マリンディーゼルエンジンブロックおよびクランクシャフト用洗浄機：最大30トンまでの部品に対応する頑丈な洗浄ソリューション

概要

船舶用ディーゼルエンジン部品は、自動車用部品と比較して、著しく大型かつ重量級になることがあります。エンジンブロックの重量は 30トンに達することも あり、クランクシャフトは数メートルにわたって延びることもあります。

こうした大型サイズ、複雑な内部空洞、および大量の切削残渣（スワーフ）により、洗浄装置は以下の点を念頭に置いて特別に設計される必要があります： 重機械取扱い対応、洗浄範囲の確保、残渣の確実な除去、乾燥、および作業者の安全確保 .

ビッグバード・インダストリアル社は、船舶および発電用エンジン部品（エンジンブロックやクランクシャフトなど）向けの高負荷対応洗浄システムを開発しています。本稿では、これらの部品が抱える洗浄上の課題について考察し、大型部品に対応するための搬送、スキャン噴射洗浄、局所的高圧洗浄、乾燥、およびフィルター処理の構成方法を解説します。

1．なぜ船舶用エンジン部品には専門的な洗浄ソリューションが必要なのか？

船舶用ディーゼルエンジンは、一般に大口径・低速型のエンジン設計をベースとしています。そのエンジンブロックやクランクシャフトは、乗用車や商用車で使用される部品と比べて、はるかに大型かつ重量級になります。

船舶用エンジンブロックの重量は最大で 30トン に達し、クランクシャフトは数メートルに及ぶ長さになることがあります。

これらの部品には、以下の特徴が見られます：

• 大きな内部空洞
• 直径が大きいが形状が複雑なオイル通路
• 顕著な鋳造残留物
• 大量の切削くず（重いチップ）
• 広大な外表面積
• 長い加工・取扱時間

加工余裕量が大きく、内部空洞が広いため、残留砂や切屑などの不純物が大量に残る可能性があります。

また、部品の高価さと重量から、信頼性の高いハンドリングが特に重要となります。

したがって、洗浄システムは以下の2つの要件を同時に満たす必要があります。

効果的な洗浄カバレッジ ＋ 重厚部品の安全・安定な取扱い

2．エンジンブロック向けソリューション：トロリー搬送式スキャン噴射洗浄

大型船舶用ディーゼルエンジンブロック専用洗浄機では、トロリー式搬送システムを採用しています。

典型的な工程は以下の通りです。

トロリーへの載置 → 低速進入 → スキャン噴射洗浄 → 手動による局所洗浄 → スキャン吹き出し → 手動による局所吹き出し → 低速卸し

エンジンブロックは、頑丈なトロリーに乗せられてゆっくりと洗浄室内へ進入します。スキャン噴射装置がワークピース全体を横断移動しながら、均一な洗浄カバレッジを実現します。

スキャン噴霧システムでは到達が難しい部位（例：オイルパスの開口部、ウォータージャケットの開口部など）には、手動による高圧洗浄を追加で実施できます。

主要パラメータ

• サイクルタイム: 約60分
• 最大ワーク重量： 30トン
• 用途： 大型船舶用ディーゼルエンジンブロック
• 輸送： 頑丈なトロリー
• 主な洗浄方式： スキャン噴射洗浄
• 対象部位を絞った洗浄： 手動による高圧洗浄
• 乾燥: スキャン式エアブローフォフ＋手動による対象部位を絞ったエアブローフォフ

この装置は 2018年に日本へ輸出され 、大型船舶用ディーゼルエンジンの洗浄分野での実績を示しています。

設計に際して重視した3つの要点

1. 低速トロリー移動

数十トンの重さがあるワークピースは、加速・減速時に大きな慣性を有します。

制御された低速移動により、機械的衝撃を軽減し、洗浄チャンバーへの入出時におけるより安定したハンドリングが可能になります。

このため、搬送システムは単なる資材搬送用付属装置ではなく、洗浄装置全体の不可欠な構成要素として検討する必要があります。

2. スキャン噴射方式による主洗浄

可動式スプレー枠がエンジンブロック表面をスキャンしながら噴射を行い、外周部全体をカバーします。

この方式は大型ワークピースに適しており、ワークピース全体を回転させる必要なく、洗浄システムが段階的に対象部品の全表面をカバーできます。

3. 重要部位の手作業洗浄

大型エンジンブロックには、スキャン噴射方式では完全に到達できない領域が存在することがあります。

オイルパスの開口部、ウォータージャケットの開口部、およびその他の重要な部位には、高圧洗浄ガンを用いた追加の局所的な洗浄が可能です。

この組み合わせは、 自動全体洗浄＋局所的な手動洗浄 極めて大型の部品に対して実用的な解決策を提供します。

3．クランクシャフト向けソリューション：スキャン洗浄と局所的高圧オイルパス洗浄

大型マリンエンジン用クランクシャフトの洗浄要件は、エンジンブロックとは異なります。

クランクシャフトは長尺シャフト部品であるため、システムでは異なる搬送構成を採用し、特にオイルパスの洗浄に重点を置いています。

代表的な工程は以下の通りです：

手動による荷上げ・荷入れ → 全体スキャン噴流洗浄 → ロボットによる局所的オイルパス洗浄 → 10 MPa高圧洗浄 → 全体スキャンエアブローオフ → 並列ローラコンベアによる荷出し

主要パラメータ

• サイクルタイム: 荷上げ・荷出し時間を除き、約20分
• 全体の清掃状態： 40 mg以下
• 最大加工物の清掃基準： ≤200 mg
• オイル通路洗浄圧力： 10 MPa
• 輸送： 並列ローラコンベア
• 対象部位を絞った洗浄： 専用ノズルを備えた小型ロボット
• 乾燥: 圧縮空気によるスキャン吹き付け洗浄

この種の装置は 2017年に納入されました .

船舶用クランクシャフトのオイル通路に10 MPaを用いる理由は？

船舶用クランクシャフトの洗浄圧力要件は、自動車用クランクシャフトと単純に比較することはできません。

自動車用クランクシャフトでは、比較的小さく、かつ複雑な形状のオイル通路が採用されることがあります。例えば、商用車向けクランクシャフトでは、およそ 50 MPa 高圧挿入洗浄が用いられます。

一方、船舶用クランクシャフトのオイル通路は、より大きな内径を持ち、比較的直線的な流路となる場合があります。このような構成では、 10 MPaを目標とした洗浄プロセス ロボットによるノズル位置決めと組み合わせることで、指定された用途に十分な洗浄効果が得られます。

ただし、圧力は単独で評価してはなりません。

適切な洗浄圧力は以下の要因によって決まります：

• 油路の内径
• 油路の長さおよび形状
• 部品素材
• 汚染物質の特性
• ノズル設計
• ノズル位置調整
• 必要な清掃レベル

したがって、最終的な工程は、工程検証および清浄度試験を通じて確立する必要があります。

4．なぜ清浄度基準が≤40 mgおよび≤200 mgなのでしょうか？

船舶用クランクシャフトの用途では、以下の2つの清浄度基準が用いられます：

全体清浄度：≤40 mg

個別部品の上限基準：≤200 mg

大型海洋機器部品は、そのサイズおよび内部容積において大きく異なる場合があります。

すべてのクランクシャフトに同一の絶対汚染量上限値を適用すると、部品サイズごとに不適切な受入基準が設定される可能性があります。

このため、二重基準方式を採用することで、一般的な生産要件と、大型部品に対して許容される最大汚染量レベルとを区別できます。

サンプリング方法、抽出工程、検査対象面積、粒子径要件および受入基準は、常に装置の技術契約書で明確に定義する必要があります。

5．海洋用エンジン洗浄における4つの特別な要件

高負荷型海洋エンジン洗浄装置には、従来の自動車部品洗浄ではそれほど重要でないいくつかの要件があります。

1．重量物の安全な取扱い

数十トンに及ぶ部品を扱うには、適切な揚重設備、有資格のオペレーター、十分な荷役スペース、および信頼性の高い位置決め・誘導構造が必要です。

設備の配置は、荷役作業に十分なクリアランスを確保する必要があります。

2．安定した搬送

台車およびローラー式コンベアは、制御された加速および減速が可能な必要があります。

極めて重量のある部品の場合、急な始動または停止により大きな慣性力が発生し、設備および加工物双方に影響を及ぼす可能性があります。

3．高い残渣処理能力

大型鋳造部品では、大量の砂、切屑その他の機械加工残渣が発生することがあります。

このため、フィルターおよび残渣排出システムは、最大サイズの加工物および想定される汚染負荷に対して十分な処理能力を備える必要があります。

自動フィルター清掃や自動残渣排出などのオプション機能を導入することで、手動清掃による不要なダウンタイムを低減できます。

4．完全な乾燥

大型の空洞部や深い通路部では、洗浄後に多量の水が残留する可能性があります。

形状によっては、単一のエアブロー工程だけでは十分でない場合があります。

スキャン式エアブローと、対象部位を狙った手動エアブローを組み合わせることで、難処理箇所への対応や全体的な乾燥状態の改善が可能です。

6．船舶用エンジンおよび発電機用エンジンの洗浄装置は、どのように選定すればよいですか？

船舶用エンジンまたは発電機用エンジンの洗浄装置を選定する際には、まず次の項目を明確にします。 最大ワークピース重量および外形寸法 .

これらのパラメーターから、以下の仕様が決定されます。

• 持ち上げ方法
• トロリーまたはコンベアの構造
• 装置の荷重能力
• チャンバサイズ
• 位置決めシステム
• 安全 clearance（安全間隔）

次に、具体的な清掃品質の受入基準を定めます。

例えば、清掃状態の評価基準を以下のように定めます。

• 全体的な構成部品としての価値に基づいて
• 特定のエリアごとに
• 内部通路ごとに
• 最大加工物基準を用いて
• 粒子サイズの上限値と併せて

これにより、油路の対象的洗浄やその他の特殊洗浄工程が必要かどうかが判定されます。

その後、生産サイクルタイムを実際の出力要件と照らし合わせて評価します。

大型マリンコンポーネントの場合、 20～60分の工程サイクル 必ずしも不利とは限りません。大型部品は、大量生産される自動車部品と比べて、加工および取扱いの要件が大きく異なります。そのため、単に最短サイクルを追求しようとすると、不必要な設備の複雑化を招く可能性があります。

最後に、工場のインフラストラクチャー（以下、工場設備）を評価する必要があります。具体的には、以下の項目です。

• 天井クレーンの荷重能力
• 床荷重容量
• 利用可能な工場スペース
• 資材搬送ルート
• 荷役・荷降ろしのための十分なクリアランス
• 排水および水処理の要件

ビッグバード・インダストリアル社は、船舶および発電用エンジン向けの頑丈な洗浄装置を納入実績があり、その中には、次のようなエンジンブロック向け洗浄システムも含まれます。 30トン級 .

よくある質問

なぜ船舶用エンジンブロックおよびクランクシャフトの洗浄サイクルはこれほど長時間かかるのでしょうか？

大型部品は、表面積および内部容積が非常に大きくなります。

スキャニング式スプレー洗浄装置では、十分なカバレッジを得るため複数回のスキャンが必要となる場合があり、また大きな空洞部では洗浄液の循環・排出・乾燥に追加の時間がかかります。

部品の重量が数十トンに及ぶ場合、単なるハンドリング作業だけでも相当な時間を要します。

上記で例示した代表的なエンジンブロック用洗浄システムでは、 60分のサイクル時間には、搬入・洗浄・搬出の全工程が含まれます。 .

クランクシャフト用洗浄システムでは、 20分のサイクル時間には、ローディングおよびアンローディングの時間は含まれません。 .

船舶用クランクシャフトのオイルパス洗浄には10 MPaで十分でしょうか？

必要な圧力は、オイルパスの内径・長さ・形状・部品材質・汚染状態・ノズル配置などによって異なります。

参照された船舶用クランクシャフトの用途においては、 10 MPaでの洗浄を目標としています。 ロボットノズル位置決めと併用されます。

この用途における受入基準には、全体的な清掃状態が含まれます。 40 mg以下 最大ワークピース基準は ≤200 mg .

最終的には、実際の清掃試験および工程バリデーションを通じて、圧力の適正性を確認する必要があります。

船舶用エンジン部品には、トロリーまたはローラーコンベアを使用すべきでしょうか？

適切な搬送方法は、主に部品のサイズ、重量、形状、および必要な移動形態によって決まります。

トロリー搬送 支持面が安定した、極めて大型かつ重量級の部品に適しています。高荷重対応と制御された移動が可能です。

ローラーコンベア搬送 安定した連続的またはインデックス式の搬送が可能な形状の部品に適しています。

長尺クランクシャフトは、並列ローラーを用いて軸方向に搬送できるため、加工中のワークの回転を最小限に抑えることができます。

船舶用エンジン洗浄装置の清掃度（清浄度）仕様は、どのように定義すべきでしょうか？

技術的受入仕様書では、清掃度（清浄度）の測定方法および受入基準を明確に定義する必要があります。

体積が大きく異なる大型部品に対しては、「 全体清掃度（清浄度）基準」と「最大ワーク基準」の組み合わせが有効です どのように使用できるかは無限です。

参照された高負荷用船舶用クランクシャフト洗浄システムでは、以下の基準が適用されます： 全体で≤40 mg、最大ワーク条件で≤200 mg .

最終的な受入基準は、常に装置の技術仕様書において合意される必要があります。

まとめ

船舶用ディーゼルエンジン部品の洗浄には、従来の乗用車や商用車部品の洗浄とは根本的に異なる装置設計が必要です。

A30トン級エンジンブロック 頑丈なトロリーによる搬送、制御された移動、広範囲のスキャン噴射洗浄、および重要開口部へのピンポイント洗浄を要します。

大型マリンクランクシャフトでは、スキャン洗浄と組み合わせた異なる構成が必要になります。 10 MPaのピンポイント油路洗浄 に続き、スキャン式エアブローおよび制御されたアンロードを行います。

両用途において、装置設計は洗浄圧力やサイクルタイムだけでなく、それらを超えた要素も考慮する必要があります。 被加工物の重量・外形寸法・内部形状・搬送時の安定性・残留物収容能力・乾燥性能・工場のインフラ整備状況・清掃品質の受入基準など これらすべてを総合的に検討する必要があります。

ビッグバード・インダストリアルは、マリンディーゼルエンジンや発電用エンジンなど、大型部品向けの高剛性産業用洗浄ソリューションを提供しており、装置の構成は、対象部品の具体的な寸法、工程要件、生産条件に応じて最適化されています。