(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブとフィンとを組み合わせて構成され且つ流体をフィンの隙間に流して流体の流れを一方向にするバンドルと、該バンドル内に流体を流すようにバンドルに入口及び出口を構成し且つ前記バンドルの一面及び他面に配置されるシールバッフルと、前記出口に配置される多孔のプレートとを備え、
前記バンドルの一面に配置されたシールバッフルに多孔を備え、該シールバッフルの多孔は、バンドルの出口から流出する流体の向きを前記バンドルの一面側へ誘導するように構成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
チューブとフィンとを組み合わせて構成され且つ流体をフィンの隙間に流して流体の流れを一方向にするバンドルと、該バンドル内に流体を流すようにバンドルに入口及び出口を構成し且つ前記バンドルの一面及び他面に配置されるシールバッフルと、前記出口に配置される多孔のプレートとを備え、
前記シールバッフルの多孔が、出口側の縁部に沿って形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
前記シールバッフルと多孔のプレートが一体に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記シールバッフルに、多孔で分離したドレンを流すドレン孔を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機等に配置される熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に圧縮機は、外部の空気を吸い込んで圧縮する構成を備え、空気の圧縮時には温度が上昇することから、圧縮空気を冷却するクーラの熱交換器が備えられている。
【０００３】
熱交換器は、図８、図９に示す如く、チューブ１ａとプレートフィン１ｂを組み合わせて構成されるバンドル１と、バンドル１に入口及び出口を構成し且つバンドル１の上面及び下面に配置されるシールバッフル２と、バンドル１の一側に位置する第一管板３と、バンドル１の他側に位置する第二管板４と、第一管板３の外側に固定される第一水室５と、第二管板４の外側に固定される第二水室６と、バンドル１及びシールバッフル２等を内部に収納するシェル７とを備えている。
【０００４】
シールバッフル２は、バンドル１の上面に配置される上側シールバッフル８と、バンドル１の下面に配置される下側シールバッフル９とを備えており、上側シールバッフル８及び下側シールバッフル９は、バンドル１を上下で挟み込むように入口側及び出口側でタイロッド等の固定部材１０により固定されている。又、上側シールバッフル８の上面には、上側シール固定部１１ａを備えてステンレス等のシール部材１１ｂを配置し、シェル７の上部内面との間をシールするようにしている。更に下側シールバッフル９の下面には、下側シール固定部１１ｃを備えてシール部材１１ｄを配置し、シェル７の下部内面との隙間をシールするようにしている。又、シールバッフル２の一端側には、第一管板３に取り付け得る垂直板の第一取付部１２ａを備えていると共に、シールバッフル２の他端側には、第二管板４に取り付け得る垂直板の第二取付部１２ｂを備えている。更に上側シール固定部１１ａ及び下側シール固定部１１ｃには、第二水室６に取り付け得る水平板の端側取付部１３を備えている。
【０００５】
第一水室５は、冷却水が流出入する出入口５ａを備え、チューブ１ａへ冷却水を流すと共にチューブ１ａから冷却水を排出するようにしている。又、第二水室６は、冷却水を折り返してチューブ１ａへ流す構造を備えている。ここで第一水室５は、冷却水を折り返す構造を更に備え、冷却水を第一水室５及び第二水室６で往復させるようにしても良い。
【０００６】
シェル７は、上部に、圧縮空気が内部に流入する空気入口（図示せず）を備えていると共に、バンドル１を通過した圧縮空気が外部へ流出する空気出口（図示せず）を備えている。
【０００７】
圧縮空気が冷却される際には、圧縮空気が各プレートフィン１ｂの間、各チューブ１ａの間をバンドル１の入口側から出口側に向かって通過すると共に、冷却水がチューブ１ａ内を通過し、更に圧縮空気が各プレートフィン１ｂ及びチューブ１ａの表面に接触することで冷却されている。又、シェル７の圧縮空気は、空気入口から下方へ向けて流れ、シェル７内の下部で横方向へ向きを変えてバンドル１の入口へ流れ込み、そしてバンドル１内を流れて冷却された後、バンドル１の出口の横方向から上方向へ向きを変えて上方に流れ、空気出口から外部へ流出するようになっている。
【０００８】
なお、本発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献１等が既に存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２８１５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、圧縮空気等の流体をバンドル１に流す際には、圧縮空気等の流体の向きを変えるシェル７の内部形状等の構造や他の条件によって、バンドル１の内部を流れる圧縮空気に偏りを生じ、バンドル１で効率的に熱交換できないという問題があった。特に図８の如き従来例の構成の場合には、バンドル１内を流れる流体が、上方の空気入口から遠い部分に偏って流れるという問題があった。
【００１１】
又、高温の圧縮空気等の流体が冷却される際には、冷却時に流体の水分が凝縮されてドレンを生じるため、流体と共にドレンの一部がシェル７の外部に排出されて圧縮機へ流れ、圧縮機に悪影響を生じる可能性があった。更に、バンドル１へのシールバッフル２等の組立は複雑であるため、製造コストがかかるという問題があった。
【００１２】
本発明は、斯かる実情に鑑み、流体の偏りを軽減して効率的に熱交換すると共に流体からドレンを適切に分離する熱交換器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の熱交換器は、チューブとフィンとを組み合わせて構成され且つ流体をフィンの隙間に流して流体の流れを一方向にするバンドルと、該バンドル内に流体を流すようにバンドルに入口及び出口を構成し且つ前記バンドルの一面及び他面に配置されるシールバッフルと、前記出口に配置される多孔のプレートとを備え、
前記バンドルの一面に配置されたシールバッフルに多孔を備え、該シールバッフルの多孔は、バンドルの出口から流出する流体の向きを前記バンドルの一面側へ誘導するように構成されたものである。
【００１４】
本発明の熱交換器は、チューブとフィンとを組み合わせて構成され且つ流体をフィンの隙間に流して流体の流れを一方向にするバンドルと、該バンドル内に流体を流すようにバンドルに入口及び出口を構成し且つ前記バンドルの一面及び他面に配置されるシールバッフルと、前記出口に配置される多孔のプレートとを備え、
前記シールバッフルの多孔が、出口側の縁部に沿って形成されたものである。
【００１６】
更に又、本発明の熱交換器においては、前記シールバッフルと多孔のプレートが一体に形成されることが好ましい。
【００１７】
又、本発明の熱交換器においては、前記シールバッフルに、多孔で分離したドレンを流すドレン孔を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の熱交換器によれば、バンドルに流体を流す際に流体の向きを変えるシェルの内部形状等の構造や条件の場合であっても、バンドルの出口に多孔のプレートを配置するので、バンドル内の流体の流れを均一化して流れの偏りを軽減し、バンドルで効率的に熱交換することができる。又、冷却時に流体の水分が凝縮されてドレンを生じる場合であっても、ドレンをプレートの多孔で分離するので、流体と共にドレンの一部がシェルの外部に排出されることを防止できる。更に、多孔のプレートを出口に配置する構成によりシールバッフルの組立を容易にするので、製造コストを低減することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の熱交換器を示す全体概要構成図である。
【図２】本発明の熱交換器のシールバッフル及び多孔のプレートを示す概要構成図である。
【図３】本発明の熱交換器のバンドルの一部を示す概念図である。
【図４】本発明の熱交換器のシールバッフル及び多孔のプレートを示す断面図である。
【図５】下側シールバッフルと多孔のプレートとの接続部分を拡大して示す断面図である。
【図６】本発明の熱交換器のシールバッフルを示す上面図である。
【図７】本発明と従来例の空気側熱伝達率と質量流速の関係を示すグラフである。
【図８】従来の熱交換器を示す全体概要構成図である。
【図９】従来の熱交換器の入口側を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１〜図７は本発明の実施例であって、図中、図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、実施の形態例である熱交換器は、チューブ１ａ（図３参照）とプレートフィン（フィン）１ｂ（図３参照）を組み合わせて構成されるバンドル２１と、バンドル２１に入口及び出口を構成し且つバンドル２１の上面（一面）及び下面（他面）に配置されるシールバッフル２２と、バンドル２１の出口に配置される多孔２３のプレート２４と、バンドル２１の一側に位置する第一管板３と、バンドル２１の他側に位置する第二管板４と、第一管板３の外側に固定される第一水室５と、第二管板４の外側に固定される第二水室６と、バンドル２１及びシールバッフル２２等を内部に収納するシェル７とを備えている。
【００２２】
バンドル２１は、図３に示す如くプレートフィン１ｂを左右方向に積層するように並列に並べて入口側及び出口側を形成していると共に、各プレートフィン１ｂに形成された複数の貫通穴にチューブ１ａを配置している。又、バンドル２１のチューブ１ａには、冷却水が第一水室５と第二水室６の間を流れるようになっており、バンドル２１のプレートフィン１ｂの間には、流体の圧縮空気が入口側から出口側へ流れるようになっている。ここでバンドル２１の構成は、プレートフィン１ｂとチューブ１ａを備える当該実施例に限定されるものではなく、圧縮空気が熱交換して冷却されるならば、他の構成でも良い。
【００２３】
シールバッフル２２は、図４に示す如くバンドル２１の上面に配置される上側シールバッフル２５と、バンドル２１の下面に配置される下側シールバッフル２６とを備えており、上側シールバッフル２５と多孔２３のプレート２４は、一体に形成されるように多数の孔を有した一枚の板を屈曲して構成されている。又、多孔２３のプレート２４の下端と下側シールバッフル２６の先端は、図４、図５に示す如く入口側で溶接により固定されている。更に上側シールバッフル２５と下側シールバッフル２６は、入口側でブラケット等の固定部材２７により固定されている。ここで上側シールバッフル２５、多孔２３のプレート２４、下側シールバッフル２６は、コの字状で一体に形成されるならば、全てを屈曲により構成しても良いし、全てを溶接で固定しても良い。
【００２４】
又、シールバッフル２２の上側シールバッフル２５には、図４、図６に示す如く出口側の縁部２５ａに沿って上面側の多孔２８が形成されており、上面側の多孔２８は、圧縮空気の流れ方向に沿う全長Ｌ０に対して屈曲位置から３％以上２０％以下の長さＬ１で構成されている。更にプレート２４の多孔２３は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは７ｍｍの孔で出口の全面に構成されており、上面側の多孔２８も、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは７ｍｍの孔で構成されている。ここでプレート２４の多孔２３や上面側の多孔２８は、パンチングプレートの孔で構成されることが好ましいが、他の手段により構成されても良い。又、孔の形状は、円以外に四角形、三角形等の多角形でも良い。
【００２５】
更に下側シールバッフル２６には、図５、図６に示す如く出口寄り位置に沿って所定の間隔で複数のドレン孔２９（図６では三個）を備えている。ここでドレン孔２９は、バンドル２１内に位置してドレンを自重により排出し得るならば、個数や位置は特に制限されるものではない。
【００２６】
又、上側シールバッフル２５の上面には、図１、図４に示す如く上側シール固定部３０を備えてステンレス等のシール部材３０ａを配置し、シェル７の上部内面との間をシールするようにしている。更に下側シールバッフル２６の下面には、下側シール固定部３１を備えてシール部材（図９の符号１１ｄ参照）を配置し、シェル７の下部内面との隙間をシールするようにしている。又、上側シールバッフル２５の一端側及び下側シールバッフル２６の一端側には、第一管板３に取り付け得る垂直板の第一取付部３２を備えていると共に、上側シールバッフル２５の他端側及び下側シールバッフル２６の他端側には、第二管板４に取り付け得る垂直板の第二取付部３３を備えている。更に上側シール固定部３０及び下側シール固定部３１には、第二水室６に取り付け得る水平板の端側取付部３４,３５を備えている。
【００２７】
シェル７は、上部に、圧縮空気が内部に流入する空気入口（図示せず）を備えていると共に、バンドル２１を通過した圧縮空気が外部へ流出する空気出口（図示せず）を備えている。
【００２８】
以下本発明を実施する形態例の作用を説明する。
【００２９】
圧縮空気が冷却される際には、圧縮空気が各プレートフィン１ｂの間、各チューブ１ａの間をバンドル１の入口側から出口側に向かって通過すると共に、冷却水がチューブ１ａ内を通過し、更に圧縮空気が各プレートフィン１ｂ及びチューブ１ａの表面に接触することで冷却される。
【００３０】
又、シェル７内の圧縮空気は、空気入口から下方へ向けて流れ、シェル７内の下部で横方向へ向きを変えてバンドル２１の入口へ流れ込み、そしてバンドル２１内を横方向（一方向）に流れて冷却された後、プレート２４の多孔２３及び上面側の多孔２８より横方向及び斜め上方から上方向（上側シールバッフル２５の面に略垂直な方向）へ向きを変えて上方に流れ、空気出口から外部へ流出する。
【００３１】
同時に圧縮空気は、プレート２４の多孔２３及び上面側の多孔２８によりバンドル２１内での圧縮空気の流れを均一化して流れの偏りを軽減する。又、圧縮空気内に含まれるドレンは、圧縮空気がプレート２４の多孔２３及び上面側の多孔２８を通過する際に分離され、ドレン孔２９を介して自重により外部に排出される。
【００３２】
ここで本発明の実施例の熱交換器と、従来例の熱交換器とを、空気側熱伝達率−質量流速によって実際に比較すると、図７に示す如く、本発明の実施例の熱交換器は従来の熱交換器に比べて５〜８％性能が向上しており、この結果、圧縮空気の流れの偏りを低減することや、熱交換の効率が高いことが明らかである。
【００３３】
而して、このように実施の形態例によれば、バンドル２１に圧縮空気を流す際に圧縮空気の向きを変えるシェル７の内部形状等の構造や他の条件を有する場合であっても、バンドル２１の出口に多孔２３のプレート２４を配置するので、バンドル２１内の圧縮空気の流れを均一化して流れの偏りを軽減し、バンドル２１で効率的に熱交換することができる。又、プレート２４の多孔２３は５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の孔で出口の全面に配置されると、バンドル２１内の流体の流れを適切に均一化して流れの偏りを一層軽減し、バンドル２１で好適に効率的に熱交換することができる。ここでプレート２４の多孔２３は１０ｍｍより大きい孔で出口の全面に配置された場合には、圧縮空気の流れの偏りを十分に解消することができないという問題がある。又、プレート２４の多孔２３は５ｍｍ未満の孔で出口の全面に配置された場合には、圧縮空気の流れを阻害するという問題がある。
【００３４】
又、高温の圧縮空気を冷却して水分の凝縮によりドレンを生じる場合であっても、ドレンをプレート２４の多孔２３で分離するので、圧縮空気と共にドレンの一部がシェル７の外部に排出されることを防止し、よって圧縮機への悪影響を無くすことができる。更に多孔２３のプレート２４をバンドル２１の出口に配置するので、多孔のプレートをバンドル２１の入口に配置した場合に比べ、ドレンをバンドル２１の内部で流下させ、ドレンを容易に処理することができる。
【００３５】
更に、多孔２３のプレート２４を出口に配置する構成によりシールバッフル２２の組立を容易にするので、製造コストを低減することができる。
【００３６】
実施の形態例において、ハンドル２１の一面に配置された上側シールバッフル２５に多孔２８を備え、上側シールバッフル２５の多孔２８は、バンドル２１の出口から流出する圧縮空気をバンドル２１の一面側へ誘導するように構成されると、上側シールバッフル２５の多孔２８によりバンドル２１内の流体の流れを適切に均一化して流れの偏りを一層軽減し、バンドル２１で好適に効率的に熱交換することができる。
【００３７】
実施の形態例において、上側シールバッフル２５の多孔２８が、出口側の縁部２５ａに沿って形成されると、プレート２４の多孔２３及び上面側の多孔２８によりバンドル２１内の流体の流れを適切に均一化して流れの偏りを一層軽減し、バンドル２１で好適に効率的に熱交換することができる。又、上面側の多孔２８は、圧縮空気の流れ方向に沿う全長に対して屈曲位置から３％以上３０％以下の長さＬ１で構成されると、バンドル２１内の流体の流れを適切に均一化して流れの偏りを一層軽減し、バンドル２１で最適に効率的に熱交換することができる。ここで、上面側の多孔２８の構成を、全長Ｌ０に対して屈曲位置から３０％より大きくした場合には、圧縮空気がバンドル２１内を十分に流れず、熱交換の効率を高めることができないという問題がある。又、上面側の多孔２８の構成を、全長Ｌ０に対して屈曲位置から３％未満にした場合には、上面側の多孔２８の効果を得ることができず、熱交換の効率を高めることができないという問題がある。
【００３８】
実施の形態例において、シールバッフル２２と多孔２３のプレート２４が一体に形成されると、タイロッドやボルト等の固定部材を不要にすると共に部品点数を低減し、製造コストを低減することができる。又、上側シールバッフル２５、多孔２３のプレート２４、下側シールバッフル２６をコの字状で一体に形成すると、シールバッフル２２及びバンドル２１の組立を極めて容易にするので、製造コストを一層低減することができる。
【００３９】
実施の形態例において、下側シールバッフル２６に、プレート２４の多孔２３及び上面側の多孔２８で分離したドレンを流すドレン孔２９を備えると、バンドル２１内からドレンを適切に排出するので、圧縮空気と共にドレンの一部がシェル７の外部に排出されることを防止し、よって圧縮機への悪影響を好適に無くすことができる。
【００４０】
尚、本発明の熱交換器は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、クーラとして複数本並べて圧縮機に適用するものでも良いこと、圧縮機以外の他の用途や構成に適用されるものでも良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１ａ    チューブ
１ｂ    プレートフィン（フィン）
３    第一管板
４    第二管板
５    第一水室
６    第二水室
７    シェル
２１    バンドル
２２    シールバッフル
２３    多孔
２４    プレート
２５ａ  縁部
２８    多孔
２９    ドレン孔
【図１】
0005381499.tif 000002
【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】
0005381499.tif 000008
【図８】
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【図９】
0005381499.tif 000010