(57)【要約】【課題】気柱共鳴による騒音、振動の発生を抑制することができる多管式熱交換器を提供する。【解決手段】ガス導入手段１５側のガス空間ベルト部１７の側壁に、外部から熱媒ガス１４を導入するガス導入部１８を対向するように設け、ガス排出手段１６側のガス空間ベルト部１７の側壁に、外部へ熱媒ガスを排出するガス排出部１９を対向するように設け、前記ガス導入手段１５側のガス空間ベルト部１７の熱媒ガスの流入口２１、２１を、ガス導入部１８の設置位置から所定の角度をもってずらして対向して設けると共に、前記ガス排出手段１６側のガス空間ベルト部１７の熱媒ガスの排出口２２、２２を、ガス排出部１９の設置位置から所定の角度をもってずらして対向して設けると共に、前記流入口２１及び排出口２２に斜め板部２３を複数設ける。【選択図】図１−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直軸方向に配設され、被加熱流体が流入される複数の管群を収納する筒型容器と、
前記筒型容器の上部側と下部側に設けられ、管群の周囲に導入される熱媒ガスを導入及び排出するガス導入手段及びガス排出手段とを有する熱交換器であって、
前記ガス導入手段及びガス排出手段が、筒型容器の直径よりも大きな直径のガス空間ベルト部を各々有し、
前記ガス導入手段側のガス空間ベルト部の側壁に、外部から熱媒ガスを導入するガス導入部を対向するように設け、
前記ガス排出手段側のガス空間ベルト部の側壁に、外部へ熱媒ガスを排出するガス排出部を対向するように設け、
前記ガス導入手段側のガス空間ベルト部の熱媒ガスの流入口を、ガス導入部の設置位置から所定の角度をもってずらして対向して設けると共に、
前記ガス排出手段側のガス空間ベルト部の熱媒ガスの排出口を、ガス排出部の設置位置から所定の角度をもってずらして対向して設けると共に、
前記流入口及び排出口に斜め板部を複数設けることを特徴とする多管式熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
前記斜め板部に複数の穴を有することを特徴とする多管式熱交換器。
【請求項３】
鉛直軸方向に配設され、被加熱流体が流入される複数の管群を収納する筒型容器と、
前記筒型容器の上部側と下部側に設けられ、管群の周囲に導入される熱媒ガスを導入及び排出するガス導入手段及びガス排出手段とを有する熱交換器であって、
前記ガス導入手段及びガス排出手段が、筒型容器の直径よりも大きな直径のガス空間ベルト部を各々有し、
前記ガス導入手段側のガス空間ベルト部の側壁に、外部から熱媒ガスを導入するガス導入部を対向するように設け、
前記ガス排出手段側のガス空間ベルト部の側壁に、外部へ熱媒ガスを排出するガス排出部を対向するように設け、
前記ガス導入手段側のガス空間ベルト部の熱媒ガスの流入口を、ガス導入部の設置位置から所定の角度をもってずらして対向せずに設けると共に、
前記ガス排出手段側のガス空間ベルト部の熱媒ガスの排出口を、ガス排出部の設置位置から所定の角度をもってずらして対向せずに設けることを特徴とする多管式熱交換器。
【請求項４】
請求項３において、
前記熱媒ガスの流入口又は排出口の設置角度が９０度であることを特徴とする多管式熱交換器。
【請求項５】
請求項３において、
前記熱媒ガスの流入口又は排出口の設置角度が１２０度であることを特徴とする多管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気柱共鳴による騒音、振動の発生を抑制することができる多管式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばメタノール等の流体を管群に導入して、管群の外部を加熱ガスにより加熱する多管式熱交換器が用いられている。
この多管式熱交換器は、筒状の容器の側面にガスの流入口及び排出口が、断面円の直径方向に対向するように設けており、それを覆う様に熱交換器より径の大きいガス空間ベルト部が設置されている。
ガス空間ベルト部への外部からの配管の接続部と、熱交換器側面のガス出入口は断面円の円周方向に約９０度ずれており、配管からの流体が直接熱交換器内の管群に当接するのを避けるようにしている。
【０００３】
このような多管式熱交換器を用いて、熱交換する場合、熱交換器内の管群を直交する方向に流れる熱媒ガスにより、管群後縁に発生するカルマン渦周波数が、熱交換器のガス出入口を横断しガス空間ベルト部の外径を半径とする気柱共鳴の周波数と一致すると、気柱共鳴による騒音、振動が発生する、という問題がある。
【０００４】
気柱共鳴の発生を防止する手段として、例えば多孔部材を配置することの提案がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７４３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えばメタノール等の溶媒を加熱する管群は１５００本以上の管を筒状容器内部に充填しており、多孔部材を設置する余裕はないのが実情である。
また、既設の多管式熱交換器の場合、現状の熱媒ガスの流速や筒状容器を変更することは困難であるので、現状の仕様を変更せずに、気柱共鳴による騒音、振動の発生を抑制する対策が切望されている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、現状の仕様を変更せずに、気柱共鳴による騒音、振動の発生を抑制することができる多管式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】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、鉛直軸方向に配設され、被加熱流体が流入される複数の管群を収納する筒型容器と、前記筒型容器の上部側と下部側に設けられ、管群の周囲に導入される熱媒ガスを導入及び排出するガス導入手段及びガス排出手段とを有する熱交換器であって、前記ガス導入手段及びガス排出手段が、筒型容器の直径よりも大きな直径のガス空間ベルト部を各々有し、前記ガス導入手段側のガス空間ベルト部の側壁に、外部から熱媒ガスを導入するガス導入部を対向するように設け、前記ガス排出手段側のガス空間ベルト部の側壁に、外部へ熱媒ガスを排出するガス排出部を対向するように設け、前記ガス導入手段側のガス空間ベルト部の熱媒ガスの流入口を、ガス導入部の設置位置から所定の角度をもってずらして対向して設けると共に、前記ガス排出手段側のガス空間ベルト部の熱媒ガスの排出口を、ガス排出部の設置位置から所定の角度をもってずらして対向して設けると共に、前記流入口及び排出口に斜め板部を複数設けることを特徴とする多管式熱交換器にある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記斜め板部に複数の穴を有することを特徴とする多管式熱交換器にある。
【００１０】
第３の発明は、鉛直軸方向に配設され、被加熱流体が流入される複数の管群を収納する筒型容器と、前記筒型容器の上部側と下部側に設けられ、管群の周囲に導入される熱媒ガスを導入及び排出するガス導入手段及びガス排出手段とを有する熱交換器であって、前記ガス導入手段及びガス排出手段が、筒型容器の直径よりも大きな直径のガス空間ベルト部を各々有し、前記ガス導入手段側のガス空間ベルト部の側壁に、外部から熱媒ガスを導入するガス導入部を対向するように設け、前記ガス排出手段側のガス空間ベルト部の側壁に、外部へ熱媒ガスを排出するガス排出部を対向するように設け、前記ガス導入手段側のガス空間ベルト部の熱媒ガスの流入口を、ガス導入部の設置位置から所定の角度をもってずらして対向せずに設けると共に、前記ガス排出手段側のガス空間ベルト部の熱媒ガスの排出口を、ガス排出部の設置位置から所定の角度をもってずらして対向せずに設けることを特徴とする多管式熱交換器にある。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、前記熱媒ガスの流入口又は排出口の設置角度が９０度であることを特徴とする多管式熱交換器にある。
【００１２】
第５の発明は、第３の発明において、前記熱媒ガスの流入口又は排出口の設置角度が１２０度であることを特徴とする多管式熱交換器にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、気柱共鳴による騒音、振動の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１−１】図１−１は、実施例１に係る多管式熱交換器の正面概略図である。
【図１−２】図１−２は図１−１の断面図である。
【図１−３】図１−３は図１−１のＡ−Ａ断面図である。
【図１−４】図１−４は図１−３の要部拡大図である。
【図２−１】図２−１は、本実施例のガス流入側のガス空間ベルト部の断面図である。
【図２−２】図２−２は、従来例のガス流入側のガス空間ベルト部の断面図である。
【図３−１】図３−１は、実施例２に係る多管式熱交換器のガス流入口又はガス排出口に設置する斜め板部の概略図である。
【図３−２】図３−２は、複数の斜め板部の斜視図である。
【図４】図４は、実施例３に係る多管式熱交換器の概略図である。
【図５】図５は、実施例４に係る多管式熱交換器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１６】
本発明による実施例に係る多管式熱交換器について、図面を参照して説明する。図１−１は、本実施例に係る多管式熱交換器の正面概略図である。なお、図１−１においては、内部に配置する管群を省略している。図１−２は、図１−１の断面図であり、図１−３は、図１−１のＡ−Ａ断面図である。図１−４は、図１−３の要部拡大図である。
図１−１乃至図１−３に示すように、本実施例に係る多管式熱交換器１０Ａは、鉛直軸方向に配設され、被加熱流体１１が流入される複数の管群１２を収納する筒型容器１３と、前記筒型容器１３の上部側と下部側に設けられ、管群の周囲に導入される熱媒ガス１４を導入及び排出するガス導入手段１５及びガス排出手段１６とを有する熱交換器であって、前記ガス導入手段１５及びガス排出手段１６が、筒型容器１３の直径よりも大きな直径のガス空間ベルト部１７を各々有し、前記ガス導入手段１５側のガス空間ベルト部１７の側壁に、外部から熱媒ガスを導入するガス導入部１８を対向するように設け、前記ガス排出手段１６側のガス空間ベルト部１７の側壁に、外部へ熱媒ガスを排出するガス排出部１９を対向するように設け、前記ガス導入手段１５側のガス空間ベルト部１７の熱媒ガスのガス流入口２１、２１を、ガス導入部１８の設置位置から所定の角度をもってずらして対向して設けると共に、前記ガス排出手段１６側のガス空間ベルト部１７の熱媒ガスのガス排出口２２、２２を、ガス排出部１９の設置位置から所定の角度をもってずらして対向して設けると共に、前記流入口２１及び排出口２２に斜め板部２３を複数設けるものである。
なお、本実施例では、円筒型の筒型容器としているが、断面形状が矩形状の円筒容器としてもよい。
【００１７】
図１−２に示すように、本実施例に係る筒型容器１３は、例えばメタノール等の被加熱流体１１が容器下部側から導入され、管板３２に垂下された管群１２を通過して容器上部側から排出されている。
そして、管群１２を通過する際に、被加熱流体１１と異なる方向から導入された熱媒ガス１４により、加熱されて熱交換がなされる。
【００１８】
図１−３に示すように、斜め板部２３は、ガス流入口２１（又はガス排出口２２）にスリット状に配置している。なお、ガス排出口２２側も同様であるので、図示は省略する。
【００１９】
そして、図１−４に示すように、筒型容器１３の断面円の直径方向の対に設けたガス流入口２１（又は排出口２２）を横断する直径線Ｘに対し、例えば４５度の設置角度（α）となるように斜め板部２３を連続で配置する。
【００２０】
図２−１及び図２−２にガス流入側のガス空間ベルト部の断面を示す。
図２−１に示すように、本実施例にかかる多管式熱交換器では、流入口２１に斜め板部２３を複数設けているので、対向する斜め板部２３の径Ｄ2は、筒型容器１３の内径Ｄ1と、略同じようなみかけ状の内径とすることができる。
すなわち、本実施例は、斜め板部２３を設けることにより、筒型容器１３の内径Ｄ1と略同じ径Ｄ2となる。この結果、筒型容器１３の内径Ｄ1において、設計当初から気柱共鳴対策を施しているので、気柱共鳴による騒音、振動が発生することが抑制される。
【００２１】
これに対し、図２−２に示すように、従来のように、ガス流入口２１又はガス排出口２２に斜め板部２３を設けない場合には、ガス空間ベルト部１７の直径Ｄ3を半波長とする定在波が発生し、気柱共鳴による騒音、振動が発生することとなる。
【００２２】
ここで、斜め板部２３の設置角度（α）は４５±１５度程度とするのが好ましい。
これは、６０度以上の場合には、斜め板部２３の数が増え、一方３０度未満の場合には圧損が上がり熱媒ガスの流入効率が低下するからである。
【００２３】
本実施例によれば、ガス流入口２１又はガス排出口２２に斜め板部２３を設置することにより、ガス空間ベルト部１７の径に対して波の進行を妨げるため、ガス空間ベルト部１７の径での定在波の発生を妨げることができ、気柱共鳴による騒音、振動の発生を防止することとなる。
【実施例２】
【００２４】
本発明による実施例に係る多管式熱交換器について、図面を参照して説明する。図３−１は、本実施例に係る多管式熱交換器のガス流入口又はガス排出口に設置する斜め板部の概略図である。図３−２は、複数の斜め板部の斜視図である。
図３−１に示すように、本実施例に係る多管式熱交換器のガス流入口２１又はガス排出口２２に設ける斜め板部２３には、穴２４が複数形成されている。
また、図３−２に示すように穴２４の設置は、斜め板部２３の先端側とするのが望ましい。これは、複数の斜め板部２３の重なりとならない場合、進行波が穴２４を通過するので、好ましくないからである。
【００２５】
この穴２４を設けることにより、熱媒ガス１４がこの穴２４を通るため、熱媒ガス１４は斜め板部のスリット空間部を流れやすくなり、熱媒ガス１４の流入抵抗が小さくなる。
【００２６】
また、斜め板部２３に穴２４を開けて部材を削除していることにより、質量が低下するため、斜め板部２３の固有振動数が上昇し、スリット板自体の振動が小さくなる。
【実施例３】
【００２７】
本発明による実施例に係る多管式熱交換器について、図面を参照して説明する。図４は、実施例３に係る多管式熱交換器の概略図である。図４に示すように、本実施例に係る多管式熱交換器１０Ｂは、筒型容器１３内部に流入する熱媒ガス１４の流入口２１を、ガス導入部１８の設置位置から所定の角度をもって対向せずに設けるようにしている。
【００２８】
図４においては、相対向するガス導入部１８Ａ、１８Ｂのガス導入部１８Ｂ側にガス流入口２１、２１の設置角度（β）が９０度の間隔を持って設けている。
この結果、ガス流入口２１、２１を通過してガス空間ベルト部１７の外径Ｄ4で発生する定在波の波長が、筒型容器１３の内径Ｄ1と略同一又は小さくなるので、定在波の周波数を高くすることができる。
これにより、気柱共鳴による騒音、振動の発生を防止することとなる。
【実施例４】
【００２９】
本発明による実施例に係る多管式熱交換器について、図面を参照して説明する。図５は、実施例４に係る多管式熱交換器の概略図である。
実施例３では、ガス流入口２１、２１の設置角度（β）が９０度の間隔を持って２つ設けているが、本実施例に係る多管式熱交換器１０Ｃでは、角度（β）１２０度として、３つのガス流入口２１を設けるようにしている。
ガス流入口２１、２１を通過してガス空間ベルト部１７の外径Ｄ5で発生する定在波の波長が、従来のような図２−２に示すガス流入口２１を直径Ｄ3で配置した場合に対し、短くなるので、定在波の周波数を高くすることができる。
【００３０】
また、ガス流入口２１を周方向に均等（設置角度（β）１２０度）に配置するようにしたので、流入ガスが熱交換器内の管群にあたる際に発生する力を均等化することができ、実施例３のような偏在流となることを抑制することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  多管式熱交換器
１１  被加熱流体
１２  管群
１３  筒型容器
１４  熱媒ガス  
１５  ガス導入手段
１６  ガス排出手段
１７  ガス空間ベルト部
１８  ガス導入部
１９  ガス排出部
２１  流入口  
２２  排出口
２３  斜め板部
２４  穴
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図１−４】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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