JP2001116481A - 多管式熱交換器 - Google Patents
多管式熱交換器Info
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- JP2001116481A JP2001116481A JP29365199A JP29365199A JP2001116481A JP 2001116481 A JP2001116481 A JP 2001116481A JP 29365199 A JP29365199 A JP 29365199A JP 29365199 A JP29365199 A JP 29365199A JP 2001116481 A JP2001116481 A JP 2001116481A
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- JP
- Japan
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- tube
- tubes
- diameter
- heat exchanger
- external fluid
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、コア部における外部流体の流れ方
向に複数のチューブを配置してなる多管式熱交換器に関
し、使用動力に対する放熱量を従来より大幅に向上する
ことを目的とする。 【解決手段】 所定間隔を置いて対向配置される入口タ
ンク11と出口タンク13との間に断面円環状の複数の
チューブ21を配置して外部流体Gが流通されるコア部
23を形成するとともに、コア部23の外部流体Gの流
れ方向に複数のチューブ21を配置してなる多管式熱交
換器において、複数のチューブ21を正方形の碁盤目状
に配置するとともに、チューブ21の管径dを、0.2
mm以上で0.8mm以下とし、隣接するチューブ21
の中心間間隔Pを管径dで除した値P/dを、0.5以
上で3.5以下の値とし、隣接するチューブ21の間隙
寸法Lをチューブ21の管径d以上で管径dの2倍以下
の値にしてなることを特徴とする。
向に複数のチューブを配置してなる多管式熱交換器に関
し、使用動力に対する放熱量を従来より大幅に向上する
ことを目的とする。 【解決手段】 所定間隔を置いて対向配置される入口タ
ンク11と出口タンク13との間に断面円環状の複数の
チューブ21を配置して外部流体Gが流通されるコア部
23を形成するとともに、コア部23の外部流体Gの流
れ方向に複数のチューブ21を配置してなる多管式熱交
換器において、複数のチューブ21を正方形の碁盤目状
に配置するとともに、チューブ21の管径dを、0.2
mm以上で0.8mm以下とし、隣接するチューブ21
の中心間間隔Pを管径dで除した値P/dを、0.5以
上で3.5以下の値とし、隣接するチューブ21の間隙
寸法Lをチューブ21の管径d以上で管径dの2倍以下
の値にしてなることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コア部における外
部流体の流れ方向に複数のチューブを配置してなる多管
式熱交換器に関する。
部流体の流れ方向に複数のチューブを配置してなる多管
式熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ラジエータ,ヒーターコア等の熱
交換器では、図7に示すように、チューブ1内の熱を、
チューブ1の外表面に装着したコルゲートフィン2を拡
大伝熱面として用いて放熱し、放熱性能を向上すること
が行われている。
交換器では、図7に示すように、チューブ1内の熱を、
チューブ1の外表面に装着したコルゲートフィン2を拡
大伝熱面として用いて放熱し、放熱性能を向上すること
が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の熱交換器では、熱交換器の小型化や高性能化
を更に進めることが限界にきているという問題がある。
うな従来の熱交換器では、熱交換器の小型化や高性能化
を更に進めることが限界にきているという問題がある。
【0004】すなわち、従来、このような熱交換器で
は、コルゲートフィン2の伝熱面積を増加することで改
良を加えてきたが、伝熱面積の増大によりコルゲートフ
ィン2の熱伝達率が向上すると、コルゲートフィン2自
体の温度が低下し、空気との温度差がなくなり放熱量が
低下することになる。そこで、コルゲートフィン2を使
用することなく、チューブから空気に直接熱量を伝達す
る形式の多管式熱交換器を採用することが検討されてい
る。
は、コルゲートフィン2の伝熱面積を増加することで改
良を加えてきたが、伝熱面積の増大によりコルゲートフ
ィン2の熱伝達率が向上すると、コルゲートフィン2自
体の温度が低下し、空気との温度差がなくなり放熱量が
低下することになる。そこで、コルゲートフィン2を使
用することなく、チューブから空気に直接熱量を伝達す
る形式の多管式熱交換器を採用することが検討されてい
る。
【0005】しかしながら、従来の多管式熱交換器で
は、チューブの管径が比較的大きいため放熱量が比較的
小さいという問題があった。一方、放熱量を増大するた
めに、チューブの管径を小さくすると、チューブ内を流
れる内部流体である水の通水抵抗が増大し、内部流体を
循環するための使用動力が増大するという問題があっ
た。
は、チューブの管径が比較的大きいため放熱量が比較的
小さいという問題があった。一方、放熱量を増大するた
めに、チューブの管径を小さくすると、チューブ内を流
れる内部流体である水の通水抵抗が増大し、内部流体を
循環するための使用動力が増大するという問題があっ
た。
【0006】また、放熱量を増大するために、単位容積
当たりのチューブの本数を増大すると、チューブの間を
流れる外部流体である空気の通気抵抗が増大し、外部流
体を流通するための使用動力が増大するという問題があ
った。本発明は、かかる従来の問題を解決するためにな
されたもので、使用動力に対する放熱量を従来より大幅
に向上することができる多管式熱交換器を提供すること
を目的とする。
当たりのチューブの本数を増大すると、チューブの間を
流れる外部流体である空気の通気抵抗が増大し、外部流
体を流通するための使用動力が増大するという問題があ
った。本発明は、かかる従来の問題を解決するためにな
されたもので、使用動力に対する放熱量を従来より大幅
に向上することができる多管式熱交換器を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の多管式熱交換
器は、所定間隔を置いて対向配置される入口タンクと出
口タンクとの間に断面円環状の複数のチューブを配置し
て外部流体が流通されるコア部を形成するとともに、前
記コア部の前記外部流体の流れ方向に複数のチューブを
配置してなる多管式熱交換器において、前記複数のチュ
ーブを正方形の碁盤目状に配置するとともに、前記チュ
ーブの管径を、0.2mm以上で0.8mm以下とし、
前記隣接するチューブの中心間間隔を前記管径で除した
値を、0.5以上で3.5以下の値とし、前記隣接する
チューブの間隙寸法を前記チューブの管径以上で管径の
2倍以下の値にしてなることを特徴とする。
器は、所定間隔を置いて対向配置される入口タンクと出
口タンクとの間に断面円環状の複数のチューブを配置し
て外部流体が流通されるコア部を形成するとともに、前
記コア部の前記外部流体の流れ方向に複数のチューブを
配置してなる多管式熱交換器において、前記複数のチュ
ーブを正方形の碁盤目状に配置するとともに、前記チュ
ーブの管径を、0.2mm以上で0.8mm以下とし、
前記隣接するチューブの中心間間隔を前記管径で除した
値を、0.5以上で3.5以下の値とし、前記隣接する
チューブの間隙寸法を前記チューブの管径以上で管径の
2倍以下の値にしてなることを特徴とする。
【0008】(作用)請求項1の多管式熱交換器では、
入口タンクと出口タンクとの間に、複数のチューブが、
コア部の横断面において正方形の碁盤目状となるように
配置される。このように、複数のチューブを、コア部の
横断面において正方形の碁盤目状となるように配置する
のは、チューブ外表面の熱伝達率と、外部流体、例え
ば、空気の抵抗との関係から千鳥配列より優れていると
の理由による。
入口タンクと出口タンクとの間に、複数のチューブが、
コア部の横断面において正方形の碁盤目状となるように
配置される。このように、複数のチューブを、コア部の
横断面において正方形の碁盤目状となるように配置する
のは、チューブ外表面の熱伝達率と、外部流体、例え
ば、空気の抵抗との関係から千鳥配列より優れていると
の理由による。
【0009】そして、チューブの管径が、0.2mm以
上で0.8mm以下とされる。また、隣接するチューブ
の中心間間隔を管径で除した値が、0.5以上で3.5
以下の値とされる。さらに、隣接するチューブの間隙寸
法が、チューブの管径以上で管径の2倍以下の値にされ
る。
上で0.8mm以下とされる。また、隣接するチューブ
の中心間間隔を管径で除した値が、0.5以上で3.5
以下の値とされる。さらに、隣接するチューブの間隙寸
法が、チューブの管径以上で管径の2倍以下の値にされ
る。
【0010】このようにチューブの間隙寸法を設定する
ことにより、外部流体、例えば、空気のレイノルズ数R
eが500以上となり、空気の乱れがチューブの後ろに
発生し、熱交換効率が向上する。
ことにより、外部流体、例えば、空気のレイノルズ数R
eが500以上となり、空気の乱れがチューブの後ろに
発生し、熱交換効率が向上する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【0012】図1ないし図3は、本発明の多管式熱交換
器の一実施形態を示している。この実施形態では、自動
車のヒーターコアに本発明が適用される。この多管式熱
交換器では、入口タンク11と出口タンク13とが上下
方向に所定間隔を置いて対向配置されている。入口タン
ク11および出口タンク13は、タンク本体15とヘッ
ダー部材17により構成されている。
器の一実施形態を示している。この実施形態では、自動
車のヒーターコアに本発明が適用される。この多管式熱
交換器では、入口タンク11と出口タンク13とが上下
方向に所定間隔を置いて対向配置されている。入口タン
ク11および出口タンク13は、タンク本体15とヘッ
ダー部材17により構成されている。
【0013】また、入口タンク11と出口タンク13の
両側には、補強用のサイドプレート19が配置されてい
る。入口タンク11のタンク本体15には、エンジンの
冷却水からなる内部流体Nを流入させるための図示しな
い入口パイプが開口されている。
両側には、補強用のサイドプレート19が配置されてい
る。入口タンク11のタンク本体15には、エンジンの
冷却水からなる内部流体Nを流入させるための図示しな
い入口パイプが開口されている。
【0014】また、出口タンク13のタンク本体15に
は、内部流体Nを流出させるための図示しない出口パイ
プが開口されている。そして、入口タンク11のヘッダ
ー部材17と出口タンク13のヘッダー部材17との間
に多数のチューブ21を配置して、空気からなる外部流
体Gが流通されるコア部23が形成されている。
は、内部流体Nを流出させるための図示しない出口パイ
プが開口されている。そして、入口タンク11のヘッダ
ー部材17と出口タンク13のヘッダー部材17との間
に多数のチューブ21を配置して、空気からなる外部流
体Gが流通されるコア部23が形成されている。
【0015】また、コア部23の外部流体Gの流れ方向
には、複数のチューブ21が間隔を置いて配置されてい
る。この実施形態では、入口タンク11と出口タンク1
3との間には、多数のチューブ21が、図4に示すよう
に、コア部23の横断面において正方形の碁盤目状にな
るように配置される。
には、複数のチューブ21が間隔を置いて配置されてい
る。この実施形態では、入口タンク11と出口タンク1
3との間には、多数のチューブ21が、図4に示すよう
に、コア部23の横断面において正方形の碁盤目状にな
るように配置される。
【0016】すなわち、コア部23の外部流体Gの流れ
方向に対向して、コア部23の前面には、多数の円環状
のチューブ21が間隔を置いて直線状に配置されてい
る。そして、コア部23の外部流体Gの流れ方向に、多
数の円環状のチューブ21が間隔を置いて直線状に配置
されている。この実施形態では、チューブ21は、真
鍮,銅,アルミニウム等の熱伝導性が良好な金属により
形成されている。
方向に対向して、コア部23の前面には、多数の円環状
のチューブ21が間隔を置いて直線状に配置されてい
る。そして、コア部23の外部流体Gの流れ方向に、多
数の円環状のチューブ21が間隔を置いて直線状に配置
されている。この実施形態では、チューブ21は、真
鍮,銅,アルミニウム等の熱伝導性が良好な金属により
形成されている。
【0017】そして、チューブ21の管径dが、0.2
mm以上で0.8mm以下とされる。なお、本発明にお
いて、チューブ21の管径dとは、チューブ21の外径
をいう。そして、チューブ21の肉厚が、この管径dの
1割程度の値とされている。また、隣接するチューブ2
1の中心間間隔(以下ピッチという)Pを管径dで除し
た値が、0.5以上で3.5以下の値とされる。
mm以上で0.8mm以下とされる。なお、本発明にお
いて、チューブ21の管径dとは、チューブ21の外径
をいう。そして、チューブ21の肉厚が、この管径dの
1割程度の値とされている。また、隣接するチューブ2
1の中心間間隔(以下ピッチという)Pを管径dで除し
た値が、0.5以上で3.5以下の値とされる。
【0018】さらに、隣接するチューブ21の間隙寸法
Lが、チューブ21の管径d以上で管径dの2倍以下の
値にされる。上述した多管式熱交換器では、複数のチュ
ーブ21を正方形の碁盤目状に配置するとともに、チュ
ーブ21の管径dを、0.2mm以上で0.8mm以下
とし、隣接するチューブ21の中心間間隔(ピッチP)
を管径dで除した値を、0.5以上で3.5以下の値と
し、隣接するチューブ21の間隙寸法Lをチューブ21
の管径d以上で管径dの2倍以下の値にしたので、使用
動力に対する放熱量を従来より大幅に向上することがで
きる。
Lが、チューブ21の管径d以上で管径dの2倍以下の
値にされる。上述した多管式熱交換器では、複数のチュ
ーブ21を正方形の碁盤目状に配置するとともに、チュ
ーブ21の管径dを、0.2mm以上で0.8mm以下
とし、隣接するチューブ21の中心間間隔(ピッチP)
を管径dで除した値を、0.5以上で3.5以下の値と
し、隣接するチューブ21の間隙寸法Lをチューブ21
の管径d以上で管径dの2倍以下の値にしたので、使用
動力に対する放熱量を従来より大幅に向上することがで
きる。
【0019】そして、上述した多管式熱交換器を、ヒー
ターコアとして用いる場合には、拡大伝熱面であるコル
ゲートフィンが不要になり、小型で熱交換効率の高いヒ
ーターコアを提供することができる。すなわち、図5
は、上述した多管式熱交換器におけるチューブ21の管
径dと使用動力に対する放熱量Q/Wとの関係を示すも
ので、管径dが略0.5mmの時に、使用動力に対する
放熱量Q/Wが最大になることがわかる。
ターコアとして用いる場合には、拡大伝熱面であるコル
ゲートフィンが不要になり、小型で熱交換効率の高いヒ
ーターコアを提供することができる。すなわち、図5
は、上述した多管式熱交換器におけるチューブ21の管
径dと使用動力に対する放熱量Q/Wとの関係を示すも
ので、管径dが略0.5mmの時に、使用動力に対する
放熱量Q/Wが最大になることがわかる。
【0020】ここで、使用動力Wとは、上述した多管式
熱交換器において、冷却水を循環するために必要な内部
流体系動力WNと、コア部23に空気を供給するために
必要な外部流体系動力WGとを加えたものである。すな
わち、内部流体系動力WNとは、多数のチューブ21の
通水抵抗に抗して内部流体をチューブ21内に循環させ
るために必要な動力である。
熱交換器において、冷却水を循環するために必要な内部
流体系動力WNと、コア部23に空気を供給するために
必要な外部流体系動力WGとを加えたものである。すな
わち、内部流体系動力WNとは、多数のチューブ21の
通水抵抗に抗して内部流体をチューブ21内に循環させ
るために必要な動力である。
【0021】また、外部流体系動力WGとは、多数のチ
ューブ21の通気抵抗に抗して外部流体をコア部23に
流通させるために必要な動力である。さらに、放熱量Q
とは、例えば、80℃の温度の内部流体Nをチューブ2
1に循環している場合に、コア部23を流通する、例え
ば、25℃の温度の外部流体Gに、チューブ21を介し
て伝達された熱量である。
ューブ21の通気抵抗に抗して外部流体をコア部23に
流通させるために必要な動力である。さらに、放熱量Q
とは、例えば、80℃の温度の内部流体Nをチューブ2
1に循環している場合に、コア部23を流通する、例え
ば、25℃の温度の外部流体Gに、チューブ21を介し
て伝達された熱量である。
【0022】なお、現在通常使用されているコルゲート
フィンを用いたヒーターコアの場合には、使用動力Wが
35W、放熱量Qが7000W程度であり、従って、使
用動力に対する放熱量Q/Wの値が200程度になる。
また、従来の多管式熱交換器では、使用動力に対する放
熱量Q/Wが比較的悪く、使用動力に対する放熱量Q/
Wの値は、200よりかなり低くなっている。
フィンを用いたヒーターコアの場合には、使用動力Wが
35W、放熱量Qが7000W程度であり、従って、使
用動力に対する放熱量Q/Wの値が200程度になる。
また、従来の多管式熱交換器では、使用動力に対する放
熱量Q/Wが比較的悪く、使用動力に対する放熱量Q/
Wの値は、200よりかなり低くなっている。
【0023】従って、本発明では、使用動力に対する放
熱量Q/Wが200を充分に越えている管径dである
0.2mm以上で0.8mm以下の管径dが、望ましい
チューブ21の管径dとして選択される。なお、チュー
ブ21の管径dが0.2mm未満になると、チューブ2
1の製造が非常に困難になる。
熱量Q/Wが200を充分に越えている管径dである
0.2mm以上で0.8mm以下の管径dが、望ましい
チューブ21の管径dとして選択される。なお、チュー
ブ21の管径dが0.2mm未満になると、チューブ2
1の製造が非常に困難になる。
【0024】また、チューブ21の管径dが、0.8m
mを越えると使用動力に対する放熱量Q/Wを充分に得
ることが困難になる。図6は、上述した多管式熱交換器
における、チューブ21のピッチPを管径dで除した値
P/dと、使用動力に対する放熱量Q/Wとの関係を示
すもので、チューブ21のピッチPを管径dで除した値
P/dが略2.0の時に、使用動力に対する放熱量Q/
Wが最大になることがわかる。
mを越えると使用動力に対する放熱量Q/Wを充分に得
ることが困難になる。図6は、上述した多管式熱交換器
における、チューブ21のピッチPを管径dで除した値
P/dと、使用動力に対する放熱量Q/Wとの関係を示
すもので、チューブ21のピッチPを管径dで除した値
P/dが略2.0の時に、使用動力に対する放熱量Q/
Wが最大になることがわかる。
【0025】なお、図6において、符号aは管径dが
0.3mm、符号bは管径dが0.5mm、符号cは管
径dが0.7mm、符号dは管径dが1.0mmの場合
を示しており、管径dが1.0mmになると使用動力に
対する放熱量Q/Wが急激に低下しているのがわかる。
なお、上述した実施形態では、本発明を自動車のヒータ
ーコアに適用した例について説明したが、本発明はかか
る実施形態に限定されるものではなく、ラジエータ,エ
バポレータ等の熱交換器に広く適用することができる。
0.3mm、符号bは管径dが0.5mm、符号cは管
径dが0.7mm、符号dは管径dが1.0mmの場合
を示しており、管径dが1.0mmになると使用動力に
対する放熱量Q/Wが急激に低下しているのがわかる。
なお、上述した実施形態では、本発明を自動車のヒータ
ーコアに適用した例について説明したが、本発明はかか
る実施形態に限定されるものではなく、ラジエータ,エ
バポレータ等の熱交換器に広く適用することができる。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、請求項1の多管式熱
交換器では、複数のチューブを正方形の碁盤目状に配置
するとともに、チューブの管径を、0.2mm以上で
0.8mm以下とし、隣接するチューブの中心間間隔を
管径で除した値を、0.5以上で3.5以下の値とし、
隣接するチューブの間隙寸法をチューブの管径以上で管
径の2倍以下の値にしたので、使用動力に対する放熱量
を従来より大幅に向上することができる。
交換器では、複数のチューブを正方形の碁盤目状に配置
するとともに、チューブの管径を、0.2mm以上で
0.8mm以下とし、隣接するチューブの中心間間隔を
管径で除した値を、0.5以上で3.5以下の値とし、
隣接するチューブの間隙寸法をチューブの管径以上で管
径の2倍以下の値にしたので、使用動力に対する放熱量
を従来より大幅に向上することができる。
【図1】本発明の多管式熱交換器の一実施形態を示す正
面図である。
面図である。
【図2】図1の入口タンクの横断面図である。
【図3】図1の側面図である。
【図4】図1のチューブの配列状態を示す説明図であ
る。
る。
【図5】図1の多管式熱交換器のチューブの管径と使用
動力に対する放熱量との関係を示す説明図である。
動力に対する放熱量との関係を示す説明図である。
【図6】図1の多管式熱交換器におけるチューブのピッ
チを管径で除した値と使用動力に対する放熱量との関係
を示す説明図である。
チを管径で除した値と使用動力に対する放熱量との関係
を示す説明図である。
【図7】従来のヒーターコア等の熱交換器のコア部の一
部を示す説明図である。
部を示す説明図である。
11 入口タンク 13 出口タンク 21 チューブ 23 コア部 d 管径 P ピッチ L 間隙寸法
Claims (1)
- 【請求項1】 所定間隔を置いて対向配置される入口タ
ンク(11)と出口タンク(13)との間に断面円環状
の複数のチューブ(21)を配置して外部流体(G)が
流通されるコア部(23)を形成するとともに、前記コ
ア部(23)の前記外部流体(G)の流れ方向に複数の
チューブ(21)を配置してなる多管式熱交換器におい
て、 前記複数のチューブ(21)を正方形の碁盤目状に配置
するとともに、前記チューブ(21)の管径(d)を、
0.2mm以上で0.8mm以下とし、前記隣接するチ
ューブ(21)の中心間間隔(P)を前記管径(d)で
除した値(P/d)を、0.5以上で3.5以下の値と
し、前記隣接するチューブ(21)の間隙寸法(L)を
前記チューブ(21)の管径(d)以上で管径(d)の
2倍以下の値にしてなることを特徴とする多管式熱交換
器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29365199A JP2001116481A (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 多管式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29365199A JP2001116481A (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 多管式熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001116481A true JP2001116481A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=17797483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29365199A Withdrawn JP2001116481A (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 多管式熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001116481A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7637313B2 (en) | 2004-04-14 | 2009-12-29 | Panasonic Corporation | Heat exchanger and its manufacturing method |
KR101243355B1 (ko) | 2009-07-06 | 2013-03-13 | 밥콕 보시그 세르비스 게엠베하 | 간접식 열 교환을 위한 튜브 레지스터 |
-
1999
- 1999-10-15 JP JP29365199A patent/JP2001116481A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7637313B2 (en) | 2004-04-14 | 2009-12-29 | Panasonic Corporation | Heat exchanger and its manufacturing method |
US8230909B2 (en) | 2004-04-14 | 2012-07-31 | Panasonic Corporation | Heat exchanger and its manufacturing method |
KR101243355B1 (ko) | 2009-07-06 | 2013-03-13 | 밥콕 보시그 세르비스 게엠베하 | 간접식 열 교환을 위한 튜브 레지스터 |
US10048012B2 (en) | 2009-07-06 | 2018-08-14 | Babcock Borsig Service Gmbh | Tube register for indirect heat exchange |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060620 |
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A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070802 |