マイクロチャンネル熱交換器は何が優れているか?

1) 小型化

 熱交換器の長さ(L)は以下で評価される。
L=(Dh/4J)Pr 2/3N
ここで、J=コルバーンのJファクター、Dh=水力等価直径、
L = 熱交換器の長さ、
Pr = プラントル数、
N = (Tout-Tin)/ΔTLMTDTout = 出口温度、Tin = 入口温度、
ΔTLMTD = 対数平均温度差。
すなわち、Dh を小さくできれば、Lは小さくなり、熱交換器は小型化される。
 エッチング技術を採用すると、製作コストを上げることなく流路を微細に形成することが可能であり、熱交換器は容易に小型化される。例えば、エコキュートのガスクーラーに適用すると、(水側の圧力損失は約1/9で)体積は約1/4に小型化される。 (図1参照)
図1 ガスクーラー体積の比較

2) 高耐圧性

 耐圧性は、下式で計算される応力σにより評価される。
σ = PDh/2t
 ここで、 P = 流体圧力、
t = 流路部板厚
エッチングでは、微細な流路を形成することが容易で、Dhを小さくでき、その結果、σは小さくなり、耐圧性は高くなる。ただし、Dhを小さくすると、圧力損失は増大する。

3) 高耐熱性、高耐食性

 エッチングした金属プレートは拡散接合されるので、接合部においても母材の強度と耐食性が保存され、耐熱性と耐食性は高い。