熱交換器の基礎と用途別の選定ポイント

- コラム

熱交換器は、温度の違う2つの流体(気体や液体)の間で熱だけをやり取りする装置です。「冷やす」「温める」「排熱を回収する」のいずれを目的にするか、そして流体・温度・圧力・設置スペースによって最適な型式が変わります。本記事では、熱交換器の基礎と用途別の選定ポイントを精密加工メーカーの視点で整理します。

◆ 熱交換器とは

熱交換器とは、流体同士を混ぜずに、熱だけを移動させる装置です。エアコン・自動車のラジエーター・給湯器・産業機械の冷却など、身近なところから工場設備まで幅広く使われています。性能は「伝熱面積」「流体の温度差」「熱の伝わりやすさ(材質・流れ方)」で決まり、限られたスペースでいかに伝熱面積を確保するかが設計の肝になります。

◆ 主な種類と特徴

代表的な型式は次のとおりです。求める性能・流体・圧力・メンテナンス性で選びます。

型式 特徴 向いている用途
プレート式 薄い金属板を重ね、高い伝熱効率をコンパクトに実現 液-液、省スペースで高効率が欲しい場合
シェル&チューブ式 筒の中に多数の管。高温・高圧に強く頑丈 大型・高圧・プラント設備
フィンチューブ式 管にフィンを付け、空気側の伝熱面積を拡大 空気-液(ラジエーター・空冷)
二重管式 構造がシンプルで小型・少量に向く 試作・小流量・特殊用途

◆ 用途別の選定ポイント

選定で外せない確認項目は次の4点です。

  • 流体の種類:液-液か空気-液か。腐食性や粘度も材質選定に影響します
  • 温度・圧力:高温高圧ならシェル&チューブ、省スペース高効率ならプレート式
  • 必要な放熱量:伝熱面積をどれだけ確保できるかが性能を左右します
  • メンテナンス性・設置スペース:清掃・分解のしやすさ、設置できる寸法

「冷やしたい対象・必要な温度・使える電力やスペース」を先に整理しておくと、型式選定がスムーズです。

◆ 寿精工の熱交換器・放熱部品対応

株式会社寿精工(長野県岡谷市)は、マシニング加工・複合加工で高精度部品を製作しています。熱交換器や放熱に関わる部品では、伝熱面の平面度や流路の精度が性能に直結します。スーパーコンピュータ「富岳」の冷却装置部品を手がけた実績を活かし、難加工材・複雑形状の試作から対応します。標準品では収まらない特注の伝熱部品も、図面段階からご相談ください。

◆ よくある質問

プレート式とシェル&チューブ式はどう選び分けますか?

省スペースで高効率が欲しい液-液用途はプレート式、高温・高圧で頑丈さが必要な大型用途はシェル&チューブ式が基本です。圧力・温度・設置寸法を基準に選びます。

特注形状の伝熱部品も作れますか?

はい。標準品で対応できない流路形状や難加工材の部品も、マシニング・複合加工で製作可能です。試作・小ロットにも対応します。

設計段階から相談できますか?

可能です。寿精工は提案型のものづくりを得意としており、「どう冷やすか」という構想段階からご相談いただけます。

熱交換器・放熱部品・治具・複合加工のご相談は、長野県岡谷市の株式会社寿精工へ。図面段階からのご提案・試作・小ロットにも対応します。

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