(57)【要約】【課題】間欠的に排出される溶剤含有の排ガスを一時的に貯留し、圧縮し、冷却して溶剤を除去する排ガス処理装置において、爆発や火災に対する安全性を向上させ、しかもガス排出流路の結露の発生を安価かつ省スペースで防止できる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】間欠的に排出される溶剤含有の排ガスを一時的に貯留する貯留タンク３と、貯留タンク３の下流に配されて排ガスを吸引圧縮するコンプレッサ４と、コンプレッサ４の下流に配されて排ガスを冷却し、溶剤を凝縮除去した処理済ガスを排出する凝縮器５とを備えた排ガス処理装置１であって、貯留タンク３には、凝縮器５から排出される処理済ガスのガス流路となる管路７が内部に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠的に排出される溶剤含有の排ガスを一時的に貯留する貯留タンクと、該貯留タンクの下流に配されて前記排ガスを吸引圧縮するコンプレッサと、該コンプレッサの下流に配されて前記排ガスを冷却し、前記溶剤を凝縮除去した処理済ガスを排出する凝縮器とを備えた排ガス処理装置であって、前記貯留タンクには、前記凝縮器から排出される前記処理済ガスのガス流路が内部に設けられていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記ガス流路は、Ｕ字型またはつづら折り型の管路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記ガス流路は、コイル状の管路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記ガス流路には、周囲にフィンが付されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠的に排出される溶剤含有の排ガスを冷却して除去する排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や電子機器の洗浄設備、印刷設備、塗装設備等では、用途に合わせて様々な溶剤が使用されている。これらの溶剤には揮発性の高い物が多い。揮発した溶剤は、環境や人体に対して悪影響を及ぼすため、大気中への排出が規制されている。そのため、洗浄設備等には、排ガス中の溶剤の除去を目的とする排ガス処理装置が接続されている。また、溶剤には可燃性のものが多いため取り扱いに注意を要する。
【０００３】
洗浄装置等には、洗浄・乾燥工程のような１サイクルの工程の一部で溶剤を用いて、１サイクル中の特定のタイミングで排ガスを排出する装置がある。このような装置は、１サイクルの工程を繰り返すことで、排ガスを間欠的に排出する。
【０００４】
排ガスを処理する装置として、例えば、特許文献１には、洗浄槽から発生するガスをコンプレッサで吸引・圧縮して、凝縮器（凝縮器および凝縮回収器）で所定温度まで冷却することで、ガス中の溶剤を凝縮回収するガスの冷却回収装置が示されている。この装置では、ガスを発生する洗浄槽側から、脈動吸収タンク、ガスを圧縮するコンプレッサ、および、ガスを冷却して液化回収するための凝縮器（凝縮器および凝縮回収器）が順に配されて、処理後の冷却されたガスが排出されている。
【０００５】
洗浄槽から排ガスが間欠的に排出される場合には、脈動吸収タンクによって排ガスの流量が平均化される。
【０００６】
【特許文献１】実開平６−２９６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の、例えば特許文献１に示されたガスの冷却回収装置では、洗浄槽から吸引した溶剤を多量に含む排ガスをコンプレッサで圧縮している。これにより、排ガスが高温になると共に、排ガス中の溶剤濃度も上昇する。このため、万一、排ガスが下限燃焼範囲を超えることがあるなど、高い安全性を考慮すると、更なる検討が必要である。
【０００８】
また、従来のガスの冷却回収装置では、溶剤除去後のガスが冷たいまま排出されている。これにより、処理済ガスの排出流路に結露が発生するという問題がある。例えば、加熱器を配して処理済ガスを加熱することも考えられるが、加熱器の分だけコストアップする。さらに、加熱器を配するスペースが必要になってしまう。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、間欠的に排出される溶剤含有の排ガスを一時的に貯留し、圧縮し、冷却して溶剤を除去する排ガス処理装置において、爆発や火災に対する安全性を向上させ、しかもガス排出流路の結露の発生を安価かつ省スペースで防止できる排ガス処理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】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された排ガス処理装置は、間欠的に排出される溶剤含有の排ガスを一時的に貯留する貯留タンクと、該貯留タンクの下流に配されて前記排ガスを吸引圧縮するコンプレッサと、該コンプレッサの下流に配されて前記排ガスを冷却し、前記溶剤を凝縮除去した処理済ガスを排出する凝縮器とを備えた排ガス処理装置であって、前記貯留タンクには、前記凝縮器から排出される前記処理済ガスのガス流路が内部に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載された排ガス処理装置は、請求項１に記載されたもので、前記ガス流路は、Ｕ字型またはつづら折り型の管路で構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載された排ガス処理装置は、請求項１に記載されたもので、前記ガス流路は、コイル状の管路で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載された排ガス処理装置は、請求項１から３のいずれかに記載されたもので、前記ガス流路には、周囲にフィンが付されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の排ガス処理装置によれば、コンプレッサの上流に配される貯留タンクの内部に、凝縮器から排出される冷却された処理済ガスのガス流路が設けられていることにより、貯留タンク内部で処理済ガスと排ガスとが熱交換して排ガスが冷却されるため、コンプレッサに吸引される排ガス温度が低下する。したがって、コンプレッサで圧縮しても排ガス温度を低くすることができるため、爆発や火災に対する安全性を向上させることができる。また、圧縮後の排ガス温度が低くなるため、凝縮器に圧送される排ガス温度が低くなる。したがって、凝縮器での冷却エネルギーを省エネルギー化することができる。さらに、貯留タンク内部で処理済ガスが排ガスと熱交換して加熱されるため、常温に近くなる。このため、ガスの排出流路の温度が常温に近づいて排出流路の表面での結露の発生を防止することができる。したがって、加熱器を配して処理済ガスを加熱する必要が無いため、コストアップしない。さらに、加熱器を配するスペースが不要になることから省スペース化することができる。
【００１５】
請求項２記載の排ガス処理装置によれば、ガス流路が、Ｕ字型またはつづら折り型の管路で構成することにより、ガス流路の表面積を大きくできるため、排ガスと処理済ガスとの熱交換の効率を向上させることができる。
【００１６】
請求項３記載の排ガス処理装置によれば、ガス流路が、コイル状の管路で構成することにより、ガス流路の表面積を大きくできるため、排ガスと処理済ガスとの熱交換の効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項４記載の排ガス処理装置によれば、ガス流路には、周囲にフィンを付すことで、排ガスに接する面積が一層大きくなるため、排ガスと処理済ガスとの熱交換の効率を一層向上させることができる。
【発明を実施するための好ましい形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１９】
図１は本発明を適用する排ガス処理装置の一実施例の使用状態を示す構成図である。
【００２０】
図１に示す排ガス処理装置１は、排ガス発生装置３０に接続されて、排ガス発生装置３０から間欠的に排出される排ガス中の溶剤を除去して排ガスを清浄化し、大気中に排出する。
【００２１】
排ガス発生装置３０は、例えば、有機溶剤等の溶剤で電子機器を洗浄して真空乾燥する洗浄乾燥装置であり、一つのパターン例として１サイクル４分２０秒で洗浄・乾燥を繰り返して、１サイクル毎に、間欠的に、揮発した溶剤含有の排ガスを排出する。
【００２２】
排ガス発生装置３０は、洗浄・乾燥を行う洗浄乾燥チャンバー３１と、洗浄乾燥チャンバー３１を減圧状態にする給送ポンプ３２と、給送ポンプ３２が洗浄乾燥チャンバー３１から吸引して排出する排ガスをバブリングして溶剤の一部を回収する曝気槽３３とで構成されている。曝気槽３３からは、常温程度（例えば２５℃程度）の排ガスが排出される。
【００２３】
排ガス処理装置１は、導入手段２と、貯留タンク３と、真空ポンプ４と、凝縮器５とが排ガス発生装置３０側からこの順に配されて構成されている。
【００２４】
導入手段２は、間欠導入部および連続導入部が併設されて、排ガス発生装置３０から排出される排ガスを貯留タンク３に導入する。間接導入部は、排ガスの排出に合わせて排ガスを導入し、連続導入部は、間欠導入部よりも少量の制限流量で連続的に排ガスを導入する。間欠導入部は、曝気槽３３から貯留タンク３までを繋いで排ガスを導入する配管１５と、この配管１５に付された手動弁１１および電磁弁１２と、電磁弁１２を開閉制御する制御部１０とで構成されている。手動弁１１は、最大流量を規制する流量規制器である。排ガス排出に合わせて間欠導入部が排ガスを導入する際に、凝縮器５の処理能力を一時的に超えた量の排ガスが凝縮器５を通流してしまう場合には、この手動弁１１で貯留タンク３への導入最大量を規制する。手動弁１１の規制により、貯留タンク３への排ガスの突入流量が減らされる。凝縮器５の処理能力を超えない場合には、手動弁１１は備えなくてもよい。
【００２５】
配管１５の入口側（曝気槽３３側）には、大気圧との差圧を検出する差圧センサ１８が配されている。差圧センサ１８は、制御部１０に接続されている。制御部１０は、差圧センサ１８の検出値が所定値以下になったとき、すなわち減圧された配管１５の入口圧力が上昇して所定圧力以上になったときに電磁弁１２を直ちに開制御する。また、制御部１０は、差圧センサ１８の検出値が所定値よりも大きくなったとき、すなわち配管１５の入口圧力が低下して所定圧力よりも低くなったときに電磁弁１２を直ちに閉制御する。
【００２６】
連続導入部は、手動弁１１および電磁弁１２をバイパスするバイパス配管１７に、手動弁１３が付されている。手動弁１３は、連続導入部としての配管１５に付された手動弁１１および電磁弁１２を流れる排ガスの流量よりも少量に制限する。なお、手動弁１３は、流量を制限するオリフィスであってもよい。この場合、手動弁１３によって制限される制限流量は、真空ポンプ４の吸引量よりも少ない。
【００２７】
貯留タンク３は、耐圧式のタンクであり、排ガスを一時的に貯留して、排ガスの流量変動を平均化する。貯留タンク３の入力側には、排ガスを導入する配管１５が接続されている。また、貯留タンク３の出力側には、真空ポンプ４が配管接続されている。
【００２８】
この貯留タンク３の内部には、凝縮器５から排出される処理済ガスのガス流路が配されている。このガス流路は、つづら折り型の管路７で構成されている。管路７は、熱伝導性に優れる金属製（例えば銅製）の管路で、図示されたように複数回（図では５回）曲げられてつづら折り状に形成されている。この管路７の周囲には、熱伝導性に優れる金属製（例えばアルミ製）のフィン８が多数付されている。管路７の両端は、貯留タンク３を密閉状態に配管接続可能に、貯留タンク３の外壁にシールされて外側に突出して配されている。また、管路７は、周囲を排ガスが流れるように、貯留タンク３の内壁にフィン８も接することなく貯留タンク３の中央部に配されている。
【００２９】
フィン８を含む管路７のサイズは、貯留タンク３の容量に対して影響が無い程度の大きさで構成されている。
【００３０】
貯留タンク３の底部側には、内部で液化して底部に溜まった溶剤を外部に排出する排出弁２３が付されている。排出弁２３は、溶剤が一定量溜まったときに自動的に外部に排出する。
【００３１】
真空ポンプ４は、本発明におけるコンプレッサの一例であって、上流に配された導入手段２および貯留タンク３を介して、排ガス発生装置３０から間欠的に排出される溶剤含有の排ガスを吸引圧縮する。真空ポンプ４の下流には、凝縮器５が配管接続されている。
【００３２】
凝縮器５は、真空ポンプ４から圧送される排ガスを冷却して溶剤を凝縮する。凝縮器５には、容器の内部に冷凍機（冷凍サイクル）の蒸発器２０が配されている。蒸発器２０には、凝縮器５の外部に設けられた冷凍機本体２１が配管接続されている。冷凍機本体２１は、冷媒を蒸発器２０内に循環させて、蒸発器２０を冷却する。蒸発器２０には、その周囲にフィン（非図示）が付されていて、周囲を通流する排ガスを冷却する。凝縮器５には、その底部側に、冷却されて凝縮・液化した溶剤を排出するための排出弁２２が配されている。排出弁２２の下流には溶剤回収槽（非図示）が備えられている。
【００３３】
凝縮器５の下流には、貯留タンク３の管路７の一端が配管２４で接続されている。管路７の他端には、処理済ガスを屋外に排出する排出管２５が接続されている。
【００３４】
次に、排ガス処理装置１の動作について図１を参照しつつ説明する。
【００３５】
真空ポンプ４は連続的に作動して、導入手段２および貯留タンク３を介して排ガスを吸引圧縮する。排ガス発生装置３０が排ガスを排出していない期間には、貯留タンク３内の排ガスが真空ポンプ４によって吸引されて、貯留タンク３は減圧状態になる。この場合、電磁弁１２は閉じられているが、配管１５にはバイパス配管１７が繋がっていて排ガスが連続して吸引される。バイパス配管１７は、手動弁１３によって流量が少量に制限されているため、貯留タンク３内は配管１５の入口側よりも減圧状態になっている。
【００３６】
排ガス発生装置３０から一時に大量の排ガスが排出されると、配管１５の入口圧力が上昇し、差圧センサ１８によって検出される大気圧との差圧が所定値以下になる。これにより、制御部１０は電磁弁１２を開制御する。電磁弁１２が開くことで、排ガスは、連続導入部だけでなく、間欠導入部からも貯留タンク３に導入される。この場合、貯留タンク３は減圧されているため、排ガスは一気に吸引されて貯留タンク３に導入される。貯留タンク３に導入された排ガスは、順次、真空ポンプ４に吸引されて流量が平均化されて凝縮器５に送られる。また、排ガス排出の際に一気に貯留タンク３に吸引できなかった残りの排ガスも、真空ポンプ４に吸引されて貯留タンク３を介して凝縮器５に順次送られる。このように、排ガスが貯留タンク３から凝縮器５に順次送られることで、処理する排ガス量が平均化される。凝縮器５は、排出された多量の排ガスを１サイクルの間に処理できればよいため、小型の装置を用いることができる。また、貯留タンク３も、排出に合わせて一気に排ガスを吸引し、凝縮器５の処理に合わせて残りの分の排ガスを貯留すればよいため、間欠的に排出される排ガスの全量に近い容量のタンクを備える必要が無く、小型のタンクを用いることができる。排ガスがほとんど処理されると、配管１５の入口圧力が低下し始める。このため、差圧センサ１８によって検出される差圧が所定値をこえるため、制御部１０が電磁弁１２を閉制御する。このため、貯留タンク３内が一層減圧状態になる。
【００３７】
凝縮器５に順次送られる排ガスは、蒸発器２０によって、溶剤の凝縮する低温（一例として−４０℃）まで冷却される。このため、排ガス中の溶剤は液化して凝縮器５の底部に溜まる。この液化した溶剤は、一定量溜まったときに排出弁２２から排出されて溶剤回収槽に回収される。溶剤が液化して除去されることで排ガスが清浄化され、凝縮器５から冷却された処理済ガスが排出される。
【００３８】
処理済ガスは、配管２４、貯留タンク３の管路７、排出管２５の順に流れて屋外に排出される。処理済ガスが貯留タンク３の管路７を流れる際に、貯留タンク３に貯留されている常温程度の排ガスと、管路７内の冷却された処理済ガスとが熱交換する。この場合、管路７は、つづら折り型の管路で構成されているため、排ガスに接する表面積が大きい。このため、効率よく熱交換することができる。さらに管路７には、フィン８が付されているため、排ガスに接する面積が一層大きくなっている。このため、一層効率よく熱交換することができる。
【００３９】
熱交換によって、排ガスは冷却されると共に処理済ガスは加熱される。一例として、排ガスおよび処理済ガスは、各々５℃程度の温度になる。
【００４０】
排ガスが冷却されることにより、貯留タンク３内で排ガス中の溶剤の一部が液化して、貯留タンク３の底部に溜まる。溶剤が一定量溜まったときに排出弁２３から排出される。貯留タンク３でも溶剤の一部を除去できるため、凝縮器５の負荷を軽くすることができる。
【００４１】
熱交換によって排ガスが冷却されるため、貯留タンク３内に管路７を配さない従来の構成と比較して、真空ポンプ４に吸引される排ガス温度は低くなる。したがって、真空ポンプ４で圧縮しても過度に高温にならず、排ガス温度を低くすることができる。一例として、排ガス温度は、圧縮により約４０℃程度の温度になる。
【００４２】
ここで溶剤の一例として、東ソー株式会社製の炭化水素系洗浄剤ＨＣ−２５０は、ｎ−デカンを主成分として、その引火点が５３℃である。排ガスは圧縮で温度上昇してもこの引火点よりも低い温度である。したがって、爆発や火災の発生を確実に防止でき、安全性を向上させることができる。
【００４３】
また、貯留タンク３内に管路７を配さない従来の構成と比較して、圧縮後の排ガス温度が低くなるため、凝縮器５に圧送される排ガス温度が低くなる。このため、凝縮器５での冷却エネルギーを省エネルギー化することができる。
【００４４】
さらに、貯留タンク３内部で処理済ガスが排ガスと熱交換して加熱されるため、常温に近くなる。このため、ガスの排出流路である排出管２５の温度が常温に近づいて排出管２５の表面での結露の発生を防止することができる。したがって、例えば処理済ガスを電力などの外部エネルギーで加熱する加熱器を配して加熱する必要が無いため、省エネルギー化することができる。また、加熱器を配する必要が無いのでコストアップしない。さらに、加熱器を配するスペースが不要になることから省スペース化することができる。
【００４５】
次に、本発明を適用する排ガス処理装置に用いる貯留タンクの別の実施形態を図２を参照しつつ説明する。
【００４６】
図２に示される貯留タンク３ａ〜貯留タンク３ｅは、タンクの容器（外壁）は貯留タンク３と同様のものであって、内部に配される処理済ガスのガス流路の形態が貯留タンク３の形態と異なっている。いずれの貯留タンク３ａ〜貯留タンク３ｅであっても、図１に示された排ガス処理装置１の貯留タンク３に替えることで、貯留タンク３と同様にタンク内に導入される排ガスとガス流路を流れる処理済ガスとを熱交換することができる。
【００４７】
図２（ａ）に示される貯留タンク３ａは、内部に配されるガス流路がＵ字型の管路７ａで構成されている。この管路７ａの周囲には、フィン８が多数付されている。この管路７ａは、貯留タンク３の管路７に比べると管の外径によっては表面積が少なくなる場合があるものの、一直線状の管路を用いるよりも表面積を増やすことができる。
【００４８】
図２（ｂ）に示される貯留タンク３ｂは、内部に配されるガス流路がコイル状の管路７ｂで構成されている。管路７ｂは、疎巻きに巻回されたコイル状の管路で構成されている。このようにコイル状にすることで管路の表面積を大きくできるため、排ガスと処理済ガスとの熱交換の効率を向上させることができる。
【００４９】
図２（ｃ）に示されている貯留タンク３ｃは、図１の貯留タンク３と異なり、フィン８を付さないつづら折り型の管路７でガス流路が構成されている。例えば、フィン８を付さなくても十分熱交換できる場合には、管路７にフィン８を付さないことで安価に構成することができる。図２（ａ）に示したフィン８付きのＵ字型の管路７ａも、同様にフィン８を付さないで構成することもできる。
【００５０】
図２（ｄ）に示される貯留タンク３ｄは、一部拡大図で示されていて、図２（ｂ）のコイル状の管路７ｂにフィン８を多数付した例が示されている。このように、コイル状の管路７ｂにもフィン８を多数付すことで、熱交換の効率を向上させることができる。
【００５１】
図２（ｅ）に示される貯留タンク３ｅでは、図２（ａ）に示したＵ字型の管路７ａを複数段（図では３段）繋げてガス流路が構成されている。この複数段繋いだ管路７ａには、さらにフィン８が多数付されている。このように多段接続することで表面積を一層大きくすることができ、熱交換の効率をより一層向上させることができる。また、同様にして、図２（ｂ）のコイル状の管路７ｂや図２（ｃ）のつづら折り型の管路７も多段接続することもできるし、さらにフィン８を多数付すこともできる。
【００５２】
なお、上記したガス処理装置１では、導入部２を貯留タンク３の上流に配することで、小さめの容量のタンクを用いてガス処理装置１を構成した例について説明したが、導入部２を配することなく、排出される排ガス量に対してほぼ同じ容量程度のタンクの貯留タンク３を配してガス処理装置１を構成することもできる。この場合、ガス処理装置１は、曝気槽３３と貯留タンク３とを直接に大容量の配管で接続して、曝気槽３３と貯留タンク３とを連続的に連通させて構成する。この場合であっても、貯留タンク３内に導入される排ガスとガス流路を流れる処理済ガスとを熱交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明を適用する排ガス処理装置の使用状態を示す構成図である。
【図２】本発明を適用する排ガス処理装置に用いる貯留タンクの別の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１は排ガス処理装置、２は導入手段、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅは貯留タンク、４は真空ポンプ、５は凝縮器、７，７ａ，７ｂは管路、８はフィン、１０は制御部、１１，１３は手動弁、１２は電磁弁、１５，２４は配管、１７はバイパス配管、１８は差圧センサ、２０は蒸発器、２１は冷凍機本体、２２，２３は排出弁、２５は排出管、３０は排ガス発生装置、３１は洗浄乾燥チャンバー、３２は給送ポンプ、３３は曝気槽である。
【図１】
2009160488.tif 000003
【図２】
2009160488.tif 000004