JP4083436B2 - 蒸気洗浄方法およびその装置 - Google Patents

Description

【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プレート式の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プレート式の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】
【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。
【０００８】
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１１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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
二次ドレンタンク６と第１ドレン用配管１１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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
＜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/Ｋｇ）
【００２５】
＜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
【００２６】
＜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
【００２７】
＜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）
【００２８】
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／ｈｒで済み、その省エネルギー率は４０％に達する。
【００２９】
【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。
【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

Claims (2)

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プレート式の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. 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プレート式の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。

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