JPH06190201A - 蒸発濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 濃縮液の濃度制御のためのコストを低減し、
原液の濃度が変化する場合にも確実に濃縮液の濃度を一
定にする。 【構成】 濃縮器１と、蒸気エジェクタ２と、温度セン
サ３及び６と、濃縮液を排出する電動弁４と、コントロ
ーラ５とを備え、コントローラ５は、温度センサ３及び
６で検出した濃縮液及び水蒸気の温度の差即ち沸点上昇
が一定の上限値及び下限値になったときに電動弁４を開
閉し、濃縮液の排出を制御する。 【効果】 沸点上昇の設定温度範囲に対応した濃度範囲
で排出する濃縮液の濃度を制御できる。従って、濃度検
出方法が簡単で、原液の濃度変化に影響されることがな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水溶液から成る原液を
濃縮器に導入し、該濃縮器内の液を加熱して主として水
分を蒸発させ、液を所定の濃度に濃縮して濃縮液として
排出する蒸発濃縮装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸発濃縮装置では、濃縮液の濃度を設定
して、その濃度の濃縮液を排出するように濃度制御がさ
れている。濃縮液の濃度を設定する方法としては、従
来、液の物性を測定する方法、濃縮倍率を演算する方
法、タイマーで設定する方法等が採用されている。

【０００３】液の物性を測定する方法は、例えば、比
重、電気伝導度、Ｂｒｉｘ及び濁度等と濃度との関係を
予め把握しておき、目的とする濃度と計測器により計測
したこれらの測定値とを対比させることにより、排出す
る濃縮液を一定濃度に保持する方法であるが、比重を用
いる場合にはその連続計測用計器が高価になり、又、電
気伝導度やＢｒｉｘもしくは濁度では濃度を代表できな
い場合がある等の問題がある。例えば電気伝導度による
濃度制御では、原液中の電解質の濃度が変化する場合に
は対応できないという問題がある。濃縮倍率を演算する
方法では、濃縮倍率（原液流量／（原液流量−蒸留水流
量））をシーケンサーで演算処理し、その値が一定にな
るように濃縮液排出弁を開閉することにより、濃縮液を
一定濃度に保持する方法であるが、原液の濃度が変化す
る場合には、濃縮液の濃度を一定にすることができな
い。タイマーを用いる方法では、タイマーで最適な時間
を設定し、その時間間隔で排出弁を開閉することにより
排出する濃縮液の一定濃度を保持しようとするが、同様
に、原液の濃度が変化する場合には一定濃度を保持でき
ないという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、濃縮液の濃度制御のためのコス
トが低廉で、原液の濃度が変化する場合にも排出する濃
縮液の濃度を確実に一定の濃度にすることができる蒸発
濃縮装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、水溶液から成る原液を濃縮器に導入し、該
濃縮器内の液を加熱して主として水分を蒸発させ、液を
所定の濃度に濃縮して濃縮液として排出する蒸発濃縮装
置において、前記濃縮器内の液の沸点上昇を検出する検
出手段と、前記濃縮液を排出する排出手段と、前記検出
手段が検出した沸点上昇が所定値になると前記濃縮液を
排出するように前記排出手段を制御する制御手段と、を
有することを特徴とする。

【０００６】

【作 用】物質が水に溶解した水溶液は、その水溶液中
の物質の濃度に対応して水溶液の沸点が上昇する。本発
明によれば、検出手段によりこの沸点上昇を検出するの
で、間接的ではあるがその水溶液の濃度を検出すること
ができる。そして、制御手段は濃縮液の沸点上昇が所定
値になると濃縮液を排出するように排出手段を制御する
ので、濃縮液の濃度はその沸点上昇に対応した濃度以上
には上昇しないことになる。このような濃度制御によれ
ば、タイマーで一定時期に濃縮液を排出するのでなく、
実際に濃度を測定して濃縮液を排出することになるの
で、原液の濃度が変化する場合であっても、濃縮液の濃
度を一定値以下に保持することが可能になる。ここで、
沸点上昇は、濃縮器内の液温と蒸発する蒸気の飽和温度
との差であるから、沸点上昇を検出する検出手段は、直
接的には、これらの温度を検出してその差を計算して出
力する手段ということになる。但し、蒸気の飽和温度に
代えて、これと実質的に同じ温度であるその復水温度
（過冷却していない温度）を検出するようにしてもよ
い。又、飽和蒸気温度とその温度における飽和蒸気圧力
とが一定の関係にあることから、蒸発する蒸気の圧力即
ち濃縮器内圧力を検出し、その圧力から沸点上昇を換算
検出するようにしてもよい。

【０００７】

【実 施 例】図１は、本発明を適用することができる
実施例の蒸発濃縮装置の全体構成を示す。本装置は、濃
縮器１と、濃縮器１内の液を加熱する蒸気を供給する蒸
気エジェクタ２と、濃縮液の温度を検出する温度センサ
３と、濃縮液を排出する排出手段としての電動弁４と、
制御手段としてのコントローラ５と、濃縮器１内で蒸発
した蒸気の飽和温度を検出する温度センサ６とを備えて
いる。

【０００８】水に溶解する物質を水に溶解させた水溶液
から成る原液、例えば塩化カルシウム溶液は、レベルス
イッチ８により作動されるレベル制御弁７を介して濃縮
器１内に導入される。濃縮器１内に導入された原液は内
部の液と混合し、液は循環ポンプ９に吸入されて再び濃
縮器１の上部に導入され、散布されて内部の図示しない
蒸発管に接触して水分を蒸発させつつ下方に流下する。

【０００９】蒸気エジェクタ２は、駆動蒸気が供給され
ることにより、濃縮器１で蒸発した蒸気の一部を吸引
し、これらの蒸気は、エジェクタ内で圧力を回復して濃
縮器１の蒸発管内に導入され、循環水に熱を与えてその
中の水分を蒸発させることにより復水する。

【００１０】循環ポンプ９の吸入ラインには、循環水の
温度を検出する温度センサ３が設けられ、又、循環ポン
プ９の吐出ラインには、循環系統から分岐して電動弁４
を経由して濃縮液を排出するラインが設けられている。
温度センサ３で検出した温度はコントローラ５に入れら
れる。

【００１１】濃縮器１内で蒸発した水蒸気は、頂部から
取り出されて復水器１０に入り、冷却水により冷却され
て復水し、復水ポンプ１１で吸引されて図示しない復水
タンクに送られる。濃縮器１から復水器１０へ至るライ
ンには、蒸発した水蒸気の温度を検出するための温度セ
ンサ６が設けられている。温度センサ６からの信号も、
コントローラ５に入れられる。復水器１０は、真空ポン
プ１２により内部を負圧にされている。又、濃縮器１の
頂部には、圧力検出器１３を設け、濃縮器１内の圧力を
一定にするように、制御弁１４を開閉して少量の空気を
吸引させ、真空ポンプ１２による復水器１０内の圧力を
調整している。復水器１０は、又、加熱蒸気の復水室か
らも蒸気を吸引し、加熱蒸気の背圧を維持している。な
お、復水ポンプ１１の吐出ラインにはレベルコントロー
ル弁が設けられ、復水器内の復水レベルが制御されてい
る。

【００１２】コントローラ５は、温度センサ３及び６で
検出した温度Ｔ₁ 及びＴ₂ が入力されることによりその
温度差即ち沸点上昇を計算し、その値が一定値になると
電動弁４を開いて濃縮器１内の濃縮液を排出するように
電動弁４を制御する。又本実施例では、コントローラ５
は、沸点上昇が前記一定値より低い他の一定値になる
と、電動弁４を閉じるようにしている。このような制御
において、発生する蒸気が過熱されていたり、放熱によ
り温度降下していることがある。このようなときにも、
温度センサ６で検出した温度Ｔ₂ が発生蒸気の飽和温度
になるようにするには、温度センサ６の表面を常に湿っ
た状態（Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅを保持する状態）にす
る。この場合、過熱温度が大きな値であったとしても、
過熱熱量は蒸気の潜熱に較べて非常に小さいので、少量
の復水を保持させるか又は供給するようにすればよい。
そのためには、例えば、温度センサ６の上部から少量の
蒸留水（温度はほぼ器内温度に加温したもの）を滴下す
る方法、温度センサ６の上部に冷却部（フィンのような
もので外気で冷却）を設けてＣｏｎｄｅｎｓａｔｅがセ
ンサに流れるようにする方法、ガーゼのようなもので包
み温度センサ６に水を保持させる方法、等を用いること
ができる。

【００１３】以上のような構成により、本蒸発濃縮装置
では以下の如き動作が行われる。濃縮器１にはエジェク
タ２から加熱蒸気が供給され、内部の液は循環されつつ
加熱されて蒸発し、濃縮器１から主として水が蒸発・除
去される。一方、水が蒸発することにより、濃縮器１内
の液のレベルが下がるため、原液がレベル制御によりに
濃縮器１内に補給される。このような運転状態が継続す
ることにより、濃縮器１内の液は次第に濃縮される。濃
縮器内で液が濃縮されると、その沸点が上昇する。本発
明によれば、この沸点上昇を検出し、その沸点上昇温度
が一定の温度になると電動弁４を開いて濃縮液を排出す
るので、この一定の温度を、目的とする濃度に対応した
温度に設定することにより、濃縮器１内の濃度を一定の
濃度以内に維持することができる。即ち、濃縮器１内の
濃度の高い濃縮液が排出され、濃度の低い原液が補給さ
れることにより、内部の液の濃度を下げ、過濃縮を防止
することができる。濃縮液の排出と原液の供給とによ
り、濃縮器１内の濃度が一定値まで下がり、沸点上昇が
低下すると、コントローラ５は電動弁４を閉じるように
制御する。このように、沸点上昇によって電動弁４を開
閉すると、原液の濃度に影響されることなく、排出する
濃縮液の濃度は常に一定範囲に維持される。

【００１４】図２は、原液の一例として塩化カルシウム
溶液の沸点上昇のカーブである。例えばこの溶液を７０
°Ｃで蒸発させる場合には、塩化カルシウムの重量濃度
が５０％で沸点上昇は２５．８°Ｃ、４９％で２５．２
°Ｃ、５１％では２６．４°Ｃとなる。従って、沸点上
昇である（Ｔ₁ −Ｔ₂ ）が２６．４°Ｃになると、コン
トローラ５が電動弁４を開くように制御すれば、濃縮液
の濃度を５１％までの値に制御することができる。即
ち、電動弁４が開くことにより濃縮器１内の濃縮液が排
出され、濃縮器１内に原液が補給されることにより、内
部の液の濃度が低下する。一方、液の濃度が４９％まで
低下すると、沸点上昇が２５．２°Ｃまで低下するの
で、温度センサ３及び６でこれを検出し、コントローラ
５は、電動弁４を閉じるよう制御する。このような制御
によれば、沸点上昇の温度差が１．２°Ｃあれば、濃縮
液の濃度を４９％と５１％との間で制御することができ
る。そして、１．２°Ｃの温度範囲があれば、このよう
な制御は十分可能であり、簡単な制御で排出する濃縮液
が狭い濃縮範囲に維持されることになる。

【００１５】なお以上では、沸点上昇を検出して電動弁
４を閉じることにより、原液の濃度が低下した場合でも
排出する濃縮液の濃度が一定値以下に低下しないように
したが、使用する原液の濃度範囲が或る程度定まってい
る場合等には、低い濃度の原液を想定して、タイマー等
により一定時間だけ電動弁４を開けるような制御方法と
してもよい。

【００１６】又、以上の実施例では、濃縮液を循環させ
る水平管蒸発方式の蒸発濃縮装置について説明した。但
し、本発明は、浸管式等他の形式の蒸発濃縮装置にも適
用できるものである。

【００１７】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、沸点上昇の
検出という非常に簡単な濃度検出方法により、原液の濃
度に関係なく、一定の濃度範囲の濃縮液を排出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の蒸発濃縮装置の系統図である。

【図２】塩化カルシウム溶液の沸点上昇を示す曲線図で
ある。

【符号の説明】

１ 濃縮器 ３ 温度センサ（検出手段） ４ 電動弁（排出手段） ５ コントローラ（制御手段） ６ 温度センサ（検出手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶液から成る原液を濃縮器に導入し、
   該濃縮器内の液を加熱して主として水分を蒸発させ、液
   を所定の濃度に濃縮して濃縮液として排出する蒸発濃縮
   装置において、 前記濃縮器内の液の沸点上昇を検出する検出手段と、前
   記濃縮液を排出する排出手段と、前記検出手段が検出し
   た沸点上昇が所定値になると前記濃縮液を排出するよう
   に前記排出手段を制御する制御手段と、を有することを
   特徴とする蒸発濃縮装置。