JP2001248980A - 多管式熱交換器 - Google Patents
多管式熱交換器Info
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- heat exchanger
- disposed
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F2009/0285—Other particular headers or end plates
- F28F2009/029—Other particular headers or end plates with increasing or decreasing cross-section, e.g. having conical shape
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多数の伝熱管を内蔵しつつも、各伝熱管に流
入する高温ガスの量を略均一にすることができ、高い冷
却性能を備えた多管式熱交換器を提供すること。 【解決手段】 略筒状の胴部２２と、胴部２２内部に配
置される複数本の伝熱管２３とを備え、胴部２２の少な
くとも一端付近には固定管板２４が配置されて、伝熱管
２３の端部付近が、固定管板２４に固定される構成の多
管式熱交換器２１。固定管板２４付近には、整流室２７
Ａが形成されて、整流室２７Ａは断面略テーパ状に形成
されており、整流室２７Ａ内部側に、流体整流部材２５
が一個以上配置されている。
入する高温ガスの量を略均一にすることができ、高い冷
却性能を備えた多管式熱交換器を提供すること。 【解決手段】 略筒状の胴部２２と、胴部２２内部に配
置される複数本の伝熱管２３とを備え、胴部２２の少な
くとも一端付近には固定管板２４が配置されて、伝熱管
２３の端部付近が、固定管板２４に固定される構成の多
管式熱交換器２１。固定管板２４付近には、整流室２７
Ａが形成されて、整流室２７Ａは断面略テーパ状に形成
されており、整流室２７Ａ内部側に、流体整流部材２５
が一個以上配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝熱管に高速の高
温ガス（気体）を、胴部に冷却水（液体）を通過させて
熱交換を行う多管式熱交換器に関する。特に、伝熱管が
複数本配置されている多管式熱交換器に関するものであ
り、内燃機関の排気ガスを冷却水により冷却する排気冷
却器（高度の熱交換能が要求される）等に好適な発明で
ある。
温ガス（気体）を、胴部に冷却水（液体）を通過させて
熱交換を行う多管式熱交換器に関する。特に、伝熱管が
複数本配置されている多管式熱交換器に関するものであ
り、内燃機関の排気ガスを冷却水により冷却する排気冷
却器（高度の熱交換能が要求される）等に好適な発明で
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、多管式熱交換器としては、図１・
２に示すようなものが使用されている。この多管式熱交
換器１１は、略円筒状の胴部１２と、胴部１２内部に配
置される複数本の伝熱管１３とを備え、胴部１２の両端
部付近にはそれぞれ固定管板１４、１４が配置されて、
伝熱管１３の両端部付近が固定管板１４に固定される構
成である。胴部１２の両端には、冷却水の入口ノズル１
５及び出口ノズル１６が、向流／並流使用可能なように
形成されている（図例では向流）。そして、固定管板１
４付近には、断面略テーパ状のガス導入整流室１７Ａ及
びガス導出整流室１７Ｂが、それぞれ形成されて、ガス
導入整流室１７Ａの端部付近にはガス導入管１８Ａが、
ガス導出整流室１７Ｂの端部付近にはガス導出管１８Ｂ
が、それぞれ配置されている。なお、ガス導入管１８Ａ
及びガス導出管１８Ｂの端部付近には、フランジ部１９
がそれぞれ形成されている。
２に示すようなものが使用されている。この多管式熱交
換器１１は、略円筒状の胴部１２と、胴部１２内部に配
置される複数本の伝熱管１３とを備え、胴部１２の両端
部付近にはそれぞれ固定管板１４、１４が配置されて、
伝熱管１３の両端部付近が固定管板１４に固定される構
成である。胴部１２の両端には、冷却水の入口ノズル１
５及び出口ノズル１６が、向流／並流使用可能なように
形成されている（図例では向流）。そして、固定管板１
４付近には、断面略テーパ状のガス導入整流室１７Ａ及
びガス導出整流室１７Ｂが、それぞれ形成されて、ガス
導入整流室１７Ａの端部付近にはガス導入管１８Ａが、
ガス導出整流室１７Ｂの端部付近にはガス導出管１８Ｂ
が、それぞれ配置されている。なお、ガス導入管１８Ａ
及びガス導出管１８Ｂの端部付近には、フランジ部１９
がそれぞれ形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この多管式熱交換器１
１は、伝熱面積が大きいため、大きな熱交換能を得易
い。しかし、伝熱面積を増大させるために、伝熱管１３
の数を増やせば、固定管板１４の面積が大きくなり、ガ
ス導入管１８Ａの断面積との差が大きくなる。このと
き、伝熱管１３の数を増やしても、固定管板１４とガス
導入管１８Ａの端部との間の距離を広げることは、多管
式熱交換器が大型化して、設置する際に大きなスペース
を要するために望ましくない。そのため、固定管板１４
とガス導入管１８Ａの端部との間の距離は、可能な限り
短くすることが望ましい。
１は、伝熱面積が大きいため、大きな熱交換能を得易
い。しかし、伝熱面積を増大させるために、伝熱管１３
の数を増やせば、固定管板１４の面積が大きくなり、ガ
ス導入管１８Ａの断面積との差が大きくなる。このと
き、伝熱管１３の数を増やしても、固定管板１４とガス
導入管１８Ａの端部との間の距離を広げることは、多管
式熱交換器が大型化して、設置する際に大きなスペース
を要するために望ましくない。そのため、固定管板１４
とガス導入管１８Ａの端部との間の距離は、可能な限り
短くすることが望ましい。
【０００４】しかし、伝熱管１３の数が多い多管式熱交
換器では、固定管板１４とガス導入管１８Ａの端部との
距離を短くした場合、ガス流路において急激な断面積変
化が生じる。ガス導入整流室１７Ａに流入する高温ガス
は非常に高速であるため、固定管板１４に至るまでに十
分分散せず、外側に配置されている伝熱管１３には、高
温ガスが流入しにくい。従って、多数の伝熱管を内蔵す
る熱交換器では、中央付近に配置されている伝熱管と最
も外側に配置されている伝熱管とでは、流入するガスの
量にばらつきが生じ、冷却効率が悪かった。同時に、流
入するガスの流速が遅い外側に配置されている伝熱管内
壁には、排気ガス中の炭素成分が堆積し易いという問題
があった。この炭素成分の堆積は、冷却効果をさらに低
下させるとともに、通気抵抗の増大を招くものであっ
た。
換器では、固定管板１４とガス導入管１８Ａの端部との
距離を短くした場合、ガス流路において急激な断面積変
化が生じる。ガス導入整流室１７Ａに流入する高温ガス
は非常に高速であるため、固定管板１４に至るまでに十
分分散せず、外側に配置されている伝熱管１３には、高
温ガスが流入しにくい。従って、多数の伝熱管を内蔵す
る熱交換器では、中央付近に配置されている伝熱管と最
も外側に配置されている伝熱管とでは、流入するガスの
量にばらつきが生じ、冷却効率が悪かった。同時に、流
入するガスの流速が遅い外側に配置されている伝熱管内
壁には、排気ガス中の炭素成分が堆積し易いという問題
があった。この炭素成分の堆積は、冷却効果をさらに低
下させるとともに、通気抵抗の増大を招くものであっ
た。
【０００５】本発明は、上記にかんがみて、多数の伝熱
管を内蔵しつつも、各伝熱管に流入する高温ガスの量を
略均一にすることができ、高い冷却性能を備えた多管式
熱交換器を提供することを目的とする。
管を内蔵しつつも、各伝熱管に流入する高温ガスの量を
略均一にすることができ、高い冷却性能を備えた多管式
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】本発明は、上記課題を下
記構成により解決するものである。
記構成により解決するものである。
【０００７】略筒状の胴部と、胴部内部に配置される複
数本の伝熱管とを備え、胴部の少なくとも一端付近には
固定管板が配置されて、伝熱管の端部付近が、固定管板
に固定される構成の多管式熱交換器において、固定管板
付近には、整流室が形成されて、整流室は断面略テーパ
状に形成されており、整流室内部に、流体分流部材が配
置されていることを特徴とする。
数本の伝熱管とを備え、胴部の少なくとも一端付近には
固定管板が配置されて、伝熱管の端部付近が、固定管板
に固定される構成の多管式熱交換器において、固定管板
付近には、整流室が形成されて、整流室は断面略テーパ
状に形成されており、整流室内部に、流体分流部材が配
置されていることを特徴とする。
【０００８】なお、上記構成は、整流室の外周壁が、固
定管板の中心軸に対して２５°以上の角度を備えている
多管式熱交換器に使用することが、効果が顕著であり、
好ましい。
定管板の中心軸に対して２５°以上の角度を備えている
多管式熱交換器に使用することが、効果が顕著であり、
好ましい。
【０００９】また、流体分流部材が、少なくとも一対の
分流板部を備えており、分流板部は、整流室の外周壁よ
りも、前記中心軸に対して小さな角度を備えて配置され
ている構成とすれば、各伝熱管への流体の流入がさらに
均一となり、好ましい。
分流板部を備えており、分流板部は、整流室の外周壁よ
りも、前記中心軸に対して小さな角度を備えて配置され
ている構成とすれば、各伝熱管への流体の流入がさらに
均一となり、好ましい。
【００１０】さらに、伝熱管は、略扁平断面状に形成さ
れ、内部に伝熱フィンを備えて、相互に略平行となるよ
うに配置されており、分流板部が略矩形板状で、分流板
部の長手部分が、伝熱管端面における長手方向と略平行
になるように、それぞれ、配置されている構成とすれ
ば、より大きな熱交換が得られ、好ましい。
れ、内部に伝熱フィンを備えて、相互に略平行となるよ
うに配置されており、分流板部が略矩形板状で、分流板
部の長手部分が、伝熱管端面における長手方向と略平行
になるように、それぞれ、配置されている構成とすれ
ば、より大きな熱交換が得られ、好ましい。
【００１１】さらにまた、分流板部を、近接する端部間
を板状の連結部により連結して、一体として形成し、連
結部は伝熱管端面と略平行に配置されている構成とすれ
ば、製造コストが安価であるため、好ましい。
を板状の連結部により連結して、一体として形成し、連
結部は伝熱管端面と略平行に配置されている構成とすれ
ば、製造コストが安価であるため、好ましい。
【００１２】また、上記構成とした場合に、連結部に穴
部が形成されている構成とすれば、各伝熱管への流体の
流入がさらに均一となり、好ましい。
部が形成されている構成とすれば、各伝熱管への流体の
流入がさらに均一となり、好ましい。
【００１３】さらに、穴部を、略扁平円状で、長手部分
が、伝熱管端面における長手方向と略平行に形成した構
成とすれば、より大きな熱交換が得られ、好ましい。
が、伝熱管端面における長手方向と略平行に形成した構
成とすれば、より大きな熱交換が得られ、好ましい。
【００１４】さらにまた、穴部が、複数個形成されてい
る構成とすれば、各伝熱管への流体の流入がさらに均一
となり、好ましい。
る構成とすれば、各伝熱管への流体の流入がさらに均一
となり、好ましい。
【００１５】なお、上記構成において、胴体が断面略矩
形状に形成されており、伝熱管の幅が全て等しく形成さ
れている構成とすれば、伝熱管として同一のものを使用
でき、部品点数の削減ができるため、好ましい。
形状に形成されており、伝熱管の幅が全て等しく形成さ
れている構成とすれば、伝熱管として同一のものを使用
でき、部品点数の削減ができるため、好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１７】(1) 本発明の一実施形態である多管式熱交
換器（以下、単に「熱交換器」と省略する）を図３、４
に示す。
換器（以下、単に「熱交換器」と省略する）を図３、４
に示す。
【００１８】熱交換器２１は、断面略矩形状の筒状の胴
部２２と、胴部２２内部に配置される複数本の伝熱管２
３とを備え、胴部２２の両端部付近にはそれぞれ固定管
板２４、２４が配置されている。各固定管板２４には、
伝熱管２３を挿通させる穴部２４ａが形成されており、
伝熱管２３の端部付近を固定管板２４に固定する構成で
ある。胴部２２の両端付近には、冷却水の入口ノズル１
６及び出口ノズル１８が、向流／並流使用可能なように
（図例では並流）形成されている。そして、固定管板２
４付近には、断面略テーパ状のガス導入整流室２７Ａ及
びガス導出整流室２７Ｂが、それぞれ形成されて、ガス
導入整流室２７Ａの端部付近にはガス導入管１８Ａが、
ガス導出整流室２７Ｂの端部付近にはガス導出管１８Ｂ
が、それぞれ配置されている構成である。そして、ガス
導入整流室２７Ａ内部には、流体分流部材２５が配置さ
れている。なお、ガス導入管１８Ａ及びガス導出管１８
Ｂの端部には、従来技術と同様、フランジ部１９が形成
されている。
部２２と、胴部２２内部に配置される複数本の伝熱管２
３とを備え、胴部２２の両端部付近にはそれぞれ固定管
板２４、２４が配置されている。各固定管板２４には、
伝熱管２３を挿通させる穴部２４ａが形成されており、
伝熱管２３の端部付近を固定管板２４に固定する構成で
ある。胴部２２の両端付近には、冷却水の入口ノズル１
６及び出口ノズル１８が、向流／並流使用可能なように
（図例では並流）形成されている。そして、固定管板２
４付近には、断面略テーパ状のガス導入整流室２７Ａ及
びガス導出整流室２７Ｂが、それぞれ形成されて、ガス
導入整流室２７Ａの端部付近にはガス導入管１８Ａが、
ガス導出整流室２７Ｂの端部付近にはガス導出管１８Ｂ
が、それぞれ配置されている構成である。そして、ガス
導入整流室２７Ａ内部には、流体分流部材２５が配置さ
れている。なお、ガス導入管１８Ａ及びガス導出管１８
Ｂの端部には、従来技術と同様、フランジ部１９が形成
されている。
【００１９】伝熱管２３は、断面略扁平円状の伝熱管本
体２６と伝熱フィン３０とから形成されており、伝熱管
本体２６内部に伝熱フィン３０が配置されている。この
伝熱フィン３０は、図４に示すごとく、板状物を略波形
状に形成したものであり、各頂部付近を伝熱管本体２６
内壁に蝋付けされている構成である。
体２６と伝熱フィン３０とから形成されており、伝熱管
本体２６内部に伝熱フィン３０が配置されている。この
伝熱フィン３０は、図４に示すごとく、板状物を略波形
状に形成したものであり、各頂部付近を伝熱管本体２６
内壁に蝋付けされている構成である。
【００２０】ガス導入整流室２７Ａ及びガス導出整流室
２７Ｂは、それぞれ、外周壁が固定管板２４の中心軸に
対して２５°以上の角度を備えている構成である。流体
分流部材２５は、図３及び図５に示すごとく、略矩形板
状で、長手部分が、伝熱管２３の端面における長手方向
と略平行になるように配置される一対の分流板部２５
ａ、２５ａと、分流板部２５ａ、２５ａの近接する端部
間を連結する板状の連結部２５ｂとを備えて一体に形成
されている。なお、連結部２５ｂの端部（図５における
上下端部）は、整流室２７Ａに固定されている。分流板
部２５ａは、ガス導入整流室２７Ａの外周壁よりも、中
心軸に対して小さな角度を備えている構成である。ま
た、連結部２５ｂには、略扁平円状で、長手部分が伝熱
管２３端面における長手方向と略平行に形成される穴部
２５ｃが、３個、互いに略平行に配置されており、ガス
導入整流室２７Ａと分流板部２５ａとの間、及び、各穴
部２５ｃから高温ガスが流入する構成である。
２７Ｂは、それぞれ、外周壁が固定管板２４の中心軸に
対して２５°以上の角度を備えている構成である。流体
分流部材２５は、図３及び図５に示すごとく、略矩形板
状で、長手部分が、伝熱管２３の端面における長手方向
と略平行になるように配置される一対の分流板部２５
ａ、２５ａと、分流板部２５ａ、２５ａの近接する端部
間を連結する板状の連結部２５ｂとを備えて一体に形成
されている。なお、連結部２５ｂの端部（図５における
上下端部）は、整流室２７Ａに固定されている。分流板
部２５ａは、ガス導入整流室２７Ａの外周壁よりも、中
心軸に対して小さな角度を備えている構成である。ま
た、連結部２５ｂには、略扁平円状で、長手部分が伝熱
管２３端面における長手方向と略平行に形成される穴部
２５ｃが、３個、互いに略平行に配置されており、ガス
導入整流室２７Ａと分流板部２５ａとの間、及び、各穴
部２５ｃから高温ガスが流入する構成である。
【００２１】なお、伝熱管本体２６、伝熱フィン３０及
び固定管板２４の各板厚は、材質及び耐用期間により異
なるが、例えば、ステンレス製の場合、前第一者：０．
１〜１．０mm（望ましくは、０．３〜０．８mm）、前第
二者：０．０１〜０．８mm（望ましくは、０．０５〜
０．５mm）、後者：０．５〜３mm（望ましくは、１〜２
mm）とする。また、伝熱管本体２６は、長さが１５〜４
５mm（望ましくは、２０〜４０mm）幅３．５〜５mm（望
ましくは４〜４．５mm）とし、伝熱フィン３０のピッチ
は、２〜５．５mm（望ましくは２．５〜５mm）とする。
び固定管板２４の各板厚は、材質及び耐用期間により異
なるが、例えば、ステンレス製の場合、前第一者：０．
１〜１．０mm（望ましくは、０．３〜０．８mm）、前第
二者：０．０１〜０．８mm（望ましくは、０．０５〜
０．５mm）、後者：０．５〜３mm（望ましくは、１〜２
mm）とする。また、伝熱管本体２６は、長さが１５〜４
５mm（望ましくは、２０〜４０mm）幅３．５〜５mm（望
ましくは４〜４．５mm）とし、伝熱フィン３０のピッチ
は、２〜５．５mm（望ましくは２．５〜５mm）とする。
【００２２】上記構成とすれば、ガス導入管１８Ａから
排出される高温ガスが、流体分流部材２５により、ガス
導入整流室２７Ａ内で分散されるため、外側に配置され
ている伝熱管２３にも高温ガスが流入しやすく、各伝熱
管２３に流入する高温ガスの量を略均一にすることがで
きる。
排出される高温ガスが、流体分流部材２５により、ガス
導入整流室２７Ａ内で分散されるため、外側に配置され
ている伝熱管２３にも高温ガスが流入しやすく、各伝熱
管２３に流入する高温ガスの量を略均一にすることがで
きる。
【００２３】(2) 次に、本実施形態の熱交換器２１の製
造方法を説明する。
造方法を説明する。
【００２４】まず、伝熱フィン３０を、引き抜き等、慣
用の方法で形成する。そして伝熱フィン３０の各頂部に
蝋材を付着させて伝熱管本体２６に挿入した後、伝熱管
本体２６を圧縮成形して伝熱フィン３０を伝熱管本体２
６に固定させ、蝋付け用加熱炉を通して、各伝熱管２３
を形成する。
用の方法で形成する。そして伝熱フィン３０の各頂部に
蝋材を付着させて伝熱管本体２６に挿入した後、伝熱管
本体２６を圧縮成形して伝熱フィン３０を伝熱管本体２
６に固定させ、蝋付け用加熱炉を通して、各伝熱管２３
を形成する。
【００２５】次に、各伝熱管２３を、固定管板２４に形
成される固定穴部２４ａに挿入・接合させる。このとき
の接合形態は、蝋材の酸化劣化が少なく接合強度も確保
し易いＴＩＧ（Tungsten Insert Gas ）溶接やレーザ溶
接が望ましいが、他のアーク溶接や、抵抗溶接、さらに
は、耐熱性接着剤による接合であってもよい。
成される固定穴部２４ａに挿入・接合させる。このとき
の接合形態は、蝋材の酸化劣化が少なく接合強度も確保
し易いＴＩＧ（Tungsten Insert Gas ）溶接やレーザ溶
接が望ましいが、他のアーク溶接や、抵抗溶接、さらに
は、耐熱性接着剤による接合であってもよい。
【００２６】次に、固定管板２４の外周に蝋材を塗布し
た後、胴部を形成する角筒体に部分挿入し、整流室（ガ
ス導入整流室２７Ａ及びガス導出整流室２７Ｂ）を形成
する角錐筒体の大径側に挿入し、また、それぞれフラン
ジ部１９が一体化されたガス導入管１８Ａ及びガス導出
管１８Ｂを、それぞれ小径側に挿入して、蝋付け用加熱
炉に挿入する。なお、ガス導入整流室２７Ａ内には、流
体分流部材２５が予め、接合されている。
た後、胴部を形成する角筒体に部分挿入し、整流室（ガ
ス導入整流室２７Ａ及びガス導出整流室２７Ｂ）を形成
する角錐筒体の大径側に挿入し、また、それぞれフラン
ジ部１９が一体化されたガス導入管１８Ａ及びガス導出
管１８Ｂを、それぞれ小径側に挿入して、蝋付け用加熱
炉に挿入する。なお、ガス導入整流室２７Ａ内には、流
体分流部材２５が予め、接合されている。
【００２７】このとき、使用する蝋材は、例えば、熱交
換器の材質をステンレスとする場合、通常、銅蝋あるい
はニッケル銅蝋を使用する。
換器の材質をステンレスとする場合、通常、銅蝋あるい
はニッケル銅蝋を使用する。
【００２８】なお、流体分流部材２５は、上記実施形態
では、連結部２５ｂに穴部２５ｃが形成されている構成
であるが、これに限られるものではなく、穴部２５ｃが
配置されていない構成のものも使用可能である。また、
穴部２５ｃの個数も、上記実施形態では３個であるが、
単数でも可能である。しかし、各伝熱管２３への高温ガ
スの分散性の見地からは、穴部２５ｃが形成されている
ことが好ましく、さらには複数個形成されていることが
好ましい。なお、高温ガスの分散性を良好にするために
は、穴部２５ｃを、連結部２５ｂの中央付近に形成する
ことが好ましい。
では、連結部２５ｂに穴部２５ｃが形成されている構成
であるが、これに限られるものではなく、穴部２５ｃが
配置されていない構成のものも使用可能である。また、
穴部２５ｃの個数も、上記実施形態では３個であるが、
単数でも可能である。しかし、各伝熱管２３への高温ガ
スの分散性の見地からは、穴部２５ｃが形成されている
ことが好ましく、さらには複数個形成されていることが
好ましい。なお、高温ガスの分散性を良好にするために
は、穴部２５ｃを、連結部２５ｂの中央付近に形成する
ことが好ましい。
【００２９】また、流体分流部材２５には、上記実施形
態では、長手部分が伝熱管２３端面における長手方向と
略平行に形成される、略扁平円状の穴部２５ｃが形成さ
れているが、これに限られるものではなく、例えば、穴
部として、長手部分が伝熱管２３端面における長手方向
と略直交する略扁平円状のものや、略円形状のもの等も
形成可能である。しかし、穴部の形状が、長手部分が伝
熱管２３端面における長手方向と略平行に形成される略
扁平円状である方が、高い熱交換能を得られるため、好
ましい。
態では、長手部分が伝熱管２３端面における長手方向と
略平行に形成される、略扁平円状の穴部２５ｃが形成さ
れているが、これに限られるものではなく、例えば、穴
部として、長手部分が伝熱管２３端面における長手方向
と略直交する略扁平円状のものや、略円形状のもの等も
形成可能である。しかし、穴部の形状が、長手部分が伝
熱管２３端面における長手方向と略平行に形成される略
扁平円状である方が、高い熱交換能を得られるため、好
ましい。
【００３０】また、流体分流部材２５は、上記実施形態
では、略長方形状の連結部２５ｂの長手方向の両端がガ
ス導入整流室２７Ａに固定されて、短手方向の両端に分
流板部２５ａが形成される構成であるが、流体分流部材
の構成はこれに限られるものではなく、短手方向の両端
をガス導入整流室に固定して、長手方向の両端に傾斜部
を形成することも可能である。
では、略長方形状の連結部２５ｂの長手方向の両端がガ
ス導入整流室２７Ａに固定されて、短手方向の両端に分
流板部２５ａが形成される構成であるが、流体分流部材
の構成はこれに限られるものではなく、短手方向の両端
をガス導入整流室に固定して、長手方向の両端に傾斜部
を形成することも可能である。
【００３１】さらに、流体分流部材２５は、上記実施形
態では、分流板部２５ａが、ガス導入整流室２７Ａの外
周壁の中心軸に対する角度よりも、中心軸に対して小さ
な角度を備えるように配置されている。例えば、前着７
０°のとき、後着６０°とする。しかし、これに限られ
るものではなく、分流板部２５ａを、ガス導入整流室２
７Ａの外周壁に対して略平行となるように配置したり、
ガス導入整流室２７Ａの外周壁の中心軸に対する角度よ
りも、中心軸に対して大きな角度を備えるように配置す
ることも可能である。しかし、外側付近の伝熱管２３へ
の高温ガスの流入量を考慮すれば、分流板部２５ａの角
度は、ガス導入整流室２７Ａの中心軸に対する角度より
も、中心軸に対して小さいことが好ましい。しかし、例
えば、分流板部に穴部を形成することもでき、そのよう
な構成とすれば、外側付近の伝熱管への高温ガスの流入
量が増加するため、分流板部の設置角度は、上記に限ら
れるものではない。
態では、分流板部２５ａが、ガス導入整流室２７Ａの外
周壁の中心軸に対する角度よりも、中心軸に対して小さ
な角度を備えるように配置されている。例えば、前着７
０°のとき、後着６０°とする。しかし、これに限られ
るものではなく、分流板部２５ａを、ガス導入整流室２
７Ａの外周壁に対して略平行となるように配置したり、
ガス導入整流室２７Ａの外周壁の中心軸に対する角度よ
りも、中心軸に対して大きな角度を備えるように配置す
ることも可能である。しかし、外側付近の伝熱管２３へ
の高温ガスの流入量を考慮すれば、分流板部２５ａの角
度は、ガス導入整流室２７Ａの中心軸に対する角度より
も、中心軸に対して小さいことが好ましい。しかし、例
えば、分流板部に穴部を形成することもでき、そのよう
な構成とすれば、外側付近の伝熱管への高温ガスの流入
量が増加するため、分流板部の設置角度は、上記に限ら
れるものではない。
【００３２】また、上記実施形態では、伝熱管２３とし
て断面略扁平円状の筒状物からなる伝熱管本体２６の内
部に別体の略波形状の伝熱フィン２６が配置されたもの
が使用されているが、これに限られるものではなく、伝
熱管本体と伝熱フィンが一体的に形成されたものを使用
することも可能である。また、伝熱管本体２６の形状
も、断面略扁平円状に限られるものではなく、例えば、
断面略扁平矩形状のもの等も使用可能である。
て断面略扁平円状の筒状物からなる伝熱管本体２６の内
部に別体の略波形状の伝熱フィン２６が配置されたもの
が使用されているが、これに限られるものではなく、伝
熱管本体と伝熱フィンが一体的に形成されたものを使用
することも可能である。また、伝熱管本体２６の形状
も、断面略扁平円状に限られるものではなく、例えば、
断面略扁平矩形状のもの等も使用可能である。
【００３３】また、上記実施形態では、胴部２２として
断面略矩形状の筒状のものが使用されているが、胴部２
２の形状は、勿論これに限られるものではなく、断面略
円形状、断面略楕円形状等、筒状であれば任意の形状の
ものが使用可能である。しかし、胴部２２を断面略矩形
状に形成すれば、伝熱管として同一のものを使用でき、
部品点数の削減ができるため、好ましい。
断面略矩形状の筒状のものが使用されているが、胴部２
２の形状は、勿論これに限られるものではなく、断面略
円形状、断面略楕円形状等、筒状であれば任意の形状の
ものが使用可能である。しかし、胴部２２を断面略矩形
状に形成すれば、伝熱管として同一のものを使用でき、
部品点数の削減ができるため、好ましい。
【００３４】(3) 次いで、本発明の他の実施形態である
熱交換器３１について説明をする。熱交換器３１は、流
体分流部材の形状以外は、上述した熱交換器２１と同様
の構成であり、説明を省略する。
熱交換器３１について説明をする。熱交換器３１は、流
体分流部材の形状以外は、上述した熱交換器２１と同様
の構成であり、説明を省略する。
【００３５】熱交換器３１で使用される流体分流部材３
５は、図６及び７に示すように、２枚の分流板部３５Ａ
からなるものである。この分流板部３５Ａ、３５Ａは、
それぞれ単独に、ガス導入整流室２７Ａ内部に、分流板
部３５Ａの長手部分が、伝熱管２３の端面における長手
方向、即ち、図７においては、ガス導入整流室２７Ａの
短手方向の外周壁と略平行となるように配置されてい
る。この分流板部３５Ａは、上述の実施形態における分
流板部２５ａと同様、図６に示すように、ガス導入整流
室２７Ａの外周壁よりも、中心軸に対して小さな角度を
備えている構成である。
５は、図６及び７に示すように、２枚の分流板部３５Ａ
からなるものである。この分流板部３５Ａ、３５Ａは、
それぞれ単独に、ガス導入整流室２７Ａ内部に、分流板
部３５Ａの長手部分が、伝熱管２３の端面における長手
方向、即ち、図７においては、ガス導入整流室２７Ａの
短手方向の外周壁と略平行となるように配置されてい
る。この分流板部３５Ａは、上述の実施形態における分
流板部２５ａと同様、図６に示すように、ガス導入整流
室２７Ａの外周壁よりも、中心軸に対して小さな角度を
備えている構成である。
【００３６】なお、分流板部３５Ａは、上記実施形態で
は、略矩形板状で、分流板部３５Ａの長手部分が、伝熱
管２３の断面における長手方向と略平行となるように配
置されているが、これに限られるものではなく、例え
ば、長手部分が伝熱管２３の断面における長手方向と略
直交するように配置することも可能である。しかし、分
流板部３５Ａの長手部分を伝熱管２３の断面における長
手方向と略平行になるように配置する方が、高い熱交換
能を得られるため、好ましい。
は、略矩形板状で、分流板部３５Ａの長手部分が、伝熱
管２３の断面における長手方向と略平行となるように配
置されているが、これに限られるものではなく、例え
ば、長手部分が伝熱管２３の断面における長手方向と略
直交するように配置することも可能である。しかし、分
流板部３５Ａの長手部分を伝熱管２３の断面における長
手方向と略平行になるように配置する方が、高い熱交換
能を得られるため、好ましい。
【００３７】また、上記実施形態では、流体分流部材３
５として、２枚の分流板部３５Ａが使用されているが、
これに限られるものではなく、例えば、頭部が切り欠か
れた、円錐状や角錐状の筒状物等も使用することが可能
である。また、分流板部３５の数も、上記実施形態では
２個配置されているが、これに限られるものではなく、
単数ないしは複数個配置することが可能である。しか
し、高温ガスの分散性の見地からは、複数個配置するこ
とが好ましい。
５として、２枚の分流板部３５Ａが使用されているが、
これに限られるものではなく、例えば、頭部が切り欠か
れた、円錐状や角錐状の筒状物等も使用することが可能
である。また、分流板部３５の数も、上記実施形態では
２個配置されているが、これに限られるものではなく、
単数ないしは複数個配置することが可能である。しか
し、高温ガスの分散性の見地からは、複数個配置するこ
とが好ましい。
【００３８】また、分流板部３５Ａは、上記実施形態で
は、ガス導入整流室２７Ａの外周壁の中心軸に対する角
度よりも、中心軸に対して小さな角度を備えるように配
置されているが、これに限られるものではなく、ガス導
入整流室２７Ａの外周壁に対して略平行となるように配
置したり、ガス導入整流室２７Ａの外周壁の中心軸に対
する角度よりも、中心軸に対して大きな角度を備えるよ
うに配置することも可能である。しかし、外側付近の伝
熱管２３への高温ガスの流入量を考慮すれば、分流板部
３５Ａは、ガス導入整流室２７Ａの中心軸に対する角度
よりも、中心軸に対して小さな角度を備えることが好ま
しい。しかし、例えば、穴部を形成した流体分流部材を
配置することもでき、そのような構成とすれば、外側付
近の伝熱管への高温ガスの流入量が増加するため、分流
板部の設置角度は、上記に限られるものではない。
は、ガス導入整流室２７Ａの外周壁の中心軸に対する角
度よりも、中心軸に対して小さな角度を備えるように配
置されているが、これに限られるものではなく、ガス導
入整流室２７Ａの外周壁に対して略平行となるように配
置したり、ガス導入整流室２７Ａの外周壁の中心軸に対
する角度よりも、中心軸に対して大きな角度を備えるよ
うに配置することも可能である。しかし、外側付近の伝
熱管２３への高温ガスの流入量を考慮すれば、分流板部
３５Ａは、ガス導入整流室２７Ａの中心軸に対する角度
よりも、中心軸に対して小さな角度を備えることが好ま
しい。しかし、例えば、穴部を形成した流体分流部材を
配置することもでき、そのような構成とすれば、外側付
近の伝熱管への高温ガスの流入量が増加するため、分流
板部の設置角度は、上記に限られるものではない。
【００３９】なお、この流体分流部材３５は、２枚の分
流板部３５Ａを、それぞれ単独に配置させているが、前
述の実施形態のごとく、分流部材２５ａを連結部２５ｂ
で連結させて一体に形成した流体分流部材２５の方が、
製造コストの見地からは好ましいものである。
流板部３５Ａを、それぞれ単独に配置させているが、前
述の実施形態のごとく、分流部材２５ａを連結部２５ｂ
で連結させて一体に形成した流体分流部材２５の方が、
製造コストの見地からは好ましいものである。
【００４０】また、上記構成の熱交換器は、固定管板の
中心とガス導入管の端部の中心が略同一軸状に形成され
る構成であるが、これに限られるものではなく、ガス導
入管の端部の中心が固定管板の中心から偏心して形成さ
れている構成のものにも、本発明は適用可能である。
中心とガス導入管の端部の中心が略同一軸状に形成され
る構成であるが、これに限られるものではなく、ガス導
入管の端部の中心が固定管板の中心から偏心して形成さ
れている構成のものにも、本発明は適用可能である。
【００４１】さらに、上記実施形態では、本発明の構成
を適用する熱交換器として、伝熱管が断面略扁平円状に
形成されて内部に伝熱フィンが配置された構成の多管式
熱交換器を例示したが、適用可能な多管式熱交換器はこ
れに限られるものではなく、例えば、従来例（図１・
２）と同様、伝熱管が略円筒形のもの等にも適用可能で
あり、更には、整流室が一端のみに形成され、仕切板で
仕切って高温ガスの入口と出口が同一側にある熱交換器
等、あらゆる形式の多管式熱交換器に、本発明は適用可
能である。
を適用する熱交換器として、伝熱管が断面略扁平円状に
形成されて内部に伝熱フィンが配置された構成の多管式
熱交換器を例示したが、適用可能な多管式熱交換器はこ
れに限られるものではなく、例えば、従来例（図１・
２）と同様、伝熱管が略円筒形のもの等にも適用可能で
あり、更には、整流室が一端のみに形成され、仕切板で
仕切って高温ガスの入口と出口が同一側にある熱交換器
等、あらゆる形式の多管式熱交換器に、本発明は適用可
能である。
【００４２】なお、上記実施形態では、被冷却流体とし
て高温ガスを、冷却流体として冷却水を、それぞれ使用
しているが、被冷却流体及び冷却流体は上記に限られる
ものではなく、例えば、被冷却流体と冷却流体が共に気
体である場合にも、勿論使用可能である。
て高温ガスを、冷却流体として冷却水を、それぞれ使用
しているが、被冷却流体及び冷却流体は上記に限られる
ものではなく、例えば、被冷却流体と冷却流体が共に気
体である場合にも、勿論使用可能である。
【００４３】
【発明の作用・効果】本発明の熱交換器は、整流室内部
に、流体分流部材が配置されている構成であり、流体分
流部材が整流室内部に流入する高温ガスを分散させるた
め、固定管板の中心から最も外側に形成される伝熱管ま
での距離に比して、固定管板と高温ガス流入管との間の
距離が短い熱交換器でも、各伝熱管に流入するガスの量
を略均一に保つことができ、良好な冷却効率が得られ
る。
に、流体分流部材が配置されている構成であり、流体分
流部材が整流室内部に流入する高温ガスを分散させるた
め、固定管板の中心から最も外側に形成される伝熱管ま
での距離に比して、固定管板と高温ガス流入管との間の
距離が短い熱交換器でも、各伝熱管に流入するガスの量
を略均一に保つことができ、良好な冷却効率が得られ
る。
【００４４】また、流体分流部材が、少なくとも一対の
分流板部を備えており、分流板部は、整流室の外周壁よ
りも、前記中心軸に対して小さな角度を備えて配置され
ている構成とすれば、各伝熱管への流体の流入がさらに
均一となり、好ましい。
分流板部を備えており、分流板部は、整流室の外周壁よ
りも、前記中心軸に対して小さな角度を備えて配置され
ている構成とすれば、各伝熱管への流体の流入がさらに
均一となり、好ましい。
【００４５】さらに、伝熱管は、略扁平断面状に形成さ
れ、内部に伝熱フィンを備えて、相互に略平行となるよ
うに配置されており、分流板部が略矩形板状で、分流板
部の長手部分が、伝熱管端面における長手方向と略平行
になるように、それぞれ、配置されている構成とすれ
ば、より大きな熱交換が得られ、好ましい。
れ、内部に伝熱フィンを備えて、相互に略平行となるよ
うに配置されており、分流板部が略矩形板状で、分流板
部の長手部分が、伝熱管端面における長手方向と略平行
になるように、それぞれ、配置されている構成とすれ
ば、より大きな熱交換が得られ、好ましい。
【００４６】さらにまた、分流板部を、近接する端部間
を板状の連結部により連結して、一体として形成し、連
結部は伝熱管端面と略平行に配置されている構成とすれ
ば、製造コストが安価であるため、好ましい。
を板状の連結部により連結して、一体として形成し、連
結部は伝熱管端面と略平行に配置されている構成とすれ
ば、製造コストが安価であるため、好ましい。
【００４７】また、上記構成とした場合に、連結部に穴
部が形成されている構成とすれば、各伝熱管への流体の
流入がさらに均一となり、好ましい。
部が形成されている構成とすれば、各伝熱管への流体の
流入がさらに均一となり、好ましい。
【００４８】さらに、穴部を、略扁平円状で、長手部分
が、伝熱管端面における長手方向と略平行に形成した構
成とすれば、より大きな熱交換が得られ、好ましい。
が、伝熱管端面における長手方向と略平行に形成した構
成とすれば、より大きな熱交換が得られ、好ましい。
【００４９】さらにまた、穴部が、複数個形成されてい
る構成とすれば、各伝熱管への流体の流入がさらに均一
となり、好ましい。
る構成とすれば、各伝熱管への流体の流入がさらに均一
となり、好ましい。
【００５０】なお、上記構成において、胴体が断面略矩
形状に形成されており、伝熱管の幅が全て等しく形成さ
れている構成とすれば、伝熱管として同一のものを使用
でき、部品点数の削減ができるため、好ましい。
形状に形成されており、伝熱管の幅が全て等しく形成さ
れている構成とすれば、伝熱管として同一のものを使用
でき、部品点数の削減ができるため、好ましい。
【図１】従来の熱交換器の概略断面図
【図２】図１の２−２線部位における拡大断面図
【図３】本発明の一実施形態である熱交換器の概略断面
図
図
【図４】図３の４−４線部位における拡大断面図
【図５】図３の５−５線部位における拡大端面図
【図６】本発明の他の実施形態である熱交換器の概略を
示す部分拡大断面図
示す部分拡大断面図
【図７】図６の７−７線部位における拡大端面図
１１、２１、３１ 多管式熱交換器 １２、２２ 胴部 １３、２３ 伝熱管 １４、２４ 固定管板 １５ 入口ノズル １６ 出口ノズル １７Ａ、２７Ａ ガス導入整流室 １７Ｂ、２７Ｂ ガス導出整流室 １８Ａ ガス導入管 １８Ｂ ガス導出管 １９ フランジ部 ２５、３５ 流体分流部材 ２５ａ 本体部 ２５ｂ 傾斜部 ２５ｃ 穴部 ２６ 伝熱フィン
Claims (9)
- 【請求項１】 略筒状の胴部と、該胴部内部に配置され
る複数本の伝熱管とを備え、前記胴部の少なくとも一端
付近には固定管板が配置されて、前記伝熱管の端部付近
が、前記固定管板に固定される構成の多管式熱交換器に
おいて、 前記固定管板付近には、整流室が形成されて、該整流室
は断面略テーパ状に形成されており、 前記整流室内部に、流体分流部材が配置されていること
を特徴とする多管式熱交換器。 - 【請求項２】 前記整流室の外周壁が、前記固定管板の
中心軸に対して２５°以上の角度を備えていることを特
徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。 - 【請求項３】 前記流体分流部材が、少なくとも一対の
分流板部を備えており、前記分流板部は、前記整流室の
外周壁よりも、前記中心軸に対して小さな角度を備えて
配置されていることを特徴とする請求項２記載の多管式
熱交換器。 - 【請求項４】 前記伝熱管は、略扁平断面状に形成さ
れ、内部に伝熱フィンを備えて、相互に略平行となるよ
うに配置されており、 前記分流板部が略矩形板状で、前記分流板部の長手部分
が、前記伝熱管端面における長手方向と略平行になるよ
うに、それぞれ、配置されていることを特徴とする請求
項３記載の多管式熱交換器。 - 【請求項５】 前記分流板部は、近接する端部間を板状
の連結部により連結されて一体化されており、前記連結
部は前記伝熱管端面と略平行に配置されていることを特
徴とする請求項３又は４記載の多管式熱交換器。 - 【請求項６】 前記連結部に穴部が形成されていること
を特徴とする請求項５記載の多管式熱交換器。 - 【請求項７】 前記穴部は、略扁平円状で、長手部分
が、前記伝熱管端面における長手方向と略平行に形成さ
れていることを特徴とする請求項６記載の多管式熱交換
器。 - 【請求項８】 前記穴部が、複数個形成されていること
を特徴とする請求項７記載の多管式熱交換器。 - 【請求項９】 前記胴体が断面略矩形状に形成されてお
り、前記伝熱管の幅が全て等しく形成されていることを
特徴とする請求項４、５、６、７又は８記載の多管式熱
交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000061541A JP2001248980A (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | 多管式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000061541A JP2001248980A (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | 多管式熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001248980A true JP2001248980A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18581668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000061541A Pending JP2001248980A (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | 多管式熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (8)
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-
2000
- 2000-03-07 JP JP2000061541A patent/JP2001248980A/ja active Pending
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