JP2002357394A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱管の流路折り返し部分で熱エネルギーの
授受が効率よく行なえる熱交換器を提供する。 【解決手段】 先端部に鏡板4を有する本体胴3と、流
路折り返し部分が鏡板4至近に位置するように本体胴3
内方に配置した複数のU字状の伝熱管16とを備え、伝
熱管16内を流れる流体Aと入側流路13から鏡板4近
傍を経て出側流路14へ流れる流体Bが、熱エネルギー
の授受を伝熱管16を介して行なう熱交換器において、
伝熱管16流路折り返し部分密集箇所と鏡板4内面の間
の空隙に、多孔質体21を充填して流路抵抗を増大さ
せ、流体Bの通り抜けを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱交換器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図4、図5は熱交換器の一例を示すもの
で、この熱交換器は、基端寄り一側面に流入口1を有し
且つ基端寄り他側面に流出口2を有する筒状の本体胴3
と、該本体胴3の先端部を閉塞する鏡板4と、板厚方向
へ貫通する多数の孔を有し且つ本体胴3の基端部に固着
した管板5と、該管板5の反本体胴寄り端部に固着した
短筒状の流体室形成胴6と、該流体室形成胴6の反管板
寄り端部を閉塞する鏡板7と、管板5及び流体室形成胴
6に内接して当該流体室形成胴6内部を入口室8と出口
室9に区分する隔壁10と、入口室8に連通するように
流体室形成胴6に設けた流入口11と、出口室9に連通
するように流体室形成胴6に設けた流出口12と、流路
折り返し部分が鏡板4側に位置するように本体胴3内方
に配置した複数のU字状の伝熱管16と、該伝熱管16
の直管部分に対して交差するように所定の間隔で本体胴
3内方に配置した複数のバッフル17と、伝熱管16の
直管部分と平行に延び且つ各バッフル17の間隔を維持
するタイロッド18とを備え、本体胴3、鏡板4,7、
及び流体室形成胴6によって熱交換器外殻19を構成し
ている。
【0003】各伝熱管16は、一端部が入口室8に連通
する管板5の孔に挿入され、他端部が出口室9に連通す
る管板5の孔に挿入されている。
【0004】また、図4、図5に示す熱交換器では、流
入口1と流出口2が本体胴3の基端寄り部分に位置して
いるので、管板5に連なって本体胴3内部を流入口1寄
りの入側流路13と流出口2寄りの出側流路14に区分
する隔壁15を設けている。
【0005】流入口11に送給される流体Aは、入口室
8から各伝熱管16に流入し、当該伝熱管16、出口室
9、流出口12を経て外部へ送出される。
【0006】流入口1に送給される流体Bは、本体胴3
内の入側流路13、出側流路14、流出口2を経て外部
へ送出される。
【0007】これにより、流体Aと流体Bとの間で伝熱
管16を介して熱エネルギーの授受が行なわれる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図4、図5
に示す熱交換器では、本体胴3内の鏡板4近傍において
入側流路13から出側流路14へ転向する流体Bが、伝
熱管16の流路折り返し部分が密集している箇所に比べ
て流路抵抗が小さい鏡板4内面と伝熱管16密集箇所と
の間の空隙20を通り抜けてしまうので、伝熱管16の
流路折り返し部分が流体A,Bの熱エネルギーの授受に
充分に寄与せず、特に、熱交換器外殻19の長さに対し
て直径が大きくなるほど、熱交換効率の低下が顕著にな
る。
【0009】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、U字状の伝熱管の流路折り返し部分で熱エネルギー
の授受が効率よく行なえる熱交換器を提供することを目
的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1では、先端部に鏡板を有する本体
胴と、流路折り返し部分が鏡板側に位置するように本体
胴内方に配置した複数のU字状の伝熱管とを備え、各伝
熱管内を流れる1次流体と入側流路から鏡板近傍を経て
出側流路へ流れる2次流体とが、熱エネルギーの授受を
伝熱管を介して行なう熱交換器において、伝熱管の流路
折り返し部分密集箇所と鏡板内面の間の空隙に、弾性変
形可能な多孔質体を充填している。
【0011】また、本発明の請求項2では、ワイヤメッ
シュ材を多孔質材として用いている。
【0012】本発明の請求項1あるいは請求項2に記載
した熱交換器のいずれにおいても、伝熱管の流路折り返
し部分密集箇所と鏡板内面の間の空隙に充填した多孔質
体が、2次流体に対する流路抵抗を増大させ、当該2次
流体の通り抜けを抑制する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。
【0014】図1乃至図3は本発明の熱交換器の実施の
形態の一例を示すものであり、図中、図4、図5と同一
の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【0015】この熱交換器では、伝熱管16の流路折り
返し部分密集箇所と鏡板4内面の間の空隙20(図4、
図5参照)、並びに当該流路折り返し部分密集箇所と本
体胴3先端寄り部分内面との間に、弾性変形可能な多孔
質体21を入側流路13から出側流路14へ転向する流
体Bに対して壁をなすように充填している。
【0016】多孔質体21には、金属線メッシュを3次
元的に集成したワイヤメッシュ材を用いている。
【0017】多孔質体21には、鏡板4側から部材中心
へ向かって窪む外側凹陥部22と、伝熱管16流路折り
返し部分側から部材中心側へ向かって外側凹陥部22に
同軸に窪む内側凹陥部23とが形成されている。
【0018】また、鏡板4内面には取付座24が、上記
の外側凹陥部22に嵌まり込むように固着されており、
内側凹陥部23から外側凹陥部22へ貫通し且つ取付座
24に締結したボルト25によって、多孔質体21を鏡
板4に固定している。
【0019】更に、壁状に形成した多孔質体21の反鏡
板寄り端部に、本体胴3内面に当接するシールプレート
26を設けている。
【0020】図1乃至図3に示す熱交換器では、伝熱管
16の流路折り返し部分密集箇所と鏡板4内面の間に充
填した多孔質体21、並びにシールプレート26によっ
て、流体Bに対する流路抵抗が増大し、当該流体Bの通
り抜けが抑制される。
【0021】これにより、流体Bが伝熱管16の流路折
り返し部分の間を流通し、当該部分でも、直管部分と同
様に、流体A,Bの熱エネルギーの授受が行なわれ、熱
交換効率の向上が図られる。
【0022】また、伝熱管16の流路折り返し部分が、
熱エネルギーの授受に充分に寄与するようになるので、
熱交換器外殻19の長さに対して直径が大きくなった場
合も、熱交換効率が低下しない。
【0023】更に、ワイヤメッシュ材が弾性変形するの
で、伝熱管16と熱交換器外殻19との熱膨張差を吸収
することができ、各部材に過大な応力が作用しない。
【0024】これに加えて、多孔質体21の開口の割
合、つまり、ワイヤメッシュ材の密度や、多孔質体21
の流体Bの流通方向への厚さを変更することによって、
流体Bに対する流路抵抗を調整できる。
【0025】なお、本発明の熱交換器は上述した実施の
形態のみに限定されるものではなく、本発明を本体胴内
に隔壁を設けない構造の熱交換器に適用すること、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更を加
え得ることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように本発明の熱交換器によ
れば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【0027】(1)伝熱管の流路折り返し部分密集箇所
と鏡板内面の間に充填した多孔質体によって、2次流体
に対する流路抵抗が増大し、当該2次流体の通り抜けが
抑制されるので、伝熱管の流路折り返し部分でも直管部
分と同様に、熱エネルギーの授受が行なわれ、よって、
熱交換効率が向上する。
【0028】(2)伝熱管の流路折り返し部分が、熱エ
ネルギーの授受に充分に寄与するので、本体胴の長さに
対して直径が大きくなっても、熱交換効率が低下しな
い。
【0029】(3)多孔質体が弾性変形して、伝熱管と
本体胴などとの熱膨張差を吸収するので、各部材に過大
な応力が作用しない。
【0030】(4)多孔質体の開口密度や、多孔質体の
厚さを変更することによって、2次流体に対する流路抵
抗を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換器の実施の形態の一例を示す縦
断面図である。
【図2】本発明の熱交換器の実施の形態の一例を示す水
平断面図である。
【図3】図1、図2に関連する鏡板への多孔質体の取付
を示す断面図である。
【図4】従来の熱交換器の一例を示す縦断面図である。
【図5】従来の熱交換器の一例を示す水平断面図であ
る。
【符号の説明】
3 本体胴 4 鏡板 13 入側流路 14 出側流路 16 伝熱管 21 多孔質体 A 流体(1次流体) B 流体(2次流体)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端部に鏡板を有する本体胴と、流路折
    り返し部分が鏡板側に位置するように本体胴内方に配置
    した複数のU字状の伝熱管とを備え、各伝熱管内を流れ
    る1次流体と入側流路から鏡板近傍を経て出側流路へ流
    れる2次流体とが、熱エネルギーの授受を伝熱管を介し
    て行なう熱交換器において、伝熱管の流路折り返し部分
    密集箇所と鏡板内面の間の空隙に、弾性変形可能な多孔
    質体を充填したことを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 ワイヤメッシュ材を多孔質材として用い
    た請求項1に記載の熱交換器。
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