JP3000798U - 集合管を有する多列熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被熱媒体の温度および流量を自由に調整出
来、全体構造がコンパクトにまとめられ、分解，組立が
迅速、かつ容易に出来ると共に、第一種小型圧力容器と
して設定し得る集合管を有する多列熱交換器を提供す
る。 【構成】 直列および並列に配設される複数体の同一型
式の熱交換器１に加熱側出入集合管４，５および被熱側
出入集合管２，３を調整弁１４，１５および１０，１１
等を介して連結管１２，１３および８，９により連結す
ると共に隣接する熱交換器１，１間を調整バルブ１６を
介して架設管１７で連結する。更に、出口側の被熱側出
入集合管２には所定の温度，圧力により管内の被熱媒体
を放出する溶解栓２３を設ける。前記調整弁１０，１
１，１４，１５および調整バルブ１６の適宜開閉して所
望の温度，流量の被熱媒体を得る。また、溶解栓２３の
容量を所望の値で設定することにより第一種小型圧力容
器として適用される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、被熱媒体の温度および流量を必要に応じて自由に調整し得るように した集合管を有する多列熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の熱交換器は使用目的に応じてその都度設計製作するのが普通である。そ のため、高温を必要とする場合には、熱交換器の熱交換器コイルを長くしなけれ ばならず、大型でコスト高なものとなる。また、多流量を必要とする場合には、 熱交換コイル数を増加しなければならず、前記と同様に大型で、かつコスト高な ものとなる。一方、同一型式の熱交換器を調整バルブ等を介して直列的に連結す ることにより、被熱媒体を高温に加熱するようにした従来技術も開示されている 。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

使用目的に合わせてその都度熱交換器を設計製作すると前記のようにコスト高 になる問題点が生じると共に製作期間が長くなり、しかも大型となる。そのため 、輸送および建造物への搬入設置が困難となる問題点が生じる。また、同一型式 のものを直列に複数個設置するものは、被熱媒体を所定の高温に加熱することが 出来ても、その温度を自由に調整したり、かつ流量を自由に調整することは出来 ない。

【０００４】 本考案は、以上の問題点を解決するもので、被熱媒体の温度および流量を使用 目的に合わせて自由に調整出来ると共に、全体構造がコンパクトにまとめられ、 使用現場での組立も迅速、かつ容易に出来、更に第一種小型圧力容器として認定 し得る集合管を有する多列熱交換器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本考案は、以上の目的を達成するために、複数本配設される縦長形状の熱交換 器と、該熱交換器に調整弁および連結管を介して連結され加熱媒体および被熱媒 体を出入させる加熱側出入集合管および被熱側出入集合管と、隣接する前記熱交 換器間に架設される架設管および該管内に配設される調整バルブとを備え、前記 熱交換器は、区画室を形成する上方側の出入ヘッド部と、下方側の連結筒部と、 該連結筒部と前記出入ヘッド間に介設されその内部に前記被熱媒体が流通する熱 交換コイルを収納する筒体状の熱交換筒部とから構成され、前記加熱側出入集合 管は前記熱交換筒部内と連通し、前記被熱側出入集合管は出入ヘッド部の区画室 に連通して配設されてなる集合管を有する多列熱交換器を構成するものである。 更に、具体的には被熱媒体を搬出する出口側の前記被熱側出入集合管には、管内 の被熱媒体の温度及び／又は圧力が設定値以上になると前記被熱媒体を管外に放 出する溶解栓が配設され、前記加熱側出入集合管および被熱側出入集合管は、複 数本の筒状管をフランジ結合するものからなり、前記被熱側出入集合管を構成す る前記筒状管には前記溶解栓がそれぞれ設けられ、当該溶解栓は前記筒状管の容 積をＡ（ｍ³）とし、管内圧力をＰ（ｋｇ／ｃｍ²）とすると（Ａ×Ｐ）＜Ｑ以下 で被熱媒体を放出すべく形成されることを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】

加熱側出入集合管と熱交換筒部との間の調整弁を適宜開閉し、所望の熱交換器 に加熱媒体を供給する。被熱媒体を高温にする場合には、個々の熱交換器の出入 ヘッド部と出口側の被熱側出入集合型とを連結する連結管内の被熱側調整弁を閉 止し、互いに隣接する熱交換器の出入ヘッド部間の調整バルブを開放することに より行われる。また、多量の流量を必要とする場合には、個々の熱交換器の出入 ヘッド部と出力側の被熱側出入集合型とを連結する連結管内の被熱側調整弁を開 放すると共に、互いに隣接する熱交換器の出入ヘッド部間の調整バルブを閉止す ることにより行われる。熱交換器の使用個数と、各調整弁および調整バルブの開 閉場所，度合を適宜コントロールすることにより温度および流量を自由に調整す ることが出来る。また、出口側の被熱媒体集合管に溶解栓を設けることにより設 定値以上に加熱，加圧された被熱媒体を放出することが出来る。また、溶解栓の 容量を適宜設定することにより第一種小型圧力容器として認定可能である。更に 、加熱側出入集合管および被熱側出入集合管をフランジ結合される複数本の筒状 管から形成することにより分解，組立の容易化，搬送の容易化が図れる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明する。図１は本考案の一実施例の 正面図、図２は図１の側面図、図３は本実施例の熱交換器の拡大断面図である。

【０００８】 図１および図２に示すように、同一型式の熱交換器１が直列にそれぞれ６個が 配置され、かつ２列並設される。図３に示すように熱交換器１は大別して、筒体 状の熱交換筒部１ａと、熱交換筒部１ａの上方に配置される出入ヘッド部１ｂと 、熱交換筒部１ａの下方に配置される連結筒部１ｃとから構成される。熱交換筒 部１ａ内には被熱媒体を流通させる複数群の熱交換コイル６が収納される。出入 ヘッド部１ｂは仕切板７により２つの区画室２５ａ，２５ｂに仕切られ、区画室 ２５ａには入口側の被熱側出入集合管の被熱側連結管９および架設管１７が連結 し、区画室２５ｂには出口側の被熱側出入集合管の被熱側連結管８および架設管 １７がそれぞれ連結する。熱交換筒部１ａには入口側の加熱側出入集合管４の加 熱側連結管１２および出口側の加熱出入集合管５の加熱側連結管１３が上下に連 結され、熱交換筒部１ａ内に加熱媒体を出入させる。また、１つの群の熱交換コ イル６ａは出入ヘッド部１ｂの区画室２５ａに連通し、他の群の熱交換コイル６ ｂは区画室２５ｂにそれぞれ連通する。また、熱交換コイル６ａ，６ｂは下方の 連結筒部１ｃに連通する。以上の構造から、出入ヘッド部１ｂの区画室２５ａは 熱交換コイル６ａを介して連結筒部１ｃに連通し、連結筒部１ｃは熱交換コイル ６ｂを介して出入ヘッド部１ｂの区画室２５ｂに連通する。被熱側出入集合管は 被熱媒体が流入する入口側の被熱側出入集合管３と、出口側の被熱側出入集合管 ２とからなり、それぞれフランジ部２４を有する複数本の筒状管を直列に連結し たものから形成される。出口側の被熱側出入集合管２と熱交換器１間には被熱側 調整弁１０を介して被熱側連結管８がそれぞれ分岐して連結され、出入ヘッド部 １ｂの区画室２５ｂ側に連通する。また、入口側の被熱側出入集合管３と熱交換 器１間には、被熱側調整弁１１を介して被熱側連結管９がそれぞれ分岐して連結 され、出入ヘッド部１ｂの区画室２５ａ側に連通する。また、図１に示すように 、隣接する熱交換器１，１のそれぞれの出入ヘッド部の区画室２５ｂと２５ａ間 は調整バルブ１６を介設する架設管１７により連結される。一方、加熱側出入集 合管は加熱媒体が流入する入口側の加熱側出入集合管４と、加熱媒体が流出する 出口側の加熱側出入集合管５とからなり、それぞれフランジ部２４を有する複数 本の筒状管を直列に連結したものからなる。入口側の加熱側出入集合管４から分 岐した加熱側連結管１２は加熱側調整弁１４を介して熱交換筒部１ａの上方に連 結され、出口側の加熱側出入集合管５から分岐した加熱側連結管１３は加熱側調 整弁１５を介して熱交換筒部１ａの下方に連結される。また、図２に示すように 、連結筒部１ｃには配管１９が連結され、配管１９はバルブ２０を介して廃水集 合管１８に連結される。また、図１に示すように被熱側出入集合管２，３および 加熱側出入集合管４，５はバルブ２２を介して廃水管２１にそれぞれ連結される 。なお、廃水管２１は廃水集合管１８に連結される。

【０００９】 以上の構造により、被熱媒体は被熱側出入集合管３から被熱側調整弁１１およ び被熱側連結管９を介して出入ヘッド部１ｂの区画室２５ａ内に入り、それに連 通する熱交換コイル６ａを通って下方の連結筒部１ｃに入り、更に、熱交換コイ ル６ｂを通って出入ヘッド部１ｂの区画室２５ｂに入る。次に、被熱側連結管８ および被熱側調整弁１１を通って出口側の被熱側出入集合管２側に送られるか、 又は架設管１７および調整バルブ１６を通って隣接する熱交換器１の出入ヘッド 部１ｂの区画室２５ａ内に導入される。

【００１０】 一方、加熱媒体は加熱側出入集合管４から加熱側調整弁１４および加熱側連結 管１２を介して熱交換器１の熱交換筒部１ａ内に導入され、熱交換筒部１ａ内の 熱交換コイル６ａ，６ｂの外周に接触しながら被熱媒体を加熱し、下方の加熱側 連結管１３および加熱側調整弁１５を介して加熱側出入集合管５側に送られて循 環する。

【００１１】 図１に示すように、出口側の被熱側出入集合管２には溶解栓２３がそれぞれの 筒状管に配設される。溶解栓２３の詳細構造は省略するが、被熱側出入集合管２ 内の温度および圧力が或る設定値以上になると内部に設けられている構造部が溶 解し、被熱側出入集合管２内の被熱媒体の一部を大気側に放出するように構成さ れる。溶解栓２３の設けられている前記筒状管の容積をＡ（ｍ³）とし、その内 部の被熱媒体の圧力をＰ（ｋｇ／ｃｍ²）とするとＡ×Ｐ＜Ｑ（Ｑ＝４００）以 下の場合には第一種小型圧力容器として認定されるため、溶解栓２３の開口する 温度，圧力を適宜設定することにより第一種小型圧力容器として本実施例の集合 型熱交換器は設定されることが可能になる。

【００１２】 次に、本実施例の作用を図面により詳細に説明する。まず、被熱媒体を高温に する場合について説明する。すべての熱交換器１の加熱側調整弁１４，１５を全 部開口し、加熱側出入集合管４から加熱媒体をすべての熱交換器１内に導入循環 させる。次に、図１における一番右端の熱交換器１に連結する被熱側調整弁１１ を開口し、被熱側出入集合管３から被熱媒体を導入させる。なお、右端以外の熱 交換器１に連結する被熱側調整弁１１はすべて閉止する。また、図１の一番左端 の熱交換器１に連結する被熱側連結管８の被熱側調整弁１０のみを開口し、他の ものはすべて閉止する。更に、隣接する熱交換器１の出入ヘッド部１ｂ間の調整 バルブ１６をすべて開口する。以上の調整により、図１の右端の熱交換器１の出 入ヘッド部１ｂの区画室２５ａに入った被熱媒体はその熱交換器１で加熱された 後、出入ヘッド部１ｂの区画室２５ｂから架設管１７を通って隣接する熱交換器 １の出入ヘッド部１ｂの区画室２５ａ内に入り、同様に加熱され、以下、順送り に各熱交換器１内で加熱され、一番左側の熱交換器１の出入ヘッド部１ｂの区画 室２５ｂから被熱側調整弁１０を介し出口側の被熱側出入集合管２内に入り、使 用側に送出される。それぞれの熱交換器１により、ほぼ同一の熱量を有する加熱 媒体により加熱されるため、被熱媒体は高温になる。

【００１３】 次に、温度よりも流量を必要とする場合には、各熱交換器１のすべての被熱側 調整弁１０，１１を開口し、調整バルブ１６をすべて閉止する。それにより、各 熱交換器１が被熱側出入集合管２に直列に接続され、それぞれの熱交換器１に入 口側被熱側出入集合管３から導入された被熱媒体がそれぞれの被熱側連結管１０ を介して出口側の被熱側出入集合管２側に送られるため、流量を増大させること が出来る。

【００１４】 前記と同様にして、各熱交換器１に連結される被熱側調整弁１０，１１と加熱 側調整弁１４，１５および調整バルブ１６を適宜開閉操作することにより所望の 温度および流量の被熱媒体を得ることが出来る。前記の各調整弁１０，１１，１ ４，１５および調整バルブ１６等の調整は手動により行うことも勿論出来るが、 電気的に制御することにより極めて迅速に、かつ確実に行うことが出来る。一方 、被熱側出入集合管２，３および加熱側出入集合管４，５はフランジ部２４で連 結される筒状管を各熱交換器１に沿って配設したもので、全体構造がコンパクト にまとめられ、設置スペースが節約されると共に組み付けが容易に出来る。

【００１５】

【考案の効果】

本考案によれば、次のような顕著な効果を奏する。 １）熱交換器内に加熱媒体を出入させる加熱側出入集合管が複数本の熱交換器 のそれぞれに独立に連結されるため、熱交換器内に導入された被熱媒体は熱交換 器を通過するたびに同一熱量により加熱される。そのため極めて高温に加熱され る。 ２）加熱側出入集合管と熱交換器とは加熱側調整弁を介して連結するため、加 熱媒体の導入を必要とする熱交換器にのみ加熱媒体を導入することが出来る。そ れにより、被熱媒体の広範囲の温度コントロールが可能になる。 ３）熱交換器と被熱側出入集合管が被熱側調整弁を介してそれぞれ独立に連結 され、かつ隣接する熱交換器同士が同じく調整バルブを介して連結されているた め、熱交換器を通過する被熱媒体の流量を自由に変えることが出来る。 ４）被熱媒体の出入流量とそれぞれの熱交換器による加熱媒体の出入流量を自 由にコントロールすることにより、所望の流量，温度の被熱媒体を簡単に得るこ とが出来る。 ５）複数本の熱交換器とそれ等に被熱媒体および加熱媒体を出入させる被熱側 出入集合管および加熱側出入集合管が直列および並列に配設されるため、全体構 造がコンパクトにまとめられ、省スペース化が図れると共に全体の大きさを自由 に変えることが出来る。また、熱交換器同士は架設管で連結され、被熱側出入集 合管および加熱側出入集合管はフランジ部で連結されているため、分解，組立が 容易であり、搬送が簡単に行われる。 ６）被熱媒体はパイプ状の熱交換用コイル内を流通し、加熱媒体は熱交換筒部 内に導入されて熱交換コイルを外側から加熱するように構成されるため、被熱媒 体と加熱媒体とが乱流状態で接触することが出来る。すなわち、熱交換コイルの 形状と被熱媒体の流速を適宜設定することにより容易に乱流を起こすことが出来 ると共に、加熱側は気体のため容易に乱流状態になる。両者が乱流で接触するこ とにより層流接触の場合に較べて大きな熱貫流率（約２倍）が得られ、熱交換率 を大巾に向上することが出来る。 ７）被熱媒体は出入ヘッド部から１つの熱交換コイルを下降した後、もう１つ の熱交換コイルを上昇し、上昇流となって出入ヘッド部から流出する構造から形 成されるため、圧力損失が非常に少なくなる。 ８）同一型式の熱交換器やフランジ結合される同一型式の出入集合管を採用す ることにより量産効果が上げられ、装置のコストダウンが図れる。 ９）溶解栓を用いることにより、圧力の異常上昇が防げると共に、被熱側出入 集合管の容積と対応させた圧力で開口する溶解栓を設定することにより、第一種 小型圧力容器としてランクづけされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の正面図。

【図２】第１図の側面図。

【図３】本実施例に使用される熱交換器の拡大縦断面
図。

【符号の説明】

１ 熱交換器 １ａ 熱交換筒部 １ｂ 出入ヘッド部 １ｃ 連結筒部 ２ 被熱側出入集合管 ３ 被熱側出入集合管 ４ 加熱側出入集合管 ５ 加熱側出入集合管 ６ 熱交換コイル ６ａ 熱交換コイル ６ｂ 熱交換コイル ７ 仕切板 ８ 被熱側連結管 ９ 被熱側連結管 １０ 被熱側調整弁 １１ 被熱側調整弁 １２ 加熱側連結管 １３ 加熱側連結管 １４ 加熱側調整弁 １５ 加熱側調整弁 １６ 調整バルブ １７ 架設管 １８ 廃水集合管 １９ 配管 ２０ バルブ ２１ 廃水管 ２２ バルブ ２３ 溶解栓 ２４ フランジ部 ２５ａ 区画室 ２５ｂ 区画室

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本配設される縦長形状の熱交換器
   と、該熱交換器に調整弁および連結管を介して連結され
   加熱媒体および被熱媒体を出入させる加熱側出入集合管
   および被熱側出入集合管と、隣接する前記熱交換器間に
   架設される架設管および該管内に配設される調整バルブ
   とを備え、前記熱交換器は、区画室を形成する上方側の
   出入ヘッド部と、下方側の連結筒部と、該連結筒部と前
   記出入ヘッド間に介設されその内部に前記被熱媒体が流
   通する熱交換コイルを収納する筒体状の熱交換筒部とか
   ら構成され、前記加熱側出入集合管は前記熱交換筒部内
   と連通し、前記被熱側出入集合管は出入ヘッド部の区画
   室に連通して配設されることを特徴とする集合管を有す
   る多列熱交換器。
2. 【請求項２】 被熱媒体を搬出する出口側の前記被熱側
   出入集合管には、管内の被熱媒体の温度及び／又は圧力
   が設定値以上になると前記被熱媒体を管外に放出する溶
   解栓が配設されてなる請求項１の集合管を有する多列熱
   交換器。
3. 【請求項３】 前記加熱側出入集合管および被熱側出入
   集合管は、複数本の筒状管をフランジ結合するものから
   なる請求項１の集合管を有する多列熱交換器。
4. 【請求項４】 前記被熱側出入集合管を構成する前記筒
   状管には前記溶解栓がそれぞれ設けられ、当該溶解栓は
   前記筒状管の容積をＡ（ｍ³）とし、管内圧力をＰ（ｋ
   ｇ／ｃｍ²）とすると（Ａ×Ｐ）＜Ｑ以下で被熱媒体を
   放出すべく形成されてなる請求項３の集合管を有する多
   列熱交換器。ここでＱは本熱交換器が第一種小型圧力容
   器として設定されるための設定値である。