JP5129911B2

JP5129911B2 - 水分除去装置

Info

Publication number: JP5129911B2
Application number: JP2001240591A
Authority: JP
Inventors: 育朗寺内
Original assignee: SHIN-OHTSUKA CO., LTD.
Current assignee: SHIN-OHTSUKA CO., LTD.
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: JP2003047802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フッ素系溶剤、アルコールやグリコールエーテル系溶剤が混入されたフッ素系溶剤に対して空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤から水分を除去するような水分除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＨＦＥ(ハイドロフルオロエーテル)などのフッ素系溶剤を用いてワークを、洗浄、または、すすぎ処理する装置においては、上述のフッ素系溶剤の再利用が図られている。
【０００３】
従来、フッ素系溶剤を再生して再利用に供するには、ワークの乾燥用にフッ素系溶剤を沸騰させて、溶剤蒸気層を形成し、この溶剤蒸気層の溶剤蒸気を冷却ジャケットおよび冷却コイル等の冷却手段により凝縮液化させ、液化した溶剤を再利用すべく構成していた。
【０００４】
しかし、上述の溶剤蒸気を凝縮液化させる時、空気中の水分も凝縮して、フッ素系溶剤に空気中の水分が溶け込み、ワークの乾燥時にワークに乾燥シミ(水シミ)が発生する問題点があった。
【０００５】
従来、このような乾燥シミの発生を防止するために、上述の冷却手段で凝縮液化した溶剤を一旦、比重分離槽に導いて、水の比重＝１．０と、溶剤の比重(例えば溶剤としてＨＦＥを用いた場合には、比重＝１．５２)との比重差により、水を分離して、水が分離された溶剤を、ワーク洗浄装置またはワークすすぎ装置の溶剤液相部に還流していたが、溶剤中の水濃度が約２００〜３００ppmと高いため、充分に乾燥をシミを抑制するには至っていない。
【０００６】
このことは、上述のフッ素系溶剤に化学式Ｃ₂Ｈ₅ＯＨで示されるエタノール(エチルアルコールのこと)やＩＰＡ(イソプロピルアルコール)などのアルコールが所定量混入された水切り乾燥用のフッ素系溶剤に溶け込んだ空気中の水分が少量存在していても、乾燥シミとして悪影響を及ぼす問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、フッ素系溶剤または、アルコールまたはグリコールエーテル系溶剤が混入されたフッ素系溶剤に対して、空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤を加熱手段にて溶剤の沸点前後に加熱して、溶け込んだ水分を可及的除去することができ、溶剤中の水濃度(水分値)を極度に低下減少させることができ、ワークに対する乾燥シミ(水シミ)の発生を顕著に抑制することができる水分除去装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明による水分除去装置は、フッ素系溶剤または、アルコールまたはグリコールエーテル系溶剤が混入されたフッ素系溶剤の溶剤蒸気の凝縮液化時に、該フッ素系溶剤に対して空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤から水分を除去する水分除去装置であって、上記水分含有溶剤を貯溜する周囲が囲繞されたタンクと、上記タンク内の水分含有溶剤を該溶剤の沸点前後に加熱して水蒸気と溶剤蒸気の蒸気層を生成する加熱手段と、上記タンク上部に設けられて上記蒸気層の水分および溶剤の蒸気を冷却液化する冷却手段と、冷却液化された冷却液を受ける受け手段とを備え、上記タンクの前段に、水と溶剤とを比重分離し、分離された水を排出除去する比重分離手段が設けられ、上記受け手段の冷却液を比重分離手段に流入すると共に、水が比重分離された溶剤を上記タンクに流出し、かつ比重分離、沸点前後の加熱、冷却液化の繰返しにより溶剤中の水分を低減させるように上記タンクと比重分離手段とを閉ループ状の循環路で接続し、さらに、上記タンクの蒸気層上部は、上記フッ素系溶剤を用いてワークの蒸気洗浄またはワークすすぎを行なうワーク処理装置側の溶剤蒸気層と連通ラインで接続されたものである。
【０００９】
上記構成のフッ素系溶剤としては、ＨＦＥ(ハイドロフルオロエーテル)その他を用いることができ、フッ素系溶剤に混入するアルコールとしてはエタノールやＩＰＡなどを用いることができる。
【００１０】
上記構成によれば、フッ素系溶剤、または、アルコール、または、グリコールエーテル系溶剤が混入されたフッ素系溶剤に対して、空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤は上記タンクに貯溜され、加熱手段はこのタンク内の水分含有溶剤を上記溶剤(フッ素系溶剤)の沸点前後に加熱し、溶剤の沸騰によって、該溶剤に溶け込んだ水分を除去する。
【００１１】
また、冷却手段は、水分および溶剤の蒸気を冷却し、冷却により液化された冷却液は受け手段で受け止められる。
この結果、上述のフッ素系溶剤に溶け込んだ水分を可及的除去して、溶剤中の水濃度(水分値)を極度に低下減少させることができて、ワークに対する乾燥シミ(水シミ)の発生を顕著に抑制することができる。
【００１２】
さらに、上記タンクの前段に、水と溶剤とを比重分離する比重分離手段が設けられたものであり、このように、タンクの前段に比重分離手段を設けたので、水分除去装置による水分除去効率の大幅な向上を図ることができる。
【００１３】
加えて、上記タンクと比重分離手段とを循環路で接続したものであり、このように、前段の比重分離手段と次段のタンクとを循環路で接続することにより、比重分離、沸点前後の加熱、冷却による凝縮液化を繰り返すことができ、溶剤中の水濃度(水分値)をより一層良好に低減させることができる。
【００１４】
この発明の一実施態様においては、上記タンクは上記ワーク処理装置としての、蒸気層を備えたワーク洗浄装置、または、蒸気層を備えたワークすすぎ装置に接続されたものである。
上記構成によれば、水分が極度に低減した溶剤をワークの洗浄またはワークのすすぎに再利用することができ、ワークに対する乾燥シミ(水シミ)の発生を可及的抑止することができる。
【００１５】
【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。
図面は水分除去装置を示すが、この実施例の水分除去装置はワークすすぎ装置１に接続されているので、まず、ワークすすぎ装置１の構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、ワークすすぎ装置１は、上部を開放してワーク出入口２が形成された有底筒状のタンク本体３を設け、このタンク本体３の下部にはフッ素系溶剤Ａの蒸気を形成する蒸留槽４と、この蒸留槽４に仕切部５を介して隣接された超音波槽６と、凝縮液の受け部７とを形成している。
【００１７】
また、上述のタンク本体３の上下方向中間部の周囲には冷却ジャケット８を配設する一方、受け部７の上方部には冷却コイル９を配置している。
さらに、超音波槽６には超音波振動子１０を設けている。
【００１８】
そして、蒸留槽４の液面および超音波槽６の液面と冷却ジャケット８との間には、フッ素系溶剤Ａの蒸気層Ｂを形成する一方、受け部７では冷却ジャケット８で冷却した溶剤と、蒸気層Ｂの蒸気を冷却コイル９で冷却再生した液Ｃ(フッ素系溶剤Ａに空気中の水分が溶け込んだ液)を貯溜すべく構成している。
【００１９】
また、超音波槽６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１１およびフィルタ１２を介設した循環ライン１３を接続して、フッ素系溶剤Ａを循環すべく構成している。
ここで、上述のフッ素系溶剤Ａとしては、例えば、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。
【００２０】
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４，６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はオーバフローを示す。
【００２１】
さらに、上述の蒸気層Ｂと連通するインレットポート１４には外部装置としての溶剤蒸気発生槽(図示せず)で発生した溶剤蒸気が供給される一方、蒸留槽４の液相上部と連通するアウトレットポート１５はライン１６を介して上述の溶剤蒸気発生槽に接続されている。
【００２２】
ＨＣ(ハイドロカーボン・炭化水素溶剤のこと)その他の洗浄液で洗浄処理済みのワークは、図１のすすぎ装置１に搬送され、超音波槽６におけるフッ素系溶剤Ａの液中にワークを浸漬して、ワークに付着した洗浄液をＨＦＥにて除去(リンス)し、次に、液中から一旦蒸気層Ｂ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１７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、蒸気層Ｂのフッ素系溶剤Ａの蒸気を冷却ジャケット８および冷却コイル９にて凝縮液化させる時、空気中の水分も凝縮するので、受け部７にはフッ素系溶剤Ａに空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤Ｃ(つまりＨＦＥとＨ_２Ｏ)が貯溜されることになる。
【００２３】
この実施例の水分除去装置は、上述の水分含有溶剤Ｃから水分を除去するための装置であって、この水分除去装置１８は、ワークすすぎ装置１における受け部７に比重分離装置１９を介して接続されている。なお、上述の水分除去装置１８はワークすすぎ装置１に代えて他のワーク処理装置としてのワーク洗浄装置や水切り乾燥装置に接続してもよいことは勿論である。
【００２４】
上述の水分除去装置１８は、水分含有溶剤Ｃを貯留する水分除去槽としてのタンク２０と、このタンク２０内の水分含有溶剤Ｃをフッ素系溶剤Ａの沸点前後、望ましくは、沸点に加熱する加熱手段としてのヒータ２１と、タンク２０内部の上部に設けられて水分および溶剤の蒸気Ｄを冷却する冷却手段としての冷却コイル２２と、この冷却コイル２２により冷却された凝縮液(ＨＦＥの液とＨ₂Ｏ)ｄを受ける受け手段としての樋２３と、複数の液面レベルセンサ２４…とを備えている。
【００２５】
この水分除去装置１８の前段に設けられた比重分離装置１９は、比重分離槽としてのタンク２５と、このタンク２５内に設けられた２つの仕切板２６，２７とを備えている。ここで、一方の仕切板２７はタンク内底部に当接し、他方の仕切板２６はタンク内底部と非接触に構成され、これら両仕切板２６，２７間にはオーバフロー用の通路２８が形成されている。
また、上述の通路２８を隔てて仕切板２６側が前位比重分離部２９に設定され、通路２８を隔てて仕切板２７側が後位比重分離部３０に設定されている。
【００２６】
さらに、上述の前位比重分離部２９の底部には、タンク２５の内底部と接触せず所定間隔を有するようにフィルタ３１が設けられ、後位比重分離部３０にはアウトレット部３２をタンク２５外へ臨設させたパイプ部材３３が立設状に配置されている。
【００２７】
すなわち、上述の比重分離装置１９は二重分離構造に形成されており、各比重分離部２９，３０においては、フッ素系溶剤Ａの比重(ＨＦＥを用いた場合には比重＝１．５２)と、水の比重＝１．０との比重差により、下部にフッ素系溶剤Ａが位置し、上部に水ｅが位置するように比重分離される。
【００２８】
そして、比重分離された水ｅの層と対応して、タンク２５側壁部には水抜きポートが形成されており、これらの水抜きポートは手動開閉弁などのバルブ３４が介設された水抜きライン３５に接続され、バルブ３４の開時に水抜きポート、水抜きライン３５を介して上部の水ｅをタンク２５外へ排出除去する水抜き手段が構成されている。
【００２９】
ところで、ワークすすぎ装置１の凝縮液の受け部７におけるアウトレットポート７ａと、前位比重分離部２９のインレットポート２９ａとの間はライン３６で接続され、受け部７に貯溜された凝縮液、つまり、水分含有溶剤Ｃを水位の差によって前位比重分離部２９に供給すべく構成している。
【００３０】
また、比重分離装置１９におけるパイプ部材３３上部のアウトレット部３２と水分除去装置１８の下域部とをライン３７で接続し、比重分離後の水分含有溶剤Ｃをタンク２０内に供給すべく構成している。
【００３１】
さらに、水分除去装置１８の樋２３の部位と、前位比重分離部２９のインレットポート２９ａとの間をライン３８で接続し、上述の各ライン３７，３８により循環路３９を構成している。なお、これらの各ライン３７，３８には必要に応じて送液手段に設けてもよい。
【００３２】
一方、水分除去装置１８のタンク２０下部に形成されたアウトレットポート４０と、超音波槽６の下部に形成されたインレットポート４１との間は、ポンプ４２、フィルタ４３、逆止弁４４が介設された還流ライン４５で接続されている。
また、ワークすすぎ装置１における受け部７の上方と、水分除去装置１８のタンク２０上部とを仮想線で示すように連通ライン４６で接続してもよい。
【００３３】
このように構成した水分除去装置の作用を以下に詳述する。
ワークすすぎ装置１の受け部７には、溶剤Ａに空気中の水分が溶け込んだ液、つまり、水分含有溶剤Ｃが貯溜されるので、まず水位の差を利用して、この水分含有溶剤Ｃをライン３６を介して比重分離装置１９の前位比重分離部２９に供給する。
【００３４】
この比重分離装置１９では、水ｅとフッ素系溶剤Ａとが上述の前位比重分離部２９と後位比重分離部３０との双方により二段階に比重分離され、フッ素系溶剤Ａの上部に浮遊する水ｅはバルブ３４操作によって水抜きライン３５からタンク２５の外部へ排出除去される。
【００３５】
しかし、この二重分離構造の比重分離装置１９により二段階に比重分離された液の中には、ある程度の水分が溶剤Ａに溶け込んだ状態で残っている。
このため、該比重分離装置１９のパイプ部材３３上部のアウトレット部３２からライン３７を介して水分含有溶剤Ｃを水分除去装置１８に供給する。
【００３６】
この水分除去装置１８では、ヒータ２１に通電して、タンク２０の水分含有溶剤Ｃをフッ素系溶剤Ａの沸点前後、望ましくは、沸点に加熱して、水分含有溶剤Ｃ中のフッ素系溶剤Ａを沸騰させて蒸気化すると共に、このフッ素系溶剤Ａに溶け込んだ水分を気化させて、該水分をフッ素系溶剤Ａから除去する。
【００３７】
上述の水分含有溶剤Ｃの液面上方には、水蒸気およびフッ素系溶剤Ａの蒸気Ｄが生成されるので、この蒸気Ｄを、冷却コイル２２により冷却液化して、凝縮液ｄ(ＨＦＥの液とＨ₂Ｏ)がタンク下部の溶剤Ｃ液中に再流入しないように樋２３で受け止める。
【００３８】
樋２３で受け止めた上述の凝縮液ｄは、ライン３８を介して比重分離装置１９に循環され、以下同様にして比重分離、水抜き、沸点前後の加熱、冷却による凝縮液化を繰返すことで、フッ素系溶剤Ａ中の水濃度(水分値)を従前の２００〜３００ppmから５０ppm程度に極度に低下減少させることができた。
【００３９】
このようにして、水濃度(水分値)の大幅な低減を図った水分含有溶剤Ｃ(ほぼフッ素系溶剤Ａと同等の再生溶剤)は還流ライン４５を介してワークすすぎ装置１の所定部に還流されて、再利用に供される。
【００４０】
このように、上記実施例の水分除去装置は、フッ素系溶剤Ａまたはアルコールが混入されたフッ素系溶剤に対して、空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤Ｃから水分を除去する水分除去装置であって、上記水分含有溶剤Ｃを貯溜するタンク２０と、上記タンク２０内の水分含有溶剤Ｃを溶剤Ａの沸点前後に加熱する加熱手段(ヒータ２１参照)と、上記タンク２０上部に設けられて水分および溶剤Ａの蒸気Ｄを冷却する冷却手段(冷却コイル２２参照)と、冷却液(凝縮液ｄ参照)を受ける受け手段(樋２３参照)とを備えたものである。
【００４１】
この構成によれば、フッ素系溶剤Ａまたはアルコールが混入されたフッ素系溶剤に対して、空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤Ｃは上記タンク２０に貯溜され、加熱手段(ヒータ２１参照)はこのタンク２０内の水分含有溶剤Ｃを上記溶剤Ａの沸点前後に加熱し、溶剤Ａの沸騰によって、該溶剤Ａに溶け込んだ水分を除去する。
【００４２】
また、冷却手段(冷却コイル２２参照)は水分および溶剤Ａの蒸気Ｄを冷却し、冷却により液化された冷却液(凝縮液ｄ参照)は、受け手段(樋２３参照)で受け止められる。
この結果、上述のフッ素系溶剤Ａに溶け込んだ水分を除去して、溶剤Ａ中の水濃度(水分値)を極度に低下減少させることができて、ワークに対する乾燥シミ(水シミ)の発生を顕著に抑制することができる。
【００４３】
また、上記タンク２０の前段に、水ｅと溶剤Ａとを比重分離する比重分離手段(比重分離装置１９参照)が設けられたものである。
この構成によれば、タンク２０の前段に比重分離手段を設けたので、水分除去装置１８による水分除去効率の大幅な向上を図ることができる。
【００４４】
さらに、上記タンク２０と比重分離手段(比重分離装置１９参照)とを循環路３９で閉ループ状に接続したものである。
この構成によれば、前段の比重分離手段(比重分離装置１９参照)と次段のタンク２０とを循環路３９で接続することにより、比重分離、沸点前後の加熱、冷却による凝縮液化を繰返すことができ、溶剤Ａ中の水濃度(水分値)をより一層良好に低減させることができる。
【００４５】
加えて、上記タンク２０は、ワーク洗浄装置またはワークすすぎ装置１に接続されたものである。
この構成によれば、水分が極度に低減した再生溶剤を、ワークの洗浄またはワークのすすぎに再利用することができ、ワークに対する乾燥シミ(水シミ)の発生を抑止することができる。
【００４６】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の加熱手段は、実施例のヒータ２１に対応し、
以下同様に、
冷却手段は、冷却コイル２２に対応し、
冷却液は、凝縮液ｄに対応し、
受け手段は、樋２３に対応し、
比重分離手段は、比重分離装置１９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。
【００４７】
例えば、上記実施例においては、フッ素系溶剤ＡとしてＨＦＥ(ハイドロフルオロエーテル)を用いたが、これはアルコールが混入された他のフッ素系溶剤であってもよい。
【００４８】
上述のアルコールが混入されたフッ素系溶剤としては、ＨＦＥフッ素系不活性液体共沸混合物がある。この混合物はＨＦＥ９５wt％と、イソプロピルアルコール(いわゆるＩＰＡ)５wt％を混合したもので、その物性は次の通りである。
沸点……５４．５℃
引火点…なし
ＫＢ値…１０
【００４９】
また、フッ素系溶剤ＡとしてはＨＦＥに代えて、ＨＦＣ(ハイドロフルオロカーボン)を用いてもよい。このＨＦＣの物性は次の通りである。
化学式…Ｃ₅Ｈ₂Ｆ₁₀
沸点……５５℃
引火点…なし
【００５０】
さらに、上述のＨＦＣ９０wt％に対してイソプロパノール(isopropanol、２-プロパノール、イソプロピルアルコールと同意)を１０wt％混合した水切り乾燥溶剤を用いてもよい。
沸点……５４℃
液密度…１．４２g/cm³
引火点…なし
【００５１】
さらには、上述のＨＦＣ９０wt％に対してエタノール(化学式Ｃ₂Ｈ₅ＯＨで示されるエチルアルコールのこと)を１０wt％混合した混合溶剤を用いてもよい。この混合溶剤の物性は次の通りである。
沸点……５３℃
液密度…１．４４g/cm³
引火点…なし
【００５２】
このように、フッ素系溶剤Ａとしては、ＨＦＥやＨＦＣのように単体溶剤を用いてもよく、或は、所定量のアルコール(ＩＰＡ、イソプロパノール、エタノール参照)が混入された混合溶剤であってもよく、ヒータ２１による加熱温度は、使用溶剤の沸点に対応して設定すればよい。
【００５３】
【発明の効果】
この発明によれば、フッ素系溶剤、または、アルコール、または、グリコールエーテル系溶剤が混入されたフッ素系溶剤に対して、空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤を加熱手段にて溶剤の沸点前後に加熱して、溶け込んだ水分を除去することができ、溶剤中の水濃度(水分値)を極度に低下減少させることができ、ワークに対する乾燥シミ(水シミ)の発生を顕著に抑制することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水分除去装置を示す系統図。
【符号の説明】
１…ワークすすぎ装置（ワーク処理装置）
１８…水分除去装置
１９…比重分離装置(比重分離手段)
２０…タンク
２１…ヒータ(加熱手段)
２２…冷却コイル(冷却手段)
２３…樋(受け手段)
３９…循環路
４６…連通ライン

Claims

フッ素系溶剤または、アルコールまたはグリコールエーテル系溶剤が混入されたフッ素系溶剤の溶剤蒸気の凝縮液化時に、該フッ素系溶剤に対して空気中の水分が溶け込んだ水分含有溶剤から水分を除去する水分除去装置であって、
上記水分含有溶剤を貯溜する周囲が囲繞されたタンクと、
上記タンク内の水分含有溶剤を該溶剤の沸点前後に加熱して水蒸気と溶剤蒸気の蒸気層を生成する加熱手段と、
上記タンク上部に設けられて上記蒸気層の水分および溶剤の蒸気を冷却液化する冷却手段と、
冷却液化された冷却液を受ける受け手段とを備え、
上記タンクの前段に、水と溶剤とを比重分離し、分離された水を排出除去する比重分離手段が設けられ、
上記受け手段の冷却液を比重分離手段に流入すると共に、水が比重分離された溶剤を上記タンクに流出し、かつ比重分離、沸点前後の加熱、冷却液化の繰返しにより溶剤中の水分を低減させるように上記タンクと比重分離手段とを閉ループ状の循環路で接続し、
さらに、上記タンクの蒸気層上部は、上記フッ素系溶剤を用いてワークの蒸気洗浄またはワークすすぎを行なうワーク処理装置側の溶剤蒸気層と連通ラインで接続された
水分除去装置。
上記タンクは上記ワーク処理装置としての、蒸気層を備えたワーク洗浄装置、または、蒸気層を備えたワークすすぎ装置に接続された
請求項１記載の水分除去装置。