JPH0674683A - コイル形熱交換器の冷却コイル支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】組立が簡単で、かつ高い信頼性と安定した熱交
換性能が得られるコイル形熱交換器の冷却コイル支持構
造を提供する。 【構成】パイプ２１をコイル状に巻回した冷却コイル２
をシェル１内に収容し、かつ冷却コイルの周域に添わせ
てコイル支持具６を分散配備したコイル形熱交換器にお
いて、コイル支持具の長手方向に沿って定ピッチ間隔お
きに側方へ張り出す櫛歯状のスペーサ部６１を設け、該
スペーサ部を冷却コイルの各ターン間に割り込ませて冷
却コイルの各コイルターンの間に所定ピッチ間隔Ｇを保
持するとともに、コイル支持具で冷却コイルを所定の径
寸法Ｄ₁ ，Ｄ ₂に規制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却コイルをシェル内
に収容して構成したコイル形熱交換器の冷却コイル支持
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、本発明の実施対象となるコイル形
熱交換器の従来構造を図７に示す。図において、１は熱
交換器のシェル、２はシェル１の内部に組み込まれた冷
却コイルである。ここで、シェル１は円筒状の外筒１０
とその上下両端を閉塞した端板１１，１２からなり、か
つ端板１１，１２の中心部にはそれぞれ被冷却液４の入
口部１３，出口部１４が開口している。また、シェル１
の内部には、冷却コイル２と向流して前記入口部１３と
出口部１４との間に被冷却液４の通流迷路を形成するよ
うに、底板１６で底面を閉塞した内筒１５が支持体１７
を介して端板１１の上に支持されており、さらに内筒１
５の内側には出口部１４に連ねて下方へ延在する接続管
１８を備えている。

【０００３】一方、冷却コイル２は前記の被冷却液４と
別な冷却液５（冷凍機などから供給される冷媒）を流し
て冷却液４と５との間で熱交換を行うよう配管されたも
のであり、この冷却コイル２は金属製パイプ２１を螺旋
状に巻回した内外二重コイルであって、その内側コイル
（コイル径Ｄ₁ ）２２の巻終わり部と外側コイル（コイ
ル径Ｄ₂ ）２３の巻初め部とが連続して接続され、かつ
パイプ２１の冷却液入口部２４，出口部２５が端板２２
を貫通してシェル１より外部に引き出されている。

【０００４】また、前記の冷却コイル２を構成する内側
コイル２２，および外側コイル２３には、そのコイル外
周上に添わせて分散配備した上下方向に延在する金属製
のコイル支持具３がパイプ２１にスポット溶接して取付
けられており、この支持構造で冷却コイル２を所定のコ
イルピッチ間隔Ｇ，コイル径Ｄ₁ ，Ｄ₂ に保持してい
る。

【０００５】かかる構成のコイル形熱交換器で、下面側
の入口部１３からシェル１に流入した被冷却液４は、底
板１６により外周側の冷却コイル２の周域に導かれてシ
ェル内を上昇し、その上端から反転して内筒１５の中を
下降した後に、さらにその底部で反転して接続管１８を
通流して出口部１４からシェル１の外に流出する。この
通流過程で被冷却液４が冷却コイル２のパイプ表面を洗
流し、冷却コイル２の管内を通流する低温の冷却液５と
の間で熱交換して冷却される。

【０００６】なお、前記のコイル形熱交換器では、冷却
コイル２に流す一方の液体５を冷却液，シェル１の内部
を貫流する他方の液体４を被冷却液としているが、逆に
液体５を被冷却液，液体４を冷却液として使用すること
もできる。また、当該熱交換器は液体−液体との熱交換
のほか、液体−ガス，あるいはガス−ガスの熱交換用に
も適用可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の冷却コイル支持構造においては、前述のようにパイ
プ２１をコイル状に巻回した冷却コイル２に対し、その
内側コイル２２，外側コイル２３の各コイルターンを定
ピッチに保持する手段として、冷却コイル２の周上に分
散配置したコイル支持金具３とパイプ２１との間を溶接
接合しており、このために製作面，および信頼性の面で
次記のような問題点が派生する。

【０００８】（１）パイプ２１と支持具３との間を固定
する溶接個所が非常に多くなり、そのために溶接作業に
手間がかかり、熱交換器の製作に長時間を要してコスト
アップを招く。 （２）多数ある溶接個所の機械強度を均一に管理するこ
とが困難であり、このために実使用時に熱交換器に外部
振動が加わると、機械強度の弱い一部の溶接個所が剥離
して冷却コイル２のパイプ２１が部分的に支持具３から
脱落してしまうおそれがある。しかも、パイプ２１が一
部でも支持具３より脱落すると、その脱落したパイプが
垂れ下がるため、各コイルターンの相互間に所定のピッ
チ間隔Ｇが保持できなくなり、このために被冷却液４と
冷却液５との間の熱交換性能が低下する。

【０００９】（３）溶接時にパイプ２１に過剰に熱が加
わるとパイプ２１が局部的に溶融して穴が明くおそれが
あるなど、溶接作業を適正に管理がすこぶる厄介であ
る。本発明は、前記課題に対処してなされたものであ
り、その目的は、冷却コイルのパイプとコイル支持具と
の間の溶接個所を削減，ないしは全廃しつつ、しかも冷
却コイルの各コイルターンを所定ピッチに安定支持でき
るようにした製作が容易で、かつ安定した熱交換性能と
高い信頼性が得られるコイル形熱交換器の冷却コイル支
持構造を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の冷却コイル支持構造においては、コイル支
持具の長手方向に沿って定ピッチ間隔おきに側方へ張り
出すスペーサ部を設け、該スペーサ部を冷却コイルの各
ターン間に割り込ませて冷却コイルの各コイルターンを
所定ピッチに保持するものとする。

【００１１】また、前記の冷却コイル支持構造の実施態
様として次記の構成がある。 （１）コイル支持具を冷却コイルのコイル軸と平行に添
わせて配備する。 （２）コイル支持具を冷却コイルに対しコイル軸と斜め
方向に添わせて配備する。 （３）コイル支持具に対し、その長手方向に沿って定ピ
ッチ間隔おきに側方へ突き出す櫛歯状のスペーサ部を設
ける。

【００１２】（４）前項（３）において、櫛歯状スペー
サ部の先端に冷却コイルのパイプと係合し合う膨出突起
を形成する。 （５）前項（３）において、コイル支持具に形成した櫛
歯状スペーサ部の相互間に冷却コイルのパイプ管径に対
応した半円形の嵌合溝部を形成する。 （６）コイル支持具をその長手方向で波形に成形して定
ピッチに並ぶスペーサ部を形成する。

【００１３】（７）前項（７）において、２枚のコイル
支持具で冷却コイルのパイプを内外周から挟持する。 （８）コイル支持具を、冷却コイルの各ターン間に側方
から一枚ずつ挿入する複数のスペーサ片と、各スペーサ
片を定ピッチ間隔に並べて一括支持した支持板と、該支
持板とスペーサ片との組立体を冷却コイルとともに内外
から挟持する押え金具とから構成する。

【００１４】

【作用】上記の構成において、コイル支持具は冷却コイ
ルの側面に添わせてコイル周上に分散配備されており、
この組立位置で支持具より定ピッチおきに側方へ張り出
したスペーサ部が冷却コイルの各コイルターンの間に割
り込んでコイルを所定ピッチ間隔に保持するとともに、
支持具自身が冷却コイル全体を所定の径寸法に拘束保持
する役目を果たす。したがって、コイル支持具と冷却コ
イルの各ターンの間を全て溶接接合する必要がなく、溶
接箇所を所要箇所にのみに限定して削減するか，ないし
は溶接接合の完全な排除が可能となる。

【００１５】また、コイル支持具を冷却コイルのコイル
軸に対して斜め姿勢に設置することにより、支持具自身
がシェル内を通流する流体のガイドとして機能し、冷却
コイルに向流する流体の実効的な通流距離を増長して流
体間の熱交換能力が向上することになる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、各実施例の図中で図７に対応する同一部材に
は同じ符号が付してある。 実施例１：図１は本発明の請求項１，２および４に対応
する実施例の構成を示すものであり、冷却コイル２の内
側コイル２２，外側コイル２３に対し、その外周側面上
には本発明によるコイル支軸具６がコイル軸と平行に添
わせて分散配備されている。このコイル支持具６には、
その長手方向に定ピッチ間隔おきに並んで側方に張り出
した櫛歯状のスペーサ部６１が支持具本体と一体に成形
されており、ここでスペーサ部６１の厚さ寸法は、あら
かじめ設定した冷却コイル２のコイルターン間ピッチ間
隔Ｇに対応させておく。

【００１７】かかる構造のコイル支持具６を冷却コイル
２の周域に装着した組立状態では、内側コイル２２，２
３が支持具６に規制されて所定の径寸法Ｄ₁ ，Ｄ₂ に保
持されるとともに、一方では支持具本体から側方に突出
したスペーサ部６１が冷却コイル２の各コイルターンの
間に割り込んでターン間に所定のコイルピッチ間隔Ｇを
確保する。なお、この支持状態では冷却コイル２のパイ
プ２１が隣合うスペーサ部６１の間の溝６２に嵌合して
おり、パイプ２１が不要にコイル支持具６から外れるこ
とがない。これにより、支持具６と冷却コイル２のパイ
プ２１との溶接箇所を最小必要箇所にのみ削減しても、
冷却コイル２のコイルピッチ間隙Ｇ，巻回径Ｄ₁ ，Ｄ₂
などの形状・寸法が安定に保持される。

【００１８】実施例２：図２は本発明の請求項５に対応
するコイル支持具の別な応用実施例を示すものである。
この実施例では、コイル支持具６のスペーサ部６１に対
してその先端に冷却コイル２のパイプ２１と係合し合う
膨出突起６３が膨出形成されている。そして、支持具６
は各溝６２にパイプ２１を１本ずつ圧入して冷却コイル
２に取付けられる。かかる構造により、冷却コイル２へ
の取付け状態でパイプ２１が支持具６から脱落するのを
確実に阻止でき、コイル支持具６と冷却コイル２のパイ
プ２１との間の溶接接合は一切不要となる。したがっ
て、かかる構造のコイル支持具６は樹脂成形品で製作す
ることもできる。

【００１９】実施例３：図３は本発明の請求項６に対応
するコイル支持具６のさらに異なる応用実施例を示すも
のであり、図１に示した構造と異なる点として、スペー
サ部６１の相互間に画成された溝６２がパイプ２１の管
径に合わせた半円形溝として形成されており、この構造
によりパイプ２１がガタ付きなしに安定よく溝内に嵌合
して収まる。

【００２０】実施例４：次に本発明の請求項１および３
に対応した実施例を図４に示す。この実施例において
は、先記実施例１で述べたと同様な構造のコイル支持具
６が、冷却コイル２に対してコイル軸と斜め方向に配備
されており、具体的には冷却コイル２の周域に分散配備
した複数のコイル支持具６が冷却コイル２の周面に沿っ
て螺旋状に巻きつけるように取付けてある。

【００２１】かかる構成おいて、シェル１の内方に被冷
却液体４を通流すると、斜め方向に延在したコイル支持
具６を液体通流ガイドとして、液体４は図示矢印のよう
に螺旋状の通流経路を辿ってシェル内に流れる。これに
より、液体４と冷却コイル２の管内を流れる液体５との
間の実効的な熱交換距離が延長されることになり、この
結果として両液体４，５間の熱交換性能が向上する。

【００２２】実施例５：図５は本発明の請求項７，８に
対応する実施例を示すものである。この実施例において
は、コイル支持具６として、２枚の波形支持板６４を対
とした構造のものが冷却コイル２に添わせてその周域に
分散配備されており、かつ２枚の支持板６４で冷却コイ
ル２のパイプ２１を内外から挟持するようにしている。
なお６５は支持板６４の締結ねじである。ここで、波形
支持板６４はその長手方向に沿って山と山，谷と谷が互
いに向かい合うように定ピッチにジグザグ形成されてお
り、その山をスペーサ部として冷却コイル２の各コイル
ターンの間に割り込ませるようにパイプ２１を内外周か
ら挟持することで、冷却コイル２の各コイルターンの間
に所定のピッチ間隔Ｇを保持している。しかも、冷却コ
イル２のパイプ２１は２枚の支持板６４の間に挟持され
ているので、パイプ２１の脱落のおそれはなく、コイル
支持具６とパイプ２１との間の溶接接合を全く必要な
い。

【００２３】実施例６：図６（ａ),（ｂ）は本発明の請
求項９に対応する実施例を示すものである。この実施例
においては、コイル支持具６が、冷却コイル２の各コイ
ルターンの間に一枚ずつ側方より割り込むＬ字形のスペ
ーサ片６６と、該スペーサ片６６を定ピッチに並べて一
括支持した支持板６７と、該支持板６７と前記スペーサ
片６６との組立体を冷却コイル２のパイプ２１とともに
内外から挟持する押え金具６８，６９とからなり、かつ
押え金具６８と６９が上下端で締結ねじ６５により結合
されている。なお、（ｂ）図から判るように、スペーサ
片６６は支持板６７に対しその板面に開口した角穴へ背
後から差し込んで係止保持されている。

【００２４】かかる構成により、先記の実施例５と同様
に冷却コイル２が所定の径寸法，定ピッチ間隔Ｇに安定
よく保持されるほか、コイル支持具６とパイプ２１との
間の溶接接合も一切不要となる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、冷却コイルのパイプとコイル支持具との間の溶接箇
所を従来構造と比べて大幅に削減，ないしは全廃して冷
却コイルを所定のコイル径，コイルピッチに保持するこ
とができるので、これにより熱交換器の組立てが簡単と
なり、製作コストの軽減化が図れる。また、溶接個所の
削減に伴って所要個所の溶接を十分に管理することがで
きるほか、冷却コイルのパイプが各コイルターンの間に
割り込んだ支持具のスペーサ部で支えられているので、
熱交換器の実使用時に加わる振動などが原因でコイル支
持具が冷却コイルから外れるおそれもなく、製品の信頼
性向上，並びに安定した熱交換性能が確保できる。

【００２６】また、特に本発明の請求項３の構成を採用
することにより、前記の効果に加えて、シェル内を通流
して冷却コイルの周域に向流する流体の通流距離を長く
することができ、これにより冷却液と被冷却液間の熱交
換性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に対応する冷却コイル支持構
造の構成図

【図２】本発明の実施例２に対応する冷却コイル支持構
造の構成図

【図３】本発明の実施例３に対応するコイル支持具の構
造を示す側面図

【図４】本発明の実施例４に対応する冷却コイル支持構
造の構成図

【図５】本発明の実施例５に対応する冷却コイル支持構
造の構成図

【図６】本発明の実施例６に対応する冷却コイル支持構
造の構成図であり、（ａ）は全体構成の側面図、（ｂ）
は（ａ）図におけるスペーサ片の取付け構造を表す部分
斜視図

【図７】従来におけるコイル形熱交換器の組立構成図

【符号の説明】

１ シェル ２ 冷却コイル ６ コイル支持具 ２１ パイプ ６１ スペーサ部 ６２ 溝 ６３ 膨出突起 ６４ 波形支持板 ６６ スペーサ片 ６７ 支持板 ６８ 押え金具 ６９ 押え金具 Ｇ コイルターン間のピッチ間隔

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パイプをコイル状に巻回した冷却コイルを
   シェル内に収容したコイル形熱交換器の冷却コイル支持
   構造であり、前記冷却コイルの周域に添わせてコイル支
   持具を分散配備したものにおいて、前記コイル支持具の
   長手方向に沿って定ピッチ間隔おきに側方へ張り出すス
   ペーサ部を設け、該スペーサ部を冷却コイルの各ターン
   間に割り込ませて冷却コイルの各コイルターンを所定ピ
   ッチに保持したことを特徴とするコイル形熱交換器の冷
   却コイル支持構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の冷却コイル支持構造におい
   て、コイル支持具を冷却コイルのコイル軸と平行に添わ
   せて配備したことを特徴とするコイル形熱交換器の冷却
   コイル支持構造。
3. 【請求項３】請求項１記載の冷却コイル支持構造におい
   て、コイル支持具を冷却コイルのコイル軸と斜め方向に
   添わせて配備したことを特徴とするコイル形熱交換器の
   冷却コイル支持構造。
4. 【請求項４】請求項１記載の冷却コイル支持構造におい
   て、コイル支持具に対し、その長手方向に沿って定ピッ
   チ間隔おきに側方へ突き出す櫛歯状のスペーサ部を設け
   たことを特徴とするコイル形熱交換器の冷却コイル支持
   構造。
5. 【請求項５】請求項４記載の冷却コイル支持構造におい
   て、櫛歯状スペーサ部の先端に冷却コイルのパイプと係
   合し合う膨出突起を形成したことを特徴とするコイル形
   熱交換器の冷却コイル支持構造。
6. 【請求項６】請求項４記載の冷却コイル支持構造におい
   て、コイル支持具に形成した櫛歯状スペーサ部の相互間
   に冷却コイルのパイプ管径に対応した半円形の嵌合溝部
   を形成したことを特徴とするコイル形熱交換器の冷却コ
   イル支持構造。
7. 【請求項７】請求項１記載の冷却コイル支持構造におい
   て、コイル支持具をその長手方向で波形に成形して定ピ
   ッチに並ぶスペーサ部を形成したことを特徴とするコイ
   ル形熱交換器の冷却コイル支持構造。
8. 【請求項８】請求項７記載の冷却コイル支持構造におい
   て、２枚のコイル支持具で冷却コイルのパイプを内外周
   から挟持したことを特徴とするコイル形熱交換器の冷却
   コイル支持構造。
9. 【請求項９】請求項１記載の冷却コイル支持構造におい
   て、コイル支持具を、冷却コイルの各ターン間に側方か
   ら一枚ずつ挿入する複数のスペーサ片と、各スペーサ片
   を定ピッチ間隔に並べて一括支持した支持板と、該支持
   板とスペーサ片との組立体を冷却コイルとともに内外か
   ら挟持する押え金具とから構成したことを特徴とするコ
   イル形熱交換器の冷却コイル支持構造。