JP2016073961A - Concentration system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concentration system devised to prevent a decrease in efficiency of heat transfer to an evaporation surface and dirt of heat-radiating heat exchanger while aiming at an improvement in thermal efficiency.SOLUTION: A concentration system comprises a concentrator 2 that evaporates a solvent component to concentrate a treatment target liquid by being contacted to the treatment target liquid with an evaporation face 221a heated by vapor, a capacitor 4 that cools solvent vapor, an evaporator 3 that produces vapor by heating drain, a heat pump 5 having a heat-absorbing heat exchanger 51 and a heat-radiating heat exchanger 52, a first circulation flow passage 61 that is a cooling water passage and couples the capacitor 4 with the heat-absorbing heat exchanger 51, and a second circulation flow passage 2 that is a heated water passage and couples the heat-radiating heat exchanger 52 with the evaporator 3. The evaporator 3 is separately provided with a cylinder side S3 where the heated water passes within a production space S4 that produces vapor from supplied drain to heat the drain within the production space S4 with the heated water passing through the cylinder side S3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

蒸気によって加熱される蒸発面を有し、この蒸発面に被処理液を接触させることにより溶媒成分を蒸発させ被処理液を濃縮する濃縮装置を備えた濃縮システムに関する。   The present invention relates to a concentration system having an evaporation surface heated by steam and having a concentration device for concentrating the liquid to be processed by evaporating a solvent component by bringing the liquid to be processed into contact with the evaporation surface.

酵素、抗生物質抽出液、蛋白水溶液、発酵液、各種調味料、各種エキス、油脂、ビタミン類、合成化学製品、排液等の各種液体を濃縮する濃縮システムが知られている。以下、濃縮システムにおいて濃縮される液体を被処理液と称することがある。   Concentration systems that concentrate various liquids such as enzymes, antibiotic extracts, aqueous protein solutions, fermentation liquids, various seasonings, various extracts, oils and fats, vitamins, synthetic chemical products, and drainage are known. Hereinafter, the liquid concentrated in the concentration system may be referred to as a liquid to be processed.

濃縮システムは、被処理液の溶媒成分を蒸発させる濃縮装置や、被処理液から蒸発した溶媒を冷却するコンデンサ等を備えたものが一般的である。濃縮装置は、ボイラ等から供給された蒸気によって加熱される蒸発面を有しており、この加熱された蒸発面に被処理液を接触させることで溶媒成分を蒸発させる。溶媒成分が蒸発することによって濃縮された被処理液は、濃縮装置からタンク等に回収される。以下、蒸発面を加熱する蒸気と区別して、被処理液から蒸発した溶媒を溶媒蒸気と称することがある。   A concentration system generally includes a concentrator that evaporates the solvent component of the liquid to be processed, a condenser that cools the solvent evaporated from the liquid to be processed, and the like. The concentrator has an evaporation surface that is heated by steam supplied from a boiler or the like, and causes the liquid to be treated to come into contact with the heated evaporation surface to evaporate the solvent component. The liquid to be processed concentrated by evaporation of the solvent component is collected from the concentrator to a tank or the like. Hereinafter, the solvent evaporated from the liquid to be treated may be referred to as solvent vapor, as distinguished from vapor that heats the evaporation surface.

ところで、濃縮装置には、例えば液膜上昇式、流下式、遠心式等の各種形態のものが採用されている。液膜上昇式の濃縮装置は、加熱缶と蒸発缶を有するものである。加熱缶は、例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器(多管円筒式熱交換器)からなり、上下方向に延在した伝熱管がケーシング内に多数設けられている。これら伝熱管は、被処理液が流入するものである。液膜上昇式の濃縮装置では、ケーシング内に蒸気を供給することによって伝熱管を加熱し、伝熱管に流入した被処理液から溶媒成分を蒸発させる。すなわち、液膜上昇式の濃縮装置は、蒸気によって加熱される伝熱管の内周面に被処理液を接触させることにより被処理液から溶媒成分を蒸発させるものであり、伝熱管の内周面が蒸発面になる。なお、溶媒蒸気と濃縮された被処理液は蒸発缶内に吹き込まれ、蒸発缶内において溶媒蒸気と被処理液が分離される。   By the way, various types of concentrators such as a liquid film ascending type, a flowing down type, and a centrifugal type are employed. The liquid film raising type concentrator includes a heating can and an evaporator. The heating can is, for example, a shell and tube heat exchanger (multi-tubular cylindrical heat exchanger), and a large number of heat transfer tubes extending in the vertical direction are provided in the casing. These heat transfer tubes are used to receive the liquid to be processed. In the liquid film raising type concentrator, the heat transfer tube is heated by supplying steam into the casing, and the solvent component is evaporated from the liquid to be treated flowing into the heat transfer tube. That is, the liquid film rising type concentrator evaporates the solvent component from the liquid to be processed by bringing the liquid to be processed into contact with the inner peripheral surface of the heat transfer tube heated by the steam, and the inner peripheral surface of the heat transfer tube. Becomes the evaporation surface. The solvent vapor and the liquid to be treated are blown into the evaporator, and the solvent vapor and the liquid to be treated are separated in the evaporator.

流下式の濃縮装置は、例えばケーシング内に、水平方向に対し所定角度傾斜した状態で配置された蒸発板を有するものであり、蒸発板の下面側に蒸気を供給することによって蒸発板を加熱する。この加熱された蒸発板の上面に被処理液を流下させることによって被処理液から溶媒成分を蒸発させる。すなわち、流下式の濃縮装置は、蒸気によって加熱される蒸発板の上面に被処理液を接触させることにより被処理液から溶媒成分を蒸発させるものであり、蒸発板の上面が蒸発面になる。   A flow-down type concentrator has an evaporation plate disposed in a casing at a predetermined angle with respect to the horizontal direction, for example, and heats the evaporation plate by supplying steam to the lower surface side of the evaporation plate. . The solvent component is evaporated from the liquid to be processed by flowing the liquid to be processed onto the upper surface of the heated evaporation plate. That is, the flow down type concentrator evaporates the solvent component from the liquid to be processed by bringing the liquid to be processed into contact with the upper surface of the evaporation plate heated by steam, and the upper surface of the evaporation plate becomes the evaporation surface.

また、遠心式の濃縮装置は、例えばケーシング内に、水平方向に延在する回転軸を中心にして高速回転する蒸発板を有するものであり、この蒸発板は、例えばすり鉢状に形成されている。遠心式の濃縮装置では、蒸発板を回転させながら蒸発板の外周面側のジャケット部に蒸気を供給することによって蒸発板を加熱し、蒸発板の内側面における、回転中心側に向けて被処理液を供給する。供給された被処理液は、加熱された蒸発板の内側面を、蒸発板の高速の回転により発生する遠心力によって外側に向かって液膜状態を維持して流れるため、蒸発板の内側面を流れる間に溶媒成分が効果的に蒸発する。すなわち、遠心式の濃縮装置は、蒸気によって加熱されながら高速回転する蒸発板の内側面に被処理液を接触させることにより被処理液から溶媒成分を蒸発させるものであり、蒸発板の内側面が蒸発面になる。   The centrifugal concentrator has, for example, an evaporation plate that rotates at high speed around a rotation axis extending in the horizontal direction in a casing, and this evaporation plate is formed in a mortar shape, for example. . In the centrifugal concentrator, the evaporation plate is heated by supplying steam to the jacket part on the outer peripheral surface side of the evaporation plate while rotating the evaporation plate, and is processed toward the rotation center side on the inner surface of the evaporation plate. Supply liquid. The supplied liquid to be treated flows on the inner surface of the heated evaporation plate while maintaining the liquid film state toward the outer side due to the centrifugal force generated by the high-speed rotation of the evaporation plate. The solvent component effectively evaporates during the flow. That is, the centrifugal concentrator evaporates the solvent component from the liquid to be processed by bringing the liquid to be processed into contact with the inner surface of the evaporation plate that rotates at high speed while being heated by steam. It becomes an evaporation surface.

これらの濃縮装置を備えた濃縮システムでは、コンデンサにおいて溶媒蒸気が冷却水で冷却される。溶媒蒸気と熱交換することによって温度上昇した冷却水は、一般的にクーリングタワーで冷却され、溶媒蒸気から冷却水に移動した熱が大気に放出される。なお、温度上昇した冷却水を冷凍機によって冷却する場合があるが、この場合にはエネルギーを消費して冷却することになる。また、ボイラ等から供給された蒸気が凝縮することで得られるドレンは、熱を回収せずにそのまま排水される場合がある。これらのように、従来の濃縮システムでは、捨てている熱量が多く、熱効率の観点で改善の余地がある。   In the concentration system including these concentration devices, the solvent vapor is cooled with cooling water in the condenser. The cooling water whose temperature has been increased by exchanging heat with the solvent vapor is generally cooled by a cooling tower, and the heat transferred from the solvent vapor to the cooling water is released to the atmosphere. In some cases, the cooling water whose temperature has risen is cooled by a refrigerator. In this case, energy is consumed and cooling is performed. Moreover, the drain obtained by condensing the vapor | steam supplied from the boiler etc. may be drained as it is, without collect | recovering heat | fever. As described above, in the conventional concentration system, a large amount of heat is discarded, and there is room for improvement in terms of thermal efficiency.

そこで、溶媒蒸気およびドレンの熱を利用することにより、熱効率の改善を図ろうとする濃縮システムが提案されている(例えば、特許文献1等参照)。特許文献1に記載された濃縮システムは、遠心式の濃縮装置、コンデンサ、ヒートポンプおよび水タンクを備えている。ヒートポンプは、コンデンサに接続した吸熱用熱交換器と、水タンクに接続した放熱用熱交換器を有している。また、濃縮装置は、コンデンサと水タンクそれぞれに接続している。濃縮装置で被処理液から蒸発した溶媒はコンデンサに送られ、吸熱用熱交換器からコンデンサに供給された冷却水によって冷却される。これによって、溶媒蒸気は凝縮し、溶媒蒸気の顕熱と凝縮する際の潜熱が冷却水に移動して冷却水は温度上昇する。温度上昇した冷却水は、吸熱用熱交換器に供給され、溶媒蒸気から移動した熱が吸熱用熱交換器に回収される。濃縮装置内で凝縮することで得られるドレンは、一旦水タンクに貯留された後、水タンクから放熱用熱交換器に供給される。放熱用熱交換機では、吸熱用熱交換器で回収した熱を利用してドレンが温度上昇する。この温度上昇したドレンを水タンク内に噴霧することで蒸気が生成される。この蒸気が濃縮装置の蒸発板に供給され、蒸発面が加熱される。このようにして、特許文献1に記載された濃縮システムでは、溶媒蒸気およびドレンの熱を利用することにより、熱効率の向上を図ろうとしている。   Then, the concentration system which aims at the improvement of thermal efficiency by utilizing the heat | fever of solvent vapor | steam and drain is proposed (for example, refer patent document 1 etc.). The concentration system described in Patent Document 1 includes a centrifugal concentration device, a condenser, a heat pump, and a water tank. The heat pump has a heat-absorbing heat exchanger connected to the capacitor and a heat-dissipating heat exchanger connected to the water tank. The concentrator is connected to each of the condenser and the water tank. The solvent evaporated from the liquid to be treated by the concentrator is sent to the condenser and cooled by the cooling water supplied to the condenser from the heat absorption heat exchanger. As a result, the solvent vapor condenses, the sensible heat of the solvent vapor and the latent heat when condensing move to the cooling water, and the temperature of the cooling water rises. The cooling water whose temperature has risen is supplied to an endothermic heat exchanger, and the heat transferred from the solvent vapor is recovered by the endothermic heat exchanger. The drain obtained by condensing in the concentrator is once stored in the water tank, and then supplied from the water tank to the heat dissipation heat exchanger. In the heat dissipation heat exchanger, the temperature of the drain rises using the heat recovered by the heat absorption heat exchanger. Steam is generated by spraying the drain having the increased temperature into the water tank. This vapor is supplied to the evaporation plate of the concentrator and the evaporation surface is heated. Thus, the concentration system described in Patent Document 1 attempts to improve the thermal efficiency by utilizing the heat of the solvent vapor and drain.

特開2012−206035号公報JP 2012-206035 A

しかしながら、特許文献1に記載された濃縮システムでは、ドレンを水タンク内に噴霧することで蒸気を生成する際に液滴(ミスト)が生じ、この液滴が蒸気と一緒に濃縮装置に入り込んでしまう場合がある。濃縮装置に入り込んだ液滴が蒸発板に付着すると蒸発面への伝熱効率が低下してしまう。また、特許文献1に記載された濃縮システムでは、濃縮装置から回収され、水タンクに一旦貯留されたドレンを、放熱用熱交換器の熱媒体として利用している。ドレンには、濃縮装置から、あるいは水タンクにおいて、ダストに代表される様々な汚れの成分(以下、ダスト等と略す)が混入する可能性があり、そのドレンを熱媒体として利用していることから放熱用熱交換器が汚れてしまう場合がある。   However, in the concentration system described in Patent Document 1, droplets (mist) are generated when steam is generated by spraying drain into a water tank, and these droplets enter the concentrator together with the steam. May end up. If the droplets that have entered the concentrator adhere to the evaporation plate, the efficiency of heat transfer to the evaporation surface will be reduced. Moreover, in the concentration system described in Patent Document 1, the drain collected from the concentrator and temporarily stored in the water tank is used as the heat medium of the heat exchanger for heat dissipation. There is a possibility that various contaminants typified by dust (hereinafter abbreviated as dust) may be mixed in the drain from the concentrator or in the water tank, and that drain is used as a heat medium. The heat exchanger for heat dissipation may get dirty.

本発明は上記事情に鑑み、熱効率の向上を図りつつ、蒸発面への伝熱効率の低下と放熱用熱交換器の汚れを防ぐ工夫がなされた濃縮システムを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a concentrating system that is devised to prevent a decrease in heat transfer efficiency to an evaporation surface and contamination of a heat-dissipating heat exchanger while improving heat efficiency.

上記目的を解決する本発明の濃縮システムは、蒸気によって加熱される蒸発面を有し該蒸発面に被処理液を接触させることにより溶媒成分を蒸発させ該被処理液を濃縮する濃縮装置と、
前記被処理液から蒸発した溶媒を冷却するコンデンサと、
前記蒸気が前記濃縮装置内で凝縮することで得られるドレンが供給され、供給されたドレンを加熱して該蒸気を生成する蒸発器と、
吸熱用熱交換器および放熱用熱交換器を有するヒートポンプと、
前記コンデンサにおいて前記溶媒と熱交換することによって温度上昇した第1熱媒体の流路であって、前記コンデンサと前記吸熱用熱交換器を結んだ第1循環流路と、
前記放熱用熱交換器において温度上昇した第2熱媒体の流路であって、該放熱用熱交換器と前記蒸発器を結んだ第2循環流路とを備え、
前記蒸発器は、供給されたドレンから前記蒸気を生成する生成空間内に、前記第2熱媒体が通過する通過経路が別途設けられ、該通過経路を通過する第2熱媒体によって該生成空間内のドレンを加熱するものであることを特徴とする。
The concentrating system of the present invention that solves the above-described object has a concentrating device that has an evaporation surface heated by steam and that concentrates the liquid to be processed by evaporating the solvent component by contacting the liquid to be processed with the evaporation surface.
A condenser for cooling the solvent evaporated from the liquid to be treated;
An evaporator for supplying the drain obtained by condensing the steam in the concentrator, and heating the supplied drain to generate the steam;
A heat pump having a heat exchanger for heat absorption and a heat exchanger for heat dissipation;
A flow path of a first heat medium whose temperature is increased by heat exchange with the solvent in the capacitor, and a first circulation flow path connecting the capacitor and the heat-absorbing heat exchanger;
A flow path of a second heat medium whose temperature has increased in the heat-dissipating heat exchanger, the heat-dissipating heat exchanger comprising a second circulation flow path connecting the heat-dissipating heat exchanger and the evaporator;
The evaporator is provided with a separate passage for the second heat medium to pass through in the generation space for generating the steam from the supplied drain, and the second heat medium passing through the passage passes through the generation space. The drain is heated.

ここで、前記蒸発器は、前記生成空間の他、ドレンを貯留する貯留空間を有するものであり、前記通過経路は、前記生成空間内および前記貯留空間内に別途設けられたものであってもよい。ここにいう別途とは、生成空間および貯留空間とは仕切られて設けられた別の系(独立した系)であることを意味する。また、前記濃縮装置は、液膜上昇式のものであってもよく、前記蒸発面は、該濃縮装置の伝熱管における内周面であってもよい。さらに、前記濃縮装置は、流下式のものであってもよく、前記蒸発面は、前記被処理液を流下させる蒸発板の上面であってもよい。前記蒸発器は、シェルアンドチューブ式熱交換器であってもよい。   Here, the evaporator has a storage space for storing drain in addition to the generation space, and the passage route may be separately provided in the generation space and the storage space. Good. The term "separate" here means that the generation space and the storage space are separate systems (independent systems) provided in a partitioned manner. The concentrating device may be of a liquid film rising type, and the evaporation surface may be an inner peripheral surface of a heat transfer tube of the concentrating device. Further, the concentrating device may be a flow-down type, and the evaporation surface may be an upper surface of an evaporation plate that allows the liquid to be processed to flow down. The evaporator may be a shell and tube heat exchanger.

本発明の濃縮システムによれば、前記コンデンサでは、前記溶媒と前記第1熱媒体との間で熱交換がなされ、前記溶媒の顕熱と該溶媒が凝縮する際の潜熱が移動して該第1熱媒体は温度上昇する。温度上昇した前記第1熱媒体は、前記第1循環流路を流れて前記吸熱用熱交換器に供給され、前記溶媒から移動した熱が該吸熱用熱交換器に回収される。前記放熱用熱交換器では、前記溶媒から回収した熱によって前記第2熱媒体が温度上昇する。温度上昇した前記第2熱媒体は前記第2循環流路を流れて前記蒸発器に供給される。前記蒸発器では、前記第2熱媒体によって前記ドレンを加熱することで前記蒸気を生成する。このように、前記溶媒の熱および前記ドレンの熱を利用して前記蒸気を生成することで、熱効率の向上を図ることができる。また、前記通過経路を通過する前記第2熱媒体によって前記蒸発器内のドレンを加熱し前記蒸気を生成するため、特許文献1に記載された濃縮システムのように液滴が生じにくくなり、液滴が付着することで前記蒸発面への伝熱効率が低下することが大幅に抑制される。さらに、前記第2熱媒体の流路の一部である前記通過経路は、前記生成空間内に別途設けられたものであるため、前記第2熱媒体の流路は、前記通過経路と前記第2循環流路とからなる閉じた流路になり、該第2熱媒体にダスト等が混入しにくく前記放熱用熱交換器が汚れることを防ぐことができる。   According to the concentration system of the present invention, in the condenser, heat exchange is performed between the solvent and the first heat medium, and sensible heat of the solvent and latent heat when the solvent condenses move to move the first heat medium. One heating medium rises in temperature. The first heat medium whose temperature has risen flows through the first circulation channel and is supplied to the heat absorption heat exchanger, and the heat transferred from the solvent is recovered by the heat absorption heat exchanger. In the heat dissipation heat exchanger, the temperature of the second heat medium rises due to the heat recovered from the solvent. The second heat medium whose temperature has risen flows through the second circulation channel and is supplied to the evaporator. In the evaporator, the steam is generated by heating the drain by the second heat medium. Thus, the heat efficiency can be improved by generating the vapor using the heat of the solvent and the heat of the drain. Further, since the drain in the evaporator is heated by the second heat medium passing through the passage path to generate the vapor, liquid droplets are hardly generated as in the concentration system described in Patent Document 1, A drop in heat transfer efficiency to the evaporation surface due to the adhesion of the droplets is greatly suppressed. Furthermore, since the passage path that is a part of the flow path of the second heat medium is provided separately in the generation space, the flow path of the second heat medium is connected to the passage path and the first passage. It becomes a closed flow path composed of two circulation flow paths, and dust or the like is hardly mixed into the second heat medium, and the heat-radiating heat exchanger can be prevented from becoming dirty.

また、本発明の濃縮システムにおいて、前記濃縮装置は、前記蒸発面が回転するものであり、該蒸発面の回転中心側に向けて前記被処理液が供給され、供給された前記被処理液が、該蒸発面の回転による遠心力によって外側に向かって液膜状に流れるものであってもよい。   In the concentrating system of the present invention, the concentrating device is such that the evaporation surface rotates, the processing liquid is supplied toward the rotation center side of the evaporation surface, and the supplied processing liquid is Further, the liquid may flow toward the outside in the form of a liquid film by centrifugal force generated by the rotation of the evaporation surface.

こうすることで、前記被処理液が液膜状に流れる間に、該被処理液から前記溶媒成分を蒸発させることができ、特に、熱変性を受けやすい被処理液を濃縮する場合に好適である。なお、特許文献1に記載された濃縮システムのように、蒸気を生成する際に液滴が生じてしまう構成では、この液滴が、前記蒸発面を構成する部材に付着し、該蒸発面が回転する際の回転のバランスを崩してしまう場合がある。前述したように、本発明の濃縮システムは、前記蒸気を生成する際に液滴が生じることがないため、前記蒸発面が回転する構成であっても不都合は生じない。   By doing so, the solvent component can be evaporated from the liquid to be processed while the liquid to be processed flows in the form of a liquid film, which is particularly suitable when concentrating the liquid to be processed that is susceptible to thermal denaturation. is there. Note that, in the configuration in which droplets are generated when generating steam as in the concentration system described in Patent Document 1, the droplets adhere to the members constituting the evaporation surface, and the evaporation surface is There is a case where the balance of rotation at the time of rotation is lost. As described above, since the concentration system of the present invention does not generate droplets when generating the vapor, there is no inconvenience even if the evaporation surface rotates.

さらに、本発明の濃縮システムにおいて、前記生成空間から、前記蒸気を前記蒸発面に供給するまでの空間を減圧する減圧手段を備えてもよい。   Furthermore, the concentration system of the present invention may further include a decompression unit that decompresses a space from the generation space until the vapor is supplied to the evaporation surface.

前記減圧手段によって、前記生成空間から、前記蒸気を前記蒸発面に供給するまでの空間を減圧することで、該生成空間においてドレンの沸点が下がり、低温で蒸気を発生させやすくなる。   By depressurizing the space from the production space to supplying the vapor to the evaporation surface by the decompression means, the boiling point of the drain is lowered in the production space, and the vapor is easily generated at a low temperature.

また、本発明の濃縮システムにおいて、前記蒸発器で生成された蒸気を、前記蒸発面に供給される前に圧縮する圧縮機を備えてもよい。   The concentration system of the present invention may further include a compressor that compresses the steam generated by the evaporator before being supplied to the evaporation surface.

前記圧縮機によって前記蒸気を圧縮することで該蒸気を温度上昇させ、より高温の蒸気によって前記蒸発面を加熱することができる。   By compressing the steam by the compressor, the temperature of the steam can be increased, and the evaporation surface can be heated by a higher temperature steam.

本発明によれば、熱効率の向上を図りつつ、蒸発面への伝熱効率の低下と放熱用熱交換器の汚れを防ぐ工夫がなされた濃縮システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the improvement system which made the device which prevents the fall of the heat transfer efficiency to an evaporation surface and the contamination of the heat exchanger for thermal radiation was achieved, improving a thermal efficiency can be provided.

本発明の一実施形態に相当する濃縮システムの一例を示す系統図である。It is a systematic diagram showing an example of a concentration system corresponding to one embodiment of the present invention. (a)は、図1に示す濃縮装置を拡大して示す図であり、(b)は、図1に示す蒸発器の内部構造を模式的に示す図である。(A) is a figure which expands and shows the concentration apparatus shown in FIG. 1, (b) is a figure which shows typically the internal structure of the evaporator shown in FIG. (a)は、濃縮装置の第1変形例を模式的に示す図であり、(b)は、濃縮装置の第2変形例を模式的に示す図である。(A) is a figure showing typically the 1st modification of a concentration device, and (b) is a figure showing typically the 2nd modification of a concentration device. 本発明の濃縮システムにおける第2実施形態を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows 2nd Embodiment in the concentration system of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態である濃縮システムは、酵素、抗生物質抽出液、蛋白水溶液、発酵液、各種調味料、各種エキス、油脂、ビタミン類、合成化学製品、排液等の各種液体を被処理液として、この被処理液を濃縮するものである。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The concentration system according to one embodiment of the present invention treats various liquids such as enzymes, antibiotic extracts, aqueous protein solutions, fermentation broth, various seasonings, various extracts, fats and oils, vitamins, synthetic chemical products, and drainage. The liquid to be treated is concentrated as a liquid.

図1は、本発明の一実施形態に相当する濃縮システムの一例を示す系統図である。   FIG. 1 is a system diagram showing an example of a concentration system corresponding to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、濃縮システム10は、濃縮装置2、蒸発器3、コンデンサ4、ヒートポンプ5、被処理液タンクT1、濃縮液タンクT2および蒸留液タンクT3を備えている。濃縮システム10では、被処理液タンクT1から熱交換器8を介して濃縮装置2に被処理液が供給され、供給された被処理液は、蒸発器3から供給された蒸気によって加熱されることで、溶媒成分が蒸発する。溶媒成分が蒸発して濃縮された被処理液は、濃縮液タンクT2に回収される。以下、溶媒成分が蒸発して濃縮された被処理液を濃縮液と称することがある。被処理液から蒸発した溶媒(溶媒蒸気)は、コンデンサ4において、ヒートポンプ5から供給される冷却水によって冷却されて凝縮する。凝縮した溶媒は、蒸留液として蒸留液タンクT3に回収される。濃縮装置2内で凝縮することで得られるドレンは、蒸発器3において、ヒートポンプ5から供給される加熱水によって加熱される。これによって蒸気が生成され、生成された蒸気が濃縮装置2に供給される。   As shown in FIG. 1, the concentrating system 10 includes a concentrating device 2, an evaporator 3, a condenser 4, a heat pump 5, a liquid tank T1, a condensate tank T2, and a distillate tank T3. In the concentration system 10, the liquid to be processed is supplied from the liquid tank T 1 to the concentration device 2 via the heat exchanger 8, and the supplied liquid to be processed is heated by the vapor supplied from the evaporator 3. The solvent component evaporates. The to-be-processed liquid which the solvent component evaporated and concentrated is collect | recovered by the concentrate tank T2. Hereinafter, the liquid to be treated in which the solvent component is evaporated and concentrated may be referred to as a concentrated liquid. The solvent (solvent vapor) evaporated from the liquid to be treated is cooled and condensed in the condenser 4 by the cooling water supplied from the heat pump 5. The condensed solvent is collected in the distillate tank T3 as a distillate. The drain obtained by condensing in the concentrator 2 is heated by the heated water supplied from the heat pump 5 in the evaporator 3. As a result, steam is generated, and the generated steam is supplied to the concentrating device 2.

次に、図2(a)も参照しつつ、濃縮装置2について詳細に説明する。   Next, the concentration apparatus 2 will be described in detail with reference to FIG.

図2(a)は、図1に示す濃縮装置を拡大して示す図である。なお、図2(a)では、濃縮装置2の内部構造を示している。また、図2(a)における、濃縮装置2の左側を正面側と称し、濃縮装置2の右側を背面側と称し、正面側と背面側を結ぶ方向を前後方向と称することがある。   FIG. 2A is an enlarged view of the concentrating device shown in FIG. In FIG. 2A, the internal structure of the concentrating device 2 is shown. In FIG. 2A, the left side of the concentration device 2 may be referred to as the front side, the right side of the concentration device 2 may be referred to as the back side, and the direction connecting the front side and the back side may be referred to as the front-rear direction.

図2(a)に示すように、濃縮装置2は、ケーシング21、回転体22、被処理液供給管23、濃縮液回収管24およびドレン回収管25を有している。ケーシング21は、中空円柱状のものであり、その背面側部分に排気部211が設けられている。排気部211は、溶媒蒸気をケーシング21から排出する部分である。なお、ケーシング21は、接続部212において前後方向に分割することができ、また、内部を目視確認するための点検窓213が正面側部分に設けられている。   As shown in FIG. 2A, the concentration device 2 includes a casing 21, a rotating body 22, a liquid to be processed supply pipe 23, a concentrated liquid recovery pipe 24, and a drain recovery pipe 25. The casing 21 has a hollow cylindrical shape, and an exhaust part 211 is provided on the back side portion thereof. The exhaust part 211 is a part for discharging the solvent vapor from the casing 21. In addition, the casing 21 can be divided | segmented into the front-back direction in the connection part 212, and the inspection window 213 for visually confirming an inside is provided in the front side part.

回転体22は、蒸発板221、ジャケット部222、堰部223、軸部材224および飛散防止部材225を有するものであり、ケーシング21内に収容されている。軸部材224は、前後方向に延在し、その背面側部分に接続したモータMによって回転駆動するものである。蒸発板221は、例えば薄鋼板をしぼり加工で成型されることによって、正面側に向けて拡がったすり鉢状のものであり、その中心部分に軸部材224が貫通した状態で軸部材224に固定されている。これにより、モータMを駆動して軸部材224が回転駆動すると蒸発板221も回転する。ジャケット部222は、蒸発板221の背面側にジャケット状に設けられたものであり、蒸発板221とジャケット部222の間にジャケット空間S1が形成されている。ジャケット部222には、蒸気供給口2221とドレン排出口2222が設けられている。蒸気供給口2221には蒸発器3(図1参照)が接続され、蒸発器3で生成された蒸気が蒸気供給口2221からジャケット空間S1に供給される。堰部223は、蒸発板221の正面側の端部から蒸発板221の回転中心側に向いた姿勢に設けられ、堰部223と蒸発板221との間に周状の接続部2213が形成されている。   The rotating body 22 includes an evaporation plate 221, a jacket portion 222, a dam portion 223, a shaft member 224, and a scattering prevention member 225, and is accommodated in the casing 21. The shaft member 224 extends in the front-rear direction and is rotationally driven by a motor M connected to the back side portion thereof. The evaporating plate 221 has a mortar shape that is spread toward the front side by, for example, forming a thin steel plate by squeezing, and is fixed to the shaft member 224 with the shaft member 224 penetrating through the center portion thereof. ing. Thus, when the motor M is driven to rotate the shaft member 224, the evaporation plate 221 also rotates. The jacket portion 222 is provided in a jacket shape on the back side of the evaporation plate 221, and a jacket space S <b> 1 is formed between the evaporation plate 221 and the jacket portion 222. The jacket portion 222 is provided with a steam supply port 2221 and a drain discharge port 2222. The evaporator 3 (see FIG. 1) is connected to the steam supply port 2221, and the steam generated by the evaporator 3 is supplied from the steam supply port 2221 to the jacket space S1. The dam portion 223 is provided in a posture facing the rotation center side of the evaporation plate 221 from the front end of the evaporation plate 221, and a circumferential connection portion 2213 is formed between the dam portion 223 and the evaporation plate 221. ing.

被処理液供給管23は、先端に吐出口23aを有し、被処理液タンクT1(図1参照)から供給された被処理液を吐出口23aから吐出するものである。吐出口23aは、軸部材224における、蒸発板221との接続部分に向けて配置されている。後述するように、軸部材224および蒸発板221を回転させた状態で被処理液供給管23から被処理液を吐出させると、吐出された被処理液は、蒸発板221の回転による遠心力によって、蒸発板221の正面側の面を外側に向かって液膜状に流れる。すなわち、蒸発板221の正面側の面は、本発明における蒸発面の一例に相当し、以下、蒸発面221aと称する。また、蒸発面221aはすり鉢状に形成された蒸発板221の内側面に相当する。なお、吐出口23aの近傍には、吐出口23aから吐出した被処理液の飛散を防止する飛散防止部材225が設けられている。   The liquid supply pipe 23 to be processed has a discharge port 23a at the tip, and discharges the liquid to be processed supplied from the liquid tank T1 (see FIG. 1) from the discharge port 23a. The discharge port 23 a is disposed toward the connection portion of the shaft member 224 with the evaporation plate 221. As will be described later, when the liquid to be processed is discharged from the liquid supply pipe 23 to be processed while the shaft member 224 and the evaporation plate 221 are rotated, the discharged liquid to be processed is caused by the centrifugal force generated by the rotation of the evaporation plate 221. Then, it flows in a liquid film shape on the front surface of the evaporation plate 221 toward the outside. That is, the surface on the front side of the evaporation plate 221 corresponds to an example of the evaporation surface in the present invention, and is hereinafter referred to as an evaporation surface 221a. The evaporation surface 221a corresponds to the inner surface of the evaporation plate 221 formed in a mortar shape. In addition, the scattering prevention member 225 which prevents the to-be-processed liquid discharged from the discharge outlet 23a from scattering is provided in the vicinity of the discharge outlet 23a.

濃縮液回収管24は、先端に吸込口24aを有し、濃縮液を吸込口24aから吸込むものである。吸込口24aは、蒸発板221と堰部223との接続部2213における概ね接線方向に向けて開口している。ドレン回収管25は、先端にドレン吸込口25aを有し、ジャケット空間S1に供給された蒸気が凝縮することで得られたドレンをドレン吸込口25aから吸込むものである。ドレン吸込口25aは、ジャケット空間S1における正面側の端部領域に配置されている。また、ドレン回収管25は、ドレン排出口2222に接続し、ドレン吸込口25aから吸込んだドレンは、ドレン排出口2222から排出される。   The concentrated liquid recovery tube 24 has a suction port 24a at the tip, and sucks the concentrated liquid from the suction port 24a. The suction port 24 a is open toward the tangential direction in the connection portion 2213 between the evaporation plate 221 and the dam portion 223. The drain collection pipe 25 has a drain suction port 25a at the tip, and sucks the drain obtained by condensing the steam supplied to the jacket space S1 from the drain suction port 25a. The drain suction port 25a is disposed in the front end region of the jacket space S1. Further, the drain recovery pipe 25 is connected to the drain discharge port 2222, and the drain sucked from the drain suction port 25 a is discharged from the drain discharge port 2222.

濃縮装置2では、モータMを駆動して軸部材224および蒸発板221を回転させ、蒸気供給口2221からジャケット空間S1に蒸気を供給する。この蒸気によって蒸発板221を加熱した状態で被処理液供給管23から蒸発板221の回転中心側に向けて被処理液を吐出する。吐出された被処理液は、蒸発面221aを外側に向かって液膜状に流れ、堰部223によって堰止められる。被処理液が蒸発面221aを流れる、例えば1秒程度の間に、被処理液から溶媒成分が蒸発し、被処理液から蒸発した溶媒蒸気は、排気部211から排気される。堰部223に堰止められた濃縮液は、接続部212に開口した濃縮液回収管24に吸い込まれる。一方、ジャケット空間S1に供給された蒸気は、蒸発板221を加熱することで凝縮しドレンが生じる。このドレンは、ドレン回収管25に吸い込まれ、ドレン排出口2222から排出される。なお、ジャケット空間S1に供給された蒸気の一部は凝縮することなくドレン回収管25に吸込まれ、ドレン排出口2222からドレンとともに排出される。   In the concentrating device 2, the motor M is driven to rotate the shaft member 224 and the evaporation plate 221, and steam is supplied from the steam supply port 2221 to the jacket space S <b> 1. In a state where the evaporation plate 221 is heated by this vapor, the processing liquid is discharged from the processing liquid supply pipe 23 toward the rotation center side of the evaporation plate 221. The discharged liquid to be processed flows in a liquid film shape toward the outside on the evaporation surface 221a, and is blocked by the dam portion 223. For example, the solvent component evaporates from the liquid to be processed, and the solvent vapor evaporated from the liquid to be processed is exhausted from the exhaust unit 211 in about 1 second, for example, when the liquid to be processed flows on the evaporation surface 221a. The concentrated liquid blocked by the weir part 223 is sucked into the concentrated liquid recovery pipe 24 opened to the connection part 212. On the other hand, the steam supplied to the jacket space S1 is condensed by heating the evaporation plate 221 to generate drain. This drain is sucked into the drain recovery pipe 25 and discharged from the drain discharge port 2222. A part of the steam supplied to the jacket space S <b> 1 is sucked into the drain recovery pipe 25 without being condensed, and is discharged together with the drain from the drain discharge port 2222.

次に、濃縮装置2に接続した装置や機器について説明する。図1に示すように、被処理液供給管23には、ポンプPと熱交換器8を介して被処理液タンクT1が接続している。被処理液タンクT1には、濃縮装置2で濃縮される被処理液が貯留されている。熱交換器8には、コンデンサ4および蒸留液タンクT3も接続している。熱交換器8には、被処理液タンクT1から被処理液が供給されるとともに、後述するようにコンデンサ4で生じた蒸留液が供給される。熱交換器8では、被処理液と蒸留液との間で熱交換がなされ、被処理液が温度上昇し、蒸留液が温度低下する。温度上昇した被処理液は被処理液供給管23に供給され、温度低下した蒸留液は蒸留液タンクT3に回収される。このように、本実施形態の濃縮システム10では、蒸留液の熱を利用して被処理液の温度を上昇させ、濃縮装置2における、溶媒成分の蒸発を促進する態様を採用している。   Next, the apparatus and apparatus connected to the concentration apparatus 2 will be described. As shown in FIG. 1, a liquid tank T <b> 1 is connected to the liquid supply pipe 23 via a pump P and a heat exchanger 8. The liquid to be processed that is concentrated by the concentration device 2 is stored in the liquid tank T1 to be processed. The heat exchanger 8 is also connected with a condenser 4 and a distillate tank T3. To the heat exchanger 8, the liquid to be processed is supplied from the liquid tank T1 to be processed, and the distilled liquid generated in the condenser 4 is supplied as will be described later. In the heat exchanger 8, heat exchange is performed between the liquid to be treated and the distilled liquid, the temperature of the liquid to be treated rises, and the temperature of the distilled liquid drops. The liquid to be processed whose temperature has risen is supplied to the liquid supply pipe 23 to be processed, and the distillate whose temperature has decreased is collected in the distillate tank T3. Thus, in the concentration system 10 of this embodiment, the temperature of the to-be-processed liquid is raised using the heat | fever of a distillate, and the aspect which accelerates | stimulates the evaporation of a solvent component in the concentration apparatus 2 is employ | adopted.

濃縮液回収管24には、ポンプPを介して濃縮液タンクT2が接続している。濃縮液は、ポンプPの作用によって濃縮液回収管24に吸い込まれ、濃縮液タンクT2に回収される。   A concentrated liquid tank T2 is connected to the concentrated liquid recovery pipe 24 via a pump P. The concentrated liquid is sucked into the concentrated liquid recovery pipe 24 by the action of the pump P and is recovered in the concentrated liquid tank T2.

コンデンサ4は、溶媒蒸気受入口41、蒸留液排出口42、冷却水供給口43、冷却水排出口44および排気口45を有している。濃縮装置2の排気部211は、コンデンサ4の溶媒蒸気受入口41に接続し、排気部211から排出された溶媒蒸気が溶媒蒸気受入口41からコンデンサ4に受け入れられる。コンデンサ4に受け入れられた溶媒蒸気は、冷却水供給口43から供給された冷却水によって冷却される。冷却された溶媒蒸気は凝縮し、蒸留液となって蒸留液排出口42から排出される。蒸留液排出口42から排出された蒸留液は、ポンプPによって熱交換器8に供給され、前述したように、熱交換器8において被処理液と熱交換した後、蒸留液タンクT3に回収される。また、排気口45には真空ポンプVP1が接続され、この真空ポンプVP1を駆動することで、溶媒蒸気を濃縮装置2からコンデンサ4まで吸引するとともに、濃縮装置2のケーシング21内の空気を排出してケーシング21内を真空状態にする。これにより、被処理液における溶媒成分の沸点が下がり、蒸発面221aを流れる被処理液から溶媒が蒸発しやすくなる。   The condenser 4 has a solvent vapor receiving port 41, a distillate discharge port 42, a cooling water supply port 43, a cooling water discharge port 44 and an exhaust port 45. The exhaust unit 211 of the concentrator 2 is connected to the solvent vapor receiving port 41 of the condenser 4, and the solvent vapor discharged from the exhaust unit 211 is received by the capacitor 4 from the solvent vapor receiving port 41. The solvent vapor received in the condenser 4 is cooled by the cooling water supplied from the cooling water supply port 43. The cooled solvent vapor is condensed to be a distillate and is discharged from the distillate outlet 42. The distillate discharged from the distillate discharge port 42 is supplied to the heat exchanger 8 by the pump P, and as described above, after exchanging heat with the liquid to be treated in the heat exchanger 8, it is recovered in the distillate tank T3. The Further, a vacuum pump VP1 is connected to the exhaust port 45, and by driving the vacuum pump VP1, solvent vapor is sucked from the concentrating device 2 to the condenser 4, and air in the casing 21 of the concentrating device 2 is discharged. The inside of the casing 21 is evacuated. Thereby, the boiling point of the solvent component in the liquid to be processed is lowered, and the solvent is easily evaporated from the liquid to be processed flowing on the evaporation surface 221a.

ヒートポンプ5は、吸熱用熱交換器51、放熱用熱交換器52、コンプレッサ53、膨張弁54を備えている。本実施形態のヒートポンプ5では、冷媒として二酸化炭素を用いており、この冷媒が、吸熱用熱交換器51からコンプレッサ53を通って放熱用熱交換器52に流れ、放熱用熱交換器52から膨張弁54を通って吸熱用熱交換器51に流れる。   The heat pump 5 includes an endothermic heat exchanger 51, a heat radiating heat exchanger 52, a compressor 53, and an expansion valve 54. In the heat pump 5 of the present embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant, and this refrigerant flows from the heat absorption heat exchanger 51 through the compressor 53 to the heat dissipation heat exchanger 52 and expands from the heat dissipation heat exchanger 52. It flows through the valve 54 to the endothermic heat exchanger 51.

コンデンサ4と吸熱用熱交換器51は、ポンプPを有する第1循環流路61によって結ばれており、この第1循環流路61は、冷却水がコンデンサ4と吸熱用熱交換器51とを循環する流路になる。また、第1循環流路61には、コンデンサ4から吸熱用熱交換器51に供給する冷却水を一時的に貯留するクッションタンク72が配置されている。クッションタンク72には、電気ヒータ、ボイラからの加熱蒸気配管、あるいは熱を発生する機器から廃熱を回収した廃水を通過させる廃熱回収配管等が設けられている。後述するように、濃縮システム10の駆動開始時等に、この電気ヒータ等によってクッションタンク72内に貯留された冷却水を所定温度に加熱する。なお、クッションタンク72に代えて、第1循環流路61の配管に電気ヒータをリボン状に直接巻き付けて、第1循環流路61を流れる冷却水を加熱する態様としてもよい。また、熱を発生する機器から廃熱を回収した廃水をタンクに貯留し、この廃水と冷却水とを熱交換器によって熱交換させる態様としてもよい。   The condenser 4 and the heat absorption heat exchanger 51 are connected by a first circulation flow path 61 having a pump P. The first circulation flow path 61 allows the cooling water to pass between the condenser 4 and the heat absorption heat exchanger 51. It becomes a circulating flow path. In addition, a cushion tank 72 that temporarily stores cooling water supplied from the condenser 4 to the heat absorption heat exchanger 51 is disposed in the first circulation flow path 61. The cushion tank 72 is provided with an electric heater, a heating steam pipe from a boiler, or a waste heat recovery pipe through which waste water from which waste heat is recovered from a device that generates heat is passed. As will be described later, the cooling water stored in the cushion tank 72 is heated to a predetermined temperature by the electric heater or the like when the driving of the concentration system 10 is started. Instead of the cushion tank 72, an electric heater may be directly wound around the piping of the first circulation channel 61 in a ribbon shape to heat the cooling water flowing through the first circulation channel 61. Moreover, it is good also as an aspect which stores the waste water which collect | recovered waste heat from the apparatus which generate | occur | produces heat in a tank, and heat-exchanges this waste water and cooling water with a heat exchanger.

前述したように、コンデンサ4において溶媒蒸気から熱を回収することで、例えば20℃程度に温度上昇した冷却水は、冷却水排出口44から排出されてクッションタンク72を介して吸熱用熱交換器51に供給される。吸熱用熱交換器51では、溶媒蒸気から回収した熱が冷却水から吸熱され、冷媒に回収される。吸熱用熱交換器51において吸熱されることによって、例えば15℃程度に温度低下した冷却水は、冷却水供給口43からコンデンサ4に供給され、溶媒蒸気の冷却に用いられる。すなわち、冷却水は、本発明における第1熱媒体の一例に相当する。一方、吸熱用熱交換器51において、冷却水から熱を回収した冷媒は、コンプレッサ53によって圧縮されることで高圧高温のガスになり、放熱用熱交換器52に流れる。   As described above, the cooling water whose temperature has risen to about 20 ° C., for example, by recovering heat from the solvent vapor in the condenser 4 is discharged from the cooling water discharge port 44, and the heat absorption heat exchanger via the cushion tank 72. 51. In the heat absorption heat exchanger 51, the heat recovered from the solvent vapor is absorbed from the cooling water and recovered by the refrigerant. The cooling water whose temperature has been lowered to about 15 ° C. by being absorbed in the heat absorption heat exchanger 51 is supplied to the condenser 4 from the cooling water supply port 43 and used for cooling the solvent vapor. That is, the cooling water corresponds to an example of the first heat medium in the present invention. On the other hand, in the heat-absorbing heat exchanger 51, the refrigerant that has recovered heat from the cooling water is compressed by the compressor 53 to become high-pressure and high-temperature gas and flows to the heat-dissipating heat exchanger 52.

次いで、蒸発器3、および蒸発器3と放熱用熱交換器52を結ぶ第2循環流路62について説明する。蒸発器3は、ドレン受入口31、蒸気排出口32、加熱水供給口33および加熱水排出口34を有している。第2循環流路62は、放熱用熱交換器52から蒸発器3の加熱水供給口33に接続し、加熱水排出口34からポンプPを介して放熱用熱交換器52に接続している。第2循環流路62は、加熱水が放熱用熱交換器52と蒸発器3とを循環する流路になる。この加熱水は、本発明における第2熱媒体の一例に相当する。放熱用熱交換器52に供給された、例えば80℃程度の加熱水は、冷媒から熱を回収することで、例えば90℃程度に温度上昇し、温度上昇した加熱水が、加熱水供給口33から蒸発器3に受け入れられる。   Next, the evaporator 3 and the second circulation passage 62 connecting the evaporator 3 and the heat dissipation heat exchanger 52 will be described. The evaporator 3 has a drain receiving port 31, a steam discharge port 32, a heating water supply port 33, and a heating water discharge port 34. The second circulation flow path 62 is connected from the heat dissipation heat exchanger 52 to the heating water supply port 33 of the evaporator 3, and is connected from the heating water discharge port 34 to the heat dissipation heat exchanger 52 via the pump P. . The second circulation channel 62 is a channel through which the heated water circulates between the heat exchanger 52 for heat dissipation and the evaporator 3. This heated water corresponds to an example of the second heat medium in the present invention. The heating water, for example, of about 80 ° C. supplied to the heat exchanger 52 for heat dissipation rises in temperature to, for example, about 90 ° C. by recovering heat from the refrigerant. To the evaporator 3.

図2(b)は、図1に示す蒸発器の内部構造を模式的に示す図である。   FIG.2 (b) is a figure which shows typically the internal structure of the evaporator shown in FIG.

図2(b)に示すように、蒸発器3の内部には、加熱部材35が配置されている。加熱部材35は、上下一対の管板352と、上下方向に延在した複数の伝熱管351を有するものである。複数の伝熱管351それぞれは、上端部分が、上側の管板352に設けられた孔352aに挿通され、下端部分が、下側の管板352に設けられた孔352aに挿通された状態で、横方向に所定の間隔をあけて配置されている。複数の伝熱管351の管内部S2にはドレン受入口31から受入れられたドレンが流入し、胴側S3(伝熱管351の外面側)には、伝熱管351の下部側にある加熱水供給口33から加熱水が供給され、伝熱管351の上部側にある加熱水排出口34から排出される。胴側S3は、図2(b)にドットにより示した様に、加熱水によりほぼ満たされた状態になる。ドレン受入口31から蒸発器3に受け入れられた例えば80℃程度のドレンは、各伝熱管351の下端から管内部S2に流入する。伝熱管351の管内部S2に流入したドレンは、胴側S3を流れる加熱水によって加熱され蒸発する。これによって、蒸発器3に受け入れられたドレンは、主に伝熱管351の管内部S2で蒸気となる。本実施形態では、この蒸気が生成される、伝熱管351の管内部S2と胴側S3を併せた領域(蒸発器3内における、上下一対の管板352において仕切られた領域)が、本発明における生成空間の一例に相当し、以下、生成空間S4と称することがある。なお、ドレンの沸点が80℃〜90℃程度になるように、蒸発器3内は、真空ポンプVP2によって減圧されている。真空ポンプVP2による減圧についての詳しい説明は後述する。また、胴側S3は、生成空間S4内に別途設けられた、加熱水が通過する経路であり、本発明における通過経路の一例に相当する。このように、蒸発器3では、胴側S3を流れる加熱水によってドレンが加熱されることで蒸気が生成される。このため、特許文献1に記載の濃縮システムのように、ドレンを水タンク内に噴霧することで蒸気を生成するような態様と異なり、液滴を生じさせずに蒸気を生成することができる。また、放熱用熱交換器52に供給される加熱水は、第2循環流路62および胴側S3からなる閉じた経路を循環する。このため、加熱水にダスト等の汚れが混入しにくく、ドレンを放熱用熱交換器52に直接供給する態様と比べ、放熱用熱交換器52が汚れることを防ぐことができる。一方で、ドレンが接する蒸発器3は、伝熱管351という清掃が容易な構成をとることが可能となり、システムとしてのメンテナンス性に優れる。   As shown in FIG. 2B, a heating member 35 is disposed inside the evaporator 3. The heating member 35 has a pair of upper and lower tube plates 352 and a plurality of heat transfer tubes 351 extending in the vertical direction. Each of the plurality of heat transfer tubes 351 has an upper end portion inserted into a hole 352a provided in the upper tube plate 352 and a lower end portion inserted into a hole 352a provided in the lower tube plate 352. They are arranged at predetermined intervals in the lateral direction. The drain received from the drain receiving port 31 flows into the tube interior S2 of the plurality of heat transfer tubes 351, and the heated water supply port on the lower side of the heat transfer tube 351 is inserted into the trunk side S3 (the outer surface side of the heat transfer tube 351). Heated water is supplied from 33 and discharged from a heated water discharge port 34 on the upper side of the heat transfer tube 351. As shown by the dots in FIG. 2B, the trunk side S3 is almost filled with heated water. For example, the drain of about 80 ° C. received from the drain receiving port 31 into the evaporator 3 flows into the tube interior S <b> 2 from the lower end of each heat transfer tube 351. The drain that has flowed into the tube interior S2 of the heat transfer tube 351 is heated and evaporated by the heated water flowing through the trunk side S3. As a result, the drain received by the evaporator 3 becomes steam mainly in the tube interior S2 of the heat transfer tube 351. In the present embodiment, the region where the steam is generated and the tube interior S2 of the heat transfer tube 351 and the trunk side S3 are combined (the region partitioned by the pair of upper and lower tube plates 352 in the evaporator 3). This is equivalent to an example of the generation space in FIG. The inside of the evaporator 3 is depressurized by the vacuum pump VP2 so that the boiling point of the drain is about 80 ° C. to 90 ° C. Detailed description of the pressure reduction by the vacuum pump VP2 will be described later. Moreover, trunk | drum side S3 is a path | route through which heated water was separately provided in production | generation space S4, and is equivalent to an example of the passage path | route in this invention. Thus, in the evaporator 3, steam is generated by heating the drain with the heating water flowing through the trunk side S <b> 3. For this reason, unlike the aspect which produces | generates a vapor | steam by spraying drain in a water tank like the concentration system of patent document 1, a vapor | steam can be produced | generated without producing a droplet. Further, the heated water supplied to the heat dissipation heat exchanger 52 circulates in a closed path composed of the second circulation channel 62 and the trunk side S3. For this reason, dirt, such as dust, is hard to mix into heating water, and it can prevent that heat dissipation heat exchanger 52 gets dirty compared with the mode which supplies drain directly to heat dissipation heat exchanger 52. On the other hand, the evaporator 3 that is in contact with the drain can have a heat cleaning tube 351 that can be easily cleaned, and is excellent in maintainability as a system.

この蒸発器3は、図1に示すように、第3循環流路63によって濃縮装置2と結ばれている。第3循環流路63は、蒸発器3の蒸気排出口32と、濃縮装置2の蒸気供給口2221を接続し、濃縮装置2のドレン排出口2222と、蒸発器3のドレン受入口31を、セパレータ71、電磁弁SVおよびポンプPを介して接続している。また、セパレータ71には、排気流路を介して真空ポンプVP2が接続している。真空ポンプVP2を駆動すると、蒸発器3の生成空間S4で生成された蒸気が蒸気排出口32から排出され、排出された蒸気が蒸気供給口2221からジャケット空間S1内に供給される。また、蒸発器3の生成空間S4からジャケット空間S1の領域が減圧される。これにより、生成空間S4内においてドレンの沸点が下がることにより蒸気が生成されやすくなる。さらに、前述したように、蒸発器3では液滴が生じにくいため、蒸発板221に液滴が付着することで蒸発面221aへの伝熱効率が低下するという不都合や、蒸発板221に液滴が付着して蒸発板221が高速回転する際の回転のバランスを崩してしまうといった不都合も生じにくい。   As shown in FIG. 1, the evaporator 3 is connected to the concentrating device 2 by a third circulation channel 63. The third circulation channel 63 connects the vapor discharge port 32 of the evaporator 3 and the vapor supply port 2221 of the concentration device 2, and connects the drain discharge port 2222 of the concentration device 2 and the drain reception port 31 of the evaporator 3. The separator 71, the solenoid valve SV, and the pump P are connected. In addition, a vacuum pump VP2 is connected to the separator 71 via an exhaust passage. When the vacuum pump VP2 is driven, the steam generated in the generation space S4 of the evaporator 3 is discharged from the steam discharge port 32, and the discharged steam is supplied from the steam supply port 2221 into the jacket space S1. Moreover, the area | region of jacket space S1 from the production | generation space S4 of the evaporator 3 is pressure-reduced. Thereby, vapor | steam becomes easy to be produced | generated when the boiling point of drain falls in production | generation space S4. Further, as described above, since the droplets are not easily generated in the evaporator 3, there is a disadvantage that the heat transfer efficiency to the evaporation surface 221 a decreases due to the droplets adhering to the evaporation plate 221, Inconveniences such as adhesion and loss of the balance of rotation when the evaporation plate 221 rotates at high speed are unlikely to occur.

ジャケット空間S1で蒸気が凝縮することによって得られたドレンと、ジャケット空間S1で凝縮しなかった蒸気は、ドレン排出口2222から一緒に排出された後、セパレータ71においてドレンと、第3循環流路63の外部から漏れ込む空気が分離される。セパレータ71で分離された空気は、真空ポンプVP2によって排気される。一方、ドレンは、ポンプPによって、ドレン受入口31から蒸発器3内に受け入れられ、前述したように、溶媒蒸気の熱を回収した加熱水によって加熱されることで蒸気が生成される。このように、溶媒蒸気の熱とドレンの熱を利用して蒸気を生成することで、熱効率の向上を図ることができる。   The drain obtained by condensing steam in the jacket space S1 and the steam not condensed in the jacket space S1 are discharged together from the drain discharge port 2222, and then drained in the separator 71 and the third circulation channel. Air leaking from the outside of 63 is separated. The air separated by the separator 71 is exhausted by the vacuum pump VP2. On the other hand, the drain is received in the evaporator 3 from the drain receiving port 31 by the pump P, and as described above, the drain is heated by the heated water that has recovered the heat of the solvent vapor, thereby generating steam. Thus, the heat efficiency can be improved by generating the steam using the heat of the solvent vapor and the heat of the drain.

次いで、濃縮システム10の作動状態の一例について説明する。まず、コンデンサ4に接続された真空ポンプVP1を駆動し、濃縮装置2のケーシング21内の空気を排出してケーシング21内を真空状態にする。次いで、モータMおよび第1循環流路61のポンプPを駆動し、冷却水を第1循環流路61に循環させるとともに、クッションタンク72に配置されたヒータ等を駆動させることでクッションタンク72内に貯留された冷却水を加熱する。これにより、濃縮システム10の起動時においては、クッションタンク72内の加熱された冷却水が、吸熱用熱交換器51に供給されるためシステムが定常状態に至るまでの時間の短縮が可能となる。次に、第2循環流路62のポンプPを駆動し、加熱水を第2循環流路62に循環させるとともに、ヒートポンプ5を駆動させる。これにより、吸熱用熱交換器51から回収された熱が放熱用熱交換器52において加熱水に回収されることで、蒸発器3内のドレンが加熱され、例えば90℃程度まで温度上昇する。また、セパレータ71に接続した真空ポンプVP2を駆動させ、蒸発器3の生成空間S4からジャケット空間S1の領域を減圧する。これにより、生成空間S4内においてドレンの沸点が下がり、蒸発器3の生成空間S4でドレンの蒸発が盛んに始まる。生成空間S4で生成された蒸気は、蒸気排出口32から排出され、排出された蒸気が蒸気供給口2221からジャケット空間S1内に供給される。   Next, an example of the operating state of the concentration system 10 will be described. First, the vacuum pump VP1 connected to the capacitor 4 is driven, and the air in the casing 21 of the concentrating device 2 is discharged to make the inside of the casing 21 in a vacuum state. Next, the motor M and the pump P of the first circulation flow path 61 are driven to circulate the cooling water through the first circulation flow path 61 and drive a heater or the like disposed in the cushion tank 72 so that the inside of the cushion tank 72 The cooling water stored in is heated. As a result, when the concentration system 10 is activated, the heated cooling water in the cushion tank 72 is supplied to the heat-absorbing heat exchanger 51, so that the time until the system reaches a steady state can be shortened. . Next, the pump P of the second circulation channel 62 is driven to circulate the heating water through the second circulation channel 62 and to drive the heat pump 5. As a result, the heat recovered from the heat absorption heat exchanger 51 is recovered by the heat dissipation heat exchanger 52 into heated water, whereby the drain in the evaporator 3 is heated and the temperature rises to about 90 ° C., for example. Further, the vacuum pump VP2 connected to the separator 71 is driven to depressurize the region of the jacket space S1 from the generation space S4 of the evaporator 3. Thereby, the boiling point of the drain falls in the generation space S4, and the evaporation of the drain starts actively in the generation space S4 of the evaporator 3. The steam generated in the generation space S4 is discharged from the steam discharge port 32, and the discharged steam is supplied from the steam supply port 2221 into the jacket space S1.

蒸気がジャケット空間S1内に供給され始めた後、被処理液タンクT1に接続されたポンプP、および濃縮液タンクT2に接続されたポンプPを駆動する。これらにより、蒸発板221が蒸気によって加熱された状態で回転し、被処理液供給管23から蒸発板221の回転中心側に向けて被処理液が吐出する。吐出した被処理液は、蒸発面221aを外側に向かって液膜状に流れる間に溶媒成分が蒸発し、蒸発した溶媒蒸気は、排気部211から排気される。堰部223に堰止められた濃縮液は、接続部2213に開口した濃縮液回収管24に吸い込まれ、濃縮液タンクT2に回収される。   After the steam starts to be supplied into the jacket space S1, the pump P connected to the liquid tank T1 to be processed and the pump P connected to the concentrate tank T2 are driven. Thus, the evaporation plate 221 rotates while being heated by the steam, and the liquid to be processed is discharged from the liquid supply pipe 23 to be processed toward the rotation center of the evaporation plate 221. While the discharged liquid to be processed flows in the form of a liquid film toward the outside on the evaporation surface 221a, the solvent component is evaporated, and the evaporated solvent vapor is exhausted from the exhaust unit 211. The concentrated liquid blocked by the weir part 223 is sucked into the concentrated liquid recovery pipe 24 opened in the connection part 2213 and recovered in the concentrated liquid tank T2.

次に、図1および図2(a)に示す濃縮システム10における濃縮装置の変形例について説明する。   Next, a modified example of the concentration apparatus in the concentration system 10 shown in FIGS. 1 and 2A will be described.

図3(a)は、濃縮装置の第1変形例を模式的に示す図である。第1変形例では、図1および図2(a)に示す遠心式の濃縮装置2に代えて、液膜上昇式の濃縮装置2’を採用している。   Fig.3 (a) is a figure which shows typically the 1st modification of a concentration apparatus. In the first modification, instead of the centrifugal concentration device 2 shown in FIG. 1 and FIG. 2A, a liquid film raising type concentration device 2 'is adopted.

図3(a)に示すように、濃縮装置2’は、加熱缶26、蒸発缶27、吹込管281および導管282を有するものである。加熱缶26は、中空円柱状のケーシング261と、ケーシング261に設けられた、蒸気供給口2611およびドレン排出口2612と、ケーシング261内に収容された複数の第2伝熱管262を有している。複数の第2伝熱管262それぞれは、上下方向に延在した状態で配置されている。蒸発缶27は、下部側部分が逆円錐状に形成された中空円柱状のものであり、下端部分に流出口271が設けられ、上端側部分に排気部272が設けられている。吹込管281は、加熱缶26の上端側部分と蒸発缶27とを接続するものであり、第2伝熱管262から、吹込管281を介して蒸発缶27内が連通した状態になっている。また、吹込管281は、蒸発缶27の接線方向に向けて蒸発缶27に接続されている。導管282は、蒸発缶27の流出口271と加熱缶26の下端側部分とを接続するものであり、蒸発缶27内から、導管282を介して第2伝熱管262が連通した状態になっている。また、導管282には、濃縮液排出口2821が設けられている。蒸発缶27には、被処理液供給管273が接続されている。この被処理液供給管273の上流側部分は、不図示の電磁弁を介して被処理液タンクT1(図1参照)に接続されている。   As shown in FIG. 3A, the concentrating device 2 ′ has a heating can 26, an evaporator 27, a blow pipe 281 and a conduit 282. The heating can 26 includes a hollow cylindrical casing 261, a steam supply port 2611 and a drain discharge port 2612 provided in the casing 261, and a plurality of second heat transfer tubes 262 accommodated in the casing 261. . Each of the plurality of second heat transfer tubes 262 is arranged in a state extending in the vertical direction. The evaporator 27 has a hollow cylindrical shape in which a lower side portion is formed in an inverted conical shape, an outlet 271 is provided at a lower end portion, and an exhaust portion 272 is provided at an upper end side portion. The blowing pipe 281 connects the upper end side portion of the heating can 26 and the evaporator 27, and the inside of the evaporator 27 is in communication with the second heat transfer pipe 262 through the blowing pipe 281. Further, the blowing pipe 281 is connected to the evaporator 27 toward the tangential direction of the evaporator 27. The conduit 282 connects the outlet 271 of the evaporator 27 and the lower end side portion of the heating can 26, and the second heat transfer tube 262 communicates from the inside of the evaporator 27 via the conduit 282. Yes. The conduit 282 is provided with a concentrate discharge port 2821. A processing liquid supply pipe 273 is connected to the evaporator 27. The upstream portion of the liquid supply pipe 273 to be processed is connected to the liquid tank T1 (see FIG. 1) via a solenoid valve (not shown).

第1変形例の濃縮装置2’では、被処理液を、被処理液供給管273から蒸発缶27内に供給すると、供給された被処理液は、流出口271から導管282を通って第2伝熱管262に流れ込む。加熱缶26内には、蒸発器3(図1参照)で生成された蒸気が蒸気供給口2611から供給されており、この蒸気によって第2伝熱管262が加熱され、第2伝熱管262の管内面262aに接触している被処理液から溶媒成分が蒸発する。すなわち、第2伝熱管262の管内面262aが、本発明における蒸発面の一例に相当する。溶媒成分が蒸発して濃縮された濃縮液は、第2伝熱管262内を上昇する溶媒蒸気によって引き上げられ、濃縮液と溶媒蒸気は、吹込管281を流れて蒸発缶27内に吹き込まれる。蒸発缶27内に吹き込まれた、濃縮液と溶媒蒸気は、蒸発缶27内で旋回し、これによって濃縮液と溶媒蒸気が分離される。分離された溶媒蒸気は、排気部272から排出され、コンデンサ4(図1参照)に受け入れられる。分離された濃縮液は、被処理液供給管273から供給された被処理液と混ざり合い、導管282を流れて加熱缶26に供給される。このような操作を繰り返し、濃縮液が所望の濃度になった時点で不図示の電磁弁を開放することで、濃縮液排出口2821から濃縮液を排出し、濃縮液タンクT2(図1参照)に回収する。一方、加熱缶26内に供給された蒸気は、第2伝熱管262を加熱することで凝縮しドレンが生じるとともに、蒸気の一部は凝縮することなく蒸気の状態が維持される。これらドレンと蒸気は、ドレン排出口2612から排出される。   In the concentration device 2 ′ of the first modified example, when the liquid to be processed is supplied from the liquid supply pipe 273 to the evaporator 27, the liquid to be processed is supplied from the outlet 271 to the second through the conduit 282. It flows into the heat transfer tube 262. In the heating can 26, steam generated by the evaporator 3 (see FIG. 1) is supplied from a steam supply port 2611, and the second heat transfer pipe 262 is heated by this steam, and the inside of the second heat transfer pipe 262 is inside. The solvent component evaporates from the liquid to be processed that is in contact with the surface 262a. That is, the tube inner surface 262a of the second heat transfer tube 262 corresponds to an example of the evaporation surface in the present invention. The concentrated solution obtained by evaporating the solvent component is pulled up by the solvent vapor rising in the second heat transfer tube 262, and the concentrated solution and the solvent vapor flow through the blowing tube 281 and are blown into the evaporator 27. The concentrate and the solvent vapor blown into the evaporator 27 are swirled in the evaporator 27, whereby the concentrate and the solvent vapor are separated. The separated solvent vapor is discharged from the exhaust section 272 and received by the condenser 4 (see FIG. 1). The separated concentrated liquid is mixed with the liquid to be processed supplied from the liquid to be processed supply pipe 273, flows through the conduit 282, and is supplied to the heating can 26. By repeating such an operation and opening the solenoid valve (not shown) when the concentrate reaches a desired concentration, the concentrate is discharged from the concentrate discharge port 2821 and the concentrate tank T2 (see FIG. 1). To collect. On the other hand, the steam supplied into the heating can 26 is condensed by heating the second heat transfer tube 262 to generate a drain, and the steam state is maintained without condensing a part of the steam. These drains and steam are discharged from a drain outlet 2612.

図3(b)は、濃縮装置の第2変形例を模式的に示す図である。第2変形例では、流下式の濃縮装置2’’を採用している。   FIG.3 (b) is a figure which shows typically the 2nd modification of a concentration apparatus. In the second modification, a flow down type concentrator 2 '' is employed.

図3(b)に示すように、濃縮装置2’’は、ケーシング29と、このケーシング29内に設けられた、加熱器291、蒸発板292、濃縮液貯留槽293および被処理液ノズル294を有している。ケーシング29には、蒸気供給口295、ドレン排出口296、濃縮液排出口297および排気部298が設けられている。   As shown in FIG. 3B, the concentrating device 2 ″ includes a casing 29, a heater 291, an evaporation plate 292, a concentrated liquid storage tank 293, and a liquid nozzle 294 to be processed provided in the casing 29. Have. The casing 29 is provided with a steam supply port 295, a drain discharge port 296, a concentrate discharge port 297, and an exhaust unit 298.

加熱器291は、内部に蒸気を流すことができる平面視矩形状の部材であり、この加熱器291の上面に蒸発板292が重ねた状態で設けられている。また、加熱器291および蒸発板292は、蒸発板292の上面292aが、図3(b)では、右から左に向かうに従い下方に傾斜する姿勢で配置されている。以下、加熱器291および蒸発板292における、上方に位置する端部側を上流側と称し、下方に位置する端部側を下流側と称することがある。蒸発板292における上流側の端部の上方には、被処理液ノズル294が配置されている。また、蒸発板292における下流側の端部付近には、濃縮液貯留槽293が配置されている。濃縮液貯留槽293は、濃縮液排出口297に接続されている。加熱器291における上流側の端部には、蒸気供給口295が接続され、加熱器291における下流側の端部には、ドレン排出口296が接続されている。   The heater 291 is a member having a rectangular shape in plan view that can flow steam therein, and is provided in a state where an evaporation plate 292 is overlapped on the upper surface of the heater 291. Further, the heater 291 and the evaporation plate 292 are arranged such that the upper surface 292a of the evaporation plate 292 is inclined downward as it goes from right to left in FIG. 3B. Hereinafter, in the heater 291 and the evaporation plate 292, the upper end side may be referred to as an upstream side, and the lower end side may be referred to as a downstream side. A liquid nozzle 294 to be processed is disposed above the upstream end of the evaporation plate 292. In addition, a concentrated liquid storage tank 293 is disposed in the vicinity of the downstream end of the evaporation plate 292. The concentrate storage tank 293 is connected to the concentrate discharge port 297. A steam supply port 295 is connected to an upstream end portion of the heater 291, and a drain discharge port 296 is connected to a downstream end portion of the heater 291.

第2変形例の濃縮装置2’’では、蒸気供給口295から取り入れた蒸気を加熱器291に供給することで蒸発板292を加熱し、加熱された蒸発板292の上面292aに被処理液ノズル294から被処理液を供給する。供給された被処理液は、加熱された蒸発板292の上面292aに接触しながら流下することで、溶媒成分が蒸発する。すなわち、蒸発板292の上面292aは、本発明における蒸発面の一例に相当する。溶媒成分が蒸発して濃縮された濃縮液は、濃縮液貯留槽293に収容された後、濃縮液排出口297から排出され、濃縮液タンクT2(図1参照)に回収される。なお、濃縮液貯留槽293に収容された濃縮液を、再び蒸発板292の上面292aに噴霧する循環構造を設けてもよい。被処理液から蒸発した溶媒蒸気は、排気部298から排出され、コンデンサ4(図1参照)に受け入れられる。一方、加熱器291内に供給された蒸気は、蒸発板292を加熱することで凝縮しドレンが生じるとともに、蒸気の一部は凝縮することなく蒸気の状態が維持される。これらドレンと蒸気は、ドレン排出口296から排出される。   In the concentrating device 2 '' of the second modified example, the evaporation plate 292 is heated by supplying the steam taken from the vapor supply port 295 to the heater 291, and the liquid nozzle to be processed is placed on the upper surface 292a of the heated evaporation plate 292. A liquid to be processed is supplied from 294. The supplied liquid to be processed flows down in contact with the upper surface 292a of the heated evaporation plate 292, whereby the solvent component evaporates. That is, the upper surface 292a of the evaporation plate 292 corresponds to an example of the evaporation surface in the present invention. The concentrated liquid obtained by evaporating the solvent component is stored in the concentrated liquid storage tank 293, then discharged from the concentrated liquid discharge port 297, and collected in the concentrated liquid tank T2 (see FIG. 1). Note that a circulation structure may be provided in which the concentrated liquid stored in the concentrated liquid storage tank 293 is sprayed again on the upper surface 292a of the evaporation plate 292. The solvent vapor evaporated from the liquid to be treated is discharged from the exhaust unit 298 and received by the capacitor 4 (see FIG. 1). On the other hand, the steam supplied into the heater 291 is condensed by heating the evaporation plate 292 to generate a drain, and a part of the steam is not condensed and the state of the steam is maintained. These drains and steam are discharged from a drain outlet 296.

次に、本発明の濃縮システムの第2実施形態について説明する。第2実施形態の説明では、図1および図2に示す、濃縮システムの第1実施形態との相違点を中心に説明し、これまで説明した構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号を付して説明し、重複する説明は省略することがある。   Next, a second embodiment of the concentration system of the present invention will be described. In description of 2nd Embodiment, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment of the concentration system shown in FIG.1 and FIG.2, and in the component of the same name as the name of the component demonstrated so far, The description will be given with the reference numerals used so far, and redundant description may be omitted.

図4は、本発明の濃縮システムにおける第2実施形態を示す系統図である。   FIG. 4 is a system diagram showing a second embodiment in the concentration system of the present invention.

図4に示すように、第2実施形態の濃縮システム11は、第3循環流路63における、蒸発器3と濃縮装置2との間に、圧縮機9が設けられている。本実施形態では、圧縮機9にルーツ式の圧縮機を採用している。この圧縮機9により蒸発器3内が減圧され、例えばドレンの沸点が80℃程度になるように圧力が調整される。蒸発器3の蒸気排出口32から圧縮機9に供給された、例えば80℃程度の蒸気は、圧縮機9において圧縮されることにより例えば100℃程度に温度上昇し、この温度上昇した蒸気が蒸気供給口2221からジャケット空間S1に供給される。これにより、蒸発面221aがより高い温度に加熱され、蒸発面221aを流れる被処理液からより効率的に溶媒成分を蒸発させることができる。   As shown in FIG. 4, in the concentration system 11 of the second embodiment, the compressor 9 is provided between the evaporator 3 and the concentration device 2 in the third circulation flow path 63. In this embodiment, a roots type compressor is adopted as the compressor 9. The inside of the evaporator 3 is depressurized by the compressor 9, and the pressure is adjusted so that, for example, the boiling point of the drain is about 80 ° C. For example, the steam of about 80 ° C. supplied to the compressor 9 from the steam outlet 32 of the evaporator 3 is heated by the compressor 9 to rise in temperature to, for example, about 100 ° C. It is supplied from the supply port 2221 to the jacket space S1. Thereby, the evaporation surface 221a is heated to a higher temperature, and the solvent component can be more efficiently evaporated from the liquid to be processed flowing through the evaporation surface 221a.

また、本実施形態では、第3循環流路63における、圧縮機9と濃縮装置2との間に補助蒸気供給管631が接続されている。この補助蒸気供給管631は、第1実施形態の濃縮システム10におけるクッションタンク72に代えて設けられたものであるが、クッションタンク72と併設してもかまわない。本実施形態では、濃縮システム11の駆動開始時に、工場内の他の装置等で生じた余剰蒸気等を補助蒸気供給管631から第3循環流路63に供給するものであり、特に濃縮システム11の起動時において積極的に第3循環流路63に供給されることによりシステムが定常状態に至るまでの時間の短縮が可能となる。なお、第3循環流路63には、補助蒸気供給管631から第3循環流路63に供給された補助蒸気が圧縮機9側に逆流することを防ぐために逆止弁が設けられている。また、セパレータ71には、レベルコントロールLCによって駆動制御されるポンプPが接続されている。本実施形態では、補助蒸気供給管631から供給される蒸気量の分、第3循環流路63を循環する液量(水量)が増加してしまう。このため、セパレータ71に貯留されたドレンが所定量以上になったことをレベルコントロールLCが検知すると、ポンプPを駆動させドレンを排水するものである。さらに、セパレータ71に接続された真空ポンプVP2は、圧縮機9からセパレータ71にかけての経路が大気圧より高い圧力に維持されるなら省略することも可能であり、また、前述のレベルコントロールLCとこれに連動するポンプPの代わりに、セパレータ71のドレンを排出する構成として単なる排水用のバルブを開閉したり、あるいはセパレータ71にオーバーフロー口を設ける構成でもよい。ジャケット空間S1で蒸気が凝縮することで得られたドレンと、凝縮することなく状態が維持された蒸気は、ドレン排出口2222から排出され、セパレータ71によってドレンと外部から漏れ込む空気が分離される。分離された空気は、真空ポンプVP2から排気され、分離されたドレンは、ポンプPによって蒸発器3に供給される。また、本実施形態では、コンデンサ4の蒸留液排出口42に蒸留液排出ポンプP1が接続されており、蒸留液排出口42から排出された蒸留液は、蒸留液排出ポンプP1によって蒸留液タンクT3に回収される。   In the present embodiment, an auxiliary steam supply pipe 631 is connected between the compressor 9 and the concentrating device 2 in the third circulation flow path 63. The auxiliary steam supply pipe 631 is provided in place of the cushion tank 72 in the concentration system 10 of the first embodiment, but may be provided together with the cushion tank 72. In this embodiment, when the concentration system 11 starts to be driven, surplus steam or the like generated in other devices in the factory is supplied from the auxiliary steam supply pipe 631 to the third circulation flow path 63, and in particular, the concentration system 11. The time until the system reaches a steady state can be shortened by being actively supplied to the third circulation flow path 63 at the time of activation. The third circulation channel 63 is provided with a check valve in order to prevent the auxiliary steam supplied from the auxiliary steam supply pipe 631 to the third circulation channel 63 from flowing back to the compressor 9 side. The separator 71 is connected to a pump P that is driven and controlled by a level control LC. In the present embodiment, the liquid amount (water amount) circulating through the third circulation flow path 63 increases by the amount of the steam supplied from the auxiliary steam supply pipe 631. For this reason, when the level control LC detects that the drain stored in the separator 71 exceeds a predetermined amount, the pump P is driven to drain the drain. Furthermore, the vacuum pump VP2 connected to the separator 71 can be omitted if the path from the compressor 9 to the separator 71 is maintained at a pressure higher than the atmospheric pressure. Instead of the pump P interlocking with the above, as a configuration for discharging the drain of the separator 71, a simple drain valve may be opened or closed, or an overflow port may be provided in the separator 71. The drain obtained by condensing the steam in the jacket space S1 and the steam maintained without being condensed are discharged from the drain discharge port 2222, and the drain 71 separates the air leaking from the outside by the separator 71. . The separated air is exhausted from the vacuum pump VP2, and the separated drain is supplied to the evaporator 3 by the pump P. In the present embodiment, the distillate discharge pump P1 is connected to the distillate discharge port 42 of the condenser 4, and the distillate discharged from the distillate discharge port 42 is distillate tank T3 by the distillate discharge pump P1. To be recovered.

以上説明した濃縮システム10,11によれば、熱効率の向上を図りつつ、蒸発面への伝熱効率の低下と放熱用熱交換器の汚れを防ぐことができる。   According to the concentration systems 10 and 11 described above, it is possible to prevent deterioration of the heat transfer efficiency to the evaporation surface and contamination of the heat dissipation heat exchanger while improving the heat efficiency.

本発明は前述の実施の形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、前述の実施形態では、第1循環流路61および第2循環流路62を流れる熱媒体として液体を用いているが、いずれか一方の熱媒体に気体を用いてもよいし、あるいは、第1循環流路61と第2循環流路62の両方に流れる熱媒体に気体、例えば空気を用いてもよい。この場合、第1循環流路61や第2循環流路62にはファンまたはブロワを用いて気体の吸引吐出を行う。また、第1循環流路61のクッションタンク72と当該タンクに貯留する冷却水の代わりに、例えば、電気ヒータを内蔵した容器体を第1循環流路61に設け、当該容器体内で空気を加熱してからファンまたはブロワを用いて吸熱用熱交換器51に供給する態様を採用してもよい。あるいは、濃縮システム10以外から常時高温の空気が得られるならば、当該高温空気を適宜除塵等してから吸熱用熱交換器51に供給し、吸熱用熱交換器51で冷却し、その後コンデンサ4に供給してコンデンサ4から排出された後は、循環させずに大気に放出する態様としてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope described in the claims. For example, in the above-described embodiment, liquid is used as the heat medium flowing through the first circulation channel 61 and the second circulation channel 62, but gas may be used as one of the heat media, or A gas such as air may be used as the heat medium flowing in both the first circulation channel 61 and the second circulation channel 62. In this case, the first circulation channel 61 and the second circulation channel 62 are sucked and discharged using a fan or a blower. Further, instead of the cushion tank 72 of the first circulation channel 61 and the cooling water stored in the tank, for example, a container body incorporating an electric heater is provided in the first circulation channel 61 to heat the air in the container body. Then, a mode in which the heat absorption heat exchanger 51 is supplied using a fan or a blower may be employed. Alternatively, if high-temperature air is always obtained from other than the concentration system 10, the high-temperature air is appropriately dust-removed and then supplied to the heat-absorbing heat exchanger 51, cooled by the heat-absorbing heat exchanger 51, and then the condenser 4 After being discharged from the condenser 4, it may be discharged to the atmosphere without being circulated.

なお、以上説明した各実施形態や各変形例の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、他の実施形態や他の変形例に適用してもよい。   In addition, even if it is the structural requirement contained only in each description of each embodiment and each modification demonstrated above, you may apply the structural requirement to another embodiment and another modification.

10,11 濃縮システム
2 濃縮装置
21 ケーシング
221 蒸発板
221a 蒸発面
3 蒸発器
35 加熱部材
4 コンデンサ
5 ヒートポンプ
51 吸熱用熱交換器
52 放熱用熱交換器
61 第1循環流路
62 第2循環流路
63 第3循環流路
9 圧縮機
S1 ジャケット空間
S2 管内部
S3 胴側
S4 生成空間
VP1,VP2 真空ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,11 Concentration system 2 Concentrator 21 Casing 221 Evaporating plate 221a Evaporating surface 3 Evaporator 35 Heating member 4 Condenser 5 Heat pump 51 Endothermic heat exchanger 52 Heat dissipating heat exchanger 61 1st circulation path 62 2nd circulation path 63 3rd circulation flow path 9 Compressor S1 Jacket space S2 Pipe inside S3 Body side S4 Generation space VP1, VP2 Vacuum pump

Claims (4)

蒸気によって加熱される蒸発面を有し該蒸発面に被処理液を接触させることにより溶媒成分を蒸発させ該被処理液を濃縮する濃縮装置と、
前記被処理液から蒸発した溶媒を冷却するコンデンサと、
前記蒸気が前記濃縮装置内で凝縮することで得られるドレンが供給され、供給されたドレンを加熱して該蒸気を生成する蒸発器と、
吸熱用熱交換器および放熱用熱交換器を有するヒートポンプと、
前記コンデンサにおいて前記溶媒と熱交換することによって温度上昇した第1熱媒体の流路であって、前記コンデンサと前記吸熱用熱交換器を結んだ第1循環流路と、
前記放熱用熱交換器において温度上昇した第2熱媒体の流路であって、該放熱用熱交換器と前記蒸発器を結んだ第2循環流路とを備え、
前記蒸発器は、供給されたドレンから前記蒸気を生成する生成空間内に、前記第2熱媒体が通過する通過経路が別途設けられ、該通過経路を通過する第2熱媒体によって該生成空間内のドレンを加熱するものであることを特徴とする濃縮システム。
A concentrating device having an evaporation surface heated by steam and concentrating the treatment liquid by evaporating the solvent component by bringing the treatment liquid into contact with the evaporation surface;
A condenser for cooling the solvent evaporated from the liquid to be treated;
An evaporator for supplying the drain obtained by condensing the steam in the concentrator, and heating the supplied drain to generate the steam;
A heat pump having a heat exchanger for heat absorption and a heat exchanger for heat dissipation;
A flow path of a first heat medium whose temperature is increased by heat exchange with the solvent in the capacitor, and a first circulation flow path connecting the capacitor and the heat-absorbing heat exchanger;
A flow path of a second heat medium whose temperature has increased in the heat-dissipating heat exchanger, the heat-dissipating heat exchanger comprising a second circulation flow path connecting the heat-dissipating heat exchanger and the evaporator;
The evaporator is provided with a separate passage for the second heat medium to pass through in the generation space for generating the steam from the supplied drain, and the second heat medium passing through the passage passes through the generation space. A condensing system characterized by heating the drain of the water.
前記濃縮装置は、前記蒸発面が回転するものであり、該蒸発面の回転中心側に向けて前記被処理液が供給され、供給された前記被処理液が、該蒸発面の回転による遠心力によって外側に向かって液膜状に流れるものであることを特徴とする請求項1記載の濃縮システム。   The concentrating device is such that the evaporation surface rotates, the liquid to be processed is supplied toward the rotation center side of the evaporation surface, and the supplied liquid to be processed is subjected to centrifugal force due to the rotation of the evaporation surface. The concentration system according to claim 1, wherein the concentration system flows in the form of a liquid film toward the outside. 前記生成空間から、前記蒸気を前記蒸発面に供給するまでの空間を減圧する減圧手段を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の濃縮システム。   The concentration system according to claim 1, further comprising a decompression unit configured to decompress a space from the generation space until the vapor is supplied to the evaporation surface. 前記蒸発器で生成された蒸気を、前記蒸発面に供給される前に圧縮する圧縮機を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の濃縮システム。   The concentration system according to claim 1, further comprising a compressor that compresses the steam generated by the evaporator before being supplied to the evaporation surface.
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