今回は、既存設備・工場・プラントの配管に後付けで巻き付けて取り付け可能な伝熱フィンである、パイプ外側巻き付けフォールディングフィン（以下、OPFF、図1）取付時の接触熱抵抗について、三重大学廣田教授とおこなった共同研究成果より、一部抜粋して報告します。

＜参考研究成果＞
三重大学　廣田教授・他：「巻き付け型薄板金属フィンと配管間の熱抵抗に関する研究」、第55回空気調和・冷凍連合講演会（2022）

本共同研究では、銅円柱の中心にヒーターを挿入し、フィンを巻き付けて自然対流条件下での実験を行い、各ポイントを測定することで、フィンの効果、フィン固定方法による比較、熱伝導シートの効果などを評価しました。図2は実験装置の概念図を表しています。

表１はフィンをすだれ金具（締付トルクによる違い）と板バネ金具で固定した時の接触熱抵抗値を示しています。左4点はすだれ金具固定での締付トルク違いの値、一番右の点は板バネ金具で固定した時の熱抵抗値です。実験結果からも、固定方法の違い、締付トルクの違いによる差が無い事が分かります。

表２は熱伝導シートを挟んで取り付けた時の熱抵抗値を示しています。固定方法、熱伝導シートの種類に限らず、熱伝導シートの効果で熱抵抗が小さくなっていることが分かります。すだれ金具固定の方が、熱伝導シートを潰すことができるため、密着力が上昇し、板バネ金具固定よりも、熱抵抗が小さくなったと考えられます。

表３は全熱抵抗の内訳を示しています。接触熱抵抗は熱伝導シートを使用する事で、10~15%減少しています。その結果、全熱抵抗における接触熱抵抗の影響は、熱伝導シート無しで約30%、熱伝導シート有りの場合で約10%となっています。また、熱伝導シート自体の熱抵抗については無視できるほど小さいことが分かります。

表4は強制対流環境での全熱抵抗の試算値を示しています。強制対流の場合、フィンからの対流熱伝達による熱抵抗値が自然対流時の約40%に減少していることが分かります。それに伴い、接触熱抵抗が全熱抵抗に及ぼす影響は熱伝導シート無しの場合で45%、熱伝導シートを使用した場合で25~30%という割合になっています。