JPH08219664A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換効率の低下をさせることなくして耐久
性を向上する熱交換器を提供する。 【構成】 熱交換器１０は、主にシェル１１、仕切部１
２、コアプレート１３ａ、側板１５ａ、冷却液流入パイ
プ１８ａ、被冷却液流入パイプ１９ａおよび伝熱管２０
ａ、ｂを備える。シェル１１内にはシェル１１の軸方向
長さより短い細管からなる複数の伝熱管２０ａ、ｂが収
容され、この伝熱管２０ａ、ｂの端部はコアプレート１
３ａによって支持される。シェル１１の端部付近に位置
するコアプレート１３ａとフランジ部１１ａとの間に
は、シェル１１の内周壁とコアプレート１３ａの側壁と
フランジ部１１ａの側壁とで区画される円柱状の空間部
が形成され、この空間部は、コアプレート１３ａとフラ
ンジ部１１ａとの間に収容される筒状の仕切部１２によ
ってさらに第１タンク部１４ａと第２タンク部１４ｂと
に仕切られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シェルアンドチューブ
式の熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のシェルアンドチューブ式の熱交換
器として、実開昭６０−５５８９５号公報、特開平１−
３０２０９８号公報に示されるものが知られている。実
開昭６０−５５８９５号公報に開示される多管式熱交換
器は、複数のチューブ内を流れる冷却流体の出入口側に
位置するシェルの一端部内にシェルの内周壁と仕切板と
入口側管板とから区画形成される２つの部屋を有してお
り、この２つの部屋にはチューブ側入口ノズルの開口と
チューブ側出口ノズルの開口とがそれぞれ連通し、さら
に半数ずつに分割した複数のチューブの一端側開口がそ
れぞれの部屋に連通している。シェルの他端部内には、
当て板と出口側管板等とから区画形成される部屋を有
し、この部屋に前記チューブの他端側開口が連通してい
る。この構成により、チューブ側入口ノズルから流入し
チューブの一端部側に流込んだ冷却流体がチューブの他
端部側で折返しチューブ側出口ノズルよりシェル外に排
出される。

【０００３】また、特開平１−３０２０９８号公報に開
示される多管式熱交換器は、筒状体のケーシング内に被
熱交換媒体が流通可能な多数本の細管を配設し、これら
の細管の両端開口部が開放されるように樹脂製の第１お
よび第２の集束体で細管の両端部を集束している。この
集束された細管の最外周には円筒状の第１仕切壁を備
え、この第１仕切壁の同心円中間に小径円筒状の第２仕
切壁および第３仕切壁を備えることで、各細管の長さ方
向に沿って熱交換媒体が栓流状に流れる反転誘導路を形
成している。この構成により、集束された細管の外周を
熱交換媒体が栓流状に流通する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
６０−５５８９５号公報に開示される多管式熱交換器に
よると、チューブ側入口ノズルから流入する冷却流体と
チューブ側出口ノズルから流出する流体とを分離してい
る仕切板や、冷却流体を冷却するためチューブの周囲を
流通する被冷却流体を冷却流体から分離している入口側
管板をシェルの内壁に液密に接続する必要があり例えば
ろう付により接合される。すると、仕切板および入口側
管板をシェルの内壁にろう付するとき、シェルを局部的
に加熱することにより生ずる熱応力がシェルに加わり、
ろう付後のシェルに生ずる残留応力によってシェルに歪
みや耐久性の低下を招くおそれがある。

【０００５】また、特開平１−３０２０９８号公報に開
示される多管式熱交換器によると、熱交換媒体を栓流状
に流通させるために形成される反転誘導路は、集束され
た細管の最外周を覆う円筒状の第１仕切壁の他に、この
第１仕切壁の同心円中間に小径円筒状の第２仕切壁およ
び第３仕切壁を必要とする。そのため構造が複雑となり
組付工数および製品コストの増大を招くという問題があ
る。さらに、多数本の細管の両端部を集束する樹脂製の
第１および第２の集束体は、ケーシングの内周壁および
集束された各細管の外周壁とを液密に接触し、この接触
する距離を長く確保することで、第１および第２の集束
体により仕切られる部屋の分離を確実にしている。その
ため、第１および第２の集束体の軸方向長さが長くなる
分、この第１および第２の集束体内に位置するために熱
交換媒体と熱交換ができない細管部分の長さが長くな
り、熱交換効率の低下を招くという問題がある。また第
１および第２の集束体の軸方向長さが長くなる分、多管
式熱交換器本体の軸方向長さが長くなり、大きな設置空
間が必要になるという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、熱交換効率の低下をさせ
ることなくして耐久性を向上する熱交換器を提供するこ
とである。また、本発明の別の目的は、仕切部材によっ
て仕切られる空間を最小限の組付工数で確実に分離する
熱交換器を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの本発明による請求項１記載の熱交換器は、第１の流
体が流通可能な互いに平行な配設され複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管を収容する筒状のシェルとを備え、前
記シェルの内部において前記各伝熱管の周囲を流通する
第２の流体と前記複数の伝熱管を流通する第１の流体と
の間で熱交換を行う熱交換器であって、前記シェルの一
方の端部を閉塞する第１のプレートと、前記シェルの一
方の端部から所定距離離れた位置で前記シェルの内周壁
に密接し、前記複数の伝熱管の一端を支持する第１の支
持板と、前記シェルの他方の端部を閉塞する第２のプレ
ートと、前記シェルの他方の端部から所定距離離れた位
置で前記シェルの内周壁に密接し、前記複数の伝熱管の
他端を支持する第２の支持板と、前記第１のプレート内
壁面と前記シェルの一方の端部側内周壁面と前記第１の
支持板の前記第１のプレート側壁面とで区画形成される
空間部を、前記複数の伝熱管の径方向外側群と径方向内
側群とに各々独立して連通する径方向外側空間と径方向
内側空間とに仕切る筒状の第１の仕切部材とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００８】また、本発明の請求項２記載の熱交換器
は、請求項１記載の熱交換器において、前記第２のプレ
ート内壁面と前記シェルの他方の端部側内周壁面と前記
第２の支持板の前記第２のプレート側壁面とで区画形成
される空間部を、前記複数の伝熱管の径方向内側群およ
び径方向外側群の内側群並びに径方向外側群の外側群に
各々独立して連通する径方向内側空間と径方向外側空間
とに仕切る筒状の第２の仕切部材を備えることを特徴と
する。

【０００９】さらに、本発明の請求項３記載の熱交換器
は、請求項１記載の熱交換器において、前記第２のプレ
ート内壁面と前記シェルの他方の端部側内周壁面と前記
第２の支持板の前記第２のプレート側壁面とで区画形成
される空間部を、前記複数の伝熱管の径方向外側群およ
び径方向内側群の外側群並びに径方向内側群の内側群に
各々独立して連通する径方向外側空間と径方向内側空間
とに仕切る筒状の第２の仕切部材を備えることを特徴と
する。

【００１０】さらにまた、本発明の請求項４記載の熱交
換器は、請求項１、２または３記載の熱交換器におい
て、前記第１の仕切部材の端部周縁の先端は、鋭角に形
成されることを特徴とする。また、本発明の請求項５記
載の熱交換器は、請求項２または３記載の熱交換器にお
いて、前記第２の仕切部材の端部周縁の先端は、鋭角に
形成されることを特徴とする。

【００１１】

【作用および発明の効果】本発明の請求項１の熱交換器
によると、第１のプレート内壁面とシュルの一方の端部
側内周壁面と第１の支持板の第１のプレート側壁面とで
区画形成される空間部を、複数の伝熱管の径方向外側群
と径方向内側群とに各々独立して連通する径方向外側空
間と径方向内側空間とに仕切る第１の仕切部材は、筒状
であることから、第１の仕切部材のいずれか一方の端部
を第１のプレート内壁面または第１の支持板の第１のプ
レート側壁面に接続すれば良いことになる。したがっ
て、シェルに仕切部材を接続する必要がないことから、
例えばろう付等による局部的な加熱をシェルに加えるこ
とがない。これにより、シェルを局部的に加熱した後に
生ずる可能性がある残留応力の発生を防止できるため、
シェルの耐久性を向上する効果がある。

【００１２】また、複数の伝熱管の一端を支持する第１
の支持板は、板状であるため、伝熱管の軸方向長さのう
ち僅かな部分に相当する端部を第１の支持板に接続する
ことで、伝熱管の一端を支持することができる。これに
より、伝熱管の周囲を流れる第２の流体が伝熱管の略全
長を無駄なく流れるため、第１の仕切部材によって径方
向外側空間と径方向内側空間とに仕切っても伝熱管内を
流れる第１の流体と第２の流体との間の熱交換効率を低
下させることがない。

【００１３】さらに、仕切部材は筒状であることから、
例えば複数の伝熱管に高流量の第１の流体が流通した場
合、径方向外側空間または径方向内側空間を満たす第１
の流体による圧力によって仕切部材が容易に変形、破損
等するのを防止できる。これにより、例えば矩形状の板
からなる仕切部材よりも板厚を薄くすることができるた
め、比較的高価な材料を用いたときでも仕切部材の部品
コストを低減する効果がある。

【００１４】本発明の請求項２記載の熱交換器による
と、第２のプレート内壁面とシェルの他方の端部側内周
壁面と第２の支持板の第２のプレート側壁面とで区画形
成される空間部を、複数の伝熱管の径方向内側群および
径方向外側群の内側群並びに径方向外側群の外側群に各
々独立して連通する径方向内側空間と径方向外側空間と
に仕切る筒状の第２の仕切部材を備えることから、シ
ェルの一端側の径方向内側空間に流入した第１の流体
は、複数の伝熱管の径方向内側群内を流れシェルの他端
側の径方向内側空間に到達し、この径方向内側空間で
折返して複数の伝熱管の径方向外側群の内側群内を流れ
シェルの一端側の径方向外側空間に到達する。シェル
の一端側の径方向外側空間に流入した第１の流体は、さ
らに折返して複数の伝熱管の径方向外側群の外側群内を
流れシェルの他端側の径方向外側空間に到達する。これ
により、シェルの一端側の径方向内側空間からシェルの
他端側の径方向外側空間に至るまでが２回折返しＳ字状
になることから、同一流量で流速が増大できる効果があ
る。したがって、第１の流体を少ない量にしても、効率
良く熱交換でき、例えば第１の流体の圧送ポンプの小型
化によりこの熱交換器を用いるシステムの小型化が可能
になる効果がある。

【００１５】本発明の請求項３記載の熱交換器による
と、第２のプレート内壁面とシェルの他方の端部側内周
壁面と第２の支持板の第２のプレート側壁面とで区画形
成される空間部を、複数の伝熱管の径方向外側群および
径方向内側群の外側群並びに径方向内側群の内側群に各
々独立して連通する径方向外側空間と径方向内側空間と
に仕切る筒状の第２の仕切部材を備えることから、シ
ェルの一端側の径方向外側空間に流入した第１の流体
は、複数の伝熱管の径方向外側群内を流れシェルの他端
側の径方向外側空間に到達し、この径方向外側空間で
折返して複数の伝熱管の径方向内側群の外側群内を流れ
シェルの一端側の径方向内側空間に到達する。シェル
の一端側の径方向内側空間に流入した第１の流体は、さ
らに折返して複数の伝熱管の径方向内側群の内側群内を
流れシェルの他端側の径方向内側空間に到達する。これ
により、シェルの一端側の径方向外側空間からシェルの
他端側の径方向内側空間に至るまでが２回折返しＳ字状
になることから、同一流量で流速が増大できる効果があ
る。したがって、請求項２記載の熱交換器と同様の効果
が得られる。

【００１６】本発明の請求項４記載の熱交換器による
と、第１の仕切部材の端部周縁の先端は鋭角に形成され
ることから、第１のプレートまたは第１の支持板と第１
の仕切部材とが組付時に当接するとき、第１の仕切部材
の先端が第１のプレートまたは第１の支持板の壁面に沿
って容易に変形できる。これにより、第１のプレートま
たは第１の支持板の壁面と第１の仕切部材とを液密にシ
ールでき、径方向外側空間と径方向内側空間とにより確
実に仕切ることができる効果がある。

【００１７】本発明の請求項５記載の熱交換器による
と、第２の仕切部材の端部周縁の先端は鋭角に形成され
ることから、第２のプレートまたは第２の支持板と第２
の仕切部材とが組付時に当接するとき、第２の仕切部材
の先端が第２のプレートまたは第２の支持板の壁面に沿
って容易に変形できる。これにより、第２のプレートま
たは第２の支持板の壁面と第２の仕切部材とを液密にシ
ールでき、径方向外側空間と径方向内側空間とにより確
実に仕切ることができる効果がある。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （第１実施例）本発明による熱交換器を船舶用内燃機関
の潤滑油等を冷却するオイルクーラに適用した第１実施
例を図１〜図５に示す。

【００１９】図１〜図３に示すように、熱交換器１０
は、主にシェル１１、仕切部材１２、コアプレート１３
ａ、ｂ、プレート１５ａ、ｂ、冷却液流入パイプ１８
ａ、冷却液流出パイプ１８ｂ、被冷却液流入パイプ１９
ａ、被冷却液流出パイプ１９ｂおよび伝熱管２０ａ、ｂ
より構成される。シェル１１は円筒状に形成されてお
り、このシェル１１内にはシェル１１の軸方向長さより
短い細管からなる複数の伝熱管２０ａ、ｂが収容されて
いる。

【００２０】この伝熱管２０ａ、ｂの端部は、コアプレ
ート１３ａによって支持されており、各伝熱管２０ａ、
ｂ同士が互いに平行に、かつ各伝熱管２０ａ、ｂの配列
状態が図３に示す正三角形型の配列になるように集束さ
れている。伝熱管２０ａ、ｂの一端部はコアプレート１
３ａの端面より外側に飛出さないようにコアプレート１
３ａを貫通するとともに後述する第１タンク部１４ａお
よび第２タンク部１４ｂに開口している。また同様に伝
熱管２０ａ、ｂの他端部はコアプレート１３ｂの端面よ
り外側に飛出さないようにコアプレート１３ｂを貫通す
るとともに第３タンク部１４ｃに開口している。

【００２１】シェル１１の端部にはフランジ部１１ａが
固定されており、このフランジ部１１ａにはプレート１
５がボルト１７よって取付けられている。このプレート
１５には、複数の伝熱管２０ａ内に冷却液を流入させる
冷却液流入パイプ１８ａが固定されており、この冷却液
流入パイプ１８ａの開口部と連通する図示しない穴部が
フランジ部１１ａおよびプレート１５に形成されてい
る。

【００２２】シェル１１の端部付近に位置するコアプレ
ート１３ａとフランジ部１１ａとの間には、シェル１１
の内周壁とコアプレート１３ａの側壁とフランジ部１１
ａの側壁とで区画される円柱状の空間部が形成されてお
り、図３に示すように、この空間部は、コアプレート１
３ａとフランジ部１１ａとの間に収容される仕切部材１
２によってさらに第１タンク部１４ａと第２タンク部１
４ｂとに仕切られている。

【００２３】仕切部材１２は、各伝熱管２０ａ、ｂが正
三角形型に配置されているため断面六角形状の筒体から
なり、この仕切部材１２の一端部がプレート１５ａにろ
う付固定されている。また仕切部材１２の他端部は、コ
アプレート１３ａに固定されず当接しているため、仕切
部材１２の他端部とコアプレート１３ａとの間隙は極力
狭くなるように仕切部材１２の軸方向長さが設定されて
いる。

【００２４】複数の伝熱管２０ａ、ｂは、仕切部材１２
によって往路用の伝熱管２０ａと復路用の伝熱管２０ｂ
とに仕切られている。つまり、仕切部材１２の径方向内
側に配置される複数の伝熱管２０ａの端部開口は第１タ
ンク部１４ａに連通し、また仕切部材１２の径方向外側
に配置される複数の伝熱管２０ｂの端部開口は第２タン
ク部１４ｂに連通している。仕切部材１２によって分割
される伝熱管２０ａと伝熱管２０ｂとは、それぞれの本
数が略同数になるように設定されており、これにより往
路用伝熱管と復路用伝熱管との本数の差から生ずる冷却
液の圧力損失を抑制している。なお、仕切部材１２の端
部の固定する相手側は、プレート１５ａに限られること
はなく、コアプレート１３ａでも良い。

【００２５】第１タンク部１４ａは、フランジ部１１ａ
およびプレート１５ａに形成される図示しない穴部を経
由して冷却液流入パイプ１８ａの開口部と連通してお
り、冷却液流入パイプ１８ａから流入する例えば海水等
からなる冷却液が第１タンク部１４ａに流入可能になっ
ている。また第２タンク部１４ｂは、冷却液流出パイプ
ｂの開口部と連通しており、複数の伝熱管２０ｂから流
出される熱交換後の冷却液が第２タンク部１４ｂを経由
してこの冷却液流出パイプ１８ｂから熱交換器１０外に
排出可能になっている。ここで、冷却液は、請求項に記
載の「第１の流体」に相当する。

【００２６】例えばオイル等からなる被冷却液は、シェ
ル１１の外周壁に取付けられている被冷却液流入パイプ
１９ａからシェル１１内に流入し、シェル１１内に収容
される複数の伝熱管２０ａ、ｂの外周壁の周囲を流れ
る。このとき、複数の伝熱管２０ａ、ｂ内を流通する冷
却液と複数の伝熱管２０ａ、ｂの外周壁を流通する被冷
却液との間で熱交換が行われる。熱交換を終えた被冷却
液を熱交換器１０外に排出する被冷却液流出パイプ１９
ｂは、被冷却液流入パイプ１９ａと同様、シェル１１の
外周壁に取付けられている。ここで、被冷却液は、請求
項に記載の「第２の流体」に相当する。

【００２７】次に、熱交換器１の組付方法を図１〜図３
に基づいて説明する。図１に示すように、シェル１１の
端部にはフランジ部１１ａがろう付固定され、外周部の
所定位置に形成されている穴部の開口と被冷却液流入パ
イプ１９ａの開口とが連通可能なようにシェル１１の外
周壁と被冷却液流入パイプ１９ａとがろう付固定され
る。一方、シェル１１内に収容される複数の伝熱管２０
ａ、ｂの一方の端部にもコアプレート１３ａがろう付固
定される。このろう付は、伝熱管２０ａ、ｂのろう付位
置に相当する外周壁の全周がコアプレート１３ａに接合
されるように行われる。コアプレート１３ａとシェル１
１とは、コアプレート１３ａのろう付位置に対応する外
周壁の全周がシェル１１の内周壁にろう付固定される。
これにより、第１タンク部１４ａおよび第２タンク部１
４ｂと伝熱管２０ａ、ｂが収容される空間部とが液密に
シールされる。

【００２８】また、同様に被冷却液流出パイプ１９ｂも
シェル１１の外周壁にろう付固定され、シェル１１内に
収容される複数の伝熱管２０ａ、ｂの他方の端部にコア
プレート１３ｂがろう付固定される。コアプレート１３
ｂとシェル１１とは、コアプレート１３ｂのろう付位置
に対応する外周壁の全周がシェル１１の内周壁にろう付
固定される。これにより、第３タンク部１４ｃと伝熱管
２０ａ、ｂが収容される空間部とが液密にシールされ
る。

【００２９】これらシェル１１、フランジ部１１ａ、被
冷却液流入パイプ１９ａ、被冷却液流出パイプ１９ｂお
よびコアプレート１３ａ、ｂのろう付け工程時には、シ
ェル１１全体を加熱して行われるため、ろう付時に生ず
る熱応力がろう付後に残留応力として残ることはない。
プレート１５ａには、冷却液流入パイプ１８ａと仕切部
材１２とがろう付固定される。プレート１５ａの一方の
側壁には、形成された穴部の開口と冷却液流入パイプ１
８ａの開口とが連通可能なようにプレート１５ａと冷却
液流入パイプ１８ａとがろう付され、プレート１５ａの
他方の側壁には、仕切部材１２の一方の端部によって複
数の伝熱管２０ａと複数の伝熱管２０ｂとが仕切られる
ような位置に仕切部材１２の他方の端部がろう付され
る。

【００３０】このようにシェル１１とプレート１５ａと
をそれぞれ個別に組付けた後、プレート１５ａに固定さ
れた仕切部材１２がシェル１１内の所定位置に収容され
複数の伝熱管２０ａと複数の伝熱管２０ｂとが仕切られ
るようにフランジ部１１ａにプレート１５ａをボルト１
７で固定する。フランジ部１１ａとプレート１５ａとの
間には、フランジ部１１ａに形成された溝部内に配設さ
れたＯリング１６が位置することから、フランジ部１１
ａとプレート１５ａとを液密にシールできる。また、前
述したように仕切部材１２の他端部とコアプレート１３
ａとの間隙は極力狭くなるように仕切部材１２の軸方向
長さが設定されていることから、コアプレート１３ａと
仕切部材１２とをろう付することなく、第１タンク部１
４ａと第２タンク部１４ｂと仕切ることができる。また
同様に、シェル１１に形成された図示しないフランジ部
にプレート１５ｂをボルトによって固定する。

【００３１】ここで、第１タンク部１４ａと第２タンク
部１４ｂとの仕切りを確実にするための仕切部材１２の
変形例１を図４に示す。図４に示す変形例１は、コアプ
レート１３ａに当接する仕切部材３２のコアプレート１
３ａ側の先端部３２ａを鋭角にした例である。仕切部材
３２の先端部３２が容易に変形する程度に先端部３２を
鋭角に形成することで、ボルト１７によるプレート１５
ａとフランジ部１１ａとのねじ締結により仕切部材３２
の軸方向に力が働いたときコアプレート１３ａに当接し
た先端部３２ａがコアプレート１３ａの側面に沿って容
易に変形する。そのため、コアプレート１３ａと仕切部
材３２とのシールをより確実にして、第１タンク部１４
ａと第２タンク部１４ｂとを液密に仕切ることができ
る。

【００３２】ここでまた、第１タンク部１４ａと第２タ
ンク部１４ｂとの仕切りを確実にするためのプレート３
６の変形例２を図５に示す。図５に示す変形例２は、コ
アプレート１３ａに仕切部材１２をろう付し、ろう付し
ない仕切部材１２の先端部を樹脂製のプレート３６に形
成された溝部３６ｂを有する突起部３６ａに差込む例で
ある。プレート３６の一方の側壁には、仕切部材１２の
断面形状の輪郭とほぼ一致しかつ仕切部材１２の板厚よ
り幅広の帯状の突起部３６ａが形成されており、この突
起部３６ａには仕切部材１２の板厚より僅かに狭い溝部
３６ｂが仕切部材１２の断面形状の輪郭に沿って形成さ
れている。この仕切部材１２の板厚より僅かに狭い溝部
３６ｂに挿入される仕切部材１２の軸方向長さは、仕切
部材１２の先端部が溝部３６ｂの深さ内に位置するよう
に設定されていることから、組付時、コアプレート１３
ａに固定された仕切部材１２の先端部を突起部３６ａの
溝部３６ｂに挿入した後、フランジ部１１ａにプレート
３６をボルト１７によってねじ締結することで、プレー
ト３６と仕切部材１２とのシールをさらに確実して、第
１タンク部１４ａと第２タンク部１４ｂとを液密に仕切
ることができる。

【００３３】また、前述の変形例１とこの変形例２とを
組合わせても良い。つまり、コアプレート１３ａと仕切
部材１２とをろう付することなく、仕切部材１２のコア
プレート１３ａに当接する側の先端部を変形例１に示し
たように鋭角に形成することで、コアプレート１３ａと
仕切部材１２とのシールをより確実にすることができ
る。これにより、仕切部材１２をろう付することなくシ
ェル１１内に組付けることができる。

【００３４】次に、熱交換器１０の作動について図１〜
図３に基づいて説明する。冷却液は、冷却液流入パイプ
１８ａから第１タンク部１４ａを経由して複数の伝熱管
２０ａに流入する。複数の伝熱管２０ａに流入した冷却
液は第３タンク部１４ｃに到達し、さらに複数の伝熱管
２０ｂに流入する。一方、被冷却液流入パイプ１９ａか
らは被冷却液である高温の被冷却液がシェル１１内に流
入し各伝熱管２０ａ、ｂの外周壁の周囲を流れる。した
がって、複数の伝熱管２０ａ、ｂ内を流通する冷却液と
複数の伝熱管２０ａ、ｂの外周壁を流通する被冷却液と
の間で熱交換が行われる。熱交換を終え温められた冷却
液は、第２タンク部１４ｂを経由して冷却液流出パイプ
１８ｂから熱交換器１０外に排出される。また冷却され
た被冷却液も被冷却液流出パイプ１９ｂから熱交換器１
０外に排出される。

【００３５】次に、比較例による熱交換器５０の構成を
図８および図９に基づいて説明し、本実施例による熱交
換器１０と比較する。図８および図９に示すように、熱
交換器５０は、主にシェル５１、仕切部材５２、コアプ
レート５３、プレート５５、冷却液流入パイプ５８ａ、
冷却液流出パイプ５８ｂ、被冷却液流入パイプ５９およ
び伝熱管６０ａ、ｂより構成される。

【００３６】円筒状のシェル５１内にはシェル５１の軸
方向長さより短い細管からなる複数の伝熱管６０ａ、ｂ
が収容されており、前述した熱交換器１０の伝熱管２０
ａ、ｂと同様、コアプレート５３によって支持される複
数の伝熱管６０ａ、ｂが集束されている。伝熱管６０
ａ、ｂの一端部はコアプレート５３を貫通し後述する第
１タンク部５４ａ、第２タンク部５４ｂに開口してお
り、他端部は図示しないコアプレートを貫通し図示しな
い第３タンク部に開口している。コアプレート５３と複
数の伝熱管６０ａ、ｂとはろう付固定されている。

【００３７】シェル５１の端部にはフランジ部５１ａが
ろう付固定されており、このフランジ部５１ａにはプレ
ート５５がボルト５７よって取付けられている。このプ
レート５５には、複数の伝熱管６０ａ内に冷却液を流入
させる冷却液流入パイプ５８ａと複数の伝熱管６０ｂ内
の冷却液を流出させる冷却液流出パイプ５８ｂがろう付
固定されている。

【００３８】シェル５１の端部付近に位置するコアプレ
ート５３とフランジ部５１ａとの間には、シェル５１の
内周壁とコアプレート５３の側壁とフランジ部５１ａの
側壁とで区画される円柱状の空間部が形成されており、
図９に示すように、このタンク部は、コアプレート５３
とフランジ部５１ａとの間に軸方向に収容される仕切部
材５２によってさらに半円柱状の第１タンク部５４ａと
第２タンク部５４ｂとに仕切られている。

【００３９】仕切部材５２は、シェル５１の内径とほぼ
同じの長さを有する一辺５２ａと、コアプレート５３と
フランジ部５１ａとの間に軸方向長さとほぼ同じの長さ
を有する他辺５２ｂとからなる矩形状の板からなる。仕
切部材５２のコアプレート５３側の一辺５２ａの全域が
コアプレート５３にろう付固定されており、また仕切部
材５２のシェル５１側の他辺５２ｂの全域がシェル５１
の内壁とろう付固定されている。仕切部材５２のプレー
ト５５側の一辺５２ａは、プレート５５に当接してい
る。つまり、仕切部材５２のろう付箇所は、プレート５
５側の一辺５２ａを除き、３箇所の辺でコアプレート５
３またはシェル５１にろう付されている。

【００４０】複数の伝熱管６０ａ、ｂは、仕切部材５２
によって往路用の伝熱管６０ａと復路用の伝熱管６０ｂ
とに仕切られている。つまり、仕切部材５２の一方の側
面側に配置される複数の伝熱管６０ａの端部開口は第１
タンク部５４ａに連通し、また仕切部材５２の他方の側
面側に配置される複数の伝熱管６０ｂの端部開口は第２
タンク部５４ｂに連通している。

【００４１】第１タンク部５４ａは、フランジ部５１ａ
およびプレート５５に形成される図示しない穴部を経由
して冷却液流入パイプ５８ａの開口部と連通しており、
冷却液流入パイプ５８ａから流入する冷却液が第１タン
ク部５４ａに流入可能になっている。また第２タンク部
５４ｂは、冷却液流出パイプ５８ｂの開口部と連通して
おり、複数の伝熱管６０ｂから流出される熱交換後の冷
却液が第２タンク部５４ｂを経由してこの冷却液流出パ
イプ５８ｂから熱交換器５０外に排出可能になってい
る。

【００４２】被冷却液は、シェル５１の外周壁に取付け
られている被冷却液流入パイプ５９からシェル５１内に
流入し、シェル５１内に収容される複数の伝熱管６０
ａ、ｂの外周壁の周囲を流れる。上述したように、比較
例の熱交換器５０によると、第１実施例の熱交換器１０
と比較して、仕切部材５２のろう付箇所が２箇所多くな
っており、この２箇所のろう付の相手側はシェル５１の
内壁である。さらに、このろう付は、仕切部材５２の他
辺５２ｂの全域に対して行われることから、シェル５１
の内壁に線状のろう付が施されることになる。したがっ
て、シェル５１を局部的に加熱することになり、このろ
う付より生ずる熱応力がシェル５１の周方向に大きく加
わる。すると、ろう付後、シェル５１に生ずる残留応力
によってシェル５１に歪みや耐久性の低下を招くおそれ
がある。

【００４３】また、仕切部材５２をシェル５１の内壁お
よびコアプレート５３にろう付せず、仕切部材５２のプ
レート５５側の一辺５２ａだけをプレート５５にろう付
する構造も考えられるが、この構造の場合、仕切部材５
２とシェル５１の内壁および仕切部材５２とコアプレー
ト５３とはシールされないことから、第１タンク部５４
ａと第２タンク部５４ｂとが十分に仕切られず、熱交換
前の冷却流体が第２タンク部５４ｂに混入し、熱交換後
の冷却流体が第１タンク部５４ａに混入するため、熱交
換前後の冷却流体が混合する。このため、熱交換性能が
低下するという問題がある。

【００４４】これに対し、第１実施例の熱交換器１０に
よると、仕切部材１２を筒体で構成していることから、
仕切部材１２とシェル１１とをろう付する必要がなく、
またコアプレート１３側またはプレート１５側のいずれ
か一方だけをろう付すれば良い。また、前述したように
変形例１と変形例２とを組合わせることにより、ろう付
することなくシェル１１内に仕切部材１２を組付けるこ
とができ、組付工数を削減する効果がある。さらに、仕
切部材１２は筒体であることから、熱交換器１０を流通
する被冷却液が高流量時でも、仕切部材１２の内外を流
通する被冷却液の圧力に耐えることができる。これによ
り、仕切部材１２の板厚を薄くすることができ、海水等
に耐え得る比較的高価な耐食材を仕切部材１２の材料に
用いても最小限のコストアップに抑える効果がある。

【００４５】また、第１実施例の熱交換器１０による
と、複数の伝熱管２０ａの開口に連通する第１タンク部
１４ａと複数の伝熱管２０ｂの開口に連通する第２タン
ク部１４ｂとを仕切る仕切部材１２は、シュル１１に固
定されることなく、コアプレート１３ａまたはプレート
１５ａのいずれか一方だけに固定されていることから、
組付時のろう付工程の工数を削減する効果がある。ま
た、コアプレート１３ａまたはプレート１５ａのいずれ
か一方に当接する仕切部材１２の端部は、当接するコア
プレート１３ａまたはプレート１５ａとの間隙が極めて
狭くなるように仕切部材１２の軸方向長さが設定され、
または当接する先端部３２ａがコアプレート１３ａまた
はプレート１５ａの側面に沿って容易に変形する程度に
鋭角に形成されていることから、ろう付等の接合をする
ことなくして、確実にシールできる。これにより、第１
タンク部１４ａと第２タンク部１４ｂと確実に仕切られ
熱交換前後の冷却流体が混合することがないため、熱交
換効率の低下をできる効果がある。

【００４６】さらに、第１実施例の熱交換器１０による
と、仕切部材１２は、コアプレート１３ａまたはプレー
ト１５ａのいずれか一方だけに固定され、シェル１１と
ろう付固定されないことから、ろう付による局部的な加
熱をシェル１１に加えることがない。これにより、ろう
付後に生ずる可能性がある残留応力の発生を防止できる
ため、残留応力によるシュル１１の歪みや耐久性の低下
を招くことがない。したがって、熱交換器１０の耐久性
を向上させる効果がある。

【００４７】（第２実施例）本発明の第２実施例による
熱交換器４０を図６に示す。第１実施例と実質的に同一
の構成部分については同一符号を付す。図６に示す第２
実施例は、シェル１１内に収容される複数の伝熱管２０
ａ、ｂの配列状態をシェル１１の軸中心に同心円状にす
るとともに、複数の伝熱管２０ａの開口が連通する第１
タンク部４３ａと複数の伝熱管２０ｂの開口が連通する
第２タンク部４３ｂと仕切る仕切部材４２の形状を円筒
状にした例である。

【００４８】この第２実施例によると、第１実施例の効
果に加え、複数の伝熱管２０ａ、ｂの外周壁を流通する
被冷却流体の流れをスムーズにする効果がある。 （第３実施例）本発明の第３実施例による熱交換器４５
を図７に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部分に
ついては同一符号を付す。

【００４９】図７に示す第３実施例は、シェル１１内に
収容される複数の伝熱管２０ａ、ｂの配列状態を正方形
型の配列となるようにするとともに、複数の伝熱管２０
ａの開口が連通する第１タンク部４８ａと複数の伝熱管
２０ｂの開口が連通する第２タンク部４８ｂと仕切る仕
切部材４７の形状を断面正方形の筒状にした例である。

【００５０】このように、複数の伝熱管２０ａ、ｂの配
列状態を正方形型の配列にした場合でも、仕切部材４７
の形状を断面正方形の筒状にすると、第１実施例と同様
の効果が得られる。なお、本実施例では、シェル１１の
内周壁とコアプレート１３の側壁とフランジ部１１ａの
側壁とで区画される円柱状の空間部に仕切部材１２を配
設したが、シェル１１の他端部側にそれぞれ位置するシ
ェル１１の内周壁とコアプレート１３ｂの側壁と図示し
ないフランジ部の側壁とで区画される円柱状の空間部に
仕切部材１２より図示しない大径の仕切部材を配設する
ことで、複数の伝熱管２０ａの他端部の開口および複数
の伝熱管２０ｂのうちのその一部（請求項に記載の「径
方向外側群の内側群」に相当し、以下「一部の伝熱管２
０ｂ」という）の他端部の開口が連通する第３タンク部
１４ｃと、複数の伝熱管２０ｂのうちのその残部（請求
項に記載の「径方向外側群の外側群」に相当し、以下
「残部の伝熱管２０ｂ」という）の他端部の開口が連通
する第３タンク部１４ｃの一部である排出タンク部とに
仕切られる。ここで、大径の仕切部材は、請求項に記載
の「第２の仕切部材」に相当する。

【００５１】これにより、第１タンク部１４ａに流入し
た冷却液は、複数の伝熱管２０ａ、第３タンク部１４
ｃ、一部の伝熱管２０ｂ、第２タンク部１４ｂ、残部の
伝熱管２０ｂの順で流れ、排出タンク部から熱交換器１
０外に排出される。つまり、第３タンク部１４ｃと第２
タンク部１４ｂとで２回折返し、複数の伝熱管２０ｂの
うち、一部の伝熱管２０ｂを復路に用い、残部の伝熱管
２０ｂを往路に用いることになるため、Ｓ字状の流路を
形成でき、同一流量の流速を増大する効果がある。した
がって、少ない冷却液の流量で効率良く熱交換ができる
効果がある。

【００５２】また、シェル１１の他端部側にそれぞれ位
置するシェル１１の内周壁とコアプレート１３ｂの側壁
と図示しないフランジ部の側壁とで区画される円柱状の
空間部に仕切部材１２より図示しない小径の仕切部材を
配設することで、複数の伝熱管２０ｂの他端部の開口お
よび複数の伝熱管２０ａのうちのその一部（請求項に記
載の「径方向内側群の外側群」に相当し、以下「一部の
伝熱管２０ａ」という）の他端部の開口が連通する第３
タンク部１４ｃと、複数の伝熱管２０ａのうちのその残
部（請求項に記載の「径方向内側群の内側群」に相当
し、以下「残部の伝熱管２０ａ」という）の他端部の開
口が連通する第３タンク部１４ｃの一部である排出タン
ク部とに仕切られる。ここで、小径の仕切部材は、請求
項に記載の「第２の仕切部材」に相当する。

【００５３】これにより、第２タンク部１４ｂに流入し
た冷却液は、複数の伝熱管２０ｂ、第３タンク部１４
ｃ、一部の伝熱管２０ａ、第１タンク部１４ａ、残部の
伝熱管２０ａの順で流れ、排出タンクより熱交換器１０
外に排出される。つまり、第３タンク部１４ｃと第１タ
ンク部１４ａとで２回折返し、複数の伝熱管２０ａのう
ち、一部の伝熱管２０ａを復路に用い、残部の伝熱管２
０ａを往路に用いることになる。したがって、前述同
様、Ｓ字状の流路を形成でき、同一流量の流速を増大す
る効果があるため、少ない冷却液の流量で効率良く熱交
換ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による熱交換器の主要部を
示す半断面図である。

【図２】本発明の第１実施例による熱交換器の概略構成
図である。

【図３】図１に示すIII −III 線断面図である。

【図４】第１実施例の変形例１を示す主要部の断面図で
ある。

【図５】第１実施例の変形例２を示す主要部の断面図で
ある。

【図６】本発明の第２実施例による熱交換器の断面図で
ある。

【図７】本発明の第３実施例による熱交換器の断面図で
ある。

【図８】比較例による熱交換器を示す半断面図である。

【図９】図８に示すIX−IX線断面図である。

【符号の説明】

１０、４０、４５、５０ 熱交換器 １１、５１ シェル １２、３２、４２、４７、５２ 仕切部材 （第１の
仕切部材） １３ａ、ｂ、４４、４９、５３ コアプレート（第１の
支持板） １３ｂ コアプレート（第２の
支持板） １４ａ、４３ａ、４８ａ 第１タンク部（径方向
内側空間） １４ｂ、４３ｂ、４８ｂ 第２タンク部（径方向
外側空間） １４ｃ 第３タンク部 １５ａ、３６、５５ プレート （第１の
プレート） １５ｂ プレート （第２の
プレート） １６、５６ Ｏリング １７、５７ ボルト １８ａ、５８ａ 冷却液流入パイプ １８ｂ 冷却液流出パイプ １９ａ、５９ 被冷却液流入パイプ １９ｂ 被冷却液流出パイプ ２０ａ、６０ａ 伝熱管（伝熱管、径方
向内側群） ２０ｂ、６０ｂ 伝熱管（伝熱管、径方
向外側群）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の流体が流通可能な互いに平行な配
   設され複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を収容する筒
   状のシェルとを備え、前記シェルの内部において前記各
   伝熱管の周囲を流通する第２の流体と前記複数の伝熱管
   を流通する第１の流体との間で熱交換を行う熱交換器で
   あって、 前記シェルの一方の端部を閉塞する第１のプレートと、 前記シェルの一方の端部から所定距離離れた位置で前記
   シェルの内周壁に密接し、前記複数の伝熱管の一端を支
   持する第１の支持板と、 前記シェルの他方の端部を閉塞する第２のプレートと、 前記シェルの他方の端部から所定距離離れた位置で前記
   シェルの内周壁に密接し、前記複数の伝熱管の他端を支
   持する第２の支持板と、 前記第１のプレート内壁面と前記シェルの一方の端部側
   内周壁面と前記第１の支持板の前記第１のプレート側壁
   面とで区画形成される空間部を、前記複数の伝熱管の径
   方向外側群と径方向内側群とに各々独立して連通する径
   方向外側空間と径方向内側空間とに仕切る筒状の第１の
   仕切部材とを備えたことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 前記第２のプレート内壁面と前記シェル
   の他方の端部側内周壁面と前記第２の支持板の前記第２
   のプレート側壁面とで区画形成される空間部を、前記複
   数の伝熱管の径方向内側群および径方向外側群の内側群
   並びに径方向外側群の外側群に各々独立して連通する径
   方向内側空間と径方向外側空間とに仕切る筒状の第２の
   仕切部材を備えることを特徴とする請求項１記載の熱交
   換器。
3. 【請求項３】 前記第２のプレート内壁面と前記シェル
   の他方の端部側内周壁面と前記第２の支持板の前記第２
   のプレート側壁面とで区画形成される空間部を、前記複
   数の伝熱管の径方向外側群および径方向内側群の外側群
   並びに径方向内側群の内側群に各々独立して連通する径
   方向外側空間と径方向内側空間とに仕切る筒状の第２の
   仕切部材を備えることを特徴とする請求項１記載の熱交
   換器。
4. 【請求項４】 前記第１の仕切部材の端部周縁の先端
   は、鋭角に形成されることを特徴とする請求項１、２ま
   たは３記載の熱交換器。
5. 【請求項５】 前記第２の仕切部材の端部周縁の先端
   は、鋭角に形成されることを特徴とする請求項２または
   ３記載の熱交換器。