JPS58128101A - 濃縮装置 - 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】 本発明はフロン、アンモニア等を作動流体として用いる
間接加圧式濃縮装置に関し、詳しくは作動流体の蒸発器
として薄膜降下式の蒸発器を用−極めて低い温度の熱を
効果的に回収して液体の濃縮する間接加圧式濃縮装置で
ある。

溶液の濃縮操作において発生する蒸気をターボブロア、
ロータリー；ンプレツサ或いはスチームエゼクタ−等の
圧縮機によって、圧縮昇温し、再び溶液の加熱源として
利用することは圧縮機の駆動に要するエネルギーに比べ
回収する熱エネルギーが大ぎくなることから普遍的に実
施されてい丸。

しかし、濃縮工程の操作温度が低い場合には濃縮工程で
発生する蒸気の温度が低く、これに準じて、その蒸気圧
も低いので効率の高い圧縮機がなく、ｔた熱回収の面か
らの利得も少な−ので、その蒸発蒸気を再圧縮して利用
することは行われていなかった。

最近この低温の蒸気の熱エネルギーを回収するために、
低温蒸気をフロンやアンモニア等の加熱源として用−１
そこで蒸発したフロンやアンモニアなどの作動流体を圧
縮機で昇圧昇温しこのフロンやアンモニアを濃縮工程で
の熱源にすることも提案されて−るが１％／ｍづれも、
フロン、アンモニアの性質を考慮し、その蒸発器をカラ
ンドリア式或いは薄膜上昇式として−るため液量が大と
なり又蒸発部でのフロン、アンモニアなどの作動流体の
保有液量が多いため、沸点上昇の影蕃が大きくなる。負
荷変動に対して遅れが大きくなる等の問題が生じ、低温
蒸気の熱エネルギーを有効番こ回収することはで館なか
った。

本発明の目的は、従来１収されることなく廃棄されてい
た低温の蒸気の熱エネルギーを回収して有効に利用し得
るＳａ＋＋ａ置を提供することであり。

又他の目的は、低温の蒸気から効率よく且安定して熱を
回収し、濃縮工程に利用し得る濃縮装置を提供すること
である。

ざらに本発明の目的は一縮婦作温度を下げることにより
濃縮装置の劣化を防止し、加うるに製品である濃縮液を
汚染することのないｔＳ装置を提供するにある。

本発明は、濃縮器の加熱側と作動流体の蒸発器の蒸発側
との間を圧、縮機な介して作動流体が気相と液相とを繰
り返し循環する作動流体サイクルを有する間接加圧式濃
縮装置において、上部に液化した作動流体の供給口を有
し、下部に未蒸発の作動流体の抜出し口を有する薄属降
下式の作動流体の蒸発器と該抜出し口と該供給口とを導
通し作動流体を循環せしめ得る循環管路と、該蒸発器で
蒸発した作動流体を加圧昇温する圧縮機と該圧縮機で加
圧昇温された作動流体によって被処理液を加熱濃縮する
濃縮器と、該濃縮器で凝縮した作動流体を該蒸発器又は
該循環管路へ導く管路に設けられた減圧弁を備えたこと
を特徴とする濃縮装置である。

本発明の具体的な例を図面を用いて説明する。

図面は、７四ン又はアンモニアを作動流体として用いた
単効用間接加圧式濃縮装置の例である。

ｌは薄膜降下式蒸発缶を用いた濃縮器、２は同様に薄膜
降下式蒸発缶を用いた作動流体の蒸発器。

３．４は気液分離器、Ｓは圧縮機、６は圧縮横暴で加圧
昇温された作動流体の温度を調節するための冷却器、濃
縮器１においては、７は複数本の直立した伝熱管であり
、上部液室８に供給口９から入った彼処ａｔは伝熱管７
の内壁に沿って薄膜を形成して流下し１作動流体の蒸気
入口１０から入って伝熱管γの外側に接触する作動流体
の蒸気の凝縮熱によって加熱され、濃縮される。

被処理液は下部液室１１に入り底部に溜り、循環ポンプ
１１４（よって、その一部は上部液室８の供給口９に循
環されると共に一部は製品として弁１６及び管路１４を
介して系外へ取り出される。

この被処理液の循環管路１暴には被処理液の温度を上げ
るための予熱器１７が設けられており。

被処理液の温度が蒸発温度よりも低い場合には。

この予熱器１７によって適宜彼処ｊ１１１Ｉ！の温度を
上げることができる。なお、予熱１）１７の出口におけ
る被処理液の温度は蒸発温度よりも若干（２〜３℃）高
一温度となるようｋするのが望ましい。

１ｓは普処理液の供給管路１４は製品を抜出すための管
路である。１＄は作動流体の凝縮液出口管路で高圧側貯
液槽１−１減圧弁３ｏを、直列に連通し作動流体の蒸発
器３の下部液室２６に接続されている。なおこの凝縮液
出口管路１８は必ずしも図のように下部液室！−に接続
されている必要はなく、循環管路３１や上部液室２Ｋに
接続してもよい。２雪は被処理液のペーパー出口管路で
あり。その一端は作動流体は蒸発器３へ接続されている
。

この蒸発器３においては複数本の直立した伝熱管＝３が
設けられ、作動流体の供給ロ！４．上部液室ｚ器を介し
て作動流体が伝熱管ＳＳの内壁側に供給される。液化し
た作動流体は伝熱管３ｓの内壁に沿って流下する間に伝
熱管３３の外側に導入された濃縮装置からのペーパーに
よって加熱されその一部を蒸発し、残部は下部液室３６
に溜る。

この未蒸発の作動流体は抜出口３丁よりｒ部液室！６か
ら抜出され作動流体の循環管路３１により供給口重４を
介して再び上部液室２器へ供給される。なお作動流体の
循環管路冨１には作動流体の循環ポンプ３８が設けられ
てｉる。

また減圧弁２０からの作動流体は蒸発器２の下部液室３
６内に溜った作動流体の液面レベルよりも上方に供給さ
れるようになっており、これは下部液室３６に設けられ
た液面計３０及び液位調節器ＳＩＫよって制御され【い
る。

ｉｍｗｚｓの管外で＃！縮したドレンはドレン抜出管ｉ
１により【抜出し、その後被処理液の予熱源として利用
することもできる。

気液分離器４で分離された作動流体の蒸気は圧１１１１
５によって加圧昇温されて濃縮器１での加熱熱源として
利用される。

作動状況につき説明すれば、果物ジュース原料液、砂糖
原料液などの被処理液は被処理液の供給管路１３から被
処理液の循環管路１５へ供給され予熱器１７によって昇
温されて供給口９を介して上部液室８へ導かれる。さら
に上部液室Ｂから伝熱管７の内１１に沿って流下し、こ
の間に作動流体の凝縮熱によって加熱濃縮され、濃縮さ
れた被処理液は下Ｓ液室１１に溜るとともに気液混合気
は気液分離器３によってペーパーと被処理液とに分離さ
れ、被処理液は循環ポンプ１３によってその一部は製品
として系外に抜出さり、また残部は循環管路ｉｓｖ通っ
て上部液室８へ循環される。なお、ここで製品として抜
出された被処理液は徴纏缶ｌへ流入する被処理液馨予熱
するために利用することもできる。

他方、伝熱管７にて熱を奪われ凝縮した作動流体は凝縮
液出口管路１８を通り高圧側貯液槽１９へ導かれさらに
減圧弁２０Ｙ：介して蒸発器２の下部液室２６へ流入す
る。ここで下部液室２６内の作動流体の液面は、液面計
ＳＯＫよって検知され、液位調節計３１からの信号によ
って減圧弁２０が調節されて、この作動液体の液面が常
に一定になるようにされている。下部液室２６に溜った
作動流体は抜出し口２７から循環ポンプｚ８によって抜
出され再び供給口２４’４介して上部液室３Ｓへ導かれ
、さらに伝熱管２３の内壁に沿って流下し、□ その間に濃縮器１で発生し、気液分離器３で分離された
ペーパーによって加熱蒸発される。ここで、蒸発器２の
上部液室２器、伝熱管２３、下部液室３６循環ポンプ３
ｓ、循環管路３１を順次循環する作動流体の循環流量は
蒸発器３で蒸発する作動流体の液量の５倍以上好ましく
は１０倍以上の流量となつ【おり、伝熱管３ｓにおいて
効果的な伝熱が行なわれるようＫなっている。３ｚはバ
ルブであり、作動流体の循環量を調節するようになって
いる。

なお、図中蒸発器３は多管薄膜降下式蒸発器であるが、
傾斜又は直立した平板によってなる薄膜降下式蒸発器を
用いても本ｉａ＊有の作用効果を奏することができる。

次に本願発明の構成に基づく効果について述べる。

本発明において作動流体の蒸発器とし【薄膜降下式蒸発
器を用いているので液深による沸点上昇がなく極めて低
い熱源であっても作動流体を蒸発することができること
に濃縮器の形式ンも薄膜降下式濃縮器とした場合には、
作動流体の蒸発器、及び被処理液の濃縮器ともにおいて
液深による沸点上昇がないのでより低い温度での濃縮を
行なうことができる。又、薄膜降下式蒸発器は伝熱部分
における作動流体のホールドアツプが少ないため負荷変
動があったとしても速やかに応答することができ系全体
を常に最適な運転状態に維持できる。

特に低温度での１１操作においては、低温であるが故に
急激に多重の熱ｔｖ１４節することはできないので、不
発明の如く応答が極めて速い系を採用することは大ぎな
利点である。

さらに、フロンのように伝熱の悪い作動流体を用いても
、薄膜降下式蒸発器の伝熱は、カランドリア、薄膜上昇
式蒸発器の伝熱効率よりも飛躍的に大きいものであるか
ら何ら悪影響を及ぼすことなく効果的な伝熱を行い、速
かに、低温ペーパーから熱エネルギーを回収できる。

また、本発明では作動流体を循環して薄膜降下式蒸発器
に供給しているので、その循環量Ｖｇ節することによっ
て容易に蒸発量を調節できる。

作動流体の循環量の調節によって蒸発器での作動流体の
蒸発量を調節することは、循環ポンプの吐出量の安定化
を図ることによって、より一層確夷なもの、となり、こ
の循環ポンプの吐出量を安定させるために蒸発器下部の
下！ｌｌ液室に液面針を備え、この検出信号にもとづい
て減圧弁を調節しこの液面が常に一定となるようＫして
いる。

また、減圧弁の上流１１に高圧側貯液槽を設けているの
で、減圧弁は常に安定した作動をすることとなる。

さらに減圧弁からの作動流体は蒸発器の下部液室又は作
動流体の循環管路若しくは蒸発器の上部液室に導入する
ことが可能であるが、とくに下部液室内の作動流体の液
面よりも上方に導入されていれば、この液面制御がより
安定化することとなる。このようＫｊることＫより、循
環ポンプの流動変動がなくまた、キャビテーションも解
消される。

また、循環ポンプによる供給量を減らせば、供給した作
動流体の全量な蒸発せしめることができる。この場合、
循環管路においては循環は行われず、また、蒸発絶対量
は減少するが、供給量調節により蒸発量をリニヤ−に制
御することができる。

このように本発明によれば、従来熱回収の対象となり得
なかった低温ペーパーの熱エネルギーな効率よく、且安
定して回収利用することができ、また、従来の濃縮操作
温度をより低温にすることができ、その結果として濃縮
袋ｇＩＬを構成する機器の材質の劣化も軽減されるとい
う効果をも奏することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例のフロー図である。 １・・・・・・濃縮臼、　２・・・・・・蒸発器、　３
・・・・・・気液分離器、　４・・・・・・気液分離器
、　５・旧・・圧縮機、　６・・・・・・冷却器、　７
・・団・伝熱管、　８・・・・・・上部液室、　９・・
・・・・供給口、　ｉｏ・旧・・蒸気入口、　Ｘｌ・・
・・・・下部液室、　１！山・・・循環ポンプ、　１３
・・・・・・供給管路、　！４・・・・・・管路、１６
・・・・・・循環管路、　１６・・・・・・弁、　１丁
・・・・・・予熱器、　ｉｓ・・・・・・出口管路、　
１９・・・・・・貯液槽、　２０・・・・・・減圧弁、
　３１・・・・・・循環管路、２２・・・・・・出口管
路、　２３・・・・・・伝熱管、　＝４・・・・・・供
給口、　２５・・・・・・上部液室、　３６・・・・・
・下ａｍ室、　３丁・・・・・・抜出口、　２８・・・
・・・循環ポンプ、　［１・・・・・ドレン抜出管、３
ｏ・・・・・・液面計、ｓｌ・・・・・・液位調節器、
　３２・・・・・・バルブ。 特許出願人　　株式会社荏ＷＡ製作所 同　　　　　味の素株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　濃縮器の加熱側と作動流体の蒸発器の蒸発側との関
   を圧縮機を介して作動流体が気相と液相とを繰り返し循
   環する作動流体サイクルを有する間接加圧式濃縮装置に
   おいて、上部に液化した作動流体の供給口を有し、下部
   に未蒸発の作動流体の抜出し口ｔ１ｒする薄膜降下式の
   作動流体の蒸発器と、骸抜出し口と該供給口とｔ導通し
   作動流体を循環せしめ得る循環管路と該蒸発器で蒸発し
   た作動流体を加圧昇温する圧縮機と骸圧縮機で加圧昇温
   された作動流体によって被処理ｔｔ’加熱濃縮する濃縮
   器と、該濃縮器で凝縮した作動流体を該蒸発器又は該循
   環管路へ導く管路に設けられた減圧弁を備えたことＹ４
   Ｉ徴とする濃縮装置。