(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルションを含む洗浄液を貯留する貯留槽と、この貯留槽内の前記洗浄液に接する部分に三個以上配設された複数の電極と、これらの複数の電極間に電力を供給する交流定電圧電源と、この交流定電圧電源に前記複数の電極のいずれかを選択して接続する切換えスイッチと、前記交流定電圧電源から前記複数の電極へ流れる電流を検出する電流センサと、この電流センサで検出された電流に基づき前記複数の電極間の電気抵抗が一定範囲内になるように前記切換えスイッチを制御する制御部とを備えた洗浄液用エマルション分離装置。
【請求項２】
前記複数の電極が一個目の電極からｎ個目の電極まで一方向に接続され、当該一個目の電極に前記交流定電圧電源の一方の出力端子が接続され、当該ｎ個目の電極に前記交流定電圧電源の他方の出力端子が接続され、前記切換えスイッチが前記電極間のそれぞれに設けられた接点からなり、
前記一個目の電極と二個目の電極との距離をｄとし、ｉを１からｎ−１までの整数とした場合に、ｉ個目の電極とｉ＋１個目の電極との距離が２i-1 ×ｄである、請求項１記載の洗浄液用エマルション分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、超音波洗浄等に使用される洗浄液に含まれるエマルションを分離するための洗浄液用エマルション分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属加工部品等の洗浄方法として、金属加工部品等を洗浄液中に浸して、超音波により油分を落とす超音波洗浄が広く用いられている。洗浄液は一般に温度が高ければ洗浄力も高まるので、この超音波洗浄においても洗浄液を加温して用いている。例えば、ノニオン系洗浄液の場合は、50〜60℃に加温する。従来は、洗浄液を貯留する貯留槽にシーズヒータを設け、このシーズヒータを発熱させることにより洗浄液を加温していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では次のような問題があった。
【０００４】
[1] シーズヒータを発熱させて洗浄液を加温するので、シーズヒータ表面の温度が高くなることにより、シーズヒータに洗浄剤の成分や汚れ等の異物が付着し堆積しやすくなる。シーズヒータに異物が堆積すると、シーズヒータの熱伝導率が低下し、これにより加温効率の低下及びシーズヒータの劣化等を招くことになる。そのため、シーズヒータの異物を取り除く作業が定期的に必要となり、保守及び点検に非常に手間がかかっていた。
【０００５】
[2] 洗浄液中に混入した油分は、界面活性剤の作用によりエマルション化する。一方、洗浄液の洗浄力はエマルションの増加とともに低下する。したがって、使用とともに洗浄力が低下することにより、同じ洗浄液を長時間使用することができなかった。
【０００６】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、洗浄液の加温に関する省力化と、洗浄液の長寿命化とを可能にした、洗浄液用エマルション分離装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の洗浄液用エマルション分離装置は、エマルションを含む洗浄液を貯留する貯留槽と、この貯留槽内の前記洗浄液に接する部分に三個以上配設された複数の電極と、これらの複数の電極間に電力を供給する交流定電圧電源と、この交流定電圧電源に前記複数の電極のいずれかを選択して接続する切換えスイッチと、前記交流定電圧電源から前記複数の電極へ流れる電流を検出する電流センサと、この電流センサで検出された電流に基づき前記複数の電極間の電気抵抗（以下、単に「抵抗」という。）が一定範囲内になるように前記切換えスイッチを制御する制御部とを備えたものである。
【０００８】
請求項２記載の洗浄液用エマルション分離装置は、請求項１記載の洗浄液用エマルション分離装置において、前記複数の電極が一個目の電極からｎ個目の電極まで一方向に接続され、当該一個目の電極に前記交流定電圧電源の一方の出力端子が接続され、当該ｎ個目の電極に前記交流定電圧電源の他方の出力端子が接続され、前記切換えスイッチが前記電極間のそれぞれに設けられた接点からなるものである。これに加え、前記一個目の電極と二個目の電極との距離をｄとし、ｉを１からｎ−１までの整数とした場合に、ｉ個目の電極とｉ＋１個目の電極との距離が２i-1 ×ｄであるものである。
【０００９】
【作用】
貯留槽の洗浄液は、複数の電極を介して流れる電流によって発熱するとともに、このときの電界の作用によりエマルションが分離する。また、洗浄液の導電率は温度等によって変化するので、これにより洗浄液に流れる電流も変化する。この電流は、電流センサで検出される。電流センサで検出された電流が大きければ、制御部は、切換えスイッチを介して交流定電圧電源と複数の電極のいずれかとの接続を切り換えて、電流を小さくする。これとは逆に、電流センサで検出された電流が小さければ、制御部は同様に接続を切り換えて電流を大きくする。したがって、複数の電極間で消費される電力すなわち洗浄液の発熱量は、常に一定範囲内に収まる。
【００１０】
洗浄液の導電率をκ [μS/cm] 、電極の面積をＳ [cm2]、電極間距離をＤ [cm] とすると、電極間の抵抗Ｒ〔Ω〕は、Ｒ＝Ｄ／（κ・Ｓ）で与えられる。ここで、導電率κが変化しても、電極間距離Ｄを変えることにより、電極間抵抗Ｒを一定範囲内に収めることができる。また、洗浄液で消費される電力Ｐ〔ｗ〕は、電極間に印加される電圧をＶ〔Ｖ〕、電極間に流れる電流をＩ〔Ａ〕とすると、Ｐ＝Ｖ・Ｉ＝Ｖ2 ／Ｒで与えられる。したがって、電圧Ｖが一定であるから、電極間抵抗Ｒを一定範囲内に収めることにより、定電力制御が実現できる。
【００１１】
図４は、電極間の印加電圧の周波数とエマルションの分離速度との関係を示すグラフである。この図から明らかなように、低周波であるほど分離速度が大きくなる。しかし、周波数は、１Hz以下では電気分解の影響が大きいので、１〜20Hzが好ましく、10Hz程度が最も好ましい。また、100 Hz以上では分離速度が小さい。
【００１２】
【実施例】
図１は、本発明に係る洗浄液用エマルション分離装置の一実施例を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００１３】
洗浄液用エマルション分離装置１０は、エマルションＥを含む洗浄液Ｗを貯留する貯留槽１２と、貯留槽１２内の洗浄液Ｗに接する部分に五個配設された電極Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 ，Ｐ5 と、電極Ｐ1 ，…間に電力を供給する交流定電圧電源１４と、交流定電圧電源１４に電極Ｐ1 ，…のいずれかを選択して接続する切換えスイッチ１６と、交流定電圧電源１４から電極Ｐ1 ，…へ流れる電流を検出する電流センサとしての電流検出コイル１８と、電流検出コイル１８で検出された電流Ｉに基づき電極Ｐ1 ，…間の抵抗が一定範囲内になるように切換えスイッチ１６を制御する制御部２０とを備えたものである。
【００１４】
電極Ｐ1 ，…は電極Ｐ1 から電極Ｐ5 まで一方向に接続され、電極Ｐ1 に交流定電圧電源１４の一方の出力端子が接続され、電極Ｐ5 に交流定電圧電源１４の他方の出力端子が接続されている。電極Ｐ1 と電極Ｐ2 との距離をｄとし、ｉを１から４までの整数とした場合に、電極Ｐi と電極Ｐi+1 との距離が２i-1 ×ｄとなっている。電極Ｐ1 ，…の形状は細長い矩形板状である。電極Ｐ1 ，…の大きさは、図１において、例えば上下方向が約300mm ，奥行き方向が約50mmである。
【００１５】
切換えスイッチ１６は、電極Ｐ1 ，…間のそれぞれに設けられた接点Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 からなる。
【００１６】
貯留槽１２は、全体として中空の直方体状を呈しており、下部外壁に洗浄液導入管１２１及び洗浄液排出管１２２が連結され、上部外壁にエマルション排出管１２３が連結され、内部に隔壁１２４，１２５，１２６が設けられている。また、貯留槽１２の内壁には、電極Ｐ1 ，…を固定するための縦溝（図示せず）が形成されている。
【００１７】
図２は、洗浄液用エマルション分離装置１０における制御部２０の一例を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同一部分は同一符号を付すことにより重複説明を省略する。
【００１８】
制御部２０は、電流検出コイル１８で検出された電流Ｉに対応する検出電圧ＶI を発生する検出電圧発生回路３０と、検出電圧ＶI と二つの基準電圧ＶH ，ＶL とを比較して大電流信号ＳH ，小電流信号ＳL を出力する検出電圧比較回路３２と、大電流信号ＳH ，小電流信号ＳL に応じて接点Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 の開閉信号ｂ0 ，ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 を出力するカウンタ回路３４と、開閉信号ｂ0 ，ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 に付勢されて接点Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 を開閉するリレー駆動回路３６とから構成されている。交流定電圧電源１４には、安定化用のコンデンサ１４１及び抵抗器１４２がそれぞれ並列に接続されている。
【００１９】
検出電圧発生回路３０は、電流検出コイル１８で発生した電圧を整流する整流ダイオード３０１と、整流ダイオード３０１で整流された電圧を平滑する抵抗器３０２，３０３及びコンデンサ３０４と、コンデンサ３０４等で平滑された電圧を増幅して検出電圧ＶI として出力するオペアンプ３０５及びその外付け抵抗器３０６，３０７とから構成されている。
【００２０】
検出電圧比較回路３２は、電圧安定化用の抵抗器３２１及びツェナーダイオード３２２と、下限電流値の基準電圧ＶL を設定する抵抗器３２３，３２４と、上限電流値の基準電圧ＶH を設定する抵抗器３２５，３２６と、検出電圧ＶI と基準電圧ＶH とを比較してＶI ＞ＶH のときに大電流信号ＳH を出力するコンパレータ３２７と、検出電圧ＶI と基準電圧ＶL とを比較してＶI ＜ＶL のときに小電流信号ＳL を出力するコンパレータ３２８と、電流制限用の抵抗器３２９，３３０とから構成されている。
【００２１】
カウンタ回路３４は、図示しないが、カウンタ用ＩＣ（例えば Presettable Synchronous Up/Down BCD Counter SN74192N ），インバータ用ＩＣ（例えば Hex Inverters SN7404 ）等から構成されている。カウンタ回路３４の真理値表を図３に示す。以下、カウンタ回路３４の動作を図２及び図３に基づき説明する。まず、リセット信号によりカウント値Ｃの初期値が‘７’に設定される。このとき、カウンタ用ＩＣのカウンタ出力値Ａは‘１０００’であり、Ａの反転値‘０１１１’が開閉信号ｂ3 ，ｂ2 ，ｂ1 ，ｂ0 として出力される。カウンタ回路３４のアップカウント（加算）入力端子には、コンパレータ３２７の出力端子が接続されているので、大電流信号ＳH はアップカウント信号として作用する。カウンタ回路３４のダウンカウント（減算）入力端子には、コンパレータ３２８の出力端子が接続されているので、小電流信号ＳL はダウンカウント信号として作用する。例えば、カウント値Ｃが‘７’のときに、大電流信号ＳH を一つ入力するとカウント値Ｃが‘８’になり，小電流信号ＳL を一つ入力するとカウント値Ｃが‘６’になる。
【００２２】
リレー駆動回路３６は、開閉信号ｂ0 ，ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 によって動作するトランジスタ３８０，３８１，３８２，３８４と、トランジスタ３８０，３８１，３８２，３８３のベースに接続された電流制限用の抵抗器４００，４０１，４０２，４０３と、常開の接点Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 と対をなすとともにトランジスタ３８０，３８１，３８２，３８３のコレクタに接続されたソレノイド４２０，４２１，４２２，４２３と、保護用のダイオード４４０，４４１，４４２，４４３とから構成されている。例えば、開閉信号ｂ0 が‘１’のときは、トランジスタ３８０がオンとなり、ソレノイド４２０が通電され、接点Ｓ0 が閉じる。これとは逆に、開閉信号ｂ0 が‘０’のときは、接点Ｓ0 が開く。
【００２３】
次に、図１乃至図３に基づき、洗浄液用エマルション分離装置１０の動作を説明する。
【００２４】
図示しないポンプ等によって、洗浄液Ｗが洗浄液導入管１２１を介して貯留槽１２に送られてくる。貯留槽１２に入った洗浄液Ｗは、電極Ｐ1 ，…の板面に沿って下から上へ流れる。このとき、電極Ｐ1 ，…を介して洗浄液Ｗに流れる電流によって洗浄液Ｗ自身が発熱するとともに、電極Ｐ1 ，…間の電界の作用によって洗浄液ＷからエマルションＥが分離する。分離したエマルションＥは浮遊してくるため、上部のエマルション排出管１２３を介して外へ排出される。一方、エマルションＥが除去されて洗浄力を回復した洗浄液Ｗは、隔壁１２４，１２５，１２６間を通って洗浄液排出管１２２から排出され、図示しない超音波洗浄機等で使用される。
【００２５】
このように、洗浄液Ｗを加温する際に、電極Ｐ1 ，…自身は発熱しないため、電極Ｐ1 ，…表面の温度が洗浄液Ｗより高くなることはない。したがって、電極Ｐ1 ，…表面に異物が付着しにくいため、電極Ｐ1 ，…についての保守及び点検が非常に容易である。これに加え、洗浄液Ｗは、エマルションＥが除去されて再び使用されるので、使用に伴う洗浄力の低下が抑えられ、同じ洗浄液Ｗを長時間使用することができる。
【００２６】
また、洗浄液Ｗは、温度等によって導電率κが変化する性質がある。例えば、温度が17℃から65℃に上昇すると、導電率κが約三倍に増加する。したがって、何らかの定電力制御を行わない限り、洗浄液Ｗの異常発熱等を招くことになる。本発明では、電極Ｐ1 ，…間の実質的な距離を変えることにより、定電力制御を実現している。以下、詳述する。
【００２７】
洗浄液用エマルション分離装置１０の初期状態では、図３に示すように、カウント値Ｃの初期値が‘７’に設定されているため、‘０１１１’が開閉信号ｂ3 ，ｂ2 ，ｂ1 ，ｂ0 として出力される。そのため、接点Ｓ3 が閉じ、接点Ｓ2 ，Ｓ1 ，Ｓ0 が開くことにより、電極Ｐ5 と電極Ｐ4 とが導通し、電極間距離Ｄは電極Ｐ4 から電極Ｐ0 までの距離７ｄとなる。このとき、前述の検出電圧ＶI と基準電圧ＶL ，ＶH との関係がＶH ＞ＶI ＞ＶL であれば、コンパレータ３２７，３２８からは、大電流信号ＳH ，小電流信号ＳL のどちらも出力されず、開閉信号ｂ3 ，ｂ2 ，ｂ1 ，ｂ0 はそのままである。この状態から、電流Ｉが変化してＶI ＞ＶH 又はＶI ＜ＶL となると、次のように動作する。▲１▼電流Ｉが増加してＶI ＞ＶH となれば、コンパレータ３２７から大電流信号ＳH が出力され、カウンタ回路３４でカウント値Ｃが一つ加算されて‘８’になり，‘０１１１’が開閉信号ｂ3 ，ｂ2 ，ｂ1 ，ｂ0 として出力される。そのため、接点Ｓ3 が開き、接点Ｓ2 ，Ｓ1 ，Ｓ0 が閉じることにより、電極間距離Ｄは電極Ｐ5 から電極Ｐ4 までの距離８ｄへ増加する。これにより、電極間抵抗Ｒが増加し、電流Ｉの増加が抑えられる。▲１▼電流Ｉが減少してＶI ＜ＶL となれば、コンパレータ３２８から小電流信号ＳL が出力され、カウンタ回路３４でカウント値Ｃが一つ減算されて‘６’になり，‘１００１’が開閉信号ｂ3 ，ｂ2 ，ｂ1 ，ｂ0 として出力される。そのため、接点Ｓ2 ，Ｓ1 が開き、接点Ｓ3 ，Ｓ0 が閉じることにより、電極間距離Ｄは電極Ｐ4 から電極Ｐ2 までの距離６ｄへ減少する。これにより、電極間抵抗Ｒが減少し、電流Ｉの減少が抑えられる。
【００２８】
このように、電極間距離Ｄは、開閉信号ｂ3 ，ｂ2 ，ｂ1 ，ｂ0 の値に応じて、Ｄ＝２3 ・ｄ・ｂ3 ＋２2 ・ｄ・ｂ2 ＋２1 ・ｄ・ｂ1 ＋２0 ・ｄ・ｂ0 で与えられる。すなわち、電極間距離Ｄは、最小値ｄから最大値１５ｄまで、ｄごとに切り換えることが可能である。
【００２９】
ところで、出力電圧を制御することにより定電力制御を実現しようとすれば、次の(1), (2)の問題が生ずる。(1) 洗浄液Ｗの導電率κが三倍程度にまで変化するので、出力電圧をＶ0 から３Ｖ0 まで可変とする必要があり、交流電源の構成が複雑になる。(2) 電力の検出が電流値のみでは得られなくなるので、電力検出に複雑な構成を必要とする。これに対して、本発明では、電極間距離Ｄを変えることにより定電力制御を実現しているので、交流定電圧電源を用いることができるとともに電流値のみで電力を検出でき、これにより極めて簡単な構成にできる。
【００３０】
なお、本発明は、いうまでもなく、本実施例に限定されるものではない。例えば、電極Ｐ1 ，…の数は、三個若しくは四個又は六個以上としてもよい。特に正確な制御を必要としない場合には、電極Ｐ1 ，…間の距離を一定にしてもよい。また、一個目の電極に交流定電圧電源の一方の出力端子を接続し、二個目からｎ個目までの電極のいずれかを切換えスイッチにより選択して、交流定電圧電源の他方の出力端子に接続するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の洗浄液用エマルション分離装置によれば、電極を介して洗浄液を流れる電流のジュール熱によって、洗浄液を加温するようにしたので、電極自身が発熱しないことから、電極表面へ異物が付着しにくい。したがって、異物を除去する作業等が不要となり、洗浄液の加温の際の省力化を達成できる。また、洗浄液は、電極間の電界の作用によってエマルションを除去して再び使用するようにしたので、使用に伴う洗浄力の低下が抑えられることにより、洗浄液の長寿命化を達成することができる。
【００３２】
請求項２記載の洗浄液用エマルション分離装置によれば、ｎ個の電極とｎ−１個の接点とにより、実質的な電極間距離をｄから（２n-1 −１）・ｄまでｄづつ変えることができるので、少ない電極数及び接点数で多くの段階の電極間距離を得ることができる。したがって、簡単な構成でありながら、高精度の定電力制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る洗浄液用エマルション分離装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１の洗浄液用エマルション分離装置における制御部の一例を示す回路図である。
【図３】図１の洗浄液用エマルション分離装置におけるカウンタ回路の真理値表を示す図表である。
【図４】本発明に係る洗浄液用エマルション分離装置における、電極間の印加電圧の周波数とエマルションの分離速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  洗浄液用エマルション分離装置
１２  貯留槽
１４  交流定電圧電源
１６  切換えスイッチ
１８  電流検出コイル（電流センサ）
２０  制御部
Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 ，Ｐ5   電極
Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3   接点
Ｅ  エマルション
Ｗ  洗浄液
【図１】
0003731677.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003731677.tif 000005