(57)【要約】本発明は、マイクロ波回転薄膜濃縮器を開示している。このマイクロ波回転薄膜濃縮器は、密閉タンク（１）、回転式蒸発器（２）、マイクロ波装置（３）、溶液供給管（４）、濃縮液排出管（５）、コンデンサー（６）、マイクロ波シールド装置（７）、撹拌モータ（８）および真空システムを備え、その回転式蒸発器（２）の蒸発表面がテーパ形状または円形であり、その軸線と水平面とのなす角ａが０〜９０°であり、回転式蒸発器（２）は、磁力撹拌装置により外部の撹拌モータ（８）に間接的に連結されるとともに、密閉タンク内の中央に設置されており、密閉タンク（１）は覗きガラス（９）が設けられた開閉可能なカバーを備える。本発明は、既存の設備で液体材料を濃縮し抽出する過程における、蒸発速度が遅く、濃縮温度が高く、液体材料が長時間熱を受けて分解し、液体材料が突沸して減圧操作ができなくなり、エネルギー利用率が低く、設備のデッドスペースが大きく、設備の洗浄が難しいなどの不具合を解決し、広範な応用が見込まれる。
2010517738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉タンク（１）、回転式蒸発器（２）、マイクロ波装置（３）、溶液供給管（４）、濃縮液排出管（５）、コンデンサー（６）、マイクロ波シールド装置（７）、撹拌モータ（８）および真空システムを備え、
前記マイクロ波回転薄膜濃縮器の本体は、内壁にマイクロ波装置が設けられた密閉タンクであり、密閉タンクにはコンデンサーに連結される開口が設けられており、コンデンサーはパイプにより真空システムに連結されており、密閉タンクの中央部に回転薄膜濃縮器が設置されており、蒸発器の表面の外側縁を一周するストッパ板（１０）が設けられ、排出管の開口が蒸発器とストッパ板との接合箇所に設けられており、排出管が蒸発器の内表面に接しており、蒸発器の底部が直接または間接的に撹拌モータに連結され、設備外接管路にそれぞれマイクロ波シールド装置が設置されている、
マイクロ波回転薄膜濃縮器。
【請求項２】
前記回転式蒸発器（２）の蒸発表面がテーパ形状または平面円形であり、そのテーパ角ｂが５〜１８０°であり、
前記回転式蒸発器（２）の軸線と水平面とのなす角ａが０〜９０°であることを特徴とする、
請求項１に記載のマイクロ波回転薄膜濃縮器。
【請求項３】
前記回転式蒸発器（２）の蒸発表面がテーパ形状であり、そのテーパ角ｂが６０〜１２０°であり、
前記回転式蒸発器（２）の軸線と水平面とのなす角ａが２０〜６０°であることを特徴とする、
請求項１に記載のマイクロ波回転薄膜濃縮器。
【請求項４】
前記回転式蒸発器（２）は、ステンレス、石英ガラス、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン、およびプラスチックから選ばれる一種類または二種類以上により構成された中実構造であることを特徴とする、
請求項２または３に記載のマイクロ波回転薄膜濃縮器。
【請求項５】
前記回転式蒸発器（２）は、中空構造であり、液体材料に接触する蒸発面は、ステンレス、およびセラミックスから選ばれる一種類または混合物により形成されており、
中空のジャケットの内部にシリコンオイル、グリセリン、四針状酸化亜鉛ひげ結晶複合材料、および純鉄体とコージェライト（３０：７０）の混合焼成材料から選ばれる一種類または複数種類を材質とするものが充填されており、
ジャケットの外層材料は石英ガラス、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン、およびプラスチックから選ばれる一種類または複数種類であることを特徴とする、
請求項２または３に記載のマイクロ波回転薄膜濃縮器。
【請求項６】
前記回転式蒸発器（２）のテーパ形状の蒸発面の側縁に濃縮器ストッパ板（１０）が設けられ、テーパ形状の蒸発面とストッパ板のなす角ｃが５〜１７５°であることを特徴とする、
請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロ波回転薄膜濃縮器。
【請求項７】
前記回転式蒸発器（２）は、磁力撹拌装置により外部の撹拌モータ（８）に間接的に連結されるとともに、密閉タンク内の中央に設置されていることを特徴とする、
請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロ波回転薄膜濃縮器。
【請求項８】
前記密閉タンク（１）は、覗きガラス（９）が設けられた開閉可能なカバーを備えることを特徴とする、
請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロ波回転薄膜濃縮器。
【請求項９】
前記回転式蒸発器（２）は、排出管の開口と垂線とのなす角ｄが６０〜１２０°であることを特徴とする、
請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロ波回転薄膜濃縮器。
【請求項１０】
前記回転式蒸発器（２）の蒸発表面がテーパ形状であり、そのテーパ角ｂが６〜１２０°であり、
前記回転式蒸発器の軸線と水平面とのなす角ａが２０〜６０°であり、
前記回転式蒸発器（２）のテーパ形状の蒸発面の側縁に濃縮器ストッパ板（１０）が設けられ、テーパ形状の蒸発面とストッパ板のなす角ｃが６０〜１２０°であり、
前記回転式蒸発器（２）の排出管の開口と垂線とのなす角ｄが６０〜１２０°であり、
前記回転式蒸発器（２）は、磁力撹拌装置により外部の撹拌モータ（８）に間接的に連結されるとともに、密閉タンク内の中央に設置されており、
前記密閉タンク（１）は覗きガラス（９）が設けられた開閉可能なカバーを備えることを特徴とする、
請求項１に記載のマイクロ波回転薄膜濃縮器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濃縮装置に関し、特にマイクロ波回転薄膜濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
濃縮技術は、液体の蒸発および化合物の結晶過程に広く応用されており、主として常圧濃縮、減圧濃縮および冷凍乾燥方式が用いられる。減圧濃縮の主な方式は、減圧状態で原料の蒸発温度を下げ、液体に熱量を供給したあと、溶剤を蒸発させることで、有効に濃度を高め、結晶化を促進するという目的を達成する。
【０００３】
従来の単一効用濃縮器および多重効用濃縮器は、加熱時間が長く、熱交換効率が低く、有効成分が高温環境に長時間さらされて分解に至ることがある。また、従来の熱交換器は、板式や列管式を採用しており、その表面が洗浄しにくく、汚れが発生しやすく、熱伝達効率が低下し、熱損失がひどくなることがある。そして、蒸発の時、気泡が多いために原料がひどく突沸して、液体材料の損失を招くことが多い。有効な濃縮を達成するためには、真空度を適切に下げなければならない。しかしながら、そうすると、濃縮速度がさらに緩慢になり、成分損失がさらに増えてしまう。
【０００４】
蒸発速度は主に蒸発表面積に比例するので、どのように表面積を有効に増やして蒸発速度を大幅に加速させるか、同時にどのように溶液蒸発時の発泡を有効に避けて有効成分の損失を減少させるか、ということが、いずれも濃縮方式の改良に関する当面の急務である。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は高効率で損失の少ないマイクロ波回転薄膜濃縮器を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のマイクロ波回転薄膜濃縮器は、密閉タンク（１）、回転式蒸発器（２）、マイクロ波発生装置（３）、溶液供給管（４）、濃縮液排出管（５）、コンデンサー（６）、マイクロ波シールド装置（７）、撹拌モータ（８）および真空システムを備える。マイクロ波回転薄膜濃縮器の本体は、円柱形のチャンバーである密閉タンクであり、この密閉タンクは、覗きガラスが配置された開閉可能なカバーを有し、濃縮器内での液体の沸騰状況を観察することにより、機器のパラメータを調節することができる。観察窓の内表面にマイクロ波シールド装置が設けられている。密閉タンクの内壁に一つ〜二つのマイクロ波装置が設置されている。密閉タンクには、コンデンサーに連結される開口が設けられており、コンデンサーはパイプにより真空システムに連結されている。密閉タンクの中央部に回転薄膜濃縮器が設置されている。蒸発器の蒸発表面はテーパ形状または平面円形に設計され、蒸発器のテーパ角ｂが５〜１８０°であり、６０〜１２０°が好ましい。蒸発器の軸線と水平面とのなす角ａが０〜９０°であり、２０〜６０°が好ましい。蒸発器は、中実でもよいし中空でもよい。中実な蒸発器の場合、ステンレス、石英ガラス、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン、プラスチックなどを材質としてもよいが、それらに限らない。中空な蒸発器の場合、液体材料に接触する蒸発面はステンレス、セラミックスを材質としてもよいが、それらに限らない。中空のジャケットの内部に充填されるものは、シリコンオイル、グリセリン、四針状酸化亜鉛ひげ結晶複合材料、純鉄体とコージェライト（３０：７０）の混合焼成材料などの熱安定性に優れた不揮発性液体または固体を材質としてもよいが、それらに限らない。ジャケットの外層材料は、石英ガラス、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン、プラスチックなどのマイクロ波のエネルギーを吸収せずかつマイクロ波透過性を有し、耐熱性が高く、熱膨張係数が小さい物質を用いてもよいが、それらに限らず、セラミックスは例えば酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、硫化亜鉛のセラミックス等であり、プラスチックは例えばポリエチレン、ポリスチレンのプラスチック等である。液体材料が蒸発器から飛び出さないように蒸発器のテーパ形状の表面の外側縁を一周するストッパ板（１０）が設けられ、テーパ面とストッパ板のなす角ｃが５〜１７５°であり、６０〜１２０°が好ましい。ストッパ板とテーパ形状の蒸発面の間に半径０．５〜２ｃｍの半円形の凹溝が設けられる。
【０００７】
蒸発器の底部は、直接または間接的に撹拌モータに連結されている。間接連結の場合、磁力撹拌装置により密閉タンクの外部の磁力撹拌モータに連結され、直接連結の場合、軸により外部の撹拌モータに連結されている。液体材料輸送システムは、溶液供給管、濃縮液排出管および対応のポンプやパイプを備える。排出管の開口が蒸発器のテーパ体とストッパ板との接合箇所に設けられており、開口と円頂点および円心とのなす角ｄが０〜１８０°であり、６０〜１２０°が好ましい。排出管の開口が蒸発面から２〜２０ｍｍ離れており、排出管が、蒸発器の回転方向と逆に、テーパ体の内表面に接している。排出管の開口から２〜２０ｍｍの箇所に液体材料の噴出を防止する長方形ストッパ板（１１）が設けられ、蒸発器の外側縁のもっとも高い点の垂線と排出管との交差箇所に直径５〜８ｃｍの円形ストッパ板（１２）が設けられている。供給管が蒸発器の中心に開口しており、供給口はテーパ体の軸線と平行であって、供給管の開口から０．２〜１ｃｍの箇所に長方形ストッパ板（１３）が設けられ、ストッパ板の長手方向の面が円に接する。供給管、排出管および密閉タンクの内部にそれぞれ温度センサーＴ１、Ｔ２、Ｔ３が設置されていることにより、操作パラメータを制御することができる。設備外接管路にそれぞれマイクロ波シールド装置が設置されていることにより、輻射を避ける。
【０００８】
本発明のマイクロ波回転薄膜濃縮器の主な特徴は以下の通りである。マイクロ波による加熱方式を用いることによって、効率が低いく体積が大きいという蒸気加熱の不具合を避けて、濃縮器の体積を有効に減少させる。回転方式を用いることによって、遠心力の作用で液体を強制的に広げて薄膜にして蒸発面積を有効に増やし、受熱時間を減らし、物質の安定性を高め、耐熱性の低い物質の濃縮に適している。同時に、遠心力の作用で原料の発泡を有効に抑制し、この濃縮器の応用範囲を広げる。回転蒸発器の駆動装置として磁力撹拌を用いることによって、従来の軸伝動による潤滑油の漏れや、密封不足により真空度が確保できないという不具合を避ける。蒸発器を直接観察することができ、表面が滑らかで、設備全体が着脱可能であるため、死角がなく、徹底した洗浄が容易で、汚染を避ける。マイクロ波を加熱媒体とすることによって、蒸気加熱方式における汚れが熱伝達効率を下げ、エネルギー損が増大するという現象の発生を避ける。
【０００９】
本発明は、既存の設備で液体材料を濃縮し抽出する過程における、蒸発速度が遅く、濃縮温度が高く、液体材料が長時間熱を受けて分解し、液体材料が突沸して減圧操作ができなくなり、エネルギー利用率が低く、設備のデッドスペースが大きく、設備の洗浄が難しいなどの不具合を解決し、広範な応用が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例の構成模式図であり、側面図である。
【図２】本発明の実施例の構成模式図であり、正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について、実施例を挙げてより詳しく説明する。この実施例は本発明の説明ためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。
【００１２】
（実施例１）
マイクロ波回転薄膜濃縮器は、密閉タンク（１）、回転式蒸発器（２）、マイクロ波発生装置（３）、溶液供給管（４）、濃縮液排出管（５）、コンデンサー（６）、マイクロ波シールド装置（７）、撹拌モータ（８）および真空システムを備える。
【００１３】
マイクロ波回転薄膜濃縮器の本体は円柱形のチャンバーである密閉タンクであり、この密閉タンクは開閉可能のカバーを有し、このカバーには、観察窓の内表面にマイクロ波シールド装置が設けられた覗きガラスが配置されている。密閉タンクの内壁に一つのマイクロ波装置が設置されている。密閉タンクには、コンデンサーに連結される開口が設けられており、コンデンサーはパイプにより真空システムに連結されている。密閉タンクの中央部に回転薄膜濃縮器が設置されている。蒸発器の蒸発表面はテーパ形状に設計され、蒸発器のテーパ角ｂが１８０°であり、蒸発器の軸線と水平面とのなす角ａが９０°である。蒸発器は、ステンレス材料製の中実なものであり、蒸発器のテーパ形状の表面の外側縁を一周するストッパ板（１０）が設けられ、そのストッパ板とテーパ面とのなす角ｃが６０°であり、ストッパ板とテーパ形状の蒸発面の間に半径２ｃｍの半円形の凹溝が設けられている。蒸発器の底部は、磁力撹拌装置により密閉タンクの外部の磁力撹拌モータに間接的に連結されている。液体材料輸送システムは、溶液供給管、濃縮液排出管および対応のポンプやパイプを備える。排出管の開口が蒸発器のテーパ体とストッパ板との接合箇所に設けられており、開口と円頂点および円心とのなす角ｄが１２０°であり、排出管の開口が蒸発面から０．２ｍ離れており、排出管が、蒸発器の回転方向と逆に、テーパ体の内表面に接している。排出管の開口から０．２ｍの箇所に長方形ストッパ板（１１）が設けられ、蒸発器の外側縁のもっとも高い点の垂線と排出管との交差箇所に直径８ｃｍの円形ストッパ板（１２）が設けられている。供給管が蒸発器の中心に開口しており、供給口はテーパ体の軸線と平行であって、供給管の開口から０．２ｃｍの箇所に長方形ストッパ板（１３）が設けられ、ストッパ板の長手方向の面が円に接する。供給管、排出管および密閉タンクの内部にそれぞれ温度センサーＴ１、Ｔ２、Ｔ３が設置されている。設備外接管路にそれぞれマイクロ波シールド装置（７）が設置されている。
【００１４】
（実施例２）
マイクロ波回転薄膜濃縮器は、密閉タンク（１）、回転式蒸発器（２）、マイクロ波発生装置（３）、溶液供給管（４）、濃縮液排出管（５）、コンデンサー（６）、マイクロ波シールド装置（７）、撹拌モータ（８）および真空システムを備える。
【００１５】
マイクロ波回転薄膜濃縮器の本体は円柱形のチャンバーである密閉タンクであり、この密閉タンクは開閉可能のカバーを有し、このカバーには観察窓の内表面にマイクロ波シールド装置が設けられた覗きガラスが配置されている。密閉タンクの内壁に二つのマイクロ波装置が設置されている。密閉タンクには、コンデンサーに連結される開口が設けられており、コンデンサーはパイプにより真空システムに連結されている。密閉タンクの中央部に回転薄膜濃縮器が設置されている。蒸発器の蒸発表面はテーパ形状に設計され、蒸発器のテーパ角ｂが６０°であり、蒸発器の軸線と水平面とのなす角ａが０°である。蒸発器は、蒸発面がステンレス材料製の中空なものであり、中空のジャケット内に四針状酸化亜鉛ひげ結晶複合材料が充填され、外層がセラミックスで封閉される。蒸発器のテーパ形状の表面の外側縁を一周するストッパ板（１０）が設けられ、そのストッパ板とテーパ面とのなす角ｃが１２０°であり、ストッパ板とテーパ形状の蒸発面の間に半径０．５ｃｍの半円形の凹溝が設けられている。蒸発器の底部は、磁力撹拌装置により密閉タンクの外部の磁力撹拌モータに間接的に連結されている。液体材料輸送システムは、溶液供給管、濃縮液排出管および対応のポンプやパイプを備える。排出管の開口が蒸発器のテーパ体とストッパ板との接合箇所に設けられており、開口と円頂点および円心とのなす角ｄが１８０°であり、排出管の開口が蒸発面から２ｃｍ離れており、排出管が、蒸発器の回転方向と逆に、テーパ体の内表面に接している。排出管の開口から１ｃｍの箇所に長方形ストッパ板（１１）が設けられ、蒸発器の外側縁のもっとも高い点の垂線と排出管との交差箇所に直径５ｃｍの円形ストッパ板（１２）が設けられている。供給管が蒸発器の中心に開口しており、供給口はテーパ体の軸線と平行であって、供給管の開口から２ｃｍの箇所に長方形ストッパ板（１３）が設けられ、ストッパ板の長手方向の面が円に接する。供給管、排出管および密閉タンクの内部にそれぞれ温度センサーＴ１、Ｔ２、Ｔ３が設置されている。設備外接管路にそれぞれマイクロ波シールド装置（７）が設置されている。
【００１６】
（実施例３）
マイクロ波回転薄膜濃縮器は、密閉タンク（１）、回転式蒸発器（２）、マイクロ波発生装置（３）、溶液供給管（４）、濃縮液排出管（５）、コンデンサー（６）、マイクロ波シールド装置（７）、撹拌モータ（８）および真空システムを備える。
【００１７】
マイクロ波回転薄膜濃縮器の本体は円柱形のチャンバーである密閉タンクであり、この密閉タンクは開閉可能のカバーを有し、このカバーには、観察窓の内表面にマイクロ波シールド装置が設けられた二つの覗きガラスが配置されている。密閉タンクの外部の溶液供給管内部に一つのマイクロ波装置が設置されている。密閉タンクには、コンデンサーに連結される開口が設けられており、コンデンサーはパイプにより真空システムに連結されている。密閉タンクの中央部に回転薄膜濃縮器が設置されている。蒸発器の蒸発表面はテーパ形状に設計され、蒸発器のテーパ角ｂが１２０°であり、蒸発器の軸線と水平面とのなす角ａが３０°である。蒸発器は中実なものであり、蒸発面がポリテトラフルオロエチレン（Polytetrafluoroethylene，ＰＴＦＥ）である。蒸発器のテーパ形状の表面の外側縁を一周するストッパ板（１０）が設けられ、そのストッパ板とテーパ面とのなす角ｃが６０°であり、ストッパ板とテーパ形状の蒸発面の間に半径２ｃｍの半円形の凹溝が設けられている。蒸発器の底部は、軸により密閉タンクの外部の撹拌モータに直接連結されている。液体材料輸送システムは、溶液供給管、濃縮液排出管および対応のポンプやパイプを備える。排出管の開口が蒸発器のテーパ体とストッパ板との接合箇所に設けられており、開口と円頂点および円心とのなす角ｄが６０°であり、排出管の開口が蒸発面から０．２ｃｍ離れており、排出管が、蒸発器の回転方向と逆に、テーパ体の内表面に接している。排出管の開口から１ｃｍの箇所に長方形ストッパ板（１１）が設けられ、蒸発器の外側縁のもっとも高い点の垂線と排出管との交差箇所に直径３ｃｍの円形ストッパ板（１２）が設けられている。供給管が蒸発器の中心に開口しており、供給口はテーパ体の軸線と平行であって、供給管の開口から１ｃｍの箇所に長方形ストッパ板（１３）が設けられ、ストッパ板の長手方向の面が円に接する。供給管、排出管および密閉タンクの内部にそれぞれ温度センサーＴ１、Ｔ２、Ｔ３が設置されている。設備外接管路にそれぞれマイクロ波シールド装置（７）が設置されている。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2010517738.tif 000009
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