JPH11325786A - 多流路式熱交換器 - Google Patents

多流路式熱交換器

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JPH11325786A
JPH11325786A JP11111594A JP11159499A JPH11325786A JP H11325786 A JPH11325786 A JP H11325786A JP 11111594 A JP11111594 A JP 11111594A JP 11159499 A JP11159499 A JP 11159499A JP H11325786 A JPH11325786 A JP H11325786A
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S165/428—Manifold for tube-side fluid, i.e. parallel including flow director in manifold

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】超純粋状態において、特に超純水として存在す
る液体を冷却するのに使用できる多流路式熱交換器を提
供する。 【解決手段】チューブ・ボディ２と、このチューブ・ボ
ディ２のチューブ・シート３に連結したボンネット５と
を有する多流路式熱交換器で１、ボンネット５内には、
このボンネットに運ばれる液体を方向付けるための少な
くとも１つのウェブ１１が配置してある。このウェブ１
１はボンネット５に連結している。接続されている多流
路式熱交換器１において、ウェブ１１とチューブ・シー
ト３との間にギャップ１３が形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、チューブ・ボディおよびこのチ
ューブ・ボディのチューブ・シートに連結したボンネッ
トを有し、ボンネットに運ばれる液体を方向付けるため
の少なくとも１つのウェブが配置してあり、ウェブがボ
ンネットに連結してある多流路式熱交換器に関する。
【０００２】このような多流路式熱交換器は化学産業に
おいて使用されている。二流路式熱交換器においては、
１つのウェブがボンネットに搬入される液体をボンネッ
トから搬出される液体から分離している。四流路式また
は六流路式熱交換器のボンネットに複数のウェブをはめ
込むことによって、液体の流れはボンネット内において
繰り返し偏向され、繰り返し熱交換器を通過するように
強制される。その結果、高い流速がチューブ内において
達成され、良好な熱伝達が得られる。
【０００３】超純粋形態で存在する液体で使用するため
には、特に超純水装置（WFI＝Waterfor Injection）で
使用するためには、これらの設計は使用不可である。こ
れは、ウェブを密封するためにシールが必要であり、こ
れらのシールが、ギャップの形成により、バクテリアの
付着や汚染のリスクを伴うからである。この理由のため
に、１つの流路および対のチューブ・シートだけを有す
る熱交換器が今まで使用されてきた。このような熱交換
器のチューブ内での流速はそれ相応に低く、熱伝達係数
が悪い。その結果、滅菌の見地からは満足できるとして
も、これらの熱交換器は熱を除去するために全長が長く
なければならない。全長が数メートルというのも珍しく
ない。
【０００４】この背景に対して、本発明の目的は、超純
粋状態において、特に超純水として存在する液体を冷却
するのに使用できるように、冒頭に述べたタイプの多流
路式熱交換器を開発することにある。この目的は、冒頭
で述べたタイプの多流路式熱交換器の場合、ギャップを
ウェブとチューブ・シートの間に形成することによって
達成される。
【０００５】本発明によれば、ウェブは、ボンネットを
完全に分離した室へ細分割せず、ウェブとチューブ・シ
ートとの間に或る距離が残るようにその長さを決める。
それによって、このギャップを通る漏洩流が生じ、この
漏洩流はギャップをきれいに洗い流すのに役に立つ。漏
洩流は確実に熱損失を招く。この漏洩流が熱交換器を通
って流れておらず、したがって、なんら冷却作用を受け
ていないからである。漏洩流と熱交換器を出る冷却済み
の流れとの間には温度の混合が生じる。これらの損失に
もかかわらず、ＧＭＰに適合するという点で、滅菌状態
で作動するコンパクトで短い熱交換器を得るという本発
明の利点は熱損失を補ってあまりあるものである。
【０００６】ギャップの幅は、熱交換器の作動中に十分
な漏洩流がギャップを通って流れ、ギャップをきれいに
洗い流すという効果を得るために最適化しなければなら
ない。原則として、このギャップを１mm未満であるよう
に選べば充分である。ウェブはチューブ・シートの領域
において尖っていると好ましい。流体工学の見解からと
くに有利であるこの形態により、チューブ・シートに面
しているウェブ端部領域において付着が生じ得ない。
【０００７】使用される多流路式熱交換器のタイプに応
じて、複数のウェブを設ける。四流路式熱交換器は、た
とえば２つのウェブを有する。この場合、ウェブは特に
Ｔ字形に配置され、その結果、ボンネットは３つの室に
細分割される。したがって、六流路式熱交換器の場合、
４つの室を設けなければならないであろう。ウェブは互
いに９０度の角度で配置すると有利である。本発明は２
つの実施態様の形で図に示してあるが、発明をこれらに
限定するわけではない。
【０００８】図１および２は、二流路式熱交換器１の液
体入口領域および液体出口領域を示している。そのチュ
ーブ・ボディ２はチューブ・シート３と、１６本のチュ
ーブ４とを有する。これらのチューブは、チューブ・シ
ート３の対応する孔内に密封状態で保持されている。チ
ューブ・シート３に連結したボンネット５がチューブ・
ボディ２のチューブ領域を覆っており、熱交換器１で冷
却しようとしている液体（たとえば超純水）のための入
口ノズル６および出口ノズル７を備えている。冷却され
るべき液体の流れ方向は、図１において太い矢印で示し
てある。２つのノズル６、７に加えて、ボンネットは回
転対称デザインである。ボンネット５の対称面８の領域
において、チューブシート３から或る距離のところで終
わっている肉薄のウェブ１１がボンネット５に、したが
って、その上面９およびその側面１０に連結してある。
特に図３からわかるように、たとえば０.２mmの厚みを
有するギャップ１３がウェブの尖った端１２とチューブ
・シート３との間に形成される。したがって、冷却され
るべき液体が熱交換器１のチューブ４を通って流れるば
かりでなく、図３に太い矢印で示すように漏洩流がボン
ネット５の入口室１４から直接出口室１５にも流れる。
【０００９】図４は、四流路式熱交換器におけるボンネ
ット５のデザインを示している。図１〜３による実施態
様に機能的に対応する構成要素は図４でも同じ参照符号
が付けてある。図４による実施態様においては、Ｔ字状
に配置した２つのウェブ１１またはウェブ領域が設けて
あり、１つのウェブ１１はボンネット５の直径に対応す
る長さを有し、他方のウェブ１１の長さはボンネット５
の半径に対応する。室１４、１５に割り当てられた入口
ノズルおよび出口ノズルの配列を適切に変更した場合、
冷却されるべき液体はボンネット５の第一象限領域に配
置された入口室１４に入る。冷却されるべき液体は、そ
れから、漏洩流とは別に、この室１４に割り当てられた
チューブ４を通って熱交換器１内に流入し、ボンネット
の第二象限領域においてチューブ・ボディ２を出る。そ
こから、室１６内の液体は、ボンネット５の第三象限領
域に配置されたチューブ４にそらせられる。液体はチュ
ーブ４を入り、ボンネット５の第四象限領域に割り当て
られた出口室１５の領域においてこれらのチューブ４を
出る。上記の漏洩流は、図３によればチューブ・シート
３に対するギャップを形成するＴ字形のウェブ１１の領
域において生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンネット領域において二流路式熱交換器を通
る縦断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面を示す。
【図３】図１における詳細図Ａを示す。
【図４】四流路式熱交換器を示す、図２と同様の断面図
である。
【符号の説明】
１ 二流路式熱交換器 ２ チューブ・ボディ ３ チューブ・シート ４ チューブ ５ ボンネット ６ 入口ノズル ７ 出口ノズル ８ 対称面 ９ 上面 １０ 側面 １１ 肉薄ウェブ １３ ギャップ １４ 入口室 １５ 出口室

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チューブ・ボディ（２）と、このチュー
    ブ・ボディ（２）のチューブ・シート（３）に連結した
    ボンネット（５）とを有し、ボンネット（５）に運ばれ
    る液体を方向付けるための少なくとも１つのウェブ（１
    １）が配置してあり、このウェブ（１１）がボンネット
    （５）に連結している多流路式熱交換器（１）におい
    て、ウェブ（１１）とチューブ・シート（３）との間に
    ギャップ（１３）が形成してあることを特徴とする多流
    路式熱交換器。
  2. 【請求項２】 ウェブ（１１）がチューブ・シート
    （３）の領域において鋭くなっていることを特徴とする
    請求項１に記載の熱交換器。
  3. 【請求項３】 少なくとも２つのウェブ（１１、１１）
    が設けてあり、これらのウェブがボンネット（５）を室
    （１４、１５；１４、１５、１６）に細分割しているこ
    とを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
  4. 【請求項４】 ウェブ（１１、１１）が互いに９０度の
    角度で配置してあることを特徴とする請求項３に記載の
    熱交換器。
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