(57)【要約】【課題】管内流体と管外流体との間での熱交換効率を高めることができる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１００は、両端が閉じた筒状をなす外筒１０と、外筒１０の内部を、外筒１０の延在方向で管内流体室１７と管外流体室１８とに仕切る管板２０と、管外流体室１８に配置され、外筒１０の延在方向に延び、少なくとも一つの端が管板２０に固定されていると共に、管板２０に固定されている端が管内流体室１７に臨んでいる複数の伝熱管３０と、管外流体室１８内に配置され、管外流体室１８内の流体の流れ方向が外筒１０の延在方向に対して交差する交差方向になる交差方向流路ＣＰを形成する交差方向流路形成部材７０と、複数の伝熱管３０の集まりである伝熱管群の少なくとも一部を覆うように配置された流れ調整部材９０と、を有し、流れ調整部材９０は、外筒１０の延在方向で交差方向流路ＣＰ内の一部にのみ配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が閉じた筒状をなす外筒と、
前記外筒の内部を、前記外筒の延在方向で管内流体室と管外流体室とに仕切る管板と、
前記管外流体室に配置され、前記外筒の延在方向に延び、少なくとも一つの端が前記管板に固定されていると共に、前記管板に固定されている前記端が前記管内流体室に臨んでいる複数の伝熱管と、
前記管外流体室内に配置され、前記管外流体室内の流体の流れ方向が前記外筒の延在方向に対して交差する交差方向になる交差方向流路を形成する交差方向流路形成部材と、
複数の前記伝熱管の集まりである伝熱管群の少なくとも一部を覆うように配置された流れ調整部材と、
を有し、
前記流れ調整部材は、前記外筒の延在方向で前記交差方向流路内の一部にのみ配置されている熱交換器。
【請求項２】
前記管外流体室を、前記複数の伝熱管の入口端から延びる入口側管部の集まりである入口側管群が存在する第一管室と、前記複数の伝熱管の出口端から延びる出口側管部の集まりである出口側管群が存在する第二管室と、に仕切るとともに、前記第一管室から前記第二管室へ貫通する開口が前記管板から離間した位置に形成された仕切壁と、
前記管外流体室内に配置され、複数の前記伝熱管及び前記仕切壁を覆い、前記管板側が開口する一方で、前記管板とは反対側が閉じている内筒と、
を備え、
前記流れ調整部材は、前記内筒を前記管板側に延長するように配置された第一流れ調整部材を備える請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第一流れ調整部材は、前記交差方向に貫通する複数の貫通流路を形成する第一貫通流路形成部を備える請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第一貫通流路形成部は、前記外筒に設けられた管台から離間するほど、前記第一流れ調整部材の単位面積当たりの前記貫通流路の開口面積の割合が高くなるように形成されている請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記管外流体室を、前記複数の伝熱管における入口端から延びる入口側管部の集まりである入口側管群が存在する第一管室と、前記複数の伝熱管における出口端から延びる出口側管部の集まりである出口側管群が存在する第二管室と、に仕切るとともに、前記第一管室から前記第二管室へ貫通する開口が前記管板から離間した位置に形成された仕切壁を備え、
前記流れ調整部材は、前記仕切壁の開口に配置されるとともに、前記仕切壁を前記管板から離間する方向に延長するように配置された第二流れ調整部材を備えている請求項１から３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第二流れ調整部材は、前記交差方向に貫通する複数の貫通流路を形成する第二貫通流路形成部を備えている請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記交差方向流路形成部材に形成された窓部と前記交差方向で同じ位置に前記伝熱管が配置されていないＮＴＩＷ（No Tube In Window）型の熱交換器であって、
前記交差方向流路内に配置されると共に、前記交差方向に延在して、前記外筒の延在方向に間隔をあけて配置され、前記伝熱管が貫通する複数の補助流路形成部材を備え、
前記流れ調整部材は、前記交差方向で前記補助流路形成部材の直前に配置された前記窓部に近い側に配置されるとともに、隣り合う前記補助流路形成部材の間を渡るように配置された補助流れ調整部材を備える請求項１に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記外筒に設けられた管台は、
少なくともその一部が、前記外筒の延在方向で、前記補助流路形成部材の間に配置されている請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記補助流れ調整部材は、前記交差方向に貫通する複数の貫通流路を形成する補助貫通流路形成部を備えている請求項７又は８に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器としては、外筒と、外筒内を管内流体室と管外流体室とに仕切る管板と、この管板に固定され管外流体室に配置されている複数の伝熱管と、を備える多管式熱交換器がある。
【０００３】
このような熱交換器としては、例えば、以下の特許文献１に開示されている熱交換器がある。この熱交換器は、管外流体室に配置されている複数の管支持板を備えている。複数の管支持板のうちで、外筒が延びている延在方向で互いに隣接している二枚の管支持板間や、延在方向の端に位置している管支持板と管板との間では、管外流体が延在方向に対して交差する交差方向に流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６０９２６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されている熱交換器を含む多管式熱交換器では、管内流体と管外流体との間での熱交換効率が高いことが望まれている。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、管内流体と管外流体との間での熱交換効率を高めることができる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、熱交換器は、両端が閉じた筒状をなす外筒と、前記外筒の内部を、前記外筒の延在方向で管内流体室と管外流体室とに仕切る管板と、前記管外流体室に配置され、前記外筒の延在方向に延び、少なくとも一つの端が前記管板に固定されていると共に、前記管板に固定されている前記端が前記管内流体室に臨んでいる複数の伝熱管と、前記管外流体室内に配置され、前記管外流体室内の流体の流れ方向が前記外筒の延在方向に対して交差する交差方向になる交差方向流路を形成する交差方向流路形成部材と、複数の前記伝熱管の集まりである伝熱管群の少なくとも一部を覆うように配置された流れ調整部材と、を有し、前記流れ調整部材は、前記外筒の延在方向で前記交差方向流路内の一部にのみ配置されている。
【０００８】
この第一態様では、伝熱管群の少なくとも一部を覆う流れ調整部材が、交差方向流路内の一部にのみ配置されている。そのため、伝熱管の配置等に起因して、交差方向流路内を交差方向に流れる管外流体の流速や流量が、外筒の延在方向で異なる場合であっても、この外筒の延在方向における管外流体の流速や流量を、流れ調整部材によって調整して均一化を図ることができる。
したがって、交差方向流路内に配置された伝熱管の全体に偏りなく管外流体を接触させることができるため、管内流体と管外流体との間での熱交換効率を高めることができる。
【０００９】
この発明の第二態様によれば、第一態様に係る熱交換器は、前記管外流体室を、前記複数の伝熱管の入口端から延びる入口側管部の集まりである入口側管群が存在する第一管室と、前記複数の伝熱管の出口端から延びる出口側管部の集まりである出口側管群が存在する第二管室と、に仕切るとともに、前記第一管室から前記第二管室へ貫通する開口が前記管板から離間した位置に形成された仕切壁と、前記管外流体室内に配置され、複数の前記伝熱管及び前記仕切壁を覆い、前記管板側が開口する一方で、前記管板とは反対側が閉じている内筒と、を備え、前記流れ調整部材は、前記内筒を前記管板側に延長するように配置された第一流れ調整部材を備えていてもよい。
この第二態様では、内筒を管板側に延長するように形成された第一流れ調整部材を備えている。そのため、内筒に対して流入する管外流体や、内筒から流出する管外流体の流れが、内筒に近い側に集中することを抑制できる。
【００１０】
この発明の第三態様によれば、第二態様に係る第一流れ調整部材は、前記交差方向に貫通する複数の貫通流路を形成する第一貫通流路形成部を備えていても良い。
この第三態様では、第一貫通流路形成部によって第一流れ調整部材に複数の貫通流路が形成されるので、これら貫通流路に管外流体が流れる。そのため、交差方向流路を流れる管外流体の流量を第一流れ調整部材の貫通流路によって更に調整することができる。
【００１１】
この発明の第四態様によれば、第三態様に係る第一貫通流路形成部は、前記外筒に設けられた管台から離間するほど、前記第一流れ調整部材の単位面積当たりの前記貫通流路の開口面積の割合が高くなるように形成されていてもよい。
この第四態様では、第一流れ調整部材に設けられた複数の貫通流路のうち、管台に対して最短距離となる位置の貫通流路を通る管外流体の流量や流速が増加し過ぎることを抑制できる。
【００１２】
この発明の第五態様によれば、第一から第三態様の何れか一つの態様に係る熱交換器は、前記管外流体室を、前記複数の伝熱管における入口端から延びる入口側管部の集まりである入口側管群が存在する第一管室と、前記複数の伝熱管における出口端から延びる出口側管部の集まりである出口側管群が存在する第二管室と、に仕切るとともに、前記第一管室から前記第二管室へ貫通する開口が前記管板から離間した位置に形成された仕切壁と、を備え、前記流れ調整部材は、前記仕切壁の開口に配置されるとともに、前記仕切壁を前記管板から離間する方向に延長するように配置された第二流れ調整部材を備えていても良い。
この第五態様では、第二流れ調整部材が、仕切壁を管板から離間する方向に延長するようにして仕切壁の開口に配置されている。そのため、仕切壁の開口を介して第一管室から第二管室へ管外流体が流入する際に、管外流体の流れが、管板に近い側に集中することを抑制できる。
【００１３】
この発明の第六態様によれば、第五態様に係る第二流れ調整部材は、前記交差方向に貫通する複数の貫通流路を形成する第二貫通流路形成部を備えていてもよい。
この第七態様では、第二流れ調整部材に複数の第二貫通流路が形成されるので、この第二貫通流路に管外流体が流れる。そのため、交差方向流路を流れる管外流体の流量を第二流れ調整部材の貫通孔によって更に調整することができる。
【００１４】
この発明の第七態様によれば、第一態様に係る熱交換器は、前記交差方向流路形成部材に形成された窓部と前記交差方向で同じ位置に前記伝熱管が配置されていないＮＴＩＷ（No Tube In Window）型の熱交換器であって、前記交差方向流路内に配置されると共に、前記交差方向に延在して、前記外筒の延在方向に間隔をあけて配置され、前記伝熱管が貫通する複数の補助流路形成部材を備え、前記流れ調整部材は、前記交差方向で前記補助流路形成部材の直前に配置された前記窓部に近い側に配置されるとともに、隣り合う前記補助流路形成部材の間を渡るように配置された補助流れ調整部材を備えていても良い。
この第七態様では、補助流れ調整部材が、交差方向でＮＴＩＷ型の熱交換器に設けられた補助流路形成部材の窓部に近い側に配置されている。さらに、この補助流れ調整部は、外筒の延在方向で隣り合う補助流路形成部材の間を渡るように配置されている。そのため、窓部から伝熱管に向けて交差方向に流入する管外流体のうち、補助流路形成部材の間に流入する管外流体の流れを補助流れ調整部材により妨げることができる。したがって、管外流体が補助流路形成部材の間に集中して流入することを抑制できる。
【００１５】
この発明の第八態様によれば、第八態様に係る熱交換器において、前記外筒に設けられた管台は、少なくともその一部が、前記外筒の延在方向で、前記補助流路形成部材の間に配置されていてもよい。
この第八態様では、管台の少なくとも一部が、外筒の延在方向で補助流路形成部材の間に配置されている。このような配置の場合、特に管台の直近に配置されている補助流路形成部材の間に、窓部から流入する管外流体が集中し易い。しかし、補助流れ調整部材により、管外流体が補助流路形成部の間に集中して流れることを抑制できる。
【００１６】
この発明の第九態様によれば、第七又は第八態様に係る補助流れ調整部材が、前記交差方向に貫通する複数の貫通流路を形成する補助貫通流路形成部を備えていてもよい。
この第九態様では、補助流れ調整部材に複数の貫通流路が形成されるので、貫通流路に管外流体が流れる。そのため、交差方向流路を流れる管外流体の流量を補助流れ調整部材の貫通流路によって更に調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記熱交換器によれば、管内流体と管外流体との間での熱交換効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この実施形態の熱交換器の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】この発明の実施形態における貫通孔形成部の平面図である。
【図４】この発明の第一実施形態の変形例における図２に相当する断面図である。
【図５】この発明の第二実施形態における熱交換器の第一管室を示す断面図である。
【図６】この発明の第一実施形態における第一貫通流路形成部と第二貫通流路形成部との第一変形例を示す平面図である。
【図７】この発明の第一実施形態における第一貫通流路形成部と第二貫通流路形成部との第二変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、この発明の第一実施形態における熱交換器を図面に基づき説明する。
図１は、この実施形態の熱交換器の概略構成を示す断面図である。
図１に示すように、この第一実施形態の熱交換器１００は、いわゆるシェルアンドチューブ型熱交換器であって、外筒１０と、管板２０と、複数の伝熱管３０と、内筒４０と、第一仕切壁５０と、第二仕切壁６０と、複数の第一交差方向流路形成部材７０ａと、第二交差方向流路形成部材７０ｂと、管支持板８０と、第一流れ調整部材９１と、第二流れ調整部材９２と、を備えている。
【００２０】
外筒１０は、軸線Ｘを中心とした円筒状の胴部１１と、胴部１１の端に接続されている第一鏡板部１２及び第二鏡板部１３と、を有している。胴部１１は、第一管台１４ａと、第二管台１４ｂと、をそれぞれ備えている。第一管台１４ａは、後述する第二管室１５ｂと外筒１０の外部とを連通させ、第二管台１４ｂは、後述する第一管室１５ａと外筒１０の外部とを連通させる。
以下の説明においては、軸線Ｘが延びる方向を軸方向Ｄｘとし、この軸方向Ｄｘの一方側を第一端側Ｄ１、他方側を第二端側Ｄ２とする。
【００２１】
第一鏡板部１２は、胴部１１の第一端側Ｄ１の端に接続され、この胴部１１の第一端側Ｄ１の開口を塞いでいる。この第一鏡板部１２は、その内面側が第二鏡板部１３から遠ざかる側、つまり第一端側Ｄ１に凹状に滑らかに凹む曲面を有している。この第一鏡板部１２には、管内側入口ノズル１６ａと、管内側出口ノズル１６ｂとが設けられている。管内側入口ノズル１６ａは、熱媒である管内流体Ｆｉを外筒１０の外部から管内流体室１７内に流入させる。管内側出口ノズル１６ｂは、管内流体Ｆｉを管内流体室１７内から外筒１０の外部に流出させる。
【００２２】
管内側入口ノズル１６ａは、ノズル本体１６Ａａと、吐出口形成部１６Ｂａと、を備えている。ノズル本体１６Ａａは、外筒１０の第一鏡板部１２に設けられた実質的に円筒状に形成されている。吐出口形成部１６Ｂａは、第一鏡板部１２の内側面１２ａから入口室１７Ａ内に向けてノズル本体１６Ａａを延長するように突出している。この吐出口形成部１６Ｂａは、徐々に第一端側Ｄ１に向かうように湾曲している。つまり、吐出口形成部１６Ｂａは、その開口から吐出された管内流体Ｆｉが、直線的に管板２０に向かわないように形成されている。このようにすることで、管内側入口ノズル１６ａから入口室１７Ａ内に流入した管内流体Ｆｉは、第一鏡板部１２や第一仕切壁５０に衝突して拡散した後に、入口端３１から伝熱管３０内に流入する。そのため、複数の伝熱管３０のそれぞれに流入する管内流体Ｆｉの流量がばらつくことを抑制できる。なお、吐出口形成部１６Ｂａは、その開口に向かって漸次拡径するように形成しても良い。このように漸次拡径した場合、入口室１７Ａ内に流入した管内流体Ｆｉが入口室１７Ａ内で拡散し易くなり、より一層、複数の伝熱管３０に流入する管内流体Ｆｉの流量がばらつくことを抑制できる。
【００２３】
第二鏡板部１３は、胴部１１の第二端側Ｄ２の端に接続され、この胴部１１の第二端側Ｄ２の開口を塞いでいる。この第二鏡板部１３は、その内面側が第一鏡板部１２から遠ざかる側、つまり第二端側Ｄ２に凹状に滑らかに凹む曲面を有している。外筒１０は、これら胴部１１、第一鏡板部１２、及び第二鏡板部１３を備えることで、両端が閉じた筒状を成している。第一鏡板部１２で、最も第一端側Ｄ１の部分は、外筒１０の第一端１０ａを成している。また、第二鏡板部１３で、最も第二端側Ｄ２の部分は、外筒１０の第二端１０ｂを成している。
【００２４】
管板２０は、軸方向Ｄｘにおける外筒１０の中心よりも第一端側Ｄ１の位置で、外筒１０の内部を、第一端側Ｄ１の管内流体室１７と第二端側Ｄ２の管外流体室１８とに仕切っている。より具体的には、管板２０は、第一鏡板部１２と胴部１１との境に形成されて管内流体室１７と管外流体室１８とを仕切っている。この実施形態における管板２０は、実質的に円板状を成している。管板２０には、軸方向Ｄｘに貫通する管孔２１が複数形成されている。これら管孔２１には、伝熱管３０の入口端３１及び出口端３２が挿通されて固定される。
【００２５】
伝熱管３０は、直管部３３と、曲管部３４と、を有するＵ字状に形成されている。直管部３３は、入口側管部３３ａと出口側管部３３ｂとを備えている。入口側管部３３ａは、その両端のうち一方の端が入口端３１となっており、他方の端が曲管部３４に接続されている。この入口側管部３３ａの入口端３１は、伝熱管３０内に管内流体Ｆｉが流入する入口となる。出口側管部３３ｂは、その両端のうち一方の端が出口端３２となっており、他方の端が曲管部３４に接続されている。この出口側管部３３ｂの出口端３２は、伝熱管３０内から管内流体Ｆｉが流出する出口となる。入口側管部３３ａ、出口側管部３３ｂは、いずれも、軸方向Ｄｘに延び、且つ軸方向Ｄｘの位置が同一となっている。入口端３１と出口端３２とは、それぞれ管板２０に固定されている。
【００２６】
入口端３１は、管板２０における一方の半円（図１中、上側の半円）内に形成された管孔２１に挿通された状態で固定されている。これにより、入口端３１は、いずれも管内流体室１７に臨んでいる。また、出口端３２は、管板２０における他方の半円（図１中、下側の半円）内に形成された管孔２１に挿通された状態で固定されている。これにより、出口端３２は、いずれも、管内流体室１７に臨んでいる。その一方で、直管部３３の大部分、及び曲管部３４の全ては、管外流体室１８に配置されている。
【００２７】
内筒４０は、外筒１０の内部に配置されている。より具体的には、内筒４０は、管外流体室１８内で、直管部３３と曲管部３４とを外側から囲むように形成されている。この内筒４０は、胴部４１と、鏡板部４２と、空間仕切部材４３と、を備えている。胴部４１は、軸線Ｘを中心とした円筒状に形成されている。この胴部４１は、外筒１０の胴部１１の内面から、軸線Ｘに近づく側に離間している。言い換えると、胴部４１は、外筒１０の胴部１１の内径よりも小さい外径を有している。
【００２８】
鏡板部４２は、胴部４１の第二端側Ｄ２に接続されている。つまり、鏡板部４２は、胴部４１における第二端側Ｄ２の開口を閉じている。この鏡板部４２は、その内面側が第二端側Ｄ２に凹状に滑らかに凹む曲面を有している。特に、鏡板部４２の内面は、曲管部３４のうち最も曲率半径の大きい最大曲管部３４ａに沿って滑らかに曲がっている。鏡板部４２の外面は、外筒１０の第二鏡板部１３の内面から、この第二鏡板部１３の内側に離間している。
【００２９】
一方で、内筒４０は、胴部４１における第一端側Ｄ１が開口している。つまり、胴部４１における第一端側Ｄ１の端には、鏡板部等が設けられていない。この実施形態における胴部４１は、その軸方向Ｄｘにおける第一端側Ｄ１の端（言い換えれば、開口）が、第二管台１４ｂと管板２０との間に位置している。
【００３０】
管支持板８０は、内筒４０の内部を、曲管部３４が配置される曲管室１９と、それ以外の室とに仕切っている。管支持板８０は、軸線Ｘと交差する方向に広がる平板状に形成されている。この管支持板８０には、軸方向Ｄｘに伝熱管３０が貫通する複数の管孔８１が形成されている。伝熱管３０は、これら管孔８１に挿通され、管支持板８０に支持されている。
【００３１】
空間仕切部材４３は、胴部４１の外周面４１ａと、外筒１０の胴部１１の内周面１０ｃとの間に形成される空間Ｓ１を軸方向Ｄｘに仕切っている。空間仕切部材４３は、軸線Ｘを中心とした径方向に広がる平板状に形成されている。この空間仕切部材４３は、軸方向Ｄｘから見て半円環状に形成されている。この半円環状の空間仕切部材４３は、軸線Ｘの位置、言い換えれば第二仕切壁６０の位置から第二管台１４ｂに近い側（図１中、上半部）に配置されている。
【００３２】
第一仕切壁５０は、管内流体室１７内を入口室１７Ａと出口室１７Ｂとに仕切る。入口室１７Ａは、伝熱管３０の入口端３１の集まりである入口端群を臨み、出口室１７Ｂは、伝熱管３０の出口端３２の集まりである出口端群を臨む。入口室１７Ａは、第一仕切壁５０よりも入口室１７Ａ側に配置された管内側入口ノズル１６ａを介して外部と連通され、出口室１７Ｂは、第一仕切壁５０よりも出口室１７Ｂ側に配置された管内側出口ノズル１６ｂを介して外部と連通されている。
【００３３】
第二仕切壁６０は、上述した内筒４０及び空間仕切部材４３と共に、管外流体室１８内を第一管室１５ａと第二管室１５ｂとに仕切っている。第一管室１５ａ内には、上述した入口側管部３３ａの集まりである入口側管群３３Ｇａが配置され、第二管室１５ｂ内には、上述した出口側管部３３ｂの集まりである出口側管群３３Ｇｂが配置されている。この実施形態における第二仕切壁６０は、軸線Ｘ上に位置し、水平方向に広がる平板状に形成されている。
【００３４】
この第二仕切壁６０は、空間仕切部材４３よりも第二端側Ｄ２に配置される狭幅部６１と、空間仕切部材４３よりも第一端側Ｄ１に配置される広幅部６２とを備えている。
狭幅部６１は、軸線Ｘを中心としたその幅方向の両縁部が、内筒４０の内周面に対して固定されている。この狭幅部６１は、第一管室１５ａと第二管室１５ｂとを連通する開口を形成する開口形成部６３を備えている（図１、図３参照）。この開口形成部６３は、狭幅部６１のうち最も管支持板８０側、言い換えれば第二仕切壁６０のうち最も第二端側Ｄ２に配置されている。
【００３５】
広幅部６２は、軸線Ｘを中心としたその幅方向の両縁部が、外筒１０の内周面１０ｃに対して固定されている。
【００３６】
第一交差方向流路形成部材７０ａは、第二管室１５ｂ内に配置され、第二管室１５ｂ内を流れる管外流体Ｆｏの流れる向きを変える。第一交差方向流路形成部材７０ａは、出口側管部３３ｂが延びている軸方向Ｄｘに対して交差する交差方向に広がる仮想面沿って設けられている。この実施形態で例示する第一交差方向流路形成部材７０ａは、軸線Ｘに対して垂直な方向に広がる仮想面（図示せず）に沿って設けられている。また、第一交差方向流路形成部材７０ａは、軸方向Ｄｘに等間隔で複数設けられている。これら第一交差方向流路形成部材７０ａには、出口側管部３３ｂが挿通される第一管孔７１が形成されている。
【００３７】
軸方向Ｄｘで隣り合う第一交差方向流路形成部材７０ａは、それぞれ軸方向Ｄｘから見て互いにずれた位置に窓部７２を有している。つまり、一つの第一交差方向流路形成部材７０ａの窓部７２を通じて軸方向Ｄｘに流れた管外流体Ｆｏは、この第一交差方向流路形成部材７０ａに軸方向Ｄｘで隣り合う第一交差方向流路形成部材７０ａの窓部７２以外の部分によって偏向されて、この軸方向Ｄｘで隣り合う第一交差方向流路形成部材７０ａの窓部７２まで、軸線Ｘに交差する方向に流れる。つまり、これら第一交差方向流路形成部材７０ａは、軸線Ｘに交差する方向である、出口側管部３３ｂに交差する方向に管外流体Ｆｏを流す交差方向流路ＣＰを形成している。
【００３８】
第二交差方向流路形成部材７０ｂは、第一管室１５ａ内に配置され、第一管室１５ａ内を流れる管外流体Ｆｏの流れる向きを変える。第二交差方向流路形成部材７０ｂは、入口側管部３３ａが延びている軸方向Ｄｘに対して交差する交差方向に広がる仮想面（図示せず）に沿って設けられている。この第一実施形態で例示する第二交差方向流路形成部材７０ｂは、軸線Ｘに対して垂直な方向に広がる仮想面（図示せず）に沿って設けられている。また、第二交差方向流路形成部材７０ｂは、軸方向Ｄｘに等間隔で複数設けられている。これら第二交差方向流路形成部材７０ｂには、入口側管部３３ａが挿通される第二管孔７３が形成されている。この実施形態において、第二交差方向流路形成部材７０ｂは、第一交差方向流路形成部材７０ａと軸方向Ｄｘで同一位置に配置されている。
【００３９】
軸方向Ｄｘで隣り合う第二交差方向流路形成部材７０ｂは、第一交差方向流路形成部材７０ａと同様に、それぞれ軸方向Ｄｘから見て互いにずれた位置に窓部７４を有している。これにより、一つの第二交差方向流路形成部材７０ｂの窓部７４を通じて軸方向Ｄｘに流れた管外流体Ｆｏは、この第二交差方向流路形成部材７０ｂに軸方向Ｄｘで隣り合う第二交差方向流路形成部材７０ｂの窓部７４以外の部分によって偏向されて、この軸方向Ｄｘで隣り合う第二交差方向流路形成部材７０ｂの窓部７４まで、軸線Ｘに交差する方向に流れる。つまり、これら第二交差方向流路形成部材７０ｂは、第一交差方向流路形成部材７０ａと同様に、軸線Ｘに交差する方向である、入口側管部３３ａに交差する方向に管外流体Ｆｏを流す交差方向流路を形成している。
【００４０】
軸方向Ｄｘにおいて、隣り合う二つの第一交差方向流路形成部材７０ａの間隔を一スパンとすると、この第一実施形態で例示する内筒４０は、管板２０から二スパンだけ離間している。そして、第一交差方向流路形成部材７０ａ及び第二交差方向流路形成部材７０ｂは、それぞれ内筒４０と管板２０との中間位置、より具体的には、管板２０から軸方向Ｄｘで一スパン分だけ離間した位置にも配置されている。なお、第一交差方向流路形成部材７０ａおよび第二交差方向流路形成部材７０ｂにおいて、一つの交差方向流路形成部材７０に形成される窓部の数は一つに限られず、例えば、二つ以上形成するようにしても良い。また、管外流体Ｆｏが流れる流路の形式は、図１に示すシングルセグメンタル型に限られない。例えば、ダブルセグメンタル型や、ＮＴＩＷ（No Tube In Window）型など、他の形式であってもよい。
【００４１】
流れ調整部材９０は、交差方向流路ＣＰを流れる管外流体Ｆｏの流量を調整する。この流れ調整部材９０は、伝熱管群である入口側管群３３Ｇａ及び出口側管群３３Ｇｂのうち少なくとも一部を覆うように配置されている。流れ調整部材９０は、軸方向Ｄｘで（言い換えれば、外筒１０の延在方向で）交差方向流路ＣＰ内の一部にのみ配置されている。この実施形態における流れ調整部材９０は、第一流れ調整部材９１と第二流れ調整部材９２とを備えている。流れ調整部材９０は、交差方向から軸方向Ｄｘ、又は軸方向Ｄｘから交差方向へ管外流体Ｆｏが流れの向きが変わる場所に配置されている。
【００４２】
第一流れ調整部材９１は、内筒４０を管板２０側に延長するように形成されている。言い換えれば、第一流れ調整部材９１は、内筒４０と同等の直径を有した環状に形成されている。ここで、仮に第一流れ調整部材９１が無い場合、第一管室１５ａから流出する管外流体Ｆｏ、及び第二管室１５ｂへ流入する管外流体Ｆｏは、伝熱管３０との接触により、内筒４０に近い位置ほど圧損が小さくなる。そのため、内筒４０に近い位置ほど管外流体Ｆｏの流量及び流速が増加してしまう。これは、伝熱管３０のうち、管板２０に近い位置の伝熱管３０に接触する管外流体Ｆｏの流量が少なくなってしまうことを意味する。
【００４３】
これに対して第一流れ調整部材９１を設けることで、内筒４０よりも管板２０側に配置される交差方向流路ＣＰのうち、内筒４０に近い交差方向流路ＣＰに流れる管外流体Ｆｏの圧損を増加させることができる。これにより、内筒４０と管板２０との間に形成された交差方向流路ＣＰのうち、管板２０に近い位置を流れる管外流体Ｆｏの流量及び流速が増加する。
【００４４】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。なお、図２においては、図示都合上、伝熱管３０、第一交差方向流路形成部材７０ａ、第二交差方向流路形成部材７０ｂの図示を省略している。
図１、図２に示すように、この実施形態における第一流れ調整部材９１は、軸線Ｘを中心とした径方向において、第一流れ調整部材９１の内周側と外周側とを連通させる複数の貫通流路Ｐ１を形成する第一貫通流路形成部９１ａを備えている。
【００４５】
この実施形態における第一貫通流路形成部９１ａは、いわゆるパンチングメタル（多孔板）で構成されている。この第一貫通流路形成部９１ａによって形成される貫通流路Ｐ１には、管外流体Ｆｏが流れる。この実施形態の第一貫通流路形成部９１ａにおける単位面積当たりの貫通流路Ｐ１の開口面積の割合は、第一貫通流路形成部９１ａの全周で均一となっている。この開口面積の割合は、内筒４０と管板２０との間に形成された交差方向流路ＣＰにおいて、管外流体Ｆｏの流量の軸方向Ｄｘにおけるバラつきに応じて、例えば、流量バラつきが所定以下となるように調整してもよい。なお、この第一実施形態における貫通流路Ｐ１は、流路断面が円形の場合を例示したが、円形に限られない。
【００４６】
図３は、この発明の実施形態における貫通孔形成部の平面図である。
図１、図３に示すように、第二流れ調整部材９２は、第二仕切壁６０の開口形成部６３に配置されている。この第二流れ調整部材９２は、第二管室１５ｂと第一管室１５ａとを連通させる複数の貫通流路Ｐ２を形成する第二貫通流路形成部９２ａを備えている。この第二流れ調整部材９２は、入口側管群３３Ｇａの一部及び出口側管群３３Ｇｂの一部をそれぞれ覆っている。
【００４７】
第二流れ調整部材９２は、開口形成部６３が形成する開口において、管板２０から離間する方向である第二端側Ｄ２に第二仕切壁６０を延長するように配置されている。この実施形態における開口形成部６３は、軸方向Ｄｘにおける二スパン分の範囲に配置され、第二流れ調整部材９２は、この開口形成部６３により形成された開口のうち第一端側Ｄ１の一スパン分の範囲を塞ぐように配置されている。
【００４８】
第二流れ調整部材９２の第二貫通流路形成部９２ａは、第一貫通流路形成部９１ａと同様にパンチングメタルで構成されている。この第二貫通流路形成部９２ａによって形成される貫通流路Ｐ２には、管外流体Ｆｏが流れる。この実施形態における単位面積当たりの貫通流路Ｐ２の開口面積の割合は第二流れ調整部材９２全体で均一となっている。この開口面積の割合は、開口形成部６３に面する交差方向流路ＣＰにおいて、管外流体Ｆｏの流量の軸方向Ｄｘにおけるバラつきに応じて、例えば、流量バラつきが所定以下となるように調整してもよい。なお、この貫通流路Ｐ２の流路断面形状も、貫通流路Ｐ１と同様に、円形に限られない。
【００４９】
ここで、仮に第二流れ調整部材９２が無い場合、第二管室１５ｂから第一管室１５ａに向けて流れる管外流体Ｆｏは、軸方向Ｄｘにおける伝熱管３０と接触する距離等の違いにより第二端側Ｄ２ほど圧損が大きくなり第一端側Ｄ１ほど圧損が小さくなる。そのため、第一端側Ｄ１ほど管外流体Ｆｏの流量及び流速が増加してしまう。そして、伝熱管３０のうち、管支持板８０に近い位置の伝熱管３０に接触する管外流体Ｆｏの流量が減少してしまう。
【００５０】
これに対して、第二流れ調整部材９２を設けることで、軸方向Ｄｘで開口形成部６３と重なる位置に形成された交差方向流路ＣＰのうち、第一端側Ｄ１の交差方向流路ＣＰに流れる管外流体Ｆｏの圧損を増加させることができる。これにより、第二端側Ｄ２における管外流体Ｆｏの流量が増加する。
なお、この実施形態では開口形成部６３により形成される開口が矩形の流路断面を有する場合を例示した。しかし、開口形成部６３により形成される開口の流路断面形状は、矩形に限られない。
【００５１】
この実施形態における熱交換器１００は、上述した構成を備えている。次に、この熱交換器１００の動作について図１を参照しながら説明する。
まず、管内流体Ｆｉは、ポンプ等により圧送されて入口ノズル１６から入口室１７Ａに流入する。この際、入口ノズル１６の吐出口形成部１６Ｂａよって、入口室１７Ａ内に流入した管内流体Ｆｉは、第一鏡板部１２や第一仕切壁５０に接触した後に、複数の伝熱管３０の入口端３１から伝熱管３０内部の管内流路に流入する。伝熱管３０の内部に流入した管内流体Ｆｉは、入口側管部３３ａ、曲管部３４、出口側管部３３ｂを経て出口端３２に至る。出口端３２に至った管内流体Ｆｉは、出口室１７Ｂへ流出した後、管内側出口ノズル１６ｂから外筒１０の外部に流出する。
【００５２】
一方で、管外流体Ｆｏは、第一管台１４ａから、内筒４０と外筒１０との間に形成される筒内入口流路２５を介して、第二管室１５ｂに流入する。管外流体Ｆｏは、筒内入口流路２５を介して第二管室１５ｂに流入する際に、内筒４０と管板２０との間から、軸線Ｘに近づくように軸線Ｘと交差する方向に流れる。そして、この際、この内筒４０に近い側から第二管室１５ｂに流入する管外流体Ｆｏの流量は、第一流れ調整部材９１により調整される。すなわち、管板２０に近い側から第二管室１５ｂに流入する管外流体Ｆｏが低下し過ぎないように、第一流れ調整部材９１により第二管室１５ｂの入口の交差方向流路ＣＰにおける軸方向Ｄｘの流量が調整される。第一流れ調整部材９１の貫通流路Ｐ１は、第一流れ調整部材９１が設置されていない管板２０に近い側の交差方向流路ＣＰよりも流路断面積が小さいので、第一流れ調整部材９１がない場合と比較して、管板２０に近い側の交差方向流路ＣＰに、より多くの管外流体Ｆｏが流れる。
【００５３】
軸方向Ｄｘで内筒４０に近い側から第二管室１５ｂに流入する管外流体Ｆｏは、第一流れ調整部材９１の貫通流路Ｐ１を介して流入する。この貫通流路Ｐ１を介して流入した管外流体Ｆｏは、軸方向Ｄｘで貫通流路Ｐ１の形成されている位置から管内流体Ｆｉと熱交換を開始する。一方で、第一流れ調整部材９１よりも管板２０に近い側から第二管室１５ｂに流入する管外流体Ｆｏは、管板２０に近い位置から軸線Ｘに近づくように軸線Ｘと交差する方向に流れる。そして、この管板２０に近い側から第二管室１５ｂに流入する管外流体Ｆｏは、軸方向Ｄｘで管板２０に近い位置から管内流体Ｆｉとの熱交換を開始する。
【００５４】
第二管室１５ｂに流入した管外流体Ｆｏは、この内筒４０の内部に形成された第二管室１５ｂを第一端側Ｄ１から第二端側Ｄ２に向けて流れる。この際、管外流体Ｆｏは、内筒４０と第二仕切壁６０と複数の第一交差方向流路形成部材７０ａとで形成された蛇行した流路を流れる。すなわち、管外流体Ｆｏは、第二管室１５ｂを蛇行しながら第一端側Ｄ１から第二端側Ｄ２へ流れる。管外流体Ｆｏは、第二管室１５ｂを流れる過程で、複数の出口側管部３３ｂ内を流れる管内流体Ｆｉと熱交換する。
【００５５】
第二管室１５ｂを第二端側Ｄ２まで流れた管外流体Ｆｏは、第二仕切壁６０の狭幅部６１の最も第二端側Ｄ２に形成された開口形成部６３の開口を通じて第一管室１５ａに流入する。この第一管室１５ａに流入した管外流体Ｆｏは、第一管室１５ａの内部を第二端側Ｄ２から第一端側Ｄ１に向けて流れる。言い換えれば、管外流体Ｆｏが流れる向きは、開口形成部６３を境にして反転する。更に言い換えれば、開口形成部６３が管外流体室１８を流れる管外流体Ｆｏの折り返し部となっている。
【００５６】
ここで、この折り返し部である開口形成部６３において、管外流体Ｆｏは、第二流れ調整部材９２により、交差方向流路ＣＰの軸方向Ｄｘにおける流量が調整される。すなわち、開口形成部６３に面する交差方向流路ＣＰにおいて、第一端側Ｄ１を流れる管外流体Ｆｏは、第二流れ調整部材９２の貫通流路Ｐ２を流れる。さらに、第二端側Ｄ２を流れる管外流体Ｆｏは、開口形成部６３の開口を流れる。これにより、開口形成部６３に面する交差方向流路ＣＰにおいて、第二流れ調整部材９２がない場合と比較して、第一端側Ｄ１を流れる管外流体Ｆｏの流量が低下して、第二端側Ｄ２を流れる管外流体Ｆｏの流量が増加する。
【００５７】
第二流れ調整部材９２の貫通流路Ｐ２を介して第一管室１５ａに流入した管外流体Ｆｏは、軸方向Ｄｘで貫通流路Ｐ２の形成されている位置から管内流体Ｆｉと熱交換を開始する。一方で、第二流れ調整部材９２よりも第二端側Ｄ２から第一管室１５ａに流入した管外流体Ｆｏは、軸方向Ｄｘで管支持板８０に近い位置から管内流体Ｆｉとの熱交換を開始する。
【００５８】
第一管室１５ａに流入した管外流体Ｆｏは、第二管室１５ｂを流れるときと同様に、内筒４０と第二仕切壁６０と複数の第二交差方向流路形成部材７０ｂとで形成された蛇行した流路を流れる。すなわち、管外流体Ｆｏは、第一管室１５ａを蛇行しながら第二端側Ｄ２から第一端側Ｄ１へ流れる。管外流体Ｆｏは、第一管室１５ａを流れる過程で、複数の入口側管部３３ａ内を流れる管内流体Ｆｉと熱交換する。そして、この入口側管部３３ａ内の管内流体Ｆｉと熱交換した管外流体Ｆｏは、内筒４０の開口から外筒１０の内面と内筒４０の外面との間の筒内出口流路２６に流入する。
【００５９】
この際、管外流体Ｆｏは、筒内入口流路２５から第二管室１５ｂに流入するときと同様に、第一流れ調整部材９１によって、第一管室１５ａの出口の交差方向流路ＣＰにおける軸方向Ｄｘの流量が調整される。すなわち、管板２０に近い側から筒内出口流路２６に流出する管外流体Ｆｏが低下し過ぎないように、第一流れ調整部材９１により第一管室１５ａの出口に形成された交差方向流路ＣＰにおける軸方向Ｄｘの流量が調整される。つまり、第一管室１５ａから筒内出口流路２６へ流出する際に、第一流れ調整部材９１によって、第一流れ調整部材９１がない場合と比較して、管板２０の近くまで管内流体Ｆｉと熱交換しながら流れる管外流体Ｆｏの流量が増加されている。
筒内出口流路２６に流入した管外流体Ｆｏは、第二管台１４ｂから外筒１０の外部に流出する。
【００６０】
上述した第一実施形態によれば、第一流れ調整部材９１が、入口側管群３３Ｇａの一部を覆うと共に出口側管群３３Ｇｂの一部を覆っている。さらに、第一流れ調整部材９１は、内筒４０と管板２０との間に形成されている交差方向流路ＣＰの軸方向Ｄｘにおける一部にのみ配置されている。そのため、伝熱管３０の配置等に起因して、交差方向流路ＣＰを流れる管外流体Ｆｏの流量及び流速が、軸方向Ｄｘで異なる場合であっても、この軸方向Ｄｘにおける管外流体Ｆｏの流速や流量を、第一流れ調整部材９１によって調整して均一化を図ることができる。
【００６１】
さらに、第二流れ調整部材９２が、入口側管群３３Ｇａの一部を覆うと共に出口側管群３３Ｇｂの一部を覆っている。さらに、第二流れ調整部材９２は、第二仕切壁６０の開口形成部６３を介して第二管室１５ｂと第一管室１５ａとに渡るように形成された交差方向流路ＣＰの軸方向Ｄｘにおける一部にのみ配置されている。そのため、伝熱管３０の配置等に起因して、特に第二管室１５ｂの交差方向流路ＣＰから第一管室１５ａの交差方向流路ＣＰに流入する管外流体Ｆｏの流量及び流速が、軸方向Ｄｘで異なる場合であっても、この軸方向Ｄｘにおける管外流体Ｆｏの流量及び流速を、第二流れ調整部材９２によって調整して均一化を図ることができる。
したがって、管内流体Ｆｉと管外流体Ｆｏとの間における熱交換効率を高めることができる。
【００６２】
さらに、第一実施形態では、流れ調整部材９０として、内筒４０を管板２０側に延長するように配置された第一流れ調整部材９１を備えている。そのため、内筒４０内の第二管室１５ｂに流入する管外流体Ｆｏや、内筒４０内の第一管室１５ａから流出する管外流体Ｆｏの流れが、軸方向Ｄｘにおいて内筒４０に近い側に集中することを抑制できる。
【００６３】
さらに、第一実施形態では、流れ調整部材９０として、第二仕切壁６０を管板２０から離間する方向に延長するように開口形成部６３の開口に配置された第二流れ調整部材９２を備えている。そのため、第二仕切壁６０の開口を介して第二管室１５ｂから第一管室１５ａへ管外流体Ｆｏが流入する際に、管外流体Ｆｏの流れが、管板２０に近い側に集中することを抑制できる。
【００６４】
さらに、第一実施形態では、第一流れ調整部材９１が第一貫通流路形成部９１ａを備え、第二流れ調整部材９２が第二貫通流路形成部９２ａを備えている。そのため、複数の貫通流路Ｐ１，Ｐ２に管外流体Ｆｏが流れて、交差方向流路ＣＰにおいて流れ調整部材９０が配置されている箇所の管外流体Ｆｏの流量及び流速を調整することができる。
【００６５】
（第一実施形態の変形例）
図４は、この発明の第一実施形態の変形例における図２に相当する断面図である。
上述した第一実施形態においては、第一流れ調整部材９１の第一貫通流路形成部９１ａが、軸線Ｘを中心とした周方向で均一に貫通流路Ｐ１を形成している場合について説明した。しかし、図４に示す貫通流路形成部１９１ａのように、第二仕切壁６０よりも第一管室１５ａ側において、軸線Ｘを中心とした周方向で、筒内出口流路２６に連通する第二管台１４ｂから離間するほど、単位面積当たりの貫通流路Ｐ１の開口面積の割合が高くなるようにしてもよい。
【００６６】
また図４に破線で示すように、例えば、筒内入口流路２５に連通する第一管台１４ａが第一流れ調整部材１９１の近くに配置され、筒内入口流路２５に流れる管外流体Ｆｏの周方向の流速分布に影響を及ぼす場合には、第一管室１５ａ側と同様に、第二仕切壁６０よりも第二管室１５ｂ側の貫通流路形成部１９１ａにおいて、第一管台１４ａから離間するほど、単位面積当たりの貫通流路の開口面積の割合を高くするようにしても良い。
【００６７】
この第一実施形態の変形例によれば、軸方向Ｄｘで内筒４０と管板２０との間に形成された交差方向流路ＣＰにおいて、第二管台１４ｂや第一管台１４ａに対して最短距離となる位置における管外流体Ｆｏの流量が増大し過ぎたり流速が増加し過ぎたりすることを抑制できる。
【００６８】
（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態における熱交換器を図面に基づき説明する。この第二実施形態の熱交換器は、上述した第一実施形態と、補助流路形成部材を備える点で異なる。そのため、第一実施形態の熱交換器と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
図５は、この発明の第二実施形態における熱交換器の第一管室を示す第二管台１４ｂの上方から見た断面図である。
図５に示すように、この第二実施形態の熱交換器１００Ｂは、いわゆるＮＴＩＷ（No Tube In Window）型式のシェルアンドチューブ型熱交換器であって、外筒１０と、管板２０と、伝熱管３０と、第一仕切壁５０と、第二仕切壁１６０と、第一交差方向流路形成部材１７０ａ（図示せず）と、第二交差方向流路形成部材１７０ｂと、管支持板８０（図示せず）と、補助流路形成部材２７０と、補助流れ調整部材１９０と、を備えている。すなわち、この熱交換器１００Ｂは、内筒４０を備えていない。
【００６９】
第二仕切壁１６０は、外筒１０の内部空間（管外流体室１８）を第一管室１５ａと第二管室１５ｂ（図示せず）とに仕切っている。第二管室１５ｂ内には、伝熱管３０の入口側管部３３ａが配置され、第一管室１５ａ内には、伝熱管３０の出口側管部３３ｂ（図示せず）が配置されている。この実施形態における第二仕切壁１６０は、軸線Ｘ上に位置し、水平方向に広がる平板状に形成されている。
【００７０】
第二交差方向流路形成部材１７０ｂは、第一管室１５ａ内に配置され、第一管室１５ａ内を流れる管外流体Ｆｏの流れる向きを変える。第二交差方向流路形成部材１７０ｂは、入口側管部３３ａが延びている軸方向Ｄｘに対して交差する交差方向に広がる仮想面沿って設けられている。この第二実施形態で例示する第二交差方向流路形成部材１７０ｂは、軸線Ｘに対して垂直な方向に広がる仮想面（図示せず）に沿って設けられている。また、第二交差方向流路形成部材１７０ｂは、軸方向Ｄｘに間隔をあけて複数設けられている。これら第二交差方向流路形成部材１７０ｂには、入口側管部３３ａが挿通される第一管孔７１（図示せず）が形成されている。
【００７１】
軸方向Ｄｘで隣り合う第二交差方向流路形成部材１７０ｂは、それぞれ軸方向Ｄｘから見て互いにずれた位置に窓部７２を有している。つまり、一つの第二交差方向流路形成部材１７０ｂの窓部７２を通じて軸方向Ｄｘに流れた管外流体Ｆｏは、この第二交差方向流路形成部材１７０ｂに軸方向Ｄｘで隣り合う第二交差方向流路形成部材１７０ｂの窓部７２以外の部分によって偏向されて、この軸方向Ｄｘで隣り合う第二交差方向流路形成部材１７０ｂの窓部７２まで、軸線Ｘに交差する方向に流れる。つまり、これら第二交差方向流路形成部材１７０ｂは、軸線Ｘに交差する方向すなわち、入口側管部３３ａに交差する方向に管外流体Ｆｏを流す交差方向流路ＣＰを形成している。
【００７２】
第一交差方向流路形成部材１７０ａは、第二管室１５ｂ内において、第一管室１５ａ内の第二交差方向流路形成部材１７０ｂの配置と同様に配置され、これら第一交差方向流路形成部材１７０ａにより第二管室１５ｂ内に出口側管部３３ｂと交差する交差方向流路ＣＰがそれぞれ形成されている。
なお、第二交差方向流路形成部材１７０ｂと管板２０との間にも第二管台１４ｂに向けて管外流体が流れる交差方向流路ＣＰが形成されている。
【００７３】
ここで、この第二実施形態において、第一管室１５ａでは、軸方向Ｄｘで隣り合う第二交差方向流路形成部材１７０ｂの窓部７２が、互いに軸線Ｘに交差する方向で反対側、言い換えれば最も遠い位置に形成されている。そして、この第二実施形態における熱交換器１００Ｂは、軸線Ｘに交差する方向において、これら窓部７２が配置されている位置に伝熱管３０が配置されていない。なお、第二管室１５ｂにおける伝熱管３０の配置も同様である。
【００７４】
補助流路形成部材２７０は、伝熱管３０を支持している。この実施形態で例示する補助流路形成部材２７０は、入口側管部３３ａを支持している。この補助流路形成部材２７０は、第二交差方向流路形成部材１７０ｂから離間して配置されている。この実施形態で例示する補助流路形成部材２７０は、第二交差方向流路形成部材１７０ｂと管板２０との間の交差方向流路ＣＰ内に設置されている。なお、補助流路形成部材２７０は、隣り合う第二交差方向流路形成部材１７０ｂの間の交差方向流路ＣＰや、第二交差方向流路形成部材１７０ｂと管支持板８０との間の交差方向流路ＣＰに設けても良い。
【００７５】
補助流路形成部材２７０は、第二交差方向流路形成部材１７０ｂと平行な平板状に形成されている。この実施形態においては、一つの交差方向流路ＣＰ内に、同一形状の二つの補助流路形成部材２７０が軸方向Ｄｘにそれぞれ間隔をあけて設けられている。これら補助流路形成部材２７０には、それぞれ管挿通孔（図示せず）が形成され、これら管挿通孔に入口側管部３３ａが挿通されている。この第二実施形態において、二つの補助流路形成部材２７０の間隔は、第二管台１４ｂの直径よりも僅かに大きくなっている場合を例示している。また、補助流路形成部材２７０は、軸線Ｘと交差する方向で、第二交差方向流路形成部材１７０ｂの窓部７２の位置と重ならないように形成されている。この実施形態における第二管台１４ｂは、軸方向Ｄｘにおいて隣り合う補助流路形成部材２７０の間に配置されている。
【００７６】
補助流れ調整部材１９０は、入口側管群３３Ｇａの少なくとも一部を覆うように配置されるとともに、軸方向Ｄｘで交差方向流路ＣＰの一部にのみ配置されている。より具体的には、補助流れ調整部材１９０は、補助流路形成部材２７０の間を渡るように配置されている。補助流れ調整部材１９０は、二つの補助流路形成部材２７０のうち、軸線Ｘに交差する方向において、補助流路形成部材２７０の直前に配置された第二交差方向流路形成部材１７０ｂの窓部７２に近い側にのみ配置されている。この実施形態における補助流れ調整部材１９０は、貫通流路Ｐ３を形成する補助貫通流路形成部１９０ａを備えている。
【００７７】
第二実施形態の熱交換器１００Ｂは、上述した構成を備えている。次に、上述した熱交換器１００Ｂの補助流れ調整部材１９０の作用を説明する。
管外流体Ｆｏは、第一実施形態と同様に、第一管台１４ａ（図示せず）を介して管外流体室１８に流入し、第二管室１５ｂ及び第一管室１５ａで管内流体Ｆｉと熱交換した後、第二管台１４ｂから外部に流出する。
【００７８】
ここで、管外流体Ｆｏは、補助流れ調整部材１９０が無い場合、最も下流側に配置された第二交差方向流路形成部材１７０ｂの窓部７２から第二管台１４ｂに向かって最短ルートを流れようとする。つまり、管外流体Ｆｏの流れは、二つの補助流路形成部材２７０の間の流路に集中してしまう。しかし、この第二実施形態では、補助流れ調整部材１９０が上記最短ルートに配置されることとなるため、二つの補助流路形成部材２７０間への管外流体Ｆｏの流入が抑制される。これにより第二交差方向流路形成部材１７０ｂと補助流路形成部材２７０との間に流れる管外流体Ｆｏや、第二交差方向流路形成部材１７０ｂと管板２０と間に流れる管外流体Ｆｏの流量が増加する。
【００７９】
上述した第二実施形態によれば、ＮＴＩＷ型の熱交換器１００Ｂに設けられた補助流路形成部材２７０の窓部７２に近い側に、軸方向Ｄｘで隣り合う補助流路形成部材２７０間を渡るように補助流れ調整部材１９０が設けられている。そのため、窓部７２に近い側から伝熱管３０に向けて流入する管外流体Ｆｏのうち、補助流路形成部材２７０の間に流入する管外流体Ｆｏの流れを補助流れ調整部材１９０により抑制することができる。これにより、管外流体Ｆｏが補助流路形成部材２７０間に集中して流入することを抑制して、管外流体Ｆｏと管内流体Ｆｉとの熱交換を促進することができる。
【００８０】
さらに、第二実施形態では、外筒１０の延在方向である軸方向Ｄｘで第二管台１４ｂと重なる位置、言い換えれば第二管台１４ｂの直近に補助流路形成部材２７０が配置されている。このような補助流路形成部材２７０に対して、補助流れ調整部材１９０を設けているため、特に第二管台１４ｂの直近に配置されている補助流路形成部材２７０間に窓部７２から管外流体Ｆｏが集中して流入することを抑制できる。
【００８１】
なお、この第二実施形態の第二管台１４ｂは、軸方向Ｄｘにおける二つの補助流路形成部材２７０の間の位置に配置される場合を説明した。しかし、第二管台１４ｂは、軸方向Ｄｘにおける二つの補助流路形成部材２７０の間の流路と少なくとも一部が重なるように配置されていればよい。
また、補助流路形成部材２７０を管板２０と第二交差方向流路形成部材１７０ｂとの間に二つ配置する場合について説明したが、二つに限られない。例えば、管板２０と第二交差方向流路形成部材１７０ｂとの間に、三つ以上の補助流路形成部材２７０を配置するようにしても良い。
【００８２】
（その他変形例）
この発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
【００８３】
図６は、この発明の第一実施形態における第一貫通流路形成部、第二貫通流路形成部、及び、補助貫通流路形成部の第一変形例を示す平面図である。図７は、この発明の第一実施形態における第一貫通流路形成部、第二貫通流路形成部、及び、補助貫通流路形成部の第二変形例を示す平面図である。
上述した第一実施形態においては、第一貫通流路形成部９１ａがパンチングメタル（多孔板）によって構成される場合を一例に説明した。しかし、パンチングメタルで形成された第一貫通流路形成部に限られず、例えば、図６に示す金網で形成された第一貫通流路形成部１９１ｂや、図７に示すスチールウールで形成された第一貫通流路形成部１９２ｃであってもよい。
【００８４】
同様に、第一実施形態においては、パンチングメタル（多孔板）によって形成された第二貫通流路形成部９２ａを一例に説明した。しかし、第二貫通流路形成部９２ａも、例えば、図６に示す金網で形成された第二貫通流路形成部２９１ｂや、図７に示すスチールウールで形成された第二貫通流路形成部２９２ｃであってもよい。
【００８５】
さらに、パンチングメタルによって形成された補助貫通流路形成部１９０ａに限られず、例えば、図６に示す金網によって形成された補助貫通流路形成部３９１ｂや、図７に示すスチールウールによって形成された補助貫通流路形成部３９２ｃであっても良い。
【００８６】
このように第一貫通流路形成部、第二貫通流路形成部、及び補助貫通流路形成部を、多孔板、金網及びスチールウールの少なくとも一つにより形成することで、貫通流路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の流路面積を増減して、管外流体Ｆｏの流量や流速を容易に調整することができる。
【００８７】
第一実施形態において、流れ調整部材９０に貫通流路Ｐ１，Ｐ２が形成される場合について説明したが、貫通流路Ｐ１，Ｐ２を備えていなくても良い。また、第一流れ調整部材９１が軸線Ｘを中心とした周方向の全周に設けられている場合について説明したが、軸線Ｘを中心とした周方向の一部にのみ設けられていてもよい。また、第一流れ調整部材９１を、例えば、第二管台１４ｂに近い側にのみ設けるようにしても良い。
さらに、軸方向Ｄｘで第一交差方向流路形成部材７０ａ及び第二交差方向流路形成部材７０ｂの一スパン分の領域に流れ調整部材９０を配置する場合について説明したが、一スパンよりも小さい領域や大きい領域に配置するようにしても良い。
【００８８】
また、流れ調整部材９０は、交差方向流路ＣＰにおいてその軸方向Ｄｘの一部に設けられていればよく、上述した位置以外に配置しても良い。例えば、図１に破線で示す流れ調整部材９０Ｂのように、第一管室１５ａ及び第二管室１５ｂの中間部において、隣り合う第一交差方向流路形成部材７０ａの窓部７４の縁部から軸方向Ｄｘに延びるように配置しても良い。
【００８９】
さらに、この発明を伝熱管３０がＵ字状に形成される熱交換器に適用する場合について説明したが、伝熱管は、Ｕ字状の熱交換器に限られるものではない。
また、上述した実施形態においては、第一流れ調整部材９１と第二流れ調整部材９２とを両方備える熱交換器１００を一例にして説明したが、第一流れ調整部材９１と第二流れ調整部材９２との何れか一方のみを備えていても良い。
【００９０】
さらに、各実施形態及び変形例においては、第二仕切壁６０を一枚の平板で形成する場合を例示した。しかし、第二仕切壁６０は、僅かに間隔をあけて配置された複数枚の平板から構成される多重構造としても良い。このように第二仕切壁６０を形成することで、第二仕切壁６０の断熱性を向上できる。
【００９１】
さらに、上述した各実施形態では、管外流体Ｆｏを加熱する場合について説明したが、この発明の熱交換器は、管外流体Ｆｏを冷却する場合にも適用できる。この場合、高温の管外流体Ｆｏを第二管台１４ｂから外筒１０内に流入させ、第一管台１４ａから外筒１０外へ流出させる。また、冷媒となる管内流体Ｆｉは、出口端３２から入口端３１へ流せばよい。
【００９２】
さらに、上述した第一実施形態においては、入口ノズル１６が、湾曲した吐出口形成部１６Ｂａを備える場合について説明したが、吐出口形成部１６Ｂａは、省略するようにしても良い。
また、上述した実施形態の熱交換器１００，１００Ｂは、ガスタービンの燃料ガスの温度を上げるための熱交換器として用いる場合について説明したが、ガスタービンの燃料ガス以外を管外流体として用いるものにも適用できる。
【符号の説明】
【００９３】
１０  外筒
１０ａ  第一端
１０ｂ  第二端
１０ｃ  内周面
１１  胴部
１２  第一鏡板部
１２ａ  内側面
１３  第二鏡板部
１４ａ  第一管台
１４ｂ  第二管台
１５ａ  第一管室
１５ｂ  第二管室
１６  入口ノズル
１６ａ  管内側入口ノズル
１６Ａａ  ノズル本体
１６ｂ  管内側出口ノズル
１６Ｂａ  吐出口形成部
１７  管内流体室
１７Ａ  入口室
１７Ｂ  出口室
１８  管外流体室
１９  曲管室
２０  管板
２１  管孔
２５  筒内入口流路
２６  筒内出口流路
３０  伝熱管
３１  入口端
３２  出口端
３３  直管部
３３ａ  入口側管部
３３ｂ  出口側管部
３３Ｇａ  入口側管群
３３Ｇｂ  出口側管群
３４  曲管部
３４ａ  最大曲管部
４０  内筒
４１  胴部
４１ａ  外周面
４２  鏡板部
４３  空間仕切部材
５０  第一仕切壁
６０  第二仕切壁
６１  狭幅部
６２  広幅部
６３  開口形成部
７０ａ  第一交差方向流路形成部材
７０ｂ  第二交差方向流路形成部材
７１  第一管孔
７２  窓部
７３  第二管孔
７４  窓部
８０  管支持板
８１  管孔
９０  調整部材
９０Ｂ  調整部材
９１  調整部材
９１ａ  第一貫通流路形成部
９２  調整部材
９２ａ  第二貫通流路形成部
１００，１００Ｂ  熱交換器
１６０  第二仕切壁
１７０ａ  第一交差方向流路形成部材
１７０ｂ  第二交差方向流路形成部材
１９０  調整部材
１９０ａ  補助貫通流路形成部
１９１  調整部材
１９１ａ  貫通流路形成部
１９１ｂ，１９２ｃ  第一貫通流路形成部
２９１ｂ，２９２ｃ  第二貫通流路形成部
２７０  補助流路形成部材
３９１ｂ，３９２ｃ  補助貫通流路形成部
ＣＰ  交差方向流路
Ｄ１  第一端側
Ｄ２  第二端側
Ｄｘ  軸方向
Ｆｉ  管内流体
Ｆｏ  管外流体
Ｐ１  貫通流路
Ｐ２  貫通流路
Ｐ３  貫通流路
Ｓ１  空間
Ｘ  軸線
【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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