JP2000121267A - 接続片を備えた熱交換器 - Google Patents

接続片を備えた熱交換器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、比較的簡単でかつコスト的
に有利な構成態様の接続片を使用することにより、非冷
却管の高温の媒体を乱流を伴うことなく複数の冷却管に
分散させることができると同時に、管底部に直接流動が
生じることを回避しながらコンパクトで場所を取らない
構造態様を実現するよう構成された熱交換器を提供する
ことである。 【解決手段】 熱交換器は、非冷却管（２）と複数の冷
却管（４）との間に接続片（３）を備えており、該接続
片（３）は、非冷却管（２）と接続されている円筒状の
入口区画（８）を備えていて、該入口区画（８）は拡径
された端部区画（９）に移行している。端部区画（９）
は、入口区画（８）から延在していて、冷却管（４）に
関して同軸的に配置されている複数の案内通路（１０）
を包有している。案内通路（１０）は、接続片（３）の
入口区画（８）から星状に分岐している。冷却管（４）
は管底部（６）に取り付けられていて、部分円上に配置
されており、案内通路（１０）は前記部分円上に整列し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前文に
従って構成された、非冷却管と複数の冷却管との間に接
続片を備えた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温の非冷却管の端部がフォーク状に外
向きに拡がっていて、断熱が行われるように構成された
熱交換器に使用される接続片は公知（例えば、ＤＥ−Ｐ
Ｓ３９１０６３０号参照）である。この接続片は、例え
ば、沸騰水により冷却される外管のうちの１本だけに高
温ガスを導いている。この原理が確かなものであること
は実証されている。しかし、直径がほぼ非冷却管のそれ
に等しい冷却管を、その直径が大きいため、比較的長く
延設させなければならないことが欠点であると見なされ
ている。このことは、高温のガスを所定の温度に冷却す
るために必要であることから熱力学的な理由に基づいて
明らかである。
【０００３】高温の媒体は非冷却管から直径がより小さ
い複数の冷却管に分配されるので、冷却管の長さを大幅
に短縮し、これにより熱交換器をコスト的により有利に
構成することができる。この構成を実現するために入口
側の高温の媒体が入口チャンバーを使用することにより
複数の冷却管に分散され、該冷却管が共通の管底部で保
持されるよう実施される構造は公知である。
【０００４】二重管が管寄せとして機能する楕円管（Ｏ
ｖａｌｒｏｈｒ）と接続されるよう構成された二重管式
熱交換器はＵＳ−ＰＳ５４６４０５７号より公知であ
る。熱交換器のガス流入側には入口片が設けられてい
て、該入口片にガス供給管と接続される複数のガス通過
部が形成されている。各ガス貫流部は流動方向に広げら
れていて、供給された高温のガスは複数の冷却された冷
却管に分配される。この熱交換器の欠点は、長さ方向に
見た構造体の長さが大きいことと、各冷却管が冷却媒体
を受け取るために専用の被覆管を必要とすることであ
る。その他、入口片の構造態様は費用がかかり、これに
応じて高価なものになる。
【０００５】他の公知の二重管式熱交換器においては、
ズボン・パイプ（ｈｏｓｅｎｒｏｈｒｅｓ）の態様に従
って設計されていて、横断面積を保持しながら２つまた
は３つの分岐管に分岐されている接続片が使用されてい
る。この二重管式熱交換器の欠点は、基本的にはＵＳ−
ＰＳ５４６４０５７号に従って構成されている二重管式
熱交換器のものと同じであることである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的簡単でコスト的に有利な構造態様の接続片を使用する
ことにより非冷却管の高温の媒体を乱流を伴うことなく
複数の冷却管に分散すると同時に、管底部に直接流動が
生じることを回避しながらコンパクトで場所を取らない
構造態様を実現するよう構成された当初に挙げた種類の
熱交換器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の特徴項に規定されている当初に挙げた種
類の熱交換器が本発明に従って提供されたのである。本
発明の有利な実施態様については請求項２より７までを
参照されたい。
【０００８】本発明によれば、できるだけ小さい面上に
案内通路とこれに対応する冷却管を配置することによ
り、案内通路のために好適には円筒状のジャケットをあ
らかじめ用意しておくことが可能である。このことは、
共通の外部ジャケットの中に導き入れることができる冷
却管にも当てはまることである。これにより、熱交換器
のためにコスト的に有利で場所を取らない構造態様を実
現することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図解した添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明す
る。部分的にしか示されていない熱交換器１は、好適に
は沸騰水である冷却媒体を用いて高温のガスを冷却する
ために使用される。高温のガスは好適には、分解炉で製
造されて、短時間のうちに低い温度に冷却しなければな
らない分解ガスである。この高温のガスは、１つまたは
複数の非冷却管２を通って分解炉から流出する。各非冷
却管２は、接続片３を介して熱交換機１と接続されてい
る。
【００１０】熱交換器１は、内径が非冷却管の内径より
小さく寸法ぎめされている複数の冷却管４、例えば、４
本の冷却管４から構成されている。冷却管４は部分円上
に配置されていて、円筒状の外部ジャケット５により取
り囲まれている。冷却管４は、管底部６で溶接されてい
る。冷却媒体を供給する入口チャンバー７は、冷却管４
の長さ方向に管底部６に取り付けられている。入口チャ
ンバー７の外壁は、軸方向に見て一方の側が管底部６と
溶接されているとともに、他方の側が外部ジャケット５
と溶接されている。冷却管４は、熱交換器１の図示され
ていない他方の端部が第２の管底部で保持されていて、
冷却媒体の出口チャンバーにより取り囲まれている。
【００１１】接続片３は円筒状の入口区画８を備えてい
て、該入口区画の内径は非冷却管の内径と同一に寸法ぎ
めされている。入口区画８は、例えば、溶接により非冷
却管２に取り付けられている。接続片３の入口区画８
は、円筒状の端部区画９で拡径されている。
【００１２】接続片３の入口区画８は複数の案内通路１
０に星状に分割されていて、該案内通路１０はそれぞ
れ、冷却管４のひとつに対応している。接続片３の端部
区画９は案内通路１０を取り囲んでいる。案内通路１０
は、冷却管４に関して同軸状に配置されていて、同じ部
分円上で向きぎめされている。冷却管の内径は、案内通
路１０の内径と同じ寸法であるかまたはこれより大きく
寸法ぎめされている。
【００１３】端部区画９は、冷却管４を担持している管
底部６に溶接されている。案内通路１０の正面と冷却管
４との間にはギャップが設けられていおり、このギャッ
プのおかげで熱膨張が生じてもなんらさしつかえない。
【００１４】案内通路１０と接続片３の端部区画９との
間のスペースは断熱材料で充填されている。接続片３
は、耐熱性を有する金属材料から安価にかつ一体物に鋳
造するようにしてもよく、あるいは溶接構造物として製
作してもよい。
【００１５】上述の接続片３を使用すれば、高温のガス
を乱流を伴うことなく冷却管に導くことができる。案内
通路１０と冷却管４の内径と輪郭を相互に調整すること
により、ガスの渦流を取り除くことができ、しかも管底
部６が腐食するおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、接続片を有する熱交換器の下部を長さ
方向に切断した断面図である。
【図２】図２は、接続片を上から目視した平面図であ
る。
【符号の説明】
１ 熱交換器 ２ 非冷却管 ３ 接続片 ４ 冷却管 ５ 外部ジャケット ６ 管底部 ７ 入口チャンバー ８ 入口区画 ９ 端部区画 １０ 案内通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン アール．ブリユーワー アメリカ合衆国、77450 テキサス、カテ ィ プリンス クリーク 20710

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １本の非冷却管（２）と複数の冷却管
    （４）との間に接続片（３）を備えた熱交換器であっ
    て、該接続片（３）が非冷却管（２）と接続された円筒
    状の入口区画（８）を備えていて、該入口区画（８）が
    拡径した端部区画（９）に移行するようにされていると
    ともに、該端部区画（９）が入口区画（８）から延在し
    ている複数の案内通路（１０）を包有していて、該案内
    区画（１０）が冷却管（４）のうちの１本に関して同軸
    的に配置されるよう構成された熱交換器において、案内
    通路（１０）が接続片（３）の入口区画（８）から星状
    に分岐していることと、冷却管（４）が管底部（６）に
    取り付けられていて、１つの部分円上に配置されている
    ことと、案内通路（１０）が同じ部分円上で向きぎめさ
    れていることとを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項２】 冷却管（４）が、円筒状に設計されてい
    る共通の外部ジャケット（５）により取り囲まれてい
    て、該外部ジャケット（５）が管底部（６）と接続され
    ていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
  3. 【請求項３】 接続片（３）の端部区画（９）が、円筒
    状を呈していることを特徴とする請求項１または２記載
    の熱交換器。
  4. 【請求項４】 接続片（３）の端部区画（９）が、冷却
    管（４）を担持している管底部（６）と接続されている
    ことを特徴とする請求項１より３までのうちのいずれか
    １項記載の熱交換器。
  5. 【請求項５】 接続片（３）の端部区画（９）と案内通
    路との間のスペースが、熱の伝達を阻止する物質で充填
    されていることを特徴とする請求項１より４までのうち
    のいずれか１項記載の熱交換器。
  6. 【請求項６】 案内通路（１０）の内径が、非冷却管
    （２）より小さいことを特徴とする請求項１より５まで
    のうちのいずれか１項記載の熱交換器。
  7. 【請求項７】 冷却管（４）の内径が、案内通路（１
    ０）の内径に等しいかあるいははこれより大きいことを
    特徴とする請求項１より６までのうちのいずれか１項記
    載の熱交換器。
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