JPH01169295A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH01169295A JPH01169295A JP62328118A JP32811887A JPH01169295A JP H01169295 A JPH01169295 A JP H01169295A JP 62328118 A JP62328118 A JP 62328118A JP 32811887 A JP32811887 A JP 32811887A JP H01169295 A JPH01169295 A JP H01169295A
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- Japan
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- tubes
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- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
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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
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
-
- 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
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/34—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
- F28F1/36—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
- F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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。
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]
この発明は、伝熱管にフィンを付設することなく熱交換
効率を高めることのできる細管により構成した熱交換器
に関する。
効率を高めることのできる細管により構成した熱交換器
に関する。
通常、加熱流体と被加熱流体との間の熱交換を行う熱交
換器においては、その熱交換効率を向上させるために、
受熱部もしくは放熱部を形成する多数の伝熱管に多数の
伝熱フィンを設けることが一般に行われている。
換器においては、その熱交換効率を向上させるために、
受熱部もしくは放熱部を形成する多数の伝熱管に多数の
伝熱フィンを設けることが一般に行われている。
そして、このような従来の伝熱フィン付熱交換器として
は、例えば第8図に示すような板状フィンを改良した提
案(特開昭59−147995号公報)や第9図に示す
ような網状フィンを改良した提案(実開昭60−218
6号公報)等がなされている。
は、例えば第8図に示すような板状フィンを改良した提
案(特開昭59−147995号公報)や第9図に示す
ような網状フィンを改良した提案(実開昭60−218
6号公報)等がなされている。
第8図に示したものは板状フィン11に多数のルーバ板
15を切り起こして開口部16を設け、ルーバ状に形成
し、この板状フィン11に伝熱管12を嵌挿するととも
に隣り合う板状フィン11の、流体の流れ方向Xに対し
てその前端部13同士及び後端部14同士を図示の如く
に閉じて構成したものである。
15を切り起こして開口部16を設け、ルーバ状に形成
し、この板状フィン11に伝熱管12を嵌挿するととも
に隣り合う板状フィン11の、流体の流れ方向Xに対し
てその前端部13同士及び後端部14同士を図示の如く
に閉じて構成したものである。
また、第9図に示したものは、細線を編組して形成した
網状フィン21に伝熱管22を同図(b)に示す如く嵌
挿するとともに、隣り合う網状フィン21の、流体の流
れ方向Xに対してその前端部21a同士及びその後端部
21b同士を同図(a)に示す如く閉じて蛇行状に形成
したものである。
網状フィン21に伝熱管22を同図(b)に示す如く嵌
挿するとともに、隣り合う網状フィン21の、流体の流
れ方向Xに対してその前端部21a同士及びその後端部
21b同士を同図(a)に示す如く閉じて蛇行状に形成
したものである。
しかし、上記第8図、第9図に示したものは、いずれも
フィンの形状が複雑で製作上、多大の工数と時間とを要
し高価な製品となるという問題があった。
フィンの形状が複雑で製作上、多大の工数と時間とを要
し高価な製品となるという問題があった。
そこで本発明者らは、さきに内径5.5 璽mφ、外径
が6龍φ以下の極細管熱交換器において、第5図に示す
ように流通抵抗体を細管にむしろ状に編組して性能向上
を図った装置を提案した(特開昭61−153388号
公報参照)。
が6龍φ以下の極細管熱交換器において、第5図に示す
ように流通抵抗体を細管にむしろ状に編組して性能向上
を図った装置を提案した(特開昭61−153388号
公報参照)。
この熱交換器は、第5図において、供給ヘッダ2と排出
へフグ3とが、多数の平面的に並列した細管1を介して
連通ずる如く構成し、さらに多数の細線からなる流通抵
抗体5を緯とし細管1を経とする如く両者をむしろ編み
状に編組して熱交換部を構成したものである。そして、
このような構成とすることによって、細管1の外側を通
過する加熱流体又は被加熱流体の流れ(矢印4で示す)
は、流通抵抗体5の抵抗によりその向きを変え、細管1
の表面に接触しつつその軸方向および周方向に沿って流
れることにより、上記流体の細管1との接触面積及び時
間を多くして熱交換効率を向上せしめる装置としたもの
である。
へフグ3とが、多数の平面的に並列した細管1を介して
連通ずる如く構成し、さらに多数の細線からなる流通抵
抗体5を緯とし細管1を経とする如く両者をむしろ編み
状に編組して熱交換部を構成したものである。そして、
このような構成とすることによって、細管1の外側を通
過する加熱流体又は被加熱流体の流れ(矢印4で示す)
は、流通抵抗体5の抵抗によりその向きを変え、細管1
の表面に接触しつつその軸方向および周方向に沿って流
れることにより、上記流体の細管1との接触面積及び時
間を多くして熱交換効率を向上せしめる装置としたもの
である。
また、第6図、第7図は、流体の流れ(矢印4で示す)
の抵抗を少なくして性能向上を図るために、並列した伝
熱管1を、第6図のものは格子状をなすごとく2段に、
第7図のものは各伝熱管群を独立に3段に並存せしめる
ように、伝熱管群が複数段からなる装置を提案したもの
である(特開昭61−153383号公報参照)。
の抵抗を少なくして性能向上を図るために、並列した伝
熱管1を、第6図のものは格子状をなすごとく2段に、
第7図のものは各伝熱管群を独立に3段に並存せしめる
ように、伝熱管群が複数段からなる装置を提案したもの
である(特開昭61−153383号公報参照)。
〔発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、第5図の特開昭61−153388号に
提案した装置は、流通抵抗体の設置によって流体の流れ
が抵抗を受けることにより流体が流れにくくなって効率
が向上しないという欠点があり、また第6図、第7図の
特開昭61−153383号に提案した装置は、伝熱管
が複数段となるために装置が立体的に大型になるという
欠点があった。
提案した装置は、流通抵抗体の設置によって流体の流れ
が抵抗を受けることにより流体が流れにくくなって効率
が向上しないという欠点があり、また第6図、第7図の
特開昭61−153383号に提案した装置は、伝熱管
が複数段となるために装置が立体的に大型になるという
欠点があった。
この発明は、このような従来の問題点にかんがみてなさ
れたものであって、複数の細管群を格子状に層成する等
により、上記問題点を解決することを目的としている。
れたものであって、複数の細管群を格子状に層成する等
により、上記問題点を解決することを目的としている。
この発明は、非直線状の流体の供給ヘッダ及び排出へフ
グと、平面状に多数の細管をほぼ同間隔に並列してなる
複数の細管群とを備え、且つ該細管群の一方の管端を前
記供給ヘッダに連通ずるとともに他方の管端を前記排出
ヘッダに連通してなる熱交換器であって、前記複数の細
管群はその細管の向きが一方向のものと、これに交差す
る他方向のものとが交互に層成されて格子状をなすとと
もに、前記他方向の細管群を介して隣り合う前記一方向
の細管群同士は、細管の並列ピッチが互いに約1/2ず
つずれて配設されている熱交換器としたものである。
グと、平面状に多数の細管をほぼ同間隔に並列してなる
複数の細管群とを備え、且つ該細管群の一方の管端を前
記供給ヘッダに連通ずるとともに他方の管端を前記排出
ヘッダに連通してなる熱交換器であって、前記複数の細
管群はその細管の向きが一方向のものと、これに交差す
る他方向のものとが交互に層成されて格子状をなすとと
もに、前記他方向の細管群を介して隣り合う前記一方向
の細管群同士は、細管の並列ピッチが互いに約1/2ず
つずれて配設されている熱交換器としたものである。
この発明は上記のような構成としたので、複数層に格子
状に層成された細管群は、極めて表面積、すなわち伝熱
面積が大きくなるとともに、この細管群を通過する流体
は複雑にその流路を変更しながら且つ細管群を構成する
すべての細管とその周方向及び軸方向に接触するため一
定流速でありながら細管との接触時間が長いため、熱交
換効率が従来に比して大きく向上し、また熱交換を行う
部分は細管群によりコンパクトに構成されているため、
小型化した装置となる。
状に層成された細管群は、極めて表面積、すなわち伝熱
面積が大きくなるとともに、この細管群を通過する流体
は複雑にその流路を変更しながら且つ細管群を構成する
すべての細管とその周方向及び軸方向に接触するため一
定流速でありながら細管との接触時間が長いため、熱交
換効率が従来に比して大きく向上し、また熱交換を行う
部分は細管群によりコンパクトに構成されているため、
小型化した装置となる。
以下この発明を図面に基づいて説明する。第1図〜第4
図はこの発明の一実施例を説明する図である。
図はこの発明の一実施例を説明する図である。
本実施例においては、非直線状の流体の供給ヘッダ及び
排出ヘッダとして共にL字形に形成した例について説明
する。
排出ヘッダとして共にL字形に形成した例について説明
する。
図において、32はL字形を成す流体の供給ヘッダで長
辺32aと短辺32b及び流体の供給口32cとからな
り、33は供給ヘッダ32と対称形をなす流体の排出ヘ
ッダであって、長辺33aと短辺33b及び流体の排出
口33cとからなる。
辺32aと短辺32b及び流体の供給口32cとからな
り、33は供給ヘッダ32と対称形をなす流体の排出ヘ
ッダであって、長辺33aと短辺33b及び流体の排出
口33cとからなる。
そしてこの供給ヘッダ32と排出ヘッダ33とは第1図
に示す如く組付けられて四角形を形成している。
に示す如く組付けられて四角形を形成している。
31A、31B、31Cは第1図のn−n断面図及びそ
の部分詳細図である第3図に示す如く、多数の細管31
がピッチL、の間隔で平面状に並列して形成された細管
群であって、それぞれ一方の管端は供給ヘッダ32の短
辺32bと連通し、他方の管端は排出ヘッダ33の短辺
33bと連通している。
の部分詳細図である第3図に示す如く、多数の細管31
がピッチL、の間隔で平面状に並列して形成された細管
群であって、それぞれ一方の管端は供給ヘッダ32の短
辺32bと連通し、他方の管端は排出ヘッダ33の短辺
33bと連通している。
34A、34Bは第1図〜第3図に示す如く、多数の細
管34がピッチL2の間隔で平面状に並列して形成され
た細管群であって、それぞれ一方の管端は供給ヘッダ3
2の長辺32aに連通し、他方の管端は排出ヘッダ33
の長辺33aに連通している。
管34がピッチL2の間隔で平面状に並列して形成され
た細管群であって、それぞれ一方の管端は供給ヘッダ3
2の長辺32aに連通し、他方の管端は排出ヘッダ33
の長辺33aに連通している。
また細管31はすべてA−A方向に配列され、細管34
はすべてB−B方向に配列されていて、これらより成る
細管群は、例えば31Aの下に34八が、34Aの下に
31Bが、31Bの下に34Bが、34Bの下に3IC
がそれぞれ互いに格子状をなす如く層状に配設されてい
る。
はすべてB−B方向に配列されていて、これらより成る
細管群は、例えば31Aの下に34八が、34Aの下に
31Bが、31Bの下に34Bが、34Bの下に3IC
がそれぞれ互いに格子状をなす如く層状に配設されてい
る。
また、第2図、第3図に示すように、細管群31Aの配
置に対して細管群31Bは、31Bの細管31が31A
の細管31のピッチL、のほぼ中間に存在するように配
置される。これは細管群34Aと34Bとにおいても上
記と同様な関係位置に配置される。
置に対して細管群31Bは、31Bの細管31が31A
の細管31のピッチL、のほぼ中間に存在するように配
置される。これは細管群34Aと34Bとにおいても上
記と同様な関係位置に配置される。
L3は細管31と細管34との配設ピッチを示す(第3
図)。
図)。
以上の構成によって、第2図に矢印4で示した流体の流
れは、細管群31C→34B→31B→34A→31A
の順に接触しつつ通過することによって、複雑にその流
路を変更しながら、且つ上記細管群を構成するすべての
細管とその周方向及び軸方向に接触するため、一定流速
を保ちつつも多数の細管との接触時間が長いため、熱交
換効率が従来に比して大きく向上し、また熱交換を行う
要部は細管群によりコンパクトに構成されている ゛た
め、小型化可能な装置となる。
れは、細管群31C→34B→31B→34A→31A
の順に接触しつつ通過することによって、複雑にその流
路を変更しながら、且つ上記細管群を構成するすべての
細管とその周方向及び軸方向に接触するため、一定流速
を保ちつつも多数の細管との接触時間が長いため、熱交
換効率が従来に比して大きく向上し、また熱交換を行う
要部は細管群によりコンパクトに構成されている ゛た
め、小型化可能な装置となる。
また本実施例においては、供給5ツダ及び排出ヘッダを
L字形としたが、本発明はこの形状に限定するものでは
なく、例えば半円形、半楕円形。
L字形としたが、本発明はこの形状に限定するものでは
なく、例えば半円形、半楕円形。
半画形その他、非直線形であればすべて適用できるもの
である。
である。
なお、本実施例を次に示すような条件で行った実験結果
を以下に示す。
を以下に示す。
流体は常温空気、細管内液体は80℃温水、細管径は外
径D=2m、内径= 1.8 amの実験条件において
、最低限必要な熱通過率(W / m・”C)として2
000W/n?・°Cを確保するためには、交差する細
管の距離(L3)÷細管径(D)=2.0〜5.0(第
4図参照)であり、且つ異方向の細管群を挟んだ上下の
同方向細管群、例えば第3図において31Aと31Bと
は、L、/2だけ図において左右方向にずれた位置に配
設することにより、伝熱効率である熱通過率を最も高め
ることができる結果を得た。
径D=2m、内径= 1.8 amの実験条件において
、最低限必要な熱通過率(W / m・”C)として2
000W/n?・°Cを確保するためには、交差する細
管の距離(L3)÷細管径(D)=2.0〜5.0(第
4図参照)であり、且つ異方向の細管群を挟んだ上下の
同方向細管群、例えば第3図において31Aと31Bと
は、L、/2だけ図において左右方向にずれた位置に配
設することにより、伝熱効率である熱通過率を最も高め
ることができる結果を得た。
なお、前記実施例では、細管内液体として温水を、細管
に接触させる流体を空気とした例について説明したが、
これらをそれぞれ排ガス、高温気体、高温流体、冷媒な
ど、冷却側、被冷却側のいずれにも設備及び目的に応じ
て同様に適用できることはいうまでもない。
に接触させる流体を空気とした例について説明したが、
これらをそれぞれ排ガス、高温気体、高温流体、冷媒な
ど、冷却側、被冷却側のいずれにも設備及び目的に応じ
て同様に適用できることはいうまでもない。
以上説明したように、本発明に係る熱交換器によれば、
従来のように製作に多大の手間と費用を要するフィンを
取付けることもな(、また流通抵抗体のような流体の通
過を妨害するような障害物がないため圧力損失も小さく
、しかも熱交換効率の高い小型で安価な熱交換器を得る
ことができる。
従来のように製作に多大の手間と費用を要するフィンを
取付けることもな(、また流通抵抗体のような流体の通
過を妨害するような障害物がないため圧力損失も小さく
、しかも熱交換効率の高い小型で安価な熱交換器を得る
ことができる。
第1図は本発明に係る実施例の斜視図、第2図は第1図
におけるn−n断面図、第3図は第2図における部分拡
大説明図、第4図は実施例の効果を示すグラフ、第5図
は細線を編組した従来例の斜視図、第6図は伝熱管群を
上下2段に使用した従来例の斜視図、第7図は伝熱管群
を3段に使用した従来例の斜視図、第8図はルーバ状フ
ィンを使用した従来例の部分断面図、第9図(a)は網
状フィンを使用した従来例の部分図、同図(b)は同図
(alのIX−IX断面図である。 2・・・・・・流体の供給ヘッダ、3・・・・・・流体
の排出ヘッダ、31.34・・・・・・細管、31A、
31B、31C,34A、34B・・・・・・細管群、
L、、L、・・・・・・ピッチ。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 代理人 弁理士 森 哲 也 代理人 弁理士 内 藤 嘉 昭 代理人 弁理士 清 水 正 熱通過率(W/m”・C)
におけるn−n断面図、第3図は第2図における部分拡
大説明図、第4図は実施例の効果を示すグラフ、第5図
は細線を編組した従来例の斜視図、第6図は伝熱管群を
上下2段に使用した従来例の斜視図、第7図は伝熱管群
を3段に使用した従来例の斜視図、第8図はルーバ状フ
ィンを使用した従来例の部分断面図、第9図(a)は網
状フィンを使用した従来例の部分図、同図(b)は同図
(alのIX−IX断面図である。 2・・・・・・流体の供給ヘッダ、3・・・・・・流体
の排出ヘッダ、31.34・・・・・・細管、31A、
31B、31C,34A、34B・・・・・・細管群、
L、、L、・・・・・・ピッチ。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 代理人 弁理士 森 哲 也 代理人 弁理士 内 藤 嘉 昭 代理人 弁理士 清 水 正 熱通過率(W/m”・C)
Claims (1)
- 非直線状の流体の供給ヘッダ及び排出ヘッダと、平面
状に多数の細管をほぼ同間隔に並列してなる複数の細管
群とを備え、且つ該細管群の一方の管端を前記供給ヘッ
ダに連通するとともに他方の管端を前記排出ヘッダに連
通してなる熱交換器であって、前記複数の細管群はその
細管の向きが一方向のものと、これに交差する他方向の
ものとが交互に層成されて格子状をなすとともに、前記
他方向の細管群を介して隣り合う前記一方向の細管群同
士は、細管の並列ピッチが互いに約1/2ずつずれて配
設されたことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62328118A JPH01169295A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62328118A JPH01169295A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01169295A true JPH01169295A (ja) | 1989-07-04 |
Family
ID=18206687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62328118A Pending JPH01169295A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01169295A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0566073A1 (en) | 1992-04-17 | 1993-10-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Zoom lens assembly |
EP0802383A2 (en) * | 1996-04-18 | 1997-10-22 | Sanden Corporation | Multitubular heat exchanger having an appropriate tube arrangement pattern |
US6802364B1 (en) * | 1999-02-19 | 2004-10-12 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Method and means for miniaturization of binary-fluid heat and mass exchangers |
JP2005337548A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Daikin Ind Ltd | 熱交換器 |
JP2005337545A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Daikin Ind Ltd | 熱交換器 |
JP2008537088A (ja) * | 2005-04-01 | 2008-09-11 | フィウィヘックス・ベスローテン・フェンノートシャップ | 熱交換器およびその適用 |
US8240365B2 (en) | 2006-03-23 | 2012-08-14 | Rolls-Royce Plc | Heat exchanger |
-
1987
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