(57)【要約】【課題】  被処理流体の蒸発処理又は凝縮処理を効率良く行うことができる伝熱処理装置を提供する。【解決手段】  有機物を含む被処理流体を表面において蒸発又は凝縮させる伝熱管２０を備えた伝熱処理装置１であって、伝熱管２０は、表面に光触媒膜２０ａが形成され、チャンバ１０内に収容されており、チャンバ１０は、少なくとも一部に窓部１７ａ，１７ｂを備え、窓部１７ａ，１７ｂを介して外部から伝熱管２０の表面に紫外線を照射可能に構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む被処理流体を表面において蒸発又は凝縮させる伝熱管を備えた伝熱処理装置であって、
前記伝熱管は、表面に光触媒膜が形成され、チャンバ内に収容されており、
前記チャンバは、少なくとも一部に窓部を備え、該窓部を介して外部から前記伝熱管の表面に紫外線を照射可能に構成されている伝熱処理装置。
【請求項２】
前記チャンバの内部に貯留される液状の被処理流体を循環させる循環ラインを更に備え、
前記循環ラインは、前記伝熱管の表面に液状の被処理流体を供給する供給部を備える請求項１に記載の伝熱処理装置。
【請求項３】
前記チャンバの上部に、被処理流体の蒸気を導入又は排出する通気部が形成されている請求項２に記載の伝熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱処理装置に関し、より詳しくは、有機物を含む被処理流体を表面において蒸発又は凝縮させる伝熱管を備えた伝熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の伝熱処理装置として、例えば、特許文献１に記載された含油廃水処理装置が知られている。この装置は、金属切削油廃液等の含油廃水を、廃水滴下管から加熱管に向けて滴下し、加熱管の表面で蒸発濃縮するように構成されている。このような含油廃水処理装置においては、廃水に含まれる油分が加熱管の表面にスケールとして付着し、伝熱効率が低下するため、従来から酸などの洗浄液により加熱管の表面洗浄が行われている。ところが、加熱管の洗浄を頻繁に行うことは、作業が煩雑なだけでなく、使用後の洗浄液により廃棄物が増大するという問題があった。
【０００３】
このため、特許文献２には、伝熱管の表面を周期的に監視し、スケールの付着を検知すると洗浄装置が作動して、酸などの洗浄液により伝熱管の表面を洗浄することが開示されている。しかし、このようにスケールの発生を自動検知する方法であっても、洗浄方法自体は従来と同様に酸などの薬品洗浄であるため、洗浄液の廃液処理の問題は解消されていない。
【０００４】
また、被処理流体に含まれる有機物に伴う問題は、上述したように加熱管において被処理流体を蒸発させる場合に限られるものではなく、冷却管の表面で被処理流体を凝縮させる場合においても生じる。すなわち、有機物を含む廃液を蒸発させた蒸気には、蒸発した低沸点の有機物や飛沫同伴による有機物が含まれるため、これを冷却管の表面で凝縮させると有機物を含有する凝縮水となる。したがって、加熱管の場合と同様に冷却管の表面にスケールが付着するだけでなく、この凝縮水を再利用するために生物処理などの後処理が必要であり、処理工程が煩雑になるという問題があった。
【特許文献１】特開平１１−６４９号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであって、被処理流体の蒸発処理又は凝縮処理を効率良く行うことができる伝熱処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の前記目的は、有機物を含む被処理流体を表面において蒸発又は凝縮させる伝熱管を備えた伝熱処理装置であって、前記伝熱管は、表面に光触媒膜が形成され、密閉可能なチャンバ内に収容されており、前記チャンバは、少なくとも一部に窓部を備え、該窓部を介して外部から前記伝熱管の表面に紫外線を照射可能に構成されている伝熱処理装置により達成される。
【０００７】
この伝熱処理装置は、前記チャンバの内部に貯留される液状の被処理流体を循環させる循環ラインを更に備えることが可能であり、前記循環ラインは、前記伝熱管の表面に液状の被処理流体を供給する供給部を備える。
【０００８】
更に、前記チャンバの上部に、被処理流体の蒸気を導入又は排出する通気部を形成した構成にすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の伝熱処理装置によれば、被処理流体の蒸発処理又は凝縮処理を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る伝熱処理装置を示す縦断面図であり、図２は、図１におけるＡ―Ａ断面図である。本実施形態の伝熱処理装置は、被処理流体の蒸発濃縮処理を行う蒸発装置としての一例を示すものである。
【００１２】
図１及び図２に示すように、伝熱処理装置１は、チャンバ１０の内部に水平に延びる伝熱管２０が設けられている。伝熱管２０は、上下方向に所定の間隔で複数配置されて伝熱管列を構成しており、この伝熱管列が水平方向に所定の間隔で複数設けられている。チャンバ１０の内部空間は、真空ポンプ（図示せず）により減圧調整可能に構成されている。
【００１３】
チャンバ１０の両側には蒸気室１１ａ，１１ｂが設けられており、各伝熱管２０の両端がそれぞれ蒸気室１１ａ，１１ｂに接続されている。各蒸気室１１ａ，１１ｂは、仕切板１２ａ，１２ｂによって内部空間が上下に適宜仕切られており、一方の蒸気室１１ａの下部に水蒸気などの加熱媒体を導入する加熱媒体導入部１３を備え、他方の蒸気室１１ｂの上部に加熱媒体を排出する加熱媒体排出部１４を備えている。他方の蒸気室１１ｂの下部には、液化した加熱媒体を排出するドレンポンプ１７ａを備えたドレンライン１７が接続されている。
【００１４】
チャンバ１０の上部には、チャンバ１０の内部で発生した蒸気を排出する通気部１５を備えている。通気部１５は、デミスター１５ａを備えており、デミスター１５ａを通過した蒸気が通気部１５から凝縮器（図示せず）に供給される。
【００１５】
また、伝熱処理装置１は、チャンバ１０の内部に貯留される液状の被処理流体を循環させる循環ライン３０を備えている。この循環ライン３０は、伝熱管２０の上方に配置された複数のノズル３１を備えており、チャンバ１０の底部に滞留する被処理液を循環ポンプ３２により汲み上げて、それぞれのノズル３１から各列の最上部に位置する伝熱管２０の表面に散布する。循環ライン３０には排水ライン３３が分岐接続されており、切替えバルブ（図示せず）の作動により、チャンバ１０内部の液体を外部へ排出することができる。
【００１６】
このように構成された伝熱処理装置１において、各伝熱管２０の表面には、図３に示すように、酸化チタンからなる光触媒膜２０ａが形成されている。光触媒膜２０ａは、例えば、粉末状の酸化チタンをアルコール溶媒に分散させ、この分散液をステンレス等からなる伝熱管２０の表面に１〜３μｍの厚みで塗布し、乾燥させた後、焼成することにより形成することができる。或いは、金属チタンからなる伝熱管２０の表面に、陽極酸化法などにより酸化チタンの皮膜を成長させることで、伝熱管２０の表面に光触媒膜２０ａを形成することもできる。光触媒膜２０ａの材料としては、酸化チタン以外に、酸化亜鉛や酸化ジルコニウムなど光触媒機能を有する公知の材料を用いることもできる。
【００１７】
また、チャンバ１０は、各伝熱管２０に平行な一対の側壁１６ａ，１６ｂに、それぞれ窓部１７ａ，１７ｂが設けられている。窓部１７ａ，１７ｂは、平板状のガラスにより構成されており、チャンバ１０の外部に設置した紫外線ランプ４０から各伝熱管２０の表面略全体に紫外線を照射可能な大きさ、配置とされている。
【００１８】
次に、以上の構成を備えた伝熱処理装置１の作動について説明する。まず、含油廃液などのように有機物を含有する被処理液をチャンバ１０の内部に貯留し、加熱媒体導入部１３に高温蒸気を供給すると共に、循環ポンプ３２を作動させる。
【００１９】
加熱媒体導入部１３に供給された高温蒸気は、一方の蒸気室１１ａから一群の伝熱管２０を通過して他方の蒸気室１１ｂで折り返し、他の群の伝熱管２０を通過して一方の蒸気室１１ａに戻る。このようにして、全ての伝熱管２０の表面を加熱し、加熱媒体排出部１４から排出される。
【００２０】
また、チャンバ１０内部の被処理液は、循環ポンプ３２により汲み上げられてノズル３１から最上部の伝熱管２０に散布される。そして、伝熱管２０の表面に沿って流下し、下方に位置する伝熱管２０の表面を順次濡らしながら蒸発する。チャンバ１０の底部に落下した被処理液は、循環ライン３０を経てノズル３１から再び散布され、被処理液は徐々に濃縮される。この濃縮液は、排水ライン３３を介してチャンバ１０の外部に排出することができる。一方、チャンバ１０の内部で発生した被処理液の蒸気は、通気部１５を経て凝縮装置（図示せず）に供給される。
【００２１】
本実施形態の伝熱処理装置１においても、従来と同様に、被処理液の蒸発処理を行う過程で、被処理液に含まれる有機物のスケールが伝熱管２０の表面に徐々に付着していく。本実施形態の伝熱処理装置１によれば、このような場合に、紫外線ランプ４０を作動させてチャンバ１０の内部に紫外線を照射することにより、伝熱管２０の表面に形成された光触媒膜２０ａを活性化させて、有機物の残留により形成されたスケールを分解する。紫外線は、伝熱管２０の表面で乱反射するため、紫外線ランプ４０から紫外線が直接照射されない部分の光触媒膜２０ａも活性化させることができ、光触媒膜２０ａの全体においてスケールを初期段階で分解除去することができる。この結果、従来のように酸やアルカリなどの薬品を用いた洗浄を行わなくても、伝熱管２０の伝熱効率の低下を防止して、安定した蒸発処理を行うことができる。更に、光触媒膜２０ａの形成により、濡れ性の向上による伝熱効率の向上も期待できる。
【００２２】
また、紫外線の照射による伝熱管２０の表面洗浄は、被処理液の蒸発処理と並行して行うことができ、伝熱管２０の洗浄のために伝熱処理装置１を停止させる必要はないので、蒸発処理の作業効率を良好に維持することができる。この場合、光触媒膜２０ａが良好な光触媒機能を発揮できるように、被処理液はある程度の透明性を有することが好ましい。
【００２３】
紫外線ランプ４０の作動は、窓部１７ａ，１７ｂを介して伝熱管２０へのスケールの付着状況を監視することにより行ってもよく、或いは、タイマなどを用いて定期的に自動で行うようにしてもよい。
【００２４】
チャンバ１０の内部における被処理液の蒸発処理は、大気圧で行うことも可能であるが、１００℃より低い温度で蒸発するように、従来の蒸発装置と同様に減圧下で行うことが好ましく、これによってランニングコストの低減を図ることができる。但し、伝熱管２０の洗浄のための光触媒反応は酸化反応を伴うため、真空度が高すぎると、必要な酸素が欠乏して良好な洗浄が得られなくなるおそれがある。したがって、チャンバ１０の内部における圧力は、３０〜１０１ｋＰａの範囲が好ましく、４８〜７０ｋＰａの範囲がより好ましい。尚、この場合における被処理液の蒸発温度の一例を挙げると、８０〜９０℃である。
【００２５】
被処理液の蒸発処理により窓部１７ａ，１７ｂに対するスケール付着のおそれがある場合には、窓部１７ａ，１７ｂの内面側（チャンバ１０側）に酸化チタンなどの光触媒フィルムを施すなどにより防汚性を付与することができ、光触媒膜２０ａの安定した活性化を得ることができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る伝熱処理装置を示す縦断面図であり、図５は、図４におけるＢ―Ｂ断面図である。本実施形態の伝熱処理装置は、被処理流体の凝縮処理を行う凝縮装置としての一例を示すものである。本実施形態の伝熱処理装置は、図１及び図２に示す第１の実施形態の伝熱処理装置と基本的な構成は同じであるので、図１及び図２に示す構成部分と同様の構成部分に同一の符号を付して、説明を省略する。
【００２７】
本実施形態の伝熱処理装置１０１において、チャンバ１０の両側には、水室１１１ａ，１１１ｂが設けられており、各伝熱管２０の両端がそれぞれ水室１１１ａ，１１１ｂに接続されている。各水室１１１ａ，１１１ｂは、仕切板１１２ａ，１１２ｂによって内部空間が上下に適宜仕切られており、一方の水室１１１ａの下部に冷却水などの冷却媒体を導入する冷却媒体導入部１１３を備え、他方の水室１１１ｂの上部に冷却媒体を排出する冷却媒体排出部１１４を備えている。また、チャンバ１０の上部には、有機物を含む被処理流体の蒸気をチャンバ１０の内部に導入する通気部１１５を備えている。この蒸気は、例えば、上記第１の実施形態に係る伝熱処理装置において、被処理液を蒸発することにより生成された蒸気である。
【００２８】
本実施形態の伝熱処理装置は、通気部１１５からチャンバ１０内に有機物を含有する被処理流体の蒸気を導入すると共に、冷却媒体導入部１１３に冷却水を供給することにより、伝熱管２０の表面において被処理流体が冷却されて凝縮する。生成された凝縮水はチャンバ１０の底部に貯留され、循環ポンプ３２の作動によりノズル３１から伝熱管２０に散布される。そして、各伝熱管２０の表面に沿って流下し、チャンバ１０の底部に落下する。
【００２９】
この伝熱処理装置１０１は、被処理流体の凝縮処理中に紫外線ランプ４０を作動させることにより、伝熱管２０の光触媒膜２０ａ（図３参照）を活性化させることができ、第１の実施形態と同様に、伝熱管２０に付着したスケールを分解除去することができる。また、伝熱管２０の表面に沿って流れる凝縮水に含まれる有機物も分解することができるので、循環ポンプ３２により凝縮水を循環させることにより、凝縮水に含まれる有機物も分解することができる。こうして有機物が除去された凝縮水は、排水ライン３３を経て排出することができ、有機物を除去するための後工程を要することなく、再利用等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る伝熱処理装置を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ―Ａ断面図である。
【図３】伝熱管の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る伝熱処理装置を示す縦断面図である。
【図５】図４におけるＢ―Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１０１  伝熱処理装置
１０  チャンバ
１５  通気部
１７ａ，１７ｂ  窓部
２０  伝熱管
２０ａ  光触媒膜
３０  循環ライン
３１  ノズル
【図１】
2005337537.tif 000003
【図２】
2005337537.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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