JPS61190287A - 熱交換器モジユール - Google Patents

熱交換器モジユール

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JPS61190287A
JPS61190287A JP61026074A JP2607486A JPS61190287A JP S61190287 A JPS61190287 A JP S61190287A JP 61026074 A JP61026074 A JP 61026074A JP 2607486 A JP2607486 A JP 2607486A JP S61190287 A JPS61190287 A JP S61190287A
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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、詳細には対向流型、モジュラ−型か
つシェルアンドチューブ型の単一相流体用で、熱伝達増
大手段を持たない熱交換器に関する。
従来の技術 熱交換器の分野における40年間にわたる工業的及び商
業的事業の成果として、特定用途向きの装置と製造技術
の発達により、特定の適用例に対してはある程度の利益
が得られるようになった。
本発明はいくつかの独特な領域において、従来の熱交換
器の設計指針から極端に逸脱することを基礎としている
。この結果、設計手法は多くの点で異なっているが、最
も顕著で革新的な特徴は表現しにくい微妙なものであり
、詳細な理論的説明を抜きにしては明確に表現すること
ができない。最も重要な特徴はそのサイズ(寸法)にあ
る。この変形は、従来の技術の代表的なヌツセルト数及
びレイノルズ数を用いて所定の値を基準とする手法から
革新的に逸脱していることを表わすものである。次に、
基準となる値及び全体像を示すために従来技術について
概略的に説明する。
モジュラ−型、対向流型、シェルアンドチューブ型の熱
交換器の多数の例は、米国特許の中に見出すことができ
る。初期の例の1つは、ロシの双方向流デザインの特許
第2839276号で、熱応力の減少をその利点として
いる。最近の代表的なものではバウムガルトナ等の特許
第4221262号があり、基礎をなすモジュールの複
雑性を減少させた点で初期のデザインよりも構造的な有
利性がある。全く定型外で非実際的ではあるがばくぜん
としたシステム外観に関連性が見出せるのがジアルデイ
ナの特許第4253516号で、巨大な箱形サイズのモ
ジュール(構成要素)を備えている。
ジャブセン等の特許第4289196号とカルバーの特
許第4098329号は、モジュラ−システム内で高い
出力密度を達成するためのユニークなヘッド及びマニホ
ルドシステムを採用している。カニンガム等の特許第2
907644号は高温腐食の問題を提起している。ラス
トネーダの特許第3444924号は軸線方向の伝達損
失の問題に着目しており、この問題は明らかに多くの熱
交換器設計技術妻達が気付かなかった点である。
コルビー等の特許第2655346号は直交流型熱交換
器において渦に誘導される共振の問題を述べており、仕
切板を効果的に配置することで解決している。シャイド
ルの特許第394’1188号はチューブを支持する格
子を用いてこれらの問題を解決している。
ペイの特許第2537024号及びマレウイツの特許第
3452814号は熱の流れを増大させるいくつかの例
を示しているが、本発明によって最適化された気体−気
体式熱交換器ではそれらが有効でないことが容易に示さ
れる。
接合技術についての周知の例として、特殊具ちゆう合金
を用いるコツトン及びサバシュタインの特許第4.27
4483号、冷間圧力溶接を用いるオルソン及びウィル
ソンの特許第4237971号、爆発溶接を用いるハー
ドウィックの特許第3717925号、拡張チューブを
用いるブリフ等の特許第4239713号、及び関連し
た技術のヨシトミ等の特許第414.2581号が、あ
る。
本発明における拡散技術にさらに密接に関連したものと
して、圧入方法を利用するノンネマン等の特許第415
9741号、圧縮方法を利用するタカヤスの特許第39
22768号がある。しかしながら、前述した技術は高
度に完全な冶金学的結合を形成させるには不足した点が
多い。
フライの特許第4295522号はガラスチューブとシ
リコン鋳物樹脂を利用しており、寸法が表わされていな
い外観からは、その基礎的なチューブ組立体モジュール
と本発明との間にかなりの類似点が見出される。そこで
用いられているチューブサイズもまた進歩的な設計の特
徴となる直径約6mxのものであり、前述した全ての従
来特許で用いられている慣習的な直径1.5CIIL乃
至2.5 cmとは大きく異なっている。しかしながら
フライの設計は、材料の選択によって課される温度及び
圧力の限界はともかくとして、そのマニホルド機構に必
要とされる直交流デザインに固有の低効車という欠点が
ある。
外径が約3ut以下の小直径チューブを用いることは、
これまで大勢として二相の直交流システムに限定されて
いた。初期の例はアンダーソンの特許第2449922
号に見られるような航空機用のオイルクーラであり、そ
の後も出現している。
外径1 xi以下のチューブを用いた例としてはクリス
テン等の特許第4098852号があり、浸透性又は限
外濾過性のポリマーチューブと蒸発液体を利用している
。クリステン特許はまた従来の対向流型熱交換器のうち
では最も小さいと見られるチューブ長さ約0.6 mを
利用しており、代表的な長さが約5mであるのとは異な
っている。ローマの特許第4030540号は従来技術
による設計指針の代表例として引用され、結果としてチ
ューブ長さを最大にするよう試みるという不合理な目的
を生じるが、正しい目的は常にいくつかの付加的規準を
満足させながらチューブ長さを最小限にすることである
本発明に関連する理論的背景の資料として、本発明とは
全く異なるものではあるが、本発明者による2つの米国
特許を特徴する特許第4321962号は太陽エネルギ
による熱交換及び貯蔵システムを開示し、特許第445
6882号は高速タービン駆動による空気軸受支持のサ
ンプルつむぎ機について述べている。
発明の概要 本発明はマイクロチューブストリップ(MT8と略す)
を備えた対向流型熱交換器であって、好適な実施例にお
いて平行に連結された多数の小さなモジュールから構成
される。各モジュールは代表的には各チューブの外径が
0.8mm5長さが0.16mの100本のチューブが
7列に配置されているものを包含する。チューブはその
各端部で長方形のヘッダチューブストリップに冶金学的
に接合さく 8 ) れている。マニホルド(分岐管)として用いるに適した
キャップが端部上に溶接されている。シェル側の流体を
チューブ長さの概ね全長にわたって対向流となるように
流動させる手段が設けられ、モジュールを平行に連結す
るために適当なマニホルドが設けられる。MTS熱交換
器の単位温度差及び単位体積当りの出力容量は、従来技
術による代表的設計を係数10乃至10000割合で超
えている。MTS熱交換器の単位温度差及び単位コスト
当りの出力容量は、従来技術による設計をある場合にお
いて係数10以上の割合で超えることができる。マイク
ロチューブ内の流れの状態は、完全に層流をなし音速よ
りはるかに遅い流れである。
発明の理論的背景 熱交換器出力 熱伝達の問題に関して常用される解析手法は次の公式か
ら始まる。
P h= h A Tδ         (1)ここ
にPhは熱伝達出力(単位w)、’hは熱伝達係数(W
/m2K) 、Aは表面積(m2)、Tδ は温度差(
K)を表わす。ここでの問題は各種の状態の下でhをど
のように表現して定めるかという点である。不運なこと
に多くの技術者は、前記の公式(1)を見た後では暗黙
のうちに熱交換器の熱交換出力は合計表面積に比例する
ものと考えてしまう。この40年間の単−相熱交換器の
設計における事実上の進歩の停滞は、この誤った仮定が
根底に存在したためである。しばしば見落される事実は
、複雑な熱伝達係数りは常に熱交換器の特性寸法と反対
に依存する関係にあり、例えばPhが面積の平方根に比
例した分だけ増加するようなことがしばしば起る。ある
場合には、Phは面積がいくらか変化しても独立した値
を保ち、また他の場合には”I、は面積が増大すること
により実際に減少するようなことも起る。
例えば最初にチューブ束から成る熱交換器がチューブの
間に高度の乱流気体を通過させており、チューブは一定
温度の流体中に浸漬されている場合を考えてみる。従来
の解析では熱伝達係数は次元(ディメンション)のない
ヌツセルト数Nuを用いて表現される。
Nu=hd/k         (2)ここにdはチ
ューブ内径(m)、kは気体の熱伝導車(Wm−1K 
 ” )  である。ヌツセルト数はさらに2つの次元
のない追加群すなわちプラントル数Pr とレイノルズ
数凡eを用いて表現される。
P r =Cp p / k        (3)こ
こにCpは定圧比熱(J/KgK)、μは動粘性係数(
Kgm  ’S  ’)である。
Re=ρvd/μ=4G/Trμd    (4)ここ
にρは気体密度(Kg/m3)、■は気体の平均速度(
m/s)、Gはチューブあたりの質量流量(Kg/S)
である。次に高度の乱流に対しては Nu”0.023Pt0−’Re0−8  (5)式(
2)〜(5)を組合せると熱伝達係数について次式が成
り立つ。
かくして、チューブ束の長さLにわたって与えられた乱
流質量流量に対し、公式(1)の熱交換出力は長さに比
例し、直径の0.80乗に反比例することがわかる。そ
れゆえに、チューブ直径を増大することで面積を増大さ
せることは実際上熱交換出力を減少させることになり、
小さな直径の短いチューブを用いることの利点が明らか
となる。
次にチューブ型、対向流層流型の熱交換器で、チューブ
の中心間距離がチューブ外径の1.4倍でチューブ内径
の2倍である場合について考察する。
ここでチューブ材料の熱伝導車は流体の熱伝導車よりも
はるかに大きいものと仮定する。この場合、熱交換出力
はチューブ直径には依存せず次式で与えられる。
ここにnはチューブの数、klは内側流体の熱伝導率、
k2は外側流体の熱伝導車である。
前述した議論から、従来の専門家及び特許文献が常用し
てきた次元Wm−2K  ”の熱交換係数を用いて熱交
換器を評価することは実用性に乏しいことがわかる。一
層有用な特性表示は合計有効流れ長さnLである。nL
をPhと一般化された関数に1.に2 の商として定義
することにより、別種の設計例えば表面を拡張したり粗
面にしたりして熱伝達を増大させるようにした設計との
比較を行なう有用な方法に到達することができる。
出力損失 熱交換器のチューブを通じて流体を吸込むのに必要な出
力P p 1  は次式で与えられる。
PP1=(Δp)Afv     (8)ここにΔpは
熱交換器を通過する際の圧力降下(Pa)、Afは正面
側流体面積(m )、■は平均流体速度(m/s)であ
る。
単純化のために、長くて円滑なチューブ内を層流流体が
流れる場合について考察する。この条件はレイノルズ数
Reが2000以下の時に存在する。層流状態でチュー
ブを流れる流体内での圧力降下Δpは次式で与えられる
Δp=32μLv/d”      (9)かくして P   −8πμnLv2      (10)pi= チューブのまわりに流体を吸込むのに必要とされるシェ
ル側ポンピング出力損失P p 2  は類似の式%式
% ここに気体パラメータμ及びVは外部気体に関するもの
で、係数fはチューブ直径及び間隔の複雑な関数である
。チューブ中心間距離がチューブ外径の1.4倍である
ような標準の六角形密封パターンでは、fは概ね200
に等しい。
ポンピング出力損失に加えて、対向流型熱交換器に存在
するもう1つの内部損失があり、これが熱力学的動車を
限定する。すなわちチューブ金属の軸線方向熱伝導出力
”mである。
Pm=7rdnwkm(’I’H−To)/L   (
12)ここにWはチューブの壁厚(m)、kmはチュー
ブ金属の熱伝導車(Wm  ’K  ”) 、THは高
温端部での平均温度、TOは低温端部での平均温度であ
る。
最適化 入力された気体からの入手可能出力PiはPi=GC!
、、 (TH−TO)       (13)ここにC
2は定圧比熱(J/KgK) 、Gは質量流量(Kg/
s)でρA4vに等しい。消費される熱P。は P  =acp’rδ         (14)ここ
にTδは既に定義されたように対向流気体間の平均温度
差である。
損失を計算に入れると入手可能な熱交換出力−Pm/2
             (15)入口側出力と出口
側出力とを等式にすればP i+2 P P 1 =F
 B + P o      (16)上式は質量流量
の定義とw = d / 3という仮定を用いてTδに
ついて解くことができる。
この式はわずか3つの幾何学的変数n、L、dに依存し
ており、前述した仮定に従ってチューブタイプ、対向流
層流型熱交換器に対し合理的に有効となる。これにより
与えられた熱力学及び幾何学的条件の下で出力損失及び
入手可能な熱交換器出力を計算することができる。設計
値は目的とする関数FCを最大にする線状プログラミン
グ手法例えば次式を用いて最適化することができる。
FC= (PB−aPP−bPo)/(全コスト)ここ
にa及びbはそれぞれ10と2の値をとることができる
。式(18)の線状プログラミング手法を練習した後で
は次のことが明らかになる。
すなわち、チューブ切断、端部処理、ヘッダ穴あけ、チ
ューブ組立、及び挿入方法等と協調してコストを最小限
にするよう適当な注意を払うことにより、最適化された
高出力単−相の熱交換器が全く新規な外観を表わすよう
になる。この熱交換器は数百又は数千の小さなモジュー
ルから成り、各モジュールは数百の小さくて短いチュー
ブから成る。これら最適化された設計によるマイクロチ
ューブ内部でのレイノルズ数は、従来技術の標準的な値
が1oooo〜100000であるのに対し25〜40
0になる。ヌツセルト数は従来技術の代表的な値が20
〜400であるのに対し5以下となる。その結果チュー
ブ側及びシェル側で完全に発達した層流となり、流速は
音速の10分の1以下になる。
代替的な式として目的関数Fvは次のように選ぶことも
できる。
F v =(P B  a P p  b P o )
 / (全容積)(!9) 非常に驚くべきことにこの関数には限界がない。
換言すれば、チューブの直径と長さを減少させチューブ
の数を無限に増加させることができるならば、出力対容
積の比をポンピング損失を増加させることなしに無限に
増大させることが可能だということである。
チューブ配置 現在用いられているチューブタイプで対向流型の熱交換
器チューブは誘導溶接による鋼、銅又はアルミのチュー
ブで、直径10〜25 M7fL1長さ1〜6m1壁厚
が1〜3期のものが一般的である。
しかしながら、最近進歩した高速レーザ溶接技術を用い
れば、非常に低いコスト例えばメートルあたり20円以
下で、非常に小さいステンレス鋼製皮下チューブを作る
ことが可能である。かくして内径17ffW以下のチュ
ーブを利用することも実用可能と考えられる。
チューブの直径を10分の1以下にすることはチューブ
の長さを30〜100分の1に減少させることを必要と
する。一方では、同一の熱交換器出力及びポンピング出
力損失を維持するために同様の割合でチューブの数を増
大させることになる。
しかしながら、熱交換器全体の容積は同様に減少する。
その上、熱交換器の最大内部圧力定格は相対的な壁厚が
増大することにより多分増加することになろう。
大量の小形チューブを迅速に組立て易くするためには、
対向流型熱交換器に通常用いられる円板形のチューブへ
ラダシートから逸脱することが必要であり、その代りに
長方形のチューブヘッダシート又はストリップ(帯板)
を用いることが考えられる。さらに、チューブのたわみ
を最小にし支持構造を減少させるために、チューブ長さ
を比較的短く保つことが望ましい。このことはまたチュ
ーブの座屈強度が十分に大きくなり、チューブをストリ
ップ内に圧入する作業が確実になされることを意味する
。その上、チューブを横切る音響的共鳴モードが上昇し
、これにより掻乱のために共鳴現象が励起される可能性
が小さくなる。
応力強化されたステンレス鋼や沈殿強化された超合金の
ような高密度、高強度合金の実用的チューブ長さの最大
のものは、チューブ外径の約300倍であるが、銅やア
ルミのチューブでの実用長さの最大はその約半分である
。より一般的な熱交換器用金属よりもステンレス鋼や超
合金が好ましいのはさらにいくつかの理由がある。
1)熱伝導車が非常に低いのでレーザ溶接が容易になる
のに加えて、最も重要なことに対向流型熱交換器におけ
る内部軸線方向熱伝導損失Pmが減少する。
2)高張力強度のために高い作動圧力が許容される。
3)耐腐食性及び耐高温性の特性が多くの適用例に必要
とされる。
溶接及びマニホルド 本発明の鍵を握るのは、非常に短い長さで小さい直径の
チューブを用いることの利点を認識することにある。本
発明の遂行はこれらのチューブの組立、溶接及びマニホ
ルド(分岐管取付)における技術の壁をどう突破するか
に依存している。チューブは非常に短いので、チューブ
長さの主要部にわたって対向流状態が生成されるように
幅の小さいモジュールを形成し、非均等流れに基づく効
率低下を防ぐことが必要である。直交流配置は前述した
非均等流れの問題を解消するのに用いることができるが
、かかる配置は熱力学的効率を著しく低下させる。対向
流と直交流を連続させる配置は一般に大形の設備に用い
られ、直交流配置より(2o ) もいくらか効率は良いがポンピング損失が増大する。そ
れゆえ最も満足すべき解決策は、チュー゛ブを4列乃至
20列に並べた幅の小さいモジュールを配置することで
ある。
極端に小さなサイズのチューブでは従来の溶接法のほと
んど全てのタイプは非実用的となり、極端に数が多いチ
ューブでは個々のチューブを溶接していく手法、おそら
くは自動操作の電子ビームやレーザ技術を用いたとして
も、溶接操作中の熱膨張から生じる工程制御の問題によ
って利用が困難になるであろう。チューブをストリップ
に溶接するための2つの利用可能な手段は、フラックス
を用いないろう付けと拡散溶接である。従来の広範な溶
接技術は接合部の残りについては好適なものとなろう。
フラックスなしのろう付は手法では、ろう金属が組立に
先立って穴の内部及びチューブの外側上に塗付される。
組立の後、完全なモジュールが真空又は不活性気体中で
ろう金属の液化温度まで加熱される。この方法は非常に
高温の熱交換器には不向きである。
チューブの直径及び穴寸法が非常に厳密な公差内に収め
られる場合には、拡散溶接を利用することができる。硬
化されたチューブと焼きなましだチューブストリップと
を用いれば、チューブをわずかに小寸法の穴に圧入する
ことができる。表面の品質と最小限0.3%のしまりば
めとに十分な注意を払うことにより、組立体を単に絶対
溶融温度(K)の約0.8倍まで加熱するだけで、強力
な冶金学的結合が形成される。この方法は極めて高温の
もの及び全ての合金に好適である。
腐食 多くの場合、熱交換器は厳しい腐食環境の中で作動しな
ければならない。これらの条件の下ではもはや出力対容
積比を限界なしに増大させることは理論的に可能とは言
えない。今日の耐腐食性合金例えばニモニック81のよ
うな技術では、おだやかな腐食環境に対して最小壁厚を
約50ミクロンまで可能とし、厳しい腐食環境に対して
は約200ミクロンまでを可能とする。チューブ自身が
非常に小さいので現在用いられているコーティング技術
やラミネーション技術を用いることはできないが、かか
る手法をチューブストリップやマニホルドに適用して材
料費を節約したり、高温での強度と耐高温腐食性を同時
に持たせるようなことも可能である。
熱応答時間 多くの適用例において、特に輸送用ガスタービンの場合
は効車良い操作のために迅速な応答時間が必要とされる
。今日、代表的な2000KWのガスタービンは1分間
の機械的応答時間を有するが、かかるシステム内に設け
られる熱交換器の熱応答時間は10時間にもなる。本発
明によるMTS設計に可能なだけ熱交換器の出力対質量
比を増大すれば、熱応答の時定数を1分以下にすること
も可能と考えられる。質量及び時定数におけるかかる画
期的な減少は、輸送の全ての領域、特に航空機に対して
多くの新しい適用例に道を開くことになるものである。
高圧利用 多くの適用例、例えばクローズドサイクルガスタービン
に用いられる熱回収装置では、内側(チューブ側)と外
側(シェル側)の流体を共に高圧に保つ必要がある。チ
ューブヘッダストリップの幅は狭いので、この設計は高
いチューブ側圧力に適するようになる。高いシェル側圧
力が必要とされる時は、熱交換器全体を高圧の封入容器
内に収容しなければならない。小さな寸法の熱交換器で
はこの作業が容易になる。
以下、添付図面の実施例を参照しながら本発明をさらに
説明する。第1図は本発明によるMTS熱交換器モジュ
ールの部分組立体の斜視図、第2図はMT8ヘッダの正
面図、第3図はMT8モジュールの斜視図、第4図は高
圧のチューブ側圧力で作動するMT8モジュール用の2
つの補強手法を表わす側面図、第5図はMT8ブロック
を形成するように平行に一緒に接続された多数のMTS
モジュールの斜視図、第6図は圧力容器内に収容された
MT8ブロックを表わす一部破断側面図である。
実施例 MTS熱交換器内の基本ユニットは第1図に示すMT8
部分組立体である。この部分組立体は代表的にはマイク
ロチューブ1の8列で構成され、各列について代表的に
は40〜2000マイクロチユーブが配置されている。
マイクロチューブは各端部で精密なMTSヘッダストリ
ップ2内へと拡散溶接されている。拡散溶接は、超精密
なダイヤモンドダイで縮小したレーザ溶接による堅固な
マイクロチューブ用引抜きチュービング技術を利用し、
焼きなましたヘッダストリップ内にチューブ外径よりも
少なくとも0.3%小さいが5%以上は小さくない穴を
正確に機械加工することによって完成させられる。ヘッ
ダストリップ内に正確な穴をあけるためには、精巧な素
材形成、電気化学的機械加工、リーマ加工等の技術の組
合せが必要となることもある。拡散溶接は 1)組立て前にチューブ及び穴が完全に清浄化され酸化
物が表面にないことを確認し 2)最小0.3%のしまりばめを維持し3)部分組立体
を真空又は不活性気体中で加熱し、チューブ又はヘッダ
ストリップ合金の絶対溶融温度のうちいずれか低い方の
約80%の温度にまで加熱することによって完成する。
第2図はMTSヘッダストリップ2に用いるのに推奨さ
れるHOP (六角密接パック)型穴パターンを表わし
ている。列間距離はチューブ中心間距離TOの0.86
6倍に等しく、TOはサンプルチューブ1の外径の約1
.3〜2.8倍程度である。
第3図は基本的な対向流型MTSモジュールを表わして
いる。これには各ヘッダストリップに溶接された半円筒
形キャップ3が含まれる。ヘッダストリップ2はマイク
ロチューブ1と比較的壁厚の薄いキャップ3とを収容す
るのに必要な量以上に広くてはならず、これにより゛M
T8モジュールを平行かつ密接に取付けられるようにな
っていることに注目されたい。チューブ側のマニホルド
ポート4は各キャップ3上に設けられている。外箱5は
各ヘッダストリップ付近を除いてMT8部分組立体を密
接に包囲し、シェル側流体6を強制的にMT8部分組立
体の一端付近の周縁のまわりへと流入させかつ同様にし
て他端付近から流出させるようになっている。チューブ
側流体7はシェル側流体が出ていく端部でチューブ側マ
ニホルドポート4へと流入し、同様にして反対側端部か
ら流出する。
いくつかの適用例において、極端に高いチューブ側圧力
がおそらくは非常な高温と組合されて作用し、平坦なヘ
ッダストリップ2の表面が曲げられるのを阻止するため
に、追加の支持部が必要となることがあろう。゛この追
加支持部は第4図に示すように、ヘッダストリップ2に
類似した補強板8をストリップ2から短い距離に拡散溶
接することで形成できる。この代りに支持部は、マイク
ロチューブが座屈を阻止するように支持されていれば、
マイクロチューブ1によっても形成できる。
その方法は接合、好ましくは射出溶接によって補強ワイ
ヤ9をマイクロチューブ1の列間に交差して配置するこ
とで達成される。隣接する補強ワイヤ9の位置を互い違
いにしたりオフセットさせることにより、流体流れに対
する影響は概ね無視できるようになる。
第5図はMTSブロックを形成するためのいくつかのM
TSモジュールの平行なマニホルド取付部を表わしてい
る。個別の流体ポート4は各端部でチューブ側マニホル
ド10に接続されている。
マニホルド外箱11はMT8モジュール外箱5と協働し
てシェル側封鎖領域を形成する。チューブ側流体はチュ
ーブ側マニホルドポート12に流入し、一方シエル側流
体はマニホルド外箱ポート13から流出することができ
る。MT8モジュールは、隣接するキャップ間に十分な
りリアランススペースを保ちながら、必要とされるシェ
ル側流。
体6を許容可能な圧力降下でキャップ間に流すように、
ヘッダによって支持されている。代表的なMT8ブロッ
ク1よ平行な4〜15のM’fSモジュールを包含し、
代表的な高出力設備はさらに平行にマニホルド接続され
た数百のかかるMT8ブロックを包含することができる
第6図は高いシェル側圧力を必要とする適用例における
MTSタンクを形成する圧力容器14内部に取付けられ
たMT8ブロックを表わしている。
圧力均等化ベント(孔)15は、’MTS外箱5及びマ
ニホルド外箱11の平坦表面上での平均静圧成分を均等
にするのに必要とされる。MTSブロックを通過するシ
ェル側流体圧力降下から発生する動圧成分は、平坦表面
が過度にたわむのを防止するように比較的小さく保たれ
ねばならない。膨張継手16は一端で軸線方向熱応力を
逃がすために必要とされる。好適なシール用フランジ、
17゜18は、封入容器14の組立を容易にしかつポー
)12.13のまわりでの十分なシールを達成するため
に設けられている。容器内のMTSブロックのための適
当な半径方向支持は、膨張継手16を含む側の端部に必
要とされる。
本発明は特定の実施例を参照しながら説明してきたが、
本発明の精神から離れることなく各種の変更及び修正を
行なうことができることを理解されたい。かかる変更及
び修正は特許請求の範囲内に含まれることを意図するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるMTS熱交換器モジュールの部分
組立体の斜視図、第2図はMTSヘッダの正面図、第3
図はMTSモジュールの斜視図、第4図は高圧のチュー
ブ側圧力で作動するMTSモジュール用の2つの補強手
法を表わす側面図、第5図はMTSブロックを形成する
ように平行に一緒に接続された多数のMT8モジュール
の斜視図、第6図は圧力容器内に収容されたMTSブロ
ックを表わす一部破断側面図である。 1・・・マイクロチューブ 2・・・ストリップ3・・
・キャップ    4・・・ポート5・・・外箱   
   6,7・・・流体10・・・マニホルド  11
@・・外箱12.13・・・ポート  14・・・容器
特許出願人   エフ・ダビット・ドウティ代理人 弁
理士  二 宮 正 孝 いJ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、多数列の金属製マイクロチューブを頭部を揃えて平
    行に配置し各端部に概ね長方形のマイクロチューブスト
    リップヘッダを取付けて構成した熱交換器モジュールで
    あって、 前記マイクロチューブは外径が3mm以下で、少なくと
    も1つの流体マニホルド接続部を有するキャップが設け
    られ、該キャップは内部チューブ側領域を形成するよう
    に各マイクロチューブストリップヘッダに連結されてい
    ることを特徴とする熱交換器モジュール。 2、前記マイクロチューブは高張力合金製金属からレー
    ザ溶接で作られている特許請求の範囲第1項記載の熱交
    換器モジュール。 3、前記マイクロチューブはその外径の500倍以下の
    長さを有し、拡散溶接により前記ヘッダに冶金学的に接
    合されている特許請求の範囲第1項記載の熱交換器モジ
    ュール。 4、シェル側の流体を前記マイクロチューブの外表面の
    主要部上で対向流となるように流れさせる手段が設けら
    れている特許請求の範囲第1項記載の熱交換器モジュー
    ル。 5、前記マイクロチューブストリップヘッダは該ヘッダ
    の付近にあるヘッダに類似した補強板により高い流体圧
    力に耐えるように補強されている特許請求の範囲第1項
    記載の熱交換器モジュール。 6、前記マイクロチューブは1カ所又は複数個所で前記
    チューブ列の間に溶接された剛性ワイヤにより支持され
    ている特許請求の範囲第1項記載の熱交換器モジュール
    。 7、前記マイクロチューブは高張力合金製金属からレー
    ザ溶接で作られ、その外径の500倍以下の長さを有し
    、拡散溶接により前記ヘッダに冶金学的に接合され、シ
    ェル側の流体を該マイクロチューブの外表面の主要部上
    で対向流となるように流れさせる手段が設けられている
    特許請求の範囲第1項記載の熱交換器モジュール。 8、前記マイクロチューブは高張力合金製金属からレー
    ザ溶接で作られ、その外径の500倍以下の長さを有し
    、拡散溶接により前記ヘッダに冶金学的に接合され、シ
    ェル側の流体を該マイクロチューブの外表面の主要部上
    で対向流となるように流れさせる手段が設けられ、前記
    マイクロチューブストリップヘッダは該ヘッダの付近に
    あるヘッダに類似した補強板により高い流体圧力に耐え
    るように補強され、前記マイクロチューブは1カ所又は
    複数個所で前記チューブ列の間に溶接された剛性ワイヤ
    により支持されている特許請求の範囲第1項記載の熱交
    換器モジュール。 9、前記マニホルドは適当なマニホルド用外箱やポート
    及び流動間隙を用いて一緒に平行に取付けられ、マイク
    ロチューブストリップ型熱交換器のブロックを形成する
    ようになっている特許請求の範囲第1項乃至第8項のい
    ずれかに記載の熱交換器モジュール。 10、前記熱交換器のブロックは適当なシール手段と熱
    応力除去手段と支持手段とにより圧力封入容器内に収容
    され、マイクロチューブストリップ型タンクを形成する
    ようになっている特許請求の範囲第9項記載の熱交換器
    モジュール。
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