(57)【要約】【課題】著しく改良された温度制御を可能にし、装置の製造コストを低減し、公知の熱交換器よりも高い強度、作動安定性及び寿命を有するスタティックミキサ／熱交換器を提供する。【解決手段】管１を包囲したハウジング６と、製品入口及び出口と、伝熱媒体を流過させるための通路３が設けられた少なくとも２つの管１とが設けられ、複数の熱交換器フィン２ａ，２ｂが、管１の周囲に亘って分配されかつ管１に沿って少なくとも２つの平行な層７，８を成しており、隣り合う層７，８に配属するフィン２ａと２ｂとが、管１の軸線を中心にして相対的に４５゜〜１３５゜だけ角度方向にずらされておりかつ、ハウジング６を通って入口から出口まで流れる製品の方向に対して±１０゜〜±８０゜の角度βを成している。【選択図】　　　図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静的なミキサ／熱交換器において、製品を流過させるためのハウジング（６）と、製品入口及び出口と、少なくとも２つの管（１）とが設けられており、これらの管のそれぞれに、伝熱媒体を流過させるための通路（３）が設けられており、前記ハウジングが管（１）を包囲しており、該管（１）の周囲に亘って分配されていてかつ管（１）に沿って少なくとも２つの平行な層（７，８）を成して配置された複数の熱交換器フィン（２ａ，２ｂ）が設けられており、隣り合う層（７，８）に配属するフィン（２ａ）と（２ｂ）とが、管（１）の軸線を中心にして相対的に４５゜〜１３５゜だけ角度方向にずらされており、フィン（２ａ，２ｂ）が、ハウジング（６）を通って入口から出口まで流れる製品の方向に対して±１０゜〜±８０゜の角度βを成して配置されていることを特徴とする、静的なミキサ／熱交換器。
【請求項２】
前記層（７）又は（８）に配属するそれぞれのフィン（２ａ）又は（２ｂ）のために、このフィンに対して向き合ったフィン（２ａ′）又は（２ｂ′）が管（１）上に設けられている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項３】
フィンの連続的な層（７）又は（８）に配属したフィンが、管（１）の長さに亘って交互に配置されている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項４】
隣り合う層（７，８）のフィンが、管軸線を中心にして８５゜〜９５゜の角度だけ互いに回転方向でずれている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項５】
フィン（２ａ，２ｂ）を有する複数の管（１，１′）が、（請求項１のような）方向に対して垂直方向で隣り合って配置されている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項６】
前記ハウジング（６）が、伝熱媒体のための供給ライン（４）及び排出ライン（５）を有しており、これらのラインがそれぞれ管通路（３，３′）の入口及び出口に接続されている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項７】
フィン（２ａ，２ｂ）が設けられた管（１，１′）が、ハウジング（６）内の複数の平面に相前後して配置されている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項８】
隣り合う管（１３２，１３２′）に配置されたフィン（２ａ，２ｂ）が互いに重なり合っている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項９】
フィンの連続的な層（７，８）のフィン（２ａ，２ｂ）が、管（１，１′，１′′）に沿って互い違いに配置されている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１０】
管上のフィン（２ａ，２ｂ）の半径方向範囲が、管（１）の内径の少なくとも０．５倍である、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１１】
前記管（１，１′，１′′）の内壁が、管の表面積を増大させるような形状を有する、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１２】
管（１）のフィン（２，２ａ′，２ｂ，２ｂ′）のうちの幾つかが中空であり、フィン内の中空区間が、管（１）における通路（３）と連通している、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１３】
前記管（１，１′，１′′）に抵抗加熱素子又は電気冷却素子が設けられている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１４】
前記管（１，１′，１′′）又はフィン（２ａ，２ｂ）、又は管及びフィンの両方が、触媒でコーティングされている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１５】
前記管（１，１′，１′′）が、製品入口から製品出口までハウジング内を通る全体流れ方向に対して垂直方向で見たときに、ハウジング（６）内に最大で±１５゜の角度γを成して配置されている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１６】
フィン（２ａ，２ｂ）が設けられた管（１，１′，１′′）が、ハウジング（６）における複数の平面に、製品入口から製品出口までハウジングを通る全体流れ方向で相前後して配置されており、隣り合う平面に配属する管（１）が互いに異なる寸法のフィン（２ａ，２ｂ）を有している、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１７】
少なくとも１つの物質導入管が設けられており、該物質導入管が、他の管（１）に対して平行に配置されておりかつフィン（２ａ，２ｂ）を設けられておりさらにハウジング（６）の内部に通じる複数の開口（１４）を有している、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１８】
前記管（１）が通路（３）を有しており、該通路の流出領域に、通路（３）と比較して減径されたノズル（３′）取り付けられている、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項１９】
０．００１〜２００００Ｐａ．ｓの粘度を有する粘性物質系の温度を制御するための方法において、前記物質系を、請求項１記載のミキサ／熱交換器に通過させ、該ミキサ／熱交換器の管を介した伝熱によって前記物質システムを加熱又は冷却することを特徴とする、粘性物質系の温度を制御するための方法。
【請求項２０】
前記角度が７０゜〜１１０゜である、請求項１記載のミキサ／熱交換器。
【請求項２１】
前記内壁が、長手方向リブの形状に形成されている、請求項１１記載のミキサ／熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱的に敏感な粘性の媒体のプロセス工学処理のためのスタティックミキサ及び熱交換器の組み合わせに関し、この組み合わせは複数の管を有しており、これらの管は、互いに隣り合って、又は互いに上下に、又は互いにずらされて、平行に配置されていてかつ、ハウジング内に、製品の流れ方向に対して角度、有利には９０゜を成して横方向に配置されており、前記管に媒体が流れる。外径において、管は、突出した、半径方向に配置されたフィン又は湾曲したフィンを有しており、これらのフィンは、管軸線に対して軸方向でずれて配置されており、管軸線上で互いにずれている。突出したフィンは以下のように配置されている。すなわち、特に粘性及び高粘性の物質及び物質混合物の場合に良好な混合作用が生ぜしめられ、これと同時に著しく増大された管外部表面積（すなわちフィンによって増大されている）が初めて、製品に対して優しい急速温度制御を可能にするようにである。
【０００２】
【従来の技術】
粘性及び高粘性製品、例えば溶融ポリマの温度の急速で均一で優しい制御は、以下に説明される公知の静的なミキサシステムを使用すると、不十分な程度にしか達成されない。温度制御される外部ハウジング又は管壁部しか、これらの目的のための直接加熱表面として利用できない。製品の温度を制御するために、製品は、ハウジングの中央から、温度制御されるハウジング壁部まで、公知のスタティックミキサを何度も流過させられ、所望の製品温度は、加熱区分の増大する長さに亘って達成される。このタイプの温度制御目的は、ほとんどの有機物質の伝熱率が低いことにより、長い温度制御される混合距離を必要とし、このことは、長い滞留時間と、高い圧力損失、ひいては層流速度を備えた粘性物質（＞１ｍＰａ．ｓ）に対する損傷、特に温度敏感特性を備えた粘性物質に対する損傷を生じる。混合距離が長いことの付加的な欠点は、このようなシステムに伴う高い設計関連の投資コストである。公知のスタティックミキサの機械的安定性が低くかつ圧力損失が高い等の欠点は、大きな流過横断面を必要とし、これ自体は温度制御をより困難にする。
【０００３】
公知のスタティックミキサがパイプライン又はハウジングを形成するようにプレスされるか丸められると、温度制御目的に関する僅かな改良が達成される。このことは、加熱される内部ハウジング壁部と、金属スタティックミキサの小さな外部断面領域との間の制限された金属接触を生じる。しかしながら、引き絞り又は丸め加工されたスタティックミキサは、温度制御されるハウジング壁部との不十分な接触面しか形成することができない。実験が示したことは、接触面が完全に形成されず、その結果内部ハウジング壁部に対して常に間隙が存在する。金属混合ファンのより高い伝熱特性により、少量の熱が半径方向にこれらの狭い間隙を通ってスタティックミキサの流れ領域へ伝わる。この方法は、極めて小さな、ハウジング又は管直径に関してのみ僅かな改良を許容する。なぜなら、スタティックミキサ又はハウジングの中心への熱の伝導が、小さな、不完全に形成された接触面によって制限されるからである。さらに、これらの間隙は、例えば溶融ポリマにおける小さな傷や汚れの形成に寄与する”デッドエリア”を意味する。これらの小さな傷や汚れ（不純物）は、販売される製品（例えば熱可塑性樹脂）の品質を低下させる。
【０００４】
ハウジング又はパイプラインにろう接される公知のスタティックミキサは、僅かによりよい温度制御特性を有する。ろう接作業は、良好かつ完全なろう接接合を形成することができるように、正確に加工されたハウジング又はパイプと、外径において機械加工されたスタティックミキサとを必要とする。ろう接される部材に対して行われなければならない機械的加工は複雑かつコスト高である。ろう接が成功すると、ろう接されたスタティックミキサは、内部の温度制御されるハウジング壁部に対して良好な接触面を有する。しかしながら、スタティックミキサの幾何学的構造により、加熱されるハウジング表面に対する接触面は極めて小さく、その結果、製品流れに対する僅かにより高い温度制御能力しか可能ではない。丸められたスタティックミキサと比較して、温度制御される表面積のサイズが著しく増大されているわけではないので、ろう接されたスタティックミキサに関する混合距離を著しく短縮することができない。ろう接炉の全体の大きさが制限されている上、ろう接時に管に歪みが生じるため、ろう接作業は短い管（概して＜２ｍ）に対してしか可能ではない。
【０００５】
さらに、使用されるろう接は、付加的な腐食問題がしばしば生じること、また、例えば製品の純度及び品質が腐食により生じる不純物によって悪影響を受けないことを保証するために、このタイプのミキサの使用中に腐食問題を考慮しなければならないことを意味する。
【０００６】
さらに、引き出された、押し込まれた又は溶接により取り付けられた外部金属薄板ディスクを備えた管が、液体及び気体物質との伝熱のために公知である。薄い外部ディスクは、実際のキャリヤ管と完全には接触しておらず、その結果、ディスクは、有利には、乱流の強い領域における空気の温度を制御するために使用される。これらの設計は、圧力が安定しておらず、層流領域における粘性物質のためのあらゆる混合特性を有していない。したがって、このタイプの管系は、粘性及び高粘性液体の温度を制御するのには適していない。伝熱特性を改良するために、例えば、これらの外部ディスクとキャリヤ管とは、製品と接触する表面のサイズを増大して伝熱を高めるために、低温ろうで完全に被覆されている。使用されるろう（例えば亜鉛、すず）は、高い腐食仕様を備えた化学処理においては使用することができず、さらに、このタイプのろうの機械的強度は、特に熱負荷が高い場合には極めて低い。
【０００７】
さらに、温度制御可能なスタティックミキサリアクタ（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２８３９５６４号）が公知である。このリアクタは流過する製品を混合し、混合インターナルは蛇行する管を有する。この装置はハウジングを有しており、ハウジングの温度を制御することができ、ハウジングにおいて混合インターナルは、特別に成形された蛇行する管束と交換される。
【０００８】
管束は、互いに平行に延びた、曲がった細い複数の管から成る。管の端部はフランジに溶接されており、これらの端部から、製品流の温度を制御するための加熱剤又は冷却剤が供給される。
【０００９】
互いに平行に延びた曲がった管は、温度制御されるインターナルとして、製品の流れ方向に対して平行にハウジング内に取り付けられている。蛇行する管は、製品の流れ方向で交替する角度で配置されており、ハウジングのハイドロリック直径に亘って横方向に延びている。束を成して平行に配置された管は、公知のスタティックミキサ原理に基づき、ハウジングの軸方向で互いに横切っている。この設計では、混合管は、円形から楕円形の、流れに面した横断面を有しており、管は、製品流に対して角度を成して傾斜させられており、これにより、製品流の僅かな分配逸らせ又は混合のみが生じ、製品流の温度が制御される。流れに面した円形の輪郭は低い混合作用を有するので、高粘度製品流における均一な温度分布は、短距離に亘って十分に達成することはできない。
【００１０】
差し込まれることができる蛇行する管束の流れは、常にハウジングハイドロリック直径の倍数である。延長された長さにより、蛇行する曲がった管は大きな伝熱表面積を有する。周囲を製品が流れる管束を介してエネルギを解放する液体伝熱媒体は、接続フランジを介して供給及び排出される。特に断熱特性を有する粘性物質の温度が制御される場合、インターナルが良好な混合作用を有していないので、大きな加熱表面積を有効に利用することができない。
【００１１】
曲がった差込み管束は、大きな圧力勾配を受けやすい。始動動作時又は高粘度製品によって生じる製品妨害の場合に、高い圧力勾配が生じ、その結果、蛇行する曲がった加熱／冷却管は、製品の流れ方向で引張り又は圧縮負荷を受け、引っ張られる。装置の内部伝熱インターナルはプロセスにおいて変形される傾向があり、製品の逸らせがないことにより、製品のさらなる温度制御はもはや不可能である。管束の望ましくない引張りは、修正不可能であり、プラントを停止させなければならず、高い停止時間コストが生じる。
【００１２】
個々の管の理想的に延長された長さ及び小さな流過横断面により、温度制御可能な蛇行する管束は、高い圧力損失と、温度制御側における長い滞留時間を有する。両者、すなわち例えば蛇行する湾曲部における温度制御媒体の圧力損失及び滞留時間の組み合わせは、入口温度と出口温度との大きな差を生じ、製品と伝熱媒体との平均温度差を小さくする。この平均温度差は伝熱のために極めて重要である。その結果、このタイプの蛇行する管束の伝熱性能は低い。実際には、複数の管束がしばしば直列に接続されており、このこと自体は、投資コスト、圧力損失、温度が制御される物質（すなわち製品）の滞留時間を増大させ、組立てに関する支出をも増大させる。
【００１３】
短い滞留時間での、粘性の高い単相又は多相の製品流の均一かつ穏やかな温度制御は、公知のシステム、例えば加熱可能なハウジング又は温度制御可能な蛇行する管束を備えたスタティックミキサによって達成することはできない。
【００１４】
したがって、温度を制御することができ、製品流内に加熱通路を有しておりかつ良好な混合特性を有するスタティックミキサが必要とされている。このような温度制御可能なスタティックミキサは伝熱媒体側における圧力損失が小さいので、温度制御可能な製品流に関する温度差を大きくすることができる。さらに、このような装置概念を、ハウジングの大きなハイドロリック直径に適用できることが望ましい。種々異なる製品の要求を満たすために、機械的作用に関する高い強度、高い圧力勾配、様々な伝熱性かつ耐腐食性材料を使用するための選択に関する付加的な改良も有利である。
【００１５】
製品と接触する側及び温度制御される側における低い圧力損失、高い混合能力、製品側における低い滞留時間範囲、大きな温度制御表面積、及び高い伝熱能力の観点から、種々異なるプロセス工学目的を達成するために、成功した適応に関して満たされなければならない別の要求がある。装置は、粘性から高粘性の物質（０．００１〜２００００Ｐａ．ｓの粘度）と共に使用するために顕著な利点を有する。
【００１６】
始動又は組立て時の機械的安定性が増大され、より高い作動安定性を達することができる。所望の装置は、低い据付出費及び低い製造コストで製造設備に据え付けることができるコンパクトな熱交換器の形式であると有利である。
【００１７】
所望の装置は、有利には、小さな据付コストで及び小さな製造コストで製造設備に据え付けられることができるコンパクトな熱交換器の形式である。
【００１８】
【特許文献１】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第２８３９５６４号
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
要するに、本発明の課題は、従来技術において知られる設計の欠点を排除したスタティックミキサ／熱交換器を提供することであり、このスタティックミキサ／熱交換器は、より小さな装置容積と相俟って、著しく改良された温度制御を可能にし、装置の製造コストを低減し、公知の熱交換器よりも高い強度、作動安定性及び寿命を有している。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、これらの課題及びその他の課題は、少なくとも１つのハウジングが設けられており、このハウジングの温度を選択的に制御することができ、製品が前記ハウジングを流過するようになっており、前記ハウジング内に少なくとも２つの管が設けられており、これらの管の温度を、特に伝熱媒体をこれらの管に流過させることによって制御することができ、前記管が、有利には相前後して配置されておりかつ特にハウジングを流過する製品の全体流れ方向に対して垂直方向に配置されており、前記管の周面に亘って複数の熱交換器フィンが分配されており、それぞれの管に沿って設けられた熱交換器フィンが、少なくとも２つの平行な層を形成しており、異なる層に配属したフィンが、管の軸線を中心にして４５゜〜１３５゜、有利には７０゜〜１００゜、特に有利には８５゜〜９５゜だけ相対的に回転させられており、異なる層に配属したフィンが、ハウジングを流過する製品の全体流れ方向に対して±１０％〜±８０％の角度βを成しているような、粘性及び高粘性製品を処理するためのスタティックミキサ／熱交換器によって解決された。
【００２１】
有利な実施例では、それぞれ異なる層に配属したフィンは、ハウジングを通る製品の主流れ方向に対して、±３０゜〜±６０゜の角度β、特に有利には±４０゜〜±５０゜の角度βを成している。
【００２２】
有利なミキサ／熱交換器は、一方の層に配属したそれぞれのフィンのために、管上でこのフィンに向かい合って配置されたフィンが設けられているという特徴を有する。最も単純な場合には、２つのフィンは管上で正確に１８０゜の角度をおいて互いに向かい合っている。
【００２３】
有利なミキサ／熱交換器は、フィンのそれぞれ異なる層に配属したフィンが管の長さに亘って交互に配置されているという特徴をも有する。このことは混合作用を一層向上させる。
【００２４】
有利な実施例では、フィンのそれぞれ異なる層に配属したフィンは、管に沿って互いに互い違いに配置されている。
【００２５】
ミキサ／熱交換器の択一的な形式では、比較的高い粘性の製品を処理するために、それぞれ異なる層に配属したフィンの間の距離は、圧力損失を低減するために管に沿って互い違いに配置されている。
【００２６】
ミキサ／熱交換器の択一的な実施例では、比較的高い粘性の製品を処理するために、管に沿ってそれぞれ異なる層に配属したフィンの間の距離は、管の軸線方向で隣り合うフィンの間の間隙が、対応するフィンの幅よりも大きくなるように選択されている。
【００２７】
間隙は、製品の流過横断面を増大し、圧力損失を低減する。間隙が個々の軸線方向でのフィン幅よりも小さいと、圧力損失が増大し、同時に管の伝熱表面積も減少する。
【００２８】
特定の実施例において、フィンの２つの隣り合う層に配属した２つのフィンの間のフィン幅／間隙比は、圧力損失を低減するために、１よりも小さく、有利には０．７、特に有利には０．５よりも小さい。
【００２９】
有利なミキサ／熱交換器は同様に、複数のフィン付管が主流れ方向に対して垂直方向にハウジング内で互いに隣り合って配置されているという特徴を有する。
【００３０】
製品の主流れ方向という用語は、ハウジングの長手方向範囲に対して平行な方向を意味し、この方向とは、全体の製品流に従い、すなわち管状のハウジングの場合にハウジングの中心軸線に対して平行な方向である。
【００３１】
ミキサ／熱交換器の有利な形式では、管は液体伝熱媒体が流過するための温度制御通路と、ノズルとを有しており、このノズルは、温度制御剤の量的流れを制限するために通路よりも小さなハイドロリック直径を有しており、各通路の流出領域に配置されている。
【００３２】
ノズルの直径は、有利には対応する管のハイドロリック通路直径の半分でしかない。
【００３３】
管の流出領域における、温度制御通路の端部における有利な一体形成されたノズルは、完全に溢れた通路を維持しながら、液体温度制御媒体の量的流れを減じる。その結果、ミキサ／熱交換器の平行に配置された多数のフィン付管を通る流れの均一性が高まる。
【００３４】
ミキサ／熱交換器の特に有利な形式では、ミキサ／熱交換器のハウジングは、伝熱媒体のための別個の供給ハウジング領域と別個の排出ハウジング領域とを有しており、これにより、温度制御通路の流入及び流出領域を提供している。これにより、フィン付管を通る強制的な流れが生じる。
【００３５】
温度制御可能なミキサ／熱交換器は、円形（ハイドロリック）又は矩形の断面を有していてよく、モジュールの断面形状はプロセス工学要求に適合させられることができる。ミキサは、長さ対直径Ｌ／Ｄ＜１０の全体サイズを有しており、有利には、比較的大きな直径の場合にはＬ／Ｄ比は＜５、及び特に有利にはＬ／Ｄ比は＜１である。
【００３６】
ミキサ／熱交換器の有利な変化実施例は、フィン付管、特に種々異なるフィン形状及び設計変更を備えた管が複数の平面に主流れ方向で相前後してハウジング内に配置されているという特徴を有する。この多段設計は、一方では、混合される材料の局所的に一層強度の混合を生ぜしめ、他方では、製品の流れ方向で相前後して配置された管の異なる加熱表面積により、混合経路に沿って温度勾配が形成されることができる。
【００３７】
外側ウェブは、水平な管の間の距離“ａ”（図１３参照）を適切に選択することにより、相対的に規定された間隙を形成することができる。垂直方向管間隔“ｈ”を変更することにより、それぞれの混合レベルの間に間隙を形成することができ、これにより圧力損失が減じられ、セグメントに形成された混合エレメントを溶接によりハウジングに良好に結合することができる。
【００３８】
混合効果及び温度制御をさらに一層強力にするために、有利なミキサ／熱交換器は、隣り合う管に配置された隣り合う熱交換器フィンの半径方向範囲が重なり合うように構成されている。
【００３９】
製品の主流れ方向に対して垂直方向での管の間隔の変更又は、製品の流れ方向での間隔の間の変更は、より小さな装置容積（ホールドアップ）と相俟って、同時に、組み合わされた混合及び温度制御作業を向上させることができる。ミキサ／熱交換器を流過する場合、狭い配列により、隣り合って又は相前後して配置された管の温度制御フィンは互いに係合する。これにより流速、ひいては温度制御及び混合能力が高められる。
【００４０】
さらに、有利なミキサ／熱交換器は、フィンの半径方向範囲は、関連する管の内径の少なくとも０．５〜３０倍、有利には少なくとも５〜３０倍、有利には少なくとも５〜１５倍であるという特徴を有する。
【００４１】
さらに、有利なミキサ／熱交換器は、管上の半径方向フィンが中空であり、フィンキャビティが直接管内部に接続されているという特徴を有する。
【００４２】
特定の実施形態において、フィンの案内面は突出して形成されており、これにより、熱交換面積が一層増大され、低粘度物質が流過する場合に特に付加的な混合又は流れ効果が生じる。
【００４３】
使用される管材料の伝熱特性と、温度を制御しようとする製品の物質固有の伝熱特性とにより、今や、組み合わされた結果的なより大きな能動的な熱交換面積と、フィンの半径方向範囲とのためにあらゆる所望のサイズを選択することができると同時に、局所的な圧力損失を減じる。フィンが中空に形成されていてフィンキャビティが直接に管内の通路に接続されているとフィンの大きな半径方向範囲を得ることができる。プロセスの理由から高い分散能力が必要とされるならば、フィンの半径方向範囲は大きく選択されることができ、種々異なる高さにおけるフィンが重なり合うか、又は隣り合う管に配属するフィンが互いに係合する。中空のフィンを備えた管は、鋳造によって一体的に製造することができる。現代の溶接プロセス（レーザ溶接）により、溶接された構造も可能である。
【００４４】
ミキサ／熱交換器の別の有利な変更は、管の内壁が、表面積を増大させるために特に長手方向リブを備えているという特徴を有する。温度制御管の内部と同様に、製品側の伝熱面を増大させるために、温度制御管の外面、特にフィンに所定の輪郭が設けられていると有利である。
【００４５】
択一的に、ミキサ／熱交換器は、管に電気抵抗加熱部が設けられているという点で有利に構成されている。
【００４６】
ミキサ／熱交換器が、管に差し込まれた電気ヒータカートリッジを有するヒータとして使用される場合には、別個に形成された、温度制御剤のための供給及び排出ラインを排除することができるので、取り囲んだハウジングに直接に接続された管に、片側においてヒータカートリッジが装備されていることができる。
【００４７】
液体伝熱媒体が使用される場合、ミキサ／熱交換器のための温度範囲は、約−５０℃〜約＋３００℃である。３００℃より高い場合、ミキサ／熱交換器は、約５００℃まで、電気ヒータカートリッジと共に作動することができる。
【００４８】
触媒プロセスを行うためには、ミキサ／熱交換器の別の有利な形態を使用することが有利であり、この形態は、管及び／又はフィンが、混合される材料と接触した表面において触媒で被覆されているという特徴を有する。
【００４９】
ミキサ／熱交換器のフィン付管は、例えば鋳造又は鍛造によってフィンと共に管を製造することによって、一部構成であると有利である。
【００５０】
鋳造又は変形によってフィン付管を製造することは、コストの面で利点を有する。特に、材料の均一な微細構造が、流過する温度制御剤から製品と接触する外面への良好な伝熱を保証し、低温ブリッジを回避する。この理由から、特に金属的な、合金化されたＣｒＮｉ材料、Ｃｕ複合材料、アルミニウム、チタン、高合金ニッケル鋼又は貴金属が有利な材料である。
【００５１】
混合作用及び熱交換器機能は、フィン付管が、製品の全体流れ方向に対して垂直方向で見た場合に、ハウジング内に、最大で±１５゜の角度γを成して配置されているような有利なミキサ／熱交換器において特に効果的である。
【００５２】
特別な混合仕事のためには、ハウジング内でフィン付管が流れ方向で複数の平面において相前後して取り付けられており、また平面に配属した管が、隣の平面の管のフィンとは異なる寸法を有するフィンを有しているような、有利なミキサ／熱交換器を使用すると有利である。
【００５３】
有利なミキサ／熱交換器は、相前後して配置された、フィン付管の少なくとも２つの平行なセットが、フィンの種々異なる形状を有するという特徴を有する。
【００５４】
特に有利なミキサ／熱交換器構造は以下のような特徴を有する。すなわち、１つの平面における少なくとも１つのフィン付管が片側において管延長部によって、供給又は排出温度制御領域を通ってハウジングの外部にまで案内されており、フィン付管内の通路が片側で閉鎖されており、少なくとも２つの半径方向開口が、フィン付管内の通路からミキサ／熱交換器の製品空間への接続部を形成しており、この接続部を通って媒体が流れるようになっており、これにより、付加的な液体又は気体成分を、混合されている材料の主流れへ供給し、この成分を材料と直接に混合する。
【００５５】
外方へ延長されたフィン付管を介して付加的な物質を直接に供給することにより、ミキサ／熱交換はリアクタとして使用することができる。第１に、例えば粘性製品を染色するか、混合を行うか又は後続のクリーニング段階のためのクリーニング剤を供給するために、染料、添加物又は共留剤を計量供給することができる。例えば、反応成分がミキサ／熱交換器の流れの断面を介して主流れに計量供給され、その結果化学反応が開始されるならば、別のプロセス工学使用が可能になる。発熱反応の開始により生じるあらゆる熱は、プロセスを恒温に保つために迅速に散逸されることができる。
【００５６】
ミキサ／熱交換器の特定の形態において、外部フィン又は案内面を備えた管は、Ｕ字形ハウジング内に互いに上下に配置されており、シールされたハウジングを形成するように２つのＵ字形ハウジングシェルが溶接されており、これにより、温度が制御される製品のために、直角の流過横断面が形成される（図２，図２ａ）。
【００５７】
ミキサ／熱交換器のさらにユーザフレンドリな形態は、温度制御するフィン付管の端部がそれぞれ、伝熱媒体を供給及び排出するために別個のヒータポケットに挿入されることができ、所定の位置に溶接されることができ、かつ片側にフランジが設けられることができ、これによりフィン付管が、差込み可能な温度制御ユニットとして、対応するハウジングに挿入されることができるということにある。
【００５８】
差込み可能な温度制御ユニットを有する本発明の別の有利な実施形態は、製品側の流れチャネルのハウジングが流れ方向で側方開口を有しているならば使用することができ、これらの開口には、温度制御ユニットが流れ方向に対して垂直方向で挿入されることができ、製品側の流過横断面が温度制御可能なスタティックミキサユニットで完全に充填されることができる。それぞれ主流れ方向で９０゜だけ互い違いに配置された複数の差込み可能な温度制御ユニットは、次いで、ハウジングの製品搬送チャネルに挿入されることができる。このことは、例えば処理される製品を変更する場合にクリーニングするために装置を組み立てたり分解したりすることを著しく簡単にする。この実施形態では、一方の側において差し込まれることができる温度制御ユニットは、一方の側から加熱媒体が供給され、熱交換媒体の流れパラメータは、温度制御ユニットの温度制御チャネル内へ延びた延長された毛管を介して調整され、温度制御チャネルを狭めるいかなる他の手段も必要ない。
【００５９】
一方の側にディストリビュータポケットを有する、互いに上下に配置されたフィン付管は、差込み可能なユニットとして、温度制御されるハウジングに押し込まれることができる。このタイプの配列において、特に大きな加熱表面積が小さな空間に配置され、製品に対して優しい温度制御が、短い滞留時間内に行われる。ユーザに対する特別な利点は、温度制御可能なミキサユニットをクリーニングすることができるということである。
【００６０】
適切であるならば公知のスタティックミキサと組み合わせて、複数のミキサ／熱交換器が相前後して配置されることができると有利である。ミキサ／熱交換器は、ハウジング中心軸線を中心として互いに４５〜１３５゜、例えば９０゜の角度δだけ回転されて配置されていてよい。
【００６１】
複数のミキサ／熱交換器を直列に接続することにより、スタティックミキシングリアクタにおける化学反応は、十分に均一化されかつ等温に保たれることができる。
【００６２】
ミキサ／熱交換器は、層流速度でさえも高い伝熱能力が得られる高性能温度制御装置である。この理由から、本発明によるミキサ／熱交換器は、有利には、発熱及び吸熱プロセスを行うための低レベルのバックミキシング（逆混合）を生じる流通反応装置を構成するのに適している。特定の目的に応じて、反応が開始されかつ急速熱交換が望まれるようなプロセス集中リアクタ領域と、温度調整作用がより小さくかつ必要とされるのは混合だけであるような滞留時間領域とを区別することができる。流通反応装置の滞留時間領域は、例えば挿入された公知のスタティックミキサを備えた温度制御される管であってよい。
【００６３】
本発明の主要な用途は、粘性から高粘性の物質系の穏やかなしかし急速な温度制御の分野におけるものである。これらの用途のためには、効果的な温度制御に加えて、流過横断面に亘る一定の温度を達成するために、良好かつ同時に効果的な混合が常に必要とされる。
【００６４】
付加的な有利な物質供給ラインを介して別の物質を直接に主流に導入し、この別の物質を分配することができることにより、添加物又は染料を混合することができ、プロセス工学プラントにおいて付加的な混合セクションを省略することができる。特に溶融ポリマのモノマー除去の場合、共留剤として知られているものが溶融物に直接に計量供給されることができ、これと同時に、有効な温度制御により、ポリマは穏やかにしかし短時間で、製品にいかなる熱的な損傷をも誘発することなく高い温度レベルへ加熱されることができ、比較的沸点の低い望ましくない成分を除去するために、浄化ステップとして下流での蒸発ステップを行うことができる。
【００６５】
直列に接続された複数のミキサ／熱交換器は、バックミキシングが少ない管形反応器を設計するために使用されることができる。例えば、反応成分は、有利なミキサ／熱交換器の添加物質供給ラインを介して反応室（製品室）へ均一に分配されることができる。吸熱反応の場合、反応に必要なエネルギは流路に直接に供給されることができる。熱が反応中に高まると、冷媒が接続されているならば反応熱は直接に散逸されることができる。
【００６６】
上記本発明により、低粘度及び高粘度の液体及び気体物質のための、小型でコンパクトな高性能の熱交換器を形成することができる。装置は、極めて安定した設計を有しており、安定した設計により高い圧力勾配と共に使用されることができ、大きな伝熱面積を有しており、少ないバックミキシングで動作することができる。特に粘性及び高粘性の単相又は多相物質系を制御するための用途の場合、利点は、短い滞留時間に関して特に顕著である。
【００６７】
極めて高い粘性の物質系の流れ特性は、極めて高い圧力損失を意味し、その結果、低い流速のみが経済的に可能である。当業者はクリープ流れと呼ぶ。この場合、伝熱媒体と製品との間の熱交換は特に乏しい。この用途では、製品の穏やかでかつ均一な加熱を達成するために、大きな熱交換面積に加えて、集中的な混合作業が同時に必要とされる。フィン付管の適切な配列が設けられていると、製品の温度は極めて短い滞留時間と狭い滞留時間範囲で制御され、本発明によるミキサ／熱交換器は、特に温度に敏感な物質の温度を制御するために使用されることができる。
【００６８】
個々の場合には、本発明は、完全に温度制御されるハウジングを排除することさえでき、その結果、特に、投資コストがさらに減じられる。
【００６９】
本発明によるミキサ／熱交換器の高い設計柔軟性により、管間隔“ａ”及び“ｈ”を種々異なるフィン領域と組み合わせ、隣り合っているか、互いに上下に位置しているか又は互いにずらされているフィン付管の数を変更することにより、また、主流れ方向に対して垂直方向で又は主流れ方向で管間隔を変化させることにより、全ての工学及び製品に特定の要求を満たすことができる。
【００７０】
特に有利な用途では、装置は、伝熱媒体又は冷媒の入口と出口との間で低い温度差を生じるように運転されることができ、これにより、温度制御中に高い能力の伝熱が可能となり、二次的エネルギの極めて良好な利用も可能となる。
【００７１】
本発明のスタティックミキサ／熱交換器は、バックミキシングの少ない、コンパクトで、圧力性があり、安価な伝熱装置又は管形反応器を製造することを可能にする。対応する温度制御されるハウジングに挿入されることができるミキサ／熱交換機ユニットの形状は、運転が特に容易でかつクリーニングの簡単な装置を提供する。
【００７２】
特に、主製品流れのハイドロリック流過断面に亘って反応成分を均一に供給するための一体化されたユニットを有する、バックミキシングの少ない管形反応器としての用途は、従来技術に基づく装置によってこれまで可能ではなかった別の可能な技術的用途を提供する。
【００７３】
以下に本発明を図面を参照して実施例を用いてさらに詳細に説明するが、実施例は本発明を制限するものではない。
【００７４】
【実施例】
実施例１
図１はハウジング６内における１片から成る管１を示しており、この管１を製品が流過するようになっており、この管は、外周面においてフィン領域を有しており、前方フィン領域において主流れ方向（矢印）に対してβ＝４５又は−１３５゜の角度を成した２つの半径方向混合フィン２ａ，２ａ′（断面図で示されている）と、２つの別のフィン２ｂ，２ｂ′を備えた後方フィン領域とを有している。フィン領域の幅は、この場合、それぞれ２つのフィン２ａ，２ａ′及び２ｂ，２ｂ′を有する２つのフィン層が、ハウジング６内に互いに半径方向にずらされながら管軸線に沿って交互に配置され、軸方向に間隙を有さずに互いに隣接するように選択されている（図１ａ参照）。
【００７５】
フィンの形状又は構成及びフィンの表面条件は異なっていてよい。フィン及び管の表面は、伝熱表面積を増大させかつ付加的な流れ効果を生ぜしめるために、例えば突出したボス、スタッド又は縦溝又は溝によって構成されていてよい。これはプロセス工学の目的又は使用に大きく依存する。図３〜図９はこれに関する例を示している。フィンは、管１の外周面に、半径方向で対称的に（図３〜図５に示されている）又は非対称的（図７〜図９に示されている）に配置されていてよく、互いに種々異なる角度に配置されていてよく、互いに異なる形状のフィンを組み合わせることも可能である。フィン形状は、フィンが付加的に案内羽根として湾曲させられる程度に、単純な半径方向形状から逸脱していてよい。このことは、同心的な領域が重なり合っていてかつ二次的な流れを生ぜしめたい場合に特に有利である。
【００７６】
図３ａ，３ｂはそれぞれ、図１に示されたもの同様の管１の横断面及び縦断面を示しており、この管は一定の断面を有しており、主流れ方向２１に関して垂直方向に、両端部に平らな区分３１を有している。
【００７７】
図４ａ，４ｂに示された変化実施例では、フィン４２ａ，４２ａ′は、端部に向かって断面が狭まるように設計されている。図５ａ，５ｂに示された変化実施例によれば、フィン５２ａ，５２ａ′は図４に示されたものと同様であるが、管１の直径に相当する広がった基部を有している。
【００７８】
図６は、図５に示されたものと同様のフィン付管１の変化実施例を示しているが、フィンの１つの層には１つのフィン６２′のみが備えられている。図７に示された実施例は、図４及び図５に示されたフィン形状を組み合わせているが、この場合には、フィン７２，７２′は異なる半径方向範囲を有している。
【００７９】
図７と同様の、図８に示された実施例では、２つのフィン８２，８２′は、横断面において、管の軸線を中心に互いに１７０゜回転して配置されている。
【００８０】
図９に示された変化実施例では、図７に示された配列とは異なり、フィン９２と９２′との間の角度オフセットが９０゜である。
【００８１】
フィンの形状及び配列は、製品及び管の周囲の流れと接触する側における伝熱表面積を高めることができ、ひいては重要な混合作用をも向上させることができる。特に１Ｐａ．ｓよりも大きな粘性を有する、粘性の高い媒体の温度を制御する作業のためには、管の外周面におけるフィンの所定の配列は、伝熱のみならず、有効な混合作用を達成するためにも有益である。加熱能力を高めるためには、温度制御媒体と接触した、フィン付管１の内側輪郭にも同様にリブが装備されていてよい。その結果、伝熱媒体又は冷媒側における加熱表面積が著しく増大される。
【００８２】
管外径にあらゆる所望の数のフィン領域及び／又は故意に配置されたフィン領域を備えた管形状は、鋳造プロセス又は鍛造プロセスによって経済的に製造することができる。これは、管と、突出した外部輪郭との間に常に十分な金属接触が存在することを保証する。特定の場合には、半径方向のフィンは中空の構成であってよく、ウェブキャビティが温度制御室に直接に接続されており、全体を通じて一定の壁厚が存在する。機械的強度及び所要の圧縮強度に関する仕様は、壁厚を適切に選択することによって満たされる。
【００８３】
管は、十分に高い耐腐食性が保証されるように種々異なる材料から製造することができる。
【００８４】
鋳造プロセスにより、管のある長さまでのみ経済的な製造が可能となる。さらに長い管は、適切な溶接プロセスを用いて複数の管ユニットを結合することによって製造されなければならない。
【００８５】
実施例２
別のミキサ／熱交換器が図２に縦断面図で示されている。６つの管１は、フィン２ａ及び２ｂの、２つの平行な層を有しており、それぞれの層は、管の外周面に、半径方向にずらされた２つのフィン２ａ，２ａ′を有している。管１の一端は伝熱媒体供給室４へ開口しており、他端は伝熱媒体排出室５へ開口している（図２ａ）。管１は、供給室４及び排出室５に溶接されている。管１は、製品の主流れ方向に対して垂直方向に約５゜の角度γを成している。フィン付管１は、フィンが、流入する製品流２１に対して４５゜の角度βを成して配置されるように配置されている。フィン２ａは、ずらされたフィン２ｂに対して９０゜の角度αを成している。
【００８６】
温度制御媒体の供給室４及び排出室５は、ハウジング６に溶接されたポケット又は管半部（図示せず）から成る。
【００８７】
実施例３
図１０は、矩形のハウジング６と３つのフィン付管１，１′，１′′とを有するミキサ／熱交換器を示している。構造的形状に関しては、フィン１２ａ，１２ｂは、図３に示されたタイプに相当し、管１，１′，１′′の長さに亘って交互の層として配置されている。
【００８８】
図１０のＩＶ−ＩＶに沿って図１１に示された断面図において、液体伝熱媒体のための供給ライン１６及び排出ライン１７に接続された２つの室４，５が外部ケーシング１５によって形成されていることが分かる。図１１に示したように、作動時には、伝熱媒体１８が管１，１′，１′′を流過する。一端において、管１，１′，１′′は通路３に狭窄部３′を有している。
【００８９】
ミキサ／熱交換器（図１２の断面図を参照）は、ハウジング６によって形成された矩形の製品流れ領域を有している。ハウジング６を包囲しておりかつ分割フィンによって分割された別のハウジング１５は、伝熱媒体１８のための室４，５を形成している。図１０に示したように形成された複数のミキサ／熱交換器ユニットは、流れ方向で相前後して配置されており、製品ラインに平らに接続されている。製品は、図１０に示したように上方から（矢印２１の方向に）ユニットを流過する。
【００９０】
温度制御液体を供給及び排出する別の可能な方法は、やはり伝熱媒体の供給と戻しとの間の分離を保証するために２つの分割フィンを有するリング又はジャケット管が、内部フィン付管を備えた熱交換ハウジングの周囲に取り付けられ、所定の位置に溶接されていることにある。円形の伝熱媒体室及びハウジングの場合、その温度が制御されることができる管１のフィンは、製品の流れに面する平面において、種々異なる長さを有する。
【００９１】
フィンの形状及び方向は、相対的な水平方向の管間隔“ａ”（図１３）又は垂直方向管間隔“ｈ”と組み合わせて、大きな伝熱表面積及び高い混合効果を備えた、最適な温度制御可能なミキサ／熱交換器ジオメトリを形成することができる。外部フィンを備えた管は種々異なる管間隔を有していてよく、これらの間隔は、同心的な、フィンを備えた領域が互いに重なり合いかつ外部混合フィンが互いに交差するように、狭く選択されることができる（図１３参照）。その結果、単位容積あたりの伝熱面積を変化させることができ、製品の滞留時間を短縮することができる。１つの平面における管は、種々異なるフィン形状及び配列を有していてよい。
【００９２】
実施例４
図１３は、図１０に示された形式と同様のミキサ／熱交換器の配列を示しているが、製品２１の流れ方向で相前後して配置されたフィン付管１３１，１３２の２つの別の列を備えている。
【００９３】
フィン１２ａ，１２ｂを備えたフィン付管１，１′，１′′の第１の列は、図１０に示された形式に相当する。
【００９４】
別の列において、管１３１，１３２は、それぞれの場合に端部フィンがハウジング６から所定の間隙を置いて位置するような位置に、外部フィンを備えて配置されており、これにより、フィン付管の周囲の流れが、特にハウジング壁部６（図１３、平面２及び３）に関してできるだけ完全になる。この間隙は、流れ方向でのデッドスペースの形成を回避する。このデッドスペースには、製品が蓄積し、増大した熱負荷による製品の品質低下を生じる。これと同時に、付加的な温度制御は、温度制御されるハウジングに関する製品の適切な案内によって行われる。
【００９５】
実施例５
図１４に示された変化実施例による、温度制御可能なミキサ／熱交換器は、製品に均一に混合させたい成分を分配するために使用されることができる。この用途のためには、フィン２ａ，２ｂの領域において、中央管１３に小さな入口開口１４が設けられており、これにより、混入される成分が、加熱媒体室を通って管延長部（１３）を介して供給され、形成された開口１４を介して製品の流過横断面全体に亘って均一に導入されることができる（図１４，１４ａ）。
【００９６】
フローリアクタを形成するための複数のミキサ／熱交換器９，９ａ，９ｂ，９ｃの組み合わせは、図１５に概略的に断面図で示されている。この場合、ユニット９ａは１．５のＬ／Ｄ比を有しており、リアクタの他のユニットは０．７５のＬ／Ｄ比を有している。ユニットは、互いに回転方向に９０゜だけずれて配置されている。ミキサ／熱交換器ユニットの供給伝熱媒体室４及び排出伝熱媒体室５は全て、平行に熱交換媒体供給部と接続されている。フィンを備えた温度制御管１は、ユニット９，９ｂにおいては一点鎖線で、ユニット９ａ，９ｃにおいて一点鎖線の交点によって示されている。ユニットが、水平面及び垂直面又は主流れ方向２１で温度制御のための種々異なる数のフィン付管を有していることが分かり、これにより、それぞれのモジュールにおいて区別された温度制御及び分散能力を行う。ユニット９においては、中央管は一方の側においてのみ開放しており（図１４ａに示された実施例と同様である）、一方の側においては、毛管１３によって温度制御室４を通ってミキサ／熱交換器ユニット９の外部にまで延長させられている。したがって、図１５に示されていない調量ポンプがユニット９の外側に接続されていることができ、モジュール又はユニットの流過横断面全体に別の物質（添加剤、共留剤、反応物）を計量供給及び分配する。製品の流れ方向で管に沿って設けられたボア又はノズル１４は、ユニットの流過横断面全体の均一な分配に関与する。
【００９７】
伝熱媒体（例えば湯、油、冷却塩水）の容積流量に応じて、フィンを備えた管の出口領域に横断面狭窄部又はノズル（ダイアフラム）が選択的に設けられており、これにより、平行して流れを受け取る、フィンを備えた管は、同じエネルギ密度で供給される。最も単純な形態では、管の内径３は、図１１に示されたものと同様の形式で、排出伝熱媒体室への出口領域において短い距離に亘って例えば内径３′にまで減径されている。エネルギキャリヤとして蒸気が使用される場合、管１の内径３にこの狭窄部を提供する必要はない。
【００９８】
実施例６　コンパクトな熱交換器
コンパクトな熱交換器は、熱負荷の時間を短くすることにより製品の熱損傷が生じないように、熱交換器を流過する媒体をできるだけ高い温度、例えばできるだけ加熱媒体に近い温度にまで、短時間で加熱するという課題を有する。コンパクトな熱交換器は、プロセス工学プラントにおいてスペースに対する小さな要求及び低い組立て及び投資コストしか生じないように、同じ能力の公知の熱交換器よりも小さな装置寸法を有するべきである。種々異なるタイプの熱交換器を比較するための顕著な特徴は、伝熱能力と、所要の熱交換表面積と、製品側における装置容積とである。本発明によるミキサ／熱交換器は、従来技術の装置と比較された（米国特許第４３１４６０６号に対応するドイツ連邦共和国特許出願公開第２８３９５６４号明細書）。試験された本発明によるミキサ／熱交換器は基本的には図２及び２ａに示された実施形態に相当するが、製品の主流れ方向に対して垂直方向に互いに隣り合って配置された、２つではなく４つの管を有しており、主流れ方向２１で見て相前後して配置された、３つではなく総計で９つの管アセンブリを有している点は異なる。
【００９９】
試験のために使用された製品は、１０Ｐａ．ｓの粘性を備えた、高い粘性の物質（シリコーン油）であり、製品は、歯車ポンプを使用して熱交換器を通って圧送され、これにより、対応する装置の出口領域における質量流を重量的に決定することが可能であった。熱交換器は、試験のための電気的に加熱及び調整されるサーモスタット（加熱能力３ｋＷ）に接続された。選択された伝熱媒体は水であり、サーモスタットレギュレータは、サーモスタットにおいて、流入温度のために９０゜に設定された。伝熱媒体及び製品側の入口及び出口温度は、Ｐｔ−１００によって測定され、測定値記録ユニットに記録及び記憶された。さらに、圧力センサは、流量損失の結果として温度制御及び製品側の入口及び出口領域において生じる圧力を記録した。熱交換器の装置特性データが表１に集められている。
【０１００】
【表１】
2004058058.tif 000003
【０１０１】
装置データは、設計に関連した逸脱を示している。表１から分かるように、ミキサ／熱交換器はより短い全体形状及びその結果より短い製品側容積（ホールドアップ）を有している。さらに、ミキサ／熱交換器は、０．０１ｍ２だけ小さな有効伝熱面積を有している。設計の理由から、ハウジングの部分的な領域は、ミキサ／熱交換器において常に温度制御される。有効全体温度制御表面積は、試験の評価のために使用された。特性データは、実施された試験と、測定された温度及び圧力から計算され、表２において２つの熱交換器に関して比較された。伝導される熱と、平均伝熱係数と、圧力損失とが、記録された測定値から計算された。
【０１０２】
約３０ｌ／ｈの（シリコーン油）の一定容積流れの場合における、熱交換器の計算された性能データが表２に示されている。
【０１０３】
【表２】
2004058058.tif 000004
【０１０４】
試験の結果は、本発明によるコンパクトなミキサ／熱交換器のより高い性能を証明している。一定の容積流れ及びより短い滞留時間の場合に、製品と接触している伝熱表面積が公知の熱交換器の場合よりも小さいにも拘わらず、約１２０ワット以上が伝導された。ミキサ／熱交換器のコンパクトな設計により、滞留時間を半減することができた。
【０１０５】
試験の結果は、本発明によるミキサ／熱交換器によって達成されたより短い滞留時間を備えた、伝熱能力に対する著しい改良を証明している。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａに示されたＩ−Ｉ線に沿って本発明によるミキサ／熱交換器のハウジング６を示す縦断面図であり、相対的なフィンの角度オフセット及び主流れ方向に対するフィンの角度配置を示している。
【図１ａ】図１に示されたフィン２ａ及び２ｂを備えた管１を部分的に横断面図で示した側面図である。
【図２】製品流れの領域におけるフィン２ａ及び２ａ′を備えた平面に平行に配置され２つの管１を備えたミキサ／熱交換を示しており、フィン２ａ及び２ｂの角度範囲α及び主流れ方向に対するフィンの角度範囲βを示している。
【図２ａ】伝熱媒体供給室４と伝熱媒体排出室５と、製品流れの領域におけるフィン付管の傾斜した位置のための角度範囲γとを有する、図２に示したＩＩ−ＩＩに沿ったミキサ／熱交換器を示す図である。
【図３】図１に示されたフィン対２ａの変化実施例を示す断面図である。
【図４】図１に示されたフィン対２ａの別の変化実施例を示す図である。
【図５】図１に示された流れ最適化されたフィン対２ａの別の変化実施例を示す図である。
【図６】１つのフィン６２′と偏心的な加熱通路３とを備えた、図１に示されたフィン対２ａの変化実施例を示す図である。
【図７】図１に示されたフィン対２ａの変化実施例を示す図である。
【図８】図１に示されたフィン対２ａの別の変化実施例を示す図である。
【図９】図１に示されたフィン対２ａの別の変化実施例を示す図である。
【図１０】１つの平面の隣り合って配置された３つの管１，１′，１′′と、ハウジングの周囲に延びた伝熱媒体供給室４とを備えた矩形のミキサ／熱交換器ユニットを、図１２に示したＩＩＩ−ＩＩＩに沿って示す縦断面図である。
【図１１】加熱通路３の出口領域に設けられた一体化されたノズル又はダイアフラム３′を備えたミキサ／熱交換ユニットを、図１０に示したＩＶ−ＩＶ線に沿って示した横断面図である。
【図１２】伝熱媒体供給部４及び排出部５のための接続部を備えた、図１０に示したミキサ／熱交換器ユニットの平面図である。
【図１３】種々異なる寸法を有するフィンを備えかつ管の中心から中心までの種々異なる距離“ａ”及び“ｈ”を備えながら、製品主流れ方向で相前後して配置された隣り合う管の３つの列を有する、ミキサ／熱交換器ユニットを示す縦断面図であり、デッドスペースを減じるためにハウジング壁部に対して及び個々の管平弁の間に所定の間隙が設けられている。
【図１４】別個の同心的な熱供給領域４及び熱散逸領域を有するミキサ／熱交換器ユニットの横断面を示しており、また、付加的な物質が分配された形式で分配ボア１４を介して製品主流れに導入されることを可能にするための、一方の側における温度制御通路の延長部としての、熱供給領域４を貫通した供給毛管１３が示されている。
【図１４ａ】図１４に示したＶ−Ｖに沿った断面図を示しており、特に製品主流れへの供給された物質の均一な分配のための分配ボア１４を示している。
【図１５】モジュール構造のミキサ／熱交換器リアクタを示しており、毛管１３を介して物質が導入され、反応成分を供給するためにボア１４を介して分配され、この配列は、相前後して接続された、種々異なるＬ／Ｄ比を備えた４つのミキサ／熱交換器ユニット（９，９ａ，９ｂ，９ｃ）を有しており、ミキサ／熱交換器ユニットは互いに９０゜回転して配置されている。
【符号の説明】
１　管、　２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂ，６２′，７２，７２′，８２，８２′　フィン、　３　通路、　３′　狭窄部、　４　供給室、　５　排出室、　６ハウジング、　９，９ａ，９ｂ，９ｃ　ミキサ／熱交換器、　１５　ハウジング、　１６　供給ライン、　１７　排出ライン、　１８　伝熱媒体、　２１　製品流、　１３１，１３２　管
【図１】
2004058058.tif 000005
【図１ａ】
2004058058.tif 000006
【図２】
2004058058.tif 000007
【図２ａ】
2004058058.tif 000008
【図３】
2004058058.tif 000009
【図４】
2004058058.tif 000010
【図５】
2004058058.tif 000011
【図６】
2004058058.tif 000012
【図７】
2004058058.tif 000013
【図８】
2004058058.tif 000014
【図９】
2004058058.tif 000015
【図１０】
2004058058.tif 000016
【図１１】
2004058058.tif 000017
【図１２】
2004058058.tif 000018
【図１３】
2004058058.tif 000019
【図１４】
2004058058.tif 000020
【図１４ａ】
2004058058.tif 000021
【図１５】
2004058058.tif 000022