JPS5855431B2 - ネツコウカンキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二重管式交換器に関する。

化学装置などにおいて高温度の媒体を熱交換することが
多い。

高温度の媒体を熱交換して冷却する場合、管の熱膨張差
が問題となってくる。

そこで、管を仕切板に片持的に取付けて熱膨張差を逃が
す如くした二重管式熱交換器、すなわちバヨネット式熱
交換器が多用されている。

ところが公知のバヨネット式熱交換器においては、未だ
熱応力を十分に取り去ることができなかった。

そこで本発明の目的は熱応力を低減させ、管側流体の出
入口を熱交換器の長手方向と一致させた熱交換器を提供
するにある。

以下、図によって詳しく説明する。

先ず、第１図を参照して従来のバヨネット式熱交換器に
ついて説明する。

先端が閉鎖された外管１とその中に挿入された内管２と
によって構成された伝熱管群３は胴体４の中に収容され
ている。

高温ガスを冷却水によって冷却することを例にとって説
明すると、胴体４の長手方向端部に設けられた管側人口
５より仕切室６に送入された高温ガスは内管２内を流れ
、さらに外管１と内管２の間隙７を流れてその間に胴体
４内の冷却水に冷却される。

冷却された高温ガスは前記仕切室６と隣り合せの仕切室
８へ入り、該仕切室８の胴外周に設けられた管側出口９
より目的の温度となって取り出される。

一方、冷却水は胴側入口１０より胴体４内に入り、伝熱
管群３の間を流れて高温ガスを冷却し、胴体４の長手方
向中心線に関して前記胴側入口１０と略対称位置に設け
られた胴側出口１１より排出される。

以上の説明からもわかるように仕切室６と仕切室８は仕
切板１２を介してそれぞれに高温ガスと冷却されたガス
とが存在する。

このため、それぞれの仕切室６，８を形成する胴体４お
よび仕切板１２に大きな熱応力が生ずる。

さらに高温の管側人口５と低温の管側出口９とが胴体４
に対して非対称に配置されているため、温度分布が非対
称かつ局部的となって熱応力的に好ましくない。

また、仕切板１２を介して冷却された低温のガスが高温
のガスによって加熱され、熱交換器としての効率が悪く
なる。

さらにまた、管側出口９を長手方向端部に配置できない
ため、空間利用上の問題がある。

また、胴側入口１０と胴側出口１１とを対称位置としな
ければならず、このためにも空間利用上の制限を受ける
ものとなっていた。

上記欠点を改善したものが本発明であり、以下第２図に
より詳しく説明する。

第２図を参照して、その構造から説明する。

本発明の熱交換器は４つの分割された胴体部分２１．２
２．２３および２４から構成される胴体２５を有してい
る。

第１の胴体部分２１と第２の胴体部分２２とは第１の仕
切板２６をはさんで密封的に固着されている。

この固着はボルト２７によって行う。

また、第２の胴体部分２２は第２の仕切板２８を介して
第３の胴体部分２３とボルト２９により固着されている
。

さらに、第３の胴体部分２３は第４の胴体部分２４と第
３の仕切板３０を介してボルト３１により固着されてい
る。

こうして、胴体２５内の一側端には第１の胴体部分と第
１の仕切板２６とによって区画される第１の仕切室３２
が形成される。

また、第２の胴体部分２２、第１の仕切板２６および第
２の仕切板２８とによって区画される第２の仕切室３３
が前記第１の仕切室３２と隣り合せに形成される。

また第３の胴体部分２３、第２の仕切板２８および第３
の仕切板３０とによって区画される第３の仕切室３４が
前記第２の仕切室３２に隣接して設けられる。

さらに胴体２５の他側端には第４の胴体部分２４と第３
の仕切板３０とによって区画される第４の仕切室３５が
設けられている。

第２の仕切板２８には複数の外管３６が片持状態に取付
けられ、第３の仕切室３４へ伸長している。

外管３６の一方端は第２の仕切室３３へ開放され、他方
端は第３の仕切板３０の近傍まで伸長して閉鎖されてい
る。

第１の仕切板２６には複数の内管３７が片持状態に取付
けられ、第２の仕切室３３を貫通し、外管３６内へ挿入
されている。

内管３７の一方端は第１の仕切室３２へ開放され、他方
端は外管３６の閉鎖された端部付近まで伸長して開放さ
れている。

内管３７は外管３６内へ間隙３８を有して挿入されるも
のである。

また、第３の仕切板３０には内胴３９が第３の仕切室３
４へ伸長して片持的に取付けられている。

内胴３９の一方端は第４の仕切室３５へ開放し、他方端
は第２の仕切板２８付近まで伸長して第３の仕切室３４
へ開放している。

さらに、第２の仕切板２８には芯部伝熱管４０が内胴３
９を挿通し、第４の仕切室３５を貫通し、第４の胴体部
分２４の側面を貫通して胴体５の外側に開口している。

芯部伝熱管４０の一方端は第２の仕切室３３に開放され
、他方端は胴体５の外側に開放している。

芯部伝熱管４０は内胴３９との間に間隙４１を有して挿
通され、かつ第４の胴体部分２４を貫通する部分にはガ
スケット４２がフランジ４３によって取付けられて密封
している。

第１の胴体部分２１には管内流体を第１の仕切室３２へ
導入させる入口４４が設けられ、また、第４の胴体部分
２４の外周には管外流体を第４の仕切室３５へ導入させ
る入口４５が設けられ、さらにまた第３の胴体部分２３
の外周には管外流体を第３の仕切室３４から胴体５の外
側へ排出させる出口４６が設けられている。

管外流体の入口４５と出口４６はそれぞれ胴体５に関し
て同一の位置部分即ち、図示の如く上側部分に設けられ
ている。

なお、第４の胴体部分２４は一体構造とする他に図示の
如く外周部分と側面部分とを固着させて構成させてもよ
い。

以上の如く構成された本発明の作用を述べる。

管内流体は入口４４から第１の仕切室３２へ入り、内管
３７内を流れて該内管３７の端部より間隙３８へ移送さ
れる。

間隙３８を流れて第２の仕切室３３へ流入する間に外管
３６を介して第３の仕切室３４内の管外流体と熱交換す
る。

第２の仕切室３３内の比較的冷却された管内流体は 部
伝熱管４０を通って胴体２５の外側へ排出されるが、こ
の芯部伝熱管４０を流れる間に間隙４１を流れる管外流
体と熱交換してさらに冷却される。

これに対して管外流体は入口４５から第４の仕切室３５
へ入り、内胴３９の間隙４１を流れて該内胴３９の端部
から第３の仕切室３４へ流入する。

第３の仕切室３４の管外流体は管内流体と熱交換した後
、出口４６から胴体２５の外側へ排出される。

本発明は以上の如く構成され、かつ作用するため、以下
のような顕著な効果を奏するものである。

即ち、第２の仕切室３３内の管内流体の温度は目的温度
とはなっていないため、第１の仕切室３２内の管内流体
温度との温度差が小さくなっている。

このため、第１の仕切板２６にかかる熱応力、第１の胴
体部分２１および第２の胴体部分２２にかかる熱応力を
低減させることができる。

また、管内流体の出口が熱交換器の長手方向中心線上に
設けられているため、従来のような非対称な局所的温度
勾配が生ぜず、熱応力の面からの設計が容易である。

さらに、熱交換を２回に分けて行わせることにより極め
て効率よく熱交換を行いうるものである。

さらにまた、管内流体の出口を熱交換器の長手方向中心
線上に配置することができ、かつ管外流体の入口４５お
よび出口４６の配置が自由であるため、スペース的な制
限を受けない構造となっている。

以上説明したように、本発明によると、熱応力を低減さ
せ、かつ熱交換率を高めるとともに、スペース的に設計
上の制限を受けないバヨネット式熱交換器を得ることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱交換器の概略断面図、第２図は本発明
による熱交換器の概略断面図である。 符号の説明、２５：胴体、２６：第１の仕切板、２８：
第２の仕切板、３０：第３の仕切板、３２：第１の仕切
室、３３：第２の仕切室、３４：第３の仕切室、３５：
第４の仕切室、３６：外管、３７：内管、３９：内胴、
４０： 部伝熱管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 胴体内の一側端に設けられ第１の仕切板によって区
   画される第１の仕切室、前記第１の仕切板と第２の仕切
   板とによって区画される第２の仕切室、前記第２の仕切
   板と第３の仕切板とによって区画される第３の仕切室、
   胴体内の他側端に設けられ第３の仕切板によって区画さ
   れる第４の仕切室、前記第２の仕切板に設けられて第３
   の仕切室へ伸長し、伸長する側の端部が閉鎖された複数
   の外管、前記第１の仕切板に取付けられ前記外管との間
   に間隙を有して挿入される複数の内管、前記第３の仕切
   板に取付けられ第３の仕切室へ伸長する内胴、前記第２
   の仕切板に取付けられ内胴内および第３の仕切室を通し
   て第２の仕切室と胴体外側と連絡する芯部伝熱管とから
   なることを特徴とする熱交換器。