(57)【要約】【課題】伝熱管内部の洗浄を行えるようにする。【解決手段】蒸気が供給される伝熱管４内で生成される凝縮水を排出する凝縮水ポンプ１１の吐出側の排出管路２７を分岐して、該凝縮水ポンプ１１から吐出される水をヘッダー３を介して伝熱管４に導入する分岐管路２９を設け、洗浄水を、伝熱管４と凝縮ポンプ１１との間で循環させて伝熱管４の内部を洗浄するようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液を大気圧以下の減圧状態で蒸発させる蒸発器を備える蒸発濃縮装置であって、
前記蒸発器内には、被処理液を加熱する複数の伝熱管が配置され、
前記蒸発器の底部に貯留される被処理液を、前記蒸発器の上部に戻して、前記伝熱管の外表面に供給する循環手段と、
蒸気が供給される前記伝熱管内で生成される凝縮水を排出する凝縮水ポンプとを備え、
前記凝縮水ポンプの吐出側の排出経路を分岐して、該凝縮水ポンプから吐出される水を前記伝熱管内に導入する分岐経路を設ける、
ことを特徴とする蒸発濃縮装置。
【請求項２】
前記蒸発器内には、該蒸発器の内面および前記伝熱管の外表面に洗浄液を噴射する噴射器が設けられる、
請求項１に記載の蒸発濃縮装置。
【請求項３】
前記蒸発器で発生する蒸気を圧縮して前記伝熱管内に供給する圧縮機を備え、
前記蒸発器から前記圧縮機に至る管路内には、洗浄水を前記管路内に噴射する噴射器が設けられ、
前記圧縮機から前記伝熱管に至る管路の途中には、開閉弁が設けられる、
請求項１または２に記載の蒸発濃縮装置。
【請求項４】
前記被処理液が、食品用の液体である、
請求項１ないし３のいずれかに記載の蒸発濃縮装置。
【請求項５】
請求項１に記載の蒸発濃縮装置の洗浄方法であって、
前記凝縮水ポンプの吐出側を、前記排出経路から前記分岐経路に切替え、洗浄水を、前記凝縮水ポンプと前記伝熱管との間で循環させる、
ことを特徴とする蒸発濃縮装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置およびその洗浄方法に関し、更に詳しくは、食品用の液体を濃縮するのに好適な蒸発濃縮装置およびその洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置として、例えば、特許文献１には、下部に濃縮処理される廃液等の被処理液が貯留される密閉型の蒸発器内の上部に、複数の伝熱管を設け、各伝熱管の外表面に、循環ポンプによって供給される被処理液を散布ノズルで散布することによって蒸発させ、発生した蒸気を、蒸気エゼクターで圧縮して昇温し、この昇温した蒸気を、ダクトを介して前記各伝熱管内に供給することによって、各伝熱管の外表面に散布される被処理液を加熱、蒸発させるようにした蒸発濃縮装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２４２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる蒸発濃縮装置によって濃縮処理される被処理液が廃液である場合、廃液には、種々の金属成分が含有されていることがあり、時間の経過に伴って次第に、伝熱管の外表面にスケールとして付着し、伝熱効率が低下することになる。
【０００５】
このため、従来では、定期的に人手によって装置を開放し、ジェットノズルからの高圧洗浄液を装置内部の伝熱管外表面などに噴射して洗浄するようにしている。
【０００６】
被処理液が、廃液ではなく、例えば、お茶、コーヒー、スープエキス等の食品用の液体である場合には、衛生上、各部に付着した残渣等を取除いて常に清潔に保つと共に、残渣等による変質や味の劣化等を防止するために、頻繁に洗浄する必要がある。更に、被処理液を加熱する伝熱管の外表面のみならず、その内部の洗浄も行えるようにすることが好ましい。
【０００７】
しかしながら、上述のように、定期的に人手によって装置を開放して高圧洗浄液を噴射して洗浄する従来の蒸発濃縮装置では、かかる頻繁な洗浄や伝熱管内部の洗浄は困難である。
【０００８】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、伝熱管内部の洗浄を行えるようにし、更には、各部を容易に洗浄できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【００１０】
（１）本発明の蒸発濃縮装置は、被処理液を大気圧以下の減圧状態で蒸発させる蒸発器を備える蒸発濃縮装置であって、前記蒸発器内には、被処理液を加熱する複数の伝熱管が配置され、前記蒸発器の底部に貯留される被処理液を、前記蒸発器の上部に戻して、前記伝熱管の外表面に供給する循環手段と、蒸気が供給される前記伝熱管内で生成される凝縮水を排出する凝縮水ポンプとを備え、前記凝縮水ポンプの吐出側の排出経路を分岐して、該凝縮水ポンプから吐出される水を前記伝熱管内に導入する分岐経路を設けている。
【００１１】
本発明の蒸発濃縮装置によると、複数の伝熱管内で生成される凝縮水を排出する凝縮水ポンプの吐出側の排出経路を分岐して、凝縮水ポンプからの水を前記伝熱管内へ導入する分岐経路を設けているので、伝熱管内からの水を凝縮水ポンプによって分岐経路を介して再び伝熱管内に戻すことができる。これによって、洗浄液を、伝熱管と凝縮ポンプとの間で循環させて伝熱管の内部を洗浄することが可能となる。
【００１２】
（２）本発明の蒸発濃縮装置の好ましい実施態様では、前記蒸発器内には、該蒸発器の内面および前記伝熱管の外表面に洗浄液を噴射する噴射器が設けられる。
【００１３】
この実施態様によると、蒸発器内には噴射器を設けているので、噴射器から蒸発器の内面および伝熱管の外表面に対して洗浄液を噴射して容易に洗浄することができる。
【００１４】
（３）本発明の蒸発濃縮装置の他の実施態様では、前記蒸発器で発生する蒸気を圧縮して前記伝熱管内に供給する圧縮機を備え、前記蒸発器から前記圧縮機に至る管路内には、洗浄液を前記管路内に噴射する噴射器が設けられ、前記圧縮機から前記伝熱管に至る管路の途中には、開閉弁が設けられる。
【００１５】
この実施態様によると、圧縮機から伝熱管に至る管路の途中の開閉弁を閉じて、蒸発器から圧縮機に至る管路内の噴射器から洗浄液を噴射することによって、蒸発器から開閉弁に至る管路内および圧縮機を洗浄することができる。
【００１６】
（４）本発明の蒸発濃縮装置の更に他の実施態様では、前記被処理液が、食品用の液体である。
【００１７】
この実施態様によると、伝熱管の内部を洗浄できると共に、噴射器によって蒸発器内部や管路を容易に洗浄できるので、衛生上、常に清潔に保つために頻繁な洗浄が要求される食品用の液体の濃縮に好適である。
【００１８】
（５）本発明の蒸発濃縮装置の洗浄方法は、本発明に係る蒸発濃縮装置の洗浄方法であって、前記凝縮水ポンプの吐出側を、前記排出経路から前記分岐経路に切替え、洗浄液を、前記凝縮水ポンプと前記伝熱管との間で循環させるものである。
【００１９】
本発明の蒸発濃縮装置の洗浄方法によると、伝熱管の内部を、洗浄液によって洗浄することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、洗浄液を、伝熱管と凝縮ポンプとの間で循環させることによって、伝熱管の内部を洗浄することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の一実施形態の蒸発濃縮装置の構成図である。
【図２】図２は本発明の他の実施形態の蒸発濃縮装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る蒸発濃縮装置の構成図である。
【００２４】
この実施形態の蒸発濃縮装置は、被処理液として、食品用の液体、例えばお茶、コーヒー、果汁、牛乳、ジャムやスープ等を蒸発濃縮するものであり、密閉型の蒸発器１を備えている。  
【００２５】
この蒸発器１は、全体として縦長の直方体形状であって、底部が四角錐形状をなしている。
【００２６】
この蒸発器１の四角錐状の底部は、被処理液を貯留する液溜部１８となっており、その上部には、左右一対のヘッダー２，３が設けられると共に、両ヘッダー２，３の間を繋ぐ複数本の伝熱管４が水平方向に設けられる。また、両ヘッダー２，３の内、一方の入口側のヘッダー２内には、入口室２ａと折り返し室２ｂとを区画する仕切り板２ｃが設けられ、他方の出口側のヘッダー３内には、折り返し室３ａと出口室３ｂとを区画する仕切り板３ｃが設けられる。
【００２７】
この出口側のヘッダー３の折り返し室３ａの下部には、伝熱管４を流下して溜まった凝縮液を排出するための排出経路としての排出管路２７が接続され、この排出管路２７の途中に凝縮水ポンプ１１が設けられている。出口側のヘッダー３の折り返し室３ａと凝縮水ポンプ２７との間の排出管路２７には、後述の洗浄時以外の濃縮処理時には、開放されている第１開閉弁２８が設けられている。また、凝縮水ポンプ１１の吐出側の排出管路２７には、凝縮水の排水時に開放される第３開閉弁３７が設けられている。
【００２８】
出口側のヘッダー３上部の出口室３ｂには、蒸発器１内を大気圧以下に減圧するための真空ポンプ１０が接続される。
【００２９】
液溜部１８の被処理液は、循環ポンプ５によって循環管路６を介して、蒸発器１内の上部に設けた散布ノズル７に供給され、この散布ノズル７から各伝熱管４の外表面に向かって散布した後、蒸発器１内の液溜部１８に流下するという循環を行うように構成している。循環管路６の途中には、濃縮した被処理液を排出するための排出管路８が接続される。蒸発器１には、原液としての被処理液を供給するための原液供給管路２３が接続される。
【００３０】
循環ポンプ５、循環管路６及び散布ノズル７によって、液溜部１８に貯留される被処理液を、蒸発器１上部の散布ノズル７から伝熱管４の外表面に供給するように循環させる循環手段が構成される。
【００３１】
蒸発器１の上部は、蒸気管路１９を介してブロワー等の圧縮機９に接続されており、蒸発器１からの蒸気は、圧縮機９によって圧縮され、蒸気管路２０を介して入口側のヘッダー２に供給される。蒸気管路２０には、後述の洗浄時以外は開放される開閉弁としての仕切り弁２６が設けられている。なお、圧縮機９に代えて蒸気エゼクターで圧縮してもよい。
【００３２】
この実施形態の蒸発濃縮装置は、上述のように、食品用の液体を濃縮するものであって、サニタリー仕様となっている。すなわち、この実施形態では、蒸発器１は、ステンレス鋼からなると共に、洗浄効果を高めるために、蒸発器１の内面の角部は、Ｒを取って曲面とし、更に、蒸発器の内面には、バフ研磨を施している。また、主要な管路は、ステンレス製のサニタリー配管で構成されている。
【００３３】
次に、後述の洗浄のための構成を除く上記蒸発濃縮装置による被処理液の濃縮処理について説明する。
【００３４】
この被処理液の濃縮処理では、蒸発器１内を真空ポンプ１０によって減圧すると共に、原液供給管路２３から被処理液を蒸発器１内の液溜部１８に供給する。更に、蒸気供給管路２５を介して高圧蒸気を駆動用の蒸気として入口側のヘッダー２に供給すると共に、循環ポンプ５を駆動して液溜部１８内の被処理液を、蒸発器１内の上部の散布ノズル７に供給して各伝熱管４の外表面に散布する。
【００３５】
散布された被処理液は、蒸発器１内の下部の液溜部１８に流下する一方、各伝熱管４の外表面で加熱されて蒸発し、発生した蒸気は、蒸気管路１９から圧縮機９に吸引、圧縮された後、入口側のヘッダー２を介して蒸発器１における各伝熱管４内に導かれて、当該各伝熱管４の外表面に散布される被処理液を加熱するための熱源として利用される。各伝熱管４内で生成して出口側のヘッダー３の折り返し室３ａの下部に溜まった凝縮液は、排出管路２７を介して凝縮水ポンプ１１によって系外へ排出される。液溜部１８には、蒸発濃縮による減量分の原液が供給される。
【００３６】
この実施形態では、食品用の液体、例えば、お茶やコーヒー等の被処理液を、濃縮するので、各部を容易に洗浄できるように、次のように構成している。
【００３７】
先ず、複数の伝熱管４の内部を洗浄できるようにするために、凝縮水ポンプ１１の吐出側の排出管路２７を分岐して出口側のヘッダー３の出口室３ｂに接続する分岐経路としての分岐管路２９を設けており、凝縮水ポンプ１１からの水を、出口室３ｂに接続された上部の伝熱管４に導入できるようにしている。この分岐管路２９には、濃縮処理時には閉止され、伝熱管４内部の洗浄時に開放される第４開閉弁３６が設けられている。
【００３８】
また、凝縮水ポンプ１１の吸込み側の排出管路２７と入口側のヘッダー２の入口室２ａとを接続するバイパス管路３０が設けられ、このバイパス管路３０には、濃縮処理時には閉止され、伝熱管４の内部の洗浄時に開放される第２開閉弁３１が設けられる。
【００３９】
伝熱管４の内部の洗浄時には、濃縮処理時に開放されている第１開閉弁２８を閉止する一方、バイパス管路３０の第２開閉弁３１を開放する。また、凝縮水ポンプ１１の吐出側の分岐管路２９の第４開閉弁３６を開放する。このとき、凝縮水ポンプ１１の吐出側の排出管路２７の第３開閉弁３７は閉止されている。
【００４０】
更に、圧縮機９から入口側のヘッダー２に蒸気を供給するための蒸気管路２０に設けられている仕切り弁２６を閉止する。
【００４１】
これによって、伝熱管４の内部の洗浄時には、凝縮水ポンプ１１の吐出側から分岐管路２９を介して出口側のヘッダー３の出口室３ｂに至り、蒸気の供給方向とは逆に、上方の伝熱管４から下方の伝熱管４に至り、入口側のヘッダー２の入口室２ａを介して凝縮水ポンプ１１の吸込み側に戻るという循環経路が構成される。
【００４２】
伝熱管４の内部の洗浄時には、先ず、前記循環経路内を洗浄液で満たす。この実施形態では、例えば、出口側のヘッダー３ｂの出口室３ｂには、循環経路内に供給される洗浄液の供給量を検出する検出手段として、レベルスイッチが設けられている。このレベルスイッチによって、伝熱管４を含む循環経路が略満水となって所定の液面レベルに達したことが検出されるまで、入口側のヘッダー２の入口室２ａへ図示しない洗浄液供給管路を介して洗浄液を供給する。
【００４３】
このように循環経路を洗浄液で満たした後、凝縮水ポンプ１１を駆動し、洗浄液を、伝熱管４を含む前記循環経路で循環させ、これによって、両ヘッダー２，３の内部および伝熱管４の内部を洗浄する。
【００４４】
なお、入口側のヘッダー２の入口室２ａと凝縮水ポンプ１１の吸込み側とを接続するバイパス管路３０を設けて、洗浄時の循環経路を構成するのは、出口側のヘッダー３の折り返し室３ａと凝縮水ポンプ１１の吸込み側とを接続する排出管路２７を用いて洗浄時の循環経路を構成すると、前記折り返し室３ａと前記入口室２ａとを接続する下方の伝熱管４内に洗浄液を供給できないからである。
【００４５】
以上のような伝熱管４の内部の洗浄は、上述の各開閉弁２６，２８，３１，３６等を自動弁で構成し、次のように図示しない制御装置によって自動制御するようにしてもよい。
【００４６】
すなわち、濃縮処理が終了した後、伝熱管４の洗浄時には、制御装置は、凝縮水ポンプ１１の吸込み側の第１開閉弁２８を閉止する一方、バイパス管路３０の第２開閉弁３１を開放する。また、制御装置は、凝縮水ポンプ１１の吐出側の分岐管路２９の第４開閉弁３６を開放し、更に、圧縮機９から入口側のヘッダー２に蒸気を供給するための蒸気管路２０の仕切り弁２６を閉止する。
【００４７】
次に、入口側のヘッダー２の入口室２ａへ図示しない洗浄液供給管路の開閉弁を開放して洗浄液の供給を開始し、上述のレベルスイッチによって、伝熱管４を含む循環経路が略満水となったことが検出されるまで、洗浄液を供給する。その後、制御装置は、凝縮水ポンプ１１の駆動を開始し、両ヘッダー２，３の内部および伝熱管４の内部を一定期間に亘って洗浄する。
【００４８】
この実施形態では、蒸発器１の内部を洗浄できるようにするために、蒸発器１の内部には、各伝熱管４の両端を支持する管板等を含む各内面を洗浄する複数の第１洗浄ノズル３２が設けられると共に、各伝熱管４の外表面を洗浄する複数の第２洗浄ノズル３３が設けられている。伝熱管４の外表面を洗浄する第２洗浄ノズル３３は、伝熱管４の上方位置に限らず、伝熱管４の側方位置に設けて上下の伝熱管４の間に洗浄液を噴射できるようにしてもよい。
【００４９】
洗浄時には、噴射器としての各洗浄ノズル３２，３３に、第１洗浄液供給管路３４を介して洗浄ポンプ３５から洗浄液が供給され、蒸発器１内の各部に洗浄液を噴射して洗浄する。
【００５０】
洗浄液は、洗浄ポンプ３５の吸込み側から分岐された洗浄液供給管路４５を介して蒸発器１に供給できるように構成されている。洗浄時には、被処理液に代えて、蒸発器１の液溜部１８へ洗浄液を供給し、この洗浄液を循環ポンプ５によって蒸発器１上部の散布ノズル７から伝熱管４の外表面に散布して伝熱管４の外表面を洗浄することができる。
【００５１】
また、この実施形態では、蒸発器１の上部と圧縮機９とを接続する蒸気管路１９内には、該蒸気管路１９内に洗浄液を噴射する複数の第３洗浄ノズル３６が適宜の間隔で設けられている。圧縮機９と入口側のヘッダー２の入口室２ａとの間の蒸気管路２０は、上述のように仕切り弁２６が設けられており、洗浄時には、この仕切り弁２６が閉止される。
【００５２】
この状態で、噴射器としての各第３洗浄ノズル３６には、第２洗浄液供給管路４０を介して洗浄ポンプ３５から洗浄液が供給され、各第３洗浄ノズル３６から蒸気管路１９内へ洗浄液が噴射されて洗浄される。このとき、蒸気管路１９内の洗浄液は、仕切り弁２６までの蒸気管路２０内に満たされることになり、圧縮機９の内部にも洗浄液が溜まり、洗浄される。
【００５３】
上述の各洗浄ノズル３２，３３，３６の個数、噴射角度あるいは配置は、各部を効果的に洗浄できるように適宜選択することができる。
【００５４】
なお、洗浄液は、洗浄剤や殺菌剤などが含まれる洗浄液であってもよいし、濯ぎのための清水などであってもよい。
【００５５】
以上のように、この実施形態の蒸発濃縮装置では、洗浄時には、伝熱管４と凝縮水ポンプ１１との間の循環経路で洗浄液を循環させて伝熱管４の内部を洗浄することができる一方、蒸発器１の内面および伝熱管４の外表面に第１，第２洗浄ノズル３２，３３から洗浄液を噴射して洗浄することができ、更に、蒸発器１の上部から仕切り弁２６までの蒸気管路１９，２０内に第３洗浄ノズル３６から洗浄液を噴射して各蒸気管路１９，２０および圧縮機９内部を洗浄することができる。
【００５６】
このように伝熱管４の内部を含む蒸発濃縮装置の各部を容易に洗浄することが可能となり、衛生上、常に清潔に保つことが要求される食品用の液体の濃縮に好適である。
【００５７】
食品用の液体の蒸発濃縮処理では、食品用の液体の加熱および蒸発を伴うので、蒸発濃縮装置における滞留時間が長くなると、色、味、香りといった品質に影響があるので、滞留時間を短くすることが求められる。
【００５８】
更に、この実施形態では、循環ポンプ５として、容積式ポンプを用いており、この容積式ポンプは、従来の渦流ポンプに比べて、ＮＰＳＨ（正味吸込みヘッド）が小さいために、蒸発器１内の液溜部１８に貯留される被処理液の水位を低く設定することが可能となる、すなわち、保有液量を少なくできるので、蒸発濃縮装置における被処理液の滞留時間を、従来に比べて短くすることができる。
【００５９】
しかも、蒸発器１の底部は、下方に向かって水平断面積が小さくなるコーン状、この実施形態では、四角錐状であるので、蒸発器１内の底部に貯留される被処理液の保有液量を更に少なくすることができ、蒸発濃縮処理における被処理液の滞留時間を、一層短くすることができる。
【００６０】
また、この実施形態の蒸発濃縮装置は、被処理液から発生する蒸気を、圧縮機９で圧縮、昇温することによって、伝熱管４で被処理液を加熱、蒸発させるための熱源として利用する、すなわち、被処理液から発生する蒸気の熱を回収して熱源として利用するので、蒸気圧縮式でない濃縮装置に比べてエネルギー効率が高いものとなる。
【００６１】
上述の実施形態では、洗浄ポンプ３５によって洗浄液を各部に供給して洗浄したけれども、本発明の他の実施形態として、図２に示すように洗浄ポンプ３５を省略し、循環ポンプ５によって各部に洗浄液を供給するようにしてもよい。
【００６２】
図２において、被処理液の原液を供給する原液供給管路２３ａは、蒸発器１に接続され、この原液供給管路２３ａは、洗浄液を供給する洗浄液供給管路を兼用し、あるいは、破線で示すように洗浄液供給管路と合流している。
【００６３】
また、循環ポンプ５から蒸発器１内の上部に設けた散布ノズル７に至る循環管路６ａは、その途中で蒸発器１内部の各洗浄ノズル３２，３３に洗浄液を供給する第１洗浄液供給管路３４ａと、蒸発器１から圧縮機９へ至る蒸気管路１９内の各洗浄ノズル３６に洗浄液を供給する第２洗浄液供給管路４０ａとに分岐している。各洗浄液供給管路３４ａ，４０ａには、洗浄時に開放される第５，第６開閉弁４２，４３が設けられている。その他の構成は、上述の実施形態と同様である。
【００６４】
この実施形態では、蒸発器１等の洗浄時には、第１，第２洗浄液供給管路３４ａ，４０ａの各開閉弁４２，４３を開放し、洗浄液の供給を兼ねる原液供給管路２３ａから洗浄液を供給すると共に、循環ポンプ５を駆動する。これによって、洗浄液は、循環管路６ａ及び第１洗浄液供給管路３４ａを介して蒸発器１内部の散布ノズル７及び各洗浄ノズル３２，３３に供給され、蒸発器１の内部が洗浄される一方、循環管路６ａ及び第２洗浄液供給管路４０ａを介して蒸気管路１９内の各洗浄ノズル３６に供給され、蒸気管路１９内および圧縮機９が洗浄される。
【００６５】
このように洗浄ポンプ３５を設けることなく、循環ポンプ５によって各ノズル７，３２，３３，３６に洗浄液を供給して各部を洗浄することができる。
【００６６】
上述の実施形態では、食品用の液体の濃縮に適用して説明したけれども、本発明は、食品用の液体に限らず、例えば、医薬品や化学薬品用の液体や廃液などの液体の濃縮にも適用できるものである。
【符号の説明】
【００６７】
１                  蒸発器
２，３              ヘッダー
４                  伝熱管
５                  循環ポンプ
６，６ａ            循環管路
７                  散布ノズル
９                  圧縮機
１８                液溜部
２９                分岐管路
３２，３３，３６    洗浄ノズル（噴射器）
３５                洗浄ポンプ
【図１】
2014221441.tif 000003
【図２】
2014221441.tif 000004