JPH06174385A

JPH06174385A - 熱交換装置

Info

Publication number: JPH06174385A
Application number: JP4282261A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Atsumi; 庄一渥美
Original assignee: American Screw Press Inc
Current assignee: American Screw Press Inc
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1994-06-24
Also published as: FI923608A0; NO923811D0; EP0536098A1; NO923811L; CA2075578A1; US5165471A; FI923608A

Abstract

(57)【要約】【目的】回転式熱交換装置から加熱または冷却流体を除
去する装置を提供するものとする。【構成】長手方向の軸線６を有するシェル室１３と、蒸
気のような熱交換流体をシェル１に導入する入口手段７
と、軸線６に沿って延びるシャフト３とを備えている。
シャフト３はシャフト室２９を画定するように少なくと
も一部が中空となっている。装置は更に、少なくとも１
組の集合部材１９、２１を有するとともに、一般には数
組のかかる部材３１、３３を有する。各組の集合部材
は、軸線６を中心に互いに整合して回転するように取着
された第１の集合部材を有する。第１の集合部材１９
は、シェル１の内面から半径方向内方へ延び、第２の集
合部材は、各組の第１および第２の集合部材が両者間に
集合スペ−ス２０を画定するように第１の円周方向へ第
１の集合部材から離隔して配置されている。各集合スペ
−ス２０は、シェル１の内面に隣接して第２の集合部材
２１においてシェル室１３と連通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気加熱式ねじプレス
のような回転式熱交換装置からの流体を加熱しまたは冷
却するための方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】乾燥ドラムあるいは加熱式ねじプレスを
はじめとする数多くの熱交換装置は、内部に噴射される
蒸気を使用して回転体を加熱し、該回転体を処理材料と
接触させる。かかる処理においては、蒸気は装置内で凝
縮し、凝縮液は回転体内に残留する。従って、この凝縮
液は、何らかの方法で除去しなければならない。

【０００３】蒸気加熱式ねじプレスまたはドラムに存在
する凝縮液の量を最小にするのが有利である。熱交換器
の効率は、凝縮液の量を最小にすることだけにより、高
くすることができる。従って、熱交換装置から凝縮液だ
けを除去するとともに、凝縮していない蒸気がシェルま
たはドラムから出るのを防止することが所望される。逃
げる蒸気は、交換器の効率を低下させるからである。

【０００４】更にまた、蒸気入口と凝縮液出口を配設す
ることにより、装置の構造を著しく複雑にしたり、他の
問題を引き起こすべきではない。例えば、装置の回転素
子は通常、素子の一端に取着されたシャフトにより駆動
されなければならない。従って、他端において蒸気を導
入するとともに、凝縮液を除去するのが望ましい。しか
しながら、蒸気循環系は、蒸気が回転部材の軸線方向に
沿って両端まで完全に循環するようにすべきであり、し
かも蒸気の入口および出口端部から離隔したこれらの部
分から凝縮液を有効に除去するようにすべきである。

【０００５】かかる作用を行なわせるために種々の構成
が提案されている。

【０００６】サト(Sato)の米国特許第３、９３９、７６
３号には、テーパが付された中空のシェルと凝縮液除去
系とを備えた回転ねじプレスが開示されている。蒸気
は、ねじドラムの小さい端部に配設された蒸気入口から
回転カップリングを介して一部がシャフトに流れる。蒸
気は、シャフトから出て中空のシェルに入る。冷却され
た蒸気は、ねじドラムの反対側端部において排出され
る。蒸気はシャフトに入り、ドラムを流れ出てドラムの
外部にある蒸気トラップにより集められる。シャフトは
実質上中実であり、特に、シャフトの両端に配置された
入口熱交換流体導管と出口熱交換流体導管との間では中
実である。

【０００７】ソルハイム(Solheim) の米国特許第２，８
８３，１６３号には、中空の螺旋状ねじ山により包囲さ
れた中空のシリンダを有する回転式熱交換器が開示され
ている。各ねじ山の内側の室は、仕切りプレートにより
半分に分割されている。蒸気はねじ山に直接入り、ねじ
山を加熱するとともに材料を包囲し、凝縮する。凝縮液
は、仕切りプレートが略垂直位置へ回転するまでねじ山
の中に集まる。仕切りプレートにより捉えられた凝縮液
は、シリンダとねじ山との間を延びるスタブパイプを介
して中空のシリンダに流れ込む。シリンダ内の凝縮液
は、サイホンパイプにより排出される。

【０００８】ディックス(Dix) の米国特許第１，９０
０，１６６号には、液体を中空のドラムまたはシリンダ
から排出するベーン(vane)が開示されている。フィンが
凝縮液の出口に最も接近したドラムの端部に配設されて
いる。ドラムが回転すると、フィンが液体をドラムの周
囲からドラムの端部の中心にある開口へ案内する。この
開口は、凝縮液の出口に直接接続されている。即ち、液
体は、ドラムの底部からすくい上げられ、排出パイプへ
直接流れ込む。

【０００９】メイヤ(Mayer) の米国特許第１，８３７，
５６２号にも、液体を中空のドラムから排出するベーン
が開示されている。このベーンは、凝縮液をドラムの底
部からすくい上げ、蒸気の入口とは反対側の端部のドラ
ムの中心に配設された開口に向けて凝縮液を移動させ
る。凝縮液は、凝縮液の出口の外部を直接流れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、凝縮
液を有効に除去することができる熱交換装置を提供する
ことにある。

【００１１】本発明の別の目的は、蒸気の逃げを実質上
阻止することにより作動効率を高めることができる熱交
換装置を提供することににある。

【００１２】本発明の更に別の目的は、装置の構造を実
質上複雑にすることなく、かつ、蒸気を逃がすことな
く、凝縮液を有効に除去することができる熱交換装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、熱交換
装置が提供されている。この装置は、シェル室を画定す
るとともに、内面と外面とを有し、しかも第１および第
２の端部と、該端部間を延びる略水平な長手方向の軸線
とを有することにより前記軸線に沿った軸線方向と、前
記軸線と交差する半径方向と、前記軸線を中心とする円
周方向とを画定する中空シェルと、熱交換流体を前記シ
ェル室に導入する入口手段と、前記長手方向の軸線に沿
って延びるとともに少なくとも一部が中空であり、か
つ、前記軸線に隣接してシャフト室を画定するシャフト
と、前記シェル室内に配置された少なくとも１組の集合
部材とを備え、該集合部材の組は第１および第２の半径
方向および軸線方向に延びる集合部材を有し、該集合部
材は前記軸線を中心に互いに整合して回転するように取
着され、前記第１の集合部材は前記シェルの前記内面か
ら半径方向内方へ延び、前記第２の集合部材は対応する
組の第１の集合部材との間に前記シェルの前記内面と隣
接する前記シェル室と連通する集合スペースを画定する
ように第１の集合部材から第１の周方向へ離隔して配置
され、前記集合部材が前記第１の周方向に回転すると前
記シェル室内の液体が前記集合スペースに入るようにな
っており、更に前記集合スペースが前記軸線の上方にあ
るときに前記集合スペース内の液体が前記シャフト室内
へ下方へ流れるように前記集合スペースから前記シャフ
ト室へ達する半径方向に延びる通路を画定する手段と、
液体を前記シャフト室から除去する排出手段とを備える
ことを特徴とする構成に係る。

【００１４】

【作用】上記のように、本発明の熱交換装置は、内面と
外面とを有するシェル室を画定する中空のシェルを備え
ている。シェルは第１と第２の端部を有するとともに、
これらの端部間を延びる略水平な長手方向の軸線を有し
ている。かくして、シェルは、軸線に沿った軸線方向
と、軸線を横切る半径方向と、軸線を中心とする円周方
向とを画定する。熱交換器は更に、蒸気のような熱交換
流体をシェルに導入する入口手段と、長手方向の軸線に
沿って延びるとともにシャフト室を画定するように少な
くとも一部が中空となっているシャフトとを有するのが
望ましい。

【００１５】装置はまた、少なくとも１組の集合部材を
有するとともに、多くの場合、数組のかかる部材を有す
る。各組の集合部材は、軸線を中心に互いに一体的に回
転するように取着された、第１および第２の径方向およ
び軸線方向に延びる集合部材を有している。第１の集合
部材はシェルの内面から半径方向内方へ延び、第２の集
合部材は、各組の第１および第２の集合部材が相互間に
集合スペースを画定するように第１の周辺方向へ第１の
集合部材から離隔して配置されている。各集合スペース
は、シェルの内面に隣接する第２の集合部材においてシ
ェル室に連通している。

【００１６】集合部材を第１の周方向へ回転させると、
室内の液体は各集合スペースに入る。熱交換器はまた、
各集合スペースからシャフト室へ略半径方向内方へ延び
る通路を画定する手段を備えている。かくして、各集合
スペース内の液体は、集合スペースが軸線の上方にきた
ときにシャフト室内を下方へ流れる。排出手段は、液体
をシャフト室から除去する作用を行なう。

【００１７】シェルは、長手方向の軸線を中心に回転す
るように取着され、集合部材はシェルとともに回転する
ようにシェル内に固定して取着されるように構成するの
が望ましい。かくして、シェルが回転すると、シェル内
の凝縮液のような液体は有効に除去される。好ましく
は、中空シャフトはまた、長手方向の軸線を中心に回転
するように取着され、シェルおよび集合プレートととも
に回転するようにシェルに固定して連結される。

【００１８】流体除去系はまた、集合スペースが軸線の
下方にきたときに液体が中空シャフトから集合スペース
へ流れるのを防止する手段を備えることができる。これ
は、中空のシャフトの内部へ半径方向内方へ突出する管
状の立て管を備えることが好ましい。

【００１９】第１および第２の集合部材は、略半径方向
の面内に配置されかつシャフトからシェルへ向けて外方
へ延びる略平面状のプレートとすることができる。第１
の集合プレートはシャフトと中空シェルの内面との間を
延び、第２の集合プレートはシェルの内面から半径方向
内方へ離隔した外縁へシャフトから外方へ延びることに
より、各第２の集合プレートの外縁とシェルの内面とが
協働して開口を形成するように構成するのが好ましい。

【００２０】シェルの内面は、軸線を中心に回転する面
の形態をなすことができるとともに、第２の端部よりも
第１の端部において大きい直径を有するように構成する
ことができる。このように構成することにより、シェル
内の凝縮液は第１の即ち大きい径の端部に集まるように
なる。組をなす集合部材は、シェルの第１の端部に隣接
して第１のグループの１つ以上の組を含む。シャフト室
は、シャフト内の閉止端部からシェルの第２の端部に隣
接した開放端部へ延びる細長い軸線方向へ延びる孔とす
ることができ、排出手段は孔の開放端部を介して液体を
除去する手段を有するのが望ましい。流体入口手段は、
蒸気のような凝縮性の熱交換流体を第２の端部に隣接し
た室の空間に導入する手段を有することができる。かく
して、熱交換流体を導入することができ、凝縮液は室の
第２の端部において除去することができる。好ましく
は、シェルは、シェルの第１の端部においてシャフトに
連結されたモータその他の適宜の装置により回転駆動さ
れる。シェルおよび第１の端部に隣接する集合スペース
内で形成される凝縮液は、第１のグループの集合プレー
トにより集められ、シャフト室即ち孔に導かれ、第２の
端部へ戻されて除去される。流体除去系はまた、シャフ
トから第１の端部と第２の端部との間の室の内面へ延び
る壁を含むことができ、この壁は各集合スペースの境界
を定める作用を行なう。壁は、シェルの内面に隣接しか
つシェルの周囲に沿って互いに離隔する複数の開口を画
定し、熱交換流体が軸線方向へ流れることができるよう
にしている。組をなす集合部材は更に、壁とシェルの第
２の端部との間に配置された少なくとも１組のかかる部
材からなる第２のグループを含むことができる。

【００２１】流体入口手段は、シェルの第２の端部から
シャフト内を共軸に即ち軸線を共通にして延びるととも
に、シェル室と連通する取り入れ通路と、室の外部に配
置されかつ取り入れ通路に接続された流体入口とを備え
ることができる。好ましくは、取り入れ通路はシャフト
室と連通し、排出手段は取り入れ通路内を軸線を共通に
して延びかつシャフト室内を延びるサイホン導管を有し
ている。サイホンチップチューブは、一端がサイホン導
管に接続され、他端がシャフト室内を下方に延びてお
り、軸線を中心に回転しないように固定されている。こ
のように構成することにより、シャフト室即ち孔内で集
められた凝縮液は、蒸気が逃げないようにシールされ
る。

【００２２】かかる構成上の特徴を有する本発明の装置
は、ねじプレス装置において特に有効に作用する。かく
して、シェルは外面に共軸をなして配設された螺旋状の
ねじ山を備えることができ、装置はねじ山とシェルとを
包囲するように、シェルと略共軸をなして配置された両
端部を有する略管状のハウジングを備えることができ
る。ハウジングの一端に隣接しかつハウジングとシェル
との間で材料物質を導入する取り入れ手段を、ねじ山と
係合するように配設することができる。更に、ハウジン
グの他端に隣接して物質を排出する手段と、シェルを回
転する駆動手段とを備えることができる。シェルの外面
にはテーパを付すのが好ましい。

【００２３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係るねじプレス
装置の全体構成を示す。孔あき壁５１を有する管状で、
略円筒状のハウジング４９には、一端に入口ポート５３
と、反対側端部に出口ポート５４が配設されている。長
手方向の軸線６を有する細長い中空のねじシェル１が、
該シェルの長手方向の軸線がハウジングの軸線と整合す
るように、ハウジング４９内に配設され、シェルとハウ
ジングは協働して環状の空間６７を画定している。シェ
ル１は、出口ポート５４に隣接して配置された第１の端
部９１と、入口ポート５３に隣接して配置された第２の
端部９２とを有している。シェル１は、環状空間６７の
横断面積が入口ポート５３から出口ポート５４へかけて
徐々に減少するように、第１の端部９１付近が比較的大
きな外径に、第２の端部９２付近が小さい外径に形成さ
れている。螺旋状のねじ山４７がシェル１の外面に固着
され、環状空間６７内をシェルと略共軸に延びている。
シャフト３がシェル１に固定連結され、長手方向の軸線
６に沿ってシェルを介して延びている。シャフトとシェ
ルは、軸線を中心に回転するように、ベアリング６３お
よび６５により支持されている。シャフト３は、ハウジ
ング４９から外方へそれぞれ延びる第１の端部９３と第
２の端部９４とを有している。シェル１の大径の第１の
端部９１に隣接するシャフト３の第１の端部９３は、回
転駆動装置６１に連結されており、該駆動装置は、シャ
フトとシェルを軸線６を中心に所定の方向に回転させる
ように配設されたモータと歯車列（図示せず）を含むこ
とができる。

【００２４】動作においては、木材パルプあるいはスラ
ッジのような脱水しようとする材料物質を、入口ポート
５３を介して環状スペース６７に導入し、シェルおよび
ねじ山を回転させることにより出口ポート５４へ向けて
移動させる。物質は、出口ポートへ向けて移動するにつ
れて、徐々に圧縮され、材料に含まれる水その他の液体
はハウジングの壁の孔５１を介して押し出される。処理
された固形物質は、出口ポート５４を介して排出され
る。蒸気入口７と凝縮液出口４５が、回転連結体９５に
設けられている。連結体９５は、ハウジング４９の外側
にシャフト３の第２の端部９４に隣接して、固定しかつ
回転しないように取着されている。

【００２５】以下において詳細に説明するように、蒸気
入口７と凝縮液出口４５は、シャフト３を介してシェル
１の内部と連通している。蒸気入口７は、蒸気入口制御
弁７７を介して蒸気源８に接続されている。蒸気源８
は、ボイラ、公共の蒸気接続源などとすることができ
る。凝縮液出口４５は、排出制御弁９７を介して排水管
に接続されている。動作においては、蒸気源８からの蒸
気はシェル１に通され、凝縮することにより、シェルと
環状空間６７内の材料とを加熱する。得られた凝縮液
は、出口４５を介して放出される。以下において更に説
明するように、シェルとシャフトの内部構成素子とによ
り、蒸気はシェル全体に確実に循環され、凝縮液はシェ
ルの内部から確実に除去される。

【００２６】図２に明瞭に示すように、シェル１は、長
手方向の軸線６を中心に回転する面の形態を概ねなす比
較的薄い周壁を有している。本明細書においては、方向
は、長手方向の軸線６を基準にして説明されている。即
ち、「軸線方向」("axial")および「軸線方向に」("axi
ally") なる語は、長手方向の軸線と平行な方向を云う
ものと解されるべきであり、一方、「半径方向」("radi
al")および「半径方向に」("radially")なる語は、この
軸線を横断する方向を云うものと解されるべきである。
また、「半径方向内方」("radially inward") なる語は
軸線６へ向かう方向を云い、「半径方向外方」("radial
ly outwardly")なる語は軸線６から離れる方向をいう。
「周」("circumferential") 方向は、矢印５７（図３）
により示される方向のように軸線６を中心とする方向を
いう。

【００２７】シェル１の第１の端部９１に隣接したシェ
ル１の円筒部は、一定の内径および外径を有している。
シェルの截頭円錐部が、円筒部から第２の端部９２へ延
びており、内径および外径が第２の端部９２へ向けて徐
々に減少するように内向きにテーパが付されている。シ
ェル１は、シェルの第１および第２の端部においてディ
スク状の端部プレート即ち壁４および５によりシャフト
３に固定して支持されている。端部プレート４および５
は、シェルの端部をシールすることにより、シェルと端
部プレートは協働して内部室を包囲している。

【００２８】シャフト３は、端部どうしがフランジジョ
イント２４および１５により互いに固着連結された３つ
の円筒部材１２、１４および９６からなる。部材１２の
一部は、シェル１の外側に延び、シャフトの第１の端部
９３を形成している。部材１２のこの部分は、実質上中
実である。室１３に配置されている大形の部材１２の他
の部分には、軸線方向に延びる短い盲孔２７が形成され
ている。部材１４は、室１３内に全体が配置されたパイ
プであり、部材１２の孔２７と連通する内部孔２９を有
することにより、孔２７と２９は、協働して、軸線６を
包囲する軸線方向に延びるシャフト室を構成している。
シャフト室は、シェルの第１の端部９１に隣接して配置
されている閉塞端部と、シェルの第２の端部９２に隣接
して配置された開放端部１８とを有している。シャフト
室の開放端部１８に隣接した孔２９は、シャフト室の閉
塞端部に隣接する孔２７よりも実質上大きい内径を有し
ている。漏斗状の通路２５が、シャフトの外面から孔２
７へ部材１２内を略半径方向に延びるように配設されて
いる。

【００２９】３つの管状漏斗即ち立て管３７が部材１４
の外面から孔２９内へ部材１４の壁を介して延びるよう
に配設されている。長手方向の軸線６と孔２９内へ延び
る漏斗３７の半径方向の最内側端部との間の距離は、長
手方向の軸線６と部材１４の内面との間の距離よりも短
く形成されている。即ち、軸線６から漏斗３７の最内側
端部までの距離は、孔２９の半径よりも小さくなってい
る。３つの漏斗は、軸線方向に互いに離隔して配置され
ている。更に、３つの漏斗は、図４に明瞭に示すよう
に、軸線６を中心に１２０°の等間隔で円周方向に離隔
して配置されている。

【００３０】シャフト３の残りの部分は、管状の中空円
筒部材９６から形成されており、該部材は、長手方向の
軸線６に沿って配置されかつシャフトの第２の端部を画
定している。部材９６は、ジョイント部１０において部
材１４に固定連結されている。部材９６の外径は、部材
１４の外径よりも小さく形成されている。部材９６は、
軸線方向へ延びる蒸気導路即ち孔９を画定しており、該
孔９はシャフト室の開放端部１８において孔２９に開口
しかつシャフト３の第２の端部９４まで延びている。複
数の孔１１が、室１３内においてシェルの第２の端部に
隣接して部材９６の壁を介して半径方向へ延びて配設さ
れ、蒸気導路即ち孔９が孔１１を介して室１３と連通し
ている。蒸気導路９は、孔２９よりも小さい内径に形成
されている。

【００３１】シャフト３の第２の端部には、部材９６が
従来の回転自在のシール素子（図示せず）により連結体
９５に回転自在に連結され、上記導路即ち孔９が蒸気入
口７と連通している。連結体９５とのシール素子は、シ
ャフトが回転しているときに流体を固定した蒸気入口７
からシャフト部材９６の孔９に導くことができる通常の
回転連結素子とすることができる。蒸気導路９内に軸を
共通にして配置されているのは、サイホンパイプ４３で
ある。サイホンパイプ４３は、シャフト部材９６に取着
され、シャフト部材９６とともに回転することができる
ようになっている。サイホンパイプ４３は、該サイホン
パイプの内部が凝縮液出口と連通するが、蒸気入口７と
は連通しないように回転自在のシール（図示せず）によ
り連結体９５に連結されている。蒸気入口７と凝縮液出
口４５は、互いに隔絶して配設されている。

【００３２】サイホンパイプ４３は、孔２９内へ軸線方
向に延びている。管状のサイホンチップ(tip) ４１が、
孔２９内に配置されているサイホンパイプ４３の端部に
取着されている。サイホンチップ４１は、サイホンチッ
プの半径方向最外側端部が孔２９の壁からわずかに内側
に配置されるようにして、サイホンパイプ４３から半径
方向外方へ延びて形成されている。サイホンチップは、
軸線６を中心にパイプ４３に対して回転自在となってい
る。従って、サイホンチップ４１は、図２に示す位置に
実質上保持され、サイホンパイプ４３が回転するにも拘
らず、孔２９内において下方を向いたままとなる。管状
のサイホンチップは、サイホンパイプ４３の内部と連通
している。

【００３３】略平坦なディスク状の壁９７が、シャフト
３のフランジジョイント２４から共軸をなす部分に隣接
したシェル１の円筒部へ半径方向外方へ延びるように配
設されている。壁９７は、シャフト３の周囲を円周方向
へ延びている。図３に明瞭に示すように、壁９７は、シ
ェル１の内面との接合部において開口９８が形成されて
おり、これらの開口は周方向に互いに離隔して配設され
ている。同様の開口７８を有する同様の壁９７が、フラ
ンジジョイント２４からシェル１の截頭円錐部へ延びて
配設されている。周方向に離隔して開口３６（図４）が
形成されている同様の壁３５が、シャフト部材１４の外
部からシェル１の截頭円錐状部へ延びるように配設され
ており、別の壁１６がフランジジョイント１５とシェル
との間に延びている。壁１６にも、シェルとの接合部に
開口が形成されている。

【００３４】室１３内にシェルの第１の端部９１に隣接
して配設されているのは、平坦で、略平面をなす第１お
よび第２の集合プレート１９および２１であり、図２お
よび図３に図示されている。集合プレート１９および２
１は、端部プレート４から壁９７およびジョイント２４
まで軸線方向に延びている。図３に示すように、第１の
即ち「長い方の」集合プレート１９は、シャフト３の外
面に固着された内側縁からシェル１の内面に固着された
外側縁まで半径方向に延びている。

【００３５】第１の即ち「短い方の」集合プレート２１
は、シャフト３から半径方向外方へ延びているが、シェ
ル１の内面には到達していない。短い方の集合プレート
２１の内側縁部はシャフト３の外面に取着され、かつ、
該集合プレートの外側縁はシェル１の内面から半径方向
に離隔して配置され、短い方のプレートとシェルは協働
して両者間に開口２２を画定している。短い方の集合プ
レート２１はまた、矢印５７で示す第１の円周方向へ長
い方の集合プレート１９から前方へ離隔配置されてい
る。（図３に示すように時計廻り方向である）この方向
は、使用時におけるシャフトおよびシェルの回転方向と
対応するものである。即ち、短い方のプレート２１は、
装置の回転方向に長い方のプレート１９から前方に離隔
して配置されている。これらのプレートのシャフト３と
の交点間の周方向の距離は、軸線６において角度の頂点
を有する角度として表わすことができる。好ましくは、
短い方の集合プレート２１は、長い方の集合プレート１
９およびシャフト３よりも周方向５７へ約９０°前方に
ある。しかしながら、長い方のプレートと短い方のプレ
ートとの間の周方向の間隔は、約１２０°よりも大きく
すべきではない。離隔配置されている集合プレート１９
および２１は、壁４、壁９７およびシャフト３と協働し
て、開口２２を介してシェルの内部空間１３と連通する
集合スペース２０を画定している。通路２５はスペース
２０に開口し、集合スペース２０を孔２７と接続してい
る。

【００３６】別のグループの集合プレートが、壁７９と
３５との間を軸線方向に延びている。図４に示すよう
に、このグループの集合プレートは、３組のプレートを
備え、各グループは第１の即ち長い方のプレート３１と
第２の即ち短い方のプレート３３とを有している。長い
方の集合プレート３１は半径方向に延長し、一方の縁部
がシャフト３の外面に固着され、他方の縁部はシェル１
の内面に固着されている。短い方の集合プレート３３も
半径方向に延びており、一端がシャフト３の外面に固着
されている。しかしながら、各短い方の集合プレート３
３は、上記した短い集合プレート２１と同様に、シェル
１の内面から半径方向に離隔して終端している。

【００３７】各短い方の集合プレート３３は、対応する
長い方の集合プレート３１から第１の周方向５７の前方
へ離隔して配置されている。例えば、短い方のプレート
３３’は、長い方の集合プレート３１’の９０°前方に
ある。各組のプレート３１と３３は、シャフト３と壁７
９および３５と協働して、くさび形の集合スペース３４
を画定している。かかる各集合スペースは、短い方のプ
レートとシェル１との間の開口においてシェル室１３の
周囲部分と連通している。この場合にも、各組のプレー
ト３１および３３のシャフト３との交点間の周方向の間
隔は変えることができるが、約１２０°よりも大きくす
べきではない。更に、長い方の集合プレート３１と短い
方の集合プレートは、シャフト３の外面の周囲に周方向
に交互する態様で配設され、集合スペース３４が軸線６
を中心に等間隔即ち１２０°の間隔で配置されている。

【００３８】各漏斗３７は、各短い方の集合プレート３
３と対応する長い方の集合プレート３１との間に開口を
有している。かくして、各集合スペース３４は、１つの
漏斗３７を介してシャフトの孔２９と連通している。

【００３９】材料物質を脱液する場合には、処理しよう
とする材料は、入口ポートを介して供給され、回転駆動
装置６１がシャフトを回転するにつれて環状空間６７に
供給される。材料は、環状スペース６７を介して軸線方
向に押され、圧縮される。材料は圧縮されるにつれて、
液体が材料から絞り出され、ハウジングの孔５１を介し
て流れる。処理された固形の材料は、放出開口５４を介
してハウジング４９から出る。

【００４０】この処理の際に、蒸気源８からの蒸気が蒸
気入口７に入り、回転連結体９５を介して蒸気導路９へ
流れる。供給される蒸気の多くは、孔１１を介して第２
の端部に隣接するシェル室１３の中を外方へ導かれる。
導路９内の蒸気の残りは、シャフト３の下方を更に移行
し、シャフト室即ち孔２９に入る。この蒸気はまた、漏
斗３７を介して外方へ流れることにより室１３に入る。
室１３内の蒸気は、壁１５、３５および９７の孔１６、
３６、７８および９８をそれぞれ通過することにより、
室を介して軸線方向へ流れる。蒸気はシェル１とねじ山
を加熱する。

【００４１】蒸気がシェル１を加熱すると、蒸気は凝縮
し、シェル１の底部に凝縮液１７のプールを形成する。
シェル１の内径はシェルの第１の端部９１に隣接する部
分が大きいので、シェルの内面は第１の端部付近が低く
なっている。従って、プールされた凝縮液は、シェル１
の第１の端部付近に集まる。

【００４２】プールされた凝縮液１７は、２つのグルー
プの集合プレートにより室１３から取り出される。図３
に示すように、集合プレート１９と２１は、円周回転方
向５７へシェル１およびシャフト３とともに回転する。
短い集合プレート２１は、シェル１には達していないの
で、シェルはプレート２１を通過し、凝縮液１７により
回転される。即ち、プールされた凝縮液は、集合スペー
ス２０がシャフトとシェルの回転により装置の底部に瞬
間的に位置すると、開口２２を介して集合スペース２０
に入る。一方、長い方の集合プレート１９は、集合プレ
ート１９とシェル１との交点において凝縮液１７の通過
をブロックする。集合プレート１９が回転すると、凝縮
液１７をシェル１の頂部へ向けて凝縮液１７を給送す
る。プレート１９および２１と集合スペース２０が図３
に示す位置にくると、凝縮液は通路２５の上方のスペー
スにおいてプール２３を形成する。凝縮液は、集合プレ
ート１９および２１と、リング２４と、壁９７と、プレ
ート４とにより所定の位置に瞬間的に保持される。この
凝縮液２３は、次に、通路２５および孔２７へ下方へ流
れる。凝縮液は、孔２７に沿って軸線方向へ流れ、孔２
９へ素早く排出される（図２）。従って、盲孔２７に
は、感知できるような凝縮液の蓄積は生じない。かくし
て、回転が継続して通路２５が軸線６の下に位置したと
きに、孔２７から集合スペースへの逆流は実質上生じな
い。

【００４３】第２のグループの集合プレート３１と３３
も、図４に示すように、シェル１の底部に集められた凝
縮液１７を除去する。シャフト３とシェル１が円周回転
方向５７に回転すると、各短い方の集合プレート３３は
凝縮液１７の上を通過し、対応する長い方の集合プレー
ト３１が凝縮液を集め、この液をシェルの頂部へ向けて
給送する。かくして、凝縮液は各集合スペース３４が軸
線６の下方の底部に瞬間的に位置すると、各集合スペー
ス３４に入る。集合スペース３４が軸線６の上方にくる
と、凝縮液は関連する漏斗３７の開口の上方にプールを
形成し、この漏斗を介して孔即ちシャフト室２９内へ下
方へ導かれる。蒸気導路９の内径は孔２９の内径よりも
小さいので、凝縮液は開口１８を介して蒸気導路へ軸線
方向に流れることはなく、孔２９内にプール３９として
蓄積する。

【００４４】シャフト室２９に存在する凝縮液３９は、
サイホンチップ４１およびサイホンパイプ４３を介して
除去される。シャフト３はシェル１と比較して径が小さ
いので、凝縮液３９はサイホンチップ４１を凝縮液に継
続して浸漬状態に保持することができるように十分な深
さとなっている。かくして、蒸気が凝縮液とともに排出
されることはない。シャフト室２９内の蒸気の圧力によ
り、凝縮液はサイホンパイプ４３を介して上方へ押さ
れ、出口４５から押し出される。サイホンチップ４１は
凝縮液３９内に浸漬保持されているので、凝縮液は各回
転ごとに１度または数回連続して排出される。このよう
な凝縮液の連続除去により、蒸気をねじシェル内に安定
して連続的に供給することができる。

【００４５】漏斗即ち立て管３７は、凝縮液が孔２９か
ら集合スペース３４およびシェル室１３へ逆流するのを
防止する。各漏斗即ち立て管が装置の回転により軸線６
の下方にくると、立て管の半径方向の最内端部は孔２９
内にプールされた凝縮液３９から上方へ突出する。

【００４６】上記した装置は、従来の材料から容易に構
成することができる。どのような材料が使用されるか
は、処理されるべき物質による。装置は簡単であり、強
固であり、かつ、保守が容易である。特に、駆動端部即
ち第１の端部に中実のシャフト部を使用すると同時に、
装置の残りの部分に中空のシャフトを使用することがで
きるので、駆動手段とシェルとの連結を強固なものとす
ることができる。集合プレートによりシェルを補強する
ことができる。回転連結体９５は駆動手段から離隔した
装置の端部に配置されているので、保守の際に容易にア
クセスすることができる。

【００４７】以上の説明から明らかなように、上記した
構成に種々の修正を行なうことができる。かくして、数
の異なる集合プレートを使用することができる。例え
ば、ただ１つのグループの集合プレートをシェルの軸線
方向全体に亘って延びるように配設することができる。
また、集合部材は平面を有するプレート状素子である必
要はなく、湾曲した部材とすることもできる。更に、集
合部材は、軸線と正確に平行して延びるように配設する
必要はない。集合部材は、軸線方向に延びていることだ
けが必要であり、各集合部材は軸線方向へ互いに離隔し
て配設された２つの端部を有するものであれば足りる。
同様に、集合部材は、半径方向に正確に延びることは必
ずしも必要ではない。しかしながら、集合部材が平面を
有するプレートである上記した構成によれば、構造を簡
単かつ安価なものとすることができる。

【００４８】好ましい実施例では、ねじプレス内に凝縮
液除去系が配設されているが、この系は、回転式熱交換
器、特に、円筒ドラムに使用することもできる。

【００４９】上記した構成に関するこれらのおよび他の
修正と組み合わせを、特許請求の範囲に記載の本発明か
ら逸脱することなく利用することができるので、好まし
い実施例に関する上記説明は、特許請求の範囲に記載の
本発明を限定するものではなく、例示として解されるべ
きである。

【００５０】

【発明の効果】本発明の熱交換装置は、以上のように構
成されているので、装置の構造を複雑にすることなく、
しかも蒸気を装置から無駄に逃がすことなく、装置にお
いて形成された凝縮液を有効に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るねじプレスの一の実施例を示す部
分概略断面図である。

【図２】本発明に係るねじプレスの別の実施例を示す部
分断面図である。

【図３】図１の３−３線断面図である。

【図４】図１の４−４線断面図である。

【符号の説明】

１ねじシェル３シャフト４端部プレート５端部プレート６軸線７蒸気入口８蒸気源９蒸気導路即ち孔１０ジョイント部１１孔１２シャフト円筒部材１３内部室１４シャフト円筒部材１５フランジジョイント１６壁１７凝縮液１８開放端部１９集合プレート２０集合スペース２１集合スペース２２開口２３凝縮液のプール２４フランジジョイント２５漏斗状通路２７盲孔２９内部孔３１集合プレート３３集合プレート３４集合スペース３５壁３６開口３７立て管即ち漏斗３９凝縮液のプール４１サイホンチップ４３サイホンパイプ４５凝縮液出口４７ねじ山４９ハウジング５１孔あき壁５３出口ポート６１回転駆動装置６３ベアリング６５ベアリング６７環状空間７７制御弁７８開口７９壁９１第１の端部９２第２の端部９３第１の端部９４第２の端部９５回転連結体９６シャフトの円筒部材９７壁９８開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シェル室を画定するとともに、内面と外
面とを有し、しかも第１および第２の端部と、該端部間
を延びる略水平な長手方向の軸線とを有することにより
前記軸線に沿った軸線方向と、前記軸線と交差する半径
方向と、前記軸線を中心とする円周方向とを画定する中
空シェルと、熱交換流体を前記シェル室に導入する入口
手段と、前記長手方向の軸線に沿って延びるとともに、
少なくとも一部が中空であり、かつ、前記軸線に隣接し
てシャフト室を画定するシャフトと、前記シェル室内に
配置された少なくとも１組の集合部材とを備え、該集合
部材の組は第１および第２の半径方向および軸線方向に
延びる集合部材を有し、該集合部材は前記軸線を中心に
互いに整合して回転することができるように取着され、
前記第１の集合部材は前記シェルの前記内面から半径方
向内方へ延び、前記第２の集合部材は対応する組の第１
の集合部材との間に前記シェルの前記内面と隣接する前
記シェル室と連通する集合スペースを画定するように第
１の集合部材から第１の周方向へ離隔して配置され、前
記集合部材が前記第１の周方向に回転すると前記シェル
室内の液体が前記集合スペースに入るようになってお
り、更に前記集合スペースが前記軸線の上方にあるとき
に前記集合スペース内の液体が前記シャフト室内へ下方
へ流れるように前記集合スペースから前記シャフト室へ
達する半径方向に延びる通路を画定する手段と、液体を
前記シャフト室から除去する排出手段とを備えることを
特徴とする熱交換装置。
【請求項２】前記シェルは前記長手方向の軸線を中心
に回転するように取着され、前記集合部材は前記シェル
とともに回転するように前記シェル内に固定して取着さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記シャフトは前記長手方向の軸線を中
心に回転するように取着されかつ前記シェルおよび前記
集合部材とともに回転するように前記シェルに連結され
ていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】前記集合スペースが前記軸線の下方にき
たときに流体が前記シャフト室から前記集合スペースへ
流れるのを防止する逆流防止手段を更に備えることを特
徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】前記逆流防止手段は前記集合スペースと
連係する管状の立て管を備え、該管状の立て管は前記集
合スペースと連通する外端と前記シャフト室と連通する
内端とを有し、前記立て管の前記内端は前記シャフト室
の中へ半径方向内方へ突出していることを特徴とする請
求項４に記載の装置。
【請求項６】前記各部材は略半径方向の面内に配置さ
れかつ前記シャフトから前記シェルへ向けて外方へ延び
る略平面状のプレートであることを特徴とする請求項３
に記載の装置。
【請求項７】前記第１の集合プレートは前記シャフト
と前記中空シェルの前記内面との間を延び、前記第２の
集合プレートは前記シェルの前記内面から半径方向内方
へ離隔する外縁へ前記シャフトから外方へ延び、前記外
縁と前記シェルの前記内面とが開口を画定するようにな
っていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】前記第２の集合部材の外縁と前記シャフ
トの外面との間の距離は前記シェルの前記内面と前記シ
ャフトの外面との間の距離の約５０乃至８５％であるこ
とを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】前記組の前記第１と第２の集合プレート
の前記半径方向の平面は前記円周方向に約４５°乃至約
１２０°の角度をもって互いに離隔していることを特徴
とする請求項６に記載の装置。
【請求項１０】前記集合部材の少なくとも一方は第１
のグループの１つ以上の前記組を有し、前記第１のグル
ープの前記集合部材は前記シェルの前記第１の端部に隣
接して軸線方向に延びることを特徴とする請求項３に記
載の装置。
【請求項１１】前記シェルの前記内面は前記軸線を中
心に回転する面の形態をなすとともに、前記第２の端部
よりも第１の端部において大きい径を有し、前記流体入
口手段は前記第２の端部に隣接して前記シェル室に凝縮
自在の流体を導入する手段を備えることを特徴とする請
求項１０に記載の装置。
【請求項１２】前記シャフトから前記第１の端部と前
記第２の端部との間の前記シェルの前記内面へ延びる壁
を更に備え、前記第１のグループの前記集合部材は前記
シェルの前記第１の端部から前記壁へ軸線方向に延び、
前記壁は前記第１のグループの前記集合部材により画定
される前記集合スペースの境界を定めることを特徴とす
る請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】前記壁は前記シェルの内面に隣接しか
つ前記円周方向に互いに離隔する複数の開口を画定する
ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】前記少なくとも１組の集合部材は前記
壁と前記シェルの前記第２の端部との間に配設された少
なくとも１つの前記組の第２のグループを更に備えるこ
とを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】前記シェルの前記シャフト室は閉止端
部から前記シェルの前記第２の端部に隣接する開放端部
へ延びる細長い軸線方向に延びる孔を有することを特徴
とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】前記シャフトの前記孔は前記閉止端部
に隣接する第１の部分と前記開放端部に隣接する第２の
部分とを有し、前記第２の部分の直径は前記第１の部分
の直径よりも大きく形成され、前記排出手段は前記第２
の部分から液体を除去する手段を有することを特徴とす
る請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】前記流体入口手段は前記シェルの前記
第２の端部から前記シャフト内を軸線を共通にして延び
かつ前記シェル部材と連通する取り入れ通路と、前記室
の外部に配設されかつ前記取り入れ通路に接続された流
体入口とを有することを特徴とする請求項３に記載の装
置。
【請求項１８】前記取り入れ通路は前記シャフト室と
連通し、前記排出手段は前記取り入れ通路内を軸線を共
通にして延びかつ前記シャフト室内を延びるサイホン導
管と、一端が前記サイホン導管に接続されかつ他端が前
記シャフト室内を下方に延びるサイホンチップチューブ
とからなることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】前記シェルの前記外面に軸線を共通に
して配設された螺旋状のねじ山と、両端部を有し前記シ
ェルと軸線を略共通にしかつ前記ねじ山と前記シェルと
を包囲する略管状のハウジングと、前記ハウジングの一
端に隣接しかつ前記ねじ山と係合するように前記ハウジ
ングと前記シェルとの間に配設された材料物質を導入す
る取り入れ手段と、前記ハウジングの他端に隣接して前
記物質を排出する出口手段と、前記シェルを回転させる
モータ手段とを更に備えることを特徴とする請求項３に
記載の装置。
【請求項２０】前記シェルの前記外面にはテーパが付
されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。