JPH0926281A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPH0926281A JPH0926281A JP19921195A JP19921195A JPH0926281A JP H0926281 A JPH0926281 A JP H0926281A JP 19921195 A JP19921195 A JP 19921195A JP 19921195 A JP19921195 A JP 19921195A JP H0926281 A JPH0926281 A JP H0926281A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pipe
- spiral
- fluid
- cooling water
- heat
- 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
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1615—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱交換器の熱交換効率を高め、部品点数を少
なくする。 【解決手段】 熱交換器１を、互いに並列に設けられた
複数本のパイプ２と、それらパイプ２を外囲するケーシ
ング３とにより構成し、パイプ２内に、その全長に渡っ
て軸線方向に進むに連れて十字形を軸線回りに一方向に
回転させるように形成された４枚のらせん状板体６を挿
入し、らせん状板体６の半径方向最外端縁をパイプ２の
内周面に例えばろう付けして、パイプ２内を通す冷却水
を旋回させる。ケーシング２内に通すガスとの間でパイ
プ２を介して熱交換する。旋回流によりパイプ内周面近
傍における流速を高めて伝熱効果を高めると共に、複数
枚のらせん状板体を設けて流体との接触表面積を増大し
て伝熱量を増大して、パイプ数を削減し得ると共に、製
造コストを低廉化し得る。
なくする。 【解決手段】 熱交換器１を、互いに並列に設けられた
複数本のパイプ２と、それらパイプ２を外囲するケーシ
ング３とにより構成し、パイプ２内に、その全長に渡っ
て軸線方向に進むに連れて十字形を軸線回りに一方向に
回転させるように形成された４枚のらせん状板体６を挿
入し、らせん状板体６の半径方向最外端縁をパイプ２の
内周面に例えばろう付けして、パイプ２内を通す冷却水
を旋回させる。ケーシング２内に通すガスとの間でパイ
プ２を介して熱交換する。旋回流によりパイプ内周面近
傍における流速を高めて伝熱効果を高めると共に、複数
枚のらせん状板体を設けて流体との接触表面積を増大し
て伝熱量を増大して、パイプ数を削減し得ると共に、製
造コストを低廉化し得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関し、
特に、スターリングサイクルやヴィルミエサイクルを用
いる外燃機関に適用される熱交換器に関する。
特に、スターリングサイクルやヴィルミエサイクルを用
いる外燃機関に適用される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、スターリングサイクルやヴィルミ
エサイクルを用いる外燃機関の熱交換器には、シェル・
アンド・チューブ式構造を主に用いている。そのシェル
・アンド・チューブ式は、多数の細径のパイプからなる
細管を並列に配設し、細管内に高温気体を通し、細管の
外側に冷却水を流して両者間で熱交換を行うものであ
る。
エサイクルを用いる外燃機関の熱交換器には、シェル・
アンド・チューブ式構造を主に用いている。そのシェル
・アンド・チューブ式は、多数の細径のパイプからなる
細管を並列に配設し、細管内に高温気体を通し、細管の
外側に冷却水を流して両者間で熱交換を行うものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記構造のシェル・ア
ンド・チューブ式では、熱交換効率を高める場合には、
細管の径を細くして本数を増やして伝熱面積を増大させ
る必要がある。そのため、構成部品点数が多くて製造工
程が複雑になるばかりでなく、多数のパイプを用いるこ
とからろう付け箇所が多いため、ろう付け部から気体が
漏れた場合には修正処理が困難であり、製作コストが高
くなるという問題があった。
ンド・チューブ式では、熱交換効率を高める場合には、
細管の径を細くして本数を増やして伝熱面積を増大させ
る必要がある。そのため、構成部品点数が多くて製造工
程が複雑になるばかりでなく、多数のパイプを用いるこ
とからろう付け箇所が多いため、ろう付け部から気体が
漏れた場合には修正処理が困難であり、製作コストが高
くなるという問題があった。
【０００４】本発明は、このような観点に立脚して案出
されたものであり、その主な目的は、少ない部品点数で
熱交換効率を高め得る熱交換器を提供することにある。
されたものであり、その主な目的は、少ない部品点数で
熱交換効率を高め得る熱交換器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１の
流体を通すためのパイプと、前記パイプの管壁を介して
前記第１の流体との間で熱交換を行う第２の流体を通す
べく前記パイプを外囲するように設けられたケーシング
とを有する熱交換器であって、前記第１の流体を前記パ
イプの軸線方向一端から他端に向けて複数のらせん状流
路で流すように前記パイプ中に複数枚のらせん状板体を
設けたことにより、パイプ内を通る第１の流体が旋回流
となって流れるため管内壁近傍での流速の増加を生じさ
せて熱交換効率を高めることができると共に、第１の流
体が接触する表面積を増大することができる。
流体を通すためのパイプと、前記パイプの管壁を介して
前記第１の流体との間で熱交換を行う第２の流体を通す
べく前記パイプを外囲するように設けられたケーシング
とを有する熱交換器であって、前記第１の流体を前記パ
イプの軸線方向一端から他端に向けて複数のらせん状流
路で流すように前記パイプ中に複数枚のらせん状板体を
設けたことにより、パイプ内を通る第１の流体が旋回流
となって流れるため管内壁近傍での流速の増加を生じさ
せて熱交換効率を高めることができると共に、第１の流
体が接触する表面積を増大することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
の図面について詳しく説明する。
の図面について詳しく説明する。
【０００７】図１は、本発明が適用されたスターリング
サイクルやヴィルミエサイクルを用いる外燃機関の熱交
換器１の縦断面図であり、図２は図１の矢印II線から見
た要部破断断面図である。図１及び図２に示されるよう
に、本熱交換器１は、互いに並列に設けられた複数本
（図では５本）のパイプ２と、それらパイプ２をまとめ
て外囲するケーシング３とを有している。なお、パイプ
２とケーシング３の軸線方向長さは同一にされている。
サイクルやヴィルミエサイクルを用いる外燃機関の熱交
換器１の縦断面図であり、図２は図１の矢印II線から見
た要部破断断面図である。図１及び図２に示されるよう
に、本熱交換器１は、互いに並列に設けられた複数本
（図では５本）のパイプ２と、それらパイプ２をまとめ
て外囲するケーシング３とを有している。なお、パイプ
２とケーシング３の軸線方向長さは同一にされている。
【０００８】ケーシング３の軸線方向両開口端面には、
各パイプ２を除いてケーシング３内を密閉するように形
成された板状の上下の各蓋体４がそれぞれ固着されてお
り、各パイプ２の各両開口端が各蓋体４に例えばろう付
けにて固着されている。また、ケーシング３の周壁の中
央部の図１に於ける右側に冷却水入口パイプ５ａが固着
され、ケーシング３の周壁の図１に於ける左側に冷却水
出口パイプ５ｂが固着されている。
各パイプ２を除いてケーシング３内を密閉するように形
成された板状の上下の各蓋体４がそれぞれ固着されてお
り、各パイプ２の各両開口端が各蓋体４に例えばろう付
けにて固着されている。また、ケーシング３の周壁の中
央部の図１に於ける右側に冷却水入口パイプ５ａが固着
され、ケーシング３の周壁の図１に於ける左側に冷却水
出口パイプ５ｂが固着されている。
【０００９】パイプ２内には、その全長に渡って軸線方
向に進むに連れて十字形を軸線回りに一方向に回転させ
るように形成された４枚のらせん状板体６が挿入されて
いる。そして、らせん状板体６の半径方向最外端縁をパ
イプ２の内周面に例えばろう付けして、パイプ２内にら
せん状板体６が固着されている。
向に進むに連れて十字形を軸線回りに一方向に回転させ
るように形成された４枚のらせん状板体６が挿入されて
いる。そして、らせん状板体６の半径方向最外端縁をパ
イプ２の内周面に例えばろう付けして、パイプ２内にら
せん状板体６が固着されている。
【００１０】このようにして構成された熱交換器１にあ
っては、図示されない高温室側から流れてくる第１の流
体としてのガスが、各パイプ２内を図１の矢印Ａに示さ
れるように上方から下方に向けて通り抜けるようにされ
ている。そのガスと熱交換を行う第２の流体としての冷
却水は、図１の矢印Ｂに示されるように冷却水入口パイ
プ５ａからケーシング３内に流入し、図２の矢印に示さ
れるようにケーシング３内にて各パイプ２間を通って冷
却水出口パイプ５ｂから流出する。
っては、図示されない高温室側から流れてくる第１の流
体としてのガスが、各パイプ２内を図１の矢印Ａに示さ
れるように上方から下方に向けて通り抜けるようにされ
ている。そのガスと熱交換を行う第２の流体としての冷
却水は、図１の矢印Ｂに示されるように冷却水入口パイ
プ５ａからケーシング３内に流入し、図２の矢印に示さ
れるようにケーシング３内にて各パイプ２間を通って冷
却水出口パイプ５ｂから流出する。
【００１１】パイプ２内を通過するガスが、らせん状板
体６により図１の矢印Ｃに示されるように旋回流となっ
て進むため、パイプ２の内周面近傍での流速が増加され
て、らせん状板体６及びパイプ２の管壁への伝熱効果が
好適に高められる。さらに、４枚のらせん状板体６によ
り複数の旋回流路を形成し、ガスとらせん状板体６との
接触面積を増大したため、ガスから大量の熱を迅速に奪
うことができる。
体６により図１の矢印Ｃに示されるように旋回流となっ
て進むため、パイプ２の内周面近傍での流速が増加され
て、らせん状板体６及びパイプ２の管壁への伝熱効果が
好適に高められる。さらに、４枚のらせん状板体６によ
り複数の旋回流路を形成し、ガスとらせん状板体６との
接触面積を増大したため、ガスから大量の熱を迅速に奪
うことができる。
【００１２】そして、らせん状板体６により奪った熱
が、らせん状板体６とパイプ２の内周面とのろう付け部
からパイプ２に速やかに伝えられ、パイプ２の外周面と
冷却水との熱交換が効率良く行われる。
が、らせん状板体６とパイプ２の内周面とのろう付け部
からパイプ２に速やかに伝えられ、パイプ２の外周面と
冷却水との熱交換が効率良く行われる。
【００１３】このように、ガスの熱を複数のらせん状板
体６を介して伝熱することから、従来例で示したシェル
・アンド・チューブ式に於ける細管に対応するパイプ２
の径を大きくしかつパイプ数も減少することができ、熱
交換器１台当たりのパイプ数を大幅に削減できるため製
造工程を簡略化し得る。また、ろう付け部の減少によ
り、リーク検査も容易になり、製造コストを低廉化し得
る。
体６を介して伝熱することから、従来例で示したシェル
・アンド・チューブ式に於ける細管に対応するパイプ２
の径を大きくしかつパイプ数も減少することができ、熱
交換器１台当たりのパイプ数を大幅に削減できるため製
造工程を簡略化し得る。また、ろう付け部の減少によ
り、リーク検査も容易になり、製造コストを低廉化し得
る。
【００１４】上記実施例では、パイプ２内に設けたらせ
ん状板体６の断面形状を十字形にして、らせん状板体を
４枚にしたものについて示したが、４枚に限るものでは
なく、複数枚であれば良い。例えば図３（ａ）に、６０
度ピッチで計６枚のらせん状板体７を装着したパイプ２
の断面図を示す。また、図３（ｂ）に、４５度ピッチで
計８枚のらせん状板体８を装着したパイプ２の断面図を
示す。
ん状板体６の断面形状を十字形にして、らせん状板体を
４枚にしたものについて示したが、４枚に限るものでは
なく、複数枚であれば良い。例えば図３（ａ）に、６０
度ピッチで計６枚のらせん状板体７を装着したパイプ２
の断面図を示す。また、図３（ｂ）に、４５度ピッチで
計８枚のらせん状板体８を装着したパイプ２の断面図を
示す。
【００１５】
【発明の効果】このように本発明によれば、第１の流体
を通すパイプ内にらせん状板体を設けて第１の流体に旋
回流を生じさせることから、パイプ内周面近傍における
流速を高めて伝熱効果を高めることができると共に、ら
せん状板体を複数枚設けることにより、流体とらせん状
板体との接触表面積が増大するため両者間における伝熱
量が大幅に増大し得る。従って、熱交換器１台当たりの
パイプ数を大幅に削減できるため製造工程を簡略化し得
ると共に、パイプと蓋体とのろう付け部の減少によりリ
ーク検査も容易であり、製造コストを低廉化し得る。
を通すパイプ内にらせん状板体を設けて第１の流体に旋
回流を生じさせることから、パイプ内周面近傍における
流速を高めて伝熱効果を高めることができると共に、ら
せん状板体を複数枚設けることにより、流体とらせん状
板体との接触表面積が増大するため両者間における伝熱
量が大幅に増大し得る。従って、熱交換器１台当たりの
パイプ数を大幅に削減できるため製造工程を簡略化し得
ると共に、パイプと蓋体とのろう付け部の減少によりリ
ーク検査も容易であり、製造コストを低廉化し得る。
【図１】本発明が適用された外燃機関の熱交換器の縦断
面図。
面図。
【図２】図１の矢印II線から見た要部破断断面図。
【図３】（ａ）は、らせん状フィンの第２の実施例を示
す要部拡大断面図であり、（ｂ）は、さらに別の実施例
を示す（ａ）と同様の図。
す要部拡大断面図であり、（ｂ）は、さらに別の実施例
を示す（ａ）と同様の図。
１ 熱交換器 ２ パイプ ３ ケーシング ４ 蓋体 ５ａ 冷却水入口パイプ ５ｂ 冷却水出口パイプ ６・７・８ らせん状板体
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の流体を通すためのパイプと、前記
パイプの管壁を介して前記第１の流体との間で熱交換を
行う第２の流体を通すべく前記パイプを外囲するように
設けられたケーシングとを有する熱交換器であって、 前記第１の流体を前記パイプの軸線方向一端から他端に
向けて複数のらせん状流路で流すように前記パイプ中に
複数枚のらせん状板体を設けたことを特徴とする熱交換
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19921195A JPH0926281A (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19921195A JPH0926281A (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0926281A true JPH0926281A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=16403988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19921195A Pending JPH0926281A (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0926281A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002295987A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 伝熱管及びその製造方法並びにこの伝熱管を使用した多管式熱交換器及びラジエーター組込式オイルクーラー |
| JP2012072884A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Toshiba Teli Corp | 冷却管継手構造 |
| CN103629965A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-03-12 | 锦州秀亭制管有限公司 | 方坑式冷却管 |
| CN110822953A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-21 | 北京福典工程技术有限责任公司 | 一种适合于高温宽压差的换热器及其换热机构 |
-
1995
- 1995-07-11 JP JP19921195A patent/JPH0926281A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002295987A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 伝熱管及びその製造方法並びにこの伝熱管を使用した多管式熱交換器及びラジエーター組込式オイルクーラー |
| JP4681139B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2011-05-11 | 臼井国際産業株式会社 | 伝熱管及びその製造方法並びにこの伝熱管を使用した多管式熱交換器及びラジエーター組込式オイルクーラー |
| JP2012072884A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Toshiba Teli Corp | 冷却管継手構造 |
| CN103629965A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-03-12 | 锦州秀亭制管有限公司 | 方坑式冷却管 |
| CN110822953A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-21 | 北京福典工程技术有限责任公司 | 一种适合于高温宽压差的换热器及其换热机构 |
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