(57)【要約】【課題】  本発明は、熱交換器を小型化及び軽量化を図ることができ、しかも耐圧強度に優れた水室構造，該水室構造を備える熱交換器、並びに該熱交換器を備える冷凍機を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明は、缶体１０内部に配置される伝熱管１１が結合される管板１２と、該管板１２に対向して配置される蓋板１３と、側壁１４とを備えて構成される水室構造Ｓを有し、水室２には、水圧による引っ張り力に抗して管板１２と蓋板１３とを接続し且つ内部空間を区画する区画体１５が配置されるシェルアンドチューブタイプの熱交換器３に関するものであり、区画体１５のうち蓋板１３に固定される部分には厚みの大きい拡大部１５Ａが設けられ、区画体１５の拡大部１５Ａが締結部材１８によって蓋板１３と連結されることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶体内部に配置される伝熱管が結合される管板と、該管板に対向して配置される蓋板と、側壁とを備えて構成される水室構造を有し、
水室には、水圧による引っ張り力に抗して管板と蓋板とを接続し且つ内部空間を区画する区画体が配置されるシェルアンドチューブタイプの熱交換器であって、
前記区画体のうち前記蓋板に固定される部分には厚みの大きい拡大部が設けられ、
前記区画体の拡大部が締結部材によって前記蓋板と連結されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器において、
前記区画体の拡大部は所定の長さ範囲に亘って設けられるとともに、
前記区画体の拡大部と前記蓋板とを連結する前記締結部材は、間隔を空けて複数配置され、
前記拡大部のうち前記締結部材によって締結される締結部分は、それ以外の部分に比べて肉厚に形成されることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
缶体内部に伝熱管が配置されるシェルアンドチューブタイプの熱交換器を備え、
該熱交換器は、前記伝熱管が結合される管板と、該管板に対向して配置される蓋板と、側壁とを備えて構成される水室構造を有し、
水室には、水圧による引っ張り力に抗して管板と蓋板とを接続し且つ内部空間を区画する区画体が配置される冷凍機であって、
前記区画体のうち前記蓋板に固定される部分には厚みの大きい拡大部が設けられ、
前記区画体の拡大部が締結部材によって前記蓋板と連結されることを特徴とする冷凍機。
【請求項４】
シェルアンドチューブタイプの熱交換器において利用され、
熱交換器の缶体内部に配置される伝熱管が結合される管板と、該管板に対向して配置される蓋板と、側壁とで画成され、
管板と蓋板とに固定され且つこれらを水圧による引っ張り力に抗して接続する接続体が内部に配置される水室構造であって、
前記接続体のうち前記蓋板に固定される部分には他の部分に比べて大きく形成される拡大部が設けられ、
前記接続体の拡大部が締結部材によって前記蓋板と連結されることを特徴とする水室構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の水室構造，該水室構造を備える熱交換器、並びに該熱交換器を備える冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、缶体内部に配置される伝熱管が結合される管板と、該管板に対向して配置される蓋板と、側壁とを備えて構成される水室構造を有し、水室には、水圧による引っ張り力に抗して管板と蓋板とを接続し且つ内部空間を区画する区画体が配置されるシェルアンドチューブタイプの熱交換器が知られている（例えば、特許文献１等）。
【０００３】
この熱交換器においては、伝熱管等が結合される管板に対して垂直に延びる接続体（テンションロッド及び仕切板）が設けられ、これらテンションロッド及び仕切板は蓋板と締結部材によって強固に連結されている。即ち、テンションロッド及び仕切板を介して管板および蓋板が互いに引っ張り合う状態となっている。かかる構造により、水室構造は、耐圧性の高いものとなっている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−６２７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、仕切板と蓋板とを締結部材によって締結する場合に、仕切板の厚みが薄いと締結部材を用いることが不可能なため、仕切板そのものの厚みを厚くする必要があった。このため、水室の重量が重くなるという問題があった。この問題は、前記テンションロッドに関しても同様であった。
【０００６】
本発明の目的は、熱交換器を小型化及び軽量化を図ることができ、しかも耐圧強度に優れた水室構造，該水室構造を備える熱交換器、並びに該熱交換器を備える冷凍機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱交換器は、缶体内部に配置される伝熱管が結合される管板と、該管板に対向して配置される蓋板と、側壁とを備えて構成される水室構造を有し、水室には、水圧による引っ張り力に抗して管板と蓋板とを接続し且つ内部空間を区画する区画体が配置されるシェルアンドチューブタイプの熱交換器であって、前記区画体のうち前記蓋板に固定される部分には厚みの大きい拡大部が設けられ、前記区画体の拡大部が締結部材によって前記蓋板と連結されるものである。
【０００８】
また、本発明に係る冷凍機は、缶体内部に伝熱管が配置されるシェルアンドチューブタイプの熱交換器を備え、該熱交換器は、前記伝熱管が結合される管板と、該管板に対向して配置される蓋板と、側壁とを備えて構成される水室構造を有し、水室には、水圧による引っ張り力に抗して管板と蓋板とを接続し且つ内部空間を区画する区画体が配置される冷凍機であって、前記区画体のうち前記蓋板に固定される部分には厚みの大きい拡大部が設けられ、前記区画体の拡大部が締結部材によって前記蓋板と連結されることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明に係る水室構造は、シェルアンドチューブタイプの熱交換器において利用され、熱交換器の缶体内部に配置される伝熱管が結合される管板と、該管板に対向して配置される蓋板と、側壁とで画成され、管板と蓋板とに固定され且つこれらを水圧による引っ張り力に抗して接続する接続体が内部に配置される水室構造であって、前記接続体のうち前記蓋板に固定される部分には他の部分に比べて大きく形成される拡大部が設けられ、前記接続体の拡大部が締結部材によって前記蓋板と連結されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱交換器の小型化及び軽量化を図ることができ、しかも耐圧強度を高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
まず、本発明の第１実施例について、図１〜図５に基づいて説明する。図１は、水室構造の側面の断面図であり、図２は、第１実施例に係る水室構造に用いられる補強部材の平面図であり、図３は、第１実施例に係る水室構造の平面の部分断面図であり、図４は、図３に示すＡ部分の拡大図であり、図５は、第１実施例に係る水室構造の正面図である。なお、図１は、図３におけるＸ−Ｘ線断面を表し、図５におけるＹ−Ｙ線断面を表す。
【００１３】
第１実施例に係る冷凍機１は、図１に示すような水室構造Ｓを備えた熱交換器３を有するものであり、この熱交換器３は、蒸発器及び凝縮器として用いられる。また、冷凍機１は、これら蒸発器又は凝縮器としての熱交換器３以外にも、圧縮機等を備えるものであるが、図示を省略する。そして、熱交換器３には、液体（蒸発器の場合には冷水、凝縮器の場合には冷却水）を導入し排出するための配管４がそれぞれ設けられている。
【００１４】
次に、水室構造Ｓについて説明すると、水室構造Ｓは、シェルアンドチューブタイプの熱交換器３において利用されるものであり、缶体１０内部に配置される伝熱管１１が結合される管板１２と、該管板１２に対向して配置される蓋板１３と、側壁１４とで画成され、内部には、管板１２と蓋板１３とに固定され且つこれらを水圧による引っ張り力に抗して接続する接続体が配置される。
【００１５】
具体的には、この接続体は、水圧による引っ張り力に抗して管板と蓋板とを接続し且つ内部空間を区画する区画体１５として設けられる。ただし、接続体は区画体１５に限定されるものではなく、従来技術において用いられるようなテンションロッド等であってもよい。
【００１６】
より具体的には、区画体１５は、水室２をパスに対応して仕切る仕切板１６や、水室構造Ｓの補強のために設けられる補強部材１７である。ただし、以下では、仕切板１６や補強部材１７等を総括的に参照する場合には、接続体という用語を用いることとする。前記区画体１５は、水室２を縦横に区画するように設けられる。
【００１７】
水室２は、側面視四角形状を有するとともに、図３に示すように平面視四角形状を有し、図５に示すように正面視四角形状を有する。なお、図３においては、配管４の図示を省略している。また、図５は、蓋板１３を取り外した状態の水室２を示すものであるが、管板１２に結合される伝熱管１１の図示を省略している。ただし、水室２は、かかる形状に限定されるものではなく、正面視円形状を有するものであってもよい。
【００１８】
仕切板１６は、両面間を連通する連通部分を有しない板状体である。また、仕切板１６は、水室２の補強のための部材としても機能する。一方、補強部材１７は、図２に示すように、液体が流通する流路となる開口部１７Ａが設けられたものである。前記開口部１７Ａは、楕円形状を有する。ただし、開口部１７Ａの形状は、これに限定されるものではなく、概略四角形状であってもよい。
【００１９】
また、上記水室構造Ｓにおいては、図３及び図４に示すように、前記区画体１５のうち、前記蓋板１３に固定される部分には厚みの大きい拡大部１５Ａが設けられ、前記区画体１５の拡大部１５Ａと前記蓋板１３とがボルト等の締結部材１８によって連結される。一方、区画体１５と管板１２とは、溶接等の任意の方法によって接続される。また、区画体１５同士（即ち、仕切板１６と補強部材１７）とは、溶接によって一体化されている。
【００２０】
ところで、この拡大部１５Ａは、フランジのような形状を有することから、フランジ部としても特定することができる。また、前記区画体１５は、前記拡大部１５Ａと水平な板状部１５Ｂとを有するものとしても特定することができ、前記拡大部１５Ａは板状部１５Ｂよりも厚みを有する。
【００２１】
具体的には、かかる区画体１５は、板状部１５Ｂに相当する板状の部材に対し、拡大部１５Ａに相当する棒状の部材を溶接等によって一体化することにより形成される。
【００２２】
また、図５に示すように、前記区画体１５の拡大部１５Ａは所定の長さ範囲に亘って設けられる。そして、前記区画体１５の拡大部１５Ａと前記蓋板１３とを連結する前記締結部材１８は、間隔を空けて複数配置される。
【００２３】
前記拡大部１５Ａは、前記区画体１５の端縁部に形成される。そして、前記区画体１５は、平坦な形状を有するものであるため、拡大部１５Ａは直線状に設けられる。即ち、前記区画体１５の拡大部１５Ａと蓋板１３とは、所定の長さ範囲に亘って当接する。なお、図３において破線で示すＡ部分を拡大した図４に示すように、区画体１５の拡大部１５Ａと蓋板１３とは、パッキン１９を介して当接している。
【００２４】
以上のように、本実施例においては、前記区画体１５のうち、前記蓋板１３に固定される部分には拡大部１５Ａが設けられるため、区画体１５の厚みを薄くすることができ、軽量化を図ることができる。また、区画体１５と管板１２との接続部分を従来に比べて小さくすることができるため、配置できる伝熱管１１の本数を多く確保することができ、従って、熱交換器３の小型化を図ることができる。
【００２５】
また、拡大部１５Ａが幅広に形成されることにより、拡大部１５Ａと蓋板１３とがパッキン１９を介して当接する面積を大きく確保することができるため、漏れに対する信頼性を確保することができる。
【００２６】
また、図５によく示されるように、側壁１４の周囲にも拡大部２０が設けられ、蓋板１３と締結部材１８で締結されるため、漏れに対する信頼性の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００２７】
次に、本発明の第２実施例について、図６、及び、図６に破線で示すＢ部分を拡大した図７に基づいて説明する。第１実施例と異なる点は、前記区画体１５の拡大部１５Ａのうち前記締結部材１８によって締結される締結部分２１が、それ以外の部分に比べて幅広に形成される点である。従って、第１実施例に係る給湯機と共通する構成については、同一符号を付すこととし、説明を省略する。
【００２８】
拡大部１５Ａの締結部分２１の幅は、締結部材１８としてのボルトの軸部の径よりも大きく形成される。また、締結部分２１には、締結部材１８が挿入される孔２１Ａが形成されている。締結部分２１は、概略６角形状を有する。一方、隣接する締結部分２１の間の部分（中間部分）２２の幅は、締結部材１８としてのボルトの径と同程度に形成される。
【００２９】
拡大部１５Ａには、この締結部分２１及び中間部分２２により、拡大部１５Ａの幅方向に凹む凹部２３が形成される。そして、この凹部２３は、伝熱管１１を配置可能なスペースとなっている。即ち、凹部２３は、伝熱管１１の径よりも大きく形成される。
【００３０】
熱交換器３の組立工程において伝熱管１１を水室２の正面側から挿入する場合、管板１２のうち拡大部１５Ａの投影領域には伝熱管１１を挿入することが困難であるため、伝熱管１１を配置することができない場合がある。このため、拡大部１５Ａが幅広な場合には伝熱管１１を挿入できる面積が減少してしまうが、第２実施例では、伝熱管１１を水室２の正面側から挿入する場合であっても、配置できる伝熱管１１の本数を多く確保することができるため、缶体内部に配置可能な伝熱管の本数を少なくすることなく熱交換器３の小型化を図ることができる。
【００３１】
ところで、第２実施例に係る水室構造Ｓは、パスによって流量面積が異なるように構成されている。これに応じて、区画体１５は、水室を異なる大きさに区画している。
【００３２】
なお、本発明に係る水室構造，熱交換器、並びに冷凍機は、上記各実施例の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００３３】
例えば、上記各実施例においては、水室構造が冷凍機の熱交換器に用いられるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、冷凍機以外の熱交換器に用いられるものであってもよい。また、冷凍機としては、ターボ冷凍機が考えられるが、これ以外の冷凍機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施例に係る熱交換器における水室構造及び缶体の一部の側面の断面図。
【図２】第１実施例に係る熱交換器における水室構造に用いられる補強部材の平面図。
【図３】第１実施例に係る熱交換器における水室構造の平面の部分断面図。
【図４】図３に示すＡ部分の拡大図。
【図５】第１実施例に係る熱交換器における蓋板を取り外した状態の水室構造の正面図。
【図６】第２実施例に係る熱交換器における蓋板を取り外した状態の水室構造の正面図。
【図７】図６に示すＢ部分の破線部分の拡大図。
【符号の説明】
【００３５】
１  冷凍機
２  水室
３  熱交換器
４  配管
１０  缶体
１１  伝熱管
１２  管板
１３  蓋板
１４  側壁
１５  区画体
１５Ａ，２０  拡大部
１５Ｂ  板状部
１６  仕切板
１７  補強部材
１８  締結部材
１９  パッキン
２１  締結部分
２１Ａ  孔
２２  中間部分
２３  凹部
Ｓ  水室構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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