JP2540034Y2 - 多管式熱交換器の伝熱管支持構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、多管式熱交換器の伝熱
管支持構造に関し、特に伝熱管と略同様の蛇行状の支持
部材で支持するように構成したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多管式熱交換器では、多数のスト
レート状の直管の両端側部分を缶板で支持する構造のも
のと、複数の平面状に形成した蛇行状の伝熱管を複数個
所において支持部材で支持した構造のものとが実用化さ
れている。最近、深夜電力を有効活用して冷熱や温熱を
蓄熱する熱交換器が、ビルの地下のデッドスペースに設
置されることが多いが、この熱交換器の需要は多く、こ
の熱交換器には通常前記後者の多管式熱交換器が採用さ
れる。この多管式熱交換器に関して、従来では、蛇行状
の伝熱管は、複数の直管の端部同士をＵ字状ベントで順
次接続することで製作されて来た。しかし、最近では、
製鉄メーカーの工場において１本の長いパイプ材を特殊
なベンディング装置により蛇行状に曲げ加工することに
より、平面状の蛇行状の伝熱管を比較的安価に製作する
技術が確立されている。

【０００３】従来、前記多管式熱交換器では、複数の平
面状の蛇行状の伝熱管を面直交方向に適当間隔おきに配
設し、その長さ方向複数個所に支持部材を設け、複数の
伝熱管を支持部材に固定支持する構成が採用されてい
る。前記支持部材は、通常、アングル材等からなる矩形
状の枠体と、平面状の伝熱管を固定支持する為のフラッ
トバー等からなる複数のサポート部材などで構成されて
いる。但し、上下１対の枠部材を設け、これら枠部材に
複数のサポート部材を架着し、各サポート部材に平面状
の蛇行状伝熱管を固定支持するように構成したものもあ
る。この他にも各社各様種々の構造の支持部材が採用さ
れている。一方、実開昭６２−３４６８２号公報には、
伝熱管を予め蛇行状に形成し、伝熱管同士間に間隔保持
板を順次装着することにより、多管式熱交換器の組立を
容易化する技術が記載されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】前記多管式熱交換器の
伝熱管支持構造においては、その支持部材として、通常
アングル材やフラットバーを適宜組合せて溶接やボルト
にて連結した構造が採用される。前記多管式熱交換器を
例えば冷熱蓄熱用の製氷装置として活用する場合、多管
式熱交換器を水槽中に配置し、深夜その伝熱管内に冷媒
を流通させて伝熱管の周囲に多量の氷を作り、昼間その
氷を融解させて冷水を作ることになる。前記従来の支持
構造では、アングル材やフラットバーからなる支持部材
により前記冷水を作るときの水流が妨げられて熱交換速
度が低下すること、また、支持構造の鋼材重量が大きく
熱容量が大きいため製氷能力が低下すること、などの問
題がある。

【０００５】更に、支持構造の支持部材に関して、その
部材数が多くなるため、部材の加工と組立の製作コスト
が高価になること、支持部材が全体として重くなり、材
料費も高価になること、また、一旦工場にて組立後解体
して設置場所に設置する際に、伝熱管の組付けと解体に
多大の工数を要すること、などの問題もある。本考案の
目的は、多管式熱交換器の熱交換性能を高めること、支
持構造の製作コストを低減すること、組付け・解体性を
高めることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の多管式熱交換
器の伝熱管支持構造は、夫々水平方向向きの複数のスト
レート部を有するとともに鉛直の平面状に形成された複
数の蛇行状の伝熱管を面直交方向に適当間隔おきに平行
に配設してなる多管式熱交換器において、前記複数の蛇
行状の伝熱管の長さ方向複数個所に、前記伝熱管の数と
同数の複数の鉛直方向向きのストレート部を有するとと
もに前記平面と直交する鉛直の平面状に形成された複数
の同一形状の蛇行状の支持部材を相対向状に設けるとと
もに、これら複数の支持部材を複数の伝熱管に交差状に
配設し、前記複数の支持部材の相対向する各組のストレ
ート部の側面部に、複数の支持部材に対して相対的に上
方又は下方から組付けた各伝熱管を固定したことを特徴
とするものである。

【０００７】請求項２の多管式熱交換器の伝熱管支持構
造は、請求項１の構造において、前記蛇行状の支持部材
が、小径のパイプ材からなるものである。請求項３の多
管式熱交換器の伝熱管支持構造は、請求項２の構造にお
いて、前記支持部材を構成する小径のパイプ材が伝熱管
と同種、同径のパイプ材で構成されたものである。請求
項４の多管式熱交換器の伝熱管支持構造は、請求項１の
構造において、前記蛇行状の支持部材が、小径の鋼製棒
材からなるものである。

【０００８】請求項１の多管式熱交換器の伝熱管支持構
造においては、蛇行状の伝熱管は鉛直の平面状に形成さ
れて複数の水平方向向きのストレート部を有し、複数の
伝熱管が面直交方向に適当間隔おきに平行に配設されて
いる。 各支持部材は、前記平面と直交する鉛直の平面状
の蛇行状に形成されて前記複数の伝熱管の数と同数の鉛
直方向向きのストレート部を有している。そして、複数
の伝熱管の長さ方向複数の個所に、複数の同一形状の蛇
行状の支持部材を相対向状に設けるとともに、これら複
数の支持部材を複数の伝熱管に交差状に配設し、複数の
支持部材の相対向する各組のストレート部の側面部に、
複数の支持部材に対して相対的に上方又は下方から組付
けた各伝熱管を固定してある。 このように、各支持部材
の部材数が少なく一体品で且つ軽量であるから、支持部
材の製作費が安価となり、支持部材の材料費も安価とな
る。しかも、支持部材を細く軽く構成すること可能であ
り、その場合には、冷水発生時や温水発生時に水流の流
れが円滑となって熱交換速度が向上し、かつ支持部材の
熱容量も小さいため熱交換性に優れる。更に、一体品か
らなる各支持部材を複数の伝熱管に交差状に配設して、
複数の支持部材の相対向する各組のストレート部に、相
対的に上方又は下方から組付けた平面状の各伝熱管を固
定すればよいので、伝熱管の組付けと解体を簡単に行う
ことが出来る。

【０００９】請求項２においては、請求項１の前記蛇行
状の支持部材が、小径のパイプ材からなるので、支持部
材を軽量化して、製作費・材料費を低減し、且つ熱交換
性能を向上できる。請求項３においては、請求項２の前
記支持部材を構成する小径のパイプ材が伝熱管と同種、
同径のパイプ材で構成されているので、伝熱管の発注時
に一括して支持部材を発注でき、支持部材の製作費・材
料費を一層低減できる。請求項４においては、請求項１
において、前記蛇行状の支持部材が、小径の鋼製棒材か
らなるので、支持部材を軽量化して、製作費・材料費を
低減し、且つ熱交換性能を向上できる。

【００１０】

【考案の効果】前記作用の欄で説明したように、本考案
によれば次の効果が得られる。請求項１の考案によれ
ば、各支持部材の部材数が少なく一体品で且つ軽量であ
るから、支持部材の製作費が安価となり、支持部材の材
料費も安価となる。しかも、支持部材を細く軽く構成す
ることも可能であり、その場合には、冷水発生時や温水
発生時に水流の流れが円滑となって熱交換速度が向上
し、かつ支持部材の熱容量も小さいため熱交換性に優れ
る。更に、一体品からなる各支持部材を複数の伝熱管に
交差状に配設して、複数の支持部材の相対向する各組の
ストレート部に、相対的に上方又は下方から組付けた平
面状の各伝熱管を固定すればよいので、伝熱管の組付け
と解体を簡単に行うことが出来る。

【００１１】請求項２によれば、前記蛇行状の支持部材
が、小径のパイプ材からなるので、支持部材を軽量化し
て、製作費・材料費を低減し、熱交換性能を向上でき
る。請求項３によれば、前記支持部材を構成する小径の
パイプ材が伝熱管と同種、同径のパイプ材で構成されて
いるので、伝熱管の発注時に一括して支持部材を発注で
き、支持部材の製作費・材料費を一層低減できる。請求
項４によれば、前記蛇行状の支持部材が、小径の鋼製棒
材からなるので、支持部材を軽量化して、製作費・材料
費を低減し、熱交換性能を向上できる。

【００１２】

【実施例】以下、本考案の実施例について図面に基いて
詳細に説明する。本実施例は、ビルの地下に設置して夏
期に安価な深夜電力で製氷し、昼間その氷を融解して冷
房用の冷水を作る冷熱蓄熱プラントの多管式熱交換器に
本考案を適用した場合の一例である。図１、図２に示す
ように、前記冷熱蓄熱プラントの水槽１内には、５行４
列計２０組の多管式熱交換器２が適当間隔おきに設置さ
れ、これら多管式熱交換器２の冷媒導入ヘッダー３は冷
凍装置から冷媒が供給される冷媒供給管に接続され、ま
た、これら多管式熱交換器２の冷媒導出ヘッダー４は冷
凍装置へ冷媒を戻す冷媒戻り管に接続され、これら多管
式熱交換器２は水槽１内に設置されている。夏期の深
夜、冷凍装置から冷却された冷媒（例えば、エチレング
リコールなど）をこれら多管式熱交換器２に供給して多
量の氷を製氷して冷熱を蓄熱し、昼間その多量の氷の融
解潜熱で冷房用の冷水を作ることになる。

【００１３】前記多管式熱交換器２について図２〜図７
に基いて説明する。この多管式熱交換器２には、基本的
に、夫々左右方向向きの鉛直な平面状に形成された８枚
の蛇行状の伝熱管５と、冷媒導入ヘッダー３と、冷媒導
出ヘッダー４と、これら伝熱管５の左部と右部とに交差
状に設けられた２枚の蛇行状の支持部材６とが設けられ
ている。前記８枚の蛇行状の伝熱管５は、前後方向に所
定間隔おきに平行に配設され、１つおきの４枚の冷媒入
口側伝熱管５Ａの上端部は、冷媒導入ヘッダー３に夫々
接続され、また、これら４枚の冷媒入口側伝熱管５Ａの
隣の１つおきの４枚の冷媒出口側伝熱管５Ｂの上端部
は、冷媒導出ヘッダー４に接続され、更に、各冷媒入口
側伝熱管５Ａの下端部は、その前側の冷媒出口側伝熱管
５Ｂの下端部にＵ形接続管７を介して溶接にて接続され
ている。従って、冷媒導入ヘッダー３から各冷媒入口側
伝熱管５Ａに導入される冷媒は、その冷媒入口側伝熱管
５Ａとそれに接続された冷媒出口側伝熱管５Ｂ内を通っ
て冷媒導出ヘッダー４へ導出されることになる。

【００１４】前記各伝熱管５は、１本の連続したパイプ
材（例えば、ＳＴＰＧ２５のパイプ材、外径３４ｍｍ
φ）を特殊なベンディング装置により曲げ成形加工する
ことで製作されるものであり、各伝熱管５は、１０又は
１１個所の水平なストレート部５ｓと、ストレート部５
ｓの端部から端部に亙るＵ字状の屈曲部５ｂとを有する
蛇行状の伝熱管に形成され、全体として左右方向向きの
鉛直な平面状に形成されている。前記各支持部材６は、
１本の連続した棒鋼材（例えば、外径２０〜３０ｍｍ
φ）を前記ベンディング装置により曲げ成形加工するこ
とで製作されるものであり、各支持部材６は、８個所の
鉛直なストレート部６ｓと、ストレート部６ｓの端部か
ら端部に亙るＵ字状の屈曲部６ｂとを有する蛇行状の部
材に形成され、全体として前後方向向きの鉛直な平面状
に形成されており、図６に示すように、左右１対の支持
部材６の各対のストレート部６ｓの前面に各平面状の伝
熱管５が配設され、各伝熱管５のストレート部５ｓのう
ちの支持部材６のストレート部６ｓに交差する部分が、
図８に示すようにＵボルト８とナット９を介して対応す
るストレート部６ｓに固定されている。尚、前記支持部
６の素材の棒鋼材としては、伝熱管５の径の０．５〜
２．０倍程度のものを用いることが望ましい。

【００１５】 この固定部の構造において、支持部材６
のストレート部６ｓに形成された各２つの前後方向向き
のボルト孔１０に、伝熱管５を抱き込んだＵボルト８の
脚部８ａが挿通され、Ｕボルト８の脚部８ａの先端部に
ナット９を締結することにより、伝熱管５が支持部材６
に固定されている。尚、図６に示すように、均一に冷却
できるように、冷媒出口側伝熱管５Ｂの各ストレート部
５ｓは、冷媒入口側伝熱管５Ａのストレート部５ｓ同士
の中間高さレベルに位置するように３角配列に配設して
ある。更に、製氷状態において、多管式熱交換器２に浮
力が作用するので、左右の支持部材６の底部は、水槽１
の底部の固定用レール部材にボルト等で固定される。

【００１６】 以上説明した多管式熱交換器２の伝熱管
支持構造の作用について説明する。前記多管式熱交換器
２の製作方法について説明すると、各伝熱管５と各支持
部材６は、製鉄メーカーに発注して平面状の蛇行状の部
材にて納入させる。組立ての際には、先ず左右１対の支
持部材６を所定の治具にセットして位置保持した状態に
おいて、最も後側の伝熱管５を下方より挿入して図６の
状態にセットしてＵボルト８とナット９とで固定し、次
にその前側の伝熱管５を上方より挿入してＵボルト８と
ナット９とで固定し、以下同様に１つずつ前側の伝熱管
５を挿入して固定していく。その後、各冷媒入口側伝熱
管５Ａの下端部とそれに対応する冷媒出口側伝熱管５Ｂ
の下端部とを接続するＵ形接続管７を溶接し、冷媒導入
ヘッダー３及び冷媒導出ヘッダー４を溶接すれば、多管
式熱交換器２が完成する。但し、前記の組立方法は、一
例にすぎず、種々の方法を採用可能である。

【００１７】前記伝熱管５の平面と直交する平面状に形
成された蛇行状の支持部材６を交差状に設け、前記支持
部材６の各ストレート部６ｓに、それに対応する平面状
の伝熱管５を固定したので、各支持部材６の部材数が少
なく一体品で且つ軽量であるから、支持部材６の製作費
が安価となり、支持部材６の材料費も安価となる。しか
も、支持部材６が細く軽いために、冷水発生時や温水発
生時に水流の流れが円滑となって熱交換速度が向上し、
かつ支持部材６の熱容量も小さいため熱交換性能に優れ
る。更に、一体品からなる各支持部材６を複数の伝熱管
５に交差状に配設して、支持部材６の各ストレート部６
ｓに、それに対応する平面状の伝熱管５を固定すればよ
いので、伝熱管５の組付けと解体を簡単に行うことが出
来る。尚、前記支持部材６の素材としては、丸棒鋼材以
外に、伝熱管５の径の０．５〜２．０倍程度の径の六角
棒鋼材や幅が伝熱管５の径の０．５〜２．０倍程度のフ
ラットバーを用いることも可能であり、また、その他種
々の棒状鋼材を用いることが可能である。

【００１８】次に、前記実施例の一部を次のように変更
することもある。 （１）前記支持部材６をパイプ材からなる蛇行状の部材
に構成する。この場合、伝熱管５と同種（同種の鋼
材）、同径のパイプ材で構成する場合には、伝熱管５の
製作時に、発注先において同種の素材を用いて支持部材
６を製作することができるため、支持部材６の製作費が
安価になる。但し、前記に限らず種々のパイプ材（伝熱
管５の径の０．５〜２．０倍の径が望ましい）を素材と
して支持部材６を製作してもよい。 （２）前記実施例の支持部材６伝熱管５の固定構造とし
ては、Ｕボルト８に限らず、図７に示すように、溶接に
より固定してもよい。但し、多管式熱交換器２の組立後
に解体する必要のないものの場合に採用可能である。

【００１９】（３）前記（２）のように、支持部材６を
パイプ材製とする場合、Ｕボルト８にて固定する場合、
支持部材６の内部に水が侵入してその水の凍結で支持部
材６が破裂することも有り得るため、図９、図１０に示
すように、パイプ連結用金具２０を用いて伝熱管５を支
持部材６に固定することが望ましい。このパイプ連結用
金具２０について簡単に説明すると、このパイプ連結用
金具２０は、Ｌ形の第１ホルダ部材２１と、この第１ホ
ルダ部材２１にヒンジ結合された第１押え部材２２と、
第１ホルダ部材２１に固定され９０度向きを異ならせた
第２ホルダ部材２５と、この第２ホルダ部材２５にヒン
ジ結合された第２押え部材２６等からなる。

【００２０】 第１ホルダ部材２１と第１押え部材２２
間に支持部材６を挟んだ状態で、第１ホルダ部材２１か
ら延び第１押え部材２２に挿通させたボルト２３をナッ
ト２４で締結することにより、支持部材６に固定し、同
様に、第２ホルダ部材２５と第２押え部材２６間に伝熱
管５を挟んだ状態で、第２ホルダ部材２５から延び第２
押え部材２６に挿通させたボルト２７をナット２８で締
結することにより、伝熱管５に固定するように構成して
ある。尚、前記実施例の棒鋼材製の支持部材６の場合に
も、このパイプ連結用金具２０を採用できる。尚、前記
実施例は、一例を示すものにすきず、支持部材６の構
造、伝熱管５と支持部材６との固定部の構造、等に種々
の変更を加えて実施することも有り得ることは勿論であ
り、前記多管式熱交換器２は、暖房用の温水を作るため
の熱交換器としても活用することも有り得るし、その他
種々の用途の熱交換器として活用することも有り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る冷熱蓄熱プラントの水槽の平面図
である。

【図２】図１の多管式熱交換器の斜視図である。

【図３】図２の多管式熱交換器の平面図である。

【図４】図２の多管式熱交換器の正面図である。

【図５】図２の多管式熱交換器の右側面図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】伝熱管と支持部材との固定部の要部側面図であ
る。

【図８】伝熱管と支持部材との固定部の要部側面図であ
る。

【図９】パイプ連結金具で伝熱管と支持部材とを固定し
た固定部の側面図である。

【図１０】図９の固定部の平面図である。

【符号の説明】

２ 多管式熱交換器 ５ 蛇行状の伝熱管 ６ 蛇行状の支持部材 ６ｓ 支持部材のストレート部

Claims (4)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 夫々水平方向向きの複数のストレート部
   を有するとともに鉛直の平面状に形成された複数の蛇行
   状の伝熱管を面直交方向に適当間隔おきに平行に配設し
   てなる多管式熱交換器において、 前記複数の蛇行状の伝熱管の長さ方向複数個所に、前記
   伝熱管の数と同数の複数の鉛直方向向きのストレート部
   を有するとともに前記平面と直交する鉛直の平面状に形
   成された複数の同一形状の蛇行状の支持部材を相対向状
   に設けるとともに、これら複数の支持部材を複数の伝熱
   管に交差状に配設し、 前記複数の支持部材の相対向する各組のストレート部の
   側面部に、複数の支持部材に対して相対的に上方又は下
   方から組付けた各伝熱管を固定したことを特徴とする多
   管式熱交換器の伝熱管支持構造。
2. 【請求項２】 前記蛇行状の支持部材が、小径のパイプ
   材からなることを特徴とする請求項１に記載の多管式熱
   交換器の伝熱管支持構造。
3. 【請求項３】 前記支持部材を構成する小径のパイプ材
   が伝熱管と同種、同径のパイプ材で構成されたことを特
   徴とする請求項２に記載の多管式熱交換器の伝熱管支持
   構造。
4. 【請求項４】 前記蛇行状の支持部材が、小径の鋼製棒
   材からなることを特徴とする請求項１に記載の多管式熱
   交換器の伝熱管支持構造。