JPS5819697A - 伝熱管熱交換器 - Google Patents

伝熱管熱交換器

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Publication number
JPS5819697A
JPS5819697A JP11811681A JP11811681A JPS5819697A JP S5819697 A JPS5819697 A JP S5819697A JP 11811681 A JP11811681 A JP 11811681A JP 11811681 A JP11811681 A JP 11811681A JP S5819697 A JPS5819697 A JP S5819697A
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JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
tube
heat
heat transfer
tubes
Prior art date
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Pending
Application number
JP11811681A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihei Shiroshita
由平 城下
Kazuaki Nakamura
中村 員明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
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Publication of JPS5819697A publication Critical patent/JPS5819697A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

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】 本発明は伝熱管形式の熱交換器に於いて、管内側の伝熱
効果を向上するための管内管路付熱交換器に関するもの
である。
従来伝熱部に管ご使用Tる熱交換器では、管の形状とし
て、断面円管、長円管、だ円管、角管などがあり、2流
体の伝熱係数の悪い流体の接する伝熱部にフィンをつけ
ることが一般的でフィン付管の形状としては長手フィン
、円−フィン、スタッドフィンなどがあり、これらは流
体の性質、流れの状態に応じて選定されていたしかし、
このような伝熱部に管を使用する熱交換器において、管
内に長手フィン、円周フィン、スタッドフィンを加工す
ることは、一般に管径が小ざいので非常に困難であり、
可能であったとしても、フィンの大きざに制限を受ける
とか、又材質面で制限を受−ブるとか、高価な加工方法
になったりして、実用上有効なフィンを形成Tることは
問題があった。
本発明の目的として伝熱管内側に熱良導物質を充填する
とともに、該熱良導物質充填材中に細管t−1[1r個
、前記伝熱管と熱的接触を保つように、′管内管群を埋
I&Tるが、又は前記熱良導物質充填材中に、伝熱管長
手方向に、複数個の管路を直接形成し、管内管群を構成
したので管内側のに熱面を容易に増加させることができ
る又本発明によれば管内部の流路断面積が比較的容易に
変えることが出来、従って管内側のコンパクト化が可能
である。
更に本発明の目的として本熱交侠器では耐圧が増大する
ので、高圧電熱交換器としても有用である。
以下実at例にもとづいて説明丁れば第1図〜m2図6
1従来の、伝熱部が円管形状の伝熱を形式熱交J!!器
の代表的な実施で、熟1図は単なる円管で(aJは一部
新面を有Tる正面図、(b)は側面図で円管1の内外で
熱交換するものである。一般に本形式の熱交換器では、
その伝熱効果を増加させるため管内外にフィン又は突起
形状のヒダを付加Tることが多い。例えば栴2図の(&
)は側面図、(b)は一部ムー人断面をした正面図で管
内外に長手方向フィンを形成したもので2は断面円管の
直管で8&が管内側の長手フィン、8bが管外側の長手
フィンである。この場合管内側のフィン又は突起形状の
ヒダの形成の加工は一般には押し出し、0つ付は等によ
るが一般に難かしく又非常に高価なものとなる。
本発明はこの管内外のフィンの構造に関するもので容易
な加工で伝熱係数及び圧力損失の設計値の自由度を増し
伝熱効果を高めるものであるOVa図の(a)は側面■
で、(b)は一部B−B断面をした側面図で本発明の一
実施例で、4は伝熱管で断面円管の直管である。前記伝
熱管4側には伝熱管4より管径の小ざい複数の細管5が
伝熱管4の長手方向と同じ方向に配置すれ、細管5の両
端で伝熱管会の両端部とそれぞれ間通Tるようになって
いる。細管5・は千鳥配置であるが、伝熱条件に応じて
自由に配置!れるし細管5の数及び管径も伝熱管鳴の内
側に収まるという条件のもとて自由に変えることができ
る。
例として0.1j以下のものも市販されているのでその
噛度の細管が多数配置可能である0次に前記伝熱管会と
細管5群の間には熱良導物質7、たとえばロウ材、ハン
ダ、金属、接着剤等が伝熱管4と細管5群が熱的接触を
もって固着されるべく溶填又は充填される。この伝熱管
4と細管5群の間に熱良導物質7を伝熱管4と細管5群
とが熱的接触を保つように充填する方法については上述
のほかにも焼結111t−ロウ材、ハンダ、低融点金属
などとともに充填して加熱する方法とか、金属微粒子を
ロウ接、ハンダ、低融点金属などとともに充填して加熱
Tる方法とか金Jil!微粒子をロウ接、ハンダ、低融
点金属とともに充填して加熱Tる方法又金属微粒子、焼
結材それぞれをそのまま伝熱t4.細管5群とともに拡
散接合する方法等いろいろ公知技術で対処できる。
以上により伝熱管番の内側の熱良導物質7中に伝熱管4
と熱的接触をもつ複数個の管内回路6が細管す内に形成
され・伝熱管4の外側とこの管内管路6の間で伝熱作中
が行われるような熱交換器が構成される。尚管断面が長
円管、だ円管、角管の場合、又伝熱管が曲、り管、U字
管・バヨネット管の場合につ1いても同じような伝熱管
形状の熱交換器が構成できる。
第4図は本発明の他の実施例で(&)は側面図で、(b
)は一部QNe#面をした側面図で8は伝熱管で断面円
管の直管で内側には熱良導物質9が充填され、その熱良
導物質9には伝熱管長手方向に伝熱条件に応じて適当な
管径1個数の管路10が管路10の両端部で伝熱t8の
両端とそれぞれ間通Tるように穿設される。この時熱良
導物質9と伝熱W8とは熱的接触を保つように圧着、ロ
ウ接、接着、拡散接合、溶着などで固着されている。尚
この熱良導物質9に伝熱管8の長手方向に管路10を穿
設する方法は機械加工、パンチプレートを細穴のピッチ
を一致させて拡散接合T方法とか、熱良導物質からなる
(例えばブロンズ)焼結材中に焼結より溶融点の低い線
材(これは形成される管路10に等しい径をもつ線材が
普通便われる)を必要な管路の数だ1配置し同時焼結の
製造工程の中で線材を溶融して焼結体中に含浸除去Tる
ことによって線材の穴径を焼結体の中に形成Tる方法、
更には融点の低い細い線材(これは形成される管路lO
に等しい径をもつ線材が普通便われる)にこの線材より
融点の高い金141IIt−まきつけ、この金属IMT
tまきつけた融点の低い線材t−伝熱管8内で束ねて、
この伝熱管8内でこの線材を溶融して融点の高い金属線
の間に含浸させ融点の低い線材の穴径をもつ管路を線材
の数だけ形成Tる方法がある。
以上より伝熱管8の内側の熱良導物質9中に伝熱管8と
熱的機能をもつII!数個の管内管路1゜が伝熱t8の
長手方向に形成され伝熱管8の外側とこの管内管路10
の開で伝熱作用が行われるような熱交換器が構成される
115、v!Jは118図の伝熱管2の外側に長平方向
フィンを形成したもので、第6図は第1図の伝熱管8の
外側に長手方向ツインを形成したちのである。
以上の構成においてその作用を述べれば@8図において
伝熱管4の外側を矢印方向に流体1が又流体璽が細管5
内を矢印方向に流れて流体Iと1の街で熱交換器Tる場
合において流体lが高温流体、流体1が低温流体と丁れ
ば、高温流体■が矢印方向に細管5群内を流れると熱は
細管5群に伝わり更に細管5は熱良導物質7と熱的接触
が保たれているので熱良導物質充填材7に伝わる、。次
に熱良導物質7は伝熱管4に伝わり最後に伝熱!4を経
て低温側流体Iに伝達される。以上の伝導過程ir:I
Ikで高温流体1より低温流体■に熱か伝わり、熱交換
器としての作用を行う。
第4図において伝熱管8の外側を流体Iが又流体lが伝
熱管8の内側を流れて流体Iとlとの間で熱交換に丁場
会において(流体厘が高温流体、流体Iが低温流体とす
る)流装置が矢印方向に管路10群内を流れると熱は管
路壁から直接良導物質9に伝わり、更に熱良導物質9は
伝熱管8と熱的接触が保たれているので熱は熱良導物1
9から伝熱管8と熱的接触が保たれているので熱は熱良
導物質9から伝熱管8に伝わり最後に伝熱管8を経て低
温側流体I&:云達される。前記第8図、第4図の例で
は高温流体1と低温流体1に対して向流型熱交換器めS
をのべたが並流型熱交換器についても、高温流体Iから
低温流体■への伝熱作用は同様の形態となる。第5図、
第6図においては更に伝熱管番及び8にそれぞれフィン
8bが形成きれているので@8図及びta4図の伝熱管
においてフィンを介して低温側流体1に熱が伝達されて
いくことになる。
次に本発明の熱交換器の効果について述べれば、熱交*
lTh−高)るためには、その単位長さあたりの伝熱面
積を十分に取る必要があり、一般に圧力損失が少くなく
、しがも熱像′Ikを大きくすることは困難であり、第
1図の高温流体1及び低温流体■がそnぞれ矢印の方向
に流れる同流型の熱交換器の場合、全伝?S係敞匁は与
?の部分からなっている。(1)一方の流体から伝熱管
への伝熱、(2)伝熱内の熱伝導、(8)伝熱管面がら
他の流体へ熱伝達から成っており伝熱管壁の部分では両
面の温度差&TVとすれば伝熱管壁内の温度勾配ΔTw
/lから単位面積あたり単位時間に移る熱量q (ca
Vseo、am”)は次のようになる0 、q′−λmTv/l ここにtは壁の厚さくaI)、Δ′rwは温度差(0c
)、λmは伝熱管の熱伝導度(o al/s e c 
、cz 00 )である。このq′は壁から流体に移る
が又は流体から壁に移るから、a 、 a’TI一単位
面積あたりの単位時間、単位温度差のときの壁と流体と
の間の伝熱係数(041/b12°O5ea)とすれは
2つの流体の間の全伝熱係数には ull −一++ x  ah、  ?訂 庁L H++H1■と与えられ
る。ここにAle 44ゴ熱交換器単位長ざあたりの伝
熱面積、A3はそのときの伝熱管壁の伝熱面積である。
通常λ糾ゴ大きいのでll −一一十  ・・・・・■ K  aA、  ?5 ■式よりKi大きくTるにはAIIA、を大きくTるか
f+ a’に大さくするかということになる“。
ところでa’ e Ask fX熱管内側と■ると先づ
A2について、Ask大さくする方法がある。この加工
は特に管が小さくなる程難かしく、加工の面で制約を受
けた熱交換器となる◇ 本発明によれば第2図のフィンの代わりに細管5群ない
しは管路10群を形成Tることにより伝熱管内側の伝熱
面積を増加させるもので単位長さあたりの伝熱面積を大
巾に増加させることができる、今仮うに伝熱管内径を1
0鱈とした場合、第1図において単位長さ0(傷)あた
りの内側伝熱面積は8.1釧−であヂ、又この伝熱管に
第2図のごとき内側フィンをつけた場合でも内側伝熱面
積は加工上の制約でせいぜい2倍程度で、それに対して
今伝熱管内側に第8図、@4図のごとき細管6群ないし
管群10を形成する場合において直径10ffの内側に
内(2)・8鱈の細管又は管路に150ケ形成した時、
単位長ざ(l傷)あたりの伝熱面積は約l釘1となりt
a1図の熱交換器の伝熱面積に対し4.5倍増加させる
ことができる。又この熱交!Wでは伝熱条件により細管
5又は管路lOの管径、数。
配!1ITL−自由に変化させることができるので熱交
換器の設計の自由度が増し最適設計がより容易になる。
丁なわちα″について框゛の値は流体の種類、流速、熱
交換器の型、バス(流路)の形状によって変化するもの
であり、設計の自由度を憎子ことはa’により大きくす
ることができることにつながる。
以上より本発明によれは伝熱面積A2に大きくしながら
且つ伝熱体@tx’をも大きくする熱交換器が容易に形
成でき、又体熱管及び細管の曲げ加工も容易に出来、熱
交?5!器としての汎用性が増加し更に耐圧も増加Tる
ので高圧内熱交換器として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は公知の円筒形状の伝熱管形式熱交換器に関する
もので、(a)は部分破断正面□□□、(b田側面図、
8p12図は公知の円筒形状をし伝熱管内外に長手フィ
ンのある伝熱管形式熱交換器に関するもので、(a)は
側面図、(b)は(a)の一部A−A断面をした正面図
、@8図は本発明の熱交換器に関するもので、(&)は
偽面図、(b)は(a)の一部B−BM面をした正面図
、@4図は本発明の熱交換器の他の実施例を示Tもので
、(a)Gゴ側面面、(b)は(a)の一部C−O断面
をした正面面、第5図は本発明の熱交換器の更に他の変
形実施例を示T側面図、そして@6図は本発明の更に他
の変形実施例を示T熱交換器のII@図である。 4.8・・・伝熱管、5・・・細管、7.9・・・熱良
導物質、10・・・管路。 特許出願人 アイシン精機株式会社 代表者 中井令夫

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  伝熱管形状の熱交換器において、前記伝熱管
    内側に熱良導物質を充填するとともに、該熱良導物質充
    填材中に前記伝熱管より管径の小ざい細管TtWI’l
    k個前記伝熱管と熱的接触を保つように管内管群として
    埋設したことを特長とする熱交換器。
  2. (2)前項の熱交換器において伝熱管内側に熱良導物質
    ケ充填するとともに、前記熱良導物質充填材中に伝熱管
    長手方向に複数個の細孔を直接形成し管内管路群を構成
    したことを特長とTる管内管路付熱交換器。
  3. (3)前項(1)及び(2)における熱交換器の伝熱管
    の側管表面にフィンを形成したことを特長とTる熱交換
    器。
JP11811681A 1981-07-28 1981-07-28 伝熱管熱交換器 Pending JPS5819697A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007117497A2 (en) * 2006-04-05 2007-10-18 Laminar Technologies, Llc In-line beverage chilling apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007117497A2 (en) * 2006-04-05 2007-10-18 Laminar Technologies, Llc In-line beverage chilling apparatus
WO2007117497A3 (en) * 2006-04-05 2008-03-06 Laminar Technologies Llc In-line beverage chilling apparatus

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