(57)【要約】【課題】第１に撹拌羽根の回転によって確実に薄膜となって加熱面に接触して撹拌され、迅速に蒸発、濃縮の熱処理を可能とすること、第２に熱に敏感な処理液でも、黒化したり炭化しないようにすること、第３にベーパー胴部側に処理液が飛散しても固着・固形化が生じないこと、などを解決した濃縮装置を提供する。【解決手段】外周に加熱手段が設けられたドラムと、該ドラムを貫通し回転自在に軸支された回転軸と、ドラム内の位置の該回転軸にドラム内周壁面との間に少しの間隙を有して固設された撹拌羽根とを具備し、ドラム内に供給口より供給された処理液が、回転する撹拌羽根で、加熱されたドラム内周壁面にそって薄膜となって接触しつつ出口方向に徐々に流され、加熱蒸発されて水分調整され出口より排出される濃縮装置であって、前記加熱手段は、ドラムの外周に熱媒が供給される伝熱管が、ドラム内周壁面と一定の間隔を保持して配設されていることを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に加熱手段が設けられたドラムと、該ドラムを貫通し回転自在に軸支された回転軸と、ドラム内の位置の該回転軸にドラム内周壁面との間に少しの間隙を有して固設された撹拌羽根とを具備し、ドラム内に供給口より供給された処理液が、回転する撹拌羽根で、加熱されたドラム内周壁面にそって薄膜となって接触しつつ出口方向に徐々に流され、加熱蒸発されて水分調整され出口より排出される濃縮装置であって、
前記加熱手段は、ドラムの外周に熱媒が供給される伝熱管が、ドラム内周壁面と一定の間隔を保持して配設されていることを特徴とする濃縮装置。
【請求項２】
外周に加熱手段が設けられたドラムと、該ドラムを貫通し回転自在に軸支された回転軸と、ドラム内の位置の該回転軸にドラム内周壁面との間に少しの間隙を有して固設された撹拌羽根とを具備し、ドラム内に供給口より供給された処理液が、回転する撹拌羽根で、加熱されたドラム内周壁面にそって薄膜となって接触しつつ出口方向に徐々に流され、加熱蒸発されて水分調整され出口より排出される濃縮装置であって、
前記加熱手段は、ドラムの処理液供給口側の胴部とそれに続くドラムの処理液出口側の胴部の、いずれか一方側がドラムの外周壁面に設けたジャケットであり、他方側がドラム外周にドラム外周壁面と一定の間隔を保持して配設された伝熱管であることを特徴とする濃縮装置。
【請求項３】
前記伝熱管は、ドラムの外周壁面との間隔が調整可能となっていることを特徴とする請求項１または２記載の濃縮装置。
【請求項４】
前記撹拌羽根は、長尺な板状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の濃縮装置。
【請求項５】
前記撹拌羽根には、回転により処理液を出口方向に移動させる傾斜羽根が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、脂肪酸などの油脂類、スープ・ジュースなどの各種飲料食品、各種ビタミン・抗生物質などの医薬品、ポリプロピレンなどの各種合成樹脂、各種合成ゴム・ワックス・洗剤などの石油化学製品、等の蒸発や濃縮などの熱処理および廃水、廃液などの処理に広く用いられる濃縮装置に関し、特に熱に弱い物質や高粘度物質、高沸点物質またはスケーリングを起こしやすい物質を、蒸発や濃縮などの熱処理を行うのに最適な濃縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の濃縮装置としては、例えば図６に示すようなものがある。この濃縮装置２１は、外周壁面にジャケット２３が設けられた横型ドラム２２と、このドラム２２の軸心に貫通して回転自在に設けられた回転軸２４と、この回転軸２４のドラム２２内の位置に固設された回転羽根２５とを具備する。回転軸２４はモータ２９に伝動機構２７を介し連結され回転されると共に、ドラム２２の側壁に回転軸２４が貫入する軸貫通部は、軸受・軸封部２６で軸封されている。
【０００３】
そこで、熱媒入口３２よりジャケット２３に熱媒を供給してドラム２２を加熱し、供給口３０より処理液を供給しつつ撹拌羽根を回転すると、処理液は撹拌羽根２５の回転により遠心力を受けてドラム２２内壁面に接触しつつ供給される処理液で順々に出口３１側に流れ移動され、遂には出口３１へと押し出される。この時にドラム２２内壁面はジャケット２３に供給された熱媒により加熱されているので、処理液中の水分は、蒸発され濃縮されるものである。
このような構成における濃縮装置２１の加熱手段は、従来、図６に示すようにドラム２２の外周壁面に設けたジャケット２３が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ドラム２２は、本体胴部２２ａとベーパー胴部２２ｂとで形成され、ベーパー胴部２２ｂも加熱しないとベーパーの凝縮が起こり、本来の機能が阻害されるため、ベーパー胴部２２ｂも加熱して使用するのが一般的であり、従来、このベーパー胴部２２ｂの加熱手段もジャケット２３である。
【０００５】
【特許文献１】特公昭６１−２３４７１号公報（第２頁右欄第１３頁〜第１５行、第２図及び第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように濃縮装置の加熱手段がジャケットであると、ジャケットはドラムの外周壁面に設けられ、ジャケットに供給された熱媒は、ドラム外周壁面を直接に加熱する。そのために処理液が熱に敏感な物質が、加熱されすぎて黒化したり炭化する課題がある。
【０００７】
特に、処理液の粘性にもよるが、ドラム内で撹拌羽根が高速回転するため処理液がオーバーランしてベーパー胴部に飛散することは避けられない現象であり、この飛散した処理液はベーパー胴部の内壁面（加熱面）に付着する。この時、飛散した処理液がジャケットにより直接加熱されている加熱面（内壁面）で強度に加熱されるため、ベーパー胴部内部で固着・固形化し堆積成長する。この堆積成長した固着・固形物により排気系の閉塞や撹拌動力上昇等の不具合を起こしている。
【０００８】
この発明は、このような課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、第１に撹拌羽根の回転によって確実に薄膜となって加熱面に接触して撹拌され、迅速に蒸発、濃縮の熱処理を可能とすること、第２に熱に敏感な処理液でも、黒化したり炭化しないようにすること、第３にベーパー胴部側に処理液が飛散しても固着・固形化が生じないこと、などを解決した濃縮装置の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明の濃縮装置は、外周に加熱手段が設けられたドラムと、該ドラムを貫通し回転自在に軸支された回転軸と、ドラム内の位置の該回転軸にドラム内周壁面との間に少しの間隙を有して固設された撹拌羽根とを具備し、ドラム内に供給口より供給された処理液が、回転する撹拌羽根で、加熱されたドラム内周壁面にそって薄膜となって接触しつつ出口方向に徐々に流され、加熱蒸発されて水分調整され出口より排出される濃縮装置であって、
前記加熱手段は、ドラムの外周に熱媒が供給される伝熱管が、ドラム内周壁面と一定の間隔を保持して配設されていることを特徴とする。
これによりドラム内の処理液は、回転する撹拌羽根により確実に薄膜としてドラムの加熱面（内周壁面）に接触させつつ移動させ、水分調整して所定の濃度にすることができる。この時、この発明では伝熱管が、ドラム外周壁面と一定の間隔を保持して配設され、この伝熱管に熱媒を供給して加熱するので、処理液の黒化や炭化も起こらないし、ベーパー胴部側に飛散した処理液が固着・固形化することもない。また、ベーパー胴部は適度に保温されているので、ベーパーの凝縮も起こらない。
【００１０】
また、この発明の濃縮装置は、外周に加熱手段が設けられたドラムと、該ドラムを貫通し回転自在に軸支された回転軸と、ドラム内の位置の該回転軸にドラム内周壁面との間に少しの間隙を有して固設された撹拌羽根とを具備し、ドラム内に供給口より供給された処理液が、回転する撹拌羽根で、加熱されたドラム内周壁面にそって薄膜となって接触しつつ出口方向に徐々に流され、加熱蒸発されて水分調整され出口より排出される濃縮装置であって、
前記加熱手段は、ドラムの処理液供給口側の胴部とそれに続くドラムの処理液出口側の胴部の、いずれか一方側がドラムの外周壁面に設けたジャケットであり、他方側がドラム外周にドラム外周壁面と一定の間隔を保持して配設された伝熱管であることを特徴とする。
これにより加熱手段としてジャケットが設けられているドラムの胴部内においては、加熱面の加熱温度を高温とし、処理液の薄膜を加熱面に接触させつつ移動させて水分調整して所定の濃度にすることができ、また、ドラム外周壁面と一定の間隔を保持して配設された伝熱管が設けられたドラムの胴部内においては、処理液の黒化や炭化を防止できるし、飛散した処理液が固着・固形化することも、また、ベーパーの凝縮も防止できる。
【００１１】
また、この発明の濃縮装置は、前記伝熱管が、ドラムの外周壁面との間隔が調整可能となっていることを特徴とする。
これにより伝熱管のドラム外周壁面との間隔を調整して、伝熱管よりドラム外周壁面に伝熱する加熱温度の調整が可能となる。
【００１２】
また、この発明の濃縮装置は、前記撹拌羽根が、長尺な板状であることを特徴とする。
これにより撹拌羽根の回転により、遠心力および撹拌羽根とドラム内周壁面との間の少しの間隙により、ドラム内周壁面（加熱面）に沿って処理液の薄膜として接触させて流し移動させることができる。特に、撹拌羽根が長尺な板状だと処理液の薄膜を確実に形成できるし、該間隙の幅を調整することによって薄膜の厚さの調整ができる。
【００１３】
また、この発明の濃縮装置は、前記撹拌羽根には、回転により処理液を出口方向に移動させる傾斜羽根が設けられていることを特徴とする。
これによりドラム内の処理液（内容物）は、撹拌羽根の回転でドラム内壁面に薄膜を形成して加熱蒸発され濃縮調整されつつ確実に出口方向に送り出される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。図１はこの発明の実施の形態を示す濃縮装置の一部切欠正面図、図２はこの発明の実施の形態を示す濃縮装置の側面図、図３は図１Ａ−Ａ線断面図、図４は図３のＢ部拡大断面図である。
この図面に示す濃縮装置１は、外周に加熱手段が設けられたドラム２と、該ドラム２の軸芯を貫通し軸封・軸受部１６で回転自在に軸支された回転軸４と、該回転軸４のドラム２内の位置に固設された撹拌羽根とを具備する。
【００１５】
ドラム２は筒状の横型であって、その軸芯を回転軸４が貫通する。ドラム２は、処理液の供給口１４側に位置する本体胴部２ａと出口１５側に位置するベーパー胴部２ｂとで構成されている。本体胴部２ａとベーパー胴部２ｂは同心的に連続している。本体胴部２ａとベーパー胴部２ｂは胴径が同じでも異なってもよい。本例ではベーパー胴部２ｂの胴径が少し小径となっている。
【００１６】
この図示の実施の形態では加熱手段として、本体胴部２ａにジャケット３、ベーパー胴部２ｂに伝熱管７が設けられている。この伝熱管７は、図３および図４に示すようにベーパー胴部２ｂの外周に外周壁面と一定の間隔Ｈを保持して取付けられている。この伝熱管７の取付手段は、特に制限はない。この実施の形態では、ベーパー胴部２ｂの外周壁面に取付板１９が立設されており、この取付板１９に伝熱管７がサポート１７にて押えられて固定されている。このサポート１７はネジ１８止めされている。この時、取付板１９には長孔を設け、ネジ１８を緩めこの長孔の範囲においてサポート１７の位置を調整することによって伝熱管７の位置を調整できるようにして間隔Ｈを調整可能としてもよい。間隔Ｈを調整可能とすると、ベーパー胴部２ｂの加熱温度が調整可能となるので好ましい。この伝熱管７には入口７ａより熱媒（例えば、スチーム）が供給され、出口７ｂより排出される。
【００１７】
また、前記回転軸４は伝動機構を回してモータ１０に連結され回転される。伝動機構としては特に制限はなく、従来公知のものでよいが、本例では伝動機構として回転軸４に固着したプーリ９とモータ１０の駆動軸に固着したプーリ１１との間にベルト１３を懸回した例を示している。
【００１８】
回転軸４のドラム２内の位置には長尺な板状の撹拌羽根５が固設されており、この撹拌羽根５は回転軸４で回転される。この長尺な板状の撹拌羽根５は、その外側端５ａがドラム２の内周壁面１２との間に、少しの間隙ｈを形成して設けられている（図３参照）。この間隙ｈにより撹拌羽根５が回転すると、撹拌羽根５の外側端５ａとドラム２の内周壁面１２との間に処理液の薄膜が形成されて、ドラム２の内周壁面１２と接触する。この薄膜の形成には長尺な板状の撹拌羽根５が好ましい。
即ち、ドラム２内に入口１４より処理液を供給し、モータ１０により回転軸４を回し撹拌羽根５を回転させると、処理液は撹拌羽根５の回転による遠心力と前記間隙ｈとにより薄膜となりドラム２の内周壁面１２と接触しつつ出口１５側に移動する。従って、撹拌羽根５の回転により形成される処理液の薄膜の厚さは、撹拌羽根５の回転による遠心力と間隙ｈにより決定される。この撹拌羽根５の回転速度および間隙ｈの間隔は、処理液に応じ最適の範囲に設定する。
【００１９】
この処理液の処理においては、処理液は撹拌羽根５の回転により薄膜を形成してドラム２の内周壁面１２と接触しつつ撹拌され出口１５側に移動する。この移動は後から供給される処理液により順々に出口１５側に流され移動する。この処理液の移動を確実なものとするため、図５に示すように撹拌羽根５に傾斜羽根６を固設してもよい。この傾斜羽根６は回転により処理液を出口１５側に送り出すように傾斜しているものである。従って、図５に示すように撹拌羽根５が矢印Ａ方向に回転すると、処理液は傾斜羽根６の傾斜面に当たり矢印Ｂ方向に移動するから、その方向が出口１５側とすれば、処理液は処理されつつ確実に出口１５側に送られることになる。処理液は供給される処理液により順々に出口１５側に流され移動するので、該傾斜羽根６は必ずしも必要ではないが、あると処理液の移動が確実に促進されるので好ましい。
【００２０】
しかして、この実施の形態にかかる濃縮装置１によれば、ドラム２内に供給口１４より処理液を供給し、モータ１０により回転軸４を介して撹拌羽根５を回転すると、撹拌羽根５の外側端５ａとドラム２の内周壁面１２との間隙ｈと遠心力により処理液は薄膜に形成されてドラム２の内周壁面１２に接触しつつ撹拌されて移動する。この移動は後から供給される処理液で流されたり、傾斜羽根６の作用で出口１３方向への移動となる。この時、ドラム２の本体胴部２ａの内周壁面１２は、ジャケット３に供給された熱媒（例えば、スチーム）により加熱されているため、薄膜に形成されドラム２の本体胴部２ａの内周壁面１２に接触しつつ撹拌されて移動する処理液は、水分が加熱蒸発されて水分調整され、出口１５より排出される。また、ドラム２のベーパー胴部２ｂの内周壁面に飛散した処理液は、加熱面が直接加熱を受けないため、温度も高くなく適度に保温されているだけなので、固着や固形化することなく流れて出口１５より排出される。また、ベーパー胴部２ｂは適度に保温されているのでベーパーの凝縮も起こらず、ベーパーは確実にベーパー出口８より排出される。
【００２１】
なお、前記実施の形態は、この発明を制限するものではなく、この発明は要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。例えば、処理液によって加熱手段を伝熱管だけにしたり、本体胴部を伝熱管にし、ベーパー胴部をジャケットにしたりする、等にすることもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、この発明の濃縮装置によれば次のような効果を奏する。
（１）ドラム内の処理液は、撹拌羽根の回転により薄膜となって加熱されているドラムの内周壁面に接触しつつ移動して、加熱蒸発されて水分調整されるので、所定の濃縮処理が容易に迅速に行うことができる。この時、ドラム外周壁面と一定の間隔を保持した伝熱管を単独で、あるいはジャケットと併用するので、処理液に応じて炭化や黒化しない最適な加熱濃縮処理を行うことがきる。特に、ベーパー胴部の加熱手段を、外周壁面と一定の間隔を保持して設けられた伝熱管にすると、ベーパー胴部内面に飛散した処理液が固着や固形化することなく確実に排出できるし、ベーパー胴部は適度に保温されているのでベーパーの凝縮も起こらず、ベーパーは確実にベーパー出口より排出できる。
【００２３】
（２）ベーパー胴部内面に処理液の固着・固形化もなく、ベーパーの凝縮も起こらないので、従来のように短期間毎に整備（解体・掃除）が必要であったが、整備期間が大幅に延長（または不要）することが可能となる。
【００２４】
（３）伝熱管はドラム外周壁面との間隔が調整可能となっているので、該間隔を調整して伝熱管よりドラム外周壁面に伝熱する加熱温度の調整が可能となり、処理液に応じた最適の加熱温度とすることができる。
【００２５】
（２）ドラム内の処理液は、撹拌羽根によって撹拌されながら、ドラム内周壁面である加熱面に薄膜となって流れるので、蒸発能力は大きくなり、装置を小型化できる。薄膜は、長尺な板状の撹拌羽根とドラム内周壁面との間隔により確実に形成される。
（３）薄膜にして撹拌するので、伝熱能力は粘度による影響は少なく、高粘度物質やスラリでも効率がよく処理できる。
【００２６】
（４）薄膜となって流れる処理液は、供給口から出口までの短い被熱時間で、蒸発濃縮を行うので、熱不安定物の処理も可能である。
（５）加熱面（ドラム内周壁面）に沿って流れる薄膜は、液ヘッドによる沸点上昇がないので、真空蒸発によって高沸点、高粘度物質の処理も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す濃縮装置の一部切欠正面図である。
【図２】この発明の実施の形態を示す濃縮装置の側面図である。
【図３】図１Ａ−Ａ線断面図である。
【図４】図３のＢ部拡大断面図である。
【図５】傾斜羽根の作用を説明する部分斜視図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  濃縮装置
２  ドラム
２ａ  ドラムの本体胴部
２ｂ  ドラムのベーパー胴部
３  ジャケット
４  回転軸
５  撹拌羽根
５ａ  撹拌羽根の外側端
６  傾斜羽根
７  伝熱管
１２  本体胴部の内周壁面
１７  サポータ
１８  ネジ
１９  取付板
【図１】
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【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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