JP4294255B2 - オープンラック型熱交換器の製造方法 - Google Patents

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液化天然ガス（以下ＬＮＧという）等の気化装置として多用されるオープンラック型熱交換器の製造方法に係り、熱交換パネルのチューブ内に挿入配置する流体の撹乱用のフィンコアを機械的に確実に固定配置し、フィンコアの回転や振動を防止したオープンラック型熱交換器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液化天然ガス（以下ＬＮＧという）の気化装置として多用されるオープンラック型熱交換器は、例えば、直径方向に一対のフィンを突出させたフィンチューブをフィン方向に配列して一枚のパネル状となし、その上下端部にヘッダータンクを設けて熱交換パネルを形成し、該パネルを複数連立配置して、熱交換パネルの上方に配設した散水用トラフより、熱媒体の海水を熱交換パネル面に流下させフィンチューブ内をアップフローするＬＮＧと熱交換させる構成である。
【０００３】
上記熱交換器パネルにおいて、各チューブ下端より供給されるＬＮＧは、チューブ内を上昇しながらチューブ外面からの入熱によって液状から気液状、気体へと気化されてチューブ上端より排出される。
【０００４】
従って、チューブ内のＬＮＧが、気化の過程に応じて当該流体が円滑に上昇しかつ効率よく熱交換が実施できるように、例えばチューブ内周面に微小フィンを設けて伝熱面積を拡大したり、外周面にフィンを設けた成形材をチューブ内に挿入して流体を撹乱上昇させるなど、チューブ内に熱交換を促進するための種々形態からなる成形材や板材などのコア材（伝熱促進体）を挿入配置する手段が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
チューブ内に挿入配置するコア等はその支持構成に種々の構成が提案されており、例えば、チューブ下端から挿入配置されてコアの下端を治具等で片持ち支持する構成、その逆にチューブ上端から挿入配置されてコアの上端を治具等で片持ち支持する構成、コアの両端にチューブ内径に近いフランジ部材を設けてチューブ内に挿入配置する構成、外周面にフィンを設けたコアの外径をチューブ内径と同等にしてチューブ内に嵌入する構成等がある。
【０００６】
また、チューブ内面に軸方向の溝を設けて同溝部にコアのフィン先端を嵌入配置する構成、コアの外周面のフィン先端部を屈曲させてチューブ内面に沿うように形成してチューブ内に嵌入又は挿入配置する構成等も提案されている。
【０００７】
上記のいずれの構成も当初よりコアの外径とチューブ内径との間に差異があるか、あるいはチューブとコアの温度差が大きい部位に採用した場合、外径方向の膨張収縮差と共に長手方向で伸縮するために接触箇所で摩耗等を生じて経時的に前記差異を生じるために、チューブ内でコアが振動したり回転してチューブ内周面に傷を付けて寿命が短くなったり、又不快な打音を生じる恐れがあった。
【０００８】
そこで、上記のいずれの構成のコアの場合も適用可能であるが、コアの挿入後にコアの外径とチューブ内径が一致するようにチューブをダイス内に入れて引き抜くなどして縮径する塑性変形を加えて、チューブ内面をコアに圧接する方法が提案されている。
【０００９】
しかし、チューブが単純な円管である場合は所期の効果が得られるが、前述のごとく放射方向に複数の大小のフィンを有するフィンチューブでは、チューブ長さ方向に均等に塑性変形を加えることが困難で、また使用箇所が温度差の大きい部位であると前記圧接の効果が不安定となる。
【００１０】
この発明は、オープンラック型熱交換器において、熱交換パネルのチューブ内に挿入配置する伝熱促進用のフィンコアを機械的に確実に固定配置し、フィンコアの回転や振動を防止できるオープンラック型熱交換器の製造方法の提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、チューブ内のフィンコアの回転や振動を防止できる構成を目的に、前述した縮径手段やチューブの外側から局所的に押圧するなどの手段をはじめ、種々検討した結果、コアをフィンつきの中空コアとしてこれを内部より拡径して外周面のフィンを当該チューブ内周面に当接固定させることで確実な固定が可能であること、熱交換パネルの新規製造はもちろん、従来のコアを所要の隙間を介して遊挿配置してある場合に、これを上記の新規なフィンコアと交換して固定することが可能であることを知見し、この発明を完成した。
【００１２】
すなわちこの発明は、内周面全周に軸方向の多数の溝部を設けて形成された微小フィンを有する多数のチューブを立設配列して熱交換パネルを形成すると共に、前記チューブ内に、外周面にフィンが螺旋状に且つ複数条に形成されたフィン付きコア材を挿入することにより、チューブ内を流通する流体に攪拌を生じさせるオープンラック型熱交換器の製造方法において、前記フィン付きコア材を中空となし外周面の螺旋状フィンが先端側にテーパー形状を有するくさび状である中空コアを前記チューブ内に挿入配置する工程、挿入した前記中空コアを内部より拡径して外周面のくさび状の螺旋状フィンを前記チューブ内周面に食い込ませてそのチューブ内周面に当接固定させる工程を有し、前記中空コアを内部より拡径する手段が、予め中空コア先端に配置した拡張子を中空コアのチューブ内への挿入後に引き抜く方法であるオープンラック型熱交換器の製造方法である。
【００１３】
またこの発明は、上記構成のオープンラック型熱交換器の製造方法において、
チューブの長手方向の中央より上部に、中空コアを挿入固定する構成、を併せて提案する。
【００１４】
（削除）
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明による、フィンコアが挿入配置されるチューブ内でその内部より拡径されて外周フィンが前記チューブ内周面に当接したコア構成を、図面に基づいて詳述する。まず、図２Ｂに断面形状を示すごとく、外周面に十字方向のフィン２を設けた中空コア１をねじり加工すると外周面に螺旋状フィンが形成されたフィンコアが得られる。また、このフィン２は先端側に細くなるようくさび状に形成されている。
【００１６】
図１に示すごとく、上記の螺旋状フィンを設けた中空コア１を、熱交換パネルを形成するためのチューブ３内に挿入配置する。次に棒４の先端に所要形状、外径を有する拡張子５を固着した治具を用い、前記棒４の部分を中空コア１内に挿入させて拡張子５を中空コア１端に当てがい、拡張子５を中空コア１の他端側に引き抜くことで、中空コア１の内径部が拡大されて中空コア１の外径が軸方向に均等に拡径される。
【００１７】
予めチューブ３の内径、拡径前の螺旋状フィンを設けた中空コア１の外径、並びに拡張子５による拡径寸法を適宜選定しておくことで、挿入した中空コア１の螺旋状フィンをチューブ３内周面に均等に当接させて中空コア１をチューブ３内に固定配置することができる。また、前述のようにフィン２をくさび状とすることでチューブ３内周面に食い込ますことができ、より強固に固定できる。
【００１８】
図１の例は、チューブ３と中空コア１の長さがほぼ同等の場合を示すが、中空コア１の長さがチューブ３の半分や１／３の程度であっても、予め治具の棒４を挿入して中空コア１の所要先端に拡張子５を配置しておき、中空コア１をチューブ３内へ挿入後に該拡張子５を引き抜くことで、中空コア１をチューブ３内の中央部あるいは上下端部側、例えばチューブ３の長手方向の中央より上部と、任意位置に中空コア１自体を拡径して固定配置することが可能となる。
【００１９】
この発明において、チューブは、円管あるいは外周面に軸方向のフィンつきなど、従来公知のいずれの構成も採用でき、又、内周面もプレーンなものから微小の凹凸を設けた微小フィンを有するものなど、従来公知のいずれの構成も採用できる。
【００２０】
この発明において、フィンを設けた中空コアは、上述のごとく拡張子を引き抜くことでコアの外径を拡大できる中空部と、外周部にチューブ内周と当接し得るフィンを有する構成であれば、本来目的とする流体の撹乱促進用コアとして必要な機能から選定される種々形状、形態のコアを採用することができる。
【００２１】
この発明において、中空コアを内部より拡径する手段は、上述した拡張子の引き抜き方法のほか、拡張子の押し込み方法であってもよく、さらに処理雰囲気は、冷間の他、温間であってよい。
【００２２】
この発明において、拡張子は、上述の棒とコマ部からなる構成の他、線材とコマ部の構成、棒材の先端部を異形断面形状に成形した構成など、中空コア自体を内部より拡径できれば、前記の中空コアの材質や中空形状、肉厚み等に応じて任意の材質、形状を採用できる。また、拡張子は中空コアを通過させる以外に、必要に応じて拡張子の形状を適宜選定してコア内に残留させることも可能である。
【００２３】
【実施例】
図２Ａに示すごとく、直径方向に一対の大フィン１１と５対の小フィン１２を突出させたフィンチューブ１０をアルミニウム材にて引き抜き成形した。また、フィンチューブ１０内周面には軸方向の多数の溝部を設けて微小フィン１３を形成してある。
【００２４】
中空コアは、アルミニウム材の押出し成形により、図２Ｂに示すごとく外周面に十字方向のフィン２を設けた中空コア１を得た後、これにねじり加工を加えて外周面に螺旋状フィンを形成してある。
【００２５】
長さが約２ｍの螺旋状フィンを有する中空コア１に、図１のごとく予め治具の棒部を挿入して一端に拡張子を当てがい、熱交換パネルを構成する際の上端側から長さが約６ｍの前記フィンチューブ１０内に、中空コア１を挿入した後、フィンチューブ１０と中空コア１を保持しながら、前記棒と拡張子とからなる治具を引き抜きだした。
【００２６】
図１のごとく得られたフィンチューブ１０の上端から覗く中空コア１端面にほぼ同外径のたがねを当てて強打並びに油圧シリンダで押圧したところ、中空コア１を移動させることができなかった。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は、熱交換パネルのチューブ内に挿入配置する流体の撹乱用のフィンコアを、フィン付きの中空コアとなしてこれを内部より拡径して外周面のフィンを当該チューブ内周面に当接固定させることで、機械的に確実に固定配置し、フィンコアの回転や振動を防止できる。
【００２８】
また、この発明は、熱交換パネルの新規製造はもちろん、従来のコアを所要の隙間を介して遊挿配置してある場合にこれを実施例のごとく新規なフィンコアと交換して確実に固定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による製造方法であり、中空コアを内部より拡径する手段を示すチューブの断面説明図である。
【図２】Ａはこの発明によるフィンチューブの構成を示す断面説明図であり、Ｂは押出し成形された中空コアの断面形状を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 中空コア
２ フィン
３ チューブ
４ 棒
５ 拡張子
１０ フィンチューブ
１１ 大フィン
１２ 小フィン
１３ 微小フィン

Claims (2)

1. 内周面全周に軸方向の多数の溝部を設けて形成された微小フィンを有する多数のチューブを立設配列して熱交換パネルを形成すると共に、前記チューブ内に、外周面にフィンが螺旋状に且つ複数条に形成されたフィン付きコア材を挿入することにより、チューブ内を流通する流体に攪拌を生じさせるオープンラック型熱交換器の製造方法において、前記フィン付きコア材を中空となし各螺旋状フィンが先端側にテーパー形状を有するくさび状である中空コアを前記チューブ内に挿入配置する工程、挿入した前記中空コアを内部より拡径して外周面のくさび状の螺旋状フィンを前記チューブ内周面に食い込ませてそのチューブ内周面に当接固定させる工程を有し、前記中空コアを内部より拡径する手段が、予め中空コア先端に配置した拡張子を中空コアのチューブ内への挿入後に引き抜く方法であるオープンラック型熱交換器の製造方法。
2. チューブの長手方向の中央より上部に、中空コアを挿入固定する請求項１に記載のオープンラック型熱交換器の製造方法。

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