(57)【要約】温度制御される流体のファウリングを少なくする幾何学的形状を有するミキサー／熱交換器インサート又はミキサー／熱交換器。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向（Ｌ）に延在するミキサー／熱交換器インサートであって、
温度制御流体入口（１１０）と、温度制御流体出口（１２０）と、前記温度制御流体入口（１１０）及び前記温度制御流体出口（１２０）との間に延在し、第１の管状セクション（１０）を有し、温度制御流体を搬送するための容積部（１３０）と、を有し、
前記管状セクション（１０）は、長手方向に延在しており、
前記管状セクションは、長手方向（Ｌ）に対して横方向にループ（１０ａ、１０ｂ、…)状にルーティングされていることを特徴とするミキサー／熱交換器インサート。
【請求項２】
前記ループ（１０ａ、１０ｂ、・・・）は、前記長手方向（Ｌ）に延在する少なくとも３つの軸（Ａ、Ｂ、Ｃ）の周りに、それぞれループの目（１１ａ、１１ｂ、・・・）を形成するようにルーティングされ、
前記ループの目は、前記長手方向に延在する前記軸（Ａ、Ｂ、Ｃ）の一つに位置し、前記長手方向（Ｌ）の先方に延在する前記容積部の直線状の管状セクションを囲み得る請求項１に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項３】
前記第１の管状セクション（１０）が、前記長手方向（Ｌ）に連続して延在する請求項１又は２に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項４】
前記ループ（１０ａ、１０ｂ、・・・）は、前記長手方向（Ｌ）に延在する前記少なくとも３つの軸（Ａ、Ｂ、Ｃ）の周りに延在するとき、前記ループ（１０ａ、１０ｂ、・・・）は、何れの場合も、２つの軸（Ａ、Ｂ；Ｂ、Ｃ；・・・）の間で湾曲を交替することなしにルーティングされる請求項１〜３の何れか１項に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項５】
前記ループ（１０ａ、１０ｂ、・・・）は、前記長手方向（Ｌ）に延在する前記少なくとも３つの軸（Ａ、Ｂ、Ｃ）の周りに延在するとき、前記ループ（１０ａ、１０ｂ、・・・）は、何れの場合も、２つの軸（Ａ、Ｂ；Ｂ、Ｃ；・・・）の間で湾曲を交替してルーティングされる請求項１〜３の何れか１項に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項６】
前記長手方向に直線状に延在する第２の管状セクション（２０）を更に有し、前記第２の管状セクションは、前記第１の管状セクション（１０）と流体的に直列に接続され、前記長手方向の延在する第１の軸（Ａ）に位置するループの目（１０ｅ、１０ｊ）を通過する請求項２〜５の何れか１項に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項７】
前記長手方向（Ｌ）に一直線状に延在する第３の管状セクション（３０）と、前記長手方向（Ｌ）に一直線状に延在する第４の管状セクション（４０）と、を更に有し、前記第３の管状セクションと前記第４の管状セクションは、前記第１の管状セクションと前記第２の管状セクションと流体的に直列に接続され、前記第３の管状セクション（３０）は、前記長手方向（Ｌ）に延在する第２の軸（Ｂ）上に位置する前記ループの目（１０ｂ、１０ｇ）を通過し、前記第４の管状セクション（４０）は、前記長手方向（Ｌ）に延在する第３の軸（Ｃ）上に位置する前記ループの目（１０ｃ、１０ｈ）を通過する請求項６に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項８】
前記第３の管状セクション（３０）と前記第４の管状セクション（４０）は、各々Ｕ字形管の一つの脚を形成する請求項７に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項９】
前記ループ（１０ａ、１０ｂ、・・・）は、前記長手方向に延在する５つの軸（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）の周りに延在するとき、前記ループ（１０ａ、１０ｂ、・・・）は、何れの場合も、２つの軸（Ａ、Ｂ；Ｂ、Ｃ；Ｃ、Ｄ・・・）の間で湾曲を交替することなしにルーティングされる請求項４、６〜８の何れか１項に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項１０】
前記ループ（１０ａ、１０ｂ、・・・）は、前記長手方向に延在する５つの軸（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）の周りに延在するとき、前記ループ（１０ａ、１０ｂ、・・・）は、何れも場合も、２つの軸（Ａ、Ｂ；Ｂ、Ｃ；Ｃ、Ｄ・・・）の間で湾曲を交替してルーティングされる請求項５〜８の何れか１項に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項１１】
前記長手方向（Ｌ）に一直線状に延在する第５の管状セクション（５０）と、前記長手方向（Ｌ）に一直線状に延在する第６の管状セクション（６０）と、を更に有し、前記第５の管状セクションと前記第６の管状セクションは、前記第１の管状セクションと前記第２の管状セクションと流体的に直列に接続され、前記長手方向（Ｌ）に延在する第４の軸（Ｄ）上に位置する前記ループの目（１０ｄ、１０ｉ）と前記長手方向（Ｌ）に延在する第５の軸（Ｅ）上に位置する前記ループの目（１０ｅ、１０ｊ）を通過する請求項５〜８の何れか１項に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項１２】
前記管状セクション（１０）は、五角形、特に正五角形の角で前記長手方向に配置された軸Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥに対して、点Ａ１、Ａ２、Ｂ２、Ｂ１、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ２、Ｄ１、Ｅ１、Ｅ２、Ａ２、Ａ１、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ２、Ｃ１、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ２、Ｅ１、Ａ１・・・に沿って延在し、図９に示すように、軸に対してオフセットして位置する点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１及びＥ１に対して反時計回りに、及び図９に示すように、軸に対してオフセットして位置する点Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２及びＥ２に対して時計回りに延在するか、又は鏡面対称で延在する管経路パターンを有する請求項１〜８の何れか１項に記載のミキサー／熱交換器インサート。
【請求項１３】
ミキサー／熱交換器であって、流体入口（２１０）及び流体出口（２２０）を有する流体搬送容積部（２３０）と、請求項１〜１２の何れか１項に記載のミキサー／熱交換器インサート（１００）を、有し、
前記流体入口（２１０）を通って前記流体搬送容積部（２３０）に流入する流体は、該流入液体が流体出口（２２０）を通って前記流体搬送容積部（２３０）から離れる前に、前記ミキサー／熱交換器インサート（１００）の幾何学的形状のために、剪断応力を受ける結果を伴って、前記ミキサー／熱交換器インサート（１００）は、前記流体搬送容積部（２３０）に延在することを特徴とするミキサー／熱交換器。
【請求項１４】
前記流体搬送容積部（２３０）は、前記長手方向（Ｌ）に一定の明確な断面積を有する請求項１３に記載のミキサー／熱交換器。
【請求項１５】
請求項１〜１１の何れか１項に記載のミキサー／熱交換器インサート（１００）のエンベロープ（Ｅ）は、ミキサー／熱交換器インサート（１００）が導入されるミキサー／熱交換器（２００）の前記流体搬送容積部（２３０）の内壁に対して少なくとも前記管直径の少なくとも４分の１であるクリアランスを有する請求項１３又は１４に記載のミキサー／熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミキサー／熱交換器インサート及びミキサー／熱交換器に関し、特にファウリングの傾向が減少したミキサー／熱交換器インサート及びミキサー／熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静的ミキサーと動的ミキサーの両方を使用して流体を混合することが可能である。動的ミキサーの場合、例えば、混合される流体を能動的に撹拌する攪拌要素を使用することができる。静的ミキサーの場合、外部から導入された攪拌エネルギーではなく、流れる流体に固有のエネルギーによって混合が達成される。この場合、流体は、ミキサーの形状に衝突するときに、流体の動きによって混合される。この種の静的ミキサーによる混合には、例えば、互いに横方向に交互に配置され、流入する流体を混合する構造体を、流れる容積内に挿入した“Ｘミキサー”が用いられる。この種の“Ｘミキサー”は、例えば、多数の棒状の平坦な要素から成ることができ、これらは例えば交互に、すなわち互いに９０度の角度で配置される。この方法では、それを通って流れる流体は、複数回に亘り分裂され再び再結合され、層流又は乱流に導かれるか、又は方向を変えるように強制され、流体の混合をもたらす乱流を引き起こす。
【０００３】
この種のミキサーは、しばしば反応器に使用されるので、流体を混合するだけでなく、流体の温度を同時に制御する必要もある。この目的のために、温度制御液体を通すことができる複数の管から成るミキサー／熱交換器が知られている。ここでは、一般に流れダクトの長手方向に延在するこれらの管には、横方向に配置されたバッフルが設けられており、これにより“分裂及び再結合”によって流れる流体が混合される。
【０００４】
従来技術は更に、温度制御流体を運ぶ管が蛇行した形状で送られる熱交換器を含み、蛇行して配置された管は流れダクト内の流体の流れの方向に平行な面に位置する。
【０００５】
上記のミキサー及び熱交換器は、例えば、EP1067352A2又はWO2008/017571A1から公知である。
【０００６】
上記の熱交換器又はミキサーは、低い混合能力しか持たず、特に凝集体を含む流体の場合には、鋭角を有する領域に凝集体が蓄積する傾向があり、そこには凝集物又は濃い流体塊が固着し得ることがあり、又は流れが平静になる領域を有し、そこでは二次的な反応が起こり得ることがあり、その生成物も同様に沈降し得ることがある。この効果はファウリングと呼ばれる。
【０００７】
そのようなファウリングは、混合及び温度制御を必要とする流体の状態に悪影響を及ぼすので、凝集物又は濃縮流体塊の沈降を避けるべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】EP1067352A2
【特許文献２】WO2008/017571A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ミキサー／熱交換器インサートと、ファウリングの傾向が低減されたミキサー／熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、独立請求項の１つに記載のミキサー／熱交換器インサート又はミキサー／熱交換器によって達成され、例示的な実施の形態は従属請求項に具体化される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
例示的な実施の形態は、以下の図面を参照して以下に記載される。
【００１２】
【図１】温度制御流体入口及び温度制御流体出口から見たミキサー／熱交換器インサートの例示的な実施の形態の平面図を示す。
【図２】ミキサー／熱交換器インサートの例示的な実施の形態を、温度制御流体入口及び温度制御流体出口の反対側面から見た平面図を示す。
【図３】ミキサー／熱交換器インサートの例示的な実施の形態の側面図を示す。
【図４】Ｕ字型形状の２つの管状セクションを有するミキサー／熱交換器インサートの別の例示的な実施の形態を示す。
【図５】管状セクションが目を通過していないミキサー／熱交換器インサートの例示的な実施の形態を示す。
【図６】ループの目を通過する５つの管状セクションを有するミキサー／熱交換器インサートの例示的な実施の形態を示す。
【図７】ミキサー／熱交換器インサートの例示的な実施の形態の部分断面図を示す。ここで、温度制御流体入口と温度制御流体出口は反対側の端部に位置する。
【図８】温度制御流体入口と温度制御流体出口が同じ端部に位置するミキサー／熱交換器インサートの例示的な実施の形態の部分断面図を示す。
【図９】本発明の例示的な実施の形態によるループの巻パターンを示しており、ループは、２つの軸の間で湾曲を交替してルーティングされている。
【図１０】５つの軸の周りの巻パターンの例示的な実施の形態を示しており、ループは湾曲の交替なしでルーティングされている。
【図１１】３つの軸の周りの巻パターンの例示的な実施の形態を示しており、ループは湾曲の交替なしでルーティングされている。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施の形態によれば、温度制御流体入口と、温度制御流体出口と、温度制御流体を搬送するための容積部とを含む、長手方向に範囲を持つミキサー／熱交換器インサートが提供される。ここで、前記容積部は、前記温度制御流体入口と前記温度制御流体出口との間に延在し、第１の管状セクションを有し、前記管状セクションは、前記長手方向に対して横方向にループ状にルーティングされている。
【００１４】
このようにして、特にミキサー／熱交換器に使用するミキサー／熱交換器インサートを提供することが可能であり、ミキサー／熱交換器インサートは、ループ形成のために良好な混合挙動を有し、さらに良好な熱交換器特性を有する。特に、ループ内の管状セクションのルーティングによって、温度制御される液体の濃い部分又は塊が沈降し得るくさび形の角度及び鋭利なピンチポイントが回避され得る。これらの沈降した塊又は濃い部分は、それらがミキサー／熱交換器中に比較的長期間存在するため、塊又は濃い部分の形態学的な変化をもたらし、結果として“ファウリング”プロセスが起こり得る。
【００１５】
本発明の一実施の形態によれば、ループは、長手方向Ｌに延在する少なくとも３つの軸の周りに、長手方向に延在する軸の１つに位置するループの目をそれぞれ形成し、長手方向Ｌに延びる容積部の先方の直線状の管状セクションを囲むことができるようにルーティングされる。
【００１６】
ループの多重形成によって、このようにして良好な混合プロセスを達成することが可能であり、追加の管状セクションは、直列に配置されたループによって形成された目を通過することができる。このようにして、改善された温度制御挙動を生じさせることができる。更に、直列に配置されたループの目を通して対応するパイプを設けることにより、管状セクションの戻り経路が可能になり、温度制御流体入口及び温度制御流体出口の両方を、長手方向Ｌに対して同じ端部に設けることが可能である。
【００１７】
本発明の一実施の形態によれば、第１の管状セクションは、長手方向Ｌに連続して延在している。
【００１８】
このようにして、温度制御されるべき液体の濃い部分又は塊又は温度制御されるべき流体が沈降し得る状況を回避することが可能である。特に、濃い材料の細長い塊又はストランドが、温度制御されるべき液体の流体の流れに沿うことなく、長手方向の突出部に引っ掛かる状況を回避することが可能である。さらに、長手方向Ｌに関して管状セクションの戻り経路を回避することにより、より効率的な熱交換器形状を提供することが可能であり、このようにして、管状セクションのループは、より多くのスペースを節約するように巻かれ得る。
【００１９】
本発明の一実施の形態によれば、ループは、長手方向Ｌに延びる少なくとも３つの軸の周りに延在するので、ループは、何れの場合も２つの軸の間で湾曲を交替することなくルーティングされる。
【００２０】
このようにして、長手方向に延在する管状セクションに、少なくとも３つの通路を設けることができ、これらの通路は直列に配置されたループの目によって形成される。この場合、管状セクションは同じように繰り返し曲げることができるので、ループ間で湾曲を交替することなくミキサー／熱交換器インサートを製造することは比較的簡単な事柄である。
【００２１】
本発明の一実施の形態によれば、ループは、長手方向Ｌに延びる少なくとも３つの軸の周りに延在するので、ループは何れの場合も２つの軸の間で湾曲を交替してルーティングされる。
【００２２】
湾曲を交替して管状セクションを具現化することにより、それぞれ連続した湾曲が湾曲の方向を交替することによって補償されるので、実質的に応力のないミキサー／熱交換器インサートを製造することができ、生産の精度を高めることができる。
【００２３】
本発明の一実施の形態によれば、Ｕ字形の管状セクションが設けられ、Ｕ字の２本の脚がそれぞれ連続した目に通され、第１の管状セクション及びＵ字形の管状セクションは、流体的に並行に配置され、共通のフランジを介して個別に又は共同して温度制御流体の流れを受けることができる。
【００２４】
本発明の一実施の形態によれば、ミキサー／熱交換器インサートは更に、長手方向に延びる第２の直線状の管状セクションを有し、それは第１の管状セクションと流体的に直列に接続され、長手方向に延びる第１の軸に位置するループの目を通る。
【００２５】
このようにして、温度制御流体の流れを混合器／熱交換器インサートの端部に戻すことができ、それにより、温度制御流体入口及び温度制御流体出口をミキサー／熱交換器インサートの同じ端部に配置することができる。
【００２６】
本発明の一実施の形態によれば、ミキサー／熱交換器インサートは、長手方向Ｌに延びる第３の直線状の管状セクションと、長手方向Ｌに延びる第４の直線状の管状セクションとを有し、それらは第１の管状セクションと第２の管状セクションと流体的に直列に接続されており、第３の管状セクションは、長手方向に延びる第２の軸上に位置するループの目を通過し、第４の管状セクションは、長手方向に延びる第３の軸上に位置するループの目を通過する。
【００２７】
このようにして、管状セクションの追加の長さを提供することができ、それにより、管状セクション全体の表面積の拡大及び長さの増加によるミキサー／熱交換器インサートの温度制御効果が改善される。
【００２８】
本発明の一実施の形態によれば、第３の管状セクションと第４の管状セクションはそれぞれＵ字管の１つの脚を形成する。
【００２９】
このようにして、温度制御流体は、第１の管状セクションのループ状の配置を通って流れた後、再び長手方向に運ばれ、それによって管状セクション全体の長さが著しく増加する。
【００３０】
本発明の一実施の形態によれば、ループは、長手方向に延びる５つの軸の周りに延在するとこ、ループは、何れの場合も２つの軸の間で湾曲を交替することなくルーティングされる。
【００３１】
湾曲の方向を保持することにより、この方法ではミキサー／熱交換器インサートの簡単な製造を達成することができ、長手方向に延びる５つの軸の周りのループパターンの実施の形態は、効率的なミキサー配置を提供し、それは更に良好な熱交換器特性も有する。
【００３２】
本発明の一実施の形態によれば、ループは、長手方向に延びる５つの軸の周りに延在するとき、ループは、何れの場合も２つの軸の間で湾曲を交替してルーティングされる。
【００３３】
湾曲の方向を交替することにより、湾曲の交替により管状セクションの製造中にストレスを補償することが可能である。それによって長手方向に延びる５つの軸の周りのループが、結果として最適なミキサー特性をもたらす。更に、良好な熱交換器特性も有する。
【００３４】
本発明の一実施の形態によれば、ミキサー／熱交換器インサートは、長手方向Ｌに直線状に延びる第５の管状セクションと、長手方向Ｌに直線状に延びる第６の管状セクションとを更に有し、それらは第１の管状セクション及び第２の管状セクションと流体的に直列に接続され、長手方向Ｌに延びる第４の軸上及び長手方向Ｌに延びる第５の軸上に位置するループの目を通過する。
【００３５】
このようにして、目によって形成される空間を最適に使用することができる。特に、第１の管状セクションが長手方向に延びる５つの軸の周りに巻かれている場合、これにより形成された５つの空間の各々は、更なる管状セクションにより満たされ、したがって管状セクションの全長を増加させることができ、改善された熱交換器比を達成することができる。第５及び第６の管状セクションは、必ずしも第２、第３及び第４の管状セクションに直接接続される必要はないことを理解すべきである。
【００３６】
本発明の一実施の形態によれば、管状セクションは、管経路パターンを有している。管経路パターンでは、五角形の角、特に正五角形の隅で長手方向に配置された軸Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥに対して、管状セクションは、点Ａ１、Ａ２、Ｂ２、Ｂ１、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ２、Ｄ１、Ｅ１、Ｅ２、Ａ２、Ａ１、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ２、Ｃ１、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ２、Ｅ１、Ａ１・・・に沿って延在し、図９に示すように、軸に対してオフセットして位置する点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１及びＥ１に対して反時計回りに、図９に示すように、軸に対してオフセットして位置する点Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２及びＥ２に対して時計回りに延在する。
【００３７】
このようにして、第１の管状セクションの規則的な巻パターンを提供することができ、長手方向に延びる５つの軸の周りに伸びるとき、ループは、何れも場合も２つの軸の間で湾曲を交替してルーティングされる。
【００３８】
本発明の一実施の形態によれば、流体入口及び流体出口を有する流体搬送容積部を有するミキサー／熱交換器と、上記の記載に従ってミキサー／熱交換器インサートとが提供される。ミキサー／熱交換器インサートは、流体搬送容積部の中に延在し、その結果、流体入口を通って流体搬送容積部に流入する流体は、流入する流体が流体出口を通って流体搬送容積部を離れる前に、ミキサー／熱交換器インサートの幾何学的形状により、せん断応力を受ける。
【００３９】
このようにして、静的ミキサーとしての良好な混合挙動と良好な熱交換器挙動を有する、上述のミキサー／熱交換器インサートを有するミキサー／熱交換器を提供することができる。
【００４０】
本発明の一実施の形態によれば、流体搬送容積部は、長手方向Ｌに一定の明確な断面積を有する。
【００４１】
このようにして、ミキサー／熱交換器インサートは、ファウリング挙動に有利な臨界狭窄部を形成することなく、確実に流体容積部を充填することができる。更に、大きな断面を有する細長い流れ容積の形成を回避することが可能である。これにより、混合及び温度制御が必要な流体が、十分な混合又は温度制御を受けずに、ミキサー／熱交換器を特に横方向に通過することを可能にする。
【００４２】
本発明の一実施の形態によれば、上記の記載によるミキサー／熱交換器インサートのエンベロープは、ミキサー／熱交換器の流体搬送容積部の内壁に対して管の直径の少なくとも４分の１であるクリアランスを有し、このミキサー／熱交換器にミキサー／熱交換器インサートが導入される。
【００４３】
このようにして、ミキサー／熱交換器インサートとミキサー／熱交換器の流体搬送容積部の内壁との間の狭窄部での、温度制御される流体の塊又は濃い部分の沈降を回避することができる。
【００４４】
もちろん、上述したような個々の特徴は、互いに組み合わせることもでき、それによって個々の効果の合計を超える有利な効果を得ることを可能にする場合もある。
【００４５】
本発明のこれらおよび他の態様は、以下に説明される例示的な実施の形態を参照することによって説明され明確化される。
【実施例】
【００４６】
図１は、長手方向Ｌに延在するミキサー／熱交換器インサート１００の例示的な実施の形態を示す。図１は、長手方向Ｌに見たミキサー／熱交換器インサート１００を示す。ミキサー／熱交換器インサート１００は、温度制御流体が運ばれる容積部を有する。この容積部は、温度制御流体入口１１０と温度制御流体出口１２０との間に延在する。この容積部は、第１の管状セクション１０を有し、管状セクション１０は長手方向に延びているが、図１では、長手方向Ｌに視ているのでこれは見られない。この構成では、管状セクション１０は、この場合、長手方向の円弧に沿って均一に分布された軸Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｂ、Ｄの周りをループ状にルーティングされている。ここでは、ループはそれぞれの軸の周りにループの目を形成し、ループ１０ａは軸Ａの周りにルーティングされ、その過程でループの目１１ａを形成する。同様に、管状セクションは、第２のループ１０ｂとして軸Ｂの周りにルーティングされ、その過程でループの目１１ｂを形成する。巻パターンは、同様に軸Ｃ、Ｄ、及びＥの周りでも続けられる。この構成では、第１の管状セクション１０は、温度制御流体入口１１０で始まり、観察者とは反対側の端部で終わる。ここで、第２の管状セクション２０は、流体的に第１の管状セクションと直列に、観察者とは反対側の端部で接続され、温度制御流体出口１２０で終わる。ここで、温度制御流体入口１２０は、温度制御流体出口１１０を通って再び流出する温度制御流体の流入として機能し、その結果、この構成を通る流れは、流れの反対方向でも起こり得ることを理解すべきである。
【００４７】
図２は、図１のミキサー／熱交換器インサート１００を、図１の観察者から見て反対側の端部から示す。ここでは、参照符号は同様に使用される。図２から、軸Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｂ、Ｄは、円弧に沿って角度α= 72°ずらして配置され、したがって円弧に沿って規則的に分布していることが分かる。ここで、軸は、図２に示す平面図の正五角形の角を形成する。
【００４８】
図３は、図１及び図２に示されるミキサー／熱交換器インサート１００の側面図を示す。図３から、第１の管状セクション１０が第２の管状セクション２０に繋がっており、管状セクション２０はここでループの目１０ａを通過している。ここで、巻パターンは、各軸の周りを２回通過した後に繰り返される。
【００４９】
図４は、ミキサー／熱交換器インサート１００の終端の側面図を示しており、各直線状の管状セクション２０、３０、４０、６０の先方は、ループ１０ａ−１０ｊのそれぞれの目を通過する。ここで、図４から、第２の管状セクション２０がループ１０ｆ及び１０ａを通過し、第３の管状セクション３０がループ１０ｂ及び１０ｇを通過し、第４の管状セクション４０がループ１０ｃ及び１０ｈを通過し、第６の管状セクション６０は、ループ１０ｅ及び１０ｊを通過する。図４では見えない第５の管状セクション５０は、ループ１０ｄ及び１０ｉを通過する。図４から、第２の管状セクション２０と第６の管状セクション６０はＵ字形に接続され、その結果、第２の管状セクションと第６の管状セクションはそれぞれＵ字の１本の脚部を形成することが分かる。同様に、第４の管状セクション４０及び第３の管状セクション３０も同様にＵ字形に接続され、その結果第３の管状セクション３０及び第４の管状セクション４０は同様にＵ字の１つの脚部を形成する。第２の管状セクション２０及び第４の管状セクション４０は、図４には示されていないものの、同様に、ここには図示されていないミキサー／熱交換器インサートの端部においてＵ字形に接続され得、その結果、直線状の管状セクション２０、３０、４、５０及び６０は、一方を他方の上に置く第１の管状セクション１０の目を通して蛇行する。同様に、第３及び第４の管状セクション及び／又は第５及び第６の管状セクションもＵ字形に接続することができる。
【００５０】
図５は、ミキサー／熱交換器インサート１００の斜視図を示している。この場合、図５に示すミキサー／熱交換器インサートは、ループ状にルーティングされた第１の管状セクション１０のみを有する。ここで、ループは、図５の前記目を直線状の管状セクションの先方は通過していないが、一方が他方の上に位置する目を形成する。この種のミキサー／熱交換器インサート１００は、対応する管に挿入され得る。管は、例えば、それを通って対応する温度制御流体入口１１０及び温度制御流体出口１２０が案内され、エンドプレートによって封止される。ここでは、この種のミキサー／熱交換器インサートの一端から他端への連続的な流れが存在する
【００５１】
図６は、本発明の別の実施の形態によるミキサー／熱交換器インサート１００を示しているが、このインサートでは、直線状の管状セクションの先方がループによって形成された目を通過する。これらは、例えば、拡大図で見ることができるように、エンドプレートで全て終わることができる。これは反対側にも同様に適用される。しかしながら、図６に示されているミキサー／熱交換器インサート１００は、ループ状にルーティングされた第１の管状セクション１０とそれぞれの直線状の管状セクション２０、３０、４０、５０、６０を通って通る流れが直列になるように、対応する温度制御流体入口及び出口がＵ字形の曲げ部によって互いに接続されるように、変更することができることが理解されるべきである。
【００５２】
図７は、１つの例示的な実施の形態によるミキサー／熱交換器２００の例示的な実施の形態を示す。図７に示すミキサー／熱交換器インサートは、流体搬送容積部２３０を有する。この中に、温度制御及び混合を必要とする流体が流体入口２１０を通って導入され、この流体が流体出口２２０を通って再びミキサー／熱交換器から出る。図７に示すミキサー／熱交換器は、一端に温度制御流体入口１１０を有し、反対側の他端に温度制御流体出口１２０を有する。ミキサー／熱交換器２００の内部、特に、流体搬送容積部２３０の内部には、ミキサー／熱交換器インサート１００があり、これについては図１〜６を参照して既に詳細に説明した。温度制御される流体は、温度制御流体がミキサー／熱交換器インサート１００を通って流れるのと実質的に同じ方向に、ミキサー／熱交換器２００を通って流れることができることを理解すべきである。しかし、温度制御流体は、同様にミキサー／熱交換器インサートを通って向流で流れることも可能である。
【００５３】
図８は、ミキサー／熱交換器インサートが同じ端部に温度制御流体入口１１０と温度制御流体出口１２０を有する、本発明の別の例示的な実施の形態を示す。図７から出発すると、流体出口２２０を長手方向の軸又は端部に配置することもできる。温度制御流体の入口又は出口がこの領域に配置されていないからである。
【００５４】
図９は、ループが対応する軸Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｂ及びＤの周りにルーティングされた、本発明の例示的な実施の形態による巻経路を示す。ここで、軸から時計回りにオフセットされた側は、インデックス２が付され、反時計回りにオフセットされた側は、インデックス１が付される。このパターンによれば、ループ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉを有する第１の管状セクションは、軸Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの周りに、より具体的には、それらを２回回り、連続的に巻かれている。ここで、図９に示す巻パターンから、軸の回りを通過するたびに、第１の管状セクションの湾曲が異なる方向にあることが分かる。このようにして、湾曲の方向は、軸の周りを通過するたびに交替する。このプロセス中に形成された巻パターンは、図９に示すパターンに従って、各軸の周りを２回通過した後に繰り返される。ここで、軸の辺は、軸Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの回りに、パターンＡ１、Ａ２、Ｂ２、Ｂ１、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ２、Ｄ１、Ｅ１、Ｅ２、Ａ２、Ａ１、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ２、Ｃ１、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ２、Ｅ１、Ａ１、・・・に従う。この巻パターンは、反転し得、反転された配置も保護の範囲に含まれている。
【００５５】
図１０は、第１の管状セクションのループ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ及び１０ｅが湾曲の方向の交替なしに軸Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの周りにルーティングされた別の巻パターンを示す。ここで、図１０から、湾曲の方向は変化しないことが分かる。比喩的に言えば、この巻ラインに沿って走行するとき、ステアリングは一方向、この場合は左側にのみ回転される。対照的に、比喩的に言えば、図９に示す巻パターンに沿って走行するとき、各軸の周りを回った後に、他の方向に操舵を回転させることが必要である。図１０から、湾曲は交替せず常に同じ方向にあるこの巻パターンは、各軸の周りを１回通過した後に繰り返される。
【００５６】
図１１は、本発明の別の例示的な実施の形態を示しており、第１の管状セクションのループは、３つの軸の周りに巻かれており、湾曲は交替せず常に一方向である。これに代えて、３つの軸を有し、１つのパスで２つの軸の間で湾曲の方向が変化する巻パターン（図示せず）を使用することも可能である。図９を参照しての命名法と同様に、このパターンはＡ１、Ａ２、Ｂ２、Ｂ１、Ｃ１、Ｃ２、Ａ２、Ａ１、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ２、Ｃ１、Ａ１・・・である。
【００５７】
上述した本発明は、ミキサー／熱交換器として使用できることを理解されたい。このための典型的な使用は、例えば、混合及び温度制御が望まれる反応器内での使用である。上述の発明により、十分な混合効果を達成することができ、粒子又は高粘性ゲル粒子の凝集を回避するか、又は少なくとも最小化することができる。これにより、ファウリング効果を低減又は回避することができる。上述の本発明によるミキサー／熱交換器インサートは、特にそれが特に小さい管直径に導入されることを可能にするのに適しており、満足できる熱交換器の特性及び十分な混合挙動を達成している。
【００５８】
用語“含む（comprise）”は、用語“a”及び“an”が複数の要素及びステップを除外しないのと同様に、更なる要素又は方法のステップを除外しないことに留意されたい。
【００５９】
使用される参照符号は、単に理解容易性を高めるのに役立つものであり、決して限定的であるとみなされるべきではなく、本発明の保護の範囲は請求項によって与えられる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  第１の管状セクション
１０ａ  第１の管状セクションの第１のループ
１０ｂ  第１の管状セクションの第２のループ
１０ｃ  第１の管状セクションの第３のループ
１０ｄ  第１の管状セクションの第４のループ
１０ｅ  第１の管状セクションの第５のループ
１０ｆ  第１の管状セクションの第６のループ
１０ｇ  第１の管状セクションの第７のループ
１０ｈ  第1の管状セクションの第８のループ
１０ｉ  第1の管状セクションの第９のループ
１０ｊ  第1の管状セクションの第１０のループ
１１ａ、１１ｂ、・・・  第１、第２、・・・のループの目
２０  第２の管状セクション
３０  第３の管状セクション
４０  第４の管状セクション
５０  第５の管状セクション
６０  第６の管状セクション
１００  ミキサー／熱交換器インサート
１１０  温度制御流体入口又は出口
１２０  温度制御流体出口又は入口
２００  ミキサー／熱交換器
２１０  （混合）流体入口又は出口
２２０  （混合）流体出口又は入口
２３０  （混合）流体搬送容積部
Ｌ  ミキサー／熱交換器インサートの長手方向
α、alpha  、長手方向Ｌに対する管状ループのピッチ角
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ  長手方向Ｌに延びる軸
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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