(57)【要約】【課題】コストをあまり掛けずに炭酸ガスを回収して再利用に供することができる炭酸ガスブラスト洗浄装置を提供することである。【解決手段】粉雪状のドライアイスを洗浄対象物Ｓに吹付け洗浄対象物Ｓを洗浄する炭酸ガスブラスト洗浄装置であり、洗浄に使用したドライアイスおよびドライアイスから昇華した炭酸ガスを回収しフィルタ７を通すことによって洗浄対象物Ｓから剥離した汚染物質を除去してタンク１７に貯蔵するに当り、フィルタ７の前段に加熱手段９を設けてドライアイスを昇華させガス状としてフィルタ７を通すようにした。【選択図】  図１
2004165229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉雪状のドライアイスを洗浄対象物に吹付け洗浄対象物を洗浄する炭酸ガスブラスト洗浄装置において、
洗浄に使用したドライアイスおよびドライアイスから昇華した炭酸ガスを回収しフィルタを通すことによって洗浄対象物から剥離した汚染物質を除去してタンクに貯蔵するに当り、フィルタの前段に加熱手段を設けてドライアイスを昇華させガス状としてフィルタを通すようにしたことを特徴とする炭酸ガスブラスト洗浄装置。
【請求項２】
上記請求項１に記載の炭酸ガスブラスト洗浄装置において、加熱手段とフィルタの間に圧縮機を設けて、圧縮機の吸引力で洗浄に使用したドライアイスおよびドライアイスから昇華した炭酸ガスを回収するようにしたことを特徴とする炭酸ガスブラスト洗浄装置。
【請求項３】
上記請求項２に記載の炭酸ガスブラスト洗浄装置において、加熱手段は熱交換器であり、タンクに貯蔵した炭酸ガスが持つ温熱とドライアイスの冷熱を熱交換器で熱交換して該炭酸ガスを冷却し、液化して粉雪状のドライアイスの原料とするようにしたことを特徴とする炭酸ガスブラスト洗浄装置。
【請求項４】
上記請求項１に記載の炭酸ガスブラスト洗浄装置において、粉雪状のドライアイスを洗浄対象物に吹付ける吹付けノズルの洗浄対象物に対する吹付け方向に、洗浄に使用したドライアイスおよびドライアイスから昇華した炭酸ガスを回収する回収ノズルを、吹付けノズルに対向してしかも洗浄対象物の洗浄面に平行か吹付けノズルの吹付け角以下の角度で設けていることを特徴とする炭酸ガスブラスト洗浄装置。
【請求項５】
上記請求項１に記載の炭酸ガスブラスト洗浄装置において、粉雪状のドライアイスの原料とする液化炭酸ガスを貯蔵する液化炭酸ガスタンクと気相部分同士を連結した液化炭酸ガスボンベを設け、液化炭酸ガスボンベの周囲に設置したヒータで液化炭酸ガスタンクからの吐出圧を制御するようにしたことを特徴とする炭酸ガスブラスト洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉雪状のドライアイスをフラットパネルディスプレイ表示パネル用のガラス基板や半導体ウエハ等の洗浄対象物に吹付け洗浄対象物を洗浄する炭酸ガスブラスト洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膨張弁を通して液体二酸化炭素（液化炭酸ガス）を断熱膨張させ、粉雪状のドライアイス（ＣＯ２スノー）を発生させて洗浄対象物に吹付けることによって洗浄対象物の表面（洗浄面）を洗浄する炭酸ガスブラスト洗浄装置においては、洗浄で洗浄対象物の表面から除去した高価な材料は回収するが、洗浄後にドライアイスが昇華した二酸化炭素ガス（炭酸ガス）は大気中に排気されている。
【特許文献１】
特開平５−２５３５５１号公報（
【０００３】欄）
【発明が解決しようとする課題】
近年、地球温暖化が深刻な事態となりつつあり、炭酸ガス排出権の売買がされる現在、大気への放出を伴う装置は市場に受け入れられ難くなりつつある。そこで、大気への放出量を抑えるとともに、特に日本国内において高価な炭酸ガスの消費量を抑えるようにしたい。また、洗浄対象物に吹付けて汚染物質を除去したＣＯ２スノーは一緒に舞い上がった汚染物質を含むため、そのままでは再使用ができない。
【０００４】
純化の単純な方法はフィルタリングであるが、ＣＯ２スノーはフィルタ前面に付着するとそのまま成長して固化し、フィルタリング機能を低下させるだけでなく、炭酸ガスそのものが通過できなくなって回収不能となる。
【０００５】
それゆえ本発明の目的は、洗浄対象物の洗浄面に吹付けた粉雪状のドライアイスが洗浄対象物の洗浄面から除去した汚染物質を確実に除去するとともに洗浄対象物の洗浄面に吹付けた粉雪状のドライアイスは確実に昇華させて炭酸ガスとして回収し再利用に供することができる炭酸ガスブラスト洗浄装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の目的とするところは、コストをあまり掛けずに炭酸ガスを回収して再利用に供することができる炭酸ガスブラスト洗浄装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の特徴とするところは、粉雪状のドライアイスを洗浄対象物に吹付け洗浄対象物を洗浄する炭酸ガスブラスト洗浄装置において、洗浄に使用したドライアイスおよびドライアイスから昇華した炭酸ガスを回収しフィルタを通すことによって洗浄対象物から剥離した汚染物質を除去してタンクに貯蔵するに当り、フィルタの前段に加熱手段を設けてドライアイスを昇華させガス状としてフィルタを通すようにしたことにある。
【０００８】
また、上記課題を解決する本発明の特徴とするところは、加熱手段とフィルタの間に圧縮機を設けて、圧縮機の吸引力で洗浄に使用したドライアイスおよびドライアイスから昇華した炭酸ガスを回収するようにしたこと、さらには、加熱手段は熱交換器であり、タンクに貯蔵した炭酸ガスが持つ温熱とドライアイスの冷熱を熱交換器で熱交換して該炭酸ガスを冷却し、液化して粉雪状のドライアイスの原料とするようにしたことにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示した本発明炭酸ガスブラスト洗浄装置の一実施形態について説明する。
【００１０】
図１において、１は液体二酸化炭素タンク（液化炭酸ガスタンク）２はエアオペレーションバルブ、３は膨張弁、４はブラストノズル（吹付けノズル）、５は回収ノズル、６はコンプレッサ（圧縮機）、７はフィルタ、８は吸着剤、９は熱交換器（フィルタの前段に設けた加熱手段）、１０は冷却器、１１は温度調整弁、１２は圧力調整弁、１３は液体二酸化炭素ボンベ（液化炭酸ガスボンベ）、１４はヒータ、１５はヒータ制御器、１６は逆止弁、１７はバッファタンク（回収した炭酸ガスを貯蔵するタンク）、１８は逆止弁、１９，２０は安全弁、２１，２２は放出弁、２３は回収再生装置、２４は洗浄室、Ｓは洗浄対象物である。
【００１１】
サイフォン式の液化炭酸ガスタンク１から液化炭酸ガスが圧力調整弁１２で圧力を一定にする。一般の液化炭酸ガスには通常１〜５ｐｐｍの油分が含まれており、比較的油分含有量が少ないとされる高価な高純度液化炭酸ガスにも０．５ｐｐｍ程度の油分が含まれていることがあるので、吸着剤８で有機質異物を取除き、エアオペレーションバルブ２を介して膨張弁３に供給し、膨張弁３で断熱膨張することでＣＯ２スノー（粉雪状のドライアイス）を発生させる。
【００１２】
ＣＯ２スノーは、４５度程度の角度で洗浄対象物Ｓに向けられたブラストノズル４によって吹付けて洗浄を行う。ブラストノズル４の対向位置に斜め下向きにブラストノズル４より低い角度で取付けた回収ノズル５より吸引し、回収したＣＯ２スノーと昇華でできた炭酸ガスは、熱交換器９を通ってガス化しコンプレッサ６で吸い込む。コンプレッサ６で圧縮した炭酸ガスは、フィルタ７で粒子状異物を取除いた後、逆止弁１６を通って安全弁１９を設けたバッファタンク１７に貯める。
【００１３】
液化炭酸ガスタンク１の直前に設けられた逆止弁１８より上流側における炭酸ガスは熱交換器９，冷却器１０で冷却して液化し、その圧力が上昇してくると逆止弁１８を通って安全弁２０および放出弁２１，２２を備えた液化炭酸ガスタンク１に注ぎ込む。液化炭酸ガスタンク１の気相部と液化炭酸ガスボンベ１３の気相部を連結し、液化炭酸ガスタンク１内の圧力に基づいて、液化炭酸ガスボンベ１３を加熱すべく設置したヒータ１４をヒータ制御器１５で制御する。
【００１４】
液化炭酸ガスタンク１の上部に設けた放出弁２１を時々短時間開放することで、気相部に貯まった炭酸ガスより軽く炭酸ガスより沸点が低いため気体で存在している窒素、酸素、アルゴンといった空気中の主成分ガスは取除く。また、液化炭酸ガスタンク１の下部に設けた放出弁２２を時々短時間開放することで、比重が液体二酸化炭素より重く常温以下の液体二酸化炭素に溶解しないために液相部に沈殿した粒子状異物を取除く。また、比重が液化炭酸ガスより軽く常温以下の液化炭酸ガスに溶解しない有機汚染物質は液面に滞留するので、液化炭酸ガスタンク１の下部よりサイフォン式に取出される液液化炭酸ガスには混入しない。
【００１５】
点線で囲んで示す回収再生装置２３は、本発明に基づいて従来の炭酸ガスブラスト洗浄装置に追加したものであり、本発明になる炭酸ガスブラスト洗浄装置における回収再生装置２３での炭酸ガス回収と冷熱回収，汚染物質除去および圧力調整について、以下詳細に説明する。
【００１６】
先ず、炭酸ガス回収と冷熱回収であるが、ＣＯ２スノーブラスト噴射に伴って上昇する洗浄室内圧を低減しないと、膨張比が低くなり相変化の効率が低下するので、回収ノズル５からコンプレッサ６で吸引する。ＣＯ２スノーと昇華した炭酸ガスの回収は、洗浄対象物Ｓに噴流が衝突した場所のなるべく近くで、吸引することにより回収するのが、汚染物質再付着防止のためにも望ましい。ブラストノズル４は洗浄対象物Ｓの洗浄面から４５度程度の角度で洗浄対象物Ｓに対して吹付けるのが効果的である。またブラストノズル４は、洗浄対象物の洗浄面から３〜１５ｃｍ程度離してＣＯ２スノーを吹付ける。
【００１７】
洗浄対象物に吹付けたＣＯ２スノーの噴流は、周囲より流速が速いこと、温度が低く固体粒子を含んでいるため比重が大きいことから、洗浄対象物及びその台とほぼ平行に流れて行く。表示パネルのガラス基板や半導体ウエハ等においては、除去対象とする粒子状異物の径は１μｍ内外の微小な粒子にまで及び、噴流によって剥離した微小粒子は洗浄対象物Ｓの表面から浮き上がって流れとともに運ばれていく。
【００１８】
回収ノズル５は、洗浄位置付近でブラストノズル４の対向位置にブラストノズル４の取付角（吹付け角）以下で洗浄対象物の洗浄面と平行を超える角度で設置してある。ＣＯ２スノーの噴流衝突位置から回収ノズル５までの距離は、洗浄対象物Ｓのなるべく近傍で、ブラストノズル４から噴流衝突位置までの距離よりも近くする。洗浄対象物の洗浄面上でブラストノズル４を移動させる場合は、ブラストノズル４と回収ノズル５を一緒に動かすことにより、二つのノズルの相対位置関係を維持するようにする。
【００１９】
このような構成により、ブラストノズル４から吹き出た炭酸ガスは、洗浄対象物の洗浄面に衝突し洗浄をしてから殆どそのまま回収ノズル５に吸引される。
【００２０】
ＣＯ２スノーと昇華した炭酸ガスの回収にコンプレッサ６の吸引を利用し、加圧することでフィルタ７を通過させている。ＣＯ２スノーと昇華した炭酸ガスは低温であり、一部は固体のままである。これをいきなりコンプレッサ６に投入すると、潤滑油を削り取って噛り付くだけでなく、潤滑油の温度を下げることによりその粘性を上げて余分な動力を消費させる。このため、温度を上げてから完全に昇華させてから圧縮することが必要である。また、炭酸ガスは圧縮することにより温度が上昇し、その熱を除去しないと液化しない。そこで、コンプレッサ６に出入口の炭酸ガスが持つ温熱と冷熱を熱交換器９で熱交換をする。即ち、回収したＣＯ２スノーと昇華した炭酸ガスが持つ冷熱をバッファタンク１７における炭酸ガスの温熱と熱交換させ、ＣＯ２スノーは気化（昇華）させてからコンプレッサ６に入るようにしている。
【００２１】
そして、フィルタ７の入口では完全にガス状態であるからフィルタ７がＣＯ２スノーで目詰まりを起すことはない。熱交換器９においては、回収した二酸化炭素だけでは十分に冷却し液化できないため、温度調整器１１で冷媒の流量を制御する冷却器１０と組み合わせているが、炭酸ガス自身が持つ熱を利用して炭酸ガスの加熱と冷却をしているので、コストがあまり掛からない。
【００２２】
次に、汚染物質除去について説明する。
【００２３】
洗浄対象物Ｓから除去する汚染物質は、粒子状汚染物質と有機物などで、回収された炭酸ガスに含まれるこれらの物質を除去しないと再利用することはできない。本発明装置では、フィルタ７の前段で気化しておりＣＯ２スノーで目詰まりを起すことはないため、フィルタ７では効率良く汚染物質を除去できる。
【００２４】
さらに、圧力調整について、説明する。
炭酸ガスの経路を閉じたサイクルにするためには、いくつかの圧力調整手段を必要とする。ブラストをするＣＯ２スノーを生成する際、ドライアイス粒子の大きさと流速を一定にしたい。粒子径と流速を一定にするために、膨張弁３の開度と供給圧力を一定にしたい。吸着剤８を設けると、その目詰まりによって次第に供給圧力が低下する。これを補償するために、吸着剤８出口圧力を一定にするように、吸着剤入口側に圧力調整弁１２を設けている。
【００２５】
また、液化炭酸ガスの殆どをドライアイス粒子に変換させるために、膨張弁３直前まで液体で送ることが望ましく、液化炭酸ガスタンク１を加圧できるように、液化炭酸ガスタンク１と気相部分を連結しヒータ１４で加熱できるようにした液化炭酸ガスボンベ１３を設置し、液化炭酸ガスタンク１の内圧をヒータ１４で制御する。これにより、液化炭酸ガスタンク１での液位低下に伴う供給圧力低下補償や回収した戻り分の圧力変動による供給圧力変動の吸収を図る。
【００２６】
洗浄は断続的に行われるため、ＣＯ２スノーを噴出させる時だけコンプレッサ６を運転する。これに伴う圧力変動を小さくするために、コンプレッサ６の出口に逆止弁１６を介してバッファタンク１７に送る。逆止弁１６はコンプレッサ６の運転時のみ開くのに対し、液化炭酸ガスタンク１に戻る直前に設けた逆止弁１８は、液化炭酸ガスタンク１手前の回収ライン側の圧力が徐々に上昇してきた時点で開き、開くと同時に圧力が下がるということを繰り返してチャタリングを起すことを避けるために、逆止弁１８の上流側の容積を大きくしておくことにより逆止弁１８が開いた時の圧力低下の度合いを小さくしている。バッファタンク１７は、逆止弁１８の上流側における容積拡大の役割も果たしている。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、コストをあまり掛けずに炭酸ガスを回収して再利用に供することができる炭酸ガスブラスト洗浄装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１‥液化炭酸ガスタンク（液体二酸化炭素タンク）
２‥エアオペレーションバルブ
３‥膨張弁
４‥ブラストノズル（吹付けノズル）
５‥回収ノズル
６‥コンプレッサ（圧縮機）
７‥フィルタ
８‥吸着剤
９‥熱交換器（フィルタの前段に設けた加熱手段）
１０‥冷却器
１１‥温度調整弁
１２‥圧力調整弁
１３‥液化炭酸ガスタンク
１４‥ヒータ
１５‥ヒータ制御器
１６，１８‥逆止弁
１７‥バッファタンク（回収した炭酸ガスを貯蔵するタンク）
１９，２０‥安全弁
２１，２２‥放出弁
２３‥回収再生装置
２４‥洗浄室
Ｓ‥洗浄対象物
【図１】
2004165229.tif 000003