JP2000266494A - 多管式熱交換器 - Google Patents

多管式熱交換器

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JP2000266494A
JP2000266494A JP11072074A JP7207499A JP2000266494A JP 2000266494 A JP2000266494 A JP 2000266494A JP 11072074 A JP11072074 A JP 11072074A JP 7207499 A JP7207499 A JP 7207499A JP 2000266494 A JP2000266494 A JP 2000266494A
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郁夫 渡辺
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】流体の漏れがあっても流体の混合と品質の劣化
や爆発の危険を防止できる多管式熱交換器。 【解決手段】胴管１内部に一次熱媒体を流通させる伝熱
管６群が固着配列され、胴管の両端部に端部キャップ３
を固着し、さらに胴管の外周部に二次熱媒体の流入口及
び流出口を備えた多管式熱交換器において、胴管と端部
キャップを区画する仕切部材を胴管の端部に固着された
仕切壁と端部キャップの端部に固着されたチューブシー
ト５とに分割するとともに、仕切壁とチューブシートと
の間に間隔をおき、かつ仕切壁に固着されて延長する伝
熱管の外端部をチューブシートに固着して構成し、仕切
壁とチューブシートの間に亘って伝熱管の外周面又は内
周面にカラーを介在してなり、又カラーにはリーク検出
用の孔が穿設されていることを特徴とする。更に仕切壁
とチューブシートの間に亘って伝熱管の内周面に補強用
のカラー又は支持部材を内装、固定した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に化学薬品工
業、飲食工業、染料工業やバイオ工業などの熱交換やス
チームあるいは高温水による地下水や温泉水などの昇
温、加熱用、またはオイルクーラー、ＥＧＲクーラーな
どの冷却用として多用される多管式熱交換器に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来の多管式熱交換器としては、図９に
その一例を示すごとく、左右の両側に一次熱媒体用の流
入口１４ａと流出口１４ｂとを備えた端部キャップ１４
と、別途二次熱媒体用の流入口１６ａと１６ｂとを有す
るヘッド部材（ハブ）１６とを該ヘッド部材１６と別体
または一体の仕切部材１５により区画して胴管１１を連
設固定し、その胴体１１内部には多数の管体１２によっ
て構成された伝熱管群が前記両側の仕切部材１５に設け
た組付け孔部に拡管またはろう付けなどにより固着配列
され、ヘッド部材１６に設けた二次熱媒体用の流入口１
６ａ、流出口１６ｂにニップル１８を螺着してゴムホー
ス等の枝管１７を接続し、この枝管より導入される二次
熱媒体と、伝熱管群を流れる一次熱媒体とを熱交換させ
る構造となっているものが知られている（実公昭５７−
３０９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記した従
来の多管式熱交換器では、仕切部材１５の組付け孔部へ
の管体１２の固着に際して、該管体１２を拡管して前記
組付け孔部の内周壁へ圧接する方式やろう付けする方式
を採用しているために、前者の場合は振動などによって
固着部分に緩みを生じたり、後者の場合にはろう材が腐
食して管体１２の外表面や前記組付け孔部の内周壁が腐
食する事態が発生することがあった。さらに両者とも管
体１２の組付け時の残留応力や使用時の熱応力によって
管体１２と組付け孔部との固着が不十分となることがあ
った。このような状態が生ずると前記固着部分より内部
を流れる流体の漏れが発生し、これにより端部キャップ
１４の流入口１４ａより流入する一次熱媒体と胴管１１
内の二次熱媒体の２つの流体が混合して製品の品質の低
下や、両流体の種類によっては最悪の場合には前記混合
による爆発の危険性もあった。
【０００４】本発明は、このような従来技術の欠点を解
消するためになされたもので、仮に前記した漏れがあっ
ても内部を流れる２つの流体の混合を防止して品質の劣
化や爆発の危険を防ぐことができる多管式熱交換器を提
供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る多管式熱交換器置は、胴管内部に一次熱媒
体を流通させる伝熱管群が固着配列され、該胴管の両端
部に端部キャップを固着し、さらに前記胴管の外周部に
二次熱媒体の流入口および流出口を備えた多管式熱交換
器において、前記胴管と端部キャップを区画する仕切部
材を該胴管の端部に固着された仕切壁と端部キャップの
端部に固着されたチューブシートとに分割するととも
に、前記仕切壁とチューブシートとの間に間隔をおき、
かつ前記仕切壁に固着されて延長する伝熱管の外端部を
前記チューブシートに固着して構成したことを特徴とす
るものであり、前記仕切壁とチューブシートの間に亘っ
て前記伝熱管の外周面または内周面にカラーを介在して
なり、また前記カラーにはリーク検出用の孔が穿設され
ていることを特徴とする。さらに本発明では前記仕切壁
とチューブシートの間に亘って前記伝熱管の内周面に補
強用のカラーまたは支持部材を内装、固定したことを特
徴とする。
【０００６】このように本発明によれば、胴管と端部キ
ャップを区画する仕切部材を該胴管の端部に固着された
仕切壁と端部キャップの端部に固着されたチューブシー
トとに分割して、両者の間に一定の間隔を設けたので、
前記伝熱管と仕切壁の組付け孔との間の固着部分あるい
は該伝熱管とチューブシートの組付け孔との固着部分よ
り仮に流体の漏れが発生してもこれを外部に排出するの
で内部を流れる２つの流体の混合を防止して品質の劣化
や爆発の危険を防ぐことができるのである。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る多管式熱交換
器の全体構成の一部破断した側面図、図２は本発明の一
実施例の要部の一部拡大縦断面図、図３は本発明の他の
実施例を示す要部の一部拡大縦断面図、図４は更に他の
実施例の半截図、図５はさらに別の実施例の半截図、図
６はさらに他の実施例を示す半截図、図７はさらに別の
実施例を示す図で、（ａ）は一部拡大縦断面図、（ｂ）
は（ａ）の正面図、図８はさらに別の実施例の正面図で
あり、１は胴管（シェル）、２はヘッド部材、２ａは二
次熱媒体流入口、２ｂは同流出口、３は端部キャップ、
３ａは一次熱媒体流入口、３ｂは同流出口、４はヘッド
部材と一体または別体の仕切壁、５はチューブシート、
６は伝熱管、７はカラー、８は二次媒体流入口２ａや流
出口２ｂに螺着されたニップル、８ａは二次熱媒体供給
用枝管、８ｂは同排出用枝管である。
【０００８】すなわち、本発明に係る多管式熱交換器
は、胴管１の両端部付近にヘッド部材２を溶接またはろ
う付けなどにより接合し、かつ該ヘッド部材２と一体ま
たは別体（図示せず）の仕切壁４に伝熱管６のための組
付け孔４−１を複数穿設する。一方端部キャップ３の一
次熱媒体流入口３ａあるいは流出口３ｂと相対する側の
端部には前記仕切壁４と軸方向に間隔ｌをおいてチュー
ブシート５を設けて該チューブシート５にも前記伝熱管
６のための組付け孔５−１を複数穿設する。
【０００９】そして前記伝熱管６の端部付近を仕切壁４
の組付け孔４−１およびチューブシート５の組付け孔５
−１を挿通させ、かつ仕切壁４とチューブシート５の間
に間隔ｌを隔てて前記伝熱管６と各組付け孔４−１、５
−１とをそれぞれ拡管加工、溶接またはろう付けなどに
より接合することによって伝熱管群を構成して多管式熱
交換器が構成される。
【００１０】端部キャップ３とチューブシート５とは図
２のようにガスケット８を介してボルト９により固着す
ることもできるし、また図３のように溶接やろう付けに
より接合して固着することもできる。
【００１１】なお本発明では端部キャップ３を保持、固
定するのが伝熱管群となるために伝熱管６が厚肉であっ
たり剛性が高い材質からなる場合は、特に機械的強度に
問題はないが、薄肉の伝熱管などのように伝熱管自体に
十分な機械的強度が得られない場合は、図２のように伝
熱管６の端部付近の外周面側に補強用のカラー７を外嵌
し、該カラー７と伝熱管６とを溶接やろう付けにより接
合するとともに、該カラー７を仕切壁４の組付け孔４−
１とチューブシート５の組付け孔５−１にそれぞれ接合
して構成することができる。この際には該カラー７のほ
ぼ中間部にリーク検出用の孔７−１を穿設しておくと伝
熱管６の外周面に沿って漏れが発生した場合にも、この
漏れた流体を該孔７−１から外部に排出することがで
き、また必要に応じて前記孔７−１より漏れる流体をセ
ンサによって検知するよう構成することもできる。本発
明に係る多管式熱交換器おけるその他の構成は前記した
従来の技術と同様なので、ここでは詳細な説明は省略す
る。
【００１２】上記したような補強用のカラー７は図３の
ようにその端部を径方向の外方へ屈曲してフランジ部７
−２を成形すると、該カラーの位置決めが容易となり作
業性が向上する。なお図３ではチューブシート５にフラ
ンジ部７−２を当接して位置決めする構成を示したが、
該フランジ部７−２を仕切壁４に当接して位置決めする
ようにカラー７の反対側にフランジ部を設けてもよい。
【００１３】図４はさらに別の実施例に係るカラー７を
示すものであり、この実施例ではカラー７はチューブシ
ート５と仕切壁４との間の間隔に等しい長さを有し、し
たがってこのカラー７はその両端面がチューブシート５
と仕切壁４に当接した状態でろう付けされるものであ
る。
【００１４】さらに図５の実施例によれば補強用カラー
７のほぼ中間部に径方向で外方に膨出する拡径部７−３
を設け、該拡径部７−３に前記リーク検出用の孔７−１
を穿設したものである。この実施例ではリーク検出用孔
７−１が径方向で外方に位置するために仕切壁４やチュ
ーブシート５とカラー７をろう付けしてもろう材により
該孔７−１が閉鎖されることがないので好ましい。なお
図５において７−４はカラー７の端部に設けられた径方
向で内方に屈曲されたフランジ部であって、前記のフラ
ンジ部７−２と同様に位置決め作用を行うために設けら
れたものである。
【００１５】以上述べた実施例においては補強用のカラ
ー７を伝熱管６の端部付近の外周面に外嵌した例を説明
したが、カラー７は伝熱管６の端部付近の内周面に内嵌
するように構成してもよく、その例を図６に基づいて説
明する。図６では伝熱管６の内周面にカラー７を内嵌し
て伝熱管６を内部から補強したものであり、前記カラー
７は仕切壁４とチューブシート５との間の間隔より長い
寸法を有するもので、前記仕切壁４の組付け孔４−１と
チューブシート５の組付け孔５−１と伝熱管６との固着
部分を内部から補強するものである。
【００１６】なお伝熱管６の内周面側を一層強固に補強
するためにはカラー７に替えて図７のような板材を十文
字となるよう組合わせた支持部材７′を設けたり、ある
いは図８のように２つの弯曲板を組合わせた支持部材
７″を伝熱管６の内周面の端部付近にろう付けして固定
することもできる。
【００１７】なお上記した実施例では説明の簡略上は胴
管１の一方の端部側について行ったが、本発明は胴管１
の両側を上記した構成とするものであり、また上記した
実施例は一般的な多管式熱交換器について説明したが、
伝熱管内にＥＧＲガスを流して胴管内に流れるエンジン
冷却水や冷却風により該ＥＧＲガスを冷却するいわゆる
ＥＧＲクーラーにも適用可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、仮に伝
熱管と仕切壁の組付け孔との間の固着部分あるいは該伝
熱管とチューブシートの組付け孔との固着部分より流体
の漏れがあってもこれを外部に排出するので内部を流れ
る２つの流体の混合を防止して品質の劣化や爆発の危険
を防ぐことができる多管式熱交換器を提供することがで
きるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多管式熱交換器の全体構成の一部
破断した側面図である。
【図２】本発明の一実施例の要部の一部拡大縦断面図で
ある。
【図３】本発明の他の実施例を示す一部拡大縦断面図で
ある。
【図４】本発明のさらに他の実施例の半截図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例の半截図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例の半截図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例を示す図で、（ａ）
は一部拡大縦断面図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施例の正面図である。
【図９】従来の多管式熱交換器の全体構成の一部破断し
た側面図である。
【符号の説明】
１ 胴管（シェル） ２ ヘッド部材 ２ａ 二次熱媒体流入口 ２ｂ 二次熱媒体流出口 ３ 端部キャップ ３ａ 一次熱媒体流入口 ３ｂ 一次熱媒体流出口 ４ 仕切壁 ４−１、５−１ 組付け孔 ５ チューブシート ６ 伝熱管 ７ カラー ７−１ リーク検出用孔 ７−２、７−４ フランジ部 ７−３ 拡径部 ７′、７″ 支持部材 ８ ニップル ８ａ 二次熱媒体供給用枝管 ８ｂ は二次熱媒体排出用枝管 ９ ガスケット １０ ボルト ｌ 間隔
【手続補正書】
【提出日】平成１１年４月２１日（１９９９．４．２
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月９日（２０００．３．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 胴管内部に一次熱媒体を流通させる伝熱
    管群が固着配列され、該胴管の両端部に端部キャップを
    固着し、さらに前記胴管の外周部に二次熱媒体の流入口
    および流出口を備えた多管式熱交換器において、前記胴
    管と端部キャップを区画する仕切部材を該胴管の端部に
    固着された仕切壁と端部キャップの端部に固着されたチ
    ューブシートとに分割するとともに、前記仕切壁とチュ
    ーブシートとの間に間隔をおき、かつ前記仕切壁に固着
    されて延長する伝熱管の外端部を前記チューブシートに
    固着して構成したことを特徴とする多管式熱交換器。
  2. 【請求項２】 前記仕切壁とチューブシートの間に亘っ
    て前記伝熱管の外周面または内周面にカラーを介在して
    なることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。
  3. 【請求項３】 前記カラーにはリーク検出用の孔が穿設
    されていることを特徴とする請求項１または２記載の多
    管式熱交換器。
  4. 【請求項４】 前記仕切壁とチューブシートの間に亘っ
    て前記伝熱管の内周面に補強用のカラーまたは支持部材
    を内装、固定したことを特徴とする請求項１記載の多管
    式熱交換器。
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