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公開番号2025051197
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023160187
出願日2023-09-25
発明の名称熱交換器
出願人三恵技研工業株式会社
代理人個人
主分類F28D 7/08 20060101AFI20250328BHJP(熱交換一般)
要約【課題】流体管を流れる流体の温度分布を均一化し、効率的な熱交換を行うことができる熱交換器を提供する。
【解決手段】第1流体F1が内部を流れる第1流体管41、42が露出して設けられ、第1流体管41、42の外側である内部に第2流体F2が流される第2流体区画部31、33と、第1流体F1が第1流体管41の流路から解放されて内部で混合される混合区画部32とがシェル2に設けられ、第1流体F1の流れにおける上流側の第2流体区画部31と下流側の第2流体区画部32との間に混合区画部32が設けられている熱交換器1。
【選択図】図6

特許請求の範囲【請求項１】
第１流体が内部を流れる第１流体管が露出して設けられ、前記第１流体管の外側である内部に第２流体が流される第２流体区画部と、
前記第１流体が前記第１流体管の流路から解放されて内部で混合される混合区画部とがシェルに設けられ、
前記第１流体の流れにおける上流側の前記第２流体区画部と下流側の前記第２流体区画部との間に前記混合区画部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記上流側の第２流体区画部と前記下流側の第２流体区画部の相互間に連通するバイパス管が設けられ、
前記バイパス管の内部を前記第２流体が流れて、前記上流側の第２流体区画部と前記下流側の第２流体区画部との間に前記第２流体が流れると共に、
前記バイパス管の内部を流れる前記第２流体と前記バイパス管の外側の前記第１流体とが前記混合区画部で熱交換されることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１流体が前記第１流体管の流路から解放されて内部で混合され、前記第１流体を外部に導出する第１流体導出区画部が前記シェルに設けられ、
前記混合区画部と前記第１流体導出区画部とが前記下流側の第２流体区画部を挟んで離間配置されていることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第２流体を外部から導入する第２流体導入区画部若しくは前記第２流体を外部に導出する第２流体導出区画部が前記第１流体導出区画部の外側に配置されるようにして前記シェルに設けられ、
前記下流側の第２流体区画部と前記第２流体導入区画部若しくは前記第２流体導出区画部との相互間に連通する別のバイパス管が設けられ、
前記別のバイパス管の内部を前記第２流体が流れて、前記下流側の第２流体区画部と前記第２流体導入区画部若しくは前記第２流体導出区画部との間に前記第２流体が流れると共に、
前記別のバイパス管の内部を流れる前記第２流体と前記別のバイパス管の外側の前記第１流体とが前記第１流体導出区画部で熱交換されることを特徴とする請求項３記載の熱交換器。
【請求項５】
前記上流側の第２流体区画部と前記第２流体導入区画部若しくは前記第２流体導出区画部との間に前記第２流体を直接流す第２流体内挿管が設けられ、
前記第２流体内挿管が、前記混合区画部と前記第１流体導出区画部とで露出するように設けられると共に、前記下流側の第２流体区画部に設けられる前記第１流体管に内挿されることを特徴とする請求項４記載の熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シェルの中に流体管が設けられ、流体管の内外を流れる流体相互の熱交換を行う熱交換器に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、シェルの中に流体管が設けられ、流体管の内外を流れる流体相互の熱交換を行う熱交換器として特許文献１の熱交換器がある。この熱交換器は、熱交換を行う一方の流体が内側に流れる内管と、他方の流体が外側に流れる外管とからなる二重管構造で流体管を構成し、内管と外管との間に隙間を設け、腐食等で内管又は外管にピンホールや亀裂が発生したとしても、ピンホールや亀裂が発生していない外管又は内管によって流体管の内側と外側とを流れる２つの流体が接触しないようにしたものである。
【０００３】
更に、この熱交換器では、長尺円筒状のシェルの上部に他方の流体である加熱流体の入口が設けられ、シェルの下部には熱交換後の加熱流体を導出する出口が設けられ、シェルの内部に上下方向に延びる多数の流体管が所定間隔を開けて配列されている。そして、多数の孔が穿設されてなる多孔板で構成される分散器を内管の上方に設け、分散器の上部に被加熱流体入口から一方の流体である被加熱流体を導入し、分散器を介して内管に流下する被加熱流体の均一化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－２７６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の熱交換器は、分散器の上部空間に側部の単一の非加熱流体入口から非加熱流体を導入する構成であるため、分散器を介しても、長尺の内管に流れる被加熱流体の流量や流速にムラが生ずる。そのため、熱交換において各々の流体管を流れる非加熱流体に温度ムラが生じ、加熱流体と非加熱流体との効率的な熱交換を行うことが難しい構造となっている。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、流体管を流れる流体の温度分布を均一化し、効率的な熱交換を行うことができる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】
【０００７】
本発明の熱交換器は、第１流体が内部を流れる第１流体管が露出して設けられ、前記第１流体管の外側である内部に第２流体が流される第２流体区画部と、前記第１流体が前記第１流体管の流路から解放されて内部で混合される混合区画部とがシェルに設けられ、前記第１流体の流れにおける上流側の前記第２流体区画部と下流側の前記第２流体区画部との間に前記混合区画部が設けられていることを特徴とする。
これによれば、第１流体管の外側に第２流体が流される第２流体区画部の相互間に第１流体を流路解放して混合する混合区画部を設けることにより、並設される第１流体管を流れる第１流体の温度ムラを混合区画部の混合で解消し、第１流体の温度分布の均一化を図ることができる。即ち、流体管を流れる流体の温度分布を均一化し、効率的な熱交換を行うことができ、熱交換器の熱交換性能を向上することができる。
【０００８】
本発明の熱交換器は、前記上流側の第２流体区画部と前記下流側の第２流体区画部の相互間に連通するバイパス管が設けられ、前記バイパス管の内部を前記第２流体が流れて、前記上流側の第２流体区画部と前記下流側の第２流体区画部との間に前記第２流体が流れると共に、前記バイパス管の内部を流れる前記第２流体と前記バイパス管の外側の前記第１流体とが前記混合区画部で熱交換されることを特徴とする。
これによれば、上流側の第２流体区画部と下流側の第２流体区画部とにバイパス管を介して第２流体を流すことにより、熱交換器の第２流体の出入口を減らし、流体導入管や流体導出管の配管の簡易化を図ることができる。また、バイパス管においても第１流体と第２流体の熱交換を行うことができ、熱交換効率をより高めることができる。
【０００９】
本発明の熱交換器は、前記第１流体が前記第１流体管の流路から解放されて内部で混合され、前記第１流体を外部に導出する第１流体導出区画部が前記シェルに設けられ、前記混合区画部と前記第１流体導出区画部とが前記下流側の第２流体区画部を挟んで離間配置されていることを特徴とする。
これによれば、第１流体を外部に導出する第１流体導出区画部で第１流体の温度分布の均一化を図ることができ、均一化された温度分布の第１流体を外部に導出することができる。
【００１０】
本発明の熱交換器は、前記第２流体を外部から導入する第２流体導入区画部若しくは前記第２流体を外部に導出する第２流体導出区画部が前記第１流体導出区画部の外側に配置されるようにして前記シェルに設けられ、前記下流側の第２流体区画部と前記第２流体導入区画部若しくは前記第２流体導出区画部との相互間に連通する別のバイパス管が設けられ、前記別のバイパス管の内部を前記第２流体が流れて、前記下流側の第２流体区画部と前記第２流体導入区画部若しくは前記第２流体導出区画部との間に前記第２流体が流れると共に、前記別のバイパス管の内部を流れる前記第２流体と前記別のバイパス管の外側の前記第１流体とが前記第１流体導出区画部で熱交換されることを特徴とする。
これによれば、第１流体導出区画部の別のバイパス管においても第１流体と第２流体の熱交換を行うことができ、熱交換効率をより一層高めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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