JP2005226929A

JP2005226929A - 対向式熱交換器

Info

Publication number: JP2005226929A
Application number: JP2004036422A
Authority: JP
Inventors: Tadamichi Aoyama; 忠道青山; Taiji Sakai; 耐事坂井
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】安価で熱交換効率の向上が可能な対向式熱交換器を提供する。
【解決手段】本発明は、熱交換させる２つの流体が対向して流通するように構成された対向式熱交換器であって、内部に一方の流体用流通路１３が形成された積層された扁平なチューブ１２と、チューブ１２との間に他方の流体用流通路１９を形成させるようにチューブ１２を囲繞するケース１８と、チューブ１２の両端部を固定する一対のチューブプレート１５とから成る熱交換ユニット１１を備え、チューブ１２の両開口端に一方の流体用出入口１７を設け、ケース１８の両端部とチューブプレート１５の間に他方の流体用出入口２２，２３の開口を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は熱交換器に関し、特に、熱交換する２種の流体が対向して流通するように構成された対向式熱交換器に関する。

従来、熱交換器の１つのタイプとして、２種の流体をそれぞれ層状に対向して流通させ、熱交換を行わせる対向式熱交換器がある。

従来のこの種の対向式熱交換器１は、例えば、図９及び図１０に示すように、プレート２と波板状のフィン３とを交互に積層することにより形成され、第１流通路４と第２流通路５とが交互に層状に形成されるようになっている。第１流通路４のフィン３は、図１０（ａ）に示すように直線状を成し、第２流通路５のフィン３は、図１０（ｂ）に示すように中央部で直線状を成し、両端部で直角に折曲している。そして、第１流通路４を流通する第１流体と第２流通路５を流通する第２流体が中央部で対向して流通し、第１流体と第２流体との間で熱交換が行われるようになっている。
（例えば、特許文献１参照）。

実開昭５０−８１４６２号公報

ところが、上記した従来の対向式熱交換器では、プレート２とフィン３とを交互に積層させる必要があるため、組立工数が多くなり、組立作業に手間が掛かり、製造コストが高くなるといった問題があった。また、第１流体と第２流体とを出入口で完全に分離させるための処理（例えば、タンクマニホールドを追加する等）が必要となり、構造が非常に複雑になるという欠点があった。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、安価で熱交換効率の高い対向式熱交換器を提供するものである。

本発明は、熱交換させる２つの流体が対向して流通するように構成された対向式熱交換器であって、内部に一方の流体用流通路が形成された積層された扁平なチューブと、該チューブとの間に他方の流体用流通路を形成させるように前記チューブを囲繞するケースと、前記チューブの両端部を固定する一対のチューブプレートとから成る熱交換ユニットを備え、前記チューブの両開口端に前記一方の流体用出入口を設け、前記ケースの両端部と前記チューブプレートの間に前記他方の流体用出入口の開口を設けたことを特徴とする。

好ましくは、前記他方の流体用出入口が前記ケースの両端部と前記チューブプレートの間に全周に渡って形成されており、また、前記熱交換ユニットが直列に複数設けられていてもよい。

本発明によれば、扁平なチューブを使用しているため、組立工数を削減することができ、組立作業に手間が掛からず、製造コストの低減化が可能となる。また、チューブプレートにより両方の流体を完全に分離することができるため、その分離構造を容易化することができる。

さらに、熱交換ユニットを直列に複数設けた場合には、設置スペースの効率的な利用が可能となる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。

本発明の実施の形態に係る対向式熱交換器には、図１に示すような直方体形状の熱交換ユニット１１が設けられている。この熱交換ユニット１１には、扁平なチューブ１２が所定間隔で積層されており、多数（図１では９本）のチューブ１２が複数列（図１では２列）で並設されている。チューブ１２の内部には第１流体用の流通路１３が形成されており、その流通路１３にはフィン（図示せず）が挿入されている。また、チューブ１２の両端部（図１では上下端部）は矩形板状の一対のチューブプレート１５により固定され、各チューブ１２の両開口端にそれぞれ第１流体用の入口（図示せず）及び出口１７（図１では下側に入口、上側に出口１７）が形成されている。なお、チューブプレート１５の形状は、上記した矩形板状の他、円形等、他の形状であってもよい。

チューブ１２の外周部は角筒形状のケース１８により囲繞されており、ケース１８とチューブ１２の間、及び各チューブ１２の間には第２流体用の流通路１９が形成され、第２流体用の流通路１９にはフィン２０が挿入されている。ケース１８の対向するプレートのうち、チューブ１２の短辺側に対峙する一対のプレート２１の両端部（図１では上下端部）とチューブプレート１５の間にはそれぞれ第２流体用の入口２２及び出口２３が開口されている。そして、第２流体用の入口２２は第１流体用の出口１７に近接した位置（図１では上側）に配置され、第２流体用の出口２３は第１流体用の入口に近接した位置（図１では下側）に配置されており、第１流体と第２流体とがそれぞれ各流通路１３，１９内を互いに対向して流通するようになっている。

次に、本発明の実施の形態に係る対向式熱交換器の作用を説明する。

第１流体は第１流体用の入口からチューブ１２内に流入後、流通路１３を通って第１流体用の出口１７から流出する。一方、第２流体は第２流体用の入口２２から流通路１９に流入後、第１流体とは反対方向に流通し、第２流体用の出口２３から流出する。そして、この間、第１流体と第２流体との間で熱交換が行われる。この時、第１流体と第２流体は互いに対向して流通するようになっているため、熱交換効率を高めることができる。

なお、熱交換ユニット１１は、例えば、図３〜図６に示すように、直列に複数設けてもよく、これらの場合には、シェル２６内に容易に複数の熱交換ユニット１１を効率的に配置でき、設置スペースの有効利用を図ることができる。すなわち、図３は、一方の流体が熱交換器２４の上部から流入後、流通路１３を通って下部から流出すると共に、他方の流体が熱交換器２４の右側部から流入後、流通路１９を通って左側部から流出する場合を示しており、また、図５は、一方の流体が熱交換器２４の上部から流入後、流通路１９を通って下部から流出すると共に、他方の流体が熱交換器２４の右側部から流入後、流通路１３を通って右側部から流出する場合を示しており、さらに、図６は、一方の流体が熱交換器２４の上部から流入後、上側の熱交換ユニット１１の流通路１９及下側の熱交換ユニット１１の流通路１３を通って下部から流出すると共に、他方の流体が熱交換器２４の右側部から流入後、それぞれ上側の熱交換ユニット１１の流通路１３、下側の熱交換ユニット１１の流通路１９を通って右側部から流出する場合を示している。また、図示しないが、熱交換ユニット１１を並列に複数設置してもよい。

また、シェル２６の形状は、図３〜図６に示すような円筒形状の他、図７及び図８に示すように角筒形状を成していてもよい。

さらに、第２流体用の入口２２及び出口２３は、チューブ１２の短辺側に対峙するプレート２１だけでなく、図２に示すように、チューブ１２の長辺側に対峙するプレート２５の両端部（図１では上下端部）とチューブプレート１５の間に形成してもよい。この場合には、流体の出入口がチューブプレート１５とケース１８の両端部の間に全周に渡って形成されるようになるため、流通路１９内の流量分布は一層均一化され、熱交換効率をさらに向上させることができ、さらにまた、チューブ１２の設置列数が複数の場合には熱交換効率をより一層向上させることができる。

また、上記実施の形態では、第１流体が流通路１３を流通し、第２流体が流通路１９を流通するようになっているが、第１流体が流通路１９を流通したり、第２流体が流通路１３を流通したりするように構成してもよい。

本発明の実施の形態における熱交換ユニットを示す斜視図である。本発明の実施の形態における熱交換ユニットの別の例を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る対向式熱交換器の別の例を示す概略断面図である。図３のＡ−Ａ矢視図である。本発明の実施の形態に係る対向式熱交換器のさらに別の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る対向式熱交換器のさらに別の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る対向式熱交換器のさらに別の例を示す概略断面図である。図７のＢ−Ｂ矢視図である。従来例を示す斜視図である。（ａ）は従来例における第１流通路を示す平面図であり、（ｂ）は従来例における第２流通路を示す平面図である。

符号の説明

１１熱交換ユニット
１２チューブ
１３流通路
１５チューブプレート
１７出口
１８ケース
１９流通路
２２入口
２３出口
２４熱交換器

Claims

熱交換させる２つの流体が対向して流通するように構成された対向式熱交換器であって、
内部に一方の流体用流通路が形成された積層された扁平なチューブと、該チューブとの間に他方の流体用流通路を形成させるように前記チューブを囲繞するケースと、前記チューブの両端部を固定する一対のチューブプレートとから成る熱交換ユニットを備え、前記チューブの両開口端に前記一方の流体用出入口を設け、前記ケースの両端部と前記チューブプレートの間に前記他方の流体用出入口の開口を設けたことを特徴とする対向式熱交換器。
前記他方の流体用出入口が前記ケースの両端部と前記チューブプレートの間に全周に渡って形成されている請求項１に記載の対向式熱交換器。
前記熱交換ユニットが直列に複数設けられている請求項２に記載の対向式熱交換器。