(57)【要約】【課題】  短期間で被洗浄物の温度が安定し、加熱に要する工数が低減される洗浄装置および洗浄手段を提供する。【解決手段】  洗浄の対象となるインジェクタ５０は、洗浄工程における加熱の際、電気ヒータ６１だけでなくコイル５３によっても加熱される。すなわち、インジェクタ５０を加熱する際、制御部６０は電気ヒータ６１およびコイル５３に電力を供給する。インジェクタ５０の場合、コイル５３はニードル５２を駆動する電磁駆動部を構成しており、インジェクタ５０自身が発熱体となるコイル５３を有している。そのため、インジェクタ５０は、外側から電気ヒータ６１で加熱され、内側から自身が有しているコイル５３で加熱される。したがって、加熱の際、短期間でインジェクタ５０の温度が安定し、加熱に要する工数を低減することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を有する被洗浄物と、
前記被洗浄物の外側から前記被洗浄物を加熱するヒータと、
前記加熱手段および前記ヒータを制御し、前記被洗浄物の温度を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
前記被洗浄物を収容するチャンバと、
前記被洗浄物を加熱するとき、前記チャンバの内部を減圧可能な減圧手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記被洗浄物は、ボディと、前記ボディに形成されている噴孔を開閉する弁部材と、前記弁部材を駆動する電磁駆動部とを有する流体噴射弁であって、前記加熱手段は前記電磁駆動部のコイルであることを特徴とする請求項１または２記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ヒータおよび前記コイルに供給する電力を調整することを特徴とする請求項３記載の洗浄装置。
【請求項５】
被洗浄物が有する加熱手段、ならびに前記被洗浄物の外側に設置されているヒータにより、前記被洗浄物を加熱する段階を含むことを特徴とする洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被洗浄物の洗浄装置および洗浄方法に関し、特に被洗浄物を加熱する洗浄装置および洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に流体流路を有する被洗浄物の場合、内部に残留する異物の洗浄は重要な工程である。このような被洗浄物を洗浄する工程には、例えば被洗浄物の乾燥など被洗浄物に残留する異物を除去するため、被洗浄物を加熱する工程が含まれている。従来、被洗浄物の加熱には、被洗浄物の外側に設置したヒータが広く用いらていれる。特に、電気ヒータを用いると、供給する電力を調整することにより、被洗浄物の温度を上昇させるとともに、被洗浄物を容易に所定の温度に保持することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電気ヒータをはじめとして被洗浄物の外側にヒータを設置する場合、被洗浄物はヒータからの熱伝導によって加熱される。そのため、被洗浄物の温度が安定するには長期間を要する。また、被洗浄物の変形あるいは歪みを防止するため、ヒータの表面温度を高めるのは困難である。そのため、被洗浄物を所定の温度まで高めるには、長期間を要する。したがって、被洗浄物の加熱に要する工数の増大を招くという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、短期間で被洗浄物の温度が安定し、加熱に要する工数が低減される洗浄装置および洗浄手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１または請求項５記載の発明では、被洗浄物が加熱手段を有している。そのため、被洗浄物は、ヒータにより外側から加熱されるとともに、自身が有している加熱手段により加熱される。そのため、ヒータの表面温度を高めることなく、被洗浄物は短期間で加熱され、温度が安定する。したがって、加熱に要する工数を低減することができる。
【０００６】
請求項２記載の発明では、被洗浄物が収容されるチャンバは減圧手段により減圧される。被洗浄物を加熱しつつ被洗浄物が収容されているチャンバを減圧することにより、被洗浄物に付着している例えば水などの残留物は短期間に除去される。したがって、被洗浄物に残留する異物を除去することができる。また、ヒータと被洗浄物との間に空間が形成される場合、チャンバの内部を減圧すると、ヒータの熱は被洗浄物へ伝達されにくい。そのため、被洗浄物の加熱に長期間を要する原因となる。そこで、請求項２記載の発明では、被洗浄物を自身が有している加熱手段により加熱することにより、チャンバの内部を減圧しても、熱伝導の経路が確保される。したがって、加熱に要する工数を低減することができる。
【０００７】
請求項３記載の発明では、被洗浄物は流体噴射弁である。流体噴射弁は、弁部材を駆動する電磁駆動部にコイルを有している。そのため、コイルに電力を供給することにより、コイルは発熱する。すなわち、コイルは被洗浄物である流体噴射弁自身を加熱する加熱手段である。これにより、流体噴射弁は、ヒータにより外側から加熱されるとともに、自身が有しているコイルにより内側からも加熱される。その結果、流体噴射弁は短期間で加熱され、温度が安定する。したがって、加熱に要する工数を低減することができる。
請求項４記載の発明では、制御手段はヒータおよびコイルに供給する電力を調整する。ヒータおよびコイルへ供給される電力を調整することにより、流体噴射弁の加熱速度および到達温度は精密に制御される。したがって、加熱に要する工数を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明による洗浄装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による洗浄装置を図１に示す。図１に示す洗浄装置１０は、被洗浄物である流体噴射弁（以下、流体噴射弁を「インジェクタ」という。）５０に含まれる異物を検査する。
【０００９】
洗浄装置１０は、インジェクタ５０を収容するチャンバ１１を備えている。インジェクタ５０は、例えばエンジンの燃料噴射弁として使用される。本実施形態の場合、インジェクタ５０は、図１の上方に燃料を噴射する噴射側が位置し、図１の下方に導入側が位置する。チャンバ１１は、箱状の密閉容器である。
【００１０】
インジェクタ５０は、ボディ５１、ニードル５２ならびに加熱手段としてのコイル５３を有している。ボディ５１は、筒状に形成され、内部をニードル５２が軸方向へ往復移動可能である。ボディ５１の周囲は、モールド樹脂５４により被覆されている。ニードル５２は、軸方向においてボディ５１の一方の端部に形成される噴孔５５を開閉する。コイル５３は、チャンバ１１の外部の制御部６０に接続されている。制御部６０は図示しない電源からコイル５３に供給される電力を調整する。コイル５３には、制御部６０から所定の時期に所定の電力が供給される。
【００１１】
ニードル５２は、付勢手段５６により噴孔５５を閉塞する方向へ付勢されている。付勢手段５６としては、例えばコイルスプリングなどが用いられる。一方、ニードル５２は、コイル５３に通電することにより形成される磁気回路によって付勢手段５６に付勢される方向とは逆方向へ駆動される。すなわち、ニードル５２は、コイル５３への通電または非通電を切り換えることにより、軸方向へ往復移動する。ニードル５２は、コイル５３へ所定の電力を供給すると、発生する磁気吸引力により付勢手段５６の付勢力に抗して図１の下方へ移動し、噴孔５５を開放する。また、ニードル５２は、コイル５３への通電を停止すると、付勢手段５６の付勢力により図１の上方へ移動し、噴孔５５を閉塞する。コイル５３および付勢手段５６は、ニードル５２を駆動する電磁駆動部を構成している。ボディ５１の他方の端部には、導入口５７が形成されている。
【００１２】
洗浄装置１０は、加圧過熱水供給部２０および温水供給部３０を備えている。チャンバ１１に収容されているインジェクタ５０の噴孔５５側はノズル１２に取り付けられる。ノズル１２は、加圧過熱水供給部２０および温水供給部３０に接続されている。加圧過熱水供給部２０は、洗浄流体としての水を加圧および加熱して加圧過熱水を生成する。加圧過熱水供給部２０は、生成した加圧過熱水を、ノズル１２を経由してインジェクタ５０に供給する。加圧過熱水供給部２０で生成される加圧過熱水は、大気圧以上に加圧され、沸点である１００℃以上に過熱されている。本実施形態の場合、加圧過熱水は、１６０ｋＰａ、１１０℃に加圧および過熱されている。温水供給部３０は、洗浄流体としての水を加熱して温水を生成する。温水供給部３０は、生成した温水を、ノズル１２を経由してインジェクタ５０に供給する。温水供給部３０で生成される温水は、大気圧に保持され、沸点以下まで加熱されている。本実施形態の場合、温水は７０℃から９０℃に加熱されている。
【００１３】
加圧過熱水供給部２０とノズル１２とを接続する加圧配管２１には、バルブ２２が設置されている。バルブ２２を開閉することにより、加圧過熱水供給部２０からノズル１２への加圧過熱水の供給が制御される。同様に、温水供給部３０とノズル１２とを接続する温水配管３１には、バルブ３２が設置されている。バルブ３２を開閉することにより、温水供給部３０からノズル１２への温水の供給が制御される。
【００１４】
加圧過熱水供給部２０で生成された加圧過熱水は、過熱状態の液体のままノズル１２を経由してインジェクタ５０の噴孔５５側に供給される。インジェクタ５０に供給された加圧過熱水は、インジェクタ５０のニードル５２が開弁することにより、大気圧に開放される。そのため、加圧過熱水は、瞬時に沸騰して水蒸気へ気化し、インジェクタ５０に流入する。
洗浄装置１０は、減圧手段としての吸引ポンプ４１を備えている。吸引ポンプ４１は、チャンバ１１に接続されている。吸引ポンプ４１とチャンバ１１との間にはバルブ４２が設置されている。バルブ４２を開放することにより、チャンバ１１の内部は大気圧以下に減圧される。
【００１５】
洗浄装置１０は、吸引ポンプ４３を備えている。吸引ポンプ４３は、チャンバ１１に設置されている排出部１３に接続されている。排出部１３は、チャンバ１１に収容されているインジェクタ５０の反ノズル側に設置されている。排出部１３には排出通路１４が形成されている。インジェクタ５０を通過した水蒸気は、排出部１３の排出通路１４を流れる。吸引ポンプ４３と排出部１３との間には、バルブ４４が設置されている。バルブ４４を開放することにより、排出通路１４は大気圧以下に減圧される。
【００１６】
洗浄装置１０は、フィルタ１５を備えている。フィルタ１５は、排出部１３に設置されている。フィルタ１５は、インジェクタ５０から排出通路１４へ排出される水蒸気に含まれる異物を捕集する。また、洗浄装置１０は、検出部１６を備えている。検出部１６は、フィルタ１５に捕集された異物を検出する。検出部１６は、フィルタ１５に捕集された異物を拡大する例えば拡大鏡などの図示しない拡大手段を有している。また、検出部１６は、拡大手段で撮影された異物の画像を処理する図示しない処理部を有している。処理部では、撮影されたフィルタ１５の画像について画像処理が実行され、異物の種類、大きさおよび数などが検出される。
【００１７】
洗浄装置１０は、電気ヒータ６１を備えている。電気ヒータ６１は、インジェクタ５０の径方向外側にインジェクタ５０を覆って設置されている。インジェクタ５０と電気ヒータ６１とは、互いに接してまたは所定の間隔を形成して設置されている。電気ヒータ６１は制御部６０に接続されており、制御部６０から供給される電力により加熱される。また、洗浄装置１０は、インジェクタ５０の温度を検出する温度検出部６２を備えている。制御部６０は、温度検出部６２で検出されたインジェクタ５０の温度に基づいてコイル５３および電気ヒータ６１に供給する電力を調整し、インジェクタ５０を所定の温度に制御する。
【００１８】
次に、上記の構成による洗浄装置１０による洗浄方法について図２に基づいて説明する。
（インジェクタのセット）
洗浄の対象となるインジェクタ５０をチャンバ１１の内部に設置する（Ｓ１００）。このとき、チャンバ１１の内部は大気圧である。インジェクタ５０は、噴孔５５側の端部がノズル１２に接続される。なお、インジェクタ５０は、図示しない支持部によりチャンバ１１に支持してもよい。また、インジェクタ５０の径方向外側には、電気ヒータ６１が設置される。電気ヒータ６１は、インジェクタ５０の径方向外側を周方向へ連続あるいは不連続に包囲して設置される。
【００１９】
（低沸点成分の除去）
チャンバ１１の内部へのインジェクタ５０の設置、ならびにインジェクタ５０への電気ヒータ６１の設置が完了すると、チャンバ１１は密閉される。そして、バルブ４２が開放され、チャンバ１１の内部は吸引ポンプ４１により減圧される。これにより、チャンバ１１の内部およびインジェクタ５０の内部は大気圧以下に減圧される。また、チャンバ１１の内部の減圧とともに、制御部６０はインジェクタ５０のコイル５３に所定の電力を供給する。コイル５３に電力を供給することにより、コイル５３は発熱する。また、制御部６０は電気ヒータ６１にも電力を供給する。これにより、電気ヒータ６１は発熱する。コイル５３および電気ヒータ６１で発生した熱は、ボディ５１およびモールド樹脂５４などを経由してインジェクタ５０全体に伝達される。その結果、インジェクタ５０はボディ５１をはじめ全体が加熱される。
【００２０】
制御部６０は、検出部６２で検出されるインジェクタ５０の温度が所定の温度になるまで、コイル５３および電気ヒータ６１へ電力を供給し、インジェクタ５０を加熱する。検出部６２で検出されるインジェクタ５０の温度が所定の温度に到達すると、制御部６０はインジェクタ５０が所定の温度で安定するようにコイル５３および電気ヒータ６１へ供給する電力を調整する。これにより、インジェクタ５０は所定の温度で保温される。
【００２１】
チャンバ１１およびインジェクタ５０の内部を減圧するとともに、コイル５３および電気ヒータ６１に電力を供給してボディ５１を保温することにより、ボディ５１の内壁ならびにニードル５２の外壁などインジェクタ５０に付着した低沸点成分は蒸発する。蒸発した低沸点成分は、吸引ポンプ４１により吸引され、チャンバ１１の外部へ排出される。これにより、インジェクタ５０に付着した異物のうち低沸点成分は除去される（Ｓ１１０）。このとき、除去される低沸点成分としては、例えば低沸点の油分あるいは水分などである。低沸点成分の除去が完了すると、チャンバ１１の内部は一旦大気圧に昇圧される。
【００２２】
（加圧過熱水の供給）
低沸点成分の除去が完了すると、加圧配管２１のバルブ２２が開放され、加圧過熱水供給部２０からノズル１２へ加圧過熱水が供給される（Ｓ１２０）。このとき、制御部６０は、コイル５３へ電力の供給を停止するとともに、電気ヒータ６１へ所定の電力を供給する。これにより、インジェクタ５０は一定の温度で保温されている。コイル５３への電力の供給は停止されているため、ニードル５２は噴孔５５を閉塞している。そのため、加圧過熱水は加圧過熱状態でノズル１２に蓄えられる。
【００２３】
（大気圧への開放）
ノズル１２に加圧過熱水が供給されると、制御部６０からコイル５３へ電力が供給される。制御部６０からコイル５３に電力を供給することにより、ニードル５２はコイル５３側へ吸引され、図１の下方へ駆動される。これにより、ニードル５２は噴孔５５を開放する。コイル５３に電力が供給されることにより、コイル５３は発熱する。そのため、制御部６０は、電気ヒータ６１に供給する電力を調整し、インジェクタ５０を一定の温度で保温する。
【００２４】
ニードル５２が噴孔５５を開放することにより、噴孔５５側のノズル１２に供給されている加圧過熱水は大気圧に開放される（Ｓ１３０）。その結果、ノズル１２に供給されている加圧過熱水は、瞬時に沸騰して気化し、水蒸気となってインジェクタ５０の内部へ供給される。
発生した水蒸気は、図３（Ａ）に示すように粘着性の高い汚れ８１とともにボディ５１の内壁に付着している異物８２の周囲に流入する。なお、図３には、ボディ５１の内壁に付着した汚れ８１および異物８２について示しているが、ニードル５２の外壁にも汚れおよび異物も同様に付着している場合がある。ここでは、ボディ５１の内壁に付着した汚れ８１および異物８２の除去を中心に説明する。
【００２５】
粘着性の高い汚れ８１とは、例えばタール状の高沸点成分の油など半固形状あるいは液状の汚れである。汚れ８１および異物８２の周囲に流入した水蒸気は、大きな熱量を有しているため、ボディ５１の内壁に付着している汚れ８１を軟化させる。そして、水蒸気は、図３（Ｂ）に示すように汚れ８１および異物８２の周囲において凝縮し、水滴８３を形成する。その結果、汚れ８１および異物８２は、水滴８３によって包囲される。これにより、水滴８３の水分は、ボディ５１と汚れ８１との間に浸透する。
【００２６】
（チャンバ内の減圧）
加圧過熱水の大気圧への開放が完了すると、制御部６０からコイル５３への電力の供給は停止される。これにより、ニードル５２は噴孔５５を閉塞する。ニードル５２が噴孔５５を開放している期間は、例えば数ミリ秒から数秒程度の短期間である。ニードル５２が噴孔５５を閉塞すると、吸引ポンプ４１によりチャンバ１１の内部が減圧される（Ｓ１４０）。このとき、バルブ４２を開放することにより、チャンバ１１の内部は急激に減圧される。また、制御部６０からコイル５３への電力の供給は、停止されている。そのため、ニードル５２は噴孔５５を閉塞している。制御部６０は、電気ヒータ６１に供給する電力を調整して、インジェクタ５０を所定の温度で保温する。インジェクタ５０を保温するとともに、チャンバ１１の内部を減圧することにより、ボディ５１に付着した汚れ８１および異物８２の周囲の水滴８３は瞬間的に沸騰する。そのため、水滴８３には、図３（Ｃ）に示すように内側から外側への力が加わる。その結果、図３（Ｄ）に示すようにボディ５１の内壁と異物８２との間に存在する汚れ８１は、水蒸気とともに分散される。また、図３（Ｅ）に示すようにボディ５１と汚れ８１との間に浸透した水は、汚れ８１を浮かせ、ボディ５１の内壁と汚れ８１との付着力を低減する。
【００２７】
（温水の供給）
チャンバ１１の内部が減圧されると、温水配管３１のバルブ３２が開放され、温水供給部３０からノズル１２へ温水が供給される（Ｓ１５０）。このとき、制御部６０は、コイル５３への電力の供給の停止を継続するとともに、電気ヒータ６１へ所定の電力を供給する。これにより、インジェクタ５０は一定の温度で保温されている。コイル５３への電力の供給は停止されているため、ニードル５２は噴孔５５を閉塞している。そのため、加圧過熱水は加圧過熱状態でノズル１２に蓄えられる。
【００２８】
（異物の除去および捕集）
ノズル１２に温水が供給されると、制御部６０からコイル５３へ電力が供給される。そのため、ニードル５２は、コイル５３に吸引され、噴孔５５を開放する。コイル５３に電力が供給されることにより、コイル５３は発熱する。そのため、制御部６０は、電気ヒータ６１に供給する電力を調整し、インジェクタ５０を一定の温度で保温する。このとき、インジェクタ５０は保温され、かつＳ１４０においてチャンバ１１の内部は減圧されているため、ニードル５２が噴孔５５を開放すると、ノズル１２に蓄えられている温水はインジェクタ５０の内部に流入するとともに瞬間的に沸騰する。
【００２９】
また、制御部６０からコイル５３への通電によるニードル５２の開弁と概ね同時に、バルブ４４は開放される。これにより、インジェクタ５０の内部は、１５ｋＰａ程度まで減圧される。そのため、インジェクタ５０内部で発生した水蒸気は、音速に近い速度でインジェクタ５０の内部を噴孔５５側から導入口５７側まで流れる。高速の水蒸気がインジェクタ５０のボディ５１の内部を流れることにより、図３（Ｆ）に示すようにＳ１４０においてボディ５１との付着力が低減した汚れ８１は水蒸気とともに分散される。これとともに、汚れ８１とともにボディ５１の内壁に付着していた異物８２は、高速の水蒸気の流れによって吹き飛ばされ、除去される。同様に、ニードル５２の外壁に付着している異物も除去される。
【００３０】
チャンバ１１およびインジェクタ５０の内部は吸引ポンプ４３によって吸引されている。そのため、インジェクタ５０の内部を通過した水蒸気は、排出部１３へ流入する。インジェクタ５０の内部を通過した水蒸気が排出部１３の排出通路１４を流れることにより、水蒸気により吹き飛ばされた異物８２はフィルタ１５に捕集される（Ｓ１６０）。上述の手順により、インジェクタ５０の洗浄工程が実行される。上述の洗浄工程の間、電気ヒータ６１には制御部６０から常時電力が供給され、インジェクタ５０は一定の温度で保温されている。
【００３１】
（異物の検出）
インジェクタ５０の内部の洗浄が完了すると、異物８２の検出工程が実行される。制御部６０は、コイル５３および電気ヒータ６１への通電を停止する。検出工程では、異物８２を捕集したフィルタ１５が排出部１３から取り外される。取り外されたフィルタ１５は、検出部１６に送られる。検出部１６では、フィルタ１５に付着した異物８２を観察し、金属か非金属であるかなどの異物８２の種類、ならびに捕集された異物８２の大きさおよび数などが検出される。検出された異物８２から、インジェクタ５０の性能や洗浄度などが評価される。
【００３２】
上述した本発明の一実施形態では、インジェクタ５０は電気ヒータ６１からだけでなく自身が有するコイル５３によっても加熱される。そのため、インジェクタ５０は、電気ヒータ６１のみで加熱される場合と比較して、短期間に所定の温度まで加熱され、所定の温度で安定する。したがって、インジェクタ５０の加熱に要する工数を低減することができる。また、インジェクタ５０は自身が有しているコイル５３で加熱される。そのため、熱源からインジェクタ５０への熱伝導の経路は確保される。これにより、インジェクタ５０と電気ヒータ６１との間に隙間が形成され、チャンバ１１の内部の減圧にともなってインジェクタ５０と電気ヒータ６１との間の熱伝導が低減しても、インジェクタ５０は十分に加熱される。したがって、加熱に要する工数を低減することができる。
【００３３】
本発明の一実施形態では、インジェクタ５０をコイル５３で加熱することにより、電気ヒータ６１の表面温度は低減される。また、制御部６０はコイル５３および電気ヒータ６１へ供給する電力を調整することにより、インジェクタ５０の温度を制御している。インジェクタ５０は自身でコイル５３を有しているため、インジェクタ５０の温度はコイル５３へ供給する電力を調整することにより迅速に制御される。したがって、インジェクタ５０は必要以上の期間ならびに必要以上の温度まで加熱されず、インジェクタ５０の変形および歪みを防止することができる。
【００３４】
以上説明した本発明の一実施形態では、被洗浄物としてエンジンのインジェクタを適用する例について説明した。しかし、被洗浄物はインジェクタに限らず、筒状の被洗浄物であればよい。また、本発明の一実施形態では、コイルおよび電気ヒータへの通電によりインジェクタを保温する例について説明した。しかし、加熱時のみコイルおよび電気ヒータに通電し、保温時はコイルまたは電気ヒータのいずれか一方にのみ通電する構成としてもよい。
また、上記の一実施形態では、インジェクタを加熱する際、噴孔を閉塞する必要があるときはコイルへの電力の供給を停止する例について説明した。しかし、噴孔を閉塞する必要があるときでも、コイルにニードルが駆動されない程度の電力を供給し、インジェクタを加熱する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態による洗浄装置を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による洗浄装置の処理の流れを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による洗浄装置において異物が除去される様子を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  洗浄装置、１１  チャンバ、４１  吸引ポンプ（減圧手段）、５０  インジェクタ（被洗浄物）、５１  ボディ、５２  ニードル（弁部材）、５３  コイル（加熱手段、電磁駆動部）、５５  噴孔、５６  付勢手段（電磁駆動部）、６０  制御部（制御手段）、６１  電気ヒータ
【図１】
2005052720.tif 000003
【図２】
2005052720.tif 000004
【図３】
2005052720.tif 000005