JP5618616B2 - オープンラック型気化装置用フィンチューブ - Google Patents
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Description
熱交換パネルは、管体の外周面にフィンを有するフィンチューブを複数用い、これらのフィン同士を連ねてパネル状に配列して構成される。熱交換パネルの上下端部には、LNGを供給・分配させるためのヘッダータンクが設けられる。また、熱交換パネルの上方には、その外表面に対面して海水を熱交換パネルの外表面に供給するための散水装置が配置される。
しかしながら、単純にクラッド成形を採用するだけでは、押出し工程においてフィン同士の間の谷部に被膜が残りにくく、被膜が形成されず基材が被膜により被覆されていない部分である被膜未形成部分が生じるという成形上の問題が発生する。基材が被膜により被覆されなければ、溶射方法の場合よりもさらに耐食性が低下してしまう。なお、特許文献2には、クラッド成形性向上に関する具体的な記載はない。
円筒状の本体部と、該本体部の外周面から外方に向かって突出した複数のフィンとを備えた基材と、
該基材の外周面全面を、未形成部分が生じないように覆う犠牲陽極用の被膜とからなり、
上記基材と上記被膜とは、基材用ビレットとその外周側に配設された被膜用ビレットとからなる二重構造のビレットを塑性加工することによりクラッド成形されており、
隣接する上記フィン同士の間の谷部は、当該フィンの側面同士を滑らかに繋ぐ円弧形状であって、上記本体部の中心に向かって凸状となる形状を呈しており、
上記フィン同士の間の上記谷部の曲率半径Rと上記本体部の外径Dとが、0.05≦R/D≦0.2の関係にあることを特徴とするオープンラック型気化装置用フィンチューブにある(請求項1)。
上記フィンチューブは、基材用ビレットとその外周側に配設された被膜用ビレットとからなる二重構造のビレットを塑性加工することによりクラッド成形する。クラッド成形では、フィン部分は、円筒状の本体部から径方向外方に向けて延びるように成形され、本体部は元のビレットの外径よりも小さく成形される。このとき、フィンとフィンとの間の上記谷部は、滑らかなメタルフローが実現できなければ、局部的に被膜用材料が不足する状態になりやすい。
本発明の実施例にかかるオープンラック型気化装置用フィンチューブフィンチューブにつき、図1〜図4を用いて説明する。
本例のフィンチューブ1は、オープンラック型気化装置の熱交換パネル(図示略)を構成するフィンチューブ(クラッドフィンチューブ)である。
図1に示すごとく、フィンチューブ1は、円筒状の本体部11と、本体部11の外周面から外方に向かって突出した複数のフィン12a〜12d(以下、適宜、a〜dを省略して、フィン12として表す)とを備えた基材10と、基材10の外周面を覆う犠牲陽極用の被膜2とからなる。
基材10と被膜2とは、図3、図4に示すごとく、基材用ビレット41とその外周側に配設された被膜用ビレット42とからなる二重構造のビレット4を塑性加工することによりクラッド成形されている。
図1、図2に示すごとく、隣接するフィン12同士の間の谷部3は、当該フィン12の側面同士を滑らかに繋ぐ円弧形状であって、本体部11の中心点Aに向かって凸状となる形状を呈している。
また、フィンチューブ1は、基材10は5000系アルミニウム合金であるA5052材(Al−2.5%Mg合金)よりなり、被膜2は7000系アルミニウム合金であるA7072材(Al−1%Zn合金)よりなる。
まず、図3、図4に示すごとく、中実の円柱状ビレットの内部を刳り貫いて、肉厚10mm、長さ500mm、直径203mm(8インチ)の円筒状形状の被膜用ビレット42を作製した。
次に、被膜用ビレット42及び基材用ビレット41との合わせ面を機械加工により平坦化した後、焼き嵌めによって両者を一体化した。これにより、基材用ビレット41とその外周側に配設された被膜用ビレット42とからなる二重構造のビレット4を得た。
得られたフィンチューブ1は、押出成形時の長手方向3箇所(頭部、中央部及び尾部)でサンプルを採取し、各サンプルの断面観察によって、全てのフィン12の先端部及び全ての谷部3の中央部における被膜2の厚みを測定した。測定結果を表1に示す。フィン12については、図1における上方に向くフィン12bの先端部P1を周方向位置の0°位置とし、谷部3についてはその右側の谷部3cの中央部V1を周方向位置の0°位置として、順次時計回りに測定し、表1に記載した。
このように、本例では、隣接するフィン12同士の間の全ての谷部3について、フィン12の側面同士を滑らかに繋ぐ円弧形状であって、本体部11の中心に向かって凸状となる形状を積極的に採用することによって、クラッド成形時の谷部3におけるメタルフローをより滑らかにすることができ、実際に被膜用材料が不足することを避けることができ、健全な被膜2が得られることがわかった。
本比較例では、前述した特許文献2に記載された従来の形状を有するオープンラック型気化装置用フィンチューブ9を作製し、被膜の形成状態について評価した。
フィンチューブ9は、図5に示すごとく、円筒状の本体部91と、本体部91の外周面から外方に向かって突出した複数のフィン92とを備えた基材90と、基材90の外周面を覆う犠牲陽極用の被膜95とからなる。基材90と被膜95とは、前述した実施例1と同様に、基材用ビレット41とその外周側に配設された被膜用ビレット42とからなる二重構造のビレット4を塑性加工することによりクラッド成形されている。
フィンチューブ9の寸法は、最も長い一対の第1フィン92aの長さを実施例1の第1フィン12aと合致させ、その他は図5に示す形状と相似形状となる寸法とした。
本例では、表3に示すごとく、実施例1の構成を基本とし、基材材質、フィンの数、各部寸法等を変更した例を示す。表3において、基材の材質であるA3003材はAl−1.2%Mn合金、A5052材はAl−2.5%Mg合金、A6063材はAl−0.6%Mg−0.4%Si合金よりなり、被膜の材質であるA7072材はAl−1%Zn合金よりなる。製造に使用したビレットは、実施例1と同じ要領で準備した。そして、各フィンチューブは、表3に示す各部寸法に対応した金型を用いて押出成形することによって作製した。フィンの長さ、本体部の外径D及び外径Dの位置と内径との間の肉厚については、実施例1と同様とした。
また、熱交換性能の観点からみれば、フィンの数が6枚未満の場合には経験的に熱交換性の向上効果が低い。そのため、フィンの数が6枚以上を良、それ未満を不良とした。
これらの評価結果は上記表3に記載した。
10 基材
11 本体部
12 フィン
2 被膜
3 谷部
4 ビレット
41 基材用ビレット
42 被膜用ビレット
Claims (3)
- オープンラック型気化装置の熱交換パネルを構成するフィンチューブであって、
円筒状の本体部と、該本体部の外周面から外方に向かって突出した複数のフィンとを備えた基材と、
該基材の外周面全面を、未形成部分が生じないように覆う犠牲陽極用の被膜とからなり、
上記基材と上記被膜とは、基材用ビレットとその外周側に配設された被膜用ビレットとからなる二重構造のビレットを塑性加工することによりクラッド成形されており、
隣接する上記フィン同士の間の谷部は、当該フィンの側面同士を滑らかに繋ぐ円弧形状であって、上記本体部の中心に向かって凸状となる形状を呈しており、
上記フィン同士の間の上記谷部の曲率半径Rと上記本体部の外径Dとが、0.05≦R/D≦0.2の関係にあることを特徴とするオープンラック型気化装置用フィンチューブ。 - 請求項1に記載のオープンラック型気化装置用フィンチューブにおいて、上記フィンは、その突出寸法が上記本体部の外径の1/4以上であることを特徴とするオープンラック型気化装置用フィンチューブ。
- 請求項1又は2に記載のオープンラック型気化装置用フィンチューブにおいて、上記基材は3000系、5000系、6000系のいずれかのアルミニウム合金よりなり、上記被膜は7000系アルミニウム合金よりなることを特徴とするオープンラック型気化装置用フィンチューブ。
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