(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、
前記外筒の内側に配置される内筒とを含み、
前記外筒は、廃液流が導入される開口部を備え、
前記内筒は、液部分よりも気体部分が優先的に通過する通過部分を備え、
前記内筒の面は前記液部分が鉛直方向に下方に流動する流動面を形成し、
前記内筒の下方部分に配置され上昇流に抵抗を与える抵抗部を更に含み、
前記抵抗部は前記流動面に続いて前記流動面に交叉する交叉面を有し、
前記廃液流は前記内筒に衝突する
廃液濃縮装置。
【請求項２】
前記交叉面は、前記流動面に直交している
請求項１の廃液濃縮装置。
【請求項３】
前記交叉面は、前記流動面に対して傾斜している
請求項１の廃液濃縮装置。
【請求項４】
前記流動面と前記交叉面とが交叉する交叉線は楕円である
請求項３の廃液濃縮装置。
【請求項５】
前記交叉面は円錐面である
請求項３の廃液濃縮装置。
【請求項６】
廃液流を外筒の中に配置されている内筒に衝突させること、
前記内筒の面に液部分を付着させて前記液部分を前記面で流下させること、
前記内筒の面で流下する前記液部分を前記面に続く上面を有する液切り板の上に流すこと、
前記液切り板の前記上面で流れる液部分を前記液切り板の周縁で液切りすること、
前記液切り板の下面で蒸気流に抵抗を与えること
とを含む廃液濃縮方法。
【請求項７】
前記上面は鉛直方向に対して傾斜している
請求項６の廃液濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、各種プラント、生活空間から排出される廃液を濃縮する廃液濃縮装置、及び、廃液濃縮方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場、ビル、プラントでは、廃熱とともに廃液が排出される。廃熱利用により廃液を濃縮して廃棄又は廃棄前の処理が行われている。濃縮のためには、蒸発が利用される。図７は、蒸発型廃液濃縮装置１０１を示している。濃縮装置１０１の上部から循環する廃液１０２が導入され、蒸発により濃縮化された濃縮廃液１０３が濃縮装置１０１の下方部から排出され、再び濃縮装置１０１に戻される。円筒状容器である濃縮装置１０１の上方部の中心域に円筒状の蒸気排気筒１０４が配置されている。廃液１０２は、濃縮装置１０１と蒸気排気筒１０４との間に形成される環状空間にその接線方向に導入されその環状空間で回転流になって回転している間に、その液分は濃縮装置１０１の内周壁面に付着して重力によりその内周壁面を流下する。濃縮装置１０１の内部に導入される廃液１０２のうちの他の液分は、重力選別されて重力落下する。濃縮装置１０１の内部に導入される廃液１０２のうち蒸発する蒸気分は、上昇気流になって蒸気排気筒１０４のデミスタ（網目構造膜）１０５を通過して蒸気排気筒１０４の上方端から排出される。
【０００３】
気液分離装置として開発され技術的に成熟しているこのような蒸発器は、遠心分離作用により気液分離効果が高いが、遠心力効果をより発揮するためにはその直径が大きく設計される。このため、遠心分離型濃縮装置は、直径が大きく設計されがちである。遠心分離効果がそれほどに高くなくても廃液の濃縮のために利用される蒸発器は、濃縮性能よりも小型化されることの方がユーザーに望まれる場合が多くある。
【０００４】
濃縮性能よりも小型化が優先され、蒸発器としてよりも廃液濃縮装置としてその用途が適正化されることがユーザーに求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、濃縮性能よりも小型化が優先・促進され、蒸発器としてよりも廃液濃縮装置としてその用途が適正に変更される廃液濃縮装置、及び、廃液濃縮方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、濃縮性能よりも小型化が促進され、蒸発器としてよりも廃液濃縮装置として用途が適正に変更され、且つ、製造コストが低減される廃液濃縮装置、及び、廃液濃縮方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００７】
本発明による廃液濃縮装置は、外筒（１０）と、外筒（１０）の内側に配置される内筒（１１）とから構成されている。外筒（１０）は、廃液流（８）が導入される開口部（１６）を備えている。内筒（１１）は、液部分よりも気体部分が優先的に通過する通過部分（１５）を備えている。液部分は、内筒（１１）の面特にその表面、外表面に吸着・付着して、重力的にその面を流下する。このように、内筒（１１）の面は、液部分が鉛直方向に下方に流動する流動面を形成する。抵抗部（１４）は、内筒（１１）の下方部分に配置され上昇流に抵抗を与える。抵抗部（１４）は流動面に連続して（続いて）その流動面に交叉する交叉面を有する。廃液流は内筒に衝突するように外筒（１０）に導入される。抵抗部（１４）は、上昇する蒸気流に抵抗を与えるので、抵抗部（１４）の交叉面の周縁から滴下する液的を吹き飛ばす恐れを少なくする。
【０００８】
交叉面は、流動面に直交している。あるいは、交叉面は、流動面に対して傾斜している。流動面と交叉面とが交叉する交叉線は楕円である。このような交叉面又は交叉線を形成する抵抗部（１４）は、円筒に斜めに交叉する平面板の外側輪環状部分として形成される液切り板（以下、抵抗部を液切り板として説明する）である。この場合、内筒は、円筒である。円筒は、遠心流に対する抵抗が小さい。あるいは、交叉面は円錐面である。斜め向きの液切り板（１４）の下端部分は、必然的に先鋭な形状を有し、その液切りを促進することができる。先鋭な部分に集まって質量が大きい液的は、液切り板（１４）の抵抗を受け流速が小さい蒸気流により吹き飛ばされる恐れが小さい。
【０００９】
本発明による廃液濃縮方法は、廃液流（８）を外筒（１０）の中に配置されている内筒（１１）に衝突させること、内筒（１１）の面に液分を付着させて液部分を面で流下させること、内筒（１１）の面で流下する液分をその面に続く上面を有する液切り板（１４）の上に流すこと、液切り板（１４）の上面で流れる液部分を液切り板（１４）の周縁で液切りすること、液切り板（１４）の下面で蒸気流に抵抗を与えることとから構成されている。その上面は鉛直方向に対して傾斜していることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による廃液濃縮装置の実施の形態は、廃液濃縮サイクルに蒸発器である濃縮装置が組み込まれている。その濃縮装置１には、図１に示されるように、ポンプ２により廃液タンク３から廃液４が導入される。廃液４は、濃縮装置１の下方部に滞留する。廃液４の一部は、ポンプ５により加熱器６に送りこまれる。加熱器６には、図示外のプラントから排出される高温蒸気７が導入される。加熱器６は、廃液４と高温蒸気７との間で熱交換が行われる熱交換器である。
【００１１】
加熱器６により加熱された濃縮対象廃液８は、濃縮装置１に導入される。加熱され部分的に蒸発した蒸気を含む２相流は、濃縮装置１の中心領域に向かって噴射される。このように噴射された濃縮対象廃液８は、濃縮装置１の中で気液分離される。気液分離された蒸気分は、濃縮装置１の頂部からその蒸気圧ににより濃縮装置１の外部に排出されて凝縮器９に導出される。凝縮器９で液化した水は、凝縮器９から排出される。
【００１２】
図２は、濃縮装置１を詳しく示している。濃縮装置１は、外筒１０とその外筒１０の中に内筒１１が配置されている。内筒１１は、それの一部が外筒１０の天井壁１２を鉛直方向に貫通している。内筒１１は、円筒部１３と液切り板１４とから構成されている。円筒部１３内には、部分的に帯状にデミスタ部分１５を形成している。デミスタ部分１５は、２段に配置されている。デミスタ部分１５は、適正なメッシュの網目膜で形成されている。デミスタ部分１５は、網目膜に限られず、多孔円筒板として形成され得る。デミスタ部分１５は、蒸気を通すが液的を通し難い物理的性質を有している。
【００１３】
図３に示されるように、外筒１０の一部は開口して開口部１６を形成している。濃縮対象廃液８は、開口部１６を通って、概ね直進して円筒部１３の円筒面に概ね直角に衝突する。液切り板１４は、円筒部１３の下端に接合する鍔である。液切り板１４と円筒部１３の接合面又は接合線は楕円的であり、その接合面を含む平面は、鉛直方向に対して概ね４５度の傾斜角度を有している。円筒部１３の下端は、開口していて開口部１７として形成されている。楕円輪形状の液切り板１４の下端部分１８は、放射方向に先鋭な先鋭部分１９になっている。液切りを良好にするために先鋭部分１９をより先鋭化するための形状化は、自由に設計され得る。
【００１４】
廃液として、プラントの鉄管の中で錆びが混入した錆水、ビル清掃時に排出される洗浄水、作業服を洗濯した際に排出される洗濯水が例示される。プラント、生活用マンション・ビル、ビジネス・ビルのような多人数集合区域の発電機、空調機器等から熱水、温水が大量に排出される。このような熱水と熱交換して高温化された廃液が、図２と図３とに示されるように、濃縮装置１に導入される。廃液流、又は、蒸気流と廃液流との混合である２相流は、円筒部１３の外表面に衝突し、その２相流の一部はその外表面に吸着しながら円筒部１３の円筒周面上を半周している間に更にその一部は気化する。その２相流の他の一部は、内筒１１の周囲の空間に飛散しながら更にその一部は気化する。このように飛散する液滴は、上昇蒸気流に逆らって重力により落下して蒸気から重力分離される。
【００１５】
気化した蒸気は、自らの蒸気圧により内筒１１のデミスタ部分１５に侵入して、既述の通り、内筒１１の頂部から凝縮器９に向かう。円筒部１３の周面を流動する廃液は粘性抵抗により制動を受けて重力により鉛直下方に向かって下方向流ａになって流下する。下方向流ａは、図４に示されるように、液切り板１４の上面の傾斜面を流動して斜向流ｂになって流動・流下し、図５に示されるように、先鋭部分１９の表裏面で膨れて液滴状水滴２１になるが、液滴状水滴（廃液水滴）２１の体積が更に増大して液滴２２になって落下する。濃縮装置１の中では全体的に上昇気流ｃが発生していて、その上昇気流ｃにより液切り前の液滴状水滴２１は上方に吹き飛ばされる恐れがあるが、円筒部１３の周面を流下する液状水分の全量が先鋭部分１９で大きくて重い液滴状水滴２１になっており、そのような恐れが解消され、より確実に液滴２２になって落下する。
【００１６】
円筒部１３の内表面に吸着して気相から液相が分離される吸着分離は、従来の蒸発器の遠心分離よりもその分離効率の点で劣るが、内筒１１の直径を短小化することの利益が大きい。
【００１７】
図６は、本発明による廃液濃縮装置の実施の他の形態を示している。本実施の形態が既述の実施の形態と異なる点は、既述の実施の形態の液切り板１４に代わって液切り板であるスカート１４’が用いられていることである。スカート１４’は、切頭円錐形斜め板であり、円筒部１３の周面を流下する下方向流ａは、全周的に概ね均一に分散してスカート１４’を流下する。スカート１４’の円形下端縁で膨れる液滴又は液層は、上昇気流ｃのうちでスカート１４’の上面に誘導される回り込み流ｄにより抵抗を受けるが、スカート１４’に吸着していて吹き飛ばされる恐れが少ない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明による廃液濃縮装置、及び、廃液濃縮方法は、廃液の吸着分離を優先するが、吸着した廃液の蒸気流による散乱を液切り板が有効に防止する。遠心分離効果はより小さくなるが、装置の小型化が促進され、蒸発器の蒸発効果よりも濃縮装置の濃縮効果が優先的利益として得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による廃液濃縮装置の実施の形態を示す機器系統図である。
【図２】図２は、本発明による廃液濃縮装置の実施の形態を示す断面図である。
【図３】図３は、図２の平面断面図である。
【図４】図４は、図２の一部の斜軸投影図である。
【図５】図５は、液切りの作用を示す正面図である。
【図６】図６は、本発明による濃縮装置の実施の他の形態を示す断面図である。
【図７】図７は、公知の蒸発型廃液濃縮装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１…濃縮装置
８…廃液流
１０…外筒
１１…内筒
１４…抵抗部（液切り板）
１５…通過部分
【図１】
0003727843.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003727843.tif 000008