JPS5924794B2 - 熱交換器および熱交換流体を加熱する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は流体、とくに使用回路中に一定の温度で運び
込まれる流体を、加熱または冷却する熱交換器に関する
。

通常の流体加熱は使用される加熱装置の加熱面に対する
直接接触に基（局部的加熱により少しづつ分解されうろ
ことが知られている。

しかしなからか＼る加熱流体の工業的利用において、ま
たそれらの加熱速度を最大にまで増加するため、これら
の流体の分解の危険なしにうけ入れうるものよりはるか
に高い温度迄加熱面をもち来たすことが一般に認められ
る。

したがってそのことは大きい加熱面を現出する大型のボ
イラの構造を包含し、このことは所要スペースの見地か
ら寸たは関係する経済的投資の見地からしばしば不利で
ある。

どの発明は上記欠点を除去することしたがって流体を加
熱器たは冷却する熱交換器であって、同じ出力および効
率に対するその大きさが公知の装置よりはるかに小−さ
いものを提供することである。

したがって上記目的を達成しようとするこの発明の対象
物は、外部加熱または冷却装置を具えた室、室の加熱ま
たは冷却面と接触して流体を連続してかつ高速度で循環
する１駆動装置：および加熱まだは冷却された流体の外
部の使用回路に運ぶ装置を含むことを特徴とする、流体
を加熱または冷却する装置に存する。

したがってとの発明によって意図された目的はボイラ捷
たは全列室において高速度で流体を循環するように意図
されたポンプ、およびこれらの壁と接触する流体の局部
的過熱捷だは過冷却を防止するように意図された加熱ま
たは冷却内側壁の゛掻取”または゛°掃過”装置の組合
せによって得られる。

この発明による流体の加熱または冷却用熱交換器は例示
として、唯一の添附図面を参照して以下に記載されるで
夕、ろう。

前記図面に略図的にかつ部分的に断面図で示された実施
例において、熱交換器、とくに加熱装置は、本体１およ
び前記本体１に垂直な円筒状部分２より成るボイラを含
み、この円筒状部分は良好な伝熱材料から作られかつ、
矢印１によってここに示された、通常の外部装置により
、例えば電気抵抗加熱器によって加熱される。

ドラム３はボイラの円筒状部分２の内側に同心的に取付
けられかつモータ５の軸４によって回転、駆動され、前
記軸４は前記円筒状部分２の中心軸に対応する。

ドラム３の外面はらせん（ｈｅｌｉｃｏｉｄａｌ ５ｐ
ｉｒａｌ ）を具え、この集合体は無端ねじを形成しそ
の上端は円筒状部分２の内部加熱面の直ぐ近くで接触す
ることなしに滑動する。

らせん６は他の実施例においては一重または多重ねし、
例えば台形、三角形または半円形ねじに置換することが
できる。

さらに、らせんまだはねじ６および円筒状部分２間の間
隙は、焼付を防止するため、加工限界および使用される
材料が許す限度で小さくされる。

ボイラの円筒形部分２はさらに要素７によって閉鎖され
、その要素はカバーとして使用されかつ中心供給管８お
よびその外周に近接してまた、添附図面に示された使用
位置において、ドラム３の内側に、二つの平行な円筒状
壁９を具え前記両円筒状壁はそれらの間に室９′を形成
している。

前記室９′の自由端は閉鎖されカバー７に接合されだ他
端は冷却流体、例えば水用の、二つの開口、それぞれ人
口１０および出口１１を含んでいる。

ボイラはさらに、円筒状部分２の内側壁および本体１の
内側壁の交点に、周辺ポンプ１２を含み一方本体１自体
は出口管１４に連結された流出溝１３を穿孔されている
。

その外部回路における利用のため一定湿度に加熱するこ
とを意図された流体、例えば加熱油は供給管８によりか
つ矢印■に従って室ゾの内側壁９によって制限された、
室１５に導入される。

油はついで前記室９′の外側壁９およびドラム３の内側
壁間を通過し、ついでスクリュコンベヤと同じように作
用する回転ドラム３のらせん６により運び去られる。

らせんまだはねじ６は主として円筒状部分の内側壁に対
して滞溜しそれによりその悪い熱伝導度によって油の残
部の加熱を妨げようとする傾向がある油の外側層を破壊
するのに用いられる。

したがって循環する油の加熱のだめの熱交換は有効にか
つ局部的過熱の危険なしに行うことができる。

スクリュコンベヤによって運び去られた、加熱油がボイ
ラの本体１の近（に到達するとき、それは例えば周辺ポ
ンプによって吸込まれ、流出溝１１３についで流出管１
４を通って（図示しない）外部の利用回路に向って送ら
れる（矢印３）。

さらに温度計１６が油の出口温度をチェックするように
例えば流出溝１３に導入される。

測定された温度はまだ、自動調節装置、外部加熱■の強
さの制御回路を通して、機能を制御するため使用するこ
とができる。

さらに、温度調節装置の効率を改善するため、同様に温
度および／または矢印■およびＶに従う室ｑにおいて循
環する冷却流体の出力の調節を温度計１６の制御下にお
くことも可能である。

勿論、上記のこの発明による熱交換器の（図示しない）
他の実施例は単に例示として考えることができる。

例えばボイラの加熱面上の液体を循環する装置として前
記面の直ぐ近くに設置される掻取りセグメントまたは他
の掻取りおよび／または撹拌装置を使用することが可能
であり：添附図面の参照により記載された周辺ポンプは
また吸上ポンプ、歯車ポンプ、容積型ポンプ等の他の型
のポンプによって置換することもできる。

この発明による流体の加熱用熱交換器の主な利点はその
大きさ／加熱速度および効率の比である。

実際、例えば１５ＣＴＬＸ １５ｃｍの大きさを具え（
駆動モータを含１ず）、約１０〜１５ ｍ／ ｓｅｃの
液体、例えば通常の加熱油の循環速度を具えた（無端ね
じの回転速度：約３０００回転／分）、この発明による
装置に対して１０ｗ／ｃｒｒＬ２ より大きい加熱出力
を適用することが可能であり、その一方同じ大きさの通
常の装置を以てしては適用される加熱出力は油の比較的
迅速な分解の危険なしでは約１．８ｗ／ｃｒｎ２をこえ
ることはできない。

さらに、この発明による熱交換器において、外部回路に
おける流体循環の任意の寸だほそうでない停止の場合に
おいてさえも、無端ねじが回転駆動される限やは、前記
流体は連続的に加熱面上を循環し、このことは過熱によ
る油の分解の危険を排除する。

上記の特殊な実施例を参照して記載された、この発明の
独創的要素は約５倍の倍率で流体の加熱装置の大きさの
縮少を達成することを許す。

勿論、唯一の添附図面を参照して記載されたものと類似
の装置を流体の冷却用熱交換器として使用することがで
きる。

そのだめ、一方では外部加熱装置■を外部冷却装置、例
えば冷凍流体の回路によって置換することだけが奨めら
れ、他方において、一層有効な温度調節を達成するよう
に１．矢印■およびＶにより室９′内の加熱流体の循環
を設置することが奨められるだけである。

この発明による熱交換器は、流体の冷却装置と使用され
るとき一方では、加熱装置の場合におけるように、同じ
冷却出力および効率を具えた、公知の装置に対してかな
りの大きさの減少を許し、また他方では、冷却壁に対し
て連続した強制循環により、灯器しくない粘性の変化ま
たは局部的過冷却による流体の部分的結晶化でさえも回
避する利点を示す。

この発明は好ましい実施例に関連して図示されかつ記載
されたけれども、変更および変形が、この技術に精通し
た人々が容易に理解するように、この発明の精神から離
れることなしうろことが理解されるべきである。

かかる変更および変形は添附の特許請求の範囲において
限定されこの発明の限界および範囲内にあるものと考え
られる。

【図面の簡単な説明】 図面はこの発明の熱交換器の一実施例を示す。 図中符号・・・１・・・熱交換器の本体、２・・・熱交
換器の円筒状部分、３・・・ドラム、４・・・回転軸、
５・・・モータ、６・・・掻取り用らせん、７・・・閉
鎖要素、８・・・供給管、９・・・円筒状壁、１０・・
・流体人口、１１・・・流体出口、１２・・・周辺ポン
プ、１３・・・流出溝、１４・・・流出管、１５・・・
室、１６・・・温度計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外部熱利用形の回路において使用するだめの熱交換
   器であって、前記回路と熱交換器とを連結する熱交換流
   体の流入口並びに流出口に夫々設けられた２つの流体連
   結管を有するものにおいて、ａ）前記流体を加熱するだ
   めの加熱壁と、ｂ）前記熱交換流体に約１．８Ｗ／ｃｒ
   ｆＬ２以上の熱量を与えるために、前記加熱壁を加熱す
   るだめの加熱手段と、 Ｃ）前記熱交換流体を冷却するだめの冷却手段と、ｄ）
   前記熱交換器からの前記熱交換流体の出口温度を測定す
   る手段と、前記冷却および加熱手段が前記流体を所望の
   温度に保つように調整する手段と、 ｅ）前記流体が成分分解に起因する局部過熱を防ぐよう
   に前記加熱室中で循環する前記流体を撹拌する撹拌手段
   と前記加熱室中で前記流体が少な（とも１０ｍ／ｓの流
   速を与えられるように前記攪拌手段を操作するだめの手
   段と、 ｆ）前記攪拌手段の他に、前記流体を前記回路中で循環
   させるだめの手段、 とを備えた熱交換器。 ２ 前記加熱壁は円筒状であり、前記撹拌手段は前記加
   熱壁に近接して位置するらせんである特許請求の範囲第
   １項に記載の熱交換器。 ３ 前記らせんは一重または多重のねじである特許請求
   の範囲第２項に記載の熱交換器。 ４ 前記加熱壁は円筒状であり、前記撹拌手段はさらに
   前記加熱壁と前記流体との間の熱交換が良好になるよう
   に前記加熱室に近接して位置し、前記加熱壁から前記流
   体を掃過する掻き取り手段である特許請求の範囲第１項
   に記載の熱交換器。 ５ 前記撹拌手段と前記加熱壁との間隙は加工限界が許
   す限り小さくされ、一方それでも焼付を防止するように
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の熱交換器。 ６ 前記加熱室は前記加熱壁と第２の壁とで形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱
   交換器。 ７ 前記加熱壁は円筒状であり、前記撹拌手段は前記第
   ２の壁に取付けた回転可能なねじである特許請求の範囲
   第６項に記載の熱交換器。 ８ 前記攪拌手段はさらに前記円筒状加熱壁内で同軸に
   回転可能なドラムであり、前記加熱室は前記ドラムと前
   記加熱壁との間に設けた間隙である特許請求の範囲第７
   項に記載の熱交換器。 ９ 前記流体の流入口である前記連結管は、前記ドラム
   周辺および前記加熱室内に前記流体を供給するように位
   置していることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
   載の熱交換器。 １０ さらに前記ドラムの壁を冷却するために、前記
   ドラム内に固定した冷却手段を備えたことを特徴とする
   特許請求の範囲第９項に記載の熱交換器。 １１ 前記加熱壁は円筒状であり、さらに前記熱交換
   器は前記円筒状加熱壁内で同軸に回転可能な内部ドラム
   を備え、前記冷却手段は前記内部ドラム内に固定して位
   置した室である特許請求の範囲第９項に記載の熱交換器
   。 １２ 加熱壁に沿って延びる力蔗室を通る前記加熱壁
   土の熱交換流体を循環し、前記熱交換流体が少なくとも
   １．８ Ｗ ／ｃｒｎ２ の熱量が与えられるように加
   熱する工程からなる加熱方法において、前記方法はさら
   に、 ａ）外部回路で使用するだめの熱交換流体を流通させ ｂ）前記流体が過加熱されて成分分解するのを防止し、
   そして前記加熱壁と前記流体間の熱交換を良好にするだ
   めに、前記加熱室中で前記熱交換流体を撹拌し、前記加
   熱室中の前記流体が少なくともＩｏｍ／ｓの流速を与え
   られるように、１本の軸に同軸に配置された別の手段に
   より流通および撹拌され、 Ｃ）熱交換器からの前記交換流体の出口温度を測定する
   ことにより前記熱交換器を所望の温度に保ち、前記流体
   を前記熱交換器内で加熱まだは冷却する、 工程からなる熱交換流体を加熱する方法。 １３ 前記加熱壁が円筒状であり、前記加熱室は前記加
   熱壁とその内側に同軸に回転可能に取り付けたドラムの
   壁とで形成され、前記ドラムに設けたらせんにより前記
   加熱室中の前記熱交換流体を攪拌する特許請求の範囲第
   １２項に記載の方法。 １４ さらに前記ドラムの回転により前記加熱壁の表
   面から前記流体を掻き取る特許請求の範囲第１３項に記
   載の方法。 １５ さらに前記加熱室に近接した前記加熱室で前記
   流体を冷却する特許請求の範囲第１２項に記載の方法。 １６ さらに前記加熱室に近接して冷却流体を循環さ
   せることにより前記流体を冷却し、前記冷却流体により
   前記流体から移動する熱量を調節する特許請求の範囲第
   １２項に記載の方法。