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熱交換器の種類と使用用途について

熱交換器は日常生活において無くてはならない機器の1つです。温度の高い流体から低い流体へと熱を移動させる機能があり、液体や気体などを用いて効率的に熱エネルギーを交換することで加熱や冷却をすることができます。熱交換器が使用される場所は、例えば、身近なものとしてはエアコンの室内機や冷蔵庫、自動車のラジエーターがあります。産業用としてはまずボイラーがあり、他にも、食品や化学薬品製造における冷却行程・加熱工程・冷蔵、半導体製造工程、液晶パネル製造工程、自動車製造工程など多くの場所で使用されています。

熱交換器にはプレート式、シェル&チューブ式、フィンチューブ式の3つの種類があります。プレート式は伝熱板となる凹凸プレスされた金属プレートを重ね合わせ、交互に温度差のある流体が流れる仕組みを持ちます。また、シェル&チューブ式は伝熱管(チューブ)の内側と外側に異なる温度の流体を流すことで熱交換を行い、シェル(筒)の中に複数の細い管が設けてあります。フィンチューブ式は一般的なエアコンに用いられているタイプです。

伝熱管にフィンを取り付けることで面積を増やしており、管内に液媒体を流し、管外部と差し込んだフィンにガス体を当てることで熱交換を行います。現在、熱交換器には多葉状高効率伝熱管を用いた製品が販売されています。SCチューブとも呼ばれるこの伝熱管は素管伝熱面積を維持したままサイズを小型化しており、断面を多葉形状に成型する事で適正な流路断面積を確保することができます。流体の速度上昇と熱伝導率の向上を実現した新しい技術として用いられており、高効率化、小型化が進められています。

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