(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する被処理部材の表面に加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液を吹き付け、前記被処理部材の表面を脱脂洗浄後に酸化皮膜除去し、該酸化皮膜除去後に前記被処理部材の表面を乾燥する母材表面の活性化処理方法において、前記被処理部材を直線的に移動し、該被処理部材の表面に加圧二酸化炭素を被処理部材の移動方向の上下流側方向に離間して吹き付け、前記加圧二酸化炭素の吹き付け位置の間に酸化皮膜除去液を吹き付けることを特徴とする母材表面の活性化処理方法。
【請求項２】
前記酸化皮膜除去液はｐＨ３〜４の炭酸水である請求項１記載の母材表面の活性化処理方法。
【請求項３】
前記加圧二酸化炭素の下流側の吹き付け位置より上流側位置から、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを回収する請求項１記載の母材表面の活性化処理方法。
【請求項４】
前記加圧二酸化炭素の圧力を、前記酸化皮膜除去液の圧力よりも高圧に設定する請求項１記載の母材表面の活性化処理方法。
【請求項５】
前記加圧二酸化炭素の吹き出し流によって、前記酸化皮膜除去液の吹き付け流の外側と、前記使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液の回収流の外側とに、エア−カ−テンを形成する請求項３または請求項４記載の母材表面の活性化処理方法。
【請求項６】
前記上流側の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の移動方向の下流側方向へ斜め下向きに吹き付け、前記下流側の加圧二酸化炭素を、被処理部材の移動方向の上流側方向へ斜め下向きに吹き付ける請求項１記載の母材表面の活性化処理方法。
【請求項７】
前記被処理部材を開放空間で移動する請求項１記載の母材表面の活性化処理方法。
【請求項８】
移動可能な被処理部材の表面に加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液を吹き付け可能な各噴射ガイドを設け、前記被処理部材の表面の脱脂洗浄と酸化皮膜除去とを処理可能に設け、該酸化皮膜除去後に前記被処理部材の表面に気体を吹き付けて乾燥可能にした母材表面の活性化処理装置において、前記被処理部材を直線的に移動可能に設け、前記被処理部材の移動方向の上下流側方向の離間位置に加圧二酸化炭素を吹き付け可能な噴射ガイドを設け、該噴射ガイドの間に酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを設けたことを特徴とする母材表面の活性化処理装置。
【請求項９】
前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドの上流側位置に、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを回収可能な回収ガイドの導入口を配置した請求項８記載の母材表面の活性化処理装置。
【請求項１０】
前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な上流側の噴射ガイドに、酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを近接して配置し、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドに、前記回収ガイドを近接して配置した請求項８または請求項９記載の母材表面の活性化処理装置。
【請求項１１】
前記酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドと前記回収ガイドの各噴出口の間に噴出ヘッドを配置し、該噴出ヘッドの下端面を前記被処理部材の表面の直上に配置した請求項８または請求項１０記載の母材表面の活性化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適で、金属等母材表面の脱脂洗浄と酸化被膜除去と乾燥とを同時かつ効率良く合理的に行なえ、生産性の向上を図れるとともに、その使用処理流体を効率良く回収し、その再利用を図るようにした母材表面の活性化処理方法および活性化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電気メッキ等の電気化学的処理では、その前処理工程の脱脂洗浄や酸洗いによって、被処理物である金属表面の油脂分や酸化皮膜を除去し、金属表面を活性化処理して、良好な金属皮膜を被覆するようにしている。
【０００３】
前記脱脂洗浄は、アルカリ水溶液に被処理物を浸漬し、前記酸洗いは、硫酸または塩酸を希釈した酸性水溶液に被処理物を浸漬して行なわれ、この後これらを水洗いし、その排液に酸性またはアルカリ性薬剤を投入して中和し、これを工場から排出していた。
【０００４】
したがって、従来の前処理工程は専用の浴槽と水洗い槽を要し、設備が大掛かりになるとともに、種々の薬剤と多量の水を要して処理コストが嵩み、しかも脱脂処理と酸洗いとの間に水洗いが介在して時間が掛かり、生産性が悪いばかりか、前記中和処理では鉛や亜鉛、スズ等の重金属を除去できず、そのための排水処理設備を要する等して、設備費が増大していた。
【０００５】
更に、従来の前処理工程は、処理液の飛散や有害なガスが発生する状況下での作業を強いられて作業環境が悪く、しかも前記酸洗い工程で発生する水素ガスによって、被処理物が水素脆性を起す惧れがあり、この水素脆性の除去に別途の手段を要する等の問題があった。
【０００６】
このような問題を解決するものとして、特開２０００−７３１９１号公報では、有機溶媒であるホスフィンを含有させた溶液を用い、該溶液中に被処理物を浸漬し、若しくはこれを刷毛やスプレ−で塗布して、強酸やシアン等の危険な薬剤や有毒な薬剤を要せず、実質的に母材を浸すことなく、油脂分や酸化皮膜を除去するようにしている。
しかし、前記ホスフィンは高価で生産コストの上昇を助長するとともに、油脂分や酸化皮膜を十分に除去できない、という問題があった。
【０００７】
ところで、半導体や精密機械部品等の洗浄方法として、超臨界や亜臨界の高密度流体を洗浄溶媒に用いる洗浄方法は、例えば特開平１１−２０７２７６号公報等で提案されている。
前記公報のものは、超臨界二酸化炭素を生成可能な圧縮機と、加熱器と、被処理物を収納可能な反応容器と、超臨界状態を解除し、かつ内部に油脂分回収部材を充填した油脂分回収塔とを備え、これらを循環パイプで接続して構成していた
【０００８】
そして、超臨界二酸化炭素を反応容器へ送り込み、被処理物の油脂分を除去し、前記油脂分が溶解している超臨界二酸化炭素を油脂分回収塔へ送り込み、該回収塔で減圧して超臨界状態を解除し、油脂分を回収する一方、油脂分を回収した液状若しくはガス状の二酸化炭素を圧縮機へ送り込み、再度超臨界二酸化炭素を生成して再利用するようにしていた。
【０００９】
しかし、前記方法は、機械部品等に付着した油脂分の除去には対応できるが  、機械部品等の酸化被膜の除去には対応できず、その場合は別途に酸化被膜の  除去処理を要して生産性が悪く、設備費の上昇を助長する問題があった。また  、油脂分回収塔の油脂分回収部材は、経時的に目詰まりを起こして交換しなけ  ればならない等の不具合があった。
【００１０】
また、他の方法として、洗浄媒体である二酸化炭素を加圧し、これを洗浄ガンから噴出して断熱膨張させ、粒子状のドライアイスを被洗浄部材の表面に吹き付け、前記部材表面の油脂分を吹き飛ばす方法が知られている。
しかし、この方法も前述と同様で、油脂分の除去には対応できるが、酸化皮膜の除去には対応できず、またドライアイスは昇華後、空気中に放出されてしまう等の問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決し、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適で、金属等母材表面の脱脂洗浄と酸化被膜除去と乾燥とを同時かつ効率良く合理的に行なえ、生産性の向上を図れるとともに、その使用処理流体を効率良く回収し、その再利用を図るようにした母材表面の活性化処理方法および活性化装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、移動する被処理部材の表面に加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液を吹き付け、前記被処理部材の表面を脱脂洗浄後に酸化皮膜除去し、該酸化皮膜除去後に前記被処理部材の表面を乾燥する母材表面の活性化処理方法において、前記被処理部材を直線的に移動し、該被処理部材の表面に加圧二酸化炭素を被処理部材の移動方向の上下流側方向に離間して吹き付け、前記加圧二酸化炭素の吹き付け位置の間に、酸化皮膜除去液を吹き付けるようにして、直線的に移動する被処理部材に対し、その表面の上流側位置に加圧二酸化炭素を吹き付けて脱脂洗浄し、被処理部材の表面の下流側位置に加圧二酸化炭素を吹き付けて乾燥させ、それらの間に酸化皮膜除去液を吹き付けて被処理部材の表面を酸化皮膜除去し、直線的に移動する被処理部材の表面を上流側から順に脱脂洗浄、酸化皮膜除去、乾燥処理し、これらの処理を効率良く合理的に行ない、生産性の向上を図るようにして、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適にしている。
【００１３】
請求項２の発明は、前記酸化皮膜除去液がｐＨ３〜４の炭酸水とし、安価かつ安全な酸化皮膜除去液によって、安全かつ容易に酸洗いし得るようにしている。
請求項３の発明は、前記加圧二酸化炭素の下流側の吹き付け位置より上流側位置から、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを一緒に回収するようにして、それらの回収を合理的かつ容易に行なうようにしている。
請求項４の発明は、前記加圧二酸化炭素の圧力を、前記酸化皮膜除去液の圧力よりも高圧に設定するようにして、加圧二酸化炭素による一種のエア−カ−テンを形成し得るようにしている。
【００１４】
請求項５の発明は、前記加圧二酸化炭素の吹き出し流によって、前記酸化皮膜除去液の吹き付け流の外側と、前記使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液の回収流の外側とに、エア−カ−テンを形成するようにして、前記酸化皮膜除去液の飛沫を防止するとともに、前記回収流体の飛散を防止して、作業環境の低下を防止し、また前記回収流体を容易かつ精密に回収し得るようにしている。
請求項６の発明は、前記上流側の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の移動方向の下流側方向へ斜め下向きに吹き付け、前記下流側の加圧二酸化炭素を、被処理部材の移動方向の上流側方向へ斜め下向きに吹き付けるようにして、加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の特定表面に集中的に吹き付け、当該表面の脱脂洗浄と酸化皮膜除去と乾燥を効率良く行なうとともに、回収流体の回収を容易に行なうようにしている。
請求項７の発明は、前記被処理部材を開放空間で移動し、一連の表面処理を効率良く合理的に行ない、生産性の向上を図るようにしている。
【００１５】
請求項８の発明は、移動可能な被処理部材の表面に加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液を吹き付け可能な各噴射ガイドを設け、前記被処理部材の表面の脱脂洗浄と酸化皮膜除去とを処理可能に設け、該酸化皮膜除去後に前記被処理部材の表面に気体を吹き付けて乾燥可能にした母材表面の活性化処理装置において、前記被処理部材を直線的に移動可能に設け、前記被処理部材の移動方向の上下流側方向の離間位置に加圧二酸化炭素を吹き付け可能な噴射ガイドを設け、該噴射ガイドの間に酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを設けるようにして、直線的に移動する被処理部材に対し、その表面の上流側に配置した噴射ガイドを介し、加圧二酸化炭素を吹き付けて脱脂洗浄可能にするとともに、被処理部材の表面の下流側に配置した噴射ガイドを介し加圧二酸化炭素を吹き付けて乾燥可能にし、更にそれらの間に配置した噴射ガイドを介し、酸化皮膜除去液を吹き付けて酸化皮膜除去可能にし、被処理部材の表面を上流側から順に脱脂洗浄、酸化皮膜除去、乾燥処理し、これらの処理を効率良く合理的に実行可能にし、生産性の向上を図るようにして、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適にしている。
【００１６】
請求項９の発明は、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドの上流側位置に、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを回収可能な回収ガイドの導入口を配置して、回収流体を容易に回収し得るようにしている。
請求項１０の発明は、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な上流側の噴射ガイドに、酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを近接して配置し、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドに、前記回収ガイドを近接して配置し、脱脂洗浄液と酸化皮膜除去液とを近接して吹き付け、また回収ガイドに近接して乾燥流体を吹き付けて、加圧二酸化炭素によるエア−カ−テンによって酸化皮膜除去液の飛沫を防止するとともに、前記回収流体の飛散を防止し、作業環境の低下を防止し、また前記回収流体を容易かつ精密に回収し得るようにしている。
請求項１１の発明は、前記酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドと前記回収ガイドの各噴出口の間に噴出ヘッドを配置し、該噴出ヘッドの下端面を前記被処理部材の表面の直上に配置して、脱脂洗浄液と酸化皮膜除去液とを噴出ヘッドの下端面と被処理部材との間に移動させ、それらを回収ガイドに円滑に誘導し精密に回収し得るようにしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電気メッキ（ニッケルメッキ）の前処理である脱脂および酸化皮膜除去（以下、酸洗いと云う）およびそれらの乾燥工程に適用した図示の実施形態について説明すると、図１及至図４において１は酸化皮膜流体供給源であるステンレス鋼製の有底筒状の耐圧かつ耐食性の液溜槽で、その上側の開口部に蓋体２が気密かつ着脱可能に装着され、その内部に酸化皮膜除去液（以下、酸洗い液と云う）３が収容されている。
【００１８】
前記液溜槽１の上下部周面に給水管４とガス導管５とが接続され、このうち給水管４は開閉弁６を介して、水道水や純水等の給水源７に連通している。また、前記ガス導管５は開閉弁８と加圧ポンプ９を介してメインガス導管１０に連通し、該管１０の一端が脱脂洗浄流体供給源である安全で安定した加圧液体若しくは加圧気体の、例えば二酸化炭素を収容したガス容器１１に連通している。
【００１９】
前記加圧ポンプ９は、前記二酸化炭素を所定圧、実施形態では大気圧以上、望ましくは２気圧以上から二酸化炭素の亜臨界若しくは超臨界圧以上の範囲で、可及的に高圧に加圧して液溜槽１に供給し、前記水に対する溶解度を高め、所定の酸性濃度の炭酸（Ｈ２ＣＯ３）水を生成可能にしている。すなわち、前記二酸化炭素の圧力値は、酸洗い液３の酸性度に関係し、後述する被処理部材の酸化皮膜の状況に応じて最適に調整されている。
【００２０】
図中、１２は前記液溜槽１内の酸洗い液３中に浸漬したＰＨセンサで、酸洗い液３のＰＨ濃度を計測可能にされ、その検出信号を前記加圧ポンプ９へ入力し、液溜槽１に対する二酸化炭素の吐出圧や吐出量を制御して、前記槽１内の酸洗い液３のＰＨ濃度を調製可能にしている。
【００２１】
図中、１３は前記液溜槽１の周面に装着したヒーターで、前記水ないし酸洗い液３を所定温度、実施形態では５０〜１５０℃に加熱可能にして、前記水に対する高圧の二酸化炭素の溶解度を保進可能にしている。なお、この場合、前記水を加熱する代わりに、前記温度に加温した温水を液溜槽１へ供給してもよい。
前記液溜槽１の下部に酸洗い液供給管１４が接続され、その下流側端部が噴射ガイド１５に接続されている。図中、１６は酸洗い液供給管１４に介挿した開閉弁である。
【００２２】
前記メインガス導管１０の下流部は前期加圧ポンプ９と分岐し、この分岐路の一方に脱脂洗浄流体供給管１７が接続されている。前記供給管１７の上流部に加圧ポンプ１８が前記加圧ポンプ９と並列に介挿され、該管１７の下流側端部が分流管１９を介して、一対の噴射ガイド２０、２１に接続されている。図中、２２は前記噴射ガイド２１の内側に配置した回収ガイド、２３は脱脂洗浄流体供給管１７に介挿した逆止弁で、該管17内の脱脂洗浄流体の逆流を防止可能にしている
【００２３】
前記噴射ガイド１５，２０，２１および回収ガイド２２は、図示のように略同形の板状に形成され、これらを噴出ヘッド２４の両側に近接して配置している。すなわち、噴出ヘッド２４の一側に噴射ガイド１５，２０を隣接して配置し、この他側に噴射ガイド２１と回収ガイド２２を隣接して配置し、かつそれぞれの外側に二酸化炭素を噴出可能な噴射ガイド２０，２１を配置している。
【００２４】
前記噴出ヘッド２４は、脱脂洗浄、酸洗い並びに乾燥処理対象である金属板等の被処理部材２５の直上に直交配置され、これは図２のように台形柱状に形成されていて、その長さを被処理部材２５の幅と略同幅に形成している。
また、前記噴出ヘッド２４の斜状の両側面に沿って、前述の噴射ガイド１５，２０，２１および回収ガイド２２を配置し、それらの噴射位置と回収位置の指向性を与えている。図中、２６は前記噴出ヘッド２４の内部に設けたヒータで、その加熱を介して噴出流体の活性化を図るとともに、断熱膨張による噴出流体の凍結を防止するようにしている。
【００２５】
前記噴射ガイド１５，２０，２１および回収ガイド２２の内部に、それらの厚さ方向と直交方向に複数の通路２７〜３０が形成されている。
前記通路２７〜３０は何れも下向きに開口され、その開口部から酸洗い液３および二酸化炭素を被処理部材２５に向けて下向きに噴出し、また通路３０の開口部、つまり回収口から、使用後の酸洗い液３および二酸化炭素、並びに洗浄後の油脂成分と酸化被膜を上向きに吸入可能にしている。
【００２６】
前記被処理部材２５は、帯状シート若しくは裁断した金属板を適宜手段を介して矢視方向へ移動可能にされ、その移動時に活性化処理が厳密には順次行なわれ、大略的には略同時に実行可能にされている。
すなわち、前記被処理部材２５は、その移動方向の最上流側の噴射ガイド２０の直下で、二酸化炭素を吹き付けられて脱脂洗浄され、次に噴射ガイド１５の直下で炭酸水を吹き付けられて酸洗いされ、また回収ガイド２２の直下で、除去した油脂成分と酸化皮膜、塵埃等の異物、使用後の炭酸水と二酸化炭素等を押し込まれ若しくは吸い込んで、それらを回収し、更に噴射ガイド２１の直下で、二酸化炭素を吹き付けられて乾燥可能にされている。
【００２７】
前記回収ガイド２２の上端部に各通路３０に連通する回収管３１が接続され、その他端部が分離槽３２に接続されている。前記分離槽３２は、前記除去した油脂成分と酸化皮膜、塵埃等の異物、使用後の炭酸水と二酸化炭素等を収容可能にしている。これらの収容物は分離槽３２で減圧されて、酸洗い液３と二酸化炭素３３の気液二層に分離可能にされている。
【００２８】
図中、３４は回収管３１に介挿したフィルタ、３５は分離槽３２の下部に設けたフィルタ、３６は分離槽３２の周面に装着したヒータで、略５０℃に加熱可能にされ、回収液中の炭酸水を水と二酸化炭素に分離可能にしている。３７は分離槽３２の底部に取り付けた排出管で、該管３７に開閉弁３８が介挿されている。
【００２９】
前記分離槽３２の周面の上下位置にリターンパイプ３９，４０の一端が接続され、それらの他端が前記逆止弁２３および液溜槽１に接続されていて、前記分離した二酸化炭素３３と炭酸水３とを還流可能にしている。図中、４１，４２は前記リターンパイプ３９，４０に介挿した循環ポンプ、４３，４４は前記リターンパイプ３９，４０に介挿した脱水フィルタおよびフィルタ、４５は前記液溜槽１の底部に収容したスターラ等の撹拌子である。
【００３０】
なお、この実施形態は噴出ヘッド２４を被処理部材２５の直上の定位置に設置し、被処理部材２５を移動させているが、この反対に構成しても良い。ただ、前記実施形態のようにすれば、噴出ヘッド２４の移動機構や各噴射ガイド１５，２０，２１、回収ガイド２２の同動手段を省略できるから、構成が簡単になる利点がある。
【００３１】
このように構成した母材表面の活性化処理方法と処理装置は、加熱した水に加圧した二酸化炭素を溶解して所定の酸性濃度の酸洗い液３を生成する液溜槽１と、該液溜槽１で生成した酸洗い液３を所定位置へ移送する酸洗い液供給管１４と、加圧した二酸化炭素を所定位置へ移送する脱脂洗浄流体供給管１７と、前記酸洗い液供給管１４と脱脂洗浄流体供給管１７と回収管３１の各端部に位置し、かつ前記被処理部材２５の真上に配置する噴出ヘッド２４と前期回収管に連通する分離槽３２と、該分離槽３２に一端を接続し他端を液溜槽１または脱脂洗浄流体供給管１７に接続するリターンパイプ３９，４０とを備えている。
【００３２】
前記噴出ヘッド２４の両側、つまり被処理部材２５の移動方向の前後方向に、酸洗い液供給管１４と、脱脂洗浄流体供給管１７とに連通する噴射ガイド１５，２０，２１および回収ガイド２２を配置し、このうち噴射ガイド２０，２１は噴出ヘッド２４の外側に配置し、それらの噴口または回収口を被処理部材２５の表面に向けて配置する。
【００３３】
したがって、従来のように専用の脱脂槽や酸洗い槽、各水洗槽および中和槽、並びに乾燥装置を要しないから、設備が簡潔で設備費の低減と設置スペースのコンパクト化を図れ、しかも構成が簡単であるから、容易かつ安価に製作できる。また、後述のように使用後の酸洗い液３や二酸化炭素は、一括して分離槽３２へ送り込まれ、該槽３２で酸化被膜等の夾雑物を除去後、炭酸水３や二酸化炭素３３と水に分離し、これらをリターンパイプ３９，４０に送り出して再利用しているから、それらの有効利用を図れる。
【００３４】
次に、前記処理装置によって、被処理部材２５を脱脂洗浄および酸化被膜除去並びに乾燥処理する場合は、先ず液溜槽１に蓋２を装着し内部を密閉して、給水源７から水を液溜槽１へ所定量供給する。
この後、ガス容器１１を開弁し、充眞した二酸化炭素を加圧ポンプ９で加圧し、これを液溜槽１へ供給する。同時に撹拌子４５を作動し、前記水を撹拌するとともに、ヒータ１３を作動して前記水を加熱する。
【００３５】
このようにすることで、二酸化炭素が微粒化して水中を高速移動し、かつこれがバブリング状態で上昇して水に速やかに溶解し、二酸化炭素の溶解度が促進される。
したがって、酸洗いに十分な酸性（ＰＨ３〜４）濃度の炭酸（Ｈ２ＣＯ３）が速やかに生成される。この場合、前記圧力と温度を作業条件に応じて調製することで、作業条件に応じた最適濃度の酸洗い液３が生成可能になる。
【００３６】
なお、前記方法の代わりに、前記水を液溜槽１内に霧状に噴霧し、同時に前記二酸化炭素を供給して、それらを混合すれば、それらの接触面積が更に増大して、二酸化炭素の溶解度が上昇する。また、前記酸洗い液３を生成後、ヒータ１３と加圧ポンプ９の作動を続行し、前記酸性状態を維持する。
【００３７】
こうして、酸洗い液３を生成後、開閉弁１６を開弁し、酸洗い液３を酸洗い液供給管１４を介して噴射ガイド１５へ供給する。また、ガス容器１１を開弁し、充眞した二酸化炭素を加圧ポンプ１８で加圧し、これを脱脂洗浄供給管１７を介して噴射ガイド２０，２１へ供給する。
その際、噴出ヘッド２４のヒータ２６を加熱し、噴出流体の断熱膨張による凍結を防止するとともに、脱脂洗浄供給管１７内の二酸化炭素の圧力を、酸洗い液供給管１４内の酸洗い液３の圧力よりも高圧に設定して置く。
【００３８】
このようにすると、噴射ガイド１５の各通路２７から酸洗い液３が吹き出され、また噴射ガイド２０，２１の各通路２８，２９から二酸化炭素が吹き出され、これらが噴出ヘッド２４直下の被処理部材２５に向かって、勢い良く吹き付けられる。
この状況は、図２，３のようで、前記二酸化炭素が噴出ヘッド２４の両側から吹き出され、これらが被処理部材２５の表面に付着した油脂成分を分解し、これを吹き飛ばして脱脂洗浄する。
【００３９】
また、前記噴出ヘッド２４の一側で、被処理部材２５の移動方向の後方位置では、前記酸洗い液３が二酸化炭素の噴流の内側から吹き出され、これが被処理部材２５の表面に付着した酸化被膜を分解して吹き飛ばす。
その際、前記二酸化炭素は前述のように酸洗い液３よりも高圧に加圧され、これが酸洗い液３の噴出部や該酸洗い液３の回収路の外側に位置するから、一種のエアーカーテンを形成し、噴出ヘッド２４の一側では酸洗い液３の飛沫を防止し、また噴出ヘッド２４の他側では、前記吹き飛ばした油脂成分や酸化被膜、異物等の飛散を防止する。
【００４０】
この場合、前記二酸化炭素の一部が、断熱膨張時の気化熱によってはドライアイス状になり得るが、前記ヒータ２６の予熱によって前記事態を可及的に防止され、また仮にドライアイスが噴出した場合、その噴出圧力を炭酸水３よりも高圧に設定しているから、前記エアーカーテンと同等な作用効果を得られ、またドライアイスの微粒子が被処理部材２５の油脂成分や汚れに衝突してこれを剥離し、脱脂洗浄する。
【００４１】
前記吹き飛ばした油脂分や酸化被膜、異物等は、一旦、噴出ヘッド２４の直下に移動し、それが前記ヘッド２４の一側から吹き出された酸洗い液３や二酸化炭素と一緒に、回収ガイド２２の通路３０に押し込まれて矢視方向へ移動し、回収管３１およびフィルタ３４を経て分離槽３２へ導かれる。
したがって、使用後の二酸化炭素や酸洗い液３を精密に回収できるとともに、油脂分や酸化被膜、異物等の飛散を防止して、作業環境の低下を防止できる。
【００４２】
このように、噴出ヘッド２４の直下では被処理部材２５の脱脂洗浄と酸化被膜除去と乾燥とが略同時に行なわれ、かつそれらの処理位置は、厳密には若干位置を異にする。
すなわち、図２，３のように噴出ヘッド２４の直下で、被処理部材３の移動方向の最上流側位置で、二酸化炭素による脱脂洗浄が行なわれ、該脱脂部に隣接する下流側位置で炭酸水による酸化被膜除去が行なわれる。
また、噴射ガイド１５の噴口部直下より離間した下流側位置で、使用後の酸洗い液３や二酸化炭素の回収が行なわれ、該回収部に隣接する下流側位置で二酸化炭素による乾燥が行なわれる。
【００４３】
したがって、被処理部材２５が矢視方向へ移動することで、前記各処理が順次行なわれる。すなわち、被処理部材２５は前記通路２８の噴口直下で脱脂洗浄され、通路２７の噴口直下で酸洗いされ、前記通路３０の回収口直下で噴出した酸洗い液３と二酸化炭素、並びに異物等が回収され、通路２９の直下で乾燥されて、一連の処理を終了する。
【００４４】
こうして、分離槽２６に収容された酸洗い液３や二酸化炭素、および油脂成分や酸化被膜等は、それらの比重の差によって略酸洗い液３と二酸化炭素３３との気液二層に分離する。すなわち、二酸化炭素３３が上位に位置し、酸洗い液３が下位に位置する。
この場合、酸洗い液３は大気中に噴出して既に減圧されているから、二酸化炭素の溶解度が低下し、その酸性濃度が低下しており、また二酸化炭素３３も大気中に噴出して減圧され、内部に空気が混在して純度が低下している。
【００４５】
このような状況の下で循環ポンプ４１，４２を駆動し、前記二酸化炭素３３と酸洗い液３とをリターンパイプ３９、４０へ吸い出し、それらの水分や夾雑物をフィルタ４３，４４で除去後、前記ポンプ４１，４２で加圧する。
このうち、二酸化炭素３３は循環ポンプ４１で加圧され冷却液化されて、脱脂洗浄流体供給管１７の高圧かつ新鮮な二酸化炭素と合流し、該供給管１４に導かれて噴射ガイド２０、２１へ移動し、通路２８，２９から噴出する。
【００４６】
このように再利用の二酸化炭素３３を加圧することで水分の溶解度が低下し、換言すれば水分を排除して乾燥した二酸化炭素３３を生成し、前述の乾燥効果の実効を高められる。
一方、酸洗い液３は、循環ポンプ４２で加圧されて液溜槽１に送り込まれ、該槽１内の高圧かつ所定濃度の酸洗い液３が供給管１４へ送りだされ、噴射ガイド１５へ移動して通路２７から噴出する。
【００４７】
この場合、リターンパイプ４０から前記使用後の酸洗い液３が液溜槽１に還流し、該液溜槽１内の酸性濃度が低下すると、当該状況がＰＨセンサ１２で検出され、その信号が加圧ポンプ９へ入力される。
このため、加圧ポンプ９が駆動し、所定量の二酸化炭素を液溜槽１へ送り込み、これを水に溶解させて、液溜槽１内の酸洗い液３の酸性濃度を調製する。
【００４８】
このように、本発明は被処理部材２５の脱脂洗浄や酸化被膜除去および乾燥を同時に行ない、それらの間の煩雑な水洗いを要しないから、この種の処理作業を容易かつ迅速に行なえ、生産性の向上を図れる。
また、脱脂洗浄や酸化被膜除去媒体として、従来の有害なアルカリや酸性の薬剤の使用を要しないから、有害なガス発生下の作業環境を改善し、これを安全で迅速かつ容易に行なえる。
【００４９】
しかも、一旦使用した二酸化炭素や酸洗い液３を精密かつ速やかに回収し、それらの汚損を除去するとともに、その機能低下を補正して所期の機能を回復し、合理的で安価な設備を提供し得るようにしたものである。
【００５０】
なお、前記酸洗い液３や二酸化炭素の回収時、分離槽３２は減圧されて二酸化炭素の溶解度が低下するため、その酸性濃度が低下し実害の惧れがなくなるので、開閉弁３８を開弁し、酸洗い液３を排出管３７から下水へそのまま排出することができる。
また、前述の各通路２７〜２９からの噴出流体の噴出時間や圧力、被処理部材２５の移動速度等を制御可能にし、また噴出ヘッド２４と被処理部材２５との空隙を調製し得るようにすれば、被処理部材２５の表面状態に応じて、きめ細かな活性化処理が得られる。
【００５１】
図５乃至図８は本発明の他の実施形態を示し、前述の構成と対応する部分には同一の符号を用いている。
このうち、図５は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態は噴出ヘッド２４の下面に長さ方向に沿って複数の噴孔４６を形成し、これらの噴孔４６を前記酸化被膜除去流体供給管１４に連通し、該噴孔４６から酸洗い液３を直接噴出させている。
そして、このように酸洗い液３の噴出部を噴出ヘッド２４に増設することで、酸化被膜除去を精密かつ能率良く行なえ、また前記噴出部を噴出ヘッド２４の内部に設けることで、噴射ガイド１５を要することなく、構成を簡潔化している。
【００５２】
図６は本発明の第３実施形態を示し、この実施形態は噴出ヘッド２４の一側に酸化被膜流体供給管１４に連通する噴出ガイド４７を増設し、該ガイド４７に複数の通路４８を設けている。
この実施形態は噴出ヘッド２４の一側に炭酸水の噴出部を増設し、酸化被膜除去を精密かつ能率良く行なうとともに、回収ガイド２２の回収口に臨ませて切欠部４９を設けて、増量した酸洗い液３の回収を能率良く行なうようにしている。
【００５３】
図７は本発明の第４の実施形態を示し、この実施形態は分離槽３２とリターンパイプ３９，４０を省略し、代わりに回収管３１を延設して液溜槽１に接続し、該管３１に真空ポンプ５０とフィルタ５１を介挿している。
そして、被処理部材２５に吹き付けた酸洗い液３や二酸化炭素、除去した脱脂成分や酸化被膜等を真空ポンプで一緒に吸引し、これらを回収管３１へ導くとともにこのうちの脱脂成分や酸化皮膜等をフィルタ３４，５１で除去し、残りの酸洗い液３と二酸化炭素を液溜槽１へ送り込む。
【００５４】
前記液溜槽１に送り込まれた酸洗い液３は、前記槽１内の酸洗い液３と混合して所定の酸性濃度を回復し、酸化被膜除去流体供給管１４へ移動する。一方、前記液溜槽１に送り込まれた二酸化炭素は、加熱かつ加圧されて槽１内の水に溶解し、酸洗い液３の酸性濃度を向上する。したがって、使用した酸洗い液３や二酸化炭素を分離して再利用する不具合を廃し、これを合理的な形態で再利用するようにしている。
【００５５】
このように、この実施形態は分離槽３２を省略し、構成を簡単にして、この種装置を容易かつ安価に製作できるとともに、使用した酸洗い液３や二酸化炭素を仕分けることなく直接液溜槽１へ送り込み、該液溜槽１で酸洗い液３を再生し、二酸化炭素を酸洗い液３の生成に使用している。
そして、前記再生した酸洗い液３と新鮮な二酸化炭素を使用して、被処理部材２５の活性化処理を実現するようにしている。
【００５６】
図８は本発明の第５の実施形態を示し、この実施形態は斜め上向きに外筒５２を設置し、該外筒５２の内部に内筒５３を回転可能に設け、該内筒５３に粒状若しくは塊状の多数の被処理部材２５を収容している。
前記内筒５３は周囲にメッシュ若しくは多数の小孔を形成し、その上部に開口部５４を設け、該開口部５４に酸化被膜除去流体供給管１４と脱脂洗浄流体供給管１７とを配置し、これらから被処理部材２５に向けて酸洗い液や二酸化炭素を噴出し、その使用済み流体を回収管３１を介して、分離槽３２または液溜槽１へ還流させている。
すなわち、この実施形態は粒状若しくは塊状の被処理部材２５を回転しながら、酸洗い液や二酸化炭素を吹き付け、それらの脱脂洗浄や酸化被膜除去を同時に行なうようにしている。
【００５７】
なお、前述の実施形態において、噴射ガイド２０，２１から吹き出す二酸化炭素を高圧高温に設定し、その噴射時に二酸化炭素を断熱膨張し、その気化熱によってドライアイスを生成し、このドライアイスを勢い良く噴出して微粒状化し、これを被処理部材２５に衝突させれば、該部材２５の表面の油脂分を確実に剥離することができる。
更に、別の手段として前記二酸化炭素を超臨界状態にし、これを被処理部材２５に吹き付ければ、被処理部材２５に付着した脱脂成分を精密に分解し除去し得る。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明は、被処理部材を直線的に移動し、該被処理部材の表面に加圧二酸化炭素を被処理部材の移動方向の上下流側方向に離間して吹き付け、前記加圧二酸化炭素の吹き付け位置の間に、酸化皮膜除去液を吹き付けるから、直線的に移動する被処理部材に対し、その表面の上流側位置に加圧二酸化炭素を吹き付けて脱脂洗浄し、被処理部材の表面の下流側位置に加圧二酸化炭素を吹き付けて乾燥させ、それらの間に酸化皮膜除去液を吹き付けて被処理部材の表面を酸化皮膜除去し、直線的に移動する被処理部材の表面を上流側から順に脱脂洗浄、酸化皮膜除去、乾燥処理し、これらの処理を効率良く合理的に行なうことができ、生産性の向上を図れるから、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適な効果がある。
【００５９】
請求項２の発明は、前記酸化皮膜除去液がｐＨ３〜４の炭酸水としたから、安価かつ安全な酸化皮膜除去液によって、安全かつ容易に酸洗いすることができる。
請求項３の発明は、前記加圧二酸化炭素の下流側の吹き付け位置より上流側位置から、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを一緒に回収するから、それらの回収を合理的かつ容易に行なうことができる。
請求項４の発明は、前記加圧二酸化炭素の圧力を、前記酸化皮膜除去液の圧力よりも高圧に設定するから、加圧二酸化炭素による一種のエア−カ−テンを形成することができる
【００６０】
請求項５の発明は、前記加圧二酸化炭素の吹き出し流によって、前記酸化皮膜除去液の吹き付け流の外側と、前記使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液の回収流の外側とに、エア−カ−テンを形成するから、前記酸化皮膜除去液の飛沫を防止するとともに、前記回収流体の飛散を防止して、作業環境の低下を防止し、また前記回収流体を容易かつ精密に回収することができる。
請求項６の発明は、前記上流側の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の移動方向の下流側方向へ斜め下向きに吹き付け、前記下流側の加圧二酸化炭素を、被処理部材の移動方向の上流側方向へ斜め下向きに吹き付けるから、加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを、被処理部材の特定表面に集中的に吹き付け、当該表面の脱脂洗浄と酸化皮膜除去と乾燥を効率良く行なうことができるとともに、回収流体の回収を容易に行なうことができる。
請求項７の発明は、前記被処理部材を開放空間で移動するから、一連の表面処理を効率良く合理的に行なえ、生産性の向上を図ることができる。
【００６１】
請求項８の発明は、被処理部材を直線的に移動可能に設け、前記被処理部材の移動方向の上下流側方向の離間位置に加圧二酸化炭素を吹き付け可能な噴射ガイドを設け、該噴射ガイドの間に酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを設けたから、直線的に移動する被処理部材に対し、その表面の上流側に配置した噴射ガイドを介して、加圧二酸化炭素を吹き付け、脱脂洗浄可能にするとともに、被処理部材の表面の下流側に配置した噴射ガイドを介し、加圧二酸化炭素を吹き付けて乾燥可能にし、更にそれらの間に配置した噴射ガイドを介し、酸化皮膜除去液を吹き付けて酸化皮膜除去可能にし、被処理部材の表面を上流側から順に脱脂洗浄、酸化皮膜除去、乾燥処理し、これらの処理を効率良く合理的に実行可能にして、生産性の向上を図り、例えば電気メッキ等の電気化学的処理における前処理に好適な効果がある。
【００６２】
請求項９の発明は、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドの上流側位置に、使用後の加圧二酸化炭素と酸化皮膜除去液とを回収可能な回収ガイドの導入口を配置したから、回収流体を容易に回収することができる。
請求項１０の発明は、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な上流側の噴射ガイドに、酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドを近接して配置し、前記加圧二酸化炭素を吹き付け可能な下流側の噴射ガイドに、前記回収ガイドを近接して配置したから、脱脂洗浄液と酸化皮膜除去液とを近接して吹き付け、また回収ガイドに近接して乾燥流体を吹き付けて、加圧二酸化炭素によるエア−カ−テンによって酸化皮膜除去液の飛沫を防止できるとともに、前記回収流体の飛散を防止して作業環境の低下を防止し、また前記回収流体を容易かつ精密に回収することができる。
請求項１１の発明は、前記酸化皮膜除去液を吹き付け可能な噴射ガイドと前記回収ガイドの各噴出口の間に噴出ヘッドを配置し、該噴出ヘッドの下端面を前記被処理部材の表面の直上に配置したから、脱脂洗浄液と酸化皮膜除去液とを噴出ヘッドの下端面と被処理部材との間に移動させ、それらを回収ガイドに円滑に誘導し精密に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図で、使用後の脱脂洗浄流体と酸化皮膜除去流体とを分離槽で気液分離して、各流体の供給源または供給手段へ還流させている。
【図２】前記実施形態に適用した噴出ヘッドと、該ヘッド周辺に配置した各流体の供給手段と、回収管の配管状況を示す斜視図である。
【図３】前記実施形態に適用した噴出ヘッドと、該ヘッド周辺に設けた各流体の噴射ガイドと、回収ガイドの配置状況を拡大して示す断面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示し、噴出ヘッドと、該ヘッド周辺に設けた各流体の噴射ガイドと、回収ガイドの配置状況を拡大して示す断面図で、噴出ヘッドの中央に酸化皮膜除去流体(炭酸水)の供給路を設けている。
【図６】本発明の第３の実施形態を示し、噴出ヘッドと、該ヘッド周辺に設けた各流体の噴射ガイドと、回収ガイドの配置状況を拡大して示す断面図で、噴出ヘッドの一側に酸化皮膜除去流体(炭酸水)の供給路を内外に配置し、それらの供給路の間に脱脂洗浄流体(二酸化炭素)の供給路を設けている。
【図７】本発明の第４の実施形態を示し、前述の分離槽を省略し、使用後の各流体を直接酸化皮膜除去流体供給源へ還流させている。
【図８】本発明の第５の実施形態を示し、粒状の被処理部材を内筒に収納して回転させ、これに酸化皮膜除去流体(炭酸水)と脱脂洗浄流体(二酸化炭素)を供給して、活性化処理している状況を示す断面図である。
【符号の説明】
１         酸化皮膜流体供給源(液溜槽)
３         酸化皮膜除去流体(酸洗い液、炭酸水)
11         脱脂洗浄流体供給源（ガス容器）
14         酸化皮膜除去流体供給手段
17         脱脂洗浄流体供給手段
24         噴出ヘッド
25         被処理部材
31         回収管
32         分離槽
33         脱脂洗浄流体(二酸化炭素)
39         リターンパイプ
40         リターンパイプ
【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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【図８】
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