JPS6222992A - 多管式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、複数の伝熱管を胴体内に配設したシェルアン
ドチューブ型の多管式熱交換器に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、シェルアンドチューブ型熱交換器と呼ばれるこの
種、多管式熱交換器は、第４図、第５図に示すように、
円筒胴（１）と、この円筒胴（１）内に多数配置され念
仏熱管（２）と、この伝熱管（２）を固定する管板（３
）とから成う、伝熱管（２）に流体（Ｌ）を流通し内及
び伝熱管（２）外部の円筒胴（１）内に流体（Ｈ）を流
通させ、伝熱管壁を介して、それら二流体の間で熱交換
を行なう。又、この種、熱交換器の伝熱管（２）外側表
面と円筒胴（１）内面との間には、多くの場合、複数の
じゃま板（６）を設置して円筒胴（１）内を通流する流
体の流れが伝熱管に直交するようにしている。このよう
な前記じゃま板（６）付の熱交換器の場合、流れ方向が
角度も反転する為、圧力損失が大きくなる問題点がある
。又、円筒胴（１）内壁と伝熱管（２）群との間の空隙
を流体が通過して、伝熱管（２）群内を通過する流量が
減少し、熱交換効率が低下する問題点がある。

一方、前記じゃま板が無い場合、一般に伝熱管外側の流
体の流速は遅くて熱交換性能は低い。又、断面円形の胴
体内に円管の伝熱管を配列すると円筒胴（１）ろ壁と伝
熱管（２）群との間に、大きめの空隙ができてしまう。

その為、流体は、伝熱管群（２）内より、流れやすい前
記空隙を通り抜けてしインＦ・１や縦フィンＦ・２を設
けて伝熱促進を図る方法があるが、これらの場合、前記
フィン外径を、フィン無しの場合の伝熱管（２）外径と
して考えれば前記空隙を前記流体が通過する等の問題は
解消されていないことになる。

したがって従来は、所望の熱交換量を得るために熱交換
器を大盤化しなければならず、このため熱交換器内に流
体を循環させるための過大な動力を必要としていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記欠点を改善し、多管式熱交換器の伝熱管
内部の流体と伝熱管外部を流れる流体との熱交換効率を
向上させ、圧力損失の増加を極力抑えて、小型で熱交換
効率がよく、伝熱管外側流体の循環動力の増加が少ない
低コストの多・ｇ成熱交換器を提供する事を目的とする
。

〔発明の概要〕

本発明は、複数の伝熱管と、前記伝熱管を収納する円筒
胴とからなるものにおいて、前記伝熱管外側にフィンを
有し、かつ前記フィンの形状が、伝熱管群の中心部の伝
熱管のフィンと、前記円筒胴に近接する伝熱管のフィン
とで異ならせたことを特徴とする多管式熱交換器である
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、多管式熱交換器の伝熱管内部の流体と
伝熱管外部を流れる流体との熱交換効率を向上させ、圧
力損失の増加を極力抑えて、小型で、熱交換効率がよく
、伝熱管の外部を流れる流体の循環動力の増加が少ない
多管式熱交換器を実現する事ができる。

〔発明の実施例〕

本発明の第１の実施例を第１図、第２図を参照して説明
する。図面中従来例と同一部分には同一番号を付す。第
１図は、伝熱管管軸に垂直な横方向のフィンが設けられ
た場合を示す図で、円筒胴（１）を軸に対して垂直に切
った断面を示している。

本発明の熱交換器は、円筒胴（１）と円筒胴（１）内長
手方向だ多数配置された伝熱管（２）と、伝熱管（２）
の伝熱管群中心部にあるものに設けられ念仏熱管に対し
て同心円状に広がるフィン（４）と、伝熱管（２）の円
筒胴（１）に近接するものに設けられ、円筒胴（１）側
の空隙の方に大きく広がっているフィン（５）とから成
る。

次に第１図に示される本発明の第１の実施例の効果を説
明する。前記フィン（５）は、円筒胴（１）内側近傍に
できる大きめの空隙を通流する流体を遮り、流体が伝熱
管群の中心部の熱交換効率を上げる。そして同時に１前
記空隙に延長されるフィン（５）はフィン面積が大きい
ので伝熱管（２）からの熱をより多く流体に伝えること
ができるので伝熱管の熱抵抗体を下げることができる。

又、流れ方向に反転が無い為、前記じゃま板を挿入し念
熱交換器に比べ、圧力損失の増加を小さく抑さえられる
。

次に、本発明の第２の実施例を第２図を参照して説明す
る。第２図は、伝熱管管軸方向に平行に発明の熱交換器
は、円筒ＷＡ（１）と前記円筒胴（１）内に多数配置さ
れた伝熱管（２）と、前記伝熱管（２）の伝熱管群中心
部にあるものに設けられたフィン（６）と、前記伝熱管
（２）の前記円筒胴（１）に近接するものに設けられ、
円筒胴（１）側の空隙の方に長く伸びているフィン（７
）とから成る。フィン（６）は伝熱管（２）の軸方向に
平行で長方形状の平板からな）伝熱管（２）に固定され
四方向に放射状に伸びている。また、フィン（７）は長
方形状の平板が円筒胴（１）内壁に近接するように伸び
ている。

次に第２図に示される本発明の第２の実施例の効果を説
明する。伝熱管群と円筒胴（１）との間にできる大きめ
の空隙を流体が、伝熱量群中心部より大きな流速で通り
抜けるので、フィン（７）をこの領域に長く伸ばすこと
により、前記空隙を通流する流体に伝熱管からの熱を効
率的に伝えられるので前記伝熱管（２）の熱抵抗を下げ
る事ができる。

又、流れ方向の反転が無い為、前記じゃま板を挿入した
熱交換器に比べ、圧力損失の増加を小さく抑えられる。

本発明の第３の実施例を第３図を参照して説明する。本
発明の熱交換器は、円筒胴（１）と前記円筒胴（２）内
で多数配置された伝熱管（２）と、前記伝熱管（２）管
軸と垂直或いは、それに近い角度で設けられ、かつ前記
伝熱管（２）に設けられる位置袋 が、伝熱管管軸方向に、各伝熱管によって異なる伝熱管
（２）から同心円状に形成されるフィン（８）とからな
る。本実施例の場合は、前記伝熱管（２）をＡ、Ｂ、Ｃ
の３組に分け、かつ隣シ同志の伝熱管（２）が異なる組
になるようにした。これによって例えば人の組の伝熱管
のフィン（８）の径は、隣シの伝熱管（２）にぶつかる
ぎシぎりまで大きくできる。次にＢの組の伝熱管のフィ
ン（８）を設ける位置は、人の組のものより伝熱管（２
）軸方向に少しずらしてやり、同様にＣの組の伝熱管の
フィンは更に少し伝熱管（２）軸方向にずらす。即ち、
各伝熱管（２）に設けられたフィン（８）の管軸方向の
ピッチは、従来のものの３倍となり、各組１，２．３に
よって位相がずれる事になる。このフィン（８）の配置
法は、第３図のものに限らず、フィン設置位置が、伝熱
管管軸方向だ、螺旋状、渦巻状に変わっていってもよい
。

次に本発明の詳細な説明する。第３図のようなフィン（
８）の配列によって、流体の流れが蛇行し、乱れや渦を
発生して、攪拌される。この結果、流体の温度分布が均
一化され、前記伝熱管（２）近傍で、流体の温度が急激
に変化する。従って、前記伝熱管（２）外表面で温度勾
配が非常に大きくなり、前記伝熱管（２）の単位表面積
当シの伝熱量が大きくなって熱抵抗が低下する。又、流
れ方向の反転が無い為、前記じゃま板を挿入した熱交換
器に比べ、圧力損失の増加を小さく抑えられる。

以上説明した本発明の実施例は本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で数々の変更を加えることは容易である。例えば
、第３の実施例において、フィンの設置位置を伝熱管管
軸方向に螺旋状あるいは、渦巻状に設けられてもよい。

またフィンの材質はアルミニウム等の熱良導体で構成す
れば本発明の効果をより向上させることは当業者にとっ
て自明のことである。また本発明の多管式熱交換器では
、熱交換器内部を通流する媒体が蒸発あるいは凝縮しな
がら流動した場合にも本発明の作用効果を損なうことは
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す断面図、第
２図は、本発明の第２の実施例の構成を示す断面図、第
３図は、本発明の第３の実施例を示す断面図、第４図は
、従来の多管式熱交換器のズ男鷹成を示す断面図、第５
図は、第４図のＸ　−Ｘ断面を示す断面図、第６図は、
従来の横フイン付伝熱管を使用した多管式熱交換器の構
成を示す断面図、第７図は、第６図のＸ−Ｘ断面を示す
断面図、第８図は、従来の縦フイン付伝熱管を使用した
多管式熱交換器の構成を示す断面図、第９図は、第８図
のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。 １・・・円筒胴、２・・・伝熱管、４・・・フィン、５
・・・フィン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の媒体を流通せしめた外胴内に第２の媒体を
   流通せしめた複数の伝熱管を配設し、前記両媒体間の熱
   交換を行なう多管式熱交換器において、前記伝熱管群中
   心部に配置した前記伝熱管のフィンの伝熱面積より、前
   記伝熱管群外側に配置した前記伝熱管のフィンの伝熱面
   積が大きく、かつ前記伝熱管群外側に配置した伝熱管の
   フィンの表面積が前記円筒胴内壁側に拡張されてなるこ
   とを特徴とする多管式熱交換器。
2. （２）伝熱管外側表面には管軸と垂直或いはそれに近い
   角度で、フィンが設けられ、かつ、前記フィンの、前記
   伝熱管に装着する位置が、前記伝熱管管軸方向に、前記
   各伝熱管によって異なる事を特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の多管式熱交換器。