(57)【要約】【課題】  装置全体を小規模に構成することができ、また被処理物の乾燥・濃縮操作を連続的に行うことができ、更にまた消費電力を低減することができ、更にまた凝縮水の汚染を招いてしまうことのない、新規な直接加圧型ヒートポンプ式処理装置の開発を技術課題とした。【解決手段】  直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓは、排気口１０４から排出される被処理物から生じた蒸気Ｓ０を加圧装置５によって昇圧し、被処理物の加熱蒸気Ｓ２として供するものであり、前記加圧装置５は、複数の圧縮機５１、５２が多段状に設けられて構成されたことを特徴として成るものであり、各圧縮機５１、５２による圧縮比を低く抑えて消費電力を低減しながらも、合計の圧縮比を高くすることができ、加熱蒸気Ｓ２の温度と被処理物の温度との差を大きくし、処理装置を小型化して装置全体を小規模に構成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と凝縮器とを具えた処理装置と、この処理装置における処理室の排気口に接続された加圧装置とを具えて成り、前記凝縮器内に加熱蒸気を供給通過させるとともに、この凝縮器によって被処理物の水分を蒸発させ、被処理物の濃縮・乾燥を図る装置において、前記排気口から排出される被処理物から生じた蒸気を加圧装置によって昇圧し、被処理物の加熱蒸気として供するものであり、前記加圧装置は、複数の圧縮機が多段状に設けられて構成されたものであることを特徴とする直接加圧型ヒートポンプ式処理装置。
【請求項２】
前記処理装置は、機枠上に具えられた処理室たる本体シェル内に、凝縮器たる多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、被処理物を多管式加熱管の外周部に接触させて水分を蒸発させる連続式伝導伝熱乾燥機であることを特徴とする請求項１記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置。
【請求項３】
前記処理装置は、処理室たる蒸発缶と、凝縮器たる加熱缶との間を、吹込管路及び戻り管路によって接続することにより循環管路を形成し、前記蒸発缶内に供給された後、戻り管路を通じて前記加熱缶内に配した長管内に流入した液体を、この長管の外側に供給した加熱蒸気からの加熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった液体成分と蒸気とを前記蒸発缶内に吹き込み、この蒸発缶内においてこれら液体成分と蒸気とを分離して高濃度の液体を得るヒートポンプ式濃縮器であることを特徴とする請求項１記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置。
【請求項４】
前記圧縮機の排気側に接続された管路には、冷却水が供給できるように構成されたことを特徴とする請求項１、２または３記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置。
【請求項５】
前記複数の圧縮機間には、ミストセパレータが具えられたことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置。
【請求項６】
前記処理装置と加圧装置との間には、バグフィルタが具えられたことを特徴とする請求項２記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置。
【請求項７】
前記排気口は、本体シェルにおける被処理物の投入口付近に形成されたことを特徴とする請求項２または６記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置。
【請求項８】
前記本体シェルに被処理物を供給するための投入装置は、真空脱気可能な構造のホッパを具えて成るものであることを特徴とする請求項２、６または７記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置。
【請求項９】
前記被処理物の投入口は、前記多管式加熱管の長手方向に沿って複数個所に形成されたことを特徴とする請求項２、６、７または８記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は泥状・ケーク状・粉粒状等の材料や液体材料の乾燥・濃縮に好適な装置に関するものであって、特に被処理物から生じた蒸気を加圧装置によって昇圧し、被処理物の加熱蒸気として供する直接加圧型ヒートポンプ式処理装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、環境保全の取り組みが盛んになってきており、企業等にあっては、生ごみ、食品加工残渣等の一般廃棄物や、下水汚泥等を乾燥・濃縮して、減量・腐敗防止を図ったうえで再資源化や処分を行っている。また漢方薬エキス、各種調味料、醗酵液、各種廃液等の液体材料の濃縮も広く行われている。
そして上述のような乾燥・濃縮に供される装置の一つに、被処理物から生じた蒸気を被処理物の加熱源として供するヒートポンプ式処理装置があり、この装置は間接加圧型と直接加圧型とに大別される。
まず図６（ａ）に示す間接加圧型の装置は、食品、医薬品等、品質劣化を防ぐために低温で乾燥・濃縮したい場合に用いられる装置であり、被処理物から生じた密度の低い蒸気Ｓ０によってフロン等の加熱媒体Ｓ１を加熱し、この加熱媒体Ｓ１を加熱管１１′の外側に供給し、加熱管１１′内を通過させる被処理物の乾燥熱源とするものである。
【０００３】
一方、図６（ｂ）に示す直接加圧型の装置は、高温で乾燥しても差し支えないものの乾燥・濃縮に用いられる装置であり、被処理物から生じた密度の高い蒸気Ｓ０を加圧装置５′によって直接圧縮して加熱蒸気Ｓ１とし、これを加熱管１１′の外側に供給し、加熱管１１′内を通過させる被処理物の乾燥熱源とするものであるため、熱効率の高い装置である。
しかしながらこのような直接加圧型の装置にあっては、装置の大きさは加熱蒸気Ｓ１の温度と被処理物の温度差にほぼ反比例するので温度差が小さい場合には装置が大型になってしまい、これを解消しようと温度差を大きく取ろうとすると、加圧装置５′内での圧縮効率が低下して消費電力が増大してしまう。また加圧装置５′としてターボ圧縮機を用いた場合には、小型のものでは効率が悪くなってしまう。更に乾燥機１′から飛散した微粉が加圧装置５′に入り込んだ場合には、加圧装置５′の故障原因となってしまったり、ドレンＤのＣＯＤ、ＢＯＤが上昇してしまう等の問題がある。このため直接加圧型のヒートポンプ式処理装置は、ほとんど実用化されていないのが実情である。
【０００４】
なお図６（ｂ）に示した直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は連続処理式のものであるため、被処理物から生じる蒸気Ｓ０を常時高濃度状態とすることができるが、バッチ処理式の装置の場合には、乾燥にともなって被処理物から生じる蒸気量が低下して蒸気濃度が低下してくるため、乾燥機内の圧力が下がって加圧装置の消費電力が増大してしまうという問題もあった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１１６４５７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような背景から成されたものであって、装置全体を小規模に構成することができ、また被処理物の乾燥・濃縮操作を連続的に行うことができ、更にまた消費電力を低減することができ、更にまた凝縮水の汚染を招いてしまうことのない、新規な直接加圧型ヒートポンプ式処理装置の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち請求項１記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は、処理室と凝縮器とを具えた処理装置と、この処理装置における処理室の排気口に接続された加圧装置とを具えて成り、
前記凝縮器内に加熱蒸気を供給通過させるとともに、この凝縮器によって被処理物の水分を蒸発させ、被処理物の濃縮・乾燥を図る装置において、
前記排気口から排出される被処理物から生じた蒸気を加圧装置によって昇圧し、被処理物の加熱蒸気として供するものであり、
前記加圧装置は、複数の圧縮機が多段状に設けられて構成されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、各圧縮機による圧縮比を低く抑えて消費電力を低減しながらも、合計の圧縮比を高くすることができ、加熱蒸気の温度と被処理物の温度との差を大きくして装置を小型化することができる。
【０００７】
また請求項２記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は、前記要件に加え、前記処理装置は、機枠上に具えられた処理室たる本体シェル内に、凝縮器たる多管式加熱管が具えられ、この多管式加熱管を、その内部に加熱蒸気を流すとともに回転させ、被処理物を多管式加熱管の外周部に接触させて水分を蒸発させる連続式伝導伝熱乾燥機であることを特徴として成るものである。
この発明によれば、被処理物の連続処理を行うことが可能となり、蒸気の量及び濃度を一定とし、乾燥室内の圧力を一定とすることができるため、安定した運転を行うことができる。
【０００８】
更にまた請求項３記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は、前記請求項１記載の要件に加え、前記処理装置は、処理室たる蒸発缶と、凝縮器たる加熱缶との間を、吹込管路及び戻り管路によって接続することにより循環管路を形成し、前記蒸発缶内に供給された後、戻り管路を通じて前記加熱缶内に配した長管内に流入した液体を、この長管の外側に供給した加熱蒸気からの加熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった液体成分と蒸気とを前記蒸発缶内に吹き込み、この蒸発缶内においてこれら液体成分と蒸気とを分離して高濃度の液体を得るヒートポンプ式濃縮器であることを特徴として成るものである。
この発明によれば、加熱蒸気と被処理物の温度差が大きくとれるので、加熱缶を小型とすることができ、イニシャルコストの低減や洗浄性の向上が可能となる。
【０００９】
更にまた請求項４記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は、前記要件に加え、前記圧縮機の排気側に接続された管路には、冷却水が供給できるように構成されたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、圧縮機から排出された加熱蒸気の加熱度を制御して次段の圧縮機の過熱を防止することができ、更に乾燥機に供給される加熱蒸気の加熱度を小さく制御することができる。このため、熱伝導係数の小さなガス状（過熱蒸気）での熱交換を防ぎ、飽和蒸気による熱伝導係数の大きい凝縮熱伝導を行わせることができる。
【００１０】
更にまた請求項５記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は、前記要件に加え前記複数の圧縮機間には、ミストセパレータが具えられたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、前段の圧縮機で生じたミストあるいは冷却水を供給した際に発生したミストを回収することができるため、液圧縮による圧縮機の損傷を回避することができる。
【００１１】
更にまた請求項６記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は、前記請求項２記載の要件に加え、前記乾燥機と加圧装置との間には、バグフィルタが具えられたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、乾燥機から蒸気に混ざって排出される微粉を回収して、加圧装置の故障や凝縮水の汚染を回避することができる。
【００１２】
更にまた請求項７記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は、前記請求項２または６記載の要件に加え、前記排気口は、乾燥室における被処理物の投入口付近に形成されたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、乾燥室内における蒸発蒸気流量の多い被処理物の投入口付近から蒸気を排出するので、微粉の少ない蒸気を排出することができる。
【００１３】
更にまた請求項８記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は、前記請求項２、６または７記載の要件に加え、前記乾燥室に被処理物を供給するための投入装置は、真空脱気可能な構造のホッパを具えて成るものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、乾燥室内への空気の混入を低減して、乾燥効率の低下を回避することができる。
【００１４】
更にまた請求項９記載の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置は、前記請求項２、６、７または８記載の要件に加え、前記被処理物の投入口は、前記多管式加熱管の長手方向に沿って複数個所に形成されたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、凝縮器の熱伝導面を有効に使用することができるため、乾燥効率を高めることができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、乾燥機や濃縮器を小型化して装置全体を比較的小規模に構成することができ、また被処理物の乾燥操作を連続的に行うことができ、更にまた凝縮水の汚染を招いてしまうことがないため、泥炭、汚泥等の濃縮、乾燥を効率的且つ経済的に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置の最良の形態は以下の実施例に示すとおりであるが、これらの実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。以下、処理装置として伝導伝熱型乾燥機が適用された実施例を実施例１として説明し、処理装置として旋回式濃縮器が適用された実施例を実施例２として説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓは一例として図１に示すように、処理装置たる乾燥機１と、投入装置２と、バグフィルタ３と、加圧装置５とを主たる構成要素として成るものである。以下これら直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓの構成要素について詳しく説明する。
まず前記乾燥機１について説明すると、このものは図２、３に示すように一例としていわゆる伝導伝熱型乾燥機が採用されるものであり、機枠Ｆ上に具えられた処理室たる本体シェル１０内に、凝縮器たる多管式加熱管１１が具えられ、この多管式加熱管１１をその内部に加熱媒体たる蒸気（以下、加熱蒸気と称する）を流すとともに回転させ、被処理物を多管式加熱管１１の外周部に接触させて乾燥を行う連続式伝導伝熱乾燥機である。
【００１８】
前記本体シェル１０は図３に示すように、この実施例では楕円状の横断面を有する中空部材であり、投入口１０１、排出口１０２、キャリヤガス口１０３、排気口１０４が形成される。ここで前記投入口１０１は、本体シェル１０の端部付近に形成されるものであり、この投入口１０１付近に排気口１０４が形成される。更に本体シェル１０における前記排気口１０４よりも中央寄りの部分に第二の投入口１０１が形成されるものであり、この実施例では投入口１０１を、排気口１０４を挟んで二個所に形成するようにした。もちろん、後述する凝縮器たる多管式加熱管１１の長手方向に沿って更に複数の個所に投入口１０１を形成するようにしてもよい。なお前記排出口１０２にはロータリーバルブ１０５を具えるようにしたが、二重ダンパ式排出装置を具えるようにしてもよい。
また前記本体シェル１０及び多管式加熱管１１は、水平または投入口１０１側が排出口１０２側よりもいくぶんか高くなるように傾斜して機枠Ｆに設置される。
更にまた前記本体シェル１０は二重ジャケット構造とし、蒸気供給口１０６からドレン口１０７に至る蒸気の通過経路が形成され、本体シェル１０内を昇温することができるような構成が採られているが、二重ジャケット構造に替えてトレース配管を設置することもできる。
【００１９】
また前記多管式加熱管１１は、円筒状のチューブ束１１６の両側部に鏡板１１２を具えるとともに、この鏡板１１２の中心に軸体１１３を具えて成り、前記機枠Ｆに具えた軸受ブロック１１４によって軸体１１３を回転可能に支持して成るものである。なお多管式加熱管１１を回転させるための動力源として機枠Ｆ上にモータＭが具えられる。
そして前記軸体１１３の両端にはロータリージョイント１１５が取り付けられ、チューブ束１１６と接続される。また軸体１１３と本体シェル１０との間には、外気との遮断のためのシール機構が設けられている。
またチューブ束１１６の側周部には、複数のリフタ１１７及び適宜の角度を持たせた送り羽根１１８が取り付けられたアングル１１１が多数（この実施例では１２本）具えられるものであり、これらよって被処理物は掻き上げられて前記チューブ束１１６に接触するとともに投入口１０１側から排出口１０２側に進むこととなる。
【００２０】
次に前記投入装置２について説明すると、このものは一例としてホッパ２０を具えたモノポンプが適用されるものであり、その排出口は前記乾燥機１における投入口１０１に適宜の管路で接続される。
なお前記ホッパ２０は真空脱気可能な構造とされ、乾燥機１における本体シェル１０内への空気の混入防止が図られる。
【００２１】
次に前記バグフィルタ３について説明すると、この実施例では一例としてシェーキング式バグフィルタが採用されるものであり、前記本体シェル１０における排気口１０４に接続される。そして適宜の揺動機構によってフィルタエレメント３０に振動を与え、目詰まりした粉塵等を除去することが可能となっている。なおこのほかにも逆洗式をはじめ種々のものをバグフィルタ３として採用することができる。
【００２２】
次に前記加圧装置５について説明すると、このものは、前記バグフィルタ３の排気部と、前記多管式加熱管１１におけるロータリージョイント１１５との間を結ぶ主管路５０に各種機器を設けて構成されるものであり、一例として二基の圧縮機５１、５２が二段に具えられて成る。そしてこの実施例では前記圧縮機５１、５２として三葉タイプのルーツブロワが採用されるものであり、このものは図４に示すようにケーシング５１０内に一対のロータ５１１をシャフト５１２によって軸支して成るものであり、これらロータ５１１は図示しないタイミングギヤによって同期回転され、常時一方の凸部５１３が他方の凹部５１４に噛み合った状態となるものである。
なおこの実施例では前記圧縮機５１、５２として株式会社アンレット製「エンドレスケーシングブロワ」を採用するものであり、このルーツブロワは、吸気口５１６側と排気口５１７側との間にロータ５１１とケーシング５１０とで囲まれた空間が常にできるようにしたものである。更に前記凹部５１４に小径の連通口５１５が軸心に向かって穿設され、各凹部５１４に穿設された連通口５１５が軸心で接続されている。また前記連通口５１５は、ロータ５１１の軸方向に沿って適宜複数が形成される。そしてこのような構成を採ることにより、圧力の高い排気口５１７側の一部の流体が、連通口５１５を通って吸気口５１６側に還流するため、いわゆる液圧縮が防止されて振動・騒音を低減することができるものである。
なお圧縮機５１、５２としては、二葉タイプのルーツブロワや他の構造のものを採用することももちろん可能である。また圧縮機は、三段あるいはそれ以上の段数で具えることも可能である。
そしてこのように圧縮機５１、５２を多段状に設けることにより、各圧縮機による圧縮比を低く抑えて消費電力を低減しながらも、合計の圧縮比を高くすることができ、加熱蒸気Ｓ２の温度と被処理物の温度との差を大きくとることができ、乾燥機を小型化することができるものである。
【００２３】
また前記主管路５０における圧縮機５１、５２の排気側は、冷却水が供給できるように構成されるものであり、主管路５０に対して冷却水管路５３、５４が接続される。この冷却水管路５３、５４にはバルブＶ１、Ｖ２が具えられ、適宜の給水源から供給される冷却水の量を調節可能に構成されている。
更にまた前記圧縮機５１、５２の間にはミストセパレータ５５が具えられるものであり、このものは筐体底部に水封構造の水抜が具えられて成り、気体中のミストを除去することのできる装置である。
【００２４】
また図示は省略するが、直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓには蒸気発生装置が具えられるものであり、Ｕ字形、直管形、ヘリカルコイル形等適宜の装置が適用される。そしてこの蒸気発生装置から前記乾燥機１におけるロータリージョイント１１５、キャリヤガス口１０３及び蒸気供給口１０６に管路が接続される。
【００２５】
本発明の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓは一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
（１）乾燥機の準備
まず被処理物の投入に先立って、乾燥機１における多管式加熱管１１及び本体シェル１０を昇温しておくものであり、モータＭを起動して多管式加熱管１１を回転させた状態で、ロータリージョイント１１５、キャリヤガス口１０３及び蒸気供給口１０６に補助蒸気（一例として０．５ＭＰａ（約１６０℃））を供給する。そしてロータリージョイント１１５に供給された補助蒸気はチューブ束１１６を通過しながら多管式加熱管１１を昇温し、やがてドレンＤとなって他端側のロータリージョイント１１５から外部に排出される。また蒸気供給口１０６に供給された補助蒸気は本体シェル１０を昇温し、やがてドレンＤとなってドレン口１０７から外部に排出される。
【００２６】
（２）脱気処理
次いで投入装置２におけるホッパ２０に供給された被処理物（一例として有機汚泥）を脱気処理しておく。
【００２７】
（３）被処理物の乾燥
次いで投入装置２から投入口１０１に有機系汚泥を投入するものであり、このものは送り羽根１１８の作用によって投入口１０１側から排出口１０２側に移動し、更にリフタ１１７によって掻き上げられてチューブ束１１６等と接触し、この際、熱を受けて乾燥が進行するものである。このとき投入口１０１は多管式加熱管１１の長手方向に沿って複数個所に形成されているため、凝縮器たる多管式加熱管１１の熱伝導面を有効に使用することができ、乾燥効率が高められ。
そして排出口１０２に達した有機系汚泥は乾燥品となった状態で排出され、次工程に移送される。
【００２８】
（４）蒸気の排気
このような一連の乾燥処理にともなって有機系汚泥から生じた蒸気Ｓ０は、排気口１０４から本体シェル１０の外部に排気されるものであり、排気口１０４は本体シェル１０内において最も蒸気Ｓ０の多い投入口１０１付近に形成されているため、有機系汚泥が乾燥する際に生じる微粉の含有量が少ない蒸気Ｓ０を排気することができる。
更に排気口１０４から排出される蒸気Ｓ０に含まれる少量の微粉は、バグフィルタ３において蒸気Ｓ０と分離されるため加圧装置５に対して蒸気Ｓ０のみを供給することができる。なおバグフィルタ３の目詰まりが進行したときには適宜シェーキング機構を作動させて微粉の除去を行うようにするものであり、逆洗用空気を用いないで微粉を払い落とすことができるため、バグフィルタ３の圧力損失の増大を回避することができる。
【００２９】
（５）加熱蒸気の生成
そして主管路５０内を通って圧縮機５１に到達した蒸気Ｓ０（温度６０〜１００℃、圧力２０〜１０１ｋＰａ−ａｂｓ）は、ロータ５１１の作用によって圧縮・昇温されて（温度８０〜１１０℃、圧力４７〜１４３ｋＰａ−ａｂｓ）加熱蒸気Ｓ１となって次段の圧縮機５２に供給される。
このとき加熱蒸気Ｓ１の加熱度が高すぎる場合には、バルブＶ１を適宜開放して冷却水管路５３から主管路５０に冷却水を供給し、圧縮機５１から排出された加熱蒸気Ｓ１の加熱度を制御して次段の圧縮機５２の過熱を防止するようにする。
【００３０】
また前記圧縮機５１と圧縮機５２との間には、ミストセパレータ５５が具えられているため圧縮機５１で生じたミストあるいは冷却水を供給した際に発生したミストを回収することができ、圧縮機５２の液圧縮による損傷を回避することができる。
そして加熱蒸気Ｓ１は圧縮機５２によって更に圧縮・昇温されて（温度１００〜１２０℃、圧力１０１〜１９９ｋＰａ−ａｂｓ）加熱蒸気Ｓ２となって乾燥機１におけるロータリージョイント１１５に供給される。
このとき加熱蒸気Ｓ２の加熱度が高すぎる場合には、バルブＶ２を適宜開放して冷却水管路５４から主管路５０に冷却水を供給し、圧縮機５２から排出された加熱蒸気Ｓ２の加熱度を制御して、熱伝導係数の小さなガス状（過熱蒸気）での熱交換を防ぎ、飽和蒸気による熱伝導係数の大きい凝縮熱伝導を行わせることができる。
なおロータリージョイント１１５に供給される補助蒸気は、被処理物の水分濃度、投入量、加熱蒸気Ｓ２の量や温度に応じて適宜追加投入されるものである。
【実施例２】
【００３１】
次に処理装置として旋回式濃縮器が適用された実施例について説明する。
図５中符号Ｓで示すものが本発明の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置であり、処理装置たる濃縮器６、加圧装置５及び予熱器７を主たる構成要素として成るものである。なお加圧装置５については、実施例１で示した構成と同様の構成が採られるため、ここでの説明は省略し、以下、前記濃縮器６について詳しく説明する。
前記濃縮器６は、凝縮器たる加熱缶６１と、処理室たる蒸発缶６２との間を吹込管路６３及び戻り管路６４によって接続して成るものである。そして前記加熱缶６１内に配した長管６５内に流入させた被処理物たる液体原料Ｌ０を、この長管６５の外側に供給した加熱媒体からの伝導熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった状態の液体成分Ｌ１と蒸気Ｓ０とを前記蒸発缶６２内に吹き込み、この蒸発缶６２内においてこれら液体成分Ｌ１と蒸気Ｓ０との分離が行われるものである。
なお前記長管６５の外部に供給される加熱媒体としては、蒸発缶６２において分離された蒸気Ｓ０を加圧装置５によって昇温した加熱蒸気Ｓ２を用いている。
【００３２】
以下、濃縮器６を構成する諸部材について詳しく説明する。
まず前記加熱缶６１について説明すると、このものは、機密性が確保された筐体内に、金属等の耐熱素材から成る管路である長管６５を複数本具えるものであり、この長管６５の下端部を筐体下部に形成した給液口６６と連通状態とし、一方、長管６５の上端部を筐体上部に形成した排出口６７に連通状態として成るものである。
また前記筐体の側周部分には、蒸気口６８及びドレン口６９が形成される。なお給液口６６から長管６５を通って排出口６７に至る流路と、蒸気口６８から筐体内を通ってドレン口６９に至る流路とは、双方を流れる流体が互いに干渉しないようになっており、双方の流路間では熱エネルギーのみが移動するものである。
なお前記加熱缶６１に形成された蒸気口６８には、図示しない蒸気供給装置が接続される。
【００３３】
次に前記蒸発缶６２について説明すると、このものは一例として円筒部の下部に逆円錐部を接続した形状の中空部材である筐体の上部に排気口６２０が形成され、側周部上部側に流入口６２１が形成されて成るものである。
また筐体内にはノズルＮが配されるものであり、このノズルＮ内から給液タンク６０に貯留された液体原料Ｌ０が噴出される。なおこの液体原料Ｌ０の噴出量は、バルブＶ３の開度を調節することにより調節される。
【００３４】
そして前記加熱缶６１における排出口６７と、蒸発缶６２における流入口６２１との間は吹込管路６３によって連通状態に接続され、また前記加熱缶６１における給液口６６と、蒸発缶６２の下部との間は戻り管路６４によって連通状態に接続される。この結果、蒸発缶６２、戻り管路６４、長管６５及び吹込管路６３を要素とした循環経路が形成されるものである。
なお前記戻り管路６４には濃縮液の排出口が形成されるものであり、バルブＶ４を開放することにより、濃縮された液体成分Ｌ１を外部に排出できるように構成されている。
【００３５】
そして前記排気口６２０と、蒸気口６８との間を結ぶ主管路５０に各種機器が設けられて加圧装置５が構成されるものであり、一例として二基の圧縮機５１、５２が二段に具えられ、更にミストセパレータ５５及び冷却水の供給機構が具えられる。
【００３６】
本発明の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓは、一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
まず真空ポンプＰを起動して直接加圧型ヒートポンプ式処理装置Ｓの系内の減圧を図るものであり、適宜バルブＶ５を操作して蒸発缶６２及び加熱缶６１とこれらを結ぶ管路内を減圧しておく。
次いで加熱缶６１内に補助蒸気を供給するものであり、長管６５の外側を通過した補助蒸気は凝集してドレンＤとなり、ドレン口６９から排出される。
【００３７】
この状態でバルブＶ３の開度を調節して、被処理物たる漢方薬生薬エキス、各種調味料、動物エキス、魚介エキス、植物エキス、醗酵液等の各種液体物質や、アミノ酸、酵母、蛋白質等の水溶液あるいは各種廃液等を液体原料Ｌ０として蒸発缶６２に投入するものであり、液体原料Ｌ０は予熱器７を通過する際に昇温されることとなる。なおここで予熱器７による液体原料Ｌ０の昇温は、加熱缶６１から排出されるドレンＤ等を熱源として行われるものである。
そしてノズルＮから蒸発缶６２内に供給された液体原料Ｌ０は、戻り管路６４を経由して加熱缶６１における長管６５内に供給され、補助蒸気で加熱され長管６５内部で沸騰し、発生した蒸気Ｓ０が長管６５内を上昇する際に液体成分Ｌ１を引き上げることとなる。これら蒸気Ｓ０と液体成分Ｌ１とは長管６５内を上昇して排出口６７に至りここから吹込管路６３内に入り込み、続いて蒸発缶６２における流入口６２１から筐体内に流入する。
【００３８】
そしてこの筐体内において蒸気Ｓ０と液体成分Ｌ１とは分離されるものであり、蒸気Ｓ０（温度６０〜１００℃、圧力２０〜１０１ｋＰａ−ａｂｓ）は排気口６２０から主管路５０内を通って圧縮機５１に到達し、ロータ５１１の作用によって圧縮・昇温されて（温度８０〜１１０℃、圧力４７〜１４３ｋＰａ−ａｂｓ）加熱蒸気Ｓ１となって次段の圧縮機５２に供給される。
このとき加熱蒸気Ｓ１の加熱度が高すぎる場合には、バルブＶ１を適宜開放して冷却水管路５３から主管路５０に冷却水を供給し、圧縮機５１から排出された加熱蒸気Ｓ１の加熱度を制御して次段の圧縮機５２の過熱を防止するようにする。
【００３９】
また前記圧縮機５１と圧縮機５２との間には、ミストセパレータ５５が具えられているため圧縮機５１で生じたミストあるいは冷却水を供給した際に発生したミストを回収することができ、圧縮機５２の液圧縮による損傷を回避することができる。
そして加熱蒸気Ｓ１は圧縮機５２によって更に圧縮・昇温されて（温度１００〜１２０℃、圧力１０１〜１９９ｋＰａ−ａｂｓ）加熱蒸気Ｓ２となって加熱缶６１における蒸気口６８に供給される。
このとき加熱蒸気Ｓ２の加熱度が高すぎる場合には、バルブＶ２を適宜開放して冷却水管路５４から主管路５０に冷却水を供給し、圧縮機５２から排出された加熱蒸気Ｓ２の加熱度を制御して、熱伝導係数の小さなガス状（過熱蒸気）での熱交換を防ぎ、飽和蒸気による熱伝導係数の大きい凝縮熱伝導を行わせることができる。
なお蒸気口６８に供給される補助蒸気は、被処理物の水分濃度、投入量、加熱蒸気Ｓ２の量や温度に応じて適宜追加投入されるものである。
【００４０】
一方、前記液体成分Ｌ１は蒸発缶６２の下部に溜まり、ここから戻り管路６４を経由して加熱缶６１における給液口６６に供給される。
このような運転を継続することにより、濃縮された液体成分Ｌ１は前記ノズルＮから供給された新たな液体原料Ｌ０を伴って再び加熱缶６１における長管６５内に位置することとなり、更なる濃縮が行われるものである。
そして以上のような操作を継続し、液体成分Ｌ１が所望の濃度となった時点でバルブＶ４が開放され、濃縮された状態の液体成分Ｌ１が外部に排出されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】処理装置として伝導伝熱型の装置を適用した本発明の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置を示すブロック図である。
【図２】乾燥機を一部破断して示す側面図である。
【図３】乾燥機を一部透視して示す正面図及び背面図である。
【図４】圧縮機を示す縦断側面図である。
【図５】処理装置として旋回式濃縮装置を適用した本発明の直接加圧型ヒートポンプ式処理装置を示すブロック図である。
【図６】既存の加圧型ヒートポンプ式処理装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｓ        直接加圧型ヒートポンプ式処理装置
１        乾燥機
１０      本体シェル
１０１    投入口
１０２    排出口
１０３    キャリヤガス口
１０４    排気口
１０５    ロータリーバルブ
１０６    蒸気供給口
１０７    ドレン口
１１      多管式加熱管（加熱管）
１１１    アングル
１１２    鏡板
１１３    軸体
１１４    軸受ブロック
１１５    ロータリージョイント
１１６    チューブ束
１１７    リフタ
１１８    送り羽根
２        投入装置
２０      ホッパ
３        バグフィルタ
３０      フィルタエレメント
５        加圧装置
５０      主管路
５１      圧縮機
５１０    ケーシング
５１１    ロータ
５１２    シャフト
５１３    凸部
５１４    凹部
５１５    連通口
５１６    吸気口
５１７    排気口
５２      圧縮機
５３      冷却水管路
５４      冷却水管路
５５      ミストセパレータ
６        濃縮器
６０      給液タンク
６１      加熱缶
６２      蒸発缶
６２０    排気口
６２１    流入口
６３      吹込管路
６４      戻り管路
６５      長管
６６      給液口
６７      排出口
６８      蒸気口
６９      ドレン口
７        予熱器
Ｄ        ドレン
Ｆ        機枠
Ｌ０      液体原料
Ｌ１      液体成分
Ｍ        モータ
Ｎ        ノズル
Ｐ        真空ポンプ
Ｓ０      蒸気
Ｓ１      加熱蒸気（加熱媒体）
Ｓ２      加熱蒸気
Ｖ１      バルブ
Ｖ２      バルブ
Ｖ３      バルブ
Ｖ４      バルブ
Ｖ５      バルブ
【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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