水溶液の蒸発濃縮装置

〔目的〕写真処理廃液等の廃液となる水溶液を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置を提供する。
〔構成〕濃縮釜１に二重とした廃液を一定量入れる加熱室２にヒートポンプ４を構成する凝縮器５を冷却室３に蒸発器６を収容し、この凝縮器と第一蒸発器間に介在する減圧装置を、並列となる２個の冷媒用電磁弁３２，３３つき抵抗の異なる２個の減圧装置器１７，１８とし、前記蒸発器（第二蒸発器）６の出入口の温度を検出し、蒸発器６内で冷媒が蒸発を完了しているかどうかを判断し、前記電磁弁３２，３３を制御することで、圧縮機２０の液圧縮運転の防止が可能となる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は写真処理廃液等の水溶液の蒸発濃縮装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来知られている水溶液の蒸発濃縮装置としては、例えば、ハロゲン化銀写真感光材料の写真処理工程にて生ずる処理廃液（現像，定着，水洗等の処理廃液）を、活性汚泥法，蒸発法，電解酸化法，イオン交換法，逆浸透法，化学的処理法などの公知の公害処理方法を施してから廃棄するようにしているが、未だ確実な処理方法を得るには至っていない。ここで、本件出願人等が先に提案した写真処理廃液の蒸発濃縮装置もあるが、この蒸発濃縮装置は上部を連通した加熱手段を配設する蒸発濃縮室（カラム）とこの内側に冷却手段を配設する冷却凝縮室（カラム）を同心的とした二重の気密室構成とし、この加熱手段をヒートポンプの凝縮器とし冷却手段を蒸発器とし、且つこの凝縮器（加熱部熱交換器）と蒸発器（冷却部熱交換器）を構成するコイルは、双方とも同一の所定間隔（ピッチ）をもたせた螺旋巻き構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記蒸発濃縮装置では第一蒸発器の前段に介在する減圧装置が単一の抵抗となるキャピラリーチューブの構造をもたせただけのため、運転初期の水溶液の加熱時と、水溶液が蒸発し凝縮する濃縮運転時という二つの異なった状況下において、同一の冷凍サイクルをとることになり、水溶液の加熱時には蒸発器での熱交換不足により、蒸発器で蒸発を完了しない冷媒が圧縮機に戻り、液圧縮の心配があった。従来は圧縮機の液圧縮と云うことは考慮されず、初期運転にあって第二蒸発器の出入口に温度差が生じなく、即ち、加熱室の温度が十分上がっていないとき液冷媒のまま圧縮機に戻り液圧縮状態となる。
【０００４】本発明は上記実情に鑑み、第一蒸発器に臨む減圧装置を、抵抗の異なる二つの減圧装置を並列とし第二蒸発器内の冷媒の蒸発が完了しているかどうかで切替え、運転初期の廃液加熱時冷媒量を減じるようにし、前記課題を解決する水溶液の蒸発濃縮装置を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、加熱室及び冷却室を有する濃縮釜と、圧縮機，凝縮器，減圧装置及び蒸発器を接続してなるヒートポンプと、加熱室に水溶液を供給する供液装置と、濃縮釜内部を減圧する脱気装置とを備え、ヒートポンプの凝縮器を加熱室に配置すると共に、蒸発器を冷却室に配置してなる水溶液の蒸発濃縮装置において、蒸発器の出口側の冷媒温度が入り口側の冷媒温度より高いときにはヒートポンプの冷媒流量を大きくし、それ以外のときにはヒートポンプの冷媒流量を小さくする冷媒流量調整手段を備えたものである。
【０００６】
【作用】上記のような構成のため、運転初期の廃液加熱時、濃縮釜内にあって冷却部熱交換器となる第二蒸発器の出入口の温度差を検出し、出口側の温度から入口側の温度を引いた値が零より大きい場合、冷媒用電磁弁の切替えで減圧抵抗の小さな減圧装置を選定し、前記温度差が零又は負側になったときは減圧抵抗の大きな減圧装置を通過するように選定することにより、冷媒流量を調整し液冷媒が圧縮機に戻ることがなく、適切な冷媒循環量を得る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を実施例の図面に基づい説明すれば、次の通りである。
【０００８】図１は蒸発濃縮装置の概略図面を示し、１は上方が互に連通し同心的二重構造となる加熱室２と冷却室３を形成した濃縮釜で、この廃液貯留となる加熱室２内にヒートポンプ４の凝縮器５を収容し、冷却室３内には蒸発器６を収容する。この場合、加熱管となる凝縮器５の螺旋状コイルピッチは少なくとも貯留廃液の液面付近を密着巻きとすると共に、該凝縮器５の下端出口部には細管７が上方から挿入される配管をし液冷媒のみが流れるようにし、且つ蒸発器６の凝縮管の螺旋状コイルピッチは前記凝縮器５のコイルピッチよりも粗な螺旋巻きとし、冷却室３の空間を有効に活用し液滴の落下時間を長くしている。８は廃液タンク９に接続した給液装置で、先端を加熱室２の上部に導き、加熱室２の底部の一端には濃縮液用排出口１０を設けている。１１は濃縮液タンク。１２は冷却室３の底部の凝縮液回収口３ａに接続したエジェクタ配管で、該エジェクタ配管１２を脱気装置１３となるエジェクタ１４に接続すると共に、このエジェクタ１４は一端をエジェクタ用水タンク１５の水面内に臨む配管と、該水タンク１５より導出のエジェクタ用ポンプ１６を備えた配管の先端を他端に接続する循環回路を構成している。また、水タンク１５には前記凝縮器５から導出の配管に並列接続した大なる抵抗をもつ減圧装置１７と小なる抵抗をもつ減圧装置１８の先端を連結した冷却手段となる第一蒸発器１９を収容し、該第一蒸発器１９の先端を冷却室３の蒸発器６の上端に接続し、且つ蒸発器６の下端から導いた配管を圧縮機２０に接続し、この圧縮機２０をファン２１で冷却する第一凝縮器２２から前記凝縮器５の上端に接続し、全体としてヒートポンプ４を構成する。２３，２４，２５は廃液タンク９内に配設した廃液レベルセンサで、廃液タンク９の底まで達する廃液レベルセンサ２３は基準電極で、中間の長さをもつ廃液レベルセンサ２４は最低液面を示す電極で、短い長さの廃液レベルセンサ２５は装置運転指示用の電極である。また、加熱室５内には廃液貯留の容器レベルセンサ２６，２７，２８を備え、このうち長いレベルセンサ２６は基準電極で、中間の長さのレベルセンサ２７は沸騰液面検出の電極で、短いレベルセンサ２８は液面の異常検出の電極である。２９は濃縮釜１に設置した大気開放用電磁弁で、その手前側の配管部に容器内圧力スイッチ３０を取付けている。３１は水タンク１５内に配設したフロートスイッチである。３２，３３は前記減圧装置１７，１８のそれぞれの前段に設けた冷媒用電磁弁。３４，３５は凝縮水タンク３６内に挿通する満水レベルセンサである。３７は給液装置８に設けた廃液吸引用電磁弁である。Th1 は凝縮器５の出口側の配管に設けた冷媒凝縮温度検出器、Th2 は圧縮機２０の出口側に設けた吐出ガス温度検出器、Th3 は加熱室２の容器側部に差込んだ廃液温度検出器、Th4 は第一蒸発器１９の前部又は後部の配管に設けた冷媒蒸発温度検出器、Th5 は蒸発器６の出口側の配管に設けた冷媒蒸発温度検出器である。
【０００９】次にこの作用を説明すると、先ず蒸発濃縮装置の運転に際し電源を投入すると（電源ＯＮ）、図２に示すフローチャートのように常時制御がきき始める。この状態ではヒートポンプ４の減圧装置１７，１８の前段の冷媒用電磁弁３２，３３のどちらかが開いている。また、この時点では冷却室３側の蒸発器６の前後位置に有する冷媒蒸発温度検出器Th4,Th5 が、Th5 −Th4 ＞０以上の条件を満たさないため、減圧抵抗の大きい減圧装置１７の電磁弁３２を開く。
【００１０】ここにおいて、運転スイッチをＯＮとする。ここでは電磁弁３２，３３の選択だけである。この状態では圧縮機２０がＯＮとならない（圧縮機２０をＯＮにするには一定の条件を満たす必要がある）。先ず廃液タンク９の液面を廃液レベルセンサ２５で検出し十分は廃液が有るかどうかを判断し、運転立上げに進む。即ち、ここでは図３に示す詳細のように大気開放用電磁弁２９を閉じ、エジェクタ用ポンプ１６を回転し、ここでエジェクタ１４が作動して濃縮釜１内の減圧が開始される。このポンプ１６の回転と同時にＯＮ時間のタイマーが掛かる。この場合、加熱室２内は空であるために容器レベルセンサ２７がＯＦＦで、給液装置８の電磁弁３７を開き、前記濃縮釜１内の減圧開始に起因しては廃液を廃液タンク９より吸い上げて給液する。但し、この給液は間歇的に行い廃液の泡立てを阻止すると共に、電極の洗浄にもなる。ここで加熱室２に所定量の廃液が溜まれば前記廃液吸引用電磁弁３７がＯＦＦとする。また、この時前記タイマーの一定時間内に圧力スイッチ３０がＯＮしないときは機器停止を行う。即ち、濃縮釜１内の圧力が規定圧力に達しないと（容器内圧力スイッチ３０がＯＮしないと）減圧異常と云うことで機器が停止し圧力異常を表示する。この容器内圧力スイッチ３０のＯＮで始めて前記圧縮機２０がＯＮする。
【００１１】この様に、圧縮機２０が回転すればヒートポンプ４にあって冷媒が流れ定常運転になる。この場合、第一凝縮器２２に対するファンモータ制御は図５に示すように廃液温度Th3 が３５℃以下のときはファンモータ３８をＯＦＦとし、４０℃以上のときはファンモータ３８をＯＮとする。実際には運転立上がりにはファンモータ３８はＯＦＦで、廃液温度が上がって行き定常な運転状態になる。
【００１２】而して、圧縮機２０が駆動し冷媒が第一凝縮器２２を経て濃縮釜１の加熱室２の凝縮器５に流れるため、該凝縮器５での熱交換にて加熱室２内の廃液が加熱され低温沸騰する。この場合、凝縮器５のコイルピッチは少なくとも液面付近で密となり伝熱面積が集中的となっているので良好な沸騰が起こる。この蒸発した水蒸気は外周位置の冷却室３に流れ蒸発器６の凝縮管にて冷却凝縮され水滴として回収される。このとき、蒸発器６のコイルピッチは粗となっているため、水蒸気の落下時間が長く、不凝縮ガスを吸収し易い。ここで、冷却室３の底部に溜まった廃液の凝縮水をエジェクタ用水タンク１５に導き、該水タンク１５の凝縮水はオーバーフローにて別途の凝縮水タンク３６に排出する。この様に、加熱室２にあっては廃液が順次濃縮されて行く。
【００１３】この後、廃液レベルセンサ２４で液面検出をし量が減ると電磁弁３７を開き新しい廃液を補充する。即ち、運転中は基準液面に合うように液面が制御される。圧力スイッチ３０は常に安全スイッチとして働き、圧力をみて立上げのときの圧力のディファレンシャルを検出し７０トールでＯＮして運転し、運転中１００トールぐらいで異常とする。廃液の濃縮が進んで初期（ヒートポンプの限界）の判定下にある冷媒凝縮温度検出器Th1 で第二の凝縮器５の出口冷媒温度を拾い、この冷媒凝縮温度検出器Th1 は濃縮が進めばが廃液の沸点上昇によって温度が上がる。例えば、通常運転だと冷媒凝縮温度検出器Th1 の温度が５０℃ぐらいで、廃液の温度３５〜４０℃ぐらいで、濃縮が進行してくると冷媒温度が上がって行く。冷媒凝縮温度検出器Th1 がある温度（例えば６２℃）以上になったら機器停止を行ない濃縮完了を表示する。
【００１４】要は、減圧装置１７，１８の電磁弁３２，３３の制御は圧力スイッチ３０が入る前であっても温度条件が、図６に示すように冷媒温度がTh5 −Th4 ＞０の条件で開閉が決まる。エジェクタ用ポンプ１６の回転にて濃縮釜１内の減圧を行う。所定の減圧力になったら圧縮機２０が自動的に入りファンモータ制御を行って加熱室２内の廃液温度を３５〜４０℃に設定し廃液を低温沸騰させるようにする。ヒートポンプ４の圧縮機２０の吐出カス温度検出を温度検出器Th2 で行い異常を検出する（図７参照）。
【００１５】圧縮機２０の運転開始直後は蒸発温度がTh5 −Th4 ＞０の条件を満たさないため、電磁弁３２が開、電磁弁３３が閉となり冷媒流量が小さい状態で運転され、これによって廃液が加熱されていく廃液温度が適当に上昇すると、沸騰が起こり水蒸気が多量に発生し、これにより蒸発器６内の冷媒は、蒸発を完了し大きな過熱度をもつことになる。これによってTh5 −Th4 ＞０の条件が満たされ電磁弁３３が開、電磁弁３２が閉となって冷媒流量の大きい冷凍サイクルに切り替えられる。ここで、この冷凍サイクルは沸騰・蒸発・凝縮が安定的に継続するとき、Th5 −Th4 ＞０を満足する様に設定されているので濃縮運転中はこの冷媒流量が大きい冷凍サイクルで運転が継続されていく。
【００１６】
【発明の効果】上記のように、本発明は廃液を入れる加熱室と冷却室を形成した濃縮釜に凝縮器と蒸発器を配設し、且つ圧縮機，減圧装置を接続してヒートポンプを構成するようにし、しかも減圧装置を抵抗の大きい減圧装置と抵抗の小さい減圧装置の２個を並列とし電磁弁で切替えるようにし、該電磁弁を冷却室内の蒸発器（第二蒸発器）の出入口の温度を検出し、第二蒸発器内冷媒が蒸発を完了しているかどうを判断して制御するので、圧縮機の液圧縮運転の防止が出来、運転初期の廃液加熱時、冷媒流量を減じて液圧縮の防止ができる。また、前記制御にもかかわらず第二蒸発器内で冷媒の蒸発が完了しない状態が一定時間以上連続した場合でも、異常と検出し判断して機器を停止させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に実施例を示す概略図。
【図２】装置全体のフローチャート
【図３】図２の運転立上げ部のフローチャート
【図４】図２の定常運転部のフローチャート
【図５】ファンモータ制御のフローチャート
【図６】常時制御のフローチャート
【図７】常時検出のフローチャート
【符号の説明】
１濃縮釜
２加熱室
３冷却室
４ヒートポンプ
５凝縮器
６蒸発器
８給液装置
１３脱気装置
１７抵抗の大なる減圧装置
１８抵抗の小なる減圧装置
１９第一蒸発器
２０圧縮機
２１ファン
２２第一凝縮器
２７廃液レベルセンサ
３２，３３冷媒用電磁弁
３７廃液吸引用電磁弁
Th1 冷媒凝縮温度検出器
Th2 吐出ガス温度検出器
Th3 廃液温度検出器
Th4 ，Th5 冷媒蒸発温度検出器

【特許請求の範囲】
【請求項１】加熱室及び冷却室を有する濃縮釜と、圧縮機，凝縮器，減圧装置及び蒸発器を接続してなるヒートポンプと、加熱室に水溶液を供給する供液装置と、濃縮釜内部を減圧する脱気装置とを備え、ヒートポンプの凝縮器を加熱室に配置すると共に、蒸発器を冷却室に配置してなる水溶液の蒸発濃縮装置において、蒸発器の出口側の冷媒温度が入り口側の冷媒温度より高いときにはヒートポンプの冷媒流量を大きくし、それ以外のときにはヒートポンプの冷媒流量を小さくする冷媒流量調整手段を備えたことを特徴とする水溶液の蒸発濃縮装置。

【図５】