JP2014213243A - 洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容器内の油を省スペースかつ少量の溶剤によって確実に除去できる洗浄装置および洗浄方法を提供すること【解決手段】 容器９内の油を溶剤によって除去するための洗浄装置を、溶剤を加熱して気化させる蒸発器１と、蒸発器１と容器９とを接続し、気化溶剤を容器９の内側のみに供給する気化溶剤供給流路２と、容器９から溶剤を回収する溶剤回収流路３と、回収した溶剤に含まれるポリ塩化ビフェニルを除去する除去手段７と、で構成する。また、洗浄装置は、蒸発器１及び容器９内を減圧する減圧手段５を更に具備する。【選択図】 図１

Description

本発明は、容器内の油を溶剤に溶解して除去するための洗浄装置および洗浄方法に関する。

従来、様々な産業分野において、種々の部品や製品等の洗浄が行われている。例えば、金属製プレス部品や機械加工部品は、加工時に表面に付着するプレス油やタップ油、グリース等の加工油の脱脂洗浄が行われている。

一方、環境汚染が深刻な問題となっている現在、産業廃棄物をそのままの状態で廃棄することはできず、有害物質を含有する産業廃棄物に対しては、洗浄等による有害物質の除去作業を行わなければならない。例えば、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）は、電気絶縁性が良好で、水には不溶であるが有機溶媒・油にはよく溶解するため、電気機器のトランス、コンデンサの絶縁油、接着剤、ワックス、潤滑油等に使用されてきた。しかし、ＰＣＢは、発癌性や皮膚障害、内臓障害、ホルモン異常等、生体に対する毒性が高く、また、脂肪組織に蓄積しやすい性質があり、現在は製造が禁止されている。このため、ＰＣＢの使用が認められていた時期に生産され、使用されていた電気機器等の廃棄物に対しては、洗浄によるＰＣＢの除去作業が必要となる。

従来、このような油の洗浄には、洗浄対象物を洗浄槽に入れ、洗浄用の溶剤に浸漬したり、溶剤を気化し当該気化溶剤の雰囲気に晒したりして洗浄する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１４５０６９

ここで、従来の洗浄作業では、洗浄対象物となるものを洗浄槽内に搬入する必要がある。したがって、大型の洗浄対象物に適用する場合には、洗浄対象物を解体する必要がある。しかしながら、大型トランス等の密閉容器は、環境汚染の問題があり、保管場所において解体するのは困難である。また、洗浄槽自体を大きくする方法もあるが、保管場所に十分なスペースがない場合には、この方法を用いることもできない。更に、洗浄槽が大きくなると、そこで使用される溶剤も大量に必要になり、ＰＣＢ等の有害物質を含有する場合には、処理しなければならない廃液量も多くなるという問題がある。更に、洗浄対象物が容器状のものは、容器内を十分に洗浄できなかったり、洗浄むらが生じたりするという問題もある。

また、除去作業に利用した溶剤には、容器内から除かれた油（ＰＣＢ）が含まれているが、当該ＰＣＢを溶剤から適切に除去することができれば、溶剤の再利用が可能となり、環境負荷をさらに低減しかつ経済的にも有利になる。

そこで本発明では、容器内の油を省スペースかつ少量の溶剤によって確実に除去できる洗浄装置および洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の洗浄装置は、容器内の油を溶剤によって除去するためのものであって、溶剤を加熱して気化させる蒸発器と、前記蒸発器と前記容器とを接続し、気化溶剤を前記容器の内側のみに供給する気化溶剤供給流路と、前記容器から前記溶剤を回収する溶剤回収流路と、回収した前記溶剤に含まれるポリ塩化ビフェニルを除去する除去手段と、を具備することを特徴とする。

この場合、前記蒸発器及び前記容器内を減圧する減圧手段を具備する方が好ましい。また、前記容器の所定部分の温度をそれ以外の部分より低く調節するための温調手段を具備するようにしても良い。また、前記容器の外側に密閉空間を形成するための筐体と、当該密閉空間と前記容器内の圧力差を調節する調圧手段と、を具備するようにしても良い。また、前記容器内の圧力を検出する圧力検出手段を具備する方が好ましい。また、前記蒸発器は、前記溶剤を加熱するための熱源に前記溶剤の発火温度未満の熱媒を用いることができる。また、前記溶剤回収手段が回収した溶剤の特性を検出する特性検出手段を具備する方が好ましい。また、前記溶剤回収流路は、回収した溶剤が前記蒸発器に循環するように接続される。更に、前記蒸発器は、溶剤と油の混合液を排出する混合液回収流路を具備する方が好ましい。

また、本発明の洗浄方法は、容器内の油を溶剤に溶解して除去するためのものであって、溶剤を加熱して気化させる溶剤気化工程と、気化溶剤を前記容器の内側のみに供給する気化溶剤供給工程と、前記容器から前記溶剤を回収する溶剤回収工程と、回収した前記溶剤に含まれるポリ塩化ビフェニルを除去する除去工程と、を有することを特徴とする。

この場合、前記溶剤気化工程及び前記気化溶剤供給工程は、大気圧より低い圧力下で行う方が好ましい。また、前記気化溶剤供給工程は、前記容器のうち前記油を除去したい部分の温度をそれ以外の部分より低く調節しながら行うようにしても良い。また、前記容器を所定時間ごとに冷却する冷却工程を有するようにしても良い。また、前記溶剤気化工程は、熱媒を用いて前記溶剤を加熱するようにしても良い。

本発明の洗浄装置および洗浄方法は、容器の内側のみに気化した溶剤を供給するので、気化溶剤が温度の低い部分で凝縮する性質を利用することによって、洗浄が行われておらず温度が低いままである部分を洗浄することができ、従来の方法では洗浄の困難であった部分まで確実に洗浄することができる。また、洗浄槽を必要とせず省スペースかつ少量の溶剤によって洗浄を行うことができる。

本発明における洗浄装置を示す概略構成図である。

本発明の洗浄装置は、容器９内の油を溶剤によって除去するためのものであって、
溶剤を加熱して気化させる蒸発器１と、蒸発器１と容器９とを接続し、気化溶剤を容器９の内側のみに供給する気化溶剤供給流路２と、容器９から溶剤を回収する溶剤回収流路３と、回収した溶剤に含まれるポリ塩化ビフェニルを除去する除去手段７と、で主に構成される。

ここで、容器９とは、内部に油を保持できる空間を有するものを意味し、例えばＰＣＢ等の絶縁油を内部に保持できるトランス用容器等が該当する。また、油には、ＰＣＢ、その他の絶縁油、熱媒油等の高沸点有機化合物等が該当する。

溶剤としては、容器９内の油を除去でき、かつ当該油よりも沸点の低いものが好ましく、炭化水素系溶剤、ハロゲン系溶剤等を用いることができる。例えば、炭素数が８〜１５のアルカン、アルケン、シクロアルカン又はアルケン系溶剤（特に、炭素数が１１〜１３のアルカンやアルケン系溶剤）や、炭素数が１〜１２のハロゲン系溶剤を用いれば良い。具体的には、トランス容器内のＰＣＢを洗浄するために、ＮＳ−２２０（ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社製）等を用いることができる。また、その他にも、水、水系溶剤、アルコール等を用いることも可能である。なお、本明細書中で、溶剤とは、容器９内の油と共に回収された溶剤も含まれる。

蒸発器１は、溶剤を加熱して気化させ、気化溶剤を生成するためのものであり、すでに公知の蒸発器を適宜選択すれば良い。また、蒸発器１は溶剤回収流路３と接続されており、容器９内から回収した油を含む溶剤を加熱することになるため、蒸留器としての機能も併せ持つ。したがって、加熱温度は、溶剤と油を蒸留可能な温度に設定することになる。これにより、再生する気化溶剤の純度を良好に保つことができ、後述する混合液回収流路で外部に抜く油濃度の高い溶剤相当量の新溶剤を補給するだけで継続的な循環運転が可能となる。溶剤を加熱するための熱源としては、電気ヒータを用いることができる。また、安全性の観点からは、蒸留器の表面温度は溶剤の発火温度以下に制御するのが好ましい。したがって、例えば、蒸発器１から離れた場所で水その他の熱媒を電気ヒータ等で加熱して溶剤の発火温度未満の蒸気又は液体を生成し、この熱媒を蒸発器１の表面等に供給する間接ヒータを用いても良い。間接ヒータとしては、例えばスチームヒータ等が該当する。

また、蒸発器１は、溶剤を気化した際に気化溶剤に付随するミストを分離するミスト分離手段を有する方が好ましい。ミストに含まれる油が気化溶剤と共に再度容器９内へ戻るのを防止するためである。ミストの分離は、衝突分離方法、遠心力を利用する方法、濾過分離方法等、公知の方法を用いれば良い。

また、蒸発器１は、溶剤および油の混合液を回収槽41に排出するための混合液回収流路４を設けても良い。これにより、沸点差によって蒸発器１に残留した油の濃度が高い溶剤との混合液を外部に抜き出すことができる。

また、蒸発器１および容器９内を減圧する減圧手段５を設けても良い。減圧手段を設ければ、溶剤を低温で気化させることができる。また、装置内を外部より低圧にするので溶剤が外部に漏洩することがなく、溶剤への引火を防止することができる。減圧手段５としては、蒸発器１および容器９内を減圧できるものであればどのようなものでも良いが、例えば、蒸発器１、容器９、気化溶剤供給流路２のいずれかに減圧用流路51を介して接続される真空ポンプ52を用いれば良い。また、減圧用流路51には当該流路51を開閉するための減圧用開閉弁53が設けられており、減圧用開閉弁53を開閉することにより、蒸発器１および容器９の圧力を調節することができる。

また、図示しないが、容器９内の圧力を検出する圧力検出手段を設けても良い。これにより、容器９や蒸発器１等の内部が減圧されているか否かを予め確認することができる。また、圧力検出手段が検出した情報に基づいて減圧用開閉弁53を制御し、蒸発器１および容器９内の圧力を調節するようにしても良い。また、図示しないが、窒素等のイナートガスを供給できるイナートガス供給タンクと当該タンクと蒸発器１および容器９を接続するイナートガス供給流路と、イナートガス供給流路を開閉するためのイナートガス用開閉弁とを設けても良い。これにより、圧力検出手段が異常な圧力を検知した際に、洗浄装置の運転を停止し、蒸発器１および容器９内にイナートガスを供給することができる。

また、容器９の耐圧性が低い場合には、図示しないが、容器９の外側に密閉空間を形成するための筐体と、当該密閉空間と容器９内の圧力差が小さくなるように調節する調圧手段と、を設けるようにしても良い。筐体は、外圧と内圧の圧力差に耐えられる耐圧性を有していればどのようなものでもよく、例えばステンレス等の金属性のものを用いることができる。また、筐体は、容器９の全部を内包するものでも、耐圧性の低い部分のみを内包するものでも良い。調圧手段としては、例えば筐体と上述した真空ポンプとを接続する調圧用流路と、当該流路を開閉する調圧用開閉弁とで構成すれば良い。

気化溶剤供給流路２は、蒸発器１と容器９とを接続し、蒸発器１で生成した気化溶剤を容器９の内側のみに供給するためのものである。また、気化溶剤供給流路２には、当該流路を開閉するための供給用開閉弁21が配置されている。気化溶剤供給流路２と容器９との接続は、容器９の上部で行うのが良い。また、容器９との接続部はシール部材等で気密に接続される。気化溶剤を容器９の内側のみに供給する理由は、容器９内を均一に洗浄するためである。すなわち、気化溶剤が容器９内に供給され、容器９内側に触れると気化溶剤が冷やされて凝縮し、当該部分の油を洗浄する。また、洗浄された部分は凝縮熱によって加熱される。これにより、容器９内において気化溶剤で洗浄された部分とそうでない部分とで温度分布が生じる。すると、洗浄が行われていないかあるいは洗浄が不十分である温度の低い部分では、供給された気化溶剤が凝縮し易くなるため、容器９内を均一に洗浄することができる。なお、従来のものは、洗浄槽内で容器９の内側と外側の両方を洗浄していたため、本発明のように容器９内を均一に洗浄することはできない。

また、容器９の洗浄を促進したい所定部分の温度をそれ以外の部分より低く調節するための温調手段を設けるようにしても良い。上述したように、気化溶剤は温度の低い部分ほど凝縮し易くなるため、洗浄を促進したい部分を冷却するか、洗浄を促進したい部分を除くその他の部分を保温又は加熱すれば、容器９内を効果的に洗浄することができるからである。温調手段としては、例えば、洗浄したい部分を容器９の外部から冷却する冷却手段や、洗浄したい部分を除くその他の部分を容器９の外部から保温する保温材、洗浄したい部分を除くその他の部分を加熱する加熱手段を用いれば良い。冷却手段は、空冷や水冷等を任意に選択することができる。また、加熱手段も加熱できるものであればどのようなものでもよく、電気ヒータ等を用いれば良い。具体的には、例えばトランス用容器の場合、容器内のトランスのコア91は洗浄が難しい。したがって、トランス用容器のシェルやラジエータといった洗浄の容易な部分を保温することにより、洗浄の難しいコア91に溶剤を凝縮させ、ＰＣＢ等の絶縁油を効果的に除去することできる。

溶剤回収流路３は、容器９から溶剤および洗浄された油を回収するためのものである。容器９との接続は、例えば容器９内で凝縮した溶剤が溢出し得る容器９の下部で行えば良い。また、溶剤回収流路３には、溶剤回収流路３を開閉する回収用開閉弁31が配置される。回収された油はそのまま廃棄することもできるが、溶剤回収流路３を蒸発器１と接続し循環させる方が好ましい。また、溶剤回収流路３には、回収した油を一時的に貯留する液抜槽32や、容器９内の溶剤を強制的に抜き出すギア式ポンプ（図示せず）等を設けても良い。

なお、溶剤および油の混合液を回収槽41に排出した場合、排出した分の溶剤を新たに供給する必要がある。これには、図示しないが、減圧下の系内に外部から供給することになる。供給する場所は、容器９、液抜槽32、蒸発器１、気化溶剤供給流路２、溶剤回収流路３のいずれから供給しても良いが、最も温度の低い液抜槽32から供給することが好ましい。

除去手段７は、回収した溶剤に含まれるポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）を除去するためのものである。除去手段７としては、溶剤の化学変化を伴わずにＰＣＢのみを除去できるものであればどのようなものでも良い。

例えば、特開２０１２−２２９３５９号、特開２０１２−２２９３６０号、特願２０１２-５００６０１号、特願２０１２−１０５３０７号、および特願２０１２−１５２４１６号等に記載された、シクロデキストリンと有機二塩基酸類とを逐次結合させたシクロデキストリンポリマーを含有する選択固着剤は、ＰＣＢ類を含むハロゲン化芳香族化合物を選択的に吸着することができるため、本発明の除去手段７として好適に用いることができる。特にシクロデキストリンと有機二塩基酸類とを逐次結合させ、末端のエステル基をアルコール類、アリールアルコール類、またはフェノール類でキャップしたタイプの選択固着剤を用いることが好ましい。かかる選択固着剤を例えばカラムに充填し、ここに回収した溶剤を接触させると、溶剤からＰＣＢを選択的に固着させることができる。回収した油を該選択固着剤に接触させる際には、０〜０．４ＭＰａ程度の圧力、−５℃〜３０℃の温度条件下で処理することが好ましい。したがって除去手段７は適当な加圧手段および／または加熱手段をさらに有していても良い。

除去手段７は、回収した溶剤に含まれるＰＣＢを除去できるのであれば、どこに配置しても良いが、例えば、蒸発器１や気化溶剤回収流路３に除去用流路71とポンプ72を設け、除去手段７に回収溶剤を流した後、元に戻すようにすれば良い。

また、回収した溶剤の特性を検出する特性検出手段６を設けても良い。例えば、回収した溶剤の屈折率や比重等の特性を測定することにより、溶剤に含まれるＰＣＢ等の油の濃度を検出することができる。また、イムノクロマトのような生化学的分析方法を用いても良い。また、特性検出手段６が検出した情報に基づいて洗浄装置の作動を停止するようにすることも可能である。また、ＰＣＢ等を洗浄する場合には、特性検出手段は、溶剤をグローブボックス内において安全に採取できる方が好ましい。

次に、本発明の洗浄方法を上述した本発明の洗浄装置の動作と共に説明する。本発明の洗浄方法は、容器９内の油を溶剤に溶解して除去するためのものであって、溶剤を加熱して気化させる溶剤気化工程と、気化溶剤を前記容器９の内側のみに供給する気化溶剤供給工程と、前記容器９から前記溶剤を回収する溶剤回収工程と、で主に構成される。なお、溶剤気化工程で加熱する溶剤としては、溶剤回収工程で回収した溶剤を循環させて用いることができる。

溶剤気化工程では、蒸発器１内に溶剤を供給し、蒸発器１を加熱して溶剤を気化する。
加熱は、電気ヒータで直接行っても良いが、蒸発器１から離れた場所で水その他の熱媒を電気ヒータ等で加熱して溶剤の発火温度未満の蒸気又は液体を生成し、この熱媒を蒸発器１の表面等に供給する間接ヒータを用いて行っても良い。加熱する温度は、回収した溶剤から油と溶剤を蒸留によって分離できる温度や、発火温度等を考慮して適宜決定すれば良い。

また、溶剤気化工程では、溶剤を加熱する前に、減圧手段５を用いて蒸発器１内および容器９内を大気圧より低い圧力に減圧する方が好ましい。これにより、溶剤を低温で気化させることができる。また、蒸発器１内で気化した気化溶剤には、ミスト状の溶剤が含まれているため、これをミスト分離手段によって分離するのが好ましい。

気化溶剤供給工程は、供給用開閉弁21を開放し、蒸発器１内で生成した気化溶剤を容器９の内側のみに供給する。気化溶剤が容器９内に供給され、容器９内側に触れると気化溶剤が冷やされて凝縮し、当該部分の油を洗浄する。また、洗浄された部分は凝縮熱によって加熱される。これにより、容器９内において気化溶剤で洗浄された部分とそうでない部分とで温度分布が生じる。すると、洗浄が行われていないかあるいは洗浄が不十分である温度の低い部分では、供給された気化溶剤が凝縮し易くなり、容器９内を均一に洗浄することができる。

また、気化溶剤供給工程は、容器９のうち油を除去したい部分の温度をそれ以外の部分より低く調節しながら行うようにしても良い。上述したように、気化溶剤は温度の低い部分ほど凝縮し易くなるため、洗浄を促進したい部分を冷却するか、洗浄を促進したい部分を除くその他の部分を保温又は加熱すれば、容器９内を効果的に洗浄することができるからである。

なお、気化溶剤供給工程では、気化溶剤を容器９内に供給し内部の洗浄を行ううちに、容器９の温度が上昇する。すると、気化溶剤の凝縮する速度が遅くなる。したがって、容器９を冷却する冷却工程を設けても良い。冷却は、所定時間ごとに行ってもよいし、容器の温度が一定温度以上に達した際に行うようにしても良い。

溶剤回収工程では、前記容器９から液抜槽32に前記溶剤を回収する。溶剤の回収は、容器９からギア式ポンプ等で強制的に回収するものでも良いし、装置の運転休止時や冷却工程時に容器９内を常圧に戻すことによって自然に流して回収しても良い。

回収された溶剤は、蒸発器１に戻されて再加熱され、蒸留によって溶剤のみが気化される。したがって、蒸発器１には、油の濃度が高い溶剤との混合液が残留する。この混合液は、混合液回収流路４を介して回収槽41に回収される。

また、溶剤回収工程では、特性検出手段６を用いて回収した溶剤の特性を検出し、容器９の洗浄具合を確認したり、洗浄を終了するための目安としたりすることもできる。

また、除去工程では、回収した溶剤に含まれるポリ塩化ビフェニルを除去する。除去方法としては、溶剤の化学変化を伴わずにＰＣＢのみを除去できるものであればどのようなものでも良い。

例えば、シクロデキストリンと有機二塩基酸類とを逐次結合させたシクロデキストリンポリマーは、ハロゲン化芳香族化合物全般を選択的に固着させることができるため、これを選択固着剤として利用してＰＣＢ類を分離除去することが可能となる。このような選択固着剤をカラムの充填剤として用い、０〜０．４ＭＰａ程度の圧力と、−５℃〜３０℃の温度で、回収した溶剤を選択固着剤に接触させれば良い。

１ 蒸発器
２ 気化溶剤供給流路
３ 溶剤回収流路
４ 混合液回収流路
５ 減圧手段
６ 特性検出手段
７ 除去手段
９ 容器

Claims (14)

1. 容器内の油を溶剤によって除去するための洗浄装置であって、
   溶剤を加熱して気化させる蒸発器と、
   前記蒸発器と前記容器とを接続し、気化溶剤を前記容器の内側のみに供給する気化溶剤供給流路と、
   前記容器から前記溶剤を回収する溶剤回収流路と、
   回収した前記溶剤に含まれるポリ塩化ビフェニルを除去する除去手段と、
   を具備することを特徴とする洗浄装置。
2. 前記蒸発器及び前記容器内を減圧する減圧手段を具備することを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
3. 前記容器の所定部分の温度をそれ以外の部分より低く調節するための温調手段を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄装置。
4. 前記容器の外側に密閉空間を形成するための筐体と、当該密閉空間と前記容器内の圧力差を調節する調圧手段と、を具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の洗浄装置。
5. 前記容器内の圧力を検出する圧力検出手段を具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の洗浄装置。
6. 前記蒸発器は、前記溶剤を加熱するための熱源に前記溶剤の発火温度未満の熱媒を用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の洗浄装置。
7. 前記溶剤回収手段が回収した溶剤の特性を検出する特性検出手段を具備することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の洗浄装置。
8. 前記溶剤回収流路は、回収した溶剤が前記蒸発器に循環するように接続されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の洗浄装置。
9. 前記蒸発器は、溶剤と油の混合液を排出する混合液回収流路を具備することを特徴とする請求項８記載の洗浄装置。
10. 容器内の油を溶剤に溶解して除去するための洗浄方法であって、
    溶剤を加熱して気化させる溶剤気化工程と、
    気化溶剤を前記容器の内側のみに供給する気化溶剤供給工程と、
    前記容器から前記溶剤を回収する溶剤回収工程と、
    回収した前記溶剤に含まれるポリ塩化ビフェニルを除去する除去工程と、
    を有することを特徴とする洗浄方法。
11. 前記溶剤気化工程及び前記気化溶剤供給工程は、大気圧より低い圧力下で行うことを特徴とする請求項１０記載の洗浄方法。
12. 前記気化溶剤供給工程は、前記容器のうち前記油を除去したい部分の温度をそれ以外の部分より低く調節しながら行うことを特徴とする請求項１０又は１１記載の洗浄方法。
13. 前記容器を所定時間ごとに冷却する冷却工程を有することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の洗浄方法。
14. 前記溶剤気化工程は、熱媒を用いて前記溶剤を加熱することを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の洗浄方法。

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