特開 2024-1575 分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024001575

(43)【公開日】2024-01-10

(54)【発明の名称】分離装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/04 20230101AFI20231227BHJP

   B01D 3/00 20060101ALI20231227BHJP

   B01D 3/10 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

C02F1/04 D

B01D3/00 A

B01D3/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022100313

(22)【出願日】2022-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】506310050

【氏名又は名称】株式会社アクト

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100062764

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 襄

(72)【発明者】

【氏名】内海 洋

【テーマコード（参考）】

4D034

4D076

【Ｆターム（参考）】

4D034AA26

4D034BA01

4D034CA12

4D076BB13

4D076CA11

4D076CA19

4D076CD03

4D076CD08

4D076CD12

4D076CD22

4D076DA07

4D076DA10

4D076DA28

4D076HA06

4D076JA03

(57)【要約】

【課題】小型で、蒸発成分と非蒸発成分とを効率よく分離可能な分離装置を提供する。
【解決手段】分離装置１は、蒸発成分と非蒸発成分とを含む被処理液２が投入される真空容器３と、真空容器３内の被処理液２を加熱する加熱手段１５と、真空容器３に投入され加熱手段１５により加熱されている被処理液２を真空容器３内で撹拌する撹拌手段２０と、真空容器３内で蒸発した蒸発成分を真空容器３から排出する上部排出口１２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸発成分と非蒸発成分とを含む被処理液が投入される真空容器と、
この真空容器内の前記被処理液を加熱する加熱手段と、
前記真空容器に投入され前記加熱手段により加熱されている前記被処理液を前記真空容器内で撹拌する撹拌手段と、
前記真空容器内で蒸発した前記蒸発成分を前記真空容器から排出する排出手段と、
を備えることを特徴とする分離装置。

【請求項2】

真空容器は、断面多角形状に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の分離装置。

【請求項3】

撹拌手段は、真空容器内に配置されたバッフルを有する
ことを特徴とする請求項１記載の分離装置。

【請求項4】

バッフルは、開口部を備える
ことを特徴とする請求項３記載の分離装置。

【請求項5】

非蒸発成分は、油脂分であり、
加熱手段は、被処理液から分離された前記油脂分を燃焼させて加熱する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の分離装置。

【請求項6】

被処理液は、乳成分を含む
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被処理液の蒸発成分と非蒸発成分とを分離する分離装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、人工乳や代用乳の製造時の廃液、搾乳施設等の洗浄水、あるいは、廃棄乳等には、乳由来の脂肪分等が含まれていることから、環境負荷が高く、その適切な処理が望まれる。

【0003】

例えば、複数の沈殿分離槽及び濃縮貯留槽を経た被処理液を、複数の曝気槽を経由させて放流する分離装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１２０９５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の分離装置では、多数の槽が必要であり、装置が大規模となるため、設置スペース及び膨大な経費が必要になる。

【0006】

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、小型で、蒸発成分と非蒸発成分とを効率よく分離可能な分離装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１記載の分離装置は、蒸発成分と非蒸発成分とを含む被処理液が投入される真空容器と、この真空容器内の前記被処理液を加熱する加熱手段と、前記真空容器に投入され前記加熱手段により加熱されている前記被処理液を前記真空容器内で撹拌する撹拌手段と、前記真空容器内で蒸発した前記蒸発成分を前記真空容器から排出する排出手段と、を備えるものである。

【0008】

請求項２記載の分離装置は、請求項１記載の分離装置において、真空容器は、断面多角形状に形成されているものである。

【0009】

請求項３記載の分離装置は、請求項１記載の分離装置において、撹拌手段は、真空容器内に配置されたバッフルを有するものである。

【0010】

請求項４記載の分離装置は、請求項３記載の分離装置において、バッフルは、開口部を備えるものである。

【0011】

請求項５記載の分離装置は、請求項１ないし４のいずれか一記載の分離装置において、非蒸発成分は、油脂分であり、加熱手段は、被処理液から分離された真空容器内の前記油脂分を燃焼させて加熱するものである。

【0012】

請求項６記載の分離装置は、請求項１ないし４のいずれか一記載の分離装置において、被処理液は、乳成分を含むものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、小型で、蒸発成分と非蒸発成分とを効率よく分離可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施の形態に係る分離装置の正面図である。

【図2】同上分離装置の側面図である。

【図3】同上分離装置の底面図である。

【図4】同上分離装置の斜視透視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0016】

図１ないし図４において、１は分離装置を示す。分離装置１は、蒸発成分と非蒸発成分とを含む被処理液２を加熱しつつ撹拌することで、蒸発成分と非蒸発成分とを分離する撹拌型真空分離装置である。本実施の形態において、被処理液２は、家畜用や乳幼児用の人工乳や代用乳の製造時の廃液、搾乳施設等の洗浄水、あるいは、廃棄乳等、乳成分を含む被処理液が好適に用いられる。

【0017】

分離装置１は、真空容器３を備える。真空容器３は、例えば真空ポンプ等の減圧手段によって内部を真空または略真空状態（減圧状態）とすることが可能な密閉容器である。真空容器３は、設置位置に固定される。

【0018】

真空容器３は、耐熱性の金属、例えばステンレス等により形成されている。真空容器３は、縦長の有底筒状に形成されている。好ましくは、真空容器３は、断面多角形状である。本実施の形態において、真空容器３は、断面四角形状に形成されている。真空容器３は、底部５と、底部５の外縁から立ち上がる側面部６と、側面部６の上端部を覆う上面部７と、を有する。図示される例では、底部５は、中央部に向かい下方へと徐々に傾斜している。側面部６は、底部５の各辺から立ち上がっている。上面部７は、側面部６の上端部に連なっている。本実施の形態では、上面部７は、中央部に向かい上方へと徐々に傾斜している。

【0019】

真空容器３には、被処理液２を内部に投入する投入口１０が形成されている。投入口１０は、真空容器３の上部に位置する。本実施の形態において、投入口１０は、真空容器３の上面部７に開口されているが、これに限らず、側面部６の上部寄りの位置に形成されていてもよい。投入口１０は、被処理液２の投入後に減圧手段と接続されて減圧の開閉を行う開閉口として用いてもよい。投入口１０は、蓋体１１により開閉可能に覆われている。

【0020】

また、真空容器３には、内部で分離された蒸発成分を外部に排出する蒸発成分排出手段である上部排出口１２が形成されている。上部排出口１２は、真空容器３の上部に位置する。上部排出口１２は、上面部７に形成されている。好ましくは、上部排出口１２は、上面部７の中央部に近接した位置に配置されている。上部排出口１２には、好ましくは開閉用のバルブが設置される。上部排出口１２には、蒸発成分を真空容器３の外部へと排出するための減圧装置が接続される。なお、上部排出口１２には、蒸発成分を冷却して凝縮するための冷却手段または凝縮手段が配置されていてもよい。

【0021】

さらに、真空容器３には、内部で分離された非蒸発成分を排出する非蒸発成分排出手段である下部排出口１３が形成されている。下部排出口１３は、真空容器３の下部に位置する。下部排出口１３は、底部５に形成されている。下部排出口１３には、好ましくは開閉用のバルブが設置される。

【0022】

真空容器３内に投入された被処理液２は、加熱手段１５により加熱される。加熱手段１５は、真空容器３の外部から被処理液２を温めるものである。例えば、加熱手段１５は、例えば燃料を燃焼させることにより真空容器３を加熱するものでもよいし、真空容器３の底部５に蛇行等して配置された導水管に湯を循環させる等の構成により加熱してもよい。好ましくは、加熱手段１５は、下部排出口１３から真空容器３の外部に排出された非蒸発成分である油脂分（脂肪分）を用い、これを燃焼させることにより真空容器３を加熱するように構成されている。

【0023】

真空容器３内に投入され加熱手段１５により加熱されている被処理液２は、撹拌手段２０により撹拌される。好ましくは、撹拌手段２０は、被処理液２を、真空容器３内で乱流を発生させるように撹拌（乱流撹拌）する。

【0024】

撹拌手段２０は、真空容器３の軸心に沿って真空容器３内に挿入された軸２２を有する。軸２２は、上面部７に形成された挿入開口部２３から真空容器３内の少なくとも底部５の近傍の位置まで挿入されている。軸２２は、ベアリング２４等により回転可能に保持されている。軸２２と挿入開口部２４との隙間は、シールにより密閉されている。軸２２には、撹拌翼２５が配置されている。撹拌翼２５は、真空容器３内の被処理液２に浸漬される位置にある。本実施の形態では、撹拌翼２５は、軸２２の下端部近傍にある。撹拌翼２５の形状は、任意に設定してよい。本実施の形態では、撹拌翼２５は、軸２２に対して直交する方向に延びる翼状に形成され、軸２２の軸方向である上下方向に複数箇所、例えば２か所配置されている。軸２２には、この軸２２を撹拌翼２５とともに回転させるモータ２６が減速機や変速機を介して接続されている。

【0025】

また、撹拌手段２０は、バッフル（邪魔板）２８を有する。バッフル２８は、撹拌される被処理液２に上下方向の流れを生じさせ、その温度や濃度等を均一化する機能を有する。バッフル２８は、真空容器３の側面部６に沿って配置され、側面部６から真空容器３の中央部に向かって突出している。バッフル２８は、側面部６の面方向に対して直交する方向に突出している。バッフル２８は、真空容器３の下部寄りに配置されて、少なくとも下部が被処理液２内に浸漬されるようになっている。本実施の形態において、バッフル２８は、四角形板状に形成され、側面部６に沿って上下方向に延びている。バッフル２８は、撹拌翼２５に対し、回転径方向に所定距離離れて位置する。バッフル２８の下端部は、撹拌翼２５よりも下方に位置し、バッフル２８の上端部は、撹拌翼２５よりも上方に位置している。

【0026】

図示される例では、バッフル２８には、複数の開口部２８ａが形成されている。開口部２８ａは、バッフル２８を板厚方向に貫通して形成されている。開口部２８ａは、四角形状に形成され、上下方向に互いに離れて配置されている。

【0027】

好ましくは、バッフル２８は、側面部６のそれぞれに配置されている。本実施の形態では、バッフル２８は、４つの側面部６にそれぞれ配置されている。

【0028】

そして、分離装置１では、投入口１０から被処理液２を真空容器３内に投入し、真空容器３を密閉して真空または略真空となるまで減圧した後、加熱手段１５により被処理液２を加熱して温めることで沸点を下げ、その状態で被処理液２を撹拌手段２０により撹拌する。加熱手段１５は、加熱初期においては、所定の燃料を燃焼させて真空容器３を加熱する。

【0029】

撹拌手段２０では、モータ２６により軸２２とともに撹拌翼２５を高速回転させることで、被処理液２の表面が波立つとともに、図１の二点鎖線に示すように、被処理液２が、真空容器３内の中央部と比較して周辺部が側面部６に沿って盛り上がった渦流を形成する。また、真空容器３内の周辺部の被処理液２は、バッフル２８に当接して真空容器３の側面部６の位置で上下方向への流れが生じ乱流が大きくなるとともに被処理液２の温度や濃度が均一化され、かつ、被処理液２が開口部２８ａを通過することで乱流がより大きくなり、表面積がより増加される。

【0030】

そのため、被処理液２は減圧下において、表面積が大幅に拡大された状態で加熱されることにより、水分等の蒸発成分が蒸発する。蒸発した蒸発成分は、真空容器３の上部に移動し、上部排出口１２から真空容器３の外部に排出されることで、真空容器３内の被処理液２の水分等の蒸発成分の蒸発が促進される。上部排出口１２は、撹拌手段２０の軸２２に近接した位置、すなわち真空容器３内の被処理液２の渦流の中央部近傍から蒸発成分を排出することで、被処理液２を排出しないようにする。一方、油脂分等の非蒸発成分は、真空容器３の底部５上に堆積するが、真空容器３が加熱手段１５により加熱されているため融解して流体状（液体状）となり、下部排出口１３から流出して真空容器３の外部に排出可能となる。このように、被処理液２の蒸発成分と非蒸発成分とが分離装置１によって真空分離される。

【0031】

なお、加熱手段１５は、真空容器３から排出された非蒸発成分である油脂分が所定量以上となれば、この油脂分を燃焼させることにより真空容器３を加熱するとともに、分離された油脂分を加熱手段１５に用いて消費することで、水分等の蒸発成分以外の廃棄物を減ずる。

【0032】

このように、一実施の形態によれば、真空容器３に投入した被処理液２を加熱手段１５により加熱しつつ真空容器３内で撹拌手段２０により撹拌することで、減圧により沸点を下げた被処理液２の表面積を撹拌手段２０によって増加させて、被処理液２の蒸発成分を真空容器３内で効率よく蒸発させるとともに、蒸発した蒸発成分を、上部排出口１２を介して真空容器３から排出することで、真空容器３内での蒸発成分の蒸発を促進する。これにより、複数の槽を配置する等の装置の大型化を招くことなく、小型の分離装置１によって、蒸発成分と非蒸発成分とを効率よく分離可能となる。

【0033】

真空容器３が断面多角形状であるため、断面円形状の場合と比較して、撹拌手段２０により撹拌される被処理液２が真空容器３の側面部６に沿って供回りしにくく、被処理液２に乱流が生じやすくなる。

【0034】

真空容器３内にバッフル２８を配置することで、撹拌手段２０により撹拌される被処理液２に乱流が生じやすくなる。しかも、バッフル２８に開口部２８ａを形成することで、撹拌される被処理液２の一部が開口部２８ａを通過することによって被処理液２に乱流がより生じやすくなる。

【0035】

この結果、被処理液２の表面積をより増加させることができ、蒸発成分をより効果的に蒸発させることができる。

【0036】

また、バッフル２８により被処理液２の温度や濃度等が均一化されるので、蒸発成分のより効率的な蒸発を促進できる。

【0037】

また、加熱手段１５が、被処理液２から分離された非蒸発成分である油脂分を燃焼させて加熱するため、被処理液２を分離処理するにあたり、分離された非蒸発成分を有効利用して真空容器３を加熱できるとともに、油脂分を燃料として消費し、廃棄物を減らすことができる。

【0038】

そして、乳成分を含む被処理液２を分離装置１によって蒸発成分である水分と非蒸発成分である油脂分（脂肪分）とに分離することで、水分はそのまま河川や海等に流すことができ、油脂分は加熱手段１５の他にも燃料等として二次利用が可能である等、環境負荷が大きい乳成分を含む被処理液２を、小型で安価に、かつ、適切に分離処理できる。

【0039】

なお、上記の一実施の形態において、真空容器３の断面形状は、六角形状等、他の任意の多角形状としてよい。

【符号の説明】

【0040】

１ 分離装置
２ 被処理液
３ 真空容器
１２ 排出手段である上部排出口
１５ 加熱手段
２０ 撹拌手段
２８ バッフル
２８ａ 開口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】