JP4724602B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、比較的高い粘度の流体、例えば、蜂蜜、マヨネーズ、ケチャップ等の食品あるいは同様な性状の薬剤等を加熱又は冷却するのに使用する熱交換器に関する。

従来の代表的な熱交換器には、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器、多管円筒式熱交換器等がある。

プレート式熱交換器は、熱交換能力に関しては優れているが、加熱又は冷却媒体と被加熱又は被冷却流体とのシールがパッキンのみによってなされているため、パッキンが破損した場合には容易にコンタミネーション（異物の混入）が発生する。また、粘性流体の粘度によっては圧力損失が大きく、場合によっては流れなくなることもある。また、分解洗浄は比較的容易であるが、専門知識を必要とする上、コストが高くつく。また、プレートそのものは、波板であるため、洗浄性はあまり良くない。

多管円筒式熱交換器によると、熱交換能力に関しては遜色はないが、多数の管内を被加熱又は被冷却流体が通るため、圧力損失が大きくなる。分解洗浄については、一部の機種を除いて基本的に不可能である。また、設置スペースに関しては、長手方向にスペースを要することになる。

二重管式熱交換器によれば、熱交換能力に関しては遜色はなく、また構造が単純であるため、圧力損失についても良好であるが、分解洗浄については、一部の機種を除いて基本的に不可能である。また、溶接構造であるため、クロスコンタミネーション（異物の相互混入）の発生の可能性がある。

蜂蜜、マヨネーズ等の食品や薬剤等の高粘度流体を加熱又は冷却する熱交換器として、最も重要な点は、分解洗浄が容易であること、クロスコンタミネーションの発生がないこと、流路の圧力損失が少ないこと、熱交換率が良いことであるが、上記した従来タイプの熱交換器には、これらの点を満足するものがなかった。そこで本発明は、分解洗浄が容易で、クロスコンタミネーションの発生がなく、流路の圧力損失が少なく、熱交換率が良くて、高粘度流体を加熱又は冷却するのに最適な熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の熱交換器は、天板１を固着した上周枠５と、上周枠５の下側にガスケット７を介して配置される上板３と、底板２を固着した下周枠６と、下周枠６の上側にガスケット８を介して配置される下板４と、上板３と下板４との間の周辺部に沿って配置されるリング状の複合ガスケット９と、上周枠５と下周枠６とを締結する複数のクランプ手段１０とからなり、リング状の複合ガスケット９は、金属製の外周側ガスケット部１４と、これの内周部に一体的に取り付けられたゴム状弾性体よりなる内周側ガスケット部１５とからなるもので、上周枠５と下周枠６とをクランプ手段１０で締結することによって、上周枠５と天板１と上板３との間、及び下周枠６と底板２と下板４との間に夫々加熱又は冷却媒体を流通させる上ジャケット部１１及び下ジャケット部１２を形成すると共に、上板３と下板４と複合ガスケット９との間に高粘度の被加熱又は被冷却流体を流通させる高粘度流体流路１３を形成するようにしたことを特徴とする。

請求項２は、請求項１に記載の熱交換器において、天板１の下面及び底板２の上面には、上下各ジャケット部１１，１２の一端部側から他端部側に至る蛇行流路５０を形成するためのバッフルプレートＢＰを取り付けたことを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２に記載の熱交換器において、上板３、下板４、上周枠５及び下周枠６は夫々平面視楕円形状に形成されていることを特徴とする。

請求項４は、請求項１〜３の何れかに記載の熱交換器において、下周枠６の上端面には複数箇所に、上下周枠５，６と上下板３，４と複合ガスケット９とを位置決めするための位置決めピン２３を上向き垂直に突設し、各位置決めピン２３は、下板４と複合ガスケット９の外周側ガスケット部１４と上板３とに夫々設けた貫通孔２４，２５，２６を貫通して、上周枠５の下端面に設けたピン嵌合孔２７に嵌合するようになっていることを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜４の何れかに記載の熱交換器において、上板３の外周面には複数箇所に上周枠５の外周面で支持される上ガイドプレート２９を取り付け、各上ガイドプレート２９から上周枠５の外周面に対し固定用ネジ３２を螺入するようにすると共に、下板４の外周面には複数箇所に下周枠６の外周面で支持される下ガイドプレート３０を取り付け、各下ガイドプレート３０から下周枠６の外周面に対し固定用ネジ３２を螺入するようにしたことを特徴とする。

請求項６は、請求項１〜５の何れかに記載の熱交換器において、下周枠６の下端面には複数箇所に脚柱３３を下向き垂直に突設してなることを特徴とする。

請求項７に係る熱交換器は、請求項１〜６の何れかに記載の熱交換器Ａを多段状に配設し、各段の熱交換器Ａの高粘度流体流路１３どうしを連通連結してなることを特徴とする。

請求項８は、請求項７に記載の熱交換器において、各脚柱３３の下端部に係合用軸部３４を形成すると共に、上周枠５の上端面には下周枠６の脚柱３３と上下に対応する位置に脚柱下端部の係合用軸部３４が係合する係合孔部３５を設けてなることを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、上板３と下板４と上下板３，４間の周辺部に配置されるリング状の複合ガスケット９とによって高粘度流体流路１３が形成されると共に、上板３と上周枠５と下板４と下周枠６とは互いに溶接されておらず、ガスケット７，８、９を介して個々に分解可能に接合されていることから、伝熱面が平滑で、圧力損失が少なく、熱効率が良く、高粘度流体を短時間で所定温度に有効に熱交換できると共に、クロスコンタミネーション（異物の相互混入）の発生のおそれがなく、高粘度流体流路１３内部の洗浄が容易である。

そして、上周枠５と下周枠６とをクランプ手段１０で締結することによって、上周枠５と天板１と上板３との間、及び下周枠６と底板２と下板４との間に夫々加熱又は冷却媒体を流通させる上ジャケット部１１及び下ジャケット部１２を形成すると共に、上板３と下板４と複合ガスケット９との間に高粘度流体流路１３を形成するようになっているから、熱交換器Ａの分解及び組み立ては、専門知識も技術を要することなく誰でも容易に行なうことができる。また上下ジャケット部１１，１２も簡単に分解できるため、熱交換効率の低下の原因となるスケール等を容易に除去することができる。

また、複合ガスケット９は、金属製の外周側ガスケット部１４と、これの内周部に一体的に取り付けられたゴム状弾性体よりなる内周側ガスケット部１５とからなるため、高粘度流体流路１３を形成する上板３と下板４との間隔を、金属製の外周側ガスケット部１４によって常に一定に保つことができると共に、この複合ガスケット９を厚みの異なるものと取り換えて使用することによって、高粘度流体流路１３の間隔を容易に変更でき、使用する高粘度流体に対応した適切な熱交換を行なわせることができる。

請求項２に係る発明によれば、天板１の下面及び底板２の上面に、上下各ジャケット部１１，１２の一端部側から他端部側に至る蛇行流路５０を形成するバッフルプレートＢＰを取り付けたことにより、上下各ジャケット部１１，１２を流れる流体を蛇行させて、熱交換率を上げることができる。また、バッフルプレートＢＰを取り付けたことによって、天板１及び底板２の強度を増大させ、また高粘度流体流路１３内の圧力が増大した時にはバッフルプレートＢＰが補強リブの役割を果たし、上板３及び下板４の膨張・変形を抑えることができる。

請求項３に係る発明によれば、上板３、下板４、上周枠５及び下周枠６が夫々平面視楕円形状に形成されているから、円形状に形成される場合と比較してデッドスペースが少なく、熱効率が非常に良い。

請求項４に係る発明によれば、下周枠６の上端面に、上下周枠５，６と上下板３，４と複合ガスケット９とを位置決めするための位置決めピン２３を上向き垂直に突設し、各位置決めピン２３を、下板４と複合ガスケット９の外周側ガスケット部１４と上板３とに夫々設けた貫通孔２４，２５，２６を貫通して、上周枠５の下端面に設けたピン嵌合孔２７に嵌合するようにしたから、熱交換器Ａを分解した後、再組立の際に、その組立作業を迅速容易に行なうことができる。

請求項５に係る発明によれば、上板３の外周面には上周枠５の外周面で支持される上ガイドプレート２９を取り付け、各上ガイドプレート２９から上周枠５の外周面に対し固定用ネジ３２を螺入するようにすると共に、下板４の外周面の複数箇所に下周枠６の外周面で支持される下ガイドプレート３０を取り付け、各下ガイドプレート３０から下周枠６の外周面に対し固定用ネジ３２を螺入するようにしたから、熱交換器Ａを分解する際に、上周枠５及び下周枠６からの上板３及び下板４の脱落を防止することができる。

請求項６に係る発明によれば、下周枠６の下端面に複数箇所に脚柱３３を下向き垂直に突設しているから、この脚柱３３により、周枠６を自立させるための架台等が不要となって、熱交換器Ａを省スペースで設置できる。

請求項７に係る発明のように、請求項１〜６の何れかに記載の熱交換器Ａを多段状に配設し、各段の熱交換器Ａの高粘度流体流路１３どうしを連通連結することにより、多数の熱交換器Ａを組み合わせて設置する場合に、省スペースでの設置が可能となる。

請求項８に係る発明によれば、各脚柱３３の下端部に係合用軸部３４を形成すると共に、上周枠５の上端面には下周枠６の脚柱３３と上下に対応する位置に脚柱下端部の係合用軸部３４が係合する係合孔部３５を設けているから、上下に隣り合う熱交換器Ａ，Ａのうち、上段側熱交換器Ａの各脚柱３３の下端係合用軸部３４を、下段側熱交換器Ａの上周枠５にある対応する係合孔部３５に係合させることによって、複数の熱交換器Ａを容易に多段状に配設することができる。

以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図１は本発明に係る熱交換器Ａを示す縦断面図、図２は熱交換器Ａの平面図であり、図３及び図４は夫々熱交換器Ａの分解図、図５の(a) は図１の矢印Ｘで示す部分の拡大図、(b) は(a) の分解図である。この熱交換器Ａは、図１に示すように、天板１を固着した上周枠５と、上周枠５の下側にリング状のガスケット７を介して配置される上板３と、底板２を固着した下周枠６と、下周枠６の上側にリング状のガスケット８を介して配置される下板４と、上板３と下板４との間の周辺部に沿って配置されるリング状の複合ガスケット９と、上周枠５と下周枠６とを締結する複数のクランプ手段１０とからなるもので、上周枠５と下周枠６とを複数のクランプ手段１０で締結することによって、上周枠５と天板１と上板３との間、及び下周枠６と底板２と下板４との間に夫々加熱又は冷却媒体を流通させる上ジャケット部１１及び下ジャケット部１２を形成すると共に、上板３と下板４と複合ガスケット９との間に高粘度の被加熱又は被冷却流体を流通させるための高粘度流体流路１３を形成するようになっている。

上記熱交換器Ａの構造について更に詳しく説明すれば、上板３、下板４、上周枠５及び下周枠６は、夫々平面視楕円形状に形成されたもので、天板１及び底板２は、上下周枠５，６に夫々対応する楕円形に形成された平滑な平板材からなり、天板１は上周枠５の上端部内周縁に沿って溶接されて固着され、また底板２は下周枠６の下端部内周縁沿いに溶接されて固着されており、図７にはその溶接部をＷで示す。また、天板１の下面及び底板２の上面には、図１、図２及び図６に示すように、上下各ジャケット部１１，１２の長手方向一端部側から他端部側に至る蛇行流路５０を形成するためのバッフルプレートＢＰが取り付けられている。

天板１の下面に取り付けられるバッフルプレートＢＰは、このプレートＢＰの下端面が上周枠５の下端面位置から若干（例えば０．５〜１ｍｍ程度）引っ込むように天板１下面に取り付けられ、また底板２の上面に取り付けられるバッフルプレートＢＰは、このプレートＢＰの上端面が下周枠６の上端面位置から若干引っ込むように底板２下面に取り付けられている。これは、上周枠５と下周枠６とを複数のクランプ手段１０で締結して熱交換器Ａを組み立てる時に、天板１側バッフルプレートＢＰの下端面が上板３の上面に、また底板２側バッフルプレートＢＰの上端面が下板４の下面に夫々密着し、バッフルプレートＢＰが上板３、下板４の補強となるようにするためである。

天板１の長手方向両端部には、加熱又は冷却媒体を給排させる給排口１５が設けられ、各給排口１５にはエルボ状の給排管１６が接続され、また底板２の長手方向両端部にも、加熱又は冷却媒体を給排させる給排口１７が設けられ、各給排口１７にエルボ状の給排管１８が接続されている。また、天板１の上面には熱交換器Ａの運搬及び分解作業を容易にするための把手１９が２箇所に取り付けられている。

上板３及び下板４は、上下周枠５，６に夫々対応する楕円形に形成されると共に、この上下板３，４の外周縁が上下周枠５，６の外周縁と合致するように形成されている。因みに、天板１及び底板２は、その外周縁が上下周枠５，６の内周縁と合致するように形成されている（図７参照）。また、上板３の長手方向一端部と下板４の反対側の端部とには、高粘度流体流路１３に対し被加熱又は被冷却流体を給排させるための給排口２０が設けられ、各給排口２０には図４に示すようにボス２１が一体的に連結されている。

ガスケット７は、図５の(a) ，(b) に示すように、上周枠５の下端面５ａの内周側寄りに凹設された環状溝５１に嵌合して固着されると共に、上周枠５の下端面５ａから下方へ若干量（例えば２〜３ｍｍ）突出するように取り付けられている。ガスケット８も図５に示すように、下周枠６の上端面６ａの内周側寄りに凹設された環状溝５２に嵌合して固着されると共に、上周枠５側のガスケット７と同じく、下周枠６の上端面６ａから上方へ若干量突出するように固着されている。これらのガスケット７，８は、シリコンゴムなどのゴムによって形成されている。

リング状の複合ガスケット９は、図５から分かるように、金属製の外周側ガスケット部１４と、この外周側ガスケット部１４の内周部に一体的に取り付けられたゴム状弾性体よりなる内周側ガスケット部１５とから構成されるもので、外周側ガスケット部１４はステンレスにより形成され、内周側ガスケット部１５はシリコンゴムなどのゴムにより形成されている。また外周側ガスケット部１４の内周面に環状凸状部１４ａが突設され、内周側ガスケット部１５の外周面には凹状部１５ａが設けられていて、環状凸状部１４ａを凹状部１５ａに嵌合させることにより、内周側ガスケット部１５が外周側ガスケット部１４に対し一体的に取り付けられる。尚、熱交換器Ａの構成部材の材料は、ガスケット７，８と複合ガスケット９の内周側ガスケット部１５とを除いて、そのほとんどがステンレスによって形成されている。

複合ガスケット９は、後述するように、上板３と下板４との間で高粘度の被加熱又は被冷却流体を流通させる高粘度流体流路１３を形成するものであるから、厚みの異なる多種類のものを用意しておいて取り換えて使用することにより、上板３と下板４との間の間隔を容易に変えることができ、従って様々な高粘度流体に対応可能となる。

また天板１及び底板２には、上板３及び下板４に設けられた給排口２０と対応する位置に、前記ボス２１を外方へ突出させるための開口部２２が設けられている。

図５に示すように、下周枠６の上端面６ａには複数箇所、例えば２箇所（図２参照）に、上下周枠５，６と上下板３，４と複合ガスケット９とを位置決めするための位置決めピン２３が上向き垂直に突設されており、各位置決めピン２３は、下板４、複合ガスケット９の外周側ガスケット部１４及び上板３に夫々設けた貫通孔２４，２５，２６を貫通し、上周枠５の下端面５ａに設けたピン嵌合孔２７に嵌合させることによって、熱交換器Ａの組立の際、及び分解後の再組立の際に、その組立作業を容易に行なうことができる。尚、位置決めピン２３の基端部は下周枠６の上端面６ａに設けられたネジ孔２８にねじ込まれて固定されている（図５の(b) 参照）。

図８の(a) ，(b) に示すように、上板３の外周面には複数箇所、例えば４箇所（図２参照）に上周枠５の外周面で支持される上ガイドプレート２９が溶接によって取り付けられており、各上ガイドプレート２９のビス挿通孔２９ａから上周枠５の外周面に設けてあるネジ孔３１に固定用ネジ３２をねじ込むことによって、上板３を上周枠５に固定できるようになっている。また図９の(a) ，(b) に示すように、下周枠６の外周面にも同じように、その４箇所に下周枠６の外周面で支持される下ガイドプレート３０が取り付けられており、各下ガイドプレート３０のビス挿通孔３０ａから下周枠６の外周面に設けてあるネジ孔３１に固定用ネジ３２をねじ込むことによって、下板４を下周枠６に固定できるようになっている。このようにすることにより、熱交換器Ａを分解する際に、上周枠５及び下周枠６からの上板３及び下板４の脱落を防止することができる。

また図１、図２及び図７に示すように、下周枠６の下端面にはその４箇所に脚柱３３が下向き垂直に突設され、各脚柱３３の下端部に係合用軸部３４が形成されており、そして上周枠５の上端面には下周枠６の脚柱３３と上下に対応する位置に脚柱下端部の係合用軸部３４が係合する係合孔部３５が設けられている。各脚柱３３は、その上端部に取付用のネジ軸部３６が設けられていて、このネジ軸部３６を、下周枠６の下端面に凹設したネジ孔３７（図７参照）にねじ込むことによって下周枠６の下端面に取り付けられる。

各クランプ手段１０は、図３の(b) に示すように、下周枠６の外周面部に取り付けた枢着用ブラケット３８，３８間にクランプボルト３９の基端部を挿入して、クランプボルト３９が上下方向に枢動できるようにピン４０で枢着し、そのクランプボルト３９の遊端部に締付用ナット４１を螺合する一方、クランプボルト３９の取付位置に対応する上周枠５の外周面所要部位に締付用ブラケット４２，４２を取り付けてなるもので、天板１を固着した上周枠５と、上板３と、底板２を固着した下周枠６と、下板４と、複合ガスケット９とを、図１に示すように重ね合わせた状態で、各クランプボルト３９を枢着用ブラケット３８側から上向きに揺動して、締付用ブラケット４２，４２間に起立姿勢で挿入し、この状態でナット４１を締付方向に回すことによって上周枠５と下周枠６とを締結し、それにより上下のガスケット７，８、上板３、下板４、及び上下板３，４間のリング状複合ガスケット９を互いに圧接するようになっている。

尚、図１〜図４において、４３はグランドボックス、４４はグランドパッキン、４５はグランド押え、４６は締付ナット、４７はノズルを示す。

次に、上記のように構成される熱交換器Ａの組立手順について説明すると、図３〜図５は熱交換器Ａを分解している状態を示すものであるが、これらの図面、更には他の図面を参照しながら説明する。

先ず、底板２を固着した下周枠６に脚柱３３を取り付ける。この脚柱３３により下周枠６は自立状態となる。この自立状態となった下周枠６の上にガスケット８を介して下板４を配置すると共に、この下板４の給排口２０に突設されているボス２１を底板２の開口部２２に溶接固定されているグランドボックス４３から下方へ突出させる。そして、下板４の外周面に取り付けてある下ガイドプレート３０を、図９に示すように固定用ネジ３２で下周枠６に固定した後、この下板４の上にはリング状の複合ガスケット９を配置し、この複合ガスケット９の上には上板３を配置し、この上板３の上にガスケット７を介して天板１付きの上周枠５を配置すると共に、上板３の給排口２０に突設されているボス２１を天板１の開口部２２に溶接固定されているグランドボックス４３から上方へ突出させ、そして上板３の外周面に取り付けてある上ガイドプレート２９を、図８に示すように固定用ネジ３２で上周枠５に固定する。

この際、下周枠６の上端面６ａに位置決めピン２３が上向き垂直に突設しているから、図５の(a) ，(b) に示すように、この位置決めピン２３を、下板４、複合ガスケット９の外周側ガスケット部１４及び上板３に設けてある貫通孔２４，２５，２６に貫通させて、上周枠５の下端面５ａに設けてあるピン嵌合孔２７に嵌合させることによって、上下周枠５，６と上下板３，４と複合ガスケット９とを容易迅速に位置決めすることができる。

尚、上周枠５の下端面５ａ及び下周枠６の上端面６ａにはリング状ガスケット７，８が予め装着されており、上周枠５と下周枠６にはクランプ手段１０を構成する部材が取り付けられている。また、天板１の長手方向両端部の給排口１５にはエルボ状給排管１６が、また底板２の長手方向両端部の給排口１７にはエルボ状給排管１８が予め接続されている。

上記のように底板２を固着した下周枠６の上にガスケット８を介して下板４を配置し、この下板４の上に複合ガスケット９を介して上板３を配置し、この上板３の上にガスケット７を介して、天板１を固着した上周枠５を配置した状態から、上周枠５と下周枠６とをクランプ手段１０のクランプボルト３９及び締付用ナット４１で締結することによって、上周枠５と天板１と上板３との間、及び下周枠６と底板２と下板４との間に夫々加熱又は冷却媒体を流通させる上ジャケット部１１及び下ジャケット部１２が形成されると共に、上板３と下板４と複合ガスケット９との間に高粘度の被加熱又は被冷却流体を流通させる高粘度流体流路１３が形成される。

この場合、複合ガスケット９は、前述のように厚みの異なる多種類のものを用意してあるため、高粘度流体流路１３に流通させる高粘度流体の粘度に対応した所望厚みの複合ガスケット９と取り換えて使用する。

こうして、上周枠５と天板１と上板３との間、及び下周枠６と底板２と下板４との間に上ジャケット部１１及び下ジャケット部１２を形成すると共に、上板３と下板４と複合ガスケット９との間に高粘度流体流路１３を形成したならば、天板１及び底板２の夫々の開口部２２に溶接固定されているグランドボックス４３と、このグランドボックス４３から突出するボス２１との間の基端部側にグランドパッキン４４を介在させ、その先端側にグランド押え４５を挿嵌してグランドボックス４３に螺合し、さらにボス２１とノズル４７との間にグランドパッキン４８を介在させた状態でボス２１とノズル４７とを締付ナット４６によって締結する。これによって、熱交換器Ａは、図１に示すような組立状態となる。

上記のようにして組み立てられる熱交換器Ａを、マヨネーズ等の高粘度食品を例えば温水により所定温度に加熱する熱交換器として使用する場合には、温水が加熱流体となり、マヨネーズ等の高粘度食品が被加熱流体となる。従って、この熱交換器Ａの使用にあたっては、上ジャケット部１１及び下ジャケット部１２の夫々一方の給排管１６より所定温度の温水を上下各ジャケット部１１，１２に供給して、夫々他方の給排管１６から排出し、そしてマヨネーズ等の高粘度食品は高粘度流体流路１３にその一方の給排口２０より供給し、他方の給排口２０から排出させるようにすることによって、マヨネーズ等の高粘度食品を所定温度に加熱する。

この熱交換器Ａによる熱交換においては、高粘度流体流路１３が上板３と下板４と複合ガスケット９とで形成されることから、伝熱面が平滑で、圧力損失が少なく、またデッドスペースが少なく、熱効率が良好であるため、上記マヨネーズ等の高粘度食品を短時間で所定温度に短時間で有効に加熱することができる。また、上板３、下板４、上周枠５及び下周枠６が夫々平面視楕円形状に形成されているため、円形状に形成される場合に比べてデッドスペースが少なく、熱効率が非常に良い。

そして、特にこの熱交換器Ａは、天板１を固着した上周枠５と、上周枠５の下側にガスケット７を介して配置される上板３と、底板２を固着した下周枠６と、下周枠６の上側にガスケット８を介して配置される下板４と、上板３と下板４との間の周辺部に沿って配置されるリング状のガスケット９と、上周枠５と下周枠６とを締結する複数のクランプ手段１０とからなり、上周枠５と下周枠６とをクランプ手段１０で締結することにより、上周枠５と天板１と上板３との間、及び下周枠６と底板２と下板４との間に夫々加熱又は冷却媒体を流通させる上ジャケット部１１及び下ジャケット部１２を形成すると共に、上板３と下板４とリング状ガスケット９との間に高粘度の流体を流通させる高粘度流体流路１３を形成するもので、上板３と上周枠５と下板４と下周枠６とは互いに溶接されておらず、互いにガスケット７，８、９を介して分解可能に接合されているため、クロスコンタミネーション（異物の相互混入）の発生がなく、きわめて安全である。

また、リング状ガスケット９は、金属製の外周側ガスケット部１４と、これの内周部に一体的に取り付けられたゴム状弾性体よりなる内周側ガスケット部１５とからなる複合ガスケット９であるため、高粘度流体流路１３を形成する上板３と下板４との間隔を、金属製の外周側ガスケット部１４によって常に一定に保つことができ、またこの複合ガスケット９の厚みの異なったものを使用することによって、高粘度流体流路１３の間隔を容易に変更できて、使用する高粘度流体に対応した熱交換を行なわせることができる。

この熱交換器Ａを分解するには、上述したような組立手順の逆の手順で行なえばよい。即ち、図３に示すように、クランプ手段１０をクランプ解除操作することにより、天板１と上周枠５と上板３との一体構造物と、リング状の複合ガスケット９と、底板２と下周枠６と下板４との一体構造物とに分解し、この後、上板３の上ガイドプレート２９を上周枠５に固定している固定用ネジ３２を取り外すことにより、上板３を上周枠５と切り離し、また下板４の下ガイドプレート３０を下周枠６に固定している固定用ネジ３２を取り外して、下板４を下周枠６から切り離す。それから、締付ナット４６を緩めて、この締付ナット４６及びノズル４７を取り外した後、グランド押え４５を緩めて取り外すことにより、上板３及び下板４を取り外す。

上記のようにして、天板１付きの上周枠５と、上板３と、リング状の複合ガスケット９と、底板２付きの下周枠６と、下板４とに簡単容易に分解することができ、従ってこれら分解した部材を単独で容易に洗浄することができる。

また、この熱交換器Ａによれば、天板１の下面及び底板２の上面に、上下各ジャケット部１１，１２の一端部側から他端部側に至る蛇行流路５０を形成するためのバッフルプレートＢＰが取り付けてあるから、上下各ジャケット部１１，１２を流れる流体を蛇行させて、熱交換率を上げることができる。また、このバッフルプレートＢＰを取り付けたことにより、天板１及び底板２の強度を増大させ、また高粘度流体流路１３内の圧力が増大した時、上板３及び下板４の膨張・変形を抑えることができる。

図１０は、図１に示される熱交換器Ａを多段（例えば３段）状に配設し、各段の熱交換器Ａの高粘度流体流路１３どうしを連通連結してなる多段型熱交換器Ｂを示したもので、各段の熱交換器Ａは、図１〜図９によって説明した構造と全く同一構造のものである。

各段の熱交換器Ａの高粘度流体流路１３どうしを連通連結するには、例えば図１０に示す３段型熱交換器Ｂの１段目（最下段）の熱交換器Ａの高粘度流体流路１３と、２段目の熱交換器Ａの高粘度流体流路１３とを連通連結する時は、１段目熱交換器Ａの上板３の開口部２０から上方へ突出したボス２１と、２段目熱交換器Ａの下板４の開口部２０から下方へ突出したボス２１との間に連結管５３を配置すると共に、この連結管５３の上下両端部に夫々グランドパッキン４８を介して締付ナット４６，４６を回転自在に取り付け、下方側の締付ナット４６を１段目熱交換器Ａ側のボス２１の先端部に螺合して締結し、また上方側の締付ナット４６を２段目熱交換器Ａ側のボス２１の先端部に螺合して締結すればよい。２段目の熱交換器Ａの高粘度流体流路１３と、３段目（最上段）熱交換器Ａの高粘度流体流路１３とを連通連結する時も上記同様にすればよい。

この場合、各熱交換器Ａの下周枠６には複数箇所に脚柱３３が下向きに垂直に突設してあるから、２段目熱交換器Ａでは各脚柱３３の下端部の係合用軸部３４を、１段目熱交換器Ａの上周枠５に設けられた対応する係合孔部３５に係合させ、また３段目熱交換器Ａの各脚柱３３の下端部の係合用軸部３４を、２段目熱交換器Ａの上周枠５の対応する係合孔部３５に係合させる。こうすることによって、複数の熱交換器Ａを迅速にして且つ容易に多段状に設置することができる。

上記のように各段の熱交換器Ａの高粘度流体流路１３どうし連通連結することにより、高粘度食品である被加熱又は被冷却流体は、最上段熱交換器Ａの上板３側から上向きに突出したノズル４７に供給すれば、この最上段熱交換器Ａの高粘度流体流路１３を通って、同熱交換器Ａの下板４側から下向きに突出するボス２１より連結管５３を介して中段の熱交換器Ａの上向きに突出するボス２１を通って、中段の熱交換器Ａの高粘度流体流路１３に流入し、以降同様な流通経路を経て、最下段の熱交換器Ａの下板４側から下向きに突出するノズル４７より排出されるから、高粘度食品である被加熱又は被冷却流体を連続的に有効に加熱処理又は冷却処理することができる。

また、熱交換器Ａを上記のような多段状の配設構造とすることにより、多数の熱交換器Ａを組み合わせて設置する場合に、省スペースでの設置が可能となる。

尚、高粘度食品である被加熱又は被冷却流体を加熱又は冷却するための温水や冷水等の加熱又は冷却媒体は、各段の熱交換器Ａにおける上ジャケット部１１及び下ジャケット部１２に対し、夫々の一方の給排管１６から供給されて他方の給排管１６より排出される。従って、図示は省略するが、各熱交換器Ａにおける上ジャケット部１１及び下ジャケット部１２の夫々一方側の給排管１６，１８は加熱又は冷却媒体供給管に接続され、夫々他方側の給排管１６，１８は加熱又は冷却媒体排出管に接続されるようになっている。

本発明に係る熱交換器Ａの縦断面図である。 熱交換器Ａの平面図である。 (a) は熱交換器Ａを一部分解した状態での断面図であり、(b) は(a) の矢印Ｙ方向から見た一部拡大平面図、(c) は(a) の矢印Ｚ方向から見た一部拡大平面図である。 熱交換器Ａを一部分解した状態での断面図である。 (a) は図１の矢印Ｘで示す部分の拡大図、(b) は(a) の分解図である。 底板２を固着した下周枠６の平面図である。 図５の(a) と同様な熱交換器Ａの一部拡大断面図である。 (a) は上ガイドプレート２９の取付状態を示す断面図、(b) は(a) の正面側から見た図面である。 (a) は下ガイドプレート３０の取付状態を示す断面図、(b) は(a) の正面側から見た図面である。 多段型熱交換器Ｂの縦断面図である。

符号の説明

１ 天板
２ 底板
３ 上板
４ 下板
５ 上周枠
６ 下周枠
７，８ ガスケット
９ 複合ガスケット
１０ クランプ手段
１１ 上ジャケット部
１２ 下ジャケット部
１３ 高粘度流体流路
ＢＰ バッフルプレート
２９ 上ガイドプレート
３０ 下ガイドプレート

Claims (8)

1. 天板を固着した上周枠と、上周枠の下側にガスケットを介して配置される上板と、底板を固着した下周枠と、下周枠の上側にガスケットを介して配置される下板と、上板と下板との間の周辺部に沿って配置されるリング状の複合ガスケットと、上周枠と下周枠とを締結する複数のクランプ手段とからなり、リング状の複合ガスケットは、金属製の外周側ガスケット部と、これの内周部に一体的に取り付けられたゴム状弾性体よりなる内周側ガスケット部とからなるもので、上周枠と下周枠とをクランプ手段で締結することによって、上周枠と天板と上板との間、及び下周枠と底板と下板との間に夫々加熱又は冷却媒体を流通させる上ジャケット部及び下ジャケット部を形成すると共に、上板と下板と複合ガスケットとの間に高粘度の被加熱又は被冷却流体を流通させる高粘度流体流路を形成するようにしたことを特徴とする熱交換器。
2. 天板の下面及び底板の上面には、上下各ジャケット部の一端部側から他端部側に至る蛇行流路を形成するためのバッフルプレートを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 上板、下板、上周枠及び下周枠は夫々平面視楕円形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 下周枠の上端面には複数箇所に、上下周枠と上下板と複合ガスケットとを位置決めするための位置決めピンを上向き垂直に突設し、各位置決めピンは、下板と複合ガスケットの外周側ガスケット部と上板とに夫々設けた貫通孔を貫通して、上周枠の下端面に設けたピン嵌合孔に嵌合するようになっていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の熱交換器。
5. 上板の外周面には複数箇所に上周枠の外周面で支持される上ガイドプレートを取り付け、各上ガイドプレートから上周枠の外周面に対し固定用ネジを螺入するようにすると共に、下板の外周面には複数箇所に下周枠の外周面で支持される下ガイドプレートを取り付け、各下ガイドプレートから下周枠の外周面に対し固定用ネジを螺入するようにしたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の熱交換器。
6. 下周枠の下端面には複数箇所に脚柱を下向き垂直に突設してなることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の熱交換器。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の熱交換器を多段状に配設し、各段の熱交換器の高粘度流体流路どうしを連通連結してなることを特徴とする熱交換器。
8. 各脚柱の下端部に係合用軸部を形成すると共に、上周枠の上端面には下周枠の脚柱と上下に対応する位置に脚柱下端部の係合用軸部が係合する係合孔部を設けてなることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
   

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