JP2007054690A - 回収液成分の回収装置および回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気ガス中の洗浄液成分の高い回収率を発揮し小型化された回収装置、およびガス中の洗浄液成分の高回収率を実現することができる洗浄液成分の回収方法の提供。
【解決手段】
冷却コイルを備える第一と第二の冷却槽１１ａ、１１ｂと、自由膨張空間として機能する膨張槽１６と、を備える膨張冷却部１０を中心的に備える回収装置である。この装置において、内部が減圧化されている第一冷却槽１１ａおよび第二冷却槽１１ｂで排気ガスが膨張および強制冷却されるので、排気ガスが効果的に冷却されて洗浄液成分が確実に回収される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排気ガス中の回収液成分を回収するための回収装置およびその回収方法に関するものである。

出願人は、既に種々の洗浄装置を提案しており非常に好評を博している。その一つの洗浄装置は、図４に示すように、開閉弁を介して互いに連通する洗浄槽５１及び貯留槽５２と、これらを所定レベルまで減圧可能な真空ポンプＶＰと、貯留槽５２から導入された洗浄液を加熱している蒸気発生槽５３と、凝縮機構５４を介して蒸気発生槽５３に接続され、蒸気発生槽５３を減圧状態に維持すると共に、凝縮機構５４によって液化された洗浄液を貯留槽５２に供給する蒸留再生部５５とを備えて構成されている（特許文献１）。

洗浄液としては、炭化水素系のものが好適に使用され、その排気ガスは、真空ポンプＶＰに吸引されて、コールドトラップ５６と排気ファンＦとを経由して大気に開放されている。但し、通常は、真空ポンプＶＰの吐出側にサイレンサーが配置されるので、サイレンサーによる冷却凝縮によって洗浄液を回収するのが一般的である。
特開平０９−１４１２１６公報

ところが、排気ガスは、洗浄槽５１における蒸気洗浄時に加熱される上に、真空ポンプ内で加圧されて圧縮熱も持つので、これをサイレンサーを経由して単純に常圧下に戻すだけでは、洗浄液の回収率が極めて低い。そのため、従来は、洗浄液の消費量の大部分は、高濃度の洗浄液成分を含んだ排気ガスとして大気に排出されることになり、多大なる資源の無駄遣いが生じていた。また、排出された洗浄液成分が周囲に与える影響についても厳しく配慮すべきであり、この意味でも、洗浄液成分の排出を効果的に抑制することが強く望まれる。

ここで、特許文献１のように、専用のコールドトラップを設けることは可能であるが、常圧下での冷却凝縮では洗浄液の回収率に限界があり、コールドトラップ部を相当に大容量化しない限り十分に冷却できず、洗浄液を確実に回収できない。

本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたものであって、装置規模を大型化することなく、洗浄装置の排気ガスなどに含まれる回収液成分を確実に回収できる回収装置や洗浄装置を提供することを目的とする。また、本発明は、排気ガス中の回収液成分の高回収率を実現することができる回収液成分の回収方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、種々検討した結果、本発明者は、洗浄液成分を含む排気ガスを減圧下で膨張させて急激に冷却させることで、洗浄液成分の回収率を飛躍的に向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち請求項１に係る発明は、回収液成分を含む排気ガスを受けて減圧下で膨張させると共に、冷却機構によって強制冷却させる膨張冷却部を備えて回収液成分を液化回収する回収装置である。また、請求項２に係る発明は、回収液成分を含む排気ガスを受けて減圧下で膨張させる膨張冷却部と、前記膨張冷却部から導入された排気ガスの膨張状態を解除して気液接触させる凝縮部と、を備えて回収液成分を液化回収する回収装置である。

また、本発明は、回収液成分を含む排気ガスを受けて減圧下で膨張させると共に、冷却機構によって強制冷却させる膨張冷却工程を備える回収液成分の回収方法である。

請求項１に係る発明では、排気ガスを減圧状態の膨張空間に供給する上に、その排ガスを強制冷却するので、排気ガスを極めて効果的に急速に冷却することができる。一般に、気体を自由膨張させると、膨張による密度低下に伴って粒子の熱運動が並進運動に変わり温度が急速に低下するが、請求項１に係る発明では、この状態で更に強制冷却するので、冷却槽を大型化することなく洗浄液などの回収率を飛躍的に向上させることができる。また、請求項２に係る発明では、急激に温度を降下させると共に、その後、膨張状態を解除して気液接触させるので、洗浄液などの回収率を飛躍的に向上させることができる。

本発明の回収液は、特に限定されないが、典型的には、洗浄液や塗料などの揮発性有機化合物であり、また、排気ガスは、典型的には、揮発性有機化合物を含有する高温ガスである。

前記膨張冷却部は、好ましくは、冷却能力の異なる複数の冷却槽が直列に接続されて構成されている。かかる構成を採ると、上流側から下流側に向けて段階的に冷却されることになり、また、下流側の冷却槽では、冷却機構を省略することも可能となる。なお、冷却機構を省略した冷却槽は、排気ガスの膨張空間として機能するので、図２に示す実施形態では、特にこれを膨張槽と称している。

本発明では、膨張冷却部と凝縮部の間に、膨張冷却部の排気ガスを吸引する吸引部（好ましくはエゼクタ）を設けて、膨張冷却部を減圧状態にするのが効果的である。また、凝縮部では、加圧状態で気液接触させるのが好適であり、凝縮部に冷却機構が設けられていると回収液成分の回収率が更に向上する。本発明は、好ましくは、前記膨張冷却部の上流側に真空ポンプが配置され、前記排気ガスは、加圧状態で前記膨張冷却部に供給されるようになっている。

冷却能力の異なる複数の冷却槽が直列に接続されて構成される場合には、各冷却槽は、長さ方向の一方側から受けた排気ガスを、長さ方向の他方側から排出するのが効果的である。このような場合には、複数の冷却槽の間に、それぞれ減圧開閉弁が設けられ、各減圧開閉弁は、その下流側の冷却槽が所定の減圧状態を維持するように開閉制御されていると各冷却槽を素早く所定の減圧状態に設定できる。

また、前記凝縮槽は、最下流の冷却槽に直結されると共に、それ以外の冷却槽とも、排出開閉弁を通して開閉可能に接続されているのが好適である。そして、前記排出開閉弁は、冷却槽内の回収液の液面に応じて開閉制御されるのが好ましい。

上記のように、本発明は、回収液成分を含む排気ガスを減圧膨張させた状態で強制冷却させるか、或いは、減圧膨張させて温度を降下させた後に膨張状態を解除して気液接触させるので、排気ガス中の回収液成分の高い回収率を実現することができる。その結果、大気汚染防止法上のＶＯＣ（揮発性有機化合物）排出規制の趣旨にも正しく合致する洗浄装置その他の装置を提供できる。

以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。図１は、本実施形態の洗浄装置を表す簡略図である。洗浄装置ＣＬには、回収装置ＲＡが付設されている。

本実施形態における洗浄装置ＣＬは、炭化水素系洗浄液を使用して、被洗浄物の洗浄を行なった後に、乾燥を行なうものであり、洗浄工程では、洗浄液蒸気に被洗浄物を暴露する蒸気洗浄が行なわれる。そして、蒸気洗浄及びその後の乾燥時には、真空ポンプＶＰで減圧状態に設定され、この真空ポンプＶＰから排出されたガス内の洗浄液成分が回収装置ＲＡで回収される。なお、真空ポンプＶＰから排出されるガスは、洗浄装置ＣＬにおける洗浄液加熱と真空ポンプでの圧縮により、高潜熱となっている。なお、この実施形態では、真空ポンプの下流側に、サイレンサーＳＬが設けられている。

図２は、図１の洗浄装置ＣＬに付設されている回収装置ＲＡの構成を表す図である。図示の回収装置ＲＡは、洗浄装置ＣＬの真空ポンプＶＰから排出された排気ガスを冷却する膨張冷却部１０と、膨張冷却部１０を減圧する減圧部２０と、膨張冷却部１０で冷却された排気ガスから洗浄液成分を凝縮回収する凝縮部３０と、を主構成に備えている。そして、膨張冷却部１０は、粉塵を除去するためのフィルターＦ１を介して、サイレンサーＳＬに接続されており、凝縮部３０は、水分を吸着するためのフィルターＦ２を介して、保留部４０に接続されている。更に、回収装置ＲＡは、図示されていない制御装置により動作が制御される。

図示の膨張冷却部１０は、縦長円柱状に形成された三槽からなり、具体的には、第一冷却槽１１ａ、第二冷却槽１１ｂおよび膨張槽１６とで構成されている。そして、冷却槽１１ａ、１１ｂでは、冷却槽の下部から受けた排気ガスを上部から排出し、膨張槽１５では、上部から受けた排気ガスを下方から排出している。このように本実施形態では、膨張冷却部１０が三槽で構成されているので、膨張状態の排気ガスが冷却されるに十分な流通時間を確保することができる。

第一冷却槽１１ａは、冷却水を流通させて槽内の排ガスを冷却させる冷却コイル１２ａと、槽内で凝縮した洗浄液の液面を監視するフロートスイッチ１３ａと、を備えている。第二冷却槽１１ｂもほぼ同様であり、冷却コイル１２ｂおよびフロートスイッチ１３ｂを備えている。但し、冷却コイル１２ａと冷却コイル１２ｂでは、吸熱面積が相違しており、第一冷却槽１１ａの冷却コイル１２ａの方が密に巻かれることで、大きい吸熱面積を有している。つまり、本装置では、排気ガスの温度が高い第一冷却槽１１ａの方が、第二冷却槽１１ｂでの吸熱量より大きくなるよう設計されている。

一方、膨張槽１６は、冷却コイルを内蔵しておらず、中空の容体となっている。これは、大きな内部空間容量を確保するためであり、第二冷却槽１１ｂの段階で十分に放熱されて常温程度に降下しているので、冷却コイルを省略している。

第一冷却槽１１ａの上部と第二冷却槽１１ｂの下部は、圧力調整弁１４ａを介して、配管で接続されており、第二冷却槽１１ｂの上部と膨張槽１６の上部は、圧力調整弁１４ｂを介して、配管で接続されている。そのため、各冷却槽１１ａ、１１ｂの間、および冷却槽１１ｂと膨張槽１６の間は、圧力調整弁１４ａ、１４ｂによって接断自在の接続構成となっている。

第一冷却槽１１ａ、第二冷却槽１１ｂおよび膨張槽１６の各下端と、減圧部２０とは、配管で接続されている。そして、この接続配管には、フロートスイッチ１３ａの出力に基づいて、第一冷却槽１１ａおよび第二冷却槽１１ｂの内部凝縮液の排出を行なう排出弁１５ａ、１５ｂが設けられている。なお、洗浄装置ＣＬの真空ポンプＶＰからの配管は、第一冷却槽１１ａと減圧部２０との間の接続配管に接続されている。

減圧部２０は、第一冷却槽１１ａ、第二冷却槽１１ｂおよび膨張槽１６の内部を所定レベルまで減圧化する部分である。また、凝縮部３０は、減圧部２０に連続して配置されて、凝縮回収された洗浄液を保有する部分である。

本実施形態では、減圧部２０と凝縮部３０が、エゼクタ２１を中心に一体的に構成されている。特に、この実施形態では、４個のエゼクタ２１に対応して４組の減圧部２０及び凝縮部３０が配置されており、要求される減圧能力に応じて必要個数のエゼクタ２１が機能するよう制御されている。

更に説明すると、この実施形態の減圧部２０及び凝縮部３０は、凝縮された洗浄液を保有する凝縮槽３１と、凝縮槽３１に内蔵される冷却コイル３２と、エゼクタ２１と、凝縮槽３１の洗浄液を循環させる循環ポンプ２２とで構成されている。なお、冷却コイル３２には冷却水が流通している。

図３に示す通り、エゼクタ２１には、供給ポートＰと排出ポートＥと真空ポートＶとが設けられている。そして、供給ポートＰが循環ポンプ２２に接続されると共に、排出ポートＥが凝縮槽３１に接続されることで、図の矢印方向に洗浄液が流通している。この洗浄液の流路に連通する真空ポートＶには、膨張冷却部１０からの配管が接続されている。そのため、エゼクタ２１は、膨張冷却部１０に存在する排気ガスを吸入して、第一冷却槽１１ａ、第二冷却槽１１ｂおよび膨張槽１６の内部を減圧状態にすることができる。

保留部４０は、凝縮槽３１の容量を超える洗浄液を一時的に保留するために設けられている。この保留部４０は、凝縮槽３１からの洗浄液を受ける保留槽４１と、保留槽４１の洗浄液を送り出す送液ポンプ４２と、逆止弁４３と、適宜に開放する放出弁４４とからなる。

本実施形態における回収装置ＲＡは、上述の通りであり、次に回収装置ＲＡの動作について説明する。

冷却コイル１２ａ、１２ｂ、３２に冷却水を流し、圧力調整弁１４ａ、１４ｂを開放し、その上、排出弁１５ａ、１５ｂが閉鎖されている状態で、必要個数の循環ポンプ２２を作動させる。すると、循環ポンプ２２の作動により、第一冷却槽１１ａ、第二冷却槽１１ｂおよび膨張槽１６の内部気圧が減圧化される。このとき、内部気圧は、第一冷却槽１１ａ＞第二冷却槽１１ｂ＞膨張槽１６であって、各槽が所定圧力となるように圧力調整弁１４ａ、１４ｂが開閉制御される。なお、回収装置ＲＡの作動中も、終始、このように制御される。

このように制御されている回収装置ＲＡに、真空ポンプＶＰが吐出した加圧状態の排出ガスが流入する。この排出ガスは、洗浄装置ＣＬ内における加熱と真空ポンプＶＰによる圧縮とを受けた洗浄液成分を含んだガスである。この排出ガスが、サイレンサーＳＬとフィルターＦ１を通過した後、減圧された第一冷却槽１１ａ内部に流入する。そうすると、第一冷却槽１１ａ内部が減圧化されているため、排出ガスは、膨張する。排気ガスは、膨張による密度低下に伴って粒子の熱運動が並進運動に変わり温度が低下するが、冷却コイル１２ａによって更に強制冷却された後、第一冷却槽１１ａ内部よりも更に減圧化されている第二冷却槽１１ｂに自然流入する。そして、この第二冷却槽１１ｂで一層膨張した排気ガスは、冷却コイル１２ｂにより冷却される。この後、排出ガスは、最も減圧化された膨張槽１６で更に膨張し、次にエゼクタ２１の真空ポートＶに吸引される。

ここで、第一冷却槽１１ａおよび第二冷却槽１１ｂにおいては、冷却コイル１２ａ、１２ｂの冷却効果により、排気ガス中の成分が凝縮液化して、槽内底部に凝縮液が滞留する。しかし、フロートスイッチ１３ａ、１３ｂが滞留液を検知すると、排出弁１５ａ、１５ｂが開放され、エゼクタ２１を介して凝縮槽３１に収容される。

エゼクタ２１に吸引された排気ガスは、凝縮槽３１内に導入される。この時、排気ガスの膨張が解除されるので圧縮熱が発生するが、凝縮槽３１内の冷却された洗浄液と気液混合することで排気ガス中の洗浄液成分が有効に回収される。

凝縮槽３１の内容量を超える洗浄液は、循環ポンプ２２によって押し出され、水分吸着フィルターＦ２を通じた後に保留槽４１に流入する。水分吸着フィルターＦ２を通過させるので、真空ポンプＶＰなどの錆成分と共に、サイレンザーやその他の槽内で凝縮した水分を除去することができる。そして、保留槽４１の洗浄液は、送液ポンプ４２、放出弁４４の適宜な作動制御により、洗浄装置ＣＬに戻すことで再利用される。

以上の通り、この回収装置では、真空ポンプから排気される炭化水素含有ガスから、膨張冷却工程と圧縮冷却工程とを通して炭化水素洗浄液を回収しており、８０％以上の回収率を実現することができる。本回収装置は、蒸気洗浄工程や真空乾燥工程を有する洗浄機に好適に付設することができ、更に、既存の洗浄機に対しても、サイレンサー出口と排気ラインの小改造だけで付設することができる。

また、点検箇所が少なくメンテナンス面でも有利である。更に、装置サイズに応じて、適宜に設計変更が可能であり、図２の構成においても、稼動させるエゼクタを選択することによって、回収装置ＲＡからの排気量を適宜に設定することができる。ちなみに、図２に示す三槽構造において、排気量１００ｍ^３／Ｈ〜４００ｍ^３／Ｈ程度の運転能力を発揮することができる。

上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は、その要旨を変更しない限り、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態における洗浄装置ＣＬは、被洗浄物を洗浄液蒸気で洗浄するものであるが、被洗浄物を洗浄液に浸漬して洗浄するものであっても良い。また、実施形態では、炭化水素系の洗浄液を例示したが、その他の洗浄液にも適用できるのは勿論である。

本発明に係る実施形態の洗浄装置を表す概略図である。 図１の洗浄装置に付設されている回収装置の構成を表す図である。 エゼクタの構成を示す図面である。 従来における回収装置が付設された洗浄装置の概略図である

符号の説明

１０ 冷却槽
１１ａ 第一冷却槽
１１ｂ 第二冷却槽
１２ａ、１２ｂ 冷却コイル
１３ａ、１３ｂ フロートスイッチ
１４ａ、１４ｂ 圧力調整弁
１５ａ、１５ｂ 排出弁
１６ 膨張槽
２０ 減圧部
２１ エゼクタノズル
２２ 循環ポンプ
３０ 凝縮部
３１ 凝縮槽
３２ 冷却コイル
ＶＰ 真空ポンプ

Claims (13)

1. 回収液成分を含む排気ガスを受けて減圧下で膨張させると共に、冷却機構によって強制冷却させる膨張冷却部を備えて回収液成分を液化回収する回収装置。
2. 回収液成分を含む排気ガスを受けて減圧下で膨張させる膨張冷却部と、前記膨張冷却部から導入された排気ガスの膨張状態を解除して気液接触させる凝縮部と、を備えて回収液成分を液化回収する回収装置。
3. 前記膨張冷却部は、冷却能力の異なる複数の冷却槽が直列に接続されて構成されている請求項１又は２に記載の回収装置。
4. 前記膨張冷却部と前記凝縮部の間に、前記膨張冷却部の排気ガスを吸引する吸引部を設けて、前記膨張冷却部を減圧状態にしている請求項２に記載の回収装置。
5. 前記凝縮部では、加圧状態で気液接触を実現している請求項２に記載の回収装置。
6. 前記凝縮部には、冷却機構が設けられている請求項５に記載の回収装置。
7. 前記膨張冷却部の上流側に真空ポンプが配置され、前記排気ガスは、加圧状態で前記膨張冷却部に供給されるようになっている請求項１〜５の何れかに記載の回収装置。
8. 前記各冷却槽は、長さ方向の一方側から受けた排気ガスを、長さ方向の他方側から排出している請求項３に記載の回収装置。
9. 前記複数の冷却槽の間に、それぞれ減圧開閉弁が設けられ、各減圧開閉弁は、その下流側の冷却槽が所定の減圧状態を維持するように開閉制御されている請求項３に記載の回収装置。
10. 前記凝縮部は、最下流の冷却槽に直結されると共に、それ以外の冷却槽とも、排出開閉弁を通して接断自在に接続されている請求項３に記載の回収装置。
11. 前記排出開閉弁は、冷却槽内の回収液の液面に応じて開閉制御される請求項１０に記載の回収装置。
12. 請求項１〜１１の何れかの記載の回収装置が付設されてなる洗浄装置。
13. 回収液成分を含む排気ガスを受けて減圧下で膨張させると共に、冷却機構によって強制冷却させる膨張冷却工程を備えることを特徴とする回収液成分の回収方法。

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