JP2009148668A - 排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】爆発や火災に対する安全性を向上させ、しかもガス排出流路の結露の発生を防止できるガス処理装置を提供する。
【解決手段】間欠的に排出される排ガス中の溶剤を除去する排ガス処理装置１であって、排出に合わせて排ガスを導入する間欠導入部である手動弁１１および電磁弁１２の付された配管１５、および間欠導入部よりも少量の制限流量で連続的に排ガスを導入する連続導入部である手動弁１３の付されたバイパス配管１７を併設する導入手段２と、導入手段２の下流で排ガスを一時的に貯留する貯留タンク３と、貯留タンク３の下流で排ガスを吸引し圧縮する真空ポンプ４と、真空ポンプ４の下流で排ガスを冷却して溶剤を凝縮する凝縮器５と、熱交換器６とを備え、熱交換器６は、凝縮器５よりも上流側の排ガスと、凝縮器５の下流の排ガスとを熱交換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、間欠的に排出される排ガス中の溶剤を除去する排ガス処理装置に関する。

半導体や電子機器の洗浄設備、印刷設備、塗装設備等では、用途に合わせて様々な溶剤が使用されている。これらの溶剤には揮発性の高い物が多い。揮発した溶剤は、環境や人体に対して悪影響を及ぼすため、大気中への排出が規制されている。そのため、洗浄設備等には、排ガス中の溶剤の除去を目的とする排ガス処理装置が接続されている。また、溶剤には可燃性のものが多いため取り扱いに注意を要する。

洗浄装置等には、洗浄・乾燥工程のような１サイクルの工程の一部で溶剤を用いて、１サイクル中の特定のタイミングで排ガスを排出する装置がある。このような装置は、１サイクルの工程を繰り返すことで、排ガスを間欠的に排出する。

排ガスを処理する装置として、例えば、特許文献１には、洗浄槽から発生するガスをコンプレッサで吸引・圧縮して、凝縮器（凝縮器および凝縮回収器）で所定温度まで冷却することで、ガス中の溶剤を凝縮回収するガスの冷却回収装置が示されている。この装置では、ガスを発生する洗浄槽側から、脈動吸収タンク、ガスを圧縮するコンプレッサ、および、ガスを冷却して液化回収するための凝縮器（凝縮器および凝縮回収器）が順に配されて、処理後の冷却されたガスが排出されている。

実開平６−２９６０３号公報

従来の、例えば特許文献１に示されたガスの冷却回収装置では、洗浄槽から吸引した溶剤を多量に含む排ガスをコンプレッサで圧縮している。これにより、排ガスが高温になり、排ガス中の溶剤濃度も上昇する。このため、排ガスが下限燃焼範囲を超えると、爆発・火災の危険性が生じるという課題がある。通常は、引火源がないため爆発・火災は発生せずに安全であるが、高い安全性を考慮する場合、検討する必要がある。

また、従来のガスの冷却回収装置では、溶剤除去後のガスが冷たいまま排出されている。これにより、処理後のガスの排出流路に結露が発生するという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、爆発や火災に対する安全性を向上させ、しかもガス排出流路の結露の発生を防止できるガス処理装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された排ガス処理装置は、間欠的に排出される排ガス中の溶剤を除去する排ガス処理装置であって、排出に合わせて前記排ガスを導入する間欠導入部、および該間欠導入部よりも少量の制限流量で連続的に前記排ガスを導入する連続導入部を併設する導入手段と、該導入手段の下流で排ガスを一時的に貯留する貯留タンクと、該貯留タンクの下流で排ガスを吸引圧縮するコンプレッサと、該コンプレッサの下流で排ガスを冷却して前記溶剤を凝縮する凝縮器と、熱交換器とを備え、該熱交換器は、前記凝縮器よりも上流側の排ガスと、前記凝縮器の下流の排ガスとを熱交換することを特徴とする。

請求項２に記載された排ガス処理装置は、請求項１に記載されたもので、前記熱交換器は、前記凝縮器よりも上流側の排ガスとして前記貯留タンクから前記コンプレッサまでの間の排ガスと、前記凝縮器の下流の排ガスとを熱交換することを特徴とする。

請求項３に記載された排ガス処理装置は、請求項１に記載されたもので、前記熱交換器は、前記凝縮器よりも上流側の排ガスとして前記導入手段から前記貯留タンクまでの間の排ガスと、前記凝縮器の下流の排ガスとを熱交換することを特徴とする。

請求項４に記載された排ガス処理装置は、請求項１に記載されたもので、前記熱交換器は、前記凝縮器よりも上流側の排ガスとして前記コンプレッサから前記凝縮器までの間の排ガスと、前記凝縮器の下流の排ガスとを熱交換することを特徴とする。

請求項５に記載された排ガス処理装置は、請求項１から４のいずれかに記載されたもので、前記熱交換器には、内部で凝縮した溶剤を排出する排出弁が付されていることを特徴とする。

請求項１記載のガス処理装置によれば、導入手段と、貯留タンクと、コンプレッサと、凝縮器とをこの順で配すると共に熱交換器を備え、熱交換器が、凝縮器よりも上流側の排ガスと、凝縮器の下流の排ガスとを熱交換することで、コンプレッサで圧縮する際、または圧縮直後の排ガス温度を低くすることができるため、爆発や火災に対する安全性を向上させることができる。また、凝縮器の下流の排ガス温度を高くできるため、ガス排出流路の結露の発生を防止することができる。

請求項２および３記載のガス処理装置によれば、熱交換器が、コンプレッサよりも上流の排ガスを凝縮器の下流の排ガスと熱交換することにより、コンプレッサが吸引するガス温度が低下するため、圧縮してもガス温度が高温にならない。したがって、爆発や火災に対する安全性を一層向上させることができる。

請求項４記載のガス処理装置によれば、熱交換器が、コンプレッサから凝縮器までの間を流れる排ガスを凝縮器の下流の排ガスと熱交換することにより、コンプレッサで加熱されたガス温度を直ちに低下させることで爆発や火災に対する安全性を向上させることができる。また、凝縮器で冷却した排ガス温度を一層高くすることができるため、ガス排出流路での結露の発生を一層防止することができる。

請求項５記載のガス処理装置によれば、熱交換器には、内部で凝縮した溶剤を排出する排出弁が付されていることにより、溶剤の再度の揮発を防止して、溶剤の除去率を向上させることができる。

発明を実施するための好ましい形態

以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１は本発明を適用する排ガス処理装置の一実施例を示す構成図である。図１には排ガス発生装置も図示されている。図１に示す排ガス処理装置１は、排ガス発生装置３０に接続されて、排ガス発生装置３０から間欠的に排出される排ガス中の溶剤を除去して排ガスを清浄化し、大気中に排出する。

排ガス発生装置３０は、例えば、有機溶剤等の溶剤で電子機器を洗浄して真空乾燥する洗浄乾燥装置であり、一つのパターン例として１サイクル４分２０秒で洗浄・乾燥を繰り返して、１サイクル毎に、間欠的に、揮発した溶剤を含む排ガスを排出する。

排ガス発生装置３０は、洗浄・乾燥を行う洗浄乾燥チャンバー３１と、洗浄乾燥チャンバー３１を減圧状態にする給送ポンプ３２と、給送ポンプ３２が洗浄乾燥チャンバー３１から吸引して排出する排ガスをバブリングして溶剤の一部を回収する曝気槽３３とで構成されている。曝気槽３３からは、常温の排ガスが排出される。

排ガス処理装置１は、排ガス発生装置３０から排出される排ガスを導入する導入手段２と、導入手段２の下流で排ガスを一時的に貯留する貯留タンク３と、貯留タンク３の下流で排ガスを吸引圧縮する真空ポンプ４と、真空ポンプ４の下流で排ガスを冷却して溶剤を凝縮する凝縮器５と、熱交換器６とを備えている。

導入手段２は、間欠導入部および連続導入部が併設されて構成されている。間接導入部は、排ガスの排出に合わせて排ガスを導入し、連続導入部は、間欠導入部よりも少量の制限流量で連続的に排ガスを導入する。間欠導入部は、曝気槽３３から貯留タンクまでを繋いで排ガスを導入する配管１５と、この配管１５に付された手動弁１１および電磁弁１２と、電磁弁１２を開閉制御する制御部１０とで構成されている。手動弁１１は、最大流量を規制する流量規制器である。排ガス排出に合わせて間欠導入部が排ガスを導入する際に、凝縮器５の処理能力を一時的に超えて排ガスが凝縮器５を通流してしまう場合には、この手動弁１１で貯留タンク３への導入最大量を規制する。手動弁１１の規制により、貯留タンク３への排ガスの突入流量が減らされる。凝縮器５の処理能力を超えない場合には、手動弁１１は備えなくてもよい。

配管１５の入口側（曝気槽３３側）には、大気圧との差圧を検出する差圧センサ１８が配されている。差圧センサ１８は、制御部１０に接続されている。制御部１０は、差圧センサ１８の検出値が所定値以下になったとき、すなわち減圧された配管１５の入口圧力が上昇して所定圧力以上になったときに電磁弁１２を直ちに開制御する。また、制御部１０は、差圧センサ１８の検出値が所定値よりも大きくなったとき、すなわち配管１５の入口圧力が低下して所定圧力よりも低くなったときに電磁弁１２を直ちに閉制御する。

連続導入部は、間欠導入部に併設されて、手動弁１１および電磁弁１２をバイパスするバイパス配管１７に、手動弁１３が付されている。手動弁１３は、連続導入部としての配管１５に付された手動弁１１および電磁弁１２を流れる排ガスの流量よりも少量に制限する。なお、手動弁１３は、流量を制限するオリフィスであってもよい。この場合、手動弁１３によって制限される制限流量は、真空ポンプ４の吸引量よりも少ない。連続導入部は、排ガスを少量の流量で連続的に曝気槽３３から貯留タンク３に導入する。貯留タンク３は、耐圧式のタンクに形成されている。

真空ポンプ４は、本発明におけるコンプレッサの一例であって、貯留タンク３から排ガスを吸引し圧縮する。真空ポンプ４によって圧縮された排ガスは、凝縮器５に圧送される。

凝縮器５には、容器の内部に冷凍機（冷凍サイクル）の蒸発器２０が配されている。蒸発器２０には、凝縮器５の外部に設けられた冷凍機本体２１が配管接続されている。冷凍機本体２１は、冷媒を蒸発器２０内に循環させて、蒸発器２０を冷却する。蒸発器２０には、その周囲にフィン（非図示）が形成されていて、周囲を通流する排ガスを冷却する。凝縮器５には、その底部側に、冷却されて凝縮・液化した溶剤を排出するための排出弁２２が配されている。排出弁２２の下流には溶剤回収槽（非図示）が備えられている。

熱交換器６には内部に２つのガス流路が形成され、互いのガス流路を流れるガス同士で熱交換可能に形成されている。一例として、熱交換器６は、ガス流路同士を櫛歯状に対向させることで対向する面積を広くしてガス流路同士が熱的に密になるように形成されている。

この熱交換器６の一方のガス流路が、凝縮器５よりも上流側の、貯留タンク３から真空ポンプ４までの間に配されると共に、熱交換器６の他方のガス流路が、凝縮器５の下流側に配されている。つまり、熱交換器６は、貯留タンク３から真空ポンプ４までの間を通流する排ガスと、凝縮器５の下流に通流する排ガスとを熱交換する。

また、熱交換器６には、上記の一方のガス流路側に、その内部で凝縮した溶剤を溜める貯留部（非図示）が形成されている。さらに、熱交換器６には、貯留部に溜まった溶剤を外部に排出するための排出弁２３が付されている。この排出弁２３が、本発明における排出弁に相当する。

熱交換器６を通流した凝縮器５の下流の排ガスは、熱交換器６に接続された排出管２５で屋外に排出される。

次に、排ガス処理装置１の動作について図１を参照しつつ説明する。

真空ポンプ４は連続的に作動している。排ガス発生装置３０が排ガスを排出していない期間には、貯留タンク３内の排ガスが真空ポンプ４によって吸引されて、貯留タンク３は減圧状態になる。この場合、電磁弁１２は閉じられているが、配管１５にはバイパス配管１７が繋がっていて排ガスが連続して吸引される。バイパス配管１７は、手動弁１３によって流量が少量に制限されているため、貯留タンク３内は配管１５の入口側よりも一層減圧状態になっている。

排ガス発生装置３０から一時に大量の排ガスが排出されると、配管１５の入口圧力が上昇し、差圧センサ１８によって検出される大気圧との差圧が所定値以下になる。これにより、制御部１０は電磁弁１２を開制御する。電磁弁１２が開くことで、排ガスは、連続導入部だけでなく、間欠導入部からも貯留タンク３に導入される。この場合、貯留タンク３は減圧されているため、排ガスは一気に吸引されて貯留タンク３に導入される。貯留タンク３に導入された排ガスは、順次、熱交換器６を介して真空ポンプ４に吸引されて凝縮器５に送られる。また、排ガス排出の際に一気に貯留タンク３に吸引できなかった残りの排ガスも、真空ポンプ４に吸引されて凝縮器５に順次送られる。このように、排ガスが凝縮器５に順次送られることで、処理する排ガス量が平均化される。凝縮器５は、排出された多量の排ガスを１サイクルの間に処理できればよいため、小型の装置を用いることができる。また、貯留タンク３も、排出に合わせて一気に排ガスを吸引し、凝縮器５の処理に合わせて残りの分の排ガスを貯留すればよいため、小型のタンクを用いることができる。排ガスがほとんど処理されると、配管１５の入口圧力が低下し始める。このため、差圧センサ１８によって検出される差圧が所定値をこえるため、制御部１０が電磁弁１２を閉制御する。このため、貯留タンク３内が一層減圧状態になる。

凝縮器５に順次送られる排ガスは、蒸発器２０によって、溶剤の凝縮する低温（一例として−４０℃）まで冷却される。このため、排ガス中の溶剤は液化して凝縮器５の底部に溜まる。この液化した溶剤は、一定量溜まったときに排出弁２２から排出されて溶剤回収槽に溜められる。

溶剤の除去された冷却された排ガスは、熱交換器６を介して排出管２５を通って屋外に排出される。

この際に、熱交換器６では、貯留タンク３から真空ポンプ４に吸引される排ガスが、凝縮器５から出力される冷たい排ガスと熱交換されて冷却される。このため、冷却された排ガスが真空ポンプ４に吸引されて圧縮される。したがって、圧縮により温度上昇するものの、熱交換器６を配さない場合よりも、排ガス温度は低温になる。一例として、排ガス温度は、圧縮により約４０℃程度の温度になる。

ここで溶剤の一例として、東ソー株式会社製の炭化水素系洗浄剤ＨＣ−２５０は、ｎ−デカンを主成分として、その引火点が５３℃である。排ガスは圧縮で温度上昇してもこの引火点よりも低い温度である。したがって、爆発や火災の発生を確実に防止でき、安全性を向上させることができる。

熱交換器６内部では、貯留タンク３から出力された排ガスが冷却されることで、排ガス中の溶剤の一部が液化する。この液化した溶剤は、熱交換器６内の貯留部に溜まり、一定量以上になったときに、排出弁２３から排出される。このため、再度溶剤が揮発してガス化することが防止できる。このため、溶剤の除去率を向上させることができる。また、液化した溶剤の真空ポンプ４への流入を防止できる。

熱交換器６で排ガスを冷却したことにより、凝縮器５に送られる排ガス温度は、熱交換器６を配さない場合よりも低くなる。したがって、凝縮器５で排ガスを冷却するためのエネルギーは、熱交換器６を配さない場合よりも少なくなる。このため、省エネルギー化することができる。

さらに、凝縮器５で冷却された排ガスは、熱交換器６で熱交換によって加熱されるため、常温に近くなる。このため、排ガスの排出流路となる排出管２５の表面温度も常温に近くなる。したがって、排出管２５の表面での結露の発生を防止することができる。

次に、本発明を適用する排ガス処理装置の別の実施形態を図２を参照しつつ説明する。なお、すでに説明した構成と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。

図２に示す排ガス処理装置１ａは、排ガス発生装置３０から間欠的に排出される排ガス中の溶剤を除去して排ガスを清浄化し、大気中に排出する。この排ガス処理装置１ａでは、熱交換器６が導入手段２から貯留タンク３までの間に配されている点が、図１の排ガス処理装置１と異なっている。具体的には、熱交換器６の一方のガス流路が、導入手段２から貯留タンク３までの間に配されると共に、熱交換器６の他方のガス流路が、凝縮器５の下流側に配されている。つまり、熱交換器６は、導入手段２から貯留タンク３までの間を通流する排ガスと、凝縮器５の下流に通流する排ガスとを熱交換する。

この構成では、導入手段２から貯留タンク３に吸引される排ガスが、凝縮器５から出力される冷たい排ガスと熱交換して冷却される。このため、冷却された排ガスが貯留タンク３を介して真空ポンプ４に吸引されて圧縮される。したがって、熱交換器６を配さない場合よりも、排ガス温度は低温になる。このため、爆発や火災に対する安全性を向上させることができる。

熱交換器６で排ガスを冷却したことにより、凝縮器５に送られる排ガス温度は、熱交換器６を配さない場合よりも低くなる。したがって、凝縮器５で排ガスを冷却するためのエネルギーを省エネルギー化することができる。

さらに、凝縮器５で冷却された排ガスは、熱交換器６で熱交換によって加熱されて常温に近くなる。したがって、排出管２５の表面での結露の発生を防止することができる。

次に、本発明を適用する排ガス処理装置のさらに別の実施形態を図３を参照しつつ説明する。

図３に示す排ガス処理装置１ｂは、排ガス発生装置３０から間欠的に排出される排ガス中の溶剤を除去して排ガスを清浄化し、大気中に排出する。この排ガス処理装置１ｂでは、熱交換器６が真空ポンプ４から凝縮器５までの間に配されている点が、図１の排ガス処理装置１と異なっている。具体的には、熱交換器６の一方のガス流路が、真空ポンプ４から凝縮器５までの間に配されると共に、熱交換器６の他方のガス流路が、凝縮器５の下流側に配されている。つまり、熱交換器６は、真空ポンプ４から凝縮器５までの間を通流する排ガスと、凝縮器５の下流に通流する排ガスとを熱交換する。

排ガス処理装置１，１ａでは、真空ポンプ４に至る前の排ガスを冷却して真空ポンプ４内部での排ガス温度を低くしていた。この排ガス処理装置１ｂの構成では、真空ポンプ４内部の排ガス温度は低くならないものの、真空ポンプ４で加熱された排ガスが直ちに熱交換器６で冷却される。このため、爆発や火災の危険性を低下させることができ、安全性が向上する。

また、真空ポンプ４で加熱された排ガスと凝縮器５から出力される冷たい排ガスとが熱交換されるため、排出管２５を通流する排ガス温度が排ガス処理機器１，１ａの場合よりも高くなる。このため、排出管２５の表面での結露の発生を一層防止することができる。

なお、熱交換器６に溶剤を溜める貯留部を形成して、溶剤を排出する排出弁２３を備えた例について説明したが、貯留部および排出弁２３を備えない構成とすることもできる。

また、上記した説明では、差圧センサ１８を備えて、制御部１０が、差圧センサ１８からの検出信号に基づいて排ガスの排出に合わせて電磁弁１２を開制御していたが、この構成に換えて、洗浄乾燥チャンバー３１から排ガスを排出する排出信号を制御部１０に入力して、この排出信号に基づいて制御部１０が電磁弁１２を開制御する構成とすることもできる。

本発明を適用する排ガス処理装置の使用状態を示す構成図である。 本発明を適用する別の排ガス処理装置の使用状態を示す構成図である。 本発明を適用するさらに別の排ガス処理装置の使用状態を示す構成図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂは排ガス処理装置、２は導入手段、３は貯留タンク、４は真空ポンプ、５は凝縮器、６は熱交換器、１０は制御部、１１，１３は手動弁、１２は電磁弁、１５は配管、１７はバイパス配管、１８は差圧センサ、２０は蒸発器、２１は冷凍機本体、２２，２３は排出弁、２５は排出管、３０は排ガス発生装置、３１は洗浄乾燥チャンバー、３２は給送ポンプ、３３は曝気槽である。

Claims (5)

1. 間欠的に排出される排ガス中の溶剤を除去する排ガス処理装置であって、排出に合わせて前記排ガスを導入する間欠導入部、および該間欠導入部よりも少量の制限流量で連続的に前記排ガスを導入する連続導入部を併設する導入手段と、該導入手段の下流で排ガスを一時的に貯留する貯留タンクと、該貯留タンクの下流で排ガスを吸引圧縮するコンプレッサと、該コンプレッサの下流で排ガスを冷却して前記溶剤を凝縮する凝縮器と、熱交換器とを備え、該熱交換器は、前記凝縮器よりも上流側の排ガスと、前記凝縮器の下流の排ガスとを熱交換することを特徴とする排ガス処理装置。
2. 前記熱交換器は、前記凝縮器よりも上流側の排ガスとして前記貯留タンクから前記コンプレッサまでの間の排ガスと、前記凝縮器の下流の排ガスとを熱交換することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
3. 前記熱交換器は、前記凝縮器よりも上流側の排ガスとして前記導入手段から前記貯留タンクまでの間の排ガスと、前記凝縮器の下流の排ガスとを熱交換することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
4. 前記熱交換器は、前記凝縮器よりも上流側の排ガスとして前記コンプレッサから前記凝縮器までの間の排ガスと、前記凝縮器の下流の排ガスとを熱交換することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
5. 前記熱交換器には、内部で凝縮した溶剤を排出する排出弁が付されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の排ガス処理装置。

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