JP7226203B2

JP7226203B2 - 液回収システム

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Publication number: JP7226203B2
Application number: JP2019165260A
Authority: JP
Inventors: 清司古川; 一光山田; 慎也梅原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: JP2021041340A

Description

本発明は、余剰の処理液を回収する液回収システムに関する。

従来、各種製品の製造工程において、処理液による処理工程後にワークの隙間に残った余剰の処理液を回収する装置やシステムが知られている。例えば特許文献１、２に開示された装置では、基板の回転に伴い、基板の表面に供給された塗布液のうち余剰の塗布液が貯留部に貯留される。貯留部に溜まった余剰塗布液はノズルにより吸引回収される。

特開平７－１３６５７２号公報特許第３６２８８３０号公報

処理されるワークの例として、車両用空調装置等に用いられる熱交換器は、図２、図３に示すように、積層された複数のチューブの間に波状のフィンが形成されている。この熱交換器の表面処理工程において親水浸漬塗布後、フィン、チューブ間の隙間に残った余剰液を除去して回収し、高価な親水液を効率良く再利用することが求められる。

図１１に比較例として、従来使用されていた液回収システム１０９を示す。比較例の液回収システム１０９は、天側が開放された液回収タンク２０９、及び排出ポンプ６を備える。液回収タンク２０９は、一方の側板２２から他方の側板２３に向かって下降する内底板２６が、水平に設置された外底板２４の上方に設けられている。内底板２６の下端部と側板２３とに挟まれた部分は、処理液が溜まる液溜まり部３６を形成する。

液回収タンク２０９の上方にワーク７０を水平に保持し、ワーク７０の上方からエアブローノズル１９を水平方向に往復移動させながら、フィン、チューブ間を吹き抜けるようにエアブローすると、余剰処理液は液回収タンク２０９の底に向かって飛ばされる。液溜まり部３６に溜まった処理液Ｌａｃｃは排出ポンプ６によって液回収タンク２０９から排出され、図示しない再利用液タンクに貯留される。

しかし比較例の液回収システム１０９では、上方からのエアブローにより、ワーク７０から上方への液の跳ね返り、ワーク７０の下部からの液の飛び散り、液回収タンク２０９の内底板２６からの液の跳ね返り等の現象が発生する。そのため、［１］余剰処理液が効率良く回収できない、［２］液回収タンク２０９の周りが汚れやすく清掃頻度が多くなる等の課題があった。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、余剰処理液の飛散を防止し、効率良く回収する液回収システムを提供することにある。

本発明の液回収システムは、処理液による処理工程後にワーク（７０）の隙間に残った余剰の処理液を回収するシステムである。処理工程には、処理液中へのワークの浸漬やワークへの処理液の噴霧、塗布等が含まれる。この液回収システムは、液回収タンク（２０１、２０４、２０５）と、吸引装置（５）と、排出ポンプ（６）と、を備える。

液回収タンクは、少なくとも天板（２１）、側板（２２、２３）及び底板（２４）により囲まれた筐体の天側に開口するワーク取付口（４０）が形成され、ワーク取付口に取り付けられたワークから放出された余剰の処理液が貯留される。「筐体の天側」とは地側に対して相対的に天側であることを意味し、必ずしもワーク取付口が天板に開口することを意味しない。

吸引装置は、液回収タンクの内部の空気を吸引して液回収タンクの内部を負圧にし、ワークから余剰の処理液を液回収タンクの内部に放出させる。排出ポンプは、液回収タンクの底部に設けられた液溜まり部（３６）に溜まった処理液を排出する。
この液回収システムは、ワーク取付口に取り付けられる部分のサイズが互いに異なる複数種のワーク（７０Ａ、７０Ｂ）に適用される。ワーク取付口は、ワーク取付口の一部を塞ぐように移動可能な一つ以上のスライドプレート（４１～４３、４１Ｐ～４３Ｐ）により、ワークのサイズに応じてサイズが可変に構成されている。

特許文献１、２の吸引ノズルは、貯留部に溜まった余剰塗布液を吸引するものであり、閉じられた空間内の空気を吸引するものではない。本発明では、閉じられた液回収タンクの内部の空気を吸引装置により吸引して負圧にすることで、ワークの隙間に残った余剰処理液を外部に飛散させることなく放出させ、効率良く回収することができる。

好ましくは、ワーク取付口は水平面に対して傾斜している。ワークが傾いた状態で設置されることで、処理液に作用する圧力ヘッド及び表面張力の平衡が崩壊し、水平に設置される場合に比べて液滴が落下しやすくなる。この効果は特に、熱交換器のチューブのように、一方向に延びる一本以上の柱状部材（７５）を有しているワークで発現する。その場合、柱状部材が液回収タンクの内部に露出し、且つ、柱状部材の延びる方向に沿って傾斜するようにワーク取付口に取り付けられることが好ましい。

第１実施形態による液回収システムの模式断面図。ワークの一例である熱交換器の概略図。図２のＩＩＩ部拡大図。（ａ）ワークを水平に置いたとき、（ｂ）ワークを傾斜させて置いたときに処理液に作用する圧力ヘッド及び表面張力の平衡関係を説明する模式図。第１実施形態のワーク取付口における（ａ）大ワーク取付時、（ｂ）小ワーク取付時のスライドプレートの図。吸引風量と吸引される処理液量との関係を示す特性図。第２実施形態のワーク取付口における（ａ）大ワーク取付時、（ｂ）小ワーク取付時のスライドプレートの図。第３実施形態による液回収システムの模式断面図。第４実施形態による液回収システムの模式断面図。第５実施形態による液回収システムの模式断面図。比較例の液回収システムの模式断面図。

本明細書において「実施形態」とは本発明の実施形態を意味する。以下、液回収システムの複数の実施形態を図面に基づいて説明する。この液回収システムは、処理液による処理工程後にワークの隙間に残った余剰の処理液を回収するシステムである。以下の第１～第５実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態では、車両の空調装置に用いられる熱交換器をワークとして、親水処理液による表面処理工程後に余剰処理液を回収する液回収システムを例示する。複数の実施形態で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第１実施形態）
図１に、第１実施形態による液回収システム１０１を示す。以下のシステム図では紙面の上側を鉛直方向天側とし、紙面の下側を鉛直方向地側とする。また、奥行方向には紙面に示す断面が平行にシフトしているものとする。液回収システム１０１は、液回収タンク２０１、吸引装置５及び排出ポンプ６を備える。

液回収タンク２０１は、少なくとも天板２１、側板２２、２３及び外底板２４により囲まれた筐体を呈している。なお、底板は二重に形成されているため、「外底板２４」及び「内底板２６」というように名称を区別する。また、「囲まれた筐体」とは、ワーク７０が取り付けられた状態で、図１１に示す比較例の液回収システム１０９のように天側が開放されておらず、上下左右前後の６面が囲まれていることを意味する。吸引装置５の排気口や排出ポンプ６の排出口による局所的な外部との連通を排除するものではない。

天板２１と側板２２とに跨がった角部の傾斜面２５には、筐体の天側に開口するワーク取付口４０が形成されている。すなわち第１実施形態では、ワーク取付口４０は水平面に対して傾斜している。図１において、ワーク７０は、ワーク取付口４０に重なる位置で、サーボモータ式直動可変機構４７、４８により駆動されるスライドプレート４３、４４によって保持される。なお、傾斜面２５の直交方向から視た図５には天側のスライドプレートは記載されていないが、説明の便宜上、図１には天側のスライドプレート４４を記載する。

液回収タンク２０１の内部は、天板２１から垂下する仕切り壁２７により、側板２２側の回収室３２と側板２３側の吸引室３３とに仕切られている。回収室３２はワーク取付口４０の真下に位置する。吸引室３３は吸引装置５に接続している。回収室３２及び吸引室３３は、仕切り壁２７の下端と内底板２６との間の連通路３４を経由して連通している。吸引装置５の動作により吸引室３３の空気が吸引されることで、液回収タンク２０１の内部が負圧になる。

ワーク取付口４０に処理工程後のワーク７０が取り付けられた状態で液回収タンク２０１の内部が負圧になると、ワーク７０の隙間に残った余剰の処理液が吸引され、回収室３２に放出される。液回収タンク２０１の底部には、回収室３２側から吸引室３３側に向かって下降する内底板２６が設けられている。回収室３２に放出された処理液は、内底板２６に沿って下方に流れ、内底板２６の下端部と側板２３とに挟まれた液溜まり部３６に貯留される。

ここで、液溜まり部３６を回収室３２の底部に配置すると、溜まった処理液が液面から吸引され回収室３２の内部がミスト状になりやすく。回収効率が低下する。そこで本実施形態では、液溜まり部３６は回収室３２の底部ではなく、主に吸引室３３の底部に配置されている。すなわち、液溜まり部３６はワーク取付口４０の真下を避けた位置に配置されている。これにより、余剰処理液を効率良く回収することができる。

吸引装置５は、例えばモータで回転される吸引ファン等で構成され、吸引室３３の内部の空気を吸引する。吸引装置５の吸引風量は、例えばインバータからモータ（いずれも図示しない）へ供給される電力により調整可能である。排出ポンプ６は、液溜まり部３６に溜まった処理液Ｌａｃｃを図示しない再利用液タンクに排出する。

次に図２、図３を参照し、本実施形態でワークとして用いられる熱交換器７０の構成について説明する。熱交換器は、例えば特開２０１９－１２０４１２号公報等に開示されているように、車両用空調装置を構成する冷凍サイクル装置に用いられる。図２に示すように、熱交換器７０は、略直方体の上面及び下面に沿って第１タンク部７１及び第２タンク部７２が平行に配置されている。第１タンク部７１の端部には、冷媒流入口７３及び冷媒流出口７４が設けられている。第１タンク部７１と第２タンク部７２とは、複数の積層されたチューブ７５により接続されている。タンク部７１、７２及びチューブ７５は冷媒流路を形成する。

図３に示すように、隣接するチューブ７５同士の間には波状に曲げ成形されたフィン７６が設けられており、フィン７６の間に通気空間７７が形成されている。フィン７６により冷媒と空気との熱交換が促進される。熱交換器７０の表面処理工程では、チューブ７５及びフィン７６に親水処理液が塗布される。すると、処理工程後に余剰の処理液が通気空間７７等の隙間に残ることとなる。

図２、図３に、三次元で互いに直交する「チューブ積層方向」、「チューブ延伸方向」及び「通気方向」を記す。通気方向は、通気空間７７を通って空気が流れる方向である。図１に戻り、熱交換器がワーク７０としてワーク取付口４０に取り付けられたとき、チューブ７５は液回収タンク２０１の内部に露出し、且つ、ワーク７０はチューブ延伸方向に沿って傾斜する。

一般化されたワーク７０において、チューブ７５は、「一方向に延びる一本以上の柱状部材」に相当する。また、ワーク７０は、ワーク取付口４０に取り付けられた状態で液回収タンク１０１の内部と外部とを貫通する開口として、通気空間７７を有する。吸引装置５により液回収タンク２０１の内部が負圧になると、チューブ７５及びフィン７６の隙間に残った余剰処理液は、隙間から主に通気方向に沿って液回収タンク２０１の内部に放出される。

図４を参照し、ワーク７０が水平面に対して傾斜して取り付けられることの技術的意義を説明する。図４（ａ）、（ｂ）において紙面の上下方向は天地方向である。図４（ａ）にはワーク７０を水平に置いたとき、図４（ｂ）にはワーク７０を傾斜させて置いたときに隙間（通気空間７７）に溜まった処理液Ｌに作用する圧力ヘッドＨ及び表面張力Ｘの平衡関係を示す。水平面に対する傾斜角をθとすると、表面張力の鉛直方向成分はＸｃｏｓθで表される。

図４（ａ）に示す「傾斜角θ＝０°」の状態では、「Ｘｃｏｓθ（＝Ｘ）＝Ｈ」であり平衡状態となっている。この平衡状態では処理液Ｌはワーク７０の表面でブリッジされ、放出されにくい。したがって、液回収タンク２０１に効率良く回収されない。これに対し、図４（ｂ）に示す「０°＜傾斜角θ＜９０°」の状態では、水頭位置が高く圧力ヘッドＨ^*が十分に大きいため、「Ｘｃｏｓθ＜＜Ｈ^*」となる。そのため、圧力ヘッドＨ^*と表面張力Ｘとの平衡ブリッジが崩壊し、処理液Ｌは大粒の液滴となって流れ落ちる。したがって、処理液Ｌの回収効率が向上する。特に柱状部材であるチューブ７５が傾斜方向に延びていると、処理液Ｌはチューブ７５を伝って流れ落ちやすくなる。

次に図５を参照する。第１実施形態の液回収システム１０１は、ワーク取付口４０に取り付けられる部分のサイズが互いに異なる複数種のワーク７０に適用されるものとする。ワーク取付口４０は、ワーク取付口４０の一部を塞ぐように移動可能な一つ以上のスライドプレート４１、４２、４３により、ワーク７０のサイズに応じてサイズが可変に構成されている。図５（ａ）には、比較的大きいサイズのワーク７０Ａの取付時、図５（ｂ）には、比較的小さいサイズのワーク７０Ｂの取付時の状態を示す。以下の文中では、サイズが不特定のワークの符号として「７０」を用いる。ワーク７０の形状は、略直方体状に簡略化して示す。

スライドプレート４１、４２は左右方向に移動可能であり、それぞれサーボモータ式直動可変機構４５、４６によりワーク７０の左右の側面を押圧する。スライドプレート４３は、上下方向に移動可能であり、ワーク７０の下方に配置されてワーク７０の下側面を押圧する。ワーク７０の上側面には図示しない保持プレートが当接する。これにより、略直方体状のワーク７０は、サイズに依らず、スライドプレート４１、４２、４３により保持可能である。なお、実際にはワーク７０の詳細な凹凸形状等に応じてスライドプレートに逃がし部等が形成されてもよい。

次に図６を参照し、吸引装置５の吸引風量の調整について説明する。吸引風量が臨界値を超えるとワーク７０から処理液が吸引され始め、吸引風量の増加に従って、吸引される処理液量も増加する。吸引風量が下限Ｑｍｉｎ未満の場合、吸引不足により余剰の処理液を十分に除去することができない。一方、吸引風量が上限Ｑｍａｘを超える場合、吸引過剰によりワーク７０を乾燥させてしまう。そこで、吸引風量が下限Ｑｍｉｎから上限Ｑｍａｘまでの適正範囲に入るように吸引装置５の出力が調整される。例えば、吸引ファンを回転させるモータへの供給電力がインバータの電圧制御により調整される。

また、図５に示すように、サイズの異なる複数種のワーク７０Ａ、７０Ｂに適用される液回収システムでは、ワーク７０Ａ、７０Ｂのサイズによる開口抵抗、すなわち通気空間７７を通過する空気抵抗の差に応じて、適正範囲となる吸引風量の範囲が変動する。そこで、例えば対象ワークの型式毎に吸引装置５の目標出力を記憶しておき、次に取り付けられるワークの型式を自動的に読み取って吸引装置５の出力を調整することで、多品種少量生産にも対応が容易となる。

（第２実施形態）
第２実施形態について、第１実施形態の図５に対応する図７を参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態と同様に、ワーク取付口４０に取り付けられる部分のサイズが互いに異なる複数種のワーク７０に適用されることを前提とする。そして、スライドプレート４１Ｐ～４３Ｐは、通常の無垢板でなく、パンチングプレート等の有孔板材、又は通気ボード等の多孔質板材で形成されている。

この有孔板材又は多孔質板材は、ワーク７０の開口抵抗と同等の開口抵抗を有している。詳しくは、スライドプレート４１Ｐ～４３Ｐは、全体が有孔板材又は多孔質板材で形成されていなくてもよく、少なくともスライド動作時にワーク取付口４０の一部を塞ぐ可能性のある部分がワーク７０の開口抵抗と同等の開口抵抗を有していればよい。また、「同等の開口抵抗」の「同等」の範囲は厳密でなく、通常の無垢板で閉塞されている構成より抵抗が小さく、開放されている構成より抵抗が大きいという程度であってもよい。

これにより第２実施形態では、ワーク取付口４０においてワーク７０が設置される部分と、スライドプレート４１Ｐ～４３Ｐにより塞がれる部分との開口抵抗が同等となり、ワーク７０のサイズによる適正範囲の差が小さくなる。したがって、吸引装置５の出力調整を無くすか、或いは簡易的な微調整レベルに抑えることができる。

以下の第３～第５実施形態の液回収システムは、スライドプレートの構成に関し、通常の無垢板を用いる第１実施形態、有孔板材又は多孔質板材を用いる第２実施形態のいずれと組み合わされてもよい。

（第３実施形態）
図８に、第３実施形態による液回収システム１０３を示す。第３実施形態は、第１実施形態と同じ液回収タンク２０１において、液溜まり部３６の処理液Ｌａｃｃの表面に飛散抑制部材２８を浮かべている点のみが異なる。飛散抑制部材２８は、例えば樹脂製の網や繊維マット等により構成され、吸引装置５の動作により吸引室３３が負圧になったとき、処理液Ｌａｃｃの表面からの飛散や蒸発が抑制される。これにより、処理液の回収効率をより向上させることができる。

（第４実施形態）
図９に、第４実施形態による液回収システム１０４を示す。第４実施形態の液回収タンク２０４は、側板２３の下部が外側に突出しており、その内部に液溜まり部３６が設けられている。つまり、液溜まり部３６は、回収室３２の真下を避けた位置に配置されるだけでなく、さらに吸引室３３の真下を避けた位置に隔離して配置される。これにより、液溜まり部３６に溜まった処理液Ｌａｃｃが吸引によって飛散しにくくなる。したがって、処理液の回収効率を向上させることができる。

（第５実施形態）
図１０に、第５実施形態による液回収システム１０５を示す。上記実施形態とは異なり第５実施形態の液回収タンク２０５は、天板２１の一部にワーク取付口４０が形成されており、ワーク７０は、ワーク取付口４０に略水平姿勢で取り付けられる。すなわち、熱交換器のチューブ７５が水平に延び、フィン７６の通気空間７７が鉛直方向を向いた状態で余剰処理液が吸引される。なお、図１０には、ワーク取付口４０のサイズ可変機構の図示を省略する。

第５実施形態では、ワーク７０の傾斜による平衡ブリッジ崩壊の効果を除き、上記実施形態と同様の効果が得られる。使用する処理液の粘度、又は、チューブ７５の表面形状や間隔等の条件によっては表面張力が比較的小さく、液滴が容易に流れ落ちる場合もある。そのような場合、第５実施形態では、液回収タンク２０５の形状やワーク７０の搬送装置の構成を単純にすることができる。

（その他の実施形態）
（ａ）ワーク取付口４０に取り付けられる部分のワーク７０のサイズが一種類の場合、スライドプレートによるワーク取付口４０のサイズ可変構成は無くてもよい。また、吸引装置５の吸引風量の調整機能が無くてもよい。

（ｂ）ワーク７０は、チューブ７５及びフィン７６を有する熱交換器に限らず、処理液による処理工程後に隙間に余剰の処理液が残る可能性のあるどのようなワークでもよい。本発明は、ワークに隙間が多く処理液が残りやすい場合や処理液を回収するニーズが高い場合に特に有効である。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０１、１０３、１０４、１０５・・・液回収システム、
２０１、２０４、２０５・・・液回収タンク、
２１・・・天板、２２、２３・・・側板、２４・・・外底板（底板）、
３６・・・液溜まり部、
４０・・・ワーク取付口、
５・・・吸引装置、６・・・排出ポンプ、
７０・・・ワーク（熱交換器）。

Claims

処理液による処理工程後にワーク（７０）の隙間に残った余剰の処理液を回収する液回収システムであって、
少なくとも天板（２１）、側板（２２、２３）及び底板（２４）により囲まれた筐体の天側に開口するワーク取付口（４０）が形成され、前記ワーク取付口に取り付けられた前記ワークから放出された余剰の処理液が貯留される液回収タンク（２０１、２０４、２０５）と、
前記液回収タンクの内部の空気を吸引して前記液回収タンクの内部を負圧にし、前記ワークから余剰の処理液を前記液回収タンクの内部に放出させる吸引装置（５）と、
前記液回収タンクの底部に設けられた液溜まり部（３６）に溜まった処理液を排出する排出ポンプ（６）と、
を備え、
前記ワーク取付口に取り付けられる部分のサイズが互いに異なる複数種のワーク（７０Ａ、７０Ｂ）に適用され、
前記ワーク取付口は、前記ワーク取付口の一部を塞ぐように移動可能な一つ以上のスライドプレート（４１～４３、４１Ｐ～４３Ｐ）により、前記ワークのサイズに応じてサイズが可変に構成されている液回収システム。
前記吸引装置は、前記ワークのサイズに応じて吸引風量が所定の適正範囲に入るように調整される請求項１に記載の液回収システム。
前記ワークは、前記ワーク取付口に取り付けられた状態で前記液回収タンクの内部と外部とを貫通する開口を有するものであり、
前記スライドプレート（４１Ｐ～４３Ｐ）は、少なくともスライド動作時に前記ワーク取付口の一部を塞ぐ可能性のある部分が、前記ワークの開口を通過する空気抵抗である開口抵抗と同等の開口抵抗を有する有孔板材又は多孔質板材で形成されている請求項１または２に記載の液回収システム。
前記ワーク取付口は、水平面に対して傾斜している請求項１～３のいずれか一項に記載の液回収システム。
前記ワークは、一方向に延びる一本以上の柱状部材（７５）を有しており、
前記柱状部材が前記液回収タンクの内部に露出し、且つ、前記柱状部材の延びる方向に沿って傾斜するように前記ワーク取付口に取り付けられる請求項４に記載の液回収システム。
前記液溜まり部は、前記ワーク取付口の真下を避けた位置に配置されている請求項１～５のいずれか一項に記載の液回収システム。