JP2532888B2

JP2532888B2 - 水分離器

Info

Publication number: JP2532888B2
Application number: JP62231196A
Authority: JP
Inventors: 悟手塚; 一人大植
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1987-09-17
Filing date: 1987-09-17
Publication date: 1996-09-11
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JPS6475003A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は水より比重の大きい溶剤とその溶剤中に分散
した水を効果的かつ精度よく分離する水分離器に関する
ものである。

〔従来の技術〕

溶剤と水を分離する技術は、溶剤の回収再利用等の分
野で、その要請は大きい。例えば、機械、電子部品等の
精密洗浄機における洗浄溶剤中の水分の分離、ドライク
リーナーに於ける洗浄溶剤中の水分の分離及び活性炭ま
たは活性炭素繊維等を用いた溶剤回収装置における溶剤
中の水分の分離等がある。

特に、ドライクリーナーはパークロルエチレン、フレ
オンR113,1,1,1,トリクロルエタン等の塩素系溶剤を蒸
留、再生して使用してるが、系内で溶剤中に水が混入す
ることがある。例えば、洗液中に混入する脂肪酸、界面
活性剤等を除去する蒸留工程である。このため溶剤の再
使用にあたり、水分を分離除去する必要がある。

従来の水分離器は溶剤と水の比重差を利用するもの
で、水分離器内部にシキリ板を設け、溶剤をゆつくり滞
留させるうちに水は水より高比重の溶剤の上部に分離さ
せる。分離した水は機外へ排出し、溶剤はクリーンタン
クへ回収され再び衣類の洗浄に用いられる。

この場合において、コンデンサーの冷却条件が悪い場
合、蒸留速度が速く水分離器内での滞留時間が取れない
場合、あるいは過加熱により水分濃度が高い場合等、所
定の時間内で分離出来ないことがある。水と溶剤の分離
が十分でない、水分の多い溶剤で洗浄を行なつた場合に
はウールのような高級製品の収縮、背広、和服の輪じ
み、ドレスの肩パツトのしわの発生、色、風合等の変質
という水による欠点が発生している。

第２図に従来の水分離器の構造を示す。コンデンサー
及びクーラーから流入してくる溶剤と水は、シキリ板10
を通る間に、水３は上方に水より高比重の溶剤２は下方
に、それぞれ分離される。分離された水３は排水口５を
通り機外へ、溶剤２はクリーンタンク内へ回収される。

この水分離機では長時間の静置が必要であるため溶剤
が前記条件の様な状態にある場合には分離が困難であ
る。

上記の欠点を改良したものとして、本出願人による特
願昭61−166805号に見られるように比重差分離工程内に
撥水性を有する繊維構造体よりなるフイルターを組み込
み、溶剤中の水の分離を行う溶剤の回収方法が提案され
ている。しかしながら、この方法も長時間にわたる使用
に於いて、水分離器に多量の水が流入した場合、フイル
ターカートリツジが水に浸かり、撥水性膜を水が通過す
る、あるいは、フイルターが目詰りを起こした時、溶剤
と水の界面が上昇し排水口から溶剤が流出する等の問題
点があつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは前記従来の技術の欠点を解消し、より実
用的にする為に検討を重ねた結果、比重差分離では分離
出来ない微小水滴をも完全に分離すると同時に、フイル
ターが目詰りを起こした場合でも最低、従来通りの機能
は果たす事の出来る安全出口を備えている水分離器を完
成するに至つた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、水が水の比重より重い有機溶剤に分散した
分散液を比重差分離し、更に有機溶剤のみプリーツ状カ
ートリッジ膜で選択的に透過して、水と有機溶剤とに分
離し、水を上方の排水口、有機溶剤を下方の有機溶剤出
口より取出す水分離器において、該膜、該排水口、該有
機溶剤出口、溶剤安全出口が一の分離器中に設けられて
おり、かつ該排水口と該有機溶剤出口の間に溶剤安全出
口が位置しており、しかも下記式を満足する水分離器で
ある。

ただし、H₃＞l,H₁＞H₂＞H₃ H₁:排水口の高さ H₂:溶剤安全出口の高さ H₃:溶剤出口の高さ l:カートリツジの高さ γ₁:水の比重 γ₂:溶剤の比重本発明にいう水の比重より重い有機溶剤は特に限定さ
れるものではないが、塩素系、あるいはフツソ系溶剤例
えばドライクリーナーに用いられるパークロルエチレ
ン、フレオンR113,1,1,1,トリクロルエタン、トリクロ
ルエチレン等があげられる。

本発明にいう有機溶剤のみを選択的に透過する膜と
は、その表面張力が20dyne/cm〜40dyne/cmの範囲内にあ
れば、その素材としては、何ら限定されるものではな
く、紙、繊維、メンブレンフイルター等が代表的なもの
として挙げられる。また、撥水性を膜素材に持たせるに
は素材そのものが撥水性を有する構造体を用いるか、あ
るいは膜素材に撥水加工を施こすことにより撥水性を付
与する。膜素材への撥水加工は通常の方法で行えばよ
く、例えば、アクリル酸パーフルオロアルコールなどの
フツソ系樹脂、ジメチルシリコーンなどのシリコーン系
樹脂、パラフイン系樹脂、ワツクス系樹脂等の公知の撥
水加工剤を膜素材製造時あるいは膜構造体にパデイン
グ、浸漬、スプレー吸尽等の方法で付与させればよい。
更に必要に応じ、撥水加工剤を付与した後、熱処理を行
えばよい。

本発明に用いる膜の形態は何ら限定されるものではな
く平膜状、円筒状、スパイラル状ジヤバラ状、プリーツ
状等任意の形態で用いることができるが、撥水性膜が溶
剤中のゴミ等で目詰りを起こすので、処理効率の面から
は第３図に示す様なプリーヅ状のカートリツジ形態で用
いるのが好ましい。カードリツジとは第３図に示す様に
プリーツ状にした膜12の上下に樹脂製あるいは金属板の
キヤツプ11を熱融着あるいは接着剤にて装着し、撥水性
膜の取り付け、取り外しが容易な形態にしたものであ
る。

以下、本発明の水分離器の一例を第１図に基いて説明
する。１は溶剤、水の混合溶液注入口、２は溶剤、３は
水、４はフイルターカートリツジ、５は分離された水の
排水口、６は分離再生された溶剤の出口、７は安全出
口、８は乾燥器からの溶剤、水混合液注入口を示す。こ
こで、溶剤、水の各出入口までの高さは本発明において
示す式（ａ）によつて決定される。

次に第１図の水分離器の作用について説明すると、溶
剤、水の混合溶液注入口１より、溶液が水分離器内にま
ず注入される。フイルターカートリツジ４によつて水３
はその内側への透過を阻まれて上方へ分離し、溶剤２は
フイルターカートリツジ４により分離されたフイルター
カートリツジ４の内部を透過し外側へ移行する。

分離された水は排水口５を通つて排水され、フイルタ
ーカートリツジ４を透過した溶剤は溶剤出口６を通り再
使用のタンク内へ回収される。

一般に、蒸留再生された溶剤の中には、多くのゴミが
含まれている為、フイルターカートリツジが目詰まりを
起す。フイルターカートリツジが目詰りを起すと、水３
と溶剤２の界面９が上昇し、このまま放置しておくと排
水口から、溶剤が流出することになる。この様な状態で
は排水中に溶剤が混入する為、これを防ぐ目的で、水３
と溶剤２の界面９が上昇してきた時第１図の安全出口７
から溶剤が流出出来る様になつている。すなわち、この
安全出口７の付与により、フイルターカートリツジが寿
命になつた場合も従来通りの機能（比重差分離）は最低
保証される。

本発明の水分離器に於いて、前述の作用を効果的に行
わせる為には、初期条件として設定するカートリツジの
高さｌ、溶剤出口H₃に対して、排水口５安全出口７の位
置が本発明で示す式（ａ）を満足する必要がある。

フイルターカートリツジの高さｌは、特に限定される
ものでないが、水分離器内への組み込みやすさなどの点
から、通常下記（ｂ）の範囲内で用いる。

10mm≦ｌ≦500mm ……（ｂ）ドライクリーナーや超音波洗浄機では処理流量、水分
離器内へ組み込むスペースから10mm≦ｌ≦250mmで用い
るのが好ましい。

溶剤出口の高さH₃は上記（ｂ）の範囲内より設定した
カートリツジの高さｌより高い位置に設定すればよい
が、溶剤出口の高さH₃をあまり大きくとると式（ａ）よ
り決定される排水口の高さH₁が大きくなる為、水分離器
全体の大きさが大きくなり、実用的でなくなるので通
常、次の範囲内で用いるのが好ましい。

ｌ＋10mm≦H₃≦ｌ＋500mm ……（ｃ）上述の式（ｂ），（ｃ）及び式（ａ）より決定される
排水口５の位置について説明すると排水口５までの高さ
が、式（ａ）の範囲外である場合には、第１図に示す水
と溶剤の界面９が極度に低下し、フイルターカートリツ
ジが水に浸かる。この様な状態が長く続くとフイルター
カートリツジを構成する撥水性膜の分離性能が低下し、
水が、透過する様になり回収溶剤の方に水が混入するた
め好ましくない。本発明の範囲内にあるものは水分離器
内に水ばかりが入つてくる様な状態においても、フイル
ターカートリツジは常に溶剤に浸かつた状態が維持でき
るために分離性能が維持できる。

安全出口の位置H₃は式（ａ）の範囲内にあれば任意に
設定できるが、処理流量の全てが安全出口側を流れた
時、これを処理できる開口率を有しており、かつ、排水
口に近い位置に設定するのがフイルターの寿命の点から
も好ましい。

次に溶剤安全出口は排水口と有機溶剤出口の間に設定
することが必要である。溶剤安全出口が排水口より上の
場合は溶剤中の水滴の分離性能には問題はないが、長期
にわたり使用し、フイルターカートリツジが目詰りして
第１図の界面９が上昇を起した時、安全出口が排水口よ
り上にある為、排水口から溶剤の流出が起る。これは、
排水処理、作業環境上好ましくない。

一方、溶剤安全出口が溶剤出口より低い場合は、最初
から溶剤が安全出口側を透過してしまい、前述した安全
出口の作用を発揮できず、安全出口の設置の意味がなく
なる。

本発明の式（ａ）で示す範囲内にあるものは、フイル
ターカートリツジが目詰まりを起した後も、排水口から
の溶剤の流出なく使用できる。

本発明に用いる繊維構造体は織布、編布、不織布のい
ずれでもよいが、一つの空孔の大きさが小さくかつ全体
として高い空孔率が得られ易い不織布形態のものが溶剤
中の水滴の分離精度が良好で透過速度が大きいので好ま
しい。

本発明に用いる水分離器の構成については、第１図に
示す様な装置に従来の比重差分離器に付いていたシキリ
板10を設け、第４図の様に１つの水分離器内に２つの作
用を持たせることも可能である。この形にした場合は、
フイルターカートリツジの寿命という点で有利である。

本発明の水分離器の機械への組み込み方法は何ら限定
されるものではない。第１図に示す装置をそのまま既存
の比重差分離器と差し換えて使用出来る。あるいは、既
存の比重差分離器の後に新たに水分離器を組み込む方が
カートリツジへの負荷（寿命）の面で好ましい（第５
図）。また第６図に示す様にドライクリーナではクリー
ンタンクより溶剤をポンプでくみ上げ、第６図の様な装
置に通して循環させることも可能である。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例により具体的に説明する。な
お、実施例において、水分濃度は京都電子工業株式会社
製カールフイツシヤー水分計MKC−3Pを用いて測定し
た。

実施例１メルトブロー法によつて単繊維直径1.7μｍ、厚み0.1
7μｍ、空孔率75％のポリエチレンテレフタレートの不
織布を作つた。この様にして得られた繊維構造体を下記
の条件で撥水化処理した。

処理条件：加工剤・POLON−MR（信越化学社製）・CAT−LZ（信越化学社製）濃度各４重量％乾燥 100℃×３分熱処理 170℃×１分パツドドライキユア法この様にして得られた繊維構造体を第３図に示すカー
トリツジ（透過面積0.35m²、高さｌ＝250mm）にした。
一方、第１図に示す水分離器の諸量を下記（Ａ），
（Ｂ）の様に設定した水分離器をアサヒ製作所社製ドラ
イクリーナータフマツト−22機の比重差分離器と差し換
えて、上記カートリツジの遊離水分の分離性能について
実験を行つた。分離対象液は1,1,1,トリクロルエタン
（比重1.32）をタフマツト−22機の通常の蒸留処理で白
濁させたものである。なお、溶剤と水の混合溶液入口よ
り注入される溶剤中の水分濃度は30℃で1000〜1300p.p.
mであり、水滴の大きさは１〜７μｍであつた。

水分離器：下記の式に対して初期値を設定した時、実施
例（Ａ）、比較例（Ｂ）の２種類の水分離器を製作し
た。

H₃＝480mm,l＝250mm,γ_１＝１（水の比重），γ_２＝1.3
2（1,1,1,トリクロルエタンの比重）実施例（Ａ）比較例（Ｂ） H₁＝554mm H₁＝590mm H₂＝534mm H₂＝570mm 各水分離器を透過した後の1,1,1,トリクロルエタン中
の水分濃度の測定結果を第１表に示す。第１表中の比較
例（１）は600透過後、既にカートリツジが水に浸か
つていた。また、比較例（２）は比重差分離器内にカー
トリツジを装着しないで従来の方法で処理した時の結果
である。

第１表より明らかな様に本発明の方法によるものは、
溶剤と遊離水分の分離性能が著しく良好であり、溶解度
まで水分を完全に分解していることが判る。比較例１よ
り明らかな様にカートリツジが水に浸かつた場合は水の
透過が見られ分離性能上好ましくないことが判る。ま
た、比較例２より明らかな様に、従来の方法では、微細
に分散した水滴は、比重差分離工程だけでは分離できな
いことが判る。

実施例２実施例１と同様の初期条件により下記（Ｃ），（Ｄ）
２つの水分離器を製作した。

（Ｃ）;H＝554mm （Ｄ）;H＝554mm Ｈ＝540mm H₂＝570mm この様にして得た装置に実施例１で得たカートリツジ
を装着し、三洋電機社製SCL−308型機の比重差分離器と
クリーンタンクの間に装着しテトラクロルエチレン中の
水滴の分離実験を行なつた。

分離対象液はSCL−308型機の通常の蒸留工程で作成し
た。なお、蒸留に次いで冷却された後、第１水分離器を
通過し、出て来る溶剤中の水分濃度は20℃で110p.p.m.
〜130p.p.m.であり、水滴の大きさは１〜３μｍであつ
た。

各水分離器を透過した後のテトラクロルエチレン中の
水分濃度の測定結果を第２表に示す。

第２表より明らかな様にいずれの装置によるものも、
溶剤と遊離水分の分離性能は著しく良好であることが判
る。本発明の方は蒸留回数1500回経過後、安全出口７側
からの溶剤の流出が見られたが、水分離器の機能は従来
の比重差分離器だけの場合と同様に作用していた。これ
に対して、比較例３は安全出口７からの溶剤の流出は見
られなかつたが、排水口５から多量の溶剤が流出し、作
業環境、溶剤回収、排液処理コスト及び環境汚染の面で
良くないことが判る。

実施例３ペーパーフイルター（孔径５μｍ、厚み0.45mm）に下
記の如く撥水処理を施した。この時の表面張力は33dyne
/cmであつた。

処理条件：加工剤・PoLoN−MR（信越化学社製）・CAT−LZ（信越化学社製）濃度各４重量％乾燥 100×３分この様にして得られた膜を実施例１と同様の方法でカ
ートリツジにした。

一方、実施例１の（Ａ）の条件で試作した水分離器を
実施例１と同様にアサヒ製作所製タフマツト22機の比重
差分離器と差し換え、上記カートリツジと実施例１に用
いたカートリツジとの分離性能比較を行なつた。分離対
象液は実施例１と同様である。

各カートリツジを透過した後の1,1,1,トリクロルエタ
ン中の水分濃度の測定結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように本発明による極細繊維から
成る撥水性膜は1,1,1,トリクロルエタン中の水分の分離
性能が良く、溶剤の透過ヘツドも低いことが判る。

実施例４メルトブロー法によつて単繊維直径1.7μｍ、厚み0.2
mm、空孔率78％のポリエチレンテレフタレート不織布を
得た。この様にして得られた繊維構造体を実施例１と同
様の方法で撥水化処理を行なつた。この時、撥水化処理
後の繊維構造体の表面張力は35dyne/cmであつた。

そして、撥水化処理後の繊維構造体と上述の撥水化処
理してない繊維構造体をそれぞれ実施例１と同様の方法
でカートリツジにした。

一方、実施例１の（Ａ）の条件で製作した水分離器を
超音波工業社製UC−10F28−320型の比重差分離器と差し
換え、上記カートリツジ装置によるフロンＲ−113中の
遊離水の分離実験を行つた。

第４表に実験結果を示す。第４表の比較例６は従来の
比重差分離器によるものである。

第４表より明らかな様に本発明によるものは、溶剤中
の遊離水分の分離性能が著しく良好であることが判る。
また、比較例６より判る様に従来の比重差分離器では十
分に水が分離出来ない。

〔発明の効果〕本発明の水分離器は、回収溶剤中に混入している遊離
水分を効率的かつ高精度に分離することが出来るため、
遊離水分の混入による種々のトラブルを防止することが
出来る。

本発明の水分離器の適用範囲としては例えば、ドライ
クリーナーに於ける洗浄溶剤中の水分の分離、超音波洗
浄機等の精密洗浄機における洗浄溶剤中の水分の分離、
及び活性炭または活性炭素繊維等を用いた溶剤回収装置
における溶剤中の水分の分離等がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水分離器の構造図、第２図は従来の水
分離器の構造図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、
第３図は本発明に用いるカートリツジの構造図で、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、第４図は本発明の水
分離器の構造図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、
第５図、第６図、第７図は本発明発明の水分離器の使用
を示す装置のシステム図である。 1,1a……溶剤、水の混合溶液注入口、２……溶剤、３…
…水、４……フイルターカートリツジ、5,5a……排水
口、6,6a……溶剤出口、７……安全出口、８……乾燥器
からの溶剤入口、９……溶剤、水界面、10……シキリ
板、11……キヤツプ、12……プリーツ状にした撥水性
膜、13……クリーンタンク、14……フロートスイツチ、
15……排水口、16……溶剤入口、17……ポンプ、18……
溶剤出口、19……エアー抜き、20……蒸気槽、21……超
音波発振器、22……超音波槽、23……冷却管。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水が水の比重より重い有機溶剤に分散した
分散液を比重差分離し、更に有機溶剤のみプリーツ状カ
ートリッジ膜で選択的に透過して、水と有機溶剤とに分
離し、水を上方の排水口、有機溶剤を下方の有機溶剤出
口より取出す水分離器において、該膜、該排水口、該有
機溶剤出口、溶剤安全出口が一の分離器中に設けられて
おり、かつ該排水口と該有機溶剤出口の間に溶剤安全出
口が位置しており、しかも下記式を満足する水分離器。ただし、H₃＞ｌ、H₁＞H₂＞H₃ H₁:排水口の高さ H₂:溶剤安全出口の高さ H₃:溶剤出口の高さ l:カートリッジの高さ γ₁:水の比重 γ₂:溶剤の比重