JPS5911840B2 - カイテンシキタリユウネツコウカンタイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、種々の物質の加熱、冷却および撹拌による連
続製造とくにいわゆる糖蜜液の連続結晶化方法に用いる
ための多流の回転式熱交換体に関する。

周知の如く、糖蜜液の結晶化処理は、極めてデリケート
で、不正な粒が生成されるのを防止する一方、糖結晶の
迅速で均一な生成を図るためには処理工程中における良
好な熱管理が必要である。

連続処理においては、このことは、糖蜜液の液温の迅速
で均一な低下が、対向流による大きな利点を得るための
冷却媒体を糖蜜液の流れとは反対向きに循環させるよう
にした条件下において、冷却期間中、結晶器の全長にわ
たって保障されることによってのみ可能である。

従来より、数多くの型式の熱交換器が糖蜜液の結晶化工
程に使用されてきた。

ある型式の熱交換器は、高温の糖蜜液を一端側から入れ
、他端から取出すようにする一方、冷却媒体（通常は水
）は回転軸に取付けられた多数の中空円板内を通って糖
蜜液の流れとは反対向きに循環させることにより連続し
た処理が行えるようにしている。

しかしながら、従来公知のこの種装置では、ある意味で
は適当なのであるが、それらのコイルもしくは円板を横
切る糖蜜液の液温を均一に変化させる手段を備えていな
かった。

この欠点は冷却液が各コイルもしくは円板内を通過して
外周の中心から流出もしくは流入することに起因してお
り、内部の冷却液温が相異するために、糖蜜液の液温に
差異が生ずる。

しかしながら、実際には、回転要素の撹拌動作によって
、これらの不良な効果を最小限に止めることができる。

従来のこの種装置のいま一つの欠点は、回転要素が一般
に極めて複雑な構造を有し、そのため、補修が著しく困
難なことである。

したがって、本発明の一つの目的は、連続処理操作にお
いて、同時に多くの対向流が可能な個々に分離した導管
を有する改良された回転式熱交換体を提供することにあ
る。

本発明の重要な目的は、流れの方向に垂直な任意の断面
を通過するように処理される材料の温度を実質的に均一
化することができるような熱交換体を提供することにあ
る。

さらに、本発明の目的は、全過程を通じて、材料の流れ
の方向において材料の温度を実質的に均一にかつ迅速に
変化させることができる熱交換体を提供することにある
。

本発明のいま一つの目的は、相対的に高い熱交換効率を
有する表面を有し、しかも補修中には簡単に取外すこと
ができる熱交換体を提供することにある。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の一実施例に
ついて説明する。

第１図および第２図に示すように、熱交換体４１は容器
１６内において両端部がベアリング３７によって支承さ
れている。

該熱交換体４１は、中空軸１７と該中空軸１７の外周に
沿って中空軸１７の軸芯にはゾ垂直に剛に固定された一
連のコイルセット１〜１５とからなる。

各コイルセット１〜１５は、爵ましくは矩形断面の管に
よって形成された同一形状で分離された計４個のコイル
からなり、これらコイルＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは、相互に円形
分割部をなすように配列される。

各セットの４個のコイルＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは、各セットを
形成するように周方向に相互に接するように位置してい
る。

また、各セットは、中空軸１７の軸芯を横切る面内に配
置されている。

各コイルＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは、同心の分割リング３１．３
２，３３によって相互に連通された二つの径方向の中空
腕３０を有する。

なお、以下では説明を明瞭にするため、各コイルを例え
ヅセット１のコイルＡ、ＢをＡＩ、ＢＬ・・・等と参照
することとする。

各セツ、ト１〜１５のコイルは、以下にコイルＡ１につ
いて説明するように、装置の全長にわたって個々に独立
したはマ同様な計４つの流体流路を形成するように相互
に連結される。

すなわち、第１のコイルセット１のコイルＡ１において
、一方の径方向の中空腕３０の一端は、穴３５を介して
中空軸１７に連結されている。

流体は、第２図に矢印で示すように、この径方向腕３０
を径方向外向きに流れ、各分割リング３１，３２，３３
を周方向に通過し、コイルＡ１の他方の径方向腕３０を
径方向内向きに流れ、さらにコイルＡ１の径方向腕３０
の下流端にあけた穴１９から、中空軸１７の外周に軸方
向に沿って設けた流路３４に流入して軸方向に流れ、軸
方向下流に位置する第２コイルセツト２のコイルＢ２の
一方の径方向腕３０の上流端にあけた穴１８を介してコ
イルＢ２の一方の径方向腕３０内に流れる。

つまり、上記流路３４は、本願発明にいう連結路を構成
するものであって、上記のように、第１コイルセツト１
の第１のコイルＡ１の下流端に設けた穴１９と、次位の
、即ち第２コイルセツト２の第２のコイルＢ２の上流端
に設けた穴１８とを連通ずる中空軸１７に沿った流路と
して形成されている。

そして、コイルＢ２は、同様に、コイルＢ２の穴２０、
流路３４およびコイルＣ３の穴２１を介してコイルＣ３
に連結されている。

コイルＣ３は、同様に、コイルＣ３の穴２２、流路３４
およびコイルＤ４の穴２３を介してコイルＤ４に連結さ
れている。

さらに、コイルＤ４は、コイルＤ４の穴２４、流路３４
およびコイルＡ５の穴２５を介してコイルＡ５に連結さ
れ、以下同様にして、この実施例ではＣ１５である最後
のコイルに順次に連結される。

この最後のコイルは、中空軸１７の内部に連結されてい
る。

上記と同様の方法でコイルＢ１．Ｃ１゜Ｄｌを始めとす
る各流体流路が連結形成されている。

両端のコイルセット１と１５の間の中空軸１７の内部空
間は、プレート部材３６によってシールされている。

この中空軸１７は、流路を流通する流体の連続した流れ
を保障するために通常設置されたモータ（図示せず）に
連結されている。

いま、糖蜜液を撹拌と水による冷却によって結晶生成さ
せる場合について、本装置の作用原理を以下に説明する
。

中空軸１γが矢印４６で示す方向に回転し始めると、低
温の水は矢印３８で示す方向から流路４２をへて、４つ
の全ての流体流路を連続して流通し、流路４３を介して
矢印３９で示す方向に流出する。

高温の糖蜜液は、容器１６の端部４５において連続的に
供給され、矢印４０で示す方向に回転しているコイルを
横切って移動し、容器１６の他方の端部に設けた流出口
４７から浴出する。

糖蜜液の冷却が進行すると、母液は過飽和となり、稠密
液中において結晶が生長する。

この結晶生長は、不正粒の形成を防ぐことができる程度
に進行的でなければならない。

換言すれば、糖蜜液は容器の全長にわたって迅速かつ均
一に冷却されなければならない。

このためには、高温の糖蜜液は、比較的暖化されたコイ
ルとのみ接触するように、逆に低温の糖蜜液は低温のコ
イルと接触するように流れの向きを互に反対にすること
が好ましい。

図示の実施例では、各コイルの冷却水が、第２図にコイ
ルＡについて矢印で示したように同時に同じ方向に同じ
条件で流れるようになされているため、上記の条件は完
全に満足される。

各コイルの円弧状のリング３１，３２および３３の冷却
水流の向きは、回転要素の回転方向の向きと反対になっ
ていることに注意すべきである。

このため、各コイルセットのコイルにおいて、冷却水の
相対的な温度は実質的に均一であり、しかもコイルセッ
ト１からコイルセット１５に向かうにしたがって順次に
変化する。

その結果、容器１６の軸方向に対して垂直な面内におけ
る糖蜜液層の温度は同様にはゾ均一で、しかも容器１６
の端部４４から端部４５に向かうにしたがって増大する
。

各コイルセットは、処理される材料の撹拌を促進するた
めの撹拌羽根４８を組としてその周囲に有する。

さらに各コイルセットは相互に密着するようにボルト止
めされたフランジ手段２６によって、補修時容易に分解
可能となっている。

なお、本発明は、上記の実施例に限られるものではなく
、本発明の技術的思想の範囲内において種々の態様によ
り実施することができる。

例えば、必要とあれば、再加熱のためコイルの一部に高
温水を供給してもよい。

以上のことから明らかなように、本発明は所期の目的を
達成することができる作用効果を奏するものであるが以
下に実施の態様を列記する。

（１）回転可能に支承された軸と、 該軸の軸方向に沿って所要の間隔をおいて固定された複
数のコイルセットと、 熱交換体本体の第１の端部から第２の端部に向かい個々
に独立した流体通路を形成する各コイルセットのコイル
数と同数の流体案内路とを含み、 各コイルセットは、同形状を有し個々に分離された等し
い数のコイルより構成され、各コイルセットの各コイル
は、扇形の分割部を形成するとともに内部に少くとも一
つの円弧部を連結する径方向部を含む流体通路を有する
一方、各流体案内路は、各コイルセットのコイルのうち
の選択されたコイルの相互に分離された複数の連結路と
を含み、各連結路は−のコイルセットの選択されたーの
コイルの流体通路と、上記−のコイルセットの次のコイ
ルセットの選択されたコイルの流体通路を相互に連結し
て、熱交換体本体の第１の端部から第２の端部まで選択
されたコイルの流体通路を順次に連結したことを特徴と
する回転式多流熱交換体。

（２）第１項記載の熱交換体において、 上記各コイルセットの全てのコイルが上記軸にを横断す
る面内に取付けられたもの。

（３）第２項記載の熱交換体において、 各コイルセットのコイルは、円周方向に相互に連続する
ように配置されているもの。

（４）第１項記載の熱交換体において、 各コイルの流体通路が上記少くとも一つの円弧状部を連
結する第１および第２の径方向部を含むもの。

（５）第４項記載の熱交換体において、 各コイルの流体通路が複数の円弧状部を含むもの。

（６）第４項記載の熱交換体において、 各コイルの流体通路は、軸の第１の端部に達する流体導
入手段を含み、該流体導入手段は、軸の第１の端部の隣
りにあるコイルセットのコイルの各流体通路の第１の径
方向部に連通ずるとともに、さらに軸の第２の端部に達
する流体導出手段を含み、該流体導出手段が、軸の第２
の端部の隣りにあるコイルセットのコイルの各流体通路
の第２の径方向部に連通しているもの。

（７）上記第６項記載の熱交換体において、上記個々に
分離された流体案内路に関連して、上記個々に分離され
た連結路は各コイルセットの夫々選択されたコイルの流
体通路の第２の径方向部を、軸の第１の端部から第２の
端部に向う方向からみて下流側の次のコイルセットの夫
夫選択されたコイルの流体通路の第１の径方向部とを連
結するもの。

（８）上記第７項記載の熱交換体において、上記軸が中
空で、上記分離された連結路は詳細の外周部に形成され
、軸の内部は上記流体滴入手段と流体導出手段の間でシ
ールされているもの。

（９）上記第７項記載の熱交換体において、上記厚形状
のコイルは、各コイルセットの対応する扉形状コイルが
軸の軸方向に配列されるように配置されたもの。

（１０）第９項記載の熱交換体において、個々に分離さ
れた流体案内路に関連して、相互に選択され連結された
相隣るコイルは、円周方向において相互に偏位している
もの。

０υ 第１０項記載の熱交換体において、上記の相互に
選択され連結されたコイルの円周方向の偏位が、軸の回
転方向とは反対の向きを有するもの。

（１２）第４項記載の熱交換体において、上記各流体通
路の円弧部内を流通する流体の流れが軸の回転方向とは
反対の向きを有するもの０ （１３）上記第１項記載の熱交換体において、各コイル
セットが、個々に分離された４個のコイルより形成され
、複数の流体案内路が４つの個々に分離された流体案内
路よりなるもの。

αａ 上記第１項記載の熱交換体において、さらに、各
コイルセットの外周部に取付けられた撹拌用羽根部材を
含むもの。

α■ 材料の容器と、 処理されるべき材料を上記容器の第１の端部に導入する
ための材料導入口と、 第１の端部とは反対側の容器の第２の端部から処理され
た材料を導出するための材料導出口と、 容器内を長手方向に貫通して容器の第１の端部と第２の
端部において回転可能に支承された軸と、 該軸に沿って相互に間隔をおいて軸に固定された複数の
コイルセットと、 熱交換体本体の第１の端部から第２の端部に向かい、個
々に独立した流体通路を形成する各コイルセットのコイ
ル数と同数の流体案内路とを含み、 各コイルセットは、同形状を有し個々に分離された等し
い数のコイルより構成され、各コイルセットの各コイル
は、扇形の分割部を形成するとともに内部に、少くとも
一つの円弧部を連結する径方向部を含む流体通路を有す
る一方、各流体案内路は、各コイルセットのコイルのう
ちの選択されたコイルと相互に分離された複数の連結路
とを含み、各連結路は−のコイルセットの選択されたー
のコイルの流体通路と、上記−のコイルセットの次のコ
イルセットの選択されたコイルの流体通路を相互に連結
して、熱交換体本体の第１の端部から第２の端部まで選
択されたコイルの流体通路を順次に連結したことを特徴
とする材料の連続的熱処理と撹拌のための装置。

０６）第１５項記載の装置において、 上記各コイルセットの全てのコイルが上記軸を横断する
面内に取付けられたもの。

ａη 第１６項記載の装置において、 各コイルセットのコイルは、円周方向に相互に連続する
ように配置されているもの。

（１８） 第１５項記載の装置において、各コイルの
流体通路が上記少くとも一つの円弧状部を連結する第１
および第２の径方向部を含むもの。

（１９） 第１８項記載の熱交換体において、各コイ
ルの流体通路が複数の円弧状部を含むもの。

（２０）第１８項記載の装置において、 各コイルの流体通路は、軸の第１の端部に達する流体導
入手段を含み、該流体導入手段は、軸の第１の端部の隣
りにあるコイルセットのコイルの各流体通路の第１の径
方向部に連通ずるとともに、さらに軸の第２の端部に達
する流体導出手段を含み、該流体導出手段が、軸の第２
の端部の隣りにあるコイルセットのコイルの各流体通路
の第２の径方向部に連通しているもの。

（２υ 上記第２０項記載の装置において、上記個々に
分離された流体案内路に関連して、上記個々に分離され
た連結路は各コイルセットの夫々選択されたコイルの流
体通路の第２の径方向部を、軸の第１端部から第２の端
部に向う方向からみて下流側の次のコイルセットの夫々
選択されたコイルの流体通路の第１の径方向部とを連結
するもの。

（２２）上記第２１項記載の装置において、上記軸が中
空で、上記分離された連結路は該軸の外周部に形成され
、軸の内部は上記流体導入手段と流体導出手段の間でシ
ールされているもの。

（２３）上記第２１項記載の装置において、上記扇形状
のコイルは、各コイルセットの対応する扇形状コイルが
軸の軸方向に配列されるように配置されたもの。

０４）第２３項記載の装置において、 個々に分離された流体案内路に関連して、相互に選択さ
れ連結された相隣るコイルは、円周方向において相互に
偏位しているもの。

（２つ 第２４項記載の装置において、 上記の相互に選択され連結されたコイルの円周方向の偏
位が、軸の回転方向とは反対の向きを有するもの。

（２６）第１８項記載の装置において、 上記各流体通路の円弧部内を流通する流体の流れが軸の
回転方向とは反対の向きを有するもの。

（２７） 上記第１５項記載の装置において、各コイ
ルセットが、個々に分離された４個のコイルより形成さ
れ、複数の流体案内路が４つの個々に分離された流体案
内路よりなるもの。

（２８）上記第４５項記載の装置において、さらに、各
コイルセットの外周部に取付けられた撹拌用羽根部材を
含むもの。

（２９）上記第１５項記載の装置において、該装置が、
糖蜜液から砂糖の結晶を進行的かつ均一に生長させるた
めの結晶化手段であり、処理されるべき材料が砂糖の糖
蜜液であり、流体が冷却水であるもの。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す容器内の熱交換体の要部
正面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線断面をＺ方向から見
た図である。 １〜１５・・・・・・コイルセット、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ・
・・・・・コイル、１７・・・・・・軸、３０・・・・
・・径方向部、３１゜３２．３３・・・・・・円弧状部
、１９，２０，２Ｌ２２．２３，２４・・・・・・連結
穴、３４・・・・・・流路、４６・・・・・・容器、４
４ 、４５・・・・・・容器の端部、４５・・・・・・
材料の流入口、４７・・・・・・材料の流出口、４８・
・・・・・撹拌羽根。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転可能に支承された軸と、 該軸の軸方向に沿って所要の間隔をおいて固定された複
   数のコイルセットと、 熱交換体本体の第１あ端部から第２の端部に向かい個々
   に独立した流体通路を形成する各コイルセットのコイル
   数と同数の流体案内路とを含み、各コイルセットは、同
   形状を有し個々に分離された等しい数のコイルより構成
   され、各コイルセットの各コイルは、扇形の分割部を形
   成するとともに内部に少くとも一つの円弧部を連結する
   径方向部を含む流体通路を有する一方 各流体案内路は、各コイルセットのコイルのうちの選択
   されたコイルと相互に分離された複数の連結路とを含み
   、各連結路は−のコイルセットの選択されたーのコイル
   の流体通路と、上記−のコイルセットの次のコイルセッ
   トの選択されたコイルの流体通路を相互に連結して、熱
   交換体本体の第１の端部から第２の端部まで選択された
   コイルの流体通路を順次に連結したことを特徴とする回
   転式多流熱交換体。