JP2003225623A - 蒸気洗浄方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 省エネルギーを図ることができ、しかも、溶
剤の節約による経済性の向上と同時に安全性や作業環境
の向上に貢献できる蒸気洗浄方法およびその装置を提供
する。 【構成】 洗浄液を蒸気発生槽１で蒸発させて洗浄蒸気
を発生させ、この洗浄蒸気を被洗浄物が収容される洗浄
槽２に供給させて被洗浄物の蒸気洗浄を行なうととも
に、洗浄後の洗浄蒸気をコンデンサーで凝縮冷却してそ
の蒸気ドレンを蒸気発生槽１に返送させる蒸気洗浄方法
において、洗浄槽１で被洗浄物を洗浄した直後の洗浄蒸
気を一次コンデンサー３で等温凝縮してその蒸気ドレン
を蒸気発生槽１に返送するとともに、一次コンデンサー
３で凝縮しなかった残りの洗浄蒸気を二次コンデンサー
５で過冷却してその蒸気ドレンを蒸気発生槽１に返送す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素系溶媒に
代表される有機溶媒系洗浄液の蒸気を用いて蒸気洗浄を
行なう蒸気洗浄方法およびその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】加工油等の汚れを有する各種の金属部品
（ワーク）の洗浄には、炭化水素系溶媒に代表される有
機溶媒系洗浄液の蒸気を用いて蒸気洗浄を行なう蒸気洗
浄装置が使用されている。この蒸気洗浄装置は、蒸気発
生槽と洗浄槽とを備え、蒸気発生槽で有機溶媒系洗浄剤
を溶解して洗浄液を沸騰蒸発させて洗浄液の蒸気（以
下、「洗浄蒸気」と称す）を発生させ、この洗浄蒸気を
洗浄槽に収容される被洗浄物に接触させて被洗浄物の蒸
気洗浄を行なうようになっている。この蒸気洗浄装置で
は、蒸気発生槽を真空ポンプにより真空吸引することに
より、大気圧下で沸点が例えば１７０℃〜２００℃の洗
浄液を沸点以下の温度（約１２０℃）で沸騰蒸発させる
ようにしている。また、この蒸気洗浄装置では、洗浄後
の洗浄蒸気をコンデンサーで凝縮冷却してその蒸気ドレ
ンを蒸気発生槽に返送し、その蒸気ドレンを蒸気発生槽
で再蒸発させて洗浄蒸気に再生するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の蒸気
洗浄装置は、洗浄後の洗浄蒸気を凝縮冷却するコンデン
サーが１台であるため、コンデンサーの冷却条件が不充
分で蒸気側の出口温度が高い場合には、真空ポンプから
大気に放出される洗浄蒸気の量が多大になり、溶剤のロ
スによる不経済性と同時に安全性や作業環境の悪化を招
く不利がある。逆にコンデンサーの冷却条件が充分で蒸
気側の出口温度が低い場合には、真空ポンプから大気に
放出される洗浄蒸気の量が少なくなり、溶剤の節約によ
る経済性の向上と同時に安全性や作業環境を改善できる
が、コンデンサーで凝縮冷却された洗浄蒸気の蒸気ドレ
ンを洗浄蒸気に再生させるために要するエネルギー消費
量が大きい不利がある。即ち、コンデンサーの蒸気側の
出口温度が低い場合、凝縮された洗浄蒸気の蒸気ドレン
の温度も低い温度に冷却されることになり、この低い温
度に冷却された大量の蒸気ドレンが蒸気発生槽に返送さ
れると、蒸気発生槽への熱エネルギー負荷が大きくな
り、蒸気ドレンを洗浄蒸気に再生させるために多大なエ
ネルギーが必要となる。

【０００４】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
ので、省エネルギーを図ることができ、しかも、溶剤の
節約による経済性の向上と同時に安全性や作業環境の向
上に貢献できる蒸気洗浄方法およびその装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の蒸気洗浄方法は、有機溶媒系洗浄液を蒸気
発生槽で蒸発させて洗浄蒸気を発生させ、この洗浄蒸気
を洗浄槽に収容される被洗浄物に接触させて被洗浄物の
蒸気洗浄を行なうとともに、洗浄後の洗浄蒸気をコンデ
ンサーで凝縮冷却し、その蒸気ドレンを前記蒸気発生槽
に返送させて洗浄蒸気に再生する蒸気洗浄方法におい
て、前記洗浄槽で被洗浄物を洗浄した直後の洗浄蒸気を
一次コンデンサーで等温凝縮してその蒸気ドレンを前記
蒸気発生槽に返送するとともに、前記一次コンデンサー
で凝縮しなかった残りの洗浄蒸気を二次コンデンサーで
過冷却してその蒸気ドレンを前記蒸気発生槽に返送する
ようにしている。

【０００６】このような蒸気洗浄方法を実施するための
蒸気洗浄装置としては、有機溶媒系洗浄液を蒸発させて
洗浄蒸気を発生する蒸気発生槽と、該蒸気発生槽で発生
した洗浄蒸気を被洗浄物に接触させて被洗浄物の蒸気洗
浄を行なう洗浄槽と、該洗浄槽で被洗浄物を洗浄した直
後の洗浄蒸気を等温凝縮する一次コンデンサーと、該一
次コンデンサーの等温凝縮で生じた蒸気ドレンを回収
し、その蒸気ドレンを前記蒸気発生槽に返送させる一次
ドレンタンクと、前記一次コンデンサーで凝縮しなかっ
た残りの洗浄蒸気を過冷却する二次コンデンサーと、該
二次コンデンサーの過冷却で生じた蒸気ドレンを回収
し、その蒸気ドレンを前記蒸気発生槽に返送させる二次
ドレンタンクと、該二次ドレンタンクを真空吸引する真
空ポンプとを具備している。

【０００７】また、他の蒸気洗浄装置としては、有機溶
媒系洗浄液を蒸発させて洗浄蒸気を発生する蒸気発生槽
と、該蒸気発生槽で発生した洗浄蒸気を被洗浄物に接触
させて被洗浄物の蒸気洗浄を行なう洗浄槽と、該洗浄槽
で被洗浄物を洗浄した直後の洗浄蒸気を等温凝縮して蒸
気ドレンを回収し、その蒸気ドレンを前記蒸気発生槽に
返送させる一次コンデンサー兼ドレンタンクと、前記一
次コンデンサーで凝縮しなかった残りの洗浄蒸気を過冷
却する二次コンデンサーと、該二次コンデンサーの過冷
却で生じた蒸気ドレンを回収し、その蒸気ドレンを前記
蒸気発生槽に返送させる二次ドレンタンクと、該二次ド
レンタンクを真空吸引する真空ポンプとを具備してい
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明に係る蒸気洗浄装置の一例
を示すフローシート図で、蒸気発生槽１、洗浄槽２、一
次コンデンサー３、一次ドレンタンク４、二次コンデン
サー５、二次ドレンタンク６および真空ポンプ７から主
として構成されている。蒸気発生槽１の天井部には、第
１蒸気用配管８が設けられており、この第１蒸気用配管
８は洗浄槽２の側方上部に接続されている。洗浄槽２の
底部には、第２蒸気用配管９が設けられており、この第
２蒸気用配管９は一次コンデンサー３の蒸気側の入口に
接続されている。一次コンデンサー３の蒸気側の出口に
は、第３蒸気用配管１０が設けられており、この第３蒸
気用配管１０は一次ドレンタンク４の側方上部に接続さ
れている。一次ドレンタンク４の底部には、第１ドレン
用配管１１が設けられており、この第１ドレン用配管１
１は蒸気発生槽１の側方下部に接続されている。また、
一次ドレンタンク４の天井部には、第４蒸気用配管１２
が設けられており、この第４蒸気用配管１２は二次コン
デンサー５の蒸気側の入口に接続されている。二次コン
デンサー５の蒸気側の出口には、第５蒸気用配管１３が
設けられており、この第５蒸気用配管１３は二次ドレン
タンク６の側方上部に接続されている。二次ドレンタン
ク６の底部には、第２ドレン用配管１４が設けられてお
り、この第２ドレン用配管１４は第１ドレン用配管１１
を介して蒸気発生槽１の側方下部に接続されている。ま
た、二次ドレンタンク６の天井部には、第６蒸気用配管
１５が設けられており、この第６蒸気用配管１５は真空
ポンプ７の吸込側に接続され、この真空ポンプ７により
蒸気発生槽１から二次ドレンタンク６までが所定の減圧
状態に真空吸引されている。

【００１０】蒸気発生槽１は、例えば炭化水素系溶剤等
の有機溶媒系洗浄液を蒸発させて洗浄蒸気を発生させる
もので、洗浄液が所定のレベルで貯溜されるとともに、
その洗浄液中に温度調節が可能な加熱手段１６が設けら
れており、この加熱手段１６により洗浄液を加熱するこ
とにより、洗浄液が沸騰蒸発して洗浄蒸気を発生する。
蒸気発生槽１内を真空ポンプ７により所定の減圧状態に
真空吸引することにより、蒸気発生槽１内の洗浄液の沸
点が低下し、洗浄液を比較的低沸点で蒸発させることが
できる。

【００１１】蒸気発生槽１で発生した洗浄蒸気は、真空
ポンプ７の真空吸引により第１蒸気用配管８を通じて洗
浄槽２に送られる。

【００１２】洗浄槽２は、蒸気発生槽１から送られてき
た洗浄蒸気を被洗浄物に接触させて蒸気洗浄を行なうも
ので、被洗浄物が入った洗浄治具１７が収容されるよう
になっており、蒸気発生槽１から送られてきた洗浄蒸気
が、洗浄治具１７内の被洗浄物に接触して被洗浄物に付
着している加工油等の汚れを溶解除去することにより、
被洗浄物を洗浄する。洗浄治具１７は、有底筒状の箱か
らなり、その内部に被洗浄物を入れて洗浄槽２内に設け
られた受け部材１８上に載置されるようになっている。
また、洗浄治具１７は、その底板を例えば多数の小孔を
有するパンチングメタル等の多孔部材で形成することに
より、被洗浄物が入った内部を洗浄蒸気が通過するよう
になっている。

【００１３】洗浄槽２で被洗浄物を洗浄した後の洗浄蒸
気は、真空ポンプ７の真空吸引により第２蒸気用配管９
を通じて一次コンデンサー３に送られる。

【００１４】一次コンデンサー３は、洗浄槽２で被洗浄
物を洗浄した後の洗浄蒸気を等温凝縮するもので、その
内部に冷媒（例えば冷却水）が流通されるようになって
おり、洗浄槽２から送られてきた洗浄蒸気と冷媒との間
で熱交換を行なうことにより、洗浄蒸気を等温凝縮す
る。一次コンデンサー３としては、プレート式のものが
用いられているが、２重管式、多管式、コイル式、スパ
イラル式等のものを用いることも可能である。

【００１５】一次コンデンサー３で等温凝縮された洗浄
蒸気は、真空ポンプ７の真空吸引により第３蒸気用配管
１０を通じて一次ドレンタンク４に送られる。

【００１６】一次ドレンタンク４は、一次コンデンサー
３の等温凝縮で生じた蒸気ドレン（以下、「一次ドレ
ン」と称す）を回収するもので、その内部に金属メッシ
ュデミスター１９が設けられており、この金属メッシュ
デミスター１９により等温凝縮された洗浄蒸気から凝縮
ドレンを捕集することにより、一次ドレンを回収する。
一次ドレンタンク４と蒸気発生槽１とを接続する第１ド
レン用配管１１には一次ドレン返送ポンプ２０が設けら
れており、この一次ドレン返送ポンプ２０により一次ド
レンタンク４に回収された一次ドレンが第１ドレン用配
管１１を通じて蒸気発生槽１に返送される。そして、蒸
気発生槽１に返送された一次ドレンは、加熱手段１６に
より加熱されることにより、再蒸発して洗浄蒸気に再生
される。

【００１７】一次コンデンサー３で凝縮しなかった残り
の洗浄蒸気（以下、「未凝縮洗浄蒸気」と称す）は、真
空ポンプ７の真空吸引により第４蒸気用配管１２を通じ
て二次コンデンサー５に送られる。

【００１８】二次コンデンサー５は、一次コンデンサー
３で凝縮しなかった残りの未凝縮洗浄蒸気を過冷却する
もので、その内部に冷媒（例えば冷却水）が流通される
ようになっており、一次ドレンタンク４から送られてき
た未凝縮洗浄蒸気と冷媒との間で熱交換を行なうことに
より、未凝縮洗浄蒸気を過冷却する。二次コンデンサー
５としては、２重管式、多管式、コイル式、スパイラル
式、プレート式等のものが用いられるが、過冷却用とし
てはプレート式のものが最も好ましい。

【００１９】二次コンデンサー５で過冷却された未凝縮
洗浄蒸気は、真空ポンプ７の真空吸引により第５蒸気用
配管１３を通じて二次ドレンタンク６に送られる。

【００２０】二次ドレンタンク６は、二次コンデンサー
４の過冷却で生じた蒸気ドレン（以下、「二次ドレン」
と称す）を回収するもので、その内部に金属メッシュデ
ミスター２１が設けられており、この金属メッシュデミ
スター２１により過冷却された未凝縮洗浄蒸気から凝縮
ドレンを捕集することにより、二次ドレンを回収する。

【００２１】二次ドレンタンク６と第１ドレン用配管１
１を介して蒸気発生槽１とを接続する第２ドレン用配管
１４には二次ドレン返送ポンプ２２が設けられており、
この二次ドレン返送ポンプ２２により二次ドレンタンク
６に回収された二次ドレンが第２ドレン用配管１４およ
び第１ドレン用配管１１を通じて蒸気発生槽１に返送さ
れる。そして、蒸気発生槽１に返送された二次ドレン
は、加熱手段１６により加熱されることにより、再蒸発
して洗浄蒸気に再生される。

【００２２】そして、二次コンデンサー６で凝縮しきれ
なかった極微量の洗浄蒸気は、真空ポンプ７の真空吸引
により第６蒸気用配管１５を通じて真空ポンプ７に送ら
れた後、真空ポンプ７から大気に放出される。

【００２３】本発明の蒸気洗浄装置によれば、洗浄槽２
で被洗浄物を洗浄した直後の洗浄蒸気を一次コンデンサ
ー３で等温凝縮し、その等温凝縮された洗浄蒸気から蒸
気ドレンが一次ドレンタンクにより回収されて蒸気発生
槽１に返送されるから、洗浄後の洗浄蒸気の大半が、洗
浄槽２の出口温度（蒸気発生槽１での蒸発温度に近似し
た温度）に近似した温度で一次ドレンとして蒸気発生槽
１に返送される。これにより、蒸気発生槽１において蒸
気ドレンを少ないエネルギー消費で洗浄蒸気に再生させ
ることが可能であり、蒸気ドレンを洗浄蒸気に再生させ
るために要するエネルギーの省エネルギー化を図ること
ができる。しかも、一次コンデンサー３で凝縮しなかっ
た残り僅かの洗浄蒸気は二次コンデンサー５で充分に過
冷却されるため、真空ポンプ７から大気に放出される洗
浄蒸気の量が極めて少なくなり、溶剤を節約できて経済
性が向上すると同時に安全性や作業環境を高めることが
できる。このとき、二次コンデンサー５の過冷却された
洗浄蒸気の蒸気ドレン（二次ドレン）は低い温度に冷却
されているが、その量が極めて少ないため、蒸気発生槽
１に返送されても、蒸気発生槽１へのエネルギー負荷は
極めて小さい。

【００２４】次に、従来装置と本発明装置との蒸気ドレ
ンを洗浄蒸気に再生させるのに必要なエネルギーの計算
および本発明装置の省エネルギー率の計算を下記に示
す。

【００２５】＜設定条件＞ ・洗浄溶剤：パラフィン系炭化水素（第２石油類） ・蒸気発生量：１００Ｋｇ／ｈｒ ・蒸発温度（洗浄温度）：１２０℃ ・従来装置のコンデンサーの出口点の蒸気温度：３０℃ ・本発明装置の一次コンデンサーの出口点の蒸気温度：
１１０℃ ・本発明装置の一次コンデンサーの出口点の蒸気の等温
凝縮率：９５％ ・本発明装置の二次コンデンサーの出口点の蒸気温度：
３０℃ ・蒸発潜熱：２２６ＫＪ/Ｋｇ（５４Ｋｃａｌ/Ｋｇ） ・液の比熱：２．３ＫＪ/Ｋｇ（０．５５Ｋｃａｌ/Ｋ
ｇ）

【００２６】＜従来装置での必要エネルギー計算＞ ｑ＝(100)｛(0.55)(120−30)＋54｝＝10,350Kcal/hr

【００２７】＜本発明装置での必要エネルギー計算＞ ｑ＝(100)｛(0.95)(0.55)(120-110)＋(0.05)(0.55)(120
-30)＋54｝＝6,170Kcal/hr

【００２８】＜本発明装置における省エネルギー率：η
＞ η＝｛(10,350-6,170)/10,350｝(100)＝40％（但し蒸気
発生槽の放熱ロスは無視）

【００２９】以上のとおり、本発明装置によれば、従来
装置では蒸気ドレンを洗浄蒸気に再生させるのに１０，
３５０Ｋｃａｌ／ｈｒのエネルギーを必要とするのに対
して、その必要なエネルギーは６，１７０Ｋｃａｌ／ｈ
ｒで済み、その省エネルギー率は４０％に達する。

【００３０】尚、上記実施形態では、洗浄槽２で被洗浄
物を洗浄した直後の洗浄蒸気を等温凝縮する一次コンデ
ンサー３と、この一次コンデンサー３の等温凝縮で生じ
た一次ドレンを回収する一次ドレンタンク４とを別に設
けているが、図２に示すように、両者の機能を共有する
一次コンデンサー兼ドレンタンク２３のみ設けてもよ
い。一次コンデンサー兼ドレンタンク２３は、その内周
にコイル式の内蔵コンデンサー２４を設けるとともに、
内蔵コンデンサー２４の上方に金属メッシュデミスター
２５を設けており、洗浄槽２から第２蒸気用配管９を通
じて送られてきた洗浄蒸気を内蔵コンデンサー２４で等
温凝縮するとともに、金属メッシュデミスター２５で内
蔵コンデンサー２４の等温凝縮で生じた一次ドレンを回
収し、回収した一次ドレンが一次ドレン返送ポンプ２０
により第１ドレン用配管１１を通じて蒸気発生槽１に返
送されるとともに、内蔵コンデンサー２４で凝縮しなか
った残りの未凝縮洗浄蒸気が第４蒸気用配管１２を通じ
て二次コンデンサー４に送られる。一次コンデンサー兼
ドレンタンク２３の内蔵コンデンサー２４としては、コ
イル式のものを用いるのが望ましいが、多管式やスパイ
ラル式等のものを用いることも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、洗浄後
の洗浄蒸気を凝縮冷却するコンデンサーを一次コンデン
サーと二次コンデンサーとの２台設け、洗浄槽で被洗浄
物を洗浄した直後の洗浄蒸気を一次コンデンサーで等温
凝縮してその蒸気ドレンを蒸気発生槽に返送するととも
に、前記一次コンデンサーで凝縮しなかった残りの洗浄
蒸気を二次コンデンサーで過冷却してその蒸気ドレンを
前記蒸気発生槽に返送するようにしたから、洗浄後の洗
浄蒸気の大半を、洗浄槽の出口温度（蒸気発生槽での蒸
発温度に近似した温度）に近似した温度で蒸気ドレンと
して蒸気発生槽に返送させることができ、これにより蒸
気発生槽で蒸気ドレンを洗浄蒸気に再生させるために要
するエネルギー消費量が減少して省エネルギーを図るこ
とができるとともに、一次コンデーサーで凝縮しなかっ
た残り僅かの洗浄蒸気が二次コンデンサーで過冷却され
ることにより、大気に放出される洗浄蒸気の量が減少し
て溶剤の節約による経済性の向上と同時に安全性や作業
環境の向上に貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の蒸気洗浄装置を示すフロー
シート図。

【図２】本発明の他の実施形態の蒸気洗浄装置を示すフ
ローシート図。

【符号の説明】

１ 蒸気発生槽 ２ 洗浄槽 ３ 一次コンデンサー ４ 一次ドレンタンク ５ 二次コンデンサー ６ 二次ドレンタンク ７ 真空ポンプ １６ 加熱手段 １７ 洗浄治具 ２０ 一次ドレン返送ポンプ ２２ 二次ドレン返送ポンプ ２３ 一次コンデンサー兼ドレンタンク ２４ 内蔵コンデンサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機溶媒系洗浄液を蒸気発生槽で蒸発さ
   せて洗浄蒸気を発生させ、この洗浄蒸気を洗浄槽に収容
   される被洗浄物に接触させて被洗浄物の蒸気洗浄を行な
   うとともに、洗浄後の洗浄蒸気をコンデンサーで凝縮冷
   却し、その蒸気ドレンを前記蒸気発生槽に返送させて洗
   浄蒸気に再生する蒸気洗浄方法において、 前記洗浄槽で被洗浄物を洗浄した直後の洗浄蒸気を一次
   コンデンサーで等温凝縮してその蒸気ドレンを前記蒸気
   発生槽に返送するとともに、前記一次コンデンサーで凝
   縮しなかった残りの洗浄蒸気を二次コンデンサーで過冷
   却してその蒸気ドレンを前記蒸気発生槽に返送するよう
   にしたことを特徴とする蒸気洗浄方法。
2. 【請求項２】 有機溶媒系洗浄液を蒸発させて洗浄蒸気
   を発生する蒸気発生槽と、該蒸気発生槽で発生した洗浄
   蒸気を被洗浄物に接触させて被洗浄物の蒸気洗浄を行な
   う洗浄槽と、該洗浄槽で被洗浄物を洗浄した直後の洗浄
   蒸気を等温凝縮する一次コンデンサーと、該一次コンデ
   ンサーの等温凝縮で生じた蒸気ドレンを回収し、その蒸
   気ドレンを前記蒸気発生槽に返送させる一次ドレンタン
   クと、前記一次コンデンサーで凝縮しなかった残りの洗
   浄蒸気を過冷却する二次コンデンサーと、該二次コンデ
   ンサーの過冷却で生じた蒸気ドレンを回収し、その蒸気
   ドレンを前記蒸気発生槽に返送させる二次ドレンタンク
   と、該二次ドレンタンクを真空吸引する真空ポンプとを
   具備したことを特徴とする蒸気洗浄装置。
3. 【請求項３】 有機溶媒系洗浄液を蒸発させて洗浄蒸気
   を発生する蒸気発生槽と、該蒸気発生槽で発生した洗浄
   蒸気を被洗浄物に接触させて被洗浄物の蒸気洗浄を行な
   う洗浄槽と、該洗浄槽で被洗浄物を洗浄した直後の洗浄
   蒸気を等温凝縮して蒸気ドレンを回収し、その蒸気ドレ
   ンを前記蒸気発生槽に返送させる一次コンデンサー兼ド
   レンタンクと、前記一次コンデンサーで凝縮しなかった
   残りの洗浄蒸気を過冷却する二次コンデンサーと、該二
   次コンデンサーの過冷却で生じた蒸気ドレンを回収し、
   その蒸気ドレンを前記蒸気発生槽に返送させる二次ドレ
   ンタンクと、該二次ドレンタンクを真空吸引する真空ポ
   ンプとを具備したことを特徴とする蒸気洗浄装置。