蒸发装置本申请是申请日为2010年12月31日、申请号为201010623032.9、题为
“蒸发装置”的专利申请的分案申请。
本申请要求于2010年12月6日提交到韩国知识产权局的第
10-2010-0123484号韩国专利申请的权益，以及于2009年12月31号提交到
美国专利商标局的第12/650,586号美国专利申请的权益，这些申请的公开通
过引用全部包含于此。
技术领域
本发明涉及一种用于闪蒸(flash evaporation)的蒸发器，更具体地说，
涉及一种具有改善了的蒸发器压力稳定性和膜均匀性的蒸发器。
背景技术
液体(单组份或多组分)的闪蒸使用超声波喷嘴来将液体雾化成小液滴，
液滴随后分散在保持为升高了温度的容器(蒸发器)中。当液滴与蒸发器的
壁接触时，它们立即转化为蒸汽状态而不沸腾。这种工艺消除了液体的单独
组分的分离或蒸馏，并在气相下保持与液体的组成相同的组成。在例如第
4,954,371号以及第4,842,893号美国专利中大体地描述了闪蒸工艺，这些专
利通过引用包含于此。
该工艺的一个问题在于雾化工艺不能完全恒定，这导致转化为气相的液
体的量随时间而波动。在一个闪蒸工艺的申请中，将蒸汽相传输到喷嘴，蒸
汽在喷嘴处被引导到基底，所述基底经过喷嘴并且蒸汽在喷嘴上凝结以形成
薄的液体层。蒸汽量(通过蒸发器中的压力测量)的波动导致到达基底的流
量变化，导致凝结的液体层厚度的不期望的变化。
这种问题的一个解决方案是在蒸发器中引入障碍以试图在蒸汽通过喷嘴
出射之前使蒸汽压力均匀。在例如第5,902,641号美国专利中描述了使用阻碍
物，该专利通过引用包含于此。然而，使用内部阻碍物仅在减小蒸汽波动方
面部分地成功。此外，该方法在蒸发器制造方面增加了复杂性和费用。
此外，为了在基底上形成均匀的液体膜，蒸发器中的压力应该在尽可能
短的时间内达到稳定状态条件。这缩短了用于非连续涂覆的总时间并增大了
制造工艺的生产量。已经用于缩短到达稳定状态条件所需的时间的一个方法
是使蒸汽出射到基底所穿过的蒸汽喷嘴的开口变窄。虽然这不缩短蒸发器到
达稳定状态压力的时间，但蒸汽喷嘴的制造公差变得更难以实现，使得制造
组件更加昂贵和困难。
发明内容
本发明提供一种具有减小了的到达基底的蒸汽量变化的蒸发器。
本发明还提供一种快速到达稳定状态的成本较低的蒸发器。
根据本发明的一方面，提供一种蒸发器，所述蒸发器包括：蒸发室，具
有流体入口和蒸汽出口；蒸汽喷嘴，在蒸汽出口中；环，设置在蒸发室和蒸
发喷嘴之间，环增大蒸发室内的压力同时通过喷嘴的出口的传导率不变。
环的剖面面积可小于蒸汽喷嘴的剖面面积。
环可包括可插入到蒸汽出口的第一部分。
环可包括环形圆环。
第一部分还可包括向外延伸部分。
第一部分可包括具有环形法兰的环形圆环。
向外延伸部分可包括至少一个片。
第一部分的剖面面积可小于蒸汽喷嘴的剖面面积。
环可包括第一环和第二环，第一环具有可插入到蒸汽出口中的第一部分，
第二环插入到第一部分中，第二环的剖面面积小于蒸汽喷嘴的剖面面积。
环可包括可插入到蒸汽出口的第一部分和连接到第一部分的第二部分，
第二部分的剖面面积小于蒸汽喷嘴的剖面面积。
第一部分可具有法兰，其中，第二部分可连接到所述法兰。
法兰可从环向外延伸。
法兰可从环向内延伸。
法兰可从环向外和向内延伸。
第二部分可以可拆卸地连接到第一部分。
第二部分可以永久性地连接到第一部分。
第一部分可包括环形圆环。
第一部分可包括具有环形法兰的环形圆环。
第二部分可包括第二环形法兰，其中，第二环形法兰可连接到所述环形
法兰，其中，第二环形法兰的剖面面积可小于蒸汽喷嘴的剖面面积。
第一部分还可包括向外延伸部分。
向外延伸部分可包括至少一个片。
环可以可拆卸地设置在蒸发室和蒸发喷嘴之间。
根据本发明的另一方面，提供一种蒸发器，所述蒸发器包括：蒸发室，
具有流体入口和蒸汽出口，蒸发室具有剖面面积，蒸汽出口具有小于蒸发室
的剖面面积的剖面面积；蒸汽喷嘴，在蒸汽出口中，蒸汽喷嘴具有小于蒸汽
出口的剖面面积的剖面面积；可拆卸环，设置在蒸发室和蒸汽喷嘴之间，环
具有小于蒸汽喷嘴的剖面面积的剖面面积。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它特
征和优点将变得更加清楚，在附图中：
图1是示出根据本发明实施例的蒸发器的剖视图；
图2是根据本发明实施例的环(collar)的剖视图；
图3是根据本发明另一实施例的环的剖视图；
图4是根据本发明另一实施例的环的剖视图；
图5是根据本发明另一实施例的环的剖视图；
图6是根据本发明另一实施例的环的剖视图；
图7是根据本发明另一实施例的环的剖视图；
图8是根据本发明另一实施例的环的剖视图；
图9是根据本发明另一实施例的环的剖视图。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性
实施例。
通过喷嘴的传导率在减小到达基底的蒸汽的量的变化方面是重要的特
征。传导率是以给出的压力差可以穿过开口的蒸汽的量。改变传导率的最简
单的方式是改变开口的直径。可选地，也可使用利用管或紧密间隔的平行板
的方法。
根据本发明的实施例，在蒸发室和蒸汽喷出到基底所穿过的蒸汽喷嘴之
间设置有环。环形成阻塞物(例如小孔)，阻塞物被设计为匹配通过以前使蒸
汽喷嘴出口变窄而获得的限制力相同的限制力。结果是增大了蒸发器压力，
同时蒸汽喷嘴出口的宽度保持不变。由于蒸发器中包含了更多的蒸汽，所以
这提高了蒸发器压力相对于雾化(atomization)工艺中的变化的稳定性。因
此，雾化工艺中的任何波动代表了总蒸汽的更小的份数(fraction)。同时，由
于蒸汽流的量相同，所以蒸汽喷嘴处的蒸汽压力基本不变，并且通过喷嘴的
开口的传导率不变。结果是沉积(基底上的液体聚集的平均比率)工艺不变，
并且沉积了更加恒定和均匀的薄膜。因此，环提供了现有技术的工艺中发现
的问题的低成本的解决方案。
由本发明获得的附加特征在于蒸发器压力的稳定性允许使用反馈来改变
压力，以受控的方式可控地允许膜厚度改变。以前，由于流体流控制系统的
响应时间慢，所以短时间段出现的波动使得难以反馈。在流体流控制系统的
一个实施中，通过包含该流体的活塞泵的排水量速率来控制流率。泵通过一
定长度的管道连接到蒸发器上的雾化喷嘴。流率至泵的排水量速率变化的延
迟时间(滞后)与蒸发器中的压力波动的频率相似。这使得难以提供稳定的
减小压力波动的反馈系统。
图1中示出了蒸发器10。存在包括流体入口20的蒸发室15。这可被应
用到各种类型的流体系统，如本领域技术人员可理解的，流体系统包但不限
于：单体、低聚体、树脂等。存在雾化器25。雾化器25可通过使用超声波
等将通过流体入口20流入的流体雾化为颗粒或液滴。然而，本发明不限于此，
雾化器25可利用除了超声波以外的其它方式将流体雾化为液滴。存在加热器
30，以加热蒸发室15的表面35。流过雾化器25的单体被雾化为颗粒或液滴，
颗粒或液滴与加热的表面35碰撞，颗粒或液滴在加热的表面35上闪蒸为气
体、蒸发物或复合蒸汽。流过蒸汽出口40并流出蒸汽喷嘴45的气体在将要
涂覆的表面上凝结，因此形成流体薄膜62。当流体薄膜62硬化时，形成了
有机材料薄膜。
蒸汽出口的剖面面积A1小于蒸发室的剖面面积A2，蒸汽喷嘴45的剖
面面积A3小于蒸汽出口40的剖面面积A1。
在蒸发室15和蒸汽喷嘴45之间具有环50。如图2所示，环具有小于蒸
汽喷嘴45的剖面面积A3的剖面面积A4。根据本发明的实施例，环50可附
于蒸汽出口40。在这种情况下，不需要改变环50内部的开口的尺寸，环50
可以永久地附于蒸汽出口40。环50可被形成为具有管道状的形状并可利用
摩擦力或使用诸如焊接的附着方法附于蒸汽出口40。
通过布置环50，流出蒸发室15的蒸汽的量减小而不需要减小蒸汽喷嘴
45的尺寸。
如图3所示，环50可包括：第一环51，包括管道的第一部分70；第二
环52，插入到第一部分70中。第二环52可固定在第一部分70中，使得环
50具有两级内部剖面面积。在这种情况下，环50具有与第二环52对应的剖
面面积A41和与第一部分70对应的剖面面积A42，其中，对应于第二环52
的剖面面积A41小于对应于第一部分70的剖面面积A42。对应于第二环52
的剖面面积A41可被布置为面对蒸发室15的内部。然而，本发明不限于此，
对应于第二环52的剖面面积A41也可被布置为面对蒸汽喷嘴45。虽然未示
出，但是具有不同直径的多个环可顺序地插入到第一部分70中，使得环50
具有多级剖面面积。结果，可以自由地控制蒸发室15内的压力。在这种情况
下，如上所述，第二环52使得能够平稳地控制蒸发室15内的压力。同时，
蒸汽在第一部分70更平稳地流动，因此蒸汽可以平稳地从蒸汽喷嘴射出。
可拆卸的环可以容易地插入到蒸汽出口中和从蒸汽出口拆除。
环可以是可拆卸的，即，不永久地固定到蒸发器或蒸汽出口。例如，环
可插入到蒸汽出口中或从蒸汽出口拆卸。典型地，环将简单地滑动到蒸汽出
口中并由第一部分70的外表面和蒸汽出口40之间的摩擦力固定。可拆卸的
附着不限于此，并且可包括螺钉、螺纹螺旋表面、凸缘和凹槽、锥形连接件、
销钉连接件和按扣连接件。
当前，单体共混物的公式化标准是使用现有的蒸发器构造的蒸发率和沉
积率。使用可拆卸的环允许通过更换可拆卸的环来简单地改变蒸发器构造。
这使可使用的共混物的范围扩大至包括利用现有的构造不能很好地沉积的共
混物。如果单体的特定的共混物可能由于较高的粘度而具有较不恒定的雾化，
则可缩小环的孔的尺寸以增大蒸发器中的压力(蒸汽量)，从而使雾化的波动
在较长时间内平均化。
图4至图9中示出了可拆卸的环的各种实施例。
如图4所示，环50具有第一部分70和第二部分75，第一部分70从蒸
发室15内部插入到蒸汽出口40中。第一部分70被形成为具有管道状的形状。
第一部分70具有防止进一步插入到蒸汽出口40中的至少一个向外延伸部分
80。向外延伸部分80可被用于在环50将要移动时夹紧环50。此外，环50
的第二部分75可连接到向外延伸部分80。根据本发明，向外延伸部分可被
形成为法兰。然而，本发明不限于此，向外延伸部分80可被形成为一个或多
个片(tab)而不是法兰，如图9所示。
环50的第二部分75具有小于蒸汽出口40的剖面面积A1的剖面面积
A41。这里，虽然未示出，但是例如可以有可与相同的第一部分70一起使用
的具有不同尺寸的开口的一系列的第二部分75。第二部分75的剖面面积A41
小于第一部分70的剖面面积A42，第一部分70的剖面面积A42小于蒸汽出
口40的剖面面积A1。在这种情况下，如上面所讨论的，第二部分75使得能
够平稳地控制蒸发室15内的压力。同时，蒸汽在第一部分70更加平稳地流
动，因此蒸汽可从蒸汽喷嘴45平稳地射出。
此外，虽然未示出，但是第二部分75的剖面面积A41可大于第一部分
70的剖面面积A42。在这种情况下，可以以多级(step)来控制蒸发室15内
的压力。
环50的第一部分70可以是具有环形法兰的环形圆环。第二部分75可以
是具有小于蒸汽出口40的剖面面积的剖面面积A42的第二环形法兰。这里，
第二部分75内侧的开口可具有圆形形状。然而，第二部分75内侧的开口的
形状不限于此，第二部分75内侧的开口的形状可以是锯齿形或波浪形。
第一部分70和第二部分75可被永久性地连接，或者他们可被可拆卸地
连接。可拆卸的连接允许同一第一部分70与超过一个第二部分75一起使用。
可拆卸的连接包括但不限于螺钉、螺纹螺旋表面、凸缘和凹槽、锥形连接件、
销钉连接件和按扣连接件。永久性连接包括但不限于焊接。
图5示出了根据本发明另一实施例的环50。环的第二部分75包括可插
入到第一部分70中的部分85。第一部分70和第二部分75可利用摩擦力固
定或者根据需要的其它方法彼此固定。这种布置允许通过插入具有不同剖面
面积(例如，具有不同的壁厚)的不同尺寸的第二部分75来改变环50的剖
面面积。在这种情况下，如上面所讨论的，第一部分和第二部分可拆卸地连
接。根据本实施例，第一部分70中没有法兰，而在第二部分75中形成第二
法兰。然而，法兰也可形成在第一部分70中。第二部分75中的法兰也可被
形成为如图9所示的一个或多个片100。图6示出了根据本发明实施例的其
中没有第二部分的环。第一部分70可被从蒸发室15内部插入到蒸汽出口40
中。向外延伸部分90可布置在第一部分70的端部，所述端部面对蒸发室15
以防止环50进一步插入到蒸汽出口40中。合适的向外延伸部分包括但不限
于法兰和一个或多个片。根据本实施例，第一部分70具有减小环50的剖面
面积的较厚的壁。在这种情况下，会需要均具有不同的剖面面积的多个环。
如图7所示，第一部分70的内部可被形成为多级。换言之，第一部分
70可包括厚壁部分72和薄壁部分73。对应于厚壁部分72的剖面面积A41
小于对应于薄壁部分73的剖面面积A42。此外，对应于厚壁部分72的剖面
面积A41和对应于薄壁部分73的剖面面积A42均小于蒸汽出口40的剖面面
积A1。结果，可获得与图5中示出的前述实施例的效果相同的效果。虽然厚
壁部分72被布置为面对蒸发室15的内部，但是本发明不限于此，厚壁部分
72也可被布置为面对蒸汽喷嘴45。
在图8中，第一部分70还包括向外延伸部分90和减小剖面面积的向内
延伸部分95。向外延伸部分90和向内延伸部分95可以是法兰。例如，环50
可以是具有环形法兰的环形圆环，所述环形法兰从圆环向外延伸和从圆环向
内延伸。
图9示出了具有片100以防止进一步插入的环50。在第一部分70中具
有至少一个片，并且可具有至少两个片，或者至少三个片，或者至少4个片
或更多个片。当具有多个片时，片可以较小。多个片帮助防止环在被插入或
拆卸时倾斜或塞住。图9的实施例也可应用到图4至图8的实施例中的任意
实施例。
环50可以是任何期望的形状，包括但不限于圆柱形、正方形、矩形、三
角形或其他多边形形状。虽然环可以与蒸汽出口40是不同的形状，但是环
50通常与蒸汽出口40是相同的形状。环50将典型地为圆柱形。
环50可以是单块或者可以是两块或更多块。如果环为两块(或更多块)
(例如，如图3至图5所示)，则可存在多个具有不同剖面面积的第二部分。
如果环是单块(例如，如图2、图6至图8所示)，则将需要多个环来提供一
系列剖面面积。
如上所述，根据本发明，增大了蒸发器中的压力并且通过喷嘴的传导率
基本不变。这减少了雾化工艺中的任何变化的影响。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本
领域普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的由权利要求所限定的精神和
范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。