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JP7575670B2 - Fine bubble cleaning method and fine bubble cleaning device - Google Patents
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JP7575670B2 - Fine bubble cleaning method and fine bubble cleaning device - Google Patents

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Description

本発明は、ファインバブル洗浄方法及びファインバブル洗浄装置に関する。 The present invention relates to a fine bubble cleaning method and a fine bubble cleaning device.

各種の工業部品は、その製造の過程で、表面に加工油や潤滑剤等の油分が付着することが多い。そのため、工業部品の表面に付着したこれらの油分を除去することが求められ、従来、各種の洗浄装置が提案されている。 During the manufacturing process, oils such as processing oils and lubricants often adhere to the surfaces of various industrial parts. For this reason, there is a need to remove this oil from the surfaces of industrial parts, and various cleaning devices have been proposed in the past.

例えば、以下の特許文献1には、微細気泡を含む洗浄液と超音波とを併用して、被洗浄物の表面に付着している油分を洗浄する洗浄装置が提案されている。 For example, the following Patent Document 1 proposes a cleaning device that uses ultrasonic waves in combination with a cleaning liquid containing fine bubbles to clean oil adhering to the surface of an object to be cleaned.

国際公開第2016/147995号International Publication No. 2016/147995

鋼管の製造工程においても、製造した鋼管の外表面や内表面に、鉱物油等の金属加工油(例えば、圧延加工油)が付着する。そのため、鋼管の製造工程において、かかる金属加工油を洗浄する洗浄工程(脱脂工程とも呼ばれる。)が設けられることが一般的である。 During the steel pipe manufacturing process, metal processing oils such as mineral oils (e.g., rolling processing oils) adhere to the outer and inner surfaces of the manufactured steel pipes. For this reason, the steel pipe manufacturing process generally includes a cleaning process (also called a degreasing process) to clean off such metal processing oils.

かかる鋼管の洗浄工程(脱脂工程)では、アルカリ洗浄液による鹸化作用によって油分を加水分解し、更に、アルカリ洗浄液の液温を80℃以上として加水分解反応を促進することで、油分を可溶化している。 In this steel pipe cleaning process (degreasing process), the oil is hydrolyzed by the saponification action of the alkaline cleaning solution, and the temperature of the alkaline cleaning solution is kept at 80°C or higher to promote the hydrolysis reaction, solubilizing the oil.

しかしながら、80℃以上という高温の液体を得るためには、洗浄液を加熱するための熱源が必要であり、コストがかかってしまう。また、洗浄液の化学反応による薬液処理量の増加や、発生する蒸気による作業環境の低下等、様々な問題点が生じる。そのため、洗浄液の更なる低温化とあわせて、薬剤処理量及びコストの削減や作業環境の向上という、作業者の利便性の更なる向上とが希求されている。 However, to obtain a high-temperature liquid of 80°C or higher, a heat source is required to heat the cleaning liquid, which is costly. In addition, various problems arise, such as an increase in the amount of chemical solution to be processed due to chemical reactions in the cleaning liquid, and a deterioration of the working environment due to the steam that is generated. Therefore, in addition to further lowering the temperature of the cleaning liquid, there is a demand for further improvements in convenience for workers, such as reducing the amount of chemical solution to be processed and costs, and improving the working environment.

鋼管製造工程における洗浄工程(脱脂工程)では、例えば、短くても2~30m程度の長さを有する長尺管が洗浄対象となる。しかしながら、このような長尺管を被洗浄物とする場合、鋼管内表面の脱脂性能が低下してしまう。そのため、洗浄性能を低下させることなく、洗浄に用いる洗浄液の更なる低温化と作業者の利便性の更なる向上を実現することが重要となる。 In the cleaning process (degreasing process) of steel pipe manufacturing, long pipes, for example, at least 2 to 30 m long, are cleaned. However, when such long pipes are used as the objects to be cleaned, the degreasing performance of the steel pipe inner surface decreases. Therefore, it is important to further reduce the temperature of the cleaning liquid used for cleaning and further improve convenience for workers without degrading the cleaning performance.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、洗浄性能を低下させることなく、洗浄液の更なる低温化と作業者の利便性の更なる向上を実現することが可能な、ファインバブル洗浄方法及びファインバブル洗浄装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and the object of the present invention is to provide a fine bubble cleaning method and fine bubble cleaning device that can further reduce the temperature of the cleaning liquid and further improve convenience for the operator without compromising cleaning performance.

本発明者らは、上記のような長尺管における脱脂性能の低下について鋭意検討した結果、鋼管を製造する際の熱処理におけるスケールの付着状況、圧延時の金属加工油の付着のバラつき等が主な原因ではなく、長尺であるが故に中空部に入った洗浄液の流れの変化が主な原因であることを知見した。 After extensive research into the deterioration of degreasing performance in long pipes as described above, the inventors discovered that the main cause was not the degree of scale adhesion during heat treatment in the manufacture of steel pipes, or the inconsistency in adhesion of metalworking oil during rolling, but rather the change in the flow of cleaning liquid that entered the hollow portion due to the long length.

すなわち、長尺管の中空部に洗浄液が入った際に、洗浄液に流れがなくなってしまうこと、又は、流れがあったとしても層流化して液交換が失われてしまうことが主な原因であり、これにより、流れの下流になるに従って油分の可溶化性能が低下してしまうことを知見した。 In other words, it was discovered that the main cause is that when the cleaning liquid enters the hollow part of the long tube, the flow of the cleaning liquid stops, or even if there is a flow, it becomes laminar and liquid exchange is lost, and as a result, the oil solubilization performance decreases the further downstream the flow goes.

本発明者らは、かかる知見に基づき更なる検討を行った結果、洗浄液にファインバブルと呼ばれる気泡を供給し、かかる気泡によって洗浄液の液攪拌を維持することを着想し、以下で説明する本発明を完成するに至った。
かかる着想に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
As a result of further investigations based on this knowledge, the inventors came up with the idea of supplying air bubbles called fine bubbles to the cleaning liquid and maintaining liquid agitation in the cleaning liquid using such air bubbles, thereby completing the present invention described below.
The gist of the present invention, which was completed based on this concept, is as follows.

[1]一部又は全てが長尺方向に延伸した鋼管を被洗浄物として洗浄するファインバブル洗浄方法であって、前記被洗浄物を洗浄する洗浄液を保持し、1又は複数の前記被洗浄物が浸漬される処理槽と、前記洗浄液を前記処理槽内で循環させるとともに、前記被洗浄物に対して前記洗浄液を吐出する洗浄液循環機構と、前記洗浄液循環機構内の前記洗浄液に対してファインバブルを供給するファインバブル供給機構と、を有し、前記洗浄液循環機構は、前記洗浄液の流れ方向と鋼管の長尺方向とのなす角θの大きさが0°超過10.0°以下の範囲内となるように、前記洗浄液を吐出するファインバブル洗浄装置を用い、前記被洗浄物の内径をDpi(単位:m)、管長をL(単位:m)とし、前記ファインバブルの平均気泡径をDb(単位:m)とし、前記鋼管の中空部の入側での前記洗浄液の流速をV(単位:m/s)としたときに、以下の式(1)で表される関係を満足するように、前記ファインバブルの平均気泡径Db及び前記洗浄液の流速Vを、前記平均気泡径Dbについては1~100μmの範囲内、前記流速Vについては0.2~5.0m/sの範囲内でそれぞれ制御する、ファインバブル洗浄方法。
L/Dpi<200の場合、3.2×10-10≦Db×V≦5.0×10-8
200≦L/Dpiの場合、6.0×10-13≦Db×V≦3.2×10-9
・・・式(1)
[2]前記洗浄液循環機構は、前記角θの大きさが0°超過10.0°以下の範囲内となり、かつ、前記洗浄液が前記鋼管の中空部を前記処理槽の底面側から液面側に向かって流れるように、前記洗浄液を吐出する、[1]に記載のファインバブル洗浄方法。
]前記洗浄液は、親水基にエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤を含有し、前記界面活性剤のHLB値は、15.0~19.0の範囲内である、[1]又は]の何れか1つに記載のファインバブル洗浄方法。
]前記洗浄剤における前記界面活性剤の濃度は、当該界面活性剤の臨界ミセル濃度の0.01倍以上2.00倍未満である、[]に記載のファインバブル洗浄方法。
]前記界面活性剤の25℃における表面張力は、40mN/m以上である、[]又は[]に記載のファインバブル洗浄方法。
]前記界面活性剤は、エーテル型非イオン性界面活性剤である、[]~[]の何れか1つに記載のファインバブル洗浄方法。
]前記界面活性剤の疎水基は、炭素数が10~20の範囲内の直鎖状の炭素鎖である、[]~[]の何れか1つに記載のファインバブル洗浄方法。
]前記洗浄液のアルカリ濃度は、1.0mol/L以下である、[1]~[]の何れか1つに記載のファインバブル洗浄方法。
]前記ファインバブルの個数密度は、1×10~1×10個/mLの範囲内である、[1]~[]の何れか1つに記載のファインバブル洗浄方法。
10]前記洗浄液の液温は、20~60℃の範囲内である、[1]~[]の何れか1つに記載のファインバブル洗浄方法。
11]前記被洗浄物は、金属加工油の付着した鋼管である、[1]~[10]の何れか1つに記載のファインバブル洗浄方法。
12]一部又は全てが長尺方向に延伸した鋼管を被洗浄物として洗浄するファインバブル洗浄装置であって、前記被洗浄物を洗浄する洗浄液を保持し、1又は複数の前記被洗浄物が浸漬される処理槽と、前記洗浄液を前記処理槽内で循環させるとともに、前記被洗浄物に対して前記洗浄液を吐出する洗浄液循環機構と、前記洗浄液循環機構内の前記洗浄液に対してファインバブルを供給するファインバブル供給機構と、を有し、前記洗浄液循環機構は、前記洗浄液の流れ方向と鋼管の長尺方向とのなす角θの大きさが0°超過10.0°以下の範囲内となるように、前記洗浄液を吐出する、ファインバブル洗浄装置。
[13]前記被洗浄物の内径をDpi(単位:m)、管長をL(単位:m)とし、前記ファインバブルの平均気泡径をDb(単位:m)とし、前記鋼管の中空部の入側での前記洗浄液の流速をV(単位:m/s)としたときに、以下の式(1)で表される関係を満足するように、前記ファインバブルの平均気泡径Db及び前記洗浄液の流速Vが、前記平均気泡径Dbについては1~100μmの範囲内、前記流速Vについては0.2~5.0m/sの範囲内でそれぞれ制御される、[12]に記載のファインバブル洗浄装置。

L/Dpi<200の場合、3.2×10 -10 ≦Db ×V≦5.0×10 -8
200≦L/Dpiの場合、6.0×10 -13 ≦Db ×V≦3.2×10 -9
・・・式(1)
[1] A fine bubble washing method for washing a steel pipe, part or all of which is elongated in a longitudinal direction, as an object to be washed, comprising: a treatment tank for holding a washing liquid for washing the object to be washed and in which one or more objects to be washed are immersed; a washing liquid circulating mechanism for circulating the washing liquid in the treatment tank and discharging the washing liquid onto the object to be washed; and a fine bubble supplying mechanism for supplying fine bubbles to the washing liquid in the washing liquid circulating mechanism, wherein the washing liquid circulating mechanism is arranged so that the angle θ between the flow direction of the washing liquid and the longitudinal direction of the steel pipe is within a range of more than 0° and not more than 10.0°. The method uses a fine bubble cleaning device that discharges the cleaning liquid, and controls the average bubble diameter Db of the fine bubbles and the flow velocity V of the cleaning liquid so as to satisfy the relationship expressed by the following formula (1): where Dpi (unit: m), L (unit: m), average bubble diameter Db (unit: m), and flow velocity V of the cleaning liquid at the inlet side of the hollow part of the steel pipe are respectively 1 to 100 μm for the average bubble diameter Db and 0.2 to 5.0 m/s for the flow velocity V.
When L/Dpi<200, 3.2×10 −10 ≦Db 2 ×V≦5.0×10 −8
When 200≦L/Dpi, 6.0×10 −13 ≦Db 2 ×V≦3.2×10 −9
...Equation (1)
[2] The fine bubble cleaning method described in [1], wherein the cleaning liquid circulating mechanism discharges the cleaning liquid so that the angle θ is in the range of more than 0° and not more than 10.0°, and the cleaning liquid flows through the hollow part of the steel pipe from the bottom side of the treatment tank toward the liquid surface side.
[ 3 ] The fine bubble cleaning method according to any one of [1] and [ 2] , wherein the cleaning solution contains a nonionic surfactant having ethylene oxide added to a hydrophilic group, and the HLB value of the surfactant is within a range of 15.0 to 19.0.
[ 4 ] The fine bubble cleaning method according to [ 3 ], wherein the concentration of the surfactant in the cleaning agent is 0.01 times or more and less than 2.00 times the critical micelle concentration of the surfactant.
[ 5 ] The fine bubble cleaning method according to [ 3 ] or [ 4 ], wherein the surfactant has a surface tension of 40 mN/m or more at 25°C.
[ 6 ] The fine bubble cleaning method according to any one of [ 3 ] to [ 5 ], wherein the surfactant is an ether-type nonionic surfactant.
[ 7 ] The fine bubble cleaning method according to any one of [ 3 ] to [ 6 ], wherein the hydrophobic group of the surfactant is a linear carbon chain having a carbon number in the range of 10 to 20.
[ 8 ] The fine bubble cleaning method according to any one of [1] to [ 7 ], wherein the alkali concentration of the cleaning solution is 1.0 mol/L or less.
[ 9 ] The fine bubble washing method according to any one of [1] to [ 8 ], wherein the fine bubble number density is within a range of 1 x 10 3 to 1 x 10 6 bubbles/mL.
[ 10 ] The fine bubble cleaning method according to any one of [1] to [ 9 ], wherein the cleaning liquid has a liquid temperature within a range of 20 to 60°C.
[ 11 ] The fine bubble cleaning method according to any one of [1] to [ 10 ], wherein the object to be cleaned is a steel pipe having metal processing oil attached thereto.
[ 12 ] A fine bubble washing device for washing a steel pipe, part or all of which is extended in a longitudinal direction, as an object to be washed, comprising: a treatment tank for holding a washing liquid for washing the object to be washed and in which one or more of the objects to be washed are immersed; a washing liquid circulating mechanism for circulating the washing liquid in the treatment tank and discharging the washing liquid onto the object to be washed; and a fine bubble supplying mechanism for supplying fine bubbles to the washing liquid in the washing liquid circulating mechanism, wherein the washing liquid circulating mechanism discharges the washing liquid so that the angle θ between the flow direction of the washing liquid and the longitudinal direction of the steel pipe is within a range of more than 0° and not more than 10.0°.
[13] The fine bubble cleaning device according to [12], wherein the average bubble diameter Db of the fine bubbles and the flow velocity V of the cleaning liquid are controlled within a range of 1 to 100 μm for the average bubble diameter Db and within a range of 0.2 to 5.0 m/s for the flow velocity V, so as to satisfy the relationship expressed by the following formula (1): Dpi (unit: m), L (unit: m) of the inner diameter of the object to be cleaned, Db (unit: m) of the pipe length, and V (unit: m/s) of the average bubble diameter Db of the fine bubbles and the flow velocity V of the cleaning liquid.

When L/Dpi<200, 3.2×10 −10 ≦Db 2 ×V≦5.0×10 −8
When 200≦L/Dpi, 6.0×10 −13 ≦Db 2 ×V≦3.2×10 −9
...Equation (1)

以上説明したように本発明によれば、洗浄性能を低下させることなく、洗浄液の更なる低温化と作業者の利便性の更なる向上を実現することが可能となる。 As described above, the present invention makes it possible to further reduce the temperature of the cleaning liquid and further improve the convenience of the operator without compromising cleaning performance.

本発明の実施形態にファインバブル洗浄装置を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a fine bubble cleaning device according to an embodiment of the present invention. 同実施形態にファインバブル洗浄装置を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the fine bubble cleaning device in the same embodiment. 同実施形態にファインバブル洗浄装置を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the fine bubble cleaning device in the same embodiment. 同実施形態に係るファインバブル洗浄方法を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the fine bubble cleaning method according to the embodiment. 実験例で使用したファインバブル洗浄装置を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a fine bubble cleaning device used in an experimental example. 実験例で使用したファインバブル洗浄装置を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a fine bubble cleaning device used in an experimental example.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. Note that in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals to avoid redundant description.

(本発明者らが行った検討について)
本発明の実施形態に係るファインバブル洗浄方法及びファインバブル洗浄装置について説明するに先立ち、本発明者らが上記課題を解決するために行った検討の内容と、かかる検討により得られた知見について、簡単に説明する。
(Regarding the investigations conducted by the present inventors)
Before describing the fine bubble washing method and fine bubble washing device according to the embodiment of the present invention, we will briefly explain the investigations that the inventors conducted to solve the above problems and the findings obtained through such investigations.

本発明者らは、上記のような長尺管における脱脂性能の低下について鋭意検討した結果、先だって言及したように、鋼管を製造する際の熱処理におけるスケールの付着状況、圧延時の金属加工油の付着のバラつき等が主な原因ではなく、長尺であるが故に中空部に入った洗浄液の流れの変化が主な原因であることを知見した。 After extensive research into the deterioration of degreasing performance in long pipes as described above, the inventors discovered that, as mentioned above, the main cause was not the deposition of scale during heat treatment in the manufacture of steel pipes, or the inconsistency in the deposition of metalworking oil during rolling, but rather the change in the flow of cleaning fluid that entered the hollow portion due to the long length.

すなわち、長尺管の中空部に洗浄液が入った際に、洗浄液に流れがなくなってしまうこと、又は、流れがあったとしても層流化して液交換が失われてしまうことが主な原因であり、これにより、流れの下流になるに従って油分の可溶化性能が低下してしまうことを知見した。 In other words, it was discovered that the main cause is that when the cleaning liquid enters the hollow part of the long tube, the flow of the cleaning liquid stops, or even if there is a flow, it becomes laminar and liquid exchange is lost, and as a result, the oil solubilization performance decreases the further downstream the flow goes.

本発明者らは、かかる知見に基づき更なる検討を行った結果、洗浄液にファインバブル(以下、「FB」と略記することがある。)と呼ばれる気泡を供給し、かかる気泡によって洗浄液の液攪拌を維持することを着想した。ファインバブルによって洗浄液の液攪拌を維持することで、洗浄液による油分の可溶化に加えて、ファインバブルによる油分の吸着効果及び油分の剥離効果を利用して、より効率的に油分の除去を実現することが可能となる。 As a result of further investigation based on this knowledge, the inventors came up with the idea of supplying bubbles called fine bubbles (hereinafter sometimes abbreviated as "FB") to the cleaning solution and using these bubbles to maintain liquid agitation in the cleaning solution. By maintaining liquid agitation in the cleaning solution with fine bubbles, it becomes possible to more efficiently remove oil by utilizing the oil adsorption and oil peeling effects of the fine bubbles in addition to the solubilization of oil by the cleaning solution.

より詳細には、油分の鹸化反応だけに依存することなく、ファインバブルによる油分吸着・剥離効果を利用するために、洗浄性能を維持しつつ鹸化反応を十分に反応させるための洗浄液の高温化を抑制することができ、洗浄液の低温化を図ることができる。また、洗浄液の高温化を抑制することができるために、加熱により発生する蒸気による作業環境の低下を抑制することができる。更に、ファインバブルによる油分の吸着・剥離効果を利用するため、洗浄液の性質が無視できない程度に低下するまでは、洗浄液に対してファインバブルを供給することで、洗浄性能を保持することができるため、薬液(洗浄液)の使用量を抑制することができる。このように、ファインバブルを用いることで、洗浄性能を低下させることなく、洗浄液の更なる低温化と作業者の利便性の更なる向上を実現することが可能となる。 More specifically, since the oil adsorption/peeling effect of fine bubbles is utilized without relying solely on the saponification reaction of oil, it is possible to suppress the temperature rise of the cleaning solution to sufficiently react with the saponification reaction while maintaining the cleaning performance, and the temperature of the cleaning solution can be reduced. In addition, since the temperature rise of the cleaning solution can be suppressed, the deterioration of the working environment due to steam generated by heating can be suppressed. Furthermore, since the oil adsorption/peeling effect of fine bubbles is utilized, the cleaning performance can be maintained by supplying fine bubbles to the cleaning solution until the properties of the cleaning solution are reduced to a level that cannot be ignored, so the amount of chemical solution (cleaning solution) used can be reduced. In this way, by using fine bubbles, it is possible to further reduce the temperature of the cleaning solution and further improve the convenience of the worker without deteriorating the cleaning performance.

ここで、本発明の実施形態で着目するファインバブルには、小さいながらも浮力が作用するために、洗浄液中においてファインバブルの浮上が生じる。ここで、処理槽内に保持されている洗浄液の流速が低い場合には、処理槽内に浸漬された鋼管の内部(中空部)においてファインバブル同士が凝集してしまい、ファインバブルによる油分の吸着・剥離効果が得られない上に、鋼管の中空部において、洗浄状態にムラが生じてしまうことが予想される。 Here, the fine bubbles that are the focus of this embodiment of the present invention have a small but buoyant force that causes them to float in the cleaning liquid. Here, if the flow rate of the cleaning liquid held in the treatment tank is low, the fine bubbles will aggregate inside (the hollow part) of the steel pipe immersed in the treatment tank, and not only will the fine bubbles not be able to absorb and remove oil, but it is expected that uneven cleaning will occur in the hollow part of the steel pipe.

上記のような知見に基づき、まず、本発明者らは、上記引用文献1に記載されているように、微細気泡と超音波との併用を行うのではなく、超音波を用いずにファインバブルだけを用いることとした。なぜなら、超音波は、微細気泡(ファインバブル)を凝集させる方向に作用するために、ファインバブルの凝集を抑制したい本発明の実施形態においては、超音波は好ましくない影響を与える可能性が高いためである。 Based on the above findings, the inventors first decided to use only fine bubbles without ultrasound, rather than using both fine bubbles and ultrasound as described in the above cited reference 1. This is because ultrasound acts in a direction that causes the fine bubbles to aggregate, and therefore ultrasound is likely to have an undesirable effect in the embodiment of the present invention in which it is desired to suppress the aggregation of fine bubbles.

また、本発明者らは、本発明の実施形態でポイントとなるファインバブルについて、洗浄液中でのファインバブルの浮上はある程度許容するものの、ファインバブルの凝集は生じない方が良いと志向した。そのためには、ファインバブルに作用する浮力について、検討を行う必要が生じた。 The inventors also intended to allow some degree of floating of fine bubbles in the cleaning solution, which is the key feature of the present invention, but to prevent aggregation of the fine bubbles. To achieve this, it became necessary to examine the buoyancy acting on the fine bubbles.

ここで、本発明者らが着目したのが、以下の式(a)に示したストークスの式である。ストークスの式は、粒子の浮上速度を算出するときに用いられる式であるが、ファインバブルのような気泡の浮上速度に着目する場合にも適用可能であることが証明されている。 Here, the inventors focused on the Stokes' equation shown in the following equation (a). The Stokes' equation is used to calculate the floating speed of particles, but it has been proven to be applicable when focusing on the floating speed of bubbles such as fine bubbles.

Figure 0007575670000001
Figure 0007575670000001

ここで、上記式(a)において、
v:粒子の水中沈降速度(cm/s)
d:粒子の直径(cm)
ρ:粒子の密度(g/cm
ρ:水の密度(g/cm
η:水の粘度(g/cm・s)
:重力加速度(cm/s
である。
Here, in the above formula (a),
v: Sedimentation velocity of particles in water (cm/s)
d: particle diameter (cm)
ρ s : particle density (g/cm 3 )
ρ w : density of water (g/cm 3 )
η: Viscosity of water (g/cm s)
g n :Gravity acceleration (cm/s 2 )
It is.

本発明の実施形態で着目するような、管長が短くても2~30m程度の長尺鋼管において、鋼管の内径が小さくとも管長が短い場合には、ファインバブルの平均気泡径が大きく、かつ、洗浄液の流速が遅かったとしても、気泡が鋼管の下端(相対的に処理槽の底面側に近い方の端部)から抜けていくために、十分な洗浄効果は得られると推測される。一方、鋼管の内径が小さく、かつ、管長も長い場合には、ファインバブルが鋼管の中空部の上方で凝集していき、下端側から外部に抜けなくなってくると推測される。このような観点から、本発明者らは、鋼管の内径及び管長、ファインバブルの平均気泡径、並びに、洗浄液の流速の関係が、重要な因子となり、ファインバブルの平均気泡径を小さくし、かつ、洗浄液の流速を上げることが重要であることを知見した。 In the case of a long steel pipe of 2 to 30 m or so at the shortest length, as is the focus of the present invention, even if the inner diameter of the steel pipe is small and the pipe length is short, the bubbles will escape from the lower end of the steel pipe (the end relatively closer to the bottom of the treatment tank) even if the flow rate of the cleaning liquid is slow. Therefore, it is presumed that a sufficient cleaning effect can be obtained. On the other hand, if the inner diameter of the steel pipe is small and the pipe length is long, it is presumed that the fine bubbles will aggregate at the top of the hollow part of the steel pipe and will not be able to escape to the outside from the lower end. From this perspective, the inventors have found that the relationship between the inner diameter and length of the steel pipe, the average bubble diameter of the fine bubbles, and the flow rate of the cleaning liquid is an important factor, and that it is important to reduce the average bubble diameter of the fine bubbles and increase the flow rate of the cleaning liquid.

特に、ファインバブルの平均気泡径は、上記式(a)に示したように、気泡の浮上速度に2乗で効いてくるため、ファインバブルの平均気泡径は、影響の大きい因子であることが予想された。 In particular, since the average bubble diameter of fine bubbles has a square effect on the bubble floating speed as shown in the above formula (a), it was expected that the average bubble diameter of fine bubbles would be a factor with a large influence.

本発明者らは、上記知見に基づき、ファインバブルによる洗浄作用の強さを示す因子として、「(ファインバブルの平均気泡径)×洗浄液の流速」というパラメータを着想し、長尺鋼管の内径及び管長、並びに、ファインバブルの平均気泡径を変えながら、気泡の凝集が生じない流速を実験により導き出した。その上で、実験により得られた知見を、上記パラメータに基づき整理したところ、「(ファインバブルの平均気泡径)×洗浄液の流速」で表されるパラメータが、ある特定の範囲内となるときに、優れた洗浄効果が得られることに想到した。 Based on the above findings, the inventors came up with the parameter "(average bubble diameter of fine bubbles) 2 × flow velocity of cleaning liquid" as a factor indicating the strength of the cleaning action of fine bubbles, and conducted experiments to determine the flow velocity at which bubbles do not aggregate while changing the inner diameter and length of the long steel pipe and the average bubble diameter of the fine bubbles. After summarizing the findings obtained from the experiments based on the above parameters, the inventors came to the conclusion that an excellent cleaning effect can be obtained when the parameter "(average bubble diameter of fine bubbles) 2 × flow velocity of cleaning liquid" falls within a certain range.

以下では、かかる知見に基づきなされた本発明の実施形態について、詳細に説明する。 Below, we will explain in detail the embodiment of the present invention that was created based on this knowledge.

(鋼管について)
まず、本発明の実施形態で着目する鋼管について、簡単に説明する。
本発明の実施形態では、先程から言及しているように、短くても2~30m程度の長さを有する長尺の鋼管に着目する。また、かかる長尺管の表面(外表面や内表面)には、鉱物油を主成分とする金属加工油が付着しているものとする。なお、鋼管を構成する鋼の化学成分や用途については、特に限定されるものではなく、各種の鋼管を被洗浄物とすることができる。
(About steel pipes)
First, a steel pipe that is the focus of the embodiment of the present invention will be briefly described.
As mentioned above, in the embodiment of the present invention, attention is focused on a long steel pipe having a length of at least about 2 to 30 m. In addition, it is assumed that a metal processing oil containing mineral oil as a main component is attached to the surface (outer surface and inner surface) of such a long pipe. The chemical composition and use of the steel constituting the steel pipe are not particularly limited, and various steel pipes can be used as the object to be cleaned.

また、長尺の鋼管の全てが、長尺方向に延伸している必要はなく、その一部に公知の各種の金属加工処理が施されていてもよい。 In addition, it is not necessary for the entire long steel pipe to be elongated in the longitudinal direction, and any part of it may be subjected to various known metal processing treatments.

鉱物油を主成分とする金属加工油には、粘度の幅が広く多様な油が存在し、不純物も含有している。ファインバブルの表面は負に帯電しているため、金属加工油に含まれる不純物を容易に除去することができ、不純物の浮上分離も可能となる。また、粘度の幅が広くとも、ファインバブルによる接触吸着・剥離効果を利用した洗浄であるため、鋼管をリフトアップすることで行われる一般的な洗浄と比較して、ファインバブルの接触を繰り返し発生させることが可能となり、効率的な洗浄が可能となる。 Metalworking oils, which are primarily composed of mineral oils, come in a wide variety of viscosities and contain impurities. The surfaces of fine bubbles are negatively charged, making it easy to remove impurities contained in metalworking oils and allowing the impurities to float and separate. Even with a wide range of viscosities, cleaning utilizes the contact adsorption and peeling effects of fine bubbles, making it possible to repeatedly generate contact with fine bubbles and enabling more efficient cleaning, compared to general cleaning, which involves lifting up the steel pipe.

(ファインバブル洗浄装置について)
続いて、本発明の実施形態に係るファインバブル洗浄方法で用いる、ファインバブル洗浄装置について、図1A~図2を参照しながら、簡単に説明する。図1A~図2は、本発明の実施形態にファインバブル洗浄装置を説明するための模式図である。
(About the fine bubble cleaning device)
Next, a fine bubble washing device used in a fine bubble washing method according to an embodiment of the present invention will be briefly described with reference to Figures 1A to 2. Figures 1A to 2 are schematic diagrams for explaining a fine bubble washing device according to an embodiment of the present invention.

図1A及び図1Bに模式的に示したように、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法で用いられるファインバブル洗浄装置1は、処理槽10と、洗浄液循環機構20と、ファインバブル供給機構30と、を主に有している。 As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the fine bubble cleaning device 1 used in the fine bubble cleaning method according to this embodiment mainly comprises a treatment tank 10, a cleaning liquid circulation mechanism 20, and a fine bubble supply mechanism 30.

処理槽10は、被洗浄物(すなわち、油の付着した長尺管)Sを洗浄する洗浄液3を保持しており、1又は複数の被洗浄物が、その中空部が洗浄液3で満たされるように浸漬される。ここで、被洗浄物Sは、例えばワイヤ等で纏められて、クレーン(図示せず。)等の吊り下げ装置によって吊り下げられることで、処理槽10に保持されている洗浄液3中に浸漬される。 The treatment tank 10 holds the cleaning liquid 3 for cleaning the object to be cleaned (i.e., a long pipe with oil on it) S, and one or more objects to be cleaned are immersed in the cleaning liquid 3 so that their hollow parts are filled with the cleaning liquid 3. Here, the objects to be cleaned S are bundled together, for example, with a wire and hung by a hanging device such as a crane (not shown), so that they are immersed in the cleaning liquid 3 held in the treatment tank 10.

ここで、処理槽10の材質は特に限定されるものではなく、鉄、鋼、ステンレス鋼板等といった各種の金属材料で形成された処理槽であってもよいし、繊維強化プラスチック(FRP)やポリプロピレン(PP)等といった各種のプラスチック樹脂で形成された処理槽であってもよいし、各種のレンガで形成された処理槽であってもよい。すなわち、本実施形態に係るファインバブル洗浄装置1を構成する処理槽10として、既設の処理槽を利用することができる。 The material of the treatment tank 10 is not particularly limited, and may be a treatment tank made of various metal materials such as iron, steel, stainless steel plate, etc., a treatment tank made of various plastic resins such as fiber reinforced plastic (FRP) and polypropylene (PP), etc., or a treatment tank made of various bricks. In other words, an existing treatment tank can be used as the treatment tank 10 constituting the fine bubble cleaning device 1 according to this embodiment.

また、処理槽10の大きさについても、着目する被洗浄物の大きさや数に応じて適宜設定すればよく、各種形状の大型処理槽であっても、本実施形態に係るファインバブル洗浄装置1の処理槽10として利用可能である。 The size of the treatment tank 10 can also be set appropriately depending on the size and number of objects to be cleaned, and even large treatment tanks of various shapes can be used as the treatment tank 10 of the fine bubble cleaning device 1 according to this embodiment.

かかる処理槽10には、洗浄液3を処理槽10内で循環させるとともに、被洗浄物Sに対して洗浄液3を吐出する洗浄液循環機構20が設けられる。かかる洗浄液循環機構20は、洗浄液3を循環させるための循環配管21と、洗浄液3を循環させるための循環ポンプ23と、を有している。循環ポンプ23が、処理槽10内の洗浄液3を循環配管21へと引き抜いた上で、循環配管21の引き抜き側とは逆側の端部から、洗浄液3を処理槽10内の被洗浄物Sに向かって吐出させる。 The treatment tank 10 is provided with a cleaning liquid circulation mechanism 20 that circulates the cleaning liquid 3 within the treatment tank 10 and discharges the cleaning liquid 3 toward the object to be cleaned S. The cleaning liquid circulation mechanism 20 has a circulation pipe 21 for circulating the cleaning liquid 3, and a circulation pump 23 for circulating the cleaning liquid 3. The circulation pump 23 draws the cleaning liquid 3 from within the treatment tank 10 into the circulation pipe 21, and then discharges the cleaning liquid 3 from the end of the circulation pipe 21 opposite to the drawing side toward the object to be cleaned S in the treatment tank 10.

ここで、循環配管21及び循環ポンプ23については、特に限定されるものではなく、各種の配管及び循環ポンプを用いて、洗浄液循環機構20を実現することが可能である。また、1つの処理槽10に対する、循環配管21及び循環ポンプ23の設置個数については、特に限定されるものではなく、処理槽10の大きさ等に応じて、適宜設定すればよい。 Here, the circulation pipes 21 and the circulation pumps 23 are not particularly limited, and various types of pipes and circulation pumps can be used to realize the cleaning liquid circulation mechanism 20. In addition, the number of circulation pipes 21 and circulation pumps 23 installed for one treatment tank 10 is not particularly limited, and may be set appropriately depending on the size of the treatment tank 10, etc.

また、洗浄液循環機構20によって実現される、処理槽10の内部における洗浄液3の平均流速は、0.2m/s~5.0m/sの範囲内であることが好ましい。かかる範囲内の平均流速が実現されることで、以下で詳述するようなファインバブルの洗浄効果をより確実に享受することが可能となる。 The average flow velocity of the cleaning liquid 3 inside the treatment tank 10, which is achieved by the cleaning liquid circulation mechanism 20, is preferably within the range of 0.2 m/s to 5.0 m/s. By achieving an average flow velocity within this range, it is possible to more reliably enjoy the cleaning effect of fine bubbles, as described in detail below.

かかる循環配管21に対して、洗浄液循環機構20内の洗浄液3に対してファインバブルを供給するファインバブル供給機構30が設けられる。図1Aでは、ファインバブル供給機構30が、各循環配管21に対して直列に設けられる場合について図示しているが、ファインバブル供給機構30は、循環配管21に対して並列になるように設けられていてもよい。また、ファインバブル供給機構30の設置個数については、特に限定されるものではなく、処理槽10の大きさ等に応じて、適宜設定すればよい。 A fine bubble supply mechanism 30 is provided for the circulation pipes 21, supplying fine bubbles to the cleaning liquid 3 in the cleaning liquid circulation mechanism 20. In FIG. 1A, the fine bubble supply mechanisms 30 are illustrated as being provided in series with respect to each circulation pipe 21, but the fine bubble supply mechanisms 30 may also be provided in parallel with the circulation pipes 21. There is no particular limit to the number of fine bubble supply mechanisms 30 that can be installed, and the number may be set appropriately depending on the size of the treatment tank 10, etc.

ここで、ファインバブル発生の基本方式には、気泡のせん断、気泡の微細孔通過、気体の加圧溶解、液体の高速旋回、超音波、電気分解、化学反応等といった様々な方式が存在する。本実施形態に係るファインバブル供給機構30として、上記のような各種の発生方式を利用したガス取り込み機構を有する装置を用いることが可能である。ただし、ファインバブルを発生させる吐出ノズルにガスを取り込む方式を用いたファインバブル発生機構を用いることで、ファインバブルの平均気泡径をより確実に制御可能となるため、より好ましい。 Here, there are various basic methods for generating fine bubbles, such as shearing bubbles, passing bubbles through micropores, pressurized dissolution of gas, high-speed swirling of liquid, ultrasonic waves, electrolysis, chemical reactions, etc. As the fine bubble supply mechanism 30 according to this embodiment, it is possible to use a device having a gas intake mechanism that utilizes the various generation methods described above. However, it is more preferable to use a fine bubble generation mechanism that uses a method of taking in gas into the discharge nozzle that generates fine bubbles, as this makes it possible to more reliably control the average bubble diameter of the fine bubbles.

本実施形態に係るファインバブル供給機構30において、発生させるファインバブルの平均気泡径は、1~100μmの範囲内とすることが好ましい。ファインバブルの平均気泡径が1μm未満である場合には、油分との接触回数が少なくなる結果、油分の剥離量が減少し、得られる洗浄効果が小さくなる可能性がある。ファインバブルの平均気泡径を1μm以上とすることで、所望の洗浄効果をより確実に発現させることが可能となる。ファインバブルの平均気泡径は、より好ましくは5μm以上であり、更に好ましくは10μm以上である。一方、ファインバブルの平均気泡径が100μmを超える場合には、油分の吸着効果が発現しない可能性がある。ファインバブルの平均気泡径を100μm以下とすることで、ファインバブルによる油分の吸着効果を、より確実に発現させることが可能となる。ファインバブルの平均気泡径は、より好ましくは80μm以下であり、更に好ましくは60μm以下である。 In the fine bubble supply mechanism 30 according to this embodiment, the average bubble diameter of the fine bubbles generated is preferably within the range of 1 to 100 μm. If the average bubble diameter of the fine bubbles is less than 1 μm, the number of times the fine bubbles come into contact with oil will be reduced, resulting in a reduced amount of oil peeling off and a reduced cleaning effect. By setting the average bubble diameter of the fine bubbles to 1 μm or more, it is possible to more reliably achieve the desired cleaning effect. The average bubble diameter of the fine bubbles is more preferably 5 μm or more, and even more preferably 10 μm or more. On the other hand, if the average bubble diameter of the fine bubbles exceeds 100 μm, the oil adsorption effect may not be achieved. By setting the average bubble diameter of the fine bubbles to 100 μm or less, it is possible to more reliably achieve the oil adsorption effect of the fine bubbles. The average bubble diameter of the fine bubbles is more preferably 80 μm or less, and even more preferably 60 μm or less.

また、本実施形態に係るファインバブル供給機構30において、発生させるファインバブルの個数密度を、1×10~1×10個/mLの範囲内とすることが好ましい。ファインバブルの個数密度が1×10個/mL未満である場合には、油分との接触回数が少なくなる結果、油分の剥離量が減少し、得られる洗浄効果が小さくなる可能性がある。ファインバブルの個数密度を1×10個/mL以上とすることで、所望の洗浄効果をより確実に発現させることが可能となる。ファインバブルの個数密度は、より好ましくは3×10個/mL以上であり、更に好ましくは5×10個/mL以上である。一方、ファインバブルの個数密度の上限は、特に規定するものではなく、多ければ多いほどよいが、個数密度が1×10個/mLを超える場合には、洗浄剤に添加する界面活性剤の消費が大きくなり、コストが増加する可能性がある。ファインバブルの個数密度を1×10個/mLとすることで、コストの増加を招くことなく、所望の洗浄性能を発現させることが可能となる。 In addition, in the fine bubble supply mechanism 30 according to the present embodiment, the density of the fine bubbles generated is preferably within the range of 1×10 3 to 1×10 6 bubbles/mL. If the density of the fine bubbles is less than 1×10 3 bubbles/mL, the number of contacts with oil will be reduced, resulting in a reduced amount of oil peeling, which may result in a smaller cleaning effect. By setting the density of the fine bubbles to 1×10 3 bubbles/mL or more, it is possible to more reliably achieve the desired cleaning effect. The density of the fine bubbles is more preferably 3×10 3 bubbles/mL or more, and even more preferably 5×10 3 bubbles/mL or more. On the other hand, the upper limit of the density of the fine bubbles is not particularly specified, and the higher the better, but if the density of the fine bubbles exceeds 1×10 6 bubbles/mL, the consumption of the surfactant added to the cleaning agent will increase, which may increase costs. By setting the density of the fine bubbles to 1×10 6 bubbles/mL, it is possible to achieve the desired cleaning performance without increasing costs.

なお、ファインバブルの平均気泡径及び濃度(密度)は、液中パーティクルカウンターや気泡径分布計測装置等といった、公知の機器により測定することが可能である。 The average bubble diameter and concentration (density) of fine bubbles can be measured using known equipment such as a liquid particle counter or a bubble size distribution measuring device.

なお、処理槽10内における洗浄液3の平均流速をより確実に制御するために、ファインバブル供給機構30が設けられる上記循環配管21とは別に、処理液3を循環させるための第2の循環配管(図示せず。)を、別途設置してもよい。この場合、第2の循環配管には、別途循環ポンプ(図示せず。)が設けられることとなる。第2の循環配管の一方の端部は、処理槽10に接続されることが好ましい。また、第2の循環配管の他方の端部は、処理槽10に接続されていてもよいし、ファインバブル供給機構30よりも下流側の上記循環配管21に接続されていてもよい。 In order to more reliably control the average flow velocity of the cleaning liquid 3 in the treatment tank 10, a second circulation pipe (not shown) for circulating the treatment liquid 3 may be installed separately from the circulation pipe 21 in which the fine bubble supply mechanism 30 is installed. In this case, a separate circulation pump (not shown) is provided in the second circulation pipe. One end of the second circulation pipe is preferably connected to the treatment tank 10. The other end of the second circulation pipe may be connected to the treatment tank 10 or may be connected to the circulation pipe 21 downstream of the fine bubble supply mechanism 30.

以上説明したような、本実施形態に係るファインバブル洗浄装置1において、洗浄液循環機構20は、図2に模式的に示したように、洗浄液3の流れ方向と鋼管の長尺方向とのなす角θの大きさが0°超過10.0°以下の範囲内となるように、洗浄液3を吐出するようにする。被洗浄物Sの中空部が洗浄液3で満たされるように浸漬されている上で、更に、このような条件が満たされることにより、被洗浄物Sの下端に行くほど液が汚れて排出されることから、被洗浄物Sを洗浄液3の中から取り上げる際に、汚れた液が逆流して鋼管の内表面に再付着させないようにすることができる。 As described above, in the fine bubble cleaning device 1 according to this embodiment, the cleaning liquid circulation mechanism 20 discharges the cleaning liquid 3 so that the angle θ between the flow direction of the cleaning liquid 3 and the longitudinal direction of the steel pipe is in the range of more than 0° and not more than 10.0°, as shown in FIG. 2. The hollow part of the object S to be cleaned is immersed so as to be filled with the cleaning liquid 3, and by satisfying these conditions, the liquid becomes more dirty as it is discharged toward the lower end of the object S to be cleaned, so that when the object S to be cleaned is removed from the cleaning liquid 3, the dirty liquid does not flow back and reattach to the inner surface of the steel pipe.

また、洗浄液循環機構20は、洗浄液3の流れ方向と鋼管の長尺方向とのなす角θの大きさが0°超過10.0°以下の範囲内となり、かつ、洗浄液3が鋼管の中空部を処理槽10の底面側から液面側に向かって流れるように、洗浄液3を吐出するようにすることが、より好ましい。このようにすることで、汚れた液が逆流して鋼管の内表面に再付着することを、より確実に防止することが可能となる。 Moreover, it is more preferable that the cleaning liquid circulation mechanism 20 ejects the cleaning liquid 3 so that the angle θ between the flow direction of the cleaning liquid 3 and the longitudinal direction of the steel pipe is in the range of more than 0° and not more than 10.0°, and so that the cleaning liquid 3 flows through the hollow part of the steel pipe from the bottom side of the treatment tank 10 toward the liquid surface side. This makes it possible to more reliably prevent the dirty liquid from flowing back and reattaching to the inner surface of the steel pipe.

このような鋼管の長尺方向とのなす角θの調整は、洗浄液循環機構20における洗浄液3の吐出ノズルのノズル軸の向きを調整することで実現してもよいし、浸漬される被洗浄物Sである長尺管の吊り下げ位置を調整して一方の端部が鉛直方向下向きに傾斜するように吊り下げたり、処理槽10に設けた緩衝材の高さを変更したりして、上記のような角θが実現されるようにしてもよいし、吐出ノズルのノズル軸の向きと、長尺管の吊り下げ位置や緩衝材の高さの双方を調整することで実現してもよい。ただし、吐出ノズルのノズル軸を調整する前に長尺管の吊り下げ位置や緩衝材の高さを調整し、吊り下げ位置や緩衝材の高さの調整だけでは上記の条件が満たされない場合に吐出ノズルのノズル軸の調整をする方が、より簡便である。また、吊り下げ位置や緩衝材の高さを調整する場合には、被洗浄物Sの中空部が洗浄液3で満たされるという状況を、より簡便に実現することができる。 The angle θ between the steel pipe and the longitudinal direction may be adjusted by adjusting the direction of the nozzle axis of the nozzle for discharging the cleaning liquid 3 in the cleaning liquid circulation mechanism 20, or by adjusting the hanging position of the long pipe, which is the object S to be immersed, so that one end of the pipe is inclined vertically downward, or by changing the height of the buffer material provided in the treatment tank 10, so that the above angle θ is realized, or by adjusting both the direction of the nozzle axis of the discharge nozzle and the hanging position of the long pipe or the height of the buffer material. However, it is more convenient to adjust the hanging position of the long pipe or the height of the buffer material before adjusting the nozzle axis of the discharge nozzle, and adjust the nozzle axis of the discharge nozzle when the above conditions are not satisfied by adjusting the hanging position or the height of the buffer material alone. In addition, when adjusting the hanging position or the height of the buffer material, the situation in which the hollow part of the object S to be washed is filled with the cleaning liquid 3 can be realized more easily.

図2に示したような鋼管長尺方向とのなす角θが10.0°を超える場合には、洗浄液3の抵抗が大きくなり、ファインバブルが中空部において上方に凝集してしまい、ファインバブルによる洗浄効果を十分に得ることができない。図2に示したなす角θは、好ましくは0.1°以上であり、より好ましくは0.2°以上である。また、図2に示したなす角θは、好ましくは6.0°以下であり、より好ましくは5.0°以下である。 If the angle θ with respect to the longitudinal direction of the steel pipe as shown in Figure 2 exceeds 10.0°, the resistance of the cleaning liquid 3 increases, and the fine bubbles aggregate upward in the hollow portion, making it impossible to obtain a sufficient cleaning effect from the fine bubbles. The angle θ shown in Figure 2 is preferably 0.1° or more, and more preferably 0.2° or more. In addition, the angle θ shown in Figure 2 is preferably 6.0° or less, and more preferably 5.0° or less.

また、流れの方向と水平面とのなす角θ’は、0~10.0°であることが好ましい。水平面とのなす角θ’が10.0°を越える場合には、処理槽10内でファインバブルが凝集したり水面に浮上したりしてしまうことで、処理槽10内下流側でのファインバブルの個数密度が低下してしまう可能性がある。水平面とのなす角θ’を上記の範囲内とすることで、ファインバブルの個数密度の低下を、より確実に抑制することが可能となる。 The angle θ' between the flow direction and the horizontal plane is preferably 0 to 10.0°. If the angle θ' with the horizontal plane exceeds 10.0°, the fine bubbles may aggregate or rise to the water surface in the treatment tank 10, resulting in a decrease in the number density of fine bubbles downstream in the treatment tank 10. By keeping the angle θ' with the horizontal plane within the above range, it is possible to more reliably suppress the decrease in the number density of fine bubbles.

以上、図1A~図2を参照しながら、本実施形態に係るファインバブル洗浄装置1について説明した。 The fine bubble cleaning device 1 according to this embodiment has been described above with reference to Figures 1A to 2.

(ファインバブル洗浄方法について)
以下では、図3を参照しながら、以上説明したようなファインバブル洗浄装置1を用いたファインバブル洗浄方法について、詳細に説明する。図3は、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法を説明するための模式図である。
(Fine bubble cleaning method)
A fine bubble washing method using the fine bubble washing device 1 as described above will be described in detail below with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a schematic diagram for explaining the fine bubble washing method according to this embodiment.

先だって説明したように、本発明者らは、「(ファインバブルの平均気泡径)×洗浄液の流速」で表されるパラメータが、ある特定の範囲内となるときに、優れた洗浄効果が得られることを知見し、以下で詳述するようなファインバブル洗浄方法に想到した。 As explained above, the inventors discovered that excellent cleaning effects can be obtained when the parameter expressed by "(average bubble diameter of fine bubbles) 2 × flow rate of cleaning solution" is within a certain range, and came up with the fine bubble cleaning method described in detail below.

上記知見に基づき、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法では、図3に示したように、被洗浄物の内径をDpi(単位:m)、管長をL(単位:m)とし、ファインバブルの平均気泡径をDb(単位:m)とし、被洗浄物Sの中空部の入側での洗浄液の流速をV(単位:m/s)としたときに、以下の式(1)で表される関係を満足するように、ファインバブルの平均気泡径Dbと、洗浄液の流速Vと、を制御する。 Based on the above findings, in the fine bubble cleaning method according to this embodiment, as shown in FIG. 3, when the inner diameter of the object to be cleaned is Dpi (unit: m), the tube length is L (unit: m), the average bubble diameter of the fine bubbles is Db (unit: m), and the flow velocity of the cleaning liquid at the inlet side of the hollow part of the object to be cleaned S is V (unit: m/s), the average bubble diameter Db of the fine bubbles and the flow velocity V of the cleaning liquid are controlled so as to satisfy the relationship expressed by the following formula (1).


L/Dpi<200の場合、3.2×10-10≦Db×V≦5.0×10-8
200≦L/Dpiの場合、6.0×10-13≦Db×V≦3.2×10-9
・・・式(1)

When L/Dpi<200, 3.2×10 −10 ≦Db 2 ×V≦5.0×10 −8
When 200≦L/Dpi, 6.0×10 −13 ≦Db 2 ×V≦3.2×10 −9
...Equation (1)

上記式(1)で表される条件が満たされることで、被洗浄物の管内径Dpiが小さく、かつ、管長Lが短い場合において、ファインバブルの平均気泡径Dbが大きくて流速Vが遅かったとしても、気泡が被洗浄物の下端から抜けていくようになる。これにより、ファインバブルによる洗浄効果を享受することが可能となる。 By satisfying the condition expressed by the above formula (1), when the inner diameter Dpi of the pipe of the object to be cleaned is small and the pipe length L is short, even if the average bubble diameter Db of the fine bubbles is large and the flow velocity V is slow, the bubbles will escape from the bottom end of the object to be cleaned. This makes it possible to enjoy the cleaning effect of fine bubbles.

一方、被洗浄物の管内径Dpiが小さく、かつ、管長Lが長い場合においては、ファインバブルが被洗浄物の中空部の上方で凝集していき、下端側から抜けなくなってくる。しかしながら、上記式(1)で表される条件が満たされるように、ファインバブルの平均気泡径Dbを小さくし、かつ、流速Vを上げることで、ファインバブルの浮上速度を上回る洗浄液の循環を確保することができるため、ファインバブルによる洗浄効果を享受することが可能となる。上記式(a)から示唆されるように、ファインバブルの平均気泡径は、ストークスの式に則った浮上速度において2乗で効いてくるため、平均気泡径Dbを小さくすることは、効果として大きなものとなる。 On the other hand, when the pipe inner diameter Dpi of the object to be cleaned is small and the pipe length L is long, the fine bubbles aggregate at the top of the hollow part of the object to be cleaned and cannot escape from the bottom end. However, by reducing the average bubble diameter Db of the fine bubbles and increasing the flow velocity V so that the condition expressed by the above formula (1) is satisfied, it is possible to ensure the circulation of the cleaning liquid that exceeds the floating speed of the fine bubbles, and it is possible to enjoy the cleaning effect of the fine bubbles. As suggested by the above formula (a), the average bubble diameter of the fine bubbles is squared in the floating speed according to the Stokes' law, so reducing the average bubble diameter Db has a large effect.

ここで、ファインバブルの平均気泡径Dbは、ファインバブル供給機構30に供給されるガス(空気)の圧力や、ファインバブル供給機構30に供給される洗浄液の圧力や、空気と洗浄液との流量比等を制御することで、所望の値に調整することが可能である。また、洗浄液の流速Vは、循環ポンプ23の出力を調整することで、所望の値に調整することが可能である。 Here, the average bubble diameter Db of the fine bubbles can be adjusted to a desired value by controlling the pressure of the gas (air) supplied to the fine bubble supply mechanism 30, the pressure of the cleaning liquid supplied to the fine bubble supply mechanism 30, the flow rate ratio of air to cleaning liquid, etc. In addition, the flow velocity V of the cleaning liquid can be adjusted to a desired value by adjusting the output of the circulation pump 23.

なお、本実施形態においては、管長L:2m~30m、内径Dpi:10mm~300mmを想定しているが、上記式(1)を満足するものであれば、かかる範囲に限定されるものではない。 In this embodiment, the pipe length L is assumed to be 2 m to 30 m, and the inner diameter Dpi is assumed to be 10 mm to 300 mm, but is not limited to these ranges as long as the above formula (1) is satisfied.

本実施形態に係るファインバブル洗浄方法では、洗浄液は、親水基にエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤を含有し、かつ、かかる界面活性剤のHLB値は、15~19の範囲内であることが好ましい。 In the fine bubble cleaning method according to this embodiment, the cleaning solution contains a nonionic surfactant with ethylene oxide added to a hydrophilic group, and the HLB value of such a surfactant is preferably within the range of 15 to 19.

従来の一般的な油分洗浄では、洗浄液の表面張力を下げて油分と被洗浄物との間に界面活性剤を入り込ませ、リフトアップ効果にて油分の周囲を界面活性剤で覆うことでミセル化し、油分を浮上させる。このリフトアップ効果を効率的に行うためには、油の比重があることから、界面活性剤のミセル化のための臨界濃度である臨界ミセル濃度よりも、更に多くの界面活性剤の量を必要とした。 In conventional oil cleaning, the surface tension of the cleaning solution is lowered to allow a surfactant to penetrate between the oil and the object being cleaned, and the surfactant then covers the oil with a lift-up effect, forming micelles and causing the oil to float to the surface. In order to achieve this lift-up effect efficiently, due to the specific gravity of oil, a greater amount of surfactant is required than the critical micelle concentration, which is the critical concentration for surfactant micellization.

一方、本実施形態で着目しているファインバブルによる洗浄では、ファインバブルの吸着効果を利用して油分を被洗浄物から剥離し、ファインバブルの周囲に油分を吸着させることで、被洗浄物の洗浄を行う。このように、本実施形態で着目しているファインバブルによる洗浄は、従来の油分洗浄とは、その機構が大きく異なっている。 On the other hand, in the cleaning with fine bubbles that is the focus of this embodiment, the adsorption effect of the fine bubbles is used to peel off oil from the object to be cleaned, and the oil is then adsorbed around the fine bubbles, thereby cleaning the object. In this way, the mechanism of cleaning with fine bubbles that is the focus of this embodiment is significantly different from conventional oil cleaning.

ここで、洗浄液に、親水基としてエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤を含有させることで、界面活性剤の分散性・乳化性を高め、ファインバブルの周囲に界面活性剤が保持される条件を、より確実かつ簡便に実現することが可能となる。 Here, by adding a nonionic surfactant with ethylene oxide added as a hydrophilic group to the cleaning solution, the dispersibility and emulsifiability of the surfactant can be improved, and the conditions for retaining the surfactant around the fine bubbles can be more reliably and easily achieved.

「非イオン性界面活性剤」とは、界面活性剤のうち、イオンに解離する基を持たない物質の総称である。アニオン性界面活性剤やカチオン性界面活性剤といったイオン性界面活性剤ではなく、非イオン性界面活性剤を用いると好ましいとしている理由は、今般着目している油分(鉱物油由来の金属加工油)は、イオン化している物質として除去するわけではないために、イオン特性を強く持つアニオン・カチオン性界面活性剤である必要がないためである。また、イオン特性の影響を受けないものを用いる方が、ファインバブルの特性に対して、意図しない影響を及ぼすことがない。 "Nonionic surfactant" is a general term for surfactants that do not have groups that dissociate into ions. The reason why it is preferable to use nonionic surfactants rather than ionic surfactants such as anionic surfactants or cationic surfactants is that the oil we are focusing on (metal processing oil derived from mineral oil) is not removed as an ionized substance, so it does not need to be an anionic or cationic surfactant with strong ionic properties. In addition, using a surfactant that is not affected by ionic properties will not have an unintended effect on the properties of fine bubbles.

また、イオン性界面活性剤は、洗浄に必要な臨界濃度である臨界ミセル濃度cmcに到達するための量が必要であり、薬液コストとしても高くなる。しかしながら、本実施形態で着目する非イオン性界面活性剤は、少量で界面活性作用を有する臨界ミセル濃度cmcに到達し、更に、ファインバブルとの組み合わせによって、ファインバブルなしで必要な臨界ミセル濃度cmcに到達せずとも、洗浄効果をもたらすことができる。これにより、更なる薬液コスト削減が可能となる。 In addition, an ionic surfactant requires a certain amount to reach the critical micelle concentration cmc, which is the critical concentration required for cleaning, and this also increases the cost of the chemical solution. However, the nonionic surfactant that is the focus of this embodiment reaches the critical micelle concentration cmc, which has a surfactant effect, in a small amount, and furthermore, when combined with fine bubbles, it can provide a cleaning effect without reaching the critical micelle concentration cmc required without fine bubbles. This allows for further reduction in chemical solution costs.

ここで、洗浄剤における非イオン性界面活性剤の濃度は、当該界面活性剤の臨界ミセル濃度cmcの0.01倍以上2.00倍未満であることが好ましい。本実施形態に係るファインバブル洗浄方法では、上記のような非イオン性界面活性剤を、界面活性剤自体をミセル化させるよりも、ファインバブルの安定化のために利用している。そのため、本実施形態において、非イオン性界面活性剤の濃度は、臨界ミセル濃度cmcの0.01倍以上2.00倍未満であればよい。これにより、界面活性剤の成分がファインバブルの周囲を取り囲み、油分吸着と、所望の平均気泡径を有するファインバブルの保持と、をより確実に実現することが可能となる。 Here, the concentration of the nonionic surfactant in the cleaning agent is preferably 0.01 to less than 2.00 times the critical micelle concentration cmc of the surfactant. In the fine bubble cleaning method according to this embodiment, the nonionic surfactant as described above is used to stabilize the fine bubbles rather than to cause the surfactant itself to become micellized. Therefore, in this embodiment, the concentration of the nonionic surfactant may be 0.01 to less than 2.00 times the critical micelle concentration cmc. This allows the surfactant components to surround the fine bubbles, more reliably achieving oil adsorption and retention of fine bubbles with the desired average bubble diameter.

非イオン性界面活性剤の濃度が、臨界ミセル濃度cmcの0.01倍未満である場合には、上記のようなファインバブルの保持効果が十分に発現しない可能性がある。非イオン型界面活性剤の濃度は、より好ましくは臨界ミセル濃度cmcの0.05倍以上であり、更に好ましくは臨界ミセル濃度cmcの0.20倍以上である。 If the concentration of the nonionic surfactant is less than 0.01 times the critical micelle concentration cmc, the fine bubble retention effect described above may not be fully achieved. The concentration of the nonionic surfactant is more preferably 0.05 times or more the critical micelle concentration cmc, and even more preferably 0.20 times or more the critical micelle concentration cmc.

一方、非イオン性界面活性剤の濃度が、臨界ミセル濃度cmcの2.00倍以上となる場合には、界面活性剤を多く使用するのみで、ファインバブルの洗浄効果に与える効果は飽和した状態となる。非イオン性界面活性剤の濃度は、より好ましくは臨界ミセル濃度cmcの1.50倍以下であり、更に好ましくは臨界ミセル濃度cmcの1.00倍以下であり、より一層好ましくは臨界ミセル濃度cmcの1.00倍未満である。 On the other hand, if the concentration of the nonionic surfactant is 2.00 times or more the critical micelle concentration cmc, the effect on the cleaning effect of the fine bubbles will be saturated simply by using a large amount of surfactant. The concentration of the nonionic surfactant is more preferably 1.50 times or less the critical micelle concentration cmc, even more preferably 1.00 times or less the critical micelle concentration cmc, and even more preferably less than 1.00 times the critical micelle concentration cmc.

なお、着目する非イオン性界面活性剤の臨界ミセル濃度cmcは、常圧下25℃における値とする。また、かかる臨界ミセル濃度cmcは、表面張力法により測定することが可能である。 The critical micelle concentration cmc of the nonionic surfactant of interest is the value at normal pressure and 25°C. The critical micelle concentration cmc can be measured by a surface tension method.

特に、ファインバブルでの洗浄をより効率的に行うためには、液中に界面活性剤が存在することが重要である。そのため、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法では、かかる非イオン性界面活性剤のHLB値を、15.0~19.0の範囲内とすることが好ましい。 In particular, to perform cleaning with fine bubbles more efficiently, it is important that a surfactant is present in the liquid. Therefore, in the fine bubble cleaning method according to this embodiment, it is preferable that the HLB value of the nonionic surfactant is within the range of 15.0 to 19.0.

HLB(Hydrophile Lipophile Balance)値とは、親水性と親油性とのバランスの度合いを数値で示したものである。かかるHLB値は、親水基を持たない物質(例えば、パラフィン等)を、HLB値=0とし、親油基を持たずに親水基のみを持つ物質(例えば、ポリエチレングリコール等)を、HLB=20として、0~20の間を等分したものである。非イオン性界面活性剤においては、Griffin法の式(HLB値=20×親水部の式量の総和/分子量)が、一般的に適用されている。親水部の式量と分子量を液体クロマトグラフィー/質量分析法により測定することで、着目する非イオン性界面活性剤のHLB値を特定することが可能である。 HLB (Hydrophile Lipophile Balance) value is a numerical value that indicates the degree of balance between hydrophilicity and lipophilicity. The HLB value is divided equally between 0 and 20, with substances that do not have hydrophilic groups (e.g., paraffin, etc.) having an HLB value of 0 and substances that have only hydrophilic groups and no lipophilic groups (e.g., polyethylene glycol, etc.) having an HLB value of 20. For nonionic surfactants, the Griffin method formula (HLB value = 20 x sum of formula weights of hydrophilic moieties / molecular weight) is generally applied. It is possible to identify the HLB value of a nonionic surfactant of interest by measuring the formula weight and molecular weight of the hydrophilic moiety using liquid chromatography/mass spectrometry.

従来の油分洗浄では、表面張力を下げて、一定の起泡力と泡膜を保持させること等を考慮して、13~15の範囲内のHLB値を示す界面活性剤が用いられていた。しかしながら、本発明者らは、ファインバブルによる洗浄においては、15.0~19.0の範囲内のHLB値を示す非イオン性界面活性剤を用いることが好ましいことに想到した。かかる範囲内のHLB値は、着目する界面活性剤が親水性側に近づいた特徴を示すことを意味している。 In conventional oil cleaning, surfactants with an HLB value in the range of 13 to 15 have been used to lower the surface tension and maintain a certain level of foaming power and foam film. However, the inventors have come to the conclusion that it is preferable to use a nonionic surfactant with an HLB value in the range of 15.0 to 19.0 for cleaning with fine bubbles. An HLB value in this range means that the surfactant in question exhibits characteristics approaching the hydrophilic side.

非イオン性界面活性剤がこのような範囲内のHLB値を示すことで、液中に存在する界面活性剤を増加させ、ファインバブルの周囲に界面活性剤を吸着させ、ミセル化することが可能となる。これにより、ファインバブルの更なる安定化を図ることが可能となるとともに、油分との吸着をより確実に保持できるようになる。すなわち、ファインバブルの安定化に寄与する界面活性剤が、洗浄性にも効果を示すことが判明した。 When a nonionic surfactant has an HLB value within this range, it is possible to increase the amount of surfactant present in the liquid, and have the surfactant adsorbed around the fine bubbles, forming micelles. This makes it possible to further stabilize the fine bubbles, and also to more reliably maintain adsorption to oil. In other words, it has been found that surfactants that contribute to the stabilization of fine bubbles also have an effect on cleaning properties.

HLB値が15.0未満である場合には、ファインバブルの周囲に界面活性剤が存在するよりも、気液界面(液面)に向かう界面活性剤が増加してしまい、更には、界面活性剤の起泡力が高くなる。その結果、ファインバブル同士が凝集して、油分へのファインバブルの吸着効果が弱くなる可能性がある。かかる観点から、HLB値は、15.0以上とすることが好ましい。非イオン性界面活性剤のHLB値は、より好ましくは16.0以上であり、更に好ましくは16.5以上である。 If the HLB value is less than 15.0, the amount of surfactant moving toward the gas-liquid interface (liquid surface) increases rather than surrounding the fine bubbles, and the foaming power of the surfactant increases. As a result, the fine bubbles may aggregate together, weakening the adsorption effect of the fine bubbles on the oil. From this perspective, it is preferable that the HLB value is 15.0 or more. The HLB value of the nonionic surfactant is more preferably 16.0 or more, and even more preferably 16.5 or more.

一方、HLB値が19.0を超える場合には、疎水基が少なくなりすぎてファインバブルの周囲に界面活性剤を存在させることができず、ファインバブルの安定化に寄与しなくなる可能性が高くなってしまう。かかる観点から、HLB値は、19.0以下とすることが好ましい。非イオン性界面活性剤のHLB値は、より好ましくは18.5以下であり、更に好ましくは18.0以下である。 On the other hand, if the HLB value exceeds 19.0, there will be too few hydrophobic groups and the surfactant will not be able to be present around the fine bubbles, which will likely result in the surfactant not contributing to the stabilization of the fine bubbles. From this perspective, it is preferable that the HLB value be 19.0 or less. The HLB value of the nonionic surfactant is more preferably 18.5 or less, and even more preferably 18.0 or less.

また、非イオン性界面活性剤としては、エーテル型(例:RO-(CHCHO)-H)、エステル型(例:RCOO-(CHCHO)-H)、エーテルエステル型、含窒素型(RCON-(CHCHOH))等が知られている。ここで、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法では、エーテル型の非イオン性界面活性剤(AE:ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルコールエトキシレート)を用いることが好ましい。 Known nonionic surfactants include ether type (e.g., RO-(CH 2 CH 2 O) n -H), ester type (e.g., RCOO-(CH 2 CH 2 O) n -H), ether ester type, nitrogen-containing type (RCON-(CH 2 CH 2 OH) 2 ), etc. Here, in the fine bubble cleaning method according to this embodiment, it is preferable to use an ether type nonionic surfactant (AE: polyoxyethylene alkyl ether, alcohol ethoxylate).

エーテル型の非イオン性界面活性剤は、1)水の硬度や電解質の影響を受けにくく、他のすべての界面活性剤と併用できる、2)中性や酸性、アルカリ性でも洗浄力を発揮する、3)他の界面活性剤に比べ、合成繊維に対する洗浄力が優れており、冷水でも洗浄力を発揮する、4)低濃度でも洗浄力が高い、5)生分解されやすく、生態毒性が低く、皮膚刺激性も低い、6)吸湿性があるため、AEを主成分とした洗浄剤は液体化しやすい、等の多くのメリットがある。 Ether-type nonionic surfactants have many advantages, such as: 1) they are not easily affected by water hardness or electrolytes and can be used in combination with all other surfactants; 2) they have cleaning power in neutral, acidic, and alkaline conditions; 3) they have superior cleaning power for synthetic fibers compared to other surfactants and can be used in cold water as well; 4) they have high cleaning power even at low concentrations; 5) they are easily biodegradable, have low ecotoxicity, and are low in skin irritation; and 6) they are hygroscopic, so cleaning agents with AE as the main ingredient can be easily liquefied.

また、本発明者らによる検証によれば、ファインバブルの周囲に非イオン性界面活性剤が吸着する上で、複雑な構造は必要なく、あくまでもファインバブルを安定化させるための物質として存在することが重要であることが判明した。そのため、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法に用いる、エーテル型の非イオン性界面活性剤は、疎水基として、炭素数が10~20の範囲内の直鎖状の炭素鎖を有することが好ましい。炭素数が10~20の範囲内の直鎖状の炭素鎖を疎水基として有することで、所望の平均気泡径を有するファインバブルの保持と、をより確実に実現することが可能となる。 Furthermore, according to the inventors' verification, it was found that a complex structure is not necessary for a nonionic surfactant to be adsorbed around fine bubbles, and that what is important is that the surfactant exists as a substance for stabilizing the fine bubbles. Therefore, it is preferable that the ether-type nonionic surfactant used in the fine bubble cleaning method according to this embodiment has a linear carbon chain with a carbon number in the range of 10 to 20 as the hydrophobic group. By having a linear carbon chain with a carbon number in the range of 10 to 20 as the hydrophobic group, it is possible to more reliably achieve the retention of fine bubbles with the desired average bubble diameter.

ここで、直鎖構造以外の複雑な構造が疎水基として存在する場合、ファインバブル同士の凝集が起こり、ファインバブルの個数が少なくなる可能性があり、ファインバブルの管理が困難となる可能性がある。 If a complex structure other than a straight-chain structure is present as a hydrophobic group, the fine bubbles may aggregate together, reducing the number of fine bubbles and making it difficult to manage the fine bubbles.

また、炭素数が20を超える場合には、所望のHLB値を実現するために親水基の炭素数も大きくする必要が生じ、その結果分子量が大きくなって、固体としての特性が強く発現するようになるため、利便性が低下する可能性がある。また、炭素数が20を超えると、ファインバブル同士の凝集が起こりやすくなり、油分の剥離が行えずに洗浄性が低下する可能性がある。一方、炭素数が10未満である場合には、脂肪酸誘導体として合成製造することが難しくなり、製造コストが増加してしまう可能性がある。 In addition, if the carbon number exceeds 20, it becomes necessary to increase the carbon number of the hydrophilic group to achieve the desired HLB value, which results in a large molecular weight and a strong expression of solid properties, which may reduce convenience. In addition, if the carbon number exceeds 20, fine bubbles tend to aggregate with each other, which may prevent oil from being removed and reduce cleaning properties. On the other hand, if the carbon number is less than 10, it becomes difficult to synthesize and produce it as a fatty acid derivative, which may increase production costs.

疎水基の炭素数は、より好ましくは12~18の範囲内である。 The number of carbon atoms in the hydrophobic group is more preferably within the range of 12 to 18.

なお、上記説明では、直鎖疎水基を有するエーテル型の非イオン性界面活性剤について着目しているが、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法では、親水基・疎水基のバランスが優先的に着目すべき点であり、他の構造であっても、かかるバランスが成り立つ領域であれば、界面活性剤として用いることが可能である。 In the above explanation, attention is focused on ether-type nonionic surfactants with linear hydrophobic groups, but in the fine bubble cleaning method according to this embodiment, the balance between hydrophilic and hydrophobic groups is the point that should be focused on first, and other structures can also be used as surfactants as long as they are in a range where such a balance is achieved.

また、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法において、かかる界面活性剤の25℃における表面張力は、40mN/m以上であることが好ましい。従来着目されてきた一般的な洗浄では、表面張力を低下させることで洗浄性を向上させることが志向されてきたが、本実施形態で着目しているファインバブルを用いた洗浄では、表面張力を低下させる必要性が低い。更には、本実施形態で着目しているような、非イオン性界面活性剤は、ファインバブルを取り囲むための表面状態を必要としている。かかる観点から、気液界面(液面)に集まる界面活性剤よりも液中に存在する界面活性剤が多くなる、表面張力低下があまり生じない界面活性剤であることが好ましい。 In addition, in the fine bubble cleaning method according to this embodiment, the surface tension of the surfactant at 25°C is preferably 40 mN/m or more. In conventional general cleaning, the aim has been to improve cleaning performance by lowering the surface tension, but in cleaning using fine bubbles, which is the focus of this embodiment, there is little need to lower the surface tension. Furthermore, nonionic surfactants, such as those focused on in this embodiment, require a surface state to surround fine bubbles. From this perspective, it is preferable to use a surfactant that does not cause much reduction in surface tension, so that there is more surfactant present in the liquid than at the gas-liquid interface (liquid surface).

25℃における表面張力が40mN/m未満である場合には、液面に界面活性剤が集まってしまい、ファインバブルの周囲に集まりにくくなる可能性がある。そのため、25℃における表面張力は、40mN/m以上とすることが好ましい。表面張力が40mN/m以上であれば、ファインバブルの周囲を取り囲むだけの界面活性剤を液中に保持することができ、ファインバブルをより安定化することが可能となる。25℃における表面張力は、より好ましくは45mN/m以上である。なお、表面張力の上限は特に規定するものではないが、界面活性剤として作用する範囲として、65mN/m以下であることが好ましい。なお、かかる表面張力は、リング法を用いて測定することが可能である。 If the surface tension at 25°C is less than 40 mN/m, the surfactant may gather on the liquid surface and may not gather around the fine bubbles. Therefore, it is preferable that the surface tension at 25°C is 40 mN/m or more. If the surface tension is 40 mN/m or more, it is possible to retain enough surfactant in the liquid to surround the fine bubbles, making it possible to further stabilize the fine bubbles. It is more preferable that the surface tension at 25°C is 45 mN/m or more. There is no particular upper limit for the surface tension, but it is preferable that the surface tension be 65 mN/m or less as the range in which the surfactant acts. It is possible to measure such surface tension using the ring method.

また、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法において、洗浄液として、アルカリ液を用いることが好ましく、そのアルカリ濃度は1.0mol/L以下であることが好ましい。アルカリ液を用いることで、油分を効果的に可溶化させることが可能となる。なお、油分の可溶化という観点では、洗浄液を高温にすれば化学反応を促進できるため、より効果を発揮させることができる。しかしながら、本実施形態で着目するファインバブルを用いた洗浄では、アルカリにすることにより、ファインバブルの表面により確実に負の電荷を帯びさせることが可能となり、油分の吸着性をより向上させることが可能となる。また、アルカリ液を用いることで、油の大きさが徐々に小さくなって微粒子化していき、ファインバブルの表面により吸着しやすくなる。 In the fine bubble cleaning method according to this embodiment, it is preferable to use an alkaline liquid as the cleaning liquid, and the alkaline concentration is preferably 1.0 mol/L or less. By using an alkaline liquid, it is possible to effectively solubilize oil. From the viewpoint of solubilizing oil, a chemical reaction can be promoted by raising the temperature of the cleaning liquid, so that the effect can be more pronounced. However, in the cleaning using fine bubbles that is the focus of this embodiment, by making the liquid alkaline, it is possible to more reliably charge the surface of the fine bubbles with a negative charge, and it is possible to further improve the adsorption of oil. In addition, by using an alkaline liquid, the size of the oil gradually decreases and becomes fine particles, which makes it easier to adsorb to the surface of the fine bubbles.

本実施形態に係るファインバブル洗浄方法において、アルカリ濃度は1mol/L以下とすることが好ましい。アルカリ濃度が1.0mol/Lを超える場合には、作業環境が低下するだけでなく、薬液の管理が大変になる可能性があり、加えて、薬液コストが増加するために、利便性が低下する。洗浄液のアルカリ濃度は、より好ましくは0.9mol/L以下であり、更に好ましくは0.8mol/L以下である。 In the fine bubble cleaning method according to this embodiment, the alkali concentration is preferably 1 mol/L or less. If the alkali concentration exceeds 1.0 mol/L, not only will the working environment deteriorate, but management of the chemical solution may become difficult, and in addition, convenience will decrease due to increased costs for the chemical solution. The alkali concentration of the cleaning solution is more preferably 0.9 mol/L or less, and even more preferably 0.8 mol/L or less.

以上説明したような洗浄液において、洗浄液の温度は、非イオン性界面活性剤の溶解性に影響を与える因子となる。洗浄液の温度が低すぎる場合には、非イオン性界面活性剤が固体化してしまい、溶け残った界面活性剤が後段の製造工程等で悪影響を及ぼす可能性が生じうる他、界面活性剤として機能しなくなる可能性がある。一方、洗浄液の温度が高すぎる場合には、作業環境の改善が得られないばかりでなく、非イオン性界面活性剤の溶解度が低下するとともに、ファインバブルの表面へのミセル化の度合いが低下する可能性がある。かかる観点から、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法では、洗浄液の温度を、20~60℃の範囲内とすることが好ましい。洗浄液の温度は、より好ましくは20~55℃の範囲内であり、更に好ましくは30~50℃の範囲内である。 In the cleaning solution described above, the temperature of the cleaning solution is a factor that affects the solubility of the nonionic surfactant. If the temperature of the cleaning solution is too low, the nonionic surfactant will solidify, and the undissolved surfactant may have a negative effect on the subsequent manufacturing process, and may no longer function as a surfactant. On the other hand, if the temperature of the cleaning solution is too high, not only will the working environment not be improved, but the solubility of the nonionic surfactant will decrease and the degree of micellization on the surface of the fine bubbles may decrease. From this perspective, in the fine bubble cleaning method according to this embodiment, it is preferable that the temperature of the cleaning solution is within the range of 20 to 60°C. The temperature of the cleaning solution is more preferably within the range of 20 to 55°C, and even more preferably within the range of 30 to 50°C.

なお、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法で用いる洗浄液としては、頑固な油汚れ、熱処理によって焼き付いた油汚れ等を除去可能なものであることが重要である。そのため、洗浄液として、有機物汚れに優れた効果を発揮するものが好ましく、水性洗浄剤や有機溶剤を使用して汚れを浮き上がらせて除去する、又は、汚れを溶解・分解して除去するものであることが好ましい。かかる観点から、洗浄液の粘性は、水に近いもの、又は、低い粘性のものを使用することが好ましい。これにより、上記のような除去効果を十分に発現させることが可能となる。より詳細には、洗浄液は、上記のような液温において、0.1mPa・s以上10mPa・s未満の粘度を有していることが好ましい。 It is important that the cleaning liquid used in the fine bubble cleaning method according to this embodiment is capable of removing stubborn oil stains, oil stains baked on by heat treatment, and the like. Therefore, it is preferable that the cleaning liquid is one that is highly effective against organic stains, and it is preferable that the cleaning liquid uses an aqueous cleaning agent or an organic solvent to lift and remove the stains, or that the cleaning liquid dissolves and decomposes the stains to remove them. From this perspective, it is preferable to use a cleaning liquid with a viscosity close to that of water or a low viscosity. This makes it possible to fully exert the above-mentioned removal effect. More specifically, it is preferable that the cleaning liquid has a viscosity of 0.1 mPa·s or more and less than 10 mPa·s at the above-mentioned liquid temperature.

なお、上記に挙げた洗浄物対象以外の無機物汚れ、金属粉、錆等の固体汚れに関しては、洗浄液よりも物理的な剥離を行うファインバブルの吸着・剥離によって、洗浄効果を更に付与することが可能となる。 As for solid dirt such as inorganic dirt, metal powder, and rust other than the above-mentioned cleaning targets, the fine bubbles can adsorb and remove the dirt more physically than the cleaning solution, providing an additional cleaning effect.

本実施形態に係るファインバブル洗浄方法において、洗浄液は、洗浄液成分として、界面活性剤の他に、キレート剤、防錆剤、消泡剤等を含有していてもよい。 In the fine bubble cleaning method according to this embodiment, the cleaning solution may contain, in addition to the surfactant, a chelating agent, a rust inhibitor, an antifoaming agent, etc. as cleaning solution components.

以上、本実施形態に係るファインバブル洗浄方法について、詳細に説明した。 The above provides a detailed explanation of the fine bubble cleaning method according to this embodiment.

以下では、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係るファインバブル洗浄方法及びファインバブル洗浄装置について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係るファインバブル洗浄方法及びファインバブル洗浄装置の一例にすぎず、本発明に係るファインバブル洗浄方法及びファインバブル洗浄装置が、下記の例に限定されるものではない。 The following provides a detailed explanation of the fine bubble cleaning method and fine bubble cleaning device according to the present invention, showing examples and comparative examples. Note that the examples shown below are merely examples of the fine bubble cleaning method and fine bubble cleaning device according to the present invention, and the fine bubble cleaning method and fine bubble cleaning device according to the present invention are not limited to the examples below.

図4A及び図4Bは、本実験例で用いたファインバブル洗浄装置を説明するための模式図である。
本実験例では、図4A及び図4Bに示したような構成を有するファインバブル洗浄装置1を用いて、検証を行った。なお、循環ポンプ23としては、吸引量が600m/hであるポンプを2台用いた。また、ファインバブル供給機構30として、関西オートメ機器株式会社製の旋回流方式のファインバブル発生装置(関西オートメ機器株式会社製 MBelif)を2台用い、循環ポンプ23の吐出配管の途中に設置した。また、洗浄液3の吐出ノズルは、水平面と平行となるように設置した(すなわち、上記角度θ’=0°)。
4A and 4B are schematic diagrams for explaining the fine bubble cleaning device used in this experimental example.
In this experimental example, verification was performed using a fine bubble washing device 1 having the configuration shown in Figures 4A and 4B. Two pumps with a suction volume of 600 m3 /h were used as the circulation pumps 23. Two swirl-type fine bubble generators (MBelif, manufactured by Kansai Automated Instruments Co., Ltd.) manufactured by Kansai Automated Instruments Co., Ltd. were used as the fine bubble supply mechanism 30 and were installed midway through the discharge piping of the circulation pump 23. The discharge nozzle of the cleaning liquid 3 was installed so as to be parallel to the horizontal plane (i.e., the above angle θ' = 0°).

洗浄液3としては、4質量%苛性ソーダ液を用い、以下に示す6種類の非イオン性界面活性剤を含有させて、検証を行った。なお、洗浄液の液温は、20~80℃で変化させた。かかる液温の範囲内において、洗浄液の粘度は、0.1mPa・s以上10mPa・s未満の範囲内を示した。 A 4% by weight caustic soda solution was used as cleaning solution 3, and the following six types of nonionic surfactants were added to it for verification. The temperature of the cleaning solution was changed between 20 and 80°C. Within this temperature range, the viscosity of the cleaning solution was in the range of 0.1 mPa·s or more and less than 10 mPa·s.

一般的な鋼管の製造工程を経た、鉱物油由来の金属加工油の付着した各種の鋼管を、被洗浄物として利用し、上記のような洗浄液の保持された処理槽10に30分間浸漬させた。なお、鋼管の設置角度θは、処理槽10に設置されている緩衝材(図示せず。)の高さを変更することで調整した。 Various steel pipes that had undergone a typical steel pipe manufacturing process and were coated with mineral oil-derived metal processing oil were used as the objects to be cleaned and were immersed for 30 minutes in the treatment tank 10 containing the above-mentioned cleaning solution. The installation angle θ of the steel pipes was adjusted by changing the height of the buffer material (not shown) installed in the treatment tank 10.

なお、以下に示す表1では、洗浄液3の流れ方向に対し、下流側に位置する鋼管の端部が図4Bに示したように上向きとなるように鋼管を浸漬させた場合を、正の値を有する角度θで示し、流れ方向の下流側に位置する鋼管の端部が下向きとなるように鋼管を浸漬させた場合を、負の値を有する角度θで示している。 In Table 1 below, the case where the steel pipe is immersed so that the end of the steel pipe located downstream of the flow direction of the cleaning liquid 3 faces upward as shown in Figure 4B is indicated by an angle θ having a positive value, and the case where the steel pipe is immersed so that the end of the steel pipe located downstream of the flow direction faces downward is indicated by an angle θ having a negative value.

<非イオン性界面活性剤>
a-1:(エーテル型)ポリオキシエチレンモノドデシルエーテル(C1225(CO)25OH)
a-2:(エーテル型)ポリオキシエチレンモノセチルエーテル(C1633(CO)23OH)
a-3:(エーテル型)ポリオキシエチレンモノオレイルエーテル(C1835(CO)20OH)
a-4:(エーテル型)ポリオキシエチレンモノノニルフェニルエーテル(C19(CO)20OH)
b:(エステル型)ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート
c:(含窒素型)ポリオキシエチレンアルキルアミン
<Nonionic Surfactant>
a-1: (Ether type) polyoxyethylene monododecyl ether (C 12 H 25 (C 2 H 4 O) 25 OH)
a-2: (Ether type) polyoxyethylene monocetyl ether (C 16 H 33 (C 2 H 4 O) 23 OH)
a-3: (Ether type) polyoxyethylene monooleyl ether (C 18 H 35 (C 2 H 4 O) 20 OH)
a-4: (Ether type) polyoxyethylene monononylphenyl ether (C 6 H 4 C 9 H 19 (C 2 H 4 O) 20 OH)
b: (Ester type) polyoxyethylene sorbitan monostearate c: (Nitrogen-containing type) polyoxyethylene alkylamine

以下の表1に示す鋼管の設置角度θと、管内径Dpiと流量条件で試験を行った。また、流速Vについては、COMSOLMaltiphysicsのCFDモジュール(乱流)にて複数鋼管の入側での流速分布を算出し、得られた値の平均値を示した。 Tests were conducted with the steel pipe installation angle θ, pipe inner diameter Dpi, and flow rate conditions shown in Table 1 below. In addition, the flow velocity V was calculated using the CFD module (turbulent flow) of COMSOL Maltiphysics to calculate the flow velocity distribution at the inlet side of multiple steel pipes, and the average value obtained was shown.

ファインバブルの平均気泡径及び個数濃度は、画像解析法(マイクロトラック・ベル製MicrotracPartAnSI)を用い、循環配管の出口に測定チューブを差し込み、測定した。表面張力は、25℃の状態にある界面活性剤のみを、リング法によって事前に測定した結果を示している。 The average bubble diameter and number concentration of fine bubbles were measured using image analysis (Microtrac Part An SI, manufactured by Microtrac Bell) by inserting a measuring tube into the outlet of the circulation piping. The surface tension shown is the result of a prior measurement using the ring method for only the surfactant at 25°C.

本実験例では、処理した鋼管の洗浄性評価として、油成分として管内面に残存している内面付着炭素量の測定を実施した。炭素量は、市販の測定装置(LECOジャパン合同会社製、形態別炭素・水素/水分分析装置RC612型)を使用して測定した。より詳細には、脱脂洗浄後の内面付着炭素量を洗浄前の値を除することで、残存した炭素量の割合を算出し、油成分除去量の割合を洗浄率とした。 In this experimental example, the amount of carbon remaining on the inner surface of the pipe as an oil component was measured to evaluate the cleanability of the treated steel pipe. The amount of carbon was measured using a commercially available measuring device (RC612 carbon/hydrogen/moisture analyzer, manufactured by LECO Japan LLC). More specifically, the amount of carbon remaining on the inner surface after degreasing was divided by the amount before cleaning to calculate the percentage of carbon remaining, and the percentage of the amount of oil component removed was used as the cleaning rate.

なお、下記脱脂性能の評価基準は、以下の通りである。
管内面付着炭素量(油成分)の除去率
A:100%以下~95%以上
B: 95%未満~90%以上
C: 90%未満~80%以上
D: 80%未満~60%以上
E: 60%未満~40%以上
F: 40%未満
The evaluation criteria for the degreasing performance are as follows:
Removal rate of carbon (oil components) adhering to the inner surface of the pipe A: 100% or less - 95% or more B: Less than 95% - 90% or more C: Less than 90% - 80% or more D: Less than 80% - 60% or more E: Less than 60% - 40% or more F: Less than 40%

すなわち、評点「A」、「B」は、脱脂性能が非常に良好であったことを意味し、評点「C」は、脱脂性能が良好であったことを意味し、評点「D」は、脱脂性能にやや難があったことを意味し、評点「E」、「F」は、脱脂性能が不良であったことを意味する。 In other words, a rating of "A" or "B" means that the degreasing performance was very good, a rating of "C" means that the degreasing performance was good, a rating of "D" means that the degreasing performance was somewhat poor, and a rating of "E" or "F" means that the degreasing performance was poor.

得られた結果を、以下の表1にまとめて示した。 The results are summarized in Table 1 below.

Figure 0007575670000002
Figure 0007575670000002

まず、比較例を見ると、鋼管が適切な角度に設置されなかった場合、及び、適切な流速を満たさなかった場合には、脱脂性能が不良であったことが分かる。 First, looking at the comparative examples, we can see that when the steel pipe was not installed at the appropriate angle and when the appropriate flow rate was not met, the degreasing performance was poor.

一方、適切な角度に設置された条件で管内径及び流量を変化させて、与えた流速とファインバブルの平均気泡径の関係式(1)が満たされた場合には、脱脂性能が良好であったことが確認された。また、界面活性剤がHLB値として15を超えた場合や、直鎖疎水基、エーテル型成分を用いた場合には、更に優れた脱脂性能が確認された事が分かる。 On the other hand, when the inner diameter and flow rate of the pipe were changed under the condition of installation at an appropriate angle, and the relational expression (1) between the given flow rate and the average bubble diameter of the fine bubbles was satisfied, it was confirmed that the degreasing performance was good. It was also found that even better degreasing performance was confirmed when the surfactant had an HLB value of more than 15, or when a linear hydrophobic group or an ether-type component was used.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The above describes in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can conceive of various modified or revised examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.

1 ファインバブル洗浄装置
3 洗浄液
10 処理槽
20 洗浄液循環機構
21 循環配管
23 循環ポンプ
30 ファインバブル供給機構
REFERENCE SIGNS LIST 1 Fine bubble cleaning device 3 Cleaning liquid 10 Treatment tank 20 Cleaning liquid circulation mechanism 21 Circulation piping 23 Circulation pump 30 Fine bubble supply mechanism

Claims (13)

一部又は全てが長尺方向に延伸した鋼管を被洗浄物として洗浄するファインバブル洗浄方法であって、
前記被洗浄物を洗浄する洗浄液を保持し、1又は複数の前記被洗浄物が浸漬される処理槽と、
前記洗浄液を前記処理槽内で循環させるとともに、前記被洗浄物に対して前記洗浄液を吐出する洗浄液循環機構と、
前記洗浄液循環機構内の前記洗浄液に対してファインバブルを供給するファインバブル供給機構と、
を有し、
前記洗浄液循環機構は、前記洗浄液の流れ方向と鋼管の長尺方向とのなす角θの大きさが0°超過10.0°以下の範囲内となるように、前記洗浄液を吐出するファインバブル洗浄装置を用い、
前記被洗浄物の内径をDpi(単位:m)、管長をL(単位:m)とし、前記ファインバブルの平均気泡径をDb(単位:m)とし、前記鋼管の中空部の入側での前記洗浄液の流速をV(単位:m/s)としたときに、以下の式(1)で表される関係を満足するように、前記ファインバブルの平均気泡径Db及び前記洗浄液の流速Vを、前記平均気泡径Dbについては1~100μmの範囲内、前記流速Vについては0.2~5.0m/sの範囲内でそれぞれ制御する、ファインバブル洗浄方法。

L/Dpi<200の場合、3.2×10-10≦Db×V≦5.0×10-8
200≦L/Dpiの場合、6.0×10-13≦Db×V≦3.2×10-9
・・・式(1)
A fine bubble cleaning method for cleaning a steel pipe, the entire or a part of which is elongated in the longitudinal direction, as an object to be cleaned, comprising:
a treatment tank for holding a cleaning liquid for cleaning the object to be cleaned and in which one or more objects to be cleaned are immersed;
a cleaning liquid circulation mechanism that circulates the cleaning liquid in the treatment tank and discharges the cleaning liquid onto the object to be cleaned;
a fine bubble supply mechanism for supplying fine bubbles to the cleaning liquid in the cleaning liquid circulation mechanism;
having
the cleaning liquid circulation mechanism uses a fine bubble cleaning device that discharges the cleaning liquid so that the angle θ between the flow direction of the cleaning liquid and the longitudinal direction of the steel pipe is within a range of more than 0° and not more than 10.0°;
The fine bubble cleaning method comprises controlling the average bubble diameter Db of the fine bubbles and the flow velocity V of the cleaning liquid within a range of 1 to 100 μm for the average bubble diameter Db and within a range of 0.2 to 5.0 m/s for the flow velocity V, so as to satisfy the relationship expressed by the following formula (1): Dpi (unit: m), L (unit: m) of the inner diameter of the object to be cleaned, Db (unit: m) of the pipe length, and V (unit: m/s) of the average bubble diameter Db of the fine bubbles and the flow velocity V of the cleaning liquid.

When L/Dpi<200, 3.2×10 −10 ≦Db 2 ×V≦5.0×10 −8
When 200≦L/Dpi, 6.0×10 −13 ≦Db 2 ×V≦3.2×10 −9
...Equation (1)
前記洗浄液循環機構は、前記角θの大きさが0°超過10.0°以下の範囲内となり、かつ、前記洗浄液が前記鋼管の中空部を前記処理槽の底面側から液面側に向かって流れるように、前記洗浄液を吐出する、請求項1に記載のファインバブル洗浄方法。 The fine bubble cleaning method according to claim 1, wherein the cleaning liquid circulation mechanism discharges the cleaning liquid so that the angle θ is in the range of more than 0° and not more than 10.0°, and the cleaning liquid flows through the hollow part of the steel pipe from the bottom side of the treatment tank toward the liquid surface side. 前記洗浄液は、親水基にエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤を含有し、
前記界面活性剤のHLB値は、15.0~19.0の範囲内である、請求項1又は2に記載のファインバブル洗浄方法。
The cleaning solution contains a nonionic surfactant having ethylene oxide added to a hydrophilic group,
The fine bubble cleaning method according to claim 1 or 2 , wherein the HLB value of the surfactant is within a range of 15.0 to 19.0.
前記洗浄剤における前記界面活性剤の濃度は、当該界面活性剤の臨界ミセル濃度の0.01倍以上2.00倍未満である、請求項に記載のファインバブル洗浄方法。 4. The fine bubble cleaning method according to claim 3 , wherein a concentration of the surfactant in the cleaning agent is 0.01 times or more and less than 2.00 times a critical micelle concentration of the surfactant. 前記界面活性剤の25℃における表面張力は、40mN/m以上である、請求項又はに記載のファインバブル洗浄方法。 5. The fine bubble cleaning method according to claim 3 , wherein the surfactant has a surface tension of 40 mN/m or more at 25°C. 前記界面活性剤は、エーテル型非イオン性界面活性剤である、請求項3~5の何れか1項に記載のファインバブル洗浄方法。 The fine bubble cleaning method according to any one of claims 3 to 5 , wherein the surfactant is an ether-type nonionic surfactant. 前記界面活性剤の疎水基は、炭素数が10~20の範囲内の直鎖状の炭素鎖である、請求項3~6の何れか1項に記載のファインバブル洗浄方法。 The fine bubble cleaning method according to any one of claims 3 to 6 , wherein the hydrophobic group of the surfactant is a linear carbon chain having a carbon number in the range of 10 to 20. 前記洗浄液のアルカリ濃度は、1.0mol/L以下である、請求項1~の何れか1項に記載のファインバブル洗浄方法。 The fine bubble cleaning method according to any one of claims 1 to 7 , wherein the alkaline concentration of the cleaning solution is 1.0 mol/L or less. 前記ファインバブルの個数密度は、1×10~1×10個/mLの範囲内である、請求項1~の何れか1項に記載のファインバブル洗浄方法。 The fine bubble washing method according to any one of claims 1 to 8 , wherein the fine bubble number density is within a range of 1 x 10 3 to 1 x 10 6 bubbles/mL. 前記洗浄液の液温は、20~60℃の範囲内である、請求項1~の何れか1項に記載のファインバブル洗浄方法。 The fine bubble cleaning method according to any one of claims 1 to 9 , wherein the cleaning liquid has a liquid temperature within a range of 20 to 60°C. 前記被洗浄物は、金属加工油の付着した鋼管である、請求項1~10の何れか1項に記載のファインバブル洗浄方法。 The fine bubble cleaning method according to any one of claims 1 to 10 , wherein the object to be cleaned is a steel pipe having metal processing oil attached thereto. 一部又は全てが長尺方向に延伸した鋼管を被洗浄物として洗浄するファインバブル洗浄装置であって、
前記被洗浄物を洗浄する洗浄液を保持し、1又は複数の前記被洗浄物が浸漬される処理槽と、
前記洗浄液を前記処理槽内で循環させるとともに、前記被洗浄物に対して前記洗浄液を吐出する洗浄液循環機構と、
前記洗浄液循環機構内の前記洗浄液に対してファインバブルを供給するファインバブル供給機構と、
を有し、
前記洗浄液循環機構は、前記洗浄液の流れ方向と鋼管の長尺方向とのなす角θの大きさが0°超過10.0°以下の範囲内となるように、前記洗浄液を吐出する、ファインバブル洗浄装置。
A fine bubble cleaning device that cleans a steel pipe, the entire or a part of which is elongated in the longitudinal direction, as an object to be cleaned,
a treatment tank for holding a cleaning liquid for cleaning the object to be cleaned and in which one or more objects to be cleaned are immersed;
a cleaning liquid circulation mechanism that circulates the cleaning liquid in the treatment tank and discharges the cleaning liquid onto the object to be cleaned;
a fine bubble supply mechanism for supplying fine bubbles to the cleaning liquid in the cleaning liquid circulation mechanism;
having
This fine bubble cleaning device has a cleaning liquid circulation mechanism that discharges the cleaning liquid so that the angle θ between the flow direction of the cleaning liquid and the longitudinal direction of the steel pipe is in the range of more than 0° and not more than 10.0°.
前記被洗浄物の内径をDpi(単位:m)、管長をL(単位:m)とし、前記ファインバブルの平均気泡径をDb(単位:m)とし、前記鋼管の中空部の入側での前記洗浄液の流速をV(単位:m/s)としたときに、以下の式(1)で表される関係を満足するように、前記ファインバブルの平均気泡径Db及び前記洗浄液の流速Vが、前記平均気泡径Dbについては1~100μmの範囲内、前記流速Vについては0.2~5.0m/sの範囲内でそれぞれ制御される、請求項12に記載のファインバブル洗浄装置。The fine bubble cleaning device according to claim 12, wherein the average bubble diameter Db of the fine bubbles and the flow velocity V of the cleaning liquid are controlled within a range of 1 to 100 μm for the average bubble diameter Db and within a range of 0.2 to 5.0 m/s for the flow velocity V, so as to satisfy the relationship expressed by the following formula (1): Dpi (unit: m), L (unit: m), average bubble diameter Db of the fine bubbles, and flow velocity V of the cleaning liquid at the inlet side of the hollow part of the steel pipe are controlled within a range of 1 to 100 μm for the average bubble diameter Db, and within a range of 0.2 to 5.0 m/s for the flow velocity V.

L/Dpi<200の場合、3.2×10When L/Dpi<200, 3.2×10 -10-10 ≦Db≦Db 2 ×V≦5.0×10×V≦5.0×10 -8-8
200≦L/Dpiの場合、6.0×10When L/Dpi is 200 or less, 6.0×10 -13-13 ≦Db≦Db 2 ×V≦3.2×10×V≦3.2×10 -9-9
・・・式(1)...Formula (1)
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