JPH01284302A - 遠心式薄膜真空蒸発装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、真空槽内に設置した円錐状のロータを回転し
、ロータの蒸発面に原料液を供給して蒸発面裏側の加熱
部を加熱し、原料液の蒸留、濃縮、脱気等を行なう遠心
式薄膜真空蒸発装置に関するものである。

［従来の技術］ 遠心式薄膜真空蒸発装置は、原料液の加熱時間がきわめ
て短かく、滞留部分も少ないことから、特に熱変性を起
し易い原料液を低温蒸発させ、かつ低温加熱を行なうこ
とにより、品質劣化の少ない高品質の製品を得ることが
できる。

特に、熱変性を起し易い食品や医療品等を処理する場合
は、原料液の蒸発温度（例えば１０℃）及び加熱温度（
４０℃以下）が低く、その上滞留時間がきわめて短時間
（１秒以下）であることが要求されるが、遠心式薄膜真
空蒸発装置はこのようなきわめて厳しい条件下の運転も
可能であるため、各方面利用されている。

従来、原料液の加熱媒体としては、飽和蒸気や熱媒油等
が用いられていたが、熱媒油は高温加熱（通常１２０℃
以上）を行なう場合が主であり、それ以下の温度で加熱
する場合は一般に飽和蒸気が利用され、１００℃以下の
加熱（〜４０℃）の場合は減圧蒸気を使用している。な
お、真空槽内の真空度を維持するためには、蒸発した蒸
気を凝縮させるためのコンデンサと排気用真空ポンプを
組合せて使用するか、あるいはエジェクタを用いるなど
している。

いずれの場合も冷却水が必要で、蒸発温度が４５℃以上
の場合はクーリングタワーの使用により冷却水量を節減
できるが、それ以下の場合は、市水、工業用水等を利用
するか、冷却水を冷却するためのチリングユニット等が
必要になる。

第２図は従来の遠心式薄膜蒸発装置の一例を示す説明図
である。図において、１は真空槽、２は真空槽１内に配
設された円錐状のロータで、回転軸３に固定されており
、回転軸３は真空槽１に設けた軸受７に回転可能に支持
され、油圧モータの如き駆動源（図示せず）に駆動され
て回転する。

このロータ２の内周面には薄板からなり耐圧力を付与す
るため数か所に段差が形成された蒸発面４が設けられて
おり、その裏側には加熱用蒸気が導入される加熱用ジャ
ケット５が形成されている。

６は加熱用ジャケット５の最外周部に設けられ、ドレン
排出口９に通ずる通路９ａに開口する固定チューブであ
る。

８は加熱蒸気の供給口で、こ−から送入された蒸気は通
路８ａを通って加熱用ジャケット５に供給される。１０
は原料液の導入口で、これに連結されたバイブ１１は蒸
発面４の最奥部付近に開口している。１２はロータ１の
蒸発面４の最外周付近において接線方向に開口する処理
液取出し用のチューブで、処理液排出バイブ１３に連結
されている。

１４は真空槽１内で蒸発した蒸気の排出口、１５は排出
口１４に接続されたコンデンサ、１６は冷却水の取入口
、１７は冷却水の出口、１８は真空ポンプ、１９はコン
デンサ１５で凝縮された液を排出する遠心式サイホンポ
ンプ、２０は蒸留液受はタンク、２１はドレン排出口９
に接続された真空ポンプ、２２はトレンド空気のセパレ
ータである。

次に、上記のように構成した装置の動作を説明する。先
ず、ロータ２を回転させて加熱用ジャケット５に供給口
８から蒸気を供給し、蒸発面４を均一に加熱する。同時
に導入口ＩＯからバイブ１１を介して処理液を導入して
ロータ２の蒸発面４に注ぐと、処理液はロータ２の回転
による遠心力によって押し広げられ、蒸発面４に０．１
＋ａｍ程度のきわめて薄い膜が形成される。この薄い膜
はロータ２の回転により外周に向って流れ、蒸発面４の
最外周部に集合するが、この間に蒸気によって加熱され
、蒸発、濃縮が行なわれて濃縮液となり、チューブ１２
に押し込まれて処理液排出バイブ１３から外部に排出さ
れる。

なお、このとき蒸発面４で凝縮した蒸気は遠心力によっ
て振り飛ばされるので、常に新鮮で乾燥した蒸発面４で
、かつ最も高い熱伝達機構である滴状凝縮による熱伝達
が行なわれる。また、凝縮液と蒸気中の空気及び非凝縮
ガス（不活性ガス）は、滞留することなく固定チューブ
６から真空ポンプ２１に引かれて通路９ａを通り、ドレ
ン排出口９からセパレータ２２に導かれ、空気は排気口
２３から大気中に放出され、ドレンは排出口２４から排
出される。

一方、蒸発した蒸気は蒸気排出口１４からコンデンサ１
５に導かれて凝縮され、凝縮した液は遠心式サイホンポ
ンプ１９により蒸留液受はタンク２０へ送られる。

［発明が解決しようとする課′ＸＪ］ 従来の遠心式薄膜真空蒸発装置は上記のように構成され
ているので、この装置の特長である短時間で低温処理を
行なうためには、多量の加熱用熱媒体（蒸気）及び冷却
水を必要とする。このためランニングコストが高くなり
、付加価値の高い製品の処理や小形機の利用などに用途
が制限され、また、大量生産の場合は、蒸発温度が４５
℃以上の運転条件に適合した原料液の処理に限られると
いう問題があった。

ランニングコストを下げる方法としては、通常の真空釜
を二重効用、三重効用として用いることにより、加熱用
熱媒体及び冷却水量を減少させる方法もあるが、処理時
間が長くなり、また蒸発温度が高くならざるを得ない。

このようなことから、４０℃以下で低温処理を行ない、
熱劣化の少ない濃縮液を得るためには、ランニングコス
トの増電は避けられなかった。

本発明は、上記のような課題を解決すべくなされたもの
で、ランニングコストの低い遠心式薄膜真空蒸発装置を
得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る遠心式薄膜真空蒸発装置は、真空槽の蒸気
排出口をコンデンサに連結し、コンデンサで蒸発した冷
媒の飽和蒸気排出口を圧縮機の入力側に連結してその出
力側をロータの加熱用媒体の供給口に連結すると共に、
ロータのドレン排出口を膨張弁を介して前記コンデンサ
に連結してなり、ロータを冷媒の凝縮器とし、コンデン
サを冷媒の蒸発器とするヒートポンプ作用により冷媒の
加熱、凝縮等を行なうようにしたものである。

［作　用］ 真空槽で蒸発した蒸気はコンデンサで凝縮されて冷媒を
加熱し、加熱された冷媒は飽和蒸気となって圧縮機へ送
られる。圧縮機で断熱圧縮された飽和蒸気は過熱蒸気と
なってロータへ送られ、ロータの蒸発面を加熱する。ま
たロータで凝縮した冷媒は膨張弁で減圧され、湿り蒸気
となってコンデンサに戻され、蒸発気化して再び飽和蒸
気となる。このようなサイクルを繰返してロータの蒸発
面を加熱する。

［実施例］ 第１図は本発明実施例の説明図である。なお、真空槽１
及びロータ２の構成及び作用は、第２図に示した従来例
と同じなので、説明を省略する。

図において、３１はコンデンサで、管路３５により真空
槽１の蒸気排出口１４に連結されている。３２は冷却水
の入口、３３は冷却水の戻り口、３４はコンデンサ３１
によって凝縮された液の排出口である。３７は圧縮機で
、その入力側は管路３６によりコンデンサ３１の飽和蒸
気排出口に連結され、出力側は管路３８によりロータ２
の蒸気供給口８に連結されている。

また、ロータ２のドレン排出口９は管路３９により膨張
弁４０を介してコンデンサ３１に連結されており、これ
らにより完全密閉系の循環回路が形成されている。

次に上記のように構成した本発明の詳細な説明する。真
空槽１内で蒸発した蒸気は回路３５を介してコンデンサ
３１に送られ、凝縮されて冷媒に熱量Ｑ　を放出する。

熱ｆｆ１Ｑ、が与えられた冷媒は蒸発して飽和蒸気とな
り、管路３Ｂから圧縮機３７へ送られて断熱圧縮され、
過熱蒸気となって管路３８からロータ２へ送られ、加熱
用ジャケット５へ供給される。加熱用ジャケット５に送
られた蒸気は熱量Ｑ２を放出し、凝縮して飽和液となり
、放出された熱ｆｆ１Ｑ２はロータ２の蒸発面４の熱源
として利用される。一方、凝縮した冷媒は膨張弁４０に
より圧力を下げられ、湿り蒸気となってコンデンサ３１
に加えられ、蒸発気化して再び飽和蒸気となる。

上記の説明から明らかなように、本発明はヒートポンプ
の原理を応用してロータ２を冷媒の凝縮器とし、またコ
ンデンサ３１を蒸発器として利用したもので、ヒートポ
ンプサイクルにより熱を有効に利用し、省エネルギー運
転を可能にしたものである。このため、熱に敏感な原料
液を４０℃以下で利用するこが可能になり、加熱温度も
７０℃以下の低い温度とすることができるので、熱感受
性物質の大量処理にも利用することができる。

−例として、蒸発温度４０℃、加熱温度７０℃の運転条
件で、水蒸発ｍ６００　ｋｇ／ＩＩの場合における従来
装置（第２図）と本発明装置のランニングコストを比較
した。従来装置の場合は蒸気使用ｆｆ１７２０ｋｇ／１
１、冷却水量（水温２５℃）　２５ｍ３／Ｉｔを必要と
するのに対し、本発明装置の場合は、圧縮機の動力１２
０ＫＷ　、冷却水量６ｍ３／ＩＩとなった。その結果、
ランニングコスト（蒸気及び冷却水のコストのみで算出
）は、従来装置では５．６００円／１１、本発明装置の
場合は３．４８０円／１１となった。なお、本発明装置
において、圧縮機のモータをディーゼルエンジン等に代
えるとランニングコストはさらに低減して２．１００円
／Ｈとなり、年間６，０００時間稼動するとすれば、２
１００万円の運転経費節減となる。これは大型機の場合
は、さらに大きくなる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明はヒートポンプ
の原理を応用してロータの加熱媒体を得るようにしたの
で、従来装置で多量に必要した加熱用水蒸気が不要にな
り、まだコンデンサの冷却水も大幅に節減できるので、
ランニングコストを低減することができる。このため、
高品質の処理液を低コストで生産することが可能になっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の説明図、第２図は従来の遠心式
薄膜真空蒸発装置の一例の説明図である。 １：真空槽、２：ロータ、４：蒸発面、５：加熱用ジャ
ケット、８：蒸気供給口、９：ドレン排出口、１０：原
料液導入口、１２：処理液取出し用チューブ、３１：コ
ンデンサ、３７：圧縮器、４０：膨張弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 真空槽内に配設した円錐状のロータを回転させ、該ロー
   タの蒸発面に原料液を供給すると共に、前記蒸発面の裏
   側に設けた加熱用ジャケットに加熱用媒体を供給して加
   熱し、前記原料液の蒸留、濃縮、脱気等を行なう装置に
   おいて、 前記真空槽の蒸気排出口をコンデンサに連結し、該コン
   デンサで蒸発した冷媒の飽和蒸気排出口を圧縮機の入力
   側に連結してその出力側を前記ロータの加熱用媒体の供
   給口に連結すると共に、前記ロータのドレン排出口を膨
   張弁を介して前記コンデンサに連結してなり、 前記ロータを冷媒の凝縮器とし、コンデンサを冷媒の蒸
   発器とするヒートポンプ作用により冷媒の加熱、凝縮等
   を行なうことを特徴とする遠心式薄膜真空蒸発装置。