JPS5812988A - 液−液熱交換用熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は第１熱交換流体を上方へ移送する複数の平行な
垂直管を有していて、第２熱交換流体が該チューブの外
表面と接触している型式の液−液熱交換のための熱交換
器に関する。

米国特許第４１１気１Ｂ９号、第八９９Ｌ８１６号及び
第４．２２０．１９３号がこのような熱交換器を開示し
ており、これ等は更に少くともチューブを占めるように
第１流体の上方への流れによりて運転中流動化される顆
粒物質（即ち粒子物質）−、。

を含んでいる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　！で′これらの公知の熱交換器の利点は、流動
化され九顆粒物質がチューブの内表面の掃除効果を有し
、そして更に第１流体とチューブ壁との間の熱流に著し
い改良を与えることである。多くの場曾に、また−ユー
プ壁と第２熱交換流体との間に高率（ｈｉｇｈ　ｒａｔ
ｅ　）の熱伝達を必要とする。公知の装置において、チ
ー−ブー円筒状あ容器内を走っており、この容器ｗｍｊ
ｍ２流体は、出来れば逆の方向へ通過される。これ等の
密閉された容器内及びチューブ外表面上の第２流体のた
めの全流れ断面は通常、チューブを通る全流れの断面よ
シも大きく、これは第１及び第２熱交換流体の比鯉し得
る容積でｈ＠ｌ熱交換流体に比べて第２熱交換流体に対
して著しく低い速ｆをもたらす。その結果チューブ酸と
８２流体との間、の熱伝達が比較的低い。

この欠点は、チューブ上の流体速度が上昇され得るよう
に１チユーブの外表面上に多数の波形をつくす、その結
果熱交換器内の熱伝達を改良することＫより少くとも理
論的ＫＦｉ部分的に克服することができるけれども、こ
のような装置は熱交換器をより複雑化し、従ってより高
価となる。更に第２流体をポンプで送るためより多くの
Ｉングカを必要とし、一方実際に、このような方法では
熱伝達における大きな改良は得られることができない。

チューブ壁の内側の熱流は流動化された顆粒物質の使用
により改良されるので、第１流体の速度は、着しも王権
がそれを必要とするのであれば、低く保つことができる
。その場合には、同量の流体を移送讐るためにより大き
な直径を有するよシ多くの数のチューブが必要である。

その上、これ等の大きなチューブは既に論述した困難に
よりチューブの外側上の第２熱交換流体の特に増加され
た伝達率をもたらす。

本発明の目的はチューブの外表面上の熱流を改良するこ
とによりチェープ型式の熱交換器の熱交換容量を増加す
ることである。

本発明は第２熱交換流体によりチューブの表面に亘り下
方へ移動するフィルムを形成せしめることである。

好ましくは、このフィルムの形成はチューブの各々の周
りの環状スロットによって達成され、このスロット全通
り第２熱交換流体は、チューブに沿って下方へ流れるフ
ィルムを形成するように通過する。チューブからのフィ
ルムを集める適切な排出手段は、チューブが通過するペ
ーそと、側壁と、出口とを有するタンクである。フィル
ム状の流体のすべては例えば第２ｆｉ体の１部分が蒸発
される使用法では、このタン多、内にとらえられる必要
はない。

先行技術における如く充填されなければならない１［さ
れたマニホールド内側のチューブの外側の第２熱交換流
体のための強制対流の代りに、チューブ外側における熱
流はチューブの下方へフィルムとして第２流体の流れを
つくることＫより得られる。熱伝達機構は本発明ではチ
ューブの内側上で熱伝達機構と非常によく対応している
チューブの外側上に１更用されている。これは熱交換器
の構造においてかなシの程度の自由を与え、これが得ら
れた結果を最適化するのを可能にする。

流体フィルムと固体表面との間の熱伝達は、固体表面に
沿って流体の非常に少い移送率であっても、非常に高く
なりうろことが知られている。チューブ内及びチューブ
上を流れる比較可能な物質の流れにより、反対方向に付
加的に流れる２つの流体間の熱伝達全停−良されること
ができる。チュー′材料及び°せ厚の憔来０選択１・熱
伝達係数　　　　　　　１，１３００Ｇより６０００Ｗ
／、ｌ”Ｋがチューブ内圧得られることができる。

このような熱伝達係数は今まで通常グレート熱交換器で
のみ達成することができたことに注目されなければなら
ない。プレート熱交換器は上記の型式のチーブ熱交換器
に比べて、構造、価格及び操作の理由でかなりの困＊Ｖ
有している。いかなる場合においても、グレート熱交換
器は、熱伝達表面の繰返される掃除は一般に好ま°しい
ことではないので、限定された汚染特性を有する流体の
みに使用されるとと“ができる。更にグレート熱交換器
は複雑な且つ傷つき易いシーリング装置を必要とし、そ
して更に限定された範囲の温度及び圧力以内でのみ運転
される。これ等すべての困難は本発明により造られた熱
交換器の場合には生じない。

強力な汚染特性を有する流体を通すときでも、′これ等
のチューブは顆粒物質の洗い流し作用により清浄罠なっ
ている。これ等の外側では、第２流体は密閉され九マニ
ホルド内に゛入れられる必要はないので容易に清浄に保
九れることかでき、従ってチューブは掃除のため外側か
ら容易に接近できる。

第２チユーブへ第２流体を搬送する九めの供給手段は各
々のチューブのための個々の分配チャンバより成ること
ができる。しかじな゛がら、′好ましくは供給手段は、
自由な環状スロットを残すように開口を通過する開口ペ
ースを有する単一のタンクを具備している。

本発明による熱交換器は第１流体と単一の第２熱交換流
体との間の熱交換に限定されない。これに反して、供給
及び排出手段はチューブ壁に沿って異なる流体の別箇の
流れとなるように構成されることができる。これはチュ
ーブ群の異なる領域におけるチューブ上に液体のフィル
ムを形成するための別箇の供給及び排出手段を設けるこ
とに工り達成されることができる。この場合く、２つの
熱交換器は、第１熱伝達流体のみが共通であるようにし
て、ｌりの装置内に平行に連結される。構造上の理由で
、１以上の第２流体を有する熱交換のための熱交換器は
好ましくは、チューブの頂部から下方へ、種々の第２流
体のための供給及び排出システムが交互に対に位置づけ
されるように設計されなければならない。従って、これ
は第１流体のための共通チューブを有している、直列連
結の熱交換器を表わしている。

チューブがシールされた容器内に取付けられる必要がな
く、そしてこの理由からチューブが外側から容易に掃除
され得ることは既に述べられた。

それｌｌＣもかかわらず流体又は蒸気形轢の飛沫（８ｐ
１６ｔｈｉｎｇ）の問題を防ぐため、多くの場合、チュ
ーブ組立体を取外し可能な外方ケーシンダ内・霞１゜ に置く仁とが好ましいパ。このハウジングは軽金属板の
ようなもので形成されることができる。

添付喝面を参照して、これに限定されない実例により本
発明の好ましい実施例を説明する。

第１図の熱交換器において、複数の垂直チューブｌであ
って、これを通って第１熱交換流体が上方へ流れている
複数の垂直チューブｌは上方及び下方のチューブプ８２
及び３に気密に固翅されており、そしてそれ等の端部を
下方チャンバ４及び上方チャンバ５に開放している。下
方チャンバ４は穿孔された分配グレート６により下方で
境界をりくられており、これがチャンバ４を下°方チャ
ンバ７と分離し、この下方チャンバ７内へ第１流体が入
口開口８ｆ：、経て流れる。最後に流体は出口開口９１
に経て排出される。分配プレート６上で第１流体により
占められる容器内に顆粒物質がらり、この顆粒物質ば、
運転中、第１熱交換流体の上方への作用にエリ流動化さ
れ、従って顆粒物質は図に　　　　　・、・示された状
轢のように見える。この公知の技法のより詳細なことは
、上記の米国特許１で理解されることができ、これ等の
特許はまたチューブへ第１流体の供給及びチューブ内の
一粒物質の均一な流動化のための他の構造体を示してい
る。チューブプレート３の近くに、チューブｌの外径よ
りも大きな大きさのその底部に円形孔を有するタンク１
Ｇがチューブｌの胤りに構成されている。チューブｌは
各々のチューブの周りに環状スロットヲ編成するように
これ等の孔を通過している。第２熱交換流体は入口開口
１２を通υタンク１０に入る。チューブ１の下方端の近
くに第２流体のための集合タンクがチューブプレート２
及び排出出口１６を有する直立壁１４により形成されて
いる。

第２ｆ１体は各々のチューブ１の周りにフィルム１３を
形成するため供給タンク１０から環状スロットｌｌを通
過し、フィルムはチューブに沿って下方へ、タンク１４
内へ流れ、そこにフィルムは集まる。集合され喪流体１
５は出口開口１６を経て流出する。

本熱交換器の原理及び利点は上記に充分に論述された。

第２図はこの装置の変形であり、これでは対応する要素
は同じ機能を有している。この図゛において、出口開口
及び入口開口、１９及び２０を有する２つの追加のタン
ク１７及び１８がめる。入口１２と出口１９との間に入
口２０と出口１６との間の流体と異なる他の流体が導入
され得ることは明らかである。熱交換器が使用される製
造王権によって、より多くのこのような熱伝導カラムを
直列に、１以上の流体のためあるいは同一製造工程の異
なる段階で同一流体の丸め連結することが好都合である
かも知れない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化している熱交換器のいくらか図
解的な縦断面図である。 第２図は多電用途のための第１図の熱交換器の変更例で
ある。 ｌ・・・・・・垂直チューブ ２．３・・・・・・チューブグレート ４・・・・・・下方チャンバ ５・・・・・・上方チャンバ ｌＯ・・・・・・タンク １１・・・・・・環状スロジ”ト １４・・・・・・タンク １７．１８・・・・・・タンク 手続補正書 昭和５７年　８月２４日 特許庁長官　　看　杉　叩　大　　殿 １、事件の表示 待り昭５７−６．７５２６号 ２、発明の名称 液−准熱交換用熱交侯器 ３、補正をする渚 事件との関係　　特許出願人 ４、代　理　人〒１０７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　第１熱交換流体のチューブ（１）内で上方移送のた
   め配置された複数の平行な垂直な核チュー７”（１）と
   、供給タンク及ｄ排出タンク（４゜５）であって、それ
   等の中へ該チューブの下方端及び上方端がそれぞれ醐故
   している第１流体のための該供給タンク及び該排出タン
   ク（４、５）と、少くとも該チュー７”（１）を占める
   ように第１流体の流れにより運転中流動化される顆粒状
   の物質と、該チューブ（１）の外表面と第２流体を接触
   せしめるよう配置され７’ｃ＠２熱交換流体のための供
   給手段及び排出手段（１０，１４）とを有している液−
   液熱交換の丸めの熱交換器において、該第２ｆｉ体の九
   めの該供給手段、（１０）が該各々のチューブ（１）の
   外表面に沿って下方へ流れるフィルム（１３）の形状で
   該チューブ（１）に該第２流体を接触せしめ、そして該
   第２流体のための該排出手段（１４）が該チューブ（１
   ）からこれ等の該フィルム（１３）ｔ−集めることを゛
   特徴とする液−液熱交換用熱交換器。 ２　該第２流体が該チューブの各々の醐りに延びている
   スロット（１ｔ）ｉ通過することにより該フィルム（１
   ３）１に形成せしめられる一許情求の範囲第１項記載の
   熱交換器。 ａ　該第２？ｉ体のための該供給手段（ｌＯ）が該チュ
   ーブが通過しているタンク（１Ｇ）からなり、該タンク
   のベースＦｉ該フィルムを形成する念め該第２流体が該
   スロットを通り流れる該スロット（ｌｔ）を各々の咳チ
   ューブの周りに残すように該チューブよりも大き１該チ
   ューブのための開ロアｆｒ有している特許請求の範囲第
   １項記載の熱交換器。 表　該第２流体のための該排出手段（１４）が、該チュ
   ーブ（１）が通過している夕／り（１４）であって、該
   タンクは該チューブ罠密着されているペース（２）と、
   直立している側管と、排出出口（１６）とを具備してい
   る特許請求の範囲第１−３項のいづれか１つの項に記載
   の熱交換器。 ！Ｌ　＃チューブの別箇の領域においてそれぞれのフィ
   ルムを下方へ流すように該第２流体を該チューブ表面に
   接触せしめるように配置された、それぞれの該第２熱交
   換流体のための複数の供給及び排出手段（１０，１４，
   １？、１８）を有する特許請求の範囲第１−４項のいづ
   れか１つの項に記載の熱交換器。　　　　、。 １２つの該第２ｆｌｔ体のためのそれぞれの該供給及び
   排出手段が該チューブに沿って交互に配置されている特
   許請求の範囲第ｓｉ記載の熱交換器。 ７、該チューブの熱交換領域を囲んでいる容易に取外し
   可能なノ・ウヅングを有している特許請求の範囲第１−
   ６項のいづれか１つの項に記載の熱交換器。