(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に鏡板を有する本体胴と、流路折り返し部分が鏡板側に位置するように本体胴内方に配置した複数のＵ字状の伝熱管とを備え、各伝熱管内を流れる１次流体と入側流路から鏡板近傍を経て出側流路へ流れる２次流体とが、熱エネルギーの授受を伝熱管を介して行なう熱交換器において、伝熱管の流路折り返し部分密集箇所と鏡板内面の間の空隙に、弾性変形可能な多孔質体を充填すると共に、該多孔質体の鏡板とは反対側の端部側に位置するよう、シールプレートを設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
ワイヤメッシュ材を多孔質材として用いた請求項１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４、図５は熱交換器の一例を示すもので、この熱交換器は、基端寄り一側面に流入口１を有し且つ基端寄り他側面に流出口２を有する筒状の本体胴３と、該本体胴３の先端部を閉塞する鏡板４と、板厚方向へ貫通する多数の孔を有し且つ本体胴３の基端部に固着した管板５と、該管板５の反本体胴寄り端部に固着した短筒状の流体室形成胴６と、該流体室形成胴６の反管板寄り端部を閉塞する鏡板７と、管板５及び流体室形成胴６に内接して当該流体室形成胴６内部を入口室８と出口室９に区分する隔壁１０と、入口室８に連通するように流体室形成胴６に設けた流入口１１と、出口室９に連通するように流体室形成胴６に設けた流出口１２と、流路折り返し部分が鏡板４側に位置するように本体胴３内方に配置した複数のＵ字状の伝熱管１６と、該伝熱管１６の直管部分に対して交差するように所定の間隔で本体胴３内方に配置した複数のバッフル１７と、伝熱管１６の直管部分と平行に延び且つ各バッフル１７の間隔を維持するタイロッド１８とを備え、本体胴３、鏡板４，７、及び流体室形成胴６によって熱交換器外殻１９を構成している。
【０００３】
各伝熱管１６は、一端部が入口室８に連通する管板５の孔に挿入され、他端部が出口室９に連通する管板５の孔に挿入されている。
【０００４】
また、図４、図５に示す熱交換器では、流入口１と流出口２が本体胴３の基端寄り部分に位置しているので、管板５に連なって本体胴３内部を流入口１寄りの入側流路１３と流出口２寄りの出側流路１４に区分する隔壁１５を設けている。
【０００５】
流入口１１に送給される流体Ａは、入口室８から各伝熱管１６に流入し、当該伝熱管１６、出口室９、流出口１２を経て外部へ送出される。
【０００６】
流入口１に送給される流体Ｂは、本体胴３内の入側流路１３、出側流路１４、流出口２を経て外部へ送出される。
【０００７】
これにより、流体Ａと流体Ｂとの間で伝熱管１６を介して熱エネルギーの授受が行なわれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図４、図５に示す熱交換器では、本体胴３内の鏡板４近傍において入側流路１３から出側流路１４へ転向する流体Ｂが、伝熱管１６の流路折り返し部分が密集している箇所に比べて流路抵抗が小さい鏡板４内面と伝熱管１６密集箇所との間の空隙２０を通り抜けてしまうので、伝熱管１６の流路折り返し部分が流体Ａ，Ｂの熱エネルギーの授受に充分に寄与せず、特に、熱交換器外殻１９の長さに対して直径が大きくなるほど、熱交換効率の低下が顕著になる。
【０００９】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、Ｕ字状の伝熱管の流路折り返し部分で熱エネルギーの授受が効率よく行なえる熱交換器を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１では、先端部に鏡板を有する本体胴と、流路折り返し部分が鏡板側に位置するように本体胴内方に配置した複数のＵ字状の伝熱管とを備え、各伝熱管内を流れる１次流体と入側流路から鏡板近傍を経て出側流路へ流れる２次流体とが、熱エネルギーの授受を伝熱管を介して行なう熱交換器において、伝熱管の流路折り返し部分密集箇所と鏡板内面の間の空隙に、弾性変形可能な多孔質体を充填すると共に、該多孔質体の鏡板とは反対側の端部側に位置するよう、シールプレートを設けている。
【００１１】
また、本発明の請求項２では、ワイヤメッシュ材を多孔質材として用いている。
【００１２】
本発明の請求項１あるいは請求項２に記載した熱交換器のいずれにおいても、伝熱管の流路折り返し部分密集箇所と鏡板内面の間の空隙に充填した多孔質体が、２次流体に対する流路抵抗を増大させ、当該２次流体の通り抜けを抑制する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００１４】
図１乃至図３は本発明の熱交換器の実施の形態の一例を示すものであり、図中、図４、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１５】
この熱交換器では、伝熱管１６の流路折り返し部分密集箇所と鏡板４内面の間の空隙２０（図４、図５参照）、並びに当該流路折り返し部分密集箇所と本体胴３先端寄り部分内面との間に、弾性変形可能な多孔質体２１を入側流路１３から出側流路１４へ転向する流体Ｂに対して壁をなすように充填している。
【００１６】
多孔質体２１には、金属線メッシュを３次元的に集成したワイヤメッシュ材を用いている。
【００１７】
多孔質体２１には、鏡板４側から部材中心へ向かって窪む外側凹陥部２２と、伝熱管１６流路折り返し部分側から部材中心側へ向かって外側凹陥部２２に同軸に窪む内側凹陥部２３とが形成されている。
【００１８】
また、鏡板４内面には取付座２４が、上記の外側凹陥部２２に嵌まり込むように固着されており、内側凹陥部２３から外側凹陥部２２へ貫通し且つ取付座２４に締結したボルト２５によって、多孔質体２１を鏡板４に固定している。
【００１９】
更に、壁状に形成した多孔質体２１の反鏡板寄り端部に、本体胴３内面に当接するシールプレート２６を設けている。
【００２０】
図１乃至図３に示す熱交換器では、伝熱管１６の流路折り返し部分密集箇所と鏡板４内面の間に充填した多孔質体２１、並びにシールプレート２６によって、流体Ｂに対する流路抵抗が増大し、当該流体Ｂの通り抜けが抑制される。
【００２１】
これにより、流体Ｂが伝熱管１６の流路折り返し部分の間を流通し、当該部分でも、直管部分と同様に、流体Ａ，Ｂの熱エネルギーの授受が行なわれ、熱交換効率の向上が図られる。
【００２２】
また、伝熱管１６の流路折り返し部分が、熱エネルギーの授受に充分に寄与するようになるので、熱交換器外殻１９の長さに対して直径が大きくなった場合も、熱交換効率が低下しない。
【００２３】
更に、ワイヤメッシュ材が弾性変形するので、伝熱管１６と熱交換器外殻１９との熱膨張差を吸収することができ、各部材に過大な応力が作用しない。
【００２４】
これに加えて、多孔質体２１の開口の割合、つまり、ワイヤメッシュ材の密度や、多孔質体２１の流体Ｂの流通方向への厚さを変更することによって、流体Ｂに対する流路抵抗を調整できる。
【００２５】
なお、本発明の熱交換器は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明を本体胴内に隔壁を設けない構造の熱交換器に適用すること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更を加え得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の熱交換器によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００２７】
（１）伝熱管の流路折り返し部分密集箇所と鏡板内面の間に充填した多孔質体及びシールプレートによって、２次流体に対する流路抵抗が増大し、当該２次流体の通り抜けが抑制されるので、伝熱管の流路折り返し部分でも直管部分と同様に、熱エネルギーの授受が行なわれ、よって、熱交換効率が向上する。
【００２８】
（２）伝熱管の流路折り返し部分が、熱エネルギーの授受に充分に寄与するので、本体胴の長さに対して直径が大きくなっても、熱交換効率が低下しない。
【００２９】
（３）多孔質体が弾性変形して、伝熱管と本体胴などとの熱膨張差を吸収するので、各部材に過大な応力が作用しない。
【００３０】
（４）多孔質体の開口密度や、多孔質体の厚さを変更することによって、２次流体に対する流路抵抗を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器の実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の熱交換器の実施の形態の一例を示す水平断面図である。
【図３】図１、図２に関連する鏡板への多孔質体の取付を示す断面図である。
【図４】従来の熱交換器の一例を示す縦断面図である。
【図５】従来の熱交換器の一例を示す水平断面図である。
【符号の説明】
３    本体胴
４    鏡板
１３  入側流路
１４  出側流路
１６  伝熱管
２１  多孔質体
２６ シールプレート
Ａ    流体（１次流体）
Ｂ    流体（２次流体）
【図１】
0004715036.tif 000002
【図２】
0004715036.tif 000003
【図３】
0004715036.tif 000004
【図４】
0004715036.tif 000005
【図５】
0004715036.tif 000006