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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-12
(54)【発明の名称】螺旋状バッフル付き熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28D 7/16 20060101AFI20220804BHJP
F28F 9/24 20060101ALI20220804BHJP
F28F 1/36 20060101ALI20220804BHJP
【ＦＩ】
F28D7/16 A
F28D7/16 C
F28F9/24
F28F1/36 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021570916
(86)(22)【出願日】2020-05-27
(85)【翻訳文提出日】2022-01-25
(86)【国際出願番号】 US2020034659
(87)【国際公開番号】W WO2020243146
(87)【国際公開日】2020-12-03
(31)【優先権主張番号】16/428,582
(32)【優先日】2019-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516148335
【氏名又は名称】ルーマス テクノロジー エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】マセド， エリック ドリュー
(72)【発明者】
【氏名】ジブ， リチャード ジョン
(72)【発明者】
【氏名】エルサイエド， シェリフ
(72)【発明者】
【氏名】オサリバン， メラニー
【テーマコード（参考）】
3L065
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L065EA08
3L103AA37
(57)【要約】
熱交換器は、縦軸を有するシェルと、シェルを通して螺旋パターンの中に流体流を誘導するように、螺旋角度ＨＢにおいてシェル内にそれぞれ搭載される、楕円扇形状のバッフル等の複数のバッフルとを含む。複数のバッフルはそれぞれ、外側円周方向縁と、近位半径方向縁と、遠位半径方向縁と、近位側と、遠位側と、複数の軸方向に延在する管によって横断される複数の離間された孔とを含む。第１の複数のシールストリップはそれぞれ、複数のバッフルの近位から複数のバッフルの遠位まで配置される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱交換器であって、シェルであって、前記シェルは、縦軸を有し、第１の流体を受容するように構成される、シェルと、
複数のバッフルであって、前記複数のバッフルは、前記シェルを通して螺旋パターンへと第１の流体流を誘導するように、螺旋角度ＨＢにおいて前記シェル内にそれぞれが搭載され、前記複数のバッフルはそれぞれ、
前記複数のバッフルの残りのものの外側円周方向縁位置から縦方向に離間される外側円周方向縁と、
遠位半径方向縁から離間される近位半径方向縁と、
遠位側から反対側の近位側と、
複数の離間された孔であって、前記複数の離間された孔は、第２の流体を運搬するように構成される複数の軸方向に延在する管によって横断されるように構成される、複数の離間された孔と
を備える、複数のバッフルと、
第１の複数のシールストリップであって、前記第１の複数のシールストリップは、前記シェルと前記複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置される第１の端部および第２の端部をそれぞれが有し、それぞれ、いずれか２つの隣接するバッフルの間にそれぞれが位置付けられる、第１の複数のシールストリップと
を備え、
前記第１の複数のシールストリップはそれぞれ、５°を上回り、バッフル螺旋角度ＨＢ未満である螺旋角度Ｈｓにおいて、前記複数のバッフルの近位から前記複数のバッフルの遠位まで配置され、
前記螺旋角度ＨＢおよびＨｓは、前記シェルの縦軸に対する前記個別のバッフルまたはシールストリップの角度として画定される、熱交換器。
【請求項2】
前記シールストリップは、部分的に、出口に向かって螺旋状に流体の流動を指向し、部分的に、前記シェルから離れ、前記複数の軸方向に延在する管に向かって流体の流動を指向するように構成される、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記第１の複数のシールストリップは、前記第１のバッフルの近位半径方向縁への隣接からの第１のバッフルの遠位側から、前記第２のバッフルの遠位半径方向縁に隣接する第２のバッフルの近位側まで配置され、前記第１および第２のバッフルは、同一の扇形または四分円内に位置する、または前記第１の複数のシールストリップは、前記第１のバッフルの近位半径方向縁および遠位半径方向縁の中間からの第１のバッフルの遠位側から、前記第２のバッフルの近位半径方向縁および遠位半径方向縁の中間の第２のバッフルの近位側まで配置され、前記第２のバッフルは、前記第１のバッフルと異なる扇形または四分円内に位置する、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記第１の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部は、前記複数のバッフルのうちの第１のものの遠位側に結合され、前記第１の複数のシールストリップのそれぞれの第２の端部は、前記複数のバッフルのうちの第２のものの近位側に結合される、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項5】
前記複数のバッフルは、楕円扇形状のバッフルである、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記第１の複数のシールストリップは、内側表面と、外側表面とを有し、前記第１の複数のシールストリップは、前記複数のバッフルのうちの１つの近位半径方向縁から遠位半径方向縁まで画定される方向に、前記シェルに対する直交からの角度によって前記外側表面から前記内側表面まで角度付けられる、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項7】
前記第１の複数のシールストリップはそれぞれ、前記シェルに対する直交から１５°から最大４５°だけ角度付けられる、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項8】
前記第１の複数のシールストリップのそれぞれの外側表面は、前記シェルの内側表面に略近接して配置される、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項9】
前記第１の複数のシールストリップのそれぞれの内側表面は、前記複数の軸方向に延在する管のうちの２つの隣接する管の外径の間の距離に等しい距離によって、前記複数の軸方向に延在する管のうちの最も近い管の外側表面から離間される、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項10】
前記複数のバッフルはそれぞれ、前記近位側に結合される前記第１の複数のシールストリップのうちの少なくとも１つと、前記遠位側に結合される前記第１の複数のシールストリップのうちの少なくとも１つとを含む、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項11】
前記複数のバッフルのそれぞれの遠位側に結合される前記第１の複数のシールストリップはそれぞれ、前記複数のバッフルのそれぞれの近位側に結合される前記複数のシールストリップのそれぞれから前記縦軸を中心として回転してオフセットされる、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項12】
前記第１の複数のシールストリップはそれぞれ、楕円形である曲率を伴う曲線外径を有する、および／または前記第１の複数のシールストリップはそれぞれ、楕円形である曲率を伴う曲線内径を有する、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項13】
前記第１の複数のシールストリップはそれぞれ、前記シールストリップの第１の端部から第２の端部までの長さに沿って変動する内径を引いた外径である幅を有する、および／または前記第１の複数のシールストリップはそれぞれ、前記シールストリップの幅または長さに沿って変動する近位側から遠位側までの奥行を有する、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項14】
等しい数のシールストリップが、前記複数のバッフルのうちの各バッフルに結合される、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項15】
前記シェルの縦軸を中心とした回転あたりのシールストリップの数は、前記シェルの縦軸を中心とした回転あたりのバッフルの数の倍数である、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項16】
前記第１の複数のシールストリップは、鋼鉄から形成される、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項17】
第２の複数のシールストリップであって、前記第２の複数のシールストリップは、前記シェルと前記複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置される第１の端部および第２の端部をそれぞれが有し、それぞれ、いずれか２つのバッフルの間にそれぞれが位置付けられる、第２の複数のシールストリップをさらに備え、
前記第２の複数のシールストリップはそれぞれ、５°を上回り、螺旋角度Ｈｓと異なり、前記バッフル螺旋角度ＨＢ未満である螺旋角度Ｈ２ｓにおいて、前記複数のバッフルの近位から前記複数のバッフルの遠位まで配置され、
前記螺旋角度ＨＢ、Ｈｓ、Ｈ２ｓは、前記シェルの縦軸に対する前記個別のバッフルまたはシールストリップの角度として画定される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項18】
第２の複数のシールストリップであって、前記第２の複数のシールストリップは、前記シェルと前記複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置される第１の端部および第２の端部をそれぞれが有し、それぞれ、いずれか２つの隣接するバッフルの間にそれぞれが位置付けられる、第２の複数のシールストリップをさらに備え、
前記第２の複数のシールストリップはそれぞれ、バッフルの近位半径方向縁から隣接するバッフルの遠位半径方向縁まで配置される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項19】
前記第２の複数のシールストリップのそれぞれの内側表面は、前記複数の軸方向に延在する管のうちの２つの隣接する管の外径の間の距離に等しい距離によって、前記複数の軸方向に延在する管のうちの最も近い管の外側表面から離間される、請求項１８に記載の熱交換器。
【請求項20】
熱交換器を組み立てる方法であって、前記方法は、縦軸を有する中心ロッドを提供することと、
螺旋パターンが複数のバッフルによって形成されるように、前記中心ロッドの縦軸に対する角度において複数の楕円扇形状のバッフルを前記中心ロッドに搭載することであって、前記複数のバッフルはそれぞれ、
前記複数のバッフルの残りのものの外側円周方向縁位置から縦方向に離間される外側円周方向縁と、
遠位半径方向縁から離間される近位半径方向縁と、
遠位側から反対側の近位側と、
複数の離間された孔と
を備える、ことと、
複数の軸方向に延在する管を前記複数のバッフルのそれぞれの複数の離間された孔の中に配置することであって、前記複数の軸方向に延在する管は、第２の流体を運搬するように構成される、ことと、
シェルと前記複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に、第１の端部および第２の端部をそれぞれが有する第１の複数のシールストリップを結合することであって、前記第１の複数のシールストリップを結合することは、
前記第１の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部を前記複数のバッフルのうちの１つの近位に結合することと、
前記第１の複数のシールストリップのうちのそれぞれの第２の端部を前記複数のバッフルのうちの別のより遠位のものに結合することであって、前記第１の複数のシールストリップはそれぞれ、５°を上回り、バッフル螺旋角度ＨＢ未満である螺旋角度Ｈｓにおいて、前記複数のバッフルの近位から前記複数のバッフルの遠位まで配置され、
前記螺旋角度ＨＢおよびＨｓは、前記シェルの縦軸に対する前記個別のバッフルまたはシールストリップの角度として画定される、ことと
を含む、ことと、
第１の流体を受容するように構成されるシェル内に前記組み立てられた中心ロッド、複数のバッフル、複数の軸方向に延在する管、および第１の複数のシールストリップを配置することと
を含む、方法。
【請求項21】
前記結合された第１の複数のシールストリップは、内側表面と、外側表面とを有し、前記第１の複数のシールストリップを結合することはさらに、前記複数のバッフルのうちの１つの近位半径方向縁から遠位半径方向縁まで画定される方向に、前記シェルに対する直交からの角度によって、前記外側表面から前記内側表面まで前記結合された第１の複数のシールストリップを角度付けること
を含む、請求項２０に記載の組立の方法。
【請求項22】
前記第１の複数のシールストリップを結合することはさらに、前記複数の軸方向に延在する管のうちの２つの隣接する管の外径の間の距離に等しい距離によって、前記複数の軸方向に延在する管のうちの最も近い管の外側表面から前記第１の複数のシールストリップのそれぞれの内側表面を離間させること
を含む、請求項２０に記載の組立の方法。
【請求項23】
前記第１の複数のシールストリップを結合することはさらに、前記複数のバッフルのそれぞれの近位側に結合される前記複数のシールストリップのそれぞれから、前記複数のバッフルのそれぞれの遠位側に結合される前記第１の複数のシールストリップのそれぞれを回転してオフセットすること
を含む、請求項２０に記載の組立の方法。
【請求項24】
前記シェルと前記複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に、第１の端部および第２の端部を有する第２の複数のシールストリップを結合することをさらに含み、前記第２の複数のシールストリップを結合することは、前記第２の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部を前記複数のバッフルのうちの１つの遠位側の近位半径方向縁に結合することと、
前記第２の複数のシールストリップのそれぞれの第２の端部を前記複数のバッフルのうちの別のものの近接側の遠位半径方向縁に結合することと
を含み、前記第２の複数のシールストリップはそれぞれ、前記シェルの縦軸と平行に延在する、
請求項２０に記載の組立の方法。
【請求項25】
熱交換器であって、縦軸を有し、第１の流体を受容するように構成されるシェルと、
複数のバッフルであって、前記複数のバッフルは、前記縦軸に対する角度において前記シェル内に搭載され、前記縦軸に沿って相互から離間され、前記シェルを通して螺旋パターンに沿って前記第１の流体の流動を誘導するように構成され、前記バッフルはそれぞれ、
外側円周方向縁と、
遠位半径方向縁から離間される近位半径方向縁と、
遠位側から反対側の近位側と、
前記近位側から前記遠位側まで各バッフルを通して形成される複数の離間された孔であって、前記孔は、複数の軸方向に延在する管によって横断されるように構成され、前記管が第２の流体を運搬するように構成される、孔と
を備える、複数のバッフルと、
第１の端部および第２の端部をそれぞれが備える複数のシール部材であって、前記シール部材は、前記シェルと前記複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置され、各シール部材の第１の端部は、個別のバッフルの遠位側に結合され、各シール部材の第２の端部は、個別のバッフルの近位側に結合される、複数のシール部材と
を備える、熱交換器。
【請求項26】
前記シール部材は、シールストリップまたはシールロッドを備える、請求項２５に記載の熱交換器。
【請求項27】
熱交換器であって、シェルであって、前記シェルは、縦軸を有し、第１の流体を受容するように構成される、シェルと、
複数のバッフルであって、前記複数のバッフルは、前記シェルを通して螺旋パターンへと第１の流体流を誘導するように、螺旋角度ＨＢにおいて前記シェル内にそれぞれが搭載され、前記複数のバッフルはそれぞれ、
前記複数のバッフルの残りのものの外側円周方向縁位置から縦方向に離間される外側円周方向縁と、
遠位半径方向縁から離間される近位半径方向縁と、
遠位側から反対側の近位側と、
複数の離間された孔であって、前記複数の離間された孔は、第２の流体を運搬するように構成される複数の軸方向に延在する管によって横断されるように構成される、複数の離間された孔と
を備える、複数のバッフルと、
第１の複数の円周方向にオフセットされたシールストリップであって、前記第１の複数の円周方向にオフセットされたシールストリップは、前記シェルと前記複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置される第１の端部および第２の端部をそれぞれが有し、それぞれ、いずれか２つの隣接するバッフルの間にそれぞれが位置付けられる、第１の複数の円周方向にオフセットされたシールストリップと
を備える、熱交換器。
【請求項28】
前記複数のバッフルはそれぞれ、バッフルの遠位側に接続される遠位シールストリップと、同一のバッフルの近位側に接続される近位シールストリップとを含む、前記第１の複数のシールストリップのうちの少なくとも２つに接続され、前記近位シールストリップは、前記遠位シールストリップから円周方向にオフセットされる、請求項２７に記載の熱交換器。
【請求項29】
前記第１の複数のシールストリップはそれぞれ、前記熱交換器の縦軸と平行である、請求項２７に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
熱交換アセンブリは、削減された配設および維持コスト、ならびに振動からの損傷または汚染に起因する効率の損失に対する効果的な保護を提供しながら、熱伝達対圧力降下の比を最大限にすることによって、性能の増加を標的にする。
【0002】
海上、精製、電力、石油化学、または紙および食品業界であるかどうかにかかわらず、熱交換器は、多くの場合、上記に列挙される目的の核心である。熱交換器の多数の構成は、公知であり、種々の用途のために使用される。熱交換器の広く使用されている構成のうちの１つは、一例として図１に示されるようなシェルおよび管熱交換器である。図１のシェルおよび管熱交換器は、２つの終板１２の間に延在する、平行管の束１１を収納する、円筒形シェル１０を含む。第１の流体１３が、それを通して第２の流体１４が通過する平行管の束１１と接触するように、２つの終板の間の空間内で、かつそれを通して流動する。２つの流体の間の改良された熱交換を提供するために、第１の流体１３の流動は、第１の流体１３の流動が１つのコンパートメントから次のコンパートメントまで通過する際にその方向を変化させるように配列される、個別のコンパートメントを形成する、中間バッフル１５によって画定される。円形区画として構成されるバッフル１５は、第１の流体１３のジグザグ流１７を提供するように、シェル１０の縦軸１６と垂直に配設される。
【0003】
不利なこととして、図１に示される熱交換器等のシェルおよび管熱交換器では、第２の流体は、シェルの長さに沿って数回、その流動の方向を急激に変化させる必要がある。流動方向のこれらの急激な変化は、第２の流体の動圧の低減およびその非一様な流速を引き起こし、これらは、組み合わせて、熱交換器の性能に悪影響を及ぼす。さらに、シェルおよび管熱交換器の清掃は、平行管の束１１がシェル１０から除去されることを要求し、さもないと、清浄な流体のみが、シェルおよび管熱交換器のシェル１０内で流動される第１の流体１３として使用され得る。平行管の束１１を除去可能にすることは、損傷を及ぼさない除去を可能にするために平行管の束１１とシェル１０との間の十分な遊隙を要求する。典型的には、平行管の束１１とシェル１０との間の間隙は、十分に大きいため、加熱または冷却されるべき有意量の第１の流体１３が、平行管の束１１を迂回し、シェルおよび管熱交換器の出口において加熱または冷却された第１の流体１３と混合するであろう。
【0004】
シェルおよび管熱交換器（例えば、図１に示される熱交換器）を依然として参照すると、バッフルが大きい形状抗力を生成するため、シェルの縦軸に対するバッフルの垂直位置が、比較的に非効率的な熱伝達率／圧力降下比をもたらすことが周知である。相互と平行に、かつシェルの縦軸に対して直角に延在する、隣接するバッフルが、隣接するチャネルの間の多数の急旋回によって特徴付けられる、直交流路を画定する。熱伝達の効率は、バッフルの間の間隔を縮小することによって改良されることができる。しかしながら、間隔を減少させることは、広い再循環ゾーンをもたらし、流動の大部分が管とバッフルとの間で、かつバッフルの外縁に沿って漏出することを余儀なくさせる。隣接するバッフルの間に画定される各区画内の流動分布の非一様性は、多数の渦、停滞領域、および拡張／収縮を引き起こし、これは、局所温度差を減少させる。熱伝達率の減少に寄与する、さらなる要因は、第１の流体によって横断される管がシェルからある半径方向距離に位置付けられる必要があるという事実に起因する。故に、周辺に位置する管の周囲の直交流は、中心に搭載された管の周囲よりも速い。
【0005】
したがって、上記に説明されるような従来のバッフル配列は、バッフル・シェル遊隙を通した流動迂回、および管・バッフル遊隙を通した流動漏出をもたらす。迂回および漏出流が、直交流熱伝達を低減させる一方、有意な速度変動によって引き起こされる流動の不均等分布は、デッドゾーン内の逆流および渦を増加させ、これは、ひいては、管の束のうちの管の外側上の汚染物質の配置につながる。熱交換器が、シェル内の汚染物質の配置後に動作し続けるように放置された場合、性能の有意な損失が、経時的に被られ、これは、動作コストおよびエネルギーの消費の増加に変換されるであろう。熱交換器が、汚染物質の蓄積に起因して、清掃されるように点検から除去された場合、熱交換器の価値に類似する、またはそれよりも高い動作コストに変換される、生産の損失もしくは低減が存在するであろう。さらに、汚染状態で過剰に長期間放置されている熱交換器は、除去することが困難となり、より高い温度で局所領域内に腐食を引き起こし得る、硬化した堆積物を発現させるであろう。硬化した堆積物が発現し、腐食が生じる、管の束は、管の束が点検から除去されるはずであり、損傷した管が詰まっている点まで劣化し得る。
【0006】
さらに、多くの場合、２４フィートの長さに到達する長い管が、非一様な速度と関連付けられる問題を解決するために、実質的な距離において離間される、一連のバッフルによって支持されるため、従来の配列は、管の流動誘発振動を被り得る。
【0007】
螺旋状バッフル付き熱交換器が、シェルおよび管熱交換器内の非一様な流動の問題を克服するために使用されている。第１の流体流の螺旋パターンは、熱伝達への利用可能な圧力降下の特に効果的な変換を可能にし得、平行パイプの束の振動の危険性を低減させ得る。しかしながら、螺旋バッフルは、第１の流体流がバッフルの周囲で漏出することを可能にする、大きい間隙を有し得、温度駆動力の損失に起因して、管の束を横断する低減した速度およびより低い熱効率の両方をもたらし得る。これらの問題は、特に、大きい管・シェル遊隙を伴う管の除去可能な束が所望されるときに生じ得る。さらに、管の束の迂回はまた、粘性液体を冷却するときに特に重大であり得、それによって、冷却された後の液体の粘度は、熱交換器に進入するときの液体の粘度よりも有意に高い。換言すると、より暖かく、あまり粘性ではない液体が、冷却された、より粘性の液体と比較して、管の束の周囲により容易に流動し、管の束を迂回することができる。
【0008】
螺旋状バッフル付き熱交換器のバッフルの迂回を防止することに役立つために、シールデバイスが、使用されている。そのような螺旋状バッフル付き熱交換器のためのシールデバイスは、従来のバッフルのために使用されるシールデバイスと実質的に同一のタイプとなっており、螺旋状バッフル付き熱交換器内の迂回を防止することに比較的に無効となっている。加えて、螺旋状バッフル付き熱交換器が、区画状バッフル付き熱交換器よりも概して低い圧力降下を有するため、熱伝達の改良に対してシールデバイスによって誘発される圧力降下と関連付けられる不利益は、比較的に高い。従来のバッフル付き熱交換器で使用されるシールデバイスは、最良の場合、熱伝達の軽微な改良を提供し得、最悪の場合、束の中の螺旋流路に干渉し、それによって、熱伝達の有意な低減をもたらし得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0009】
再循環、デッドゾーン、または熱伝達表面の漏出／迂回を伴わずに、流体流の一様性を達成し得る、バッフルアセンブリを構成することが望ましい。さらに、複数のバッフルおよびシールデバイスの位置付けを伴ってバッフルアセンブリを構成し、容認可能な圧力降下および振動限界内でより高い熱伝達率を維持することが望ましい。加えて、より大きい管・シェル遊隙を提供し、清掃および修理のために高速除去および交換を可能にすることによって、管の束の促進された維持を可能にする、バッフルアセンブリが望ましい。本明細書に開示される実施形態は、これらのうちの１つ以上のものに対処する。
【0010】
本開示の実施形態は、熱交換器を提供し得る。熱交換器は、縦軸を有し、第１の流体を受容するように構成される、シェルを含んでもよい。さらに、熱交換器は、シェルを通して螺旋パターンの中に第１の流体流を誘導するように、縦軸に対する角度においてシェル内にそれぞれ搭載される、複数の楕円扇形状のバッフルを含んでもよい。さらに、熱交換器は、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置される、第１の端部および第２の端部を有する、第１の複数のシールストリップを含んでもよい。加えて、複数のバッフルはそれぞれ、残りの複数のバッフルの外側円周方向縁位置から縦方向に離間される、外側円周方向縁と、遠位半径方向縁から離間される、近位半径方向縁と、遠位側から反対側の近位側と、第２の流体を運搬する複数の軸方向に延在する管によって横断されるように構成される、複数の離間された孔とを含んでもよい。第１の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部は、複数のバッフルのうちの１つの近位半径方向縁と遠位半径方向縁との間で複数のバッフルのうちの１つの遠位側に結合されてもよい。第１の複数のシールストリップのうちのそれぞれの第２の端部は、複数のバッフルのうちの他方ものの近位半径方向縁と遠位半径方向縁との間で複数のバッフルのうちの別のものの近位側に結合されてもよい。さらに、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、複数のバッフルのうちの１つの遠位側および複数のバッフルのうちの他方のものの近位側の両方に直交して、または複数のバッフルのうちの他方のものの近位側に対する直交からの角度においてのいずれかで、配置されてもよく、角度は、複数のバッフルのうちの１つの近位半径方向縁から遠位半径方向縁まで画定される方向に０°を上回る～最大８０°であり得る。
【0011】
本開示の実施形態はさらに、熱交換器を組み立てる方法を提供し得る。本方法は、縦軸を有する中心ロッドを提供するステップを含んでもよい。さらに、本方法は、螺旋パターンが複数のバッフルによって形成されるように、中心ロッドの縦軸に対する角度において複数の楕円扇形状のバッフルを中心ロッドに搭載するステップを含んでもよい。複数のバッフルはそれぞれ、残りの複数のバッフルの外側円周方向縁位置から縦方向に離間される、外側円周方向縁と、遠位半径方向縁から離間される、近位半径方向縁と、遠位側から反対側の近位側と、複数の離間された孔とを含んでもよい。さらに、本方法は、複数の軸方向に延在する管を複数のバッフルのそれぞれの複数の離間された孔の中に配置するステップを含んでもよく、複数の軸方向に延在する管は、第２の流体を運搬してもよい。さらに、本方法は、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に、第１の端部および第２の端部を有する、第１の複数のシールストリップを結合するステップを含んでもよい。第１の複数のシールストリップを結合するステップは、第１の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部を複数のバッフルのうちの１つの遠位側に結合するステップと、第１の複数のシールストリップのうちのそれぞれの第２の端部を複数のバッフルのうちの別のものの近位側に結合するステップとを含んでもよい。第１の複数のシールストリップはそれぞれ、複数のバッフルのうちの１つの遠位側および複数のバッフルのうちの他方のものの近位側の両方に直交して、または複数のバッフルのうちの他方のものの近位側に対する直交からの角度においてのいずれかで、配置されてもよく、角度は、複数のバッフルのうちの１つの遠位半径方向縁から近位半径方向縁まで画定される方向に０°を上回る～最大８０°であり得る。
【0012】
一側面では、本明細書に開示される実施形態は、熱交換器に関する。熱交換器は、シェルと、複数のバッフルと、複数の軸方向に延在する管と、複数のシールストリップとを含んでもよい。シェルは、縦軸を有してもよく、第１の流体を受容するように構成されてもよい。螺旋角度ＨＢにおいてシェル内にそれぞれ搭載される、複数のバッフルは、シェルを通して螺旋パターンの中に第１の流体流を誘導するように構成されてもよい。複数のバッフルはそれぞれ、残りの複数のバッフルの外側円周方向縁位置から縦方向に離間される、外側円周方向縁と、遠位半径方向縁から離間される、近位半径方向縁と、遠位側から反対側の近位側と、第２の流体を運搬するように構成される、複数の軸方向に延在する管によって横断されるように構成される、複数の離間された孔とを含んでもよい。複数のシールストリップはそれぞれ、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置される、第１の端部および第２の端部をそれぞれ有し、それぞれ、いずれか２つの縦方向に隣接するバッフルの間にそれぞれ位置付けられ、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、５°を上回り、バッフル螺旋角度ＨＢ未満である螺旋角度Ｈｓにおいて、複数のバッフルの近位から前記複数のバッフルの遠位まで配置され、螺旋角度ＨＢおよびＨｓは、シェルの縦軸に対する個別のバッフルまたはシールストリップの角度として画定される。
【0013】
いくつかの実施形態では、シールストリップは、部分的に、出口に向かって螺旋状に流体の流動を指向するように構成されてもよい。第１の複数のシールストリップは、第１のバッフルの近位半径方向縁への隣接からの第１のバッフルの遠位側から、第２のバッフルの遠位半径方向縁に隣接する第２のバッフルの近位側まで配置されてもよく、第１および第２のバッフルは、同一の扇形または四分円内に位置する。代替として、第１の複数のシールストリップは、第１のバッフルの近位半径方向縁および遠位半径方向縁の中間からの第１のバッフルの遠位側から、第２のバッフルの近位半径方向縁および遠位半径方向縁の中間の第２のバッフルの近位側まで配置されてもよく、第２のバッフルは、第１のバッフルと異なる扇形または四分円内に位置する。
【0014】
第１の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部は、いくつかの実施形態では、複数のバッフルのうちの第１のものの遠位側に結合されてもよく、第１の複数のシールストリップのそれぞれの第２の端部は、複数のバッフルのうちの第２のものの近位側に結合されてもよい。
【0015】
第１の複数のシールストリップはそれぞれ、内側表面と、外側表面とを有してもよい。第１の複数のシールストリップは、複数のバッフルのうちの１つの近位半径方向縁から遠位半径方向縁まで画定される方向に、シェルに対する直交からの角度によって外側表面から内側表面まで角度付けられてもよい。
【0016】
いくつかの実施形態では、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、第１の流体流が、１０５°から最大１３５°の角度においてシールストリップに衝打するように、シェルに対する直交から１５°から最大４５°角度付けられてもよい。
【0017】
第１の複数のシールストリップのそれぞれの外側表面は、シェルの内側表面に略近接して配置されてもよい。第１の複数のシールストリップのそれぞれの内側表面は、いくつかの実施形態では、複数の軸方向に延在する管のうちの２つの隣接する管の外径の間の距離に等しい距離によって、複数の軸方向に延在する管のうちの最も近い管の外径から離間されてもよい。
【0018】
複数のバッフルはそれぞれ、バッフルの近位側に結合される第１の複数のシールストリップのうちの少なくとも１つと、遠位側に結合される第１の複数のシールストリップのうちの少なくとも１つとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数のバッフルのそれぞれの遠位側に結合される、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、複数のバッフルのそれぞれの近位側に結合される、複数のシールストリップのそれぞれから縦軸を中心として回転してオフセットされてもよい。
【0019】
いくつかの実施形態では、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、楕円形である曲率を伴う曲線外径を有する、および／または第１の複数のシールストリップはそれぞれ、楕円形である曲率を伴う曲線内径を有する。
【0020】
第１の複数のシールストリップはそれぞれ、シールストリップの第１の端部から第２の端部までの長さに沿って変動する、内径を引いた外径である幅を有してもよい、および／または第１の複数のシールストリップはそれぞれ、シールストリップの幅または長さに沿って変動する、近位側から遠位側までの奥行を有する。
【0021】
いくつかの実施形態では、等しい数のシールストリップが、複数のバッフルのうちの各バッフルに結合されてもよい。いくつかの実施形態では、シェルの縦軸を中心とした回転あたりのシールストリップの数は、シェルの縦軸を中心とした回転あたりのバッフルの数の倍数である。
【0022】
本明細書の実施形態による熱交換器はさらに、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置される、第１の端部および第２の端部をそれぞれ有し、それぞれ、いずれか２つのバッフルの間にそれぞれ位置付けられる、第２の複数のシールストリップを含んでもよい。第２の複数のシールストリップはそれぞれ、５°を上回り、螺旋角度Ｈｓと異なり、バッフル螺旋角度ＨＢ未満である螺旋角度Ｈ２ｓにおいて、複数のバッフルの近位から複数のバッフルの遠位まで配置されてもよく、螺旋角度ＨＢ、Ｈｓ、Ｈ２ｓは、シェルの縦軸に対する個別のバッフルまたはシールストリップの角度として画定される。
【0023】
本明細書の実施形態による熱交換器は、第２の複数のシールストリップを含んでもよい。それぞれは、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置される、第１の端部および第２の端部を有してもよく、それぞれは、いずれか２つの隣接するバッフルの間にそれぞれ位置付けられてもよく、第２の複数のシールストリップはそれぞれ、バッフルの近位半径方向縁から隣接するバッフルの遠位半径方向縁まで配置される。いくつかの実施形態では、第２の複数のシールストリップのそれぞれの内径は、複数の軸方向に延在する管のうちの２つの隣接する管の外径の間の距離に等しい距離によって、複数の軸方向に延在する管のうちの最も近い管の外径から離間されてもよい。
【0024】
別の側面では、本明細書の実施形態は、熱交換器を組み立てる方法に関する。本方法は、縦軸を有する中心ロッドを提供するステップと、螺旋パターンが複数のバッフルによって形成されるように、中心ロッドの縦軸に対する角度において複数の楕円扇形状のバッフルを中心ロッドに搭載するステップとを含んでもよい。複数のバッフルはそれぞれ、残りの複数のバッフルの外側円周方向縁位置から縦方向に離間される、外側円周方向縁と、遠位半径方向縁から離間される、近位半径方向縁と、遠位側から反対側の近位側と、複数の離間された孔とを含んでもよく、複数の軸方向に延在する管を複数のバッフルのそれぞれの複数の離間された孔の中に配置するステップであって、複数の軸方向に延在する管は、第２の流体を運搬するように構成される。本方法はさらに、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に、第１の端部および第２の端部をそれぞれ有する、第１の複数のシールストリップを結合するステップを含んでもよい。第１の複数のシールストリップを結合するステップは、第１の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部を複数のバッフルのうちの１つの近位に結合するステップと、第１の複数のシールストリップのうちのそれぞれの第２の端部を複数のバッフルのうちの別のより遠位のものに結合するステップとを含んでもよい。第１の複数のシールストリップはそれぞれ、５°を上回り、バッフル螺旋角度ＨＢ未満である螺旋角度Ｈｓにおいて、複数のバッフルの近位から複数のバッフルの遠位まで配置されてもよく、螺旋角度ＨＢおよびＨｓは、シェルの縦軸に対する個別のバッフルまたはシールストリップの角度として画定される。本方法はさらに、第１の流体を受容するように構成されるシェル内に組み立てられた中心ロッド、複数のバッフル、複数の軸方向に延在する管、および第１の複数のシールストリップを配置するステップを含んでもよい。
【0025】
結合された第１の複数のシールストリップはそれぞれ、内径と、外径とを有してもよい。いくつかの実施形態では、第１の複数のシールストリップを結合するステップはさらに、複数のバッフルのうちの１つの近位半径方向縁から遠位半径方向縁まで画定される方向に、シェルに対する直交からの角度によって、外径から内径まで結合された第１の複数のシールストリップを角度付けるステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の複数のシールストリップを結合するステップはさらに、複数の軸方向に延在する管のうちの２つの隣接する管の外径の間の距離に等しい距離によって、複数の軸方向に延在する管のうちの最も近い管の外径から第１の複数のシールストリップのそれぞれの内径を離間させるステップを含んでもよい。そして、いくつかの実施形態では、第１の複数のシールストリップを結合するステップはさらに、複数のバッフルのそれぞれの近位側に結合される複数のシールストリップのそれぞれから、複数のバッフルのそれぞれの遠位側に結合される第１の複数のシールストリップのそれぞれを回転してオフセットするステップを含んでもよい。
【0026】
組立の方法はさらに、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に、第１の端部および第２の端部を有する、第２の複数のシールストリップを結合するステップを含んでもよい。第２の複数のシールストリップを結合するステップは、第２の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部を複数のバッフルのうちの１つの遠位側の近位半径方向縁に結合するステップと、第２の複数のシールストリップのそれぞれの第２の端部を複数のバッフルのうちの別のものの近接側の遠位半径方向縁に結合するステップとを含んでもよく、第２の複数のシールストリップはそれぞれ、シェルの縦軸と平行に延在する。
【0027】
別の側面では、本明細書の実施形態は、熱交換器を対象とする。熱交換器は、縦軸を有し、第１の流体を受容するように構成される、シェルと、縦軸に対する角度においてシェル内に搭載され、縦軸に沿って相互から離間され、シェルを通して螺旋パターンに沿って第１の流体の流動を誘導するように構成される、複数のバッフルであって、バッフルはそれぞれ、外側円周方向縁と、遠位半径方向縁から離間される、近位半径方向縁と、遠位側から反対側の近位側と、近位側から遠位側まで各バッフルを通して形成される、複数の離間された孔であって、複数の軸方向に延在する管によって横断されるように構成され、管が第２の流体を運搬するように構成される、孔とを備える、複数のバッフルと、第１の端部および第２の端部をそれぞれ備える、複数のシール部材であって、シール部材は、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置され、各シール部材の第１の端部は、個別のバッフルの遠位側に結合され、各シール部材の第２の端部は、個別のバッフルの近位側に結合される、複数のシール部材を含んでもよい。いくつかの実施形態では、シール部材は、シールストリップまたはシールロッドを含んでもよい。
【0028】
別の側面では、本明細書の実施形態は、縦軸を有する、シェルであって、第１の流体を受容するように構成される、シェルを含む、熱交換器を対象とする。複数のバッフルが、シェルを通して螺旋パターンの中に第１の流体流を誘導するように、螺旋角度ＨＢにおいてシェル内にそれぞれ搭載される。複数のバッフルはそれぞれ、残りの複数のバッフルの外側円周方向縁位置から縦方向に離間される、外側円周方向縁と、遠位半径方向縁から離間される、近位半径方向縁と、遠位側から反対側の近位側と、第２の流体を運搬するように構成される、複数の軸方向に延在する管によって横断されるように構成される、複数の離間された孔とを含んでもよい。第１の端部および第２の端部をそれぞれ有する、第１の複数の円周方向にオフセットされたシールストリップは、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に配置されてもよく、それぞれは、いずれか２つの隣接するバッフルの間にそれぞれ位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、複数のバッフルはそれぞれ、バッフルの遠位側に接続される遠位シールストリップと、同一のバッフルの近位側に接続される近位シールストリップとを含む、第１の複数のシールストリップのうちの少なくとも２つに接続され、近位シールストリップは、遠位シールストリップから円周方向にオフセットされる。第１の複数のシールストリップはそれぞれ、いくつかの実施形態では、交換器の縦軸と平行であり得る。
【0029】
本発明の他の側面および利点が、以下の説明および添付の請求項から明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【発明を実施するための形態】
【0040】
本開示の実施形態が、付随する図を参照して、詳細に下記に説明される。種々の図内の同様の要素は、一貫性のために同様の参照番号によって表され得る。さらに、以下の詳細な説明では、多数の具体的詳細が、請求される主題のより徹底的な理解を提供するために記載される。しかしながら、説明される実施形態は、これらの具体的詳細がなくても実践され得ることが、当業者に明白であろう。他の事例では、周知の特徴は、説明を不必要に複雑にすることを回避するように、詳細に説明されていない。
【0041】
図２を参照すると、１つ以上の実施形態では、本開示の１つ以上の実施形態による、螺旋状バッフル付き熱交換器２００が、示される。熱交換器２００は、それを通して第１の流体が通過される、シェル２２０と、それを通して第２の流体が通過される、複数の軸方向に延在する管２３０と、複数の楕円扇形状のバッフル２４０とを含んでもよい。「楕円扇形状」とは、バッフルが、円弧によって境界される領域と、楕円の中心（起点）および円弧の終点を接続する線分とを幾何学的に含むが、熱交換器の他のコンポーネント（管等）およびバッフルの配設の様式（例えば、図３および４に図示されるように、例えば、中心管を包含する、またはそれに当接すること、もしくは楕円扇形の周辺に沿って管を収容すること）を考慮するように、扇形全体を含まない場合がある、楕円扇形の一般的形態をとることを理解されたい。
【0042】
シェル２２０は、その間で第１の流体がシェル２２０内に通過し得る、入口２２８と、出口２２９とを含んでもよい。バッフル２４０はそれぞれ、入口２２８から出口２２９までシェル２２０を横断して螺旋パターン２３１の中に第１の流体流２２２を誘導するために、シェル２２０の縦軸２２１に対して法線である線（Ｎ－Ｎ）に対する角度λにおいて位置付けられてもよい。第１の流体流２２２の螺旋パターン２３１は、熱伝達への利用可能な圧力降下の効果的な変換を可能にし、支持されていない管の長さが最小限にされるという事実に起因して、振動の危険性を低減させ得る。１つ以上の実施形態では、第１の流体流２２２に沿って汚染のためのデットスポットが存在しない場合があり、熱伝達の量は、渦または逆混合の排除に起因して増加され得る。さらに、１つ以上の実施形態では、第１の流体流２２２の方向は、管２３０内の第２の流体流２３２の方向と反対であり得る。換言すると、１つ以上の実施形態では、第２の流体は、実質的に出口２２９から入口２２８までである方向に流動してもよい。加えて、図２に示されるようなバッフル２４０は、平坦であるが、１つ以上の実施形態では、各バッフルの反対側は、螺旋パターンに沿って第１の流体流２２２を誘導するように曲線状であり得る。
【0043】
ここで図３を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、バッフルケージ３４１が、示される。バッフルケージ３４１は、バッフルケージ３４１の縦軸（図示せず）に対する法線からの角度において位置付けられる、連続バッフル３４０を含んでもよく、連続バッフル３４０は、螺旋パターンが形成されるように、相互から回転して縦方向にオフセットされてもよい。連続バッフル３４０の間の回転オフセットは、１つのバッフル３４０の少なくとも近位半径方向縁３４４が、縦方向に隣接するバッフル３４０の遠位半径方向縁３４５に重複または当接するようなものであってもよい。例えば、図３は、各バッフル３４０の近位半径方向縁３４４が連続バッフル３４０の遠位縁３４５に重複する、実施形態を図示する。１つ以上の実施形態では、各バッフル３４０の近位半径方向縁３４４は、熱交換器のシェル（図示せず）の入口（図示せず）に軸方向に最も近いバッフル３４０の半径方向縁であってもよく、各バッフル３４０の遠位半径方向縁３４５は、熱交換器のシェルの入口から軸方向に最も遠いバッフル３４０の半径方向縁であってもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、それを中心としてバッフル３４０が配置される、縦軸を中心とした３６０°回転あたり等しい数のバッフル３４０が存在し得る。さらに、バッフル３４０は、複数の管３３０を支持してもよく、螺旋経路内で第１の流体流（図示せず）を誘導してもよい。加えて、１つ以上の実施形態では、バッフル３４０は、複数のロッド３４２によって相互接続されてもよい。スペーサ３４９が、随意に、バッフル間隔を確実にするために構築の間に使用されてもよい。図示されるように、スペーサ３４９は、長方形であるが、他の形状も使用されてもよい。依然として図３を参照すると、１つ以上の実施形態では、バッフル３４０はそれぞれ、外側円周方向縁３４３を有してもよく、各外側円周方向縁３４３は、隣接するバッフル３４０の外側円周方向縁３４３から離間されてもよい。バッフルはそれぞれ、また、楕円扇形状のバッフル３４０が、外側円周方向縁３４３、近位半径方向縁３４４、および遠位半径方向縁３４５によって画定されるように、外側円周方向縁３４３の一方の端部における近位半径方向縁３４４と、外側円周方向縁３４３の他方の端部における遠位半径方向縁３４５とを含んでもよい。さらに、バッフルはそれぞれ、相互の反対側にある近位側３４６および遠位側３４７、ならびに近位側３４６から遠位側３４７までバッフル３４０を通して延在する、複数の離間された孔３４８を有してもよい。１つ以上の実施形態では、各バッフル３４０の近位側３４６は、熱交換器のシェルの入口に軸方向に最も近いバッフル３４０の側面であってもよく、遠位側３４７は、熱交換器のシェルの入口から軸方向に最も遠い各バッフル３４０の側面であってもよい。複数の軸方向に延在する管３３０のうちの１つの管３３０は、バッフル３４０内の孔３４８のそれぞれを通して通過してもよい。１つ以上の実施形態では、１つのバッフル３４０の孔３４８は、軸方向に延在する管３３０が、孔３４８を通して嵌合し得、複数のバッフル３４０によって支持され得るように、別のバッフル３４０上の孔と整合してもよい。全てのバッフル３４０上に図示されていないが、バッフル３４０はそれぞれ、貫通孔３４８を含有し得ることに留意されたい。
【0044】
図３に図示されるように、管３３０および貫通孔３４８は、円周方向縁３４３まで延在しない。したがって、シェル（図示せず）内に配設されたとき、間隙が、シェルと最外管３３０との間に存在するであろう。本明細書の実施形態による、管ケージ３４１は、シェルを通して流動する流体が、少なくとも部分的に管３３０に向かって戻るように指向されるような角度において配置される、複数のシールロッドまたはシールストリップ３５０を含んでもよい。ストリップ３５０は、したがって、複数の管を迂回し得る流体の量を減少させるとともに、ケージ３４１の構造を支持する、向上したシールおよび構造支持の二重機能を提供し得る。
【0045】
本明細書ではシールストリップと称され得る、ストリップ３５０のシールおよび構造支持機能に加えて、ストリップ３５０は、わずかな圧力降下を伴ってシール機能を提供し、螺旋流路の全体を通して管３３０とバッフル縁３４３との間の間隙内で流動する流体を防止するための流動障壁を提供するような様式で位置付けられてもよい。流動障壁機能は、代替として、管束とシェルとの間の空間が効果的に遮断されるように配置される、略長方形を有する縦方向ストリップ等の他の構造の使用によって取得され得るが、しかしながら、そのような流動障壁は、有意な圧力降下を犠牲にして生じるであろう。縦方向ストリップと対照的に、本明細書の実施形態は、下記により完全に説明されるであろうように、向上したシール、構造支持、および比較的にわずかな圧力降下を提供するように設計ならびに配向される、ストリップを対象とする。
【0046】
上記に説明されるようなロッド３４２は、随意であり、加えて、管挿入の間にバッフルを支持する目的を果たすために使用されてもよい。したがって、ロッドは、図３のバッフルを相互接続するように示されるが、本開示の１つ以上の実施形態では、ロッドは、バッフル３４０を支持および相互接続するために必要ではない。代わりに、下記にさらに詳細に示され、説明されるように、１つ以上の実施形態では、ストリップが、中心ロッドを中心としてバッフルを支持および相互接続するために使用されてもよい。
【0047】
ここで図４Ａおよび４Ｂを参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、バッフル４４０が、示される。１つ以上の実施形態では、複数のバッフル４４０が、熱交換器（図示せず）のシェル（図示せず）内の中心ロッド４２３に結合されてもよい。連続バッフル４４０が、中心ロッド４２３の縦軸４２４に対する法線からの角度において位置付けられてもよく、連続バッフル４４０は、螺旋パターンが形成されるように、相互から回転して縦方向にオフセットされてもよい。連続バッフル４４０の間の回転オフセットは、１つのバッフル４４０の少なくとも近位半径方向縁４４４が、縦方向に隣接するバッフル４４０の遠位半径方向縁４４５に重複するようなものであってもよい。１つ以上の実施形態では、各バッフル４４０の近位半径方向縁４４４は、熱交換器のシェル（図示せず）の入口（図示せず）に軸方向に最も近いバッフル４４０の半径方向縁であってもよく、各バッフル４４０の遠位半径方向縁４４５は、熱交換器のシェルの入口から軸方向に最も遠いバッフル４４０の半径方向縁であってもよい。
【0048】
依然として図４Ａおよび４Ｂを参照すると、１つ以上の実施形態では、バッフル４４０は、楕円扇形状であり得る。バッフル４４０はそれぞれ、外側円周方向縁４４３を有してもよく、各外側円周方向縁４４３は、隣接するバッフル４４０の外側円周方向縁４４３から離間されてもよい。バッフルはそれぞれ、また、楕円扇形状のバッフル４４０が、外側円周方向縁４４３、近位半径方向縁４４４、および遠位半径方向縁４４５によって画定されるように、外側円周方向縁４４３の一方の端部における近位半径方向縁４４４と、外側円周方向縁４４３の他方の端部における遠位半径方向縁４４５とを含んでもよい。さらに、バッフルはそれぞれ、相互の反対側にある近位側４４６および遠位側４４７、ならびに第１の側面４４６から第２の側面４４７までバッフル４４０を通して延在する、複数の離間された孔４４８を有してもよい。１つ以上の実施形態では、各バッフル４４０の近位側４４６は、熱交換器のシェルの入口に最も近いバッフル４４０の側面であってもよく、遠位側４４７は、熱交換器のシェルの入口から最も遠い各バッフル４４０の側面であってもよい。複数の軸方向に延在する管（図示せず）のうちの１つの管は、バッフル４４０内の孔４４８を通して通過してもよい。１つ以上の実施形態では、１つのバッフル４４０の孔４４８は、軸方向に延在する管が、複数のバッフルによって支持され得るように、別のバッフル（図示せず）上の孔と整合してもよい。加えて、１つ以上の実施形態では、バッフル４４０はそれぞれ、バッフル４４０のそれぞれを中心ロッド４２３に結合するために、それを通して中心ロッド４２３が通過し得る、近位半径方向縁４４４と遠位半径方向縁４４５との間の交差点において中心孔４４９を含んでもよい。いくつかの孔４４８のみが、図４Ａ／Ｂに図示されるが、当業者は、各バッフルが、例えば、図３または５Ｂに図示されるものに類似する複数の孔を含むことを理解するであろう。
【0049】
各バッフル４４０の中心孔４４９は、バッフル４４０が、中心ロッド４２３の縦軸４２４に対する法線からの角度において位置付けられるように、一意に角度付けられてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、バッフル角度は、近位バッフルが縦軸に対する第１の角度において配置され、より遠位のバッフルが縦軸に対する異なる角度において配置される場合等、熱交換器の長さに沿って変動し得る。別の実施例として、近位バッフルが、縦軸に対する第１の角度において配置されてもよく、より遠位のバッフルが、縦軸に対する増加または減少する角度において連続的に配置されてもよい。
【0050】
ここで図５Ａ－５Ｅを参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、熱交換器５００の複数の図が、示される。１つ以上の実施形態では、熱交換器５００は、それを通して第１の流体が通過される、シェル５２０（図５Ｂ）と、それを通して第２の流体が通過される、複数の軸方向に延在する管５３０と、複数の楕円扇形状のバッフル５４０と、バッフル５４０の間に配置される、第１の複数のシールストリップ５５０とを含んでもよい。シェル５２０は、その間で第１の流体がシェル５２０内に通過し得る、入口（図示せず）と、出口（図示せず）とを含んでもよい。さらに、複数の管５３０、複数のバッフル５４０、および第１の複数のシールストリップ５５０は、シェル５２０内に配置されてもよい。
【0051】
図５Ａおよび５Ｂを参照すると、１つ以上の実施形態では、複数のバッフル５４０は、連続バッフル５４０がシェル５２０の縦軸５２１に対して法線である線からの角度において位置付けられるように、配置されてもよい。１つ以上の実施形態では、バッフル５４０は、中心ロッド５２３に結合され、その周囲に配置されてもよく、連続バッフル５４０は、螺旋パターンが形成されるように、相互から回転して縦方向にオフセットされてもよい。連続バッフル５４０の間の回転オフセットは、１つのバッフル５４０の少なくとも近位半径方向縁５４４が、縦方向に隣接するバッフル５４０の遠位半径方向縁５４５に当接または重複するようなものであってもよい。１つ以上の実施形態では、各バッフル５４０の近位半径方向縁５４４は、熱交換器５００のシェル５２０の入口に軸方向に最も近いバッフル５４０の半径方向縁であってもよく、各バッフル５４０の遠位半径方向縁５４５は、熱交換器５００のシェル５２０の入口から軸方向に最も遠いバッフル５４０の半径方向縁であってもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、それを中心としてバッフル５４０が配置される、縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたり等しい数のバッフル５４０が存在し得る。例えば、１つ以上の実施形態では、シェル５２０の縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたり４つのバッフル５４０が存在し得る。シェルの縦軸を中心とした３６０°回転あたり４つの楕円扇形状のバッフルが示されるが、１つ以上の実施形態では、バッフルが、螺旋流路が形成されるように、縦方向に回転してオフセットされる限り、シェルの縦軸を中心とした３６０°回転あたり種々の形状の任意の数のバッフルが、利用されてもよい。
【0052】
依然として図５Ａおよび５Ｂを参照すると、１つ以上の実施形態では、バッフル５４０は、楕円扇形状であり得る。バッフル５４０はそれぞれ、外側円周方向縁５４３を有してもよく、各外側円周方向縁５４３は、隣接するバッフル５４０の外側円周方向縁５４３から離間されてもよい。バッフル５４０はそれぞれ、また、楕円扇形状のバッフル５４０が、外側円周方向縁５４３、近位半径方向縁５４４、および遠位半径方向縁５４５によって画定されるように、外側円周方向縁５４３の一方の端部における近位半径方向縁５４４と、外側円周方向縁５４３の他方の端部における遠位半径方向縁５４５とを含んでもよい。さらに、バッフル５４０はそれぞれ、相互の反対側にある近位側５４６および遠位側５４７、ならびに近位側５４６から遠位側５４７までバッフル５４０を通して延在する、複数の離間された孔５４８を有してもよい。１つ以上の実施形態では、各バッフル５４０の近位側５４６は、熱交換器５００のシェル５２０の入口に軸方向に最も近いバッフル５４０の側面であってもよく、遠位側５４７は、熱交換器５００のシェル５２０の入口から軸方向に最も遠い各バッフル５４０の側面であってもよい。
【0053】
１つ以上の実施形態では、複数の軸方向に延在する管５３０のうちの１つの管５３０は、バッフル５４０内の孔５４８を通して通過してもよく、管５３０内の第２の流体流の方向は、シェルの入口からシェルの出口までの第１の流体流の方向と反対であり得る。さらに、１つ以上の実施形態では、１つのバッフル５４０の孔５４８は、管５３０が、熱交換器５００の全長に沿って軸方向に延在し得るように、かつ管５３０のそれぞれが、複数のバッフル５４０によって支持され得るように、別のバッフル５４０上の孔と整合してもよい。さらに、孔５４８のそれぞれの中に配置される、管５３０のそれぞれの外径５３５の間の距離５３４は、複数の管５３０の全体を横断して一貫性があり得る。加えて、上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、バッフル５４０はそれぞれ、バッフル５４０のそれぞれを中心ロッド５２３に結合するために、それを通して中心ロッド５２３が通過し得る、第１の半径方向縁５４４と第２の半径方向縁５４５との間の交差点において中心孔５４９を含んでもよい。各バッフル５４０の中心孔５４９は、バッフル５４０が、シェル５２０の縦軸５２１に対して法線である線からの角度において位置付けられるように、一意に角度付けられてもよい。
【0054】
さらに、図５Ａ－５Ｅを参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０が、それぞれ、第１のバッフル５４０と、第１のバッフル５４０から少なくとも完全３６０°回転である、対応する連続バッフル５４０との間に配置されてもよい。さらに、第１の複数のシールストリップ５５０はそれぞれ、複数の管５３０とシェル５２０の内側表面５２５との間に半径方向に配置されてもよい。１つ以上の実施形態では、内側表面５２５は、直径５９０を有してもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０はそれぞれ、第１のバッフル５４０および対応する連続バッフル５４０のそれぞれに結合されてもよい。１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０は、第１の複数のシールストリップ５５０がそれぞれ、熱交換器５００のシェル５２０内のバッフルによって画定される螺旋経路に略直交するように、配置されてもよい。図５Ａ、５Ｄ、および５Ｅを参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０のそれぞれの第１の端部５５１が、近位半径方向縁５４４と遠位半径方向縁５４５との間で複数のバッフル５４０のうちの１つの遠位側５４７に結合されてもよく、第１の複数のシールストリップ５５０のそれぞれの第２の端部５５２が、近位半径方向縁５４４と遠位半径方向縁５４５との間で複数のバッフル５４０のうちの別のものの近位側５４６に結合されてもよい。
【0055】
図５Ａおよび５Ｄに示されるように、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０はそれぞれ、１つのバッフル５４０の遠位側５４７および別のバッフル５４０の近位側５４６の両方に直交して配置されてもよい。図５Ｅに示されるように、他の実施形態では、複数のシールストリップ５５０はそれぞれ、２つのバッフル５４０の間に接続されてもよい。図５Ｅに図示されるように、シールストリップ５５０は、角度が、シールストリップ５５０と、一方のバッフル５４０の近位側５４６および他方のバッフル５４０の遠位側に直交する線との間に形成されるように、配置されてもよい。いくつかの実施形態では、角度５９５は、０°を上回る～最大８０°であり得る。さらなる実施形態では、角度５９５は、０°を上回る～最大３０°、１５°～最大４５°、４５°～最大８０°、または１５°～最大３０°のうちの１つであってもよい。複数のバッフル５４０のうちの連続バッフルの間の第１の流体の可能性として考えられる漏出に起因して、第１の流体流の方向５２２は、複数のバッフル５４０によって形成される螺旋経路からわずかに変動し得る。さらに、第１の流体流方向の本可能性として考えられる相違に起因して、シールストリップ５５０の角度５９５は、第１の複数のシールストリップ５５０がそれぞれ、螺旋状の第１の流体流方向５２２に直交し得るように、変動し得る。
【0056】
図５Ａおよび５Ｂに示されるように、バッフル５４０は、４つの四分円内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、シールストリップ５５０が、同一の四分円（または４つのバッフル以外が３６０°回転あたり使用される、同一の扇形）内で第１のバッフル５４０を第２のバッフル５４０に接続してもよい。シールストリップは、上記に説明されるように、第２のバッフル５４０の遠位縁５４５に隣接する点において、第１のバッフル５４０の遠位側５４７から第２のバッフル５４０の近位側５４６まで接続されてもよい。例えば、シールストリップは、第１のバッフルの近位縁５４４への隣接からの第１のバッフル５４０の遠位側５４７を、第２のバッフルの遠位縁５４５に隣接する第２のバッフルの近位側５４６に接続してもよい。別の実施例として、シールストリップは、第１のバッフルの近位縁５４４への隣接からの第１のバッフル５４０の遠位側５４７を、第２のバッフルの近位縁５４４に隣接する第２のバッフルの近位側５４６に接続してもよい。
【0057】
いくつかの実施形態では、シールストリップ５５０が、隣接する四分円（扇形）内で第１のバッフル５４０を第２のバッフル５４０に接続してもよい。シールストリップは、上記に説明されるように、第１のバッフル５４０の遠位側５４７から第２のバッフル５４０の近位側５４６まで接続されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、シールストリップは、第１のバッフルの近位縁５４４および遠位縁５４５の中間からの第１のバッフル５４０の遠位側５４７を、第２のバッフルの近位縁５４４および遠位縁５４５の中間の第２のバッフルの近位側５４６に接続してもよい。
【0058】
他の実施形態では、熱交換器が、同一の四分円内のバッフル５４０の間で接続する、いくつかのシールストリップ５５０を含んでもよい一方、他のシールストリップ５５０は、隣接する四分円内のバッフル５４０の間で接続してもよい。
【0059】
いくつかの実施形態では、図５Ｅに示されるように、シールストリップが、部分的に、出口に向かって螺旋状に流動を指向し得る場合において、改良された熱交換および低減した圧力降下が、実現され得る。換言すると、シールストリップ５５０は、バッフル５４０の螺旋角度ＨＢ未満の螺旋角度Ｈｓにおいて配置されてもよく、螺旋角度は、熱交換器の縦軸に対するバッフルまたはシールストリップの角度として画定される。いくつかの実施形態では、シールストリップ螺旋角度Ｈｓは、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、または４５°の下限から、２５°、３０°、４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、７５°、または８０°の上限まで等の０°を上回る～８０°の範囲内であってもよく、本明細書の実施形態によると、任意の下限が、任意のより大きい上限と組み合わせられてもよい。いくつかの実施形態では、バッフルの螺旋角度ＨＢを上回る螺旋角度Ｈｓを有するストリップは、より良好なシールを提供しながら、流体の螺旋流路を妨害し得る（すなわち、入口に向かって戻るように流動を駆動しようとする）ことが見出されている。対照的に、シールストリップが螺旋流を促す場合において、（従来のシールに対して）圧力降下を低減させること、および熱伝達結果を改良することの両方を行いながら、適切なシールが提供される。種々の実施形態では、バッフル角度ＨＢは、一貫性があり得る、または熱交換器の長さに沿って変動し得る。種々のバッフル角度が使用されるとき、例えば、近位バッフルが、縦軸に対する第１の角度（ＨＢ１、図示せず）において配置されてもよく、より遠位のバッフルが、縦軸に対する第２の異なる角度（ＨＢ２、図示せず）において配置されてもよい。別の実施例として、近位バッフルが、縦軸に対する第１の角において配置されてもよく、より遠位のバッフルが、縦軸に対する増加または減少する角度（ＨＢ１＜ＨＢ２＜ＨＢ３等）において連続的に配置されてもよい。
【0060】
上記に説明されるように、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０は、第１の複数のシールストリップ５５０がそれぞれ、熱交換器５００のシェル５２０内のバッフルによって画定される螺旋経路に直交または略直交するように、配置されてもよい。他の実施形態では、漏出および第１の流体流方向の可能性として考えられる相違に起因して、シールストリップ５５０の角度５９５は、第１の複数のシールストリップ５５０がそれぞれ、螺旋状の第１の流体流方向に直交し得るように、変動し得る。流体が可能な限り幾何学的導線の近くに流動することが望ましいが、本明細書では、これは常に当てはまるわけではないことが認識される。故に、流体流路は、示されるようなシールストリップ５５０に直交しない場合がある。漏出および第１の流体流方向の変化の量はまた、運ばれている流体の性質およびウェルならびにバッフルの寸法に応じて変動し得る。本明細書の実施形態は、したがって、ストリップが流動に直交するように、ストリップ５５０の角度が、幾何学的螺旋導線と実際の流体経路との間の予期される差異を考慮して配設され得るように、計算流体力学または他のシミュレーションもしくは実験的調査等によって、第１の流体流方向を推定するステップを含んでもよい。
【0061】
図５Ａ－５Ｅに示される実施形態は、１つのバッフルと別のバッフルとの間で全て同一の角度において配置される、複数のシールストリップを含んでもよいが、１つ以上の実施形態では、シールストリップは、熱交換器内で異なる角度において配置されてもよい。換言すると、１つ以上の実施形態では、複数のシールストリップのうちの１つのシールストリップが、１つのバッフルの遠位側および別のバッフルの近位側の両方に直交して配置されてもよく、複数のシールストリップのうちの別のシールストリップが、一方のバッフルの近位側および他方のバッフルの遠位側に対する直交からの角度において配置されてもよく、角度は、０°を上回る～最大８０°であり得る。したがって、１つ以上の実施形態では、シールストリップの全てが、バッフルの間に同一の角度配置を伴って配置されてもよい一方、他の実施形態では、異なる角度配置のシールストリップの組み合わせが、使用されてもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、第１の角度配置のシールストリップが、縦軸を中心とした最初の数回の回転のバッフルの間で使用されてもよく、第２の角度配置のシールストリップが、縦軸を中心とした残りの回転のバッフルの間で使用されてもよい一方、他の実施形態では、第１の角度配置のシールストリップおよび第２の角度配置のシールストリップの異なるパターンが、使用されてもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、２つを上回る角度配置のシールストリップが、異なるパターンで熱交換器の全体を通して使用されてもよい。
【0062】
さらに、図５Ｂおよび５Ｃを参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、曲線内側表面５５３と、曲線外側表面５５４とを有してもよい。１つ以上の実施形態では、各シールストリップ５５０の曲線外側表面５５４は、シェル５２０の内側表面５２５に略近接して配置されてもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、シールストリップ５５０のうちの１つ以上のものの曲線外側表面５５４は、シェル５２０の内側表面５２５から１～５ｍｍの遊隙を有してもよい。例えば、シールストリップ５５０のうちの１つ以上のものの曲線外側表面５５４は、シェル５２０の内側表面５２５から３ｍｍの遊隙を有してもよい。加えて、シールストリップ５５０の曲線外側表面５５４の曲率は、形状が楕円形であり得、シェル５２０の内側表面５２５の曲率に合致し得る。シールストリップが楕円形であり得ることに留意しながら、シールストリップの外観は、角度とともに変動し得る。例えば、ＨＳが小さい場合において、ストリップは、略直線状であり得る。対照的に、ＨＳが大きい場合において、ストリップは、楕円形であろう。楕円形状は、シェルとストリップとの間の空間および管束とストリップとの間の空間がそれぞれ、ストリップの長さに沿って同一であり得ることを確実にする。さらに、ストリップが楕円形であるため、ストリップは、小径および大径（図示せず）によって表され得、シェル直径、シェル直径からの間隔、およびストリップ角度ＨＳが、ストリップの楕円形性質を画定し得る。
【0063】
さらに、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０のそれぞれの曲線内側表面５５３の曲率は、形状が楕円形であり得、内側表面５５３の曲率は、第１の複数のシールストリップ５５０のそれぞれの外側表面５５４の曲率と異なり得る。換言すると、１つ以上の実施形態では、各シールストリップ５５０の内側表面５５３の曲率は、シールストリップ５５０の半径方向幅を引いたシェル５２０の内側表面５２５の直径５９０に等しい直径を伴う想像上の円筒の曲率に合致し得る。さらに、第１の複数のシールストリップ５５０のそれぞれの内側表面５５３は、距離５５７によって、複数の軸方向に延在する管５３０のうちの最も近い管５３０の外径５３５から離間されてもよい。シールストリップ５５０の内側表面５５３と最も近い管５３０の外径５３５との間の距離５５７は、２つの隣接する管５３０の外径５３５の間の距離５３４に等しくあり得る。さらに、第１の複数のシールストリップ５５０は、第１の流体流５２２の方向にシェル５２０に直交する線５５５からの角度５５６によって外側表面５５４から内側表面５５３まで角度付けられてもよい。例えば、１つ以上の実施形態では、角度付きバッフル５４０と垂直に配置される、第１の複数のシールストリップ５５０はそれぞれ、第１の流体流５２２が、１０５°～１３５°の角度においてシールストリップに接触し、複数の管５３０に向かって戻るように偏向するように、シェル５２０に直交する線５５５から１５°～４５°角度付けられてもよい。さらに、第１の複数のシールストリップ５５０は、厚さ５５８を有してもよく、より大きい厚さ５５８が、シェル５２０の内側表面５２５のより大きい直径５９０を伴う熱交換器５００のために使用されてもよい。
【0064】
本明細書のいくつかの実施形態に関して説明されるような第１の複数のシールストリップ５５０はそれぞれ、楕円形である曲率を伴う曲線外径を有してもよい、および／または第１の複数のシールストリップはそれぞれ、楕円形である曲率を伴う曲線内径を有する。他の実施形態では、シールストリップ５５０は、束・シェル間隙がより大きい領域内で、より幅広くあり得る。バッフルを通した孔のグリッドレイアウトが、最外孔に関して円形パターンをもたらさない場合があるため、幅を変動させ得るシールストリップが、より良好なシールを提供し得る。いくつかの実施形態では、幅は、シールストリップの内径および外径のそれぞれの楕円形曲率を変動させることによって達成され得る。他の実施形態では、幅は、外形間隙に合致する、またはシールストリップの内径の間の一貫性のある外形間隙を個別の管のそれぞれに提供する等のために、系統的に変動され得る。同様に、シールストリップの奥行が、変動され得る。したがって、種々の実施形態では、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、シールストリップの第１の端部から第２の端部までの長さに沿って変動する、内径を引いた外径である幅を有してもよい、および／または第１の複数のシールストリップはそれぞれ、シールストリップの幅または長さに沿って変動する、近位側から遠位側までの奥行を有してもよい。
【0065】
加えて、１つ以上の実施形態では、縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたりの第１の複数のシールストリップ５５０の数は、縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたりのバッフルの数の倍数であってもよい。さらに、バッフル５４０と、バッフル５４０から完全３６０°回転である、対応する連続バッフル５４０との間に配置される、第１の複数のシールストリップ５５０の数は、複数のバッフル５４０の中の全てのバッフル５４０に関して等しくあり得る。例えば、１つ以上の実施形態では、縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたり４つのバッフル５４０が存在し得、縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたりのバッフル５４０あたり第１の複数のシールストリップ５５０のうちの１つが存在するように、縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたり第１の複数のシールストリップ５５０のうちの４つが存在し得る。他の実施形態では、縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたり４つのバッフル５４０が存在し得、縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたりのバッフル５４０あたり第１の複数のシールストリップ５５０のうちの２つが存在するように、縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたり第１の複数のシールストリップ５５０のうちの８つが存在し得る。縦軸５２１を中心とした３６０°回転あたりの第１の複数のシールストリップ５５０の数は、シェル５２０の内側表面５２５のサイズ、熱交換器内に配置される複数の管５３０の数、および複数の管５３０の外径５３５の間の距離５３４に依存し得る。１つ以上の実施形態では、熱交換器５００内に配置される複数の管５３０の８～１０列毎にシェル５２０内に配置される第１の複数のシールストリップ５５０のうちの１つが存在し得る。
【0066】
さらに、図５Ａを参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０のうちの少なくとも１つは、バッフル５４０の近位側５４６に結合されてもよく、第１の複数のシールストリップ５５０のうちの少なくとも１つは、バッフル５４０の遠位側５４７に結合されてもよい。加えて、１つ以上の実施形態では、複数のバッフル５４０のそれぞれの遠位側５４７に結合される、第１の複数のシールストリップ５５０はそれぞれ、複数のバッフル５４０のそれぞれの近位側５４６に結合される、第１の複数のシールストリップ５５０のそれぞれから、シェル５２０の縦軸５２１を中心として回転してオフセットされてもよい。１つ以上の実施形態では、回転してオフセットされたシールストリップ５５０は、熱交換器５００の全長に沿って事前判定されたパターンを辿ってもよい。さらに、回転してオフセットされた隣接するシールストリップ５５０が、図５Ａに示されるが、１つ以上の実施形態では、隣接するシールストリップ５５０は、熱交換器５００の全長に沿って縦方向に整合されてもよい。加えて、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０は、鋼鉄から形成されてもよい。
【0067】
さらに他の実施形態では、第１の複数のシールストリップ５５０は、第１の複数のシールストリップ５５０のそれぞれが、熱交換器の縦軸と略平行（略平行は、＋／－１°または別のわずかな製造公差である）であるように、配置されてもよい。縦軸と平行であるとき、各シールストリップは、近位バッフル５４０および縦方向に隣接する遠位バッフル５４０に接続されるべきである。各バッフル板内のシールストリップのための孔を含む以前の実践と比較すると、交換機の一方の端部から他方の端部までの単一の長いシールストリップを使用して、縦方向に隣接するバッフルの間の個々のシールストリップは、より良好なシールおよび低減した圧力降下の両方を提供することが見出されている。いくつかの実施形態では、縦方向に隣接するバッフルに接続されるシールストリップは、円周方向にオフセットされてもよい。例えば、複数のバッフルはそれぞれ、バッフルの遠位側に接続される遠位シールストリップ５５０と、同一のバッフルの近位側に接続される近位シールストリップ５５０とを含む、少なくとも２つのシールストリップ５５０に接続されてもよく、近位シールストリップは、遠位シールストリップから円周方向にオフセットされる。いくつかの実施形態では、円周方向オフセットは、少なくとも１０°、少なくとも１５°、または少なくとも２０°であってもよいが、扇形状のバッフルの個別の楕円扇形の合計度数未満だけ必然的にオフセットされる。回転して、または円周方向にオフセットされたシールストリップは、したがって、バッフルの近位側に接続される、１つ、２つ、以上のシールストリップ、ならびにバッフルの遠位側に接続される、１つ、２つ、以上のシールストリップを含んでもよく、遠位および近位側に接続されるシールストリップの数は、いくつかの扇形では等しく、他の扇形では不均等であり得る。いくつかの実施形態では、等しい数のシールストリップが、複数のバッフルのうちの各バッフルに結合されてもよい。他の実施形態では、シールストリップは、複数のバッフルのうちの全てのバッフルに結合されるわけではない場合がある。例えば、四分円Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを含む、４つのバッフルが、３６０°回転あたり使用される場合において、シールストリップは、例えば、四分円ＡおよびＣまたはＢおよびＤのみで使用されてもよく、他の実施形態では、シールストリップは、例えば、３つの四分円毎に（連続的にＡ、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａ…）使用されてもよい。シールストリップの数および設置は、特定の熱交換器のシールおよび構造要件に依存し得る。
【0068】
ここで図６Ａ－６Ｄを参照すると、本開示のいくつかの実施形態による、熱交換器６００の一部が、示される。図５Ａ－５Ｅに関して上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、熱交換器６００は、複数の楕円扇形状のバッフル６４０と、バッフル６４０の間に配置される第１の複数のシールストリップ６５０とを含んでもよい。第１の複数のシールストリップ６５０はそれぞれ、第１のバッフル６４０と、第１のバッフル６４０から完全３６０°回転である、対応する連続バッフル６４０との間に配置されてもよい。さらに、第１の複数のシールストリップ６５０のそれぞれの第１の端部６５１が、近位半径方向縁６４４と遠位半径方向縁６４５との間で複数のバッフル６４０のうちの１つの遠位側６４７に結合されてもよく、第１の複数のシールストリップ６５０のうちのそれぞれの第２の端部６５２が、近位半径方向縁６４４と遠位半径方向縁６４５との間で複数のバッフル６４０のうちの別のものの近位側６４６に結合されてもよい。１つ以上の実施形態では、各バッフル６４０の近位半径方向縁６４４は、熱交換器６００のシェルの入口に最も近いバッフル６４０の半径方向縁であってもよく、各バッフル６４０の遠位半径方向縁６４５は、熱交換器６００のシェルの入口から最も遠いバッフル６４０の半径方向縁であってもよい。同様に、１つ以上の実施形態では、各バッフル６４０の近位側６４６は、熱交換器６００のシェルの入口に最も近いバッフル６４０の側面であってもよく、遠位側６４７は、熱交換器６００のシェルの入口から最も遠い各バッフル６４０の側面であってもよい。
【0069】
図６Ａを参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ６５０はそれぞれ、１つのバッフル６４０の遠位側６４７および別のバッフル６４０の近位側６４６の両方に直交して配置されてもよい。他の実施形態では、複数のシールストリップ６５０はそれぞれ、一方のバッフル６４０の近位側６４６および他方のバッフル６４０の遠位側６４７に対する直交からの角度（図示せず）において配置されてもよく、角度は、０°を上回る～最大８０°であり得る。
【0070】
一例のみとして図６Ｂを参照すると、シールストリップ６５０は、同一の四分円内で第１のバッフル６４０と第２のバッフル６４０との間に接続されてもよい。複数のシールストリップはそれぞれ、第１のバッフル６４０の近位側６４６に対する直交からの角度において配置されてもよく、角度は、第２のバッフル６４０の遠位半径方向縁６４５から近位半径方向縁６４４まで画定される方向に４５°を上回る～最大８０°であり得る。さらに、上記に議論されるように、他の実施形態では、角度は、０°を上回る～最大３０°、１５°～最大４５°、または１５°～最大３０°のうちの１つであってもよい。複数のバッフル６４０のうちの連続バッフルの間の第１の流体の可能性として考えられる漏出に起因して、第１の流体流の方向は、複数のバッフル６４０によって形成される螺旋経路からわずかに変動し得る。さらに、第１の流体流方向の本可能性として考えられる相違に起因して、シールストリップ６５０の角度は、第１の複数のシールストリップ６５０がそれぞれ、螺旋状の第１の流体流方向に直交し得るように、変動し得る。
【0071】
一例のみとして図６Ｃを参照すると、シールストリップ６５０は、第１の四分円内の第１のバッフル６４０と隣接する四分円内の第２のバッフル６４０との間に接続されてもよい。複数のシールストリップはそれぞれ、第１のバッフル６４０の近位側６４６に対する直交からの角度において配置されてもよく、角度は、第２のバッフル６４０の遠位半径方向縁６４５から近位半径方向縁６４４まで画定される方向に４５°を上回る～最大８０°であり得る。さらに、上記に議論されるように、他の実施形態では、角度は、第２のバッフル６４０の遠位半径方向縁６４５から近位半径方向縁６４４まで画定される方向に０°を上回る～最大３０°、１５°～最大４５°、または１５°～最大３０°のうちの１つであってもよい。複数のバッフル６４０のうちの連続バッフルの間の第１の流体の可能性として考えられる漏出に起因して、第１の流体流の方向は、複数のバッフル６４０によって形成される螺旋経路からわずかに変動し得る。さらに、第１の流体流方向の本可能性として考えられる相違に起因して、シールストリップ６５０の角度は、第１の複数のシールストリップ６５０がそれぞれ、螺旋状の第１の流体流方向に直交し得るように、変動し得る。
【0072】
いくつかの実施形態では、いくつかのシールストリップ６５０が、図６Ｂに図示されるように、同一の四分円内のバッフル６４０の間に接続されてもよい一方、他のシールストリップ６５０は、図６Ｃに図示されるように、隣接する四分円内のバッフル６４０の間に接続されてもよい。
【0073】
図６Ａ－６Ｃに示される実施形態は、１つのバッフル６４０と別のバッフル６４０との間で同一の角度において全て配置される、複数のシールストリップ６５０を含んでもよいが、図６Ｃを参照すると、１つ以上の実施形態では、シールストリップ６５０は、熱交換器内に異なる角度（図示せず）において配置されてもよい。換言すると、図６Ｃを参照すると、１つ以上の実施形態では、複数のシールストリップ６５０のうちの１つのシールストリップ６５０ａが、１つのバッフル６４０の遠位側６４７および別のバッフル６４０の近位側６４６の両方に直交して配置されてもよく、複数のシールストリップ６５０のうちの別のシールストリップ６５０ｂが、一方のバッフル６４０の近位側６４６および他方のバッフル６４０の遠位側６４７に対する直交からの角度において配置されてもよく、角度は、０°を上回る～最大８０°であり得る。したがって、１つ以上の実施形態では、シールストリップ６５０の全てが、同一の角度配置を伴ってバッフルの間に配置されてもよい一方、他の実施形態では、異なる角度配置のシールストリップ６５０の組み合わせが、使用されてもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、第１の角度配置のシールストリップ６５０ａが、縦軸を中心とした最初の数回の回転のバッフル６４０の間で使用されてもよく、第２の角度配置のシールストリップ６５０ｂが、縦軸を中心とした残りの回転のバッフル６４０の間で使用されてもよい一方、他の実施形態では、第１の角度配置のシールストリップ６５０ａおよび第２の角度配置のシールストリップ６５０ｂの異なるパターンが、使用されてもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、２つを上回る角度配置のシールストリップが、異なるパターンで熱交換器の全体を通して使用されてもよい。いくつかの実施形態では、シールストリップおよびその間にシールストリップが配列される四分円の両方の角度配置が、熱交換器内で変動し得る。
【0074】
ここで図７を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、熱交換器７００の一部が、示される。１つ以上の実施形態では、熱交換器７００は、それを通して第１の流体が通過される、シェル（図示せず）と、それを通して第２の流体が通過される、複数の軸方向に延在する管７３０と、複数の楕円扇形状のバッフル７４０と、バッフル７４０の間に配置される、第１の複数のシールストリップ７５０とを含んでもよい。シェルは、その間で第１の流体がシェル内に通過し得る、入口（図示せず）と、出口（図示せず）とを含んでもよい。さらに、複数の管７３０、複数のバッフル７４０、および第１の複数のシールストリップ７５０は、シェル内に配置されてもよい。
【0075】
図７を参照すると、上記に議論される熱交換器と同様に、１つ以上の実施形態では、複数のバッフル７４０は、連続バッフル７４０がシェルの縦軸（図示せず）に対して法線である線からの角度において位置付けられるように、配置されてもよい。１つ以上の実施形態では、バッフル７４０は、縦軸を中心として結合されてもよく、連続バッフル７４０は、螺旋パターンが形成されるように、相互から回転して縦方向にオフセットされてもよい。連続バッフル７４０の間の回転オフセットは、１つのバッフル７４０の少なくとも近位半径方向縁７４４が、縦方向に隣接するバッフル７４０の遠位半径方向縁７４５に重複するようなものであってもよい。１つ以上の実施形態では、各バッフル７４０の近位半径方向縁７４４は、熱交換器７００のシェルの入口に最も近いバッフル７４０の半径方向縁であってもよく、各バッフル７４０の遠位半径方向縁７４５は、熱交換器７００のシェルの入口から最も遠いバッフル７４０の半径方向縁であってもよい。さらに、上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、それを中心としてバッフル７４０が配置される、縦軸を中心とした３６０°回転あたり等しい数のバッフル７４０が存在し得る。
【0076】
依然として図７を参照すると、１つ以上の実施形態では、バッフル７４０は、楕円扇形状であり得る。バッフル７４０はそれぞれ、外側円周方向縁７４３を有してもよく、各外側円周方向縁７４３は、隣接するバッフル７４０の外側円周方向縁７４３から離間されてもよい。バッフル７４０はそれぞれ、また、楕円扇形状のバッフル７４０が、外側円周方向縁７４３、近位半径方向縁７４４、および遠位半径方向縁７４５によって画定されるように、外側円周方向縁７４３の一方の端部における近位半径方向縁７４４と、外側円周方向縁７４３の他方の端部における遠位半径方向縁７４５とを含んでもよい。さらに、バッフル７４０はそれぞれ、相互の反対側にある近位側７４６および遠位側７４７、ならびに近位側７４６から遠位側７４７までバッフル７４０を通して延在する、複数の離間された孔（図示せず）を有してもよい。１つ以上の実施形態では、各バッフル７４０の近位側７４６は、熱交換器７００のシェルの入口に最も近いバッフル７４０の側面であってもよく、遠位側７４７は、熱交換器７００のシェルの入口から最も遠い各バッフル７４０の側面であってもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、複数の軸方向に延在する管７３０のうちの１つの管７３０は、バッフル７４０内の孔を通して通過してもよい。したがって、上記に議論されるように、複数の管７３０は、熱交換器７００の全長に沿って軸方向に延在してもよく、管７３０はそれぞれ、管７３０の長さに沿って等しく離間される複数のバッフル７４０によって支持されてもよい。さらに、孔のそれぞれの中に配置される、管７３０のそれぞれの外径の間の距離は、複数の管７３０の全体を横断して一貫性があり得る。
【0077】
さらに、図７を参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ７５０が、それぞれ、第１のバッフル７４０と、第１のバッフル７４０から完全３６０°回転である、対応する連続バッフル７４０との間に配置されてもよい。さらに、第１の複数のシールストリップ７５０はそれぞれ、複数の管７３０とシェルの内側表面の直径との間に半径方向に配置されてもよい。上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ７５０はそれぞれ、第１のバッフル７４０および対応する連続バッフル７４０のそれぞれに結合されてもよい。１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ７５０は、第１の複数のシールストリップ７５０がそれぞれ、熱交換器７００のシェル内で螺旋状の第１の流体流方向に直交するように、配置されてもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ７５０のそれぞれの第１の端部７５１が、近位半径方向縁７４４と遠位半径方向縁７４５との間で複数のバッフル７４０のうちの１つの遠位側７４７に結合されてもよく、第１の複数のシールストリップ７５０のそれぞれの第２の端部７５２が、近位半径方向縁７４４と遠位半径方向縁７４５との間で複数のバッフル７４０のうちの別のものの近位側７４６に結合されてもよい。
【0078】
上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ７５０はそれぞれ、１つのバッフル７４０の遠位側７４７および別のバッフル７４０の近位側７４６の両方に直交して配置されてもよい。さらに、他の実施形態では、複数のシールストリップ７５０はそれぞれ、一方のバッフル７４０の近位側７４６および他方のバッフル７４０の遠位側７４７に対する直交からの角度（図示せず）において配置されてもよく、角度は、０°を上回る～最大８０°であり得る。さらなる実施形態では、角度は、０°を上回る～最大３０°、１５°～最大４５°、４５°～最大８０°、または１５°～最大３０°のうちの１つであってもよい。複数のバッフル７４０のうちの連続バッフルの間の第１の流体の可能性として考えられる漏出に起因して、第１の流体流の方向は、複数のバッフル７４０によって形成される螺旋経路からわずかに変動し得る。さらに、第１の流体流方向の本可能性として考えられる相違に起因して、シールストリップ７５０の角度は、第１の複数のシールストリップ７５０がそれぞれ、螺旋状の第１の流体流方向に直交し得るように、変動し得る。バッフル７４０は、四分円内に配列されてもよい。いくつかの実施形態では、シールストリップ７５０は、同一の四分円内に位置するバッフル７４０の間に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、シールストリップ７５０は、隣接する四分円内に位置するバッフル７４０の間に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、シールストリップ７５０は、同一の四分円内に位置するバッフル７４０および隣接する四分円内に位置するバッフル７４０の両方の間に接続されてもよい。
【0079】
さらに、図７を参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ７５０はそれぞれ、図５Ａ－５Ｅおよび６Ａ－６Ｄに関して上記に説明されるような第１の複数のシールストリップに実質的に類似する構造を有してもよい。したがって、第１の複数のシールストリップ７５０は、曲線内側表面と、曲線外側表面とを有してもよい。１つ以上の実施形態では、各シールストリップ７５０の曲線外側表面は、シェルの内側表面に略近接して配置されてもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、シールストリップ７５０のうちの１つ以上のものの曲線外側表面は、シェルの内側表面に接触してもよい。加えて、シールストリップ７５０の曲線外側表面の曲率は、形状が楕円形であり得、シェルの内側表面の曲率に合致し得る。
【0080】
さらに、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ７５０のそれぞれの曲線内側表面の曲率は、形状が楕円形であり得、内側表面の曲率は、第１の複数のシールストリップ７５０のそれぞれの外側表面の曲率と異なり得る。換言すると、１つ以上の実施形態では、各シールストリップ７５０の内側表面の曲率は、シールストリップ７５０の半径方向幅を引いたシェルの内側表面の直径に等しい直径を伴う想像上の円筒の曲率に合致し得る。さらに、第１の複数のシールストリップ７５０のそれぞれの内側表面は、ある距離によって、複数の軸方向に延在する管７３０のうちの最も近い管７３０の外径から離間されてもよい。シールストリップ７５０の内側表面と最も近い管７３０の外径との間の距離は、２つの隣接する管７３０の外径の間の距離に等しくあり得る。さらに、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ７５０は、第１の流体流の方向にシェルに直交する線からの角度によって外側表面から内側表面まで角度付けられてもよい。さらに、第１の複数のシールストリップ７５０は、シェルの内側表面の直径に応じて変動する厚さを有してもよい。
【0081】
依然として図７を参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ７５０のうちの少なくとも１つは、バッフル７４０の近位側７４６に結合されてもよく、第１の複数のシールストリップ７５０のうちの少なくとも１つは、バッフル７４０の遠位側７４７に結合されてもよい。加えて、１つ以上の実施形態では、複数のバッフル７４０のそれぞれの遠位側７４７に結合される、第１の複数のシールストリップ７５０はそれぞれ、熱交換器７００のシェルの縦軸と平行である方向に、複数のバッフル７４０のそれぞれの近位側７４６に結合される、第１の複数のシールストリップ７５０のそれぞれと縦方向に整合されてもよい。上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、バッフル７４０と、バッフル７４０から完全３６０°回転である、対応する連続バッフル７４０との間に配置される、第１の複数のシールストリップ７５０の数は、複数のバッフル７４０の中の全てのバッフル７４０に関して等しくあり得、したがって、縦軸を中心とした３６０°回転あたりの第１の複数のシールストリップ７５０の数は、縦軸を中心とした３６０°回転あたりのバッフル７４０の数の倍数であってもよい。
【0082】
ここで図８を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、熱交換器８００の一部が、示される。１つ以上の実施形態では、熱交換器８００は、それを通して第１の流体が通過される、シェル（図示せず）と、それを通して第２の流体が通過される、複数の軸方向に延在する管８３０と、複数の楕円扇形状のバッフル８４０と、バッフル８４０の間に配置される、第１の複数のシールストリップ８５０と、バッフル８４０の間に配置される、第２の複数のシールストリップ８６０とを含んでもよい。シェルは、その間で第１の流体がシェル内に通過し得る、入口（図示せず）と、出口（図示せず）とを含んでもよい。さらに、複数の管８３０、複数のバッフル８４０、第１の複数のシールストリップ８５０、および第２の複数のシールストリップ８６０は、シェル内に配置されてもよい。
【0083】
依然として図８を参照すると、上記に議論される熱交換器と同様に、１つ以上の実施形態では、複数のバッフル８４０は、連続バッフル８４０がシェルの縦軸（図示せず）に対して法線である線からの角度において位置付けられるように、配置されてもよい。１つ以上の実施形態では、バッフル８４０は、縦軸を中心として結合されてもよく、連続バッフル８４０は、螺旋パターンが形成されるように、相互から回転して縦方向にオフセットされてもよい。連続バッフル８４０の間の回転オフセットは、１つのバッフル８４０の少なくとも近位半径方向縁８４４が、縦方向に隣接するバッフル８４０の遠位半径方向縁８４５に重複するようなものであってもよい。さらに、連続バッフル８４０の間の重複する近位半径方向縁８４４および遠位半径方向縁８４５の縦方向オフセットは、それを通して第１の流体流が進行することが可能であり得る、近位半径方向縁８４４と遠位半径方向縁８４５との間の間隙８７０を生成し得る。１つ以上の実施形態では、各バッフル８４０の近位半径方向縁８４４は、熱交換器８００のシェルの入口に最も近いバッフル８４０の半径方向縁であってもよく、各バッフル８４０の遠位半径方向縁８４５は、熱交換器８００のシェルの入口から最も遠いバッフル８４０の半径方向縁であってもよい。さらに、上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、それを中心としてバッフル８４０が配置される、縦軸を中心とした３６０°回転あたり等しい数のバッフル８４０が存在し得る。
【0084】
さらに、図８を参照すると、１つ以上の実施形態では、バッフル８４０は、楕円扇形状であり得る。バッフル８４０はそれぞれ、外側円周方向縁８４３を有してもよく、各外側円周方向縁８４３は、隣接するバッフル８４０の外側円周方向縁８４３から離間されてもよい。バッフル８４０はそれぞれ、また、楕円扇形状のバッフル８４０が、外側円周方向縁８４３、近位半径方向縁８４４、および遠位半径方向縁８４５によって画定されるように、外側円周方向縁８４３の一方の端部における近位半径方向縁８４４と、外側円周方向縁８４３の他方の端部における遠位半径方向縁８４５とを含んでもよい。さらに、バッフル８４０はそれぞれ、相互の反対側にある近位側８４６および遠位側８４７、ならびに近位側８４６から遠位側８４７までバッフル８４０を通して延在する、複数の離間された孔（図示せず）を有してもよい。１つ以上の実施形態では、各バッフル８４０の近位側８４６は、熱交換器８００のシェルの入口に最も近いバッフル８４０の側面であってもよく、遠位側８４７は、熱交換器８００のシェルの入口から最も遠い各バッフル８４０の側面であってもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、複数の軸方向に延在する管８３０のうちの１つの管８３０は、バッフル８４０内の孔のそれぞれを通して通過してもよい。したがって、上記に議論されるように、複数の管８３０は、熱交換器８００の全長に沿って軸方向に延在してもよく、管８３０はそれぞれ、管８３０の長さに沿って等しく離間される複数のバッフル８４０によって支持されてもよい。さらに、孔のそれぞれの中に配置される、管８３０のそれぞれの外径の間の距離は、複数の管８３０の全体を横断して一貫性があり得る。
【0085】
さらに、図８を参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ８５０が、それぞれ、第１のバッフル８４０と、第１のバッフル８４０から完全３６０°回転である、対応する連続バッフル８４０との間に配置されてもよい。さらに、第１の複数のシールストリップ８５０はそれぞれ、複数の管８３０とシェルの内側表面の直径との間に半径方向に配置されてもよい。上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ８５０はそれぞれ、第１のバッフル８４０および対応する連続バッフル８４０のそれぞれに結合されてもよい。１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ８５０は、第１の複数のシールストリップ８５０がそれぞれ、熱交換器８００のシェル内で螺旋状の第１の流体流方向に直交するように、配置されてもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ８５０のそれぞれの第１の端部８５１が、近位半径方向縁８４４と遠位半径方向縁８４５との間で複数のバッフル８４０のうちの１つの遠位側８４７に結合され、第１の複数のシールストリップ８５０のそれぞれの第２の端部８５２が、近位半径方向縁８４４と遠位半径方向縁８４５との間で複数のバッフル８４０のうちの別のものの近位側８４６に結合される。
【0086】
上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ８５０はそれぞれ、１つのバッフル８４０の遠位側８４７および別のバッフル８４０の近位側８４６の両方に直交して配置されてもよい。さらに、他の実施形態では、複数のシールストリップ８５０はそれぞれ、１つのバッフル８４０の近位側８４６および別のバッフル８５０の遠位側８４７に対する直交からの角度（図示せず）において配置されてもよく、角度は、０°を上回る～最大８０°であり得る。さらなる実施形態では、角度は、０°を上回る～最大３０°、１５°～最大４５°、４５°～最大８０°、または１５°～最大３０°のうちの１つであってもよい。複数のバッフル８４０のうちの連続バッフルの間の第１の流体の可能性として考えられる漏出に起因して、第１の流体流の方向は、複数のバッフル８４０によって形成される螺旋経路からわずかに変動し得る。さらに、第１の流体流方向の本可能性として考えられる相違に起因して、シールストリップ８５０の角度は、第１の複数のシールストリップ８５０がそれぞれ、螺旋状の第１の流体流方向に直交し得るように、変動し得る。
【0087】
バッフル７４０は、四分円内に配列されてもよい。いくつかの実施形態では、シールストリップ７５０は、同一の四分円内に位置するバッフル７４０の間に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、シールストリップ７５０は、隣接する四分円内に位置するバッフル７４０の間に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、シールストリップ７５０は、同一の四分円内に位置するバッフル７４０および隣接する四分円内に位置するバッフル７４０の両方の間に接続されてもよい。
【0088】
加えて、図８を参照すると、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ８５０はそれぞれ、図５Ａ－７に関して上記に説明されるような第１の複数のシールストリップに実質的に類似する構造を有してもよい。したがって、第１の複数のシールストリップ８５０は、曲線内側表面と、曲線外側表面とを有してもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップ８５０のうちの少なくとも１つは、バッフル８４０の近位側８４６に結合されてもよく、第１の複数のシールストリップ８５０のうちの少なくとも１つは、バッフル８４０の遠位側８４７に結合されてもよい。加えて、１つ以上の実施形態では、複数のバッフル８４０のそれぞれの遠位側８４７に結合される、第１の複数のシールストリップ８５０はそれぞれ、熱交換器８００のシェルの縦軸と平行である方向に、複数のバッフル８４０のそれぞれの近位側８４６に結合される、第１の複数のシールストリップ８５０のそれぞれと縦方向に整合されてもよい。さらに、上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、バッフル８４０と、バッフル８４０から完全３６０°回転である、対応する連続バッフル８４０との間に配置される、第１の複数のシールストリップ８５０の数は、複数のバッフル８４０の中の全てのバッフル８４０に関して等しくあり得、したがって、縦軸を中心とした３６０°回転あたりの第１の複数のシールストリップ８５０の数は、縦軸を中心とした３６０°回転あたりのバッフルの数の倍数であってもよい。
【0089】
依然として図８を参照すると、第２の複数のシールストリップ８６０はそれぞれ、バッフル８４０のうちの１つの遠位半径方向縁８４５が連続バッフル８４０の近位半径方向縁８４４と重複する領域内のバッフル８４０のうちの１つの近位側８４６と連続バッフル８４０の遠位側８４７との間に形成される間隙８７０内で、バッフル８４０のうちの１つと連続バッフル８４０との間に配置されてもよい。さらに、第２の複数のシールストリップ８６０はそれぞれ、熱交換器８００のシェルの縦軸と平行である方向にバッフル８４０に結合されてもよく、第２の複数のシールストリップ８６０は、シェルと複数の管８３０との間に半径方向に配置されてもよい。さらに、第２の複数のシールストリップ８６０はそれぞれ、複数のバッフル８４０のうちの１つの遠位側８４７の近位半径方向縁８４４に近接して結合され得る、第１の端部８６１と、複数のバッフルのうちの別のものの近位側８４６の遠位半径方向縁８４５に近接して結合され得る、第２の端部８６２を有してもよい。加えて、１つ以上の実施形態では、第２の複数のシールストリップ８６０はそれぞれ、内側表面８６３および外側表面８６４を伴って台形状であり得る。第２の複数のシールストリップ８６０のそれぞれの内側表面８６３は、複数の軸方向に延在する管８３０のうちの２つの隣接する管８３０の外径の間の距離に等しくあり得る距離によって、複数の軸方向に延在する管８３０のうちの最も近い管８３０の外径から離間されてもよい。さらに、１つ以上の実施形態では、バッフル８４０の間の重複の領域によって形成される間隙８７０内のバッフル８４０と連続バッフル８４０との間に配置される、第２の複数のシールストリップ８６０の数は、縦軸を中心とした３６０°回転あたりのバッフルの数に等しくあり得る。
【0090】
ここで図９を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、熱交換器９００が、示される。図９は、螺旋の間に上記に説明されるようなストリップを含み得る、二重螺旋流パターンを有する熱交換器を図示する。ストリップは、流動パターンの理解を容易にするために図示されていないが、下記の説明は、ストリップを包含し、ストリップが複数の螺旋流路を有する熱交換器の中に組み込まれ得る方法を例証する。
【0091】
１つ以上の実施形態では、熱交換器９００は、それを通して第１の流体が通過される、シェル９２０と、それを通して第２の流体が通過される、複数の軸方向に延在する管（図示せず）と、第１の複数の楕円扇形状のバッフル９４０と、第１の複数のバッフル９４０から縦方向にオフセットされる、第２の複数の楕円扇形状のバッフル９８０と、第１のバッフル９４０と第２のバッフル９８０との間にそれぞれ配置される、第１の複数のシールストリップ（図示せず）と、バッフル９４０の間に配置される、第２の複数のシールストリップ９６０とを含んでもよい。シェルは、その間で第１の流体がシェル内に通過し得る、入口９２８と、出口（図示せず）とを含んでもよい。さらに、複数の管、第１の複数のバッフル９４０、第２の複数のバッフル９８０、第１の複数のシールストリップ、および第２の複数のシールストリップは、シェル９２０内に配置されてもよい。
【0092】
依然として図９を参照すると、上記に議論される熱交換器と同様に、１つ以上の実施形態では、第１の複数のバッフル９４０は、連続的な第１のバッフル９４０がシェル９２０の縦軸９２１に対して法線である線からの角度において位置付けられるように、配置されてもよい。１つ以上の実施形態では、第１の複数のバッフル９４０は、縦軸９２０を中心として結合されてもよく、連続的な第１のバッフル９４０は、螺旋パターンが形成されるように、相互から回転して縦方向にオフセットされてもよい。連続的な第１のバッフル９４０の間の回転オフセットは、１つの第１のバッフル９４０の少なくとも第１の半径方向縁（図示せず）が、縦方向に隣接する第１のバッフル９４０の第２の半径方向縁（図示せず）に重複するようなものであってもよい。さらに、連続的な第１のバッフル９４０の間の重複する第１の半径方向縁および第２の半径方向縁の縦方向オフセットは、それを通して第１の流体流が進行することが可能であり得る、第１の半径方向縁と第２の半径方向縁との間の間隙を生成し得る。さらに、上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、それを中心として第１の複数のバッフル９４０が配置される、縦軸９２１を中心とした３６０°回転あたり等しい数の第１の複数のバッフル９４０が存在し得る。
【0093】
同様に、第２の複数のバッフル９８０は、連続的な第２のバッフル９８０がシェル９２０の縦軸９２１に対して法線である線からの角度において位置付けられるように、配置されてもよい。１つ以上の実施形態では、第２の複数のバッフル９８０は、縦軸９２０を中心として結合されてもよく、連続的な第２のバッフル９８０は、第１の複数のバッフル９４０の螺旋パターンと実質的に同じ螺旋パターンが形成されるように、相互から回転して縦方向にオフセットされてもよい。連続的な第２のバッフル９８０の間の回転オフセットは、１つの第２のバッフル９８０の少なくとも第１の半径方向縁（図示せず）が、縦方向に隣接する第２のバッフル９８０の第２の半径方向縁（図示せず）に重複するようなものであってもよい。さらに、連続的な第２のバッフル９８０の間の重複する第１の半径方向縁および第２の半径方向縁の縦方向オフセットは、第１のバッフル９４０の縦方向オフセットと同一であり得、それを通して第１の流体流が進行することが可能であり得る、第１の半径方向縁と第２の半径方向縁との間の同一の間隙を生成し得る。さらに、上記に議論されるように、１つ以上の実施形態では、それを中心として第２の複数のバッフル９８０が配置される、縦軸９２１を中心とした３６０°回転あたり等しい数の第２の複数のバッフル９８０が存在し得る。加えて、第２の複数のバッフル９８０は、第１のバッフル９２０の連続回転の間の流路が、２つの別個の流路に分離されるように、第１の複数のバッフル９４０から縦方向にオフセットされてもよい。１つ以上の実施形態では、第２の複数のバッフルは、相互から３６０°回転である第１のバッフル９４０の間の距離の半分によって、第１の複数のバッフルから縦方向にオフセットされてもよい。
【0094】
さらに、１つ以上の実施形態では、第１の複数のバッフル９４０および第２の複数のバッフル９８０はそれぞれ、楕円扇形状であり得る。バッフル９４０、９８０はそれぞれ、外側円周方向縁（図示せず）を有してもよく、各外側円周方向縁は、隣接するバッフル９４０、９８０の外側円周方向縁から離間されてもよい。バッフル９４０、９８０はそれぞれ、また、楕円扇形状のバッフル９４０、９８０が、外側円周方向縁、第１の半径方向縁、および第２の半径方向縁によって画定されるように、外側円周方向縁の一方の端部における第１の半径方向縁と、外側円周方向縁の他方の端部における第２の半径方向縁とを含んでもよい。さらに、バッフル９４０、９８０はそれぞれ、相互の反対側にある第１の側面（図示せず）および第２の側面（図示せず）、ならびに第１の側面から第２の側面までバッフル９４０、９８０を通して延在する、複数の離間された孔（図示せず）を有してもよい。１つ以上の実施形態では、各第１のバッフル９４０は、各第１のバッフル９４０の孔が、隣接する第２のバッフル９８０の孔と整合し、複数の軸方向に延在する管のうちの１つの管が、バッフル９４０、９８０内の孔のそれぞれを通して通過し得るように、隣接する第２のバッフル９８０と整合されてもよい。したがって、上記に議論されるように、複数の管は、熱交換器９００の全長に沿って軸方向に延在してもよく、管のそれぞれは、第１の複数のバッフル９４０および第２の複数のバッフル９８０のそれぞれのうちの複数のバッフルによって支持されてもよい。さらに、孔のそれぞれの中に配置される、管のそれぞれの外径の間の距離は、複数の管の全体を横断して一貫性があり得る。
【0095】
さらに、１つ以上の実施形態では、第１の複数のシールストリップがそれぞれ、第１の複数のバッフル９４０のうちの第１のバッフルと、第１の複数のバッフル９４０のうちの第１のバッフルと整合される、第２の複数のバッフル９４０のうちの対応する隣接バッフルとの間に配置されてもよい。換言すると、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、第１の複数のバッフル９４０のうちの１つの第１の側面および第２の側面のうちの１つと、第２の複数のバッフル９８０のうちの１つの対応する第１の側面または第２の側面との間に結合されてもよい。加えて、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、他の実施形態に関して上記に説明されるような熱交換器９００のシェル９２０内に配置されてもよく、第１の複数のシールストリップはそれぞれ、他の実施形態に関して上記に説明されるような第１の複数のシールストリップと実質的に類似する構造を有してもよい。さらに、第２の複数のシールストリップはそれぞれ、バッフル９４０、９８０のうちの１つの第１の半径方向縁が連続バッフル９４０、９８０の第２の半径方向縁と重複する領域内のバッフル９４０、９８０のうちの１つの第１の側面と連続バッフル９４０、９８０の第２の側面との間に形成される間隙内で、第１の複数のバッフル９４０のうちの１つと第１の複数のバッフル９４０のうちの連続バッフルとの間に、かつ第２の複数のバッフル９８０のうちの１つと第２の複数のバッフル９８０のうちの連続バッフルとの間に配置されてもよい。さらに、第２の複数のシールストリップはそれぞれ、他の実施形態に関して上記に説明されるような熱交換器９００のシェル９２０内に配置されてもよく、第２の複数のシールストリップはそれぞれ、他の実施形態に関して上記に説明されるような第２の複数のシールストリップと実質的に類似する構造を有してもよい。
【0096】
本明細書に開示される実施形態はまた、熱交換器を組み立てる方法も対象とする。本方法は、縦軸を有する中心ロッドを提供するステップと、螺旋パターンが複数のバッフルによって形成されるように、中心ロッドの縦軸に対する角度において複数の楕円扇形状のバッフルを中心ロッドに搭載するステップとを含んでもよい。複数のバッフルはそれぞれ、残りの複数のバッフルの外側円周方向縁位置から縦方向に離間される、外側円周方向縁と、遠位半径方向縁から離間される、近位半径方向縁と、遠位側から反対側の近位側と、複数の離間された孔とを含んでもよい。複数の軸方向に延在する管は、複数のバッフルのそれぞれの複数の離間された孔の中に配置されてもよく、複数の軸方向に延在する管は、第２の流体を運搬するように構成される。
【0097】
本方法はさらに、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に、第１の端部および第２の端部を有する、第１の複数のシールストリップを結合するステップ含んでもよい。第１の複数のシールストリップを結合するステップは、第１の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部を複数のバッフルのうちの１つの遠位側に結合するステップと、第１の複数のシールストリップのうちのそれぞれの第２の端部を複数のバッフルのうちの別のものの近位側に結合するステップとを含んでもよい。第１の複数のシールストリップはそれぞれ、複数のバッフルのうちの１つの遠位側および複数のバッフルのうちの他方のものの近位側の両方に直交して、または複数のバッフルのうちの１つの近位側および複数のバッフルのうちの別のものの遠位側に対する直交からの角度においてのいずれかで、配置され、角度は、０°を上回る～最大８０°である。組み立てられた中心ロッド、複数のバッフル、複数の軸方向に延在する管、および第１の複数のシールストリップは、次いで、第１の流体を受容するように構成されるシェル内に配置されてもよい。
【0098】
結合された第１の複数のシールストリップは、内径と、外径とを有する。第１の複数のシールストリップを結合するステップは、複数のバッフルのうちの１つの近位半径方向縁から遠位半径方向縁まで画定される方向に、シェルに対する直交からの角度によって、外径から内径まで結合された第１の複数のシールストリップを角度付けるステップを含んでもよい。
【0099】
第１の複数のシールストリップを結合するステップはさらに、複数の軸方向に延在する管のうちの２つの隣接する管の外径の間の距離に等しい距離によって、複数の軸方向に延在する管のうちの最も近い管の外径から第１の複数のシールストリップのそれぞれの内径を離間させるステップを含んでもよい。第１の複数のシールストリップを結合するステップはまた、複数のバッフルのそれぞれの近位側に結合される複数のシールストリップのそれぞれから、複数のバッフルのそれぞれの遠位側に結合される第１の複数のシールストリップのそれぞれを回転してオフセットするステップを含んでもよい。
【0100】
組立の方法はまた、いくつかの実施形態では、シェルと複数の軸方向に延在する管との間に半径方向に、第１の端部および第２の端部を有する、第２の複数のシールストリップを結合するステップを含んでもよい。第２の複数のシールストリップを結合するステップは、第２の複数のシールストリップのそれぞれの第１の端部を複数のバッフルのうちの１つの遠位側の遠位半径方向縁に結合するステップと、第２の複数のシールストリップのそれぞれの第２の端部を複数のバッフルのうちの別のものの近接側の近位半径方向縁に結合するステップとを含んでもよく、第２の複数のシールストリップはそれぞれ、シェルの縦軸と平行に延在する。
【0101】
シールストリップが、第１の流体の流動の方向に直交するように、複数のバッフルのそれぞれに直交して配置されるシールストリップを有する、本開示の１つ以上の実施形態による、熱交換器は、従来の熱交換器および他の螺旋状バッフル付き熱交換器と比べて、多くの利益を提供する。例えば、バッフルのそれぞれに直交して配置されるシールストリップは、熱交換器の全長にわたって、熱交換器の縦軸と平行に配置されるシールストリップを含む熱交換器よりも低い圧力降下を可能にし得る。さらに、一例として、第１の流体流の方向に直交して、かつ第１の流体流が第２の流体を運搬する複数の管に向かって戻るように指向されるような角度において配置される、シールストリップは、熱交換器の縦軸と平行に配置されるシールストリップよりも少ない第１の流体が、複数の管を迂回することを可能にし得る。さらに、一例として、１つ以上の実施形態では、熱交換器の長さに沿って複数のシールストリップを半径方向にオフセットすることは、局所熱伝達向上をより多数の複数の管に提供することを可能にし得る。加えて、一例として、バッフルの第１および第２の半径方向縁に隣接して配置される第２の複数のシールストリップは、重複するバッフルの周囲で漏出することによって、より少ない第１の流体が螺旋流路から退出することを可能にし得る。したがって、１つ以上の実施形態による、熱交換器は、従来の熱交換器および他の螺旋状バッフル付き熱交換器のものと比較して、より低い製造のコストおよびより低い維持のコストに加えて、熱伝達の向上した効率を可能にし得る。
【0102】
いくつかの驚くべき結果が、本開示の実施形態に関して留意される。第１に、実験は、本明細書に開示されるように配列されない、従来のシールストリップが、熱伝達に直接効果を殆ど及ぼさないことを示している。このように、それらは、それらが追加される熱交換器の効率を有意に改良しない。実際、これらの実験は、従来のシールストリップが、シールストリップを伴わない同一の熱交換器と比較したときに、熱交換器内で有意な圧力降下を引き起こし得ることを示している。圧力降下は、熱交換器内の熱伝達の効率を低減させ得る。従来技術が、流体が管束を迂回しないように防止することによって、任意のシールストリップが熱交換器の性能を改良することを教示するため、本結果は、予想外である。しかしながら、現在の所見は、本明細書の実施形態に従って配列されるシールストリップが熱交換器の性能を改良し得ることを示す。
【0103】
ここで図１０を参照すると、３つの熱交換器、すなわち、（１）シールストリップを伴わない熱交換器（三角）、（２）各バッフル内の個別の貫通孔を通して配置される、交換器の長さに延在する４つの縦方向シールストリップを含む、熱交換器（四角）、および（３）シールストリップが熱交換器を通して流体の螺旋流を促す様式で流動を指向する、角度付きシールストリップを含む、熱交換器（丸）の熱交換器性能が、比較される。底軸上のレイノルズ数、左軸上の圧力降下変換比、および右軸上のペクレ数を含む、実験データが、示される。示されるように、流体流の所与のレイノルズ数に関して、圧力降下変換比およびペクレ数は、本明細書の実施形態に従って配列されるシールストリップに関して改良し、熱伝達への圧力降下の変換のより高い効率を示す。
【0104】
第２に、実験は、流体流を占有するように接続される、すなわち、本明細書に教示されるものと逆に接続される、シールストリップが、熱伝達を有意に低減させ得ることを示している。いくつかの実験では、これらのシールストリップは、シールストリップを伴わない熱交換器に対して６０％も熱伝達を低減させた。これは、任意のタイプのシールが迂回を防止し、それによって、熱伝達を改良することが予期されるため、驚くべきものである。しかしながら、これらの結果は、熱交換器内の熱伝達を改良するために、迂回が防止されなければならないだけではなく、有意な圧力降下も回避されなければならないことを実証する。故に、本明細書に教示されるシールストリップの具体的配列および配向は、改良された熱伝達を達成する際に重要である。
【0105】
第３に、実験は、本明細書に開示されるように接続されるシールストリップが、有意な圧力降下を引き起こすことなく熱伝達を増加させ得ることを示している。これらのシールストリップは、熱交換器を通して流体の螺旋流を促すように接続される。これは、任意のシールが約３０％～５０％の圧力降下不利益を引き起こすことを従来技術が教示するため、予想外である。したがって、本開示の結果は、対応する圧力降下の増加を伴わずに改良された熱伝達を提供するため、従来技術に基づいて予期されたであろうよりも有意に肯定的である。
【0106】
本発明は、限定数の実施形態に関して説明されたが、本開示の利益を有する当業者は、本明細書に開示されるような本発明の範囲から逸脱しない他の実施形態も考案され得ることを理解するであろう。故に、本発明の範囲は、添付の請求項のみによって限定されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】