JP2006038337A - Multitubular heat exchanger - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multitubular heat exchanger with superior cleaning performance of a cylindrical shell interior, and by this, capable of using a beverage as a heat transfer medium flowing through the cylindrical shell. <P>SOLUTION: The multitubular heat exchanger is provided with the cylindrical shell, a heat transfer tube, a fixed tube sheet, a movable tube sheet, and a nozzle. The fixed tube sheet and the movable tube sheet are respectively attached to both ends of the cylindrical shell. A plurality of the heat transfer tubes exist, one end of each is connected to one of openings multiply formed in the fixed tube sheet, and another end is connected to one of openings multiply formed in the movable tube sheet. The movable tube sheet has a first groove part and a second groove part in parallel with each outer circumference of both ends in a thickness direction, and an O-ring is respectively inserted in the first groove part and the second groove part. The nozzle is arranged on the cylindrical shell, and it is for supplying liquid into the cylindrical shell, or discharging liquid from the cylindrical shell. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、流体、特に液体の熱交換に好適に用いられる多管式熱交換器に関する。さらに詳細には、飲料間で熱交換を行なうことが可能な、シェル・アンド・チューブ型多管式熱交換器に関する。   The present invention relates to a multi-tube heat exchanger that is suitably used for heat exchange of fluid, particularly liquid. More specifically, the present invention relates to a shell-and-tube multitubular heat exchanger capable of exchanging heat between beverages.

従来より、液体の熱交換を効率良く行なう装置として多管式熱交換器が知られている（たとえば特許文献１）。この多管式熱交換器は、シェルと呼ばれる大径の円筒胴内にチューブと呼ばれる小径の伝熱管が複数本通された構造となっており、このためシェル・アンド・チューブ型多管式熱交換器とも呼ばれるものである。   Conventionally, a multi-tube heat exchanger is known as an apparatus for efficiently performing heat exchange of a liquid (for example, Patent Document 1). This multi-tube heat exchanger has a structure in which a plurality of small-diameter heat transfer tubes called tubes are passed through a large-diameter cylindrical body called a shell. Therefore, a shell-and-tube multi-tube heat exchanger is used. It is also called an exchanger.

この多管式熱交換器は、熱交換される液体を該伝熱管内に流し、高温または低温の熱媒または冷媒（以下単に熱媒と記す）を該円筒胴内に流すことにより、伝熱管の管壁を介して間接的に該液体と該熱媒間で熱交換を行なうものであった。このようにかかる熱交換は、複数本の小径の伝熱管を通して行なわれるため、結果的に熱媒との接触面積が増大されたものとなり極めて交換効率に優れるものであった。このため、殺菌等を目的とする飲料の熱処理時においても、この種の多管式熱交換器は飲料の加熱または冷却手段として使用されていた。   In this multi-tube heat exchanger, a heat exchange liquid is caused to flow in the heat transfer tube, and a high-temperature or low-temperature heat medium or refrigerant (hereinafter simply referred to as a heat medium) is caused to flow in the cylindrical body, thereby In this case, heat is indirectly exchanged between the liquid and the heat medium via the tube wall. Such heat exchange is performed through a plurality of small-diameter heat transfer tubes. As a result, the contact area with the heat medium is increased, and the exchange efficiency is extremely excellent. For this reason, this kind of multi-tubular heat exchanger has been used as a means for heating or cooling beverages even during heat treatment of beverages for the purpose of sterilization or the like.

しかしながら、このような多管式熱交換器は、円筒胴内を十分に洗浄することが困難なことから、熱媒として円筒胴内に飲料を流すことは衛生的見地から好ましくなく、飲料以外の液体を熱媒として用いざるを得ない状況であった。このため、熱交換にロスを生じ、多管式熱交換器の高い熱交換効率を十分に活かしきれない状況にあった。
特開２００３−２２２４９２号公報 However, since it is difficult for such a multi-tubular heat exchanger to sufficiently clean the inside of the cylindrical body, it is not preferable from a hygienic point of view to allow the beverage to flow into the cylindrical body as a heat medium. It was in a situation where a liquid had to be used as a heating medium. For this reason, there was a loss in heat exchange, and the high heat exchange efficiency of the multitubular heat exchanger could not be fully utilized.
JP 2003-222492 A

本発明は、上記のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、円筒胴内の洗浄性に優れ、以って円筒胴内を流れる熱媒として飲料を用いることが可能な多管式熱交換器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the current situation as described above, and the object of the present invention is to provide excellent cleaning properties in the cylindrical body, and thus use a beverage as a heat medium flowing in the cylindrical body. The object is to provide a possible multi-tube heat exchanger.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねたところ、円筒胴内の洗浄性を悪化させる因子は、円筒胴内に存在する種々の空隙にあり、この空隙に一旦飲料が浸入すると洗浄が非常に困難となりそれが雑菌等を繁殖させる温床になり得るとの知見を得、この知見に基づき円筒胴内の空隙を可能な限り低減させる研究を鋭意重ねることにより、ついに本発明を完成するに至ったものである。   The present inventor has conducted extensive research to solve the above problems, and the factor that deteriorates the cleaning performance in the cylindrical drum is the various voids existing in the cylindrical drum, and once the beverage has entered this void. Then, the knowledge that it becomes very difficult to clean and that it can become a hotbed for breeding various germs, etc., and based on this knowledge, by intensively researching to reduce the gap in the cylinder as much as possible, finally the present invention It has come to be completed.

すなわち、本発明の多管式熱交換器は、円筒胴と、伝熱管と、固定管板と、遊動管板と、ノズルとを備えた多管式熱交換器であって、該固定管板と該遊動管板とは、該円筒胴の両端部に各々取り付けられており、また、該伝熱管は、複数本存在し、その各々の一端が上記固定管板に複数形成されている開口部の一に接続され、他端が上記遊動管板に複数形成されている開口部の一に接続されており、そして、上記遊動管板は、その厚み方向の両端部の各々の外周に沿って第１溝部と第２溝部とを有するとともに、該第１溝部と該第２溝部とに各々Ｏリングが挿入されており、また、上記ノズルは、上記円筒胴に配置され、上記円筒胴内に液体を供給し、または上記円筒胴内から液体を排出するものであることを特徴としている。   That is, the multitubular heat exchanger of the present invention is a multitubular heat exchanger comprising a cylindrical body, a heat transfer tube, a fixed tube plate, a floating tube plate, and a nozzle, the fixed tube plate And the floating tube plate are respectively attached to both ends of the cylindrical body, and there are a plurality of the heat transfer tubes, each of which has an opening formed in the fixed tube plate. And the other end is connected to one of the openings formed in the floating tube plate, and the floating tube plate extends along the outer periphery of each of both end portions in the thickness direction. In addition to having a first groove portion and a second groove portion, O-rings are inserted into the first groove portion and the second groove portion, respectively, and the nozzle is disposed in the cylindrical drum, It is characterized by supplying liquid or discharging liquid from the inside of the cylindrical body.

ここで、上記遊動管板は、上記円筒胴内の内壁と接触しながら任意方向に移動可能とすることができ、上記ノズルは、上記円筒胴の両端付近に各々１箇所ずつ計２個形成されたものとすることができ、上記円筒胴は、上記遊動管板が取り付けられている側において上記ノズルの一を含む部分を短管状に分割することができる。   Here, the floating tube plate can be moved in any direction while being in contact with the inner wall of the cylindrical body, and two nozzles are formed in the vicinity of both ends of the cylindrical body. The cylindrical body can divide a portion including one of the nozzles into a short tube on the side where the floating tube plate is attached.

また、上記遊動管板と、上記第１溝部に挿入されたＯリングと、上記第２溝部に挿入されたＯリングと、上記円筒胴とにより囲まれた空隙部において、外部に通じる１または複数の孔を上記円筒胴に形成することができる。   In addition, one or more communicating with the outside in a gap surrounded by the floating tube plate, the O-ring inserted into the first groove, the O-ring inserted into the second groove, and the cylindrical body Can be formed in the cylindrical body.

また、上記固定管板と上記遊動管板の各々に複数形成されている上記開口部の各々は、上記伝熱管と接続される側の上記開口部の周縁部においてガイドを備えた突起部が形成され、上記伝熱管は上記突起部に挿入されるとともに上記突起部との間に空隙が生じることのないように上記ガイドを含む突起部と溶接されることにより上記開口部と接続することができる。   In addition, each of the plurality of openings formed in each of the fixed tube plate and the floating tube plate is formed with a protrusion provided with a guide at a peripheral portion of the opening on the side connected to the heat transfer tube. The heat transfer tube can be connected to the opening by being inserted into the protrusion and welded to the protrusion including the guide so that no gap is formed between the heat transfer tube and the protrusion. .

また、上記円筒胴と上記固定管板との接合部および上記円筒胴と上記短管状に分割する部分との接合部には、ヘルール構造の三角溝を有する継手部が用いられ、上記継手部にはパッキンとしてＯリングが用いられたものとすることができる。   In addition, a joint portion having a triangular groove with a ferrule structure is used at the joint portion between the cylindrical body and the fixed tube plate and the joint portion between the cylindrical body and the short tubular portion. May be one in which an O-ring is used as the packing.

また、上記円筒胴内には、上記伝熱管用の補助支持材が配置されており、上記補助支持材は複数の棒状サポート部とそれに接合される複数の棒状ループ部とを有してなり、該棒状サポート部の各々は上記伝熱管と実質的に平行して配置されており、該棒状ループ部の各々は上記棒状サポート部と直交しかつ所定の間隔を隔てて配置されているとともに互いに異なる２以上の上記棒状サポート部と接合されており、上記棒状ループ部の各々はそのループの内側に上記複数本の伝熱管のうちの一部の一群の伝熱管を通すことにより上記伝熱管を支持することができる。   Further, the auxiliary support material for the heat transfer tube is disposed in the cylindrical body, and the auxiliary support material has a plurality of rod-shaped support portions and a plurality of rod-shaped loop portions joined thereto, Each of the rod-like support portions is arranged substantially in parallel with the heat transfer tube, and each of the rod-like loop portions is arranged perpendicular to the rod-like support portion and at a predetermined interval and is different from each other. Two or more rod-shaped support portions are joined to each other, and each of the rod-shaped loop portions supports the heat transfer tubes by passing a part of the heat transfer tubes of the plurality of heat transfer tubes inside the loops. can do.

また、本発明の多管式熱交換器は、上記円筒胴の内径の断面積をＳ1、上記複数の伝熱管の外径の断面積の総和をＳ2、上記複数の伝熱管の内径の断面積の総和をＳ3とした場合、０．４５≦Ｓ3／（Ｓ1−Ｓ2）≦０．７
となり、かつ上記円筒胴内を流れる液体の流速が、０．４ｍ／秒以上２．０ｍ／秒以下とすることができる。 In the multi-tube heat exchanger of the present invention, the cross-sectional area of the inner diameter of the cylindrical body is S 1 , the sum of the cross-sectional areas of the outer diameters of the plurality of heat transfer tubes is S 2 , and the inner diameter of the plurality of heat transfer tubes is When the total cross-sectional area is S 3 , 0.45 ≦ S 3 / (S 1 −S 2 ) ≦ 0.7
And the flow velocity of the liquid flowing in the cylindrical body can be set to 0.4 m / second or more and 2.0 m / second or less.

また、本発明の多管式熱交換器は、上記円筒胴内と上記伝熱管内との双方を飲料が流れることにより、その飲料間で熱交換を行なうものとすることができる。   Moreover, the multi-tube heat exchanger of the present invention can exchange heat between the beverages when the beverages flow in both the cylindrical body and the heat transfer tube.

本発明は、上述の通りの構成を有することにより、円筒胴内の空隙を可能な限り低減させ、以って円筒胴内の洗浄性に優れることにより、円筒胴内を流れる熱媒として飲料を使用することが可能となった。   The present invention reduces the voids in the cylindrical body as much as possible by having the configuration as described above, and thus has excellent cleaning properties in the cylindrical body, so that the beverage can be used as a heat medium flowing in the cylindrical body. It became possible to use.

よって、本発明の多管式熱交換器は、飲料以外の液体ばかりではなく、特に飲料の熱交換システムとして好適に用いることができる。   Therefore, the multitubular heat exchanger of the present invention can be suitably used not only for liquids other than beverages, but also particularly for beverage heat exchange systems.

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the following description of the embodiments, the description is made with reference to the drawings. In the drawings of the present application, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.

＜多管式熱交換器＞
本発明の多管式熱交換器の概略断面図を図１に示す。図１に示されるように、本発明の多管式熱交換器１は、円筒胴２と、伝熱管３と、固定管板４と、遊動管板５と、ノズル１８とを基本的に備えたものである。 <Multi-tube heat exchanger>
A schematic cross-sectional view of the multitubular heat exchanger of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the multi-tube heat exchanger 1 of the present invention basically includes a cylindrical body 2, a heat transfer tube 3, a fixed tube plate 4, a floating tube plate 5, and a nozzle 18. It is a thing.

ここで、上記固定管板４と上記遊動管板５とは、上記円筒胴２の両端部に各々取り付けられている。なお、上記円筒胴２の長手方向において屈曲部がない場合には、上記固定管板４と上記遊動管板５とは互いに対向するように取り付けられることになる。   Here, the fixed tube plate 4 and the floating tube plate 5 are respectively attached to both ends of the cylindrical body 2. When there is no bent portion in the longitudinal direction of the cylindrical body 2, the fixed tube plate 4 and the floating tube plate 5 are attached to face each other.

また、上記伝熱管３は、複数本存在し、その各々の一端が上記固定管板４に複数形成されている開口部６の一に接続され、他端が上記遊動管板５に複数形成されている開口部６の一に接続されることによって支持されている。   Also, there are a plurality of the heat transfer tubes 3, one end of which is connected to one of the openings 6 formed in the fixed tube plate 4, and the other end is formed in the floating tube plate 5. It is supported by being connected to one of the openings 6.

また、上記ノズル１８は、上記円筒胴２に配置され、上記円筒胴２内に液体を供給し、または上記円筒胴２内から液体を排出するものである。   The nozzle 18 is disposed in the cylindrical body 2 and supplies liquid to the cylindrical body 2 or discharges liquid from the cylindrical body 2.

本発明の多管式熱交換器１は、このような基本構成を有することにより、円筒胴２内と伝熱管３内とを互いに温度の異なる液体が流れることにより、伝熱管３の管壁を介して間接的にそれらの液体間で熱交換を行なうものである。   The multi-tube heat exchanger 1 according to the present invention has such a basic configuration, so that liquids having different temperatures flow through the cylindrical body 2 and the heat transfer tube 3, thereby forming the tube wall of the heat transfer tube 3. Indirect heat exchange is performed between these liquids.

＜円筒胴＞
上記円筒胴２は、シェルとも呼ばれるものであり、本発明の多管式熱交換器の言わば本体となるものである。通常、その形状は、外径が５０ｍｍ〜４００ｍｍ、長さが２ｍ〜６ｍの円筒状の形状を有している。ここで、円筒または円筒状という表現を用いているが、これは便宜的なものであって、その断面形状はこのように円形のもののみに限られるものではなく、四角形や六角形等の多角形の形状としたり、楕円形の形状とすることもでき、本発明の範囲を逸脱するものではない。しかし、容易に洗浄することができるという観点からは、その断面形状が円形や楕円形のものが好ましい。 <Cylindrical cylinder>
The cylindrical body 2 is also called a shell and serves as a main body of the multitubular heat exchanger of the present invention. Usually, the shape has a cylindrical shape with an outer diameter of 50 mm to 400 mm and a length of 2 m to 6 m. Here, the expression “cylindrical” or “cylindrical” is used, but this is for convenience, and the cross-sectional shape is not limited to such a circular shape. A square shape or an elliptical shape can be used, and does not depart from the scope of the present invention. However, from the viewpoint that it can be easily washed, the cross-sectional shape is preferably circular or elliptical.

このような円筒胴２は、その両端部において後述の固定管板４と遊動管板５とが取り付けられ、複数の伝熱管３が支持されている。なお、円筒胴２の材質は、特に限定されるものではないが好ましくはステンレス鋼である。   A fixed tube plate 4 and a floating tube plate 5 which will be described later are attached to both ends of the cylindrical body 2, and a plurality of heat transfer tubes 3 are supported. The material of the cylindrical body 2 is not particularly limited, but is preferably stainless steel.

＜伝熱管＞
上記伝熱管３は、チューブとも呼ばれるものであり、上記円筒胴２内に複数本存在するものである。その本数は、より好ましくは１０〜５０本である。 <Heat transfer tube>
The heat transfer tube 3 is also called a tube, and a plurality of the heat transfer tubes 3 exist in the cylindrical body 2. The number is more preferably 10-50.

このような伝熱管３の形状は、外径が１０ｍｍ〜３０ｍｍの円筒状の形状を有しており、その長さは上記円筒胴の長さとほぼ同じである。また、その断面形状は円筒胴２と同様、このように円形のもののみに限られるものではなく、四角形や六角形等の多角形の形状としたり、楕円形の形状とすることもでき、本発明の範囲を逸脱するものではない。しかし、容易に洗浄することができるという観点からは、その断面形状が円形や楕円形のものが好ましい。なお、伝熱管３の材質は、特に限定されるものではないが好ましくはステンレス鋼である。   Such a heat transfer tube 3 has a cylindrical shape with an outer diameter of 10 mm to 30 mm, and its length is substantially the same as the length of the cylindrical body. Further, the cross-sectional shape is not limited to the circular shape as in the case of the cylindrical body 2, and may be a polygonal shape such as a square or a hexagon, or an elliptical shape. It does not depart from the scope of the invention. However, from the viewpoint that it can be easily washed, the cross-sectional shape is preferably circular or elliptical. The material of the heat transfer tube 3 is not particularly limited, but is preferably stainless steel.

このような伝熱管３は、上記の通り複数本存在するものであるが、その一端は後述の固定管板４に複数形成されている開口部６の一に接続され、他端は後述の遊動管板５に複数形成されている開口部６の一に接続されることによって支持されている。   There are a plurality of such heat transfer tubes 3 as described above, one end of which is connected to one of the openings 6 formed in the fixed tube plate 4 which will be described later, and the other end of which is described later. It is supported by being connected to one of the openings 6 formed in the tube sheet 5.

＜固定管板＞
本発明の固定管板４は、上記円筒胴２の一方の端部に固定して取り付けられている。この固定方法は特に限定されるものではないが、好ましくは図１および図４に示したように上記円筒胴２と上記固定管板４との接合部１９には、ヘルール構造の三角溝を有する継手部が用いられることにより、上記固定管板４を円筒胴２に固定して取り付けることが好適である。なお上記の三角溝とは、図３や図４等においてＯリングが挿入されている溝部の総称であって、本願ではその断面形状が三角形状や台形状になった溝部をいう。 <Fixed tube plate>
The fixed tube plate 4 of the present invention is fixedly attached to one end of the cylindrical body 2. The fixing method is not particularly limited. Preferably, as shown in FIGS. 1 and 4, the joint portion 19 between the cylindrical body 2 and the fixed tube plate 4 has a triangular groove having a ferrule structure. It is preferable that the fixed tube plate 4 is fixedly attached to the cylindrical body 2 by using the joint portion. The triangular groove is a general term for the groove portion in which the O-ring is inserted in FIGS. 3 and 4 and the like, and in this application, the groove portion whose cross-sectional shape is triangular or trapezoidal.

ここで、図４は上記円筒胴２と上記固定管板４との接合部１９のヘルール構造の継手部を拡大した概略断面図であり、固定管板４に形成されたフランジ１５と円筒胴２に形成されたフランジ１５とをクランプ１６により把持することによって固定したものである。なお、このような継手部を採用することにより、上記円筒胴２と上記固定管板４との接合部１９は簡単にその接合を解除することができ、また後述のように上記遊動管板が取り付けられている側において上記ノズルの一を含む部分を上記円筒胴から短管状に分割することにより、円筒胴および固定管板の相対位置をずらすことによって、汚れや不具合の生じやすい固定管板の裏側を観察したり洗浄したりすることができる。   Here, FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view of a ferrule-structured joint portion of the joint portion 19 between the cylindrical body 2 and the fixed tube plate 4, and the flange 15 formed on the fixed tube plate 4 and the cylindrical body 2. The flange 15 is fixed by gripping it with a clamp 16. By adopting such a joint portion, the joint portion 19 between the cylindrical body 2 and the fixed tube plate 4 can be easily released, and the floating tube plate can be removed as described later. By dividing the portion including one of the nozzles from the cylindrical cylinder into a short tube on the side where the nozzle is mounted, the relative position of the cylindrical cylinder and the fixed tube sheet is shifted, so that the fixed tube plate is likely to be contaminated or defective. The back side can be observed and cleaned.

そして、この継手部の三角溝のパッキンとしては、Ｏリング９を用いることが好ましい。このようなパッキンとしては従来十字型パッキン等が用いられることがあったが、本発明ではＯリング９を用いることによりこの継手部の密閉性を飛躍的に向上させたものである。これにより、この継手部に空隙ができることがなく、熱媒として飲料を用いたとしてもこの継手部の洗浄不良による雑菌等の繁殖を効果的に防止することができる。   And it is preferable to use O-ring 9 as packing of the triangular groove of this joint part. Conventionally, a cross-shaped packing or the like has been used as such a packing. However, in the present invention, the sealing performance of the joint portion is dramatically improved by using the O-ring 9. Thereby, there is no space in the joint part, and even if a beverage is used as the heat medium, it is possible to effectively prevent propagation of germs and the like due to poor cleaning of the joint part.

ここで、Ｏリングとは、合成ゴム等の弾性体でできたリング状の封止材である。なお、図１、図３および図４において、Ｏリング９はその断面形状が模式的に円形状に表されているが、実際にはその断面形状は円形を呈するものではなく押し潰されていて三角溝に空隙が生じないように該溝部を密閉充填されたものとなっている。   Here, the O-ring is a ring-shaped sealing material made of an elastic body such as synthetic rubber. 1, 3, and 4, the O-ring 9 is schematically shown in a circular shape in cross section, but in actuality, the cross-sectional shape is not a circle but is crushed. The groove is hermetically filled so that no gap is generated in the triangular groove.

このような固定管板４は、複数の開口部６を備えることにより、その開口部６に上記伝熱管３を接続することによって伝熱管３を支持する作用を有するものである。   Such a fixed tube plate 4 is provided with a plurality of openings 6 so as to support the heat transfer tubes 3 by connecting the heat transfer tubes 3 to the openings 6.

このような固定管板４は、その外形が円筒胴２の外形とほぼ等しくなるものであり、その厚みが２ｃｍ〜１０ｃｍの形状を有する。また、その材質は、特に限定されるものではないが好ましくはステンレス鋼である。   Such a fixed tube plate 4 has an outer shape substantially equal to the outer shape of the cylindrical body 2 and has a thickness of 2 cm to 10 cm. The material is not particularly limited, but is preferably stainless steel.

＜遊動管板＞
本発明の遊動管板５は、上記円筒胴２において上記固定管板４が取り付けられている端部とは異なる側の端部に取り付けられている。しかし、この遊動管板５は上記の固定管板４とは異なり円筒胴２に対して固定して取り付けられるものではなく、その遊動管板５の厚み方向の両端部の各々の外周に沿って第１溝部７と第２溝部８とを有するとともに、この第１溝部７と第２溝部８とに各々Ｏリング９を挿入することによって、上記円筒胴２内の内壁１０と接触しながら任意方向に移動可能な状態とされている。 <Free floating tube plate>
The floating tube plate 5 of the present invention is attached to an end portion on a side different from the end portion to which the fixed tube plate 4 is attached in the cylindrical body 2. However, unlike the above-described fixed tube plate 4, this floating tube plate 5 is not fixedly attached to the cylindrical body 2, but along the outer periphery of each end portion in the thickness direction of the floating tube plate 5. While having the 1st groove part 7 and the 2nd groove part 8, and inserting O-ring 9 in this 1st groove part 7 and the 2nd groove part 8, respectively, it is arbitrary directions, contacting the inner wall 10 in the said cylindrical body 2 It is possible to move to.

図３は、この遊動管板５の取り付け位置を拡大した概略断面図である。ここで、遊動管板５の厚み方向の両端部とは、円筒胴２の内壁１０に平行な方向の両端（図３においてＡ、Ｂと表示した部分）であり、その両端部Ａ、Ｂの各々の外周に沿って（すなわち外周に平行して周囲を１周するように）第１溝部７と第２溝部８とが形成されており、この第１溝部７と第２溝部８とに各々Ｏリング９を挿入することによって、遊動管板５は上記円筒胴２内の内壁１０と接触しながら任意方向（図３においては内壁１０に沿って左右両方向）に移動することができる。   FIG. 3 is an enlarged schematic sectional view of the mounting position of the floating tube plate 5. Here, both end portions in the thickness direction of the floating tube plate 5 are both ends in the direction parallel to the inner wall 10 of the cylindrical body 2 (portions indicated as A and B in FIG. 3). A first groove portion 7 and a second groove portion 8 are formed along each outer periphery (that is, around the periphery in parallel with the outer periphery), and each of the first groove portion 7 and the second groove portion 8 includes By inserting the O-ring 9, the floating tube plate 5 can move in any direction (in the left and right directions along the inner wall 10 in FIG. 3) while being in contact with the inner wall 10 in the cylindrical body 2.

このように遊動管板５は、円筒胴２内で移動可能な状態で取り付けられていることにより、円筒胴２内を流れる液体と伝熱管３内を流れる液体の温度差が大きくても、円筒胴２と伝熱管３との伸縮差による応力の発生を防止することができ、以って応力腐食割れ等の不具合を有効に防止することができる。すなわち、このように遊動管板５を移動可能とすることにより、円筒胴内を流れる液体として高温のものや低温のものを使用することが可能となった。   As described above, the floating tube plate 5 is attached so as to be movable in the cylindrical body 2, so that even if the temperature difference between the liquid flowing in the cylindrical body 2 and the liquid flowing in the heat transfer tube 3 is large, the Generation of stress due to the difference in expansion and contraction between the body 2 and the heat transfer tube 3 can be prevented, and thus problems such as stress corrosion cracking can be effectively prevented. That is, by making the floating tube plate 5 movable as described above, it is possible to use a high-temperature or low-temperature liquid flowing in the cylindrical body.

このような遊動管板５は、その外径が円筒胴２の内径とほぼ等しくなるものであり、その厚みが２ｃｍ〜１０ｃｍの形状を有する。また、その材質は、特に限定されるものではないが好ましくはステンレス鋼である。   Such a floating tube plate 5 has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the cylindrical body 2 and has a shape with a thickness of 2 cm to 10 cm. The material is not particularly limited, but is preferably stainless steel.

また、上記第１溝部７と第２溝部８は、好ましくは遊動管板５の厚み方向のそれぞれの端部から０．５ｃｍ〜１ｃｍの位置で、深さ１ｍｍ〜５ｍｍの溝状に形成されることが好ましい。また、その溝部の形状は、上記のような三角溝とすることが好ましい。   The first groove portion 7 and the second groove portion 8 are preferably formed in a groove shape having a depth of 1 mm to 5 mm at a position of 0.5 cm to 1 cm from each end portion in the thickness direction of the floating tube plate 5. It is preferable. The shape of the groove is preferably a triangular groove as described above.

このような本発明の遊動管板５は、上記のように溝部を２箇所設け（第１溝部７、第２溝部８）、しかもこれらの溝部を遊動管板５の両端外周部に可能な限り近接させて設けるとともにそこにＯリングを挿入させる構造としたことにより、遊動管板５と円筒胴２との間の空隙部分（図３における空隙２０であって液体が浸入し得る部分）を可能な限り低減させたことを特徴としている。この点、遊動管板５における溝部を上記のような２箇所ではなく１箇所のみに形成すると、遊動管板自体を移動可能なものにすることはできるものの、非常に大きな空隙部分がこの遊動管板と円筒胴との間に形成されることになるため好ましくない。   Such a floating tube plate 5 of the present invention is provided with two groove portions (first groove portion 7 and second groove portion 8) as described above, and these groove portions are provided at the outer peripheral portions at both ends of the floating tube plate 5 as much as possible. By providing a structure close to each other and inserting an O-ring there, a space between the floating tube plate 5 and the cylindrical body 2 (the space 20 in FIG. 3 where liquid can enter) is possible. It is characterized by being reduced as much as possible. In this respect, if the groove portion in the floating tube plate 5 is formed only in one place instead of the two places as described above, the floating tube plate itself can be made movable, but a very large gap portion is formed in the floating tube. It is not preferable because it is formed between the plate and the cylindrical body.

さらに、このように溝部を２箇所設けたことにより後述のような空隙部１３を形成することができ、円筒胴２内を流れる液体（図３においては遊動管板５の左側に存在する液体）と伝熱管内を流れる液体（図３においては遊動管板５の右側に存在する液体であって、隣接する配管内に存在する液体）とをこの空隙部１３により隔てることができるため、これらの両液体が混合することを極めて有効に防止することができる。   Furthermore, by providing two grooves as described above, a gap 13 as described later can be formed, and the liquid flowing in the cylindrical body 2 (liquid present on the left side of the floating tube plate 5 in FIG. 3). And the liquid flowing in the heat transfer tube (in FIG. 3, the liquid existing on the right side of the floating tube plate 5 and existing in the adjacent pipe) can be separated by the gap 13. Mixing of both liquids can be extremely effectively prevented.

＜空隙部＞
本発明の遊動管板５は、上述のように円筒胴２との間に生じる、液体が浸入する空隙２０を可能な限り低減させたものであるが、図３に示したようにこの遊動管板５と、上記第１溝部７に挿入されたＯリング９と、上記第２溝部８に挿入されたＯリング９と、上記円筒胴２とにより囲まれた空隙部１３を形成することにより、次のような効果を示すことができる。 <Cavity>
The floating tube plate 5 according to the present invention has a reduced gap 20 between the cylindrical body 2 and the liquid as it enters as described above. As shown in FIG. By forming a gap 13 surrounded by the plate 5, the O-ring 9 inserted in the first groove 7, the O-ring 9 inserted in the second groove 8, and the cylindrical body 2, The following effects can be shown.

すなわち、まず上述のように円筒胴２内を流れる液体と伝熱管内を流れる液体とをこの空隙部１３により隔てることができるため、これらの両液体が混合することを極めて有効に防止することができる。   That is, as described above, since the liquid flowing in the cylindrical body 2 and the liquid flowing in the heat transfer tube can be separated from each other by the gap 13, it is possible to prevent these two liquids from mixing very effectively. it can.

また、この空隙部１３において図１に示したように外部に通じる１または複数の孔１４を前記円筒胴２に形成することにより、その孔１４より温水または水蒸気を導入することによって、その周辺部で雑菌等が繁殖することを有効に防止することができ衛生的見地より極めて有効なものとなる。この場合、温水または水蒸気の温度は、８０℃〜１４０℃とすることが好ましい。   Further, by forming one or a plurality of holes 14 communicating with the outside in the gap 13 as shown in FIG. 1, by introducing warm water or water vapor from the holes 14, Therefore, it is possible to effectively prevent the propagation of various germs and the like, which is extremely effective from a hygienic viewpoint. In this case, the temperature of the hot water or water vapor is preferably 80 ° C to 140 ° C.

また、この空隙部１３における上記孔１４を通して液体（飲料）の漏れ（浸入）を検知することができ、万一のＯリング９の破損をすぐに発見することが期待できる。   In addition, it is possible to detect the leakage (intrusion) of the liquid (beverage) through the hole 14 in the gap portion 13, and it can be expected that a breakage of the O-ring 9 should be detected immediately.

＜固定管板／遊動管板と伝熱管との接続＞
本発明の伝熱管３は、上述のように上記固定管板４の開口部６と上記遊動管板５の開口部６とにその両端が接続されることにより支持される構造となっている。このような接続構造として好ましくは次のような態様を示すことができるが、このような態様のみに限られるものではない。 <Connection between fixed tube plate / floating tube plate and heat transfer tube>
As described above, the heat transfer tube 3 of the present invention has a structure that is supported by connecting both ends thereof to the opening 6 of the fixed tube plate 4 and the opening 6 of the floating tube plate 5. Such a connection structure can preferably have the following modes, but is not limited only to such modes.

すなわち、固定管板４と遊動管板５の各々に複数形成されている開口部６の各々は、上記伝熱管３と接続される側の上記開口部６の周縁部においてガイドを備えた突起部が形成され、上記伝熱管３は上記突起部に挿入されるとともに上記突起部との間に空隙が生じることのないように上記ガイドを含む突起部と溶接されることにより上記開口部と接続することが好ましい。   That is, each of the plurality of openings 6 formed in each of the fixed tube plate 4 and the floating tube plate 5 has a protrusion provided with a guide at the peripheral portion of the opening 6 on the side connected to the heat transfer tube 3. The heat transfer tube 3 is connected to the opening by being inserted into the protrusion and welded to the protrusion including the guide so that no gap is formed between the heat transfer tube 3 and the protrusion. It is preferable.

この構造について、図２を用いてより具体的に説明する。なお図２は、伝熱管３の接続部を拡大した概略断面図であり、固定管板４の開口部６と伝熱管３との接続部を図示しているが、遊動管板５側でも同様である。   This structure will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of the connection portion of the heat transfer tube 3 and illustrates the connection portion between the opening 6 of the fixed tube plate 4 and the heat transfer tube 3. It is.

まず、開口部６の伝熱管３と接続される側の周縁部１２には、ガイド２１を備えた突起部１１が形成されている。ここで、開口部６の直径は、その構造上伝熱管３の内径と同一となることが好ましい（なお、開口部の形状は、円形であることを前提として説明しているが、その形状はこれのみに限定されるものではなく伝熱管の断面形状に一致するものである）。また、突起部１１の高さｈは、２ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましく、さらに好ましくは５ｍｍ〜７ｍｍである。またガイド２１の深さｄは、０．５ｍｍ〜３ｍｍとすることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、その肉厚ｔは０．５ｍｍ〜３ｍｍとすることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｍｍ〜１ｍｍである。   First, a protrusion 11 having a guide 21 is formed on the peripheral edge 12 of the opening 6 on the side connected to the heat transfer tube 3. Here, the diameter of the opening 6 is preferably the same as the inner diameter of the heat transfer tube 3 because of its structure (note that the shape of the opening is assumed to be circular, but the shape is It is not limited to this, but matches the cross-sectional shape of the heat transfer tube). Moreover, it is preferable that the height h of the projection part 11 shall be 2 mm-10 mm, More preferably, it is 5 mm-7 mm. The depth d of the guide 21 is preferably 0.5 mm to 3 mm, more preferably 0.5 mm to 1.5 mm, and the wall thickness t is preferably 0.5 mm to 3 mm. Preferably it is 0.5 mm-1 mm.

そして、上記伝熱管３はこのような突起部１１に挿入されるとともにこの突起部１１との間に空隙が生じることのないように上記ガイド２１と溶接されることにより開口部６と接続される。ここで、上記溶接方法としては、ＩＢＷ（インターナルボアウェルディング）法を採用することが好ましい。すなわち、上記伝熱管３内に溶接ヘッドを挿入し溶接トーチを伝熱管３の内側から当てることにより、接続部における上記ガイド２１を含む突起部１１と伝熱管３との両者が実質的に完全に溶け合うようにして溶接接合させることが好ましい。これにより、伝熱管３の管壁の肉厚が溶接により減少することが防止されるとともに伝熱管３と突起部１１との間に空隙が生じることを有効に防止することができる。   And the said heat exchanger tube 3 is connected with the opening part 6 by being welded with the said guide 21 so that a space | gap may not be produced between this protrusion part 11, and this protrusion part 11. FIG. . Here, it is preferable to employ an IBW (Internal Bore Welding) method as the welding method. That is, by inserting a welding head into the heat transfer tube 3 and applying a welding torch from the inside of the heat transfer tube 3, both the protrusion 11 including the guide 21 and the heat transfer tube 3 in the connection portion are substantially completely. It is preferable to weld and join them so that they melt together. Thereby, it is possible to prevent the thickness of the tube wall of the heat transfer tube 3 from being reduced by welding, and to effectively prevent a gap from being generated between the heat transfer tube 3 and the protruding portion 11.

なお、固定管板／遊動管板と伝熱管との接続方法は、上記のような溶接法のみに限られるものではなく、たとえば拡管（セートル）法を採用することもできる。この拡管法を採用する場合は、固定管板／遊動管板の開口部の内径を伝熱管の外径より極僅か大きくし、その開口部に伝熱管の端部を挿入し、該伝熱管が各管板と接している部分を伝熱管の内側より押し広げる（拡管する）ことにより伝熱管を管板に接合することができる。この場合、固定管板／遊動管板には、上記のような突起部を形成する必要はないが、上記の溶接法に比し伝熱管と開口部との間に空隙が生じ易いため注意が必要である。なお、この拡管法を採用する場合には、所望により伝熱管の挿入部の端部に対してシール溶接を行なうことができる。   In addition, the connection method of a fixed tube plate / floating tube plate and a heat transfer tube is not limited to the above-described welding method, and, for example, a tube expansion (settle) method may be employed. When this tube expansion method is adopted, the inner diameter of the opening of the fixed tube plate / floating tube plate is made slightly larger than the outer diameter of the heat transfer tube, the end of the heat transfer tube is inserted into the opening, and the heat transfer tube The heat transfer tube can be joined to the tube sheet by expanding (expanding) the portion in contact with each tube sheet from the inside of the heat transfer tube. In this case, the fixed tube plate / floating tube plate does not need to be formed with the above-described protrusions, but care should be taken because a gap is likely to be generated between the heat transfer tube and the opening as compared with the above welding method. is necessary. In addition, when this pipe expansion method is employ | adopted, seal welding can be performed with respect to the edge part of the insertion part of a heat exchanger tube if desired.

＜ノズル＞
本発明のノズル１８は、上記円筒胴に配置され、上記円筒胴内に液体を供給し、または上記円筒胴内から液体を排出するものであり、たとえば図１に示したように上記円筒胴２の両端付近に各々１箇所ずつ計２個形成されるものである。すなわち、このように２個のノズルのうち、その一のノズルにより円筒胴２内に液体が供給され、他の一のノズルによりその液体は排出されることになる。 <Nozzle>
The nozzle 18 of the present invention is disposed in the cylindrical cylinder, and supplies liquid to or discharges liquid from the cylindrical cylinder. For example, as shown in FIG. In total, two pieces are formed in the vicinity of both ends. That is, of the two nozzles, the liquid is supplied into the cylindrical body 2 by one nozzle, and the liquid is discharged by the other nozzle.

そして、このようなノズルの各々は、上記円筒胴２の両端付近であって、特に固定管板と遊動管板の各々に近接させて配置させることが好ましい。円筒胴の長手方向において各ノズルが配置される位置よりもさらに端側に固定管板と遊動管板とは配置されることになるが、各ノズルとこれらの固定管板／遊動管板との間に一定の距離をもった空間が形成されるとその部分に円筒胴内を流れる液体が淀むことになるからである。   Each of such nozzles is preferably arranged in the vicinity of both ends of the cylindrical body 2 and in particular close to each of the fixed tube plate and the floating tube plate. The fixed tube plate and the floating tube plate are arranged further to the end side than the position where each nozzle is arranged in the longitudinal direction of the cylindrical body. This is because if a space having a certain distance is formed between them, the liquid flowing in the cylindrical body will stagnate there.

このため、各ノズルを配置させる位置は、図５に示した距離Ｄが０．５ｍｍ〜１ｍｍとなることが好ましい。図５は、ノズルが配置される箇所の概略拡大断面図であるが、この距離Ｄは円筒胴２に角をとって（アールをもって）取り付けられているノズルに対して、アールを伴わない水平状の円筒胴部分の該ノズルの取り付け箇所から遊動管板５（該遊動管板５が該ノズル側に最も近づいた状態）までの距離を示すものである。なお図５は、遊動管板５側の拡大断面図であるが、固定管板４側でも同様である。   For this reason, the position where each nozzle is arranged is preferably such that the distance D shown in FIG. 5 is 0.5 mm to 1 mm. FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view of a location where the nozzle is disposed. This distance D is a horizontal shape without a radius with respect to the nozzle attached to the cylindrical body 2 with a corner (with a radius). This indicates the distance from the nozzle mounting position of the cylindrical body portion to the floating tube plate 5 (the state where the floating tube plate 5 is closest to the nozzle side). FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view on the floating tube plate 5 side, but the same applies to the fixed tube plate 4 side.

＜円筒胴の分割＞
本発明の上記円筒胴２は、上記遊動管板が取り付けられている側において上記ノズルの一を含む部分を短管状に分割することができる。このように上記ノズルの一を含む部分を短管状に分割することにより、遊動管板部を容易に観察したり洗浄したりすることができ、汚れや不具合を有効に防止することができる点、衛生的見地からも極めて好ましいものである。 <Division of cylindrical body>
The cylindrical body 2 of the present invention can divide a portion including one of the nozzles into a short tube on the side where the floating tube plate is attached. By dividing the portion including one of the nozzles into a short tube in this way, the floating tube plate portion can be easily observed or cleaned, and dirt and defects can be effectively prevented, This is extremely preferable from a hygienic point of view.

なお、このように短管状に分割する部分がノズルの一を含むのは、仮にこのノズルの一と遊動管板との間に接合部を形成するとこの接合部の形成に伴い円筒胴内に不必要な空間を生じることになり、この空間に円筒胴内の液体が淀むことを防止するためである。   In addition, the portion divided into the short tube includes one of the nozzles as described above. If a joint is formed between one of the nozzle and the floating tube plate, it is not formed in the cylindrical body along with the formation of the joint. This is because a necessary space is generated, and the liquid in the cylindrical body is prevented from being sunk in this space.

一方、上記のように短管状に分割する部分と円筒胴との接合部２５には、上記円筒胴と固定管板との接合部１９において説明したのと同様に、ヘルール構造の三角溝を有する継手部が用いられ、この継手部にはパッキンとしてＯリングが用いられていることが好ましい。ここで、このヘルール構造の継手部およびＯリングについては、上記図４に示したものと同様のものであるのでその説明は省略する。   On the other hand, the joint portion 25 between the portion divided into the short tube and the cylindrical body as described above has a triangular groove having a ferrule structure as described in the joint portion 19 between the cylindrical body and the fixed tube plate. A joint portion is used, and an O-ring is preferably used as a packing for the joint portion. Here, since the joint portion and the O-ring of this ferrule structure are the same as those shown in FIG. 4, the description thereof is omitted.

＜補助支持材＞
本発明の上記伝熱管は、図６および図７に示されているような補助支持材によりさらに支持されたものとすることができる。図６は、上記補助支持材２２により伝熱管３が支持されている様子を示す概略斜視図であり、図７は上記補助支持材２２により伝熱管３が支持されている様子を示す概略断面図である。なお、図６においては円筒胴２が省略されている。 <Auxiliary support material>
The heat transfer tube of the present invention may be further supported by an auxiliary support material as shown in FIGS. FIG. 6 is a schematic perspective view showing a state in which the heat transfer tube 3 is supported by the auxiliary support member 22, and FIG. 7 is a schematic sectional view showing a state in which the heat transfer tube 3 is supported by the auxiliary support member 22. It is. In FIG. 6, the cylindrical body 2 is omitted.

すなわち、上記円筒胴２内に配置される上記伝熱管３用の補助支持材２２は、複数の棒状サポート部２３とそれに接合される複数の棒状ループ部２４とを有してなり、この棒状サポート部２３の各々は前記伝熱管３と実質的に平行して配置されており、上記棒状ループ部２４の各々は上記棒状サポート部２３と直交しかつ所定の間隔を隔てて配置されているとともに互いに異なる２以上の上記棒状サポート部２３と接合されている。そして、この棒状ループ部２４の各々はそのループの内側に上記複数本の伝熱管３のうちの一部の一群の伝熱管３を通すことにより該伝熱管３を支持している。   That is, the auxiliary support member 22 for the heat transfer tube 3 disposed in the cylindrical body 2 includes a plurality of rod-shaped support portions 23 and a plurality of rod-shaped loop portions 24 joined thereto, and this rod-shaped support. Each of the portions 23 is disposed substantially in parallel with the heat transfer tube 3, and each of the rod-shaped loop portions 24 is disposed orthogonally to the rod-shaped support portion 23 and at a predetermined interval, and Two or more different rod-like support portions 23 are joined. Each of the rod-like loop portions 24 supports the heat transfer tube 3 by passing a group of heat transfer tubes 3 out of the plurality of heat transfer tubes 3 inside the loop.

このように上記補助支持材２２は、伝熱管３を支持する作用を示すものであるが、それと同時に円筒胴２内を流れる液体に対してバッフルのような作用を示すことにより、該液体の流速を速める作用をも示し得るものである。   As described above, the auxiliary support member 22 has an effect of supporting the heat transfer tube 3. At the same time, the auxiliary support member 22 exhibits an action like a baffle with respect to the liquid flowing in the cylindrical body 2. It can also show the effect of speeding up the process.

このような補助支持材２２は、その長手方向において棒状サポート部２３に対する棒状ループ部２４の取り付け位置を徐々に変化させる（各々の棒状ループ部の相対的位置が所定の角度毎にずれて配置される）ようにし、かつ所定の間隔、好ましくは略等間隔で棒状サポート部２３の２以上のものに接合させることが好ましい。そしてこれにより、上記複数本の伝熱管３の全てのものが、いずれかの棒状ループ部２４により支持されるようにすることが好ましい。   Such an auxiliary support member 22 gradually changes the attachment position of the rod-like loop portion 24 with respect to the rod-like support portion 23 in the longitudinal direction (the relative positions of the respective rod-like loop portions are shifted by a predetermined angle). In addition, it is preferable to join two or more rod-shaped support portions 23 at predetermined intervals, preferably at substantially equal intervals. Thus, it is preferable that all of the plurality of heat transfer tubes 3 are supported by any one of the rod-like loop portions 24.

なお、本発明の多管式熱交換器１は、予め円筒胴２内にこのような補助支持材２２を配置させた後に伝熱管３を挿入し、その後この伝熱管３を固定管板４および遊動管板５に接続することにより製作することができる。   In the multi-tube heat exchanger 1 of the present invention, the heat transfer tube 3 is inserted after the auxiliary support material 22 is disposed in the cylindrical body 2 in advance, and then the heat transfer tube 3 is fixed to the fixed tube plate 4 and It can be manufactured by connecting to the floating tube plate 5.

ここで、このような補助支持材２２の長手方向の長さは、円筒胴の長手方向の長さ、より正確には固定管板から遊動管板までの距離とほぼ同等のものとすることが好ましい。また棒状サポート部および棒状ループ部を構成する各棒状体の外径は、互いにほぼ等しい外径であってもよいし、異なる外径であってもよい。通常、その棒状体の外径は、伝熱管の外径より細くなるように大略２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内のものを選択することができる。また、棒状サポート部２３の長手方向の長さは、上記の通り、その構造上補助支持材２２の長手方向の長さとなり、棒状ループ部２４のループの大きさは、伝熱管３を数本〜十数本通すことができる程度の大きさとすることが好ましい。   Here, the length of the auxiliary support member 22 in the longitudinal direction may be approximately equal to the length of the cylindrical body in the longitudinal direction, more precisely, the distance from the fixed tube plate to the floating tube plate. preferable. Further, the outer diameters of the rod-shaped bodies constituting the rod-shaped support portion and the rod-shaped loop portion may be substantially the same or different from each other. Usually, the outer diameter of the rod-shaped body can be selected within a range of approximately 2 mm to 10 mm so as to be thinner than the outer diameter of the heat transfer tube. Further, as described above, the length of the rod-shaped support portion 23 in the longitudinal direction is the length of the auxiliary support material 22 in the structure, and the size of the loop of the rod-shaped loop portion 24 is several heat transfer tubes 3. It is preferable that the size is such that about a dozen or more can be passed.

＜熱交換方法＞
本発明の多管式熱交換器１は、上述のように、円筒胴２内と伝熱管３内とを互いに温度の異なる液体が流れることにより、伝熱管３の管壁を介して間接的にそれらの液体間で熱交換を行なうものである。この場合、円筒胴２内を流れる液体の方向と、伝熱管３内を流れる液体の方向は、互いに対向させることが好ましいが、並行させることもできる。 <Heat exchange method>
As described above, the multitubular heat exchanger 1 of the present invention indirectly flows through the tube wall of the heat transfer tube 3 by flowing liquids having different temperatures through the cylindrical body 2 and the heat transfer tube 3. Heat exchange is performed between these liquids. In this case, the direction of the liquid flowing in the cylindrical body 2 and the direction of the liquid flowing in the heat transfer tube 3 are preferably opposed to each other, but may be parallel.

そして、特に本発明の多管式熱交換器１は、上述の通りの構成を有することにより、上記円筒胴２内と上記伝熱管３内との双方において飲料を流すことが可能であるため、これらの飲料間での熱交換を行なうことができるようになった。このため、従来のように円筒胴内は熱媒たる飲料以外の液体を流し、伝熱管内にのみ熱交換の対象となる飲料を流す場合に比べ、加熱操作と冷却操作の両者を含む飲料の通常の処理工程において該工程全体の熱エネルギーの損失を飛躍的に低減させることに成功したものである。   And in particular, the multi-tube heat exchanger 1 of the present invention has a configuration as described above, so that a beverage can flow in both the cylindrical body 2 and the heat transfer tube 3. It has become possible to exchange heat between these beverages. For this reason, as compared with the case where a liquid other than a beverage serving as a heat medium flows in the cylindrical body as in the prior art, and a beverage subject to heat exchange flows only in the heat transfer tube, the beverage containing both the heating operation and the cooling operation In a normal processing process, the heat energy loss of the entire process has been greatly reduced.

このように、複数の本発明の多管式熱交換器１を組み合せて用いることにより、伝熱管３内を流れる飲料と円筒胴２内を流れる飲料とが保有している熱エネルギーを有効に利用するようなプラントを構築すれば、プラントそのものをコンパクト化することができ、飲料の加熱殺菌消毒等の用途においてその産業上の利用性を飛躍的に向上させることができる。なお、円筒胴２内を従来のように飲料以外の熱媒を流すことも勿論可能であり、これと上記のように円筒胴２内を熱媒として飲料を流すものとを組み合せてプラントを構築することもできる。   Thus, the heat energy which the drink which flows in the heat exchanger tube 3 and the drink which flows in the cylindrical body 2 is utilized effectively by combining and using the multiple tube heat exchanger 1 of this invention. If such a plant is constructed, the plant itself can be made compact, and its industrial utility can be dramatically improved in applications such as heat sterilization and sterilization of beverages. Of course, it is possible to flow a heat medium other than a beverage through the cylindrical body 2 as in the past, and a plant is constructed by combining this with a flow of beverage through the cylindrical body 2 as described above. You can also

このように伝熱管３内だけでなく円筒胴２内にも飲料を流すことができるようになったのは、本願発明の多管式熱交換器１が上述の通りの構成を有するからに他ならず、円筒胴２内の空隙を可能な限り低減させ優れた洗浄性が得られるようになったからである。   As described above, the beverage can flow not only in the heat transfer tube 3 but also in the cylindrical body 2 because the multi-tube heat exchanger 1 of the present invention has the above-described configuration. In other words, the voids in the cylindrical body 2 are reduced as much as possible to obtain excellent cleaning properties.

なお、本発明の多管式熱交換器１を用いて熱交換される飲料は、特に限定されるものではなく、広範囲のものに適応することができる。たとえば、牛乳、乳性飲料、果汁飲料、コーヒー、紅茶、緑茶、炭酸飲料、アルコール、ミネラルウォーター、栄養ドリンク、だし、たれ、麺汁、あるいはこれらの飲料の製造過程で用いられる調合用や抽出用の水等を挙げることができる。なお、各種液状医薬品（目薬等も含む）も含まれる。   In addition, the drink heat-exchanged using the multi-tube heat exchanger 1 of the present invention is not particularly limited, and can be applied to a wide range. For example, milk, dairy drinks, fruit juice drinks, coffee, tea, green tea, carbonated drinks, alcohol, mineral water, nutritional drinks, dashi, sauce, noodle juice, or for the preparation or extraction used in the manufacturing process of these drinks Water and the like. Various liquid pharmaceuticals (including eye drops) are also included.

＜熱交換の好適な条件＞
本発明の多管式熱交換器１は、上記円筒胴の内径の断面積をＳ1、上記複数の伝熱管の外径の断面積の総和をＳ2、上記複数の伝熱管の内径の断面積の総和をＳ3とした場合、
０．４５≦Ｓ3／（Ｓ1−Ｓ2）≦０．７
という関係が成立し、かつ上記円筒胴内を流れる液体の流速が、０．４ｍ／秒以上２．０ｍ／秒以下とすることが好ましい。 <Suitable conditions for heat exchange>
In the multi-tube heat exchanger 1 of the present invention, S 1 is the cross-sectional area of the inner diameter of the cylindrical body, S 2 is the sum of the cross-sectional areas of the outer diameters of the plurality of heat transfer tubes, and If the sum of the areas was set to S 3,
0.45 ≦ S 3 / (S 1 −S 2 ) ≦ 0.7
And the flow velocity of the liquid flowing in the cylindrical body is preferably 0.4 m / second or more and 2.0 m / second or less.

このような条件を採用することにより、円筒胴内を流れる液体の流速と伝熱管内を流れる液体の流速との間でバランスがとれ、上記補助支持材を設置した場合であっても５００Ｗ／（ｍ2・℃）〜５０００Ｗ／（ｍ2・℃）という総括伝熱係数を得ることができるという優れた効果を達成することができる。 By adopting such conditions, a balance is achieved between the flow velocity of the liquid flowing in the cylindrical body and the flow velocity of the liquid flowing in the heat transfer tube, and even when the auxiliary support member is installed, 500 W / ( An excellent effect that an overall heat transfer coefficient of m 2 · ° C. to 5000 W / (m 2 · ° C.) can be obtained can be achieved.

このＳ3／（Ｓ1−Ｓ2）が０．４５未満となる場合、円筒胴内を流れる液体の流速が遅くなり、上記のような熱交換率（総括伝熱係数）を得るためには円筒胴内にバッフル（邪魔板）を設置することにより円筒胴内の液体の流速を速める必要がある。しかし、このようなバッフルを設置する場合は空隙や流れの淀みを多数生じる可能性があり好ましくない。また、Ｓ3／（Ｓ1−Ｓ2）が０．７を超えると、構造上各伝熱管の間隔が非常に狭くなり、多管式熱交換器自体の製作に困難を伴う場合がある。 When this S 3 / (S 1 -S 2 ) is less than 0.45, the flow velocity of the liquid flowing in the cylindrical body becomes slow, and in order to obtain the above heat exchange rate (overall heat transfer coefficient) It is necessary to increase the flow rate of the liquid in the cylindrical body by installing a baffle (baffle plate) in the cylindrical body. However, when such a baffle is installed, there is a possibility that a large number of voids and stagnation of the flow may occur, which is not preferable. When S 3 / (S 1 -S 2 ) exceeds 0.7, the interval between the heat transfer tubes becomes very narrow due to the structure, and it may be difficult to manufacture the multi-tube heat exchanger itself.

また、上記流速が０．４ｍ／秒未満となる場合、円筒胴内を流れる液体の流速が遅くなることによりもたらされる上記と同様の問題を生じる可能性がある。また、上記流速が２．０ｍ／秒を超えると伝熱管内を流れる液体の流速も速める必要があり、これに伴う圧力損失が大きくなるため、特にこの多管式熱交換器同士を複数連結させて使用する場合に問題となる可能性がある。   Further, when the flow velocity is less than 0.4 m / sec, there is a possibility that the same problem as described above may be caused due to the slow flow velocity of the liquid flowing in the cylindrical body. In addition, if the flow velocity exceeds 2.0 m / sec, it is necessary to increase the flow velocity of the liquid flowing in the heat transfer tube, and the pressure loss accompanying this increases. May cause problems when used.

＜その他＞
本発明の多管式熱交換器１は、上記のように円筒胴２と、伝熱管３と、固定管板４と、遊動管板５と、ノズル１８とを備えたものである限り、これら以外の任意の構成を付加することができる。また、上記ノズル１８を介して複数の多管式熱交換器と接続することにより、多段の熱交換システムを構築することが可能である。 <Others>
As long as the multi-tube heat exchanger 1 of the present invention includes the cylindrical body 2, the heat transfer tube 3, the fixed tube plate 4, the floating tube plate 5, and the nozzle 18 as described above, Any configuration other than can be added. Further, a multi-stage heat exchange system can be constructed by connecting to a plurality of multi-tube heat exchangers via the nozzle 18.

このように本発明の多管式熱交換器１は、複数の本発明の多管式熱交換器１と組み合せて用いることができるとともに、加熱装置や冷却装置または熱媒供給装置や冷媒供給装置、あるいはこれらとポンプとを組み合せて用いることができる。   As described above, the multi-tube heat exchanger 1 of the present invention can be used in combination with a plurality of multi-tube heat exchangers 1 of the present invention, and also includes a heating device, a cooling device, a heat medium supply device, and a refrigerant supply device. Alternatively, these can be used in combination with a pump.

また、本発明の多管式熱交換器１は、これら以外の他の配管と組み合せて用いることも当然可能である。たとえば、上記の円筒胴２と同一の内径を有する配管を上記固定管板４側および／または遊動管板５側に接続することにより、上記伝熱管３内を流れる液体を供給または排出することができる。また、上記ノズル１８と同一の内径を有する配管を上記ノズル１８に接続することにより、上記円筒胴２内を流れる液体を供給または排出することができる。このような他の配管を本発明の多管式熱交換器に接続する場合は、図４に示したようなヘルール構造の継手部により接続することが好ましい。   In addition, the multi-tube heat exchanger 1 of the present invention can naturally be used in combination with other pipes. For example, by connecting a pipe having the same inner diameter as the cylindrical body 2 to the fixed tube plate 4 side and / or the floating tube plate 5 side, the liquid flowing in the heat transfer tube 3 can be supplied or discharged. it can. Further, by connecting a pipe having the same inner diameter as the nozzle 18 to the nozzle 18, the liquid flowing in the cylindrical body 2 can be supplied or discharged. When such other pipes are connected to the multi-tube heat exchanger of the present invention, it is preferable to connect them using a ferrule-structured joint as shown in FIG.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の多管式熱交換器の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the multitubular heat exchanger of this invention. 固定管板と伝熱管との接続部を拡大した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which expanded the connection part of a fixed tube board and a heat exchanger tube. 遊動管板の取り付け位置を拡大した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which expanded the attachment position of the floating tube board. ヘルール構造の継手部を拡大した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which expanded the joint part of the ferrule structure. ノズルが配置される箇所を拡大した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which expanded the location where a nozzle is arrange | positioned. 補助支持材により伝熱管が支持されている様子を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows a mode that the heat exchanger tube is supported by the auxiliary | assistant support material. 補助支持材により伝熱管が支持されている様子を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a mode that the heat exchanger tube is supported by the auxiliary | assistant support material.

符号の説明Explanation of symbols

１ 多管式熱交換器、２ 円筒胴、３ 伝熱管、４ 固定管板、５ 遊動管板、６ 開口部、７ 第１溝部、８ 第２溝部、９ Ｏリング、１０ 内壁、１１ 突起部、１２ 周縁部、１３ 空隙部、１４ 孔、１５ フランジ、１６ クランプ、１８ ノズル、１９，２５ 接合部、２０ 空隙、２１ ガイド、２２ 補助支持材、２３ 棒状サポート部、２４ 棒状ループ部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-tube type heat exchanger, 2 cylindrical body, 3 heat exchanger tube, 4 fixed tube plate, 5 idle tube plate, 6 opening part, 7 1st groove part, 8 2nd groove part, 9 O-ring, 10 inner wall, 11 protrusion part , 12 peripheral edge portion, 13 gap portion, 14 holes, 15 flange, 16 clamp, 18 nozzle, 19, 25 joint portion, 20 gap, 21 guide, 22 auxiliary support material, 23 rod-shaped support portion, 24 rod-shaped loop portion.

Claims (10)

円筒胴と、伝熱管と、固定管板と、遊動管板と、ノズルとを備えた多管式熱交換器であって、
前記固定管板と前記遊動管板とは、前記円筒胴の両端部に各々取り付けられており、
前記伝熱管は、複数本存在し、その各々の一端が前記固定管板に複数形成されている開口部の一に接続され、他端が前記遊動管板に複数形成されている開口部の一に接続されており、
前記遊動管板は、その厚み方向の両端部の各々の外周に沿って第１溝部と第２溝部とを有するとともに、前記第１溝部と前記第２溝部とに各々Ｏリングが挿入されており、
前記ノズルは、前記円筒胴に配置され、前記円筒胴内に液体を供給し、または前記円筒胴内から液体を排出するものであることを特徴とする多管式熱交換器。 A multi-tube heat exchanger comprising a cylindrical body, a heat transfer tube, a fixed tube plate, a floating tube plate, and a nozzle,
The fixed tube plate and the floating tube plate are respectively attached to both ends of the cylindrical body,
There are a plurality of the heat transfer tubes, each one end of which is connected to one of the openings formed in the fixed tube plate, and the other end of the openings formed in the floating tube plate. Connected to
The floating tube plate has a first groove portion and a second groove portion along outer peripheries of both end portions in the thickness direction, and O-rings are inserted into the first groove portion and the second groove portion, respectively. ,
The multi-tube heat exchanger is characterized in that the nozzle is disposed in the cylindrical body, and supplies liquid to or discharges liquid from the cylindrical body. 前記遊動管板は、前記円筒胴内の内壁と接触しながら任意方向に移動可能とされていることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。   The multi-tube heat exchanger according to claim 1, wherein the floating tube plate is movable in an arbitrary direction while being in contact with an inner wall of the cylindrical body. 前記ノズルは、前記円筒胴の両端付近に各々１箇所ずつ計２個形成されていることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。   2. The multi-tube heat exchanger according to claim 1, wherein a total of two nozzles are formed near each end of the cylindrical body. 前記円筒胴は、前記遊動管板が取り付けられている側において前記ノズルの一を含む部分を短管状に分割することができることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。   The multi-tube heat exchanger according to claim 1, wherein the cylindrical body can divide a portion including one of the nozzles into a short tube on the side where the floating tube plate is attached. 前記遊動管板と、前記第１溝部に挿入されたＯリングと、前記第２溝部に挿入されたＯリングと、前記円筒胴とにより囲まれた空隙部において、外部に通じる１または複数の孔が前記円筒胴に形成されていることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。   One or more holes communicating with the outside in the space surrounded by the floating tube plate, the O-ring inserted into the first groove, the O-ring inserted into the second groove, and the cylindrical body The multitubular heat exchanger according to claim 1, wherein is formed in the cylindrical body. 前記固定管板と前記遊動管板の各々に複数形成されている前記開口部の各々は、前記伝熱管と接続される側の前記開口部の周縁部においてガイドを備えた突起部が形成され、前記伝熱管は前記突起部に挿入されるとともに前記突起部との間に空隙が生じることのないように前記ガイドを含む突起部と溶接されることにより前記開口部と接続されていることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。   Each of the openings formed in each of the fixed tube plate and the floating tube plate is formed with a protrusion provided with a guide at a peripheral edge portion of the opening on the side connected to the heat transfer tube, The heat transfer tube is inserted into the protrusion and is connected to the opening by welding with the protrusion including the guide so that no gap is formed between the heat transfer tube and the protrusion. The multitubular heat exchanger according to claim 1. 前記円筒胴と前記固定管板との接合部および前記円筒胴と前記短管状に分割する部分との接合部には、ヘルール構造の三角溝を有する継手部が用いられ、前記継手部にはパッキンとしてＯリングが用いられていることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。   A joint portion having a triangular groove with a ferrule structure is used at a joint portion between the cylindrical body and the fixed tube plate and a joint portion between the cylindrical body and the portion divided into the short tubular shape. An O-ring is used as the multi-tube heat exchanger according to claim 1. 前記円筒胴内には、前記伝熱管用の補助支持材が配置されており、前記補助支持材は複数の棒状サポート部とそれに接合される複数の棒状ループ部とを有してなり、前記棒状サポート部の各々は前記伝熱管と実質的に平行して配置されており、前記棒状ループ部の各々は前記棒状サポート部と直交しかつ所定の間隔を隔てて配置されているとともに互いに異なる２以上の前記棒状サポート部と接合されており、前記棒状ループ部の各々はそのループの内側に前記複数本の伝熱管のうちの一部の一群の伝熱管を通すことにより前記伝熱管を支持することを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。   An auxiliary support material for the heat transfer tube is disposed in the cylindrical body, and the auxiliary support material has a plurality of rod-shaped support portions and a plurality of rod-shaped loop portions joined to the rod-shaped support portions. Each of the support portions is disposed substantially parallel to the heat transfer tube, and each of the rod-like loop portions is disposed at a predetermined interval and orthogonal to the rod-like support portion, and two or more different from each other. Each of the rod-like loop portions supports the heat transfer tube by passing a group of heat transfer tubes of the plurality of heat transfer tubes inside the loop. The multi-tube heat exchanger according to claim 1. 前記円筒胴の内径の断面積をＳ1、前記複数の伝熱管の外径の断面積の総和をＳ2、前記複数の伝熱管の内径の断面積の総和をＳ3とした場合、
０．４５≦Ｓ3／（Ｓ1−Ｓ2）≦０．７
となり、かつ
前記円筒胴内を流れる液体の流速が、０．４ｍ／秒以上２．０ｍ／秒以下となることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。 If the cross-sectional area of the inner diameter of the cylindrical barrel in which the S 1, the sum of the cross-sectional area of the outer diameter of the plurality of heat transfer tubes S 2, S 3 the sum of the cross-sectional area of the inner diameter of the plurality of heat transfer tubes,
0.45 ≦ S 3 / (S 1 −S 2 ) ≦ 0.7
The multi-tube heat exchanger according to claim 1, wherein a flow velocity of the liquid flowing in the cylindrical body is 0.4 m / sec or more and 2.0 m / sec or less. 前記円筒胴内と前記伝熱管内との双方を飲料が流れることにより、その飲料間で熱交換がされることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。   The multi-tube heat exchanger according to claim 1, wherein heat is exchanged between the beverages when the beverages flow in both the cylindrical body and the heat transfer tube.
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