JPH09126403A - 蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 立ち上がりが早く、熱効率にすぐれ、メンテ
ナンスが容易である蒸発器を提供する。 【解決手段】 所定の液体１１が供給され内部で蒸気に
して外部に排出するための容器３と、容器３の下側に設
けられ水平面１０を有する伝熱部２と、容器３の上側に
設けられ伝熱部２の水平面１０に液体を分散して放出す
るための放出部４とを備えてなる蒸発器であって、伝熱
部２は水平面１０の下に配設されたコイルによる電磁誘
導で水平面１０自体が発熱するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学製品や医薬品
等の液体を蒸発させる蒸発器、特に電磁誘導加熱装置を
用いた蒸発器に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体を蒸発させるために、ボイラ−が用
いられていることが多い。しかし、化学製品や医薬品等
には蒸発させるために長時間加熱すると、熱変成を起こ
す液体がある。このような液体に対して、加熱時間を短
くし、瞬時に蒸発させる必要があった。このために、瞬
間蒸発が可能な流下式薄膜蒸発器や強制薄膜蒸発器が用
いられている。これら蒸発器は温度の高い伝熱部の伝熱
面に液体を薄膜状に供給することにより、伝熱面と液体
との熱伝達率を向上させる機能を有している。また、こ
れら蒸発器の熱源としては、蒸気、熱媒体や電気が利用
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蒸気、
熱媒体を利用する蒸発器は立ち上がりが遅く、伝熱面以
外への熱放出による熱効率の低下の問題や、本体以外の
付帯設備が大きな負担となる等の問題がある。一方、電
気を熱源とする蒸発器は伝熱面以外への熱放出による熱
効率の低下、ヒ−タの断線等の問題がある。

【０００４】そこで本発明は、立ち上がりが早く、熱効
率にすぐれ、メンテナンスが容易である蒸発器を提供す
ることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１記載の発明は、所定の液体が
供給され内部で蒸気にして外部に排出するための容器
と、この容器の下側に設けられ水平面を有する伝熱部
と、前記容器の上側に設けられ前記伝熱部の前記水平面
に前記液体を分散して放出するための放出部とを備えて
なる蒸発器であって、前記伝熱部は前記水平面の下に配
設されたコイルによる電磁誘導で前記水平面自体が発熱
するものであることを特徴とするものである。放出ノズ
ルから液体を前記伝熱部の水平面に薄膜状になるように
放出し、電磁誘導加熱装置により、液体を瞬時に蒸発さ
せる。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明に加えて、前記伝熱部の前記水平面に前記液体が蒸発
して残る残滓を取り除くための残滓除去手段を設けたも
のである。水平面に残る残渣等をワイパ─、ナイフ、ブ
ラシ、羽等の除去手段を設けることにより、水平面が洗
浄され、良好な熱伝達を保つ。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明の蒸発器の機器構
成図である。図１において、蒸発器１は、伝熱部２、容
器３、放出部４、残滓除去手段６とを主要部分としてな
っている。

【０００７】容器３は例えば箱型であり、容器３の側面
の上側にダクト形状の蒸気排出部５が接続され、容器３
の上面の中央に液体１１を容器３内に導くためのパイプ
２２が接続されている。このパイプ２２は容器３内で垂
直に下がる部分２２ａを有し、垂下部分２２ａの先端に
液体１１を分散して放出するための放出ノズル（放出
部）４が取り付けられている。また容器３は耐熱性、耐
圧性の強化ガラス、ＦＲＰ、フッ素樹脂、セラミック
ス、オ−ステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材料が使
用され、外部と断熱構造になっている。なお容器３の形
状は図示例の箱型に限らず、円筒型や四角錐型であって
もよい。

【０００８】容器３の下側の底には円形の伝熱部２が設
置されている。この伝熱部２は、図２に示されるよう
に、非磁性材料の支持台９の上に磁性材料の水平板を置
いて水平面１０を形成したものである。水平面１０の形
状は放出ノズル４からの液体１１が円形に放出されるの
に合わせて円形になっているが、放出ノズル４からの液
体の放出形態に合わせて四角形であってもよい。また伝
熱部２の上面の全部が水平面になっているが、周囲に液
体のこぼれ防止の堰を設けてもよい。

【０００９】水平面１０を形成する水平板を支持する支
持台９の内側に、所定数巻回した渦巻き状の誘導コイル
７が配設され、誘導コイル７には高周波電流発生器２０
が接続され、伝熱部２の全体が電磁誘導加熱装置として
構成されている。この電磁誘導加熱装置の構成によっ
て、水平面１０の全体が略均一に発熱する。水平面１０
を構成する水平板の材質には強磁性体であるフェライト
系の鉄鋼材料、例えば、炭素鋼や珪素鋼等が用いられ
る。水平面１０に耐蝕性も兼ね備えるためにＳＵＳ４４
７Ｊ１のごときマルテンサイト系ステンレス鋼を用いる
ことが特に好ましい。また支持台９には絶縁性のある非
磁性のセラミックス等が用いられる。前記水平面１０を
形成する水平板と誘導コイル７との間隙には非磁性で断
熱性のあるセラミックス等の絶縁体２１を配設すること
が好ましい。

【００１０】高周波電流発生器２０を作動させると、誘
導コイル７から磁力線が発生し、電磁誘導により水平面
を形成する水平板１０に渦電流が流れる。この時発生す
るジュ−ル熱により、水平面１０は瞬間に加熱される。
温度センサ−（図示せず）を配設して高周波電流発生器
２０の出力を調節することにより、水平面１０は所定の
温度に保持可能である。

【００１１】伝熱部２は水平面１０のみ直接加熱される
ので、蒸発器１の内部以外への無駄な放熱が防止され
る。さらに、水平面１０と誘導コイル７との間隙には非
磁性で断熱性のあるセラミックス等の絶縁体２１を配設
することにより、誘導コイル７への熱伝導も防止され、
蒸発器１の内部以外への無駄な放熱の防止だけでなく、
高温になる伝熱面による、誘導コイル７の熱損傷を防止
できる。また、電磁誘導を利用したジュ−ル熱による加
熱であるので、火焔が発生ぜず、可燃性の液体の蒸発の
際の安全性が高められる。

【００１２】図１に戻り、蒸発用の液体１１はパイプ２
２を通じて、外部から蒸発器１の容器３の上側中央に導
かれる。パイプ２２の垂下部２２ａの先端に設置された
放出ノズル（放出部）４より伝熱部２の水平面１０へ液
体１２を均等に分散して放出する。放出された液体１２
は前記伝熱部２の上部の水平面１０の表面で薄膜を形成
する。放出ノズル（放出部）４からの液体の放出方法
は、図１に示されるようなシャワ−のように吹き付ける
方法だけでなく、霧状に液体を噴霧する方法や液体を滴
下する方法などを採用してもよい。液体の放出方法は液
体物性や操業条件等により、前記水平面１０の表面で液
体の薄膜を形成する最適の方法が選択される。

【００１３】水平面１０に形成された液体の薄膜に電磁
誘導加熱による熱が伝達され、液体は蒸発する。この誘
導誘導加熱装置に構成された伝熱部２は小さな面積に大
電力を投入でき、伝熱面単位面積当たりの液体の容量が
小さいので、液体は瞬間に蒸発することとなる。そのた
め本発明の蒸発器は、投入熱量を多くでき、熱伝達率も
高いことにより、液体を短時間に加熱し、蒸発させるこ
とができる。加熱時間を短くし、瞬時に蒸発させること
が可能なため、長時間加熱により、熱変成を起こす化学
製品や医薬品等の液体の蒸発にもよく対応できるもので
ある。さらに本発明の蒸発器は供給する熱量が大きいに
もかかわらず、コンパクトな構造となっている。

【００１４】水平面１０より液体の蒸発により発生した
蒸気１３は蒸気排出部５に導かれ、外部へ排出される。
蒸気排出部５は矩形のドラフト、パイプ等、次の蒸気の
処理又は利用工程等の関連で形状が決定される。蒸気排
出部５に吸引装置（図示せず）を配設することにより、
蒸気１３の流れを調整することが好ましい。蒸気排出部
５に配設された吸引装置により、蒸発器内部を減圧にし
て、液体の沸点を低下させ、液体をより効率的に蒸発さ
せることも好ましい。

【００１５】さらに伝熱部２の水平面１０に残滓除去手
段としてのワイパ−６が配設されている。図示されない
駆動装置でこのワイパ−６を往復駆動させ、水平面１０
の表面に残る残滓を除去する。水平面１０には液体に含
まれる金属イオン等が残滓となって付着し伝熱特性を劣
化させる。そこで定期的又は連続的に作動するワイパー
６によって、残渣等を水平面の表面よりこすり落とす。
ワイパ−６を作動させることにより、水平面１０の表面
が洗浄され、水平面から液体への熱伝達率を向上させる
ものである。残滓を除去する手段としては、図示例のワ
イパーに限らず、ナイフ、ブラシ、羽等により伝熱面を
摺動させることにより、液体が蒸発した時の残渣等を取
り除く方法であればよい。これらの残滓除去手段は蒸発
器の操業条件により、選択することが好ましい。これに
より、伝熱面は常に清浄に保たれ、伝熱面と液体との熱
伝達率は常に高い状態にあり、液体は短時間で加熱さ
れ、瞬間に蒸発する状態を長時間保持することが可能と
なった。

【００１６】本発明の他の実施形態を図面を参照しつつ
説明する。図３の蒸発器はパイプ２２に液体１１を加熱
する電磁誘導加熱装置８ａを備えたものである。

【００１７】蒸発器１へ入る直前のパイプ２２の外周
に、パイプ２２との間に少間隙を有して、誘導コイル７
ａを前記パイプ２２に巻回した構造となった電磁誘導加
熱装置８ａである。誘導コイル７ａは高周波電流発生器
２０ａに接続されて、電磁作動自在な構造となってい
る。パイプ２２は強磁性体であるフェライト系の鉄鋼材
料、例えば、炭素鋼等が用いられる。パイプ２２に耐蝕
性も兼ね備えたＳＵＳ４４７Ｊ１のごときマルテンサイ
ト系ステンレス鋼を用いることも好ましい。

【００１８】コイル７ａとパイプ２２との間は、絶縁性
のある非磁性のセラミックス等が配設され、さらに断熱
効果にあるセラミックス等を用いるのが好ましい。電磁
誘導加熱装置８ａにより蒸発用の液体１１を予熱、さら
には液体１１の沸点近傍まで加熱することにより、伝熱
部２の水平面１０の液体の蒸発がより短時間に可能とな
った。特に、熱変成を起こす化学製品や医薬品等の液体
の蒸発に対応できるものである。

【００１９】また外部から供給される蒸発用の液体を導
くパイプ２２と、蒸気排出部５との間に熱交換器（図示
せず）を設けることもできる。液体１１と蒸気１３を熱
交換させると、液体１１は予熱され、水平面１０での液
体１１の蒸発がより短時間に行える。さらにこの熱交換
器は蒸気の潜熱を液体で回収し、全体の熱効率を高める
働きをしている。この熱交換器には通常のシェルアンド
チューブ式のものや、プレートフィン式のものなどが用
いられるが、分解し易く内部清掃が可能なシェルアンド
チューブ式が好ましい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１記載の発明は、伝熱部に電磁誘導加熱装置が設けら
ることにより、立ち上がりが早く、熱効率にすぐれ、メ
ンテナンスが容易で、さらに可燃性液体への引火の危険
性が少ないという効果を奏し、またコンパクトな蒸発器
になるという効果も奏する。請求項２記載の発明は、請
求項１記載の発明の効果に加えて、伝熱部に液体が蒸発
した時の残渣等を取る除去手段、例えばワイパ─、ナイ
フ、ブラシ、羽等を用いることにより、伝熱部が洗浄さ
れるるで、蒸発の効率が低下せず、高い熱伝達性を維持
した連続運転が可能になり、熱効率を向上させる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸発器の機器構成図である。

【図２】本発明の蒸発器の一部を省略した部分断面図で
ある。

【図３】本発明の別の蒸発器の機器構成図である。

【符号の説明】 １ 蒸発器 ２ 伝熱部 ３ 容器 ４ 放出部（放出ノズル） ５ 蒸気排出部 ６ ワイパ−（残滓除去手段） ７、７ａ 誘導コイル ８、８ａ 電磁誘導装置 ９ 支持台 １０ 水平面 １１ 液体 １２ 放出された液体 １３ 蒸気 ２０、２０ａ 高周波電流発生器 ２１ 絶縁体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の液体が供給され内部で蒸気にして
   外部に排出するための容器と、この容器の下側に設けら
   れ水平面を有する伝熱部と、前記容器の上側に設けられ
   前記伝熱部の前記水平面に前記液体を分散して放出する
   ための放出部とを備えてなる蒸発器であって、前記伝熱
   部は前記水平面の下に配設されたコイルによる電磁誘導
   で前記水平面自体が発熱するものであることを特徴とす
   る蒸発器。
2. 【請求項２】 前記伝熱部の前記水平面に前記液体が蒸
   発して残る残滓を取り除くための残滓除去手段を設けた
   請求項１記載の蒸発器。