JP2015037778A - スラリー液の薄膜式蒸発濃縮粉末化システム及び蒸発装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発装置に通ずる流路における閉塞を防止できる薄膜式蒸発濃縮粉末化システム、および蒸発装置が具備するブレードの掻取り効果を向上させて、低コストでの運転を可能にする蒸発装置を提供する。
【解決手段】蒸発濃縮粉末化システムは、流体を貯留するタンク３と、流体の液体分を蒸発させるための蒸発装置５と、タンクと蒸発装置との間に配設された流路７と、流体圧送する圧送ポンプ９を具備し、タンク及び圧送ポンプは、蒸発装置の流体入口３９より上の高さ位置に設けられている。また本システムを用いた流体の蒸発処理において、先端が平坦なブレード翼では、各ブレード翼が受ける負荷が過大となり、モータの動力が不安定化、およびブレード翼の異常振動を防ぐため、ブレード翼の先端をフォーク状に形成して、ブレード翼にかかる負荷を分散し、且つ断面を鋤状に形成することでシリンダ内壁面に付着した高濃縮物又は乾燥物を掬い取り易くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体（例えばスラリー状の廃液など）の液体分の全部または一部を蒸発させて、この流体に由来する濃縮物または乾燥物を生成するためのシステム及び装置に関するものである。

処理液や廃液などの流体物を濃縮又は乾燥化するための装置として、様々な蒸発装置が提案されている。なかでも、真空低温蒸発装置の一種である薄膜式蒸発濃縮装置（特許文献１）は、その熱交換効率の高さが大いに注目され、様々な分野で広く利用されている。この蒸発装置を利用した従来の蒸発濃縮粉末化システムを図９に示す。

図９に示す従来の蒸発濃縮粉末化システムは、主として、
・処理対象の一例である廃液を貯留するための貯液タンク８１と、
・熱交換作用によって当該廃液を濃縮又は乾燥するための蒸発装置８３（薄膜式蒸発濃縮装置）と、
・タンク８１と蒸発装置８３との間に配設された送液管８５と、
・この送液管８５を介してタンク８１内の廃液を蒸発装置８３の円筒シリンダ９８内へ送り込むための送液ポンプ８７と、
・蒸発装置で生成された濃厚液又は乾燥物を収容するための容器８９と、を有している。

このシステムで用いられる蒸発装置８３は、図９に示すように竪型（原料を上から入れてその濃縮液や乾燥物を下から排出する仕様）に構成されていることから、そのシリンダ内に通ずる流体入口９１は、円筒シリンダ９８の比較的高い位置に形成されている。
一方、貯液タンク８１は、当該タンクへの廃液など補充のし易さなどを考慮して、流体入口９１より遥かに低い位置（作業員がいる床面に近い位置）に設けられている。
したがって、貯液タンク８１の底部排液口と蒸発装置８３の液体入口９１との間には、図９に示すような高低差が生じることから、図示する従来システムでは、送液管８５の途中に送液ポンプ８７を設け、重力に抗して廃液を上方（蒸発装置８３の液体入口９１の方）へ押し上げるようにして強制圧送している。これにより、貯液タンク８１内の廃液を蒸発装置８３のシリンダ内へ送り込むことができる。

特開平４−４００１号公報

（第１の問題点）
上述した蒸発濃縮粉末化システムで処理する流体が、固形分を多く含むスラリー状の流体（例えば汚泥など）である場合には、当該流体中の固形分が沈殿し易い（比重が重いために液中で下方に沈降して堆積し易い）ため、タンク８１の下側の排出口で堆積物が閉塞を招くといった問題が指摘されていた。そこで本願出願人によって、図９に示すように、貯液タンク８１内の流体を攪拌機９３で撹拌し続け、待機中の廃液に沈降が生ずるのを阻止して均質状態を維持することが提案された。

しかしながら、図９に示すように貯液タンク８１内の流体を撹拌し続けても、流体の固形分量が多い場合、又は液体分と固形分の比重差が大きい場合には、貯液タンク８１から排出された後の圧送過程（送液管８５内）で沈降が生じることがある。すなわち図９に示すように、送液ポンプ８７と流体入口９１との間に高低差（送液ポンプ８７側が低位置で流体入口９１側が高位置のレイアウト）がある場合には、送給途中の流体の固形分に沈降が生じ、その固形分だけが送液ポンプ８７の近くまで管内で逆戻りして堆積し、やがて、堆積物によって送液管８７内に閉塞を招くといった致命的な問題が生じることになる。

（第２の問題点）
上述した蒸発濃縮粉末化システムで用いる蒸発装置８３には、円筒状シリンダ９８の軸線位置に設けられた回転シャフト９５を有している。この回転シャフト９５には、シリンダ内壁面付着した濃縮物や乾燥物（処理対象の固形分に由来するもの）を掻取ったり叩き落とすためのブレード９７が複数配設されている。このブレード９７はそれぞれ、回転シャフト９５の回転時に一体となって回動するが、その際に過度の抵抗がブレード９７や回転シャフト９５に生じないように、揺動自在に（抵抗に応じてスイングするように）設けられている。

しかしながら従来の蒸発装置では、回転シャフト９５に取り付ける全てのブレード９７（回転シャフト９５に取り付ける上から下まですべてのブレード９７）を揺動自在に構成しているため、製造時の取り付け作業やその後のメンテナンスが煩雑で、しかも、製造コストが高くつくといった問題があった。

（第３の問題点）
また、従来の蒸発装置が具備していた各ブレード９７は、図９に示すように、先端が直線状のヘラ形に形成されている。そのため、処理対象の流体の性状によっては、可動式ブレードであっても、掻取りや叩き落とし時の抵抗が大きくなって、回転シャフト９５への負担が過大になる場合があった。

すなわち、蒸発装置での処理を予定している流体のなかには、シリンダ内で熱交換作用を受けて、粘稠度が著しく高い濃縮物となってシリンダ内壁に付着したり、或いは、著しく硬く固まった乾燥物となってシリンダ内壁面に強固に付着するものがある。このような「粘稠度の高い濃縮物」や「硬く固まって付着した乾燥物」をシリンダ内壁から掻取ったり叩き落とす場合に、ブレード先端形状が定規の様に平坦だと、回動時の各ブレード翼が受ける抵抗や衝撃が過度に大きくなって、モータの動力が不安定になったり、また、稼働時の蒸発装置に異常振動が発生するなどといった問題が生じる。

（本発明の目的）
そこで、上述した洗浄性の問題点に鑑み、本発明の目的は、蒸発装置に通ずる流路における閉塞（処理対象の流体に含まれる固形分が沈降することによる流路内での詰まり）を防止できる薄膜式蒸発濃縮粉末化システムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、蒸発装置が具備するブレードの掻取り効果を向上させて、使用動力の低減を図り、低コストでの運転を可能にする蒸発装置を提供することにある。

上記目的は、流体の液体分の全部または一部を蒸発させて該流体の濃縮物または乾燥物を生成するためのシステムであって、
スラリー状の流体を貯留するためのタンクと、
前記流体の液体分の全部または一部を蒸発させるための蒸発装置と、
前記タンクと前記蒸発装置との間に配設された前記流体用の流路と、
前記流路を介して前記流体を蒸発装置へ向けて圧送するための圧送手段を具備し、
前記タンクおよび前記圧送手段は、前記蒸発装置の流体入口より上の高さ位置又はほぼ同じ高さ位置に設けられている、ことを特徴とする薄膜式蒸発濃縮粉末化システムによって達成される。

また上記目的は、
流体用の流路を内側に有し、外部から加熱される円筒状シリンダと、
シリンダ内の軸線位置に設けられたシャフトと、
シャフトに対して揺動可能に設けられ、前記シリンダ内を回動する可動ブレードと、
シャフトに対して揺動不可能に固設され、前記シリンダ内を回動する固定ブレードと、
を具備し、
前記固定ブレードが上側に位置し、前記可動ブレードがその下側に位置するように、該ブレードが前記シャフトの外周面に設けられている、ことを特徴とする蒸発装置によって達成される。

また上記目的は、
流体用の流路を内側に有し、外部から加熱される円筒状シリンダと、
シリンダ内の軸線位置に設けられたシャフトと、
シャフトに設けられ、前記シリンダ内を回動するブレードと、を具備し、
前記ブレードは、先端側に複数の切欠きを有するフォーク状に形成されているとともに、断面くの字状に曲がっている形状に形成されている、ことを特徴とする蒸発装置によって達成される。

なお上記蒸発装置では、
前記ブレードがシャフト回転方向に複数配設され、
各ブレード先端部位の旋回軌跡が、シャフト回転方向の前後のブレード先端部位の旋回軌跡に一致しないように設けられていることが好ましい。

請求項１記載の発明によれば、タンクおよび圧送手段は、蒸発装置の流体入口より上の高さ位置（又はほぼ同じ高さの位置）に設けられている。このような位置関係（レイアウト）であれば、流路内を流動する過程で流体の固形分に沈降が生じても、当該固形分は重力によって蒸発装置の流体入口方向に流れ落ちる（または押し流される）。すなわち、従来技術の場合のように、ポンプ方向に向かって沈降成分が液中を逆戻りすることはない。したがって、本発明によれば、固形分が大比重で沈降し易いスラリー状の流体であっても、沈降した固形分によって送液管内が閉塞することはなく、タンク内の流体は円滑に蒸発装置へ供給され続けるので、薄膜式蒸発濃縮粉末化システムの連続的ワンパス処理を妨げないといった格別の効果が達成される。

請求項２記載の発明によれば、固定式ブレードをシャフトの上側に配置し、可動式ブレードをその下側に配置するようになっている。シリンダ内の熱交換領域の上側では、送り込まれた流体の濃縮は進行しているが、まだ乾燥状態には至っていないため、この範囲（シリンダ内の熱交換領域の上側）に設けるブレードを固定ブレードで構成しても、ブレードの掻取り抵抗や叩き落とし抵抗はほとんど増加せず、蒸発装置の稼働（濃縮乾燥処理）を妨げることはない。しかも、このように一部のブレードを固定タイプで構成することで、一部のブレードの構成が簡素化され、その取り付けやメンテナンスが簡単になり、しかも、蒸発装置の製造コストを低減できるといった格別の効果が達成される。

請求項３記載の発明によれば、ブレードは、先端側に複数の切欠き部を有するフォーク状に形成されているとともに、断面「くの字状」（すなわち鋤状）に曲がっている形状に形成されている。このように、「断面くの字状」に曲がった鋤型形状に仕上げることで、ブレード先端部が乾燥物（シリンダ内壁面の付着物）を掬い取り易くなる。そのため、ブレード先端による掬い上げ効果が発揮され、ブレードの掻取り効果が飛躍的に向上する。また、先端側を食事用のフォーク状（幅広の歯と切欠きが交互に並んだ形状）に形成することで、従来のような直線状のヘラ形ブレードと比べて、各ブレードが受ける掻取り抵抗を軽減するとともに、ブレードが受ける抵抗を分散することが可能になる。

請求項４記載の発明によれば、上記フォーク形状のブレードがシャフト回転方向に複数配設され、各ブレードの先端歯（幅広の歯をなす部分）の旋回軌跡が、シャフト回転方向の前後にある他のブレード先端歯の旋回軌跡に一致しないように設けられている。つまり、前後のブレードの掻取り軌跡と一致しないように、各ブレードの先端歯の位置をずらしてある。このように、ブレードの先端歯をずらした位置に設けるとともに、先端歯の幅を少し広くすることで、ブレード単体の負担を低減しつつ、シリンダ内壁の付着物を全面にわたって掻取り、掬い取ることが可能になる。

本発明に係る薄膜式蒸発濃縮粉末化システムの概略構成を示す図である。 本発明に係る薄膜式蒸発濃縮粉末化システムの概略構成を示す図である。 本発明に係る蒸発装置の概略構成を示す図である。 蒸発装置が具備する可動式ブレード翼を示す図（断面図と側面図）である。 蒸発装置が具備する固定式ブレード翼を示す図（断面図と側面図）である。 蒸発装置が具備する可動式ブレード翼の他の実施形態を示す図（断面図と側面図）である。 蒸発装置が具備する固定式ブレード翼の他の実施形態を示す図（断面図）である。 同じ高さ位置に配設された４枚のブレード翼先端部（周方向に等間隔で設けられた４枚のブレード翼）の回動軌跡を示す図である。 従来の蒸発濃縮粉末化システムの概略構成を示す図である。

（薄膜式蒸発濃縮粉末化システムの主な用途）
図１に示す薄膜式蒸発濃縮粉末化システムは、流体の液体分の全部または一部を蒸発させて該流体に由来する濃縮物または乾燥物を生成するためのシステムに関するものである。このシステムの主な用途としては、例えば次に掲げるものが挙げられる。

公共、環境装置の用途：
（１）汚泥の高濃縮減容化
（２）放射能汚染物質（汚染廃液や汚染土壌）の分離・低減・減容化

工場廃液処理装置の用途：
（１）有機廃液や工場汚泥の減容化
（２）有価重金属又は、有価物の濃縮粉末回収
（３）染色用廃液の残渣、染料、糊分離
（４）排ガス洗浄液からの塩類の分離及び回収

高濃度食品廃液処理装置の用途：
（１）大豆煮汁の廃液濃縮及び有効成分の粉末化
（２）焼酎粕
（３）塩分含有廃水

溶剤回収装置の用途：
（１）塗装用洗浄廃液より溶剤回収
（２）合成繊維原料よりDMF、MMAの分離
（３）樹脂からの溶剤、ポリマー廃液からの溶剤、ポリマー分離

製造ラインへの用途：
（１）セラミック、アルミ酸ナトリウム、酸化鉄の粉末化
（２）農薬、染料の粉末化
（３）糖液の濃縮
（４）薬品の分離精製

（薄膜式蒸発濃縮粉末化システムの概略構成）
以下、処理対象である「流体」の具体例としてスラリー廃液（固体粒子が液体の中に懸濁している状態の廃液）を挙げて、薄膜式蒸発濃縮粉末化システムおよび蒸発装置の具体的実施形態について説明する。

図１に示す本発明の薄膜式蒸発濃縮粉末化システムは、主として、
・濃縮処理または粉末化処理の対象となる「スラリー廃液」を一時的に貯留しておくためのタンク３と、
・熱交換作用を利用して、スラリー廃液などの流体物を濃縮または乾燥するための蒸発装置５（薄膜式蒸発濃縮粉末化装置）と、
・タンク３と蒸発装置５との間に配設され両者に通じている流路７と、
・この流路７の途中に介在し、タンク３内のスラリー廃液を蒸発装置５のシリンダ３１内へ一定量を送り込むための圧送ポンプ９（定量ポンプ／圧送手段）と、
・蒸発装置５で生成され落下してきた濃厚液又は乾燥物（タンク３からのスラリー廃液由来のもの）を収容するための容器１１を有している。
なお、蒸発装置５に入り込む液量が変化すると蒸発条件が変わってしまうが、本実施形態で用いる圧送ポンプ９は、スラリー廃液の蒸発を定常に保って安定運転をするために、スラリー廃液を定量で送るようになっている。

タンク３は、蒸発装置５による濃縮処理または粉末化処理の対象である「スラリー廃液」を一時的に貯留している。このスラリー廃液は、放置しておくと固体粒子（スラリー廃液に含まれる固形分）が沈降して固液分離を生じるため、本実施形態では、図１に示すようにタンク内のスラリー廃液を攪拌機１３で撹拌し続ける。これにより、タンク３内での固形分の沈降を防止でき、スラリー廃液を均質状態でタンク外へ送り出すことができる。

送液管１５，１６を具備する流路７は、タンク３と蒸発装置５との間に配設されている。送液管１５の始端側はタンク３の排出口に接続され、送液管１６の終端側は蒸発装置５の流体入口３９に接続されている。送液管１５，１６の間には圧送ポンプ９が設けられている。

この圧送ポンプ９は、流路７を介してスラリー廃液を蒸発装置５へ向けて常に一定量を圧送する役割を担っている。このように定量圧送することで、蒸発装置に入り込む液量が一定となって蒸発条件が変わることがないので、スラリー廃液の蒸発を定常に保って安定運転できる。

圧送ポンプ９をなすポンプの種類は特に限定されないが、高濃度のスラリー廃液や、固形分が沈降しやすいスラリー廃液などを送出する場合には、例えば、定量性のあるスクリューポンプなどを用いてもよい。

流路７の一部をなす送液管１５は、図１に示すように、始端側が終端側よりも高位置にくるように配置されており、内側のスラリー廃液が終端側へ重力で流れ落ちるようになっている。また送液管１６も同様に、図１に示すように、始端側が終端側よりも高位置にくるように配置されており、勾配のついた送液管を伝ってスラリー廃液が終端側（流体入口３９の方）へ流れ落ちるようになっている。

しがたって、スラリー廃液がタンク３から排出された後、仮に送液管１５内において固形分が沈降した場合でも、沈降する固形分は該送液管の始端側（タンク３側）に逆戻りすることなく、圧送ポンプ９の方へ押し流される。また、スラリー廃液が圧送ポンプ９によって送出された後、仮に送液管１６内の途中で固形分が沈降した場合でも、沈降した固形分は該送液管の始端側（ポンプ９側）に逆戻りすることなく、蒸発装置５のシリンダ内へ押し流される。したがって、タンク３・流路７・圧送ポンプ９を図示するようにレイアウトすることで、沈降した固形分による流路７の閉塞を確実に防止できる。

なお、本実施形態では、図１に示すように流路７の液管１６に勾配（流体入口３９への接続部分が下側にくるような傾斜）をつけているが、図２に示すように送液管１６をほぼ水平に配置する態様も採用可能である。このように送液管１６を水平に配置した場合でも、沈降する固形分は該送液管の始端側（ポンプ９側）に逆戻りすることはなく、液流によって流体入口３９の方へ押し流されるので、該固形分による閉塞を確実に防止することが可能である。

このように本発明では、タンク３および圧送ポンプ９は、蒸発装置５の流体入口３９より上の高さ位置（又はほぼ同じ高さ位置）に設けられている。そして、流路７の接続先にある蒸発装置５では、そのシリンダ内に送り込まれたスラリー廃液を濃縮処理または乾燥処理する。以下、蒸発装置５の構成について具体的に説明する。

（蒸発装置の概略構成）
竪型の蒸発装置５は、図３に概略的に示すような内部構造を有しており、熱交換作用によってスラリー廃液を濃縮または乾燥する役割を担っている。

図３において、円筒状のシリンダ３１は、その周囲外側を囲繞するジャケット３３を有している。シリンダ３１を囲うジャケット３３の上部には、スチーム供給口３５が設けられており、該供給口３５を介して高温スチーム（蒸気）がジャケット３３内に供給される。また、ジャケット３３の下部には、スチーム排出口３６が設けられており、ジャケット内を循環し熱交換に供された高温スチームが該排出口３６を介して排出される。

ジャケット３３で覆われたシリンダ３１の上端側は、シリンダ上部密閉用の蓋体を成す天板３０によって閉塞されている。また、当該シリンダの下端に側は、スラリー廃液由来の濃厚液や乾燥物が通過できるように開口部が設けられている。

また、シリンダ３１の上方の側壁には、流体入口（廃液入口）３９が設けられている。この流体入口３９には、図１に示すようにタンク３に通ずる流路７が接続されており、タンク３からのスラリー廃液が流体入口３９を介してシリンダ３１内に定量的に流れ込むようになっている。

さらに、シリンダ３の側壁であって、流体入口３９よりも高い位置には、後述する熱交換作用を受けて生じた蒸気（スラリー廃液から生じた揮発成分）を排出するための排気口４１が設けられている。この排気口４１には、図示しないコンデンサなどに通ずる管路が接続されている。

シリンダ３１内に投入された流体は、後述する熱交換作用を受けて濃縮又は乾燥化し、シリンダ下端側の開口部を介して落下する。一方、熱交換作用を受けて生じたスラリー廃液の液体分由来の蒸気は、排気口４１を介してコンデンサなどへ送られる。

円筒状のシリンダ３１内の軸方向には、軸受によって回転自在に支持された回転シャフト４３が同軸的に設けられている。回転シャフト４３の上部側は、シリンダ上部を密閉する天板３０を水密状態で貫通している。天板３０を貫通して上方へ延びる回転シャフト４３の上端側に対しては、モータ４５からの回転駆動力がベルトプーリ機構を介して与えられる。濃縮乾燥運転時には、当該モータ４５を駆動させて回転シャフト４３を高速回転させる。

回転シャフト４３の流体入口３９に対向する部分には、円筒状の分散板４７が回転シャフト４３と一体回転可能に設けられている。また、この回転シャフト４３は、図３に示すように、シャフトに対して揺動可能（スイング自在）に設けられた複数の可動式ブレード翼５１と、シャフトに対して揺動不可能に固設された複数の固定式ブレード翼５２を具備している。

固定式ブレード翼５２，５２…は、シリンダ３１内の熱交換領域において、上側の固定翼ゾーンの範囲内に位置するように、回転シャフト４３の外周面に設けられている。一方、その下側の可動式ブレード翼５１，５１…は、シリンダ３１内の熱交換領域において、下側の可動翼ゾーンの範囲内に位置するように、回転シャフト４３の外周面に設けられている。

可動翼ゾーンにある可動式ブレード翼５１，５１…は、主に、シリンダ３１内の壁に付着している濃縮物や乾燥物を内壁面から掻取ったり、叩き落とす役割を担っている。一方、その上の固定翼ゾーンにある固定式ブレード翼５２，５２…は、主に、シリンダ３１の内壁面に沿って流れ落ちてくるスラリー廃液（またはその濃縮液）を薄膜状に展延する役割を担っている。

固定式ブレード翼５２が設けられた範囲内（固定翼ゾーン）では、スラリー廃液に対する熱交換作用の初期段階であり、液体部の蒸発はある程度進行しているが、シリンダ内壁面に粘性物や乾燥物が付着するには至っていない。そのため、この固定翼ゾーンの範囲内では、回動する固定式ブレード翼５２，５２…の先端部によって、スラリー廃液を薄膜状に展延する。

一方、可動式ブレード翼５１，５１…が設けられた範囲内（可動翼ゾーン）では、薄膜状態で流れ落ちるスラリー廃液に対する熱交換作用が更に進行しており、シリンダ内壁面に濃縮物または乾燥物が付着しはじめる。そこで、この可動翼ゾーンの範囲内では、回動する可動式ブレード翼５１，５１…の先端部によって、シリンダ内壁面の付着物を掻取る、又は叩き落とす。

以下、回転シャフト４３に設けられたブレード翼５１，５２に関連する構成について具体的に説明する。

（可動式ブレード翼に関連する構成）
図４に示すように、回転シャフト４３の外周面には、ブラケット６１，６１…が複数固設されており、該ブラケット６１，６１…は、周方向９０゜おきに配置されている。ブラケット６１，６１…のそれぞれには、ピンにより周方向にスイング自在に軸支されたベース部材６３が取り付けられており、該ベース６３によってブレード翼５１が保持されている。

この可動式ブレード翼５１の先端部と、シリンダ３１の内壁面との間には、微小クリアランス（１mm程度の隙間）が空いている。したがって、可動式ブレード翼５１の先端がシリンダ内壁面に直接的に接触して引っ掻くことはない。このように取り付けられた可動式ブレード翼５１は、シャフト４３が回転している間スイング自在であるため、掻取りや叩き落とし時の抵抗が過大になることを避けつつ、シリンダ内壁面に付着した濃縮物や乾燥物を掻取り又は叩き落とすことができる。

（固定式ブレード翼に関連する構成）
図５に示すように、固定式ブレード翼５２は、ベース部材などを介して回転シャフト４３の外周面に固定して取り付けられている。この固定式ブレード翼５２は、揺動不可能に回転シャフト４３に固定されているため、回転シャフトの稼働中にスイングすることはない。この固定式ブレード翼４３の先端と、シリンダ内壁面との間には、微小クリアランス（１mm程度の隙間）が空いている。

なお、上述したように、この固定式ブレード翼５２の主な役割は、回動時にその先端部によってスラリー廃液を薄膜状に展延することにあるので、揺動不能に固設されていても、蒸発装置の稼働に支障はない。

（蒸発濃縮粉末化処理の流れ）
図３に示す構成を具備する薄膜式蒸発濃縮装置５において、モータ４５を駆動させると、ベルトプーリ機構を介して伝達されたモータ４５からの駆動力によって、回転シャフト４３が軸受に支持された状態で、高速回転し始める。

この時、回転シャフト４３にスイング自在に設けられた可動式ブレード翼５１は、当該シャフト４３の回転に伴って生じる遠心力によって、ブラケット６１のピンに軸支された状態でシリンダ３１の内面に対し微小クリアランス（１mm程度の隙間）をあけて回動する。

そして、流体入口３９よりスラリー廃液を連続供給すると、該廃液は筒状の分散板４７の回転力により分散作用を受け、シリンダ３１の内壁面に薄膜状に展延するとともに、重力によってシリンダ３１の内壁面を伝わって下方へ流れ落ちてゆく。

そして、シリンダ内壁面を伝って流れ落ちるスラリー廃液が固定翼ゾーンに入ると、該スラリー廃液は、複数の固定式ブレード翼５２，５２…が高速旋回する状況下で、シリンダ３１の内壁面に対し薄膜状に展延する。この状況下で薄膜状態で流れ落ちるスラリー廃液は、ジャケット３３内を循環する高温スチームによって熱交換されて加熱される。そして、薄膜状で流れ落ちることで熱交換効率が飛躍的に上がるので、流れ落ちる過程での加熱によって、液体分の蒸発が促進する。

そして、シリンダ内壁面を伝って流れ落ちるスラリー廃液がその下の可動翼ゾーンに至ると、薄膜状態で流れ落ちるスラリー廃液に対する更なる熱交換作用により、該廃液のうちの揮発性成分（液分）の一部又は全部が蒸発して上昇し、排気口４１から排出される。

その結果、シリンダ３１の内壁面を流れ落ちるスラリー廃液は蒸発作用を受けてその濃度が高まって濃縮され、やがて、可動式ブレード翼５１によって叩き落とされてシリンダ下部の排出口から濃厚液が排出される。或いは、濃厚液の濃縮が更に進み、乾燥状態となってシリンダ内壁面に付着した乾燥物が、高速旋回する可動式ブレード翼５１の先端によって擦り落とされて、または叩き落とされて、粉末状の乾燥物として落下排出される。

このようにして排出された濃厚液または乾燥物は、自重により落下して、その下の容器内に収容される。

（蒸発装置の第２実施形態）
上述した実施形態では、図４や図５に示すように先端が真っ直ぐで平坦なブレード翼を用いていたが、このブレード翼の先端形状が定規のように平坦であるが故に、シリンダ内で生成される乾燥物や濃縮物の性状によっては、蒸発装置の運転に支障を招く虞があった。
すなわち、蒸発装置での処理を予定している流体のなかには、シリンダ内で熱交換作用を受けて、粘稠度が著しく高い濃縮物となってシリンダ内壁に付着したり、或いは、著しく硬く固まった乾燥物となってシリンダ内壁面に強固に付着するものもある。このような「粘稠度の高い濃縮物」や「硬く固まって付着した乾燥物」をシリンダ内壁から掻取ったり叩き落とす場合に、ブレード先端形状が定規の様に平坦だと、回動時の各ブレード翼が受ける抵抗や衝撃が過度に大きくなって、モータの動力が不安定になったり、また、周方向に並んだブレード翼に対する負荷がアンバランスになって、稼働時の蒸発装置に異常振動が発生するといった問題が生じうる。
そこで、シリンダ内壁に付着した濃縮物の粘稠度が高かったり、或いは、付着した乾燥物が硬く固まっていたとしても、ブレード翼に対する負荷を分散しつつ、シリンダ内壁から確実に濃縮物や乾燥物を掻取ったり叩き落とすことができる実施形態を発明した。以下、この実施形態の具体的特徴について説明する。

第２実施形態の蒸発装置では、上述した第１実施形態と比較して、ブレード翼の形状が相違する。

第２実施形態における可動式ブレード翼５１は、図６に示すように、断面「くの字状」（鋤状）に曲がった形状に形成され、且つ、その先端側が回動の進行方向に傾斜するように形成されている。また、可動式ブレード翼５１は、先端側が食事用のフォーク状に形成されている。ここでいう「フォーク状」とは、図６に示すように、幅広の先端歯５５とそれより小幅の切欠き（隙間）５６が交互に並んでいて、該先端歯５５が「くの字状」に曲がった形状である。
そして図７に示すように、固定式ブレード翼５２についても上記と同様に、断面「くの字状」（鋤状）に曲がった形状に形成され、且つ、先端側がフォーク状に形成されている。
なお、可動式ブレード翼５１、固定式ブレード翼５２は、前述した実施形態と同様に、シリンダ内の熱交換領域の可動翼ゾーンと固定翼ゾーンに配置されている（図３参照）。

図６に示すように、断面「くの字状」（鋤状）に曲がった形状に仕上げることで、曲がったブレードの先端歯５５が、壁面に付着した乾燥物を掬い取り易くなる。そのため、ブレード先端による掬い上げ効果が発揮され、ブレードの掻取り効果が飛躍的に向上する。また、先端側をフォーク状に形成することで、シリンダ内壁面の付着物に対する接触長さが減るので、各ブレード単体の掻取り抵抗を軽減することが可能になる。さらに、先端側に切欠き（隙間）５６を具備するフォーク状に形成することで、ブレード翼にかかる負荷が分散されて、モータの動力の安定が確保されるとともに、蒸発装置の異常振動が抑制される。

また本実施形態では、可動式ブレード翼５１は、図６に示すように、シャフト回転方向に複数配設されている。そして、各ブレード翼先端（先端歯５５）の回動軌跡が、図８に示すように、シャフト回転方向の前後のブレード翼先端（先端歯５５）の回動軌跡に一致しないように設けられている。固定式ブレード翼についても同様に構成されている。

すなわち、本実施形態では、図８に示すように、周方向に並んだブレード翼の先端歯５５の位置を相互にずらしているので、前後のブレード翼の先端歯５５の掻取り軌跡と完全一致することがない。このようにブレード翼をレイアウトすることにより、前方のブレード翼の先端歯５５で掻取れなかった付着物を、後方のブレード翼の先端歯５５で掻取ることができる。すなわち、周方向に配設されたブレード翼が相互補完するように、壁面の付着物を残すことなく全面的に掻取ることができる。

また、本実施形態では、図８に示すように、各ブレード翼の先端歯５５を幅広に形成しており、先端歯５５の掻取り軌跡が、前後のブレード翼の先端歯５５の掻取り軌跡と一部重複（すなわち前後のブレード翼の掻取り軌跡がオーバーラップ）するようになっている。したがって、ブレード翼の回動時において、シリンダ内壁面の付着物の掬いもれが無いといった効果が達成される。

このように、ブレードの先端歯５５をずらした位置に設けるとともに、先端歯５５の幅を少し広くすることで、ブレード単体の負担を低減しつつ、シリンダ内壁の付着物を全面にわたって掻取り掬い取ることが可能になる。

３ タンク
５ 蒸発装置（薄膜式蒸発濃縮粉末化装置）
７ 流路
９ 圧送ポンプ（圧送手段）
１１ 容器
１３ 攪拌機
１５ 送液管
１６ 送液管
３０ 天板
３１ シリンダ
３３ ジャケット
３５ スチーム供給口
３６ スチーム排出口
３９ 流体入口（廃液入口）
４１ 排気口
４３ 回転シャフト
４５ モータ
４７ 分散板
５１ 可動式ブレード翼（可動ブレード）
５２ 固定式ブレード翼（固定ブレード）
５５ 先端歯
５６ 切欠き
６１ ブラケット
６３ ベース部材
８１ 貯液タンク
８３ 蒸発装置
８５ 送液管
８７ 送液ポンプ
８９ 容器
９１ 流体入口
９３ 攪拌機
９５ 回転シャフト
９７ ブレード
９８ 円筒シリンダ

Claims (4)

1. スラリー状の流体を貯留するためのタンクと、
   前記流体の液体分の全部または一部を蒸発させるための蒸発装置と、
   前記タンクと前記蒸発装置との間に配設された前記流体用の流路と、
   前記流路を介して前記流体を蒸発装置へ向けて圧送するための圧送手段を具備し、
   前記タンクおよび前記圧送手段は、前記蒸発装置の流体入口より上の高さ位置又はほぼ同じ高さ位置に設けられている、ことを特徴とする薄膜式蒸発濃縮粉末化システム。
2. 請求項１に記載のシステムで用いる蒸発装置であって、
   流体用の流路を内側に有し、外部から加熱される円筒状シリンダと、
   シリンダ内の軸線位置に設けられたシャフトと、
   シャフトに対して揺動可能に設けられ、前記シリンダ内を回動する可動ブレードと、
   シャフトに対して揺動不可能に固設され、前記シリンダ内を回動する固定ブレードと、
   を具備し
   前記固定ブレードが上側に位置し、前記可動ブレードがその下側に位置するように、該ブレードが前記シャフトの外周面に設けられている、ことを特徴とする蒸発装置。
3. 請求項１に記載のシステムで用いる蒸発装置であって、
   流体用の流路を内側に有し、外部から加熱される円筒状シリンダと、
   シリンダ内の軸線位置に設けられたシャフトと、
   前記シャフトに設けられ、前記シリンダ内を回動するブレードと、を具備し、
   前記ブレードは、先端側に複数の切欠きを有するフォーク状に形成されているとともに、断面くの字状に曲がっている形状に形成されている、ことを特徴とする蒸発装置。
4. 前記ブレードは、シャフト回転方向に複数配設され、
   各ブレード先端部位の旋回軌跡が、シャフト回転方向の前後のブレード先端部位の旋回軌跡に一致しないように設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載の蒸発装置。