(57)【要約】【課題】真空加熱炉の排気ガス中の被処理物の蒸発成分を、真空ポンプ部に損傷を与えることなく、効率よく回収でき、回収物の後処理も容易である真空蒸発回収装置を提供する。【解決手段】被処理物を収容する真空加熱炉１の排気管路２に、真空ポンプとしてドライポンプ３を設け、このドライポンプ３の前段側の排気管路２に、高沸点成分を回収する第１のトラップ４を設け、ドライポンプ３の後段側の排気管路２に、第１のトラップ４より低温に維持され低沸点成分を回収する第２のトラップ６を設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を収容する真空加熱炉の排気管路に、真空ポンプとしてドライポンプを設け、このドライポンプの前段側の前記排気管路に、高沸点成分を回収する第１のトラップを設け、前記ドライポンプの後段側の前記排気管路に、前記第１のトラップより低温に維持され低沸点成分を回収する第２のトラップを設けたことを特徴とする真空蒸発回収装置。
【請求項２】
被処理物を収容する真空加熱炉の排気管路に、真空ポンプとしてドライポンプを設け、このドライポンプの前段側の前記排気管路に、高沸点成分を回収する第１のトラップを設け、前記ドライポンプの後段側の前記排気管路に、前記第１のトラップより低温に維持され低沸点成分を回収する第２のトラップを設け、前記ドライポンプと前記第１のトラップの間の前記排気管路に、前記第１のトラップより低温に維持され低沸点成分を回収する第３のトラップを設けたことを特徴とする真空蒸発回収装置。
【請求項３】
前記ドライポンプまたはその上流側の前記排気管路に、前記ドライポンプを流通する排気ガスを希釈するための不活性ガス供給管を接続し、前記ドライポンプの入口側または出口側における排気ガスの蒸発物濃度を検出する濃度検出手段と、この濃度検出手段による検出量に応じて前記ドライポンプ内の排気ガスの蒸発物濃度を所定量以下に維持するように前記不活性ガスの供給流量を制御する流量制御手段とを具備した請求項１または２記載の真空蒸発回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被処理物の付着物，混合物などの不純物を、真空雰囲気中で蒸発（以下、真空蒸発という）させて回収する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば自動車のスクラップなどの廃棄物を再利用するために、廃棄物から油分などの不純物を分離回収し、この不純物を除去した上記廃棄物の金属材等を有価物として再利用に供する装置として、真空加熱炉において上記不純物を真空蒸発させ、得られた蒸発成分を真空ポンプを有する排気管路に設けた回収装置により回収する、真空蒸発回収装置が用いられるようになった。この従来の真空蒸発回収装置としては、下記各特許文献記載のものを総括図示する図３にも示すように、被処理物を収容する真空加熱炉３１の排気管路３２に真空ポンプ３３を接続し、この真空ポンプ３３と真空加熱炉３１との間に、真空蒸発した蒸発成分を凝縮させて回収する回収装置３４を設けたものが一般的であった（たとえば特許文献１および２および３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３３１５６４号公報（第３−４頁、図１、図２）
【特許文献２】
特開平７−２６３３４号公報（第３頁、図１）
【特許文献３】
特開平８−１８８８３３号公報（第２−３頁、図１−図４）
【０００４】
そして上記の回収装置３４としては、流入するガスを冷水や冷媒で冷却して凝縮・固化させて回収するコールドトラップが、また真空ポンプ３３としては、上記特許文献３に記載のように、ロータリーポンプと称される油回転ポンプや油拡散ポンプなどのウエットタイプの真空ポンプが、使用されている。なお図中、３５は必要に応じて設けられるブースターポンプである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記従来の真空蒸発回収装置３０においては、真空加熱炉３１における自動車のシュレッダー処理品などの廃棄物の真空加熱により発生した油，水分，酸（たとえば塩酸や硫酸や有機酸）などを蒸発成分として含む排気ガスが、大量に回収装置３４部を流通してその冷却面に凝縮・固着するため蒸発成分回収能力が時間とともに低下して、その一部が回収されずに真空ポンプ３３内へ流入し、ガス温度の降下やガス圧力の上昇により液化した上記蒸発成分がポンプ内の油に混入し、ポンプ各部の腐食による損傷や油の劣化によるポンプ運転の不調をひきおこし、さらに真空ポンプ３３部を通過した未回収蒸発成分が後段側の排気管路３２の腐食や大気中に放出されて異臭発生の原因となるなど、多くの問題点を有するものであった。さらに蒸発成分は１個所の回収装置３４で冷却されて、上記の油，水分，酸などが混在した形で回収されるので、この回収物の廃棄処分の際に再分離などを必要とする場合が有るなど、回収物の後処理が煩雑であった。
【０００６】
この発明は上記従来の問題点を解決しようとするもので、真空加熱炉の排気ガス中の被処理物の蒸発成分を、真空ポンプ部に損傷を与えることなく、効率よく回収でき、回収物の後処理も容易である真空蒸発回収装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の真空蒸発回収装置は、被処理物を収容する真空加熱炉の排気管路に、真空ポンプとしてドライポンプを設け、このドライポンプの前段側の前記排気管路に、高沸点成分を回収する第１のトラップを設け、前記ドライポンプの後段側の前記排気管路に、前記第１のトラップより低温に維持され低沸点成分を回収する第２のトラップを設けたことを特徴とする。
【０００８】
真空加熱炉の排気管路に設ける真空排気手段としては、主ポンプにブースターポンプや補助ポンプを組合わせて用いることが多いが、この発明における真空ポンプは上記主ポンプを指すものとし、この主ポンプとしては油を用いない（ドライタイプの）ドライポンプを使用するものであるが、この主ポンプ以外のブースターポンプや補助ポンプなどは、その流通ガス温度や真空度などに応じて、ドライタイプとウエットタイプのポンプのいずれかを選定して用いればよい。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、各トラップの冷却面の温度選定により、真空加熱炉の排気ガス中の蒸発成分のうち、たとえば自動車のシュレッダー処理品の場合の油などの高沸点成分は第１のトラップで回収され、水や酸などの低沸点成分は、通常１００℃程度の高温で運転されるドライポンプ中で殆ど液化することなく通過して第２のトラップで回収される。第２のトラップ内は大気圧に近い常圧のため、減圧時よりも沸点が上昇し、低沸点成分および第１のトラップによる回収もれの一部の高沸点成分を効率よく回収できる。また上記回収もれの一部の高沸点成分が真空ポンプ部に達しても、真空ポンプはドライポンプで構成されているので、高沸点成分によるポンプの損傷や運転不調をひきおこすことはない。
【００１０】
また請求項２記載の真空蒸発回収装置は、被処理物を収容する真空加熱炉の排気管路に、真空ポンプとしてドライポンプを設け、このドライポンプの前段側の前記排気管路に、高沸点成分を回収する第１のトラップを設け、前記ドライポンプの後段側の前記排気管路に、前記第１のトラップより低温に維持され低沸点成分を回収する第２のトラップを設け、前記ドライポンプと前記第１のトラップの間の前記排気管路に、前記第１のトラップより低温に維持され低沸点成分を回収する第３のトラップを設けたことを特徴とする。
【００１１】
この請求項２記載の発明によれば、第１のトラップおよび第２のトラップにより、請求項１記載の発明と同じ作用が得られるのに加えて、第３のトラップが、真空ポンプの上流側で低沸点成分を回収するので、低沸点成分の凝縮により真空ポンプの必要排気量が低減化され、ドライポンプが小排気量のもので済む。
【００１２】
また請求項３記載の真空蒸発回収装置は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記ドライポンプまたはその上流側の前記排気管路に、前記ドライポンプを流通する排気ガスを希釈するための不活性ガス供給管を接続し、前記ドライポンプの入口側または出口側における排気ガスの蒸発物濃度を検出する濃度検出手段と、この濃度検出手段による検出量に応じて前記ドライポンプ内の排気ガスの蒸発物濃度を所定量以下に維持するように前記不活性ガスの供給流量を制御する流量制御手段とを具備したものである。
【００１３】
この請求項３記載の発明によれば、真空加熱炉における蒸発物発生量の変動などにより、第１のトラップを経てドライポンプ内を流通する排気ガスの蒸発物濃度が上昇する場合でも、排気ガスの蒸発物濃度に応じて不活性ガスを供給して排気ガスを希釈することにより、ドライポンプ内における蒸発物の液化を防ぎ、ドライポンプの故障や損傷を確実に防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図１に示す第１例により、この発明の実施の形態を説明する。図１において、１は被処理物を収容して真空加熱をおこなう真空加熱炉、２はその排気管路、３はこの排気管路２に設けた真空ポンプであるドライポンプ、４はこのドライポンプ３の前段側の排気管路２に設けた第１のトラップ、５はこの第１のトラップ４とドライポンプ３の間に必要に応じて設けられるブースターポンプであり、６はドライポンプ３の後段側の排気管路２に設けた第２のトラップである。また７は、不活性ガス供給源８からの不活性ガス（この例ではＮ２ガス）をドライポンプ３内に供給する不活性ガス供給管、９はこの供給管７に設けた流量調整弁、１０はドライポンプ３内を流通する排気ガスの蒸発物である水分の濃度を検出する露点計（濃度検出手段）、１１はこの濃度検出値に応じて、流量調整弁９の開度を調整しＮ２ガスの供給流量を制御する制御装置（流量制御手段）である。
【００１５】
以下、各部の具体構造を説明すると、先ずこの例では、上記ドライポンプ３としては多段ルーツ型ポンプからなる機械式ドライポンプを用い、またブースターポンプ５としてはメカニカルブースターを用いている。また第１のトラップ４としては、図示しない冷凍機により冷却されるブラインにより冷却面を０℃に維持するコールドトラップを、第２のトラップ６としては、図示しない冷媒供給装置から供給される冷媒（この例ではパーフロロポリエーテル［ＰＦＰＥ］）により冷却面を−４５℃に維持するコールドトラップを、それぞれ用いている。第２のトラップ６の排気口に接続された排気管路２の後端部は、大気中に開口させればよいが、必要に応じて脱臭装置などの後処理装置に接続してもよい。
【００１６】
不活性ガス供給管７はドライポンプ３のケーシングに接続され、該ポンプ内の排気ガス流路に連通しているが、上記ケーシングの排気ガス入口部や、該入口部に接続された排気管路に接続してもよい。またドライポンプの形式によっては、回転体を支承する軸受部に不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【００１７】
上記各装置で構成された真空蒸発回収装置１５において、自動車のシュレッダー処理品を被処理物として不純物の回収処理をおこなうには、真空加熱炉１内に被処理物を装入後、ドライポンプ３およびブースターポンプ５により炉内を所定の真空度まで真空引きし、真空加熱炉１の加熱装置（図示しない）により被処理物を真空加熱する。
【００１８】
この真空加熱により被処理物から蒸発した蒸発成分は、排気ガスとともに排気管路２内を流れ、第１のトラップ４部において０℃の冷却面により冷却されて蒸発成分中の高沸点成分である油類が上記冷却面に凝縮・付着して回収される。この第１のトラップ４部を通過して高沸点成分を回収除去された排気ガスは、ドライポンプ３に流入するが、この排気ガス中に第１のトラップ４部では回収しなかった水や酸などの低沸点成分および回収もれの少量の高沸点成分が含まれている場合でも、ドライポンプ３は油を用いないドライタイプのものであり、かつ１００℃程度の高温で運転されるため、上記蒸発成分が大量に液化してポンプの腐食や油の劣化によるポンプの運転不調などをひきおこすことはない。またこの例では、後述のようにドライポンプ３を流通する排気ガスを、その蒸発物濃度に応じて不活性ガスにより希釈するようにしたので、ドライポンプ３部における蒸発成分の液化は一層確実に防止できる。
【００１９】
そしてこのドライポンプ３を通過した排気ガスは、第２のトラップ６に流入し、−４５℃の冷却面により冷却されて、蒸発成分中の低沸点成分である水，酸類（および第１のトラップ４部で回収もれとなった場合の少量の前記高沸点成分）が上記冷却面に凝縮・付着して回収されるが、この回収は大気圧状態の第２のトラップ６内でおこなわれるため、高い回収効率が得られ、排気ガスは蒸発成分を充分回収除去された状態で排気管路２の後端部へと排出されるのである。
【００２０】
上記のドライポンプ３部における不活性ガスによる排気ガスの希釈は、次のようにしておこなう。すなわち、真空加熱炉１における蒸発物発生量は真空加熱開始後、蒸発の進行程度によって変動し、また被処理物の装入量によっても変動する。この蒸発物として水分の蒸発量が増加した場合、第１のトラップ４では回収されない水分はドライポンプ３を通過し、その水分含有量は露点計１０による露点検出値の変動として把握できる。そこでこの露点計１０による露点検出値と、その水分含有量の排気ガスのドライポンプ３内における液化条件との関係を、ドライポンプ内各部の真空度および温度をベースとした計算、あるいは真空蒸発回収装置１５の実機による予備実験などにより把握しておき、上記露点検出値と液化条件との関係データとして制御装置１１のメモリ部に格納しておく。
【００２１】
そして実際の被処理物の不純物回収処理時には、露点計１０によるドライポンプ３排出ガスの露点検出値を制御装置１１に入力し、制御装置１１はこの露点検出値を前記のメモリの格納データと照合して流量調整弁９の開度を調整してＮ２ガスのドライポンプ３内への供給量を制御し、排気ガスをＮ２ガスにより希釈して水蒸気分圧を飽和蒸気圧以下に維持し、これによりドライポンプ３内の水分の液化を確実に防止できるのである。
【００２２】
上記の真空蒸発回収により、真空加熱炉１からの排気ガス中の高沸点成分である油分は第１のトラップ４により、低沸点成分である水，酸等は第２のトラップ６により、それぞれ分別して回収されるので、回収物の廃棄処分などの後処理は、それぞれ各回収物に適した方法で容易におこなうことができる。
【００２３】
次に図２に示す第２例により、この発明の実施の形態を説明する。この例の真空蒸発回収装置２０は、前記第１例の真空蒸発回収装置１５におけるドライポンプ３とブースターポンプ５との間の排気管路２に、低沸点成分回収用の第３のトラップ２１を設けたものであり、その他は第１例と同構成を有するので、図１と同一部分には同一符号を付して図示し、それらの部分の詳細な説明は省略する。そして第３のトラップ２１としては、第２のトラップ６と同様にして冷却面を−４５℃に維持するコールドトラップを用いている。
【００２４】
この例の真空蒸発回収装置２０を用いて、第１例と同じ自動車のシュレッダー処理品を被処理物として不純物の回収処理をおこなう場合、真空加熱炉１における真空加熱により被処理物から蒸発した蒸発成分は、排気ガスとともに排気管路２内を流れ先ず第１のトラップ４部において第１例と同様に蒸発成分中の高沸点成分である油類が回収される。次にこの高沸点成分回収後の排気ガスは第３のトラップ２１に流入し、その−４５℃の冷却面により冷却されて、低沸点成分である水，酸類（および第１のトラップ４部で回収もれとなった場合の少量の前記高沸点成分）が、上記冷却面に凝縮・付着して回収され、その後ドライポンプ３を通過して大気圧状態の第２のトラップ６により残りの低沸点成分を充分回収除去されたのち、排気管路２の後端部へと排出される。
【００２５】
このようにドライポンプ３の上流側に、低沸点成分回収用の第３のトラップ２１が設けられているので、蒸発成分中の低沸点成分の凝縮回収により、ドライポンプ３の真空引き対象気体容積が低減化され、ドライポンプ３は第１例の場合より小排気量のもので済む。また第１のトラップ４による回収もれの高沸点成分も、この第３のトラップ２１で回収されるので、ドライポンプ３部における高沸点成分の液化も防止できるのである。
【００２６】
【実施例】
次に試験装置を用いて低沸点成分の回収試験をおこなった結果について述べる。すなわち、前記第１例の装置（但し、真空加熱炉１として炉内容積＝２０ｍ３のテスト炉を、ブースターポンプ５として排気速度＝６３００ｍ３／Ｈのメカニカルブースターをそれぞれ使用し、流量調整弁９は全閉してＮ２ガスによる希釈は無し。）を用い、真空加熱炉１内で１００℃，１０Ｐａの真空加熱条件で被処理物として硫酸５％を含む水１Ｋｇと油１Ｋｇを含浸させた紙を真空蒸発させ、排気速度＝２００００リットル／分のドライポンプ（多段ルーツ型ポンプ）３により上記被処理物の蒸発成分を０．５Ｋｇ／Ｈの排気速度で吸引排気し、第１のトラップ４（表１では第１Ｔｒと略記。以下他のトラップも同様とする）および第２のトラップ６における上記蒸発成分の回収量と、処理装置最終段（第２のトラップ６の排気口側）の排気管路２を流出するガス中の上記蒸発成分量を最終排出量として、それぞれ測定した結果を、表１に実施例１として示す。
【００２７】
また実施例２として、前記第２例の装置を用い、上記実施例１と同条件で蒸発成分を吸引排気するのに必要なドライポンプ３の排気速度は５０００リットル／分であったので、このドライポンプ３を用い、これに第３のトラップ２１を用いた他は上記実施例１と同装置により同条件で回収試験をおこなった結果を、表１に示す。
【００２８】
また比較例１として、ドライポンプ３のかわりに真空ポンプとして排気速度５０００リットル／分のウエットポンプ（油回転ポンプ）を用い、第２のトラップ６を省略した点を除けば実施例２と同じ装置により同条件で回収試験をおこない、また比較例２として、比較例１の第３のトラップ２１をブースターポンプ５の前段側に移して第１のトラップ４として用いた点を除けば比較例１と同じ装置（すなわち図３に示す従来例の装置）により同条件で回収試験をおこなった結果を、表１に表す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１の結果から、比較例１ではトラップによる回収もれの蒸発成分（０．０９Ｋｇ）が真空ポンプ内において凝縮・蓄積され、また比較例２ではトラップによる回収もれの蒸発成分の一部（０．５Ｋｇ）が真空ポンプ内において凝縮・蓄積され、残部（０．２Ｋｇ）が外部へ放出されているのに対し、実施例１、２によれば蒸発成分は第２のトラップ６で回収もれ無く全量が回収され、これに加えてまた実施例２では、ドライポンプ３が実施例１に比べて小排気速度のもので済むことが判る。
【００３１】
この発明は上記各例に限定されるものではなく、たとえばドライポンプ３は他形式のものとしたり、２台並列に設けて切換え使用するようにしてもよい。また第１〜第３の各トラップの冷却面部の温度は、上記以外の値としてもよく、また各トラップを構成するコールドトラップとして、たとえば冷却面を形成する固定した筒状の内槽の外面に沿って掻落し具を回転駆動あるいは昇降駆動させて冷却面に固着した凝縮固化物を払落したり、上記内槽を回転させて固定位置にある掻落し具により上記凝縮固化物を掻落すなどの、掻落し装置付きのコールドトラップを用いると、蒸発成分回収能力を長期間にわたって維持できるので好ましい。
【００３２】
またドライポンプを流通する排気ガス希釈用の不活性ガスは、予め選定した一定流量で連続供給するようにしてもよいし、また蒸発物濃度などによっては不活性ガスによる希釈はおこなわなくてもよい。
【００３３】
また上記の例では、ドライポンプ部における排気ガスの蒸発物濃度を検出する濃度検出手段として、水分を対象とする露点計を用いたが、蒸発物として酸や油などを対象として濃度検出をおこなう場合は、質量分析計を濃度検出手段として用いてもよく、またこの質量分析計は真空中でも使用できるので、ドライポンプの入口側における排気ガスの蒸発物濃度を検出する濃度検出手段として用いることもできる。
【００３４】
またこの発明の真空蒸発回収装置は、上記の自動車のスクラップ以外の廃棄物からの不純物や有害物の回収など、各種の成分あるいは物質の真空蒸発回収に使用できるものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、真空加熱炉の排気ガス中の被処理物の蒸発成分のうち、高沸点成分を第１のトラップで、低沸点成分を真空ポンプの後段側の大気圧に近い常圧の第２のトラップで、それぞれ回収するようにし、また真空ポンプをドライポンプで構成したので、上記蒸発成分を真空ポンプ部に損傷を与えることなく効率よく回収でき、高沸点成分と低沸点成分は分別回収されるので回収物の後処理が容易におこなえる。
【００３６】
また請求項２記載の発明によれば、真空加熱炉の排気ガス中の被処理物の蒸発成分のうち、高沸点成分を第１のトラップで、低沸点成分を真空ポンプの前段側の第３のトラップおよび真空ポンプの後段側の大気圧に近い常圧の第２のトラップで、それぞれ回収するようにし、また真空ポンプをドライポンプで構成したので、上記蒸発成分を真空ポンプ部に損傷を与えることなく効率よく回収でき、高沸点成分と低沸点成分は分別回収されるので回収物の後処理が容易におこなえるとともに、第３のトラップによる低沸点成分の回収により真空排気量が低減化されドライポンプは小排気量のもので済む。
【００３７】
また請求項３記載の発明によれば、排気ガスの蒸発物濃度に応じて不活性ガスにより排気ガスを希釈することにより、ドライポンプ内における蒸発物の液化とそれに伴うドライポンプの故障や損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の第１例を示す真空蒸発回収装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態の第２例を示す真空蒸発回収装置の構成図である。
【図３】従来の真空蒸発回収装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１…真空加熱炉、２…排気管路、３…ドライポンプ、４…第１のトラップ、６…第２のトラップ、７…不活性ガス供給管、１０…露点計、１１…制御装置、１５…真空蒸発回収装置、２０…真空蒸発回収装置、２１…第３のトラップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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