JPH0592101A - 溶媒回収構造を備えた蒸発装置 - Google Patents

溶媒回収構造を備えた蒸発装置

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JPH0592101A
JPH0592101A JP4078815A JP7881592A JPH0592101A JP H0592101 A JPH0592101 A JP H0592101A JP 4078815 A JP4078815 A JP 4078815A JP 7881592 A JP7881592 A JP 7881592A JP H0592101 A JPH0592101 A JP H0592101A
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evaporation
condenser
fluid
chamber
liquid
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JP4078815A
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John S Roe
エス ロエ ジヨン
Larry A Simonson
エイ シモンソン ラリー
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Zymark Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • B01D5/0063Reflux condensation

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶媒を再利用するために、溶媒をアキユムレ
ータにより効率的に回収する。 【構成】 ベツセル40は液体成分を保持する蒸発室5
5を形成し、上端に開口52を備える。開口52を通じ
て蒸発室55と連通する凝縮室66を区画する壁部67
を有する凝縮器63を、ベツセル40の上側に配設す
る。凝縮器63は壁部67で凝縮された液体を受け入れ
るアキユムレータ62と、アキユムレータ62に受け入
れられた液体を取り出すドレン65とを備える。流体駆
動組立体23を凝縮器63の上側に配設し、流体を凝縮
室66を経て下方へ向けて、蒸発室55の液体成分に接
触させる。加熱器13は蒸発室55の液体成分を加熱し
て蒸発を促す。流体は上方へ向い凝縮室66の内部へ流
れる。冷却室69は壁部67を冷却し、蒸発室55から
上方へ流れる流体に含まれる蒸気を凝縮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶解物の濃縮に用いる溶
媒回収構造を備えた蒸発装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】蒸発は分析化学分野で普通に用いられる
技術であり、ガスクロマトグラフイや液体クロマトグラ
フイにより、分析のために抽出処理をした最終物を濃縮
するのに用いられる。
【0003】環境分析において、濃縮するのに必要な抽
出物を含む溶媒の量は、通常200〜500mlであ
る。クデルナダニツシユと称する蒸発方法は、環境分析
に広く用いられているが、次のような欠点がある。すな
わち、処理速度が遅い。濃縮物の内で回収できる溶質
(被溶解物)の量(割合)が非常に少ない。使用するガ
ラス器具が高価で割れやすい。処理の自動化が難しい。
……などである。
【0004】フリスウエルの発明に係る米国特許第4,70
7,452 号明細書には、濃縮物から溶媒を蒸発するための
改良技術が開示されている。フリスウエルの方法では、
ガスの流れは温度を制御された液槽に浸漬された蒸発ベ
ツセルの内壁で、螺旋状の通路に沿つて流下する。上述
の方法によれば、溶媒の蒸発は効率的であり、液槽の温
度は低くてよいので、蒸発ベツセルの内部の溶媒に溶け
ている、温度に対し不安定な分析物の品質低下を防止で
きる。しかし、上述の方法は次のような欠点がある。第
1に、蒸発を行わせるために多量のガスを必要とする。
アルゴンや窒素などの不活性ガスが蒸発のために用いら
れるが、これらの不活性ガスは容易に入手できるもの
の、高純度のものは非常に高価である。第2に、溶媒か
ら発生するクロロホルムやヘキサンのような有機溶媒の
蒸気は毒性を有する。よい研究実験では、蒸発した溶媒
蒸気は普通の換気フード装置で除去されねばならない。
最近の米国環境規則は上述のような蒸気の放出量を規制
しており、研究施設からの大量放出は種々の問題を引き
起す。第3に、再生利用のために、蒸発した溶媒は回収
する必要があるが、蒸発した溶媒を精製するのに費用が
かかる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、再利用のために、溶媒の回収がアキユムレ
ータにより効率的に行われる、改良された蒸発装置を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成は上端に開口を備えかつ液体成分を保
持する蒸発室を形成するベツセルと、ベツセルの上に配
設されかつベツセルとシールされており、前記開口を通
じて蒸発室と連通する凝縮室を区画する壁部と、前記壁
部で凝縮された液体を受け入れるアキユムレータと、ア
キユムレータに受け入れられた液体を取り出すドレンと
を有する凝縮器と、凝縮器の上に配設され、凝縮室を経
て下方へ流れて蒸発室の液体成分に接触し、次いで上方
へ流れて凝縮室の内部へ入る流体の流れを生成する流体
駆動手段と、蒸発室の液体成分を加熱して蒸発を促す加
熱手段と、前記壁部を冷却して蒸発室から上方へ流れる
流体に含まれる蒸気を前記壁部で凝縮する冷却手段とを
備えたものである。
【0007】
【作用】再利用のための溶媒の回収がアキユムレータに
より行れるので、処理効率が改善される。
【0008】
【実施例】図1は本発明による蒸発装置の斜視図、図2
は図1に示す蒸発装置に備えられた蒸発組立体の側面断
面図、図3は図1に示す蒸発装置に備えられた流体駆動
組立体の分解斜視図である。図1に示すように、蒸発装
置11は基台12と、加熱器13と、基台12に支持さ
れた蒸発センサ14とを備えている。基台12の上面1
5に1対の供給定着部16と1対の排出定着部17とが
備えられ、これらは管継手20を経て水などの液体源
(図示せず)に接続され、冷却液が貫流するようになつ
ている。
【0009】基台12の内部は加熱器13により加熱さ
れる流体を保留するための液槽25を形成する。基台1
2の上面15は複数の蒸発容器22を挿通支持するため
の開口26を間隔を存して配設される。上棚28と下棚
29を有する棚27が、液槽25の内部に保持される。
各開口26と軸方向に並ぶ1対の開口31が上棚28に
設けられる。同様に、各開口26と軸方向に並ぶ開口3
1よりも小さい1対の開口32が下棚29に設けられ
る。複数の円筒形をなすくぼみ33が互いに間隔を存し
て、基台12の上面15から上方へ延出される。支柱3
5は基台12の上面15から上方へ延出し、かつ支柱3
5の上端に水平な支板36を支持する。支板36は1対
のくぼみ37を形成され、各くぼみ37は切欠38を設
けられる。基台12は上面15に制御盤41を支持す
る。
【0010】図2に示すように、蒸発容器22は下側の
円筒形のベツセル40と上側のハウジング43とを区画
し、ハウジング43は上側に供給ポート39を備える。
ベツセル40は円筒部45と、下方へ先細りになつてい
る中空の円錐部44と、中空の突部46とを形成する。
円筒部45の外径は、軸方向に並ぶ上面15の開口26
と上棚28の開口31とに摺動可能に嵌合する寸法とさ
れる。突部46の外径は、下棚29の小さい開口32に
摺動可能に嵌合する寸法とされる(図1)。突部46は
蒸発センサ14の孔48に嵌合される。上側の円筒部4
5の上端は、円形の開口52を区画するカラー部51で
終つている。ハウジング43の下端のノーズ53はカラ
ー部51へ緊密に嵌合され、ハーマチツクシールを形成
する。ベツセル40とハウジング43とは蒸発室55を
形成する。
【0011】凝縮組立体24は下側のトラフ部62と上
側の円筒形の凝縮器63とを備える。トラフ部62の外
周縁は凝縮器63へ一体に結合され、凝縮器63の内周
縁は蒸発容器22のハウジング43へ組み付けられる。
トラフ部62の内部は、外周面にねじ溝を有するドレン
ポート65へ連通される。円筒形の凝縮器63は外側を
筒状のシユラウド68により覆われ、内側に凝縮室66
を形成する。外周面にねじ溝を有する入口ポート71
と、外周面にねじ溝を有する出口ポート72とが、冷却
室69の下上端部に配設される。凝縮器63の上端は円
形の開口75を区画するカラー部74で終つている。好
ましくは、円筒形の凝縮器63と環状のトラフ部62と
ハウジング43とシユラウド68とは、破損しないガラ
スなどの適当な材料から一体的に作られる。
【0012】図3に詳しく示すように、流体駆動組立体
23はフアン室73を区画する中空のドーム70を備え
ている。ドーム70の下端開口部はノーズ77で終つて
おり、ノーズ77はカラー部74へ緊密に嵌合され、ハ
ーマチツクシールを形成する。ドーム70の上端は、外
周面にねじ溝を有する首78で終つており、入口開口7
9を形成する。ドーム70とベツセル40は、好ましく
は有機溶媒に侵されないガラスなどの適当な材料から作
られる。
【0013】流体駆動組立体23は具体的構成部材とし
て、フアン80、円筒形のケース81、ケース81に収
容された電動機82、継手83、シール部材84を備え
ている。電動機82は駆動軸85をキーにより結合され
る。駆動軸85は複数のOリング87を係合する環状溝
86を形成する。継手83は中心に開口を有するカバー
部91と、円筒形の中間部92と、内周面にねじ溝を有
する中空の膨出部93とを備えている。カバー部91は
電動機82へ複数のボルト95により結合される。シー
ル部材84はオリフイス97を形成する円筒形の停止部
96と、径外方へ突出するフランジ部98とを備えてい
る。フアン80は長方形の羽根101と、羽根101か
ら突出する軸部102とを備えている。
【0014】流体駆動組立体23を組み立てた後に、継
手83のカバー部91は電動機82に押し付けられ、か
つケース81の下端103に押し付けられる。駆動軸8
5は中空の孔105(図2)を経て継手83の中間部9
2へ挿通される。シール部材84の停止部96をドーム
70の入口開口79へ位置決めしてから、ドーム70の
首78を継手83の膨出部93へ螺合し、シール部材8
4のフランジ部98を中間部92の底部の停止面107
(図3)へ当接する。次いで、軸部102をシール部材
84のオリフイス97と継手83の中間部92の孔10
5とを経て、環状溝86に係合するOリング87へ弾性
的に挿通する。こうして、フアン80が組み立てられ
る。
【0015】次に、本発明による蒸発装置の作動につい
て説明する。図1に示すように、本発明による装置は、
1組または必要により2組の開口26,31,32に、
それぞれ蒸発組立体21を装着する。次いで、継手10
8(図2)を用いて出口ポート72と排出定着部17と
の間に管111を接続し、入口ポート71と供給定着部
16との間に管112を接続する。さらに、管113を
継手108により、ドレンポート65と適当な補集ベツ
セル(図示せず)との間に接続する。フアン80の回転
数はフアン制御装置(図示せず)に接続する制御盤41
のセレクタ121を用いて選択する。フアン80の回転
数が高いほど蒸発の度合も高い。しかし、過大な動乱は
溶液を過大に攪乱し、ベツセル40の溶媒(溶質を含ん
でいる)の液滴をジヤブジヤブさせるので、フアン80
の回転数は過大な動乱を起さないように制限される。こ
のような液滴は液体から跳ね出し、凝縮器63の内壁に
当り、解けている溶質の回収を減じる結果をもたらす。
液槽25の液温は液温制御装置(図示せず)に接続する
制御盤41のセレクタ122を用いて選択する。液温制
御装置は液槽25の液体の温度を所要の値に維持する。
【0016】フアン80の回転数と液温が選択されると
蒸発が始まる。フアン80は空気の流れをドーム70に
対向しつつ径外方へ向け、かつ蒸発室55の内壁に沿つ
て下方へ向かう螺旋状の流れを生成する。下方へ向う螺
旋状の流れは、試料に静かな渦流を生じさせ、ベツセル
40に旋回流を生成する。この旋回流は熱の供給と関連
して、従来の装置よりも顕著な蒸発を促進する。フアン
80による流動作用は、蒸発室55における溶媒の気化
状態を安定化させる。溶媒蒸気は旋回流の中心から上方
へ向う自然な流れをフアン80の作用により調整され
る。溶媒蒸気が回転するフアン80へ到達すると、フア
ン80の作用は溶媒蒸気を凝縮器63の冷却内壁へ向け
る。溶媒蒸気は凝縮器63の冷却内壁で凝縮し、凝縮さ
れた溶媒は凝縮器63の内壁を流下し、トラフ部62へ
到達する。トラフ部62へ補集された液体は、ドレンポ
ート65と管113を経て、溶媒を補集するための容器
(図示せず)へ流れる。
【0017】大抵の場合、実用上純粋といえる凝縮した
溶媒が補集され、材料コストが低減される。蒸発装置の
稼動中、蒸発センサ14は蒸発状態を監視し、例えば米
国特許第4,707,452 号明細書に開示されるような自動シ
ヤツトオフ装置に備える。
【0018】蒸発サイクルが完了すると、蒸発組立体2
1を洗浄するために、蒸発組立体21は基台12から外
せるようになつている。継手108から管111〜11
3を外した後に、ベツセル40のカラー部51からハウ
ジング43のノーズ53を引き出すことにより、凝縮組
立体24は蒸発組立体21から外すことができる。次い
で、カラー部74からノーズ77を引き出すことによ
り、ドーム70は凝縮組立体24の凝縮器63からから
外すことができる。ドーム70を洗浄する必要がある場
合は、駆動軸85の環状溝86の内部のOリング87か
ら軸部102を引き出し、フアン80を取り外すと、ド
ーム70は継手83から分解できる。
【0019】流体駆動組立体23は蒸発組立体21から
外した後に、ドーム70と一緒に、または各別に支板3
6へ都合よく保存できる。くぼみ37はケース81を収
容し、切欠38は継手83の中間部92を収容する。同
様に、凝縮組立体24とハウジング43はベツセル40
から外した後に、基台12の上面15のくぼみ33の1
つにノーズ53を挿通して保存する。装置の基台12は
保持機構を備えているので、部品の管理が簡単になる。
【0020】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、明細書の記載に照して種々の変更が可能であ
る。
【0021】
【発明の効果】本発明は上述のように、上端に開口を備
えかつ液体成分を保持する蒸発室を形成するベツセル
と、ベツセルの上に配設されかつベツセルとシールされ
ており、前記開口を通じて蒸発室と連通する凝縮室を区
画する壁部と、前記壁部で凝縮された液体を受け入れる
アキユムレータと、アキユムレータに受け入れられた液
体を取り出すドレンとを有する凝縮器と、凝縮器の上に
配設され、凝縮室を経て下方へ流れて蒸発室の液体成分
に接触し、次いで上方へ流れて凝縮室の内部へ入る流体
の流れを生じさせる流体駆動手段と、蒸発室の液体成分
を加熱して蒸発を促す加熱手段と、前記壁部を冷却して
蒸発室から上方へ流れる流体に含まれる蒸気を前記壁部
で凝縮させる冷却手段とを備えたものてあり、再利用の
ための溶媒の回収が、アキユムレータにより行われるの
で、処理効率が改善される。
【0022】前記壁部は上下方向の凝縮管からなり、前
記アキユムレータは凝縮管の底部で終る環状のトラフ部
を備えており、前記ドレンはトラフ部の底部に備えたド
レンポートからなるので、溶媒は管状の凝縮壁部の下端
の環状のトラフ部により効率的に回収される。
【0023】前記冷却手段は前記凝縮管を取り囲む環状
のシユラウドからなり、かつ流体の入口ポートと流体の
出口ポートを備えており、前記凝縮管と前記環状のトラ
フ部と前記シユラウドはユニツトとして一体に形成され
ているので、装置の使い勝手が簡単であり、組立費用が
節減される。
【0024】前記流体駆動手段はフアンと、前記フアン
を保持しかつ凝縮室に連通する密閉されたフアン室を有
する組立体とからなり、フアンは凝縮管に関して径方向
への空気の流れを生成するようになつている。管状の凝
縮室と径方向の空気の流れは、液体成分の上側でガスに
渦を起すような空気の螺旋状の流路を形成し、蒸発処理
を促進する。
【0025】フアン組立体はフアンを覆いかつ凝縮管の
上端をシールし、凝縮管の下端を開放するドーム型の覆
いを備えているので、ドーム型の覆いは所要の渦を生成
する助けになる。
【0026】前記凝縮器と前記ベツセルは両者の間にシ
ールされたハウジングを備えており、前記ハウジングは
前記ベツセルの内部へ溶媒を噴射するための供給ポート
を備えているので、供給ポートは蒸発処理中に付加的な
溶媒を噴射できる。
【0027】前記凝縮管と前記環状のトラフ部と前記ハ
ウジングはユニツトとして一体に形成されているので、
この構成は装置の幅広い利用が簡単であり、組立費用が
節減される。
【0028】前記流体駆動手段はガスと蒸気の乱流を生
成するが、液体の表面に液滴の跳ね出しを起さないよう
になつている。この構成は蒸発度を高める。
【0029】前記加熱手段は液槽を区画する基台と、液
槽の液体を加熱するための加熱器と、ベツセルを部分的
に前記液体の液面下に保持するためのベツセル保持器と
からなつており、加熱された液体は蒸発処理を促進す
る。
【0030】前記凝縮器は前記ベツセルと前記流体駆動
手段から分離可能であり、前記基台はベツセルから分離
した後の凝縮器を保持する凝縮器保持器と、凝縮器から
分離した後の流体駆動手段を保持する流体駆動手段保持
器とを備えているので、上述の構成は蒸発サイクルごと
の組立部品の取り扱いを簡便にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による蒸発装置の斜視図である。
【図2】図1に示す蒸発装置に備えられる蒸発組立体の
側面断面図である。
【図3】図1に示す蒸発装置に備えられる流体駆動組立
体の分解斜視図である。
【符号の説明】
11:蒸発装置 13:加熱器 23:流体駆動組立体
40:ベツセル 52:開口 55:蒸発室 62:
トラフ部(アキユムレータ) 63:凝縮器 65:ド
レンポート 66:凝縮室 67:壁部 69:冷却室
80:フアン

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上端に開口を備えかつ液体成分を保持する
    蒸発室を形成するベツセルと、ベツセルの上に配設され
    かつベツセルとシールされており、前記開口を通じて蒸
    発室と連通する凝縮室を区画する壁部と、前記壁部で凝
    縮された液体を受け入れるアキユムレータと、アキユム
    レータに受け入れられた液体を取り出すドレンとを有す
    る凝縮器と、凝縮器の上に配設され、凝縮室を経て下方
    へ流れて蒸発室の液体成分に接触し、次いで上方へ流れ
    て凝縮室の内部へ入る流体の流れを生成する流体駆動手
    段と、蒸発室の液体成分を加熱して蒸発を促す加熱手段
    と、前記壁部を冷却して蒸発室から上方へ流れる流体に
    含まれる蒸気を前記壁部で凝縮する冷却手段とを備える
    ことを特徴とする、溶媒を蒸発させて溶液から溶媒を分
    離する蒸発装置。
  2. 【請求項2】前記壁部は上下方向の凝縮管からなり、前
    記アキユムレータは凝縮管の底部で終る環状のトラフ部
    を備えており、前記ドレンはトラフ部の底部に備えたド
    レンポートからなる、請求項1に記載の蒸発装置。
  3. 【請求項3】前記凝縮管と環状のトラフ部はユニツトと
    して一体に形成されている、請求項2に記載の蒸発装
    置。
  4. 【請求項4】前記ユニツトはガラスからなる、請求項3
    に記載の蒸発装置。
  5. 【請求項5】前記冷却手段は前記凝縮管を取り囲む環状
    のシユラウドからなり、かつ流体の入口ポートと流体の
    出口ポートを備えている、請求項2に記載の蒸発装置。
  6. 【請求項6】前記凝縮管と前記環状のトラフ部と前記シ
    ユラウドはユニツトとして一体に形成されている、請求
    項5に記載の蒸発装置。
  7. 【請求項7】前記ユニツトはガラスからなる、請求項6
    に記載の蒸発装置。
  8. 【請求項8】前記流体駆動手段はフアンと、前記フアン
    を保持しかつ凝縮室に連通する密閉されたフアン室とを
    有する組立体からなり、フアン室とベツセルと凝縮器
    は、フアン室とベツセルと凝縮器との間の流体の流通を
    許す開口を有する密封構造をなす、請求項1に記載の蒸
    発装置。
  9. 【請求項9】前記フアンは前記凝縮管の径外方へ向う流
    体の流れを生成する、請求項8に記載の蒸発装置。
  10. 【請求項10】前記組立体は前記凝縮管の上端部をシー
    ルしかつ前記フアンを覆うドーム型の覆いと、開放され
    た底部とを備えている、請求項9に記載の蒸発装置。
  11. 【請求項11】前記壁部は上下方向の凝縮管からなり、
    前記アキユムレータは前記凝縮管の底部で終る環状のト
    ラフ部を備えており、前記ドレンはトラフ部の底部に備
    えたドレンポートからなる、請求項10に記載の蒸発装
    置。
  12. 【請求項12】前記凝縮管と環状のトラフ部はユニツト
    として一体に形成されている、請求項11に記載の蒸発
    装置。
  13. 【請求項13】前記ユニツトはガラスからなる、請求項
    12に記載の蒸発装置。
  14. 【請求項14】前記冷却手段は前記凝縮管を取り囲む環
    状のシユラウドからなり、かつ流体の入口ポートと流体
    の出口ポートを備えている、請求項10に記載の蒸発装
    置。
  15. 【請求項15】前記凝縮管と前記環状のトラフ部と前記
    シユラウドはユニツトとして一体に形成されている、請
    求項14に記載の蒸発装置。
  16. 【請求項16】前記ユニツトはガラスからなる、請求項
    15に記載の蒸発装置。
  17. 【請求項17】前記凝縮器と前記ベツセルは両者の間に
    シールされたハウジングを備えており、 前記ハウジン
    グは前記ベツセルの内部へ溶媒を噴射するための供給ポ
    ートを備えている、請求項16に記載の蒸発装置。
  18. 【請求項18】前記凝縮管と前記環状のトラフ部と前記
    ハウジングはユニツトとして一体に形成されている、請
    求項17に記載の蒸発装置。
  19. 【請求項19】前記ユニツトはガラスからなる、請求項
    18に記載の蒸発装置。
  20. 【請求項20】前記凝縮器と前記ベツセルは両者の間に
    シールされたハウジングを備えており、前記ハウジング
    は前記ベツセルの内部へ溶媒を噴射するための供給ポー
    トを備えている、請求項1に記載の蒸発装置。
  21. 【請求項21】前記ベツセルは内壁を有する管状のベツ
    セルからなり、前記流体駆動手段は前記内壁に沿う流体
    の螺旋状の流れを生成しかつ液体成分と接するようにな
    つている、請求項1に記載の蒸発装置。
  22. 【請求項22】前記流体駆動手段は液体成分の上側の蒸
    気に渦をつくるような流体の流れを生成する、請求項2
    1に記載の蒸発装置。
  23. 【請求項23】前記流体駆動手段は乱流を起すが、液体
    成分の表面に液体を飛散しないような流体の流れを生成
    する、請求項22に記載の蒸発装置。
  24. 【請求項24】前記加熱手段は液槽を区画する基台と、
    液槽の液体を加熱するための加熱器と、ベツセルを部分
    的に前記液体の液面下に保持するためのベツセル保持器
    とからなる、請求項1に記載の蒸発装置。
  25. 【請求項25】前記凝縮器は前記ベツセルと前記流体駆
    動手段から分離可能であり、前記基台はベツセルから分
    離した後の凝縮器を保持する凝縮器保持器と、凝縮器か
    ら分離した後の流体駆動手段を保持する流体駆動手段保
    持器とを備えている、請求項24に記載の蒸発装置。
JP4078815A 1991-02-28 1992-02-28 溶媒回収構造を備えた蒸発装置 Pending JPH0592101A (ja)

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