(57)【要約】本発明は、内部凝縮での流下式蒸発器に関し、この蒸発器は、少なくともケーシング（１０）内に収容された垂直蒸発管（１２）と、蒸発管（１２）の上に配置される分配容器（１６）とを備えており、その容器から蒸発させる液体を蒸発管（１２）に運び、その環状ハウジングの中に下降流膜を作ることができる。液体の蒸発中に形成される蒸気を確実に凝縮するため、熱交換装置（１８、５２）が設けられ、その凝縮表面は、本発明によると、少なくとも蒸発管（１２）内に垂直に配置され、ほぼ同軸を有する凝縮管（１８）からなっている。前記対の管（１２、１３）の上には、ケーシング（１０）内の受入手段（２０、２２）が収容され、蒸発管（１２）から流れる非蒸発液体濃縮液と、凝縮管（１８）から流れる濃縮液体蒸留液を別々に集めることが可能である。
2005503915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状物質を流下して蒸発させ、次いで形成された蒸気を凝縮させる装置であって、
ケーシングに収容された少なくとも１つの垂直蒸発管（１２；１２ａ）と、
前記蒸発管（１２；１２ａ）の上に配置されるとともに、前記蒸発管の管表面を流れ落ちる物質の膜が製造されつつ、中に含まれる物質が前記蒸発管（１２；１２ａ）に供給され得る、分配タンク（１６；１６ａ）と、
ケーシング（１０；１０ａ）内に配置されると共に、管表面で蒸気が凝縮することのできる少なくとも１つの垂直凝縮管（１８；１８ａ）を有する、熱交換器と、
前記蒸発管（１２；１２ａ）の下かつ前記ケーシング（１０；１０ａ）内の凝縮管（１８；１８ａ）の下に収容されると共に、蒸発管（１２；１２ａ）の管表面を流れ落ちる物質の未蒸発濃縮液、または凝縮管（１８；１８ａ）の管表面を流れ落ちる物質の凝縮蒸留液を別々に受ける受入手段（２０、２２；２０ａ、２２ａ）と、を備える装置において、
前記蒸発管（１２；１２ａ）および凝縮管（１８；１８ａ）は、対になって一方が他方の内側となるよう同軸に配置され、前記蒸発管（１２；１２ａ）の管表面によって形成された蒸発表面および前記凝縮管（１８；１８ａ）の管表面によって形成された凝縮表面は互いに同軸に対向しており、かつ障害物がないことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記凝縮管（１８）が前記蒸発管（１２）内に同軸に配置され、前記蒸発管（１２）の内面は蒸発表面を形成し、かつ前記凝縮管（１８）の外面は前記蒸発表面と同軸に凝縮表面を形成することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
複数の対になった蒸発管／凝縮管（１２、１８）が前記ケーシング（１０）内に横並びに収容され、前記受入手段（２０、２２）は、一方が他方の上に配置された２つの受入トレイ（２０、２２）であり、前記受入トレイのうち上側のトレイ（２２）は濃縮液を受け、下側のトレイ（２０）が蒸留液を受け、前記２つの受入トレイ（２０、２２）のうち上側のトレイ（２２）は、各凝縮管（１８）と合わせられた通路（３２）を有し、かつ該通路を通して関連する凝縮管（１８）上に堆積した蒸留液が、下側の受入トレイ（２０）上を通ることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
各凝縮管（１８）が、その開口縁部の至る所から離れて、合わせられた通路（３２）を通して案内されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記蒸発管（１２ａ）が前記凝縮管（１８ａ）内に同軸に配置され、前記凝縮管（１８ａ）の内面は凝縮表面（１２ａ）を形成し、前記蒸発管（１２ａ）の外面は前記凝縮表面と同軸に蒸発表面を形成することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
複数の対になった蒸発管／凝縮管（１２ａ；１８ａ）が、前記ケーシング（１０ａ）内に横並びに収容され、前記受入手段は、一方が他方の上に配置された２つの受入トレイ（２０ａ、２２ａ）を含み、前記受入トレイのうち上側のトレイ（２０ａ）は蒸留液を受け、下側の受入トレイ（２２ａ）は凝縮液を受け、２つの受入トレイ（２０ａ、２２ａ）のうち上側の受入トレイ（２０ａ）は、各蒸発管（１２ａ）と合わせられた通路（３４ａ）を有し、かつ該通路を通して関連する蒸発管（１２ａ）を流れ落ちる濃縮液が、前記下側の受入トレイ（２２ａ）の上を通ることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
各蒸発管（１２ａ）が、その開口縁部の至る所から離れて、合わせられた通路（３２ａ）を通して案内されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
各通路（３２；３２ａ）は、上向きに突出する環状カラー（３４；３４ａ）によって縁取りされていることを特徴とする、請求項３、４、６および７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記受入トレイ（２０、２２；２０ａ、２２ａ）は、ケーシング（１０；１０ａ）内に水平に対して斜めに、特に反対方向に斜めに設けられた、ほぼ平らな複数の受入プレートによって形成されていることを特徴とする、請求項３から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記受入トレイ（２０、２２；２０ａ、２２ａ）のうち少なくとも１つ（２２）、特に少なくとも濃縮液受入トレイ（２２、２２ａ）は、加熱可能であることを特徴とする、請求項３から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
加熱可能な受入トレイ（２２；２２ａ）は、該トレイの２つの壁面の間にキャビティ（２６；２６ａ）を有する二重壁構造になっており、前記キャビティ（２６；２６ａ）は、加熱媒体用の循環部に連結されていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ケーシング（１０；１０ａ）は、２つの受入トレイ（２０、２２）の間または２つの受入トレイ（２０ａ、２２ａ）のうち上側の受入トレイの上に、ポンプ手段に連結された真空排出パイプのための連結部（３６；３６ａ）を有することを特徴とする、請求項３から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
ポンプ手段は、真空引きをするために設けられ、かつ蒸発管（１２；１２ａ）と凝縮管（１８；１８ａ）との間にある作動空間内に、１０ミリバールよりも小さい、好ましくは５ミリバールよりも小さい、また最も好ましくは１ミリバールより小さい、減圧圧力を発生させることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
対になった蒸発管／凝縮管それぞれの各内管は、分配タンク（１６）上に支持されていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの蒸発管（１２）に物質を供給するため、前記分配タンク（１６）は、穿孔されたタンクの形をしており、該タンクの底部（５４）には、各蒸発管（１２）と合わせて、該タンクと同心の流通孔、または円形に分配されかつ分配タンク（１６）内に入れられた物質のための流通孔（６６）の配列を有することを特徴とする、請求項２，３，４，及び８〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記分配タンク（１６；１６ａ）のタンクの底部（５４；５４ａ）の上で下向きに突出するが、前記凝縮管（１８；１８ａ）の上で終端し、かつ少なくとも１つの凝縮管（１８）上で蒸発する物質の跳ねを防御するように働く、跳ねよけ表面（６８）が、前記分配タンク（１６；１６ａ）に配置されていることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状物質を流下して蒸発させ、次いで形成された蒸気を凝縮させる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流下式蒸発器（downflow evaporator）（流下膜式蒸発器（falling-film evaporator）とも称される）は、例えば、水溶液を流下して蒸発させるために、あるいは、様々な有機物質または無機物質、例えばカプロラクタムまたはグリセロールを濃縮するために、化学産業において使用される。普通、処理すべき液体は、１つまたは複数の加熱された蒸発管の内面にタンクの外の上部から流れることができ、そこで膜として流れ落ちる。下向きに流れる液体は部分的に蒸発し、蒸気に変えられる。液体の未蒸発成分は、蒸発管の下で受け止められ、収集される。したがって、個々の成分を蒸発させることにより液体混合物を分離することができ、あるいは容易に揮発する成分を蒸発させることにより濃縮することができる。
【０００３】
回転する分配器ディスクおよびローラワイパバスケットを有する薄膜式蒸発器と異なり、移動部品及び拭取システムなしで使用できるので、流下式蒸発器の設計が単純であることにより、例えば数トン／時間の大量のスループット量を処理することができる蒸発器を経済的に構築することが可能になる。しかし、現在までのところ流下式蒸発器の使用の可能性には、蒸発空間内で到達できる最小圧力による限界がある。この圧力が小さければ小さいほど、蒸発させる成分の沸点が低くなる。しかし、沸点が低くなればなるほど、物質の様々な成分をより簡単かつ徐々に分離させることができ、蒸発管を加熱するのにより小さな熱エネルギーを加える必要しかなく、それによって蒸発器システムをより経済的に動作させることができる。
【０００４】
現在までの流下式蒸発器の場合、得られる蒸気は蒸発器の外に定期的に吸い出され、普通は熱交換器により、外部凝縮器内で再び液化される。蒸気は、パイプラインを介して流下式蒸発器から凝縮器まで通過する。蒸発管内の経路に沿って、かつパイプラインを通して、蒸気流が圧力低下を起こし、普通の寸法のパイプラインの場合、これは容易に数ミリバールになる可能性がある。蒸発空間内では、凝縮空間内の一般的な圧力にパイプライン内の圧力低下を加えたものに相当する、最小圧力に到達することができるだけである。例えば、０.１ミリバールの凝縮空間内が強い真空度である場合でさえも、したがって数ミリバールよりも小さい真空度を蒸発空間に発生させることはできない。
【０００５】
プロセスエンジニアリングでは、大量に高真空度で経済的に流下蒸発、濃縮、または蒸留される製品を時々見かける。しかし、所望の高い真空度を考慮すると、現在までこの目的で流下式蒸発器を利用することはできていなかった。しかし、資本コストが比較的低いので、これらは他の、技術的により複雑な解決法よりも適切であろう。
【０００６】
特許文献１、または特許文献２は、凝縮管の束からなる熱交換器が垂直蒸発管の中に配置されている、下降流蒸発器を開示している。これらの流下式蒸発器では、蒸発管の内面によって形成された蒸発表面と凝縮管の凝縮表面との間の距離が比較的小さいが、通路の設けられたルーバ管が、凝縮管の束と蒸発管の内面との間で凝縮管の束を囲んでいる。ルーバ管は、蒸発管の軸方向全高を越えて延びており、ガス発生物質の場合、濃縮液の跳ねが凝縮管に到達するのを防ぐよう意図されている。しかし、ルーバ管は、望ましくない圧力低下につながり、それによって内部凝縮管束を有する既知の流下式蒸発器の場合でさえも、蒸発空間内において所望の高い真空状態で働くことができないことが分かった。
【特許文献１】
スイス国特許発明第５１０４５０号明細書
【特許文献２】
独国特許発明第１５１９７１４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、液状物質を従来よりも高い真空度でも処理することができるように、構造的に簡単な方法で流下式蒸発器を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するにあたって、本発明は液状物質を流下して蒸発させ、その後形成された蒸気を凝縮させる装置から開始する。この装置は、
ケーシング内に収容された少なくとも１つの垂直蒸発管と、
蒸発管の上に配置され、中に入れた物質をそこから蒸発管に供給することができる分配タンクであって、前記蒸発管の管表面を流れ落ちる物質の膜を製造するタンクと、
ケーシング内に配置されると共に、その管表面で蒸気を凝縮することができる少なくとも１つの垂直凝縮管を有する熱交換器機構と、
蒸発管の下、かつケーシング内の凝縮管の下に収容されると共に、蒸発管の管表面を流れ落ちる物質の未蒸発濃縮液、または凝縮管の管表面を流れ落ちる物質の凝縮蒸留液を別々に受ける受入手段とを備えている。
【０００９】
本発明によると、蒸発管および凝縮管を対にして一方が他方の内側となるよう同軸に配置し、蒸発管の管表面によって形成された蒸発表面と凝縮管の管表面によって形成された凝縮表面とは、互いに同軸に対向しており、障害物がないことを意図している。本発明による装置では、凝縮表面および蒸発表面は、例えば、ローバ管などの内部物が圧力低下を引き起こすことなく、比較的小さな径方向距離で互いに直接対向している。管表面の間隙は、数センチ程度、例えば０.５ｃｍから１５ｃｍの大きさであり、したがって蒸発管と凝縮管との間に操作中に確立された高い真空度において、蒸発表面から凝縮表面にわたって通過する分子の自由経路程度の大きさである。本発明による流下式蒸発器はしたがって、高い真空度、高い凝縮効率で動作することができる。ガス発生物質の場合、跳ねが蒸発管から凝縮管まで通過する危険があるとき、これは適切な蒸発器温度によってそれ自体知られている方法で防ぐことができる。
【００１０】
凝縮管の外面上に堆積した蒸留液は、受入手段により、ここでは濃縮液と呼ぶ液体の未蒸発成分とは別に受け入れられる。濃縮液という用語は、本発明による装置のいくつかの応用例では、物質の濃縮が本来の目的ではなく、例えば水／油乳濁液混合物の分離、または蒸留の場合でさえも、これらの未蒸発成分を示すことのみを意図している。したがって、本発明による装置は、物質の成分を蒸留、濃縮、または分離するのに適している。
【００１１】
本発明による装置の能力を増大させるため、複数の蒸発管／凝縮管の対をケーシング内に横並びに収容することができる。
【００１２】
本発明の好ましい開発では、受入手段は２つの受入トレイを備え、このトレイは一方が他方の上に配置され、その上側のトレイが濃縮液を受け、下側のトレイが蒸留液を受けると考えられている。上側の受入トレイを通して下側の受入トレイまで蒸留液を通過させることができるように、２つの受入トレイのうち上側の受入トレイは、各凝縮管に合わせられた通路を有し、それを通して関連する凝縮管上に堆積された蒸留液は下側の受入トレイの上を通過する。
【００１３】
各凝縮管は、開口縁部一帯から離れて、合わせられた通路を通って均一に案内されることが好ましい。このように、蒸留液は下側の受入トレイの上に、上側の受入トレイの１つまたは複数の通路を通って、重力により滴り落ちなくてもよい。したがって、上側の収集トレイ上での望ましくない蒸留液の跳ねを効果的に防ぐことができる。
【００１４】
便宜上、各通路を、上向きに突出する環状カラーによって縁付けする。これにより、１つまたは複数の通路の周りの上側の受入トレイによって受け止められる濃縮液が通過する。
【００１５】
上で説明した好ましい実施例では、各対の管の外管の内面が蒸発表面を形成し、内管の外面が凝縮表面を形成する。もちろん、代替実施例では、外管が凝縮表面を形成する一方で、蒸発表面を内管によって形成することもできる。このように、外管の内面の面積は、内管の外面と比べて大きく、凝縮性能を増大させるのに使用することができ、これは多くの応用例に望ましい。
【００１６】
両方の変形例において、受入トレイは、ケーシング内に水平に対して斜めに、特に反対方向に斜めに設けられた、ほぼ平らな受入プレートによって形成されていることが好ましい。もちろん、アーチ状の実施形態の受入トレイも考えられる。
【００１７】
少なくとも１つの受入トレイ、特に少なくとも濃縮液受入トレイを加熱できることが有利である。いくつかの製品を処理する場合、未蒸発濃縮液は実際に粘性がとても高いので、流れるのにひたすら困難が伴う。関連する受入トレイを加熱することにより、その後濃縮液を問題なくケーシングから取り除くことができるように、十分低い粘性に保つことができる。
【００１８】
簡単であるが効果的な加熱方法は、２つの壁面の間のキャビティを有して二重壁構造にされた加熱可能な受入トレイを作るステップと、キャビティを加熱媒体用の循環部に連結させるステップとを含むことができる。
【００１９】
蒸発管と凝縮管との間の作動空間を真空引きすることのできるポンプ手段に連結された真空排出パイプへの連結部は、２つの受入トレイの間でケーシング上に取り付けることができる。真空排出パイプは、蒸留液収集トレイの上で開口し、それによって凝縮できない成分のみが吸い出されることが好ましい。ポンプ手段は有利には、１０ミリバールよりも小さい、好ましくは５ミリバールよりも小さい、より好ましくは１ミリバールよりも小さい、減圧圧力を作動空間内に発生させるように設計されている。
【００２０】
その保持に関して、各対の管の内管を分配タンク上で支持することができる。
【００２１】
凝縮管を囲む少なくとも１つの蒸発管に物質を供給するため、分配タンクは第１の変形例では、孔の開いたタンクの形をしており、そのタンクの底部には、各蒸発管に合わせて、円形に分配されるとともに、分配タンク内に入れられた物質を意図した流通孔の配列を有する。この変形例では、分配タンクの底部の液体は、流通孔を通って流れ、それぞれの蒸発管へ流れ落ちる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態を添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【００２３】
図１および２に示す、例えば、化学または薬品業界の製品を蒸発させ、その後凝縮するように働くユニットは、ケーシング１０を有する。このケーシングは、高さの実質的部分に亘って円筒形をしており、その中にそれぞれ垂直管軸線１４を有する複数の流下式蒸発管１２が横並びに収容されている。蒸発管１２にそこから蒸発させる液体を供給する分配タンク１６が、蒸発管１２の上でケーシング１０に取り付けられている。液体が膜として各蒸発管１２の内周面に沿って流れ落ち、下に流れ落ちている間、一部が蒸発する。得られた蒸気を少なくとも部分的に凝縮するため、凝縮管１８がその管軸線１４と同心で各蒸発管１２に挿入され、蒸気の凝縮可能な成分は前記凝縮管の外周面上に堆積している。凝縮管１８が蒸発管１２に重なる、軸方向のほぼ全範囲にわたって、蒸発管１２から凝縮管１８までの蒸気の通過を妨げる内部物はない。互いに対向する管表面の径方向間隙は、０.５〜１５ｃｍの範囲である。したがって、この距離は自由分子経路の大きさの程度である。凝縮管１８上の析出物、ここでは蒸留液が、凝縮管１８を流れ落ちる。その底部で、凝縮管１８は、ケーシング１０内に斜めに設けられ、蒸留液を受ける、受入プレート２０に連結されている。蒸留液は、受入プレート２０の傾斜方向にその最低点まで流れ、そこに集まる。集められた蒸留液はその後、ケーシング連結部２１を介してケーシング１０から取り除くことができる。
【００２４】
蒸発管１２の下であるが、受入プレート２０の上で、別の受入プレート２２がケーシング１０内に同様に斜めに設けられている。この受入プレート２２は、蒸発管１２を流れ落ちる液体の未蒸発成分を受けるように働き、この成分をここでは簡単に凝縮液と呼ぶ。蒸発管１２は、受入プレート２２上の離れた所で終端し、それ故に濃縮液は重力を受けて蒸発管１２の底部から受入プレート２２の上に落ちる。したがって、受入プレート２２の傾斜設置位置により、濃縮液が受入プレート２２の傾斜方向に最低点まで流れ、そこで集まることになる。集められた濃縮液はその後、ケーシング連結部２４を介してケーシング１０から取り除くことができる。
【００２５】
いくつかの製品を蒸発させる場合、濃縮液は比較的粘性があり、受入プレート２２上を流すのにひたすら困難が伴うことがある。濃縮液の粘性を小さくすれば、流れるのが簡単になる。この目的で、受入プレート２２は二重壁構造の中空プレートとして設計されており、２６で示されるそのプレートキャビティを、ケーシング１０上の連結片２８、３０を介して、図示しない加熱循環部に連結することができる。一方の連結片２８、３０で通過し、もう一方の連結片で取り除かれる、加熱流体（例えば、蒸気または加熱油）は、この加熱循環部中で循環する。例えば、蒸気は上側の連結片３０を通してプレートキャビティ２６内まで通過し、蒸気凝縮液は下側の連結片から取り除かれる。油を加熱流体として使用する場合、連結方法は逆である。
【００２６】
各凝縮管１８では、開口断面が凝縮管１８の管断面よりも大きい通路３２が、上側の受入プレート２２内に形成され、それによって前記凝縮管１８を通路３２を通して、径方向の遊びをもって下側の受入プレート２０まで案内することができる。受入プレート２２を越えて上向きに突出し、したがって受入プレート２２の上の蒸発管１２から落ちる濃縮液が関連する通路３２内に流入することを防ぐ環状カラーを形成する分割管３４が、通路３２のそれぞれに挿入される。分割管３４はしたがって、蒸留液および濃縮液をきれいに分離することを保証する。受入プレート２２上を流れる濃縮液を通路３２の周りに案内できるだけでなく、凝縮管１８上への濃縮液のあらゆる跳ねを遮ることができるように、分割管３４を十分長くすることが望ましい。
【００２７】
図１では、２つの受入プレート２０、２２がケーシング１０内で反対方向に斜めに設けられていることがはっきり示されている。したがって、ユニットの構造の全高を増やす必要なく、ケーシング領域内の受入プレート２０、２２の間に大きな距離を作り出すことができる。受入プレート２０、２２の間の大きな距離の前述の領域内には、真空排気連結部３６をケーシング１０上に取り付けるのに十分な空間があり、その真空排気連結部には真空ポンプに連結された吸入管を、図示しないやり方で連結することができる。真空排気連結部３６を介して、ガスおよび蒸気の濃縮できない成分は、蒸発管１２と凝縮管１８との間の作動空間の外に、分割管３４と凝縮管１８との間の空間を通して吸い出される。蒸発表面および凝縮表面の寸法が大きく、かつそれらの間隙が小さいので、蒸気流の圧力低下はごくわずかだけである。これにより、１ミリバールよりも小さい、例えば０.１ミリバール程度の大きさの圧力を作動空間に発生させることが可能になる。現在までのところ、流下式蒸発器の場合、このように低い圧力での蒸発は達成されなかった。
【００２８】
基部および上部で、蒸発管１２がプレートウェブ３８によって互いに、かつケーシング１０に保持される。各蒸発管１２の周囲全体を囲み、図示しない別の加熱循環部の一部であるキャビティ４０が、ケーシング１０、蒸発管１２、およびプレートウェブ３８の間に形成される。蒸発管１２を加熱するように働く加熱流体、例えば加熱蒸気または熱伝達油が、この加熱循環部内を循環する。ケーシング１０上の上側の連結片４２および下側の連結片４４を介して、加熱流体が加熱キャビティ４０内に通過し、そこから取り除かれる。蒸気を加熱流体として使用する場合、上側の連結片４２が入口として使用され、その結果、形成されるのが避けられない凝縮液を、下側の連結片４４で排出することができる。熱伝達油を使用する場合には、下側の連結片４４を入口として、また上側の連結片４２を出口として使用することができる。
【００２９】
加熱キャビティ４０を軸方向に分割し、各空間に別々に加熱流体を供給することが考えられ、また好ましい。このように、蒸発管１２に沿って異なる加熱温度を確立することが可能である。
【００３０】
蒸気を効率的に凝縮させるため、凝縮管１８を内側で冷却する。この目的で、凝縮管１８は、図示しない冷却循環部に一体化され、この中を冷媒が循環する。冷媒は、ケーシング１０上の入口連結部４６を介して冷媒分配空間４８内まで通過し、この空間は上部が受入プレート２０によって、底部がケーシング１０内に引き込まれる中間壁５０によって境界付けられている。凝縮管１８はそれぞれ、二重壁構造をしており、この目的で、底部が中間壁５０まで延び、そこで支持される内管５２を有する。上部では、内管５２は分配タンク１６の底部５４の近傍まで延びている。そこで、それらの管はタンクの底部５４の裏側に取り付けられた保持リング５６上に支持されている。
【００３１】
冷媒分配空間４８からの冷媒が下から流入する環状の空間５８が、内管５２の周りで各凝縮管１８内に形成されている。冷媒は、内管５２内に組み込まれた開口６０に到達するまで、凝縮管１８の環状の空間５８内を上に向かって流れる。そこで、冷媒は内管５２の内部空間に流入し、下に向かって逆流する。内管５２の基部では、冷媒は中間壁５０の下に配置された収集タンク６２内に入り、出口６４を介して蒸発器ユニットから離れる。蒸発器ユニット内の冷媒が運ばれる経路が、図１に矢印で示されている。
【００３２】
分配タンク１６に入れられた、蒸発させる液体を蒸発管１２に供給するため、分配タンク１６は孔の開いたタンクの形をしている。すなわち、そのタンクの底部５４は複数の流通孔６６によって貫通されている。特に図２に示すように、流通孔６６は、各蒸発管１２の周りに円形に配置され、分配されている。これよって、管の周面の周りに均一に分配された液体を蒸発管１２に供給することが可能になる。流通孔６６は、プレートウェブ３８の上に配置されている、すなわち蒸発管１２の内周面に対してわずかに径方向外側にずれている。流通孔６６を通って流れる液体はしたがって、プレートウェブ３８の上に滴り落ち、そこから蒸発管１２の内周面の上に注がれる。タンクの底部５４から滴り落ちる液体が凝縮管１８の上に跳ねるのを防ぐため、下向きに突出する跳ねよけリング６８は、図２の断片によって示すように、流通孔６６の円の内側にあり、タンクの底部５４の裏側に取り付けられている。分配タンク１６が溢れた場合でも、跳ねよけリング６８は、凝縮管１８の上の意図しない跳ねに対する効果的な防御手段である。
【００３３】
以下に、上述の流下式蒸発器の変形例を説明する。同じ効果を有する部品は、図１および２からの参照番号によって示し、区別するためにａという文字を付ける。設計および動作モードを説明するため、前述の説明に言及する。
【００３４】
蒸発管１２ａがここでは合わせた凝縮管１８ａ内に同軸に配置されている点において、図３に示す流下式蒸発器は、図１および２の流下式蒸発器と基本的に異なる。したがって、凝縮した蒸留液を受ける受入プレート２０ａ、および濃縮液を受ける受入プレート２２ａはまた、一方が他方の上にあるという配置において入れ替えられている。受入プレート２０ａが上に、また受入プレート２２ａが下に配置される。
【００３５】
図３に詳しく示すように、各蒸発管１２ａは、内部で加熱され、加熱媒体循環部に連結され、その中で加熱媒体、例えば過熱蒸気が循環する。加熱媒体は、ケーシング１０ａの入口連結部４６ａを介して加熱媒体分配空間４８ａに流入し、この空間は上部が中間プレート２２ａによって、底部が中間壁５０ａによって境界付けられている。各蒸発管１２ａは二重壁構造をしており、中間壁５０ａに開口する内管５２ａを含んでいる。加熱媒体は、管１２ａと５２ａとの間の中間空間５８ａを通って流れ、蒸発管１２ａの上端部の領域で、内管５２ａ内の開口６０ａに入り、そこで収集空間６２ａ内に下向き方向に入り、出口６４ａを介して取り除かれる。
【００３６】
凝縮管１８ａは同様に二重壁構造をしており、凝縮管１８ａを囲み、連結片４２ａ、４４ａを介して循環部に連結することができるキャビティ４０ａを含んでいる。
【００３７】
受入プレート２０ａ、２２ａもまた、ケーシング１０ａ内に反対方向に傾斜して設けられ、蒸発管は開口３２ａ内で距離を置いて上側の受入プレート２０ａを通過する下側の受入プレート２２ａから始まり、凝縮管１８ａは受入プレート２０ａの上で終端する。もちろん、受入プレート２０ａ、２２ａを、同じ方向に傾斜するように設けることもできる。
【００３８】
上端部では、蒸発管１２ａが、蒸発管１２ａの上に配置された分配タンク１６ａに案内される。分配タンク１６ａは、この場合６６ａで示す孔を有し、孔を介することで蒸発させる物質を蒸発管１２ａの上部に出現させることができる。蒸発管１２ａは、タンクの底部５４ａの裏側で保持リング５６ａに案内され、保持リング５６ａは径方向に距離を置いて内管５２ａを囲み、同時に跳ねよけリングを形成する。
【００３９】
蒸発させる物質は、孔６６ａを介して出現し、開口３２ａを通って受入トレイ２２ａまで蒸発管１２ａの外面を流れ落ち、このトレイに沿って未蒸発濃縮液は連結片２４ａを介して取り除かれる。凝縮管１８ａとの重なり領域内で蒸発した物質は、凝縮管１８ａの内面上で濃縮し、濃縮された蒸留液として受入プレート２０ａまで流れ、ここで連結片２１ａを介して取り除かれる。蒸留液が開口３２ａを通過するのを防ぐため、管３４ａを凝縮管２１ａの下で分割することによりこれらを持ち上げる。
【００４０】
図１および２の実施例と同様に、濃縮液を取り除く受入プレート２２ａは、二重壁構造をしており、連結片２８ａ、３０ａを介して加熱媒体を供給することができるキャビティ２６ａを境界付ける。
【００４１】
図３の実施形態では、ガスおよび蒸気の凝縮できない成分が蒸発管１２ａと凝縮管１８ａとの間の作動空間から取り除かれる真空排出連結部３６ａが、上側の受入プレートの上であるが、対になった管１２ａ、１８ａの重なり領域の下での圧力低下を少なくするために設けられている。もちろん、真空排気連結部は、図１および２の実施例でもこの地点に設けることができる。
【００４２】
図３の変形形態でも、蒸発管１２ａと、蒸発管１２ａを同心で囲み、各対の管に属する凝縮管１８ａとの間の作動空間は、圧力を減少させる内部物を含んでいなく、径方向幅は数センチメートルである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】内部で凝縮する、本発明による流下式蒸発器の第１実施例の縦断面図である。
【図２】図１の流下式蒸発器の蒸発管および凝縮管の配列の上面図である。
【図３】本発明による流下式蒸発器の第２実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ケーシング
１０ａ  ケーシング
１２  蒸発管
１２ａ  蒸発管
１６  分配タンク
１６ａ  分配タンク
１８  凝縮管
１８ａ  凝縮管
２０  受入トレイ、受入手段
２０ａ  受入トレイ、受入手段
２２  受入トレイ、受入手段
２２ａ  受入トレイ、受入手段
２６  キャビティ
２６ａ  キャビティ
３２  通路
３２ａ  通路
３４  環状カラー
３４ａ  環状カラー
３６  連結部
３６ａ  連結部
５４  底部
６６  流通孔
６８  跳ねよけ表面
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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