(57)【要約】      （修正有）【課題】熱媒体による温度上昇に伴う膨張収縮を有効に吸収することができると共に高サニタリー性を確保し、容易に分解することができ、内部の点検及び内部の洗浄が可能な熱交換器を提供する。【解決手段】外側管１０と、上記外側管１０よりも小径に形成され、外側管１０内に軸方向に沿って配置された内側管１１とを備え、上記内側管１１と外側管１０との間には高粘性流体が流通すると共に上記内側管１１内には上記高粘性流体を熱交換しうる熱媒体が流通し、上記外側管１０の周面部には、上記外側管１０と上記内側管１１との間を流通する高粘性流体製品を熱交換しうる熱媒体が流通する熱媒体流通部１２が設けられた流体製品の熱交換器構造において、上記内側管１１は、軸方向における伸縮を吸収しうると共に外気を密閉しうる接合部材２６を介して上記外側管１０の軸方向端部に着脱可能に固定されている。【選択図】図２
2010261604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側管と、上記外側管よりも小径に形成され、外側管内に軸方向に沿って配置された内側管とを備え、上記内側管と外側管との間には高粘性流体が流通すると共に上記内側管内には上記高粘性流体を熱交換しうる熱媒体が流通し、上記外側管の周面部には、上記外側管と上記内側管との間を流通する高粘性流体製品を熱交換しうる熱媒体が流通する熱媒体流通部が設けられた流体製品の熱交換器構造において、
上記内側管は、軸方向における伸縮を吸収しうると共に外気を密閉しうる接合部材を介して上記外側管の軸方向端部に着脱可能に固定されていることを特徴とする流体製品の熱交換器構造。
【請求項２】
上記内側管の端部には軸方向に開口する熱媒体流入口部が形成され、上記熱媒体流入口部の上記熱媒体流入口近傍には上記内側管外方へ突出する内側管フランジ部が設けられ、上記内側管は、上記外側管の端部に設けられた外側管フランジ部に上記内側管フランジ部を接合することにより外側管に固定されていることを特徴とする請求項１記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項３】
上記内側管フランジ部は上記外側管フランジ部の軸方向外方において上記外側管フランジ部に接合固定されることを特徴とする請求項２記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項４】
上記内側管は、管本体部と、上記管本体部の端部に着脱可能に接合される流入管部とを備え、上記内側管フランジ部は上記流入管部に形成されていることを特徴とする請求項３記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項５】
上記接合部材はダイヤフラム材からなり、上記内側管フランジ部と上記外側管フランジ部との間にはダイヤフラム材が介在していることを特徴とする請求項４記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項６】
上記管本体部の端部には接合フランジ部が形成され、上記ダイヤフラム材の径方向内方端部は上記接合フランジ部に固定されると共に、上記ダイヤフラム材の径方向外方端部は上記外側管フランジ部及び上記内側管フランジ部に挟持されていることを特徴とする請求項５記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項７】
上記外側管の上記軸方向端部には上記流体製品流入口部が開設され、上記内側管フランジ部は上記内側管の軸方向に対して直交して設けられ、上記外側管フランジ部は外側管の軸方向に対して直交して設けられると共に、上記管本体部に形成された上記接合フランジ部は管本体部の軸方向に対して直交して設けられていることを特徴とする請求項６記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項８】
外側管と、上記外側管よりも小径に形成され、外側管内に軸方向に沿って配置された内側管とを備え、上記内側管と外側管との間には高粘性流体が流通すると共に上記内側管内には上記高粘性流体を熱交換しうる熱媒体が流通し、上記外側管の周面部には、上記外側管と上記内側管との間を流通する高粘性流体製品を熱交換しうる熱媒体が流通する熱媒体流通部が設けられた流体製品の熱交換器構造において、
上記外側管及び内側管は全体Ｕ字状に形成され、端部に上記熱媒体流入口部及び流体製品流出口部を有する一対の直管部と、上記一対の直管部の反熱媒体流入口端部に着脱可能に接合固定されたＵ字状管部とを有し、上記Ｕ字状管部は上記直管部の軸方向端部に着脱可能に固定されていることを特徴とする流体製品の熱交換器構造。
【請求項９】
上記内側管の端部には軸方向に開口する熱媒体流入口部が形成され、上記熱媒体流入口部の上記熱媒体流入口近傍には上記内側管外方へ突出する内側管フランジ部が設けられ、上記内側管は、上記外側管の端部に設けられた外側管フランジ部に上記内側管フランジ部を接合することにより外側管に固定されていることを特徴とする請求項８記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項１０】
上記内側管フランジ部は上記外側管フランジ部の軸方向外方において上記外側管フランジ部に接合固定されることを特徴とする請求項９記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項１１】
上記内側管は、管本体部と、上記管本体部の端部に接合される流入管部とを備え、上記内側管フランジ部は上記流入管部に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項１２】
上記内側管フランジ部は上記流入管部の流入口部よりも内側管の管本体部寄りに設けられ、上記流入管部の反流入口部方向へ突出する突部を有すると共に、上記管本体部の端部には接合フランジ部が形成され、
上記接合フランジ部は上記突部の内方部位において上記内側管フランジ部に固定されると共に、上記外側管フランジ部は上記突部の外方部位において上記内側管フランジ部に固定されていることを特徴とする請求項１１記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項１３】
上記突部は、上記接合フランジ部及び上記外側管フランジ部の厚さ寸法よりも小さい幅寸法に形成され、上記突部と上記接合フランジ部及び外側管フランジ部との間にはシール部材が配設されていることを特徴とする請求項１２記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項１４】
上記外側管の上記軸方向端部には上記流体製品流入口部が開設され、上記内側フランジ部は上記内側管の軸方向に対して直交して設けられ、上記外側管フランジ部は外側管の軸方向に対して直交して設けられると共に、上記接合フランジ部は管本体部の軸方向に対して直交して設けられていることを特徴とする請求項１３記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項１５】
上記内側管周面部又は外側管の流体製品との接触周面部には、所定間隔で複数のディンプルが形成されていることを特徴とする請求項１又は８記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項１６】
上記内側管周面部又は外側管の流体製品との接触周面部には所定間隔で螺旋状溝部が形成されていることを特徴とする請求項１又は８記載の流体製品の熱交換器構造。
【請求項１７】
上記流体製品は固形物を含む高粘性の殺菌後の液体食品であることを特徴とする請求項１記載の流体製品の熱交換器構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体製品の熱交換器構造に係り、特に、殺菌等の処理が施された高粘性流体製品を熱交換する流体製品の熱交換器構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、流体製品製造プラントにおいては、殺菌処理が施された流体製品を熱交換する場合には、管内に流体製品を流通させて熱交換する熱交換器が使用されている。
【０００３】
特に、上記流体製品が、固形物を含む高粘性製品である場合には、管の外周面部に、管内を流通する高粘性流体製品を熱交換しうる熱媒体が流通する熱媒体流通部が軸方向に沿って設けられ、上記管内に流体製品を流通させると共に上記熱媒体流通部内に熱媒体を流通させ、管内の流体製品を熱交換するように構成された熱交換器が使用されている。
【０００４】
しかしながら、流体製品が高粘性である場合には、流体製品内部での対流が起こりにくいことから、流通する流体製品の中で上記熱媒体流通部の近傍を通過する部位のみが熱交換され、熱媒体流通部から離間した部位は熱交換されないまま流通し、液体製品全体として熱交換効率が低い場合がある、という不具合が存していた。
【０００５】
従って、従来より、例えば、図５に示すように、上記管（外側管）６４内に、熱媒体が内部を流通する内側管６５を軸方向に沿って配設させて、上記内側管６５と外側管６４との間の空隙６９に流体製品を流通させると共に、外側管６４の外周部に設けられた熱媒体の流通部７０内及び内側管６５内に熱媒体を流通させ、流体製品を内方及び外方から熱交換するように構成された、直管からなる三重管により形成された熱交換器６６が使用されている。
【０００６】
このような従来の三重管からなる熱交換器６６は、内側管６５は端部においてＯリング６７を介して外側管６４に対して軸方向に摺動可能に接合固定され、内側管６５内の流体製品と外側管６４内の熱媒体との間の温度差による外側管６４および内側管６５の軸方向における熱膨張及び収縮を吸収するように構成されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このように構成された三重管からなる熱交換器にあっては、熱膨張により内側管６５の端部６８が外側管６４の外方へ突出した場合には、内側管６５が外気に触れることから、外気中の雑菌が付着する懼れがあり、その後、収縮して流体製品に接触する場合には、流体製品に雑菌が混入する惧れもあり、殺菌された流体製品の熱交換には使用できず、使用可能な範囲が限定されてしまう、という不具合が存していた。
【０００８】
一方、このような不具合を解消するために、直管ではなくＵ字状管を使用した熱交換器も使用されていた。このようなＵ字状管を使用した熱交換器にあっては、軸方向及び径方向の熱膨張及び熱収縮を端部のＵ字状部を利用することにより有効に吸収することができる。
しかしながら、従来のＵ字状管からなる熱交換器は分解することができず、点検作業及び内部洗浄作業を行うことができない、という不具合が存していた。
【０００９】
そこで、本願発明の課題は、熱媒体による温度上昇に伴う膨張収縮を有効に吸収することができると共に高サニタリー性を確保し、容易に分解することができ、内部の点検及び内部の洗浄が可能な熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決するため請求項１記載の発明にあっては、外側管と、上記外側管よりも小径に形成され、外側管内に軸方向に沿って配置された内側管とを備え、上記内側管と外側管との間には高粘性流体が流通すると共に上記内側管内には上記高粘性流体を熱交換しうる熱媒体が流通し、上記外側管の周面部には、上記外側管と上記内側管との間を流通する高粘性流体製品を熱交換しうる熱媒体が流通する熱媒体流通部が設けられた流体製品の熱交換器構造において、上記内側管は、軸方向における伸縮を吸収しうると共に外気を密閉しうる接合部材を介して上記外側管の軸方向端部に着脱可能に固定されていることを特徴とする。
【００１１】
従って、請求項１記載の発明にあっては、上記内側管は、軸方向における伸縮を吸収しうる接合部材を介して上記外側管の軸方向端部に着脱可能に固定されていることから、上記接合部材は、内側管及び外側管の軸方向における熱媒体の影響による内側管及び外側管の熱膨張又は熱収縮を吸収すると共に、上記接合部材は外気に対して流体製品を密閉している。
また、上記内側管は上記外側管に対して着脱可能に固定されていることから、内側管を外側管から取り外すことができる。
【００１２】
請求項２記載の発明にあっては、上記内側管の端部には軸方向に開口する熱媒体流入口部が形成され、上記熱媒体流入口部の上記熱媒体流入口近傍には上記内側管外方へ突出する内側管フランジ部が設けられ、上記内側管は、上記外側管の端部に設けられた外側管フランジ部に上記内側管フランジ部を接合することにより外側管に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明にあっては、上記内側管フランジ部は上記外側管フランジ部の軸方向外方において上記外側管フランジ部に接合固定されることを特徴とする。従って、請求項３記載の発明にあっては、上記内側管フランジ部は外側管フランジ部の外方から接合固定又は取り外される。
【００１４】
請求項４記載の発明にあっては、上記内側管は、管本体部と、上記管本体部の端部に着脱可能に接合される流入管部とを備え、上記内側管フランジ部は上記流入管部に形成されていることを特徴とする。
従って、請求項４記載の発明にあっては、上記流入管部のみを、管本体部から分離して取り外すことができる。
【００１５】
請求項５記載の発明にあっては、上記接合部材はダイヤフラム材からなり、上記内側管フランジ部と上記外側管フランジ部との間にはダイヤフラム材が介在していることを特徴とする。従って、請求項５記載の発明にあっては、上記ダイヤフラム材により外側管の内部と外部とを隔離することができると共に、内側管と外側管との間における熱膨張又は収縮は、上記ダイヤフラム材により吸収される。
【００１６】
請求項６記載の発明にあっては、上記管本体部の端部には接合フランジ部が形成され、上記ダイヤフラム材の径方向内方端部は上記接合フランジ部に固定されると共に、上記ダイヤフラム材の径方向外方端部は上記外側管フランジ部及び上記内側管フランジ部に挟持されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明にあっては、上記外側管の上記軸方向端部には上記流体製品流入口部が開設され、上記内側管のフランジ部は上記内側管の軸方向に対して直交して設けられ、上記外側管のフランジ部は外側管の軸方向に対して直交して設けられると共に、上記管本体部に形成されたフランジ部は管本体部の軸方向に対して直交して設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明にあっては、外側管と、上記外側管よりも小径に形成され、外側管内に軸方向に沿って配置された内側管とを備え、上記内側管と外側管との間には高粘性流体が流通すると共に上記内側管内には上記高粘性流体を熱交換しうる熱媒体が流通し、上記外側管の周面部には、上記外側管と上記内側管との間を流通する高粘性流体製品を熱交換しうる熱媒体が流通する熱媒体流通部が設けられた流体製品の熱交換器構造において、上記外側管及び内側管は全体Ｕ字状に形成され、端部に上記熱媒体流入口部及び流体製品流入口部を有する一対の直管部と、上記一対の直管部の反熱媒体流入口端部に着脱可能に接合固定されたＵ字状管部とを有し、上記Ｕ字状管部は上記直管部の軸方向端部に着脱可能に固定されていることを特徴とする。
【００１９】
従って、請求項８記載の発明にあっては、上記外側管及び内側管は全体Ｕ字状に形成され、端部に上記熱媒体流入口部及び流体製品流入口部を有する一対の直管部と、上記一対の直管部の反熱媒体流入口端部に着脱可能に接合固定されたＵ字状管部とを有していることから、外側管及び内側管に発生する熱膨張又は収縮は、上記Ｕ字状部により吸収され、かつ、上記Ｕ字状管部を管本体部から取り外すことができる。
【００２０】
請求項９記載の発明にあっては、上記内側管の端部には軸方向に開口する熱媒体流入口部が形成され、上記熱媒体流入口部の上記熱媒体流入口近傍には上記内側管外方へ突出する内側管フランジ部が設けられ、上記内側管は、上記外側管の端部に設けられた外側管フランジ部に上記内側管フランジ部を接合することにより外側管に固定されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０記載の発明にあっては、上記内側管フランジ部は上記外側管フランジ部の軸方向外方において上記外側管フランジ部に接合固定されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１１記載の発明にあっては、上記内側管は、管本体部と、上記管本体部の端部に接合される流入管部とを備え、上記内側管フランジ部は上記流入管部に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１２記載の発明にあっては、上記内側管フランジ部は上記流入管部の流入口部よりも内側管の管本体部寄りに設けられ、上記流入管部の反流入口部方向へ突出する突部を有すると共に、上記管本体部の端部には接合フランジ部が形成され、上記接合フランジ部は上記突部の内方部位において上記内側管フランジ部に固定されると共に、上記外側管フランジ部は上記突部の外方部位において上記内側管フランジ部に固定されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１３記載の発明にあっては、上記突部は、上記管本体部に形成されたフランジ部及び上記外側管フランジ部の厚さ寸法よりも小さい幅寸法に形成され、上記突部と上記フランジ部及び外側管フランジ部との間にはシール部材が配設されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項１４記載の発明にあっては、上記外側管の上記軸方向端部には上記流体製品流入口部が開設され、上記内側管のフランジ部は上記内側管の軸方向に対して直交して設けられ、上記外側管のフランジ部は外側管の軸方向に対して直交して設けられると共に、上記管本体部に形成されたフランジ部は管本体部の軸方向に対して直交して設けられていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１５記載の発明にあっては、上記内側管周面部又は外側管の流体製品との接触周面部には、所定間隔で複数のディンプルが形成されていることを特徴とする。
請求項１５記載の発明にあっては、内側管又は外側管の流体製品との接触周面部のいずれか又は双方が、いわゆるディンプル管により構成されている。
【００２７】
請求項１６記載の発明にあっては、上記内側管周面部又は外側管の流体製品との接触周面部には所定間隔で螺旋状溝部が形成されていることを特徴とする。
従って、請求項１６記載の発明にあっては、内側管又は外側管の周面部のいずれか又は双方が、いわゆるコルゲート管により構成されている。
【００２８】
請求項１７記載の発明にあっては、固形物を含む高粘性の殺菌後の液体食品であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１及び２記載の発明にあっては、上記内側管は、軸方向における伸縮を吸収しうる接合部材を介して上記外側管の軸方向端部に着脱可能に固定されていることから、上記接合部材は、内側管及び外側管の軸方向における熱媒体の影響による内側管及び外側管の熱膨張又は熱収縮を有効に吸収することができるため、従来のようなＯリングを介して内側管を外側管に軸方向に沿って端部が外側管外方へ突出する形で摺動可能に接合する必要がないことから、熱膨張又は熱収縮があった場合に、内側管が外側管端部から伸出して外気に触れ、大気中の雑菌が付着することにより、殺菌された流体製品の熱交換には使用できず、使用可能な範囲が限定されてしまう、という不具合を回避することができる。
【００３０】
また、内側管は外側管に対して着脱可能に固定されていることから、内側管を外側管から取り外して、容易に管内部を点検したり、又は管内部を洗浄することができる。さらに、上記接合部材は外気に対して流体製品を密閉しうることから、高いサニタリー性を確保することができる。
【００３１】
請求項３記載の発明にあっては、上記内側管フランジ部は上記外側管フランジ部の軸方向外方において上記外側管フランジ部に接合固定されていることから、外側管を設置した後に内側管を外側管内に挿入して外側管の外側管フランジ部の軸方向外方へ内側管フランジを接合固定することができるため、容易に着脱することが可能となる。
【００３２】
請求項４記載の発明にあっては、上記内側管は、管本体部と、上記管本体部の端部に接合される流入管部とを備え、上記内側管フランジ部は上記流入管部に形成されていることから、分解点検時や、洗浄時においても、内側管全体を取り外す必要はなく、流入管部のみを取り外せばよいことから、分解点検作業や洗浄作業が容易に行うことができる。
【００３３】
請求項５及び６記載の発明にあっては、上記内側管フランジ部と上記外側管フランジ部との間にはダイヤフラム材が介在していることから、確実に外側管の内部と外部とを隔離することができ、高いサニタリー性を確保した状態で殺菌された高粘性流体製品の熱交換を行うことができる。
また、ダイヤフラム材は容易に洗浄することができることから、上記のように高いサニタリー性を確保しつつかつ、洗浄性に優れた熱交換器構造を提供することができる。
【００３４】
請求項７記載の発明にあっては、上記外側管の上記軸方向端部には上記流体製品流入口部が開設されていることから、流体製品は熱媒体が流通する内側管端部から流入することにより、内側管の軸方向全域に亘って熱媒体と満遍なく接触することから、流体製品は効率よく熱交換される。
また、上記内側管フランジ部は上記内側管の軸方向に対して直交して設けられ、上記外側管フランジ部は外側管の軸方向に対して直交して設けられると共に、上記管本体部に形成された上記接合フランジ部は管本体部の軸方向に対して直交して設けられていることから、内側管及び外側管を組み立てる場合に、各フランジ部の接合作業が行いやすく、容易に組み立てができる熱交換器構造を提供することができる。
【００３５】
請求項８及び９記載の発明にあっては、上記外側管及び内側管は全体Ｕ字状に形成され、端部に上記熱媒体流入口部及び流体製品流入口部を有する一対の直管部と、上記一対の直管部の反熱媒体流入口端部に着脱可能に接合固定されたＵ字状管部とを有し、上記内側管は上記外側管の軸方向端部に着脱可能に固定されていることを特徴とすることから、内側管及び外側管の軸方向における熱媒体の影響による内側管及び外側管の熱膨張又は熱収縮を有効に吸収することができる。
【００３６】
また、従来の熱交換器構造のように、流体製品に接触する部位が外方へ延出する事態はなく、外気からは密閉されることから高サニタリー性を確保することができ、殺菌後の高粘性の流体製品が流通するラインにおいても使用ができることから、使用範囲が限定されことがない。
また、内側管は外側管に対して着脱可能に固定されていることから、内側管を外側管から取り外して、容易に管内部を点検できると共に、容易に管内部を洗浄することができる。
【００３７】
請求項１０記載の発明にあっては、上記内側管フランジ部は上記外側管フランジ部の軸方向外方において上記外側管フランジ部に接合固定されることから、外側管を設置した後に内側管を外側管内に挿入して外側管の外側管フランジ部の軸方向外方へ内側管フランジを接合固定することができるため、容易に着脱することが可能となる。
【００３８】
請求項１１記載の発明にあっては、上記内側管は、管本体部と、上記管本体部の端部に接合される流入管部とを備え、上記内側管フランジ部は上記流入管部に形成されていることから、分解点検時や、洗浄時においても、内側管全体を取り外す必要はなく、流入管部のみを取り外せばよいことから、分解点検作業や洗浄作業が容易に行うことができる。
【００３９】
請求項１２記載の発明にあっては、上記内側管フランジ部は上記流入管部の流入口部よりも内側管の管本体部寄りに設けられ、上記流入管部の反流入口部方向へ突出する突部を有し、上記管本体部に形成されたフランジ部は上記突部の内方部位において上記内側管フランジ部に固定されると共に、上記外側管フランジ部は上記突部の外方部位において上記内側管フランジ部に固定されていることから、内側管及び外側管を接合する場合に、内側管フランジ及び外側管フランジを容易に位置決めをすることができ、接合作業の容易な熱交換器構造を提供することができる。
【００４０】
請求項１３記載の発明にあっては、上記突部は、上記管本体部に形成されたフランジ部及び上記外側管フランジ部の厚さ寸法よりも小さい幅寸法に形成され、上記突部と上記フランジ部及び外側管フランジ部との間にはシール部材が配設されていることから、外側管内を流通する流体製品のシールを確実に行うことができる。
【００４１】
請求項１４記載の発明にあっては、上記外側管の上記軸方向端部には上記流体製品流入口部が開設され、上記内側管のフランジ部は上記内側管の軸方向に対して直交して設けられ、上記外側管フランジ部は外側管の軸方向に対して直交して設けられると共に、上記管本体部に形成されたフランジ部は管本体部の軸方向に対して直交して設けられていることから、流体製品は熱媒体が流通する内側管端部から流入することにより、内側管の軸方向全域に亘って熱媒体と満遍なく接触することから、流体製品は効率よく熱交換される。
【００４２】
また、上記内側管フランジ部は上記内側管の軸方向に対して直交して設けられ、上記外側管フランジ部は外側管の軸方向に対して直交して設けられると共に、上記管本体部に形成された上記接合フランジ部は管本体部の軸方向に対して直交して設けられていることから、内側管及び外側管を組み立てる場合に、各フランジ部の接合作業が行いやすく、容易に組み立てができる熱交換器構造を提供することができる。
【００４３】
請求項１５記載の発明にあっては、上記内側管周面部又は外側管の流体製品との接触周面部には、所定間隔で複数のディンプルが形成されていることから、通常の直管を使用する場合よりも、流体製品又は熱媒体が上記ディンプルに当接することにより流体製品又は熱媒体が攪拌されると共に、流体製品と熱媒体との接触面積が拡大することから伝熱係数が向上し、より熱交換効率の高い熱交換器構造を提供することができる。
【００４４】
また、請求項１６記載の発明にあっては、上記内側管周面部又は外側管の流体製品との接触周面部には、所定間隔で螺旋状溝部が形成されていることから、通常の直管を使用する場合よりも、流体製品又は熱媒体が上記螺旋状溝部に当接することにより流体製品又は熱媒体が攪拌されると共に、流体製品と熱媒体との接触面積が拡大することから伝熱係数が向上し、より熱交換効率の高い熱交換器構造を提供することができる。
【００４５】
請求項１７記載の発明にあっては、上記流体製品は殺菌後の液体食品であることから、殺菌後の液体食品を高サニタリー性を保持した状態で、効果的に熱交換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る熱交換器構造の第一の実施の形態を示す軸方向断面図であって、内側管フランジと外側管フランジとの間にダイヤフラムを介して接合する場合を示す図である。
【図２】本発明に係る熱交換器構造の第一の実施の形態を示す軸方向断面部分拡大図である。
【図３】本発明に係る熱交換器構造の第二の実施の形態を示す軸方向断面図であって、全体Ｕ字状に形成されている場合を示す図である。
【図４】本発明に係る熱交換器構造の第二の実施の形態を示す軸方向断面部分拡大図であって、ダイヤフラム材を用いることなく内側管を外側管に接合固定している場合を示す図である。
【図５】従来の熱交換器構造の一例を示す軸方向断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る熱交換機４０は、外側管１０と、上記外側管１０よりも小径に形成され、外側管１０内に軸方向に沿って配置された内側管１１とを備えている。
【００４８】
本実施の形態にあっては、上記外側管１０及び内側管１１はいずれも、管周面部に多数の凹部が形成されたディンプル管や、螺旋状の溝部が形成されたコルゲート管ではなく、管周面部が平滑な、いわゆる直管であると共に、第二実施の形態とは異なり、夫々、ストレートに形成された直管により構成されている。
【００４９】
上記内側管１１と外側管１０との間には高粘性流体が流通し、上記内側管１１内には上記高粘性流体を熱交換しうる熱媒体が流通し、上記外側管１０の周面部には、上記外側管１０と上記内側管１１との間を流通する高粘性流体製品を熱交換しうる熱媒体が流通する熱媒体流通部１２が設けられている。
【００５０】
内側管１１の軸方向一端部には、熱媒体流入口部１４が開設されていると共に他端部には熱媒体流出口部３５が開設されている。また、外側管１０の軸方向の一端部には流体製品流出口部２８が軸方向に対して略直交するように設けられていると共に、外側管１０の軸方向他端部には、流体製品流入口部３８が、上記流体製品流出口部２８とは径方向反対の方向へ突設されている。
【００５１】
また、上記熱媒体流通部１２は外側管本体部２９の外方にさらに膨出して形成され、上記外側管本体部２９から所定の間隔寸法分の空隙を有する管部３０により形成されている。上記管部３０の一端部には、上記流体製品流出口部２８に隣接するように、上記外側管１０の軸方向に対して直交するように熱媒体流入口部３１が形成されている。また、上記外側管１０の他端部においては、上記熱媒体流通部１２に熱媒体流出口部３７が、上記熱媒体流入口部２８の径方向における反対方向に延設されている。
【００５２】
図２に示すように、上記外側管１０の上記軸方向一端部には外側管フランジ部１７が形成されており、外側管フランジ部１７は外側管の軸方向に対して略直角に外方へ延設されて形成されている。上記外側管フランジ部１７の内方側端部にはＯリング部３２が形成され、Ｏリング３３が配設されている。
そして、本実施の形態にあっては、上記内側管１１は、軸方向における伸縮を吸収しうる接合部材としてのダイヤフラム材１３を介して上記外側管１０の軸方向端部に着脱可能に固定されている。
【００５３】
上記内側管１１の端部には軸方向に開口する熱媒体流入口部１４が形成され、上記熱媒体流入口部１４の上記熱媒体流入口１５近傍には上記内側管外方へ突出する内側管フランジ部１６が設けられ、上記内側管１１は、上記外側管１０の端部に設けられた外側管フランジ部１７に上記内側管フランジ部１６を接合することにより外側管１０に固定されている。
上記内側管１１は、上記外側管１０内全域に亘り軸方向に沿って配設されている管本体部１８と、上記管本体部１８の端部に着脱可能に接合される流入管部１９とを備え、上記内側管フランジ部１６は上記流入管部１９に形成されている。
【００５４】
上記管本体部１８の端部には所定の幅寸法に接合フランジ部２０が形成され、上記接合フランジ部２０の開口部側にはＯリング部２７が形成され、Ｏリング部２７にはＯリング２８が配設されている。
上記管本体部１８は上記外側管１０と略同一の長さ寸法を有しており、図１及び図２に示すように、管本体部１８が外側管１０内に軸方向に沿って配置された場合には、内側管１１を形成する管本体部１８の接合フランジ部２０と外側管１０の外側管フランジ部１７とは軸方向において同一の位置に配置されるように構成されている。
【００５５】
上記流入管部１９は、上記管本体部１８の内径と同一の外径を有し、上記管本体部１８の端部内に摺動可能に挿入配置される小径部２１と、上記小径部２１の外方に形成された大径部２２と、上記小径部２１と大径部２２との間に形成されたテーパ部２３とを備えている。
上記小径部２１の端部にはＯリング部２４が形成され、Ｏリング４２を介して上記管本体部１８の内周面部に、軸方向に摺動可能に圧接している。
上記内側管フランジ部１６は上記テーパ部２３に設けられ、基端部から、上記接合フランジ部２０の幅寸法よりも大きい幅寸法で外方へ延設された延設部２５と、上記延設部２５の端部から管本体部１８方向へ直角に折曲され略Ｌ字状に形成された接合部２６とにより構成されている。
【００５６】
上記管本体部１８の端部に流入管部１９が挿入配置された場合には、内側管フランジ部１６は上記外側管フランジ部１７に対向して配置されると共に、径方向においては、内側管フランジ部１６と外側管フランジ部１７の外端部は同じ位置に配置される幅寸法に形成されている。
【００５７】
そして、本実施の形態にあっては、上記内側管１１は、軸方向における伸縮を吸収しうる接合部材としてのダイヤフラム材１３を介して上記外側管１０の軸方向端部に着脱可能に固定されている。
上記ダイヤフラム材１３は全体リング状に形成されて内側管１１と外側管１０との間に配設されており、フッ素樹脂製又は金属製である。その結果、上記内側管１１と外側管１０との間に流入する液体製品に直接に接触することになるが強度的にも問題はない。
【００５８】
ダイヤフラム材１３は、上記接合フランジ部２０及び外側管フランジ部１７と、上記内側管フランジ部１６との間に介装されており、上記接合フランジ部２０は上記ダイヤフラム材１３の径方向内方端部にボルト４４を介して着脱自在に固定されると共に、上記外側管フランジ部１７及び上記内側管フランジ部１６は内側管フランジ部１６の外方からボルト４５を介して着脱自在に固定されている。
【００５９】
この場合、上記ダイヤフラム材１３の径方向外端部は、上記内側管フランジ部１６の接合部２６の内側端部に形成された段部４６に配設され、外側管フランジ部１７との間に狭持されるようにして固定されている。
なお、図１に示すように、熱交換器４０の他端部においては、上記液体製品流出口部３８と熱媒体流出口部３７との間にはクランプ接合部４３が設けられ、上記クランプ接合部４３から外方に形成された流出側端部３９を熱交換器本体４１から分離しうるように着脱自在に取り付けられている。また、上記クランプ接合部４３の内方にはＯリング部３６が設けられている。
【００６０】
（作用）
以下、本実施の形態に係る熱交換器４０の作用について説明する。
図１及び図２に示すように、固形物を含む高粘性の殺菌後の液体食品は上記流体製品流出口部３８から上記外側管１０と内側管１１との間の空隙３４内へ流入する。一方、熱媒体は、熱媒体流入口部１４から内側管１１内へ流入し、内側管１１内を流出口部３５方向へ流通すると共に、同時に、他の熱媒体流入口部３１からも流入し、熱媒体流通部１２内を熱媒体流出口部３７方向へ流通する。
【００６１】
従って、上記液体食品は、内方から内側管１１内の熱媒体により熱交換されると共に、外方から熱媒体流通部１２内の熱媒体によっても熱交換されることから、固形物を含む高粘性の液体食品であっても、上記空隙３４内において効率よく熱交換される。
【００６２】
また、上記熱媒体により内側管１１又は外側管１０が軸方向に熱膨張又は収縮する場合には、内側管１１はダイヤフラム材１３を介して外側管１０に固定されていることから、例えば、内側管１１が熱膨張又は収縮する場合、上記のように、内側管フランジ部１６の延設部２５は接合フランジ部２０よりも大きい幅寸法に形成されていると共に、上記延設部２５の端部から管本体部１８方向へ直角に折曲され略Ｌ字状に形成された接合部２６とにより構成されていることから、接合フランジ部２０と上記延設部２５及び接合部２６との間には空隙３６が形成されており、上記空隙３６内を、上記接合フランジ部２０は、ダイヤフラム材１３が屈曲されつつ、上記延設部２５に接近又は離間する。
【００６３】
また、外側管１０が熱膨張又は収縮する場合にも、同様に、ダイヤフラム材１３が折れ曲がりつつ軸方向に沿って内側管１１に対して上記同様に相対的に移動する。
その結果、上記ダイヤフラム材１３により、内側管１１及び外側管１０の熱膨張又は収縮を有効に吸収することができる。
【００６４】
さらに、熱交換器４０の内部を点検又は洗浄する場合には、先ず、内側管フランジ部１６を外側管フランジ部１７に固定しているボルト４５を緩め、流入管部１９を軸方向に取り外す。
その後、ボルト４４を緩め、ダイヤフラム材１３を除去することにより、内側管１１と外側管１０との間の空隙３４を外方へ露出することができるため、適宜、点検又は内部の洗浄作業を行うことができる。
【００６５】
点検作業又は洗浄作業が終了した場合には、上記の手順とは反対の手順により、容易かつ迅速にダイヤフラム材１３をボルト４４を介して接合フランジ部２０に固定することができると共に、流入管部１９を管本体部１８の端部に挿入配置させてボルト４５を介して外側方フランジ１７に固定して熱交換作業を行うことができる。
【００６６】
（第二実施の形態）
次に、本発明に係る熱交換器構造の第二の実施の形態を説明する。
図３及び図４に示すように、本実施の形態に係る熱交換器５０は、前記実施の形態に係る熱交換器４０とは異なり、全体Ｕ字状に形成されており、内側管５１と外側管５２との間にはダイヤフラム材は配設されていない。この相違点以外の基本的な構成は前記実施の形態に係る熱交換器４０と同一の構成である。従って、同一構成の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
即ち、外側管５１及び内側管５２は全体Ｕ字状に折曲して形成され、端部に熱媒体流出口部３５を有する一対の直管部５３，５３と、上記一対の直管部５３，５３の反熱媒体流入口端部にクランプ接合部４３を介して、上記直管部５３，５３に対して着脱可能に接合固定されたＵ字状管部５４とを有している。
また、上記クランプ接合部４３の内方にはＯリング部３６が設けられている。
【００６８】
また、前記実施の形態とは異なり、内側管フランジ部５５は、ダイヤフラム材を介することなく直接に、外側管フランジ部５６及び接合フランジ部５７にボルト５８，５９を介して着脱可能に固定されている。
即ち、上記内側管フランジ部５５は、前記実施の形態における場合よりも、流入管部１９において軸方向後端部寄りの位置、即ち、管本体部１８寄りに設けられ、上記流入管部１９の反流入口部方向へ突出する突部６０を有している。
【００６９】
上記接合フランジ部５７は上記突部６０の内方部位において上記内側管フランジ部５５に固定されると共に、上記外側管フランジ部５６は上記突部６０の外方部位において上記内側管フランジ部５５に固定されている。
上記突部６０は、上記接合フランジ部５７及び上記外側管フランジ部５６の厚さ寸法よりも小さい幅寸法に形成され、上記突部６０と上記接合フランジ部５７及び外側管フランジ部５６との間にはシール部材６１が配設されている。本実施の形態においては、上記シール部材は硬質ゴム製であって、フッ素樹脂コーティングが施されている。
【００７０】
また、図４に示すように、上記内側管フランジ部５５は内方部においてボルト５８により接合フランジ部５７に着脱可能に固定されていると共に、外方部においてボルト５９により外方フランジ部５６に着脱可能に固定されている。
【００７１】
（作用）
以下、第二実施の形態に係る熱交換器５０の作用について説明する。なお、前記実施の形態と同一の作用については説明を省略する。
本実施の形態に係る熱交換器５０において、熱媒体により内側管５２又は外側管５１が熱膨張又は収縮した場合には、上記Ｕ字状管部５４により熱膨張又は収縮を吸収することができる。
【００７２】
そして、熱交換器５０内部の点検又は洗浄を行う際には、上記ボルト５８を緩めて内側管フランジ部５５と上記接合フランジ部５７との間の固定を解除しすると共に、上記ボルト５９を緩めることにより内側管フランジ部５５と外側管フランジ部５６との間の固定を解除する。
【００７３】
その後、流入管部１９を管本体部１８から抜き出すことにより内側管１１と外側管１０との間の空隙３４を露出することができるため、適宜、点検又は内部の洗浄作業を行うことができる。
なお、上記各形態にあっては、内方管１１及び外方管１０の周面部は平滑に形成された場合を例に説明したが、上記各実施の形態には限定されず、上記内側管１０の周面部、外側管１１の流体製品との接触周面部又は外側管１１の周面部には、所定間隔で複数のディンプルが形成された、いわゆる「ディンプル管」が使用されていてもよい。
【００７４】
さらに、上記内側管周面部又は外側管の流体製品との接触周面部には所定間隔で螺旋状溝部が形成されたいわゆる「コルゲート管」が使用されていてもよい。
このように、ディンプル管又はコルゲート管が使用された場合には、内側管１１及び外側管１０の周面部が平滑な場合に比して、液体食品及び熱媒体がディンプル又は溝部内に入り込み、熱交換できる機会が増加することから、より高効率な熱交換を行うことができる熱交換器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、広く、流体製品の熱交換に使用される熱交換器構造に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０  外側管
１１  内側管
１２  熱媒体流通部
１３  ダイヤフラム部
１４  熱媒体流入口部
１５  熱媒体流入口
１６  内側管フランジ部
１７  外側管フランジ部
１８  管本体部
１９  流入管部
２０  接合フランジ部
２１  小径部
２２  大径部
２３  テーパ部
２４  Ｏリング
２５  延設部
２６  接合部
２７  Ｏリング
２８  流体製品流出口部
２９  外側管本体部
３０  管部
３１  熱媒体流入口部
３２  Ｏリング部
３３  Ｏリング
３４  空隙
３５  熱媒体流出口部
３７  熱媒体流出口部
３８  流体製品流入口部
３９  流出側端部
４０  熱交換器
４１  熱交換器本体
４２  Ｏリング
４３  クランプ接合部
４４  ボルト
４５  ボルト
４６  段部
５０  熱交換器
５１  外側管
５２  内側管
５３  直管部
５４  Ｕ字状管部
５５  内側管フランジ部
５６  外側管フランジ部
５７  接合フランジ部
５８  ボルト
５９  ボルト
６０  突部
６１  シール部材
６４  外側管
６５  内側管
６６  熱交換器
６７  Ｏリング
６８  端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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