JP4689084B2 - 溶剤分離装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばワークの洗浄に用いられる炭化水素溶剤と、ワークに付着した炭化水素溶剤のリンスに用いられるフッ素系溶剤とが混合した混合溶剤を、フッ素系溶剤と炭化水素溶剤とに分離するような溶剤分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にワークの洗浄およびリンス(すすぎ)には炭化水素溶剤(HC参照)とフッ素系溶剤(HFE参照)とが用いられるが、これら両者が相互に混合すると洗浄能力が大幅に低下するので、混合した両溶剤を分離する必要がある。
【0003】
そこで、従来においては炭化水素溶剤とフッ素系溶剤との比重差(例えばHCの比重は約0.8、HFEの比重は約1.52)を利用して、これら両溶剤を比重分離することが試みられているが、炭化水素溶剤に溶け込んだフッ素系溶剤は比重分離程度では充分に分離されず、このため、従来においては両溶剤の混合したものは廃棄処分されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、混合溶剤を貯溜する貯溜槽と、下部に溶剤加熱部を有し、上部に冷却部を有する分離槽と、溶剤を貯溜槽と分離槽との間に循環させる循環手段とを備え、溶剤を循環させながら、溶剤加熱部にて混合溶剤を加熱して、フッ素系溶剤を気化させ、気化した溶剤を上部の冷却部にて液化再生して混合溶剤から分離すべく構成することで、フッ素系溶剤と炭化水素溶剤とに良好に分離して、再利用することができる溶剤分離装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明による溶剤分離装置は、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボンのうち、いずれかからなるフッ素系溶剤と、炭化水素溶剤とが混合した混合溶剤を、フッ素系溶剤と炭化水素溶剤とに分離する溶剤分離装置であって、流入前と比較して流出後の混合溶剤におけるフッ素系溶剤の重量パーセント濃度が低くなるよう混合溶剤からフッ素系溶剤を、該フッ素系溶剤と炭化水素溶剤との比重の違いに基づいて分離する比重分離槽と、上記比重分離槽から流出した混合溶剤を貯溜する貯溜槽と、混合溶剤を加熱してフッ素系溶剤を気化させる溶剤加熱部を下部に有するとともに、気化したフッ素系溶剤を液化再生して混合溶剤から分離する冷却部を上部に有する構成の液化再生分離槽と、溶剤を上記貯溜槽と上記液化再生分離槽との間に循環させる循環手段とを備え、上記循環手段は、上記貯溜槽と上記液化再生分離槽との間に接続され、上記貯溜槽から上記液化再生分離槽へ混合溶剤を吐出する吐出ラインと、上記吐出ラインよりも下側において上記貯溜槽と上記液化再生分離槽との間に接続され、上記液化再生分離槽で分離後の溶剤を上記液化再生分離槽から上記貯溜槽へ還流する還流ラインとで構成し、上記貯溜槽に、上記比重分離槽、及び、上記液化再生分離槽で混合溶剤からフッ素系溶剤を分離した炭化水素溶剤を取り出す炭化水素溶剤分離ラインを設けた構成である。
【0006】
上記構成のフッ素系溶剤は、沸点が約60℃、比重が約1.52のHFE(ハイドロ フルオロ エーテル)に設定してもよい。
上記構成の炭化水素溶剤は、沸点が100℃以上、比重が約0.8のHC(ハイドロカーボン)に設定してもよい。
【0007】
上記構成によれば、循環手段により貯溜槽の混合溶剤を分離槽と該貯溜槽との間に循環させながら分離槽の下部において混合溶剤を溶剤加熱部にて加熱すると、混合溶剤中のフッ素系溶剤は気化し、気化したフッ素系溶剤は上部の冷却部にて液化再生される。
【0008】
この結果、混合溶剤の全量をフッ素系溶剤と炭化水素溶剤とに良好に分離して、再利用に供することができる。
上記構成の比重分離は、溶剤の物性から冷却条件下にて行なわれることが望ましい。
上記構成によれば、比重分離処理を施すことなく直ちに加熱分離させる構成に対して両溶剤の分離効率の向上を図ることができる。
【0009】
この発明の一実施態様においては、上記溶剤加熱部による加熱温度はフッ素系溶剤の沸点以下に設定されたものである。
上記構成によれば、加熱温度をフッ素系溶剤の沸点以下に設定し、所謂低温加熱にてフッ素系溶剤をゆっくりと気化させるので、混合溶剤中の炭化水素溶剤の気化を阻止することができる。
【0010】
因に、加熱温度を高く設定して加熱した場合には、炭化水素溶剤の沸点はフッ素系溶剤の沸点に対して高いといえども、この炭化水素溶剤の気化が促進され、フッ素系溶剤の蒸気中に炭化水素溶剤の蒸気が混入して良好な分離が阻害されるので、上述のよう低温加熱処理により時間をかけて、ゆっくりとフッ素系溶剤を気化させるものである。なお、低温加熱処理方法は、間接加熱を用いた傾斜面を利用する手段で構成することもできる。
【0013】
【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。
図面は溶剤分離装置を備えたワークの洗浄、すすぎ装置を示し、図1において、超音波洗浄装置1と、すすぎ装置2と、溶剤分離装置3とを設けている。
【0014】
上述の超音波分離装置1は上部を開放してワーク出入口4が形成された有底筒状のタンク本体5を設け、このタンク本体5を仕切部6,7により貯溜槽8と前段洗浄槽9と後段洗浄槽10とに区画している。
【0015】
上述の各洗浄槽9,10には超音波振動子11,12を配置している。また前段洗浄槽9において、そのアウトレットポートとインレットポートとの間にはポンプ13およびフィルタ14を介設した循環ライン15を接続して、炭化水素溶剤Aを循環すべく構成している。
【0016】
同様に、後段洗浄槽10において、そのアウトレットポートとインレットポートとの間にはポンプ16およびフィルタ17を介設した循環ライン18を接続して、炭化水素溶剤Aを循環すべく構成している。
【0017】
ここで、上述の炭化水素溶剤AとしてはHC(ハイドロカーボン)が用いられる。このHCの物性は次の通りである。
HCの物性
比重…0.816
引火点…86(PM,℃)
沸点…100℃以上
アニリン点…67℃
なお、上述の各洗浄槽9,10には必要に応じてヒータ等の加熱手段を設けてもよく、また図中の矢印a,bはオーバフローを示す。
【0018】
一方、上述のすすぎ装置2は次のように構成されている。
すなわち、上部を開放してワーク出入口19が形成された有底筒状のタンク本体20を設け、このタンク本体20の下部にはフッ素系溶剤8の蒸気を形成する蒸留槽21と、この蒸留槽21に仕切部22を介して隣接された超音波槽23と、水分離槽24とを形成している。
【0019】
また上述のタンク本体20の上下方向中間部の周囲には冷却ジャケット25を配設する一方、水分離槽24の上方部には冷却コイル26を配置している。
さらに、超音波槽23には超音波振動子27を設ける一方、水分離槽24内にはその下端を槽内底部と非接触と成した仕切部28を設けている。
【0020】
そして、蒸留槽21および超音波槽23の液面と冷却ジャケット25との間にフッ素系溶剤Bの蒸気層Cを形成する一方、水分離槽24では冷却ジャケット25で冷却した溶剤と、蒸気層Cの蒸気を冷却コイル26で冷却再生した液つまりフッ素系溶剤Bの液を貯溜し、空気中の水分とフッ素系溶剤Bとを比重分離(水の比重1.0、HFEの比重1.52参照)すべく構成している。
【0021】
また超音波槽23において、そのアウトレットポートとインレットポートとの間にはポンプ29およびフィルタ30を介設した循環ライン31を接続して、フッ素系溶剤Bを循環すべく構成している。
【0022】
ここで、上述のフッ素系溶剤BとしてはHFE(ハイドロ フルオロ エーテル)が用いられる。このHFEの物性は次の通りである。
【0023】
HFEの物性
化学式…C4F9OCH3
沸点…60℃
表面張力…13.6dynes/cm
比熱…0.28cal/g/℃
引火点…なし
比重…1.52
なお、上述の各槽21,23には必要に応じてヒータ等の加熱手段を設けてもよく、また図中の矢印c,dはオーバフローを示す。
【0024】
ワークを図1に仮想線矢印eで示すように、超音波洗浄装置1の前段洗浄槽9における炭化水素溶剤Aの液中に浸漬して超音波洗浄し、一旦引き上げたワークを次段の洗浄槽10における炭化水素溶剤Aの液中に浸漬して超音波洗浄する。
【0025】
次に、この洗浄後のワークをすすぎ装置2に搬送して、超音波槽23におけるフッ素系溶剤Bの液中に浸漬して、ワークに付着したHCをHFEにて除去(リンス)し、次に液中から一旦蒸気層Cまで持ち上げて、ワークを蒸気洗浄し、蒸気洗浄後のワークを乾燥エリア32まで持ち上げて乾燥処理した後に、ワークは次工程に向けて搬出されるが、特に上述の超音波槽23においてHCとHFEとが相互に混合するので、この槽23の液が矢印dで示すようにオーバフローされる蒸留槽21にはHCとHFEとの混合溶剤Dが流入することになる。
【0026】
上述の溶剤分離装置3は、この混合溶剤Dをフッ素系溶剤Bと炭化水素溶剤Aとに分離するもので、その詳細を図2に示す。
この溶剤分離装置3は図2に示すように、フッ素系溶剤Bと炭化水素溶剤Aとを冷却条件下にて比重分離する比重分離槽33と、混合溶剤Dを貯溜する予備タンク34と、混合溶剤Dを貯溜する貯溜槽としての溶剤プールタンク35と、下部に溶剤加熱部としてのヒータ36(加熱手段)を有し、上部に冷却部37を有する分離タンク38と、溶剤再生部39とを備えている。ここで、上述の冷却部37は後述する冷却コイル43を有すると共に、上面開放形の有底筒状のタンクで構成されており、液化した溶剤の再生液を受けるようになっている。
【0027】
図1で示したすすぎ装置2の蒸留槽21底部と図2に示す比重分離槽33の上部とをライン40で接続して、混合溶剤Dを比重分離槽33に流入すべく構成している。
【0028】
この比重分離槽33には仕切部41を設ける一方、冷却コイル42を配設している。この冷却コイル42と冷却部37に配置された冷却コイル43とは直列に接続されており、冷却ライン44を介して両冷却コイル42,43に冷却水または冷媒を流通すべく構成している。
【0029】
上述の炭化水素溶剤Aとフッ素系溶剤BとしてのHFEとは温度が上昇すると溶解量が多くなり完全混合状態となる一方、冷却した場合には分離する性質をもっているので、混合溶剤Dを冷却コイル42で冷却しながら比重分離する。
【0030】
炭化水素溶剤AとしてのHCの比重は約0.8で、フッ素系溶剤BとしてのHFEの比重は約1.52であるから、HFEの上部にHCが浮くことになる。但し、この比重分離後においてもHCに対してHFEが約13wt%混合している。
【0031】
比重分離後の混合溶剤D(HFEの混合率約13wt%の混合溶剤)は仕切部41をオーバフロー(矢印f参照)してタンク部45に至った後に、ライン46を介して予備タンク34に貯溜され、またはライン47を介して溶剤プールタンク35に供給貯溜される。
【0032】
上述の溶剤プールタンク35と分離タンク38とは循環手段48で相互に接続されている。すなわち、溶剤プールタンク35と分離タンク38とをポンプ49を有する吐出ライン50で接続すると共に、分離タンク38の下部と溶剤プールタンク35の下部とを還流ライン51で接続している。
【0033】
而して、混合溶剤Dの分離に際しては、ポンプ49を駆動して、混合溶剤Dを溶剤プールタンク35と分離タンク38との間を循環させながら、ヒータ36で分離タンク38内の混合溶剤Dをフッ素系溶剤Bの沸点以下、例えば40〜50℃に加熱する(この加熱温度はHCのアニリン点以下でもある)。
【0034】
混合溶剤Dが40〜50℃の低温に加熱されると、沸点が約60℃のフッ素系溶剤Bは気化し、この気化蒸気B’は上動した後に、分離タンク38の上部に設けられた冷却部37で液化再生して液状のフッ素系溶剤Bとなって該冷却部37に貯溜される。
【0035】
具体的には10〜20リットルの混合溶剤Dに対して上記条件下にて6〜8時間の加熱処理、循環処理を行なうことで、濃度99wt%のHFEを回収することができた。
【0036】
したがって、このような処理後においては分離タンク38の下部および溶剤プールタンク35内にはHCのみが残ることになる。
【0037】
そこで、上述の冷却部37と溶剤再生部39とをライン52で接続し、液化回収したフッ素系溶剤Bを該ライン52を介して溶剤再生部39に流出し、ここで例えば比重分離(水の比重1.0、HFEの比重1.52参照)にて水を分離させた後に、溶剤再生部39の底部とすすぎ装置2の所定部とを接続するライン53を介して、分離後のフッ素系溶剤Bをすすぎ装置2に戻して再利用する一方、溶剤プールタンク35と超音波洗浄装置1の所定部とを接続するライン54を介して、分離後の炭化水素溶剤Aを超音波洗浄装置1に戻して再利用する。
【0038】
上述のライン54は図1に示すようにポンプ13のサクション側に接続されており、また該ライン54には電磁弁等の開閉弁(図示せず)が介設されていて、この開閉弁の開弁時にポンプ13の吸引力により、分離後の炭化水素溶剤Aを超音波洗浄装置1にリターンさせることができる。
また、上述のライン53からの分離後のフッ素系溶剤Bは、水頭または該ライン53に介設するポンプ(図示せず)にて、すすぎ装置2にリターンさせることができる。
【0039】
このように上記実施例の溶剤分離装置は、フッ素系溶剤B(HFE参照)と炭化水素溶剤A(HC参照)とが混合した混合溶剤Dを、フッ素系溶剤Bと炭化水素溶剤Aとに分離する溶剤分離装置であって、混合溶剤Dを貯溜する貯溜槽(溶剤プールタンク35参照)と、下部に溶剤加熱部(ヒータ36参照)を有し、上部に冷却部37を有する分離槽(分離タンク38参照)と、溶剤Dを上記貯溜槽(溶剤プールタンク35参照)と分離槽(分離タンク38参照)との間に循環させる循環手段48とを備え、上記溶剤加熱部(ヒータ36参照)にて混合溶剤Dを加熱し、フッ素系溶剤Bを気化させ、気化した溶剤B’を上部の冷却部37にて液化再生して混合溶剤Dから分離するものである。
【0040】
この構成によれば、循環手段48により貯溜槽(溶剤プールタンク35参照)の混合溶剤Dを分離槽(分離タンク38参照)と該貯溜槽(溶剤プールタンク35参照)との間に循環させながら分離槽(分離タンク38参照)の下部において混合溶剤Dを溶剤加熱部(ヒータ36参照)にて加熱すると、混合溶剤D中のフッ素系溶剤Bは気化し、気化したフッ素系溶剤B’は上部の冷却部37にて液化再生される。
【0041】
この結果、混合溶剤Dの全量をフッ素系溶剤Bと炭化水素溶剤Aとに良好に分離して、再利用に供することができる。
【0042】
しかも、上記溶剤加熱部(ヒータ36参照)による加熱温度(40〜50℃参照)はフッ素系溶剤Bの沸点(HFEの沸点約60℃参照)以下に設定されたものである。
この、加熱温度をフッ素系溶剤Bの沸点以下に設定し、所謂低温加熱にてフッ素系溶剤Bをゆっくりと気化させるので、混合溶剤D中の炭化水素溶剤Aの気化を阻止することができる。
【0043】
因に、加熱温度を高く設定して加熱した場合には、炭化水素溶剤Aの沸点はフッ素系溶剤Bの沸点に対して高いといえども、この炭化水素溶剤Aの気化が促進され、フッ素系溶剤Bの蒸気中B’に炭化水素溶剤Aの蒸気が混入して良好な分離が阻害されるので、上述のよう低温加熱処理により時間をかけて、ゆっくりとフッ素系溶剤Bを気化させるものである。
【0044】
さらに、上記貯溜槽(溶剤プールタンク35参照)または分離槽(分離タンク38参照)の前段にフッ素系溶剤Bと炭化水素溶剤Aとを比重分離する比重分離槽33が設けられたものである。
【0045】
この構成によれば、比重分離処理を施すことなく直ちに加熱分離させる構成に対して両溶剤A,Bの分離効率の向上を図ることができる。
【0046】
図3は溶剤分離装置3の他の実施例を示し、分離タンク38に傾斜面54を設け、ヒータ36で混合溶剤Dを間接的に低温加熱すべく構成したものである。
このように構成しても先の実施例とほぼ同様の作用効果を奏するので、図3において図2と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【0047】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明のフッ素系溶剤は、実施例のHFE(ハイドロ フルオロ エーテル)に対応し、
以下同様に、
炭化水素溶剤は、HC(ハイドロカーボン)に対応し、
貯溜槽は、溶剤プールタンク35に対応し、
溶剤加熱部は、ヒータ36(加熱手段)に対応し、
液化再生分離槽は、分離タンク38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。
【0048】
例えば、フッ素系溶剤としてはHFEに代えて、HFC、PFC、HCFC、FCなどの他のフッ素系不活性溶剤であってもよく、炭化水素溶剤はHCに代えてPS−2(第一工業製薬株式会社の商品名)などの他の炭化水素溶剤であってもよい。
【0049】
【発明の効果】
この発明によれば、混合溶剤を貯溜する貯溜槽と、下部に溶剤加熱部を有し、上部に冷却部を有する分離槽と、溶剤を貯溜槽と分離槽との間に循環させる循環手段とを備え、溶剤を循環させながら、溶剤加熱部にて混合溶剤を加熱して、フッ素系溶剤を気化させ、気化した溶剤を上部の冷却部にて液化再生して混合溶剤から分離すべく構成することで、フッ素系溶剤と炭化水素溶剤とに良好に分離して、再利用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の溶剤分離装置を備えたワークの洗浄、すすぎ装置の説明図。
【図2】 本発明の溶剤分離装置を示す系統図。
【図3】 溶剤分離装置の他の実施例を示す系統図。
【符号の説明】
A…炭化水素溶剤
B…フッ素系溶剤
D…混合溶剤
33…比重分離槽
35…溶剤プールタンク(貯溜槽)
36…ヒータ(溶剤加熱部)
37…冷却部
38…分離タンク(分離槽)
48…循環手段
Claims (2)
- ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボンのうち、いずれかからなるフッ素系溶剤と、炭化水素溶剤とが混合した混合溶剤を、フッ素系溶剤と炭化水素溶剤とに分離する溶剤分離装置であって、
流入前と比較して流出後の混合溶剤におけるフッ素系溶剤の重量パーセント濃度が低くなるよう混合溶剤からフッ素系溶剤を、該フッ素系溶剤と炭化水素溶剤との比重の違いに基づいて分離する比重分離槽と、
上記比重分離槽から流出した混合溶剤を貯溜する貯溜槽と、
混合溶剤を加熱してフッ素系溶剤を気化させる溶剤加熱部を下部に有するとともに、気化したフッ素系溶剤を液化再生して混合溶剤から分離する冷却部を上部に有する構成の液化再生分離槽と、
溶剤を上記貯溜槽と上記液化再生分離槽との間に循環させる循環手段とを備え、
上記循環手段は、
上記貯溜槽と上記液化再生分離槽との間に接続され、上記貯溜槽から上記液化再生分離槽へ混合溶剤を吐出する吐出ラインと、
上記吐出ラインよりも下側において上記貯溜槽と上記液化再生分離槽との間に接続され、上記液化再生分離槽で分離後の溶剤を上記液化再生分離槽から上記貯溜槽へ還流する還流ラインとで構成し、
上記貯溜槽に、上記比重分離槽、及び、上記液化再生分離槽で混合溶剤からフッ素系溶剤を分離した炭化水素溶剤を取り出す炭化水素溶剤分離ラインを設けた
溶剤分離装置。 - 上記溶剤加熱部による加熱温度はフッ素系溶剤の沸点以下に設定された
請求項1記載の溶剤分離装置。
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