| 【発明の名称】 |
キャビテーション発生装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】新井田 徳雄
【住所又は居所】宮城県角田市角田字流１９７−１ 株式会社ケーヒン角田開発センター内
【氏名】高橋 等
【住所又は居所】宮城県角田市角田字流１９７−１ 株式会社ケーヒン角田開発センター内
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| 【要約】 |
【課題】インペラー等のワークに対し、切り屑や工作油等を容易に洗浄除去することができ、かつバリを確実に除去することもできるキャビテーション発生装置を提供する。
【解決手段】キャビテーション発生装置３０は、インペラー１３の成形加工品１３ａ（ワーク）を浸漬するための浸漬液Ｌ１を貯留する貯留槽３２と、浸漬液Ｌ１中で開口した吐出口１１２（噴射口）が設けられた噴射ノズル３４とを備える。また、このキャビテーション発生装置３０は、水道水を浄化する水処理装置４２と、該水処理装置４２にて得られた純水を脱気するための真空ポンプ３６とを有する。この真空ポンプ３６によって脱気された純水が、噴射ノズル３４から噴射されるキャビテーション発生用液Ｌ２および浸漬液Ｌ１として使用される。なお、供給槽３８および貯留槽３２において、キャビテーション発生用液Ｌ２および浸漬液Ｌ１の液面には、球体からなる浮遊部材１０４が複数個浮遊している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】ワークを浸漬するための浸漬液を貯留する貯留槽と、前記浸漬液中で開口した噴射口が設けられた噴射ノズルとを備え、前記噴射ノズルの噴射口からキャビテーション発生用液を噴射することに伴ってキャビテーションを前記浸漬液中に発生させるキャビテーション発生装置において、前記噴射口から噴射されるキャビテーション発生用液を予め脱気する脱気手段と、脱気された前記キャビテーション発生用液を貯留する供給槽と、を有し、脱気された前記キャビテーション発生用液を送液機構によって前記供給槽から前記噴射ノズルへと供給して前記噴射口から噴射させることを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、前記浸漬液が脱気手段によって予め脱気されたものであることを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項３】請求項１または２記載の装置において、前記キャビテーション発生用液または前記浸漬液の少なくともいずれか一方の液面に浮遊した浮遊部材を有することを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項４】請求項３記載の装置において、前記浮遊部材が複数個の球体であることを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置において、前記浸漬液を前記脱気手段に送液する循環送液機構を有し、前記脱気手段にて脱気された前記浸漬液をキャビテーション発生用液として循環利用することを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項６】請求項５記載の装置において、前記貯留槽には、前記ワークから除去された除去物を捕捉するためのトラップ部が設けられており、かつ前記トラップ部を介して前記貯留槽から前記循環送液機構に前記浸漬液を送液することを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項７】請求項５または６記載の装置において、前記貯留槽と前記循環送液機構とに橋架された送液管にフィルタが介装されており、かつ前記フィルタを逆洗するための逆洗機構を備えることを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置において、前記浸漬液および前記キャビテーション発生用液の温度を調整する温度調整機構が前記貯留槽および前記供給槽に設けられていることを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項９】ワークを浸漬するための浸漬液を貯留する貯留槽と、前記浸漬液中で開口した噴射口が設けられた噴射ノズルとを備え、前記噴射ノズルの噴射口からキャビテーション発生用液を噴射することに伴ってキャビテーションを前記浸漬液中に発生させるキャビテーション発生装置において、前記浸漬液を脱気する脱気機構を有し、脱気された前記浸漬液をキャビテーション発生用液として前記噴射口から噴射することを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項１０】請求項９記載の装置において、前記浸漬液の液面に浮遊した浮遊部材を有することを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項１１】請求項１０記載の装置において、前記浮遊部材が複数個の球体であることを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項１２】請求項９〜１１のいずれか１項に記載の装置において、前記浸漬液を前記脱気手段に送液する循環送液機構を有し、前記脱気手段にて脱気された前記浸漬液をキャビテーション発生用液として循環利用することを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項１３】請求項１２記載の装置において、前記貯留槽には、前記ワークから除去された除去物を捕捉するためのトラップ部が設けられており、かつ前記トラップ部を介して前記貯留槽から前記循環送液機構に前記浸漬液を送液することを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項１４】請求項１２または１３記載の装置において、前記貯留槽と前記循環送液機構とに橋架された送液管にフィルタが介装されており、かつ前記フィルタを逆洗するための逆洗機構を備えることを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項１５】請求項９〜１４のいずれか１項に記載の装置において、前記浸漬液の温度を調整する温度調整機構が前記貯留槽に設けられていることを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項１６】請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置において、前記浸漬液および前記キャビテーション発生用液として脱気された水道水を使用することを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項１７】請求項１６記載の装置において、水処理装置をさらに有し、前記水処理装置にて水道水を処理することにより得られた純水を前記浸漬液および前記キャビテーション発生用液として供給することを特徴とするキャビテーション発生装置。
【請求項１８】請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置において、車輌に搭載される燃料ポンプのインペラーの予備成形体を前記ワークとすることを特徴とするキャビテーション発生装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、キャビテーション発生装置に関し、一層詳細には、ワークの表面に付着した種々の付着物を洗浄除去することが可能であるとともに、該ワークの成形時、加工時あるいは成形加工時に形成されたバリを容易かつ確実に除去することが可能なキャビテーション発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のキャビテーション発生装置として、本出願人は、特開平６−１３４４１４号公報および特開平６−１３４４１５号公報にて、ワークが浸漬された液中に噴射ノズルから液を噴射することに伴ってキャビテーションを発生させる装置において、噴射ノズルの吐出口の径と噴射孔の径との比や、前記噴射孔の径と該噴射孔からワークまでの距離との比を一定の範囲内とすることを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技術に係るキャビテーション発生装置にあっては、キャビテーションの気泡の壊食力が弱く、ワークに付着する異物等を洗浄除去することは可能であるが、ワークの成形時、加工時あるいは成形加工時に形成されたバリを確実に安定して除去することができる程ではなかった。
【０００４】本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、キャビテーションの気泡の壊食力を向上して、ワークにおける異物の洗浄除去やバリ取りを確実に安定して行うことが可能なキャビテーション発生装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するために、本発明は、ワークを浸漬するための浸漬液を貯留する貯留槽と、前記浸漬液中で開口した噴射口が設けられた噴射ノズルとを備え、前記噴射ノズルの噴射口からキャビテーション発生用液を噴射することに伴ってキャビテーションを前記浸漬液中に発生させるキャビテーション発生装置において、前記噴射口から噴射されるキャビテーション発生用液を予め脱気する脱気手段と、脱気された前記キャビテーション発生用液を貯留する供給槽と、を有し、脱気された前記キャビテーション発生用液を送液機構によって前記供給槽から前記噴射ノズルへと供給して前記噴射口から噴射させることを特徴とする。
【０００６】脱気手段にて予め脱気された液体をキャビテーション発生用液として噴射した場合には、高いキャビテーション効果を得ることが可能となる。例えば、水道水のように溶存気体量が多いと、キャビテーションで発生する気泡径が大きくなるが、キャビテーション気泡破壊時、それら大きなキャビテーション気泡同士がクッション作用を生じてしまい、破壊時における衝撃力を弱めてしまう。しかしながら、脱気手段にて予め脱気された液体は、溶存気体量が著しく低いので、上記クッション作用が極力防止される。このため、キャビテーション気泡破壊時における衝撃力が弱まることなく最大限に発揮されるので、高いキャビテーション効果を得ることが可能となる。
【０００７】このように構成されたキャビテーション発生装置においては、前記貯留槽に貯留される浸漬液も脱気手段によって予め脱気されたものであることが好ましい。この場合、上記した効果が一層顕著となるからである。なお、浸漬液を脱気する脱気手段は、キャビテーション発生用液を脱気する脱気手段と同一であってもよいし、別個のものであってもよい。
【０００８】また、キャビテーション発生装置は、キャビテーション発生用液または浸漬液の少なくともいずれか一方の液面に浮遊する浮遊部材を有するものであることが好ましい。浮遊部材が存在することによってこれらの液が大気から遮断されるので、噴射ノズルからキャビテーション発生用液を噴射してキャビテーションを発生させている最中に、大気からの気体が液中に溶解してしまうことを抑制することができるからである。
【０００９】なお、前記浮遊部材は複数個の球体であることが好ましい。このような構成とすることにより、例えば、供給槽や貯留槽、送液機構等に対してメンテナンス作業を行うことが容易となる。これは、浮遊部材が球体であるために自由に移動させることができ、邪魔にならないからである。
【００１０】また、前記浸漬液を前記脱気手段に送液する循環送液機構を設けて、一度使用されたキャビテーション発生用液および浸漬液を脱気した後にキャビテーション発生用液として循環再利用するようにしてもよい。これにより、液の使用量が著しく低減するので、省資源化を図ることができるとともにキャビテーション発生装置のランニングコストの低廉化を図ることができる。
【００１１】さらに、ワークから除去された除去物、すなわち、上記した異物やバリ等を捕捉するためのトラップ部を貯留槽に設け、かつこのトラップ部を介して貯留槽から循環送液機構に浸漬液を送液することが好ましい。これにより異物やバリが浸漬液内で泳動した後に再びワークに付着することを回避することができるので、ワークを清浄なものとすることができるからである。
【００１２】さらにまた、貯留槽と前記循環送液機構とに橋架された送液管にフィルタが介装され、かつ前記フィルタを逆洗するための逆洗機構を備えることが好ましい。これにより、貯留槽から排出された浸漬液から異物やバリ等を分離除去することができる。また、逆洗機構を備えているので、フィルタが目詰まりして浸漬液の透過量が低下してきた際に逆洗を行ってフィルタを清浄化することができる。
【００１３】ワークの材質によっては、浸漬液およびキャビテーション発生用液の温度を室温よりも高くすることが好ましいことがある。例えば、ワークがポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる場合、これらの液の好適な温度範囲は、５０〜６０℃である。そこで、貯留槽および供給槽に、浸漬液およびキャビテーション発生用液の温度を調整する温度調整機構を設けることが好ましい。勿論、浸漬液およびキャビテーション発生用液の温度は、ワークの材質に応じて適宜設定すればよい。
【００１４】また、本発明は、ワークを浸漬するための浸漬液を貯留する貯留槽と、前記浸漬液中で開口した噴射口が設けられた噴射ノズルとを備え、前記噴射ノズルの噴射口からキャビテーション発生用液を噴射することに伴ってキャビテーションを前記浸漬液中に発生させるキャビテーション発生装置において、前記浸漬液を脱気する脱気機構を有し、脱気された前記浸漬液をキャビテーション発生用液として前記噴射口から噴射することを特徴とする。
【００１５】要するに、このキャビテーション発生装置では、脱気された液が浸漬液として貯留され、かつこの浸漬液がキャビテーション発生用液として使用される。このため、液を貯留する槽が１個あればよい。したがって、このキャビテーション発生装置では、上記したキャビテーション発生装置の効果を得ることができる一方で、装置構成の小型化を図ることができる。
【００１６】そして、上記と同様の理由から、このキャビテーション発生装置も浸漬液の液面に浮遊した浮遊部材を有することが好ましい。また、該浮遊部材は、複数個の球体であることが好ましい。
【００１７】また、このキャビテーション発生装置においても、浸漬液を前記脱気手段に送液する循環送液機構を設けることにより、前記脱気手段にて脱気された前記浸漬液をキャビテーション発生用液として循環利用することができる。上述した理由から、この場合においても、ワークから除去された除去物を捕捉するためのトラップ部を貯留槽に設け、かつ前記トラップ部を介して貯留槽から循環送液機構に浸漬液を送液することが好ましい。さらに、貯留槽と循環送液機構とに橋架された送液管にフィルタを介装し、かつ前記フィルタを逆洗するための逆洗機構を備えることが好ましい。そして、浸漬液の温度を調整する温度調整機構を貯留槽に設けることが好ましい。
【００１８】上記したキャビテーション発生装置のいずれにおいても、前記浸漬液および前記キャビテーション発生用液として、脱気された水道水を使用することが好ましい。これにより、作業環境を安全なものとすることができる。
【００１９】水道水を使用した場合には、ウォーターマークといわれる痕跡がワークに残留することがある。このことを確実に回避するために、キャビテーション発生装置は、水処理装置をさらに有し、前記水処理装置にて水道水が処理されることにより得られた純水を浸漬液およびキャビテーション発生用液として供給するものであることが好ましい。
【００２０】以上のように構成されたキャビテーション発生装置で洗浄ないしバリ取り加工されるワークの好適な例としては、車輌に搭載される燃料ポンプのインペラーの予備成形体を挙げることができる。勿論、その他のものであってもよい。また、本発明に係るキャビテーション発生装置は、洗浄およびバリ取り加工の両方を営むものに限定されるものではなく、洗浄のみを行うものであってもよいし、バリ取り加工のみを行うものであってもよい。このように用途を変更する場合、例えば、噴射ノズルからのキャビテーション発生用液の吐出圧力を用途に応じた範囲内に適宜変更すればよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るキャビテーション発生装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】本発明の第１実施形態に係るキャビテーション発生装置の概略全体構成を図１に示す。このキャビテーション発生装置３０は、例えば、後述する、車輌に搭載される燃料ポンプ用の合成製樹脂製インペラー１３の成形加工品１３ａ（ワーク）を浸漬するための浸漬液Ｌ１を貯留する貯留槽３２と、キャビテーション発生用液Ｌ２を噴射する噴射ノズル３４と、この噴射ノズル３４から噴射されるキャビテーション発生用液Ｌ２を予め脱気する真空ポンプ３６（脱気手段）と、該真空ポンプ３６によって脱気されたキャビテーション発生用液Ｌ２を貯留する供給槽３８と、該供給槽３８から噴射ノズル３４へキャビテーション発生用液Ｌ２を送液するための第１送液ポンプ４０（送液機構）とを備える。なお、第１実施形態では、浸漬液Ｌ１およびキャビテーション発生用液Ｌ２として、水道水が水処理装置４２で処理されることにより得られた純水が使用される。
【００２３】以下、このキャビテーション発生装置３０の構成につき、水道水が供給される上流側から順に説明する。
【００２４】まず、水道水を供給する供水管４４は、水処理装置４２に連結されている。該水処理装置４２は、水道水中に溶解した塩素分等を除去して純水とする機能を有する。すなわち、水処理装置４２は、いわゆる浄水作用を営むものであり、具体的な構成としては、活性炭や中空糸膜、あるいは逆浸透膜を有するもの等が例示される。なお、この供水管４４には、バルブ４６が介装されている。
【００２５】水処理装置４２は、供水管４４に管継手を介して連結された送液管４８によって脱気モジュール５０に連結されている。水処理装置４２にて生成した純水は、この脱気モジュール５０内で脱気が施される。
【００２６】図２に示すように、この場合、脱気モジュール５０は略円筒状の容器５２を有し、前記送液管４８は、この容器５２の下端部に連結されている。また、容器５２の上端部には、該容器５２と供給槽３８とを橋架する送液管５４が連結されている。さらに、容器５２の側壁部には継手用管部５６が突出形成されており、該継手用管部５６には、容器５２の内室５８に連通する連通孔６０が形成されている。そして、この継手用管部５６には、排気管６２を介して前記真空ポンプ３６が連結されている（図１参照）。後述するように、純水中に溶解した気体は、この真空ポンプ３６によって純水から分離される。
【００２７】前記内室５８には、円柱形状の中空糸膜６４が収容されている（図２参照）。この中空糸膜６４の長手方向には複数個の細孔が設けられており、送液管４８を介して内室５８に導入された純水は、この細孔を通過した後、送液管５４を介して容器５２から排出される。このように純水が流通する間、純水中に溶解した気体は、前記真空ポンプ３６によって中空糸膜６４の直径方向に吸引され、排気管６２を介して排出される。なお、細孔を流通する純水は、中空糸膜６４の直径方向に沿って透過することはできない。したがって、気体とともに純水が同伴されて排出されることはない。
【００２８】送液管５４は、脱気モジュール５０によって脱気された純水（以下、脱気純水という）を供給槽３８および貯留槽３２に個別に供給できるように分岐されている。すなわち、送液管５４は分岐管６６、６８を有し、これら分岐管６６、６８には、バルブ７０、７２がそれぞれ設置されている。
【００２９】供給槽３８は、脱気純水を一時的に貯留するための槽である。分岐管６６を介して供給槽３８に供給された脱気純水は、第１送液ポンプ４０によって該供給槽３８から噴射ノズル３４へと送液され、後述するように、該噴射ノズル３４からキャビテーション発生用液Ｌ２として噴出される。なお、脱気純水は、供給槽３８内に浸漬された第１フィルタ７４を有する送液管７６を介して第１送液ポンプ４０に送液される。
【００３０】貯留槽３２は、第１水平部７８と、該第１水平部７８から傾斜した傾斜部８０と、第１水平部７８よりも深い位置に設けられた第２水平部８２とをその底部に有し、このうち、第２水平部８２の下方には、貯留槽３２と第２送液ポンプ８４とを橋架するとともに第２フィルタ８６が介装された送液管８８が連結されている。また、第１水平部７８には、成形加工品１３ａを固定するためのクランプ台９０が配置されている。
【００３１】以上の構成において、供給槽３８および貯留槽３２には、液面検知器９２、９４と温調器９６、９８がそれぞれ設置されている。また、供給槽３８と貯留槽３２には連通管１００が橋架されており、該連通管１００にはバルブ１０２が介装されている。液面検知器９２、９４、バルブ７０、７２、１０２および温調器９６、９８は、図示しない制御部に電気的に接続されている。成形加工品１３ａがＰＰＳから構成されている場合、供給槽３８および貯留槽３２に貯留された脱気純水は、温調器９６、９８によって、例えば、５０〜６０℃の範囲内に保持される。
【００３２】また、供給槽３８および貯留槽３２に貯留された脱気純水の液面には、それぞれ、この液面を全面に亘って覆うように、プラスチックの球体からなる浮遊部材１０４が複数個浮遊している。この浮遊部材１０４により、脱気純水は、大気から遮断された状態で供給槽３８および貯留槽３２に貯留されている。
【００３３】ここで、噴射ノズル３４の先端部は、貯留槽３２に供給・貯留された浸漬液Ｌ１（脱気純水）内に挿入されており、かつ成形加工品１３ａに向けられている。したがって、キャビテーション発生用液Ｌ２は、浸漬液Ｌ１内で成形加工品１３ａに指向して噴射ノズル３４から噴射される。
【００３４】噴射ノズル３４の先端部の概略断面構成図を図３に示す。この噴射ノズル３４は、液路１０５が設けられた筒状部材１０６と、該筒状部材１０６の先端部に嵌着された吐出用突端部材１０８とを有する。すなわち、筒状部材１０６の先端壁部に設けられた液出口１１０から排出されたキャビテーション発生用液Ｌ２は、浸漬液Ｌ１内で開口した吐出用突端部材１０８の吐出口１１２（噴射口）を介して浸漬液Ｌ１内に噴射される。
【００３５】図３から諒解されるように、液路１０５の直径は略一定である。また、液出口１１０も直径が略一定となるように設けられている。このため、筒状部材１０６においては、内周壁部と先端壁部とが互いに略９０°の角度をなしている。すなわち、この噴射ノズル３４においては、液出口１１０がオリフィス状に設けられており、液路１０５から液出口１１０にかけて、本出願人提案の噴射ノズル（以後、この噴射ノズルを収縮ノズルという）のように絞られた部分は設けられていない。
【００３６】また、吐出用突端部材１０８の一端部には円柱状孔部１１３が設けられており、該吐出用突端部材１０８は、この円柱状孔部１１３に筒状部材１０６の先端部が嵌合されることによって筒状部材１０６に嵌着されている。なお、筒状部材１０６と吐出用突端部材１０８とは、例えば、図示しないねじによって互いに連結されている。
【００３７】該吐出用突端部材１０８の他端部に設けられた吐出口１１２は、小径孔部１１４と、該小径孔部１１４に連通するとともにテーパ状に拡径したテーパ状孔部１１６とを有する。このうち、小径孔部１１４は、その中心部が液出口１１０の中心部と略合致する位置に設けられている。
【００３８】小径孔部１１４の直径Ｄは、液出口１１０の直径ｄの３倍以内に設定することが好ましい。また、テーパ状孔部１１６のなす角度θは、３０°〜７０°の範囲内に設定することが好ましい。なお、吐出用突端部材１０８の構成材料としては、焼入れ処理が施された金属や超硬合金、セラミックス等、耐摩耗性が良好なものが好適である。
【００３９】成形加工品１３ａとしてのインペラー１３の正面図を図４に示す。このインペラー１３の略中央部には、図示しない燃料ポンプを構成する支軸が嵌合される軸孔１４が設けられており、この軸孔１４は、円弧部１４ａと直線部１４ｂを有している。
【００４０】また、図４および図５に示すように、インペラー１３の側周壁部近傍には、該インペラー１３の周方向に沿って、通路１６が複数個設けられている。そして、各通路１６内には、互いに略Ｖ字状をなすように一体的に形成された羽根板１７ａ、１７ｂからなる回転翼１７がそれぞれ配置されている（図５参照）。図５および該図５の一部拡大図である図６に示すように、これら羽根板１７ａ、１７ｂは、各通路１６内における略中央部においてワーク１３ａの径方向に沿って僅かに突出したリブ部１８と一体的に形成されている。
【００４１】また、軸孔１４の近傍には、この軸孔１４を囲繞してかつ互いに略等間隔で離間した複数個の小貫通孔１９が設けられている。通路１６、羽根板１７ａ、１７ｂおよび小貫通孔１９は、溶融樹脂からインペラー１３を成形する際に同時に形成される。なお、図４〜図６中、参照符号２０ａ〜２０ｃは、成形加工時にインペラー１３に残存したバリを示す。バリ２０ａ〜２０ｃは、その一部のみが図示されている。
【００４２】前記第２フィルタ８６（図１参照）は、図７に示すように、その略中央部に流路１１８が設けられ、かつ外周部に流路１１９が設けられた濾過膜１２０を有し、貯留槽３２の第２水平部８２から排出されて流路１１９に矢印Ｙ１方向から導入された脱気純水は、該濾過膜１２０の直径内方向に指向して通過した後、流路１１８を矢印Ｘ１方向に指向して通過する。このようにして濾過膜１２０を通過した脱気純水は、第２送液ポンプ８４によって送液管４８（図１参照）に戻され、脱気モジュール５０によって再び脱気された後、キャビテーション発生用液Ｌ２または浸漬液Ｌ１として循環再利用される。
【００４３】第２送液ポンプ８４（図１参照）に連結された送液管４８から分岐された分岐管１２２は、第２フィルタ８６の逆洗を行うための逆洗水を送液する管である。すなわち、逆洗水は、図７に示すように、濾過膜１２０の流路１１８を矢印Ｘ２方向に導入され、該濾過膜１２０の直径外方向（矢印Ｙ２方向）に指向して通過する際に異物等を濾過膜１２０の外周壁面から分離した後、該異物とともに矢印Ｙ２方向に流通して流路１１９の出口（図示せず）から排出される。
【００４４】第１実施形態に係るキャビテーション発生装置３０は基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００４５】このキャビテーション発生装置３０で成形加工品１３ａ（図１参照）に対するバリ取り加工・洗浄を行うに際しては、まず、バルブ４６が開放されることに伴って水道水の流通が開始される。この水道水は、水処理装置４２にて塩素分等が除去されることにより、純水となる。純水を使用することにより、ウォーターマークといわれる加工跡がインペラー１３に残留することを回避することができる。
【００４６】得られた純水は、次に、脱気モジュール５０（図２参照）を構成する容器５２の内室５８に導入され、該内室５８に収容された中空糸膜６４の細孔を通過する。その間、純水中の溶解した気体は、真空ポンプ３６の吸引作用下に中空糸膜６４の直径外方向へと吸引され、その結果、中空糸膜６４の外周壁部から排出された後、容器５２の継手用管部５６および排気管６２を介して該容器５２の外部へと導出される。なお、上記したように、純水が中空糸膜６４の直径方向に沿って透過することはない。すなわち、純水が真空ポンプ３６の吸引作用下に容器５２の外部に排出されることはない。
【００４７】以上のようにして、純水中の気体が分離除去される。換言すれば、純水に対して脱気が営まれ、これにより脱気純水が得られる。この時点で脱気純水に残留した溶存気体量は、例えば、１．５ｐｐｍ程度と極めて微量である。
【００４８】脱気純水は、バルブ７０、７２が開放されることに伴い、送液管５４および分岐管６６、６８を介して供給槽３８および貯留槽３２に供給される。この際には、バルブ１０２が開放されていてもよい。そして、液面検知器９２、９４が「液面上限」の信号を前記制御部にそれぞれ発することに伴ってバルブ７０、７２が閉止されることにより、供給槽３８または貯留槽３２への脱気純水の供給が停止される。
【００４９】供給槽３８および貯留槽３２に貯留された脱気純水の液面には、浮遊部材１０４がそれぞれ浮遊している。これら浮遊部材１０４が存在することにより、脱気純水が大気に露呈することが回避される。このため、脱気純水中に大気からの気体が溶解することを抑制することができ、結局、脱気純水を、溶存気体量が著しく低い状態に維持することができる。
【００５０】供給槽３８に貯留された脱気純水は、第１送液ポンプ４０を介して噴射ノズル３４に送液される。この場合、第１送液ポンプ４０の吐出圧力は、例えば、３０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2（２．９〜１９．６ＭＰａ）に設定すればよい。なお、脱気純水中に異物が混入している場合には、該異物は第１フィルタ７４によって除去される。
【００５１】噴射ノズル３４に送液された脱気純水は、該噴射ノズル３４を介して、キャビテーション発生用液Ｌ２として供給槽３８に貯留された脱気純水（浸漬液Ｌ１）中に噴射される。すなわち、脱気純水は、噴射ノズル３４を構成する筒状部材１０６の液路１０５を流通した後、該筒状部材１０６に設けられた液出口１１０から排出され、さらに、吐出用突端部材１０８の吐出口１１２を介して、クランプ台９０に固定された状態で浸漬液Ｌ１中に浸漬された成形加工品１３ａに指向して噴射される。この際の噴流と浸漬液Ｌ１との摩擦によって、キャビテーションＣＡが多数発生する。このキャビテーションＣＡが成形加工品１３ａに衝突した際に破壊されることに伴って生じる壊食力により、成形加工品１３ａから切り屑や工作油（異物）が洗浄除去されるとともに、バリが除去される。
【００５２】ここで、本実施形態では、上記したように、溶存気体量が著しく低い脱気純水をキャビテーション発生用液Ｌ２および浸漬液Ｌ１として使用している。このため、高いキャビテーション効果を得ることが可能となる。
【００５３】これは、例えば、水道水のように溶存気体量が多いと、キャビテーションで発生する気泡径が大きくなるが、キャビテーション気泡破壊時、それら大きなキャビテーション気泡同士がクッション作用を生じてしまい、破壊時における衝撃力を弱めてしまう。しかしながら、脱気手段にて予め脱気された液体は、溶存気体量が著しく低いので、上記クッション作用が極力防止される。このため、キャビテーション気泡破壊時における衝撃力が弱まることなく最大限に発揮されるので、高いキャビテーション効果を得ることが可能となる。したがって、このときに生じる壊食力が著しく大きくなるので、異物やバリを効率よく除去することができる。
【００５４】しかも、この場合、上記したように、このキャビテーションＣＡは壊食力が著しく大きいので、例えば、成形加工品１３ａの通路１６内に存在するバリ２０ｂであっても、確実に除去される。勿論、キャビテーションＣＡが成形加工品１３ａに衝突する位置を調整することによって、成形加工品１３ａの軸孔１４や小貫通孔１９に存在するバリ２０ａ、２０ｃを除去することも可能である。
【００５５】上記した噴射の際、図８に示すように、筒状部材１０６の液出口１１０が液路１０５に対してオリフィス状に急激に絞られているため、該液出口１１０において、脱気純水の縮流ＣＯが発生する。このようにして縮流ＣＯが発生することにより、縮流ＣＯ部内噴流の周囲に、従来技術に係る収縮ノズルでは得ることのできない大きいせん断応力が生じ、噴流内部から強いキャビテーションＣＡの発生が始まる。このため、従来技術に係る収縮ノズルに比して大きな壊食効果を得ることが可能となる。したがって、成形加工品１３ａから切り屑や工作油（異物）およびバリを一層確実に除去することができる。なお、キャビテーション発生用液Ｌ２の吐出圧力が２．９〜１９．６ＭＰａに設定されているので、該キャビテーション発生用液Ｌ２の噴流が成形加工品１３ａに衝突した場合であっても、成形加工品１３ａが損傷することはない。
【００５６】液出口１１０を通過したキャビテーション発生用液Ｌ２（脱気純水）は、吐出用突端部材１０８の小径孔部１１４に至る。この小径孔部１１４が存在することにより、テーパ状孔部１１６の中心軸と液出口１１０の中心軸が位置ずれしている場合であっても、キャビテーション発生用液Ｌ２は、テーパ状孔部１１６の略中心軸近傍から噴射される。
【００５７】この際、テーパ状孔部１１６内では、噴流周りに強い渦流Ｖが生じる。このため、キャビテーションＣＡの発生がさらに促進されるので、成形加工品１３ａから切り屑や工作油およびバリをさらに一層確実に除去することができる。
【００５８】また、キャビテーション発生用液Ｌ２および浸漬液Ｌ１は、温調器９６、９８によって、５０〜６０℃の範囲内に保持されている。この温度範囲においては、異物およびバリを成形加工品１３ａから離脱させ易い。すなわち、異物およびバリの除去効率が向上する。
【００５９】以上のようにして、異物の洗浄除去およびバリの除去が施され、図９に示すように、軸孔１４や通路１６、小貫通孔１９にバリ２０ａ〜２０ｃ（図４〜図６参照）がほとんど存在しない良好なインペラー１３が得られるに至る。
【００６０】このようなインペラー１３は、以下のような利点を有する。すなわち、まず、図示しない燃料ポンプの支軸が軸孔１４に精度よく嵌合される。
【００６１】また、燃料ポンプにおいては、燃料が小貫通孔１９を介して円滑に通過するのでインペラー１３の表裏の圧力バランスを適正な範囲に保つことができる。
【００６２】さらに、通路１６内に設けられてポンプ作用を営む羽根板１７ａ、１７ｂを介して燃料が円滑に通過することが可能となる。したがって、羽根板１７ａ、１７ｂの形状を適宜選定することにより、ポンプ効率の向上を図ることが可能となる。
【００６３】結局、本実施形態によれば、キャビテーション発生用液Ｌ２および浸漬液Ｌ１として脱気純水を使用することによって成形加工品１３ａから異物やバリを効率よくかつ確実に除去することができるので、所定のポンプ効率を保つとともに、インペラー１３の表裏の圧力バランスを適正な範囲に保ちかつ燃料ポンプの支軸が軸孔１４に精度よく嵌合される燃料ポンプを構成することができる。
【００６４】噴射ノズル３４から噴射されたキャビテーション発生用液Ｌ２の大部分は、浸漬液Ｌ１として貯留槽３２に貯留される。
【００６５】上記のようにして成形加工品１３ａから除去された異物やバリは、第２送液ポンプ８４の吸引作用下に貯留槽３２の第２水平部８２に収集される。すなわち、傾斜部８０と第２水平部８２は、異物やバリを捕捉するトラップ部である。このようにして異物やバリをトラップ部にて捕捉することにより、該異物やバリが浸漬液Ｌ１内で泳動した後に再び成形加工品１３ａに付着することを回避することができる。
【００６６】これら異物やバリは、第２フィルタ８６にて浸漬液Ｌ１から濾過分離される。すなわち、バリや異物を含んだ浸漬液Ｌ１は、第２フィルタ８６において、図７に示す濾過膜１２０の流路１１８に対して矢印Ｙ１方向から導入される。そして、バリや異物が濾過膜１２０の外周壁面で堰き止められる一方で、浸漬液Ｌ１のみがＸ１方向に指向して進行して該濾過膜１２０を浸透・通過する。
【００６７】濾過膜１２０を通過した浸漬液Ｌ１は、第２送液ポンプ８４によって送液管４８（図１参照）に戻され、脱気モジュール５０によって再び脱気された後、キャビテーション発生用液Ｌ２または浸漬液Ｌ１として循環再利用される。
【００６８】以上の循環過程は、前記制御部がプログラムに基づいて制御信号を発することにより、自動的に遂行される。そして、所定の時間が経過した後、制御部が「運転停止」の信号を発することに伴って噴射ノズル３４からのキャビテーション発生用液Ｌ２の噴射が停止される。
【００６９】なお、上記した循環過程において、供給槽３８または貯留槽３２における脱気純水の液面が所定の位置よりも低下した場合には、液面検知器９２または液面検知器９４が「液面下限」の信号を制御部に発する。この信号を受けた制御部がバルブ７０と、バルブ７２またはバルブ１０２とを開放する制御信号を発することにより、所定の液面となるまで新たな脱気純水が供給される。
【００７０】上記した循環過程を繰り返し行うことによって第１フィルタ７４が目詰まりを起こした場合には、浮遊部材１０４を数個だけかきわけて第１フィルタ７４を取り出し、該第１フィルタ７４を洗浄ないし交換すればよい。このように、浮遊部材１０４として球体形状のものを採用しているので、第１フィルタ７４の洗浄ないし交換等のメンテナンス作業を行う際には浮遊部材１０４を自由に移動させることができるようになっている。すなわち、メンテナンス作業が煩雑・困難になるような事態を招くことがない。
【００７１】第２フィルタ８６が目詰まりを起こした場合には、該第２フィルタ８６に対して逆洗を施せばよい。すなわち、分岐管１２２を介して、濾過膜１２０（図７参照）の内周壁部から矢印Ｙ２方向に指向して逆洗水を導入する。この逆洗水は、流路１１９に進入する際、濾過膜１２０の外周壁面に付着した異物等を機械的に分離した後、該異物を同伴して矢印Ｙ２方向に流通し、流路１１９の出口（図示せず）から排出される。
【００７２】また、キャビテーション発生用液Ｌ２の噴流によって噴射ノズル３４の吐出用突端部材１０８が摩耗した場合には、この吐出用突端部材１０８を新たなものに交換すればよい。このように、吐出用突端部材１０８を交換可能としたことにより、噴射ノズル３４を筒状部材１０６ごと交換することが不要となる。したがって、噴射ノズル３４に要するコストを低減することができる。
【００７３】さらに、浸漬液Ｌ１およびキャビテーション発生用液Ｌ２として水を使用することができるので、環境への負荷が著しく低減される。また、作業環境も安全である。しかも、砥粒を使用しないので、砥粒を除去する等の煩雑な工程が必要となることもない。
【００７４】次に、本発明の第２実施形態に係るキャビテーション発生装置の概略全体構成を図１０に示す。この第２実施形態に係るキャビテーション発生装置１５０は、上記供給槽３８および貯留槽３２に代替して供給貯留槽１５２を有する点を除いて第１実施形態に係るキャビテーション発生装置３０と同様に構成されており、したがって、図１〜図６に示される構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７５】供給貯留槽１５２は、隔壁部材１５４によって供給室１５６と貯留室１５８とに区画されている。なお、この場合、脱気純水の液面は、隔壁部材１５４の頂部１６０よりも高い位置に設定されている。
【００７６】また、供給貯留槽１５２には、液面検知器１６２および温調器１６４が設置されている。すなわち、第２実施形態においては、供給室１５６および貯留室１５８に貯留された脱気純水は、液面検知器１６２によって液面がモニターされる一方、温調器１６４によって温度が制御される。
【００７７】隔壁部材１５４は、頂部１６０の他、該頂部１６０に比して低い位置に設けられた水平段部１６６を有する。この水平段部１６６の端部は供給貯留槽１５２の内壁面から所定間隔だけ離間しており、該端部からは、供給貯留槽１５２の底部に指向して傾斜した傾斜部１６８が延在している。供給貯留槽１５２と第２フィルタ８６とを橋架する送液管１７０は、供給貯留槽１５２の側壁部において、前記傾斜部１６８の底部近傍に対応する位置に連結されている。また、水平段部１６６には、成形加工品１３ａを固定するクランプ台９０が設置されている。
【００７８】このように、供給槽および貯留槽の機能を兼ねる供給貯留槽１５２を採用することにより、キャビテーション発生装置１５０の小型化を図ることができる。また、この場合、液面検知器１６２および温調器１６４は１個のみ使用すればよく、したがって、キャビテーション発生装置１５０の構成コストやランニングコストを、キャビテーション発生装置３０に比して低減することもできる。
【００７９】このキャビテーション発生装置１５０においては、脱気モジュール５０を通過した脱気純水は、供給貯留槽１５２の供給室１５６に導入される。そして、この脱気純水が隔壁部材１５４の頂部１６０をオーバーフローすることにより、脱気純水が貯留室１５８に導入される。最終的に、液面が隔壁部材１５４の頂部１６０を越えた後に所定の位置に到達すると、液面検知器１６２が「液面上限」の信号を制御部（図示せず）に発する。これに伴いバルブ１７２が閉止され、脱気純水の供給が停止される。
【００８０】供給室１５６内の脱気純水は、第１送液ポンプ４０を介し、２．９〜１９．６ＭＰａ程度の吐出圧力をもって噴射ノズル３４から噴射される。脱気純水中に異物が混入している場合には、該異物は第１フィルタ７４によって除去される。
【００８１】この第２実施形態においても、上記した第１実施形態と同様に、壊食力の大きなキャビテーションＣＡが多数発生する。このため、成形加工品１３ａからの異物の洗浄除去や、バリの除去が効率的にかつ確実に遂行され、清浄でかつバリのない良好なインペラー１３を得ることができる。
【００８２】成形加工品１３ａから除去された異物やバリは、供給貯留槽１５２内において、第２送液ポンプ８４の吸引作用下に隔壁部材１５４の傾斜部１６８に収集される。すなわち、この場合、傾斜部１６８がトラップ部としての作用を営む。このトラップ作用により、上記と同様に、異物やバリが成形加工品１３ａに再付着することを回避することができる。
【００８３】第２実施形態において、傾斜部１６８に収集された異物やバリが第２フィルタ８６にて脱気純水（浸漬液Ｌ１）から濾過分離されることについても第１実施形態と同様である。また、第１フィルタ７４を洗浄ないし交換することや、第２フィルタ８６に対して逆洗すること、噴射ノズル３４を構成する吐出用突端部材１０８が摩耗した場合には該吐出用突端部材１０８を新たなものに交換することについても上述したとおりに行えばよい。
【００８４】以上のように、第２実施形態に係るキャビテーション発生装置１５０には、第１実施形態に係るキャビテーション発生装置３０と同様の効果を得ることができ、しかも、装置構成の小型化を図ることができるという利点がある。
【００８５】なお、上記した各実施形態においては、浮遊部材として球体形状のものを採用したが、シート形状のものを採用してもよい。
【００８６】また、脱気手段として中空糸膜６４および真空ポンプ３６を例示して説明したが、気液分離膜等、液体から気体を分離できるものであればどのような手段であってもよい。
【００８７】さらに、上記各実施形態においては、ワークとしてインペラー１３の成形品に研削加工等を施した成形加工品１３ａを用いるようにしたが、インペラー１３の成形品あるいはインペラー１３の加工品を用いるようにしてもよい。
【００８８】さらにまた、上記各実施形態に係るキャビテーション発生装置３０、１５０において、インペラー１３の成形加工品１３ａ以外のものをワークとした場合であっても上記と同様の洗浄ないしバリ取り加工を施すことができることはいうまでもない。
【００８９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るキャビテーション発生装置によれば、脱気手段にて予め脱気された液体をキャビテーション発生用液として噴射するようにしている。このため、キャビテーションを効率よく発生させることができるので、ワークに付着した切り屑や工作油等の異物を洗浄除去することができるとともに、該ワークのバリを確実に除去することができる。結局、清浄でかつバリのない良好なワークを得ることができるという効果が達成される。この効果は、前記ワークを浸漬する浸漬液も予め脱気することによって一層顕著となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４１９０１
【氏名又は名称】株式会社ケーヒン
【住所又は居所】東京都新宿区西新宿一丁目２６番２号
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| 【出願日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７６６５
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−８０１８５（Ｐ２００３−８０１８５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年３月１８日（２００３．３．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２７２７４４（Ｐ２００１−２７２７４４） |
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