JPS5923970Y2 - 三重管式熱交換ユニツト - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は流体間の熱交換を効率良く行なうことができる
伝熱性能の優れた三重管式熱交換ユニットに関するもの
である。

小容量の流体を熱交換する場合に二重管式熱交換器ある
いは多管式熱交換器が使用されているが、二重管式熱交
換器は第１図の如く適当な管径を有する外管と内管とが
組み合わされたもので、この内管には平滑な円管の他に
、らせん管、フィン付管あるいはねじれ片が挿入された
ものなどが用いられて伝熱性能を改善されたものが製作
されており、また外管と内管との温度差による伸縮量の
大きい場合には外管に伸縮継手を設けた方式、グランド
パツキン方式、あるいは二重管のリターンベンドなどに
より温度差による伸縮を吸収する方式が使用されている
が、かかる二重管式熱交換器は長さが長くなり小容量の
流体の熱交換するのに大きな設置面積を必要とするばか
りでなく、熱交換能力が不充分であるなどの欠点を有し
ていた。

また多管式熱交換器は設置面積が小さくて済むが、組立
が複雑となり、伝熱性能を向上させるための流体の流速
の確保が難しく、設計上及び製作上程々の難点があり、
構造上無理を生じ易く熱交換効率が低下したりするなど
種々の欠点があった。

本考案はかかる欠点を解決したものであり、流体が通過
する流路が外側流路と中間流路と中心流路との三流路に
形成されている三重管より戊り、中間流路が外側流路と
中心流路とで囲まれ、中間流路の外周面及び内周面の両
面が伝熱面となっていて、中間流路の内外管壁から熱交
換することにより伝熱面積の増加と伝熱係数の向上を計
るように形成されていると共に、三重管の外管、中管及
び内管が単体の仕切室で組立て係合された構造となって
おり、三重管の保合が容易で、その構造も小形に形成す
ることができ、しかも流体間の熱交換を効率良く行なう
ことができる伝熱性能の優れた三重管式熱交換ユニット
を提供するものである。

更に詳しくは、本考案は所定の管径を有する外管と両端
部が平滑な円管で両端部がらせん管より成る中管及び内
管とで三重管が形成されて外管と中管との間に外側流路
、中管と内管との間に中間流路、内管内に中心流路の三
流路が設けられ、外管、中管及び内管の両端部が一流体
が流入又は流出する単体の仕切室にそれれ係合されてい
て、その仕切室には外側流路に連通ずる仕切室外側通路
、中心流路に連通ずる仕切室中心通路、中間流路に連通
ずる仕切室中間通路がそれぞれ該けられていることを特
徴とする三重管式熱交換ユニットに関するものである。

以下、図面により本考案に係る三重管式熱交換ユニット
について詳細に説明する。

第２図は本考案に係る三重管式熱交換ユニットの１実施
例を一部を断面で示した側面図、第３図、第４図及び第
５図は本考案に係る三重管式熱交換ユニットの三重管が
係合されている仕切室の他の実施例をそれぞれ示す側断
面図、第６図は本考案に係る三重管式熱交換ユニットの
三重管が拡管方式で係合された状態の１実施例を示す側
断面図、第７図は本考案に係る三重管式熱交換ユニット
の三重管がＯリング方式で係合された状態の１実施例を
示す側断面図である。

図面中、１，２及び３は三重管を形成している所定の管
径を有する外管、中管及び内管であり、外管１は平滑な
円管、中管２及び内管３は両端部が平滑な円管で両端部
間がらせん管より成り、これらの外管１、中管２及び内
管３は同心円状に組み立てられていてもよいが、同心円
状に組み立てられていなくてもよく、組み立てられた三
重管には容管の管壁によって仕切られた気体又は液体又
はその混合体より威る流体が通過する外管１と中管２と
の間の外側流路ａ、中管２と内管３との間の中間流路す
及び内管３内の中心流路Ｃの三流路が設けられている。

また両端部間がらせん管より成る中管２及び内管３はら
せんのねじれ方向が互いに同じ方向に組み立てられてい
ても、あるいは互いに逆方向に組み立てられていてもよ
い。

４，５は外管１、中管２及び内管３の両端部が係合され
ているそれぞれ単体の仕切室、６は仕切室４内に設けら
れ外側流路ａに連通している仕切室外側通路、７は仕切
室４内に設けられ中心流路Ｃに連通している仕切室中心
通路、７′は仕切室４内に設けられ中間流路すに連通し
ている仕切室中間通路、８は仕切室４の端部に設けられ
流体Ａが流入又は流出する流体Ａ出入口であり、この変
Ａ出入口８は仕切室中心通路７に連通し、仕切室中心通
路７と仕切室外側通路６とは第２図の如く連通している
かあるいは第４図の如く仕切られている。

９は仕切室４の側部に設けられ流体Ｂが流入又は流出す
る流体Ｂ出入口であり、この流体Ｂ出入口９は仕切室中
間通路７′に連通している。

１０は仕切室５の端部に設けられ仕室５内の仕切室中心
通路７に連通し流体Ａが流入又は流出する流体Ａ出入口
、１１は仕切室５の側部に設けられ仕切室５内の仕切室
中間流路７′に連通し流体Ｂが流入又は流出する流体Ｂ
出入口である。

仕切室４と仕切室５とが第２図に示す如く同じ構造であ
る場合には流体Ａは仕切室４の流体Ａ出入口８から仕切
室４内に流入すると、仕切室外側通路６と仕切室中心通
路７とに分岐されて三重管の外管１と中管２との間に形
成された外側流路ａと内管３の内部の中心流路Ｃとに分
流して通過し、仕切室５内で合流して仕切室５の流体Ａ
出入口１０から流出し、一方、流体Ｂは仕切室５の流体
Ｂ出入口１１から仕切室５内に流入すると、中管２と内
管３との間に形成された中間流路すを通過して流体Ａが
接する内管３及び中管２の両壁面を介して熱交換されて
仕切室４の流体Ｂ出入口９から流出する構造となってお
り、この場合流体Ａを仕切室５の流体Ａ出入口１０から
流入させて仕切室４の流体Ａ出入口８から流出させても
よく、また熱交換は流体Ａと流体Ｂとをカウンターフロ
ー又はパラレルフローのいずれの状態で行ってもよいの
で流体Ｂも仕切室４の流体Ｂ出入口９から流入させて仕
切壁５の流体Ｂ出入口１１から流出させてもあるいはそ
の逆であってもよい。

第３図は流体Ａを分岐させる構造の他の実施例を示すも
ので、仕切室４及び５に係合されている内管３の両端部
が仕切室外側通路６を貫通して流体Ａ出入口８及び１０
で係合され、仕切室外側通路６に面する内管３に小孔６
′が貫通穿孔されていて内管３に流入した流体Ａの一部
が小孔６′から仕切室外側通路６に分岐して流出して外
側流路ａを通過し、小孔６′から流出しない流体Ａが内
管３内の中心流路Ｃを通過し、仕切室５内で外側流路ａ
を通過した流体Ａと中心流路Ｃを通過した流体Ａとが合
流する構造より成るものである。

また仕切室の構造は第４図に示す如く仕切室４の仕切室
外側通路６と仕切室中心通路７とが仕切られていて、仕
切室４の側壁に仕切室外側通路６と連通ずる流体Ａ出入
口８′が別に設けられ、仕切室中心通路７に流体Ａ出入
口８が連通している分岐部分を有しい構造であっても差
し支えない。

第５図は流体Ａを中心流路Ｃ又は外側流路ａを通過させ
てＵターンさせ、外側流路ａ又は中心流路Ｃから戻して
中間流路すを通過する流体Ｂと熱交換する三重管の外管
１、中管２及び内管３が係合されている仕切室４及び５
の構造を示すもので、仕切室４において仕切室外側通路
６と仕切室中心通路７とが仕切られていて、仕切室４の
側壁に仕切室外側通路６と連通ずる流体Ａ出入口８′が
別に設けられ、仕切室中心通路７に流体Ａ出入口８が連
通しており、仕切室５の仕切室外側通路６と仕切室中心
通路７とが連通し、仕切室５の流体Ａ出入口１０は盲プ
ラグ２４などで閉塞された構造となっており、流体Ａは
仕切室４の流体出入口８又は８′から流入して仕切室中
心通路７又は仕切室外側通路６を経て中心流路Ｃ又は外
側流路ａを通過して仕切室５に達すると、仕切室５にお
いて仕切室中心通路７又は仕切室外側通路６に流出して
Ｕターンし、外側流路ａ１又は中心流路Ｃを通過して仕
切室４に戻って流体Ａ出入口８′又は８から流出する。

一方、流体Ｂは流体Ｂ出入口１１又は９から流入して流
体Ｂ出入口９又は１１から流出するので流体Ａと流体Ｂ
との熱交換が行なわれる。

第６図は中管２及び内管３が仕切室４に拡管方式によっ
て係合固着された構造を示すもので、１２は仕切室４の
流体Ａ出入口８と反対側の端部開口部にネジあるいは溶
接などによって外管１の端部が接合された外管接続部、
１３は仕切室４内に設けられた仕切室中間通路７′を仕
切室４内で仕切室外側通路６と仕切っている仕切部の外
管１側に開口して設けられている中管２を拡管固着する
中管拡管孔部であり、この中管拡管孔部１３に外管１内
に挿入された中管２の平滑円管の端部が挿入され流体Ａ
出入口８を通して挿入した拡管工具によって拡管固着さ
れている。

１４は中管２が拡管固着された仕切部と流体Ａ出入口８
との間で仕切部に開口して設けられいる内管３を拡管固
着するブツシュ嵌合孔部、１５はブツシュ嵌合孔部１４
にネジ、圧着などの手段で固着されているブツシュであ
り、このブツシュ嵌合孔部１４に、中管２内に挿入され
た内管３の平滑円管の端部が挿入されブツシュ１５の内
周面に流体Ａ出入口８から挿入した拡管工具によって拡
管されて固着されている。

また仕切室５内にも同様に外管１、中管２及び内管３が
係合されて三重管が組ぢてられる。

第７図は中管２及び内管３が仕切室４にＯリング方式に
よって保合装着された構造を示すもので、外管１の端部
が第６図と同様に仕切室４の流体Ａ出入口８と反対側の
端部開口部の外管接続部１２にネジあるいは溶接などに
よって接合されており、外管１内に挿入された中管２の
平滑円管の端部が仕切室４内で仕切室中間通路７′を仕
切室外側通路６と仕切っている仕切部の外管１側に設け
られている開口部に挿入され、この開口部の内周面に設
けられた中管Ｏリング用溝１６に嵌入された中管用Ｏリ
ング１７で中管２が係合装着されている。

また中管２内に挿入されている内管３の平滑円管の端部
は仕切部と流体Ａ出入口８との間で仕切室４内の仕切部
の開口部に挿入され、この開口部の内周面に設けられた
内管Ｏリング用溝１８に嵌入された内管用Ｏリン１９で
係合装着されている。

このように中管２及び内管３は中管用Ｏリング１７及び
内管用Ｏリング１９で水密に係合組み立てられ、仕切室
５内も同様に外管１、中管２及び内管３が係合されて三
重管が組み立てられている。

このように中管２及び内管３が中管用Ｏリング１７及び
内管用Ｏリング１９によって係合されていると、中管２
及び内管３が軸方向に滑動可能であり、流体などの熱に
よって管が伸縮してもその伸縮が吸収される。

２０及び２１は仕切室中間通路７′と仕切室外側通路６
とを仕切っている仕切部に取り付けられ中管２及び内管
３が伸長して滑動する範囲を所定の滑動範囲で停止せし
める中管ストッパー及内管ストッパーである。

２２は第２図に示すように仕切室４，５の上部に設けら
れた空気抜き口に取り付けられている空気抜きプラグ、
２３は仕切室４又は５の下部に設けられたドレン抜き口
に取り付けられたドレン抜きプラグである。

このように本考案に係る三重管式熱交換ユニットは外管
１と中管２と内管３とが仕切室４及び５に保合装着され
たものであり、外管１、中管２及び内管３の管径は熱交
換する流体Ａ及びＢの流量、圧力損失などの他に、流体
Ａが外側流路ａと中心流路Ｃとを通過する流量割合及び
外管１、中管２、内管３のそれぞれの伝熱面積、熱伝達
係数などの関係により選択されるものである。

かかる構造より成る本考案に係る三重管式熱交換ユニッ
トで流体Ａと流体Ｂとの二流体を通過させて熱交換を行
なう場合、流体Ａを仕切室４の流体Ａ出入口８，８′又
は仕切室５の流体Ａ出入口１０がら流入させて流体Ａ出
入口１０又は流体Ａ出入口８．８′から流出させるので
あるが、例えば仕切室４の流体Ａ出入口８，８′から流
体Ａを流入させると、次の如き流路で流体Ａが三重管内
を通過する。

（１）仕切室４及び５が第２図又は第３図の如き構造の
場合には、流体Ａ出入口８から流入した流体Ａは仕切室
外側通路６と仕切室中心通路７とに分岐され、仕切室外
側通路６に分岐された流体Ａは外側流路ａを通過し、仕
切室中心通路７に分岐された流体Ａは中心流路Ｃを通過
して仕切室５で合流して流体Ａ出入口１０から流出する
。

（２）仕切室４が第２図又は第３図の如き構造で仕切室
５が第４図の如き構造の場合には、仕切室４の流体Ａ出
入口８から流入した流体Ａは上記と同様に分岐されて外
側流路ａと中心流路Ｃとを通過して仕切室５に至り、仕
切室５で合流することなく流体Ａ出入口８及び８′から
それぞれ流出する。

（３）仕切室４及び５が第５図の如き構造の場合、仕切
室４の流体Ａ出入口８から流入した流体Ａは中心流路Ｃ
を通過して仕切室５に至り、仕切室５内でＵターンして
外側流路ａを通過して仕切室４の流体Ａ出入口８′から
流出する。

（４）仕切室４及び５が第５図の如き構造の場合、仕切
室４の流体Ａ出入口８′から流入した流体Ａは外側流路
ａを通過して仕切室５に至り、仕切室５内でＵターンし
て中心流路Ｃを通過して仕切室４の流体Ａ出入口８から
流出する。

一方、流体Ｂは仕切室４の流体Ｂ出入口９から流入させ
て仕切室５の流体Ｂ出入口１１から流出させるか、ある
いは逆に仕切室５の流体Ｂ出入口１１から流入させて仕
切室４の流体Ｂ出入９から流出させて流体Ａに対する流
れをカウンターフローあるいはパラレルフローにして中
間流路す通過させるのである。

このように外側流路ａと中心流路Ｃとに流体Ａを通過さ
せ、中間流路すに流体Ｂを通過させると、内管３及び中
管２の両壁面を介して流体Ａと流体Ｂとの熱交換が行な
われる。

以上詳述した如く、本考案に係る三重管式熱交換ユニッ
トは、外管１と中管２と内管３とで形成され、基管の管
壁によって仕切られた三流路のうち外側流路ａと中心流
路Ｃとに流体Ａを通過させ、中間流路すに流体Ｂを通過
させ二流体間の熱交換を行なう構造となっており、中管
２及び内管３の両端部間がそれぞれらせん管となってい
るので、次の如き利点を有するものである。

（１）構造が簡単であり、小容量の流体の熱交換器とし
て配管中にその一部として組み込むことができ、また配
管接続も容易である。

（２）交換熱量、流量、圧力損失などの仕様条件により
複数本の三重管で直列、並列あるいは直列・並列併用の
配管組立ができ、標準化しやすい。

（３）二重管式に比し長さ当りの伝熱面積が倍増され、
基管によって仕切られた三つの流路の伝熱係数が増加し
、熱交換能力が倍加される。

（４）中管２及び内管３がらせん管で構成されているの
で、総括伝熱係数が向上し、また管の伸縮をらせん管で
吸収させることが可能であり、構造を簡単、小形にする
ことができる。

（５）中管２及び内管３のらせん管のねじれ方向を互い
に逆向きのものを採用することにより、中間流路すにお
ける熱伝達は乱流効果によって向上し、伝熱性能が著し
く向上する。

（６）高粘度流体などは中間流路すを通過させることに
より、両伝熱壁面から均一な加熱、冷却を行なうことが
できる。

（７）三重管を単体の仕切室４及び５に簡単に保合でき
る構造となっているので小形に製作でき、配管スペース
、据付スペースなどを小さくすることが可能である。

（８）三重管は直管形の他、コイル状あるいは曲管形と
して利用することができる。

このように本考案に係る三重管式熱交換ユニットは従来
の多管式あるいは二重管式のものに比べて種々の優た利
点を有しており、その実用的価値は大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の二重管式の熱交換器の１例を一部を断面
で示した側面図、第２図は本考案に係る三重管式熱交換
ユニットの１実施例を一部を断面で示した側面図、第３
図、第４図及び第５図は本考案に係る三重管式熱交換ユ
ニットの三重管が係合されている仕切室の他の実施例を
それぞれ示す側断面図、第６図は本考案に係る三重管式
熱交換ユニットの三重管が拡管方式で係合された状態の
１実施例を示す側断面図、第７図は本考案に係る三重管
式熱交換ユニットの三重管がＯリング方式で係合された
状態の１実施例を示す側断面図である。 １・・・外管、２・・・・・・中管、３・・・・・・内
管、４，５・・・・・・仕切室、６・・・・・・仕切室
外側通路、６′・・・・・・小孔、７・・・・・・仕切
室中心通路７′・・・・・・仕切室中間通路、８．８’
、１０・・・・・・流体Ａ出入口、９．１１・・・・・
・流体Ｂ出入口、１２・・・・・・外管接続部、１３・
・・・・・中管拡管孔部、１４・・・・・・ブツシュ嵌
合孔部、１５・・・・・・ブツシュ、１６・・・・・・
中管Ｏリング用溝、１７・・・・・・中管用Ｏリング、
１８・・・・・・内管Ｏリング用溝、１９・・・・・・
内管用Ｏリング、２０・・・・・・中管ストッパー、２
１・・・・・・内管ストッパー、２２・・・空気抜きプ
ラグ、２３・・・・・・ドレン抜きプラグ、２４・・・
・・・盲プラグ、ａ・・・・・・外側流路、ｂ・・・・
・・中間流路、Ｃ・・・・・・中心流路、Ａ、Ｂ・・・
・・・流体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ■、所定の管径を有する外管１と両端部が平滑な円管で
   両端部間がらせん管より戊る中管２及び内管３とで三重
   管が形成されて外管１と中管２との間に外側流路ａ、中
   管２と内管３との間に中間流路ｂ、内管３内に中心流路
   Ｃの三流路が設けられ、外管１、中管２及び内管３の両
   端部が流体Ａ及びＢの二流体が流入又は流出する単体の
   仕切室４と５とにそれぞれ係合されていて、該仕切室４
   及び５には外側流路ａに連通ずる仕切室外側通路６、中
   心流路Ｃに連通ずる仕切室中心通路７、中間流路すに連
   通ずる仕切室中間通路７′がそれぞれ設けられているこ
   とを特徴とする三重管式熱交換ユニット。 ２、中管２のらせん管と内管３のらせん管とがらせんの
   ねじれ方向を互いに同じ方向に組み合わされている実用
   新案登録請求の範囲第１項に記載の三重管式熱交換ユニ
   ット。 ３、中管２のらせん管と内管３のらせん管とがらせんの
   ねじれ方向を逆方向に組み合わされている実用新案登録
   請求の範囲第１項に記載の三重管式熱交換ユニット。 ４、外管１と中管２と内管３とが同心円状に組み立てら
   れている実用新案登録請求の範囲第１項から第３項まで
   のいずれか１項に記載の三重管式熱交換ユニット。 ５、外管１と中管２と内管３とが同心円状でなく組み立
   てられている実用新案登録請求の範囲第１項から第３項
   までのいずれか１項に記載の三重管式熱交換ユニット。