JPH0835790A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH0835790A
JPH0835790A JP17105894A JP17105894A JPH0835790A JP H0835790 A JPH0835790 A JP H0835790A JP 17105894 A JP17105894 A JP 17105894A JP 17105894 A JP17105894 A JP 17105894A JP H0835790 A JPH0835790 A JP H0835790A
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JP
Japan
Prior art keywords
heat transfer
heat
transfer tube
shell
wall
Prior art date
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Pending
Application number
JP17105894A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiko Sonoda
由彦 薗田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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Publication of JPH0835790A publication Critical patent/JPH0835790A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝熱管の配設されない伝熱管群外の空間を極
力少なくし、熱交換効率が高く大流量化可能な熱交換器
を提供する。 【構成】 バッフル12は、円筒状のシェル11内に軸
方向に所定間隔で固定されている。伝熱管20は、バッ
フル12を貫通し伝熱管20の両端でコアプレートを貫
通するとともにバッフル12およびコアプレートに支持
されている。バッフル12は、円形の金属板の一部を弓
形に切欠き、伝熱管20を挿入可能な貫通孔を同心円状
に形成しているので、伝熱管20はシェル11の内壁と
できるだけ間隙を形成しないように配設可能である。こ
のため、熱交換効率の低下要因となる伝熱管群外に流れ
るオイル量を減少することができる。

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、実公昭57−308号公報、特開平4−29
2792号公報に示すものが知られている。実公昭57
−308号公報に開示されているものは、渦巻き状に配
設された直管群内の円周方向に隣り合う直管の管端をU
字管で接続し、シェルの中心軸と直管群の中心軸とを平
行にしている。そして、直管外を流れるシェル側流体が
直管に沿ってほぼ平行に流れる。
【0003】また、特開平4−292792号公報に開
示されているものは、伝熱管を支持する平板群を同心の
円形リング状に形成し、シェル内に収容する伝熱管を同
心円状に配置している。そして、伝熱管外を流れる流体
(以下、「伝熱管外を流れる流体」を管外流体という)
が伝熱管に沿ってほぼ平行に流れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実公昭
57−308号公報に開示されているものは、直管の管
端をU字管で接続しているため、不純物を含む流体を直
管内に流すと沈殿またはめずまりを生じることがある。
また、直管内の圧力損失が大きいので大流量化が困難で
ある。
【0005】また、特開平4−292792号公報に開
示されているものは、伝熱管に沿って管外流体がほぼ平
行に比較的短時間で流れるため、伝熱管内を流れる流体
(以下、「伝熱管内を流れる流体」を管内流体という)
と管外流体との熱交換時間が短いので熱交換効率を上げ
にくいという問題がある。本発明はこのような問題を解
決するためになされたものであり、伝熱管の配設されな
い伝熱管群外の空間を極力少なくし、熱交換効率が高く
大流量化可能な熱交換器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の請求項1記載の熱交換器は、平行に配設され
た複数の伝熱管からなる伝熱管群と、前記伝熱管群を収
容する円筒状のシェルと、前記シェル内の前記伝熱管外
を流れる流体が流通可能な間隙を前記シェルの内壁との
間に設けるように切欠き部を形成し、前記切欠き部の周
方向位置を互いにずらして前記シェルの内壁に固定さ
れ、前記伝熱管が貫通可能な貫通孔を同心円状に形成し
た第1の支持板と、前記伝熱管の両端を支持し、前記伝
熱管の両端が貫通可能な第2の支持板と、を備えること
を特徴とする。
【0007】本発明の熱交換器の前記第2の支持板は、
請求項2に記載したように、前記伝熱管を支持する円板
部と前記円板部の周縁部から軸方向に延び前記内壁に固
定される円環部とを有し、D0 :前記シェルの内径、D
1 :前記シェルの径方向最外周の前記伝熱管の中心間距
離、TP :前記伝熱管ピッチ、d:前記伝熱管の外径、
t:前記円環部の板厚とすると、前記伝熱管群は、 D0/2−D1/2≦TP +d/ 2+2t を満たすように前記シェル内に収容されることが望まし
い。
【0008】本発明の熱交換器の前記第1の支持板は、
請求項3に記載したように、前記切欠き部を交互に18
0°反転し前記内壁に固定されることを特徴とする。
【0009】
【作用および発明の効果】本発明の請求項1または2記
載の熱交換器によると、同心円状に配設された伝熱管か
らなる伝熱管群が円筒状のシェル内に収容され、伝熱管
を支持する第1の支持板が切欠き部を周方向にずらして
シェルの内壁に固定されることにより、伝熱管群とシェ
ル内壁との間に形成される伝熱管の配設されない空間を
最小限にすることができる。このため、このような空間
への管外流体のリーク量を低下できるので、管外流体と
管内流体との熱交換効率が向上する。
【0010】本発明の請求項3記載の熱交換器による
と、伝熱管とほぼ垂直に管外流体が流れるため圧力損失
は増大するが、管外流体と管内流体との熱交換効率がよ
り一層向上する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明による熱交換器を冷凍機の潤滑油等を冷却
するオイルクーラに適用した一実施例を図2に示し、図
2におけるI−I線断面図を図1に示す。熱交換器10
は、円筒状のシェル11内に複数のバッフル12を軸方
向に所定間隔で固定している。伝熱管20は、バッフル
12を貫通し伝熱管20の両端でコアプレート13を貫
通するとともにバッフル12およびコアプレート13に
支持されている。また伝熱管20は、バッフル12間に
積層された熱交換用のフィン21も貫通している。
【0012】管外流体であるオイルの流入口11aおよ
び流出口11bが、シェル11のコアプレート13の対
向側に形成されている。伝熱管20内には、管内流体と
してオイルを冷却する冷却水が流れている。バッフル1
2は、図3に示すように、円形の金属板の一部を弓形に
切欠き、伝熱管20を挿入可能な貫通孔12aを同心円
状に形成している。図4に示すように、バッフル12
は、切欠き部12bを交互に180°反転させ、各バッ
フル12の貫通孔12aが同一軸上に位置するように配
設されている。このため、熱交換器10の横断面を示す
図1から判るように、伝熱管20は同心円状に配設され
ている。
【0013】図2に示すコアプレート13は、シェル1
1の軸方向両端部の内壁に固定され、伝熱管20を支持
する円形状の円板部13aと円板部13aの周縁部から
軸方向外側に円環状に形成される円環部13bとからな
る。円環部13bがシェル11の内壁に固定されること
によりコアプレート13はシェル11の内壁に固定され
る。円板部13aは、バッフル12と同様に同心円状に
貫通孔が形成され、この貫通孔がバッフル12の貫通孔
12aと同一軸上に位置している。コアプレート13
は、伝熱管20を貫通させた状態でシェル11内のオイ
ルをシールしている。
【0014】伝熱管20は、図1および図2に示すよう
に、60°間隔で隔たる中心線101、102、103
上に配設される伝熱管20を基準とし、バッフル12お
よびコアプレート13を貫通し同心円状に配設されてい
る。また伝熱管20は、式(1) を満たすようにできるだ
けシェル11の内壁と間隙を形成しないように配設され
ている。
【0015】 D0/2−D1/2≦TP +d/ 2+2t ・・・(1) ここで、D0 :シェルの内径、D1 :シェルの径方向最
外周の伝熱管の中心間距離、TP :伝熱管ピッチ、d:
伝熱管の外径、t:コアプレートの円環部の板厚であ
る。式(1) は最外周の伝熱管20とシェル11の内壁間
に、これ以上伝熱管20を配設できない間隔になるまで
伝熱管20が配設されていることを示している。
【0016】次に、熱交換器10の作動について図2に
基づいて説明する。冷却水は、図2の左側のコアプレー
ト13から各伝熱管20に導入され、右側のコアプレー
ト13から排出される。熱交換器10の管外流体として
高温のオイルが流入口11aからシェル11内に流入す
る。バッフル12は切欠き部12bを180°反転し交
互にシェル11内に取付けられているため、オイルは、
図2の点線に示すように伝熱管20に対し直交するよう
に流れ、流出口11bから排出される。流入口11aか
ら流入した高温のオイルはシェル11内を流れる間に伝
熱管20を流れる冷却水により冷却される。
【0017】次に、本実施例の効果を比較例と対比して
説明する。図1に示す本実施例と同一位置における比較
例の断面図を図5に示す。60°間隔に隔たる中心線1
01、102、103上に配設される伝熱管20を基準
とし、バッフル30および図示しないコアプレートを貫
通し本実施例と同一本数の伝熱管20が六角形状に配設
されている。中心線101、102および103上の最
外周の伝熱管20は、式(1) を満たすように配設されて
いるので、中心線101、102および103上の最外
周の伝熱管20とシェル11の内壁との間にこれ以上伝
熱管20を配設することはできない。六角形状に配設さ
れた伝熱管からなる伝熱管群の各辺とシェル11の内壁
との間には間隙11cが形成されている。バッフル30
は、本実施例と同様に、切欠き部30aを180°反転
し交互にシェル11の内壁に固定されているため、管外
流体であるオイルは伝熱管20に直交するように流れ
る。
【0018】本実施例や比較例のように、伝熱管に直交
するように管外流体が流れる直交流式の熱交換器は、伝
熱管とほぼ平行に管外流体が流れる対向流式の熱交換器
よりも伝熱管群による圧力損失が大きいため、伝熱管群
周囲に伝熱管群内よりも管外流体が流れるスペースがあ
るとこのスペース内に管外流体がリークし易くなる。す
ると、伝熱管群内へ流れる流体量が減少するので伝熱管
内を流れる管内流体との間で熱交換が良好に行われず熱
交換効率が低下する。伝熱管群外のスペースを流れた管
外流体は、シェルの排出口において所望の温度変化を生
じない。また、伝熱管群内を流れた管外流体は、流量が
少ないので排出口において所望以上の温度変化を生じて
いるが、伝熱管群外を流れた管外流体と混じり合うと、
全体の温度変化の割合は所望の値よりも低下してしま
う。
【0019】比較例では、伝熱管群周囲に間隙11cが
形成されているため、この間隙11cにオイルがリーク
し易くなるので、熱交換効率が低下する。一方本実施例
では、伝熱管群を覆うシェル11の断面形状に合わせ伝
熱管20が同心円状に配設されるため、図1に示すよう
に、伝熱管群とシェル11の内壁との間に形成される伝
熱管の配設されない空間を一様に最小限にすることがで
きるので、熱交換効率の低下要因となる伝熱管群外に流
れるオイル量を減少することができる。また、同心円状
に伝熱管を配設したため、伝熱管ピッチが最小部でも比
較例と同一、他の箇所ではやや大きくなるので伝熱管群
による圧力損失を比較例に較べ3%低減することができ
た。このため、管内流体である冷却水と管外流体である
オイルとの間で熱交換が良好に行われ、比較例に較べ熱
交換効率が12%向上した。
【0020】本実施例では、直管形状の伝熱管内に冷却
水を流すため、冷却水の圧力損失が小さいので、シェル
および伝熱管の径を大きくすることにより容易に大流量
の熱交換器を製造することができる。また本実施例で
は、オイルクーラに熱交換器を適用したが、本発明の熱
交換器は、復水器、ラジエータ、コンデンサ、インター
クーラ等に適用することは可能である。本発明の熱交換
器は対向流式の熱交換器に較べ管外流体の圧力損失が大
きいが熱交換効率が高いため、これら適用機器内でも、
熱交換器以外の管外流体通路における圧力損失が熱交換
器よりも大きいような、例えばエンジンのラジエータ等
に本発明の熱交換器を適用しても効果的である。また適
用機器に合わせ、管外流体として空気、管内流体として
蒸気、燃料過給気を用いることも可能である。
【0021】また本実施例では、切欠き部12bを交互
に180°反転しバッフル12をシェル11の内壁に取
付けたが、例えば同一周方向に120°ずつ回転し伝熱
管の第1の支持板であるバッフルをシェルに取付けるこ
とも可能である。本実施例の変形例1を図6に示し、変
形例2を図7に示す。図6に示す変形例1では、コアプ
レート14が円板部だけで形成され、コアプレート14
の外周壁が直接シェル11の内壁に固定されている。こ
の場合、次の式(2) を満たすように伝熱管20が配設さ
れていれば、前述した実施例と同様に、管内流体と管外
流体との間で熱交換が良好に行われ、熱交換効率が向上
する。
【0022】 D0/2−D1/2≦TP +d/ 2 ・・・(2) また、バッフル12は、バッフル12を貫通する伝熱管
20に支持されており、ろう付け等でシェル11の内壁
に固定されていない。シェル11の内壁とバッフル12
の円弧状の外周壁との間に僅かに間隙15が形成されて
いるが、間隙15が十分に小さければ、熱交換効率を低
下させることはない。間隙15は、ゴムパッキン等でシ
ールすることも可能である。
【0023】変形例1では、シェル11に固定するため
の円環部を設けず円板状にコアプレート14を形成した
ことにより、コアプレート14の加工が容易になり加工
工数が減少する。また、伝熱管20によりバッフル12
を支持しシェル11の内壁にバッフル12を固定しない
ので、組付け工数を減少することができる。図7に示す
変形例2では、コアプレート16は、円板部16aと円
板部16aの外周部の径方向外側に一体に形成された環
状部16bとからなる。環状部16bは、断面コ字状に
形成され、シェル11の内壁に凹部を対向させている。
コアプレート16はシェル11の内壁とろう付け等で固
定されず、Oリング17により環状部16bとシェル1
1の内壁とがシールされている。このため、コアプレー
ト16の組付けが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による熱交換器の一実施例を示す図2の
I−I線断面図である。
【図2】本発明による熱交換器の一実施例を示す模式的
縦断面図である。
【図3】本実施例のバッフルを示す正面図である。
【図4】本実施例のバッフルと伝熱管との接続を示す斜
視図である。
【図5】比較例の熱交換器を示す横断面図である。
【図6】本実施例の変形例1の主要部分を示す断面図で
ある。
【図7】本実施例の変形例2の主要部分を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
10 熱交換器 11 シェル 11a 流入口 11b 排出口 12 バッフル(第1の支持板) 12a 貫通孔 12b 切欠き部 13 コアプレート(第2の支持板) 13a 円板部 13b 円環部 14 コアプレート(第2の支持板) 16 コアプレート(第2の支持板) 17 Oリング 20 伝熱管 21 フィン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平行に配設された複数の伝熱管からなる
    伝熱管群と、 前記伝熱管群を収容する円筒状のシェルと、 前記シェル内の前記伝熱管外を流れる流体が流通可能な
    間隙を前記シェルの内壁との間に設けるように切欠き部
    を形成し、前記切欠き部の周方向位置を互いにずらして
    前記シェルの内壁に固定され、前記伝熱管が貫通可能な
    貫通孔を同心円状に形成した第1の支持板と、 前記伝熱管の両端を支持し、前記伝熱管の両端が貫通可
    能な第2の支持板と、 を備えることを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記第2の支持板は、前記伝熱管を支持
    する円板部と前記円板部の周縁部から軸方向に延び前記
    内壁に固定される円環部とを有し、 D0 :前記シェルの内径、D1 :前記シェルの径方向最
    外周の前記伝熱管の中心間距離、TP :前記伝熱管ピッ
    チ、d:前記伝熱管の外径、t:前記円環部の板厚とす
    ると、前記伝熱管群は、 D0/2−D1/2≦TP +d/ 2+2t を満たすように前記シェル内に収容されることを特徴と
    する請求項1記載の熱交換器。
  3. 【請求項3】 前記第1の支持板は、前記切欠き部を交
    互に180°反転し前記内壁に固定されることを特徴と
    する請求項1または2記載の熱交換器。
JP17105894A 1994-07-22 1994-07-22 熱交換器 Pending JPH0835790A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109974510A (zh) * 2019-05-08 2019-07-05 张化机(苏州)重装有限公司 一种折流板

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109974510A (zh) * 2019-05-08 2019-07-05 张化机(苏州)重装有限公司 一种折流板
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