(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１、２、３）内において互いに軸線方向に間隔を隔てられた管床間に多数の管束（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）が配置され、ハウジングが隔壁（１４）によって、それぞれ１つの管束を収容する、管束数に相当する数のチャンバないしはジャケット室（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）に仕切られている多管束形熱交換器において、管束（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）が、それぞれ伝熱管（５１）およびその軸線方向両端に固定された管床（５２）から成る一体ユニットを形成する独立した集合体として形成され、ハウジングが、チャンバないしはジャケット室（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）を仕切る隔壁（１４）と軸線方向両端に配置されたフランジ（１３）とを備えたジャケット（１）と、別個の構造部品として形成されジャケット（１）のフランジに固定された両側のヘッダ（２、３）とから成り、ジャケット（１）のチャンバないしはジャケット室にはめ込まれた管束群が、その管床（５２）と共にヘッダ（２、３）と気密に協働し、その管床（５２）と共にヘッダに形成された分配室ないしは集合室ないしは転流室（２４、２５、３５、３６）を画成していることを特徴とする多管束形熱交換器。
【請求項２】
隔壁（１４）が、ジャケット（１）の軸線方向両端の近くに、ジャケット室を貫流する媒体を隣接するジャケット室間で転流させるための選択的に閉鎖できる転流開口（１５）を備えていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
ジャケット（１）を延長するために、ジャケット部分（１）とこれに隣接するヘッダ（２、３）との間に、別個の構造部品として形成された中間部材（４）が配置され、この中間部材（４）が、隔壁（１４）の軸線方向延長部を形成し、隣接するジャケット室間の転流開口（４１）を選択的に有することを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】
中間部材にジャケット室への入口及び／又はジャケット室からの出口が配置され、その入口ないしは出口が中間部材の横に配置されているかあるいはその中間部材の軸線方向に配置されかつヘッダを通して導かれていることを特徴とする請求項３記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多管束形熱交換器、即ち、流れ技術的に接続された多数の伝熱管束を有する熱交換器装置に関する。ここでの流れ技術的な接続は、管束を貫流する媒体並びに管束を洗流する媒体あるいはその両方の媒体に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
そのような多管束形熱交換器は既に公知である。例えばスイス特許第５８６８８２号明細書に、共通のハウジング内に多数の管束が配置され、これらの管束が流れ技術的に直列接続され、連続して一次媒体で貫流されるような直列管束形熱交換器の形をした対向流式管束形熱交換器が記載されている。その全管束は全管束に共通の２つの管床間を延びている。ヘッダ室は、各管床の上側で次のように部分チャンバ（室）に仕切られている。即ち、一次媒体を最初の管束の管に分配するための入口分配室と、一方あるいは他方の管床の上側に配置され各管束の出口端をそれに隣接する管束の入口端に接続する一連の接続室と、最後の管束の出口端の上側における出口室とが、流れ技術的に直列接続回路で形成されているように、部分チャンバに仕切られている。ハウジング内においてその各管束間に隔壁が配置され、この隔壁はそれぞれ一方あるいは他方の管床の近くに転流開口を有し、それにより二次媒体は最初の管束チャンバに流入し、その後転流開口を通ってその管束チャンバから次の管束チャンバに達し、最後の管束チャンバから出口に到達する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、大きさと流れ技術的な配置ないしは一次媒体および二次媒体の案内とを非常に柔軟に変更できる種々異なった管束形熱交換器装置を、積み木方式組立原理に基づいて、経済的に構成することができるような配置構造を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は請求項１に記載の手段によって解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００５】
本発明に基づく構想は、標準伝熱管束が、多数の組合せ方式および勿論種々異なった大きさの熱交換器装置も可能にする標準ハウジング群と一緒に利用される、ことを想定している。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下において図に示した幾つかの実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【０００７】
図１に示されている熱交換器は、ハウジングとその中に配置された多数の管束とを有している。
【０００８】
ハウジングはジャケット１およびこのジャケット１の両端に当接して配置されている２つのヘッダ（管寄せ）２、３から構成されている。ジャケット１のジャケット室に二次媒体を導入するための入口短管１１およびそこから排出するための出口短管１２がそれぞれジャケット１に配置されている。ジャケット１の軸線方向両端にそれぞれフランジ１３が形成されている。ヘッダ２、３はそれぞれ管束を貫流する一次媒体に対する入口短管２１ないしは出口短管３１を有している。またヘッダ２、３にそれぞれカバー板２２ないしは３２が付設され、これらのカバー板２２、３２はそれぞれねじないしはねじ付き棒２３、３３を介してジャケット１のフランジ１３に結合されている。
【０００９】
ハウジングの中に多数の管束５が組み込まれ、図示の実施例においては３つの管束５Ａ、５Ｂ、５Ｃが示されている。各管束は、互いに間隔を隔てて平行に配置された多数の伝熱管５１と、管束の軸線方向両端において伝熱管５１に結合された管床５２から成っている。
【００１０】
伝熱管５１と両端の管床５２とから成る各管束は、一体ユニットの形をした集合体を形成し、それ自体、ハウジングの中に組み込まれる。ジャケット１とヘッダ２、３と管床５２との間を密封するために利用するパッキンは、概略的に図示され、標準的なＯリングとして容易に理解できる。勿論、そのパッキンの具体的な種類は必要に応じて任意に選択できる。
【００１１】
ジャケット１の内部におけるハウジング室は、組み込まれた隔壁１４によって、管束５の数に応じた数のジャケット室１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに仕切られている。その隔壁１４は上部および下部に、各ジャケット室を互いに連通する転流開口１５が設けられている。
【００１２】
図１から理解できるように、ヘッダ２、３に形成されているヘッダ室は仕切られておらず、３つのすべての管束にわたって延びているので、３つの管束５Ａ、５Ｂ、５Ｃは並行して貫流される。即ち、３つの管束は流れ技術的に並列接続されている。
【００１３】
図２には、３つの管束５Ａ、５Ｂ、５Ｃが組み込まれているハウジングから成っている配置構造が示されている。ジャケット１と、ヘッダ２、３と、熱交換に関係する媒体に対する入口短管１１、２１および出口短管１２、３１とを備えたハウジングの構造、およびハウジング室の隔壁１４による３つのジャケット室１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃへの仕切りは、図１における配置構造に相当している。
【００１４】
３つの管束は図１の実施例と同じように構成され、伝熱管５１およびその軸線方向両端における管床５２から成り、その場合も管束は、上述の部品から成る一体ユニットないしは集合体となっている。
【００１５】
図２における配置構造の場合、ヘッダ２、３およびジャケット１内における隔壁１４は図１における配置構造と異なって形成されている、即ち、図２における配置構造の場合には、３つの管束が流れ技術的に直列接続され、入口短管１１を通して流入し出口短管１２を通して流出する二次媒体が、入口短管２１を通して流入し出口短管３１を通して流出して３つの管束の伝熱管５１を順々に貫流する一次媒体と対向流で３つの全ての管束内に導かれるように変更されている。そのためにヘッダ２、３は、一次媒体の流れ方向に見て最初の管束５Ｃの入口端の上に入口室２４が形成され、更にヘッダ３ないしはヘッダ２にそれぞれ転流室３５ないしは２５が形成されているように変形されている。それらの転流室３５、２５は、流れ技術的に連続する２つの管束の互いに隣接する管束端間で一次媒体を転流する（管束５Ｃから転流室３５を通して管束５Ｂに、ないしは管束５Ｂから転流室２５を通して管束５Ａに一次媒体を転流する）。一次媒体の流れ方向に見て最後の管束（即ち管束５Ａ）の流出端の上に、流出室３６が形成されている。即ちヘッダ２、３に、それらのヘッダ室を小室に仕切るために隔壁２７、３７が形成されている。
【００１６】
その場合、各隔壁１４にはそれぞれ唯一の転流開口１５しか設けられていない。これらの転流開口１５はそれぞれ管床の近くに置かれており、それゆえ二次媒体は、それぞれ転流開口１５を通して隣接するジャケット室に流入するまで、管束内を貫流する媒体と対向流で、そのジャケット室のほぼ軸線方向全長を貫流する。
【００１７】
図２における配置構造を構成するために、例えば図１に示されているような軸線方向両端に転流開口を有する標準隔壁１４を利用し、その一方の転流開口を閉じるようにしてもよい。
【００１８】
同様に、隔壁２７、３７付きおよび隔壁２７、３７なしの異なったヘッダが用意される。従って、そのような構成要素から必要に応じて、図１および図２における配置構造が積み木方式で作れる。
【００１９】
図３および図４には、図１ないしは図２に類似した配置構造が示されている、即ち、流れ技術的に並列接続された管束を備えた多管束形熱交換器（図３）、ないしは流れ技術的に直列接続された多管束形熱交換器（図４）が示されている。各図において図１および図２と同一あるいは相当部品には同一符号が付されている。
【００２０】
（それぞれの例えば３つの）管束５Ａ、５Ｂ、５Ｃは図１および図２におけるそれに相当している。ヘッダ２、３も図１および図２におけるそれに相当している。同じことは、入口短管１１および出口短管１２を備えたジャケット１に対しても言える。
【００２１】
しかし図３および図４における配置構造は、図１および図２における配置構造とは、ハウジングの構造の変更ないしは改良によって相違している。図３および図４における配置構造の場合、隔壁１４は転流開口なしに形成され、即ち完全に閉じられている。その代わりに、図３および図４における配置構造の場合、ヘッダ２、３がそれぞれ、そのヘッダとジャケット１のフランジ１３との間に配置された中間部材４によって補足されて隔壁１４の延長部を形成している。この中間部材４は、隣接するジャケット室間で転流が行われる場所に転流開口４１を有している。
【００２２】
これによって、ハウジングのジャケット１は隔壁１４と共に標準品として形成され、一方必要に応じてジャケット室間に転流開口を形成するために積み木方式で利用すべき部品として種々の中間部材４が用意される。
【００２３】
図３および図４における配置構造の場合、中間部材４の軸線方向長さが十分に長いとき、（図示の実施例において符号１１、１２が付され、ジャケット１に配置されている）ジャケット室に対する入口短管および出口短管は、中間部材４に配置することもできる。その場合、入口短管および出口短管の一方あるいは両方をそれぞれの中間部材４の横に設けることだけでなく、軸線方向に配置してそれぞれのヘッダ２、３を貫通させることもできる。
【００２４】
上述の実施例は、図示された矢印に基づいて、対向流式熱交換器として記載されている。これらの実施例は、同じようにして並流式熱交換器として運転することもでき、そのためには両媒体の一方の流れ方向を逆転させるだけでよい。
【００２５】
本発明に基づく構想によれば、標準構成要素を利用して任意の熱交換器を構成することができる。特に管束は標準構成要素として形成され、この標準構成要素から、並流式あるいは対向流式熱交換器としての運転に無関係に、種々の大きさの任意の多管束形熱交換器装置が構成できる。異なった大きさの熱交換器に対して、その都度所定の数の管束を収容するために形成されている異なったハウジング部品即ちジャケットおよびヘッダが用意されるか、あるいはそのようなハウジング部品の可変的なブロック配置が考慮される。相応のヘッダを利用することによって、つまり管束の並列運転に対するヘッダあるいは直列接続に対するヘッダを利用することによって、非常に少ない基本構成要素で、必要に応じて、熱交換器装置が積み木方式で、従って経済的に構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】管束を多重配置して構成され管束が流れ技術的に並列接続された対向流式熱交換器の断面図。
【図２】流れ技術的に直列接続された多数の管束を備えた対向流式熱交換器の断面図。
【図３】図１の熱交換器と異なったハウジング構造を有する図１に相当した対向流式熱交換器の断面図。
【図４】図２の熱交換器と異なったハウジング構造を有する図２に相当した対向流式熱交換器の断面図。
【符号の説明】
１    ジャケット
２    ヘッダ
３    ヘッダ
４    中間部材
５    管束
１０    ジャケット室
１３    フランジ
１４    隔壁
１５    転流開口
２４    入口室
２５    転流室
３５    転流室
３６    出口室
４１    転流開口
５１    伝熱管
５２    管床
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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