(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を複数備えた伝熱処理装置１であって、前記伝熱管２０は、表面に光触媒膜１７が形成され、チャンバ１０内に収容されており、複数の伝熱管２０からなる管束１３の一部に透明の管２１が配されており、透明の管２１の中には紫外線の光源１４が設置され、透明の管２１から前記伝熱管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複数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、複数の伝熱管からなる管束の一部に透明の管が配されており、透明の管の中には紫外線の光源が設置され、透明の管から前記伝熱管の表面に紫外線を照射可能に構成されたことを特徴とする伝熱処理装置。
【請求項２】
透明な管は、表面に光触媒膜が形成された耐熱ガラスである請求項１に記載の伝熱処理装置。
【請求項３】
透明な管は、チャンバ内を貫通すると共に、その両端がチャンバ外部に位置する請求項１又は請求項２に記載の伝熱処理装置。
【請求項４】
チャンバ内の管束は、各々の伝熱管が略平行となるように、各管軸位置が碁盤状または千鳥状に配されると共に、１以上の伝熱管を隔てて透明な管が配されてなる請求項１から請求項３のいずれか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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蒸発又は凝縮に使用する伝熱管の表面に光触媒膜を形成し、光を照射して蒸発又は凝縮処理を行いながら有機物を分解する装置が提案されている（特許文献１参照。）。特許文献１に記載の装置は、図６に示すように、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１２０を備えた伝熱処理装置であって、伝熱管１２０は、表面に光触媒膜が形成され、チャンバ１１０内に収容されており、チャンバ１１０は、少なくとも一部に窓部１１７を備え、窓部１１７を介して外部から伝熱管１２０の表面に紫外線を照射可能に構成されていた。
【特許文献１】特開２００５−３３７５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、光を蒸発装置又は凝縮装置に窓を取り付け、外部から光を照射しなければならないため、光が届く範囲にしか伝熱管を設置できなかった。このため、蒸発装置又は凝縮装置は幅を大きくすることができず、処理量を増やすためには装置を上方に高くするか、台数を増やすしかなかった。装置を高くするということは、処理液を頂部から雨のように降らすという処理の構成から、限度があり、高くするということは設計上の強度の問題もあり高価なものになるという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑み、被処理流体の蒸発処理又は凝縮処理をコンパクトかつ安価に効率良くできる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するため、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複数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、複数の伝熱管からなる管束の一部に透明の管が配されており、透明の管の中には紫外線の光源が設置され、透明の管から前記伝熱管の表面に紫外線を照射可能に構成されたことを特徴とする。
【０００６】
なお、透明な管は、表面に光触媒膜が形成された耐熱ガラスであると好ましく、また透明な管は、チャンバ内を貫通すると共に、その両端がチャンバ外部に位置すると良い。
【０００７】
そして、チャンバ内の管束は、各々の伝熱管が略平行となるように、各管軸位置が碁盤状または千鳥状に配されると共に、１以上の伝熱管を隔てて透明な管が配されてなる構成が好ましい。
【０００８】
本発明によれば、有機物を含む被処理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、伝熱管は表面に光触媒膜が形成されたものと、表面に光触媒が形成された透明で内部に光源を有している管が適正に配列されており、透明の管に内蔵されている光源から伝熱管の表面に光を照射可能になるよう構成されてるため、装置を幅方向に大きくとることができ、適正な装置を計画できるため、処理量が増えても、安価な装置が提供できる。
【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コンパクトかつ安価に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束１３が設けられている。伝熱管束１３は、複数の伝熱管２０と一部に透明の管２１が配された構成であって、これらが上下方向に所定の間隔で複数配置されて伝熱管２０列を構成しており、この伝熱管２０列が水平方向に所定の間隔で複数千鳥状に設けられている。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を備えたドレンラインが接続されている。
【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および透明の管２１の表面には、図３、図４に示すように、酸化チタンからなる光触媒膜１７が形成されている。光触媒膜１７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１７を形成することもできる。光触媒膜１７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、透明の管２１の中には紫外線の光源１４が設置され、透明の管２１から前記伝熱管２０の表面に紫外線を照射可能に構成されている。そして、透明な管２１は耐熱ガラスよりなっており、上述したように表面に光触媒膜１７が形成されている。また透明な管２１は、チャンバ１０内を貫通すると共に、その両端がチャンバ１０外部に位置している。このためチャンバ１０外部から透明の管２１の中に収納した光源１４を取り替えることができるため、メンテナンスを容易に行うことができる。
【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、透明の管２１の中に収納した光源１４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１７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、光源１４から紫外線が直接照射されない部分の光触媒膜１７も活性化させることができ、光触媒膜１７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１７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１７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】
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。
【００２４】
（第２の実施形態）
図５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る。本実施形態の伝熱処理装置１０１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１０１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。
【００２５】
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、水室が設けられており、各伝熱管２０の両端がそれぞれ水室に接続されている。各水室は、仕切板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を備え、他方の水室の上部に冷却媒体を排出する冷却媒体排出部を備えている。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１５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。
【００２６】
本実施形態の伝熱処理装置１０１は、通気部１５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。また、複数の伝熱管２０に加え、透明の管２１が配されており、これらが上下左右方向に所定の間隔に碁盤状に設けられている。
【００２７】
この伝熱処理装置１０１は、被処理流体の凝縮処理中に透明の管２１の中の光源１４を作動させることにより、伝熱管２０の光触媒膜１７（図３参照）や透明の管２１の光触媒膜１７（図４参照）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や透明の管２１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。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】透明の管の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る伝熱処理装置を示す断面図である。
【図６】従来の伝熱処理装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１０１  伝熱処理装置
１０  チャンバ
１３  伝熱管束（管束）
１４  光源
１５  通気部
１７  光触媒膜
２０  伝熱管
２１  透明の管
３０  循環ライン
３１  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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