JPH0641605Y2 - 薄膜蒸発装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、重合反応によって得られた高粘度液状の高分
子樹脂から残留するモノマー、溶剤等の揮発性成分を除
去して精製製品にする等の目的に有利に使用される強制
薄膜化蒸発装置の改良に関する。

（従来の技術） 第４図は本考案と対比される先行技術の薄膜蒸発装置を
示す。

中心縦軸線（Ｘ）のまわりに円筒形の密閉式蒸発器本体
（１）の器内面（２）を外周に付設したジャケット
（３）に熱媒ノズル（４）（５）を経て熱媒を通ずるこ
とにより加熱蒸発面に形成し、上部の揮発性成分蒸気の
蒸気出口ノズル（６）を器外の凝縮器を経て真空化源に
接続することにより器内の減圧化、真空化を可能とし、
中心縦軸線（Ｘ）位置に上下の軸受（７）（８）により
支承した回転軸（９）の上位に分散ユニット（10）、下
位に薄膜化ユニット（11）を取付けて液材料入口ノズル
（12）から器内の分散ユニット（10）に向かって供給さ
れる揮発性成分を含む液材料を分散ユニット（10）によ
り器内面に全周に一次的に分散しかつ下方に移送し、薄
膜化ユニット（11）の外周に列設した薄膜化翼（13）に
より加熱蒸発面上に薄膜状に強制展開させかつその強制
掻下げを図り、こうして加熱蒸発面上の液材料薄膜から
揮発性成分を減圧下で加熱温度を極力低くして広い蒸発
面積から短い熱影響時間のもとに急速に蒸発させて除去
して液材料を精製するようになっている。こうして精製
された製品は蒸発器本体下端の製品出口（14）より抜き
出し、一方薄膜化ユニット（11）の領域の薄膜化蒸発部
（Ａ）で発生した揮発性成分の蒸気は上位の分散ユニッ
ト中に設けた蒸気通路（15）を通過し蒸気出口ノズル
（６）から器外に抜出し凝縮器で凝縮液化させるように
なっている。

（考案が解決しようとする問題点） 前記の先行技術の薄膜蒸発装置は、他種蒸発装置に較べ
て製品の精製純度をはるかに高度にすることができるも
のであったが、それでも実際運転では理論的には到達可
能な筈の超高純度に均質な製品を安定して得ることが困
難であった。

その原因を探究の結果、次の事由が判明した。すなわ
ち、この種薄膜蒸発装置では、特に液材料が高粘度で器
内真空度を高くする場合、薄膜化蒸発部では加熱蒸発面
上の薄膜化液材料中で揮発性成分が蒸発して発泡しこの
気泡が薄膜表面を離れて気相に出る際に破泡による液材
料の飛散が生ずる。薄膜化翼による撹拌作用はこれを助
長する。この飛沫は揮発性成分の蒸気に同伴される。

揮発性成分の蒸気の温度は加熱蒸発面の蒸発温度であ
り、この温度は凝縮温度でもあるので、この蒸気が器外
に出る以前に器内の凝縮温度以下の部分に接触するとこ
れら部分の表面に凝縮しこれに伴い同伴液材料飛沫が付
着し堆積する。薄膜化蒸発部（Ａ）の領域の回転部材に
付着した揮発性成分の凝縮液は遠心力作用により加熱蒸
発面上の薄膜化液材料に戻りリサイクルし、上記の液材
料飛沫化現象を繰り返すし、付着堆積した液材料は付着
時間中、熱影響を受けそれだけ変質したのち精製液材料
中に混入して製品の不均質化の原因となる。その結果、
液材料薄膜の強制掻下しの１パスの短時間中には計画設
定どおりの液材料の高純度、均質精製は行われ難くな
る。

また回転部材上の付着堆積物は機械的なアンバランスの
原因となり連続運転の円滑な遂行を不可能とすることが
ある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記探究結果の知見に基づいて、薄膜蒸発装
置の薄膜化蒸発部内で起こる揮発性成分および液材料の
分離、合一のリサイクルを断ち切る改良を付加すること
により、一層機能の高度化された薄膜蒸発装置を実現す
ることを目的とする。

その手段としては、薄膜化蒸発部内の回転部材である薄
膜化翼の支持部および回転軸を中空として中空内に熱媒
を循環して加熱を与えてそれらの表面温度を揮発性成分
蒸気の凝縮温度以上となるようにし、蒸発分離成分の回
転部材への凝縮、液成分飛沫の付着堆積が起こらないよ
うにする。熱媒循環径路の途中にある分散ユニットの部
分も加熱を受けることになる。

この加熱のための熱媒の循環は、回転軸上部のロータリ
ージョイントから回転軸内の２重管給排管路を経由して
行うようにすればよく、ジャケット熱媒を共用して容易
に実施可能であり温度の関係制御の不都合を来さない。

すなわち本考案の薄膜蒸発装置は、中心縦軸線を中心と
して形成される円筒形の減圧可能な密閉式蒸発器本体の
器内面の外周にジャケットを形成し、前記ジャケットに
配設された熱媒ノズルから熱媒を循環させ前記器内面を
加熱して加熱蒸発面として形成し、 前記加熱蒸発面の内側部分に、前記中心縦軸線位置の回
転軸の上位に回転する分散ユニットが配設され、前記分
散ユニットの外周には下向傾斜の螺旋状のフィンが列設
されており、 前記回転軸の下位には、回転する強制薄膜化ユニットが
配設され、前記強制薄膜化ユニットが、前記分散ユニッ
トの下端の外周部から下方に延び回転軸の下端に到る複
数本の支持部が設けられ、かつその外側に下向傾斜の螺
旋状の薄膜化翼が列設して形成され、それにより、 前記分散ユニットに器外から供給される液材料が、前記
回転する分散ユニットによって、前記器内面の全周に一
次的に分散された後、前記回転軸の下位に配設された回
転する強制薄膜化ユニットによって、前記液材料を加熱
蒸発面上に二次的に薄膜状に展開させるように構成した
薄膜蒸発装置において、 前記分散ユニット、前記薄膜化ユニットの薄膜化翼を支
持する支持部及び回転軸を中空として連通し、分散ユニ
ット、支持部、及び回転軸内に熱媒循環流路を形成した
ことを特徴とする。

また、本考案は、上述した薄膜蒸発装置において、前記
上位の分散ユニットに蒸気通路を設けたことを特徴とす
る。

さらに、本考案は、上述した薄膜蒸発装置において、前
記回転軸が、二重管状で外側流路及び中心流路を形成し
たことを特徴とする。

（作用） 本考案においては、薄膜蒸発装置の薄膜化蒸発部の域内
において加熱蒸発面に薄膜化された液材料から蒸発した
揮発性成分の蒸気が回転部材上に凝縮されてリサイクル
することがなくなり、これに伴う液材料の飛散、付着、
堆積、変質、混入の機会が軽減される作用が生じ、それ
により製品の精製度の一層の向上、製品の一層の均質化
が達成される。

（実施例） 以下、本考案を第１〜３図を参照し、実施例に即して具
体的に説明する。

第１図は、本考案の１実施例の薄膜蒸発装置の全体を示
す縦断側面図、第２図はその回転部材の平面図、第３図
は第２図III-III線断面矢印縦断側面図である。

この薄膜蒸発装置の基本的構成は、先行技術のそれとほ
ぼ同様であって、中心縦軸線（Ｘ）のまわりに円筒形の
密閉式蒸発器本体（１）の器内面（２）を外周に付設し
たジャケット（３）に熱媒ノズル（４）（５）を経て熱
媒を通ずることにより加熱蒸発面に形成し、上部の揮発
性成分蒸気の蒸気出口ノズル（６）を器外の凝縮器を経
て真空化源（図示せず）に接続することにより器内の減
圧化、真空化を可能とし、中心縦軸線（Ｘ）位置に上下
の軸受（７）（８）により支承した回転軸（9A）の上位
に分散ユニット（10A）、下位に薄膜化ユニット（11A）
を取付けて液材料入口ノズル（12）から器内に供給され
る液材料を分散ユニット（10A）により器内面の全周に
分散し、続いて薄膜化ユニット（11A）の薄膜化翼（1
3）により加熱蒸発面上に薄膜状に展開させて液材料中
に含まれる揮発性成分を蒸発させるようになっている。

この実施例では、分散ユニット（10A）は、第２および
３図に示すように、基体円筒部（16）の外周に器内送給
液材料の全周分散および下降のための下向傾斜部分螺旋
からなるフイン（17）を列設し、その上下に外縁が器内
面（２）と小間隔を隔てる上板部（18）および下板部
（19）を一体に結合して内縁で回転軸（9A）に結合し中
空密閉盤状に形成し、内部に上下に貫通して開口するこ
の例では４つの蒸気通路（15A）を設けて形成される。
分散ユニット（10A）内の中空空間は本考案では後記の
ように熱媒通路に利用する。

薄膜化ユニット（11A）は、この例では分散ユニットの
下板部（19）の外周部から下方に延び回転軸の下端のマ
ニホールド（20）に到る４本の対称配置のＬ字形アーム
状の支持部（21）を設けその外側に薄膜化翼（13）を列
設して形成される。支持部（21）は本考案では中空で分
散ユニット（10A）の内部空間に通じている。

こうして薄膜化ユニット（11A）の領域の薄膜化蒸発部
（Ａ）内で、加熱蒸発面上に薄膜状に展開されられた液
材料から蒸発する揮発性成分の蒸気は蒸気通路（15A）
を上方に通り抜け蒸気出口ノズル（６）から器外に抜出
される。一方精製された製品の薄膜は薄膜化翼（13）に
より掻下げられ下端の製品出口（14）から器外に抜き出
される。

本考案の実施のため、スチームを熱媒とする場合、回転
軸（9A）は二重管状で外側流路（9a）、中心流路（9b）
を形成し、これら流路に接続するロータリージョイント
（22）を器外上部に設ける。器内径路は、外部の熱媒径
路（23）から導入されるスチームがロータリージョイン
ト（22）を経て二重管の外側流路（9a）に入り、一部は
そのまま下端に流下して内部からの加熱により薄膜化蒸
発部（Ａ）内の回転軸（9A）外面の温度を揮発性成分蒸
気の凝縮温度以上に維持し、他の１部は途中から分岐し
て通孔（24）から分散ユニット（10A）の入口マニホー
ルドの役割をする中空空間内に入り、そこから分岐して
４本の薄膜化翼支持部（21）の中空通路内を流下して内
部からの加熱によりこれらの外表面を同じく凝縮温度以
上に維持する。加熱により生じた廃スチームおよびドレ
ーンは通孔（25）（26）を経て二重管の中心流路（9b）
を上昇しロータージョイント（22）を経て熱媒径路（2
7）から外部に導出するよう接続される。

この熱媒の循環により薄膜化蒸発部（Ａ）内の翼支持部
（21）、回転軸（9A）等の回転部材の外面温度が揮発性
成分蒸気の凝縮温度以上に維持されるので蒸気の凝縮が
起こらず同伴液成分飛沫の付着堆積が防止され、これら
の薄膜化蒸発部（Ａ）内でのリサイクルは防止され、製
品の精製度が高度となり不均質化を招かない。入口マニ
ホールドの役割をする分散ユニット（10A）も加熱を受
けその下面、蒸気通路（15A）も凝縮温度以上となるの
で、蒸気通路の堆積物による閉塞傾向も防止され、真空
化効果の低下、回転アンバランスの問題も解消される。

本考案は上記実施例に限らず、種々の変更を加えて実施
し得るものであって、例えば熱媒として温水を利用する
場合、流路方向をスチームの場合と逆にすればよい。

（考案の効果） 以上のように、本考案によると、薄膜化蒸発部内の回転
部材の表面温度を揮発性成分の凝縮温度以上に保持する
ことによりその凝縮および同伴液成分飛沫堆積を防止
し、それらのリサイクルを遮断し、製品の精製度を高め
均質に維持する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例の薄膜蒸発装置の全体的構成
を示す縦断側面図、第２図はその回転部材の平面図、第
３図はその第２図III-III線断面矢視の縦断側面図、第
４図は本考案と対比される先行技術の薄膜蒸発装置の縦
断側面図である。 （１）……蒸発器本体、（２）……器内面、加熱蒸発
面、（３）……ジャケット、（４）（５）……熱媒ノズ
ル、（６）……蒸気出口ノズル、（７）（８）……軸
受、（９）（9A）……回転軸、（9a）……外側流路、
（9b）……中心流路、（10）（10A）……分散ユニッ
ト、（11）（11A）……薄膜化ユニット、（12）……液
材料入口ノズル、（13）……薄膜化翼、（14）……製品
出口、（15）（15A）……蒸気通路、（16）……基体円
筒部、（17）……フイン、（18）……上板部、（19）…
…下板部、（20）……マニホールド、（21）……支持
部、（23）（27）……熱媒径路、（24）（25）（26）…
…通孔、（Ｘ）……中心縦軸線、（Ａ）……薄膜化蒸発
部。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】中心縦軸線を中心として形成される円筒形
   の減圧可能な密閉式蒸発器本体の器内面の外周にジャケ
   ットを形成し、前記ジャケットに配設された熱媒ノズル
   から熱媒を循環させ前記器内面を加熱して加熱蒸発面と
   して形成し、 前記加熱蒸発面の内側部分に、前記中心縦軸線位置の回
   転軸の上位に回転する分散ユニットが配設され、前記分
   散ユニットの外周には下向傾斜の螺旋状のフィンが列設
   されており、 前記回転軸の下位には、回転する強制薄膜化ユニットが
   配設され、前記強制薄膜化ユニットが、前記分散ユニッ
   トの下端の外周部から下方に延び回転軸の下端に到る複
   数本の支持部が設けられ、かつその外側に下向傾斜の螺
   旋状の薄膜化翼が列設して形成され、それにより、 前記分散ユニットに器外から供給される液材料が、前記
   回転する分散ユニットによって、前記器内面の全周に一
   次的に分散された後、前記回転軸の下位に配設された回
   転する強制薄膜化ユニットによって、前記液材料を加熱
   蒸発面上に二次的に薄膜状に展開させるように構成した
   薄膜蒸発装置において、 前記分散ユニット、前記薄膜化ユニットの薄膜化翼を支
   持する支持部及び回転軸を中空として連通し、分散ユニ
   ット、支持部、及び回転軸内に熱媒循環流路を形成した
   ことを特徴とする薄膜蒸発装置。
2. 【請求項２】前記上位の分散ユニットに蒸気通路を設け
   たことを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸発装置。
3. 【請求項３】前記回転軸が、二重管状で外側流路及び中
   心流路を形成することを特徴とする請求項１又は２に記
   載の薄膜蒸発装置。