(57)【要約】【課題】内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを対象とし、十分な洗浄性能を確保することが可能な洗浄方法および洗浄装置を提供する。【解決手段】内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含むノズル部品３を洗浄液によって洗浄する洗浄方法において、クランプ部材５６にクランプされたノズル部品３を減圧された洗浄チャンバ１３内に装着して加熱開孔部５０ｃ内に挿入し、チャンバ加熱ヒータ１８の熱をクランプ部材５６を介してノズル部品３に伝達して洗浄液の沸点温度以上に加熱しながら、ノズルチップ６１から噴射された洗浄液を減圧雰囲気下で気化させて洗浄対象部位に入射させる。これにより、噴射による異物除去作用とともに、液滴または微細液滴が加熱された洗浄対象部位に接触して再沸騰することにより生じる剥離作用によって洗浄対象部位に付着した異物を除去することができる。【選択図】図３
2008229438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを洗浄液によって洗浄する洗浄方法であって、
前記被洗浄ワークを加熱して少なくとも前記洗浄対象部位の表面温度を前記洗浄液の沸点温度以上に保持しながら、前記洗浄対象部位に前記洗浄液の蒸気およびまたは微細液滴を噴射することにより、前記噴射による異物除去作用および前記蒸気が液化した液滴およびまたは前記微細液滴が前記加熱された洗浄対象部位に接触して再沸騰することにより生じる剥離作用によって、前記洗浄対象部位に付着した異物を除去することを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
前記被洗浄ワークを減圧容器内に保持し、前記再沸騰を減圧雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項３】
前記洗浄液を予め加熱した状態で噴射することを特徴とする請求項１または２記載の洗浄方法。
【請求項４】
前記洗浄液が炭化水素系の洗浄液であり、前記再沸騰により生じた蒸気を蒸留再生して洗浄液として再使用することを特徴とする請求項１乃至３記載の洗浄方法。
【請求項５】
前記被洗浄ワークを熱伝導性の材質より成る保持部材によって接触保持し、熱源からの熱を前記保持部材を介して前記被洗浄ワークに伝える接触熱伝達によって前記加熱を行うことを特徴とする請求項１乃至４記載の洗浄方法。
【請求項６】
内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを洗浄液によって洗浄する洗浄装置であって、
前記被洗浄ワークを保持する保持手段と、前記被洗浄ワークを加熱して少なくとも前記洗浄対象部位の表面温度を前記洗浄液の沸点温度以上に保持する加熱手段と、前記保持手段に保持された被洗浄ワークの洗浄対象部位に前記洗浄液の蒸気およびまたは微細液滴を噴射する噴射手段とを備え、
前記噴射による異物除去作用および前記蒸気が液化した液滴およびまたは前記微細液滴が前記加熱された洗浄対象部位に接触して再沸騰することにより生じる剥離作用によって、前記洗浄対象部位に付着した異物を除去することを特徴とする洗浄装置。
【請求項７】
前記保持手段は減圧容器内に設けられ、前記再沸騰を減圧雰囲気下で行うことを特徴とする請求項６記載の洗浄装置。
【請求項８】
前記噴射に先立って洗浄液を予め加熱する洗浄液加熱手段を備えたことを特徴とする請求項６または７記載の洗浄装置。
【請求項９】
前記洗浄液が炭化水素系の洗浄液であり、前記再沸騰により生じた蒸気を蒸留再生して洗浄液として再使用する蒸留再生装置を備えたことを特徴とする請求項６乃至８記載の洗浄方法。
【請求項１０】
前記保持部材は高熱伝導性の材質より成り、前記加熱手段は熱源からの熱を前記保持部材を介して前記被洗浄ワークに伝える接触熱伝達によって前記加熱を行うことを特徴とする請求項６乃至９記載の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に狭隘部位を有する被洗浄ワークを洗浄する洗浄方法および洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品などの機械部品の製造工程では、機械加工の後にバリや切り粉、油分など、加工過程において付着した異物を除去するための洗浄が行われる。このような機械部品の洗浄方法として、従来より水系や炭化水素系などの洗浄液に被洗浄ワークを浸漬した状態で超音波振動を作用させて異物を除去する超音波洗浄が広く用いられている。この超音波洗浄では、溝や内部孔などの狭隘部位に対しては洗浄効果が不十分であり、さらにこれらの狭隘部位には洗浄液が残留しやすいことから、このような狭隘部位を有する機械部品を対象として、減圧雰囲気下で洗浄を行う方法が用いられるようになっている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
これらはいずれも減圧によって洗浄液の沸点が急激に低下して生じる突沸現象を利用するものであり、洗浄液が付着した状態の機械部品を減圧雰囲気下に置き、隙間部や袋穴内部などの狭隘部位において洗浄液の突沸を生じさせることにより、これらの狭隘部位に液滴状態で残留する洗浄液を異物とともに除去するようにしている。
【特許文献１】特開平８−２９０１３３号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで近年、洗浄対象となる機械部品は機能高度化によってより精密度が向上し、これらの精密部品を対象とする洗浄方式においては、従来と比較して格段の洗浄性能が求められるようになっている。例えば、ディーゼルエンジンの燃料噴射系に用いられるノズル部品では、排ガス対策や燃費向上の要請から噴射圧力が高圧化した結果、ノズル孔径は従来と比較して微細化しており、洗浄工程においては極めて微細な残渣まで除去することが要求されるようになっている。しかしながらこのような微細なノズル孔はノズル部品の内部に加工されていることから、従来の洗浄方式では洗浄作用を有効に洗浄対象部位に及ぼすことが困難で、十分な洗浄性能を確保することができなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、上述のノズル部品など、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを対象として、十分な洗浄性能を確保することが可能な洗浄方法および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】
【０００６】
本発明の洗浄方法は、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを洗浄液によって洗浄する洗浄方法であって、前記被洗浄ワークを加熱して少なくとも前記洗浄対象部位の表面温度を前記洗浄液の沸点温度以上に保持しながら、前記洗浄対象部位に前記洗浄液の蒸気およびまたは微細液滴を噴射することにより、前記噴射による異物除去作用および前記蒸気が液化した液滴およびまたは前記微細液滴が前記加熱された洗浄対象部位に接触して再沸騰することにより生じる剥離作用によって、前記洗浄対象部位に付着した異物を除去する。
【０００７】
本発明の洗浄装置は、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを洗浄液によって洗浄する洗浄装置であって、前記被洗浄ワークを保持する保持手段と、前記被洗浄ワークを加熱して少なくとも前記洗浄対象部位の表面温度を前記洗浄液の沸点温度以上に保持する加熱手段と、前記保持手段に保持された被洗浄ワークの洗浄対象部位に前記洗浄液の蒸気およびまたは微細液滴を噴射する噴射手段とを備え、前記噴射による異物除去作用および前記蒸気が液化した液滴およびまたは前記微細液滴が前記加熱された洗浄対象部位に接触して再沸騰することにより生じる剥離作用によって、前記洗浄対象部位に付着した異物を除去する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被洗浄ワークを加熱して少なくとも洗浄対象部位の表面温度を洗浄液の沸点温度以上に保持しながら、洗浄対象部位に洗浄液の蒸気およびまたは微細液滴を噴射し、噴射による異物除去作用および蒸気が液化した液滴およびまたは微細液滴が加熱された洗浄対象部位に接触して再沸騰することにより生じる剥離作用によって洗浄対象部位に付着した異物を除去する方法を用いることにより、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを対象として、十分な洗浄性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の洗浄装置の構成説明図、図２は本発明の一実施の形態の洗浄方法における被洗浄ワークの断面図、図３は本発明の一実施の形態の洗浄装置に用いられる洗浄チャンバーの断面図、図４、図５は本発明の一実施の形態の洗浄装置において被洗浄ワークを保持するワーク保持部の構造説明図、図６は本発明の一実施の形態の洗浄方法の処理フロー図、図７、図８、図９は本発明の一実施の形態の洗浄方法の工程説明図、図１０（ａ）は本発明の一実施の形態の洗浄方法における被洗浄ワークの断面図、図１０（ｂ）は本発明の一実施の形態の洗浄方法における洗浄液噴射部配置の説明図、図１１は本発明の一実施の形態の洗浄装置における洗浄チャンバーの断面図である。
【００１０】
まず図１を参照して、洗浄装置１の構成を説明する。図１において、洗浄装置１は、ベースプレート２上にワーク受渡し部４および洗浄機構５を配設し、洗浄機構５において使用される洗浄液を供給・再生する洗浄液供給部６を備えた構成となっている。ワーク受渡し部４は、洗浄装置１による洗浄の対象となる被洗浄ワークであるノズル部品３を立姿勢で保持する保持部材１１を備えており、マガジンやトレイなどの部品供給手段（図示省略）から取り出されたノズル部品３は保持部材１１に渡され、さらに保持部材１１に保持されたノズル部品３は洗浄機構５に受け渡される。洗浄機構５から取り出された洗浄後のノズル部品３は再びワーク受渡し部４に戻り、さらにマガジンなどに回収される。またワーク受渡し部４には、後述するワーク保持部１５にアンクランプ動作を行わせるための駆動源となるアンクランプ駆動部材１２が設けられている。
【００１１】
ここで図２を参照して、ノズル部品３の詳細構造を説明する。ノズル部品３はディーゼルエンジンの燃料噴射系に用いられるＤＤＬ型のインジェクションノズルである。ノズル部品３は、それぞれ径寸法の異なる３つの円筒部３ａ、３ｂ、３ｃを有する段付形状となっており、円筒部３ａ、３ｂ、３ｃの内部には、円筒部３ａの端面に開口した開口部３ｅおよび開口部３ｅから内部に連通して形成された空隙部３ｆ、ニードル孔３ｇなどの狭隘部が設けられている。
【００１２】
ニードル孔３ｇの端部は円筒部３ｃの先端に設けられた突部３ｄまで到達しており、ニードル孔３ｇには燃料噴射を制御するノズルニードルが嵌合し、突部３ｄにはニードル孔３ｇと連通して外部へ開孔した噴射孔３ｉが設けられている。ノズル部品３は、コモンレースシステムの燃料噴射系に用いられるものであり、噴射圧力が高いことから、噴射孔３ｉは内径が１００μｍ程度の微細孔となっている。また円筒部３ａの端面と空隙部３ｆの間には、燃料供給用の細孔３ｈが設けられている。
【００１３】
このようなノズル部品３を対象とした洗浄においては、開口部３ｅから奥部の空隙部３ｆ、ニードル孔３ｇの内表面３ｊや、噴射孔３ｉ、細孔３ｈが主な洗浄対象部位となり、極めて微細な異物まで完全に除去することが求められる。すなわち洗浄装置１は、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークとしてのノズル部品３を、洗浄液によって高い洗浄品質で洗浄する用途に用いられるものである。
【００１４】
洗浄機構５は、内部においてノズル部品３を収納保持して洗浄液の噴射による洗浄を行うための洗浄チャンバ１３を備えている。洗浄チャンバ１３には、上部に設けられた開口部（図３に示す開口部５０ａ参照）を介してワーク保持部１５に保持されたノズル部品３が挿入されるとともに、ワーク保持部１５に設けられた上下可動蓋１４によって開口部が閉塞される。
【００１５】
ワーク保持部１５を構成する昇降シャフト１７は、保持部移動機構１６に結合されて昇降・水平移動が可能となっており、ワーク受渡し部４からノズル部品３が受け渡されたワーク保持部１５を洗浄チャンバ１３内に下降させることによりノズル部品３の搬入が行われ、ワーク保持部１５によって保持された状態のノズル部品３に対して加熱された洗浄液を噴射することにより洗浄が行われる。そしてワーク保持部１５を洗浄チャンバ１３から上昇させることにより、洗浄後のノズル部品３の搬出が行われ、搬出されたノズル部品３は再びワーク受渡し部４に載置される。
【００１６】
洗浄機構５は、ワーク保持部１５が抜き取られた状態の洗浄チャンバ１３の上面を閉塞する閉塞機構２０を備えている。閉塞機構２０は、直動シリンダとロータリアクチュエータを組み合わせたエア駆動の昇降旋回駆動部２１の昇降旋回軸２１ａに、水平な蓋部材２２を結合した構成となっている。すなわち蓋部材２２は、昇降旋回駆動部２１によって昇降するとともに、昇降旋回軸２１ａ廻りに旋回自在となっている。ワーク保持部１５が上昇して洗浄チャンバ１３の上面が開放された状態で、蓋部材２２を洗浄チャンバ１３の上方に旋回させ、次いで蓋部材２２を下降させることにより、蓋部材２２は洗浄チャンバ１３の上面に当接し、これにより洗浄チャンバ１３の上面が閉塞される。
【００１７】
洗浄チャンバ１３の下面の中央には、加熱された洗浄液が供給される液供給ポート２３が設けられており、液供給ポート２３の両側方には、洗浄チャンバ１３の内部を排気するための排気ポート２４が設けられている。ノズル部品３を対象とした洗浄実行時には、洗浄液供給部６によって液供給ポート２３へ加熱・加圧された洗浄液が供給され、洗浄チャンバ１３内に噴射される。洗浄チャンバ１３内で気化した洗浄液の蒸気や液滴は、排気ポート２４から外部へ排出されて洗浄液供給部６によって回収・再生される。洗浄チャンバ１３はチャンバ加熱ヒータ１８および温度センサ１９を装備しており、チャンバ加熱ヒータ１８を駆動することにより洗浄チャンバ１３を昇温させて、ノズル部品３を加熱することができる。チャンバ加熱ヒータ１８による洗浄チャンバ１３の加熱状態は、温度センサ１９によって検出される。
【００１８】
洗浄液供給部６の構成を説明する。洗浄液タンク３０には、ノズル部品３に対して噴射される洗浄液７が貯留されている。ここでは、洗浄液７として再生使用が可能な炭化水素系の洗浄剤が用いられている。洗浄液タンク３０内の洗浄液７は、液供給ポート２３に接続された液供給配管系３１に、循環ポンプＰによって圧送される。液供給配管系３１には、インラインフィルタ３２、逆止弁３３、液加熱ヒータ３４および遠隔操作式の開閉弁３５が設けられている。
【００１９】
インラインフィルタ３２は、圧送された洗浄液７内の異物を捕集・除去する。逆止弁３は液供給配管系３１における洗浄液７の逆流を防止する。液加熱ヒータ３４は洗浄液加熱手段であり、圧送される洗浄液７を洗浄のための噴射に先立って予め加熱する。開閉弁３５は、圧送され加熱された洗浄液７の洗浄チャンバ１３内への供給をオンオフする。これにより、洗浄チャンバ１３内における洗浄液７の噴射のオンオフ制御が行われる。液供給配管系３１には、温度センサＴＳ、圧力センサＰＳがつなぎ込まれており、温度センサＴＳは液加熱ヒータ３４によって加熱された洗浄液７の温度を検出し、圧力センサＰＳは循環ポンプＰによって圧送された洗浄液７の圧力を検出する。
【００２０】
排気ポート２４は排気配管系３６に接続されており、排気配管系３６には真空センサＶＳがつなぎ込まれており、さらに排気配管系３６はコンデンサ４０、開閉弁４２、逆止弁４３を介してエジェクタ３８に接続されている。エジェクタ３８には、逆止弁３３の手前で液供給配管系３１が分岐したエジェクタ駆動管３７が接続されており、エジェクタ駆動管３７を介してエジェクタ３８に加圧された駆動流体を供給することにより、エジェクタ３８は排気配管系３６内を減圧する。
【００２１】
これにより、排気ポート２４を介して排気配管系３６に接続された洗浄チャンバ１３の内部が排気されて減圧されるとともに、排気中の洗浄液７の液滴や蒸気は排気配管系３６によって回収される。排気配管系３６，エジェクタ３８および循環ポンプＰは、減圧容器である洗浄チャンバ１３内を排気して減圧する減圧手段を構成する。この減圧手段による排気において、真空センサＶＳは排気配管系３６の真空圧を検出し、これにより洗浄チャンバ１３内部の真空度を確認出来るようになっている。
【００２２】
コンデンサ４０には冷却水循環部４１が接続されており、洗浄チャンバ１３からの排気がコンデンサ４０に導入されて、冷却水循環部４１から供給された冷却水によって冷却されることにより、排気中の洗浄液の蒸気は凝縮して液化する。開閉弁４２は、排気配管系３６を断接することにより、洗浄チャンバ１３からの排気のオンオフを制御する。逆止弁４３は、排気配管系３６における洗浄液７の逆流を防止する。そしてコンデンサ４０によって液化された洗浄液７はエジェクタ３８に吸引されて、駆動流体として用いられた洗浄液７とともに液回収管３９を介して洗浄液タンク３０に回収される。
【００２３】
次に制御系の構成を説明する。洗浄装置１は制御部４４を備えており、制御部４４は洗浄作業動作におけるノズル部品３の搬送動作を制御するとともに、以下に説明する各部を制御することにより、予め設定された洗浄条件に基づいて、洗浄動作を実行させる。まず制御部４４は保持部移動機構１６、昇降旋回駆動部２１の動作を制御し、これにより、ワーク受渡し部４と洗浄チャンバ１３との間でのワーク保持部１５によるノズル部品３の搬送動作や、蓋部材２２による洗浄チャンバ１３の開閉動作が制御される。
【００２４】
温度センサ１９の温度検出結果は制御部４４に送られ、制御部４４がこの温度検出結果に基づいてチャンバ加熱ヒータ１８の作動を制御することにより、洗浄チャンバ１３内において保持されたノズル部品３を所定の洗浄温度に保持することができるようになっている。ここでは洗浄温度として、ノズル部品３の洗浄対象部位である内部の狭隘部の表面温度が、洗浄液７の沸点温度以上となるような温度が設定される。したがって、チャンバ加熱ヒータ１８，温度センサ１９および制御部４４は、ノズル部品３を加熱して少なくとも洗浄対象部位の表面温度を洗浄液７の沸点温度以上に保持する加熱手段を構成している。
【００２５】
また制御部４４は開閉弁３５、４２のオンオフを制御し、これにより、加圧された洗浄液７の洗浄チャンバ１３への供給および洗浄チャンバ１３からの排気が制御される。さらに制御部４４には真空センサＶＳ、圧力センサＰＳ、温度センサＴＳの検出信号が送信され、制御部４４がこれらの検出信号に基づいて循環ポンプＰ、液加熱ヒータ３４を制御することにより、洗浄チャンバ１３内における洗浄雰囲気の真空度や、洗浄チャンバ１３へ供給される洗浄液７の温度、噴射圧力を制御することが可能となっている。
【００２６】
次に図３を参照して、洗浄機構５の構造を説明する。図３に示すように、洗浄チャンバ１３は略円筒形状のチャンバ本体部５０と略円板形状のチャンバ基部５１とをボルト５２によって結合した構成となっている。チャンバ本体部５０は銅やアルミニウムなど熱伝導性に優れた金属より製作されており、チャンバ本体部５０の上端面５０ｅおよび下端面５０ｆには、いずれも内部円筒状の開口部５０ａ、洗浄空間５０ｂがそれぞれ設けられている。開口部５０ａ、洗浄空間５０ｂの間には、下窄まりの円錐テーパ状の当接伝熱面５０ｄを有する加熱開孔部５０ｃが、開口部５０ａ、洗浄空間５０ｂを連通させて設けられている。
【００２７】
ワーク保持部１５は、軸形状の昇降シャフト１７の下部に形成されたクランプ部材装着部１７ｃに、１対のクランプ部材５６を対向させてピン部材５７によって軸支した構成となっている（図４（ａ）参照）。クランプ部材５６は、チャンバ本体部５０と同様に、銅やアルミニウムなど高熱伝導性の金属より製作される。被洗浄ワークであるノズル部品３は２つのクランプ部材５６の間に挟持され、２つのクランプ部材５６に掛け渡された引張スプリング５８の弾性力によって両側からクランプされて保持される。すなわちクランプ部材５６は、ノズル部品３を保持する保持手段となっている。
【００２８】
昇降シャフト１７は、鍔部１７ｂおよび鍔部１７ｂの下方に設けられた摺動部１７ａを備えており、摺動部１７ａは上下可動蓋１４から上方に延出するスリーブ部１４ａに設けられた摺動孔内で上下に摺動自在となっている。摺動部１７ａの外周と摺動孔内面との間の摺動隙間は、上下可動蓋１４に設けられたシール部材５４によって密封される。鍔部１７ｂと上下可動蓋１４との間には圧縮スプリング５３が介装されており、上下可動蓋１４は圧縮スプリング５３の弾発力によって常に下方に付勢されている。このときの上下可動蓋１４の下限位置は、摺動部１７ａに装着された止め輪１７ｄによって規制される。
【００２９】
クランプ部材５６を開口部５０ａ内に挿入した状態で、ワーク保持部１５を下降させることにより、ノズル部品３を保持したクランプ部材５６は加熱開孔部５０ｃ内に進入し、クランプ部材５６の外周面５６ａは当接伝熱面５０ｄに当接する。この状態では、クランプ部材５６に保持されたノズル部品３の下端部側（図２に示す端部３ａの開口部３ｅ側）が洗浄空間５０ｂ内に露呈される。また上端面５０ｅには、ワーク保持部１５に設けられた上下可動蓋１４の下面が圧縮スプリング５３によって下方に付勢された状態で当接し、これにより開口部５０ａは上下可動蓋１４によって閉塞される。このとき、開口部５０ａは上端面５０ｅに設けられたシール部材５５によって密封される。
【００３０】
チャンバ基部５１は、円板状部材の上面に、下端面５０ｆに対応した形状の円周状突部５１ａを上方に延出させて設けた構成となっている。円周状突部５１ａの上端面５１ｂをチャンバ本体部５０の下端面５０ｆに当接させて、ボルト５２を締結することにより洗浄空間５０ｂは閉塞され、上端面５１ｂに設けられたシール部材５９によって密封される。チャンバ基部５１の中央部の上面側には、２流体噴射加速部６０を装着するための装着座５１ｃが設けられており、下面側にはノズルチップ６１を装着するためのチップ装着孔５１ｄが設けられている。
【００３１】
装着座５１ｃに２流体噴射加速部６０を装着し、チップ装着孔５１ｄにノズルチップ６１を装着して液供給ポート２３を締結固定することにより、図１に示す液供給配管系３１が液供給ポート２３に接続される。これにより加熱・加圧された洗浄液７がノズルチップ６１のオリフィスから噴射され、２流体噴射加速部６０に設けられた円錐テーパ形状の噴流ガイド部６０ａによってガイドされながら、蒸気、微細液滴のいずれかまたはこれら２流体の混合状態となってノズル部品３の下端面および開口部３ｅの内部に対して噴射される。循環ポンプＰ、液供給配管系３１およびノズルチップ６１は、クランプ部材５６に保持されたノズル部品３の洗浄対象部位に洗浄液７の蒸気およびまたは微細液滴を噴射する噴射手段を構成する。
【００３２】
装着座５１ｃの両側には、洗浄空間５０ｂに開口した排気開孔５１ｅが設けられており、排気開孔５１ｅには排気ポート２４を介して図１に示す排気配管系３６が接続されている。エジェクタ３８を駆動して排気配管系３６から排気することにより、洗浄空間５０ｂ内に噴射された洗浄液７の液滴および蒸気は、排気開孔５１ｅを介して洗浄空間５０ｂから排出され、再び液化されて回収される。
【００３３】
次に図４、図５を参照して、洗浄機構５に備えられたクランプ部材５６の詳細について説明する。クランプ部材５６は銅やアルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属より製作され、加熱開孔部５０ｃの円錐テーパ状の当接伝熱面５０ｄに倣って当接する形状の外周面５６ａを有する部材である。円錐テーパ状の外周面５６ａを有する円錐部の上方には、昇降シャフト１７の下部に形成されたクランプ部材装着部１７ｃに装着するために外周面を削り込んだ垂直な平面部が設けられている。そしてこの平面部をクランプ部材装着部１７ｃに装着してピン部材５７によって軸支持することにより、クランプ部材５６はピン部材５７廻りの回動が許容される。通常状態においては、ピン部材５７より下方の位置に装着された引張スプリング５８の弾性力によって、２つのクランプ部材５６には相互を接近させる閉方向の力が作用する。
【００３４】
図４（ａ）のＡ−Ａ断面に示すように、クランプ部材５６の水平断面形状は４分円の外周面５６ａを有し、内面側に保持対象となるノズル部品３の外形形状に倣ったワーク把持面５６ｃが形成された形状となっている。さらに、１対のクランプ部材５６のそれぞれにおいて、ワーク把持面５６ｃが設けられた範囲を含む分割範囲Ｂは、径方向に貫通して設けられたスリット５６ｂによって２分割されている。このようにスリット５６ｂを設けることにより、クランプ部材５６の水平方向の撓みが許容される。これにより、ノズル部品３を保持したクランプ部材５６を加熱開孔部５０ｃ内に挿入して、外周面５６ａを当接伝熱面５０ｄに摺接させた状態において、摺接面の倣い度合いが向上する。すなわち、外周面５６ａを当接伝熱面５０ｄにより高い密着度で当接させるとともに、クランプ部材５６がくさびとして機能して、ワーク把持面５６ｃをノズル部品３の外周に押し付けて密着させることができる。
【００３５】
図４（ｂ）に示すように、クランプ部材５６の上部に設けられた駆動力作用部５６ｄに外側から外力Ｆを作用させることにより、クランプ部材５６は引張スプリング５８の付勢力に抗してピン部材５７廻りに回動し、クランプ部材５６においてワーク把持面５６ｃが形成された下部は、横方向に開く方向に移動する。これにより、ノズル部品３を１対のクランプ部材５６の間に位置させてクランプすることが可能な状態となる。なおクランプ部材４６によってクランプされた状態のノズル部品３をアンクランプする際には、同様に駆動力作用部５６ｄに外側から外力Ｆを作用させる。
【００３６】
図５は、クランプ部材５６を閉じてノズル部品３を保持した状態を示している。この状態では、図５（ａ）に示すように、引張スプリング５８の付勢力によりノズル部品３が左右両側から挟み込まれてクランプされるとともに、クランプ部材５６の下端部に内側に延出して設けられた係止部５６ｅによってノズル部品３の下端面が係止され、ノズル部品３のクランプ部材５６からの脱落が防止される。そしてこの状態でクランプ部材５６を加熱開孔部５０ｃ内に挿入することにより、クランプ部材５６の外周面５６ａは加熱開孔部５０ｃの当接伝熱面５０ｄに当接し、チャンバ加熱ヒータ１８によって加熱されたチャンバ本体部５０から、クランプ部材５６を介してノズル部品３を接触熱伝達によって加熱することが可能となっている。このとき、外周面５６ａと加熱開孔部５０ｃとは高い密着度で当接することから、良好な熱伝導効率が確保される。
【００３７】
次に、図６のフロー図および図７，図８、図９を参照して、洗浄装置１による洗浄処理フローおよびノズル部品３を対象とした洗浄方法について説明する。図７（ａ）は、洗浄作業動作が開始される前の状態を示している。すなわち、ワーク受渡し部４に設けられた保持部材１１には、洗浄対象となるノズル部品３が、マガジンなどのワーク供給部（図示省略）から取り出されて載置されている。そして洗浄装置１においては、チャンバ加熱ヒータ１８によるチャンバ本体部５０の加熱および液加熱ヒータ３４による洗浄液７の加熱が既に開始されて、いずれも所定温度まで昇温している。
【００３８】
まず図６において、保持部移動機構１６（図１参照）によってワーク保持部１５をワーク受渡し部４に移動させ、洗浄チャンバ１３を蓋部材２２によって閉塞する（ＳＴ１）。すなわち図７（ａ）に示すように、ワーク保持部１５をノズル部品３の上方に位置させる。このときクランプ部材５６は閉じた状態にある。そして洗浄機構５においては、昇降旋回駆動部２１によって旋回して洗浄チャンバ１３の上方に位置した蓋部材２２が下降して上端面５０ｅ（図１参照）に当接し、洗浄チャンバ１３の上面の開口部５０ａが閉塞される。
【００３９】
次いでワーク保持部１５によってノズル部品３を保持する（ＳＴ２）。すなわち駆動機構１２ａによってクランプ開閉駆動部材１２を両側から進出させた状態で、ワーク保持部１５をノズル部品３に対して下降させる。このとき、図７（ｂ）に示すように、駆動力作用部５６ｄがクランプ開閉駆動部材１２の内面に当接してガイドされながらワーク保持部１５が下降することにより、駆動力作用部５６ｄが両側から押し込まれ、クランプ部材５６の下部が両側に開く。これにより、保持部材１１に載置されたノズル部品３をワーク把持面５６ｃによって挟み込むことが可能な状態となる。そして図６（ｃ）に示すように、クランプ開閉駆動部材１２を両側に後退させることにより、引張スプリング５８の付勢力によってクランプ部材５６が閉じ、これによりノズル部品３は１対のクランプ部材５６によってクランプされて保持される。
【００４０】
このようにしてクランプ部材５６によってノズル部品３をクランプしたワーク保持部１５を、洗浄機構５に移動させて洗浄チャンバ１３に装着し、上下可動蓋１４によって洗浄チャンバ１３を閉塞する（ＳＴ３）。このとき洗浄機構５においては、洗浄チャンバ１３を閉塞していた蓋部材２２を予め移動させて、図８（ａ）に示すように、開口部５０ａを開放状態にしておく。そしてワーク保持部１５をチャンバ本体部５０に対して位置合わせして下降させ、ノズル部品３を保持したクランプ部材５６を開口部５０ａを介して加熱開孔部５０ｃ内へ進入させる。これにより、図８（ｂ）に示すように、クランプ部材５６の外周面５６ａが加熱開孔部５０ｃの当接伝熱面５０ｄに当接するとともに、上下可動蓋１４が当接伝熱面５０ｄに当接する。そして洗浄チャンバ１３が閉塞されたならば、開閉弁４２を開にして洗浄チャンバ１３内の排気を開始する（ＳＴ４）。これにより、洗浄空間５０ｂ内部が減圧される。
【００４１】
次いで洗浄条件の確認が行われる。すなわち洗浄チャンバ１３のチャンバ本体部５０の温度および洗浄液７の温度を、それぞれチャンバ本体部５０に設けられた温度センサ１９、液供給配管系３１に設けられた温度センサＴＳによって検出して、予め設定された温度以上に保持されているか否かを確認する（ＳＴ５）。ここで、設定温度に到達していなければ、さらに昇温待ちの待機を行う。この待機状態において、加熱されたチャンバ本体部５０の熱はクランプ部材５６を介してノズル部品３に接触熱伝達によって伝達され、予め設定された待機時間が経過することにより、ノズル部品３の温度は所定の洗浄温度まで昇温する。これとともに、洗浄チャンバ１３の排気系の真空度を確認する（ＳＴ６）。すなわち、真空センサＶＳによって排気配管系３６の真空度を検出し、予め設定された真空度に到達しているか否かを確認し、設定真空度に到達していなければさらに排気待ちの待機を行う。
【００４２】
なお洗浄条件は、サンプルワークを対象とする洗浄試行を行ういわゆる条件出しの結果に基づいて、被洗浄ワークの形状や異物付着状態などによる洗浄難易度に応じて決定されるものである。ここでは一般に使用されている、沸点温度が１５０℃〜２２０℃程度の炭化水素系の洗浄液を用いる場合における洗浄条件の一部を参考までに例示する。噴射圧力としては、０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａのオーダーの圧力が選定され、洗浄チャンバ１３の真空度としては、１ＫＰａ〜４０ＫＰａの圧力範囲から選定する。そして液加熱温度としては、１００℃〜１４０℃の範囲が、またノズル部品３の加熱目標温度は同様に１００℃〜１４０℃の範囲で選定される。
【００４３】
洗浄条件が満たされていることが確認されたならば、洗浄液７の噴射を開始する（ＳＴ７）。すなわち、図９（ａ）に示すように、液供給ポート２３を介して加熱・加圧された洗浄液７をノズルチップ６１から洗浄チャンバ１３の内部へ噴射する。噴射された洗浄液７は、２流体噴射加速部６０の噴流ガイド部６０ａによってガイドされ、洗浄空間５０ｂ内に露呈されたノズル部品３の下端面に入射する。
【００４４】
この洗浄液７の噴射において、洗浄空間５０ｂ内は予め排気配管系３６から排気ポート２４を介して排気することにより減圧されており、また洗浄液７は予め加熱されていることから、ノズルチップ６１から洗浄空間５０ｂ内に噴射された洗浄液７は、瞬時に蒸発して気化した状態であるいは気化過程の微細な液滴の状態で、ノズル部品３に対して入射する。このとき、洗浄液７が蒸発して気化することにより体積が膨張し、この膨張による流れの方向が噴流ガイド部６０ａによって一定方向に規制されていることから、気化した洗浄液７はノズルチップ６１から噴射されたときの流速よりも遙かに高い流速で、ノズル部品３に対して入射する。
【００４５】
図９（ｂ）は、この洗浄過程を示している。下方からノズル部品３に対して噴射された洗浄液７の液滴、蒸気のいずれかまたはこれら２流体の混合物は、開口部３ｅから洗浄対象部位である空隙部３ｆやニードル孔３ｇの内部に高速で進入し、これら噴射される液滴または蒸気による物理力（ジェット衝撃作用）によって内表面３ｊに付着した異物が除去される。これとともに、噴射された後に潜熱を奪われて蒸気が液化することにより生じた微細な液滴７ａや微細な厚みの液膜が内表面３ｊに付着し、洗浄対象部位に残留した微細異物と内表面３ｊとの界面に進入する。この洗浄過程において、ノズル部品３を保持したクランプ部材５６には、加熱されたチャンバ本体部５０の熱が、当接伝熱面５０ｄから外周面５６ａに接触熱伝達により伝達され（矢印ａ参照）、さらにこの熱伝達により加熱されたクランプ部材５６の熱が、ワーク把持面５６ｃからノズル部品３へ伝達される（矢印ｂ参照）。
【００４６】
このとき、温度センサ１９によるチャンバ本体部５０の温度検出結果に基づいてチャンバ加熱ヒータ１８が制御することにより、ノズル部品３の温度を減圧された洗浄空間５０ｂ内における洗浄液７の沸点温度以上に保持していることから、ノズル部品３の内部において内表面３ｊの温度は常に洗浄液７の沸点温度以上に保持されている。したがって、内表面３ｊに付着した液滴７ａや微細異物と内表面３ｊとの界面に存在する液膜は再沸騰し、この再沸騰による剥離作用によって洗浄対象部位に残留した微細異物が除去される。
【００４７】
この洗浄機序は、端部３ａに設けられた細孔３ｈや、突部３ｄに設けられた噴射孔３ｉにおいても同様に実現され、超音波洗浄を用いた従来の洗浄方法では困難であった高い洗浄品質を得ることができる。なお、洗浄液７の噴射において、２流体噴射加速部６０への振動付与、あるいはノズルチップ６１からの噴射の断続によって、噴流に揺らぎを与えることにより、異物除去作用を向上させることができる。
【００４８】
そして噴射開始から所定の洗浄時間が経過したか否かをタイマによって計時し（ＳＴ８）、タイムアップを確認したならば洗浄液の噴射を停止する（ＳＴ９）。次いで、洗浄チャンバ１３内の排気を停止し（ＳＴ１０）、洗浄後のノズル部品３を保持したワーク保持部１５を洗浄チャンバ１３からワーク受渡し部４に移動させる（ＳＴ１１）。そしてワーク保持部１５が洗浄後のノズル部品３をワーク受渡し部４に受け渡すことにより、１つのノズル部品３を対象とした洗浄処理の１サイクルが終了する。
【００４９】
なお上述例においては、被洗浄ワークがディーゼルエンジンの燃料噴射系に用いられるＤＤＬ型のノズル部品３である場合を示したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば図１０（ａ）に示すロアボディ１０３のように、複雑な形状を有する部品であってもよい。ロアボディ１０３は、ノズル部品３と結合してインジェクタを構成する部品であり、一方側の端部１０３ａから分岐した突部１０３ｂ、１０３ｃを有しており、端部１０３ａ、突部１０３ｂ、１０３ｃにはそれぞれ開口部１０３ｅ、１０３ｆ、１０３ｇが形成されている。すなわち、ロアボディ１０３は、洗浄対象部位となる狭隘部が複数存在する形態となっている。
【００５０】
このような部品が被洗浄ワークとなるような場合には、図３に示すチャンバ基部５１に替えて、図１０（ｂ）に示すような構成のチャンバ基部１５１を用い、クランプ部材５６Ａによって保持されたロアボディ１０３の開口部１０３ｅ、１０３ｆ、１０３ｇにそれぞれ対向する位置に、２流体噴射加速部１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃをそれぞれノズルチップ１６１と組み合わせて個別に配置する。これにより、洗浄対象部位である内部の狭隘部に、開口部１０３ｅ、１０３ｆ、１０３ｇを介して洗浄液７の蒸気を噴射することができる。
【００５１】
また上記実施例においては、チャンバ本体部５０を加熱するための加熱手段として電熱式のチャンバ加熱ヒータ１８を用いた例を示したが、加熱手段はこれに限定されるものではなく、金属体であるチャンバ本体部５０を加熱することが可能な方法であれば、電熱式のチャンバ加熱ヒータ１８以外の手段を用いてもよい。例えば、図１１に示すように、チャンバ本体部５０の外周に金属製の発熱リング１１８ａを設け、その外側に誘導コイル１１８ｂを配置した誘導加熱方式の加熱手段１１８を用いるようにしてもよい。すなわち、誘導コイル１１８ｂに通電することにより、発熱リング１１８ａが電磁誘導によって発熱し、この熱によってチャンバ本体部５０を加熱する。
【００５２】
上述構成の洗浄装置１による洗浄方法は、被洗浄ワークでありノズル部品３を加熱して少なくとも洗浄対象部位の表面温度を洗浄液７の沸点温度以上に保持しながら、洗浄対象部位に洗浄液７の蒸気およびまたは微細液滴を噴射することにより、噴射による異物除去作用および蒸気が液化した液滴およびまたは微細液滴が加熱された洗浄対象部位に接触して再沸騰することにより生じる剥離作用によって、洗浄対象部位に付着した異物を除去する形態となっている。
【００５３】
また本実施の形態においては、減圧手段であるエジェクタ３８の排気作用によって減圧される減圧容器である洗浄チャンバ１３内にノズル部品３を保持し、内表面３ｊなどの洗浄対象部位に付着した液滴の再沸騰を減圧雰囲気下で行うようにしている。これにより、洗浄液７の沸点温度を減圧によって低下させることができ、効率的な洗浄動作が実現される。なお洗浄液７として、沸点温度が低い種類の液体を使用する場合には、常圧雰囲気で行うようにしてもよい。
【００５４】
そして本実施の形態においては、さらに洗浄液７を予め液加熱ヒータ３４によって加熱した状態で、洗浄空間５０ｂ内に噴射するようにしている。これにより、洗浄空間５０ｂ内に噴射された状態において蒸発が促進され、より効率的な洗浄動作が実現される。なお被洗浄ワークの熱容量が大きくしかも高い温度まで予熱が可能で、洗浄液７の沸点温度との関係で、付着した液滴を気化させるために必要な潜熱を上回る熱量を予め被洗浄ワークに持たせておくことが可能な場合には、洗浄液７の加熱を省略してもよい。
【００５５】
また本実施の形態においては、洗浄液７が炭化水素系の洗浄液であり、洗浄空間５０ｂ内に噴射されてノズル部品３に付着した後再沸騰により生じた蒸気を排気配管系３６を経由して回収し、コンデンサ４０によって蒸留再生して洗浄液タンク３０内に回収して再使用するようにしている。これにより噴射された洗浄液を気化させて異物除去を行う洗浄方式において、消費される洗浄液７の量を減少させ、ランニングコストの低減が可能となっている。
【００５６】
さらに、本実施の形態においては、ノズル部品３を高熱伝導性の材質より成るクランプ部材５６によって接触保持し、熱源であるチャンバ加熱ヒータ１８によって加熱されたチャンバ本体部５０の熱をクランプ部材５６を介してノズル部品３に伝える接触熱伝達によって、ノズル部品３の洗浄対象部位の加熱を行うようにしている。これにより、簡便な構成で確実にノズル部品３の洗浄対象部位に熱を伝達することができる。
【００５７】
ここでは、接触熱伝達の形態として、チャンバ本体部５０に円錐テーパ状の当接伝熱面５０ｄを有する加熱開口部５０ｃを設け、ノズル部品３を保持するクランプ部材５６の外周面５６ａを当接伝熱面５０ｄに倣う形状とし、クランプ部材５６を加熱開口部５０ｃに挿入して、外周面５６ａを当接伝熱面５０ｄに摺接させてるようにしている。これにより、外周面５６ａと当接伝熱面５０ｄとの高い密着度が確保され、良好な熱伝達が実現される。
【００５８】
なお、洗浄液７として本実施の形態においては炭化水素系の液体を用いた例を示しているが、被洗浄ワークの種類・特性によっては、炭化水素系のもの以外の液体を洗浄液として使用することが可能である。例えば被洗浄ワークがアルミニウムなど発錆のない材質である場合には、防錆剤を含む界面活性剤が添加された水を洗浄液として使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の洗浄方法および洗浄装置は、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを対象として、十分な洗浄性能を確保することができるという特徴を有し、自動車部品などの精密加工部品の洗浄の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態の洗浄装置の構成説明図
【図２】本発明の一実施の形態の洗浄方法における被洗浄ワークの断面図
【図３】本発明の一実施の形態の洗浄装置に用いられる洗浄チャンバーの断面図
【図４】本発明の一実施の形態の洗浄装置において被洗浄ワークを保持するワーク保持部の構造説明図
【図５】本発明の一実施の形態の洗浄装置において被洗浄ワークを保持するワーク保持部の構造説明図
【図６】本発明の一実施の形態の洗浄方法の処理フロー図
【図７】本発明の一実施の形態の洗浄方法の工程説明図
【図８】本発明の一実施の形態の洗浄方法の工程説明図
【図９】本発明の一実施の形態の洗浄方法の工程説明図
【図１０】（ａ）本発明の一実施の形態の洗浄方法における被洗浄ワークの断面図（ｂ）本発明の一実施の形態の洗浄方法における洗浄液噴射部配置の説明図
【図１１】本発明の一実施の形態の洗浄装置における洗浄チャンバーの断面図
【符号の説明】
【００６１】
１  洗浄装置
３  ノズル部品
４  ワーク受渡し部
５  洗浄機構
６  洗浄液供給部
７  洗浄液
１３  洗浄チャンバ
１５  ワーク保持部
１８  ヒータ
２０  閉塞機構
３０  洗浄液タンク
３１  液供給配管系
３６  排気配管系
３８  エジェクタ
４０  コンデンサ
５０  チャンバ本体部
５０ｂ  洗浄空間
５０ｃ  加熱開孔部
５０ｄ  当接伝熱面
５６  クランプ部材
６０  ２流体噴射加速部
６１  ノズルチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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