(57)【要約】【課題】洗浄用２流体ノズルにおいて、洗浄液中に加圧気体を混入させることにより、加圧気体等の圧力を上げることなく、洗浄力を向上させる洗浄用２流体ノズル及び洗浄方法を提供する。【解決手段】噴出口から洗浄液を加圧気体により加圧して噴出し、被洗浄物に付着した付着物を除去する洗浄用２流体ノズルにおいて、洗浄液中に加圧気体を供給し、小さな気泡（キャビテーション）を発生させる。この気泡が破裂する際に発生する衝撃波（パルス）、及び気泡が被洗浄物にぶつかる際に起きる気泡の破裂により、洗浄力を向上させた洗浄用２流体ノズル。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴出口から洗浄液を加圧気体により加圧して噴出し、被洗浄物に付着した付着物を除去する洗浄用２流体ノズルにおいて、
該洗浄用ノズルが、
洗浄液と加圧気体とを混合させる混合部と、
該混合部に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
該混合部に加圧気体を供給する加圧気体供給部と、
該加圧気体供給部に加圧気体を供給する第一加圧気体供給口と、
該洗浄液供給部に洗浄液を供給する洗浄液供給口と、
を有し、
さらに、該洗浄液供給部に該加圧気体を供給する第二加圧気体供給口を有することを特徴とする洗浄用２流体ノズル。
【請求項２】
該洗浄液供給部に供給する該加圧気体の圧力を調整する圧力調整手段を有する、請求項１に記載の洗浄用２流体ノズル。
【請求項３】
第二加圧気体供給口を介して、該加圧気体供給部から該洗浄液供給部へ加圧気体が供給される、請求項１又は２に記載の洗浄用２流体ノズル。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の洗浄用２流体ノズルを用いて被洗浄物の洗浄を行うことを特徴とする洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加圧気体を用いて洗浄液を加圧して噴出する、洗浄用２流体ノズル及び洗浄方法に関するものである。さらに詳しくは洗浄液中に気泡（キャビテーション）を発生させて洗浄を行う洗浄用２流体ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
埃や汚れなどの付着物を除去する洗浄用ノズルとして、洗浄用２流体ノズルは広く用いられている。図２は、従来から広く用いられる洗浄用２流体ノズルの構造の一例である。洗浄用２流体ノズルの本体部は内筒部７と外筒部８の２重円筒構造となっている。内筒部７及び外筒部８の一方の端部は円錐形状に先細りになっており、内筒部７の先端には開口が設けられ、開口の外側が洗浄液と加圧気体が混合する混合部５である。混合部５を経た外筒部８の先端は直管部９となっており、直管部９の先端に噴出口６が設けられている。内筒部７の内部は洗浄液供給部３であり、内筒部７のもう一方の端部には洗浄液供給口１が設けられている。内筒部７と外筒部８の間が加圧気体供給部４であり、外筒部８には加圧気体供給口２が設けられている。
【０００３】
本発明に係る洗浄用２流体ノズルの使用方法を説明する。
先ず、洗浄液供給口１にホースなどを接続し、洗浄用２流体ノズルに洗浄液を供給する。洗浄液は洗浄液供給口１より洗浄液供給部３に供給される。また、加圧気体供給口２より、洗浄用２流体ノズルに洗浄液よりも高圧の加圧気体を供給する。加圧気体は加圧気体供給口２より加圧気体供給部４に供給される。洗浄用２流体ノズルに供給された洗浄液と加圧気体は混合部５で混合される。加圧気体は洗浄液よりも圧力が高いため、加圧気体と混合した洗浄液は加圧気体により加速され、その速度を増して洗浄用２流体ノズルの直管部９を経て、噴出口６より噴出する。洗浄用２流体ノズルより噴出した洗浄液は被洗浄物に衝突し、被洗浄物に付着している付着物を除去する。
【０００４】
また、図３は、従来から用いられている洗浄用２流体ノズルの構造の他の一例である。
この洗浄用２流体ノズルは、混合部１５と加速部１４から構成されており、混合部１５には加圧気体流入口１６と洗浄液流入口１７が設けられている。
加圧気体流入口１６から加圧気体を、洗浄液流入口１７から洗浄液をそれぞれ混合部１５に流入する。流入された加圧気体と洗浄液は混合部１５で混合され、洗浄液の液滴が形成される。混合部１５で形成された洗浄液の液滴は、加圧気体と共に加速部１４に進み、洗浄液の液滴は加圧気体により加速されて噴出する。洗浄用２流体ノズルより噴出した洗浄液の液滴は、被洗浄物に衝突し、被洗浄物に付着している付着物を除去する（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１５６２２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上で説明したような従来の洗浄用２流体ノズルでは洗浄力不足が問題となることがあった。上述したように、従来の洗浄用２流体ノズルは、加圧気体の圧力を利用して洗浄液を加速し洗浄を行う。よって、加圧気体の圧力が十分に高くない場合、洗浄液を十分に加速できないこととなってしまい、洗浄力が不足することとなる。この洗浄力を上げるには加圧気体の圧力を上げればよいが、加圧気体の圧力を上げるためには、コンプレッサーの能力を上げる等の処置が必要な場合が多く、そのコストが問題となってくる。また、加圧気体の圧力を上げた場合、洗浄用２流体ノズル自体も高圧仕様にしなければならないため、洗浄用２流体ノズルの製造コストが高くなるという問題も起きてしまう。
【０００７】
本発明は上記課題を解決する為、洗浄用２流体ノズルにおいて、洗浄液中に加圧気体を混入させることにより、加圧気体等の圧力を上げることなく、洗浄力を向上させる洗浄用２流体ノズル及び洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、噴出口から洗浄液を加圧気体により加圧して噴出し、被洗浄物に付着した付着物を除去する洗浄用２流体ノズルにおいて、該洗浄用ノズルが、洗浄液と加圧気体とを混合させる混合部と、該混合部に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、該混合部に加圧気体を供給する加圧気体供給部と、該加圧気体供給部に加圧気体を供給する第一加圧気体供給口と、該洗浄液供給部に洗浄液を供給する洗浄液供給口と、を有し、該洗浄液供給部に該加圧気体を供給する第二加圧気体供給口を有することを特徴とする洗浄用２流体ノズルに存する。
【０００９】
また、本発明の別の要旨は、上記洗浄用２流体ノズルを用いた洗浄法に存する。
本発明によれば、洗浄液供給部に加圧気体を供給することにより、洗浄液中に小さな気泡（キャビテーション）を発生させることができる。そして、この気泡が混合部で破裂する際に衝撃波を発生することにより、付着物を除去しやすくなる。さらに、気泡が被洗浄物にぶつかる際に起きる気泡の破裂する事により、付着物を除去しやすくなる。これにより、洗浄用ノズルの洗浄力を向上させることができる。
【００１０】
本発明の洗浄用２流体ノズルはその洗浄能力の高さから、微細な付着物等が問題となるような、磁気記録媒体や光記録媒体などの精密製品の製造ラインでの使用に適している。
なお、本発明における加圧気体とは、その洗浄用２流体ノズルの使用場所における大気圧より大きい圧力の気体のことを言う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る洗浄用２流体ノズルを図を用いて説明する。図１は本発明に係る洗浄用２流体ノズルの一形態の構造を示す概略図である。
図１に示すように、本発明に係る洗浄用２流体ノズル本体部は内筒部７と外筒部８の２重円筒構造となっている。内筒部７及び外筒部８の一方の端部は円錐形状に先細りになっており、内筒部７の先端には開口が設けられており、開口の外側が洗浄液と加圧気体が混合する混合部５である。混合部５を経た外筒部８の先端は直管部９となっており、直管部９の先端に噴出口６が設けられている。内筒部７の内部は洗浄液供給部３であり、内筒部７のもう一方の端部には洗浄液供給口１が設けられている。内筒部７と外筒部８の間が加圧気体供給部４であり、外筒部８には第一加圧気体供給口１２が設けられている。加圧気体供給部４は、第二加圧気体供給口１３を介して気泡発生用加圧気体供給路１０により洗浄液供給部３につながっており、その途中に圧力調整手段として気泡発生用加圧気体圧力調節部１１が設けられている。
【００１２】
次に、本発明に係る洗浄用２流体ノズルを用いた洗浄方法について説明する。
洗浄液供給口１にホースなどを接続し、洗浄用２流体ノズルに洗浄液を供給する。洗浄液は洗浄液供給口１より洗浄液供給部３に供給される。また、第一加圧気体供給口１２より、ノズルに洗浄液よりも高圧の加圧気体を供給する。加圧気体は第一加圧気体供給口１２より加圧気体供給部４に供給される。加圧気体供給部４に供給された加圧気体の一部は、第二加圧気体供給口１３を介して気泡発生用加圧気体供給路１０を通過し、洗浄液供給部３に供給される。洗浄液に供給された加圧気体はサブμｍ程度の小さな気泡となり、洗浄液中に存在する。洗浄液中に存在する気泡は、洗浄液と共に混合部５へと移動する。混合部５に達した気泡は圧力の低下と共に急激に膨張し、その気泡の一部は混合部５で破裂をする。この気泡が破裂する際に、洗浄液に衝撃波（パルス）が発生する。パルスが発生した洗浄液は加圧気体と混合部５によって混合される。洗浄液は加圧気体により加速され、その速度を増してノズルの噴出口６より噴出する。ノズルより噴出した気泡を含んだ洗浄液は被洗浄物に衝突し、洗浄液中の気泡は衝突した際に破裂する。なお、洗浄液中に発生する気泡の大きさは、通常０．０１μｍ〜１０μｍ程度である。
【００１３】
気泡が混合部５で破裂することにより発生する洗浄液のパルスとは、洗浄液の噴出圧が高い状態と低い状態を繰り返している状態を示している。この気泡が破裂により発生する洗浄液の噴出圧が高い状態の圧力は、気泡が混合部５で破裂せずパルスを有さない状態の洗浄液の噴出圧よりも高くなる。これにより加圧気体の圧力等を上げることなく、洗浄液の噴出圧を上げることができ、洗浄力が向上することとなる。また、混合部５で破裂せずに、洗浄液に含まれた状態で噴出された気泡は、被洗浄物に衝突すると破裂する。この気泡が破裂する際に発生する衝撃により、付着物が被洗浄物から離脱しやすくなる。これにより洗浄力が向上することとなる。
【００１４】
本発明の特徴は洗浄液供給部３へ加圧気体を供給する第二加圧気体供給口１３を有することにある。この第二加圧気体供給口１３を有することにより、上述したような洗浄液のパルス及び気泡の破裂による洗浄力の向上を図ることができる。
洗浄液供給部３へ加圧気体を供給する第二加圧気体供給口１３の後に続く気泡発生用加圧気体供給路１０には、圧力調整手段としての気泡発生用加圧気体圧力調整部１１を設け、洗浄液供給部３に供給する加圧気体の圧力を調節可能な構造とすることが好ましい。洗浄液供給部３に供給する加圧気体の圧力を調節することにより、洗浄液中に発生する気泡の量や大きさを調節することができるため、洗浄液に発生するパルスの周波数やノズルより噴出された後の洗浄液中の気泡の量をコントロールすることができる。つまり、洗浄力の強さを調節することが可能となる。圧力調整手段である気泡発生用加圧気体圧力調節部１１の機構としては、圧力を調節できる機構であれば何れの機構でもかまわないが、操作が容易であり構造も簡素なものとすることができることから、ニードル弁をネジ式機構により移動可能な構造とし、ニードル弁を移動させて気泡発生用加圧気体供給路１０断面とニードル弁の隙間の面積を変化させ、洗浄液供給部３へ供給する加圧気体の圧力を調節できる機構とすることが好ましい。
【００１５】
図１においては、洗浄液供給部３へ加圧気体を供給する第二加圧気体供給口１３及び気泡発生用加圧気体供給路１０は一つずつしか設けてないが、気泡が発生できればその数に制限はなく、それぞれ２つ以上設けていても良い。また、加圧気体が流入できるのであれば、その形状はいずれの形状でも良い。
洗浄液に発生させるパルスの周波数は通常２０Ｈｚ以上、好ましくは５０Ｈｚ以上である。あまり周波数が低いと、パルスによる衝撃が付着物に効果的に伝わらないおそれがある。この範囲であれば、付着物にパルスによる衝撃を効果的に伝え、洗浄力の向上を図ることができる。ただし、周波数は通常２００Ｈｚ以下、好ましくは１５０Ｈｚ以下である。あまり周波数が高すぎると、パルスが付着物に与える衝撃が小さくなってしまう。この範囲であれば、洗浄液に適切なパルス効果による洗浄力の向上を期待することができる。
【００１６】
洗浄液供給部３に供給する加圧気体の圧力は洗浄液の圧力よりも高くなけらばならない。洗浄液よりも圧力が低いと洗浄液中に加圧気体が流入できないため、気泡が発生しないからである。洗浄液供給部３に供給する加圧気体の圧力と洗浄液の圧力の差は、通常２００ｋＰａ以上、好ましくは３００ｋＰａ以上である。加圧気体の圧力と洗浄液の圧力差がこの範囲以上であれば、加圧気体が洗浄液中に適度に流入するため、微細な気泡を適度に発生させることができ、表面が軟質の物や微細な付着物に対しても効果的に洗浄を行うことができる。また、洗浄液供給部３に供給する加圧気体の圧力と洗浄液の圧力の差は通常１２００ｋＰａ以下であり、好ましくは１０００ｋＰａ以下である。加圧気体の圧力と洗浄液の圧力差がこの値以下であれば、加圧気体の過度の流入を防ぎ、適切な量の気泡を発生させることができる。
【００１７】
本発明の洗浄用２流体ノズルの構造は、上述した様に洗浄液供給部３と加圧気体供給部４を、第二加圧気体供給口１３を介して気泡発生用加圧気体供給路１０により繋げるような構造とすることが好ましい。この様な構造とすることにより、第一加圧気体供給口１２から加圧気体を供給するだけで、洗浄液供給部３にも同時に加圧気体を供給することができるため、加圧気体供給ラインの構造を簡単にすることができる。
【００１８】
ただし、第一加圧気体供給口１２と第二加圧気体供給口１３にそれぞれ加圧気体供給ラインを設けて、洗浄液中に加圧気体を供給する構造としても、当然に本発明の効果は期待できる。この場合は第二加圧気体供給口１３の加圧気体供給ラインに減圧弁等の圧力調整手段を設け、供給する加圧気体の圧力を調整できるようにしておくことが好ましい。
【００１９】
気泡発生用加圧気体供給路１０の径は、その下限値は通常０．３ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上であり、上限値は通常２．０ｍｍ以下であり、好ましくは１．５ｍｍ以下である。この範囲であれば、適切な量の加圧気体を供給することができるため、洗浄液中に安定して気泡を発生させることができる。
洗浄用２流体ノズルの内筒部の開口径の下限値は、通常１．０ｍｍ以上、好ましくは１．５ｍｍ以上であり、上限値は３．０ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以下である。この範囲であれば、適量の気泡を含む洗浄液を混合部５に供給でき、気泡の破裂によるパルスの発生を効果的に行いやすくなるからである。
【００２０】
洗浄用２流体ノズルの噴出口の径の下限値は、通常２．０ｍｍ以上、好ましくは２．５ｍｍ以上であり、上限値は６．０ｍｍ以下、好ましくは５．５ｍｍ以下である。この範囲であれば、洗浄液の勢いを損なうことなく、洗浄液の広がりを抑えつつ精度良く被洗浄物に洗浄液を噴出しやすくなるからである。
洗浄用２流体ノズルの直管部９の長さは、その下限値は通常１０ｍｍ以上、好ましくは１５ｍｍ以上であり、上限値は通常４０ｍｍ以下程度、好ましくは３０ｍｍ以下である。本発明の洗浄用２流体ノズルを用いた場合、混合部５での気泡の破裂により洗浄液にパルスが発生するため、洗浄液が広がって噴出しやすい。しかし、上記範囲とすることにより、パルス成分をあまり低下させることなく、洗浄液の広がりを適切に抑制することができるため、被洗浄物を効果的に洗浄できる。
【００２１】
また、噴出口６と被洗浄物の距離は通常５ｃｍ以上、１５ｃｍ以下とするのが好ましい。最適な距離は加圧気体の圧力等に左右されるが、通常この範囲であれば、洗浄液を十分に加速させることができ、さらに洗浄液の広がりによる洗浄力の低下を抑えることができるからである。
本発明に用いる洗浄液は特に限定されず、例えば水、酸、アルカリ、有機溶剤などいずれも用いうるが、洗浄液は被洗浄物に付着している付着物に応じて選択するのが好ましい。また、洗浄液は複数の種類の液体を混合させて使用しても良く、特に本願発明では洗浄液中に気泡が含まれており、その気泡が被洗浄物と衝突した際の破裂によるバブリング効果が期待できるため、洗剤を混ぜておくと泡が立ちやすく、汚れが落ちやすくなるといった効果も期待することができる。
【００２２】
磁気記録媒体や光記録媒体などを洗浄する場合にはアルカリ系洗剤を含む洗浄液を用いるのが好ましい。アルカリ系洗剤の混合量は、例えば水１００％に対して１〜５％程度とすると、適度に泡がたち洗浄効果が増すため好ましい。
本発明に用いる加圧気体は空気、窒素など特に限定されないが、その取り扱いの容易さから空気を用いるのが好ましい。
【００２３】
洗浄用２流体ノズルの材質としては、一般的な洗浄ノズルに用いられるものを広く用いることができる。洗浄液として水を用いる際には、ＳＵＳ３１６やＳＵＳ３０４などのステンレス鋼を用いると錆が発生せずノズルの寿命を長くすることができ好ましい。また、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などを用いると、ノズルが摩耗しても摩耗粉が発生しにくく、洗浄物を傷つけることなく好ましい。また、有機溶剤を洗浄液として用いる場合にはその耐性を期待することができる。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例を示すが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例）
図１に示す洗浄用２流体ノズルを使用して洗浄力のテストを行った。使用した洗浄用２流体ノズルの各部の寸法は、気泡発生用加圧気体供給路１０の径は１ｍｍ、内筒部７の円錐形状の広がり角度ａは５０°、外筒部８内部の円錐形状の広がり角度ｂは６０°、内筒部の開口の径は２ｍｍ、噴出口の径は４ｍｍ、直管部の長さは２０ｍｍである。洗浄用２流体ノズルの材質としてはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いた。洗浄液としては水を用い、その圧力は１００ｋＰａで一定とした。加圧気体としては空気を用いた。
【００２５】
テスト開始直後より、洗浄用２流体ノズルから気泡の破裂する音が聞こえ、破裂音と共に洗浄液にパルスが発生していることが確認できた。気泡の破裂する音は圧力を上げるに従って聞こえなくなっていき、さらに洗浄液のパルスも目視では確認できなくなった。加圧気体の圧力が５００ｋＰａになったときのパルスの周波数は少なくとも６０Ｈｚ以上になっていたと考えられる。
【００２６】
洗浄力の評価は、台ばかりの垂直上方向１５ｃｍの位置に洗浄用２流体ノズルを設置し、台ばかりに向かって洗浄液を吹き付け、加圧気体の圧力を表―１のように２００ｋＰａから５００ｋＰａまで変化させつつ、その台ばかりの指示値の最大値を測定することにより行った。測定結果を表―１に示す。
（比較例）
図２に示すような、第二加圧気体供給口１３を持たない洗浄用２流体ノズルを用いて、実施例と同様に洗浄力のテスト及び洗浄力の評価を行った。テスト中に気泡の破裂する音は聞こえなかった。測定結果を表―１に示す。
【００２７】
【表１】
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表―１から明らかなように、本発明の洗浄用２流体ノズルを用いた実施例の方が、従来の洗浄用２流体ノズルを用いた比較例に比べて、加圧気体の圧力が同じであっても台ばかりの指示値の最大値が高い。よって、本発明の洗浄用２流体ノズルによれば、加圧気体等の圧力を高くせずとも、洗浄力が向上できると推測される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の洗浄用２流体ノズル及び洗浄方法によれば、洗浄液中に小さな気泡（キャビテーション）を発生させることができるため、この気泡の破裂を利用した洗浄液のパルス効果及び気泡が付着物に衝突した際の破裂の衝撃により、洗浄用２流体ノズルの洗浄力を向上させることができる。よって、本発明によれば、従来のようにコンプレッサーの能力を上げるなどして、加圧気体等の圧力をあげることなく、ノズルを交換するだけで容易に洗浄力を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明の洗浄方法によれば、通常より洗浄力を高くすることができるので、例えば磁気記録媒体や光記録媒体の製造ラインで用いると、欠陥を低減でき、優れた品質の磁気記録媒体や光記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の洗浄用２流体ノズルの一例を示す概略的な断面図である。
【図２】従来の洗浄用２流体ノズルの一例を示す概略的な断面図である。
【図３】従来の洗浄用２流体ノズルの他の一例を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
１  洗浄液供給口
２  加圧気体供給口
３  洗浄液供給部
４  加圧気体供給部
５  混合部
６  噴出口
７  内筒部
８  外筒部
９  直管部
１０  気泡発生用加圧気体供給路
１１  気泡発生用加圧気体圧力調節部
１２  第一加圧気体供給口
１３  第二加圧気体供給口
１４  加速部
１５  混合部
１６  加圧気体流入口
１７  洗浄液流入口
【図１】
2004202316.tif 000004
【図２】
2004202316.tif 000005
【図３】
2004202316.tif 000006