(57)【要約】【課題】胴部の中の下段側と上段側を一定方向に蛇行して流れる熱媒体を、熱媒体出口の前で合流させてミキシングすることにより、熱媒体出口における熱媒体の温度のバラツキを無くすようにしたシエル・アンド・チューブ式熱交換器を提供すること。【解決手段】一方の端部に冷媒入口６ａ及び冷媒出口６ｂが設けられ、他方の端部に連通室７が設けられて、内部に冷媒入口６ａと連通室７とを連通する冷媒往管３ａ及び連通室７と冷媒出口６ｂとを連通する冷媒復管３ｂが設けられ、一方の端部側に熱媒体入口８ａが設けられ他方の端部側に熱媒体出口８ｂが設けられた胴部１を有し、胴部１内の熱媒体入口８ａと熱媒体出口８ｂとの間に、一部が切除された欠円形の複数の仕切り板１０をその切除部１１を胴部１の奥側と手前側とに交互に位置するように設置すると共に、熱媒体出口８ｂの前に配置する仕切り板１０ａをその切除部１１が胴部１の下方に位置するように設置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部に冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、他方の端部に連通室が設けられて、内部に前記冷媒入口と連通室とを連通する冷媒往管及び前記連通室と冷媒出口とを連通する冷媒復管が設けられ、前記一方の端部側に熱媒体入口が設けられ前記他方の端部側に熱媒体出口が設けられた胴部を有し、
前記胴部内の熱媒体入口と熱媒体出口との間に、一部が切除された欠円形の複数の仕切り板をその切除部を前記胴部の奥側と手前側とに交互に位置するように設置すると共に、前記熱媒体出口の前に配置する仕切り板をその切除部が前記胴部の下方に位置するように設置したことを特徴とするシエル・アンド・チューブ式熱交換器。
【請求項２】
両端部が管板で閉塞され、一方の管板の外側に冷媒入口及び冷媒出口を有する冷媒蓋が取付けられ、他方の管板の外側に連通室を有する冷媒蓋が設けられて、前記両管板の内側に熱媒体入口と熱媒体出口が設けられた胴部を有し、
前記胴部内の長手方向に、一端が前記一方の管板を貫通して冷媒入口と連通し、他端が前記他方の管板を貫通して前記連通室と連通する下段側伝熱管を設けると共に、一端が前記他方の管板を貫通して前記連通室と連通し、他端が前記一方の管板を貫通して前記冷媒出口と連通する上段側伝熱管を設け、
前記胴部内の熱媒体入口と熱媒体出口との間に、一部が切除された欠円形の複数の仕切り板を前記切除部を前記胴部の奥側と手前側とに交互に位置するように設置すると共に、前記熱媒体出口の前に配置する仕切り板をその切除部が前記胴部の下方に位置するように設置したことを特徴とするシエル・アンド・チューブ式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒と水や不凍液など（以下、熱媒体という）との間で熱交換器を行うシエル・アンド・チューブ式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のシエル・アンド・チューブ式熱交換器（以下、単に熱交換器という）を図４〜図６に示す。なお、図４は縦断面図、図５は平断面図、図６は欠円形の仕切り板のレイアウトと水の流れ方向を示す説明図である。
図において、１は円筒状の胴部、２ａは胴部１の冷媒の出入口側端部に設けた管板、２ｂは胴部１の冷媒の返し側に設けた管板である。３ａは、胴部１内に設けられて両端部が管板２ａ、２ｂを貫通した冷媒往管である下段側伝熱管、３ｂは同じく冷媒復管である上段側伝熱管である。
【０００３】
４ａは管板２ａの外側に設けられた冷媒の出入口側の冷媒蓋で、隔壁５により区画されて一方の側には冷媒入口６ａが設けられ、他方の側には冷媒出口６ｂが設けられており、冷媒入口６ａは下段側伝熱管３ａに連通し、冷媒出口６ｂは、上段側伝熱管３ｂに連通している。
４ｂは管板２ｂの外側に設けられた冷媒の返し側の冷媒蓋で、下段側伝熱管３ａと上段側伝熱管３ｂが連通する連通室７が設けられている。
【０００４】
８ａは胴部１の横方向において管板２ａ側に設けられた熱媒体入口、８ｂは同じく管板２ｂ側に設けられた熱媒体出口である。
１０は熱媒体入口８ａと熱媒体出口８ｂとの間において、胴部１内に軸方向に所定の間隔で設置された一部が切除された（切除部１１）複数の欠円形の仕切り板で、図６に示すように、切除部１１が胴部１の奥側と手前側に交互に位置するように配置されている。
【０００５】
上記のように、構成した熱交換器において、冷媒Ｒは、冷媒入口６ａから下段側伝熱管３ａに流入し、連通室７で反転して上段側伝熱管３ｂに流入し、冷媒出口６ｂから流出する。
一方、熱媒体入口８ａから胴部１内に流入した熱媒体Ｗは、矢印で示すように、下段側伝熱管３ａ側（以下、単に下段側と記すことがある）と上段側伝熱管３ｂ側（以下、単に上段側と記すことがある）に水平方向に蛇行して流れ、冷媒Ｒと熱交換して熱媒体出口８ｂから流出する。
【０００６】
このとき、熱媒体Ｗは冷媒Ｒから熱を奪われて冷却され、冷媒Ｒは熱媒体Ｗから熱を奪って加熱されて液冷媒から徐々にガス冷媒となる。
この場合、冷媒Ｒは冷媒入口６ａ側の下段側伝熱管３ａの中では液分が多く、冷媒出口６ｂ側の上段側伝熱管３ｂの中ではガス分が多い状態になる。
【０００７】
冷媒Ｒは、ガス分が多い状態より液分が多い状態の方が伝熱特性がよく、このため、上段側を流れる熱媒体Ｗ2よりも下段側を流れる熱媒体Ｗ1の方が冷却される。
したがって、熱媒体出口８ｂの近傍では、下段側を流れる熱媒体Ｗ1は温度が低く、上段側を流れる熱媒体Ｗ2は温度が高くなる。そして、下段側と上段側を流れる熱媒体Ｗ1，Ｗ2はミックスすることなくそのまま熱媒体出口８ｂから流出するため、熱媒体出口８ｂから流出する熱媒体Ｗの温度にバラツキがある（従来技術１）。
【０００８】
このような胴部の内部に欠円形状の仕切り板を設けて、熱媒体の流れ方向を左右又は上下方向にし、位熱管内を流れる冷媒と熱交換を行うようにした熱交換器が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４１５１９２８号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】特開平８−１３６０８７号公報（第３−４頁、図１−２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
冷凍機においては、例えば、圧縮機の駆動や停止、運転容量の制御、過冷却保護の制御などに、熱交換器の熱媒体出口における熱媒体の温度を検出し、この検出結果に基いて制御を行っている。
従来技術１や特許文献１、２に記載された熱交換器においては、前述のように熱媒体出口８ｂにおける熱媒体Ｗの温度にバラツキがあるため、適切な制御が行われない場合があった。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、胴部の中の下段側と上段側を一定方向に蛇行して流れた熱媒体を、熱媒体出口の前で合流させてミキシングすることにより、熱媒体出口における熱媒体の温度のバラツキを無くすようにしたシエル・アンド・チューブ式交換器を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るシエル・アンド・チューブ式熱交換器は、一方の端部に冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、他方の端部に連通室が設けられて、内部に前記冷媒入口と連通室とを連通する冷媒往管及び前記連通室と冷媒出口とを連通する冷媒復管が設けられ、前記一方の端部側に熱媒体入口が設けられ前記他方の端部側に熱媒体出口が設けられた胴部を有し、
前記胴部内の熱媒体入口と熱媒体出口との間に、一部が切除された欠円形の複数の仕切り板をその切除部を前記胴部の奥側と手前側とに交互に位置するように設置すると共に、前記熱媒体出口の前に配置する仕切り板をその切除部が前記胴部の下方に位置するように設置したものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、胴部の中の下段側と上段側を一定方向に蛇行して流れた熱媒体を、熱媒体出口の前で合流させてミキシングさせて、熱媒体出口における熱媒体の温度のバラツキを無くすようにしたので、熱媒体出口の温度に基いて行う冷凍機の運転などを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる熱交換器の縦断面図である。
【図２】図１の平断面図である。
【図３】図１の欠円形の仕切り板のレイアウトと熱媒体の流れ方向を示す説明図である。
【図４】従来の熱交換器の縦断面図である。
【図５】図４の平断面図である。
【図６】図４の欠円形の仕切り板のレイアウトと水の流れ方向を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１〜図３は本発明の一実施の形態に係る熱交換器の縦断面図、平断面図及び欠円形の仕切り板のレイアウトと熱媒体の流れ方向を示す説明図である。なお、図４〜図６で説明した従来技術と同一又は同じ機能の部分には、これと同じ符号を付してある。
【００１６】
図１〜図３を用いて、本発明の一実施の形態に係る熱交換器について説明する。なお、本実施の形態の熱交換器はシエル・アンド・チューブ式熱交換器である。
【００１７】
円筒状の胴部１の中は空洞になっており、内部を熱媒体が流れる。胴部１の一端には管板２ａが設けられており、他端には管板２ｂが設けられている。管板２ａ、２ｂにより胴部１の両端は塞がれている。
また、胴部１の内部には複数の伝熱管が胴部１の長手方向と平行に設けられており、胴部１の下側には下段側伝熱管３ａ、上側には上段側伝熱管３ｂが設けられている。そして、下段側伝熱管３ａと上段側伝熱管３ｂはそれぞれの両端部が管板２ａ、２ｂを貫通している。
【００１８】
管板２ａの外側には管板２ａを覆うように冷媒蓋４ａが設けられており、同様に管板２ｂの外側には管板２ｂを覆うように冷媒蓋４ｂが設けられている。下段側伝熱管３ａと上段側伝熱管３ｂのそれぞれの両端は、冷媒蓋４ａと冷媒蓋４ｂの内部空間内で開口している。
【００１９】
冷媒蓋４ａには冷媒入口６ａとなる流入管及び冷媒出口６ｂとなる流出管が設けられている。冷媒蓋４ａの内部空間は隔壁５で区画されており、冷媒入口６ａと連通する空間と冷媒出口６ｂと連通する空間とは隔離されている。下段側伝熱管３ａの管板２ａ側の端部開口は冷媒入口６ａと連通する空間と繋がっており、上段側伝熱管３ｂの管板２ａ側の端部開口は冷媒出口６ｂと連通する空間と繋がっている。
【００２０】
冷媒蓋４ｂの内部空間には隔壁が設けられておらず、下段側伝熱管３ａと上段側伝熱管３ｂの管板２ｂ側のそれぞれの端部を連通する連通室７が形成されている。
【００２１】
胴部１の側面（円周面）の下段側伝熱管３ａと上段側伝熱管３ｂとの中間部の同一線上には熱媒体の流入口である熱媒体入口８ａと、熱媒体の流出口で熱媒体出口８ｂとが設けられており、熱媒体入口８ａは管板２ａ側に、熱媒体出口８ｂは管板２ｂ側に位置している。
【００２２】
また、熱媒体入口８ａと熱媒体出口８ｂとの間において、一部が切除された（切除部１１）複数の欠円形の仕切り板１０が胴部１内に軸方向に所定の間隔で設置されている。切除部１１は仕切り板１０の一部を直線状に切り欠いて形成されている。
図６に示すように、切除部１１は後述の場合を除き胴部１の奥側と手前側に交互に位置するように配置されている。
【００２３】
このように、本実施の形態における熱交換器の構成は、図４〜図６で説明した従来技術とほぼ同様で、一部が切除された欠円形の複数の仕切り板１０が、胴部１内において、熱媒体入口８ａの直後から熱媒体出口８ｂの間に所定の間隔で、切除部１１が胴部１の奥側又は手前側に交互に位置するように配置されているが、熱媒体出口８ｂの前に配置された仕切り板１０ａを、切除部１１が胴部１の下方に位置するように設置したものである。仕切り板１０ａは、複数の仕切り板１０の中でも熱媒体出口８ｂに最も近い位置に設けられている仕切り板である。
【００２４】
上記のように構成した本実施の形態に係る熱交換器において、冷媒Ｒは冷媒入口６ａから冷媒往管である下段側伝熱管３ａに流入し、連通室７で反転して冷媒復管である上段側伝熱管３ｂに流入し、冷媒出口６ｂから流出する。
【００２５】
一方、熱媒体入口８ａから胴部１内に流入した熱媒体Ｗは、矢印で示すように、仕切り板１０の切除部１１によって下段側と上段側を水平方向に奥側と手前側に蛇行して、冷媒Ｒと熱交換しながら流れるが、熱媒体出口８ｂの前において、仕切り板１０の切除部１１が下方に位置しており、熱媒体出口８ｂは、胴部１の下段側伝熱管３ａと上段側伝熱管３ｂとの間（中間部）に設けられているので、上段側を流れる熱媒体Ｗ2が下段側を流れる熱媒体Ｗ1と合流し、ミキシングされて熱媒体出口８ｂから流出する。
【００２６】
このため、熱媒体出口８ｂから流出する熱媒体Ｗの温度のバラツキがほとんど無くなり、熱媒体出口８ｂの熱媒体の温度を検知しこれに基いて行う圧縮機の駆動や停止、運転容量や熱媒体の過冷却保護の制御を適切に行うことができる。
【００２７】
なお、上記の説明では、仕切り板１０ａの切除部１１を他の仕切り板１０の切除部１１に対して９０度回転した位置に配置され、複数の下段側伝熱管３ａ及び上段側伝熱管３ｂが仕切り板１０、１０ａを貫通している場合を示したが、これら伝熱管が通る貫通孔を仕切り板１０の中央を中心とする９０度の回転対称に仕切り板１０に形成すれば、仕切り板１０と仕切り板１０ａを共用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  胴部、２ａ，２ｂ  管板、３ａ  下段側伝熱管（冷媒往管）、３ｂ  上段側伝熱管（冷媒復管）、４ａ，４ｂ  冷媒蓋、５  隔壁、６ａ  冷媒入口、６ｂ  冷媒出口、７  連通室、８ａ  熱媒体入口、８ｂ  熱媒体出口、１０，１０ａ  仕切り板、１１  切除部、Ｒ  冷媒、Ｗ  熱媒体。
【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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