TW201909357A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種熱交換器，能對噴霧的熱交換液體適當地進行熱交換。該熱交換器包括：熱交換容器(3)，其內部係進行熱交換；噴霧噴嘴(5)，將熱交換液體噴霧至熱交換容器(3)內部；噴射噴嘴(7)，對噴霧的熱交換液體的霧氣(M)噴射氣體；以及排出口(9)，位在噴射的氣體的下游側並用以排出熱交換液體。

Description

熱交換器

本發明係關於供氣化器或蒸氣產生器等使用的熱交換器。

熱交換器是使溫度不同的兩個物體接觸後對其中之一的物體加熱或冷卻的裝置，在所謂氣化器、蒸氣產生器、食品製造或化學藥品製造、冷藏保存的產業用方面被廣泛地使用。

例如，作為氣化器，有日本專利特開第2010-219421號公報所記載者。此氣化器的構成為：藉由加熱器加熱筒狀的氣化室內部，在此氣化室內部噴霧薄膜形成用的液體使其氣化，從排出口排出氣化的液體。

但是，在習知的氣化器，噴霧的液體一部分在氣化前會附著在加熱容器的內面，附著的液體會因為熱分解或聚合反應而堆積。由於此堆積也會發生在排出口附近，故會有因為堆積物而排出口變窄的問題。

日本專利實公昭第55-8832號公報揭露一種蒸發裝置，其係在蒸發室內配置導熱管群，將液體散布至導熱管群使其蒸發。

在所述蒸發裝置，散布的液體一部分沒有接觸導熱管群而直接通過，會有無法充分地蒸發的問題。

此蒸發裝置的構成是藉由控制通過導熱管內部之熱介質的溫度，也能應用作為加熱或冷卻液體的裝置，惟與蒸發裝置的情況同樣地，散布的液體沒有接觸導熱管群而直接通過，會有液體的加熱或冷卻變得不充分的問題。

像這樣，在應用於氣化器、蒸發裝置、液體的加熱或冷卻裝置等的熱交換器，無法對熱交換液體(即噴霧之熱交換對象的液體)適當地進行熱交換，因為這樣的原因會發生如上述的問題。

發明所欲解決之問題點在於，無法對噴霧的熱交換液體適當地進行熱交換這樣的問題點。

本發明提供一種熱交換器，能對噴霧的熱交換液體適當地進行熱交換。

此熱交換器包括：熱交換容器，其內部係進行熱交換；噴霧口，將熱交換液體噴霧至該熱交換容器內部；噴射口，對該噴霧的該熱交換液體噴射氣體；以及排出口，位在該噴射的氣體的下游側並用以排出該熱交換液體。

本發明的熱交換器藉由噴射的氣體，能延長噴霧之熱交換液體的滯留時間，並能在熱交換容器的內部適當地進行對熱交換液體熱交換。

1‧‧‧氣化器(熱交換器)

1A‧‧‧氣化器(熱交換器)

1B‧‧‧加熱冷卻裝置(熱交換器)

1C‧‧‧加熱冷卻裝置(熱交換器)

1Da‧‧‧第一蒸氣產生裝置

1Db‧‧‧第二蒸氣產生裝置

3、3A、3B、3C、3D‧‧‧熱交換容器

5、5B、5C‧‧‧噴霧噴嘴

5a‧‧‧噴霧口

5b‧‧‧本體部

7、7A、7B、7C‧‧‧噴射噴嘴

7a、7Aa‧‧‧噴射口

9、9B‧‧‧排出口

11、11A‧‧‧本體

11a‧‧‧周壁部

11b‧‧‧保持孔

11c‧‧‧母螺紋部

11d‧‧‧母螺紋部

12‧‧‧空間部

13‧‧‧頂部

15、15A‧‧‧底部

17‧‧‧加熱器

19‧‧‧螺栓

19a‧‧‧公螺紋部

21、21D‧‧‧液體供給管

23‧‧‧氣體供給管

25a、25b、25c‧‧‧流量控制器

27‧‧‧螺栓

27a‧‧‧公螺紋部

29、29A‧‧‧凹部

29a‧‧‧第一部分

29b‧‧‧第二部分

31‧‧‧噴射氣體供給管

33‧‧‧熱交換器

35‧‧‧排出管

35D‧‧‧排出管

36‧‧‧襯底

37‧‧‧蓄留部

38‧‧‧供給部

39‧‧‧熱交換部

39a‧‧‧導熱管

40‧‧‧熱交換部

41、42‧‧‧加熱幫浦

43‧‧‧分離系統

45‧‧‧蓄留槽

47a‧‧‧第一蒸器分離器

47b‧‧‧第二蒸器分離器

49‧‧‧蒸氣取出管

51‧‧‧液體取出管

53‧‧‧蓄留槽

M‧‧‧霧氣

SF‧‧‧螺旋流

X‧‧‧噴霧中心軸

Y‧‧‧徑方向

θ1‧‧‧臥倒角度

θ2‧‧‧傾斜角度

圖1為表示應用本發明實施例1中熱交換器的氣化器的示意圖。

圖2為表示圖1之氣化器的立體圖。

圖3為圖2之氣化器的立體剖面圖。

圖4為圖2之氣化器的立體剖面圖。

圖5為圖2之氣化器本體的俯視圖。

圖6為表示圖2之氣化器之噴霧噴嘴周圍的剖面圖。

圖7為表示圖1之噴射噴嘴的噴射口的噴射方向的概念圖，其中圖7的(A)是表示相對於熱交換容器之內面的角度θ1；圖7的(B)是表示相對於熱交換容器之徑方向的角度θ2。

圖8為表示應用本發明實施例2中熱交換器的氣化器的示意圖。

圖9為圖8之氣化器的底部的概略俯視圖。

圖10為表示應用本發明實施例3中熱交換器的加熱冷卻裝置的示意圖。

圖11為表示圖10之加熱冷卻裝置的示意圖。

圖12為表示圖11之加熱冷卻裝置的熱交換部的熱交換室剖面圖。

圖13為表示圖11之加熱冷卻裝置的噴嘴配置的熱交換室剖面圖。

圖14為表示圖11之加熱冷卻裝置的噴嘴與熱交換部之關係的示意圖。

圖15為表示應用本發明實施例4中熱交換器的加熱冷卻裝置的示意圖。

圖16為具有應用本發明實施例5中熱交換器之蒸氣產生裝置的分離系統的概略構成圖。

對噴霧的熱交換液體適當地進行熱交換這樣的目的，其係藉由如後述的熱交換器來實現：將熱交換液體噴霧至熱交換容器內部，對噴霧的熱交換液體噴射氣體。

具體而言，熱交換器包含：熱交換容器，其內部係進行熱交換；噴霧口，將熱交換液體噴霧至該熱交換容器內部；噴射口，對該噴霧的該熱交換液體噴射氣體；以及排出口，位在該噴射的氣體的下游側並用以排出該熱交換液體。

熱交換器能作為熱交換液體的冷卻裝置或加熱裝置、蒸氣產生裝置、氣化器等來應用。

在將熱交換器應用在加熱裝置、蒸氣產生裝置、氣化器等的情況是包含有加熱器，其將熱交換容器加熱，並將熱交換容器內部作為用來加熱噴霧的熱交換液體的加熱空間。

從噴射口噴射的氣體較佳是加熱空氣的螺旋流。

又，在將熱交換器作為冷卻裝置或加熱裝置來應用的情況，亦可包含熱交換部，其由網目狀的導熱管所形成，該導熱管一側是面對噴霧口且另一側是面對噴射口。

又，亦能利用熱交換器來建構分離系統。分離系統包含蒸氣分離器，其連接熱交換器的排出口。熱交換器產生熱交換液體的蒸氣，蒸氣分離器將從熱交換器的排出口排出的蒸氣分離成蒸氣成分與濃縮液。

[實施例1]

[氣化器的構成]

圖1為應用本發明實施例1中熱交換器的氣化器的示意圖，圖2為氣化器的立體圖，圖3為氣化器的立體剖面圖，圖4為在相異面的立體剖面圖，圖5為表示氣化器本體的俯視圖。

作為本實施例之熱交換器的氣化器1，係為例如設置在半導體的製造生產線等用以氣化並提供熱交換液體者。

熱交換液體雖未有特別限定，其例如是：鹽酸、硫酸、硝酸、鉻酸、磷酸、氫氟酸、醋酸、過氯酸、溴化氫酸、氟化矽酸、硼酸等具有腐蝕性的酸類，氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉等鹼類，以及氯化矽等的金屬鹽類等的溶液，甚至是高純度水等。

本實施例的氣化器1包括：熱交換容器3、具有噴霧口5a的噴霧噴嘴5、具有噴射口7a的噴射噴嘴7、以及排出口9。

熱交換容器3為在其內部對後述之噴霧的熱交換液體(霧氣M)進行熱交換者。熱交換容器3的材質雖未有特別限定，其例如是不鏽鋼等的金屬、良好耐藥性的氯乙烯或氟樹脂等。此熱交換容器3由本體11、頂部13以及底部15所形成。

本體11形成為筒狀，在由周壁部11a圍繞的內部具有圓筒形狀的空間部12。空間部12的直徑雖為固定，亦可使其在熱交換容器3的軸方向做變化。

在本體11的周壁部11a內部，於軸方向上配置有加熱器17，該加熱器17於圓周方向以每隔預定間隔來配置。加熱器17為如後所述者：將熱交換容器3加熱，並將熱交換容器3內部作為加熱後述之噴霧的熱交換液體的加熱空間。

本實施例的加熱器17係保持在軸方向貫穿周壁部11a的保持孔11b內。但是，加熱器17只要是能將熱交換容器3加熱者，則沒有特別限定。例如加熱器17亦可為捲裝在本體11的周圍者。

本體11之軸方向的兩端係由頂部13及底部15所封閉。

頂部13為構成熱交換容器3的一端部者。頂部13是形成為與本體11分開之另一個各體的板狀元件，且外周部是相對於本體11由螺栓19鎖緊固定。

具體而言，貫穿頂部13之外周部的螺栓19的公螺紋部19a是螺合於設置在本體11的母螺紋部11c。本體11的母螺紋部11c係位於避開加熱器用的保持孔11b的位置，形成在本體11之周壁部11a圓周方向的多個地方。附帶一提的是，頂部13亦可對本體11藉由焊接等而一體地構成。

在頂部13的中央部組裝有噴霧噴嘴5。圖6為表示噴霧噴嘴5周圍的剖面圖。

噴霧噴嘴5如圖1和圖6，以貫穿熱交換容器3的頂部13的狀態被支撐，並使前端的噴霧口5a面向熱交換容器3的內部空間。

噴霧噴嘴5的本體部5b是位於頂部13的外側。此本體部5b連接有熱交換液體的液體供給管21和載體氣體的氣體供給管23。

因此，噴霧噴嘴5構成為：將從液體供給管21供給的熱交換液體，藉由從氣體供給管23供給的氮氣等載體氣體，噴霧至熱交換容器3內部。

此噴霧噴嘴5因為本體部5b是位在熱交換容器3外部，所以整體上不容易受到熱交換容器3之熱的影響，且噴霧口5a由熱交換液體的噴霧所冷卻。

因此，噴霧噴嘴5設成為：在噴霧口5a可以抑制因熱交換液體熱分解、熱聚合所造成的阻塞。

熱交換液體的供給量是由設置在液體供給管21的流量控制器25a所控制。同樣地，載體氣體的供給量是由設置在氣體供給管23的流量控制器25b所控制。

噴霧噴嘴5的噴霧中心軸X在本實施例中是沿著熱交換容器3的軸方向，藉此，噴霧方向係成為朝向沿著軸方向之熱交換容器3之另一端的方向。附帶一提的是，噴霧中心軸X亦能相對於熱交換容器3的軸方向傾斜。

噴霧噴嘴5的噴霧流量與噴霧角度雖未有特別限定，在本實施例中是分別為約45度與約15度。

如圖1至圖4，底部15是構成熱交換容器3的另一端部者。此底部15形成為塊體狀，且外周部是相對於本體11由螺栓27鎖緊固定。

具體而言，與頂部13同樣地，貫穿底部15之外周部的螺栓27的公螺紋部27a是螺合於設置在本體11的母螺紋部11d。本體11的母螺紋部11d係位於避開加熱器用的保持孔11b的位置，形成在本體11之周壁部11a圓周方向的多個地方。

在底部15的內部形成有凹部29。凹部29連通本體11的空間部12，並同時與空間部12構成熱交換容器3的內部空間。凹部29是由第一部分29a和第二部分29b所形成。

凹部29的第一部分29a是鄰接本體11的空間部12並具有相同的直徑。凹部29的第二部分29b則朝向熱交換容器3的另一端並成為直徑逐漸變小 的錐形狀。本實施例的第二部分29b雖為直徑以拋物線狀地變小的構成，亦能為直徑以直線狀地變小的構成。

在此底部15設有噴射噴嘴7和排出口9。

噴射噴嘴7為對從噴霧噴嘴5噴霧的熱交換液體來噴射氣體者。氣體在本實施例中雖為加熱空氣，亦可為氮氣等其他氣體。在為其他氣體的情況下，只要是不影響熱交換液體者即可，故較佳為相同於載體氣體的氣體。又，噴出的氣體亦可不加熱。

本實施例的噴射噴嘴7內外地貫穿底部15，在熱交換容器3的外部連接有噴射氣體供給管31，且在熱交換容器3內部的噴射口7a是面對凹部29的第一部分29a的內面。

噴射氣體供給管31連接流量控制器25c和熱交換器33，在流量控制器25c的控制下藉由熱交換器33一邊加熱噴射的氣體一邊供給至噴射噴嘴7。供給的氣體是從噴射噴嘴7的噴射口7a噴射。

附帶一提的是，熱交換器33可使用本發明申請人在PCT/JP2016/003080所提出的熱交換器，惟一般的熱交換器亦已足夠。

噴射噴嘴7的噴射口7a係以如後述的方式指向：來自噴射口7a之氣體的噴射方向相對於熱交換容器3的徑方向往熱交換容器3的一端側傾斜，且氣體沿著熱交換容器3的內面流動。

圖7為表示噴射噴嘴7之噴射口7a的噴射方向的概念圖，其中圖7的(A)是表示相對於熱交換容器3之內面的臥倒角度θ1，圖7的(B)是表示往熱交換容器3之噴霧噴嘴5側的傾斜角度θ2。

附帶一提的是，圖7的(A)與(B)為概念性地表示噴射口7a的角度者。因此，如本實施例的噴射噴嘴7所示，在前端為彎曲的形態，是稱為相對於噴射口7a指向的方向與熱交換容器3的徑方向Y的角度。

如圖7，在本實施例中，噴射口7a的噴射方向係臥倒角度θ1為約45度，傾斜角度θ2為約75度。附帶一提的是，臥倒角度θ1與傾斜角度θ2能根據熱交換液體的流量等來適當地變更。

從噴射噴嘴7的噴射口7a噴射的氣體是沿著熱交換容器3的內面一邊螺旋狀地旋轉而一邊成為朝向熱交換容器3之一端側的螺旋流SF。

螺旋流SF的中心軸是沿著熱交換容器3的軸方向，藉此，螺旋流SF的噴射方向是成為朝向沿著軸方向之熱交換容器3的一端的方向。因此，螺旋流SF的噴射方向為恰與熱交換液體的噴霧方向相反。

但是，螺旋流SF的噴射方向與熱交換液體的噴霧方向只要是有逆向的指向性即可，例如，可設成為藉由將噴霧方向相對於軸方向傾斜讓兩方向間的角度成為鈍角。

除了噴射噴嘴7外，在熱交換容器3的軸方向另一端側設有排出口9。藉此，排出口9是位在螺旋流SF的下游側。所謂螺旋流SF的下游側是指：比衝撞噴霧的熱交換液體的部分之螺旋流SF的上游側還下游的下游側。

因此，在螺旋流SF的下游側不只是指比螺旋流SF的噴射口7a還下游之下游側的部分，亦包含比噴射口7a還上游之上游側的螺旋流SF的內部。

本實施例的排出口9是藉由如後述的方式形成：內外地貫穿熱交換容器3的底部15並且在軸方向上延伸的孔是開口在熱交換容器3內部。此排出口9是位於從熱交換容器3的軸方向往徑方向偏移的位置。在排出口9的外側端部組裝有排出管35。藉由此排出管35，氣化的熱交換液體被搬送到例如半導體製造等的下個程序。

[氣化器的動作]

本實施例的氣化器1是藉由未圖示之控制器的控制，由加熱器17將熱交換容器3加熱，使熱交換容器3內部為預定的溫度。然後，經由流量控制器25a、25b、25c的控制，從噴霧噴嘴5噴霧熱交換液體的同時，對被噴霧的熱交換液體從噴射噴嘴7噴射螺旋流SF。

噴霧的熱交換液體(霧氣M)是一邊在熱交換容器3內部的加熱空間之間進行熱交換，而一邊衝撞螺旋流SF。此時，因為螺旋流SF是加熱空氣，所以在熱交換液體的霧氣M與螺旋流SF之間會進行熱交換。

因此，熱交換液體的霧氣M不只在熱交換容器3內部的加熱空間之間亦在螺旋流SF之間會進行熱交換，從而促進氣化。

又，熱交換液體的霧氣M被螺旋流SF捕捉後會變成以從排出口9遠離的方式被搬運，往熱交換容器3內面的附著會被抑制且在熱交換容器3內部的滯留時間則變長。

特別地，螺旋流SF因為是沿著熱交換容器3的內面，所以在熱交換容器3的內面附近確實地捕捉熱交換液體的霧氣M，能確實地抑制往熱交換容器3之內面的附著。又，由於螺旋流SF是螺旋狀地搬運捕捉的熱交換液體的霧氣M，故能確實地延長滯留時間。

因此，在本實施例，能一邊確實地滯留熱交換液體的霧氣M一邊將其氣化。附帶一提的是，即使噴射噴嘴7噴射的氣體並非螺旋流SF而是直線狀地噴射，只要是能延長熱交換液體的霧氣M的滯留時間即可。

又，如上述當強制地滯留霧氣M，則噴霧剛結束後的霧氣M的低溫分子與由噴射的氣體加熱的霧氣M的高溫分子之間會發生密度差，在滯留中能使低溫分子有效率地從高溫分子吸收熱，且能更確實地氣化熱交換液體的霧氣M。

即使熱交換液體的霧氣M附著在熱交換容器3的內面，螺旋流SF會將熱交換液體從熱交換容器3的內面剔除後加以捕捉。

因此，在本實施例，能更確實地一邊滯留熱交換液體一邊使其氣化。

氣化的熱交換液體因為體積大幅地增加，使熱交換容器3內部的壓力大幅地上升，所以即使存在恰相反於排出口9的螺旋流SF，亦能從排出口9排出。

[實施例1的功效]

應用本實施例之熱交換器的氣化器1包括：熱交換容器3，其內部係進行熱交換；噴霧噴嘴5，將熱交換液體噴霧至熱交換容器3內部；噴射噴嘴7，對噴霧的熱交換液體的霧氣M噴射氣體；以及排出口9，位在噴射的氣體的下游側並用以排出熱交換液體。

因此，在氣化器1，藉由噴射的氣體能延長噴霧的熱交換液體的霧氣M的滯留時間，在熱交換容器3內部能適當地進行對熱交換液體熱交換，還能確實地氣化熱交換液體。

且，在本實施例，如上述當強制地滯留霧氣M時，則噴霧剛結束後的霧氣M的低溫分子與由噴射的氣體加熱的霧氣M的高溫分子之間會發生密度差，在滯留中能使低溫分子有效率地從高溫分子吸收熱，能更確實地氣化熱交換液體。

因此，在本實施例的氣化器1，例如即使在產生薄膜形成用氣體的情況，亦不會有熱交換液體附著到熱交換容器3而使排出口9變窄的事情，能謀求長的使用壽命。且，在本實施例，藉由噴霧噴嘴5的本體部5b露出熱交換容器3外部，整體上不容易受到熱交換容器3之熱的影響，且因為噴霧口5a由熱交換液體的噴霧所冷卻，所以能抑制噴霧口5a的阻塞，更進一步能謀求長的使用壽命。

更進一步地，在本實施例，即使到達熱交換容器3內部的熱交換液體為大的流量，如上述藉由使熱交換液體的霧氣M滯留在熱交換容器3內部，能確實地氣化熱交換液體。

且，由於如上述藉由使熱交換液體的霧氣M滯留在熱交換容器3內部而能確實地氣化熱交換液體，故能降低將熱交換容器3加熱之加熱器17的加熱溫度。

其結果，在氣化腐蝕半導體製造裝置等金屬之熱交換液體的裝置中，雖有必要使用良好耐藥性的樹脂來形成熱交換容器3，但像這樣一邊確實地氣化熱交換液體，一邊藉由降低加熱溫度是可抑制熱交換容器3之熱所致的損傷。

例如，在用來對晶圓的表面施行表面處理的HMDS(hexamethyldisilazane，六甲基二矽氮烷)處理中，一般是使用起泡方式進行HMDS(即熱交換液體)的氣化，惟氣化能力的極限是每分鐘5g大小的流量，亦會有流量不安定的問題。

相對於此，在本實施例的氣化器1，藉由使熱交換容器3為樹脂製而能對應HMDS處理，而且因為能對應到每分鐘50g大小的大流量，所以對於HMDS處理是為有益的。

又，在本實施例，由於如上述藉由使熱交換液體的霧氣M滯留在熱交換容器3內部而能確實地氣化熱交換液體，故能抑制熱交換液體之噴霧時載體氣體的比例。

更進一步地，在本實施例，因為構造簡單，所以能大幅削減零件個數。

又，本實施例的排出口9是位在從熱交換容器3的軸心部往徑方向偏移的位置。因此，即使在噴霧的熱交換液體附著在熱交換容器3的內面並 流下的情況，亦能減少到達排出口9的熱交換液體，還能助於達到長的使用壽命。

氣化的熱交換液體因為體積大幅地增加，使熱交換容器3內部的壓力大幅地上升，所以即使將噴霧的熱交換液體從排出口9離開的方式噴射氣體，亦能確實地從排出口9排出。

在本實施例中，從噴射噴嘴7噴射的氣體因為是螺旋流SF，所以在熱交換容器3的內面附近確實地捕捉熱交換液體的霧氣M，而能確實地抑制往熱交換容器3之內面的附著。且由於是螺旋狀地搬運捕捉的熱交換液體的霧氣M，故能確實地延長滯留時間。

因此，在本實施例，在熱交換容器3內部能更適當地進行對熱交換液體熱交換。

在本實施例，由於從噴射噴嘴噴射的螺旋流SF是加熱的空氣，故藉由在熱交換液體的霧氣M與螺旋流SF之間亦進行熱交換，能促進熱交換液體的氣化。

[實施例2]

圖8為表示應用本發明實施例2中熱交換器的氣化器的示意圖。圖9為表示圖8之氣化器之熱交換容器的底部的俯視圖。實施例2係將對應於實施例1的構成部分使用相同符號或使用在該符號後加上A的符號，並省略重複的說明。

本實施例的氣化器1A相對於實施例1，係為變更熱交換容器3A的底部15A的凹部29A的形狀者。

凹部29A的內面整體上形成為拋物線狀，本體11A內面的一部分亦形成為連接凹部29A之內面的拋物線狀。

這些本體11A和底部15A之凹部29A的內面，亦即熱交換容器3A的內面，由可拆卸地組裝之樹脂製的襯底36所被覆。

襯底36為由良好耐藥性的氯乙烯或氟樹脂所形成的筒狀體，在本實施例中是嵌合在金屬製的熱交換容器3A的本體11A和底部15A的凹部29A的內面。

襯底36設置成：可隔離熱交換液體以防止其對熱交換容器3A的損害，並在熱交換液體附著且化合物堆積的情況下能做更換。附帶一提的是，襯底36如實施例1所述亦可省略，亦能應用在其他實施例。在本實施例中，省 略襯底36的情況下，熱交換容器3A根據熱交換液體的種類而由樹脂或金屬形成即可。

噴射噴嘴7A係在圓周方向沿著凹部29A的內面，同時相對於熱交換容器3A的徑方向朝向熱交換容器3A的一端側傾斜。

藉此，在本實施例，從噴射噴嘴7A的噴射口7Aa噴出的空氣是沿著凹部29A的內面擴散成螺旋狀，能容易地產生螺旋流SF。

又，在本實施例的氣化器1A，通過襯底36可拆卸地被覆在熱交換容器3A的內面，藉此即使由金屬構成熱交換容器3A，亦能應用在熱交換液體是腐蝕金屬的液體的情況，且能謀求長的使用壽命。

其他方面，在本實施例也能得到相同於實施例1的作用功效。

[實施例3]

圖10為應用本發明實施例3中熱交換器的加熱冷卻裝置的示意圖，圖11為部分地表示圖10之加熱冷卻裝置的放大圖。實施例3係將對應於實施例1的構成部分使用相同符號或使用在該符號後加上B的符號，並省略重複的說明。

作為本實施例之熱交換器的加熱冷卻裝置1B為如後所述者：使用於熱交換液體的溫度控制，將熱交換液體加熱或冷卻至所需溫度。此加熱冷卻裝置1B包含：熱交換容器3B、噴霧噴嘴5B、噴射噴嘴7B以及排出口9B。

本實施例的熱交換容器3B形成為箱形狀，一端設有噴霧噴嘴5B，另一端則劃分有蓄存加熱或冷卻後之熱交換液體的蓄留部37。在蓄留部37設有排出口9B。

在熱交換容器3B，面對噴霧噴嘴5B設有熱交換部39。

圖12為表示圖11之加熱冷卻裝置1B的熱交換部39的熱交換容器3B的剖面圖。

熱交換部39如圖11與圖12，係為將網目狀地配置的導熱管39a多層地配置、並將各層的導熱管39a相互地連接者。熱交換部39的導熱管39a是拉出到熱交換容器3B的外部並連接至加熱幫浦41。加熱幫浦41為將熱介質經由導熱管39a往熱交換部39輸送者。

在此熱交換部39與蓄留部37之間，熱交換容器3B設有噴射噴嘴7B。

圖13為表示圖11之加熱冷卻裝置1B的噴射噴嘴7B配置的熱交換容器3B的剖面圖。

噴射噴嘴7B如圖11與圖13，是在熱交換容器3B的圓周方向設置多個。在本實施例，熱交換容器3B形成為筒狀，而該筒狀係內外周呈矩形剖面，並在熱交換容器3B的各邊配置兩個噴射噴嘴7B。各噴射噴嘴7B為朝向熱交換部39斜向地配置。

圖14為表示圖11之加熱冷卻裝置1B的噴霧噴嘴和熱交換部的示意圖。

在本實施例的加熱冷卻裝置1B，如圖14，當從噴霧噴嘴5B噴霧熱交換液體，則熱交換液體的霧氣M會到達熱交換部39。在熱交換部39係進行熱交換液體的霧氣M與導熱管39a之間的熱交換，而進行熱交換液體的加熱或冷卻。

此時，來自噴射噴嘴7B的氣體會衝撞熱交換液體的霧氣M，熱交換液體的霧氣M被噴射的氣體捕捉，在熱交換容器3B內部的滯留時間則變長。

特別地，在本實施例，因為熱交換部39由網目狀的導熱管39a所構成，所以在熱交換部39內部會發生亂流，熱交換液體的霧氣M一邊滯留在熱交換部39內部，一邊在熱交換部39的導熱管39a之間進行熱交換。

更進一步地，在滯留中讓噴霧剛結束後之熱交換前的霧氣M接觸熱交換後的霧氣M，藉此由兩霧氣M之分子間的密度差使熱交換能確實地進行。

因此，在本實施例，能一邊確實地滯留熱交換液體的霧氣M一邊對其加熱或冷卻。

由熱交換部39加熱或冷卻的熱交換液體從熱交換部39流下並蓄存在蓄留部37。蓄存的加熱或冷卻後的熱交換液體從排出口9B排出。

應用本實施例之熱交換器的加熱冷卻裝置1B包括：熱交換容器3B，其內部係進行熱交換；噴霧噴嘴5B，將熱交換液體噴霧至熱交換容器3B內部；噴射噴嘴7B，對噴霧的熱交換液體噴射氣體；以及排出口9B，位在噴射的氣體的下游側並用以排出熱交換液體。

因此，在加熱冷卻裝置1B，藉由噴射的氣體能延長噴霧的熱交換液體的滯留時間，在熱交換容器3B內部能適當地進行對熱交換液體熱交換，還能確實地加熱或冷卻熱交換液體。

在本實施例，熱交換部39是網目狀的導熱管39a，由於藉由面對一側的噴霧噴嘴5B將熱交換液體噴霧至熱交換部39，藉由面對另一側的噴射噴嘴7B被噴射氣體，故在熱交換部39發生亂流使熱交換液體的霧氣M滯留，能更適當地進行熱交換。

[實施例4]

圖15為表示應用本發明實施例4中熱交換器的加熱冷卻裝置的示意圖。實施例4係將對應於實施例3的構成部分使用相同符號或使用在該符號後加上C的符號，並省略重複的說明。

作為本實施例之熱交換器的加熱冷卻裝置1C，係為如後所述者：從實施例3的加熱冷卻裝置1B省略熱交換部39，並藉由從噴射噴嘴7C噴射冷風或熱風，將熱交換液體冷卻或加熱至所需溫度。

亦即，本實施例的噴射噴嘴7C是在用以供給氣體的供給路38中設有用以冷卻或加熱氣體的熱交換部40。熱交換部40連接加熱幫浦42，並藉由來自加熱幫浦42的熱介質冷卻或加熱供給路38中的氣體。

在所述加熱冷卻裝置1C，當從噴霧噴嘴5C噴霧熱交換液體，則從噴射噴嘴7C會對熱交換液體的霧氣M噴射氣體。噴射的氣體因為藉由熱交換部40冷卻或加熱，所以會衝撞霧氣M而進行熱交換。藉此，能加熱或冷卻霧氣M。

又，因為氣體衝撞熱交換液體的霧氣M，熱交換液體的霧氣M被噴射的氣體捕捉，而滯留在熱交換容器3C內部。

在此滯留時間，由噴霧剛結束後的霧氣M與噴射的氣體所冷卻或加熱的霧氣M之高溫分子與低溫分子之間會發生密度差。

藉由所述密度差，能使低溫分子有效率地從高溫分子吸收熱，能確實地加熱或冷卻熱交換液體的霧氣M。

因此，在加熱冷卻裝置1C，藉由噴射的氣體一邊冷卻或加熱噴霧的熱交換液體一邊強制地使其滯留，並在滯留中使其接觸冷卻或加熱前後的熱交換液體，能確實地冷卻或加熱熱交換液體。

其他方面，在本實施例也能得到相同於實施例3的作用功效。

[實施例5]

圖16為具有應用本發明實施例5中熱交換器之蒸氣產生裝置的分離系統的示意圖。實施例5係將對應於實施例1的構成部分使用相同符號或使用在該符號後加上D的符號，並省略重複的說明。

本實施例的分離系統43為利用與實施例1之氣化器1相同構成的熱交換器之第一蒸氣產生裝置1Da與第二蒸氣產生裝置1Db者。附帶一提的是，第一蒸氣產生裝置1Da及第二蒸氣產生裝置1Db為如後所述者：加熱器17的溫度設定為比實施例1的氣化器1低，不使噴霧至熱交換容器3D內部的熱交換液體氣化而是變為蒸氣。

分離系統43係在第一蒸氣產生裝置1Da的上游側，成為分離對象之熱交換液體的蓄留槽45連接液體供給管21D。在第一蒸氣產生裝置1Da的下游側，第一蒸氣分離器47a連接排出管35D。

第一蒸氣分離器47a例如是藉由比重的不同而分離成蒸氣成分與濃縮液者。此第一蒸氣分離器47a的蒸氣取出管49是線圈狀地捲裝在第一蒸氣產生裝置1Da之熱交換容器3D的外周。藉此，成為利用蒸氣來輔助地加熱熱交換容器3D的構成。

第一蒸氣分離器47a的液體取出管51是在第二蒸氣產生裝置1Db的上游側發揮作為液體供給管的功能。第二蒸氣產生裝置1Db的容積比第一蒸氣產生裝置1Da小。在此第二蒸氣產生裝置1Db的下游側，第二蒸氣分離器47b連接排出管35D。

在第二蒸氣產生裝置1Db之熱交換容器3D的外周，線圈狀地捲裝有經由第一蒸氣產生裝置1Da之熱交換容器3D的第一蒸氣分離器47a的蒸氣取出管49。因此，第二蒸氣產生裝置1Db亦成為利用蒸氣而輔助地進行加熱的構成。

第二蒸氣分離器47b為相同於第一蒸氣分離器47a的構成，且容積比第一蒸氣分離器47a小。此第二蒸氣分離器47b係蒸氣取出管49連接至排出端等，且液體取出管51到達濃縮液的蓄留槽53。

在所述分離系統43，例如當作為熱交換液體的重金屬汙染溶液供給至第一蒸氣產生裝置1Da，則藉由相同於實施例1之氣化的處理，產生重金屬汙染溶液的蒸氣。

產生的蒸氣藉由第一蒸氣產生裝置1Da的排出管35D輸送至第一蒸氣分離器47a。在第一蒸氣分離器47a，因為比重的不同而分離成蒸氣與濃縮液。

分離的蒸氣從第一蒸氣分離器47a的蒸氣取出管49取出，使用在第一蒸氣產生裝置1Da的熱交換容器3D與第二蒸氣產生裝置1Db的熱交換容器3D的加熱後，輸送至排出端。

另一方面，分離的濃縮液則從液體取出管51輸送至第二蒸氣產生裝置1Db，與第一蒸氣產生裝置1Da同樣地產生對濃縮液的蒸氣。

產生的蒸氣經由排出管35D輸送至第二蒸氣分離器47b，在第二蒸氣分離器47b因為比重的不同而分離成蒸氣與濃縮液。

分離的蒸氣從第二蒸氣分離器47b的蒸氣取出管49往被取出的排出端排出，分離的濃縮液則輸送至蓄留槽53。

像這樣，在本實施例，亦可藉由分離重金屬汙染溶液等來淨化。 附帶一提的是，本發明雖針對重金屬汙染溶液作為熱交換液體的情況做說明，惟本發明並非限定為此者，只要是需要做分離或淨化的溶液係能作為熱交換液體。

例如，輻射汙染水亦能作為分離系統43的熱交換液體，藉此能分離成輻射性物質(濃縮液)與淨化的水(蒸氣)。

又，本實施例的分離系統43亦能作為濃縮裝置使用。例如將藥劑等的提取物或溶液作為熱交換液體，藉此能做藥劑等的濃縮。

Claims (7)

1. 一種熱交換器，包括：熱交換容器，其內部係進行熱交換；噴霧口，將熱交換液體噴霧至該熱交換容器內部；噴射口，對該噴霧的該熱交換液體噴射氣體；以及排出口，位在該噴射的氣體的下游側並用以排出該熱交換液體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換器，還包括：加熱器，將該熱交換容器加熱，並將該熱交換容器內部作為加熱該噴霧的該熱交換液體的加熱空間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之熱交換器，其中從該噴射口噴射的該氣體是螺旋流。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之熱交換器，其中從該噴射口噴射的該氣體是加熱的空氣。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之熱交換器，其中該熱交換容器是金屬製，而該熱交換容器的內面由可拆卸地組裝之樹脂製的襯底所被覆。
6. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換器，更包括：熱交換部，由網目狀的導熱管所形成，該導熱管一側是面對該噴霧口且另一側是面對該噴射口。
7. 一種分離系統，具有如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之熱交換器，該分離系統包括：蒸氣分離器，連接該熱交換器的排出口；其中，該熱交換器產生該熱交換液體的蒸氣，該蒸氣分離器將從該熱交換器的該排出口排出的蒸氣分離成蒸氣成分和濃縮液。