JP2014140832A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属箔に付着した汚れ物質を除去できる洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄装置１は、超音波照射装置５と、マイクロナノバブル発生器７とを備えている。超音波照射装置５は、水Ｗ中に配置されると共に互いに対向する一対の超音波照射部１０，１２を有し、一対の超音波照射部１０，１２の間に位置し且つ液体に浸漬された金属箔Ｍの上面Ｍａ及び下面Ｍｂに超音波を照射する。マイクロナノバブル発生器７は、一対の超音波照射部１０，１２の対向方向及び金属箔Ｍの搬送方向に交差する方向に水Ｗの流れを発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属箔の洗浄装置に関する。

従来から、板状の部材に付着した汚れを除去する洗浄方法として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の洗浄方法では、マイクロナノバブルを含む水を洗浄液とし、この洗浄液に圧力加えて版に噴射している。

特開２０１０−１９４９９５号公報

二次電池に用いられる金属箔を製造する工程では、加工熱を抑制するために潤滑油が使用されている。そのため、電極を形成する塗工工程前の金属箔には、この潤滑油等を含む汚れ物質が付着している。汚れ物質は、金属箔に付着していると例えば電気抵抗となり得るため、二次電池の品質に影響を与える。したがって、二次電池に用いられる金属箔では、汚れ物質を洗浄して除去する必要がある。

本発明は、金属箔に付着した汚れ物質を除去できる洗浄装置を提供することを目的とする。

上記課題解決のため、本発明に係る洗浄装置は、帯状の金属箔を連続的に搬送しながら当該金属箔を洗浄する洗浄装置であって、液体を収容する洗浄槽と、液体中に配置されると共に互いに対向する一対の超音波照射部を有する超音波照射装置と、液体中にマイクロナノバブルを発生させると共に、洗浄槽内の液体に流れを形成するマイクロナノバブル発生器と、を備え、超音波照射装置は、液体に浸漬され且つ一対の超音波照射部の間において当該超音波照射部と対向する金属箔の両面に超音波を照射し、マイクロナノバブル発生器は、一対の超音波照射部の対向方向及び金属箔の搬送方向に交差する方向に液体の流れを形成することを特徴とする。

この洗浄装置では、超音波照射装置と、マイクロナノバブル発生器とを備えている。超音波照射装置は、対向する一対の超音波照射部により金属箔の両面に超音波を照射し、マイクロナノバブル発生器は、マイクロナノバブルを発生する。これにより、洗浄装置では、マイクロナノバブルを超音波の音圧により圧壊させることにより、キャビテーション効果を十分に作用させることができ、金属箔に付着した汚れを除去できる。また、洗浄装置では、マイクロナノバブル発生器は、一対の超音波照射部の対向方向及び金属箔の搬送方向に交差する方向に液体の流れを形成する。これにより、洗浄装置では、金属箔から剥離された汚れ物質が液流で流されるため、汚れ物質が再び金属箔に堆積することを防止できる。したがって、洗浄装置では、金属箔に付着した汚れ物質を除去できる。

一実施形態においては、一対の超音波照射部の間隔は、液体が流入する側から当該液体が流出する側に向うにつれて狭まっていることが好ましい。これにより、洗浄装置では、液体が流入する側から当該液体が流出する側に向うにつれて流速が大きくなるため、流速を失わずに汚れ物質を排出できる。

一実施形態においては、洗浄槽内において超音波照射装置とマイクロナノバブル発生器との間に配置され、一対の超音波照射部の対向方向及び金属箔の搬送方向に交差する方向に沿って延在する整流板を備えていてもよい。これにより、洗浄装置では、洗浄槽内に発生する液体の流れが整流板により整流されるため、液流による金属箔Ｍの破れ、撓み及び搬送ずれ等を抑制できる。

一実施形態においては、洗浄槽内において超音波照射装置とマイクロナノバブル発生器との間に配置され、金属箔の高さ位置で且つ金属箔の搬送方向に延在する整流部材を備えていてもよい。これにより、洗浄装置では、金属箔に直接的に液体の流れが当たることを抑制できる。したがって、洗浄装置では、液流による金属箔の破れ、撓み及び搬送ずれ等を抑制できる。

一実施形態においては、マイクロナノバブル発生器により形成される液体の流れ方向は、一対の超音波照射部の対向方向、及び、金属箔の搬送方向のそれぞれと直交することが好ましい。これにより、洗浄装置では、金属箔に付着した汚れ物質をより効果的に除去できると共に、除去された汚れ物質が金属箔に堆積することをより好適に抑制できる。

本発明によれば、金属箔に付着した汚れ物質を除去できる。

一実施形態に係る洗浄装置を示す模式図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面構成を示す図である。 超音波照射装置を拡大して示す図である。 マイクロナノバブル発生器を示す図である。 他の実施形態に係る洗浄装置を示す模式図である。 他の実施形態に係る洗浄装置を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、一実施形態に係る洗浄装置を示す模式図である。図２は、ＩＩ−ＩＩ線での断面構成を示す図である。以下の説明では、図１における左右方向をＸ方向、図２における左右方向をＹ方向、図１における上下方向をＺ方向とする。

図１及び図２に示す洗浄装置１は、二次電池に用いられる帯状の金属箔Ｍを洗浄する装置である。洗浄対象である金属箔Ｍは、例えば厚みが５〜２０μｍ程度、例えば幅が４００ｍｍ程度である。図２に示すように、金属箔Ｍは、ロール状に巻回されている。

図１及び図２に示すように、洗浄装置１は、洗浄槽３と、超音波照射装置５と、マイクロナノバブル発生器７と、金属箔Ｍを搬送する搬送機構９と、を備えている。洗浄装置１は、金属箔Ｍを連続的に搬送しながら金属箔Ｍを洗浄する。

洗浄槽３は、水（液体）Ｗを収容する槽である。洗浄槽３は、底部３ａと、底部３ａの縁部に立設されＸ方向で対向する側部３ｂ，３ｃ及びＹ方向で対向する側部３ｄ，３ｅにより、水Ｗを収容する空間を画成している。洗浄槽３には、水Ｗを排出する排出口（図示しない）に、金属箔Ｍから除去された汚れ物質（潤滑油等）を捕獲するフィルター（図示しない）が設けてある。洗浄槽３から排出された水は、例えばマイクロナノバブル発生器７に供給される。

超音波照射装置５は、金属箔Ｍに超音波を照射する。超音波の周波数は、超音波の周波数は、金属箔Ｍの汚れ具合により適宜調整すればよい。周波数は、通常４０ＫＨｚ近辺の周波数を用いれば十分であるが、頑固な汚れの場合には周波数を低くしてキャビテーションの力を強くすることが効果的であり、２８ｋＨｚ近辺の周波数を用いることが好ましい。また、繊細な汚れの場合には周波数を高くして洗浄ムラを少なくすることが効果的であり、１００ｋＨｚ以上の周波数を用いることが好ましい。これら周波数の値は、例えば、事前に予備実験など行うなどして、最適な値を適宜決定することが望ましい。

超音波照射装置５は、超音波照射部１０，１２を有している。超音波照射部１０，１２は、洗浄槽３内の側部３ｃ側に配置されている。超音波照射部１０，１２は、Ｚ方向において互いに対向しており、照射面１０ａ，１２ａが水Ｗ中に位置している。金属箔Ｍは、互いに対向する超音波照射部１０，１２の間で超音波照射部１０，１２と接触しないように面方向がＹ方向に沿って搬送される。すなわち、超音波照射部１０，１２は、水Ｗに浸漬した金属箔Ｍの上面Ｍａと下面Ｍｂとのそれぞれ両面に超音波を照射する。

図３は、超音波照射部を拡大して示す図である。図３に示すように、超音波照射部１０，１２の照射面１０ａ，１２ａの間隔は、洗浄槽３の側部３ｂ側から側部３ｃ側に向かって狭まっている。超音波照射部１０，１２との間には、洗浄槽３の側部３ｂ側から水Ｗが流入する。すなわち、超音波照射部１０，１２の間隔は、水Ｗが流入する側から水Ｗが流出する側に向かうにつれて狭くなっている。

超音波照射部１０，１２の照射面１０ａ，１２ａの側部３ｂ側の間隔Ｄ１は、例えば１５０ｍｍ程度であり、側部３ｃ側の間隔Ｄ２は、例えば２０ｍｍ程度である。すなわち、超音波照射部１０，１２の照射面１０ａ，１２ａは、テーパー形状（先細り）とされている。これにより、超音波照射部１０，１２の間を流れる水Ｗは、洗浄槽３の側部３ｃ側に向かうにつれて流速が大きくなるため、流速を失わずに流れる。

図２に示すように、金属箔Ｍは、搬送機構９により、超音波照射部１０，１２の間をＹ方向に沿って通過するように搬送される。搬送機構９は、供給ロールＫＲから供給される金属箔ＭをガイドするガイドローラＲ１〜Ｒ４を備え、巻取ロールＭＲに金属箔Ｍを巻き取る。

搬送機構９により、金属箔Ｍは、供給ロールＫＲから供給されると、ガイドローラＲ１，Ｒ２を介して洗浄槽３の側部３ｄ側から超音波照射部１０，１２の間に導かれる。超音波照射部１０，１２において洗浄された金属箔Ｍは、洗浄槽３の側部３ｅ側からガイドローラＲ３，Ｒ４を介して巻取ロールＭＲに巻き取られる。なお、洗浄後の金属箔Ｍは、巻取ロールＭＲに巻き取らずに、図示しない塗工装置に直接搬送されてもよい。

マイクロナノバブル発生器７は、マイクロナノバブルＢを発生する。マイクロナノバブル発生器７は、洗浄槽３の側部３ｂに配置されている。マイクロナノバブルＢは、例えば、粒径分布が１００ｎｍ〜１０μｍの気泡である。

マイクロナノバブル発生器７は、マイクロナノバブルＢを含む水Ｗを洗浄槽３の側部３ｂ側から槽内に吐出する。これにより、洗浄槽３内には、側部３ｂ側から側部３ｃ側に向かうＸ方向の水Ｗの流れが発生する。すなわち、マイクロナノバブル発生器７は、洗浄槽３内の水Ｗに、超音波照射部１０，１２の対向方向及び金属箔Ｍの搬送方向に直交（交差）する方向の流れ（図１の矢印）を形成する。

図４は、マイクロナノバブル発生器７を示す図である。図４に示すように、マイクロナノバブル発生器７は、本体部１５と、本体部１５に水を導入する水導入口１６と、本体部１５に圧縮空気を導入する空気導入口１７と、マイクロナノバブルＢを含む水を吐出する吐出口１８と、を備えている。本体部１５は、断面が略円錐形状の内側面１５ａを有している。吐出口１８は、洗浄槽３内と連通している。図１に示すように、吐出口１８（洗浄槽３の側部３ｂ）と超音波照射装置５の側部３ｃ側の端部とのＸ方向での間の距離Ｘ２は、例えば１０００ｍｍ程度である。

マイクロナノバブル発生器７では、本体部１５の内部に導入された水は、図中の矢印に示すように、内側面１５ａに沿って旋回流を形成しながら収束方向に向かって流れる。そして、マイクロナノバブル発生器７では、本体部１５の側部１５ｂから内部に導入された圧縮空気は、本体部１５内に形成されている旋回流の旋回中心に集められて帯状となる。マイクロナノバブル発生器７では、本体部１５内に水と圧縮空気との気液二層旋回流が形成され、本体部１５内の収束側に形成された吐出口１８から水及び圧縮空気が導出されるときに、旋回流の旋回速度が急激に減衰して圧縮空気の帯が切断され、マイクロナノバブルＢが形成される。

なお、本体部１５に導入される気体は、圧縮空気の他に、例えばオゾン等であってもよい。また、マイクロナノバブル発生器７は、マイクロナノバブルＢを発生する機構を有するものであればよく、マイクロナノバブルの発生方式は特に制限されない。マイクロナノバブル発生器７は、所望するマイクロナノバブルの粒径や発生量に応じて、適宜選択されればよい。

マイクロナノバブル発生器７から吐出されるマイクロナノバブルＢを含む水の流量Ｙは、吐出口１８の断面積をＸ１、吐出口１８と超音波照射装置５の側部３ｂ側の端部との間の距離をＸ２、本体部１５において内側面１５ａにより画成される空間の容積をＸ３、マイクロナノバブルＢの消滅時間をＴとすると、
Ｙ＞（Ｘ１・Ｘ２／１０００＋Ｘ３）／Ｔ
の関係を満たすことが好ましい。なお、時間Ｔは、例えば１０秒程度である。

マイクロナノバブル発生器７により発生されるマイクロナノバブルＢの共振周波数は、超音波照射装置５の超音波の周波数に対して高くてもよく、超音波の周波数と同等であってもよい。洗浄装置１では、マイクロナノバブルＢの共振周波数が超音波の周波数に対して高い場合には、音圧による水圧の急激な変化により、マイクロナノバブルＢのキャビテーション効果が向上する。また、洗浄装置１では、マイクロナノバブルＢの共振周波数と超音波の周波数が同等の場合には、共鳴により振動してマイクロナノバブルＢが砕けることにより、キャビテーション効果が発揮される。

以上説明したように、本実施形態に係る洗浄装置１は、超音波照射装置５と、マイクロナノバブル発生器７とを備えている。超音波照射装置５は、対向する一対の超音波照射部１０，１２により金属箔Ｍの上面Ｍａ及び下面Ｍｂに超音波を照射し、マイクロナノバブル発生器７は、マイクロナノバブルＢを発生する。

これにより、洗浄装置１では、マイクロナノバブルＢを超音波の音圧により圧壊させることにより、キャビテーション効果を十分に作用させることができ、金属箔Ｍに付着した汚れを除去できる。また、洗浄装置１では、マイクロナノバブル発生器７は、超音波照射部１０，１２の対向方向及び金属箔Ｍの搬送方向に交差する方向に水Ｗの流れを発生させる。これにより、洗浄装置１では、金属箔Ｍから剥離された汚れ物質が再び金属箔Ｍに堆積することを防止できる。したがって、洗浄装置１では、金属箔Ｍに付着した汚れ物質を除去できる。

本実施形態では、超音波照射部１０，１２の間隔は、水Ｗが流入する側から水Ｗが流出する側に向かうにつれて狭くなっている。これにより、洗浄装置１では、水Ｗの流出側においても流速が失われないため、水Ｗの流出側でも金属箔Ｍから剥離した汚れ物質を確実に流し出すことができる。したがって、洗浄装置１では、金属箔Ｍから剥離された汚れが再び金属箔Ｍに堆積することをより確実に防止できる。

本実施形態では、マイクロナノバブル発生器７により形成される水Ｗの流れ方向（Ｘ方向）は、超音波照射部１０，１２の対向方向（Ｚ方向）、及び、金属箔Ｍの搬送方向（Ｙ方向）とのそれぞれと直交する。これにより、洗浄装置１では、金属箔Ｍに付着した汚れ物質を効果的に除去できると共に、除去された汚れ物質が金属箔Ｍに堆積することを好適に抑制できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。洗浄装置は、図５に示す構成であってもよい。図５は、他の実施形態に係る洗浄装置を模式的に示す図である。図５に示すように、洗浄装置１Ａは、整流板２０を備えている。整流板２０は、マイクロナノバブル発生器７と超音波照射装置５との間に配置されている。整流板２０は、水Ｗ中においてＸ方向及びＹ方向に沿って延在する板状部材であり、Ｚ方向に所定の間隔をあけて複数（ここでは６枚）配置されている。整流板２０は、水Ｗの流れがＸ方向となるように整流する。

洗浄装置１Ａでは、整流板２０により、金属箔Ｍの面方向に沿ったＸ方向の水Ｗの流れを形成できる。したがって、洗浄装置１Ａでは、乱流により金属箔Ｍに破れが生じたり、搬送ずれが生じたりすることを防止できる。

図６は、他の実施形態に係る洗浄装置を模式的に示す図である。図６に示すように、洗浄装置１Ｂは、整流板２０に加えて、整流部材２２を備えている。整流部材２２は、マイクロナノバブル発生器７と超音波照射装置５との間で、且つ、超音波照射装置５の近傍に配置されている。整流部材２２は、金属箔Ｍが搬送される高さ位置に対応する位置に配置されている。整流部材２２の厚みは、金属箔Ｍよりも大きい。

洗浄装置１Ｂでは、整流部材２２により、金属箔Ｍに直接的に水Ｗの流れが当たることを抑制できる。したがって、洗浄装置１Ｂでは、水Ｗの水流による金属箔Ｍの破れや搬送ずれを抑制できる。なお、洗浄装置１Ｂでは、整流板２０を設けなくてもよい。

１…洗浄装置、３…洗浄槽、５…超音波照射装置、７…マイクロナノバブル発生器、１０，１２…超音波照射部、２０…整流板、２２…整流部材、Ｂ…マイクロナノバブル、Ｍ…金属箔、Ｍａ…上面、Ｍｂ…下面。

Claims (5)

1. 帯状の金属箔を連続的に搬送しながら当該金属箔を洗浄する洗浄装置であって、
   液体を収容する洗浄槽と、
   前記液体中に配置されると共に互いに対向する一対の超音波照射部を有する超音波照射装置と、
   前記液体中にマイクロナノバブルを発生させると共に、前記洗浄槽内の前記液体に流れを形成するマイクロナノバブル発生器と、を備え、
   前記超音波照射装置は、前記液体に浸漬され且つ一対の前記超音波照射部の間において当該超音波照射部と対向する前記金属箔の両面に超音波を照射し、
   前記マイクロナノバブル発生器は、一対の前記超音波照射部の対向方向及び前記金属箔の搬送方向に交差する方向に前記液体の流れを形成することを特徴とする洗浄装置。
2. 一対の前記超音波照射部の間隔は、前記液体が流入する側から当該液体が流出する側に向うにつれて狭まっていることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
3. 前記洗浄槽内において前記超音波照射装置と前記マイクロナノバブル発生器との間に配置され、一対の前記超音波照射部の対向方向及び前記金属箔の搬送方向に交差する方向に沿って延在する整流板を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄装置。
4. 前記洗浄槽内において前記超音波照射装置と前記マイクロナノバブル発生器との間に配置され、前記金属箔の高さ位置で且つ前記金属箔の搬送方向に延在する整流部材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の洗浄装置。
5. 前記マイクロナノバブル発生器により形成される前記液体の流れ方向は、一対の前記超音波照射部の対向方向、及び、前記金属箔の搬送方向のそれぞれと直交することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の洗浄装置。
   

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