JPH04122963U - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ピン２下流側で流体を十分に撹乱させ、熱交換
器の性能を向上させる。 【構成】伝熱面１にピン２を植設している。このピン２
は伝熱面１に沿って流れる流体の上流側に角度θだけ傾
斜している。この角度θは１０〜８０度の範囲として、
ピン２下流側に生じる冷却部の面積を広くする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係る熱交換器は、ガスタービン用熱交換器等の各種熱交換器として 、空気により、水や各種流体との間で熱交換を行なう場合に利用出来る。

【０００２】

【従来の技術】

各種熱交換器により、空気によって伝熱管内を流れる流体を冷却したり、或は 伝熱管内を流れる流体により空気を冷却或は加温したりする事が広く行なわれて いる。又、各種熱交換器により伝熱管内を流れる水等の流体と伝熱管外を流れる 空気等の流体との間で熱交換を行なう際に、伝熱管外面や伝熱フィン表面の境界 層を破壊し、上記水等の流体と空気等の流体との間での熱交換が効率良く行なわ れる様にする事が行なわれている。

【０００３】 例えば特開昭５５−１５７４４２号公報等に記載されている様に、伝熱面にピ ンを植設する事により、この伝熱面に沿って流れる空気等の流体を撹乱し、この 空気等の流体と伝熱面との間の熱交換が効率良く行なわれる様にする事が、ガス タービン用熱交換器や暖房用熱交換器等、一部の熱交換器で行なわれている。

【０００４】 即ち、図８に示す様に、伝熱管の外面、或はフィンの表面等の伝熱面１に、例 えば丸棒状のピン２を植設し、伝熱面１に沿って流れる流体の流れを乱す事によ り、この伝熱面１の一部で、上記ピン２の下流側に存在する部分の境界層を破壊 する様にしている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、従来の熱交換器の場合、上記ピン２を伝熱面１に対し、直角に設け ていた為、必ずしも最良の伝熱効果を得られなかった。

【０００６】 即ち、本考案者の研究により、上記ピン２を伝熱面１に対し、特定の方向に傾 斜させる事により、ピン２を伝熱面１に対して直角に設ける場合に比べて、良好 な熱交換性能を得られる事が解った。

【０００７】 本考案の熱交換器は、この様な事情に基づいて考案されたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の熱交換器は、前述した従来の熱交換器と同様に、伝熱面にピンを植設 し、このピンによって伝熱面に沿って流れる流体の撹乱を図っている。

【０００９】 更に、本考案の熱交換器に於いては、上記ピンを、流体の流れ方向上流側に向 けて傾斜させると共に、上記伝熱面に対する傾斜角度を１０〜８０度とした事を 特徴としている。

【００１０】

【作用】

上述の様に構成される本考案の熱交換器の場合、伝熱面の一部で、ピンの下流 側に存在する部分の境界層の破壊が効率良く行なわれ、熱交換器の性能向上が図 られる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の効果を確認する為に、本考案者が行なった実験に就いて説明す る。

【００１２】 先ず、図１（Ａ）に示す様に、伝熱面１を構成する金属板の表面に円柱状のピ ン２を、流体の流れ方向上流側（図１（Ａ）の左側）に向け傾斜させた状態で植 設した。ピン２と伝熱面１とのなす角度θは６０度とした。

【００１３】 そして、周囲よりも高温の伝熱面１に沿って低温の空気を、上記ピン２に向け て送り、この伝熱面１の表面温度を、サーモグラフィーで測定した所、図２（Ａ ）に示す様な冷却部が、伝熱面１の一部で、ピン２の下流側部分に現われた。こ の図２（Ａ）に示した冷却部に於いて、斜格子で表わされたａ部は、特に温度が 低くなっている部分を、このａ部の外側に存在し、斜線で表わされたｂ部は、比 較的温度が低くなっている部分を、このｂ部の外側に存在する白抜きのｃ部は、 少しだけ温度が低くなっている部分を、それぞれ表わしている。又、冷却部の全 長Ｌとピン２の外径ｄとの比（Ｌ／ｄ）は、１５０となった。

【００１４】 一方、図１（Ｂ）に示す様に、ピン２の下流側に向けて傾斜させて、ピン２と 伝熱面１とのなす角度θを１２０度とした場合には、伝熱面１の表面には、図２ （Ｂ）に示す様に、少しだけ温度の低いｃ部のみしか現われなかった。この際、 冷却部の全長ｌとピン２の外径ｄとの比（ｌ／ｄ）は、２０となった。又、図示 は省略したが、前記図８に示す様に、ピン２を伝熱面１に対して垂直に設けた場 合には、上記ｃ部も殆ど現われなかった。

【００１５】 次に、図３（Ａ）に示す様に、ピン２を流体の流れ方向上流側に向け傾斜させ ると共に、ピン２と伝熱面１とのなす角度θを３０度とした場合には、図４（Ａ ）に示す様な冷却部が現われ、図３（Ｂ）に示す様に、ピン２の下流側に向けて 傾斜させて、ピン２と伝熱面１とのなす角度を１５０度とした場合には、伝熱面 １の表面には、図４（Ｂ）に示す様な冷却部しか現われなかった。

【００１６】 この様な実験を、ピン２の傾斜角度θを０〜１８０度の間で変えて行ない、傾 斜角度θと放熱量（冷却部の面積と低下温度との積）との関係を求めた所、図５ に示す様な結果を得られた。

【００１７】 この図５から明らかな通り、ピン２を流体の流れ方向上流側に向け傾斜させる 事により、伝熱面１と流体との間の熱交換を良好にして、この伝熱面１の温度を 低下させる事が出来る。

【００１８】 又、図９に示す様に、伝熱面１から直角な方向から見た場合に於ける、ピン２ の流体の流れ方向に対する傾斜角度αを±０〜９０度の範囲で変えた場合、前記 放熱量は、図７に示す様に変化した。この図７から明らかな通り、上記傾斜角度 αは、±４５度の範囲内である事が好ましい。

【００１９】 尚、上記図７に於いて、実線ａはピン２と伝熱面１とのなす角度θを３０度と した場合に於ける、上記流れ方向に対する傾斜角度αと冷却部の面積との関係を 、破線ｂは上記角度θを６０度とした場合に於ける上記関係を、鎖線ｃは上記角 度θを９０度とした場合に於ける上記関係を、それぞれ表している。

【００２０】 尚、上述の様なピン２は、伝熱面の表面に多数植設されるが、伝熱面としては 、扁平管等の通液管の表面、或は伝熱フィンの表面等が考えられる。

【００２１】

【考案の効果】

本考案の熱交換器は、以上に述べた通り構成され作用する為、伝熱面と流体と の間の熱交換を効果的に行なって、熱交換器の性能を向上させる事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ピンを流体の流れ方向に対して傾斜させた状態
の２例を示す側面図。

【図２】図１のピンにより得られる冷却部を示す平面
図。

【図３】ピンを流体の流れ方向に対して傾斜させた状態
の別の２例を示す側面図。

【図４】図３のピンにより得られる冷却部を示す平面
図。

【図５】ピンの傾斜角度と放熱量との関係を示す線図。

【図６】ピンの側面図。

【図７】流れ方向に対する傾斜角度と放熱量との関係を
示す線図。

【図８】従来から行なわれている、ピンの植設状態を示
す側面図。

【符号の説明】

１ 伝熱面 ２ ピン

フロントページの続き (72)考案者 山口 正義 埼玉県和光市下新倉2070−１ 宮ノ台ハイ ツ201 (72)考案者 高野 祐二 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニツク株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝熱面にピンを植設し、このピンによっ
   て伝熱面に沿って流れる流体の撹乱を図った熱交換器に
   於いて、上記ピンを、流体の流れ方向上流側に向けて傾
   斜させると共に、上記伝熱面に対する傾斜角度を１０〜
   ８０度とした事を特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 伝熱面から直角な方向から見た場合に於
   ける、ピンの流体の流れ方向に対する傾斜角度が、±４
   ５度の範囲内である、請求項１に記載の熱交換器。