JPH0445201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般に、米国特許第4230529号明細書
に記述されている揺動管（Wobble tube）型の蒸
発および蒸留装置に関する。特に本発明は、流入
する液体流を非常に薄い均等な膜に押し拡げるホ
イツプ棒（むち棒）を備えている揺動型の改良さ
れた蒸発装置もしくは蒸留装置に関する。

従来技術 公知の蒸発または蒸留装置は、（オレンジジユ
ース）の場合のように、液体の一部を除去するこ
とによる濃縮、水蒸気を凝縮することによる脱
塩、または（アルコールおよび水のような）液体
中の種々な成分を分離することによる蒸留に用い
ることができる。これら総ての用途において、液
体の蒸発（または凝縮）は主として液体とその蒸
気との間の界面に生じ、他方必要とされるエネル
ギは、熱源から容器壁を介して液体に伝達され、
そこから該液体を介して界面に伝達されて蒸発が
維持される。

蒸気圧縮を伴なう（あるいは伴なわない）海水
または他の液体の蒸留に関する基本的な概念は新
規ではなく、多段フラツシユ（MSF）方式のよ
うな慣用の蒸留装置においては、液体を加熱し且
つコンプレツサ（圧縮器）を駆動するために相当
なエネルギ入力を必要とする。さらに、段毎に相
当大きな熱勾配があり、そのため、所与の熱上昇
またはエネルギ入力で使用可能な段の数は制限さ
れてしまう。それに対応して出力も制限される。
さらに、MSF設備には大きな設備投資が必要で
ある。

微細な噴霧ノズルが、固定の垂直または水平管
の側面に下向きに落ちる薄い液体膜を発生する謂
ゆる「落下膜（falling film）」装置もまた知られ
ている。この落下膜装置は、設備投資が軽減され
しかもMSF装置よりも高い効率で稼働する。し
かしながら、落下膜装置には信頼性が充分でない
ことが知られている。液体は、多数の小さいノズ
ルにより熱交換表面に与えられるのであるが、こ
の場合ノズルがしばしば機能不全を起すのが１つ
の問題となつている。また、薄い膜の均等な分布
を保証する確実な方法がなく、さらに蒸発により
鑵に付着したスケールを取除く上に問題がある。

発明の目的 本発明の目的は、所要の電力を軽減し、それに
より蒸発または蒸留装置の運転費用を相応に軽減
することである。

他の目的は、蒸発しつゝある液体膜の熱抵抗を
下げ温度差を減少することである。

さらに他の目的は、管への液体の導入を妨害す
ることなく、液体を均等な極めて薄い膜に確実に
機械的に分布する構造を提案することである。

さらに他の目的は、蒸発プロセスにより熱交換
表面に生ずるスケールの形成または他の残渣を制
御することである。

さらに他の目的は、液体分配装置の構成要素と
しても用いることができ、上に述べたような利点
を備えた機械的分配装置を提案することである。

本発明の他の目的は、機械的に単純であつて、
費用が少なく、信頼性が高くしかも比較的長い使
用寿命を有し、上述のような利点を備えた蒸発ま
たは蒸留装置を提供することである。

発明の構成 本発明による新規な蒸発または蒸留装置は、管
の外側表面を取巻く蒸気流を凝縮することにより
供給される熱エネルギで、揺動する（wobbling）
管の内側で流動している液体を蒸発するための薄
壁の揺動管を有する。管の外部で液滴を形成する
凝縮物は、揺れ運動（wobbling motion）によ
り飛び散らされて管間で飛散され凝縮が促進され
る。

揺れ動かす茶碗の中で茶が円形運動するのに類
似した管の揺れ運動により、管の外側の蒸気と管
の内側の蒸気との間の温度差は効果的に減少され
る。その結果、慣用の設備を用いる場合と比べて
所与の仕事に対し必要とされるエネルギは少なく
て済み、また設備も簡単で済む。

本発明によれば、所望の蒸発または蒸留装置に
対して適切な蒸気および液体相互接続が提供され
る。

各管内にはむち棒もしくはホイツプ棒
（whiprod）が配設される。管の揺れ運動で、該
ホイツプ棒は管の内部表面の周りを滑動して管内
に流入する液体を、該管の内面に付着する非常に
薄い膜に押し拡げ、それにより該液体膜は管の全
長に亘り均等に分布される。好ましい形態におい
てはホイツプ棒は、複数の素線からなる金属ケー
ブルのような或る長さの撓み性のコア材料（心材
料）を有する。液体を押し拡けるケーブルの部分
は管状の鞘により被覆されている。この鞘はシリ
コーンゴムのような弾性材料からなる連続した長
状物である。別の形態として、この鞘は、セラミ
ツクのような非弾性材料から形成された一連の分
離した管状部材から構成することができる。鞘材
料は、運転中摩耗に耐え且つ管の内側表面に成長
するスケールを除去することができるように選択
される。ホイツプ棒は、充分な剛性を有するが管
が揺れ運動していない時には管内で自己支持し得
ないほどの剛性であつて、しかも運転中は、揺動
軸線に対し平行なほぼ垂直の配位をとることがで
きるほど充分に撓み性である。また、このホイツ
プ棒は、回転によつて発生される遠心力で該ホイ
ツプ棒が管の内側表面の小さな表面不規則性もし
くは凹凸性に順応して均等な膜を形成するように
充分に撓み性である。

また、好ましい実施態において、ホイツプ棒は
その下端部で基部に碇着される。この基部が固定
の基準部材、例えば外側の囲壁の一部である場合
には、碇着点は揺動軸線上またはその近傍にする
のが好ましい。また、基部が管と一緒に揺れ動く
場合には、碇着点は、管の垂直中心線上またはそ
の近傍にするのが有利である。好ましい実施態様
においては、ホイツプ棒の下端はそれ自身の縦軸
線を中心に回転しないように固定される。ホイツ
プ棒は、管から碇着点に延びるその下側の部分に
亘り充分な撓み性を有しておつて自在継手として
の働きをする。好ましくは、スチフナもしくは強
化管で、ホイツプ棒のこの下側の部分における撓
み性のコアの部分を囲繞するのが有利である。上
記の自在継手により、ホイツプ棒は管内で、揺れ
運動による駆動力を受けて管の内面上で回転す
る。また、このホイツプ棒は、基部に支持されて
いる実際の自在継手に取付けることもできる。他
の実施態において、ホイツプ棒は、基部に枢着す
ることもできるが、この場合には摩耗は一様にな
らない。この取付け構造を用いる場合、非円形の
断面を有するホイツプ棒が有利である。他の実施
態様として、ホイツプ棒は一体部材または中空の
撓み性の管から形成される。中空形態のホイツプ
棒の場合には、蒸発すべき液体の供給源を加圧下
でホイツプ棒の下端に接続することができる。こ
の場合、通常の運転においては、液体の定常流が
ホイツプ棒の上端から内側表面上に飛散されるよ
うに圧力が調節される。容器が管と共に揺れ動く
場合には液体分配系は、管の上方で該管に心出し
されて容器に取付けられた管および分配ヘツドを
備えることができる。このようにした場合、揺れ
運動の遠心力作用とホイツプ棒との恊調により流
入液体流は管内に差し向けられ、液体分配系と揺
動管との間に機械的結合は必要とされない。

実施例 本発明ならびにそのいろいろな特徴は、添付図
面と関連しての以下の説明から十分に理解できよ
う。

第１図は、外殻１および揺動容器２からなる。
揺動（wobble）型蒸発装置の簡略端面図である。
図示のように、３本の熱交換管７が蒸発および凝
縮を行うように取付けられている。実際の構造に
おいては、数ダースの管を１つの容器内に設置す
ることができる。

容器２の端には、３つのブラケツト２４が取付
けられている。軸受２２および２４を有する３組
の軸２１および２３と共に３つのクランク５１
が、揺動運動において容器２を回動案内するのに
用いられている。容器２を揺動するために３つの
軸２１のうちの任意の１つを駆動するのにモータ
（図示せず）を用いることができる。容器２は軸
２１に接続された腕５１に枢着されている。した
がつて、３つの軸２１のうちの何れか１つまたは
２つ以上の軸を回転すると、容器２の枢支点が腕
５１によつて画定される円軌跡に沿つて運動す
る。３つの小さい円に沿つての点２３の回転で、
容器２は、揺動運動を行う。

次に第２図を参照するに、蒸発される液体は矢
印１０１で示すように、ブシユ１９内で回転する
管１８内に流入する。ブシユ１９の中心は、ま
た、管７の揺動の中心である。したがつて、管７
の揺動運動中、Ｌ字形のパイプ１８がブシユ１９
内で旋回駆動されて、管７の揺動中心から離れて
いる側に設けられているヘツド２０から流体は吐
き出される。

ヘツド２０から吐き出された液体は、液体流６
となつて管７内部で回流して室３′内に吐き出さ
れ、矢印１０２で示すようにパイプ１７を介して
流出する。

管７は揺動するが回転しない。したがつて、回
転する流れ６で、管７の内面は、膜５で被覆さ
れ、この膜が蒸発して蒸気になり管７の２つの端
から逃げる。管７の上端は室３に接続されておつ
て、矢印１０３で示すように開口２６を介して流
出する。同様にして、管７の下端は室３′に開い
ており、矢印１０４で示すように開口２７を介し
て流出する。室３および３′は撓み性の障壁２８
によつて分離されている。或る種の用途において
は、流れ１０３および１０４は、一方は内向きに
流れ、他方は外向きに流れて連続的な循環を生ぜ
しめ蒸発を促進するようにすることができる。ま
た他の事例においては、撓み性の障壁２８を省略
して、蒸気を取出すのに１つの出口だけにするこ
とができる。特定の用途に関連しての詳細な構成
は追つて説明する。

高温蒸気１１１は、流入パイプ１０から撓み性
のカツプリング９およびパイプ８を介して容器３
の内室４内に導入される。管７と接触して、蒸気
は液滴２５に凝縮し、これら液滴は室４内で管の
外表面に跳ねかけられて、それにより凝縮速度が
増大せしめられる。最後に、凝縮物は室６の底縁
近傍に集められて、パイプ１１、撓み性のカツプ
リング１２および排液パイプ１３を介し排出され
て留出物１１３となる。蒸気１１２が通る第２の
蒸気通路１４−１５−１６が図示のように装置の
下端に在る。この二重端蒸気通路構造は、先に引
用した米国特許第4230529号明細書（特に第７図）
に開示されている蒸留塔で必要とされるものであ
るが、しかしながら、米国特許第4230529号の第
６図と関連して記述されてある脱塩装置には必須
ではない。

第１図および第２図の揺動駆動によれば、その
揺動中心に対して、質量の中心の回転遠心力が生
ずる。第３図は、２組の同心揺動系を設けること
により回転力を、共通の揺動中心３１に対して互
いに反対側に位置する２つの質量中心３１および
３２と平衡させる１つの仕方が示してある。中心
３１は３つのクランク５１，５２および５３によ
つて案内される内側の系３３の質量中心である。
また３２は、３つのクランク５４，５５および５
６によつて案内される外側の系３４の質量中心で
ある。これら２つの系は同じ揺動中心３０を有す
る。チエン５７によつて結合された２つの歯車５
８および５９が２つの系の適正な配置を維持する
のに用いられている。米国特許第4230529号およ
び第4441963号明細書には、揺動中、管および他
の運動要素の動的平衡を発生するのに他の複雑な
構造が記述されている。例として、蒸発される液
体もしくは液体として水を用いる場合には、典型
的な設計上のパラメータとして、銅製の熱交換管
の直径は２インチ（5.08cm）であり、揺動回転半
径1/4インチ（0.63cm）を越え、そして回転速度
は150rpmを越え、流量は約１ポンド／分である。

米国特許第4230529号明細書にも記述されてい
る上述の装置においては、液体流６は揺動する管
７の内部で鮮鋭な波面となつて回動し該波面には
先細の楔状流れ断面が続き、その後には、膜５と
なる尾端が続く。装置の動作効率における重要な
パラメータである膜の厚さは、主として、表面張
力および液体の付着力の関数である。他のパラメ
ータとして、管の材質、寸法、平滑性および揺動
ならびに波面の大きさおよび形態があるが、通常
の使用環境では、優勢なフアクタもしくは因子と
はならない。何れにせよ、膜の厚さに対する積極
的な制御は行われず、膜の厚さは内面に沿つて変
化する。

液体の特性が重要な因子となるため、果物のジ
ユースのような高い粘性を有する液体は、通常の
揺動管蒸発装置で取扱うのは困難であることが知
られている。第４および第５図には、高い粘性を
有する液体を処理するために揺動駆動を用いる既
述の本出願人の米国特許第4441963号明細書に開
示されている装置が示してある。この装置は軸４
２６に枢着された回転腕４２７の下側に懸持され
た重厚で剛性の棒４２９が用いられておつて、ロ
ーラ４２８を介し管７の内部表面と係合する。こ
の棒４２９は矢印４２１の方向に回転する際に液
体４２９を前に押出すようにして膜を形成し蒸発
を容易にしている。

この剛性の回転する棒は、機械的な押広げ部材
を用いずに渦巻運動で膜を形成する通常の事例と
比較して、高粘性の液体により形成される膜５の
厚さを減少しない。しかしながら、レイノルド数
（Reynold's Number）が水のレイノルド数に近
い低粘性の液体に対しては不満足である。その場
合、１つの問題となるのは、管の中端に棒４２９
と取付けた場合に同じ場所に配設されている殆ん
どの液体分布系に対して妨害となり得ることであ
る。他の問題は、棒４２９が剛性であるので、内
側表面の平滑度における変動に順応し得ない点で
ある。その結果として、内側表面と剛性の棒との
間に形成される膜の厚さは変動する。また、棒の
一側だけが管の内壁および液体と係合するため
に、同じ表面上に摩耗が生ずる。この剛性の棒に
よる別の問題として、棒と管との間隔が固定され
てしまい、したがつて膜を形成する液体流に対し
棒によつて及ぼされる圧力が実質的に一定である
という問題がある。また、回転する剛性の棒には
軸受が必要であるが、この軸受は液体を押す迅速
に回転する棒によつて発生される相当大きな力に
耐えることはできない。本発明はこのような全て
の問題を解決するものである。

次に第６図ないし第１０図を参照するに、本発
明の基本的特徴は、揺動管７の内側表面７ａと協
働して、流入する流れ６を均等に分布された非常
に薄い膜５１５に形成するホイツプ（むち）棒５
００の形態にある機械的分配部材にある。管７
は、ハウジング、支持部材または鑵の一部とする
ことができる固定の基底部５０２の上方で揺動す
る。なお、該ハウジングは管７と一体にして該管
と共に揺動するように構成されている。

第６図ないし第８図に示す好ましい実施態様に
おいては、ホイツプ棒５００は、管７内に位置す
る該ホイツプ棒の部分に渡り管状の鞘５０６によ
つて囲繞されている撓み性のコア５０４を有す
る。このコアは、大きい引張強度、疲労抵抗を有
する材料であつて少なくとも若干撓み性である材
料から形成するのが好ましい。コアはまた、所望
の揺動運動で液体の流れに作用して非常に薄い膜
５１５を発生するのに十分な大きさ（典型的には
3Gないし4G）の横方向力を発生するのに十分な
密度もしくは単位長当りの質量を有すべきであ
る。例えば、約1/8インチ（0.31cm）の直径を有
する剛性ケーブルのような複数の素線からなる金
属ケーブルが適している。鞘５０６は、流入する
液体の流れ６と係合し、内部表面７ａと協働して
該液体の流れを押広げて膜５１５にすることがで
きる任意の材料から形成することができる。好ま
しい形態として、鞘は実質的に管の全長に渡つて
延びるシリコーンゴムのような撓み性の材料から
なる連続した長状部材である。鞘はまた、第６図
に破線で示すように短い管状の部分５０６′の群
もしくは列から形成することもできる。この後者
の構造においては、良好な耐摩耗特性を有し、内
側表面７ａからスケールその他の蒸発残留物の除
去を高揚することができるセラミツクのような剛
性材料を用いることができる。また、鞘部材５０
６を備えていないホイツプ棒の使用も可能であ
り、コア材料、または平滑な外表面を形成する材
料を含浸されたコア材料からなる一体の棒とする
ことができる。ゴムを含浸された複数の素線から
なる金属ケーブルがその一例である。

好ましい実施態様においては、ホイツプ棒は、
ケーブル５０４の下端および基部に溶接、接着
剤、リベツトその他の仕方で固定されている直立
のフランジ５０３により基部に碇着される。フラ
ンジ５０３は、ケーブル５０４がその縦軸線を中
心に回転するのを阻止する。碇着点は、基部５０
２が、外殻１のように動作中静止している基準部
材である場合には、管の揺動軸線５０８と一致す
るように選ぶのが好ましい。

ホイツプ棒の下端は、管の下端からフランジ５
０３および基部５０２に延びる撓み性ケーブル５
０４の一部分５０４ａによつて形成される。剛性
のスリーブもしくは、強化部材即ちスチフナ５０
５が、この下側の部分５０４ａの中間領域を囲繞
しており、２つの比較的撓み性のある部分５０
４′および５０４″は露出しておつて、碇着点と、
鞘５０６を含むホイツプ棒の撓み性の小さい上側
部分との間の自在継手としての働きをなす。強化
部材もしくはスチフナ５０５は、部分５０４′お
よび５０４″におけるケーブルの曲り角度を減少
し、それにより疲労が減少されて、ホイツプ棒の
揺動運動は促進され、然もホイツプ棒は管内の位
置に保持される。ホイツプ棒は撓み性でなければ
ならないが、また、下向きの重力（1G）で管の
内側表面に寄り掛かるように十分に剛性でなけれ
ばならない。管が揺動すると、上部ホイツプ棒は
真直になつて、第６図および第７図に示すよう
に、揺動軸線と反対側の管の内面に沿い整直す
る。特に、第７図には１揺動サイクル中の管７の
２つの直径方向に対置する位置が示してある。即
ち、１つの位置は実線で示され、他の位置は破線
で示されている。図から明らかなように、円形揺
動運動で、撓み性の棒５００は管に対して回動せ
しめられる。上述の自在継手構造によつてこの回
動は可能になる。固定の碇着部は、ホイツプ棒の
それ自身の軸線を中心とする回転に抵抗し、その
結果外側の鞘５０６は均等に摩耗する。

第８図には、管が揺動する時の力／圧力平衡状
態が示してある。揺動運動は、時計方向の矢印５
１４で表されている。ホイツプ棒５００は、管の
中心５０７および揺動中心５０８を通る半径方向
の線に対して遅れ角αで位置する。流入する水の
流れ６は、ホイツプ棒により押されて図示のよう
にホイツプ棒より前の位置で運動する。

圧力分布パターン５１３で示されている水平舵
もしくはハイドロプレーン効果が生じて、それに
より、回動するホイツプ棒によつて発生される遠
心力５１１と平衡した合力５１２が発生する。水
は、ホイツプ棒および管の内側表面によつて形成
される「漏斗状部」を強制的に通されて薄い膜５
１５となつて該漏斗状部を去る。管の内側表面上
における小さな変化もしくは凹凸に対してホイツ
プ棒を順応せしめるためには、ホイツプ棒のたわ
み性が重要である。この撓み性は、５インチ
（12.70cm）の管長に渡り1/2ミル（0.013mm）の管
内面の直径の変化に追従する程に十分な大きさと
すべきである。また、ホイツプ棒によつて発生さ
れる圧力は、第４図および第５図に示した構成に
おけるよりも、棒の剛性に依存しない点に注目さ
れたい。

膜の厚さは、棒の遠心力、液体の粘性および棒
の曲りによつて制御される。ホイツプ棒５００
は、他の因子もしくはフアクタを同じにして、ホ
イツプ棒の積極的な制御を伴わずに発生される膜
よりもさらに薄い膜を創成できることが最も有意
義である。特に、水のような低い粘性の液体で
は、本発明によれば、確実に、0.001インチ（１
ミル）（0.025mm）より小さい厚さの膜を発生でき
る。この非常に薄い膜は、このようなホイツプ棒
５００を使用しない従来の揺動管蒸発または蒸留
システムで達成可能な熱交換を２倍も大きくする
ことができる。このようにして、装置の動作効率
は大きく改善される。

「落下膜」装置および本出願人の以前の揺動管
構造に比較して、本発明のホイツプ棒構造の他の
大きな利点は、管の内側表面からスケールおよび
その他の蒸発残渣が除去される点にある。この清
浄過程のメカニズムは完全には既知とはなつてい
ないが、液体内の溶質から結晶構造としてスケー
ルが成長し、この成長は内側表面７ａ上の核生成
点で始まるものと思われる。スケールが多数の核
生成点から除去するのが非常に困難な「パツチ
（patch）」に成長する前に、成長しつつあるスケ
ールは非常に薄い膜５１５から上方に突出する程
に高く成長すると考えられる。この場合、スケー
ルの厚さは典型的には1/2ミル（0.013mm）にも達
し得る。スケールが膜より上に突出すると、該ス
ケールは、ホイツプ棒が表面７ａ上を滑動する際
に該ホイツプ棒によつて叩かれて脱落する。実
際、管状のシリコーンゴム鞘５０６は、通常の水
での長い動作後にも、表面７ａを鏡面等級の清浄
状態を保つ。海水のような他の液体の場合には、
揺動速度、鞘の表面特性その他のパラメータを調
節する必要がある。例えば、先に述べた区分化さ
れたセラミツク製鞘は、海水処理の場合、表面７
ａ上におけるスケールの累積を制御するのに必要
な増進された掻落し作用をなす。スケールの除去
は極めて重要である。と言うのは、もし除去しな
いとすれば、揺動管の熱交換抵抗が高くなり、そ
の結果装置の動作効率が減少するからである。

ホイツプ棒は、回転しないように固定され（お
り且つほぼ円形の横断面を有するものとして説明
したが、性能の或る程度の損失を甘受すれば他の
構成も可能である。例えば、フランジ１０３なら
びに強化部材５０５と協働して自在継手としての
作用をするケーブル部分５０４′および５０５″の
代りに、ホイツプ棒の下端を基部に結合するのに
慣用の自在継手を用いることも可能である。ま
た、ホイツプ棒は回転しないように碇着されるも
のとして説明したが、回転するカツプリング５０
３を用いる事も可能である。このカツプリング
は、ホイツプ棒の下端を、基部に穿孔された大き
い直径の穴５０３′に挿入して円形フランジを基
部に取付けることにより簡単な仕方で実現するこ
とができる。しかしながら、その場合には、ホイ
ツプ棒の一側だけしか液体流および表面７ａと係
合しないという不利点が生ずる。その結果とし
て、棒は均質に摩耗しない。しかしながら、この
構成によれば、円形でない横断面を有するホイツ
プ棒の使用が可能になる。例えば、ホイツプ棒は
矩形断面を有し、その１つまたは２つの縁で膜５
１５を形成し、表面７ａからスケールを除去する
ようにすることができる。

第９図は、ホイツプ棒の根部が、管の中心線５
０７でもしくはその近傍で基部板に碇着されてい
る構成を示す。この構成においては、管および容
器２′は一体の単位として形成されて一緒に揺動
する。揺動駆動部および撓み性のカツプリングは
略示するに留めた。と言うのは、これら手段は先
に引用した米国特許第4230529号明細書に記述さ
れているものと同類であるからである。

動的平衡を実現するために、米国特許第
4230529号明細書の第４図に示したのと同じ枠組
に４つの類似の系を取付けることができる。別の
構成として、釣合い重り群或いは容器の重量のよ
うな他の死重量に対して平衡をとることができ
る。一体の管および容器と関連してどのような平
衡化構造を選ぶにせよ、各ホイツプ棒は、関連の
管において該管に対し心出しされる。

この構成によれば、中心に取付けられて、揺動
運動の回転遠心力により回転駆動される分配ヘツ
ド５３１を有する水分配管５３０を使用すること
ができる。この水分配管は、管７と一緒に揺動す
る部材、この例では容器２′上に取付ける必要が
ある。各水分配管５３０はしたがつて常に関連の
管７に対して心出しされ、揺動運動によつて発生
される遠心力で水もしくは液体は揺動中心から最
も離れている管の内壁に跳ね掛けられる。そして
この跳ね掛けられる場所が、揺動中ホイツプ棒の
位置する場所である。このようにして、この構造
によれば、水は、ホイツプ棒と協働する仕方で管
内に導入されて、効果的な仕方で薄い膜５１５が
形成され、液体流が管壁上で向きを変える際或い
はまた管壁に沿つてホイツプ棒へと流動する際の
過渡的作用もしくは効果は最小限度に抑えられ
る。この液体分配器の他の有利な特徴は、分配系
と揺動管との間、例えば開口２０（第１図および
第２図）内に掴まれている管１８の下端との間に
機械的な結合が無く、管１８は該管の揺動運動と
調和回転駆動される点である。このような機械的
カツプリングもしくは他の機械的結合を用いると
すればいろいろな不利点、主に摩耗ならびに狭い
製造公差が要求される等の不利点がある。第１図
および第２図の構成と比較して、この液体分配系
５３０，５３１によれば、軸受１９の必要性も無
くなる。

第１０図は、流入液体分配ノズルとしての機能
をもなす中空のホイツプ棒が用いられている本発
明の別の実施例を示す。この装置の基部には、主
供給管路５４４を備えた液体供給容器５４０が設
けられている。容器５４０内の液体５４３は圧力
下に在り、それにより中空のホイツプ棒５４２を
通つて管の上端５４５から流出する流れが生ず
る。回動する管の遠心力でこの液体は揺動してい
る管の最も離れている部分に向けて跳ね掛けられ
て、中空のホイツプ棒の外面に沿い、先に述べた
流れ６に均等な流れ５４６の形態で下向きに流れ
る。ホイツプ棒、管７および液体流５４６の相互
作用は、第８図と関連して先に述べた相互作用と
同じである。

ホイツプ棒および液体分配系の組合せによれ
ば、回動するノズルの必要性は排除され、同時に
また、ノズルから出てホイツプ棒によつて集めら
れる流れパターン間の過渡領域も除去される。こ
れにより、装置の効率はさらに改善される。この
ホイツプ棒および分配ノズルの組合せは、既に述
べた管中心取付けまたは揺動中心取付けの何れに
も採用することができる。

以上、本発明を、基礎部材に下端で取付けられ
たホイツプ棒と関連して述べたが、機械的にさら
に複雑になり費用も嵩む点を甘受すれば、第１図
の管１８のような回動するノズルと、第４図およ
び第５図に示した剛性棒とは異なる構造ならびに
動作特性を有する撓み性のホイツプ棒と組合せる
ことも可能である。管１８は、腕４１７の枢支部
４１６が回動する管１８と同心関係になるように
第４図の回動支持腕４１７を担持するのに用いる
ことができる。腕４１７はその場合、回動するノ
ズルに対して自由に回転する。要するに、設計
上、回動するノズルおよびホイツプ棒が互いに干
渉することなく揺動に関しそれ自身の各位置を捜
し出すようにすることが重要である。

以上本発明の好ましい実施例について説明した
が、蒸留および蒸発の技術分野の専門家には、本
発明の範囲から逸脱することなく、特定の用途に
適合するように適当な変更が可能であることは理
解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、揺動蒸発装置の端面図、第２図は揺
動蒸発装置を部分的に切除して示す立面図、第３
図は動的平衡を達成するための２つの同心揺動蒸
発装置の組合せを示す端面図、第４図は高い粘性
を有する液体で使用する装置の簡略端面図、第５
図は第４図の装置の立面図、第６図は揺動管なら
びに本発明に従い該管内に取付けられるホイツプ
棒液体分配構造を一部切除して示す側立面図、第
７図は第６図に示した揺動管およびホイツプ棒の
頂面図、第８図は管の内側表面に均質な非常に薄
い液体膜を形成する流入液体流との相互作用に強
調点を置いて第６図および第７図に示したホイツ
プ棒を詳細に示す図、第９図は、管が揺動運動す
る鑵もしくは容器の一体部分である第６図ないし
第８図に示した一般型の「中心取付け」ホイツプ
棒装置の簡略垂直断面図、そして第１０図は、中
空のホイツプ棒が液体分配系の一部を成している
ほぼ第６図に対応する簡略垂直断面図である。 １……外殻、２……揺動容器、３……室、４…
…内室、５……膜、７……管、８，１１，１７…
…パイプ、９，１２……撓み性のカツプリング、
１０……流入パイプ、１３……排液パイプ、１８
……Ｌ字形のパイプ、１９……ブシユ、２０……
ヘツド、２１……軸、２２，２４……軸受、２３
……枢支点、２８……障壁、３１……揺動中心、
５１，５２，５３，５４，５５，５６……クラン
ク、４１７……腕、４２６……軸、４２７……回
転腕、４２８……ローラ、４２９……剛性の棒、
５００……ホイツプ棒、５０２……基底部、５０
３……フランジ、５０４……コア、５０５……強
化部材、５０６……鞘部材、５０７……管の中
心、５０８……揺動中心、５１５……膜、５３
０，５３１……液体分配系、５４０……液体供給
容器、５４２……棒、５４３……液体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基部と、該基部に隣接してほぼ垂直の軸線の
   周りに整列された少なくとも一つの熱交換管と、
   該熱交換管を回転することなく前記垂直軸線上の
   揺動中心の周りで該熱交換管を駆動するための手
   段とを備え、前記管に付与される揺動運動により
   前記液体の流入流れを前記揺動中心から離して前
   記管の内側表面に付着せしめて該管の内側表面を
   払拭する回動流を発生するようにした揺動管型液
   体蒸発装置において、前記管の内側表面内に位置
   するホイツプ棒にして前記揺動運動に応答して前
   記内側表面上を滑動するホイツプ棒により発生せ
   しめられる遠心力により前記内側表面に当接状態
   に押しつけられる際に該表面における不規則性に
   順応するように可撓性であるホイツプ棒と、前記
   管の縦方向中心軸線近傍に前記ホイツプ棒の第１
   の端を係止するための手段にして前記ホイツプ棒
   をして前記揺動運動中前記管内で該管の内側表面
   にほぼ垂直方向に当接して該管内面に沿つて回動
   せしめる係止手段とを備え、それにより前記液体
   流を分配して前記内側表面上に蒸発を容易にする
   ように低い熱抵抗を有する非常に薄い均一な膜を
   形成すると共に、蒸発により発生するスケールを
   除去することを特徴とする蒸発装置。 ２ 前記ホイツプ棒が可撓性のコアと、少なくと
   も管内に位置する該コア部分を取巻く鞘を有して
   いる特許請求の範囲第１項記載の蒸発装置。 ３ 前記ホイツプ棒が中空であり、さらに該中空
   のホイツプ棒の下端と液体流通接続関係にある加
   圧下の液体供給源を備えており、管の周りの前記
   ホイツプ棒の滑動運動により該ホイツプ棒の上端
   から液体を管の内側表面に分配する特許請求の範
   囲第１項記載の蒸発装置。 ４ 係止手段が管の上端に配設されており、ホイ
   ツプ棒を内側表面に当接保持し、該内側表面に沿
   つての前記ホイツプ棒の滑動運動を可能ならしめ
   る特許請求の範囲第１項記載の蒸発装置。 ５ 係止手段が管の下側に配設されている特許請
   求の範囲第１項記載の蒸発装置。 ６ 係止手段がケーブルを非回転的に基部部材に
   固定する特許請求の範囲第５項記載の蒸発装置。 ７ 係止手段が、管の下端から基部に延在するホ
   イツプ棒の下側部分を含む特許請求の範囲第６項
   記載の蒸発装置。 ８ 係止手段が、基部に対しホイツプ棒をそれ自
   身の軸線を中心に回転することを可能にする回動
   接続部を備えている特許請求の範囲第５項記載の
   蒸発装置。 ９ 基部および管が一緒に揺動するように接続さ
   れ、係止手段は前記管の垂直中心線近傍で前記管
   の下側の個所で前記基部に固定される特許請求の
   範囲第１項記載の蒸発装置。 １０ 基部および管と協調して揺動するように該
   管の上方の個所で前記基部に取付けられた液体分
   配手段を備えている特許請求の範囲第９項記載の
   蒸発装置。 １１ 液体分配手段が、管の中心線とほぼ整列し
   て配置され、そして揺動運動により発生される遠
   心力により、液体を前記管内のホイツプ棒の運動
   と協調して揺動中心から最も遠い個所で内側表面
   上へと飛散せしめる特許請求の範囲第１０項記載
   の蒸発装置。 １２ 管が揺動していない時にホイツプ棒が該管
   内に留まるように充分に剛性である特許請求の範
   囲第５項記載の蒸発装置。 １３ 基部と、該基部の上方にほぼ垂直軸線を中
   心に整列して配置された少なくとも１つの熱交換
   管と、該熱交換管を回転することなく前記垂直軸
   線上の揺動中心の周りで該熱交換管を駆動するた
   めの手段と、該管の内側表面に向けて液体の流れ
   を差し向ける手段とを備え、前記管に付与される
   揺動運動により流体流れを揺動中心から前記管の
   内側表面に付着せしめて前記管の内側表面を払拭
   する回動流を発生するようにした揺動管型液体蒸
   発装置において、前記熱交換管の内部へとほぼ上
   向きに下端から前記基部に向つて延在するホイツ
   プ棒と、該ホイツプ棒の下端を前記基部に非回転
   的に係止するための手段と、前記熱交換管内に位
   置する前記ホイツプ棒の部分と前記係止手段との
   間に自在継手接続部を構成する手段とを備え、前
   記熱交換管内に位置する前記ホイツプ棒の部分
   は、前記揺れ運動中前記交換管に当接してほぼ垂
   直方向に伸びて該管の内側表面に沿つて回転して
   前記液体流を前記内側表面上に非常に薄い蒸発を
   容易にするように低い熱抵抗を有する均等な膜と
   して分配し且つ前記蒸発により発生する残渣を除
   去することを特徴とする蒸発装置。 １４ 前記ホイツプ棒が可撓性のコアと、少なく
   とも管内に位置する該コアの部分を取巻く鞘を有
   している特許請求の範囲第１３項記載の蒸発装
   置。 １５ コアが金属ケーブルである特許請求の範囲
   第１４項記載の蒸発装置。 １６ 鞘が、該鞘の均等な摩耗を受けるように実
   質的に円形の横断面を有している特許請求の範囲
   第１４項記載の蒸発装置。 １７ 管内に位置するホイツプ棒部分周囲の鞘が
   弾性材料製の連続した管である特許請求の範囲第
   １４項記載の蒸発装置。 １８ 管内に位置するホイツプ棒部分上の鞘が互
   いに軸方向に離間した一群の管状部材から構成さ
   れている特許請求の範囲第１４項記載の蒸発装
   置。 １９ 該管状部材が実質的に剛性の材料から形成
   されている特許請求の範囲第１８項記載の蒸発装
   置。 ２０ 自在継手手段が、係止手段と管との間に延
   在する或る長さの撓み性のコアから構成されてい
   る特許請求の範囲第１３項記載の蒸発装置。 ２１ 自在継手手段が撓み性のコアの一部分のた
   めのスチフナを備えている特許請求の範囲第２０
   項記載の蒸発装置。