JPS6330075B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気メツキ浴由来の水溶液から水を気
化させ、かつ回収する方法に関する。 多くの場合、液体の含水量を減少させることも
しくは完全に脱水することが望ましい。この場
合、屡々水の取得が重視されるが、残留する残液
も重要である。ところで、殊に有用物質回収の領
域で、これら有用物質を含有する液体から水を除
去するという新規課題が生じた。 電気メツキにおいては、洗浄工程に必要な水か
ら有用物質を回収する努力がなされている。この
ためには、有用物質を水から分離するか、もしく
は活性浴中へ戻す際に、導入された水量が、例え
ばこの浴表面での気化により生じる水損失より多
くない程度に充分に水分を減少させることが必要
である。電気分解法で洗浄浴から金属を回収する
場合、例えば、まず第１に溶液の濃縮により回収
を経済的に実施することができる。この方法を使
用すると有用物質回収と共に排水の浄化及び場合
により除毒の費用がかからないという利点が得ら
れる。 約60℃以上の温度で作業する活性浴において
は、その表面で相当する多量の水を気化するの
で、適当な洗浄技術、例えば多段ガスケード浸漬
洗浄又は多相噴射洗浄と同様に、液中に含有され
る有用物質を有する比較的僅かな量の全洗浄液を
浴に返流させることが可能である。 これに対して、活性浴をこれより低い作業温度
で作業する場合は、浴の容量が常に増加するの
で、洗浄水の還流は不可能である。 有用物質の回収及び生じる排水の処理経費の節
約のために、多くの場合、必要な洗浄水量に応じ
た水量を別の装置により気化させるか蒸気にする
ことが経済的である。 多くの場合に、活性浴中で進行する工程によ
り、いずれにせよ除去しなければならない過剰熱
が生じる。このことは水溶液中の種々の電解工程
の場合にあてはまる。ここでは、浴の冷却を水分
の気化と組み合せることが可能であり、これによ
り有用物質含有洗浄水を戻すことが可能である
（西ドイツ特許出願公告第1962249号公報）。 これに対して、１工程からのエネルギーを利用
することなしに、液体から低い温度で水を除去す
る課題がある場合には、これまでの常法では、気
化又は蒸発に使用するエネルギーは失われる。こ
のために、必要な装置に高い費用がかかり、かつ
環境圧での水の蒸発に必要な温度が屡々有用物質
に有害である。液体上の圧力を低下させることに
より、この温度を低下させることができるが、こ
のいわゆる真空蒸留を使用する場合、装置の費用
が極めて高くなり、屡々この装置を使用すること
の経済性はもはや得られない。 この気化原理を使用する場合、多量の空気が存
在する状態で付加的に水分を吸収することができ
る状態にある多量の空気を必要とする。しかし環
境空気は屡々既に水分でほぼ飽和されているので
例えば空気の加温により更に水分を吸収しかつ除
去するという前提条件が生じる。この場合も使用
したエネルギーは失われ、多くの場合、生じる費
用がこの方法の使用を禁じる。排気気化のもう１
つの重大な欠点は、屡々空気、例えば二酸化炭素
と凝縮すべき溶液との成分間の化学反応、例えば
炭酸塩形成である。 付加的に水分と当る空気を直接大気中に放出す
るのではなく、凝縮器を通し、この場合、次に純
粋な水を回収し、場合により再使用することがで
きる（西ドイツ国特許出願公開第2656130号公報）
ことも既に提案されている。この場合、水分に潜
在している熱が凝縮器に移るが、この熱はこれま
での常法によつて他の利用が可能でない温度水準
である。凝縮器の使用は水の回収以外に利点はな
い。更に、存在する水で空気からの水分の凝縮に
必要な低い温度は得られないので、凝縮器の作動
に、多くの場合冷却器の使用が必要である。 本発明の課題は記載した欠点を回避すること並
びに水溶液からの水及び他の有用物質の除去及び
場合により回収と共に使用したエネルギーをほぼ
完全に回収することを可能にすることである。 この課題は、本発明方法により、電気メツキ浴
由来の水溶液から水を気化させ、かつ回収する方
法により解決され、この方法は冷媒圧縮式冷凍サ
イクルの凝縮器と蒸発器を収容した閉鎖容器中
で、容器内の電気メツキ浴由来の水溶液の表面上
で水を吸収することのできるガス流を循環させる
工程、この流れを熱ポンプ循環経路の凝縮器に向
けて導通する工程、この加熱されたガス流を、水
溶液への熱エネルギーの移行のため及び水溶液か
ら水蒸気を吸収するために、水溶液のスプレー分
に当てる工程、更に、この水飽和されたガス流を
熱ポンプ循環経路の蒸発器に通して含有水分を凝
縮させ、このガス流から熱を蒸発器に移行させる
工程よりなる。 電気メツキ浴由来の水溶液とは、電気的及び／
又は化学的表面処理法の浴、例えば銀浴又は希硫
酸のような酸洗浴がこれに属する。 本発明方法により使用すべき冷却装置は、例え
ば市販の圧縮冷却装置の蒸発器でありうる。この
蒸発器は、約＋５℃の有利な蒸発温度でガス流、
殊に空気からの熱を吸収し、これにより冷却媒液
を完全に蒸発させる。冷却媒体蒸発器は、直接に
か、又は熱伝導媒体、殊に不凍水の中間接続によ
つて付勢されるか否かに応じて、直接的蒸発又は
間接的蒸発を行なう。この蒸発器もしくはガス冷
却器は、フイン付管熱交換器として構成するのが
有利である。常用の噴射弁及び分配器が、蒸発器
中での冷却媒体の十分な分配を行なう。各蒸発器
管の平均蒸発速度は８〜12m／ｓ間であるのが有
利である。 ガス加熱器としては、例えば凝縮器（液化器と
いう）を圧縮冷却装置のフイン付管構造で使用で
きる。冷却媒体の凝縮の際に発生する熱エネルギ
ーはガス流に移る。液化した冷却媒体は凝縮器の
底に集まり、膨張弁を経て蒸発器に供給される。
加熱器の前のガス速度は1.5〜4.5m／ｓの間であ
るのが有利である。この可能な間間接的凝縮の場
合に、例えば水を用いる付加的な伝導体循環の中
間接続を行なう。 熱ポンプ、例えば熱ポンプ圧縮器としては、往
復形圧縮器構造の常用の冷却媒体冷却器が適当で
ある。しかし、他の構造、例えば回転圧縮器又は
ターボ圧縮器も有利に使用できる。低温圧縮器は
蒸発器から低温蒸気を吸収し、これを比較的高い
温度で圧縮し、凝縮器中で蒸気を圧縮する。 本発明方法の実施に必要な装置、例えば冷却装
置、ガス加熱器、洗浄器、エリミネータ及び容器
の材料として、使用した水溶液、ガス、蒸気及び
著しく高い温度に安定であるかぎり、常用の材料
が使用できる。例えば常用の金属及び／又はプラ
スチツクがこれに属する。しかし、プラスチツク
被覆金属も使用できる。 次に、実施例により本発明を詳説する。 例 １ 第１図に、例えば部分量のシアン化銀浴の入つ
ている容器１を図示した。図示されていない作業
容器中の浴の温度を約25℃に保持すべきである。
部材のメツキの際に銀浴溶液は次の洗浄浴へ連行
される。この銀浴溶液は再び回収しなければなら
ない。このために、多工程で実施される洗浄の第
１工程からの洗浄水を管２５を経て容器１に与え
る。水量調節は調節弁３０により行なう。閉鎖容
器１の上部は、同時に、循環ガス案内のための管
である。延長している管２は、ガス殊に空気の搬
送に用いる通風器３に接続している。通風器３は
ガスをまず洗浄器４に供給し、次に、ここから管
５を介して再び容器１に戻す。容器１の全内部空
間から、側室６は隔離板７により分離されてい
る。側室６の上部には熱ポンプ９の蒸発器８が設
けられているが、容器の他方ではガスがその凝縮
器１０を経て導出される。 この場合、熱ポンプ９は圧縮器１１からガス状
で約25バールの圧力で、管１２を通つて凝縮器１
０に流れる弗素含有炭化水素を主体とする冷却媒
体を用いて作動される。この場合、ガス状冷却媒
体の温度は約60℃である。このガス状冷却媒体を
凝縮器１０で再び凝縮して液体にし、この場合、
凝縮器を通つて流れるガスを約45℃に加熱する。
残分凝縮は付加的凝縮器２３中で行なう。ここで
液状冷却媒体を、約６バールの圧力で放圧する膨
張弁１３に流す。ここから冷却媒体は蒸発器８に
到達し、ここで完全に液体状からガス状に移行す
る。このために約８℃の僅かな過熱が必要であ
る。この工程のために、蒸発器を介して流れるガ
スから生じる熱エネルギーが必要である。冷却媒
体は約５℃で蒸発するが、ガスは約10℃まで冷却
される（感熱）。冷却媒体の蒸発に必要な熱量の
大部分は、ガス中に含有された水分の凝縮の際に
発生する潜熱である。凝縮水は側室６に流入す
る。液滴分離機１４は、凝縮水がガス流により再
び引入れられることを妨げる。引続きこのガスは
凝縮器１０を経て再び流れ、これで循環は完結す
るが、ここでガス状冷却媒体は再び圧縮器１１に
より管１７を介して吸い込まれる。 銀浴―洗浄水混合物を、ポンプ１５で洗浄器４
に供給し、ここでノズル１６を介して交換体上に
スプレーする。その大きな表面及びその形状は、
洗浄器４を通つて流れるガスの水分での飽和を可
能にする。過剰の水分は管１８を経て再び容器１
に戻る。洗浄器４のガス出口に同じく液滴分離器
１９を設置すると、液滴状の水分は引き込まれな
い。 側室６内に得られる凝縮水は再び銀メツキされ
た部材の洗浄に使用でき、容器１の主室１９′の
内容物は、ポンプ２０により導管２１及び２２を
介して、電気メツキ浴の作業容器の内容物と入れ
換えられる。この液体から、前記方法の使用の際
に、実際に純粋な水だけが駆出されるので、銀メ
ツキの作業工程用の有用物質は完全に保有されて
いる。 洗浄器４中での水の気化に必要なエネルギー
は、熱ポンプ９の凝縮器１０のところで循環ガス
に移行する。このエネルギーは蒸発器８のところ
で再び回収され、ロスは僅かである。しかしなが
ら、熱ポンプの全駆動電力がこの循環に付加的に
供給されるので、循環中に過剰エネルギーが生じ
る。この過剰エネルギーは例えば空気２４の加熱
のための図示された第２の凝縮器２３を介して、
空間加熱に利用できる。次に大気中に放出しなけ
ればならないこの温度調節された空気で、付加的
に水を気化することもできる（排気気化）。 過剰エネルギーを使用する他の可能性は、浴及
び／又は蓄熱器を加熱することを可能とする。 例２において、閉鎖気化循環内でガスとして空
気を使用した。この空気は蒸発器８の後に10℃の
温度水225.9ｇ／m³（7.8ｇ／Kg）の水分を有す
る。凝縮器１０中で温度を45℃まで高めた。これ
により洗浄器４中の空気は更に水分を吸収でき
る。この水分含量は水486.7ｇ／m³（16.8ｇ／Kg）
まで上昇するが、この際、温度は22.5℃まで低下
する。引続き蒸発器８を通過する際に、水分は凝
縮により除去され、この場合、空気は再び前記の
状態に戻る。 この方法で毎時水50Kgを気化するためには、こ
の単位時間に約4700m³の空気量を循環させるべき
である。熱ポンプは22KWの駆動電力を必要とす
る。 この駆動電力で、所定の状態では空気加熱器に
54KWの加熱電力を使用することが可能である。
これにより、水の気化及び凝縮の従来の常法と本
発明方法とが比較でき、この場合、50Kg／ｈの気
化すべき又は凝縮すべき水分量を基準としてい
る。この場合、注意すべきことは、常法では一様
な前提条件が存在せず、例えば空気の出発温度及
びその含水量は変動するが、その大きさにおいて
これらの方法間の差異が残ることである。 例２ （比較） ａ 公知方法を用い、第２図に記載の装置で空気
5556Kg／ｈを用いて水50Kg／ｈを気化し、引続
き凝縮させる。 この際、空気加熱器１ａ中で空気を10℃から
45℃まで加熱し、引続き蒸発器３ａ中に撤水
し、この蒸発器に入れられ気化された水分を冷
却装置の凝縮器４ａの所に導びき、そこで再び
凝縮させ、水捕集器６ａ中に集める。 次いで水の除かれた空気を循環させて空気加
熱器１ａに改めて供給する。 表のａ法に記載の値は、空気を加熱するため
に必要な加熱電力は54KWであり、水を凝縮さ
せるための冷却装置の消費電力は22KWであ
り、合計の電力もしくは必要エネルギーは
76KWに達することを示している。使用エネル
ギーからは何も回収されず、これはエネルギー
損失として計算される。 ｂ 空気5556Kg／ｈを用いる水50Kg／ｈの気化及
び凝縮を例１の記載のように、第１図の装置で
実施する。 空気を10℃から45℃まで加熱するために必要
な加熱電力は同様に54KWであるが、熱ポンプ
の使用により（例１の記載のように）熱回収
（水の凝縮）及び空気の冷却により54KWのエ
ネルギーが回収される（表中に―54KWと記
載）。 このことは、消費エネルギーが回収エネルギ
ーと同じであり、エネルギー平衡がこの場合は
ゼロに等しいことを意味している。 熱ポンプの駆動のために22KWのエネルギー
を必要とし、これは、本発明の循環系に付加的
に導入される。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための装置の系統
図であり、第２図は例２の常法を実施するための
装置の系統図である。 １…浴容器、２，５…ガス導管、３…通風器、
４…洗浄器、６…側室、７…隔離板、８…蒸発
器、９…熱ポンプ、１０，２３…凝縮器、１１…
圧縮器、１３…膨張弁、１４，１９…液滴分離
機、１５，２０…ポンプ、１６…ノズル、１７…
冷却媒体用導管、１９′…主室、２４…空気、３
０…調節弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷媒圧縮式冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器を
   収容した閉鎖容器中で、容器内の電気メツキ浴由
   来の水溶液の表面上で水を吸収することのできる
   ガス流を循環させる工程、この流れを熱ポンプ循
   環経路の凝縮器に向けて導通する工程、この加熱
   されたガス流を、水溶液への熱エネルギーの移行
   のため及び水溶液から水蒸気を吸収するために、
   水溶液のスプレー分に当てる工程、更に、この水
   飽和されたガス流を熱ポンプ循環経路の蒸発器に
   通して含有水分を凝縮させ、このガス流から熱を
   蒸発器に移行させる工程よりなることを特徴とす
   る、貯蔵された電気メツキ浴由来の水溶液から水
   を気化させかつ回収する方法。