JPS59205091A - 多重式流路管 - 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、並・向流の多重式流路管内に設けられた多数
のねじれシート片により、単数又は複数の流体を幾何級
数的に分割混合し、複数の筒体間相互に熱移動、物質移
動などを促進することを目的とす多重式流路管に関する
。

上記多重式流路管には代表的なものとして２重管式熱交
換装置、２重管式反応器、２重管式泡過器、２重管式分
離装置などがありその応用用途は極めて広い。

ここにおいて、２重管式熱交換装置を主としてその実施
例を示す。

２重管式熱交換装置として内外面中空管により形成され
る環状空隙内に、その軸方向全長にわたり連続的に延び
て４ｇ状にねじったシート片を設け、その環状空隙をス
パイラル状のチャンネルに分割する構造の熱交換装置が
公知である。それを第１図に示した。

さらにまた、内外面中空管により形成される環状空↑衆
内にリング状邪魔板を用い複数の膨張室を設けた熱交換
装置が公知である。それを第２図に示しｌζ。

前者の熱交換装置は、一般によく知られている中空の環
状空ｖｔをもつ２重管式熱交換装置にくらべ、粘性の高
い熱媒体を用いる場合、その圧力損失はさほど大きくな
らない反面伝熱効果はさして向上することはない。一方
、後者の熱交換装置の場合、伝熱効果は大幅に向上する
反面、圧力損失はギｌいに大きなものとなる。

本発明の一実施例である２重管式熱交換装置は、上記両
者の長所を活かすと同時に、両者の欠点を解消したもの
である。

第３図〜第８図は特許請求の範囲第１項記載の一実施例
である２重管式熱交換装置に関するものであり、第９図
〜第１６図は特許請求の範囲第２項記載の一実施例であ
る２重管式熱交換装置に関するものである。

最初に特許請求の範囲第１項記載の一実施例である２重
管式熱交換装置を図面をもとに説明する。

第３図は、本発明の一実施例である２重管式が交換装置
の破断せる斜視図であり、第４図は、ｒ）「記２重管式
熱交換装置を構成する２種の基本的エレメント４．４′
の斜視図である。第５図は、エレメント４．４相互の連
結部イーイの半径方向Ｃ−Ｃ断面図である。

第４図において、エレメント４．４′はその内外中空管
１．２に囲まれた環状空ｆ蒐にねじれシート片３．３′
を設けてあり、又それら各エレメントの流入口と流出口
は原則として互に同−形とする。又各エレメント４．４
の環状空隙にねじれシート片３．３を設けることにより
形成されるねじれた各チャンネルは、その半径方向断面
積を軸方向全長にわたり実質上一定になる様にする。

またエレメント４．４を矢印方向に連結するとき、エレ
メント４の流出口とエレメント４の流入口の形状を同−
形とし、その連結部においてねじれシート片３の端縁と
ねじれシート片３′の端縁とは、原則として一部分が、
又は全体が同一面内において連続しない様にする。

エレメント４．４の連結部におけるシート片３と３の位
置関係の一実施例を第４図、第５図に示した。

第３図に第４図、第５図の基本的考え方に基づき、エレ
メント４．４を交互に各３個づつ連結した本発明の一実
施例である２重管式熱交換装置を示した。

なお、上記実施例の外にエレメント相互の連結部の断面
を飛した第６、第７、第８図の様に、エレメント内に設
けるねじれシート片の枚数を１．３．４枚に変えること
も、またそれ以上の枚数に増やすことも本発明に有効で
ある。

さらに第３、Ｆ４、第５図に示すねしれシート片３．３
′の様に、かならずしもエレメント内ねじれシート片の
一端縁又は二端縁を内外雨中空管壁のいずれか一方又は
両方まで伸ばして設けない場合も本発明に有効である。

また、実施例第３、第４、第５図においてねじれシート
片３．３′は内外雨中空管の軸方向に対して１８００ひ
ねられているが、本発明はそれに限定されず、１０°以
上１８０°未満、又は１８０°以上のいずれのひねり角
度も有効である。

また、実施例ではねじれシート片の設置位置を環状空隙
を等分する様にして設けているが、必ずしもそれにこだ
わる必要はない。

また、ねじれシート片は単なる平板のものから平板に単
数又は複数の孔を設けたものまで本発明に自°効で゛あ
る。

また、上記シート片の断面形状は、直線状をはじめ曲線
状、折線状、その細革定形のものまで本発明に有効であ
る。

また、そのシート片は原則として車−の平板がなめらか
な螺旋状にねじられた形状をもつが、必ずしもそれに限
定されず、各種のかさな要素片を複数用い虫λ旋状に連
続的又は断続的に集合又は近接させたものも本発明に有
効である。

さらにまた、２つのエレメント連結時において、先行す
るシート片の末尾端縁と後続する先頭端縁とは、原則と
して環状空残の半径方を同−断面上に設けられることが
多くの場合望ましいが、正確にその同−断面上に設けら
れなくてもその近い状態にあればさした不都合がなく本
発明に有効である。

右、左側ねじれシート片を設けた２種エレメント４．４
′を交互に連結する構成を実施例では示したが、連結順
位はそれにとられれることなく、他のすべての組合せに
よる連結も本発明に有効である。また右もしくは左のね
じれシート片を設けた単一種エレメントのみの連結も有
効である。

さらに、複数エレメントの途中に、シート片を全く設け
ない単なる内外雨中空管からなる新たなエレメント（エ
ンプティーエレメント）を割込ませることも本発明に有
効である。

実施例第３図の基礎的構成単位であるエレメント４．４
′は、的中空管１、外生空管２、ねじれシート片３．３
′なと３種の別個の要素から組Ｖてられているが、それ
らの要素のうち３種又は２種をあらかじめ鋳造法などに
より一体成形することも本発明に有効である。

、また、第４図の様なエレメントをあらかじめ用＋：Ｊ
　＠ず、的中空管１とねじれシート片３．３をｉｌＬ合
せたもの又は一体成形したものを新たなニレメン１−と
して４数連結し、それを熱交換装置の仝艮をもつ外生空
管の内部に挿入する方法、さらに熱交換装置の全長をも
つ内外雨中空管の環状空隙に、別種の支持要素を介して
相互に連結したねしれシート片３．３′を挿入する方法
、外生空管２とねしれシート片３．３を一体成形し、こ
れを新たなエレメントとして連結したものに熱交換装置
の全」ｋをもつ的中空管１を挿入する方法、かりに的中
空管１とシート片３．３′を組合せた新たな複数のエレ
メントを本装置の・ａ長にまで連結したものを、その軸
方向に複数に分割したとする。その分割片と同一の形状
を精密１に凸などにより一体成形し、それを複数組合せ
て元のニレメンｌ−の形状とし、本装置の全長をもつ外
生空管に挿入する方法も本発明に有効である。

実施例第３、第４、第５、第６、第７、第８図には内外
雨中空管の断面形状が円形のものとして示されているが
、その他に各種多角形、楕円形、不定形などあらゆる形
状があり、また的中空管と外生空管の各断面形状には互
に同形のものから異形のものまでいずれのものも本発明
にを効である。

次に、特許請求の範囲第２項記載の一実施例である２重
管式熱交換装置を図面をもとに説明する。

第９図は、本発明の一実施例である２重管式熱交換装置
の破断せる斜視図てあり、第１０図は前記装置を構成す
る２種の基本的エレメント９．９′を示す斜視図であり
、矢印はエレメント９と９′がローロ面上において連結
される方向と位置を示し、第１１図はＤ−Ｄ断面図であ
る。

第１０図において、エレメント９．９は前第４図におい
て示したエレメント４．４′の内中空管５内に右、左方
向にねじれたシート片８．８を設けたものであり、ねじ
れシート片８．８は的中空管５の原則として軸方向全長
にわたりその管壁まで伸びて環状空隙を２つのチャンネ
ルに仕切っている。それらチャンネルは、その半径方向
の断面積を実質上一定にする。また、エレメント９．９
′を欠口方向に連結するとき、エレメント９の流出口と
エレメント９の流入口の形状を同−形とし、その連結部
においてねじれシート片８の端縁とねじれシート片８′
の端縁とは、原則としてそれらの一部分が、又はそれら
の全体が同一面内において互に連続しない様に設けられ
る。

第９図において第１０７１第Ｕ図の基本的考え方にもと
づきエレメント９と９′を３個づつ交互に連結して得ら
れる本発明の一実施例である２重管式熱交換装置を示し
ている。

なお、この実施例第９、第１０、第Ｕ図の外にエレメン
ト相互の連結部の断面を示した第１２、第１３、第１４
、第１５、第１６図の通り、的中空管５の内部に設ける
ねじれシート片を１枚型から３枚型、４枚型に変えるこ
とも、さらにそれ以上の枚数にすることも有効であり、
また内申空管５内に設ける・ねじれシート片８．８′と
内外両中空管に囲まれる環状空隙内に設けるねじれシー
ト片７．７とが第■、第１３、第１５、第１７、第１８
図の通り半径方向の同一線上に重なることも、第１２、
第１４、第１６図の通りずれることも本発明に有効であ
り、また上記実施例にとられれすねじれシート片８．８
′とねじれシート片７．７′の各々の形状、ひねり方向
、枚数を自由にえらび組合せることも有効である。

また、エレメント連結時において先行するシート片の末
尾端縁と後続する先頭端縁とは、原則として環状空隙及
び的中空管の半径方向同一断面上に設けられることが多
くの場合認ましいが正確にその同−断面上に設けられな
くてもその近い状態にあればさした不都合がなく本発明
に有効である。

また、実施例第９、第、１０、第Ｕ図において、ねしれ
シート片８．８′は内外両中空管の軸方向に対して１８
００ひねられているが、それに限定されず１６以上１８
００未満、１８０以上のいずれのひねり角度も本発明に
有効である。

また、ねじれシート片は単なる平板駅のものから平板に
単数又は複数の孔をあけたもの、第１７、第１８図に示
す様に複数のねじれシート片の一端が内中空管壁に伸び
て、他の一端が的中空管ＩＪ、７に達しない様に設けら
れたものも本発明にイ」効である。

また、右、左側ねじれシート片８．８を設けた２種エレ
メント９．９を順位正しく交互に連ｆｌｋ’ｉする構成
を実施例では示しているが、それにとられれることなく
　イｍのいかなる連結胴によるものも、右、左側ねしれ
シート片８．８′のうちいづれか一方のみを複数連結し
たものも本発明に有効である。

さらに、エレメント９．９′を複数連結する途中に、ね
じれシート片８．８′を全く設けない内エレメント４．
４を、又はねじれシート片８．８′及びねじれシート片
７．７′をともに設けない２重管のエンプティーパイプ
を割り込ませることも本発明に有効である。

実施例第９１第１０、第１１、第１２、第１３、第１４
、第１５、第１６、第１７、第１８図において、的中空
管５、外生空管６、ねじれシート片７又は７′、ねじれ
シート片８又は８という各々別個の要素からエレメント
９．９は組立てられているが、それら要素のうち４種す
べてないしは３種ないしは２種のものがあらかじめ鋳造
法などにより一体成形されることも本発明に有効である
。

また、第１０図の様なエレメント９．９′をあらかじめ
用意することなく、的中空管５とねじれシート片７．７
とねじれシート片８．８′を組合せたもの、又はそれら
を一体成形したものを新たなエレメントとして複数連結
し、それを熱交換装置の全長をもつ外生空管の内部に挿
入する方法、さらに熱交換装置の全長をもつ内外両中空
管に囲まれた環状空？簾に別途の支持要素を介して本装
置全長にまで連結したねじれシート片を挿入し、的中空
管に直接又は別種の支持要素を介して本装置全長にまで
連結したねじれシート片を挿入する方法、的中空管５と
ねじれシート片８．８′を組合せるか又は一体成形した
ものを新たなエレメントとして本装置全長に連結し、そ
れを本装置の全長をもつ列中空管に挿入し、その環状聖
像に別の支持要素を介して本装置全長にまで連結したね
じれシート片７．７′を挿入する方法、的中空管５とね
じれシート片７．７′をに１１１合せるか一体成形した
ものを新たなエレメントとして本装置全長↓こ連結し、
それを本装置の全長をもつ列中空管に挿入し、さらに的
中空管５内に複数のねじれシート片８．８′を直接又は
別の支持要素を介して連結したものを挿入する方法、そ
の他に的中空管５とねじれシート片８．８′を組合せる
か又は一体成形したものを新たなエレメントとしてそれ
らを複数連結し本装置の全長とし、−刃列中空管６とね
じれシート片７．７′を組合せるか又は一体成形したも
のを新たなエレメントとしてそれらを複数連結し本装置
の全長とし、その上で前者を後者に挿入する方法、さら
にまた、かりに的中空管５とねじれシート片８．８′と
ねじれシート片７．７′を組合せた新たなエレメントと
して本装置の全長まで複数連結したものを、その軸方向
に祁数に分割したとする。その分割片と同一の形状を精
密鋳造などにより一体成形し、それを複数組合せて元の
エレメントの形状とし、本装置の全長をもつ列中空管に
挿入する方法、さらにまた、かりに的中空管５とシート
片７．７′を組合せた新たな複数のエレメントを本装置
の全長にまで連結したものを、その軸方向に複数に分割
したとする。その分割片と同一の形状を精密鋳造などに
より一体成形し、それを複数組合せて元のエレメントの
形状とし、本装置の全長をもつ列中空管に挿入し、かつ
その的中空管に、シート片８．８′を直接又は別の支持
要素を介して連結したものを挿入する方法などがありす
べて本発明に有効である。

次に、特許請求の範囲第１項記載の実施例を示す第３、
第４、第５図において、環状空稍内のチャンネルを流下
する熱媒体の状態を説明する。

一般に、ＺＸ＋ｌ管式熱交換装置では、その性能を大き
く向上させるためには、第一に熱媒体が流下するチャン
ネルにおいて充分に挫牌混合されることが大切であり、
第二に熱媒体がチャンネル内を流下する際の圧力損失を
可能なかぎり下げることが重要である。

本発明は上記二つの条件を満すものであり、まづ第一の
条件について図面をもとにのべる。

第３図における各エレメントはねしれシート片によって
２つのチャンネルに仕切られている。

そのため、左端より送り込まれた熱媒体は２つの分流と
なり本発明熱交換装置内を流下する。

−力のチャンネル内の熱媒体の分流を見ると、その全体
はチャンネル内をその断面方向を右まわりに旋回しなが
ら一流下する。またその熱媒体は、そのチャンネル内の
周壁近傍部分とチャンネル内中央部分の流速のずれが太
きいため、その各部分において渦流を生ずる。その滴流
が熱媒体が混合をひきおこす。

さらにまた、エレメント４のチャンネルを流下した熱媒
体は、連結部イーイにおいて後続のエレメント４のチャ
ンネルに再度分配される。

その際、片方のチャンネル内の熱媒体の分流に注目する
と、エレメント４からエレメント４に流下する分流はね
じれシート片３′により強制的に２分割されると同時に
、先行のエレメント４の両チャンネル内分流は後続エレ
メント４の両チャンネルにおいて合流結合され、そして
またその分流のうちエレメント４のチャン、ネル中央部
を流れるものは次のエレメント４′のチャンネルの周壁
近傍部に、−万周壁近傍部を流れるものは中央部に転位
し、樫稗される。また、右、左側ねじれシート片３．３
′により熱媒体は右旋回、左旋回を強制され激しく入れ
かわる反転混合を起こす。

以上の通り、環状空隙に設けられた多数のねじれシート
片３．３の働きにより反転混合と分割６６合を繰返され
た熱媒体は、そのチャンネル内において均一な熱分散が
得られ、受熱体を流す的中空管１の管壁に対して効果的
に熱を伝えることが可能となった。

次に、第二条件についてのべる。各ニレメン１−４．４
’のチャンネルにおいて熱媒体の分流は、各可１混合を
ひき起さすが、その流れの方向と逆向きの乱流を実質的
におこさない一方向の流れである。次に、エレメント４
の流出口から後続のエレメント４の流入口に流れ込む熱
媒体の分流はねじれシート片３によりさらに分割される
が、その際シート片３の肉厚が薄いため、そのｉＭＥれ
に対するさした抵抗がなく、シート片への衝突による乱
流も発生しない。さらに、ニレメン）−４及び４を連結
した熱交換装置の全長において環状空隙内チャンネルの
断面総和−が一定であるため、膨張室などによる流路抵
抗を全くうけない。

以上の通り、理想状態に近いピストン流れが得られるた
め、環状空Ｖ鬼のチャンネルにおいて熱媒体流は大きな
圧力損失もなく流下することが可能となった。

実施例第３、第４、第５図に示される本発明にかぎらず
、その基本的考え方にもとづく他の多くの変形が容易に
考えられる。

まづねじれシート片の半径方向における枚数は１．２．
３．４、それ以上と選択出来る嘔は広く、熱媒体の哩碑
混合を充分に行うのに有効であり、熱媒体の流速、流量
、粘性、温度によってねじれシート片の枚数が選択され
る。熱媒体の粘性が比較的低い場合には枚数が多いもの
が有効であり、粘性が高い場合には枚数が少ないものが
適している。

次に、ねじれシート片のねじれ角度は１ｄを標準とする
が、粘性の高い重質油などの熱ｔＳ体では〆前後が旋回
混合の働きよりも分割混合の働きをつよめることが出来
て最適であり、空気、水など粘性の低い熱媒体では１８
０′前後とし、外生空管の径に対するエレメントの長さ
を極力おさえる方が旋回混合の働きの比重をたかめて１
艮い。

また、先行するねじれシート片の末尾と後続のねしれシ
ー１−片の先端とは、原則として２つのニレメン１−の
連結部の半径方向同一断面上に設けられることが多くの
場合望ましいが、正確にその同−断面上に設けられなく
てもその近い状ｆパゴにあれは熱媒体の混合キ婢効果に
はほとんと影響ない。粘性の低い熱媒体にはその多少の
ずれは遊び室として、多くの乱流を発生させることに役
立つ。

イ１、左向ねしれシート片を設けた２種ニレメンＩ・を
交互に連結するものを原則とするが、それにとらイつれ
る必要はない。

極めて粘性の高い熱媒体を用いる場合、一方向ひねりの
エレメントのみを連結することによりその沢合曖稗効果
をさしておとさず圧力損失のイ氏不をおさえることが出
来る。

さらに、連結されるエレメントの途中にエンプティーパ
イプを割り込ませると粘性の高い熱媒体の混合効果が向
上し、圧力損失は増大しない。

本発明は第４図に示された４数のエレメント４．４を連
結し、そのエレメント４．４は的中空管１、外生空管２
、ねじれシート片３．３を組合せて構成されることを原
則としているが、本発明に有効なものは必すしもそれに
限定されない。

その実適例として的中空管１とシート片３又は３を、精
密鋳造なとの方法を用いて一体成形したものをエレメン
トとし複数連結する。それを熱交換装置の全長をもつ外
生空管２の内部に挿入する。この様にして得られた本発
明は、的中空管１の管壁表面に加えねじれシート片３又
は３′の表面を、伝熱のための有効面積として加算する
ことが出来伝熱効果を大幅に向上する。

また、外生空管１から、シート片３．３′と一体成形さ
れ連結された的中空管２を容易に引きぬくことが出来、
熱媒体のチャンネルを清掃するために好都合なものとな
る。

特許請求の範囲第２項記載の実施例の作用を第９、第１
０、第ｕ１第１２、第１３、第１４、第１５、第１６、
第１７、第１８図をもとに述べる。

特許請求の範囲第１項記載の実施例では環状空ＰＱ内の
チャンネルに熱媒体を流し、内中空管内のチャンネルに
受熱体を流しその伝熱状態を小した。本発明の一実施例
である２重管式熱交換装置において、熱媒体用と受熱体
用の両チャンネルは」二部の通り限定されることはなく
、その相互の置き替えも有効であり、ここでは前者の」
易合について述べる。

ｒｉｉｌ記特許請求の範囲第１項の作用の説明では、本
）′６明において伝熱効果を高めるために有効な？・、
！↓奴体流が満たすべき条件を示したが、受熱体流にも
それとほは同等な条件が求められる。

その第一の条件は受熱体流の充分な希牲混合であり、第
二の条件は受熱体流の圧力損失の低Ｉ載である。

第一の条件として、流下した受熱体はニレメン１−９の
内申空管５の２つのチャンネルに分配される。そのチャ
ンネル内を、右ひねりシート片８によるなめらかな抵抗
をうけて受熱体の分流は大きく右旋回しながら流下する
。

その旋回により、分流の周壁部分は充分に攬坪される。

また、その旋回時に、分流の周壁部分と中央部分との流
速の大きな差異は、各部分に受熱体の渦流をひきおこし
混合をたすける。

さらに、受熱体は連結部ローワにおいて次のエレメント
９′に流下し、内申空管５を仕切るねじれシート片８に
より再度分配される。その際、先行のエレメント９の両
チャンネル内分流は、後続エレメント９の両チャンネル
において合流結合される。つまり、エレメント９の中央
部分はエレメント９′の周壁部分へ、エレメント９の周
壁部分はエレメント９′の中央部分へと強制的に回分、
転位させられる。そして、先のエレメント９から右旋回
をしながら流下した受熱体は、エレメント９′の内申空
管５のチャンネル内において左ひねりシート片８′のゆ
るやかな抵抗をうけて左旋回をおこす。

以上の通り、内申空管５内に設けられた多数のねしれシ
ート片８．８の働きを繰返しうけた受ンυ一体の流れは
庇回混合、分割混合、反転混合を光分にひきおこし、そ
のチャンネル内における均一な熱分散が得られ、熱媒体
の流れとの間をイ」、切っている内申空管の管壁に対し
て効果的に熱を伝えることが可能となった。

第二の条件として、エレメント９．９のチャンネル内に
おいて受熱体の分流は各種混合をひきおこすが、なめら
かにねじれたチャンネル内においてはその流れの方向と
逆向きの乱流を実質的におこさない。次に、エレメント
９とニレメン１−９の結合部ローワにおいて受熱体はシ
ー１へ片８をはさみ合’ｔＡｉＩされ、又はシート片８
により分割されるが、シート片８．８は流れの方向に設
けられておりその肉厚がＡＶいためシート片８．８′の
末端において乱流をほとんど発生させない。

さらにまた、熱交換装置の全長において内申空管５内の
チャンネルがその全断面積を実質上一定とするため、受
熱体流は膨張室による流路抵抗を全くうけることはない
。以上の通り流路抵抗になる乱流がはζんとなく、理想
状態に近いピストン流れが得られるため、内申空管５内
のチャンネルにおいて受熱体流は大きな圧力損失を受け
ることなく流下する。

実施例第９、第１０、第Ｕ図に示される本発明にかぎら
ず、その基本的考え方にもとづく、他の多くの変形が容
易に考えられる。

まづ、内中空管内に設けられるねじれシート片の断面形
状は一枚世から３枚型、４枚型、さらにそれ以上の枚数
の放射状のものなどが本発明に有効であり、受熱体の流
速、流量、粘性、温度なとによりシート片の形状が選択
される。

受熱体の粘性が比較的低い場合には枚数が多いものがを
効であり、粘性の高い場合は枚数の少ないものが適して
いる。

また、受熱体の粘性が極めて高い場合は、第１７、第１
８図の様に内中空管内のシート片が半径方向に複数あり
各々が切り離されて設けられたものが適している。さら
にまた、すべてのシート片の形状においてその面上に多
くの孔があけられているものも粘性の高い受熱体に適し
ている。

次に、内中空管内に設けられるシート片のねじれ角度は
１８０’を標準とするが、粘性の高い溶融樹脂などの受
熱体の場合はｉ前後のねじれ角度が最適であり、さらさ
らした水、油などの組合は１笥前後とし的中空管の径に
対するニレメン１−の長さを極力おさえた方がよい。

また、先行するねじれシー１〜片８の末尾と後続のねじ
れシート片８′の先端とが原則として２つのエレメント
９．９の連結時において、半径方向同一断面上に設けら
れることが多くの混合ｅ？１ましいが、正確にその同−
断面上に設けられなくても、近い状態にあれば受熱体の
曖婢混合効果には影響ない。粘性の低い受熱体には、そ
の多少のずれが遊び室として多くの乱流を発生させるこ
とに役立つ。

石、左円ねじれシート片８．８′を設けた２種エレメン
トを交互に連結するものを原則とするが、それにとられ
れることなく粘性の高い受熱体を用いる場、一方向ひね
りのエレメントｄみを連結することによりその−［？？
効果をさしておとさず圧力損失の低下をおさえることが
出来る。

さらに、連結されるエレメントの途中にエンプティーエ
レメントを割込ませると粘性の高い受熱体の混合効果が
向上し、圧力損失は低くおさえられる。

本発明は第４図に示されたエレメント９．９′を複数連
結し、そのエレメント９．９′は的中空管５、列中空管
６、ねじれシート片８．８、ねじれシート片７．７′を
組合せて構成されることを原則としているが、本発明に
有効なものは必ずしもそれに限定されない。

その実施例として、的中空管５とシート片８又は８′と
シート片７又は７′からなる３種の部品を精密鋳造なと
の方法を用いて一体成形したものをエレメントにし複数
連結する。それを熱交換装置の全長をもつ列中空管６の
内部に挿入する。この様に得られた本発明は、的中空管
５のＸｏｇ　Ｉｔｓｔ内表［ｍに加えてねしれシート片
７又は７の表面、それにねじれシート片８又は８の表面
を伝メツ１のための有効面積として加算することが出来
、そのため伝熱効果を大幅に向上する。

一方、内申空管５内に連結したねじれシート片８．８′
の挿入、引抜きが自在である様な方法をとると、内申空
管５内部の清掃に有効である。

なお、実施例第３〜第８図、実施例第９〜第１８図に示
した２重式流路管の外に、３重、４重、それ以」二など
の多種多重式流路管も本発明として分動である。

たとえは、３重管式熱交換装置においては、最も内側の
中空管内、内側の環状空Ｖ派、外側の環状空隙に前記実
施例に示した様なねじれシー１−片を多数設けて、熱媒
体を最も内側の中空管内と外側環状空隙に流し、受熱体
を内側の環状今晩に流すと圧力損失が極めて少ない割に
は伝熱効果が′７１１躍的にあがり、全長が非常に短か
い並１同流式の熱交換装置が得られる。

このように、特許請求の範囲第１項記載にある本発明に
よれば、内外雨中空管内環状空隙のチャンネル内を流れ
る熱媒体は、一つのエレメントを通過するごとに、的中
空管に近い部分から列中空管に近い部分へ、また列中空
管に近い部分から的中空管に近い部分へと激しく移動し
、かつ後続のエレメントによって幾何級数的に分割され
て、充分な攪拌混合をうけるので、本発明は内中空管内
を流れる受熱体へ極めて優れた伝熱効果を達成するもの
である。

さらに、特許請求の範囲第２項記載の本発明によれば、
上記伝熱効果に加えて、的中空管のチャンネル内を流れ
る受熱体は、一つのエレメントを通過するごとに、エレ
メントの外側から中心部へ、また中心部から外側へと激
しく移動し、かつ後続のエレメントによって幾何級数的
に分割されて充分な攪拌混合をうける。そのため本発明
は、環状空隙を流れる熱媒体から的中空管を流れる受熱
体への熱移動はさらに促進され、２重の極めて優れた伝
熱効果を達成するものである。

ま１こ、上記両発明において、熱媒体、受熱体はともに
エレメント内のチャンネルを、又心よエレメントとＢ　
ａのエレメントとのチャンネルの連結部を通過する際、
そのうける流路抵抗力５／ｌＸさく、理想状態のピスト
ン流れに近いものであるため、本発明は圧力損失の極め
て４＼さな熱交換装置を提供するものである。

前記の２重管式熱交換装置の外に、本発明の特許請求の
範囲第１項及び第２項に含まれる数多くの実施例が容易
に着想しうる。その−例として、塘過材、限外邂、過膜
、イオン交換膜、逆浸透膜などの透過性月料によって的
中空管の管壁の一部分又は全体を形成し、その管壁を介
して的中空管を流れるＡ流体と環状空ｆ気を流れるＢ流
体とが４１１互に特定物質の移動をおこす２重？ユ式Ａ
、過、分嵐装置が得られる。

Δ、Ｂ両流体間の特定物質の移動速度を大きくするため
には、透過材料からなる的中空管の管↓Ｖを介して隣接
するＡ流体とＢ流体とが、その特定移動物質の１ｌｊＱ
度差を可能なかぎり大きくすることであり、それが有効
な方法の一つである。

そのためには、的中空管と環状空隙を流れるＡ１Ｂ両流
体７Ｓ　、その各流路内において充分挫稗混合され、そ
の各流路断面内における特定移動物質が均一に分散する
ことが求められる。

本発明の２重管式島、過、分離装置を用いると、環状空
Ｙ東に設けられた多数のねじれシート片、又は環状学課
及び内中空管内に設けられた多数のねじれシート片の働
きにより、環状空籾、と的中空管を流れるＡ流体とＢ流
体は分割、旋回、反転の各混合を起す。

そのため、Ａ又はＢ流体の各流路断面内において特定移
動物質は均一に分散し、透過材料からなる的中空管の管
壁を介して隣接するＡ流体とＢ流体はその特定移動物質
の濃度差を最大とする。その結果１．　Ａ　％、　Ｂ両
流体間の特定物質の移動速度が単なる中空管を用いた２
重管式漁、過、分離装置にくらべて極めて大きなものと
なる。

さらにまた、本発明の装置は、物質移動速度がはるかに
大きくなる割には、ねじれシート片の形状により流路抵
抗がさほどなく、圧力損失の４Ｈ’ｑ火！、６が極めて
かさいため、すぐれた；胤過、分鴻ＬＩＩＬＩ−能を充
分に発揮しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の熱交換装置の破断せる斜視図及びＡ−Δ
断面図、第２図は公知の熱交換装置の破１わ１せる２１
１視図及びＢ−Ｂ断面図、第３図は本発明の特許ＷＮｊ
求の範囲第１項記載の実施例に係る熱交換装置の破断せ
る斜視図、第４図は第３図に；ｌζす装置の２エレメン
トの斜視説明図、イーイ破線と矢印は２つのエレメント
が相互に連結されるイ＋装置と方向を示す。第５図は第
３図におけるｃ−ｃｉｔノを面図、第６、第７、第８図
は第３図に小す”Ａ　ｉｌＪ□１の一部分を変化させた
ものの一面図、第９図は本発明の特許請求の範囲第２項
記載の実施例に係る熱交換装置の破断せる斜視図、第旬
図は第９図に示す装置の２エレメントの斜視説明１４、
第Ｕ図は第９図における１）−Ｄ断面図、第ν、第１３
、第１４、第１５、第１６、第１７、第１８図は第９図
に示す装置の一部分を変化させたものの断面図である。 １は的中空管 ２は列中空管 ３は環状空隙内右ひねりのねじれシート片３は環状空亡
Ｘ、同左ひねりのねしれシート片４はエレメント ４′はエレメント ５は的中空管 ６は列中空管 ７は環状空喧内右ひねりのねじれシート片７は環状空Ｐ
菟同左ひねりのねじれシー１へ片８は内中空管内右ひね
りのねじれシー１〜片８′は内申空管同左ひねりのねし
れシート片９はエレメント ９′はエレメント 特許出願人　　市　川　博　夫　　　（他１名）・ｒ、
６：・′１　　　第７図　　　’ｔＴ　８１￥１第１０
１′Ａｌコ 第１３図 第１５閲 第１７図 第１４図 第１６図 第１８区 手続補正書（方式） ％式％ １、　小作の表示　　　　　　昭和５８年特許願第５８
−０７８６５９；３、？ｉ［ｉ正をする者 −事件との関係　　特許出願人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多重管を構成する複数の中空管と該中空管のうち
   隣接する一対の該中空管に囲まれた環状空呻に設けられ
   た多数のねじれたシート片とからなり、各該シート片は
   上記空椋の軸方向全長にわたり複数設けられ、かつ上記
   空隙の半径方向断面において単数又は複数設けられて、
   上記空隙にねじれたチャンネルを形成しており、またひ
   とつの該シート片の端縁と袋続の該シート片の端縁とは
   原則としてその一部分が、又はその全体が同一面内にお
   いて連続しない様に設けられており、そして上記チャン
   ネルの半径方向全断面積は上記空隙全長にオフたり実質
   上一定であることを特徴とする多重式流路管。
2. （２）多重管を構成する複数の中空管と該中空管のうち
   隣接する一対の該中空管に囲まれた環状空豫に設けられ
   た多数のねじれたシート片とからなり、各該シート片は
   上記空隙の軸方向全長にわたり複数設けられ、かつ上記
   空隙の半径方向断面において単数又は複数設けられて、
   上記空隙にねじれたチャンネルを形成しており、またひ
   とつの該シー１〜片の端縁と後続の該シート片の端縁と
   は原則としてその一部分が、又はその全体が同一面内に
   おいて連続しない様に設けられており、そして上記チャ
   ンネルの半径方向全断面積は上記空ａ全長にわたり実質
   上一定であり、更に最も内側の該中空管すなわち内中空
   管内に多数のねじれたシート片を多数、該内申空管全長
   にわたり設けてねじれたチャンネルを形成しており、ま
   たひとつの該シート片の端縁と後続の該シート片の端縁
   とは原則としてその一部分が、又はその全体が同一面内
   において連続しない様に設けられており、そして上記チ
   ャンネルの半径方向断面積は上記内申空管全長にオつた
   り実質上一定であることを特徴とする特許流路管