特許 7154613 蒸発装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-07

(45)【発行日】2022-10-18

(54)【発明の名称】蒸発装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 1/22 20060101AFI20221011BHJP

   B01D 5/00 20060101ALI20221011BHJP

【ＦＩ】

B01D1/22 A

B01D5/00 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019527652

(86)(22)【出願日】2018-06-27

(86)【国際出願番号】 JP2018024359

(87)【国際公開番号】W WO2019009155

(87)【国際公開日】2019-01-10

【審査請求日】2021-06-07

(31)【優先権主張番号】P 2017130282

(32)【優先日】2017-07-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390006264

【氏名又は名称】関西化学機械製作株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100182084

【弁理士】

【氏名又は名称】中道 佳博

(72)【発明者】

【氏名】向田 忠弘

(72)【発明者】

【氏名】山路 寛司

(72)【発明者】

【氏名】西村 午良

(72)【発明者】

【氏名】野田 秀夫

【審査官】塩谷 領大

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２３５５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０９７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｂ １／００－ １／０８

Ｂ０１Ｄ １／００－ ８／００

Ｂ０１Ｆ ２７／００－２７／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料液が供給されかつ揮発成分出口を備える、撹拌槽と、
該撹拌槽内に設けられておりかつ該撹拌槽内の発熱部分に原料液を流下する、散液部とを備える、蒸発装置であって、
（ａ）該撹拌槽が、該撹拌槽の底部と該内壁とで囲まれておりかつ該流下した原料液を一時的に貯留する、少なくとも１つの貯留部を備え、
（ｂ）該散液部が、
回転軸；
一方の端部を含む受液部が該貯留部内に一時的に貯留した該原料液に挿入されるように配置されており、かつ該回転軸の回転に伴って該貯留部に一時的に貯留された該原料液を、該受液部を通じて該撹拌槽の下方から上方に向かって流動する開放流路を備える、少なくとも１つのチャネル部材；および
該回転軸と該チャネル部材とを連結する、取付具；
から構成されており、
（ｃ）該開放流路が、該チャネル部材内で、該回転軸の回転方向側に位置する第１のエッジ部と該回転軸の回転方向と反対側に位置する第２のエッジ部との間に設けられており、そして
（ｄ）該第１のエッジ部が該開放流路の軸方向に沿って延びる隆起構造を備え、かつ該隆起構造が、該第１のエッジ部内の開放流路側にのみ突出している、蒸発装置。

【請求項2】

前記隆起構造が、角柱状の形態または前記チャネル部材を構成する材料の折り返しにより構成されている、請求項１に記載の蒸発装置。

【請求項3】

前記撹拌槽の前記発熱部分が該撹拌槽の内壁であり、そして該内壁が該撹拌槽の外周に設けられたジャケットにより加熱される、請求項１または２に記載の蒸発装置。

【請求項4】

原料液を含む原料タンクと、
該原料タンクから供給される該原料液を処理する請求項１から３のいずれかに記載の蒸発装置と、
該蒸発装置の揮発成分出口から排出される揮発成分を凝縮するコンデンサーと、
を備える、蒸発システム。

【請求項5】

撹拌槽内の貯留部に一時的に貯留された原料液を、回転により撹拌槽の下方から上方に向かって流動させ、かつ該上方から散液することにより、該原料液を該撹拌槽内の発熱部分に流下して蒸発させる、蒸発装置内に設けられる散液部であって、
回転軸；
一方の端部を含む受液部が該貯留部内に一時的に貯留した該原料液に挿入されるように配置されており、かつ該回転軸の回転に伴って該貯留部に一時的に貯留された該原料液を、該受液部を通じて該撹拌槽の下方から上方に向かって流動する開放流路を備える、少なくとも１つのチャネル部材；および
該回転軸と該チャネル部材とを連結する、取付具；
から構成されており、
該開放流路が、該チャネル部材内で、該回転軸の回転方向側に位置する第１のエッジ部と該回転軸の回転方向と反対側に位置する第２のエッジ部との間に設けられており、そして
該第１のエッジ部が該開放流路の軸方向に沿って延びる隆起構造を備え、かつ該隆起構造が、該第１のエッジ部内の開放流路側にのみ突出している、散液部。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸発装置に関し、より詳細には液体から効率的に溶媒回収や濃縮を行うことのできる蒸発装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、食品工業や化学工業の分野において、夾雑物や不純物を含む液体からの溶媒の回収または濃縮のために、「流下薄膜蒸発装置」と呼ばれる蒸発装置が使用されている。

【0003】

図７は、従来の流下薄膜蒸発装置を備える蒸発システムを模式的に表す図である。

【0004】

蒸発システム９００は、原料となる原料液を含む原料タンク９１０と、流下薄膜蒸発装置８００と真空ポンプ９２０とコンデンサー９３０とを備える。原料液は原料タンク９１０からポンプ９０２の駆動により管９０４を通って予熱器９０６で一旦予熱され、蒸発装置８００に送給される。

【0005】

図８は、図７に示す蒸発システムを構成する蒸発装置８００の断面の一部を模式的に表した図である。

【0006】

図８に示すように蒸発装置８００は、撹拌槽８１０と、該撹拌槽８１０内で鉛直方向に延びかつ水平方向に回転可能な第１の回転軸８２０と、撹拌槽８１０内の上方および下方においてそれぞれ第１の回転軸８２０から水平方向に延びる複数の支柱８２２と、当該支柱８２２から下方に延び、かつ撹拌槽８１０の内壁と接触するように設けられたローラー８２６とを備える。第１の回転軸８２０の外周は第２の回転軸８２１で覆われており、第１の回転軸８２０および第２の回転軸８２１は駆動モーター部８４０とそれぞれ独立して回転自在に接続されている。また、従来の他の蒸発装置では、上記第１の回転軸８２０および第２の回転軸８２１が一体的に構成され同じ回転数で回転するものも多い。

【0007】

原料タンクから送給された原料液８３４は、第２の回転軸８２１から水平方向に延びる供給口８３２を通じ、駆動モーター部８４０の駆動により回転しながら撹拌槽８１０の内壁上方に供給される。その後、原料液８３４は当該撹拌槽８１０の内壁に沿って下方に濡れ面を形成しながら流下する。一方、撹拌槽８１０の外周は、例えばスチームにより加熱可能なジャケット８１２で覆われており、ジャケット８１２を通じた加熱により、流下の間に当該原料液に含まれる揮発成分が蒸発する。蒸発した揮発成分は蒸発出口８６０を通じて蒸発装置８００の外に設けられたコンデンサー９３０（図７）に送給され、当該コンデンサー９３０において冷却後、蒸留液として回収される。一方、図８において、原料液に含まれる上記揮発成分以外の成分は、撹拌槽８１０の内壁をそのまま流下し、撹拌槽８１０の底部に設けられた排出口８８０を通じて蒸発装置８００の外部に排出される。

【0008】

このような撹拌槽８１０内での原料液の流下において、支柱８２２に設けられたローラー８２６は、駆動モーター部８４０の駆動により撹拌槽８１０の内壁を接触しながら周回する。

【0009】

図９は、図８に示す従来の蒸発装置８００におけるＡ－Ａ方向の断面を模式的に
表した図である。蒸発装置８００では、ジャケット８１２により加熱された撹拌槽８１０の内壁にローラー８２６が接触かつ周回することによって当該内壁の伝熱面に存在する原料液を強制的に表面更新し、蒸発効率を高めることができる。図９では、ローラー８２６が設けられているが、従来の蒸発装置では、ローラー８２６の代わりにワイパーが設けられていてもよい。

【0010】

しかし、このような蒸発装置には、いくつかの懸念すべき事項が指摘されている。

【0011】

１つは、供給された原料液は、撹拌槽内の内壁（伝熱面）をいわゆる「ワンパス」による１回の流下で通過する点である。原料液に大量の揮発成分が含まれている場合や、内壁を流下するまでの間に充分に揮発成分が蒸発し得ない場合も、残存する成分はそのまま排出口９８０から排出されることが考えられる。このため、充分な濃縮が求められる原料液には使用することが困難とされていた。

【0012】

また、図８に示すようなローラーまたはワイパーは、常に伝熱面に接触しているために摩耗が生じ易い点である。このため、定期的な交換が必要となり、メンテナンスのための作業時間、労力およびコストが増大することが指摘されていた。

【0013】

さらに、当該蒸発装置を停止する場合、内壁の温度が液温よりも高いため、原料液の供給をそのまま停止すると、内壁と接触するローラーまたはワイパーが高熱により変形または劣化する点である。このため、当該蒸発装置の停止において、内壁の温度が低下するまで、原料液の供給を継続することが必要であった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、上記問題の解決を課題とするものであり、その目的とするところは、原料液から揮発成分をより効率的に蒸発させることができ、メンテナンスおよび修理の煩雑さから解放され得る蒸発装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、原料液が供給されかつ揮発成分出口を備える、撹拌槽と、
該撹拌槽内に設けられておりかつ該撹拌槽内の発熱部分に原料液を流下する、散液部とを備える、蒸発装置であって、
（ａ）該撹拌槽が、該撹拌槽の底部と該内壁とで囲まれておりかつ該流下した原料液を一時的に貯留する、少なくとも１つの貯留部を備え、
（ｂ）該散液部が、
回転軸；
一方の端部を含む受液部が該貯留部内に一時的に貯留した該原料液に挿入されるように配置されており、かつ該回転軸の回転に伴って該貯留部に一時的に貯留された該原料液を、該受液部を通じて該撹拌槽の下方から上方に向かって流動する開放流路を備える、少なくとも１つのチャネル部材；および
該回転軸と該チャネル部材とを連結する、取付具；
から構成されており、
（ｃ）該開放流路が、該チャネル部材内で、該回転軸の回転方向側に位置する第１のエッジ部と該回転軸の回転方向と反対側に位置する第２のエッジ部との間に設けられており、そして
（ｄ）該第１のエッジ部が該開放流路の軸方向に沿って延びる隆起構造を備える、蒸発装置である。

【0016】

１つの実施形態では、上記隆起構造は、上記第１のエッジ部内の少なくとも上記開放流路側に突出している。

【0017】

さらなる実施形態では、上記隆起構造は、角柱状の形態、円柱状の形態、楕円柱の形態、または前記チャネル部材を構成する材料の折り返しにより構成されている。

【0018】

１つの実施形態では、上記撹拌槽の上記発熱部分は該撹拌槽の内壁であり、そして該内壁が該撹拌槽の外周に設けられたジャケットにより加熱される。

【0019】

本発明はまた、原料液を含む原料タンクと、
該原料タンクから供給される該原料液を処理する上記蒸発装置と、
該蒸発装置の揮発成分出口から排出される揮発成分を凝縮するコンデンサーと、
を備える、蒸発システムである。

【0020】

本発明はまた、撹拌槽内の貯留部に一時的に貯留された原料液を、回転により撹拌槽の下方から上方に向かって流動させ、かつ該上方から散液することにより、該原料液を該撹拌槽内の発熱部分に流下して蒸発させる、蒸発装置内に設けられる散液部であって、
回転軸；
一方の端部を含む受液部が該貯留部内に一時的に貯留した該原料液に挿入されるように配置されており、かつ該回転軸の回転に伴って該貯留部に一時的に貯留された該原料液を、該受液部を通じて該撹拌槽の下方から上方に向かって流動する開放流路を備える、少なくとも１つのチャネル部材；および
該回転軸と該チャネル部材とを連結する、取付具；
から構成されており、
該開放流路が、該チャネル部材内で、該回転軸の回転方向側に位置する第１のエッジ部と該回転軸の回転方向と反対側に位置する第２のエッジ部との間に設けられており、そして
該第１のエッジ部が該開放流路の軸方向に沿って延びる隆起構造を備える、散液部である。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、ローラーやワイパーなどの部材を用いることなく、原料液から揮発成分を効率良く蒸発することができる。特に、本発明では、チャネル部材の途中から原料液がこぼれ出る可能性を低減させることができる。これにより、散液部の回転数を必ずしも大きく設定することなく、撹拌槽内の発熱部分により多くの原料液を流下することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の蒸発装置の一例を示す概略端面図である。

【図2】本発明の蒸発装置を構成する散液部に使用され得るチャネル部材の一例を模式的に表す図であって、取付具に取り付けられた当該チャネル部材の斜視図である。

【図3】図２に示す取付具に取り付けられたチャネル部材の底面図である。

【図4】本発明の蒸発装置を構成する散液部に使用され得るチャネル部材の第１のエッジ部に設けられた隆起構造の例を説明する図であって、チャネル部材における開放流路の軸方向と直交するチャネル部材の断面を表した図である。

【図5】本発明の蒸発装置における撹拌槽と散液部との配置の一例を模式的に表す当該蒸発装置の一部を切り欠いた模式図である。

【図6】図１に示す本発明の蒸発装置を用いた蒸発システムの構成を模式的に表す図である。

【図7】従来の流下薄膜蒸発装置を備える蒸発システムを模式的に表す図である。

【図8】図７に示す蒸発システムを構成する蒸発装置８００の断面の一部を模式的に表した図である。

【図9】図８に示す従来の蒸発装置におけるＡ－Ａ方向の断面を模式的に表した図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の蒸発装置を、添付の図面を参照して説明する。

【0024】

図１は、本発明の蒸発装置の一例を示す概略端面図である。図１の蒸発装置１００は、原料液の供給が行われる撹拌槽１１０と、撹拌槽１１０の内壁１１１を加熱するジャケット１１２と、撹拌槽１１０内に設けられており、かつ撹拌槽１１０の内壁１１１に原料液を流下する散液部１２０とを備える。

【0025】

撹拌槽１１０は、揮発成分出口１１３を備える密閉可能な槽であり、水溶液、スラリーなどの液体を収容して撹拌することができる槽である。図１において、揮発成分出口１１３は撹拌槽１１０の上方に設けられており、後述する原料液の構成成分が蒸発して生じた揮発成分を、当該出口１１３を通じて外部に排出し得る。

【0026】

撹拌槽１１０の大きさ（容量）は、蒸発装置１００の用途（供される原料液の種類）や、原料液の処理量などによって適宜設定され得るため、必ずしも限定されないが、例えば、０．１リットル～１００，０００リットルである。撹拌槽１１０を構成する材質は特に限定されないが、例えば、種々の原料液に対して安定であり、熱伝導性に優れ、かつ入手および加工が容易であるとの理由から、鉄、ステンレススチール、チタン、ハステロイまたは銅のような金属で構成されていることが好ましい。撹拌槽１１０の内壁は、耐薬品性を高めるために、テフロン（登録商標）やグラスライニング、ゴムライニングのような当該分野において公知のコーティングが付与されていてもよい。

【0027】

撹拌槽１１０には、内壁１１１を加熱するためのジャケット１１２が設けられている。ジャケット１１２は、例えば、撹拌槽の１１０の底部から内壁１１１の側面外周までを覆うように配置されている。あるいは、ジャケット１１２は、内壁１１１に沿って撹拌槽１１０の側面の外周全体を覆うものであってもよい。ジャケット１１２の形状およびその種類は、内壁１１１に付与した原料液を蒸発させる温度にまで内壁１１１を加熱し得るものである限り、特に限定されない。ジャケット１１２には、例えば、蒸気や熱媒を導入することができるように設計されたものが挙げられる。このようなジャケットは、さらにケーブル状ヒーターのような熱源が組み合わせて使用されてもよい。

【0028】

図１に示す蒸発装置１００において、撹拌槽１１０はまた、内壁１１１から流下した原料液を一時的に貯留するための貯留部１１７を備える。本発明において、貯留部は、撹拌槽の底部と内壁とが囲まれて形成され得る領域から構成される。貯留部１１７の下方（すなわち、撹拌槽１１０の底部）には図示しない濃縮液出口が設けられていてもよい。貯留部１１７内に貯留した液（原料液の蒸発後に残存する濃縮液）は、この濃縮液出口を通じて外部に濃縮液を排出することができる。

【0029】

図１に示す蒸発装置１００において、撹拌槽１１０の上部はまた、例えば、蓋体またはメンテナンス・ホールのような開閉可能な構造を有していてもよい。

【0030】

撹拌槽１１０の内部には、貯留部１１７に収容された原料液を撹拌槽１１０の内壁１１１に散液するための散液部１２０が設けられている。散液部１２０は、回転軸１２１と、取付具１２２と、当該取付具１２２を介して当該回転軸１２１に取付られたチャネル部材１２３とから構成されている。散液部１２０は、回転軸１２１の回転により、貯留部１１７に収容された原料液を、チャネル部材１２３の長さ方向に沿って設けられた開放流路１２６を通じて撹拌槽１１０の下方から上方に向かって流動させ、このようにして貯留部１１７から汲み上げられた原料液を、撹拌槽１１０の内壁１１１に向かって散液することができる。その結果、散液された原料液が加熱された内壁１１０を再び流下して、内壁１１０上に濡れ面を形成し、その際に揮発成分の蒸発を促すことができる。

【0031】

回転軸１２１は、例えば、鉄、ステンレススチール、ハステロイ、チタンなどの剛性を有する金属で構成されたシャフトであり、例えば、円筒状または円柱状の形状を有する。回転軸１２１は、撹拌槽１１０内で、通常、鉛直方向に配置されている。回転軸１２１の太さは、必ずしも限定されないが、例えば、８ｍｍ～２００ｍｍである。回転軸１２１の長さは、使用する撹拌槽１１０の大きさ等によって変動し、当業者によって適切な長さが選択され得る。

【0032】

回転軸１２１の一端は、撹拌槽１１０の上部でモーター１４０などの回転手段に接続されている。図１において、回転軸１２１の他端は、撹拌槽１１０の底部に接続されておらず、撹拌槽１１０の底部から一定の間隔を開けた位置に配置されている。

【0033】

図１に示す蒸発装置１００では、散液部１２０を構成する回転軸１２１の軸周りには、２つのチャネル部材１２３が回転軸１２１を介して対称的に配置されている。２つのチャネル部材１２３は、回転軸１２１に対して垂直な方向に指向した取付具１２２によって、回転軸１２１と固定されている。また、図１において、取付具１２２には、回転軸１２１を中心にして２つのチャネル部材１２３が所定の角度（取付傾斜角ともいう）θ_１で傾斜するように取付けられている。ここで、本明細書における「取付傾斜角θ_１」とは、回転軸１２１の軸方向に平行な直線とチャネル部材１２３の軸方向に平行な直線とが交差して形成される角度のうち、鋭角なものを言う。本発明においては、チャネル部材１２３は、取付具１２２に対し、チャネル部材１２３の両方の端部のうち、上方の端部が下方の端部よりも内壁１１１に近くなる方向に傾斜して取り付けられる。取付傾斜角θ_１は、例えば、１．５°～６０°である。さらに、チャネル部材１２３は、撹拌槽１１０内において、その一方の端部（すなわち、下方の端部）が該貯留部１１７内に挿入された位置に配置されている。

【0034】

図１において、２つのチャネル部材１２３は、その下端から上端にかけて略直線状に延びる形状（Ｖ文状）に記載されているが、本発明はこのような形状のみに限定されない。例えば、２つのチャネル部材は、それぞれ下端から上端にかけて緩やかな曲線を描くような撓んだ形状（例えば、対向する２つのチャネル部材が一緒になって逆放物線の一部を構成するような形状）を有していてもよい。

【0035】

本発明の蒸発装置において、回転軸には例えば、複数の（すなわち、１つまたはそれ以上）、好ましくは２つ～８つ、より好ましくは２つ～６つのチャネル部材が装着されて得る。本発明において、これらのチャネル部材は、それぞれ回転軸の周りに略均等な角度で装着されていることが好ましい。

【0036】

図２は、本発明の蒸発装置を構成する散液部に使用され得るチャネル部材の一例を模式的に表す図である。

【0037】

図２に示すように、チャネル部材１２３は樋状の形態を有するように構成されている。チャネル部材１２３は、一方の端部（下端）を含むように受液部１２４が構成されており、受液部１２４の当該端部（下端）が貯留部内に一時的に貯留した該原料液内に挿入される位置ように配置される。チャネル部材１２３はまた、回転軸の回転方向側に位置する第１のエッジ部１２５と回転軸の回転方向と反対側に位置する第２のエッジ部１２７との間に開放流路１２６を備える。開放流路１２６は、回転軸の回転に伴って貯留部に一時的に貯留された原料液を、チャネル部材１２３の受液部１２４を通じて撹拌槽の下方から上方に向かって流動することができる。

【0038】

図３は、図２に示す取付具に取り付けられた当該チャネル部材の底面図である。

【0039】

本発明の蒸発装置では、矢印で示した方向に回転軸が回転することによって、チャネル部材１２３の底部（すなわち、受液部１２４）の第１のエッジ部１２５側から原料液が掬い上げられる。さらに、本発明においては、第１のエッジ部１２５には隆起構造１２９が設けられている。

【0040】

ここで図２および図３を参照すると、隆起構造１２９は、開放流路１２６の軸方向に沿って延びている。さらに本発明の１つの実施形態では、隆起構造１２９は第１のエッジ部１２５内の少なくとも開放流路１２６側に突出している。

【0041】

図４は、本発明の蒸発装置を構成する散液部に使用され得るチャネル部材の第１のエッジ部に設けられた隆起構造の例を説明する図であって、チャネル部材における開放流路の軸方向と直交するチャネル部材の断面を表した図である。

【0042】

本発明において、隆起構造は、角柱状の形態、円柱状の形態、楕円柱の形態、前記チャネル部材を構成する材料の折り返し、またはその他の流線形の形態により構成されている。例えば、隆起構造は、図４の（ａ）に示すように、第１のエッジ部１２５から開放流路１２６に向かって上昇および下降の各傾斜を有する形態１２９ａを有していてもよい。あるいは、隆起構造は、図４の（ｂ）に示すように、第１のエッジ部１２５において円柱が取り付けられた形態１２９ｂを有していてもよい。あるいは、隆起構造は、図４の（ｃ）に示すように、第１のエッジ部１２５から開放流路１２６に向かって上昇する傾斜を有しかつ最頂部を超えた後は傾斜がなく切り落とされた形態１２９ｃを有していてもよい。あるいは、隆起構造は、図４の（ｄ）に示すように、第１のエッジ部１２５においてチャネル部材を格子柄する材料を折り返した（開放流路１２６側に折り返した）形態１２９ｄを有していてもよい。あるいは、隆起構造は、図４の（ｅ）に示すように、第１のエッジ部１２５において楕円柱が取り付けられた形態１２９ｅを有していてもよい。あるいは、隆起構造は、上記図４（ａ）～（ｅ）に示す形態に代えて、その他の流線形の形態として、船舶の舟首に採用され得る球状舟首（バルバス・バウ）状の形態、または高速旅客鉄道の先頭車ノーズに最小され得るエアロ・ダブルウイング状の形態を有していてもよい。

【0043】

本発明において、上記隆起構造の大きさは特に限定されず、採用するチャネル部材および／または撹拌槽の大きさ、モーターの出力等に応じて、当業者が任意の大きさを設定することができる。

【0044】

図５は、本発明の蒸発装置における撹拌槽と散液部との配置の一例を模式的に表す当該蒸発装置の一部を切り欠いた模式図である。

【0045】

図５に示す本発明の蒸発装置１００では、散液部１２３の回転軸１２１が実線で示した矢印の方向に回転することにより、取付具１２２を介して設けられているチャネル部材１２３が撹拌槽１１０内で当該回転軸１２１を中心として回転する。撹拌槽１１０の貯留部１１７内に一時的に貯留された原料液１３７は、回転するチャネル部材１２３の受液部１２４から、第１のエッジ部１２５に設けられた隆起構造１２９を乗り越えて掬い上げられる。その後、チャネル部材１２３に掬い上げられた原料液は、当該チャネル部材１２３の回転に伴って開放流路１２６内を下方から上方に向かって流動する。この際、開放流路１２６を流動する原料液は上方に向かうに従って、遠心力によって開放流路１２６内で第１のエッジ部１２５付近まで広がるが、第１のエッジ部１２５に設けられた隆起構造１２９により、原料液は第１のエッジ部１２５の外に毀れ出ることなく、開放流路１２６内を上方に向かって移動する。最終的に、チャネル部材１２３の上方端部１３２まで流動した原料液は、当該上方端部１３２から撹拌槽１１０の内壁１１１に向かって散液される。

【0046】

散液された原料液は、ジャケット１１２によって加熱された内壁１１１に沿って流下する。流下の際に原料液に含まれる揮発成分の少なくとも一部が蒸発し、残りはそのまま内壁１１１を流下して撹拌槽１１０の貯留部１１７内に再び貯留される。

【0047】

上記のような構造を有するチャネル部材１２３を備える散液部１２０は、例えば図１に示すような蒸発装置１００だけでなく、様々なタイプの蒸発装置に取り付けて使用することができる。すなわち、当該蒸発装置は、撹拌槽内の貯留部に一時的に貯留された原料液を、回転により撹拌槽の下方から上方に向かって流動させ、かつ該上方から散液することにより、該原料液を該撹拌槽内の発熱部分に流下して蒸発させることができる装置であればいずれのものをも包含する。ここで、本明細書中に用いられる用語「発熱部分」には、例えば、図１のジャケット１１２によって加熱される撹拌槽１１０の内壁１１１；ならびに国際公開公報第２０１７／０４３３６８号公報に記載されるような、撹拌槽の内部にて撹拌槽の上方から散液された原料液が直接接触するように設けられた熱源およびコイルヒーター；が包含される。

【0048】

再び図１を参照すると、本発明の蒸発装置１００においては、貯留部１１７を構成する底部および／または内壁１１１の一部に、バッフル板、短軸のピンなどのバリア部材（図示せず）が設けられていてもよい。貯留部１１７に一時的に貯留された原料液は、回転軸１２１の回転を通じたチャネル部材１２３による汲み上げの際に、当該回転軸１２１の回転方向と順方向に貯留部１１７内で渦流を生じることがある。原料液の渦流は、チャネル部材１２３による原料液の汲み上げの効率を低下させることが懸念され得る。バリア部材は、貯留部１１７内の原料液と接触し、このような渦流の発生を抑制または防止する役割を果たす。バリア部材の形状および材質は当業者によって任意に選択され、そしてバリア部材は、貯留部１１７を構成する内壁１１１の一部および／または貯留部１１７の内側底面のうち、チャネル部材１２３の移動を妨げない位置に取り付けられ得る。

【0049】

さらに、図１に示す撹拌槽１１０内の上方において、回転軸１２１の周囲には第２回転軸１２１’が設けられている。さらに当該第２回転軸１２１’には、原料液供給口１３１を備えた供給パイプ１３０が取り付けられており、撹拌槽１１０の外部に取り付けられた原料タンク（図示せず）から供給された原料液を、第２回転軸１２１’の回転を通じて、撹拌槽１１０の内壁１１１に供給し、原料液を内壁１１１に沿って流下させて濡れ面を形成することができる。なお、図１に示す蒸発装置１００において、回転軸１２１と第２回転軸１２１’は例えば、互いに独立しており、回転軸１２１および第２回転軸１２１’がそれぞれ異なる回転速度で撹拌槽１１０内を回転していてもよく、あるいは回転軸１２１と第２回転軸１２１’とは連結されており、同様の回転速度で回転するものであってもよい。

【0050】

本発明の蒸発装置１００において、撹拌槽１１０内の液体を汲み上げるために好適な回転軸１２１の回転数（すなわち、散液部１２０の回転数）は、液体の粘性、撹拌槽１１０の大きさ、撹拌槽１１０内の液体の残量などによって異なるため、必ずしも限定されないが、例えば、３０ｒｐｍ～５００ｒｐｍｍである。

【0051】

図１に示す蒸発装置１００において、原料液供給口１３１から供給された原料液は、撹拌槽１１０の内壁１１１を流下し、その際に、ジャケット１１２によって内壁１１１に加えられた熱によって揮発成分が蒸発し、揮発成分出口１１３から排出される。一方、原料液のうち揮発しなかった成分はそのまま内壁１１１を流下し、貯留部１１７内に収容される。

【0052】

さらに、本発明においては、散液部１２０がモーター１４０などの回転手段によって回転し、回転による遠心力を利用して撹拌槽１１０の貯留部１１７内に収容された原料液をチャネル部材１２３の下端から汲み上げ、当該チャネル部材１２３の開放流路１２６を介して、当該チャネル部材１２３の上端側から撹拌槽１１０の内壁１１１に向かって原料液が散液される。散液された原料液は、撹拌槽１１０の内壁１１１に衝突し、内壁１１１を再び流下する。その際、ジャケット１１２によって内壁１１１に加えられた熱によって、散液された原料液の揮発成分は蒸発し、上記揮発成分出口１１３に移動する。一方、内壁１１１を流下する多くの原料液は再び貯留部１１７内に収容される。

【0053】

このように、本発明においては、内壁１１１を流下する際の揮発成分の蒸発と、残りの成分の貯留部１１７への収容、散液部１２０による貯留部１１７から内壁１１１への原料液の移動、および散液部１２０から内壁１１１への原料液の流下を順次行うことにより、これらの部材の間で原料液が循環し、循環中の揮発成分の蒸発によって原料液が徐々に濃縮される。

【0054】

ここで、本発明の蒸発装置１００では、チャネル部材１２３の少ない回転に伴って原料液に含まれる揮発成分の蒸発を行うことができる。また、この一連の操作において、チャネル部材１２３に掬い上げられた原料液は、チャネル部材１２３の開放流路１２６を下方から上方に流動する際、例えば、図２に示される隆起構造１２９によって開放流路１２６の外に毀れ出ることが防止される。このことから、原料液を撹拌槽１１０の貯留部１１７から内壁１１１に向かって流動させる際のロスが低減し、結果としてモーターの出力を高めることなく、原料液の蒸発効率を向上させることができる。

【0055】

本発明の蒸発装置によれば、運転を停止する場合、撹拌槽内に原料液が収容されている限り、原料液の循環を行うことができ、内壁の温度がある程度低下するまで当該循環を行うことにより、撹拌槽の内壁における焼き付きを回避することができる。この点で、撹拌槽内の内壁を「ワンパス」による１回の流下で通過させる従来の蒸発装置と比較して、撹拌槽の冷却の際の所望でない原料液の使用量を低減することができる。

【0056】

上記図１に示したような蒸発装置１００は薄膜蒸発装置とも呼ばれ、従来の蒸発システムにおける蒸発装置の代わりに組み入れて使用することができる。

【0057】

図６は、図１に示す本発明の蒸発装置を用いた蒸発システムの構成を模式的に表す図である。

【0058】

本発明の蒸発システム３００は、原料となる原料液を含む原料タンク９１０と、本発明の蒸発装置（例えば、図１に示すような蒸発装置１００）と真空ポンプ９２０とコンデンサー９３０とを備える。

【0059】

原料液は、ポンプ９２０の駆動により、原料タンク９１０から管９０４を通って予熱器９０６で一旦予熱され、蒸発装置１００に送給される。蒸留装置１００は、管９０５に別途スチーム（ＳＴＭ）を通過させたジャケットにより加熱される。蒸発装置１００にて蒸発した揮発成分は、蒸発装置１００の揮発成分出口から管９０７を通ってコンデンサー９３０に供給される。次いで、揮発成分はコンデンサー９３０にて冷却後、液化される。一方、蒸発装置１００内の濃縮液は、管９０８を通じて外部に排出される。

【0060】

本発明の蒸発装置は、例えば、不純物を含有する液体たとえばメチルエステル、乳酸、魚油、油脂、グリセリン、などの精製および濃縮；インク、塗料、化学品などの化学製品に含まれる水、エタノール、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ヘキサン、トルエン、アセトン、エチレングリコールなどの除去；塗料および樹脂製造分野に使用するモノマーおよびポリマーなどから揮発性の不純物の除去；において有用である。

【符号の説明】

【0061】

１００ 蒸発装置
１１０ 撹拌槽
１１１ 内壁
１１２ ジャケット
１１３ 揮発成分出口
１１７ 貯留部
１２０ 散液部
１２１ 回転軸
１２２ 取付具
１２３ チャネル部材
１２４ 受液部
１２５ 第１のエッジ部
１２６ 開放流路
１２７ 第２のエッジ部
１２９ 隆起構造
１３０ 供給パイプ
１３１ 原料液供給口
１３７ 原料液
１４０ モーター
３００ 蒸発システム
９１０ 原料タンク
９２０ 真空ポンプ
９３０ コンデンサー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】