JP2001012876A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JP2001012876A JP2001012876A JP11186445A JP18644599A JP2001012876A JP 2001012876 A JP2001012876 A JP 2001012876A JP 11186445 A JP11186445 A JP 11186445A JP 18644599 A JP18644599 A JP 18644599A JP 2001012876 A JP2001012876 A JP 2001012876A
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- tube
- heat exchanger
- fluid
- plate
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 シェル＆チューブ型の熱交換器であって、軸
方向長さが短くコンパクトで且つ冷却性能の良いものの
提供。 【解決手段】 シェルとなる円形筒状のケーシング１の
両端開口を第１チューブプレート２，第２チューブプレ
ート３により閉塞すると共に、並列された多数のチュー
ブ４の両端部を第１チューブプレート２，第２チューブ
プレート３に貫通する。そして第１チューブプレート２
の周縁部に第１タンク部７ａを形成し、第２チューブプ
レート３の中心部に第２タンク部９ａを形成する。そし
てケーシング１内に第１流体16を流通させ、各チューブ
４内に第２流体17を流通させて、その第２流体17が各チ
ューブ４内を折り返し曲折し、その流路断面が略Ｓ型蛇
行状に形成される。
方向長さが短くコンパクトで且つ冷却性能の良いものの
提供。 【解決手段】 シェルとなる円形筒状のケーシング１の
両端開口を第１チューブプレート２，第２チューブプレ
ート３により閉塞すると共に、並列された多数のチュー
ブ４の両端部を第１チューブプレート２，第２チューブ
プレート３に貫通する。そして第１チューブプレート２
の周縁部に第１タンク部７ａを形成し、第２チューブプ
レート３の中心部に第２タンク部９ａを形成する。そし
てケーシング１内に第１流体16を流通させ、各チューブ
４内に第２流体17を流通させて、その第２流体17が各チ
ューブ４内を折り返し曲折し、その流路断面が略Ｓ型蛇
行状に形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として高温のガ
ス体を冷却水によって冷却する熱交換器に係り、特にシ
ェル＆チューブ型のものに関する。
ス体を冷却水によって冷却する熱交換器に係り、特にシ
ェル＆チューブ型のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のシェル＆チューブ型熱交換器は、
円筒状のケーシングの両端開口がチューブプレートで閉
塞され、多数の並列されたチューブの両端が各チューブ
プレートを貫通する。そして一方のチューブプレート側
にダクトにより高温のガス体が導かれ、他方のチューブ
プレート側からそれが流出する。そしてケーシング内に
は一対の冷却水出入口が設けられ、チューブの外周に冷
却水が流通するものである。
円筒状のケーシングの両端開口がチューブプレートで閉
塞され、多数の並列されたチューブの両端が各チューブ
プレートを貫通する。そして一方のチューブプレート側
にダクトにより高温のガス体が導かれ、他方のチューブ
プレート側からそれが流出する。そしてケーシング内に
は一対の冷却水出入口が設けられ、チューブの外周に冷
却水が流通するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなシェル＆チ
ューブ型熱交換器において、高温のガス体の冷却性能を
高めるためにはチューブ長を長くする必要があった。す
ると、熱交換器全体の軸方向長さが長くなり、コンパク
ト性に欠ける欠点がある。なお、シェル＆チューブ型熱
交換器において適宜位置に仕切を設け、高温のガス体が
Ｕターンするように形成することも考えられる。しかし
ながらその場合、高温のガス体の入口側と出口側とが同
一のチューブプレート側に配置されることになり、その
ガス体のダクトその他が複雑となる欠点があった。そこ
で本発明は、シェル＆チューブ型熱交換器においてコン
パクトで且つ被冷却用流体導入配管又はダクトの取付け
が容易な構造の熱交換器を提供することを課題とする。
ューブ型熱交換器において、高温のガス体の冷却性能を
高めるためにはチューブ長を長くする必要があった。す
ると、熱交換器全体の軸方向長さが長くなり、コンパク
ト性に欠ける欠点がある。なお、シェル＆チューブ型熱
交換器において適宜位置に仕切を設け、高温のガス体が
Ｕターンするように形成することも考えられる。しかし
ながらその場合、高温のガス体の入口側と出口側とが同
一のチューブプレート側に配置されることになり、その
ガス体のダクトその他が複雑となる欠点があった。そこ
で本発明は、シェル＆チューブ型熱交換器においてコン
パクトで且つ被冷却用流体導入配管又はダクトの取付け
が容易な構造の熱交換器を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、円形筒状のケーシング１と、そのケーシング１の両
端開口を閉塞する第１チューブプレート２および第２チ
ューブプレート３と、両端が前記第１チューブプレート
２、第２チューブプレート３を貫通する並列された多数
のチューブ４と、両チューブプレート２，３の外周縁に
突設された一対の環状のフランジ部５と、前記第１チュ
ーブプレート２の中心部に、同軸に短筒状に突設された
第１仕切部６と、その第１仕切部６の先端部と前記フラ
ンジ部５の先端部との間を環状の第１閉塞板部７で閉塞
してその内側に形成された第１タンク部７ａと、前記第
１仕切部６の直径より大なる直径で、前記第２チューブ
プレート３に短筒状に同心に突設された第２仕切部８
と、第２仕切部８の先端開口部を円形の第２閉塞板部９
で閉塞してその内側に形成された第２タンク部９ａと、
前記ケーシング１の外周に開口された一対の第１流体16
の出入口10と、を具備し、一対の前記チューブプレート
２，３の露出部に第２流体17の配管またはガイド体が夫
々接続され、その第２流体17の流路が、各チューブ４お
よび第１タンク部７ａおよび第２タンク部９ａを介して
同心円に且つ、断面略Ｓ型蛇行状に形成された熱交換器
である。
は、円形筒状のケーシング１と、そのケーシング１の両
端開口を閉塞する第１チューブプレート２および第２チ
ューブプレート３と、両端が前記第１チューブプレート
２、第２チューブプレート３を貫通する並列された多数
のチューブ４と、両チューブプレート２，３の外周縁に
突設された一対の環状のフランジ部５と、前記第１チュ
ーブプレート２の中心部に、同軸に短筒状に突設された
第１仕切部６と、その第１仕切部６の先端部と前記フラ
ンジ部５の先端部との間を環状の第１閉塞板部７で閉塞
してその内側に形成された第１タンク部７ａと、前記第
１仕切部６の直径より大なる直径で、前記第２チューブ
プレート３に短筒状に同心に突設された第２仕切部８
と、第２仕切部８の先端開口部を円形の第２閉塞板部９
で閉塞してその内側に形成された第２タンク部９ａと、
前記ケーシング１の外周に開口された一対の第１流体16
の出入口10と、を具備し、一対の前記チューブプレート
２，３の露出部に第２流体17の配管またはガイド体が夫
々接続され、その第２流体17の流路が、各チューブ４お
よび第１タンク部７ａおよび第２タンク部９ａを介して
同心円に且つ、断面略Ｓ型蛇行状に形成された熱交換器
である。
【０００５】請求項２に記載の本発明は、請求項１にお
いて、前記第１流体16が冷却水で、前記第２流体17が高
温のガス体である熱交換器である。請求項３に記載の本
発明は、請求項１または請求項２において、前記第１チ
ューブプレート２および第２チューブプレート３の表面
の全面に均等に分散して多数のチューブ４が貫通固定さ
れた熱交換器である。請求項４に記載の本発明は、請求
項２において、前記第１チューブプレート２，第２チュ
ーブプレート３間の一部流路を大径のパイプで連通し、
そのパイプ内に排気ガス浄化用触媒担持体14が介装され
た熱交換器である。
いて、前記第１流体16が冷却水で、前記第２流体17が高
温のガス体である熱交換器である。請求項３に記載の本
発明は、請求項１または請求項２において、前記第１チ
ューブプレート２および第２チューブプレート３の表面
の全面に均等に分散して多数のチューブ４が貫通固定さ
れた熱交換器である。請求項４に記載の本発明は、請求
項２において、前記第１チューブプレート２，第２チュ
ーブプレート３間の一部流路を大径のパイプで連通し、
そのパイプ内に排気ガス浄化用触媒担持体14が介装され
た熱交換器である。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、図面に基づいて本発明の熱
交換器の実施の形態につき説明する。図１は本熱交換器
の縦断面略図であり、図２はその右側面図、図３は同左
側面図、図４は同熱交換器の組立て説明図である。そし
て図５はその高温のガス体の流路説明図であり、図６〜
図８は本熱交換器の他の実施の形態であり、高温のガス
体の流路中に夫々排気ガス浄化用触媒担持体14を配置し
たものである。なお、この図６〜図８も前記図５同様に
その高温のガス体の流路のみを示した説明図である。図
１〜図５に示す熱交換器は、いわゆるシェル＆チューブ
型のものであり、この例は高温のガス体を冷却水により
冷却するものである。この熱交換器は、シェルとなる円
形筒状のケーシング１の両開口端を一対の第１チューブ
プレート２，第２チューブプレート３により閉塞する。
そして多数のチューブ４が均等に分散して並列され、夫
々の両端が第１チューブプレート２，第２チューブプレ
ート３に貫通する。ケーシング１の外周には、互いに１
８０°離間した位置に冷却水の出入口10が開口し、そこ
にパイプが一体的に突設固定されている。
交換器の実施の形態につき説明する。図１は本熱交換器
の縦断面略図であり、図２はその右側面図、図３は同左
側面図、図４は同熱交換器の組立て説明図である。そし
て図５はその高温のガス体の流路説明図であり、図６〜
図８は本熱交換器の他の実施の形態であり、高温のガス
体の流路中に夫々排気ガス浄化用触媒担持体14を配置し
たものである。なお、この図６〜図８も前記図５同様に
その高温のガス体の流路のみを示した説明図である。図
１〜図５に示す熱交換器は、いわゆるシェル＆チューブ
型のものであり、この例は高温のガス体を冷却水により
冷却するものである。この熱交換器は、シェルとなる円
形筒状のケーシング１の両開口端を一対の第１チューブ
プレート２，第２チューブプレート３により閉塞する。
そして多数のチューブ４が均等に分散して並列され、夫
々の両端が第１チューブプレート２，第２チューブプレ
ート３に貫通する。ケーシング１の外周には、互いに１
８０°離間した位置に冷却水の出入口10が開口し、そこ
にパイプが一体的に突設固定されている。
【０００７】第１チューブプレート２，第２チューブプ
レート３の外周縁には、フランジ部５が軸方向に突設さ
れている。さらに第１チューブプレート２の中心部に同
軸に短筒状の第１仕切部６が突設されると共に、その第
１仕切部６の先端部とフランジ部５の先端部との間を環
状の第１閉塞板部７が閉塞する。そしてそれにより、内
部に第１タンク部７ａが形成される。また、第２チュー
ブプレート３には短筒状に同軸に第２仕切部８が軸方向
に突設されている。この第２仕切部８の直径は、第１仕
切部６のそれよりも大に形成されている。そして第２仕
切部８の先端開口部を円形の第２閉塞板部９で閉塞し、
その内側に第２タンク部９ａを形成する。
レート３の外周縁には、フランジ部５が軸方向に突設さ
れている。さらに第１チューブプレート２の中心部に同
軸に短筒状の第１仕切部６が突設されると共に、その第
１仕切部６の先端部とフランジ部５の先端部との間を環
状の第１閉塞板部７が閉塞する。そしてそれにより、内
部に第１タンク部７ａが形成される。また、第２チュー
ブプレート３には短筒状に同軸に第２仕切部８が軸方向
に突設されている。この第２仕切部８の直径は、第１仕
切部６のそれよりも大に形成されている。そして第２仕
切部８の先端開口部を円形の第２閉塞板部９で閉塞し、
その内側に第２タンク部９ａを形成する。
【０００８】なお、第１仕切部６の直径、第２仕切部８
の直径は、各チューブを全体として蛇行状に流通すると
き、その流通抵抗がほぼ均一になるように決定される。
通常、第１仕切部６の内側の各チューブ内の断面積の合
計と、第１仕切部６および第２仕切部８との間の各チュ
ーブ内の断面積の合計と、第２仕切部８の外側の各チュ
ーブ内の断面積の合計と、が略同一になるように、夫々
の仕切部６，８の直径が決定される。さらには、それに
加えて高温のガス体の冷却に伴い、ガス体の体積が次第
に縮小することを考慮して、その縮小分だけ下流側にな
る程、各断面積の合計を小さくしてもよい。そして第１
チューブプレート２側のフランジ部５に入口ダクト12の
先端部が接続され、第２チューブプレート３側のフラン
ジ部５に出口ダクト13の先端部が接続される。
の直径は、各チューブを全体として蛇行状に流通すると
き、その流通抵抗がほぼ均一になるように決定される。
通常、第１仕切部６の内側の各チューブ内の断面積の合
計と、第１仕切部６および第２仕切部８との間の各チュ
ーブ内の断面積の合計と、第２仕切部８の外側の各チュ
ーブ内の断面積の合計と、が略同一になるように、夫々
の仕切部６，８の直径が決定される。さらには、それに
加えて高温のガス体の冷却に伴い、ガス体の体積が次第
に縮小することを考慮して、その縮小分だけ下流側にな
る程、各断面積の合計を小さくしてもよい。そして第１
チューブプレート２側のフランジ部５に入口ダクト12の
先端部が接続され、第２チューブプレート３側のフラン
ジ部５に出口ダクト13の先端部が接続される。
【０００９】この例では、ケーシング１の一方の出入口
10から第１流体16として冷却水が流入し、ケーシング１
内を流通する間にチューブ４の外周を冷却し、他方の出
入口10からそれが流出する。また、入口ダクト12からは
第２流体17として高温のガス体が流入し、それが中心部
のチューブ４を図において左方から右方に流通し、次い
で、第２タンク部９ａ内をＵターンして、それが右方か
ら左方に流通しさらに第１タンク部７ａ内をＵターンし
て左方から右方に流通する。そしてその間に高温のガス
体は冷却され、出口ダクト13より外部に導かれる。な
お、第２流体17の全体的流通経路は断面においてはＳ字
状に形成されるが、立体的には最初全体として図５に示
す如く、第２流体17は円筒状に流通し、次いでその外側
を断面環状に右方から左方に流通し、さらにその外側を
環状に左方から右方に流通する。
10から第１流体16として冷却水が流入し、ケーシング１
内を流通する間にチューブ４の外周を冷却し、他方の出
入口10からそれが流出する。また、入口ダクト12からは
第２流体17として高温のガス体が流入し、それが中心部
のチューブ４を図において左方から右方に流通し、次い
で、第２タンク部９ａ内をＵターンして、それが右方か
ら左方に流通しさらに第１タンク部７ａ内をＵターンし
て左方から右方に流通する。そしてその間に高温のガス
体は冷却され、出口ダクト13より外部に導かれる。な
お、第２流体17の全体的流通経路は断面においてはＳ字
状に形成されるが、立体的には最初全体として図５に示
す如く、第２流体17は円筒状に流通し、次いでその外側
を断面環状に右方から左方に流通し、さらにその外側を
環状に左方から右方に流通する。
【００１０】次に、図６の例は図３において中心部の多
数のチューブ４の代わりにそこに大径の一本のパイプを
配置し、そのパイプ内に排気ガス浄化用の触媒担持体14
を収納したものである。この触媒担持体は公知のもので
あり、一例として断面がハニカム構造のものその他を使
用できる。また、図７の例は中心部には、多数のチュー
ブが挿通されると共に、その外側を二重筒体にし、そこ
に排気ガス浄化用の触媒担持体14を配置したものであ
る。さらには図８の例では、最も外側に位置する多数の
チューブを取り除き、そこを二重筒体として、その部分
に排気ガス浄化用の触媒担持体14を配置したものであ
る。
数のチューブ４の代わりにそこに大径の一本のパイプを
配置し、そのパイプ内に排気ガス浄化用の触媒担持体14
を収納したものである。この触媒担持体は公知のもので
あり、一例として断面がハニカム構造のものその他を使
用できる。また、図７の例は中心部には、多数のチュー
ブが挿通されると共に、その外側を二重筒体にし、そこ
に排気ガス浄化用の触媒担持体14を配置したものであ
る。さらには図８の例では、最も外側に位置する多数の
チューブを取り除き、そこを二重筒体として、その部分
に排気ガス浄化用の触媒担持体14を配置したものであ
る。
【００１１】
【変形例】図１において、第２流体17は左側の入口ダク
ト12から右側の出口ダクト13に流通するように形成した
が、それを逆向きに流通させてものよい。また、高温の
ガス体をケーシング１の内部に流通させ、各チューブ４
内に冷却水を流通させてもよい。さらに、冷却水の代わ
りに冷却用の気体を流通させることもできる。さらに
は、高温のガス体の代わりに高温の液体を流通させ、そ
れを冷却水で冷却することもできる。
ト12から右側の出口ダクト13に流通するように形成した
が、それを逆向きに流通させてものよい。また、高温の
ガス体をケーシング１の内部に流通させ、各チューブ４
内に冷却水を流通させてもよい。さらに、冷却水の代わ
りに冷却用の気体を流通させることもできる。さらに
は、高温のガス体の代わりに高温の液体を流通させ、そ
れを冷却水で冷却することもできる。
【００１２】
【発明の作用・効果】本発明の熱交換器は、両チューブ
プレート２，３に同心円状に形成された第１タンク部７
ａと第２タンク部９ａの存在により、流路の断面が略Ｓ
型蛇行状に形成されたので、コンパクトな熱交換器であ
るにも拘わらず流路長の長いものとなる。しかも、第２
流体17の出口及び入口が夫々一方のチューブプレート側
と他方のチューブプレート側とに分かれる構造のため、
第２流体17の配管またはダクトの接続が容易で全体とし
て構造の簡単な熱交換器を提供できる。また、第１タン
ク部７ａ，第２タンク部９ａは夫々同心円上に形成され
ているため、各チューブ内を流通する流体は均一に流れ
ると共に、均一に熱交換されて熱交換性能が向上する。
プレート２，３に同心円状に形成された第１タンク部７
ａと第２タンク部９ａの存在により、流路の断面が略Ｓ
型蛇行状に形成されたので、コンパクトな熱交換器であ
るにも拘わらず流路長の長いものとなる。しかも、第２
流体17の出口及び入口が夫々一方のチューブプレート側
と他方のチューブプレート側とに分かれる構造のため、
第２流体17の配管またはダクトの接続が容易で全体とし
て構造の簡単な熱交換器を提供できる。また、第１タン
ク部７ａ，第２タンク部９ａは夫々同心円上に形成され
ているため、各チューブ内を流通する流体は均一に流れ
ると共に、均一に熱交換されて熱交換性能が向上する。
【図１】本発明の熱交換器の縦断面略図。
【図２】同熱交換器の右側面図。
【図３】同熱交換器の左側面図。
【図４】同熱交換器の組立て説明図。
【図５】同熱交換器の第２流体17の流通経路を示す説明
図。
図。
【図６】本発明の熱交換器の他の実施の形態を示す説明
図であって、高温のガス体の流通経路のみを示す。
図であって、高温のガス体の流通経路のみを示す。
【図７】本発明の熱交換器のさらに他の実施の形態を示
す説明図であって、高温のガス体の流通経路のみを示
す。
す説明図であって、高温のガス体の流通経路のみを示
す。
【図８】本発明の熱交換器のさらに他の実施の形態を示
す説明図であって、高温のガス体の流通経路のみを示
す。
す説明図であって、高温のガス体の流通経路のみを示
す。
１ ケーシング ２ 第１チューブプレート ３ 第２チューブプレート ４ チューブ ５ フランジ部 ６ 第１仕切部 ７ 第１閉塞板部 ７ａ 第１タンク部 ８ 第２仕切部 ９ 第２閉塞板部 ９ａ 第２タンク部 10 出入口 11 ボルト孔 12 入口ダクト 13 出口ダクト 14 触媒担持体 16 第１流体 17 第２流体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新長 秀孝 東京都渋谷区代々木三丁目25番３号 東洋 ラジエーター株式会社内 Ｆターム(参考） 3L103 AA05 AA18 AA35 BB02 BB17 BB39 CC02 CC26 CC27 DD08 DD18 DD44 DD55 DD62
Claims (4)
- 【請求項１】 円形筒状のケーシング１と、 そのケーシング１の両端開口を閉塞する第１チューブプ
レート２および第２チューブプレート３と、 両端が前記第１チューブプレート２、第２チューブプレ
ート３を貫通する並列された多数のチューブ４と、 両チューブプレート２，３の外周縁に突設された一対の
環状のフランジ部５と、 前記第１チューブプレート２の中心部に、同軸に短筒状
に突設された第１仕切部６と、その第１仕切部６の先端
部と前記フランジ部５の先端部との間を環状の第１閉塞
板部７で閉塞してその内側に形成された第１タンク部７
ａと、 前記第１仕切部６の直径より大なる直径で、前記第２チ
ューブプレート３に短筒状に同心に突設された第２仕切
部８と、 第２仕切部８の先端開口部を円形の第２閉塞板部９で閉
塞してその内側に形成された第２タンク部９ａと、 前記ケーシング１の外周に開口された一対の第１流体16
の出入口10と、 を具備し、 一対の前記チューブプレート２，３の露出部に第２流体
17の配管またはガイド体が夫々接続され、 その第２流体17の流路が、各チューブ４および第１タン
ク部７ａおよび第２タンク部９ａを介して同心円に且
つ、断面略Ｓ型蛇行状に形成された熱交換器。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記第１流体16が冷却水で、前記第２流体17が高温のガ
ス体である熱交換器。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、 前記第１チューブプレート２および第２チューブプレー
ト３の表面の全面に均等に分散して多数のチューブ４が
貫通固定された熱交換器。 - 【請求項４】 請求項２において、 前記第１チューブプレート２，第２チューブプレート３
間の一部流路を大径のパイプで連通し、そのパイプ内に
排気ガス浄化用触媒担持体14が介装された熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11186445A JP2001012876A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11186445A JP2001012876A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001012876A true JP2001012876A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16188586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11186445A Pending JP2001012876A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001012876A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030004637A (ko) * | 2001-07-06 | 2003-01-15 | 김도학 | 보일러용 폐열회수기 |
| KR100469069B1 (ko) * | 2002-03-21 | 2005-01-29 | 정규진 | 직교류식 열교환기 |
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