(57)【要約】【課題】  散水部を構成する中空糸が破損した場合、破損した中空糸のみを交換することが可能な噴射ノズルを提供する。【解決手段】  噴射ノズルＭは、吐水口５１ａを有するノズル本体部５０と、前記吐水口５１ａに設けられ、複数の貫通孔１１を有する散水部１０とを有している。貫通孔１１は、吐水方向下流側に位置する小径部１２と、吐水方向上流側に位置する大径部１３とを有しており、前記大径部１３には、前記小径部１２よりも大きな外径を有する中空糸２０が収容されている。中空糸２０が大径部１３に収容されていることによって、中空糸２０が吐水方向下流側に抜け落ちることなく液体を噴射することができるとともに、中空糸２０に目詰まり等の破損が生じた場合、破損した中空糸２０のみを取り出して新しい中空糸２０を挿入することができるので、破損した中空糸２０のみを容易に交換することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐水口を有するノズル本体部と、
前記吐水口に設けられ、複数の貫通孔を有する散水部と
を有する噴射ノズルであって、
前記貫通孔は、吐水方向下流側に位置する小径部と、吐水方向上流側に位置する大径部とを有し、
前記大径部には、前記小径部よりも大きな外径を有する中空糸が収容されていることを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２】
前記大径部は、
吐水方向下流側に位置し、前記中空糸が収容される収容部と、
吐水方向上流側に位置し、前記収容部以上の内径を有する開口部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体、特にオゾン水の噴射に用いられる噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、オゾン水は、被処理体表面の有機物の除去、例えばレジスト除去や洗浄等に用いられてきた。例えば、特許文献１には、回転する被処理体に対して噴射ノズルからオゾン水を供給し、被処理体表面のレジストを除去する方法が開示されている。
【０００３】
また、噴射ノズルとしては、例えば、特許文献２には、多数の中空糸を束ねて接着剤で一体化した中空糸モジュールを有する散水部を用い、各中空糸を通過した水を噴射する噴射ノズルが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３５１８９３号公報
【特許文献２】実開平６−３９１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような噴射ノズルでは、多数の中空糸を接着剤によって収束一体化した中空糸モジュールが散水部として用いられているため、中空糸モジュールの一部の中空糸が破損した場合、破損した中空糸のみを交換することができずに中空糸モジュールごと交換しなくてはならない。
【０００５】
また、オゾン水を用いて被処理体の表面処理を行う場合、散水部である中空糸モジュールが多数の中空糸の束から構成されて各中空糸間の間隔が狭いため、隣接する中空糸から噴射される液体同士が被処理体に到達する前に一体化し、被処理体に対して均一に液体を噴射することができなかったり、噴射する液量が多くなってしまったりするという問題が発生する。更に、特許文献２に記載の噴射ノズルを用いてオゾン水を噴射すると、接着剤がオゾン水によって溶解してしまうという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、散水部を構成する中空糸が破損した場合、破損した中空糸のみを交換することが可能な噴射ノズルを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の噴射ノズルは、吐水口を有するノズル本体部と、前記吐水口に設けられ、複数の貫通孔を有する散水部とを有する噴射ノズルであって、前記貫通孔は、吐水方向下流側に位置する小径部と、吐水方向上流側に位置する大径部とを有し、前記大径部には、前記小径部よりも大きな外径を有する中空糸が収容されていることを特徴としている。
【０００８】
中空糸が大径部に収容されていることによって、貫通孔に収容された中空糸に目詰まり等の破損が生じた場合、針等の細長物を用いて破損した中空糸を貫通孔から押し出して取り出すことができる。また、破損した中空糸を取り出した後、新しい中空糸を貫通孔の大径部に挿入することもできるので、破損した中空糸のみを容易に交換することができる。
【０００９】
噴射ノズルに設けられた各貫通孔には、内部に液体が通過可能な細孔を有する中空糸が設けられており、この中空糸の細孔を通過した液体が、中空糸の一端から貫通孔の小径部を介して噴射される。中空糸の一端から液体が噴射されるために、少ない液量でも高い圧力で液体を噴射することができる。
【００１０】
この噴射ノズルは、前記大径部が、吐水方向下流側に位置し、中空糸が収容される収容部と、吐水方向上流側に位置し、収容部以上の内径を有する開口部とを有していることが好ましい。中空糸が収容部に収容されていることによって、中空糸に対して小径部の方向に水圧がかかり、中空糸が吐水方向下流側の小径部の方に押しこまれ、中空糸の一端が小径部と大径部との段差部に支えられて安定に保持されるため、中空糸が収容部から抜けることがない。
【００１１】
噴射ノズルから噴射される液体としては特に限定されず、例えば、水、オゾン水等の水溶液、硫酸、酢酸、過酸化水素等の酸性溶液、アンモニア水等のアルカリ性溶液等が挙げられる。
【００１２】
中空糸の細孔の内径としては、噴射される液体の種類に応じて適宜選択することができる。
例えば、本発明の噴射ノズルがオゾン水を噴射する場合、中空糸の細孔の内径が、０．０１〜０．５ｍｍであることが好ましく、０．０５〜０．３ｍｍであることがより好ましい。細孔の内径が０．０１ｍｍ未満であると中空糸に目詰まりが発生しやすくなり、細孔の内径が０．５ｍｍを超えると、噴射されるオゾン水の液量が過剰になってしまう。
【００１３】
ノズル本体部、散水部、及び中空糸を構成する材質としては、使用する液体に耐性を有するものであれば特に限定されず、例えば、ステンレス等の金属、フッ素樹脂等の高分子等が挙げられる。なお、ノズル本体部、散水部、及び中空糸はそれぞれ異なる材質によって構成されていてもよい。
【００１４】
隣接する貫通孔間の距離、即ち、貫通孔の中心間距離としては、噴射する液体の種類等に応じて適宜選択することができる。
例えば、本発明の噴射ノズルがオゾン水を基板等の被処理体に噴射する場合、隣接する貫通交換の距離としては、３〜１０ｍｍであることが好ましい。貫通孔間の距離が１０ｍｍを超えると、被処理体に対して均一にオゾン水を噴射することが困難になる。また、噴射孔間の距離が３ｍｍ未満であると、各貫通孔から噴射されるオゾン水が被処理体に到達する前に、隣接する噴射孔から噴射されるオゾン水と一体化してしまうおそれがあるため、被処理体の表面全体に対して均一にオゾン水を噴射することが困難になる。更に、貫通孔間の距離が３ｍｍ未満であると、オゾン水の使用量が増加してしまう。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の噴射ノズルは、散水部に設けられた貫通孔が、吐水方向下流側に位置する小径部と、吐水方向上流側に位置し、中空糸が収容されている大径部とを有していることによって、中空糸が吐水方向下流側に抜け落ちることなく液体を噴射することができるとともに、貫通孔に収容された中空糸に目詰まり等の破損が生じた場合、破損した中空糸のみを取り出して新しい中空糸を挿入することができるので、破損した中空糸のみを容易に交換することができる。
【００１６】
請求項２に記載の噴射ノズルは、中空糸が貫通孔の収容部に収容されることによって、中空糸に対して小径部の方向に水圧がかかり、中空糸の一端が小径部と大径部との段差部に支えられて安定に保持されるため、中空糸が貫通孔から抜け落ちることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態として、本発明の噴射ノズルがオゾン水を噴射する場合における実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の噴射ノズルを用いた噴射装置の一例を模式的に示す部分断面図である。図２（ａ）は、本発明の噴射ノズルから散水部を取り出して模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。また、図３は、本発明の噴射ノズルを用いたオゾン水噴射システムＳの一例を模式的に示す図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の噴射ノズルＭは、上側に設けられたノズル本体部５０と、下側に設けられた散水部１０とによって構成されており、ノズル本体部５０と散水部１０とがコネクタ５２によって接続されている。
【００１９】
ノズル本体部５０について説明する。
ノズル本体部５０は、ハウジング５１、及びジョイント５５等から構成されている。
ハウジング５１は、円板状の形状をなしており、その下面には、ハウジング５１の内部に向かって窪んだ凹部（吐水口）５１ａが形成されている。凹部５１ａの中央には、ハウジング５１を貫通してハウジング５１の上面に開口している開口部５１ｂが形成されており、この開口部５１ｂには、オゾン水を供給する供給管５４を接続するジョイント５５が設けられている。供給管５４から供給されるオゾン水は、ジョイント５５を介して凹部５１ａに向けて供給される。
また、ハウジング５１はオゾン水に耐性を有するフッ素樹脂から構成されているために、オゾン水による侵食の恐れがない。
【００２０】
散水部１０について説明する。
散水部１０には、複数の貫通孔１１、及びフランジ部１０ａ等が設けられている。
散水部１０は、円板状の形状をなしており、ハウジング５１の凹部５１ａを塞ぐ位置に設けられている。散水部１０には、散水部１０の外縁方向に突出したフランジ部１０ａが設けられており、フランジ部１０ａの下面がコネクタ５２で支えられることによってノズル本体部５０と散水部１０とが接続されている。また、ハウジング５１と散水部１０とが接触している部分には、シリコーンゴムを主成分とするＯリング５３が埋め込まれており、Ｏリング５３によって、ハウジング５１と散水部１０との間に高い水密性が発揮される。
【００２１】
貫通孔１１は、散水部１０の厚み方向に複数設けられており、各貫通孔１１は吐水方向下流側の底面１４ａに対して垂直な向きに形成されている。
また、各貫通孔１１は、散水部１０の上面１４ｂ側（吐水方向下流側）から底面１４ａ側（吐水方向上流側）に向かって厚み方向に多段に狭まる形状をなしており、各貫通孔１１の底面１４ａ側には、貫通孔１１の中で最も小さな内径を有する小径部１２が設けられており、各貫通孔１１の上面１４ｂ側には、小径部１２より大きな内径を有する大径部１３とが設けられている。
【００２２】
大径部１３には、大径部１３の底面１４ａ側に位置し、中空糸２０が収容される収容部１３ａと、大径部１３の上面１４ｂ側に位置し、収容部１３ａより大きな内径を有する開口部１３ｂとが設けられている。この開口部１３ｂは、吐水方向上流側の上面１４ｂに開口している。
【００２３】
各貫通孔１１の収容部１３ａには、円筒形の中空糸２０が貫通孔１１と平行に１本ずつ収容されている。各貫通孔１１に中空糸２０が一本ずつ収容されていることによって、各貫通孔１１に収容された中空糸２０が目詰まり等によって破損した場合、針等の細長物を用いて小径部１２側から大径部１３側に向けて破損した中空糸を押出して貫通孔から取り出すことができる。また、破損した中空糸を取り出した後、新しい中空糸を大径部１３側から小径部１２側に向けて貫通孔１１の収容部１３ａに挿入することによって、破損した中空糸のみを交換することができる。
【００２４】
中空糸２０の外径は小径部１２の内径よりも大きく、収容部１３ａと略同径になされており、中空糸２０が吐水方向下流側の小径部１２側に抜け落ちることを防ぐことができる。また、中空糸２０の長さは収容部１３ａの長さ以下になされており、中空糸２０の一端側が小径部１２に位置するとき、中空糸２０の他端側は収容部１３ａの外部から突出せずに、中空糸２０全体が収容部１３ａの内部に入るようになされている。中空糸２０が収容部１３ａに収容されていることによって、中空糸２０に対して吐水方向下流側である小径部１２の方向に水圧がかかり、中空糸２０の一端が小径部１２と大径部１３との段差部に支えられて安定に保持されるため、中空糸２０が収容部１３ａから吐水方向上流側の開口部１３ｂ側に抜けることがない。
【００２５】
また、中空糸２０の内部にはオゾン水等の液体が通過可能な内径０．０５ｍｍの細孔２１が設けられており、大径部１３側から供給されたオゾン水は、細孔２１を通過して小径部１２側から噴射される。ここで、中空糸２０の一端が小径部１２と大径部１３との段差部に支えられて安定に保持されているため、中空糸２０は、接着剤を用いなくても収容部１３ａに安定に収容される。
【００２６】
散水部１０に設けられた各貫通孔１１は碁盤目状に形成されており、隣接する貫通孔同士との距離が３ｍｍになされている。また、底面１４ａの中心１５の位置は、各貫通孔１１が形成する碁盤目形状の格子点とは異なる部分に位置しており、中心１５と各貫通孔１１との距離はそれぞれ異なっている。
なお、散水部１０及び中空糸２０はそれぞれフッ素樹脂から構成されており、オゾン水による侵食の恐れがない。
【００２７】
本発明の噴射ノズルを用いたオゾン水噴射システムについて説明する。
オゾン水噴射システムＳは、オゾンガス発生器４１、オゾンガス濃度検出器４２、オゾンガス溶解モジュール４３、オゾン水濃度検出器４４、噴射ノズルＭが設けられたオゾン水噴射機４５、及び、ポンプ４６から構成されている。
【００２８】
オゾンガス発生器４１では、オゾンガスが生成される。オゾンガス発生器４１としては特に限定されず、公知のオゾン発生器が用いられている。
オゾンガス発生器４１で生成されたオゾンガスの濃度はオゾンガス濃度検出器４２によって常時測定・監視される。オゾンガス濃度検出器４２により測定されたオゾンガス濃度の値は逐次オゾンガス発生器４１に反映され、オゾンガス発生器４１で生成されるオゾンガスの濃度が随時調整される。
【００２９】
オゾンガス発生器４１で生成したオゾンガスは、オゾンガス溶解モジュール４３において水に溶解される。
オゾンガス溶解モジュール４３には、非多孔性膜からなるガス透過膜が収容されている。非多孔性膜からなるガス透過膜が収容されていることによって、一旦オゾン水を用いて処理を行った後のオゾン水を再度循環しても目詰まりの発生を防止することができる。オゾンガス溶解モジュール４３で生成したオゾン水は、オゾン水流出口４３ａから往路管４７に排出されてオゾン水濃度検出器４４に送られ、上記オゾン水の溶存オゾンガス濃度が監視・管理される。
【００３０】
オゾン水は、往路管４７を通ってオゾン水流入口４５ａからオゾン水噴射機４５の内部に送られ、このオゾン水噴射機４５の内部で被処理体である基板８０の表面に噴射され、基板８０の表面処理に用いられる。
【００３１】
オゾン水噴射システムＳのオゾン水噴射機４５には、本発明の噴射ノズルＭ、基板８０を固定する円板状の基板支持台８１、及び基板支持台８１を回転軸８２を中心に回転させるモーター（図示せず）が備えられている。
基板支持台８１の中心、回転軸８２、及び散水部１０の中心１５はそれぞれ同軸になされており、基板支持台８１は、モーターの駆動によって、基板支持台８１と散水部１０の底面１４ａとの距離を一定に保ちながら回転する。
【００３２】
本発明の噴射ノズルＭを用いて、オゾン水を基板８０に噴射する方法を説明する。
まず、基板８０を基板支持台８１の中央部に設置して固定する。次に、回転軸８２に接続されたモーターを駆動させ、モーターの回転動力を回転軸８２を介して基板支持台８１に伝えて、基板８０とともに基板支持台８１を回転させる。
【００３３】
モーターの駆動とは別途にオゾンガス発生器４１を駆動し、オゾンガス溶解モジュール４３によってオゾン水を生成させる。オゾンガス溶解モジュール４３で生成されたオゾン水は、供給管５４からジョイント５５を介してハウジング５１の凹部５１ａに供給される。凹部５１ａに供給されたオゾン水は散水部１０の貫通孔１１に供給された後、中空糸２０の内部の細孔２１に供給される。このとき、中空糸２０が収容部１３ａの外部に突出せずに収容部１３ａに収容されているために、貫通孔１１に供給されるオゾン水は、乱流を発生させることなく中空糸２０の内部の細孔２１に供給される。
【００３４】
中空糸２０の細孔２１に供給されたオゾン水は、細孔２１の内部を通過して基板８０に噴射される。このとき、オゾン水は基板８０がなす面と垂直な角度で噴射される。細孔２１から噴射されたオゾン水は、水流や重力等によって加圧された状態で細孔２１の内部を通過するので、更に加圧された棒状の水流となって基板８０に噴射される。なお、棒状の水流とは、中空糸から噴射されたオゾン水が中空糸の細孔の口径と略同径で基板８０の表面に到達することを意味する。
【００３５】
回転する基板８０に噴射されたオゾン水は、散水部１０に設けられた貫通孔１１と底面１４ａの中心１５との距離がそれぞれ異なっているために、中心１５の周囲では、各中空糸２０から噴射されるオゾン水の描く軌跡が基板８０の表面上で互いに重なり合わない。各中空糸２０から噴射されるオゾン水の描く軌跡が基板８０の表面上で互いに重なり合わないために、基板８０の表面全体に対してオゾン水を均一に噴射することができる。
【００３６】
回転する基板８０に噴射されたオゾン水は、散水部１０に設けられた貫通孔１１と底面１４ａの中心１５との距離がそれぞれ異なっているために、中心１５の周囲では、各中空糸２０から噴射されるオゾン水の描く軌跡が基板８０の表面上で互いに重なり合わない。各中空糸２０から噴射されるオゾン水の描く軌跡が基板８０の表面上で互いに重なり合わないために、少ない液量でもオゾン水が基板８０に対して均一に噴射される。基板に噴射されたオゾン水は、基板表面のレジスト除去や洗浄等の表面処理等に用いられる。
また、隣接する貫通孔１１間の間隔が３ｍｍになされているので、隣接する貫通孔１１から噴射されるオゾン水は、互いに一体化することなく、それぞれが独立した棒状の水流となって基板８０の表面に噴射されて表面処理に用いられる。
【００３７】
基板８０の表面処理に用いられたオゾン水は、再び循環させて用いられる。オゾン水を再循環させることによって、必要なオゾン水量を節約できることに加え、より高いオゾン濃度のオゾン水を容易に得ることができる。
基板８０の表面処理に用いられたオゾン水は、オゾン水噴射機４５のオゾン水流出口４５ｂから復路管４８に排出された後、ポンプ４６を用いてオゾンガス溶解モジュール４３のオゾン水流入口４３ｂに送り込まれてより高いオゾン濃度となり、再び基板８０の表面処理に用いられる。
【００３８】
本発明の噴射ノズルは上記の実施形態に限られず、種々の改変を行うことができる。
例えば、本発明の噴射ノズルが噴射する液体はオゾン水のみに限られず、本発明の噴射ノズルは、オゾン水以外の種々の液体を噴射することができる。本発明の噴射ノズルがオゾン水以外の液体を噴射する場合、接着剤を用いて中空糸を貫通孔に接着してもよい。
【００３９】
本実施形態における噴射ノズルでは、小径部と収容部との段差と、収容部と開口部との段差の２段になされているが、段差の数は３段以上になされていてもよい。噴射ノズルに３段以上の段差が設けられているとき、いずれか１つの段差に中空糸が支えられる構造であればよい。
【００４０】
オゾン水を用いて基板８０の表面処理を行う場合、オゾン水噴射機４５には、オゾンの吸収波長である２５４ｎｍ付近の波長の紫外線を照射するＵＶランプ等が設けられていてもよい。オゾン水を用いて基板８０の表面処理を行う場合、紫外線を照射することによってオゾンの分解速度が促進されるため、基板８０の表面処理の効率を向上させることができる。
【００４１】
本発明の噴射ノズルには、噴射するオゾン水等の液体を加熱する手段が設けられていることが好ましい。加熱された液体を基板に噴射することによって、基板８０に対する表面処理の効率を向上させることができる。
【００４２】
本発明の噴射ノズルには、噴射するオゾン水等の液体を加圧する手段が設けられていることが好ましい。例えば、オゾン水等の気体が溶解した液体を噴射する場合、この液体が加圧されることによって過飽和の気体が溶解した液体を生成することができるので、基板８０に対する表面処理の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の噴射ノズルを用いた噴射装置の一例を模式的に示す部分断面図である。
【図２】本発明の噴射ノズルから散水部を取り出して示す模式図であり、（ａ）は、散水部を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の噴射ノズルを用いたオゾン水噴射システムＳの一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｍ      噴射ノズル
Ｓ      オゾン水噴射システム
１０    散水部
１０ａ  フランジ部
１１    貫通孔
１２    小径部
１３    大径部
１３ａ  収容部
１３ｂ  開口部
１４ａ  底面
１４ｂ  上面
１５  中心
２０    中空糸
２１    細孔
４１    オゾンガス発生器
４２    オゾンガス濃度検出器
４３    オゾンガス溶解モジュール
４３ａ  オゾン水流出口
４３ｂ  オゾン水流入口
４４    オゾン水濃度検出器
４５    オゾン水噴射機
４５ａ  オゾン水流入口
４５ｂ  オゾン水流出口
４６    ポンプ
４７    往路管
４８    復路管
５０    ノズル本体部
５１    ハウジング
５１ａ  凹部（吐水口）
５１ｂ  開口部
５２    コネクタ
５３    Ｏリング
５４    供給管
５５    ジョイント
８０    基板
８０ａ  中心
８１    基板支持台
８２    回転軸
【図１】
2005087957.tif 000003
【図２】
2005087957.tif 000004
【図３】
2005087957.tif 000005