JP4129308B2 - 水と溶剤の分離方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、精密機器、電子部品、プレス部品、ゴム部品等のワーク洗浄処理に於いて、ワークを洗浄するための溶剤から水を分離するときに用いられる水と溶剤の分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述のような水と溶剤とを分離する方法としては、例えば、洗浄槽に貯液した溶剤中にワークを浸漬して、ワークに残着した水を超音波振動子により超音波振動させて水を洗浄除去したとき、分離された水は溶剤よりも比重が軽いので、溶剤の液面部分に向けて浮上する。液面部分に浮上した水を洗浄槽から分離槽に向けてオーバーフローさせ、分離槽に貯液された水と溶剤とを比重差により分離すると共に、液面部分に浮上した水を排出し、液面部分の水よりも下部領域に貯液された溶剤を回収して、ワークの洗浄処理に再利用する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した分離方法は、分離槽に貯液された水と溶剤とを比重差により上下分離し、液面部分に浮上した水を槽外部に排出して、水よりも下部領域に貯液された比較的濃度の濃い溶剤を回収するが、液面部分の水を排出するとき、水と溶剤とが一緒に排出されてしまうので、溶剤のみを分離回収することが困難である。排出時の流速が速く、水及び溶剤が大量に排出されるため、溶剤の回収効率が悪く且つ損失量が大きく、不経済であるという問題点を有している。
【０００４】
この発明は上記問題に鑑み、濾過膜に吸収される水のみを通過させ、該濾過膜に吸収される水の膜により溶剤の通過を阻止するので、水と溶剤とを確実に分離することができ、溶剤の回収効率の向上及び損失量を低減を図ることができる溶剤及び水の分離方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、濾過槽内部に敷設された吸水性を有する濾過膜に水を適量吸収させ、上記濾過槽に貯液される水と溶剤とを比重差により上下分離して、上記液面部分に浮上する水を、該水と接触する部分に敷設した濾過膜で吸収し、上記濾過膜全体に吸収される水の膜により、上記液面部分の水よりも下部領域に貯液された溶剤の通過を阻止し、上記濾過膜の下層側から滲み出される水を排出手段により排出し、上記液面部分の水よりも下部領域に貯液された溶剤を回収手段により回収する水と溶剤の分離方法であることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の構成と併せて、上記濾過膜を、吸水性を有する吸収材の上下層又は一方の層に、該吸収材よりも浸透性の小さい被覆材を重合して形成した水と溶剤の分離方法であることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
請求項１記載の水と溶剤の分離方法は、濾過槽に敷設された濾過膜（フィルター）に適量の水を予め吸収させ、濾過槽に貯液される水と溶剤とを比重差により上下分離して、液面部分に浮上する水を濾過膜に吸収させ、濾過膜全体に吸収される水の膜により溶剤の通過を阻止する。つまり、水と溶剤との物性が異なるため、静止状態に於いて、水と溶剤とが混合しにくく、溶剤の通過が確実に阻止される。
【０００８】
濾過膜に吸収された水は低位側に向けて流下するが、濾過膜の低位側には飽和量以上の水が吸収されているので、濾過膜の下層側から水が滲み出され、排出手段により排出される。一方、液面部分に浮上する水よりも下部領域に貯液された溶剤は回収手段により回収するので、水と溶剤とを確実に分離することができ、水が分離された溶剤を蒸留再生してワークの洗浄処理に再利用するので、溶剤の回収効率が向上し、溶剤の損失量を低減することができる。
【０００９】
請求項２記載の水と溶剤の分離方法は、上記請求項１記載の作用と併せて、濾過槽に貯液される水と溶剤とを、吸収材の上下層又は一方の層に被覆材を重合してなる濾過膜により濾過するので、吸収材に吸収された水の滲み出し量が被覆材により制限され、溶剤の通過を阻止するのに適した保水量を維持することができる。且つ、吸収材の上層側に被覆材を重合することで、吸収材に吸収された水が液面部分に浮上したり、吸収材に溶剤が吸収されるのを防止でき、水と溶剤とに濾過分離する作用が安定して得られる。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、濾過槽内に敷設した濾過膜に液面部分の水を吸収させ、濾過膜に吸収された水の膜により溶剤の通過を阻止して、濾過膜から滲み出される水を排出手段により排出し、下部領域に貯液された溶剤を回収手段により回収するので、従来例のように水と溶剤とを比重差により分離するよりも損失が少なく、水と溶剤とを確実に分離することができる。且つ、水が分離された溶剤を再生してワークの洗浄処理に再利用するので、溶剤の回収効率の向上及び損失量の低減を図ることができ、経済的である。
【００１１】
しかも、吸収材の上下層又は一方の層に被覆材を重合した濾過膜により濾過するので、吸収材に吸収された水の滲み出し量が被覆材により制限され、溶剤の通過を阻止するのに適した保水量を維持することができる。且つ、吸収材の上層側に被覆材を重合することで、吸収材に吸収された水が液面部分に浮上したり、吸収材に溶剤が吸収されるのを防止でき、水と溶剤とに分離する作用が安定して得られ、溶剤を分離回収する作業が確実に行える。
【００１２】
【実施例】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は超音波洗浄装置によりワークに付着した水を溶剤により洗浄除去したとき、洗浄に使用された溶剤を分離回収する水と溶剤の分離方法を示し、図１及び図２に於いて、この超音波洗浄装置１は、装置本体２の上方中央部にワークＡを出入れするための出入口２ａを設け、下方中央部に、所定量貯液された溶剤Ｃ（例えば、フッ素系溶剤のＨＦＥ溶剤＋ＩＰＡ溶剤）にワークＡを浸漬し、ワークＡに付着した水Ｂ（洗浄時に付着した水）を洗浄除去するための洗浄槽３を配設している。洗浄槽３の一側には、ＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂと、フッ素系溶剤のＨＦＥ溶剤とＩＰＡ溶剤とを混合してなる溶剤Ｃとに分離するための溶剤分離槽４と、溶剤Ｃを蒸気化するための溶剤蒸留槽５とを順に配設し、他側には、凝縮液化された水Ｂと溶剤Ｃとを分離するための水分離槽６を配設している。
【００１３】
溶剤Ｃは、フッ素系溶剤のＨＦＥ溶剤（ハイドロ・フルオロ・エーテル＝商品名ＨＦＥ７１００又はＨＦＥ７２００）と、ＩＰＡ溶剤（イソプロピルアルコール）とを洗浄に適した割合、例えば、ＨＦＥ溶剤＝約９５wt％、ＩＰＡ溶剤＝約５wt％の混合比に設定している。なお、ＨＦＥ溶剤及びＩＰＡ溶剤の割合を、ワークＡの洗浄に適した割合に変更してもよい。水Ｂの比重は、約１．０で、ＨＦＥ溶剤の比重は、約１．４３〜約１．５２で、ＩＰＡ溶剤の比重は、約０．７８６〜約０．７８７である。
【００１４】
洗浄槽３は、ワークＡ全体が溶剤Ｃに対して浸漬される大きさ及び深さに形成され、低位側の溶剤分離槽４に向けてオーバーフローされる液レベルに溶剤Ｃを貯液する。且つ、槽底部には、溶剤Ｃに超音波振動を誘起するための超音波振動子７と、溶剤Ｃを所定温度に加熱するための加熱体８（例えば、加熱管、電熱ヒータ等）とを配設している。
【００１５】
溶剤分離槽４は、図２にも示すように、洗浄槽３からオーバーフローされるＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂと溶剤Ｃとを所定量貯液して、ＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂと、溶剤Ｃとに比重分離及び濾過分離する。且つ、溶剤分離槽４の上部側には、水Ｂと溶剤Ｃとに分離するための濾過槽１０を配設し、溶剤分離槽４の下部側には、濾過槽１０から滴下される水Ｂを貯液するための貯液槽１１を配設している。
【００１６】
濾過槽１０の底部には、ＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂの通過を許容し、溶剤Ｃの通過を阻止するための濾過膜１２（フィルター）を敷設している。濾過膜１２は、洗浄槽３からオーバーフローされるＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂ及び溶剤Ｃが所定量貯液される大きさ及び形状に形成され、濾過槽１０に貯液される液面部分の水Ｂが接触するように敷設している。且つ、濾過槽１０の内周縁部と、濾過膜１２の外周縁部とを水密状態に固定して、濾過槽１０と濾過膜１２との対向面間に形成した空間部に対して溶剤Ｃが侵入するのを防止する。
【００１７】
濾過膜１２は、図３にも示すように、例えば、紙、綿、織物、不織布、シート等で構成される吸収材１３と被覆材１４とを上下に重合して形成され、濾過膜１２の中間層には、例えば、化学繊維、天然繊維、発泡体、高分子吸収体等の吸水性に優れた素材で形成又は構造に形成され、濾過槽１０の底部内壁と対応する大きさ及び形状に形成した吸収材１３（例えば、吸水性の紙＝ティッシュ、セルロースアセテート等）を単一層重合している。その上下層には、吸収材１３よりも浸透性の小さい素材で形成又は構造に形成され、且つ、吸収材１３が覆われる大きさ及び形状に形成した被覆材１４（例えば、キムワイプ（商品名）、親水性ＰＴＦＥ等）を一体的に重合している。なお、吸収材１３の下層側又は上層側に被覆材１４を一体的に重合してもよい。
【００１８】
また、図４に示すように、濾過膜１２の中間層に、上述のような吸水性に優れた素材で形成又は構造に形成した吸収材１３…を複数層重合してもよく、単一の吸収材１３を重合するよりも、吸水性が向上する。
【００１９】
上述した濾過槽１０及び濾過膜１２の底部は、後述する滴下孔１０ａに向けて濾過膜１２を通過した水Ｂが流下される形状（例えば、漏斗形、コーン形）に形成され、滴下孔１０ａは、濾過槽１０と濾過膜１２との対向面間に形成した空間部と連通して形成している。
【００２０】
貯液槽１１は、濾過槽１０の下部外面に対して水密状態に連設され、貯液槽１１の底部と、後述する溶剤蒸留塔３０の一側とをバルブ１６及びポンプ１７を介して供給路１８で接続し、ポンプ１７の移送力により、貯液槽１１に貯液された水Ｂ（ＩＰＡ溶剤が含まれる水）を溶剤蒸留塔３０に供給する。
【００２１】
且つ、濾過槽１０の側部と、後述する予備分離槽１９の上部とを回収路２０で接続し、濾過槽１０の液面部分に浮上する水Ｂよりも下部領域に貯液された溶剤Ｃを、その自重又は圧力により予備分離槽１９に向けて流下供給する。なお、ポンプ等の移送手段により濾過槽１０から予備分離槽１９に向けて溶剤Ｃを移送してもよい。
【００２２】
予備分離槽１９は、溶剤分離槽４と溶剤蒸留槽５との間に配設され、予備分離槽１９の内部を仕切り板１９ａにより分割して、濾過槽１０から供給される溶剤Ｃを、水Ｂが含まれるＩＰＡ溶剤と、溶剤Ｃ（ＨＦＥ溶剤＋ＩＰＡ溶剤）とに比重差により分離する。且つ、同槽の流出側に貯液された液面部分の溶剤Ｃは低位側の溶剤蒸留槽５に向けてオーバーフローされる。
【００２３】
溶剤蒸留槽５は、予備分離槽１９からオーバーフローされる溶剤Ｃを貯液し、槽底部には、溶剤Ｃを加熱するための加熱体２１（例えば、加熱管、電熱ヒータ等）を配設している。加熱体２１は、溶剤Ｃを沸点温度まで加熱して、溶剤Ｃの蒸気を、洗浄槽３及び水分離槽６の液面と、その上部に配設された冷却ジャケット２２及び冷却コイル２３との間に放出して蒸気空間を形成する。
【００２４】
且つ、冷却ジャケット２２は、装置本体２の出入口２ａよりも下方であって、洗浄槽３及び水分離槽６の上部壁面に沿ってワークＡの出入れが妨げられないように配設され、冷却コイル２３は、水分離槽６の上部壁面に近接して配設されている。冷却ジャケット２２及び冷却コイル２３は、管内部に供給される冷却媒体（例えば、チラー等の冷凍装置により適宜温度に冷却された冷媒）により溶剤Ｃの蒸気及び槽内部に侵入する大気中の水分を凝縮液化する温度に冷却し、その凝縮液化した水Ｂと溶剤Ｃとを水分離槽６に滴下する。
【００２５】
水分離槽６は、洗浄槽３の上位側に配設され、水分離槽６の内部を仕切り板６ａ，６ｂにより分割して、一方の仕切り板６ａで仕切られた部分には、凝縮液化した水Ｂと溶剤Ｃとが貯液されるように設け、他方の仕切り板６ｂで仕切られた部分には、比較的濃度の濃い溶剤Ｃが貯液されるように設けている。且つ、仕切り板６ａで仕切られた側部と、溶剤分離槽４の上部とを返還路２９で接続して、仕切り板６ａ側に貯液された液面部分の水Ｂを、その自重又は圧力により溶剤分離槽４に流下供給する。なお、ポンプ等の移送手段により水分離槽６から予備分離槽１９に向けて水Ｂを移送してもよい。
【００２６】
洗浄槽３と冷却ジャケット２２との間には、ワークＡの出入れが妨げられないように液吹付け装置２４を配設している。同装置は、ワークＡと対向して配設した噴射器２５，２５と、水分離槽６の底部とをバルブ２６及びポンプ２７を介して供給路２８で接続し、ポンプ２７の移送力により、仕切り板６ｂ側に貯液された比較的濃度の濃い溶剤Ｃを噴射器２５，２５に供給して、噴射器２５，２５から吐出される溶剤ＣによりワークＡ表面をシャワー洗浄する。なお、洗浄槽３上方に放出された溶剤Ｃの蒸気のみでワークＡ表面を蒸気洗浄するもよく、また、蒸気洗浄とシャワー洗浄とを併用してワークＡ表面を洗浄処理してもよい。
【００２７】
溶剤蒸留塔３０は、例えば、ＩＰＡ溶剤を蒸留再生するアルコール蒸留塔等で構成され、溶剤蒸留塔３０の上部と、溶剤分離槽４の上部とを返還路３１で接続して、蒸留再生されたＩＰＡ溶剤を溶剤分離槽４又他の槽３，５に返還供給する。溶剤蒸留塔３０の側部と、ＩＰＡ溶剤が分離された水Ｂを回収するための回収部（図示省略）とを排出路３２で接続して、ＩＰＡ溶剤が分離された水Ｂのみを塔外部に排出し、塔外部に配設した回収部（図示省略）に供給する。なお、ポンプ等の移送手段により蒸留再生されたＩＰＡ溶剤を溶剤分離槽４又他の槽３，５に移送してもよく、また、溶剤蒸留塔３０に供給される水Ｂを循環させて、蒸留再生を何回も繰り返してもよい。
【００２８】
図示実施例は上記の如く構成するものにして、以下、超音波洗浄装置１によりワークＡに付着した水Ｂを溶剤Ｃにより洗浄除去するとき、洗浄に使用された溶剤Ｃを分離回収するときの方法を説明する。
先ず、図１に示すように、装置本体２の出入口２ａを開放して、洗浄槽３に貯液された溶剤ＣにワークＡ全体を浸漬する。出入口２ａを閉塞した後、、超音波振動子７を振動させて、洗浄槽３に貯液された溶剤Ｃに超音波振動を誘起し、ワークＡに付着した水Ｂを溶剤Ｃの超音波振動により洗浄除去し、ＩＰＡ溶剤の物性によりワークＡに付着した水Ｂを吸着分離する。出入時に於いて、洗浄槽３の上方に放出された溶剤Ｃの蒸気にワークＡを接触させて蒸気洗浄し、液吹付け装置２４を駆動して、噴射器２５，２５から吐出される溶剤ＣによりワークＡの表面を洗浄する。
【００２９】
洗浄時に於いて、ワークＡから分離された水Ｂは、溶剤Ｃよりも比重が軽いため、洗浄槽３に貯液された溶剤Ｃの液面部分に浮上する。その溶剤Ｃの液面部分に浮上する水Ｂを、洗浄槽３から溶剤分離槽４に向けてオーバーフローさせるが、液面部分の水Ｂと、溶剤Ｃとが一緒にオーバーフローされるため、溶剤分離槽４を構成する濾過槽１０には、水Ｂと溶剤Ｃとの混合液が一時貯留される。
【００３０】
続いて、図２にも示すように、濾過槽１０に貯液されたＩＰＡ溶剤が乳化した水Ｂと溶剤Ｃとを比重差により上下分離し、溶剤Ｃの液面部分に水Ｂを浮上させる。液面部分に浮上した水Ｂは、濾過槽１０内部に敷設した濾過膜１２に接触しているので、濾過膜１２に重合した上層側の被覆材１４を介して吸収材１３に吸収され、吸収材１３に吸収された水Ｂは自重により流下するため、液面部分に浮上する水Ｂが続いて吸収される。一方、液面部分に浮上した水Ｂよりも下部領域に貯液された溶剤Ｃは、濾過膜１２に吸収された水Ｂの膜により通過が阻止されるため、水Ｂと溶剤Ｃとに分離することができる。
【００３１】
濾過膜１２に吸収された水Ｂは、その自重又は圧力により濾過膜１２の低位側に流下するが、吸収材１３には、飽和量の水Ｂが既に吸収されているため、飽和量以上の水Ｂは、濾過膜１２に重合した下層側の被覆材１４から滲み出し、濾過槽１０と濾過膜１２との間に形成した空間部に滴下される。なお、濾過槽１０内に形成した被覆材１４には、飽和量の水Ｂを予め含浸している。
【００３２】
濾過膜１２から滲み出した水Ｂは、その自重又は圧力により濾過膜１２の下部周面に沿って低位側に流下しながら、濾過槽１０の底部中央に形成した滴下孔１０ａに向けて集合され、滴下孔１０ａを介して貯液槽１１に滴下される。且つ、濾過膜１２の下部周面に沿って流下する一部の水Ｂは、濾過槽１０の底部に滴下され、該底部に沿って低位側に流下しながら滴下孔１０ａに向けて集合され、滴下孔１０ａを介して貯液槽１１に滴下される。
【００３３】
貯液槽１１に滴下された水ＢにはＩＰＡ溶剤が含まれているため、ポンプ１７の移送力により溶剤蒸留塔３０に供給し、水Ｂに含まれるＩＰＡ溶剤を蒸留再生する。その再生されたＩＰＡ溶剤は、返還路３１を介して溶剤分離槽４又他の槽３，５に返還供給する。一方、ＩＰＡ溶剤が分離された水Ｂは、排出路３２を介して塔外部に配設した回収部（図示省略）に供給するので、ＩＰＡ溶剤の回収効率が向上する。
【００３４】
一方、濾過槽１０の液面部分に浮上した水Ｂよりも下部領域に貯液された溶剤Ｃは、回収路２０を介して、予備分離槽１９に供給する。予備分離槽１９に貯液された溶剤Ｃを溶剤蒸留槽５にオーバーフローさせ、溶剤蒸留槽５に貯液された溶剤Ｃを沸点温度に加熱して、その溶剤Ｃの蒸気を、洗浄槽３の上方に放出してワークＡの表面を蒸気洗浄する。
【００３５】
冷却ジャケット２２及び冷却コイル２３で溶剤Ｃの蒸気及び槽内部に侵入する大気中の水分を凝縮液化して水分離槽６に滴下し、液吹付け装置２４を駆動して、水分離槽６に貯液された比較的濃度の濃い溶剤Ｃを噴射器２５，２５に供給し、噴射器２５，２５から吐出される溶剤ＣでワークＡの表面を洗浄して、その溶剤Ｃを洗浄槽３に滴下供給するので、ワークＡの洗浄処理に再利用することができる。
【００３６】
以上のように、ワークＡの洗浄時又は洗浄後に於いて、洗浄槽３の液面部分に浮上するＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂと溶剤Ｃとを溶剤分離槽４の濾過槽１０に供給し、濾過槽１０に貯液された水Ｂと溶剤Ｃとを比重差により上下分離して、濾過槽１０内に敷設した濾過膜１２に液面部分の水Ｂを吸収させ、濾過膜１２に吸収された水Ｂの膜により溶剤Ｃの通過を阻止して、濾過膜１２から滲み出される水Ｂを貯液槽１１に滴下供給する。一方、濾過槽１０の下部領域に貯液された溶剤Ｃを予備分離槽１９及び溶剤蒸留槽５に供給し、溶剤蒸留槽５から放出される溶剤Ｃの蒸気を洗浄槽３に返還するので、従来例のように水Ｂと溶剤Ｃとを比重差により分離するよりも損失が少なく、水Ｂと溶剤Ｃとを確実に分離することができる。且つ、水Ｂが分離された溶剤Ｃを再生してワークＡの洗浄処理に再利用するので、回収効率の向上及び損失量の低減を図ることができ、経済的である。
【００３７】
しかも、濾過膜１２を構成する吸収材１３の上下層に浸透性の小さい被覆材１４，１４を重合しているので、吸収材１３に吸収された水Ｂの滲み出し量が被覆材１４により制限され、溶剤Ｃの通過を阻止するのに適した保水量を維持することができる。且つ、吸収材１３の上層側に被覆材１４を重合しているため、吸収材１３に吸収された水Ｂが液面部分に浮上したり、吸収材１３に溶剤Ｃが吸収されるのを防止でき、水Ｂと溶剤Ｃとに分離する作用が安定して得られ、溶剤Ｃを分離回収する作業が確実に行える。
【００３８】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の排出手段は、実施例の貯液槽１１と、バルブ１６と、ポンプ１７と、供給路１８と、溶剤蒸留塔３０と、排出路３２とに対応し、
以下同様に、
回収手段は、溶剤蒸留槽５と、水分離槽６と、予備分離槽１９と、回収路２０と、加熱体２１と、冷却ジャケット２２と、冷却コイル２３と、液吹付け装置２４とに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００３９】
上述した実施例では、濾過膜１２を、吸収材１３の上下層に被覆材１４を一体的に重合して構成しているが、例えば、図５に示すように、濾過膜１２を、上述のような吸水性に優れた素材で形成又は構造に形成した一層の吸収材１３のみで構成してもよく、実施例と略同等の作用効果を奏することができる。
【００４０】
且つ、実施例では、濾過膜１２を、半円形状を有する濾過槽１０の底部と対応する形状に形成しているが、例えば、正方形、長方形、五角形、円形等の方形を有する濾過槽１０の底部と対応する形状に濾過膜１２を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 溶剤分離槽を備えた超音波洗浄装置の全体構成を示す側面図。
【図２】 溶剤分離槽に貯液された水及び溶剤の分離状態を示す側面図。
【図３】 吸収材を単一層重合してなる濾過膜を示す側面図。
【図４】 吸収材を複数層重合してなる濾過膜を示す側面図。
【図５】 吸収材のみで形成した濾過膜を示す側面図。
【符号の説明】
Ａ…ワーク
Ｂ…水
Ｃ…溶剤
１…超音波洗浄装置
２…装置本体
３…洗浄槽
４…溶剤分離槽
５…溶剤蒸留槽
６…水分離槽
１０…濾過槽
１０ａ…滴下孔
１１…貯液槽
１２…濾過膜
１３…吸収材
１４…被覆材
１８…供給路
１９…予備分離槽
２０…回収路
３０…溶剤蒸留塔
３１…返還路
３２…排出路
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、精密機器、電子部品、プレス部品、ゴム部品等のワーク洗浄処理に於いて、ワークを洗浄するための溶剤から水を分離するときに用いられる水と溶剤の分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述のような水と溶剤とを分離する方法としては、例えば、洗浄槽に貯液した溶剤中にワークを浸漬して、ワークに残着した水を超音波振動子により超音波振動させて水を洗浄除去したとき、分離された水は溶剤よりも比重が軽いので、溶剤の液面部分に向けて浮上する。液面部分に浮上した水を洗浄槽から分離槽に向けてオーバーフローさせ、分離槽に貯液された水と溶剤とを比重差により分離すると共に、液面部分に浮上した水を排出し、液面部分の水よりも下部領域に貯液された溶剤を回収して、ワークの洗浄処理に再利用する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した分離方法は、分離槽に貯液された水と溶剤とを比重差により上下分離し、液面部分に浮上した水を槽外部に排出して、水よりも下部領域に貯液された比較的濃度の濃い溶剤を回収するが、液面部分の水を排出するとき、水と溶剤とが一緒に排出されてしまうので、溶剤のみを分離回収することが困難である。排出時の流速が速く、水及び溶剤が大量に排出されるため、溶剤の回収効率が悪く且つ損失量が大きく、不経済であるという問題点を有している。
【０００４】
この発明は上記問題に鑑み、濾過膜に吸収される水のみを通過させ、該濾過膜に吸収される水の膜により溶剤の通過を阻止するので、水と溶剤とを確実に分離することができ、溶剤の回収効率の向上及び損失量を低減を図ることができる溶剤及び水の分離方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、濾過槽内部に敷設された吸水性を有する濾過膜に水を適量吸収させ、上記濾過槽に貯液される水と溶剤とを比重差により上下分離して、上記液面部分に浮上する水を、該水と接触する部分に敷設した濾過膜で吸収し、上記濾過膜全体に吸収される水の膜により、上記液面部分の水よりも下部領域に貯液された溶剤の通過を阻止し、上記濾過膜の下層側から滲み出される水を排出手段により排出し、上記液面部分の水よりも下部領域に貯液された溶剤を回収手段により回収する水と溶剤の分離方法であることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の構成と併せて、上記濾過膜を、吸水性を有する吸収材の上下層又は一方の層に、該吸収材よりも浸透性の小さい被覆材を重合して形成した水と溶剤の分離方法であることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
請求項１記載の水と溶剤の分離方法は、濾過槽に敷設された濾過膜（フィルター）に適量の水を予め吸収させ、濾過槽に貯液される水と溶剤とを比重差により上下分離して、液面部分に浮上する水を濾過膜に吸収させ、濾過膜全体に吸収される水の膜により溶剤の通過を阻止する。つまり、水と溶剤との物性が異なるため、静止状態に於いて、水と溶剤とが混合しにくく、溶剤の通過が確実に阻止される。
【０００８】
濾過膜に吸収された水は低位側に向けて流下するが、濾過膜の低位側には飽和量以上の水が吸収されているので、濾過膜の下層側から水が滲み出され、排出手段により排出される。一方、液面部分に浮上する水よりも下部領域に貯液された溶剤は回収手段により回収するので、水と溶剤とを確実に分離することができ、水が分離された溶剤を蒸留再生してワークの洗浄処理に再利用するので、溶剤の回収効率が向上し、溶剤の損失量を低減することができる。
【０００９】
請求項２記載の水と溶剤の分離方法は、上記請求項１記載の作用と併せて、濾過槽に貯液される水と溶剤とを、吸収材の上下層又は一方の層に被覆材を重合してなる濾過膜により濾過するので、吸収材に吸収された水の滲み出し量が被覆材により制限され、溶剤の通過を阻止するのに適した保水量を維持することができる。且つ、吸収材の上層側に被覆材を重合することで、吸収材に吸収された水が液面部分に浮上したり、吸収材に溶剤が吸収されるのを防止でき、水と溶剤とに濾過分離する作用が安定して得られる。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、濾過槽内に敷設した濾過膜に液面部分の水を吸収させ、濾過膜に吸収された水の膜により溶剤の通過を阻止して、濾過膜から滲み出される水を排出手段により排出し、下部領域に貯液された溶剤を回収手段により回収するので、従来例のように水と溶剤とを比重差により分離するよりも損失が少なく、水と溶剤とを確実に分離することができる。且つ、水が分離された溶剤を再生してワークの洗浄処理に再利用するので、溶剤の回収効率の向上及び損失量の低減を図ることができ、経済的である。
【００１１】
しかも、吸収材の上下層又は一方の層に被覆材を重合した濾過膜により濾過するので、吸収材に吸収された水の滲み出し量が被覆材により制限され、溶剤の通過を阻止するのに適した保水量を維持することができる。且つ、吸収材の上層側に被覆材を重合することで、吸収材に吸収された水が液面部分に浮上したり、吸収材に溶剤が吸収されるのを防止でき、水と溶剤とに分離する作用が安定して得られ、溶剤を分離回収する作業が確実に行える。
【００１２】
【実施例】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は超音波洗浄装置によりワークに付着した水を溶剤により洗浄除去したとき、洗浄に使用された溶剤を分離回収する水と溶剤の分離方法を示し、図１及び図２に於いて、この超音波洗浄装置１は、装置本体２の上方中央部にワークＡを出入れするための出入口２ａを設け、下方中央部に、所定量貯液された溶剤Ｃ（例えば、フッ素系溶剤のＨＦＥ溶剤＋ＩＰＡ溶剤）にワークＡを浸漬し、ワークＡに付着した水Ｂ（洗浄時に付着した水）を洗浄除去するための洗浄槽３を配設している。洗浄槽３の一側には、ＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂと、フッ素系溶剤のＨＦＥ溶剤とＩＰＡ溶剤とを混合してなる溶剤Ｃとに分離するための溶剤分離槽４と、溶剤Ｃを蒸気化するための溶剤蒸留槽５とを順に配設し、他側には、凝縮液化された水Ｂと溶剤Ｃとを分離するための水分離槽６を配設している。
【００１３】
溶剤Ｃは、フッ素系溶剤のＨＦＥ溶剤（ハイドロ・フルオロ・エーテル＝商品名ＨＦＥ７１００又はＨＦＥ７２００）と、ＩＰＡ溶剤（イソプロピルアルコール）とを洗浄に適した割合、例えば、ＨＦＥ溶剤＝約９５wt％、ＩＰＡ溶剤＝約５wt％の混合比に設定している。なお、ＨＦＥ溶剤及びＩＰＡ溶剤の割合を、ワークＡの洗浄に適した割合に変更してもよい。水Ｂの比重は、約１．０で、ＨＦＥ溶剤の比重は、約１．４３〜約１．５２で、ＩＰＡ溶剤の比重は、約０．７８６〜約０．７８７である。
【００１４】
洗浄槽３は、ワークＡ全体が溶剤Ｃに対して浸漬される大きさ及び深さに形成され、低位側の溶剤分離槽４に向けてオーバーフローされる液レベルに溶剤Ｃを貯液する。且つ、槽底部には、溶剤Ｃに超音波振動を誘起するための超音波振動子７と、溶剤Ｃを所定温度に加熱するための加熱体８（例えば、加熱管、電熱ヒータ等）とを配設している。
【００１５】
溶剤分離槽４は、図２にも示すように、洗浄槽３からオーバーフローされるＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂと溶剤Ｃとを所定量貯液して、ＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂと、溶剤Ｃとに比重分離及び濾過分離する。且つ、溶剤分離槽４の上部側には、水Ｂと溶剤Ｃとに分離するための濾過槽１０を配設し、溶剤分離槽４の下部側には、濾過槽１０から滴下される水Ｂを貯液するための貯液槽１１を配設している。
【００１６】
濾過槽１０の底部には、ＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂの通過を許容し、溶剤Ｃの通過を阻止するための濾過膜１２（フィルター）を敷設している。濾過膜１２は、洗浄槽３からオーバーフローされるＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂ及び溶剤Ｃが所定量貯液される大きさ及び形状に形成され、濾過槽１０に貯液される液面部分の水Ｂが接触するように敷設している。且つ、濾過槽１０の内周縁部と、濾過膜１２の外周縁部とを水密状態に固定して、濾過槽１０と濾過膜１２との対向面間に形成した空間部に対して溶剤Ｃが侵入するのを防止する。
【００１７】
濾過膜１２は、図３にも示すように、例えば、紙、綿、織物、不織布、シート等で構成される吸収材１３と被覆材１４とを上下に重合して形成され、濾過膜１２の中間層には、例えば、化学繊維、天然繊維、発泡体、高分子吸収体等の吸水性に優れた素材で形成又は構造に形成され、濾過槽１０の底部内壁と対応する大きさ及び形状に形成した吸収材１３（例えば、吸水性の紙＝ティッシュ、セルロースアセテート等）を単一層重合している。その上下層には、吸収材１３よりも浸透性の小さい素材で形成又は構造に形成され、且つ、吸収材１３が覆われる大きさ及び形状に形成した被覆材１４（例えば、キムワイプ（商品名）、親水性ＰＴＦＥ等）を一体的に重合している。なお、吸収材１３の下層側又は上層側に被覆材１４を一体的に重合してもよい。
【００１８】
また、図４に示すように、濾過膜１２の中間層に、上述のような吸水性に優れた素材で形成又は構造に形成した吸収材１３…を複数層重合してもよく、単一の吸収材１３を重合するよりも、吸水性が向上する。
【００１９】
上述した濾過槽１０及び濾過膜１２の底部は、後述する滴下孔１０ａに向けて濾過膜１２を通過した水Ｂが流下される形状（例えば、漏斗形、コーン形）に形成され、滴下孔１０ａは、濾過槽１０と濾過膜１２との対向面間に形成した空間部と連通して形成している。
【００２０】
貯液槽１１は、濾過槽１０の下部外面に対して水密状態に連設され、貯液槽１１の底部と、後述する溶剤蒸留塔３０の一側とをバルブ１６及びポンプ１７を介して供給路１８で接続し、ポンプ１７の移送力により、貯液槽１１に貯液された水Ｂ（ＩＰＡ溶剤が含まれる水）を溶剤蒸留塔３０に供給する。
【００２１】
且つ、濾過槽１０の側部と、後述する予備分離槽１９の上部とを回収路２０で接続し、濾過槽１０の液面部分に浮上する水Ｂよりも下部領域に貯液された溶剤Ｃを、その自重又は圧力により予備分離槽１９に向けて流下供給する。なお、ポンプ等の移送手段により濾過槽１０から予備分離槽１９に向けて溶剤Ｃを移送してもよい。
【００２２】
予備分離槽１９は、溶剤分離槽４と溶剤蒸留槽５との間に配設され、予備分離槽１９の内部を仕切り板１９ａにより分割して、濾過槽１０から供給される溶剤Ｃを、水Ｂが含まれるＩＰＡ溶剤と、溶剤Ｃ（ＨＦＥ溶剤＋ＩＰＡ溶剤）とに比重差により分離する。且つ、同槽の流出側に貯液された液面部分の溶剤Ｃは低位側の溶剤蒸留槽５に向けてオーバーフローされる。
【００２３】
溶剤蒸留槽５は、予備分離槽１９からオーバーフローされる溶剤Ｃを貯液し、槽底部には、溶剤Ｃを加熱するための加熱体２１（例えば、加熱管、電熱ヒータ等）を配設している。加熱体２１は、溶剤Ｃを沸点温度まで加熱して、溶剤Ｃの蒸気を、洗浄槽３及び水分離槽６の液面と、その上部に配設された冷却ジャケット２２及び冷却コイル２３との間に放出して蒸気空間を形成する。
【００２４】
且つ、冷却ジャケット２２は、装置本体２の出入口２ａよりも下方であって、洗浄槽３及び水分離槽６の上部壁面に沿ってワークＡの出入れが妨げられないように配設され、冷却コイル２３は、水分離槽６の上部壁面に近接して配設されている。冷却ジャケット２２及び冷却コイル２３は、管内部に供給される冷却媒体（例えば、チラー等の冷凍装置により適宜温度に冷却された冷媒）により溶剤Ｃの蒸気及び槽内部に侵入する大気中の水分を凝縮液化する温度に冷却し、その凝縮液化した水Ｂと溶剤Ｃとを水分離槽６に滴下する。
【００２５】
水分離槽６は、洗浄槽３の上位側に配設され、水分離槽６の内部を仕切り板６ａ，６ｂにより分割して、一方の仕切り板６ａで仕切られた部分には、凝縮液化した水Ｂと溶剤Ｃとが貯液されるように設け、他方の仕切り板６ｂで仕切られた部分には、比較的濃度の濃い溶剤Ｃが貯液されるように設けている。且つ、仕切り板６ａで仕切られた側部と、溶剤分離槽４の上部とを返還路２９で接続して、仕切り板６ａ側に貯液された液面部分の水Ｂを、その自重又は圧力により溶剤分離槽４に流下供給する。なお、ポンプ等の移送手段により水分離槽６から予備分離槽１９に向けて水Ｂを移送してもよい。
【００２６】
洗浄槽３と冷却ジャケット２２との間には、ワークＡの出入れが妨げられないように液吹付け装置２４を配設している。同装置は、ワークＡと対向して配設した噴射器２５，２５と、水分離槽６の底部とをバルブ２６及びポンプ２７を介して供給路２８で接続し、ポンプ２７の移送力により、仕切り板６ｂ側に貯液された比較的濃度の濃い溶剤Ｃを噴射器２５，２５に供給して、噴射器２５，２５から吐出される溶剤ＣによりワークＡ表面をシャワー洗浄する。なお、洗浄槽３上方に放出された溶剤Ｃの蒸気のみでワークＡ表面を蒸気洗浄するもよく、また、蒸気洗浄とシャワー洗浄とを併用してワークＡ表面を洗浄処理してもよい。
【００２７】
溶剤蒸留塔３０は、例えば、ＩＰＡ溶剤を蒸留再生するアルコール蒸留塔等で構成され、溶剤蒸留塔３０の上部と、溶剤分離槽４の上部とを返還路３１で接続して、蒸留再生されたＩＰＡ溶剤を溶剤分離槽４又他の槽３，５に返還供給する。溶剤蒸留塔３０の側部と、ＩＰＡ溶剤が分離された水Ｂを回収するための回収部（図示省略）とを排出路３２で接続して、ＩＰＡ溶剤が分離された水Ｂのみを塔外部に排出し、塔外部に配設した回収部（図示省略）に供給する。なお、ポンプ等の移送手段により蒸留再生されたＩＰＡ溶剤を溶剤分離槽４又他の槽３，５に移送してもよく、また、溶剤蒸留塔３０に供給される水Ｂを循環させて、蒸留再生を何回も繰り返してもよい。
【００２８】
図示実施例は上記の如く構成するものにして、以下、超音波洗浄装置１によりワークＡに付着した水Ｂを溶剤Ｃにより洗浄除去するとき、洗浄に使用された溶剤Ｃを分離回収するときの方法を説明する。
先ず、図１に示すように、装置本体２の出入口２ａを開放して、洗浄槽３に貯液された溶剤ＣにワークＡ全体を浸漬する。出入口２ａを閉塞した後、、超音波振動子７を振動させて、洗浄槽３に貯液された溶剤Ｃに超音波振動を誘起し、ワークＡに付着した水Ｂを溶剤Ｃの超音波振動により洗浄除去し、ＩＰＡ溶剤の物性によりワークＡに付着した水Ｂを吸着分離する。出入時に於いて、洗浄槽３の上方に放出された溶剤Ｃの蒸気にワークＡを接触させて蒸気洗浄し、液吹付け装置２４を駆動して、噴射器２５，２５から吐出される溶剤ＣによりワークＡの表面を洗浄する。
【００２９】
洗浄時に於いて、ワークＡから分離された水Ｂは、溶剤Ｃよりも比重が軽いため、洗浄槽３に貯液された溶剤Ｃの液面部分に浮上する。その溶剤Ｃの液面部分に浮上する水Ｂを、洗浄槽３から溶剤分離槽４に向けてオーバーフローさせるが、液面部分の水Ｂと、溶剤Ｃとが一緒にオーバーフローされるため、溶剤分離槽４を構成する濾過槽１０には、水Ｂと溶剤Ｃとの混合液が一時貯留される。
【００３０】
続いて、図２にも示すように、濾過槽１０に貯液されたＩＰＡ溶剤が乳化した水Ｂと溶剤Ｃとを比重差により上下分離し、溶剤Ｃの液面部分に水Ｂを浮上させる。液面部分に浮上した水Ｂは、濾過槽１０内部に敷設した濾過膜１２に接触しているので、濾過膜１２に重合した上層側の被覆材１４を介して吸収材１３に吸収され、吸収材１３に吸収された水Ｂは自重により流下するため、液面部分に浮上する水Ｂが続いて吸収される。一方、液面部分に浮上した水Ｂよりも下部領域に貯液された溶剤Ｃは、濾過膜１２に吸収された水Ｂの膜により通過が阻止されるため、水Ｂと溶剤Ｃとに分離することができる。
【００３１】
濾過膜１２に吸収された水Ｂは、その自重又は圧力により濾過膜１２の低位側に流下するが、吸収材１３には、飽和量の水Ｂが既に吸収されているため、飽和量以上の水Ｂは、濾過膜１２に重合した下層側の被覆材１４から滲み出し、濾過槽１０と濾過膜１２との間に形成した空間部に滴下される。なお、濾過槽１０内に形成した被覆材１４には、飽和量の水Ｂを予め含浸している。
【００３２】
濾過膜１２から滲み出した水Ｂは、その自重又は圧力により濾過膜１２の下部周面に沿って低位側に流下しながら、濾過槽１０の底部中央に形成した滴下孔１０ａに向けて集合され、滴下孔１０ａを介して貯液槽１１に滴下される。且つ、濾過膜１２の下部周面に沿って流下する一部の水Ｂは、濾過槽１０の底部に滴下され、該底部に沿って低位側に流下しながら滴下孔１０ａに向けて集合され、滴下孔１０ａを介して貯液槽１１に滴下される。
【００３３】
貯液槽１１に滴下された水ＢにはＩＰＡ溶剤が含まれているため、ポンプ１７の移送力により溶剤蒸留塔３０に供給し、水Ｂに含まれるＩＰＡ溶剤を蒸留再生する。その再生されたＩＰＡ溶剤は、返還路３１を介して溶剤分離槽４又他の槽３，５に返還供給する。一方、ＩＰＡ溶剤が分離された水Ｂは、排出路３２を介して塔外部に配設した回収部（図示省略）に供給するので、ＩＰＡ溶剤の回収効率が向上する。
【００３４】
一方、濾過槽１０の液面部分に浮上した水Ｂよりも下部領域に貯液された溶剤Ｃは、回収路２０を介して、予備分離槽１９に供給する。予備分離槽１９に貯液された溶剤Ｃを溶剤蒸留槽５にオーバーフローさせ、溶剤蒸留槽５に貯液された溶剤Ｃを沸点温度に加熱して、その溶剤Ｃの蒸気を、洗浄槽３の上方に放出してワークＡの表面を蒸気洗浄する。
【００３５】
冷却ジャケット２２及び冷却コイル２３で溶剤Ｃの蒸気及び槽内部に侵入する大気中の水分を凝縮液化して水分離槽６に滴下し、液吹付け装置２４を駆動して、水分離槽６に貯液された比較的濃度の濃い溶剤Ｃを噴射器２５，２５に供給し、噴射器２５，２５から吐出される溶剤ＣでワークＡの表面を洗浄して、その溶剤Ｃを洗浄槽３に滴下供給するので、ワークＡの洗浄処理に再利用することができる。
【００３６】
以上のように、ワークＡの洗浄時又は洗浄後に於いて、洗浄槽３の液面部分に浮上するＩＰＡ溶剤が含まれる水Ｂと溶剤Ｃとを溶剤分離槽４の濾過槽１０に供給し、濾過槽１０に貯液された水Ｂと溶剤Ｃとを比重差により上下分離して、濾過槽１０内に敷設した濾過膜１２に液面部分の水Ｂを吸収させ、濾過膜１２に吸収された水Ｂの膜により溶剤Ｃの通過を阻止して、濾過膜１２から滲み出される水Ｂを貯液槽１１に滴下供給する。一方、濾過槽１０の下部領域に貯液された溶剤Ｃを予備分離槽１９及び溶剤蒸留槽５に供給し、溶剤蒸留槽５から放出される溶剤Ｃの蒸気を洗浄槽３に返還するので、従来例のように水Ｂと溶剤Ｃとを比重差により分離するよりも損失が少なく、水Ｂと溶剤Ｃとを確実に分離することができる。且つ、水Ｂが分離された溶剤Ｃを再生してワークＡの洗浄処理に再利用するので、回収効率の向上及び損失量の低減を図ることができ、経済的である。
【００３７】
しかも、濾過膜１２を構成する吸収材１３の上下層に浸透性の小さい被覆材１４，１４を重合しているので、吸収材１３に吸収された水Ｂの滲み出し量が被覆材１４により制限され、溶剤Ｃの通過を阻止するのに適した保水量を維持することができる。且つ、吸収材１３の上層側に被覆材１４を重合しているため、吸収材１３に吸収された水Ｂが液面部分に浮上したり、吸収材１３に溶剤Ｃが吸収されるのを防止でき、水Ｂと溶剤Ｃとに分離する作用が安定して得られ、溶剤Ｃを分離回収する作業が確実に行える。
【００３８】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の排出手段は、実施例の貯液槽１１と、バルブ１６と、ポンプ１７と、供給路１８と、溶剤蒸留塔３０と、排出路３２とに対応し、
以下同様に、
回収手段は、溶剤蒸留槽５と、水分離槽６と、予備分離槽１９と、回収路２０と、加熱体２１と、冷却ジャケット２２と、冷却コイル２３と、液吹付け装置２４とに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００３９】
上述した実施例では、濾過膜１２を、吸収材１３の上下層に被覆材１４を一体的に重合して構成しているが、例えば、図５に示すように、濾過膜１２を、上述のような吸水性に優れた素材で形成又は構造に形成した一層の吸収材１３のみで構成してもよく、実施例と略同等の作用効果を奏することができる。
【００４０】
且つ、実施例では、濾過膜１２を、半円形状を有する濾過槽１０の底部と対応する形状に形成しているが、例えば、正方形、長方形、五角形、円形等の方形を有する濾過槽１０の底部と対応する形状に濾過膜１２を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 溶剤分離槽を備えた超音波洗浄装置の全体構成を示す側面図。
【図２】 溶剤分離槽に貯液された水及び溶剤の分離状態を示す側面図。
【図３】 吸収材を単一層重合してなる濾過膜を示す側面図。
【図４】 吸収材を複数層重合してなる濾過膜を示す側面図。
【図５】 吸収材のみで形成した濾過膜を示す側面図。
【符号の説明】
Ａ…ワーク
Ｂ…水
Ｃ…溶剤
１…超音波洗浄装置
２…装置本体
３…洗浄槽
４…溶剤分離槽
５…溶剤蒸留槽
６…水分離槽
１０…濾過槽
１０ａ…滴下孔
１１…貯液槽
１２…濾過膜
１３…吸収材
１４…被覆材
１８…供給路
１９…予備分離槽
２０…回収路
３０…溶剤蒸留塔
３１…返還路
３２…排出路
Claims (2)
- 濾過槽内部に敷設された吸水性を有する濾過膜に水を適量吸収させ、
上記濾過槽に貯液される水と溶剤とを比重差により上下分離して、
上記液面部分に浮上する水を、該水と接触する部分に敷設した濾過膜で吸収し、上記濾過膜全体に吸収される水の膜により、上記液面部分の水よりも下部領域に貯液された溶剤の通過を阻止し、
上記濾過膜の下層側から滲み出される水を排出手段により排出し、
上記液面部分の水よりも下部領域に貯液された溶剤を回収手段により回収する
水と溶剤の分離方法。 - 上記濾過膜を、吸水性を有する吸収材の上下層又は一方の層に、該吸収材よりも浸透性の小さい被覆材を重合して形成した
請求項１記載の水と溶剤の分離方法。
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