English熱交換器の効率をアップさせる3つの方法！具体例でわかりやすく解説
熱交換器は、私たちの生活にも活用されていて身近なものです。
しかし、工場で使用される熱交換器は効率が変わるだけで、コストにも大きく影響してきます。
そのため、どうやって効率を上げていくのか日々研究されています。
● 熱交換器の効率について、計算式などを交えて説明されても、正直理解できない
● 熱交換器の効率ってどうやったらよくなるの？
工場で働いていても、設備に直接かかわる仕事でない方はこのように思っていませんか？
本記事では、計算式や難しい話をせずに熱交換器の効率をアップさせた製品を具体例としてわかりやすく解説します。
そもそも熱交換器とは？概要をわかりやすく解説
熱交換器は「温かいから冷たい」「冷たいから温かい」へ温度を移動させる機械です。
工場でよく利用されていますが、私たちの身近にも熱交換器は存在しています。
わかりやすい具体例は、以下のような機器です。
● エアコン
● 冷蔵庫
● オイルヒーター
このように、熱交換器は工場だけではなく、日常の生活でも多く使われています。
熱交換器の効率をアップさせる3つのポイント
熱交換器の効率をアップさせるためには3つのポイントがあります。
● 伝熱面積を広くする
● 伝熱効率を高くする
● 対数平均温度を上げる
それぞれ詳しく見ていきましょう。
1.伝熱面積を広くする
熱の伝わる面積が大きくなれば、熱の伝わる量が増えるので効率がよくなります。
実際には、熱交換器に使われているプレートの数や、菅の数を増やすと効率が上がります。
ただし、プレートや管の数を増やすと、設置する場所のスペースが広く必要になる訳です。
そのため伝熱面積を広くして、熱交換器の効率を上げる方法は広いスペースが確保できるときです。
スペースが限られているコンパクト設計には、向いていない方法といえます。
2.伝熱効率を高くする
熱をどれだけ伝えられるかを表す伝熱効率を上げると、熱交換器の効率は上がります。
具体的に伝熱効率を上げるためには、以下のような方法が有効です。
● 熱が伝わりやすい材質を使う
● 熱交換器の壁を薄くする
● 汚れを除去する
● 流体の量を増やす
熱が伝わりやすいように、材質を変更したり、壁を薄くしたりすると伝熱効率がアップします。
汚れを除去し、熱交換器の中に流れる流体の量を増やすのも、熱伝導効率に効果があります。
3.対数平均温度を上げる
熱交換では、温度差が大きければそれに比例して熱交換量が大きくなります。
なぜなら、温度差を早く縮めようと作用するからです。
わかりやすい具体例を上げると、熱湯を冷ましたいときに、水を加えるよりも氷を入れたほうが早く冷えるのは熱交換量が大きいからです。
そのため、熱交換器でも平均温度差があるほど、効率もアップします。
熱交換器の効率を上げるには材質の変更が鍵
熱交換器の効率を上げるには、伝熱面積を広くしたり、伝熱効率を上げたりといろいろな方法があります。
中でも、伝熱効率をアップさせるために材質を変更する方法に注目です。
使用目的に適したものである必要はありますが、材質によっては加工がしやすくて熱交換面積を広げやすい効果があります。
また、熱交換面積を少なくできてコンパクトにできる作用もあるので、効率化の可能性が広がります。
効率のよい熱交換器を探しているなら株式会社AMUにお任せ
株式会社AMU冷熱では、世界初の超純水専用のチタン製熱交換器を開発しました。
現在の主流はテフロン製熱交換器ですが、置き換わる製品としてチタン製を発売します。
チタン製に変わるとどうなるのかを具体的に解説します。
チタンの熱伝導率で効率化を実現
超純水専用のチタン製熱交換器は、チタンの熱伝導率を利用して効率化を実現しました。
金属の熱伝導率
| 物質 | 熱伝導率（W/mK） |
| チタン | 17 |
| アルミニウム | 204 |
| 純銅 | 386 |
| 純鉄 | 67 |
表を見るとわかるとおり、チタンの熱伝導率は鉄の約1/4、銅の約1/23です。
そのため、温まりやすく冷めやすい特徴があり、鍋やフライパンにもよく使用されます。
チタンは鉄に比べると、約6割の熱量で同じ温度まで上昇させられるのです。
このようなチタンの特性を活かして、熱交換器の効率をアップに成功しました。
チタンを活かしてサイズダウンを実現
従来のテフロンからチタンに材質を変更したので、大きな熱交換効率を得られます。
そのため、大幅なサイズダウンにも成功しました。
サイズがコンパクトになったので、軽量で狭いスペースでも設置個所にも悩まなくてよくなります。
具体的に大きさを比較すると、以下のとおりです。
| チタン | 10cm×30cm |
| テフロン | 60cm（円柱）×3m |
この製品に興味のある方は、ぜひ超純水専用のチタン製熱交換器の商品ページをご覧ください。
チタン採用で低価格を実現
材質の価格としても、テフロンよりもチタンのほうが低価格で提供できます。
さらに、コンパクトなので使う材質の量も少なく、より低価格が実現できました。
まとめ
熱交換器の効率をアップさせるには、電熱面積を広くしたり電熱効率を高くしたりする方法があります。
中でも、適切な材質が見つかれば熱交換器の効率アップだけでなく、コンパクト化や低コストの実現なども可能です。
株式会社AMU冷熱は、冷却水準装置（サーキュレーター）の製造販売をメインで行っています。
熱交換器の購入を検討されている場合は、ぜひお気軽にご相談ください。
予算に応じた、最適な製品のご提案をいたします。
