(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴の一端部にガスの入口を、他端部にガスの出口を設け、さらに胴の一端面に冷却液の入口と出口を設け、その入口と出口とを結んで胴内に多数の伝熱管を設けたガスクーラにおいて、上記胴内に、複数の邪魔板を設けて、上記ガス入口から上記ガス出口に至るガスが伝熱管に対して直交してから折り返すよう折り返し流路を形成し、その各折り返し流路の冷却液出口側伝熱管とガス出口側折り返し流路の冷却液入口側伝熱管に多数のフィンを設け、ガス入口側折り返し流路の冷却液入口側伝熱管にフィンを取り付けないようにしたことを特徴とするガスクーラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスクーラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ターボコンプレッサのガスクーラは、ターボ圧縮機で圧縮されて温度上昇されたガスを冷却するものであり、ターボ圧縮機の下流側に接続されている。
【０００３】
図８に示すように、ガスクーラ３０は、胴３１の一端部にガスの入口３２を設けると共に他端部にガスの出口３３を設け、さらに胴３１の一端面に冷却液の入口３４と出口３５を設け、その入口３４と出口３５を結んで多数の伝熱管３６を胴３１内に設けたものであり、伝熱管３６には多数のフィン３７が設けられている。
【０００４】
また、胴３１内には、ガス入口３２から胴３１内に入るガスを伝熱管３６に対して直交させて流し、かつ、複数回折り返してガス出口３３へ導くように流路を区画する邪魔板３８，３９が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８に示すようなターボ圧縮機４０とガスクーラ３０を多段に接続して圧縮率を高めるようにしたターボコンプレッサの場合、レイアウト上の制約から胴３１の両端に形成されるガスの出口３３と入口３２が段ごとに入れ替わってしまう。
【０００６】
このとき、ガス出口３３が冷却水入口３４側の端にあるガスクーラ３０は効率よくガスを冷却することができ、ガス出口３３が冷却水入口３４側とは反対側の端にあり、伝熱管３６がガス流路を巡ってからガス出口３３に至るガスクーラ４１は同じフィン面積、同じ冷却水流量であってもガス出口３３が冷却水入口３４位置にあるガスクーラ３０ほど効率よくガスを冷却することはできないという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、伝熱管がガス流路を巡ってからガス出口に至っても良好にガスを冷却することのできるガスクーラを提供することにある。
【０００８】
【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は、胴の一端部にガスの入口を、他端部にガスの出口を設け、さらに胴の一端面に冷却液の入口と出口を設け、その入口と出口とを結んで胴内に多数の伝熱管を設けたガスクーラにおいて、上記胴内に、複数の邪魔板を設けて、上記ガス入口から上記ガス出口に至るガスが伝熱管に対して直交してから折り返すよう折り返し流路を形成し、その各折り返し流路の冷却液出口側伝熱管とガス出口側折り返し流路の冷却液入口側伝熱管に多数のフィンを設け、ガス入口側折り返し流路の冷却液入口側伝熱管にフィンを取り付けないようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１、図２、図３及び図４に示すように、ガスクーラ１は、胴２と、胴２内に設けられた多数の伝熱管３と、伝熱管３に設けられた多数のフィン４とからなる。
【００１１】
胴２は、一端側の側面（一端部）にガスの入口５を有し、他端側の側面（他端部）にガスの出口６を有する。
【００１２】
また、胴２の一端側の端面（以下、一端面という）には伝熱管３に流す冷却液たる冷却水の入口７と出口８とが形成されている。具体的には、冷却液出口８はガス入口５に近接する位置に配されており、冷却液入口７は、冷却液出口８のガス流下流側に配されている。
【００１３】
冷却液の入口７と出口８は、一端面上に互いに隣接して形成されており、図５に示すように、胴２の一端側には冷却液入口７から流入する冷却液を一旦溜める入口側ヘッド９が設けられると共に、伝熱管３を流れてガスクーラ１外に流出させる冷却液を一旦溜める出口側ヘッド１０が設けられている。
【００１４】
各伝熱管３は、銅製のチューブからなり、略Ｕ字状に形成されている。それぞれの伝熱管３は、一端を入口側ヘッド９に接続されると共に他端を出口側ヘッド１０に接続されており、入口側ヘッド９に流入された冷却液を多数の伝熱管３中に分岐して流入させたのち、出口側ヘッド１０内に流して合流させるようになっている。
【００１５】
また、特に伝熱管３は、ガス入口５とガス出口６の近傍まで設けられており、後述するガス出入口５，６近傍まで延長されるフィン４を冷却するようになっている。
【００１６】
胴２内には、ガス入口５からガス出口６に至るガスが伝熱管３に対して直交してから折り返すよう折り返し流路を区画形成し、ガスの流速を増加させるための邪魔板１１，１２が２枚設けられている。
【００１７】
具体的には、邪魔板１１，１２は、ガス入口５の胴２中央側から伝熱管３に対して直交して延びる第１邪魔板１１と、ガス出口６の胴２中央側から伝熱管３に対して直交して延びる第２邪魔板１２とからなる。第１邪魔板１１と第２邪魔板１２は、互いに反対方向に延びており、邪魔板１１，１２先端と胴２内面との間にガスを流す折り返し部１３，１４を形成している。
【００１８】
そして、胴２内に、ガス入口５から入って伝熱管３に対して直交するガス入口側折り返し流路１５と、第１邪魔板１１を挟んで折り返される中央折り返し流路１６と、第２邪魔板１２を挟んで再度折り返されガス出口６に接続されるガス出口側折り返し流路１７とからなる折り返し流路１８を形成するようになっている。
【００１９】
フィン４は、冷却液出口８に接続される直線状の冷却液出口側（復路側）伝熱管１９と、冷却液入口７に接続される直線状の冷却液入口側（往路側）伝熱管２０のうちガス出口側折り返し流路１７を横断する出口横断部２１とにのみ多数設けられており、出口横断部２１の冷却液入口７側には設けられていない。
【００２０】
また、フィン４はガス入口側折り返し流路１５にあってはガス入口５近傍まで延長するように折り返し流路１８の折り返し部１３，１４のフィン４より大きく形成されており、ガス出口側折り返し流路１７にあってはガス出口６近傍まで延長するように折り返し部１３，１４のフィン４より大きく形成されている。そして、伝熱管３の出口横断部２１の冷却液入口７側にフィン４を設けた場合とフィン面積を同等にするようになっている。
【００２１】
フィン４は、それぞれ伝熱管３の外周に略等間隔にかしめて固定されている。
【００２２】
次に作用を述べる。
【００２３】
冷却液入口７から冷却液を流し、ガス入口５から冷却すべきガスを流入させると、冷却液は入口側ヘッド９内に流入し、入口側ヘッド９から各伝熱管３内に分岐されて流れる。そして、冷却液は、冷却液入口側伝熱管２０内を流れてガス入口側折り返し流路１５と中央折り返し流路１６とを横断し、ガス出口側折り返し流路１７の出口横断部２１に流れる。
【００２４】
このとき、冷却液入口側伝熱管２０にはガス出口側折り返し流路１７の出口横断部２１に至るまでフィン４は設けられていないため、ガス入口側折り返し流路１５と中央折り返し流路１６では熱交換は行われず、冷却液は冷えたままの状態で出口横断部２１に至り、出口横断部２１に設けられたフィン４で始めてガスと熱交換される。
【００２５】
そして、冷却液は冷却液出口側伝熱管１９内へ流れ、ガス出口側折り返し流路１７、中央折り返し流路１６、ガス入口側折り返し流路１５の順に横断して出口側ヘッド１０内に流れて合流される。
【００２６】
ガスは、ガス入口５から胴２内に流入し、ガス入口側折り返し流路１５を伝熱管３と直交するようにして流れる。このとき、ガス入口５近傍の冷却液出口側伝熱管１９内を流れる冷却液は冷却液出口近傍の比較的温まった冷却液であるが、フィン４はガス入口５近傍まで延びて大きく、かつ、熱交換するガスも胴２内で最も温度の高い最上流のガスであるため良好に熱交換される。
【００２７】
そして、冷却液入口側伝熱管２０と交差して折り返し、中央折り返し流路１６へ流れて再度冷却液入口側伝熱管２０と交差する。このとき、冷却液入口側伝熱管２０にはフィン４が設けられておらず、冷却液入口側伝熱管２０の表面積もフィン４の表面積と比較すると微々たるものであるため、冷却液−ガス間の熱交換はほとんど行われず、冷却液は暖められない。
【００２８】
その後、ガスは、冷却液出口側伝熱管１９と交差して折り返し、ガス出口側折り返し流路１７へ流れて再度冷却液出口側伝熱管１９と交差する。このとき、冷却液出口側伝熱管１９にはフィン４が設けられており、ガスは中央折り返し流路１６で冷却液出口側伝熱管１９と熱交換をして冷却されたあと、ガス出口側折り返し流路１７で冷却液出口側伝熱管１９と熱交換をしてさらに冷却される。ガスは、冷却液下流で熱交換をしたあと上流へ移って熱交換するため効率よく良好に熱交換される。
【００２９】
そして、ガスはガス出口６へ向かって流れ、冷却液入口側伝熱管２０と交差して最後の熱交換をしたあとガス出口６から流出される。このとき、冷却液入口側伝熱管２０内の冷却液は、冷却液入口７から流入されたときとほとんど変わらない低い温度であるため、ガスと冷却液との温度差は大きく、また、フィン４が折り返し部１３，１４よりも大きく形成されているため、ガスは流入時の冷却液温近くまで冷却される。
【００３０】
このように、冷却液出口側伝熱管１９とガス出口側折り返し流路１７の冷却液入口側伝熱管２０に多数のフィン４を設け、ガス入口側折り返し流路１５の冷却液入口側伝熱管２０にフィン４を取り付けないようにしたため、ガス出口６に冷たい冷却液を流すことができ、ガス出口６でガスと冷却液の温度差を大きくすることにより、図６に示すように、結果としてガスを効率よく良好に冷却することができる。
【００３１】
なお、伝熱管３はＵ字状のものに限るものではなく、図８に示すように、直線状としてもよい。この場合、胴２の他端側に水室２２を形成し、伝熱管を入口側ヘッド９と水室２２を接続する往路側伝熱管（冷却液入口側伝熱管）２３と、水室２２と出口側ヘッド１０を接続する復路側伝熱管（冷却液出口側伝熱管）２４とからなるものとするとよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、伝熱管がガス流路を巡ってからガス出口に至っても良好にガスを冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示すガスクーラの平面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】図１のIV−IV線矢視図である。
【図５】ガスクーラの概略使用説明図である。
【図６】ガスクーラの性能比較を表すグラフである。
【図７】他の実施の形態のガスクーラの平面図である。
【図８】従来のガスクーラの使用状態を示す概略使用説明図である。
【符号の説明】
１  ガスクーラ
２  胴
３  伝熱管
４  フィン
５  ガス入口
６  ガス出口
７  冷却液入口
８  冷却液出口
１１  邪魔板
１２  邪魔板
１５  ガス入口側折り返し流路
１７  ガス出口側折り返し流路
１８  折り返し流路
１９  冷却液出口側伝熱管
２０  冷却液入口側伝熱管
【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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【図８】
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