洗浄槽において、第一洗浄液として添加剤が添加された水を用い、微細気泡による脱脂洗浄を実施することにより、被洗浄物から除去された疎水性油を第一洗浄液中に溶解させることなく、液面に蓄積させることができる。これにより、油分を第一洗浄液と分離して回収することが可能であり、第一洗浄槽のメンテナンス頻度を大幅に低減することができる。また、第一洗浄液自体にはほとんど劣化がないため、洗浄回数の増加に従って洗浄力が低下することなく、長期間安定した洗浄品質を確保することができる。さらに、回収した油のみを産業廃棄物として処理することが可能となり、第一洗浄液を産業廃棄物として処理するとしても、第一洗浄液の交換頻度が低いことから廃液量も少なく、環境への負荷が小さい。

　また、本発明の請求項１に係る洗浄装置によれば、第一洗浄槽において、第一洗浄液をノズルから噴射させており、被洗浄物を第一洗浄液の液中に浸漬させないので、第一洗浄液の液面に蓄積された疎水性油が被洗浄物に再付着するのを防止することができる。

　また、本発明の請求項４に係る洗浄装置によれば、第一洗浄槽の被洗浄物投入領域の液中において被洗浄物に微細気泡を作用させているので、微細気泡によって分離された疎水性油は主に被洗浄物投入領域の液面に蓄積され、被洗浄物取り出し領域の液面を浄化状態に保つことができるため、被洗浄物を第一洗浄液より取り出す際に疎水性油が再付着するのを防止することができる。
　この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

本発明の実施の形態１に係る洗浄装置を示す概略図である。本発明の実施の形態２に係る洗浄装置における第一洗浄槽周辺の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態２に係る洗浄装置における第一洗浄槽を示す上面図である。本発明の実施の形態２に係る洗浄装置における第一洗浄槽の他の例を示す上面図である。本発明の実施の形態３に係る洗浄装置の第二洗浄槽周辺の構成を示す斜視図である。水中に溶解している水溶性油に微細気泡を作用させた時の水溶性油の濃度変化を示す図である。本発明の実施の形態３に係る洗浄装置における第二洗浄槽を示す上面図である。本発明の実施の形態３に係る洗浄装置における第二洗浄槽の他の例を示す上面図である。

実施の形態１．
　以下に、本発明の実施の形態１に係る洗浄装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る洗浄装置の全体構成を示している。本実施の形態１に係る洗浄装置は、工業部品の表面に付着した加工油や潤滑剤等の油分を除去する脱脂洗浄に用いられるものであり、第一洗浄槽１０、第二洗浄槽２０、第一微細気泡発生装置１１、第一循環ポンプ１２、超音波照射装置２１、搬送装置４、及び洗浄液の昇温手段（図示省略）を備えている。

　第一洗浄槽１０には、主に疎水性油を除去するための第一洗浄液１が保持され、第二洗浄槽２０には、主に親水性（水溶性）油を除去するための第二洗浄液２が保持される。本実施の形態１では、第一洗浄液１として、気泡の合一を防止する添加剤が添加された水を用いている。また、第二洗浄液２としては、水、水系の洗浄剤、アルカリ洗浄液、親水性（極性）の有機溶剤のいずれかを用いることができ、本実施の形態１では水を用いている。なお、これらの洗浄液については後に詳細に説明する。

　第一微細気泡発生装置１１は、第一洗浄液１の液中に直径１０μｍ～数１０μｍの微細気泡を生成する。第１洗浄槽１０では、この微細気泡の作用により被洗浄物３に付着した疎水性油を除去する。なお、微細気泡による脱脂洗浄の原理については、後に説明する。

　第一循環ポンプ１２は、第一洗浄液１を循環させ、微細気泡を含む第一洗浄液１を第一洗浄槽１０に供給する。本実施の形態１では、第一洗浄槽１０は、その内部に第一洗浄液１を噴射するノズル１３を複数有している。第一循環ポンプ１２は、昇温手段により昇温された微細気泡を含む第一洗浄液１をノズル１３に供給する。ノズル１３は、第一洗浄液１の液面１ａより上部であって、且つ、ノズル１３から噴射された第一洗浄液１が周囲に飛散することなく、第一洗浄槽１０の内壁１０ａに当たって回収されるように、その設置位置及び噴射領域が決定される。

　第一洗浄槽１０の底部付近に接続された配管は、第一循環ポンプ１２に接続され、さらに第一微細気泡発生装置１１を介してノズル１３に接続されている。すなわち、第一微細気泡発生装置１１は、第一循環ポンプ１２とノズル１３の間に設けられ、配管経路の途中で第一洗浄液１の液中に微細気泡を生成する構成となっている。

　第二洗浄槽２０の底部に設置された超音波照射装置２１は、第二洗浄槽２０の内部に超音波を照射し、第二洗浄液２を介して被洗浄物３に超音波が照射される。超音波照射装置２１により照射される超音波の周波数は、キャビテーション現象を生じさせることが可能な１０Ｈｚ～１ＭＨｚの範囲であり、本実施の形態１に係る洗浄装置を工業分野に適用する場合には、洗浄処理速度の観点から１００Ｈｚ～１ＭＨｚの範囲が好ましく、さらには１ｋＨｚ～１ＭＨｚの範囲がより好ましい。

　搬送装置４は、被洗浄物３を保持し第一洗浄槽１０に搬送した後、続いて第二洗浄槽２０に搬送する。図１において、矢印Ｘは搬送装置４の搬送方向を示している。本実施の形態１では、搬送装置４は、被洗浄物３を第一洗浄槽１０の内部に搬送し、ノズル１３から第一洗浄液１が噴射されている噴射領域１ｂを通過させる。続いて第二洗浄槽２０に移動させ、超音波が照射されている第二洗浄液２に浸漬させた後、第二洗浄液２から取り出す。

　次に、洗浄液について説明する。第一洗浄槽１０に保持される第一洗浄液１には、添加剤を少量添加した水を使用する。添加剤は、第一微細気泡発生装置１１によって生成された微細気泡が合一することを防止し、微細気泡を水中で長時間安定して存在させる機能を有する物質である。具体的には、上述の特許文献２に開示された下記の式１に示される活性水素原子含有化合物の（ポリ）オキシアルキレン付加物のような物質を用いることができる。

　Ｚ－［（ＡＯ）_ｎ－Ｈ］_ｐ　　　　（式１）
　式１中、Ｚはｐ価の活性水素含有化合物から活性水素を除いた残基、Ａは炭素数１～８のアルキレン基、ｎは１～４００の整数、ｐは１～１００の整数。

　また、添加剤の濃度は、１０ｐｐｍ～１００００ｐｐｍの範囲が好ましい。さらに、本実施の形態１に係る洗浄装置を工業分野に適用する場合には、稼動コストや洗浄品質の観点から、添加剤の濃度は１００ｐｐｍ～１０００ｐｐｍの範囲がより好ましい。添加剤の濃度が高すぎると、洗浄液の蒸発や被洗浄物３による持ち出し等による添加剤の損失量が大きくなり、洗浄液にかかるコストが大きくなる。一方、添加剤の濃度が低すぎると、気泡の合一防止効果が十分に発揮されなくなり、第一微細気泡発生装置１１からノズル１３までの配管途中で気泡の合一が生じ、被洗浄物３に作用する気泡のサイズが大きくなる。

　油分を微細気泡の表面に吸着させて除去する洗浄方法においては、洗浄処理速度は気泡の表面積に依存するため、気泡のサイズが大きくなると気泡の表面積が減少し、洗浄処理速度が低下する。本実施の形態１に係る洗浄装置を工業分野の量産工程に適用する場合、洗浄工程の前後工程のサイクルタイムと同期した洗浄速度が要求されるため、洗浄処理速度の低下は好ましくない。これらのことから、洗浄コストと洗浄処理速度の観点から、添加剤の濃度を上記範囲に設定することが好ましい。

　また、第二洗浄槽２０に保持される第二洗浄液２には、被洗浄物３による第一洗浄液１の持ち込みが問題とならないものを選定する必要があり、本実施の形態１では水を使用している。第二洗浄槽２０の脱脂対象油は主に親水性（水溶性）油であるため、第二洗浄液２に水を用いることで十分な脱脂効果が得られる。

　第二洗浄液２にさらに高い洗浄力を求める場合は、水系の洗浄剤、アルカリ洗浄液、または親水性（極性）の有機溶剤等を使用する。これらを使用することにより、第二洗浄槽２０において、水溶性油はもとより疎水性油の脱脂も可能となるため、何らかの突発的不具合により第一洗浄槽１０で疎水性油を十分に除去することができなかった場合でも、第二洗浄槽２０において除去することができ、洗浄品質をより高いレベルで担保可能となる。

　さらに、第一洗浄液１及び第二洗浄液２のいずれか一方または両方に、少量の防錆剤を添加することにより、鉄系の部品への適用が可能となる。特に第一洗浄槽１０では、第一洗浄液１に微細気泡を導入しているため、第一洗浄液１中の溶存酸素濃度が高く、洗浄処理中に被洗浄物３に腐食反応が進行し易い。よって、第一洗浄液１に防錆剤を添加することにより、腐食反応を抑制しながら洗浄処理を行うことが可能となる。なお、防錆剤の添加量は、防錆剤の種類に応じて決定される。例えば、パーカーコーポレーション（株）製のマグナス（登録商標）を使用する場合には、約０．１ｗ％の添加によって防錆性を付与することができる。

　本実施の形態１に係る洗浄装置を用いた洗浄工程の流れについて、図１を用いて詳細に説明する。被洗浄物３は、搬送装置４に脱落しないように保持され、第一洗浄槽１０の内部に投入される。ノズル１３は、被洗浄物３の搬送方向と干渉しないように第一洗浄槽１０の内部に設置されている。被洗浄物３は、第一洗浄液１の液面１ａよりも上部を水平方向に搬送移動されている間、ノズル１３から噴射された微細気泡を含む第一洗浄液１に曝される。なお、脱脂洗浄の効果を上げるため、第一洗浄液１は昇温手段により昇温されている。

　微細気泡による脱脂洗浄の原理について説明する。疎水性油は極性が低いため、極性の高い水の中においては、溶媒である水から溶媒和されず不安定な状態で存在する。このため、水中で疎水的な気泡を作用させると、疎水性油はより安定な気泡表面に吸着する。表面に疎水性油を吸着させた気泡は、第一洗浄液１と共に第一洗浄槽１０に回収される。第一洗浄槽１０に回収された気泡は、自身の浮力により第一洗浄液１中を浮上し、液面１ａに達すると破泡する。その結果、第一洗浄槽１０の液面１ａには、疎水性油が蓄積される。被洗浄物３に疎水性油と水溶性油が付着している場合、第一洗浄槽１０では、疎水性油の除去が支配的になる。

　第一洗浄槽１０において微細気泡による脱脂洗浄を終えた被洗浄物３は、搬送装置４により第二洗浄槽２０の上部に移動され、第二洗浄槽２０に保持された第二洗浄液２中に完全に浸漬される位置まで下げられる。第二洗浄槽２０に保持された第二洗浄液２には、超音波照射装置２１により超音波が印加されており、この第二洗浄液２中に被洗浄物３を所定時間浸漬することにより、被洗浄物３の表面に付着している水溶性油が第二洗浄液２に溶解する。被洗浄物３は、第二洗浄液２に完全に浸漬した状態で、第二洗浄槽２０内を水平方向に搬送移動された後、第二洗浄液２より取り出される。

　本実施の形態１に係る洗浄装置の効果について、従来の脱脂洗浄装置と比較して説明する。被洗浄物に付着している油分を有機溶剤等の溶剤に溶解させる従来装置においては、除去した油分が洗浄液中に蓄積していく。工業用脱脂洗浄装置においては、通常、複数の洗浄槽を用いるが、被洗浄物からの油分の持ち込み量が最も多い第一洗浄槽の洗浄液の劣化が大きいため、洗浄液の濃度調整や交換等のメンテナンス頻度は第一洗浄槽によって決められる。

　また、洗浄液中に油分を溶解させる洗浄方法では、洗浄液への油分の蓄積量が増加すると、洗浄液の油に対する溶解力が低下する。このため、定期的に洗浄液の追加や交換といったメンテナンスを実施する必要があるが、新液とメンテナンス直前の洗浄液とでは洗浄力に差があり、メンテナンス直前の洗浄液で洗浄した部品は新液で洗浄したものと比較して洗浄品質が劣っていた。また、従来の洗浄装置では、第一洗浄槽の洗浄液の劣化が速いためメンテナンスを頻繁にする必要があるが、これは言い換えるとメンテナンス直前の洗浄液で洗浄している頻度が高いということであり、洗浄品質を低下させている要因となっていた。

　さらに、従来装置は、洗浄液に有機溶剤等を用いているため、洗浄液を交換する場合、使用済みの洗浄液を産業廃棄物として処理する必要があった。また、環境への負担の小さい水系洗浄剤等の洗浄液を使用していた場合も、使用済みの洗浄液には多量の油分が溶解しているため、やはり産業廃棄物として廃棄する必要があった。

　一方、本実施の形態１に係る洗浄装置は、被洗浄物３からの油分の持ち込み量が最も多い第一洗浄槽１０において、添加剤が添加された水を第一洗浄液１として用い、微細気泡による脱脂洗浄を実施することにより、被洗浄物３から除去された疎水性油を第一洗浄液１中に溶解させることなく液面１ａに蓄積させ、第一洗浄液１と分離して回収することが可能である。その結果、第一洗浄槽１０のメンテナンス頻度を大幅に低減することが可能となり、洗浄工程として長期間メンテナンスフリーを実現できる。

　また、第一洗浄槽１０において、第一洗浄液１をノズル１３から噴射させるスプレー方式を採用しており、被洗浄物３を第一洗浄液１の液中に浸漬させないので、第一洗浄液１の液面１ａに浮いた疎水性油が被洗浄物３に再付着しない。また、第一洗浄槽１０に保持された第一洗浄液１自体には、ほとんど劣化がないため、洗浄回数の増加に従って洗浄力が低下することなく、安定した洗浄品質を確保することができる。

　さらに、第一洗浄液１の液面１ａに蓄積された油分を分離して回収することが可能であるため、メンテナンス時には回収した油のみを産業廃棄物として処理すればよい。あるいは、洗浄処理中に第一洗浄液１に環境汚染物質が混入する可能性を考え、第一洗浄液１を産業廃棄物として処理する運用形態としても、従来装置に比べてメンテナンス頻度が非常に低いため、使用済みの第一洗浄液１の発生頻度が少ない。以上のことから、本実施の形態１によれば、環境への負荷が小さく、メンテナンス性に優れ、高い洗浄力を長期間安定して確保することが可能な洗浄装置が得られる。

実施の形態２．
　図２は、本発明の実施の形態２に係る洗浄装置における第一洗浄槽周辺の構成を示している。図２において、図１と同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。また、本実施の形態２に係る洗浄装置における第二洗浄槽２０の構成は、上記実施の形態１と同じであるので、図示及び説明を省略する。本実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の第一洗浄液１及び第二洗浄液２が用いられる。

　上記実施の形態１では、第一洗浄槽１０において、ノズル１３から第一洗浄液１を噴射するスプレー方式を採用したが、本実施の形態２では、第一洗浄槽１０Ａにおいて、被洗浄物３を第一洗浄液１に浸漬させた状態で微細気泡を噴射する洗浄形態を採用している。脱脂洗浄における洗浄力は、脱脂対象の油の温度に依存し、温度が高いほど高い洗浄力が得られる。このため、上記実施の形態１に係る洗浄装置においても、昇温させた第一洗浄液１をノズル１３に供給している。

　しかし、被洗浄物３が大きい場合や冬季において被洗浄物３の温度が低い場合には、洗浄処理中に被洗浄物３の表面に付着した油の温度が第一洗浄液１の設定温度まで昇温せず、十分な洗浄効果が得られないことがある。特に、スプレー方式では、第一洗浄液１が空気と触れ合う面積が大きく放熱しやすいため、浸漬式と比較して第一洗浄液１の温度を高めに設定しなければならない。

　本実施の形態２では、第一洗浄槽１０Ａにおいて被洗浄物３を第一洗浄液１に浸漬するようにし、被洗浄物３が第一洗浄液１と接触する時間を長く確保することにより、被洗浄物３の昇温効果を高めることができ、スプレー式と比較して第一洗浄液１からの放熱を抑制することができる。従って、上記実施の形態１よりも第一洗浄液１の設定温度を低く設定することが可能である。

　本実施の形態２における第一洗浄槽１０Ａは、図２に示すように、その内部に保持された第一洗浄液１の液面を、被洗浄物３が投入される被洗浄物投入領域１ｃと被洗浄物３が取り出される被洗浄物取り出し領域１ｄの二つの領域に分ける仕切り板１４を有している。仕切り板１４は、第一洗浄槽１０Ａの底部１０ｂとの間に被洗浄物３が通過することができる間隔をあけて設置されている。

　本実施の形態２では、微細気泡を含む第一洗浄液１は、第一洗浄槽１０Ａの被洗浄物投入領域１ｃの底部１０ｂ付近の吐出口１８から供給される。搬送装置４は、被洗浄物３を保持し第一洗浄槽１０Ａに搬送した後、続いて第二洗浄槽２０に搬送する。図２において、矢印Ｘは搬送装置４の搬送方向を示している。本実施の形態２では、搬送装置４は、被洗浄物３を第一洗浄槽１０Ａの被洗浄物投入領域１ｃから投入し、仕切り板１４の下方を通過させて被洗浄物取り出し領域１ｄから取り出す。

　また、本実施の形態２に係る洗浄装置は、第一洗浄槽１０Ａの少なくとも一部の壁面からオーバーフローさせた第一洗浄液１を回収する第一回収溝１０ｃと、第一回収溝１０ｃにより回収された第一洗浄液１を保持する第一回収槽１５を備えている。図２において、矢印Ｙはオーバーフローの方向を示している。図３は、図２に示す第一洗浄槽１０Ａを示す上面図であり、仕切り板１４を介して対向する二つの壁面から第一洗浄液１をオーバーフローさせている。また、図４は、本実施の形態２に係る洗浄装置における第一洗浄槽１０Ａの他の例を示す上面図である。図４に示すように、全ての壁面から第一洗浄液１をオーバーフローさせるようにしても良い。

　図３及び図４において、Ａは被洗浄物３が第一洗浄液１に投入される位置、Ｂは被洗浄物３が第一洗浄液１から取り出される位置を示している。第一回収溝１０ｃは、被洗浄物投入領域１ｃと被洗浄物取り出し領域１ｄのそれぞれに設けられている構造が好ましい。第一洗浄槽１０Ａの設置スペースの低減という観点からは、対向する二つの壁面からのオーバーフローが有利であり、液面に浮上した疎水性油の回収効率という観点からは、全面オーバーフローが有利である。なお、本実施の形態２では、第一洗浄槽１０Ａからオーバーフローさせた第一洗浄液１を、第一回収溝１０ｃを介して第一回収槽１５に回収しているが、必ずしも第一回収溝１０ｃを介さなくても良い。

　また、本実施の形態２では、図２に示すように、第一洗浄槽１０Ａの底部１０ｂに接続された配管と、第一回収槽１５の底部付近に接続された配管が、マニホールド１７ａを介して第一循環ポンプ１２に接続される。第一循環ポンプ１２の吐出側は、マニホールド１７ｂを介して第一洗浄槽１０Ａの被洗浄物投入領域１ｃの底部１０ｂ付近に設置された吐出口１８に接続される。第一循環ポンプ１２と吐出口１８の間には第一微細気泡発生装置１１が接続され、吐出口１８には微細気泡を含む第一洗浄液１が供給される。

　第一洗浄槽１０Ａから第一微細気泡発生装置１１への第一洗浄液１の供給量は、第一供給量調整部である流量調整器１６ａにより調整される。同様に、第一回収槽１５から第一微細気泡発生装置１１への第一洗浄液１の供給量は、第二供給量調整部である流量調整器１６ｂにより調整される。以上の構成により、第一循環ポンプ１２は、第一洗浄槽１０Ａに保持された第一洗浄液１及び第一回収槽１５に保持された第一洗浄液１を、第一微細気泡発生装置１１を介して第一洗浄槽１０Ａに供給することができる。また、流量調整器１６ａ、１６ｂにより第一洗浄槽１０Ａからのオーバーフロー量を調整することができ、オーバーフロー時の発泡が過多の場合、オーバーフロー量を少なくすることで発泡を抑制することができる。

　本実施の形態２に係る洗浄装置の第一洗浄槽１０Ａにおける洗浄工程の流れについて説明する。被洗浄物３は、搬送装置４により第一洗浄槽１０Ａの被洗浄物投入領域１ｃから投入され第一洗浄液１に浸漬される。被洗浄物３は、第一洗浄液１の液中において、複数個の吐出口１８が配置された領域を水平方向に搬送移動されている間、微細気泡を含む第一洗浄液１に曝され、表面に付着している油分が除去される。その後も水平方向に搬送移動され、仕切り板１４の下部を通過して被洗浄物取り出し領域１ｄに入り、所定位置で第一洗浄液１より取り出される。

　第一洗浄槽１０Ａにおいて微細気泡により被洗浄物３から分離された油分の挙動について説明する。表面に疎水性油を吸着させた微細気泡は、自身の浮力により被洗浄物３から離れ、第一洗浄液１中を浮上する。第一洗浄液１中を鉛直上方向に移動した微細気泡は、液面に達すると破泡し、液面には疎水性油のみが残る。液面は仕切り板１４によって二分されており、微細気泡によって分離された疎水性油は主に被洗浄物投入領域１ｃに浮上する。

　第一洗浄槽１０Ａは、第一洗浄液１をオーバーフローさせる機構を有しているため、液面に浮上した疎水性油は、被洗浄物投入領域１ｃと被洗浄物取り出し領域１ｄにそれぞれ設けられた第一回収溝１０ｃを経由して第一回収槽１５に回収される。これらの機構により、第一洗浄液１の液面、特に、被洗浄物取り出し領域１ｄを常に浄化状態に保つことができ、被洗浄物３を第一洗浄液１より取り出す際に、疎水性油が再付着するのを防止することができる。

　本実施の形態２に係る洗浄装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、第一洗浄槽１０Ａにおいて被洗浄物３を第一洗浄液１に浸漬させるようにしたので、被洗浄物３の昇温効果が高くなり、さらに高い洗浄効果が得られると共に、第一洗浄液１の設定温度を低くすることができるため低コスト化が図られる。

実施の形態３．
　図５は、本発明の実施の形態３に係る洗浄装置における第二洗浄槽周辺の構成を示している。図５において、図１と同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。また、本実施の形態３における第一洗浄槽の構成は、上記実施の形態１における第一洗浄槽１０（図１参照）、または上記実施の形態２における第一洗浄槽１０Ａ（図２参照）のどちらを採用しても良い。本実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の第一洗浄液１及び第二洗浄液２が用いられる。

　本実施の形態３に係る洗浄装置における第二洗浄槽２０Ａは、第二洗浄液２に溶解した水溶性油を析出させて第二洗浄液２を浄化する機構を備えている。図５に示すように、第二洗浄槽２０Ａは、少なくとも一部の壁面からオーバーフローさせた第二洗浄液２を回収する第二回収溝２０ｃと、第二回収溝２０ｃにより回収された第二洗浄液２を保持する第二回収槽２２を備え、さらに、第二洗浄液２の液中に直径１０μｍ～数１０μｍの微細気泡を生成する第二微細気泡発生装置２３と、第二洗浄液２を循環させる第二循環ポンプ２４を備えている。図５において、矢印Ｚはオーバーフローの方向を示している。

　第二循環ポンプ２４は、第二回収槽２２に保持された第二洗浄液２を第二洗浄槽２０Ａに供給すると共に、第二回収槽２２に保持された第二洗浄液２を、第二微細気泡発生装置２３を介して第二回収槽２２に戻す。第二回収槽２２と第二循環ポンプ２４は、流量調整器２５ａとマニホールド２６ａを介して接続されており、第二循環ポンプ２４への第二洗浄液２の供給量は流量調整器２５ａにより調整される。また、第二循環ポンプ２４の吐出側はマニホールド２６ｂにより分岐され、一方は流量調節器２５ｂと第二微細気泡発生装置２３を介して第二回収槽２２へ、他方は流量調整器２５ｃを介して第二洗浄槽２０Ａへ供給される。

　第二洗浄槽２０Ａの主な脱脂対象油は、第一洗浄槽１０（または１０Ａ）で除去し難い水溶性油である。第二洗浄槽２０Ａでは、被洗浄物３に付着した水溶性油を第二洗浄液２である水に溶解させて洗浄するため、洗浄回数の増加に従って水溶性油が第二洗浄液２中に蓄積する。本実施の形態３では、この第二洗浄液２中に蓄積した水溶性油を微細気泡により析出させ、第二洗浄液２を浄化する。

　第二洗浄液２が微細気泡により浄化される理由について説明する。水溶性油は、界面活性剤成分を含有しているものが多く、本来疎水性である油分は界面活性剤に覆われることにより、第二洗浄液２の液中に安定化した状態で分散している。このような状態の第二洗浄液２に微細気泡を供給すると、界面活性剤成分が不溶性の金属石鹸に変化して析出するため、界面活性剤成分の不足により油分が液中で安定に存在することができなくなり、油分が液中に析出し、第二洗浄液２の液面に浮上する。

　本実施の形態３では、この現象を利用して、水溶性油が溶解した第二洗浄液２を浄化する。第二微細気泡発生装置２３により生成された微細気泡を第二回収槽２２に供給することにより、水溶性油の界面活性剤成分を金属石鹸化し、油分成分を析出させる。さらに、液面に漂う不溶成分を、オイルスキマー等の回収装置（図示省略）によって回収することにより、第二洗浄液２が浄化される。

　図６は、水中に溶解している水溶性油に微細気泡を作用させた時の水溶性油の濃度変化を示している。図６において、縦軸は水溶性油の濃度（ｐｐｍ）、横軸は微細気泡の噴射時間（分）である。この実験では、初期濃度１６００ｐｐｍに調整された水溶性油含有水溶液に微細気泡を供給し、水溶性油の濃度の低下を確認することができた。なお、この時の微細気泡の生成条件は、ベンチュリータイプの微細気泡発生装置を使用し、水の供給量は７Ｌ／ｍｉｍ、空気の供給量は１４Ｌ／ｍｉｎとした。

　なお、第二洗浄槽２０Ａは超音波照射装置２１を備えているため、水溶性油に微細気泡を供給する領域は、超音波照射領域と異なる領域でなければならない。これは、気泡の存在により超音波の伝搬が阻害され、超音波が被洗浄物３に到達できなくなるためである。特に、微細気泡の場合は水中における滞留時間が長くなり、この影響は顕著なものになる。

　本実施の形態３では、微細気泡による超音波洗浄への影響を防ぐため、第二洗浄槽２０Ａからオーバーフローさせた第二洗浄液２を保持する第二回収槽２２において、微細気泡による第二洗浄液２の浄化を行うようにしている。第二洗浄液２の浄化は、従来の沈殿物を気泡吸着によって浮上させるものではないので、微細気泡を含む第二洗浄液２を噴射する吐出口２７は必ずしも第二回収槽２２の底部に設置する必要はなく、液面から底部までの中間位置に設置しても良い。

　図７は、図５に示す第二洗浄槽２０Ａを示す上面図であり、対向する二つの壁面から第二洗浄液２をオーバーフローさせている。また、図８は、本実施の形態３に係る洗浄装置における第二洗浄槽２０Ａの他の例を示す上面図である。図８に示すように、一つの壁面から第二洗浄液２をオーバーフローさせるようにしても良い。なお、図７及び図８に示す例の他、第二洗浄槽２０Ａの全ての壁面からオーバーフローさせるようにしても良い。

　図７及び図８において、Ａは被洗浄物３が第二洗浄液２に投入される位置、Ｂは被洗浄物３が第二洗浄液２から取り出される位置を示している。第二洗浄槽２０Ａの設置スペース低減という観点からは、図８に示す一つの壁面からのオーバーフローが有利であり、第二洗浄液２の浄化効率という観点からは、図７に示す二つの壁面からのオーバーフローが有利である。

　なお、設置スペースの制約により一つの壁面からオーバーフローさせる場合は、被洗浄物３への汚染物の再付着防止のため、第二洗浄槽２０Ａ内の第二洗浄液２の液面２ａが、被洗浄物取り出し位置Ｂから被洗浄物投入位置Ａの方向に流れることが好ましい。従って、図８に示すように、被洗浄物投入位置Ａに近い壁面からオーバーフローさせる。

　また、本実施の形態３では、第二洗浄槽２０Ａからオーバーフローさせた第二洗浄液２を、第二回収溝２０ｃを介して第二回収槽２２に回収しているが、必ずしも第二回収溝２０ｃを介さなくても良い。また、第二洗浄槽２０Ａから第二回収槽２２への第二洗浄液２の移動方法としてオーバーフローを採用しているが、移動方法はこれに限定されるものではなく、他の方法であっても良い。

　本実施の形態３によれば、上記実施の形態１及び実施の形態２と同様の効果に加え、第二洗浄槽２０Ａに浄化機構を設けることにより、さらにメンテナンス性が向上し、高い洗浄力を長期間安定して確保することが可能である。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

Claims

　第一洗浄液を保持する第一洗浄槽と、前記第一洗浄液の液中に微細気泡を生成する第一微細気泡発生装置と、前記第一洗浄液を循環させ微細気泡を含む前記第一洗浄液を前記第一洗浄槽に供給する第一循環ポンプと、第二洗浄液を保持する第二洗浄槽と、前記第二洗浄槽の内部に超音波を照射する超音波照射装置と、被洗浄物を保持し前記第一洗浄槽に搬送した後、続いて前記第二洗浄槽に搬送する搬送装置を備え、前記第一洗浄液として気泡の合一を防止する添加剤が添加された水を用い、前記第二洗浄液として水、水系の洗浄剤、アルカリ洗浄液、及び親水性有機溶剤のいずれかを用い、
前記第一洗浄槽は、その内部の前記第一洗浄液の液面より上部に前記第一洗浄液を噴射するノズルを有しており、前記搬送装置は、被洗浄物を前記第一洗浄槽の内部に搬送し、前記ノズルから前記第一洗浄液が噴射されている領域を通過させることを特徴とする洗浄装置。
　前記ノズルは、前記ノズルから噴射された前記第一洗浄液が前記第一洗浄槽の内壁に当たって回収されるように、その設置位置及び噴射領域が決定されることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
　前記第一微細気泡発生装置は、前記第一循環ポンプと前記ノズルの間に設けられ、前記第一循環ポンプは、微細気泡を含む前記第一洗浄液を前記ノズルに供給す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。
　第一洗浄液を保持する第一洗浄槽と、前記第一洗浄液の液中に微細気泡を生成する第一微細気泡発生装置と、前記第一洗浄液を循環させ微細気泡を含む前記第一洗浄液を前記第一洗浄槽に供給する第一循環ポンプと、第二洗浄液を保持する第二洗浄槽と、前記第二洗浄槽の内部に超音波を照射する超音波照射装置と、被洗浄物を保持し前記第一洗浄槽に搬送した後、続いて前記第二洗浄槽に搬送する搬送装置を備え、前記第一洗浄液として気泡の合一を防止する添加剤が添加された水を用い、前記第二洗浄液として水、水系の洗浄剤、アルカリ洗浄液、及び親水性有機溶剤のいずれかを用い、
前記第一洗浄槽は、その内部に保持された前記第一洗浄液の液面を、被洗浄物が投入される被洗浄物投入領域と被洗浄物が取り出される被洗浄物取り出し領域の二つの領域に分ける仕切り板を有し、前記仕切り板は、前記第一洗浄槽の底部との間に被洗浄物が通過することができる間隔をあけて設置され、
前記第一循環ポンプは、微細気泡を含む前記第一洗浄液を前記第一洗浄槽に供給し、前記搬送装置は、被洗浄物を前記第一洗浄槽の前記被洗浄物投入領域から投入し、前記仕切り板の下方を通過させて前記被洗浄物取り出し領域から取り出すことを特徴とする洗浄装置。
　前記第一循環ポンプは、微細気泡を含む前記第一洗浄液を前記被洗浄物投入領域の底部から前記第一洗浄槽に供給することを特徴とする請求項４記載の洗浄装置。
　前記第一洗浄槽の少なくとも一部の壁面からオーバーフローさせた前記第一洗浄液を保持する第一回収槽と、前記第一洗浄槽から前記第一微細気泡発生装置への前記第一洗浄液の供給量を調整する第一供給量調整部と、前記第一回収槽から前記第一微細気泡発生装置への前記第一洗浄液の供給量を調整する第二供給量調整部を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の洗浄装置。
　前記第一洗浄槽の少なくとも一部の壁面からオーバーフローさせた前記第一洗浄液を回収する第一回収溝を備えたことを特徴とする請求項６記載の洗浄装置。
　前記第一循環ポンプは、前記第一洗浄槽に保持された前記第一洗浄液及び前記第一回収槽に保持された前記第一洗浄液を、前記第一微細気泡発生装置を介して前記第一洗浄槽に供給することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の洗浄装置。
　前記第二洗浄槽の少なくとも一部の壁面からオーバーフローさせた前記第二洗浄液を保持する第二回収槽と、前記第二洗浄液の液中に微細気泡を生成する第二微細気泡発生装置と、前記第二洗浄液を循環させる第二循環ポンプを備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の洗浄装置。
　前記第二洗浄槽の少なくとも一部の壁面からオーバーフローさせた前記第二洗浄液を回収する第二回収溝を備えたことを特徴とする請求項９記載の洗浄装置。
　前記第二循環ポンプは、前記第二回収槽に保持された前記第二洗浄液を前記第二洗浄槽に供給すると共に、前記第二回収槽に保持された前記第二洗浄液を、前記第二微細気泡発生装置を介して前記第二回収槽に戻すことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の洗浄装置。
　前記第一洗浄液及び前記第二洗浄液のいずれか一方または両方に、防錆剤を添加したことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の洗浄装置。