JPH01314896A - 深襞型伝熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、温度差が少なく熱伝達率のよくないガス対ガ
スの熱交換のような特に高性能を要求される熱交換器の
分野に適用されるのみならず、広く汎用としても利用さ
れる熱交換器用深襞型伝熱管の改良に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、熱交換器の分野における伝熱管において。

限られた空間内に広い伝熱面積を持たせるため、種々の
提案がなされており、製型伝熱管もその解決手段の−で
ある。

そのすぐれた例として、特願昭６２−８５８１７号の微
細ピッチ深襞型伝熱管がある。この伝熱管は、薄板を内
外交互に７字型または角を丸めた７字型に折り曲げると
共に管状に巻き、その合せ目をシールして構成された襞
付管の両端において各襞の谷底から頂部近くまでを適宜
中に変形、密着させてシール加工を施し、その先の頂部
は平滑に押し曲げて前記襞付管の外径よりも若干小さい
円筒端部を形成し、それを前記襞付管の外径よりも若干
大きいか又は等しい外径を有する口金に挿入しロー付け
ないし溶接して成るものであり、効率良く伝熱するが、
襞の間隔の広い所と狭い所とでは流動抵抗が異なるため
、広い所を流体が多く流れ、狭い所が有効に働かないこ
とという問題点がある。

また、前記出願では、その特許請求の範囲第２項に、前
記伝熱管の伝熱面の内外両面にローレット加工を施すこ
とが記載されているが、ローレット加工だけでは流体の
撹拌効果が小さい。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するた
め、襞の深さをなるべく深くし、流体の通路をジグザク
に屈曲させた襞型伝熱管を提供することを目的としてな
されたもので、その植成は、薄板を内外交互に角を丸め
た７字型に折り曲げて管状に巻き、その合せ目をシール
して構成された襞付管の襞の側面が管の長手方向に進行
する波状の凹凸に加工され、かつ、相隣る襞の波型同士
は凹と凸が互に同期しており、流体の通路がそれによっ
てジグザクに折り曲げられて撹拌を促進することを特徴
とするものであり、また、波の高さを襞の間隔にほぼ比
例して変化させることにより、襞の間隔の広い所でも、
また狭い所でも流体の抵抗が実質的に変らぬようにして
、管内の流速をほぼ均一ならしめると共に伝熱面積の増
加により伝熱性能を向上させることができ、更に、伝熱
面の両面又は何れか一方の面にローレット加工により面
に凹凸の模様をつけた後、襞付け及び襞付は加工を施す
ことによって、その伝熱面積を更に拡大すると共に凹凸
による乱流促進効果を重ねて、流体の流速をあまり大き
くしなくても、熱伝達率を高め著しく大きな相乗効果を
得ることができるようにしたものである。

〔実施例〕

次に本発明の実例を図により説明する。

第１図乃至第８図は本発明伝熱管の実施例を示すもので
、第１図は襞の深さを著しく深くした伝熱管の断面図、
第２図は伝熱面積をより大きくするために襞を一つ置き
に著しく深くし、その代り他の襞を若干浅くして襞の内
側の先端が互に近づき過ぎないようにした伝熱管の断面
図、第３図は第１図の断面の襞の側面が流体の進行方向
に波状の凹凸面となるように加工した伝熱管の断面図で
、図中１点線はもとの平面の位置を示す。

第４図は第３図の伝熱管の波状面の最外端の断面を側方
向Ａ、Ｂから見た状態を示す図、第５図は同最内端の状
態を示す図、第６図は第２図に示す長短の襞の側面が流
体の進行方向に波状の凹凸面となるように加工した伝熱
管の断面図であり、また、第７図及び第８図は前記伝熱
管の端部に口金を取付けた状態を示す図である。

一方、第９〜１１図は特願昭６２−８５８１７号の発明
の伝熱管を示すものである。

第９図は薄板を内曲げ、外曲げと交互に行なって７字型
に折り曲げ、円筒形に巻いた襞付管１の一部を示す。こ
の状態では襞の両端部は開放状態にあり、その襞の一つ
ａ、ｂ、Ｑに注目して端部の密封と円筒部形成の方法を
説明する。

第９図において、点ａとＣとは山の頂点で、直線ａａと
ｃｃとは山の分水線に相当する。点すは谷の底点て直線
ｂｂは谷の底線であって、各分水線と底線間の距離は等
しい。

いま、ａｂ、ｃｂ裸線上それぞれ点ｄとｅとを取ってｂ
ｄ＝ｂｅとし、このＶ字形の谷の端部を挟み嘴でつまん
でｂｄとｂｅ間を適当な巾で密着させ、かつ残りのａｄ
、ｃｃ間を適当な巾で押しつぶして平滑にし、それが円
筒または多角型円筒２の一部となるように成形する。

この操作を順次隣りの谷に施して行けば、装管の端部は
第１０図に示すような形状に成形される。

第１０図において、ｂｄとｂｅとはある適当な巾で密着
して板状となり、ｄａとｃｃ間とは前記適当な巾の円筒
２の一部となっている。円筒の外径は当然の結果として
、襞付管１の外径よりも若干小さくなるのであるが、こ
の小さくなる度合は山の頂上ａ、ｃ点付近の形状に左右
され、頂上付近に適度な丸みをつけておくと、円筒また
は多角型円筒２の外径があまり小さくならずにすむ。

第１１図は、第９図に示す伝熱管の断面を示す。

ここで、第１１図と第１図とを比較すると、第１図の襞
は第１１図に比較して著しく深くなっている。

このように襞を深くすると、伝熱面積は増加するが、最
内端の襞の間隔は最外端のそれに比較して１／３程とな
り、このままでは流体は間隔の広い外端部に近い方をよ
く流れるが、内端部寄りの流速は著しく小さくなり、そ
の伝熱性能もこの部分は著しく低下するので、この点を
改善することは重要である。

１０１は型外端の円弧部、１０２は襞側面の平坦部、１
０３は襞内部の円弧部、３は管面端の口金の外径を示す
。

第２図においては、一つ置きの深い方の襞は第１図のそ
れよりもさらに著しく深くしであるので、この問題の改
善はさらに重要となる。

第３図は本発明により前記の問題点を解決した一実施例
であり、中心部に螺旋６を有する芯体５を挿入した熱交
換器の断面を示す。

第３図において、放射状の点線は襞側面の平坦部１０２
を示し、同実線はこれを波状にした面の山頂線１０２ａ
と谷底線１０２ｂとを示す。第４図、第５図は前述の通
りであり、以上から波の高さは襞の外端部において最も
大きく、内端部において最も小さくなっている。尚、こ
の相隣る襞同士の波形は互いに凹と凸を同期させて流体
の通路がほぼ均一の巾をもちながら屈曲するようにする
。山頂線１０２ａとその隣りの襞の谷底線１０２ｂそれ
ぞれを含む平面間の距離は外端部のＣ１が内端部のＣ２
よりも小さくしである。その理由は、外端寄りの通路の
屈曲度合を内端寄りも大きくして流体の抵抗を増加させ
、内端寄りの抵抗に近づけるためであり、内端では抵抗
を小さくするよう屈曲度合を著しく小さくしである。

このように流体の通路の屈曲を外端では大きく、内端で
は小さくシ、波の形状を調節することにより、内外端の
流速をなるべく均一にすることができ、全伝熱面積の性
能を平均して高めることができる上に１本来屈曲によっ
て撹拌及び乱流が促進されるので、熱伝達率を著しく高
めることができる。

更に、以上の伝熱面に予めローレット加工によって細か
い凹凸の模様を形成して置くと、伝熱面積が更に拡大す
ると共に、凹凸による乱流促進効果が増して、なお−層
熱伝達率を高めることができる。

尚、前記波形の谷底線と管の軸方向とは、ガス対ガス、
液封液等の熱交換器では一般に直交させているが、竪型
凝縮器として用いる場合は、谷底線を傾斜させて、襞の
外面に凝縮した液体が谷底に沿って流れ、襞の端部から
急速に落下するようにするとよい。

第６図は第２図の構造において、平坦部１０２が前記の
波状の凹凸面になっているものの断面を示す。ここでは
、短かい襞が届かない管中心付近で長い襞によって挟ま
れた流体通路が広い部分では特に波高を高くした波形が
別個に設けられている。

今−例として第６図に示す製型管の伝熱面積と熱伝達率
を、外径の等しい平滑管に対して比較すると、次のとお
りである。

襞の外面積をこれと同等外径の円管に比較し、この比を
面積倍率ｍａとすると、襞付け加工による面積の増加を
含み、ｍａ＝５．３となる。また通路の屈曲により熱伝
達率は流速にもよるが、あまり大きくない流速で約２倍
となる。この比をｍｈとする。ガス対ガスの熱交換器、
即ち、再生式とかプレート型（コンパクト型）では流れ
が直交流と考えられるのに対し、本発明のものは交流と
なるので、温度効率は直交流で普通の条件で７１％はど
のものが１００％となり、この倍率はｍｅ＝１．４とい
うことになる。

以上の′相乗効果をｍｌとすると、 ｍ、＝ｍａＸｍｈＸｍｅ＝５．３Ｘ２Ｘ１．４＝１４．
８となる。

また１以上の伝熱面にローレット加工を施すことにより
、面積の増加と乱流効果（但し屈曲と重なるので、単独
時よりは効果は少ない）との相乗効果１．７を更に乗す
ると、その相乗効果ｍ２は、ｍ２＝１４．８Ｘ１．７＝
２５ となる。

なお、本発明の伝熱管の端部は、第１０図と同様の方法
で密封して円筒部を形成するものとする。

この場合、密着端部ｂｄ、ｂｅは抵抗溶接器によって変
形しながら同時に溶接してしまうのもよいし、前記密着
加工後、ハンダないしロー付けでシールしてもよい。

第７図はこのようにして形成された襞付管端部の円筒部
２を口金３の印籠部に嵌め込み、溶接ないしロー付けし
た有様を示す。

第８図は第７図の変形で、襞の端を斜めに切り、流体の
出入りに対して抵抗を少なくするようにしである。なお
、普通は襞の谷底に小さな丸みをつけるので、それをつ
ぶして密着させ、この部分を予め切っておく方がよいわ
けである。

本発明の伝熱管は二重管型熱交換器と同要領で熱交換器
を構成し、容量に応じて何基か並列にバルブ結合して使
用する。

本発明の伝熱管を用いると、−基の熱交換器で約１５な
いし２５基の二重管型熱効換器の働きをすることとなる
。

〔発明の効果〕 本発明は上述のとおりであるから、特にガス対ガス用の
コンパクトな熱交換器の伝熱管として好適であり、必要
に応じ他の熱交換器の伝熱管にも汎用されるが、特に高
性能な熱交換を必要とする部分に用いる大きな伝熱面積
、各部はぼ−様な流速、適切な混流策によって、優れた
伝熱効率を持つ伝熱管を実現することができ、実用性の
高い装置を容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明伝熱管の実施例を示すもので
、第１図は襞の深さを著しく深くした伝熱管の断面図、
第２図は伝熱面積をより大きくするために襞を一つ置き
に著るしく深くし、その代り他の襞を若干浅くして襞の
内側の先端が互に近づき過ぎないようにした伝熱管の断
面図、第３図は第１図の断面の襞の側面が流体の進行方
向に波状の凹凸面となるように加工した伝熱管の断面図
で、図中点線はもとの平面の位置を示す。 第４図は第３図の伝熱管の波状面の最外端をＡ。 ８両方向から見た状態を示す図、第５図は同最内端の状
態を示す図、第６図は第２図の断面の襞の側面が流体の
進行方向に波状の凹凸面となるように加工した伝熱管の
断面図、第７図は第１図の伝熱管の端部に円筒形の口金
を取付けた状態を示す図、第８図は第７図の変形を示す
図である。 また、第９〜１１図は特願昭６２−８５８１７号の発明
の伝熱管を示すもので、第９図は薄板を加工して形成し
た襞付管の一部の斜視図、第１０図は第９図の襞付管を
加工して形成した伝熱管の一例の斜視図、第１１図は第
９図の襞付管の正面図である。 １・・・襞付管、１０１・・・襞外端の円弧部、１０２
・・・襞側面の平坦部、１０２ａ・・・山頂線、１０２
ｂ・・・谷底線、１０３・・・襞内部の円弧部、３・・
・口金の外径、５・・・芯体。 ６・・・螺旋、７・・・外筒

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　薄板を内外交互に角を丸めたＶ字型に折り曲げて管
   状に巻き、その合せ目をシールして構成された襞付管に
   おいて、襞の側面が管の長手方向に進行する波状の凹凸
   に加工され、かつ、相隣る襞の波型同士は凹と凸が互に
   同期しており、流体の通路がそれによってジクザクに折
   り曲げられていることを特徴とする深襞型伝熱管。 ２　波の高さを襞の間隔にほぼ比例して変化させること
   により、襞の間隔の広い所でも、また狭い所でも流体の
   抵抗が実質的に変らぬようにし、かつ、伝熱面積を増加
   させることを特徴とする請求項１に記載の深襞型伝熱管
   。 ３　伝熱面の両面又は一方の面にローレット加工により
   凹凸の模様をつけた後、波付け及び襞付け加工を施した
   ことを特徴とする請求１または２に記載の深襞型伝熱管
   。