JP2576911B2 - 薄膜式蒸発濃縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、食品や医薬品，化成品等の製品を得るに
際し、高粘性の原料液を一方側から供給し、熱交換作用
により揮発成分を蒸発させ、ブレードにより攪拌嵌合作
用を与えて高度に濃縮させ、粉末化させて製品として排
出することが出来るようにした装置の構造の技術分野に
属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は高粘性の原料液を一端から
供給し濃縮して粉末化製品として排出するプロセスにお
いて、供給された原料液を薄膜式に形成させて加熱反応
を加えて混合攪拌作用を与え、蒸発作用を介し濃縮プロ
セスを経て粉末状態にして製品とすることが出来る薄膜
式蒸発濃縮装置であって、外側に熱交換用のジャケット
を装備し、高粘性原料液の供給口を一方側に有し粉末製
品の排出口を他方に有する円筒シリンダ内に駆動シャフ
トが軸装され、該駆動シャフトの外周面には所定数多数
のブレードが設けられている薄膜式蒸発濃縮装置に関す
る発明であり、特に、該各ブレードが駆動シャフトに固
設されたブラケットに対しスイング自在に枢設され、而
して該ブラケットにはブレードのスイング角調整具が有
段式、或いは、無段式に設けられている薄膜式蒸発濃縮
装置に係る発明である。

〈従来の技術〉 周知の如く、市民生活が向上すると、各種の製品が大
量，少量に取り扱われるようにしてなり、したがって、
これらの商品の安定した供給が望まれると共に、その品
質の高い精度が強く求められるようになってきている。

これらの商品の中には農産物，海産物等の一次製品も
多いが、二次加工された食品，薬品，化粧品等の多くの
商品も各種のものが流通している。

そして、これらの二次加工商品の中には、例えば、キ
ャンディやクリーム，薬品等の商品も多く、これらの中
にはゼリー状のものもあるが、果実，野菜ビューレ，た
れ，スープ等の液状品もあり、又、クリーム状のもの
も、更には、近時粉末状，顆粒状の樹脂製品，化成品や
薬品等もあり、これらの特殊製造の製品の製造過程はコ
スト、及び、製品精度の点から好ましくはその工数が少
く、簡易な取り扱い処理がなされることが望まれてい
る。

而して、これに対処するに、物理化学的な熱交換を介
し熱反応を行う反応装置が開発採用され、実用化されて
いるが、例えば、第8,9図に示す様な粉末製品を得る薄
膜式蒸発濃縮装置１にあっては外側に熱交換用のジャケ
ット２を有する円筒シリンダ３を設け、その両端にベア
リング５、メカニカルシール６を介してモータ７に連結
された駆動軸８にシャフト９を一体的に設け、該シャフ
ト９に所定数のブレード11,11…を径方向に固定式に設
けてシリンダ３の内周面に対し微小クリアランスを介し
て周回転させるようにし、シリンダ３の一方側の供給口
12により所定の高粘性の原料液13を供給し、ブレード1
1,11…により混合攪拌しながらその遠心力を介しシリン
ダ３の内周面との間に薄膜状の境膜体を形成させて、ジ
ャケット２に対し高温熱媒体15を供給口14より供給して
物理化学的な熱交換を行い可及的速やかに熱反応を行い
より更に高粘性に濃縮してシリンダ３の他側に設けた排
出口17より製品18として取り出すようにしていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上述在来態様の薄膜式蒸発濃縮装置１
にあっては各ブレード11が駆動シャフト９に対し固定式
であるためにシリンダ３とブレード11の尖端とのクリア
ランスが構造上精度的に微小なものと出来ないため、粘
性液を微小薄膜には出来ず、粉末化までの高濃縮が不可
能であった。

これに対処するに、例えば、特開昭56−114850号公報
や特開昭63−72301号公報発明に見られるようにブレー
ドを駆動シャフトに対してスイング自在にしたものを開
発されてはいるが、これらのものはスイング角が固定式
であるため実質的に上述同様の問題が解決され得なかっ
た。

更に、供給された高粘性原料液が流過するプロセスで
シリンダ３の内壁面にジャケット２からの加熱による濃
縮が行われるプロセスで所謂こびり付き状に固化し、ブ
レード11がかかる固着形成部分に激しく衝突し、したが
って、単に該ブレード11,シリンダ３内壁面が経時的に
摩耗し易くなるばかりでなく、装置全体に振動や騒音等
が発生する不具合があり、更には駆動軸９の回転が不能
となる不都合さがあった。

そして、ブレード11やシリンダ３内壁面の摩耗により
該ブレード11とシリンダ３内壁面に形成されているクリ
アランスが変化し、その後の製品精度が悪くなるという
欠点があり、又、この間該ブレード11やシリンダ３内壁
面に固着する固形分を除去することが出来ないという不
都合さがあり、結果的に粉末状の製品化が不可能である
というマイナス点があった。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づくブレー
ド固定式、乃至、ブレードスイング式の薄膜式蒸発濃縮
装置による処理プロセスに生ずる種々の問題点を解決す
べき技術的課題とし、薄膜式蒸発濃縮の本来的利点をフ
ルに発揮しながら、ブレードとシリンダとの間の被処理
物の流過をスムーズにし、最終製品の粉末化が確実にな
され、装置の損耗も生ぜず、振動等が生じないようにし
て化成品製造産業における化学機械技術利用分野に益す
る優れた薄膜式蒸発濃縮装置を提供せんとするものであ
る。

〈課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの
出願の発明の構成は前述課題を解決するために、円筒シ
リンダの一端の供給口から高粘性の原料液を供給し、シ
リンダの外側のジャケットに所定の熱流体を供給し、シ
リンダ内を流過する原料液に対する熱交換を行い、該シ
リンダ内に供給された高粘性の原料液はシリンダ内に軸
装された駆動シャフトの回転による該シャフトの外周面
に設けられた設定数多数のブレードの回転によりシリン
ダ内壁面に薄膜状に添着されて流過し熱交換され、混合
攪拌作用を受けて揮発成分は蒸発，逸散され、原料液は
次第に濃縮され、この間、各ブレードは駆動シャフトに
固定されたブラケットに対しシリンダ内壁面に対する間
隙が変化するようにスイング自在に枢設され、そのスイ
ング作用によりシリンダ内壁面に原料が固着しようとし
ている場合には、インパクト作用を与えて落下させ、
又、ブレードに付着する部分はふるい落し、ブレードと
シリンダ内壁面のクリアランスは設定通りに保たれ、ブ
レードとシリンダ内壁面の双方に損傷等が生ぜず、ブレ
ードはシリンダ内壁面の固着部分に対し剥離作用を有効
に与えるようにされ、この間原料液は蒸発，濃縮作用を
受けて確実に粉末化されて高精度で排出口より製品とし
て得ることが出来るようにされ、而して、作動中のブレ
ードのスイング角はブラケットに設けられたスイング角
調整具により有段的，無段的に所定に調整されるように
し、薄膜化蒸発濃縮によるメリットは充分に発揮される
ようにした技術的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を第１〜７図に基づい
て説明すれば以下の通りである。尚、第8,9図と同一態
様部分は同一符号を用いて説明するものとする。

第１〜４図に示す実施例において、１′はこの出願の
発明の要旨を成す薄膜式蒸発濃縮装置であり、粉末食品
等の化成品の製造に供されるものであって、当該実施例
は縦型タイプの態様であり、外側に上下２段のジャケッ
ト2,2を有する円筒状のシリンダ３の上下は軸受５、メ
カニカルシール６に軸承され、モータ７によるベルトプ
ーリ機構を介して回転される回転軸８にシリンダ３に同
軸的な駆動シャフト９が一体的に設けられており、該シ
ャフト９には長手方向所定ピッチで周方向90゜おきに第
２〜６図に示す様に、設定数多数のブラケット10′,1
0′…（該ブラケット10′は方形、或いは、台形でも可
能である。）が固設され、軸方向各一対のブラケット1
0′,10′には各々ブレード11′がベース111を介し、ピ
ン112により周方向にスイング自在に枢支されている。

而して、該ブレード11′は第３図に示す様に、ブラケ
ット10′に対し該ブラケット10′の外部半径Ａに対しブ
レード11′の基部のピン112の中心に対する回転半径
Ａ′が小さくされて、ブレード11′のスイング角θが予
め決められており、したがって、ブレード11′はシリン
ダ３に対し旋回方向前後でクリアランス19が変化する態
様でスイング自在に旋回することが出来るようにされ、
ブレード11′の基部がブラケット10′に当接する旋回角
度の範囲がスイング角θにされている。

この場合、これらの運動にかかわりのあるブレード1
1′のスイング角は第３図に示す様に、ブラケット10′
の外側半径Ａに対するブレード11′の基部の旋回半径
Ａ′が設定量小さくされて、ブレード11′の基端部分が
ブラケット10′に当接するスイング角θが予め設計に従
って決められていることにより上記インパクト作用やふ
るい落し作用，逃げ作用等は設計的に決められるもので
ある。

而して、上述実施例のブレード11′のスイング角θは
予め設計的に決められるが、第５図に示す実施例におい
てはブラケット10′に対するブレード11′の旋回軌跡範
囲内にブラケット10′に対するスイング角調整具として
のストッパボルト23,23を予め螺刻したボルト孔に螺合
させることによりスイング角を有段的に決めることが出
来る。

又、第６図に示す実施例の様に、ブラケット10′に対
し、スイング角調整具としてのストッパを有するスライ
ダ24をその溝25を介しボルト23′によってスライドさせ
ながらネジ止めすることによりブレード11′のスイング
角を無段的に実施することが出来るものである。

更に、第７図に示す実施例の様にピン112とブラケッ
ト10″の肩部との間隔h₁,h₂を調節してブレード11′の
ブラケット10″に当る旋回角θ₁,θ_２を調整することも
出来る。

又、シリンダ３の上部には供給口12が設けられ、所定
の高粘度の原料液13が供給されるようにされ、又、ジャ
ケットの上部にはスチーム15の供給口14が設けられ、下
部にはその排出口16が設けられている。

又、シリンダ３の下部には排出口17が設けられて粉末
製品18が排出されるようにされている。

尚、シャフト９の原料供給口12に対向する部分にはデ
ィスク状の分散板20が一体的に設けられ、又、その上部
の回転軸８にはフイン21,21…が放射状に所定数設けら
れて蒸発口22に臨まされている。

上述構成において、モータ７を回転させると、ベルト
プーリ機構を介して回転軸８が軸受５、メカニカルシー
ル６に支持されて所定回転速度で回転され、したがっ
て、駆動シャフト９も一体的に回転され、各ブレード1
1′は遠心力によりブラケット10′のピン112に枢支され
て一体的に遠心回転されてシリンダ３の内面に対しクリ
アランス19を介して回転する。

そこで、供給口12により所定の高粘性の原料液13を供
給すると、該原料液13はリング状の分散板20により遠心
作用を受け、シリンダ３の内面に薄膜状に添設され重力
により、該シリンダ３の内壁面を伝わって流過してい
く。

そこで、各ブレード11′の回転により混合攪拌されて
シリンダ３の内面に薄膜状に展延され、ジャケット２内
を流過する蒸気15によって熱交換されて加熱され、この
混合攪拌と加熱作用により揮発性成分は蒸発し、フイン
21,21…による気液分離作用の後排出口22から排出蒸気
として排出逸散し、又は、真空装置で吸出され、その結
果、シリンダ３の内面を流過する原料液は蒸発作用、及
び、混合攪拌作用を受けてその濃度が高まって濃縮さ
れ、更に、混合攪拌，熱交換作用を受けて次第にその濃
度が高められて、遂には粉末化され、排出口17から製品
18として排出されていく。

この間、シリンダ３の内壁面を流過する原料液13は混
合攪拌作用、及び、加熱作用によりその粘性が高められ
濃縮化作用を経て固化し粉末化されていくが、不測にし
てシリンダ３の内壁面に固着するような場合にはブレー
ド11′の先端部分は旋回方向に変化するクリアランス19
により固着分に対し逃げ、損傷を受けることなく通過
し、又、通過部分の固形分に対しインパクト作用を与え
てこれを剥離落下させ、シリンダ３の内壁面に対する固
着分の成長を阻止し、ブレード11′の先端部分に付着す
る固形分については該ブレード11′のスイング作用によ
りふるい落しする作用を与え、結果的にシリンダ３の内
壁面、及び、ブレード11′の先端部分に於ける損耗は避
けられ、又、両者に対する固形分の成長は阻止され、ブ
レード11′とシリンダ３の内壁面のクリアランス19は可
及的に初期状態に維持され、その結果、原料液13の薄膜
化，熱交換，蒸発，濃縮粉末化は設計通りに維持され
る。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限る
ものでないことは勿論であり、例えば、薄膜式蒸発濃縮
装置１′については横型にすることも出来る等種種の態
様が採用可能である。

そして、設計変更的にはブレード11′のスイング角調
整具を全えて一斉に作動させることも可能である。

又、製品は粉末化されたものばかりでなく、所定高粘
度に超濃縮されるものについても適用可能であることは
勿論である。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に食品，薬
品，化学品等の高濃縮された、或いは、粉末化された製
品を薄膜式蒸発濃縮装置により得るに際し、該薄膜式蒸
発濃縮装置のシャフトの周面に設定数多数設けたブレー
ドを該シャフトに対し固設したブラケットを介し、シリ
ンダとの間隙が変化することが出来るようにスイング自
在に枢設したことにより、シリンダ内面に薄膜状態に流
過させる原料液のジャケットによる熱変換を介しての揮
発成分の蒸発を介し高濃縮し、粘性を高め、混合攪拌作
用と加熱作用を介して高濃縮し、粉末化するプロセスに
おいてシリンダ内面に成長する固形成分に対するインパ
クト作用が固形物の成長を阻止し、ブレードのみなら
ず、シリンダ内面の損傷を阻止し、インパクト作用によ
る剥離，落下を促進し、又、ブレードに付着する固形成
分はふるい落ししてシリンダ内面のブレードとのクリア
ランスを一定に保ち、揮発成分の蒸発，濃縮を促進し、
粉末化が設計通りに行われて高精度の製品が得られると
いう効果があり、製品に対する信頼度が高まり、歩留り
も悪化せずに済むという効果がある。

更に、ブレードにスイング自在にシャフトに枢支する
ブラケットにスイング角調整具を有段的、或いは、無段
的に設けることにより、予めブレードのスイング角を調
整することが出来、上記シリンダ内壁面の固形分のイン
パクト剥離，落下、ブレードの付着分のふるい落し、当
該被処理材に対し落下をスムーズに行われることが出
来、それにブレードと円筒シリンダの内面とのクリアラ
ンスを所定に維持することが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の実施例の説明図であり、第１図
は１実施例の全体断面図、第２図は同横断面図、第３図
はシャフトに対するブレード取り付けスイング態様の断
面図、第４図は同側面図、第５図は他の実施例の第３図
相当断面図、第６図は別の実施例の第３図相当断面図、
第７図は更に他の実施例の断面図、第８図は一般の薄膜
式蒸発濃縮装置の縦断面図、第９図は同横断面図であ
る。 ２……ジャケット、３……シリンダ ９……シャフト、11′……ブレード １′……薄膜式蒸発濃縮装置、10′……ブラケット 23,23′……スイング角調整具

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ジャケットを外装する円筒シリンダに同芯
   的に軸装した駆動シャフトの外周面に該シャフトの軸方
   向所定ピッチで多数のブレードが放射方向に付設されて
   いる薄膜式蒸発濃縮装置において、上記駆動シャフトに
   固設されブレードのスイング角調整具が付設されたブラ
   ケットに該ブレードが周方向で円筒シリンダとの間隔が
   変化するようにスイング自在に枢設されていることを特
   徴とする薄膜式蒸発濃縮装置。
2. 【請求項２】上記スイング角調整具が有段式にされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜式
   蒸発濃縮装置。
3. 【請求項３】上記スイング角調整具が無段式にされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜式
   蒸発濃縮装置。
4. 【請求項４】上記スイング角調整具が全てのブレードに
   ついて一連に調整自在にされていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の薄膜式蒸発濃縮装置。