JP2008264722A - 水系洗浄方法および水系洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フロンを使用せず精密洗浄を行なえ、宇宙機器のような中小物部品から大型内部複雑構造物・配管類に至る迄の、多様な洗浄対象物に対応できる水系洗浄方法および水系洗浄装置。
【解決手段】洗浄対象物に対して脱脂洗浄、アルカリ洗浄、高圧水洗浄、純水仕上げ洗浄、検査、乾燥の各工程を前記順に行なう水系洗浄方法であって、脱脂洗浄工程においては洗浄対象物を溶剤またはアルカリ洗浄剤で予備的な脱脂洗浄を行なった後、純水によるリンスを行い、アルカリ洗浄工程では洗浄対象物をアルカリ洗浄剤で洗浄したのち、純水によるリンスを行い、高圧水洗浄工程では洗浄対象物に高圧の純水をノズルから直接噴射し、純水仕上げ洗浄では洗浄対象物に対し純水超音波洗浄と純水フラッシング洗浄を行い、検査工程では洗浄対象物の清浄度検査のため粒子検査用のサンプリング液と油分検査用のサンプリング液を採取し、乾燥工程では洗浄対象物の付着水分を乾燥させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フロンを用いず精密洗浄を行なう水系洗浄方法および水系洗浄装置に関する。

精密洗浄の分野では、フロン洗浄が主流であったが、１９８９年オゾン保護法の制定以来、徐々に代替洗浄へ移行してきており、その代替洗浄の多くは、アルカリ洗浄である。しかしながら、宇宙機器のような高い清浄度を要求される分野では、依然、最終洗浄としてフロン（ＨＣＦＣ１４１ｂまたはＨＣＦＣ２２５ｃｂ）洗浄を採用している。

フロンによる精密洗浄の工程図を図５に示す。一般に洗浄は、洗浄、清浄度検査、乾燥の３つの作業に分かれている。この中で、洗浄作業においては、洗浄剤としてフロン（ＨＣＦＣ１４１ｂまたはＨＣＦＣ２２５ｃｂ）を使用している。また、清浄度検査である粒子検査、油分検査においてもフロンを試薬として使用している。

フロンによる粒子検査は、洗浄を行なった製品等の対象物にフロンを掛け、その液をサンプリング液として採取し、サンプリング液をフィルターに掛けて、電子顕微鏡により粒子サイズ毎の粒子個数をカウントする。

また、フロンによる油分検査の説明図を図６に示す。粒子検査と同様に、図６（ａ）に示すように、対象物１０１をフロン１０２で掛け洗いした液をサンプリング液１０３として採取し、図６（ｂ）に示すようにヒータ１０５でフロンを揮発させ残った残渣１０４を油分として精密電子秤計でその重量を測定する。

精密洗浄の清浄度の要求は対象物によって異なるが、検査基準として、粒子はサイズ毎の粒子個数、油分は残渣油分の重量を製品の単位面積あたりで下記のような単位で規定されている。

（１）粒子数：表面積０．１ｍ^２当りの粒子サイズ単位での個数、例えば粒子サイズ５μｍからの１０μｍピッチの個数規定 （単位：個／０．１ｍ^２）
（２）残渣油脂分：表面積０．１ｍ^２当りの残渣油分重量 （単位：ｍｇ／０．１ｍ^２）→ほぼ０ｍｇ
しかしながら、現在、フロン洗浄は以下のような課題・問題を有するものである。オゾン層保護法では、フロンＨＦＣＦ１４１ｂは２０１０年、ＨＣＦＣ２２５ｃｂは２０２０年に全廃となる。また、社会的にもフロンはオゾン層破壊につながり地球温暖化原因の１つであることは周知された事実であり、企業の社会的責任としてもノン−フロン洗浄への切り替えが必要である。

更に、フロンはＰＲＴＲ（Pollutant Release and Transfer Registerの略：環境に対し有害性の有る化学物質の排出・移動量を登録、公表するしくみ）法にて１トン以上の排出量について公表する義務があり、精密洗浄でのフロン使用は、オゾン層破壊のイメージにつながり、企業の社会的評価において大きなマイナスとなる。

一方、フロンは、脱脂性能、粒子除去、乾燥性が優れているため、代替となる溶剤の開発は難航しており、未だノン−フロン化に対応できる溶剤開発には至っていない。

そこで、例えば特開平６−１３４４０９号公報に示されるように、精密機械部品をバスケットに入れて脱脂槽、湯洗浄槽、蒸気洗浄槽で順次洗浄を行なうものや、特開２００１−１８５５２１号公報に示されるように半導体基板表面から付着微粒子や有機物を除去するため、アルカリ水にオゾンガスを供給したものに半導体基板を浸漬後、純水でリンスを行なうものなど、水系洗浄方法が種々提案されているが、多くは比較的小型の精密部材に適するものであって、宇宙機器のような中小物部品から大型内部複雑構造物・配管類にいたるまでの、多様な洗浄対象物に対応できる精密洗浄方法としては適用困難であったり、特殊な薬液を必要として、それによる２次的な問題も生じるものがあり、より多様な対象物に適用可能なフロン洗浄に代わり得る水系洗浄方法、装置が求められていた。

特開平６−１３４４０９号公報 特開２００１−１８５５２１号公報

本発明は、上記のようなフロンを使用することなく精密洗浄を行なえ、しかも宇宙機器のような中小物部品から大型内部複雑構造物・配管類にいたるまでの、多様な洗浄対象物に対応できる水系洗浄方法および水系洗浄装置を提供することを課題とするものである。

本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の（１）から（１０）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。

（１）その第１の手段として、洗浄対象物に対して脱脂洗浄、アルカリ洗浄、高圧水洗浄、純水仕上げ洗浄、検査、乾燥の各工程を前記順に行なう水系洗浄方法であって、前記脱脂洗浄工程においては洗浄対象物を溶剤またはアルカリ洗浄剤で予備的な脱脂洗浄を行なった後、純水によるリンスを行い、前記アルカリ洗浄工程では前記洗浄対象物をアルカリ洗浄剤で洗浄したのち、純水によるリンスを行い、前記高圧水洗浄工程では前記洗浄対象物に高圧の純水をノズルから直接噴射し、前記純水仕上げ洗浄では前記洗浄対象物に対し純水超音波洗浄と純水フラッシング洗浄を行い、前記検査工程では前記洗浄対象物の清浄度検査のため粒子検査用のサンプリング液と油分検査用のサンプリング液を採取し、前記乾燥工程では前記洗浄対象物の付着水分を乾燥させることを特徴とする水系洗浄方法を提供する。

（２）第２の手段として、第１の手段の水系洗浄方法において、前記脱脂洗浄工程では前記洗浄対象物を洗浄液攪拌装置を備えた脱脂洗浄液槽に浸漬して洗浄液攪拌装置により揺動アルカリ洗浄を行い、前記アルカリ洗浄工程では前記洗浄対象物を超音波洗浄用の振動子を備えたアルカリ洗浄水槽に浸漬して、超音波洗浄を行うことを特徴とする水系洗浄方法を提供する。

（３）第３の手段として、第１の手段の水系洗浄方法において、前記純水仕上げ洗浄工程以降の工程は、清浄度を管理したクリーンルーム内で行なうことを特徴とする水系洗浄方法を提供する。

（４）第４の手段として、第１の手段の水系洗浄方法において、前記純水仕上げ方法は、前記純水フラッシングの一部を純水に代えて純エアを純水に溶解させた機能水によって行なうことを特徴とする水系洗浄方法を提供する。

（５）第５の手段として、第１の手段の水系洗浄方法において、前記検査工程における前記粒子検査用のサンプリング液は、前記純水仕上げ洗浄後に前記洗浄対象物を純水で洗浄して採取し、前記油分検査用のサンプリング液は、同純水仕上げ洗浄後の同洗浄対象物を超音波洗浄して採取することを特徴とする水系洗浄方法を提供する。

（６）第６の手段として、洗浄対象物に対して脱脂洗浄、高圧水洗浄、アルカリ洗浄、純水仕上げ洗浄、検査、乾燥の各工程を前記順に行なう水系洗浄方法であって、前記脱脂洗浄工程においては洗浄対象物を溶剤またはアルカリ洗浄剤で予備的な脱脂洗浄を行い、前記高圧水洗浄工程では前記洗浄対象物に高圧の純水をノズルから直接噴射し、しかる後に前記洗浄対象物内部を経由する閉ループ系を構成し、前記アルカリ洗浄工程では前記閉ループ系にアルカリ洗浄剤を循環して流して前記洗浄対象物内部を洗浄し、前記純水仕上げ洗浄では前記閉ループ系に純水を循環して流し前記洗浄対象物内部に対しリンスを行い、さらに前記閉ループ系を断って純水を循環させること無く流して前記洗浄対象物内部を通過させ純水フラッシュリンスを行い、前記検査工程では前記洗浄対象物の清浄度検査のため粒子検査用のサンプリング液と油分検査用のサンプリング液を採取し、前記乾燥工程では前記洗浄対象物の付着水分を乾燥させるとともに、前記アルカリ洗浄工程では前記アルカリ洗浄剤を、前記純水仕上げ洗浄工程では前記純水を、前記洗浄対象物内部に逆方向に交互に切換えて流すことを特徴とする水系洗浄方法を提供する。

（７）第７の手段として、第６の手段の水系洗浄方法において、前記純水仕上げ方法は、前記純水リンスまたは純水フラッシュリンスの一部を純水に代えて純エアを純水に溶解させた機能水によって行なうことを特徴とする水系洗浄方法を提供する。

（８）第８の手段として、第６の手段の水系洗浄方法において、前記検査工程における前記粒子検査用のサンプリング液は、前記純水仕上げ洗浄後に前記洗浄対象物内部を純水で洗浄して採取し、前記油分検査用のサンプリング液は、同純水仕上げ洗浄後の同洗浄対象物内部に、純エアによるエジェクタ効果によって純水を混合した純エア／純水混合液を噴射して採取することを特徴とする水系洗浄方法を提供する。

（９）第９の手段として、第１の手段の水系洗浄方法を行なう水系洗浄装置であって、前記洗浄対象物を浸漬させて前記脱脂洗浄工程を行なうための脱脂洗浄液槽およびリンス水槽と、前記洗浄対象物を浸漬させて前記アルカリ洗浄工程を行なうためのアルカリ洗浄水槽およびリンス水槽と、前記純水仕上げ洗浄工程を行なうためにクリーンルーム内に設置され、前記洗浄対象物を浸漬して純水による超音波洗浄を行なうために超音波振動子をもうけた純水槽および前記洗浄対象物を純水掛け洗いするためのフラッシング槽とを有してなることを特徴とする水系洗浄装置を提供する。

（１０）第１０の手段として、第６の手段の水系洗浄方法を行なう水系洗浄装置であって、前記閉ループ系は、前記洗浄対象物の洗浄のための液体メディアを閉ループ系に供給する供給部、ポンプ、前記洗浄対象物、前記液体メディアの排出部、前記供給部を前記順に接続する閉ループ配管を有し、同閉ループ配管は、前記洗浄対象物とその内部に連通してその入口と出口の対が構成されるように治具を用いて結合され、前記洗浄対象物内部を流れる前記液体メディアの方向を順逆切換える複数の切換え弁を前記ポンプと前記排出部との間の閉ループ配管に介装するとともに、前記洗浄対象物内部を通過した前記液体メディアを前記閉ループ系から排出する排出系を同閉ループ系に設けてなることを特徴とする水系洗浄装置を提供する。

（１）特許請求の範囲に記載の請求項１の発明によれば、水系洗浄方法を上記第１の手段のように構成したため、洗浄槽内に浸漬できる範囲の中小部品に適した水系洗浄方法となるとともに、脱脂洗浄工程で予備的な脱脂洗浄を行なうので、次工程のアルカリ洗浄への汚れの程度をコントロールでき、アルカリ洗浄では油脂分が実質的に完全に除去され、高圧水洗浄工程では物理的な力で粒子が除去され、純水仕上げ洗浄においては純水超音波洗浄の超音波により粒子がほとんど除去され、形状が複雑な洗浄対象物の場合の超音波洗浄では超音波が当らないブラインド部の粒子も、純水フラッシング洗浄で所定の動圧を有する純水による掛け洗いによって完全に除去されるので、フロンを用いずフロン洗浄と同レベルの清浄度（粒子と油分規定）を確保可能な精密洗浄が行なえる。

（２）請求項２の発明によれば、水系洗浄方法を上記第２の手段のように構成したため、請求項１の発明の効果に加えて、脱脂洗浄を行う脱脂洗浄液槽が洗浄液攪拌装置を備え、揺動アルカリ洗浄を行うので、液の流動が三次元的に満遍なく行われ液の攪拌性が向上し複雑部品形状の洗浄対象物の脱脂洗浄が向上し、アルカリ洗浄を行なうアルカリ洗浄水槽が超音波洗浄用の振動子を備えるので、超音波洗浄により油脂分は完全に除去された状態にすることができる。

（３）請求項３の発明によれば、水系洗浄方法を上記第３の手段のように構成したため、請求項１の発明の効果に加えて、純水による仕上げ洗浄段階で外部からの洗浄対象物表面の汚染を防止できる。

（４）請求項４の発明によれば、水系洗浄方法を上記第４の手段のように構成したため、請求項１の発明の効果に加えて、機能水中に溶け込んだ微細な純エア気泡により、微細粒子の除去力が強化され、純水フラッシングでは落ちにくい隅部のμｍレベルの微小粒子を物理的な力によって除去でき、μｍ単位の微小粒子まで除去できる。

（５）請求項５の発明によれば、水系洗浄方法を上記第５の手段のように構成したため、請求項１の発明の効果に加えて、洗浄対象物が洗浄槽内に浸漬できる範囲の中小部品の場合に適した油分検査用サンプリング液採取方法を用いることができ、粒子検査、油分検査でもフロンを使用せずに粒子検査、油分検査ができる水系洗浄方法となる。

（６）請求項６の発明によれば、水系洗浄方法を上記第６の手段のように構成したため、脱脂洗浄と高圧水洗浄を行った後、閉ループ系に、洗浄のための液体メディアとして、アルカリ洗浄剤、純水を順次流し、閉ループ系によってアルカリ洗浄、純水仕上げ洗浄を行ない、検査（サンプリング液採取）、乾燥も行うので、洗浄対象物を浸漬する洗浄槽を要さず、洗浄槽内に浸漬できる範囲の大きさの中小部品ではなく、洗浄槽に浸漬するのが適当でなかったり、不可能な洗浄対象物であって、求められる精密洗浄がその内部のみである大型内部複雑構造物・配管等の場合や、大きさは洗浄槽に浸漬可能であっても外面は精密洗浄を要しない洗浄対象物にも適する水系洗浄方法となるとともに、アルカリ洗浄工程ではアルカリ洗浄剤を循環して流すので洗浄対象物内部を十分に洗浄でき油脂分を完全に除去し、純水仕上げ洗浄では閉ループ系に純水を循環して流すので洗浄対象物内部を十分にリンスでき、さらに閉ループ系を断って純水を循環させること無く流し洗浄対象物内部を通過させ純水フラッシュリンスを行うので微小粒子の残存のおそれがなく、アルカリ洗浄剤、純水の流れでは、洗浄対象物内部のよどみとなる部分の洗浄が十分でない可能性があるが、洗浄対象物内部を反対方向にも流すことでアルカリ洗浄剤、純水が満遍なく流れるので、洗浄がより十分に行なわれ、フロンを用いずフロン洗浄と同レベルの清浄度（粒子と油分規定）を確保可能な精密洗浄が行なえる。

（７）請求項７の発明によれば、水系洗浄方法を上記第７の手段のように構成したため、請求項６の発明の効果に加えて、機能水中に溶け込んだ微細な純エア気泡により、微細粒子の除去力が強化され、純水リンス、純水フラッシュリンスでは落ちにくい隅部のμｍレベルの微小粒子を物理的な力によって除去でき、μｍ単位の微小粒子まで除去できる。

（８）請求項８の発明によれば、水系洗浄方法を上記第８の手段のように構成したため、請求項６の発明の効果に加えて、洗浄対象物が、超音波サンプリング槽内の容器内に浸漬して超音波サンプリングすることができない（大きさのため入らない、または洗浄対象の内部だけを浸漬することのできない等）大型内部複雑構造物・配管等の場合に適した油分検査用サンプリング液採取方法を用いることができ、粒子検査、油分検査でもフロンを使用せずに粒子検査、油分検査ができる水系洗浄方法となる。

（９）特許請求の範囲に記載の請求項９の発明によれば、水系洗浄装置を上記第９の手段のように構成したため、請求項１の発明の効果に奏する装置が構成できる。

（１０）特許請求の範囲に記載の請求項１０の発明によれば、水系洗浄装置を上記第１０の手段のように構成したため、請求項６の発明の効果に奏する装置が構成できる。

本発明を実施するための最良の形態として、以下に実施例１と実施例２を説明する。

本発明の水系洗浄方法、装置は、洗浄剤としては界面活性剤とアルカリ洗浄剤を混合した洗浄剤を使用する（以降、この洗浄液をアルカリ洗浄剤という）。本発明は、そのアルカリ洗浄剤を用いた水系洗浄によりフロン洗浄と同レベルの清浄度（粒子と油分規定）を確保可能な精密洗浄を行なえるノン−フロンの洗浄システムである。

また、本発明は、従来のように半導体部材のような比較的小型の精密部材に限られることなく、宇宙機器のような中小物部品から大型内部複雑構造物・配管類にいたるまで、多様な部材に対応できる精密洗浄方法、装置を提供するものであり、脱脂洗浄、アルカリ洗浄、高圧水洗浄、純水仕上げ洗浄の４つの基本的工程の組合せで、段階的に粒子及油脂汚れを除去することで、フロン洗浄と同レベルの清浄度を確保できるものである
本実施例１は、特に洗浄槽内に浸漬できる範囲の中小部品に適した水系洗浄方法、装置を提供するものであり、
（ａ）脱脂洗浄
（ｂ）アルカリ洗浄
（ｃ）高圧水洗浄
（ｄ）純水仕上げ洗浄（純水超音波洗浄および純水フラッシング洗浄）
（ｅ）検査
（ｆ）乾燥
の工程からなる。

ここで「脱脂洗浄」とは、溶剤またはアルカリ洗浄剤によるいわゆる一般的な脱脂洗浄で、次工程の初期条件を整えるための予備的な脱脂洗浄であり、次工程のアルカリ洗浄への汚れの程度をコントロールするために実施する。「アルカリ洗浄」とは、リンスを行ないやすい極めて低濃度のアルカリ洗浄剤で行い、この工程で油脂分を実質的に完全に除去する。「高圧水洗浄」は物理的な力で粒子を除去し、「純水仕上げ洗浄」においては、純水による仕上げ洗浄として、純水超音波洗浄を行い、さらに純水によるフラッシング洗浄を行い、微細粒子の除去力を強化している。

また、「検査」は、後述のように、フロンを使用せずに純水にて粒子及び油分を評価するためのサンプリング液を採取するものであり、その後、別途検査作業を行う。

本実施例の上記洗浄工程（ａ）〜（ｆ）につき、図１にその工程のフローと装置配置概要を示し説明する。直接洗浄作業に係る工程は、（ａ）脱脂洗浄、（ｂ）アルカリ洗浄、（ｃ）高圧水洗浄、（ｄ）純水仕上げ洗浄の４つに分かれ、作業環境としては、（ｃ）高圧水洗浄までの一般洗浄エリア１と、（ｄ）以降の工程を行なう清浄度を管理するクリーンルーム２の２つに分かれる。

（ａ）脱脂洗浄工程を行なう設備は、脱脂洗浄液槽３、一次リンス水槽４、二次リンス水槽５の３つの槽により構成され、（ｂ）アルカリ洗浄工程を行なう設備は、アルカリ洗浄水槽６、一次リンス水槽７、二次リンス水槽８の３つの槽により各々構成されている。基本的には各洗浄液（水）槽３、６に対象物９を浸漬して油脂分及び粒子を除去し、一次リンス槽４、７内の純水により対象物９に付着した洗浄剤を希釈し、二次リンス槽５、８の純水により洗浄剤を完全に除去する流れとなっている。

（ａ）脱脂洗浄工程は一般的な脱脂洗浄工程であるが、次工程のアルカリ洗浄工程へ投入する油脂分汚れをコントロールするため、脱脂洗浄を行う脱脂洗浄液槽３では、脱脂能力を高めるため図示しない洗浄液攪拌装置（例えばフィン）による揺動アルカリ洗浄を行う。揺動アルカリ洗浄は、対象物９は複雑部品形状が多いので、液の流動を三次元的に満遍なく行うためのもので、フィンによる揺動により液の攪拌性が向上し脱脂洗浄を向上させることができる。

（ｂ）アルカリ洗浄工程のアルカリ洗浄水槽６には、図示しない超音波洗浄用の振動子が備えられている。アルカリ洗浄工程は、後段の純水仕上げ洗浄工程（ｄ）に入る前の最終脱脂を行うものである。本工程では、超音波洗浄により残留油脂分の除去と共に粒子の除去を狙いとしている。この段階で油脂分は完全に除去された状態になる。

（ｃ）高圧水洗浄では、純水を図示しないポンプにより１０ＭＰａ Ｇａｕｇｅまで昇圧し、高圧水をノズル１０から洗浄する対象物９に直接噴射する。前工程（ｂ）で粒子を付着させている油脂分が完全に除去された段階で、元圧１０ＭＰａ Ｇａｕｇｅでの高圧水により大きな粒子を物理的に強制除去する。また、この段階で、加工時のバリ等緩やかに部品に付着している粒子除去の効果も期待できる。

（ｄ）純水仕上げ洗浄工程においては、純水槽１１内に超音波振動子を備えた超音波洗浄装置とフラッシング槽１２がクリーンルーム２内に設置されている。従って、純水による仕上げ洗浄段階で外部からの対象物９表面の汚染を防止できる。

純水超音波洗浄はクリーンルーム２内で、純水による超音波洗浄を行うものであり、超音波により数十μｍ程度の粒子をほとんど除去してしまう。但し、形状が複雑な洗浄対象物の場合、超音波洗浄では超音波が当らないブラインド部は粒子が完全に除去できていない可能性がある。そのため、クリーンルーム２内にフラッシング槽１２を設け、純水を供給し対象物９への掛け洗いを行えるようになっている。

純水フラッシング洗浄は、所定の動圧を有する純水により掛け洗いを行い、特に前工程の純水超音波洗浄でのブラインド部の粒子を完全に除去する。この段階において数十μｍ粒子は除去できる。

なお、さらに高いレベルの精密洗浄が求められる場合は機能水によるフラッシング洗浄を行なう。「機能水」とは、純エアを純水に０．３ＭＰａ Ｇａｕｇｅにて溶解させた純水である。純水に清浄なエアを溶解させた機能水を用いるフラッシング洗浄は、機能水中に溶け込んだ微細な純エア気泡により、微細粒子の除去力が強化され、純水フラッシングでは落ちにくい隅部のμｍレベルの微小粒子を物理的な力によって除去する。この工程によればμｍ単位までの微小粒子まで除去できる。

（ｅ）検査工程では、後述のようにフロンを用いずにサンプリング液を採取する。そのサンプリング液を用いて、別途の粒子検査作業と油分検査作業を行う。

（ｆ）乾燥工程は、図示しないクリーンオーブンにて１００℃以上により対象物９の付着水分の乾燥を行う。

次に、本実施例の（ｅ）検査工程について詳述する。

（ｅ−１）粒子検査は、純水仕上げ洗浄工程後の対象物９表面を純水で洗浄して、その排液をサンプリング液として採取する。その後、別途そのサンプリング液をフィルターに掛けて、電子顕微鏡により粒子サイズ毎の粒子個数をカウントする。

（ｅ−２）油分検査は、本実施例のように対象物９が中小物部品であって、超音波槽に入る大きさの場合は、超音波による超音波サンプリング方法を適用する。

すなわち、純水だけでは油脂分は溶解しないため、超音波力を利用して対象物９表面の油脂分を強制的に除去するものであり、また、サンプリング容器内の液を超音波で攪拌することで、サンプリング液採取位置による油脂濃度の差異がなくなる効果もある。

図２に超音波サンプリング装置１３を示す。対象物９をプラスチック製またはガラス製等の超音波を透過する容器１４に入れ、サンプリング液となる純水１５を対象物９が完全に浸漬するように容器１４に満たす。超音波槽１６にも純水１７を満たし、対象物９を入れた容器１４を超音波槽１６に入れる。この際、容器１４内の純水１５と超音波槽１６内の純水１７が混ざらないよう超音波槽１６の液レベルを調整する必要がある。

超音波サンプリング装置１３内に設けられた超音波振動子１８からの超音波振動により対象物９表面の油脂分を物理的に純水１５に溶かし込み、容器１４内の純水１５をサンプリング液１９として採取する。

その後、超音波サンプリングにて採取されたサンプリング液１９は、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）分析装置にて、有機炭素成分量（ＴＯＣ分析値）を測定される。一方、予め有機炭素成分量（ＴＯＣ分析値）と油分量の相関関係（感度係数）をテストピース等により把握しておき、下記の式（１）、（２）を用いて等価油分量を求め、油分検査の判定を行う。

等価油分量＝（ＴＯＣ分析値）／（感度係数×対象物９表面積）・・・・・・・（１）
感度係数＝（テストピースのＴＯＣ分析値）／（テストピースの付着油分）・・（２）
注：等価油分量の単位は通常、単位：ｍｇ／０．１ｍ^２で表される。

ＴＯＣによる油分分析は、ＴＯＣにより予め求めた有機炭素成分量と油分量との相関関係によるので、油脂分の正確な絶対量は計測できないが、等価油分量として求める精密洗浄の規定を満足できたかどうかの可／否判定に利用できる。この手法を適用することによりフロンを使用しない油分検査方法が確立できる。

本実施例２の水系洗浄システムも、上述の実施例１と同じく、洗浄剤としては界面活性剤とアルカリ洗浄剤を混合した洗浄剤を使用する（以降、この洗浄液をアルカリ洗浄剤という）。本実施例も、そのアルカリ洗浄剤を用いた水系洗浄によりフロン洗浄と同レベルの清浄度（粒子と油分規定）を確保可能な精密洗浄を行なえるノン−フロンの洗浄システムである。

また、本実施例２は、特に、宇宙機器などのうち、大型内部複雑構造物・配管類等の部材に対応できる精密洗浄システムを提供するものであり、脱脂洗浄、高圧水洗浄、アルカリ洗浄、純水仕上げ洗浄（純水リンスおよび純水フラッシングリンス）の４つの基本的工程の組合せで、段階的に粒子及油脂汚れを除去することで、フロン洗浄と同レベルの清浄度を確保できるものである。

ここで精密洗浄の対象物となる大型内部複雑構造物・配管類とは、内部に流体が流れる構造物で、その内部のみを高い清浄度に洗浄する必要があるものである。

本実施例は、実施例１のように洗浄槽内に浸漬できる範囲の大きさの中小部品ではなく、洗浄槽に浸漬するのが適当でなかったり、不可能な対象物であって、求められる精密洗浄がその内部のみである場合に適合する。また、大きさは洗浄槽に浸漬可能であっても外面は精密洗浄を要しない対象物にも適合する。

本実施例は、（Ａ）脱脂洗浄と（Ｃ）高圧水洗浄を行った後、図３に示す閉ループ系によって（Ｂ）アルカリ洗浄、（Ｄ）純水仕上げ洗浄、（Ｅ）検査（サンプリング液採取）、（Ｆ）乾燥を行う。

（Ａ）脱脂洗浄は一般的な内部脱脂洗浄であり、溶剤またはアルカリ洗浄剤、または、加えて蒸気脱脂等によって行い、（Ｃ）高圧水洗浄は実施例１で述べた中小物部品で使用する装置と同様の高圧水洗浄装置で行うものであるため、図３において図示説明省略する。

図３に本実施例の閉ループ洗浄のフロー図を示す。閉ループ洗浄では、以下の順序で、アルカリ洗浄剤、純水等の洗浄のための液体メディアを順次切替えて流して洗浄を行う。
（Ｂ）アルカリ洗浄
（Ｄ）純水仕上げ洗浄（純水リンスおよび純水フラッシングリンス）
（Ｅ）検査（サンプリング液採取）
（Ｆ）乾燥
閉ループ洗浄設備２０は、図３に示すように、洗浄する対象物９０である大型内部複雑構造物・配管類の内部に連通して対象物９０の入口と出口の対が構成されるように図示しない治具を用いて閉ループ配管２１を結合し、閉ループ配管２１により供給部２２、ポンプ２３、第１フィルター２４、第１切替え弁２５、第２切換え弁２６、対象物９０（内部）、第３切換え弁２７、排出部２８、第２フィルター２９、供給部２２の順に前記液体メディアを循環させる閉ループ系（図３中、白矢印方向）を構成している。

第１〜第３切換え弁２５〜２７は電磁切換え弁であり、その方向を切換えて、閉ループ配管２１により供給部２２、ポンプ２３、第１フィルター２４、第１切替え弁２５、第３切換え弁２７、対象物９０（内部）、第２切換え弁２６、排出部２８、第２フィルター２９、供給部２２の順に（対象物９０内部を逆方向に）前記液体メディアを循環させる閉ループ系（図３中、黒矢印方向）も構成できる。

すなわち、高圧水洗浄工程（Ｃ）の後、対象物９０内部を経由する閉ループ系を構成し、対象物９０の内部には、第１〜第３切換え弁２５〜２７によって、液体メディアを適宜順逆方向に切換えて流し、アルカリ洗浄、純水仕上げ洗浄を効果的に行なうことができるようにしている。また、液体メディア切換え、および純水フラッシュリンス、等のため、閉ループを断って対象物９０内部を通過後の液体メディアを閉ループ系外へ排出する排出系２８ａも備えるものとする。排出系２８ａは排出部２８に設けてよいが、場所はそこに限られない。なお、排出系２８ａは乾燥時のホット窒素ガスの排出にも用いることができる。

閉ループ洗浄設備２０は、その設備によりアルカリ洗浄、純水仕上げ洗浄から検査（サンプリング液採取）、乾燥までを行う設備であり、そのため、供給部２２からは、異なるメディア、すなわちアルカリ洗浄剤、リンス用の純水等の液体メディア、乾燥用のホット窒素ガスを順次切り替えて供給可能としている。そして、液体メディアはポンプ２３により閉ループ系内で循環させ、規定の流量で対象物９０（内部）に供給する。

乾燥用のホット窒素ガスは図示しないホット窒素ガス供給部からの圧送によりホットガスパージの要領で閉ループ洗浄装置２０内を流す。そのため、ポンプ２３、フィルター２４、２７等をバイパスし、供給部２２から対象物９０へ直接送入できるバイパス路２１ａ（切換え弁等図示省略）を設ける、または、ホット窒素ガス専用の供給部を対象物９０の直前に切換え弁を介装して設けてもよい。ホット窒素ガスは対象物９０内部を通過後、排出系２８ａから放出可能とするが、ホット窒素ガス専用の排出部を対象物９０の直後に切換え弁を介装して設けてもよい。

すなわち、本実施例の水系洗浄装置の閉ループ系は、対象物９０の洗浄のための液体メディアを閉ループ系に供給する供給部２２、ポンプ２３、対象物９０、液体メディアの排出部２８、供給部２２を前記順に接続する閉ループ配管２１を有し、閉ループ配管２１は対象物９０とその内部に連通してその入口と出口の対が構成されるように治具を用いて結合され、対象物９０内部を流れる液体メディアの方向を順逆切換える複数の切換え弁２５〜２７をポンプ２３と排出部２８との間の閉ループ配管２１に介装するとともに、対象物９０内部を通過した液体メディアを閉ループ系から排出する排出系２８ａを閉ループ系に設けている。

また、アルカリ洗浄剤、純水の一方向の流れでは、対象物９０内部のよどみとなる部分の洗浄が十分でない可能性があるが、対象物９０内部を反対方向にも流すことでアルカリ洗浄剤、純水が満遍なく流れるので、洗浄がより十分に行なわれる。

（Ｂ）アルカリ洗浄工程では、閉ループ系の内部にアルカリ洗浄剤を十分な流量、流速で供給し循環して流すことにより、粒子を付着している油脂分を完全に除去する。また、一方向の流れでは、対象物９０内部のよどみとなる部分の脱脂が十分でない可能性があるため、一定時間の後、逆方向からアルカリ洗浄剤を供給し、逆洗浄を行う。第１〜第３切換え弁２５〜２７の切換えによって、対象物９０内部を反対方向にも流してアルカリ洗浄剤が満遍なく流れるように制御盤にてシーケンス制御を行う。

（Ｄ）純水仕上げ洗浄工程は、アルカリ洗浄工程（Ｂ）の後、（Ｄ−１）一次純水リンスと、（Ｄ−２）純水フラッシュリンスを行なう。

（Ｄ−１）一次純水リンスは、純水を閉ループ系に供給して循環して流し、前工程で使用したアルカリ洗浄剤をリンスする。リンスのための純水もアルカリ洗浄剤と同様、アルカリ洗浄剤の液残りを防止するため、第１〜第３切換え弁２５〜２７の操作によって、対象物９０内部の流れ方向を切換え、順方向のリンスと共に逆方向のリンスを行う。なお、市水の品位が十分な場合は、純水によるリンスに先立って市水によるリンスを行っても良い。

（Ｄ−２）純水フラッシュリンスは、閉ループ系を前記排出系により開放にして閉ループを断ち、純水を循環させることなく供給して対象物９０内部を通過させるものである。また、対象物９０内部を流れる方向を交互に切換える。純水フラッシュリンスでは微小な粒子を循環させることなく洗い流すことができるので、微小粒子の残存のおそれがない。この段階において数十μｍ粒子は除去できる。

なお、さらに高いレベルの精密洗浄が求められ、ミクロン単位の微小な粒子を除去したい場合は、一次純水リンスにおいて必要に応じ、機能水を閉ループ系へ供給し、または、機能水によるフラッシングリンスを行なう。機能水は、純エアを純水に０．３ＭＰａ Ｇａｕｇｅにて溶解させた純水であり、機能水中に溶け込んだ微細な純エア気泡により、微細粒子の除去力が強化され、純水フラッシュリンスでは落ちにくい隅部のμｍレベルの微小粒子を物理的な力によって除去する。この工程によればμｍ単位までの微小粒子まで除去できる。

（Ｅ）検査工程として、純水仕上げ洗浄工程（Ｄ）の終了時にさらに対象物９０を純水で洗浄した排水を採取し、（Ｅ−１）粒子検査のためのサンプリング液とすることができる。別途行なう粒子検査作業は、実施例１で説明したと同様に、そのサンプリング液をフィルターに掛けて、電子顕微鏡により粒子サイズ毎の粒子個数をカウントする。

しかしながら、純水リンス工程の排水には油分が溶出されていないので、（Ｅ−２）油分検査は、後述する純水噴射サンプリングユニット３０を用いて、フロンを用いない油分検査を行なう。

（Ｆ）乾燥工程は、ホットガスパージの要領でホットガスを対象物９０内部に流し、対象物９０内部の付着水分の乾燥を行うことができる。ホットガスは清浄性、化学的性質から窒素ガスが好ましいが、条件によって純エアを用いることもできる。

図４に上記の（Ｅ−２）油分検査のサンプリング液を採取するための純水噴射サンプリングユニット３０を示す。

実施例１のように超音波槽内の容器内に浸漬して超音波サンプリングすることができない（大きさのため入らない、または洗浄対象の内部だけを浸漬することのできない）大型内部複雑構造物・配管等を対象物９０とする場合は、その概要を図４に示す純水噴射サンプリングユニット３０による純水噴射サンプリングを行う。

メディアの供給系統は清浄な純エアタンク３１と純水タンク３２の２系統がある。純エアがメインラインであり、コンプレッサ３３により０．８ＭＰａ Ｇａｕｇｅまで昇圧した純エアを一旦純エアタンク３１に貯蓄する。使用する際は調圧弁３４で調圧するとともに、純エアの流量を調整するために純エア流量調整オリフィス３５を使用する。ミキサー３６において、純エアによるエジェクタ効果により純水が純水タンク３２から純水エジェクタノズル３７を介してミキサー３６に吸い込まれ、ミキサー３６内で純エアと純水が混合し、ストレートノズル３８を通して対象物９０内部に純エア／純水混合液が噴射され、物理的な力により対象物９０洗浄面の油脂分を除去し、その液をサンプリング液３９として採取する。

すなわち、超音波サンプリングが適用困難な場合に、超音波に代わり、強制的に油脂を除去する効果が得られるものとして、加圧した純エアを利用して純水を製品に噴射して、残留油脂分を落としサンプリング液を得る。この場合も、純水と純エアが細かく混ざり合っており、採取したサンプリング液の油脂濃度のばらつきを緩和する効果がある。

純水噴射サンプリングにて採取されたサンプリング液３９により、ＴＯＣ分析装置を用い、別途の油分検査作業が行なわれるが、以降は実施例１に記載したと同様である。

なお、本実施例の（Ｅ−２）油分検査のための純水噴射サンプリングユニット３０による純水噴射サンプリングは、（Ｄ）純水仕上げ工程後、一旦閉ループ系の閉ループ配管２１から対象物９０を取り外して行なうことができるが、閉ループ配管２１を対象物９０に接続し入口、出口を構成する治具に、閉ループ系を断って、純水噴射サンプリングユニット３０のストレートノズル３８からの純エア／純水混合液を対象物９０内に導入し、対象物９０内からサンプリング液３９を排出するように切換える切換え弁を予め付設しておけば、閉ループ配管２１からの対象物９０の取り外し作業無しに行なうこともできる。

以上、実施例１、実施例２を示して本発明を説明したが、本発明は、脱脂洗浄、アルカリ洗浄、高圧水洗浄、純水仕上げ洗浄の４つのステップ(洗浄方法)を効果的に組み合わせることで、従来まではフロン洗浄に頼らざるを得なかった高度に油分及び粒子を除去できる精密洗浄をフロンを使用せずに行なえる水系洗浄方法および水系洗浄装置を提供するものであり、更に、粒子検査、油分検査でもフロンを使用せずに粒子検査、油分検査ができる水系洗浄方法を提供するものである。

これにより、洗浄〜検査〜乾燥までの一連の部品洗浄作業においてフロンを用いない精密洗浄工程を確立できる。

また、宇宙機器のような中小物部品から大型内部複雑構造物・配管類のような、多様な洗浄対象物にフロンを用いず対処でき、特に、水系洗浄の制約であった洗浄槽サイズを超える大型の対象物の洗浄も可能とした。実施例２の態様によれば、洗浄槽に入れられない大型内部複雑構造物の内部の洗浄は、閉ループ系を構成して洗浄することにより、フロン洗浄と同等の清浄度が確保できる。したがって、洗浄対象物のサイズに柔軟に対応でき、特に、配管のような細長い対象物についても有効である。

以上、本発明を図示の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。

本発明の実施例１の水系洗浄方法のフローとその装置の配置の概要説明図である。 実施例１で油分検査に用いる超音波サンプリング装置の説明図である。 本発明の実施例２の水系洗浄方法における閉ループ洗浄のフローとその装置の配置の概要説明図である。 実施例２で油分検査に用いる純水噴射サンプリングユニットの説明図である。 従来のフロンによる精密洗浄の工程図である。 フロンによる油分検査の説明図である。

符号の説明

１ 一般洗浄エリア
２ クリーンルーム
３ 脱脂洗浄液槽
４ 一次リンス水槽
５ 二次リンス水槽
６ アルカリ洗浄水槽
７ 一次リンス水槽
８ 二次リンス水槽
９ 対象物
１０ ノズル
１１ 純水槽
１２ フラッシング槽
１３ 超音波サンプリング装置
１４ 容器
１５ 純水
１６ 超音波槽
１７ 純水
１８ 超音波振動子
１９ サンプリング液
２０ 閉ループ洗浄設備
２１ 閉ループ配管
２１ａ バイパス路
２２ 供給部
２３ ポンプ
２４ 第１フィルター
２５ 第１切換え弁
２６ 第２切換え弁
２７ 第３切換え弁
２８ 排出部
２８ａ 排出系
２９ 第２フィルター
３０ 純水噴射サンプリングユニット
３１ 純エアタンク
３２ 純水タンク
３３ コンプレッサ
３４ 調圧弁
３５ 純エア流量調整オリフィス
３６ ミキサー
３７ 純水エジェクタノズル
３８ ストレートノズル
３９ サンプリング液

Claims (10)

1. 洗浄対象物に対して脱脂洗浄、アルカリ洗浄、高圧水洗浄、純水仕上げ洗浄、検査、乾燥の各工程を前記順に行なう水系洗浄方法であって、前記脱脂洗浄工程においては洗浄対象物を溶剤またはアルカリ洗浄剤で予備的な脱脂洗浄を行なった後、純水によるリンスを行い、前記アルカリ洗浄工程では前記洗浄対象物をアルカリ洗浄剤で洗浄したのち、純水によるリンスを行い、前記高圧水洗浄工程では前記洗浄対象物に高圧の純水をノズルから直接噴射し、前記純水仕上げ洗浄では前記洗浄対象物に対し純水超音波洗浄と純水フラッシング洗浄を行い、前記検査工程では前記洗浄対象物の清浄度検査のため粒子検査用のサンプリング液と油分検査用のサンプリング液を採取し、前記乾燥工程では前記洗浄対象物の付着水分を乾燥させることを特徴とする水系洗浄方法。
2. 請求項１に記載の水系洗浄方法において、前記脱脂洗浄工程では前記洗浄対象物を洗浄液攪拌装置を備えた脱脂洗浄液槽に浸漬して洗浄液攪拌装置により揺動アルカリ洗浄を行い、前記アルカリ洗浄工程では前記洗浄対象物を超音波洗浄用の振動子を備えたアルカリ洗浄水槽に浸漬して、超音波洗浄を行うことを特徴とする水系洗浄方法。
3. 請求項１に記載の水系洗浄方法において、前記純水仕上げ洗浄工程以降の工程は、清浄度を管理したクリーンルーム内で行なうことを特徴とする水系洗浄方法。
4. 請求項１に記載の水系洗浄方法において、前記純水仕上げ方法は、前記純水フラッシングの一部を純水に代えて純エアを純水に溶解させた機能水によって行なうことを特徴とする水系洗浄方法。
5. 請求項１に記載の水系洗浄方法において、前記検査工程における前記粒子検査用のサンプリング液は、前記純水仕上げ洗浄後に前記洗浄対象物を純水で洗浄して採取し、前記油分検査用のサンプリング液は、同純水仕上げ洗浄後の同洗浄対象物を超音波洗浄して採取することを特徴とする水系洗浄方法。
6. 洗浄対象物に対して脱脂洗浄、高圧水洗浄、アルカリ洗浄、純水仕上げ洗浄、検査、乾燥の各工程を前記順に行なう水系洗浄方法であって、前記脱脂洗浄工程においては洗浄対象物を溶剤またはアルカリ洗浄剤で予備的な脱脂洗浄を行い、前記高圧水洗浄工程では前記洗浄対象物に高圧の純水をノズルから直接噴射し、しかる後に前記洗浄対象物内部を経由する閉ループ系を構成し、前記アルカリ洗浄工程では前記閉ループ系にアルカリ洗浄剤を循環して流して前記洗浄対象物内部を洗浄し、前記純水仕上げ洗浄では前記閉ループ系に純水を循環して流し前記洗浄対象物内部に対しリンスを行い、さらに前記閉ループ系を断って純水を循環させること無く流して前記洗浄対象物内部を通過させ純水フラッシュリンスを行い、前記検査工程では前記洗浄対象物の清浄度検査のため粒子検査用のサンプリング液と油分検査用のサンプリング液を採取し、前記乾燥工程では前記洗浄対象物の付着水分を乾燥させるとともに、前記アルカリ洗浄工程では前記アルカリ洗浄剤を、前記純水仕上げ洗浄工程では前記純水を、前記洗浄対象物内部に逆方向に交互に切換えて流すことを特徴とする水系洗浄方法。
7. 請求項６に記載の水系洗浄方法において、前記純水仕上げ方法は、前記純水リンスまたは純水フラッシュリンスの一部を純水に代えて純エアを純水に溶解させた機能水によって行なうことを特徴とする水系洗浄方法。
8. 請求項６に記載の水系洗浄方法において、前記検査工程における前記粒子検査用のサンプリング液は、前記純水仕上げ洗浄後に前記洗浄対象物内部を純水で洗浄して採取し、前記油分検査用のサンプリング液は、同純水仕上げ洗浄後の同洗浄対象物内部に、純エアによるエジェクタ効果によって純水を混合した純エア／純水混合液を噴射して採取することを特徴とする水系洗浄方法。
9. 請求項１に記載の水系洗浄方法を行なう水系洗浄装置であって、前記洗浄対象物を浸漬させて前記脱脂洗浄工程を行なうための脱脂洗浄液槽およびリンス水槽と、前記洗浄対象物を浸漬させて前記アルカリ洗浄工程を行なうためのアルカリ洗浄水槽およびリンス水槽と、前記純水仕上げ洗浄工程を行なうためにクリーンルーム内に設置され、前記洗浄対象物を浸漬して純水による超音波洗浄を行なうために超音波振動子をもうけた純水槽および前記洗浄対象物を純水掛け洗いするためのフラッシング槽とを有してなることを特徴とする水系洗浄装置。
10. 請求項６に記載の水系洗浄方法を行なう水系洗浄装置であって、前記閉ループ系は、前記洗浄対象物の洗浄のための液体メディアを閉ループ系に供給する供給部、ポンプ、前記洗浄対象物、前記液体メディアの排出部、前記供給部を前記順に接続する閉ループ配管を有し、同閉ループ配管は、前記洗浄対象物とその内部に連通してその入口と出口の対が構成されるように治具を用いて結合され、前記洗浄対象物内部を流れる前記液体メディアの方向を順逆切換える複数の切換え弁を前記ポンプと前記排出部との間の閉ループ配管に介装するとともに、前記洗浄対象物内部を通過した前記液体メディアを前記閉ループ系から排出する排出系を同閉ループ系に設けてなることを特徴とする水系洗浄装置。

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