JP2001296092A - 多管束形熱交換器 - Google Patents

多管束形熱交換器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 管束形熱交換器装置を積み木方式で経済的に
構成する。 【解決手段】 複数の管束５Ａ、５Ｂ、５Ｃが、それぞ
れ伝熱管５１とその軸線方向両端に固定された管床５２
とから成る一体ユニットとして形成され、ハウジング
が、ジャケット室１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを仕切る隔壁
１４と軸線方向両端に配置されたフランジ１３とを備え
たジャケット１と、フランジ１３に固定された両側のヘ
ッダ２、３とから成り、ジャケット１のジャケット室に
はめ込まれた管束群が、その管床５２と共にヘッダ２、
３と気密に協働し、その管床５２と共にヘッダに形成さ
れた転流室２４、２５、３５、３６を画成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多管束形熱交換
器、即ち、流れ技術的に接続された多数の伝熱管束を有
する熱交換器装置に関する。ここでの流れ技術的な接続
は、管束を貫流する媒体並びに管束を洗流する媒体ある
いはその両方の媒体に適用される。
【０００２】
【従来の技術】そのような多管束形熱交換器は既に公知
である。例えばスイス特許第５８６８８２号明細書に、
共通のハウジング内に多数の管束が配置され、これらの
管束が流れ技術的に直列接続され、連続して一次媒体で
貫流されるような直列管束形熱交換器の形をした対向流
式管束形熱交換器が記載されている。その全管束は全管
束に共通の２つの管床間を延びている。ヘッダ室は、各
管床の上側で次のように部分チャンバ（室）に仕切られ
ている。即ち、一次媒体を最初の管束の管に分配するた
めの入口分配室と、一方あるいは他方の管床の上側に配
置され各管束の出口端をそれに隣接する管束の入口端に
接続する一連の接続室と、最後の管束の出口端の上側に
おける出口室とが、流れ技術的に直列接続回路で形成さ
れているように、部分チャンバに仕切られている。ハウ
ジング内においてその各管束間に隔壁が配置され、この
隔壁はそれぞれ一方あるいは他方の管床の近くに転流開
口を有し、それにより二次媒体は最初の管束チャンバに
流入し、その後転流開口を通ってその管束チャンバから
次の管束チャンバに達し、最後の管束チャンバから出口
に到達する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、大き
さと流れ技術的な配置ないしは一次媒体および二次媒体
の案内とを非常に柔軟に変更できる種々異なった管束形
熱交換器装置を、積み木方式組立原理に基づいて、経済
的に構成することができるような配置構造を提供するこ
とにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１に記
載の手段によって解決される。本発明の有利な実施態様
は従属請求項に記載されている。
【０００５】本発明に基づく構想は、標準伝熱管束が、
多数の組合せ方式および勿論種々異なった大きさの熱交
換器装置も可能にする標準ハウジング群と一緒に利用さ
れる、ことを想定している。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下において図に示した幾つかの
実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【０００７】図１に示されている熱交換器は、ハウジン
グとその中に配置された多数の管束とを有している。
【０００８】ハウジングはジャケット１およびこのジャ
ケット１の両端に当接して配置されている２つのヘッダ
（管寄せ）２、３から構成されている。ジャケット１の
ジャケット室に二次媒体を導入するための入口短管１１
およびそこから排出するための出口短管１２がそれぞれ
ジャケット１に配置されている。ジャケット１の軸線方
向両端にそれぞれフランジ１３が形成されている。ヘッ
ダ２、３はそれぞれ管束を貫流する一次媒体に対する入
口短管２１ないしは出口短管３１を有している。またヘ
ッダ２、３にそれぞれカバー板２２ないしは３２が付設
され、これらのカバー板２２、３２はそれぞれねじない
しはねじ付き棒２３、３３を介してジャケット１のフラ
ンジ１３に結合されている。
【０００９】ハウジングの中に多数の管束５が組み込ま
れ、図示の実施例においては３つの管束５Ａ、５Ｂ、５
Ｃが示されている。各管束は、互いに間隔を隔てて平行
に配置された多数の伝熱管５１と、管束の軸線方向両端
において伝熱管５１に結合された管床５２から成ってい
る。
【００１０】伝熱管５１と両端の管床５２とから成る各
管束は、一体ユニットの形をした集合体を形成し、それ
自体、ハウジングの中に組み込まれる。ジャケット１と
ヘッダ２、３と管床５２との間を密封するために利用す
るパッキンは、概略的に図示され、標準的なＯリングと
して容易に理解できる。勿論、そのパッキンの具体的な
種類は必要に応じて任意に選択できる。
【００１１】ジャケット１の内部におけるハウジング室
は、組み込まれた隔壁１４によって、管束５の数に応じ
た数のジャケット室１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに仕切られ
ている。その隔壁１４は上部および下部に、各ジャケッ
ト室を互いに連通する転流開口１５が設けられている。
【００１２】図１から理解できるように、ヘッダ２、３
に形成されているヘッダ室は仕切られておらず、３つの
すべての管束にわたって延びているので、３つの管束５
Ａ、５Ｂ、５Ｃは並行して貫流される。即ち、３つの管
束は流れ技術的に並列接続されている。
【００１３】図２には、３つの管束５Ａ、５Ｂ、５Ｃが
組み込まれているハウジングから成っている配置構造が
示されている。ジャケット１と、ヘッダ２、３と、熱交
換に関係する媒体に対する入口短管１１、２１および出
口短管１２、３１とを備えたハウジングの構造、および
ハウジング室の隔壁１４による３つのジャケット室１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃへの仕切りは、図１における配置構
造に相当している。
【００１４】３つの管束は図１の実施例と同じように構
成され、伝熱管５１およびその軸線方向両端における管
床５２から成り、その場合も管束は、上述の部品から成
る一体ユニットないしは集合体となっている。
【００１５】図２における配置構造の場合、ヘッダ２、
３およびジャケット１内における隔壁１４は図１におけ
る配置構造と異なって形成されている、即ち、図２にお
ける配置構造の場合には、３つの管束が流れ技術的に直
列接続され、入口短管１１を通して流入し出口短管１２
を通して流出する二次媒体が、入口短管２１を通して流
入し出口短管３１を通して流出して３つの管束の伝熱管
５１を順々に貫流する一次媒体と対向流で３つの全ての
管束内に導かれるように変更されている。そのためにヘ
ッダ２、３は、一次媒体の流れ方向に見て最初の管束５
Ｃの入口端の上に入口室２４が形成され、更にヘッダ３
ないしはヘッダ２にそれぞれ転流室３５ないしは２５が
形成されているように変形されている。それらの転流室
３５、２５は、流れ技術的に連続する２つの管束の互い
に隣接する管束端間で一次媒体を転流する（管束５Ｃか
ら転流室３５を通して管束５Ｂに、ないしは管束５Ｂか
ら転流室２５を通して管束５Ａに一次媒体を転流す
る）。一次媒体の流れ方向に見て最後の管束（即ち管束
５Ａ）の流出端の上に、流出室３６が形成されている。
即ちヘッダ２、３に、それらのヘッダ室を小室に仕切る
ために隔壁２７、３７が形成されている。
【００１６】その場合、各隔壁１４にはそれぞれ唯一の
転流開口１５しか設けられていない。これらの転流開口
１５はそれぞれ管床の近くに置かれており、それゆえ二
次媒体は、それぞれ転流開口１５を通して隣接するジャ
ケット室に流入するまで、管束内を貫流する媒体と対向
流で、そのジャケット室のほぼ軸線方向全長を貫流す
る。
【００１７】図２における配置構造を構成するために、
例えば図１に示されているような軸線方向両端に転流開
口を有する標準隔壁１４を利用し、その一方の転流開口
を閉じるようにしてもよい。
【００１８】同様に、隔壁２７、３７付きおよび隔壁２
７、３７なしの異なったヘッダが用意される。従って、
そのような構成要素から必要に応じて、図１および図２
における配置構造が積み木方式で作れる。
【００１９】図３および図４には、図１ないしは図２に
類似した配置構造が示されている、即ち、流れ技術的に
並列接続された管束を備えた多管束形熱交換器（図
３）、ないしは流れ技術的に直列接続された多管束形熱
交換器（図４）が示されている。各図において図１およ
び図２と同一あるいは相当部品には同一符号が付されて
いる。
【００２０】（それぞれの例えば３つの）管束５Ａ、５
Ｂ、５Ｃは図１および図２におけるそれに相当してい
る。ヘッダ２、３も図１および図２におけるそれに相当
している。同じことは、入口短管１１および出口短管１
２を備えたジャケット１に対しても言える。
【００２１】しかし図３および図４における配置構造
は、図１および図２における配置構造とは、ハウジング
の構造の変更ないしは改良によって相違している。図３
および図４における配置構造の場合、隔壁１４は転流開
口なしに形成され、即ち完全に閉じられている。その代
わりに、図３および図４における配置構造の場合、ヘッ
ダ２、３がそれぞれ、そのヘッダとジャケット１のフラ
ンジ１３との間に配置された中間部材４によって補足さ
れて隔壁１４の延長部を形成している。この中間部材４
は、隣接するジャケット室間で転流が行われる場所に転
流開口４１を有している。
【００２２】これによって、ハウジングのジャケット１
は隔壁１４と共に標準品として形成され、一方必要に応
じてジャケット室間に転流開口を形成するために積み木
方式で利用すべき部品として種々の中間部材４が用意さ
れる。
【００２３】図３および図４における配置構造の場合、
中間部材４の軸線方向長さが十分に長いとき、（図示の
実施例において符号１１、１２が付され、ジャケット１
に配置されている）ジャケット室に対する入口短管およ
び出口短管は、中間部材４に配置することもできる。そ
の場合、入口短管および出口短管の一方あるいは両方を
それぞれの中間部材４の横に設けることだけでなく、軸
線方向に配置してそれぞれのヘッダ２、３を貫通させる
こともできる。
【００２４】上述の実施例は、図示された矢印に基づい
て、対向流式熱交換器として記載されている。これらの
実施例は、同じようにして並流式熱交換器として運転す
ることもでき、そのためには両媒体の一方の流れ方向を
逆転させるだけでよい。
【００２５】本発明に基づく構想によれば、標準構成要
素を利用して任意の熱交換器を構成することができる。
特に管束は標準構成要素として形成され、この標準構成
要素から、並流式あるいは対向流式熱交換器としての運
転に無関係に、種々の大きさの任意の多管束形熱交換器
装置が構成できる。異なった大きさの熱交換器に対し
て、その都度所定の数の管束を収容するために形成され
ている異なったハウジング部品即ちジャケットおよびヘ
ッダが用意されるか、あるいはそのようなハウジング部
品の可変的なブロック配置が考慮される。相応のヘッダ
を利用することによって、つまり管束の並列運転に対す
るヘッダあるいは直列接続に対するヘッダを利用するこ
とによって、非常に少ない基本構成要素で、必要に応じ
て、熱交換器装置が積み木方式で、従って経済的に構築
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】管束を多重配置して構成され管束が流れ技術的
に並列接続された対向流式熱交換器の断面図。
【図２】流れ技術的に直列接続された多数の管束を備え
た対向流式熱交換器の断面図。
【図３】図１の熱交換器と異なったハウジング構造を有
する図１に相当した対向流式熱交換器の断面図。
【図４】図２の熱交換器と異なったハウジング構造を有
する図２に相当した対向流式熱交換器の断面図。
【符号の説明】
１ ジャケット ２ ヘッダ ３ ヘッダ ４ 中間部材 ５ 管束 １０ ジャケット室 １３ フランジ １４ 隔壁 １５ 転流開口 ２４ 入口室 ２５ 転流室 ３５ 転流室 ３６ 出口室 ４１ 転流開口 ５１ 伝熱管 ５２ 管床

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジング（１、２、３）内において互
    いに軸線方向に間隔を隔てられた管床間に多数の管束
    （５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）が配置され、ハウジングが隔壁
    （１４）によって、それぞれ１つの管束を収容する、管
    束数に相当する数のチャンバないしはジャケット室（１
    ０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）に仕切られている多管束形熱交
    換器において、管束（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）が、それぞれ
    伝熱管（５１）およびその軸線方向両端に固定された管
    床（５２）から成る一体ユニットを形成する独立した集
    合体として形成され、ハウジングが、チャンバないしは
    ジャケット室（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）を仕切る隔壁
    （１４）と軸線方向両端に配置されたフランジ（１３）
    とを備えたジャケット（１）と、別個の構造部品として
    形成されジャケット（１）のフランジに固定された両側
    のヘッダ（２、３）とから成り、ジャケット（１）のチ
    ャンバないしはジャケット室にはめ込まれた管束群が、
    その管床（５２）と共にヘッダ（２、３）と気密に協働
    し、その管床（５２）と共にヘッダに形成された分配室
    ないしは集合室ないしは転流室（２４、２５、３５、３
    ６）を画成していることを特徴とする多管束形熱交換
    器。
  2. 【請求項２】 隔壁（１４）が、ジャケット（１）の軸
    線方向両端の近くに、ジャケット室を貫流する媒体を隣
    接するジャケット室間で転流させるための選択的に閉鎖
    できる転流開口（１５）を備え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】 ジャケット（１）を延長するために、ジ
    ャケット部分（１）とこれに隣接するヘッダ（２、３）
    との間に、別個の構造部品として形成された中間部材
    （４）が配置され、この中間部材（４）が、隔壁（１
    ４）の軸線方向延長部を形成し、隣接するジャケット室
    間の転流開口（４１）を選択的に有することを特徴とす
    る請求項１記載の熱交換器。
  4. 【請求項４】 中間部材にジャケット室への入口及び／
    又はジャケット室からの出口が配置され、その入口ない
    しは出口が中間部材の横に配置されているかあるいはそ
    の中間部材の軸線方向に配置されかつヘッダを通して導
    かれていることを特徴とする請求項３記載の熱交換器。
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