JP7151253B2 - 伝熱管および熱交換器 - Google Patents
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Description
一組の上流側辺部、一組の下流側辺部および凹部を含む一群の熱伝達促進部(2)は、管内面において下流に向けて複数群連続して設けられ、上流側と下流側とで隣接する熱伝達促進部は、上流側の熱伝達促進部における下流側辺部と下流側の熱伝達促進部における上流側辺部とが一体をなすように設けられており、
一群の熱伝達促進部は、管の外周面を正面視した場合に、周方向全体にわたって外周面における正面視可能な範囲に一群の熱伝達促進部の全体が投影されているように、管内面に設けられている。
上記構成の伝熱管の一つは、上流側辺部と下流側辺部は、湾曲面をなす先端面を備えている。
また、開示された伝熱管の一つは、管(4;104;204;304)の内部を流下する流体が接触する管内面と、管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし上流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の上流側辺部(20)と、上流側辺部よりも下流において管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし下流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の下流側辺部(21)と、管内面において一組の上流側辺部と一組の下流側辺部との内側に設けられて上流側辺部および下流側辺部よりも凹んでいる凹部(22)と、を備え、
一組の上流側辺部、一組の下流側辺部および凹部を含む一群の熱伝達促進部(2)は、管内面において下流に向けて複数群連続して設けられ、上流側と下流側とで隣接する熱伝達促進部は、上流側の熱伝達促進部における下流側辺部と下流側の熱伝達促進部における上流側辺部とが一体をなすように設けられており、
一群の熱伝達促進部は、管の外周面を正面視した場合に、周方向全体にわたって外周面における正面視可能な範囲に一群の熱伝達促進部の全体が投影されているように、管内面に設けられており、
さらに管の外面に形成された外面側溝部(42,43;143)を備え、上流側辺部と下流側辺部は、外面側溝部の裏側に設けられている。
また、開示された伝熱管の一つは、管(4;104;204;304)の内部を流下する流体が接触する管内面と、管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし上流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の上流側辺部(20)と、上流側辺部よりも下流において管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし下流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の下流側辺部(21)と、管内面において一組の上流側辺部と一組の下流側辺部との内側に設けられて上流側辺部および下流側辺部よりも凹んでいる凹部(22)と、を備え、
一組の上流側辺部、一組の下流側辺部および凹部を含む一群の熱伝達促進部(2)は、管内面において下流に向けて複数群連続して設けられ、上流側と下流側とで隣接する熱伝達促進部は、上流側の熱伝達促進部における下流側辺部と下流側の熱伝達促進部における上流側辺部とが一体をなすように設けられており、
一群の熱伝達促進部は、管の外周面を正面視した場合に、周方向全体にわたって外周面における正面視可能な範囲に一群の熱伝達促進部の全体が投影されているように、管内面に設けられており、
さらに凹部の縦断面形状は、平坦状の表面を形成し、平坦状の表面に対する上流側辺部と下流側辺部のそれぞれの突出寸法(d)は、管の外径寸法(D)の0.1倍以下に設定されている。
図1~図3を参照しながら第1実施形態の伝熱部材1について説明する。伝熱部材1は、表面を沿うように流下する流体との間で熱交換が行われ、流体と伝熱部材1とにおいて熱伝達が行われる部材である。伝熱部材1は、流体から吸熱する部材や、流体に放熱する部材に適用可能である。伝熱部材1の周囲を流下して伝熱部材1に接触する流体は、気体、液体または気液混合の熱媒体であり、あるいは使用時に状態変化を伴わない流体でもよいし相変化を伴う流体であってもよい。伝熱部材1は板状、ブロック状、その他の形状をなす部材であり、熱伝導性を有する材質、例えば金属によって形成されている。
第2実施形態について図4~図8を参照して説明する。第2実施形態は、第1実施形態の複数群の熱伝達促進部2が設けられた伝熱管を開示する。さらに第2実施形態は、この伝熱管を二重管式の熱交換器が備える内管4として用いる形態を開示する。各図において、第1実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第2実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第1実施形態と同様であり、以下に第1実施形態と異なる点について説明する。複数群の熱伝達促進部2が設けられた伝熱管に関しては、管の中心軸である管軸40に沿う方向である管軸方向が第1実施形態における流体の主流方向に相当する。
第3実施形態について図9~図11を参照して説明する。第3実施形態は、第2実施形態と同様に複数群の熱伝達促進部2が設けられた伝熱管を開示するものであり、第2実施形態の二重管式の熱交換器に対して、内管104の外面41に形成された外面側溝部143の形状が相違している。各図において、第1実施形態および第2実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第3実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下に異なる点について説明する。
第4実施形態について図12~図14を参照して説明する。第4実施形態は、第2実施形態と同様に複数群の熱伝達促進部2が設けられた伝熱管を開示するものであり、第2実施形態の二重管式の熱交換器に対して、外面41に形成された外面側溝部43のピッチが小さく設定されている。各図において第1実施形態および第2実施形態と同様の構成であるものは、同一の符号を付し同様の作用、効果を奏するものである。第4実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様である。
第5実施形態について図15~図17を参照して説明する。第5実施形態は、第2実施形態と同様に複数群の熱伝達促進部2が設けられた伝熱管を開示するものであり、第2実施形態の二重管式の熱交換器に対して、内管304の外面41に溝部が形成されていない点で相違する。各図において、前述の実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第5実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下に異なる点について説明する。
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
11…接触面、 20…上流側辺部、 20w…内側壁面
21…下流側辺部、 21w…内側壁面、 22…凹部、 41…外面
42…外面側溝部(第1の螺旋状溝部)、 43…外面側溝部(第2の螺旋状溝部)
143…外面側溝部(第2の螺旋状溝部)
Claims (12)
- 管(4;104;204;304)の内部を流下する流体が接触する管内面と、
前記管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし上流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の上流側辺部(20)と、
前記上流側辺部よりも下流において前記管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、前記管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし下流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の下流側辺部(21)と、
前記管内面において一組の前記上流側辺部と一組の前記下流側辺部との内側に設けられて前記上流側辺部および前記下流側辺部よりも凹んでいる凹部(22)と、
を備え、
一組の前記上流側辺部、一組の前記下流側辺部および前記凹部を含む一群の熱伝達促進部(2)は、前記管内面において下流に向けて複数群連続して設けられ、
上流側と下流側とで隣接する前記熱伝達促進部は、上流側の前記熱伝達促進部における前記下流側辺部と下流側の前記熱伝達促進部における前記上流側辺部とが一体をなすように設けられており、
一群の前記熱伝達促進部は、前記管の外周面を正面視した場合に、周方向全体にわたって前記外周面における正面視可能な範囲に一群の前記熱伝達促進部の全体が投影されているように、前記管内面に設けられており、
前記上流側辺部と前記下流側辺部は、湾曲面をなす先端面を備えている伝熱管。 - 前記管の外面に形成された外面側溝部(42,43;143)を備え、
前記上流側辺部と前記下流側辺部は、前記外面側溝部の裏側に設けられている請求項1に記載の伝熱管。 - 管(4;104;204;304)の内部を流下する流体が接触する管内面と、
前記管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし上流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の上流側辺部(20)と、
前記上流側辺部よりも下流において前記管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、前記管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし下流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の下流側辺部(21)と、
前記管内面において一組の前記上流側辺部と一組の前記下流側辺部との内側に設けられて前記上流側辺部および前記下流側辺部よりも凹んでいる凹部(22)と、
を備え、
一組の前記上流側辺部、一組の前記下流側辺部および前記凹部を含む一群の熱伝達促進部(2)は、前記管内面において下流に向けて複数群連続して設けられ、
上流側と下流側とで隣接する前記熱伝達促進部は、上流側の前記熱伝達促進部における前記下流側辺部と下流側の前記熱伝達促進部における前記上流側辺部とが一体をなすように設けられており、
一群の前記熱伝達促進部は、前記管の外周面を正面視した場合に、周方向全体にわたって前記外周面における正面視可能な範囲に一群の前記熱伝達促進部の全体が投影されているように、前記管内面に設けられており、
前記管の外面に形成された外面側溝部(42,43;143)を備え、
前記上流側辺部と前記下流側辺部は、前記外面側溝部の裏側に設けられている伝熱管。 - 前記凹部の縦断面形状は、平坦状の表面を形成し、
前記平坦状の表面に対する前記上流側辺部と前記下流側辺部のそれぞれの突出寸法(d)は、管の外径寸法(D)の0.1倍以下に設定されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の伝熱管。 - 管(4;104;204;304)の内部を流下する流体が接触する管内面と、
前記管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし上流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の上流側辺部(20)と、
前記上流側辺部よりも下流において前記管内面に沿って延びるように突出する辺部であり、前記管軸方向に対してそれぞれ鋭角をなし下流に進むほど接近するように延びて隣り合う一組の下流側辺部(21)と、
前記管内面において一組の前記上流側辺部と一組の前記下流側辺部との内側に設けられて前記上流側辺部および前記下流側辺部よりも凹んでいる凹部(22)と、
を備え、
一組の前記上流側辺部、一組の前記下流側辺部および前記凹部を含む一群の熱伝達促進部(2)は、前記管内面において下流に向けて複数群連続して設けられ、
上流側と下流側とで隣接する前記熱伝達促進部は、上流側の前記熱伝達促進部における前記下流側辺部と下流側の前記熱伝達促進部における前記上流側辺部とが一体をなすように設けられており、
一群の前記熱伝達促進部は、前記管の外周面を正面視した場合に、周方向全体にわたって前記外周面における正面視可能な範囲に一群の前記熱伝達促進部の全体が投影されているように、前記管内面に設けられており、
前記凹部の縦断面形状は、平坦状の表面を形成し、
前記平坦状の表面に対する前記上流側辺部と前記下流側辺部のそれぞれの突出寸法(d)は、管の外径寸法(D)の0.1倍以下に設定されている伝熱管。 - 前記熱伝達促進部は、前記管内面において前記管軸方向に対して交差する交差方向と前記管軸方向との両方について複数群隣接して設けられている請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の伝熱管。
- 一群の前記熱伝達促進部は、前記管軸方向の長さ寸法が周方向の長さ寸法よりも大きい請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の伝熱管。
- 前記凹部は、一組の前記上流側辺部と一組の前記下流側辺部とで囲まれた部分である請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の伝熱管。
- 一組の前記上流側辺部と一組の前記下流側辺部とは、前記管内面を平面状に展開した場合に菱形状を呈する辺部である請求項8に記載の伝熱管。
- 対向関係にある前記上流側辺部と前記下流側辺部について、前記上流側辺部の内側壁面(20w)と前記下流側辺部の内側壁面(21w)との前記管内面に沿う沿面距離は、前記上流側辺部の横断面の幅寸法と前記下流側辺部の横断面の幅寸法とを合計した合計寸法よりも大きく設定されている請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の伝熱管。
- 第1流体が内部を流下する内管(4)と、
前記内管を収容し、前記内管の外面(41)との間に設けられた外側流路に第2流体が流下する外管(3)と、
を備え、
前記内管は請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の伝熱管である、熱交換器。 - 複数群の前記熱伝達促進部は、前記内管において前記第1流体と前記第2流体とが熱交換する部分の全体にわたって設けられている請求項11に記載の熱交換器。
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