JPH0842982A - 高効率型毛管式熱交換器 - Google Patents
高効率型毛管式熱交換器Info
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- JPH0842982A JPH0842982A JP7117527A JP11752795A JPH0842982A JP H0842982 A JPH0842982 A JP H0842982A JP 7117527 A JP7117527 A JP 7117527A JP 11752795 A JP11752795 A JP 11752795A JP H0842982 A JPH0842982 A JP H0842982A
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- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
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- A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
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- A23B11/12—Preservation of milk or milk preparations by heating
- A23B11/13—Preservation of milk or milk preparations by heating the materials being loose unpacked
- A23B11/133—Preservation of milk or milk preparations by heating the materials being loose unpacked and progressively transported through the apparatus
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor
- A61L2/02—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor using physical processes
- A61L2/04—Heat
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- 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
- F28D7/02—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 being helically coiled
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 害のある微生物を含む液体４３を殺菌するた
め、あるいは物質混合物を調節するために、管式熱交換
器の形をした熱交換器と方法が役立つ。入口フランジ２
と出口フランジ４の間の管群３は、同じ長さの多数の管
１８，２０からなっている。この管は狭い横断面と薄い
壁厚を有する。毛管とも呼ばれるこの管は同じ長さで同
じ横断面の分配通路１５，１６を介して、入口フランジ
２と出口フランジ４内の中央管１２，１３に接続されて
いる。 【効果】 熱交換器内で滞留時間分布が非常に狭い限界
内に保持され、媒体が一瞬の間に例えば１４０℃に加熱
される。例えばビタミンや蛋白質のような熱に侵されや
すい物質をやさしく殺菌することができる。
め、あるいは物質混合物を調節するために、管式熱交換
器の形をした熱交換器と方法が役立つ。入口フランジ２
と出口フランジ４の間の管群３は、同じ長さの多数の管
１８，２０からなっている。この管は狭い横断面と薄い
壁厚を有する。毛管とも呼ばれるこの管は同じ長さで同
じ横断面の分配通路１５，１６を介して、入口フランジ
２と出口フランジ４内の中央管１２，１３に接続されて
いる。 【効果】 熱交換器内で滞留時間分布が非常に狭い限界
内に保持され、媒体が一瞬の間に例えば１４０℃に加熱
される。例えばビタミンや蛋白質のような熱に侵されや
すい物質をやさしく殺菌することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入口フランジと出口フ
ランジと、この両フランジを連結する管群を備え、この
管群が加熱媒体の供給および排出のための接続短管を備
えたケーシングによって、周囲に対して閉鎖されてい
る、物質混合物を熱的に調節（コンディショニング）す
るためあるいは微生物で汚染されているかまたは汚染さ
れ得る液体を殺菌するための熱交換器に関する。本発明
は更に、物質混合物を熱的に調節するためあるいは液体
を殺菌するための方法に関する。
ランジと、この両フランジを連結する管群を備え、この
管群が加熱媒体の供給および排出のための接続短管を備
えたケーシングによって、周囲に対して閉鎖されてい
る、物質混合物を熱的に調節（コンディショニング）す
るためあるいは微生物で汚染されているかまたは汚染さ
れ得る液体を殺菌するための熱交換器に関する。本発明
は更に、物質混合物を熱的に調節するためあるいは液体
を殺菌するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような熱交換器は特に、食料品技
術、薬品産業、バイオテクノロジーおよびプロセス技術
の他の分野において、液状媒体ができるだけ短時間で高
温まで加熱される場所で使用される。この加熱は不所望
な微生物や菌を殺すことによってこの液体を殺菌するた
めに行われる。加熱処理によって、例えばビタミンや蛋
白質のような加熱によって変化しやすい成分や材料が変
性することが問題である。この場合、このマイナスの効
果については、加熱作用の時間が重要である。このいわ
ゆる変性は特に、ほとんど長い加熱時間、保持時間およ
び冷却時間を有するいわゆる変性殺菌の場合に発生す
る。更に、変性殺菌の場合には、包装材を一緒に加熱お
よび殺菌しなければならないという欠点がある。従っ
て、短い滞留時間で実施可能な連続殺菌が有利である。
食料品技術では、特に牛乳の超高温加熱が知られてい
る。
術、薬品産業、バイオテクノロジーおよびプロセス技術
の他の分野において、液状媒体ができるだけ短時間で高
温まで加熱される場所で使用される。この加熱は不所望
な微生物や菌を殺すことによってこの液体を殺菌するた
めに行われる。加熱処理によって、例えばビタミンや蛋
白質のような加熱によって変化しやすい成分や材料が変
性することが問題である。この場合、このマイナスの効
果については、加熱作用の時間が重要である。このいわ
ゆる変性は特に、ほとんど長い加熱時間、保持時間およ
び冷却時間を有するいわゆる変性殺菌の場合に発生す
る。更に、変性殺菌の場合には、包装材を一緒に加熱お
よび殺菌しなければならないという欠点がある。従っ
て、短い滞留時間で実施可能な連続殺菌が有利である。
食料品技術では、特に牛乳の超高温加熱が知られてい
る。
【０００３】この公知の連続殺菌のために、工業的には
一般的にプレート式熱交換器が使用される。このプレー
ト式熱交換器は、流路を形成するらせん状のエンボス加
工部を有する、上下に積層されたプレートからなってい
る。このプレートはほとんどが、厚壁状の基板の間で引
張りアンカーによって圧縮され、波形型に応じて多数の
点で互いに支持している。プレートの間隔が2.5 〜12ｍ
ｍの間で変化するので、これに応じて異なる大きさの流
路が生じる。それぞれ２枚のプレートの間で、価値のあ
る製品と熱交換媒体が交互に流れる。すべての構造様式
の場合、流入口から流出口までの個々の通路内での価値
のある製品の流路の長さは、プレートの溢流の方法とは
無関係である。この場合、斜めの流れガイドと円弧状の
流れガイドは異なる長さである。そのため、この公知の
プレート式熱交換器では、殺菌すべき媒体の滞留時間に
幅がある。その結果、熱交換器内での滞留時間が平均以
上である熱に敏感な所定の割合の成分が強い変性作用を
受ける。隣接するプレートの接触点で生じる液圧的な境
界層または死領域によって、大きな滞留時間分布が生じ
る。この境界層または死領域では、流速が最小値まで低
下する。
一般的にプレート式熱交換器が使用される。このプレー
ト式熱交換器は、流路を形成するらせん状のエンボス加
工部を有する、上下に積層されたプレートからなってい
る。このプレートはほとんどが、厚壁状の基板の間で引
張りアンカーによって圧縮され、波形型に応じて多数の
点で互いに支持している。プレートの間隔が2.5 〜12ｍ
ｍの間で変化するので、これに応じて異なる大きさの流
路が生じる。それぞれ２枚のプレートの間で、価値のあ
る製品と熱交換媒体が交互に流れる。すべての構造様式
の場合、流入口から流出口までの個々の通路内での価値
のある製品の流路の長さは、プレートの溢流の方法とは
無関係である。この場合、斜めの流れガイドと円弧状の
流れガイドは異なる長さである。そのため、この公知の
プレート式熱交換器では、殺菌すべき媒体の滞留時間に
幅がある。その結果、熱交換器内での滞留時間が平均以
上である熱に敏感な所定の割合の成分が強い変性作用を
受ける。隣接するプレートの接触点で生じる液圧的な境
界層または死領域によって、大きな滞留時間分布が生じ
る。この境界層または死領域では、流速が最小値まで低
下する。
【０００４】一般的な技術による管式熱交換器が知られ
ている。この管式熱交換器は好ましくは大きな流路横断
面と同じ長さの流路を備えている。管を流通する液体は
同じ滞留時間分布を有する。中央の流入管から見て、媒
体の異なる供給によって、非常に異なる流路と異なる滞
留時間が発生するという欠点がある。この公知の管式熱
交換器は更に、液体の殺菌または物質混合物のコンディ
ショニングには適していない。なぜなら、この熱交換器
が秒の範囲の短時間殺菌できないからである。
ている。この管式熱交換器は好ましくは大きな流路横断
面と同じ長さの流路を備えている。管を流通する液体は
同じ滞留時間分布を有する。中央の流入管から見て、媒
体の異なる供給によって、非常に異なる流路と異なる滞
留時間が発生するという欠点がある。この公知の管式熱
交換器は更に、液体の殺菌または物質混合物のコンディ
ショニングには適していない。なぜなら、この熱交換器
が秒の範囲の短時間殺菌できないからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の根底
をなす課題は、短時間の殺菌にも適していて、同じ滞留
時間と殺菌温度を保証する熱交換器および方法を提供す
ることである。
をなす課題は、短時間の殺菌にも適していて、同じ滞留
時間と殺菌温度を保証する熱交換器および方法を提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
る熱交換器の場合には、管群が同じ長さと同じ横断面を
有する複数の管を備え、この管が入口フランジおよびま
たは出口フランジの範囲に設けられた、同じ長さと同じ
横断面を有する分配通路を介して、それぞれの中央管に
連結されていることによって解決される。
る熱交換器の場合には、管群が同じ長さと同じ横断面を
有する複数の管を備え、この管が入口フランジおよびま
たは出口フランジの範囲に設けられた、同じ長さと同じ
横断面を有する分配通路を介して、それぞれの中央管に
連結されていることによって解決される。
【０００７】媒体が同じ長さで同じ横断面の複数の管を
通って流れ、管に均一に分配されるこの熱交換器によ
り、非常に狭い限界内での滞留時間の分布が保証され
る。対応する流路横断面を有する管を通る媒体は例えば
１０分の１秒で１４０℃まで加熱することができるの
で、それによってビタミンや蛋白質に対して同時に充分
やさしくしながら必要な殺菌を行うことができる。従っ
て、一種の管群式熱交換器は食料品技術や類似の技術に
おいても使用することができ、しかもこの熱交換器によ
って同じ滞留時間と均一な殺菌温度が保証される。
通って流れ、管に均一に分配されるこの熱交換器によ
り、非常に狭い限界内での滞留時間の分布が保証され
る。対応する流路横断面を有する管を通る媒体は例えば
１０分の１秒で１４０℃まで加熱することができるの
で、それによってビタミンや蛋白質に対して同時に充分
やさしくしながら必要な殺菌を行うことができる。従っ
て、一種の管群式熱交換器は食料品技術や類似の技術に
おいても使用することができ、しかもこの熱交換器によ
って同じ滞留時間と均一な殺菌温度が保証される。
【０００８】その際、管が非常に狭い流路横断面と薄い
壁厚を有すると特に合目的である。これにより、管内の
媒体の均一で迅速な温度上昇が短い距離で達成可能であ
る。その際、非常に狭い流れ横断面を有する、同じ長さ
の毛管は、例えば高価値の食料品または類似の物質をや
さしくかつ必要な時間でかつ必要な温度で殺菌すること
を可能にし、その際液体に損害をもたらす危険がない。
壁厚を有すると特に合目的である。これにより、管内の
媒体の均一で迅速な温度上昇が短い距離で達成可能であ
る。その際、非常に狭い流れ横断面を有する、同じ長さ
の毛管は、例えば高価値の食料品または類似の物質をや
さしくかつ必要な時間でかつ必要な温度で殺菌すること
を可能にし、その際液体に損害をもたらす危険がない。
【０００９】本発明の好ましい実施形では、管が円形ま
たは長円形の横断面を有する。管は原理的には任意の横
断面形状であってもよいが、上記円形または長円形の管
は、良好にかつ確実に管群に加工することができ、しか
も本発明によって薄い壁厚を有するときに管群に加工す
ることができる。管は更に、本発明に従って、偏平なま
たは長方形の横断面を有する。この形状は、液体容積に
対して、毛管内に大きな熱伝達面積が存在するという利
点がある。
たは長円形の横断面を有する。管は原理的には任意の横
断面形状であってもよいが、上記円形または長円形の管
は、良好にかつ確実に管群に加工することができ、しか
も本発明によって薄い壁厚を有するときに管群に加工す
ることができる。管は更に、本発明に従って、偏平なま
たは長方形の横断面を有する。この形状は、液体容積に
対して、毛管内に大きな熱伝達面積が存在するという利
点がある。
【００１０】必要な短い時間内に例えば１４０℃まで媒
体を加熱するために、0.5 〜５ｍｍ、特に1.0 〜3.0 ｍ
ｍの内径またはエッジ長さを有する短い管が使用され
る。この管は比較的に小さな横断面に基づいて、所定の
長さと所定の流れを生じるので、これに応じて温度値の
正確な監視または維持が可能である。これは他の実施形
でも当てはまる。この実施形では、管が0.05〜１ｍｍ、
特に0.1 〜0.3 ｍｍの壁厚を有する。それによって、同
時に横断面が正確に定められ、媒体の均一な加熱が短時
間で行われる。
体を加熱するために、0.5 〜５ｍｍ、特に1.0 〜3.0 ｍ
ｍの内径またはエッジ長さを有する短い管が使用され
る。この管は比較的に小さな横断面に基づいて、所定の
長さと所定の流れを生じるので、これに応じて温度値の
正確な監視または維持が可能である。これは他の実施形
でも当てはまる。この実施形では、管が0.05〜１ｍｍ、
特に0.1 〜0.3 ｍｍの壁厚を有する。それによって、同
時に横断面が正確に定められ、媒体の均一な加熱が短時
間で行われる。
【００１１】流速が遅い場合（層流範囲）にも、所望の
加熱が最適の条件で行われる。というのは、本発明の他
の好ましい実施形に従って、管がケーシングの横断面に
わたって均一に分配配置され、かつらせん状または蛇行
形に曲げられてまたは巻かれて形成されているからであ
る。このらせん状または蛇行形に曲げられてまたは巻か
れた管の横断面とは無関係に、いわゆる二次流れが軸方
向流れに対して横方向に主流れに重ねられる。それによ
って、衝撃（パルス）交換および熱交換が増大した熱交
換によって大幅に増大させられる。管の長さ方向に見て
常にこのような流れ方向変換が生じるので、熱交換の上
記の著しい改善または加速が達成され、かつ滞留時間分
布が狭められる。更に、管のこの配置および形成によっ
て、個々の熱交換器の寸法をミリリットル範囲まで小さ
くすることができる。
加熱が最適の条件で行われる。というのは、本発明の他
の好ましい実施形に従って、管がケーシングの横断面に
わたって均一に分配配置され、かつらせん状または蛇行
形に曲げられてまたは巻かれて形成されているからであ
る。このらせん状または蛇行形に曲げられてまたは巻か
れた管の横断面とは無関係に、いわゆる二次流れが軸方
向流れに対して横方向に主流れに重ねられる。それによ
って、衝撃（パルス）交換および熱交換が増大した熱交
換によって大幅に増大させられる。管の長さ方向に見て
常にこのような流れ方向変換が生じるので、熱交換の上
記の著しい改善または加速が達成され、かつ滞留時間分
布が狭められる。更に、管のこの配置および形成によっ
て、個々の熱交換器の寸法をミリリットル範囲まで小さ
くすることができる。
【００１２】同様に、熱伝達を高めるために、管の内壁
およびまたは外壁を成形すると有利である。内壁または
外壁のこの流れ障害物によって、液圧的な境界層が流れ
剥離（乱流）によって乱され、従って、主流れ方向に対
して横方向における衝撃（パルス）交換および熱交換が
著しく改善される。
およびまたは外壁を成形すると有利である。内壁または
外壁のこの流れ障害物によって、液圧的な境界層が流れ
剥離（乱流）によって乱され、従って、主流れ方向に対
して横方向における衝撃（パルス）交換および熱交換が
著しく改善される。
【００１３】更に、本発明によって、分配通路を経て液
状媒体が個々の管に均一に供給される。これは特に、分
配通路が、中央管に接続された中央の穴から、均一な間
隔をおいて中心軸線周りに円形に配置された管に通じる
よう星形に形成されていることによって達成される。例
えば１０本の管が使用されると、中央の穴から見て、均
一に形成された１０本の分配通路が半径方向外方に延
び、それによって最初から中央管を経て個々の管に媒体
が均一に供給される。分配通路は同一に形成され、同じ
長さであるので、流速と無関係に短時間殺菌が適切にか
つ同じ滞留時間を維持して行われる。
状媒体が個々の管に均一に供給される。これは特に、分
配通路が、中央管に接続された中央の穴から、均一な間
隔をおいて中心軸線周りに円形に配置された管に通じる
よう星形に形成されていることによって達成される。例
えば１０本の管が使用されると、中央の穴から見て、均
一に形成された１０本の分配通路が半径方向外方に延
び、それによって最初から中央管を経て個々の管に媒体
が均一に供給される。分配通路は同一に形成され、同じ
長さであるので、流速と無関係に短時間殺菌が適切にか
つ同じ滞留時間を維持して行われる。
【００１４】殺菌または調節すべき媒体の供給が変化す
るときには、個々にまたはグループをなして作用する調
節機構が、分配通路に付設されていると有利である。個
々の分配通路または全グループがときどき停止されるの
で、媒体は残りの分配通路と管を通って均一な流速で案
内される。異なる毛管に媒体を供給することにより、流
量が変化する。
るときには、個々にまたはグループをなして作用する調
節機構が、分配通路に付設されていると有利である。個
々の分配通路または全グループがときどき停止されるの
で、媒体は残りの分配通路と管を通って均一な流速で案
内される。異なる毛管に媒体を供給することにより、流
量が変化する。
【００１５】管への媒体の均一な流入を容易にするため
に、および場合によっては適当な調節機構を収容できる
ようにするために、分配通路が入口フランジまたは出口
フランジに形成され、ケーシングの所属の端フランジが
平らな面を有する。それによって同時に、金属的なシー
ルが形成される。このシールは、他の手段を必要としな
いで、分配通路を経て管へ媒体を均一に供給する。
に、および場合によっては適当な調節機構を収容できる
ようにするために、分配通路が入口フランジまたは出口
フランジに形成され、ケーシングの所属の端フランジが
平らな面を有する。それによって同時に、金属的なシー
ルが形成される。このシールは、他の手段を必要としな
いで、分配通路を経て管へ媒体を均一に供給する。
【００１６】上記の調節機構の代わりに、分配通路を有
する入口フランジまたは出口フランジを交換することに
よって、有効分配通路の数の変更が達成される。これは
問題なく可能である。というのは、本発明の好ましい実
施形に従って、両端フランジが支持管を介して連結さ
れ、かつ連結ボルトを収容し、端フランジと入口フラン
ジまたは出口フランジが別個の保持ボルトを介して連結
されているからである。それによって、その他の熱交換
器に影響を与えないで、異なる数の分配通路を有するフ
ランジと交換するために、入口フランジまたは出口フラ
ンジをそれぞれの端フランジから取り外すことができ
る。両端フランジは好ましくはろう付けまたは溶接によ
ってケーシングに直接連結可能である。
する入口フランジまたは出口フランジを交換することに
よって、有効分配通路の数の変更が達成される。これは
問題なく可能である。というのは、本発明の好ましい実
施形に従って、両端フランジが支持管を介して連結さ
れ、かつ連結ボルトを収容し、端フランジと入口フラン
ジまたは出口フランジが別個の保持ボルトを介して連結
されているからである。それによって、その他の熱交換
器に影響を与えないで、異なる数の分配通路を有するフ
ランジと交換するために、入口フランジまたは出口フラ
ンジをそれぞれの端フランジから取り外すことができ
る。両端フランジは好ましくはろう付けまたは溶接によ
ってケーシングに直接連結可能である。
【００１７】熱交換器の本発明による形成は更に、この
ような複数の熱交換器のモジュール式の並列接続または
直列接続を可能にする。これは、入口フランジと出口フ
ランジが他の熱交換器モジュールのケーシングに適合す
るようおよび連結可能に形成されていることによって可
能である。更に、構造がすべて同じで、同じ効率データ
を有する複数の熱交換器から完成ユニットを形成するこ
とができる。直列接続は更に、何らかの理由によって必
要な時に滞留時間を適切に延長することができるという
利点がある。適当に採寸または形成されたモジュールを
“付加する”だけでよい。保持モジュールは他の適切な
流れ管を備えることができる。この場合、“交差個所”
は相応して構造的に形成可能である。
ような複数の熱交換器のモジュール式の並列接続または
直列接続を可能にする。これは、入口フランジと出口フ
ランジが他の熱交換器モジュールのケーシングに適合す
るようおよび連結可能に形成されていることによって可
能である。更に、構造がすべて同じで、同じ効率データ
を有する複数の熱交換器から完成ユニットを形成するこ
とができる。直列接続は更に、何らかの理由によって必
要な時に滞留時間を適切に延長することができるという
利点がある。適当に採寸または形成されたモジュールを
“付加する”だけでよい。保持モジュールは他の適切な
流れ管を備えることができる。この場合、“交差個所”
は相応して構造的に形成可能である。
【００１８】加熱媒体または冷却媒体として蒸気、ガス
または液体を使用することができる。この場合、流入管
はケーシングに確実に固定可能である。このケーシング
は接線方向に設けられた加熱媒体接続短管を備えてい
る。それによって、ケーシングの内室での加熱媒体の均
一な分配が保証される。
または液体を使用することができる。この場合、流入管
はケーシングに確実に固定可能である。このケーシング
は接線方向に設けられた加熱媒体接続短管を備えてい
る。それによって、ケーシングの内室での加熱媒体の均
一な分配が保証される。
【００１９】例えば熱交換油による向流運転および並行
流運転を可能にするために、本発明では、入口側と出口
側に、１８０°ずらした２本の加熱媒体接続短管が設け
られている。この加熱媒体接続管はそれぞれ入口側と出
口側の端フランジの近くに設けられている。
流運転を可能にするために、本発明では、入口側と出口
側に、１８０°ずらした２本の加熱媒体接続短管が設け
られている。この加熱媒体接続管はそれぞれ入口側と出
口側の端フランジの近くに設けられている。
【００２０】ケーシングの全長にわたる薄壁状管の機械
的な変形と相対的な摺動を防止するために、管の位置
が、間隔をおいてケーシングの長さにわたって分配配置
されたホルダーによって安定している。その際、熱の流
れが少しだけ妨げられる。
的な変形と相対的な摺動を防止するために、管の位置
が、間隔をおいてケーシングの長さにわたって分配配置
されたホルダーによって安定している。その際、熱の流
れが少しだけ妨げられる。
【００２１】らせん状の毛管の場合には、ホルダーは星
状の支持体として形成されている。これに対して、蛇行
形の蛇管の場合に、ホルダーはスペーサ円板として形成
されている。このスペーサ円板により、管は間隔をおい
て保持され、同時に安定させられる。偏平長円形の管の
ために、類似のホルダーが設けられている。
状の支持体として形成されている。これに対して、蛇行
形の蛇管の場合に、ホルダーはスペーサ円板として形成
されている。このスペーサ円板により、管は間隔をおい
て保持され、同時に安定させられる。偏平長円形の管の
ために、類似のホルダーが設けられている。
【００２２】複数の熱交換器モジュールを並列接続する
場合には、複数の熱交換器モジュールが星状に並列に接
続されていると有利である。それによって、殺菌される
媒体の量が、コストのかかる他の構造体を用いないで、
相応して増大する。この配置構造は更に、流量が減少す
るときまたは流量を減少すべきときに、並行に接続配置
された熱交換モジュールを、大きなコストをかけずに、
個別的に停止することができるという利点がある。
場合には、複数の熱交換器モジュールが星状に並列に接
続されていると有利である。それによって、殺菌される
媒体の量が、コストのかかる他の構造体を用いないで、
相応して増大する。この配置構造は更に、流量が減少す
るときまたは流量を減少すべきときに、並行に接続配置
された熱交換モジュールを、大きなコストをかけずに、
個別的に停止することができるという利点がある。
【００２３】更に、並列接続のほかに、同じ構造の熱交
換器モジュールを直列接続することができる。この場
合、本発明に従い、同じ構造の３個の熱交換器モジュー
ルが、加熱段、保持段および冷却段を備えた完成ユニッ
トを形成するよう互いに連結されている。これは、殺菌
される媒体を更に中間案内しないで、普通の温度から加
熱し、再び冷却して普通の温度に戻すことによって、殺
菌を行うことができるという利点がある。その際、完成
ユニットの全長にわたって、それぞれ個々の管内で媒体
の均一な案内と、加熱および冷却に関する最適な作用が
保証され、しかも狭くかつ常に同じ滞留時間分布が維持
される。
換器モジュールを直列接続することができる。この場
合、本発明に従い、同じ構造の３個の熱交換器モジュー
ルが、加熱段、保持段および冷却段を備えた完成ユニッ
トを形成するよう互いに連結されている。これは、殺菌
される媒体を更に中間案内しないで、普通の温度から加
熱し、再び冷却して普通の温度に戻すことによって、殺
菌を行うことができるという利点がある。その際、完成
ユニットの全長にわたって、それぞれ個々の管内で媒体
の均一な案内と、加熱および冷却に関する最適な作用が
保証され、しかも狭くかつ常に同じ滞留時間分布が維持
される。
【００２４】この完成ユニットを簡単化するために、本
発明では、中央の保持段が入口フランジまたは出口フラ
ンジを中間に接続配置しないで、加熱段と冷却段に直接
連結されている。それによって、加熱段と冷却段の端側
にのみ、適当な入口フランジと出口フランジが必要であ
る。
発明では、中央の保持段が入口フランジまたは出口フラ
ンジを中間に接続配置しないで、加熱段と冷却段に直接
連結されている。それによって、加熱段と冷却段の端側
にのみ、適当な入口フランジと出口フランジが必要であ
る。
【００２５】管の壁への製品成分の付着を避けるため
に、本発明では、分配通路およびまたは管が内壁コーテ
ィングを備え、この内壁コーティングが疏水性または疏
液性の材料、特にパラフィンからなっている。これによ
り、不利な界面効果をもたらし、しかも液体または物質
混合物の所望される均一な加熱を生じない堆積が阻止さ
れる。
に、本発明では、分配通路およびまたは管が内壁コーテ
ィングを備え、この内壁コーティングが疏水性または疏
液性の材料、特にパラフィンからなっている。これによ
り、不利な界面効果をもたらし、しかも液体または物質
混合物の所望される均一な加熱を生じない堆積が阻止さ
れる。
【００２６】更に、分配通路およびまたは管全体を疏水
性または疏液性の材料からなるよう形成することができ
る。この場合、管をテフロン、ポリプロピレンまたは類
似の材料から作ることができる。
性または疏液性の材料からなるよう形成することができ
る。この場合、管をテフロン、ポリプロピレンまたは類
似の材料から作ることができる。
【００２７】滞留時間の最適化は本発明に従い、分配通
路が接続短管を備え、この接続短管が分離媒体を含み分
配装置を経て分離媒体を供給する容器に接続されている
ことによって達成される。分配装置から、所定の時間イ
ンターバルをおいて分離媒体が液体流れに供給される。
それによって、個々の液体部分量を互いに分離する栓が
形成される。個々の液体栓のこの分離によって、混合戻
しが回避され、毛管を経て流れる間その都度所定の量の
処理が保証される。滞留時間のこの有利な制限は、個々
の液体栓内に循環流れが発生し、これによって栓内で生
じる液体の混合が滞留時間分布を一層狭めるために寄与
することによって促進される。
路が接続短管を備え、この接続短管が分離媒体を含み分
配装置を経て分離媒体を供給する容器に接続されている
ことによって達成される。分配装置から、所定の時間イ
ンターバルをおいて分離媒体が液体流れに供給される。
それによって、個々の液体部分量を互いに分離する栓が
形成される。個々の液体栓のこの分離によって、混合戻
しが回避され、毛管を経て流れる間その都度所定の量の
処理が保証される。滞留時間のこの有利な制限は、個々
の液体栓内に循環流れが発生し、これによって栓内で生
じる液体の混合が滞留時間分布を一層狭めるために寄与
することによって促進される。
【００２８】混合戻しと循環流れのこの有利な防止は特
に、容器が不活性ガス容器または蒸気容器として形成さ
れていることによって達成される。それによって、中間
に摺動した栓は気泡であり、しかも不活性ガスまたは水
蒸気の気泡である。
に、容器が不活性ガス容器または蒸気容器として形成さ
れていることによって達成される。それによって、中間
に摺動した栓は気泡であり、しかも不活性ガスまたは水
蒸気の気泡である。
【００２９】充分に変形可能とするために、分配装置
が、個々のまたはグループをなしたすべての分配通路ま
たは管から、部分に分割された液体流れを得るように、
設計されていると有利である。分配装置は別個に操作さ
れる弁を備えているかあるいは類似の調節部材を備えて
いる。これにより、調節される分離媒体の量と時点をそ
の都度変更することができるかまたは場合によっては防
止することができる。
が、個々のまたはグループをなしたすべての分配通路ま
たは管から、部分に分割された液体流れを得るように、
設計されていると有利である。分配装置は別個に操作さ
れる弁を備えているかあるいは類似の調節部材を備えて
いる。これにより、調節される分離媒体の量と時点をそ
の都度変更することができるかまたは場合によっては防
止することができる。
【００３０】物質混合物の熱的コンディショニングのた
めあるいは微生物で汚染された液体を殺菌するために、
物質混合物または液体の間接的な加熱を特別な方式で行
う方法が役に立つ。この場合、物質混合物流れまたは液
体流れが、正確に定められた、ほぼ一定の流量を有する
小さな部分流れに分割され、各々の部分流れが所定の時
間の間同じ速度で加熱され、続いて特に部分流れを一緒
に集めた後で、更に処理される。この方法は、請求項１
〜２７に記載した個々の特徴を有する熱交換器によって
実現される。液体流れをできるだけ小さい、特に量を正
確に定めた部分流れに分割することにより、この多数の
部分流れを時間単位で均一に温め、加熱し、所定の時間
この温度に保持し、場合によっては次に再び冷却するこ
とができる。その際、液体流れまたは物質混合物流れの
均一で効果的な加温を保証することにより、狭い滞留時
間分布が達成される。
めあるいは微生物で汚染された液体を殺菌するために、
物質混合物または液体の間接的な加熱を特別な方式で行
う方法が役に立つ。この場合、物質混合物流れまたは液
体流れが、正確に定められた、ほぼ一定の流量を有する
小さな部分流れに分割され、各々の部分流れが所定の時
間の間同じ速度で加熱され、続いて特に部分流れを一緒
に集めた後で、更に処理される。この方法は、請求項１
〜２７に記載した個々の特徴を有する熱交換器によって
実現される。液体流れをできるだけ小さい、特に量を正
確に定めた部分流れに分割することにより、この多数の
部分流れを時間単位で均一に温め、加熱し、所定の時間
この温度に保持し、場合によっては次に再び冷却するこ
とができる。その際、液体流れまたは物質混合物流れの
均一で効果的な加温を保証することにより、狭い滞留時
間分布が達成される。
【００３１】滞留時間分布を更に狭くするために、部分
流れが互いに連結されたモジュール内で別個に加熱さ
れ、温度に保持され、続いて冷却され、そして初めて再
び一緒に集められると有利である。特に冷却のため、異
なるモジュールユニット内でのこのような分布が好まし
い。なぜなら、そのために必要な所与が計画通りの冷却
によって最適に実現されるからである。
流れが互いに連結されたモジュール内で別個に加熱さ
れ、温度に保持され、続いて冷却され、そして初めて再
び一緒に集められると有利である。特に冷却のため、異
なるモジュールユニット内でのこのような分布が好まし
い。なぜなら、そのために必要な所与が計画通りの冷却
によって最適に実現されるからである。
【００３２】個々の製品成分または製品混合物の堆積
は、分配通路およびまたは管が、界面効果を防止する材
料、特にパラフィンまたはそれと類似の化合物からなる
内壁コーティングを備えていることによって効果的に阻
止される。例えばパラフィンの形をしたこのコーティン
グは製品流れまたは液体流れを内壁に堆積させる危険な
しに、製品流れまたは液体流れを生じる。
は、分配通路およびまたは管が、界面効果を防止する材
料、特にパラフィンまたはそれと類似の化合物からなる
内壁コーティングを備えていることによって効果的に阻
止される。例えばパラフィンの形をしたこのコーティン
グは製品流れまたは液体流れを内壁に堆積させる危険な
しに、製品流れまたは液体流れを生じる。
【００３３】内壁コーティングの代わりに、分配通路お
よびまたは管全体を、テフロンまたはポリプロピレンの
ような疏水性または疏液性材料で作ることができる。適
切な分配装置から個々の管またはすべての管に分離媒体
を適切に相前後して入れることにより、分割された液体
流れが得られる。それによって、個々の液体部分流れ
は、栓流れによって、定められた滞留時間で装置を通過
する。方法に従って、所定の間隔をおいて、部分流れと
混合する分離媒体が部分流れに入れられる。この場合、
分離媒体としては好ましくは不活性ガス泡または蒸気泡
が使用される。その際、不活性ガス泡または蒸気泡の形
をしたこの分離媒体は、複数の部分流れまたはグループ
をなした部分流れに入れられる。栓形成によってきわめ
て正確に定められた滞留時間は、液体栓の間にある気泡
によって、複数の液体栓の間での軸方向の混合戻しが阻
止され、これにより非常に狭い滞留時間分布が保証され
る。滞留時間分布のこの有利な制限は、個々の液体栓内
に循環流れが発生し、これによって栓内に生じる液体の
混合が良い影響を及ぼすことにより、促進される。
よびまたは管全体を、テフロンまたはポリプロピレンの
ような疏水性または疏液性材料で作ることができる。適
切な分配装置から個々の管またはすべての管に分離媒体
を適切に相前後して入れることにより、分割された液体
流れが得られる。それによって、個々の液体部分流れ
は、栓流れによって、定められた滞留時間で装置を通過
する。方法に従って、所定の間隔をおいて、部分流れと
混合する分離媒体が部分流れに入れられる。この場合、
分離媒体としては好ましくは不活性ガス泡または蒸気泡
が使用される。その際、不活性ガス泡または蒸気泡の形
をしたこの分離媒体は、複数の部分流れまたはグループ
をなした部分流れに入れられる。栓形成によってきわめ
て正確に定められた滞留時間は、液体栓の間にある気泡
によって、複数の液体栓の間での軸方向の混合戻しが阻
止され、これにより非常に狭い滞留時間分布が保証され
る。滞留時間分布のこの有利な制限は、個々の液体栓内
に循環流れが発生し、これによって栓内に生じる液体の
混合が良い影響を及ぼすことにより、促進される。
【００３４】本発明は特に、加熱作用による連続的な短
時間殺菌のためおよび物質混合のために、加熱に敏感な
材料に対して充分にやさしく使用することができる熱交
換器を提供するという効果がある。この場合、一定の熱
供給、非常に短い滞留時間および狭い滞留時間スペクト
ルが維持される。媒体は同じ長さの管を通って流れる。
この管はその流れ横断面が狭いので毛管と呼ばれる。こ
の場合、中央の流入管から同じ長さで同じように形成さ
れた分配通路を通って毛管に流入する前に、媒体が早い
時期に毛管に分配される。その結果、滞留時間分布が非
常に狭い限界内に保持される。毛管自体は任意の横断面
形状を有する。円形または偏平横断面を有する管を使用
すると有利である。熱を発生するために、冷却と同様
に、蒸気、液体のような任意の媒体、電気的加熱装置等
を使用することができる。特別な種類の毛管によって、
最適な熱伝達が保証される。この熱伝達は向流案内、邪
魔板または横流によって改善することができる。特に毛
管は比較的に簡単に置換可能である。この場合、ケーシ
ングは個々の部品やシールと共に何度も使用可能であ
る。その代わりに、毛管群の端フランジをケーシングに
直接溶接またはろう付けすることができる。特に、らせ
ん状または蛇行形に曲げられたまたは巻きつけられた実
施形の場合に、きわめて迅速な加熱および冷却が達成さ
れるという利点がある。狭い滞留時間スペクトルが上述
のように達成される。他の利点としては、円形または長
方形の横断面を有する毛管の場合、閉塞の危険がないこ
とである。というのは、流路インサートが存在しないか
らである。例えば特殊鋼のような適当な材料を使用する
場合には、熱交換器装備品全体を簡単に殺菌することが
できる。この場合、流路インサートがないので、洗浄を
良好に行うことができる。
時間殺菌のためおよび物質混合のために、加熱に敏感な
材料に対して充分にやさしく使用することができる熱交
換器を提供するという効果がある。この場合、一定の熱
供給、非常に短い滞留時間および狭い滞留時間スペクト
ルが維持される。媒体は同じ長さの管を通って流れる。
この管はその流れ横断面が狭いので毛管と呼ばれる。こ
の場合、中央の流入管から同じ長さで同じように形成さ
れた分配通路を通って毛管に流入する前に、媒体が早い
時期に毛管に分配される。その結果、滞留時間分布が非
常に狭い限界内に保持される。毛管自体は任意の横断面
形状を有する。円形または偏平横断面を有する管を使用
すると有利である。熱を発生するために、冷却と同様
に、蒸気、液体のような任意の媒体、電気的加熱装置等
を使用することができる。特別な種類の毛管によって、
最適な熱伝達が保証される。この熱伝達は向流案内、邪
魔板または横流によって改善することができる。特に毛
管は比較的に簡単に置換可能である。この場合、ケーシ
ングは個々の部品やシールと共に何度も使用可能であ
る。その代わりに、毛管群の端フランジをケーシングに
直接溶接またはろう付けすることができる。特に、らせ
ん状または蛇行形に曲げられたまたは巻きつけられた実
施形の場合に、きわめて迅速な加熱および冷却が達成さ
れるという利点がある。狭い滞留時間スペクトルが上述
のように達成される。他の利点としては、円形または長
方形の横断面を有する毛管の場合、閉塞の危険がないこ
とである。というのは、流路インサートが存在しないか
らである。例えば特殊鋼のような適当な材料を使用する
場合には、熱交換器装備品全体を簡単に殺菌することが
できる。この場合、流路インサートがないので、洗浄を
良好に行うことができる。
【００３５】常に同じ横断面、量および流れに基づい
て、簡単でかつ一定のスケール移動が可能である。すな
わち、大きな処理量を達成するために、同じ構造で、任
意の数の同じモジュールを接続することができる。液体
は総じて同じ条件下で管を通過する。分配装置から不活
性ガス泡または蒸気泡を適切に入れることにより、個々
の液体栓または液体流れの一定の滞留時間が保証され
る。管または分配通路が疏水性または疏液性材料で被覆
されているかまたは適当な材料で作られているときに
は、不利な界面効果は発生しない。
て、簡単でかつ一定のスケール移動が可能である。すな
わち、大きな処理量を達成するために、同じ構造で、任
意の数の同じモジュールを接続することができる。液体
は総じて同じ条件下で管を通過する。分配装置から不活
性ガス泡または蒸気泡を適切に入れることにより、個々
の液体栓または液体流れの一定の滞留時間が保証され
る。管または分配通路が疏水性または疏液性材料で被覆
されているかまたは適当な材料で作られているときに
は、不利な界面効果は発生しない。
【００３６】
【実施例】本発明対象物の他の詳細および利点は、図に
基づいて次の説明から明らかになる。図には、必要な詳
細および部品を含む好ましい実施例が示してある。
基づいて次の説明から明らかになる。図には、必要な詳
細および部品を含む好ましい実施例が示してある。
【００３７】図１は、本発明による熱交換器１の原理的
な構造を示している。この場合、管群３の構造は入口フ
ランジ２と出口フランジ４の間で二つの例が示してあ
る。管群３はそれぞれ端面側が端フランジ５，６によっ
て画成され、側方を管状のケーシング７によって取り囲
まれている。管群３の個々の部分にはそれぞれ支持管８
が付設されている。この支持管は連結ボルト９を収容し
ているので、連結ボルト９を締めることにより両端フラ
ンジ５，６は支持管８と管群３全体を挟持固定すること
ができる。
な構造を示している。この場合、管群３の構造は入口フ
ランジ２と出口フランジ４の間で二つの例が示してあ
る。管群３はそれぞれ端面側が端フランジ５，６によっ
て画成され、側方を管状のケーシング７によって取り囲
まれている。管群３の個々の部分にはそれぞれ支持管８
が付設されている。この支持管は連結ボルト９を収容し
ているので、連結ボルト９を締めることにより両端フラ
ンジ５，６は支持管８と管群３全体を挟持固定すること
ができる。
【００３８】更に、端フランジ５，６は保持ボルト１
０，１１を介して入口フランジ２または出口フランジ４
に別々に連結されている。従って、入口フランジ２と出
口フランジ４はそれぞれ端フランジ５，６から別々に取
り外し可能である。
０，１１を介して入口フランジ２または出口フランジ４
に別々に連結されている。従って、入口フランジ２と出
口フランジ４はそれぞれ端フランジ５，６から別々に取
り外し可能である。
【００３９】処理すべき液体または媒体は上側の中央管
１２と中央の穴１４を経て熱交換器１に供給され、分配
通路１５，１６を管群３の個々の管１８，２０に均一に
分配される。らせん体１９または蛇行状の蛇管２１の形
をした管は、中心軸線１７周りに均一に分配配置されて
いる。従って、媒体は、分配通路１５，１６を経て、後
述するように星形に延びるすべての管１８，２０に均一
にかつ同時に供給可能である。
１２と中央の穴１４を経て熱交換器１に供給され、分配
通路１５，１６を管群３の個々の管１８，２０に均一に
分配される。らせん体１９または蛇行状の蛇管２１の形
をした管は、中心軸線１７周りに均一に分配配置されて
いる。従って、媒体は、分配通路１５，１６を経て、後
述するように星形に延びるすべての管１８，２０に均一
にかつ同時に供給可能である。
【００４０】そして、媒体は下端から、端フランジおよ
びその中にある穴または管１８，２０用ホルダーを経て
導出され、そこに設けられた分配通路を経て再び中央管
１３に供給され、熱交換器１から排出される。
びその中にある穴または管１８，２０用ホルダーを経て
導出され、そこに設けられた分配通路を経て再び中央管
１３に供給され、熱交換器１から排出される。
【００４１】図１ではらせん体１９または蛇行状蛇管２
１の形をした管１８，２０を用いたがその代わりに、図
２，３に従って偏平長円形の管２２を使用することがで
きる。この場合、成形部２３を備えているまたは成形部
２３を備えていない偏平長円形管を使用することができ
る。図３の場合には、上側部分が分配通路１５，１６を
備えた上側フランジ２，５の拡大図である。成形部２３
は内壁２４または外壁２５または両壁に設けることがで
きる。
１の形をした管１８，２０を用いたがその代わりに、図
２，３に従って偏平長円形の管２２を使用することがで
きる。この場合、成形部２３を備えているまたは成形部
２３を備えていない偏平長円形管を使用することができ
る。図３の場合には、上側部分が分配通路１５，１６を
備えた上側フランジ２，５の拡大図である。成形部２３
は内壁２４または外壁２５または両壁に設けることがで
きる。
【００４２】加熱媒体または冷却媒体としては、蒸気、
ガスまたは熱伝達油あるいは他の液状媒体のような液体
を使用することができる。この加熱媒体は、フランジ
２，５の範囲に設けられた加熱媒体接続短管２７からケ
ーシング７に導入され、下側フランジ４，６の加熱媒体
接続短管２８を経て再び導出される。熱交換器１の外周
壁上のこの加熱媒体接続短管２７，２８は好ましくは、
加熱媒体の均一な分配を保証するために接線方向に設け
られている。向流運転および並行流運転を可能にするた
めに、各々２本の接続短管が端フランジ５と端フンラジ
６の近くに１８０°ずらして取付けられている。
ガスまたは熱伝達油あるいは他の液状媒体のような液体
を使用することができる。この加熱媒体は、フランジ
２，５の範囲に設けられた加熱媒体接続短管２７からケ
ーシング７に導入され、下側フランジ４，６の加熱媒体
接続短管２８を経て再び導出される。熱交換器１の外周
壁上のこの加熱媒体接続短管２７，２８は好ましくは、
加熱媒体の均一な分配を保証するために接線方向に設け
られている。向流運転および並行流運転を可能にするた
めに、各々２本の接続短管が端フランジ５と端フンラジ
６の近くに１８０°ずらして取付けられている。
【００４３】管１８，２０の機械的な変形または管の相
対的な摺動を避けるために、管群３は効果的な間隔をお
いてホルダー３０を備えている。このホルダー３０につ
いては、図２，４に示すように、異なる実施形が考えら
れる。らせん体１９の場合には、管１８，２０は図４に
従って例えば星状の支持要素３１に巻きつけられる。蛇
行形に曲げられた管１８，２０を備えた管群は、延長長
さにわたって分配された図２による複数のスペーサ円板
３２によって離隔保持され、かつ機械的に安定してい
る。偏平長円形の管２２については類似のホルダー３０
が設けられている。
対的な摺動を避けるために、管群３は効果的な間隔をお
いてホルダー３０を備えている。このホルダー３０につ
いては、図２，４に示すように、異なる実施形が考えら
れる。らせん体１９の場合には、管１８，２０は図４に
従って例えば星状の支持要素３１に巻きつけられる。蛇
行形に曲げられた管１８，２０を備えた管群は、延長長
さにわたって分配された図２による複数のスペーサ円板
３２によって離隔保持され、かつ機械的に安定してい
る。偏平長円形の管２２については類似のホルダー３０
が設けられている。
【００４４】図５は端フランジ５または６側の入口フラ
ンジ２または出口フランジ４の平面図である。正確に言
うと、出口フランジ４の平面図である。なぜなら、連結
ボルト９の頭を有する凹部または細溝状の溝が、図５に
示すフランジの場合に設けられていないからである。入
口フランジ４と同様に、出口フランジ４は中央の穴１４
から星状に延びる分配通路１５，１６を備えている。こ
の分配通路は管１９，２０まで達しているかあるいはこ
の通路に接続する穴まで達している。
ンジ２または出口フランジ４の平面図である。正確に言
うと、出口フランジ４の平面図である。なぜなら、連結
ボルト９の頭を有する凹部または細溝状の溝が、図５に
示すフランジの場合に設けられていないからである。入
口フランジ４と同様に、出口フランジ４は中央の穴１４
から星状に延びる分配通路１５，１６を備えている。こ
の分配通路は管１９，２０まで達しているかあるいはこ
の通路に接続する穴まで達している。
【００４５】図５に示す実施例の場合には、穴１８，２
０の数に相応してこのような分配通路１５，１６が１０
個設けられている。このような穴１８，２０の数が少な
い場合分配通路の数が減らされ、若干の分配通路を休止
するときには、少ない分配通路１５，１６を有する出口
フランジ４または入口フランジ２３が使用される。
０の数に相応してこのような分配通路１５，１６が１０
個設けられている。このような穴１８，２０の数が少な
い場合分配通路の数が減らされ、若干の分配通路を休止
するときには、少ない分配通路１５，１６を有する出口
フランジ４または入口フランジ２３が使用される。
【００４６】既に述べたように、この熱交換器の重要な
利点は、モジュール式の並行接続構造によって、分配通
路１５，１６が総じて同じ長さで、大きな流量の処理の
ために任意の大きさの熱交換面積が得られることにあ
る。その際、すべての管１８，２０において、同じ流れ
条件および熱交換条件が得られ、それによって間隔の詰
まった常に同じ滞留時間配分が達成される。この熱交換
器は、安全性および精度に関する最高の要求を問題なく
満たすと共に、必要な装置大きさまたは必要な熱交換面
積を有する。
利点は、モジュール式の並行接続構造によって、分配通
路１５，１６が総じて同じ長さで、大きな流量の処理の
ために任意の大きさの熱交換面積が得られることにあ
る。その際、すべての管１８，２０において、同じ流れ
条件および熱交換条件が得られ、それによって間隔の詰
まった常に同じ滞留時間配分が達成される。この熱交換
器は、安全性および精度に関する最高の要求を問題なく
満たすと共に、必要な装置大きさまたは必要な熱交換面
積を有する。
【００４７】提案した上記熱交換器により、短時間でお
よび所定の滞留時間で行われる加熱と、冷却を、液状媒
体によって有利に行うことができる。図６では、この所
望の形態で液状媒体を処理するために、複数の熱交換器
モジュール３４，３５，３５′が並べて接続されてい
る。その際、完成ユニット３７は共通のケーシング３６
に収納されているかまたは接続された部分ケーシングに
収納されている。それによって、液状媒体を所望の形態
で、先ず最初に加熱段３８で加熱し、続いて所定の時間
インターバルをおいて保持段３９で一定の温度に保ち、
そして第３の段、すなわち冷却段４０において冷却する
ことができる。これにより、例えば実験設備や工業学校
設備における醗酵の際に、要求に応じて、きわめて少量
の液体を、例えば約0.１〜１０リットル／時間の非常に
少ない流量で殺菌することができる。この課題は、図６
に示す完成ユニット３７によって、ひいては連続運転さ
れるコンパクトな高効率毛管熱交換器の形態で有利に解
決される。
よび所定の滞留時間で行われる加熱と、冷却を、液状媒
体によって有利に行うことができる。図６では、この所
望の形態で液状媒体を処理するために、複数の熱交換器
モジュール３４，３５，３５′が並べて接続されてい
る。その際、完成ユニット３７は共通のケーシング３６
に収納されているかまたは接続された部分ケーシングに
収納されている。それによって、液状媒体を所望の形態
で、先ず最初に加熱段３８で加熱し、続いて所定の時間
インターバルをおいて保持段３９で一定の温度に保ち、
そして第３の段、すなわち冷却段４０において冷却する
ことができる。これにより、例えば実験設備や工業学校
設備における醗酵の際に、要求に応じて、きわめて少量
の液体を、例えば約0.１〜１０リットル／時間の非常に
少ない流量で殺菌することができる。この課題は、図６
に示す完成ユニット３７によって、ひいては連続運転さ
れるコンパクトな高効率毛管熱交換器の形態で有利に解
決される。
【００４８】図６に示す実施例の場合には、加熱段３８
と保持段３９の間と、保持第３９と冷却段４０の間にお
いて、入口フランジ２と出口フランジ４の配置が省略さ
れている。この入口フランジと出口フランジはそれぞ
れ、加熱段３８または冷却段４０の端範囲にのみ設けら
れている。中間範囲においては、管から管へ直接移行し
ている。これは図６の下方の対応する横断面から明らか
である。
と保持段３９の間と、保持第３９と冷却段４０の間にお
いて、入口フランジ２と出口フランジ４の配置が省略さ
れている。この入口フランジと出口フランジはそれぞ
れ、加熱段３８または冷却段４０の端範囲にのみ設けら
れている。中間範囲においては、管から管へ直接移行し
ている。これは図６の下方の対応する横断面から明らか
である。
【００４９】図７は成形部２３を備えた偏平長円形の管
２２の側面図である。一部が図８に拡大して示してあ
り、図９は丸い管から作られた偏平長円形管２２を有す
る横断面を示している。
２２の側面図である。一部が図８に拡大して示してあ
り、図９は丸い管から作られた偏平長円形管２２を有す
る横断面を示している。
【００５０】図１０は管１８または２０の縦断面を示し
ている。この場合同時に、液体４３に、その都度規則的
に分離媒体４２が入れられているので、それによって生
じる分離層４４を介して個々の液体栓が形成される。こ
の液体栓はきわめて有利に適切に温めることができるか
または加熱することができる。その際、分離媒体４２が
非常に規則的に入れられるので、その都度同じ大きさの
液体栓４５が生じる。
ている。この場合同時に、液体４３に、その都度規則的
に分離媒体４２が入れられているので、それによって生
じる分離層４４を介して個々の液体栓が形成される。こ
の液体栓はきわめて有利に適切に温めることができるか
または加熱することができる。その際、分離媒体４２が
非常に規則的に入れられるので、その都度同じ大きさの
液体栓４５が生じる。
【００５１】図１１は管１８，２０の横断面を示してい
る。この場合、製造成分等の特殊な堆積による界面効果
を避けるために、内壁コーティング４６が設けられてい
る。この内壁被覆層４６は例えばパラフィンからなって
いる。この場合、コーティングが周囲において均一にな
っている。この場合更に、上記のマイナスの効果を避け
るために、管１８，２０全体を疏水性または疎液性の材
料、例えばテフロン、ポリプロピレンによって作ること
ができる。
る。この場合、製造成分等の特殊な堆積による界面効果
を避けるために、内壁コーティング４６が設けられてい
る。この内壁被覆層４６は例えばパラフィンからなって
いる。この場合、コーティングが周囲において均一にな
っている。この場合更に、上記のマイナスの効果を避け
るために、管１８，２０全体を疏水性または疎液性の材
料、例えばテフロン、ポリプロピレンによって作ること
ができる。
【００５２】図１２は図１０の補足図であり、この場合
内壁コーティング４６を有する縦断面が示してある。更
に、接続管４７が示してある。この接続管は図示してい
ない分配装置５０または管装置４９に接続されている。
その際、この接続管４７から所定の間隔（タクト）で不
活性ガス泡または蒸気泡が導入されるので、分離媒体４
２または不活性気泡からなる上記の栓が生じる。
内壁コーティング４６を有する縦断面が示してある。更
に、接続管４７が示してある。この接続管は図示してい
ない分配装置５０または管装置４９に接続されている。
その際、この接続管４７から所定の間隔（タクト）で不
活性ガス泡または蒸気泡が導入されるので、分離媒体４
２または不活性気泡からなる上記の栓が生じる。
【００５３】図１２は、このようにして形成された個々
の液体栓４５内に中間流れ５５が生じることを補足的に
示している。この中間流れは液体を有利に混合し、それ
によってこの個々の液体栓に対して均一に作用させたり
加熱するために寄与する。図１２は更に、液体栓４５と
気泡または分離媒体泡４２の寸法を同じにする必要はな
く、その都度の所与に相応して変更可能であることを示
している。
の液体栓４５内に中間流れ５５が生じることを補足的に
示している。この中間流れは液体を有利に混合し、それ
によってこの個々の液体栓に対して均一に作用させたり
加熱するために寄与する。図１２は更に、液体栓４５と
気泡または分離媒体泡４２の寸法を同じにする必要はな
く、その都度の所与に相応して変更可能であることを示
している。
【００５４】図１３，１４は、少なくとも入口フランジ
２およびまたは出口フランジ４の側に分配装置５０を備
えた熱交換器１を示している。この分配装置５０によ
り、図１０，１２から明らかな栓形成を所望されるよう
にするために、最適な不活性ガス泡または分離媒体泡４
２が液体４３または液体流れに入れられる。そのために
必要なガスは容器４８内に貯蔵され、管装置４９を経て
その都度の接続管４７に供給される。分配装置５０の範
囲内またはこの分配装置内に、ポンプ５１が設けられて
いる。このポンプは制御部材５２と協働し、それによっ
て、中間弁５３，５４を経て同じ量または所定のタクト
で相応する量の不活性ガスまたは蒸気が装置に流入す
る。それによって、図１０または１２から明らかな栓が
形成される。
２およびまたは出口フランジ４の側に分配装置５０を備
えた熱交換器１を示している。この分配装置５０によ
り、図１０，１２から明らかな栓形成を所望されるよう
にするために、最適な不活性ガス泡または分離媒体泡４
２が液体４３または液体流れに入れられる。そのために
必要なガスは容器４８内に貯蔵され、管装置４９を経て
その都度の接続管４７に供給される。分配装置５０の範
囲内またはこの分配装置内に、ポンプ５１が設けられて
いる。このポンプは制御部材５２と協働し、それによっ
て、中間弁５３，５４を経て同じ量または所定のタクト
で相応する量の不活性ガスまたは蒸気が装置に流入す
る。それによって、図１０または１２から明らかな栓が
形成される。
【００５５】分離媒体４２から気泡を発生するために、
制御部分５２および個々の接続管に付設された中間弁５
３，５４を介して、その都度個々の管、すべての管また
は管１８，２０のグループもしくは分配通路１５，１６
を、分配装置５０に接続することができる。
制御部分５２および個々の接続管に付設された中間弁５
３，５４を介して、その都度個々の管、すべての管また
は管１８，２０のグループもしくは分配通路１５，１６
を、分配装置５０に接続することができる。
【００５６】上述のおよび図から推察できるすべての特
徴は、単独でも組み合わせても本発明にとって重要であ
ると見なされる。
徴は、単独でも組み合わせても本発明にとって重要であ
ると見なされる。
【００５７】
【発明の効果】本発明による熱交換器および方法は、短
時間の殺菌にも適していて、同じ滞留時間と殺菌温度を
保証するという利点がある。熱交換器は、加熱作用によ
る連続的な短時間殺菌のためおよび物質混合のために、
加熱に敏感な材料に対して充分にやさしく使用すること
ができる。この場合、一定の熱供給、非常に短い滞留時
間および狭い滞留時間スペクトルが維持される。媒体が
同じ長さの管を通って流れ、中央の流入管から同じよう
に形成された分配通路を通って毛管に流入し、媒体が早
い時期に毛管に分配されるので、滞留時間分布が非常に
狭い限界内に保持される。円形または長方形の横断面を
有する毛管の場合、閉塞の危険がない。常に同じ横断
面、量および流れに基づいて、大きな処理量を達成する
ために、同じ構造で、任意の数の同じモジュールを接続
することができる。分配装置から不活性ガス泡または蒸
気泡を適切に入れることにより、個々の液体栓または液
体流れの一定の滞留時間が保証される。
時間の殺菌にも適していて、同じ滞留時間と殺菌温度を
保証するという利点がある。熱交換器は、加熱作用によ
る連続的な短時間殺菌のためおよび物質混合のために、
加熱に敏感な材料に対して充分にやさしく使用すること
ができる。この場合、一定の熱供給、非常に短い滞留時
間および狭い滞留時間スペクトルが維持される。媒体が
同じ長さの管を通って流れ、中央の流入管から同じよう
に形成された分配通路を通って毛管に流入し、媒体が早
い時期に毛管に分配されるので、滞留時間分布が非常に
狭い限界内に保持される。円形または長方形の横断面を
有する毛管の場合、閉塞の危険がない。常に同じ横断
面、量および流れに基づいて、大きな処理量を達成する
ために、同じ構造で、任意の数の同じモジュールを接続
することができる。分配装置から不活性ガス泡または蒸
気泡を適切に入れることにより、個々の液体栓または液
体流れの一定の滞留時間が保証される。
【図１】らせん状または蛇行形に曲げられた管を備えた
熱交換器の縦断面図である。
熱交換器の縦断面図である。
【図２】偏平長円形に形成された管を備えた熱交換器の
部分横断面図である。
部分横断面図である。
【図３】偏平長円形に形成された管を備えた熱交換器の
部分縦断面図である。
部分縦断面図である。
【図４】管を安定させるホルダーを備えた熱交換器の横
断面図である。
断面図である。
【図５】入口フランジの端フランジ側の平面図である。
【図６】複数の熱交換器からなる完成ユニットを示す図
である。
である。
【図７】成形部を備えた偏平長円形の管を示す図であ
る。
る。
【図８】成形部を備えた管の拡大図である。
【図９】図７と図８の管の横断面図である。
【図１０】分離媒体の供給によって形成された栓を有す
る管の縦断面図である。
る管の縦断面図である。
【図１１】内壁コーティングを備えた管の横断面図であ
る。
る。
【図１２】分配装置接続短管を備えた管の縦断面図であ
る。
る。
【図１３】分配装置を備えた熱交換器の上側部分を示す
図である。
図である。
【図１４】分配装置の一部を備えた入口フランジまたは
端フランジの平面図である。
端フランジの平面図である。
１ 熱交換器 ２ 入口フランジ ３ 管群 ４ 出口フランジ ５，６ 端フランジ ７ ケーシング ８ 支持管 ９ 連結ボルト １０，１１ 保持ボルト １２，１３ 中央管 １４ 穴 １５，１６ 分配通路 １７ 中心軸線 １８，２０ 管 １９ 毛管 ２１ 蛇管 ２４ 内壁 ２５ 外壁 ２７，２８ 接続短管 ３０ ホルダー ３１ 支持体 ３４，３５，３５′ 熱交換器モジュール ３６ ケーシング ３８ 加熱段 ３９ 保持段 ４０ 冷却段 ４２ 分離媒体 ４６ 内壁コーティング ４７ 接続短管 ４８ 容器 ５０ 分配装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート・バアイキルヒ ドイツ連邦共和国、58710 メンデン、グ ライトウイッツエル・ストラーセ、４ (72)発明者 ゲルト・ランガー ドイツ連邦共和国、58730 フレンデンベ ルク、アム・ハールストラング、７ (72)発明者 ウドー・ウエルナー ドイツ連邦共和国、45657 レックリング ハウゼン、ハルテルナー・ストラーセ、67
Claims (33)
- 【請求項１】 入口フランジ（２）と出口フランジ
（４）と、この両フランジを連結する管群（３）を備
え、この管群が加熱媒体の供給および排出のための接続
短管（２７，２８）を備えたケーシング（７）によっ
て、周囲に対して閉鎖されている、物質混合物を熱的に
調節するためあるいは微生物で汚染されているかまたは
汚染され得る液体を殺菌するための熱交換器（１）にお
いて、管群（３）が同じ長さと同じ横断面を有する複数
の管（１８，２０）を備え、この管が入口フランジ
（２）およびまたは出口フランジ（４）の範囲に設けら
れた、同じ長さと同じ横断面を有する分配通路（１５，
１６）を介して、それぞれの中央管（１２，１３）に連
結されていることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 管（１８，２０）が非常に狭い流路横断
面と薄い壁厚を有することを特徴とする請求項１の熱交
換器。 - 【請求項３】 管（１８，２０）が円形または長円形の
横断面を有することを特徴とする請求項１の熱交換器。 - 【請求項４】 管（１８，２０）が長方形の横断面を有
することを特徴とする請求項１の熱交換器。 - 【請求項５】 管（１８，２０）が0.5 〜５ｍｍ、特に
1.0 〜3.0 ｍｍの内径またはエッジ長さを有することを
特徴とする請求項１〜４のいずれか一つの熱交換器。 - 【請求項６】 管（１８，２０）が0.05〜１ｍｍ、特に
0.1 〜0.3 ｍｍの壁厚を有することを特徴とする請求項
１〜５のいずれか一つの熱交換器。 - 【請求項７】 管（１８，２０）がケーシング（７）の
横断面にわたって均一に分配配置され、かつらせん状ま
たは蛇行形に曲げられてまたは巻かれて形成されている
ことを特徴とする請求項１の熱交換器。 - 【請求項８】 管（１８，２０）の内壁およびまたは外
壁（２４，２５）が成形されていることを特徴とする請
求項１の熱交換器。 - 【請求項９】 分配通路（１５，１６）が、中央管（１
２）に接続された中央の穴（１４）から、均一な間隔を
おいて中心軸線（１７）周りに円形に配置された管（１
８，２０）に通じるよう星形に形成されていることを特
徴とする請求項１の熱交換器。 - 【請求項１０】 異なる毛管に供給することによって流
量を変更するために個々にまたはグループをなして作用
する調節機構が、分配通路（１５，１６）に付設されて
いることを特徴とする請求項１の熱交換器。 - 【請求項１１】 分配通路（１５，１６）が入口フラン
ジ（２）または出口フランジ（４）に形成され、ケーシ
ング（７）の所属の端フランジ（５，６）が平らな面を
有することを特徴とする請求項１の熱交換器。 - 【請求項１２】 両端フランジ（５，６）が支持管
（８）を介して連結され、かつ連結ボルトを収容し、端
フランジと入口フランジ（２）または出口フランジ
（４）が別個の保持ボルト（１０，１１）を介して連結
されていることを特徴とする請求項１または１１の熱交
換器。 - 【請求項１３】 両端フランジ（５，６）がろう付けま
たは溶接によってケーシング（７）に直接連結されてい
ることを特徴とする請求項１の熱交換器。 - 【請求項１４】 入口フランジ（２）と出口フランジ
（４）が他の熱交換器モジュール（３５）のケーシング
（３６）に適合するようおよび連結可能に形成されてい
ることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つの熱
交換器。 - 【請求項１５】 ケーシング（７）が接線方向に設けら
れた加熱媒体接続短管（２７，２８）を備えていること
を特徴とする請求項１の熱交換器。 - 【請求項１６】 入口側と出口側に、１８０°ずらした
２本の加熱媒体接続短管（２７または２８）が設けられ
ていることを特徴とする請求項１４の熱交換器。 - 【請求項１７】 管（１８，２０）の位置が、間隔をお
いてケーシング（７）の全長にわたって分配配置された
ホルダー（３０）によって安定していることを特徴とす
る請求項１〜８のいずれか一つの熱交換器。 - 【請求項１８】 毛管（１９）がらせん状であり、ホル
ダー（３０）が星状の支持体（３１）として形成されて
いることを特徴とする請求項１６の熱交換器。 - 【請求項１９】 蛇行形の管（２１）の場合に、ホルダ
ー（３０）がスペーサ円板として形成されていることを
特徴とする請求項１６の熱交換器。 - 【請求項２０】 複数の熱交換器モジュール（３４，３
５）が星状に並列に接続されていることを特徴とする請
求項１〜１８のいずれか一つの熱交換器。 - 【請求項２１】 ３個の熱交換器モジュール（３４，３
５，３５′）が、加熱段（３８）、保持段（３９）およ
び冷却段（４０）を備えた完成ユニット（３７）を形成
するよう互いに連結されていることを特徴とする請求項
１〜１９のいずれか一つの熱交換器。 - 【請求項２２】 中央の保持段（３９）が入口フランジ
（２）または出口フランジ（４）を中間に接続配置しな
いで、加熱段（３８）と冷却段（４０）に直接連結され
ていることを特徴とする請求項２０の熱交換器。 - 【請求項２３】 分配通路（１５，１６）およびまたは
管（１８，２０）が内壁コーティング（４６）を備え、
この内壁コーティングが疏水性または疏液性の材料から
なっていることを特徴とする請求項１の熱交換器。 - 【請求項２４】 分配通路（１５，１６）およびまたは
管（１８，２０）全体が疏水性または疏液性の材料から
なるよう形成されていることを特徴とする請求項１の熱
交換器。 - 【請求項２５】 分配通路（１５，１６）が接続短管
（４７）を備え、この接続短管が分離媒体（４２）を含
み分配装置（５０）を経て分離媒体を供給する容器（４
８）に接続されていることを特徴とする請求項１の熱交
換器。 - 【請求項２６】 容器（４８）が不活性ガス容器または
蒸気容器として形成されていることを特徴とする請求項
２５の熱交換器。 - 【請求項２７】 分配装置（５０）が、個々のまたはグ
ループをなしたすべての分配通路（１５，１６）または
管（１８，２０）から、部分に分割された液体流れを得
るように、設計されていることを特徴とする請求項２５
または２６の熱交換器。 - 【請求項２８】 物質混合物または液体が間接的に加熱
される、物質混合物を熱的に調節するためあるいは微生
物で汚染されているかまたは汚染され得る液体を殺菌す
るための方法において、物質混合物流れまたは液体流れ
が、正確に定められた、ほぼ同じ流量を有する小さな部
分流れに分割され、各々の部分流れが所定の時間の間同
じ速度で加熱され、続いて特に部分流れを一緒に集めた
後で、更に処理されることを特徴とする方法。 - 【請求項２９】 部分流れが互いに連結されたモジュー
ル内で別個に加熱され、温度を保持され、続いて冷却さ
れ、そして再び一緒に集められることを特徴とする請求
項２８の方法。 - 【請求項３０】 分配通路およびまたは管が、界面効果
を防止する材料、特にパラフィンまたはそれと類似の化
合物からなる内壁コーティングを備えていることを特徴
とする請求項２８の方法。 - 【請求項３１】 部分流れと混合しない分離媒体が所定
の間隔をおいて部分流れに入れられることを特徴とする
請求項２８の方法。 - 【請求項３２】 分離媒体が複数のまたはグループをな
した部分流れに入れられることを特徴とする請求項３１
の方法。 - 【請求項３３】 部分流れとして不活性ガス泡または蒸
気泡が使用されることを特徴とする請求項３１の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4417266 | 1994-05-17 | ||
| DE19500421:3 | 1995-01-10 | ||
| DE19500421A DE19500421A1 (de) | 1994-05-17 | 1995-01-10 | Hochleistungskapillar-Wärmeaustauscher |
| DE4417266:4 | 1995-01-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0842982A true JPH0842982A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=25936645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7117527A Withdrawn JPH0842982A (ja) | 1994-05-17 | 1995-05-16 | 高効率型毛管式熱交換器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6250379B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0842982A (ja) |
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| JP2017150733A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | オリオン機械株式会社 | 熱交換器および水素ガス冷却装置 |
| CN115127103A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-09-30 | 佛山市天禄智能装备科技有限公司 | 一种窑炉低温段预热辐射管 |
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| KR102452541B1 (ko) * | 2016-12-14 | 2022-10-07 | 현대자동차주식회사 | 차량용 열교환기 |
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