金属等脱脂洗浄分野における

金属等脱脂洗浄分野における VOC削減方法

2016.07.21.

日本産業洗浄協議会

洗浄技術委員会 花田毅

本日の内容

金属等脱脂洗浄分野における…

1. VOCについて

2. VOCの発生場所

3. VOCの削減方法

本日の内容

金属等脱脂洗浄分野における…

1. VOCについて

2. VOCの発生場所

3. VOCの削減方法

洗浄剤の分類

不燃性

非 水 系 水

系

・ 準 水 系

界面活性剤、無機酸、

アルカリ剤を配合したもの グリコールエーテル系や N-メチルピロリドンと水を

混合したもの

グリコールエーテル系・

アルコール系・ピロリドン系の 水溶性洗浄剤を主体とするもの

炭化水素系(パラフィン系、

ナフテン系、芳香族系)、

アルコール系、シリコン系、

グリコールエーテル系 塩素系

フッ素系 臭素系

可燃性

塩素系溶剤

にフォーカスして解説

※ ジクロロメタン(塩化メチレン)、トリクロロエチレン等

金属等脱脂洗浄分野におけるVOC

項目 単位 ジクロロ

メタン

トリクロロ

エチレン n-デカン 水 化学式 CH₂Cl₂ CHCl=CCl₂ C₁₀H₂₂ H₂O

沸点 ℃ 40 87 172 100

比重 - 1.33 1.47 0.73 1

表面張力 mN/m 28 30 24 72

粘度 mPa･s 0.44 0.58 0.92 1.00

飽和水分 ppm 1,700 330 - -

引火点 ℃ なし なし 53 なし

洗浄用途に最適な性能

塩素系溶剤の特長

油脂類の溶解力が高い(高脱脂力)

乾燥性が良い(速乾性)

通常の使用条件で引火・爆発の危険性がない(不燃性)

細かい隙間の洗浄も可能(高浸透性)

水との相互溶解性が低い

熱的・化学的に安定

金属を腐食(錆)しない

蒸留によるリサイクルが可能

塩素系溶剤は水の約1/2のエネルギーで洗浄可能

洗浄に必要なエネルギー比較

0 20 40 60 80

テトラクロロエチレン トリクロロエチレン ジクロロメタン 水

※使えるんです塩素系溶剤 Ver.5より引用 MJ

本日の内容

金属等脱脂洗浄分野における…

1. VOCについて

2. VOCの発生場所

3. VOCの削減方法

洗浄・すすぎ・乾燥の3つの工程で構成

洗浄プロセス

洗 浄

表面に付着した 汚れを除去

すすぎ

表面に残った 汚れを除去

乾 燥

洗浄液を乾燥

超音波・揺動・回転・振動・噴流 スプレー・バブリング・シャワー 脱気・加圧・減圧(真空)・ブラシ

温(熱風)・輻射熱 真空(減圧)・スピン 蒸気(ベーパー)・ブロー

一液で洗浄・すすぎ・乾燥、同時にリサイクルも実施

※洗浄剤は気化と凝縮を繰り返し

塩素系溶剤を使った洗浄システム

ヒーター 被洗浄物

蒸気ゾーン

⑦オーバーフロー

⑤水を分離

③汚れ滞留

③溶剤のみ蒸発

④凝縮

②オーバーフロー

①汚れ持込

⑥清浄な溶剤

浸漬洗浄 すすぎ 蒸気乾燥

蒸気乾燥のメカニズム

仕上げの洗浄と乾燥が同時進行

Step メカニズム

1 被洗浄物を洗浄剤の蒸気にさらすと蒸気が 冷やされて被洗物の表面に洗浄剤が凝縮

2 凝縮したきれいな洗浄剤が被洗物表面を覆 い、洗浄剤が流れ落ちる際に表面をすすぎ

3 被洗浄物の温度が洗浄剤の蒸気と同じ温 度に温まると凝縮が止まり乾燥が終了

一液洗浄システムの特長

合理的で経済的な洗浄プロセス

設備投資の抑制…リサイクル機構を内蔵

洗浄品質の安定化…洗浄剤の清浄度を維持

生産性の向上…洗浄・乾燥時間の短縮

省スペース化…洗浄槽数の低減

省エネルギー…乾燥時の電気エネルギー削減

環境負荷低減…電気量等の低減によるCO₂削減

VOCの削減≒洗浄剤の蒸発ロス削減

⇒気化した洗浄剤のガス回収効率向上がポイント

VOCの発生場所

①洗浄機内で気化した

ガスの回収不足 ②被洗浄物に残った 洗浄剤の持ち出し

③洗浄剤交換時の気化 ④配管・接合部からの漏れ

蒸気ゾーン

本日の内容

金属等脱脂洗浄分野における…

1. VOCについて

2. VOCの発生場所

3. VOCの削減方法

VOC削減対策例①

運転条件の見直しによる削減策

対 策 抑止策

洗浄剤漏出の有無の点検 2-1

洗浄作業に入る前の確認 2-2

起動手順・停止手順の確認 2-3

冷却水温度・流量の適正化 2-4

洗浄剤の交換・充填における揮発防止 2-6

洗浄機周辺の風の低減 2-7

局所排気による過剰吸引の防止 2-8

蒸気洗浄後のドゥエル 2-11

洗浄剤の保管・貯蔵における揮発防止 2-13

VOC削減対策例②

洗浄機の改造・見直しによる削減策

対 策 抑止策

被洗浄物の置き方の見直し 2-5

フリーボード比の確保 2-9

被洗浄物の引き上げの低速化 2-10

蓋・部分的な覆いの設置 2-12

洗浄剤の見直し(水系・炭化水素系) 3

排ガス処理装置の導入 4-1,2

密閉式洗浄装置の導入 4-3

夏場の洗浄剤蒸散量削減のチェックポイント

洗浄剤の揮発を抑える工夫がポイント

冷却水の温度

洗浄機周辺の風

洗浄機の蓋の設置

洗浄剤充填時・抜出時の洗浄剤温度

洗浄剤保管時の温度

冷却水温度の適正化

冷却水温度[℃]

ジクロロメタン排出速度[kg/h](運転中)

※VOC排出抑制 自主的取組マニュアル(経産省)より

冷却水の目標設定温度は15℃以下

フリーボード比：1.13 冷却水流量：50L/分

0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11

5 10 15 20 25 30

洗浄機周辺の風の影響

扇風機や外気の風の影響も考慮

フリーボード比：1.13 冷却水流量：50L/分

ジクロロメタン排出速度[kg/h](運転中)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

0 0.5 1 1.5 2

洗浄機周辺の風[m/S]

洗浄機周辺の蓋の効果

洗浄槽のヒーター・冷却水を止めた状態でのジクロロメタンの消費量 (蓋なしの状態を100とした場合の実測値比較)

蓋だけでなく蓋の周囲の目貼りがより効果的

0 20 40 60 80 100

蓋あり+目貼り 蓋あり 蓋なし

洗浄剤交換時の液温

液温が低いほど自然蒸散量は低減

蒸気圧[kPa]

温度[℃]

0 20 40 60 80 100

0 10 20 30 40

ジクロロメタンの蒸気圧曲線

洗浄機の構造と消耗量

開口面積の低減は消耗量低減に効果

タイプ 構造 消耗量 生産性

横型 × ○

縦型 △ △

密閉型 ○ ×

VOC排出実態の把握と削減効果の測定

対策と効果の検証のセット

VOC排出実態の把握 削減効果の測定方法

・VOC濃度の測定 検知管、ガス濃度計

・VOC警報器の活用

・東京都VOC対策アドバイザー 派遣制度の活用

・推算システムの活用

(EVABAT^※1システム)

・洗浄剤補充量

・洗浄機内の液面変動幅 より推算

※洗浄機内の液面を測定 できる場合

※1 Economically Viable Application of Best Available Technology (経済的に実行可能な最良利用可能技術)

削減効果の測定

各槽の液レベルの変化から消耗量を計算

(ΔH₁*S₁＋ΔH₂*S₂+ΔH₃*S₃)*洗浄剤比重÷1,000

※ΔH:液面低下幅 S:槽面積

※運転起動前(停止時消耗量)…ΔH₁・ΔH₂・ΔH₃

※運転直後(運転中消耗量)…ΔH₃ (ΔH₁=ΔH₂=0)

ΔH₁

ΔH₂

ΔH₃ S₁

S₂

S₃

EVABAT

システムの活用

個別の条件に合わせた排出抑制対策を定量的に評価

VOC排出の要因分析

<活用方法例>

・既に実施した排出抑制対策の効果の分析

・装置等の稼働条件を調整しながらシステム上で定量評価

・自社に適した対策の診断

VOC排出抑制対策の選定を支援するパソコン用ソフト

EVABATシステムを使った評価

様々な定量評価が可能

対象洗浄剤 評価可能な対象

・ジクロロメタン/塩化メチレン

・トリクロロエチレン (準備中)

・冷却水温度の適正化

・被洗浄物の配置の工夫

・蒸気洗浄後の液切り乾燥の導入

・装置周辺の風の低減

・局所排気の形状の変更

・溶剤回収装置の設置 など

EVABAT

各種洗浄剤の比較

各種洗浄剤の長所・短所から総合的に判断

塩素系 炭化水素系 水系

洗浄力 ○ ○ ○

乾燥性 ○ × ×

金属への腐食 ○ ○ ×

リサイクル ○ △ ×

VOC 該当 該当 非該当

防爆仕様 不要 必要 不要

排水処理 不要 不要 必要

 日本産業洗浄協議会

洗浄・EVABATシステムに関するお問合せ

http://www.jicc.org/

 クロロカーボン衛生協会

塩素系溶剤の取り扱いに関するお問合せ

http://www.jahcs.org/