JP2016073947A - 横型遠心薄膜蒸発装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌翼を取り付けた回転軸を取り外して行う清掃を簡易に行うことができるようにして用途の制約をなくした横型遠心薄膜蒸発装置を提供すること。
【解決手段】撹拌翼３を取り付けた回転軸２を、槽本体１に着脱可能にされた一方の端板部材５に軸受５１及び軸封部５２を介して片持ちで支持し、この一方の端板部材５を、支持ガイド部材８を介して回転軸２の軸方向に槽本体１に対して進退可能に配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原料液に含まれる液体成分を蒸発させて濃縮するために使用される遠心薄膜蒸発装置に関し、特に、横置きの円筒状の槽本体を備えた横型遠心薄膜蒸発装置に関するものである。

従来、食品や化学品等の原料液に含まれる液体成分を蒸発させて濃縮するために、図６に示すような、円筒状の槽本体１の一端側に設けられた供給口１１から原料液Ｍ０を供給し、この原料液Ｍ０を回転軸２に取り付けた撹拌翼３によって槽本体１の加熱された内壁に沿って液膜を形成して原料液Ｍ０に含まれる液体成分を蒸発させて濃縮し、槽本体１の他端側に設けられた排出口１２及び排気口１３から、濃縮された材料Ｍ及び蒸発した液体成分の蒸気Ｍ１をそれぞれ排出するようにした遠心薄膜蒸発装置が汎用されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

ところで、この種の遠心薄膜蒸発装置としては、特許文献１〜２に開示されたような（図６に示すような）横置きの円筒状の槽本体１を備えた横型遠心薄膜蒸発装置と、特許文献３に開示されたような縦置きの円筒状の槽本体を備えた縦型遠心薄膜蒸発装置（図示省略。）とがあるが、いずれの場合も、遠心薄膜蒸発装置は、槽本体１の加熱された内壁に沿って形成する液膜の薄膜化により蒸発面積や伝熱効率を高めて短時間で原料液を高濃縮するために、槽本体の内壁と撹拌翼の外縁とのクリアランスを１〜数ｍｍ程度の寸法に、かつ、高精度に設定する必要があった。

このため、特に、図６に示すような、横型遠心薄膜蒸発装置においては、撹拌翼３を取り付けた回転軸２が、重力や撹拌力による影響により撓みやすいことから、回転軸２を、槽本体１に着脱可能にされた前後両方の端板部材５、６に、それぞれ軸受５１、６１及び軸封部５２、６２を介して両持ちで支持する構造を採用し、回転軸２が撓みにくいようにしていた。

実公昭４３−３２２１２号公報 特開２００７−２３号公報 特開２０００−２４４０２号公報

このように、従来の横型遠心薄膜蒸発装置は、回転軸２を、槽本体１に着脱可能にされた前後両方の端板部材５、６に、それぞれ軸受５１、６１及び軸封部５２、６２を介して両持ちで支持する構造を採用するようにされていたため、槽本体１の内部の清掃、特に、撹拌翼３を取り付けた回転軸２を取り外して清掃を行うためには、軸受５１、６１を分解した上で端板部材５、６を槽本体１から離脱させて行う必要があることから、多大な手数を要し、実質的には、撹拌翼を取り付けた回転軸を取り外して行う清掃が困難なため、１台の装置を多種製品の製造に使用する場合や、ファインケミカルや医薬品といったコンタミネーションを極度に嫌う技術分野には採用することが困難であった。

本発明は、上記従来の横型遠心薄膜蒸発装置の有する問題点に鑑み、撹拌翼を取り付けた回転軸を取り外して行う清掃を簡易に行うことができるようにして用途の制約をなくした横型遠心薄膜蒸発装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の横型遠心薄膜蒸発装置は、横置きの円筒状の槽本体の一端側に設けられた供給口から原料液を供給し、該原料液を回転軸に取り付けた撹拌翼によって槽本体の加熱された内壁に沿って液膜を形成して原料液に含まれる液体成分を蒸発させて濃縮し、槽本体の他端側に設けられた排出口及び排気口から、濃縮された材料及び蒸発した液体成分の蒸気をそれぞれ排出するようにした横型遠心薄膜蒸発装置において、前記撹拌翼を取り付けた回転軸を、槽本体に着脱可能にされた一方の端板部材に軸受を介して片持ちで支持し、該一方の端板部材を、支持ガイド部材を介して回転軸の軸方向に槽本体に対して進退可能に配設したことを特徴とする。

この場合において、槽本体に、他方の端板部材をヒンジを介して開閉可能に配設するとともに、該端板部材に覗き窓を設けることができる。

また、槽本体及び一方の端板部材を支持する支持ガイド部材を、架台上に配設するとともに、該架台を、移動可能にすることができる。

本発明の横型遠心薄膜蒸発装置によれば、撹拌翼を取り付けた回転軸を、槽本体に着脱可能にされた一方の端板部材に軸受を介して片持ちで支持し、該一方の端板部材を、支持ガイド部材を介して回転軸の軸方向に槽本体に対して進退可能に配設するようにすることにより、槽本体の内部の清掃を行う際に、撹拌翼を取り付けた回転軸を、一方の端板部材に取り付けた状態で、一方の端板部材ごと、支持ガイド部材を介して回転軸の軸方向に槽本体に対して後退させることによって、撹拌翼が槽本体の内壁等に接触することなく、槽本体から簡易に取り外すことができる。
これにより、槽本体の内部の清掃を、コンタミネーションのない、確実なものとすることができ、横型遠心薄膜蒸発装置を、１台の装置を多種製品の製造に使用する場合や、ファインケミカルや医薬品といったコンタミネーションを極度に嫌う技術分野にも適用することができるものとなる。

また、これにより、他方の端板部材には、従来の横型遠心薄膜蒸発装置のように軸受を設ける必要がなくなることから、他方の端板部材を、槽本体にヒンジを介して開閉可能に配設するとともに、該端板部材に覗き窓を設けることができ、装置の操作性及び使用性を向上することができる。

また、槽本体及び一方の端板部材を支持する支持ガイド部材を、架台上に配設するとともに、該架台を、移動可能にすることにより、装置の機動性を向上し、設備機器のレイアウトの変更等を容易に行うことができるようにすることができる。

本発明の横型遠心薄膜蒸発装置の一実施例を示す全体図である。 同左側面図である。 同右側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 従来の横型遠心薄膜蒸発装置を示し、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

以下、本発明の横型遠心薄膜蒸発装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図５に、本発明の横型遠心薄膜蒸発装置の一実施例を示す。
この横型遠心薄膜蒸発装置は、横置きの円筒状の槽本体１の一端側に設けられた供給口１１から原料液Ｍ０を供給し、この原料液Ｍ０を回転軸２に取り付けた撹拌翼３によって槽本体１の加熱された内壁に沿って液膜を形成して原料液Ｍ０に含まれる液体成分を蒸発させて濃縮し、槽本体１の他端側に設けられた排出口１２及び排気口１３から、濃縮された材料Ｍ及び蒸発した液体成分の蒸気Ｍ１をそれぞれ排出するようにしている。

そして、撹拌翼３を取り付けた回転軸２を、槽本体１に着脱可能にされた一方の端板部材５に軸受５１及び軸封部５２を介して片持ちで支持し、この一方の端板部材５を、支持ガイド部材８を介して回転軸２の軸方向に槽本体１に対して進退可能に配設するようにしている。

この場合において、槽本体１の内壁及び撹拌翼３の外縁は、槽本体１の内壁に沿って形成される液膜に対して、撹拌翼３の回転による遠心力による背圧力（液膜を逆向きに押し戻そうとする力）を付与することで、原料液Ｍ０の滞留時間を調整できるようにするために、供給口１１から排出口１２に向けて、回転軸２の中心軸に対して、テーパー角度が１°〜５°、本実施例においては、２°程度となるように、縮径する方向に傾斜させて形成するようにしている。

槽本体１の内壁と撹拌翼３の外縁とのクリアランスは、実施例においては、１〜数ｍｍ程度の寸法に設定するようにしている。

槽本体１の内壁を加熱するために、槽本体１の外周側には、ジャケット４を形成し、槽本体１とジャケット４との間に形成された空間に蒸気等の熱媒Ｓを、熱媒供給口４１から供給し、熱媒排出口４２から排出するようにしている。

蒸発した液体成分の蒸気Ｍ１を排出する排気口１３は、吸引減圧装置（図示省略。）によって槽本体１の内部を減圧できるようにすることによって、原料液Ｍ０に含まれる液体成分の蒸発を促進し、槽本体１の内壁を加熱することと併せて、短時間で高濃縮、例えば、数倍から数十倍、具体的には、２０倍程度まで濃縮された材料Ｍを得ることができるようにしている。

槽本体１に着脱可能にされた一方の端板部材５に回転軸２を片持ちで支持する軸受５１には、汎用の軸受を用いることができるが、電動機７によって高速回転、例えば、数十〜数百回転／分される回転軸２を、重力や撹拌力による影響により撓むことなく、槽本体１の内壁と撹拌翼３の外縁とのクリアランスを一定に維持して、片持ちで支持できるものを用いる必要がある。

一方の端板部材５と回転軸２との間の軸封部５２には、油溝シール、ラビリンスシール、ガスシール等の非接触方式又は回転軸２に摺接するシール部材を用いた接触方式の汎用の軸封機構を、単独で又はこれらを組み合わせて用いることができる。

槽本体１と一方の端板部材５との連結機構は、フランジ同士の連結等に用いられる汎用の連結機構を用いることができるが、本実施例においては、工具が不要で、迅速に着脱作業を行うことができるクラッチリング機構を用いるようにしている。

一方の端板部材５を、回転軸２の軸方向に槽本体１に対して進退可能に配設するための支持ガイド部材８には、本実施例において用いている直動軸受機構８１のほか、レール・車輪機構、その他の汎用の支持ガイド機構を用いることができる。
なお、本実施例においては、一方の端板部材５の進退操作を、作業者が行うようにしているが、電動機やシリンダ等の任意の駆動機構を設けるようにすることもできる。

そして、このように、槽本体１に着脱可能にされた一方の端板部材５に回転軸２を片持ちで支持するようにすることにより、他方の端板部材６には、従来の横型遠心薄膜蒸発装置のように軸受を設ける必要がなくなることから、他方の端板部材６を、槽本体１にヒンジ６４を介して開閉可能に配設するとともに、この他方の端板部材６に覗き窓６５を設けるようにしている。
なお、槽本体１と他方の端板部材６との連結機構６３には、フランジ同士の連結等に用いられる汎用の連結機構を用いることができる。
これにより、装置の操作性及び使用性を向上することができる。

槽本体１及び一方の端板部材５を支持する支持ガイド部材８は、架台９上に配設するようにし、この架台９を、接地部材９１及びキャスター９２を選択的に使用して、移動可能にするようにしている。
これにより、装置の機動性を向上し、設備機器のレイアウトの変更等を容易に行うことができるようにしている。

次に、この横型遠心薄膜蒸発装置の運転方法について説明する。
（１）槽本体１とジャケット４との間に形成された空間に蒸気等の熱媒Ｓを、熱媒供給口４１から供給し、熱媒排出口４２から排出することにより、槽本体１の内部を加熱する。
（２）槽本体１の他端側に設けられた排気口１３から、吸引減圧装置（図示省略。）により排気を行うことによって、槽本体１の内部を減圧する。
（３）電動機７により回転軸２を高速回転することによって、槽本体１の内壁と撹拌翼３の外縁とのクリアランスを一定に維持しながら撹拌翼３を旋回させながら、槽本体１の一端側に設けられた供給口１１から原料液Ｍ０を供給し、この原料液Ｍ０を撹拌翼３によって槽本体１の加熱された内壁に沿って液膜を形成して原料液Ｍ０に含まれる液体成分を連続的に蒸発させて濃縮する。
（４）槽本体１の他端側に設けられた排出口１２から、濃縮された材料Ｍを排出する。
（５）槽本体１の他端側に設けられた排気口１３から、吸引減圧装置（図示省略。）により排気を行うことによって、蒸発した液体成分の蒸気Ｍ１を排出する。

そして、この横型遠心薄膜蒸発装置は、撹拌翼３を取り付けた回転軸２を、槽本体１に着脱可能にされた一方の端板部材５に軸受５１及び軸封部５２を介して片持ちで支持し、この一方の端板部材５を、支持ガイド部材８を介して回転軸２の軸方向に槽本体１に対して進退可能に配設するようにすることにより、槽本体１の内部の清掃を行う際に、撹拌翼３を取り付けた回転軸２を、一方の端板部材５に取り付けた状態で、一方の端板部材５ごと、支持ガイド部材８を介して回転軸２の軸方向に槽本体１に対して後退させることによって、撹拌翼３が槽本体１の内壁等に接触することなく、槽本体１から簡易に取り外すことができる。
これにより、槽本体１の内部の清掃を、コンタミネーションのない、確実なものとすることができ、横型遠心薄膜蒸発装置を、１台の装置を多種製品の製造に使用する場合や、ファインケミカルや医薬品といったコンタミネーションを極度に嫌う技術分野にも適用することができるものとなる。

以上、本発明の横型遠心薄膜蒸発装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の横型遠心薄膜蒸発装置は、撹拌翼を取り付けた回転軸を取り外して行う清掃を簡易に行うことができるようにして用途の制約をなくすようにしたものであることから、１台の装置を多種製品の製造に使用する場合や、ファインケミカルや医薬品といったコンタミネーションを極度に嫌う技術分野を始めとして、食品や化学品等の技術分野において、原料液に含まれる液体成分を蒸発させて濃縮するための用途に広く用いることができる。

１ 槽本体
１１ 供給口
１２ 排出口
１３ 排気口
２ 回転軸
３ 撹拌翼
４ ジャケット
５ 端板部材
５１ 軸受
５２ 軸封部
６ 端板部材
６４ ヒンジ
６５ 覗き窓
７ 電動機
８ 支持ガイド部材
９ 架台
９１ 接地部材
９２ キャスター
Ｍ０ 原料液
Ｍ 濃縮された材料
Ｍ１ 蒸気

Claims (3)

1. 横置きの円筒状の槽本体の一端側に設けられた供給口から原料液を供給し、該原料液を回転軸に取り付けた撹拌翼によって槽本体の加熱された内壁に沿って液膜を形成して原料液に含まれる液体成分を蒸発させて濃縮し、槽本体の他端側に設けられた排出口及び排気口から、濃縮された材料及び蒸発した液体成分の蒸気をそれぞれ排出するようにした横型遠心薄膜蒸発装置において、前記撹拌翼を取り付けた回転軸を、槽本体に着脱可能にされた一方の端板部材に軸受を介して片持ちで支持し、該一方の端板部材を、支持ガイド部材を介して回転軸の軸方向に槽本体に対して進退可能に配設したことを特徴とする横型遠心薄膜蒸発装置。
2. 槽本体に、他方の端板部材をヒンジを介して開閉可能に配設するとともに、該端板部材に覗き窓を設けたことを特徴とする請求項１記載の横型遠心薄膜蒸発装置。
3. 槽本体及び一方の端板部材を支持する支持ガイド部材を、架台上に配設するとともに、該架台を、移動可能にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の横型遠心薄膜蒸発装置。

Images