JPH08261670A - 分解出来る多重胴式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 容易に分解出来、かつ１台で加熱，蒸発，冷
却，凝縮が出来る多用途熱交換等を提供する。 【構成】 円筒形のパイプを径の大きさの順に中心筒を
芯とするする様な多重配列として多重胴２５の両端に端
板２，５を設け，端板２，５と多重胴２５との間に洩れ
止めのパッキン１８，２３をはさんで端板２，５と多重
胴２５とをボルト１１で締め付け組立が出来る様に構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕本発明の分解出来る多重胴式熱交
換器は液体又は気体蒸気を加熱及び冷却する熱交換器
で，使用後簡単に分解し清掃後再組立が出来る構造を特
徴としているから熱伝授を伴う化学プラント類の熱交換
器，汚染物質が嫌われる医薬品，食品製造過程の熱交換
器，電気及び機械の精密部品の洗浄に必要な洗浄水の製
造又は洗浄液の熱交換器，医薬品，食品等の殺菌を目的
とする熱交換器，医薬品等の菌を殺菌する熱媒のクリー
ン蒸気の発生器，汚水を蒸留して真水を造る熱交換器，
海水のイオン交換後の真水製造の蒸留水発生器として多
岐に渡る産業上の利用分野を持つ。 〔従来の技術〕小規模の熱交換器を除いて殆どが分解清
掃が不可能で熱媒側又は被加熱側が溶接組立で構造され
ているか，小径のパイプをコイル状にまくか，多管式の
様に狭い断面に数多くの伝熱管を配列しているものであ
り分解清掃をすることは不可能であった，この様な構造
になっている原因は取り扱う流体の分子活動の増加に伴
う安全管理の面で熱交換器等が圧力容器としての法適用
を受けることと，伝熱側と被伝熱側との伝熱壁から洩れ
等のミスを防ぐためで，このことは逆に熱交換器の効率
悪化と流体の汚染，変質を増加させる原因であった。 〔発明が解決しようとする課題〕熱を伝授する熱交換器
隔壁では管路を流れる流体の分子活動の変化が激しく，
流体によっては個化し又は液体からガス化するなどの変
化が激しい，こうした温度変化はその液体の液相転換を
起こすことであって比重の変化，粘性の変化，凝縮等の
物理的化学的なメカニズムによって熱伝達の隔壁に沈澱
又は付着する，こうして集帯留した付着物の多くは熱を
伝えると云う物理的な操作から見ると非伝熱層として熱
交換器の効率を悪くし，使用頻度が増せば増す程熱を伝
えにくくしているのが一般の熱交換器の構造である，こ
の伝熱面に付着したコレステロール（沈澱，分離，付
着，汚染物質）を排除する方法が解決しようとする課題
である。 〔課題を解決するための手段〕本発明の分解出来る多重
胴式熱交換器は熱交換器の流路に付着したコレステロー
ル（沈澱，分離，付着，汚染物質）の排除，清掃が出来
る構造を有するもので，当該熱交換器を構成している部
品を容易に分解出来，流通路を清掃することで課題を解
決出来る。第１図に本発明の分解出来る多重胴式熱交換
器の説明用縦断面図を，第２図に説明用平断面図を示
し，第３図に多重胴式熱交換器の伝熱胴板の組立詳細図
を示す，なお第１図，第２図，第３図の部品及び部位は
同一番号で記載する。第１図において一方の加熱（冷
却）される流体側（以後被伝熱側と称す）は被伝熱側入
口８より下部端板５内の分岐孔に分流されて流入し被伝
熱側流路４で，他方の熱を与える側（以後伝熱側と称
す）の伝熱側流路３と隔壁である多重胴をはさんで接
し，熱を交換して上部ヘッダー１内に流入し被伝熱側出
口９より流出する，他方の伝熱側は伝熱側入口７より流
入して上部端板２内の分岐孔に分流されて伝熱側流路３
に入り込んで下部端板５の第２図に示す伝熱側貫通孔１
３を通って第１図に示す下部ヘッダー６に溜まり伝熱側
出口１０より外部に排出する。第２図は第１図のＡ〜Ａ
矢視断面図を示すが下部端板５は伝熱側流路３と被伝熱
側流路４とを仕切る構造要素を持ち多重胴板端部とをパ
ッキンを介して第２図中のボルト１１によって締め付け
られる様になっている，被伝熱側流体分岐孔１２は下部
端板５内で各被伝熱側流路４に連通されて被伝熱側入口
８とも連通されている，伝熱側貫通孔１３は第１図に示
す下部ヘッダー６に流入出来る様に下部端板５内で貫通
されている。第３図は多重胴式熱交換器の伝熱胴板の組
立詳細図である，第１図及び第２図でも説明した様に第
３図において上部ヘツダー１，上部端板２，外部胴板２
４，多重胴板２５，下部端板５，下部ヘッダー６は上部
ヘッダーフランジ１４の外胴上部フランジ１６との間に
上部端板２をはさんで締め付けが出来る様に，同様に外
胴下部フランジ１９と下部ヘッダーフランジ２１との間
に下部端板５をはさんで締め付けが出来る様にボルト１
１が設けられている，更に各シール部にはフランジパッ
キン１５，フランジパッキン１７，胴板シールパッキン
１８と，フランジパッキン２０，フランジパッキン２
２，胴板シールパッキン２３を介在して洩れが生じない
様に組立ることができる。第３図において伝熱側は伝熱
側入口７より流入し上部端板伝熱側分岐孔２６を通して
伝熱側流路３に入り込んで隔壁である多重胴板２５をは
さんで熱を交換し下部端板５内の伝熱側貫通孔１３を通
って下部ヘッダー６に流れ出る，他方被伝熱側は被伝熱
側入口８より流入し下部端板５の被伝熱側流体分岐孔１
２より分散され被伝熱側流路４に入って多重胴板２５を
はさんで熱伝授し上部端板２内の被伝熱側貫通孔２７を
通って上部ヘッダー１に流出する。上記した様に熱交換
器の使用後当該熱交換器はボルト１１をはずすことによ
って全てが分解出来るので当該熱交換器を使用後各流通
路に付着した凝縮固化物とか残留物を排除出来る構造に
して課題を解決出来る様にした。 〔作 用〕熱交換器の各流路を分解して清掃することが
出来るから従来の密閉構造の熱交換器では取り扱うこと
が出来なかった高粘度の液体の熱交換器としても使用さ
れ，流路が円筒で出来ているから内圧力，外圧力のいず
れの圧力にも耐えられるから労働基準局の圧力容器とし
ての認定を受けることが出来る，又熱を伝授する伝熱側
と被伝熱側とを交互に規制して流体を流すことが出来る
から伝熱面が両側に有り，従来のパイプコイル式熱交換
器，多管式熱交換器，ジャケット式加熱釜等に較べて２
倍の伝熱面積を取ることが出来る。 〔実施例〕第４図は当該熱交換器をクリーン蒸気発生器
として構造したもので伝熱側に水蒸気を使用し被伝熱側
に精製水等を取り入れてクリーン蒸気を発生させる熱交
換器である。第４図について説明する，クリーン蒸気の
源水はすでに精製された水を使用し図中の精製水入口弁
３より供給し下部端板４に設けた精製水取入口５より精
製水分岐孔６によってクリーン蒸気発生側流路１に入れ
る，他方加熱側水蒸気は水蒸気入口弁１３を通して上部
端板９の水蒸気取入口１４から上部端板９内の水蒸気分
岐孔１５を通して水蒸気流路２へ流す，外胴７にはクリ
ーン蒸気発生側流路１と水蒸気流路２を仕切る隔壁伝熱
板である多重胴８が設けられており，この隔壁によって
熱が異なった２層内に伝授されてクリーン蒸気が発生す
る，発生したクリーン蒸気は上部端板９内のクリーン蒸
気側貫通孔１０を通って上部ヘッダー１１に蓄えられ
る，クリーン蒸気弁１２は必要に応じて開き外部に取り
出す，他方加熱側水蒸気は水蒸気流路２の下部に凝縮し
て下部端板４内の水蒸気貫通孔１６を通って下部ヘッダ
ー１７に流出しスチームトラップ１８により気液分離さ
れて外部に放出される，第４図中１９は精製水の水位を
制御するフロートスイッチ，２０はクリーン蒸気の発生
圧力を示す圧力計，２１はクリーン蒸気側安全弁をしめ
す。第５図は当該熱交換器を蒸留水発生器として構造し
たものでクリーンな水とか無菌水を製造するもので第４
図に示すクリーン蒸気発生器を含め第５図に示す蒸留水
発生器のいずれも使用後分解し清浄にすることが出来る
から，常時クリーンな蒸気とか水液等を造ることが出来
る。蒸留水は清浄度の高いもので蒸留水の源水（精製
水）を水蒸気等で加熱し蒸発させ再度冷却水で凝縮冷却
する熱変化の収支を行って造る，従来の蒸留水発生器で
は蒸発と凝縮とを機構上別々の独立した装置で製造して
いたが本多重胴式熱交換器では一台の熱交換器で蒸発と
凝縮とが連続して行える構造にして製造することができ
る。第５図において蒸留水発生器の主要部は蒸発室１，
熱媒室２，断熱室３，凝縮室４，冷媒室５から構造され
ており，熱媒室２と冷媒室５の間に断熱室３を設けて空
気等の熱伝導率の悪い気体等を流すことが出来る隔層を
造り熱媒室２と冷媒室５の直接の熱リークを防いでい
る，凝縮室４では蒸発室１で発生した蒸気を上部端板６
の発生蒸気誘導孔７で集め誘導し凝縮室４に入れて発生
した蒸気を凝縮液化して採取し下部端板８内の凝縮水流
出貫通孔９を通して下部ヘッダー１０に溜めて蒸留水弁
１１を開き排出ポンプ１２を運転して精製した蒸留水と
して使用する。蒸発させる源水は下部端板８内に設けた
源水取入口１３より源水分岐孔１４を通して各蒸発室１
へ分流させる。熱媒室２へは水蒸気等を取り入れて加熱
するが熱媒は上部端板６内に設けた熱媒取入口１５より
取り入れ熱媒分岐孔１６で分岐し各熱媒室２へ入れる，
取り入れた熱媒は熱を伝授し熱媒室２の下部に凝縮する
が，凝縮したドレンは下部端板８のドレン水集合分岐孔
１７で集めてドレン水出口１８よりスチームトラップ１
９等を通して外部に排出する。冷媒室５に取り入れる冷
媒は下部端板８内に設けた冷媒分岐孔２１を通して冷媒
室５に入れる，冷媒室５に入った冷媒は熱交換後上部端
板６内の冷媒集合分岐孔２２を通って冷媒出口２３に集
合され外部に排出される。断熱層３は大気に開放する
か，その他の断熱ガス等を取り入れることが出来る吸気
口２４を下部端板８に設け吸気分岐孔２５を通って断熱
層３に入れ上部端板６内の断熱ガス排出孔２６を通して
外部に排出する。第５図中フロートスイッチ２７は蒸留
水源水の水位を検出するもので同様にフロートスイッチ
２８は精製された蒸留水量を検出する計器である。 〔発明の効果〕熱交換流路を分解して清掃することが出
来るから，経時変化を伴う薬液等の付着，残留を取り除
くことが出来るから間欠的に運転する薬液等の変質を防
ぐばかりではなく，同一熱交換器を分解清掃後異なった
薬液等の熱交換器として使用することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は分解出来る多重胴式熱交換器の説明用断面図を
示す。第２図は第１図のＡ〜Ａ矢視断面図を示す。第３
図は分解出来る多重胴式熱交換器の伝熱胴板の組立詳細
図を示す。第１図，第２図，第３図の部位及び部品は同
一番号で記載する，図面中１は上部ヘッダー，２は上部
端板，３は伝熱側流路，４は被伝熱側流路，５は下部端
板，６は下部ヘッダー，７は伝熱側入口，８は被伝熱側
入口，９は被伝熱側出口，１０は伝熱側出口，１１はボ
ルト，１２は被伝熱側流体分岐孔，１３は伝熱側貫通
孔，１４は上部ヘッダーフランジ，１５はフランジパッ
キン，１６は外胴上部フランジ，１７はフランジパッキ
ン，１８は胴板シールパッキン，１９は外胴下部フラン
ジ，２０はフランジパッキン，２１は下部ヘッダーフラ
ンジ，２２はフランジパッキン，２３は胴板シールパッ
キン，２４は外部胴板，２５は多重胴板，２６は上部端
板伝熱側分岐孔，２７は被伝熱側貫通孔を示す。第４図
はクリーン蒸気発生器の説明用構造図を示す，図中１は
クリーン蒸気発生側流路，２は水蒸気流路，３は精製水
入口弁，４は下部端板，５は精製水取入口，６は精製水
分岐孔，７は外胴，８は多重胴，９は上部端板，１０は
クリーン蒸気側貫通孔，１１は上部ヘッダー，１２はク
リーン蒸気弁，１３は水蒸気入口弁，１４は水蒸気取入
口，１５は水蒸気分岐孔，１６は水蒸気貫通孔，１７は
下部ヘッダー，１８はスチームトラップ，１９はフロー
トスイッチ，２０は圧力計，２１は安全弁を示す。第５
図は蒸留水発生器の説明用構造図を示す。図中１は蒸発
室，２は熱媒室，３は断熱室，４は凝縮室，５は冷媒
室，６は上部端板，７は発生蒸気誘導孔，８は下部端
板，９は凝縮水流出貫通孔，１０は下部ヘッダー，１１
は蒸留水弁，１２は排出ポンプ，１３は源水取入口，１
４は源水分岐孔，１５は熱媒取入口，１６は熱媒分岐
孔，１７はドレン水集合分岐孔，１８はドレン水出口，
１９はスチームトラップ，２０は冷媒取入口，２１は冷
媒分岐孔，２２は冷媒集合分岐孔，２３は冷媒出口，２
４は吸気口，２５は吸気分岐孔，２８はフロートスイッ
チ，２９は発生蒸気側圧力計，３０は発生蒸気側安全
弁，３１は熱媒側圧力計，３２は熱媒側安全弁を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１図，第２図，第３図に示す様に円筒形のパイプ
   を径の大きさの順に中心筒を芯とする様な多重配列とし
   多重胴の両端に端板を設け，端板と多重胴との間に洩れ
   止めのパッキンをはさんで端板と多重胴とをボルトで締
   め付け組立が出来る様にしたもので多重胴の空間内に熱
   媒（冷媒）側と被加熱（被冷媒）側とを交互に分流し熱
   の伝授が多重胴の板を隔壁として伝わる様な構造で多重
   胴両端に設けた端板内に熱媒（冷媒）側と被加熱（被冷
   媒）側とを分岐又は集合出来る孔を開孔した両端板を有
   する分解出来る多重胴式熱交換器。 ２）１項に述べた構造を有する分解出来る多重胴式熱交
   換器を第４図に示す様に多重胴の空間に熱媒体と精製水
   とを交互に通し，クリーン蒸気が発生出来る構造にした
   クリーン蒸気発生器。 ３）１項に述べた構造を有する分解出来る多重胴式熱交
   換器を第５図に示す様に多重胴内の空間に数種の違った
   液体又は気体を取り入れ多重胴壁を伝熱隔壁として精製
   水等を蒸発，凝縮することが出来る様に構造した蒸留水
   発生器。