(57)【要約】【課題】洗浄剤などの薬剤を使用する洗浄処理を完結でき、環境を汚染せず省エネの要請にも応えることができる洗浄装置を提供する。【解決手段】飽和蒸気圧を超える圧力を維持して流通水を過熱する過熱ラインＨＴと、過熱ラインＨＴの過熱水を、大気開放状態で洗浄対象物に噴射して洗浄対象物に付着した加工油を除去する洗浄部１と、加工油を含有する凝縮水を洗浄部１から受けて、凝縮水から油分を分離する油水分離部３と、を有して構成され、洗浄処理用の薬剤を使用することなく脱脂洗浄処理を完結することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飽和蒸気圧を超える圧力を維持して流通水を過熱する過熱ラインと、
前記過熱ラインの過熱水を、大気開放状態で洗浄対象物に噴射して洗浄対象物に付着した加工油を除去する洗浄部と、
前記加工油を含有する凝縮水を前記洗浄部から受けて、前記凝縮水から油分を分離する油水分離部と、を有して構成され、
洗浄処理用の薬剤を使用することなく脱脂洗浄処理を完結可能に構成されていることを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
前記過熱ラインの圧力は、０．５〜１．２Ｍｐａに設定されている請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記過熱ラインの流水量は、一の過熱ラインで０．５〜２．５リットル／分に設定されている請求項１又は２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記過熱水は、加熱箇所において１３０℃〜１８０℃に設定されている請求項１〜３の何れかに記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記過熱ラインの流通水は、熱媒体との熱交換により過熱されている請求項１〜４の何れかに記載の洗浄装置。
【請求項６】
過熱水の噴射口と洗浄対象物との離間距離は１０〜２００ｍｍに設定され、前記過熱水が前記洗浄対象物に直接当るよう配置されている請求項１〜５の何れかに記載の洗浄装置。
【請求項７】
脱脂洗浄で使用される流通水は、洗浄対象物の表面積１０００ｍｍ２当り５０〜１５０ｍリットルである請求項１〜６の何れかに記載の洗浄装置。
【請求項８】
前記油水分離部を構成する油水分離フィルタは、単繊維直径１μｍ前後の繊維を主体とした微細繊維を積層して構成されている請求項１〜７の何れかに記載の洗浄装置。
【請求項９】
前記繊維層を通過させる毎に微小水滴を粗粒化し、この水滴を比重差によって油分と分離する粗粒化分離方法を採っている請求項７に記載の洗浄装置。
【請求項１０】
油水分離部で抽出された凝縮水は、過熱ラインに投入されて連続的に再利用される請求項１〜９の何れかに記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工油の付着した金属部材を脱脂洗浄する洗浄装置に関し、特に、洗浄剤などの薬剤を使用することなく脱脂洗浄処理を完結することができる洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工油の付着した金属部材を脱脂洗浄する際に、小型ボイラや簡易ボイラで生成したボイラ蒸気を補助的に利用することが知られている（特許文献１）。例えば、特許文献１の発明では、真空脱脂洗浄に先行して、洗浄対象物にボイラから出力される蒸気を利用してスチーム洗浄を実行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−１４６０３８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ボイラ蒸気によるスチーム洗浄では、ボイラから出力される水蒸気を洗浄室に導入して、高温・高湿度の雰囲気を生成し、金属表面で凝縮した水によって加工油を洗い流す程度の補助的な機能しか発揮できず、そのため、このスチーム洗浄とは別に、洗浄剤などの薬剤を使用した本来の洗浄処理が不可欠であった。
【０００５】
この点は、温水によるシャワー洗浄についても同様であり、本来の脱脂洗浄を終えた後のリンス処理としての性能しか発揮できない。
【０００６】
ところで、昨今の環境対策の要請や、省エネルギーの要請より、可能な限り洗浄廃液を出さないこと、及び、水使用量を可及的に抑制することが強く望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の要請に基づくものであり、洗浄剤などの薬剤を使用することなく水だけで洗浄処理を完結させることができ、環境を汚染せず省エネの要請にも応えることができる洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る洗浄装置は、飽和蒸気圧を超える圧力を維持して流通水を過熱する過熱ラインと、前記過熱ラインの過熱水を、大気開放状態で洗浄対象物に噴射して洗浄対象物に付着した加工油を除去する洗浄部と、前記加工油を含有する凝縮水を前記洗浄部から受けて、前記凝縮水から油分を分離する油水分離部と、を有して構成され、洗浄処理用の薬剤を使用することなく脱脂洗浄処理を完結可能に構成されている。
【０００９】
本発明の洗浄装置によれば、洗浄処理用の薬剤は不要であり、水だけで脱脂洗浄を終えることができる。但し、洗浄対象物の特性に対応して、防錆剤などの使用が禁止されるものではない。
【００１０】
本発明では、過熱ラインは、飽和蒸気圧を超える高圧に維持されており、高圧下で過熱された過熱水が洗浄対象物に噴射される。そのため、ボイラが生成する飽和蒸気圧の水蒸気を噴射する場合などと比較にならないほど、噴出時の運動エネルギーが大きく、過熱水そのもの及び／又は沸騰した水蒸気が、勢い良く洗浄対象物にぶつかるので洗浄性能が大幅に向上する。また、本発明では、水蒸気の２倍程度の比熱を有する過熱水が、直接的又は間接的に洗浄対象物を加熱するので、この意味でも洗浄性能が大きく向上する。したがって、本発明によれば、前洗浄や後洗浄を設ける必要もない。なお、ここで、前洗浄や後洗浄とは、通常の洗浄液を使用する洗浄処理を意味し、したがって、後洗浄としてリンス洗浄などを除外するものではない。
【００１１】
ところで、本発明の洗浄処理は、大気開放状態で実行されるので、噴射された過熱水は瞬間的に沸騰する。しかし、過熱水の噴射量や、洗浄対象物との離間距離とを適宜に短く設定することで、液体状態の過熱水、又は過熱水を含んだ水蒸気を洗浄対象物にぶつけることが可能であり、極限的に洗浄性能を向上させることができる。なお、過熱水の噴射口と洗浄対象物との離間距離は、好適には、１０〜２００ｍｍ程度に設定され、過熱水が洗浄対象物に直接当るよう配置される。
【００１２】
本発明において、過熱ラインの圧力は、好適には、０．５ＭＰａ〜１．２Ｍｐａに設定されており、過熱ラインの流通水は、常に、飽和蒸気圧以上に加圧されて液体状態を維持している。なお、Ｔｅｔｅｎｓの近似式では、飽和蒸気圧Ｅ（ｔ）［ｈＰａ］は、Ｅ（ｔ）＝６．１１×１０＾（７．５×ｔ／（ｔ＋２３７．３））となる。したがって、圧力０．５Ｍｐａ〜１．２Ｍｐａは、温度ｔ＝１５０．６９℃〜１８５．７６℃における飽和蒸気圧に対応するが、本発明の過熱水は、０．５Ｍｐａ〜１．２Ｍｐａの圧力条件に対応して、１３０℃〜１８０℃程度に温度設定されている。なお、１３０℃の飽和蒸気圧は、０．２７６Ｍｐａ程度、１８０℃の飽和蒸気圧は、１．０５ＭＰａ程度である。
【００１３】
例えば、０．５Ｍｐａ〜１．２Ｍｐａの圧力条件に対応して、１３０℃〜１８０℃程度に温度設定する場合、その具体的な方法は、特に限定されないが、本発明の過熱ラインの流通水は、好適には、熱媒体との熱交換により過熱される。このような熱交換法を採用すると、流通水を適宜な温度に設定することが極めて容易である。また、流通水と熱媒体との熱交換によって流通水を過熱するので、管理上の規制が厳しいボイラなどとは異なり、必要に応じて、防錆剤などの添加剤を自由に添加することができる。なお、本発明では、洗浄剤の添加が禁止されるものではないが、脱脂用の洗浄剤の添加は特に不要である。
【００１４】
過熱ラインの流水量は、洗浄対象物の表面積や加工油の種類に対応して設定されるが、本発明の過熱状態を達成できる現実的な構成としては、一の過熱ラインで０．５〜２．５リットル／分に設定するのが好適である。
【００１５】
例えば、０．６リットル／分（＝１０ｍリットル／秒）の流水量で評価すると、１０００ｍｍ２程度の表面積を有する洗浄対象物に対して、１３０℃〜１８０℃程度の過熱水を５〜１５秒程度噴射するだけで、迅速に脱脂処理を終えることができる。すなわち、洗浄液を使用することなく、５０〜１５０ｍリットル程度の水だけで脱脂洗浄を完了させることができる。なお、洗浄対象物が、やや複雑な立体形状であったり、加工穴などが存在しても特に問題にならない。
【００１６】
過熱水を洗浄対象物に噴射すると、洗浄対象物の加工油が洗い落とされ、加工油が凝縮水に分散する。そして、この凝縮水は、油水分離部において、油分と分離されて抽出されるので、再度、過熱ラインに供給することができ、水使用量を抑制することができる。
【００１７】
なお、油水分離部を構成する油水分離フィルタは、好適には、単繊維直径１μｍ前後の繊維を主体とした微細繊維を積層して構成される。そして、繊維層を通過させる毎に微小水滴を粗粒化し、この水滴を比重差によって油分と分離する粗粒化分離方法を採るのが好適である。このような構成を採ると、凝縮水を確実に再利用することができる。
【００１８】
本発明の加工油は、一般の潤滑油であっても良いが、好ましくは、打抜加工や成形加工に使用されるプレス油であるべきであり、典型的には、精製鉱物油（典型的には流動パラフィン）を基油とするプレス油が脱脂洗浄の対象となる。精製鉱物油の含有率は、好ましくは、６０〜８０重量％、より好ましくは、６５〜７５重量％である。この鉱物油としては、好適には、イソパラフィン系鉱油、ノルマルパラフィン系鉱油、及びナフテン系鉱油が、各々単独で又は混合品として使用される。
【００１９】
上記の基油には、好ましくは、各々、１０〜２０重量％程度の含有率で、油性向上剤と極性添加剤とが添加される。ここで、油性向上剤は、摩擦面に物理的または化学的吸着をして、潤滑油の油性を向上させる機能を有し、高級脂肪酸、高級アルコール、脂肪族アミン及びアミド、エステルを例示することができる。
【００２０】
一方、極圧添加剤は、摩擦面の接触圧力が高く、油膜が破断して焼き付きを生じやすい極圧潤滑条件で、摩耗や焼き付きなどを防止するために添加され塩素系・硫黄系・リン系のものが適宜に選択される。なお、塩素系としては、塩素化パラフィンを例示することができる。また、硫黄系としては、オレフィンポリサルファイド、硫化油脂、ジペンジルジサルファイドが好適に選択され、りん系としては、アルキルおよびアリルリン酸エステル、アルキルおよびアリル亜エステル、りん酸エステルのアミン塩、チオリン酸エステル、チオリン酸エステルのアミン塩が好適に選択される。
【発明の効果】
【００２１】
上記した本発明によれば、ボイラを要しないコンパクトな構成でありながら、スチーム洗浄や温水洗浄より格段に洗浄効果が高く、しかも、環境を汚染せず省エネの要請にも応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例に係る洗浄装置の概略構成を図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、実施例に係る洗浄装置ＥＱＵを示す概略図である。この洗浄装置ＥＱＵは、加工油の付着した金属部材を収容する洗浄槽１と、洗浄槽１から油水混合液を受ける回収槽２と、回収槽２に浮上する油分を受けて油分と水分とを分離する油水分離フィルタ３と、油水分離フィルタ３や回収槽２から出力される水を受けるオイルラジエータ４と、オイルラジエータ４を流通する熱媒体油を加熱するオイルヒータ５とを中心に構成されている。
【００２４】
なお、図１では、ポンプ９，１０と、オイルラジエータ４と、オイルヒータ５とで構成される単一の過熱ラインＨＴを図示しているが、過熱水の必要量に対応して、適宜個数の過熱ラインＨＴが並列的に形成される。この点は、油水分離フィルタ３などについても同様である。
【００２５】
洗浄槽１は、大気開放状態であり、洗浄対象物たる金属部材に近接して、複数本の噴射ノズルＮＺが設けられている。洗浄対象物の姿勢は特に限定されないが、例えば、紙面と直交して洗浄対象物を間欠的に搬送する場合には、一時停止状態の洗浄対象物に過熱水を噴射して脱脂洗浄を実行する。このような場合、洗浄対象部は、例えば、網状に形成された載置台に配置されて保持され、適宜なタイミングで表裏反転される。なお、洗浄対象物を中空状態に保持して、一時停止状態の洗浄対象物の左右両側から過熱水を噴射するのも好ましい。また、間欠的な搬送に代えて、噴射ノズルＮＺに対面してゆっくり連続的に搬送してもよい。
【００２６】
何れにしても、噴射ノズルＮＺからは、過熱ラインＨＴから受けた１３０℃〜１８０℃程度の過熱水が、０．５Ｍｐａ〜１．２Ｍｐａ程度の吐出圧で噴射される。噴射ノズルＮＺと洗浄対象物との離間距離は、過熱水や水蒸気が洗浄対象物に直接当るよう１０〜２００ｍｍ程度に設定される。過熱水は、大気圧の洗浄槽１に噴射されると即座に沸騰して水蒸気となるが、噴射ノズルの形状や、吐出圧や、吐出量などを適宜に設定することで、２００ｍｍ離間した位置でも１００℃以上の液体状態を維持することができる。
【００２７】
そして、過熱水の噴射を受けた金属部材は、素早く加熱されると共に、表面に付着している加工油が洗い落とされる。例えば、表面積１０００ｍｍ２の金属部材に対して、１０ｍリットル／秒の流量で、過熱水を５〜１５秒噴射するだけで迅速に脱脂処理を終えることができる。
【００２８】
脱脂処理によって洗い落とされた加工油は、過熱水の凝縮水と共に洗浄槽１から回収槽２に回収される。図示の通り、回収槽２には、浮上状態の回収ノズル６と、吸引ポンプ７と、プレフィルタ８と、油水分離フィルタ３とで、油水混合液の循環路が形成されている。なお、プレフィルタ８としては、予想されるスラッジ（ｓｌｕｄｇｅ）の粒径に対応して適宜な濾過性能のものが一段又は複数段配置される。また、吸引ポンプ７は、２リットル／分程度の能力を有している。
【００２９】
回収槽２には、水道水や工業用水が適宜補充されるが、洗浄槽１から流れ込んだ油水混合液は、比重差に応じて自然分離され、上部に油分が浮上する。そして、浮上油は、吸引ポンプ７とプレフィルタ８とを経由して油水分離フィルタ３に導入される。
【００３０】
特に限定されるものではないが、本実施例の油水分離フィルタ３は、単繊維直径０．１〜３．７μｍの繊維を主体とした親水性の繊維状第１シートと、単繊維直径０．１〜３．７μｍの繊維を主体とした疎水性の繊維状第２シートと、単繊維直径５〜４０μｍの繊維を主体とし、繊維充填率が２０％以下で繊維表面の臨界表面張力が５０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下である繊維状第３シートとを積層して構成している。そして、油水混合液は、第１シートの側から供給され、第２シート及び第３シートを経て出力される。
【００３１】
水分が微小に分散した油水混合液が第１シートを通過すると、微小水滴が泡状に形成され、次に、疎水性の第２シートを通過することで水滴を形成する。そして、第３シートを通過することで、水滴がさらに粗大化して、比重差によって確実に油分と分離される。
【００３２】
そして、上部に分離された遊離油は、電磁弁の開放によって所定量ずつ排出される（破線矢印参照）。したがって、本実施例によれば、洗浄対象物から洗い落とされた加工油が、洗浄廃液に混合して排出されるおそれがない。
【００３３】
一方、油水分離フィルタ３の下部に分離された遊離水は、制御弁Ｖ１，Ｖ２の開閉に応じて、回収槽２に回収されるか、或いは、過熱ラインＨＴへの給水として出力される。このように、本実施例では、洗浄槽１で発生した凝縮水が、繰返し再利用されるので、洗浄水の無駄使いがない。
【００３４】
先に説明した通り、過熱ラインＨＴは、脱脂洗浄用の水を流通させる給水ポンプ９と、熱媒体油との熱交換で流通水を過熱するオイルラジエータ４と、熱媒体油を加熱するオイルヒータ５と、熱媒体油を循環させるポンプ１０とで構成されている。そして、不図示の流量調整弁などの制御機構に基づいて、送水圧と流量とが適宜に調整されている。
【００３５】
送水圧と水量は、各々、０．５〜１．２Ｍｐａの範囲、及び０．５〜２．５リットル／分の範囲で適宜な値に設定されるが、この実施例では、典型的には送水圧１．０ＭＰａ、送水水量１リットル／分の条件で運転されている。また、この運転条件に対応して、１５０℃に加熱された熱媒体油を循環させることで、オイルラジエータ４の出口部での水温を１５０℃に設定している。なお、１５０℃の水温は、噴射ノズルＮＺ付近ではやや降下して１４５℃程度となる。
【００３６】
１４５℃における飽和蒸気圧は、ほぼ０．４２ＭＰａであるが、本実施例の過熱ラインＨＴは１．０ＭＰａ程度に管理されているので、１４５℃の過熱水として、噴射ノズルＮＺが吐出させることができる。
【実施例１】
【００３７】
以下、本実施例の効果を確認した基礎実験について簡単に説明する。
【００３８】
（１）直径２０ｍｍのＳＵＳ製の円板テストピースに小穴を開け、このテストピースを加工油の中に吊り下げて浸漬した。加工油の組成は、ＳＵＳ用のプレス油であり、その組成は、精製鉱物油が７０重量％、油性向上剤が１５重量％、極圧添加剤が１５重量％である。
【００３９】
（２）加工油から取り出したテストピースを垂直姿勢で３０分間液切りした後、洗浄槽１の噴射ノズルに対面させて吊下げた。なお、噴射ノズルとの離間距離は、表裏面で各々２５ｍｍである。
【００４０】
（３）熱媒体油の温度が１７５℃の状態で、過熱ラインの流量を０６リットル／分とし、噴射ノズルの吐出圧を１．０ＭＰａとして、１０秒間だけ過熱水を噴射させた。
【００４１】
（４）その後、１０秒間の純水リンスを経て、１２０℃の温風乾燥を５分間実行して、残留油量を計測した。
【００４２】
以上の実験を複数のテストピースについて実施し、残留油量の平均値を評価した結果、脱油率が重量比で、９９．７％であることが確認された。
【００４３】
なお、熱媒体油の温度だけを適宜に変更して同様の実験を繰り返した結果、流通水を１３０℃以上に過熱すると、ほぼ同程度の脱油率を実現できることが確認された。
【符号の説明】
【００４４】
ＨＴ    過熱ライン
１      洗浄部
３      油水分離部
【図１】
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