JP2015506457A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の熱交換装置は、媒体、すなわち、液体、気体、懸濁液及びスラリーの加熱および冷却処理に使用することができる装置である。【解決手段】前記熱交換装置は、少なくとも外部および内部放射状の枝を有する管状体の形で押出によって成形される一体もので構成され、円周方向の管状体は、同一の長手方向の丸穴を有し、管状体の外表面上に存在する少なくとも１つのマウントを有する。内部と外部の放射状の枝は、ベースから枝の縁部までテーパー状になっており、１つのソリューションとして、一定のステップと振幅の正弦波で作られている。それらは、枝の付け根から端部まで同じ幅にすることができる。外部放射状枝の正弦波は、枝ベースから縁部まで可変する振幅とステップで作り得る。外部放射状の正弦枝は、互いに異なる距離で、互いに対して、異なる長さから形成することができる。外部および内部の放射状の枝は、相補的起伏突起を作ることができる。長手方向の丸穴は、互いに等距離に管状本体の全周に沿って形成されている。長手方向の丸穴の壁に孔の内部に向かって、追加の放射状の起伏突起で作られ得る。マウントは、頂部に異なる長さの丸い***を有する突起の形態で製造することができ、管状体の外表面上の異なる場所に配置することができる。管状体の外側表面上に作られた放射状枝の高さはゼロに等しくすることができる。同時に、熱交換装置において、複数のデバイスを使用することができる。【選択図】図１

Description

本願の熱交換器(または熱交換装置とも言う)は、媒体、すなわち液体、気体、懸濁物およびスラリーの熱的および冷却処理用に用いられ得る機器である。

環状チャンネルを形成するための共軸に配置された少なくとも３つのパイプのパッケージからなる、多重チャンネル熱交換装置は既知であり、その内の２つは外側の共軸の段階的に進められた円筒状の表面を有する、互いのコレクタリングに向かって設置され、チャネルに導かれ、それらチャネルの壁に接触し、各コレクタは、それぞれの環状の溝付きチャネルと導通された縦の２つのデフチャネルを有する（ロシア連邦特許54731号、国際分類6 F 28 D 7/10）。
この構造体の欠点は、部品点数が多くて複雑で、熱交換伝面との接触が不十分で、それは熱交換効率を低下させる。

熱移動チューブがあり、中央部の、縦のリブ、およびその熱移動チューブの外面上の放射状の横断リブの形体で、挿入される（米国特許4.031.602, IPC F28F 11/00, 28.06.1977公報発行参照）。挿入の形は、チューブの内面積、同時に熱移動特性を増加させ、熱移動効率を増大し、すなわち、チューブの熱移動性能を増大させる。

これら熱移動チューブは前記の同類品に比べて部品数が少ないが、依然製造が複雑である。
最も類似の技術的本質は、押出しで作られた“燃料加熱装置用熱交換器”を有し、チューブ状の丸形の本体と内外側に多数の放射状の枝部を含むことである。そこにおいて、外部枝よりも多くの内部枝がある。枝は、互いに等間隔で位置する（米国特許4657074号, 国際分類F28F 1/42, 発行日 19.02.1986参照）。そのような熱交換器も、製造が複雑である。

本願の熱交換器は、熱交換装置と媒体の接触面積を増加させるように意図されており、冷却または加熱媒体の量を増加させ、操作費用を低減し、製造簡略化をもたらす。
提案した熱交換器は、押出成形で製造されたプロファイル品の形体で作られ、プロファイリング金型を介して高粘度材料を押し出し、特定の形体の形成で本品を成形する。プロファイル品は、アルミニウムの如き延性金属で作られる。

課題は、熱交換装置が以下のように設計されるという事実によって解決される。それは、外部および内部放射状枝を有する管状体の形で押出によって作られる一体ものからなり、円周方向の管状体は、同一の長手方向の丸形孔を有し、管状体の外表面上に少なくとも1台が存在する。内部と外部の放射状枝は、枝のベースから端までテーパー状（先細り）になり、解決策の1つである、一定のステップでの正弦波および振幅で作られる。それらは、ベースから枝(分枝)の端部まで同じ幅にすることができる。外部放射状枝の正弦波は、ベースから枝の端まで可変振幅とステップで作ることができる。外向き放射状の正弦枝は、互いに対して、互いに異なる距離で、異なる長さで作られ得る。外部および内部の放射状の枝は、相補的起伏突起で作ることができる。長手方向の丸形穴(孔)は、互いに等距離に管状本体の全周に沿って形成されている。長手方向の丸形穴の壁に追加の放射状の波状突起が孔の内部に向けられ、作ることができる。マウント（台）は、上面および異なる長さの丸い膨らみを有する突起の形態で作ることができ、管状体の外表面上の異なる場所に位置することができる。管状体の外側表面上に作ら放射状分枝の高さがゼロに等しくすることができる。同時に、熱交換装置において、複数のデバイスを使用することができる。

特定の場所と放射状正弦外部と内部の分枝の特定の長さは、内側で動く媒体、外側で動く熱交換媒体やクーラント、熱交換装置および媒体の表面との最大の必要な接触を提供する。ここで、熱交換装置は、長い距離にわたって冷却または加熱を必要とする様々な媒体を移動させるために使用することができる。

本発明の本質は、以下の図によって説明される。
図１は、熱交換器の斜視図である。 図２は、技術的欠陥を溶接していない熱交換器である。 図３は、丸いケースに固定された熱交換器である。 図４は、熱交換器をケースに載置した断片である。 図５は、正方形ケースに固定された熱交換器である。 図６は、正方形ケースに固定された、互いに異なる長さの放射状の正弦波枝を有する熱交換器である。 図７は、壁が相補的起伏突起で作られた、長手方向の円形孔を有する放射状正弦波外部および内部枝の断片である。 図８は、放射状正弦波外部および内部枝、と同時にチューブ体の全表面に相補的起伏突起を有する円形孔の断片図である。 図９は、四角いケースに固定された、互いに異なる長さの放射状の正弦波枝を有する４個の熱交換器の観測図である。 図１０は、円形のケースに固定された、互いに異なる長さの放射状の正弦波枝を有する８個の熱交換器の観測図である。 図１１は、０に等しい高さの外部放射状枝を有する熱交換器である。

熱交換装置は、一体もの１（図１）で構成されている。これは、押出成形によって作られる。この機器は、その後、溶接される（図２）、技術的欠陥２および３を有している。熱交換器は、放射状の外部、内部枝５、６を有する管状体４として作られている。放射状外部５と内部６の枝の形状は、特定のデバイスの熱バランスに依存して、計算によって決定される。円周方向の管状体は、同一の長手方向の丸形孔７を有している（図３）。

装置は、ケース８の内部に取り付けられるように設計されており、管状体の外部表面上に位置する留め具によって開口部１０を有する突出部９内のケース８内側に固定されている。留め具が端部(縁部)１２に突起１１の形状で作られる（図４）。

留め具は、異なる長さとすることができ、チューブ体の外表面上の様々な場所に作られる（図１１）。留め具の数は計算により選択され、熱交換装置を用いた場合のケースのタイプに依存する。装置は、熱交換装置を通る通路を提供し、少なくとも３つの媒体、例えば、冷却媒体１３、冷却を要する作業媒体１４及び１５、または熱媒１３、加熱を必要とする作業媒体１４および１５等である。ここにおいて、冷却または加熱を必要とする作業媒体は、種々の、媒体１３と異なり、種々の形成されたチャネルで異なることができる。

内部放射状の枝６および外部放射状の枝５がベースから枝の端部までテーパー状にすることができる。それらは、一定のステップ１６と振幅１７を伴なう正弦波とすることができる。それらは、ベースから枝１８の端部まで同じ幅を有することができる。熱交換装置は、または円形のケース８内（図３）または正方形のケース内（図５）に設置することができる。外部放射状枝５の正弦波は、枝のベースから端部まで可変増幅と階段状にすることができる。外部放射状の正弦枝は、正方形ケースにおいて固定された熱交換装置では、例えば、互いに対して異なる長さ１９、および互いに異なる距離にすることができる（図６）。

外部放射状枝５と内部放射状枝６は、熱交換装置の表面と媒体の接触面積を増大させ、熱交換を増加させるために、相補的な起伏突起２０及び２１で行うことができる（図７,８）。

長手方向の丸形孔１５は、互いに等距離に管状本体の全周囲に沿って形成されている。長手方向の丸形孔１５壁には、熱交換装置と媒体の接触面積を増加させるために、孔１５内側に向かされた追加の放射状の起伏突起２２が作られる。管状体の外表面に作られた放射状外部枝５の高さは、ゼロに等しくすることができる（図１１）。同時に複数の機器を使用することができる。例えば、正方形ケース内に固定された、４つの互いに対して異なる長さの外部正弦波の放射状枝５を有する熱交換器（図９）、または円形ケースに固定された、互いに対して異なる長さの外部正弦波状の放射状枝５を有する８つの熱交換器（図１０）である。

熱交換装置の長さに応じて、媒体は長距離にわたって移動させることができる。

熱交換装置は、所望の断面形状を有する製品を得るために、ノズルを描く、成形金型を通って溶融した高粘度材料の一定の押し出しからなる、例えば、押出成形によるアルミニウムから製造される。

装置は以下のように操作する。
熱交換装置は、ケース８内に設置し、留め具９、１０、１１、１２によって固定される。次にそれを作動装置に接続される。冷却または加熱媒体、例えば１３は、外部放射状枝５の壁を通過し、装置の全長にわたってそれらを冷却または加熱する。装置の外部放射状の枝５の外壁によって取られた冷却または加熱は、装置の内部放射状の枝６の内壁に渡される。装置の内部放射状の枝６の内壁が加熱又は冷却され、冷却または加熱は、媒体１４および１５へ移動される。
熱交換装置の設計は、冷却または加熱媒体の量が増加し、熱交換装置とメディアとの接触面積の増加のために、単純で経済的かつ効果的である。製品は一体ものとして作られ、熱交換装置のアセンブリを簡素化し、運転コストを低減する。 このように、発生した課題が解決される。

１ 一体もの
２、３ 技術欠陥
４ 管状体
５ 外部放射状枝
６ 内部放射状枝
７ 丸形孔
８ ケース(筐体)
９ 突出し部(留め具)
１０ 開口部(留め具)
１１ 突起(留め具)
１２ 縁部(留め具)
１３ 熱媒体
１４、１５ 冷却作業媒体
１６ ステップ
１７ 振幅
１９ 枝の長さ
２０、２１ 起伏突起

Claims (14)

1. 外部及び内部の放射状の枝部を有する管状体の形状で、押出成形によって作られた一体ものからなる熱交換装置であって、円周方向の管状体は、同一の長手方向の丸形孔を有しており、管状体の外表面に少なくとも一つのマウントを有する。
2. 内部放射状の枝部が、ベースから縁までテーパーになっている、請求項１の熱交換装置。
3. 外部放射状の枝部は、枝部のベースからの縁までテーパーになっている、請求項１の熱交換装置。
4. 外部と内部の放射状の枝部が、一定のステップと振幅の正弦波によって作られている、請求項１の熱交換装置。
5. 外部と内部の枝部が、枝部のベースか縁まで同じ幅で作られている、請求項１の熱交換装置。
6. 外部と内部の枝が正弦波で作られ、および外部放射状枝の正弦波は、枝の縁部にベースから可変振幅とステップで作られている、請求項１の熱交換装置。
7. 外部放射状の正弦波状枝が互いに異なる長さで作られている、請求項１の熱交換装置。
8. 外部放射状の正弦波状枝が、互いに異なる距離で行われている、請求項１の熱交換装置。
9. 外部と内部の放射状の枝が、補完的な起伏の突起で作られている、請求項１の熱交換装置。
10. 長手方向の丸孔が、互いに等間隔で管状体の全周に沿って形成されている、請求項１の熱交換装置。
11. 縦型の丸形孔の壁に穴の壁上に、前記孔の内側に向けられた、追加の放射状の起伏突起が作られている、請求項１の熱交換装置。
12. 留め具が頂部の丸い***、および異なる長さを有する突起の形で作られている、請求項１の熱交換装置。
13. 留め具が管状体の外表面上の異なる場所に配置されている、請求項１の熱交換装置。
14. 管状体の外表面上に作られた放射状枝の高さがゼロに等しい、請求項１の熱交換装置。

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