KR900006070B1 - 농축장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

농축장치

본 발명은 작동유체(作動流體)싸이클을 조합시킨 간접식증발방식에 의한 농축장치에 관한 것이다.

간접식증발방식은 에너지절약을 목적으로한 방식으로 증발온도가 30℃정도의 저온인 것이 적합하기 때문에 이것을 사용한 농축장치에 있어서는 피농축액의 농축관(濃縮管)에 잡균이 번식하기에 적당한 온도로 되었다. 이 때문에 잡균의 문제가 있는 액을 취급하는 농축장치에서는 장치의 세정시(洗淨時)에 장치를 살균하는 것이 중요한 것이다.

잡균번식을 방지하고 멸균을 필요로하는 경우에는 약물세정외에 증기의 직접분사에 의한 고온살균을 필요로 하였으나, 간접식증발방식은 본래 저온에 적합하므로 증발온도로서는 60℃정도가 상한(上限)으로 생각되어 왔다.

또 작동유체의 물성, 성상으로부터 고온상태로 되면 압력이 이상상승(異常上昇)하거나 작동유체의 종류에 따라서는 열분해 하거나 한다. 예를들면 푸론계냉매에서는 120℃정도 이상으로 되면 열분해를 일으켜 문제를 발생시킨다. 그러므로 작동유체를 고온도으 조건하에 두는것은 피하여야 하였다.

본 발명은 종래에 있어서의 상기와 같은 결점을 제거하고 농축관을 고온증기에 의하여 살균하는 것이 가능한 농축장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 증발관(蒸發管)과 한 개 또는 여러개의 농축관과 작동유체증발관과 압축기를 구비하고, 상기 증발관의 가열측과 작동유체증발관의 피가열측과 압축기를 접속하여 작동유체를 기상(氣相)과 액상(液相)으로 반복하여 순환시켜 상기 작동유체증발관에 있어서 작동유체를 증발시키는 작동유체싸이클 경로를 구비하고 상기 증발관의 피가열측에서 작동유체에 의하여 가열매체액체를 가열하여 얻어진 가열매체증기를 최초단계인 농축관의 가열측으로 인도하고 이 농축관의 피가열측으로 인도된 피농축액을 가열하여 얻어진 농축액을 배출함과 동시에 발생한 피농축액증기를 다음단계인 농축관의 가열측 또는 작동유체증발관의 가열측으로 인도하여 작동유체를 가열하도록 구성할 뿐만아니라 상기 농축관의 피가열측에 살균용 고온증기를 인도하도록 한 것을 특징으로 하는 농축장치인 것이다.

본 발명의 한 실시예로 단효용농축관(單效用濃縮管)을 들어 도면에 의하여 설명한다. 1은 증발관, 2는 농축관 3은 작동유체증발관의 냉매증발관, 4는 압축기, 5는 팽창밸브이며, 증발관(1)은 가열측과 팽창밸브(5)와 냉매증발관(3)의 피가열측과 압축기(4)를 접속하고 작동유체로서 푸론등의 저비등점 냉매를 인도하는 냉매파이프(14),(15),(16)를 설치하여 작동유체를 기상과 액상으로 반복하여 순화시켜 증발관(1)에 있어서 작동유체의 증기를 응축시키고 냉매증발관(3)에 있어서 작동유체의 액체를 증발시키는 작동유체싸이클 경로를 구비하고 있다.

20은 피농축액입구, 9는 피농축액펌프, 10은 농축된 농축액을 배출시키는 농축액펌프, 21은 농축액출구, 29는 피농축액에서 증발된 증기를 인도하는 피농축액증기파이프이며, 도중에서 대기 개방밸브(27)를 분기하여 그 분기점에서 하류측에 슬로우스밸브(26)를 구비하고 다시 냉매증발관(3)의 가열측에 접속하고 있다. 11은 피농축액증기의 응축수를 배출시키는 응축수펌프, 22는 응축수출구이다. 28은 살균용 고온증기입구이다.

농축관(2)에 있어서 피농축액을 가열시키는 가열매체로는 종래에서와 같이 작동유체를 직접 사용하는 것이 아니고 증발관(1)에 있어서 작동유체에 의하여 가열되어 증발한 가열매체증기를 사용하도록 되어 있어 가열매체로는 수용액을 사용하는 것이 좋다. 즉, 17은 가열매체로 물을 공급하는 공급수입구, 6은 공급수펌프, 7은 미증발수의 순환수펌프, 18은 순환수출구, 23은 순환라인, 12는 절환밸브, 13은 가열매체증기파이프, 8은 응축하여 얻어진 증류수를 배출시키는 증류수펌프, 19는 증류수출구, 24는 순환라인, 30은 절환밸브가 구비되어 있다.

그리고 응축수펌프(11)의 토수측은 순환라인(25)을 거쳐 증발관(1)의 피가열측에 접속하도록 되어 있다. 31은 절환밸브이다.

작용에 대하여 설명하면, 공급수입구(17)로부터 공급된 공급수는 공급수펌프(6)에 의하여 증발관(1)의 증발측으로 들어가고 여기서 가열측으로부터 냉매증기의 응축열로 가열되어 일부 또는 전량이 증발된다. 미증발분의 물은 순환수펌프(7)에 의하여 시스템외로 순환수출구(18)에서 배출되고 있으나, 절환밸브(12)에 의하여 그 일부 또는 전량을 공급수로 순환라인(23)을 거쳐 증발관(1)의 피가열측에 순환시켜도 좋다.

여기서 증발된 수증기는 가열매체증기파이프(13)를 통하여 농축관(2)의 가열측으로 들어가고 여기서 액측으로 방열하여 그 자신은 응축되어 증류수로 되어서 증류수펌프(8)에 의하여 증류수출구(19)에서 시스템외로 배출되고 있으나, 증류수가 불필요한 경우는 절환밸브(30)에 의하여 일부 또는 전량을 순환라인(24)을 통하여 공급수로 순환시킬 수 있다.

또 피농축액은 피농축액입구(20)에서 피농축액펌프(9)에 의하여 농축관(2)의 증발측으로 들어가고 여기서 가열되어 수증기를 발생하여 농축되어 농축액펌프(10)로 농축액출구(21)에서 발출(拔出)되어 소정의 제품을 얻는다.

또한 증발된 수증기는 피농축액증기파이프(29)를 통하여 냉매증발관(3)의 가열로 들어가 여기서 냉매측으로 방열되고 응축수로 되어 응축수펌프(11)로 발출되어 응축수출구(22)에서 시스템외로 배출된다. 이 응축수는 다소액성분의 시스트(syst)를 함유함으로 증류수로 회수하는 것은 거의 없으나, 휘발성 성분을 함유하지 않는 경우는 공급수의 보급수로 사용할 수 있도록 절환밸브(31)로 공급수에 전량 또는 일부를 순환라인(25)을 통하여 순환시킬 수 있도록 되어 있다.

한편 냉매측은 냉매증발관(3)의 증발측에서 증발된 저압의 냉매증기는 냉매파이프(14)를 통하여 압축기(4)로 들어가고 여기서 압축승압되어 엔탈피(enthalpy)가 증가하여 고압의 냉매증기로 되어 냉매파이프(15)를 통하여 증발관(1)의 가열측으로 들어가고 여기서 물측으로 방열하여 그 자신은 응축되고 고압의 냉매액으로 된다. 이 고압의 냉매액은 냉매파이프(16)를 통하여 팽창밸브(5)에서 감압되어 다시 냉매증발관(3)의 증발측으로 되돌아간다. 이와같이 하여 냉동기의 싸이클과 동일한 냉매싸이클을 형성한다.

본 실시예는 저온증발에 있어서, 농축장치와 냉동기의 싸이클을 조합시킨 것에 의하여 증발증기배열을 회수시킨 에너지절약형 증발장치인 것이나, 본 실시예의 특징은 농축관의 전단(全段)에 물의 증발관을 구비시키는데 있다.

증발관(1), 농축관(2), 냉매증발관(3)은 각각 증발관의 작용을 하는 것이어서 특히 증발관의 종류를 불문하고 있으나, 전열특성 및 동력절약성이 있는 박막유하식(薄膜流下式)증발관을 사용하는 것이 좋다.

또 도면에 있어서 농축관(2)은 단효용 농축관을 예시하고 있으나, 이 농축관은 다중효용(多重效用)농축관으로도 좋고 다중효용농축관을 사용하면 적은 에너지로 다량의 피농축액을 농축할 수 있다.

농축관(2)의 액측의 세관(洗管)은 종래 물세정, 약물세정등으로 처리되고 있으나, 살균을 요하는 경우가 있어 이 살균은 증기에 의한 고온살균이 가장 유효한 것이다.

본 실시예의 장치는 냉매측에 하동의 열영향을 주지않고 간단하게 할 수 있다. 즉, 장치를 정지상태로 하여 슬루우스밸브(26)를 닫아 냉매증발관(3)과 분리하고 한편 대기 개방밸브(27)를 전개하여 농축관의 증발측을 대기개방한다. 이 상태로 살균증기입구(28)에서 고온증기를 투입시키고 농축관(2)의 증발측 시스템내의 살균을 한다.

본 실시예는 이상과 같이 구성되어 작용함으로 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

(1) 에너지절약형의 저온증발장치이다.

(2) 목적으로 하는 농축관액측의 시스템내의 고온증기살균을 용이하게 확실히 할 수 있다.

(3) 농축액제품과 동시에 증류수를 얻을 수 있다.

(4) 증류수 및 응축수를 공급수로 되돌리는 것에 의하여 물의 보급이 거의 필요없게 되어 자원절감으로 된다.

(5) 증발관에서는 별도의 액을 농축할 수 있다. (스켈링 하지 않는 부패성이 없는액)

(6) 증발관을 사용하고 있으므로 농축관가열측이 증기응축으로 되어 전열계수가 좋고 설비비도 적게된다. 또 농축관의 가열측은 수증기이므로 과열상태가 아니고 일정의 가열온도(포화수증기온도)을 얻을 수 있어 확실하게 저온농축을 할 수 있다.

또한 박막유하식증발관을 증발관으로 사용하므로 일반적인 열교환에 비하여 유효하게 온도차를 이용할 수 있어 장치가 소형화 될 수 있다.

(7) 증발관, 농축관, 냉매증발관에 박막유하식증발관을 사용하는 것으로 장치를 소형화할 수 있어 설비비를 적게 들게한다.

본 발명에 의하여 장치에 지장을 주는 것 없이 또 작동유체에 악영향을 주는 것 없이 농축관을 고온증기에 의하여 살균을 하는 것이 가능한 농축장치를 제공할 수 있으며 실용상 매우 큰 효과를 발휘할 수 있다.

Claims (5)

1. 증발관과 한 개 또는 여러개의 농축관과 작동유체증발관과 압축기를 구비하고, 상기 증발관의 가열측과 작동유체증발관의 피가열측과 압축기를 접속하여 작동유체를 기상과 액상으로 반복하여 순환시켜 상기 작동유체증발관에 있어서 작동유체를 증발시키는 작동유체싸이클 경로를 구비하여 상기 증발관의 피가열측에서 작동유체에 의하여 가열매체액체를 가열하여 얻어진 가열매체증기를 최초단계인 농축관의 가열측으로 인도하고 이 농축관의 피가열측으로 인도된 피농축액을 가열하여 얻어진 농축액을 배출함과 동시에 발생한 피농축액증기를 다음단계인 농축관의 가열측 또는 작동유체 증발관의 가열측으로 인도하여 작동유체를 가열하도록 구성할 뿐만 아니라 상기 농축관의 피가열측에 살균용 고온증기를 인도하도록 한 것을 특징으로 하는 농축장치.
2. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 증발관으로부터 배출된 미증발의 가열매체액체의 최소한 일부를 이 증발관의 증발측으로 다시 인도하도록 하는 농축장치.
3. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 농축관의 가열측으로부터 배출되는 가열매체액체의 응축액의 최소한 일부를 증발관의 증발측으로 다시 인도하도록 하는 농축장치.
4. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 작동유체증발관으로부터 배출되는 피농축액증기의 응축수의 최소한 일부를 증발관의 증발측으로 인도하도록 하는 농축장치.
5. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 농축관의 증발측과 작동유체증발관을 연결하는 피농축액 증발증기통로에 대기개방밸브를 분기시켜 그 분기점에서 하류측에 차단밸브를 구비하여 농축관의 피가열부에 살균용 증기를 유입시키도록 하는 농축장치.

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