JP2002139296A - 振動型攪拌体を備えた熱交換器 - Google Patents
振動型攪拌体を備えた熱交換器Info
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- JP2002139296A JP2002139296A JP2000332344A JP2000332344A JP2002139296A JP 2002139296 A JP2002139296 A JP 2002139296A JP 2000332344 A JP2000332344 A JP 2000332344A JP 2000332344 A JP2000332344 A JP 2000332344A JP 2002139296 A JP2002139296 A JP 2002139296A
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- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】処理流体の混合及び熱交換を均一に行なうこと
ができ、且つ処理流体の物性変化による熱移動及び流通
効率を低下させることなく、熱交換効率を向上させるこ
とができる熱交換器を提供する。 【解決手段】第一の流体が流通される第一の流通路２が
設けられたケーシング１内に、第二の流体が流通される
第二の流通路４を設けると共に、振動源５に接続された
攪拌体３を設け、攪拌体３が振動することにより、第一
の流体を流通させながら攪拌し、第一の流体と第二の流
体との間で熱交換を効率良く行なう。
ができ、且つ処理流体の物性変化による熱移動及び流通
効率を低下させることなく、熱交換効率を向上させるこ
とができる熱交換器を提供する。 【解決手段】第一の流体が流通される第一の流通路２が
設けられたケーシング１内に、第二の流体が流通される
第二の流通路４を設けると共に、振動源５に接続された
攪拌体３を設け、攪拌体３が振動することにより、第一
の流体を流通させながら攪拌し、第一の流体と第二の流
体との間で熱交換を効率良く行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の流体間で熱
交換を行う熱交換器に関し、とくに流体の攪拌混合を行
ないつつ、処理流体に対する熱交換（加熱や除熱）を行
う装置に関するものである。
交換を行う熱交換器に関し、とくに流体の攪拌混合を行
ないつつ、処理流体に対する熱交換（加熱や除熱）を行
う装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、熱交換器は多くの産業分野におい
て使用されている。その中でも流体の混合を行ないつ
つ、処理流体に対する熱交換（加熱や除熱）を補助的に
作用させるものがある。ところで、熱交換器は効率よく
熱交換を行うために、温度差のある流体同士を迅速に混
合する必要があるという点において、混合装置と基本的
な技術思想が類似しており、温度差のある流体同士の混
合効率を向上させることで熱交換効率を向上させること
ができる。例えば、円筒管状のケーシングの内部に冷媒
や熱媒が流通する熱交換パイプのみを設けたものや、こ
の熱交換パイプ内に静止型のミキサーを設け、ケーシン
グ内へ処理流体を通過させて流体の混合及び熱交換を行
なうようにした熱交換器がある。
て使用されている。その中でも流体の混合を行ないつ
つ、処理流体に対する熱交換（加熱や除熱）を補助的に
作用させるものがある。ところで、熱交換器は効率よく
熱交換を行うために、温度差のある流体同士を迅速に混
合する必要があるという点において、混合装置と基本的
な技術思想が類似しており、温度差のある流体同士の混
合効率を向上させることで熱交換効率を向上させること
ができる。例えば、円筒管状のケーシングの内部に冷媒
や熱媒が流通する熱交換パイプのみを設けたものや、こ
の熱交換パイプ内に静止型のミキサーを設け、ケーシン
グ内へ処理流体を通過させて流体の混合及び熱交換を行
なうようにした熱交換器がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような熱交換パイプのみを設けたものや熱交換パイプ内
に静止型のミキサーを備えた熱交換器に粘性の高い流体
が投入されると、ケーシングの内壁面やミキサー表面に
処理流体の付着層が形成されてしまい、冷媒や熱媒との
熱交換が阻まれて、熱伝達機能が失われ効率は一挙に低
下するという問題があった。本発明は、上記のような問
題点に鑑みてなされたものであり、処理流体の混合及び
熱交換を均一に、且つ処理流体の物性変化による熱移動
及び流通効率を低下させることなく、熱交換器の熱交換
効率を向上させることを目的とする。
ような熱交換パイプのみを設けたものや熱交換パイプ内
に静止型のミキサーを備えた熱交換器に粘性の高い流体
が投入されると、ケーシングの内壁面やミキサー表面に
処理流体の付着層が形成されてしまい、冷媒や熱媒との
熱交換が阻まれて、熱伝達機能が失われ効率は一挙に低
下するという問題があった。本発明は、上記のような問
題点に鑑みてなされたものであり、処理流体の混合及び
熱交換を均一に、且つ処理流体の物性変化による熱移動
及び流通効率を低下させることなく、熱交換器の熱交換
効率を向上させることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る本発明の振動型攪拌体を備えた熱交
換器は、第一の流体が流通される第一の流通路が設けら
れたケーシング内に、第二の流体が流通される第二の流
通路を設けると共に、振動源に接続された攪拌体を設
け、該攪拌体が振動することにより、前記第一の流体を
流通させながら攪拌し、該第一の流体と前記第二の流体
との間で熱交換を行うことを特徴とする。
に、請求項１に係る本発明の振動型攪拌体を備えた熱交
換器は、第一の流体が流通される第一の流通路が設けら
れたケーシング内に、第二の流体が流通される第二の流
通路を設けると共に、振動源に接続された攪拌体を設
け、該攪拌体が振動することにより、前記第一の流体を
流通させながら攪拌し、該第一の流体と前記第二の流体
との間で熱交換を行うことを特徴とする。
【０００５】請求項２記載の振動型攪拌体を備えた熱交
換器は、請求項１記載の熱交換器において、ケーシング
内部が第二の流通路で仕切られていることを特徴とす
る。
換器は、請求項１記載の熱交換器において、ケーシング
内部が第二の流通路で仕切られていることを特徴とす
る。
【０００６】請求項３記載の振動型攪拌体を備えた熱交
換器は、請求項１又は請求項２記載の熱交換器におい
て、第二の流通路が旋回状に配されていることを特徴と
する。
換器は、請求項１又は請求項２記載の熱交換器におい
て、第二の流通路が旋回状に配されていることを特徴と
する。
【０００７】請求項４記載の振動型攪拌体を備えた熱交
換器は、請求項１又は請求項２又は請求項３記載の熱交
換器において、ケーシングの外側に、第二の流通路と連
通する外側流通路を有するジャケットを設けたことを特
徴とする。
換器は、請求項１又は請求項２又は請求項３記載の熱交
換器において、ケーシングの外側に、第二の流通路と連
通する外側流通路を有するジャケットを設けたことを特
徴とする。
【０００８】請求項５記載の振動型攪拌体を備えた熱交
換器は、請求項１乃至請求項４記載の熱交換器におい
て、エマルションの製造、ｐＨ調整、酸化還元反応、合
成反応等の化学反応、抽出処理、微生物培養等生物化学
的分野の攪拌混合処理の際の加温・冷却あるいは反応熱
の除去を行なうことを特徴とする。
換器は、請求項１乃至請求項４記載の熱交換器におい
て、エマルションの製造、ｐＨ調整、酸化還元反応、合
成反応等の化学反応、抽出処理、微生物培養等生物化学
的分野の攪拌混合処理の際の加温・冷却あるいは反応熱
の除去を行なうことを特徴とする。
【０００９】ここで、本発明によれば、ケーシング内で
攪拌体が振動することにより攪拌混合が促進されること
になる。例えば、バイブロミキサ（商品名）に代表され
る振動型攪拌混合装置は、攪拌効率を向上させることが
できるため広く利用されている。この振動型攪拌混合装
置は、駆動軸と、この駆動軸に取付けられた螺旋羽根と
からなる攪拌体を備え、攪拌混合を行う際には攪拌体が
振動し、この振動により生じた乱流によって流体の混合
が促進され、エマルションの製造、ｐＨ調整や酸化還元
反応、合成反応等の化学反応を行う装置の攪拌機、ある
いは抽出装置の攪拌機などに用いられる。また、近年の
バイオテクノロジーの発展に伴う微生物培養等生物化学
的分野の攪拌混合処理、その他、各種産業分野における
流体処理に適用される。
攪拌体が振動することにより攪拌混合が促進されること
になる。例えば、バイブロミキサ（商品名）に代表され
る振動型攪拌混合装置は、攪拌効率を向上させることが
できるため広く利用されている。この振動型攪拌混合装
置は、駆動軸と、この駆動軸に取付けられた螺旋羽根と
からなる攪拌体を備え、攪拌混合を行う際には攪拌体が
振動し、この振動により生じた乱流によって流体の混合
が促進され、エマルションの製造、ｐＨ調整や酸化還元
反応、合成反応等の化学反応を行う装置の攪拌機、ある
いは抽出装置の攪拌機などに用いられる。また、近年の
バイオテクノロジーの発展に伴う微生物培養等生物化学
的分野の攪拌混合処理、その他、各種産業分野における
流体処理に適用される。
【００１０】したがって、本発明に係る振動型攪拌体を
備えた熱交換器は、この作用によって従来の静止型熱交
換器よりも処理流体の良好な攪拌混合が行えることにな
る。もちろん、本発明熱交換器の場合にも、ポンプ圧送
などによりケーシング内外に流体が流通されることにな
るが、上述のような攪拌混合効率の向上に伴って熱交換
効率が向上することは無論のこと、ケーシング内部に第
二の流通路（熱交換パイプ）を配したことにより、熱の
授受部分が拡大されるため、更に熱交換効率が向上す
る。
備えた熱交換器は、この作用によって従来の静止型熱交
換器よりも処理流体の良好な攪拌混合が行えることにな
る。もちろん、本発明熱交換器の場合にも、ポンプ圧送
などによりケーシング内外に流体が流通されることにな
るが、上述のような攪拌混合効率の向上に伴って熱交換
効率が向上することは無論のこと、ケーシング内部に第
二の流通路（熱交換パイプ）を配したことにより、熱の
授受部分が拡大されるため、更に熱交換効率が向上す
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例に基づい
て本発明の実施の形態を説明する。尚、便宜上、同様の
構成要素には同一の符号を付して説明する。図１は本発
明に係る熱交換器の主要部を示す断面図、図２は熱交換
器を多段に配した状態を示す断面図、図３は熱交換パイ
プを螺旋状に配設した状態を示す模式図、図４は熱交換
パイプの他の配設例を示す断面図、図５は境膜層の生成
状態を示す説明図である。
て本発明の実施の形態を説明する。尚、便宜上、同様の
構成要素には同一の符号を付して説明する。図１は本発
明に係る熱交換器の主要部を示す断面図、図２は熱交換
器を多段に配した状態を示す断面図、図３は熱交換パイ
プを螺旋状に配設した状態を示す模式図、図４は熱交換
パイプの他の配設例を示す断面図、図５は境膜層の生成
状態を示す説明図である。
【００１２】
【実施例１】図１及び図２に示すように、本発明に係る
振動型攪拌体を備えた熱交換器は、内側に第一の流体と
しての処理流体が流通される第一の流通路２が設けられ
たケーシング１内に、攪拌体３が配置され、ケーシング
１内は旋回状に捲回された熱交換パイプ（第二の流通
路）４により仕切られている。この熱交換パイプ４に
は、例えば、冷媒や熱媒等の第二の流体が流通される。
攪拌体３はこの熱交換パイプ４の中央部分の貫通孔４Ａ
を貫通する形で取り付けられている。攪拌体３は振動源
５に接続され上下に振動するが、攪拌体３が上下振動す
ると、攪拌体３と熱交換パイプ４との間で乱流を生じ、
ケーシング１内に流通された処理流体の攪拌混合が行わ
れることになる。また、このような構成によれば貫通孔
４Ａに通された攪拌体３と捲回された熱交換パイプ４の
内縁との間に生じた間隙において流体が流通することに
なるが、本発明においては、攪拌体３が上下に振動する
と、攪拌体３自体の上下振動によって生ずる乱流の他
に、熱交換パイプ４の貫通孔４Ａを通過する際に生ずる
乱流によっても攪拌混合が促進されることになる。
振動型攪拌体を備えた熱交換器は、内側に第一の流体と
しての処理流体が流通される第一の流通路２が設けられ
たケーシング１内に、攪拌体３が配置され、ケーシング
１内は旋回状に捲回された熱交換パイプ（第二の流通
路）４により仕切られている。この熱交換パイプ４に
は、例えば、冷媒や熱媒等の第二の流体が流通される。
攪拌体３はこの熱交換パイプ４の中央部分の貫通孔４Ａ
を貫通する形で取り付けられている。攪拌体３は振動源
５に接続され上下に振動するが、攪拌体３が上下振動す
ると、攪拌体３と熱交換パイプ４との間で乱流を生じ、
ケーシング１内に流通された処理流体の攪拌混合が行わ
れることになる。また、このような構成によれば貫通孔
４Ａに通された攪拌体３と捲回された熱交換パイプ４の
内縁との間に生じた間隙において流体が流通することに
なるが、本発明においては、攪拌体３が上下に振動する
と、攪拌体３自体の上下振動によって生ずる乱流の他
に、熱交換パイプ４の貫通孔４Ａを通過する際に生ずる
乱流によっても攪拌混合が促進されることになる。
【００１３】また、ケーシング１の外側にはジャケット
６が設けられ、ケーシング１とジャケット６との間で熱
交換パイプ４と連通する外側流通路７を形成する。そし
て、ケーシング１を介して第一の流通路２を流通する処
理流体と、熱交換パイプ４及び外側流通路７を流通する
流体との間で熱交換が行われる。加えて、上述した構成
・作用によって第一流通路２内を流通する処理流体の攪
拌混合が促進されることにより、第一流通路２内を流通
する流体の温度差が迅速に解消されるため、熱交換効率
を向上させることができる。
６が設けられ、ケーシング１とジャケット６との間で熱
交換パイプ４と連通する外側流通路７を形成する。そし
て、ケーシング１を介して第一の流通路２を流通する処
理流体と、熱交換パイプ４及び外側流通路７を流通する
流体との間で熱交換が行われる。加えて、上述した構成
・作用によって第一流通路２内を流通する処理流体の攪
拌混合が促進されることにより、第一流通路２内を流通
する流体の温度差が迅速に解消されるため、熱交換効率
を向上させることができる。
【００１４】図３は、熱交換器のケーシング１内に熱交
換パイプ８を螺旋状に捲回配置したものである。これに
より、第一の流通路２を通過する処理流体と熱交換パイ
プ４を通過する冷媒や熱媒等との接触面積が増大し、熱
の授受領域が拡張され、熱交換効率が向上することにな
る。配管の仕方としては、このように単管で配するもの
でも良いが、好ましくは、図４に示すように処理流体と
の接触面積の増大を考慮し、複数の管を束ねた状態で旋
回させて配置する方が良い。
換パイプ８を螺旋状に捲回配置したものである。これに
より、第一の流通路２を通過する処理流体と熱交換パイ
プ４を通過する冷媒や熱媒等との接触面積が増大し、熱
の授受領域が拡張され、熱交換効率が向上することにな
る。配管の仕方としては、このように単管で配するもの
でも良いが、好ましくは、図４に示すように処理流体と
の接触面積の増大を考慮し、複数の管を束ねた状態で旋
回させて配置する方が良い。
【００１５】上記各装置において、攪拌体３は、前記振
動源５に接続される軸部３ａと、この軸部３ａの周囲に
取付けられる螺旋羽根３ｂとからなる。このような攪拌
体３によれば、その上下振動により第一流通路２内に強
力な渦流を起こすことができ、第一流通路２内の流体の
攪拌混合を好適に行なうことができる。加えて、図５で
説明するように、螺旋羽根３によりケーシング１の内壁
付近（この部分は、第一流通路２内で最も高温若しくは
低温となる）に発生する内外の流体の温度差によって生
ずる境膜層部分Ｓを確実に掻き取ることになるため、第
一流通路２内での場所の違いや滞留時間のバラツキによ
る処理流体の温度差が迅速に解消され、熱交換器として
の性能が高められる。
動源５に接続される軸部３ａと、この軸部３ａの周囲に
取付けられる螺旋羽根３ｂとからなる。このような攪拌
体３によれば、その上下振動により第一流通路２内に強
力な渦流を起こすことができ、第一流通路２内の流体の
攪拌混合を好適に行なうことができる。加えて、図５で
説明するように、螺旋羽根３によりケーシング１の内壁
付近（この部分は、第一流通路２内で最も高温若しくは
低温となる）に発生する内外の流体の温度差によって生
ずる境膜層部分Ｓを確実に掻き取ることになるため、第
一流通路２内での場所の違いや滞留時間のバラツキによ
る処理流体の温度差が迅速に解消され、熱交換器として
の性能が高められる。
【００１６】本発明の熱交換器は、処理流体を混合させ
ながら熱交換を行なうことは無論のこと、高分子化学物
質の重合反応操作等の連続式反応装置として使用した場
合の加温・冷却、反応熱の除去を極めて有効に行なうこ
とができる。すなわち、処理流体の混合及び熱交換を均
一に行なうことができ、且つ処理流体の物性の変化によ
る熱移動及び流通を阻害することがない。
ながら熱交換を行なうことは無論のこと、高分子化学物
質の重合反応操作等の連続式反応装置として使用した場
合の加温・冷却、反応熱の除去を極めて有効に行なうこ
とができる。すなわち、処理流体の混合及び熱交換を均
一に行なうことができ、且つ処理流体の物性の変化によ
る熱移動及び流通を阻害することがない。
【００１７】尚、本発明の要旨は、ケーシング内で処理
物質を流通させながら、上下振動する攪拌体により処理
流体の攪拌を行ない且つ熱交換を行なう点にあり、攪拌
体の形状は本実施例に限定されるものではなく、好まし
くは、ケーシングの内壁付近に発生する境膜層部分を掻
き取ることができる円盤状の攪拌羽根を有するものであ
れば良い。
物質を流通させながら、上下振動する攪拌体により処理
流体の攪拌を行ない且つ熱交換を行なう点にあり、攪拌
体の形状は本実施例に限定されるものではなく、好まし
くは、ケーシングの内壁付近に発生する境膜層部分を掻
き取ることができる円盤状の攪拌羽根を有するものであ
れば良い。
【００１８】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、処
理流体の混合及び熱交換を均一に行なうことができ、且
つ処理流体の物性変化による熱移動及び流通効率を低下
させることなく、熱交換効率を向上させることができる
という優れた効果がある。
理流体の混合及び熱交換を均一に行なうことができ、且
つ処理流体の物性変化による熱移動及び流通効率を低下
させることなく、熱交換効率を向上させることができる
という優れた効果がある。
【図１】本発明に係る熱交換器の主要部を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】熱交換器を多段に配した状態を示す断面図であ
る。
る。
【図３】熱交換パイプを螺旋状に配設した状態を示す模
式図である。
式図である。
【図４】熱交換パイプの他の配設例を示す断面図であ
る。
る。
【図５】境膜層の生成状態を示す説明図である。
１ ケーシング ２ 第一の流通路 ３ 攪拌体 ４ 熱交換パイプ（第二の流通路） ４Ａ 貫通孔 ５ 振動源 ６ ジャッケット ７ 外側流通路 Ｓ 境膜部分
Claims (5)
- 【請求項１】 第一の流体が流通される第一の流通路が
設けられたケーシング内に、第二の流体が流通される第
二の流通路を設けると共に、振動源に接続された攪拌体
を設け、該攪拌体が振動することにより、前記第一の流
体を流通させながら攪拌し、該第一の流体と前記第二の
流体との間で熱交換を行うことを特徴とする振動型攪拌
体を備えた熱交換器。 - 【請求項２】 ケーシング内部が第二の流通路で仕切ら
れていることを特徴とする請求項１記載の振動型攪拌体
を備えた熱交換器。 - 【請求項３】 第二の流通路が旋回状に配されているこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の振動型攪拌
体を備えた熱交換器。 - 【請求項４】 ケーシングの外側に、第二の流通路と連
通する外側流通路を有するジャケットを設けたことを特
徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の振動
型攪拌体を備えた熱交換器。 - 【請求項５】 エマルションの製造、ｐＨ調整、酸化還
元反応、合成反応等の化学反応、抽出処理、微生物培養
等生物化学的分野の攪拌混合処理の際の加温・冷却ある
いは反応熱の除去を行なうことを特徴とする請求項１乃
至請求項３記載の振動型攪拌体を備えた熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332344A JP2002139296A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 振動型攪拌体を備えた熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332344A JP2002139296A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 振動型攪拌体を備えた熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002139296A true JP2002139296A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18808565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000332344A Pending JP2002139296A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 振動型攪拌体を備えた熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002139296A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010077114A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-04-08 | Kao Corp | 油中水型乳化化粧料の製造方法 |
| CN116734604A (zh) * | 2023-08-14 | 2023-09-12 | 四川澳晟新材料科技有限责任公司 | 一种反应器式热交换装置和温度控制方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61102234U (ja) * | 1984-12-13 | 1986-06-30 | ||
| JPH0751557A (ja) * | 1993-08-18 | 1995-02-28 | Reika Kogyo Kk | 撹拌混合装置 |
| JPH10328547A (ja) * | 1997-05-30 | 1998-12-15 | Reika Kogyo Kk | 撹拌混合装置及び熱交換器 |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000332344A patent/JP2002139296A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| CN116734604B (zh) * | 2023-08-14 | 2023-10-20 | 四川澳晟新材料科技有限责任公司 | 一种反应器式热交换装置和温度控制方法 |
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