JPH03102194A - 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】 （産業上の利用分野） 本願発明は、伝熱管として樹脂製の細径管を用いたシェ
ル・チューブ型の熱交換器に関するものである。

（従来の技術） 従来より、酸等の金属を汚損する性状を有する薬岐等を
所定の温度に加熱或いは冷却するために使用される熱交
換器には、薬肢に侵されないように樹脂製の伝熱管が使
用されているが、一般に樹脂は金属に比して熱伝導率が
かなり低いため、樹脂製伝熱管を用いる場合には、その
肉厚を可及的に薄くして管壁の熱抵抗を抑えるとともに
、該伝無管を細径管で構成し且つこれを多数配置するこ
とによって伝熱面積を拡大しもって伝熟性能の向上を図
るようにしている。

ところが、このように、伝熱管として薄肉の樹脂製細径
管を採用した場合には、該伝熱管は柔軟性を有するがた
めに、自重によってあるいはその外周側を流れる流体の
動圧を受けることにより撓み、該流体の流通を阻害する
というおそれがありた。

このような問題を解決するために、例えば、実開昭６２
−１９２０８８号公報に開示されるように、筒胴内に所
定間隔でバッツルプレートを配置し、該各バッフルプレ
ートによって各伝熱管をその中間位置において支持しも
って該各伝熱管の撓みを防ＩＬするようにしたものが提
案されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この公知例のらのにおいては、直管状に形成
された多数の伝熱管をその途中において複数の束に分け
て束ねこれらを管束とするとともに、該各管束を相互に
離隔状態で上記バッフルプレートで支持するようにして
いるため、比較的大きな隙間を有する各管束１’［］　
．’Ｔｉ間には筒胴側の流体が１一分に流れるが、該各
管束を構成する伝熱管相互間はほぼ密着状態にあるため
に該流体が十分に流れず、結果的に伝熱性能が低劣とな
る。

また、各伝熱管が直管状に形成され且つこれらが筒胴の
軸方向、即ち、上記流体の流れ方向にほぼ沿う方向に向
けて配置されているため、該流体の流れが層流となり各
伝熱管の周囲に境界層が形成され易く、伝熱性能の低下
につながる。

そこで本願発明は、樹脂製の細径管で構成される多数の
伝熱管を筒胴内に配置したシェル・チューブ型の熱交換
器において、各伝熱管と筒胴側流体との接触性を高める
とともに、各伝熱管の表面」二における境界層の形成を
可及的に抑制し、もって伝熱性能の向上及び装置のコン
パクト化を図らんとするもめである。

（課題を解決するための手段） 本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段と
して、 （１）請求項１記載の発明では、第１図及び第２図に例
示するように、第１流体が流通する筒胴１内に、樹脂製
の細径管で構成されるとともにその内部を第２流体が流
通する多数の伝熱管２，２，・・を帯状に編んで構成し
た複数の管束３．３，・・を、それぞれスパイラル状に
捩った状態で」二記筒胴１の軸方向に向けて配置したこ
とを特徴とし、（２）請求項２記載の発明では、第１図
及び第２図に例示するように、上記（１）の構成に加え
て、各管束３，３，・・を、筒胴ｌ内に所定間隔で配置
されたバッフルプレート４，４，・・を貫通して設ける
ととちに、該各バッフルプレート４　４・・に対して該
各管束３，３，・・をその捩り復元力によって該各バッ
フルプレート４に係合させることにより支持せしめたこ
とを特徴としている。

（作用） 本願各発明はこのような構成とすることによってそれぞ
れ次のような作用が得られる。

（１）請求項１記載の発明では、多数の伝熱管２，２．
・・を帯状に編んで管束３．３．・・を構成ずるととも
に、これらをスバイラル状に捩った状態で筒胴ｌ内にそ
の軸方向に向けて配置しているため、 ■筒胴ｌ内を流通する第１流体は各管束３，３．・のス
パイラル面に沿って流れることによって旋回流とされる
とともに、該各伝熱管２，２，・・が第１流体の流れ方
向に交差する状態となり該各伝熱管２，２．・・の表面
付近の流れが乱流化されろことから、該第１流体の流れ
中に多数の渦が発生し、該各伝８管２，２，・・の表面
における境界ｊ？ウの形成が可及的に防止される、 ■各管束３．３，・・を構成する各伝熱管２．２・相互
間が比較的大きな隙間を有することから該第Ｉ流体はこ
れら各伝熱管２，２．・・間を縦横に流れ、該第ｌ流体
と各伝熱管２．２．・・との接触性が良好ならしめられ
る、 等の作用が得られる。

（２）請求項２記載の発明では、上記（１）の作用に加
えて、各管束３，３，・・か各バッフルブレー｝４．４
，・・によってその中間位ｄが支持されるところから、
これらがその自重あるいは第１流体の動圧を受けて撓み
該第ｌ流体の流通を阻害するということが防止されると
ともに、該各管束３３，・・自身の捩り復元力によって
該管束３．３・・がバッフルプレート４．４．・・に対
して支持されるため該各管束３，３，・・の支持構造を
簡略化することが可能ならしめられる等の作用が得られ
る。

（発明の効果） 従って、請求項１及び２記載の各発明では、各伝熱管２
，２，−　．の表面における境界層の形成が可及的に防
止されるとともに、該各伝熱管２．２・・と第１流体と
の接触性が良好ならしめられるところから、その伝熱性
能がより一層向上せしめられ、延いては装置のコンパク
ト化を促進し得るという効果が得られろ。

また、請求項２記載の発明では、上記（１）の効果に加
えて、第１流体の流通状態が良好ならしめられるところ
から、伝熱性能がさらに向上するととらに、各管束３，
３．・・の支持構造の簡略化に上りコス｝・の低廉化を
促進し得るという効果が得られる。

（実施例） 以下、添付図而を参照して本願発明の好適な実施例を説
明する。

第１図には、請求項ｌ及び２記載の発明の実施例にかか
る熱交換器Ｚか示されている。この熱交換器Ｚは、その
一端寄り位置に第１流体入口管７を、他端寄り位置に第
１流体出口管８をそれぞれ備えた直筒状の筒胴Ｉ内に、
後述する多数の伝熱ａ２．２．・・により構成される複
数の管束３、３，・・をその軸方向に向けて配置してな
るノエル・ヂューブ型の熱交換器である。そして、この
熱交換器Ｚは、該筒胴Ｉ内に第１流体を流し、また該筒
胴ｌの一端側に取り付けた第２流体人口管９側から他端
側に取り付けた第２流体出口管ＩＯ側に向けて上記各伝
熱管２，２，・・を通して第２流体を流通させることに
よって、該第１流体と第２流体との間で熱交換を行わし
めるようになっている。

また、この実施例の熱交換器Ｚは、金属を腐蝕さける性
状をらっ薬液を第２流体とし、この第２流体を第１流体
たる冷媒によって所定温度に加熱あるいは冷却するため
のらのてあり、このため後述のように、上記各伝熱管２
，２，・・を耐腐蝕性の樹脂材で構成している。

Ｌ記伝熱管２は、第４図に示すように、樹脂（例えば、
熱溶融性フッソ樹脂）で形成された細径管（例えば、管
径１〜２ミリ）で構或されている。そして、この実施例
のものにおいては、このような多数の伝熱管２．２，・
・を一組とし、この各伝熱管２．２，・・を、その両端
部を残して中間部を相互に帯状に編んでーっの管束３を
構成している。そして、その中間部を編成郎３ａとし、
また両端部を非編成部３ｂとしている。

このように構成された複数（この実施例では５本として
いる）の管束３，３，・・を上記筒胴ｌ内に相互に所定
間隔をもって平行配置する。具体的には、第１図に示す
ように、上記各管束３，３．・を、上記筒胴ｌ内にその
軸方向に所定間隔をもって配置された複数のバッフルプ
レート４．４，・・の各開口５．５，・・に、その編成
部３ａをスパイラル状に捩りながら挿通させる。そして
、その両側の非編成部３　ｂ，　３　ｂをその端部で束
ねてこれを上記第２流体人口管９及び第２流体出口管１
０にそれぞれ設けた管束端固定部［１３の固定穴ｌ５に
接着固定することによって、該管束３を構成する各伝熱
管２．２，・・の開口端を上記人口側集合室ｌＩ及び出
口側集合室ｌ２に臨ましめる（第３図参Ｉ＋．！｛　）
。

また、この場合、第２図に示すように、各管束３．３，
・・の編成部３ａが挿通する各バッフルプレート４，４
，・・の各開口５．５，・・は、該管束３の幅寸法より
若干大きな内径寸法を有するとともに、その内周面には
周方向に等間隔で四つの係止爪６，６，・・を内側に向
けて突出形成している。

従って、各管束３，３．・・の編成部３ａは、相対向す
る一対の係止爪６．６に対してその捩り復元力により押
し付けられて支持されることとなる（捩り復元力の方向
は第２図の矢印八方向）。即ち、簡単な構造により各管
束３，３，・・を確実に支持することができるものであ
り、構造の簡略化及びコストの低廉化が促進される。

このように構成された熱交換器Ｚによれば、筒胴ｌ内を
流通する第１流体は、各管束３．３，・・のスパイラル
面に案内されて旋回流とされる。また、各管束３．３，
・・を構成する各伝熱管２，２・・は編み目状であるた
め、第１流体の流れ方向に対して交差することとなり、
該各伝熱管２，２．・・の表面付近においては該第１流
体の流れが乱流となる。これらの相乗的作用により、各
伝熱管２，２．・・の表面付近に境界層が形成されるの
か可及的に防止され、それだけ該各伝熱管２，２，・の
伝熱性能が向上することとなる。

また、各管束３，３，・・の編成部３ａにおいては各伝
熱管２，２．・・相互間に比較的大きな隙間が形威され
ているため、第１流体は各管束３，３・・相互間と同様
にこれら各伝熱管２，２，・・相互間をも十分に流通し
、該各伝熱管２．２．・・と第１流体との接触性か良好
となり、それだけその伝熱性能が向上ずることとなる。

これら二つの伝熱性能向上作用により、熱交換器Ｚの伝
無性能がより一層向上するものであり、従って、例えば
、必要熱交換量を従来のものとを同様とした場合には、
伝熱性能の高い分だけ装置自体をコンパクトにすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１及び２記載の発明の実施例にかかる熱
交換器の一部断面側面図、第２図は第１図の■一■矢視
図、第３図は第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ縦断而図、第４図
は第１図に示した管束の戊形状態説明図である。 １・・・・筒胴 ２・・・・伝熱管 ３・・・・管束 ３ａ・・・・編成郎 ３ｂ・・・・非編成部 ４・・・・バッフルプレート ５・・・・開口 ６・・・・係止爪

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１流体が流通する筒胴（１）内に、樹脂製の細径
   管で構成されるとともにその内部を第２流体が流通する
   多数の伝熱管（２），（２），・・を帯状に編んで構成
   した複数の管束（３），（３），・・を、それぞれスパ
   イラル状に捩った状態で上記筒胴（１）の軸方向に向け
   て配置したことを特徴とする熱交換器。 ２、各管束（３），（３），・・が、筒胴（１）内に所
   定間隔で配置されたバッフルプレート（４），（４），
   ・・を貫通して設けられるとともに、該各バッフルプレ
   ート（４），（４）・・に対して該各管束（３），（３
   ），・・をその捩り復元力によって該各バッフルプレー
   ト（４），（４），・・に係合させることにより支持さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。