CN110914624A - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热交换器，能对喷雾的被热交换液体适当地进行热交换。具备：在内部进行热交换的热交换容器(3)；将被热交换液体喷雾至热交换容器(3)内的喷雾喷嘴(5)；对喷雾的被热交换液体的雾气(M)喷射气体的喷射喷嘴(7)；以及位于喷射的气体的上游侧并用于排出被热交换液体的排出口(9)。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及供气化器、蒸气产生器等使用的热交换器。

背景技术

热交换器是使温度不同的两个物体接触后对其中的一方的物体加热或冷却的装置，在作为气化器、蒸气产生器、食品制造或化学药品制造、冷藏保存的产业用方面被广泛地使用。

例如，作为气化器，有日本特开2010-219421号公报所记载的气化器。在该气化器中，通过加热器加热筒状的气化室内，在该气化室内喷雾薄膜形成用的液体并使其气化，从排出口排出气化了的液体。

但是，在现有的气化器中，喷雾的液体的一部分在气化前会附着在加热容器的内面，附着的液体会因为热分解或聚合反应而堆积。由于该堆积也会发生在排出口附近，因此会有因为堆积物而排出口变窄的问题。

日本实公昭55-8832号公报公开了一种蒸发装置，其在蒸发室内配置导热管组，将液体散布至导热管组使其蒸发。

在该蒸发装置中，散布的液体一部分没有接触导热管组而直接通过，会有无法充分地蒸发的问题。

该蒸发装置的构成通过控制通过导热管内的热介质的温度，也能应用为加热或冷却液体的装置，但与蒸发装置的情况同样，散布的液体没有接触导热管组而直接通过，会有液体的加热或冷却变得不充分的问题。

像这样，在应用于气化器、蒸发装置、液体的加热或冷却装置等的热交换器中，无法对喷雾的热交换对象的液体即被热交换液体适当地进行热交换，因为这样的原因会发生如上述的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-219421号公报

专利文献2：实公昭55-8832号公报

发明内容

发明所要解决的问题

发明所要解决的问题点在于，无法对喷雾的被热交换液体适当地进行热交换。

用于解决问题的方案

本发明提供一种热交换器，其能对喷雾的被热交换液体适当地进行热交换。

该热交换器具备：热交换容器，其在内部进行热交换；喷雾口，其将被热交换液体喷雾至该热交换容器内；喷射口，其相对于该喷雾的该被热交换液体喷射气体；以及排出口，其位于上述气体的上游侧并用于排出该被热交换液体。

发明效果

本发明的热交换器通过喷射的气体，能延长喷雾的被热交换液体的滞留时间，并能在热交换容器的内部适当地进行相对于被热交换液体的热交换。

附图说明

图1是表示应用本发明的实施例1的热交换器的气化器的示意图。

图2是表示图1的气化器的立体图。

图3是图2的气化器的立体剖视图。

图4是图2的气化器的立体剖视图。

图5是图2的气化器的本体的俯视图。

图6是表示图2的气化器的喷雾喷嘴的周围的剖视图。

图7是表示图1的喷射喷嘴的喷射口的喷射方向的概念图，图7(A)表示相对于热交换容器的内面的角度θ1，图7(B)表示相对于热交换容器的径向的角度θ2。

图8是表示应用本发明的实施例2的热交换器的气化器的示意图。

图9是图8的气化器的底部的概略俯视图。

图10是表示应用本发明的实施例3的热交换器的加热冷却装置的示意图。

图11是表示图10的加热冷却装置的示意图。

图12是表示图11的加热冷却装置的热交换部的热交换室的剖视图。

图13是表示图11的加热冷却装置的喷嘴的配置的热交换室的剖视图。

图14是表示图11的加热冷却装置的喷嘴与热交换部的关系的示意图。

图15是表示应用本发明的实施例4的热交换器的加热冷却装置的示意图。

图16是具有应用本发明的实施例5的热交换器的蒸气产生装置的分离系统的概略构成图。

图17是具有应用本发明的实施例6的热交换器的气化器的气溶胶(aerosol)形成系统的示意图。

图18是表示使用于图17的气溶胶形成系统的文氏管(Venturi)的概略剖视图。

图19是表示气溶胶的分散剂及分散质的分子彼此的接触状态的一例的示意图。

具体实施方式

对所喷雾的被热交换液体适当地进行热交换这样的目的，其通过下述的热交换器实现：将被热交换液体喷雾至热交换容器内，对所喷雾的被热交换液体喷射气体。

具体而言，热交换器具备：热交换容器，其在内部进行热交换；喷雾口，其将被热交换液体喷雾至该热交换容器内；喷射口，其对上述所喷雾的上述被热交换液体喷射气体；以及排出口，其位于所喷射的上述气体的上游侧并用于排出上述被热交换液体。

热交换器能作为被热交换液体的冷却装置或加热装置、蒸气产生装置、气化器等来应用。

在将热交换器应用在加热装置、蒸气产生装置、气化器等的情况下，具备加热器，该加热器将热交换容器加热，并将热交换容器内作为用来加热所喷雾的被热交换液体的加热空间。在该情况下，从喷射口喷射的气体优选是加热气体。

从喷射口喷射的气体优选为一边具有与热交换液体的喷雾方向反向的指向性一边与热交换容器的内面接触的螺旋状的螺旋流。

另外，在将热交换器作为冷却装置或加热装置来应用的情况下，也可以具备热交换部，其由网眼状的导热管构成，该导热管的一侧与喷雾口对置且另一侧与喷射口对置。

另外，也能利用热交换器来构建分离系统。分离系统具备蒸气分离器，其连接于热交换器的排出口。热交换器产生被热交换液体的蒸气，蒸气分离器将从热交换器的排出口排出的蒸气分离为蒸气成分和浓缩液。

也可构成一种气溶胶形成系统，其利用热交换器，形成蒸气压相对高的第一液体及蒸气压相对低的第二液体的气溶胶。

气溶胶形成系统具备：流动管，其连接于热交换器的排出口；文氏管，设于流动管；供给管，与文氏管连通；以及贮存槽，与供给管连通。

热交换器将第一液体从喷雾口喷雾为被热交换液体并使其在加热空间内气化而形成气溶胶用的分散剂；贮存槽贮存第二液体；文氏管使从热交换器的排出口排出的分散剂流动，并使从贮存槽经由供给管供给的第二液体喷雾而成为用于气溶胶的分散质。

在该气溶胶形成系统中，也可具备加热文氏管的文氏管加热器。

实施例1

[气化器的构成]

图1是应用本发明的实施例1的热交换器的气化器的示意图，图2是气化器的立体图，图3是气化器的立体剖视图，图4是在不同面的立体剖视图，图5是表示气化器的本体的俯视图。

作为本实施例的热交换器的气化器1，是例如设置在半导体的制造生产线等并将被热交换液体气化而供给的装置。

被热交换液体虽未特别限定，但例如是盐酸、硫酸、硝酸、铬酸、磷酸、氢氟酸、醋酸、过氯酸、溴化氢酸、氟化硅酸、硼酸等具有腐蚀性的酸类，氨、氢氧化钾、氢氧化钠等碱类，以及氯化硅等的金属盐类等的溶液，甚至是高纯度水等。

本实施例的气化器1具备热交换容器3、具有喷雾口5a的喷雾喷嘴5、具有喷射口7a的喷射喷嘴7以及排出口9。

热交换容器3是在其内部对后述的喷雾的被热交换液体(雾气M)进行热交换的容器。热交换容器3的材质虽未特别限定，但例如是不锈钢等的金属、耐药性良好的氯乙烯、氟树脂等。该热交换容器3由本体11、顶部13以及底部15形成。

本体11形成为筒状，在由周壁部11a包围的内部具有圆筒形状的空间部12。空间部12的直径虽恒定，但也可以在热交换容器3的轴向上变化。

在本体11的周壁部11a内，在轴向上配置有加热器17，该加热器17在圆周方向每隔预定间隔来配置。加热器17为下述装置：将热交换容器3加热，并使热交换容器3内成为加热后述的喷雾的被热交换液体的加热空间。

本实施例的加热器17被保持在沿轴向贯穿周壁部11a的保持孔11b内。但是，加热器17只要能将热交换容器3加热即可，没有特别限定。例如加热器17也可卷绕在本体11的周围。

本体11的轴向的两端由顶部13以及底部15封闭。

顶部13构成热交换容器3的一端部。顶部13形成为与本体11分开的板状，外周部相对于本体11由螺栓19连结并固定。

具体而言，贯穿了顶部13的外周部的螺栓19的阳螺纹部19a螺纹结合于设置在本体11的阴螺纹部11c。本体11的阴螺纹部11c在避开加热器用的保持孔11b的位置形成在本体11的周壁部11a的圆周方向的多个地方。另外，顶部13也可相对于本体11通过焊接等而一体地构成。

在顶部13的中央部安装有喷雾喷嘴5。图6是表示喷雾喷嘴5周围的剖视图。

喷雾喷嘴5如图1及图6所示，以贯穿热交换容器3的顶部13的状态被支撑，并使前端的喷雾口5a面向热交换容器3的内部空间。

喷雾喷嘴5的主体部5b位于顶部13的外侧。在该主体部5b上连接有被热交换液体的液体供给管21以及载体气体的气体供给管23。

因此，喷雾喷嘴5构成为，将从液体供给管21供给的被热交换液体通过从气体供给管23供给的氮气等载体气体喷雾至热交换容器3内。

该喷雾喷嘴5由于主体部5b位于热交换容器3外，因此整体上不容易受到热交换容器3的热的影响，且喷雾口5a由被热交换液体的喷雾所冷却。

因此，喷雾喷嘴5设成为：在喷雾口5a可以抑制因被热交换液体热分解、热聚合所造成的阻塞。

被热交换液体的供给量由设置在液体供给管21的流量控制器25a控制。同样地，载体气体的供给量由设置在气体供给管23的流量控制器25b控制。

喷雾喷嘴5的喷雾中心轴X在本实施例中沿着热交换容器3的轴向，由此，喷雾方向成为朝向沿着轴向的热交换容器3的另一端的方向。另外，喷雾中心轴X也能相对于热交换容器3的轴向倾斜。

喷雾喷嘴5的喷雾流量及喷雾角度虽未特别限定，但在本实施例中分别为约45度以及约15度。

如图1至图4，底部15构成热交换容器3的另一端部。该底部15形成为块体状，外周部相对于本体11由螺栓27连结固定。

具体而言，与顶部13相同地，贯穿了底部15的外周部的螺栓27的阳螺纹部27a螺纹结合于设置在本体11的阴螺纹部11d。本体11的阴螺纹部11d在避开加热器用的保持孔11b的位置形成在本体11的周壁部11a的圆周方向的多个地方。

在底部15的内部形成有凹部29。凹部29与本体11的空间部12连通，并与空间部12一起构成热交换容器3的内部空间。凹部29由第一部分29a以及第二部分29b形成。

凹部29的第一部分29a与本体11的空间部12邻接并具有相同的直径。凹部29的第二部分29b为直径朝向热交换容器3的另一端逐渐变小的锥形状。本实施例的第二部分29b虽为直径以拋物线状变小的构成，但也能为直径以直线状变小的构成。

在该底部15设有喷射喷嘴7以及排出口9。

喷射喷嘴7相对于从喷雾喷嘴5喷雾的被热交换液体喷射气体。气体在本实施例中为加热空气，但也可为氮气等其他气体。在为其他气体的情况下，只要是不影响被热交换液体的气体即可，因此优选为与载体气体相同的气体。另外，喷出的气体也可以不加热。

本实施例的喷射喷嘴7在内外贯穿底部15，在热交换容器3外连接于喷射气体供给管31，喷射口7a在热交换容器3内与凹部29的第一部分29a的内面对置。

喷射气体供给管31连接流量控制器25c以及热交换器33，在流量控制器25c的控制下经由热交换器33一边加热喷射的气体一边供给至喷射喷嘴7。所供给的气体从喷射喷嘴7的喷射口7a喷射。

另外，热交换器33可以使用本发明申请人在PCT/JP2016/003080中提出的热交换器，但一般的热交换器也足够。

喷射喷嘴7的喷射口7a以下述方式指向：来自该喷射口7a的气体的喷射方向相对于热交换容器3的径向朝向热交换容器3的一端侧倾斜且气体沿着热交换容器3的内面流动。

图7是表示喷射喷嘴7的喷射口7a的喷射方向的概念图，图7(A)表示相对于热交换容器3的内面的卧倒角度θ1，图7(B)表示往热交换容器3的喷雾喷嘴5侧的倾斜角度θ2。

另外，，图7(A)与(B)为概念性地表示喷射口7a的角度的图。因此，如本实施例的喷射喷嘴7所示，在前端弯曲的形态下，是指相对于喷射口7a指向的方向与热交换容器3的径方向Y的角度。

如图7，在本实施例中，喷射口7a的喷射方向是卧倒角度θ1为约45度，倾斜角度θ2为约75度。另外，卧倒角度θ1与倾斜角度θ2能根据被热交换液体的流量等来适当地变更。

从该喷射喷嘴7的喷射口7a喷射的气体沿着热交换容器3的内面一边螺旋状地旋转一边成为朝向热交换容器3的一端侧的螺旋流SF。即，螺旋流SF一边具有与被热交换液体的喷雾方向反向的指向性一边呈与热交换容器3的内面接触的螺旋状。

螺旋流SF的中心轴沿着热交换容器3的轴向，由此，螺旋流SF的喷射方向成为朝向沿着轴向的热交换容器3的一端的方向。因此，螺旋流SF的喷射方向恰与被热交换液体的喷雾方向相反。

但是，螺旋流SF的喷射方向与被热交换液体的喷雾方向只要是有反向的指向性即可，例如，可设成为通过使喷雾方向相对于轴向倾斜而使两方向间的角度成为钝角。

在比该喷射喷嘴7靠热交换容器3的轴向的另一端侧设有排出口9。由此，排出口9位于螺旋流SF的上游侧。所谓螺旋流SF的上游侧是指：比与喷雾的被热交换液体碰撞的部分即螺旋流SF的下游侧靠上游侧。

因此，在螺旋流SF的上游侧中不只是指比螺旋流SF的喷射口7a靠上游侧的部分，还包括比喷射口7a靠下游侧的螺旋流SF的内部。

本实施例的排出口9通过下述方式形成：贯穿热交换容器3的底部15的内外并且在轴向上延伸的孔在热交换容器3内开口。该排出口9位于从热交换容器3的轴向往径向偏移的位置。在排出口9的外侧端部安装有排出管35。通过该排出管35，气化的被热交换液体被搬送到例如半导体制造等的下个工序。

[气化器的动作]

本实施例的气化器1通过未图示的控制器的控制，由加热器17将热交换容器3加热，使热交换容器3内为预定的温度。然后，经由流量控制器25a、25b、25c的控制，从喷雾喷嘴5喷雾被热交换液体的同时，对所喷雾的被热交换液体从喷射喷嘴7喷射螺旋流SF。

喷雾的被热交换液体(雾气M)一边在与热交换容器3内的加热空间之间进行热交换，一边冲撞螺旋流SF。此时，因为螺旋流SF是加热气体，所以在被热交换液体的雾气M与螺旋流SF之间进行热交换。

因此，被热交换液体的雾气M不只在热交换容器3内部的加热空间之间，即使在与螺旋流SF之间也进行热交换，从而促进气化。

另外，被热交换液体的雾气M被螺旋流SF捕捉后以从排出口9远离的方式被搬运，往热交换容器3的内面的附着会被抑制且在热交换容器3内的滞留时间变长。

特别地，因为螺旋流SF与热交换容器3的内面接触，所以在热交换容器3的内面附近能可靠地捕捉被热交换液体的雾气M，能可靠地抑制往热交换容器3的内面的附着。另外，螺旋流SF通过沿着热交换容器3的内面螺旋状地搬运捕捉的被热交换液体的雾气M，可进行热交换容器3的内面与雾气M之间的热交换，可有效利用热交换容器3的内面的热以促进气化。另外，通过螺旋状地搬运雾气M，也能可靠地延长滞留时间。

因此，在本实施例，能一边可靠地滞留被热交换液体的雾气M一边使其气化。另外，即使喷射喷嘴7喷射的气体并非螺旋流SF而是直线状地喷射，只要能延长被热交换液体的雾气M的滞留时间即可。

另外，如上述当强制地滞留雾气M，则喷雾刚结束后的雾气M的低温分子与由喷射的气体加热的雾气M的高温分子之间会发生密度差，在滞留中能使低温分子有效率地从高温分子吸收热，且能更可靠地气化被热交换液体的雾气M。

即使被热交换液体的雾气M附着在热交换容器3的内面，螺旋流SF也会使被热交换液体从热交换容器3的内面剔除后加以捕捉。

因此，在本实施例，能更可靠地一边滞留热交换液体一边使其气化。

气化的被热交换液体因为体积大幅地增加，使热交换容器3内的压力大幅地上升，所以即使存在与排出口9反向的螺旋流SF，也能从排出口9排出

[实施例1的效果]

应用本实施例的热交换器的气化器1包括：热交换容器3，其在内部进行热交换；喷雾喷嘴5，其将被热交换液体喷雾至热交换容器3内；喷射喷嘴7，其对喷雾的被热交换液体的雾气M喷射气体；以及排出口9，其位于喷射的气体的上游侧并用于排出被热交换液体。

因此，在气化器1中，通过喷射的气体能延长喷雾的被热交换液体的雾气M的滞留时间，在热交换容器3内部能适当地进行对被热交换液体的热交换，还能可靠地气化被热交换液体。

并且，在本实施例，如上述当强制地滞留雾气M时，则喷雾刚结束后的雾气M的低温分子与由喷射的气体加热的雾气M的高温分子之间会发生密度差，在滞留中能使低温分子有效率地从高温分子吸收热，能更可靠地气化被热交换液体。

因此，在本实施例的气化器1中，例如即使在产生薄膜形成用气体的情况等，也不会有被热交换液体附着到热交换容器3而使排出口9变窄的事情，能实现长的使用寿命。并且，在本实施例，通过喷雾喷嘴5的主体部5b在热交换容器3外露出，整体上不容易受到热交换容器3的热的影响，且因为喷雾口5a由被热交换液体的喷雾所冷却，所以能抑制喷雾口5a的阻塞，更进一步能实现长的使用寿命。

更进一步地，在本实施例中，即使到达热交换容器3内的被热交换液体为大流量，如上述也能通过使被热交换液体的雾气M滞留在热交换容器3内，可靠地气化被热交换液体。

并且，由于如上述通过使被热交换液体的雾气M滞留在热交换容器3内部而能可靠地气化被热交换液体，因此能降低将热交换容器3加热的加热器17的加热温度。

其结果，在使腐蚀半导体制造装置等的金属的被热交换液体气化的装置中，虽有必要使用耐药性良好的树脂来形成热交换容器3，但像这样一边可靠地气化被热交换液体，一边通过降低加热温度也可抑制热交换容器3的热所致的损伤。

例如，在用于晶圆的表面处理的HMDS(hexamethyldisilazane)，六甲基二硅氮烷)处理中，一般使用起泡方式进行被热交换液体即HMDS液的气化，但也存在气化能力的极限是每分钟5g大小的流量，流量不稳定的问题。

相对于此，在本实施例的气化器1中，通过使热交换容器3为树脂制而能与HMDS处理对应，而且因为能与处理到每分钟50g大小的大流量对应，所以对于HMDS处理是有益的。

另外，在本实施例中，由于如上述通过使被热交换液体的雾气M滞留在热交换容器3内而能可靠地气化被热交换液体，因此能抑制被热交换液体的喷雾时载体气体的比例。

更进一步地，在本实施例中，因为构造简单，所以能大幅削减零件个数。

另外，本实施例的排出口9位于从热交换容器3的轴心部往径向偏移的位置。因此，即使在喷雾的被热交换液体附着在热交换容器3的内面并流下的情况下，也能减少到达排出口9的被热交换液体，还能助于达到长的使用寿命。

气化的被热交换液体因为体积大幅地增加，使热交换容器3内的压力大幅地上升，所以即使以使喷雾的被热交换液体从排出口9离开的方式喷射气体，也能可靠地从排出口9排出。

在本实施例中，从喷射喷嘴7喷射的气体因为是一边具有与被热交换液体的喷雾方向反向的指向性一边与热交换容器3的内面接触的螺旋状的螺旋流SF，所以在热交换容器3的内面附近可靠地捕捉被热交换液体的雾气M，而能可靠地抑制往热交换容器3的内面的附着。且由于是沿着热交换容器3的内面螺旋状地搬运捕捉的被热交换液体的雾气M，因此可进行热交换容器3的内面与雾气M之间的热交换，可有效利用热交换容器3的内面，并且也能可靠地延长滞留时间。

因此，在本实施例中，在热交换容器3内部能更适当地进行对被热交换液体的热交换。

在本实施例中，由于从喷射喷嘴喷射的螺旋流SF是被加热的空气，因此通过即使在被热交换液体的雾气M与螺旋流SF之间也进行热交换，能促进被热交换液体的气化。

实施例2

图8是表示应用本发明的实施例2的热交换器的气化器的示意图。图9是表示图8的气化器的热交换容器的底部的俯视图。实施例2将对应于实施例1的构成部分使用相同符号或使用在该符号后加上A的符号，并省略重复的说明。

本实施例的气化器1A相对于实施例1，变更了热交换容器3A的底部15A的凹部29A的形状。

凹部29A的内面整体上形成为拋物线状，本体11A内面的一部分也形成为与凹部29A的内面连续的拋物线状。

这些本体11A和底部15A的凹部29A的内面，即热交换容器3A的内面，由能拆卸地安装的树脂制的衬底36覆盖。

衬底36为由耐药性良好的氯乙烯、氟树脂形成的筒状体，在本实施例中嵌合在金属制的热交换容器3A的本体11A以及底部15A的凹部29A的内面。

衬底36设置成：能隔离被热交换液体以防止其对热交换容器3A的损害，并在被热交换液体附着且化合物堆积的情况下能更换。另外，衬底36如实施例1所述也可省略，也能应用在其他实施例。在本实施例中，省略衬底36的情况下，只要热交换容器3A根据被热交换液体的种类而由树脂或金属形成即可。

喷射喷嘴7A在圆周方向沿着凹部29A的内面，同时相对于热交换容器3A的径向朝向热交换容器3A的一端侧倾斜。

由此，在本实施例中，从喷射喷嘴7A的喷射口7Aa喷出的空气沿着凹部29A的内面扩散成螺旋状，能容易地产生螺旋流SF。

另外，在本实施例的气化器1A中，通过衬底36可拆卸地覆盖热交换容器3A的内面，由此即使由金属构成热交换容器3A，也能应用在被热交换液体是腐蚀金属的液体的情况，且能实现长的使用寿命。

其他方面，在本实施例也能得到与实施例1相同的作用效果。

实施例3

图10是应用本发明的实施例3的热交换器的加热冷却装置的示意图，图11是部分地表示图10的加热冷却装置的放大图。实施例3将对应于实施例1的构成部分使用相同符号或使用在该符号后加上B的符号，并省略重复的说明。

作为本实施例的热交换器的加热冷却装置1B用于被热交换液体的温度控制，将被热交换液体加热或冷却至所需温度。该加热冷却装置1B具备热交换容器3B、喷雾喷嘴5B、喷射喷嘴7B以及排出口9B。

本实施例的热交换容器3B形成为箱形状，在一端设有喷雾喷嘴5B，在另一端划分有贮存加热或冷却后的被热交换液体的贮存部37。在贮存部37设有排出口9B。

在热交换容器3B，与喷雾喷嘴5B对置地设有热交换部39。

图12是表示图11的加热冷却装置1B的热交换部39的热交换容器3B的剖视图。

热交换部39如图11与图12，为将网眼状地配置的导热管39a多层地配置、并将各层的导热管39a相互连接的结构。热交换部39的导热管39a被拉出到热交换容器3B外并连接于加热泵41。加热泵41将热介质经由导热管39a向热交换部39输送。

在该热交换部39与贮存部37的间，在热交换容器3B上设有喷射喷嘴7B。

图13是表示图11的加热冷却装置1B的喷射喷嘴7B的配置的热交换容器3B的剖视图。

喷射喷嘴7B如图11与图13，在热交换容器3B的圆周方向上设置多个。在本实施例中，热交换容器3B形成为筒状，该筒状使内外周形成为矩形剖面，并在热交换容器3B的各边配置两个喷射喷嘴7B。各喷射喷嘴7B朝向热交换部39斜向地配置。

图14是表示图11的加热冷却装置1B的喷雾喷嘴及热交换部的示意图。

在本实施例的加热冷却装置1B中，如图14，当从喷雾喷嘴5B喷雾被热交换液体，则被热交换液体的雾气M到达热交换部39。在热交换部39进行被热交换液体的雾气M与导热管39a之间的热交换，进行被热交换液体的加热或冷却。

此时，来自喷射喷嘴7B的气体会冲撞被热交换液体的雾气M，被热交换液体的雾气M被喷射的气体捕捉，在热交换容器3B内的滞留时间变长。

特别地，在本实施例中，因为热交换部39由网眼状的导热管39a构成，所以在热交换部39内部会发生乱流，被热交换液体的雾气M一边滞留在热交换部39内部，一边在热交换部39的导热管39a之间进行热交换。

更进一步地，在滞留中让喷雾刚结束后的热交换前的雾气M接触热交换后的雾气M，由此由两雾气M的分子间的密度差使热交换能可靠地进行。

因此，在本实施例中，能一边可靠地滞留被热交换液体的雾气M一边对其加热或冷却。

由热交换部39加热或冷却的被热交换液体从热交换部39流下并贮存在贮存部37。所贮存的加热或冷却后的被热交换液体从排出口9B排出。

应用本实施例的热交换器的加热冷却装置1B具备：热交换容器3B，其在内部进行热交换；喷雾喷嘴5B，将被热交换液体喷雾至热交换容器3B内；喷射喷嘴7B，其对喷雾的被热交换液体喷射气体；以及排出口9B，其位于喷射的气体的上游侧并用于排出被热交换液体。

因此，在加热冷却装置1B，通过喷射的气体能延长喷雾的被热交换液体的滞留时间，在热交换容器3B内能适当地进行对被热交换液体的热交换，还能可靠地加热或冷却被热交换液体。

在本实施例中，热交换部39是网眼状的导热管39a，由于通过面对一侧的喷雾喷嘴5B将被热交换液体喷雾至热交换部39，通过面对另一侧的喷射喷嘴7B被喷射气体，因此在热交换部39发生乱流使被热交换液体的雾气M滞留，能更适当地进行热交换。

实施例4

图15是表示应用本发明的实施例4的热交换器的加热冷却装置的示意图。实施例4将对应于实施例3的构成部分使用相同符号或使用在该符号后加上C的符号，并省略重复的说明。

作为本实施例的热交换器的加热冷却装置1C从实施例3的加热冷却装置1B省略热交换部39，并通过从喷射喷嘴7C喷射冷风或热风，将热交换液体冷却或加热至所需温度。

即，本实施例的喷射喷嘴7C是在用于供给气体的供给路38中设有用于冷却或加热气体的热交换部40。热交换部40连接于加热泵42，并通过来自加热泵42的热介质冷却或加热供给路38中的气体。

在该加热冷却装置1C中，若从喷雾喷嘴5C喷雾被热交换液体，则从喷射喷嘴7C对被热交换液体的雾气M喷射气体。喷射的气体通过热交换部40冷却或加热，所以会冲撞雾气M而进行热交换。由此，能加热或冷却雾气M。

另外，由于气体冲撞被热交换液体的雾气M，被热交换液体的雾气M被喷射的气体捕捉，而滞留在热交换容器3C内。

在该滞留时间，由喷雾刚结束后的雾气M与喷射的气体所冷却或加热的雾气M的高温分子与低温分子之间会发生密度差。

通过该密度差，能使低温分子有效率地从高温分子吸收热，能可靠地加热或冷却热交换液体的雾气M。

因此，在加热冷却装置1C中，通过喷射的气体一边冷却或加热喷雾的热交换液体一边强制地使其滞留，并在滞留中使其接触冷却或加热前后的被热交换液体，能可靠地冷却或加热被热交换液体。

其他方面，在本实施例也能得到与实施例3相同的作用效果。

实施例5

图16是具有应用本发明的实施例5的热交换器的蒸气产生装置的分离系统的示意图。实施例5将对应于实施例1的构成部分使用相同符号或使用在该符号后加上D的符号，并省略重复的说明。

本实施例的分离系统43为利用与实施例1的气化器1相同构成的热交换器即第一蒸气产生装置1Da与第二蒸气产生装置1Db的系统。另外，第一蒸气产生装置1Da及第二蒸气产生装置1Db将加热器17的温度设定为比实施例1的气化器1低，不使喷雾至热交换容器3D内的被热交换液体气化地变为蒸气。

分离系统43在第一蒸气产生装置1Da的上游侧，在成为分离对象的被热交换液体的贮存槽45连接液体供给管21D。在第一蒸气产生装置1Da的下游侧，第一蒸气分离器47a连接排出管35D。

第一蒸气分离器47a例如通过比重的不同而分离成蒸气成分和浓缩液。该第一蒸气分离器47a的蒸气取出管49以线圈状卷装在第一蒸气产生装置1Da的热交换容器3D的外周。由此，成为利用蒸气来辅助地加热热交换容器3D的构成。

第一蒸气分离器47a的液体取出管51在第二蒸气产生装置1Db的上游侧发挥作为液体供给管的功能。第二蒸气产生装置1Db的容积比第一蒸气产生装置1Da小。在该第二蒸气产生装置1Db的下游侧，第二蒸气分离器47b连接排出管35D。

在第二蒸气产生装置1Db的热交换容器3D的外周，以线圈状卷装有经由第一蒸气产生装置1Da的热交换容器3D的第一蒸气分离器47a的蒸气取出管49。因此，第二蒸气产生装置1Db也成为利用蒸气而辅助地进行加热的构成。

第二蒸气分离器47b为与第一蒸气分离器47a相同的构成，且容积比第一蒸气分离器47a小。该第二蒸气分离器47b的蒸气取出管49连接至排出端等，且液体取出管51到达浓缩液的贮存槽53。

在该分离系统43中，例如当将作为被热交换液体的重金属污染溶液供给至第一蒸气产生装置1Da时，通过与实施例1相同的气化的处理，产生重金属污染溶液的蒸气。

产生的蒸气经由第一蒸气产生装置1Da的排出管35D输送至第一蒸气分离器47a。在第一蒸气分离器47a，因为比重的不同而分离成蒸气与浓缩液。

分离的蒸气从第一蒸气分离器47a的蒸气取出管49取出，使用在第一蒸气产生装置1Da的热交换容器3D与第二蒸气产生装置1Db的热交换容器3D的加热后，输送至排出端。

另一方面，分离的浓缩液从液体取出管51输送至第二蒸气产生装置1Db，与第一蒸气产生装置1Da同样地产生对浓缩液的蒸气。

产生的蒸气经由排出管35D输送至第二蒸气分离器47b，在第二蒸气分离器47b因为比重的不同而分离成蒸气与浓缩液。

分离的蒸气从第二蒸气分离器47b的蒸气取出管49往被取出的排出端排出，分离的浓缩液则输送至贮存槽53。

像这样，在本实施例，能通过分离重金属污染溶液等来净化。另外，本发明虽针对重金属污染溶液作为被热交换液体的情况做说明，但本发明并非限定于此，只要是需要做分离、净化的溶液便能作为被热交换液体。

例如，辐射污染水也能作为分离系统43的被热交换液体分离成辐射性物质(浓缩液)与净化的水(蒸气)。

另外，本实施例的分离系统43也能作为浓缩装置使用。例如将药剂等的提取物、溶液作为本被热交换液体，由此能做药剂等的浓缩。

实施例6

图17是具有应用本发明的实施例6的热交换器的气化器的气溶胶形成系统的示意图，图18是表示使用于图17的气溶胶形成系统的文氏管的概略剖视图。此外，实施例6在与实施例1对应的构成部分，使用相同符号并省略重复的说明。

本实施例的气溶胶形成系统55具备作为热交换器的气化器1、流动管57及58、文氏管59、供给管61、和贮存槽63，形成蒸气压相对高的第一液体L1及蒸气压相对低的第二液体L2的气溶胶AS。

气化器1与实施例1的气化器1为相同构成。在气化器1的上游侧，与实施例1同样地，连接有液体供给管21及载体气体的气体供给管23。在液体供给管21连接有贮存第一液体L1的贮存槽65。

此外，第一液体L1在本实施例中为庚烷。但是，第一液体L1只要是蒸气压比第二液体L2高的物质即可，不限于庚烷。

该气化器1将第一液体L1从喷雾喷嘴5的喷雾口5a(参照图1)作为被热交换液体喷雾，使在气化器1的加热空间内所喷雾的第一液体L1气化以形成气溶胶AS用的分散剂DM。所形成的分散剂DM从气化器1的排出口9(参照图1)排出。

在气化器1的下游侧，设有与排出口9连接的流动管57。流动管57使从气化器1排出的分散剂DM流动。在流动管57设有文氏管59。

本实施例的文氏管59构成为一个单元。即，文氏管59通过螺栓59d将顶部59b及底部59c安装于管状的文氏管主体59a的两端来构成。

文氏管主体59a、顶部59b及底部59c由不锈钢等金属形成。在文氏管主体59a的内部，形成有第1腔室59aa、缩颈部59ab、第2腔室59ac。

第1腔室59aa与连接于顶部59b的流动管57连通，分散剂DM由该流动管57流入。第1腔室59aa的内径大于流动管57的内径，会使所流入的分散剂DM的流速降低。

缩颈部59ab是使文氏管主体59a的内径局部变小的部分。即，缩颈部59ab的内径小于第1腔室59aa。在本实施例中，缩颈部59ab使第1腔室59aa的内径逐渐变小，内径变最小后，再使内径逐渐变大而转移到第2腔室59ac。

第2腔室59ac具有等同于第1腔室59aa的内径，使自缩颈部59ab流入的分散剂DM及后述的分散质DS所形成的气溶胶AS的流速降低。此外，第2腔室59ac的内径只要大于缩颈部59ab即可，也可不等同于第1腔室59aa。另外，在第2腔室59ac的内周，也可形成有氟等的涂布，用于防止分散质DM的蓄积。

气溶胶AS由第2腔室59ac从与底部59c连接的流动管58流出。

本实施例的文氏管59具备文氏管加热器67。文氏管加热器67加热文氏管59。本实施例的文氏管加热器67由例如匣式加热器构成，并埋入文氏管59的管壁60内。

但是，文氏管加热器67也可采用其他的加热器，也可作成卷绕于文氏管59外周的构成等。该文氏管加热器67的构成只要根据第一液体L1及第二液体L2的蒸气压等适当地变更即可。

供给管61与文氏管59连通，并供给第二液体L2。在本实施例中，供给管61具有一端连接于文氏管主体59a的缩颈部59ab且面向缩颈部59ab的开口部61a。

供给管61设有流量控制器61b，控制第二液体L2的供给量。该供给管61的另一端与贮存槽63连通。

在贮存槽63贮存有第二液体L2。第二液体L2在本实施例中为硅。然而，第一液体L1只要是蒸气压比第二液体L2的蒸气压低的物质即可，不限于硅。

此外，硅由于黏性高，因此作为第二液体L2的硅通过将作为溶剂的庚烷混合30wt％左右来稀释。但是，使用黏性低的物质作为第二液体L2时，则不需要稀释。

贮存槽63连接有加压管63a。由该加压管63a供给加压气体，例如与载体气体相同的氮气，为了将要供给的贮存槽63内的第二液体L2而加压。

该构成的气溶胶形成系统55如上述将第一液体L1喷雾至气化器1内部的加热空间并使其气化，而形成气溶胶AS用的分散剂DM，将所形成的分散剂DM从气化器1的排出口9排出。

排出的分散剂DM流动于流动管57内，并流入文氏管59。流入文氏管59的分散剂DM，首先会因文氏管主体59a的第1腔室59aa而造成流速降低并充满，通过缩颈部59ab时流速上升。在该缩颈部59ab中，经由供给管61供给第二液体L2。

所供给的第二液体L2通过分散剂DM从供给管61的开口部61a被喷雾(微粒子化)至缩颈部59ab内而成为分散质DS，并立即与分散剂DM混合。结果，由分散剂DM及分散质DS形成气溶胶AS。

在该气溶胶AS形成时，通过分子彼此的接触可将热从分散剂DM赋予至分散质DS。图19是表示气溶胶AS的分散剂DM及分散质DS的分子彼此的接触状态的一例的示意图。

另外，在文氏管59中，由于分散剂DM及分散质DS被压缩，因此可将热可靠地从分散剂DM赋予至分散质DS。

另外，在本实施例中，由于文氏管59由文氏管加热器67加热，因此可抑制从分散剂DM赋予至分散质DS的热被文氏管59吸收，可更可靠地将热从分散剂DM赋予至分散质DS。

此外，文氏管59的加热温度只要在可抑制从分散剂DM赋予至分散质DS的热被文氏管59吸收的范围设定即可，例如设为60℃～80℃等。但是，文氏管的加热温度可根据第一液体L1及第二液体L2适当地变更。

通过将热从分散剂DM赋予至分散质DS，可使分散质DS的粒子(分子)与分散剂DM的粒子(分子)结合，并且可使分散质DS即硅的黏性降低。

通过该分散剂DM与分散质DS的结合，能可靠地搬运分散质DS，并可抑制分散质DS即硅堆积在供给管61的开口部61a附近、第2腔室59ac内。另外，因分散质DS的黏性降低，可更可靠地抑制分散质DS堆积在供给管61的开口部61a附近、第2腔室59ac内。

因此，当在文氏管59所形成的气溶胶AS从文氏管59的缩颈部59ab流动至下游侧时，分散剂DM和分散质DS或者与分散剂DM结合的分散质DS会从压缩被解放而混合，可使气溶胶AS的密度均匀化。

如以上说明，本实施例的气溶胶形成系统55具备：与气化器1的排出口9连接的流动管57；设置于流动管57的文氏管59；与文氏管59连通的供给管61；以及与供给管61连通的贮存槽63。气化器1将蒸气压相对高的第一液体L1作为被热交换液体从喷雾口5a喷雾并使其在加热空间内气化而形成气溶胶AS用的分散剂DM，贮存槽63贮存蒸气压相对低的第二液体L2，文氏管59使从气化器1的排出口9排出的分散剂DM流动，使从贮存槽63经由供给管61供给的第二液体L2喷雾并成为气溶胶AS用的分散质DS。

因此，在本实施例中，使相对容易气化的第一液体L1气化而成为分散剂DM，使在文氏管59中的相对难以气化的第二液体L2通过喷雾(微粒子化)而成为分散质DS，从而能可靠且容易地形成气溶胶AS。

另外，气溶胶AS形成时，通过分子彼此的接触将热从分散剂DM赋予至分散质DS，由此可使分散质DS的粒子(分子)与分散剂DM的粒子(分子)结合，并且可使分散质DS即硅的黏性降低。

因此，在本实施例中，可抑制分散质DS即硅堆积在供给管61的开口部61a附近、第2腔室59ac内。

另外，在本实施例中，由于在文氏管59中分散剂DM及分散质DS会被压缩，因此能可靠地抑制热从分散剂DM赋予至分散质DS。

另外，当在文氏管59所形成的气溶胶AS从文氏管59的缩颈部59ab流动至下游侧时，会从压缩被解放而使分散剂DM和分散质DS混合，能使密度均匀化。

在本实施例中，由于具备加热文氏管59的文氏管加热器67，因此能抑制从分散剂DM赋予至分散质DS的热被文氏管59吸收，可更可靠地将热从分散剂DM赋予至分散质DS。

符号说明

1，1A—气化器(热交换器)，1B—加热冷却装置(热交换器)，1Da，1Db—蒸气产生装置，3、3A、3B、3D—热交换容器，5a，5Aa—喷雾口，7a、7Aa—喷射口，9，9B—排出口，11，11A—本体，17—加热器，39—热交换部，39a—导热管，43—分离系统，47a，47b—蒸器分离器，55—气溶胶形成系统，57、58—流动管，59—文氏管，59aa—第1腔室，59ab—缩颈部，59ac—第2腔室，61—供给管，63—贮存槽，67—文氏管加热器，AS—气溶胶，DM—分散剂，DS—分散质。

Claims (10)

1.一种热交换器，其特征在于，具备：

在内部进行热交换的热交换容器；

将被热交换液体喷雾至该热交换容器内的喷雾口，；

相对于上述喷雾的上述被热交换液体喷射气体的喷射口；以及

位于上述喷射的气体的上游侧并用于排出上述被热交换液体的排出口。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

具备加热器，该加热器对上述热交换容器进行加热，并使上述热交换容器内成为加热上述喷雾的上述被热交换液体的加热空间。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，

从上述喷射口喷射的上述气体是一边具有与上述被热交换液体的喷雾方向反向的指向性一边与上述热交换容器的内面接触的螺旋状的螺旋流。

4.根据权利要求2或3所述的热交换器，其特征在于，

从上述喷射口喷射的上述气体是被加热了的气体。

5.根据权利要求1～4任一项所述的热交换器，其特征在于，

上述热交换容器是金属制，

上述热交换容器的内面由能拆卸地安装的树脂制的衬底覆盖。

6.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

具备热交换部，该热交换部由网眼状的导热管形成，一侧与上述喷雾口对置且另一侧与上述喷射口对置。

7.一种分离系统，具有权利要求1至权利要求4任一项所述的热交换器，该分离系统的特征在于，

具备连接于上述热交换器的排出口的蒸气分离器，

上述热交换器产生上述被热交换液体的蒸气，

上述蒸气分离器将从上述热交换器的排出口排出的蒸气分离成蒸气成分和浓缩液。

8.一种气溶胶形成系统，具备权利要求2至权利要求4任一项所述的热交换器，且形成蒸气压相对高的第一液体以及蒸气压相对低的第二液体的气溶胶，该气溶胶形成系统的特征在于，

具备：

连接于上述热交换器的排出口的流动管；

连接于上述流动管的文氏管；

与上述文氏管连通的供给管；以及

与上述供给管连通的贮存槽，

上述热交换器将上述第一液体从上述喷雾口作为上述被热交换液体喷雾并使其在上述加热空间内气化而形成上述气溶胶用的分散剂，

上述贮存槽贮存上述第二液体，

上述文氏管使从上述热交换器的排出口排出的上述分散剂流动，并使从上述贮存槽经由上述供给管供给的上述第二液体喷雾而成为上述气溶胶用的分散质。

9.根据权利要求8所述的气溶胶形成系统，其特征在于，

具备加热上述文氏管的文氏管加热器。

10.根据权利要求8或9所述的气溶胶形成系统，其特征在于，

上述文氏管具备与上述流动管连通且内径比上述流动管大的第1腔室、内径比上述第1腔室小的缩颈部以及内径比上述缩颈部大的第2腔室，

上述供给管与上述缩颈部连通。

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