(57)【要約】【課題】全体の冷却処理効率を向上可能な廃酸冷却装置を提供する。【解決手段】廃酸冷却装置は、低温流体を収容する第１収容タンク１０と酸性流体を収容する第２収容タンク２０とに接続する。廃酸冷却装置は、収容シリンダ３０、熱交換器４０、第１配管５０、および第２配管６０を備える。収容シリンダ３０は、第２収容タンク２０に接続されており、第１温度センサ３３と体積流量計３４とを有する。熱交換器４０は、低温流体と酸性流体とが互いに接触せずに流入するよう形成されている。第１配管５０は、一端が第１収容タンク１０に接続されており、他端が熱交換器４０に取り付けてられており、低温流体を熱交換器４０に案内する。第２配管６０は、一端が収容シリンダ３０に接続されており、熱交換器４０に貫設されており、他端が排出口６１に接続されている。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
低温流体を収容する第１収容タンクと酸性流体を収容する第２収容タンクの接続に用いられる廃酸冷却装置であって、
前記第２収容タンクに接続されており、第１温度センサと体積流量計とを有する収容シリンダと、
前記低温流体と前記酸性流体とが互いに接触せずに流入するよう形成されている熱交換器と、
一端が前記第１収容タンクに接続されており、他端が前記熱交換器に取り付けてられており、前記低温流体を前記熱交換器に案内する第１配管と、
一端が前記収容シリンダに接続されており、前記熱交換器に貫設されており、他端が排出口に接続されている第２配管と、を備えることを特徴とする廃酸冷却装置。
【請求項２】
前記第１配管の前記熱交換器に取り付けてられている部分と前記第１収容タンクとを連通する第１還流管をさらに備え、
前記低温流体は、前記第１収容タンクと、前記第１配管と、前記第１還流管との間を循環することを特徴とする、請求項１記載の廃酸冷却装置。
【請求項３】
前記第１配管と前記第１還流管との間に設けられている第１補助管をさらに備え、
前記熱交換器に異常が発生した場合、前記低温流体が前記熱交換器に進入せず前記第１補助管に流れることを特徴とする請求項２記載の廃酸冷却装置。
【請求項４】
前記第２配管の流路において、前記排出口と前記熱交換器との間に制限温度の設定に用いる第２温度センサが設けられていることを特徴とする請求項１記載の廃酸冷却装置。
【請求項５】
前記第２配管と前記収容シリンダとを連通する前記第２還流管をさらに備え、
前記酸性流体が制限温度より高いとき、前記酸性流体を前記第２還流管に流入させ、前記酸性流体が、前記第２配管と、前記第２還流管と、前記収容シリンダとの間を循環することを特徴とする請求項４記載の廃酸冷却装置。
【請求項６】
前記第２配管の流路において、前記熱交換器と前記収容シリンダとの間に、前記第２配管を清掃または修理するのに用いられる気体または液体を導入補助口が形成されていることを特徴とする請求項１記載の廃酸冷却装置。
【請求項７】
前記第２配管に接続されている第２補助管をさらに備え、
清掃または保守に用いられる気体または液体は、前記第２補助管により前記第２配管から排出されることを特徴とする請求項６記載の廃酸冷却装置。
【請求項８】
前記熱交換器は、前記第２補助管に接続されている圧力放出管をさらに有し、
前記熱交換器の内部に形成された高圧気体の圧力除去処理することを特徴とする請求項７記載の廃酸冷却装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は化学処理装置に関し、特に廃酸冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄、機械加工プロセスにおいて、通常は金属表面の鉄さびを除去するため硫酸溶液を主な酸洗液として使われている。しかし、酸洗プロセスは作業の過程に硫酸第一鉄が形成される。そして、酸洗液の硫酸第一鉄の含量が一定程度に達し飽和になったときは錆除去の作用が失われるため、そのとき、酸洗液は廃酸になって交換しないと、酸洗作業を継続することができない。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
そのうち、硫酸第一鉄が酸洗液における溶解度は酸洗液の温度と硫酸濃度によって異なる。温度５５℃、硫酸濃度５〜１０％のときに、硫酸第一鉄の溶解度が３０〜２５％に達する。このように温度と硫酸濃度が上がると、硫酸第一鉄の溶解度が低下される。そして、硫酸温度−５℃、硫酸濃度１５〜２０％のときに、硫酸第一鉄の溶解度が５．１〜３．８％に低下される。このような物理性質を利用して、廃酸に冷却処理を実施することにより、酸洗液に溶解される硫酸第一鉄の大部分を結晶析出し分離させ、廃液中の硫酸第一鉄含量を大幅に低下させた後に、この廃液を処理することによって、有用物質を回収できると共に環境保護の目的を果たせる。
【０００４】
よって、低コストの冷却装置を開発して、酸処理全体の効率を引き上げることは、考案者が問題の改良を図るところである。
【０００５】
そのため、考案者は長年における冷却装置の研究経験を活用し、研究開発を務めると共に、多方面に検討した結果、本考案を考案した次第である。
本考案の目的は、全体の冷却処理効率を向上可能な廃酸冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案による廃酸冷却装置は、低温流体を収容する第１収容タンクと酸性流体を収容する第２収容タンクとに接続する。廃酸冷却装置は、収容シリンダ、熱交換器、第１配管、および第２配管を備える。収容シリンダは、第２収容タンクに接続されており、第１温度センサと体積流量計とを有する。熱交換器は、低温流体と酸性流体とが互いに接触せずに流入するよう形成されている。第１配管は、一端が第１収容タンクに接続されており、他端が熱交換器に取り付けてられており、低温流体を熱交換器に案内する。第２配管は、一端が収容シリンダに接続されており、熱交換器に貫設されており、他端が排出口に接続されている。
【０００７】
前述の構成により、第１温度センサと体積流量計によって、酸性流体の初期体積と温度とを精確に知ることができる。第２配管は収容シリンダに接続される他端に第２温度センサが設けられており、酸性流体が熱交換器によって引き下げられた温度差を知ることができ、全体の冷却効率を監視制御することができる。
【０００８】
前述の構成により、第２温度センサに制限温度が設定され、第２配管を収容シリンダに接続される第２還流管に接続され、酸性流体の温度が制限温度より高いとき、酸性流体を還流管に案内し、酸性流体を第２配管と、第２還流管と、収容シリンダとの間で循環させ、回収された酸性流体を均一な低温状態となるよう維持し、回収の品質が確保する。
【０００９】
本考案には、３つの安全機能を設けられている。第１の安全機能は、第１配管と第１還流管との間に第１補助管が接続され、熱交換器に異常が発生したとき、低温流体が熱交換器に進入できないように低温流体を第１補助管に導くことである。第２の安全機能は、第２配管の流路にて、熱交換器と収容シリンダとの間に補助口が設けられており、廃酸冷却装置が異常であるときに、酸性流体を第２配管に滞留させて置き、第２配管が第２補助管に接続されていることを利用して、補助口から気体または液体を導入し、第２配管の清掃または修理した後、気体または液体を第２補助管より排出することである。第３の安全機能は、熱交換器に第２補助管に接続する圧力放出管が設けられており、熱交換器の内部に形成された高圧気体の圧力を除去することである。前述した安全機能により、事故の発生率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の一実施形態による廃酸冷却装置の冷却処理フローチャートである。
【図２】本考案の一実施形態による廃酸冷却装置を示す配管図である。
【図３】本考案の一実施形態による廃酸冷却装置を示す配管図である。
【図４】本考案の一実施形態による廃酸冷却装置を示す配管図である。
【図５】本考案の一実施形態による廃酸冷却装置を示す配管図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
本考案を説明するため、実施形態を以下のとおり説明する。実施形態において、それぞれの構成品は説明の都合に合わせた比例になっており、実際の構成品の比例に基づいて描かれたものではない。
【００１２】
（一実施形態）
本考案の一実施形態による廃酸冷却装置を図１〜２に示す。図１は本実施形態による冷却処理フローのブロック図であり、図２は本実施形態による冷却処理フローの配管図である。本実施形態の廃酸冷却装置は、低温流体１１を収容する第１収容タンク１０と、酸性流体２１を収容する第２収容タンク２０との接続に用いられる。
廃酸冷却装置は、収容シリンダ３０、熱交換器４０、第１配管５０、および第２配管６０を備える。
【００１３】
収容シリンダ３０は、入口端３１と出口端３２とを有し、入口端３１が第２収容タンク２０に接続されており、第１温度センサ３３と体積流量計３４とが設けられている。本実施例において、体積流量計３４は壁面に取り付けている透明材質の目盛スケールである。使用者の目視により直接に内部に収容された酸性流体２１の体積を確認することができ、使用者による監視制御の便利を図るため、第１温度センサ３３は電気導通の方式により、検出された温度の電位差を電子信号に置き換えた上、操作パネルに伝送する。
【００１４】
熱交換器４０は、低温流体１１と酸性流体１２とが互いに接触せず流入させるのに用いる。
【００１５】
第１配管５０は、一端が第１収容タンク１０に連絡し、他端が第１収容タンク１０に連絡されている第１還流管５１に接続されており、かつ第１配管５０の流路に取り付けられ、低温流体１１を熱交換器４０に流入させる。循環方式により低温流体１１は、第１収容タンク１０と、第１配管５０と、第１還流管５１との間を循環する。第１配管５０と第１還流管５１との間に第１補助管５２が接続されている。
【００１６】
第２配管６０は、一端が収容シリンダ３０の出口端３２に接続され、他端が排出口６１に接続されており、流路において、熱交換器４０の第１配管５０に穿設されており、収容シリンダ３０の第２還流管６２に接続される第２補助管６３に接続されている。そのうち、熱交換器４０に接続する圧力放出管６４を第２補助管６３に接続させる。流路において、熱交換器４０と排出口６１との間、および、熱交換器４０と収容シリンダ３０との間に、それぞれ第２温度センサ６０ａと補助口６０ｂとが設けられている。本実施形態において、第１収容タンク１０と第２収容タンク２０によって、それぞれ低温流体１１と酸性流体２１とを第１配管５０及び収容シリンダ３０に案内し、配管の内壁はすべて酸性腐食防止の材質からなる。
【００１７】
収容シリンダ３０と、第１配管５０と、第１補助管５２と、第２配管６０と、第２補助管６３の出入口には、使用者による遠隔制御可能であり、低温流体１１と酸性流体２１を各素子に供給可能な複数の電磁弁７０が設けられている。そのうち、低温流体１１と酸性流体２１に供給される電磁弁７０の取付け及び接続方法は従来技術であり、ここでの説明を省略する。
【００１８】
以上は、本実施形態の構造及び形状に関する説明であり、引き続き、本実施形態の原理と効果を以下のとおり説明する。
【００１９】
図２を参照する。本実施形態の廃酸冷却装置は、第１収容タンク１０と第２収容タンク２０とをそれぞれモータに設けることによって、低温流体１１と酸性流体２１とをそれぞれ第１配管５０と収容シリンダ３０に導くことができる。まず、電磁弁７０を制御し酸性流体２１を第２収容タンク２０から収容シリンダ３０に流入させる。第１温度センサ３３と体積流量計３４とを用いて、酸性流体２１の初期温度及び仕込み体積を取得した後に、ポンプ６０ｃを用いて、収容シリンダ３０の内部に収容された酸性流体２１を熱交換器４０に流入させる。第２配管６０が第１配管５０に内設されており、低温流体１１が循環方式によって、第１収容タンク１０と、第１配管５０と、第１還流管５１との間を流れるため、第１配管５０の内部に均一な低温状態を形成する。酸性流体２１が第２配管６０に進入するとき、熱力学の第１法則により、もともと高温状態の酸性流体２１は第１配管５０内部の低温流体１１に伝熱し、酸性流体２１の温度が下がり、低温流体１１を絶えずに循環させ均一な低温環境を維持すると共に、酸性流体２１の熱平衡が特定温度に維持される。
【００２０】
本実施形態において、第２温度センサ６０ａは、制限温度の設定に用いられる。酸性流体２１の温度が設定温度より高いとき、酸性流体２１が第２還流管６２に流流入し、循環方式により酸性流体２１が第２配管６０と、第２還流管６２と、収容シリンダ３０との間で互いに流動する。酸性流体２１の温度が設定値より低いとき、直接に排出口６１から流出する。これにより、排出口６１内部の酸性流体２１が均一な低温に維持され、回収の品質が確保される。そのうち、第２温度センサ６０ａは電気導通方式により、検出された電位差を電子信号に置き換えて操作パネルに伝送すると共に、末端温度を知ることができ、第１温度センサ３３で検知された初期値とを合わせて、酸性流体２１が熱交換器４０を介して引き下げられた温度差を知ることによって、全体の冷却効率を監視制御することができる。
【００２１】
引き続き、図３〜５を参照する。図３は、本実施形態による安全機能フローの配管図（その１）であり、図４は本実施形態による安全機能フローの配管図（その２）であり、図５は本実施形態による安全機能フローの配管図（その３）である。本実施形態の廃酸冷却装置は、３つの安全機能を有する。第１の安全機能は、第１配管５０と第１還流管５１との間に第１補助管５２が接続され、熱交換器４０に異常が発生したとき、低温流体１１が引き続き熱交換器４０に流入することによって、さらなる損害を防ぐため、第１補助管５２と熱交換器４０との間の電磁弁７０を閉めることによって、低温流体１１が熱交換器４０に進入することができないよう、低温流体１１が第１補助管５２に流した後、第１収容タンク１０に還流させることである。第２の安全機能は、第２配管６０の流路において、熱交換器４０と収容シリンダ３０との間に補助口６０ｂを設け、熱交換器４０に異常発生したときに、酸性流体２１が第２配管６０に滞留して置き、電磁弁７０の開閉動作とを合わせて、酸性流体２１を第２配管６０から第２補助管６３に案内し、気体によって酸性流体２１を補助口６０ｂに誘導し、空気圧力によって酸性流体２１が第２補助管６３を介して排出し、水やその他の洗浄液体を用いて、残存の廃酸とを混ぜ合わせて、一緒に排出させることである。第３の安全機能は、熱交換器４０にて第２補助管に接続する圧力放出管６４を設け、第１配管５０が第２配管６０内部の低温流体１１を利用して温度の引き下げ処理を行うため、第１配管５０の破損を引き起こし酸性流体２１が外部に漏れて低温流体１１に接触しときに、気化反応により、内部圧力が急に上昇されるとき、圧力放出管６４によって、第１配管５０内部の高圧を除去し、エアブラストの発生を防げることである。前述した安全機能により事故の発生率を低減することができる。
【００２２】
前述とおり、本実施形態の廃酸冷却装置は、第１温度センサ３３と第２温度センサ６０ａとを利用することによって、酸性流体２１の初期温度と末端温度とを正確に測定し、使用者に酸性流体２１が熱交換器４０によって引き下げた温度を知らせて、冷却装置全体の温度状況を即時に把握できる。そのうち、第２温度センサ６０ａに制限温度を設定して置き、酸性流体２１の温度が制限温度より高いとき、酸性流体２１を再び第２還流管６２に案内し、循環をもう一度実施して温度を引き下げるように、酸性流体２１を比較的均一の低温状態を維持させることによって、回収の品質を確保する。さらに、３つの安全機能を設けることにより、作業者の安全性を高めることができる。
【００２３】
本考案は、一つの好ましい実施形態を説明開示しているが、当業者は本考案の精神と範囲に基づいて、様々な形態を想到することができる。なお、上述した実施形態は、本考案を説明することを目的とし、本考案の特許請求範囲に制限を加わるものではない。本考案の精神に基づいた様々な修正または変化は、本考案の請求範囲に含める。
【符号の説明】
【００２４】
１０  第１収容タンク、
１１  低温流体、
２０  第２収容タンク、
２１  酸性流体、
３０  収容シリンダ、
３１  入口端、
３２  出口端、
３３  第１温度センサ、
３４  体積流量計、
４０  熱交換器、
５０  第１配管、
５１  第１還流管、
５２  第１補助管、
６０  第２配管、
６０ａ  第２温度センサ、
６０ｂ  補助口、
６０ｃ  ポンプ、
６１  排出口、
６２  第２還流管、
６３  第２補助管、
６４  圧力放出管、
７０  電磁弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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