(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄槽に超音波振動子を内設し、洗浄液中に浸漬した被洗浄物を前記超音波振動子から超音波を放射して洗浄する超音波洗浄方法において、前記洗浄槽内に前記洗浄液の強制流動域を形成し、該強制流動域内に前記超音波振動子を配置し、前記洗浄液の温度を０〜２０℃、溶存酸素量を１．５ppm 以下、流量を２０〜４０リットル／分の範囲にして、前記被洗浄物を洗浄する合成繊維紡糸用口金部品の超音波洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成繊維紡糸用口金部品の超音波洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超音波洗浄装置は工作機械の工具等の洗浄手段として有効に使用されている。一般に、この超音波洗浄装置は、例えば特開平３−１０９９８２号公報に記載されるように、水等の洗浄液を満たした洗浄槽の底部に超音波振動子を設置し、その上方の洗浄液中に被洗浄物を浸漬して洗浄を行うような構成になっている。洗浄操作は、底部の超音波振動子から超音波を放射することにより洗浄液を振動させ、その超音波振動により発生したキャビテーションの衝撃エネルギにより被洗浄物の汚れを除去するようにしたものである。
【０００３】
上記のような超音波洗浄に使用される一般的条件は、洗浄液（水）の温度を約３０〜４０℃、流量を約１０リットル／分程度にするものであった。洗浄液の温度をこのような３０〜４０℃の範囲にするのは、超音波洗浄が洗浄液に発生させたキャビテーションの衝撃力によって行うものであるため、温度を高くして洗浄液中の溶存酸素量を低くした方が衝撃力を阻害しないため有利であるからである。すなわち、洗浄液の温度を３０〜４０℃近辺にすると溶存酸素量を約０．２ｐｐｍ  以下にすることができ、このような低溶存酸素量によってキャビテーションの衝撃力を大きく維持することができるためである。
【０００４】
しかしながら、上記洗浄液条件は、工具等の洗浄には非常に有効な条件であるが、合成繊維紡糸用口金のように非常に小さな細孔を有する被洗浄物を洗浄する場合には、洗浄液の高い温度は逆に洗浄力を低下させ、例えば４０℃の場合には、顕微鏡検査による洗浄合格率を約７５％程度にしかすることができないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述のように細孔を有する合成繊維紡糸用口金部品の超音波洗浄を効率化する超音波洗浄方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、洗浄槽に超音波振動子を内設し、洗浄液中に浸漬した被洗浄物を前記超音波振動子から超音波を放射して洗浄する超音波洗浄方法において、前記洗浄槽内に前記洗浄液の強制流動域を形成し、該強制流動域内に前記超音波振動子を配置し、前記洗浄液の温度を０〜２０℃、溶存酸素量を１．５ppm 以下、流量を２０〜４０リットル／分の範囲にして、前記被洗浄物を洗浄することを特徴とするものである。
【０００７】
このように洗浄液の温度を０〜２０℃の低い範囲にすることにより、細孔を有する合成繊維紡糸用口金部品の超音波洗浄を効率化することができる。洗浄液温度の低下により洗浄液の溶存酸素量は最大１．５ｐｐｍ  まで上昇し、一般には洗浄効率を低下させるところであるが、本発明はその分を流量を増大し、従来の一般的水準（約１０リットル／分）よりも多い２０〜４０リットル／分にしたことによりバランスさせることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において合成繊維紡糸用口金部品とは、細孔を有する紡糸用口金はもちろんのこと、紡糸機に取り付けるために紡糸用口金を組み込むケーシングなど、紡糸操作のために用されている部品類を含めていうものとする。
本発明において、超音波振動子から超音波を放射して超音波洗浄を行うときの洗浄液は温度を０〜２０℃、好ましくは５〜１５℃の範囲にする。合成繊維紡糸用口金、特に溶融紡糸用口金の細孔の汚れを除去するには、洗浄液の温度が低いほど有効であり、２０℃以下にすることにより、その効果を一層顕著にすることができる。特に温度１０℃がベストである。しかし、温度が０℃よりも低くなると、洗浄液が水の場合には氷結するようになるため操業が実質的に困難になる。
【０００９】
他方、洗浄液の温度が低くなると、洗浄液中の酸素溶存量が多くなるため、キャビテーションの衝撃力が低下する傾向になるが、洗浄液の循環流量を２０〜４０リットル／分、好ましくは２０〜３０リットル／分にすることにより、この酸素溶存量の上昇分にバランスさせることができる。すなわち、流量を２０リットル／分以上にすることにより、温度を２０℃以下にしたことにより得られる洗浄効率の向上とバランスさせることができる。しかし、流量が４０リットル／分よりも多くすると、循環ポンプの容量を大きくしたり、ランニングコストが上昇するなどするため、コストメリットが低下する。
【００１０】
図２は、洗浄液（水）の温度と流量を変えたときのキャビテーションの衝撃力の変化を示したものである。衝撃力は音圧（Ｖ）によって測定し、洗浄槽の洗浄液の液面からの深さ（ｍｍ）に応じて測定した。
図２において、曲線ａは洗浄液の温度を１０℃、流量を２０リットル／分にしたときのもの、曲線ｂは同じく温度が１０℃で、流量を１０リットル／分に少なくしたときのものである。これに対し、曲線ｃは洗浄液の温度を３０℃に上昇させ、流量を２０リットル／分にしたときのもの、曲線ｄは同じく温度が３０℃で、流量を１０リットル／分に少なくしたときのものである。
【００１１】
これら曲線ａ〜ｄが示す結果から明らかなように、洗浄液の温度を１０℃に低くした場合（曲線ａ，ｂ）の方が、温度が３０℃の高い場合（曲線ｃ，ｄ）よりも大きな衝撃力が得られていることがわかる。また、洗浄液の温度の如何にかかわらず、流量を増大させた場合（曲線ａ，ｃ）は、流量が少ない場合（曲線ｂ，ｄ）よりも大きな衝撃力が得られていることがわかる。
【００１２】
本発明の超音波洗浄方法では、洗浄槽内に洗浄液を強制的に流動させる強制流動域を形成し、その強制流動域内に超音波振動子を配置した構成にすることが極めて重要である。超音波振動子をこのような構成の配置にすることにより、本発明による上述した洗浄液温度を低温とした洗浄効率の向上効果を一層顕著にすることができる。
【００１３】
すなわち、超音波洗浄するときの超音波振動子は、超音波の放射と共に熱を発生するため、その熱が被洗浄物の浸漬域における洗浄液の温度を上昇させ、また温度斑を発生してキャビテーションの衝撃力を低下するようになる。しかし、上記のように超音波振動子を強制流動域内に配置すると、超音波振動子から発生する熱を強制流動域の洗浄液によって奪って洗浄槽外へ排出させ、浸漬域の洗浄液には実質的に温度上昇や温度斑を発生させないようにすることができ、それによってキャビテーションの衝撃力低下を抑制し、上述した低温度による洗浄効率の上昇効果を向上させることができるからである。
【００１４】
図３は、上記のように超音波振動子を強制流動域内に配置した場合の超音波洗浄方法において、その洗浄液（水）の温度による効果を示したものである。
図３における縦軸の洗浄合格率とは、超音波洗浄後の溶融紡糸口金を顕微鏡検査したとき、全部の細孔の付着汚れが除去されているものを合格とし、全検査数５０個当たりの百分率で表したものである。
【００１５】
図３から明らかなように、洗浄液水の温度が４０℃の場合は洗浄合格率が７５％程度であるが、温度が２０℃になると洗浄合格率は約８５％に上昇し、さらに１０℃以下になると１００％の洗浄合格率にすることができることがわかる。
以下、本発明の超音波洗浄方法を実施する装置について説明する。
図１は、本発明の超音波洗浄方法を実施する装置の一例を示すものであり、洗浄槽１には洗浄液Ｌが満たされ、余剰の洗浄液Ｌが堰２から溢流槽３に流出して一定高さの液面が維持されるようになっている。その洗浄液Ｌには、通常は水が使用される。
【００１６】
洗浄槽１の内側には超音波振動子４が設置され、、架台６に支持されることにより洗浄槽１の底面から上方の高い位置に置かれている。超音波振動子４は洗浄槽１外側の発振器５に接続され、この発振器５の駆動により超音波を放射するようになっている。この超音波振動子４の上方側には、格子状の籠７が洗浄液Ｌ内に出し入れ可能な設置されており、その籠７内に被洗浄物Ａが収納されるようになっている。
【００１７】
洗浄槽１の内壁面には、底面から洗浄液Ｌの液面までの中間部に複数の吐出口８が設けられ、かつこの吐出口８と水平方向に対面する位置に、比較的大きな開口面積の吸引口９が設けられている。この吸引口９は、さらに吸引室１０に通じている。
このような吐出口８と吸引口９とを対面するように配置したことにより、吐出口８から吐出された洗浄液は略直線的に吸引口９に吸引されるように流動し、両口間に強制流動域Ｑが形成される。上記超音波振動子４は、このような強制流動域Ｑ内に置かれている。また、この強制流動域Ｑの上面から洗浄液Ｌの液面までの間は被洗浄物Ａの浸漬域Ｈとなり、この被洗浄物Ａを収納するための籠７が浸漬域Ｈに対して上下に出し入れ可能になっている。
【００１８】
上記溢流槽３から延長する排出管１１と吸引室１０から延長する排出管１２とは１本の配管１３に接続され、その配管１３には循環ポンプ１４、濾過器１５、熱交換機１６、脱気装置１７、流量計１８が順に連結され、最後に端部が吐出口８に接続されて循環路を形成するようにしている。また、配管１３の一部１３ａは洗浄槽１の上部にも延長し、洗浄槽１の上部に洗浄液を供給するようにしている。
【００１９】
上記循環ポンプ１４は、洗浄槽１の吸引口９に吸引された洗浄液と溢流槽３に回収された洗浄液とを強制的に吸引し、配管１３を介して再び洗浄槽１の吐出口８から吐出するようにする。濾過器１５は、強制循環中の洗浄液に含まれる夾雑物を除去するものである。熱交換機１６は、強制循環中の洗浄液と熱交換を行い、洗浄液の温度を一定範囲に維持するようにする。また、脱気装置１７は、強制循環中の洗浄液に含まれる空気などを脱気し、その酸素含有量を一定水準以下に維持するようにする。
【００２０】
上述した超音波洗浄装置により洗浄操作を行うときは、循環ポンプ１４により洗浄液Ｌを強制循環させながら、発振器５を駆動して超音波振動子４から超音波を放射し、洗浄液Ｌを超音波振動させてキャビテーションを発生させ、そのキャビテーションの衝撃エネルギにより、籠７内に支持された被洗浄物Ａの汚れを洗浄する。
【００２１】
このような洗浄操作において、超音波振動子４からは超音波の放射と共に熱を発生するが、超音波振動子４が強制流動域Ｑ内に設置されているため、熱はその強制流動する洗浄液に奪われ、洗浄液と共に吸引口９に排出される。したがって、超音波振動子４が発生した熱は浸漬域Ｈ内に拡散することが殆どないため、浸漬域Ｈにおける洗浄液に温度斑を発生させないように抑制することができる。その結果、浸漬域Ｈの温度斑が原因のキャビテーションの衝撃力低下が低減し、洗浄効率を一層向上することができる。
【００２２】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、洗浄液の温度を０〜２０℃の低い範囲にしたことにより、細孔を有する合成繊維紡糸用口金部品の超音波洗浄を効率化することができる。また、洗浄液温度の低下により洗浄液の溶存酸素量が最大１．５ｐｐｍ  まで上昇し、一般に洗浄効率が低下するところであるが、その分を流量を従来の一般的水準（約１０リットル／分）よりも多い２０〜４０リットル／分に上げたことによりバランスさせ、合成繊維紡糸用口金部品に対する洗浄効率を高い水準に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する超音波洗浄装置の一例を示す概略図である。
【図２】洗浄液の温度、流量を変えたときの、キャビテーションの音圧（衝撃力）の変化を洗浄液の深さに応じて示したグラフである。
【図３】洗浄水温度と洗浄合格率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  洗浄槽
４  超音波振動子
５  発振器
７（被洗浄物Ａの）籠
８  吐出口
９  吸引口
１３  配管
１４  循環ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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