(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系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た凝縮室と、
前記凝縮室において、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、該蒸気を凝縮して炭化水素系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、
前記凝縮室から供給される凝縮された炭化水素系洗浄剤によって減圧下でワークを洗浄可能な洗浄室と、
前記第１の熱交換器で加熱された熱媒体を断熱圧縮し、さらに加熱する圧縮機と、
前記蒸気室において、前記圧縮機によって加熱された熱媒体と、前記炭化水素系洗浄剤とで熱交換を行うことで、該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、該熱媒体を冷却する第２の熱交換器と、
前記第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する減圧部と、
前記第１の熱交換器および前記圧縮機の間を流通する熱媒体と、前記第２の熱交換器および前記減圧部の間を流通する熱媒体とで熱交換を行うことにより、該第１の熱交換器によって加熱された熱媒体をさらに加熱し、該第２の熱交換器によって冷却された熱媒体をさらに冷却する第３の熱交換器と、
を備え、
前記減圧部によって冷却された熱媒体が前記第１の熱交換器に返送されることで、該熱媒体は、前記第１の熱交換器、前記圧縮機、前記第２の熱交換器、前記減圧部を循環することを特徴とする真空洗浄装置。
【請求項２】
前記減圧部は、膨張弁で構成されることを特徴とする請求項１に記載の真空洗浄装置。
【請求項３】
前記減圧部は、前記第２の熱交換器で冷却された熱媒体によって回転するタービンで構成され、
前記圧縮機は、前記タービンの回転動力によって駆動を補助されることを特徴とする請求項１に記載の真空洗浄装置。
【請求項４】
前記炭化水素系洗浄剤は、第３石油類の洗浄剤であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の真空洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、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。
【０００３】
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、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。
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、蒸気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が必要となったり、貯水槽、クーリングタワー等も必要となったりして、装置が大型化していた。
【０００５】
そこで、大気圧の蒸気洗浄装置において、蒸気洗浄乾燥室において生じた蒸気状態の使用済み洗浄剤を、水（液体）を熱媒体とした第１の熱交換部で冷却し、第１の熱交換部が得た熱を間接的に回収する第２の熱交換部の２段階で熱交換を行い、水（液体）が得た顕熱を蒸気室に供給する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１６６３８５号公報
【特許文献２】特公平３−３１１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２の技術において、第１の熱交換部は、水の顕熱を利用して、使用済み洗浄剤の熱を回収したり、第１の熱交換部が得た熱を間接的に回収する第２の熱交換部の２段階で熱交換を行ったりするため、熱媒体の潜熱を利用する場合と比較して、熱の回収効率が１／１０から１／１００程度と低い。したがって、第１の熱交換部で熱を十分に回収するため、第１の熱交換部と第２の熱交換部との接触面積を大きくしなければならず、熱交換器が大型化してしまっていた。したがって、特許文献２の技術を単に真空洗浄装置に適用すると、装置自体の占有体積が大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、装置自体を大型化することなく、蒸気室で利用される熱を効率よく回収することができる真空洗浄装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の真空洗浄装置は、炭化水素系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た凝縮室と、前記凝縮室において、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、該蒸気を凝縮して炭化水素系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、前記凝縮室から供給される凝縮された炭化水素系洗浄剤によって減圧下でワークを洗浄可能な洗浄室と、前記第１の熱交換器で加熱された熱媒体を断熱圧縮し、さらに加熱する圧縮機と、前記蒸気室において、前記圧縮機によって加熱された熱媒体と、前記炭化水素系洗浄剤とで熱交換を行うことで、該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、該熱媒体を冷却する第２の熱交換器と、前記第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する減圧部と、前記第１の熱交換器および前記圧縮機の間を流通する熱媒体と、前記第２の熱交換器および前記減圧部の間を流通する熱媒体とで熱交換を行うことにより、該第１の熱交換器によって加熱された熱媒体をさらに加熱し、該第２の熱交換器によって冷却された熱媒体をさらに冷却する第３の熱交換器と、を備え、前記減圧部によって冷却された熱媒体が前記第１の熱交換器に返送されることで、該熱媒体は、前記第１の熱交換器、前記圧縮機、前記第２の熱交換器、前記減圧部を循環することを特徴とする。
【００１０】
また、前記減圧部は、膨張弁で構成されるとしてもよい。
【００１１】
また、前記減圧部は、前記第２の熱交換器で冷却された熱媒体によって回転するタービンで構成され、前記圧縮機は、前記タービンの回転動力によって駆動を補助されるとしてもよい。
【００１３】
また、前記炭化水素系洗浄剤は、第３石油類の洗浄剤であるとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置自体を大型化することなく、蒸気室で利用される熱を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】真空洗浄装置を説明するための概念図である。
【図２】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。
【図３】変形例の真空洗浄装置を説明するための概念図である。
【図４】変形例の真空洗浄装置を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（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。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、開口１０４ａが形成されており、開閉扉１０６によって開口１０４ａ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１０６を開放して開口１０４ａ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１０６を閉じてワークＷを洗浄した後、再び開閉扉１０６を開放して、開口１０４ａからワークＷを搬出することとなる。
【００１８】
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、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。
【００１９】
蒸気室２００は、ヒータ２０２および第２の熱交換器３２０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に導入される。
【００２０】
凝縮室１２０は、第１の熱交換器３１０を備えており、凝縮室１２０に導入された蒸気は、第１の熱交換器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。第１の熱交換器３１０による冷却機構および第２の熱交換器３２０による加熱機構については、後に詳述する。
【００２１】
また真空容器１０４内には、洗浄室１０２の下方に配置された浸漬室１３０が設けられている。この浸漬室１３０には、ワークＷが完全に浸漬可能な量の炭化水素系洗浄剤（液体）が貯留されており、この炭化水素系洗浄剤を加熱するためのヒータ１３０ａが設けられている。また洗浄室１０２と浸漬室１３０との間には中間扉１４０が設けられており、この中間扉１４０によって、洗浄室１０２と浸漬室１３０とが連通したり、あるいはその連通が遮断されたりするようになっている。
【００２２】
なお、浸漬室１３０に貯留されている炭化水素系洗浄剤は、シャワー部１１０から供給された凝縮洗浄剤、および、洗浄剤貯留部１２４から凝縮洗浄剤供給管１２８を介して供給された凝縮洗浄剤のいずれか一方または両方である。また、本実施形態において、載置部１０８に不図示の昇降装置が設けられており、載置部１０８が鉛直方向に移動可能に構成されている。したがって、中間扉１４０を開放して洗浄室１０２と浸漬室１３０とを連通させた状態で昇降装置を駆動することにより、図中破線で示すように、ワークＷを洗浄室１０２から浸漬室１３０に移動させたり、あるいは、ワークＷを浸漬室１３０から洗浄室１０２に移動させたりすることができるようになっている。
【００２３】
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、浸漬室１３０においてワークＷを洗浄した凝縮洗浄剤（以下、単に使用済み洗浄剤と称する）は、使用済み洗浄剤導入管１５０を介して、再び蒸気室２００に導入され、上述したヒータ２０２や第２の熱交換器３２０によって加熱されることで蒸気となる（再生）。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）、蒸気洗浄工程（ステップＳ１４０）、シャワー洗浄工程（ステップＳ１５０）、浸漬洗浄工程（ステップＳ１６０）、乾燥工程（ステップＳ１７０）、搬出工程（ステップＳ１８０）を行う。そして、以後、順次搬入されるワークＷに対して、ステップＳ１２０〜ステップＳ１８０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。
【００２８】
（準備工程：ステップＳ１１０）
まず、真空洗浄装置１００を稼働するにあたり、開閉扉１０６を閉じて真空容器１０４内を外部から遮断する。そして、中間扉１４０を開放して、浸漬室１３０を洗浄室１０２に連通させる。次に、真空ポンプを駆動し、洗浄室１０２および浸漬室１３０を真空引きにより、例えば１０ｋＰａ以下に減圧する。このようにして、洗浄室１０２および浸漬室１３０を所望の圧力まで減圧したら、中間扉１４０を閉じて、浸漬室１３０を洗浄室１０２から遮断する。そして、遮断後、大気開放弁を開弁して洗浄室１０２を大気開放する。
【００２９】
そして、ヒータ２０２および後述するヒートポンプユニット３００（第２の熱交換器３２０）を駆動して蒸気室２００に貯留されている炭化水素系洗浄剤を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、ヒートポンプユニット３００（第１の熱交換器３１０）によって冷却され、凝縮洗浄剤に凝縮し、洗浄剤貯留部１２４に貯留される。または、凝縮洗浄剤供給管１２８を介して浸漬室１３０に貯留される。また、ヒータ１３０ａを駆動して浸漬室１３０に貯留されている炭化水素系洗浄剤を加温して蒸気を生成させる。このとき、中間扉１４０が閉じられていることから、浸漬室１３０で生成された蒸気は当該浸漬室１３０内に充満している。これにより、真空洗浄装置１００の準備工程が終了し、真空洗浄装置１００によるワークＷの洗浄が可能となる。
【００３０】
（搬入工程：ステップ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、開閉扉１０６を開放し、開口１０４ａ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、開閉扉１０６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度程度）となっている。
【００３１】
（減圧工程：ステップＳ１３０）
次に、真空ポンプを駆動して、真空引きにより洗浄室１０２および蒸気室２００を１０ｋＰａ以下に減圧する。
【００３２】
（蒸気洗浄工程：ステップＳ１４０）
次に、中間扉１４０を開放して、洗浄室１０２と浸漬室１３０とを連通し、浸漬室１３０によっ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。
【００３３】
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、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が終了となる。
【００３４】
（シャワー洗浄工程：ステップＳ１５０）
蒸気洗浄工程が終了すると、シャワー部１１０は、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。
【００３５】
（浸漬洗浄工程：ステップＳ１６０）
シャワー洗浄工程が終了すると、載置部１０８が降下して、浸漬室１３０に貯留された炭化水素系洗浄剤にワークＷが浸漬される。このとき、不図示の昇降装置によってワークＷが複数回鉛直方向に昇降を繰り返し、蒸気洗浄工程やシャワー洗浄工程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。このようにしてワークＷの洗浄が完了したら、載置部１０８を上昇させてワークＷを洗浄室１０２に搬送し、中間扉１４０を閉じて洗浄室１０２と浸漬室１３０とを遮断する。
【００３６】
（乾燥工程：ステップＳ１７０）
上記ステップＳ１６０の浸漬洗浄工程が終了すると、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が行われる。この乾燥工程は、真空ポンプを駆動することによって行われる。
【００３７】
（搬出工程：ステップ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、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１０６を開放して開口１０４ａからワークＷを搬出し、当該ワークＷに対する全工程が終了する。
【００３８】
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は、蒸気室２００において炭化水素系洗浄剤を加熱することによって蒸気を生成し、かかる蒸気を凝縮室１２０において冷却することによって、シャワー部１１０や浸漬室１３０で利用する凝縮洗浄剤を生成している。ここで真空洗浄装置１００は、ヒートポンプユニット３００を採用することによって、凝縮室１２０において回収した熱を蒸気室２００で利用することにより、熱の損失を著しく低減させている。続いて、このようなヒートポンプユニット３００の具体的な構成について説明する。
【００３９】
（ヒートポンプユニット３００）
ヒートポンプユニット３００は、第１の熱交換器３１０と、第２の熱交換器３２０と、熱媒体循環ライン３３０（図１中、３３０ａ〜３３０ｆで示す）と、圧縮機３４０と、減圧部３５０と、第３の熱交換器３６０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３３０を循環しており、熱媒体循環ライン３３０に設けられた第１の熱交換器３１０、第３の熱交換器３６０、圧縮機３４０、第２の熱交換器３２０、第３の熱交換器３６０、減圧部３５０を介して、第１の熱交換器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、第１の熱交換器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。
【００４０】
第１の熱交換器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、第１の熱交換器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、第１の熱交換器３１０によって加熱された熱媒体は、第３の熱交換器３６０によって加熱される。第３の熱交換器３６０による加熱機構については、後に詳述する。
【００４１】
圧縮機３４０は、第３の熱交換器３６０で加熱された熱媒体を断熱圧縮し、さらに加熱する。
【００４２】
第２の熱交換器３２０は、蒸気室２００において、圧縮機３４０によって加熱された熱媒体と、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。ここで、第２の熱交換器３２０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、第２の熱交換器３２０によって冷却された熱媒体は、第３の熱交換器３６０によってさらに冷却される。第３の熱交換器３６０による冷却機構については、後に詳述する。
【００４３】
減圧部３５０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、第２の熱交換器３２０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３５０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３５０において冷却された熱媒体は、熱媒体循環ライン３３０ｆを通って再び第１の熱交換器３１０に導入される。
【００４４】
従来の大気圧の蒸気洗浄装置では、大気圧下で洗浄剤を蒸気にする必要があるため、洗浄剤として、沸点が３０℃〜８０℃程度（大気圧）のハロゲン系の洗浄剤（トリクロロエタンやトリクロロエチレン）を利用していた。このようなハロゲン系の洗浄剤は、加熱されると成分中の塩素が分解するため、腐食性が高く、熱交換部に蒸気を直接接触させると熱交換部がすぐに腐食してしまうおそれがあった。そこで、従来は、交換やメンテナンスが容易になるように、蒸気に接触する第１の熱交換部、および、第１の熱交換部が得た熱を間接的に回収する第２の熱交換部の２段階で熱交換を行っていた。このため、熱交換部の装置構成が複雑になったり、熱交換を１段で行う場合と比較して熱交換効率が低下したりしていた。
【００４５】
しかし、本実施形態にかかる真空洗浄装置１００は、洗浄室１０２を減圧することができるので、沸点が８０〜１４０℃程度（６ｋＰａ）の腐食性を有しない洗浄剤を利用することが可能である。したがって、蒸気が直接接触する凝縮室１２０において熱を回収する第１の熱交換器３１０と、蒸気室２００で利用する第２の熱交換器３２０とを同一の熱媒体循環ライン３３０で連通させることができる。つまり、凝縮室１２０において第１の熱交換器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において第２の熱交換器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。
【００４６】
また、上述したように、大気圧の蒸気洗浄装置では、沸点が３０℃〜８０℃程度の蒸気から熱を回収していたが、本実施形態にかかる真空洗浄装置１００は、沸点が８０℃〜１４０℃程度といった高温の蒸気から熱を回収することができるため、第１の熱交換器３１０は、大気圧の蒸気洗浄装置と比較して、高い熱量を回収することが可能となる。
【００４７】
さらに、上述したように、大気圧の蒸気洗浄装置では、水の顕熱を利用して、使用済み洗浄剤の熱を回収したり、回収した熱を第２の熱交換器に与えたりしていた。しかし、真空洗浄装置１００は、熱媒体としてフロン系の物質を利用することにより、第１の熱交換器３１０において熱媒体の潜熱を利用して洗浄剤の熱を回収することが可能となる。したがって、第１の熱交換器３１０、第２の熱交換器３２０を小型化することができ、真空洗浄装置１００自体の占有体積を小さくすることが可能となる。
【００４８】
第３の熱交換器３６０は、熱媒体循環ライン３３０ａ、３３０ｂ（第１の熱交換器３１０および圧縮機３４０の間）を流通する熱媒体と、熱媒体循環ライン３３０ｄ、３３０ｅ（第２の熱交換器３２０および減圧部３５０の間）を流通する熱媒体とで熱交換を行う。第１の熱交換器３１０によって加熱され、熱媒体循環ライン３３０ａ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３４０に導入されてしまうと、圧縮機３４０に不具合が生じるおそれがある。
【００４９】
そこで、第３の熱交換器３６０を備える構成により、熱媒体循環ライン３３０ａ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３４０に導入される熱媒体（熱媒体循環ライン３３０ｂ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３４０に不具合が生じてしまう事態を回避することができる。
【００５０】
（実施例１）
第３の熱交換器３６０を備えない状態で、蒸気室２００が１２０℃の蒸気を生成する場合（Ｃａｓｅ１）と、１１０℃の蒸気を生成する場合（Ｃａｓｅ２）とにおける、熱媒体の温度、圧縮機３４０の使用エネルギー（ｋＷ）、第２の熱交換器３２０による蒸気室２００の加熱量（ｋＷ）について検討した。
【００５１】
ヒートポンプユニットを備えない、従来の真空洗浄装置では、蒸気室が１２０℃の蒸気を生成しようとすると、ヒータは、３５ｋＷ（定常時、初期稼働時には３６ｋＷ）の容量を必要としていた。
【表１】
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【００５２】
表１に示すように、Ｃａｓｅ１では、第１の熱交換器３１０において熱媒体が９２℃から９５℃に加熱され、圧縮機３４０によって９５℃から１３２℃に加熱され、第２の熱交換器３２０において１３２℃から１２８℃に冷却されたことが分かる。また、圧縮機３４０の使用エネルギーは、６．５ｋＷであり、第２の熱交換器３２０による蒸気室２００の加熱量は、３６．５ｋＷとなった。したがって、圧縮機３４０が利用する６．５ｋＷのみで、従来のヒートポンプユニットを備えない真空洗浄装置と同等の加熱量を蒸気室２００において得られることがわかった。つまり、蒸気室２００で１２０℃の蒸気を生成する場合、従来の真空洗浄装置では３５ｋＷかかっていたところ、本実施形態にかかる真空洗浄装置１００によれば６．５ｋＷしかかからない、すなわち、８０％程度の消費エネルギーの削減ができることが分かった。
【００５３】
また、表１に示すように、Ｃａｓｅ２では、第１の熱交換器３１０において熱媒体が９２℃から９５℃に加熱され、圧縮機３４０によって９５℃から１２２℃に加熱され、第２の熱交換器３２０において１２２℃から１１８℃に冷却されたことが分かる。また、圧縮機３４０の使用エネルギーは、４．２ｋＷであり、第２の熱交換器３２０による蒸気室２００の加熱量は、３４．２ｋＷとなった。Ｃａｓｅ２においても圧縮機３４０が利用する４．２ｋＷのみで、従来のヒートポンプユニットを備えない真空洗浄装置と同等の加熱量を蒸気室２００において得られることがわかった。
【００５４】
（実施例２）
第３の熱交換器３６０を備えた状態で、蒸気室２００が１２０℃の蒸気を生成する場合（Ｃａｓｅ３）と、１１０℃の蒸気を生成する場合（Ｃａｓｅ４）とにおける、熱媒体の温度、圧縮機３４０の使用エネルギー（ｋＷ）、第２の熱交換器３２０による蒸気室２００の加熱量（ｋＷ）について検討した。
【表２】
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【００５５】
表２に示すように、Ｃａｓｅ３では、第１の熱交換器３１０において熱媒体が９２℃から９５℃に加熱され、第３の熱交換器３６０で９５℃から１０３℃に加熱され、圧縮機３４０によって１０３℃から１３９℃に加熱され、第２の熱交換器３２０において１３９℃から１２８℃に冷却され、第３の熱交換器３６０で１２８℃から１２３℃に冷却されたことが分かる。また、圧縮機３４０の使用エネルギーは、６．２ｋＷであり、第２の熱交換器３２０による蒸気室２００の加熱量は、３６．２ｋＷとなった。
【００５６】
また、表２に示すように、Ｃａｓｅ４では、第１の熱交換器３１０において熱媒体が９２℃から９５℃に加熱され、第３の熱交換器３６０で９５℃から１０１℃に加熱され、圧縮機３４０によって１０１℃から１２７℃に加熱され、第２の熱交換器３２０において１２７℃から１１８℃に冷却され、第３の熱交換器３６０で１１８℃から１１４℃に冷却されたことが分かる。また、圧縮機３４０の使用エネルギーは、４．１ｋＷであり、第２の熱交換器３２０による蒸気室２００の加熱量は、３４．１ｋＷとなった。
【００５７】
したがって、第３の熱交換器３６０を備えることにより、熱媒体循環ライン３３０ｂを流通する熱媒体の温度を飽和温度以上にすることができ（Ｃａｓｅ３では過熱度８℃、Ｃａｓｅ４では過熱度６℃）、熱媒体を確実に気化させることが可能となることが分かった。
【００５８】
（変形例）
上述した実施形態において、減圧部３５０を膨張弁で構成する場合を例に挙げて説明したが、熱媒体を冷却できれば他の構成を採用することもできる。図３は、変形例の真空洗浄装置１００を説明するための概念図である。変形例の真空洗浄装置１００において、洗浄室１０２、真空容器１０４、開口１０４ａ、開閉扉１０６、載置部１０８、シャワー部１１０、蒸気供給管１１４、凝縮室１２０、凝縮洗浄剤供給管１２２、１２６、１２８、洗浄剤貯留部１２４、浸漬室１３０、ヒータ１３０ａ、２０２、蒸気室２００、ヒートポンプユニット３００、第１の熱交換器３１０、第２の熱交換器３２０、熱媒体循環ライン３３０、圧縮機３４０、第３の熱交換器３６０については、上述した実施形態の真空洗浄装置１００と実質的に機能が等しいので、同一の符号を付して重複説明を省略し、ここでは機能の異なる減圧部４５０について詳述する。
【００５９】
図３に示すように変形例の真空洗浄装置１００において、減圧部４５０は、第２の熱交換器３２０で冷却された熱媒体によって回転するタービンで構成され、圧縮機３４０は、タービンの回転動力によって駆動される。
【００６０】
減圧部４５０をタービンで構成することにより、熱媒体の流れを利用して、圧縮機３４０を駆動する動力の一部を回収することができる。したがって、膨張弁で構成する場合と比較して、より消費エネルギーの低減を図ることが可能となる。なお、この場合、タービンの上流側に圧力調整弁４５２を備えるとよい。
【００６１】
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。
【００６２】
例えば、第１の熱交換器３１０および第２の熱交換器３２０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。
【００６３】
また、上述した実施形態において、蒸気室２００における第２の熱交換器３２０による蒸気の生成と、凝縮室１２０における第１の熱交換器３１０による凝縮洗浄剤の生成は、準備工程（ステップＳ１１０）のみで行う構成について説明したが、ステップＳ１２０〜ステップＳ１８０において行ってもよい。
【００６４】
さらに、上述した実施形態では、蒸気洗浄を行う際に、浸漬室１３０が生成した蒸気を利用することとしたが、例えば、図４に示すように、真空洗浄装置５００は、蒸気室２００と洗浄室１０２とを連通する配管５１０と、配管５１０にバルブ５１２を設けておき、蒸気室２００で生成した蒸気を利用してもよい。また、この場合、浸漬室１３０は必須の構成ではなく、浸漬室１３０を備えなくともよい。
【００６５】
なお、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く、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
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。
【符号の説明】
【００６７】
１００、５００  …真空洗浄装置
１０２  …洗浄室
１２０  …凝縮室
２００  …蒸気室
３１０  …第１の熱交換器
３２０  …第２の熱交換器
３４０  …圧縮機
３５０、４５０  …減圧部
３６０  …第３の熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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