(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチューブを有し、これらチューブの各々に少なくとも１つのホイップ・ロッドを設けてある軌道チューブ・ホイップ・ロッド式熱交換器において、それぞれのチューブ内で前記ホイップ・ロッドの相対的な軌道運動を行わせる単一の駆動プレートと、前記ホイップ・ロッドを、前記軌道運動中に、前記チューブ内の相対的な位置がそれぞれずれた位置に配列されるように位置決めし、それを保持する手段とを包含し、それによって、前記熱交換器内で生じるいかなる振動をも最小限に抑えるようにすることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載の熱交換器において、前記位置決め、保持する手段が、さらに、前記チューブ内で前記ロッドを、前記ロッドの全質量を前記チューブの周囲まわりにほぼ均等に分布させるように隔たって位置決めし、それを保持する手段を包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求の範囲第２項記載の熱交換器において、前記チューブの各々に単一のロッドが設置してあり、前記位置決め、保持する手段が前記チューブの周面まわりの均等に隔たった位置に前記ロッドを位置決めし、保持する手段を包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求の範囲第３項記載の熱交換器において、前記位置決め、保持する手段が前記ロッドのほぼ半分を、前記ロッドの他の半分の位置から前記チューブの周面まわりに１８０°隔たった位置に位置決めし、保持する手段を包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求の範囲第４項記載の熱交換器において、前記ロッドの半分が前記チューブ周面まわりの同じ位置に位置し、前記ロッドの他の半分が最初の位置から１８０°の位置に位置していることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求の範囲第２項記載の熱交換器において、前記位置決めし、保持する手段が前記チューブの各々と嵌合するようになっているカウンタークランクを包含し、このカウンタークランクが各々少なくとも１つの孔を有し、この孔を通して前記ロッドの１つが設置してあることを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求の範囲第６項記載の熱交換器において、前記少なくとも１つの孔が前記孔のほかのものからオフセットしており、それによって、前記ロッドを前記チューブ内でオフセットしていることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
請求の範囲第７項記載の熱交換器において、さらに、前記カウンタークランクの各々と前記駆動プレートの間に駆動連結部を包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
請求の範囲第８項記載の熱交換器において前記駆動連結部が、駆動ピンと、前記カウンタークランクの各々と前記駆動プレートの間に延びる整合する駆動孔とを包含し、前記駆動プレートが軌道を描いて駆動されたとき、前記駆動プレートが前記複数のカウンタークランクを駆動し、順次に前記ロッドをそれぞれのチューブまわりに軌道を描いて駆動するようになっていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１０】
請求の範囲第８項記載の熱交換器において前記カウンタークランクの各々が前記駆動プレートを支持する手段を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項記載の熱交換器において、前記駆動プレート支持手段が周方向リップを有することを特徴とする熱交換器。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項記載の熱交換器において、さらに、前記チューブを固定した向きにおいて取り付ける少なくとも１つのチューブ・シートを包含し、前記カウンタークランクが前記チューブ・シートによって支持されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１３】
請求の範囲第１２項記載の熱交換器において、さらに、前記チューブ・シートと前記カウンタークランクの間に軸受プレートを包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項１４】
請求の範囲第１２項記載の熱交換器において、前記駆動プレートまたはチューブ・シートのうちの一方あるいは両方が前記カウンタークランクを前記チューブ・シートから支持する複数のスペーサを有することを特徴とする熱交換器。
【請求項１５】
請求の範囲第１０項記載の熱交換器において、各カウンタークランクが複数のロッド孔を有し、これらのロッド孔が前記カウンタークランクの周面まわりにほぼ均等に隔たっており、前記ロッドが各カウンタークランクにおける前記孔の１つに設置されていて前記ロッドを釣り合わせることを特徴とする熱交換器。
【請求項１６】
請求の範囲第１５項記載の熱交換器において、各カウンタークランクが１対のロッド孔を有し、これらのロッド孔が互いに１８０°オフセットしていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１７】
請求の範囲第１５項記載の熱交換器において、各カウンタークランクが３つのロッド孔を有し、これらのロッド孔が互いに１２０°オフセットしていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１８】
請求の範囲第１５項記載の熱交換器において、さらに、前記ロッドをそれらの上端でのみ前記ロッド孔内に支持する手段を包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項１９】
請求の範囲第１８項記載の熱交換器において、前記ロッド支持手段が前記ロッドの上端に形成した管状軸受を包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項２０】
請求の範囲第１９項記載の熱交換器において、前記管状軸受が各ロッドの頂部に形成したキャップを包含し、このキャップが前記ロッドを受け入れる前記カウンタークランク孔の直径よりも大きい直径を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項２１】
請求の範囲第２０項記載の熱交換器において、前記駆動プレートおよびカウンタークランクが前記ロッドへの駆動連結部のみを包含し、前記カウンタークランクの各々が孔を有し、この孔に処理しようとしている材料の導入を可能としており、前記チューブおよびロッドの底部には障害物がなくて前記チューブからの前記材料の自由な流入を許すようになっていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２２】
複数のチューブを有し、各チューブ内にそれぞれ１本のホイップ・ロッドが設置してあり、さらに、それぞれのチューブの内部で前記ホイップ・ロッドの相対的な軌道運動を行わせる駆動プレートを包含する軌道チューブ・ホイップ・ロッド式熱交換器において、前記ロッドを支持し、前記駆動プレートによって前記ロッドを上端のところでのみ駆動する手段と、前記１本のホイップ・ロッドの位置がそれぞれのチューブ内で相対的に異なる位置に配置するようにして前記ロッドによって発生する力を動的に釣り合わせる手段とを包含し、前記熱交換器に発生するいかなる振動をも最小限に抑えるようにすることを特徴とする熱交換器。
【請求項２３】
請求の範囲第２２項記載の熱交換器において、前記釣り合わせ手段が前記チューブ内に前記ロッドを位置決めし、前記ロッドの全質量が前記チューブの周面まわりにほぼ均等に分布されるようにする手段を包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項２４】
請求の範囲第２３項記載の熱交換器において、前記釣り合わせ手段が前記チューブの各々に嵌合するようになっているカウンタークランクを包含し、このカウンタークランクの各々が対応するロッドが位置、支持される孔を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項２５】
請求の範囲第２４項記載の熱交換器において、前記カウンタークランク孔のいくつかが他のカウンタークランク孔からオフセットしていて前記ロッドを前記チューブ内でオフセットしていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２６】
請求の範囲第２５項記載の熱交換器において、さらに、前記カウンタークランクの各々と前記ロッドの間の駆動連結部を包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項２７】
請求の範囲第２６項記載の熱交換器において、前記駆動連結部が、駆動ピンと、前記カウンタークランクの各々と前記駆動プレートの間を延びる整合する駆動孔とを包含し、前記駆動プレートが軌道を描くように駆動されるとき、前記駆動プレートが複数のカウンタークランクを駆動し、順次に前記ロッドをそれぞれのチューブまわりに軌道を描くように駆動することを特徴とする熱交換器。
【請求項２８】
請求の範囲第２７項記載の熱交換器において、前記ロッド支えが前記ロッドの上端に形成した管状軸受であることを特徴とする熱交換器。
【請求項２９】
複数のチューブを有し、各チューブ内に少なくとも１つのホイップ・ロッドが設置してあり、前記チューブ内において軌道運動をするように前記ホイップ・ロッドを駆動するための駆動プレートを有する軌道チューブ・ホイップ・ロッド式熱交換器において、前記チューブの各々に回動可能に嵌合するとともにホイップ・ロッドを保持するための１つの部材であるカウンタークランクを備え、前記各カウンタークランクは、径の大きい部分と径の小さい部分の２段になっていて、径の小さい部分はチューブに回動可能に嵌合するとともにチューブの上端部に位置決めされており、かつ１つのホイップ・ロッドを対応したチューブ内で受け入れて支持する少なくとも１つの孔を有し、前記駆動プレートは前記カウンタークランクに駆動可能に連結され、前記カウンタークランクをその周囲において駆動するように構成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３０】
請求の範囲第２９項記載の熱交換器において、さらに、前記カウンタークランクの各々と前記駆動プレートの間に駆動連結部とを包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項３１】
請求の範囲第３０項記載の熱交換器において、前記カウンタークランクが一つの駆動連結部とロッドのための支持部を提供し、前記カウンタークランクが前記チューブの頂部に設置してあり、前記チューブの底部がほぼ邪魔をされないままとなっており、前記チューブを通って流れる材料が自由にチューブの底部から流出できるようになっていることを特徴とする熱交換器
【請求項３２】
請求の範囲第３１項の熱交換器において、前記ホイップ・ロッドの位置がそれぞれのチューブ内で相対的に異なる位置に配置するようにして前記カウンタークランクが前記チューブ内で前記ロッドによって発生した力を動的に釣り合わせる手段を包含し、前記熱交換器内で生じるいかなる振動をも最小限に抑えるようにすることを特徴とする熱交換器。
【請求項３３】
請求の範囲第３２項記載の熱交換器において、前記釣り合わせ手段が前記ロッドに対応したチューブ内で相対位置がそれぞれずれた位置に位置決めする手段を包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項３４】
請求の範囲第３３項記載の熱交換器において、前記位置決め手段が前記駆動連結部に関して前記カウンタークランクの周面まわりに前記ロッド支持孔を均等に隔てることを包含することを特徴とする熱交換器。
【請求項３５】
請求の範囲第３４項記載の熱交換器において、前記位置決め手段が、前記カウンタークランクの周面まわりに均等に隔たった複数のロッド支持孔を包含し、１つのロッドを異なったカウンタークランクの異なった位置のロッド孔内に選択的に支持してロッドを釣り合わせるようになっていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３６】
請求の範囲第３５項記載の熱交換器において、前記カウンタークランクの各々が供給孔を包含し、この供給孔を通して材料を対応したチューブに供給して処理することを特徴とする熱交換器。
【請求項３７】
請求の範囲第３６項記載の熱交換器において、前記カウンタークランクの各々が互いに１８０°オフセットした一対のホイップ・ロッド孔を包含し、前記対のホイップ・ロッド孔の１つ置いた孔内にただ１つのホイップ・ロッドを挿入し、前記チューブ内で前記ホイップ・ロッドを釣り合わせるようにしたことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
発明の背景および概要
エバポレータ、フリーザの両方を含む軌道チューブ・ホイップ・ロッド式熱交換器というのは最近開発されたものであり、いくつかの最近発行された特許の主題となっている。エバポレータとして使用される軌道チューブ・ホイップ・ロッド式熱交換器の一例を、１９９３年６月２２日に発行された米国特許第5,221,439号に見出すことができる。軌道チューブ・ホイップ・ロッド構造は、フリーザを構成するのに本発明者が以前から実施してきたが、我々の目的は、特に、１９９４年に発行された、「Transfer Apparatus With Positive Drive Orbital Whip Rod」なる名称の米国特許に示されているような軌道チューブ・ホイップ・ロッド用駆動装置に関する。この米国特許の開示内容は参考資料としてここに援用する。この米国特許に示されているように、複数のチューブが容器内で上下端を一対のチューブ・シートによって支持されている。各チューブはその全長にわたって内部を貫通するロッドを有し、このロッドが上下の駆動プレートによってチューブの内周まわりに軌道を描いて駆動される。処理しようとしている材料がチューブの内部を通して送られ、ロッドによってチューブの内周面上に薄膜状に広げられる。容器内ではチューブ・プレート間で冷媒が循環しており、チューブの外面を冷却し、処理された流体を凍結させる。氷結晶状のスラリーはチューブの底部から外に出て、貯蔵タンクに圧送されるか、あるいは、特別の用途に利用される。
ホイップ・ロッドの取り付け、支持については種々の構造が提案されており、駆動プレートについても種々の代替案が提案されている。駆動プレート構造の１つは、ロッドがフリーザ内で軌道を描いて駆動されるときにロッドが発生する動的力によって誘導されるような固有の振動問題に取り組んでいる。この特許の第３図に示すように、偏心軸受、取り付けブラケットによって支持されている一対の直交駆動プレートが１８０°離れる方向に向いており、それぞれがロッド、すなわち、ホイップ・ロッドの半分を駆動し、それによって、ロッドの質量の釣り合いを保っている。しかしながら、この構造では、上下のロッド端のそれぞれに一対の垂直方向に隔たったオフセット駆動プレートを必要とし、オフセット偏心軸受けが複雑であり、駆動プレート間のオーバーラップ領域にスペースがなく、プレート・ロッド干渉によりチューブを設置できない。このプレートロッド干渉により、チューブ、ロッドの特別な不均一配置が必要となり、したがって、同じ数のチューブ、ロッドを収容するのにより大きな横断面積を有する容器が必要となる。均一に隔たったチューブを収容する容器よりも大きな容器を満たすのにはより量の多い冷媒が必要となる。これらおよび他の理由により、この構造が市販されるとは考えていない。
先行特許に開示されている革命的な設計のまた別の欠点は、ロッド、チューブの下端にある駆動プレートや他の支持構造が障害となることである。軌道ロッド・フリーザの動作中、上述したように、プロセス流体がチューブを頂部から底部に向かって移動するにつれて氷のスラリーが作り出される。チューブ、ロッドの下端にある障害物は固形アイス・パックの形成、蓄積に都合のよい場所を提供し、アイス・パックは氷スラリーの連続的な流れと干渉し、妨害する。この特許はホイップ・ロッドを支持し、駆動プレートを取り付ける異なった構造を示唆してはいるが、チューブ、ロッドの下端にまったく障害とならない軌道ロッド・フリーザを構成し得ると予期していたとは考えられない。
従来技術におけるこれらおよび他の問題を解決すべく、本発明者は、軌道チューブ・ホイップ・ロッド式熱交換器に関する、特に、軌道ロッド・フリーザを含む開示されている非常に価値があり、重要な発明の改良を行うことに成功した。本発明者の改良案は、上端でのみホイップ・ロッドを支持し、駆動すると共に、ロッドがチューブ内で軌道を描いて駆動されるときにロッドの発生する力の動的釣り合わせにも備えた技術、構造の開発を含む。本発明者は、各ホイップ・ロッド、チューブに組み合わせてカウンタクランクを利用することによってこれら所望の特徴を達成する。このカウンタクランクは、少なくとも２つのホイップ・ロッド孔を有し、それぞれのホイップ・ロッド孔が１つのホイップ・ロッドを受け入れることができる。ホイップ・ロッド孔は、カウンタクランクの周面に沿って互いに１８０°隔たって設けてある。ロッドは、したがって、１つのチューブから別のチューブに向かってオフセットして据え付けることができ、好ましい単純で効率の良い配置で単一の駆動プレートで駆動することができる。カウンタクランクが駆動プレートとロッドの唯一の駆動連結となるので、単一の駆動プレートを用いて各カウンタクランク駆動ピンを駆動し、動的力の動的釣り合わせを達成し、熱交換器における振動を排除することができる。２つまたは３つの孔を有するカウンタクランクが本発明の好ましい実施例では示されるが、カウンタクランクの周面に沿ってロッドの質量を均等に分布させて力の平衡を得る一般的な概念から逸脱することなく他の変形例も考え得るということは了解されたい。このような変形例の１つとして、ホイップ・ロッド孔をただ１つにし、異なったカウンタクランクの異なった位置にこのホイップ・ロッド孔を設け、特定の熱交換器で使用する特定数のチューブに合ったセットとなるようにしてもよい。ロッドそのものの質量を変えることを含む他の変形例も可能である。
ロッドは、その上端にある頂部ハットまたはフランジによってホイップ・ロッド孔内に支持される。この頂部フランジはホイップ・ロッド孔よりも直径が大きくなっている。ホイップ・ロッドは、こうして、カウンタクランクによってチューブ内に吊り下げられる。これにより、駆動プレートあるいはロッド支持体がないためにチューブ、ロッドの底部が障害物から自由になれる。上述したように、この構造は、チューブの底部から流出する氷スラリーを蓄積し、それから氷を形成する構造をなんら構成しないので、少なくとも軌道ロッド・フリーザでは理想的である。
本発明のカウンタクランクを使用することによるまた別の利点は、カウンタクランクの頂部に実際に駆動プレートそのものを支持する種々の構造を作ることができ、それ故、カウンタクランクをチューブ・シート、チューブあるいはその組み合わせから支持させることができ、あるいは、交換可能な軸受プレートによって支持して軌道ロッド・フリーザの構造をさらに簡略化し、流線形とすることさえできるということにある。この簡略化と流線形にすることができるということは、他のより複雑あるいは洗練されていない構造ではかなりの摩耗を招く可能性のある軌道速度で駆動プレートを駆動できるという点で重要である。また、軸受などを備えたより複雑な機械的構造は高価であるし、機械的な故障の可能性を持つ。
好ましい実施例の或る種の構成の主要な利点、特徴を説明してきたが、図面および以下の好ましい実施例についての詳しい説明を参照することによって本発明をより明確に理解することができよう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、単一の駆動プレートによって駆動されるカウンタクランクおよびホイップ・ロッドを備えた一対のチューブの斜視図である。
第２図は、カウンタクランクの平面図である。
第３図は、第２図のＡ−Ａ平面に沿った横断面図であり、カウンタクランク駆動ピンおよび供給孔の詳細を示す図である。
第４図は、第２図のＢ−Ｂ平面に沿った横断面図であり、オフセットしたカウンタクランク・ホイップ・ロッド孔の詳細を示す図である。
第５図は、カウンタクランクのホイップ・ロッド孔を通してロッドを吊り下げる状態の詳細を示す部分横断面図である。
第６図は、チューブの異なったホイップ・ロッド孔を通してホイップ・ロッドを吊り下げる別の実施例の３つのカウンタクランクの斜視図である。
第７図は、この別の実施例のカウンタクランクの平面図である。
第８図は、第７図のＡ−Ａ平面に沿った横断面図であり、カウンタクランク駆動ピンおよびホイップ・ロッド孔の詳細を示す図である。
第９図は、第７図のＢ−Ｂ平面に沿った横断面図であり、２つのカウンタクランク・ホイップ・ロッド孔の詳細を示す図である。
第１０Ａ図は、駆動プレートとカウンタクランクの間の別の駆動ピン構造の部分横断面図である。
第１０Ｂ図は、駆動プレートとカウンタクランクの間の駆動ピンのまた別の構造の部分横断面図である。
第１１Ａ図は、駆動プレートを支持するカウンタクランクの周縁リップの詳細を示す部分横断面図である。
第１１Ｂ図は、駆動プレートを支持する別のカウンタクランク構造・配置の部分横断面図である。
第１１Ｃ図は、中央駆動軸のところで駆動プレートを支持するまた別の構造の部分横断面図である。
第１１Ｄ図は、スタンドオフを備えたチューブ・シートから駆動プレートを支持するまた別の構造の部分横断面図である。
第１２Ａ図は、チューブ・シート面およびチューブ端壁によってチューブ内に支持されるカウンタクランクの詳細を示す部分横断面図である。
第１２Ｂ図は、軸受プレートによってカウンタクランクを支持する別の配置の部分横断面図である。
第１３Ａ図は、全体的に円形の構造のカウンタクランクの斜視図である。
第１３Ｂ図は、全体的に三角形の構造のカウンタクランクの斜視図である。
第１３Ｃ図は、全体的に四角形の構造のカウンタクランクの斜視図である。
第１４図は、別の駆動プレート・カウンタクランク構造の部分横断面図である。
第１５図は、第１４図の別の駆動プレート・カウンタクランク構造で利用されるクランク組立体の斜視図である。
第１６図は、第１４、１５図に示す駆動プレート・カウンタクランク構造の変形例の斜視図である。
好ましい実施例の詳細な説明
第１図に示すように、軌道ロッド・フリーザのような軌道ロッド・エバポレータ１０は、単一の駆動プレート１２を包含し、この駆動プレートは複数のカウンタクランク１８にある複数の駆動ピン１６と相互嵌合するように合わせた複数の駆動孔１４を有する。各カウンタクランク１８は供給孔２０と１つまたはそれ以上のホイップ・ロッド孔２２を有し、このホイップ・ロッド孔を通してホイップ・ロッド２４の上端が管状フランジ２６によって支持されている。それによって、各ホイップ・ロッド２４はチューブ２８内に支持される。チューブ２８は上下のチューブ・シート３０、３２によって隔たって固定された状態に保持されている。プロセス流体３４（第１図において矢印で表してある）は駆動プレート１２の孔１４を通って上方周方向リップ３６を有するカウンタクランク１８の頂部に流れる。この上方周方向リップ３６は、プロセス流体がオリフィス２０および未占有のホイップ・ロッド孔２２を通ってチューブ２８の内部に流入するときにプロセス流体を「プールする」ことができる。ホイップ・ロッド２４がチューブ２８の内部まわりに軌道を描いて駆動されると、このホイップ・ロッドはプロセス流体を内壁面に沿って広げて薄膜を形成する。この薄膜は、軌道チューブ・ホイップ・ロッド式熱交換器について上述した従来特許で説明されているように多くの利点を与える。冷媒はチューブ・シート３０、３２間の内部空間３８を通って循環し、チューブを通って流れるときにプロセス流体３４を冷却する。その結果、氷スラリーがチューブ２８の底４０に存在する。ここで、ホイップ・ロッド２４がそれらの上端でカウンタクランク１８によってのみ支持され、駆動されるため、チューブの底部４０に障害物がないことに注目されたい。また、第１図において、ホイップ・ロッド２４が駆動ピン１６の位置に関してホイップ・ロッド孔２２の１つ置いたものに装着してあることにも注目されたい。こうすれば、第１図に示すようなホイップ・ロッド２４の質量がカウンタクランク１８の中心について釣り合う。換言すれば、ホイップ・ロッド２４の質量がカウンタクランク１８の周囲まわりに均等に分布するのである。さらに換言すれば、ホイップ・ロッド２４はチューブ２８内で釣り合うのである。またさらに換言すれば、ホイップ・ロッド２４がチューブ２８内で軌道を描いて駆動されるときにホイップ・ロッド２４の発生する動的力が釣り合うのである。
カウンタクランク１８のさらに詳しい構造が第２−４図に示してある。ここに示すように、各カウンタクランク１８はプラグ部４２と周方向リップ３６とを包含する。駆動ピン１６はカウンタクランク１８に鋳込んであるか、あるいは、そこに固着してあり、カウンタクランク１８は任意適当なプラスチックあるいは軸受材料、特に、自滑性軸受材料で作ることができる。供給孔２０は、駆動ピン１６から１８０°オフセットしており、全体的にカウンタクランク１８のプラグ部４２内に収容されている。それに対して、２つのホイップ・ロッド孔２２はプラグ部４２の側壁を貫いて延びており、これにより、カウンタクランクが軌道を描いて駆動されるときに、ホイップ・ロッド２４がチューブ２８の内壁面に密着して位置することができる。プラグ部４２の直径はチューブ２８の内径よりも小さく、自由な回転を許すようになっている。ホイップ・ロッド孔２２はオーバーサイズとなっており、ホイップ・ロッド２４が駆動されるときに回転できるようにしてある。ここで、駆動プレート１２、駆動孔１４、カウンタクランク１８、ホイップ・ロッド２４およびチューブ２８についての製造交差が設計全体に帰する精度よりも小さいということに注目されたい。上述したように、ホイップ・ロッド２４は交互のホイップ・ロッド孔２２に挿入され、したがって、ホイップ・ロッド２４の半分が駆動ピン１６の片側にあり、他の半分が駆動ピン１６の反対側にあって、カウンタクランクが単一の駆動プレート１２によって軌道を描いて駆動されるときにロッドの発生する動的力を釣り合わせる。
第５図に示すように、ホイップ・ロッド２４は、それらの上端のところで、カウンタクランク１８によってのみ支持され、駆動される。ホイップ・ロッド２４は、ホイップ・ロッド孔２２のそれぞれの中で上方管状フランジ２６によってカウンタクランク１８から「吊り下げられている」。また第５図に詳しく示すように、カウンタクランク１８のホイップ・ロッド孔２２はカウンタクランク１８のプラグ部４２とオーバーラップしており、その結果、ホイップ・ロッド２４はチューブ２８の内壁面と自由に接触することになる。
第１−５図に示すカウンタクランク１８は、一対のホイップ・ロッド孔２２を有し、ホイップ・ロッド２４を交互に受け入れ、ホイップ・ロッド２４をチューブ２８内でオフセットした状態で整合させる。この配置は、単一カウンタクランク設計を得るので便利であり、カウンタクランクを大量生産し、軌道駆動熱交換器のすべてのチューブで交換可能に使用することができ、ホイップ・ロッド２４を別の方法で注意深く据え付けるだけでよい。当業者にとって明らかな多くの変形例があるが、これらも本発明の範囲内にある。たとえば、或る特定の熱交換器のために単一のホイップ・ロッド孔のみを用いるカウンタクランクをカスタム製作してもよいが、この場合、ホイップ・ロッド孔は複数のホイップ・ロッドを据え付けたときに釣り合うように異なったカウンタクランクの別のところに設けることになろう。これはカウンタクランクのカスタム製作を必要とするが、誤った組み立ての可能性がなくなる。
第１−５図に示すカウンタクランクのまた別の変形例が第６−９図に示してあり、このカウンタクランク１８はその周囲まわりに１２０°の間隔で隔たった３つのホイップ・ロッド孔２２を有する。この変形例では、また実際にはたいていの実施例では、未装填のホイップ・ロッド孔２２がプロセス流体の充分以上の流れ容量を与えるので、カウンタクランク１８に供給孔を形成することは特に必要ない。この配置では、ホイップ・ロッド２４はホイップ・ロッド孔２２に交互に装填され、その各々によって支持されている。これもチューブ２８内でホイップ・ロッド２４を釣り合わせるのに役立つ。もちろん、この配置を拡張して９０°間隔で４つのホイップ・ロッド孔２２を設けてもよいし、７２°間隔で５つのホイップ・ロッド孔２２を設けてもよいし、その他の数のホイップ・ロッド孔を設けてもよい。この場合、ホイップ・ロッド２４を交互に受け入れて、各隔たったホイップ・ロッド孔位置において同数のホイップ・ロッドが据え付けられるように注意しなければならない。また、任意の１つまたはそれ以上のチューブに２つ以上のホイップ・ロッドを据え付けることによって釣り合い状態を得ることもできる。
第１−５図に示す配置において、駆動ピン１６は、カウンタクランク１８に鋳込んでもよいし、その一部として形成してもよく、その場合、駆動孔１４は駆動ピン１６と一致して並ぶように駆動プレート１２に形成される。この同じ構造が、単一の駆動プレート１２と複数のカウンタクランク１８の間の駆動連結部として、第１０Ａ図に示してある。あるいは、第１０Ｂ図に示すように、駆動ピン１６を単一の駆動プレート１２に鋳込むかあるいは固着し、駆動孔１４をカウンタクランク１８に形成し、駆動ピン１６をゆるく取り囲み、必要に応じてカウンタクランク１８を駆動するようにしてもよい。
第１−５図に示すように、周方向リップ１８は単一駆動プレート１２の下縁の支えとして作用する。チューブ２８が軌道チューブ・ホイップ・ロッド式熱交換器１の周囲容器の内面に沿ってほぼ均等に隔たっているので、駆動プレート１２はその下面を横切ってこの配置によって均一に支持されるという利点がある。この構造は第１１Ａ図にも示してある。この構造の代替構造は平坦な上面３３を有するカウンタクランク１８を包含し、駆動ロッド２４が平坦な上面４４と面一の上方管状フランジを有する。この配置において、単一の駆動プレート１２は各カウンタクランク１８のより大きな表面積を横切って支持される。また別の支持配置が第１１Ｃ図に示してあり、ここでは、単一の駆動プレート１２が一対の管状フランジ４８、５０間の中央駆動軸４６のところで支持され、駆動プレート１２がカウンタクランク１８の上面をクリアするようにしてもよい。単一の駆動プレート１２を支持するまた別の配置は、駆動プレート１２の下面に取り付けたスタンドオフ５２、または、チューブ・シート３０の上面に取り付けたスタンドオフ５４あるいはこれらの組み合わせを含む。この配置では、駆動プレート１２は複数のカウンタクランク１８の上方に支持される。
第１２Ａ、Ｂ図に示すように、カウンタクランク１８は種々の方法で支持され得る。たとえば、第１２Ａ図に示すように、周方向リップ３６は、上方チューブ・シート３０内のチューブ２８の位置に応じて、上方チューブ・シート３０の上面、チューブ２８の端壁面あるいはこれら両方の上にカウンタクランク１８を支持する。第１２Ｂ図に示すように、軸受プレート５６を上方チューブ・シート３０上に設置してもよいし、複数のカウンタクランク１８をそれらの周方向リップ３６によって軸受プレート５６から支持してもよい。この配置によれば、カウンタクランク１８と軸受プレート５６の間に摩耗が生じたときに軸受プレート５６を容易に交換することができる。カウンタクランク１８と軸受プレート５６は、ホイップ・ロッド２４を含めて、軌道チューブ・ホイップ・ロッド式熱交換器２４の頂部から接近することができる。
カウンタクランク１８は、第１３Ａ図に示すように、ほぼ円形であってもよいし、第１３Ｂ図に示すように、ほぼ三角形であってもよいし、第１３Ｃ図に示すように、ほぼ四角形であってもよいし、各カウンタクランクと駆動プレートの間の駆動連結部、この駆動連結部（たとえば、駆動ピン）まわりのホイップ・ロッドの釣り合いを受け入れ、単一の駆動プレートを使用できるようにし、それを貫いて充分な孔を持ち、チューブ２８の内部への流体の供給を容易にするような他の任意の適当な幾何学形状であってもよい。
また別の実施例が第１４−１５図に示してあり、この実施例は頂部クランク・ディスク５８にある複数の駆動ピン１６と嵌合できる複数の駆動孔１４を有する単一の駆動プレート１２を包含する。各チューブ位置には中間プレート６０があり、これは中央半径方向開口６６によって接続した頂底部の円形カットアウト６２、６４を有する。この開口６６は、頂部クランク・ディスク５８、中央軸７０および底部クランク・ディスク７２からなるクランク組立体６８を収容している。ホイップ・ロッド２４は複数のホイップ・ロッド孔２２のうちの任意のものに支持されてもよいし、あるいは、上述したように、駆動ピン１６に関して底部クランク・ディスク７２の周面まわりに均等に隔たっていてもよい。中間プレート６０は、１つまたはそれ以上のスペーサ７４によってチューブ・シート３０の上面から支持されている。この配置の変形例では、第１６図に示すように、クランク組立体６８は、頂部クランク・ディスク５８の代わりに、上方クランク・アーム７８を有する改造クランク組立体７６と交換することができる。
当業者には明らかなように、本発明によれば種々の変更、修正が可能である。これらの変更あるいは修正は本明細書の教示内に含まれており、本発明は添付の請求の範囲によってのみ制限されるものである。
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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