パーツウォッシャーは、ワークピースから汚れ、垢、カーボン、油、グリース、金属片、切削液、離型剤、インク、塗料、腐食などの汚染物質や破片を除去するために使用される装置です。パーツウォッシャーは、新規製造および再製造工程で使用され、組み立て、検査、表面処理、梱包、配送の準備として、小型または大型の部品を大量に洗浄、脱脂、乾燥させるように設計されています。パーツウォッシャーは、多くの自動車修理工場で一般的に見られる手動の「シンク・オン・ア・ドラム」のようなシンプルなものから、パススルー部品処理システムを備えた非常に複雑な多段階ユニットまであります。パーツウォッシャーは、ファスナー、ナット、ボルト、ネジの洗浄から、ディーゼルエンジンブロックおよび関連部品、レールベアリング、風力タービンのギアボックス、自動車アセンブリまで、メンテナンス、修理、再製造工程にも不可欠です。
パーツウォッシャーは高圧洗浄機とは明確に異なります。パーツウォッシャーは通常、密閉されたキャビネット内で部品を自動的に洗浄するのに対し、高圧洗浄機は通常、手動で操作するワンドの先端に単一のスプレージェットが取り付けられています。現代の産業技術は、仕上げ工程の多くの部分を1つに統合することを可能にしました。製造工程に統合された自動パーツウォッシャーは、部品の投入、洗浄、すすぎ、乾燥、そして取り出しを自動サイクルで実行できます。
業界では、洗浄工程で油、グリース、汚れを除去するために化学溶剤が一般的に使用されていましたが、近年の環境問題への配慮と規制により、部品洗浄用の水ベースの洗剤の開発が促進されました。[1]現在、ほとんどの部品洗浄機では、洗浄剤としてさまざまなアルカリ性洗剤が使用されています。
歴史
パーツウォッシャーは、もともと自動車のトランスミッションやエンジン修理工場で、簡易ソークタンクの機能を向上させるために開発されました。ソークタンクは水と洗剤の混合液で満たされた容器で、路面に蓄積した汚れ、液体、タール、油脂などを分解・修理前に手作業で洗い流せる程度まで「軟化」させるのに数時間かかります。
1960年代後半以来、安全性を向上させ、環境への影響を軽減した部品洗浄方法が数多く開発されてきた。 ストッダードの溶剤、ガソリン、ディーゼル燃料、灯油は、部品の洗浄と脱脂に一般的に使用されていた。その後、蒸気脱脂装置の塩素系溶剤が業界標準となった。1980年代には、環境と安全性の問題から、部品洗浄用塩素系溶剤は禁止された。[2] 水系洗浄システムが新たな注目を集め、システムとプロセスの多くの改善につながった。1971年、ゲイリー・ミンキン[3] [4]は自動車部品の脱脂用に水系パーツ洗浄機を開発した。ミンキンの画期的な発明は、油圧衝撃圧力の力を利用して、水系パーツ洗浄機の洗浄力を大幅に向上させたものである。
清掃方法
高い機械的エネルギーに加え、洗浄温度を高くすることが、パーツ洗浄機での洗浄結果を改善する最も効果的な方法の 1 つです。一般に、10 ～ 15 °F (5.6 ～ 8.3 °C) 上昇すると、洗剤の化学反応が2 倍になります。グリースやオイルと洗剤の化学反応が活発になると、洗浄サイクルが速くなり、部品がよりきれいになります。さらに、すべてのグリースとオイルは、高温になると粘度が低下します。洗浄液の温度が 170 °F (77 °C) 以上になると、ほとんどのオイルとグリースが軟化または溶解して水のように流れるようになるため、簡単に除去でき、結果として洗浄が速くなり、結果的に結果が良くなり、部品がよりきれいになります。多くのパーツ洗浄機は、十分な加熱システムがないため、この動作温度を維持することができません。さらに、パーツ洗浄機内で沸騰に近い温度で洗浄液を引き込んで供給できるように、ポンプ システムを慎重に設計する必要があります。すべての遠心ポンプは、洗浄液を送液するために正味吸込ヘッド（NPSHr）が必要です。洗浄液の温度がNPSHrに近づくと、ポンプの吸込口で洗浄液が蒸気に変化するため、ポンプは送液を停止します。NPSHrを最小限に抑え、高温の洗浄液を送液するには、ポンプを慎重に設計する必要があります。
一般的なパーツ洗浄機は水性ですが、溶剤を使用するタイプもあります。
溶剤ベース
ベン・パーマーは1954年に溶剤式パーツ洗浄機を発明しました。このパーツ洗浄機は発売当初から成功を収め、1960年代初頭には機械を販売せず、顧客にリースし、使用済みの溶剤の除去と補充によるメンテナンスを行うことを決定しました。1990年代初頭以降、溶剤システムに伴う環境および安全上の危険性から、水性システムへの大きな移行が見られました。[5]
溶剤式パーツウォッシャーは、洗浄機底部の沈殿槽に数ガロンの溶剤が充填されています。小型の耐火性電動液体ポンプが溶剤に浸され、沈殿槽の上部付近からきれいな溶剤をすくい取り、硬くてフレキシブルなノズルを通して低圧でポンプで送り、液体の上にある金属格子に送ります。金属格子は金属部品が載っている場所です。汚れや溶解した重質グリースはタンクの底に沈み、沈殿します。
もともと、溶剤ベースの手動部品洗浄機では、ガソリン、軽油、ラッカーシンナー、灯油などの石油蒸留物の混合物が使用されていましたが、これらは揮発性が高く、容易に発火する可能性があり、爆発や作業者の重度の火傷につながる可能性があります。そのため、溶剤ベースの「タブ」洗浄機には通常、鉛のヒュージブルリンクによって開いたままの状態を保つ大きなカバーが付いています。火災が発生した場合、鉛が溶解し、カバーがバタンと閉まって消火し、建物へのさらなる被害を防ぎます。
水性ベース
水系パーツウォッシャーは、大型の食器洗い機によく似ています。水と洗剤を熱と機械エネルギーと組み合わせることで洗浄を行います。水系パーツウォッシャーには、ジェットスプレー方式と高圧洗浄方式の2つの主要な洗浄プロセスがあります。キャビネット型パーツウォッシャーでは、パーツをターンテーブルに置き、ドアを閉じます。洗浄サイクル中、ターンテーブルが回転すると、加熱された洗浄液がパーツに噴射または吹き付けられます。多くのシステムでは、洗浄、すすぎ、乾燥のサイクルが採用されています。サイクルが完了すると、ドアが開けられ、パーツが取り出されます。
水系パーツ洗浄機の洗浄結果に影響を与える主な要因は4つあります。機械的エネルギー、温度、洗剤、そして時間です。洗浄サイクルにおいてこれらの要因のいずれかを調整すると、洗浄結果が変わります。機械的エネルギーが大きく、温度が高いパーツ洗浄機は、洗浄サイクルが短く、洗浄洗剤の使用量が少なくなります。機械的エネルギーはポンプ駆動システムによって供給されます。ほとんどの水系パーツ洗浄機は、電気モーターで遠心ポンプを駆動します。洗浄に必要な機械的エネルギーは、洗浄物に供給される機械的エネルギーによって決まり、ポンプの馬力によって決まるのではありません。適切に設計された遠心ポンプによるポンプモーターのエネルギーの効率的な利用、そして配管設計やノズルの種類への細心の配慮は、洗浄プロセスに最大限の機械的エネルギーを投入するために不可欠です。[6]さらに、パーツ洗浄機の作業量を考慮する必要があります。同じ結果を得るためには、同じサイズのマシンであっても、一定の作業量に対して同じ電力密度が必要です。このため、直径の大きいマシンでは作業量が飛躍的に増加するため、はるかに高馬力のポンプシステムを使用する必要があります。
水系パーツウォッシャーは、水にアルカリ性洗剤を混ぜて部品を洗浄します。この洗浄液は溶剤系システムよりも安全で、洗浄液の引火の危険性がありません。水系パーツウォッシャー用の洗剤は、粉末または液体です。それぞれに利点があり、パーツ洗浄の用途に応じて最適な洗剤は異なります。一般的に、粉末洗剤は洗浄力が高く、メンテナンスや再生作業でよく使用されます。一方、液体洗剤は、かつては蒸気脱脂剤が主流だった、より軽い洗浄用途でよく使用されます。
ジェットスプレーと高圧洗浄のプロセス
ジェットスプレー洗浄機は、部品に高温の薬液を噴射して洗浄します。高圧洗浄工程では、洗浄液の水圧衝撃力を主な洗浄メカニズムとして利用し、部品に高温の薬液を噴射します。高圧洗浄工程を採用した部品洗浄機は、非常に低濃度の洗浄剤で動作します。低濃度であるため、洗浄液が過飽和状態になり廃棄が必要になるまでの期間が長くなります。さらに、洗浄剤の濃度が低いため、部品から洗剤を洗い流しやすくなり、すすぎサイクルの必要性が最小限に抑えられ、水とサイクル時間を節約できます。高圧洗浄工程で使用される最後の要素は、ターンテーブルの回転とは非同期の振動マニホールドシステムです。このシステムにより、噴射された洗浄液が、ジェットスプレー工程で使用される固定マニホールドでは届かない部品のあらゆる領域にまで確実に届きます。総合的に見て、高圧洗浄工程はジェットスプレー工程よりも優れており、より迅速かつ徹底的な部品洗浄サイクルを実現しながら、洗剤の使用量と廃棄物の発生を最小限に抑えることができます。高圧洗浄プロセスは、一般的に、燃焼炭化水素、塗料、スケール、ワニス、カーボン、マスチック、ゴムなどの除去困難な汚れの除去に効果的です。その他の高圧洗浄用途としては、ディーゼルエンジン、[7] 、 航空宇宙部品、アルミニウム製自動車エンジン部品、圧延設備の洗浄などが挙げられます。
「パワーウォッシュ」プロセスを使用する際には、比較的高い馬力、つまり十分な電源を必要とする高電流モーターを使用するため、洗浄圧力も高くなり、部品をターンテーブルにしっかりと固定する必要があるという点に留意する必要があります。「ジェットスプレー」プロセスは、頑固な汚れの除去を伴わない洗浄用途には適していますが、一般的にパワーウォッシュプロセスの方が優れた洗浄プロセスです。
電力密度
パーツウォッシャーの性能は、その出力密度で評価できます。これは、ポンプの総馬力を洗浄機の作業量（通常は1立方フィートあたりの馬力で測定）で割ることで算出されます。この値は、システムを比較し、異なる洗浄量でも一貫した洗浄を行うために役立ちます。ただし、出力密度はポンプの効率を最大限まで考慮したものであり、ポンプの効率はポンプの動作、配管、摩擦損失などによって変化します。正確な評価を行うには、効率要因を考慮する必要があります。同一のポンプであっても、これらの設計や動作要素によって性能が異なる場合があるためです。
参考文献
- ^ Tong, Scott (2018年7月26日). 「EPAはTCEががんを引き起こすと言っているのに、なぜ禁止されていないのか？」 . 2024年11月12日閲覧。
- ^ Teng, Zhongkun; Jiang, Bin; Wang, Jianming; Liu, Tiantian; Aniagu, Stanley; Zhu, Ziyu; Chen, Tao; Jiang, Yan (2023年5月). 「Cx43の調節とH9C2ラット心筋細胞におけるトリクロロエチレン誘発心毒性におけるその役割」. Chemosphere . 323 138249. Bibcode :2023Chmsp.32338249T. doi :10.1016/j.chemosphere.2023.138249. PMID: 36842555.
- ^ Janecke, Ron (2003年6月29日). 「Powerwash」. American City Business Journals . 2012年10月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「電動パーツウォッシャー」
- ^ 「トリクロロエチレン（TCE）に関するファクトシート」2015年9月22日。2015年10月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Treppler, Marc (2000)「ポンプシステムについて一般の人にもわかるように知っておくべきこと」p. 8
- ^ “Motorraum reinigen: Was ist das und wann ist es nötig” [エンジン ルームの清掃: それは何ですか、いつ必要ですか。] (ドイツ語) 。2024 年 11 月 12 日に取得。
外部リンク
- エンジン部品洗浄用ガソリン噴霧器、ポピュラーサイエンス月刊誌、1919年2月、127ページ、Googleブックスでスキャン：https://books.google.com/books?id=7igDAAAAMBAJ&pg=PT46
