JP4107548B2 - 回転するバスケット攪拌を用いるドライクリーニング工程 - Google Patents

回転するバスケット攪拌を用いるドライクリーニング工程 Download PDF

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Description

【0001】
発明の分野
本発明は一般のドライクリーニング工程に関し、特に洗剤を利用し目的物を攪拌するために回転可能なコンテナを有するドライクリーニングシステムに関する。
【0002】
発明の背景
【0003】
現在のドライクリーニングは衣類や洗剤など洗浄する物品を機械的に攪拌する機能を含む。
【0004】
典型的に衣類物品は、衣類から汚れを落とし付着物を落とす適量の化学薬品とともにコンテナやバスケットに入れられる。衣類はバスケットの動きによりこのあと攪拌され、洗浄工程の効果を増す。攪拌は回転式で繰り返され水平平面の軸に沿って回転することで重力を利用して攪拌の量をさらに増す。
【0005】
多くの化学洗剤は環境を脅かすものであり今日、公共の健康安全性のリスクを伴う。結果多量の洗剤が法もしくはかなりの規制により取り締まられている。加えて環境にやさしいこれに代わるものが求められてきた。このような代替品のひとつに洗剤として液体二酸化炭素(CO)を利用することがある。
【0006】
二酸化炭素(CO)などの液体/超臨界性濃縮ガスを利用したドライクリーニングシステムと工程が知られている。この工程では、強力なポジティブ移動性ポンプを利用して、液体COをシステムを通じてくみ上げる。特に液体COはリザーバーから物品がCOに接触することになる洗浄室にくみ上げられる。物品はこれを維持するコンテナを回転することで攪拌により洗浄され、最後に液体COはリザーバーに戻される。ポンプは公知ドライクリーニング工程の別のステップでも利用される。
【0007】
このようなポンプを利用すると、先行技術システムが多くのアプリケーションのために複雑及び/またはコスト高になるなど多くの不都合があった。そのひとつは、ポンプがドライクリーニングシステムの比較的高価な要素となることである。さらに別の欠点は、ポンプが全体に正の吸引ヘッド(NPSH)を必要とすることである。このヘッドは排出される容器の液体レベルと、ポンプインレットに対する容器の立ち上げとの両方により発生する。高い容器もしくはポンプに容器を備えるなどして適宜圧力を提供する形態は、嵩の大きいマシンとなり好ましくない。さらにNPSHが空の洗浄室を少なくするので、洗浄室を完全にくみ上げることが困難である。
【0008】
適宜ポンプを提供する別の方法は、蒸留室を利用することである。ガスを室で加熱し、これにより増加する圧力を利用して所望NSPHを得る。しかし蒸留室を利用するとさらにシステムは複雑かつコスト高になる。
【0009】
さらにポンプは流体中の汚れによるダメージを被りやすく、これがポンプ効果を無くする。適宜正の圧力ヘッドを目的とする問題に加えて、ポンプインレットポートの圧力を減少することから、フィルターはポンプの吸引側には使用できない。このように装備と操作コストに加えて、たびたびメンテナンスすることも必要となる。
【0010】
発明の要約
本発明の目的は回転するバスケットを利用するドライクリーニングシステムにおいて、液体二酸化炭素(CO)を効果的に供給及び/または再生する工程並びにシステムを提供することである。本発明の工程によれば、ポンプの必要性がなく、タンクと室とに圧力差を発生することにより、蓄積タンクと洗浄室とに加圧液体COを送り出す。これはコストの高い装備や、装備ならびに低効果によるメンテナンスロスや、コスト高など、前記ポンプに伴う典型的不都合をなくし、本発明が使用される環境を広げることである。
【0011】
本発明の実施態様において、液体COに直接影響せず、液体COに広がる汚れを重ねないガスコンプレッサにより圧力差が発生される。これは先行技術システムにより使用されるポンプに伴う問題を削減し、本発明のシステムをさらにコスト的に効果があり信頼が置けるものにしている。コンプレッサは洗浄室からガス状COを引出し蓄積タンクに発射し、またはこれを逆にし、蓄積タンクと洗浄室との間に、各々正負の圧力差の何れかを作り出す。正の圧力差は蓄積タンクから洗浄室に液体COを流す。負の圧力差は洗浄室から蓄積タンクに液体COを流せる。圧力差のマグニチュードはコンプレッサモーターの速度を変化したり、スロットルバルブを利用して制御してもよい。
【0012】
本発明のドライクリーニング工程はまた、圧縮ガスから熱を再生する方法を含む。ドライクリーニング工程の蒸気回復ステップにおいて、以下に記載するように、冷却システムによりCOを冷却する前に、ウォーターバスに備えた熱交換器形式の加熱シンクに、ガス状COの熱が移される。これで冷却システムによるエネルギー消費量を減少する。加熱シンクに蓄積された加熱エネルギーは引き続き使用されて、後述するように、ドライクリーニングの洗浄室ウォームアップステップにおける冷却ガスを加熱して、別の加熱の必要性をなくし減少している。このように本発明はドライクリーニング工程のコスト効果を改良する熱再生サイクルを利用している。
【0013】
本書で説明するごとく、本発明の特別の目的を除いては、本発明の工程並びにシステムは現状のドライクリーニング工程とシステムとに適合しており、公知の如何なる洗浄室及び/またはバスケット及び/またはドライクリーニングシステムのその他のパーツとも利用できる。
【0014】
本発明の実施態様によるドライクリーニングシステムは、選択可能な圧力でCOを蓄積する蓄積タンクと、液状でCOを保管するための圧力を十分備える洗浄室と、洗浄室内の回転可能なバスケットと、バスケットに連結された回転可能な駆動機構とを含む。いくつかの本発明の実施態様において、システムはさらに、蒸気熱交換/再生システムと、冷却システムと、毛玉トラップ/ろ過システムと、洗浄室通気システムとを含む。蓄積タンクと洗浄室との圧力差は、オイルレスコンプレッサであるガスコンプレッサにより発生してもよい。
【0015】
本発明の実施態様によるドライクリーニング工程は以下のステップの少なくとも幾つかを備える。
【0016】
(a)洗浄容器から含水エアを排除する。コンプレッサがバキュームポンプとして作用し、エアを大気中に放つ。
【0017】
(b)衣類の損傷を避けるために制御形態により、蓄積タンクと洗浄室のと圧力を均等にする。洗浄室と蓄積タンクとに所定圧力差が生まれるまで、COガスは比較的高圧の蓄積タンクから比較的低圧の洗浄室に流れる。
【0018】
(c)洗浄室に蓄積タンクからの所定量の液状COを充填する。CO蒸気はコンプレッサにより洗浄室の上部から吐出されて、蓄積タンクの上部に移動し、タンクの底から洗浄容器まで液を流す圧力差を生む。
【0019】
(d)回転するバスケットにより洗浄する物品を攪拌する。
【0020】
(e)洗浄室から使用した/汚れた液体を抜く。CO蒸気は蓄積タンクの上部から排出され、洗浄室上部に移動し、室の底から蓄積タンクの底まで液を流す圧力差を生む。液体は容器中のフィルターシステムを通過する。
【0021】
(f)排出後洗浄室に残っているCO蒸気を再生する。CO蒸気は洗浄室上部から、蒸気を液体に冷却し濃縮する加熱再生システム及び/または冷却システムをとおり、コンプレッサにより蓄積タンクに押出される。
【0022】
(g)洗浄室を加熱する。CO蒸気は洗浄室上部から吐出され、蒸気を加熱する熱交換器システムをとおって、コンプレッサにより洗浄室底部に押出される。
【0023】
(h)洗浄室を通気する。CO蒸気はサウンド制御マフラーを備える洗浄室通気システムを通って、洗浄室の外に流れる。
【0024】
発明の詳細な説明
添付図面に添った下記本発明の好適な実施態様の詳細な説明により、本発明はさらに十分理解され認識されるものである。
【0025】
図1−7に関し、本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の様々なステップにおける本発明の実施態様によるドライクリーニングシステムの概略を示している。システムは洗浄物を保持するバスケット12を有する例えばおよそ80ガロンの洗浄室10を備えている。洗浄室10は、二酸化炭素を液状で維持できる、一例として、約1100PSIの高圧封じ込め能力を有するよう設計されることが好ましい。
【0026】
バスケット12は洗浄室10内に回転自在に設置され、カップリング16によりバスケットドライブ14に連結されており、公知の高圧シールとの機械的連結など、洗浄室10の圧力完全性を維持するのに適したタイプでもよい。
【0027】
しかし本発明の実施態様において、カップリング16は機械的カップリングの場合に要求されるごとく、室10における開口の必要性を排除するマグネット式カップリングである。マグネット式カップリングを使用する回転式駆動機構は当該分野で公知である。
【0028】
システムはさらに約30−50ガロンの所定容量を有する少なくとも1つの蓄積タンク20を備えている。蓄積タンク20は約1100PSIの高圧力封じ込め能力を有していることが好ましく、一例として、所定初期量100ガロンの二酸化炭素が充填されている。
【0029】
本発明の実施態様において、システムはまた、公知100メッシュの毛玉トラップなどの毛玉トラップ24と、公知40ミクロンフィルターなどのフィルター26を含む毛玉トラップ/ろ過システムを備えている。
【0030】
本発明の実施態様により、システムは好ましくはオイルレスコンプレッサであるガスコンプレッサ30を含み、蓄積タンク20と洗浄室10とに圧力差を提供する手段を備えている。先行技術のシステムで使用されている液体ポンプよりコンプレッサ30などのガスコンプレッサを使用する重大な利点は、ガス流がきょう雑物を浮遊させないのできょう雑物がコンプレッサに運ばれないことである。これでドライクリーニングシステムの磨耗、すなわち操作維持コストが削減される。
【0031】
好ましくはコンプレッサ30は部分的真空負荷と蒸気回復の発生が可能である。本発明の実施態様では、コンプレッサ30は洗浄室10内の圧力を一例として50PSI、好ましくは150PSI以下、400PSI以下に減少可能である。室10の低圧力は前述のごとく、洗浄室通気中の二酸化炭素の浪費をおさえることが望まれるべきである。さらに本発明の実施態様では、コンプレッサ30は、900PSIなど好ましくは850PSI以上、750PSI以上まで蓄積タンク20内の圧力を増加可能である。蓄積タンク20内の高圧力は、最小の冷却で二酸化炭素を液状で維持することが望まれるべきであり、これによりさらにエネルギー効果の高いドライクリーニングが可能である。
【0032】
蓄積タンク20と洗浄室10とに発生された圧力差のマグニチュードはコンプレッサ30のモータースピードを変えるか、公知のスロットルバルブを使用することにより制御してもよい。前記パラメータを提供するために、本発明に沿って使用されるオイルレスコンプレッサの例としては、ブラックメール インコーポレーテッド、オクラホマ州、オクラホマシティー(Blackmer , Inc.)製のブラックメール エイチディーエル322オイルレスコンプレッサ(Blackmer HDL 322)である。
【0033】
システムはさらに、図示実施例において、熱 シンク/ウォーターバス28とこれに付随した熱交換器32を含む熱交換/回復システム31を備えている。熱回復システム31はドライクリーニング工程の一ステップである熱風から熱エネルギーを集め、以下説明するごとく別のステップの冷却ガスを暖める熱エネルギーに利用する。熱エネルギーはドライクリーニングサイクル中に、一定回数、熱交換器32を通過する二酸化炭素からウォーターバス28に移され、ウォーターバス28がサイクル中の別の回数、二酸化炭素に熱を移動してもよい。好ましくは、電気ヒーター40をウォーターバス28に設置して、ドライクリーニング工程の休止期間に一例として、80度の所定温度で熱を維持する。
【0034】
本発明の実施態様において、二酸化炭素冷却用に熱交換器36つきの冷却システム35が備えられている。好ましくは冷却システム35は熱交換器36を通過する二酸化炭素を濃縮できる十分な冷却能力を備える。
【0035】
図面に明確に図示されるものの、これに独占されるものではなく、ドライクリーニングシステムはシステムの異なるシステムエレメント間を連結するために要するパイプ構造と、ドライクリーニング工程の異なるステップでシステムと二酸化炭素流の操作を制御する様々なバルブとを備えている。これらの幾つかのバルブは本発明のドライクリーニング方法の各ステップについて以下に別途説明する。しかし、これらのバルブのほとんどの機能はドライクリーニング技術における当業者には明らかなものである。システムはさらに以下に説明するごとく、洗浄室10の最終通気中に使用されてもよい、好ましくは、サウンド制御マフラー46つきの洗浄室通気システム41を備えている。
【0036】
図8は本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の異なるステップの略図を示し、各工程の典型的な時間帯をあらわしている。図8は当業者には説明を要しないものである。本発明の実施態様によるドライクリーニングの異なるステップを図1−7に沿って詳細に説明する。
【0037】
図1は本発明の実施態様によるドライクリーニング工程のエア抜きステップを示す。このステップの目的は、含水エアの除去すなわちCOに溶解する相当量の水分を取り除くことである。コンプレッサ30は洗浄室10に対するバキュームポンプとして作用している。コンプレッサ30は、所定圧力が圧力変換器により決定される一例として20−25インチHgに到達するまで、所定時間、一例として約2分励起される。所望の圧力レベルに到達すればコンプレッサ30はシャットダウンする。
【0038】
図2は本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の均圧工程の略図である。この工程では、蓄積タンク20と洗浄室10との間の圧力は通常制御された仕様で均等化され洗浄される目的物の損傷を避けている。圧力変換器42のリーディングと蓄積タンク10内の圧力変換器48との差が一例として圧力差10パーセントの所定のしきい値を下回るまで、COガスは蓄積タンク20のトップからバルブ44と出口47を経て洗浄室10のトップまで流れる。
【0039】
図3は蓄積タンク20から液体COで洗浄室10を部分的に充填するステップの略図を示す。COガスは洗浄室10の上方開口部18から引き出されコンプレッサ30により蓄積タンク20上部へ押出される。このステップでは、コンプレッサ30は、蓄積タンク20と洗浄室10との正の圧力差を発生して、蓄積タンクから洗浄室までの液体COの流れを可能にする。工程のこのステップでは、CO2の加熱は必要ではないが、CO2はウォーターバス28の熱交換器32から流れて工程の別のステップまでの同様のパイプ構造を利用する。蓄積タンク20へのガス流は、液体CO2が所望レベルに到達するまで、洗浄室10の底から底部開口部38まで押出される。このレベルは蓄積タンク20に備えたタイマー(図示省略)及び/またはレベル感知器50により決定されてもよい。
【0040】
同じく図3に関して、洗浄室10を充填後バスケット12内の目的物を回転バスケットにより攪拌してもよい。前述のごとく適宜回転するバスケットドライブ14を使用してもよい。バスケットドライブ14とバスケットとの間の連結16が機械的連結の場合には、洗浄室10の圧力の完全性は、適宜高圧シールにより維持されてもよい。好ましい実施態様において、連結16は磁気であるので圧力の完全性は問題ではない。バスケットは内部に配置された目的物衣類などを洗浄するために適宜時間攪拌される。攪拌の時間は洗浄室の目的物の性質や量、洗剤の構造、温度並びに圧、攪拌中のバスケットの回転速度、さらに公知パドルの高さなどバスケット内部の構造形態を含む様々な要因による。
【0041】
図4に関し、前述の攪拌の後に、使用した/汚れた液体は洗浄室10から取り除かれる。CO2ガスは蓄積タンク20の上部から引き出され、コンプレッサ30により洗浄室10の上方開口部18に押出される。これが使用された/汚れた液状COを洗浄室10の下方開口部28から蓄積タンク20の底部へ押出す。このステップでは、このようにコンプレッサ30は蓄積タンク20と洗浄室10との間に負の圧力差を発生し、洗浄室から蓄積タンクへの液状COの流れを可能にする。好ましくは液体は蓄積タンク10に流れ込む前にトラップ24やフィルター26を経て流れる。さらに液体は冷却システム35からその熱交換器36を通過して蓄積タンク10に流れ込む前に冷却される。洗浄室10のレベルセンサー57が空を示すと流れは停止する。
【0042】
図5は本発明のドライクリーニング工程の実施態様による蒸気圧回復ステップの略図である。このステップは前述の排出ステップの後に、洗浄室10に残っているCO蒸気を回復する。COガスはコンプレッサにより洗浄室10の上方開口部18から排出される。コンプレッサ30を出るガスは熱く冷却される必要がある。ガスはまずウォーターバス28の熱交換器32に流れ、ここで熱エネルギーのいくらかがウォーターバス28に移されCOがいくらか冷却された後に、冷却システム35の熱交換器36に向かう。これでCOガスを冷却濃縮して液状に戻す。液状COは蓄積タンク20に流れる。洗浄室10の圧力変換器42により計測される圧力が例えば50psiなど十分低いしきい値になると流れは停止する。
【0043】
図6は本発明の実施態様による乾燥洗浄工程の洗浄室ウォームアップステップの略図である。このステップは洗浄室10内部と目的物とをウォームアップすることを目的とし、これにより蒸気回復中に水分が氷結化するのを防止している。冷却CO蒸気は洗浄室10の上方開口部から排出されウォーターバス28の熱交換器32を経てコンプレッサ30によりくみ上げられ、ここでCO蒸気回復ステップにウォーターバス28に蓄積されていたエネルギーを交換することで少なくとも部分的に加熱される。ガスは開口部58から洗浄室10に流れる。このステップで熱をウォーターバス28に移動するために加熱エレメント40を利用してもよい。
【0044】
本発明の実施態様では洗浄室ウォームアップは蒸気回復中に利用される。前述の回復は、洗浄室10の温度感知器55により最初の所定温度が例えば35−45Fになるまで連続する。この点で蒸気回復は停止し、ウォームアップが始まり、同じく感知器55で第2の所定温度男が、例えば温度が50F以上になるまで、続く。この後蒸気回復が再開する。例えば図10で示されるドライクリーニング工程は、各々、間に2分間のウォームアップする3分と5分の2回の蒸気回復ステップを備えている。
【0045】
図7は本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の洗浄室通気ステップの略図である。約50psiの洗浄室10内の残留CO蒸気は洗浄室通気システム41で通気される。洗浄室10の圧力交換器42により計測される圧力が十分低いしきい値に達すると、洗浄室10のドア60が安全に開けられ洗浄物が取り出される。本発明の実施態様では、CO蒸気は通気パイプ(図示省略)を経て周囲のシステムもしくは出口の何れかに解放される。第2制御マフラー46及び/またはスロットル装置(図示省略)を利用して通気率を制御してもよい。
【0046】
本明細書で図示説明した発明の実施態様は所望の結果を十分達成しうるものであるが、この実施態様は図示する目的で示し説明したものであり、これに限定する目的ではない。発明の目的と範囲内における、当業者による形式ならびに詳細での別の変更態様は、特にふれていない。従って本発明は添付請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施態様によるドライクリーニング工程におけるエア抜きステップでのドライクリーニングシステムの略図である。
【図2】本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の均圧ステップにおける図1のシステムの略図である。
【図3】本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の洗浄室充填と攪拌ステップにおける図1のシステムの略図である。
【図4】本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の洗浄室のドレインステップでの図1のシステムの略図である。
【図5】本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の洗浄室の蒸気回復ステップの図1のシステムの略図である。
【図6】本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の洗浄室ウォームアップステップにおける図1のシステムの略図である。
【図7】本発明の実施態様によるドライクリーニング工程の洗浄室通気ステップにおける図1のシステムの略図である。
【図8】本発明の実施態様による一連のドライクリーニング工程の代表的なグラフである。

Claims (18)

  1. 蓄積タンクからのCOを使用して回転部材を含む洗浄室内に設置した物品を洗浄するドライクリーニング工程であって、前記工程は、
    蓄積タンクと洗浄室とに正の圧力差を起こし、
    前記正の圧力差に反応して、蓄積タンクから洗浄室に液状COを流すことにより、洗浄室に所定量の液状二酸化炭素(CO)を充填し、
    洗浄室の液状COを攪拌するために、回転部材を回転させ、そして
    蓄積タンクと洗浄室との間のCO 蒸気流と熱連動する加熱シンクを備えて、比較的暖かいCO 蒸気から熱を集めて比較的冷たいCO 蒸気に熱を移動し、これにより比較的暖かいCO 蒸気から集めた熱の一部を比較的冷たいCO 蒸気に移動させる、
    ことを含むドライクリーニング工程。
  2. 蓄積タンクと洗浄室との正の圧力差を起こすステップはコンプレッサを利用して蓄積タンクにCOガスを圧縮することを含む請求項1記載の工程。
  3. 蓄積タンクと洗浄室とに負の圧力差を起こし、前記負の圧力差に反応して洗浄室から蓄積タンクに液状COを流すことができ、洗浄室から排出するステップを含む請求項1記載の工程。
  4. 蓄積タンクと洗浄室との負の圧力差を起こすステップは、コンプレッサを使用して洗浄室にCOガスを圧縮することを含む請求項3記載の工程。
  5. 洗浄室からCO蒸気を吐出し、CO蒸気を圧縮し冷却してCO蒸気を濃縮し、濃縮されたCO蒸気を蓄積タンクに戻すステップを含む請求項3記載の工程。
  6. CO蒸気の冷却はCO蒸気から熱を集約する前記加熱シンクにCO蒸気を通過することを含む請求項5記載の工程。
  7. 洗浄室からCO蒸気を排出し、CO蒸気を加熱し、加熱されたCO蒸気を洗浄室に戻すステップを含む請求項3記載の工程。
  8. CO蒸気加熱ステップは、CO蒸気に熱を移す前記加熱シンクまでCO蒸気を通過させることを含む請求項7記載の工程。
  9. 洗浄室からCO蒸気を吐出し、CO蒸気を加熱し、加熱されたCO蒸気を洗浄室に戻すステップを含む請求項6記載の工程。
  10. CO蒸気を加熱するステップは、前記加熱シンクまでCO蒸気を通過させることを含み、これによりCO蒸気の濃縮ステップにおいて、加熱シンクにより集約されたすくなくともいくらかの熱がCO蒸気加熱ステップにおけるCO蒸気に戻されることを含む請求項9記載の工程。
  11. 二酸化炭素を蓄積する蓄積タンクと、回転部材を内部に有する洗浄室と、回転自在な部材を回転する回転機構と、蓄積タンクと洗浄室とに液状COを移動するに十分な圧力差を蓄積タンクと洗浄室に発生するコンプレッサと、さらに、蓄積タンクと洗浄室とのCO 蒸気流と熱連動し、比較的暖かいCO 蒸気から熱を集めて比較的冷たいCO 蒸気に熱を移動し、これにより比較的暖かいCO 蒸気から集めた熱の一部が比較的冷たいCO 蒸気に移動される加熱シンクを備えることを特徴とする、物品を洗浄するドライクリーニング装置。
  12. コンプレッサは蓄積タンク内の圧力を少なくとも5.171MPa(750PSI)に上昇できる請求項11記載の装置。
  13. コンプレッサは蓄積タンク内の圧力を6.206MPa(900PSI)に上昇できる請求項12記載の装置。
  14. コンプレッサは洗浄室内の圧力を1.034MPa(150PSI)以下に下げられる請求項11記載の装置。
  15. コンプレッサは洗浄室内の圧力を345kPa(50PSI)に下げられる請求項14記載の装置。
  16. コンプレッサはオイルレスコンプレッサを含む請求項11記載の装置。
  17. 回転機構は、回転ドライブと回転自在部材とのカップリング及び回転駆動を含む請求項11記載の装置。
  18. 前記カップリングは磁気カップリングである請求項17記載の装置。
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