(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液に加振する超音波振動子を備えた洗浄槽と、
洗浄液を貯留し脱気する気密な脱気槽と、
前記洗浄槽内の洗浄液を送液開閉弁を介して前記脱気槽に送液する送液手段と、
前記脱気槽内を、脱気槽から吸引された流体を貯留し脱気する気密な脱気補助槽と、前記脱気槽と前記脱気補助槽との間に設けられ、両槽間の流体の流れを開閉する連通開閉弁と気泡の流通を阻止する気泡吸い込み防止器とを備えた気泡除去手段を、介して減圧する減圧手段と、
前記脱気槽及び前記脱気補助槽から脱気された洗浄液を前記洗浄槽に還流させる第１及び第２の還流手段とを備え、
前記脱気槽は、攪拌手段を有し、該攪拌手段は、前記脱気槽に導入された洗浄液を少なくとも上下に往復動して攪拌する攪拌子を有することを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
請求項１記載の洗浄装置において、
前記脱気槽の攪拌手段は、前記脱気槽の上蓋を気密に貫通する筒と、その筒内を摺動自在に設けられた攪拌軸と、その下端に設けられ、前記脱気槽内面に対して間隙を有する平板状の前記攪拌子と、攪拌軸の上端を上下に往復動させる駆動手段とからなることを特徴とする洗浄装置。
【請求項３】
請求項1記載の洗浄装置において、
前記気泡吸い込み防止器は、耐界面活性材からなり細径の連通孔を多数有することを特徴とする洗浄装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の洗浄装置において、
前記脱気槽は、大気開閉弁を有し、前記脱気された洗浄液は、前記大気開閉弁と、前記還流手段に設けられた還流弁とを開くことにより、前記洗浄槽内に自然還流可能に形成してなることを特徴とする洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄液を減圧された密封槽内に導入することにより洗浄液の溶存気体を密封槽内の空間に放出させる洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原水を膜式脱酸素装置に導入し、脱酸素膜を介して真空脱気することにより、溶存酸素濃度が約１ppm 以下の脱酸素水とし、これを電子部品の洗浄タンクに連続的に供給することを特徴とする電子部品の洗浄方法が知られている（特開平４−４０２７０）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の洗浄方法（特開平４−４０２７０）では、洗浄液が原水であるため、電子部品の洗浄には洗浄力が弱いという問題があった。一方、洗浄液として界面活性剤を混ぜた洗浄液を用いると、脱酸素膜が劣化するという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、界面活性剤を混ぜた洗浄液を用いても、劣化しない洗浄装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するため手段】
請求項１記載の発明は、洗浄液に加振する超音波振動子を備えた洗浄槽と、洗浄液を貯留し脱気する気密な脱気槽と、前記洗浄槽内の洗浄液を送液開閉弁を介して前記脱気槽に送液する送液手段と、前記脱気槽内を、脱気槽から吸引された流体を貯留し脱気する気密な脱気補助槽と、前記脱気槽と前記脱気補助槽との間に設けられ、両槽間の流体の流れを開閉する連通開閉弁と気泡の流通を阻止する気泡吸い込み防止器とを備えた気泡除去手段を介して減圧する減圧手段と、前記脱気槽及び前記脱気補助槽から脱気された洗浄液を前記洗浄槽に還流させる第１及び第２の還流手段とを備え、前記脱気槽は、攪拌手段を有し、該攪拌手段は、前記脱気槽に導入された洗浄液を少なくとも上下に往復動して攪拌する攪拌子を有することを特徴とする。
このように、脱気槽に攪拌子を上下に往復動させる攪拌手段を設けて洗浄液を攪拌することにより、洗浄液がまんべんなく気層と触れるため効率的に脱気でき、脱気時間を短縮することができる。また、脱酸素膜を使用しないので、界面活性剤を混ぜた洗浄液を用いても、洗浄装置が劣化しない。
また、気泡除去手段は、前記脱気槽と前記減圧手段との間に設けられ、前記脱気槽から吸引された流体を貯留し脱気する気密な脱気補助槽と、前記脱気槽と前記脱気補助槽との間に設けられ、両槽間の流体の流れを開閉する連通開閉弁と気泡の流通を阻止する気泡吸い込み防止器とを備えてなり、前記還流手段は、前記脱気槽及び前記脱気補助槽からそれぞれ洗浄液を前記洗浄槽に還流させる第１及び第２の還流手段を有する。このように、気泡除去手段を構成することにより、簡易な構成で減圧手段が気泡を吸い込むのを防止できるため、洗浄コストの低減を図ることができる。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記脱気槽の攪拌手段は、前記脱気槽の上蓋を気密に貫通する筒と、その筒内を摺動自在に設けられた攪拌軸と、その下端に設けられ、前記脱気槽内面に対して間隙を有する平板状の前記攪拌子と、攪拌軸の上端を上下に往復動させる駆動手段とからなることを特徴とする。
このように、攪拌手段を構成することにより、より効率的に脱気を行うことができる。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に加えて、前記気泡吸い込み防止器は、耐界面活性材からなり細径の連通孔を多数有することを特徴とする。このように、気泡吸い込み防止器を構成することにより、より簡易な構成で効果的に気泡の吸い込みを防止できる。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記脱気槽は、大気開閉弁を有し、前記脱気された洗浄液は、前記大気開閉弁と、前記還流手段に設けられた還流弁とを開くことにより、前記洗浄槽内に自然還流可能に形成してなることを特徴とする。自然還流により洗浄液を洗浄槽に導くことにより、気泡除去後に再び気泡が発生するのを防止できるため、洗浄効果を向上させることができる。尚、ポンプを使用して洗浄液を洗浄槽に導くと、脱気槽で溶存酸素を脱気しても、再び気泡が発生するため、洗浄効果が上がらない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。洗浄装置１は、図１に示すように、洗浄槽２と、送液手段３と、気密な脱気槽４と、気泡除去手段５と、減圧用ポンプ６とを有し、洗浄液内の溶存酸素を引き抜くようになっている。洗浄槽２には、洗浄液に加振する超音波振動子７と、洗浄液を加熱するヒータ２０とが設けられている。超音波振動子７は、洗浄液を振動させることにより被洗浄物の洗浄効果を向上させるものである。また、ヒータ２０は、被洗浄物の洗浄の際に、洗浄液を加熱することにより、洗浄効果を向上させるものである。送液手段３は、大ごみ除去ストレーナ８と、送液ポンプ９と、ろ過用フィルター１０と、送液開閉弁（モーターバルブ）１１を備え、洗浄槽２内の洗浄液をモーターバルブ１１を介して脱気槽４に送液するようになっている。
【００１１】
脱気槽４は、攪拌手段１２を備え、洗浄槽２から導入された洗浄液を貯留し脱気するように気密状態に保たれている。攪拌手段１２は、攪拌軸１３の下端に設けられた攪拌子１４を図示されない駆動手段により所定のストロークで上下に往復動させるようになっている。この攪拌子１４は、平板状に形成され、その端縁が脱気槽４内面に対して間隙を有する大きさに形成されている。また、攪拌軸１３は、例えば、シリンダーとその内部を上下するピストンからなり、脱気槽４の上蓋４ａにシリンダーが気密に設けられており、そのシリンダー内をピストンが摺動するようになっている。このように、攪拌手段１２は、脱気槽４内を気密状態に保ったまま少なくとも攪拌子１４を上下に往復動させることにより、洗浄液が気層とより多く触れるように洗浄液を攪拌するようになっている。
【００１２】
気泡除去手段５は、気密な脱気補助槽１５と、連通開閉弁（モーターバルブ）１６と、気泡吸い込み防止器１７とを備えており、気泡の流通を阻止するようになっている。減圧ポンプ６が脱気槽４を減圧する際に、減圧ポンプ６が洗浄液の気泡を吸い込むと故障の原因となるためである。気泡吸い込み防止器１７は、耐界面活性材から形成され、気泡の流通を阻止するように細径の連通孔を多数有するものであり、例えば、連続発砲型のスポンジである。この連続発砲型のスポンジの材質は、例えば、ウレタンゴムやクロロプレンゴム等である。連通開閉弁１６は、脱気槽４と脱気補助槽１５との間に設けられ、両槽間の流路を開閉するようになっている。脱気補助槽１５は、脱気槽４と減圧用ポンプ６との間に設けられ、脱気槽４から吸引された流体を貯留し脱気するように気密状態に保たれている。
【００１３】
脱気槽４中には、大気開閉弁（電磁弁）２４が接続されており、大気開閉弁２４を開状態にすると、気密状態の脱気槽４内に大気が導入され、気密状態を解除するようになっている。また、脱気槽４の排水孔２１（第１還流手段）には、第１還流弁（モーターバルブ）１８が設けられており、脱気補助槽１５の排水孔２２（第２還流手段）には、第２還流弁（電磁弁）１９が設けられており、各排水孔２１、２２から洗浄液を洗浄槽２に導入するようになっている。また、脱気槽４及び脱気補助槽１５の排水孔２１、２２は、第１及び第２の還流弁１８、１９を開くことにより脱気後の洗浄液を自然還流によって洗浄槽２内に導入できるように、洗浄槽２の洗浄液導入孔２３より上位に設けられている。減圧用ポンプ６は、脱気槽４内を脱気補助槽１５及び気泡除去手段５を介して減圧するように脱気補助槽１５に接続されている。
【００１４】
尚、各モーターバルブ１１、１６、１８や、電磁弁１９、２４は、図示されないバルブ制御装置に接続されており、バルブ制御装置により開閉制御されるようになっている。また、各モーターバルブ１１、１６、１８や、電磁弁１９、２４は、流路を開通状態又は閉塞状態にする弁であればよいので、モーターバルブや電磁弁に限定されるものではない。さらに、攪拌手段１２は、攪拌軸１３を上下に往復動させるものに限定されず、攪拌軸１３を回転させながら、さらに上下に往復動させるものであってもよい。また、攪拌軸１３のピストンを往復動させる駆動手段の駆動源は空気源に限らず、油圧源であってもよく、モーターであってもよい。
【００１５】
さらに、洗浄装置１は、図２に示すように、洗浄槽２の下方に弁２５を介して補助槽２６を設けたものであってもよい。この場合、洗浄装置１の運転の際には、洗浄槽２内の洗浄液を一旦、補助槽２６に移し、補助槽２６から洗浄液を脱気槽４に送るようになっている。また、脱気された洗浄液は、洗浄槽２に導入されるが、洗浄槽２内には、脱水された洗浄液のみを貯留するようになっている。
【００１６】
上記の構成に基づいて本実施形態に係る洗浄装置１の動作を説明する。図１及び図３に示すように、モーターバルブ１１、１６、大気開閉弁（電磁弁）２４を開いて送液ポンプ９により洗浄槽２から洗浄液を汲みだし、大ごみストレーナ８と、ろ過用フィルター１０を通して洗浄液を脱気槽４に導入する（Ｓ１）。そして、所定の液量まで貯まると、送液ポンプ９を停止してモーターバルブ１６以外の弁（モーターバルブ１１、１８、電磁弁１９、２４）を閉じて気密状態にする。
【００１７】
次に、減圧ポンプ６により脱気補助槽１５を介して脱気槽４内を減圧しながら、攪拌子１４を上下に往復動させて、洗浄液が気層とより多く触れるように攪拌する（Ｓ２）。このように、所定時間、脱気槽４内を減圧しながら攪拌することにより洗浄液に含まれる溶存酸素が放出され、洗浄液中の溶存酸素濃度が低下する。また、攪拌により生じた洗浄液の気泡は、液体膜に包まれた気体、即ち、気液混合の流体であるが、この気泡は気泡吸い込み防止器１７の細孔により阻止されるため、気体と液体に分離され、液体即ち、洗浄液は脱気補助槽１５に貯留され、気体成分のみが減圧ポンプ６により排出される。このように、脱気槽４から気泡が取り除かれるので、脱気槽４内の真空度はより高くなると共に、減圧用真空ポンプ６に気泡が流れ込まないので減圧用真空ポンプ６の寿命も伸びる。
【００１８】
図示しないバルブ制御装置に内蔵されたタイマーにより設定される所定の時間が経過すると（Ｓ３、ＹＥＳ）、減圧用真空ポンプ６を停止し、モーターバルブ１１、１６を閉じた後、大気開閉弁（電磁弁）２４及び第１還流弁（モーターバルブ）１８と第２還流弁（電磁弁）１９を開いて、自然還流により脱気後の洗浄液を洗浄槽２に戻す（Ｓ４）。戻した状態で溶存酸素計で溶存酸素濃度を測定し、基準値以下になっているかどうかを判定し（Ｓ５）、基準値以下になるまで、ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返す。このように、脱気槽４と脱気補助槽１５から洗浄槽２に自然還流により脱気後の洗浄液を導入するため、導入の際にポンプを使用した場合のように気泡が発生せず、洗浄効果の高い洗浄液を得ることができる。上記のようにして、溶存酸素濃度が基準値以下に達すると脱気工程を終わり、洗浄工程に入る。
【００１９】
尚、図２に示す洗浄装置１を使用した場合には、弁２５を開いて一旦、洗浄槽２内の洗浄液を全て補助槽２６に移した後、弁２５を閉じて補助槽２６から洗浄液を脱気槽４に送る。これにより、洗浄槽２内には、脱気槽４で脱気された洗浄液のみが貯留され、脱気された洗浄液と脱気されていない洗浄液が混ざることがないので、効率的に脱気できる。
【００２０】
次に、本実施形態に係る図１に示す洗浄装置１によって、ベースチャッキングテーブルを洗浄した例について説明する。洗浄液に含まれる溶存酸素を脱気すると、ベースチャッキングテーブル等の被洗浄物の洗浄に好適な洗浄液を得ることができる。このベースチャッキングテーブルは、電子部品を張りつけてカッティングしたり研磨したりするための台であり、セラミック体からなる。尚、ベースチャッキングテーブルを洗浄するのは、電子部品の加工の際に使用される液がベースチャッキングテーブルの表面に浸透すると、セラミック体の表面がしだいに汚れ、その表面に電子部品が張り付かなくなるからである。
【００２１】
被洗浄物の洗浄の際は、被洗浄物を洗浄槽２に入れ、ヒータ２０で洗浄液を加熱しながら、超音波振動子７により被洗浄物の表面で洗浄液を振動させることによって、被洗浄物を洗浄する。超音波震動子の周波数は、被洗浄物によって２５、４０、６０、１００ｋHz等使い分けられており、例えば、ベースチャッキングテーブルのようなセラミック体には２５ｋHzが適しており、半導体の洗浄に用いる場合には、１００ｋHz以上が適している。
【００２２】
実施例１
洗浄液には、アルカリ系洗剤（「ペルメタ」（ヘンケル白水社の商品名））を使用し、洗浄槽２の液量は１０５リットルで、減圧脱気槽４内には、１０リットルの洗浄液を導入した。また、攪拌子１４を１００mmのストロークで大きく上下に往復動（１サイクル／秒）させて脱気を行った。１回当たりの脱気時間を約８分とし、５サイクル（４０分）毎に洗浄槽２内の溶存酸素濃度を測定した。溶存酸素濃度が８．８０ppm の原水が時間の経過と共に減少していく様子を表１に表す。尚、溶存酸素の測定には、飯島電子工業のＤＯメータ（Ａ・８０１）を使用した。１回当たりの脱気洗浄流量が多すぎると、１回当たりの脱気に時間がかかり、少なすぎるとサイクル数が多くなるため、１０５リットルの洗浄液に対しては８〜１２リットル程度とするのが効率的である。
【００２３】
【表１】
0004215339.tif 000002
【００２４】
表１に示すように、溶存酸素濃度は、脱気開始から約４０分で半分以下まで低下し、約８０分後には、２．３０ppm まで低下する。また、１６０分後には、一定値（１．５０ppm ）まで低下する。このように、攪拌子１４を１００mmのストロークで大きく上下に往復動（１サイクル／秒）させることにより、効率的に脱気できる。尚、溶存酸素濃度は、４ppm 以上であれば、洗浄効果が低いが、４ppm より小さくすると洗浄効果が大きくなる。実施例では、溶存酸素濃度の基準値を３．５ppm とした。
【００２５】
実施例１により溶存酸素濃度が２．５〜３．５ppm まで低下したアルカリ系洗剤を洗浄槽２に導入し、出力１kw、周波数２５ｋHzの超音波振動子により図４（ａ）に示すベースチャッキングテーブルを洗浄すると、図４（ｂ）に示すように、ベースチャッキングテーブルの表面の汚れを落とすことができた。
【００２６】
実施例２
攪拌子を５０mmのストロークで小刻みに上下に往復動（１サイクル／秒）させ、その他の条件を実施例１と同様にして脱気すると、表１に示すように、溶存酸素濃度は、脱気開始から約４０分で１／３以下まで低下し、約８０分後には、３．７０ppm まで低下する。また、２００分後には、一定値（１．５０ppm ）まで低下する。このように、攪拌子１４を５０mmのストロークで大きく上下に往復動（１サイクル／秒）させることにより、比較的効率的に脱気できる。
【００２７】
比較例１
攪拌子を上下に往復動させずに、回転だけさせた場合には、洗浄液中の溶存酸素の脱気に時間がかかり、溶存酸素濃度を３．５ppm 以下にするのに実施例１の３倍の時間を要した。
比較例２
洗浄液を一切攪拌しない場合には、洗浄液中の溶存酸素濃度を３．５ppm 以下にするのに実施例１の３．５倍の時間を要した。
【００２８】
実施例１により脱気した洗浄液は、表１に示すように、攪拌の際に温度が上昇するため、洗浄の際に所定の温度まで上昇させやすく、洗浄自体も効率的に行うことができる。また、比較例１、２の場合においては、溶存酸素濃度の低下時間が実施例１、２に比べて遅く、上述のように脱気開始から８０分経過しても溶存酸素濃度が３．５ppm 以下にならないため、洗浄液中の溶存酸素により洗浄効果が妨げられ、ベースチャッキングテーブルの汚れが部分的にしか落ちず、むら状になる。これに対して、実施例１の場合には、８０分経過時には、溶存酸素濃度が２．３０ppm まで低下しているので、短時間で洗浄効果の高い洗浄液を得ることができる。さらに、脱気槽と脱気補助槽から洗浄槽に自然還流により脱気後の洗浄液を導入するため、導入の際に気泡が発生せず、図４（ｂ）に示すように、洗浄効果の高い洗浄液を得ることができた。
【００２９】
実施例２により脱気した洗浄液は、表１に示すように、１２０分経過後の溶存酸素濃度が２．４０ppm で実施例１の８０分経過後の溶存酸素濃度に近い値となっている。また、１６０分経過後の溶存酸素濃度が１．８０ppm で実施例１の１２０分経過後の溶存酸素濃度と同じ値となっている。実施例２では、実施例１に比較して約１．５倍程度の時間を要するが、比較例１、２に比べると、効率的に脱気できるため、短時間で洗浄効果の高い洗浄液を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１又は２記載の発明は、脱気槽に攪拌子を上下動させる攪拌手段を設けて攪拌することにより、洗浄液がまんべんなく気層と触れるため効率的に脱気でき、脱気時間を短縮することができるという効果を奏する。また、脱酸素膜を使用しないので、界面活性剤を混ぜた洗浄液を用いても、洗浄装置が劣化しないという効果を奏する。さらに、簡易な構成で減圧手段が気泡を吸い込むのを防止できるため、洗浄コストの低減を図ることができる。
【００３２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、自然還流により洗浄液を洗浄槽に導くことにより、気泡除去後に再び気泡が発生するのを防止できるため、洗浄効果を向上させることができるという効果を奏する。尚、ポンプを使用して洗浄液を洗浄槽に導くと、脱気槽で溶存酸素を脱気しても、再び気泡が発生するため、洗浄効果が上がらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る洗浄装置を説明する図である。
【図２】本発明に係る洗浄装置の変形例を説明する図である。
【図３】本発明に係る洗浄装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】ベースチャッキングテーブルの洗浄前と洗浄後を示す写真である。
【符号の説明】
１  洗浄装置
２  洗浄槽
３  送液手段
４  脱気槽
５  気泡除去手段
６  減圧用ポンプ
７  超音波振動子
８  大ごみ除去ストレーナ
９  送液ポンプ
１０  ろ過用フィルター
１１  送液開閉弁（モーターバルブ）
１２  攪拌手段
１３  攪拌軸
１４  攪拌子
１５  脱気補助槽
１６  連通開閉弁（モーターバルブ）
１７  気泡吸い込み防止器
１８  第１還流弁（モーターバルブ）
１９  第２還流弁（電磁弁）
２０  ヒータ
２１  排水孔
２２  排水孔
２３  洗浄液導入孔
２４  大気開閉弁（電磁弁）
２５  弁
２６  補助槽
【図１】
0004215339.tif 000003
【図２】
0004215339.tif 000004
【図３】
0004215339.tif 000005
【図４】
0004215339.tif 000006