(57)【要約】【課題】  高温ガス−冷却液型熱交換器であって、高温ガス配管接続用のフランジ部を有するものにおいて、フランジ部の過加熱を防止し、寿命の長い熱交換器の提供。【解決手段】  チューブプレート２の外周縁に環状のリブ６を一体的に突設し、そのリブ６とケーシング４の開口端縁を接続して環状縁部７を構成し、環状縁部７を肉厚のフランジ５に直接接続する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列された多数のチューブ(1)の両端部が一対のチューブプレート(2)に貫通固定されてコア(3)を構成し、そのコア(3)の外周に筒状のケーシング(4)が被嵌されると共に、チューブプレート(2)の周縁が接続用フランジ(5)に接合され、前記ケーシング(4)内に冷却液(9)が導かれると共に、前記フランジ(5)側より高温ガス(8)が導かれて、各チューブ(1)内をそれが流通する熱交換器のフランジ接続構造において、
前記チューブプレート(2)は、その周縁にチューブ(1)の長手方向に環状のリブ(6)が一体的に突設され、そのリブ(6)が前記ケーシング(4)の開口端縁に接続されて環状縁部(7)を構成し、
その環状縁部(7)が、厚肉の前記フランジ(5)に直接接続固定されたことを特徴とする熱交換器のフランジ接続構造。  
【請求項２】
請求項１において、
前記環状縁部(7)が、厚肉の前記フランジ(5)の内周面に重ね合わされて、接続固定された熱交換器のフランジ接続構造。
【請求項３】
請求項１において、
厚肉の前記フランジ(5)の軸線方向の端面に厚肉の外フランジ部(5a)が一体に突設され、その外フランジ部(5a)の外周に前記環状縁部(7)が重ね合わされて、接続固定された熱交換器のフランジ接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温ガスを冷却水等の冷却液で冷却するガス−冷却液熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス−冷却液熱交換器の代表例として、シェルアンドチューブ型の熱交換器は、図３に示す如く構成されていた。すなわち、並列された多数のチューブ１の両端部がチューブプレート２に貫通してコア３を構成し、そのコア３外周にケーシング４が被嵌される。ケーシング４には一対の冷却水パイプ10が突設され（他方側を省略）、コア３の周縁部がタンク12の一端開口縁に接続され、そのタンク12の他端開口が、フランジ５に接続される。
【０００３】
このフランジ５には図示ないボルト孔が等間隔に穿設され、そのフランジ５と図示しない高温ガス８のフランジとがボルトによって締結固定される。そして、タンク12側に高温ガス８が導かれ、それが各チューブ１内を流通する。そして、ケーシング４の一方のパイプ10から冷却液９がケーシング４内に流入し、チューブ１の外周を流通して他方のパイプ10からそれが流出する。そして、冷却液９と高温ガス８との間に熱交換が行われるものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０３６８９号公報
【特許文献２】特開２００７−５１５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来型の高温ガス−冷却液のシェルアンドチューブ型熱交換器は、高温接続側のフランジの材料劣化に伴い、不都合が生じていた。すなわち、使用中に図３において熱交換器のフランジ５が最も高温になる。そして、そのフランジ５からの伝熱流11は、比較的薄肉のタンク12を介しチューブプレート２に伝熱される。そのタンク12の流路断面積が比較的小さく、その流路が長いため、冷却液９によるフランジ５の冷却効果があまり期待できなかった。
【０００６】
そのためフランジ５の材料強度が低下すると共に、そのボルト締結部に緩みが生じる等の問題が発生していた。それを回避するためには、フランジ５及びタンク12その他を耐熱性ステンレス鋼を使用し、ニッケルろうによるろう付け、または溶接等による手段を必要とし、熱交換器のコスト高に繋がっていた。
そこで本発明は、フランジを比較的低温に維持し、耐熱性アルミニウム部品のろう付け構造であっても、十分に機能しうる構造の熱交換器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、並列された多数のチューブ(1)の両端部が一対のチューブプレート(2) に貫通固定されてコア(3)を構成し、そのコア(3)の外周に筒状のケーシング(4)が被嵌されると共に、チューブプレート(2)の周縁が接続用フランジ(5)に接合され、前記ケーシング(4)内に冷却液(9)が導かれると共に、前記フランジ(5)側より高温ガス(8)が導かれて、各チューブ(1)内をそれが流通する熱交換器のフランジ接続構造において、
前記チューブプレート(2)は、その周縁にチューブ(1)の長手方向に環状のリブ(6)が一体的に突設され、そのリブ(6)が前記ケーシング(4)の開口端縁に接続されて環状縁部(7)を構成し、
その環状縁部(7)が、厚肉の前記フランジ(5)に直接接続固定されたことを特徴とする熱交換器のフランジ接続構造である。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記環状縁部(7)が、厚肉の前記フランジ(5)の内周面に重ね合わされて、接続固定された熱交換器のフランジ接続構造である。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、請求項１において、
厚肉の前記フランジ(5)の軸線方向の端面に厚肉の外フランジ部(5a)が一体に突設され、その外フランジ部(5a)の外周に前記環状縁部(7)が重ね合わされて、接続固定された熱交換器のフランジ接続構造である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の熱交換器のフランジ接続構造は、チューブプレート２の周縁のリブ６が、ケーシング４の開口縁に接続されて、環状縁部７を構成し、その環状縁部７が厚肉のフランジ５に直接接続固定されているから、フランジ５とチューブプレート２とが近接するとともに、その伝熱流11の流路断面積が大きく、フランジ５の熱をケーシング４内の冷却液９に迅速に伝達し、フランジ５を比較的低温に保ちうる。
それにより、フランジ５の材料強度を高く維持し、その締結部のボルトの緩みその他の不都合をなくし、信頼性の高い熱交換器のフランジ接続構造を提供できる。また、フランジ５を比較的低温に保ちうるので、耐熱性の低いフランジ５を使用することができ、全体として熱交換器のコスト低下を実現しうる。
【００１１】
上記構成において、環状縁部７をフランジ５の内周面に重ね合わせて接続固定することができる。それにより、より確実にフランジ５とケーシング４およびチューブプレート２との伝熱を促進しうる。
上記構成において、フランジ５の軸線方向端面に厚肉の外フランジ部5aを一体形成し、その外フランジ部5aの外周に環状縁部７を重ね合わせて接続固定することができる。この場合にも、伝熱流11の流路断面積を大きくし、フランジ５からの伝熱を迅速に行いうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。図１は本発明の熱交換器のフランジ接続構造の要部を示す一部破断正面図である。
この熱交換器が図３の従来型の熱交換器と異なる点は、フランジ５とケーシング４およびチューブプレート２との接続部のみである。したがって、図３においてすでに説明した構造部分の説明は省略する。また、従来技術と同一の部品については同一符号を付する。
この熱交換器は、チューブプレート２の周縁に環状のリブ６が一体的に突設されるとともに、そのリブの外周にケーシング４の両縁部が整合するように、その端部が膨出形成されている。そして、それらの間が接続されて環状縁部７を構成し、その環状縁部７外周が肉厚のフランジ５内周面に接続され、それらの間が互いに一体にろう付け固定、もしくは溶接固定されてなる。
このように構成することにより、フランジ５からの伝熱流11は直ちにケーシング４およびチューブプレート２に伝熱され、それらに接触する冷却液９によって冷却される。これは、フランジ５とチューブプレート２およびケーシング４とが近接し、フランジ５が効果的に冷却されからである。
【００１３】
次に図２は本発明の第２の実施の形態を示し、この例が図１のそれと異なる点は、フランジ５の軸線方向一端面に厚肉の外フランジ部5aが環状に形成され、その外フランジ部5a外周に環状縁部７が接続され、それらの間がろう付けまたは溶接により一体的に接続固定されたことである。
この場合にも、伝熱流11とチューブプレート２およびコア３、ケーシング４との流路長が短く且つ、その流路断面積が比較的大きいため、フランジ５の冷却効果が高いものとなる。
なお、この熱交換器は、チューブプレート２、ケーシング４、フランジ５、パイプ10を全て耐熱性アルミニウム合金とすることができ、好ましくは合金表面にろう材を被覆したものを用いて一体的にろう付け固定して熱交換器を完成する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の熱交換器のフランジ接続構造の要部を示す一部破断正面図。
【図２】同第２の実施の形態を示す要部縦断面図。
【図３】従来型熱交換器の要部を示す一部破断正面図。
【符号の説明】
【００１５】
１  チューブ
２  チューブプレート
３  コア
４  ケーシング
５  フランジ
5a  外フランジ部
６  リブ
７  環状縁部
８  高温ガス
９  冷却液
10  パイプ
11  伝熱流
12  タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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