電解洗浄装置及び電解洗浄方法
【課題】洗浄効果を向上させることができる電解洗浄装置及び電解洗浄方法を提供する。
【解決手段】電解洗浄装置１及び電解洗浄方法は、陽極１０と洗浄対象物Ｍを保持する陰極２０とを電解洗浄液中に浸漬し、陽極１０及び陰極２０間に通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄装置１及び電解洗浄方法であって、前記陽極１０は、陰極２０に対する通電量を変更可能な陽極１０を備え、前記陽極１０と前記陰極２０との通電量が時間的に変化するように制御する。
【解決手段】電解洗浄装置１及び電解洗浄方法は、陽極１０と洗浄対象物Ｍを保持する陰極２０とを電解洗浄液中に浸漬し、陽極１０及び陰極２０間に通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄装置１及び電解洗浄方法であって、前記陽極１０は、陰極２０に対する通電量を変更可能な陽極１０を備え、前記陽極１０と前記陰極２０との通電量が時間的に変化するように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解洗浄装置及び電解洗浄方法に関し、より詳しくは、Ｆｅや鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｔｉ、希金属類を材質とする精密金型等の金属部品を腐食又は溶解させることなく、樹脂、ガラス、ゴム、研磨剤、スマット等の付着汚れや、錆、酸化皮膜等の金属酸化物、変色等の汚れを好適に除去することのできる電解洗浄装置及び電解洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型を用いて高温・高圧下で樹脂成形を繰り返すと、金型に樹脂や添加剤が熱分解して発生したガスが焼きついたり、焼けただれた樹脂が付着したりし、場合によっては腐食性物質を含む酸化皮膜が形成されることがある。これを適切な方法でメンテナンスせずに放置すると、金型が腐食して破損してしまうこともある。従来、これらの汚れが付着した金型等の金属部品は、手作業で磨いて取り除くといった方法や超音波洗浄によりメンテナンスされることが多かった。しかし、これらの方法は、作業が面倒であり、しかも、結合力の強い汚れは充分に除去することができなかった。
【０００３】
そこで、このような結合力の強い汚れをも効果的に除去することのできる洗浄方法として、電解を利用した洗浄方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
【０００４】
電解洗浄は、電解洗浄液を電解したときに発生するガスによって汚れを押し上げて剥離することが基本原理となっている。また、一般的に、電解洗浄液にはキレート剤等の添加剤が加えられており、これら添加剤が電解洗浄液中に溶解した金属イオンを配位して封鎖することで、金属イオンが洗浄対象物に焼けや変色等の損傷を与えるのを防止している。
【０００５】
ところが、これら添加剤は、電解反応によって徐々に分解・消耗されていくものであり、一定量以上洗浄液成分が分解・消耗すると、上述したような金属イオンを封鎖する機能が急速に失われ、洗浄対象物に損傷が生じるようになる。従って、使用前の状態からこの状態になるまでの期間が電解洗浄液の寿命となる。なお、電解洗浄液の寿命と通電量は、ファラデーの電気分解の法則に従い、反比例の関係にあることが知られている（例えば、非特許文献１）。即ち、通電量を増やせば寿命は短くなり、逆に通電量を減らせば寿命は長くなる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２８８５３号公報
【特許文献２】特開平７−２１４５７０号公報
【特許文献３】特開平９−１６４５３３号公報
【非特許文献１】「プラスチックス」 日本プラスチックス工業連盟、５８巻（２００７年１２月号）、p５５−５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、現在まで、洗浄効果と通電量とは比例関係にあると考えられてきた。従って、洗浄効果を高めるために、通電量を増加させる方法が採られていた。
【０００８】
しかしながら、電解洗浄においては、ある通電量を超えると洗浄対象物に焼けや変色等の損傷が生じる可能性が急激に高まる場合があり、増加させることのできる通電量には限界があった。従って、洗浄効果を高める方法として、単純に通電量を増加させる従来法とは異なる方法が必要とされている。
【０００９】
そこで、本発明は、洗浄効果を向上させることができる電解洗浄装置及び電解洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電解洗浄装置は、陽極と洗浄対象物を保持する陰極とを電解洗浄液中に浸漬し、陽陰極間に直流で通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄装置であって、陽陰極間の通電量が時間的に変化するように制御可能に構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電解洗浄方法は、陽極と洗浄対象物を保持する陰極とを電解洗浄液中に浸漬し、陽陰極間に直流で通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄方法であって、前記陽陰極間の通電量が時間的に変化するように制御することを特徴とする。
【００１２】
上記構成からなる電解洗浄装置及び電解洗浄方法によれば、陽陰極間の通電量が常時一定である従来の電解洗浄装置及び電解洗浄方法の場合に比べて、洗浄効果を向上させることができる。かかる効果が発揮される理由の一つとしては、通電量が常時変化することで、陰極に保持された洗浄対象物における気体の発生状態が常時変化するため、剥離作用等の洗浄作用を洗浄対象物に付着した汚れに対して効果的に加えることができるということが考えられる。
【００１３】
また、前記通電量は、前記陽陰極間に印加する電圧によって制御される構成が好ましい。
【００１４】
このようにすれば、通電量の制御を電圧の制御によって行うことができるため、通電量の制御が容易となる。
【００１５】
また、上記構成においては、大きさの異なる複数の電圧を前記陽陰極間に印加可能に構成され、これら複数の電圧がが所定時間毎に交互に切り替えられる構成が好ましい。
【００１６】
このようにすれば、通電量を容易に数値制御することができる。
【００１７】
なお、前記陽陰極間に印加される電圧の時間平均値は、３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下となるように設定される構成が好ましい。
【００１８】
このようにすれば、電解洗浄液の寿命をより長く維持することができる。
【００１９】
また、前記陽極は、Ｆｅ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金を用いて形成されること構成が好ましい。
【００２０】
或いは、前記陽極は、Ｔｉからなる陽極本体をＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金によって被覆して形成される構成であってもよい。
【００２１】
また、前記電解洗浄装置は、前記電解洗浄液を超音波振動させる超音波発生器を備える構成が好ましい。
【００２２】
このようにすれば、電解洗浄液が超音波振動することにより洗浄対象物に付着した汚れの剥離を促進することができる。
【００２３】
また、前記電解洗浄液は、電解質として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、クエン酸ナトリウムの少なくともいずれか一つを含有し、キレート剤として、カルボキシレート基（ＣＯＯ−）及び窒素（Ｎ）原子で金属イオンを配位するキレート剤と、グルコン酸塩とを含有し、界面活性剤として、中性界面活性剤、両性界面活性剤、陰イオン界面活性剤の少なくともいずれか一つを含有する構成が好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、洗浄効果を向上させることができる。従って、短い洗浄時間で電解洗浄を行うことができるため、長時間に亘って電解洗浄液を使用することが可能であるので、ランニングコストを低減でき、また、廃液の発生頻度を少なくして環境への負荷をも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る電解洗浄装置及び電解洗浄方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
第一実施形態に係る電解洗浄装置１は、図１及び図２に示すように、陽極１０と洗浄対象物Ｍを保持する陰極２０とを電解洗浄液中に浸漬し、陽極１０及び陰極２０間に直流電流を流して洗浄対象物Ｍを電解洗浄するものである。以下では、まず、電解洗浄装置１自体の構成について概略的な説明を行う。前記電解洗浄装置１は、前記陽極１０及び陰極２０の他、筐体２と、該筐体２の上部に配置され、電解洗浄液を収容する洗浄槽３と、陽陰極（陽極１０及び陰極２０）間の通電量を時間的に変化させて給電できるように制御可能な電源４を筐体２の内部に備える。
【００２７】
前記陽極１０は、後述する金属の放電部分１２ａが洗浄槽３の内部に位置するように設けられ、電解洗浄の際には前記放電部分１２ａが電解洗浄液に浸漬される。具体的には、図２に示すように、前記陽極１０は、洗浄槽３の上端の開口部から吊り下げられる。
【００２８】
陽極１０は、前記放電部分１２ａが水平面に沿う平面上に位置するように配置され、具体的には、前記放電部分１２ａを有する陽極体１２と、該陽極体１２を支持する支持体１３とを備えて構成される。また、前記陽極１０は、図３（Ａ）にも示されるような部材であり、陽極体１２を複数（例えば、４〜１０個）有する。陽極体１２としては、円形状の平面部分を有する円盤状金属（直径３６ｍｍ）が用いられる。なお、陽極体１２は、二つ一組で設けられる。また、陽極体１２は、図３（ｂ）に示すように、前記放電部分１２ａを除き、電解洗浄液中に浸漬される部分は外周を樹脂等の絶縁体１２ｂによって被覆される。
【００２９】
前記陽極体１２は、支持体１３に対する高さ位置を調整可能に構成され、任意の高さ方向位置で固定される。また、陽極体１２は、金属の放電部分１２ａと洗浄対象物Ｍの上端面との間隔が２０〜５０ｍｍとなるように配置され、特に、３０ｍｍが好ましい。このようにすると、洗浄対象物Ｍに焼けや変色等の損傷を発生されることなく、好適に洗浄を行うことができる。
【００３０】
なお、前記陽極１０（即ち、陽極体１２）は、Ｆｅを用いて形成される。Ｆｅは、安価なため、電解洗浄装置１のコストダウンを図ることができる。ただし、電解洗浄液中に金属イオンが蓄積すると、酸化物などに変化して洗浄対象物Ｍに吸着する可能性が高まるため、これを防止する観点からは、陽極１０（即ち、陽極体１２）は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ等のイオン化傾向が小さい白金族金属、若しくはこれらの合金を用いて形成することが好ましい。さらに、陽極体１２は、Ｔｉからなる陽極本体をＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金によって被覆して形成したものであってもよい。このようにすれば、高価な白金族金属の使用量を少なくすることができるため、経済的である。
【００３１】
前記陰極２０は、図２及び図４、図５に示すように、洗浄対象物と電気的に接続した状態で該洗浄対象物Ｍを支持する支持部材２１と、該支持部材２１を吊り下げる吊下部材２２とを備えて構成される。また、前記支持部材２１は、洗浄対象物Ｍと接触するように構成される金属の導電部分２１ａを有する。さらに、前記支持部材２１は、該支持部材２１の両面間を連通する空間部２３を有する。このようにすれば、電解洗浄液が前記支持部材２１に形成された空間部２３を流通することができるため、支持部材２１と洗浄対象物Ｍの隙間に消耗した電解洗浄液が滞留して電解洗浄液の分解成分が洗浄対象物Ｍに焼き付くのを好適に防止することができる。
【００３２】
より具体的には、支持部材２１は、図４に示すように、複数の棒状体２４と、該複数の棒状体２４を取り囲む枠体２５とを備えて構成される。前記複数の棒状体２４は、間隔を空けて平行に配置される。ただし、陰極としては、上述のものに限定されず、ステンレス等の金属製のトレイやかごとして設けられるものであってもよい。なお、支持部材２１は、開口上端部（具体的には、枠体２５の上端部）を樹脂等の絶縁体２１ｂによって縁取りされている。また、吊下部材２２は、支持部材２１との接続部分２２ａ及び電源４との接続部分２２ｂを除き、樹脂等の絶縁体２２ｃによって被覆されている。
【００３３】
また、陰極２０は、特に平板状の洗浄対象物Ｍを保持するのに適しており、具体的には、図５に示すような前記洗浄対象物Ｍを固定するための固定部材３０が備えられる。該固定部材３０は、前記支持部材２１に着脱可能に取り付けられる取付部３１と、前記洗浄対象物Ｍを固定する固定部３２とを備え、該固定部３２が洗浄対象物Ｍを前記支持部材２１との間に挟み込むように構成される。
【００３４】
前記取付部３１は、前記支持部材２１の下面に当接する当接部３３ａ及び外周面に螺子部が形成され前記支持部材２１の空間部２３に挿通される挿通部３３ｂを有する下側部材３３と、下側部材３３の挿通部３３ｂが挿通される挿通孔を有し、前記支持部材２１の上面に当接する上側部材３４と、前記下側部材３３及び上側部材３４が前記支持部材２１を挟み付けた状態で固定するためのナット３５とを備える。また、前記固定部３２は、前記下側部材３３の挿通部３３ｂが挿通される挿通孔を有し、挿通部３３ｂに挿通された状態でナット３６によって取付部３１側に固定される。
【００３５】
前記電解洗浄装置１には、電解洗浄以外にも前記電解洗浄液を超音波振動させて洗浄対象物の超音波洗浄を行うための超音波発生器（図示しない）が備えられている。該超音波発生器は、前記洗浄槽３の下部に設けられる。超音波洗浄は、電解洗浄と同時に又は交互に行うことができるが、電解洗浄と同時に行われるのが好ましい。
【００３６】
このようにすれば、電解洗浄液が超音波振動することにより洗浄対象物Ｍに付着した汚れの剥離を促進することができる。具体的には、超音波振動によってキャビテーションが発生し、これによって汚れの剥離が促進されるとともに、電解反応が活性化される。従って、陽極体１２と対面していない箇所や、凹んだ部分に対しても洗浄効果を高く発揮することができる。
【００３７】
また、前記電解洗浄装置１は、前記電解洗浄液を加熱する加熱装置（図示しない）を備える構成が好ましい。なお、電解洗浄を行う液温は、２０〜７０℃が好ましく、この場合には、洗浄対象物Ｍが焼けや変色を生じることなく好適に洗浄を実施することができる。さらに、液温が５０〜６０℃の場合には、金属酸化皮膜、錆、樹脂付着物、ガス焼けなどの比較的結合の強い金型汚れに対しても、洗浄対象物Ｍに損傷を与えることなく短時間で最も効率よく洗浄することができる。
【００３８】
また、前記電解洗浄装置１は、電解洗浄液を洗浄槽３から排出し、夾雑物を除去し、再度洗浄槽３内に投入する循環機構（図示しない）を備える。ここで、循環機構について具体的に説明する。前記洗浄槽３は、底部分から電解洗浄液が供給されるように構成されており、洗浄槽３が満杯となると、所定の高さ位置に設けられた排出部から電解洗浄液がオーバーフローするようになっている。電解洗浄の際には、洗浄対象物Ｍから剥離した付着物などの夾雑物や泡が発生するものであるが、電解洗浄液をオーバーフローさせることで、これら夾雑物や泡も電解洗浄液とともに洗浄槽３から排出される。排出された電解洗浄液は、例えばフィルターによる濾過等の周知の方法によって浄化処理され、浄化された電解洗浄液は再度前記洗浄槽３に供給される。
【００３９】
なお、前記電解洗浄装置１によって洗浄される洗浄対象物Ｍは、例えば、フラットパネルディスプレイの導光板やシート状光学レンズ、携帯電話の超小型精密なカメラレンズ、車両用リフレクター等を射出成型する金型である。
【００４０】
また、電解洗浄液としては、電解質と、キレート剤と、界面活性剤とを含有するものが用いられる。電解質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、クエン酸ナトリウムの少なくともいずれか一つを含有するものが好ましい。キレート剤としては、カルボキシレート基（ＣＯＯ−）及び窒素（Ｎ）原子で金属イオンを配位するキレート剤を含有するもの、及び、グルコン酸塩が好ましい。界面活性剤としては、中性界面活性剤、両性界面活性剤、陰イオン界面活性剤の少なくともいずれか一つを含有するものが好ましく、特に、両性界面活性剤が好ましい。また、電解洗浄液は、ｐＨが８〜１４のアルカリ性水溶液であり、ｐＨ値が高いほど洗浄効果が高くなる。また、このｐＨ範囲で洗浄を行えば、Ｆｅや鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｔｉ、希金属類を材質とする洗浄対象物の腐食は無視できる。
【００４１】
上記電解洗浄液において、キレート剤は、電解洗浄液中に溶解した金属イオンを配位して封鎖するため、金属イオンに由来する洗浄対象物の変色を好適に防止することができる。また、界面活性剤は、電解洗浄液の表面張力を小さくするため、汚れの隙間に対する浸透性を高めて洗浄効果を高めることができる。また、界面活性剤によって電解洗浄液の液面に泡が発生するため、電解洗浄によって発生した気体が液面で弾けるときに発生するアルカリ性のミストが飛散するのを好適に防止することができる。
【００４２】
さらに、長時間に亘って電解洗浄を行うと、電解洗浄液の蒸発や水の電気分解によって液量が減少するため、電解洗浄開始時の液量を維持すべく、補充液を適宜補充する。補充液は、水であってもよいが、電解質とキレート剤とグルコン酸塩とを含有するものが好ましく、界面活性剤を含有するものがさらに好ましい。なお、上述の電解洗浄液と同様に、電解質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、クエン酸ナトリウムの少なくともいずれか一つを含有するものが好ましい。キレート剤として、カルボキシレート基（ＣＯＯ−）及び窒素（Ｎ）原子で金属イオンを配位するキレート剤を含有するものが好ましい。界面活性剤としては、中性界面活性剤、両性界面活性剤、陰イオン界面活性剤の少なくともいずれか一つを含有するものが好ましく、特に、両性界面活性剤が好ましい。
【００４３】
次に、本実施形態に係る電解洗浄装置１及び電解洗浄方法の特徴的部分である電圧（通電量）の制御について説明する。
【００４４】
前記電解洗浄装置１は、図６に示すように、前記陽極１０と前記陰極２０との通電量が時間的に変化するように制御可能に構成される。具体的には、前記通電量は、前記陽極１０と前記陰極部２０間に印加する電圧によって制御される。
【００４５】
また、前記電解洗浄装置１は、大きさの異なる複数の電圧を前記陽極１０と前記陰極２０間に印加可能に構成され、これら複数の電圧の間で陽極１０と陰極２０間に印加する電圧が交互に切り替えられる。また、前記電解洗浄装置１は、前記陽極１０と前記陰極２０間に印加する電圧が所定時間毎に切り替えられる。
【００４６】
なお、印加される電圧が約２Ｖ（いわゆる過電圧）を下回ると電流が流れなくなり、電解ガスを発生させることができない状態となるため、時間変動する印加電圧の最大値は、少なくとも過電圧以上に設定される。また、印加電圧が大きくなると通電過多となり、電解洗浄液の寿命が急激に短くなる上に、洗浄対象物Ｍに焼けや変色等の損傷が発生しやすくなる。従って、陽極１０と陰極２０間に印加される電圧は、少なくとも１２Ｖを超えないように設定されるのが好ましく、１０Ｖを超えないことがより好ましい。
【００４７】
ところで、電解洗浄液は、一般に高価である上にランニングコストに占める割合が高いため、寿命が短いとランニングコストが高くなってしまうという問題もある。また、使用済みの電解洗浄液を頻繁に廃棄しなければないことは、廃液量が増えることによって環境負荷を増大させるため好ましくない。さらに、交換頻度が高いと、電解洗浄全体の作業効率が低下するという問題がある。従って、電解洗浄液の寿命を長く維持することができることが好ましい。このため、前記電解洗浄装置１は、前記陽陰極間に印加される電圧の時間平均値が３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下となるように設定される。
【実施例１】
【００４８】
以下、試験例を挙げて本発明についてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの試験例のみの記載に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において適宜変更することができる。
【００４９】
＜試験例１＞
試験例１では、図７に示すような実験装置を使用し、Ｆｅ板４１の表面の４箇所に円形状（φ６ｍｍ）の樹脂Ｒを付着させた試料Ｓを電解洗浄する試験を行った。なお、洗浄力評価に用いる試料Ｓは、樹脂Ｒの付着状態（大きさや形状）によって剥離しやすさに差が生じるため、正確な洗浄力評価を行うために、均質な試料を次の方法によって作製した。まず、Ｆｅ板（長さ１００ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍ）を、５重量％水酸化ナトリウム水溶液中で数秒間陰極電解して脱脂洗浄し、流水で水洗・乾燥した。次に、直径６ｍｍの穴が１０ｍｍ間隔で４箇所に設けられたマスキングテープをＦｅ板に貼り付け、その上からアクリルーシリコン樹脂（アサヒペン株式会社製の油性スーパーコート）を塗布した後、マスキングテープを剥がし、常温・常圧下で１４時間以上乾燥させた。
【００５０】
そして、図７に示すように、上記試料Ｓ（樹脂を付着させたＦｅ板４１）を陰極とし、何も付着していないＦｅ板４２を陽極とし、これら陽極及び陰極を５０ｍｍ離して対面させた状態で、１００ｍＬの電解洗浄液を収容する１００ｍＬビーカー内に配置した。
【００５１】
電解洗浄液としては、４．５重量％水酸化ナトリウム、５重量％エチレンジアミン四酢酸・四ナトリウム、２％グルコン酸ナトリウム、及び微量（例えば、１重量％以下）の両性界面活性剤を含むアルカリ性水溶液からなる電解洗浄液（ｐＨ１３．６）を用いた。
【００５２】
そして、前記陽極としてのＦｅ板４２に印加する電圧として、第１の電圧Ｅ１と第２の電圧Ｅ２とを設定し、この二つの電圧値を所定の時間Ｔ内に所定の割合で切り替えて印加した。第２の電圧Ｅ２での印加時間は、前記所定の時間（即ち、周期Ｔ）に対してＸ％とした。（従って、第１の電圧Ｅ１での印加時間は周期Ｔに対して１００％−Ｘ％となる。）かかる印加電圧の時間平均は、Ｅａ＝Ｅ１×（１００％−Ｘ％）＋Ｅ２×Ｘ％で求めることができる。なお、液温は２５〜３５℃に維持した。
【００５３】
そして、前記Ｆｅ板４１に付着した樹脂Ｒが剥離したことが確認される時間を測定した。樹脂Ｒの剥離時間は、４つの樹脂Ｒが剥離した時間の平均とした。具体的には、表１に示すように、第１の電圧Ｅ１、第２の電圧Ｅ２、周期Ｔの設定を変更して、試験例１ａ〜１ｑとした。これらを表１に示す。
【００５４】
＜比較例１＞
比較例１は、陽極としてのＦｅ板４２に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１と同様である。比較例１では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。そして、前記Ｆｅ板４１に付着した樹脂Ｒが剥離したことが確認される時間を測定した。具体的には、印加する電圧の設定を変更して、比較例１ａ〜１ｄとした。これらを表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
上記測定の結果、電解洗浄力は、試験例１の方が比較例１に比べて高いことが確認された。特に、試験例１ｂの印加電圧の時間平均と比較例１ｂの印加電圧とは同じ値（６Ｖ）である（即ち、通電量は同じ）にもかかわらず、試験例１ｂの方が樹脂の剥離時間が短い（即ち、洗浄効果が高い）ことが確認された。
【００５７】
＜試験例２＞
試験例２は、電解洗浄液に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１と同様である。試験例２では、電解洗浄液に含まれる電解質として、１０重量％炭酸カリウムを用いた。電解洗浄液のｐＨは、１２．３であった。具体的には、表２に示すように、第１の電圧Ｅ１、第２の電圧Ｅ２、周期Ｔの設定を変更して、試験例２ａ〜２ｈとした。
【００５８】
＜比較例２＞
比較例２は、陽極としてのＦｅ板４２に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１と同様であり、比較例１では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。そして、これら試験例２及び比較例２において、前記Ｆｅ板４１に付着した樹脂が剥離したことが確認される時間を測定した。具体的には、印加する電圧の設定を変更して、比較例１ａ〜１ｄとした。これらを表２に示す。
【００５９】
【表２】
【００６０】
上記測定の結果、電解洗浄力は、試験例２の方が比較例２に比べて高いことが確認された。特に、試験例２ｂ及び試験例２ｄの印加電圧の時間平均と比較例２ｂの印加電圧とは同じ値（６Ｖ）である（即ち、通電量は同じ）にもかかわらず、試験例２ｂ及び試験例２ｄの方が樹脂の剥離時間が短い（即ち、洗浄効果が高い）ことが確認された。
【００６１】
＜試験例３＞
試験例３は、電解洗浄液に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１ａと同様である。試験例３では、電解洗浄液に含まれる電解質として、表３に示すようなものを用いた。具体的には、表３に示すように、電解洗浄液に含まれる電解質を変更するとともに、第１の電圧Ｅ１、第２の電圧Ｅ２、周期Ｔの設定を変更して、試験例３ａ〜３ｊとした。なお、上記試験例３ｅと上記試験例２ａ、及び、上記試験例３ｊと上記試験例２ｂとは、同一の実験条件である。
【００６２】
＜比較例３＞
比較例３は、電解洗浄液に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記比較例１と同様であり、比較例１では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。なお、上記比較例３ｅと上記比較例２ａとは、同一の実験条件である。そして、これら試験例２及び比較例２において、前記Ｆｅ板４１に付着した樹脂が剥離したことが確認される時間を測定した。具体的には、表３に示すように、電解洗浄液に含まれる電解質を変更して、比較例３ａ〜３ｅとした。これらを表３に示す。
【００６３】
【表３】
【００６４】
上記測定の結果、ｐＨが高いほど、電解洗浄力も高くなる傾向が確認された。また、試験例３ａ〜３ｅと試験例３ｆ〜３ｊとを比較した場合、試験例３ｆ〜３ｊの方が印加電圧の平均値が６Ｖと小さい（即ち、通電量が少ない）にもかかわらず、印加電圧の平均値が６．２５Ｖである試験例３ａ〜３ｅよりも剥離時間が短い（即ち、洗浄効果が高い）ことが確認された。
【００６５】
＜試験例４＞
試験例４では、図８に示す電解洗浄装置５０を使用した。陽極５１は、円盤状の陽極体（直径３６ｍｍ）によって構成され、陰極５２は、メッシュ構造を有するステンレス製のかごを用いて構成される。洗浄対象物Ｍとしては、金型や金属部品の素材に利用される鋼材（幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を用いた。そして、洗浄対象物Ｍを陰極５２に載置し、陽極５１の放電部分と前記洗浄対象物Ｍの上端面との間隔が３０ｍｍとなるように対面させた状態で、１Ｌの電解洗浄液を収容する１Ｌビーカー内に配置した。
【００６６】
電解洗浄液としては、４．５重量％水酸化ナトリウム、５重量％エチレンジアミン四酢酸・四ナトリウム、２％グルコン酸ナトリウム、及び微量（例えば、１重量％以下）の両性界面活性剤を含むアルカリ性水溶液からなる電解洗浄液（ｐＨ１３．６）を用いた。
【００６７】
そして、前記陽極に対して、第１の電圧Ｅ１と第２の電圧Ｅ２とを設定し、この二つの電圧値を所定の時間Ｔ内に所定の割合で切り替えて印加した。具体的には、第２の電圧Ｅ２での印加時間を前記所定の時間（即ち、周期Ｔ）に対してＸ％とした。（第１の電圧Ｅ１での印加時間は周期Ｔに対して１００％−Ｘ％となる。）かかる印加電圧の時間平均は、Ｅａ＝Ｅ１×（１００％−Ｘ％）＋Ｅ２×Ｘ％で求めることができる。なお、液温は５０〜６０℃に維持した。
【００６８】
そして、１時間ごとに、洗浄対象物Ｍに損傷（具体的には、焼けや変色）が発生しているか否かの検証を行い、洗浄対象物Ｍに損傷が確認されるまでの時間を測定した。検証としては、洗浄対象物Ｍを電解洗浄装置５０から取り出し、流水で水洗して電解洗浄液を取り除いた後、アルゴンガスを吹き付けて乾燥させ、照明等のある明るい環境下で肉眼及び光学顕微鏡を用いて損傷（具体的には、焼けや変色）の有無を調べる作業を行った。具体的には、表１に示すように、第１の電圧Ｅ１、第２の電圧Ｅ２、周期Ｔの設定を変更して、試験例４ａ〜４ｐとした。これらを表４に示す。
【００６９】
＜比較例４＞
比較例４は、陽極に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１と同様である。比較例４では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。具体的には、印加する電圧の設定を変更して、比較例４ａ〜４ｅとした。これらを表４に示す。
【００７０】
【表４】
【００７１】
全ての試験例４ａ〜４ｐにおいて、最も寿命の短い比較例４ｄよりも寿命が長いことが確認された。また、上記測定の結果、印加電圧の時間平均が６．２５Ｖ以下の場合、６．５Ｖより大きい場合に比べて寿命が長くなることが確認された。また、印加電圧の時間平均が３．７５Ｖ以上の場合、３．５Ｖより小さい場合に比べて寿命が長くなることが確認された。従って、印加電圧の時間平均は、３．７５Ｖ以上、６．２５Ｖ以下に設定されると好適であることが確認された。
【００７２】
＜試験例５＞
試験例５は、電解洗浄液に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例４と同様である。試験例５では、電解洗浄液に含まれる電解質として、１０重量％炭酸カリウムを用いた。電解洗浄液のｐＨは、１２．３であった。また、比較例５は、陽極に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に試験例５と同様であり、比較例５では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。そして、洗浄対象物Ｍに損傷が発生していることが確認されるまでの時間を測定した。これらを表５に示す。
【００７３】
【表５】
【００７４】
＜試験例６＞
洗浄対象物Ｍとして、金型や金属部品に利用される鋼材（幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を用いた。また、測定に際しては、４つの洗浄対象物Ｍを用いた。
【００７５】
試験例６では、図１に示す電解洗浄装置１を使用した。具体的には、陽極１０は、円盤状の陽極体１２（直径３６ｍｍ）を６つ有する。そして、上記洗浄対象物Ｍを前記トレイ上に並べて電解洗浄装置にセットした。また、前記陽極は、金属の放電部分と前記洗浄対象物Ｍの上端面との間隔が３０ｍｍとなるように配置した。
【００７６】
電解洗浄液としては、４．５重量％水酸化ナトリウム、５重量％エチレンジアミン四酢酸・四ナトリウム、２％グルコン酸ナトリウム、及び微量（例えば、１重量％以下）の両性界面活性剤を含むアルカリ性水溶液からなる電解洗浄液（ｐＨ１３．６）を用いた。なお、電解洗浄装置１の洗浄槽３は１０Ｌの容量を有するものであり、この電解洗浄液を前記洗浄槽に９Ｌ投入した。
【００７７】
なお、電解洗浄中に電解洗浄液が減少するため、補充液として水を適宜補充した。測定が終了するまでに補充した補充液の量は約１５００ｍＬであった。また、電解洗浄と同時に４０ｋＨｚの超音波を照射した。なお、液温は４５〜６０℃に維持した。
【００７８】
そして、１時間ごとに、洗浄対象物Ｍに損傷（具体的には、焼けや変色）が発生しているか否かの検証を行い、洗浄対象物Ｍに損傷が確認されるまでの時間を測定した。検証としては、洗浄対象物Ｍを電解洗浄装置から取り出し、流水で水洗して電解洗浄液を取り除いた後、アルゴンガスを吹き付けて乾燥させ、照明等のある明るい環境下で肉眼及び光学顕微鏡を用いて損傷（具体的には、焼けや変色）の有無を調べる作業を行った。この結果を表６に示す。
【００７９】
＜比較例６＞
比較例６は、陽極に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例２と同様である。比較例６では、陽極に印加する電圧を変化させることなく、５Ｖの電圧を常時印加した。測定が終了するまでに補充した補充液（水）の量は約１５００ｍＬであった。この結果を表６に示す。
【００８０】
【表６】
【００８１】
また、参考例として、次のような試験を行った。
【００８２】
＜参考例１＞
試験例４で用いたものと同様の鋼材及びステンレス鋼（幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍ、高さ２ｍｍ）を試料とし、酸性水溶液中に浸漬した際の影響を検証した。具体的には、１００ｍＬビーカー中に、２重量％アニリンを含む１０重量％塩酸水溶液１００ｍＬを加え、温度を４０℃に保ち、各試料の表面の変化を観察した。その結果、浸漬後約１０分の段階において、鋼材及びステンレス鋼の両方の表面から水素ガスが発生していることが確認された。また、約６０分浸漬した後に資料を取り出して肉眼及び光学顕微鏡によって観察すると、鋼材とステンレス鋼の両方が腐食して薄灰色に変色していることが確認された。
【００８３】
＜参考例２＞
試験例４で用いたものと同様の電解洗浄装置５０（図８参照）を準備し、試料として試験例４で用いたものと同様の試料に対して、５Ｖ一定の直流電圧を印加して電解洗浄を行なった。その結果、電解洗浄を開始して３０分後に鋼材の表面が黒褐色に変色した。また、陰極として用いたステンレス製のかごの表面も黒褐色に変色した。
【００８４】
これらの結果から、酸性水溶液中で鋼材やステンレス鋼が腐食・溶解されにくいのは比較的短時間に限られることが分かった。また、該酸性水溶液と接触させるだけでステンレス鋼が徐々に腐食することから、洗浄装置の洗浄槽がステンレス製であると洗浄槽が徐々に腐食されるため取扱いが困難であることが分かった。
【００８５】
以上のように、本実施形態に係る電解洗浄装置１及び電解洗浄方法によれば、洗浄効果を向上させることができる。従って、短い洗浄時間で電解洗浄を行うことができるため、長時間に亘って電解洗浄液を使用することが可能であるので、ランニングコストを低減でき、また、廃液の発生頻度を少なくして環境への負荷をも低減することができる。
【００８６】
即ち、本実施形態に係る電解洗浄装置１及び電解洗浄方法によれば、陽極１０及び陰極２０間の通電量が常時一定である従来の電解洗浄装置及び電解洗浄方法の場合に比べて、洗浄効果を向上させることができる。かかる効果が発揮される理由の一つとしては、陰極２０に対する陽極１０と前記陰極２０間の通電量が常時変化することで、陰極２０に保持された洗浄対象物Ｍにおける気体の発生状態が常時変化するため、剥離作用等の洗浄作用を洗浄対象物Ｍに付着した汚れに対して効果的に加えることができるということが考えられる。
【００８７】
さらに、通電量が多い状態から少ない状態に変化すると気体の発生が抑制される。ここで、電解洗浄液は、前記循環手段による流れや、超音波振動による振動や、温度差によって発生する対流や、気体の上昇によって発生する対流等によって、常時撹拌される状態となっている。従って、気体の発生が抑制されている間に電解洗浄液の撹拌によって洗浄対象物Ｍの表面から気体が除去されるため、洗浄対象物Ｍの表面に電解洗浄液を好適に供給することができ、電解洗浄効果がさらに高まる。
【００８８】
しかも、常時一定の電圧を印加する場合に比べて通電量を抑えることができ、その分電解洗浄液の寿命を長くできる。また、通電量が減少することにより、陽極１０からの発熱量が小さくなることで電解洗浄液の急速な温度上昇を抑えることができる。従って、電解洗浄液の温度制御を容易に行うことができるとともに、電解洗浄液に添加されている界面活性剤による泡が過剰に発生することも好適に防止することができる。
【００８９】
また、前記通電量は、前記陽極１０と前記陰極２０間に印加する電圧の制御によって行うことができるため、通電量の制御が容易となる。
【００９０】
また、前記電解洗浄装置１では、大きさの異なる複数の電圧を前記陽極１０と前記陰極２０間に印加可能に構成され、これら複数の電圧の間で陽極１０と前記陰極２０間に印加する電圧が交互に切り替えられる。従って、通電量を容易に数値制御することができる。
【００９１】
特に、前記陽極１０と前記陰極２０間に印加される電圧の時間平均値が３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下となるように設定される構成によれば、電解洗浄液の寿命をより長く維持することができる。
【００９２】
なお、本発明に係る電解洗浄装置及び電解洗浄方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００９３】
例えば、陽陰極間に印加される電圧の波形は、図６に示したもの以外にも、図９に示すようなものを例示することができる。図９（Ａ）に示すものは、大きさの異なる３つの電圧を陽陰極間に印加可能に構成され、これら３つの電圧値の間で陽陰極間に印加する電圧が交互に切り替えられるものである。また、図９（Ｂ）に示すものは、印加される電圧値が一定ではなく、低い状態から高い状態まで連続的に変動するものである。また、前記陽陰極間に印加される電圧が瞬間的に変化するものであってもよく、例えば、図９（Ｃ）に示すものは、電圧が瞬間的に立ち上がった後、連続的に下がるものであり、図９（Ｄ）に示すものは、電圧が連続的に上昇した後、瞬間的に立ち下がるものである。また、図９（Ｅ）に示すものは、電圧が一定に保たれることなく常時変化するものである。図９（Ｆ）に示すものは、電圧が低い一定値から最大値を経て最大値よりも低い値まで急激に変化した後、その値を所定の時間維持し、その後、前記低い一定値まで急激に変化するものである。
【００９４】
また、上記実施形態においては、前記通電量は前記陽陰極間に印加する電圧によって制御されるものとして説明したが、前記陽極と前記陰極との通電量が時間的に変化するように制御可能なものであればこれに限定されるものではなく、例えば、電流を変化させるものであってもよい。このことから、上記波形など、電圧を変化させることで達成されるものとして説明された事項は、原則として、通電量を変化させる方法でも達成することができる。
【００９５】
また、上記実施形態においては、超音波洗浄を併せて行い、電解洗浄液を循環し、電解洗浄液を濾過し、電解洗浄中に補充液を補充するものであったが、これに限定されるものではなく、これらの付随的な操作は、電解洗浄の際に行われないものであってもよく、これらの付随的な操作の中の一部が行われるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態に係る電解洗浄装置の平面図を示す。
【図２】同実施形態に係る電解洗浄装置の断面図を示す。
【図３】同実施形態に係る電解洗浄装置の陽極を示し、（Ａ）は、陽極全体の斜視図を示し、（Ｂ）は、陽極の陽極体の斜視図を示す。
【図４】同実施形態に係る電解洗浄装置の陰極の斜視図を示す。
【図５】同実施形態に係る電解洗浄装置の陰極に備えられる固定部材を説明する図を示し、（Ａ）は、固定部材を用いて洗浄対象物を陰極に固定した状態の正面図、（Ｂ）は固定部材を構成する下側部材の上面図、（Ｃ）は下側部材の正面図、（Ｄ）は下側部材の側面図を示す。
【図６】同実施形態に係る電解洗浄装置及び電解洗浄方法において、陽極に印加される電圧の波形のグラフを示す。
【図７】本発明の効果を検証するための試験例に係る実験装置を示す。
【図８】本発明の効果を検証するための試験例に係る電解洗浄装置を示す。
【図９】本発明の他の実施形態に係る電解洗浄装置及び電解洗浄方法において、陽陰極間に印加される電圧の波形のグラフを示す。
【符号の説明】
【００９７】
１…電解洗浄装置、２…筐体、３…洗浄槽、４…電源、１０…陽極、１２…陽極体、１２ａ…放電部分、１２ｂ…絶縁体、１３…支持体、２０…陰極、２１…支持部材、２１ａ…導電部分、２１ｂ…絶縁体、２２…吊下部材、２２ａ…支持部材との接続部分、２２ｂ…電源との接続部分、２２ｃ…絶縁体、２３…空間部、２４…棒状体、２５…枠体、３０…固定部材、３１…取付部、３２…固定部、３３…下側部材、３３ａ…当接部、３３ｂ…挿通部、３４…上側部材、３５…ナット、３６…ナット、４１…陰極としてのＦｅ板、４２…陽極としてのＦｅ板、５０…電解洗浄装置、５１…陽極、５２…陰極、Ｅ１…第１の電圧、Ｅ２…第２の電圧、Ｍ…洗浄対象物、Ｒ…樹脂、Ｓ…試料、Ｔ…周期
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解洗浄装置及び電解洗浄方法に関し、より詳しくは、Ｆｅや鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｔｉ、希金属類を材質とする精密金型等の金属部品を腐食又は溶解させることなく、樹脂、ガラス、ゴム、研磨剤、スマット等の付着汚れや、錆、酸化皮膜等の金属酸化物、変色等の汚れを好適に除去することのできる電解洗浄装置及び電解洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型を用いて高温・高圧下で樹脂成形を繰り返すと、金型に樹脂や添加剤が熱分解して発生したガスが焼きついたり、焼けただれた樹脂が付着したりし、場合によっては腐食性物質を含む酸化皮膜が形成されることがある。これを適切な方法でメンテナンスせずに放置すると、金型が腐食して破損してしまうこともある。従来、これらの汚れが付着した金型等の金属部品は、手作業で磨いて取り除くといった方法や超音波洗浄によりメンテナンスされることが多かった。しかし、これらの方法は、作業が面倒であり、しかも、結合力の強い汚れは充分に除去することができなかった。
【０００３】
そこで、このような結合力の強い汚れをも効果的に除去することのできる洗浄方法として、電解を利用した洗浄方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
【０００４】
電解洗浄は、電解洗浄液を電解したときに発生するガスによって汚れを押し上げて剥離することが基本原理となっている。また、一般的に、電解洗浄液にはキレート剤等の添加剤が加えられており、これら添加剤が電解洗浄液中に溶解した金属イオンを配位して封鎖することで、金属イオンが洗浄対象物に焼けや変色等の損傷を与えるのを防止している。
【０００５】
ところが、これら添加剤は、電解反応によって徐々に分解・消耗されていくものであり、一定量以上洗浄液成分が分解・消耗すると、上述したような金属イオンを封鎖する機能が急速に失われ、洗浄対象物に損傷が生じるようになる。従って、使用前の状態からこの状態になるまでの期間が電解洗浄液の寿命となる。なお、電解洗浄液の寿命と通電量は、ファラデーの電気分解の法則に従い、反比例の関係にあることが知られている（例えば、非特許文献１）。即ち、通電量を増やせば寿命は短くなり、逆に通電量を減らせば寿命は長くなる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２８８５３号公報
【特許文献２】特開平７−２１４５７０号公報
【特許文献３】特開平９−１６４５３３号公報
【非特許文献１】「プラスチックス」 日本プラスチックス工業連盟、５８巻（２００７年１２月号）、p５５−５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、現在まで、洗浄効果と通電量とは比例関係にあると考えられてきた。従って、洗浄効果を高めるために、通電量を増加させる方法が採られていた。
【０００８】
しかしながら、電解洗浄においては、ある通電量を超えると洗浄対象物に焼けや変色等の損傷が生じる可能性が急激に高まる場合があり、増加させることのできる通電量には限界があった。従って、洗浄効果を高める方法として、単純に通電量を増加させる従来法とは異なる方法が必要とされている。
【０００９】
そこで、本発明は、洗浄効果を向上させることができる電解洗浄装置及び電解洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電解洗浄装置は、陽極と洗浄対象物を保持する陰極とを電解洗浄液中に浸漬し、陽陰極間に直流で通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄装置であって、陽陰極間の通電量が時間的に変化するように制御可能に構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電解洗浄方法は、陽極と洗浄対象物を保持する陰極とを電解洗浄液中に浸漬し、陽陰極間に直流で通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄方法であって、前記陽陰極間の通電量が時間的に変化するように制御することを特徴とする。
【００１２】
上記構成からなる電解洗浄装置及び電解洗浄方法によれば、陽陰極間の通電量が常時一定である従来の電解洗浄装置及び電解洗浄方法の場合に比べて、洗浄効果を向上させることができる。かかる効果が発揮される理由の一つとしては、通電量が常時変化することで、陰極に保持された洗浄対象物における気体の発生状態が常時変化するため、剥離作用等の洗浄作用を洗浄対象物に付着した汚れに対して効果的に加えることができるということが考えられる。
【００１３】
また、前記通電量は、前記陽陰極間に印加する電圧によって制御される構成が好ましい。
【００１４】
このようにすれば、通電量の制御を電圧の制御によって行うことができるため、通電量の制御が容易となる。
【００１５】
また、上記構成においては、大きさの異なる複数の電圧を前記陽陰極間に印加可能に構成され、これら複数の電圧がが所定時間毎に交互に切り替えられる構成が好ましい。
【００１６】
このようにすれば、通電量を容易に数値制御することができる。
【００１７】
なお、前記陽陰極間に印加される電圧の時間平均値は、３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下となるように設定される構成が好ましい。
【００１８】
このようにすれば、電解洗浄液の寿命をより長く維持することができる。
【００１９】
また、前記陽極は、Ｆｅ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金を用いて形成されること構成が好ましい。
【００２０】
或いは、前記陽極は、Ｔｉからなる陽極本体をＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金によって被覆して形成される構成であってもよい。
【００２１】
また、前記電解洗浄装置は、前記電解洗浄液を超音波振動させる超音波発生器を備える構成が好ましい。
【００２２】
このようにすれば、電解洗浄液が超音波振動することにより洗浄対象物に付着した汚れの剥離を促進することができる。
【００２３】
また、前記電解洗浄液は、電解質として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、クエン酸ナトリウムの少なくともいずれか一つを含有し、キレート剤として、カルボキシレート基（ＣＯＯ−）及び窒素（Ｎ）原子で金属イオンを配位するキレート剤と、グルコン酸塩とを含有し、界面活性剤として、中性界面活性剤、両性界面活性剤、陰イオン界面活性剤の少なくともいずれか一つを含有する構成が好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、洗浄効果を向上させることができる。従って、短い洗浄時間で電解洗浄を行うことができるため、長時間に亘って電解洗浄液を使用することが可能であるので、ランニングコストを低減でき、また、廃液の発生頻度を少なくして環境への負荷をも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る電解洗浄装置及び電解洗浄方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
第一実施形態に係る電解洗浄装置１は、図１及び図２に示すように、陽極１０と洗浄対象物Ｍを保持する陰極２０とを電解洗浄液中に浸漬し、陽極１０及び陰極２０間に直流電流を流して洗浄対象物Ｍを電解洗浄するものである。以下では、まず、電解洗浄装置１自体の構成について概略的な説明を行う。前記電解洗浄装置１は、前記陽極１０及び陰極２０の他、筐体２と、該筐体２の上部に配置され、電解洗浄液を収容する洗浄槽３と、陽陰極（陽極１０及び陰極２０）間の通電量を時間的に変化させて給電できるように制御可能な電源４を筐体２の内部に備える。
【００２７】
前記陽極１０は、後述する金属の放電部分１２ａが洗浄槽３の内部に位置するように設けられ、電解洗浄の際には前記放電部分１２ａが電解洗浄液に浸漬される。具体的には、図２に示すように、前記陽極１０は、洗浄槽３の上端の開口部から吊り下げられる。
【００２８】
陽極１０は、前記放電部分１２ａが水平面に沿う平面上に位置するように配置され、具体的には、前記放電部分１２ａを有する陽極体１２と、該陽極体１２を支持する支持体１３とを備えて構成される。また、前記陽極１０は、図３（Ａ）にも示されるような部材であり、陽極体１２を複数（例えば、４〜１０個）有する。陽極体１２としては、円形状の平面部分を有する円盤状金属（直径３６ｍｍ）が用いられる。なお、陽極体１２は、二つ一組で設けられる。また、陽極体１２は、図３（ｂ）に示すように、前記放電部分１２ａを除き、電解洗浄液中に浸漬される部分は外周を樹脂等の絶縁体１２ｂによって被覆される。
【００２９】
前記陽極体１２は、支持体１３に対する高さ位置を調整可能に構成され、任意の高さ方向位置で固定される。また、陽極体１２は、金属の放電部分１２ａと洗浄対象物Ｍの上端面との間隔が２０〜５０ｍｍとなるように配置され、特に、３０ｍｍが好ましい。このようにすると、洗浄対象物Ｍに焼けや変色等の損傷を発生されることなく、好適に洗浄を行うことができる。
【００３０】
なお、前記陽極１０（即ち、陽極体１２）は、Ｆｅを用いて形成される。Ｆｅは、安価なため、電解洗浄装置１のコストダウンを図ることができる。ただし、電解洗浄液中に金属イオンが蓄積すると、酸化物などに変化して洗浄対象物Ｍに吸着する可能性が高まるため、これを防止する観点からは、陽極１０（即ち、陽極体１２）は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ等のイオン化傾向が小さい白金族金属、若しくはこれらの合金を用いて形成することが好ましい。さらに、陽極体１２は、Ｔｉからなる陽極本体をＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金によって被覆して形成したものであってもよい。このようにすれば、高価な白金族金属の使用量を少なくすることができるため、経済的である。
【００３１】
前記陰極２０は、図２及び図４、図５に示すように、洗浄対象物と電気的に接続した状態で該洗浄対象物Ｍを支持する支持部材２１と、該支持部材２１を吊り下げる吊下部材２２とを備えて構成される。また、前記支持部材２１は、洗浄対象物Ｍと接触するように構成される金属の導電部分２１ａを有する。さらに、前記支持部材２１は、該支持部材２１の両面間を連通する空間部２３を有する。このようにすれば、電解洗浄液が前記支持部材２１に形成された空間部２３を流通することができるため、支持部材２１と洗浄対象物Ｍの隙間に消耗した電解洗浄液が滞留して電解洗浄液の分解成分が洗浄対象物Ｍに焼き付くのを好適に防止することができる。
【００３２】
より具体的には、支持部材２１は、図４に示すように、複数の棒状体２４と、該複数の棒状体２４を取り囲む枠体２５とを備えて構成される。前記複数の棒状体２４は、間隔を空けて平行に配置される。ただし、陰極としては、上述のものに限定されず、ステンレス等の金属製のトレイやかごとして設けられるものであってもよい。なお、支持部材２１は、開口上端部（具体的には、枠体２５の上端部）を樹脂等の絶縁体２１ｂによって縁取りされている。また、吊下部材２２は、支持部材２１との接続部分２２ａ及び電源４との接続部分２２ｂを除き、樹脂等の絶縁体２２ｃによって被覆されている。
【００３３】
また、陰極２０は、特に平板状の洗浄対象物Ｍを保持するのに適しており、具体的には、図５に示すような前記洗浄対象物Ｍを固定するための固定部材３０が備えられる。該固定部材３０は、前記支持部材２１に着脱可能に取り付けられる取付部３１と、前記洗浄対象物Ｍを固定する固定部３２とを備え、該固定部３２が洗浄対象物Ｍを前記支持部材２１との間に挟み込むように構成される。
【００３４】
前記取付部３１は、前記支持部材２１の下面に当接する当接部３３ａ及び外周面に螺子部が形成され前記支持部材２１の空間部２３に挿通される挿通部３３ｂを有する下側部材３３と、下側部材３３の挿通部３３ｂが挿通される挿通孔を有し、前記支持部材２１の上面に当接する上側部材３４と、前記下側部材３３及び上側部材３４が前記支持部材２１を挟み付けた状態で固定するためのナット３５とを備える。また、前記固定部３２は、前記下側部材３３の挿通部３３ｂが挿通される挿通孔を有し、挿通部３３ｂに挿通された状態でナット３６によって取付部３１側に固定される。
【００３５】
前記電解洗浄装置１には、電解洗浄以外にも前記電解洗浄液を超音波振動させて洗浄対象物の超音波洗浄を行うための超音波発生器（図示しない）が備えられている。該超音波発生器は、前記洗浄槽３の下部に設けられる。超音波洗浄は、電解洗浄と同時に又は交互に行うことができるが、電解洗浄と同時に行われるのが好ましい。
【００３６】
このようにすれば、電解洗浄液が超音波振動することにより洗浄対象物Ｍに付着した汚れの剥離を促進することができる。具体的には、超音波振動によってキャビテーションが発生し、これによって汚れの剥離が促進されるとともに、電解反応が活性化される。従って、陽極体１２と対面していない箇所や、凹んだ部分に対しても洗浄効果を高く発揮することができる。
【００３７】
また、前記電解洗浄装置１は、前記電解洗浄液を加熱する加熱装置（図示しない）を備える構成が好ましい。なお、電解洗浄を行う液温は、２０〜７０℃が好ましく、この場合には、洗浄対象物Ｍが焼けや変色を生じることなく好適に洗浄を実施することができる。さらに、液温が５０〜６０℃の場合には、金属酸化皮膜、錆、樹脂付着物、ガス焼けなどの比較的結合の強い金型汚れに対しても、洗浄対象物Ｍに損傷を与えることなく短時間で最も効率よく洗浄することができる。
【００３８】
また、前記電解洗浄装置１は、電解洗浄液を洗浄槽３から排出し、夾雑物を除去し、再度洗浄槽３内に投入する循環機構（図示しない）を備える。ここで、循環機構について具体的に説明する。前記洗浄槽３は、底部分から電解洗浄液が供給されるように構成されており、洗浄槽３が満杯となると、所定の高さ位置に設けられた排出部から電解洗浄液がオーバーフローするようになっている。電解洗浄の際には、洗浄対象物Ｍから剥離した付着物などの夾雑物や泡が発生するものであるが、電解洗浄液をオーバーフローさせることで、これら夾雑物や泡も電解洗浄液とともに洗浄槽３から排出される。排出された電解洗浄液は、例えばフィルターによる濾過等の周知の方法によって浄化処理され、浄化された電解洗浄液は再度前記洗浄槽３に供給される。
【００３９】
なお、前記電解洗浄装置１によって洗浄される洗浄対象物Ｍは、例えば、フラットパネルディスプレイの導光板やシート状光学レンズ、携帯電話の超小型精密なカメラレンズ、車両用リフレクター等を射出成型する金型である。
【００４０】
また、電解洗浄液としては、電解質と、キレート剤と、界面活性剤とを含有するものが用いられる。電解質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、クエン酸ナトリウムの少なくともいずれか一つを含有するものが好ましい。キレート剤としては、カルボキシレート基（ＣＯＯ−）及び窒素（Ｎ）原子で金属イオンを配位するキレート剤を含有するもの、及び、グルコン酸塩が好ましい。界面活性剤としては、中性界面活性剤、両性界面活性剤、陰イオン界面活性剤の少なくともいずれか一つを含有するものが好ましく、特に、両性界面活性剤が好ましい。また、電解洗浄液は、ｐＨが８〜１４のアルカリ性水溶液であり、ｐＨ値が高いほど洗浄効果が高くなる。また、このｐＨ範囲で洗浄を行えば、Ｆｅや鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｔｉ、希金属類を材質とする洗浄対象物の腐食は無視できる。
【００４１】
上記電解洗浄液において、キレート剤は、電解洗浄液中に溶解した金属イオンを配位して封鎖するため、金属イオンに由来する洗浄対象物の変色を好適に防止することができる。また、界面活性剤は、電解洗浄液の表面張力を小さくするため、汚れの隙間に対する浸透性を高めて洗浄効果を高めることができる。また、界面活性剤によって電解洗浄液の液面に泡が発生するため、電解洗浄によって発生した気体が液面で弾けるときに発生するアルカリ性のミストが飛散するのを好適に防止することができる。
【００４２】
さらに、長時間に亘って電解洗浄を行うと、電解洗浄液の蒸発や水の電気分解によって液量が減少するため、電解洗浄開始時の液量を維持すべく、補充液を適宜補充する。補充液は、水であってもよいが、電解質とキレート剤とグルコン酸塩とを含有するものが好ましく、界面活性剤を含有するものがさらに好ましい。なお、上述の電解洗浄液と同様に、電解質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、クエン酸ナトリウムの少なくともいずれか一つを含有するものが好ましい。キレート剤として、カルボキシレート基（ＣＯＯ−）及び窒素（Ｎ）原子で金属イオンを配位するキレート剤を含有するものが好ましい。界面活性剤としては、中性界面活性剤、両性界面活性剤、陰イオン界面活性剤の少なくともいずれか一つを含有するものが好ましく、特に、両性界面活性剤が好ましい。
【００４３】
次に、本実施形態に係る電解洗浄装置１及び電解洗浄方法の特徴的部分である電圧（通電量）の制御について説明する。
【００４４】
前記電解洗浄装置１は、図６に示すように、前記陽極１０と前記陰極２０との通電量が時間的に変化するように制御可能に構成される。具体的には、前記通電量は、前記陽極１０と前記陰極部２０間に印加する電圧によって制御される。
【００４５】
また、前記電解洗浄装置１は、大きさの異なる複数の電圧を前記陽極１０と前記陰極２０間に印加可能に構成され、これら複数の電圧の間で陽極１０と陰極２０間に印加する電圧が交互に切り替えられる。また、前記電解洗浄装置１は、前記陽極１０と前記陰極２０間に印加する電圧が所定時間毎に切り替えられる。
【００４６】
なお、印加される電圧が約２Ｖ（いわゆる過電圧）を下回ると電流が流れなくなり、電解ガスを発生させることができない状態となるため、時間変動する印加電圧の最大値は、少なくとも過電圧以上に設定される。また、印加電圧が大きくなると通電過多となり、電解洗浄液の寿命が急激に短くなる上に、洗浄対象物Ｍに焼けや変色等の損傷が発生しやすくなる。従って、陽極１０と陰極２０間に印加される電圧は、少なくとも１２Ｖを超えないように設定されるのが好ましく、１０Ｖを超えないことがより好ましい。
【００４７】
ところで、電解洗浄液は、一般に高価である上にランニングコストに占める割合が高いため、寿命が短いとランニングコストが高くなってしまうという問題もある。また、使用済みの電解洗浄液を頻繁に廃棄しなければないことは、廃液量が増えることによって環境負荷を増大させるため好ましくない。さらに、交換頻度が高いと、電解洗浄全体の作業効率が低下するという問題がある。従って、電解洗浄液の寿命を長く維持することができることが好ましい。このため、前記電解洗浄装置１は、前記陽陰極間に印加される電圧の時間平均値が３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下となるように設定される。
【実施例１】
【００４８】
以下、試験例を挙げて本発明についてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの試験例のみの記載に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において適宜変更することができる。
【００４９】
＜試験例１＞
試験例１では、図７に示すような実験装置を使用し、Ｆｅ板４１の表面の４箇所に円形状（φ６ｍｍ）の樹脂Ｒを付着させた試料Ｓを電解洗浄する試験を行った。なお、洗浄力評価に用いる試料Ｓは、樹脂Ｒの付着状態（大きさや形状）によって剥離しやすさに差が生じるため、正確な洗浄力評価を行うために、均質な試料を次の方法によって作製した。まず、Ｆｅ板（長さ１００ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍ）を、５重量％水酸化ナトリウム水溶液中で数秒間陰極電解して脱脂洗浄し、流水で水洗・乾燥した。次に、直径６ｍｍの穴が１０ｍｍ間隔で４箇所に設けられたマスキングテープをＦｅ板に貼り付け、その上からアクリルーシリコン樹脂（アサヒペン株式会社製の油性スーパーコート）を塗布した後、マスキングテープを剥がし、常温・常圧下で１４時間以上乾燥させた。
【００５０】
そして、図７に示すように、上記試料Ｓ（樹脂を付着させたＦｅ板４１）を陰極とし、何も付着していないＦｅ板４２を陽極とし、これら陽極及び陰極を５０ｍｍ離して対面させた状態で、１００ｍＬの電解洗浄液を収容する１００ｍＬビーカー内に配置した。
【００５１】
電解洗浄液としては、４．５重量％水酸化ナトリウム、５重量％エチレンジアミン四酢酸・四ナトリウム、２％グルコン酸ナトリウム、及び微量（例えば、１重量％以下）の両性界面活性剤を含むアルカリ性水溶液からなる電解洗浄液（ｐＨ１３．６）を用いた。
【００５２】
そして、前記陽極としてのＦｅ板４２に印加する電圧として、第１の電圧Ｅ１と第２の電圧Ｅ２とを設定し、この二つの電圧値を所定の時間Ｔ内に所定の割合で切り替えて印加した。第２の電圧Ｅ２での印加時間は、前記所定の時間（即ち、周期Ｔ）に対してＸ％とした。（従って、第１の電圧Ｅ１での印加時間は周期Ｔに対して１００％−Ｘ％となる。）かかる印加電圧の時間平均は、Ｅａ＝Ｅ１×（１００％−Ｘ％）＋Ｅ２×Ｘ％で求めることができる。なお、液温は２５〜３５℃に維持した。
【００５３】
そして、前記Ｆｅ板４１に付着した樹脂Ｒが剥離したことが確認される時間を測定した。樹脂Ｒの剥離時間は、４つの樹脂Ｒが剥離した時間の平均とした。具体的には、表１に示すように、第１の電圧Ｅ１、第２の電圧Ｅ２、周期Ｔの設定を変更して、試験例１ａ〜１ｑとした。これらを表１に示す。
【００５４】
＜比較例１＞
比較例１は、陽極としてのＦｅ板４２に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１と同様である。比較例１では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。そして、前記Ｆｅ板４１に付着した樹脂Ｒが剥離したことが確認される時間を測定した。具体的には、印加する電圧の設定を変更して、比較例１ａ〜１ｄとした。これらを表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
上記測定の結果、電解洗浄力は、試験例１の方が比較例１に比べて高いことが確認された。特に、試験例１ｂの印加電圧の時間平均と比較例１ｂの印加電圧とは同じ値（６Ｖ）である（即ち、通電量は同じ）にもかかわらず、試験例１ｂの方が樹脂の剥離時間が短い（即ち、洗浄効果が高い）ことが確認された。
【００５７】
＜試験例２＞
試験例２は、電解洗浄液に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１と同様である。試験例２では、電解洗浄液に含まれる電解質として、１０重量％炭酸カリウムを用いた。電解洗浄液のｐＨは、１２．３であった。具体的には、表２に示すように、第１の電圧Ｅ１、第２の電圧Ｅ２、周期Ｔの設定を変更して、試験例２ａ〜２ｈとした。
【００５８】
＜比較例２＞
比較例２は、陽極としてのＦｅ板４２に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１と同様であり、比較例１では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。そして、これら試験例２及び比較例２において、前記Ｆｅ板４１に付着した樹脂が剥離したことが確認される時間を測定した。具体的には、印加する電圧の設定を変更して、比較例１ａ〜１ｄとした。これらを表２に示す。
【００５９】
【表２】
【００６０】
上記測定の結果、電解洗浄力は、試験例２の方が比較例２に比べて高いことが確認された。特に、試験例２ｂ及び試験例２ｄの印加電圧の時間平均と比較例２ｂの印加電圧とは同じ値（６Ｖ）である（即ち、通電量は同じ）にもかかわらず、試験例２ｂ及び試験例２ｄの方が樹脂の剥離時間が短い（即ち、洗浄効果が高い）ことが確認された。
【００６１】
＜試験例３＞
試験例３は、電解洗浄液に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１ａと同様である。試験例３では、電解洗浄液に含まれる電解質として、表３に示すようなものを用いた。具体的には、表３に示すように、電解洗浄液に含まれる電解質を変更するとともに、第１の電圧Ｅ１、第２の電圧Ｅ２、周期Ｔの設定を変更して、試験例３ａ〜３ｊとした。なお、上記試験例３ｅと上記試験例２ａ、及び、上記試験例３ｊと上記試験例２ｂとは、同一の実験条件である。
【００６２】
＜比較例３＞
比較例３は、電解洗浄液に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記比較例１と同様であり、比較例１では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。なお、上記比較例３ｅと上記比較例２ａとは、同一の実験条件である。そして、これら試験例２及び比較例２において、前記Ｆｅ板４１に付着した樹脂が剥離したことが確認される時間を測定した。具体的には、表３に示すように、電解洗浄液に含まれる電解質を変更して、比較例３ａ〜３ｅとした。これらを表３に示す。
【００６３】
【表３】
【００６４】
上記測定の結果、ｐＨが高いほど、電解洗浄力も高くなる傾向が確認された。また、試験例３ａ〜３ｅと試験例３ｆ〜３ｊとを比較した場合、試験例３ｆ〜３ｊの方が印加電圧の平均値が６Ｖと小さい（即ち、通電量が少ない）にもかかわらず、印加電圧の平均値が６．２５Ｖである試験例３ａ〜３ｅよりも剥離時間が短い（即ち、洗浄効果が高い）ことが確認された。
【００６５】
＜試験例４＞
試験例４では、図８に示す電解洗浄装置５０を使用した。陽極５１は、円盤状の陽極体（直径３６ｍｍ）によって構成され、陰極５２は、メッシュ構造を有するステンレス製のかごを用いて構成される。洗浄対象物Ｍとしては、金型や金属部品の素材に利用される鋼材（幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を用いた。そして、洗浄対象物Ｍを陰極５２に載置し、陽極５１の放電部分と前記洗浄対象物Ｍの上端面との間隔が３０ｍｍとなるように対面させた状態で、１Ｌの電解洗浄液を収容する１Ｌビーカー内に配置した。
【００６６】
電解洗浄液としては、４．５重量％水酸化ナトリウム、５重量％エチレンジアミン四酢酸・四ナトリウム、２％グルコン酸ナトリウム、及び微量（例えば、１重量％以下）の両性界面活性剤を含むアルカリ性水溶液からなる電解洗浄液（ｐＨ１３．６）を用いた。
【００６７】
そして、前記陽極に対して、第１の電圧Ｅ１と第２の電圧Ｅ２とを設定し、この二つの電圧値を所定の時間Ｔ内に所定の割合で切り替えて印加した。具体的には、第２の電圧Ｅ２での印加時間を前記所定の時間（即ち、周期Ｔ）に対してＸ％とした。（第１の電圧Ｅ１での印加時間は周期Ｔに対して１００％−Ｘ％となる。）かかる印加電圧の時間平均は、Ｅａ＝Ｅ１×（１００％−Ｘ％）＋Ｅ２×Ｘ％で求めることができる。なお、液温は５０〜６０℃に維持した。
【００６８】
そして、１時間ごとに、洗浄対象物Ｍに損傷（具体的には、焼けや変色）が発生しているか否かの検証を行い、洗浄対象物Ｍに損傷が確認されるまでの時間を測定した。検証としては、洗浄対象物Ｍを電解洗浄装置５０から取り出し、流水で水洗して電解洗浄液を取り除いた後、アルゴンガスを吹き付けて乾燥させ、照明等のある明るい環境下で肉眼及び光学顕微鏡を用いて損傷（具体的には、焼けや変色）の有無を調べる作業を行った。具体的には、表１に示すように、第１の電圧Ｅ１、第２の電圧Ｅ２、周期Ｔの設定を変更して、試験例４ａ〜４ｐとした。これらを表４に示す。
【００６９】
＜比較例４＞
比較例４は、陽極に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例１と同様である。比較例４では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。具体的には、印加する電圧の設定を変更して、比較例４ａ〜４ｅとした。これらを表４に示す。
【００７０】
【表４】
【００７１】
全ての試験例４ａ〜４ｐにおいて、最も寿命の短い比較例４ｄよりも寿命が長いことが確認された。また、上記測定の結果、印加電圧の時間平均が６．２５Ｖ以下の場合、６．５Ｖより大きい場合に比べて寿命が長くなることが確認された。また、印加電圧の時間平均が３．７５Ｖ以上の場合、３．５Ｖより小さい場合に比べて寿命が長くなることが確認された。従って、印加電圧の時間平均は、３．７５Ｖ以上、６．２５Ｖ以下に設定されると好適であることが確認された。
【００７２】
＜試験例５＞
試験例５は、電解洗浄液に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例４と同様である。試験例５では、電解洗浄液に含まれる電解質として、１０重量％炭酸カリウムを用いた。電解洗浄液のｐＨは、１２．３であった。また、比較例５は、陽極に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に試験例５と同様であり、比較例５では、印加する電圧を変化させることなく、一定の電圧を常時印加した。そして、洗浄対象物Ｍに損傷が発生していることが確認されるまでの時間を測定した。これらを表５に示す。
【００７３】
【表５】
【００７４】
＜試験例６＞
洗浄対象物Ｍとして、金型や金属部品に利用される鋼材（幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を用いた。また、測定に際しては、４つの洗浄対象物Ｍを用いた。
【００７５】
試験例６では、図１に示す電解洗浄装置１を使用した。具体的には、陽極１０は、円盤状の陽極体１２（直径３６ｍｍ）を６つ有する。そして、上記洗浄対象物Ｍを前記トレイ上に並べて電解洗浄装置にセットした。また、前記陽極は、金属の放電部分と前記洗浄対象物Ｍの上端面との間隔が３０ｍｍとなるように配置した。
【００７６】
電解洗浄液としては、４．５重量％水酸化ナトリウム、５重量％エチレンジアミン四酢酸・四ナトリウム、２％グルコン酸ナトリウム、及び微量（例えば、１重量％以下）の両性界面活性剤を含むアルカリ性水溶液からなる電解洗浄液（ｐＨ１３．６）を用いた。なお、電解洗浄装置１の洗浄槽３は１０Ｌの容量を有するものであり、この電解洗浄液を前記洗浄槽に９Ｌ投入した。
【００７７】
なお、電解洗浄中に電解洗浄液が減少するため、補充液として水を適宜補充した。測定が終了するまでに補充した補充液の量は約１５００ｍＬであった。また、電解洗浄と同時に４０ｋＨｚの超音波を照射した。なお、液温は４５〜６０℃に維持した。
【００７８】
そして、１時間ごとに、洗浄対象物Ｍに損傷（具体的には、焼けや変色）が発生しているか否かの検証を行い、洗浄対象物Ｍに損傷が確認されるまでの時間を測定した。検証としては、洗浄対象物Ｍを電解洗浄装置から取り出し、流水で水洗して電解洗浄液を取り除いた後、アルゴンガスを吹き付けて乾燥させ、照明等のある明るい環境下で肉眼及び光学顕微鏡を用いて損傷（具体的には、焼けや変色）の有無を調べる作業を行った。この結果を表６に示す。
【００７９】
＜比較例６＞
比較例６は、陽極に印加する電圧に関するものを除いて、各種の条件は基本的に上記試験例２と同様である。比較例６では、陽極に印加する電圧を変化させることなく、５Ｖの電圧を常時印加した。測定が終了するまでに補充した補充液（水）の量は約１５００ｍＬであった。この結果を表６に示す。
【００８０】
【表６】
【００８１】
また、参考例として、次のような試験を行った。
【００８２】
＜参考例１＞
試験例４で用いたものと同様の鋼材及びステンレス鋼（幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍ、高さ２ｍｍ）を試料とし、酸性水溶液中に浸漬した際の影響を検証した。具体的には、１００ｍＬビーカー中に、２重量％アニリンを含む１０重量％塩酸水溶液１００ｍＬを加え、温度を４０℃に保ち、各試料の表面の変化を観察した。その結果、浸漬後約１０分の段階において、鋼材及びステンレス鋼の両方の表面から水素ガスが発生していることが確認された。また、約６０分浸漬した後に資料を取り出して肉眼及び光学顕微鏡によって観察すると、鋼材とステンレス鋼の両方が腐食して薄灰色に変色していることが確認された。
【００８３】
＜参考例２＞
試験例４で用いたものと同様の電解洗浄装置５０（図８参照）を準備し、試料として試験例４で用いたものと同様の試料に対して、５Ｖ一定の直流電圧を印加して電解洗浄を行なった。その結果、電解洗浄を開始して３０分後に鋼材の表面が黒褐色に変色した。また、陰極として用いたステンレス製のかごの表面も黒褐色に変色した。
【００８４】
これらの結果から、酸性水溶液中で鋼材やステンレス鋼が腐食・溶解されにくいのは比較的短時間に限られることが分かった。また、該酸性水溶液と接触させるだけでステンレス鋼が徐々に腐食することから、洗浄装置の洗浄槽がステンレス製であると洗浄槽が徐々に腐食されるため取扱いが困難であることが分かった。
【００８５】
以上のように、本実施形態に係る電解洗浄装置１及び電解洗浄方法によれば、洗浄効果を向上させることができる。従って、短い洗浄時間で電解洗浄を行うことができるため、長時間に亘って電解洗浄液を使用することが可能であるので、ランニングコストを低減でき、また、廃液の発生頻度を少なくして環境への負荷をも低減することができる。
【００８６】
即ち、本実施形態に係る電解洗浄装置１及び電解洗浄方法によれば、陽極１０及び陰極２０間の通電量が常時一定である従来の電解洗浄装置及び電解洗浄方法の場合に比べて、洗浄効果を向上させることができる。かかる効果が発揮される理由の一つとしては、陰極２０に対する陽極１０と前記陰極２０間の通電量が常時変化することで、陰極２０に保持された洗浄対象物Ｍにおける気体の発生状態が常時変化するため、剥離作用等の洗浄作用を洗浄対象物Ｍに付着した汚れに対して効果的に加えることができるということが考えられる。
【００８７】
さらに、通電量が多い状態から少ない状態に変化すると気体の発生が抑制される。ここで、電解洗浄液は、前記循環手段による流れや、超音波振動による振動や、温度差によって発生する対流や、気体の上昇によって発生する対流等によって、常時撹拌される状態となっている。従って、気体の発生が抑制されている間に電解洗浄液の撹拌によって洗浄対象物Ｍの表面から気体が除去されるため、洗浄対象物Ｍの表面に電解洗浄液を好適に供給することができ、電解洗浄効果がさらに高まる。
【００８８】
しかも、常時一定の電圧を印加する場合に比べて通電量を抑えることができ、その分電解洗浄液の寿命を長くできる。また、通電量が減少することにより、陽極１０からの発熱量が小さくなることで電解洗浄液の急速な温度上昇を抑えることができる。従って、電解洗浄液の温度制御を容易に行うことができるとともに、電解洗浄液に添加されている界面活性剤による泡が過剰に発生することも好適に防止することができる。
【００８９】
また、前記通電量は、前記陽極１０と前記陰極２０間に印加する電圧の制御によって行うことができるため、通電量の制御が容易となる。
【００９０】
また、前記電解洗浄装置１では、大きさの異なる複数の電圧を前記陽極１０と前記陰極２０間に印加可能に構成され、これら複数の電圧の間で陽極１０と前記陰極２０間に印加する電圧が交互に切り替えられる。従って、通電量を容易に数値制御することができる。
【００９１】
特に、前記陽極１０と前記陰極２０間に印加される電圧の時間平均値が３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下となるように設定される構成によれば、電解洗浄液の寿命をより長く維持することができる。
【００９２】
なお、本発明に係る電解洗浄装置及び電解洗浄方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００９３】
例えば、陽陰極間に印加される電圧の波形は、図６に示したもの以外にも、図９に示すようなものを例示することができる。図９（Ａ）に示すものは、大きさの異なる３つの電圧を陽陰極間に印加可能に構成され、これら３つの電圧値の間で陽陰極間に印加する電圧が交互に切り替えられるものである。また、図９（Ｂ）に示すものは、印加される電圧値が一定ではなく、低い状態から高い状態まで連続的に変動するものである。また、前記陽陰極間に印加される電圧が瞬間的に変化するものであってもよく、例えば、図９（Ｃ）に示すものは、電圧が瞬間的に立ち上がった後、連続的に下がるものであり、図９（Ｄ）に示すものは、電圧が連続的に上昇した後、瞬間的に立ち下がるものである。また、図９（Ｅ）に示すものは、電圧が一定に保たれることなく常時変化するものである。図９（Ｆ）に示すものは、電圧が低い一定値から最大値を経て最大値よりも低い値まで急激に変化した後、その値を所定の時間維持し、その後、前記低い一定値まで急激に変化するものである。
【００９４】
また、上記実施形態においては、前記通電量は前記陽陰極間に印加する電圧によって制御されるものとして説明したが、前記陽極と前記陰極との通電量が時間的に変化するように制御可能なものであればこれに限定されるものではなく、例えば、電流を変化させるものであってもよい。このことから、上記波形など、電圧を変化させることで達成されるものとして説明された事項は、原則として、通電量を変化させる方法でも達成することができる。
【００９５】
また、上記実施形態においては、超音波洗浄を併せて行い、電解洗浄液を循環し、電解洗浄液を濾過し、電解洗浄中に補充液を補充するものであったが、これに限定されるものではなく、これらの付随的な操作は、電解洗浄の際に行われないものであってもよく、これらの付随的な操作の中の一部が行われるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態に係る電解洗浄装置の平面図を示す。
【図２】同実施形態に係る電解洗浄装置の断面図を示す。
【図３】同実施形態に係る電解洗浄装置の陽極を示し、（Ａ）は、陽極全体の斜視図を示し、（Ｂ）は、陽極の陽極体の斜視図を示す。
【図４】同実施形態に係る電解洗浄装置の陰極の斜視図を示す。
【図５】同実施形態に係る電解洗浄装置の陰極に備えられる固定部材を説明する図を示し、（Ａ）は、固定部材を用いて洗浄対象物を陰極に固定した状態の正面図、（Ｂ）は固定部材を構成する下側部材の上面図、（Ｃ）は下側部材の正面図、（Ｄ）は下側部材の側面図を示す。
【図６】同実施形態に係る電解洗浄装置及び電解洗浄方法において、陽極に印加される電圧の波形のグラフを示す。
【図７】本発明の効果を検証するための試験例に係る実験装置を示す。
【図８】本発明の効果を検証するための試験例に係る電解洗浄装置を示す。
【図９】本発明の他の実施形態に係る電解洗浄装置及び電解洗浄方法において、陽陰極間に印加される電圧の波形のグラフを示す。
【符号の説明】
【００９７】
１…電解洗浄装置、２…筐体、３…洗浄槽、４…電源、１０…陽極、１２…陽極体、１２ａ…放電部分、１２ｂ…絶縁体、１３…支持体、２０…陰極、２１…支持部材、２１ａ…導電部分、２１ｂ…絶縁体、２２…吊下部材、２２ａ…支持部材との接続部分、２２ｂ…電源との接続部分、２２ｃ…絶縁体、２３…空間部、２４…棒状体、２５…枠体、３０…固定部材、３１…取付部、３２…固定部、３３…下側部材、３３ａ…当接部、３３ｂ…挿通部、３４…上側部材、３５…ナット、３６…ナット、４１…陰極としてのＦｅ板、４２…陽極としてのＦｅ板、５０…電解洗浄装置、５１…陽極、５２…陰極、Ｅ１…第１の電圧、Ｅ２…第２の電圧、Ｍ…洗浄対象物、Ｒ…樹脂、Ｓ…試料、Ｔ…周期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と洗浄対象物を保持する陰極とを電解洗浄液中に浸漬し、陽陰極間に直流で通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄装置であって、
陽陰極間の通電量が時間的に変化するように制御可能に構成されることを特徴とする電解洗浄装置。
【請求項２】
前記通電量は、前記陽陰極間に印加する電圧によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の電解洗浄装置。
【請求項３】
大きさの異なる複数の電圧を前記陽陰極間に印加可能に構成され、
これら複数の電圧が所定時間毎に交互に切り替えられることを特徴とする請求項２に記載の電解洗浄装置。
【請求項４】
前記陽陰極間に印加される電圧の時間平均値が３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下となるように設定されることを特徴とする請求項２又は３に記載の電解洗浄装置。
【請求項５】
前記陽極は、Ｆｅ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金を用いて形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解洗浄装置。
【請求項６】
前記陽極は、Ｔｉからなる陽極本体をＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金によって被覆して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解洗浄装置。
【請求項７】
前記電解洗浄液を超音波振動させる超音波発生器を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電解洗浄装置。
【請求項８】
陽極と洗浄対象物を保持する陰極とを電解洗浄液中に浸漬し、陽陰極間に直流で通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄方法であって、
前記陽陰極間の通電量が時間的に変化するように制御することを特徴とする電解洗浄方法。
【請求項９】
前記陽陰極間に対して、所定時間毎に大きさの異なる複数の電圧を交互に切り替えて印加することを特徴とする請求項８に記載の電解洗浄方法。
【請求項１０】
前記陽陰極間に印加される電圧の時間平均値が３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下であることを特徴とする請求項９に記載の電解洗浄方法。
【請求項１１】
前記電解洗浄液は、アルカリ性水溶液からなるものであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電解洗浄方法。
【請求項１２】
前記電解洗浄液は、
電解質として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、クエン酸ナトリウムの少なくともいずれか一つを含有し、
キレート剤として、カルボキシレート基（ＣＯＯ−）及び窒素（Ｎ）原子で金属イオンを配位するキレート剤と、グルコン酸塩とを含有し、
界面活性剤として、中性界面活性剤、両性界面活性剤、陰イオン界面活性剤の少なくともいずれか一つを含有することを特徴とする請求項１１に記載の電解洗浄方法。
【請求項１】
陽極と洗浄対象物を保持する陰極とを電解洗浄液中に浸漬し、陽陰極間に直流で通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄装置であって、
陽陰極間の通電量が時間的に変化するように制御可能に構成されることを特徴とする電解洗浄装置。
【請求項２】
前記通電量は、前記陽陰極間に印加する電圧によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の電解洗浄装置。
【請求項３】
大きさの異なる複数の電圧を前記陽陰極間に印加可能に構成され、
これら複数の電圧が所定時間毎に交互に切り替えられることを特徴とする請求項２に記載の電解洗浄装置。
【請求項４】
前記陽陰極間に印加される電圧の時間平均値が３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下となるように設定されることを特徴とする請求項２又は３に記載の電解洗浄装置。
【請求項５】
前記陽極は、Ｆｅ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金を用いて形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解洗浄装置。
【請求項６】
前記陽極は、Ｔｉからなる陽極本体をＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ若しくはこれらの合金によって被覆して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解洗浄装置。
【請求項７】
前記電解洗浄液を超音波振動させる超音波発生器を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電解洗浄装置。
【請求項８】
陽極と洗浄対象物を保持する陰極とを電解洗浄液中に浸漬し、陽陰極間に直流で通電して洗浄対象物を電解洗浄する電解洗浄方法であって、
前記陽陰極間の通電量が時間的に変化するように制御することを特徴とする電解洗浄方法。
【請求項９】
前記陽陰極間に対して、所定時間毎に大きさの異なる複数の電圧を交互に切り替えて印加することを特徴とする請求項８に記載の電解洗浄方法。
【請求項１０】
前記陽陰極間に印加される電圧の時間平均値が３．２５Ｖ以上６．２５Ｖ以下であることを特徴とする請求項９に記載の電解洗浄方法。
【請求項１１】
前記電解洗浄液は、アルカリ性水溶液からなるものであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電解洗浄方法。
【請求項１２】
前記電解洗浄液は、
電解質として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、クエン酸ナトリウムの少なくともいずれか一つを含有し、
キレート剤として、カルボキシレート基（ＣＯＯ−）及び窒素（Ｎ）原子で金属イオンを配位するキレート剤と、グルコン酸塩とを含有し、
界面活性剤として、中性界面活性剤、両性界面活性剤、陰イオン界面活性剤の少なくともいずれか一つを含有することを特徴とする請求項１１に記載の電解洗浄方法。
【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２００９−２４２９３１（Ｐ２００９−２４２９３１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９４５５２（Ｐ２００８−９４５５２）
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（５９３０４７４１５）ソマックス株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（５９３０４７４１５）ソマックス株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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