JP3201651B2

JP3201651B2 - 温度制御装置付き管式熱交換器

Info

Publication number: JP3201651B2
Application number: JP15840892A
Authority: JP
Inventors: 稔郎野村
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 2001-08-27
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH063089A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は温度制御装置付き管式熱
交換器の改良に係り、熱交換装置のコンパクト化と据付
けの容易化等を図った温度制御装置付き管式熱交換器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１８は従前の管式熱交換器の一例を示
すものであり、伝熱管１を収納した胴部２と、流路仕切
板３を設けたヘッダー部４とから形成されており、入口
管５ａから流入した流体６ａ、例えば低温の被加熱流体
が伝熱管１内を流通する間に、入口管台２ａから胴部２
内へ流入した加熱流体７によって加熱され、高温の流体
６ｂとなって出口管５ｂから流出して行く。尚、図に於
いて２ｂは出口管台、８は管板である。

【０００３】また、流体６ｂの温度制御方法としては、
図１９に示す如く胴部入口管台２ａの近傍に制御弁９を
設け、温度検出器１０からの信号により温度制御器１１
を介して制御弁９の開度調整をする方法や、図２０及び
図２１に示す如く被流体６の入口管５ａと出口管５ｂ間
にバイパス管路１２を設け、バイパス弁１３と弁１４
（又は三方弁１５）の開度調整をする方法が一般に広く
利用されている。

【０００４】ところで、前記図１９の流体７の流量を調
整する温度制御法は、流体７の性質、例えば流体の腐食
性等の点から制御弁９の選定が制約される場合があり、
全ての管式熱交換の温度制御に適用できると云うもので
はない。また、管式熱交換器の胴部入口管台２ａの近傍
は、通常他の配管路等が輻輳する場所であり、空間スペ
ース等の点から制御弁９の設置が制約され易いと云う難
点がある。更に、流体７と流体６との間に伝熱管１の伝
熱面が介在するため、応答性や制御性に若干欠けると云
う難点がある。

【０００５】一方、図２０及び図２１の流体６ａのバイ
パス流量を調整する温度制御法に於いても同様であり、
管式熱交換器のヘッダー部４へ接続する外部管路に弁１
３や弁１４、三方弁１５及びバイパス管路１２等を設置
するため、熱交換器の据付工事に多くの手数が掛かるう
え、ヘッダー部４の外方に大きな配管スペースを必要と
し、管式熱交換装置そのものが著しく大形化すると云う
難点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は従前の管式
熱交換器に於ける上述の如き問題、即ち流体のバイパス
量を調整して温度制御を行う方式の管式熱交換器では、
熱交換装置そのものが全体として大形化し、ヘッダー部
外方に大きな設置スペースを必要とするうえ、熱交換器
の据付・配管にも多くの手数を要し、設備費の高騰を招
くと云う問題を解決せんとするものであり、熱交換装置
の小形化と据付に要する手数の削減等を可能にした温度
制御装置付き管式熱交換器を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、伝熱管１を備
えた胴部２と、入口管５ａと出口管５ｂと流路仕切板３
を備えたヘッダー部４との間に、伝熱管１側へ流入する
流体６ａの伝熱管１側に対するバイパス流量を調整する
制御弁機構２６及び当該制御弁機構２６の作動を制御す
る温度制御器１１を備えた温度制御部１６を介設し、伝
熱管１側から流出する流体６ｂ内へバイパス流体６ｃを
混入することにより、ヘッダー部４の前記出口管５ｂよ
り流出する流体の温度を制御することを発明の基本構成
とするものである。

【０００８】

【作用】温度検出器１０からの信号により温度制御器１
１を介して制御モータ１７が作動され、これによって温
度制御部１６の制御弁機構２６が駆動される。即ち、弁
体２３の駆動によって流体通路２２の通路断面積が調整
され、伝熱管１内へ流入する流体６ａの伝熱管１に対す
るバイパス流量６ｃが変化する。その結果、伝熱管１よ
り流出する流体６ｂ、即ちヘッダー部４の出口管５ｂよ
り流出する流体６ｂの温度が変わり、前記通路断面積２
２を適宜に調整することにより、出口管５ｂから流出す
る流体６ｂの温度制御が行われる。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。尚、図に於いて、前記図１８〜図２１と同一部位
には同じ参照番号を使用する。図１は、本発明の第１実
施例に係る一回路２パス用の温度制御装置付き管式熱交
換器の設置例を示すものであり、図２は本発明の要部を
成す温度制御弁部の縦断側面図、図３はその縦断平面図
である。

【００１０】本件温度制御装置付き管式熱交換器Ａは図
１に示す如く、胴部２と温度制御弁部１６とヘッダー部
４とからその主要部が構成されている。そして、温度検
出器１０からの信号により温度制御器１１を介して制御
モータ１７が駆動されることにり、アームリンケージ１
８を介して弁棒１９が駆動され、温度制御弁部１６内に
於ける低温の被加熱流体６ａのバイパス流体６ｃの流量
が変わり、高温被加熱流体６ｂの温度が制御される。

【００１１】前記胴部２は、図１８に示した従前の熱交
換器の胴部と同一であり、内部に熱交換管１が配設さ
れ、且つ胴部２の外壁には加熱流体７の入口管台２ａと
出口管台２ｂが、また胴部２の開口端には接続用のフラ
ンジ２ｃが夫々設けられている。更に、前記熱交換管１
の胴部開口側の端部は所謂管板８によって保持されてお
り、当該管板８により胴部２内の加熱流体７の流路空間
と後述する温度制御部１６とが気密状に区画されてい
る。

【００１２】前記ヘッダー部４は、前記図１８に示した
従前の熱交換器のヘッダー部４と同一であり、内部には
流路仕切板３が水平状に配設されており、これによっ
て、被加熱流体６の通路が２区画に区分されている。ま
た、ヘッダー部の壁面には入口管５ａと出口管５ｂが設
けられており、更にその開口端側には接続用のフランジ
４ａが設けられている。

【００１３】温度制御部１６は図２及び図３に示す如
く、両端にフランジ２０ａを設けた短管２０と、短管２
０内に水平に配設した仕切壁２１と、仕切壁２１にほぼ
円形に形成した流体通路２２と、流体通路２２を開・閉
する円盤状の弁板２３と弁板２３を回動自在に支持する
弁棒１９とからなる制御弁機構２６と、弁棒１９の両端
部を軸支するフッシュ２４及び軸受機構２５等より構成
されている。即ち、弁棒１９を駆動して弁板２３を水平
位置とすることにより、流体通路２２は全閉となり、被
加熱用流体６のバイパス流６ｃは零となる。その結果、
高温被加熱流体６ｂは最高の温度となる。また、弁板２
３を垂直姿勢とすることにより、流体通路２２は全開さ
れ、低温被加熱流体６ａの全部（又はその大部分）がバ
イパス流６ｃとなる。その結果、高温被加熱流体６ｂの
温度は最低の温度となる。

【００１４】前記温度制御部１６はフランジ２０ａを介
して胴部２とヘッダー部４の間へ気密状に介挿されてい
る。また、ヘッダー部４内の流路仕切板３と短管２０内
の流路仕切壁２１は、断面形状がほぼ同一に形成されて
おり、両者の端面は夫々気密状に突き合わされている。
その結果、高温及び低温被加熱流体６ａ，６ｂの両流路
は気密状に区分されている。尚、図２及び図３に於い
て、２６はパッキン、２７はＯリング、２８はグランド
パッキン、２９はパッキン押えである。また、本実施例
では流体６を流体７によって加熱する構成としている
が、流体６を流体７により冷却する構成であってもよい
ことは勿論である。

【００１５】前記図１に於いては、温度制御部１６の短
管２０を胴部２及びヘッダー部４へ夫々フランジ接続す
る構成としているが、フランジ接続に替えてねじ込み接
続とすることも可能である。また、本実施例では弁棒１
９、弁板２３及び流体通路２２等から成る制御弁機構２
６を所謂バタフライ弁構造としているが、流体通路２２
の開度を調整する制御弁機構は栓型であっても良いこと
は勿論である。更に、本実施例では制御モータ１７とア
ームリンケージ１８により弁棒１９を回動させる構成と
しているが、弁棒１９の駆動機構は何如なる構造のも
の、例えば油圧式や空圧式の駆動機構であってもよい。

【００１６】図４及び図５は、本発明の要部を成す温度
制御部１６の他の例を示すものであり、流路仕切壁２１
の流体通路２２及び弁板２３の形状を半円形（若しくは
半月形と）したものである。流体通路２２及び弁板２３
の形状を図４及び図５の如き形状とすることにより、温
度制御部１６の長さ寸法が小さくなり、管式熱交換器の
一層の小形、コンパクト化が可能となる。

【００１７】図６及び図７は、本発明の第３実施例に用
いる温度制御部の縦断側面図と縦断平面図であり、所謂
１回路４パス式の管式熱交換器に使用されるものであ
る。前記１回路４パス式の管式熱交換器に於いては、図
８に示す如く、低温被加熱流体６ａが胴部２内の第１パ
ス、第２パス、第３パス及び第４パスを形成する熱交換
管１を夫々通って、高温被加熱流体６ｂとなる。即ち、
温度制御部１６の短管２０内には図８に示す如く、断面
がＴ字形の流路仕切壁２１が配設されており、この流路
仕切壁２１の水平部２１ａに半円状の流体通路２２が形
成されている。そして、この流体通路２２に半円形の弁
板２３が設けられており、当該弁板２３を回動すること
により、低温被加熱流体６ａのバイパス用流体通路２２
の開度が調整され、高温被加熱流体６ｂ内へ流入せしめ
るバイパス流６ｃの流量が制御される。尚、図６及び図
７に於いて、短管２０や弁棒１９の支持機構及び駆動機
構等は、図１乃至図３の場合と全く同一である。

【００１８】図９及び図１０は、本発明の第４実施例で
使用する温度制御部の縦断側面図及び縦断平面図であ
り、前記図６及び図７の温度制御部１６に於ける流体通
路２２及び弁板２３の形状を１／４円状としたものであ
る。流体通路２２及び弁板２３の形状を１／４円形とす
ることにより、温度制御部１６の長さ寸法が小さくな
り、管式熱交換器を一層コンパクト化することが出来
る。

【００１９】図１１及び図１２は本発明の第５実施例に
使用する温度制御部の縦断側面図と縦断平面図であり、
所謂２回路２パス式の管式熱交換器に使用されるもので
ある。前記２回路２パス式の管式熱交換器に於いては、
図１３に示す如く低温被加熱流体６ａ１，６ａ２が第１
回路の第１パスと第１回路の第２パス及び第２回路の第
１パスと第２回路の第２パスを通って流通し、高温被加
熱流体６ｂ１，６ｂ２となる。即ち、温度制御部１６の
短管２０内には、図１３に示す如く断面形状が十字状の
流路仕切壁２１が配設されており、この流路仕切壁２１
を形成する２枚の水平部２１ａ１，２１ａ２と２枚の垂
直部２１ｂ１，２１ｂ２とによって、４区画の流体通路
が形成されていて、第１回路の入口管５ａ１、第２回路
の入口管５ａ２第１回路の出口管５ｂ１，第２回路の出
口管５ｂ２へ夫々連通している。

【００２０】従って、本実施例の温度制御部１６に於い
ては図１２に示す如く、流路仕切壁２１の両側の水平部
２１ａ１，２１ａ２に半円状の流体通路２２ａ，２２ｂ
が夫々穿設されており、この各流体通路２２ａ，２２ｂ
に半円状の弁板２３ａ，２３ｂと、これ等を回動する弁
棒１９ａ，１９ｂとを夫々配設することにより、第１回
路用の制御弁機構２６ａと第２回路用の制御弁機構２６
ｂが形成されている。

【００２１】図１４及び図１５は、本実施例に係る管式
熱交換器の側面図及び正面図であり、温度制御部１６に
は第１回路用の制御モータ１７ａと第２回路用の制御モ
ータ１７ｂが設けられており、アームリンケージ１８ａ
を介して第１回路用制御弁機構２６ａの弁棒１９ａが、
またアームリンケージ１８ｂを介して第２回路用制御弁
機構２６ｂの弁棒１９ｂが夫々駆動される。尚、第１回
路用制御弁機構２６ａが作動されると、流体流路２２ａ
を通して低温被加熱流体６ａ１の一部が高温被加熱流体
６ｂ１内へバイパスされ、その温度が低下し、また第２
回路用制御弁機構２６ｂが作動されると、流体流路２２
ｂを通して低温被加熱流体６ａ２の一部が高温被加熱流
体６ｂ２内へバイパスされ、その温度が低下する。

【００２２】図１６及び図１７は、本発明の第６実施例
で使用する温度制御部の縦断側面図及び縦断平面図であ
り、前記図１１及び図１２の温度制御部１６に於ける第
１回路用制御弁機構２６ａの流体通路２２ａと弁板２３
ａ及び第２回路用制御弁機構２６ｂの流体通路２２ｂと
弁板２３ｂを、夫々１／４円状の形状としたものであ
る。前記流体通路２２ａ，２２ｂ及び弁板２３ａ，２３
ｂを１／４円状とすることにより、温度制御弁１６を短
くすることができ、管式熱交換器の小形、コンパクト化
が可能となる。

【００２３】

【発明の効果】本件発明では、伝熱管１を備えた胴部２
と、流路仕切板３を備えたヘッダー部４との間に、伝熱
管１側へ流入する流体６ａの伝熱管１側に対するバイパ
ス流量を制御する制御弁機構２６を備えた温度制御部１
６を介設し、伝熱管１から流出する流体６ｂ内へ前記バ
イパスせしめた流体６ｃを混入することにより、ヘッダ
ー部４の出口管より流出する流体６ｂの温度を制御する
構成としている。その結果、従前のヘッダー部４の外方
に温度調整用のバイパス回路を形成する場合のように大
きな配管スペースを必要とせず、管式熱交換器の設置ス
ペースを著しく削減することが出来ると共に、管式熱交
換器の据付に必要とする手数も少なくなり、据付費の大
幅な削減が可能となる。また、温度制御部１６がヘッダ
ー部４と胴部２との間へ着脱自在であるため、温度制御
部１６を省くことにより温度制御装置を設けない管式熱
交換器を容易に形成することが出来、実用上極めて便利
である。更に、温度制御部１６は構造が比較的簡単で小
形化が容易である。その結果、温度制御装置付き管式熱
交換器そのものの外形寸法が、従前の温度調整用バイパ
ス回路を外部配管によって形成するようにした管式熱交
換器の外形寸法に比較して大幅に小さくなり、装置のコ
ンパクト化が達成できる。本発明は上述の通り、優れた
実用的効用を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る温度制御装置付き管
式熱交換器の設置例を示すものである。

【図２】本発明の要部を成す温度制御部の縦断側面図で
ある。

【図３】図２のイーイ視断面図である。

【図４】第２実施例で使用する温度制御部の縦断側面図
である。

【図５】図４のイーイ視断面図である。

【図６】第３実施例で使用する温度制御部の縦断側面図
である。

【図７】第３実施例で使用する温度制御部の横断平面図
である。

【図８】１回路４パス用管式熱交換器の被加熱流体の流
通路の説明図である。

【図９】本発明の第４実施例で使用する温度制御部の縦
断側面図である。

【図１０】本発明の第４実施例で使用する温度制御部の
横断平面図である。

【図１１】本発明の第５実施例で使用する温度制御部の
縦断側面図である。

【図１２】本発明の第５実施例で使用する温度制御部の
横断平面図である。

【図１３】２回路２パス用管式熱交換器の被加熱流体の
流通路の説明図である。

【図１４】本発明の第５実施例に係る温度制御器付き管
式熱交換器の設置例を示す側面図である。

【図１５】図１４のイーイ視正面図である。

【図１６】本発明の第６実施例で使用する温度制御部の
縦断側面図である。

【図１７】本発明の第６実施例で使用する温度制御部の
横断平面図である。

【図１８】従来の管式熱交換器の縦断側面図である。

【図１９】従来の管式熱交換器の設置例を示すものであ
る。

【図２０】従来のバイパス流による温度制御法の説明図
である。

【図２１】従来のバイパス流による温度制御法の他の例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１は伝熱管、２は胴部、２ａは入口管台、２ｂは出口管
台、２ｃはフランジ、３は仕切板、４はヘッダー部、４
ａはフランジ、５ａは入口管、５ｂは出口管、６ａは流
体、６ｂは流体、６ｃはバイパス流体、７は加熱流体、
８は管板、１０は温度検出器、１１は温度制御器、１６
は温度制御部、１７は制御モータ、１８はアームリンケ
ージ、１９は弁棒、２０は短管、２０ａはフランジ、２
１は流路仕切壁、２１ａは水平部、２１ｂは垂直部、２
２は流体通路、２３は弁体、２４はブッシュ、２５は軸
受機構、２６は制御弁機構、２６ａは第１回路用制御弁
機構、２６ｂは第２回路用制御弁機構。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】伝熱管（１）を備えた胴部（２）と、入
口管（５ａ）と出口管（５ｂ）と流路仕切板（３）を備
えたヘッダー部（４）との間に、伝熱管（１）側へ流入
する流体（６ａ）の伝熱管（１）側に対するバイパス流
量を調整する制御弁機構（２６）及び当該制御弁機構
（２６）の作動を制御する温度制御器（１１）を備えた
温度制御部（１６）を介設し、伝熱管（１）側から流出
する流体（６ｂ）内へバイパス流体（６ｃ）を混入する
ことにより、ヘッダー部（４）の前記出口管（５ｂ）よ
り流出する流体の温度を制御することを特徴とする温度
制御装置付き管式熱交換器。
【請求項２】温度制御部（１６）を、短管（２０）
と、ヘッダー部（４）の流路仕切壁（３）とほぼ同じ断
面形状を有し且つ伝熱管（１）側に対するバイパス流体
（６ｃ）の流体通路（２２）を穿設した流路仕切壁（２
１）と、流体通路（２２）の断面積を調整する弁体（２
３）と、弁体（２３）の駆動用弁棒（１９）を備えた制
御弁機構（２６）とから構成した請求項１に記載の温度
制御装置付き管式熱交換器。
【請求項３】弁体（２３）を、板状の弁体若しくは栓
状の弁体とした請求項２に記載の温度制御装置付き管式
熱交換器。
【請求項４】バイパス流体（６ｃ）の流体通路（２
２）の形状を半円型とすると共に、弁体（２３）を半円
型の板状弁体とした請求項２に記載の温度制御装置付き
管式熱交換器。
【請求項５】バイパス流体（６ｃ）の流体通路（２
２）の形状を１／４円形とすると共に、弁体（２３）を
１／４円形の板状弁体とした請求項２に記載の温度制御
装置付き管式熱交換器。