(57)【要約】【課題】従来の超音波洗浄においてはワークのフックとの接触部の洗浄が十分に行うことができないという問題。【解決手段】（１）平板状ワーク１を超音波洗浄機で洗浄する超音波洗浄方法であって、ワーク上部をフック２４で吊り下げた状態での洗浄と、ワーク下部をクランプ２３で固定した状態での洗浄との２工程を有する超音波洗浄方法とその装置。（２）ワーク下部をクランプ２３で固定した状態での洗浄を、ワーク上部をフック２４で吊り下げた状態での洗浄より先に行う超音波洗浄方法。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状ワークを超音波洗浄機で洗浄する超音波洗浄方法であって、ワーク上部をフックで吊り下げた状態での洗浄と、ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄との２工程を有する超音波洗浄方法。
【請求項２】
ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄を、ワーク上部をフックで吊り下げた状態での洗浄より先に行う請求項１記載の超音波洗浄方法。
【請求項３】
洗浄中に、超音波振動子で振動される振動板をワークに対して進退動させる請求項１記載の超音波洗浄方法。
【請求項４】
洗浄後に洗浄液除去のためのリンスを実行し、該リンスが循環水による粗リンスと、粗リンスの後に行うイオン交換水による精密リンスを含む請求項１記載の超音波洗浄方法。
【請求項５】
ワークが燃料電池用メタルセパレータである請求項１記載の超音波洗浄方法。
【請求項６】
平板状ワークを超音波洗浄機で洗浄する超音波洗浄装置であって、ワーク搬送方向に順に設けられた２つの洗浄ステーションを備え、該２つの洗浄ステーションの一つはワーク上部をフックで吊り下げた状態でワークを洗浄するステーションであり、残りの一つはワーク下部をクランプで固定した状態でワークを洗浄するステーションである超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波洗浄方法とその装置に関し、たとえば燃料電池用メタルセパレータの超音波洗浄などに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池、たとえば固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ）とセパレータとの積層体からなる。セパレータは、たとえば薄金属板をプレスして、凹凸するガス流路を形成するとともに、そのガス流路へのガスの供給、排出などを行う貫通穴からなるマニホールドを打抜き形成することにより作製される。プレス後、燃料電池の組立までの間に、セパレータは、プレス時に残る離型剤（たとえば、油）を除去するために、洗浄される。この洗浄には、たとえば、超音波洗浄を用いることができる。
特開２０００−１０７７１１号公報は、フックで吊り下げられた平板状ワークを超音波洗浄機で洗浄することを開示している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０７７１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の超音波洗浄機による洗浄には、ワークのうちフックと接触する部分の洗浄を十分に行うことができないという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、従来の超音波洗浄においてはワークのフックとの接触部の洗浄が十分に行うことができないという問題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明はつぎの通りである。
（１）  平板状ワークを超音波洗浄機で洗浄する超音波洗浄方法であって、ワーク上部をフックで吊り下げた状態での洗浄と、ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄との２工程を有する超音波洗浄方法。
（２）  ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄を、ワーク上部をフックで吊り下げた状態での洗浄より先に行う（１）記載の超音波洗浄方法。
（３）  洗浄中に、超音波振動子で振動される振動板をワークに対して進退動させる（１）記載の超音波洗浄方法。
（４）  洗浄後に洗浄液除去のためのリンスを実行し、該リンスが循環水による粗リンスと、粗リンスの後に行うイオン交換水による精密リンスを含む（１）記載の超音波洗浄方法。
（５）  ワークが燃料電池用メタルセパレータである（１）記載の超音波洗浄方法。
（６）  平板状ワークを超音波洗浄機で洗浄する超音波洗浄装置であって、ワーク搬送方向に順に設けられた２つの洗浄ステーションを備え、該２つの洗浄ステーションの一つはワーク上部をフックで吊り下げた状態でワークを洗浄するステーションであり、残りの一つはワーク下部をクランプで固定した状態でワークを洗浄するステーションである超音波洗浄装置。
【０００６】
上記（１）の超音波洗浄方法、上記（６）の超音波洗浄装置では、ワーク上部をフックで吊り下げた状態での洗浄と、ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄との２工程が設けられているので、ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄でワークのフックとの接触部を洗浄できる。また、フックで吊り下げた状態での洗浄でワークのクランプとの接触部を洗浄でき、ワークの全表面を洗浄できる。
上記（２）の超音波洗浄方法では、ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄を行い、その後に、ワーク上部をフックで吊り下げた状態での洗浄を行うので、フックでワークを吊り下げる時にはワークのフックと当たる部位は洗浄されており、現在洗浄の対象となっているワークに付着している離型剤でフックが汚れることはない。フックがつぎのワークを吊り下げてもフックはワークを汚さない。
上記（３）の超音波洗浄方法では、洗浄中に、振動板をワークに対して進退動させるので、ワークに付着している離型剤や異物を、より効果的にワークから離反させて除去することができる。
上記（４）の超音波洗浄方法では、粗リンスでは循環水を使うので、リンスで用いる水の量を少なくすることができる。
上記（５）の超音波洗浄方法は、ワークが燃料電池用メタルセパレータの場合である。メタルセパレータから、プレス時に付着する離型剤（油）を除去するのに利用できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の超音波洗浄方法とその装置を、図１〜図３を参照して説明する。
超音波洗浄されるワーク１は、平板状ワークであり、たとえば燃料電池用セパレータ（ワークと同じ符号を付す）である。。ただし、ワーク１は燃料電池用セパレータに限られるものではない。
燃料電池は、たとえば、固体高分子電解質型燃料電池である。該燃料電池は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
【０００８】
固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ）とセパレータ１との積層体からなる。
セパレータ１は、図３に示すように、たとえばメタル（たとえば、ステンレス）セパレータからなる。セパレータ１には、反応ガス流路２やマニホールド３が形成される。セパレータ１がメタルセパレータの場合、反応ガス流路は薄いメタルプレートをプレスして形成した凹溝から形成され、マニホールドはメタルプレートをプレスで打ち抜いて形成した貫通穴から形成される。プレス時にメタルセパレータに付着する離型剤（たとえば、油）を除去するために、プレス後、表面にＣｒやＡｕやＣを蒸着する前にセパレータ１は洗浄される。
【０００９】
従来、メタルセパレータ１の洗浄は、ステンレスの網状のコンベアに載せ洗浄液をふきかけて洗浄していたが、コンベアに接触する部位の洗浄が不十分で、洗浄精度が安定しない。メタルセパレータ１を洗浄液中に浸漬して洗浄する方法では、大型の洗浄槽と大量の洗浄液が必要でコストがかかり、洗浄液管理が不十分な場合は洗浄が安定しない。また、ロット流しになるので、インラインで使うにはラインタクトの標準化がしにくいし、時間もかかる。
【００１０】
本発明の超音波洗浄方法では、アルカリ洗浄液を用い、超音波洗浄にて、平板状ワーク１を洗浄するようにする。アルカリ洗浄液はアルカリ性でかつ界面活性剤を含む。アルカリ性とするのは離型剤（油分）を溶解するためであり、界面活性剤を含むのは、油分を乳化し分散させるためである。
本発明の超音波洗浄方法の洗浄工程は、図１に示すように、工程１０で平板状ワーク１を洗浄ステーションに搬入し、工程２０でワーク１を超音波洗浄機で超音波洗浄し、工程３０で洗浄液をリンスし、工程４０で液きり、乾燥を行い、工程５０で搬出する。
【００１１】
工程２０の超音波洗浄工程は、ワーク下部をクランプ２３で固定した状態での洗浄工程２１と、ワーク上部をフック２４で吊り下げた状態での洗浄工程２２を有する。これは、洗浄し残しが生じないようにするためである。ワーク１がセパレータの場合、フック２４をセパレータのマニホールド３に通して、セパレータ１をフック２４にひっかける。
ワーク下部をクランプ２３で固定した状態での洗浄工程２１を、ワーク上部をフック２４で吊り下げた状態での洗浄工程２２より先に行う。これは、フック２４の汚れが生じないようにするためである。すなわち、工程２１でマニホールド３の縁部を先に洗浄しておくことにより、工程２２でフック２４をマニホールド３に通してワーク１をひっかけてもフック２４が離型剤で汚れることはない。
【００１２】
ワーク１が各工程に存在するようにワーク１を各工程間に順送りし、各工程で静止させてその工程の作業を実行する。すなわち、洗浄工程２１でワーク１を洗浄している時には、その前に洗浄工程２１で洗浄したワーク１が洗浄工程２２で洗浄されているようにする。これは、洗浄効率を上げるためである。
搬送は、主にフック搬送による。これにより薄いワーク１を傷つけることを防止することができる。
【００１３】
超音波洗浄では、ワーク１を静止させ、ワーク１の両側にある、超音波振動子２５で振動される振動板２６（容器状に形成しておきワークに対向する部位に振動板を配置し、振動板のワークに対向する面の反対側に超音波振動子を取り付けておく）をワーク１との間に上部のパイプ２７の複数の孔よりアルカリ洗浄液２８をかけ流す。これは、洗浄液量を少なくするためである。すなわち、かけ流し洗浄のため、洗浄タンク内の液は２５リットル程度と少量でよい。これはアルカリ洗浄液２８の濃度管理をしやすくする。導電率計によって純水と原液を各々自動投入し、濃度と温度（４５℃前後）を容易に一定に（たとえば、約１０％）に維持することができる。
洗浄中には、振動板２６をワーク１に対して進退動させる。これは、洗浄液２８にワーク１に対して進退動する動き、流れを付与し、それによって、ワーク１に付着している離型剤や異物をワーク１から離れやすくするためである。
【００１４】
洗浄後に、工程３０で、アルカリ洗浄液２８の除去のためのリンスを実行する。リンスは、循環水による粗リンスの工程３１と、粗リンスの後に行うイオン交換水（純水）による精密リンスの工程３２を含む。
リンスを２工程にして純水で精密リンスする前に循環水で粗リンスするのは、純水消費量を少なくするためである。
粗リンスで水を循環させるのは、リンス水３３の量を少なくするためである。精密リンスで使用した水は粗リンスにまわして粗リンスで用いる。これは、リンス水３３の使用量を少なくするためである。
また、精密リンスを後にするのは、水内カルシウム、不純物のワークやフックへの付着を防止するためである。
【００１５】
ワーク１が燃料電池用メタルセパレータである場合、そして、反応ガス流路２やマニホールド３をプレスで形成する場合、プレス型からセパレータを離型させるための離型剤を完全に除去し、また、離型剤を除去するリンス水中の不純物を完全に除去し、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃの蒸着（成膜）時の接着強度を増す必要がある。本発明では、離型剤除去を超音波洗浄で行うとともに、アルカリ洗浄液の除去を粗リンス、精密リンスの２段階リンスで行うようにしたので、離型剤や不純物をほぼ完全に除去することができる。
【００１６】
乾燥は、ヒータで昇温した温風４１をノズル４２よりワークに吹き付け、ワーク１を短時間に完全乾燥させる。完全乾燥により、後工程で成膜安定化（セパレータ表面にＣｒやＡｕ層を形成したりカーボン層を形成したりする時の層形成の安定化）をはかることができる。
【００１７】
本発明の超音波洗浄方法を実施するための本発明の超音波洗浄装置は、平板状ワーク１を超音波洗浄機で洗浄する超音波洗浄装置であって、ワーク搬送方向に順に設けられた２つの洗浄ステーション２２Ａ、２１Ａを備えている。２つの洗浄ステーションの一つ２２Ａはワーク上部をフック２４で吊り下げた状態でワーク１を洗浄するステーション（工程２２が実行されるステーション）であり、残りの一つ２１Ａはワーク下部をクランプ２３で固定した状態でワーク１を洗浄するステーション（工程２１が実行されるステーション）である。２段ステーションとするのは、ワーク１の洗い残しが生じないようにするためである。
そして、ワーク搬送方向に、洗浄ステーション２１Ａ、洗浄ステーション２２Ａの順に配置される。その理由は、フック２４がワーク１に付着している離型剤によって汚されないようにするためである。
本発明の超音波洗浄装置の上記以外の構成、作用は、本発明の超音波洗浄方法の説明に準じる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１の超音波洗浄方法によれば、ワーク上部をフックで吊り下げた状態での洗浄と、ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄との２工程が設けられているので、ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄で、従来できなかった、ワークのフックとの接触部を洗浄できる。また、フックで吊り下げた状態での洗浄でワークのクランプとの接触部を洗浄でき、ワークの全表面を洗浄できる。
請求項２の超音波洗浄方法によれば、ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄を行い、その後に、ワーク上部をフックで吊り下げた状態での洗浄を行うので、フックでワークを吊り下げる時にはワークのフックと当たる部位は既に洗浄されており、現在洗浄の対象となっているワークに付着している離型剤でフックが汚れることはない。したがって、フックがつぎのワークを吊り下げてもフックはワークを汚さない。
請求項３の超音波洗浄方法によれば、洗浄中に、振動板をワークに対して進退動させるので、ワークに付着している離型剤や異物を、振動板をワークに進退動させない場合に比べて、より効果的にワークから離反させて除去することができる。
請求項４の超音波洗浄方法によれば、粗リンスでは循環水を使うので、リンスで用いる水の量を少なくすることができる。また、粗リンスを行うことにより、純水による精密リンスの水量を少なくすることができる。
請求項５の超音波洗浄方法によれば、ワークが燃料電池用メタルセパレータの場合である。メタルセパレータから、プレス時に付着する離型剤（油）を除去するのに利用できる。
請求項６の超音波洗浄装置によれば、ワーク上部をフックで吊り下げた状態で洗浄を行うステーションと、ワーク下部をクランプで固定した状態で洗浄を行うステーションとの２ステーションが設けられているので、ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄で、従来できなかった、ワークのフックとの接触部を洗浄できる。また、フックで吊り下げた状態での洗浄でワークのクランプとの接触部を洗浄でき、ワークの全表面を洗浄できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波洗浄方法を工程順にブロックで示した工程図である。
【図２】図１の各工程を実施する装置の概略を、工程順に示した、本発明の超音波洗浄装置の概略構成図である。
【図３】ワークが燃料電池用セパレータの場合の正面図である。
【符号の説明】
１  ワーク（たとえば、燃料電池用セパレータ）
２  反応ガス流路
３  マニホールド
１０  ワーク搬入工程
２０  超音波洗浄工程
２１  ワーク下部をクランプで固定した状態での洗浄工程
２１Ａ  ワーク下部をクランプで固定した状態で洗浄を実行するステーション
２２  ワーク上部をフックで吊り下げた状態での洗浄工程
２２Ａ  ワーク上部をフックで吊り下げた状態で洗浄を実行するステーション
２３  クランプ
２４  フック
２５  超音波振動子
２６  振動板
２７  パイプ
２８  アルカリ洗浄液
３０  リンス工程
３１  粗リンス工程
３２  精密リンス工程
３３  リンス水
４０  液きり、乾燥工程
４１  温風
４２  ノズル
５０  ワーク搬出工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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