(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を収容して前記複数の伝熱管の外側に被熱交換流体が流れる筒状のシェルとを有し、前記伝熱管を流れる冷媒と前記被熱交換流体とを熱交換するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、
横置きに設置された前記シェルの長手方向である左右方向の一端側に配置され、冷媒入口を有し、前記冷媒入口から流入した冷媒を前記複数の伝熱管に分配する冷媒入口ヘッダと、
前記冷媒入口ヘッダ内で前記複数の伝熱管の一端部と対向して配置され、冷媒通過用の複数の孔が形成された分配板とを備え、
前記冷媒入口ヘッダの内部は、前記分配板を境として、前記冷媒入口から冷媒が流入する第１空間とその反対側であって前記複数の伝熱管の一端部に連通する第２空間とに仕切られ、前記冷媒入口が、前記冷媒入口ヘッダの前記左右方向の端面の上部に設けられており、
前記第１空間内に、上下方向に連通する隙間を残しつつ、前記第１空間内を上下に仕切る板状仕切り板を備えたシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項２】
前記板状仕切り板に１または複数の貫通孔が形成されている請求項１記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項３】
前記冷媒入口ヘッダおよび前記分配板の一方は、前記第１空間の体積を減らすように前記第１空間側に突出している表面を有する請求項１または請求項２に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項４】
前記表面は上下方向に延びる面であって、下方に向かうに連れて前記第１空間側に突出する傾斜面となっている請求項３記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項５】
前記表面は上下方向に延びる面であって、段差面となっている請求項３記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項６】
前記表面は上下方向に延びる面であって、前記シェルの径方向の中央部から上方向および下方向のそれぞれに向かうにしたがって前記第１空間に突出する傾斜面となっている請求項３記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項７】
複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を収容して前記複数の伝熱管の外側に被熱交換流体が流れる筒状のシェルとを有し、前記伝熱管を流れる冷媒と前記被熱交換流体とを熱交換するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、
横置きに設置された前記シェルの長手方向である左右方向の一端側に配置され、冷媒入口を有し、前記冷媒入口から流入した冷媒を前記複数の伝熱管に分配する冷媒入口ヘッダと、
前記冷媒入口ヘッダ内で前記複数の伝熱管の一端部と対向して配置され、冷媒通過用の複数の孔が形成された分配板とを備え、
前記冷媒入口ヘッダの内部は、前記分配板を境として、前記冷媒入口から冷媒が流入する第１空間とその反対側であって前記複数の伝熱管の一端部に連通する第２空間とに仕切られ、前記第１空間内に、前記第１空間を径方向の中央部とそれ以外とに仕切る環状仕切り板を備え、
前記冷媒入口が、前記冷媒入口ヘッダの前記左右方向の端面に２つ設けられており、
一方の前記冷媒入口は前記端面の上部に設けられて前記環状仕切り板の外側空間に前記冷媒を流入させ、
他方の前記冷媒入口は前記端面の中央部に設けられて前記環状仕切り板の内側空間に前記冷媒を流入させるシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項８】
前記分配板に形成された前記孔は、前記複数の伝熱管のそれぞれに対向する位置に形成されている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項９】
前記分配板に形成された前記孔は、前記伝熱管が複数本に対して１つ形成されている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１０】
前記分配板の前記各孔の孔径を全て同じとした請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１１】
前記分配板の前記各孔の孔径は、前記シェル内において下部側から上部側に行くにしたがって段階的に大きくなっている請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１２】
前記分配板の前記各孔の孔径は、径方向の中央部の前記孔の孔径が大きく、前記中央部以外の前記孔の孔径が小さい請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１３】
前記冷媒入口は、前記冷媒入口ヘッダに取り付けられたアダプタに入口管が接続された構成を有し、
前記アダプタは、前記入口管が挿入される挿入孔と、前記挿入孔に連通し、前記アダプタの中心軸を中心として放射方向に延びる複数の放射孔とを有する請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１４】
前記冷媒入口は、前記冷媒入口ヘッダに取り付けられたアダプタに入口管が接続された構成を有し、
前記アダプタは、前記入口管が挿入される挿入孔と、前記挿入孔に連通し、前記挿入孔よりも孔径の小さいオリフィス孔とを有する請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１５】
複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を収容して前記複数の伝熱管の外側に被熱交換流体が流れる筒状のシェルとを有し、前記伝熱管を流れる冷媒と前記被熱交換流体とを熱交換するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、
横置きに設置された前記シェルの長手方向である左右方向の一端側に配置され、冷媒入口を有し、前記冷媒入口から流入した冷媒を前記複数の伝熱管に分配する冷媒入口ヘッダと、
前記冷媒入口ヘッダ内で前記複数の伝熱管の一端部と対向して配置され、冷媒通過用の複数の孔が形成された分配板とを備え、
前記冷媒入口ヘッダの内部は、前記分配板を境として、前記冷媒入口から冷媒が流入する第１空間とその反対側であって前記複数の伝熱管の一端部に連通する第２空間とに仕切られ、
前記冷媒入口が、前記冷媒入口ヘッダの前記左右方向の端面に２つ設けられており、
一方の前記冷媒入口は前記端面の上部に設けられ、
他方の前記冷媒入口は前記端面の下部に設けられており、
２つ設けられた前記冷媒入口のそれぞれは、前記冷媒入口ヘッダに取り付けられたアダプタに入口管が接続された構成を有し、
前記冷媒入口毎に、冷媒の流出形態の異なる複数の前記アダプタを使い分けて用いるシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１６】
複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を収容して前記複数の伝熱管の外側に被熱交換流体が流れる筒状のシェルとを有し、前記伝熱管を流れる冷媒と前記被熱交換流体とを熱交換するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、
横置きに設置された前記シェルの長手方向である左右方向の一端側に配置され、冷媒入口を有し、前記冷媒入口から流入した冷媒を前記複数の伝熱管に分配する冷媒入口ヘッダと、
前記冷媒入口ヘッダ内で前記複数の伝熱管の一端部と対向して配置され、冷媒通過用の複数の孔が形成された分配板と、
前記冷媒入口ヘッダの内部が、前記分配板を境として、前記冷媒入口から冷媒が流入する第１空間とその反対側であって前記複数の伝熱管の一端部に連通する第２空間とに仕切られたうちの前記第１空間内に配置され、前記第１空間を径方向の中央部とそれ以外とに仕切る環状仕切り板とを備え、
前記冷媒入口が、前記冷媒入口ヘッダの前記左右方向の端面に２つ設けられており、
一方の前記冷媒入口は前記端面の上部に設けられて前記環状仕切り板の外側空間に前記冷媒を流入させ、
他方の前記冷媒入口は前記端面の中央部に設けられて前記環状仕切り板の内側空間に前記冷媒を流入させるものであり、
２つ設けられた前記冷媒入口のそれぞれは、前記冷媒入口ヘッダに取り付けられたアダプタに入口管が接続された構成を有し、
前記冷媒入口毎に、冷媒の流出形態の異なる複数の前記アダプタを使い分けて用いるシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１７】
冷媒の流出形態の異なる複数の前記アダプタの１つが、前記入口管が挿入される挿入孔と、前記挿入孔に連通し、前記アダプタの中心軸を中心として放射方向に延びる複数の放射孔とを有するアダプタであり、
他の１つが、前記入口管が挿入される挿入孔と、前記挿入孔に連通し、前記挿入孔よりも孔径の小さいオリフィス孔とを有するアダプタである請求項１５または請求項１６記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１８】
前記冷媒入口ヘッダは、冷媒蓋と、前記冷媒蓋の外部に突出して設けられ、アダプタ取り付け用の取付蓋とを有し、前記取付蓋に前記アダプタが取り付けられる請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項１９】
複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を収容して前記複数の伝熱管の外側に被熱交換流体が流れる筒状のシェルとを有し、前記伝熱管を流れる冷媒と前記被熱交換流体とを熱交換するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、
横置きに設置された前記シェルの長手方向である左右方向の一端側に配置され、冷媒入口を有し、前記冷媒入口から流入した冷媒を前記複数の伝熱管に分配する冷媒入口ヘッダと、
前記冷媒入口ヘッダ内で前記複数の伝熱管の一端部と対向して配置され、冷媒通過用の複数の孔が形成された分配板とを備え、
前記冷媒入口は、前記冷媒入口ヘッダに取り付けられたアダプタに入口管が接続された構成を有し、
前記アダプタは、前記入口管が挿入される挿入孔と、前記挿入孔に連通し、前記アダプタの中心軸を中心として放射方向に延びる複数の放射孔とを有し、
前記冷媒入口ヘッダは、冷媒蓋と、前記冷媒蓋の外部に突出して設けられ、アダプタ取り付け用の取付蓋とを有し、前記取付蓋に前記アダプタが取り付けられるシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項２０】
複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を収容して前記複数の伝熱管の外側に被熱交換流体が流れる筒状のシェルとを有し、前記伝熱管を流れる冷媒と前記被熱交換流体とを熱交換するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、
横置きに設置された前記シェルの長手方向である左右方向の一端側に配置され、冷媒入口を有し、前記冷媒入口から流入した冷媒を前記複数の伝熱管に分配する冷媒入口ヘッダと、
前記冷媒入口ヘッダ内で前記複数の伝熱管の一端部と対向して配置され、冷媒通過用の複数の孔が形成された分配板とを備え、
前記冷媒入口は、前記冷媒入口ヘッダに取り付けられたアダプタに入口管が接続された構成を有し、
前記アダプタは、前記入口管が挿入される挿入孔と、前記挿入孔に連通し、前記挿入孔よりも孔径の小さいオリフィス孔とを有し、
前記冷媒入口ヘッダは、冷媒蓋と、前記冷媒蓋の外部に突出して設けられ、アダプタ取り付け用の取付蓋とを有し、前記取付蓋に前記アダプタが取り付けられるシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項２１】
前記冷媒入口ヘッダは、冷媒が流入する入口管が外部から接続された冷媒蓋を有し、前記冷媒蓋には前記入口管よりも小径のオリフィス孔が形成されている請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項２２】
前記冷媒入口ヘッダ内を上下に仕切る仕切り板と、
前記シェルの他端側に配置された折り返しヘッダとを備え、
前記冷媒入口ヘッダの前記左右方向の端面には、前記仕切り板よりも下方の高さ位置に前記冷媒入口が設けられ、前記仕切り板よりも上方の高さ位置に冷媒出口が設けられており、
前記複数の伝熱管は前記仕切り板の高さ位置を境に下部側の第１群と上部側の第２群とに分けられ、前記冷媒入口から流入して前記第１群の伝熱管を流れた冷媒が、前記折り返しヘッダで折り返して前記第２群の伝熱管に流れた後、前記冷媒出口から流出する請求項１９または請求項２０記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項２３】
前記シェルの前記長手方向の両端部の外周面に流体入口と流体出口とを有し、
前記シェル内において前記流体入口と前記流体出口との間に、前記シェルの内周面に接する円弧状の円弧部と、前記円弧部の両端部を直線で結んだ直線部とから構成される外形形状を有するバッフル板が、前記長手方向に間隔を空けて配置されており、前記長手方向の１つ置きに隣接する前記バッフル板同士で、前記バッフル板の配置角度を周方向に順にずらした構成を有する請求項１〜請求項２２のいずれか一項に記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項２４】
複数の前記バッフル板は、前記直線部が交互に向き合うように配置されている請求項２３記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項２５】
前記シェル内において前記流体入口と前記流体出口のそれぞれに対向して流路変更板を備えた請求項２３または請求項２４記載のシェルアンドチューブ式熱交換器。
【請求項２６】
前記バッフル板の前記直線部の両端部に、前記バッフル板の前記円弧部の円弧を延長した扇状の凸部が設けられている請求項２３〜請求項２５のいずれか一項に記載のシェ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、シェル内に複数の伝熱管が配置されたシェルアンドチューブ式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より熱交換器の一種としてシェルアンドチューブ式熱交換器があり、様々な用途に用いられている。シェルアンドチューブ式熱交換器は、冷媒が流れる複数の伝熱管と、その複数の伝熱管を収容するシェルとを有し、シェル内において複数の伝熱管の外部を流れる被熱交換流体と、伝熱管の内部を流れる冷媒とを熱交換させるものである（例えば、特許文献１参照）。特許文献１において、シェルの長手方向の一端部には、複数の伝熱管の一端部に連通する冷媒入口ヘッダが設けられている。そして、外部から冷媒入口ヘッダ内に流入した冷媒が、冷媒入口ヘッダで各伝熱管に分配されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７２９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、冷媒入口ヘッダはシェルと同等の径で構成されている。一方で、冷媒入口ヘッダに設けられた冷媒の流入口は、シェルの径よりも小さい径で構成されている。このため、流入口から冷媒入口ヘッダ内に流入した冷媒は、急激な体積膨張により流速が大幅に低下する。流速が低下すると、冷媒は噴霧状態とならず、液相と気相とが分離して液冷媒が冷媒入口ヘッダの下部に溜まり、シェル内の下部側に配置された伝熱管に冷媒が偏って分配されてしまう。シェル内において熱交換効率が高い部分は径方向の中央部であるため、下部側の伝熱管に冷媒が偏ると、シェル内の被熱交換流体との熱交換効率が低下するという問題があった。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、熱交換効率を向上できるシェルアンドチューブ式熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るシェルアンドチューブ式熱交換器は、複数の伝熱管と、複数の伝熱管を収容して複数の伝熱管の外側に被熱交換流体が流れる筒状のシェルとを有し、伝熱管を流れる冷媒と被熱交換流体とを熱交換するシェルアンドチューブ式熱交換器であって、横置きに設置されたシェルの長手方向である左右方向の一端側に配置され、冷媒入口を有し、冷媒入口から流入した冷媒を複数の伝熱管に分配する冷媒入口ヘッダと、冷媒入口ヘッダ内で複数の伝熱管の一端部と対向して配置され、冷媒通過用の複数の孔が形成された分配板とを備え、冷媒入口ヘッダの内部は、分配板を境として、冷媒入口から冷媒が流入する第１空間とその反対側であって複数の伝熱管の一端部に連通する第２空間とに仕切られ、冷媒入口が、冷媒入口ヘッダの左右方向の端面の上部に設けられており、第１空間内に、上下方向に連通する隙間を残しつつ、第１空間内を上下に仕切る板状仕切り板を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷媒入口ヘッダ内に分配板を設けたことで、下部側の伝熱管に冷媒が偏る状態を改善でき、シェル内における冷媒と被熱交換流体との熱交換効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の概略断面図である。
【図２】図１の仕切り板を示す図である。
【図３】図１の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
【図４】図３の分配板を図３の矢印Ａ方向から見た図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの変形例の概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
【図８】図７の分配板を図７の矢印Ａ方向から見た図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの変形例の概略断面図である。
【図１０】図９の冷媒蓋を図９の矢印Ａ方向から見た図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダ１０の変形例の概略断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態７に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態８に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態９に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
【図１８】図１７の分配板を図１７の矢印Ａ方向から見た図である。
【図１９】本発明の実施の形態９に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダ１０の変形例の概略断面図である。
【図２０】図１９の分配板を図１９の矢印Ａ方向から見た図である。
【図２１】本発明の実施の形態１０に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の板状仕切り板を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２２】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の分配板の変形例１を示す図である。
【図２３】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の分配板の変形例２を示す図である。
【図２４】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の分配板の変形例３を示す図である。
【図２５】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例１を示す図である。
【図２６】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例２を示す図である。
【図２７】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例３を示す図である。
【図２８】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例４を示す図である。
【図２９】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例５を示す図である。
【図３０】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例６を示す図である。
【図３１】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器のシェル内の構造の変形例１を示す図である。
【図３２】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器のシェル内の構造の変形例２を示す図で、（ａ）はシェルアンドチューブ式熱交換器の概略断面図、（ｂ）はバッフル板の配置角度の説明図である。
【図３３】図１のシェルアンドチューブ式熱交換器のシェル内の構造の変形例３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係るシェルアンドチューブ式熱交換器について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の概略断面図である。図２は、図１の仕切り板を示す図である。
シェルアンドチューブ式熱交換器は、冷媒が流れる複数の伝熱管１と、複数の伝熱管１を収容して複数の伝熱管１の外側に被熱交換流体が流れる筒状のシェル２と、シェル２の長手方向において適宜間隔を介して配置された複数のバッフル板３とを備えている。シェルアンドチューブ式熱交換器はシェル２を横置きにして設置されるものであり、以下の説明で用いる「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」は、図１に示す設置状態を基準としたものとする。つまり、シェル２の長手方向が左右方向、シェル２の高さ方向が上下方向、シェル２の奥行き方向が前後方向である。
【００１１】
シェル２は、円筒状を成し、長手方向の一端側（図１の右側）には冷媒入口ヘッダ１０が配置され、他端側（図１の左側）には冷媒出口ヘッダ５０が配置されている。冷媒入口ヘッダ１０は、冷媒入口２０を有し、冷媒入口２０から流入した冷媒を各伝熱管１に分配するものである。冷媒出口ヘッダ５０は、冷媒出口５を有し、各伝熱管１を流れた冷媒が合流して冷媒出口５から流出させるものである。
【００１２】
シェル２の長手方向の両端部の外周面の下方には、被熱交換流体が流入する流体入口６が、冷媒出口ヘッダ５０に近接して設けられ、被熱交換流体が流出する流体出口７が、冷媒入口ヘッダ１０に近接して設けられている。
【００１３】
バッフル板３は、図２に示すように、シェル２の内周面に接する円弧状の円弧部３０ａと、円弧部３０ａの両端部を直線で結んだ直線部３０ｂとから構成される外形形状を有し、伝熱管１が貫通する複数の管穴３ａが形成されている。また、バッフル板３には、管穴３ａ以外にも、被熱交換流体を流す穴または切り欠きが複数、形成されている。このように構成されたバッフル板３は、シェル２内において流体入口６と流体出口７との間に、長手方向に間隔を空けて、直線部３０ｂが交互に向き合うように配置されている。
【００１４】
以上のように構成されたシェルアンドチューブ式熱交換器では、冷媒入口２０から冷媒入口ヘッダ１０に流入し、冷媒入口ヘッダ１０で冷媒が各伝熱管１に分配される。そして、分配された各冷媒は各伝熱管１を流れた後、冷媒出口ヘッダ５０で合流して冷媒出口５から流出する。一方、被熱交換流体は、流体入口６からシェル２内に流入する。シェル２内に流入した被熱交換流体は、シェル２内において伝熱管１の外側を伝熱管１内の冷媒の流れ方向とは逆方向へ流れる。しかも、被熱交換流体は、複数のバッフル板３によってシェル２内をジグザグに流れると共に、バッフル板３に設けられた穴を流れる。この過程で、冷媒と被熱交換流体とが熱交換する。そして、シェル２内をジグザグに流れた被熱交換流体は、流体出口７から流出する。
【００１５】
本実施の形態１は、冷媒入口ヘッダ１０における冷媒の分配効率を向上する技術として、冷媒入口ヘッダ１０に分配板１２を備えたことを特徴としている。以下、本実施の形態１の特徴部分である、冷媒入口ヘッダ１０の構成について詳細に説明する。
【００１６】
図３は、図１の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。図３において白抜き矢印は冷媒の流れを示している。この点は、後述の冷媒入口ヘッダの概略断面図でも同様である。
冷媒入口ヘッダ１０は、複数の伝熱管１の端部を保持する管板８と、冷媒蓋１３と、管板８と冷媒蓋１３との間に配置され、冷媒入口ヘッダ１０に流入した冷媒を分配する分配板１２とを備えている。これらはシェル２の長手方向に見て円板状に構成され、立設した状態で配置されている。そして、冷媒入口ヘッダ１０は、分配板１２の両面に環状板状のパッキン１４を介在した状態で全体が接合された構成を有する。
【００１７】
冷媒入口ヘッダ１０の内部は、分配板１２を境として、冷媒入口２０から冷媒が流入する第１空間１０ａと、その反対側であって各伝熱管１の一端部に連通する第２空間１０ｂとに仕切られている。
【００１８】
冷媒蓋１３は、冷媒入口ヘッダ１０においてシェル２の長手方向（左右方向）の端面を構成しており、冷媒蓋１３の下部に冷媒入口２０が設けられている。冷媒入口２０から第１空間１０ａに流入した冷媒は、分配板１２に形成された後述の孔１５（後述の図４参照）を通過して第２空間１０ｂに流入した後、各伝熱管１に流入するようになっている。冷媒入口２０は、具体的には冷媒蓋１３に貫通して設けられたアダプタ２１に入口管４が接続された構成を有しており、入口管４が横向きの姿勢でアダプタ２１に接続されている。
【００１９】
図４は、図３の分配板を図３の矢印Ａ方向から見た図である。
分配板１２は、例えば板金で構成され、各伝熱管１のそれぞれに対向する位置に、冷媒通過用の孔１５が形成されている。各孔１５の孔径は全て同じとなっている。また、分配板１２においてパッキン１４と当接する環状の部分には、管板８および冷媒蓋１３との取り付け用の取り付け穴１６が周方向に間隔を空けて複数、設けられている。
【００２０】
以上のように構成された冷媒入口ヘッダ１０において、冷媒入口２０から第１空間１０ａに冷媒が流入すると、急激な体積膨張により冷媒流速が遅くなり、第１空間１０ａの下部に液冷媒が溜まる。ここで、仮に分配板１２が無い場合、冷媒入口ヘッダ１０内の下部に溜まった液冷媒が直接、シェル２内の下部側に配置された伝熱管１に流入する。しかし、ここでは分配板１２が配置されているため、分配板１２が抵抗となり、第１空間１０ａ内で液冷媒が溜まる高さ位置が上昇し、その高さ位置から第２空間１０ｂを介して伝熱管１に液冷媒が流入する。よって、シェル２内の下部側だけでなく上部側の伝熱管１にも冷媒が流れ込み、下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善できる。その結果、冷媒と被熱交換流体とのシェル２内での熱交換効率を、分配板１２が無い場合に比べて向上できる。
【００２１】
また、本実施の形態１ではさらに、冷媒入口２０が冷媒蓋１３の下部に設けられているため、第１空間１０ａの下部に溜まった液冷媒が、入口管４から第１空間１０ａに流入する冷媒によって巻き上げられる。これにより、液冷媒が第１空間１０ａ内を上方に移動しつつ、分配板１２の各孔１５を通って第２空間１０ｂに流入する。そして、第２空間１０ｂからシェル２内に流入する際には、シェル２の上部側の伝熱管１にも冷媒が分配され、下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善できる。
【００２２】
以上説明したように本実施の形態１によれば、冷媒入口ヘッダ１０内に分配板１２を設けたことで、下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善でき、その結果、分配板１２が無い場合に比べて冷媒と被熱交換流体とのシェル２内での熱交換効率を向上できる。
【００２３】
また、冷媒蓋１３の下部に冷媒入口２０を設けたことで、第１空間１０ａの下部に溜まった液冷媒を冷媒入口２０から流入する冷媒で巻き上げることができ、上部の伝熱管１にも冷媒の分配が可能となる。その結果、冷媒と被熱交換流体とのシェル２内での熱交換効率を向上できる。
【００２４】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。以下、実施の形態２が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００２５】
実施の形態２では、冷媒蓋１３の上部に冷媒入口２０を設けている。そして、第１空間１０ａに、第１空間１０ａを上下方向に仕切る板状仕切り板９が配置されている。板状仕切り板９は、図５に示すように第１空間１０ａ内において上下方向に間隔を空けて２枚、水平姿勢で分配板１２に立設されている。そして、板状仕切り板９の先端部と冷媒蓋１３との間には隙間９ａを有し、第１空間１０ａは隙間９ａ部分で上下方向に連通している。なお、図５には板状仕切り板９を２枚設けた例を示しているが、板状仕切り板９の枚数は任意である。
【００２６】
実施の形態２では、冷媒入口２０が冷媒蓋１３の上部に設けられているため、冷媒が第１空間１０ａの上部から流入する。そして、ここでは板状仕切り板９を２枚設けているため、液冷媒が上側の板状仕切り板９の上部と、下側の板状仕切り板９の上部と、第１空間１０ａの下部との３段階に溜められる。そして、それぞれの位置から伝熱管１に液冷媒が分配されることで、冷媒の偏りが抑制されるようになっている。
【００２７】
すなわち、まず、第１空間１０ａの上部から流入した冷媒のうち液冷媒は、上側の板状仕切り板９の上部に一旦溜まり、その溜まった位置から分配板１２の孔１５および第２空間１０ｂを介して伝熱管１に分配される。そして、ここで分配されなかった冷媒は、隙間９ａを通って下方に流れ、下側の板状仕切り板９の上部に溜まり、同様にその溜まった位置から分配板１２の孔１５および第２空間１０ｂを介して伝熱管１に分配される。そして、ここで分配されなかった冷媒は、隙間９ａを通ってさらに下方に流れ、同様にして伝熱管１に分配される。
【００２８】
このように、板状仕切り板９の上部に一旦、液冷媒が溜まり、そこで分配されなかった冷媒が隙間９ａを通って下方に流れて再度分配されることで、下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善できる。その結果、シェル２内での冷媒と被熱交換流体との熱交換効率を向上でき、性能を改善できる。
【００２９】
なお、図５では板状仕切り板９を分配板１２に設けているが、板状仕切り板９を設ける部材は分配板１２に限らず、次の図６に示すように冷媒蓋１３に設けてもよい。
【００３０】
図６は、本発明の実施の形態２に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの変形例の概略断面図である。
図６に示すように、この変形例では、板状仕切り板９を冷媒蓋１３の第１空間１０ａ側の表面に立設し、板状仕切り板９の先端部と分配板１２との間に隙間９ａを有する構成としている。この構成としても、板状仕切り板９を分配板１２に設けた場合と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。図８は、図７の分配板を図７の矢印Ａ方向から見た図である。以下、実施の形態３が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００３２】
実施の形態３では、冷媒蓋１３の上部に冷媒入口２０を設けている。そして、冷媒入口ヘッダ１０の第１空間１０ａ内に、冷媒の流れを形成する案内板１１が配置されている。案内板１１は、第１空間１０ａ内において上下方向に間隔を空けて２枚、前後方向（図７の紙面に直交する方向）に延びて配置されている。各案内板１１は、具体的には分配板１２に立設されている。上側の案内板１１と下側の案内板１１とは、図８に示すようにその前後方向（図８の左右方向）の配置位置が互いにずれている。具体的には、上側の案内板１１は前方（図８の左側）に寄せて配置され、下側の案内板１１は後方（図８の右側）に寄せて配置されている。このように各案内板１１が配置されることにより、第１空間１０ａ内に、上部から下部に向かって、図８の点線で示すように前後方向（図８の左右方向）にジグザグに冷媒が流れる流路が形成されている。
【００３３】
実施の形態３では、冷媒入口２０が冷媒蓋１３の上部に設けられているため、冷媒が第１空間１０ａの上部から流入する。そして、第１空間１０ａの上部から流入した冷媒が、上部から下部に流れる過程で各案内板１１の上部に溜まりつつも、左右方向にジグザグに流れることで、下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善できる。その結果、シェル２内での冷媒と被熱交換流体との熱交換効率を向上でき、性能を改善できる。
【００３４】
なお、図７では案内板１１を２枚設けた例を示しているが、案内板１１の枚数は任意である。案内板１１を３枚以上設けた場合、各案内板１１は、前後方向（図８の左右方向）の位置が交互にずれて配置されればよい。
【００３５】
図７では案内板１１を分配板１２に設けているが、案内板１１を設ける部材は分配板１２に限らず、次の図９および図１０に示すように冷媒蓋１３に設けてもよい。
【００３６】
図９は、本発明の実施の形態３に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの変形例の概略断面図である。図１０は、図９の冷媒蓋を図９の矢印Ａ方向から見た図である。
この変形例では、案内板１１を冷媒蓋１３に立設した構成を有する。この構成としても、案内板１１を分配板１２に設けた場合と同様の効果を得ることができる。なお、図１０において５ａは、冷媒蓋１３に設けられたアダプタ接続用の孔である。
【００３７】
実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。以下、実施の形態４が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
実施の形態４では、冷媒蓋１３に設ける冷媒入口２０を少なくとも２つとし、一方の冷媒入口２０を冷媒蓋１３の上部に、他方の冷媒入口２０を冷媒蓋１３の下部に設けている。以下、上部の冷媒入口２０を冷媒入口２０ａ、下部の冷媒入口２０を冷媒入口２０ｂとして区別する。
【００３８】
実施の形態４によれば、冷媒入口２０ａを冷媒蓋１３の上部に設けることで、シェル２内の上部側の伝熱管１への冷媒の分配を改善できる。また、冷媒入口２０ｂを冷媒蓋１３の下部に設けることで、流速低下により第１空間１０ａの下部に溜まった液冷媒を、冷媒入口２０ｂから第１空間１０ａに流入した冷媒により巻き上げることができ、シェル２内の下部側の伝熱管１への冷媒の分配も改善できる。その結果、シェル２内での冷媒と被熱交換流体との熱交換効率を向上でき、性能を改善できる。
【００３９】
実施の形態５．
実施の形態５〜実施の形態８は、冷媒入口ヘッダ１０および分配板１２の一方が、第１空間１０ａの体積を減らすように第１空間１０ａ側に突出している表面を有する構造に関する。以下、実施の形態５が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００４０】
図１２は、本発明の実施の形態５に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。
実施の形態５では、冷媒蓋１３の上部に冷媒入口２０を設けている。また、分配板１２の第１空間１０ａ側の表面を、下方に向かうに連れて第１空間１０ａ側に突出する傾斜面１２ａとしている。
【００４１】
実施の形態５によれば、冷媒入口２０ａを冷媒蓋１３の上部に設けることで、シェル２内の上部側の伝熱管１への冷媒の分配を改善できる。また、分配板１２の第１空間１０ａ側の表面を傾斜面１２ａとしたことで、分配板１２の第１空間１０ａ側の表面を、その表面上部から表面下部までまっすぐな垂直面とした場合に比べて第１空間１０ａ内の体積を減らすことができる。このように第１空間１０ａ内の体積を減らすことで、第１空間１０ａに流入した冷媒の流速の急激な低下を抑制でき、冷媒を気相と液相との混合状態に保つことができる。その結果、液冷媒が第１空間１０ａの下部に溜まることを抑制でき、シェル内の下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善できる。以上より、シェル２内での冷媒と被熱交換流体との熱交換効率を向上でき、性能を改善できる。
【００４２】
なお、図１２では傾斜面１２ａを分配板１２に設けているが、傾斜面１２ａを設ける部材は分配板１２に限らず、冷媒蓋１３に設けてもよい。
【００４３】
また、本実施の形態５では、第１空間１０ａ内の体積を減らすにあたり、第１空間１０ａの下部側の体積を上部側の体積よりも小さくした構造としているが、第１空間１０ａの上部側の体積を下部側の体積よりも小さくした構造としてもよい。
【００４４】
実施の形態６．
図１３は、本発明の実施の形態６に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。以下、実施の形態６が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
実施の形態６では、冷媒蓋１３の上部に冷媒入口２０を設けている。そして、分配板１２の第１空間１０ａ側の表面を、上部側に比べて下部側が第１空間１０ａ側に突出する段差面１２ｂとしている。
【００４５】
実施の形態６によれば、実施の形態５と同様の効果が得られる。
【００４６】
なお、図１３では段差面１２ｂを分配板１２に設けているが、段差面１２ｂを設ける部材は分配板１２に限らず、次の図１４に示すように冷媒蓋１３に設けてもよい。
【００４７】
図１４は、本発明の実施の形態６に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダ１０の変形例の概略断面図である。
図１４に示すように、この変形例では、段差面１２ｂを冷媒蓋１３に設けている。この構成としても、段差面１２ｂを分配板１２に設けた場合と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、本実施の形態６では、第１空間１０ａ内の体積を減らすにあたり、第１空間１０ａの下部側の体積を上部側の体積よりも小さくした構造としているが、第１空間１０ａの上部側の体積を下部側の体積よりも小さくした構造としてもよい。
【００４９】
実施の形態７．
図１５は、本発明の実施の形態７に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。以下、実施の形態７が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
実施の形態７では、冷媒蓋１３の中央部に冷媒入口２０を設けている。そして、冷媒蓋１３の第１空間１０ａ側の表面を、中央部から上方向および下方向のそれぞれに向かうにしたがって第１空間１０ａ側に突出する傾斜面１２ｃとしている。
【００５０】
実施の形態７によれば、実施の形態５と同様の効果が得られる。
【００５１】
実施の形態８．
図１６は、本発明の実施の形態８に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。以下、実施の形態８が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
実施の形態８では、冷媒蓋１３の下部に冷媒入口２０を設けている。具体的な構造として、冷媒蓋１３は、円板部１３ａと円板部１３ａの外周縁から立設した周面部１３ｂとで構成されており、冷媒蓋１３の設置状態において周面部１３ｂの下部に、冷媒流入方向が上向きとなるように冷媒入口２０が設けられている。
【００５２】
実施の形態８によれば、冷媒入口２０から流入した冷媒が分配板１２にダイレクトに当たらないようになるため、効率的に冷媒を巻き上げることが可能となり、分配効率が上がる。
【００５３】
実施の形態９．
上記各実施の形態は、シェル２内の下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善して、熱交換効率の向上を図る技術であった。シェル２内において熱交換効率が高い部分は径方向の中央部である。このため、シェル２内の下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善し、さらにシェル２内の径方向の中央部の伝熱管１に流れる冷媒量を多くすることで、さらに熱交換効率の向上を図ることができる。実施の形態９は、これを踏まえた技術であり、シェル内の径方向の中央部の伝熱管１に流れる冷媒の量を増やす構造に関するものである。
【００５４】
図１７は、本発明の実施の形態９に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダの概略断面図である。図１８は、図１７の分配板を図１７の矢印Ａ方向から見た図である。以下、実施の形態９が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
実施の形態９では、第１空間１０ａに、第１空間１０ａ内を中央部とそれ以外とに仕切る環状仕切り板１７が配置されている。環状仕切り板１７は、図１７に示すように分配板１２に立設されている。そして、環状仕切り板１７の外側空間１０ａｂに冷媒を流入させる冷媒入口２０ａが冷媒蓋１３の上部に設けられ、環状仕切り板１７の内側空間１０ａａに冷媒を流入させる冷媒入口２０ｃが冷媒蓋１３の中央部に設けられている。
【００５５】
この構成により、上部の冷媒入口２０ａから流入した冷媒が内側空間１０ａａに流入し、中央部の冷媒入口２０ｃから流入した冷媒が外側空間１０ａｂに流入する。そして、冷媒は、内側空間１０ａａおよび外側空間１０ａｂのそれぞれから第２空間１０ｂを介して伝熱管１に流入する。
【００５６】
実施の形態９によれば、第１空間１０ａを環状仕切り板１７で仕切って中央部を独立した空間とし、その内側空間１０ａａに個別に冷媒入口２０ｃを設けたため、シェル２の中央部の伝熱管１に集中的に冷媒を流すことができるようになる。その結果、熱交換効率を向上することができる。
【００５７】
なお、図１７では環状仕切り板１７を分配板１２に設けているが、環状仕切り板１７を設ける部材は分配板１２に限らず、次の図１９および図２０に示すように冷媒蓋１３に設けてもよい。
【００５８】
図１９は、本発明の実施の形態９に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口ヘッダ１０の変形例の概略断面図である。図２０は、図１９の冷媒蓋を図１９の矢印Ａ方向から見た図である。
図１９に示すように、この変形例では、環状仕切り板１７を冷媒蓋１３に立設した構成としている。この構成としても、環状仕切り板１７を分配板１２に設けた場合と同様の効果を得ることができる。なお、図２０において５ｂは、冷媒蓋１３に設けられた冷媒入口２０ｃのアダプタ接続用の孔である。
【００５９】
実施の形態１０．
図２１は、本発明の実施の形態１０に係るシェルアンドチューブ式熱交換器の板状仕切り板を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。以下、実施の形態１０が、板状仕切り板９を備えた実施の形態２と異なる点を中心に説明する。
実施の形態１０では、図２１に示すように、板状仕切り板９に、冷媒流路用の１または複数の貫通孔１８を設けている。なお、ここでは貫通孔１８を３個設けているが、貫通孔１８の個数は３個に限られたものではなく任意である。板状仕切り板９は、板状仕切り板９に固定された取り付け板１９のネジ穴１９ａにネジ（図示せず）を通して分配板１２または冷媒蓋１３にネジ留めすることにより固定される。
【００６０】
このように板状仕切り板９に貫通孔１８を設けることで、板状仕切り板９上に溜まって分配されなかった冷媒が、貫通孔１８を通って流れ落ち、再分配される。これにより、分配効率の改善が可能となる。
【００６１】
なお、ここでは板状仕切り板９に貫通孔１８を設けた構成を説明したが、図７および図８に示した実施の形態３の案内板１１に貫通孔１８を設けてもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【００６２】
本発明のシェルアンドチューブ式熱交換器は、上記各図に示した構造に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように種々の変形が可能である。
【００６３】
（変形例１）
図２２は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の分配板の変形例１を示す図である。図２２の拡大図において、点線の円は、伝熱管１を分配板１２上に投影したものである。また、図２２の拡大図において上側には、上記各実施の形態における、伝熱管１と分配板１２の孔１５との対応関係を参考のために示している。そして、図２２の拡大図において下側に、変形例１における、伝熱管１と分配板１２の孔１５との対応関係を示している。
【００６４】
上記各実施の形態では、分配板１２の各孔１５が、図２２の拡大図の上側に示すように各伝熱管１に対向する位置に形成されているとしたが、伝熱管１と孔１５とは必ずしも対となる必要はない。この変形例１では、図２２の拡大図の下側に示すように、２本の伝熱管１に対して１つの孔１５を設けた構造としている。
【００６５】
この構造により、分配板１２に形成する孔数が減り、加工費の削減が可能となる。なお、１つの孔１５に対する伝熱管１の本数は２本に限らず、さらに複数本としてもよい。
【００６６】
（変形例２）
図２３は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の分配板の変形例２を示す図である。
上記各実施の形態では、分配板１２の各孔１５の孔径が全て同じとしていたが、変形例２では、下部側から上部側に行くにしたがって、各孔１５の孔径を段階的に大きくしている。
【００６７】
この構造により、下部側よりも上部側の方が第１空間１０ａから第２空間１０ｂへ冷媒が流れやすい。したがって、下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善できる。その結果、分配板１２が無い場合に比べて冷媒と被熱交換流体とのシェル２内での熱交換効率を向上できる。
【００６８】
（変形例３）
図２４は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の分配板の変形例３を示す図である。
上記各実施の形態では、分配板１２の各孔１５の孔径が全て同じとしていたが、変形例３では、分配板１２の中央部の孔１５の孔径を大きく、中央部以外の孔１５の孔径を小さくしている。
【００６９】
この構造により、シェル２内の下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善でき、熱交換効率の向上を図ることができる。また、シェル２内において熱交換効率が高い部分は、上記実施の形態９で説明したように径方向の中央部である。このため、シェル２内の径方向の中央部の伝熱管１に流れる冷媒量を多くすることで、さらに熱交換効率の向上を図ることができる。よって、この変形例３のように、分配板１２の中央部の孔１５の孔径を大きく、中央部以外の孔１５の孔径を小さくすることで、シェル２内の径方向の中央部の伝熱管１に流れる冷媒量を多くでき、さらに熱交換効率を向上できる。
【００７０】
上記各実施の形態では、アダプタ２１が入口管４を冷媒蓋１３に接続する接続部材であるとしたが、アダプタ２１を以下に説明する変形例１または変形例２に示す構造としてもよい。
【００７１】
（変形例１）
図２５は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例１を示す図である。図２５の（ａ）はアダプタの正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
変形例１のアダプタ２１は、入口管４が挿入される挿入孔２１ａと、挿入孔２１ａに連通し、アダプタ２１の中心軸を中心として放射方向に延びる複数の放射孔２１ｂとが形成された構成を有する。
【００７２】
このようにアダプタ２１を構成することで、入口管４から流入した冷媒が各放射孔２１ｂから周方向全体から吹き出す。このため、冷媒がアダプタ２１から一方向に吹き出すのを避けることができ、効率的な分配が可能となる。このアダプタ２１は、上記実施の形態８以外の冷媒入口２０に適用するとよい。
【００７３】
（変形例２）
図２６は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例２を示す図である。図２６には、アダプタの断面を示している。
変形例２において、アダプタ２１は入口管４が挿入される挿入孔２１ａと、挿入孔２１ａに連通し、挿入孔２１ａの孔径よりも小さい孔径のオリフィス孔２１ｃとが形成された構成を有し、いわゆる絞り構造を備えている。
【００７４】
このようにアダプタ２１に絞り構造を備えることで、入口管４からの冷媒が絞り構造で絞られて噴霧流化されるため、分配偏流を抑制できる。また、この変形例２のアダプタ２１は、噴霧流化した冷媒を特定の部位に向けて流すことができる。このため、第１空間１０ａの下部に溜まった液冷媒の巻き上げに用いると効果的であり、特に上記実施の形態８の冷媒入口２０ｂに適用するとよい。
【００７５】
（変形例３）
変形例３は、冷媒蓋１３に冷媒入口２０を複数設ける実施の形態４に適用可能な変形例である。
【００７６】
図２７は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例３を示す図である。
図１１に示した上記実施の形態４では、各冷媒入口２０で同じアダプタ２１を用いていたが、変形例３では冷媒の流出形態の異なるアダプタを使い分けて用いる。図２７では、冷媒入口２０ａ側のアダプタ２１に図２５のアダプタ２１を用いて分配を優先し、冷媒入口２０ｂ側のアダプタ２１に図２６のアダプタ２１を用いて巻き上げを優先している。
【００７７】
このようにアダプタ２１を用途によって使い分ける事で、効率的な冷媒の分配が可能となる。
【００７８】
（変形例４）
変形例４は、アダプタ２１の取り付け部分の構造を変更して第１空間１０ａの体積を減らすようにしたものである。
【００７９】
図２８は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例４を示す図である。
変形例４は、アダプタ２１の取り付け箇所の変形例であり、冷媒蓋１３に対して別途、アダプタ取り付け用の取付蓋２２を外部に突出して設け、取付蓋２２にアダプタ２１を取り付けるようにしたものである。この構成により、冷媒蓋１３に直接、アダプタ２１を取り付けた構造に比べて第１空間１０ａの体積を減らすことができる。
【００８０】
変形例４によれば、第１空間１０ａの体積を減らすことで、入口管４から第１空間１０ａに流入した冷媒の急激な体積膨張を抑制できる。これにより、冷媒の流速の急激な低下を抑制でき、冷媒を気相と液相との混合状態に保つことができる。その結果、液冷媒が第１空間１０ａの下部に溜まることを抑制でき、下部側の伝熱管１に冷媒が偏る状態を改善できる。
【００８１】
（変形例５）
図２９は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例５を示す図である。
変形例５は、アダプタ２１の取り付け箇所の変形例であり、冷媒蓋１３にアダプタ２１を取り付けず、冷媒蓋１３に入口管４よりも小径のオリフィス孔２３を設けた構成を有する。そして、入口管４を直接、オリフィス孔２３に接続させている。
【００８２】
変形例５によれば、アダプタ２１が不要となるため、部品点数の削減およびコストの削減が可能となる。また、アダプタ２１が不要となることで、冷媒入口ヘッダ１０に大きな空間を設ける必要が無くなり、冷媒流速の低下を軽減できる。さらにシェルアンドチューブ式熱交換器の外形を小さくすることが可能となる。
【００８３】
（変形例６）
変形例６は、冷媒入口２０が冷媒蓋１３の下部に設けられた実施の形態１に適用可能な変形例である。
【００８４】
図３０は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器の冷媒入口の変形例６を示す図である。
変形例６は、図３に示した実施の形態１の構成にさらに冷媒入口ヘッダ１０内を上下に仕切る仕切り板２４を備えており、仕切り板２４の高さ位置を境に、シェル２内の複数の伝熱管１は、下部側の第１群１ａと上部側の第２群１ｂとに分けられる。冷媒入口２０は、仕切り板２４よりも下方の高さ位置で第１空間１０ａに連通するように冷媒蓋１３に設けられている。また、変形例６では、冷媒蓋１３にさらに、仕切り板２４よりも上方の高さ位置で第１空間１０ａに連通する冷媒出口２５が設けられている。また、変形例６では、図１の冷媒出口ヘッダ５０が削除され、伝熱管１の他端部（図３０の左端部）が連通する折り返しヘッダ５１が配置されている。
【００８５】
このように構成された変形例６は、冷媒入口２０から流入して第１群１ａの伝熱管１を流れた冷媒が、折り返しヘッダ５１で折り返して第２群１ｂの伝熱管１に流れた後、冷媒出口２５から流出する２パス仕様のシェルアンドチューブ式熱交換器である。
【００８６】
変形例６によれば、２パス仕様とすることで、熱交換性能を維持しつつシェル２の長手方向の長さを短くすることが可能となり、省スペース設置が可能となる。
【００８７】
（変形例１）
図３１は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器のシェル内の構造の変形例１を示す図である。
変形例１では、シェル２内において流体入口６と流体出口７のそれぞれに対向して流路変更板２６が配置されている。流路変更板２６は、流体入口６と流体出口７におけるそれぞれの流体の流れ方向に対して垂直の向きで配置されている。
【００８８】
シェル２内において流体入口６よりも冷媒出口ヘッダ５０側の領域、および流体出口７よりも冷媒入口ヘッダ１０側の領域は被熱交換流体の流れが悪く、デッドスペースとなっている。この変形例１では、流体入口６と流体出口７のそれぞれに対向して流路変更板２６を配置したことで、被熱交換流体の流れが流路変更板２６で変更されて点線で示す流れとなる。つまり、デッドスペースにも被熱交換流体が流れるようになり、熱交換性能を上げることができる。
【００８９】
（変形例２）
図３２は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器のシェル内の構造の変形例２を示す図で、（ａ）はシェルアンドチューブ式熱交換器の概略断面図、（ｂ）はバッフル板の配置角度の説明図である。
変形例２では、シェル２の長手方向に１つ置きに隣接するバッフル板３同士で、バッフル板３の配置角度を周方向に順にずらした構成としている。
【００９０】
シェル２内では、径方向の中央部よりも外周部の方が被熱交換流体の流れが悪い。この変形例２では、バッフル板３の配置角度を周方向に順にずらすことでシェル２内で乱流が起こり、シェル２内において被熱交換流体が流れにくかった外周部にも被熱交換流体が流れるようになる。その結果、熱交換性能が改善される。
【００９１】
（変形例３）
図３３は、図１のシェルアンドチューブ式熱交換器のシェル内の構造の変形例３を示す図である。図３３には、バッフル板の変形例を示している。
変形例３では、バッフル板３の直線部３０ｂの両端部に、凸部３ｂを設けた構成としている。凸部３ｂは、図３３の拡大図に示すようにバッフル板３の円弧部３０ａの円弧を延長した扇状に形成されている。
【００９２】
被熱交換流体として、腐食性の流体である例えばブラインの一種である塩化カルシウム水溶液またはエタノール等を使用する場合、シェル２が腐食する可能性がある。シェル２の腐食を抑えるには被熱交換流体のシェル２の内周面における流速を抑制することが有効である。この変形例３では、バッフル板３の直線部３０ｂの両端部に扇状の凸部３ｂを設けたことで、凸部３ｂとシェル２の内周面との角度θ１が、凸部３ｂを設けない場合のバッフル板３の直線部３０ｂとシェル２の内周面との角度θ２よりも大きくなる。これにより、凸部３ｂとシェル２の内周面との接触部における被熱交換流体の流速が抑制される。これによりシェル２の腐食を抑制することが可能となる。
【００９３】
以上、実施の形態１〜１０および複数の変形例について説明したが、各実施の形態の特徴的な構成、また、変形例を適宜組み合わせてシェルアンドチューブ式圧縮機を構成してもよい。また、各実施の形態１〜８のそれぞれにおいて、同様の構成部分について適用される変形例はその変形例を説明した実施の形態以外の他の実施の形態においても同様に適用される。また、変形例同士を適宜組み合わせた構成としてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１  伝熱管、１ａ  第１群、１ｂ  第２群、２  シェル、３  バッフル板、３ａ  管穴、３ｂ  凸部、４  入口管、５  冷媒出口、６  流体入口、７  流体出口、８  管板、９  板状仕切り板、９ａ  隙間、１０  冷媒入口ヘッダ、１０ａ  第１空間、１０ａａ  内側空間、１０ａｂ  外側空間、１０ｂ  第２空間、１１  案内板、１２  分配板、１２ａ  傾斜面、１２ｂ  段差面、１２ｃ  傾斜面、１３  冷媒蓋、１３ａ  円板部、１３ｂ  周面部、１４  パッキン、１５  孔、１６  取り付け穴、１７  環状仕切り板、１８  貫通孔、１９  取り付け板、１９ａ  ネジ穴、２０  冷媒入口、２０ａ  冷媒入口、２０ｂ  冷媒入口、２０ｃ  冷媒入口、２１  アダプタ、２１ａ  挿入孔、２１ｂ  放射孔、２１ｃ  オリフィス孔、２２  取付蓋、２３  オリフィス孔、２４  仕切り板、２５  冷媒出口、２６  流路変更板、３０ａ  円弧部、３０ｂ  直線部、５０  冷媒出口ヘッダ、５１  折り返しヘッダ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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