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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】2023-08-18
(54)【発明の名称】インラインヒーター
(51)【国際特許分類】
F24H 1/16 20220101AFI20230810BHJP
F16L 53/35 20180101ALI20230810BHJP
F28F 1/00 20060101ALI20230810BHJP
F28F 1/02 20060101ALI20230810BHJP
F28F 19/04 20060101ALI20230810BHJP
【ＦＩ】
F24H1/16 A
F16L53/35
F28F1/00 A
F28F1/02
F28F19/04 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023502708
(86)(22)【出願日】2021-07-27
(85)【翻訳文提出日】2023-02-08
(86)【国際出願番号】 US2021043330
(87)【国際公開番号】W WO2022026477
(87)【国際公開日】2022-02-03
(31)【優先権主張番号】63/058,280
(32)【優先日】2020-07-29
(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】523012997
【氏名又は名称】トム リチャーズ、インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】バーンハート、デイヴィッド アール．
(72)【発明者】
【氏名】ベイス、ハワード ジェイ．
(72)【発明者】
【氏名】スミス、デイル エイ．
【テーマコード（参考）】
3H025
3L034
【Ｆターム（参考）】
3H025AA13
3L034BA14
3L034BA18
3L034BB02
(57)【要約】
インラインヒーターは、長手方向軸線に沿って軸線方向に延在し、外面を備える、管状熱拡散器を備える、熱拡散器アセンブリを含む、ヒーターコアを含む。熱拡散器アセンブリは、流体入口および流体出口を含む。少なくとも１つの導管が、流体入口と流体出口との間で熱拡散器の長手方向軸線の周りにらせん状に延在して、流体入口と流体出口を流体接続する流体加熱流路を画定する。熱拡散器アセンブリは、熱拡散器を加熱するための電気式発熱体をさらに備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒーターコアを備えたインラインヒーターであって、前記ヒーターコアは熱拡散器アセンブリを備え、前記熱拡散器アセンブリは、
長手方向軸線に沿って軸線方向に延在し、外面を備える管状熱拡散器であって、前記熱拡散器アセンブリは、流体入口および流体出口を備える、前記管状熱拡散器と、
前記流体入口と前記流体出口との間で前記管状熱拡散器の前記長手方向軸線の周りにらせん状に延在して流体加熱流路を画定し、該流体加熱流路が、前記管状熱拡散器と係合し、前記流体入口と前記流体出口とを流体接続する、少なくとも１つの導管とを備え、
前記熱拡散器アセンブリは、前記管状熱拡散器を加熱するための電気式の発熱体をさらに備える、インラインヒーター。
【請求項2】
前記管状熱拡散器は、前記外面の周りにらせん状に延在する少なくとも１つの熱伝達チャネルを備え、前記少なくとも１つの導管は、前記少なくとも１つの熱伝達チャネル内に設置される、請求項１に記載のインラインヒーター。
【請求項3】
前記少なくとも１つの熱伝達チャネルは、対向する第１および第２の側壁および底壁を備え、前記少なくとも１つの導管は、前記第１および第２の側壁および前記底壁と接触している、請求項１に記載のインラインヒーター。
【請求項4】
前記少なくとも１つの熱伝達チャネルは、前記管状熱拡散器の前記長手方向軸線に沿って変化するらせんピッチを有する、請求項２に記載のインラインヒーター。
【請求項5】
前記少なくとも１つの導管は、複数の導管を含み、前記少なくとも１つの熱伝達チャネルは、複数の熱伝達チャネルを含み、前記複数の導管は、それぞれ前記複数の熱伝達チャネル内に配置され、前記複数の熱伝達チャネルに沿って延在する、請求項３に記載のインラインヒーター。
【請求項6】
前記複数の熱伝達チャネルは、互いに入れ子になっており、前記複数の熱伝達チャネルが、前記管状熱拡散器の前記長手方向軸線の周りに同軸に配置され、互いに軸線方向にずれている、多重らせん構造を画定する、請求項５に記載のインラインヒーター。
【請求項7】
前記複数の熱伝達チャネルは、３つの熱伝達チャネルを含み、前記複数の導管は、前記３つの熱伝達チャネルにそれぞれ設置された３つの導管を含む、請求項６に記載のインラインヒーター。
【請求項8】
前記熱拡散器は、前記管状熱拡散器によって画定される内部空間を備え、前記発熱体は、前記内部空間内に配置される、請求項１に記載のインラインヒーター。
【請求項9】
前記熱拡散器アセンブリが防爆性となるように、前記内部空間の反対側の第１および第２の開放端にそれぞれ接続されてシールする第１および第２のエンドプラグをさらに備える、請求項８に記載のインラインヒーター。
【請求項10】
前記発熱体は、薄膜加熱要素または抵抗発熱体を備え、該薄膜加熱要素または抵抗発熱体は、前記内部空間を画定する前記管状熱拡散器の内面に係合されるか、または内部空間の外部に配置されて前記管状熱拡散器を外部から取り囲む、請求項８に記載のインラインヒーター。
【請求項11】
前記発熱体は、前記内部空間内に配置されて前記管状熱拡散器の前記内面の周りを円周方向に完全に延在する薄膜発熱体を備え、前記熱拡散器アセンブリは、前記薄膜加熱要素を前記管状熱拡散器の前記内面と密接に接触させる、前記内部空間内に配置されたコレットアセンブリをさらに備え、前記コレットアセンブリは、
スプリングロッドと、
選択的に半径方向に拡張可能なコレット本体であって、前記コレット本体を通って前記スプリングロッドが延びる、前記コレット本体と、
前記スプリングロッド上に同軸に配置され、前記コレット本体と係合する、少なくとも２つのコレットリングと、
前記スプリングロッドの周りに同軸に配置されたスプリングと、前記スプリングロッドに螺合可能に係合した調整ナットであって、前記ナットは、前記少なくとも２つのコレットリングを互いに向かって付勢し、前記少なくとも２つのコレットリングが前記コレット本体を半径方向外方に付勢するように前記スプリングを圧縮するために、前記スプリングロッド上で選択的に螺合可能に前進するように適合される、前記スプリングと前記調整ナットと
を備える、請求項１０に記載のインラインヒーター。
【請求項12】
前記薄膜加熱要素から半径方向内向きに配置され、前記薄膜加熱要素と同一の広がりで円周方向に延在する外側ポリマー荷重拡散器と、前記外側ポリマー荷重拡散器から半径方向内向きに配置され、前記薄膜加熱要素と同一の広がりで円周方向に延在する内側金属荷重拡散器とをさらに備え、
前記コレットアセンブリは、前記内側荷重拡散器と係合し、前記内側および外側荷重拡散器を半径方向外方に付勢して、前記薄膜加熱要素を前記管状熱拡散器の前記内面と密接に接触させるように押すようになっている、請求項１１に記載のインラインヒーター。
【請求項13】
前記管状熱拡散器を外側から覆い、チャネル壁と前記少なくとも１つの導管の周囲の前記パージマニホルドとの間にパージ通路が画定されるように前記少なくとも１つの熱伝達チャネルを閉じるパージマニホルドをさらに備える、請求項３に記載のインラインヒーター。
【請求項14】
前記熱拡散器アセンブリは、前記パージ通路と流体連通するパージガス入口およびパージガス出口であって、前記パージガス入口から前記パージガス出口へ前記パージ通路を通してパージガスを選択的にフラッシュするための前記パージガス入口およびパージガス出口を備える、請求項１３に記載のインラインヒーター。
【請求項15】
前記パージマニホルドは、前記パージ通路と流体連通する軸線方向に延在する第１および第２のパージ分配チャネルを含む円筒形本体を備え、前記パージガス入口フィッティングおよび前記パージガス出口フィッティングが、前記第１および第２のパージ分配チャネルと流体連通している、請求項１４に記載のインラインヒーター。
【請求項16】
前記パージマニホルドを外側から覆い、前記第１および第２のパージ分配チャネルを囲む外側ラップをさらに備える、請求項１５に記載のインラインヒーター。
【請求項17】
前記流体入口は、第１のマニホルドフィッティングを含み、前記流体出口は、第２のマニホルドフィッティングを含み、前記第１および第２のマニホルドフィッティングはそれぞれ、複数の導管と流体連通してそれぞれ接続される複数の支持ブロック流路を含む支持ブロックアセンブリを含む、請求項１６に記載のインラインヒーター。
【請求項18】
前記支持ブロックアセンブリは、下部支持ブロックに接続された上部支持ブロックを備え、前記上部および下部支持ブロックは、それらの間に前記複数の導管を捕捉するように接続される、請求項１７に記載のインラインヒーター。
【請求項19】
各々の支持ブロック流路は、前記支持ブロック流路内に配置されたそれぞれの導管を前記支持ブロックアセンブリに対して流体密封するシールを保持するためのシール保持溝を備える、請求項１８に記載のインラインヒーター。
【請求項20】
前記パージマニホルドは、前記第１および第２のマニホルドフィッティングがそれぞれ内部に配置される第１および第２の開口部を備える、請求項１７に記載のインラインヒーター。
【請求項21】
前記第１および第２のマニホルドフィッティングはそれぞれ、前記外側ラップによって係合されるサドルフランジを備える、請求項２０に記載のインラインヒーター。
【請求項22】
前記第１および第２のマニホルドフィッティングはそれぞれ、前記支持ブロック流路のうちの少なくとも１つと連通する１つまたは複数の二次流路を備えるマニホルド部品をさらに備え、前記マニホルド部品は、第１および第２の保持溝を備え、前記支持ブロックは、前記支持ブロックを前記マニホルド部品に動作可能に接続するために、それぞれ前記第１および第２の溝に受け入れられる第１および第２の保持フランジを備える、請求項１８に記載のインラインヒーター。
【請求項23】
前記第１および第２の保持フランジは、それぞれ前記上部支持ブロックおよび前記下部支持ブロック上に設けられる、請求項２２に記載のインラインヒーター。
【請求項24】
液体ヒーター用の熱拡散器アセンブリであって、前記熱拡散器アセンブリは、長手方向軸線に沿って軸線方向に延在し、外面を備える管状熱拡散器と、
前記熱拡散器の前記長手方向軸線の周りにらせん状に延在する少なくとも１つの導管と、
前記少なくとも１つの導管によって流体接続された流体入口および流体出口であって、流体加熱流路が、前記流体入口と前記流体出口との間の前記少なくとも１つの導管によって画定されるようにする、前記流体入口および流体出口と、
前記熱拡散器を加熱する電気式発熱体と、
パージマニホルドであって、前記熱拡散器を外側から覆い、前記少なくとも１つの熱伝達チャネルを閉じて、チャネル壁と前記少なくとも１つの導管の周りの前記パージマニホルドとの間にパージ通路が画定されるようにする、前記パージマニホルドとを備え、
前記熱拡散器は、前記外面の周りにらせん状に延在する少なくとも１つの熱伝達チャネルを備え、前記少なくとも１つの導管は、前記少なくとも１つの熱伝達チャネル内に設置され、
前記少なくとも１つの熱伝達チャネルは、対向する第１および第２の側壁および底壁を含み、前記少なくとも１つの導管は、前記第１および第２の側壁および前記底壁と接触している、熱拡散器アセンブリ。
【請求項25】
前記熱拡散器は、前記発熱体が配置される内部空間を備える管状構造を備える、請求項２４に記載の熱拡散器アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
インラインヒーターはよく知られており、広く商業的に使用されている。
【背景技術】
【0002】
このようなヒーターおよびその使用の例は、特許文献１および特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第９，５６２，７０３号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第２０１９／０３２３７２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１および特許文献２に開示されているようなインラインヒーターの成功にもかかわらず、特定の用途に優れた全体的な性能と利点を提供する新しく改良されたインラインヒーターの必要性が確認されており、これには、改善された加熱効率、防爆性、改善されたフロースルーレート、改善されたパージ機能、および／または入口および出口フィッティングとヒーターアセンブリへのそれらの接続の改善された設計が含まれる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様によれば、インラインヒーターは、長手方向軸線に沿って軸線方向に延在し、外面を備える、管状熱拡散器を備える、熱拡散器アセンブリを含む、ヒーターコアを含む。熱拡散器アセンブリは、流体入口および流体出口を含む。少なくとも１つの導管が、流体入口と流体出口との間で管状熱拡散器の長手方向軸線の周りにらせん状に延在して、前記流体入口と前記流体出口を流体接続する流体加熱流路を画定する。熱拡散器アセンブリは、管状熱拡散器を加熱するための電気式発熱体をさらに備える。
【0006】
本開示の別の一態様によれば、液体ヒーター用の熱拡散器アセンブリは、長手方向軸線に沿って軸線方向に延在し、外面を備える管状の熱拡散器を備える。少なくとも１つの導管が、熱拡散器の長手方向軸線の周りにらせん状に延在する。流体入口および流体出口が設けられ、流体加熱流路が流体入口と流体出口との間の少なくとも１つの導管によって画定されるように、少なくとも１つの導管によって流体接続される。熱拡散器を加熱するために、電気式発熱体が設けられる。熱拡散器は、外面の周りにらせん状に延在する少なくとも１つの熱伝達チャネルを含み、少なくとも１つの導管は、少なくとも１つの熱伝達チャネル内に設置される。少なくとも１つの熱伝達チャネルは、対向する第１および第２の側壁および底壁を含み、少なくとも１つの導管は、第１および第２の側壁および前記底壁と接触している。パージマニホルドは、熱拡散器を外側から覆い、少なくとも１つの熱伝達チャネルを閉じて、チャネル壁と少なくとも１つの導管の周りのパージマニホルドとの間にパージ通路が画定されるようにする。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の一実施形態に従って提供されるインラインヒーターの一例を示す。
【図2】本開示の一実施形態に係るヒーターコアアセンブリの部分分解等角図を提供する。
【図3】本開発の一実施形態に係る熱拡散器アセンブリの部分等角断面図である。
【図4】ヒーターコアアセンブリのパージマニホルド部分の等角図である。
【図5】ヒーターコアアセンブリのパージマニホルドの上面図である。
【図6】ヒーターコアアセンブリのパージマニホルドの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図１は、本発明の一実施形態に従って提供されるインラインヒーター１０を示す。ヒーター１０は、好ましくは、ヒーターコアアセンブリ３０を含むエンクロージャ１２を含むが、エンクロージャ１２は、特定の実施形態では任意選択で省略することができる。エンクロージャ１２は、金属（アルミニウムまたはステンレス鋼他）であってもよいし、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）または別のポリマーなどのポリマーであってもよい。ヒーター１０は、加熱される化学薬品または他の液体の供給を受け入れるプロセス液体入口１４と、ヒーター１０によって加熱される液体を分配するためのプロセス液体出口１６とを含む。ヒーター１０は、ヒーターコアアセンブリ３０の発熱体（複数可）を動作させるために電力源と動作可能に接続するための電力ワイヤーフィッティング１８を含み、エンクロージャ１２内に配置された１つまたは複数のセンサＳＸ（例えば、加熱要素、加熱されている液体、および／またはヒーターコアまたはセンサ（例えば、液体および／またはパージガスの存在または流量または圧力を感知し、そのような感知された状態に関連して変化する信号をそれぞれ出力する、液体流量センサまたは圧力センサ）の他の構成要素または内容物の温度を感知する１つまたは複数の温度センサ）からセンサ出力データを受信する外部制御装置または制御システムと動作可能に接続するためのセンサワイヤーフィッティング２０を含む。
【0009】
エンクロージャ１２は、パージガスをヒーター１０に導入するための少なくとも１つのパージガス入口と、ヒーター１０からパージガスを排出するための少なくとも１つのパージガス出口とをさらに備える。図示の実施形態では、ヒーター１０は、窒素（Ｎ２）または他のパージガスなどのパージガスの供給源と接続するための第１および第２のパージガス入口２２ａ、２４ａを備え、第１および第２のパージガス入口２２ａ、２４ａとそれぞれ流体連通しており、それを通してパージガスがヒーター１０から排出される、第１および第２のパージガス出口２２ｂ、２４ｂを備える。第１のパージガス入口２２ａと第１のパージガス出口２２ｂは、第１のパージガス入口２２ａと第１のパージガス出口２２ｂとの間を流れるパージガスが、エンクロージャ１２からの腐食性、爆発性、さもなければ有害である可能性がある望ましくない残留ガスをフラッシュするように、エンクロージャ１２を通って流れる第１のパージガス流路を通じて流体連通している。同様に、第２のパージガス入口２４ａおよび第２のパージガス出口２４ｂは、第２のパージガス入口２４ａと第２のパージガス出口２４ｂとの間を流れるパージガスが、ヒーターコアからの腐食性、爆発性、さもなければ有害である可能性がある望ましくない残留ガスをフラッシュするように、ヒーターコアアセンブリ３０を通って流れる第２のパージガス流路を通じて流体連通している。
【0010】
ヒーターコアアセンブリ（「ヒーターコア」とも呼ばれる）３０の部分分解斜視図を図２に示す。ヒーターコア３０は、反対側の第１および第２の軸線方向端部３２ａ、３２ｂの間で長手方向軸線ＬＸに沿って延在する一般的に細長い管状構造である熱拡散器アセンブリ３２を備える。本明細書に示されるように、熱拡散器アセンブリ３２は、円形またはその他の形状の内径および円形またはその他の形状の外径を備えることができ、反対側の第１および第２の軸線方向端部３２ａ、３２ｂを通って開放する内部空間３４Ｓを画定する中空コア３４（図２Ａおよび図３も参照）を含む管状熱拡散器本体６０（図３も参照）を備える。あるいはまた、熱拡散器アセンブリ３２は、卵形、多角形、または外部または内部が他の形状である。
【0011】
熱拡散器アセンブリ３２は、熱拡散器アセンブリ３２の反対側の第１および第２の開放端３２ａ、３２ｂにそれぞれねじ込まれるか、または他の方法で接続される、第１および第２のエンドプラグ４０ａ、４０ｂも備える。第１および第２のエンドプラグ４０ａ、４０ｂは、金属または非金属（例えば、ゴム）とすることができる。好ましくは、第２のエンドプラグ４０ｂは完全に中実であり、第２の開放端３２ｂを塞ぎ、一方、第１のエンドプラグ４０ａはそこを通って延在する中央開口部４２を含む（図２Ａも参照）。密封されたジャンクションボックス４４は、密封されたジャンクションボックス４４が熱拡散器アセンブリ３２の内部空間３４Ｓと連通するように、第１のエンドプラグ４０ａの中央開口部４２とねじ込み式またはその他の方法で嵌合する首部４６を含む。密封されたジャンクションボックス４４は、必要に応じて電力および／または制御信号を内部空間３４Ｓに供給し、必要に応じて内部空間３４Ｓからセンサデータおよび／または制御信号を送信するために、ジャンクションボックス４４を通って内部空間３４Ｓに電力導体および／またはデータ導体を通すことを可能にする１つまたは複数の導体通路４４ｐを含む。エンクロージャ１２が提供されるとき、導体通路４４ｐは、そこを通って延在する導電体が、電力ワイヤーフィッティング１８およびセンサワイヤーフィッティング２０と動作可能に接続することを可能にする。したがって、内部空間３４Ｓは、第１および第２のエンドプラグ４０ａ、４０ｂおよびジャンクションボックス４４によって少なくとも実質的に密封され、ヒーターコアアセンブリ３０に防爆性を提供する。
【0012】
熱拡散器アセンブリ３２は、熱拡散器アセンブリ３２を通って延在し、らせん状であり得るおよび／または別の方法で画定され得る流体加熱流路を画定する（図３に関連して以下でさらに説明する）１つまたは複数の管状導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を含む流体加熱流路によって互いに流体連通する第１および第２の流体マニホルドフィッティング５０、５２を含む。一実施形態では、熱拡散器アセンブリに沿って延在し、熱拡散器アセンブリと熱的に係合する加熱流路を提供するために、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの１つまたは複数のポリマー管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、または金属管などの他の管が、第１および第２のマニホルドフィッティング５０、５２の間に延在し、それらを相互流体接続する。第１および第２のマニホルドフィッティング５０、５２は、管状導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の反対側の端部にそれぞれ接続され、したがって、第１および第２のマニホルドフィッティング５０、５２の１つ（本実施例では第１のマニホルドフィッティング５０）は、熱拡散器流体入口５４として機能し、第１および第２のマニホルドフィッティング５０、５２の他方（本実施例では第２のマニホルドフィッティング５０）は、熱拡散器流体出口５６として機能するため、熱拡散器入口５４から加熱流路を介して熱拡散器出口５６に流れる液体は、熱拡散器アセンブリ３２内で加熱される。加熱流路の流れ方向は、マニホルドフィッティング５０、５２がそれぞれ熱拡散器出口および入口５６、５４として機能するように逆にすることができる。エンクロージャ１２が設けられる場合、プロセス液体入口１４は、熱拡散器入口５４と流体連通して接続され、プロセス液体出口１６は、熱拡散器出口５６と流体連通して接続される。
【0013】
図３は、熱拡散器アセンブリ３２の断面図を提供する（図３では、発熱体９０を除いて、内部空間３４Ｓに配置された構成要素および構造は、それらの動作位置において、それらが発熱体９０と軸線方向に整列しているのに対し、互いに対するそれらの半径方向の位置を明らかにするために、漸次かつ軸線方向に右側にシフトされる。図３および図３Ａに示されるように、熱拡散器アセンブリ３２の図示の実施形態は、アルミニウムまたは別の熱伝導性金属または非金属材料から画定された中空円筒管状熱拡散器本体または部材６０を備える。図示の実施形態では円筒形であり、内径を形成する熱拡散器６０の内面６２は、中空の内部空間３４Ｓを画定する。あるいはまた、内面６２は、多角形、楕円形、または他の形状の断面などの非円筒形の断面によって画定され得る。熱拡散器アセンブリ３２の反対側の開放端３２ａ、３２ｂは、熱拡散器本体６０の反対側の開放端６０ａ、６０ｂによってそれぞれ画定される。
【0014】
熱拡散器本体６０の外面６４は、円筒状または他の形状とすることができ、長手方向軸線ＬＸの周りにらせん状に延在する少なくとも１つの熱伝達チャネル６６を含み、少なくとも１つの熱伝達チャネル６６が、長手方向軸線ＬＸに沿って軸線方向に、およびその周りにらせん状に延在するようにする。単一または各々の熱伝達チャネル６６は、熱拡散器６０の外面６４によって画定されるか、さもなければ熱拡散器６０の外面６４に接続される、対向する第１および第２の側壁６８ａ、６８ｂと底壁６８ｃとを備え、それらの間に画定される。図示の例では、熱拡散器６０は、互いに入れ子になった３つのらせんチャネル６６ａ、６６ｂ、６６ｃなどの複数のらせん熱伝達チャネルを備え、長手方向軸線ＬＸの周りに同軸に配置され、互いに対して軸線方向にオフセットまたは平行移動された３つのらせんチャネル６６ａ、６６ｂ、６６ｃを備えた多重らせん（トリプルらせん）構造を画定するようにする。多重らせんチャネル構造６６は、そのように配置された２つ、３つ、またはそれ以上のらせんチャネル６６ａ、６６ｂ、６６ｃを備えることができるか、または単一のらせんチャネル６６を使用することができる。
【0015】
特に図３Ａを参照すると、一緒になって流体加熱流路を画定する第１、第２、および第３の流体ポリマー導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（概して導管「Ｃ」）は、熱拡散器６０の第１、第２、および第３のらせんチャネル６６ａ、６６ｂ、６６ｃ内にそれぞれ設置され、熱が導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３内に、および熱拡散器６０から（特に、らせん状チャネル６６の側壁６８ａ、６８ｂおよび底壁６８ｃから）導管内に運ばれる流体内に伝達されるように、それぞれが熱拡散器６０と熱的に係合するように、それぞれのチャネルの対向する側壁６８ａ、６８ｂおよび底壁６８ｃと接触している。したがって、図示の例では、複数の導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、それぞれ前記複数の熱伝達チャネル６８ａ、６８ｂ、６８ｃ内に配置され、前記複数の熱伝達チャネル６８ａ、６８ｂ、６８ｃに沿って延在する。一実施形態では、導管Ｃは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの耐薬品性ポリマーから画定されるが、他のポリマーを使用することができるか、またはステンレス鋼または他の金属管などの金属管を使用することができる。チャネル６６（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）は外方に開放しており、したがって各々は、底壁６８ｃとは反対側に開いた外端を備えている。チャネル６６またはチャネル６６ａ、６６ｂ、６６ｃのらせんピッチは、長手方向軸線ＬＸに沿って、およびそれらの軸線方向長さ全体に沿って一定とすることができるが、好ましくは、チャネル（複数可）６６のピッチは、長手方向軸線ＬＸにわたって、およびそれらの軸線方向長さにわたって変化し、この変化は、滑らかで連続的な変化、または単一の離散的な変化であり得る。一例では、以下により詳細に説明するように、（チャネル（複数可）６６および導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が発熱体９０を取り囲み、導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３への熱伝達を改善する）熱拡散器本体６０の中央領域に対して、第１のピッチが使用され、第２のより大きなピッチが、チャネル（複数可）６６の軸線方向両端付近の熱拡散器本体６０の軸線方向両端に隣接して使用され、各々のチャネル６６の両端は、管状導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と第１および第２のマニホルドフィッティング５０、５２との嵌合を容易にするために、軸ＬＸの周りの部分的または完全な回転のためのゼロの軸線方向ピッチで純粋に円周方向に延在することができる。
【0016】
パージマニホルド７０（それ自体は図４に示されている）は、熱拡散器６０を外側から覆い、チャネル６６の開いた外端を閉じ、好ましくはまた、導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を圧縮して側壁６８ａ、６８ｂおよび底壁６８ｃと密接に接触させる。パージ通路７２（図３Ａ）は、導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３とチャネル壁６８ａ、６８ｂ、６９ｃとパージマニホルド７０の間に画定され、これらの通路７２は、導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびチャネル６６に沿って、らせん状に同一の広がりで延在する。これらのパージ通路７４は、導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の壁を通って外方に突き抜ける蒸気およびその他の残留化合物を収集し、パージ通路７４は、窒素または別のパージガスでフラッシュされ、そこから化学薬品の蒸気をフラッシュする。
【0017】
図示の実施形態では、図４に示すように、パージマニホルド７０は、内部に画定された第１および第２の軸線方向に延在するパージ分配チャネル７８ａ、７８ｂを含み、それぞれがその長さに沿って延在する開放したスリットを含む円筒形のアルミニウム本体７６を備えることができる。したがって、パージ分配チャネル７８ａ、７８ｂは、パージ分配チャネル７８ａ、７８ｂ内に画定されたスリットを介してらせんチャネル６６のパージ通路７４と流体連通している。パージマニホルド７０は、第１のパージ分配チャネル７８ａと交差して流体連通するパージガス入口オリフィス８０ａを含み、第２のパージ分配チャネル７８ｂと交差して流体連通するパージガス出口オリフィス８０ｂを含む。パージガス入口および出口フィッティング８２ａ、８２ｂは、パージガス入口および出口オリフィス８０ａ、８０ｂにそれぞれ挿入され、熱拡散器６０にねじ込まれるか、または他の方法で熱拡散器６０に接続される。パージガスフィッティング８２ａ、８２ｂは、パージガス入口および出口オリフィス８０ａ、８０ｂならびに分配チャネル７８ａ、７８ｂと流体連通する半径方向流路または他の流路を含む。このように、入口フィッティング８２ａを介してパージガス入口オリフィス８０ａに導入された加圧パージガスは、第１のパージ分配チャネル７８ａを通って移動し、熱拡散器６０のパージ通路７４に入り、それを通過して、第２のパージ分配チャネル７８ｂに外方から入り、次いでパージガス出口オリフィス８０ｂに到達し、ここでパージガスは出口フィッティング８２ｂを通って排出される。パージマニホルド７０は、好ましくは、ＰＴＦＥ被覆、金属被覆、および／またはパージ分配チャネル７８ａ，７８ｂを被覆して、それらが説明したようにパージガスを受け取り、送ることができるようにパージ分配チャネル７８ａ，７８ｂを包囲する他の任意の材料層（複数可）などの外側ラップ８４によって外部から覆われる。提供される場合、エンクロージャ１２は外側ラップ８４を覆い、第２のパージガス入口２４ａおよび第２のパージガス出口２４ｂは、パージガス入口および出口フィッティング８２ａ、８２ｂにそれぞれ流体接続される。排出されたパージガスの内容物は、ヒーター１０の健全性を評価するために監視および試験することができる。例えば、排出されたパージガスが選択された濃度を超える化学物質の蒸気を含む場合、それは導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の劣化または漏れ、および／または導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のうちの１つとマニホルドフィッティング５０、５２のうちの１つとの間の緩い接続を示している可能性があり、ヒーター１０を修理または交換する必要性を示すことができる。
【0018】
熱拡散器アセンブリ３２は、熱拡散器６０に接続され、熱拡散器６０が、１つまたは複数の導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３内を流れる液体を加熱するように、熱拡散器６０を加熱するために熱拡散器６０と熱的に係合または熱結合された少なくとも１つの電気発熱体９０を備える。図示の実施形態では、発熱体９０は、内部空間３４Ｓ内に配置され、熱拡散器６０を加熱するために、好ましくは熱拡散器の内面／内径に密接して接触し、熱拡散器の内面／内径の周りに完全に円周方向に、かつ少なくとも熱拡散器６０の実質的な大部分に沿って軸線方向に延在することができる薄膜加熱要素を備える。追加的または代替的に、パージマニホルド層７０を外部から取り囲み、および／または外側ラップ層８４または内部空間３４Ｓの外側の他の場所を外部から取り囲み、熱拡散器６０と熱的に係合／結合され、熱拡散器６０とを加熱するように適合されるように、熱拡散器６０を外部から取り囲み熱拡散器６０に接続されるなど、薄膜加熱要素９０などの加熱要素、または抵抗加熱コイルなどの任意の他の適切な加熱装置が、空間３４Ｓに対して外側に設置および配置され得る。本明細書に示されるように、発熱体９０のみが空間３４Ｓ内に設けられる場合、空間３４Ｓは第１および第２のエンドプラグ４０ａ、４０ｂによってその両端が密封されるので、ヒーター１０／熱拡散器アセンブリ３２は防爆性を提供する。
【0019】
熱拡散器アセンブリ３２は、発熱体９０から半径方向内向きに配置され、発熱体９０と同一の広がりで軸線方向に円周方向に延在する、コンプライアントなＰＴＦＥ外側荷重拡散器９４をさらに備え、ＰＴＦＥ荷重拡散器９４から半径方向内向きに配置され、発熱体９０および外側荷重拡散器９４と同一の広がりで軸線方向および円周方向に延在する、半剛性のアルミニウム、ステンレス鋼、または他の金属製の内側荷重拡散器９６も備える。外側および内側の荷重拡散器９４、９６は、発熱体９０を半径方向外向きに熱拡散器６０と接触させて継続的に付勢して維持し、加熱要素９０から熱拡散器６０への効率的な熱伝達を確実にする。薄膜加熱要素９０は、ＰＴＦＥ含浸ガラス繊維などの基板の複数の層を含むことができ、基板の層間に延在する１つまたは複数の導電性加熱トレースを含む。図２Ａに示す一例では、加熱要素９０は、荷重拡散器９４、９６によって係合されないように加熱要素９０から外方に突出する加熱要素９０のパッド９０ｐ上に配置された電気接続ＴＥをそれぞれが含む３つの加熱トレースＴを含む３相加熱要素を備える。１つまたは複数の熱電対ＴＣは、パッド９０ｐ上またはそれに隣接して配置することができ、加熱トレースＴの過熱状態を感知するために、加熱トレース電気接続ＴＥのうちの１つまたは複数上またはそれに隣接して配置することができる。各々の熱電対ＴＣは、センサワイヤーフィッティング２０を介して制御システムまたは装置に動作可能に接続され得るため、冷却を可能にするために少なくとも一定期間加熱要素９０を非活性化することができる。
【0020】
また、コレットアセンブリ１００は、空間３４Ｓ内で同軸に延在する。コレットアセンブリは、コレット本体１０４が選択的に半径方向に拡張可能であり、荷重拡散器９４、９６を半径方向外方に付勢するように、複数の軸線方向に延在するスロットまたは他の開口部を含むアルミニウムまたは別の金属から画定された管状コレット本体１０４を通って延在するスプリングロッド１０２を含む。より具体的には、コレットアセンブリ１００は、管状コレット本体１０４と係合し、スプリングロッド１０２上に同軸に配置されてそれと係合する２つ以上のコレットスリーブまたはリング１０６を含む。コレットリング１０６は、コレット本体１０４と係合する先細りの外面を含む。スプリング１０８もスプリングロッド１０２の周りに同軸に配置され、調整ナット１１０がスプリングロッド１０２にねじ込まれ、コレットリング１０６のうちの１つと係合する。ナット１１０がスプリングロッド１０２上に進められると、スプリング１０８が部分的に圧縮され、コレットリング１０６のうちの少なくとも２つが互いに向かって付勢され、加熱要素９０が加圧されて熱拡散器６０と密接に接触して保持されることを確実にするために、それぞれの先細りの外面がコレット本体１０４を半径方向外方に付勢して内側荷重拡散器９６としっかりと当接するようにする。軸線方向に離間した複数のコレットリング１０６を使用することにより、コレット本体１０４（したがって加熱要素９０）への半径方向の荷重が、確実にその軸線方向の長さに沿って均一になる。スプリング１０８は、コレットアセンブリ１００の熱膨張・収縮に対応して、使用中に熱拡散器アセンブリ３２の温度が変化しても、コレットアセンブリ１００によって提供される半径方向外向きの力が確実に維持されるようにする。
【0021】
第１および第２のマニホルドフィッティング５０、５２は、図５～図７を参照してさらに詳細に説明される。図示の実施形態では、第１および第２のマニホルドフィッティング５０、５２は同一である（が、そうである必要はない）ので、第１のマニホルドフィッティング５０のみが図５～図７に示されている。マニホルドフィッティング５２は、それに接続されたマニホルドパイプ１２２を含むポリマーマニホルド部品１２０を備える。マニホルド部品１２０およびマニホルドパイプ１２２は、一体構造として共に画定することができるか、またはマニホルドパイプは、マニホルド部品に接続することができる。いずれの場合も、マニホルド部品１２０および／またはパイプ１２２は、ＰＴＦＥなどのポリマーから、またはステンレス鋼、アルミニウム、または別の金属から画定することができ、それらは同じ材料で作られる必要はない。支持ブロックアセンブリ１３０は、アルミニウムまたは別の金属から作ることができ、マニホルド部品１２０に接続され、上部支持ブロック１３２および下部支持ブロック１３４を含み、それぞれ、好ましくはアルミニウム、ステンレス鋼または別の金属から作られるが、代替的にいずれかをＰＴＦＥまたは別のポリマーで作ることができる。支持ブロックアセンブリ１３０は、導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３がマニホルド部品１２０と流体連通するように、液体導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３をマニホルド部品１２０と動作可能に接続する。特に、マニホルド部品１２０は、マニホルドパイプ１２２の内部流路１２６と流体連通する内部一次流路１２４を備える。マニホルド部品１２０は、それぞれが一次流路１２４と連通し、それぞれが少なくとも１つの（好ましくは、それぞれの）支持ブロック流路１３６（１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ）と連通する１つまたは複数の二次流路１２８も備える。複数の支持ブロック流路１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃは、導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のそれぞれの開放端を受け入れて保持し、それらと流体連通するように適合される。一実施形態では、図７に示すように、上部および下部支持ブロック１３２、１４３は、導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれの支持ブロック流路内に配置され得るように選択的に分離され、その後、上部および下部支持ブロック１３２、１４３が接続されて、支持ブロック流路１３６内で導管の端部を密封して捕捉する。支持ブロックアセンブリ１３０は、導管Ｃ１～Ｃ３を支持ブロックアセンブリ１３０に流体密封して、加熱されている液体の漏れを防止する、例えばＯリングシールなどのシールを動作可能に保持するために、支持ブロック流路１３６の各々に配置された１つまたは複数のシール保持溝１３０ｇを含む。必須ではないが、１つの好ましい実施形態では、らせんチャネル６６ａ、６６ｂ、６６ｃおよび導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の数は、支持ブロック流路１３６（１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ）の数に対応し、好ましくは、マニホルドピース１２０の二次流路１２８の数にも対応する。上部および下部支持ブロック１３２、１３４は、手帰結具または上部および下部支持ブロック１３２、１３４にそれぞれ設けられた相互嵌合構成要素などの任意の他の適切な接続構造を使用して共に接続することができる。本明細書に示されるように、支持ブロック１３２、１３４の一方は、複数のねじ穴１３８ａを含み、他方の支持ブロック１３２、１３４は、ねじが整列した穴１３８ａ、１３８ｂにそれぞれ取り付けられて上部および下部支持ブロックを互いにしっかりと固定できるように、ねじ穴１３８ａと位置合わせされる非ねじ穴１３８ｂを含む。
【0022】
支持ブロックアセンブリ１３０は、任意の適切な接続を使用してマニホルド部品１２０に動作可能に接続することができる。本明細書に示される本実施形態では、マニホルド部品１２０は、第１および第２の保持溝１４０ａ、１４０ｂを備え、支持ブロックアセンブリは、第１および第２の保持溝１４０ａ、１４０ｂにそれぞれ選択的に受け入れられるように適合された第１および第２の保持フランジ１４２ａ、１４２ｂを備える。本実施形態では、第１および第２の保持フランジ１４２ａ、１４２ｂは、図７に示すように、上部および下部支持ブロックが分離されたときに互いに離間できるように、そして、上部および下部支持ブロック１３２、１４３が共に接続されたときに、それらが図５および図６に示される動作位置に移動され、保持することができるように、上部および下部支持ブロック１３２、１３４にそれぞれ設けられる。これにより、上部および下部支持ブロック１３２、１４３が共に接続されたときに、マニホルド部品１２０が支持ブロックアセンブリに捕捉されるように、上部および下部支持ブロック１３２、１４３が切り離されたときに、第１および第２の保持フランジ１４２ａ、１４２ｂを保持溝１４０ａ、１４０ｂにそれぞれ挿入して取り付けることができる。
【0023】
パージマニホルド７０（図４）は、熱拡散器の下にあるらせんチャネル６６および導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３へのアクセスを提供する第１および第２のマニホルド設置開口部７２ｍ１、７２ｍ２を備える。第１および第２のマニホルド設置開口部７２ｍ１、７２ｍ２は、導管Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が上記のように支持ブロック流路１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃに流体接続されることができる（らせんチャネル６６および／または他の熱拡散器６０が、マニホルド設置開口部７２ｍ１、７２ｍ２を介して支持ブロックアセンブリ１３０の一部を受け入れるようにノッチを付けるか、または別の方法で構成することができる）ように、支持ブロック流路１３６がそれぞれのらせんチャネル６６ａ、６６ｂ、６６ｃにそれぞれ隣接して連通するように、それらを通してそれぞれのマニホルドフィッティング５０、５２の支持ブロックアセンブリ１３０の一部（具体的には、下部支持ブロック１３４の一部）を受け入れるように適合されている。支持ブロックアセンブリ１３０は、その周囲に完全に延在する突出サドルフランジ１４６を含む。サドルフランジ１４６は、図７に示すように下部支持ブロック１３４と一体に形成することができる。サドルフランジ１４６は、熱拡散器６０およびパージマニホルド７０の円筒形または他の外形に倣う。サドルフランジ１４６によって圧縮されるように、サドルフランジ１４６とパージマニホルド７０の外面との間にガスケットを配置することができる。外側ラップ８４は、サドルフランジ１４６を少なくとも部分的に覆って、第１および第２のマニホルド取り付け窓７２ｍ１、７２ｍ２内に第１および第２のマニホルドフィッティング５０、５２を保持することができる、および／または支持ブロックアセンブリ１３０を熱拡散器６０または熱拡散器アセンブリ３２の別の部分に固定することによって、マニホルドフィッティング５０、５２をそれらの動作位置に固定するために締結具を使用することができる。
【0024】
本開示は、多くの実施形態を参照して説明されてきた。前述の開示を読んで理解すれば、他の人は修正および変更を思いつくであろう。以下の特許請求の範囲は、特許請求の範囲の有効性を維持しながら、可能な限り完全にそのような修正および変更をすべて含むものとして解釈されることが意図されている。
【図1】
【図2】
【図2A】
【図3】
【図3A】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】