JPH07218180A - 横型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水室の水平仕切板の開口を熱交換器運転中は
閉鎖するようにする。 【構成】 横型熱交換器の水室１７に水平に仕切板１８
ｃが設けられており、この仕切板１８ｃに設けられた開
口１９ｃの下側に浮遊体２０を配置し、開口１９ｃへ浮
遊体２０を案内するガイド部２１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水室に仕切板を有し、
仕切板の上面に溜まるドレン、下面に滞留する空気を排
出する装置を有する横型熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、横型熱交換器は、熱伸縮差が大
きく、流れの激しい流体における熱交換を行う場合等に
適用される。図７は４パス横型熱交換器の縦断面図の一
例を示す。円筒状の胴１内には多数本の伝熱管２が水平
層状に配置され、胴１の両端に設けられた基部管板３と
頭部管板４に挟持され、これを貫通して後述する水室に
導通している。胴１内にはさらに、伝熱管２を支持する
と共に胴１内を区画して胴１内の流体の流れを案内する
バッフルプレート５が設けられている。また、胴１に
は、基部管板３近傍で上部に入口ノズル６が設けられ、
頭部管板４近傍で下部に出口ノズル７が設けられてい
る。

【０００３】基部管板３の外側には、一端が蓋９で閉ざ
され、他端で基部管板３と接合する円筒状の基部ケーシ
ング８が設けられ、上部に入口ノズル１０、下部に出口
ノズル１１が設けられている。また、頭部管板４の外側
には、一端が蓋１３で閉ざされ、他端で頭部管板４と接
合するケーシング１２が設けられ、上部にベント弁１
４、下部にドレン弁１５が設けられている。基部管板
３、基部ケーシング８、蓋９は水室１６を構成し、頭部
管板４、頭部ケーシング１２、蓋１３は水室１７を構成
する。水室１６，１７内には水平に仕切板１８ａ，１８
ｂ，１８ｃが設けられ、伝熱管２と共に４パスの流路を
構成している。各仕切板１８ａ，１８ｂ，１８ｃにはエ
ア抜きとドレン抜き用の開口１９ａ，１９ｂ，１９ｃが
設けられている。

【０００４】胴１の入口ノズル６からは破線で示すよう
に流体が流入して出力ノズル７より排出され、基部ケー
シング８の入口ノズル１０からは実線で示すように流体
が流入し、水室１６，１７を経て伝熱管２で熱交換され
て出口ノズル１１より排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】横型熱交換器の水室に
はドレンや空気が抜けるようにドレン弁やベント弁が設
けられている。横型熱交換器の場合水室に水平に仕切板
が設けられるため、水室の流体を抜いた時仕切板上面に
ドレンが残留し、水室に流体を注入した時仕切板下面に
空気が残留する。図７に示した熱交換器の場合、水室仕
切板１８ａにはドレンが、仕切板１８ｂにはドレンと空
気が残留する。水室１７では仕切板１８ｃにドレンと空
気が残留する。

【０００６】ドレンが残留すると熱交換器の運転停止中
に接触している部材に腐食が発生し、空気が残留すると
運転中作動流体の圧力変動の原因になり、また水置換に
より保管する場合腐食の原因となる。このため、従来は
仕切板１８に開口１９を設けドレンや空気が抜けるよう
にしていた。しかし、このように開口１９を設けると、
運転中この開口１９より作動流体が流入し伝熱管２の一
部をバイパスするため熱交換器の熱効率が低下する。図
７は４パスの熱交換器について説明したが、横型熱交換
器の場合水平に仕切板が設けられるため、上述の問題は
必ず発生する。

【０００７】本発明は上述の問題点に鑑みて成されたも
ので、水室内に水平に設けられた仕切板のドレンおよび
空気抜き開口より運転中流体の流出を防止する装置を備
えた横型熱交換器を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、両端を管板で支持され水平に複数層配置された伝熱
管と、管板の外側に配置され伝熱管と導通している水室
と、水室内に水平に設けられ伝熱管に対応して水室内の
流路を形成する仕切板とを備えた横型熱交換器におい
て、前記仕切板に設けられた開口部と、水室内の流体に
より浮遊して該開口部を閉塞する浮遊体と、該浮遊体を
上下方向に案内するガイド部とを備えたものである。

【０００９】

【作用】横型熱交換器に流体が流入し、水室に流体が充
満してくると、浮遊体はガイド部に沿って上昇し仕切板
の開口を閉塞するが、閉塞するまでは仕切板下面の空気
は開口を通り上に抜けてゆく。閉塞後は、運転中流体が
開口を通り伝熱管の一部をバイパスすることがなくなる
ので、熱交換器の熱効率低下は生じない。また、流体が
排出されると、浮遊体はガイド部に沿って降下するので
開口より残った流体がドレンとして排出される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１実施例の構成を示
し、（ａ）は水室内の全体構造を示し、（ｂ）は仕切板
の開口に設けられた浮遊体とガイド部の詳細図を示し、
（ｃ）は（ｂ）のＸ−Ｘ断面図を示す。なお水室は図７
の頭部管板４側の水室１７を示したものであるが、水室
１６にも同様に本実施例を適用することができる。図７
と同一符号は同一部材を表すものとする。

【００１１】水室１７内に水平に設けられた仕切板１８
ｃにより上部水室１７ａと下部水室１７ｂに分かれ、仕
切板１８ｃには、上面に溜まったドレンを排出し、下面
に溜まった空気を排出する円形の開口１９ｃが設けられ
ている。開口１９ｃの下面には開口１９ｃより大きな直
径を有する球状の浮遊体２０が配置されている。浮遊体
２０を囲んでガイド部２１が開口１９ｃの直下から浮遊
体２０の直径の１．５から２倍ぐらいの位置に設けら
れ、上端で開口１９ｃ周囲と結合し下部で浮遊体２０を
支持するように構成されている。これにより、水室１７
ｂに流体が充満し浮遊体２０が浮上して開口１９ｃを閉
塞するまでは仕切板１８ｃの下面の空気は開口１９ｃよ
り放出される。なお上部水室１７ａの空気はベント弁１
４より排出される。熱交換器運転中は各水室に流体が充
満しているので浮遊体２０により開口１９ｃは閉塞され
る。これにより開口１９ｃをバイパスする流れは発生せ
ず熱交換器の熱効率は低下しない。なお、水室１７ａ，
１７ｂの流体を抜くと浮遊体２０は落下しガイド部２１
の下部で保持され、残った流体がドレンとして開口１９
ｃより排出される。

【００１２】ガイド部２１には図１（ｃ）に示すように
上下方向にスリット２２が設けられており、仕切板１８
ｃの下面に溜まった空気や上面からのドレンを排出し、
水室１７ｂに流体が充満するとき、この流体がガイド部
２１内に流入するようになっている。

【００１３】次に第２実施例を説明する。図２は本実施
例の水室内の全体構造を示す。本実施例は図７に示す基
部管板３側の水室１６に適用した場合を示し、同一機能
を有するものは同一符号で表す。仕切板１８ａ，１８ｂ
により水室１６は上部水室１６ａ，中部水室１６ｂ，下
部水室１６ｃに区分けされ、仕切板１８ａ，１８ｂには
同一位置にそれぞれ開口１９ａ，，１９ｂ，が設けられ
ている。開口１９ａ，１９ｂには栓３０が取り付けられ
ており、各栓３０は棒体３２によって結合され、上部の
仕切板１８ａの栓３０の上部には浮遊体３１が結合され
ている。

【００１４】図３は栓３０と開口１９の詳細を示し、
（ａ）は断面図、（ｂ）は仕切板１８がないとした場合
のＸ−Ｘ矢視図を示す。栓３０は開口１９より小さな直
径の胴部３３と、この頂部に設けられ開口１９より大き
な直径の円板で下側にテーパを取り下側の直径が開口１
９とほぼ同じ大きさのストッパ３４と、胴部３３の下端
に設けられ開口１９より大きな直径の円板で上側にテー
パをとり上面の直径が胴部３３と同じ閉塞部３５からな
る。ストッパ３４には図３（ｂ）に示すように十字に溝
３６が設けてあり、ドレンや空気が通過できるように構
成されている。

【００１５】開口１９の上部、下部にも栓３０のストッ
パ３４と閉塞部３５のテーパに合わせてテーパが取られ
ている。胴部３３の長さは図３（ａ）に示すようにスト
ッパ３４が仕切板１８に接しているときは、閉塞部３５
と開口下部のテーパ部は間隙を構成しドレンや空気が通
過できるような寸法となっている。

【００１６】図４（ａ）は熱交換器の運転を終了し作動
流体を排出したときの栓３０と開口１９からのドレン落
下の状態を示し、（ｂ）は仕切板１８の下面の水室に流
体を流入してゆくとき、栓３０と開口１９の間隙から空
気が放出される状態を示す。（ａ）の場合仕切板１８の
上面にはドレンが残り、（ｂ）の場合仕切板１８の下面
には空気が滞留している。栓３０に結合した浮遊体３１
には流体の浮力が働いていないので栓３０は落下しスト
ッパ３４のテーパ部が開口１９のテーパ部に接してい
る。ドレンは溝３６を通って落下し、空気は溝３６を通
り上昇し抜けてゆく。

【００１７】図５は上部水室１６ａに流体が充満し浮遊
体３１に浮力が働いて各開口１９ａ，１９ｂを閉塞した
状態を示す。閉塞部３５のテーパ部は開口下面のテーパ
部と接し開口１９ａ，１９ｂを閉塞するので、流体は仕
切板１８の開口１９からバイパスすることがなくなり熱
交換器の熱効率の低下を防止することができる。また、
各栓３０が棒体３２で接続され、各開口１９がガイドに
なるので、上下動がスムーズに行われる。

【００１８】次に第３実施例を説明する。本実施例は図
２に示した開口１９ａ，１９ｂに浮遊体で構成した栓を
設けたものである。図６は本実施例の栓４０を示す。形
状は図３に示した栓３０のストッパ３４の上部の形状を
大きくしたストッパ３４ａを用いた点以外は栓３０と同
一である。材料は熱交換器の作動流体より比重の小さな
プラスチック等を使用する。ストッパ３４ａを大きくし
浮力の中心を上方にしているので仕切板１８の下面まで
流体が充満してきても栓４０は浮上せず、上面への流通
路が閉塞されないので下面に滞留する空気を抜くことが
容易になる。本実施例は図１に示した水室１７の仕切板
１８ｃにも適用できる。

【００１９】上述の説明は４パス横型熱交換器について
のものであるが、横型熱交換器であれば、水室に水平な
仕切板が設けられるので、本発明が適用できる。なお、
上述の実施例では仕切板１８には開口１９を１個設けた
図で説明したが、適切な個数としてよい。またストッパ
３４に設ける溝３６の数や大きさも適切なものとすれば
よい。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、熱交換器が運転中は水平仕切板の開口を閉塞し、停
止時には開口の閉塞を解除するようにしたので、運転中
の熱交換器の熱効率の低下を防止し、停止時開口よりド
レンの排出や水室に流体を充填してゆくとき仕切板下面
に滞留する空気を開口より放出することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図 １】本発明の構成を示し、（ａ）は水室内の全体
構造を示し、（ｂ）は仕切板の開口に設けられた浮遊体
とガイド材の詳細図を示し、（ｃ）は（ｂ）のＸ−Ｘ断
面図を示す。

【図 ２】第２実施例の水室内の全体構造を示す図であ
る。

【図 ３】栓３０と開口７の詳細を示し、（ａ）は断面
図、（ｂ）は仕切板がないとした場合のＸ−Ｘ矢視図を
示す。

【図 ４】栓が落下した状態で（ａ）はドレンを排出す
る状態を示し、（ｂ）は空気を放出する状態を示す図で
ある。

【図 ５】栓が浮上し開口を閉塞した状態を示す図であ
る。

【図 ６】第３実施例の栓と開口の断面図を示す。

【図 ７】従来の４パス横型熱交換器の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 胴 ２ 伝熱管 ３ 基部管板 ４ 頭部管板 ８ 基部ケーシング ９，１３ 蓋 １０ 入口ノズル １１ 出口ノズル １２ 頭部ケーシング １４ ベント弁 １５ ドレン弁 １６，１７ 水室 １６ａ，１７ａ 上部水室 １６ｂ 中部水室 １６ｃ，１７ｂ 下部水室 １８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 仕切板 １９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 開口 ２０，３１ 浮遊体 ２１ ガイド部 ３０，４０ 栓 ３２ 棒体 ３３ 胴部 ３４，３４ａ ストッパ ３５ 閉塞部 ３６ 溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端を管板で支持され水平に複数層配置
   された伝熱管と、管板の外側に配置され伝熱管と導通し
   ている水室と、水室内に水平に設けられ伝熱管に対応し
   て水室内の流路を形成する仕切板とを備えた横型熱交換
   器において、 前記仕切板に設けられた開口部と、水室内の流体により
   浮遊して該開口部を閉塞する浮遊体と、該浮遊体を上下
   方向に案内するガイド部とを備えたことを特徴とする横
   型熱交換器。