JP2015020108A - 真空洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体状態の熱媒体の滞留を抑制する。
【解決手段】真空洗浄装置は、蒸気室２００と、凝縮室と、洗浄室と、熱媒体が循環する循環路に、熱媒体を断熱圧縮して加熱する圧縮機と、圧縮機によって加熱された熱媒体と蒸気室２００中の炭化水素系洗浄剤とを熱交換して炭化水素系洗浄剤を気化させ蒸気を生成するとともに熱媒体を冷却する第１熱交換部（凝縮器３４０）と、第１熱交換部によって冷却された熱媒体を減圧膨張させてさらに冷却する減圧部と、減圧部によって冷却された熱媒体と凝縮室中の蒸気とを熱交換して蒸気を凝縮させて炭化水素系洗浄剤を生成するとともに熱媒体を加熱する第２熱交換部（蒸発器）とを有するヒートポンプユニットと、を備え、第１熱交換部は、熱媒体が流通する管であり、熱媒体の流通方向の上流側から下流側に向かって、熱媒体が自重で流れ、熱媒体を出口に導く傾斜を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、減圧下にある洗浄室に炭化水素系洗浄剤の蒸気を供給してワークを洗浄する真空洗浄装置に関する。

従来、例えば、特許文献１に示される真空洗浄装置が知られている。この真空洗浄装置によれば、まず、ワークが搬入された洗浄室を真空ポンプによって減圧する減圧工程がなされ、その後、炭化水素系洗浄剤の蒸気を洗浄室に供給してワークを洗浄する蒸気洗浄工程がなされる。次に、ワークに炭化水素系洗浄剤を噴霧したり、浸漬室に貯留された炭化水素系洗浄剤にワークを浸漬させたりして、特に、蒸気洗浄工程で洗浄が不十分となるワークの隙間等を洗浄する噴霧浸漬洗浄工程がなされる。このようにしてワークの洗浄が完了すると、再び洗浄室にワークを搬送した後に、洗浄室をさらに減圧してワーク表面に付着した洗浄剤を蒸発させる乾燥工程がなされる。そして、乾燥工程が終了したら、洗浄室を大気圧に復帰させた後にワークを搬出して一連の工程が終了する。

このような真空洗浄装置において、使用済みの炭化水素系洗浄剤（ワークに付着した汚染物および炭化水素系洗浄剤、以下、「使用済み洗浄剤」と称する）は、蒸気室に送られて再生される。具体的に説明すると、蒸気室に送られた使用済み洗浄剤は、電気ヒータ等で加熱されることによって、実質的に炭化水素系洗浄剤のみの蒸気となる（蒸留）。そして、生成された炭化水素系洗浄剤のみの蒸気は、再度蒸気洗浄工程で利用されたり、冷却水を利用した冷却器で凝縮された後、噴霧浸漬洗浄工程で利用されたりする。

しかし、特許文献１の技術では、蒸気室において炭化水素系洗浄剤の蒸気を生成するために利用された熱が、冷却器で回収されて捨てられてしまうことになっていた。また、蒸気を冷却するためには、２００Ｌ／ｍｉｎ程度といった大量の冷却水が必要となったり、貯水槽、クーリングタワー等も必要となったりして、装置が大型化していた。

そこで、熱媒体が循環するヒートポンプユニットを真空洗浄装置に設け、当該ヒートポンプユニットが、洗浄室において蒸気状態の使用済み洗浄剤の熱を回収し、当該回収した熱を蒸気室に供給して炭化水素系洗浄剤を気化させる技術が開示されている（例えば、特許文献２）。このような技術において、ヒートポンプユニットのうち蒸気室に配される箇所では、当該ヒートポンプユニットを構成する管内を気体状態の熱媒体が流通しており、気体状態の熱媒体と、炭化水素系洗浄剤とで管を介して熱交換をする。そうすると、気体状態の熱媒体によって炭化水素系洗浄剤が加熱されて蒸気が生成されるとともに、気体状態の熱媒体が冷却されて液体状態の熱媒体が生成されることとなる。そして、生成された液体状態の熱媒体は、洗浄室に送られ、洗浄室において蒸気状態の炭化水素系洗浄剤を冷却し凝縮させる。凝縮された炭化水素系洗浄剤は、ワークの洗浄に利用される。

特開平７−１６６３８５号公報 特許第２５５１７７７号公報

しかし、特許文献２に記載されたヒートポンプユニットでは、蒸気室への管の取り付け方によって、熱媒体と炭化水素系洗浄剤の熱交換効率が低下してしまうおそれがある。具体的に説明すると、特許文献２に記載されたヒートポンプユニットの管は、水平方向に延伸して形成されているため、取り付け方によっては、管において、熱媒体の流通方向の上流側から下流側に向かって上方に傾斜する箇所が生じ、当該傾斜する箇所において液体状態の熱媒体が滞留するおそれがある。

液体状態の熱媒体が滞留すると、熱交換に寄与する気体状態の熱媒体と、管とが接触する面積が小さくなり、管を介した、気体状態の熱媒体と炭化水素系洗浄剤との熱交換効率が低下してしまう。そうすると、炭化水素系洗浄剤の加熱効率、および、気体状態の熱媒体の凝縮効率が低下する。炭化水素系洗浄剤の加熱効率が低下すると、蒸気の生成量が少なくなってしまう。また、気体状態の熱媒体の凝縮効率が低下すると、液体状態の熱媒体の生成効率が低下し、洗浄室において熱媒体による蒸気状態の炭化水素系洗浄剤の冷却を十分に行うことができず、ワークの洗浄に利用する炭化水素系洗浄剤の生成量が少なくなってしまい、十分な洗浄が行えないおそれがある。

本発明の目的は、ヒートポンプユニットを構成する管のうち、蒸気室に配される管において、液体状態の熱媒体の滞留を抑制し、気体状態の熱媒体と、炭化水素系洗浄剤との熱交換効率を向上させることが可能な真空洗浄装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の真空洗浄装置は、炭化水素系洗浄剤の蒸気が生成される蒸気室と、前記蒸気室から導かれる蒸気が凝縮されて炭化水素系洗浄剤が生成される凝縮室と、少なくとも前記凝縮室から供給される凝縮された炭化水素系洗浄剤によって減圧下でワークを洗浄可能な洗浄室と、熱媒体が循環する循環路に、該熱媒体を断熱圧縮して加熱する圧縮機と、該圧縮機によって加熱された熱媒体と前記蒸気室中の前記炭化水素系洗浄剤とを熱交換して該炭化水素系洗浄剤を気化させ前記蒸気を生成するとともに該熱媒体を冷却する第１熱交換部と、該第１熱交換部によって冷却された熱媒体を減圧膨張させてさらに冷却する減圧部と、該減圧部によって冷却された熱媒体と前記凝縮室中の前記蒸気とを熱交換して該蒸気を凝縮させて該炭化水素系洗浄剤を生成するとともに該熱媒体を加熱する第２熱交換部とを有するヒートポンプユニットと、を備え、前記第１熱交換部は、前記熱媒体が流通する管であり、前記熱媒体の流通方向の上流側から下流側に向かって、該熱媒体が自重で流れ、該熱媒体を出口に導く傾斜を有することを特徴とする。

また、前記第１熱交換部は、前記熱媒体の流通方向の上流側に配される上流側端部と、前記熱媒体の流通方向の下流側に配される下流側端部と、前記上流側端部と、前記下流側端部との間に配され、湾曲形状を有する湾曲部と、を有し、前記下流側端部は、前記湾曲部よりも下方に配されるとしてもよい。

また、前記湾曲部と前記下流側端部との間は、軸心が直線となる管であるとしてもよい。

また、前記上流側端部は、前記湾曲部よりも上方に配されるとしてもよい。

また、前記上流側端部と前記湾曲部との間は、軸心が直線となる管であるとしてもよい。

また、前記ヒートポンプユニットの循環路における前記第１熱交換部と、前記減圧部との間に設けられ、該第１熱交換部によって冷却された熱媒体を貯留する受液部を備え、前記受液部は、前記第１熱交換部の出口より下方に設けられるとしてもよい。

本発明によれば、ヒートポンプユニットを構成する管のうち、蒸気室に配される管において、液体状態の熱媒体の滞留を抑制し、気体状態の熱媒体と、炭化水素系洗浄剤との熱交換効率を向上させることが可能となる。

真空洗浄装置を説明するための概念図である。 真空洗浄装置の処理工程を説明するためのフローチャートである。 凝縮器の具体的な構成を説明するための図である。 変形例の凝縮器を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（真空洗浄装置１００）
図１は、真空洗浄装置１００を説明するための概念図である。図１中、炭化水素系洗浄剤の流れを実線の矢印で、熱媒体の流れを破線の矢印で、洗浄室１０２内の雰囲気ガスの流れを一点鎖線の矢印で示す。図１に示すように、真空洗浄装置１００は、内部に洗浄室１０２が設けられた真空容器１０４を備えている。この真空容器１０４には、開口１０４ａが形成されており、開閉扉１０６によって開口１０４ａが開閉可能となっている。したがって、ワークＷを洗浄する際には、開閉扉１０６を開放して開口１０４ａから洗浄室１０２内にワークＷを搬入して載置部１０８に載置するとともに、開閉扉１０６を閉じてワークＷを洗浄した後、再び開閉扉１０６を開放して、開口１０４ａからワークＷを搬出することとなる。

そして、上記の洗浄室１０２には、シャワー部１１０が設けられている。シャワー部１１０は、凝縮洗浄剤供給管１２６、洗浄剤貯留部１２４、凝縮洗浄剤供給管１２２、凝縮室１２０、蒸気供給管１１４をこの順に介して蒸気室２００に連通されている。また、洗浄室１０２には、蒸気供給部１３０が設けられている。蒸気供給部１３０は、蒸気供給管１１４を介して蒸気室２００に連通されている。

蒸気室２００は、加熱ヒータ２０２および凝縮器（第１熱交換部）３４０を備えており、炭化水素系洗浄剤（溶剤）を、例えば、８０℃〜１４０℃程度、好ましくは１２０℃程度に加熱して炭化水素系洗浄剤の蒸気（以下、単に「蒸気」と称する）を生成する。蒸気室２００において生成された蒸気は、蒸気供給管１１４を介して凝縮室１２０に導入されたり、蒸気供給部１３０を通じて洗浄室１０２に供給されたりする。蒸気供給部１３０が供給した蒸気は、ワークＷに付着することで凝縮される。凝縮器３４０による加熱機構については、後に詳述する。

なお、この炭化水素系洗浄剤の種類は特に限定されないが、安全性の観点から第３石油類の洗浄剤を使用することが望ましく、例えば、ノルマルパラフィン系、イソパラフィン系、ナフテン系、芳香族系の炭化水素系洗浄剤が挙げられる。具体的には、第３石油類の洗浄剤として、クリーニングソルベントと呼ばれるテクリーンＮ２０、クリーンソルＧ、ダフニー（登録商標）ソルベント等を使用するとよい。

凝縮室１２０は、蒸発器（第２熱交換部）３２０を備えており、凝縮室１２０に導入された蒸気は、蒸発器３２０によって冷却されて、液体の炭化水素系洗浄剤（以下、単に「凝縮洗浄剤」と称する）に凝縮される。そして、凝縮洗浄剤は、凝縮洗浄剤供給管１２２を介して、洗浄剤貯留部１２４に貯留された後、凝縮洗浄剤供給管１２６およびシャワー部１１０を介して、洗浄室１０２に供給されることとなる。蒸発器３２０による冷却機構については、後に詳述する。

そして、シャワー部１１０から供給されワークＷを洗浄した凝縮洗浄剤や、蒸気供給部１３０から供給され、ワークＷにおいて凝縮されることで生じた凝縮洗浄剤（以下、単に「使用済み洗浄剤」と称する）は、使用済み洗浄剤導入管１２８を介して、再び蒸気室２００に導入され、上述した加熱ヒータ２０２や凝縮器３４０によって加熱されることで蒸気となる。このように、炭化水素系洗浄剤は、蒸気室２００、蒸気供給管１１４、凝縮室１２０、凝縮洗浄剤供給管１２２、洗浄剤貯留部１２４、凝縮洗浄剤供給管１２６、シャワー部１１０、洗浄室１０２、使用済み洗浄剤導入管１２８を循環している。

また、洗浄室１０２には、真空ポンプ１５０が接続されている。この真空ポンプ１５０は、ワークＷの洗浄を開始する前の減圧工程において、真空容器１０４（洗浄室１０２）内を真空引き（初期真空）によって、予め定められた圧力（例えば、６ｋＰａ）に減圧するものである。さらに、洗浄室１０２には、当該洗浄室１０２を大気開放するための不図示の配管が接続されている。この配管には、大気と洗浄室１０２とを遮断する大気開放弁が設けられており、ワークＷの洗浄工程および乾燥工程が終了した後の搬出工程において、洗浄室１０２を大気開放して大気圧に復帰させるものである。

（ヒートポンプユニット３００）
ヒートポンプユニット３００は、循環路３１０（図１中、３１０ａ〜３１０ｆで示す）と、蒸発器３２０と、圧縮機３３０と、凝縮器３４０と、受液部３５０と、中間熱交換器３６０と、減圧部３７０とを含んで構成される。ヒートポンプユニット３００において、熱媒体は、図１中破線の矢印で示すように、循環路３１０を循環しており、循環路３１０に設けられた蒸発器３２０、中間熱交換器３６０、圧縮機３３０、凝縮器３４０、受液部３５０、中間熱交換器３６０、減圧部３７０を介して、蒸発器３２０に再び導入される。なお、この熱媒体の種類は特に限定されないが、常温大気圧下において液体であり、蒸発器３２０において熱媒体の潜熱を利用することができる、フロン系の熱媒体（例えば、Ｒ−２４５ｆａ（1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン））を使用するとよい。ここで、常温は、例えば２５℃である。

蒸発器（第２熱交換部）３２０は、循環路３１０における減圧部３７０の下流に配され、凝縮室１２０において、熱媒体と、蒸気室２００から導入された炭化水素系洗浄剤の蒸気とで熱交換を行うことにより、蒸気を凝縮（冷却）して凝縮洗浄剤にするとともに、熱媒体を加熱して気化させる。ここで、蒸発器３２０によって加熱されることにより、熱媒体は気体（図１中、Ｇで示す）となる。そして、蒸発器３２０によって加熱された熱媒体は、中間熱交換器３６０によってさらに加熱される。中間熱交換器３６０による加熱機構については、後に詳述する。

圧縮機３３０は、中間熱交換器３６０で加熱された熱媒体を断熱圧縮し、さらに加熱する。

凝縮器（第１熱交換部）３４０は、循環路３１０における圧縮機３３０の下流に配され、蒸気室２００において、圧縮機３３０によって加熱された熱媒体と、液体の炭化水素系洗浄剤とで熱交換を行うことで、炭化水素系洗浄剤を加熱して蒸気を生成するとともに、熱媒体を冷却して凝縮させる。ここで、凝縮器３４０によって冷却されることにより、熱媒体は気液混合状態（図１中、Ｇ、Ｌで示す）となる。

受液部３５０は、循環路３１０における、凝縮器３４０と、減圧部３７０との間（ここでは、凝縮器３４０と中間熱交換器３６０との間）に配され、凝縮器３４０によって冷却された液体状態の熱媒体を一時的に貯留する。

中間熱交換器３６０は、循環路３１０ａ、３１０ｂ（蒸発器３２０および圧縮機３３０の間）を流通する熱媒体と、循環路３１０ｄ、３１０ｅ（受液部３５０および減圧部３７０の間）を流通する熱媒体とで熱交換を行う。蒸発器３２０によって加熱され、循環路３１０ａを流通する熱媒体が、完全に気化しておらず、気液混合流体となっている場合もある。この場合、液体状態の熱媒体が圧縮機３３０に導入されてしまうと、圧縮機３３０に不具合が生じるおそれがある。

そこで、中間熱交換器３６０を備える構成により、循環路３１０ａを流通する熱媒体を加熱して飽和温度よりも高温とすることで、圧縮機３３０に導入される熱媒体（循環路３１０ｂを流通する熱媒体）を確実に気体のみにすることが可能となる。これにより、圧縮機３３０に不具合が生じてしまう事態を回避することができる。

減圧部３７０は、例えば、流体の圧力降下をもたらす弁である膨張弁で構成され、凝縮器３４０の下流に設けられ、凝縮器３４０によって凝縮（冷却）された熱媒体を減圧膨張させてさらに冷却する。そして、減圧部３７０において冷却された熱媒体は、循環路３１０ｆを通って再び蒸発器３２０に導入される。

（真空洗浄方法）
続いて、上記真空洗浄装置１００におけるワークＷの真空洗浄方法について、図１および図２を用いて説明する。図２は、真空洗浄装置１００の処理工程を説明するためのフローチャートである。

真空洗浄装置１００を利用するにあたっては、まず、準備工程（ステップＳ１１０）を１回行い、その後、１のワークＷに対して、搬入工程（ステップＳ１２０）、減圧工程（ステップＳ１３０）、蒸気洗浄工程（ステップＳ１４０）、シャワー洗浄工程（ステップＳ１５０）、乾燥工程（ステップＳ１６０）、搬出工程（ステップＳ１７０）を行う。そして、以後、順次搬入されるワークＷに対して、ステップＳ１２０〜ステップＳ１７０の工程が行われることとなる。以下に、図１を参照しながら、上記の各工程について説明する。

（準備工程Ｓ１１０）
まず、真空洗浄装置１００を稼働するにあたり、開閉扉１０６を閉じて真空容器１０４内を外部から遮断する。次に、真空ポンプ１５０を駆動し、洗浄室１０２を真空引きにより、例えば１０ｋＰａ以下に減圧する。このようにして、洗浄室１０２を所望の圧力まで減圧したら、大気開放弁を開弁して洗浄室１０２を大気開放する。続いて、加熱ヒータ２０２およびヒートポンプユニット３００を駆動し、蒸気室２００に貯留されている炭化水素系洗浄剤を加熱して蒸気を生成させる。そして、蒸気室２００で生成された蒸気は凝縮室１２０に導入されるとともに、蒸発器３２０によって冷却され、凝縮洗浄剤に凝縮され、洗浄剤貯留部１２４に貯留される。なお、凝縮室１２０において蒸発器３２０が回収した熱は凝縮器３４０で利用され、蒸気室２００において炭化水素系洗浄剤が加熱されて蒸気が生成されることとなる。以上により、真空洗浄装置１００の準備工程Ｓ１１０が終了し、真空洗浄装置１００によるワークＷの洗浄が可能となる。

（搬入工程Ｓ１２０）
真空洗浄装置１００によってワークＷの洗浄を行う際には、まず、開閉扉１０６を開放し、開口１０４ａから洗浄室１０２にワークＷを搬入して載置部１０８に載置する。そして、ワークＷの搬入が完了したら、開閉扉１０６を閉じて洗浄室１０２を密閉状態にする。なお、このとき、ワークＷの温度は常温（１５℃〜４０℃程度）となっている。

（減圧工程Ｓ１３０）
次に、真空ポンプ１５０を駆動して、真空引きにより洗浄室１０２を１０ｋＰａ以下に減圧する。

（蒸気洗浄工程Ｓ１４０）
次に、蒸気供給部１３０は、蒸気室２００において生成された蒸気を洗浄室１０２に供給する。このとき、蒸気の温度は、８０℃〜１４０℃に制御されており、高温の蒸気が洗浄室１０２に充満する。

洗浄室１０２に供給された蒸気がワークＷの表面に付着すると、ワークＷの温度が蒸気の温度に比べて低いことから、蒸気がワークＷの表面で凝縮し、ワークＷの表面に付着していた油脂類が、凝縮された炭化水素系洗浄剤によって溶解、流下され、ワークＷが洗浄されることとなる。この蒸気洗浄工程Ｓ１４０は、ワークＷの温度が、蒸気の温度（炭化水素系洗浄剤の沸点）である８０℃〜１４０℃に到達するまで行われるとともに、ワークＷの温度が蒸気の温度に到達したところで蒸気洗浄工程Ｓ１４０が終了となる。

（シャワー洗浄工程Ｓ１５０）
蒸気洗浄工程Ｓ１４０が終了すると、シャワー部１１０は、洗浄剤貯留部１２４に貯留された凝縮洗浄剤をワークＷに噴射する。こうして、蒸気洗浄工程Ｓ１４０で洗浄しきれなかったワークＷの細部に付着した油脂類等が洗浄される。

（乾燥工程Ｓ１６０）
シャワー洗浄工程Ｓ１５０が終了すると、次に、洗浄の際にワークＷに付着した炭化水素系洗浄剤を乾燥させる乾燥工程Ｓ１６０が行われる。この乾燥工程Ｓ１６０は、真空ポンプ１５０を駆動することによって行われる。

（搬出工程Ｓ１７０）
上記のように、洗浄室１０２およびワークＷの乾燥が完了したら、大気開放弁を開弁して洗浄室１０２を大気開放し、洗浄室１０２が大気圧まで復圧したところで、開閉扉１０６を開放して開口１０４ａからワークＷを搬出し、当該ワークＷに対する全工程が終了する。

以上説明したように、本実施形態にかかる真空洗浄装置１００およびこれを用いた真空洗浄方法によれば、ヒートポンプユニット３００を備える構成により、熱効率を向上させて、ワークＷの洗浄を行うことができる。

また、真空洗浄装置１００を構成するヒートポンプユニット３００において熱媒体は、蒸発器３２０、圧縮機３３０、凝縮器３４０、受液部３５０、減圧部３７０を循環しており、蒸発器３２０において気化され、凝縮器３４０において凝縮されることとなる。つまり、蒸発器３２０には液体状態の熱媒体が導入され、蒸発器３２０において蒸気と熱交換することで液体状態の熱媒体が気化される。また、凝縮器３４０には気体状態の熱媒体が導入され、凝縮器３４０において使用済み洗浄剤（炭化水素系洗浄剤）と熱交換することで気体状態の熱媒体が凝縮される。

しかし、凝縮器３４０の取り付け方によっては、熱媒体と炭化水素系洗浄剤の熱交換効率が低下してしまうおそれがある。そこで、以下に、本実施形態の特徴である、熱媒体と炭化水素系洗浄剤の熱交換効率を向上することが可能な凝縮器３４０について詳述する。

図３は、凝縮器の具体的な構成を説明するための図であり、図３（ａ）は、本実施形態にかかる凝縮器３４０を説明するための図であり、図３（ｂ）、（ｃ）は、比較例の凝縮器３４を説明するための図であり、図３（ｄ）は、図３（ｂ）におけるＩＩｄ−ＩＩｄ線断面の拡大図であり、図３（ｅ）は、図３（ｃ）におけるＩＩｅ−ＩＩｅ線断面の拡大図であり、図３（ｆ）は、図３（ａ）におけるＩＩｆ−ＩＩｆ線断面の拡大図である。なお、本実施形態の図３では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。

図３に示すように、凝縮器３４、３４０は、熱媒体が流通する管であり、熱媒体の流通方向の上流側に配される上流側端部３４ａ、３４０ａと、熱媒体の流通方向の下流側に配される下流側端部３４ｂ、３４０ｂと、上流側端部３４ａ、３４０ａと下流側端部３４ｂ、３４０ｂとの間に配され、湾曲形状を有する湾曲部３４ｃ、３４０ｃとを含んで構成される。また、凝縮器３４、３４０は、湾曲部３４ｃ、３４０ｃが蒸気室２００内に配されるように、フランジＦによって蒸気室２００の壁面２０４に固定される。

上述したように凝縮器３４、３４０において熱媒体は、気体状態から液体状態に変化する（凝縮される）が、蒸気室２００の使用済み洗浄剤（炭化水素系洗浄剤）との熱交換に伴って、熱媒体の入口（上流側端部３４ａ、３４０ａ）から出口（下流側端部３４ｂ、３４０ｂ）に向かうに従って徐々に凝縮することとなる。したがって、液体状態の熱媒体（図３中、黒い塗りつぶしで示す）は、上流側端部３４ａ、３４０ａと湾曲部３４ｃ、３４０ｃとの間よりも、湾曲部３４ｃ、３４０ｃと下流側端部３４ｂ、３４０ｂとの間に多く存在することとなる。

図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、比較例の凝縮器３４は、上流側端部３４ａと湾曲部３４ｃとの間、および、湾曲部３４ｃと下流側端部３４ｂとの間は、直管（軸心が直線となる管、真っ直ぐ伸びた管）３６、３８で構成されている。ここで、図３（ｂ）に示すように、直管３６、３８を水平方向（図３中、Ｘ軸方向）に沿わせるように、壁面２０４に固定すれば、凝縮器３４内で凝縮した液体状態の熱媒体（図３中、熱媒体（Ｌ）で示す）が、順次押し出される形で下流側端部３４ｂから送出されることとなる。そうすると、図３（ｄ）に示すように、直管３８には、常時液体状態の熱媒体が存在することとなる。

また、図３（ｃ）に示すように、フランジＦによる凝縮器３４の取り付け方によっては、直管３６、３８が傾いて、上流側端部３４ａ、下流側端部３４ｂよりも下方に湾曲部３４ｃが配されることがある。そうすると、直管３８が熱媒体の流通方向の上流側から下流側に向かって上方に傾斜し、直管３８に液体状態の熱媒体が滞留することとなる。そうすると、図３（ｅ）に示すように、直管３８は、液体状態の熱媒体で充満してしまうこととなる。

このように、凝縮器３４に液体状態の熱媒体が滞留すると、熱交換に寄与する気体状態の熱媒体と、管とが接触する面積が小さくなり、管を介した、気体状態の熱媒体と炭化水素系洗浄剤との熱交換効率が低下してしまう。

そこで、本実施形態にかかる凝縮器３４０は、上流側端部３４０ａと湾曲部３４０ｃとの間、および、湾曲部３４０ｃと下流側端部３４０ｂとの間を直管３４２、３４４で構成し、かつ、下流側端部３４０ｂが、湾曲部３４０ｃよりも下方（詳細には、下流側端部３４０ｂの下端が湾曲部３４０ｃの下端より下方）に配され、上流側端部３４０ａが湾曲部３４０ｃよりも上方に配されるように構成する。これにより、直管３４２、３４４がともに、熱媒体の流通方向の上流側から下流側に向かって、熱媒体が自重で流れ、熱媒体を出口に導く傾斜となる。そうすると、図３（ｆ）に示すように、直管３４４には、液体状態の熱媒体がほとんど存在しないこととなる。

このように凝縮器３４０を構成することにより、液体状態の熱媒体が滞留する箇所をなくすことができ、気体状態の熱媒体と炭化水素系洗浄剤との熱交換効率の低下を抑制することが可能となる。したがって、炭化水素系洗浄剤の加熱効率を向上させることができ、蒸気の生成量を増加させることが可能となる。また、気体状態の熱媒体の凝縮効率を向上させることができ、凝縮室１２０にて蒸気を十分に冷却することが可能となり、洗浄室１０２で利用する炭化水素系洗浄剤の生成量を増加させることができる。

なお、直管３４２、３４４の傾斜角は、１５度未満であり、実現可能な範囲で角度を大きくとることで凝縮性能が向上する。これは、１５度以上にまで傾斜角を上げていくと、かえって凝縮性能が低下するためである。傾斜角を１５度未満の任意の角度とすることにより、液体状態の熱媒体が滞留する箇所をなくすとともに、真空洗浄装置１００自体を小型化することが可能となる。

また、図３（ａ）に示すように、本実施形態において、受液部３５０は、凝縮器３４０の出口（下流側端部３４０ｂ）より下方（図３中、Ｚ軸方向）に設けられる。これにより、凝縮器３４０から送出された液体状態の熱媒体を自重で受液部３５０に導入することができる。また、受液部３５０に貯留された液体状態の熱媒体が凝縮器３４０に逆流する事態を回避することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる真空洗浄装置１００は、凝縮器３４０における液体状態の熱媒体の滞留を抑制し、気体状態の熱媒体と、炭化水素系洗浄剤との熱交換効率を向上させることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において、凝縮器３４０は、上流側端部３４０ａ、下流側端部３４０ｂ、湾曲部３４０ｃを有し、下流側端部３４０ｂが、湾曲部３４０ｃよりも下方に配される構成を例に挙げて説明した。しかし、凝縮器は、熱媒体の流通方向の上流側から下流側に向かって、熱媒体が自重で流れ、熱媒体を出口に導く傾斜を有すれば、構成に限定はない。例えば、図４（ａ）に示すように、上流側端部４４０ａと、下流側端部４４０ｂとが、対向する壁面２０４に設けられ、上流側端部４４０ａより下方に下流側端部４４０ｂが配された凝縮器４４０であってもよい。また、図４（ｂ）に示すように、上流側端部５４０ａと下流側端部５４０ｂとの間に複数（ここでは、３つ）の湾曲部５４０ｃを備えた凝縮器５４０であってもよい。さらに、上流側端部と下流側端部との間の管が螺旋形状になっている凝縮器であってもよい。

また、上記実施形態において、上流側端部３４０ａと、下流側端部３４０ｂとが同一の壁面２０４に設けられる場合を例に挙げて説明したが、上流側端部３４０ａと、下流側端部３４０ｂとは異なる壁面２０４に設けられてもよい。また、上記実施形態において、上流側端部３４０ａと湾曲部３４０ｃとの間（直管３４２）、湾曲部３４０ｃと下流側端部３４０ｂとの間（直管３４４）がともに、傾斜する凝縮器３４０について説明したが、液体状態の熱媒体がより多く生成される、湾曲部３４０ｃと下流側端部３４０ｂとの間を少なくとも傾斜させればよい。いずれにせよ、凝縮器は、熱媒体の流通方向の上流側から下流側に向かって、熱媒体が自重で流れ、熱媒体を出口に導く傾斜を有すればよい。

また、上記実施形態において、上流側端部３４０ａと湾曲部３４０ｃとの間を直管３４２で、湾曲部３４０ｃと下流側端部３４０ｂとの間を直管３４４で構成する場合を例に挙げて説明したが、上流側端部３４０ａと湾曲部３４０ｃとの間および湾曲部３４０ｃと下流側端部３４０ｂとの間は必ずしも直管で構成する必要はなく、凝縮器３４０が熱媒体の流通方向の上流側から下流側に向かって、熱媒体が自重で流れ、熱媒体を出口に導く傾斜を有すればよい。

また、上記実施形態において真空洗浄装置１００が受液部３５０を備える構成について説明したが、受液部３５０は必須の構成ではない。

また、上記実施形態では、洗浄室１０２において、シャワー部１１０から供給される凝縮洗浄剤による洗浄と、蒸気供給部１３０から供給される蒸気による洗浄が行われる真空洗浄装置１００について説明した。しかし、例えば、真空容器１０４内の、洗浄室１０２の下方に浸漬室を設けておき、かかる浸漬室にワークＷを浸漬することによって、ワークＷを洗浄してもよい。

具体的に説明すると、浸漬室には、ワークＷが完全に浸漬可能な量の炭化水素系洗浄剤（液体）が貯留されており、この炭化水素系洗浄剤を加熱するためのヒータが設けられている。また洗浄室１０２と浸漬室との間には中間扉が設けられており、この中間扉によって、洗浄室１０２と浸漬室とが連通したり、あるいはその連通が遮断されたりするようになっている。なお、浸漬室に貯留されている炭化水素系洗浄剤は、シャワー部１１０から供給された凝縮洗浄剤、および、洗浄剤貯留部１２４から凝縮洗浄剤供給管１２６を介して供給された凝縮洗浄剤のいずれか一方または両方である。また、この場合、載置部１０８に昇降装置を設けておき、載置部１０８を鉛直方向に移動可能に構成する。したがって、中間扉を開放して洗浄室１０２と浸漬室とを連通させた状態で昇降装置を駆動することにより、ワークＷを洗浄室１０２から浸漬室に移動させたり、あるいは、ワークＷを浸漬室から洗浄室１０２に移動させたりすることで、ワークＷを洗浄する。

なお、本明細書の真空洗浄方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。

本発明は、減圧下にある洗浄室に炭化水素系洗浄剤の蒸気を供給してワークを洗浄する真空洗浄装置に利用することができる。

１００ 真空洗浄装置
１０２ 洗浄室
１２０ 凝縮室
２００ 蒸気室
３００ ヒートポンプユニット
３１０ 循環路
３２０ 蒸発器（第２熱交換部）
３３０ 圧縮機
３４０、４４０、５４０ 凝縮器（第１熱交換部）
３４０ａ、４４０ａ、５４０ａ 上流側端部
３４０ｂ、４４０ｂ、５４０ｂ 下流側端部
３４０ｃ、５４０ｃ 湾曲部
３４２ 直管
３４４ 直管
３５０ 受液部
３７０ 減圧部

Claims (6)

1. 炭化水素系洗浄剤の蒸気が生成される蒸気室と、
   前記蒸気室から導かれる蒸気が凝縮されて炭化水素系洗浄剤が生成される凝縮室と、
   少なくとも前記凝縮室から供給される凝縮された炭化水素系洗浄剤によって減圧下でワークを洗浄可能な洗浄室と、
   熱媒体が循環する循環路に、該熱媒体を断熱圧縮して加熱する圧縮機と、該圧縮機によって加熱された熱媒体と前記蒸気室中の前記炭化水素系洗浄剤とを熱交換して該炭化水素系洗浄剤を気化させ前記蒸気を生成するとともに該熱媒体を冷却する第１熱交換部と、該第１熱交換部によって冷却された熱媒体を減圧膨張させてさらに冷却する減圧部と、該減圧部によって冷却された熱媒体と前記凝縮室中の前記蒸気とを熱交換して該蒸気を凝縮させて該炭化水素系洗浄剤を生成するとともに該熱媒体を加熱する第２熱交換部とを有するヒートポンプユニットと、
   を備え、
   前記第１熱交換部は、前記熱媒体が流通する管であり、前記熱媒体の流通方向の上流側から下流側に向かって、該熱媒体が自重で流れ、該熱媒体を出口に導く傾斜を有することを特徴とする真空洗浄装置。
2. 前記第１熱交換部は、
   前記熱媒体の流通方向の上流側に配される上流側端部と、
   前記熱媒体の流通方向の下流側に配される下流側端部と、
   前記上流側端部と前記下流側端部との間に配され、湾曲形状を有する湾曲部と、
   を有し、
   前記下流側端部は、前記湾曲部よりも下方に配されることを特徴とする請求項１に記載の真空洗浄装置。
3. 前記湾曲部と前記下流側端部との間は、軸心が直線となる管であることを特徴とする請求項２に記載の真空洗浄装置。
4. 前記上流側端部は、前記湾曲部よりも上方に配されることを特徴とする請求項２または３に記載の真空洗浄装置。
5. 前記上流側端部と前記湾曲部との間は、軸心が直線となる管であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の真空洗浄装置。
6. 前記ヒートポンプユニットの循環路における前記第１熱交換部と、前記減圧部との間に設けられ、該第１熱交換部によって冷却された熱媒体を貯留する受液部を備え、
   前記受液部は、前記第１熱交換部の出口より下方に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の真空洗浄装置。

Images