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公開番号2023146903
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-10-12
出願番号2022054335
出願日2022-03-29
発明の名称熱交換器
出願人住友精密工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F28D 7/10 20060101AFI20231004BHJP(熱交換一般)
要約【課題】流体の圧力変動が生じ易い用途で用いる場合でも、流路内での圧力変動を抑制することが可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】この熱交換器100は、第1管10と、第1管10が挿入された第2管20と、第1管10および第2管20が挿入された第3管30とを備える。第1管10と第2管20との間に第1流体1を流通させる第1流路41が形成され、第2管20と第3管30との間に、第1流体1と熱交換する第2流体2を流通させる第2流路42が形成されている。第1管10は、両端が第2管20内に連通する通路11と、通路11内の第1流体1の流通を制限するとともに、第1流路41内で変動した圧力を通路11の端部から逃がす圧力変動抑制部12とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1管と、前記第1管が挿入された第2管と、前記第1管および前記第2管が挿入された第3管とを備え、
前記第1管と前記第2管との間に第1流体を流通させる第1流路が形成され、前記第2管と前記第3管との間に、前記第1流体と熱交換する第2流体を流通させる第2流路が形成されており、
前記第1管は、両端が前記第2管内に連通する通路と、前記通路内の前記第1流体の流通を制限するとともに、前記第1流路内で変動した圧力を前記通路の端部から逃がす圧力変動抑制部とを含む、熱交換器。
続きを表示(約 650 文字)【請求項2】
前記第1流体は、前記第2流体との熱交換により気化される液体であり、
前記圧力変動抑制部は、前記第1流体の流通を制限して前記通路内に前記第1流体の気化ガスを滞留させ、前記第1流路内の圧力変動に応じて前記気化ガスを流通させるように構成されている、請求項1に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記圧力変動抑制部は、前記通路に設けられた絞り部材を有する、請求項1または2に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記通路は、一方の端部が前記第2管内に開放されており、
前記圧力変動抑制部は、前記通路の他方の端部を覆うように設けられている、請求項1~3のいずれか1項に記載の熱交換器。
【請求項5】
前記第1管、前記第2管および前記第3管は、上下方向に延びるように設けられ、
前記第2管の下端部に前記第1流体の入口部が設けられ、前記第2管の上端部に前記気化ガスの出口部が設けられ、
前記圧力変動抑制部は、前記第1管の上端部に設けられている、請求項2に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記第1流路内で、前記第1管の外周面と前記第2管の内周面とにそれぞれ当接するように設けられたフィンをさらに備え、
前記フィンは、前記第1管との当接部および前記第2管との当接部において、前記第1管および前記第2管の各々と前記フィンとの材料同士が一体化した部分を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、熱交換器に関し、特に、多重管式の熱交換器に関する。
続きを表示(約 2,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来、多重管式の熱交換器が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
上記特許文献1では、外管と、内管と、内管内に設けられたマスキング管とを備え、外管と内管との間に第1流路が形成され、内管とマスキング管との間に第2流路が形成された二重管式熱交換器が開示されている。マスキング管の両端は塞がれており、マスキング管の内部には断熱材が充填されている。第2流路の一端と、第1流路の一端とは、触媒部に繋がっている。第2流路の他端に繋がる供給部から原料ガスが第2流路内に供給される。第2流路から原料ガスが触媒部に供給される。触媒反応により原料ガスが改質され、改質ガスが触媒部から第1流路に供給される。改質ガスは、第1流路の他端に繋がる排出部から排出される。第2流路を流通する原料ガスと、第1流路を流通する改質ガスとの間で、熱交換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2003-302177号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1の二重管式熱交換器は、ガスの改質に用いる熱交換器として使用されているが、このような熱交換器を、流体の圧力変動が生じ易い用途で用いる場合、流路内で生じた圧力変動により熱交換性能が不安定化したり、圧力変動に起因する繰り返し応力が発生して熱交換器の耐久性(長期間の信頼性)に悪影響を及ぼしたりする。そのため、流体の圧力変動が生じ易い用途で用いる場合に、流路内での圧力変動を抑制することが望まれる。
【0006】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、流体の圧力変動が生じ易い用途で用いる場合でも、流路内での圧力変動を抑制することが可能な熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、この発明による熱交換器は、第1管と、第1管が挿入された第2管と、第1管および第2管が挿入された第3管とを備え、第1管と第2管との間に第1流体を流通させる第1流路が形成され、第2管と第3管との間に、第1流体と熱交換する第2流体を流通させる第2流路が形成されており、第1管は、両端が第2管内に連通する通路と、通路内の第1流体の流通を制限するとともに、第1流路内で変動した圧力を通路の端部から逃がす圧力変動抑制部とを含む。
【0008】
なお、本発明において「通路内の第1流体の流通を制限する」とは、圧力変動が生じていない状態で第1流体が流れないように制限することだけでなく、第1流路における第1流体の流量と比較して十分小さな流量で第1流体が流れるように通路内の流れを制限する(流路抵抗を増大させる)こと、を含む広い概念である。
【0009】
この発明による熱交換器では、第1管が、両端が第2管内に連通する通路を含むので、第2管の一端と他端との間では、第1流路と、第1管内の通路とが、並列的に設けられることになる。ここで、第1管が、通路内の第1流体の流通を制限する圧力変動抑制部を含むので、第1管内に通路を設けた場合でも、通路よりも第1流路の方に第1流体を積極的に流通させて、第1流路を流通する第1流体と第2流路を流通する第2流体との間で熱交換させることができる。そして、圧力変動抑制部が、第1流路内で変動した圧力を通路の端部から逃がすので、熱交換に伴って第1流路内で圧力変動が生じた時には、第1管内の通路が圧力を逃がすためのバイパス経路となって、第2管の一端側と他端側との間の圧力差を低減させることができる。これらの結果、流体の圧力変動が生じ易い用途で用いる場合でも、流路内での圧力変動を抑制することができる。
【0010】
上記発明による熱交換器において、好ましくは、第1流体は、第2流体との熱交換により気化される液体であり、圧力変動抑制部は、第1流体の流通を制限して通路内に第1流体の気化ガスを滞留させ、第1流路内の圧力変動に応じて気化ガスを流通させるように構成されている。このように構成すれば、液体の第1流体が第1流路内で沸騰状態となって気化するため、沸騰の状況に応じて第1流路内の圧力が変動する。このような場合でも、圧力変動抑制部が、第1流体の流通を制限して通路内に第1流体の気化ガスを滞留させ、第1流路内の圧力変動に応じて気化ガスを流通させるので、第1流路側の圧力の変化に合わせて通路内の気化ガスを通過させることで、圧力変動を抑制することができる。この結果、不安定な沸騰状態であっても、熱交換性能が不安定化することを抑制できるとともに、圧力変動に起因する繰り返し応力(脈動)の発生を効果的に抑制できる。
(【0011】以降は省略されています)

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