(57)【要約】【課題】より簡易な構成で洗浄能力の向上を実現することのできるドライアイス洗浄装置を提供する。【解決手段】このドライアイス洗浄装置は、被洗浄物にドライアイス粒を吹き付けて、被洗浄物の洗浄をおこなう。被洗浄物に向かって延びた気体流路を有し、気体流路に気体を供給して噴射する気体噴射部と、気体流路に連結され、気体流路内にドライアイス粒を供給するドライアイス供給部と、気体噴射部の駆動を制御する制御部と、を備える。制御部は、被洗浄物の洗浄中において、気体の供給量を相対的に小さくする低流量状態と、気体の供給量を相対的に大きくする高流量状態とを交互に繰り返すように気体噴射部を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被洗浄物（２００）にドライアイス粒を吹き付けて、前記被洗浄物の洗浄をおこなうドライアイス洗浄装置であって、
前記被洗浄物に向かって延びた気体流路（１１）を有し、前記気体流路に気体を供給して噴射する気体噴射部（１０）と、
前記気体流路に連結され、前記気体流路内に前記ドライアイス粒を供給するドライアイス供給部（２０）と、
前記気体噴射部の駆動を制御する制御部（３０）と、を備え、
前記制御部は、前記被洗浄物の洗浄中において、前記気体の供給量を相対的に小さくする低流量状態と、前記気体の供給量を相対的に大きくする高流量状態とを交互に繰り返すように前記気体噴射部を制御するドライアイス洗浄装置。
【請求項２】
前記低流量状態は、前記気体の供給量がゼロである請求項１に記載のドライアイス洗浄装置。
【請求項３】
前記低流量状態と前記高流量状態とを所定の周期で周期的に繰り返す請求項１または請求項２に記載のドライアイス洗浄装置。
【請求項４】
前記気体噴射部は、前記気体を加熱する加熱機構（１３）を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のドライアイス洗浄装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記低流量状態に同期して前記加熱機構を駆動して前記気体を加熱する請求項４に記載のドライアイス洗浄装置。
【請求項６】
被洗浄物（２００）にドライアイス粒を吹き付けて、前記被洗浄物の洗浄をおこなうドライアイス洗浄装置であって、
前記被洗浄物に向かって延びた気体流路（１１）を有し、前記気体流路に気体を供給して噴射する気体噴射部（１０）と、
前記気体流路に連結され、前記気体流路内に前記ドライアイス粒を供給するドライアイス供給部（２０）と、
前記気体噴射部の駆動を制御する制御部（３０）と、を備え、
前記気体噴射部は、前記気体を加熱する加熱機構（１３）を有するものであり、
前記制御部は、前記被洗浄物の洗浄中において前記加熱機構を制御することにより、前記気体の温度を相対的に小さくする低温状態と、前記気体の温度を相対的に大きくする高温状態とを交互に繰り返すドライアイス洗浄装置。
【請求項７】
前記低温状態と前記高温状態とを所定の周期で周期的に繰り返す請求項６に記載のドライアイス洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書の開示は、対象に粒状のドライアイスを吹き付けて洗浄するドライアイス洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械装置等の洗浄において、水やサンドブラストを用いない方法として、ドライアイス洗浄が知られている。ドライアイス洗浄は、親油性の汚れに対する洗浄能力が水洗に較べて優れていることに加え、アルミナ等の粒子が残留しない点で粉塵公害を生じない洗浄方法としてメリットを有する。
【０００３】
ドライアイス洗浄は、所定の粒径を有するドライアイス粒を、洗浄対象である母材に付着した付着物に吹き付けることで実現される。吹き付けられたドライアイス粒は、母材および付着物との熱交換によって気化し、その体積膨張によって付着物を母材から剥離させる。これにより、付着物が除去され、洗浄が完了する。
【０００４】
上記のとおり、ドライアイス粒の気化は、ドライアイス粒と母材および付着物との熱交換によって実現されるので、母材および付着物の温度がドライアイス粒の温度に近づくほど洗浄能力が低下する。
【０００５】
特許文献１には、液化炭酸ガスを供給する液化炭酸ガス供給系と、噴射用ガスを供給する噴射用ガス供給系とを備えるドライアイススノー洗浄装置において、噴射用ガス供給系を構成する噴射用ガス管を加熱して被洗浄物を昇温して洗浄能力の向上と被洗浄物の結露を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１０１６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のドライアイス洗浄装置は、噴射用ガスを常時加熱することになるため、例えば温度ムラが生じた場合などにおいてはドライアイス粒の粒径にばらつきが生じてしまい、洗浄能力にもばらつきが生じてしまう虞がある。
【０００８】
そこで、この明細書の開示は上記問題点に鑑み、より簡易な構成で洗浄能力の向上を実現することのできるドライアイス洗浄装置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】
【０００９】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１０】
上記目的を達成するために、この明細書に開示されるドライアイス洗浄装置のひとつは、被洗浄物（２００）にドライアイス粒を吹き付けて、被洗浄物の洗浄をおこなうドライアイス洗浄装置であって、被洗浄物に向かって延びた気体流路（１１）を有し、気体流路に気体を供給して噴射する気体噴射部（１０）と、気体流路に連結され、気体流路内にドライアイス粒を供給するドライアイス供給部（２０）と、気体噴射部の駆動を制御する制御部（３０）と、を備え、制御部は、被洗浄物の洗浄中において、気体の供給量を相対的に小さくする低流量状態と、気体の供給量を相対的に大きくする高流量状態と、を交互に繰り返すように気体噴射部を制御する。
【００１１】
これによれば、被洗浄物にドライアイス粒の吹付け量が相対的に小さくなる低流量状態においては、高流量状態に較べてドライアイス粒の吹付け量、ならびに、吹付けられる冷気の量を少なくすることができる。よって、低流量状態においては、高流量状態に較べて、外気と被洗浄物との熱交換の割合を多くでき、被洗浄物の温度低下を抑制することができる。そして、温度低下の抑制の効果は、従来のように加熱機構を設ける必要がないから、ドライアイス粒の吹付けの際の温度ムラを抑制することができる。しかも、加熱機構を設ける必要がないから、装置の複雑化を抑制することができる。
【００１２】
また、この明細書に開示される別のドライアイス洗浄装置は、被洗浄物（２００）にドライアイス粒を吹き付けて、被洗浄物の洗浄をおこなうドライアイス洗浄装置であって、被洗浄物に向かって延びた気体流路（１１）を有し、気体流路に気体を供給して噴射する気体噴射部（１０）と、気体流路に連結され、気体流路内にドライアイス粒を供給するドライアイス供給部（２０）と、気体噴射部の駆動を制御する制御部（３０）と、を備え、気体噴射部は、気体を加熱する加熱機構（１３）を有するものであり、制御部は、被洗浄物の洗浄中において加熱機構を制御することにより、気体の温度を相対的に小さくする低温状態と、気体の温度を相対的に大きくする高温状態とを交互に繰り返す。
【００１３】
これによれば、高温状態時において、被洗浄物を加熱してドライアイス粒と被洗浄物との温度差を維持して洗浄能力を向上できるとともに、高温状態と低温状態とを交互に繰り返すので、温風に温度ムラが生じた場合でも、低温状態において温度の均一化を行うことができ、ドライアイス粒径のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係るドライアイス洗浄装置の概略構成を示す図である。
【図２】コンプレッサと加温ユニットの制御に係るタイミングチャートである。
【図３】変形例１におけるコンプレッサと加温ユニットの制御に係るタイミングチャートである。
【図４】第２実施形態におけるコンプレッサと加温ユニットの制御に係るタイミングチャートである。
【図５】変形例２におけるコンプレッサと加温ユニットの制御に係るタイミングチャートである。
【図６】その他の実施形態におけるコンプレッサと加温ユニットの制御に係るタイミングチャートである。
【図７】その他の実施形態におけるコンプレッサと加温ユニットの制御に係るタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１６】
（第１実施形態）
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るドライアイス洗浄装置の概略構成について説明する。
【００１７】
本実施形態におけるドライアイス洗浄装置は、例えば半導体装置の製造装置の表面に付着した汚れを除去する装置であって、ドライアイス粒を含んだドライアイス流れが、圧縮空気を含んだ空気流れと合流することでドライアイス粒が被洗浄物に吹付けされるようにされた２ガンホース方式の洗浄装置である。
【００１８】
図１に示すように、このドライアイス洗浄装置１００は、被洗浄物２００に向かってドライアイス粒を吹付ける装置である。被洗浄物２００は、半導体装置の製造装置等の機械装置であり、その表面は平面に限らず、凹凸が形成されていても良い。
【００１９】
ドライアイス洗浄装置１００は、気体噴射部１０と、ドライアイス供給部２０と、制御部３０と、を備えている。
【００２０】
気体噴射部１０は、被洗浄物２００に向かって延びて形成された気体流路１１と、気体流路１１に供給する圧縮空気を生成するコンプレッサ１２と、コンプレッサ１２から出力された圧縮空気を加温して温風を生成する加温ユニット１３と、を有している。
【００２１】
気体流路１１は、外部から空気を取り入れる吸入孔１１ａから、被洗浄物２００に対向する噴射孔１１ｂに向かって延びる管状の部材である。吸入孔１１ａに導入される気体は、適宜選択できるが、例えば窒素や二酸化炭素、酸素、水分などの濃度が調整された空気である。なお、単純に外部の空気を導入することもできる。本実施形態における気体流路１１の噴射孔１１ｂには、ノズル１４が取り付けされている。ノズル１４は、噴射孔１１ｂから噴射されたドライアイス粒を含む圧縮空気を整流し、指向性を持たせる。
【００２２】
コンプレッサ１２は、吸入孔１１ａから導入された気体を圧縮して出力する機構であり、気体流路１１に取り付けられている。コンプレッサ１２は、気体流路１１における噴射孔１１ｂに向かって圧縮空気を供給し、圧縮空気はノズル１４から噴射される。コンプレッサ１２には一般的に知られたコンプレッサを採用することができる。
【００２３】
加温ユニット１３は、気体流路１１におけるコンプレッサ１２の下流側に取り付けられている。加温ユニット１３は、コンプレッサ１２により出力された圧縮空気を加熱して温風にする機構である。加温ユニット１３には、例えば、気体流路１１内に電熱線を配するインライン型のヒータを採用することができる。また、赤外線により圧縮空気を加熱する赤外線型のヒータを採用しても良いし、その他の種々の空気用加温ヒータを採用することができる。加温ユニット１３が、特許請求の範囲における加熱機構に相当する。
【００２４】
ドライアイス供給部２０は、ドライアイスペレットを投入する投入孔２１と、ドライアイスペレットを所定の粒径のドライアイス粒になるように粉砕する粉砕部２２と、粉砕されて生成されたドライアイス粒が一時保管されるストレージ２３と、ドライアイス粒が流れるドライアイス流路２４と、を有している。
【００２５】
投入孔２１は、ドライアイス洗浄装置１００の筐体外面に露出して設けられ、ペレット状に成形されたドライアイスペレットを投入可能に開口している。投入孔２１の底面には粉砕部２２が露出しており、投入されたドライアイスペレットは粉砕部２２により粉砕される。
【００２６】
粉砕部２２は、例えば、逆回転する２つのロールが近接して設けられたロッドミル方式の粉砕機を採用することができる。投入孔２２から投入されたドライアイスペレットは、２つのロールの対向領域に誘導され、逆回転するロールに巻き込まれるようにして圧壊する。粉砕されたドライアイスペレットは所定の粒径とされたドライアイス粒となり、粉砕部２２の下部に設けられたストレージ２３に蓄積される。
【００２７】
ドライアイス流路２４は、ストレージ２３から延び、気体流路１１に接続されている。ドライアイス流路２４は、気体流路１１において加温ユニット１３よりも下流側に、流束に沿って斜めに接続されている。ドライアイス流路２４を流れてきたドライアイス粒は、ベンチュリ効果によって気体流路１１に流入し、気体流路１１とドライアイス流路２４との接続点以降は圧縮空気とドライアイス粒が混合した洗浄気体が噴射孔１１ｂに向かって流れる。
【００２８】
制御部３０は、コンプレッサ１２、加温ユニット１３、および、粉砕部２２に通信可能に接続されている。制御部３０は、コンプレッサ１２の駆動を制御して気体流路１１に流れる圧縮空気の流量を調整する。また、制御部３０は、加温ユニット１３のオンオフを制御して圧縮空気の加温、非加温を制御する。なお、制御部３０は、圧縮空気の加温時の温度も制御する。さらに、制御部３０は、粉砕部２２を制御して、ドライアイス粒の粒径や生成速度を調整する。
【００２９】
次に、図２を参照して、制御部３０が実行する具体的な制御について説明する。なお、図２は、コンプレッサ１２における気体流路１１への圧縮空気の供給量（例えば、毎分当たりの供給体積）、および、加温ユニット１３におけるヒータへの供給電力（例えば、ワット）の時間変化を示したタイミングチャートである。
【００３０】
本実施形態の制御部３０は、洗浄中を通して、加温ユニット１２に通電せず、実質的にはドライアイス洗浄装置１００が加温ユニット１２を備えていないものと同等である。本実施形態における制御部３０は、図２に示すように、時刻ｔ１において、時刻ｔ０の時点と較べて圧縮空気の供給量を増加させる。その後、時刻ｔ２において、制御部３０は、再び圧縮空気の供給量を減少させる。時刻ｔ２において減少後の供給量は、時刻ｔ０の時点と略同一である。そして、時点ｔ３において、再び圧縮空気の供給量を増加させる。時刻ｔ３は時刻ｔ１と等価であり、時刻ｔ３以降は、時刻ｔ１〜時刻ｔ３を１周期とする周期的な動作を行う。
【００３１】
時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の状態が、特許請求の範囲に記載の高流量状態に相当し、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間の状態が、特許請求の範囲に記載の低流量状態に相当する。本実施形態では、低流量状態においても圧縮空気の供給量はゼロではなく、ドライアイス粒は常に被洗浄物２００に供給されている。
【００３２】
このように、制御部３０は、圧縮空気の供給量に関して、低流量状態と高流量状態とを交互に繰り返すようにコンプレッサ１２を制御する。これにより、低流量状態では、高流量状態に較べてドライアイス粒の供給量が減少するので、常時、高流量状態でドライアイス粒を供給する従来の態様に較べて、被洗浄物２００表面の温度低下を抑制することができる。
【００３３】
なお、この温度低下に対する抑制効果は、加温ユニット１３の有無によらず実現することができるので、加温ユニット１３が付属しないドライアイス洗浄装置であってもその効果を奏することができる。また、加温ユニット１３を設けないことで、ドライアイス洗浄装置全体を軽量化することができる。また、ヒータの加熱等が不要なので消費電力を抑制できる。さらに、加温に起因するドライアイス粒の粒径ばらつきも生じることがない。
【００３４】
（変形例１）
図３に示すように、低流量状態においては、コンプレッサ１２による圧縮空気の供給を完全に停止しても良い。これにより、低流量状態においてドライアイス粒の供給を停止できるから、被洗浄物２００の温度低下をさらに抑制できる。
【００３５】
ただし、低流量状態と高流量状態との供給量差が大きいほど、相互の切り替えに要する時間が長くなるので、低流量状態における供給量の設定は、適宜調整すべきである。
【００３６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、洗浄中を通して加温ユニット１３を駆動しない態様について説明した。つまり、実質的に加温ユニット１３を有さない構成について説明した。これに対して、本実施形態における制御部３０は、加温ユニット１３への通電量を調整する。なお、本実施形態におけるドライアイス洗浄装置１００のハード構成は、第１実施形態と同一であり、制御部３０の制御が異なる。
【００３７】
図４に示すように、制御部３０は、時刻ｔ１において、時刻ｔ０の時点と較べて圧縮空気の供給量を増加させる。加えて、制御部３０は、時刻ｔ０において通電していた加温ユニット１３の電力供給を停止する。
【００３８】
その後、時刻ｔ２において、制御部３０は、再び圧縮空気の供給量を減少させる。時刻ｔ２において減少後の供給量は、時刻ｔ０の時点と略同一である。加えて、制御部３０は、時刻ｔ２において、加温ユニット１３への通電を再開する。
【００３９】
そして、時点ｔ３において、再び圧縮空気の供給量を増加させるとともに、加温ユニット１３への通電を停止する。時刻ｔ３は時刻ｔ１と等価であり、時刻ｔ３以降は、時刻ｔ１〜時刻ｔ３を１周期とする周期的な動作を行う。
【００４０】
上記のとおり、本実施形態では、低流量状態に同期して加温ユニット１３における圧縮空気の加熱が行われる。
【００４１】
本実施形態における制御を採用すれば、第１実施形態と同様に、コンプレッサ１２による圧縮空気の供給量が低下する低流量状態があることで、被洗浄物２００の温度低下を抑制することができる。加えて、低流量状態において、加温ユニット１３によって圧縮空気が加熱されるので、被洗浄物２００に熱量を与えることができ、温度低下をさらに抑制することができる。
【００４２】
（変形例２）
上記した第２実施形態に対して、コンプレッサ１２による圧縮空気の供給量を一定としても良い。図５に示すように、制御部３０は、時刻ｔ１において、時刻ｔ０において通電していた加温ユニット１３の電力供給を停止する。その後、時刻ｔ２において、加温ユニット１３への通電を再開する。そして、時点ｔ３において、加温ユニット１３への通電を停止する。時刻ｔ３は時刻ｔ１と等価であり、時刻ｔ３以降は、時刻ｔ１〜時刻ｔ３を１周期とする周期的な動作を行う。その間、制御部３０は、圧縮空気の供給量を一定に維持するようにコンプレッサ１２を制御する。
【００４３】
時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の状態が、特許請求の範囲に記載の低温状態に相当し、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間の状態が、特許請求の範囲に記載の高温状態に相当する。本変形例では、低温状態において加温ユニット１３への通電を停止しているが、電力の供給量を、高温状態よりも小さくするだけでも良い。
【００４４】
本変形例における制御を採用すれば、高温状態時において、被洗浄物を加熱してドライアイス粒と被洗浄物との温度差を維持して洗浄能力を向上できる。また、高温状態と低温状態とを交互に繰り返すので、温風に温度ムラが生じた場合でも、低温状態において温度の均一化を行うことができ、ドライアイス粒径のばらつきを抑制することができる。
【００４５】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態について説明したが、上記した実施形態になんら制限されることなく、この明細書に開示する主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００４６】
上記した各実施形態および変形例では、コンプレッサ１２の制御において、高流量状態と低流量状態を実現する際に、圧縮空気の供給量を高低の２値で設定する例について説明した。しかしながら、圧縮空気の供給量は２値でなくとも良い。図６に示すように、時刻ｔ１における高流量状態への遷移後、時刻ｔ４から時刻ｔ３に至るまでに、供給量が時間の経過にともなって次第に低下するようにコンプレッサ１２を制御しても良い。この態様では、時刻ｔ４〜時刻ｔ３は供給量の遷移期間であり、特許請求の範囲に記載の低流量状態に含まれる概念である。なお、図示しないが、供給量が低い状態から供給量が高い状態へ遷移する場合の遷移期間も低流量状態に含まれる概念である。
【００４７】
これによれば、コンプレッサ１２への通電に際して、急激な電流変化を抑制できるから、スイッチング時の消費電力を抑制することができる。
【００４８】
また、上記した各実施形態および変形例では、加温ユニット１３の制御において、高温状態と低温状態を実現する際に、加温ユニット１３への電力の供給量を高低の２値で設定する例について説明した。しかしながら、電力の供給量は２値でなくとも良い。図７に示すように、時刻ｔ１における高温状態への遷移後、時刻ｔ５から時刻ｔ２に至るまでに、供給電力が時間の経過にともなって次第に低下するように加温ユニット１３を制御しても良い。この態様では、時刻ｔ５〜時刻ｔ３は加温ユニット１３への電力供給の遷移期間であり、特許請求の範囲に記載の低温状態に含まれる概念である。なお、図示しないが、温度が低い状態から温度が高い状態へ遷移する場合の遷移期間も低温状態に含まれる概念である。
【００４９】
また、上記した各実施形態および変形例では、コンプレッサ１２における圧縮空気の供給量の制御や、加温ユニット１３における圧縮空気の温度の制御について、所定の周期を有して周期的に制御する例について説明したが、必ずしも周期性をもって制御される必要はない。低流量状態と高流量状態、あるいは、低温状態と高温状態とを非周期で繰り返したり、任意間隔で繰り返したりしても良い。
【００５０】
上記実施形態の制御部３０の機能を発揮する構成は、例えばドライアイス洗浄装置１００の内外に搭載された種々の演算装置、又は車両と通信可能に設けられた種々の演算装置であってよい。さらに、複数の演算装置が協働で制御部３０の機能を発揮してもよい。また、各演算装置に設けられたフラッシュメモリ及びハードディスク等の種々の非遷移的実体的記憶媒体が、制御部３０の実行するプログラムを記憶する記憶媒体として採用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…気体噴射部，１１…気体流路，１２…コンプレッサ，１３…加温ユニット，２０…ドライアイス供給部，２４…ドライアイス流路，３０…制御部，２００…被洗浄物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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