JPS62202994A - 液流下型プレート式蒸発器における給液分散装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 主１上夏１）分… 本発明は多板式薄膜流下型熱交換器に関するものであり
、更に詳しくは、糖蜜アルコールの醗酵廃液、魚汁、イ
ースト醗酵廃液等の濃縮に使用される多板式流下型熱交
換器に於ける被蒸発流体の偏流防止装置に関するもので
ある。

従来夏技玉 液状の加工食品材料、例えば糖蜜アルコール醗酵廃液や
魚汁等を濃縮するため、薄膜流下型のプレート式熱交換
器が使用されている。上記熱交換器は、対向配置された
２個のフレームの間に、多数枚の伝熱プレートを加熱媒
体の流路と被蒸発流体の流路とが交互に位置するように
積層すると共に、該伝熱プレー；−の上部に被蒸発流体
の導入孔を穿設している。

周知のｍ膜流下型のプレート式熱交換器は、積層された
多数枚の伝熱プレートの上部に穿設された前記導入孔内
に流入した被蒸発流体を２枚の伝熱プレートの対向面間
に形成されている流路に導き、薄膜状に流下させること
によって被蒸発流体を濃縮している。この際、前記導入
孔から送り出され伝熱プレートの対向面を流下する被蒸
発流体は、導入孔の軸線方向に沿う全長に亘って均一な
流量分布を維持して流下する必要があり、この目的を達
成するために導入孔の直径を入口部分から奥に向かって
漸減させる等の方法が採用されている。

、■（ｎ°シよ°　　る口　占 上記の如き偏流防止手段の採用にも拘わらず、導入孔の
軸線方向に沿って計測した被蒸発流体の流下量分布は、
第７図に見られるように大きく変動する。この流下量の
変動は、導入孔の軸線方向に沿って測った被蒸発流体の
圧力分布や熱交換器内の真空度あるいは導入孔の内周面
と被蒸発流体との間に働く摩耗抵抗等の影響を受けるの
で、その発生原因を一律に論することは困難であるが、
一般的には、導入孔の奥の部分からの流下量が、導入孔
の入口部分からの流下口を上進る不均一流下（偏流）に
起因する場合が多い、また、上記不均一流下に起因する
導入孔入口部分の給液不良が、その下方に位置する伝熱
プレートの表面への被蒸発流体の薄膜状流下を阻害する
ため、比較的短時間で該伝熱プレートの表面に給液不良
に起因する被蒸発流体の焼付きや汚れが発生し、濃縮能
力の低下や汚れ除去作業による濃縮工程の停止等の問題
が派生する。反面、上記の焼付きや汚れの発生を防止す
るため導入孔の入口部分への給液量を増加させると、導
入孔の奥部に設定値を上進る多量の被蒸発流体が供給さ
れることになり、濃縮工程の経済性と省エネルギ性が大
幅に阻害される。

本発明の主要な目的は、在来の多板式薄膜流下型熱交換
器、特にその被蒸発流体の等量供給手段に認められてい
る問題点を解決し得る、被蒸発流体の等量分配機能を向
上せしめた多板式薄膜流下型熱交換器を提供することに
ある。

ロ　占　”°　るｔめの− 斯かる目的に鑑みて本発明は、対向配置された２個のフ
レームの間に多数枚の伝熱プレートを積層状態で、且つ
、伝熱面を鉛直方向に指向せしめて配設し、該伝熱プレ
ートの一方の伝熱面に高温流体を流下させ、該高温流体
の熱エネルギによって他方の伝熱面に沿って流下する低
温流体を蒸発させる熱交換器に於いて、前記多数枚の伝
熱プレートの上部に穿設された被蒸発流体の導入孔内に
、前記低温流体の偏流防止手段として、周壁面に軸線方
向に沿って多数の細孔を穿設した円筒状ヘッダを嵌着し
てなる多板式薄膜流下型熱交換器を要旨とするものであ
る。

皿 多板式薄膜流下型熱交換器内に導入された低温の被蒸発
流体は、円筒状ヘッダの周壁面に穿設された多数の細孔
から伝熱プレートの積層方向に沿う全域に亘って等量分
布状態で流出した後、液留まりおよびオーバーフロー堰
を通す伝熱面上を薄膜状に流下する。

１施員 第１図は本発明装置の一部分を断面にした側面図、第２
図は円筒状ヘッダの側面図、第３図は第２図の線ｍ−ｍ
に沿う横断面図、第４図および第５図は高温流体流下面
および低温流体流下面側から眺めた伝熱プレートの正面
図である、また、第６図は本発明装置による偏流防止効
果を例示的に説明するグラフである。

本発明に係る多板式８Ｍ９流下型熱交換器は、対向配置
されたスタンド（ｌａ）とエンドプレー１−　（ｌｂ）
の間に積層配置された多数枚の伝熱プレート（２）（２
）−・と、該伝熱プレートの上部に貫通流路として穿設
された被蒸発流体の導入孔（３）内に嵌着された細孔（
４ｎ）付きの円筒状ヘッダ（４）とによって構成されて
いる。

伝熱プレート（２）（２）・−は、高温流体の流下面（
２ａ）と、低温の被蒸発流体の流下面（２ｂ）とを背中
合わせに位置せしめるように１枚置きに左右反転した状
態で積層することによって、高温流体の薄膜状流下経路
と被蒸発流体の薄膜状流下経路とを交互に繰返し配置し
てなるプレート式熱交換器（５）を形成している。更に
詳しく説明すると、伝熱プレート（２）（２）−の上部
には、被蒸発流体の導入孔（３）が、所定枚数の該伝熱
プレートを貫通した状態で穿設されており、これに対応
して該被蒸発流体の導入孔（３）の左右両側には、前記
円筒状ヘッダ（４）の細孔（４ｎ）から流出した被蒸発
流体を前記流下面（２ｂ）の上部にオーバーフロ・−さ
せるための堰（６）が開口している。また、前記円筒状
ヘッダ（４）の周囲には後記ガスケット（１０）　　（
１））によって高温流体の流路と遮断された被蒸発流体
の貯留域（１５）が形成されている。一方、伝熱プレー
）　（２）（２）・−の下部には、前記流下面（２ｂ）
を薄膜を形成しながら流下した被蒸発流体、より厳密に
は濃縮された被蒸発流体ならびに濃縮によって被蒸発流
体から分離した蒸気の排出用流路（７）が開口しており
、被蒸発流体の導入孔（３）と、排出用流路（７）との
間には、縦方向に整列した状態で高温流体の導入孔（８
ａ）　　（８ｂ）　　（８ｃ）およびドレン排出用流路
（９）が開口している。高温流体の流下面（２ａ）には
、導入孔（３）内に嵌装された円筒状ヘッダ（４）から
前記貯留域（１５）およびオーバーフロー堰（６）を通
って薄膜形成下に排出用流路（７）に流入する被蒸発流
体と、導入孔（８ａ）　　（８ｂ）　　（８ｃ）から導
入され加熱媒体として機能しなからドレン排出用流路（
９）に流入する高温流体とを分離するための第１のガス
ケット（１０）が配設されており、これに対応して被蒸
発流体の流下面（２ｂ）には、薄膜状を呈して流下する
被蒸発流体を前記高温流体の導入孔（８ａ）　　（８ｂ
）　　（８ｃ）およびドレン排出用流路（９）から遮断
するための第２のガスヶ・／）　（１））が配設されて
いる。

而して、円筒状ヘッダ（４）は、前記被蒸発流体の導入
孔（３）内に、該被蒸発流体の流量分布調整部材として
嵌着されるものであって、その周壁面には軸線方向に沿
って所定間隔で多数の細孔（４ｎ）が穿設されている。

第２図および第３図に例示する実施態様に於いては、被
蒸発流体の流入端即ち、スタンドプレート側（１２）お
よび先端部即ち、エンドプレート側（１３）の一部を除
く円筒状ヘッダ（４）の軸線方向全長に亘って、直径１
０ｍの細孔（４ａ）　　（４ｂ）　　（４ｃ）−が２０
ｕ＋ピツチで２列設けられている。それぞれの細孔列は
、伝熱プレート（２）（２）の積層方向に沿う全域に亘
って偏流防止機能を発揮するため、第３図に例示する実
施態様に於いては、円筒状ヘッダ（４）の周壁下面に左
右それぞれ３０°の開き角を形成して整列しているが、
細孔（４ｎ）の配置形態ならびに孔径は上記実施例の記
載によって限定されるものではな（、被蒸発流体の粘度
特性や流量に応じて自由に選択することができる。更に
、積層すべき伝熱プレート（２）（２）−・−・の枚数
、即ち、伝熱プレート積層体の厚みの変化に応じて、細
孔（４ｎ）穿設域の長さを調節自在に構成するため、プ
レート式熱交換器（５）の組立時に、前記円筒状ヘッダ
（４）のエンドプレート側（１３）にシール部材として
、有底円筒状のパイプ（１４）を嵌装してお（ことも可
能である。パイプ（１４）の外径は円筒状ヘッダ（４）
の内径よりも僅かに小さいが、両者の間に隙間が生じな
いように嵌合公差が選定されているから、伝熱プレート
（２）（２）−・の接層枚数の変化に応じて円筒状ヘッ
ダ（４）とパイプ（１４）との相対嵌合わせ位置をずら
せた場合にも、両者の間には良好なシール性能が維持さ
れる。

本発明装置は以上説明したような構造的特性を具備して
いるから、円筒状ヘッダ（４）の細孔（４ｎ）から等量
分布状態で吐出された被蒸発流体、例えば糖蜜アルコー
ルの醗酵廃液は、貯留域（１５）　、オーバーフロー［
（６）を通過した後、伝熱プレート（２）（２）−・の
全幅に亘って略均−な流量分布を維持しながら前記流１
）面（２ｂ）に沿って薄膜状に流下し、この間に隣接流
路を流下する高温流体から伝達される熱エネルギによっ
て含有水分を蒸発させる。斯くして被蒸発流体は、固形
分含有率を向上せしめた濃縮液として流路（７）内に流
入し、系外もしくは前記円筒状へ・ノダ（４）に接続さ
れた再循環流路（図示省略）に向かって送り出される。

主班立凱果 以上の説明から理解されるように、被蒸発流体の偏流防
止手段として、軸線方向に沿って多数の細孔（４ｎ）を
穿設した円筒状ヘッダ（４）を使用することによって、
伝熱プレー１−（２）（２）・−の積層方向ならびに幅
方向に沿う全域に亘って、被蒸発流体に偏流（片流れ）
のない均一な薄膜状の流下姿勢を付与することができる
。第６図は、ｌセクションが２０枚の伝熱プレート（２
）（２）−から構成され、合計セクション数が６段（従
って、伝熱プレートの合計枚数が１２０枚）であるＷＪ
膜流下型熱交換器（５）に、７０ｒｒｒ／Ｈの割合で糖
蜜アルコールの醗酵廃液を導入し、各セクション毎に流
量分布を計測した結果を示す。第６図から、各セクショ
ン間に流量分布の差がなく、また各セクションの伝熱プ
レート間を流れる熱交換媒体の流量にも差が認められな
いことが理解される。即ち、被蒸発流体の導入側から見
て円筒状ヘッダ（４）の左側に位置している流下面（２
ｂ）に於いても、右側に位置している流下面（２ｂ）に
於いても、伝熱プレート（２）（２）−の積層方向に沿
う全域に亘って偏流の発生が抑制され、被蒸発流体がオ
ーバーフロー堰（６）から等量分布状態で薄膜状に流下
していることが理解される。尚、第６図および第７図の
縦軸は、被蒸発流体の流量の総崩平均を１とした場合の
流量分布指数を示す。

斯くして本発明によれば、在来のｖｉ膜流下型プレート
式熱交換器に於いて、導入口の入口部分と奥の部分とで
？ＪＩＩ！蒸発流体の流下量が異なり、これによって焼
付きや汚れが発生したり熱エネルギの消費量が増大した
りする問題が効果的に解消され、熱交換条件の安定した
、且つ、運転効率の良好な多板式薄膜流下型熱交換器が
提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一部分を断面にした側面図、第２
図は円筒状ヘッダの側面図、第３図は第２図・の線ｍ−
ｍに沿う横断面図、第４図および第５図は高温流体流下
面および低温流体流下面から眺めた伝熱プレートの正面
図、第６図は本発明装置による偏流防止効果を例示的に
説明するグラフである。また第７図は、細孔付きの円筒
状ヘッダを有しない在来装置に於ける偏流の発生状況を
説明するグラフである。 （ｌａ）　　（ｌｂ）・−・フレーム、（２）　−伝熱
プレート、 （３）−被蒸発流体の導入孔、 （４）−・−円筒状ヘッダ、 （４ｎ）・−・細孔。 特　許　出　願　人　　株式会社　日阪製作所代　　　
　理　　　　人　　　江　　　原　　　省　　　吾第１
゛］ 第２図 ゝ　・妓−〜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向配置された２個のフレームの間に多数枚の伝
   熱プレートを積層状態で、且つ、伝熱面を鉛直方向に指
   向せしめて配設し、該伝熱プレートの一方の伝熱面に高
   温流体を流下させ、該高温流体の熱エネルギによって他
   方の伝熱面に沿って流下する低温流体を蒸発させる熱交
   換器に於いて、前記多数枚の伝熱プレートの上部に穿設
   された被蒸発流体の導入孔内に、低温流体の偏流防止手
   段として、周壁面に軸線方向に沿って多数の細孔を穿設
   してなる円筒状ヘッダを嵌着したことを特徴とする、多
   板式薄膜流下型熱交換器。