JPH08151956A - 再生サイクルを用いる外燃機関に装備されるシェル・アンド・チューブ式熱交換器 - Google Patents
再生サイクルを用いる外燃機関に装備されるシェル・アンド・チューブ式熱交換器Info
- Publication number
- JPH08151956A JPH08151956A JP31771194A JP31771194A JPH08151956A JP H08151956 A JPH08151956 A JP H08151956A JP 31771194 A JP31771194 A JP 31771194A JP 31771194 A JP31771194 A JP 31771194A JP H08151956 A JPH08151956 A JP H08151956A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- shell
- heat transfer
- heat exchanger
- outer tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 円筒形のシェルと、前記シェルの両端部のヘ
ッダと、前記両ヘッダ間を連通する多数の伝熱チューブ
とを有する再生サイクルを用いる外燃機関に装備される
シェル・アンド・チューブ式熱交換器において、その伝
熱チューブのコストを低減する。 【構成】 伝熱チューブ３３は、アウタチューブ３３ａ
に、前記アウタチューブ３３ａの内径断面を複数個に等
分割する扇形断面を有する同じ複数個のインナチューブ
３３ｂを挿入した多孔管の構造を有するものにした。
ッダと、前記両ヘッダ間を連通する多数の伝熱チューブ
とを有する再生サイクルを用いる外燃機関に装備される
シェル・アンド・チューブ式熱交換器において、その伝
熱チューブのコストを低減する。 【構成】 伝熱チューブ３３は、アウタチューブ３３ａ
に、前記アウタチューブ３３ａの内径断面を複数個に等
分割する扇形断面を有する同じ複数個のインナチューブ
３３ｂを挿入した多孔管の構造を有するものにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、再生サイクルを用い
る、例えばスターリングサイクル機関（ＳＴ機関）、ヴ
ィルミエサイクル機関（ＶＭ機関）、クーク・ヤーボロ
フサイクル機関（ＣＹ機関）等の外燃機関に装備される
シェル・アンド・チューブ式熱交換器の改良に関する。
る、例えばスターリングサイクル機関（ＳＴ機関）、ヴ
ィルミエサイクル機関（ＶＭ機関）、クーク・ヤーボロ
フサイクル機関（ＣＹ機関）等の外燃機関に装備される
シェル・アンド・チューブ式熱交換器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来のシェル・アンド・チュー
ブ式熱交換器が装着される外燃機関の一例としてのヴィ
ルミエサイクル機関の概略図、図５は、図４の中温熱交
換器及び低温熱交換器に使用される伝熱チューブを示す
もので、（Ａ）は一部切断正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ
−Ｂ断面拡大図である。そのヴィルミエサイクル機関
は、図４に示されるように、作動ガスを封入した密閉容
器が高温室（６００〜７００℃）１、中温室（６０〜７
０℃）２、低温室（約０℃）３の三つに分かれる。各室
を分けるのは高温側ディスプレーサピストン４、低温側
ディスプレーサピストン５で、それぞれの室は高温再生
器６、低温再生器７で接続され、ピストン４、５が動い
ても全体の体積は一定のままで、各室のガス圧力もほぼ
一様になる。この９０°Ｖ型に配置されたピストン４、
５をクランク軸の同じピンで結び、９０°の位相差で動
かすと、ピストン上下の圧力差が零に近いので、ピスト
ンは作動ガスを移動させるだけである。ピストン４、５
が動くと作動ガスは各室を往き来し、再生器６、７を通
る。高温再生器６はガスが中温室２に移動するとき熱を
蓄え、高温室１へ戻るとき蓄えた熱をガスへ返す。低温
再生器７は同様にして低温を保持する。この場合、外部
との熱のやり取りは、それぞれの室入口に取り付けた三
つの熱交換器、つまり２個の中温熱交換器８、１個の低
温熱交換器９が行う。加熱器１０が高温室１の作動ガス
に熱を与え、中温室２のガスから温熱を、低温室３のガ
スから冷熱をそれぞれの熱交換器８、９を通じて取り出
す。このようにして各室の温度を一定に保つ。ここに使
用される熱交換器８、９は後述する低温熱交換器２９
（図１参照）と同様な構造で、円筒形のシェル１１と、
シェル１１と同心の内管１２との両端部にヘッダ（図示
せず）が固定され、両ヘッダの間に作動ガスが通る多数
の伝熱チューブ３３（図２参照）が配設されるが、図１
に示す熱交換器２９が図４に示す従来の熱交換器８、９
と異なる点は、図２に示す伝熱チューブ３３のスペース
に、図５に示す伝熱チューブ１４が伝熱チューブ３３の
数倍個配設されることだけである。
ブ式熱交換器が装着される外燃機関の一例としてのヴィ
ルミエサイクル機関の概略図、図５は、図４の中温熱交
換器及び低温熱交換器に使用される伝熱チューブを示す
もので、（Ａ）は一部切断正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ
−Ｂ断面拡大図である。そのヴィルミエサイクル機関
は、図４に示されるように、作動ガスを封入した密閉容
器が高温室（６００〜７００℃）１、中温室（６０〜７
０℃）２、低温室（約０℃）３の三つに分かれる。各室
を分けるのは高温側ディスプレーサピストン４、低温側
ディスプレーサピストン５で、それぞれの室は高温再生
器６、低温再生器７で接続され、ピストン４、５が動い
ても全体の体積は一定のままで、各室のガス圧力もほぼ
一様になる。この９０°Ｖ型に配置されたピストン４、
５をクランク軸の同じピンで結び、９０°の位相差で動
かすと、ピストン上下の圧力差が零に近いので、ピスト
ンは作動ガスを移動させるだけである。ピストン４、５
が動くと作動ガスは各室を往き来し、再生器６、７を通
る。高温再生器６はガスが中温室２に移動するとき熱を
蓄え、高温室１へ戻るとき蓄えた熱をガスへ返す。低温
再生器７は同様にして低温を保持する。この場合、外部
との熱のやり取りは、それぞれの室入口に取り付けた三
つの熱交換器、つまり２個の中温熱交換器８、１個の低
温熱交換器９が行う。加熱器１０が高温室１の作動ガス
に熱を与え、中温室２のガスから温熱を、低温室３のガ
スから冷熱をそれぞれの熱交換器８、９を通じて取り出
す。このようにして各室の温度を一定に保つ。ここに使
用される熱交換器８、９は後述する低温熱交換器２９
（図１参照）と同様な構造で、円筒形のシェル１１と、
シェル１１と同心の内管１２との両端部にヘッダ（図示
せず）が固定され、両ヘッダの間に作動ガスが通る多数
の伝熱チューブ３３（図２参照）が配設されるが、図１
に示す熱交換器２９が図４に示す従来の熱交換器８、９
と異なる点は、図２に示す伝熱チューブ３３のスペース
に、図５に示す伝熱チューブ１４が伝熱チューブ３３の
数倍個配設されることだけである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図５に示される伝熱チ
ューブ１４は、内径が１〜２ｍｍのステンレス鋼製細管
で、高価であり、又、図示しない両端部のヘッダにろう
付けなどで固定する加工工数が多大であるためにコスト
高となり、コスト低減の障害になっているという問題が
あった。
ューブ１４は、内径が１〜２ｍｍのステンレス鋼製細管
で、高価であり、又、図示しない両端部のヘッダにろう
付けなどで固定する加工工数が多大であるためにコスト
高となり、コスト低減の障害になっているという問題が
あった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題を
解決するために、円筒形のシェルと、前記シェルの両端
部のヘッダと、前記両ヘッダ間を連通する多数の伝熱チ
ューブとを有する再生サイクルを用いる外燃機関に装備
されるシェル・アンド・チューブ式熱交換器において、
前記伝熱チューブは、アウタチューブに、前記アウタチ
ューブの内径断面を複数個に等分割する扇形断面を有す
る同じ複数個のインナチューブを挿入した多孔管の構造
を有する再生サイクルを用いる外燃機関に装備されるシ
ェル・アンド・チューブ式熱交換器を提供しようとする
ものである。尚、前記の複数個の等分割は２等分割以
上、例えば４等分割である。
解決するために、円筒形のシェルと、前記シェルの両端
部のヘッダと、前記両ヘッダ間を連通する多数の伝熱チ
ューブとを有する再生サイクルを用いる外燃機関に装備
されるシェル・アンド・チューブ式熱交換器において、
前記伝熱チューブは、アウタチューブに、前記アウタチ
ューブの内径断面を複数個に等分割する扇形断面を有す
る同じ複数個のインナチューブを挿入した多孔管の構造
を有する再生サイクルを用いる外燃機関に装備されるシ
ェル・アンド・チューブ式熱交換器を提供しようとする
ものである。尚、前記の複数個の等分割は２等分割以
上、例えば４等分割である。
【０００５】
【作用】伝熱チューブのアウタチューブに接しないイン
ナチューブの部分がフィンの役目を果たし、多孔管の構
造の伝熱能力は従来の細管の数本に相当する。
ナチューブの部分がフィンの役目を果たし、多孔管の構
造の伝熱能力は従来の細管の数本に相当する。
【０００６】
【実施例】以下、本発明による再生サイクルを用いる外
燃機関に装備されるシェル・アンド・チューブ式熱交換
器の実施例について図１乃至図３を参照して説明する。
図１は、本発明によるシェル・アンド・チューブ式熱交
換器が装備される例えばヴィルミエサイクル機関の実施
例の概略図、図２は、図１のＡ−Ａ断面拡大図、図３
は、本発明による伝熱チューブを示すもので、（Ａ）は
一部断面正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面拡大図で
ある。図１及び図２において、図４と同じ部品には同じ
符号を付し、中温熱交換器２８、低温熱交換器２９の内
部構造が異なるのみで、他は全く図４と同様であるの
で、異なる点を説明し、他は省略する。本発明による低
温熱交換器２９の伝熱チューブ３３は、図３に示すよう
に、従来の図５に示される伝熱チューブ１４より太いス
テンレス鋼製のアウタチューブ３３ａの内部に、アウタ
チューブ３３ａの内径断面を例えば４等分割する扇形断
面を有する例えば４個のインナチューブ３３ｂを、孤形
部３３′ｂをアウタチューブ３３ａの内周３３′ａに接
するように挿入する。このインナチューブ３３ｂもステ
ンレス鋼製である。この伝熱チューブ３３は、図２に示
すように、低温熱交換器２９の円筒形のシェル１１と、
シェル１１と同心の内管１２との間に、水の注入口、排
出口（図示せず）による水の流れを考慮して、図で斜め
の中心線Ｘ−Ｘに沿うほぼ三角形の空白のスペース１
３、１３を残して、他のスペースに全面的に配置され、
伝熱チューブ３３の両端部は図示しないヘッダにろう付
け等で固着される。伝熱チューブ３３は、図３（Ｂ）に
示すように、多孔管となり、インナチューブ３３ｂの直
線部３３″ｂはフィンの役目をして伝熱能力を向上さ
せ、従来の細い伝熱チューブの数本に相当する作用をす
る。中温熱交換器２８も同様な構造である。
燃機関に装備されるシェル・アンド・チューブ式熱交換
器の実施例について図１乃至図３を参照して説明する。
図１は、本発明によるシェル・アンド・チューブ式熱交
換器が装備される例えばヴィルミエサイクル機関の実施
例の概略図、図２は、図１のＡ−Ａ断面拡大図、図３
は、本発明による伝熱チューブを示すもので、（Ａ）は
一部断面正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面拡大図で
ある。図１及び図２において、図４と同じ部品には同じ
符号を付し、中温熱交換器２８、低温熱交換器２９の内
部構造が異なるのみで、他は全く図４と同様であるの
で、異なる点を説明し、他は省略する。本発明による低
温熱交換器２９の伝熱チューブ３３は、図３に示すよう
に、従来の図５に示される伝熱チューブ１４より太いス
テンレス鋼製のアウタチューブ３３ａの内部に、アウタ
チューブ３３ａの内径断面を例えば４等分割する扇形断
面を有する例えば４個のインナチューブ３３ｂを、孤形
部３３′ｂをアウタチューブ３３ａの内周３３′ａに接
するように挿入する。このインナチューブ３３ｂもステ
ンレス鋼製である。この伝熱チューブ３３は、図２に示
すように、低温熱交換器２９の円筒形のシェル１１と、
シェル１１と同心の内管１２との間に、水の注入口、排
出口（図示せず）による水の流れを考慮して、図で斜め
の中心線Ｘ−Ｘに沿うほぼ三角形の空白のスペース１
３、１３を残して、他のスペースに全面的に配置され、
伝熱チューブ３３の両端部は図示しないヘッダにろう付
け等で固着される。伝熱チューブ３３は、図３（Ｂ）に
示すように、多孔管となり、インナチューブ３３ｂの直
線部３３″ｂはフィンの役目をして伝熱能力を向上さ
せ、従来の細い伝熱チューブの数本に相当する作用をす
る。中温熱交換器２８も同様な構造である。
【０００７】
【発明の効果】本発明による伝熱チューブは、上述のよ
うに構成されているので、材料費が従来の細管よりも遥
かに安価で、インナチューブとアウタチューブの組み付
けも容易で、伝熱チューブのヘッダへのろう付け工数が
格段に削減され、全体としてコストが相当に低減でき
る。
うに構成されているので、材料費が従来の細管よりも遥
かに安価で、インナチューブとアウタチューブの組み付
けも容易で、伝熱チューブのヘッダへのろう付け工数が
格段に削減され、全体としてコストが相当に低減でき
る。
【図１】本発明によるシェル・アンド・チューブ式熱交
換器が装備されるヴィルミエサイクル機関の実施例の概
略図である。
換器が装備されるヴィルミエサイクル機関の実施例の概
略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図３】本発明による伝熱チューブを示すもので、
（Ａ）は一部切断正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面
拡大図である。
（Ａ）は一部切断正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面
拡大図である。
【図４】従来のシェル・アンド・チューブ式熱交換器が
装備されるヴィルミエサイクル機関の概略図である。
装備されるヴィルミエサイクル機関の概略図である。
【図５】図４の中温熱交換器及び低温熱交換器に使用さ
れる伝熱チューブを示すもので、（Ａ）は一部切断正面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面拡大図である。
れる伝熱チューブを示すもので、（Ａ）は一部切断正面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面拡大図である。
１：高温室 ２：中温室 ３：低温室 ４：高温側ディスプレーサピストン ５：低温側ディスプレーサピストン ６：高温再生器 ７：低温再生器 １０：加熱器 １１：シェル ２８：中温熱交換器 ２９：低温熱交換器 ３３：伝熱チューブ ３３ａ：アウタチューブ ３３ｂ：インナチューブ
Claims (3)
- 【請求項１】 円筒形のシェルと、前記シェルの両端部
のヘッダと、前記両ヘッダ間を連通する多数の伝熱チュ
ーブとを有する再生サイクルを用いる外燃機関に装備さ
れるシェル・アンド・チューブ式熱交換器において、前
記伝熱チューブは、アウタチューブに、前記アウタチュ
ーブの内径断面を複数個に等分割する扇形断面を有する
同じ複数個のインナチューブを挿入した多孔管の構造を
有することを特徴とする再生サイクルを用いる外燃機関
に装備されるシェル・アンド・チューブ式熱交換器。 - 【請求項２】 前記の複数個の等分割は２等分割以上で
ある請求項１記載の再生サイクルを用いる外燃機関に装
備されるシェル・アンド・チューブ式熱交換器。 - 【請求項３】 前記アウタチューブ及び前記インナチュ
ーブはステンレス鋼製である請求項１又は２記載の再生
サイクルを用いる外燃機関に装備されるシェル・アンド
・チューブ式熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31771194A JPH08151956A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 再生サイクルを用いる外燃機関に装備されるシェル・アンド・チューブ式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31771194A JPH08151956A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 再生サイクルを用いる外燃機関に装備されるシェル・アンド・チューブ式熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08151956A true JPH08151956A (ja) | 1996-06-11 |
Family
ID=18091185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31771194A Pending JPH08151956A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 再生サイクルを用いる外燃機関に装備されるシェル・アンド・チューブ式熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08151956A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102278904A (zh) * | 2011-07-29 | 2011-12-14 | 华北电力大学 | 一种内分液罩式冷凝换热管 |
| CN103245251A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-08-14 | 华北电力大学 | 内插丝网周期性强化换热管 |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP31771194A patent/JPH08151956A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102278904A (zh) * | 2011-07-29 | 2011-12-14 | 华北电力大学 | 一种内分液罩式冷凝换热管 |
| WO2013016943A1 (zh) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 华北电力大学 | 一种内分液罩式冷凝换热管 |
| CN103245251A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-08-14 | 华北电力大学 | 内插丝网周期性强化换热管 |
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