JP2000234879A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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Abstract
できる熱交換器を提供する。 【解決手段】 円筒2の周りに熱交換用の2本の管6、
7を巻き付ける。これにより、複数の熱交換を同時に行
うことができ、一方の管の熱交換を例えばエアコンに利
用、またもう一方の管の熱交換を床暖房に利用する空調
システムを設計することができる。また、管6の周りに
他の管7を重ねて巻き付けることにより、外周側の位置
に巻き付けた管7は内周側の位置に巻き付けた管6の廃
熱を利用して熱交換するため、廃熱回収の効果があり、
また、円筒2の軸心方向に対する長さを短くすることが
できて、コンパクトな熱交換器を得ることができる。
Description
の円筒の周りに巻き付けた管とを有する熱交換器に関す
るものである。
付けた空気調和装置の冷凍サイクルとについて、図面を
参照しながら説明する。図11に示すように、空気調和
装置における冷媒加熱室外機の内部には、圧縮機101
と、熱媒体としての冷媒を凝縮させる室外熱交換器10
2と、冷媒を加熱する冷媒加熱器103とが従来より設
けられている。そして、これらの室外熱交換器102と
冷媒加熱器103とを用いて冷媒サイクルを構成してい
る。つまり、圧縮機101に四方弁104、室外熱交換
器102、逆止弁105、絞り装置106、二方弁10
7、冷媒加熱器103と室内熱交換器108、逆止弁1
09が接続されている。そして、冷房時には、冷媒が、
圧縮機101から四方弁104、室外熱交換器102、
絞り装置106、室内熱交換器108を経て循環するよ
うに、また、暖房時には、冷媒が、圧縮機101から四
方弁104、室内熱交換器108、冷媒加熱器103を
経て循環するように二方弁107、逆止弁105、逆止
弁109を設けている。
体110であり、内面にフィンを付けた円筒111と、
円筒111の周りに流体を流す管112とが形成されて
いる。熱源は矢印A方向から矢印B方向に円筒111内
を流れ、熱交換用の流体は管112内を矢印C方向から
進入し、矢印D方向から流出して熱交換を行う。
ような従来構成の熱交換器本体110では、熱交換用の
流体を流す流路を形成する管112が1本だけであるた
め、複数組の熱交換を並行して良好に行うことができな
いという課題を有していた。本発明は、上記従来の課題
を解決するものであり、複数組の熱交換を並行して良好
に行うことができる熱交換器を提供することを目的とす
るものである。
に本発明の熱交換器は、熱源が一方の開口端から流入
し、もう一方の開口端から流出する円筒と、前記円筒の
周りに巻き付けた熱交換用の複数本の管とを備えたもの
であり、これによれば、複数組の熱交換を並行して良好
に行うことができる。
器は、熱源が一方の開口端から流入し、もう一方の開口
端から流出する円筒と、前記円筒の周りに巻き付けた熱
交換用の複数本の管とを備えたものである。この構成に
よれば、複数組の熱交換部分を管別に接続することで複
数組の熱交換を並行して行うことができる。
1記載の熱交換器において、複数本の管のうちの第1の
管を円筒の周面に沿って巻き付け、この第1の管の周り
に少なくとも一部が重なるように前記複数本の管のうち
の第2の管を巻き付けたものである。この構成によれ
ば、円筒の熱が第1の管に伝達され、第1の管からの廃
熱がさらに第2の管に伝達される。
2に記載の熱交換器において、第2の管の径が第1の管
の径よりも小さいものである。この構成によれば、第2
の管の径が第1の管の径よりも小さいため、第1の管よ
りも第2の管の方が長い距離で第1の管を覆うように重
ねることができて熱交換を良好に行うことができる。
2に記載の熱交換器において、第1の管は断面形状が三
角形であり、その底面が円筒の周りに沿うように巻き付
けられたものである。この構成によれば、断面形状が三
角形である第1の管の底面と円筒とが面で熱を伝達する
ため、熱交換を良好に行うことができる。
4に記載の熱交換器において、第2の管は断面形状が逆
三角形であり、第1の管と第2の管との傾斜面同士が対
向するように巻き付けられたものである。この構成によ
れば、断面形状が三角形である第1の管と断面形状が逆
三角形である第2の管との傾斜面同士が面で熱を伝達す
るため、熱交換をさらに良好に行うことができる。
5に記載の熱交換器において、第2の管の傾斜面間の頂
部が円筒の周りに接するように巻き付けられたものであ
る。この構成によれば、第2の管の傾斜面間の頂部が円
筒の周りに接しているため、熱交換を一層良好に行うこ
とができる。本発明の請求項7にかかる発明は、請求項
2に記載の熱交換器において、第1の管および第2の管
の断面形状が四角形であり、第1の管の1つの面が円筒
の周りに沿って対向し、第1の管における隣り合う面同
士が接し、第1の管の残りの面が第2の管の1つの面に
対向し、第2の管における隣り合う面同士が接するよう
に、巻き付けられたものである。
と、第1の管の4つの面と、第2の管の3つの面とが互
いに、面で熱を伝達するため、熱交換を良好に行うこと
ができる。本発明の請求項8にかかる発明は、請求項1
〜7の何れかに記載の熱交換器において、円筒と第1の
管との間と、第1の管と第2の管との間との少なくとも
一方に、熱伝導の良い物質を充填させたものである。
や、第1の管と第2の管との間の熱伝導が良くなって、
熱交換をさらに良好に行うことができる。本発明の請求
項9にかかる発明は、請求項1〜7の何れかに記載の熱
交換器において、円筒と第1の管との間と、第1の管と
第2の管との間との少なくとも一方に、熱伝導の良い素
材でできたシート状の物質を介装したものである。
や、第1の管と第2の管との間の熱伝導が良くなって、
熱交換をさらに良好に行うことができる。本発明の請求
項10にかかる発明は、請求項1〜9の何れかに記載の
熱交換器において、複数の管には同種の熱媒体が流され
てなるものである。この構成により、それぞれの熱媒体
の温度差を利用して熱交換を行うことができる。
項1〜9の何れかに記載の熱交換器において、複数の管
において異なる複数種類の熱媒体が流されてなるもので
ある。この構成により、それぞれの熱媒体の特性を活か
して熱交換を行うことができる。
項1〜9の何れかに記載の熱交換器において、熱媒体の
1つの種類は水であり、熱媒体の他の種類は水以外の流
体であるものである。この構成により、水の特性と、水
以外の流体の熱媒体とのそれぞれの特性を活かして熱交
換を行うことができる。
項1〜10の何れかに記載の熱交換器において、第1の
管に流す熱媒体と第2の管に流す熱媒体とが何れも水で
あるものである。この構成により、水の特性を活かして
熱交換を行うことができる。以下、本発明の実施の形態
における熱交換器および空気調和装置について図面とと
もに説明する。空気調和装置の冷房暖房運転時における
冷凍サイクルの全体的な構成要素については、同様であ
るため省略する。
形態における熱交換器本体1を概略的に示す正面図およ
び側面図であり、2は、熱源が一方の開口端3から流入
し、もう一方の開口端4に流出する円筒で、内面に複数
のフィン5が設けられている。この円筒2の外周に、そ
れぞれ独立した第1の管6と、この第1の管6の周りに
重なるように第2の管7とを、螺旋状に巻き付けてい
る。図1および図2においては、第1の管6と第2の管
7とは断面形状が円形であり、ほぼ同径とされている。
空調システムに使用される。この時、第1の管6の廃熱
は第2の管7により熱交換され、またそれぞれ個別に熱
交換される。そして、例えば第1の管6を接続配管8を
介して床暖房ユニット10に接続して、この熱交換を床
暖房として利用し、また、第2の管7を接続配管9を介
してエアコン室内ユニット11に接続して、この熱交換
をエアコンとして利用することができるように構成して
いる。なお、図3における13は室外ユニットである。
に複数組の熱交換を同時に並行して行うことができる。
また、第1の管6の周りに第2の管7を重ねて巻き付け
ていることにより、第2の管7は第1の管6の廃熱を利
用して熱交換するため廃熱回収の効果がある。また、第
1の管と第2の管とを並べて円筒の周りに直接巻き付け
ることも考えられるが、この場合には円筒の軸心方向に
対する長さが長くなってしまう。このような構成の熱交
換器本体と比較して、この実施の形態の熱交換器本体1
によれば、円筒2の軸心方向に対する長さを短くするこ
とができるので、コンパクトな熱交換器を得ることがで
きる。
熱交換器本体20の要部を概略的に示す断面図であり、
この実施の形態においても、円筒2の外周に、それぞれ
独立した第1の管21と、この第1の管21の周りに重
なるように第2の管22とを、螺旋状に巻き付けている
が、特にこの実施の形態においては、円筒2の外周に直
接巻き付けた第1の管21の径よりも、第1の管21の
周りに巻き付けた第2の管22の径が小さく、何れの管
21、22も隣り合う部分が密になるように配設されて
いる。したがって、第1の管21の配設距離(長さ)よ
りも第2の管22の配設距離(長さ)が長く形成されて
いる。
管22により第1の管21を覆っているため、第1の管
21の廃熱が他へ逃げず、そして第2の管22は径が小
さくて熱交換される距離が長いため、より効率的に熱交
換される。また、それぞれの管21、22からの熱媒体
としての冷媒の熱で個別に熱交換するため、第1の実施
の形態と同様に、第1の管21の熱交換を例えば床暖房
として利用し、また第2の管22の熱交換をエアコンと
して利用することができる。
熱交換器本体30の要部を概略的に示す断面図であり、
この実施の形態においても、円筒2の外周に、それぞれ
独立した第1の管31と、この第1の管31の周りに重
なるように第2の管32とを、螺旋状に巻き付けている
が、特にこの実施の形態においては、第1の管31の断
面形状が三角形とされている。そして、第1の管31
は、その底面31aが円筒2の周りに沿って接するよう
に巻き付けられている。また、第1の管31における底
面31aから離れた箇所に位置する頂部31b間に、第
2の管32を配置させた姿勢で第2の管32を巻き付け
ている。
31は、円筒2と底面31aとにより面で接しているた
めに効率的に熱交換でき、またその効率よく熱交換した
第1の管31の廃熱により第2の管32の熱交換を行う
ことができる。さらに、第2の管32は第1の管31の
頂部31bの間に位置しているため、より効率的に熱交
換を行うことができる。また、それぞれの管31、32
からの熱媒体としての冷媒の熱で個別に熱交換するた
め、上記第1の実施の形態と同様に、第1の管31の熱
交換を例えば床暖房として利用し、また第2の管32の
熱交換をエアコンとして利用することができる。
熱交換器本体40の要部を概略的に示す断面図であり、
この実施の形態においても、円筒2の外周に、それぞれ
独立した第1の管41と、この第1の管41の周りに重
なるように第2の管42とを、螺旋状に巻き付けている
が、特にこの実施の形態においては、第1の管41の断
面形状が三角形とされ、第2の管42の断面形状は逆三
角形とされている。そして、第1の管42の底面41a
が円筒2の周りに沿うように接する状態で巻き付けられ
ているとともに、第1の管41と第2の管42との傾斜
面同士41b,42aが対向して接する姿勢で巻き付け
られている。
41は、円筒2と底面41aにより面で接しており、さ
らに第1の管41と第2の管42との傾斜面同士41
b,42aも面で接しているために一層効率的に熱交換
でき、またその効率よく熱交換した第1の管41の廃熱
により第2の管42の熱交換を行うことができる。ま
た、それぞれの管41、42からの熱媒体としての冷媒
の熱で個別に熱交換するため、上記の第1の実施の形態
と同様に、第1の管41の熱交換を例えば床暖房として
利用し、また第2の管42の熱交換をエアコンとして利
用することができる。
熱交換器本体50の要部を概略的に示す断面図であり、
この実施の形態においても、円筒2の外周に、それぞれ
独立した第1の管51と、この第1の管51の周りに重
なるように第2の管52とを、螺旋状に巻き付けてお
り、第1の管51の断面形状が三角形とされ、第2の管
52の断面形状は逆三角形とされている。そして、特に
この実施の形態においては、第2の管52の傾斜面52
a間の頂部52bが円筒2の周りに接するように巻き付
けられている。また、第1の管52の底面51aが円筒
2の周りに沿うように接する状態で巻き付けられている
とともに、第1の管51と第2の管52との傾斜面同士
51b,52aが対向して接する姿勢で巻き付けられて
いる。
51は、円筒2と底面51aにより面で接しており、さ
らに第1の管51と第2の管52との傾斜面同士51
b,52aも面で接しているために一層効率的に熱交換
でき、また、第2の管52はその頂部52bで円筒2に
点で接しているため、この第2の管52は第1の管51
の廃熱利用と直接熱源の通る円筒2からの熱交換とによ
り、より効率的に熱交換することができる。また、それ
ぞれの管51、52からの熱媒体としての冷媒の熱で個
別に熱交換するため、第1の実施の形態と同様に、第1
の管51の熱交換を例えば床暖房として利用し、また第
2の管52の熱交換をエアコンとして利用することがで
きる。
熱交換器本体60の要部を概略的に示す断面図であり、
この実施の形態においても、円筒2の外周に、それぞれ
独立した第1の管61と、この第1の管61の周りに重
なるように第2の管62とを、螺旋状に巻き付けてお
り、特にこの実施の形態においては、第1の管61およ
び第2の管62の断面形状が四角形とされている。そし
て、第1の管61の1つの面である底面61aが円筒2
の周りに接し、第1の管61における隣り合う面である
側面61b同士が接し、第1の管61の残りの面である
天面61cが第2の管62の1つの面である底面62a
に接し、第2の管62における隣り合う面である側面6
2b同士が接するように、巻き付けられている。
61は、円筒2と底面61aとにより面で接し、第1の
管61の隣り合う側面61b同士も面で接するため、熱
源が通る円筒2から放熱される熱をあまり他へ逃すこと
なく熱交換できて、また効率よく熱交換した第1の管6
1の廃熱により第2の管62の熱交換を行うことができ
る。さらに、第2の管62も、第1の管61の天面61
cに底面62aで接し、第2の管62の隣り合う側面6
2b同士も面で接するため、第2の管62から出る廃熱
を他へあまり逃がすことなく効率よく熱交換することが
できる。また、それぞれの管61、62からの熱媒体と
しての冷媒の熱で個別に熱交換するため、上記の第1の
実施の形態と同様に、第1の管61の熱交換を例えば床
暖房として利用し、また第2の管62の熱交換をエアコ
ンとして利用することができる。
熱交換器本体70の要部を概略的に示す断面図であり、
この実施の形態においても、円筒2の外周に、それぞれ
独立した第1の管71と、この第1の管71の周りに重
なるように第2の管72とを、螺旋状に巻き付けてお
り、第1の管71と第2の管72とは断面形状が円形で
ある。特にこの実施の形態においては、第1の管71と
第2の管72との間にアルミニウム、銅、シリコン、な
どに代表される熱伝導の良い物質73を充填している。
71と第2の管72との間に熱伝導の良い物質73を充
填しているため、第1の管71からの熱が他へ逃げるの
を防止し、物質73は熱伝導が良いため効率の良い熱交
換を行うことができる。なお、さらに、円筒2と第1の
管71との間にも熱伝導の良い物質73を充填してもよ
く、これによれば、円筒2からの熱が他へ逃げるのを防
止し、物質73は熱伝導が良いため効率の良い熱交換を
行うことができる。
る熱交換器本体80の要部を概略的に示す断面図であ
り、この実施の形態においても、円筒2の外周に、それ
ぞれ独立した第1の管81と、この第1の管81の周り
に重なるように第2の管82とを、螺旋状に巻き付けて
おり、第1の管81と第2の管82とは断面形状が円形
である。特にこの実施の形態においては、第1の管81
と第2の管82との間に熱伝導性ゴムシートなどの熱伝
導の良い素材でできたシート状の物質83を介装してい
る。
管81と第2の管82との間に熱伝導の良い素材ででき
たシート状の物質83を充填しているため、第1の管8
1からの熱が他へ逃げるのを防止し、シート状の物質8
3は熱伝導が良いため効率の良い熱交換を行うことがで
きる。なお、さらに、円筒2と第1の管81との間にも
熱伝導の良い素材でできたシート状の物質83を介装し
てもよく、これによれば、円筒2からの熱が他へ逃げる
のを防止し、シート状の物質83は熱伝導が良いため効
率の良い熱交換を行うことができる。
1、20、30、40、50、60、70、80におい
て、円筒2に巻き付けた第1の管6、21、31、4
1、51、61、71、81に熱媒体としての冷媒を流
し、第2の管7、22、32、42、52、62、7
2、82にも熱媒体としての同種の冷媒を流すことによ
り、それぞれの冷媒の温度差を利用した効率的な空調シ
ステムの設計を行うことができる。
器本体1、20、30、40、50、60、70、80
において、円筒2に巻き付けた第1の管6、21、3
1、41、51、61、71、81に熱媒体としての冷
媒を流し、第2の管7、22、32、42、52、6
2、72、82には前記冷媒とは異なる種類の冷媒を流
すことにより、それぞれの冷媒の特性を活かした空調シ
ステムの設計を行うことができる。
器本体1、20、30、40、50、60、70、80
において、円筒2に巻き付けた第1の管6、21、3
1、41、51、61、71、81に熱媒体(冷媒)と
して水を流し、第2の管7、22、32、42、52、
62、72、82には水以外の流体の冷媒を流すことに
より、水と、水以外の流体の冷媒とのそれぞれの冷媒の
特性を活かした空調システムの設計を行うことができ
る。
器本体1、20、30、40、50、60、70、80
において、円筒2に巻き付けた第1の管6、21、3
1、41、51、61、71、81に熱媒体(冷媒)と
して水を流し、第2の管7、22、32、42、52、
62、72、82にも熱媒体(冷媒)として水を流すこ
とにより、水の特性を生かした空調システムの設計を効
率良く行うことができる。
の周りに、それぞれ独立した第1の管6、21、31、
41、51、61、71、81と、この第1の管6、2
1、31、41、51、61、71、81の周りに重な
るように第2の管7、22、32、42、52、62、
72、82との2本の管を巻き付けた場合について述べ
たが、これに限るものではなく、第2の管7、22、3
2、42、52、62、72、82の周りに重なるよう
に第3の管を巻き付けたり、さらに管を巻き付けること
も可能であり、これによれば、さらに多くの熱交換放熱
ユニットに接続して熱交換することもできる。
筒の周りに熱交換用の複数本の管を巻き付けることによ
り、複数の熱交換を同時に行うことができ、一方の管の
熱交換を例えばエアコンに利用、またもう一方の管の熱
交換を床暖房に利用する空調システムを設計することが
できる。また、管の周りに他の管を重ねて巻き付けるこ
とにより、外周側の位置に巻き付けた管は内周側の位置
に巻き付けた管の廃熱を利用して熱交換するため、廃熱
回収の効果があり、また、円筒の軸心方向に対する長さ
を短くすることができて、コンパクトな熱交換器を得る
ことができる。
管の径よりも、第1の管の周りに巻き付けた第2の管の
径が小さく、何れの管隣り合う部分が密になるように配
設することにより、第1の管の廃熱が第2の管以外へ逃
げず、より効率的に熱交換される。また、第1、第2の
管の形状を三角形にすることにより円筒と第1の管、第
1の管と第2の管が面で接し、また流体が攪拌されより
効率よい熱交換ができる。また、第1、第2の管の形状
を四角形にすることにより、円筒と第1の管、第1の管
と第2の管の接触面積がより大きくなり、また流体もよ
り攪拌され、効率的に熱交換ができる。
管の間を例えばハンダ付けのような熱伝導のよい物質で
充填することにより、他へ熱が逃げることを防止でき、
また熱伝導がよいため、より効率の良い熱交換ができ
る。また、円筒と第1の管、第1の管と第2の管の間を
例えば熱伝導性ゴムシートのような熱伝導のよいシート
状の物質を介装することにより、他へ熱が逃げることを
防止でき、また熱伝導がよいためより効率の良い熱交換
ができる。また、シート状であるため、組立時の作業性
がよい。
体を流すことにより、熱媒体の温度差を利用した、例え
ば能力の違うエアコン2台をもつ空調システムの設計を
行うことができる。また、第1の管と第2の管とに異種
の熱媒体を流すことにより、熱媒体の特性を活かした空
調システムの設計を行うことができる。
種の熱媒体を流すことにより、水と冷媒のそれぞれの特
性を活かした、例えば床暖房とエアコンをもつ空調シス
テムの設計を行うことができる。また、第1の管および
第2の管にそれぞれ水を流すことにより、水の特性を生
かした、例えば床暖房とパネル式空気調和機をもつ空調
システムの設計を行うことができる。
体を概略的に示す正面図
略的に示す側面図
用した空調システムを概略的に示す斜視図
体を概略的に示す断面図
体を概略的に示す断面図
体を概略的に示す断面図
体を概略的に示す断面図
体を概略的に示す断面図
体を概略的に示す断面図
本体を概略的に示す断面図
交換器本体 2 円筒 5 フィン 6、21、31、41、51、61、71、81 第
1の管 7、22、32、42、52、62、72、82 第
2の管 10 床暖房ユニット 11 エアコン室内ユニット 31a、41a、51a、61a、62a 底面 31b、52b 頂部 41b、42a、61b、62b 側面 61c 天面 73 熱伝導の良い物質 83 シート状の物質
Claims (13)
- 【請求項1】 熱源が一方の開口端から流入し、もう一
方の開口端から流出する円筒と、前記円筒の周りに巻き
付けた熱交換用の複数本の管とを備えた熱交換器。 - 【請求項2】 複数本の管のうちの第1の管を円筒の周
面に沿って巻き付け、この第1の管の周りに少なくとも
一部が重なるように前記複数本の管のうちの第2の管を
巻き付けた請求項1記載の熱交換器。 - 【請求項3】 第2の管の径が第1の管の径よりも小さ
い請求項2に記載の熱交換器。 - 【請求項4】 第1の管は断面形状が三角形であり、そ
の底面が円筒の周りに沿うように巻き付けられた請求項
2に記載の熱交換器。 - 【請求項5】 第2の管は断面形状が逆三角形であり、
第1の管と第2の管との傾斜面同士が対向するように巻
き付けられた請求項4に記載の熱交換器。 - 【請求項6】 第2の管の傾斜面間の頂部が円筒の周り
に接するように巻き付けられた請求項5に記載の熱交換
器。 - 【請求項7】 第1の管および第2の管の断面形状が四
角形であり、第1の管の1つの面が円筒の周りに沿って
対向し、第1の管における隣り合う面同士が接し、第1
の管の残りの面が第2の管の1つの面に対向し、第2の
管における隣り合う面同士が接するように、巻き付けら
れた請求項2に記載の熱交換器。 - 【請求項8】 円筒と第1の管との間と、第1の管と第
2の管との間との少なくとも一方に、熱伝導の良い物質
を充填させた請求項1〜7の何れかに記載の熱交換器。 - 【請求項9】 円筒と第1の管との間と、第1の管と第
2の管との間との少なくとも一方に、熱伝導の良い素材
でできたシート状の物質を介装した請求項1〜7の何れ
かに記載の熱交換器。 - 【請求項10】 複数の管には同種の熱媒体が流されて
なる請求項1〜9の何れかに記載の熱交換器。 - 【請求項11】 複数の管において異なる複数種類の熱
媒体が流されてなる請求項1〜9の何れかに記載の熱交
換器。 - 【請求項12】 熱媒体の1つの種類は水であり、熱媒
体の他の種類は水以外の流体である請求項11に記載の
熱交換器。 - 【請求項13】 第1の管に流す熱媒体と第2の管に流
す熱媒体とが何れも水である請求項1〜10の何れかに
記載の熱交換器。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1999
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