JP5945349B2 - 真空洗浄装置 - Google Patents

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蒸気洗浄乾燥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、蒸気室で生成した炭化水素系洗浄剤の蒸気を蒸気洗浄乾燥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、再び蒸気洗浄乾燥室にワークを搬送した後に、蒸気洗浄乾燥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、蒸気洗浄乾燥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となる。

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、蒸気室におい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。

特開平７−１６６３８５号公報

上述した真空洗浄装置では、上記一連の工程を繰り返せば繰り返すほど、蒸気室における汚染物の濃度が高くなる。そこで、蒸気室内に廃液濃縮室を配しておき、蒸気室に収容された使用済みの洗浄剤の一部を廃液濃縮室に送出し、廃液濃縮室において蒸留を行う構成が考えられる。かかる構成では、廃液濃縮室において、蒸気室から伝達された熱で炭化水素系洗浄剤のみの蒸気を生成することで、使用済みの洗浄剤中の汚染物の濃度を高くする（使用済みの洗浄剤を濃縮する）ことができる。

そして、濃縮された使用済みの洗浄剤は廃棄され、廃液濃縮室で生成（蒸留）された炭化水素系洗浄剤のみの蒸気は、冷却水を利用した冷却器で凝縮された後、蒸気室に戻されて再度利用される。

そうすると、廃液濃縮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を要したり、貯水槽、クーリングタワー等の別途の設備も要したりする等、装置が大型化していた。

本発明の目的は、装置自体を大型化することなく、廃液濃縮室において生成された蒸気を、効率よく凝縮することができる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、洗浄剤の蒸気を生成する蒸気室と、前記蒸気室に接続され、減圧下でワークを洗浄可能な洗浄室と、前記洗浄室において前記ワークを洗浄することで生じる廃液を収容する廃液濃縮室と、前記廃液濃縮室に設けられ、前記廃液を加熱することで、洗浄剤の蒸気を生成して、該廃液を濃縮するヒータと、前記廃液濃縮室と前記洗浄室とを連通、もしくは、その連通を遮断するとともに、前記廃液濃縮室と前記洗浄室との連通状態において、前記廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気を前記洗浄室に導入する第１の開閉手段と、前記洗浄室に接続され、減圧状態に保持される第２の凝縮室と、前記第２の凝縮室を前記洗浄室よりも低い温度に保持する第２の温度保持手段と、前記第２の凝縮室と前記洗浄室とを連通させ、または、その連通を遮断する第３の開閉手段と、前記蒸気室に接続され、前記洗浄剤の蒸気を凝縮する第３の凝縮室と、前記第３の凝縮室において、前記蒸気室から導入された蒸気と熱媒体とで熱交換を行うことにより、該蒸気を凝縮して洗浄剤にするとともに、該熱媒体を加熱する第１の熱交換器と、前記第１の熱交換器で加熱された熱媒体を断熱圧縮し、さらに昇温する圧縮機と、前記廃液濃縮室において、前記圧縮機によって昇温された熱媒体と、前記洗浄剤とで熱交換を行うことで、該洗浄剤を気化させて蒸気を生成するとともに、該熱媒体を冷却する、前記ヒータを構成する第２の熱交換器と、前記第２の熱交換器と前記第１の熱交換器との間に設けられ、該第２の熱交換器で冷却された熱媒体を減圧膨張させてさらに冷却して、前記第１の熱交換器に送出する減圧部と、を備えたことを特徴とする。

また、前記廃液濃縮室に接続され、該廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気が導入される第１の凝縮室と、前記第１の凝縮室を前記廃液濃縮室よりも低い温度に保持する第１の温度保持手段と、前記廃液濃縮室と前記第１の凝縮室とを連通、もしくは、その連通を遮断するとともに、前記第１の凝縮室と前記廃液濃縮室との連通状態において、前記廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気を前記第１の凝縮室に導入する第２の開閉手段と、を備えるとしてもよい。

また、前記第１の開閉手段を遮断状態から連通状態とし、前記廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気を前記洗浄室に導入させ、前記第１の開閉手段を連通状態から遮断状態とし、前記第２の開閉手段を遮断状態から連通状態として、前記廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気を前記第１の凝縮室に導入させる制御手段を備えるとしてもよい。

また、前記蒸気室において、前記第２の熱交換器の下流側と、前記第１の熱交換器の上流側との間を流通する熱媒体と、前記洗浄剤とで熱交換を行うことで、該洗浄剤を気化させて蒸気を生成するとともに、該熱媒体を冷却する第３の熱交換器をさらに備えるとしてもよい。

本発明によれば、装置自体を大型化することなく、廃液濃縮室において生成された蒸気を、効率よく凝縮することができる。

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フローチャートである。

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示す。この図に示すように、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、不図示の開口が形成されており、不図示の開閉扉によって開口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、開閉扉を開放して開口から洗浄室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、開閉扉を閉じてワークＷを洗浄した後、再び開閉扉を開放して、開口からワーク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、蒸気供給管１１４、凝縮室１２０（第３の凝縮室）、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を介して蒸気室２００に接続されている。

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に接続されている。

蒸気室２００は、ヒータ２０２および蒸気室熱交換器３３０（第３の熱交換器）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。

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（登録商標）Ｎ２０、クリーンソルＧ、ダフニーソルベント等を使用するとよい。

凝縮室１２０（第３の凝縮室）は、凝縮室熱交換器３１０（第１の熱交換器）を備えており、凝縮室１２０に導入された蒸気は、凝縮室熱交換器３１０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。凝縮室熱交換器３１０による冷却機構および蒸気室熱交換器３３０による加熱機構については、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（使用済み洗浄剤）は、使用済み洗浄剤導入管１４０、開閉バルブ１４２を介して、再び蒸気室２００に導入され、上述したヒータ２０２や蒸気室熱交換器３３０によって再び加熱されることで蒸気となる（再生）。

また、洗浄室１０２および蒸気室２００には、不図示の真空ポンプが接続されている。この真空ポンプは、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および蒸気室２００内を真空引き（初期真空）によって減圧する（例えば、６ｋＰａ）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とを遮断または開放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。

そして、洗浄室１０２には、開閉バルブ１５０（第３の開閉手段）を介して乾燥室１５２（第２の凝縮室）が接続されており、開閉バルブ１５０を開弁すると洗浄室１０２と乾燥室１５２とが連通し、開閉バルブ１５０を閉弁すると洗浄室１０２と乾燥室１５２との連通が遮断されるように構成されている。この乾燥室１５２も、洗浄室１０２および蒸気室２００と同様に、上記の真空ポンプに接続されており、減圧状態に保持可能な構成となっている。また、この乾燥室１５２には、熱交換器等からなる温度保持装置１５４（第２の温度保持手段）が設けられており、乾燥室１５２内の温度が洗浄室１０２内の温度よりも低い一定温度（５℃〜５０℃、より好ましくは５℃〜１０℃）に保持されるようにしている。

したがって、制御手段が開閉バルブ１５０を開弁すると、洗浄室１０２内の蒸気は乾燥室１５２に移動して凝縮される。これにより、洗浄室１０２が減圧され、ワークＷに付着している炭化水素系洗浄剤が全て気化して乾燥室１５２に移動し、ワークＷが乾燥されることとなる。

さらに、乾燥室１５２の底部には、リターン配管１５６、開閉バルブ１５８、を介して蒸気室２００が接続されており、乾燥室１５２で凝縮した使用済み洗浄剤は、リターン配管１５６を介して再び蒸気室２００に導入される。そして、リターン配管１５６を介して、蒸気室２００に導入された使用済み洗浄剤は、上述したヒータ２０２や蒸気室熱交換器３３０によって加熱され、再び蒸気となる（再生）。

また、蒸気室２００内には、廃液濃縮室２５０が設けられている。廃液濃縮室２５０は、開閉バルブ２５２を介して蒸気室２００が接続されており、開閉バルブ２５２を開弁すると蒸気室２００と廃液濃縮室２５０とが連通し、開閉バルブ２５２を閉弁すると蒸気室２００と廃液濃縮室２５０との連通が遮断されるように構成されている。したがって、開閉バルブ２５２が開弁すると、蒸気室２００に収容されている使用済み凝縮液と炭化水素系洗浄剤との混合物（以下、単に廃液と称する）の一部が廃液濃縮室２５０へ導入されることとなる。

また、廃液濃縮室２５０には、ヒータとしての濃縮室熱交換器３２０（第２の熱交換器）が設けられており、廃液を、例えば、８０℃〜１４０℃程度、好ましくは１２０℃程度に加熱して蒸気を生成する。このようにして廃液が濃縮される。濃縮室熱交換器３２０による加熱機構については、後に詳述する。

廃液濃縮室２５０は、開閉バルブ２６０（第１の開閉手段）、蒸気供給管２６２を介して洗浄室１０２に接続されており、開閉バルブ２６０を開弁すると廃液濃縮室２５０と洗浄室１０２とが連通し、開閉バルブ２６０を閉弁すると廃液濃縮室２５０と洗浄室１０２との連通が遮断されるように構成されている。したがって、開閉バルブ２６０を開弁すると廃液濃縮室２５０で生成された蒸気が洗浄室１０２へ導入されることとなる。

さらに、廃液濃縮室２５０は、開閉バルブ２７０（第４の開閉手段）、蒸気供給管２７２を介して乾燥室１５２に接続されており、開閉バルブ２７０を開弁すると廃液濃縮室２５０と乾燥室１５２とが連通し、開閉バルブ２７０が閉弁すると廃液濃縮室２５０と乾燥室１５２との連通が遮断されるように構成されている。したがって、開閉バルブ２７０を開弁すると廃液濃縮室２５０で生成された蒸気が乾燥室１５２へ導入されることとなる。

また、廃液濃縮室２５０は、開閉バルブ２８０（第２の開閉手段）、蒸気供給管２８２を介して凝縮室２９０（第１の凝縮室）に接続されており、開閉バルブ２８０が開弁すると廃液濃縮室２５０と凝縮室２９０とが連通し、開閉バルブ２８０が閉弁すると廃液濃縮室２５０と凝縮室２９０との連通が遮断されるように構成されている。したがって、開閉バルブ２８０を開弁すると廃液濃縮室２５０で生成された蒸気が凝縮室２９０へ導入されることとなる。

換言すれば、廃液濃縮室２５０において生成された蒸気は、開閉バルブ２６０、蒸気供給管２６２を介して洗浄室１０２に導入されたり、開閉バルブ２７０、蒸気供給管２７２を介して乾燥室１５２に導入されたり、開閉バルブ２８０、蒸気供給管２８２を介して凝縮室２９０に導入されたりする。

凝縮室２９０には、熱交換器等からなる温度保持装置２９２（第１の温度保持手段）が設けられており、凝縮室２９０内の温度が廃液濃縮室２５０内の温度よりも低い一定温度（例えば、３０℃）に保持されるようにしている。温度保持装置２９２は、例えば、空気を冷却媒体とした熱交換器で構成されている。

また、凝縮室２９０の底部は、リターン配管２９４、開閉バルブ２９６、を介して蒸気室２００に接続されており、凝縮室２９０で凝縮した凝縮洗浄剤は、リターン配管２９４を介して再び蒸気室２００に導入される。そして、リターン配管２９４を介して、蒸気室２００に導入された凝縮洗浄剤は、上述したヒータ２０２や蒸気室熱交換器３３０によって加熱されることで蒸気となる。

（ヒートポンプユニット３００）
ヒートポンプユニット３００は、凝縮室熱交換器３１０と、濃縮室熱交換器３２０と、蒸気室熱交換器３３０と、熱媒体循環ライン３４０（図１中、３４０ａ〜３４０ｇで示す）と、圧縮機３５０と、減圧部３６０と、中間熱交換器３７０（第４の熱交換器）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、熱媒体循環ライン３４０を循環しており、熱媒体循環ライン３４０に設けられた凝縮室熱交換器３１０、中間熱交換器３７０、圧縮機３５０、濃縮室熱交換器３２０、蒸気室熱交換器３３０、中間熱交換器３７０、減圧部３６０を介して、凝縮室熱交換器３１０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、凝縮室熱交換器３１０において熱媒体の潜熱を利用することができる、フロン系の熱媒体を使用するとよい。

凝縮室熱交換器３１０は、凝縮室１２０において、熱媒体と、蒸気室２００から導入された蒸気とで熱交換を行うことにより、蒸気を冷却することで凝縮して凝縮洗浄剤にするとともに、熱媒体を加熱する。ここで、凝縮室熱交換器３１０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、凝縮室熱交換器３１０によって加熱された熱媒体は、中間熱交換器３７０によってさらに加熱される。中間熱交換器３７０による加熱機構については、後に詳述する。

圧縮機３５０は、中間熱交換器３７０で加熱された熱媒体を断熱圧縮し、さらに昇温する。

濃縮室熱交換器３２０は、廃液濃縮室２５０において、圧縮機３５０によって昇温された熱媒体と、液体の廃液とで熱交換を行うことで、廃液を加熱して、廃液中の炭化水素系洗浄剤を気化させて蒸気を生成するとともに、熱媒体を冷却する。

このように、凝縮室１２０において凝縮室熱交換器３１０が蒸気を冷却することによって回収した熱（潜熱）を、廃液濃縮室２５０において濃縮室熱交換器３２０が直接利用することができ、熱の損失を最低限に抑えつつ、蒸気の凝縮と蒸気の生成を短時間で効率よく行うことが可能となる。

また、濃縮室熱交換器３２０が廃液濃縮室２５０において廃液を加熱することにより、単位時間あたりの蒸気の生成量を、洗浄室１０２において蒸気洗浄を行うことができる程度にまで増加させることができる。従来は、単位時間あたりの蒸気の生成量が少なく、洗浄室１０２において蒸気洗浄を行うことができる程度の生成量に達しておらず、生成された蒸気を一旦凝縮しなければならなかったが、本実施形態にかかる真空洗浄装置１００によれば、廃液濃縮室２５０で生成された蒸気を直接、蒸気洗浄に用いることが可能となる（後述する初期洗浄工程Ｓ１４０参照）。このため、従来、廃棄されていた凝縮で回収された熱エネルギーを削減することができる。

また、濃縮室熱交換器３２０が、廃液濃縮室２５０において廃液と接触状態を維持している間（後述する第１濃縮工程）は、熱媒体と廃液とで熱交換を行うことができるため、蒸気が生成される。一方、蒸気の生成が進み、廃液濃縮室２５０における廃液の液面が低下してくると、廃液の液面が濃縮室熱交換器３２０の鉛直下方に位置するようになる。そうすると、濃縮室熱交換器３２０と廃液との接触が解除され、濃縮室熱交換器３２０において、熱媒体と廃液との間で熱交換が行われなくなる。つまり、濃縮室熱交換器３２０による廃液の加熱が停止されることとなる。

したがって、廃液濃縮室２５０に濃縮室熱交換器３２０を設けることで、電気ヒータ等のヒータで加熱する場合とは異なり空焚きが生じる事態を回避することができる。

また、濃縮室熱交換器３２０による廃液の加熱が停止されると、凝縮室１２０において凝縮室熱交換器３１０が蒸気を冷却することによって回収した熱を有する熱媒体は、濃縮室熱交換器３２０において放熱されることなく、濃縮室熱交換器３２０の下流側に設けられた蒸気室熱交換器３３０へ導入される。

つまり、廃液濃縮室２５０において、蒸気の生成が進み、廃液と濃縮室熱交換器３２０との接触が解除されると、濃縮室熱交換器３２０の加熱機能は、自動的に蒸気室熱交換器３３０へ移動することとなる。一方、後述するが、上述した第１濃縮工程において、蒸気室２００から廃液濃縮室２５０に廃液が導入されると、濃縮室熱交換器３２０と廃液が接触することとなり、蒸気室熱交換器３３０の加熱機能は、自動的に濃縮室熱交換器３２０へ移動することとなる。したがって、別途の切換手段を備えずとも、熱交換器の加熱機能を濃縮室熱交換器３２０から蒸気室熱交換器３３０へ切り換えることが可能となる。

なお、ここで、廃液濃縮室２５０における濃縮室熱交換器３２０の設置位置は、廃液濃縮室２５０の底部近傍に設けられるとよい。かかる構成により、廃液濃縮室２５０における濃縮効率を向上させることができる。

ここで、濃縮室熱交換器３２０と廃液とが接触状態を維持しており、濃縮室熱交換器３２０によって熱媒体が冷却されると、熱媒体は気液混合状態（図１中、Ｇ、Ｌで示す）となる。そして、濃縮室熱交換器３２０によって冷却された熱媒体は、蒸気室熱交換器３３０によって、さらに冷却され、中間熱交換器３７０によってさらに冷却される。

蒸気室熱交換器３３０は、濃縮室熱交換器３２０と廃液との接触が解除されている場合（後述する蒸気洗浄工程Ｓ１５０〜廃棄工程Ｓ１９０）、蒸気室２００において、圧縮機３５０によって昇温された熱媒体と、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、熱媒体を冷却する。

このように、凝縮室１２０において凝縮室熱交換器３１０が蒸気を冷却することによって回収した熱（潜熱）を、蒸気室２００において蒸気室熱交換器３３０が直接利用することができ、熱の損失を最低限に抑えつつ、蒸気の凝縮と蒸気の生成を効率よく行うことが可能となる。したがって、蒸気室２００におけるヒータ２０２の加熱量を抑えることができる。

ここで、蒸気室熱交換器３３０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。そして、蒸気室熱交換器３３０によって冷却された熱媒体は、中間熱交換器３７０によってさらに冷却される。

減圧部３６０は、流体の圧力降下をもたらす弁である膨張弁で構成され、蒸気室熱交換器３３０で冷却された熱媒体を減圧膨張させてさらに冷却する。ここで、減圧部３６０によって冷却されることにより、熱媒体は液体（図１中、Ｌで示す）となる。そして、減圧部３６０において冷却された熱媒体は、熱媒体循環ライン３４０ｇを通って再び凝縮室熱交換器３１０に導入される。

中間熱交換器３７０は、熱媒体循環ライン３４０ａ、３４０ｂ（凝縮室熱交換器３１０および圧縮機３５０の間）を流通する熱媒体と、熱媒体循環ライン３４０ｅ、３４０ｆ（蒸気室熱交換器３３０および減圧部３６０の間）を流通する熱媒体とで熱交換を行う。凝縮室熱交換器３１０によって加熱され、熱媒体循環ライン３４０ａ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、液体の熱媒体が圧縮機３５０に導入されてしまうと、圧縮機３５０に不具合が生じるおそれがある。

そこで、中間熱交換器３７０を設け、熱媒体循環ライン３４０ａ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３５０に導入される熱媒体（熱媒体循環ライン３４０ｂ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３５０に不具合が生じてしまう事態を回避することができる。

次に、上記の真空洗浄装置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）、初期洗浄工程（ステップＳ１４０）、蒸気洗浄工程（ステップＳ１５０）、シャワー洗浄工程（ステップＳ１６０）、乾燥工程（ステップＳ１７０）、搬出工程（ステップＳ１８０）、廃棄工程（ステップＳ１９０）を行う。そして、以後、順次搬入されるワークＷに対して、搬入工程Ｓ１２０〜廃棄工程Ｓ１９０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、不図示の制御手段が、開閉バルブ１３２、１４２、１５０、１５８、２５２、２６０、２７０、２８０、２９６を閉弁して、不図示の真空ポンプを駆動し、乾燥室１５２および蒸気室２００を真空引きにより１０ｋＰａ以下に減圧する。なお、本実施形態において制御手段は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して、真空洗浄装置１００全体を管理および制御する。そして、制御手段は、温度保持装置１５４を駆動して、減圧状態にある乾燥室１５２を、洗浄室１０２よりも低い温度、より詳細には、使用する炭化水素系洗浄剤の凝縮点以下の温度（５℃〜５０℃、より好ましくは５℃〜１０℃）に保持する。

また、制御手段は、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ヒータ２０２および蒸気室熱交換器３３０によって加温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、凝縮室熱交換器３１０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。また、蒸気室熱交換器３３０から供給される熱によって蒸気室２００の温度が予め定められた温度に到達したら、ヒータ２０２を停止する。これにより、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、制御手段は、開閉扉を開放し、開口から洗浄室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、制御手段は、開閉扉を閉じて洗浄室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、制御手段は、真空ポンプを駆動して、真空引きにより洗浄室１０２を１０ｋＰａ以下に減圧する。

また、かかる搬入工程Ｓ１２０、減圧工程Ｓ１３０と並行して、第１濃縮工程を行う。以下、第１濃縮工程について説明する。なお、真空洗浄装置１００を用いて初めてワークＷを洗浄する場合、第１濃縮工程、後述する初期洗浄工程Ｓ１４０、第２濃縮工程、廃棄工程Ｓ１９０を省略してもよい。

（第１濃縮工程）
上記搬入工程Ｓ１２０、減圧工程Ｓ１３０と並行して、制御手段は、開閉バルブ２５２を開弁して、蒸気室２００と廃液濃縮室２５０とを連通し、蒸気室２００の廃液を廃液濃縮室２５０に移動させ、移動が完了すると、開閉バルブ２５２を閉弁する。

廃液濃縮室２５０には、濃縮室熱交換器３２０が設けられているため、廃液濃縮室２５０において廃液が加熱されて蒸気が生成されるとともに、廃液が濃縮される。なお、第１濃縮工程を行っている間、熱媒体が有する熱は、濃縮室熱交換器３２０において消費されるため、蒸気室熱交換器３３０による加熱が足りない場合がある。この場合、ヒータ２０２をオンにする。

（初期洗浄工程Ｓ１４０）
上記搬入工程Ｓ１２０、減圧工程Ｓ１３０、および上記第１濃縮工程が終了すると、制御手段は、開閉バルブ２６０を開弁して、廃液濃縮室２５０および洗浄室１０２とを連通し、上記第１濃縮工程において廃液濃縮室２５０で生成された蒸気を洗浄室１０２に移動する。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。

このように、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、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。この初期洗浄工程Ｓ１４０は、予め定められた時間（廃液濃縮室２５０において、生成した蒸気のうち大部分が洗浄室１０２に導入される時間、例えば、１分〜２分）行われ、かかる時間が経過したところで、制御手段は、開閉バルブ２６０を閉弁し、初期洗浄工程Ｓ１４０が終了となる。なお、初期洗浄工程Ｓ１４０が終了した後には、廃液濃縮室２５０において廃液と濃縮室熱交換器３２０との接触が解除されるため、熱媒体が有する熱は、濃縮室熱交換器３２０において消費されなくなる。したがって、蒸気室熱交換器３３０が蒸気室２００を加熱することができ、かかる熱によって蒸気室２００の温度が予め定められた温度に到達したら、ヒータ２０２を停止する。

（蒸気洗浄工程Ｓ１５０）
次に、制御手段は、開閉バルブ１３２を開弁して、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、上述した初期洗浄工程Ｓ１４０と同様に、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Ｓ１５０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Ｓ１５０が終了となる。

（シャワー洗浄工程Ｓ１６０）
上記蒸気洗浄工程Ｓ１５０が終了すると、制御手段は、開閉バルブ１２６ａを開弁し、シャワー部１１０を駆動して、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Ｓ１５０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Ｓ１７０）
上記シャワー洗浄工程Ｓ１６０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Ｓ１７０が行われる。この乾燥工程Ｓ１７０は、制御手段が開閉バルブ１５０を開弁して、洗浄室１０２と乾燥室１５２とを連通させることによって行われる。乾燥工程Ｓ１７０の開始時には、洗浄室１０２の温度が蒸気の温度である７０℃〜１５０℃となっているのに対して、乾燥室１５２の温度は、温度保持装置１５４によって５℃〜５０℃（より好ましくは５℃〜１０℃）に維持されている。

したがって、制御手段が開閉バルブ１５０を開弁すると、ワークＷに付着している炭化水素系洗浄剤をはじめ、洗浄室１０２内に充満している蒸気は乾燥室１５２に移動して凝縮され、洗浄室１０２（ワークＷ）が短時間で乾燥する。

（搬出工程Ｓ１８０）
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、制御手段は、開閉バルブ１５０を閉弁して洗浄室１０２と乾燥室１５２とを遮断する。また、制御手段は、開閉バルブ１４２を開弁して、洗浄室１０２において生じた使用済み洗浄剤を蒸気室２００に移動させ、移動が完了すると、開閉バルブ１４２を閉弁する。

そして、制御手段は、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、開閉扉を開放して開口からワークＷを搬出する。

一方、蒸気洗浄工程Ｓ１５０、シャワー洗浄工程Ｓ１６０、乾燥工程Ｓ１７０、搬出工程Ｓ１８０と並行して、第２濃縮工程を行う。以下、第２濃縮工程について説明する。

（第２濃縮工程）
上記蒸気洗浄工程Ｓ１５０、シャワー洗浄工程Ｓ１６０、乾燥工程Ｓ１７０、搬出工程Ｓ１８０と並行して、制御手段は、開閉バルブ２８０を開弁して、廃液濃縮室２５０と凝縮室２９０とを連通する。上述したように、廃液濃縮室２５０の温度が蒸気の温度である８０℃〜１４０℃となっているのに対して、凝縮室２９０の温度は、温度保持装置２９２によって、例えば、３０℃に維持されている。したがって、制御手段が、開閉バルブ２８０を開弁すると、廃液濃縮室２５０に残留している蒸気は凝縮室２９０に移動して凝縮される。

そして、搬出工程Ｓ１８０が終了すると、廃棄工程Ｓ１９０が遂行される。以下、廃棄工程Ｓ１９０について説明する。

（廃棄工程Ｓ１９０）
上記搬出工程Ｓ１８０が終了すると、制御手段は、開閉バルブ２８０を閉弁するとともに、開閉バルブ２７０を開弁して、廃液濃縮室２５０と乾燥室１５２とを連通させる。上述したように、廃液濃縮室２５０の温度が８０℃〜１４０℃となっているのに対して、乾燥室１５２の温度は、温度保持装置１５４によって５℃〜５０℃（より好ましくは５℃〜１０℃）に維持されている。

したがって、制御手段が、開閉バルブ２７０を開弁すると、廃液濃縮室２５０に残留している蒸気は乾燥室１５２に移動して凝縮される。

そして、制御手段は、開閉バルブ２７０を閉弁するとともに、開閉バルブ２９６、開閉バルブ１５８を開弁して、凝縮した凝縮洗浄剤を蒸気室２００へ送出する。また、制御手段は、廃液濃縮室２５０と外部とを接続する不図示のバルブを開弁して、廃液濃縮室２５０において濃縮された廃液を外部に廃棄し、廃棄が完了したらバルブを閉弁して、１のワークＷに対する全工程が終了する。

一方、真空洗浄装置１００は、ユーザによって真空洗浄装置１００の停止指示を受け付けると、停止割込処理を開始する。

（停止処理：ステップＳ２００）
ユーザによって真空洗浄装置１００の停止指示が入力されると、真空洗浄装置１００は、現在駆動されている機能部（例えば、シャワー部１１０、ヒータ２０２、１４０ａ、ヒートポンプユニット３００、昇降装置等）を停止させたり、駆動部（例えば、昇降装置等）所定の位置に戻したりして、停止処理を行う。

上述したように、廃液濃縮室２５０において生成された蒸気は、洗浄室１０２、凝縮室２９０、乾燥室１５２のうち、まず、もっとも温度の高い洗浄室１０２に導入され（初期洗浄工程Ｓ１４０）、続いて、次に温度の高い凝縮室２９０に導入され（第２濃縮工程）、最後にもっとも温度の低い乾燥室１５２に導入される（廃棄工程Ｓ１９０）。これにより、廃液濃縮室２５０において生成された蒸気を、効率よく凝縮することができる。

また、元来、ワークＷの乾燥のために用いられる低温の乾燥室１５２を利用するため、凝縮室２９０の温度を極めて低くする必要がなく、大気（空気）を冷却媒体としても蒸気を十分に凝縮することができる。したがって、凝縮室２９０における、冷却媒体に要する費用や、温度保持装置２９２における炭化水素系洗浄剤の凝縮に要する熱エネルギーの消費を低減することが可能となる。

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によれば、廃液濃縮室２５０において廃液（使用済みの洗浄剤）を短時間で蒸留、濃縮することができる。したがって、廃液濃縮室２５０において、単位時間あたりの蒸気の生成量を増加させることができ、廃液濃縮室２５０において生成された炭化水素系洗浄剤の蒸気を再度蒸気洗浄工程（初期洗浄工程Ｓ１４０）で利用す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、凝縮室熱交換器３１０および蒸気室熱交換器３３０によって、ヒータ２０２を備えずとも、蒸気室２００において目的とする温度（８０℃〜１４０℃、例えば、１２０℃）の蒸気を生成できれば、ヒータ２０２は初期稼働時のみに利用してもよい。

また、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。例えば、上述した実施形態において、第２濃縮工程が、蒸気洗浄工程Ｓ１５０、シャワー洗浄工程Ｓ１６０、乾燥工程Ｓ１７０、搬出工程Ｓ１８０と並行して行われる場合を例に挙げて説明した。しかし、第２濃縮工程は、廃棄工程Ｓ１９０を遂行する前に終了していればよく、蒸気洗浄工程Ｓ１５０、シャワー洗浄工程Ｓ１６０、乾燥工程Ｓ１７０、搬出工程Ｓ１８０のいずれかの工程と並行して行われてもよいし、搬出工程Ｓ１８０の後に行われてもよい。

また、上述した実施形態において、廃液濃縮室２５０には、ヒータとして濃縮室熱交換器３２０が設けられている場合について説明したが、ヒータは、廃液濃縮室２５０において廃液を加熱できれば、電気ヒータ等であってもよい。

また、上述した実施形態において、洗浄室１０２においてワークＷを洗浄することで生じる廃液は、蒸気室２００を介して、間接的に廃液濃縮室２５０に導入される場合を例に挙げて説明した。しかし、洗浄室１０２においてワークＷを洗浄することで生じる廃液は、廃液濃縮室２５０に直接導入されてもよい。

また、上述した実施形態では、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（シャワー洗浄工程Ｓ１６０）と、蒸気供給部１３０から供給される蒸気による洗浄（蒸気洗浄工程Ｓ１５０）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、蒸気洗浄工程Ｓ１５０あるいはシャワー洗浄工程Ｓ１６０の後で、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をさらに洗浄してもよい。

また、上述した実施形態において、廃液濃縮室２５０で生成された蒸気は、洗浄室１０２、凝縮室２９０、乾燥室１５２の順に導入されるが、廃液濃縮室２５０で生成された蒸気は、少なくとも洗浄室１０２に導入すればよく、凝縮室２９０および乾燥室１５２のいずれか一方に導入されてもよい。

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（第３の凝縮室）
１５０ …開閉バルブ（第３の開閉手段）
１５２ …乾燥室（第２の凝縮室）
１５４ …温度保持装置（第２の温度保持手段）
２００ …蒸気室
２５０ …廃液濃縮室
２６０ …開閉バルブ（第１の開閉手段）
２７０ …開閉バルブ（第４の開閉手段）
２８０ …開閉バルブ（第２の開閉手段）
２９０ …凝縮室（第１の凝縮室）
２９２ …温度保持装置（第１の温度保持手段）
３１０ …凝縮室熱交換器（第１の熱交換器）
３２０ …濃縮室熱交換器（第２の熱交換器）
３３０ …蒸気室熱交換器（第３の熱交換器）
３５０ …圧縮機
３６０ …減圧部

Claims (4)

1. 洗浄剤の蒸気を生成する蒸気室と、
   前記蒸気室に接続され、減圧下でワークを洗浄可能な洗浄室と、
   前記洗浄室において前記ワークを洗浄することで生じる廃液を収容する廃液濃縮室と、
   前記廃液濃縮室に設けられ、前記廃液を加熱することで、洗浄剤の蒸気を生成して、該廃液を濃縮するヒータと、
   前記廃液濃縮室と前記洗浄室とを連通、もしくは、その連通を遮断するとともに、前記廃液濃縮室と前記洗浄室との連通状態において、前記廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気を前記洗浄室に導入する第１の開閉手段と、
   前記洗浄室に接続され、減圧状態に保持される第２の凝縮室と、
   前記第２の凝縮室を前記洗浄室よりも低い温度に保持する第２の温度保持手段と、
   前記第２の凝縮室と前記洗浄室とを連通させ、または、その連通を遮断する第３の開閉手段と、
   前記蒸気室に接続され、前記洗浄剤の蒸気を凝縮する第３の凝縮室と、
   前記第３の凝縮室において、前記蒸気室から導入された蒸気と熱媒体とで熱交換を行うことにより、該蒸気を凝縮して洗浄剤にするとともに、該熱媒体を加熱する第１の熱交換器と、
   前記第１の熱交換器で加熱された熱媒体を断熱圧縮し、さらに昇温する圧縮機と、
   前記廃液濃縮室において、前記圧縮機によって昇温された熱媒体と、前記洗浄剤とで熱交換を行うことで、該洗浄剤を気化させて蒸気を生成するとともに、該熱媒体を冷却する、前記ヒータを構成する第２の熱交換器と、
   前記第２の熱交換器と前記第１の熱交換器との間に設けられ、該第２の熱交換器で冷却された熱媒体を減圧膨張させてさらに冷却して、前記第１の熱交換器に送出する減圧部と、
   を備えたことを特徴とする真空洗浄装置。
2. 前記廃液濃縮室に接続され、該廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気が導入される第１の凝縮室と、
   前記第１の凝縮室を前記廃液濃縮室よりも低い温度に保持する第１の温度保持手段と、
   前記廃液濃縮室と前記第１の凝縮室とを連通、もしくは、その連通を遮断するとともに、前記第１の凝縮室と前記廃液濃縮室との連通状態において、前記廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気を前記第１の凝縮室に導入する第２の開閉手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空洗浄装置。
3. 前記第１の開閉手段を遮断状態から連通状態とし、前記廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気を前記洗浄室に導入させ、前記第１の開閉手段を連通状態から遮断状態とし、前記第２の開閉手段を遮断状態から連通状態として、前記廃液濃縮室で生成された洗浄剤の蒸気を前記第１の凝縮室に導入させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の真空洗浄装置。
4. 前記蒸気室において、前記第２の熱交換器の下流側と、前記第１の熱交換器の上流側との間を流通する熱媒体と、前記洗浄剤とで熱交換を行うことで、該洗浄剤を気化させて蒸気を生成するとともに、該熱媒体を冷却する第３の熱交換器をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空洗浄装置。

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