JPS63251791A - 伝熱管の襞面に目立てされたフィンを有する熱交換器 - 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〕 本発明は熱交換器用襞付管の改良に関し、特にガス対ガ
ス熱交換用として好適であるが、他の用途にも使用出来
る襞型伝熱管に関するものである。

〔従来の技術〕

ガス対ガスの熱交換器として現在多用されているものに
再生式とハニカム型の二種類があるが。

再生式は同種のガスで多少混り合ってもよい場合にしか
使用出来ないので、用途は限られており、一方、ハニカ
ム型は一種のプレートフィン型であ・って非常にコンパ
クトであるが、全体がロー付措造のため、分解点検が出
来ない。

しかも１両者とも熱交換器にとって理想とされる交流に
なっていないので、温度効率が低いという難点がある。

また、本発明者による熱交換器用襞付管（特開昭６１−
２９１８９４号）を用いた熱交換器は完全な交流を達成
でき、且つかなりコンパクトになっているが、ガス対ガ
スに使用するには、伝熱管に同一空間内でさらにその数
倍の伝熱面積を持つように改良することが望まれる。

本発明者は前記出願において、既に前記襞付管の伝熱面
である襞の面にフィンとかピンのような突出物を溶接す
ることについて言及したが、より一層の改良が必要であ
ると判断した。

〔発明が解決しようと′する問題点〕

即ち、一般にフィンとかピンを伝熱面に溶接するという
ことは煩わしいし、しかも溶接の都合上、襞のピッチを
あまり細かく出来ないという問題点があるからである。

〔問題点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に鑑み、溶接に
よらずフィンを形成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、その構成は、両端に円筒
部を有し、それら円筒部の間にその内側に突出した複数
条の凹凸の襞を形成して成る襞型伝熱管において、襞の
内外面または内外面の何れか一方に襞の長手方向にない
し或は角度を持たせて不連続且つ微細なフィンを目立て
方式によって形成したことを特徴とするものである。

即ち、本発明は、溶接によらず襞を形成する板に直接細
かいピッチで目立て加工を施してフィンを形成させるこ
とにより、前述の問題点を解決しようとしたものである
。

而して、フィンのピッチを細かくすると、それに応じて
フィンの高さを小さくしても面積倍率が大きくなり、且
つ、襞のピッチも小さく出来るので、襞とフィンとによ
る相乗面積倍率を極めて大きく出来る。

また、目立ての方法には、ローレットを用いる方法と刃
物を用いて順次にフィンを打ち起してゆく方法とがある
が、後者の方が、後述するように、大きな面積倍率を得
ることが出来る。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について説明する。

第１１図は特開昭６１−２９１８９４号による鍵付伝熱
管の一例の断面で、１０１は両端に円筒部１０１ａを有
し。

それら円筒部１０１ａ、　１０１ａ間にその内側に突出
した複数条の凹凸の襞１０１ｂを形成して成る襞付管の
一例の断面図、第１図は前記鍵付伝熱管を２層用いた襞
型熱交換器の一例の断面を示すものであり、１は外側の
襞付管でこれを外管と呼び、また、２は内部に芯体４を
挿入して成る内側の襞付管でこれを内管と呼ぶ。３は外
筒である。流体の流れについては後述する。

本発明では前記襞付管の襞の内外面に前述の目立てを施
し、各層の襞の内外または何れか一方の面積を数倍に拡
大し、襞による面積拡大との相乗効果によって総伝熱面
積を外管１の外径に等しい円筒面の１０倍前後にし、性
能の向上とコストの低下を図っている。

第２図は第１図に示す襞付管の襞の内外面にフィンＦを
形成した断面の一部を示す。目立てされたフィンＦの長
手の方向は管の軸に平行にしてもよく、若干角度をつけ
てもよい。何れにしてもこれらのフィンの長さを短かく
することにより、刃の面に境界層が形成されるのを防止
して熱伝達率の向上を図る。

フィンＦの起し方は、第３図のように一方向にしてもよ
いが、第４図のように交互に向きを変えてもよい。

目立ての手段はヤスリの目立てとあまり変わる所はなく
、刃物で高速度で打刻する。フィンＦは直角に起し′て
もよいし斜めでもよい。

フィンの効率を高めるためには、材料に熱伝導率のよい
アルミニウム、銅ないし銅合金またはチタニウムが望ま
しく、これらの材料はすべて打刻に適している。

以上のようにフィンＦによって伝熱面積を拡大された二
層の襞付管は、第５図に示すように、特殊なジヨイント
５と６とによって結合され、−個の伝熱ユニットを形成
する。但し、第５図にはフィンは省略しである。

結合部のシールはパツキン′７とパツキングランド８に
よって行うか、または圧力と流体の性質によってはＯリ
ングでよい場合もある。

第６図、第７図において一方の流体をＡ、他方のそれを
Ｂとし、Ａの流れを実線で、Ｂの流れを点線で示す。Ａ
の流体は外管１の外側と内管２の内側、Ｂの流体は外管
１の内側と内管２の外側の流路を流れ、図示するように
完全に交流となる。

さらに９．１０．１１はそれぞれ外筒１．内筒２．芯体
４の外周に巻きつけられた断面円形または矩形の長いス
トリップから成るスペーサであるが、このスペーサは、
第５図における１１で示すように、適当なリード角を持
っていて、流体に旋回を与えると同時に流れを撹拌する
効果により、熱伝達率を通常の１．５倍前後に高める作
用をする。また、スペーサ９と１０とは鍵付管１，２の
補強ともなる。

流れは前述のように完全な交流であるために、温度効率
は１００％となる。普通の多管式の温度効率は温度条件
によって異なるので、−概には言えないが、仮に従来温
度効率が７５％の所に用いたとすると、効率は１１０．
７５即ち１．３３倍となる。

従って、フィン効率を加味した有効面積倍率を仮に１０
とし、以下、上述の倍率をすべて掛は合せると外管１と
同外径のチューブ１本に対し。

１０　Ｘ　１．５　Ｘ　１．３３弁２０倍の性能を発揮
することが出来る。

この倍率を総合倍率と呼ぶこととする。

なお、交流熱交換器は微少な温度差にも適用可能である
ので、従来見捨てられていた低温廃熱の回収や既設プラ
ントの熱効率の改善に利用し、省エネルギを促進するこ
とが出来る。

しかも、製型熱交換器は図から分かるように分解組立て
が容易なので、点検、清掃、修理９部品交換等のメイン
テナンスが容易である。

上記熱交換器はそのユニットを第６図（直列）。

第７図（並列）ないしその組み合せ（直列Ｘ並列）の選
択により任意の容量に容易に対処出来る。

また、容量が特に大きい場合は、管を太く且つ長くする
こと、及び／または、１ユニツトを３層とか４層とかに
増加することで、さらにコストの低減と装置のコンパク
ト化を図ることが出来る。

ガス対ガス用としては、フィンＦの高さを極力高くする
ことが性能とコストの面から重要であり、それを実現す
るための二段階目立てによるハイフィンの形成方法を第
８図と第９図に示す。

第８図は第一段階の目立を実施中の有様を、第９図は第
二段階の自立を実施中の有様を示す。

第８図において、Ｍは素材であり、内外二段目立てのた
めにその分厚くしである。Ｆｌは第一段目立てによるフ
ィン、Ｆ２は第二段目立によりフィンＦ、の根本をさら
に打刻して斜めに起したフィンの根本であり、Ｆ工、Ｆ
３とは１本でこれらがハイフィンを形成する。第９図の
寸法の割り合いではフィンの両面の延長長さはピッチの
約５倍に達し、前述の総合倍率は下記のようになる。

外管の伝熱面積／外管と同外径の円筒面積；２内管の伝
熱面積／　　　　　　　　　　　　＝１（１）合計面積
倍率　　　　　　　　　　　　　＝３（２）フィンによ
る面積倍率　　　　　　　　　＝５゜５全面積倍率　　
　　　　　　　　　　　　＝　１６．５有効面積倍率（
フィン効率０．９のとき）＝１５（３）スペーサ９．１
０．１１による撹拌効果　　　＝１．３（４）ｉ１度効
率の向上（仮定）＝１．３３総合倍率　　　　弁２６ 即ち、一つの伝熱ユニットが外管と等しい外径のチュー
ブ２６本分前後の働きをする−こととなる。

なお、第５図のジヨイント５，６は別体となっているが
、使用条件がゆるやかな場合には、これを一体にするこ
とも出来る。

第１０図に示すものは鍵付管１，２の内部にさらに鍵付
管１２を挿入した三層製型熱交換器のための一体型のジ
ヨイント５０を示す。

この場合の各層間のシールは両端はパツキン及びパツキ
ングランド７．８でシール出来る。が、中間は０リング
１７．１８．１９でシールすることとなる。

外筒４とジヨイント５０とは分解可能になっていて、ス
タッド２０により反対側のジヨイント５０または外筒４
に設けたフランジとねじによって結合する。

このようにすると、ジヨイントはコンパクトになり且つ
安価となる。尚、１３．１４．１５．１６は流体の取り
入れ部と排出部を形成する部材である。

〔発明の効果〕

本発明襞型伝熱管は上述の通りであるから、これを用い
た熱交換器はガス対ガスの熱交換に最適であるが、勿論
目立ての形状１寸法、配置及び材質等を考慮して他の用
途にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明襞型伝熱管を用いた熱交換器の一例の縦
断側面図、第２図は襞の内外面にフィンを形成した伝熱
管の一部の断面図、第３図及び第４図はフィンの起こし
方を示す図、第５図は本発明伝熱管を用いた二層型伝熱
ユニットの断面図。 第６図は前記ユニットを直列に連結した状態とその流体
の流れを示す平面図、第７図は同じく並列に連結した状
態の正面図、第８図及び第９図はフインの目立てを実施
する有様を示す図、第１０図は本発明襞型伝熱管を用い
た三層型伝熱ユニットのための一体型のジヨイントの断
面図、第１１図は先願の襞付伝熱管の断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両端に円筒部を有し、それら円筒部の間にその内側に突
   出した複数条の凹凸の襞を形成して成る襞型伝熱管にお
   いて、襞の内外面または内外面の何れか一方に襞の長手
   方向にないし或は角度を持たせて不連続且つ微細なフィ
   ンを目立て方式によって形成したことを特徴とする目立
   てされたフィンを有する襞型伝熱管。