JPS63502847A - 胴と管型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 胴と管型熱交換器 関連出願の引照 本出願は、ケビン・ジェイ・サルツバーガーによって１９８４年２月２３日刊で 出願された特許出願第５８２．９７５号「胴と管型熱交換器」の一部継続出願で ある。

発明の背景 ここ１０年来、利用可能なあらゆるエネルギー源を最大限利用する必要があると の認識が、一般並びに工業界で高まっている。この利用に特に関連する分野は、 いわゆる「廃熱利用」の技術分野であり、この「廃熱」は、重工業における諸工 程に、殆どとまでは言えないにして利用は、食品加工、石油精製及びエネルギー 製造等の諸工業において、生産効率の向上という形で利益をもたらす可能性があ る。

以上に列記した諸工業の何れに於ても、熱エネルギーはその工程副産物のうちの 重要な部分を占めている。達成可能なエネルギー利用効率には限界が有り、この ことは必然的に、入力される熱エネルギーのある程度が生産とは無関係な放射等 によって損失することを意味する。

そこで、熱の再利用、或は廃棄を目的として、第１の媒体に含まれる熱を第２の 媒体へ伝達させる熱交換器が、従来から数多く考案されている。然し乍し、それ ら従来の熱交換器には種々の不都合があり、そのため種々ある流体でも、特に高 温高圧の流体を扱う場合には、熱交換器の効率と用途が限られたものとなってい た。更に胴と管型熱交換器において、熱を効率良く伝達するには幾つかの特徴を 持たせることが必須となっている。そして、漏出が仮に生じても２つの流体が混 合することのないように混合に対する保護が必要な場合には、多重壁管がしばし ば使用されている。

熱を効率的に伝達するには管壁面積を大きくとることが必要であり、又、管壁面 積は管の長さと径の大きさに応じて増加する。しかし、径の大きい管の管内を流 れる流体は、熱が最も大量に伝達される管の壁面近傍領域と比較した場合に、熱 の伝達量が最も少ない管内の中央部領域を通過して流動する傾向があるため、径 を大きくすることにより得られる利益は斯かる流動傾向による熱交換量の減少で もって相殺されてしまう、一方、管を長くした場合には長手方向の膨張という問 題が生じる。熱交換器で処理される胴側流体が高温の場合には、管の温度が上昇 して多重壁管が個々に膨張する。そこで、過度の応力が何れの多重壁管にも加わ ることのないように、容管に管長補正手段を設ける必要がある。尚、斯かる管長 補正手段は、漏出検出装置を取付けられる構造に設計すべきである。

又、熱交換量に影響を及ぼす別の要因に、流体の相対的な流動状態がある。胴側 流体と管側流体とが全ての流路において向流関係にあるとき、最良の熱交換が行 なわれる。多数回流で、しかも向流関係とするには、流体を通過させない構造の 邪魔板を設けて、胴側流体をチャンバを１つづつ次々に通過するように流動させ ると共に、胴の各端部に於て、その流れの方向を反転させるようにする必要があ る。又、管内を流動する管側流体の流れの方向を転換して熱交換器内を貫通して いる統〈いくつかの流路へと導くためのヘッダを備える必要がある。

高温高圧の流体を処理する場合に、長寸の複数流路を有する熱交換器を用いるこ とは、実際的でない、何故ならば温度差によって生じる各端部の熱応力により、 熱交換器の全体に曲り等が生じ、その結果許容範囲を超える機構的な歪みを生じ るからである。又、化学的に活性な、即ち、管の材料を腐食するような高圧高温 の流体を扱う場合には、熱交換器の設計に際して別の問題が提起される。この場 合、処理する双方の流体を互いに隔離して不純な混合を防止すると共に、多重壁 管からの流体の漏出を効果的に検知する手段を設けることが重要である。又、維 持費を低く抑えるには、熱交換器の内部に設けられた部品の手入れが簡単で、そ れらの内部部品の交換を手間暇かけずにできるようにすることが大切である。

米国特許第１，６８３，２３６号（発明者ニブラウン）には、一体型の胴と管型 熱交換器が開示されており、この熱交換器では管側流体の流れは多数回流である が、胴側流体の流れが中央に配設された１枚の仕切板により、流れの方向が規制 され単に２回流とされている。

この構成では、各胴側流を管側波に対して完全に向流とすることができず、その ため熱交換効率が低下する。

又、固定管板に固着された単壁管を使用しているため、双方の熱伝達流体の間に おける漏出の効率的な検出が妨げられている上、管の膨張を許容することができ ない。

一体式に形成された胴は、熱応力を減少させるための如何なる手段も組込むこと ができず、この熱応力は高温の多数回流式の胴と管空熱交換器に機構的な歪みを もたらす。

米国特許第１，７９０，８２８号（発明者：マーアクナイト）には４回流式の胴 と管空熱交換器が開示されており、この熱交換器では、胴側流体の各流路におけ る流れが、管側流体の各波路における流れに対して向流関係にある。この向流の ４回流は、胴の内部を端部から端部まで長手方向に、しかも水平方向と垂直方向 の両方向に延設され胴の内部を複数の水密構造のチャン八に仕切る邪魔板によっ て可能となっている。ところが、この構成を低温で運転される予熱器に用いるな らば問題ないが、より高温の冷媒を必要とするような場合には十分とはいえない 、又、この構成には、高温で生じる管の膨張に対する備えがなされておらず、更 に、熱により引き起こされる機構的な歪みも考慮されていない、この機構的な歪 みは多数回流式の胴と管空熱交換器が高温となった時に生じるものである。

米国特許第１，６７２，６５０号（発明者：ローンスデール）には浮動式ヘッド 、並びに胴の内部中央に延在する管に溶着された複数の邪魔板を備えた胴と管空 熱交換器が開示されている。邪魔板の周縁部は弾性バッキング部材として形成さ れた溝付管の溝部に嵌合され、この管が胴に溶着されている。然し、この構成は 胴側流を多数回流としてはいるものの、管側流は単に２回流が得られるようにし ているだけであり、その結果、完全な向流関係が得られないために熱伝達が非効 率的なものになっている。邪魔板と管は共に修理、交換を行うときに胴内から取 り出すことができるが、バッキング構造により密閉状態が保たれている溝付管に おいて、その結合部の漏出阻止性能を維持することは容易ではない。

独国特許第２，１１１，３８７号には、水平型の管と旧型熱交換器が開示されて いる。この熱交換器には単壁管が採用されているが、漏出検知手段や管の膨張を 補正する手段は何れも備えられていない、容管は軸方向の両端が共に、外蓋内に 取付けられた夫々の管板に固着されている。ここで、胴側に使用する流体は液相 媒体でも気相媒体でもよいが、胴側流を多数回流とするために、胴の全長に亙っ て複数の邪魔板が放射状に複数枚設けられている。又、流れの向きを転換させる ための転換用外蓋内には放射方向に延設された仕切壁が設けられ、これにより管 側流を多数回流としている。胴の長手方向に設けられた邪魔板は熱交換器の中心 部に位ｎする管状部材に取付けられており、この管状部材は両管板間に架設され ている。そして、このような結合のための管状部材を設けることで邪魔板の安定 度を高めている。この熱交換器は並流、向流の何れでも運転できるが、適用温度 と適用圧力における限界により、用途が限られたものとなっている。

胴と管空熱交換器における別の問題は、熱伝達流体間に漏出が発生した場合に、 この漏出を正確且つ効果的に検知する方法があるか否かである。

米国特許第１，７３８，４５５号（発明者ニスミス）には多重壁管を用いた復水 器が開示されている。この復水器では、高圧の波体が外管内を波動し、この外管 に取り囲まれている内管内には低圧の汚染流体が流動する。

そして、内管に漏れが生じると１両流体の圧力羨によって内管内の流体が管外へ 漏出することが阻止される一方、高圧側流体は内管の内部へと侵入する。この二 重管構造は、内管に漏洩が発生した場合に汚染流体を効果的に隔離するものであ るが、熱交換器用の漏出検出装置としては機能しない。

スミス特許に開示されている熱交換器では、二重管の各端部が別個の管板に取付 けられ且つバッキングによって密閉されている６そして、外側の管板を取り外す ことなく管に容易に手が届き、更に管を交換することができるよ−）に、名管板 には外管が充分通り抜けられる程の大きな開口が設けられている。この熱交換器 の欠点は、内側管板の内部に位置する管の端部に、漏洩を防止するための大掛か りなバッキング構造を備えなければならないこと、それに内管の端部を拡径して 、外管に合せて変形させた管板に整合させなければならないことである。

英国特許公報第２７３，６０５号（発明者：ソーンニクロフト）には復水器が開 示されており、この復水器では、単壁管の内部を通る冷却水の通路により水蒸気 が復水される。単壁管は、復水器の各端部に２枚づつ取付けられた管板間に設け られている。管の端部は管板に固定されていないので、長手方向に膨張すること ができる。

又、管の各端部は複数のバッキングリングによって密閉されており、それらのバ ッキングリングは夫々の取付は位置において複数の固定用スリーブによって圧縮 固定されている。固定用スリーブは夫々の管板に螺入されて水密的な連結構造を 形成している。上記２枚の管板間で、管の端部の周囲に広がる空間には、淡水室 が形成されている。スミスの特許第１，７３８，４５５号と同様に、管の端部に おいて漏洩が生じた場合には、管内の海水の圧力が管の外側の淡水の圧力より低 いことから、海水は管外へ漏出することができず、従って淡水を汚染することが ない。

胴と管空熱交換器の設計に際して実際に考慮すべき上記以外の点としては、熱交 換器の内部の構成部品に容易に手が届き部品を筒単に交換できるようにすること や、温度変化に応じてそれらの内部部品の熱膨張を補正することができる手段を 設ける等がある。

英国特許第７３０．２８４号（発明者：ペパー）には、大気連通室及び固定管を 備えた胴と管を熱交換器用の二重壁構造が開示されている。管の両端は離間配δ された二枚の管板に固着されている。そして、内側管壁の外面には螺旋状の通路 、即ち溝が刻設されており、流体が漏出した場合には、この漏出流体が管の長手 方向に沿って大気連通室へと流れるので、斯かる漏出を検知することができる。

然し、管を固定したことで、管の長手方向の膨張が妨げられ、又、漏出を効率良 く検知するためには、管の端部を管板に固定して大気連通室を密封状態にしなけ ればならないと云う不具合が生じる。更に、管の固定構造は使用する管の費用の 増大を招き、しかも、管の端部を固着したために、手入れの容易さ、並びに交換 の可能性が損なわれる。

米国特許第２．６５８．７２８号（発明者：エバンス）では、膨張を許容する接 合部を胴部に設けて、二重壁管が長手方向に膨張できると云った方策がとられて いる。この装置は、膨張を許容するベローズ式の接合具を二個使用しており、そ の内の一個は外管の膨張を補償し、他方の接合具は内管の膨張を補償する。然し 、これら二個の膨張許容ｙ！ｉ接合具の使用は、熱交換器の胴部の製造費用の増 大を招き、又、管の両端を夫々の管板に溶着する必要がでてくる。更に、この構 成は二重壁管の手入れ及び交換の容易さを損うばかりでなく、熱交換器内に画成 された別々の画成室内で生じる膨張度の異なりに対処することができない。

米国特許第６１９，５８５号（発明者：ニューリング）には、縦型の胴と管型熱 交換器が開示されており。

この熱交換器は、胴と管束との間にライニングを設けて管側領域を流れる流体の 量を減少させている。然し、胴には、修理、交換時に管束と浮動ヘッドとを一つ のユニットとして取り出し得るような大きな開口を設けておかなければならない 、又、胴側流体の流入口と流出口は共に、胴とライニングとの間では密封されて いないため、熱交換器の軸方向に形成された厚い層状の空間内に胴側流体が厚い 層をなして淀んだ状態で滞留することになる。この滞留した胴側流体の厚い層は 断熱材として機部するが、熱応力を減少させることはできない、そして、この熱 応力が発生すると、高温で運転される多数回流型の胴と管型熱交換器に機械的な 歪みが生じる。

米国特許第３．７６８．５５４号（発明者ニスタール）には、縦型液体金属蒸気 発生器が開示されており、この蒸気発生器は、管束を発生器の旧から隔離するた めのラフパーシートを備えている。そして、ラフパーシートと胴間に形成された 環状の空間が、急激な温度変化が胴へ伝達されないように胴を遮蔽している。厚 さ６インチの液体金属層がこの環状空間を満たしており、この液体金属は発生器 の運転期間中絶えずこの環状空間内に淀んだ状態で滞留している。この種の形式 の遮蔽は、液体金属自体の熱伝導抵抗と熱容量とを利用して熱伝達量を低下させ るものである。

米国特許第４，１１４，５９８号（発明者：パンリーペン）には、太陽熱利用型 加熱器が開示されており、この太陽熱利用型加熱器は、両側に張出部を備えた太 陽熱利用型加熱器要素を複数個有し、一つの要素の張出部の一端に形成された凸 部と隣接して設けられた別の要素の張出部の一端に形成された凹部とが嵌合連結 されている。この連結方式は、太陽熱利用型加熱要素を水平配置する場合には実 用的であるが、熱交換器の胴の円周部を形成するものとしては使用できないであ ろう、ｆｆ４と、張出部である放射方向且つ円周方向の部分とを密閉状態で連結 して、胴並びに胴の内部に区画室を形成するためには、圧力容器の胴の円周部に 、３つの線において連結する連結構造を備える必要がある。

米国特許第８２５．９０５号（発明者：ヘリャー）には、乾燥機が開示されてお り、この乾燥機では、直列に接続された複数の三角形の小区画室が包被材の壁の 間に配設載置され、それらの小区画室が円筒形の本体部分を囲んでいる。小区画 室は取り外し自在であり対称形の外部胴を形成しているが、それらの小区画室は 連結部材を備えておらず、また、胴と管型熱交換器に用いられる、邪魔板により 複数のセグメントに区画されたそれ自体が密閉構造をなす胴を形成するための、 放射方向部分も。

円周方向部分も、備えてはいない。

以上を要約すると、胴と管型熱交換器は構成が比較的簡単ではあるが、現段階で は多くの問題をかかえており、それらの問題がこれまで熱交換器の総合効率を悪 化させていた。そこで、当該技術分野では、保守と修理が簡単で、圧力容器の規 定を満足させ且つ種々の流体で熱交換を効率良く行なうことができる、安価なモ ジュール構造の胴と管型熱交換器が要望されている。従って、多数回流型熱交換 器を高品質とするには、同然交換器に、多重壁管の各々の長手方向の膨張を許容 する効率的な漏出検知機構や、機械的歪みを生じさせる熱応力を有効に減少させ る手段を、費用を抑えつつ、設ける必要がある。

発明の要約 本発明に係る、高圧高温流体用の、多重壁管を用いた高効率の胴と管型熱交換器 は、圧力容器である外胴と、モジュール式の内胴と、機械的歪みを防止するため の膨張及び応力の補償機構とを備える。モジュール式の内胴は、各々熱伝導性材 料で形成された複数の押出し成形部材により構成されている。各押出し成形部材 は、円周方向に伸張する要素と、半径方向に伸張する要素とが一体的に形成され た邪魔板構成部材である。また、各要素は隣接する他の要素と、その半径方向内 端の縁部と半径方向外端の縁部とにおいて密閉状態で連結され、これにより、水 密状態で区画された内胴が構成されている０円周方向に伸張する要素と、半径方 向に伸張する要素とでもって、熱交換器の内部を軸方向に延在する複数の邪魔板 構成部材が一体的に形成され、胴側流体のための５つの流路を画成する。密封構 造を備えた流入口と密封構造を備えていない流出口とが、内胴の内部と外胴の外 部とを連通ずる胴側流体の波路を、各々形成している。この流出口は、モジュー ル式内胴と圧力容器である外胴との間に存在する間隙へ、胴側流体を連通させて いる。熱交換器の両端に備えられた一対の端部組立体の各々には、放射方向に延 在する複数の仕切部材が備えられている。これらの端部組立体は、管側流体が胴 側流体に対して内法をなしつつ５回流を構成するような流動状態で、夫々の管の 内部を管側流体が流動するようにすべく、胴の軸方向両端に夫々結合されている 。端部組立体には管の端部が挿通され、又、端部組立体は管の端部を、応力を逃 すような構造で密閉している。

複数の邪魔板構成要素により、モジュール式内胴の内部に複数の区画室が形成さ れており、各々の区画室内には、螺旋溝が形成された熱良伝導性の複数の多重壁 管が挿通されている。これらの多重壁管は管束を形成し、胴の全長を通して延伸 し、且つ両側の端部組立体の内部にまで延伸している。それらの端部組立体はボ ルドーナツトにより胴の軸方向両端に夫々結合されている。多重壁管の各々は、 その内管の管壁と外管の管壁との間に薄い層状の空間を備えており、内管と外管 の何れかから流体の漏出があった場合には、その漏出流体を浮動側端部組立体の 内部の大気連通室内へと導く、そして、漏出流体は大気連通室から大気中へと排 出され、漏出の検知がなされる。

多重壁管は、螺旋溝を有する形状に形成されており、この螺旋溝は、胴側流体と 管側流体との間の熱交換を効率良く行うような寸法に、精度良く形成されている 。この溝が内管の内部に乱流を発生させ、これにより管側流体が全て内管の内壁 面に接触して、熱伝達効率が向上する。上記螺旋溝構造において金属と金属とが 接触している接触領域の幅は、多重壁管の内部に形成される連通部（即ち、大気 連通室へ漏出流体を導く前記空間）の断面積の最小パーセンテージを確保する必 要により、制限されており、一方、螺旋溝の深さは、流体を、ポンプを用いて管 の内側を流動させるに際し、ポンプに必要なエネルギーの量が充分少なくて済む 深さである０個々の管の管壁の肉厚は管の全長に亙って一様な厚さに保たれてお り、この肉厚は、加わる圧力に対して最適な強度が得られるものとなっている。

各端部組立体内の、多重壁管の外管と内管との境目、即ち、外管の端縁部の周り には、各々、中空状のブツシュが備えられている。この境目の部分では外管と内 管とは密着していない、中空状のブツシュは径の異った２つの内径部を有してお り、それらの内径は夫々、多重壁管の、大径管部分の外径と小径管部分の外径と に対応している。浮動側端部組立体内のブツシュは、中央に径方向の四部を有す ると共にテーパシール部材を備えており、このテーパシール部材は、ブツシュの 軸方向両端においてブツシュの内面に密閉状態で嵌合されている。このシールは 、端部組立体を男に結合しているタイロフトとナツトとによって加えられる圧縮 力により、保持されている。

熱交換器の両端に組み付けられた上記一対の端部組立体は、夫々複数の内部部材 から構成されており、それらの内部部材は１組立時には積層状に重ね合わされて ボルト・ナツトで固定されることから、熱交換器の胴の内部の交換可ス止な部品 については、僅かな時間内で、容易に取扱うことができる。これら一対の端部組 立体のうちの一方は浮動側端部組立体と称し、大気連通室、即ち熱交換器の外部 と連通した連通室を含んでいる。大気連通室は内側管板と外側管板の間、若しく は、管板と中央板の間に画成されるや大気連通室は、摺動自在に連結されている 多重壁管の、外管と内管との境目、即ち、外管の端縁部に位置している。浮動側 端部組立体は、摺動自在に連結されている多重壁管の各々が個別に、即ち他の多 重壁管から独立して、長手方向に膨張・収縮することを許容する。浮動側端部組 立体内部のテーパシール部材、又はブツシュは漏出流体を大気連通室へと導く、 他方の端部組立体１士固定側嬬部組立体であって、この固定側端部組立体には多 重壁管の固定側端部がｍｇｊＪ不能に支持されている。固定側端部組立体は更に 、以下の点において浮動側端部組立体と異っている。それは、密閉を目的とした テーパシール部材を備えず、漏出を検知するための大気連通室を備えていること である。漏出はガスゲットが不良である場合に生じる。更に、固定側端部組立体 内の中空ブツシュは、中央部に径方向の凹部を備えず、そのに代えてブツシュの 両側の夫々の管板に接した面にガスケットを備えており、これにより密閉状態を 得ている。

ガスケットに漏れが生じた場合には、漏出流体は浮動側端部組立体内に配設され ている大気と連通した大気連通室内へと流入するため、胴側流体と管側流体との 間で一方が他方を汚染するおそれがなくなっている。多数回流型の胴と管型熱交 換器の内部に高温高圧の流体があるときに通常存在する、温度差による機械的な 歪みは、内胴と外胴とを含んで成る以下の構成により、著しく減少しており、そ れは、密閉構造ではない流出口から流入してくる吐出胴側流体の薄い層が、内胴 と外胴との間の空間の内部をゆるやかに循環する構造である。この循環が内胴と 外胴との間の温度差を減少させ、熱交換器が折曲することを防いでいる。

以上の、多重壁管を用いた、多数回流型の、高温高圧流体を処理可能な熱交換器 の構成・形状は、製造コスト並びに組立コストを比較的低く押えつつ高い熱効率 を確保し、しかも部品の交換を容易にしている。この熱交換器は、漏出が許され ない用途には特に適しており、例えば熱エネルギーを過熱状態の冷媒との間で交 換する飲料水用装置等に用いるのに適している。

詳細な説明 第１図は本発明に係る熱交換器１０の側面図である。

この熱交換器１０は、概略的に説明すると、浮動側端部組立体１４と固定側端部 組立体１２とを両端に備えた。

圧力容器である細長い外胴１２等から成る。浮動側端部組立体１４は第１熱交換 流体が流入する流入口５４を、そして、固定側端部組立体１２は第１熱交換流体 が流出する流出口６２を有する０本発明では、比較的低温の飲料水等である第１ 熱交換流体が流入口５４から熱交換器１０内に流入し、多数回流をなして胴１２ の内部を流動し、更に、流出口６２から流出するように構成されてい第２熱交換 流体は、過熱状態の冷媒（例えばアンモニアやハロゲン化炭素）等であって、こ の第２熱交換流体は、フランジ付短管４６を貫通する開口である流入口１８から 供給される。一方、フランジ付短管４６は外１Ｎ４１２の固定側端部、即ち固定 側端部組立体１６に近い側の端部を形成している。第２流体は、多数回流を形成 して外胴１２の内部を第１流体と対向する方向に流動し、フランジ付短管４４に 形成された流出口２０を通って熱交換器の外胴１２から流出する。フランジ付短 管４４は、外胴１２の浮動側端部、即ち浮動側端部組立体１４に近い側の端部を 形成している。

圧力容器である外胴１２は、第１図に一部が破断して示されているが、その破断 部には略々円筒形のモジュール式内胴２２が露出状態で図示されている。内胴２ ２は邪魔板によって区画された、いわば、分室とも称せる複数の区画室を有する 。

次に、第２Ａ図及び第２Ｂ図を参照して、浮動側端部組立体１４を更に詳細に説 明する。内胴２２の内部には多重壁で構成された熱交換用の管状部材７５が複数 本配設されると共に、その内部は熱交換器の長手方向に設けられた邪魔板７４に よって区画されている。そして、この邪魔板７４によって第２熱交換流体が多数 回流をなし且つ、第１流体とは向流関係で流動する。この向流関係を保つことで 、多重壁管７５の内部を流れる第１流体と内胴２２の内部を流れる第２流体との 間での熱交換効率が最大となる。斯かる流動状態を得る構造は、第３図以下の図 面に更に詳細に示されている。

第１図に示すように、フランジ付短管４４．４６は、圧力容器である外胴１２の 長手方向両端に、溶接、又はこれらの均等手段によって取着されている０両フラ ンジ付短管の構造は、便宜上、同一とされているが、外胴１２に取着する時には 回転方向に角度を７２度ずらして取付けられる。尚、この理由は以下の説明より 明らかとなろう。

端部組立体１４．１６は共に積層構造であって、この積層構造は、夫々、フラン ジ付短管４４と４６に複数のボルト４８でもって結合された複数の部材から成る 。これらのボルト４８は、端部組立体１４．１６の周囲に配置され、中央に位置 する圧力フランジ又は中央板３２．３４に螺合し、更にナツト５０と係合する。

第１図及び第２図に示すように、浮動側端部組立体１４は外蓋２４と、中央に位 置する圧力フランジ又は中央板３２と、内側に位置する管板４０と、端部組立体 １４を外Ｔｌ４１２に密封取付するフランジ用ガスケット６９とを具備する。

又、２枚の管板用ガスケット６７．６８によって中央板３２が管板４０に、そし て、１枚の外蓋用ガスゲット２９によって外蓋２４が中央板３２に夫々密封取付 けされる。同様に、固定側端部組立体１６も、外蓋２６と、中央に位置する圧力 フランジ又は中央板３４と、内側に位置する管板４２とを具備する。この固定側 端部組立体１６は１組のガスゲットにより封止されているが、これらのガスケッ トは浮動側端部組立体１４について説明したガスヶ−７トに相応するので、これ に関する詳しい説明は省略する。

フランジ付短管４４には、便宜上、第２熱交換流体が熱交換器から外部へと流出 する流出口２０と、安全弁８６を取付けるための安全弁取付は用開口８５とが設 けられている。ｖｔ出口２０と安全弁取付は用開口８５は何れも、以下に詳述す るように、モジュール式内胴２２と連通している。流出［」２０と安全弁取付は 用開口８５を共にフランジ付短管の一部として一体化したので、フランジの製造 に適した鋳造工程において、同時にこれらの開口をも形成することができる。胴 １２にドリルで孔を穿設し、酸ネジの形成された数句は金具を廚１２に溶接する 方法よりもこの製造方法の方が経済的である。

熱交換器の軸方向に設けられ、又、モジュール式内胴２２の内周壁を形成する、 区画室形成用邪魔板７４は。

熱交換器の内部を５分割して水密状態に保たれた区画室を該内部に形成する。５ つの区画室内には、各々、所定数の熱交換用多重壁管７５から成る管群が収設さ れている。

第３図は、第１図に示されでいる熱交換器の３−３線断面図、同図に示すように 、邪魔板７４は、摺動［１在に、但し、密封状態を保つようにして二重係会式で もって相互に連結された５個の邪魔板構成部材７６．７８．８０．８２．８４に より構成されており、各邪魔板構成部材は、例えば、アルミニウムを押出し成形 することにより簡単且つ経済的に形成される。押出し成形によって形成された邪 魔板部材の一つを例にとって詳細に説明すると、邪魔板部材７６は、半径方向に 伸張する要素１３４と１周方向に伸張する要素１３２とが一体的に形成されたも のとして示されており、要素１３２は、内胴２２の一部を構成すると共に圧力８ 塁である外胴１２の内周面形状と略々同じ周面形状を有する。

ここで、各押出し成形部品の、一体形成された要素１３２と要素１３４は共に、 外胴１２の全長にわたってその軸方向に延設されている。そして、周方向に伸張 する５つの要素でもってモジュール式内胴２２の外周部を形成し、一方、半径方 向に伸張する５つの要素でもって、液漏れしないように邪魔板で仕切られた複数 の区画室を該内胴の内部に形成している。

第３図に示すように、押出し成形部品７６の周方向に伸張する要素１３２は、半 径方向に伸張する要素１３４の先端から略々円周方向に延伸しており、隣接する 押出し成形部品７８の半径方向に伸張する要素と、半径方向外端の縁部１４０に おいて密閉状態をなして連結されている。又、押出し成形部品７６の半径方向に 伸張する要素１３４は、隣接する別の押出し成形部品８４の周方向に伸張する要 素と半径方向外端の縁部１３８において密閉状態で連結している。同様に、押出 し成形部品７６．６８．８０．８２．８４の半径方向に伸張する各要素の外縁部 が、隣接する押出し成形部品の１周方向に伸張する片持ち式要素の先端縁部と連 結されて、内胴２２を形成し５ている。各連結部において、断面が略々円形の軸 方向に延伸する頭部が、これも断面が略々円形の軸方向に延伸する凹部に液合し 、これにより、摺動自在な密封構造が連結された２つの部品間に構成されている 。

邪魔板７４において、押出し成形部品７６は押出し成形部品８４及び７８どの間 に位置しており、この内、部品８４は右回りの方向に隣接し１部品７８は左回り の方向に隣接している。押出し成形部品７６において、半径方向に伸張する要素 １３４の半径方向内端はフック状に形成されており、このフック状端部は、左回 り方向に隣接した押出し成形部品７８の半径方向に伸張する要素に設けられた刊 属片と噛合い■、つ収容される。同様に、噛合付属片１３７は時計回りに隣接１ ７た押出し成形部品８４の半径方向に伸張する要素の先端と密閉状態をなすが、 但し、摺動自在に連結されている。第３図に示すように、半径方向に伸張する要 素は隣接する押出し成形部品と接合されており、しかも半径方向内端と外端の各 縁部において、密閉状態をなして連結されている。

斯かる邪魔板７４の構造は極めて安価なものである。

邪魔板７４の組立に際しては、先づ、１番目の押出し成形部品８４を胴１２の内 部にセットする。そして、２番目の押出し成形部品を、例えば部品７６とすると 、この部品の先端を１番目の押出し成形部品の基端と互いに噛み合うように整合 させ、更に５熱交換器の軸方向へ摺動させて１番目の押出し成形部品と係合させ る。一方の押出し成形部品の玉条部と他方の押出し成形部品の凹部との斯かる係 合によって両押出し成形部品は互いに離脱することがない、但し、隣接する押出 し成形部品を相対的に摺動させた場合はこの限りでない。次いで、３番目から５ 番目の押出し成形部品を順に軸方向に摺動させることで邪魔板７４の組立が完了 する。ここで、邪魔板構成部材の夫々の半径方向に伸張する要素は若干大きめに 設定されているが、これは、斯かる構成とすることにより邪魔板に半径方向の圧 縮力を加えて前記要素の当接個所を密封するためである。

押出し成形部品の周方向に伸張する要素には、その半径方向外方に１脚部７６ａ 、７８ａ、８０ａ、８２ａが夫々突設されており、これにより、内胴の外周面と 外胴１２の内面との間に約０．０４５〜０．０９５インチ程の隙間が保たれ、そ こに空隙部、即ち、小室１４５が画成される。

第３図には更に、第２熱交換流体を導入するための流入口１８並びに第１熱交換 流体を通流させる複数の多重壁管７５の断面が夫々示されている。第２熱交換流 体は、押出し成形部品８４と半径方向に伸張量る要素１３４とによって画成され た１図中、第１セクシヨンとして表示されている区画室内へ流入し、続いて熱交 換器の軸方向に、図面の表面から読み子側へと流動する。流入口１８は、アルミ ニウム酸のスリーブ７１を備え、このスリーブ７１は外胴１２に形成された開口 内にこの開口との当接部を密封する状態で液入される。

更に、スリーブ７１は流入口１８内に延入し、且つ拡開して位置決めがなされて いる。従って、熱交換器内に流入してくる第２流体が、内胴と外胴１２の内壁と の間に形成された空間内に流入することはない、他方、以下にその理由を述べる が、流出口２０や圧力を制御する前記安全弁取付用の開口８５（第１図）には、 拡開部を有するアルミスリーブ７１に相当するスリーブが全く備えられていない ので、熱交換器の運転中に熱交換器から波山して行く第２流体の一部は、前記空 隙部１４５に流入して、該部内を満たす。

第２Ａ図、第２Ｂ図、それに第３図を比較参照すれば判るように、熱交換用第１ 流体の流入口５４は、熱交換器内に流入する第１流体を、邪魔板装置によって画 成された、図中、第５セクシヨンとして表示されている区画室内に配設されてい る管群を構成する多重壁管７５の各管内へ導くように構成されている。そして、 邪魔板７４は、第２流体を次々と向きを転換させながら軸方向に。

図中、■、■、■、■、■と表示されている区画室の内部を流動させる。一方、 複数の多重壁管７５と、端部組立体１４．１６により形成されているそれらの多 重壁管に組合されたマニホールドとして機能する複数の室は、第１流体を前記第 ２流体と向流するように次々と向きを転換させながら軸方向に夫々、図中、■、 ■、■、■、■と表示されている区画室の内部を流動させる。

第４図、第５図、第８図に示すように、多重壁管７５の構造を概略的に説明する と、容管は、少なくとも外管又は外壁９６と内管又は内壁５７等とから成る。こ れらの管は螺旋形状の接触領域において互いに圧接されており、これにより、隣 接する螺旋状接触領域の間の空隙、即ち、キャビティ１１０が、同じく螺旋状と いう効果的な形状で管の長さ方向に延在している。−例として、第１セクシヨン （第３図）である区画室の内部に設けられている１本の多重壁管７５の外管が破 損した場合、同室内を流れる第２流体が螺旋状キャビティ１１０内に流入する。

そして、本発明では、後述するように、この流入した流体がキャビティ１１０の 内部から大気中へと排出されるので、管の破損が検知される。同様に、内管５７ が破損した時は、第１流体が螺旋状キャビティ１１０内に侵入し、本発明によれ ば、続いて大気中に排出される。

多重壁管７５の形状（第５図）は、従来の強化壁を有する強化管を使用した場合 と比べて熱交換率が向上するように、設計されている。この熱交換率の向上は、 外管９６と内管５７が互いに圧力接触している個所に螺旋状の溝を設け、この溝 を比較的巾広に形成して、より広い面積の金属接触を得ることで達成される。熱 交換率は又、螺旋溝の、１周回って隣接する溝と溝との間の間隔１２４を大きく とり、濡れ面積をより広くすることで更に向−ヒする０強化表面を有する管が、 熱交換器において特定の口径の管の熱交換状態を著しく向−トさせることは周知 であるが、本発明では、特別の形状を用いることで最適な制御パラメータが得ら れる。特に、溝の巾１２２を約８分の１インチ、そして、溝の深さを約３２分の ３インチとすることによって、多重壁管７５の両側の流体を確実且つ適切に乱流 化することができ、又、管をその製造中に破損することなく熱交換を最も効率よ く行えることが判明している。この外、最適設計の管における溝と溝の間の間隔 １２４が１６分の９インチであることも判明している。ここで、ベンティング規 定を満足させるべく空隙の大きさを１０００分の３インチに設定しているが、熱 交換量を最大とするには、この空隙をできるだけ小さくすべきである。螺旋溝は 各々の多重壁管７５を構成する構成部材である個々の管を削り取って形成するの ではなく、管を変形させて形成するので、内管５７と外管９６の肉厚を共に均一 に保つことができ、好適な管強度を得ることがで皐る。又、実施例には２本の管 を重ねて構成した二重ｇｗ７５が開示されているが、安全性を更に高め、また管 の材質を損なう恐れのある波体から管を保護するために、二重り管、もしくはそ れ以上の多重壁管を用いても良い。

次に、熱交換器１０の組立て手順を説明する。以下の説明より、種々の構成部品 の相互の関連性を容易に理解することができよう、先ず、第２Ａ図を参照して説 明すると、内側管板４ｏをフランジ付短’１ｔ４０に取付ける。

この取付けに際しては、フランジ付ｉ′ｉ２管４ｏに突設された位置決め用の合 せビン７０を利用する。この合せビン７０にはフランジ用ガスケット６９と管板 ４ｏが装着される０合せビンとこの合せビンが挿通される合せ孔は。

第２Ａ図に示す、合せビン７０と流入口側端部組立体１４の管板４０に形成され た孔５６の蛇きものである。

管板４０（第２Ａ図）と同様の構造をもつ管板４２は、所定の配列パターンで形 成された複数の孔を備え、孔の大きさは管束７５の外管９６が挿通できるように 設定されている。尚、これらの孔の配列パターンは、第３図に示されている多重 管７５の配列パターンと同一のパターンである。

次に、熱交換器ｌＯの固定端部の一部を断面で示す第８図を参照して説明する。

管板４２に穿設された孔の夫々を介してモジュール式内胴２２の内部に挿通され る各多重壁管７５には、その固定側端部の周囲にブツシュ１０４が嵌装される。

ブツシュ１０．４は段部１０４ａを有する貢通孔を備え、内径の大きい部分には 多重壁管７５の外管９６が、ヌ、内（１の小ざい部分には同多重壁管７５の内管 ５７が、夫々挿入設置される。そして、熱交換器の製造技術分野において公知の 如く、一般的に使用されている拡管工具が管の内部に挿通され、これによりブツ シュ内の管が拡径されて、ブツシュと内管との間、並びにブツシュと外管との間 が密閉状態となる。この時、内管と外管との間の空隙１１０はブツシュ内壁の段 部１０４ａにより密閉される。

ここで、管とブツシュとから成る斯かる部分組立体が管板４２の孔に挿通される と、ブツシュの奥側の端面はガスケット６８に類似のガスケットを介して管板４ ２の外側面に当接し、一方、手前側の端面ばガスケット６７に類似のガスケット を介して圧力フランジに当接する。

固定側端部組立体１６の全組立手順を説明する前に。

もう一度、浮動側端部組立体１４について触れておく。

第１図及び第２Ａ図に示すように、フランジ付短管４４はその周縁部に多数の孔 ３３と、軸方向、即ち長手方向に延伸する合せビン７０とを具備する０合せビン ７０は、浮動側端部組立体の構成部品がフランジ付短管４４に組み付けられるに 際して、それらの構成部品の夫々に形成されている位置決め用の孔に挿通される 。

而して、ガスケット６９．管板４０、並びに端部組立体の中間部に位置する２枚 のガスケット６８及び６７とを含んで成るアセンブリが、フランジ付短管４４に 取付けられる。管板４０とガスケット６８とは、互いに一致する所定の配列パタ ーンで形成された複数の孔を有し、この配列パターンは管孔９５の配列と同一の パターンであって、各多重壁管７５は管板とガスゲットに夫々形成された孔を通 って外部へ延出している。更に以上の構成により、ここに説明したガスゲット組 立体と、これと同様に構成されている流出口側端部組立体１６中のガスケット組 立体と共に、第２熱交換流体の流路の流入端と流出端とを夫々画成している。

一方、ガスケット６８を管板４０に取付けた後、略々円筒形のプツシ−４１を各 々の多重壁管７５の周りに装着し且つ、押し込んでガスケット組立体に当接させ る。

ブツシュ４１は外管９６の終端部の、その端末部分を覆うように位置する。第４ 図に示すように、各ブツシュ４１は、互いに離隔して配設された２本のＯリング １０２．１０３を備える。そして、両０リングにより、多重壁管７５内の空隙１ １０と連通ずる管膨張領域４３が形成される。又、ブツシュ４１には、その半径 方向に且つ管膨張領域４３に達するように孔ｌｌｌが穿設されており、この孔１ １１を介して空隙１１０と、管板４０と中央板３２との間に画成された大気連通 室４５とが連通ずる。

外部に突出している多重壁管７５の内管５７の外周には、ガスケット６７が液嚢 する。続いて中央板３２を合せビン７０で正確な位置に位置決めした後、フラン ジ付短管に組み付ける。中央板３２の軸方向内側の端面はガスケ−／ｌ−６７に 邑接し、このガスケット６７はブツシュ４１の外側の端面に当接する。この結果 、中央板３２の外周環状部分３２ａが、突出している複数のブツシュ４１を包囲 すると共にガスケット６７．６８に密閉状態で当接し、前記大気連通室４５が画 成される。中央板３２の環状部分３２ａには大気連通孔４７（第１図）が穿設さ れており、これにより大気連通のための通路が完成さ１　れる。

以上説明した構成は、一方の熱交換流体が他方の熱交換流体によって汚染される ことを防止するためのものである。多重壁管７５の外管９６が破損し、その結果 、第２流体が管の螺旋状空隙ｉｉｏ内に流入し且つ該空隙に沿って流動した場合 には、流体が前記領域４３内に流入し、次いで孔１１１を通過し、最後に孔４７ を通って大気中へと流出される。この時、第２流体は、流出口側端部組立体１６ 内部において空隙１１０から漏出することはない、これは、流出口側端部組立体 １６において、多重壁管７５がブツシュ１０４側に膨張することによってブツシ ュ１０４が空隙を密閉するからである。

第４図に示すよ〉に、ブツシュ４１は貫通孔１１１を備え、ギャップ１１０内の 流体はこの貫通孔を通って外部に排出される。外部に排出された流体は室４５を 通って流下し、更に、圧力フランジ３２の周面底部に穿設された貫通孔４７を通 って端部組立体から外部へと流出する。この流出した流体は、以下に述べる手段 により検出され、これによって多重壁管７５の外管に続いて内管までが破損する 以前に、この多重壁管を交換することができる。このような交換がなされなけれ ば、何らかの事態に際して第１流体と第２流体が混合する可能性がある。

同様に、内管５７が破損した場合には、第１流体が領域４３内に集中して流入し 、そこから貫通孔１１１．４７とを通って外部へ流出する。

中央板３２は、中央部３２ｂを更に有するが、この中央部３２ｂは、周縁部３２ ａのガスケット当接部よりは一段凹んだ形状に形成されている。そして、この凹 部には、複数の開口９５が設けられており、これらの開口９５の配列は、熱交換 器本体の軸方向に延伸してブツシュ４１から突出している内管５７の端部の配列 と同一に構成されている。前記凹部３２ｂの、熱交換器本体軸方向内側の側面の 、各開口９５の周囲の部分は、ガスケット６７を介して名ブツシュの軸方向外側 の端面と夫々に当接し、当接部分を密封状態としている。内管５７の端部は開口 ９５の内部へと延在しているが、該開口９５の軸方向外端から外方へは突出して いない。

中央板３２は、その軸方向外側の側面に邪魔板２８を備え、この邪魔板は、中央 板を貫通している前記複数の開口９５を取り巻く環状部２８ａと、略々半径方向 に延在する３本のベーン部５２ａ、５２ｂ、５２ｃからなる略Ｙ字形の部分とを 含んで成る。ベーン部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ並びに環状部２８ａは、ガスケッ ト２９を介して外蓋２４の内側面と当接し、その際に当接部が密封状態となるよ うに構成されている０以上により一連の圧力室が構成されており、これらについ ては第６図と第７図の両図を参照して更に詳細に説明する。

第６図と第７図は、流入口側端部組立体と流出口側端部組立体の一部を夫々示す 第１図の６−６線と７−７線断面図である１図から判るように、これらの端部組 立体は略々同一の構造である。そして、圧力フランジ３２゜３４の外周面には、 複数のポルト挿通孔１４９が穿設されている。

第６図に示されている端部組立体の端部に設けられた邪魔板２８は、半径方向に 延在するベーン部５２ａ、５２ｂ、５２ｃと環状部２８ａを、一方、第７図に示 されている端部組立体の端部に設けられ邪魔板３０は半径方向に延在するベーン ５９ａ、５９ｂ、５９ｃと環状部３０ａとを夫々含んで成るものである。ベーン ２８．３０との相対的な姿勢は、７２度回転させてずらしたものとなっている。

邪魔板は、その環状部に、前記位置決め用の合せピン７０．７０’を挿通するた めの開口５６，３８が設けられており、これにより、端部組立体１４．１６の夫 々の内部のベーン部の相対姿勢を正しく保つことができる。従って、フランジ付 短管４６をフランジ伺短管４４の姿勢から７２度回転させてずらした姿勢で胴１ ２に溶接結合するならば、双方の端部組立体１４．１６ではブツシュ１４．１０ ４以外の構成部品は同一のものを用いることができる。

邪魔板２８．３０の夫々のベーン部は、端部組立体１４．１６の内部に複数の圧 力室を画成し、これらの圧力室は流体の流れを連続させるための連結通路、即ち 、マニホールドを形成しており、熱交換用の管内部の第１熱交換流体の流れの方 向を転換するためのものである０図中に点線で示された円５４．６２は、流入口 ５４と流出口６２の、ベーン部２８．３０に対する相対的な位置を示している０ 図から判るように、各ベーン部における半径方向のフィン、即ちベーンは、２つ の鈍角と１つの鋭角とをなして構成されている０本発明の熱交換器を実際に製造 したときの製品では、鋭角を７２度に、鈍角を１４４度に設定した。

内管５７の端部がその内部に挿通される前記貫通開口９５が、第６図及び第７図 に示されている。中央板３２の軸方向外側の側面２８ａと３０ａは、７２度づつ に分割され、同図にセクション「Ａ」乃至「Ｅ」、並びにセクション「Ａ゛」乃 至「Ｅ゛」として示されている。各邪魔板に半径方向に設けられた３木のベーン は、夫々の外Ｍ２４．２６の内面と共に、熱交換器の両端の各々に室を画成する 。

熱交換器の内部を流れる第１熱交換流体の流れは、以下の通りである。先ず、第 １流体が加圧され、流入口５４（第６図）から熱交換器１０の内部へ流入する。

そして、セクションＡにおいて分流し、圧力板３２に穿設された開口９５の内部 に伸縮自在に嵌合された。管群を構成する熱交換用多重壁管７５の各内管５７内 に流入する。第１Ｆｔ体は、次に管内を流動して熱伝導用モジュール式内胴２２ の内部を通り抜け、セクションＡ゛乃至Ｅ’（第７図）から構成されている流出 口側端部組立体１６の内、１４４度の位置にあるセクションへと流動する。加圧 されている第１流体がセクションＡ″から流出すると、この流体はセクションＥ °に属する管群の流路を通って内管５７内に流入する。この時、第１流体は他の セクションの管群に流入することはない。そして、該内管５７内を流動する第１ 流体は、モジュール式内胴２２の内部を通り抜けて流入口側端部組立体１４内の セクション、即ち、セクションＢへと流動する。セクションＢ（第６図）に属す る管を通り抜けると、第１流体はセクションＣに属する管内に流入し、再び熱交 換室であるモジュール式内胴の内部を流動する。尚、セクションＢから流出する 第１流体はセクションＣ以外のセクションに属する管内に流入することはない、 ここで、圧力室の各セクションに属する内管のうちの１本の端部に印が付されて いるが、この印は、セクションに属する管群の内部を流れる第１流体の流動方向 に従って付されており。

「黒丸印」は図面の表面から読み手側に流出してくる流れの方向を、また「士印 」は読み手側から図面に向かって流動する流れの方向を表わしている０図に示す ように、邪魔板２８．３０の構成と相対配置によって、第１流体にモジュール式 内胴の内部を多数回還流させるための、多数回流流路が画成されている。

以上、第１流体の多数回流流路を説明し７たが、次に、第２流体の流路を説明す る。第２流体が流入口１８からモジュール式内胴２２の第１セクシヨン内に流入 することは第３図を参照して既に説明した。半径方向に伸張する要素１３４は管 板４２に当接し、この当接部が密封状態となっている（第２図及び第３図参照） ため、第１セクシヨンは、熱交換器の第１流体流出口側の端部組立体１６におい て外部との連通を絶たれている。従って、第２流体は、第１流体の流入口を備え る端部組立体１４側ｌ＼向かって流動し、第１セクシヨンと管板４Ωとの当接面 に至る。要素１３４は、その半径方向の一辺が全て管板４２に当接しているが、 要素１３４の一辺の一部は管板４０から離間しているので、第２流体はこの離間 部を回転するように通過してモジュール式内胴２２の第２セクシヨン（第３図） を経て端部組立体（第１図）側へ向かって帰流する。

同様に、押出し成形部品７８の要素も管板４２から離間しているので、第２流体 は第３セクシヨン内に流入し、端部組立体１４側へ向って流動する。そして、第 ２ジヨン、更に第５セクシヨンへと順に移動してその回流を糾えた後、流出口２ ０を介してモジ、−ル式内胴２２から外部へ流出する。

第２Ｂ図に、ｒｊ、素４間部のａ戒が示されているが、略々Ｃ字形の切欠き２１ ０と管板とでもって、隣接しているセクション間を流体が通過することのできる 管路な形成している。尚、切欠きが形成された以外の要素の半径方向の辺は管板 に当接している。

第３図は、各管群から１本の多重壁管を選んで、それに「黒丸印」又は「士印」 を付し、各セクシヨンにおける第１流体の流れの方向を示している。「黒丸印」 は図面の表紙から読み子側への流れを、「土印」は読み手から図面側への流れを 示している。同様に、第２流体の流れの方向が同じ印でもって、各セクションの 多重壁管７５の外部に付されている。

第３図から明らかなように、第１流体と第２流体は第１セクシヨンから第５セク シヨンに至る何れのセクションにおいても逆方向に、即ち、向流をなして流動す る。

更に、第１流体は第５セクシヨンにおいてその温度が極値を取り（例えば、最低 温度となり）、そして続く第４セクシヨンから第１セクシヨンを右回りに次々と 流れて行く間に次第に（この例に従うならば）高温となる。一方、第２流体は、 第１セクシヨンにおいてその温度が極値を取り（例えば、最高温度となり）、そ して左回りにセクションを順に移動して行く間に次第に低温となる。

第１セクシ哀ンから第５セクシヨンの各セクション間の温度差によって、胴に熱 応力が生じることを極力避けるために、邪魔板の周方向に伸張する要素と圧力容 器１２の内壁との間に形成された空隙１４５内を第２流体が薄い層状の流れとな って循環する。−ｈ述の如く、この空隙１４５は、邪魔板装置を圧力容器１２の 内壁から内側に支える脚部７６ａ、７８ａ、８０ａ、及び８２ａによって形成さ れている。更にこれも前述したことであるが、第２流体用の流出口２０には流入 口１８に備えられているスリーブ７１に相当するスリーブが備えられていないの で、第２流体は空隙１４５内へと「漏出」し空隙内を満たす、従って、胴の温度 は、その円周に亙って略々一様に保たれる。

（ここで説明を判り易くするために）第２流体を冷媒とすると、この第２流体は 第１セクシヨンにおいて最も暖かく、以下、第２セクシヨンから第５セクシヨン へと移動するに従って次第に冷えてくる。従って、第１セクシヨンに接した部分 の空隙１４５内の第２流体は、第５セクシヨンに接した部分の空隙１４５内の第 ２流体より暖かく、比重が小さい、このため、空隙１４５内の第２流体は第３図 において左回りに循環する。そして、第２流体が１２時の位置に達すると重力に より下方へと流動し、第２流体が環状流となる。空隙内が一旦第２流体で満たさ れるとそれ以上この空隙内に流体が流入することはなく、空隙内の流体は左回り にゆっくりと循環し、胴に生じる熱応力を極力減らすことができる。

熱交換器ｉｏの端部組立体は共に、外蓋２４．２６を夫々のフランジ付短管４４ ．４６に取付けることでその組立てが完了する。ここで、フランジ付短管の夫々 に穿設された孔３３にボルト４８を挿通する時、両ボルトの頭部が対向するよう に取付ける０次いで、両ボルトに夫々のナツトを締付けて端部組立体１４．１６ を固定する。

圧力フランジ３２．３４の孔１３９にはネジが切ってあり、このネジ孔にボルト ４８が螺合する。従って、ナツト５０を取り外し、外蓋２４．２６を開けること によって圧力板の邪魔板を検査することがでさる。この時。

圧力フランジ３２．３４とこれらのフランジが取付けられているフランジ付短管 ４４．４６との間の宅封状態が中断することはない、従って、モジュール式内胴 ２２内部の第２流体を抜き取ることなく、開口９５を介して多重壁管７５の検査 を行なうことができる。この構成は、第２流体が冷奴である時には特に有利であ る。

多重壁管７５の何れかを交換する必要が生じた場合には、端部組立体を分解すれ ば良いが、この分解は簡単に行うことができる。先づ、交換の必要な拡径管とこ の管に取付けられたブツシュとの組立体を熱交換器から軸方向に抜き出す、この 時、ブツシュ４１の軸方向の摺動を許容するシール部材も同時に取り外す１次い で、交換用の管とブツシュとの組立体を、新しいシール部材を装着した上で、軸 方向に、管板４２、モジュール式内胴２２、管板４０、ブツシュ４１の順で挿通 すれば良い。

次に、端部組立体１６（第８図）において、管板４２、或は、圧力フランジ３４ に装着されたガスケットを通して第２熱交換流体が漏出した時には、この漏出流 体は大気連通室１５１へと排出され、続いて端部組立体１４における排出構造と 同様の構造により大気中へと排出される。

上記実施例の別の特徴に、温度変化に伴なう多重壁管７５の寸法変化に関するも のがある。ここに記載した熱交換器では、内部が５分割されたモジュール式内胴 を用いて第１流体と第２流体とを次々に自流をなすように流動させて表面接触時 間を長くしたので、第１流体の出口温度がより高温となっている０分室である第 １セクシヨンから第５セクシヨンまでの各セクションは互いに、熱交換器の内部 において温度が異るので、各セクション内に配設された多重壁管７５は他のセク ション内の多重壁管よりも、膨張量が大きかったり、或は小さかったりする。

即ち、斯かる構造とすることにより、各多重壁管７５を必要な量だけ自由に膨張 させることできる。そして、この多重壁管の自由膨張を可能としたことで、熱交 換器に適用されている設計規格も満足することができる。

第８図から判るように、端部組立体１６の内部に位置する多重壁管の一端は、ブ ツシュ１０４の内部に挿通され且つ拡径されているが、このブツシュが固着され ているので、管の前記一端も相対的に固定されていることになる。一方、多重壁 管７５の他端は、第４図に示すように軸方向に「浮動Ｊ自在としである。管の長 さを統一しておいても熱交換器の運転中には熱の影響により寸法に変化が生じる が、以上のように浮動自在としたことによリ、この熱による寸法変化を補償する ことができる。特に、多重壁管７５の外管９６は、装着されている。リング、又 は、テーパシールとの間の密封性を損なうことなく、その内部を軸方向に摺動自 在である。同様に、内管５７も、それに装着されている０リング又は、テーパシ ールとの間の密封性を損なうことなく、その内部を軸方向に摺動自在である。内 管５７と外管９６とは金属接触領域１２２（第５図）において互いに結合されて いるため、これら内外二本の管を組合わせて成る多重壁管７５は設計上から云え ば１本の管であって、又、内管５７と外管９６の端部は、同時に移動する。

ここで、２個のＯリング又はテーパシールの間の１，１領域の機能はそのまま保 たれるので、各多重壁管は他の多重壁管とは無関係に個別に膨張することができ 、しかも多重壁管の空隙は大気との連通を維持される０以上から、本発明の熱交 換器は知り得る限りの飲料水規格、ないしは飲料水に関する法規を満足するもの であり、更には、米国におけるＡＳＭＥ圧力容器規格の設計仕様、並びに諸外国 における、この規格に対応する規格をも満足するものである。

第９図、第１０図、第１１図は別の好適実施例に係る熱交換器を示す、この実施 例の浮動側端部組立体２１４と固定側端部組立体２１６とは、前記実施例の浮動 側端部組立体１４と固定側端部組立体１６に比べて構造がやや単純化され、製造 が容易になっている。管板２４０とと２４２は共に、略々円筒形の平板であって 、位置決めビン２７０とポルト２４８を挿通できるよう、大径に形成されている 。そして、環状のフランジ用ガスケット２６９Ａ、２６９Ｂが管板２４０，２４ ２の周縁部とフランジ付短管４４．４６との間に介装され、それらの間を密封し ている。

中央板２３２，２３４は、その中央部に円盤状の領域が設けられている。そして 、この領域には、その軸方向内側に環状のフランジ２３２Ａ、２３４Ａが夫々突 設され、管板２４０．２４２の軸方向外側の側面と当接して、フランジの内部に 室２８０．２８２を形成している。多重壁管７５端部における外管と内管の境目 部分、即ち外管の先端は、これらの室２８０，２８２の内部で密封されており、 これにより大気連通室が形成されている。そして、この大気連通室により排出孔 ２４７を通って流体の排出が行なわれる。

中央板２３２，２３４の軸方向外側の側面には環状のフランジ２８４，２８６が 形成され、これらのフランジは軸方向外方へ延伸し、外蓋用ガスケツ）２２９Ａ 、２２９Ｂを介して外蓋２２４，２２６に密封状態で当接している。***部、即 ち、複数のベーン５２Ａが環状フランジ２８４．２８６の内部に形成され、これ らベーン５２Ａは第１熱交換波体を１つの多重壁管管群からそれに続く次の多重 壁管管群へと導くための複数のマニホールド室を画成している。

浮動側端部組立体において使用されているブツシュ２４１は、その軸方向外側の 端面にテーパ孔を有する。このテーパ孔は軸方向に形成されたテーパ孔であって 、その内部にシール部材２４１Ｂを設けている。このシール部材２４１Ｂは多重 壁管の内管５７に、密封状態でしかも摺動自在に嵌合している。一方、軸方向に 形成された大径の孔が、ブツシュ２４１の軸方向内側の端面がらブツシュの内部 半ばまで延伸しており、そこにシール部材２４１Ａを収設している。このシール 部材２４１は多重壁管の外管９６の外周部を密封する。中央板２３２が管板２４ ０にボルトで締付けられると、シール部材２４１Ａ、２４１Ｂは共に、両部材の 対向する面によって押圧され、これにより、押圧面との間に２次的な密封作用が 生じる。そして、多重壁管の空隙を大気と連通させる連通路を確保しつつ、第１ 流体と第２流体とを密封する。

ブツシュに穿設された径方向の孔２９０が多重壁管の漏出通路、即ち前記空隙１ １０から大気連通室２８０へと流れる漏出流体の通路を形成しており、又、中央 板の環状フランジには前記実施例のものと同様の貫通孔２４７が穿設されて、該 フランジを貫通する流体通路を形成している。

固定側端部組立体において使用されているブー、シュ２０４は、多重壁管７５を 管板２４２と中央板２３４とに固定的に、密封状態で取付けている。この密封取 付けの態様は、前記実施例におけるブー、シュ１０４による密封取付けと実質的 に同一である。

第１２図及び第１３図は三重壁管の螺旋部とシール構造とを示しており、この三 重壁管３７５は、ステンレス鋼製の内管３００と、銅製の中間管３０２と、ステ ンレス鋼製の外管３０４の３木の管で構成されている。塑性変形による螺旋溝３ ０６は、１本の三重壁管を構成する３木の管状部材を同心的に重ね合わせた後、 スェージ加工することによって形成される。螺旋溝は、中央部３０８と１．て示 されている溝幅が０．１６５インチ、溝間の間隔３１０が１６分の９インチ、溝 の深さが１６分の３インチである。スェージ加工による塑性変形において、変形 量が少ないまま残された部分には螺旋状の中空通路である空隙３１２，３１４が 形成され、この空隙は幅が約０．３７５インチである。

外管３０４の外径は呼び径で４分の３インチ、その肉厚は０．０２０インチであ る。螺旋溝３０６がスェージ加工により形成された後に外管３０４を心なし研削 加工してその外径の実寸を０．７４９インチにし、その端部を良好な密封性が得 られるだけの真円度に社主げる。心なし研削加工においては肉厚が例えば約０． ００１インチ削減され、比較的熱伝導性の悪い３２１型ステンレス鋼製の外管３ ０４の熱伝達特性を、その肉厚を削減したことにより僅かながらも改善している 。

中間管３０２は純度９８％の銅製であり、外径を０゜７１６インチから０．７１ ０インチにまで研削した後に外管３０４の内部に挿通して重ね合わせる。中間管 ３０２は内径が約０．６２８インチである。外管３０４と中間管３０２との間の 中空通路は従って約０．００２インチの厚さとなる。銅製の中間管３０２の重要 な機能は、規格寸法の外管３０４と、これも規格寸法の内管３００との間の、熱 伝導充填材としての機能である。

内管３００は３１６型の不活性化処理を施したステンレス鋼で作られており、外 径は呼び径で８分の５インチであるが、心なし研削により外径０．６３４インチ 、肉厚的０．０２１インチとされる。これにより流体漏出用通路３１４の厚さは 約０．００２インチとなる。

以上の構成により、三重壁管３７５はその内管３００の内面が、乱流を発生させ るために略々最適な表面粗さとなっている０表面が粗ければ摩擦による圧力損失 が増加するが、これにより熱伝導効率が向−トする。特に大幅な熱伝導効率の向 上は、丸みを帯びた螺旋形の***部、それもその***部の内径の、元の管内径に 対する比の値が０．９０７、その***部の間隔の、管内径に対する比の値が０． ９５である***部により、得られる。螺旋溝３０６がスェージ加工により形成さ れることによって、内管３００の内面にはこれらの好適比率を満足する螺旋形の ***部が形成される。

この実施例では、外管３０４と内管３００とはステンレス鋼製であり冷媒と水に 対する耐触性を備えている。

然し乍ら、異った熱交換流体については異った材料も用いられる。熱交換器の用 途によっては、十分な耐蝕性を得るために例えばチタンのような特別の材料が必 要とされることもある。

三重壁管３７５の端部のシール構造は第１３図に更に詳しく示されている。浮動 側端部組立体３２０は中央板３２２と管板３２４とを含んで成り１両板は、それ らの間に大気連通室３２６を画成している。内？＃３００は中央板３２２に軸方 向に形成されている孔３２６内に嵌挿され、外管３０４は管板３２４に形成され たそれより大径の軸方向に穿設された孔３２８に嵌挿されている。

多重壁管３７５の端部の、外管と内管との境目、即ち外管の先端の部分には、ブ ー２シユ３３０が装着されている。このブツシュ３３０は中央板３２２と管板３ ２４との間に位置しており、上記境目の部分から流体が漏出した場合にその漏出 流体を排出室３２６へと導く、半径方向に穿設された連通孔３３２を備えている 。

ブツシュ３３０は中央板３２２に近い側に軸方向に穿設された小径の孔３３６を 有し、この孔３３６内には内管３００が液入されている。ブツシュ３３０は更に 管板３２４に近い側に軸方向に穿設された大径の孔３３８を有し、この孔３３８ は前記孔３３２を超えて軸方向に延伸し、この孔３３８内には外管が嵌入されて いる。小径孔３３６の外端部には丸みを付けた凹部３４０が形成されている。こ の凹部３４０は面取りにより形成されたキャビティであり、内部にシール部材３ ４２を収設している。シール部材３４２は内管３００と中央板３２２の内側の側 面との間の当接部を密封している。同様に、大径孔３３８には面取りにより形成 されたキャビティである丸みを付けた四部３５０が設けられており、この凹部３ ５０は内部にシール部材３５２を収設しており、このシール部材３５２は外管３ ０４と管板３２４の外側の側面との間の当接部を密封している。

以上の浮動側端部組立体におりるシール構造によれば、端部組立体の組立時に裂 断するおそれがある２つのＯリングを備える必要がない。Ｏリングの裂断は熱交 換器を完全に組上げて漏出試験を行なうまでは検出できない、漏出が検出された 場合にはいずれのシール部材が漏出を起こしているのかを確認した上で交換せね ばならず、かなりの費用を伴なう。

押圧される前のシール部材３４２の断面図が第１４図に示されている。シール部 材３４２においては、内管３００が液入される円筒形内面３６２と中央板３２２ に当接する環状又は円盤状の平坦面３６４との間３６０が９０度の角度をなして いる。シール部材３４２は、市販されているビトン材で製造することが好ましい 。

各当接面３６０．３６２．３６４．３６６の最小幅は０．０５０インチ、シール 部材の厚さは最小０．０７１インチ、シール部材の幅は約０．２１２インチであ る。

シール部材の幅に対する厚さの比の値は最小０．３０であり、好ましくは０．３ ３である。この最小の比の値はシール部材３４２がシール力により面３６９，３ ７１に沿って座屈するのを防止するための要件である。ブツシュ３３０のこの面 取り部は丸み部３３１を含んで成り、この丸み部が空間３３１Ａを画成している 。この空間３３１Ａは、空間３３１Ｂと共に、シール部材３４２の熱膨張の余地 を与えている。シール部材３４２の内径は０．５６４インチであり、０．６２４ インチの内管の周りに嵌装するに際して円筒面が伸張されるようにしてあり、こ れにより内管３００の周面へのシール力を確保している。適切なシール力を保つ ためには、シール部材の内径が１７〜２２パーセント伸張されるようにすべきで ある。ブツシュ３３０の圧縮力は、面３６４を中央板２３２に押圧して当接させ 、昌接部を密封状態とする。適切なシール力を保つためには、この面３６４は、 シール部材の軸方向厚さ３６９が１７〜２２パーセント圧縮される力で、押圧さ れるようにすべきである。こちらのシール力の一部はシール部材３４２内を伝達 され、内管に当接するシール面３６２における付加的シール力を発生する。シー ル構造３５０の構成も以上に説明したシール構造の構成と同様であるが、より大 径の外管３０４に嵌装されるためにその内径をより大きくしである。

シール部材３５２もシール部材３４２と同様の形状に形成されているが、その内 径をより大きくしである。このシール部材は、市販されているデュポン社製のカ ルレッツ（Ｋａｌｒｅｚ）材で製造することが好ましい。

再び第１３図を参照すると、固定側端部組立体は管板３８０と中央板３８２とを 含んで成り、固定側端部にける外管と内管との境目は、これらの管板と中央板と の間でブツシュ３８４により密封されている。ブツシュ３８４は、内管３００が 嵌入される軸方向に穿設された小径の孔３８６と、外管３０４が嵌入される軸方 向に穿設された大径の孔３８８とを備えている０組立に際しては、ブツシュ３８ ４が多重壁管３７５の固定側端部の周囲に嵌装され、次に孔３８６，３８８の近 傍において重ね合わされた管が拡径されて液密の密封状態を得る。しかる後、多 重壁管はガスケット３６８に、そして管板３８０の嵌合孔に挿通される０次にガ スケット３６７と中央板３８２とが組み付けられることにより、外管３０４とガ スケット３６８との、従って管板３８０の外側の側面との間の当接部が密封され 、又、内管３００とガスケット３６７との、従って、中央板３８２との間の当接 部が密封される。

以上、当業者が本発明を実施可能なように本発明の実施例を図示、説明したが、 本発明はこれらの実施例に限定されないことは理解されよう、従って、請求の範 囲内における全ての変更、変形、均等装置は１本発明の請求の範囲内に含まれる ものとする。

図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより、更に明瞭と なろう。

第１図は本発明に係る熱交換器の一部切欠き、側面図。

第２Ａ図は、管側流体が流入する流入口側端部組立体の分解斜視図で、他方の端 部組立体、即ち流出口側の端部組立体も略々同様の構造を有する。

第２Ｂ図は、前記熱交換器内部における胴側流体の回流状態を示す同熱交換器の 部分斜視図、但し、端部組立体並びに管側流体を通流させる管は省略されている 。

第３図は、第１図に示されている熱交換器の３−３ｉ断面図。

第４図は、第１流体が流入する流入口側端部組立体の拡大縦断面図で、熱交換管 のシール構造と、熱交換器の外部との連通のための連通構造の各一部が示されて いる。

第５図は、第４図の線５で示された部分の表面強化管の拡大断面図。

第６図は、第１図に示されている本発明に係る第１汝体流入口側端部組立体の６ −６線断面図。

第７図は、第１図に示されている本発明に係る第１流体流出口側端部組立体の７ −７線断面図。

第８図は、第１流体流出口側端部組立体の部分縦断面図で、熱交換器の膨張を補 償するブツシュ、並びにガスケット不良時に熱交換器の外部への漏出流体の排出 を行うための連通手段の各一部を示している。

第９図は本発明の実施例に係る胴と管型熱交換器の断面図。

第１０図は、多重壁管を両側の端部組立体に連結した連結状態を示す拡大部分断 面図。

第１１図は、本発明に係る熱交換器の浮動側端部組立体の分解図。

第１２図は三重壁管の一部を示す拡大断面図。

第１３図は、三重壁管を両側の端部組立体に連結した連結状態を示す拡大部分断 面図。

第１４図は、浮動側端部組立体に用いられているシール部材の断面図。

ふ− ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　８ ＦＩＧ、　／２ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ）第１熱交換流体を流入させる第１流入口手段と、該第１熱交換流体を流 出させる第１流出口手段と、第２熱交換流体を流入させる第２流入口手段と、該 第２熱交換流体を流出させる第２流出口手段とを備える略々筒形の胴と、 ｂ）前記胴の軸方向の両端に夫々結合され，該胴内に室を画成する一対の端部側 部材と、 ｃ）前記室内に配設された複数本の管状部材と，ｄ）該複数本の管状部材の内の 少なくとも一本に前記第１熱交換流体を導く手段と、 ｅ）前記室の中間部を軸方向に分割して複数の分室を画成し、該分室の夫々が前 記管状部材の多数をその内部に有するようにした、前記胴の軸方向に配置された 邪魔板手段と、 ｆ）前記分割された室中間部を該中間部以外の部分に対し密封する一方、該中間 部以外の前記部分を前記管状部材を介して連通させる第１手段と、 ｇ）前記室内で、前記第２熱交換流体を前記複数の分室の内の一室から次の一室 へと順々に回流させる多数回流発生手段と、 ｈ）前記端部側部村と協働して流体が連続して流動することができるような複数 の連通室を形成し、前記中間部以外の前記部分間の前記室内で前記第１流体を多 数回流させる端部側邪魔板手段とから成り、前記管状部材内を流動する前記第１ 流体の流れと、前記分室内を流動する前記第２流体の流れの関係を完全な向流関 係としたことを特徴とする熱交換器。 ２．軸方向に延設され前記室を区画する前記邪魔板手段が、略々軸方向に延設さ れた複数の表面部材から成り、該表面部材は中央に位置するハプ部から略々半径 方向外方に突出して軸方向に延在する複数の分室を画成し、該分室の夫々が前記 熱交換管の一群を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の熱交換器。 ３．前記邪魔板手段は、略々軸方向に延設された周壁を備え、該周壁は前記表面 部材の半径方向外方において密封状態で該表面部材に接合されていることを特徴 とする請求の範囲第２項に記載の熱交換器。 ４．前記邪魔板手段は、相互に連結された複数の邪魔板構成部材から成り、該邪 魔板構成部材の夫々が、半径方向に伸張し且つ軸方向に延在する要素と、該要素 の外端から建設された前記周壁の一部に略々相当する周方向に延在する要素の二 つの要素から成り、該邪魔板構成部材は、隣接する邪魔板構成部材を相互に密封 係合させる手段を更に備え、これにより前記複数の分室が軸方向に画成されるこ とを特徴とする請求の範囲第３項に記載の熱交換器。 ５．隣接する邪魔板構成部材を相互に密封係合させる前記手段は、周方向に設け られた前記要素の一端軸方向に形成された凹部と、該凹部の内部形状に対応する 形状を有すると共に、該要素の他端軸方向に形成された凸部とから成り、該凹凸 部は隣接する他の邪魔板構成部材の端部に夫々形成された凸凹部と係合するよう に位置決めされていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の熱交換器。 ６．前記端部側部材は夫々、管板を含み、該管板は邪魔板手段の隣接する端部と 接触し、前記表面部材は前記組立の完了した邪魔板を前記胴内に組み付けた時に 圧縮されてその半径方向の外端が胴の内面に当接することを特徴とする請求の範 囲第５項に記載の熱交換器。 ７．前記室の壁面と、組立の完了した前記邪魔板構成部材の周方向に設けられた 前記要素との間に環状の空隙を形成する手段を備え、この空隙内には前記第２熱 交換流体が流入してその内部を満たし、これにより該空隙は前記室の外胴におけ る温度差を少なくする断熱部として働くことを特徴とする請求の範囲第３項に記 載の熱交換器。 ８．前記室の壁面と前記邪魔板構成部材の周面間に形成された前記空隙内に前記 第２流出口手段を流れる前記第２熱交換流体を導く手段を備えて成る請求の範囲 第７項に記載の熱交換器。 ９ａ）第１熱交換流体を流入させる第１流入口手段と、該第１熱交換流体を流出 させる第１流出口手段と、第２熱交換流体を流入させる第２流入口手段と、該第 ２熱交換流体を流出させる第２流出口手段とを備える略々筒形の胴と、 ｂ）前記胴の軸方向の両端に夫々結合され、該胴内に室を画成する一対の端部側 部材と、 ｃ）前記室内に配設された複数本の管状部材と、ｄ）該複数本の管状部材の内の 少なくとも一本に前記第１熱交換流体を導く手段と、 ｅ）前記室中間部を該中間部以外の部分に対し密閉する一方、該中間部以外の前 記部分を前記管状部材を介して連通させる第１手段と、 ｆ）前記第２熱交換流体を前記室内で流動させる手段と、 ｇ）前記端部側部材と協働して流体が連続して流動することがでさるような複数 の連通室を形成し、前記中間部以外の前記部分間の前記室内で前記第１流体を多 数回流させる端部側邪魔板手段とから成ることを特徴とする熱交換器。 １０．前記端部側邪魔板手段は、複数のベーン部材を取り囲む略々環状の部材を 有し、該ベーン部材の夫々は、少なくともその一端が該環状部材に連結し且つ、 少なくともその一部が該環状部材に内径の一部にわたって伸張し、吏に、該ベー ン部材は端部側部材の一つと協働して一本の管状部材の端部からこの管状部材に 隣接する別の管状部材の端部へと流体が連続して流れることができる連通室を形 成することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の熱交換器。 １１．前記ベーン部材は、略々中心に形成された孔から略々半径方向に伸張して 、前記環状部材内に略々周方向に離間した領域に至ることを特徴とする請求の範 囲１０項に記載の熱交換器。 １２．ａ）第１熱交換流体を流入させる第１流入口手段と、該第１熱交換流体を 流出させる第１流出口手段と、第２熱交換流体を流入させる第２流入口手段と， 該第２熱交換流体を流出させる第２流出口手段とを備える略々筒形の胴と、 ｂ）前記胴の軸方向の両端に夫々連結され、該胴内に室を画成する一対の端部側 部材と、 ｃ）前記室内に配設され、その内管の両端部が外管又は管の一端から若しくは両 端から突出し、更にその全管が熱接触すると共に隣接する管と管の間に軸方向に 延在する間隙を形成する複数枚の多重壁管と、ｄ）該多重壁管の内管の内部に前 記第１熱交換流体を導く手段と、 ｅ）前記多重壁管の外管の外側にある前記室内で前記第２熱交換流体を流動させ る手段と、 ｆ）前記室の中間部を該中間部以外の部分に対し密封する一方、該中間部以外の 前記部分を前記多重壁管の行内管を介して連通させる第１密封手段と、ｇ）前記 内管の突出端部の少なくとも一端の周面に密封状態で係合して、前記第１密封手 段との間に前記間際に連通する領域を形成する第２密封手段を備えるハウジング とから成り、 ｈ）該ハウジングに前記間隙から流出する流体を前記領域の外側へと導く連通手 段を設けたことを特徴とする熱交換器。 １３．前記第１密封手段と前記第２密封手段は、前記多重壁管を構成する前記内 管と前記外管とが軸方向に移動しても、この移動を吸収し且つ前記領域に前記の 間隙を維持するように位置決めされていることを特徴とする請求の範囲第１２項 に記載の熱交換器。 １４．ａ）第１熱交換流体を流入させる流入口手段と、該第１熱交換流体を流出 させる流出口手段とを備える主室と、 ｂ）第２熱交換流体を流入させる流入口手段と、該第２熱交換流体を流出させる 流出口手段とを更に備える前記主室の両端部に端部室を夫々形成する端部室形成 部材と、 ｃ）前記主室の端部間に設けられると共に前記端部室の夫々に連通する複数枚の 多重壁管と、前記第１熟交換流体は該多重壁管内を流動する一方、前記第２熱交 換流体は前記主室の室内を流動し、 ｄ）前記多重壁管の前記内管と前記端部室、及び前記多重壁管の前記外管と前記 王室とを夫々密封状態で連結する密封手段と、 ｅ）前記多重壁管との密着状態を維持しつつ該管の径の拡大を許容する拡径手段 と、 ｆ）前記内管との密着部と、前記外管との密着部との間に形成され、前記多重壁 管の管壁間を流れる全ての流体、即ち、前記密封手段から流出して行く流体を受 け入れる連通室とから成ることを特徴とする熱交換器。 １５．ａ）前記端部側部封は、前記主室の両端に設けられると共に前記多重壁管 が挿通される複数の開口を有する管板と、 ｂ）前記管板との間に環状のスペーサを介在させて設けられた中央フランジとか ら成り、 ｃ）前記中央フランジは、前記管板に設けられた前記開口の配置パターンに対応 して設けられた複数の開口を有すると共に該開口には前記内管の一端が挿設され 、ｄ）更に、前記中央フランジは前記端部室の一面を構成し、 ｅ）前記密封手段と前記拡径手段は共に、前記管板と前記中央フランジとの間で 前記多垂壁管に当接することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の熱交換器 。 １６．前記多重壁管は、軸方向に膨張できるようにその一端のみが密封されてい ることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の熱交換器。 １７．前記密封手段はブッシュから成り、該プッシュは、このプッシュと前記多 重壁管の夫々の管壁との当接部を密封する適宜の密封手段を介して、前記多重壁 管の前記外管を受け入れる第１部と、前記多重壁管の前記内管を受け入れる第２ 部とを有することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の熱交換器。 １８．前記密封構造は、前記プッシュの前記孔内に挿入されている前記多重壁管 の一端を拡径し、他端に密封用０リングを設けることで達成されることを特徴と する請求の範囲第１７項に記載の熱交換器。 １９．前記多重壁管は、大気との連通を図った螺旋状の溝を有する表面の強化さ れた管であることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の熱交換器。 ２０．前記螺旋溝を有する多重壁管は、前記密封手段によって軸方向に膨張可能 な管の前記一端に設けられた大気連通室を介して大気と連通していることを特徴 とする請求の範囲第１９項に記載の熱交換器。 ２１．内面と外面の備わった軸方向に延在する円筒形の外壁と、第１流体が流入 する流入口と、該流入口とは離間して設けられ該第１流体が流出する流出口とを 有し、その内部に室が形成された圧力容器と、 前記圧力容器の器内に設けられ、内面と外面の備わった内壁を構成し且つ、前記 流入口と前記流出口間の前記圧力容器内で前記第１流体を多数回流させる多数の 流路を形成すると共に、夫々の熱伝導性押出し形成部材が、半径方向に設けられ た邪魔板要素と、該邪魔板要素に一体的に形成されると共に隣接する半径方向に 設けられた邪魔板要素に連結される周方向に設けられた邪魔板要素と、該半径方 向に設けられた邪魔板要素の径方向内端の縁部及び該半径方向に設けられた邪魔 板要素と該周方向に設けられた邪魔板要素の各接点で該隣接する邪魔板要素を密 封連結する手段とから成り、これらの押出し形成部材を軸方向に摺動自在に組み 付けることで構成される邪魔板手段と、 前記内壁の外面上に設けられる共に、該内壁と前記圧力容器の前記内面とを離間 させて該内壁と該内面との間に空隙を形成する手段と、 前記外壁に設けられた前記流入口及び前記流出口と協働して、前記第１流体を前 記内壁と前記外壁との間に形成された前記空隙内に流入させる手段と、前記圧力 容器の両端部に結合されると共に、該圧力容器の器内に前記第１流体を密閉する 一対の管板と、各々が、外管内に少なくとも内管を備え且つ該外管の管壁と該内 管の管壁との間に螺旋状の連通孔を有すると共に、前記圧力容器の器内から軸方 向に該圧力容器の両端部に取付けられた前記管板を貫通して外側に伸張し、その 前記内管が該管板を越えて該外管より更に延伸して転移部を該管板に隣接形成す る複数の多重壁管と、前記圧力容器の両端に夫々取付けられた管板に近接して設 けられ、該管板との間で前記多重壁管の前記転移部の周囲に漏出流体用のキャビ ティを形成すると共に、前記管板に面している側とは反対側の一側に半径方向に もけられたベーン部材によって第２流体を、前記第１流体の流れの方向とほ反対 の方向に流れるようにして前記多重壁管内を多数回流させる一対の中央板と、前 記一対の中央板とそれらのベーン部材とに密封状態で夫々係合する一対の外蓋と 、 前記管板とこの管板に近接して設けられた前記中央板との間に位置する前記多重 壁管の両端に設けられると共に、その一端に前記外管の一端を受入れ且つ該外管 を前記管板に対し密封する軸方向に設けられた大径の孔と、他端に前記内管の一 端を受入れ且つ該内管を前記中央板に対して密封する軸方向に設けられた小径の 孔と、前記多重壁管の一端に形成された前記転移部と前記キャビティを連通する 半径方向に設けられた孔とを備えた複数個のプッシュとから成ることを特徴とす る熱交換器。 ２２．内部に取り付けられた部材の交換が可能で且つ内部からの漏洩に対する保 護手段を備える、高効率の胴と管型熱交換器において、 該熱交換器の中心軸に沿って長手方向に延在すると共に、第１熱交換流体が流入 する流入口と該第１熱交換流体が流出する流出口とを離間させて備える円筒形の 外胴と、 前記外胴の内部に配設され、前記中心軸から半径方向に延伸すると共に、夫々が 密封された区画室を画成する複数枚の邪魔板をその内部に有する内胴と、該内胴 の内部に配設された前記邪魔板はその内部に開口を有し、該邪魔板によって区画 された密封状態の前記区画室内を一室から次の一室へと室を移動する毎に流れの 方向が逆になる流路に沿って前記第１流体を該室内で流動せしめ、前記内胴は、 前記第１熱交換流体を前記区画室に導く流入口を前記流路の流入口側端部に、該 第１熱交換流体を該区画室から流出させる流出口を前記流路の流出口側端部に備 え、 前記外胴の軸方向両端に夫々取付けられると共に、多重壁管が押通される開口を 多数有する一対の管板と、前記一対の管板に近接して設けられると共に、漏出流 体が流入してくる連通室を前記管板との間に形成する一対の中央板と、 前記胴の軸方向で且つ試胴の両端に設けられた前記管板間に架設される熱伝導性 を有する複数本の熱交換用多重壁管と、該多重壁管は、互いに熱接触するように 同心的に配設され、その内部を流れる流体とその外部を流れる流体との流体間で 熱交換を行うと共に、夫々の一端で前記漏出流体路と連通室とが連通し、前記管 板に萌する側とほ反対側の一側に前記中央板に近接して設けられると共に、前記 複数の多重壁管の管内を一管から次の一管へと第２流体を連続的に流動させて、 該第２流体が熱交換器内を前記第１流体の流れ方向とは反対の方向に流れる多数 回流とする複数のマニホールド室を該中央板との間に形成する一対の外蓋とから 成ることを特徴とする熱交換器。 ２３．機械的歪みの原因となる熱応力が略々発生せず、しかも熱交換を効率良く 行うことができる、細長の胴と管型熱交換器において、 内外面を備える外胴を構成するハウジングと、該ハウジングの内部に軸方向に設 けられ、内外面を有すると共に、相互に密封連結され且つ軸方向に摺動自在な複 数のモジュール式押出し成形部材を備え、更に前記ハウジングとの間で軸方向に 薄い環状の空隙を形成する、熱伝導性を有する円筒形のモジュール式内胴と、前 記複数のモジュール式押出し成形部材は該内胴の内部に複数の室を形成すると共 に、第１流体が該内胴の前記室内を連続して流れる連続流路を構成し、前記第１ 熱交換流体の流路の両端に連結された流入口手段及び流出口手段と、 前記熱交換器内で第２流体を前記第１流体の流れ方向とは反対方向に多数回回流 させる手段と、前記モジュール式内胴の外面に形成されると共に、該外面と前記 ハウジングの内面とを離間させることによって両面間に薄い空隙を形成し、該空 隙内に温度を均一化する前記第２流体の薄い層流を循環させて前記内胴の温度と 前記ハウジングの温度の温度差を所定の限界値以下に保って前記ハウジングに影 響を及ぼさないようにする手段と、 前記モジュール式内胴と前記ハウジングとの間に前記第１熱交換流体を循環させ る手段とから成ることを特徴とする熱交換器。 ２４．軸方向に延設され、内外面を有すると共に第１流体を密閉状態で流入、流 出させる手段と、第２流体を密閉状態で流入させる一方非密閉状態で流出させる 手段とを備えるハウジングと、 前記ハウジング内半径方向に設けられ、該ハウジング内に夫々が独立した区画室 を形成する邪魔板要素と、前記要素に一体的に形成されると共に前記ハウジング 内周方向に設けられ、該ハウジンゲ内にモジュール式内胴を構成する邪魔板要素 とから夫々が成り、前記両邪魔板要素が互いに連結されて軸方向に延在する、熱 伝導性を有する複数の押出し成形部材と、 前記モジュール式内胴と前記ハウジングとの間に形成される環状の薄い空隙と、 該空隙は前記第２流体が非密閉状態で流出する流出路と連通しており、これによ り該第２流体が該空隙内に混入し且つその内部を満たして前記熱伝導性を有する 押出し成形部材間において発生する温度差をでさるだけ最小限に留め、前記相互 に結合された押出し成形部材の折曲を引き起こす熱膨張度の差異を略々なくし、 前記相互に結合された押出し成形部材によって形成された流路に従って前記第２ 流体を多数回流させる手段と、 前記ハウジングの両端に夫々取付けられて、前記第２流体が漏洩しないように該 ハウジングを密閉すると共に、該ハウジング内で前記第１流体を循環させる手段 を備える固定側端部組立体及び浮動側端部組立体と、前記周定側端部組立体及び 浮動側端部組立体の夫々に取付けられると共に、多重壁管が篏入する複数の軸方 向に形成された孔を有する管板及び中央板と、該ハウジング内の軸方向に延伸す ると共に該ハウジングの軸方向の両端に取付けられた前記端部組立体の内部に更 に伸張する熱伝導性を備えた多重壁管と、該多重壁管の夫々は、外管の管内に少 なくとも同心的に組み付けられた内管と、多重壁を構成する管と管を当接させて 形成した螺旋状の溝を有すると共に、該螺旋状の溝は管の全長にわたって漏洩流 体が流れる流路を形成し、前記端部組立体に取付けられた前記管板と前記中間板 の間は前記多重壁管の転移部であって、該管板と該中間板は夫々、前記多重壁管 が篏入する複数の孔を有し、該多重壁管の一端は前記固定側端部組立体に固定さ れる一方、他端は前記管が膨張でさるように浮動側端部組立体に摺動自在に設け られ、該浮動側端部組立体に取付けられた前記管板と前記中間板は、前記多重壁 管の前記転移部の周囲を取り囲む」ように形成された連通室を備えて成り、 前記端部組立体内に設けられ、前記第１流体が前記多重壁管側へと流れるように 該第１流体の流れを変えて該第１流体を多数回流とすると共に、この第１流体の 多数回流の回流方向を前記第２流体の多数回流の回流方向と対流する関係に設定 して熱交換効率が最良となるようにする複数枚の仕切片と 前記固定側端部組立体に支持されている前記多重壁管の中心軸の周囲に形成され た孔を有すると共に、試多重壁管の各々の管壁を密封して支持する夫々が異る内 径部を備えた複数個のプッシュと， 摺動自在に取付けられた前記多重壁管の前記連通室内に位置する一部に取着され 、該連通室を形成する前記管板に対して前記多重壁管の前記外管を密封し、該連 通室を形成する前記中央板に対して前記多重壁管の前記内管を密封し、更に前記 多重壁管一端の前記転移部と前記連通室を連通する、複数のテーパ状環状シール 部材とから成ることを特徴とする圧力容器型熱交換器。 ２５．第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器において、 前記熱交換器の軸方向に配設され、その一端に流入口を、そして他端に流出口を 有する円筒形の外胴と、前記外胴内に設けられ、前記第１流体が該外胴内で多数 回流をなす連続流路を構成する複数の区画室を形成する邪魔板と、該邪魔板は軸 方向に設けられた複数の邪魔板構成部材からなり、各邪魔板構成部材は半径方向 に延在する要素と、該要素の半径方向外側端部から周方向に延伸する要素とを含 んでなり、前記半径方向に延在する要素はその半径方向の内側端部が、その両隣 りの同一要素の半径方向内側端部の夫々と軸方向に摺動自在に且つ密封状態で相 互に結合し且つ、その半径方向外側端部が隣接して設けられた邪魔板構成部材の 周方向に延在している要素と軸方向に摺動自在に且つ密封状態で相互に結合され 、 前記胴内を軸方向に延伸すると共に、少なくとも外管の内側に同心的に組み付け られた内管と、螺旋溝とを有する複数の多重壁管と、 前記多重壁管の浮動側端部と密封状態で係合すると共に、前記多重壁管の外管が 篏入する複数の開口を有する管板と、該多重壁管の内管が篏入する複数の開口を 有する中間板とを備える浮動側端部組立体と、前記多重壁管の夫々に設けられる と共に、前記外管が篏入する大径の孔と、該大径孔と同心的に当接関係で形成さ れ且つ前記内管が篏入する小径の孔と、凹部を有すると共に、前記大径孔と前記 小径孔を取り囲むように形成されたキャビティと、前記大径孔の前記凹部内に配 設され前記外管と前記管板の当接部を密封する複数の第１シール部材と、前記小 径孔の前記凹部内に配設され前記内管と前記中央板の当接部を密封する第２シー ル部材と、前記第１流体を該多重壁管の内の一本の浮動側端部から別の一本の浮 動側端部へと導いて該胴内において該第１流体を多数回流させる手段とを備える プッシュと、前記多重壁管の固定された側の端部と密封状態で係合すると共に、 前記第１流体を該多重壁管の内の一本の固定側端部から別の一本の固定側端部へ と導いて該胴内において該第１流体を多数回流させる手段を備える固定側端部組 立体とから成ることを特徴とする熱交換器。 ２６．前記多重壁管は夫々、同心的に組み付けられた三本の管で構成されている ことを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の熱交換器。 ２７．前記螺旋溝は、***部の内径の元の管内径に対する比の値が０．９７であ ることを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の熱交換器。 ２８．前記螺旋溝は、前記***部間の間隔の、前記管内径に対する比の値が０． ９５であることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の熱交換器。 ２９．熱交換器に設けられた複数の多重壁管の各浮動側端部を密封支持する端部 組立体であって、前記多重壁管の各々が挿通される多数の開口を有する管板と、 該多重壁管の各内管の一端が篏入する多数の開口を有すると共に該管板との間に 室を形成する中央板と、前記多重壁管の一端に篏装されると共に、該多重壁管の 外管が篏入する軸方向に形成された大径の孔と、該大径孔に当接して設けられ且 つ該多重壁管の内管が篏入する軸方向に形成された小径の孔と、大径の凹部を有 すると共に該大径孔の周りに同心的に形成されたキャビティと、小径の凹部を有 する共に該小径孔の周りに同心的に形成されたキャビティとから成る前記室内に 配設された複数のプッシュと、 該大径の凹部を有するキャビティ内に設けられ、前記多重壁管の前記外管を前配 管板に対して密封する複数個の第１シール部材と、 前記小径の凹部を有するキャビティ内に設けられ、前記多重壁管の前記内管を前 記中央板に対して密封する複数個の第２シール部材とから成ることを特徴とする 熱交換器用端部組立体。 ３０．熱交換器の器内に軸方向に配設された管状部材を該軸方向に直交する方向 に延設された板部材の一面に密封するシール集成体において、 前記管状部材が篏入する軸方向の孔と、凹部を備えると共に該孔の周囲に同心的 に形成されたキャビティとを有するプッシュと、 前記凹部を有するキャビティ内に配設され、前記管状部材の周面に当接する円筒 形の表面と、該円筒形の表面から離間して位置し、前記管状部材の前記表面とは 平行で且つ該表面に当接する環状の平坦面とを有する略々環状のシールと、 前記プッシュを前記管状部材の前記表面側に押圧して前記シールを該表面に密着 させる手段とから成るシール集成体。 ３１．前記シールの断面において、その幅と長さの最小比が０．３であることを 特徴とする請求の範囲第３０項に記載のシール集成体。 ３２．前記シールの断面において、その幅と長さの最小比が０．３３であること を特徴とする請求の範囲第３０項に記載のシール集成体。 ３３．前記管状部材と前記シールの一側面側の表面との接合面と前記シールとの 間、該シールの反対側の側面の丸みが付けられた前記プッシュと該シールとの間 には夫々前記シールの膨張を吸収する室が画成されていることを特徴とする請求 の範囲第３０項に記載のシール集成体。 ３４．前記シールの内径は、前記管状部材の周囲で１７〜２２パーセント伸張す ると共に、該シールの軸方向の厚さが前記環状の平坦面において１７〜２２パー セント圧縮されることを特徴とする請求の範囲第３０項に記載のシール集成体。