JPH0639672Y2 - 有機溶剤の冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はドライクリーニング機械、金属洗浄装置等洗浄
後の汚れた液を蒸留回収する、所謂蒸留装置の冷却系に
利用することができる有機溶剤の冷却装置に関するもの
である。

（従来の技術） 第２図は従来のドライクリーニング機械の１例を示す。
先ず第２図についてドライクリーニング機械の従来構造
を説明すると、３は溶剤タンクで、パークロルエチレン
を5vol％前後含むフロンR113溶剤４を収納し、溶剤タン
ク3aはフロンR113を50vol％前後含むパークロルエチレ
ン溶剤4aを収納するものであるが、これら溶剤タンク3,
3aは互いに独立したタンクであり、夫夫専用のバルブ5,
5aが設けられている。またこれらのタンク内の混合溶剤
は、予め調合したものを収納してもよいが、現実的には
互いに純粋な溶剤を始めに収納して運転すれば下記の分
留操作により一定の混合比に定常化する。

15は蒸留器で、蒸留中の沸点の変化を検知するセンサー
30が内蔵してあり、バルブ32と連動している。また蒸留
器15に排液された任意の混合液は、蒸留が始まると低沸
点のフロンR113に富んだ溶剤ガスから蒸発し、コンデン
サ27、溶剤冷却器31の経路で液化、冷却されて回収され
てくる。この間沸点は徐々に上昇し、例えばセンサー30
を70℃に設定しておくと、設定値に到達するまでの間バ
ルブ32を開けておくことにより（この時、バルブ32aは
閉）、5vol％前後パークロルエチレンを含むフロンR113
として水分離器22、溶剤配管23を通って溶剤タンク３に
戻る。

その後は、蒸留が完了するまでバルブ32は閉じたままで
あり（この時バルブ32aは開）、フロンR113を含むパー
クロルエチレンとして水分離器22a、溶剤配管23aを通っ
て溶剤タンク3aに戻る。また目標とする混合比を確保す
るために、コンデサ27、溶剤冷却器31からなる回収経路
が、溶剤の滞留部を無くすと共に、可能な限り経路を短
くする必要がある。８はパークロルエチレン用フィル
タ、8aはフロンR113用フィルタで互いに独立しており、
溶剤循環中に混合しないよう夫々バルブ7,7aが設けられ
ている。

19はリカバリダクトで、処理槽10の側面に配置し、内部
に収納したエアクーラ17とプレヒータ18は冷凍機42と夫
々連結されている。また乾燥時は処理ドラム11をゆっく
り回し、ファン16によりエアは矢印20の向きに循環す
る。また衣料２から蒸発した溶剤ガスは、ボタントラッ
プ12に内蔵したリントフィルタ40を通ってエアクーラ17
で凝縮、液化される。次いでエアは冷凍機42の排熱を利
用したプレヒータ18で再び加熱され、更にサーモスタッ
ト43で指示された所定の温度まで補助ヒータ41で昇温さ
れて衣料２を乾燥する。乾燥が終了したら、加熱源を切
ることによりエアクーラ17の冷却温度を下げ、溶剤ガス
濃度を極限まで低減できる。

さて以上の構成において衣料２が汚れのきついものであ
る場合には、パークロルエチレン溶剤4aをバルブ5aを介
してポンプ６により汲揚げ、バルブ７、パークロルエチ
レン用フィルタ８を通る経路か、又はバルブ９の経路で
処理槽10に必要量を送り込む。なお、衣料２がデリケー
ト衣料の場合には、バルブ５を介してバルブ7a、フロン
R113用フィルタ8aを通る経路か、又はバルブ９の経路で
フロンR113溶剤４を汲揚げる。

汲揚げが完了すると、処理ドラム11がゆっくり回し、溶
剤４又は4aはボタントラップ12、バルブ13、ポンプ６を
通り、バルブ７又は7a、或いは９の経路で処理槽10との
間を循環して衣料２を洗浄する。次いでバルブ14を介し
て溶剤４又は4aを蒸留器15に排液し、続いて処理ドラム
11を高速で回転して衣料２中の溶剤を遠心分離し、同様
に排液する。

以上の各工程を繰り返すと、ポンプ６や経路に残留する
溶剤４又は4a、或いは工程の前後で溶剤を使い分けた場
合に、衣料２に残留する溶剤４又は4aはある程度互いに
混合されるが、その割合を最小限にとどめることによ
り、互いの溶剤特性は阻害されることがない。

また蒸留器15内に排液された任意の混合液は、前述の方
法により再び一定の混合比に分留されて、各々の溶剤タ
ンク３又は3aに戻る。洗浄工程が終了すると、前述の方
法により衣料２は乾燥されて、全クリーニング工程は完
了する。

なお、以上は２種類の溶剤の組合せについて述べたが、
３種類以上の溶剤についても同じ要領で実施できる。

（考案が解決しようとする課題） ドライクリーニングの溶剤、特にフレオンR113を使用す
る機械においては、R113の沸点が低く、かつ蒸気圧が高
いため、冷却部は低温を保持しないと装置の内圧が上昇
し、装置の強度もその分剛性アップが必要となる。また
フレオンの内圧上昇分を吸収するために樹脂袋を利用
し、内圧上昇時は膨脹し、内圧減少時は収縮する、所謂
内圧補正器等を有する装置においては、蒸気圧に比例し
た内圧補正器容量が必要となる。

更に被冷却溶剤は、コンデンサ27で凝縮液化すると共
に、溶剤冷却器31で冷却した後水分離器に流れ込むが、
この水分離器は溶剤と水を比重差で分離する方式が一般
的である。そしてこの分離性能は、温度が低い程溶剤中
の水分溶解量及び水中の溶剤溶解量が低く、従って分離
性能は低い程良いが、実用上25℃〜30℃程度に保つ必要
がある。

以上の如く冷却温度を低く保つために、従来はコンデン
サ用の冷却水及び溶剤冷却器の冷却水共、予め冷凍機で
10℃〜15℃程度に冷却した、所謂チラー水を利用するの
が一般的であったが、チラー水設備は冷凍機本体、ミキ
シングタンク等は大がかりな設備のため、フロアスペー
スも広く必要で、ドライクリーニング機本体の1/3程度
のスペーサが必要となり、かつコスト高となる欠点があ
った。またチラー水による冷却においては、水系内の各
種のスケールによって、熱交換能力がダウンし、スケー
ル除去の定期的メンテナンスが必要となり、経時におけ
る安定的な冷却の維持が難しい等の問題があった。

本考案は前記の課題を解決するために提案されたもので
ある。

（課題を解決するための手段） このため本考案は、有機溶剤を使用する洗浄装置の蒸留
回収系の溶剤を冷却する装置において、前段に冷却水に
よる冷却器で主として負荷潜熱を除去し、後段に負荷で
ある被冷却溶剤と同一溶剤で冷却し、主として負荷の顕
熱を除去する熱交換器を設けてなるもので、これを課題
解決のための手段とするものである。

（作用） 蒸留器から蒸発して来る溶剤ガスを冷却水による冷却器
に導き、次いで溶剤冷却器に被冷却溶剤を導く。この溶
剤冷却器はドライクリーニングに使用している溶剤を冷
却液として用いる。即ち、被冷却側、冷却側共同一の溶
剤で熱交換を行う。また冷却側溶剤は、ドライクリーニ
ング機内の必須溶剤タンクを冷凍機で直冷し、溶剤タン
クの底部とポンプを連結し、ポンプにより溶剤タンクと
溶剤冷却器を液循環させる。また蒸留で回収する溶剤は
汚れがなく、スケールの付着がないための初期能力が維
持出来る。

（実施例） 以下本考案を図面の実施例について説明すると、第１図
は本考案の実施例を示す。なお、この実施例において
は、溶剤をフレオンR113として説明する。また本実施例
は、ドライクリーナ本体を除く溶剤の蒸留回収部を示し
ている。図において101は蒸留器で、ドライクリーニン
グに供した汚れた液が溶剤入口部113から図示しないポ
ンプで送られてくる。111は水蒸気の入口弁で、加熱室1
10に蒸気を供給するものである。112はドレン抜のため
のスチームトラップを示す。さて蒸留器101内の溶剤は
加熱されて蒸発し、導管114からコンデンサ102に流入す
る。ここで冷却水115により冷却される。なお、この冷
却水温は低い程効果的であることは言うまでもないが、
夏場は外部の冷却水の冷却システムのない場合には、日
本においては32℃〜35℃程度が普通となる。従って要求
される冷却液温25℃程度には冷却出来ないが、フレオン
R113等の場合には、凝縮温度は48℃であるから凝縮主体
としてこのコンデンサは有効となる。また水温が高くて
も理論上は凝縮出来る。従って導管124部においては、4
8℃〜45℃程度の溶剤液として溶剤冷却器103に流入す
る。この溶剤冷却器103は内側に被冷却側溶剤、外側に
冷却側溶剤として図示しているが、逆でも可である。

この冷却側溶剤は溶剤タンク106内の溶剤109を、冷凍機
107のクーラ（又はエバポレータと言う）108で冷却して
いる。この温度は溶剤の凝固点以上の温度であれば可で
あるが、経済性及び溶剤タンクの結露に対する配慮等か
ら、10℃〜15℃程度に保つよう温度検知器123で感温
し、温度コントロール器122により冷凍機107の入切を行
って温度調整をするのが良い。冷却された溶剤はポンプ
104により導管116、溶剤冷却器103、導管117、溶剤タン
ク106と循環し、溶剤冷却器103では熱交換を行う。な
お、液循環により溶剤タンク106における冷凍機107によ
る冷却もより効率が良くなる。

また溶剤冷却器103で冷却された溶剤は、導管118を通っ
て水分分離器105に流入する。この水分分離器105にはド
ライクリーニングの乾燥回収系（図示しない）からも回
収液が流入する。更に水分分離器105ではある滞留時間
で、比重差により水と溶剤に分離する。この場合水は上
部に、溶剤（例えばフレオンR113は比重1.58）は下に分
かれる。また温度が低い程溶剤中心に溶け込む水分量は
少なく、かつ水中に溶け込む溶剤量が少ないため、分離
効率が良い。実用的には溶剤冷却器103で冷却しない
と、一部の不凝縮ガスが水分分離器105まで流入し、水
分分離器105内の溶剤や水を乱し、分離が悪くなるばか
りか、装置内の内圧が上昇するため、装置の強度を上げ
る必要が増したり、密閉度合を増したりする必要があ
る。更にドライクリーニング終了時の衣料取出しにおい
て、溶剤ガスが多量に流出する等の不具合となる。

水分分離器105で分離した溶剤は、導管121を経由して溶
剤タンク106に流入して冷却される一方、その溶剤は溶
剤冷却器103の冷却液として使用される。なお、この液
がドライクリーニングの洗浄液として使用される（図示
しない）のは勿論である。また水分分離器105で分離し
た水分は、導管120を経て機外に排水として流れ出る。
このように第１図の実施例は蒸留回収した液を溶剤タン
ク内で冷却し、その液をコンデンサと水分離器の途中に
設けた溶剤冷却器の冷却液として使用する冷却システム
である。

さて第１図の実施例において冷却エネルギーの内、凝
縮、即ち溶剤ガスから溶剤液となるエネルギーである潜
熱は、例えばフレオンR113の場合には35kcal/kgであ
る。また凝縮温度は48℃であるから、凝縮温度以下の冷
却水により熱交換すれば、理論的には可能であるが、実
用上32℃〜35℃程の冷却すれば充分である。即ち、凝縮
にはチラー水を用いる必要がなく、夏場の市水でも充分
である。

更に液化した溶剤を冷却するエネルギーは、フレオンR1
13の場合0.22kcal/kg℃が比熱であるため、48℃の液を2
5℃程度に冷却するためのエネルギーは、0.22kcal/kg℃
×（48−25℃）≒5kcal/kg程度の冷却エネルギーです
み、全冷却エネルギーの13％弱の僅かでよい。しかしこ
の顕著除去に供する冷却溶剤は、低温である必要から、
冷却液は10〜15℃程度まで冷却する必要がある。従って
冷凍機で冷却した液を使用する必要がある。この冷却液
は比熱が0.22kcal/kg℃であって水の約1/5であり、全エ
ネルギーも少ない。従ってこの必要最小限の冷却エネル
ギーを冷凍機で冷却するから、容易に冷却が可能で、か
つ小形コンパクトな冷凍機で目的を達成することができ
る。

また本考案では、ドライクリーニングに使用して蒸留回
収した液を冷却側及び被冷却側共使用すれば、熱交換器
として汚れ係数によるマイナスがなく、かつスケールの
付着も無い点に注目したものである。従ってコンパクト
化と、安定した冷却器としての機能維持に夫々効果的で
ある。

（考案の効果） 溶剤ガスを凝縮液化する手段として、潜熱は全体の８割
強であり、潜熱と顕熱全体を冷却溶剤と同じ溶剤で冷却
することは、システムとしては考えられるが、熱エネル
ギー的に無駄がある。また潜熱を同じ比熱の溶剤で除去
するには大量の溶剤循環が必要である。本考案によれば
全体の２割弱のエネルギーの顕熱除去分を冷凍機に依存
し、省エネルギーで低温を保持出来ると供に、装置全体
の溶剤保有量が多い溶剤タンク内液を冷凍機で冷却して
おき、外気の吸温による温度上昇を防いで内圧を押える
一方、その溶剤を冷却液とし溶剤冷却器をコンデンサと
水分分離器間に設けることで、水分分離器内での分離性
能を向上させることができる。またドライクリーニング
に使用する溶剤で液冷却することにより、システムとし
てコンパクト化出来、水を冷却液としているチラー設備
等と比べると、最初の冷却においては仮に35℃→15℃に
する時、水の場合が1kcal/kg℃×（35−15）℃＝20kcal
/kg必要なのに対し、0.22kcal/kg℃×（35−15）＝4.4k
cal/kgで、同じ冷凍機使用であれば1/4.5で準備がすむ
ことになる。

また本考案は、蒸留された溶剤を蒸留された溶剤で冷却
することで、熱交換器としての汚れ係数に対する配慮が
不要であり、更に実用的には冷却水による熱交換器にお
いて必ず伴うスケール付着による熱交換能力の低下及び
それらを防止する為のスケール除去のメンテナンスが必
要なのに対して、本考案では熱交換器の内外共溶剤であ
るため、スケールの付着が無く、経時後の冷却低下を防
ぐことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す有機溶剤の冷却装置のシ
ステム図、第２図は従来のドライクリーニング機のシス
テム図である。 図の主要部分の説明 101…蒸留器、102…コンデンサ（冷却器） 103…溶剤冷却器、104…溶剤循環ポンプ 105…水分分離器、106…溶剤タンク 107…冷凍機 108…クーラ（エバポレータ） 109…溶剤 110…蒸留器加熱室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】有機溶剤を使用する洗浄装置の蒸留回収系
   の溶剤を冷却する装置において、前段に冷却水による冷
   却器で主として負荷潜熱を除去し、後段に負荷である被
   冷却溶剤と同一溶剤で冷却し、主として負荷の顕熱を除
   去する熱交換器を設けたことを特徴とする有機溶剤の冷
   却装置。