(57)【要約】【課題】圧縮空気の容量や流速が増大しても熱交換のための圧損が少ない大容量熱交換器の製造が容易になり、しかも、熱交換器の重量が増大しても輸送が容易になる大容量圧縮空気の除湿用熱交換器を提供する。【解決手段】冷却除湿後の低温の圧縮空気を供給するタンク１内に、除湿前の高温の圧縮空気を循環せしめる熱交換用パイプ４を配設する。前記熱交換用パイプ４を挿通せしめる多数の挿通孔３Ａが形成され該挿通孔３Ａに熱交換用パイプ４を後付けするように一対の管板３を設ける。該管板３の外周面とタンク１の内周面とを密着させてタンク１の両端部に管板３を固定する。該タンク１の両端部を覆う一対の鏡板５をタンク１の開口周囲縁に着脱自在に装着するように設ける。前記熱交換用パイプ４及び前記鏡板５が、前記タンク１と別体に搬送されるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却除湿後の低温の圧縮空気を供給するタンク内に、除湿前の高温の圧縮空気を循環せしめる熱交換用パイプを配設するシェルアンドチューブ型の熱交換器において、前記熱交換用パイプを挿通せしめる多数の挿通孔が形成され該挿通孔に熱交換用パイプを後付けするように一対の管板を設け、該管板の外周面とタンクの内周面とを密着させてタンクの両端部に管板を固定し、該タンクの両端部を覆う一対の鏡板をタンクに着脱自在に装着するように設けられ、前記熱交換用パイプ及び前記鏡板が前記タンクから分解された状態で搬送されるように構成したことを特徴とする大容量圧縮空気の除湿用熱交換器。
【請求項２】
前記タンク内の圧縮空気の圧力と前記熱交換用パイプ内の圧縮空気の圧力との差が０．１KPa以内に設定された請求項１記載の大容量圧縮空気の除湿用熱交換器。
【請求項３】
前記タンク内に供給された冷却除湿後の低温の圧縮空気の流れを変える分流板を予め固定し、該分流板には前記熱交換用パイプを挿通せしめる多数の挿通孔が開穿され、前記管板に熱交換用パイプを挿通する際に、熱交換用パイプをこの分流板にも挿通して熱交換用パイプの側面を支持するように構成した請求項１又は２記載の大容量圧縮空気の除湿用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却除湿して低温になった圧縮空気を、除湿前の高温の圧縮空気の冷却に再利用するシェルアンドチューブ型熱交換器の改良に係るもので、特に、大容量の圧縮空気を除湿する際の熱交換器として使用するのに好適な大容量圧縮空気の除湿用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮空気除湿装置の熱交換器を改良したものが特許文献１に記載されている。この熱交換器はシェルアンドチューブ型で、シェルに相当する円筒状の外胴と内胴とを形成し、内胴を外胴内に挿入した後、この内胴内にチューブに相当する冷凍サイクルの蒸発器を挿入して固定することで、熱交換器の組み立てを容易にしたものである。
【０００３】
すなわち、この熱交換器によると、円筒状の外胴内に所定の間隔を隔てて内胴を配置し、該内胴内に冷凍サイクルの蒸発器を配置し、外胴と内胴との隙間に伝熱管を配置してなる熱交換器である。そして、外胴をかしめることで、溶接なしで内胴を固定することができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５１６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す熱交換器によると、従来の構造に比較して組み立てが容易であるとしているが、特許文献１の如く冷媒管とバッフルフィンからなる蒸発器をセットにして内胴内に挿入するのは、比較的小規模の熱交換器に限定され、大容量の熱交換器には不向きである。すなわち、大容量の圧縮空気を除湿するには、圧縮空気の容量が増大するほど熱交換用のパイプを多数本使用することになる。そのため、特許文献１のように、冷媒管とバッフルフィンからなる蒸発器をセットにして内胴内に挿入する場合、圧縮空気の容量が増大するほど蒸発器の重量が重くなり、セットにした状態で内胴内に挿入する作業が困難になる。
【０００６】
しかも、冷媒が循環する熱交換用パイプは、パイプ内の圧力がタンク内部の圧力よりも高い設定になっており、配管作業は極めて高い精度が要求されている。そのため、特許文献１の如く、チューブに相当する冷凍サイクルの蒸発器を予め組み立て形成し、これをセットにしてタンク内に装着する手段を採用せざるを得ない。したがって、特許文献１の熱交換器は比較的小規模の熱交換器に限定されるものである。
【０００７】
また、大容量圧縮空気の除湿用として使用する熱交換器は、熱交換のための圧損をできる限り少なくする必要がある。そのためには、圧縮空気の流速が減じないように熱交換器用パイプの面積を広くする必要があり、これに伴って熱交換器用パイプの使用本数が増し熱交換器全体の重量も増大することになる。すなわち、シェルアンドチューブ型の熱交換器を大容量にする場合、熱交換器全体の重量が極めて重くなるので、熱交換器の製造や輸送、あるいは設置が極めて困難になっていた。
【０００８】
そこで本発明は、上述の課題を解消すべく案出されたもので、圧縮空気の容量や流速が増大した大容量の圧縮空気が循環しても熱交換の圧損が少ない熱交換器の製造が容易になり、そのために熱交換器の重量が増大しても輸送や設置が容易になる大容量圧縮空気の除湿用熱交換器の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、冷却除湿後の低温の圧縮空気を供給するタンク１内に、除湿前の高温の圧縮空気を循環せしめる熱交換用パイプ４を配設するシェルアンドチューブ型の熱交換器において、前記熱交換用パイプ４を挿通せしめる多数の挿通孔３Ａが形成され該挿通孔３Ａに熱交換用パイプ４を後付けするように一対の管板３を設け、該管板３の外周面とタンク１の内周面とを密着させてタンク１の両端部に管板３を固定し、該タンク１の両端部を覆う一対の鏡板５をタンク１に着脱自在に装着するように設けられ、前記熱交換用パイプ４及び前記鏡板５が前記タンク１から分解された状態で搬送されるように構成したことにある。
【００１０】
第２の手段は、前記タンク１内の圧縮空気の圧力と前記熱交換用パイプ４内の圧縮空気の圧力との差が０．１KPa以内に設定されたものである。
【００１１】
第３の手段は、前記タンク１内に供給された冷却除湿後の低温の圧縮空気の流れを変える分流板２を予め固定し、該分流板２には前記熱交換用パイプ４を挿通せしめる多数の挿通孔２Ａが開穿され、前記管板３に熱交換用パイプ４を挿通する際に、熱交換用パイプ４をこの分流板２にも挿通して熱交換用パイプ４の側面を支持するように構成したことを課題解消のための手段とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１の如く、熱交換用パイプ４を後付けする一対の管板３を設け、該管板３の外周面とタンク１の内周面とを密着させてタンク１の両端部に管板３を固定し、該タンク１の両端部を覆う一対の鏡板５をタンク１に着脱自在に装着するように設け、熱交換用パイプ４及び鏡板５が前記タンク１から分解された状態で搬送されるように構成したことで、熱交換器の重量が増大しても容易に輸送することができるようになる。この結果、圧縮空気の容量や流速が増大しても熱交換のための圧損が少ない大容量熱交換器の製造が容易になった。しかも、熱交換用パイプ４及び鏡板５が前記タンク１から分解された状態で搬送した後は、現地で容易に組み立てることができるので、重量が増大した大容量熱交換器の設置作業も容易に行えるものである。
【００１３】
請求項２により、タンク１内の圧縮空気の圧力と前記熱交換用パイプ４内の圧縮空気の圧力との差が０．１KPa以内に設定されているので、熱交換用パイプ４を後付けで装着しても熱交換用パイプ４の接合部から圧縮空気が漏れ出るおそれがなくなり、本発熱交換器を現地で組み立てても全く問題なく使用することができる。
【００１４】
請求項３に記載の分流板２により、圧縮空気の流れを制御して熱交換比率を高めることができる。また、この分流板２に挿通孔２Ａを開穿しているので、多数の熱交換用パイプ４をタンク１内部に装着する際に、この熱交換用パイプ４をタンク１の中間部で支持する補助支持板としても機能し、熱交換用パイプ４全体の重量が増しても安定した状態で支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例を示す概略側断面図である。
【図２】本発明の管板の実施例を示す正面図である。
【図３】本発明の底部２実施例を示す正面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す概略側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明によると、圧縮空気の容量や流速が増大しても熱交換のための圧損が少ない大容量熱交換器の製造が容易になり、しかも、熱交換器の重量が増大しても輸送が容易になるなどといった当初の目的を達成するものである。
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明の一実施例を説明する。本発明熱交換器は、シェルアンドチューブ型の熱交換器であり、タンク１（シェル）内に冷却除湿後の低温の圧縮空気を供給し、熱交換用パイプ４（チューブ）内に除湿前の高温の圧縮空気を循環せしめることで、大容量の圧縮空気を効率良く除湿する目的で用いられるエコノマイザーと称する熱交換器である。
【００１８】
タンク１は、圧縮空気の容量に合せて大容量のものが使用され、このタンク１の両端部内がわに管板３が予め溶接されている（図１参照）。この管板３には、多数本の熱交換用パイプ４を挿通せしめる多数の挿通孔３Ａが形成されており、熱交換器の設置現場でこの挿通孔３Ａに熱交換用パイプ４を後付けできるように設けたものである。図示例の管板３は、タンク１の内周面を密着させる円形状を成し（図２参照）、この管板３の外周面とタンク１の内周面とを溶接して管板３を固定している。更に、タンク１の側面に、除湿後の圧縮空気を送風する空気入口１Ｃと熱交換後の圧縮空気を排出する空気出口１Ｄが形成されている。
【００１９】
また、タンク１の内部には分流板２が予め溶接されている。この分流板２は、タンク１内に供給された冷却除湿後の低温の圧縮空気の流れを変えるもので、この分流板２にも熱交換用パイプ４を挿通せしめる多数の挿通孔２Ａが開穿されている。そして、管板３に熱交換用パイプ４を挿通する際に、この分流板２にも熱交換用パイプ４を挿通して熱交換用パイプ４の側面を支持するように構成している。
【００２０】
熱交換用パイプ４は、タンク１と別体で輸送し、設置現場で管板３や分流板２に挿入した後、熱交換用パイプ４の端部を拡管エキスパンダ加工して管板３に溶接する。このとき、タンク１内の圧縮空気の圧力と熱交換用パイプ４内の圧縮空気の圧力との差を０．１KPa以内に設定することで、シェルアンドチューブ型の熱交換器として十分機能するものである。仮に、圧力差が高いとタンク１内に除湿前の圧縮空気が漏れるといった不具合が生じるおそれがある。そのため、タンク１の容量や熱交換用パイプ４の数によって多少の差は生じるが、少なくとも圧力差を０．１KPa以内に設定することにより正常な稼動が可能になる。
【００２１】
符号５は、タンク１の両端部を覆う一対の鏡板５である。この鏡板５は、タンク１の開口部に着脱自在に装着するように設けられており、熱交換用パイプ４と同様に、タンク１から分解された状態で搬送される。図示の鏡板５は、タンク１の開口周囲に突設した連結フランジ１Ｂに連結する連結フランジ５Ａを形成したもので、これら連結フランジ１Ｂと連結フランジ５Ａとをネジ止めするものである。これらの鏡板５には、除湿前の高温の圧縮空気を熱交換用パイプ４内に送風する空気入口５Ｂと、熱交換後の圧縮空気を排出する空気出口５Ｃがそれぞれ設けられている。
【００２２】
図１に示す本発明熱交換器は横型のタイプを示している。この場合、一方の鏡板５の空気入口５Ｂから除湿前の高温の圧縮空気が供給され、熱交換用パイプ４内を通過して反対側の鏡板５の空気出口５Ｃから排出される間に、タンク１の空気入口１Ｃから供給された除湿後の低温の圧縮空気が熱交換されて空気出口１Ｄから排出されるものである。
【００２３】
また、図４に示す如く、本発明熱交換器を縦型のタイプにすることも可能である。この場合、一方の鏡板５に空気入口５Ｂと空気出口５Ｃとが併設されており、この鏡板５で囲まれた内部を仕切る仕切り板６を設けている。この仕切り板６は、予め管板３か鏡板５に固定しておき、鏡板５を組み付ける際に鏡板５内部を仕切るように設けることができる。また、独立した仕切り板６を管板３と鏡板５とに着脱自在に組み付けることも可能である。
【００２４】
そして、図４に示す空気入口５Ｂから供給された除湿前の高温の圧縮空気は、熱交換用パイプ４内を通過して反対側の鏡板５部分で折返し、再び別の熱交換用パイプ４を通過して空気出口５Ｃから排出される間に、タンク１の空気入口１Ｃから供給された除湿後の低温の圧縮空気が熱交換されて空気出口１Ｄから排出されるものである。
【００２５】
本発明熱交換機では、このように分流板２や管板３を予め溶接したタンク１と、大容量の圧縮空気に対応する多数の熱交換用パイプ４と、タンク１の開口部を密封する鏡板５とをそれぞれ分解した状態で運搬し、熱交換器を使用する現地にて組み立てるものである。
【００２６】
尚、本発明の各構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において自由に変更できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明熱交換器は、大容量の圧縮空気を除湿する各種装置に使用してすることが可能であり、除湿前後の温度差を利用した効率の良い熱交換をすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  タンク
１Ａ  開口部
１Ｂ  連結フランジ
１Ｃ  空気入口
１Ｄ  空気出口
２  分流板
２Ａ  挿通孔
３  管板
３Ａ  挿通孔
４  熱交換用パイプ
５  鏡板
５Ａ  連結フランジ
５Ｂ  空気入口
５Ｃ  空気出口
６  仕切り板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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