JP3713794B2 - ヒートポンプ方式蒸発濃縮装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真処理廃液等の対象とする液体を熱効率良く蒸発濃縮するためのヒートポンプ方式蒸発濃縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、写真処理廃液等の対象とする液体を蒸発濃縮するためのヒートポンプ方式蒸発濃縮装置では、その蒸発濃縮釜の温度や冷却凝縮釜の温度を適温にするために、ヒートポンプ回路の放熱部の一部に排熱ファンを設け、濃縮液の温度が一定値以上になったら該ファンの作動をＯＮにし、一定値以下になったら該ファンの作動をＯＦＦする制御が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような制御を長期に亙って続けていると圧縮機の性能低下が起こり蒸発濃縮や蒸発蒸気の凝縮のバランスが崩れて来て効率低下が目立つようになる。
【０００４】
本発明は、このような問題点を排除して、ヒートポンプやその圧縮機の性能劣化を伴うことのないようにヒートポンプ各部の温度制御が確実に行われるようにすることを課題目的にする。
【０００５】
そして別の目的は稼働率向上と設置の簡易化である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は次の技術手段（１）〜（４）項の何れかによって達成される。
【０００７】
（１） 圧縮機、放熱部、膨脹弁又はキャピラリーチューブ、吸熱部を順次に接続し熱媒体を密閉したヒートポンプ回路の該放熱部を蒸発濃縮を対象とする液体の加熱蒸発部の加熱手段として使用し、該吸熱部を該液体から発生する蒸気を冷却液化するための冷却凝縮部の冷却手段として使用し、蒸発濃縮を対象とする液体を加熱蒸発部へ供給する手段および蒸気の冷却凝縮液を冷却凝縮部より排出する手段を有するヒートポンプ方式蒸発濃縮装置において、
圧縮機から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至る経路に、加熱蒸発部の加熱手段以外の放熱手段を有し、該放熱手段がヒートポンプ加熱配管に排熱ファンにより風を吹き付ける構造であり、下記▲１▼〜▲３▼に温度検出手段を設け、▲１▼〜▲３▼の温度により排熱ファンの稼働を制御することで熱バランスを維持することを特徴とするヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
【０００８】
▲１▼圧縮機外装表面および圧縮機から放熱部の間のヒートポンプ配管部分
▲２▼加熱蒸発部濃縮液又は加熱蒸発部から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至るヒートポンプ配管部分
▲３▼膨脹弁またはキャピラリーチューブから冷却凝縮部の間のヒートポンプ配管部分
（２） ▲１▼〜▲３▼に排熱ファンの稼働開始温度と停止温度を設定し、▲１▼〜▲３▼の少なくとも１条件が稼働開始温度となった場合には２〜６０秒の範囲で強制稼働した後に停止検出を行ない、▲１▼〜▲３▼の全てが停止条件温度になった場合には２〜６０秒の範囲で強制停止させた後、稼働開始検出に戻ることを特徴とする（１）項に記載のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
【０００９】
（３） 排熱ファンの風量を増減出来る構造とし、▲１▼〜▲３▼に設定温度を設け、▲１▼〜▲３▼の温度の全てが設定温度以下であり且つ設定温度に近い温度となる様に排熱ファンの風量を調節することを特徴とする（１）項に記載のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
【００１０】
（４） 下記検出Ａ〜Ｅの少なくとも１つにより、濃縮完了として運転停止または、蒸発濃縮を対象とする液体を加熱蒸発部へ供給することを停止又は減量させて減量高濃縮化制御に移行することを特徴とする（１）〜（３）項の何れか１項に記載のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
【００１１】
Ａ：加熱蒸発部濃縮液温度と、加熱蒸発部から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至るヒートポンプ配管部分温度の温度差が設定値以上となる
Ｂ：加熱蒸発部濃縮液温度と、冷却凝縮部から圧縮機の間のヒートポンプ配管部分温度の温度差が設定値以上となる
Ｃ：加熱蒸発部から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至る間のヒートポンプ配管部分温度と、膨脹弁またはキャピラリーチューブから圧縮機の間のヒートポンプ配管部分温度の温度差が設定値以上となる
Ｄ：膨張弁又はキャピラリーチューブ出口のヒートポンプ配管温度が設定値以下となる。
【００１２】
Ｅ：冷却凝縮部から圧縮機の間のヒートポンプ配管温度が設定値以下となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を用いて以下に記述する。
【００２０】
先ず本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の概要を図１の概略構成図、図２のヒートポンプの回路図、図５の外観を示す正面図及び図６の外観を示す側面図を用いて説明する。
【００２１】
ヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の加熱蒸発部は廃液を収容してそれを加熱蒸発濃縮させる容器を形成したもので蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂといわれるものである。そして廃液の加熱手段としてヒートポンプの放熱部２Ａ，２Ｂが前記加熱蒸発部としての前記蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂに配設されている。
【００２２】
また、冷却凝縮部は前記廃液を加熱して蒸発した蒸気を冷却して凝縮させる容器を形成したもので凝縮カラム５といわれるものであり、前記蒸発濃縮カラムｌＡ，１Ｂそれぞれの上部に連通して設けたものである。そして、前記蒸発蒸気の冷却手段としてヒートポンプの吸熱部８Ｂが前記冷却凝縮部としての凝縮カラム５に配設されている。
【００２３】
減圧に耐える２つの加熱蒸発部としての蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内に、それぞれ前述のような現像液以外の処理液例えば定着液の廃液と現像液の廃液とに分割した写真処理廃液を注入して貯め、該蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂの上部の冷却凝縮部の凝縮カラム５には、減圧手段としてのアスピレーター７をそれぞれ接続して、該凝縮カラム５内を前記蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂと共に減圧するようにした。大気圧より低い減圧下では、通常気圧の沸騰点以下で沸騰が起こることは知られており、この装置は、この作用を利用し、減圧下で行うものである。前記蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内には、加熱手段としてヒートポンプの放熱部２Ａ，２Ｂを設け、該放熱部２Ａ，２Ｂにより減圧下での加熱蒸発を繰り返し、効率よく急速に濃縮化を行うものである。
【００２４】
また、該凝縮力ラム５には蒸発した水蒸気の冷却手段としてヒートポンプの吸熱部８Ｂとそれによって回収される凝縮水の案内溝（図示せず）及び水受け８Ｅを設ける。一方、上記の蒸発濃縮を繰り返して、高濃度に固形化した成分はこの蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂの下部に設けた濃縮物回収容器（ドラム缶）６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃで受け取り回収する。蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂの上部に連通して設けた前記凝縮カラム５の冷却手段としてのヒートポンプの吸熱部８Ｂにより、下部の前記濃縮カラムより上がってきた蒸発蒸気を捕らえて冷却凝縮して、水滴として回収するようにした。これは発生蒸気によって、蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内の減圧バランスが崩れ、減圧装置としてのアスピレーター７（水循環ポンプ３３で送水することで減圧化する）で規定の減圧状態を維持するために多大の負荷がかかるのを軽減する効果がある。即ち発生蒸気により蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内の圧力が上昇するところをすぐさま発生蒸気を冷却凝縮して圧力上昇を制御するのである。
【００２５】
水蒸気は冷却手段としての吸熱部８Ｂの表面に触れて凝縮し、水滴となって、アスピレーター７を通過して水回収容器９に集められる。加熱手段の表面温度は好ましくは１００℃以下で、特に、２０℃〜６０℃が最も好ましい。
【００２６】
本実施例では前述のように上記加熱手段としての放熱部２Ａ，２Ｂがヒートポンプの放熱部であり、上記冷却手段としての吸熱部８Ｂが吸熱部にしてある。それと共に水回収容器９内に設けた冷却手段としての吸熱部８Ａもヒートポンプの吸熱部にしてあり、これにより、アスピレーター７の減圧能力を高く維持している。
【００２７】
ヒートポンプ回路における加熱手段としての放熱部２Ａ，２Ｂの後に配管した膨張弁２６や、冷却手段としての吸熱部８Ａ，８Ｂに接続し配設される熱媒体（冷媒）圧縮用の圧縮機（コンプレッサ）２１及びその冷媒を空冷して前記２Ａ，２Ｂの加熱以外に放熱させる空冷放熱部２Ｃ及びそのファン２４とモータ２３は圧縮機２１と蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂの間に設けられ、本体の外側に置くことも出来る。また、空冷放熱部２Ｃ、ファン２４、モータ２３は、２Ａ，２Ｂの加熱部と膨張弁２６の間に設けて放熱制御することも可能である。
【００２８】
そして、図５，図６のヒートポンプ排熱ユニット内には圧縮機２１と空冷放熱部２Ｃ及びそのファン２４とモータ２３が設けられており、市販のエアコン用の室外機（好ましくはカスタム形式）をそのまま又は一部改造して使用することが出来る。
【００２９】
このようにして、加熱手段としての放熱部２Ａ，２Ｂを通リ膨張弁２６から水回収容器９内の冷却手段としての吸熱部８Ａに接続し、更に前記凝縮カラム５内の前記冷却手段としての吸熱部８Ｂに接続され圧縮機（コンプレッサ）２１に熱媒体が循環するヒートポンプ回路が形成されている。この回路には図２のヒートポンプの回路図に示すように圧縮機２１を出て放熱部（２Ｃ，２Ａ，２Ｂ）に至る間の配管上に温度センサーＴＣ１が、蒸発濃縮カラム１Ａの濃縮液の中に温度センサーＴＣ２が、放熱部（２Ｃ，２Ａ，２Ｂ）を出て膨張弁２６に至る配管上に温度センサーＴＣ３が、膨張弁２６を出て水回収容器９に至る配管上に温度センサーＴＣ４が、水回収容器９を出て凝縮カラム５に至る配管上に温度センサーＴＣ５が、凝縮カラム５を出て圧縮機２１に至る配管上に温度センサーＴＣ６が、外気の温度センサーＴＣ７が、それぞれ設けられている。
【００３０】
そして、水回収容器９内の冷水は水循環ポンプ３３によって減圧装置（エジエクター、アスピレーター）７につなげられ、濃縮カラム１Ａ、１Ｂ上部の風路１１，１２，１３，１４，１５，１６及び二つの洗浄塔１７，１８及び中間トラップ１９，２０で連通した凝縮カラム５の水受け８からパイプ１３４で引かれた水を水回収容器９に入れると共に、同時に凝縮カラム５内だけでなく蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内の減圧を行うようにしてある。
【００３１】
又、水回収容器９からオーバーフローした水はパイプ３６によって別の水槽に送られて、この凝縮液はそのまま、又は必要に応じて２次処理を行い、再利用又は下水に排水される。
【００３２】
そして、蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内に注入貯留する処理廃液は、現像廃液以外の処理液例えば定着液の廃液と現像液の廃液とに分割された図示しない給液ストックタンクから、途中の密閉容器３１Ａ，３１Ｂ及び洗浄塔１７，１８を経て配管された配管中の電磁弁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄを適時開閉制御して給送される。また、消泡剤タンク４１が設けられそこから電磁弁４２Ａ，４２Ｂを介して前記配管に接続され、電磁弁４２Ａ，４２Ｂの開閉により、消泡剤は所定量洗浄塔１７，１８を経て蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂに供給される。また、前記中間トラップ１９，２０に溜まる中間凝縮液も同様に蒸発凝縮カラム１Ａ，１Ｂに戻される。
【００３３】
洗浄塔１７，１８には、シャワー吹き出し口１７Ａ，１８Ａが設けられ、そこから前記処理廃液や消泡剤が注入される。そして更に、例えば細いパイプを束ねてハニカム状にした気液接触体１７Ｅ，１７Ｆが設けられ、蒸発濃縮過程で発生するガスとして、アンモニア、酢酸、亜硫酸等のガスを気液接触除去方式で除去するものである。また、洗浄塔１７，１８の下部に溜まった前記液体はポンプ１７Ｂ，１８Ｂによって前記シャワー吹き出し口１７Ａ，１８Ａを経て循環されるので気液接触効果は更に促進される。１段目の洗浄塔１７は定着液による除去であり、２段目の洗浄塔１８は現像液による除去である。
【００３４】
請求項１の実施の形態は、▲１▼圧縮機２１の外装表面および圧縮機２１から放熱部２Ｃの入り口間のヒートポンプ配管部分に設けた温度センサーＴＣ１と、▲２▼加熱蒸発部１Ａか１Ｂの濃縮液中に設けた温度センサーＴＣ２又は加熱蒸発部１Ｂの出口から膨脹弁又はキャピラリーチューブ２６の入り口に至るヒートポンプ配管部分に設けた温度センサーＴＣ３と、▲３▼膨脹弁またはキャピラリーチューブ２６の出口から冷却凝縮部８Ｂの入り口までの間のヒートポンプ配管部分に設けた温度センサーＴＣ４又はＴＣ５との検出温度により排熱ファン２４の稼働を制御してヒートポンプの熱バランスを維持するようにした。
【００３５】
これにより、ヒートポンプ回路の圧縮機に掛かる負荷が軽減し、圧縮機の故障発生が減少し、長期に渡り安定した処理能力が得られる。
【００３６】
請求項２の実施の形態は、図３のフローチャートに示すように前記温度センサーＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３に排熱ファン２４の稼働開始温度と停止温度とを設定しておき、その中の少なくとも１つの設定温度が稼働条件温度９５℃，３５℃，１２℃になったときには２〜６０秒間（図３では１０秒）強制稼働させた後に、今度は停止のための検出操作に入り、温度センサーＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３の全部がそれぞれ前記設定温度になったとき排熱ファン２４を２〜６０秒（図３では１０秒）で強制停止させて稼働開始検出に戻るようにし、それを繰り返す制御にしたものである。これは、請求項１の圧縮機負荷軽減のより好ましい方式を示したものである。
【００３７】
請求項３の実施の形態は、図４のフローチャートに示すように、前記同様▲１▼〜▲３▼にＴＣ１，ＴＣ２又はＴＣ３（ここではＴＣ３），ＴＣ４又はＴＣ５（ここではＴＣ５）の温度センサーを設け、定常運転時には、▲１▼〜▲３▼の温度センサーＴＣ１，ＴＣ３，ＴＣ５の総ての温度が設定温度（ここではそれぞれＴＣ１＝９５℃，ＴＣ３＝４５℃，ＴＣ５＝１０℃）以下になるように制御し、１つでも、設定温度以上になるときは、排熱ファン２４をフル能力でＯＮさせ３０秒間稼働後に、排風ファンモータ２３近傍に設けた外気温の温度センサーＴＣ７の検出値によって、排風ファン２４を所定の風量に低下させるようにコントロールさせながら、総ての温度センサーＴＣ１，ＴＣ３，ＴＣ５が上記設定値になると、それより０〜２℃低目の範囲内におさまるように排熱ファン２４の風量を引き続き制御して行くようにしたものである。
【００３８】
その基本的制御の形態はＰＩＤ（比例，積分，微分）制御を用いてオーバーシュートのないように制御してある。これによってヒートポンプは熱バランスよく効率的に負荷が少なく、耐久性の高い安定した運転が可能になり、請求項１の圧縮機負荷のより好ましい方式を示したものである。請求項４の実施の形態は、請求項１，２，３の何れか１つの実施の形態に加えて図２のヒートポンプの回路図に示すような各温度センサーＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３，ＴＣ４，ＴＣ５，ＴＣ６及びＴＣ７の間で、Ａ＝ＴＣ３−ＴＣ２で示される温度差、Ｂ＝ＴＣ２−ＴＣ６で示される温度差、Ｃ＝ＴＣ３−ＴＣ４又はＣ＝ＴＣ３−ＴＣ５又はＣ＝ＴＣ３−ＴＣ６で示される温度差、Ｄ＝ＴＣ４で示される温度、Ｅ＝ＴＣ５又はＥ＝ＴＣ６で示される温度を各々設定して、このＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各条件の少なくとも１つがそれ等の設定値以上となったときは、濃縮が完了したと判断して運転停止させるか、又は、蒸発濃縮を対象とする液体、即ち、上記定着液又は現像液の廃液を加熱蒸発部としての蒸発濃縮部１Ａ，１Ｂへの供給を停止又は減量させて、以後、更に濃縮の度を強めるための減量高濃縮化制御に移行させるようにしたものである。これにより、請求項１〜３の排熱ファン制御下での安定した濃縮完了検出及び高濃縮化が可能となり、効率の高い運転が出来る。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１〜３の本発明によって、写真処理廃液のような有害物質を含むような液体の濃縮が効率良く安全に行われ、ヒートポンプの圧縮機に対する負荷も軽減され、円滑な制御運転が可能になり、長期に渡り安定した処理能力が得られる。
【００４８】
請求項４の本発明により、請求項１〜３の本発明の効果と同様の効果が得られるが、特に熱バランス方式を使用したときに濃縮完了が確実に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置に用いるヒートポンプの回路図。
【図３】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の制御の実施の形態の一例を示すフローチャート。
【図４】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の制御の実施の形態で別の一例を示すフローチャート。
【図５】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の概略正面図。
【図６】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の概略側面図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 蒸発濃縮カラム（蒸発濃縮釜）
２Ａ，２Ｂ 放熱部
２Ｃ 空冷放熱部（放熱部）
５ 凝縮カラム（凝縮釜）
７ アスピレーター
８Ａ，８Ｂ 吸熱部
９ 水回収容器
１１，１２，１３，１４，１５，１６ 連通風路
１７，１８ 洗浄塔
１７Ａ，１８Ａ シャワー吹き出し口
１７Ｂ，１８Ｂ ポンプ
１７Ｅ，１７Ｆ 気液接触体
１９，２０ 中間トラップ
２１ 圧縮機
２４ ファン（排熱ファン，排風ファン）
２６ 膨張弁
３１Ａ，３１Ｂ 密閉容器
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，４２Ａ，４２Ｂ 電磁弁（自動開閉弁）
４１ 消包剤タンク
５２Ａ，５２Ｂ 撹拌羽根
５４Ａ，５４Ｂ デミスター
５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ 自動開閉弁
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 濃縮物回収容器
ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４ 液面センサー
ＬＣ５ 満杯検出センサー
ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３，ＴＣ５，ＴＣ６，ＴＣ７ 温度センサー
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真処理廃液等の対象とする液体を熱効率良く蒸発濃縮するためのヒートポンプ方式蒸発濃縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、写真処理廃液等の対象とする液体を蒸発濃縮するためのヒートポンプ方式蒸発濃縮装置では、その蒸発濃縮釜の温度や冷却凝縮釜の温度を適温にするために、ヒートポンプ回路の放熱部の一部に排熱ファンを設け、濃縮液の温度が一定値以上になったら該ファンの作動をＯＮにし、一定値以下になったら該ファンの作動をＯＦＦする制御が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような制御を長期に亙って続けていると圧縮機の性能低下が起こり蒸発濃縮や蒸発蒸気の凝縮のバランスが崩れて来て効率低下が目立つようになる。
【０００４】
本発明は、このような問題点を排除して、ヒートポンプやその圧縮機の性能劣化を伴うことのないようにヒートポンプ各部の温度制御が確実に行われるようにすることを課題目的にする。
【０００５】
そして別の目的は稼働率向上と設置の簡易化である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は次の技術手段（１）〜（４）項の何れかによって達成される。
【０００７】
（１） 圧縮機、放熱部、膨脹弁又はキャピラリーチューブ、吸熱部を順次に接続し熱媒体を密閉したヒートポンプ回路の該放熱部を蒸発濃縮を対象とする液体の加熱蒸発部の加熱手段として使用し、該吸熱部を該液体から発生する蒸気を冷却液化するための冷却凝縮部の冷却手段として使用し、蒸発濃縮を対象とする液体を加熱蒸発部へ供給する手段および蒸気の冷却凝縮液を冷却凝縮部より排出する手段を有するヒートポンプ方式蒸発濃縮装置において、
圧縮機から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至る経路に、加熱蒸発部の加熱手段以外の放熱手段を有し、該放熱手段がヒートポンプ加熱配管に排熱ファンにより風を吹き付ける構造であり、下記▲１▼〜▲３▼に温度検出手段を設け、▲１▼〜▲３▼の温度により排熱ファンの稼働を制御することで熱バランスを維持することを特徴とするヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
【０００８】
▲１▼圧縮機外装表面および圧縮機から放熱部の間のヒートポンプ配管部分
▲２▼加熱蒸発部濃縮液又は加熱蒸発部から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至るヒートポンプ配管部分
▲３▼膨脹弁またはキャピラリーチューブから冷却凝縮部の間のヒートポンプ配管部分
（２） ▲１▼〜▲３▼に排熱ファンの稼働開始温度と停止温度を設定し、▲１▼〜▲３▼の少なくとも１条件が稼働開始温度となった場合には２〜６０秒の範囲で強制稼働した後に停止検出を行ない、▲１▼〜▲３▼の全てが停止条件温度になった場合には２〜６０秒の範囲で強制停止させた後、稼働開始検出に戻ることを特徴とする（１）項に記載のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
【０００９】
（３） 排熱ファンの風量を増減出来る構造とし、▲１▼〜▲３▼に設定温度を設け、▲１▼〜▲３▼の温度の全てが設定温度以下であり且つ設定温度に近い温度となる様に排熱ファンの風量を調節することを特徴とする（１）項に記載のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
【００１０】
（４） 下記検出Ａ〜Ｅの少なくとも１つにより、濃縮完了として運転停止または、蒸発濃縮を対象とする液体を加熱蒸発部へ供給することを停止又は減量させて減量高濃縮化制御に移行することを特徴とする（１）〜（３）項の何れか１項に記載のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
【００１１】
Ａ：加熱蒸発部濃縮液温度と、加熱蒸発部から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至るヒートポンプ配管部分温度の温度差が設定値以上となる
Ｂ：加熱蒸発部濃縮液温度と、冷却凝縮部から圧縮機の間のヒートポンプ配管部分温度の温度差が設定値以上となる
Ｃ：加熱蒸発部から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至る間のヒートポンプ配管部分温度と、膨脹弁またはキャピラリーチューブから圧縮機の間のヒートポンプ配管部分温度の温度差が設定値以上となる
Ｄ：膨張弁又はキャピラリーチューブ出口のヒートポンプ配管温度が設定値以下となる。
【００１２】
Ｅ：冷却凝縮部から圧縮機の間のヒートポンプ配管温度が設定値以下となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を用いて以下に記述する。
【００２０】
先ず本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の概要を図１の概略構成図、図２のヒートポンプの回路図、図５の外観を示す正面図及び図６の外観を示す側面図を用いて説明する。
【００２１】
ヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の加熱蒸発部は廃液を収容してそれを加熱蒸発濃縮させる容器を形成したもので蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂといわれるものである。そして廃液の加熱手段としてヒートポンプの放熱部２Ａ，２Ｂが前記加熱蒸発部としての前記蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂに配設されている。
【００２２】
また、冷却凝縮部は前記廃液を加熱して蒸発した蒸気を冷却して凝縮させる容器を形成したもので凝縮カラム５といわれるものであり、前記蒸発濃縮カラムｌＡ，１Ｂそれぞれの上部に連通して設けたものである。そして、前記蒸発蒸気の冷却手段としてヒートポンプの吸熱部８Ｂが前記冷却凝縮部としての凝縮カラム５に配設されている。
【００２３】
減圧に耐える２つの加熱蒸発部としての蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内に、それぞれ前述のような現像液以外の処理液例えば定着液の廃液と現像液の廃液とに分割した写真処理廃液を注入して貯め、該蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂの上部の冷却凝縮部の凝縮カラム５には、減圧手段としてのアスピレーター７をそれぞれ接続して、該凝縮カラム５内を前記蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂと共に減圧するようにした。大気圧より低い減圧下では、通常気圧の沸騰点以下で沸騰が起こることは知られており、この装置は、この作用を利用し、減圧下で行うものである。前記蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内には、加熱手段としてヒートポンプの放熱部２Ａ，２Ｂを設け、該放熱部２Ａ，２Ｂにより減圧下での加熱蒸発を繰り返し、効率よく急速に濃縮化を行うものである。
【００２４】
また、該凝縮力ラム５には蒸発した水蒸気の冷却手段としてヒートポンプの吸熱部８Ｂとそれによって回収される凝縮水の案内溝（図示せず）及び水受け８Ｅを設ける。一方、上記の蒸発濃縮を繰り返して、高濃度に固形化した成分はこの蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂの下部に設けた濃縮物回収容器（ドラム缶）６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃで受け取り回収する。蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂの上部に連通して設けた前記凝縮カラム５の冷却手段としてのヒートポンプの吸熱部８Ｂにより、下部の前記濃縮カラムより上がってきた蒸発蒸気を捕らえて冷却凝縮して、水滴として回収するようにした。これは発生蒸気によって、蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内の減圧バランスが崩れ、減圧装置としてのアスピレーター７（水循環ポンプ３３で送水することで減圧化する）で規定の減圧状態を維持するために多大の負荷がかかるのを軽減する効果がある。即ち発生蒸気により蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内の圧力が上昇するところをすぐさま発生蒸気を冷却凝縮して圧力上昇を制御するのである。
【００２５】
水蒸気は冷却手段としての吸熱部８Ｂの表面に触れて凝縮し、水滴となって、アスピレーター７を通過して水回収容器９に集められる。加熱手段の表面温度は好ましくは１００℃以下で、特に、２０℃〜６０℃が最も好ましい。
【００２６】
本実施例では前述のように上記加熱手段としての放熱部２Ａ，２Ｂがヒートポンプの放熱部であり、上記冷却手段としての吸熱部８Ｂが吸熱部にしてある。それと共に水回収容器９内に設けた冷却手段としての吸熱部８Ａもヒートポンプの吸熱部にしてあり、これにより、アスピレーター７の減圧能力を高く維持している。
【００２７】
ヒートポンプ回路における加熱手段としての放熱部２Ａ，２Ｂの後に配管した膨張弁２６や、冷却手段としての吸熱部８Ａ，８Ｂに接続し配設される熱媒体（冷媒）圧縮用の圧縮機（コンプレッサ）２１及びその冷媒を空冷して前記２Ａ，２Ｂの加熱以外に放熱させる空冷放熱部２Ｃ及びそのファン２４とモータ２３は圧縮機２１と蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂの間に設けられ、本体の外側に置くことも出来る。また、空冷放熱部２Ｃ、ファン２４、モータ２３は、２Ａ，２Ｂの加熱部と膨張弁２６の間に設けて放熱制御することも可能である。
【００２８】
そして、図５，図６のヒートポンプ排熱ユニット内には圧縮機２１と空冷放熱部２Ｃ及びそのファン２４とモータ２３が設けられており、市販のエアコン用の室外機（好ましくはカスタム形式）をそのまま又は一部改造して使用することが出来る。
【００２９】
このようにして、加熱手段としての放熱部２Ａ，２Ｂを通リ膨張弁２６から水回収容器９内の冷却手段としての吸熱部８Ａに接続し、更に前記凝縮カラム５内の前記冷却手段としての吸熱部８Ｂに接続され圧縮機（コンプレッサ）２１に熱媒体が循環するヒートポンプ回路が形成されている。この回路には図２のヒートポンプの回路図に示すように圧縮機２１を出て放熱部（２Ｃ，２Ａ，２Ｂ）に至る間の配管上に温度センサーＴＣ１が、蒸発濃縮カラム１Ａの濃縮液の中に温度センサーＴＣ２が、放熱部（２Ｃ，２Ａ，２Ｂ）を出て膨張弁２６に至る配管上に温度センサーＴＣ３が、膨張弁２６を出て水回収容器９に至る配管上に温度センサーＴＣ４が、水回収容器９を出て凝縮カラム５に至る配管上に温度センサーＴＣ５が、凝縮カラム５を出て圧縮機２１に至る配管上に温度センサーＴＣ６が、外気の温度センサーＴＣ７が、それぞれ設けられている。
【００３０】
そして、水回収容器９内の冷水は水循環ポンプ３３によって減圧装置（エジエクター、アスピレーター）７につなげられ、濃縮カラム１Ａ、１Ｂ上部の風路１１，１２，１３，１４，１５，１６及び二つの洗浄塔１７，１８及び中間トラップ１９，２０で連通した凝縮カラム５の水受け８からパイプ１３４で引かれた水を水回収容器９に入れると共に、同時に凝縮カラム５内だけでなく蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内の減圧を行うようにしてある。
【００３１】
又、水回収容器９からオーバーフローした水はパイプ３６によって別の水槽に送られて、この凝縮液はそのまま、又は必要に応じて２次処理を行い、再利用又は下水に排水される。
【００３２】
そして、蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂ内に注入貯留する処理廃液は、現像廃液以外の処理液例えば定着液の廃液と現像液の廃液とに分割された図示しない給液ストックタンクから、途中の密閉容器３１Ａ，３１Ｂ及び洗浄塔１７，１８を経て配管された配管中の電磁弁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄを適時開閉制御して給送される。また、消泡剤タンク４１が設けられそこから電磁弁４２Ａ，４２Ｂを介して前記配管に接続され、電磁弁４２Ａ，４２Ｂの開閉により、消泡剤は所定量洗浄塔１７，１８を経て蒸発濃縮カラム１Ａ，１Ｂに供給される。また、前記中間トラップ１９，２０に溜まる中間凝縮液も同様に蒸発凝縮カラム１Ａ，１Ｂに戻される。
【００３３】
洗浄塔１７，１８には、シャワー吹き出し口１７Ａ，１８Ａが設けられ、そこから前記処理廃液や消泡剤が注入される。そして更に、例えば細いパイプを束ねてハニカム状にした気液接触体１７Ｅ，１７Ｆが設けられ、蒸発濃縮過程で発生するガスとして、アンモニア、酢酸、亜硫酸等のガスを気液接触除去方式で除去するものである。また、洗浄塔１７，１８の下部に溜まった前記液体はポンプ１７Ｂ，１８Ｂによって前記シャワー吹き出し口１７Ａ，１８Ａを経て循環されるので気液接触効果は更に促進される。１段目の洗浄塔１７は定着液による除去であり、２段目の洗浄塔１８は現像液による除去である。
【００３４】
請求項１の実施の形態は、▲１▼圧縮機２１の外装表面および圧縮機２１から放熱部２Ｃの入り口間のヒートポンプ配管部分に設けた温度センサーＴＣ１と、▲２▼加熱蒸発部１Ａか１Ｂの濃縮液中に設けた温度センサーＴＣ２又は加熱蒸発部１Ｂの出口から膨脹弁又はキャピラリーチューブ２６の入り口に至るヒートポンプ配管部分に設けた温度センサーＴＣ３と、▲３▼膨脹弁またはキャピラリーチューブ２６の出口から冷却凝縮部８Ｂの入り口までの間のヒートポンプ配管部分に設けた温度センサーＴＣ４又はＴＣ５との検出温度により排熱ファン２４の稼働を制御してヒートポンプの熱バランスを維持するようにした。
【００３５】
これにより、ヒートポンプ回路の圧縮機に掛かる負荷が軽減し、圧縮機の故障発生が減少し、長期に渡り安定した処理能力が得られる。
【００３６】
請求項２の実施の形態は、図３のフローチャートに示すように前記温度センサーＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３に排熱ファン２４の稼働開始温度と停止温度とを設定しておき、その中の少なくとも１つの設定温度が稼働条件温度９５℃，３５℃，１２℃になったときには２〜６０秒間（図３では１０秒）強制稼働させた後に、今度は停止のための検出操作に入り、温度センサーＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３の全部がそれぞれ前記設定温度になったとき排熱ファン２４を２〜６０秒（図３では１０秒）で強制停止させて稼働開始検出に戻るようにし、それを繰り返す制御にしたものである。これは、請求項１の圧縮機負荷軽減のより好ましい方式を示したものである。
【００３７】
請求項３の実施の形態は、図４のフローチャートに示すように、前記同様▲１▼〜▲３▼にＴＣ１，ＴＣ２又はＴＣ３（ここではＴＣ３），ＴＣ４又はＴＣ５（ここではＴＣ５）の温度センサーを設け、定常運転時には、▲１▼〜▲３▼の温度センサーＴＣ１，ＴＣ３，ＴＣ５の総ての温度が設定温度（ここではそれぞれＴＣ１＝９５℃，ＴＣ３＝４５℃，ＴＣ５＝１０℃）以下になるように制御し、１つでも、設定温度以上になるときは、排熱ファン２４をフル能力でＯＮさせ３０秒間稼働後に、排風ファンモータ２３近傍に設けた外気温の温度センサーＴＣ７の検出値によって、排風ファン２４を所定の風量に低下させるようにコントロールさせながら、総ての温度センサーＴＣ１，ＴＣ３，ＴＣ５が上記設定値になると、それより０〜２℃低目の範囲内におさまるように排熱ファン２４の風量を引き続き制御して行くようにしたものである。
【００３８】
その基本的制御の形態はＰＩＤ（比例，積分，微分）制御を用いてオーバーシュートのないように制御してある。これによってヒートポンプは熱バランスよく効率的に負荷が少なく、耐久性の高い安定した運転が可能になり、請求項１の圧縮機負荷のより好ましい方式を示したものである。請求項４の実施の形態は、請求項１，２，３の何れか１つの実施の形態に加えて図２のヒートポンプの回路図に示すような各温度センサーＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３，ＴＣ４，ＴＣ５，ＴＣ６及びＴＣ７の間で、Ａ＝ＴＣ３−ＴＣ２で示される温度差、Ｂ＝ＴＣ２−ＴＣ６で示される温度差、Ｃ＝ＴＣ３−ＴＣ４又はＣ＝ＴＣ３−ＴＣ５又はＣ＝ＴＣ３−ＴＣ６で示される温度差、Ｄ＝ＴＣ４で示される温度、Ｅ＝ＴＣ５又はＥ＝ＴＣ６で示される温度を各々設定して、このＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各条件の少なくとも１つがそれ等の設定値以上となったときは、濃縮が完了したと判断して運転停止させるか、又は、蒸発濃縮を対象とする液体、即ち、上記定着液又は現像液の廃液を加熱蒸発部としての蒸発濃縮部１Ａ，１Ｂへの供給を停止又は減量させて、以後、更に濃縮の度を強めるための減量高濃縮化制御に移行させるようにしたものである。これにより、請求項１〜３の排熱ファン制御下での安定した濃縮完了検出及び高濃縮化が可能となり、効率の高い運転が出来る。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１〜３の本発明によって、写真処理廃液のような有害物質を含むような液体の濃縮が効率良く安全に行われ、ヒートポンプの圧縮機に対する負荷も軽減され、円滑な制御運転が可能になり、長期に渡り安定した処理能力が得られる。
【００４８】
請求項４の本発明により、請求項１〜３の本発明の効果と同様の効果が得られるが、特に熱バランス方式を使用したときに濃縮完了が確実に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置に用いるヒートポンプの回路図。
【図３】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の制御の実施の形態の一例を示すフローチャート。
【図４】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の制御の実施の形態で別の一例を示すフローチャート。
【図５】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の概略正面図。
【図６】本発明のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置の概略側面図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 蒸発濃縮カラム（蒸発濃縮釜）
２Ａ，２Ｂ 放熱部
２Ｃ 空冷放熱部（放熱部）
５ 凝縮カラム（凝縮釜）
７ アスピレーター
８Ａ，８Ｂ 吸熱部
９ 水回収容器
１１，１２，１３，１４，１５，１６ 連通風路
１７，１８ 洗浄塔
１７Ａ，１８Ａ シャワー吹き出し口
１７Ｂ，１８Ｂ ポンプ
１７Ｅ，１７Ｆ 気液接触体
１９，２０ 中間トラップ
２１ 圧縮機
２４ ファン（排熱ファン，排風ファン）
２６ 膨張弁
３１Ａ，３１Ｂ 密閉容器
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，４２Ａ，４２Ｂ 電磁弁（自動開閉弁）
４１ 消包剤タンク
５２Ａ，５２Ｂ 撹拌羽根
５４Ａ，５４Ｂ デミスター
５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ 自動開閉弁
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 濃縮物回収容器
ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４ 液面センサー
ＬＣ５ 満杯検出センサー
ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３，ＴＣ５，ＴＣ６，ＴＣ７ 温度センサー
Claims (4)
- 圧縮機、放熱部、膨脹弁又はキャピラリーチューブ、吸熱部を順次に接続し熱媒体を密閉したヒートポンプ回路の該放熱部を蒸発濃縮を対象とする液体の加熱蒸発部の加熱手段として使用し、該吸熱部を該液体から発生する蒸気を冷却液化するための冷却凝縮部の冷却手段として使用し、蒸発濃縮を対象とする液体を加熱蒸発部へ供給する手段および蒸気の冷却凝縮液を冷却凝縮部より排出する手段を有するヒートポンプ方式蒸発濃縮装置において、
圧縮機から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至る経路に、加熱蒸発部の加熱手段以外の放熱手段を有し、該放熱手段がヒートポンプ加熱配管に排熱ファンにより風を吹き付ける構造であり、下記（１）〜（３）に温度検出手段を設け、（１）〜（３）の温度により排熱ファンの稼働を制御することで熱バランスを維持することを特徴とするヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
（１）圧縮機外装表面および圧縮機から放熱部の間のヒートポンプ配管部分
（２）加熱蒸発部濃縮液又は加熱蒸発部から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至るヒートポンプ配管部分
（３）膨脹弁またはキャピラリーチューブから冷却凝縮部の間のヒートポンプ配管部分 - （１）〜（３）に排熱ファンの稼働開始温度と停止温度を設定し、（１）〜（３）の少なくとも１条件が稼働開始温度となった場合には２〜６０秒の範囲で強制稼働した後に停止検出を行ない、（１）〜（３）の全てが停止条件温度になった場合には２〜６０秒の範囲で強制停止させた後、稼働開始検出に戻ることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
- 排熱ファンの風量を増減出来る構造とし、（１）〜（３）に設定温度を設け、（１）〜（３）の温度の全てが設定温度以下であり且つ設定温度に近い温度となる様に排熱ファンの風量を調節することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
- 下記検出Ａ〜Ｅの少なくとも１つにより、濃縮完了として運転停止または、蒸発濃縮を対象とする液体を加熱蒸発部へ供給することを停止又は減量させて減量高濃縮化制御に移行することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のヒートポンプ方式蒸発濃縮装置。
Ａ：加熱蒸発部濃縮液温度と、加熱蒸発部から膨脹弁又はキャピラリーチューブに至るヒートポンプ配管部分温度の温度差が設定値以上となる
Ｂ：加熱蒸発部濃縮液温度と、冷却凝縮部から圧縮機の間のヒートポンプ配管部分温度の温度差が設定値以上となる
Ｃ：加熱蒸発部から膨張弁又はキャピラリーチューブに至る間のヒートポンプ配管部分温度と、膨脹弁またはキャピラリーチューブから圧縮機の間のヒートポンプ配管部分温度の温度差が設定値以上となる
Ｄ：膨張弁又はキャピラリーチューブ出口のヒートポンプ配管温度が設定値以下となる。
Ｅ：冷却凝縮部から圧縮機の間のヒートポンプ配管温度が設定値以下となる。
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