(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された液化二酸化炭素の供給ラインに接続され、前記液化二酸化炭素を急減圧させることによりドライアイススノーにして噴出する噴出管路を有するノズル本体を備えたドライアイススノー噴出ノズルにおいて、
前記噴出管路は、前記液化二酸化炭素を搬送する搬送部と、前記搬送部の下流側に位置し前記加圧された液化二酸化炭素の流量を絞るオリフィス部と、前記オリフィス部の下流側に位置し、前記噴出管路の上流側から下流側に向けて徐々に径大となるように形成され、前記液化二酸化炭素を急減圧させてドライアイススノーにする膨張部と、前記膨張部の下流側に位置し、前記噴出管路の上流側から下流側に向けて徐々に径小となるように形成され、前記ドライアイススノーを整流する絞り部とを備えて構成され、
前記ノズル本体は、
前記搬送部と前記オリフィス部とを有する第１の噴出管路部材と、
前記膨張部を有する第２の噴出管路部材と、
前記絞り部を有する第３の噴出管路部材とから構成され、
前記第１の噴出管路部材と前記第２の噴出管路部材と前記第３の噴出管路部材とに分割可能となっていることを特徴とするドライアイススノー噴出ノズル。
【請求項２】
前記第１の噴出管路部材と前記第２の噴出管路部材、前記第２の噴出管路部材と前記第３の噴出管路部材は、それぞれ取外し可能に連結されるように構成され、
前記第１の噴出管路部材と前記第２の噴出管路部材の連結部分及び前記第２の噴出管路部材と前記第３の噴出管路部材の連結部分は、いずれも雌ねじ部及びこの雌ねじ部にねじ込み可能な雄ねじ部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のドライアイススノー噴出ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化二酸化炭素をドライアイススノーにして洗浄対象に噴出するために用いられるドライアイススノー噴出ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体や液晶パネルを製造する分野では、液化二酸化炭素を急減圧させることによってドライアイスの微粒子（ドライアイススノー）を生成し、これを洗浄対象（ワーク）に高圧で噴き付けて洗浄する方法が用いられている。この場合、加圧されたキャリアガス（例えば、窒素ガスやアルゴンガス）にのせてドライアイススノーを噴出することにより、ドライアイススノーを高圧で噴き付ける方法が一般的に行われている。
【０００３】
ところが、この方法では、ドライアイススノーと共にキャリアガスも洗浄対象に噴き付けられるため、キャリアガスが不純物として洗浄対象に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、近年では、液化二酸化炭素自体を加圧して噴出ノズルから噴出する方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−４２６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、噴出ノズルから噴出されるドライアイススノーの生成状態や噴出速度等の条件（噴出条件）は、噴出ノズルの噴出管路の断面積（径寸法）や長さ寸法、オリフィス径等、各部の寸法によって変化する。特に、液化二酸化炭素を加圧して噴出ノズルから噴出する方法の場合では、キャリアガスの流速や流量を調整してドライアイススノーの噴出条件を変化させることができない分、噴出ノズルの各部の寸法がドライアイススノーの生成状態等に及ぼす影響が大きい。また、洗浄対象によって、要求されるドライアイススノーの噴出条件が異なるという事情がある。
【０００５】
そこで、要求されるドライアイススノーの噴出条件に応じて、噴出管路の各部の寸法を変更して噴出ノズルを製作することが行われている。ところが、従来の噴出ノズルは、噴出管路の一部の寸法を変更する場合であっても、ノズル全体を新たに作り直さなければならなかった。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、全体を新たに作り直すことなく噴出管路の一部の寸法を容易に変更することができるドライアイススノー噴出ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のドライアイススノー噴出ノズルは、加圧された液化二酸化炭素の供給ラインに接続され、前記液化二酸化炭素を急減圧させることによりドライアイススノーにして噴出する噴出管路を有するノズル本体を備えたドライアイススノー噴出ノズルにおいて、前記噴出管路は、前記液化二酸化炭素を搬送する搬送部と、前記搬送部の下流側に位置し前記加圧された液化二酸化炭素の流量を絞るオリフィス部と、前記オリフィス部の下流側に位置し、前記噴出管路の上流側から下流側に向けて徐々に径大となるように形成され、前記液化二酸化炭素を急減圧させてドライアイススノーにする膨張部と、前記膨張部の下流側に位置し、前記噴出管路の上流側から下流側に向けて徐々に径小となるように形成され、前記ドライアイススノーを整流する絞り部とを備えて構成され、前記ノズル本体は、前記搬送部と前記オリフィス部とを有する第１の噴出管路部材と、前記膨張部を有する第２の噴出管路部材と、前記絞り部を有する第３の噴出管路部材とから構成され、前記第１の噴出管路部材と前記第２の噴出管路部材と前記第３の噴出管路部材とに分割可能となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加圧された液化二酸化炭素の流量を絞るオリフィス部を第１の噴出管路部材に設け、流量が絞られた液化二酸化炭素を減圧させてドライアイススノーを生成する膨張部を第２の噴出管路部材に設け、生成したドライアイススノーを整流する絞り部を第３の噴出管路部材に設けたので、第１の噴出管路部材、第２の噴出管路部材及び第３の噴出管路部材のうち一部を交換することにより、オリフィス部、膨張部及び絞り部の寸法を各部ごとに変更することができる。これにより、要求されるドライアイススノーの噴出条件に応じて、全体を新たに作り直すことなく噴出管路の一部の寸法を容易に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を電子部品の洗浄装置に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
まず、図２において、略矩形箱状の洗浄室１には、洗浄対象となる液晶パネル用の基板等のワーク２を載置するためのステージ３が、洗浄室１の幅方向及び洗浄室１の奥行き方向に移動可能に設けられている。洗浄室１には、ワーク２を出し入れするための出入口（図示せず）が設けられていると共に、この出入口を開閉する扉（図示せず）が設けられていて、この扉を閉めることにより、洗浄室１を密閉可能となっている。そして、洗浄室１を密閉した状態では、真空ポンプ（図示せず）により洗浄室１内を減圧可能となっていると共に、液化二酸化炭素を気化する気化装置（図示せず）から炭酸ガスを充填可能となっている。また、洗浄室１の底部には排気口４が設けられていて、この排気口４を開放すると、洗浄室１内に充填した炭酸ガスが排気されるようになっている。
【００１０】
洗浄室１内には噴出ノズル５（ドライアイススノー噴出ノズルに相当）が配設されている。噴出ノズル５には、例えばプランジャー式のポンプ（図示せず）を備えた加圧装置６がホース７を介して接続されている。加圧装置６には、液化二酸化炭素の供給源であるボンベ８がホース９を介して接続されている。これにより、ボンベ８から加圧装置６を経て噴出ノズル５に至る液化二酸化炭素の供給ライン１０が構成され、加圧装置６を駆動することにより、ボンベ８内の液化二酸化炭素が加圧されて噴出ノズル５に供給されるようになっている。
【００１１】
次に、上記した噴出ノズル５の構成について図３を参照して説明する。噴出ノズル５は、ホース接続口１１とノズル装着口１２とを有するノズル装着部１３と、ノズル装着口１２に装着されるノズル本体１４とから構成されている。ホース接続口１１とノズル装着口１２とは連通しており、ホース接続口１１には上記したホース７が連結されている。また、ノズル装着部１３には、固定用ねじ１５ａ，１５ｂを備えた固定用パイプ取付穴１５が設けられている。噴出ノズル５は、洗浄室１内に設けられた固定用パイプ（図示せず）に上記した固定用パイプ取付穴１５を挿通させ、噴出ノズル５の先端がステージ３（ワーク２）を向くように固定用ねじ１５ａ，１５ｂで固定された状態で、洗浄室１内に配設されている。
【００１２】
次に、上記したノズル本体１４の構成について図１及び図４を参照して詳細に説明する。ノズル本体１４には、搬送部１６と、この搬送部１６の下流側（ノズル本体１４の先端側）に位置するオリフィス部１７と、このオリフィス部１７の下流側に位置する膨張部１８と、この膨張部１８の下流側に位置する絞り部１９とを備えた噴出管路２０が設けられている。
【００１３】
搬送部１６は、噴出管路２０の上流側から下流側に向けて略同一径の断面円形状に形成された管路であり、上記した供給ライン１０から供給された液化二酸化炭素を搬送する。オリフィス部１７の径（オリフィス径）は、搬送部１６の径の寸法よりも径小となるように形成されていて、搬送部１６から搬送された液化二酸化炭素の流量を絞る。膨張部１８は、噴出管路２０の上流側から下流側に向けて徐々に径大となるように形成されていて、オリフィス部１７で流量の絞られた液化二酸化炭素を急減圧させてドライアイススノーにする。絞り部１９は、噴出管路２０の上流側から下流側に向けて徐々に径小となるように形成されていて、膨張部１８で生成されたドライアイススノーを整流する。
【００１４】
このノズル本体１４は、図４に示すように、第１の噴出管路部材２１と、第２の噴出管路部材２２と、第３の噴出管路部材２３とから構成され、各部材に分割可能となっている。
第１の噴出管路部材２１は、ノズル装着口１２に装着される装着部２４と、第２の噴出管路部材２２との連結部２５とから構成されている。装着部２４の内周面には、ノズル装着口１２の雄ねじ部（図示せず）をねじ込み可能な雌ねじ部２１ａが設けられている。連結部２５は前記装着部２４よりも外径寸法が小さく、その内部に前記搬送部１６及び前記オリフィス部１７が設けられている。また、前記連結部２５は、円柱状部２５ａと円柱状部２５ａの下流側に位置する円錐状部２５ｂとから構成されており、前記円柱状部２５ａの外周面には、雄ねじ部２１ｂが設けられている。
【００１５】
第２の噴出管路部材２２は全体として略円柱形状をなしていて、前記連結部２５に対応する形状の凹部２６と、第３の噴出管路部材２３との連結部２７とから構成されている。凹部２６の内周面には、第１の噴出管路部材２１（連結部２５）の雄ねじ部２１ｂをねじ込み可能な雌ねじ部２２ａが設けられている。連結部２７の内部には前記膨張部１８が設けられており、連結部２７の外周面には、雄ねじ部２２ｂが設けられている。
第３の噴出管路部材２３は、前記連結部２７に対応する形状の凹部２８と、前記絞り部１９とから構成されている。凹部２８の内周面には、第２の噴出管路部材２２（連結部２７）の雄ねじ部２２ｂをねじ込み可能な雌ねじ部２３ａが設けられている。絞り部１９は、凹部２８から下流側へ突出するようにして設けられている。
【００１６】
そして、第１の噴出管路部材２１の連結部２５が第２の噴出管路部材２２の凹部２６に入り込み第２の噴出管路部材２２の雌ねじ部２２ａに第１の噴出管路部材２１の雄ねじ部２１ｂがねじ込まれることにより（螺合することにより）、第１の噴出管路部材２１と第２の噴出管路部材２２とが取外し可能に連結されている。また、第２の噴出管路部材２２の連結部２７が第３の噴出管路部材２３の凹部２８に入り込み第３の噴出管路部材２３の雌ねじ部２３ａに第２の噴出管路部材２２の雄ねじ部２２ｂがねじ込まれることにより、第２の噴出管路部材２２と第３の噴出管路部材２３とが取外し可能に連結されている。これにより、図１に示すノズル本体１４が製作される。この場合、オリフィス部１７と膨張部１８との境界部分及び膨張部１８と絞り部１９との境界部分は、凹凸がなく滑らかに繋がるように設計されていると共に、オリフィス部１７、膨張部１８及び絞り部１９の表面は、精密に研磨加工されている。なお、第２の噴出管路部材２２の上流側の端部及び下流側の端部には、例えばゴム製のシール部材２９，３０が配置されている。
【００１７】
ところで、ドライアイススノーを噴き付けることによりワーク２を洗浄する場合、ワーク２によって、要求されるドライアイススノーの噴出条件（ドライアイススノーの生成状態や噴出速度等の条件）が異なるという事情がある。そして、ドライアイススノーの噴出条件は、噴出管路２０の各部の寸法や形状によって変化する。例えば、ドライアイススノーの流量は、オリフィス部１７のオリフィス径の寸法（オリフィス部１７の形状）によって変化し、ドライアイススノーの粒子径は、膨張部１８の寸法（形状）によって変化し、ドライアイススノーの流速は、絞り部１９の寸法（形状）によって変化する。
【００１８】
本実施形態では、上記したようにオリフィス部１７が第１の噴出管路部材２１に設けられ、膨張部１８が第２の噴出管路部材２２に設けられ、絞り部１９が第３の噴出管路部材２３に設けられている。そのため、ノズル本体１４を構成する第１の噴出管路部材２１、第２の噴出管路部材２２及び第３の噴出管路部材２３のうち一部を交換することにより、要求されるドライアイススノーの噴出条件が異なる場合に対応できるようになっている。
【００１９】
図５及び図６は、上記したノズル本体１４のうち第２の噴出管路部材２２を、別の第２の噴出管路部材３１に交換した一例を示している。
この第２の噴出管路部材３１の膨張部３２は、第２の噴出管路部材２２の膨張部１８に比べ、上流側から下流側に向かう方向の寸法（長さ寸法）が短く形成されている。そして、第１の噴出管路部材２１の連結部２５が第２の噴出管路部材３１の凹部３３に入り込み第２の噴出管路部材３１の雌ねじ部３１ａに第１の噴出管路部材２１の雄ねじ部２１ｂがねじ込まれることにより、また、第２の噴出管路部材３１の連結部３４が第３の噴出管路部材２３の凹部２８に入り込み第３の噴出管路部材２３の雌ねじ部２３ａに第２の噴出管路部材３１の雄ねじ部３１ｂがねじ込まれることにより、図５に示すノズル本体３５が製作される。
【００２０】
次に、上記した構成の作用について説明する。
まず、ワーク２の種類に応じたノズル本体（ここでは、例えば上記したノズル本体１４）をノズル装着部１３に装着する。そして、洗浄室１の出入口からワーク２を洗浄室１内に挿入しステージ３に載置する。そして、出入口の扉を閉め洗浄室１内を密閉して約１０Ｐａまで減圧し、この状態で洗浄室１内に炭酸ガスを充填する。これにより、洗浄室１内は、露点が−４０℃以下となる低露点環境となる。
【００２１】
この状態で、加圧装置６を駆動すると、供給ライン１０から、加圧された液化二酸化炭素が噴出ノズル５に供給される。噴出ノズル５に供給された液化二酸化炭素は、噴出管路２０の搬送部１６に搬送された後、オリフィス部１７を通過する際に流量が絞られる。流量が絞られた液化二酸化炭素は、膨張部１８を通過する際に減圧され、これにより、微粒子化してドライアイススノーになる。そして、このドライアイススノーは、絞り部１９において整流されながら噴出ノズル５の先端から噴出される。
【００２２】
噴出ノズル５から噴出したドライアイススノーは、ステージ３に載置されたワーク２に向かって噴き付けられ、これにより、ワーク２の洗浄が行われる。このとき、ステージ３が洗浄室１内を洗浄室１の幅方向及び奥行き方向に移動することにより、ワーク２の表面全体の洗浄が行われる。なお、ワーク２に噴き付けられたドライアイススノーは、洗浄室１内において昇華して炭酸ガスとなる。ワーク２の洗浄が終了したら、洗浄室１内の炭酸ガスを排気口４から排気し、ワーク２を洗浄室１から取り出す。これにより、ワーク２の一連の洗浄処理が終了する。
【００２３】
その後に洗浄するワーク２の種類が前回洗浄したものと異なる場合は、ノズル本体全体あるいはノズル本体の一部を交換する。例えば、要求されるドライアイススノーの粒子径が異なる場合は、第２の噴出管路部材２２を第２の噴出管路部材３１に交換したノズル本体３５をノズル装着部１３に装着する。ノズル本体３５を装着した噴出ノズル５では、流量が絞られた液化二酸化炭素を減圧させる膨張部３２の体積が、上記したノズル本体１４の膨張部１８の体積に比べて減少することから、流量が絞られた液化二酸化炭素の減圧の態様が異なることとなり、生成されるドライアイススノーの粒子径がノズル本体１４を装着した場合の粒子径に比べ変化する。
【００２４】
以上に説明したように本実施形態によれば、加圧された液化二酸化炭素の流量を絞るオリフィス部１７を第１の噴出管路部材２１に設け、流量が絞られた液化二酸化炭素を減圧させてドライアイススノーを生成する膨張部１８（膨張部３２）を第２の噴出管路部材２２（第２の噴出管路部材３１）に設け、生成したドライアイススノーを整流する絞り部１９を第３の噴出管路部材２３に設けた。従って、第１ないし第３の噴出管路部材のそれぞれについて管路形状が異なる複数種類のものを備えておくことにより、第１ないし第３の噴出管路部材の組み合わせを変更するだけで様々な噴出条件に対応する噴出ノズル５を容易に構成することができる。
【００２５】
また、第１の噴出管路部材２１と第２の噴出管路部材２２（第２の噴出管路部材３１）の連結部分及び第２の噴出管路部材２２（第２の噴出管路部材３１）と第３の噴出管路部材２３の連結部分は、いずれも一方に設けられた雌ねじ部（２１ａ，２２ａ，３１ａ，２３ａ）に他方に設けられた雄ねじ部（２１ｂ，２２ｂ，３１ｂ）がねじ込まれることにより連結されているので、各部材間の連結が強固なものとなり、ノズル本体１４（ノズル本体３５）全体の強度を高めることができる。
【００２６】
また、第１の噴出管路部材２１の連結部２５が第２の噴出管路部材２２の凹部２６に入り込み、第２の噴出管路部材２２の連結部２７（第２の噴出管路部材３１の連結部３４）が第３の噴出管路部材２３の凹部２８に入り込む構成になっているので、第１から第３の噴出管路部材を略隙間なく連結することができる。これにより、噴出管路２０内を流れる高圧の液化二酸化炭素あるいはドライアイススノーからの負荷によって噴出ノズル５が破損することを防止することができる。また、噴出管路２０を略隙間なく形成することができ、噴出管路２０内を流れる液化二酸化炭素あるいはドライアイススノーが漏れ出すことを防止することができる。
【００２７】
また、オリフィス部１７と膨張部１８（膨張部３２）との境界部分及び膨張部１８（膨張部３２）と絞り部１９との境界部分が、凹凸がなく滑らかに繋がるように設計されているので、噴出管路２０内（特に膨張部１８、膨張部３２）でドライアイススノーが詰まることを防止することができる。また、オリフィス部１７、膨張部１８（膨張部３２）、絞り部１９の表面が、精密に研磨加工されているので、ドライアイススノーを円滑に噴射することができる。
【００２８】
なお、本発明は上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
上記した実施形態では、膨張部１８の長さ寸法を変更することによりドライアイススノーの粒子径を変化させる場合を例示したが、これに限らず、オリフィス部１７のオリフィス径の寸法を変更することによりドライアイススノーの流量を変化させることができ、絞り部１９の寸法を変更することによりドライアイススノーの流速を変化させることができる。
【００２９】
また、噴出ノズル５の製造時において、要求されるドライアイススノーの噴出条件に応じてノズル本体全体を新たに作り直すのではなく、第１ないし第３の噴出管路部材のうち一部を交換することにより噴出管路２０の一部（オリフィス部１７、膨張部１８、膨張部３２、絞り部１９）の寸法を変更して噴出ノズル５（ノズル本体）を製造することができる。
【００３０】
シール部材２９，３０としては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）やテフロン（登録商標）などで構成することができる。
排気口４から排気した炭酸ガスを回収して、フィルタなどにより不純物を取り除いた後、再び洗浄室１内に充填させるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、ノズル本体の内部構成を示す縦断側面図
【図２】噴出ノズルを用いてワークを洗浄する状態を示す全体構成図
【図３】噴出ノズルを概略的に示す外観図
【図４】ノズル本体を分割した状態の縦断側面図
【図５】第２の噴出管路部材を交換したノズル本体の縦断側面図
【図６】第２の噴出管路部材を交換したノズル本体を分割した状態の縦断側面図
【符号の説明】
【００３２】
図面中、５は噴出ノズル（ドライアイススノー噴出ノズル）、１０は供給ライン、１４，３５はノズル本体、１６は搬送部、１７はオリフィス部、１８，３２は膨張部、１９は絞り部、２０は噴出管路、２１は第１の噴出管路部材、２２，３１は第２の噴出管路部材、２３は第３の噴出管路部材、２１ａ，２２ａ，２３ａ，３１ａは雌ねじ部、２１ｂ，２２ｂ，３１ｂは雄ねじ部を示す。
【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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