JPH09255994A - 水置換乾燥方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リンスに使用した水を置換し、さらに繰り返
しを行う。 【解決手段】 水を置換する溶剤として、プロピレング
リコールまたはその誘導体、炭酸ジアルキルエステルま
たはエーテル等の温度上昇とともに水の溶解度が上昇す
る有機溶剤を用いる。高温で水を溶解して被洗浄物から
水を除去する。その後、冷却することで水を分離し、再
使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ、金属等の
被洗浄物を水系洗浄剤で洗浄した後に行う水置換乾燥方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来までレンズ等のガラス研磨物は界面
活性剤で洗浄後、水リンスし、その後イソプロピルアル
コールで水置換した後、乾燥している。この乾燥には
１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエ
タン（フロン１１３）を用いた蒸気乾燥方法が用いられ
ている。

【０００３】また、水リンス後の水置換方法としてフロ
ン１１３に界面活性剤や水溶性溶剤を添加して水置換性
を付与したもの、あるいは特開平１−１３５５０３号公
報に記載されている代替フロンに界面活性剤あるいは各
種溶剤を添加して水切り性能を付与したものが使用され
ている。また、イソプロピルアルコール等のアルコール
を使用した蒸気洗浄も行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トリク
ロロエタン、フロンなどの塩素系およびフロン系溶剤
は、オゾン層破壊の問題からモントリオール議定書締結
により１９９６年以降の使用ができなくなる問題点があ
る。

【０００５】このようなフロンを代替するためには、水
系洗浄剤を用いた洗浄が行われているが、精密部品等に
おいては、乾燥性に劣ると共に、ウォーターマークとい
われるしみが発生するため問題となっている。

【０００６】フロンに界面活性剤を混合させた洗浄剤
は、水が混入してきた際に界面活性剤、水溶性溶剤が溶
解平衡により水にかたよるために、使用経過とともに分
離する。このため長期での安定使用ができない。低級ア
ルコールを用いた蒸気洗浄は、水、油分との溶解性には
優れる反面、水が持ち込まれた場合には分離が困難であ
り、これにより品質維持が難しい問題を有している。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、水洗い後の置換乾燥について
一定品質を保つことができ、これにより安定した水置換
乾燥を行うことが可能な方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、被洗浄物に付着した水を溶剤で置換した後に
乾燥させる水置換乾燥方法において、上記溶剤として、
温度上昇とともに水の溶解度が上昇する有機溶剤を用い
ることを特徴とする。

【０００９】上記溶剤としては、２５℃における水の飽
和溶解度が５重量％から２０重量％の溶剤を用いるもの
である。水置換を実施する場合、水溶性溶剤のほうが水
溶解性に優れているが、この水溶性溶剤は溶解した水を
分離することが不可能であり、その後の置換性が一定と
ならない。

【００１０】本発明に使用する溶剤は、２５℃での水の
飽和溶解量が５重量％から２０重量％の間のため、それ
以上の水を溶解することができない。本発明では水との
溶解度が温度上昇とともに上昇する溶剤を用いる。これ
により水置換時は蒸気状態という高い温度域で置換を行
うことで水の溶解性の高さを利用する。

【００１１】この置換した溶剤を回収する際には冷却を
行い、溶解度の低下を利用して分離した水を回収する。
水置換の方法としては水リンス後の被洗浄物を溶剤蒸気
内で置換する方法の他、加熱した溶剤に浸漬させて置換
する方法も可能である。また、使用環境においても常圧
下の他、減圧下においても使用することが可能である。
このような溶剤としては、プロピレングリコールエーテ
ルあるいはその誘導体、炭酸ジアルキルエステル、エー
テル類から選ばれる一種又はこれらの混合である。具体
的にはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、ジメチルカーボネート、２，２−ジメトキシプロ
パン等を選択することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１はこの実施の形態に使用される装
置を示す。１０１はリンス槽であり、水系洗浄剤をリン
スのための水が充填されている。１０２は溶剤置換槽で
あり、置換を行うための溶剤が充填されている。この溶
剤置換槽１０２には溶剤を加熱する加熱用ヒーター１０
３及び同槽１０２からオーバーフローした液を回収する
オーバーフロー配管１０４が備えられている。１０５は
このオーバーフロー配管１０４に連結された水分離槽で
ある。この水分離槽１０５の内部には冷却コイル１０６
が配設されている。１０７は水分離槽１０５に設けられ
たセパレーター１０７である。１０８は水分離槽１０５
からの溶剤を溶剤置換槽１０２に戻すための循環ポンプ
である。

【００１３】リンス槽１０１に純水を充填し、水置換を
行う溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート（以下ＰＧＭ−ＡＣと記す）を水置換槽１
０２に充填した。純水は常温、ＰＧＭ−ＡＣは７０℃で
温度調整を行った。ＰＧＭ−ＡＣは常温で５．５重量％
の水を溶解することができ、７０℃に加温することで水
の溶解度が９重量％まで上昇する特性を有している。

【００１４】被洗浄物としてのアルミニウムプレートを
純水に浸漬させた後、７０℃まで加温させたＰＧＭ−Ａ
Ｃに浸漬した。アルミニウムプレートに付着した水は加
温されたＰＧＭ−ＡＣに溶解する。この水が溶解したＰ
ＧＭ−ＡＣは循環ポンプ１０８によるオーバーフローに
よりオーバーフロー配管１０４を経由して水分離槽１０
６へ移動する。

【００１５】水分離槽では２５℃まで冷却される。この
冷却によって２５℃での飽和溶解量を超えた水が分離
し、下層となって滞留する。一方、水が分離したＰＧＭ
−ＡＣはセパレーター１０７を超えてオーバーフロー
し、その後、循環ポンプ１０８にて溶剤置換槽１０２へ
戻される。戻されたＰＧＭ−ＡＣ中の水分量は６重量％
であった。

【００１６】このように水が溶解したＰＧＭ−ＡＣを一
旦、常温まで下げることにより、水分量を２５℃での飽
和溶解度に維持することが可能であり、溶剤による安定
した置換を行うことができる。

【００１７】（実施の形態２）図２は実施の形態２に使
用される装置を示す。２０１は水リンス槽であり、純水
が充填されている。２０２は蒸気洗浄槽であり、溶剤を
加熱して蒸気とする加熱部２０３及びこの蒸気化した溶
剤を冷却する冷却チラー２０４が備えられている。冷却
チラー２０４が位置した部位の下方には、回収管２０５
が設けられ、冷却チラー２０４で冷却された凝縮液を回
収する。この回収管２０５は水分離槽２０６と連結され
ている。

【００１８】水分離槽２０６の内部には冷却管２０７及
びセパレーター２０８が備えられている。セパレーター
２０８で分離された溶剤は、戻し管２０９によって水分
離槽２０６から蒸気洗浄槽２０２へ戻される。さらに、
蒸気洗浄槽２０２内の溶剤の水溶解量減少のため、冷却
部２１１を通して水分離槽２０６へ送り込み分離させる
管路を備えている。２１０はこの送り込みを行うための
ポンプである。

【００１９】この実施の形態では、蒸気洗浄用溶剤とし
てジメチルカーボネート（以下ＤＭＣと記する。）を用
いた。蒸気洗浄槽２０２内にＤＭＣを充填し、その沸点
の９０℃で加熱沸騰状態とした。そして、水リンス槽２
０１から引き上げたＳＵＳプレートを蒸気洗浄槽２０２
内に搬入した。ＳＵＳプレート上の水はＤＭＣ蒸気によ
って置換されて、蒸気洗浄槽２０２内の溶剤中に落下す
る。

【００２０】ＤＭＣと水は共沸状態を形成するため水を
含むＤＭＣの蒸気が冷却チラー２０４で凝縮され、水分
離槽２０６へ回収される。水分離槽２０６内でＤＭＣと
水の混合物はさらに２５℃まで冷却され、温度による溶
解平衡の相違により水が分離される。

【００２１】ＤＭＣと水の溶解平衡は、２５℃で水はＤ
ＭＣに１４％重量溶解し、９０℃では３５％重量溶解す
る関係となっている。ＤＭＣの比重は１．０７と水より
大きいため、水は上層へ分離する。この実施の形態で
は、水分離槽２０６内のセパレーター２０８を２枚構成
とすると共に、一方のセパレーターは下部を開いたもの
とし、他方のセパレーターは上部を開いたものとしてお
り、これにより効果的な分離を行うことができる。

【００２２】また、蒸気洗浄槽２０２内のＤＭＣに溶解
している水を分離させるために、ポンプ２１０を稼働さ
せ冷却部２１１で冷却し、水分離槽２０６へ送り込んで
同様の分離を行う。なお、水分離槽２０６から蒸気洗浄
槽２０２へＤＭＣを戻す場合、ラインヒーターによって
予備加熱を行うことが可能である。この実施の形態にお
いては、蒸気洗浄槽２０２から引き上げたＳＵＳプレー
トは水が置換されており、充分に乾燥していた。

【００２３】このような実施の形態では、水によるリン
スから直接に蒸気洗浄を行うことができると共に、水分
含有量を一定にした蒸気洗浄が可能となり、液管理が容
易になり、さらには長寿命での使用が可能となってい
る。

【００２４】（実施の形態３）図３は実施の形態３に使
用する装置を示す。３０１は気密置換槽であり、溶剤蒸
気による水置換が槽内で行われる。気密置換槽３０１の
下部には蒸気供給バルブ３０４を介して蒸気発生ユニッ
ト３０２が連結されている。この蒸気発生ユニット３０
２の内部にはＵ字伝熱管３０３が具備されている。加熱
は水蒸気ボイラー３０５で行い、レギュレーター３０６
が圧力制御を行う。

【００２５】蒸気発生ユニット３０２には供給バルブ３
０８を介して供給ポンプ３０７が連結され、さらに分離
タンク３１４が連結されている。また気密置換槽３０１
には溶剤回収管３０９及び溶剤回収タンク３１０が連結
されている。そして溶剤回収タンク３１０には減圧バル
ブ３１１、冷却部３１２を介して真空ポンプ３１３が連
結されている。この真空ポンプ３１３から吐出された溶
剤は分離タンク３１４へ戻る。なお、分離タンク３１４
内には冷却パイプ３１５、セパレーター３１６が設置さ
れている。

【００２６】この実施の形態では、置換溶剤としてＤＭ
Ｃを用いた。又、水置換用の対象物として水に浸漬させ
たＳＵＳ板を用いた。気密置換槽３０１、蒸気発生ユニ
ット３０２内を減圧バルブ３１１を開いて２００ｍｍＨ
ｇまで減圧させた。この後、供給バルブ３０８を開いて
供給ポンプ３０７によりＤＭＣを蒸気発生ユニット３０
２内へ送り込んだ。

【００２７】送り込まれたＤＭＣはＵ字伝熱管３０３の
加熱により蒸気化して気化し、気密洗浄槽３０１内へ上
昇する。上昇したＤＭＣ蒸気はＳＵＳ板上の水を置換
し、凝集する。凝縮したＤＭＣ及び水は溶剤回収管３０
９から溶剤回収タンク３１０に蓄積される。

【００２８】この置換工程終了後、減圧バルブ３１１を
開放し、蒸気供給バルブ３０４を閉じる。これにより気
密洗浄槽３０１内は２０ｍｍＨｇまで減圧され、ＳＵＳ
板表面に残留しているＤＭＣが乾燥する。このとき同時
に溶剤回収タンク３１０内の溶剤も同時に吸引する。

【００２９】この実施の形態では、真空ポンプ３１３と
して液封ポンプを使用した。液封ポンプはポンプ内部の
インペラーとケーシングのシールを使用溶剤を用いて行
うものであり、真空維持と真空下からの溶剤の取り出し
を同時に行うことができる。ＤＭＣは分離タンク３１４
に吐出される。分離タンク３１４内には冷却パイプ３１
５が配されており、ポンプの発熱分の冷却と水分離を行
う。分離された水は下層に蓄積するため、オーバーフロ
ーしたＤＭＣを用いることで安定した管理が行える。こ
の実施の形態では、ＳＵＳ板上の水は完全に置換してい
た。

【００３０】このような実施の形態では、減圧下におい
て処理するため高沸点の置換溶剤を使用しても乾燥を行
うことができる。しかも減圧下で行うため、溶剤の漏洩
が少なく安全である。さらに、被洗浄物上で凝縮した液
が直接に蒸気発生ユニットに戻らないため、水分回収効
率が高く、発生する蒸気中の水分も安定する。このため
洗浄品質が安定する。

【００３１】（実施の形態４）図４は実施の形態４に使
用する装置を示す。４０１は蒸気洗浄槽であり、上部に
冷却チラー４０５が設けられ、下部には蒸気発生ユニッ
ト４０２、溶剤吐出部４０３、溶剤回収板４０４が設け
られている。蒸気発生ユニット４０２としてはＵ字伝熱
管を使用している。この蒸気発生ユニット４０２の内部
は水蒸気ボイラー４０６によって加熱されている。溶剤
吐出部４０３は溶剤供給ポンプ４０７に連結されること
により、溶剤吐出が可能となっている。溶剤回収板４０
４には溶剤回収管４０８が接続され、水分離槽４０９へ
溶剤を送り込む。また、冷却チラー４０５の下部も溶剤
回収管４０８と接続されており、同様に溶剤回収が行わ
れる。水分離槽４０９の内部には、冷却管４１０、セパ
レーター４１１が設けられ、さらに水ドレンバルブ４１
２が連結されている。この水分離槽４０９からは溶剤供
給ポンプ４０７の駆動によって蒸気洗浄槽４０１へ溶剤
供給を行う。

【００３２】この実施の形態では、水浸漬後のガラスレ
ンズを蒸気洗浄槽４０１に投入して水置換を行った。置
換溶剤としては２，２−ジメトキシプロパンを用いた。
２，２−ジメトキシプロパンは沸点８２℃、水の飽和溶
解度は１８％である。

【００３３】ガラスレンズを蒸気洗浄槽４０１へ搬入
し、溶剤供給ポンプ４０７を稼働させて２，２−ジメト
キシプロパンを蒸気発生ユニット４０２へ供給した。蒸
気発生ユニット４０２は１ｋｇ／ｃｍ² の蒸気圧力で加
熱されており、表面温度は１１０℃付近である。蒸気発
生ユニット４０２へ吐出された２，２−ジメトキシプロ
パンは蒸気発生ユニット４０２のＵ字伝熱管上で気化す
る。

【００３４】気化した２，２−ジメトキシプロパン蒸気
は蒸気洗浄槽４０１内を上昇し、搬入したガラスレンズ
表面で凝縮して液化する。このとき、ガラスレンズ上の
水を溶解して表面での水置換を行う。凝縮した水を含む
２，２−ジメトキシプロパンは溶剤回収板４０４上に落
下する。この溶剤回収板４０４上の２，２−ジメトキシ
プロパンは溶剤回収板４０８を経て水分離槽４０９へ回
収される。

【００３５】また、ガラスレンズ上で液化することなく
上昇した２，２−ジメトキシプロパンは冷却チラー４０
５で凝縮し、これにより同様に溶剤回収管４０８を経て
水分離槽４０９へ回収される。水分離槽４０９へ送り込
まれた２，２−ジメトキシプロパンは冷却管４１０によ
って冷却され、水の溶解度変化により水層と２，２−ジ
メトキシプロパン層に分離する。分離した２，２−ジメ
トキシプロパンはセパレーター４１１からのオーバーフ
ローにより送り出し、次に使用する溶剤とする。この実
施の形態では、ガラスレンズ上の水置換と乾燥を同時に
行うことができた。

【００３６】このような実施の形態では、溶剤蒸気発生
を必要時のみ行い、しかも、水置換に使用した溶剤の全
てを一旦、回収して水分離するため、供給溶剤の組成が
安定し、能力に変化のない水置換乾燥を行うことができ
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、水を置換する溶剤として、温
度上昇とともに水の溶解度が上昇する有機溶剤を用いる
ため、水洗浄後の水の分離を容易に行うことができ、置
換及び乾燥を一定に保つことができる。また、本発明は
高温度で水置換を行い、冷却後、分離することで溶剤中
の水濃度を一定にすることが可能となり、長期間におい
て安定した水置換能力を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に使用する装置の断面図である。

【図２】実施の形態２に使用する装置の断面図である。

【図３】実施の形態３に使用する装置の断面図である。

【図４】実施の形態４に使用する装置の断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄物に付着した水を溶剤で置換した
   後に乾燥させる水置換乾燥方法において、上記溶剤とし
   て、温度上昇とともに水の溶解度が上昇する有機溶剤を
   用いることを特徴とする水置換乾燥方法。
2. 【請求項２】 上記溶剤は、プロピレングリコールまた
   はその誘導体、炭酸ジアルキルエステルまたはエーテル
   から選ばれる一種またはそれらの混合物であることを特
   徴とする請求項１記載の水置換乾燥方法。
3. 【請求項３】 温度上昇とともに水の溶解度が上昇する
   有機溶剤を加熱又は蒸化して被洗浄物に付着した水を置
   換する水置換工程と、上記有機溶剤を冷却した後、この
   有機溶剤に混入した上記水を分離する有機溶剤の再生工
   程と、を有することを特徴とする水置換乾燥方法。