JP3017039B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP3017039B2
JP3017039B2 JP7047273A JP4727395A JP3017039B2 JP 3017039 B2 JP3017039 B2 JP 3017039B2 JP 7047273 A JP7047273 A JP 7047273A JP 4727395 A JP4727395 A JP 4727395A JP 3017039 B2 JP3017039 B2 JP 3017039B2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱炉、焼却炉などか
ら発生する高温排ガスの熱回収に用いるのに好適なシェ
ルアンドチューブ方式の熱交換器、特にＵ字状伝熱管方
式の熱交換器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＵ字状伝熱管方式の熱交換器を例
に説明すると、図４に示すように、筒状ケーシング１は
その一端を伝熱ガスが流入する流入口１１とするととも
に、他端を伝熱ガスが流出する流出口１２としているも
ので、その一端方部の側壁には被伝熱ガスを多数本のＵ
字状の伝熱管２へ分配する分配器２１と受熱後の被伝熱
ガスを集合排出する集合器２２が並設されている。Ｕ字
状の伝熱管２は、両端が筒状ケーシング１の側壁に固定
されるとともに前記分配器２１と集合器２２にそれぞれ
接続されている。そしてその伝熱管２の折り返された二
つの直線部分２ａ、２ｂは筒状ケーシング１の長手方
向、すなわち伝熱ガスの流れ方向と平行して配置されて
いる。このようにして、筒状ケーシング１内に多数本の
伝熱管２が放射状に配置されるのである。
【０００３】上記の熱交換器の場合には、伝熱管２の折
り返された二つの直線部分２ａ、２ｂは筒状ケーシング
１内の伝熱ガスの流れ方向と平行して配置されているの
で、運転に際して生じる反復する熱膨張収縮に対して優
れた耐久性を有するものの、熱交換効率を高めようとす
ると伝熱管２と筒状ケーシング１の長さを長くする必要
があった。その場合には、製作コストが増大するととも
に伝熱管２の耐久性が劣化するという問題があり、ま
た、近年の熱交換器の小型化に対するニーズに対して、
同様な理由で対応しにくいという問題も生じていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、熱交換効率の
向上を図るとともに、より小型化が可能となる熱交換器
を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の問題は、一方から
他方に伝熱ガスを流通可能とした筒状ケーシング内にそ
の筒状ケーシングの長手方向と平行な方向に多数本の伝
熱管を配置した熱交換器であって、前記ケーシングの軸
芯位置に軸柱を配設し、その軸柱およびケーシングの内
壁のそれぞれにスパイラル方向を揃えたスパイラル状フ
ィンを前記伝熱管に干渉しない高さに突設して、流入す
る伝熱ガスに旋回流を付与するようにしたことを特徴と
する熱交換器により解決することができる。
【０００６】
【作用】本発明では、流入する伝熱ガスに旋回流を付与
する手段を備えているので、熱交換器の筒状ケーシング
の内部において伝熱ガスは旋回流となって流入口方向か
ら流出口方向に流れるため、筒状ケーシングの長手方向
と平行な方向に配置されている多数本の伝熱管との接触
時間が大幅に増加して熱交換効率を高めることが可能と
なるのである。また、伝熱ガスがダストを多量に含む場
合にも、旋回流によりダストが伝熱管に堆積することが
少ないので、熱交換効率が低下しにくいことになる。
【０００７】
【実施例】次に、図１〜図３に示す実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。 （実施例１）先ず図１に示すＵ字状伝熱管方式の熱交換
器を例に説明すると、筒状ケーシング１はその一端を伝
熱ガスが流入する流入口１１とし、、他端を伝熱ガスが
流出する流出口１２としていて、その一端方部の側壁に
は被伝熱ガスを多数本のＵ字状の伝熱管２へ分配する分
配器２１と受熱後の被伝熱ガスを集合排出する集合器２
２が並設されている。Ｕ字状の伝熱管２は、両端が筒状
ケーシング１の側壁の固定されるとともに前記分配器２
１と集合器２２にそれぞれ接続されている。そしてその
伝熱管２の折り返された二つの直線部分２ａ、２ｂは筒
状ケーシング１の長手方向と平行に配置されている。こ
のようにして、筒状ケーシング１内には多数本の伝熱管
２が筒状ケーシング１の軸芯と内壁との間に放射状に配
置されている。なお、この実施例では筒状ケーシング１
にはジャケット２３が取り巻いて設けられ、一方が分配
器２１に接続されていて、他方から導入された被伝熱ガ
スが筒状ケーシング１を介して予熱されながら分配器２
１に供給されるが、必要に応じて被伝熱ガスが直接分配
器２１に供給されてもよい。
【０００８】上記した構造は従来と同様であるが、この
実施例では、流入する伝熱ガスに旋回流を付与する手段
として、図１に示すように筒状ケーシング１の軸芯に相
当する位置に流入口１１方向から流出口１２方向にフィ
ン３１をスパイラル状に突設した軸柱３を配設（図１で
は軸柱３の下方部分の記載を省略してある）しているの
である。この場合において、筒状ケーシング１の内壁に
フィン３２を前記軸柱３のフィン３１とスパイラル方向
を揃えてスパイラル状に突設しておくことが好ましい
（図１ではフィン３２の上方部分の記載を省略してあ
る）。そして、本発明では、軸柱３に設けたフィン３１
およびケーシング１の内壁に設けたフィン３２は、図１
に示すように前記伝熱管２に干渉しない高さのものとし
て突設してある。
【０００９】この実施例では上記のような旋回流を付与
する手段を設けているので、流入口１１から流入した伝
熱ガスは、軸柱３に突設されたスパイラル状フィン３１
に衝突することで、流れの方向が変えられスパイラル方
向の旋回流となって流出口１２方向に流れることにな
る。またこの旋回流は内壁に沿った方向への流れ成分を
持つて流れるので、筒状ケーシング１の内壁にフィン３
２がスパイラル状に突設されている場合には、このフィ
ン３２によって流れが付勢されて好ましい旋回流が得ら
れる。
【００１０】（実施例２）本発明は、図２に示す実施例
２のように具体化することもできる。短筒状ケーシング
４は、流入口１１の上部に連続して配設され、伝熱ガス
の流入路の一部を形成するものであるが、その内部には
半楕円形の２枚の偏向板４１、４２がそれぞれ短径を軸
として逆方向に捻られたものとして、伝熱ガスの流れに
対して傾斜して設けられている。そこで、この実施例で
は短筒状ケーシング４に流入した伝熱ガスは、短径を軸
として逆方向に捻られた半楕円形の２枚の偏向板４１、
４２に衝突することで、流れの方向が変えられて旋回流
となって筒状ケーシング１内に流入することになるの
で、前記と同様な作用が生じるのである。なお、この実
施例では偏向板４１、４２が短筒状ケーシング４内に配
置されているが、偏向板４１、４２自体を流入口１１の
直下に配置するように変更することもできるのである。
【００１１】（実施例３）さらに本発明は、図３に示す
実施例３のように具体化することもできる。蓋５１を備
えた短筒状ケーシング５は、流入口１１の上部に連続し
て配設され、伝熱ガスの流入路の一部を形成するもので
あるが、その短筒状ケーシング５の側壁には、伝熱ガス
導入管５２が短筒状ケーシング５の軸芯に対して偏芯し
て取付られて短筒状ケーシング５内に開口している。そ
こで、この実施例では伝熱ガス導入管５２から短筒状ケ
ーシング４に流入した伝熱ガスは、短筒状ケーシング４
の内壁に沿って流れの方向が変えられ、旋回流となって
筒状ケーシング１内に流入することになるので、前記実
施例と同様な作用が生じるのである。なお、この実施例
では伝熱ガス導入管５２が短筒状ケーシング５に取り付
けられているが、筒状ケーシング１の最上部側壁に取り
付けるように変更することもできる。
【００１２】
【発明の効果】本発明の熱交換器は、以上に説明したよ
うに流入する伝熱ガスに旋回流を付与する手段を備えて
いるので、伝熱ガスは旋回流となって流入口方向から流
出口方向に流れるため、筒状ケーシング内部に配置され
ている多数本の伝熱管との接触時間が大幅に増加して熱
交換効率を高めることが可能となり、熱交換器の小型化
が達成できるという優れた効果がある。また、伝熱ガス
がダストを多量に含む場合にも、旋回流によりダストが
伝熱管に堆積することが少なく熱交換効率が低下しにく
いので長期に運転が可能となるなどの効果を奏する。よ
って本発明は従来の問題点を解消した熱交換器として、
その工業的価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１を示す一部切欠く断面概念図。
【図２】実施例２を示す一部切欠く斜視概念図。
【図３】実施例３を示す一部切欠く斜視概念図。
【図４】従来の熱交換器を示す一部切欠く断面概念図。
【符号の説明】
１ 筒状ケーシング、１１ 流入口、１２ 流出口、２
伝熱管、３１、３２フィン、４１、４２ 偏向板、５
２ 伝熱ガス導入管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28F 13/12 F28F 9/00 331

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一方から他方に伝熱ガスを流通可能とした
    筒状ケーシング内にその筒状ケーシングの長手方向と平
    行な方向に多数本の伝熱管を配置した熱交換器であっ
    て、前記ケーシングの軸芯位置に軸柱を配設し、その軸
    柱およびケーシングの内壁のそれぞれにスパイラル方向
    を揃えたスパイラル状フィンを前記伝熱管に干渉しない
    高さに突設して、流入する伝熱ガスに旋回流を付与する
    ようにしたことを特徴とする熱交換器。
JP7047273A 1995-03-07 1995-03-07 熱交換器 Expired - Fee Related JP3017039B2 (ja)

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