JPH0311400B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷却装置用シエル・チユーブ型熱交
換器に係り、特に冷却装置用シエル・チユーブ型
熱交換器のためのウオーターボツクスに係る。

多くの冷却システムはシエル・チユーブ型熱交
換器を有しており、その構造は熱交換チユーブが
シエル端部を形成するチユーブシートを貫通し、
またチユーブの支持を強化するためにチユーブ支
持シートがシエル内に用いられているものであ
る。通常、水は前記チユーブ内を流れ、該チユー
ブは熱交換器のシエル側を流れる冷媒と熱的に接
触している。通常、一つのウオーターボツクスが
熱交換器の一端にてチユーブシートに取付けら
れ、チユーブシートを貫通する熱交換チユーブの
端部を取囲み、前記熱交換チユーブを通つて水流
を導くようになつている。もう一つのウオーター
ボツクスが熱交換器の他端にてチユーブシートに
取付けられ、該チユーブシートを貫通する熱交換
チユーブの端部を取囲み、熱交換器に完全な流体
流路を形成している。典型的には、水の供給用ウ
オーターボツクス内には該ウオーターボツクスを
第一の群を含む熱交換チユーブを含む第一の部分
と第二の群の熱交換チユーブを含む第二の部分と
に分割するための少なくとも一つの隔壁が設けら
れている。水はウオーターボツクス上のノズルに
接続され該ウオーターボツクスの第一の部分の第
一の群の熱交換チユーブと共に流体循環路を形成
する水供給導管を通つてウオーターボツクスに供
給される。該ウオーターボツクスに供給された水
は、前記第一の群の熱交換チユーブを通り、該熱
交換器の反対側の端部へ流れ、前記第二の群の熱
交換チユーブを通つて該ウオーターボツクスの第
二の部分へ戻る。水帰還導管が該ウオーターボツ
クス上のノズルに接続され、該ウオーターボツク
スの第二の部分の第二の群の熱交換チユーブと共
に流体循環路を形成し、水は該帰還導管を通つて
該ウオーターボツクスより導かれる。もし望むな
ら、前記熱交換チユーブを幾つかの個別の相互の
連絡された群に分割するための隔壁をより多数用
いることにより熱交換器内に二つ以上の水路が形
成されてもよい。

熱交換器内の熱交換チユーブを清掃あるいは点
検するために該チユーブ内に近接することが必要
である。従来、熱交換チユーブの内部への近接を
得るために、ウオーターボツクスへのノズルの接
続は通常湾曲形状であるウオーターボツクスの側
壁を通してなされ、該ウオーターボツクスのカバ
ーは取外し可能とされ、これによつて該熱交換チ
ユーブの端部が露出されるようになつている。前
記ノズルへの接続部は前記側壁を通してなされ、
ウオーターボツクスへのノズル接続を妨げること
なく熱交換チユーブへの近接が可能とされてい
る。かかる形式のウオーターボツクスはマンリウ
オーターボツクスとして知られている。しかし湾
曲形状の側壁を通つてノズル接続部分を作ること
に固有の複雑さとノズル接続部分を収容するため
に比較的大きな側壁を与える必要があることによ
り、マリンウオーターボツクスの製造は比較的困
難で費用がかかる。

より簡単で且コストの低いウオーターボツクス
は、ウオーターボツクスへのノズル接続を該ウオ
ーターボツクスの端部カバーを通して行うことに
より得られる。これは前記端部カバーが通常平坦
であることによる。しかし熱交換チユーブ内部へ
の近接のために前記カバーが取外される前に水供
給及び帰還導管がウオーターボツクスノズルより
取外さなければならない。導管を取外すのは通常
困難で且厄介であるから、このような構造は望ま
しくない。

従つてウオーターボツクスへのノズル接続を妨
げることなく熱交換チユーブ内部への近接が可能
である如きシエル・チユーブ型熱交換器のための
ウオーターボツクスを比較的簡単且比較的低コス
トで製造することが本発明の一つの目的である。

本発明の前記及びその他の目的は、壁部材、蓋
部材、隔壁及び取外し可能なカバーを有するウオ
ーターボツクスによつて達成される。前記壁部材
はシエル・チユーブ型熱交換器の一端に於てチユ
ーブシートに取付けられており、熱交換チユーブ
が貫通する領域を含むチユーブシート上の選択さ
れた領域を取囲む。前記蓋部材は前記壁部材に取
付けられ、シエル・チユーブ型熱交換器の該端部
にエンクロージヤを形成する。該蓋部材は開口部
が何れの熱交換チユーブも貫通しないチユーブシ
ート上の領域に対応する如き第一のノズルと、開
口部が何れの熱交換チユーブも貫通しないチユー
ブシート上の他の領域に対応する如き第二のノズ
ルとを有している。更に該蓋部材は熱交換チユー
ブが貫通するチユーブシート上の領域に対応する
近接用開口部を有する。前記隔壁は前記蓋部材と
前記壁部材とによつて形成されたエンクロージヤ
内にあり、熱交換チユーブを、第一のノズルと共
に第一の流体循環路を形成する第一の群と、第二
のノズルと共に第二の流体循環路を形成する第二
の群とに分割する。前記取外し可能なカバーは前
記蓋部材の近接用開口部を覆うように配置され
る。流体導管が前記蓋部材のノズルに取付けられ
てよく、これによつて前記流体導管と前記ノズル
との間の接続を妨げることなく前記カバーが取外
され得る如き相対位置に前記導管及び前記取外し
可能なカバーが配置される。

ウオーターボツクスへの前記流体導管の接続方
法の他の一つは熱交換器のシエル及びチユーブシ
ートの後壁を通り該チユーブシートの前壁に取付
けられ、前記流体導管及び熱交換チユーブが貫通
するチユーブシート上の領域を取囲んでもよい。
前記ハウジングの開口部を覆う全てのハウジング
あるいはカバーは、ウオーターボツクスへの導管
接続を妨げることなく熱交換チユーブの内部への
近接を得るために取外され得る。何故なら、該導
管接続はチユーブシートの後壁を通つてなされて
いるからである。もし望むなら、熱交換器のシエ
ルの切取りを避けるため、チユーブシートは該チ
ユーブシートの後壁と熱交換器のシエルとの間の
接触境界線を越えて伸長製造されてもよく、前記
流体導管はこの伸長領域のチユーブシートを通り
ウオーターボツクス内へ接続されてもよい。

本発明のその他の目的及び利点は以下に添付の
図を参照しつつ行われる本発明の実施例について
の説明より明らかとなるであろう。

第１図には、凝縮器２と蒸発器３を有するシエ
ル・チユーブ型熱交換器の斜視図が示されてい
る。凝縮器ウオーターボツクス４及び蒸発器ウオ
ーターボツクス５が熱交換器１の一端にてチユー
ブシート６上に配置されている。熱交換器１は冷
却システムの一部であり、ここでガス状の冷媒は
図には示されていない圧縮器によつて圧縮され、
その第一のシルノズル７を通り熱交換器１の凝縮
器２へ供給される。ガス状冷媒は凝縮器２内の熱
交換チユーブ８を流れる冷却水の如き熱交換媒体
流によつて冷却され、凝縮器２に於て凝縮する。
凝縮器２からの液状冷媒は、図には示されていな
い弁を通り、蒸発器３へ供給され、ここで急速に
蒸発し、蒸発器３の熱交換チユーブ９内を流れる
水等の熱交換媒体を冷却する。蒸発器３からのガ
ス状冷媒は第二のシエルノズル１０を通り再び圧
縮器へ送られ、上述の冷却サイクルを繰返す。

第２図は第１図に示された凝縮器ウオーターボ
ツクス４及び蒸発器ウオーターボツクス５の分解
斜視図である。第２図に見られる如く、凝縮器ウ
オーターボツクス４は壁部材１１、蓋部材１２、
隔壁部材１４及び取外し可能なカバー１５を有し
ている。更に第２図に示す如く、蒸発器ウオータ
ーボツクス５は凝縮器ウオーターボツクス４と同
様である。即ち蒸発器ウオーターボツクス５は壁
部材１６、蓋部材１７、隔壁部材１８及びカバー
１９を有しており、対応する凝縮器ウオーターボ
ツクスの構成部品に関する記述と同様の要領によ
り組立てられる。

第１図及び第２図に示されている如く、凝縮器
ウオーターボツクス４の壁部材１１はチユーブシ
ート６の前面１３上に配置され、凝縮器熱交換チ
ユーブ８が貫通するチユーブシート６上の領域を
含む選択された領域を取囲んでいる。蓋部材１２
は壁部材１１に取付けられ、熱交換器１の一端に
て内部に近接用開口部２７を有するエンクロージ
ヤを形成している。近接用開口部２７は取外し可
能なカバー１５によつて覆われており、該カバー
は凝縮器熱交換チユーブ８の内部への近接を得る
ために取外され得るようになつている。壁部材１
１及び蓋部材１２は溶接スタツド２０及びナツト
２４によつてチユーブシート６に取付けられる。
蓋部材１２上の溶接スタツド４０も又ナツト５０
と共に取外し可能なカバー１５を蓋部材１２に取
付ける作用をしている。

溶接スタツド２０はチユーブシート６に溶接さ
れ、チユーブシート６より伸びている。図には示
されていないガスケツトがチユーブシート６に接
し、溶接スタツド２０の周りに配置されている。
壁部材１１は各溶接スタツド２０を収容するため
の孔を有している。溶接スタツド２０上に壁部材
１１を配置することにより、溶接スタツド２０の
周りのガスケツトによつてチユーブシート６と壁
部材１１の間に流体密のシールが形成される。

壁部材１１は溶接スタツド２０の端部が該壁部
材の前記孔を通つて伸びるように溶接スタツド２
０上に配置されている。溶接スタツド２０のこれ
らの端部の間にはガスケツト２２が設けられてい
る。蓋部材１２は壁部材１１を通つて伸びる溶接
スタツド２０の端部を収容する孔５１を有してい
る。蓋部材１２は該蓋部材と壁部材１１との間に
ガスケツト２２を挟んだ状態で溶接スタツド２０
上に配置され、この接合部にて流体密のシールを
与えている。

取外し可能なカバー１５は蓋部材１２を通つて
伸びる溶接スタツド２０の端部と蓋部材１２より
伸びる溶接スタツド４０を収容する孔５２をを有
している。蓋部材１２上には溶接スタツド２０及
び４０の周りに配置されたガスケツト５３が設け
られており、取外し可能なカバー１５が蓋部材１
２上に配置される時、この接合部にて流体密シー
ルが形成されるようになつている。

第１図に示す如く、ナツト２４及び５０はそれ
ぞれ溶接スタツド２０及び４０上に締付けられ、
壁部材１１、蓋部材１２及びカバー１５を所定の
位置に固定する。カバー１５はこれを所定の位置
に保持するナツトを除去し、カバー１５を当該ボ
ルトより除去することによつて取外される。

勿論以上のことは、壁部材１１、蓋部材１２及
びカバー１５を取付けてチユーブシート６上に凝
縮器ウオーターボツクス４を形成する場合の一つ
の方法である。例えば、もし望むなら、壁部材１
１はチユーブシート６に直接溶接され、チユーブ
シート６より外方へ突出たフランジ部を有するボ
ルト締用フランジであつてもよい。この場合蓋部
材１２及びカバー１５はキヤツプねじによつて壁
部材１１のフランジ部に直接締付けられてよい。
その他の種々の取付方法が採用されてもよいこと
は当業者にとつて明らかであろう。

第１図及び第２図に示されている如く、蓋部材
１２は近接用開口部に加えて第一のノズル２５と
第二のノズル２６とを有している。第一のノズル
２５は何れの熱交換チユーブ８も貫通していない
チユーブシート６の領域へ向けて引かれた開口を
有する。即ちノズル２５の開口のチユーブシート
６の前方平面１３への正射景は凝縮器熱交換チユ
ーブ８が貫通するチユーブシート６の領域には存
在しない。。同様に第二のノズル２６は何れの凝
縮器熱交換チユーブ８も貫通しないチユーブシー
ト６の他の領域に向けて開いた開口を有する。し
かし近接用開口部２７は凝縮器熱交換チユーブ８
が貫通するチユーブシート６の領域へ向けて開い
ている。

隔壁１４は熱交換チユーブ１１、蓋部材１２及
びカバー１５によつて形成されたエンクロージヤ
内に配置され、凝縮器熱交換チユーブ８を第一の
ノズル２５と共に第一の流体循環路を形成する第
一の群と第二のノズル２６と共に第二の流体循環
路を形成する第二の群とに分けているり。隔壁１
４は、その所定の位置にあるときには、これら二
つの群の凝縮器熱交換チユーブの間に流体密の分
離壁を形成する。第２図に於ては、図を簡単にす
るために隔壁１４はカバー１５の後側にあつて仮
想線にて示されている。同様に本発明の説明を簡
単にするために隔壁１４はただ一つ示されている
が、もし望むなら、エンクロージヤ内には幾つか
の隔壁１４が設けられ、凝縮器熱交換チユーブ８
を幾つかの互に接続された流路に分けるようにし
てよいことが明らかであろう。

取外し可能なカバー１５は、前述の要領にてあ
るいは他の適当な要領にて、蓋部材１２に於ける
近接用開口部２７を覆うべく蓋部材１２に取付け
られる。第１図及び第２図に示す如く、カバー１
５はこれを締付けているボルト２０及び４０より
ナツト２４及び５０のみを外し、これらのボルト
よりカバー１５を引外すことにより除去され得
る。

又第１図に示されている如く、水供給導管２８
が蓋部材１２の第一のノズル２５に接続され、水
戻り導管２９が蓋部材１２の第二のノズル２６に
接続されている。これらのノズル接続部と除去可
能なカバー１５は水供給導管２８と第一のノズル
２５の間の接続及び水戻り導管２９と第二のノズ
ル２６の間の接続を乱すことなく取外されるよう
に配置されている。

第３図には、水供給導管２８と水戻り導管２９
とを凝縮器ウオーターボツクス３５に接続する他
の一つの方法が示されている。第３図に示されて
いる如く、シエル・チユーブ型熱交換器１はチユ
ーブシート６の後壁３１とシエル・チユーブ型熱
交換器１のシエル３４の間の接触領域を越えて延
在する部分３０を有するチユーブシート６を有し
ている。凝縮器水供給管２８及び凝縮器水戻り管
２９は後壁３１を経てチユーブシート６の前壁に
取付けられた凝縮器ウオーターボツクス３５内へ
接続されてる。また第３図及び第４図に示されて
いる如く、蒸発器水供給管３２及び蒸発器水戻り
管３３がチユーブシート６の延長された部分３０
の後壁３１を通つてチユーブシート６の前壁に取
付けられた蒸発器ウオーターボツクス３６内へ接
続されている。

以上のことはチユーブシート６の延長された部
分３０の後壁３１を通つて流体導管２８，２９，
３２，３３を接続する一つの方法を示すものであ
り、その他の接続法が用いられてもよいことは当
業者にとつて明らかであろう。例えば、チユーブ
シート６の延長部３０を設ける必要を避けるため
に、流体導管２８，２９，３２，３３は先ず熱交
換器１のシエル３４を通つて導かれ、次いでチユ
ーブシート６の後壁３１を通つて導かれてもよ
い。しかし、かかる構成は流体導管２８，２９，
３２，３３を収容する孔をシエル３４に形成する
ことを必要とする。

第４図には熱交換器１のチユーブシート６の前
壁１３に取付けられた凝縮器ウオーターボツクス
３５と蒸発器ウオーターボツクス３６が分解され
た斜視図にて示されている。凝縮器ウオーターボ
ツクス３５は壁部材３７、蓋部材（取外し可能な
カバー）３８及び隔壁３９を有している。蒸発器
ウオーターボツクス３６は凝縮器ウオーターボツ
クス３５と同じ構造を有している。即ち蒸発器ウ
オーターボツクス３６は壁部材４１、蓋部材（取
外し可能なカバー）４２及び隔壁４３を有し、こ
れらは凝縮器ウオーターボツクス３５の対応する
部材に関して説明されたと同じ要領にて組立てら
れている。

凝縮器ウオーターボツクス３５の壁部材３７は
第２図に示す壁部材１１に関して説明されたと同
じ要領によりチユーブシート６の前面１３に溶接
又はボルト締めによつて取付けられてよい。壁部
材３７は流体導管２８及び２９と凝縮器熱交換チ
ユーブ８が伸びる領域の周りにてチユーブシート
６上の配置されている。蓋部材３８は壁部材１１
上に取付けられ、熱交換器１の端部にあつてチユ
ーブシート６上に流体密のエンクロージヤを形成
している。第１図及び第２図に関して既に説明し
た如く、このエンクロージヤを形成するためには
任意の適当な取付手段が用いられてよい。また第
４図に示されている流体密のエンクロージヤは壁
部材３７と蓋部材３８とを有しているが、もし望
むなら、このエンクロージヤは一体のハウジング
部材より形成されていてよい。このハウジング部
材は任意の要領にてチユーブシート６に取付けら
れてよく、またこの場合望むなら、このハウジン
グ部材は凝縮器熱交換チユーブ８の内部への近接
を得べくチユーブシート６より取外されるように
なつていてよい。

第４図に示す如く、蓋部材３８はノズルあるい
は近接用の開口部を有していない。流体導管２８
及び２９はチユーブシート６の後壁３１を経て接
続されているので、これらのノズル及び近接用の
開口は必要とされないものである。凝縮器熱交換
チユーブ８の内部へ近接するためには、蓋部材３
８のボルトを外せば済むものである。

また隔壁３９は凝縮器ウオーターボツクス３５
の内部に設けられ、凝縮器熱交換チユーブ８を水
供給導管２８と共に第一の水循環路を形成する第
一の群と水戻り導管２９と共に第二の流体循環路
を形成する第二の群とに分けてある。隔壁３９は
第２図に示されている隔壁１４に関して説明され
たと同様の要領によりウオーターボツクス３５内
に流体密度に設けられた分割壁を形成している。
又第２図の隔壁１４に関して説明されたと同じ
く、隔壁３９は図を簡単にするため一つのみが示
されており、また仮想線にて示されている。もし
望むなら、凝縮器熱交換チユーブ８を幾つかの互
に連結された流路に分けるべく凝縮器ウオーター
ボツクス３５内には幾つかの隔壁３９が設けられ
てよいことを理解されたい。

以上に於ては本発明を幾つかの実施例について
詳細に説明したが、これらの実施例について本発
明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当
業者にとつて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて構成された凝縮器ウオ
ーターボツクス及び蒸発器ウオーターボツクスを
有する一つのシエル・チユーブ型熱交換器の斜視
図である。第２図は第１図に示されているウオー
ターボツクスを分解して示す斜視図である。第３
図は本発明に従つて構成された凝縮器ウオーター
ボツクスと蒸発器ウオーターボツクスとを有する
シエル・チユーブ型熱交換器の一部の斜視図であ
り、流体導管が熱交換器の端部を形成し且そこに
ウオーターボツクスが取付けられるチユーブシー
トの後壁を通つて接続されている状態を示す図で
ある。第４図は第３図に示されているウオーター
ボツクスを示す反対方向から見た分解斜視図であ
る。 １……シエル・チユーブ型熱交換器、２……凝
縮器、３……蒸発器、４……凝縮器ウオーターボ
ツクス、５……蒸発器ウオーターボツクス、６…
…チユーブシート、７……ノズル、８……凝縮器
の管、９……蒸発器の管、１０……ノズル、１１
……壁部材、１２……蓋部材、１３……前壁、１
４……隔壁、１５……カバー、１６……壁部材、
１７……蓋部材、１８……隔壁、１９……カバ
ー、２０……溶接スタツド、２２……ガスケツ
ト、２４……ナツト、２５，２６……ノズル、２
７……近接用開口部、２８……水供給用導管、２
９……水戻り導管、３０……延長部、３１……後
壁、３２……蒸発器水供給導管、３３……蒸発器
水戻り導管、３４……シエル、３５……凝縮器ウ
オーターボツクス、３６……蒸発器ウオーターボ
ツクス、３７……壁部材、３８……蓋部材、３９
……隔壁、４０……溶接スタツド、４１……壁部
材、４２……蓋部材、４３……隔壁、５２……
孔、５３……ガスケツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱交換チユーブを支持すべく熱交換器の一端
   に設けられ前記熱交換チユーブによつて貫通され
   たチユーブシートを有するシエル・チユーブ型熱
   交換器のためのウオーターボツクスにして、 熱交換チユーブが貫通する領域とこれに隣接す
   る少なくとも一つの追加の領域とを含むチユーブ
   シートと、 前記チユーブシート上の選択された領域を取囲
   むべく前記チユーブシートに取付けられた環状の
   壁部材と、 熱交換器の一端に室空間を形成すべく前記壁部
   材に取付けられ前記チユーブシート上の前記熱交
   換チユーブが貫通する領域に対応する近接用開口
   部を有する蓋部材と、 前記チユーブシートの前記追加の領域に対応す
   る位置にて前記蓋部材に接続されて前記室空間に
   連通するノズルと、 前記蓋部材の前記近接用開口部を覆う取外し可
   能なカバーと、 を含んでいることを特徴とするシエル・チユーブ
   型熱交換器のためのウオーターボツクス。 ２ 特許請求の範囲第１項のウオーターボツクス
   にして、前記チユーブシート上に於ける前記追加
   の領域は二つあり、前記ノズルは前記二つの追加
   の領域に対応して二つ設けられており、前記室空
   間を前記二つのノズルのそれぞれに通じる二つの
   室空間に仕切る隔壁が前記カバーにより担持され
   ていることを特徴とするウオーターボツクス。