JP4038172B2

JP4038172B2 - 熱駆動循環方式による超臨界二酸化炭素流体によるドライクリーニング装置とその方法

Info

Publication number: JP4038172B2
Application number: JP2003415859A
Authority: JP
Inventors: 邦夫新井; 宏猪股; 十高野
Original assignee: 株式会社オートランドリータカノ
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2023-12-15
Also published as: JP2005168940A

Description

本発明は超臨界状態の二酸化炭素を洗浄剤として、化学物質や細菌、カビなどを限界まで除去する衣類等のドライクリーニング装置とその方法に関するものである。

現在、いわゆるドライクリーニングが広く普及しており、汚れの洗浄力もほぼ満足すべき状態にある。しかしながら、洗浄剤や洗浄助剤の化学物質が環境や健康に害を及ぼすため、近い将来使用が禁止される方向にある。さらに、最近増加している、化学物質過敏症やアトピーなどのアレルギー体質の人はドライクリーニングにより洗濯した衣類を着用すると症状を悪化させることが知られており、この点が懸念されている。

以上を改善するものとして、特許文献１および特許文献２において液状二酸化炭素によるドライクリーニングが提案されているが、従来のドライクリーニングに比し洗浄力が不充分で、洗浄助剤の使用が必須とされているけれども、良好な洗浄助剤が得られにくいという欠点がある。しかし、従来に比し、化学物質の使用量が大幅に減少し、また乾燥工程が不要になるという特長がある。
特表2001-514337 特表2002-543951

最新の方法として、超臨界二酸化炭素によるドライクリーニングが提唱されている。超臨界状態の二酸化炭素は拡散ならびに浸透力が高く溶解力に優れているので、洗浄助剤を使用せず超臨界状態の二酸化炭素だけで洗浄できる可能性を秘めている。しかし、二酸化炭素を超臨界状態にするためコンプレッサーにより機械的に高圧状態にする必要があり、高圧流体の漏れや、可動部の磨耗や潤滑油汚染、可動部に洗浄剤が停留して汚染物が蓄積し被洗浄物に付着するなどの問題が避けられない。この点を改善するものとして、特許文献３に特段の圧縮装置を用いることなく、高圧流体プロセスに効率良く超臨界あるいは亜臨界などの高圧場を形成できる超・亜臨界流体処理システムが提案されており、その中で洗浄の可能性を秘めているという期待から、処理容器として洗浄器の設置を想定し、将来の検討課題として予告的に提案しているが、実用的な洗浄に使用できるものか否かについては未だ確たる検証がなされていない。
特開2003-126673

本発明は従来のドライクリーニングと同等以上の洗浄能力を維持しながら、以下の課題を解決せんとするものである。
１）汚染物質を発生しない超臨界二酸化炭素ドライクリーニング装置
２）洗浄剤として、合成化学物質を一切使用しないドライクリーニングの確立
３）洗浄助剤を一切使用しない洗浄
４）衣類に残留する化学物質を極力除去できる洗浄
５）アレルギーの原因物質あるいはアレルギーを悪化させる原因物質となる、カビ、化学物質の除去、細菌類の滅菌ができる洗浄

ここにおいて本発明者らは、洗浄剤の二酸化炭素を超臨界状態にする加熱機構を具備し、超臨界状態にした二酸化炭素を加熱により圧力差を誘起し駆動力として洗浄槽へ吐出噴射する少なくとも１個の吐出器と、被洗浄物を充填し超臨界状態で洗浄する洗浄槽と、洗浄後に液体状態にした二酸化炭素を加熱蒸発し汚れ成分を分離除去する蒸発器と、蒸発器でガス化した二酸化炭素を液化する凝縮器と、液状に凝縮した二酸化炭素を溜めて随時吐出器へ二酸化炭素を供給する液溜槽とからなる衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物を洗浄するドライクリーニング装置、ならびに洗浄剤の二酸化炭素を加熱機構により超臨界状態にし、超臨界状態にした二酸化炭素を加熱により圧力差を誘起し駆動力として少なくとも１個の吐器から被洗浄物を充填した洗浄槽へ吐出噴射して被洗浄物を超臨界状態の二酸化炭素で洗浄し、洗浄後の液体状態にした二酸化炭素を加熱蒸発して汚れ成分を蒸発器で分離除去し、蒸発器でガス化した二酸化炭素を凝縮器で液化し、液状に凝縮した二酸化炭素を液溜槽に溜めて随時吐出器へ二酸化炭素を供給することからなる衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物のドライクリーニング方法を見出し、さらに、上記ドライクリーニング装置が衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物が化学物質過敏症者向けの物や、アトピー等のアレルギー体質者向けの物に好適であり、また、上記ドライクリーニング方法が化学物質過敏症者向けの物やアトピー等のアレルギー体質者向けの物にも好適であることを見出すに至った。

本発明の効果を列挙すれば以下の通りである。すなわち、本発明で使用する超臨界二酸化炭素の優れた溶解性、拡散性、浸透性によると思われるが、洗浄助剤がなくとも高い洗浄力が得られる。また、高圧発生にポンプなどの機械的な手段が不要で高圧ポンプを使用しないクローズドシステムなので、洗浄剤への汚染物や金属粉等の混入がなく、騒音のない運転ができる。超臨界での極めて大きな熱膨張率を利用し、加熱により圧力差を誘起し駆動力として洗浄剤の二酸化炭素を洗浄槽へ高圧噴射して効率的な洗浄を行うことができる。亜臨界領域での低蒸発潜熱を利用し、効率のよい溶媒の蒸発・凝縮により、溶媒に溶出した汚染物を速やかに完全に分離し、溶媒の循環・再生をおこない、常にフレッシュな状態で洗浄をおこなうことができる。昇圧に制御性のよい加熱方法を使用しているので、被洗浄物の汚れ材質等に合わせたきめ細かな洗浄条件の設定ができる。洗浄槽から超臨界状態の二酸化炭素を低圧の蒸発槽へパージすることで、細菌やカビなどを死滅させることができ、洗浄槽から超臨界状態の二酸化炭素を低圧の蒸発槽へ断熱的にパージしたのち、二酸化炭素を加熱蒸発させることで、衣類から洗浄除去された水などの液状の汚れ成分や、固形の汚れ成分を二酸化炭素から分離除去でき、除去された汚れ成分は、蒸発器の底部より適時排出される。以上の結果、本発明の超臨界二酸化炭素使用によるドライクリーニングは洗浄効果が良好で衣類など被洗浄物への溶剤残留の問題を解消し、仕上がった被洗浄物の風合いが良好で、洗浄自体環境にも人にも優しく化学火傷や皮膚刺激の問題がなく、作業環境にも優れたものであるということができる。

本発明により衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物を洗浄するドライクリーニング装置として、洗浄剤の二酸化炭素を超臨界状態にする加熱機構を具備し、超臨界状態にした二酸化炭素を洗浄槽へ吐出噴射する少なくとも１個の吐出器と、被洗浄物を充填し超臨界状態で洗浄する洗浄槽と、洗浄後の液体状態の二酸化炭素を加熱蒸発し汚れ成分を分離除去する蒸発器と、蒸発器でガス化した二酸化炭素を液化する凝縮器と、液状に凝縮した二酸化炭素を溜めて随時吐出器へ二酸化炭素を供給する液溜槽とからなるものについて以下に説明する。

熱駆動強制循環方式超臨界二酸化炭素ドライクリーニング装置のフローを表１に、また、当該装置の主な構成部分の仕様を表２にそれぞれ示す。

実施例は表１に装置のフローを示すなかで、、吐出器３及び吐出器４は使用しないで、吐出器１及び吐出器２の２台による３回連続吐出による洗浄をおこなった。その工程について経時的な各状態を以下に説明する。
「初期設定」：凝縮器、液溜槽、吐出器へＣＯ２（二酸化炭素の略記）を供給する。
「被洗浄物充填」：洗浄槽へ被洗浄物を入れ密閉する。洗浄槽へ液溜槽からＣＯ２を流し込み、空気を排除するとともに洗浄槽へＣＯ２を充填する。
「洗浄槽へ吐出開始」：吐出器１のＣＯ２を高速加熱昇圧し、設定圧10ＭＰａになると自動的に超臨界状態のＣＯ２が洗浄槽へ吐出を開始する。
「吐出継続」：吐出器１の圧力を10ＭＰａに保持するように過熱して吐出を継続する。洗浄槽を出たＣＯ２は蒸発器へ断熱膨張して排出され凝縮器を経て液溜槽に溜まる。
「吐出器１の吐出終了」：吐出器１から10分間吐出継続後加熱を停止し吐出を終了する。「吐出器２から洗浄槽へ吐出開始」：吐出器２のＣＯ２を高速加膨張させることにより、設定圧10ＭＰａになると自動的に超臨界状態のＣＯ２が洗浄槽へ継続吐出される。
「吐出継続」：吐出器２の圧力を10ＭＰａに保持して吐出を継続する。
「吐出器２の吐出終了」：吐出器２から10分間吐出継続後加熱を停止し吐出を終了する。この間、液溜槽から吐出器１へＣＯ２が供給される。
「吐出器１から洗浄槽
へ吐出開始、継続」：吐出器２から吐出器１へ切り換える。超臨界状態のＣＯ２が洗浄槽へ継続吐出され、洗浄槽圧は10ＭＰａに継続保持される。「吐出器１の吐出終了」：吐出器１から10分間吐出継続後加熱を停止し吐出を終了し、洗浄が終了する。洗浄槽の低圧ＣＯ２を低圧回収槽へ回収。
「被洗浄物の取り出し」：洗浄槽残留ＣＯ２を排出し大気圧とする。
「洗浄終了」：被洗浄物を洗浄槽から取り出す。

実施例１における洗浄槽、吐出器１、吐出器２、蒸発器の圧力変化について図１に示す。すなわち、吐出器は速やかにに設定圧の10ＭＰａに昇圧し、10ＭＰａを維持して吐出が継続した。吐出器の切り換え時も速やかな昇圧と吐出の切り換えがなされた。洗浄槽については吐出の切り換え時に若干の圧力低下が認められたものの、安定して超臨界状態の10ＭＰａが保持された。

また、実施例１における洗浄槽、吐出器１、吐出器２、蒸発器の温度変化について図２に示すものが観察され、吐出中の吐出器は10ＭＰａを維持するため、最高温度190 ℃まで昇温していた。また、洗浄槽は吐出開始後、短時間にＣＯ２の臨界条件である31℃を超え速やかに超臨界状態の洗浄が開始し維持された。

実施例１と同様の洗浄装置を使用して、吐出器１と吐出器２から、各１回連続吐出して洗浄をおこなった。ＣＯ２のみによる洗浄で洗浄助剤は一切使用していない。その結果を評価するにあたり、汎用のドライクリーニングによる洗浄方法と比較した。汎用のドライクリーニングによる洗浄方法としては、商業用のドライ洗浄機を使用し、商業用の洗浄条件で洗浄を実施した。洗浄剤は市販の洗浄剤で石油系洗浄剤やパークロロエチレン（正式名テトラクロロエチレンの通俗名）を用い、洗浄助剤は商業用のものを使用した。また、試験布として5cm ×4cの綿及びウールの布を用い、２種類の汚染物を一定量付けて試料とした。汚染物Ａは流動パラフィンとオイルレッド、汚染物Ｂは牛脂とオイルレッドであった。洗浄の実験では同一の汚染布３枚を清浄な無地の木綿布の３箇所に縫い付けておこなった。洗浄の実験は２回おこない、洗浄終了後直ちに反射率を測定し、洗浄の度合いを求めた。結果を表３に示す。ここで、反射率の高いものは洗浄の度合いが高いとする。

ここでの反射率は３枚の試験布の平均値である。結果をみると、超臨界ＣＯ２によるドライクリーニングによるものは汎用石油系ドライクリーニングによるものよりも明らかに汚れが落ちている。汎用のパークロロエチレンドライクリーニングとは同等かそれより若干優れている。これらの結果から洗浄助剤などの化学物質を一切使用しない超臨界ＣＯ２のみによるドライクリーニングが従来の汎用ドライクリーニングと同等以上の洗浄力を有することが実証された。

試験衣類として、市販されている木綿製大人用のトレーナーを使用し、各条件で洗浄処理した衣類を28℃に保持した65リットルの密閉容器に24時間保持し、蒸発性有機化合物（ＶＯＣ）の放散を定常状態にした後、容器内の大気を1.5 リットル吸引し、ＶＯＣをカラムに吸引補集した後、ＶＯＣ成分をＧＣ−マススペクトロメーターにより定量分析した。結果を表４に示すが、表中、（）内の数字はマイナスの値を示すものとする。

表４でＮＯ．１は購入したままの衣類の測定結果、ＮＯ．２は購入した衣類を石油系ドライクリーニング洗浄剤に業務用洗浄助剤を加えてドライクリーニング（通称ゾール洗浄といわれる）したもの、ＮＯ．３は購入した衣類を本発明による洗浄装置を使用し本発明による洗浄方法の３連吐出で洗浄したもの、ＮＯ．４は購入した衣類を業務用の水洗浄用洗浄剤と助剤を使用して水洗浄したもの、ＮＯ．５は購入した衣類を業務用の水洗浄用洗浄剤と助剤を使用して水洗浄し更にゾール洗浄したもの、ＮＯ．６は購入した衣類を業務用の水洗浄用洗浄剤と助剤を使用して水洗浄し更にゾール洗浄した後、本発明による洗浄方法の３連吐出で洗浄したものである。

その結果、超臨界ＣＯ２ドライクリーニングをおこなったものについては残存するＶＯＣが極めて少ないことが確認された。また、新規購入品や従来の汎用ドライクリーニングで洗浄した衣類を本発明による方法で洗浄することによりＶＯＣの存在量を極めて少なくすることができた。

化学物質に極めて敏感な、重症の化学物質過敏症患者の女性について着用の衣類を本発明による方法で洗浄して、着用評価を得た。この女性は信頼のおける製造メーカー品を熱湯で数回洗浄した後でないと着用できないことが知られている。通常の石油系やパークロロエチレンを洗浄剤に使用した汎用のドライクリーニング方法で洗浄した衣類は、動悸が激しくなり、着用は勿論、室内へ持ち込むこともできない。ところが、この患者のジャケット、スカートを本発明による方法で洗浄し、患者に着用評価してもらったところ、全く問題がないという評価であった。

衣類から発する化学物質は直接肌に触れたり、鼻孔など吸気口に近いところでガス化して体内に取り込まれるので、衣類のＶＯＣは一般のシックハウスなどを引き起こすＶＯＣ許容濃度よりも遥かに低い濃度にする必要がある。本実施例により、本発明による洗浄方法が、ＶＯＣを極限まで排除する、化学物質過敏症患者向けに極めて優れた洗浄方法であることを確認することができた。

化学物質過敏症と同様にアレルギー体質（いわゆるアトピー）患者も同様に化学物質に敏感で木綿などの天然繊維以外の化学繊維の衣類は着用できないとか、水以外での洗濯品は着用できない等が知られている。また、洗浄後の衣類に細菌が残留していると、着用によりアトピーの患部に触れると化膿の原因となる。微生物は二酸化炭素により滅菌されることが知られており、特に高圧であるほど、また、処理時間が長いほど、また二酸化炭素処理後急速に低圧にするほど殺菌が促進されるとされている。先に述べたように、本発明の洗浄によれば、衣類から化学物質の除去が充分進んでおり、圧力は超臨界状態の10ＭＰａまで昇圧しており、また洗浄時間は複数の吐出器を連続作動することで自由に制御でき、洗浄終了後、衣類は急速に減圧されるので、殺菌を殆ど完全に進行させることができるとみられる。したがって、本発明による洗浄方法はアトピー患者向けにも極めて優れた洗浄方法であるということができる。

本発明の超臨界二酸化炭素使用によるドライクリーニングは洗浄効果が良好で、衣類など被洗浄物への化学物質残留の問題を解消し、仕上がった被洗浄物の風合いが良好で、洗浄自体環境にも人にも優しく化学火傷や皮膚刺激の問題がなく、作業環境にも優れたものであるから、従来の汎用ドライクリーニングに替わり、次世代のドライクリーニング産業用洗浄方式として普及することが充分見込まれる画期的なものであると考えられる。

実施例１での洗浄槽、吐出器１、吐出器２、蒸発器における圧力変化を示す。実施例１での洗浄槽、吐出器１、吐出器２、蒸発器における温度変化を示す。

Claims

洗浄剤の二酸化炭素を超臨界状態にする加熱機構を具備し、超臨界状態にした二酸化炭素を加熱により圧力差を誘起し駆動力として洗浄槽へ吐出噴射する少なくとも１個の吐出器と、被洗浄物を充填し超臨界状態で洗浄する洗浄槽と、洗浄後に液体状態にした二酸化炭素を加熱蒸発し汚れ成分を分離除去する蒸発器と、蒸発器でガス化した二酸化炭素を液化する凝縮器と、液状に凝縮した二酸化炭素を溜めて随時吐出器へ二酸化炭素を供給する液溜槽とからなる衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物を洗浄するドライクリーニング装置。
洗浄剤の二酸化炭素を加熱機構により超臨界状態にし、超臨界状態にした二酸化炭素を加熱により圧力差を誘起し駆動力として少なくとも１個の吐出器から被洗浄物を充填した洗浄槽へ吐出噴射して被洗浄物を超臨界状態の二酸化炭素で洗浄し、洗浄後の液体状態の二酸化炭素を加熱蒸発して汚れ成分を蒸発器で分離除去し、蒸発器でガス化した二酸化炭素を凝縮器で液化し、液状に凝縮した二酸化炭素を液溜槽に溜めて随時吐出器へ二酸化炭素を供給することからなる衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物のドライクリーニング方法。
衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物が化学物質過敏症者向けの物である請求項１記載のドライクリーニング装置。
衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物がアレルギー体質者向けの物である請求項１記載のドライクリーニング装置。
衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物が化学物質過敏症者向けの物である請求項２記載のドライクリーニング方法。
衣類、寝具、毛皮等洗濯対象物がアレルギー体質者向けの物である請求項２記載のドライクリーニング方法。