特開 2023-960 蒸留再生装置及び洗浄システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023000960

(43)【公開日】2023-01-04

(54)【発明の名称】蒸留再生装置及び洗浄システム

(51)【国際特許分類】

   B01D 3/00 20060101AFI20221222BHJP

   B01D 53/04 20060101ALI20221222BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20221222BHJP

   B01D 5/00 20060101ALI20221222BHJP

【ＦＩ】

B01D3/00 B

B01D53/04 110

B01D53/04 220

B08B3/02 A

B01D5/00 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021102085

(22)【出願日】2021-06-19

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100176072

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 功

(74)【代理人】

【識別番号】100169225

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 明

(72)【発明者】

【氏名】石原 敬介

(72)【発明者】

【氏名】橋爪 剛士

(72)【発明者】

【氏名】松井 豊勝

(72)【発明者】

【氏名】園部 勝

【テーマコード（参考）】

3B201

4D012

4D076

【Ｆターム（参考）】

3B201AA46

3B201BB22

3B201BB62

3B201BB75

3B201BB77

3B201BB95

3B201CD22

4D012BA02

4D012CA20

4D012CB08

4D012CD04

4D012CD05

4D012CG01

4D012CG02

4D012CH06

4D076AA12

4D076AA22

4D076BB01

4D076BC01

4D076CB06

4D076CB07

4D076DA02

4D076FA03

4D076FA15

4D076FA33

4D076HA05

4D076JA03

(57)【要約】

【課題】洗浄液の濾過に用いられるフィルタ素材の選定自由度を向上可能な蒸留再生装置及び洗浄システムを提供する。
【解決手段】蒸留再生装置２６は、混入成分を含む汚液Ｌ１（再生前の洗浄液Ｌ）を貯留する液槽５０と、液槽５０に貯留される汚液Ｌ１を加熱して気化する第一加熱器６０と、第一加熱器６０により発生した蒸気Ｖ１を凝縮することで再生液Ｌ２（再生後の洗浄液Ｌ）を再生する凝縮器７０と、第一加熱器６０から凝縮器７０までの蒸気Ｖ１，Ｖ２の流路上に配置され、かつ洗浄液Ｌの蒸気Ｖ１を吸着せずに混入成分の蒸気Ｖ２を吸着して保持する選択吸着材６２と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

混入成分を含む再生前の洗浄液を貯留する液槽と、
前記液槽内に貯留される前記再生前の洗浄液を加熱して気化する第一加熱器と、
前記第一加熱器により発生した蒸気を凝縮することで再生後の洗浄液を得る凝縮器と、
前記第一加熱器から前記凝縮器までの蒸気の流路上に配置され、かつ前記洗浄液の蒸気を吸着せずに前記混入成分の蒸気を吸着して保持する選択吸着材と、
を備える蒸留再生装置。

【請求項2】

前記凝縮器は、前記液槽の上方に配置され、
前記選択吸着材は、前記液槽内であって前記第一加熱器又は前記洗浄液の液面よりも上方に配置される、
請求項１に記載の蒸留再生装置。

【請求項3】

前記混入成分の沸点よりも高い温度で前記選択吸着材を加熱する第二加熱器をさらに備える、
請求項１又は２に記載の蒸留再生装置。

【請求項4】

前記洗浄液は炭化水素系溶剤を含み、
前記混入成分は水であり、
前記選択吸着材はゼオライトである、
請求項１～３のいずれか１項に記載の蒸留再生装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の蒸留再生装置と、
前記蒸留再生装置により再生された洗浄液を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄装置と、
を備える洗浄システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸留再生装置及び洗浄システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、洗浄液を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄システムが知られている。この種のシステムには、使用済みである洗浄液を蒸留再生し、洗浄液として再使用する蒸留再生装置が組み込まれる（特許文献１を参照）。

【0003】

例えば、特許文献２には、洗浄時に用いられるすすぎ液から少なくとも水滴の一部を合一して系外に排出する水分排出工程を含む洗浄方法が開示されている。また同文献には、吸着フィルタを用いた油水分離によって水分排出工程が行われる旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－２２９４３８号公報

【特許文献2】特開２０１９－０９９６０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、特許文献２のように、蒸留に先立ちフィルタ部材を用いて洗浄液の濾過を行う際、フィルタ素材には、洗浄液の流圧や異物の衝突に耐え得る剛性が要求される。この設計上の制約によって、フィルタ素材の選定の自由度が低くなってしまう。

【0006】

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、洗浄液の濾過に用いられるフィルタ素材の選定自由度を向上可能な蒸留再生装置及び洗浄システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第一態様における蒸留再生装置は、混入成分を含む再生前の洗浄液を貯留する液槽と、前記液槽に貯留される前記再生前の洗浄液を加熱して気化する第一加熱器と、前記第一加熱器により発生した蒸気を凝縮することで再生後の洗浄液を得る凝縮器と、前記第一加熱器から前記凝縮器までの蒸気の流路上に配置され、かつ前記洗浄液の蒸気を吸着せずに前記混入成分の蒸気を吸着する選択吸着材と、を備える。

【0008】

本発明の第二態様における蒸留再生装置では、前記凝縮器は、前記液槽の上方に配置され、前記選択吸着材は、前記液槽内であって前記第一加熱器又は前記洗浄液の液面よりも上方に配置される。

【0009】

本発明の第三態様における蒸留再生装置は、前記混入成分の沸点よりも高い温度で前記選択吸着材を加熱する第二加熱器をさらに備える。

【0010】

本発明の第四態様における蒸留再生装置では、前記洗浄液は炭化水素系溶剤を含み、前記混入成分は水であり、前記選択吸着材はゼオライトである。

【0011】

本発明の第五態様における洗浄システムは、第一態様から第四態様までのいずれかの蒸留再生装置と、前記蒸留再生装置により再生された洗浄液を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄装置と、を備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、洗浄液の濾過に用いられるフィルタ素材の選定自由度をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態における蒸留再生装置が組み込まれた洗浄システムの全体構成図である。

【図2】図１に示す蒸留再生装置の一部を構成する本体部の模式的な断面図である。

【図3】通常運転時における選択吸着材の作用を示す図である。

【図4】回復運転時における選択吸着材の作用を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0015】

［洗浄システム１０の構成］
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態における蒸留再生装置２６が組み込まれた洗浄システム１０の全体構成図である。洗浄システム１０は、炭化水素系溶剤からなる洗浄液Ｌを用いて、ワークＷなどの被洗浄物を脱脂・洗浄するために設けられる。この洗浄システム１０は、基本的には、洗浄装置１２及び循環機構１４から構成される。

【0016】

洗浄装置１２は、例えば、減圧雰囲気下にてワークＷを洗浄液Ｌ中に浸漬することで、ワークＷの脱脂・洗浄を行う真空脱脂洗浄装置である。洗浄装置１２は、洗浄室１６を有する直方体状の筐体１８と、洗浄室１６内に洗浄液Ｌを散布するラインノズル２０と、を含んで構成される。洗浄装置１２の外部に設けられる真空ポンプ２２を作動することで、洗浄室１６内が減圧雰囲気に調整される。

【0017】

循環機構１４は、循環経路内にて洗浄液Ｌを循環させながら、洗浄液Ｌを再生・再利用するために設けられる。以下、再生前後の状態を区別するため、混入成分を含む再生前の洗浄液Ｌを「汚液Ｌ１」、混入成分が除去された再生後の洗浄液Ｌを「再生液Ｌ２」とそれぞれ表記する場合がある。この循環機構１４は、具体的には、汚液タンク２４と、蒸留再生装置２６と、再生液タンク２８と、熱交換器３０と、を含んで構成される。

【0018】

汚液タンク２４は、洗浄装置１２の洗浄室１６内から排出された洗浄液Ｌ（つまり、汚液Ｌ１）を貯留する容器である。この汚液Ｌ１には、炭化水素系溶剤の他に、ワークＷの表面に付着した混入成分が含まれる。この混入成分の一例として、ワークＷの加工の際に生じた金属粉や、この金属粉のすすぎ落としに用いられた水などが挙げられる。

【0019】

蒸留再生装置２６は、蒸留によって洗浄液Ｌを再生する装置であり、具体的には、本体部３２と、熱媒循環器３４と、冷媒循環器３６と、排気ポンプ３８と、供給バルブ４０と、排出バルブ４２と、制御盤４４と、を備える。なお、本体部３２の具体的構成に関しては、図２を参照しながら後述する。

【0020】

熱媒循環器３４は、熱媒の温度を調節しながら、本体部３２の内部に熱媒を循環させる機構である。冷媒循環器３６は、冷媒の温度を調節しながら、本体部３２の内部に冷媒を循環させる機構である。排気ポンプ３８は、本体部３２の内部から気体を排出して洗浄液Ｌの気化を促すために設けられる。

【0021】

供給バルブ４０は、汚液タンク２４及び本体部３２を連結する配管の途中に設けられる。排出バルブ４２は、本体部３２及び再生液タンク２８を連結する配管の途中に設けられる。制御盤４４は、蒸留再生装置２６の各部を統括的に制御するコンピュータである。例えば、制御盤４４は、後述する通常運転モード及び回復運転モードを切り替えて実行する際に、供給バルブ４０及び排出バルブ４２の開閉制御を行う。

【0022】

再生液タンク２８は、蒸留再生装置２６から排出された洗浄液Ｌ（つまり、再生液Ｌ２）を貯留する容器である。再生液タンク２８内に窒素ガスなどが導入されることで、再生液Ｌ２が加圧されながら熱交換器３０に送り出される。

【0023】

熱交換器３０は、再生液タンク２８から供給される再生液Ｌ２を加熱するとともに、温度が調整された再生液Ｌ２を洗浄装置１２のラインノズル２０に向けて供給する。このようにして、洗浄液Ｌは、循環機構１４を介して再生・再利用される。

【0024】

図２は、図１に示す蒸留再生装置２６の一部を構成する本体部３２の模式的な断面図である。本体部３２は、汚液Ｌ１を貯留可能な液槽５０と、液槽５０内に設けられて汚液Ｌ１を加熱する第一加熱器６０と、液槽５０の上方に配置される凝縮器７０と、凝縮器７０の全体を覆うケーシング８０と、を備える。

【0025】

液槽５０は、上方が大きく開口する概略直方体の形状を有しており、図１の汚液タンク２４から供給された汚液Ｌ１を貯留可能に構成される。ここでは、液槽５０の底面部５１及び複数の側面部５２，５３に囲まれることで、概略円柱状の内部空間５４が形成される。一の側面部５２には、汚液タンク２４からの汚液Ｌ１を供給するための供給口５６が設けられる。なお、内部空間５４の水平方向に延びる二点鎖線は、汚液Ｌ１の液面５８の位置を示している。

【0026】

第一加熱器６０は、図１の熱媒循環器３４から供給される熱媒の流通経路の一部をなす加熱配管からなり、内部空間５４の略中央の位置に設けられる。第一加熱器６０は、汚液Ｌ１に含まれる炭化水素系溶剤及び水の沸点よりも高い温度（例えば、１００～１２０℃の温度範囲）で加熱することができる。

【0027】

凝縮器７０は、第一加熱器６０により発生した蒸気を凝縮して洗浄液Ｌを再生する。この凝縮器７０は、具体的には、蒸気を冷却する冷却器７２と、冷却器７２の下方に設けられる回収器７４と、を含んで構成される。

【0028】

冷却器７２は、図１の冷媒循環器３６から供給される冷媒の流通経路の一部をなす冷却配管からなり、ケーシング８０内の略中央の位置に設けられる。冷却器７２は、炭化水素系溶剤の沸点よりも低い温度で冷却することができる。

【0029】

回収器７４は、冷却器７２により液化された洗浄液Ｌ（つまり、再生液Ｌ２）を回収するための容器である。回収された再生液Ｌ２は、回収器７４に接続される排出管７６を介して、ケーシング８０の外部に排出される。

【0030】

ケーシング８０は、平板状の底板８２と、底板８２の上面に固定されるドーム状のカバー８４と、を備える。底板８２は、液槽５０の開口を塞ぐように設けられる。また、底板８２には、液槽５０の内部空間５４と凝縮器７０とを連通させるための連通孔８６が形成される。一方、カバー８４の側部には、内部空間５４内の気体を排出するための排出口８８が設けられる。

【0031】

ところで、液槽５０内であって第一加熱器６０の上方の位置には、選択吸着性を有する選択吸着材６２が設けられる。選択吸着材６２は、例えば、ミクロ多孔性を有する結晶性アルミノケイ酸塩（ここでは、親水性のゼオライト）からなる。この場合、選択吸着材６２は、炭化水素系溶剤の蒸気を吸着せずに水蒸気を吸着して保持するフィルタ機能を発揮する。なお、ゼオライトは、粒子同士の結合が弱いため脆い物質である点に留意する。

【0032】

この選択吸着材６２は、液槽５０の内壁に固定された載置テーブル６４に載置される。載置テーブル６４は、選択吸着材６２の落下を防ぐべく載置面が水平になるように配置される。また、載置テーブル６４には、選択吸着材６２を下側から加熱する第二加熱器６６が組み込まれる。第二加熱器６６は、第一加熱器６０と同様に加熱配管で構成されてもよいし、電気ヒータで構成されてもよい。

【0033】

［蒸留再生装置２６の動作］
本発明の一実施形態における洗浄システム１０は、以上のように構成される。続いて、洗浄システム１０の一部を構成する蒸留再生装置２６の動作について、図１～図４を参照しながら詳細に説明する。蒸留再生装置２６の運転モードは、「通常運転」と「回復運転」とに分けられる。

【0034】

＜通常運転時の動作＞
まず、通常運転時における蒸留再生装置２６の動作について説明する。この「通常運転」とは、洗浄液Ｌを循環させながらワークＷの洗浄を継続する運転モードを意味する。通常運転に先立ち、図１の制御盤４４は、供給バルブ４０及び排出バルブ４２の両方を「開」状態に切り替え、排気ポンプ３８を作動させる。その後、蒸留再生装置２６は、予め定められた運転条件に従って、熱媒循環器３４及び冷媒循環器３６に対する制御を行う。

【0035】

図２に示すように、汚液Ｌ１は、供給口５６から液槽５０内に供給され、内部空間５４に貯留される。貯留された汚液Ｌ１は、第一加熱器６０により加熱されて沸点に達することで気化する。

【0036】

図３は、通常運転時における選択吸着材６２の作用を示す図である。本図では、炭化水素系溶剤の蒸気Ｖ１が実線で図示され、水の蒸気Ｖ２が破線で図示される。蒸気Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ発生すると、汚液Ｌ１の液面５８の位置から上方に移動する。一方、金属粉などの固形状の異物Ｍは、気化されずに液槽５０の底面部５１に滞留する。これにより、汚液Ｌ１に含まれる異物Ｍが物理的に分離される。

【0037】

ここで、選択吸着材６２が蒸気Ｖ１，Ｖ２の流路上に配置されるので、それぞれの蒸気Ｖ１，Ｖ２は、選択吸着材６２の位置に移動するとともに、選択吸着材６２をそのまま通過しようとする。ところが、選択吸着材６２が蒸気Ｖ２のみを選択的に吸着するフィルタ機能を発揮するので、蒸気Ｖ１のみが選択吸着材６２を通過して移動を続ける。

【0038】

図２に戻って、蒸気Ｖ１は、底板８２の連通孔８６を介して、ケーシング８０内の凝縮器７０に案内される。そうすると、蒸気Ｖ１は、冷却器７２により冷却・液化され、再生液Ｌ２として回収器７４に回収される。再生液Ｌ２は、排出管７６を介して、ケーシング８０の外部に排出される。このようにして、蒸留再生装置２６は、通常運転下にて洗浄液Ｌを順次再生することができる。

【0039】

＜回復運転時の動作＞
続いて、回復運転時における蒸留再生装置２６の動作について説明する。この「回復運転」とは、吸着・保持力が低下した選択吸着材６２の機能回復を行うための運転モードを意味する。回復運転に先立ち、図１の制御盤４４は、供給バルブ４０及び排出バルブ４２の両方を「閉」状態に切り替える。その後、蒸留再生装置２６は、予め定められた運転条件に従って、排気ポンプ３８及び第二加熱器６６に対する制御を行う。

【0040】

図４は、回復運転時における選択吸着材６２の作用を示す図である。選択吸着材６２に保持される混入成分（つまり、水分）は、第二加熱器６６により加熱されて沸点に達することで気化する。つまり、選択吸着材６２に保持される水分が徐々に減少することで、選択吸着材６２の吸着・保持機能が回復する。

【0041】

図２に戻って、蒸気Ｖ２は、底板８２の連通孔８６を介してケーシング８０内に案内され、カバー８４の排出口８８を介してケーシング８０の外部に排出される。このようにして、蒸留再生装置２６は、選択吸着材６２が液槽５０内に配置された状態にて選択吸着材６２の機能を回復させることができる。これにより、選択吸着材６２の交換作業ひいては選択吸着材６２の予備が不要になる。

【0042】

［蒸留再生装置２６による効果］
以上のように、洗浄システム１０は、蒸留再生装置２６と、蒸留再生装置２６により再生された洗浄液Ｌを用いてワークＷ（被洗浄物）を洗浄する洗浄装置１２と、を備える。そして、蒸留再生装置２６は、混入成分を含む汚液Ｌ１（再生前の洗浄液Ｌ）を貯留する液槽５０と、液槽５０内に貯留される汚液Ｌ１を加熱して気化する第一加熱器６０と、第一加熱器６０により発生した蒸気Ｖ１，Ｖ２を凝縮して再生液Ｌ２（再生後の洗浄液Ｌ）を得る凝縮器７０と、第一加熱器６０から凝縮器７０までの蒸気Ｖ１，Ｖ２の流路上に配置され、かつ洗浄液Ｌの蒸気Ｖ１を吸着せずに混入成分の蒸気Ｖ２を吸着して保持する選択吸着材６２と、を備える。

【0043】

このように、気体状の汚液Ｌ１である蒸気Ｖ１，Ｖ２の流路上に選択吸着材６２を配置することで、液体状の洗浄液Ｌの流路上にフィルタを配置する場合と比べて、作用する流圧がより小さくて済む。また、固形状の異物Ｍが気化せずに液槽５０内に残存するので、選択吸着材６２への物理的衝突を防ぐことができる。これにより、フィルタ素材に要求される剛性を緩和可能となり、洗浄液Ｌの濾過に用いられるフィルタ素材の選定自由度をより高めることができる。

【0044】

また、凝縮器７０が液槽５０の上方に配置される場合、選択吸着材６２は、液槽５０内であって第一加熱器６０又は洗浄液Ｌの液面５８よりも上方に配置されてもよい。これにより、ガイド構造を別途設けることなく、蒸気Ｖ１，Ｖ２を選択吸着材６２の位置に案内することができる。

【0045】

また、蒸留再生装置２６は、混入成分の沸点よりも高い温度で選択吸着材６２を加熱する第二加熱器６６をさらに備えてもよい。これにより、加熱を通じて選択吸着材６２から混入成分を除去可能となり、選択吸着材６２の吸着・保持機能を容易に回復させることができる。

【0046】

また、洗浄液Ｌが炭化水素系溶剤を含み、混入成分が水である場合、選択吸着材６２は、ゼオライトから構成されてもよい。これにより、炭化水素系洗浄液から水を高効率で除去することができる。

【0047】

［変形例］
なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。あるいは、技術的に矛盾が生じない範囲で各々の構成を任意に組み合わせてもよい。

【0048】

上記した実施形態では、洗浄液Ｌの混入成分が水である場合について説明したが、混入成分は水に限られない。例えば、水系の洗浄液Ｌが用いられる場合、混入成分は、切削加工油、プレス加工油、熱処理油、防錆油などの様々な加工油であってもよい。

【符号の説明】

【0049】

１０…洗浄システム、１２…洗浄装置、２６…蒸留再生装置、５０…液槽、５４…内部空間、６０…第一加熱器、６２…選択吸着材、７０…凝縮器、Ｌ…洗浄液、Ｌ１…汚液（再生前の洗浄液）、Ｌ２…再生液（再生後の洗浄液）、Ｖ１，Ｖ２…蒸気、Ｗ…ワーク（被洗浄物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】