JP3380208B2

JP3380208B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3380208B2
Application number: JP2000098267A
Authority: JP
Inventors: 英夫湯澤; 昭夫妹尾
Original assignee: 八幸通商株式会社
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2003-02-24
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001280866A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凝縮性流体と不凝
縮性流体の混合流体、即ち、取扱流体と接触する面を耐
食性材料で表面処理した中空円盤状のケーシングを多段
に積層した多段ケーシング式熱交換器、特に、多段ケー
シング式凝縮器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱交換器としては、多管式、多重
管式、プレート式、スパイラル式などの熱交換器が存在
する。そして、これらの熱交換器では、取扱流体の腐食
性、温度、圧力に合った材料が使用されるか、或は、鋼
板または鋼管をグラスなどの耐食材料で被覆したものが
使用されている。また、多段ケーシング式熱交換器は、
取扱流体に接する面をグラスライニングすることがで
き、縦型で高さが低く、ケーシングの交換やケーシング
の増減による伝熱面積の変更が可能であるという特性を
生かして液−液熱交換器として使用されるだけでなく、
冷却凝縮器(コンデンサー)として多用されている。

【０００３】また、熱伝達率を向上させるために、特開
平６‐８２１９１号に記載された熱交換器では筒状ケー
シング内に複数の仕切板を設けたり、特開平５‐６０４
７５号に記載された多重管式熱交換器では、熱交換器内
に冷媒の流速を増加させる仕切板を設けることが行われ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の多管式熱交換器
や多重管式熱交換器では、有機蒸気などの腐食性の取扱
流体と接触する部分をグラスライニングなどで表面処理
して耐食性を向上させるようにしているが、従来のプレ
ート式熱交換器やスパイラル式熱交換器では、熱伝達率
が低下したり、物理的にグラスライニング処理を施すこ
とが困難なため、取扱流体と接触する部分をグラスライ
ニングなどで表面処理することは行われていなかった。
また、熱伝達率を向上させるために、熱交換器内に仕切
板を設置することが考えられるが、プレート式熱交換器
やスパイラル式熱交換器では、構造上、仕切板を介在さ
せることは不可能であった。

【０００５】また、従来のプレート式熱交換器を凝縮器
として使用する場合、取扱流体の処理能力を増大させる
ために、プレート面に縦溝と排除溝が付けられている
が、プレートの表面にグラスライニングを施すことは製
作上困難であった。

【０００６】さらに、従来の多段ケーシング式熱交換器
では、ケーシングの枚数を増減して伝熱面積を調整する
ことができるが、隣接するケーシングの間隔を保持する
と共に、ケーシング間からの漏洩を防止するように、隣
接するケーシングの間に介在させているガスケットの形
状や厚さが限定されているため、積層可能なケーシング
の数も限られるという問題があった。また、従来の多段
ケーシング式熱交換器は、熱伝達率がそれほど高くな
く、隣接するケーシングの間隔を確実に維持することが
困難であり、積層部から流体の漏洩が起きやすく、ケー
シングの積み重ね作業も手間のかかるという問題があっ
た。

【０００７】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
のであり、ケーシングの外表面が耐食性材料で表面処理
され、且つ、熱伝達率が向上した多段ケーシング式熱交
換器を提供しようとするものである。また、本発明は、
熱交換器を凝縮器として使用した場合に、凝縮液を速や
かに排出することができる多段ケーシング式熱交換器を
提供しようとするものである。さらに、本発明は、複数
のケーシングを多段に積み重ねた場合に、隣接するケー
シング間の間隔を所定の間隔に保持すると共に、隣接す
るケーシング間の圧力を所定圧に維持して、流体の漏洩
を防止することができ、かつ、ケーシングの積み重ね作
業の容易な多段ケーシング式熱交換器を提供しようとす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、複数のほぼ中空円盤状の
ケーシングを多段に積層して構成した熱交換器におい
て、前記ケーシングを構成する上下プレートの外表面を
耐食性材料で表面処理すると共に、前記ケーシングを構
成する上下プレート面を貫通し、かつ、該ケーシング内
部空間と隔絶された孔を形成し、また、前記ケーシング
内部空間にケーシング内部流体の流速を増加させる仕切
板を非固着状態で介在させたことを特徴とする。このよ
うに構成することにより、ケーシング内部空間に仕切板
を溶接などで固着させる必要がないため、ケーシング及
び仕切板の設置が簡単となり、中空円盤状のケーシング
を構成するプレートの外表面に耐食性材料で表面処理を
施す場合でも、仕切板はケーシング内面に固着されてい
ないので、仕切板を設けることが可能である。これによ
り、ケーシング内の流速が上がり、熱伝達係数が向上す
る。また、ケーシングの全表面においてほぼ均一に熱伝
達させることが可能となる。

【０００９】また、上記目的を達成するために、請求項
２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前
記ケーシングを構成する上下プレート面を相似形状のな
だらかな傾斜面または曲面状に形成すると共に、前記上
下プレート面を貫通し、かつ、該ケーシング内部空間と
隔絶された複数の孔を形成し、該複数の孔の内、少なく
とも一つの孔を上下プレート面の最低部に位置させて、
この最低部に位置する孔を主に凝縮液の流出口とし、残
りの孔を主に不凝縮性流体の流出口としたことを特徴と
する。このように構成することにより、ケーシングの成
形加工が容易となると共に仕切板の形状が単純となり、
また、凝縮器として使用した場合に、プレート面に生成
される凝縮液を速やかに流出させて、プレート面に凝縮
液が滞留することがないので、熱伝達性能を低下させる
ことはない。

【００１０】さらに、上記目的を達成するために、請求
項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の
発明において、隣接するケーシングの間に、少なくとも
取扱流体と接触する部分を耐食性材料で表面処理した間
隔保持部材を介在させたことを特徴とする。このように
構成することにより、複数のケーシングを多段に積み重
ねた場合に、隣接するケーシング間の間隔を所定の間隔
に保持できると共に、隣接するケーシング間からの流体
の漏洩を防止することが容易になる。

【００１１】本発明の熱交換器は基本的には以上のよう
に構成されるが、液―液熱交換器の場合は、ケーシング
は、仕切板を収容した一対の波形の水平円盤から構成し
てもよい。これにより、プレート面で流体に渦巻が生
じ、また伝熱面積が増大するだけでなく、プレート面の
強度も増大される。また、ケーシングは、炭素鋼板にグ
ラスライニングしたもの、炭素鋼板、或は、ステンレス
鋼板などから構成してもよい。また、ケーシング内部空
間内に収容される仕切板は、迷路状に組み合わせたり、
井桁状に組み合わせたり、或は、同心円状に組み合わせ
たりしてもよい。この場合、ケーシング内の所定の位置
に移動規制部材を固設して、ケーシング内部空間内の仕
切板の移動範囲を所定の範囲に規制する。これにより、
ケーシング内部空間に複数の流路を簡単に形成してケー
シング内部流体の流速を増加させ、熱伝達率を向上させ
ることができる。ここで、ケーシング内部流体として、
冷却水またはブラインを使用する。さらに、隣接するケ
ーシングの間に介在させる間隔保持部材は、断面ほぼコ
字状或は断面ほぼ長方形状などの環状鋼材を使用する。
腐食性の強い取扱流体の場合は、環状鋼材には、取扱流
体と接触する面に、耐食性材料、即ち、フッ素樹脂ライ
ニング或はグラスライニングなどを施す。ここでフッ素
樹脂として、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フ
ッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合樹
脂(ＰＦＡ)、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共
重合樹脂(ＦＥＰ)、４フッ化エチレン−エチレン共重合
樹脂(ＥＴＦＥ)、３フッ化塩化エチレン樹脂(ＰＣＴＦ
Ｅ)またはフッ化ビニリデン樹脂(ＰＶｄＦ)などを使用
する。また、ケーシングと断面ほぼコ字状或は断面ほぼ
長方形状などの環状鋼材との間に介装させるガスケット
は、石綿またはゴムをフッ素樹脂で被覆したものを使用
する。これにより、複数のケーシングの組立作業が容易
になり、隣接するケーシング間の間隔を所定の間隔に保
持して、隣接するケーシング間からの流体の漏洩を防止
することができる。また、隣接するケーシングの間にフ
ッ素ゴム製Ｏリングを介在させてもよい。これにより、
ケーシングの間からの流体の漏洩を防止できると共にケ
ーシング間の積層間隔が狭くなり、流体の流速を増加さ
せることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
した図面に基づいて説明する。本実施の形態では、主と
して、凝縮器(コンデンサー)に適用した場合について説
明するが、本発明は、凝縮器だけでなく、冷却器や加熱
器等の他の熱交換器にも適用することができることは勿
論である。

【００１３】まず、図１及び図２に基づいて、本実施の
形態に係る凝縮器の概要について説明する。図１は、本
実施の形態に係る凝縮器１の断面を示す図であり、上下
に位置する鏡板２、３の間に、間隔保持部材(環状鋼材)
４とガスケット４Ａ(図１２参照)を介して適宜数の冷却
盤(ケーシング)５を挟持して一つのブロックを構成し、
このブロックの上下面を被覆する鏡板２、３にジャケッ
ト６、７を取付け、さらに、上下のジャケット６、７の
外周面に抑えリング８を配設して、上下の抑えリング
８、８の間に適宜数の通しボルト９を通して、各通しボ
ルト９の上下端をナット１０で締結することにより、凝
縮器１が組み立てられている。上下に配置された鏡板
２、３には、それぞれ開口が形成されており、上方に位
置する鏡板２の流入開口１１は、凝縮性流体と不凝縮性
流体の混合流体（取扱流体）源(図示省略)に連通され、
また、下方に位置する鏡板３の流出開口１２は、不凝縮
性流体と凝縮液とを分離する気液分離装置(図示省略)に
接続されている。なお、各鏡板２、３は球面の一部の形
状を有するように鋼板から成形されており、各鏡板２、
３の混合流体と接触する内面はグラスライニングで表面
処理されている。また、上方に配置されたジャケット６
には、冷却水(ケーシング内部流体)の流出口１３が形成
されると共に、下方に配置されたジャケット７には、冷
却水の流入口１４が形成されている。また、下方のジャ
ケット７には凝縮器１を所定の位置に設置するための脚
部１５が付設されている。さらに、各冷却盤５はＵベン
ド１６を介して互いに連通されると共に、最上端に位置
する冷却盤５は、上方のジャケット６とＵベンド１６を
介して連通されており、また、最下端に位置する冷却盤
５は、下方のジャケット７とＵベンド１６を介して連通
されている。

【００１４】したがって、冷却水は、下方のジャケット
７に形成された流入口１４から下方のジャケット７に流
入し、Ｕベンド１６を介して最下端の冷却盤５から順次
上方の冷却盤５へと流れ、最上端の冷却盤５から上方の
ジャケット６に流入して、最後に上方のジャケット６に
形成された流出口１３から排出される。また、冷却水に
よって冷却される気体状の混合流体は、上方の鏡板２の
流入開口１１に流入された後、各冷却盤５に接触するこ
とにより、凝縮性流体だけが凝縮されて液体状となり気
体状の不凝縮性流体と共に、各冷却盤５に形成された孔
５Ａを通過して、順次下方に流れ、最後に下方の鏡板３
に形成された流出開口１２から、気体状の不凝縮性流体
と凝縮液が排出されることになる。

【００１５】次に、図３及び図４並びに図８及び図９に
基づいて、本実施の形態に係る凝縮器を構成する冷却盤
(ケーシング)を説明する。冷却盤５は、ほぼ円形に形成
された一対の鋼板製円盤(プレート)５Ｃ、５Ｄと環状側
板５Ｂから形成されている。各円盤５Ｃ、５Ｄは、中央
部を中高に膨出し、中央部と外周縁との間を環状に凹む
ようにプレス成形加工されており、環状凹部に孔５
Ｃ₁、５Ｄ₁が開けられる。孔５Ｃ₁、５Ｄ₁は押し出し成
形で拡げられて、内側に突出するように形成される。そ
して、一対の円盤５Ｃ、５Ｄの孔５Ｃ₁、５Ｄ₁を付き合
わせて溶接して孔５Ａを形成すると共に、一対の円盤５
Ｃ、５Ｄの外周縁に環状側板５Ｂを溶接して中空円盤状
の冷却盤５を形成して、一対の円盤５Ｃ、５Ｄの間にほ
ぼ等間隔の冷却水流通空間を形成している。また、各冷
却盤５の外表面、即ち、各円盤５Ｃ、５Ｄの外表面と環
状側板５Ｂの取扱流体と接する部分はグラスライニング
されている。

【００１６】また、各冷却盤５には、図８に示すよう
に、冷却盤５内を流れる冷却水の流速を増加させるため
に、仕切板１８が設置されている。この仕切板１８は、
適宜の形状の板状体を迷路状に組み合わせて形成されて
おり、仕切板１８の適所には貫通孔または切欠部１９が
形成されている。また、図９に示すように、冷却盤５内
での仕切板１８の移動を規制するために、環状側板５Ｂ
の適宜の位置に移動規制部材１７を溶着している。この
仕切板１８は、一対の円盤５Ｃ、５Ｄの孔５Ｃ₁、５Ｄ₁
を付き合わせて溶接する際に、一方の円盤５Ｄの所定の
位置に配置し、その後、孔５Ｃ₁、５Ｄ₁の付き合わせ部
を溶接すると共に一対の円盤５Ｃ、５Ｄの外周縁に環状
側板５Ｂを溶接することにより、冷却盤５の内部での移
動を規制された状態で設置される。このように冷却盤５
の内部を仕切板１８で区画することにより、冷却水の流
路が形成され、冷却盤５内を流れる冷却水の流速を大き
くすることができる。その結果、熱伝達率が向上される
と共に、冷却盤５内がスケールや塵芥で汚染されること
を防止することが可能となる。また、冷却水は、仕切板
１８により冷却盤５内全面を同じような流速で流れるよ
うになる。

【００１７】次に、図５乃至図７に基づいて、他の実施
の形態に係る冷却盤を説明する。まず、図５及び図６に
示すように、この実施の形態に係る冷却盤５０は、ほぼ
円形に形成された一対の鋼板製円盤(プレート) ５０
Ｃ、５０Ｄと環状側盤５０Ｂから形成されている。各円
盤５０Ｃ、５０Ｄは、中央部が最低部となるように、な
だらかな傾斜面または曲面状にプレス成形加工されてい
る。また、中央部に１個の孔５０Ａ₁と、中央部と外周
縁との間にほぼ等角度で３個の孔５０Ａ₂を開設する。
そして、一対の円盤５０Ｃ、５０Ｄの各孔５０Ｃ₁、５
０Ｄ₁及び５０Ｃ₂、５０Ｄ₂を付き合わせて溶接すると
共に、一対の円盤５０Ｃ、５０Ｄの外周縁に環状側板５
０Ｂを溶接して中空円盤状の冷却盤５０を形成して、一
対の円盤５０Ｃ、５０Ｄの間にほぼ等間隔の冷却水流通
空間を形成する。また、各冷却盤５０の外表面、即ち、
各円盤５０Ｃ、５０Ｄの外表面と環状側板５０Ｂの取扱
流体と接する部分はグラスライニングされている。この
ように構成することにより、混合流体が片寄らないよう
に流れて、凝縮液は主に中央の孔５０Ａ₁から速やかに
排出され冷却盤５０上に留まることが少なくなり、熱伝
達率の低下を防止することができる。また、気体状の不
凝縮性流体は周辺の３個の孔５０Ａ₂から主に排出され
るため、圧力損失が減り、混合流体の処理量を増加させ
ることが可能となる。また、図４及び図６の冷却盤５及
び５０では、一対の円盤５Ｃ、５Ｄ及び５０Ｃ、５０Ｄ
の間にほぼ等間隔の冷却水流通空間を形成しているが、
図７に示すように、中央部の孔５０Ａ₁の部分の間隔を
最小として、上下の円盤５０Ｃ、５０Ｄの外周縁に向け
て漸次間隔を広げるように構成することもできる。

【００１８】次に、図１０及び図１１に基づいて、他の
実施の形態に係る仕切板を説明する。この実施の形態の
仕切板１８Ａも、図８に示した仕切板１８と同様に、冷
却盤５内を流れる冷却水の流速を増加させるために、仕
切板１８Ａが設置されている。図１０に示す仕切板１８
Ａは、六枚の板状体１８Ａ₁と、これらの板状体１８Ａ₁
の間隔を保持するように交叉して配置された二枚のスペ
ーサ板１８Ａ₂から構成されており、二枚のスペーサ板
１８Ａ₂にほぼ等間隔の六個の凹溝(図示省略)を形成し
て、各凹溝に六枚の板状体１８Ａ₁を嵌め込んでそれぞ
れ溶接して、ほぼ井桁状に組み合わせて形成されてい
る。また、スペーサ板１８Ａ₂の高さを板状体１８Ａ₁の
高さよりも低く形成して、六枚の板状体１８Ａ₁により
形成される流路を流れる冷却水の流れを妨げないように
している。さらに、図９と同様に、図１０に示す冷却盤
５でも、冷却盤５内での仕切板１８Ａの移動を規制する
ために、環状側板５Ｂの適宜の位置に移動規制部材１７
が溶着されている。また、図１１に示す仕切板１８Ｂ
は、適宜の位置に貫通口１９Ｂを形成したほぼ環状の板
状体１８Ｂ₁を同心円状に配置し、これらの環状の板状
体１８Ｂ₁の間隔を保持するように交叉して配置された
二枚のスペーサ板１８Ｂ₂から構成されており、二枚の
スペーサ板１８Ｂ₂にほぼ等間隔の６個の凹溝(図示省
略)を形成して、各凹溝に各環状の板状体１８Ｂ₁を嵌め
込んでそれぞれ溶接して形成されている。この仕切板１
８Ｂでも、スペーサ板１８Ｂ₂の高さを環状の板状体１
８Ｂ₁の高さよりも低く形成している。なお、この仕切
板１８Ｂでは、冷却水が冷却盤５の中心から外周部に流
れるため、中央に位置する環状の板状体１８Ｂ₁に冷却
水を導くための内管２０を必要とする。また、図１０及
び図１１に示す仕切板１８Ａ、１８Ｂも、図８と同様
に、一対の円盤５Ｃ、５Ｄの孔５Ｃ₁、５Ｄ₁を付き合わ
せて溶接する際に、一方の円盤５Ｄの所定の位置に配置
し、その後、孔５Ｃ₁、５Ｄ₁の付き合わせ部を溶接する
と共に一対の円盤５Ｃ、５Ｄの外周縁に環状側板５Ｂを
溶接することにより、冷却盤５の内部での移動を規制さ
れた状態で設置される。このように構成することによ
り、図８に示した冷却盤５と同様に、冷却盤５の内部を
仕切板１８Ａ、１８Ｂで区画することにより、冷却水の
流路が形成され、冷却盤５内を流れる冷却水の流速を大
きくすることができる。その結果、熱伝達性能が向上さ
れると共に、冷却盤５内がスケールや塵芥で汚染される
ことを防止することが可能となる。

【００１９】次に、図１２に基づいて、隣接する冷却盤
５の間に介装させる間隔保持部材を説明する。間隔保持
部材は、断面ほぼコ字状の環状鋼材４から形成されてお
り、断面ほぼコ字状の環状鋼材４の少なくとも腐食性の
ある取扱流体と接触する面には、耐食性材料、即ち、フ
ッ素樹脂ライニングが施されている。耐食性材料処理と
してはグラスライニングでもよい。また、腐食性の取扱
流体の場合には、この環状鋼材４と冷却盤５との間に、
石綿或は合成ゴムをフッ素樹脂で被覆したガスケット４
Ａを介装して取扱流体の漏洩或は外気の浸入を防止す
る。このように構成することにより、環状鋼材４を介し
て複数の冷却盤５の間の間隔をほぼ一定に保持できるの
で組立作業が簡単となり、また、隣接する冷却盤５の間
からの流体の漏洩を防止し、圧力を所定圧に維持するこ
とができる。図１２の実施の形態では、環状鋼材４とガ
スケット４Ａを使用した冷却盤５の間の間隔の保持と漏
洩防止について説明したが、図１３に示すように、フッ
素ゴム製Ｏリング４Ｂだけで冷却盤５の間の間隔の保持
と漏洩の防止も可能である。このように構成することに
より、冷却盤５の間の隙間を狭くして、混合流体の流速
をさらに増加させることができる。この場合、一対の円
盤５Ｃ、５Ｄの外周縁よりに環状の突状５Ｃ₂、５Ｄ₂を
形成して、フッ素ゴム製Ｏリング４Ｂを確実に保持させ
るようにする。

【００２０】図１及び図２を参照しながら、図１４に基
づいて本発明の実施の形態における凝縮器の作用を説明
する。本発明の実施の形態に係る凝縮器１を図１及び図
２に示すように組み立てて設置した場合、冷却水は、下
方のジャケット７に形成された流入口１４から下方のジ
ャケット７に流入し、続いてＵベンド１６を介して最下
端の冷却盤５から順次上方の冷却盤５へと流れ、最上端
の冷却盤５から上方のジャケット６に流入して、最後に
上方のジャケット６に形成された流出口１３から排出さ
れる。また、冷却水によって冷却される気体状の混合流
体(取扱流体)は、上方の鏡板２の流入開口１１に流入さ
れた後、各冷却盤５の外表面に接触することにより冷却
され、凝縮性流体の一部が凝縮されて液体状となり、気
体状の不凝縮性流体と共に、各冷却盤５に形成された孔
５Ａを通過して、順次下方に流れ逐次冷却凝縮され、最
後に下方の鏡板３に形成された流出開口１２から、気体
状の不凝縮性流体と凝縮液が排出される。具体的には、
図１４に示すように、冷却水は下段の冷却盤５の入口か
ら流入し、下段の冷却盤５の内部に設置している仕切板
１８の流路に沿って流れ(図８、図１０及び図１１参
照)、下段の冷却盤５の出口からＵベンド１６を介して
上段の冷却盤５の入口へと流入し、上段の冷却盤５の仕
切板１８の流路に沿って流れ、上段の冷却盤５の出口か
ら流出する。また、上段の冷却盤５の表面に流入した凝
縮性流体と不凝縮性流体の混合流体は、上段の冷却盤５
の外表面、即ち冷却盤５の上面と下面に接触し、冷却盤
５内の冷却水により冷却され、一部の凝縮性流体は気体
状態から液体状態に相変化し、また、不凝縮性流体は気
体状態のまま上段の冷却盤５の孔５Ａを流下して、下段
の冷却盤５の外表面に流入する。その後、まだ液体状態
に相変化していない凝縮性流体は下段の冷却盤５で冷却
され、気体状態から液体状態に相変化し、また、不凝縮
性流体は気体状態のまま下段の冷却盤５の孔５Ａを流下
して、さらに下段の冷却盤５の外表面に流入する。この
ようにして、順次冷却され凝縮した液と気体状態のまま
の不凝縮性流体は、下方の鏡板３に形成された流出開口
１２から、気体状態の不凝縮性流体と凝縮液として排出
され、後工程に設置された気液分離装置(図示省略)に供
給され、そこで気体と液体とに分離される。ここで、冷
却盤５の内部に設置された仕切板１８により、冷却盤５
内に流路が形成されるため、冷却盤５内を流れる冷却水
の流速が大きくなり、その結果、熱伝達率が向上して、
伝熱面積、即ち冷却盤の枚数を減らすことができる。

【００２１】図１４では、冷却盤５の孔５Ａの位置と冷
却水の入口とを近づけて、混合流体の流れの方向と冷却
水の流れの方向がほぼ対向するように配置されている
が、冷却盤５の孔５Ａの位置と冷却水の出口とを近づけ
て、混合流体の流れの方向と冷却水の流れの方向がほぼ
対向するようにしてもよい。また、冷却盤５の孔５Ａの
位置を冷却水の入口と出口のほぼ中間に、即ち、冷却水
の入口及び出口からほぼ９０°離れた位置に位置させ
て、混合流体の流れの方向と冷却水の流れの方向がほぼ
直交するようにしてもよい。さらに、図１４では、冷却
盤５の孔５Ａを１個だけ設けた場合について説明してい
るが、図５乃至図７に示した実施の形態では、冷却盤５
０の中央部に位置する１個の孔５０Ａ₁を除いた３個の
孔５０Ａ₂の内、少なくとも１個の孔５０Ａ₂の位置を、
冷却水の入口或は出口に近づけて配置するか、或は、冷
却水の入口と出口のほぼ中間に位置させて配置してもよ
い。この場合、冷却盤５０に設けられた４個の孔５０Ａ
₁、５０Ａ₂のうち、中央部に位置する１個の孔５０Ａ₁
を除いた３個の孔５０Ａ₂を、角度的にずらして上下方
向に隣接する冷却盤５０の３個の孔５０Ａ₂が上下方向
にできるだけ重ならないように配置すると、これにより
混合流体の流れが短絡するのを防ぐと共に、盤外の流量
分布を良くすることができる。

【００２２】次に、図１５及び図１６により、凝縮器を
組み立てる場合の他の実施の形態について説明する。図
１５に示す冷却盤５の場合は、環状側板５Ｂの側面に３
個のラグ５Ｅをほぼ１２０度間隔に固設している。３個
のラグ５Ｅの内、少なくとも１個のラグ５Ｅは、冷却盤
５の孔５Ａの位置に対応させてあり、複数個の冷却盤５
を積み重ねる場合に、冷却盤５の芯出しが容易となるよ
うにしている。そして、凝縮器１を組み立てる場合、上
下の抑えリング８の間に配置する複数本の通しボルト９
の内、少なくとも３本の通しボルト９をガイド用の通し
ボルト９として使用することもでき、各冷却盤５の孔５
Ａの位置を確認しながら組立作業を行うことになるた
め、凝縮器１の組立作業が簡単となり、所望の性能を備
えた凝縮器１を容易に構成することができる。また、図
１５に示す冷却盤５は孔５Ａが１個の場合であるが、複
数個の孔５０Ａ₁、５０Ａ₂が設けられた冷却盤５０の場
合(図５乃至図７参照)にも、冷却盤５０の環状側板５０
Ｂに、特定の孔の位置に合わせてラグを固設することに
より、冷却盤の芯だし作業が容易となる。なお、環状側
板５Ｂの側面に固設したラグ５Ｅを異なる色で塗装し
て、各ラグ５Ｅの位置を特定の孔の位置に対応させるこ
とにより、冷却盤の積み重ね作業をさらに容易とするこ
とができる。

【００２３】また、図１６に示す凝縮器１の場合は、冷
却盤５の積み重ね枚数を増やして凝縮器１の伝熱面積を
増大させるようにしている。この場合、まず、５枚程度
の冷却盤５の積み重ねブロックＡ，Ｂ，Ｃを構成し、次
に、これらのブロックＡ，Ｂ，Ｃを積み重ねて各ブロッ
ク間を通しボルト９で連結して、最終的に所望の凝縮器
１を組み立てる。このように構成することにより、各冷
却盤５の積み重ね作業が簡単となり、各冷却盤５の位置
ずれを最小限に抑えることができる。また、積層部分か
ら漏洩しににくくなる。

【００２４】以上、本発明の実施の形態を凝縮器に基づ
いて説明してきたが、図１７に示すように、ケーシング
（冷却盤）６０を、仕切板(図示省略)を収容した波形の
水平円盤６０Ｃ、６０Ｄと環状側板６０Ｂから構成して
もよい。このように構成することにより、流体に渦流が
生じることになり、熱伝達率が向上し、伝熱面積も若干
増加する。また、ケーシングを構成する円盤６０Ｃ、６
０Ｄの強度も増大する。このケーシング６０は、液−液
熱交換機、即ち、冷却器や加熱器に適用することができ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、複数のほぼ中空円盤状のケーシングを多
段に積層した熱交換器を構成する場合、ケーシングを構
成する上下プレートの外表面を耐食性材料で表面処理す
ると共に、ケーシングを構成する上下プレート面を貫通
し、且つ、ケーシング内部空間と隔絶された孔を形成
し、また、ケーシング内部空間にケーシング内部流体の
流速を増加させる仕切板を非固着状態で介在させること
により、熱伝達率を向上させることができ、冷却盤内の
流れを全面において均一化させることができる。流速が
上がれば冷却盤内の汚れも減少する。また、中空円盤状
のケーシングを構成する上下プレートの外表面に耐食性
材料で表面処理を施した場合でも、仕切板はケーシング
内面に固着されていないので、ケーシングにグラスライ
ニングが施工しやすい。

【００２６】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明が奏する効果に加えて、ケーシングを構成
する上下プレート面を相似形状のなだらかな傾斜面或は
曲面状に形成すると共に上下プレート面を貫通する複数
の孔を形成し、これらの複数の孔の内、少なくとも一つ
の孔を上下プレート面の最低部に位置させて、この最低
部に位置する孔を主に凝縮液の流出口とし、残りの孔を
主に不凝縮性流体の流出口とすることにより、プレート
の成形加工が容易となると共に仕切板の形状が単純とな
る。また、凝縮器として使用した場合に、プレート面に
生成される凝縮液を速やかに流出させて、プレート面に
凝縮液が滞留することがないので、熱伝達性能を低下さ
せることはない。

【００２７】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
または請求項２に記載の発明が奏する効果に加えて、隣
接するケーシング間に、少なくとも取扱流体と接触する
部分を耐食性材料で表面処理した間隔保持部材を介在さ
せることにより、複数のケーシングを多段に積み重ねた
場合に、隣接するケーシング間の間隔を所定の間隔に適
切に保持できると共に隣接するケーシング間の漏洩を適
切なガスケットにより防止することができる。また、ケ
ーシングの芯だし、積み重ね作業も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る凝縮器の断
面を示す図である。

【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る凝縮器の一
部を断面で示す図である。

【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る凝縮器を構
成する冷却盤（ケーシング）の上面図である。

【図４】図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【図５】図５は、他の実施の形態に係る冷却盤の上面図
である。

【図６】図６は、図５のＢ−Ｂ線に沿った断面図であ
る。

【図７】図７は、さらに他の実施の形態に係る冷却盤の
図５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図８】図８は、冷却盤内に仕切板を配置した状態を示
す上面図である。

【図９】図９は、図８の一部拡大斜視図である。

【図１０】図１０は、他の実施の形態の仕切板を冷却盤
内に配置した状態を示す上面図である。

【図１１】図１１は、さらに他の実施の形態の仕切板を
冷却盤内に配置した状態を示す上面図である。

【図１２】図１２は、間隔保持部材を冷却盤の間に介在
させた状態を示す断面図である。

【図１３】図１３は、冷却盤にＯリングを配置した状態
を示す断面図である。

【図１４】図１４は、凝縮性流体と不凝縮性流体との混
合流体の凝縮器内での流れを示す概要図である。

【図１５】図１５は、さらに他の実施の形態に係る冷却
盤の斜視図である。

【図１６】図１６は、本発明の実施の形態に係る熱交換
器を構成する冷却盤を積層する際の他の手段を説明する
正面図である。

【図１７】図１７は、さらに他の実施の形態に係るケー
シングの断面図である。

【符号の説明】

１凝縮器２、３鏡板４環状鋼材（間隔保持部材）４Ａガスケット５冷却盤(ケーシング) ５Ａ孔５Ｂ環状側板５Ｃ、５Ｄ円盤(プレート) ６、７ジャケット８抑えリング９通しボルト１０ナット１１流入開口１２流出開口１３流出口１４流入口１５脚部１６Ｕベンド１７移動規制部材１８仕切板１９貫通口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 9/00 F28F 19/02 501 F28F 21/08 F28F 3/00 301

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のほぼ中空円盤状のケーシングを多段
に積層して構成した熱交換器において、前記ケーシング
を構成する上下プレートの外表面を耐食性材料で表面処
理すると共に、前記ケーシングを構成する上下プレート
面を貫通し、かつ、該ケーシング内部空間と隔絶された
孔を形成し、また、前記ケーシング内部空間にケーシン
グ内部流体の流速を増加させる仕切板を非固着状態で介
在させたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】前記ケーシングを構成する上下プレート面
を相似形状のなだらかな傾斜面または曲面状に形成する
と共に、前記上下プレート面を貫通し、かつ、該ケーシ
ング内部空間と隔絶された複数の孔を形成し、該複数の
孔の内、少なくとも一つの孔を上下プレート面の最低部
に位置させて、この最低部に位置する孔を主に凝縮液の
流出口とし、残りの孔を主に不凝縮性流体の流出口とし
たことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】隣接するケーシングの間に、少なくとも取
扱流体と接触する部分を耐食性材料で表面処理した間隔
保持部材を介在させたことを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の熱交換器。