JP6505050B2

JP6505050B2 - 溶媒分離方法及び装置

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Publication number: JP6505050B2
Application number: JP2016111208A
Authority: JP
Inventors: 智大宇治野; 永井　耕一; 耕一永井; 直文日野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2036-06-02
Also published as: US10376831B2; KR101960159B1; CN107457079A; US20170348637A1; CN107457079B; KR20170136974A; JP2017217570A

Description

本発明は、気化した溶媒を含む気体から、溶媒を除去して浄化する溶媒分離方法及び装置に関するものである。

近年、様々な工業製品若しくは家電の組み立て製造工程、又は、それらの製品の構成部品となる各種電子部品、各種の電池、若しくは、基板などのデバイス製造工程においても、各種の機能を持ったペースト状の材料を塗布したのち、各種熱処理装置によって加熱処理が行われている。ここで、各種熱処理装置とは、例えば、乾燥炉、焼成炉、キュア炉、もしくは電子部品の実装工程などではんだ付けに使用されるリフロー炉などである。それぞれのペースト状の材料には、最終的に製品に必要とされる固形分などに加え、それらを各種の基板又は基材などに塗工するために、それぞれの目的又は必要に応じて、水又は有機溶剤などの各種の溶剤が混入されて粘度調整又は性能調整が施されている。

それらの溶媒は、熱処理装置における加熱工程で、気化及び脱媒の工程を経て、ペースト上の材料から装置内に放出される。これにより、連続的に加熱処理がなされる場合には、装置内に溶媒が連続的に気化して放出され、その結果、装置内雰囲気における溶媒濃度が上がり、様々な不具合につながる可能性がある。例えば、装置内雰囲気中の溶媒濃度が高くなるにつれて、装置内温度での雰囲気中に存在可能な溶媒の量が飽和状態に近づくことで、熱処理対象物の乾燥が困難になり、又は、爆発性を有する溶媒の場合は、飽和蒸気圧まで達していなくても、気化溶媒濃度の爆発限界を超えてしまう可能性もある。そのために、装置外から外気を装置内に定期的又は連続的に供給したり、窒素ガス又はその他の雰囲気（雰囲気ガス）が必要な場合には、それらの雰囲気を装置外から供給する必要がある。さらに、同時に、溶媒濃度が上昇した装置内の雰囲気を装置外に放出する手段が採られる。

図８は、雰囲気の供給と排気とを説明する図である。送風ブロア２で外気を熱処理装置１の内部に供給する。熱処理装置１内で気化する溶媒を含んだ熱処理装置１内の雰囲気の一部を、排気ブロア３で装置外に排出する。排気に含まれ且つ気化した溶媒除去方式は、例えば特許文献１の方式が知られている。

図９は特許文献１の概略構成図である。特許文献１で開示されている構成は、以下のような構成である。溶媒分離部４の第１壁面５ａには電極６が設置されており、電圧印加装置７から電圧を印加可能としている。また、第１壁面５ａに相対する第２壁面５ｂについては、電極６とは絶縁し、アースに接続されている。そして、溶媒分離部４の出口側は、第１の排気ダクト８と第２の排気ダクト９とに分岐するように構成されており、第１の排気ダクト８は第１壁面５ａに延在するように配置されている。このように構成することで、第２壁面５ｂと第２壁面５ｂに対向する第１壁面５ａに配置している電極６との間に電位差が生じ、溶媒分離部４内に電界１０が発生する。よって、熱処理装置１から排出されて溶媒分離部４内に供給された排気雰囲気１２に含まれる溶媒１１は、電界１０の影響領域内に到達すると、静電誘引によって電極６の方向に誘引される。よって、電極６側に集められた溶媒１１を含む第１の排気雰囲気１３は第１の排気ダクト８から排出され、一方、溶媒１１を含まない浄化された第２の排気雰囲気１４については、第２の排気ダクト９から排出される。

特開２０１５−１４２８９８号公報

しかしながら、前記特許文献１の構成では、電界を一方向に印加するため、溶媒が電極に接触し、溶媒分離部内から排出されず、電極を汚してしまう。電極の汚染が進行すると、溶媒の捕集効率の低下に繋がるため、定期的に電極のメンテナンスが必要となる。

本発明は、このような点に鑑み、気化した溶媒が電極に接触するのを抑制しつつ、電界によって誘引させながら溶媒分離部内の片側に集めて分離し排出する、溶媒分離方法及び装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる溶媒分離方法は、気化した溶媒を含んだ気体から前記溶媒を分離する方法であって、
四角型筒状構造の筐体と、
前記筐体から絶縁しつつ前記筐体内の対向する一対の内壁面全体を覆うように配置された一対の第１の電極と、
前記筐体内で前記筐体及び前記第１の電極から絶縁しつつ前記第１の電極より内側に離れて前記第１の電極と平行に配置され、且つ前記内壁面の高さの半分以下の高さの一対の第２の電極とを有して溶媒分離部を構成し、
前記一対の第２の電極間の距離は１５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、前記第２の電極のそれぞれから前記筐体内の中心線までの距離より、前記第２の電極のそれぞれから当該第２の電極に最も近い前記第１の電極までの距離が短くなる位置に、前記筐体の前記中心線に対して対称に、前記一対の第１の電極と前記一対の第２の電極とが配置された溶媒分離装置に対して、
前記溶媒を前記筐体に流入させる前に帯電させ、
前記一対の第２の電極のうちの一方の前記第２の電極に、前記溶媒の極性とは反対の極性の電圧を印加し、前記一対の第１の電極と前記一対の第２の電極のうちの他方の前記第２の電極に、前記溶媒の極性と同じ極性の電圧を印加し、
前記電圧の周波数を１００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数として前記溶媒分離部内で振動運動する前記溶媒の振幅が、前記溶媒分離部の流路幅より小さくなる時間間隔で前記一対の第２の電極に印加する電圧の極性を入れ替えることで、前記溶媒を前記筐体内の一定領域内に集め、
集めた前記溶媒を含む気体を、前記筐体内の前記一定領域以外の領域に存在する前記溶媒を含まない気体から分離して排出する、溶媒分離方法。

本発明の別の態様にかかる溶媒分離装置は、気化した溶媒を含んだ気体から前記溶媒を分離する溶媒分離装置であって、
四角型筒状構造の筐体と、
前記筐体から絶縁しつつ前記筐体内の対向する一対の内壁面全体を覆うように配置された一対の第１の電極と、
前記筐体内で前記筐体及び前記第１の電極から絶縁しつつ前記第１の電極より内側に離れて前記第１の電極と平行に配置され、且つ前記内壁面の高さの半分以下の高さの一対の第２の電極とを有して溶媒分離部を構成するとともに、
前記一対の第２の電極間と同じ幅以下の流入口と、
前記筐体へ気化した溶媒を含んだ気体を流入させる流路に設置された帯電部と、
前記筐体の下流側に前記一対の第１の電極間に対して垂直方向に分岐した第１及び第２の排気流路とを有して、
前記一対の第２の電極間の距離は１５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、前記第２の電極のそれぞれから前記筐体内の中心線までの距離より、前記第２の電極のそれぞれから当該第２の電極に最も近い前記第１の電極までの距離が短くなる位置に、前記筐体の前記中心線に対して対称に、前記一対の第１の電極と前記一対の第２の電極とが配置され、前記第２の電極は前記第２の排気流路へ延在するように配置されるとともに、
前記溶媒分離装置は、さらに、
前記一対の第２の電極のうちの一方の前記第２の電極に対して、前記溶媒の極性とは反対の極性の電圧を印加し、両側の前記第１の電極と前記一対の第２の電極のうちの他方の前記第２の電極に対して、前記溶媒の極性と同じ極性の電圧を印加する電圧印加装置と、
前記電圧の周波数を１００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数として前記溶媒分離部内で振動運動する前記溶媒の振幅が、前記溶媒分離部の流路幅より小さくなる時間間隔で両側の前記一対の第２の電極に印加する電圧の極性を入れ替えるように前記電圧印加装置の駆動を制御する制御部とを有する。

以上のように、本発明の前記態様の溶媒分離方法及び装置によれば、熱処理装置などの排気発生装置から排出される気化した溶媒を含む排気雰囲気からの溶媒除去において、溶媒分離部内で両側の第２の電極側に溶媒が引き寄せられるような電界を交互に印加することにより、溶媒を振動運動させながら溶媒分離部内の一対の第２の電極間の空間に集め、分岐した排気流路から排出することで、電極に溶媒が接触するのを抑制しつつ、排気雰囲気から溶媒を含んだ気体を分離することが可能となる。

本発明の第１実施形態における溶媒分離装置の概略構成図帯電部の概略図本発明の第１実施形態における溶媒分離部の構成図本発明の第１実施形態における溶媒分離部の構成図第１の電極と第２の電極に印加する電圧のグラフ第１の電極と第２の電極に印加する電圧のグラフ本発明の第２実施形態における溶媒分離部の構成図本発明の第３実施形態における溶媒分離部の構成図本発明の第４実施形態における溶媒分離部の構成図本発明の第４実施形態における溶媒分離部の構成図本発明の第４実施形態における溶媒分離部の構成図本発明の第５実施形態における溶媒分離部の構成図従来の雰囲気の供給と排気とを説明する概略構成図従来の溶媒分離装置の概略構成図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における溶媒分離装置１１１の概略構成図である。溶媒分離装置１１１は、排気発生装置の一例としての熱処理装置１に連結されて、帯電部１０２と、排気ダクト１０１と、溶媒分離部１０３と、第１の排気流路の一例として機能する第１の排気ダクト１０４と、第２の排気流路の一例として機能する第２の排気ダクト１０５と、第１の排気ブロア１０６と、第２の排気ブロア１０７とを備えている。

熱処理装置１は、例えば、焼成炉、乾燥炉、キュア炉、又は、リフロー炉など、加熱処理を行う炉である。この加熱処理では、加熱対象の各種材料又は部材に応じた加熱を実施し、加熱により熱処理装置１内の雰囲気（気体）中に溶媒が気化する。気化した溶媒を含む熱処理装置内雰囲気の一部は、熱処理装置１に連通して配置されている排気ダクト１０１に導かれる。

排気ダクト１０１の下流側には、帯電部１０２を経由して、溶媒分離部１０３が連通するように接続されており、溶媒を溶媒分離部１０３に流入させる前に帯電部１０２で帯電させるようにしている。この溶媒分離部１０３内には、熱処理装置１から排気ダクト１０１を介して、排気雰囲気１０８を送り込む。そして、詳しくは後述するように、排気雰囲気１０８中の気化した溶媒の気体分子が、帯電部１０２により正又は負に帯電され、溶媒分離部１０３内における電界の影響による静電誘引により、排気雰囲気１０８中の溶媒以外の気体分子から分離される。その結果、溶媒を含まない部分の第１の排気雰囲気１０９と、溶媒を含む部分の第２の排気雰囲気１１０とに分離されて、排気雰囲気の中で溶媒濃度の偏りが発生する。ここで、静電誘引とは、正の電荷に帯電した物質は負の電荷に引き寄せられ、負の電荷に帯電した物質は正の電荷に引き寄せられることを言う。

このように溶媒分離部１０３で互いに分離された、溶媒を含まない部分の第１の排気雰囲気１０９と、溶媒を含む部分の第２の排気雰囲気１１０とを、溶媒分離部１０３に連通する別々の第１の排気ダクト１０４と第２の排気ダクト１０５とにそれぞれ導く。溶媒を含まない第１の排気雰囲気１０９は、第１の排気ブロア１０６により第１の排気ダクト１０４を介して溶媒分離部１０３外に排出される。一方、溶媒を含む第２の排気雰囲気１１０については、第２の排気ダクト１０５を介して、第２の排気ブロア１０７によって溶媒分離部１０３外に排出される。

ここで、図２に帯電部１０２の構造の一例を示す。図２のように、帯電部１０２は、接地した対向する一対の平板電極１１２と、帯電用電圧印加装置１３５に接続された放電電極１１３とで構成されている。放電電極１１３の極性は、帯電用電圧印加装置１３５により正又は負に設定されており、帯電用電圧印加装置１３５から直流の高電圧が印加されている。帯電部１０２を通過する気化した溶媒１１４は、放電電極１１３から平板電極１１２へのコロナ放電により、放電電極１１３が負極のときは負に帯電し、放電電極１１３が正極のときは正に帯電し、静電誘引により正極又は負極に引き寄せられるようになる。帯電部１０２としては、他にもイオンを対象物に吹きかけて帯電させるもの、又は帯電部１０２の壁面との摩擦により帯電させるようなものもある。

図３Ａは、本発明の第１実施形態における溶媒分離装置の構成図である。溶媒分離部１０３内に供給された排気雰囲気１０８に含まれる溶媒１１４を、溶媒分離部１０３内で分離させる機能について説明する。

図３Ａに示すように、溶媒分離部１０３は、四角型筒状構造の筐体の一例として機能する四角型筒状部材１１５と、長方形平板状の第１の電極１１６と、長方形平板状の第２の電極１１７とを備えている。

四角型筒状部材１１５は、全体が絶縁材で構成されるか、又は、導体の場合には、四角型筒状部材１１５と第１の電極１１６との間が絶縁材などで絶縁され、かつ、四角型筒状部材１１５と第２の電極１１７との間も絶縁材などで絶縁されるように構成されている。

溶媒分離部１０３の下流側には、一例として、上側に配置された第１の排気ダクト１０４と、下側に配置された第２の排気ダクト１０５とを備えている。すなわち、四角型筒状部材１１５の下流側において、第１の排気ダクト１０４及び第２の排気ダクト１０５とは、一対の第１の電極１１６間に対して垂直方向に分岐している。

第１の電極１１６は、四角型筒状部材１１５から絶縁しつつ四角型筒状部材１１５内の対向する一対の長方形の内壁面全体を覆うように配置されており、溶媒分離部１０３の入口から、少なくとも第１の排気ダクト１０４と第２の排気ダクト１０５との分岐点まで存在している。

第２の電極１１７は、四角型筒状部材１１５内で四角型筒状部材１１５及び第１の電極１１６から絶縁しつつ第１の電極１１６より内側に離れて第１の電極１１６と平行に配置され、且つ四角型筒状部材１１５の内壁面の高さの半分以下の高さを有しており、第２の排気ダクト１０５へ延在するように配置されている。

第１の電極１１６と第２の電極１１７とは、四角型筒状部材１１５内の中心線１４０に対して対称に配置されている。すなわち、各第２の電極１１７から四角型筒状部材１１５内の中心線１４０までの距離Ｄ２よりも、第２の電極１１７のそれぞれから当該第２の電極１１７に最も近い第１の電極１１６までの距離Ｄ１が短くなる位置に、中心線１４０に対して対称に、一対の第１の電極１１６と一対の第２の電極１１７とが配置されている。また、第１の電極１１６と第２の電極１１７とは、それぞれ、四角型筒状部材１１５から絶縁されて配置されている。

また、溶媒分離部１０３への流入口１２１の幅は、一対の第２の電極１１７間の幅Ｗと同じ幅に設定されている。溶媒分離部１０３内に供給された排気雰囲気１０８に含まれる溶媒１１４は、溶媒分離部１０３内で、溶媒１１４を含まない第１の排気雰囲気１０９と溶媒１１４を含む第２の排気雰囲気１１０とに分離され、溶媒１１４を含まない第１の排気雰囲気１０９は第１の排気ダクト１０４から排気され、溶媒１１４を含む第２の排気雰囲気１１０は、第２の排気ダクト１０５から溶媒分離部１０３外へ排出される。

以下、溶媒分離部１０３内における各電極１１６，１１７に第１電圧印加装置１３６と第２電圧印加装置１３７とからそれぞれ印加する電圧について、溶媒１１４が、帯電部１０２において負に帯電した場合を例に説明する。第１電圧印加装置１３６と第２電圧印加装置１３７とからの電圧印加は、制御部１３８によりそれぞれ駆動制御される。図３Ｂは溶媒分離部１０３の断面を示した図である。

まず、制御部１３８の制御により、一方の第２の電極（例えば図３Ｂの右側の第２の電極）１１７に負の電圧を、他方の第２の電極（例えば図３Ｂの左側の第２の電極）１１７に、一方の第２の電極１１７と同じ絶対値の正の電圧を第２電圧印加装置１３７から印加し、両側の第１の電極１１６に一方の第２の電極１１７に印加した電圧と同じ絶対値の負の電圧を第１電圧印加装置１３６から印加する。それにより、溶媒分離部１０３内では、一対の第２の電極１１７間の空間（領域）１４２に存在しかつ負に帯電した溶媒１１４を、正の電圧を印加した第２の電極（例えば図３Ｂの左側の第２の電極）１１７へ誘引する電界（矢印１２０参照）が発生する。すると、前記空間（領域）１４２に存在しかつ負に帯電した溶媒１１４は、静電誘引によって、正の電圧を印加した第２の電極（例えば図３Ｂの左側の第２の電極）１１７側に向かって移動する。

次いで、制御部１３８の制御により、一定時間経過毎に、第２の電極１１７のそれぞれに印加する電圧の極性のみを第２電圧印加装置１３７で入れ替えることにより、溶媒分離部１０３内の電界の向きは、一対の第２の電極１１７間で反転する。この結果、一対の第２の電極１１７間の空間（領域）１４２に存在しかつ負に帯電した溶媒１１４を、正の電圧を印加した第２の電極（例えば図３Ｂの右側の第２の電極）１１７へ誘引する電界（矢印１３０参照）が発生する。すると、前記空間（領域）に存在しかつ負に帯電した溶媒１１４は、静電誘引によって、正の電圧に入れ替わった第２の電極（例えば図３Ｂの右側の第２の電極）１１７側に向かって移動する。

ここで、図３Ｃの（ａ）及び（ｂ）は、一対のそれぞれの第２の電極１１７に第２電圧印加装置１３７から印加する電圧１２３ａ、１２３ｂを、縦軸が電圧で、横軸が時間で示したグラフである。図３Ｃの（ｃ）は両側の一対の第１の電極１１６に第１電圧印加装置１３６から印加する電圧１２３ｃを、縦軸が電圧で、横軸が時間で示したグラフである。

このように、制御部１３８での制御の下に、第２の電極１１７の電圧１２３ａ，１２３ｂの極性の入れ替えを、後述するような時間間隔で第２電圧印加装置１３７で行うことにより、溶媒１１４は、溶媒分離部１０３内を振動運動、すなわち、矢印１２０と矢印１３０とのように交互に異なる方向に移動しながら、溶媒分離部１０３の下流側に流れていく。また、溶媒分離部１０３内の一対の第２の電極１１７間の空間（領域）１４２以外の空間（領域）１４３に存在する溶媒１１４も、一対の第２の電極１１７間の空間（領域）１４２内に存在する溶媒１１４からの影響で振動運動しながら、溶媒分離部１０３内の一対の第２の電極１１７間の空間（領域）１４２に集められ、溶媒分離部１０３の下流側に流れていく。

その後、溶媒分離部１０３の一対の第２の電極１１７間に集められた、溶媒１１４を含む第２の排気雰囲気１１０は、第２の排気ダクト１０５から溶媒分離部１０３の外に排出される。一方、溶媒１１４を含まない第１の排気雰囲気１０９は、第１の排気ダクト１０４から溶媒分離部１０３の外に排出される。

また、図３Ｄの（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、一方の第２の電極１１７に第２電圧印加装置１３７から印加する電圧１２３ａと、その電圧１２３ａを印加する一方の第２の電極１１７と同じ側の一方の第１の電極１１６に第１電圧印加装置１３６から印加する電圧１２４ａと、他方の第２の電極１１７に第２電圧印加装置１３７から印加する電圧１２３ｂと、その電圧１２３ｂを印加する他方の第２の電極１１７と同じ側の他方の第１の電極１１６に第１電圧印加装置１３６から印加する電圧１２４ｂをそれぞれ示している。第１の電極１１６の電圧は、同じ側の第２の電極１１７に正の電圧が印加されている間のみ、電圧の絶対値を第２の電極１１７に印加する電圧より小さくしてもよい。ただし、０Ｖにしてもよいが、正の電圧にしてはならない。

なお、溶媒１１４が帯電部１０２で正に帯電したときは、前記の説明に対して、各電極の極性を入れ替えることで、同様の効果が得られる。

以下、溶媒分離部１０３に関する各パラメータについて説明する。

熱処理装置１などの排気発生装置から排出される排気の流速は、１〜１０ｍ／ｓ程度と想定される。この流速の排気に含まれる溶媒１１４を第２の電極１１７間の空間（領域）１４２側に誘導するためには、第１の電極１１６と第２の電極１１７とにそれぞれ印加する電圧は、帯電部１０２で帯電した溶媒１１４と反対の極性の電圧を印加する第２の電極１１７と、第２の電極１１７と同じ側ではなく対向する反対側に位置する第１の電極１１６との間の電界強度が、１００〜５００ｋＶ／ｍ程度になるよう設定するのが好ましい。一例として、一対の第２の電極１１７間の距離の目安としては、１５〜２００ｍｍ程度が適当であると考えられる。第１の電極１１６を設置している溶媒分離部１０３の四角型筒状部材１１５の壁面の高さは、溶媒分離部１０３内の一対の第２の電極１１７間の空間（領域）１４２以外の空間（領域）１４３に存在する溶媒１１４に対して、それぞれの第２の電極１１７側へ誘引する電界を印加するために、一対の第２の電極１１７間の距離に対して、２倍以下になるように設定する必要がある。溶媒分離部１０３の流路の長さの一例としては、溶媒１１４を溶媒分離部１０３内の一対の第２の電極１１７間の空間（領域）１４２側に集めて溶媒分離部１０３から排出させるためには、流体の速度を１〜１０ｍ／ｓ程度と想定すると、少なくとも１０ｃｍ以上あればよい。第１の電極１１６及び第２の電極１１７にそれぞれ印加する電圧の周波数は、前記電界強度に対して、１００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度であれば、溶媒分離部１０３内で振動運動する溶媒１１４の振幅は、数百μｍ〜数ｍｍ程度になり、溶媒分離部１０３の流路幅に対して十分小さいため、電極１１６，１１７への接触を抑制することができ、且つそれぞれの第２の電極１１７側への誘導も可能である。第２の電極１１７の高さは、第１の電極１１６を設置している溶媒分離部１０３の壁面の高さの半分以下に収まるようにすれば、溶媒分離部１０３の図３Ｂで示した断面から見たときに、溶媒分離部１０３全体の半分以下の空間（領域）に溶媒１１４を集めることができ、排気雰囲気の一部として溶媒分離部１０３外に排出することができる。また、第２の電極１１７の高さは、少なくとも５ｍｍ以上あれば、溶媒１１４をそれぞれの第２の電極１１７側へ誘導することが可能である。

両側それぞれの第１の電極１１６と第２の電極１１７との間の距離は、第１の電極１１６と第２の電極１１７との間にかかる電界強度が、空気の絶縁耐力である２．０×１０^６Ｖ／ｍの半分以下になるようにすればよい。

前記第１実施形態にかかる溶媒分離方法及び装置によれば、第１の電極１１６及び第２の電極１１７に対して、一定方向に電界を印加するのではなく、それぞれの第２の電極１１７側へ溶媒１１４が移動するような電界１２０，１３０を交互に印加し、溶媒１１４を振動運動させ、振動運動する溶媒１１４の振幅を流路幅に対して、小さくなるように電圧又は周波数を設定することで、溶媒１１４が第２の電極１１７に接触するのを抑制しつつ、排気雰囲気から、溶媒１１４を含んだ気体を効率良く分離することが可能となる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態における溶媒分離装置の構成図である。第２実施形態では、第１実施形態の溶媒分離部１０３に代えて、両側それぞれの第１の電極１１６と第２の電極１１７との間を溶媒１１４が通過しないように、両側それぞれの第１の電極１１６と第２の電極１１７との間の空間（領域）１３９を、溶媒分離部１０３Ｂ内の一対の第２の電極１１７間と同じ幅の空間（領域）１４１から遮断する遮断部材１１８を設置した構造を有する溶媒分離部１０３Ｂを配置している。

溶媒分離部１０３Ｂは、両側の第２の電極１１７と第１の電極１１６とのそれぞれの間の空間（領域）１３９を、溶媒分離部１０３Ｂ内の一対の第２の電極１１７間と同じ幅の空間（領域）１４１から、遮断部材１１８により完全に遮断しており、排気雰囲気１０８がその隙間を通過することはできない。故に、溶媒分離部１０３Ｂ内に流入してきた、排気雰囲気１０８に含まれる溶媒１１４の一部が、両側の第１の電極１１６と第２の電極１１７との間の隙間空間（領域）１３９に入り込み、その隙間空間（領域）１３９にトラップされ、溶媒分離部１０３Ｂから排出できなくなることを抑制することが可能となる。

第２実施形態の場合、第１実施形態の作用効果に加えて、溶媒１１４が、両側の第１の電極１１６と第２の電極１１７との間の隙間空間１３９に入り込まないため、溶媒分離部１０３Ｂ内に導入した排気雰囲気１０８に含まれる溶媒１１４を溶媒分離部１０３Ｂ外に確実に排出することができる。

遮断部材１１８は、各電極１１６，１１７に印加する電圧と、両側の第２の電極１１７と第１の電極１１６との間のそれぞれの距離Ｄ３とを鑑み、それらがショートしない程度の絶縁耐力を有する板状の部材が適当である。第１の実施形態と同じ条件に設定したとして、例を挙げると、ポリテトラフルオロエチレン（絶縁耐力：〜２×１０^７Ｖ／ｍ）で構成される板状の部材などがある。なお、空気の絶縁耐力も十分大きいため、遮断部材１１８内は、流入口１２１側のみ遮蔽されて、残りの部分は空洞になっていてもよい。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態における溶媒分離装置の構成図である。第３実施形態では、第１実施形態の溶媒分離部１０３に代えて、溶媒分離部１０３Ｃの流入口１２１の流路幅Ｗ２を、一対の第２の電極１１７間の幅Ｗより狭くした構造を有する溶媒分離部１０３Ｃを配置している。第１の実施形態において、溶媒１１４が溶媒分離部１０３Ｃの流入口１２１に流入する際に、流入口１２１の端縁の第２の電極１１７付近に存在する溶媒１１４においては、第２の電極１１７との距離がほとんど無いため、溶媒１１４の振動運動の振幅が非常に小さいものであったとしても、第２の電極１１７と接触する可能性がある。そこで、溶媒分離部１０３Ｃの流入口１２１の幅Ｗ２を、一対の第２の電極１１７間の幅Ｗよりも狭くすることで、第２の電極１１７付近の流入口１２１から入ってくる溶媒１１４も、第２の電極１１７に接触するのを抑制しつつ、排出することができる。

第３実施形態の場合、第１実施形態の作用効果に加えて、溶媒１１４が、溶媒分離部１０３Ｃの第２の電極１１７から十分離れたところを通過するため、溶媒１１４が、第２の電極１１７に接触するのをさらに抑制することが可能となる。また、溶媒分離部１０３Ｃの流入口１２１と第２の電極１１７との間の距離Ｄ４は、溶媒１１４の振動運動の振幅が前記の電圧の周波数に対して、数百μｍ〜数ｍｍ程度であり、大きく見積もっても３ｍｍ程度であることから、電界のばらつきなどを考慮して、５ｍｍ以上あれば十分であると考えられる。また、流入口１２１の幅Ｗ２は、熱処理装置１などの排気発生装置から接続することを考えると、流速を１〜１０ｍ／ｓ程度に抑えるために、少なくとも５ｍｍ以上必要であると考えられる。

（第４実施形態）
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の第４実施形態における溶媒分離装置の構成図であり、理解しやすくするため、第２の電極１１７と第３の電極１２２とをハッチングによりそれぞれ他の部材から区別して示している。第４実施形態では、第１実施形態の溶媒分離部１０３に代えて、第１の電極１１６を設置する溶媒分離部１０３Ｄの内壁面に、平行且つ両側の第２の電極１１７と同一平面内に第２の電極１１７と同じ厚さの一対の第３の電極１２２を、第２の電極１１７に接するように第２の電極１１７上に配置している。第３の電極１２２の高さは、溶媒分離部１０３Ｄの下流から上流に向かって徐々に高くなっており、また第２の電極１１７に接する面と平行な断面の下流から上流方向の長さは、第２の電極１１７から離れるにつれ、小さくなっている構造をしている。

また、両側の第３の電極１２２の電位は、それぞれ、同じ側の第２の電極１１７と同電位に設定する。

第４実施形態の場合、第１実施形態の作用効果に加えて、溶媒分離部１０３Ｄ内の一対の第２の電極１１７間の空間（領域）（例えば図４の空間１４１）以外の空間（領域）（例えば図４の空間１３９）を流れる溶媒１１４に対しても、第３の電極１２２が近距離にあるため、溶媒１１４を第２の電極１１７間の空間（領域）側へ誘引することができ、第１の電極１１６を設置している溶媒分離部１０３Ｄの壁面の高さを、一対の第２の電極１１７間の距離の２倍より大きくしても溶媒１１４が溶媒分離部１０３Ｄ内でそれぞれの第２の電極１１７側への引き寄せが可能となる。

図６Ａのように第３の電極１２２が三角形板状の場合、第３の電極１２２と流入口１２１の開口面とがなす角度１１９は、１０°以上あればよく、第１の排気ダクト１０４と第２の排気ダクト１０５の分岐までに、第３の電極１２２が第２の排気ダクト１０５内に収まっていればよい。

また、図６Ｂのように、第３の電極１２２の上縁が湾曲凹部の曲線状の場合、曲線の接線と流入口１２１の開口面とがなす角度１１９において、角度１１９が一番急になる接線を選んだときに、角度１１９が１０°以上あればよい。

図６Ｃのように、第３の電極１２２の上縁が上流から下流に向けて下り階段状の場合は、ある特定の段と次の段の頂点を結んだ直線と流入口１２１の開口面とのなす角度１１９において、角度１１９が一番急になる直線を選んだときに、角度１１９が１０°以上あればよい。

第１の電極１１６を設置している溶媒分離部１０３Ｄの壁面の高さは、前記第３の電極１２２の条件を満たす範囲内まで大きくすることが可能である。なお、第２の電極１１７と第３の電極１２２とは一体物にしてもよい。

（第５実施形態）
図７は、本発明の第５実施形態における溶媒分離装置の構成図である。第５実施形態では、第１実施形態の溶媒分離部１０３に代えて、第２の電極１１７を溶媒分離部１０３Ｅの四角型筒状部材１１５の壁面から浮かせる構造を有する溶媒分離部１０３Ｅを配置している。第２の電極１１７と溶媒分離部１０３Ｅの四角型筒状部材１１５の壁面との間には第２の電極１１７の高さを調整する絶縁部材１４５が挿入されている。

第５実施形態の場合、第１実施形態の作用効果に加えて、一対の第２の電極１１７間の空間（領域）１４２の溶媒分離部１０３Ｅの四角型筒状部材１１５の壁面付近に集められた溶媒１１４が、溶媒分離部１０３Ｅの四角型筒状部材１１５の壁面と接触するのを抑制することが可能となる。

第２の電極１１７の下端面の溶媒分離部１０３Ｅの四角型筒状部材１１５の壁面からの高さＨは、５ｍｍ以上あれば、十分効果が得られる。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明の前記態様にかかる溶媒分離方法及び装置は、排気雰囲気に含まれる溶媒が電極に接触するのを抑制しつつ、効率良く分離することができるため、メンテナンス頻度が少なく、雰囲気使用量の少ない溶媒分離方法及び装置として、工業製品又は家電製品の製造工程又は各種電子部品の製造工程における乾燥炉、焼成炉、キュア炉、又はリフロー炉などの各種熱処理を行う熱処理装置などの排気発生装置に適用できる。

１熱処理装置
２送風ブロア
３排気ブロア
４溶媒分離部
５ａ第１壁面
５ｂ第２壁面
６電極
７電圧印加装置
８第１の排気ダクト
９第２の排気ダクト
１０電界
１１溶媒
１２排気雰囲気
１３第１の排気雰囲気
１４第２の排気雰囲気
１０１排気ダクト
１０２帯電部
１０３，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄ，１０３Ｅ溶媒分離部
１０４第１の排気ダクト
１０５第２の排気ダクト
１０６第１の排気ブロア
１０７第２の排気ブロア
１０８排気雰囲気
１０９第１の排気雰囲気
１１０第２の排気雰囲気
１１１溶媒分離装置
１１２平板電極
１１３放電電極
１１４溶媒
１１５四角型筒状部材
１１６第１の電極
１１７第２の電極
１１８遮断部材
１１９角度
１２０電界
１２１流入口
１２２第３の電極
１２３ａ電圧
１２３ｂ電圧
１２３ｃ電圧
１２４ａ電圧
１２４ｂ電圧
１３０電界
１３５帯電用電圧印加装置
１３６第１電圧印加装置
１３７第２電圧印加装置
１３８制御部
１３９第１の電極と第２の電極との間の空間（領域）
１４０中心線
１４１一対の第２の電極間と同じ幅の空間（領域）
１４２一対の第２の電極間の空間（領域）
１４３一対の第２の電極間の空間（領域）以外の空間（領域）
１４５絶縁部材
Ｄ１第２の電極から第１の電極までの距離
Ｄ２第２の電極から中心線までの距離
Ｄ３第２の電極と第１の電極との間の距離
Ｄ４流入口と第２の電極との間の距離
Ｈ第２の電極の下端面の溶媒分離部の壁面からの高さ
Ｗ一対の第２の電極間の幅
Ｗ２溶媒分離部の流入口の流路幅

Claims

気化した溶媒を含んだ気体から前記溶媒を分離する方法であって、
四角型筒状構造の筐体と、
前記筐体から絶縁しつつ前記筐体内の対向する一対の内壁面全体を覆うように配置された一対の第１の電極と、
前記筐体内で前記筐体及び前記第１の電極から絶縁しつつ前記第１の電極より内側に離れて前記第１の電極と平行に配置され、且つ前記内壁面の高さの半分以下の高さの一対の第２の電極とを有して溶媒分離部を構成し、
前記一対の第２の電極間の距離は１５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、前記第２の電極のそれぞれから前記筐体内の中心線までの距離より、前記第２の電極のそれぞれから当該第２の電極に最も近い前記第１の電極までの距離が短くなる位置に、前記筐体の前記中心線に対して対称に、前記一対の第１の電極と前記一対の第２の電極とが配置された溶媒分離装置に対して、
前記溶媒を前記筐体に流入させる前に帯電させ、
前記一対の第２の電極のうちの一方の前記第２の電極に、前記溶媒の極性とは反対の極性の電圧を印加し、前記一対の第１の電極と前記一対の第２の電極のうちの他方の前記第２の電極に、前記溶媒の極性と同じ極性の電圧を印加し、
前記電圧の周波数を１００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数として前記溶媒分離部内で振動運動する前記溶媒の振幅が、前記溶媒分離部の流路幅より小さくなる時間間隔で前記一対の第２の電極に印加する電圧の極性を入れ替えることで、前記溶媒を前記筐体内の一定領域内に集め、
集めた前記溶媒を含む気体を、前記筐体内の前記一定領域以外の領域に存在する前記溶媒を含まない気体から分離して排出する、溶媒分離方法。
気化した溶媒を含んだ気体から前記溶媒を分離する溶媒分離装置であって、
四角型筒状構造の筐体と、
前記筐体から絶縁しつつ前記筐体内の対向する一対の内壁面全体を覆うように配置された一対の第１の電極と、
前記筐体内で前記筐体及び前記第１の電極から絶縁しつつ前記第１の電極より内側に離れて前記第１の電極と平行に配置され、且つ前記内壁面の高さの半分以下の高さの一対の第２の電極とを有して溶媒分離部を構成するとともに、
前記一対の第２の電極間と同じ幅以下の流入口と、
前記筐体へ気化した溶媒を含んだ気体を流入させる流路に設置された帯電部と、
前記筐体の下流側に前記一対の第１の電極間に対して垂直方向に分岐した第１及び第２の排気流路とを有して、
前記一対の第２の電極間の距離は１５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、前記第２の電極のそれぞれから前記筐体内の中心線までの距離より、前記第２の電極のそれぞれから当該第２の電極に最も近い前記第１の電極までの距離が短くなる位置に、前記筐体の前記中心線に対して対称に、前記一対の第１の電極と前記一対の第２の電極とが配置され、前記第２の電極は前記第２の排気流路へ延在するように配置されるとともに、
前記溶媒分離装置は、さらに、
前記一対の第２の電極のうちの一方の前記第２の電極に対して、前記溶媒の極性とは反対の極性の電圧を印加し、両側の前記第１の電極と前記一対の第２の電極のうちの他方の前記第２の電極に対して、前記溶媒の極性と同じ極性の電圧を印加する電圧印加装置と、
前記電圧の周波数を１００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数として前記溶媒分離部内で振動運動する前記溶媒の振幅が、前記溶媒分離部の流路幅より小さくなる時間間隔で両側の前記一対の第２の電極に印加する電圧の極性を入れ替えるように前記電圧印加装置の駆動を制御する制御部とを有する、溶媒分離装置。
前記流入口の幅を、前記筐体内の前記一対の第２の電極間の幅より両側５ｍｍずつ以上狭く、且つ前記流入口の幅が５ｍｍ以上である、請求項２に記載の溶媒分離装置。
前記一対の第１の電極に平行な前記一対の第２の電極と同一平面内に前記第２の電極と同じ厚さの一対の第３の電極が前記第２の電極に接するように配置され、
前記第３の電極の前記同一平面内における高さは、前記筐体の下流から上流に向かって徐々に高くなっていき、前記第３の電極の前記第２の電極に接する面と平行な断面の長さは前記第２の電極から離れるにしたがって小さくなり、且つ前記第１の排気流路と前記第２の排気流路の分岐点においては前記第２の排気流路内に前記第３の電極が収まっている、請求項２又は請求項３に記載の溶媒分離装置。