(57)【要約】【課題】  例えばワーク洗浄装置などの洗浄槽内にて混じり合った複数種の洗浄剤を精度よくかつ効率よく分離できるようにする。【解決手段】  フッ素系洗浄剤と炭化水素系洗浄剤の混合液を保有する分離用タンク１と、該分離タンク１内における混合液を冷却する冷却器２と、混合液を分離用タンク１内で攪拌する攪拌機３と、該攪拌機３で攪拌されながら冷却されることによって分離した各洗浄剤のうち比重の重い方を分離用タンク１から排出するためのドレン管６とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄槽内における洗浄に用いられるフッ素系洗浄剤とこのフッ素系洗浄剤に混入した別の洗浄槽内の炭化水素系洗浄剤とを分離するための液分離装置において、前記フッ素系洗浄剤と炭化水素系洗浄剤の混合液を保有する分離用タンクと、該分離タンク内における前記混合液を冷却する冷却器と、前記混合液を前記分離用タンク内で攪拌する攪拌機と、該攪拌機で攪拌されながら冷却されることによって分離した前記各洗浄剤のうち比重の重い方を前記分離用タンクから排出するためのドレン管とを備えていることを特徴とする液分離装置。
【請求項２】
前記冷却器にペルチェクーラを使用したことを特徴とする請求項１に記載の液分離装置。
【請求項３】
前記ドレン管が螺旋状となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液分離装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、例えばワーク表面の脱脂用洗浄液としてＨＦＥ洗浄剤やＨＣ洗浄剤を利用する複数槽の洗浄装置において混入した洗浄液どうしを分離するための装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品あるいは部品等の機械物品（本明細書ではこれを「ワーク」という）を洗浄するのに、煮沸洗浄槽や超音波洗浄槽などの各種洗浄槽、ワークを移動させるためのワーク搬送装置等を備え、被洗浄物たるワークをこれら各槽に順次浸漬させて自動洗浄する洗浄装置が使用されている。
【０００３】
このような洗浄装置においては、環境改善型のフッ素系洗浄剤でＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）が使用されることがあるが、これらは従来よりも洗浄力が弱いことから、このことを補う脱脂洗浄法の一つとして、前段で炭化水素系洗浄剤（例えばＮＳクリーン１００や２００）を用いてワーク表面の脱脂洗浄を行い、蒸発しやすいフッ素系洗浄剤で炭化水素系洗浄剤をリンスするという洗浄法が案出され、利用されている。
【０００４】
ただし、このような洗浄工法だと洗浄が繰り返されるうちにワーク表面から除去された炭化水素系洗浄剤が後段のリンス槽に蓄積されていくことになり、そのままだと洗浄力が低下することになるため、これを防ぐためにも常時あるいは間欠的に炭化水素系溶剤を取り除かなければならないという問題がある。つまり、ワーク表面に付着しているＨＣ洗浄剤がＨＦＥ洗浄剤に少しずつ混入していくとＨＦＥの純度が落ちてきて洗浄能力が低下してしまうので、これを阻止しなければならない。
【０００５】
例えばこのような場合、混合した異種溶媒を分離するための装置として液分離装置が利用されている。従来の液分離装置としては、例えば、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、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るという構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３７０００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば洗浄用液として利用されている洗浄剤は、洗浄槽の上部にて蒸気洗浄を行うために常に蒸発が行われる状態で使用されることがあり、例示すれば５０℃程度に加温されて蒸発および冷却されて液化が繰り返し行われるような環境下におかれている。このような場合、例えばＨＦＥのような洗浄剤の溶解度は一定値以上であり、異種溶剤が混じり合った状態にある。このため、このような状況下では両者を物理的に分離することは容易ではない。
【０００８】
また、上述したように混合溶剤を加熱してフッ素系洗浄剤を気化させ、気化した溶剤を上部の冷却部にて液化再生するという手法が適用されることがあるが、このような構成にすると加熱源と冷却源が必要になり、電力効率が悪くなるという別の問題を生じていた。
【０００９】
そこで、本発明は、例えばワークを洗浄する洗浄装置の洗浄槽内にて混じり合った複数種の洗浄剤を精度よくかつ効率よく分離することができる液分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明者は種々の検討を行った。上述したように、洗浄用溶媒がある程度の温度（例えば５０℃）以上に加温されている場合、混入した溶媒と混入された溶媒とが混じり合っており物理的に分離することは難しい状態にある。また、何らかの処理をして化学的に分離することは時間と手間を要することから本願における課題解決手段としては考慮しないこととした。
【００１１】
かかる状況下、本発明者は、炭化水素系洗浄剤とフッ素系洗浄剤を混合した場合の温度依存性に着目し（図４参照）、このような特性を利用することによって混合洗浄剤を物理的に分離することについて知見した。
【００１２】
本願の請求項１に記載の発明はかかる知見に基づくもので、洗浄槽内における洗浄に用いられるフッ素系洗浄剤とこのフッ素系洗浄剤に混入した別の洗浄槽内の炭化水素系洗浄剤とを分離するための液分離装置において、フッ素系洗浄剤と炭化水素系洗浄剤の混合液を保有する分離用タンクと、該分離タンク内における混合液を冷却する冷却器と、混合液を分離用タンク内で攪拌する攪拌機と、該攪拌機で攪拌されながら冷却されることによって分離した各洗浄剤のうち比重の重い方を分離用タンクから排出するためのドレン管とを備えているというものである。
【００１３】
すなわち、図４に示しているのはフッ素系洗浄剤（住友スリーエム製＜Ｎｏｖｅｃ＞ＨＦＥ−７１００）に対する炭化水素系洗浄剤（日鉱石油化学製ＮＳクリーン１００およびＮＳクリーン２００）の溶解度の一例を表したものであるが、図から明らかなように、洗浄槽内の混合洗浄剤が徐々に冷却されていくと、溶解度曲線に従い、フッ素系洗浄剤中における炭化水素系洗浄剤の溶解度が減少する（図４参照）。このとき、洗浄槽内では併せて攪拌が行われることによって混合洗浄剤はほぼ一律に温度を下げていくことになる。このようにしてある程度の温度（例えば１５℃程度）まで下がると、フッ素系洗浄剤の層と炭化水素系洗浄剤の層の２層に分離した状態となる。
【００１４】
冷却器としては、水冷式冷却器、ペルチェクーラ、あるいは冷蔵庫で使用されている冷凍機などを使用することができるが、請求項２に記載のように、冷却器にペルチェクーラを使用することにより簡便に冷却することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載のように、ドレン管が螺旋状となっていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の液分離装置によると、冷却器と攪拌機を備えるという極めて簡単な構成であるにもかかわらず、温度に応じて溶解度が変化するという特性を利用することによって混合洗浄剤を２層に分けることができる。また、これも簡単な構成であるドレン管を利用することによって、２層に分かれた洗浄剤のうち比重の重い方（フッ素系洗浄剤）のみを洗浄層から排出することができる。以上によれば、洗浄処理を進めていくうちに混合した異なる種類の洗浄剤を物理的に分離することができ、分離して純度を高めた状態として再利用することが可能となる。
【００１７】
しかも、この液分離装置は混合液を冷却されて分離するというものであり、分離するにあたり加熱を行う必要がない。このため、従来の液分離装置のように加熱源と冷却源の両方を備えている必要がないから、電力効率が悪くなるという別の問題を解消して従来よりも効率よく液分離を実施することが可能となっている。
【００１８】
また、請求項２に記載の液分離装置によると、ペルチェクーラを使用した冷却器で混合液を効率よく冷却することができる。
【００１９】
さらに、請求項３に記載の液分離装置によると、ドレン管から排出される分離液の境界面を長い間視認できることから、排出の際の流速を遅くしなくても境界面が過ぎる前にバルブを閉じることが容易となる。すなわち、ドレン管がまっすぐの場合には長い間視認することができる程度の長さを必要となるが、螺旋のように曲がった形状とすれば装置の高さ方向を抑えた場合でも流速を遅くすることができるとともに境界面をより長い間視認できるのでタイミングを外さずにバルブを閉じて排出を止めることがより容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１〜図４に本発明の一実施形態を示す。本発明にかかる液分離装置は、分離用タンク１内のフッ素系洗浄剤とこのフッ素系洗浄剤に混入した炭化水素系洗浄剤とを分離するための装置であり、本実施形態では、冷却器２と、攪拌機３と、ドレン管６とを備えた装置として構成されている（図１等参照）。炭化水素系洗浄剤（ＨＣ）としては例えばＮＳクリーン１００，２００があり、フッ素系洗浄剤としては例えば＜Ｎｏｖｅｃ＞ＨＦＥ−７１００がある。以下ではこれら２つの洗浄剤を具体例とした実施形態を説明するが、実際の洗浄剤がこれら２つに限られるようなことがないのはいうまでもない。
【００２２】
分離用タンク１は、この中でワークの洗浄を行うために洗浄剤を貯留しておくためのタンクである。本願では図示していないが、洗浄装置の洗浄槽内にてフッ素系洗浄剤と炭化水素系洗浄剤などのような異種の洗浄剤が混合してできた混合液はこの分離用タンク１へと移し換えられる。分離用タンク１としては所定の容量があり尚かつ耐久性などを有しているものであれば材質や形状が特に限定されることはないが、分離後の液層の境界面が外部からでも視認できるようにするという観点からすれば透明ないしは半透明の容器とすることも好ましい。また、本実施形態における分離用タンク１は、その縁の一部が液分離装置の上面から僅かに飛び出す程度の高さに配置されており（図１等参照）、その周囲を囲む固定用の取付具を兼ねる冷却部材１３によって液分離装置の内部に固定されている。また、この分離用タンク１の底面には分離後の洗浄剤を排出するための排出口１０が設けられている。更に、分離タンク１は、後述するバルブ４、ドレン管６と一体に接続されているので、冷却部材１３から装置上方に向かって容易に取り外すことができ、使用後の装置洗浄や保守作業に好都合である。
【００２３】
冷却器２は、混合した状態にある混合洗浄剤を冷却するための機器である。さらに、分離用タンク１の周囲を囲むように冷却部材１３が配置され、冷却器２の冷気を分離用タンク１に効率良く伝播するようになっている。分離用タンク１内の洗浄剤を冷却するものであればこの冷却器２が特に限定されることはなく、例えば水冷式冷却器、あるいは冷蔵庫で使用されている冷凍機などを用いることができるが、構成が簡便であるという観点からすればこの場合ペルチェ素子が用いられた冷却器を利用することも好ましい。本実施形態の冷却器２は、液分離装置の背面にあるバックパネル９に固定され、分離用タンク１をその側部から冷却する構成となっている（図１参照）。また、冷却器２は温調器７によって温度制御されている。温調器７は、この冷却器２が冷えすぎないように監視しつつ温度制御を行う。
【００２４】
攪拌機３は、分離用タンク１内の混合洗浄剤を攪拌するための機器である。例えば本実施形態の攪拌機３は、液分離装置の中段の支持フレーム１１と上述した分離用タンク１との間に配置されている（図１参照）。この場合、分離用タンク１の底部に孔を設け、ここに軸を通してスクリューを回転させるような構造とすることもできるが、本実施形態では、分離用タンク１の底に磁性をもった回転子（本明細書ではこれを「磁性回転子」という）としてのマグネット片８を沈めておき、これを分離用タンク１内で回転させることによって混合洗浄剤を攪拌させることとしている（図１参照）。符号３ａは回転速度を調整するための速度ノブである。
【００２５】
ドレン管６は、分離した洗浄剤のうち比重の重いフッ素系洗浄剤を分離用タンク１の底部から排出するための排出路であり、上述した排出口１０に接続されている。図２、図３に示しているように、本実施形態においては分離用タンク１の中心ではなくこれよりも右側面寄りに排出口１０が配置されており、ドレン管６はこの排出口１０の真下に延びる形状となっている（図２等参照）。また、本実施形態においてはこのドレン管６として中の液体が見える透明ないしは半透明のチューブを用いている。このドレン管６のさらに真下には貯留用タンク５が配置されている。また、ドレン管６の途中にはバルブ４が設けられている（図２参照）。さらに、本実施形態では、バルブ４の位置をできるだけ貯留用タンク５の近くに配置することでドレン管６を長くし、分離液の境界面を長い間視認することができるようにしている。
【００２６】
バルブ４は、ドレン管６を流れるフッ素系洗浄剤の流量を変えあるいは流れを止めるためにドレン管６の途中に設けられている弁である。例えば本実施形態では手動で流量調整が可能なバルブ４を用いている。
【００２７】
貯留用タンク５は、分離された洗浄剤を一時的に貯留しておくための貯留槽で、ドレン管６の真下に設置されている（図１、図２参照）。本実施形態では、この貯留用タンク５を可動式とし、分離後の洗浄剤を液分離装置から容易に取り出せるようにしている。具体的には、液分離装置の底部に右側面の方へとスライド可能な載置板１２を設け、この載置板１２上に貯留用タンク５を載置している。通常、貯留用タンク５は図３で実線で示すように液分離装置の内部に位置しており、例えば貯まった洗浄剤を取り出すときに載置板１２ごと引き出すことができるようになっている。
【００２８】
以上のような液分離装置の液分離工程について説明すると以下のようになる。まず、洗浄装置の分離用タンク中において異種の溶剤が混合することによって形成された混合液（例えばフッ素系洗浄剤と炭化水素系洗浄剤との混合液）を分離用タンク１へと移し換える。バルブ４は閉じた状態としておく。この時点において、混合液中の各洗浄剤は入り混じった状態となっており２槽に分かれてはいない。
【００２９】
次に、攪拌機３の攪拌部材として機能する磁性回転子８でこの混合液を攪拌し、尚かつこのように攪拌しながら冷却器２を作用させ、冷却部材１３を介して当該混合液を冷やす。このようにして混合液を混ぜながら全体がほぼ均一に冷えることになり、ＨＦＥ洗浄剤中における他の洗浄剤の溶解度が減少する結果、上澄み部分である上層液とそれ以外の部分である下層液というように２槽に分離する。例えば本実施形態の場合であれば上層液は炭化水素系洗浄剤であり下層液はフッ素系洗浄剤であるが、一般に、上層の液は、ペルチェクーラで冷却した温度における炭化水素系洗浄剤に溶解できるだけの僅かな量のフッ素系洗浄剤が混入しており，一方下層の液は、フッ素系洗浄剤に溶解できるだけの僅かな量の炭化水素系洗浄剤が混入した状態となっている。また、この場合における冷却温度は溶解度が十分に低くなる程度の温度ということになり、例えば図４に示したグラフも参照すると好ましい冷却温度は１５℃以下、さらに好ましくは５℃以下ということができる（図４参照）。なお、ある温度における異種溶剤の混合比率は温度によって異なるし、洗浄剤の組み合わせによっても異なることはいうまでもない。
【００３０】
また、攪拌機３にヒーターを内蔵し、加熱分離用タンク１内の混合液を加熱する構成とすることもできる。この場合、冷却器２の冷却とヒーターの加熱それぞれの作動を適宜に組み合わせることにより、混合液の温度を自在に制御することができるので、混合に混ざる溶剤の種類や混合比にあわせ、分離のために最適な温度制御をすることができる。
【００３１】
上述した工程を経て混合液が２層に分かれたら、バルブ４を開け、下層液（本実施形態の場合であればフッ素系洗浄剤）を排出口１０から流し出して貯留用タンク５へと移す。この間、操作する者はドレン管６、場合によっては併せて分離用タンク１を監視し、上層液である炭化水素系洗浄剤までが貯留用タンク５に流れ落ちないように監視し操作することになる。より具体的にいえば両層間の境界面に着目し、この境界面がバルブ４を過ぎるよりも前に当該バルブ４を閉めて洗浄剤の流れを止める。境界面がバルブ４に近づいてきたらバルブ４を少し閉じ、流れを遅くしておくようにすればその分だけ時間はかかるが所望のタイミングで流れを止めやすくなるという点で好適である。混合液の分離作業を終えたら載置板１２と貯留用タンク５を引き出し、フッ素系洗浄剤を回収すればよい。
【００３２】
以上説明した本実施形態の液分離装置によれば、温度低下に伴い溶解度の低くなるという炭化水素系洗浄剤の特性を利用することにより、異種洗浄剤が混じり合った状態の混合液を物理的に分離することができる。しかも、この液分離装置は冷却装置、攪拌装置、そして分離後の液を排出して一時的に貯めておくための装置を備えるという簡単な構成で済むという利点もある。
【００３３】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態においては真っ直ぐなドレン管６を用いたが、流速が速い場合にも境界面を長い間視認できるようにするという観点からすれば曲がった形状のドレン管６を用いることも好ましい。ドレン管６がまっすぐの場合には長い間視認することができる程度の長さを必要となるが、曲がった形状とすれば洗浄装置の高さ方向を抑えた場合でも流速を遅くすることができるとともに境界面をより長い間視認できるので、流速を遅くしなくても境界面が過ぎる前にバルブ４を閉じることが容易となる。この場合における曲がった形状というのは特に限定されるものではないが、例えば螺旋状とすれば境界面の移動を目で追いやすいという点で好適である。
【００３４】
また、本実施形態では分離用タンク１の真下に攪拌機３を配置し、磁性回転子８を利用して混合液を攪拌するという構成としたが、混合液を十分に攪拌することができれば特に問題はない。他の例を挙げれば、シャフトで直結されたプロペラを回転させて攪拌を行う構造の攪拌機３などとすることができる。
【００３５】
さらに、本実施形態では炭化水素系洗浄剤とフッ素系洗浄剤の液分離方法について言及したが、本発明と同様に温度を変化させることによって他の液分離も行うことが可能であり、例えば、アルコールが含まれたフッ素系洗浄剤のアルコール分離を行うことが可能である。具体例を挙げて説明すると、ワークを水で洗浄した後にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）による洗浄を行い、さらにその後、蒸発しやすいＨＦＥに浸漬するという洗浄過程を経る場合においては、水にほとんど溶けないＨＦＥの槽内にて水分が浮いて分離層が形成されることがある。このようなときに行う液分離の一例を示せば以下のようになる。すなわち、アルコールが含まれたフッ素系洗浄剤にアルコールと同量の水を添加し、スターラで攪拌する。十分攪拌されると混合液はエマルションの状態になるので、攪拌を止め、ヒータをオンにして液を加熱し、エマルションの状態から脱する。水溶性のアルコール（ＩＰＡ）は、添加された水分にと溶け込んだ状態となる。以上の工程により、アルコール分が入り混じったフッ素系洗浄剤のうちのアルコール分だけを水の中に取り込ませ、残りのフッ素系洗浄剤のみで下層が形成された状態、つまりフッ素系洗浄剤とそれ以外との２層に分かれた状態とすることができる。次に、槽内の液を冷却器で冷却してから下層部分のみを取り出すことにより液を分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明にかかる液分離装置の構成を示す左側面図である。
【図２】図１に示した液分離装置に正面図である。
【図３】図２に示した液分離装置の平面図である。
【図４】フッ素系洗浄剤（住友スリーエム製＜Ｎｏｖｅｃ＞ＨＦＥ−７１００）に対する炭化水素系洗浄剤（日鉱石油化学製ＮＳクリーン１００およびＮＳクリーン２００）の溶解度の一例を表したグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１  分離用タンク
２  冷却器
３  攪拌機
４  バルブ
５  タンク
６  ドレン管
７  温調器
８  磁性回転子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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