(57)【要約】      （修正有）【課題】軸封部でのシール性が確実となると共に耐久性が向上し保守・点検も容易な濃縮装置を提供する。【解決手段】外周壁面に加熱手段が設けられたドラム２と、該ドラムを貫通し回転自在に軸支された回転軸４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５と、該回転軸のドラム側壁への貫通部を軸封する軸封手段とを備えた濃縮装置であって、前記軸封手段は、軸封部における回転軸の外方が軸封ボックス１７で密封され、この軸封ボックス内にドラム内より高圧のスチームまたは不活性ガスが導入されると共に、この軸封ボックス内に位置する回転軸または回転軸に装着されたスリーブの外周に、回転軸の回転によりドラム内容物をドラム内に案内する捩り方向の螺旋状溝２５が設けられていることを特徴とする。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周壁面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、該回転軸のドラム側壁への貫通部を軸封する軸封手段とを具備し、ドラム内に入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、
前記軸封手段は、軸封部における回転軸の外方が軸封ボックスで密封され、この軸封ボックス内にドラム内圧より高圧のスチームまたは不活性ガスが導入されると共に、この軸封ボックス内に位置する回転軸または回転軸に装着されたスリーブの外周に、回転軸の回転によりドラム内容物をドラム内に案内する捩り方向の螺旋状溝が設けられていることを特徴とする濃縮装置。
【請求項２】
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記載の濃縮装置。
【請求項３】
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または２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４１は、外周壁面にジャケット４３が設けられた横型ドラム４２と、このドラム４２の軸心に貫通して回転自在に設けられた回転軸４４と、この回転軸４４のドラム４２内の位置に固設された回転羽根４５とを具備する。回転軸４４はモータ４９に伝動機構４８を介し連結され回転されると共に、ドラム４２の側壁４２ｂに回転軸４４が貫入する軸貫通部は、軸封部４６で軸封されている。
【０００３】
そこで、熱媒入口４７よりジャケット４３に熱媒を供給してドラム４２を加熱し、入口５０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４５の回転により遠心力を受けてドラム４２内壁面４２ａに接触しつつ供給される処理液で順々に出口５１側に流れ移動され、遂には出口５１へと押し出される。この時にドラム４２内壁面４２ａはジャケット４３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。
【０００４】
このような構成における濃縮装置４１の軸封部４６は、従来、メカニカルシールやグランドパッキンなどのコンタクトシールによりシールされ、回転自在となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７０６６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したような濃縮装置においては、モータ４９により回転軸４４を介し撹拌羽根４５を高速回転させるため、軸封部４６にはドラム４２内の処理液を外部に押し出そうとする圧力が作用する。そのため従来のように軸封部がコンタクトシールでのシールでは、処理液の一部がシール部に侵入することを防止することができない課題がある。特に、処理液が結晶性あるいは焼き付きを起こす液においては、処理液の一部がシール部に侵入することは避けられず、コンタクトシール部に侵入した処理液は、シール面やパーツ構造部の隙間などに侵入して結晶化したり焼き付きを起こすため、シール機能を保持できなくなるし、安全運転を維持することもできなくなる。さらに、シール機能が低下するとドラム内の処理液がドラム外に漏れ出す不具合、及びコンタクトシール等を交換する修理が必要となり、この間の稼働を停止しなければならないので稼働率も低下するし、手数もかかる課題がある。
【０００７】
この発明は、このような課題を解決せんと提案されたものであり、その目的は、軸封部でのシール性が確実となると共に耐久性が向上し長期間の寿命に耐え、修理も少なくて済むし、構造が簡単で部品点数も少なく、保守・点検も容易な濃縮装置の提供にある。
【０００８】
【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、外周壁面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、該回転軸のドラム側壁への貫通部を軸封する軸封手段とを具備し、ドラム内に入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において、
前記軸封手段は、軸封部における回転軸の外方が軸封ボックスで密封され、この軸封ボックス内にドラム内圧より高圧のスチームまたは不活性ガスが導入されると共に、この軸封ボックス内に位置する回転軸または回転軸に装着されたスリーブの外周に、回転軸の回転によりドラム内容物をドラム内に案内する捩り方向の螺旋状溝が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
これにより軸封部は、軸封ボックスで密封され、この軸封ボックス内にドラム内圧より高圧のスチームまたは不活性ガスが導入されるので、この高圧のスチームまたは不活性ガスでドラム内の処理液が漏れ出すのが防止されると共に、軸封部は導入されたスチームまたは不活性ガスで洗浄されるので常に清潔に維持され、外部から不純物が侵入することもない。また、軸封ボックス内に位置する回転軸または回転軸に装着されたスリーブの外周に、回転軸の回転によりドラム内の処理液（内容物）をドラム内に案内する捩り方向の螺旋状溝が設けられているので、ドラム内の処理液（内容物）が外部に漏れ出ようとしても、螺旋状溝でドラム内に案内されて戻されるので、漏れ出すこともない。さらに、シールの確保にコンタクトシール等のシール材を使用しないので、故障も少なく、保守・点検も容易となる。
【００１０】
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である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。
【００１１】
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。
【００１２】
【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はこの発明の実施の形態を示す濃縮装置の断面図、図４はこの発明の実施の形態を示す濃縮装置における軸封部の断面図である。
この図面に示す濃縮装置１は、外周壁面に加熱手段としてのジャケット３が設けられたドラム２と、該ドラム２の軸心を貫通し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５と、該回転軸４がドラム２の側壁２ｂに貫通する部分の軸封部６に設けられる軸封手段１６とを具備する。
【００１３】
ドラム２は筒状の横型であって、その軸心を回転軸４が貫通する。この回転軸４はドラム２の外部において軸受７、７で回転自在に軸支されている。図３および図４に示すように軸受７は軸受ボックス１７に設けられており、この軸受ボックス１７のドラム２側には、シールプレート１８が押え板１９を介しネジ２０にて固設されている。このシールプレート１８には、ＡＢＣカーボンシール２１がシール押え２２で抜け止めされて取付けられている。
【００１４】
前記シールプレート１８の押え板１９とドラム２の側壁２ｂとの間には、軸封ボックス２３が設けられて軸封手段１６の部分を密閉している。この軸封ボックス２３には、図４に示すようにスチームまたは不活性ガスの供給通路２７および排出通路２８が連結され、供給通路２７からは軸封ボックス２３内にドラム２内より高い圧力のスチームまたは不活性ガスが供給され、排出通路２８からは軸封ボックス２３内のスチームまたは不活性ガスを排出できるようになっている。この供給通路２７にはトスレーナー２９、調整バルブ３０、流量計３１および圧力計３２などが設けられ、排出通路２８にはバルブ３４を介してシールポット３３に連結されている。このシールポット３３にはドレン３５および排気口３６が設けられる。
【００１５】
この軸封ボックス２３内に位置する回転軸４には、回転軸４の回転でドラム２内の処理液（内容物）をドラム２内方向に案内する捩り方向の螺旋状溝２５が設けられたラビリンススリーブ２４が固設されている（図３参照）。このラビリンススリーブ２４は、スリーブケース２６で被覆されている。このスリーブケース２６は、ラビリンススリーブ２４と所定の隙間を形成して取付けられる。
【００１６】
また、前記回転軸４は伝動機構８を介してモータ（図２参照）に連結され回転される。伝動機構８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８として回転軸４に固着したプーリ１０とモータ９の駆動軸に固着したプーリ（図示省略）との間にベルト１１を懸回した例を示している。
【００１７】
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２ａ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２ａ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２ａ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１２より処理液を供給し、モータ９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２ａと接触しつつ出口１３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。
【００１８】
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２ａと接触しつつ出口１３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１３側に流され移動する。この発明では、この移動を確実なものとするために撹拌羽根５に傾斜羽根１５ａ、１５ｂが固着してある。この傾斜羽根１５ａ、１５ｂは、回転により処理液を出口１３側に送り出すように傾斜しているもので、一例を図５に示す。図５は傾斜羽根１５ａ、１５ｂの作用を示す説明図である。今、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１５ａ、１５ｂ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１３側とすれば、処理液は処理されつつ確実に出口１３側に送られることになる。本例では傾斜羽根１５ｂは、出口１３を通過したものを戻すためのものであるので傾斜方向は傾斜羽根１５ａと反対となっているが、作用は同様である。
【００１９】
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内に入口１２より処理液を供給し、モータ９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２ａ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２ａに接触しつつ移動する。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１５ａの作用で出口１３方向への移動となる。この時、ドラム２の内周壁面２ａは、ジャケット３に供給された熱媒により加熱されているため、薄膜に形成されドラム２の内周壁面２ａに接触しつつ移動する処理液は、水分が加熱蒸発されて水分調整され、出口１３より排出される。出口１３より排出されず通過した処理液は、傾斜羽根１５ａとは逆に傾斜する傾斜羽根１５ｂで出口１３方向に戻され、遂には出口１３より排出される。
【００２０】
この処理液の処理では、撹拌羽根５が高速回転するため、軸封部６からは処理液が漏れ出そうとするが、軸封ボックス２３内にドラム２内より高圧（これは少し高圧でよい）のスチームまたは不活性ガスが供給され、ラビリンススリーブ２４とスリーブケース２６との間よりドラム２内に押し込むように作用し、また、回転軸４の回転によりラビリンススリーブ２４の螺旋状溝２５も回転し、漏れ出そうとする処理液をドラム２内に戻すように案内するので、処理液が軸封部６から漏れ出すことが防止される。
【００２１】
また、軸封ボックス２３内は供給されたスチームまたは不活性ガスで洗浄されるので、常に清潔に維持され、ラビリンススリーブ２４とスリーブケース２６との間からドラム２内に不純物が侵入することもない。
【００２２】
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内において種々の変更が可能である。例えば、前記実施の形態では、螺旋状溝２５をラビリンススリーブ２４に設けた場合であるが、これは回転軸４に直接設けてもよい。
【００２３】
【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。
【００２４】
（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。
【００２５】
（４）薄膜となって流れる処理液は、入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。
【００２６】
（６）軸封部での軸封手段は、ドラム内より高圧のスチームまたは不活性ガスで、ドラム内の処理液が漏れ出すのを阻止するし、螺旋状溝で漏れ出そうとする処理液をドラム内に戻すように案内するので、シール性が確実となり、耐久性も向上する。
（７）耐久性が向上したので長期間の寿命に耐え、修理も少なくて済むし、構造が簡単で部品点数も少なく、保守・点検も容易となる。
【００２７】
（８）軸封ボックス内は、供給されたスチームまたは不活性ガスで洗浄されるので、常に清潔に維持され、外部からドラム内に不純物が侵入することもない。
【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】この発明の実施の形態を示す濃縮装置の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態を示す濃縮装置における軸封部の断面図である。
【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  ドラムの内周壁面
２ｂ  ドラムの側壁
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  軸封部
７  軸受
８  伝動機構
９  モータ
１５ａ、１５ｂ  傾斜羽根
１６  軸封手段
１７  軸受ボックス
１８  シールプレート
２１  ＡＢＣカーボンシール
２３  軸封ボックス
２４  ラビリンススリーブ
２５  螺旋状溝
２６  スリーブケース
ｈ  間隙
【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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