JPH0684167U

JPH0684167U - 熱交換器

Info

Publication number: JPH0684167U
Application number: JP2550493U
Authority: JP
Inventors: 正巳根岸
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案の目的は小型で、かつ複数の成分の熱
交換を同時に行うことができると共に、伸縮継手を不要
とした新規な熱交換器を提供するものである。【構成】本考案は一次流体Ａが流れる外胴１の両端開
口部に、それぞれ管板２，３を設けると共に、上記管板
２の中心部に一次流体入口４を、その外縁側に一次流体
出口５を形成し、他方、上記外胴１内に、両端が上記管
板２，３にそれぞれ支持され、複数の二次流体Ｂを流通
させるべく複数の伝熱管７を螺旋状に且つ同心円状に設
けると共に、上記管板２，３に、上記外胴１内の各伝熱
管７を各内外に仕切って一次流体Ａを中心から外周に向
けて迂回させながら流すための複数の仕切筒体８を同軸
状に交互に設けたことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は石油化学プラントや原子力産業等で用いられている熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、石油化学プラントや原子力産業等で用いられている熱交換器には様々な構造のものが提案されている。例えば、図３に示すような、Ｕチューブ型の多管円筒式熱交換器は端部が閉じられた外胴ａの開口部に管板ｂを設け、この管板ｂに、外胴ａ内に臨んだ複数のＵチューブｆを支持すると共に、この管板ｂの他方に入口室ｃと出口室ｄが区画形成されたヘッダｅを取り付けてなるものである。そして、図示するように、外胴ａ内に一次流体Ａを流すと同時に、入口室ｃから二次流体Ｂを流すと、これがそれぞれのＵチューブｆを通過する際に熱交換され、その後、出口室ｄを通って排出されるようになっている。また、図３に示すような固定管板型の熱交換器は一次流体Ａが流れる外胴ｇの両端開口部にそれぞれ管板ｈ，ｉを設け、この管板ｈ，ｉの他方に、それぞれ二次流体Ｂの入口ヘッダｊ及び出口ヘッダｋを設けると共に、この管板ｈ，ｉに複数の伝熱管ｌを架け渡してなるものであり、図示するように、外胴ｇ内に一次流体Ａを流すと同時に、入口ヘッダｊから二次流体Ｂを流すと、これがそれぞれの伝熱管ｌを通過する際に熱交換され、その後、出口ヘッダｋを通って排出されるようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した熱交換器では、複数のＵチューブｆ或いは伝熱管ｌを用いているものの、二次流体Ｂは入口ヘッダｊ及び出口ヘッダｋあるいは入口室ｃと出口室ｄで合流するような構成となっているため、一次流体Ａに対して一成分の二次流体Ｂしか熱交換を行うことができなかった。また、これらＵチューブｆ或いは伝熱管ｌは略直線状になっているため、外胴ａの長さも長くなってしまい、装置全体が大きいものであった。さらに、一次流体Ａの温度が高温で、二次流体Ｂあるいは外気温との温度差が大きい場合には、外胴ｇ或いは伝熱管ｌに大きな熱応力が加わるため、これらの接合部に伸縮継手（エキスパンション）を設ける必要があり、製造コストが高いものとなっていた。

【０００４】そこで、本考案はこの問題点を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、小型で、かつ複数の成分の熱交換を同時に行うことができると共に、伸縮継手を不要とした新規な熱交換器を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案は、一次流体が流れる外胴の両端開口部に、それぞれ管板を設けると共に、上記管板の中心部に一次流体入口を、その外縁側に一次流体出口を形成し、他方、上記外胴内に、両端が上記管板にそれぞれ支持され、複数の二次流体を流通させるべく複数の伝熱管を螺旋状に且つ同心円状に設けると共に、上記管板に、上記外胴内の各伝熱管を各内外に仕切って一次流体を中心から外周に向けて迂回させながら流すための複数の仕切筒体を同軸状に交互に設けたものである。

【０００６】

【作用】

本考案によれば、一次流体が外胴内中心から外周に向けて迂回しながら流れることになるため、一次流体と外気温度との温度差が大きい場合であっても、徐々にその温度差が小さくなってから一次流体が外胴に接することになる。従って、外胴に大きな熱応力が加わることがなく、伸縮継手が不要となる。また、各伝熱管は外胴内に螺旋状に設けられているため、各伝熱管の長さに対して外胴の大きさを短くすることができる。さらに、各伝熱管の両端部は集合されていないため、複数の二次流体を同時に流して熱交換を行うことができる。

【０００７】

【実施例】

次に、本考案の一実施例を添付図面を参照しながら説明する。

【０００８】図１は本考案に係る熱交換器の一実施例を示したものである。図示するように、この熱交換器は円筒形をした外筒１の両端開口部に、それぞれ第一管板２及び第二管板３が設けられており、外筒１内を区画形成している。また、この第一管板２の中央部には一次流体入口４が形成されており、熱交換前の一次流体Ａを配管４ａを介して外筒１内に導入するようになっている。また、この第一管板２の外周部には、一次流体出口５が形成されており、外筒１内にある熱交換後の一次流体Ａを配管５ａを介して外部に排出するようになっている。

【０００９】また、外筒１内軸心部にはコラム６が位置されており、さらに、このコラム６の周囲には螺旋状に形成された第一伝熱管７ａが設けられている。この第一伝熱管７ａは第一の二次流体Ｂ₁を流通させるようになっており、その両端部は第一管板２及び第二管板３を貫通するように支持されている。また、この第一伝熱管７ａの周囲には、これと同様に螺旋状に形成された第二伝熱管７ｂ、第三伝熱管７ｃ、第四伝熱管７ｄが同心円状に重なり合うように設けられている。この第二伝熱管７ｂ、第三伝熱管７ｃ、第四伝熱管７ｄは、それぞれ第二の二次流体Ｂ ₂ 、第三の二次流体Ｂ₃、第四の二次流体Ｂ₄を流通させるようになっており、それらの両端部は第一伝熱管７ａと同様に第一管板２及び第二管板３をそれぞれ貫通するように支持されている。

【００１０】また、第一管板２には外筒１の長さ方向に延出された円筒状の第一仕切筒体８ａが第一伝熱管７ａと第二伝熱管７ｂ間に設けられており、第一伝熱管７ａと第二伝熱管７ｂを内外に仕切ると共に、一次流体Ａを第二管板３側へ案内するようになっている。また、第二管板３には第一仕切筒体８ａと同様に円筒状をした第二仕切筒体８ｂが第二伝熱管７ｂと第三伝熱管７ｃ間に設けられており、第二伝熱管７ｂと第三伝熱管７ｃを内外に仕切ると共に、第二管板３側へ案内されてきた一次流体Ａを折り返して第一管板２側へ案内するようになっている。また、さらに第一管板２の外周側には第一仕切筒体８ａと同様に円筒状をした第三仕切筒体８ｃが第三伝熱管７ｃと第四伝熱管７ｄ間に設けられており、第三伝熱管７ｃと第四伝熱管７ｄを内外に仕切ると共に、第一管板２側へ案内されてきた一次流体Ａを折り返して再び第二管板３側へ案内するようになっている。

【００１１】次に、本実施例の作用を説明する。

【００１２】図１に示すように、先ず、第一伝熱管７ａ、第二伝熱管７ｂ、第三伝熱管７ｃ、第四伝熱管７ｄにそれぞれ二次流体Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ₃、Ｂ₄を流すと同時に、一次流体Ａを一次流体入口４から配管４ａを介して外筒１内に導入すると、導入された一次流体Ａは第一仕切筒体８ａに案内されて第二管板３側へ流れ、この際に第一伝熱管７ａに接触して第一伝熱管７ａ内を流れている二次流体Ｂ₁と熱交換することになる。次に、第二管板３側へ達した一次流体ＡはここでＵターンすると共に、第二仕切筒体８ｂに案内されて第一管板２側へ流れ、この際に、第二伝熱管７ｂに接触して第二伝熱管７ｂ内を流れている二次流体Ｂ₂と熱交換した後、再び第一管板２側でＵターンして、今度は第三仕切筒体８ｃに案内されて再度第二管板３側へ流れ、ここで第三伝熱管７ｃに接触しながら第三伝熱管７ｃ内を流れている二次流体Ｂ₃と熱交換することになる。そして、最後にこの一次流体Ａは第二管板３で再びＵターンして、外胴１内壁に沿って第一管板２側へ流れ、ここで第四伝熱管７ｄに接触して第四伝熱管７ｄ内を二次流体Ｂ₄と熱交換した後、そのまま、第一管板２の外周部に設けられた一次流体出口５から配管５ａを介して外部に排出されることになる。尚、一次流体出口５が形成されていない部分に達した一次流体Ａは、さらに第一管板２の周方向に沿って一次流体出口５方向に流れて、ここから同時に排出されることになる。

【００１３】すなわち、本実施例では外胴１内に多数の仕切筒体８ａ，８ｂ，８ｃを設け、一次流体Ａを外胴１の中心側から外側に向かって迂回させながら流すようにしたため、一次流体Ａと外気温度あるいは二次流体Ｂとの温度差が大きい場合であっても、徐々にその温度差が小さくなった後に一次流体Ａが外胴１に接触することになり、外胴１側に大きな熱応力を与えることがない。また、各伝熱管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは外胴１内にそれぞれ螺旋状に設けられているため、各伝熱管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの長さに対して外胴１の大きさを短くすることができる。また、各伝熱管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの両端部は集合されていないため、複数の二次流体Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ₃、Ｂ₄を同時に流して熱交換を行うことができる。これにより、この二次流体Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ₃、Ｂ₄を成分の異なる流体とすることができるのは勿論、同じ成分のものであっても流す伝熱管によって温度の異なるものを得ることができる。例えば一次流体Ａを高温高圧蒸気、二次流体Ｂを常温の水と仮定した場合、伝熱管７ａでは最も温度の高い二次流体Ｂ₁を得ることができ、その外側に行くにしたがって徐々に温度が低い二次流体Ｂ₂、Ｂ₃、Ｂ ₄ を得ることができる。

【００１４】尚、本実施例では３つの仕切筒体と４本の伝熱管の例で説明したが、本考案はこれに限定されるものでなく、必要に応じてその数を増減させた構成にしてもよいことは勿論である。また、図２に示すように、第一伝熱管７ａ、第２伝熱管７ｂ、第三伝熱管７ｃ、第四伝熱管７ｄの端部に、それぞれＵ字管９ａ，９ｂ，９ｃを設けて、これらを一体的につなぎ、一種類の二次流体Ｂを効果的に熱交換させるようにしても良い。

【００１５】

【考案の効果】

以上要するに本考案によれば以下の如き優れた効果を発揮する。

【００１６】一次流体を外胴内中心から外周に向けて迂回しながら流すことにより、徐々にその温度差が小さくなってから一次流体が外胴に接することになるため、外胴に大きな熱応力が加わることがなく、伸縮継手が不要となる。

【００１７】各伝熱管は外胴内に螺旋状に設けられているため、各伝熱管の長さに対して外胴の大きさを短くすることができ、熱交換器を小型化することができる。

【００１８】複数の二次流体を同時に流して熱交換を行うことができるため、きめ細やかな熱交換ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す全体断面図である。

【図２】本考案の変形実施例を示す全体断面図である。

【図３】従来のＵチューブ型の多管円筒式熱交換器を示
す全体断面図である。

【図４】従来の固定管板型の熱交換器を示す全体断面図
である。

【符号の説明】

１外胴２第一管板３第二管板４一次流体入口５一次流体出口７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ伝熱管８ａ，８ｂ，８ｃ仕切筒体Ａ一次流体Ｂ二次流体

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一次流体が流れる外胴の両端開口部に、
それぞれ管板を設けると共に、上記管板の中心部に一次
流体入口を、その外縁側に一次流体出口を形成し、他
方、上記外胴内に、両端が上記管板にそれぞれ支持さ
れ、複数の二次流体を流通させるべく複数の伝熱管を螺
旋状に且つ同心円状に設けると共に、上記管板に、上記
外胴内の各伝熱管を各内外に仕切って一次流体を中心か
ら外周に向けて迂回させながら流すための複数の仕切筒
体を同軸状に交互に設けたことを特徴とする熱交換器。