低環境負荷洗浄方法及び洗浄装置
【課題】低環境負荷で、より洗浄力の高い洗浄方法、その方法を実施するための洗浄ユニット、およびその洗浄ユニットを組み込んだ洗浄装置を提供すること。
【解決手段】洗浄方法は、洗浄液としての電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させ、その液中で超音波を間欠照射させて処理することを特徴とし、洗浄ユニットは、洗浄液としての電解アルカリ性水を内部に蓄えるための洗浄槽（１０２）と、該洗浄槽（１０２）内にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズル（１０３）と、前記洗浄槽（１０２）の内部に蓄えた電解アルカリ性水中に超音波を照射可能な超音波振動子と、を具備したことを特徴とし、洗浄装置は、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備し、洗浄ユニットとして、前記洗浄ユニットを用いたことを特徴とする。
【解決手段】洗浄方法は、洗浄液としての電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させ、その液中で超音波を間欠照射させて処理することを特徴とし、洗浄ユニットは、洗浄液としての電解アルカリ性水を内部に蓄えるための洗浄槽（１０２）と、該洗浄槽（１０２）内にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズル（１０３）と、前記洗浄槽（１０２）の内部に蓄えた電解アルカリ性水中に超音波を照射可能な超音波振動子と、を具備したことを特徴とし、洗浄装置は、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備し、洗浄ユニットとして、前記洗浄ユニットを用いたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機アルカリが微量に含有する洗浄液を、製造工程の洗浄プロセスに適用することが許せる分野の各種基板、および機械加工部品等のような一般工業部品の低環境負荷対応の、洗浄方法および洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、洗浄分野において、環境負荷を低減させることを目的としての、電解アルカリ性水、およびマイクロバブルという技術が開発されている。更には、洗浄液としての電解アルカリ性水、電解アルカリ性水製造装置、マイクロバブル発生ノズル、あるいはポンプを組み込んだマイクロバブル発生ユニットが市販されるようになってきている。これらの技術を応用した洗浄方法及び洗浄装置は、例えば次のような特許文献に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、洗浄液としての電解アルカリ性水による洗浄（液温４０〜９０℃）、液切り、乾燥の工程の洗浄方法および構成の洗浄装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、洗浄液としての電解アルカリ性水による大気遮断洗浄（液温は洗浄液のｐＨまたは乳化度変化に対応して上昇させる）、リンス、乾燥の構成の洗浄装置が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、洗浄液としての空気バブリング電解アルカリ性水による超音波洗浄の洗浄方法および洗浄装置が開示されている。
【０００６】
特許文献４では、洗浄液としての電解アルカリ性水による超音波洗浄（音圧、ｐＨモニタリングにより洗浄時間、液補給を決める）の洗浄装置が開示されている。
【０００７】
特許文献５では、洗浄液としての電解アルカリ性水による超音波洗浄（油分濃度による洗浄液管理）の洗浄装置が開示されている。
【０００８】
特許文献６では、洗浄液としての処理液、マイクロバブル（直径２０μｍ以下）、超音波（５〜１００ＭＨｚ）を適用した洗浄装置が開示されている。
【０００９】
特許文献７では、洗浄液としての液体、マイクロバブル（所定のガス）、超音波によるバッチ式及び枚葉式の洗浄方法および洗浄装置が開示されている。
【００１０】
特許文献８では、洗浄液としての常温の純水、窒素ガスマイクロバブル（３０ｐｐｍ以上）、超音波による洗浄方法および洗浄装置が開示されている。
【００１１】
特許文献９では、洗浄液としての界面制御剤添加水溶液、マイクロバブル、油水分離の構成の洗浄装置が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−１９２８６０号公報
【特許文献２】特開２００１−２８６８３５号公報
【特許文献３】特開２００２−３２０９３４号公報
【特許文献４】特開２００５−０１３８８６号公報
【特許文献５】特開２００５−２６２１５５号公報
【特許文献６】特開２００５−０９３８７３号公報
【特許文献７】特開２００６−１７９７６５号公報
【特許文献８】特開２００６−３１０４５６号公報
【特許文献９】特開２００７−３０１５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
公知の低環境負荷対応、マイクロバブル適用の洗浄方法および洗浄装置は、前記のように開示されており、それは、電解アルカリ性水を洗浄液とする、電解アルカリ性水と超音波を組み合わせる、マイクロバブル水を洗浄液とする、マイクロバブル水と超音波を組み合わせる、という内容であるが、本発明者らが、脱脂能力を洗浄力として評価した結果、上記いずれの場合も、十分に満足を得られるものではなかった。
【００１４】
そこで、本発明は、低環境負荷で、より洗浄力の高い洗浄方法、その方法を実施するための洗浄ユニット、およびその洗浄ユニットを組み込んだ洗浄装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の洗浄方法は、洗浄液としての電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させる工程と、マイクロバブル電解アルカリ性水に超音波を間欠照射する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、この洗浄方法を実施するための本発明の洗浄ユニットは、洗浄液としての電解アルカリ性水を内部に蓄えるための洗浄槽と、該洗浄槽内にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズルと、前記洗浄槽の内部に蓄えた電解アルカリ性水中に超音波を照射可能な超音波振動子と、を具備したことを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の洗浄装置は、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、洗浄ユニットとして、前記の洗浄ユニットを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の特徴は、電解アルカリ性水、マイクロバブル、及び超音波を組み合わせた洗浄方法およびその洗浄方法を実施するための洗浄装置にある。
【００１９】
本発明の洗浄方法によれば、各種被処理物に対しての、脱脂およびパーティクル除去などの洗浄力、および、洗浄の均一性を格段に向上させることができる。また、液温は常温（２５℃程度）と高温にする必要がなく、蒸発などによる洗浄液としての電解アルカリ性水の消耗を少なくすることができる。
【００２０】
更には、電解アルカリ性水は微量の無機物が含まれているだけであり、その主成分は水である。従って、従来のような非水系、準水系の洗浄液とは異なり、環境に対する負荷が極めて低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の洗浄方法では、まず、洗浄液として、液温を常温（２５℃程度）とした電解アルカリ性水を用いて、この電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させるとともに、この電解アルカリ性水を蓄えた洗浄槽内に被処理物を入れ、その後に、その液中に超音波を間欠照射させ、これにより、被処理物に付着している油脂、パーティクル等を除去する処理する。
【００２２】
そして、この方法を実施するための本発明の洗浄ユニットでは、洗浄液としての電解アルカリ性水を内部に蓄えるための洗浄槽を備えるともに、洗浄槽内の電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズルが備えられており、更に、前記洗浄槽内の電解アルカリ性水中に超音波を照射して、これによりマイクロバブル電解アルカリ性水を圧壊するための超音波振動子を具備している。
【００２３】
また、本発明の洗浄装置では、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、前記洗浄ユニットとして、前記の洗浄ユニットを用いたことを特徴としている。
【実施例１】
【００２４】
本発明の洗浄方法の実施例について説明すると、本実施例の洗浄方法では、まず、洗浄槽１０２内に電解アルカリ性水を蓄え、この電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させるとともに、この電解アルカリ性水内に被処理物を入れる。
【００２５】
そして次に、前記マイクロバブルを発生させた電解アルカリ性水に超音波を間欠的に照射する。そうすると、これにより、マイクロバブルを圧壊し、被処理物に付着している油脂やパーティクルが除去される。
【００２６】
次に、この方法を実施するための、本発明の洗浄ユニットの実施例について、図１を参照して説明すると、図１は本実施例の洗浄ユニット１００の構成を示す図である。
【００２７】
そして、本実施例の洗浄ユニットは、超音波振動子を備えた超音波洗浄槽１０２（周波数：３５ＫＨｚ）と、この超音波洗浄槽１０２内の洗浄液にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズル１０３と、気体が混入しても信頼性のあるポンプ１０４と、洗浄液を温度調節するための熱交換器１０５、および恒温水循環装置１０６と、水用流量計１０７と、空気用流量計１０８と、ボールバルブ１０９、１１０と、ニードルバルブ１１１と、圧力計１１２、１１３を具備して構成されており、前記超音波洗浄槽１０２内には、洗浄液１０１として、電解アルカリ性水を蓄えている。
【００２８】
洗浄液１０１はポンプ１０４により循環させるが、ボールバルブ１０９、１１０とニードルバルブ１１１およびポンプ１０４のインバータ制御により、所定の圧力、流量に調節を行う。
【００２９】
また、洗浄ユニット１００の機器構成においては、圧力計１１２の指示値は０．４ＭＰａ、圧力計１１３の指示値は０．３ＭＰａ、水用流量計１０７の指示値は１６Ｌ／分、空気用流量計１０８の指示値は０．８ＮＬ／分となる。
【００３０】
更に、液温は熱交換器１０５および恒温水循環装置１０６により、２４〜２５℃に調節する。これにより、洗浄液１０１は白濁した外観となる。
【００３１】
次に、本実施例の洗浄方法の評価結果について説明すると、本実施例の洗浄方法の評価において、脱脂能力としての洗浄力は、各種の表面張力を有する和光純薬工業製濡れ指数標準液（ＪＩＳ Ｋ６７６８）を入手し、それを綿棒でテストピース（固体表面）に塗布し、その時の濡れ性で判断する評価方法とした。
【００３２】
そして、入手した標準液は３２ｍＮ／ｍ、３４ｍＮ／ｍ、３６ｍＮ／ｍ、３７ｍＮ／ｍ、３８ｍＮ／ｍ、４２ｍＮ／ｍ、４５ｍＮ／ｍ、５０ｍＮ／ｍ、５２ｍＮ／ｍ、６２ｍＮ／ｍの表面張力のものとした。表面張力の大きい標準液が濡れる程、残留油性物質量が少ないことを意味する。
【００３３】
特開平１１−２１７５９８には、和光純薬工業製濡れ指数標準液で求めた臨界表面張力とフーリエ積分赤外線分光計（ＦＴ−ＩＲ日本電子製ＪＩＲ−ＷＩＮＳＰＥＣ５０）で測定した油性物質の量とは相関関係があることが開示されている。表面張力７２ｍＮ／ｍの水（２５℃）が濡れる固体表面の残留油性物質量を“１”とした場合の相対値で示されている。参考のため相関図を図２に示すが、臨界表面張力とは固体表面の濡れる、濡れない、の境目における濡れる標準液の表面張力の値を意味する。
【００３４】
また、パーティクル除去能力としての洗浄力は、脱脂能力があれば、被処理物に付着したパーティクルを剥離させる作用や、マイクロバブルへのパーティクルの付着による被処理物への再付着防止などの作用が考えられるため、脱脂能力とパーティクル除去能力は等価と判断した。
【００３５】
テストピース作成方法について図３を参照して説明すると、まず、テストピースを準備し、綿棒でテストピースに油を塗布し、産業用ワイパー拭取りを行い、その後に加熱処理（８０℃×２時間）を行い、その後、洗浄、市水によるリンス、エアーガンによる水切りを行った後に、脱脂能力の評価を行った。そして、テストピースは、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼板（５７ｍｍ×４０ｍｍ×ｔ１．５ｍｍ）を使用し、油としては、潤滑油（新日本石油株式会社製添加物ゼロ品）とした。
【００３６】
次に、本実施例の洗浄方法の評価のための洗浄処理シーケンスについて図４を参照して説明すると、洗浄方式Ａは本発明の内容であり、マイクロバブルに超音波を間欠的に照射し、圧壊させる処理シーケンスである。一方、洗浄方式Ｂはマイクロバブル発生ノズル１０３を取り外した場合の処理シーケンスであり、マイクロバブル圧壊と比較することにある。
【００３７】
なお、洗浄ユニット１００においては、ｔ１は１５秒、ｔ２は６０秒の設定である。設定根拠は目視判断ではあるが、ｔ１は１０秒程度でマイクロバブルが圧壊（消失）することにあり、ｔ２は３０秒程度で元の白濁状態に戻ることにある。
【００３８】
ここで、洗浄方式と目視観察による油剥離現象について説明すると、図５に、テストピースの姿勢は振動子に対して垂直であり、油としては潤滑油を用いた場合の洗浄方式の違いによる油剥離現象の差違を示す。現象をより明確にする為、洗浄液１０１には市水を用いた。
【００３９】
図５において、洗浄方式Ａの場合は、まず、油などの汚れに対して、マイクロバブルが大量に付着する。その後、超音波を照射すると、図５に示すごとく、振動子側から液面の方向にめくれる様に、短時間に剥離する。
【００４０】
一方、洗浄方式Ｂは、一般的超音波洗浄であり、定在波の影響によりムラ状に剥離する。これは古くから知られている現象であり、ワーク揺動機構、あるいは超音波周波数のスウィープ等を組み込んだ洗浄装置が市販されている。洗浄方式Ａでは、このような対応策は不要となるメリットがある。
【００４１】
次に、図６にテストピースの姿勢は振動子に対して水平であり、油としては潤滑油を用いた場合の洗浄方式の違いによる油剥離現象の差違を示す。洗浄液１０１には電解アルカリ性水を用い、処理時間は２分、５分、１０分である。
【００４２】
洗浄方式Ａの場合は、いずれも、ムラが観察されない。一方、洗浄方式Ｂは、いずれの場合も、テストピース中央部にムラが観察される。但し、処理時間が長くなれば程度の軽いムラとなる。
【００４３】
以上の実験的事実から、マイクロバブルと超音波を組み合わせた圧壊利用の洗浄方法は、洗浄均一化に極めて有効であることが証明された。従って、機械的（揺動機構など）、電気的（周波数スウィープなど）対応策が不要となり、安価な装置政策が可能となる。
【００４４】
次に、脱脂能力について説明すると、図７に、洗浄方式Ａ、油は潤滑油、液温は２４〜２５℃による洗浄液１０１（電解アルカリ性水および市水）の脱脂能力を示す。
【００４５】
目視観察によるムラは、いずれも、問題ないが、脱脂能力については明確な差違がある。電解アルカリ性水の場合の臨界表面張力は５０〜５２ｍＮ／ｍ程度となり、残留油性物質量（相対値）は、図１によれば１．５以下となる。極めて満足できる。市水の場合は、濡れ指数標準液５０ｍＮ／ｍが濡れないことから、洗浄液１０１としては好ましくない。
【００４６】
このように、電解アルカリ性水、マイクロバブル、超音波を組み合わせた洗浄方法は非常に優れたものである。但し、処理時間が、若干長時間を必要とする欠点がある。従って、本洗浄方法はバッチ式洗浄装置に組み込むことを最適とするが、処理時間が許容できるのであれば、当然、枚葉式洗浄装置にも組み込むことはできる。しかしながら、一般的に、枚葉式洗浄装置の場合は、秒単位の処理時間でなければ、装置としての商品価値が低くなる。
【実施例２】
【００４７】
（第１の形態）
本発明の洗浄装置の実施例の第１の形態について図８を参照して説明すると、本形態の洗浄装置は、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、洗浄ユニットとして、前述した洗浄ユニットを用いたことを特徴としている。即ち、電解アルカリ性水を洗浄水として用いるとともに、マイクロバブル、超音波を組み合わせた洗浄方法を実施するための洗浄ユニットを組み込んだ洗浄装置としている。
【００４８】
そして、本形態は、ワークが搭載されているカゴあるいはカセットを移載しながら、洗浄処理を行なうバッチ式洗浄装置としており、一般工業部品及び無機アルカリが微量に含有する洗浄液が許せる分野の、比較的小形な基板の低環境負荷洗浄処理に最適である。
【００４９】
基本構成２００は、ローダ２００−１、洗浄ユニット２００−２、リンスユニット２００−３、乾燥ユニット２００−４、アンローダ２００−５、移載機２００−６である。本発明の洗浄ユニットは、洗浄ユニット２００−２に組み込まれる。
【００５０】
リンスユニット２００−３は、純水による洗浄液のリンスを目的とするが、クイックダンプ、スプレー、シャワー等の既存の技術を、単独あるいは組み合わせた内容で製作する。乾燥ユニット２００−４についても、真空乾燥、熱風乾燥等の既存の技術を利用して製作する。
【００５１】
洗浄ユニット２００−２は、超音波振動子２０２およびマイクロバブル発生ノズル２０３を取り付けたオーバーフロー形式の洗浄槽２０１と、電解アルカリ性水２１５の循環およびこれに空気を含有させる為のポンプ２０５と、電解アルカリ性水２１５を常温に温度調節する熱交換器２０６および恒温水循環ユニット２０７と、循環系を最適に成立させる為のバッファ槽２０４と、これに流入してくる、洗浄槽２０１からの汚れ（油分、パーティクル等）を除去する為の、汚れ回収ユニット２１４と、電解アルカリ性水供給ユニット２１３の構成で製作する。
【００５２】
なお、この供給ユニットに替えて、電解アルカリ性水製造装置を配置しても構わない。また、前記した超音波振動子２０２は投げ込み式のものを使用しても構わない。更に、マイクロバブル発生ノズル２０３は、種類により循環系を最適な流量、圧力に調節する必要がある。その為に、水流量検知器２０８、圧力検知器２０９、２１０、空気流量検知器２１１、減圧検知器２１２を具備する。このような構成の洗浄装置は、洗浄力があり、低環境負荷タイプとなる。
【００５３】
環境に対する負荷は、洗浄ユニット２００−２では、マイクロバブル電解アルカリ性水を常温、循環系としている為、汚れ回収ユニット２１４から発生する少量の油分などだけである。ここで、汚れ回収は、既存の技術である、コアレッサー、ＵＦ膜方式等を適用することで対応できる。リンスユニット２００−３からは、大量のリンス液が排出される。電解アルカリ性水原液は微量の無機アルカリが含有されているだけである。リンス工程では被処理物に残存しているこの原液が、残存液からみれば大量の純水でリンス・希釈される。このことから、水質汚濁防止法排水基準をクリアした排水となる。
【００５４】
（第２の形態）
本発明の洗浄装置の実施例の第２の形態について図９を参照して説明すると、本形態の洗浄装置も、前述の第１の形態と同様に、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、洗浄ユニットとして、前述した洗浄ユニットを用いたことを特徴としている。
【００５５】
そして、第２の形態では、ワークを水平あるいは垂直の姿勢で移載しながら、洗浄処理を行なう枚葉式洗浄装置であり、比較的大形なガラス基板、石英基板、セラミック基板等の低環境負荷洗浄処理に最適である。
【００５６】
基本構成３００は、ローダ３００−１、洗浄ユニット３００−２、リンスユニット３００−３、乾燥ユニット３００−４、アンローダ３００−５、移載機３００−６、ローラ搬送機構３００−７である。本発明の洗浄ユニットは、洗浄ユニット３００−２に組み込まれるが、その内容は第１の形態と同一である。このような形態の場合、リンス以降はローラ搬送が一般的である。従って、リンスユニット３００−３は、純水による、スプレー、シャワー等の既存の技術を、単独あるいは組合わせた内容で製作する。乾燥ユニット３００−４についても既存の技術であるエアナイフ方式等で製作する。
【００５７】
尚、洗浄ユニット３００−２において、ワークが水平姿勢の場合は、洗浄槽２０１で下降、上昇させる時は、ワークを傾斜姿勢にすれば、スムーズな動作を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、電解アルカリ性水、マイクロバブル、及び超音波を組み合わせたことを特徴とし、それにより、各種被処理物に対して、脱脂およびパーティクル除去などの洗浄力、および、洗浄の均一性を格段に向上させることを可能にしているため、無機アルカリが微量に含有する洗浄液を製造工程の洗浄プロセスに適用することが許せる分野の各種基板、および、機械加工部品等のような一般工業部品の、低環境負荷対応の洗浄の全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の洗浄ユニットの構成を示す図である。
【図２】臨界表面張力と残留油性物質量（相対値）の相関図である。
【図３】テストピース作成方法を説明するための図である。
【図４】洗浄処理シーケンスを説明するための図である。
【図５】テストピース姿勢（垂直）と油剥離現象を説明する図である。
【図６】テストピース姿勢（水平）と油剥離現象説明する図である。
【図７】洗浄液、マイクロバブル、超音波の組合せによる脱脂能力を説明する図である。
【図８】本発明の洗浄装置の実施例の第１形態を説明するための図である。
【図９】本発明の洗浄装置の実施例の第２形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６０】
１００ 洗浄ユニット
１０１ 洗浄液
１０２ 超音波洗浄槽
１０３ マイクロバブル発生ノズル
１０４ ポンプ
１０５ 熱交換器
１０６ 恒温水循環装置
１０７ 水用流量計
１０８ 空気用流量計
１０９、１１０ ボールバルブ
１１１ ニードルバルブ
１１２、１１３ 圧力計
２００ バッチ式洗浄装置基本構成
２０１ 洗浄槽
２０２ 超音波振動子
２０３ マイクロバブル発生ノズル
２０４ バッファ槽
２０５ ポンプ
２０６ 熱交換器
２０７ 恒温水循環ユニット
２０８ 水流量検知器
２０９、２１０ 圧力検知器
２１１ 空気流量検知器
２１２ 減圧検知器
２１３ 電解アルカリ性水供給ユニット
２１４ 汚れ回収ユニット
２１５ 電解アルカリ性水
３００ 枚葉式洗浄装置基本構成
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機アルカリが微量に含有する洗浄液を、製造工程の洗浄プロセスに適用することが許せる分野の各種基板、および機械加工部品等のような一般工業部品の低環境負荷対応の、洗浄方法および洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、洗浄分野において、環境負荷を低減させることを目的としての、電解アルカリ性水、およびマイクロバブルという技術が開発されている。更には、洗浄液としての電解アルカリ性水、電解アルカリ性水製造装置、マイクロバブル発生ノズル、あるいはポンプを組み込んだマイクロバブル発生ユニットが市販されるようになってきている。これらの技術を応用した洗浄方法及び洗浄装置は、例えば次のような特許文献に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、洗浄液としての電解アルカリ性水による洗浄（液温４０〜９０℃）、液切り、乾燥の工程の洗浄方法および構成の洗浄装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、洗浄液としての電解アルカリ性水による大気遮断洗浄（液温は洗浄液のｐＨまたは乳化度変化に対応して上昇させる）、リンス、乾燥の構成の洗浄装置が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、洗浄液としての空気バブリング電解アルカリ性水による超音波洗浄の洗浄方法および洗浄装置が開示されている。
【０００６】
特許文献４では、洗浄液としての電解アルカリ性水による超音波洗浄（音圧、ｐＨモニタリングにより洗浄時間、液補給を決める）の洗浄装置が開示されている。
【０００７】
特許文献５では、洗浄液としての電解アルカリ性水による超音波洗浄（油分濃度による洗浄液管理）の洗浄装置が開示されている。
【０００８】
特許文献６では、洗浄液としての処理液、マイクロバブル（直径２０μｍ以下）、超音波（５〜１００ＭＨｚ）を適用した洗浄装置が開示されている。
【０００９】
特許文献７では、洗浄液としての液体、マイクロバブル（所定のガス）、超音波によるバッチ式及び枚葉式の洗浄方法および洗浄装置が開示されている。
【００１０】
特許文献８では、洗浄液としての常温の純水、窒素ガスマイクロバブル（３０ｐｐｍ以上）、超音波による洗浄方法および洗浄装置が開示されている。
【００１１】
特許文献９では、洗浄液としての界面制御剤添加水溶液、マイクロバブル、油水分離の構成の洗浄装置が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−１９２８６０号公報
【特許文献２】特開２００１−２８６８３５号公報
【特許文献３】特開２００２−３２０９３４号公報
【特許文献４】特開２００５−０１３８８６号公報
【特許文献５】特開２００５−２６２１５５号公報
【特許文献６】特開２００５−０９３８７３号公報
【特許文献７】特開２００６−１７９７６５号公報
【特許文献８】特開２００６−３１０４５６号公報
【特許文献９】特開２００７−３０１５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
公知の低環境負荷対応、マイクロバブル適用の洗浄方法および洗浄装置は、前記のように開示されており、それは、電解アルカリ性水を洗浄液とする、電解アルカリ性水と超音波を組み合わせる、マイクロバブル水を洗浄液とする、マイクロバブル水と超音波を組み合わせる、という内容であるが、本発明者らが、脱脂能力を洗浄力として評価した結果、上記いずれの場合も、十分に満足を得られるものではなかった。
【００１４】
そこで、本発明は、低環境負荷で、より洗浄力の高い洗浄方法、その方法を実施するための洗浄ユニット、およびその洗浄ユニットを組み込んだ洗浄装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の洗浄方法は、洗浄液としての電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させる工程と、マイクロバブル電解アルカリ性水に超音波を間欠照射する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、この洗浄方法を実施するための本発明の洗浄ユニットは、洗浄液としての電解アルカリ性水を内部に蓄えるための洗浄槽と、該洗浄槽内にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズルと、前記洗浄槽の内部に蓄えた電解アルカリ性水中に超音波を照射可能な超音波振動子と、を具備したことを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の洗浄装置は、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、洗浄ユニットとして、前記の洗浄ユニットを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の特徴は、電解アルカリ性水、マイクロバブル、及び超音波を組み合わせた洗浄方法およびその洗浄方法を実施するための洗浄装置にある。
【００１９】
本発明の洗浄方法によれば、各種被処理物に対しての、脱脂およびパーティクル除去などの洗浄力、および、洗浄の均一性を格段に向上させることができる。また、液温は常温（２５℃程度）と高温にする必要がなく、蒸発などによる洗浄液としての電解アルカリ性水の消耗を少なくすることができる。
【００２０】
更には、電解アルカリ性水は微量の無機物が含まれているだけであり、その主成分は水である。従って、従来のような非水系、準水系の洗浄液とは異なり、環境に対する負荷が極めて低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の洗浄方法では、まず、洗浄液として、液温を常温（２５℃程度）とした電解アルカリ性水を用いて、この電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させるとともに、この電解アルカリ性水を蓄えた洗浄槽内に被処理物を入れ、その後に、その液中に超音波を間欠照射させ、これにより、被処理物に付着している油脂、パーティクル等を除去する処理する。
【００２２】
そして、この方法を実施するための本発明の洗浄ユニットでは、洗浄液としての電解アルカリ性水を内部に蓄えるための洗浄槽を備えるともに、洗浄槽内の電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズルが備えられており、更に、前記洗浄槽内の電解アルカリ性水中に超音波を照射して、これによりマイクロバブル電解アルカリ性水を圧壊するための超音波振動子を具備している。
【００２３】
また、本発明の洗浄装置では、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、前記洗浄ユニットとして、前記の洗浄ユニットを用いたことを特徴としている。
【実施例１】
【００２４】
本発明の洗浄方法の実施例について説明すると、本実施例の洗浄方法では、まず、洗浄槽１０２内に電解アルカリ性水を蓄え、この電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させるとともに、この電解アルカリ性水内に被処理物を入れる。
【００２５】
そして次に、前記マイクロバブルを発生させた電解アルカリ性水に超音波を間欠的に照射する。そうすると、これにより、マイクロバブルを圧壊し、被処理物に付着している油脂やパーティクルが除去される。
【００２６】
次に、この方法を実施するための、本発明の洗浄ユニットの実施例について、図１を参照して説明すると、図１は本実施例の洗浄ユニット１００の構成を示す図である。
【００２７】
そして、本実施例の洗浄ユニットは、超音波振動子を備えた超音波洗浄槽１０２（周波数：３５ＫＨｚ）と、この超音波洗浄槽１０２内の洗浄液にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズル１０３と、気体が混入しても信頼性のあるポンプ１０４と、洗浄液を温度調節するための熱交換器１０５、および恒温水循環装置１０６と、水用流量計１０７と、空気用流量計１０８と、ボールバルブ１０９、１１０と、ニードルバルブ１１１と、圧力計１１２、１１３を具備して構成されており、前記超音波洗浄槽１０２内には、洗浄液１０１として、電解アルカリ性水を蓄えている。
【００２８】
洗浄液１０１はポンプ１０４により循環させるが、ボールバルブ１０９、１１０とニードルバルブ１１１およびポンプ１０４のインバータ制御により、所定の圧力、流量に調節を行う。
【００２９】
また、洗浄ユニット１００の機器構成においては、圧力計１１２の指示値は０．４ＭＰａ、圧力計１１３の指示値は０．３ＭＰａ、水用流量計１０７の指示値は１６Ｌ／分、空気用流量計１０８の指示値は０．８ＮＬ／分となる。
【００３０】
更に、液温は熱交換器１０５および恒温水循環装置１０６により、２４〜２５℃に調節する。これにより、洗浄液１０１は白濁した外観となる。
【００３１】
次に、本実施例の洗浄方法の評価結果について説明すると、本実施例の洗浄方法の評価において、脱脂能力としての洗浄力は、各種の表面張力を有する和光純薬工業製濡れ指数標準液（ＪＩＳ Ｋ６７６８）を入手し、それを綿棒でテストピース（固体表面）に塗布し、その時の濡れ性で判断する評価方法とした。
【００３２】
そして、入手した標準液は３２ｍＮ／ｍ、３４ｍＮ／ｍ、３６ｍＮ／ｍ、３７ｍＮ／ｍ、３８ｍＮ／ｍ、４２ｍＮ／ｍ、４５ｍＮ／ｍ、５０ｍＮ／ｍ、５２ｍＮ／ｍ、６２ｍＮ／ｍの表面張力のものとした。表面張力の大きい標準液が濡れる程、残留油性物質量が少ないことを意味する。
【００３３】
特開平１１−２１７５９８には、和光純薬工業製濡れ指数標準液で求めた臨界表面張力とフーリエ積分赤外線分光計（ＦＴ−ＩＲ日本電子製ＪＩＲ−ＷＩＮＳＰＥＣ５０）で測定した油性物質の量とは相関関係があることが開示されている。表面張力７２ｍＮ／ｍの水（２５℃）が濡れる固体表面の残留油性物質量を“１”とした場合の相対値で示されている。参考のため相関図を図２に示すが、臨界表面張力とは固体表面の濡れる、濡れない、の境目における濡れる標準液の表面張力の値を意味する。
【００３４】
また、パーティクル除去能力としての洗浄力は、脱脂能力があれば、被処理物に付着したパーティクルを剥離させる作用や、マイクロバブルへのパーティクルの付着による被処理物への再付着防止などの作用が考えられるため、脱脂能力とパーティクル除去能力は等価と判断した。
【００３５】
テストピース作成方法について図３を参照して説明すると、まず、テストピースを準備し、綿棒でテストピースに油を塗布し、産業用ワイパー拭取りを行い、その後に加熱処理（８０℃×２時間）を行い、その後、洗浄、市水によるリンス、エアーガンによる水切りを行った後に、脱脂能力の評価を行った。そして、テストピースは、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼板（５７ｍｍ×４０ｍｍ×ｔ１．５ｍｍ）を使用し、油としては、潤滑油（新日本石油株式会社製添加物ゼロ品）とした。
【００３６】
次に、本実施例の洗浄方法の評価のための洗浄処理シーケンスについて図４を参照して説明すると、洗浄方式Ａは本発明の内容であり、マイクロバブルに超音波を間欠的に照射し、圧壊させる処理シーケンスである。一方、洗浄方式Ｂはマイクロバブル発生ノズル１０３を取り外した場合の処理シーケンスであり、マイクロバブル圧壊と比較することにある。
【００３７】
なお、洗浄ユニット１００においては、ｔ１は１５秒、ｔ２は６０秒の設定である。設定根拠は目視判断ではあるが、ｔ１は１０秒程度でマイクロバブルが圧壊（消失）することにあり、ｔ２は３０秒程度で元の白濁状態に戻ることにある。
【００３８】
ここで、洗浄方式と目視観察による油剥離現象について説明すると、図５に、テストピースの姿勢は振動子に対して垂直であり、油としては潤滑油を用いた場合の洗浄方式の違いによる油剥離現象の差違を示す。現象をより明確にする為、洗浄液１０１には市水を用いた。
【００３９】
図５において、洗浄方式Ａの場合は、まず、油などの汚れに対して、マイクロバブルが大量に付着する。その後、超音波を照射すると、図５に示すごとく、振動子側から液面の方向にめくれる様に、短時間に剥離する。
【００４０】
一方、洗浄方式Ｂは、一般的超音波洗浄であり、定在波の影響によりムラ状に剥離する。これは古くから知られている現象であり、ワーク揺動機構、あるいは超音波周波数のスウィープ等を組み込んだ洗浄装置が市販されている。洗浄方式Ａでは、このような対応策は不要となるメリットがある。
【００４１】
次に、図６にテストピースの姿勢は振動子に対して水平であり、油としては潤滑油を用いた場合の洗浄方式の違いによる油剥離現象の差違を示す。洗浄液１０１には電解アルカリ性水を用い、処理時間は２分、５分、１０分である。
【００４２】
洗浄方式Ａの場合は、いずれも、ムラが観察されない。一方、洗浄方式Ｂは、いずれの場合も、テストピース中央部にムラが観察される。但し、処理時間が長くなれば程度の軽いムラとなる。
【００４３】
以上の実験的事実から、マイクロバブルと超音波を組み合わせた圧壊利用の洗浄方法は、洗浄均一化に極めて有効であることが証明された。従って、機械的（揺動機構など）、電気的（周波数スウィープなど）対応策が不要となり、安価な装置政策が可能となる。
【００４４】
次に、脱脂能力について説明すると、図７に、洗浄方式Ａ、油は潤滑油、液温は２４〜２５℃による洗浄液１０１（電解アルカリ性水および市水）の脱脂能力を示す。
【００４５】
目視観察によるムラは、いずれも、問題ないが、脱脂能力については明確な差違がある。電解アルカリ性水の場合の臨界表面張力は５０〜５２ｍＮ／ｍ程度となり、残留油性物質量（相対値）は、図１によれば１．５以下となる。極めて満足できる。市水の場合は、濡れ指数標準液５０ｍＮ／ｍが濡れないことから、洗浄液１０１としては好ましくない。
【００４６】
このように、電解アルカリ性水、マイクロバブル、超音波を組み合わせた洗浄方法は非常に優れたものである。但し、処理時間が、若干長時間を必要とする欠点がある。従って、本洗浄方法はバッチ式洗浄装置に組み込むことを最適とするが、処理時間が許容できるのであれば、当然、枚葉式洗浄装置にも組み込むことはできる。しかしながら、一般的に、枚葉式洗浄装置の場合は、秒単位の処理時間でなければ、装置としての商品価値が低くなる。
【実施例２】
【００４７】
（第１の形態）
本発明の洗浄装置の実施例の第１の形態について図８を参照して説明すると、本形態の洗浄装置は、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、洗浄ユニットとして、前述した洗浄ユニットを用いたことを特徴としている。即ち、電解アルカリ性水を洗浄水として用いるとともに、マイクロバブル、超音波を組み合わせた洗浄方法を実施するための洗浄ユニットを組み込んだ洗浄装置としている。
【００４８】
そして、本形態は、ワークが搭載されているカゴあるいはカセットを移載しながら、洗浄処理を行なうバッチ式洗浄装置としており、一般工業部品及び無機アルカリが微量に含有する洗浄液が許せる分野の、比較的小形な基板の低環境負荷洗浄処理に最適である。
【００４９】
基本構成２００は、ローダ２００−１、洗浄ユニット２００−２、リンスユニット２００−３、乾燥ユニット２００−４、アンローダ２００−５、移載機２００−６である。本発明の洗浄ユニットは、洗浄ユニット２００−２に組み込まれる。
【００５０】
リンスユニット２００−３は、純水による洗浄液のリンスを目的とするが、クイックダンプ、スプレー、シャワー等の既存の技術を、単独あるいは組み合わせた内容で製作する。乾燥ユニット２００−４についても、真空乾燥、熱風乾燥等の既存の技術を利用して製作する。
【００５１】
洗浄ユニット２００−２は、超音波振動子２０２およびマイクロバブル発生ノズル２０３を取り付けたオーバーフロー形式の洗浄槽２０１と、電解アルカリ性水２１５の循環およびこれに空気を含有させる為のポンプ２０５と、電解アルカリ性水２１５を常温に温度調節する熱交換器２０６および恒温水循環ユニット２０７と、循環系を最適に成立させる為のバッファ槽２０４と、これに流入してくる、洗浄槽２０１からの汚れ（油分、パーティクル等）を除去する為の、汚れ回収ユニット２１４と、電解アルカリ性水供給ユニット２１３の構成で製作する。
【００５２】
なお、この供給ユニットに替えて、電解アルカリ性水製造装置を配置しても構わない。また、前記した超音波振動子２０２は投げ込み式のものを使用しても構わない。更に、マイクロバブル発生ノズル２０３は、種類により循環系を最適な流量、圧力に調節する必要がある。その為に、水流量検知器２０８、圧力検知器２０９、２１０、空気流量検知器２１１、減圧検知器２１２を具備する。このような構成の洗浄装置は、洗浄力があり、低環境負荷タイプとなる。
【００５３】
環境に対する負荷は、洗浄ユニット２００−２では、マイクロバブル電解アルカリ性水を常温、循環系としている為、汚れ回収ユニット２１４から発生する少量の油分などだけである。ここで、汚れ回収は、既存の技術である、コアレッサー、ＵＦ膜方式等を適用することで対応できる。リンスユニット２００−３からは、大量のリンス液が排出される。電解アルカリ性水原液は微量の無機アルカリが含有されているだけである。リンス工程では被処理物に残存しているこの原液が、残存液からみれば大量の純水でリンス・希釈される。このことから、水質汚濁防止法排水基準をクリアした排水となる。
【００５４】
（第２の形態）
本発明の洗浄装置の実施例の第２の形態について図９を参照して説明すると、本形態の洗浄装置も、前述の第１の形態と同様に、被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、洗浄ユニットとして、前述した洗浄ユニットを用いたことを特徴としている。
【００５５】
そして、第２の形態では、ワークを水平あるいは垂直の姿勢で移載しながら、洗浄処理を行なう枚葉式洗浄装置であり、比較的大形なガラス基板、石英基板、セラミック基板等の低環境負荷洗浄処理に最適である。
【００５６】
基本構成３００は、ローダ３００−１、洗浄ユニット３００−２、リンスユニット３００−３、乾燥ユニット３００−４、アンローダ３００−５、移載機３００−６、ローラ搬送機構３００−７である。本発明の洗浄ユニットは、洗浄ユニット３００−２に組み込まれるが、その内容は第１の形態と同一である。このような形態の場合、リンス以降はローラ搬送が一般的である。従って、リンスユニット３００−３は、純水による、スプレー、シャワー等の既存の技術を、単独あるいは組合わせた内容で製作する。乾燥ユニット３００−４についても既存の技術であるエアナイフ方式等で製作する。
【００５７】
尚、洗浄ユニット３００−２において、ワークが水平姿勢の場合は、洗浄槽２０１で下降、上昇させる時は、ワークを傾斜姿勢にすれば、スムーズな動作を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、電解アルカリ性水、マイクロバブル、及び超音波を組み合わせたことを特徴とし、それにより、各種被処理物に対して、脱脂およびパーティクル除去などの洗浄力、および、洗浄の均一性を格段に向上させることを可能にしているため、無機アルカリが微量に含有する洗浄液を製造工程の洗浄プロセスに適用することが許せる分野の各種基板、および、機械加工部品等のような一般工業部品の、低環境負荷対応の洗浄の全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の洗浄ユニットの構成を示す図である。
【図２】臨界表面張力と残留油性物質量（相対値）の相関図である。
【図３】テストピース作成方法を説明するための図である。
【図４】洗浄処理シーケンスを説明するための図である。
【図５】テストピース姿勢（垂直）と油剥離現象を説明する図である。
【図６】テストピース姿勢（水平）と油剥離現象説明する図である。
【図７】洗浄液、マイクロバブル、超音波の組合せによる脱脂能力を説明する図である。
【図８】本発明の洗浄装置の実施例の第１形態を説明するための図である。
【図９】本発明の洗浄装置の実施例の第２形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６０】
１００ 洗浄ユニット
１０１ 洗浄液
１０２ 超音波洗浄槽
１０３ マイクロバブル発生ノズル
１０４ ポンプ
１０５ 熱交換器
１０６ 恒温水循環装置
１０７ 水用流量計
１０８ 空気用流量計
１０９、１１０ ボールバルブ
１１１ ニードルバルブ
１１２、１１３ 圧力計
２００ バッチ式洗浄装置基本構成
２０１ 洗浄槽
２０２ 超音波振動子
２０３ マイクロバブル発生ノズル
２０４ バッファ槽
２０５ ポンプ
２０６ 熱交換器
２０７ 恒温水循環ユニット
２０８ 水流量検知器
２０９、２１０ 圧力検知器
２１１ 空気流量検知器
２１２ 減圧検知器
２１３ 電解アルカリ性水供給ユニット
２１４ 汚れ回収ユニット
２１５ 電解アルカリ性水
３００ 枚葉式洗浄装置基本構成
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液としての電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させ、その液中で超音波を間欠照射させて処理することを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
洗浄液としての電解アルカリ性水の液温は常温（２５℃程度）とすることを特徴とする請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の洗浄方法を実施するための洗浄ユニットであって、
洗浄液としての電解アルカリ性水を内部に蓄えるための洗浄槽（１０２）と、
該洗浄槽（１０２）内にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズル（１０３）と、
前記洗浄槽（１０２）の内部に蓄えた電解アルカリ性水中に超音波を照射可能な超音波振動子と、を具備したことを特徴とする洗浄ユニット。
【請求項４】
被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、前記洗浄ユニットとして、請求項３に記載の洗浄ユニットを用いたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項１】
洗浄液としての電解アルカリ性水にマイクロバブルを発生させ、その液中で超音波を間欠照射させて処理することを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
洗浄液としての電解アルカリ性水の液温は常温（２５℃程度）とすることを特徴とする請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の洗浄方法を実施するための洗浄ユニットであって、
洗浄液としての電解アルカリ性水を内部に蓄えるための洗浄槽（１０２）と、
該洗浄槽（１０２）内にマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生ノズル（１０３）と、
前記洗浄槽（１０２）の内部に蓄えた電解アルカリ性水中に超音波を照射可能な超音波振動子と、を具備したことを特徴とする洗浄ユニット。
【請求項４】
被洗浄物を洗浄するための洗浄ユニットと、被洗浄液に付着した洗浄液を除去するためのリンスユニットと、被処理物を水切り乾燥する乾燥ユニットを具備した洗浄装置において、前記洗浄ユニットとして、請求項３に記載の洗浄ユニットを用いたことを特徴とする洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１３７１３４（Ｐ２０１０−１３７１３４Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３９４３（Ｐ２００８−３１３９４３）
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（３９２０１４９３３）株式会社ラスコ (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（３９２０１４９３３）株式会社ラスコ (16)
【Ｆターム（参考）】
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