熱交換器の選定について

1.はじめに
　当社のつくる熱交換器は内部を流れる冷媒液の熱量を使って外部を通過する空気を冷やしたり、暖めたりする為のものです。熱交換器は9.53φ〜19.05φの管群で構成され外部放熱用フィンが取り付けられています。

2.冷媒液の種類
　管内を流れる主な冷媒には次のものがあります。
フロン：Ｒ22、Ｒ404Ａ、Ｒ407Ｃ、Ｒ410Ａ
自然冷媒：R717（アンモニア=ＮＨ₃）、R744（炭酸ガス=ＣＯ₂）、
　　　　　水=Ｈ₂Ｏ

3.管の種類
　代表的なものは銅管です。管の外径は9.53φ、φ12.7φ、15.88φ、19.05φの4種類あり、アンモニア以外は使用可能で熱伝導率が良く最も一般的に使われています。その他にはアルミ管があり、アンモニア冷媒に適しますが腐食に弱く耐蝕加工したものが使われます。軽量であることが利点ですが、高度な溶接技術も必要で、アンモニア冷媒以外は一般的ではありません。ステンレス管はアンモニアにもフロンにも使用可能ですが、熱伝導率が銅、アルミと比べると小さいのでより大きな伝熱面積を必要とし、かつ重量も重くなり材料費も高価になりますから特に耐蝕性を要求される条件で使われます。

4.フィンの種類
　代表的なものはアルミフィンです。その他には銅フィン、ステンレスフィンがあります。

5.管−フィンの組合わせと耐蝕性
　最も一般的な組合せは銅管+アルミフィンです。冷蔵庫に使われるようなマイナス温度であれば空気中の水分は氷結しますので純アルミでも腐食することはありません。プラス温度で使われる時は空気中の水分と酸素によりアルミが腐食されやすくなります。そのため樹脂をコーティングしたアルミフィンの使用をお勧めします。また、食品工場などで殺菌洗浄をするか、その環境の近くで使用する場合は洗浄液のミストが浮遊して金属を腐食しますので銅管+銅フィンの組合せをお勧めします。特に耐蝕性を有する組合せはステンレス管+ステンレスフィンが有効です。ただし、ステンレスにもＳＵＳ304、ＳＵＳ306、ＳＵＳ316など種類が多くありますのでその選定に留意することと、温度や水分によってはステンレスも錆ますのでステンレス＝錆ないという盲信は危険です。

6.伝熱面積
　熱交換器はその能力をプレートフィンコイルの外表面積で表し、管表面積とフィン表面積の合計したものを伝熱面積（ｍ2）といいます。
　製品案内のプレートフィンコイルのページに伝熱面積計算を載せています。

7.圧入方式と拡管方式
{管とプレートフィンを密着・固定する方法には、拡管方式と圧入方式がある。拡管方式は、プレートフィンの開口部の径に対し、小さい口径の管を挿入、拡管機を使い後から管径を広げ、プレートフィンに圧接させるもの。拡管率を上げればフィンと伝熱管の密着度が高まり接触熱抵抗を低減できるが、上げすぎれば内部の溝形状の変形につながり冷媒の熱伝達率を低下させる可能性がある。また拡管率の増大はカラー部割れを招くことがあり最適性が求められる。
　一方の圧入方式はプレートフィンを管に圧力をかけて差し込んでいくもの。管径より小さい径のプレートフィンを使用し、フィンに密着させる。伝熱管とプレートフィンの密着度・接合面積により、熱伝導率が変わってくる。}　以上、空調タイムスより抜粋


　当社では圧入方式を採用しています。管径とプレートフィン穴径のはめあい公差は、過去の蓄積したデータを生かし、プレスの使用回数による金型保守を定期的に実施することにより、最適なしまりばめを実現し、高い伝熱効率を維持しています。また、はめあい公差の維持を確実にするため、プレートフィンは全量自社でプレス加工しています。
　管材質とフィン材質の組合せが自由に選べ、フィンを一枚一枚圧入するのでフィンピッチなど自由度が高く、また冷媒の設計圧力等に対応した管肉厚変化による管内径の違いに影響されません。
　どんな方式でも一長一短があるかと思います。各メーカーは日々、改善・メンテナンスに取り組んで最善を尽くしていることは間違いありません。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　株式会社原製作所