JPH0645160Y2 - シェルアンドチューブ式熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、シェルアンドチューブ式の熱交換器に関す
る。

（従来の技術） 従来、シェルアンドチューブ式熱交換器は、例えば実公
昭53−36706号公報に記載され、かつ、第５図に示した
ごとく、上下部位に水やブライン等の被熱交換媒体の取
入口（ａ）と取出口（ｂ）とを備えた横方向に長いシェ
ル（Ｓ）の内部に、冷媒等の熱交換媒体が流通される多
数本のチューブ（Ｔ）を水平方向に配設すると共に、前
記シェル（Ｓ）の長さ方向両側に、それぞれ第１及び第
２蓋体（Ａ）（Ｂ）を取付け、この第１蓋体（Ａ）の上
下部位に、前記熱交換媒体の入口（ｃ）と出口（ｄ）と
をそれぞれ設ける一方、前記シェル（Ｓ）の内壁上下部
位に、複数枚の仕切板（Ｃ）を配設し、該各仕切板
（Ｃ）で前記取入口（ａ）から取出口（ｂ）へと至る被
熱交換媒体を、同図の矢印で示したように、上下方向に
向けて蛇行案内させるようになし、この蛇行案内される
被熱交換媒体と、前記入口（ｃ）から各チューブ（Ｔ）
を経て出口（ｄ）へと上下方向に向けて流通される熱交
換媒体とで良好な熱交換を行うようにしている。

（考案が解決しようとする課題） ところで、以上の構成において、前記仕切板（ｃ）によ
り被熱交換媒体を上下方向に蛇行案内するのは、主にシ
ェル（Ｓ）の内部上方に空気が溜まるのを防止するため
とされているが、該熱交換器での能力を調節すべく、熱
交換媒体となる冷媒の流通経路を個別に開閉可能な二系
統とするときには、このように被熱交換媒体を上下に蛇
行させるのは得策ではなく、次のような問題が起こるの
であった。

即ち、二種の媒体のうち熱交換媒体となる冷媒は、被熱
交換媒体を冷却する場合、チューブ（Ｔ）で蒸発作用を
行うことになるから、その蒸発気化を促進させて下流側
にガス化冷媒を良好に取出せるようにするため、第５図
に示すようにシェル（Ｓ）に対し下から上に流通させる
必要があり、又、被熱交換媒体を加熱する場合、逆に凝
縮作用により得られる液化冷媒を下流側に良好に取出せ
るようにするため、シェル（Ｓ）の上から下に流通させ
る必要がある。つまり、いずれにしても、熱交換媒体と
なる冷媒は、シェル（Ｓ）に対し上下に流通させる必要
があり、この点は、二系統にしても同様で、各々のチュ
ーブ（T1）（T2）は、第６図に示すようにシェル（Ｓ）
に対し上下に流通されることになる。斯かる構成におい
て、被熱交換媒体を上下に蛇行させていると、二つのチ
ューブ（T1）（T2）両方に冷媒を流す100％能力運転時
は問題ないが、例えば第１のチューブ（T1）のみに冷媒
を流通させ、第２のチューブ（T2）への冷媒流通を遮断
する50％能力運転時には、冷媒流通の遮断された第２の
チューブ（T2）周りでは被熱交換媒体との間で殆ど熱交
換が行われないから、換言すれば、前記シェル（Ｓ）内
を流通される被熱交換媒体の左右半分だけが熱交換媒体
で熱交換されるだけとなるから、被熱交換媒体の左右に
温度ムラが生じて、出口温度のコントロールが困難とな
る問題が起こるのであった。

本考案は以上のような問題に鑑みてなしたもので、その
目的は、たとえ能力調節を行う場合にあっても、被熱交
換媒体に温度ムラが発生したりすることなく、出口温度
のコントロールが行い易いシェルアンドチューブ式の熱
交換器を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案では、被熱交換媒体
の取入口（11）と取出口（12）とを両側にもち、横方向
に長いシェル（１）の内部に、熱交換媒体を流通させる
複数本のチューブ（３）を配設したシェルアンドチュー
ブ式熱交換器であって、前記チューブ（３）を、熱交換
媒体が前記シェル（１）の長手方向に垂直な平面上で右
左に分ける右側領域と左側領域との二系統の流通経路の
うち、一方側をたどる第１チューブ（3a）と他方側をた
どる第２チューブ（3b）とに区分して、これら第１及び
第２チューブ（3a）（3b）を前記シェル（１）に対し、
前記各チューブ（3a）（3b）に流通される各系統の熱交
換媒体が、それぞれ前記シェル（１）の上下方向に向け
て流通するように設けると共に、前記シェル（１）の内
部に、前記取入口（11）から取出口（12）に至る被熱交
換媒体を水平方向に蛇行させて前記シェル（１）の右側
領域と左側領域とに交互に流通させる複数の仕切板
（８）を配設したことを特徴とするものである。

（作用） 以上のシェルアンドチューブ式熱交換器では、流通させ
る熱交換媒体を一系統のみとし、シェル（１）の左右一
方側の領域にしか熱交換媒体を流さない場合でも、被熱
交換媒体は、仕切板（８）によって流通しながら取入口
（11）から取出口（12）に向けて流通するから、シェル
（１）の中心部を流れる被熱交換媒体も、中心から離れ
た部分を流れる被熱交換媒体も、何れも積極的に熱交換
媒体が流れている領域と接触し、被熱交換媒体の全量が
均等に熱交換媒体と熱交換することになるから、被熱交
換媒体の部分部分で異なる温度となるのを防止でき、被
熱交換媒体の温度ムラを解消できるのである。

（実施例） 第１図及び第２図に示したシェルアンドチューブ式の熱
交換器は、横方向に長い円筒状とされたシェル（１）の
内部で両側に、それぞれチューブプレート（２）（２）
を配設して、これら各プレート（２）間に、冷媒等の熱
交換媒体を流通させる多数本のチューブ（３）を支持す
ると共に、前記シェル（１）の長さ方向両側に、それぞ
れ第１及び第２蓋体（４）（５）を取付け、これら各蓋
体（４）（５）の内部に、前記各チューブ（３）の両端
部を開口させ、該各チューブ（３）を互いに連通可能と
している。

しかして、以上のシェルアンドチューブ式熱交換器にお
いて、前記シェル（１）の長さ方向両側で上方側部に、
水やブライン等の被熱交換媒体の取入口（11）と取出口
（12）とを設けて、前記取入口（11）から取入れた被熱
交換媒体を、前記シェル（１）の内部を経て前記取出口
（12）へと取出すようになすと共に、前記熱交換媒体の
流通経路を二系統となすのである。

具体的には、第３図で詳しく示したごとく、前記第１蓋
体（４）側に、その内部を左右上下に４つの第１〜第４
室（4a）〜（4d）に区画する縦壁（６）と横壁（７）と
をそれぞれ設け、また、第２蓋体（５）側には、その内
部を左右２つの第１及び第２室（5a）（5b）に区画する
縦壁（６）だけを設けると共に、前記第１蓋体（４）の
下部左右に位置される第１室（4a）と第２室（4b）との
下方側に、熱交換媒体を導入させる２つの第１及び第２
入口（13）（14）をそれぞれ設け、また、前記第１蓋体
（４）の上部左右に位置される第３室（4c）と第４室
（4d）との上方側に、熱交換媒体が排出される２つの第
１及び第２出口（15）（16）をそれぞれ設けるのであ
る。

また、前記シェル（１）内に配設される前記各チューブ
（３）を二系統に分けて、第１チューブ（3a）と第２チ
ューブ（3b）となし、この第１チューブ（3a）を、その
長さ方向一端が、前記第１蓋体（４）に設ける第１室
（4a）と第３室（4c）とに対向し、かつ、長さ方向他端
が前記第２蓋体（５）に設ける第１室（5a）と対向する
ように、前記シェル（１）の内部に配設すると共に、前
記第２チューブ（3b）を、その長さ方向一端が、前記第
１蓋体（４）に設ける第２室（4b）と第４室（4d）とに
対向し、かつ、長さ方向他端が前記第２蓋体（５）に設
ける第２室（5b）と対向するように、前記シェル（１）
内に配設する。

斯くして、第４図の実線矢印で示したごとく、前記第１
蓋体（４）の第１入口（13）から第１室（4a）に導入さ
れた熱交換媒体を、前記第１チューブ（3a）を経て第２
蓋体（５）側の第１室（5a）へと案内させ、該第１室
（5a）から上方へと迂回させ、前記第１チューブ（3a）
を通過させて第３室（4c）へと案内し、この第３室（4
c）の第１出口（15）から上方へと排出させる。

また、前記第１蓋体（４）の第２入口（14）から第２室
（4b）に導入された熱交換媒体は、同図の点線矢印で示
したごとく、前記第２チューブ（3b）を経て第２蓋体
（５）側の第２室（5b）へと案内させ、該第１室（5b）
から上方へと迂回させ、前記第２チューブ（3b）を通過
させて第４室（4d）へと案内し、この第３室（4d）の第
２出口（16）から上方へと排出させるのである。

そして、前記シェル（１）の内部に、前記取入口（11）
から導入され、取出口（12）から外部に取出される熱交
換媒体を、水平方向に蛇行案内させる仕切板（８）を設
ける。

即ち、上下方向から見た平面図を示す第１図において、
図面に明示するように、紙面上方の右左一方側の領域か
ら紙面下方の右左他方側の領域に張り出すものと、逆に
紙面下方の右左他方側の領域から紙面上方の右左一方側
の領域に張り出すものとをもち、紙面奥行前後方向に沿
う、垂直方向に延びる複数の仕切板（８）を設け、この
各仕切板（８）の先端側と前記シェル（１）の内側壁と
の間に、交互に所定隙間の通路（8a）を形成し、これら
各通路（8a）を介して前記被熱交換媒体を、水平方向に
蛇行案内させるようになすのである。

斯くすることにより、第４図で明らかなように、前記熱
交換媒体は、前記シェル（１）の内部を下方から上方に
向かう経路で流通されるのに対し、前記被熱交換媒体
は、同図の白抜き矢印で示したごとく、前記シェル
（１）の内部を水平方向に蛇行案内されるのであり、従
って、例え容量制御運転を行うようなとき、前記各チュ
ーブ（3a）（3b）の一方側だけに熱交換媒体を流通さ
せ、他方側への流通を停止させる場合にあっても、前記
被熱交換媒体は、その流通時に、前記各チューブ（3a）
（3b）の１つを流通される熱交換媒体と必ず接触されて
熱交換が行われ、前記被熱交換媒体の温度ムラがなくな
るのである。

尚、第３図中、（17）（17）は前記各チューブ（3a）
（3b）への熱交換媒体の流通を制御する電磁開閉弁、ま
た、（18）（18）は膨張弁である。

又、以上の実施例では、熱交換媒体をシェル（１）の下
から上に流通させる蒸発器について説明したが、熱交換
媒体の流通経路を上下逆にして凝縮器として用いる場合
にも、同様に被熱交換媒体の温度ムラを無くし得る。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案のシェルアンドチューブ式
熱交換器では、チューブ（３）を、熱交換媒体がシェル
（１）の長手方向に垂直な平面上で左右に分ける右側領
域と左側領域との二系統の流通経路のうち、一方側をた
どる第１チューブ（3a）と他方側をたどる第２チューブ
（3b）とに区分して、これら第１及び第２チューブ（3
a）（3b）を前記シェル（１）に対し、前記各チューブ
（3a）（3b）に流通される各系統の熱交換媒体が、それ
ぞれ前記シェル（１）の上下方向に向けて流通するよう
に設けると共に、前記シェル（１）の内部に、取入口
（11）から取出口（12）に至る被熱交換媒体を水平方向
に蛇行させて前記シェル（１）の右側領域と左側領域と
に交互に流通させる複数の仕切板（８）を配設したか
ら、例え容量制御運転を行う場合にあっても、前記被熱
交換媒体に温度ムラを発生させたりすることなく、該被
熱交換媒体の温度を均一にでき、出口温度のコントロー
ルが行い易くなるに至ったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかるシェルアンドチューブ式熱交換
の平面図、第２図は同正面図、第３図は同要部の拡大側
断面図、第４図は熱交換媒体と被熱交換媒体との流通経
路を示す模式図、第５図は従来例を示す側断面図、第６
図はその問題点を説明する模式図である。 （１）……シェル （11）……取入口 （12）……取出口 （３）……チューブ （3a）……第１チューブ （3b）……第２チューブ （８）……仕切板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被熱交換媒体の取入口（11）と取出口（1
   2）とを両側にもち、横方向に長いシェル（１）の内部
   に、熱交換媒体を流通させる複数本のチューブ（３）を
   配設したシェルアンドチューブ式熱交換器であって、前
   記チューブ（３）を、熱交換媒体が前記シェル（１）の
   長手方向に垂直な平面上で右左に分ける右側領域と左側
   領域との二系統の流通経路のうち、一方側をたどる第１
   チューブ（3a）と他方側をたどる第２チューブ（3b）と
   に区分して、これら第１及び第２チューブ（3a）（3b）
   を前記シェル（１）に対し、前記各チューブ（3a）（3
   b）に流通される各系統の熱交換媒体が、それぞれ前記
   シェル（１）の上下方向に向けて流通するように設ける
   と共に、前記シェル（１）の内部に、前記取入口（11）
   から取出口（12）に至る被熱交換媒体を水平方向に蛇行
   させて前記シェル（１）の右側領域と左側領域とに交互
   に流通させる複数の仕切板（８）を配設したことを特徴
   とするシェルアンドチューブ式熱交換器。