JP5232556B2 - グラスライニング製熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、被熱交換物が接触する面にグラスライニングが施されたグラスライニング製熱交換器に関する。

従来、この種グラスライニング製熱交換器として、例えば複数の缶を積層してなる多重缶式のものが知られている。この多重缶式グラスライニング製熱交換器９００は、図８に示すように、有底筒状の本体缶９１０と、該本体缶９１０の内径よりも小径の外径を有する有底筒状に形成され、本体缶９１０の内部に同軸状に配置される中缶９２０と、該中缶９２０の内径よりも小径の外径を有する有底筒状に形成され、中缶９２０の内部に同軸状に配置される内缶９３０とを備えてなり、前記本体缶９１０の内面９１１と前記中缶９２０の外面９２１とにグラスライニングが施されており、前記本体缶９１０の底部に流出口９５０が形成されて構成されている。尚、本体缶９１０の外面側には、ジャケット９４０が装着されている。

かかる構成のグラスライニング製熱交換器は、内缶９３０と中缶９２０との間の領域Ｐ９００やジャケット９４０の内部領域Ｐ９１０に冷媒や熱媒などの熱交換物を流通させると共に（矢印Ｗ９００、矢印Ｗ９１０）、本体缶９１０と中缶９２０との間の領域Ｑ９００に気体（蒸気）や液体などの被熱交換物を流通させる（矢印Ｖ９００）。これにより、中缶９２０の外面９２１と本体缶９１０の内面９１１とが熱交換面となって被熱交換物が熱交換物との間で熱交換され、かかる熱交換された被熱交換物を流出口９５０から流出（矢印Ｖ９００）させて取り出すことができる。尚、熱交換物を冷媒とし被熱交換物を気体とした場合には、流出口９５０からは、熱交換物と熱交換して凝縮（液化）した液体と凝縮しなかった気体とが混合した状態の被熱交換物が流出する。

ところで、かかるグラスライニング製熱交換器は、熱交換面となる中缶９２０の外面９２１と本体缶９１０の内面９１１とがグラスライニングされているため、熱交換率が悪く形状面でも制約がある。

このようなことから、従来のグラスライニング製熱交換器は、所望の熱交換に関する性能（即ち、熱交換率）を確保するのに必要な熱交換面を確保するため、必然的に大型化してしまうといった問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされ、所望の熱交換率を確保しつつも小型化を図ることができるグラスライニング製熱交換器を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、本発明に係るグラスライニング製熱交換器は、本体部と、該本体部の内部に挿入されて取り付けられるグラスライニング製熱交換器用ユニットとを備え、前記本体部は、被熱交換物を流入するための流入口を備え、前記グラスライニング製熱交換器用ユニットは、円筒形状の外管と、該外管の内径よりも小径で軸線が外管の軸線に沿うように外管の内部に挿通された円筒形状の内管と、外管の一端部と内管の一端部とを連結する連結部と、前記流入口から流入した被熱交換物を流出させるための流出口とを備え、前記流入口および流出口を連通する被熱交換流路と、該被熱交換流路を流通する被熱交換物と熱交換する熱交換物が流通する熱交換流路とを備え、本体部およびグラスライニング製熱交換器用ユニットにおいて前記被熱交換物と接触する面にはグラスライニングが施されており、前記熱交換流路は、内管と外管との間に配置され、前記被熱交換流路は、本体部と外管との間にあって本体部又は外管の軸線方向に沿った筒形状の外流路を備えると共に、前記内管の内部空間であって外流路の軸線方向に沿い外流路と他端部同士で連通した内流路を備え、内管の外面と外管の内面の間の管空間を仕切る仕切板が設けられ、該仕切板は、前記管空間に挿入されて、熱交換物が内部へ注入される注入側と熱交換物が内部から注出される注出側とに熱交換流路を仕切るよう構成されていることを特徴とする。

該構成のグラスライニング製熱交換器にあっては、流入口から流入した被熱交換物が、被熱交換流路を流通しつつ熱交換流路を流通する熱交換物と熱交換面を介して熱交換され、最終的に流出口から流出する。前記被熱交換物が接触する面には、グラスライニングが施されているため、コンタミや金属溶出、例えば被熱交換物に含まれる酸などによる侵食などを効果的に防止することができる。

ここで、前記被熱交換流路は外流路と内流路とを備えるので、被熱交換流路を形成し熱交換するための面となる熱交換面の面積は、同じ大きさの従来のグラスライニング製熱交換器の熱交換面の面積に比して大きくなっており、従って、所望の熱交換率が得られるように熱交換面の大きさを確保しつつ小型化を図ることができる。

特に、前記グラスライニング製熱交換器用ユニットは、前記外管の他端部と前記内管の他端部とを連結せずにそれぞれ自由端となるように外管と内管と連結部とが組み付けられ、外管の他端部に外フランジ部と、内管の他端部に内フランジ部とを備え、前記外フランジ部の表面と、前記内フランジ部の裏面との間にフランジ隙間が設けられ、前記仕切板は、前記フランジ隙間を仕切る隙間仕切部を備え、該隙間仕切部は、前記内フランジ部に取り付けられる内側部と前記外フランジ部に取り付けられる外側部とを備え、内側部と外側部とは、幅方向において一部重なり合うように配置されて、互いに対向した状態で幅方向に相対変位可能とされていることが好ましい。

また、前記グラスライニングを施した後に、グラスライニングが施された面以外の部分を溶接することにより、自由端となっている外管の他端部と内管の他端部とが連結されていることが好ましい。

このように、本発明に係るグラスライニング製熱交換器にあっては、被熱交換流路が外流路と内流路とを備えるので、熱交換面の大きさを確保して所望の熱交換率を確保しつつ小型化を図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係るグラスライニング製熱交換器の第一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、第一実施形態におけるグラスライニング製熱交換器１００が示されている。該グラスライニング製熱交換器１００は、被熱交換物としての気体を熱交換物としての冷媒との間で熱交換することによって、該被熱交換物の一部又は全部を凝縮（液化）して回収することができるものであり、熱交換面積が１乃至５ｍ^２（本第一実施形態では１ｍ^２）とな
るような比較的小型のものに特に適したものである。

具体的には、グラスライニング製熱交換器１００は、例えば、医薬や食料品などを加熱しながら混合・攪拌等の加熱処理するためのリアクター（図示しない）の内部において、加熱処理時に発生する蒸気（ベーパ）を冷却水などの冷媒との間で熱交換して冷却することによって、該蒸気自体や該蒸気に含まれる例えば酸や有機物などを凝縮して回収するためのものである。

かかるグラスライニング製熱交換器１００は、筒形状を有する本体部１と、該本体部１における筒形状の内部領域に挿入されるグラスライニング製熱交換器用ユニット２とを備える。

本体部１は、軸線Ｃが直線状に形成された両端部が開口した円筒形状であり、外径及び内径が共に一端部１ａから他端部１ｂにかけて概ね一定の寸法となっている。また、本体部１の一端部１ａには、一端側フランジ部１１が形成されており、他端部１ｂには、他端側フランジ部１２が形成されている。そして、本体部１の一端面となる一端側フランジ部１１のフランジ面１１ａと、他端面となる他端側フランジ部１２のフランジ面１２ａとは、それぞれ本体部１の軸線Ｃに対し直交しており、従って互いに平行となっている。また、一端側フランジ部１１の裏面側の周縁部には、該一端側フランジ部１１と後述する本体蓋部３とをクランプＣＰで締付けるために裏面側からフランジ面１１ａ側へ向けて凹設された凹部１１１が形成されている。同様に、他端側フランジ部１２の裏面側の周縁部には、裏面側からフランジ面１２ａ側へ向けて凹設された凹部１２１が形成されている。尚、一端側フランジ部１１及び他端側フランジ部１２の締付け方法はクランプＣＰに限られず、例えばボルト等によって固定してもよい。この場合、前記凹部１１１や凹部１２１は不要である。

また、本体部１には、被熱交換物としての気体が内部へ流入される流入口１３が設けられている。具体的には、流入口１３は、本体部１の他端部１ｂ側の側面から径方向外方へ向けて突設されている。尚、本体部１の内面１４と流入口１３の内面１３ａとには、その全面に連続するようにグラスライニングが施されている。

また、本体部１の一端部１ａには、該一端部１ａの開口を開閉するための本体蓋部３が設けられている。該本体蓋部３は、裏面３ａ側が平坦面に形成された円板形状であり、表面３ｂ側の周縁部に、クランプＣＰを取り付けるための凹部３１が必要に応じて形成されるものである。また、本体蓋部３には、その中央部に孔３２が形成されている。該孔３２は、被熱交換物としての気体が熱交換することによってその一部又は全部が凝縮して生じる液体を回収するための液出口となるのであるが、この点については後述する。尚、本体蓋部３の裏面３ａには、グラスライニングが全面に施されており、孔３２の周面３２ａにもグラスライニングが全面に施されている。

尚、本体部１の外面１５には、熱交換物としての冷媒を本体部１の外面１５に沿って流通させることができるジャケット４が設けられている。本実施形態では、ジャケット４は、本体部１の外面１５のうち流入口１３より一端部１ａ側ほぼ全域に亘って設けられており、また、本体部１の周方向全体に亘って形成されている。尚、ジャケット４には、その内部に冷媒を注入するための注入口４１と、内部から冷媒を注出するための注出口４２とが設けられている。

グラスライニング製熱交換器用ユニット２は、図２乃至４に示すように、軸線Ｃが直線状に形成される筒形状であり、一端部２ａから他端部２ｂにかけてほぼ一定の径であり、他端部２ｂにはフランジ部が形成されている。このグラスライニング製熱交換器用ユニット２は、外管２１と、該外管２１の内径よりも小径の外径を有し、軸線Ｃが外管２１の軸線Ｃに沿うように外管２１の内部に挿通された内管２２と、外管２１の一端部２１１と内管２２の一端部２２１とを連結する連結部２３とを備える。

外管２１は、軸線Ｃが直線状に形成された円筒形状であり、外径及び内径が共に一端部２１１から他端部２１２にかけて一定の寸法となっている。また、外管２１の一端面２１１ａ及び他端面２１２ａの双方は、軸線Ｃに対して直交しており、従って互いに平行となっている。尚、外管２１の外径は、本体部１の内径よりも小さくなっている。

外管２１の他端部２１２には、外フランジ部２４が設けられている。尚、この外フランジ部２４の表面２４ａ側の周縁部には、必要に応じてクランプＣＰを取り付けるための凹部を設けてもよい。尚、外フランジ部２４の外径は外管２１の外径よりも大きく、孔２４１の径は外管２１の内径と等しくなっている。

かかる外フランジ部２４は、その裏面２４ｂが外管２１の他端面２１２ａに当接した状態で外フランジ部２４に取り付けられている。具体的には、外フランジ部２４は、孔２４１の中心が外管２１の軸線Ｃ上となり、裏面２４ｂが外管２１の軸線Ｃに直交し且つ外管２１の他端面２１２ａに当接するような配置で当該外管２１に溶接されている。従って、外フランジ部２４の孔２４１を形成する周面２４１ａと外管２１の内面２１ａとは、段差なく平坦に連結している。

内管２２は、軸線Ｃが直線状に形成された円筒形状であり、外径及び内径が共に一端部２２１から他端部２２２にかけて一定の寸法となっている。この内管２２は、外管２１の内径よりも小径の外径を有し、しかも、その軸線Ｃ方向の長さが外管２１の軸線Ｃ方向の長さよりも長くなっている。尚、内管２２の一端面２２１ａ及び他端面２２２ａの双方は、軸線Ｃに対し直交しており、従って互いに平行となっている。

内管２２の他端部２２２には、内フランジ部２５が設けられている。この内フランジ部２５は、中央部に孔２５１が形成された所定厚さの円板形状であり、その外径は内管２２の外径よりも大きく、孔２５１の径は内管２２の内径と等しくなっている。尚、表面２５ａ側の孔２５１の縁部２５１１は、円弧状に面取りされている。つまり、内フランジ部２５の表面２５ａと孔２５１を形成する周面２５１ａとは、屈曲することなく滑らかに連続している。また、図３，４に示すように、内フランジ部２５には、熱交換物としての冷媒が内部へ注入される注入口２５３と、冷媒が内部から注出される注出口２５４とが設けられている。かかる注入口２５３と注出口２５４とは、中央部の孔２５１を介して対向するように設けられており、具体的には、１８０°対向した配置となっている。尚、内フランジ部２５の表面２５ａは平坦面となっている。

かかる内フランジ部２５は、その裏面２５ｂが内管２２の他端面２２２ａに当接した状態で内管２２に取り付けられている。具体的には、内フランジ部２５は、孔２５１の中心が内管２２の軸線Ｃ上となり、表面２５ａが内管２２の軸線Ｃに直交する向きで、裏面２５ｂを内管２２の他端面２２２ａに当接させて当該内管２２に溶接されている。従って、内フランジ部２５の孔２５１を形成する周面２５１ａと内管２２の内面２２ａとは、段差なく平坦に連結している。尚、注入口２５３と注出口２５４とは、内管２２よりも径方向外側に位置する。

連結部２３は、環状体であり、その断面形状が前記軸線Ｃ方向の一方側へ向けて開口した略Ｕ字状となるように構成されている。つまり、連結部２３は、断面Ｕ字状の溝が環状に形成されて構成されている。尚、連結部２３の内径は、内管２２の内径に等しくなっている一方で、外径は外管２１の外径に等しくなっている。

かかる連結部２３を用いて外管２１と内管２２とは連結されている。具体的には、連結部２３は、内管２２が外管２１の内部に挿通されて二重管とされた状態で、外管２１の一端部２１１と内管２２の一端部２２１とを全周に亘って連結している。

より詳細に説明すると、内管２２は、その軸線Ｃが外管２１の軸線Ｃに沿うように外管２１の内部に挿通されている。具体的には、内管２２は、その一端部２２１が外管２１の一端部２１１側となり、他端部２２２が外管２１の他端部２１２側となり、内管２２の一端面２２１ａが外管２１の一端面２１１ａと面一となり、更に、内管２２の軸線Ｃが外管２１の軸線Ｃと同軸となるように、外管２１の内部領域に挿通されている。

そして、連結部２３の径方向外側の縁部２３１が外管２１の一端部２１１に接続されており、径方向内側の縁部２３２が内管２２の一端部２２１に接続されている。尚、連結部２３と外管２１及び内管２２とは、溶接にて接続されている。

尚、内管２２の外面２２ｂと外管２１の内面２１ａとの間には、筒形状の空間である管空間Ｐ１が形成されており、該管空間Ｐ１の一端部Ｐ１ａ側を連結部２３が閉塞している。尚、かかる管空間Ｐ１が、熱交換物が流通する熱交換流路Ｐとなるが、この点については後述する。

また、内管２２の軸線Ｃ方向長さは、外管２１の軸線Ｃ方向長さよりも長いので、内管２２の他端部２２２は、外管２１の他端部２１２から軸方向外方側へ突出している。換言すると、内管２２の他端面２２２ａと外管２１の他端面２１２ａとは、軸線Ｃ方向において離間しており、外管２１の他端面２１２ａは、内管２２の他端面２２２ａよりも一端部２１１側に位置している。従って、外フランジ部２４は、内フランジ部２５よりも軸線Ｃ方向一端部２１１側に離間しており、外フランジ部２４の表面２４ａと内フランジ部２５の裏面２５ｂとの間には、フランジ隙間Ｐ２が形成されており、該フランジ隙間Ｐ２は、軸線Ｃ周り全周に亘って形成されている。

尚、内フランジ部２５の表面２５ａと外フランジ部２４の裏面２４ｂとは、互いに平行であり、外管２１又は内管２２の軸線Ｃに対してそれぞれ直交している。

また、外フランジ部２４の裏面２４ｂと、外管２１の外面２１ｂと、連結部２３の外面２３ａと、内管２２の内面２２ａと、内フランジ部２５の孔２５１を形成する周面２５１ａと、該内フランジ部２５の表面２５ａのうちの孔２５１の周縁部２５２とは、段差なく滑らかなに連続した面となっており、かかる面全体に連続的にグラスライニングが施されている。

また、前記管空間Ｐ１は、仕切板２６によって仕切られている。具体的には、仕切板２６は、熱交換流路Ｐを軸線Ｃ方向に沿う方向に仕切るものであり、具体的には、管空間Ｐ１をその軸線Ｃ方向に沿う方向に仕切るものであり、また、前記フランジ隙間Ｐ２を軸線Ｃ方向に沿う方向に仕切るものである。かかる仕切板２６は、薄板状に形成されており、管空間Ｐ１を仕切る空間仕切部２６１と、フランジ隙間Ｐ２を仕切る隙間仕切部２６２とを備えている。

空間仕切部２６１は、長手方向全域に亘って一定幅に形成される薄板形状となっている。尚、本第一実施形態では、空間仕切部２６１の幅は、外管２１の内径と内管２２の外径との差に対して若干幅狭であり、最少隙間を形成するように形成されている。また、空間仕切部２６１の長手方向の長さは、内管２２の軸線方向の長さより短くなっている。

隙間仕切部２６２は、空間仕切部２６１の長手方向一端部２６１１から該空間仕切部２６１の幅方向に延設されて形成されており、幅方向（図２でいう上下方向）に伸縮可能に構成されている。具体的には、隙間仕切部２６２は、内フランジ部２５に取り付けられる内側部２６２１と外フランジ部２４に取り付けられる外側部２６２２とを備え、内側部２６２１と外側部２６２２とは、各々板形状であり、互いに対向した状態で幅方向に相対変位可能となっている。尚、内側部２６２１の幅と外側部２６２２の幅とは、外フランジ部２４の表面２４ａと内フランジ部２５の裏面２５ｂとの間の離間距離、つまりフランジ隙間Ｐ２の幅より十分に小さくなっている。また、内側部２６２１と外側部２６２２とは、幅方向において一部重なり合うように配置されている。

かかる仕切板２６は、空間仕切部２６１が、その長手方向が外管２１又は内管２２の軸線Ｃ方向に沿い、幅方向が外管２１又は内管２２の径方向に沿うような向きで管空間Ｐ１に挿入され、隙間仕切部２６２が、その延設方向が外フランジ部２４又は内フランジ部２５の径方向に沿い、幅方向が外管２１又は内管２２の軸線Ｃ方向に沿うような向きでフランジ隙間Ｐ２に挿入されるように配置されている。

ここで、空間仕切部２６１は、その長手方向一端部２６１１が内管２２の他端部２２２側となり、他端部２６１２が内管２２の他端部２２１側となり、しかも、他端部２６１２側において、連結部２３との間に隙間が形成されるように配置されている。

即ち、空間仕切部２６１は、管空間Ｐ１の一端部Ｐ１ａから他端部Ｐ１ｂにかけて該一端部Ｐ１ａ側に隙間が形成されるように管空間Ｐ１を仕切っている。要するに、空間仕切部２６１は、他端部２６１２側において、連結部２３との間に隙間が形成されるように管空間Ｐ１を仕切っている。従って、管空間Ｐ１の第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とは、前記隙間を連通空間Ｐ３として連通している。

尚、空間仕切部２６１は内管２２の外面２２ｂに溶接され、隙間仕切部２６２の内側部２６２１は内フランジ部２５の裏面２５ｂに溶接され、隙間仕切部２６２の外側部２６２２は外フランジ部２４の表面２４ａに溶接されている。

また、仕切板２６は、軸線Ｃ周りに複数設けられており、具体的には、当該軸線Ｃ周りに１８０°対向するように一対設けられている。また、内フランジ部２５に形成されている注入口２５３と注出口２５４とは、仕切板２６を介して対向した配置となっている。つまり、仕切板２６は、熱交換流路Ｐを注入側と注出側とに仕切るものであり、具体的には、管空間Ｐ１を第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とに仕切り、フランジ隙間Ｐ２を注入口２５３に連通すると共に第一空間Ｐ１１と連通する注入隙間Ｐ２１と、注出口２５４に連通すると共に第二空間Ｐ１２と連通する注出隙間Ｐ２２とに仕切るものである。

更に、フランジ隙間Ｐ２は、その外周が閉塞部２７によって閉塞されている。具体的には、閉塞部２７は、環形状であり、その軸線Ｃ方向の幅が全周に亘って一定となっている。尚、閉塞部２７の幅は、外フランジ部２４の表面２４ａと内フランジ部２５の裏面２５ｂとの間の離間距離、つまりフランジ隙間Ｐ２の幅よりも大きくなっている。また、閉塞部２７の内径は、内フランジ部２５の外径に等しくなっている。

かかる閉塞部２７は、内フランジ部２５に嵌め込まれた状態で、幅方向一端部２７１が内フランジ部２５に、他端部２７２が外フランジ部２４に、それぞれ取り付けられている。具体的には、閉塞部２７は、外管２１又は内管２２の軸線Ｃと同軸状態で内フランジ部２５に嵌め込まれ、幅方向一端部２７１全周が内フランジ部２５の側面に取り付けられ、他端部２７２全周が外フランジ部２４の表面２４ａに取り付けられる。従って、閉塞部２７は、フランジ隙間Ｐ２を外周全域に亘って閉塞する。尚、本実施形態では、閉塞部２７と内フランジ部２５及び外フランジ部２４との取り付けは溶接である。

続いて、以上のような構成のグラスライニング製熱交換器用ユニット２の製造方法について説明する。
まず、グラスライニング製熱交換器用ユニット２を構成する外管２１や内管２２などの各パーツを、外管２１の他端部２１２と内管２２の他端部２２２とを連結せずにそれぞれ自由端となるように、それぞれ組み付ける（組付工程）。具体的には、組付工程においては、各パーツ全てを組み付ける一方で閉塞部２７の幅方向一端部２７１と内フランジ部２５とを溶接しない。これにより、外フランジ部２４と内フランジ部２５とが連結されず、従って、外管２１の他端部２１２と内管２２の他端部２２２とがそれぞれ自由端となる。即ち、組付工程においては、外管２１の他端部２１２と内管２２の他端部２２２とがそれぞれ軸線Ｃ方向に相対変位可能となるように組み付ける。

そして、グラスライニングを施す面、具体的には、外フランジ部２４の裏面２４ｂと、外管２１の外面２１ｂと、連結部２３の外面２３ａと、内管２２の内面２２ａと、内フランジ部２５の孔２５１を形成する周面２５１ａと、該内フランジ部２５の表面２５ａのうちの孔２５１の周縁部２５２とに、ガラス粒子を、例えば吹付けや塗布などにより満遍なく付着させる（付着工程）。

そして、グラスライニング焼成用の炉を用いて焼成する（焼成工程）。これにより、ガラス粒子を付着させた面全面に亘って途切れることなく連続したグラスライニングを施すことができる。

最後に、閉塞部２７の幅方向一端部２７１と内フランジ部２５とを溶接する（仕上工程）。こうして、所定の面全体にグラスライニングが連続的に施されたグラスライニング製熱交換器用ユニット２を製造することができる。

尚、グラスライニング製熱交換器用ユニット２の製造方法は、これに限定されず、閉塞部２７を２つの環状部で構成し、一方の環状部を外フランジ部２４に、他方の環状部を内フランジ部２５に、それぞれ溶接し、グラスライニングを施工した後、双方の環状部同士を溶接する方法とすることも可能である。

以上のような工程を経て得られるグラスライニング製熱交換器用ユニット２は、前記本体部１の内部に挿入されて取り付けられる。具体的には、図１に示すように、グラスライニング製熱交換器用ユニット２は、一端部２ａが本体部１の一端部１ａ側となり、他端部２ｂが本体部１の他端部１ｂ側となり、軸線Ｃが本体部１の軸線Ｃと同軸となる向きで、本体部１の他端部１ｂ側の開口から該本体部１の内部に挿入される。

そして、外フランジ部２４の裏面２４ｂと本体部１の他端側フランジ部１２のフランジ面１２ａとの間にガスケットＧを挟み込んだ状態で、当該外フランジ部２４と他端側フランジ部１２とをクランプＣＰによって締付ける。尚、クランプＣＰは、外フランジ部２４の凹部２４２と他端側フランジ部１２の凹部１２１とに嵌め込んだ状態で締付ける。

尚、本体部１の一端部１ａ側の開口は、前記本体蓋部３によって閉じられる。具体的には、本体蓋部３の裏面３ａと本体部１の一端側フランジ部１１のフランジ面１１ａとの間にガスケットＧを挟み込んだ状態で、当該本体蓋部３と一端側フランジ部１１とをクランプＣＰによって締付けることによって、本体部１の一端部１ａ側の開口を閉鎖する。尚、外管２１と内管２２とを連結している連結部２３と本体蓋部３との間には隙間が形成されており、該隙間は、後述するように連通流路Ｑ３となる。

このように、本体部１とグラスライニング製熱交換器用ユニット２とが組み付けられて構成されるグラスライニング製熱交換器１００には、被熱交換物が流通する被熱交換流路Ｑと、熱交換物が流通する熱交換流路Ｐとが形成される。

具体的には、図１及び５に示すように、本体部１と外管２１との間には、本体部１又は外管２１の軸線Ｃ方向に沿った筒形状の外流路Ｑ１が形成されており、該外流路Ｑ１の一端部Ｑ１１には、流入口１３が連通している。尚、外流路Ｑ１を形成する面である本体部１の内面１４と外管２１の外面２１ｂとには、グラスライニングが施されており、同様に、流入口１３の内面１３ａにもグラスライニングが施されている。

一方、内管２２の内部空間は、前記軸線Ｃ方向に沿った直線状の内流路Ｑ２となっている。該内流路Ｑ２は、外流路Ｑ１の軸線Ｃ方向に沿って当該外流路Ｑ１における筒形状の内部領域に形成されている。即ち、内流路Ｑ２は、外流路Ｑ１を形成する内面（具体的には、外管２１の外面２１ｂ）よりも径方向内側に形成されている。

また、内流路Ｑ２は、外流路Ｑ１の一端部Ｑ１１側から他端部Ｑ１２側に亘って形成されており、内流路Ｑ２の一端部Ｑ２１は、外流路Ｑ１の一端部Ｑ１１よりも軸線Ｃ方向外側に突出している。また、内流路Ｑ２の一端部Ｑ２１は、被熱交換物を内部から流出させるための流出口となる内フランジ部２５の孔２５１に連通している。また、内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２は、被熱交換物としての気体が熱交換することによってその一部又は全部が凝縮して生じる液体を回収するための液出口となる本体蓋部３の孔３２に連通している。尚、内流路Ｑ２を形成する面である内管２２の内面２２ａと、流出口となる内フランジ部２５の孔２５１の周面２５１ａと、液出口となる本体蓋部３の孔３２の周面３２ａとには、それぞれグラスライニングが施されている。

そして、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２とは、各々の他端部Ｑ１２，Ｑ２２同士で連通している。具体的には、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２とは、前記連結部２３と本体蓋部３との間の隙間である連通流路Ｑ３を介して連通している。尚、当該連通流路Ｑ３を形成する面である連通部の外面２３ａと本体蓋部３の裏面３ａとには、グラスライニングが施されている。

このように、グラスライニング製熱交換器１００には、流入口１３が設けられた外流路Ｑ１と、一端部Ｑ２１側に流出口が設けられ他端部Ｑ２２側に液出口が設けられた内流路Ｑ２とを備える被熱交換流路Ｑが形成されており、該被熱交換流路Ｑを形成する面にはグラスライニングが全面に施されている。

一方、外管２１と内管２２との間には前記管空間Ｐ１が、外フランジ部２４と内フランジ部２５との間には前記フランジ隙間Ｐ２が、それぞれ形成されており、該管空間Ｐ１とフランジ隙間Ｐ２とで熱交換流路Ｐが形成されている。この熱交換流路Ｐは、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２との間に形成されており、その軸線Ｃが外流路Ｑ１の軸線Ｃと一致している。

この熱交換流路Ｐは、仕切板２６によって注入側と注出側とに仕切られており、具体的には、管空間Ｐ１が第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とに仕切られており、フランジ隙間Ｐ２が、注入口２５３が設けられると共に第一空間Ｐ１１と連通する注入隙間Ｐ２１と、注出口２５４が設けられると共に第二空間Ｐ１２と連通する注出隙間Ｐ２２とに仕切られている。

そして、第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とは、互いの一端部Ｐ１１１，Ｐ１２１同士で連通している。具体的には、第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とは、仕切板２６と前記連結部２３との間の隙間である連通空間Ｐ３を介して連通している。

このように、グラスライニング製熱交換器１００には、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２との間に形成され、外流路Ｑ１の軸線Ｃ方向に沿って筒形状に形成され、前記軸線Ｃ方向に沿う方向で第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とに仕切られて構成される管空間Ｐ１を備え、該第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とは、互いの一端部Ｐ１１１，Ｐ１２１同士で連通空間Ｐ３を介して連通しており、第一空間Ｐ１１の他端部Ｐ１１２には注入口２５３が連通しており、第二空間Ｐ１２の他端部Ｐ１２２には注出口２５４が連通している熱交換流路Ｐが形成されている。

尚、本第一実施形態では、本体部１の外面１５に沿って熱交換物を流通させるための外側熱交換流路が形成されている。具体的には、本体部１の外面１５には、前記ジャケット４によって筒形状の外側熱交換流路が形成されている。即ち、グラスライニング製熱交換器１００には、外流路Ｑ１の径方向外側に形成される筒形状の外側熱交換流路であって、その軸線Ｃが外流路Ｑ１の軸線Ｃと一致し、一端部に注入口４１が他端部に注出口４２がそれぞれ設けられている外側熱交換流路が形成されている。

以上のような構成のグラスライニング製熱交換器１００は、縦置きに設置されて使用される。具体的には、内フランジ部２５が上側となり、本体蓋部３が下側となるように、本体部１の軸線Ｃ方向を上下方向へ向けて設置される。従って、外流路Ｑ１は、その軸線Ｃ方向が上下方向となり、内流路Ｑ２は、上下方向に沿って形成されることになる。

次に、かかるグラスライニング製熱交換器１００の熱交換の仕組みについて、図１及び４，５を参照して説明する。尚、ここでは、グラスライニング製熱交換器１００を縦置きに設置した場合を例として説明する。
例えば、医薬や食料品などを加熱しながら混合・攪拌等の加熱処理するためのリアクター（図示しない）を用いた加熱処理の最中に発生した被熱交換物としての気体（蒸気）を流入口１３から流入すると（矢印Ｖ１）、該気体は、外流路Ｑ１の一端部Ｑ１１である上端部から被熱交換流路Ｑ内へ流入する。尚、この気体には、例えば加熱処理中に蒸発した水分や酸や有機物などが含まれる。

そして、被熱交換流路Ｑ内へ流入した気体は、外流路Ｑ１の周方向に回り込みつつ一端部Ｑ１１側から他端部Ｑ１２側へ向けて外流路Ｑ１内を流れる（矢印Ｖ２）。つまり、流入口１３から流入した気体は、外流路Ｑ１内において、その周方向に広がりつつ下向きに流れる。

そして、外流路Ｑ１の他端部Ｑ１２である下端部まで下向きに流れてきた気体は、前記連結部２３と前記本体蓋部３との間の連通流路Ｑ３から内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２である下端部へ流れ込む（矢印Ｖ３）。即ち、外流路Ｑ１の下端部まで下向きに流れてきた気体は、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２とが連通している連通流路Ｑ３で内流路Ｑ２の下端部に流れ込んで上向きに流れる。

そして、内流路Ｑ２の下端部に流れ込んだ気体は、内流路Ｑ２の一端部Ｑ２１である上端部へ向けて内流路Ｑ２内を上向きに流れ（矢印Ｖ４）、最終的に内流路Ｑ２の上端部に連通している流出口から外部へ流出する（矢印Ｖ５）。

一方、前記被熱交換物と熱交換する熱交換物としての冷媒（例えば、冷却水など）は、内フランジ部２５に形成されている注入口２５３から注入され（矢印Ｗ１）、熱交換流路Ｐの他端部である上端部から当該熱交換流路Ｐ内に流入する。

ここで、注入口２５３は注入隙間Ｐ２１を介して第一空間Ｐ１１に連通しているので、注入口２５３から注入された冷媒は、当該第一空間Ｐ１１内をその他端部Ｐ１１２から一端部Ｐ１１１へ向けて下向きに流れる（矢印Ｗ２）。

そして、前記第一空間Ｐ１１の一端部Ｐ１１１である下端部まで流れてきた冷媒は、仕切板２６と連結部２３との間の連通空間Ｐ３から第二空間Ｐ１２の一端部Ｐ１２１である下端部へ流れ込む（矢印Ｗ３）。即ち、第一空間Ｐ１１の下端部まで下向きに流れてきた冷媒は、第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とを連通する連通空間Ｐ３を介して第二空間Ｐ１２の下端部に流れ込んで上向きに流れる。

そして、第二空間Ｐ１２の下端部に流れ込んだ冷媒は、第二空間Ｐ１２の他端部Ｐ１２２である上端部へ向けて第二空間Ｐ１２内を上向きに流れ（矢印Ｗ４）、最終的に注出隙間Ｐ２２を介して第二空間Ｐ１２の上端部に連通している注出口２５４から外部へ注出される（矢印Ｗ５）。

即ち、仕切板２６は、管空間Ｐ１の他端部Ｐ１ｂ側から該空間内に注入された熱交換物が、管空間Ｐ１の軸線Ｃ方向に沿って一端部Ｐ１ａ側へ向けて流れ、当該一端部Ｐ１ａで折返して軸線Ｃ方向に沿って他端部Ｐ１ｂ側へ向けて流れ、最終的に他端部Ｐ１ｂ側から注出されるように、管空間Ｐ１を仕切るものである。

尚、冷媒は、外側熱交換流路内にも注入される。具体的には、冷媒は、ジャケット４の一端部である下端部に設けられた注入口４１から外側熱交換流路内に注入され（矢印Ｗ１０）、当該外側熱交換流路内を、その周方向に広がりつつ他端部である上端部へ向けて上向きに流れ（矢印Ｗ１１）、当該上端部に設けられている注出口４２から外部へ注出される（矢印Ｗ１２）。

このように、被熱交換物としての気体が被熱交換流路Ｑ内を流通し、熱交換物としての冷媒が熱交換流路Ｐおよび外側熱交換流路をそれぞれ流通することによって、気体は冷媒との間で熱交換して冷却される。即ち、被熱交換流路Ｑ内を流通する気体は、本体部１の内面１４と、外管２１の外面２１ｂと、連結部２３の外面２３ａと、内管２２の内面２２ａとを備え、全面にグラスライニングが施されている面を熱交換面として、熱交換物との間で熱交換して冷却される。

ここで、被熱交換流路Ｑ内を流通する気体が冷却されると、該気体の全部又は一部が凝縮（液化）して液体となる。かかる液体は、外流路Ｑ１の他端部Ｑ１２側（下端部側）又は内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２側（下端部側）へ向けて流れる。具体的には、凝縮した液体は、本体部１の内面１４や外管２１の外面２１ｂ、内管２２の内面２２ａなどを伝って下方側へ流れる。そして、下方側へ流れてきた液体は、本体蓋部３に形成されている液出口としての孔３２から回収される（矢印Ｖ６）。即ち、流入口１３から流入した気体のうち、冷媒との間で熱交換することによって凝縮した液体は液出口から（矢印Ｖ６）、凝縮しなかった気体は流出口から（矢印Ｖ５）、それぞれ取り出される。

以上のような構成のグラスライニング製熱交換器１００にあっては、気体と冷媒とが熱交換するための熱交換面全面に、グラスライニングが施されているので、コンタミや金属溶出、例えば被熱交換物に含まれる酸などによる侵食などを効果的に防止することができる。

また、気体が流通する被熱交換流路Ｑは外流路Ｑ１と内流路Ｑ２とを備えるので、熱交換面の面積が大きく、従って、所望の熱交換率が得られるように熱交換面の大きさを確保しつつ小型化を図ることができる。例えば、熱交換面を１ｍ^２とする場合、従来の多重缶式
グラスライニング製熱交換器では、外径が約３００ｍｍで軸線Ｃ方向の長さが約１７００ｍｍとなるのに対し、本第一実施形態に係るグラスライニング製熱交換器１００では、外径が約２５０ｍｍで軸線Ｃ方向の長さが約１４００ｍｍとなり、従来よりもコンパクトなものとすることができる。

また、内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２には液出口が形成されているので、気体が冷媒と熱交換することによって凝縮した液体を液出口から取り出すことができる。即ち、流入した気体のうち、冷媒との熱交換によって凝縮した液体を液出口から（矢印Ｖ６）、凝縮しなかった気体を流出口から（矢印Ｖ５）、それぞれ気液分離した状態で取り出すことができる。

また、グラスライニング製熱交換器１００は、グラスライニング製熱交換器用ユニット２を本体部１に対して抜き差しするだけで組み付けしたり分解したりすることができるので、メンテナンスし易い。

また、グラスライニング製熱交換器用ユニット２は、外管２１の他端部２１２と内管２２の他端部２２２とを連結せずにそれぞれ自由端とした状態でグラスライニングを施すので、外フランジ部２４の裏面２４ｂと、外管２１の外面２１ｂと、連結部２３の外面２３ａと、内管２２の内面２２ａと、内フランジ部２５の孔２５１の周面２５１ａとに、連続したグラスライニングを施すことができ、熱交換面となる面全体に連続的なグラスライニングを確実に施すことができる。

また、フランジ隙間Ｐ２を仕切る隙間仕切部２６２が幅方向に伸縮可能に構成されているので、外フランジ部２４の裏面２４ｂと、外管２１の外面２１ｂと、連結部２３の外面２３ａと、内管２２の内面２２ａと、内フランジ部２５の孔２５１の周面２５１ａとに、連続したグラスライニングを施すことができ、熱交換面となる面全体に連続的なグラスライニングを確実に施すことができる。

また、組付工程において、閉塞部２７の幅方向一端部２７１と内フランジ部２５との溶接を除く全ての組付作業をしているので、焼成工程後の仕上工程での作業が閉塞部２７の幅方向一端部２７１と内フランジ部２５との溶接のみとなる。従って、仕上工程においてガラス層が剥離してしまう虞を抑制することができる。

続いて、本発明に係るグラスライニング製熱交換器１００の第二実施形態について、図面を参酌しつつ説明する。尚、第一実施形態と対応する構成については、同じ又は関連する符号を付している。

本第二実施形態におけるグラスライニング製熱交換器１００は、熱交換面の面積が約５ｍ^２である。該グラスライニング製熱交換器１００は、図６に示すように、筒形状を有する
本体部１と、該本体部１における筒形状の内部領域に挿入される複数のグラスライニング製熱交換器用ユニット２とを備える。尚、本第二実施形態の本体部１および該本体部１に装着されるジャケット４は、第一実施形態の本体部１と概ね同じ構成である。

複数のグラスライニング製熱交換器用ユニット２は、それぞれ筒形状であり、各々の径の大きさは異なっている。本第二実施形態では、複数のグラスライニング製熱交換器用ユニット２は、本体部１の内径よりも小さい外径を有する第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１と、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の内径よりも小さい外径を有する第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２と、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の内径よりも小さい外径を有する第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３とを備えてなる。

第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１は、第一実施形態のグラスライニング製熱交換器用ユニット２と概ね同じ構成である。但し、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の内フランジ部２５ｆの中央部に形成されている孔２５１は、流出口としては機能しない。

第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２は、その外管２１の外径が第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の内管２２の内径よりも小さくなっている。また、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の外フランジ部２４ｓには、液出口となる孔２４３が形成されている。この孔２４３は、閉塞部２７よりも外径側に形成されている。尚、内フランジ部２５ｓに形成されている孔２５１は、流出口としては機能しない。

ここで、本第二実施形態に係るグラスライニング製熱交換器１００は、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の内フランジ部２５ｓに着脱可能なユニット蓋部５を備える。従って、本第二実施形態では、第一実施形態における本体蓋部３は設けられていない。

このユニット蓋部５は、裏面５１側が平坦面に形成された円板形状であり、その外径が第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の内フランジ部２５ｓの外径に概ね等しくなるように構成されている。また、ユニット蓋部５には、その中央部に孔５２が形成されており、かかる孔５２は、前記内フランジ部２５ｓに形成されている孔２５１の径よりも小さくなっている。尚、後述するように、このユニット蓋部５の孔５２は液出口として機能する。また、ユニット蓋部５には、内フランジ部２５ｓの注入口２５３に対応する位置に注入用孔５３が設けられており、更に、内フランジ部２５ｓの注出口２５４に対応する位置に注出用孔（図示しない）が設けられている。尚、ユニット蓋部５の裏面５１には、グラスライニングが全面に施されており、中央部に形成されている孔５２の周面５２ａにもグラスライニングが全面に施されている。尚、図６では、説明の都合上、注入口２５３と注入用孔５３とを図示している。

このようなユニット蓋部５は、その裏面５１が第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の内フランジ部２５ｓの表面２５ａに対向する向きで、注入用孔５３が注入口２５３に、注出用孔が注出口２５４に、各々連通するように該内フランジ部２５ｓに着脱可能に取り付けられる。尚、ユニット蓋部５は、内フランジ部２５に取り外しできないように固定してもよい。

第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３は、その外管２１の外径が第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の内管２２の内径よりも小さくなっている。また、第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の外フランジ部２４ｔの外径は、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の内フランジ部２５ｆの外径と等しくなっている。また、第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の外フランジ部２４ｔには、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の内フランジ部２５ｆに形成されている注入口２５３に対応する位置に注入用孔（図示しない）が設けられており、更に、該内フランジ部２５ｆの注出口２５４に対応する位置に注出用孔（図示しない）が設けられている。

尚、第一乃至第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１，２０２，２０３は、第一実施形態のグラスライニング製熱交換器用ユニット２と同様の工程を経て製造される。

これら第一乃至第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１，２０２，２０３は、径が大きいものから順に、本体部１の一端部１ａ側又は他端部１ｂ側から交互に該本体部１の内部に挿入されて着脱可能に取り付けられている。

具体的には、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１は、一端部が本体部１の一端部１ａ側となり、他端部が本体部１の他端部１ｂ側となり、軸線Ｃが本体部１の軸線Ｃと同軸となる向きで、本体部１の他端部１ｂ側の開口から該本体部１の内部に挿入される。

そして、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の外フランジ部２４ｆの裏面２４ｂと本体部１の他端側フランジ部１２のフランジ面１２ａとの間にガスケットＧを挟み込んだ状態で、当該外フランジ部２４ｆと他端側フランジ部１２とをクランプＣＰによって締付ける。

次に、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２は、一端部が本体部１の他端部１ｂ側となり、他端部が本体部１の一端部１ａ側となり、軸線Ｃが本体部１の軸線Ｃと同軸となる向きで、本体部１の一端部１ａ側の開口から該本体部１の内部、具体的には第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の内部に挿入される。

そして、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の外フランジ部２４ｓの裏面２４ｂと本体部１の一端側フランジ部１１のフランジ面１１ａとの間にガスケットＧを挟み込んだ状態で、当該外フランジ部２４ｓと一端側フランジ部１１とをクランプＣＰによって締付ける。尚、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の連結部２３と第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の外フランジ部２４ｓとの間には連通流路Ｑ３となる隙間が形成されている。

尚、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の内フランジ部２５ｓには、前記ユニット蓋部５が取り付けられる。具体的には、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の内フランジ部２５ｓの表面２５ａとユニット蓋部５の裏面５１との間にガスケットＧを挟み込んだ状態で、内フランジ部２５ｓとユニット蓋部５とを例えばボルトによって締付けることによって、内フランジ部２５ｓにユニット蓋部５を取り付ける。

次に、第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３は、一端部が本体部１の一端部１ａ側となり、他端部が本体部１の他端部１ｂ側となり、軸線Ｃが本体部１の軸線Ｃと同軸となる向きで、本体部１の他端部１ｂ側の開口、具体的には、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の内フランジ部２５ｆに形成されている孔２５１から、該本体部１の内部、具体的には第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の内部に挿入される。

そして、第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の外フランジ部２４ｔの裏面２４ｂと第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の内フランジ部２５ｆの表面２５ａとの間にガスケットＧを挟み込んだ状態で、当該外フランジ部２４ｔと内フランジ部２５ｆとをボルトなどによって締付ける。尚、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の連結部２３と第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の外フランジ部２４ｔとの間には、連通流路Ｑ３となる隙間が形成され、また、ユニット蓋部５と第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の連結部２３との間には、連通流路Ｑ３となる隙間が形成される。

このように、本体部１と複数のグラスライニング製熱交換器用ユニット２０１，２０２，２０３とが組み付けられて構成されるグラスライニング製熱交換器１００には、被熱交換物が流通する被熱交換流路Ｑと、熱交換物が流通する熱交換流路Ｐとが形成される。

具体的には、本体部１と第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の外管２１との間には、本体部１の軸線Ｃ方向に沿った筒形状の外流路Ｑ１が形成されており、該外流路Ｑ１の一端部Ｑ１１には、流入口１３が連通している。また、外流路Ｑ１の他端部Ｑ１２は、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の外フランジ部２４ｓに形成されている孔２４３、即ち、液出口に連通している。

一方、第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の内管２２の内部空間は、前記軸線Ｃ方向に沿った直線状の内流路Ｑ２となっている。該内流路Ｑ２は、外流路Ｑ１の軸線Ｃ方向に沿って当該外流路Ｑ１における筒形状の内部領域に形成されている。即ち、内流路Ｑ２は、外流路Ｑ１を形成する内面（具体的には、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の外管２１の外面２１ｂ）よりも径方向内側に形成されている。

また、内流路Ｑ２は、外流路Ｑ１の一端部Ｑ１１側から他端部Ｑ１２側に亘って形成されており、内流路Ｑ２の一端部Ｑ２１は、外流路Ｑ１の一端部Ｑ１１よりも軸線Ｃ方向外側に突出している。また、内流路Ｑ２の一端部Ｑ２１は、被熱交換物を内部から流出させるための流出口となる第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の内フランジ部２５ｔの孔２５１に連通している。また、内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２は、ユニット蓋部５の孔５２、即ち、液出口に連通している。

ここで、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２との間には、筒形状を有する中間流路が形成されている。該中間流路は、その一端部が外流路Ｑ１の他端部Ｑ１２と連通し、他端部が内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２に連通することによって、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２とを連通している。

具体的には、中間流路は、その軸線Ｃが外流路Ｑ１の軸線Ｃに沿うように且つ外流路Ｑ１における筒形状の内部領域に形成されている。具体的には、中間流路は、その外径が外流路Ｑ１における筒形状の内径よりも小径であり、内径が内流路Ｑ２の外径よりも大径となるように形成されている。

より詳細に説明すると、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２との間には、筒形状を有する中間流路が複数形成されている。該複数の中間流路は、それぞれが外流路Ｑ１と同軸となり且つ径方向内側の中間流路ほど小径となるように形成されており、しかも、軸線Ｃ方向の一端部が径方向内側において隣り合う中間流路の軸線Ｃ方向における他端部と対応し、他端部が径方向内側の中間流路の一端部と対応するように、軸線Ｃ方向の向きが交互に形成されており、他端部と径方向内側において隣り合う中間流路の一端部とが連通して各々が連通している。そして、最大径の中間流路が外流路Ｑ１と連通し、最小径の中間流路が内流路Ｑ２と連通している。

本第二実施形態では、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の内管２２と第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の外管２１との間には、第一中間流路Ｑ４が形成されている。この第一中間流路Ｑ４は、外流路Ｑ１よりも小径の筒形状であり、外流路Ｑ１における筒形状の内部領域に形成されており、外流路Ｑ１と同軸となっている。

また、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の内管２２と第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の外管２１との間には、第二中間流路Ｑ５が形成されている。この第二中間流路Ｑ５は、第一中間流路Ｑ４よりも小径の筒形状であり、第一中間流路Ｑ４における筒形状の内部領域に形成されており、第一中間流路Ｑ４と同軸となっている。尚、第二中間流路Ｑ５は、内流路Ｑ２よりも大径となっている。

そして、外流路Ｑ１と第一中間流路Ｑ４とは連通し、第一中間流路Ｑ４と第二中間流路Ｑ５とは連通し、第二中間流路Ｑ５と内流路Ｑ２とは連通している。具体的には、外流路Ｑ１の他端部Ｑ１２と第一中間流路Ｑ４の一端部Ｑ４１とは、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の連結部２３と第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の外フランジ部２４ｓとの間の連通流路Ｑ３を介して連通している。そして、第一中間流路Ｑ４の他端部Ｑ４２と第二中間流路Ｑ５の一端部Ｑ５１とは、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の連結部２３と第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の外フランジ部２４ｔとの間の連通流路Ｑ３を介して連通している。そして、第二中間流路Ｑ５の他端部Ｑ５２と内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２とは、第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の連結部２３とユニット蓋部５との間の連通流路Ｑ３を介して連通している。

このように、グラスライニング製熱交換器１００には、一端部Ｑ１１に流入口１３が設けられ他端部Ｑ１２に液出口が設けられた外流路Ｑ１と、一端部Ｑ２１に流出口が設けられ他端部Ｑ２２に液出口が設けられた内流路Ｑ２と、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２とを連通する複数の中間流路とを備える被熱交換流路Ｑが形成されている。尚、該被熱交換流路Ｑを形成する面（被熱交換物と接触する面）にはグラスライニングが全面に施されている。

一方、第一乃至第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１，２０２，２０３それぞれの外管２１と内管２２との間には、筒形状の熱交換流路Ｐｆ，Ｐｓ，Ｐｔが形成されている。各々の熱交換流路Ｐｆ，Ｐｓ，Ｐｔは、第一実施形態での熱交換流路Ｐと同様に、外流路Ｑ１と内流路Ｑ２との間に形成され、外流路Ｑ１の軸線Ｃ方向に沿って筒形状に形成され、前記軸線Ｃ方向に沿う方向で第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とに仕切られた管空間Ｐ１を備え、該第一空間Ｐ１１と第二空間Ｐ１２とは、互いの一端部Ｐ１１１，Ｐ１２１同士で連通空間Ｐ３を介して連通しており、第一空間Ｐ１１の他端部Ｐ１１２には注入口２５３が設けられており、第二空間Ｐ１２の他端部Ｐ１２２には注出口２５４が設けられて構成されている。

尚、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１に形成されている熱交換流路Ｐｆは、外流路Ｑ１と第一中間流路Ｑ４との間に形成されており、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２に形成されている熱交換流路Ｐｓは、第一中間流路Ｑ４と第二中間流路Ｑ５との間に形成されており、第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３に形成されている熱交換流路Ｐｔは、第二中間流路Ｑ５と内流路Ｑ２との間に形成されている。

尚、本第二実施形態においては、第一実施形態と同様に、外側熱交換流路が形成されている。

以上のような構成のグラスライニング製熱交換器１００は、第一実施形態と同様に、縦置きに設置されて使用される。従って、外流路Ｑ１は、その軸線Ｃ方向が上下方向となり、中間流路は、その軸線Ｃ方向が上下方向となり、内流路Ｑ２は、上下方向に沿って形成されることになる。

次に、かかるグラスライニング製熱交換器１００の熱交換の仕組みについて説明する。尚、ここでは、グラスライニング製熱交換器１００を縦置きに設置した場合を例として説明する。
例えば、医薬や食料品などを加熱しながら混合・攪拌等の加熱処理するためのリアクター（図示しない）を用いた加熱処理の最中に発生した被熱交換物としての気体（蒸気）を流入口１３から流入すると（矢印Ｖ１０）、該気体は、外流路Ｑ１の一端部Ｑ１１である上端部から被熱交換流路Ｑ内へ流入する。尚、この気体には、例えば加熱処理中に蒸発した水や酸や有機物などが含まれる。

そして、被熱交換流路Ｑ内へ流入した気体は、外流路Ｑ１の周方向に回り込みつつ一端部Ｑ１１側から他端部Ｑ１２側へ向けて外流路Ｑ１内を流れる（矢印Ｖ１１）。つまり、流入口１３から流入した気体は、外流路Ｑ１内において、その周方向に広がりつつ下向きに流れる。

そして、外流路Ｑ１の他端部Ｑ１２である下端部まで下向きに流れてきた気体は、第一グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１の連結部２３と第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の外フランジ部２４ｓとの間の連通流路Ｑ３から、第一中間流路Ｑ４の一端部Ｑ４１である下端部へ流れ込む（矢印Ｖ１２）。即ち、外流路Ｑ１の下端部まで下向きに流れてきた気体は、外流路Ｑ１と第一中間流路Ｑ４とが連通している連通流路Ｑ３で第一中間流路Ｑ４の下端部に流れ込んで上向きに流れる。

そして、第一中間流路Ｑ４の下端部に流れ込んだ気体は、第一中間流路Ｑ４の他端部Ｑ４２である上端部へ向けて第一中間流路Ｑ４内を上向きに流れ（矢印Ｖ１３）、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の連結部２３と第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の外フランジ部２４ｔとの間の連通流路Ｑ３から、第二中間流路Ｑ５の一端部Ｑ５１である上端部へ流れ込む（矢印Ｖ１４）。即ち、第一中間流路Ｑ４の上端部まで上向きに流れてきた気体は、第一中間流路Ｑ４と第二中間流路Ｑ５とが連通している連通流路Ｑ３で第二中間流路Ｑ５の上端部に流れ込んで下向きに流れる。

そして、第二中間流路Ｑ５の上端部に流れ込んだ気体は、第二中間流路Ｑ５の他端部Ｑ５２である下端部へ向けて第二中間流路Ｑ５内を下向きに流れ（矢印Ｖ１５）、第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０３の連結部２３とユニット蓋部５との間の連通流路Ｑ３から、内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２である下端部へ流れ込む（矢印Ｖ１６）。即ち、第二中間流路Ｑ５の下端部まで下向きに流れてきた気体は、第二中間流路Ｑ５と内流路Ｑ２とが連通している連通流路Ｑ３で内流路Ｑ２の下端部に流れ込んで上向きに流れる。

そして、内流路Ｑ２の下端部に流れ込んだ気体は、内流路Ｑ２の一端部Ｑ２１である上端部へ向けて内流路Ｑ２内を上向きに流れ（矢印Ｖ１７）、最終的に内流路Ｑ２の上端部に連通している流出口から外部へ流出する（矢印Ｖ１８）。

一方、前記被熱交換物と熱交換する熱交換物としての冷媒（例えば、冷却水など）は、第一乃至第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１，２０２，２０３それぞれに形成されている各熱交換流路Ｐｆ，Ｐｓ，Ｐｔの注入口２５３からそれぞれ注入され、各熱交換流路Ｐ内を流通して最終的にそれぞれの熱交換流路Ｐの注出口２５４から外部へ注出される。

尚、各熱交換流路Ｐ内での冷媒の流れについては、第一実施形態における熱交換流路Ｐ内での冷媒の流れと同様である（矢印Ｗ１乃至Ｗ５）。但し、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２に形成される熱交換流路Ｐ内での冷媒の流れの上下方向は、第一実施形態における熱交換流路Ｐ内での冷媒の流れの上下方向とは逆方向となっている。

尚、冷媒は、第一実施形態と同様に、外側熱交換流路内にも注入される（矢印Ｗ１０乃至Ｗ１２）。

このように、被熱交換物としての気体が被熱交換流路Ｑ内を流通し、熱交換物としての冷媒が熱交換流路Ｐおよび外側熱交換流路をそれぞれ流通することによって、気体は冷媒との間で熱交換して冷却される。即ち、被熱交換流路Ｑ内を流通する気体は、本体部１の内面１４と、第一乃至第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１，２０２，２０３それぞれの外管２１の外面２１ｂ及び連結部２３の外面２３ａ、内管２２の内面２２ａと、を備え、全面にグラスライニングが施されている面を熱交換面として、熱交換物との間で熱交換して冷却される。

ここで、被熱交換流路Ｑ内を流通する気体が冷却されると、該気体の全部又は一部が凝縮（液化）して液体となる。かかる液体は、外流路Ｑ１の他端部Ｑ１２側（下端部側）又は第一中間流路Ｑ４の一端部Ｑ４１側（下端部側）、第二中間流路Ｑ５の他端部Ｑ５２側（下端部側）、内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２側（下端部側）へ向けて流れる。

具体的には、凝縮した液体は、本体部１の内面１４や各外管２１の外面２１ｂ、各内管２２の内面２２ａなどを伝って下方側へ流れる。そして、下方側へ流れてきた液体は、第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２の外フランジ部２４ｓに形成されている液出口としての孔２４３、若しくは、ユニット蓋部５に形成されている液出口としての孔５２の何れか一方又は両方から回収される（矢印Ｖ１９，Ｖ２０）。即ち、流入口１３から流入した気体のうち、冷媒との間で熱交換することによって凝縮した液体は液出口から（矢印Ｖ１９，Ｖ２０）、凝縮しなかった気体は流出口から（矢印Ｖ１８）、それぞれ取り出される。

以上のような構成のグラスライニング製熱交換器１００にあっては、気体と冷媒とが熱交換するための熱交換面全面に、グラスライニングが施されているので、コンタミや金属溶出、例えば被熱交換物に含まれる酸などによる侵食などを効果的に防止することができる。

また、気体が流通する被熱交換流路Ｑが外流路Ｑ１と中間流路と内流路Ｑ２とを備えているので、熱交換面の面積が大きく採ることができ、従って、所望の熱交換率が得られるように熱交換面の大きさを確保しつつ小型化を図ることができる。例えば、熱交換面を５ｍ^２とする場合、従来の多重缶式グラスライニング製熱交換器２００では、外径が約７００
ｍｍで軸線Ｃ方向の長さが約２１００ｍｍとなるのに対し、本第二実施形態に係るグラスライニング製熱交換器１００では、外径が約５００ｍｍで軸線Ｃ方向の長さが約１４００ｍｍとなり、従来よりもコンパクトなものとすることができる。

また、外流路Ｑ１の他端部Ｑ１２と内流路Ｑ２の他端部Ｑ２２とには、液出口がそれぞれ設けられているので、気体が冷媒と熱交換することによって凝縮した液体をそれぞれの液出口から取り出すことができる。即ち、流入した気体のうち、冷媒との熱交換によって凝縮した液体を液出口から（矢印Ｖ１９，Ｖ２０）、凝縮しなかった気体を流出口から、それぞれ気液分離した状態で取り出すことができる（矢印Ｖ１８）。

また、第一乃至第三グラスライニング製熱交換器用ユニット２０１，２０２，２０３は、径が大きいものから順に、本体部１の一端部１ａ側又は他端部１ｂ側から交互に該本体部１の内部に挿入されて着脱可能に取り付けることができるよう構成されているので、例えば第二グラスライニング製熱交換器用ユニット２０２のみを組み付け又は分解するというように、部分的に組み付け又は分解することができ、メンテナンスし易い。

尚、第一及び第二実施形態では、外管２１に外フランジ部２４が、内管２２に内フランジ部２５が、それぞれ設けられている場合について説明したが、これに限らず、１つのフランジ部を外管２１及び内管２２に設ける場合であってもよい。

例えば、図７に示すように、円板形状の共通フランジ部２８を準備し、該共通フランジ部２８の中央部に孔２８１を設け、孔２８１の裏面側周縁部に外管２１の他端部２１２を溶接すると共に、孔２８１の表面側縁部と内管２２の他端部２２２とを接続する接続部を介して内管２２を共通フランジ部２８に溶接する。尚、共通フランジ部２８には、外管２１と内管２２との間の空間である管空間Ｐ１に連通する横孔２８２が径方向に沿って形成されている。

また、第一及び第二実施形態では、連結部２３が断面Ｕ字状である場合について説明したが、これに限らず、外管２１と内管２２とを接合し、且つグラスライニング施工面が滑らかになるもので有ればよく、例えば図７に示すように、断面Ｏ字状であってもよい。この場合、冷媒が第一空間Ｐ１１から第二空間Ｐ１２へスムーズに流れ込むように孔を設けておくのが好ましい。

また、第一及び第二実施形態では、被熱交換物が気体（蒸気）であり、熱交換物が冷却水等の冷媒である場合について説明したが、冷媒としては不凍液なども利用でき、また、冷媒に限らず、被熱交換物が液体であり、熱交換物が熱水などの熱媒である場合であってもよい。この場合、被熱交換物の温度を熱交換によって上昇させることができるので、グラスライニング熱交換器を予熱装置として利用することができる。尚、熱交換物は、液体に限定されない。

更に、第一及び第二実施形態では、内流路Ｑ２の軸線Ｃと外流路Ｑ１の軸線Ｃとが同軸である場合について説明したが、これに限られず、双方の軸線Ｃが離間している場合であってもよく、或いは、両軸が角度を有する場合であってもよい。尚、第二実施形態における中間流路についても同様である。

また更に、第一及び第二実施形態では、外流路Ｑ１の軸線Ｃ方向および内流路Ｑ２の形成方向が上下方向である場合について説明したが、これに限らず、左右方向であってもよく、或いは、斜め方向であってもよい。尚、第二実施形態における中間流路についても同様である。

また、第一及び第二実施形態では、内流路Ｑ２が直線形状である場合について説明したが、これに限らず、屈曲や湾曲した形状である場合であってもよい。或いは、内流路Ｑ２を筒形状に形成することも可能である。

更に、第一及び第二実施形態では、外流路Ｑ１の軸線Ｃが直線状である場合について説明したが、これに限らず、例えば屈曲や湾曲などした場合であってもよい。尚、第二実施形態における中間流路についても同様である。

また、第一及び第二実施形態では、流入口１３と流出口とは、流入口１３が外流路Ｑ１に、流出口が内流路Ｑ２に、それぞれ設けられる場合について説明したが、これに限らず、流入口１３が内流路Ｑ２に、流出口が外流路Ｑ１に、それぞれ設けられる場合であってもよい。

更に、第一及び第二実施形態では、流入口１３が１つ設けられる場合について説明したが、これに限らず、複数設けてもよい。

また更に、第一及び第二実施形態では、流入口１３は、本体部１の側面に設けられる場合について説明したが、これに限らず、例えば、グラスライニング製熱交換器用ユニット２や本体蓋部３に設けられている場合であってもよい。

また、第一及び第二実施形態では、液出口が単数又は複数設けられる場合について説明したが、これに限らず、液出口を設けない場合であってもよい。

更に、第一及び第二実施形態では、熱交換流路Ｐの注入口２５３および注出口２５４の双方が内フランジ部２５に設けられている場合について説明したが、これに限らず、例えば、少なくとも一方を外フランジ部２４に設けることも可能であり、或いは、少なくとも一方を内フランジ部２５と外フランジ部２４との間の隙間に設けることも可能である。

また更に、第二実施形態では、中間流路が２つ形成される場合について説明したが、これに限らず、１つ或いは３つ以上形成される場合であってもよい。

また、第一及び第二実施形態においては、クランプＣＰやボルトを用いて、本体部とグラスライニング製熱交換器用ユニット、或いは、グラスライニング製熱交換器用ユニット同士を締め付ける場合について説明したが、これに限定されず、全てボルトを利用して締め付ける場合であってもよく、また、例えば、配管を接続する際に利用されるようなフランジ部全周を覆うタイプのクランプや他の種類のクランプを利用する場合であってもよい。何れにしても、確実に締め付けることができる締結部材であれば利用可能である。

更に、第一及び第二実施形態では、グラスライニング製熱交換器１００がグラスライニング製熱交換器用ユニット２を１つ又は３つ備える場合について説明したが、これに限らず、２つ又は４つ以上備える場合であってもよい。尚、本発明に係るグラスライニング製本熱交換器を縦置きで利用する場合、熱交換を効果的に行うためにグラスライニング製熱交換ユニットを奇数個備えることが好ましい。

本発明に係るグラスライニング製熱交換器の第一実施形態を示す断面図。 同グラスライニング製熱交換器を構成するグラスライニング製熱交換器用ユニットを示す断面図。 図２の平面図。 図３のＡ−Ａ線断面図。 同グラスライニング製熱交換器における被熱交換物と熱交換物とのそれぞれの流れを示す概略図。 本発明に係るグラスライニング製熱交換器の第二実施形態を示す断面図。 グラスライニング製熱交換器用ユニットの他の実施形態示す断面図。 従来のグラスライニング製熱交換器を示す正面図。

符号の説明

１００…グラスライニング製熱交換器、１…本体部、２…グラスライニング製熱交換器用ユニット、２０１…第一グラスライニング製熱交換器用ユニット、２０２…第二グラスライニング製熱交換器用ユニット、２０３…第三グラスライニング製熱交換器用ユニット、３…本体蓋部、４…ジャケット、５…ユニット蓋部、２１…外管、２２…内管、２３…連結部、２４…外フランジ部、２５…内フランジ部、２６…仕切板、２６１…空間仕切部、２６２…隙間仕切部、２７…閉塞部、２８…共通フランジ部、Ｃ…軸線、ＣＰ…クランプ、Ｇ…ガスケット、１３…流入口、３２，５２，２４３…液出口となる孔、２５１…流出口となる孔、４１，２５３…注入口、４２，２５４…注出口、Ｐ…熱交換流路、Ｐ１…管空間、Ｐ１１…第一空間、Ｐ１２…第二空間、Ｐ２…フランジ隙間、Ｐ２１…注入隙間、Ｐ２２…注出隙間、Ｐ３…連通空間、Ｑ…被熱交換流路、Ｑ１…外流路、Ｑ２…内流路、Ｑ３…連通流路、Ｑ４…第一中間流路、Ｑ５…第二中間流路

Claims (3)

1. 本体部と、該本体部の内部に挿入されて取り付けられるグラスライニング製熱交換器用ユニットとを備え、
   前記本体部は、被熱交換物を流入するための流入口を備え、
   前記グラスライニング製熱交換器用ユニットは、円筒形状の外管と、該外管の内径よりも小径で軸線が外管の軸線に沿うように外管の内部に挿通された円筒形状の内管と、外管の一端部と内管の一端部とを連結する連結部と、前記流入口から流入した被熱交換物を流出させるための流出口とを備え、
   前記流入口および流出口を連通する被熱交換流路と、該被熱交換流路を流通する被熱交換物と熱交換する熱交換物が流通する熱交換流路とを備え、
   本体部およびグラスライニング製熱交換器用ユニットにおいて前記被熱交換物と接触する面にはグラスライニングが施されており、
   前記熱交換流路は、内管と外管との間に配置され、
   前記被熱交換流路は、本体部と外管との間にあって本体部又は外管の軸線方向に沿った筒形状の外流路を備えると共に、前記内管の内部空間であって外流路の軸線方向に沿い外流路と他端部同士で連通した内流路を備え、
   内管の外面と外管の内面の間の管空間を仕切る仕切板が設けられ、該仕切板は、前記管空間に挿入されて、熱交換物が内部へ注入される注入側と熱交換物が内部から注出される注出側とに熱交換流路を仕切るよう構成されていることを特徴とするグラスライニング製熱交換器。
2. 前記グラスライニング製熱交換器用ユニットは、前記外管の他端部と前記内管の他端部とを連結せずにそれぞれ自由端となるように外管と内管と連結部とが組み付けられ、外管の他端部に外フランジ部と、内管の他端部に内フランジ部とを備え、
   前記外フランジ部の表面と、前記内フランジ部の裏面との間にフランジ隙間が設けられ、
   前記仕切板は、前記フランジ隙間を仕切る隙間仕切部を備え、
   該隙間仕切部は、前記内フランジ部に取り付けられる内側部と前記外フランジ部に取り付けられる外側部とを備え、内側部と外側部とは、幅方向において一部重なり合うように配置されて、互いに対向した状態で幅方向に相対変位可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のグラスライニング製熱交換器。
3. 前記グラスライニングを施した後に、グラスライニングが施された面以外の部分を溶接することにより、自由端となっている外管の他端部と内管の他端部とが連結されていることを特徴とする請求項２に記載のグラスライニング製熱交換器。

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