JP2002228371A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2002228371A
JP2002228371A JP2001028969A JP2001028969A JP2002228371A JP 2002228371 A JP2002228371 A JP 2002228371A JP 2001028969 A JP2001028969 A JP 2001028969A JP 2001028969 A JP2001028969 A JP 2001028969A JP 2002228371 A JP2002228371 A JP 2002228371A
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heat transfer
tube
transfer tube
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heat
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Takeo Ozawa
武夫 小沢
Hiroshi Kogure
博志 小暮
Kenichi Saito
健一 斉藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/022Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of two or more media in heat-exchange relationship being helically coiled, the coils having a cylindrical configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/0016Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium the conduits for one medium or the conduits for both media being bent

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Abstract

(57)【要約】 【課題】2流体を熱交換する接触型熱交換器において、
流体の漏洩検知機能を有し、低コストで、低圧力損出、
小型化した熱交換器を提供する。 【解決手段】2流体を熱交換する接触型熱交換器におい
て、いずれかを伝熱管細管または伝熱管太管とし、伝熱
管太管側を伝熱管細管外径に合わせ管内側に変形させ、
且つ変形部分に更に管内側に窪みを設けて、また伝熱管
太管に設けた変形部分と対称位置に、伝熱管細管外径に
合わせ管内側に変形させ、螺旋状に積層する事により、
流体の漏洩検知機能を有し、低コストで、低圧力損出、
小型化した熱交換器を提供する事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2流体で熱交換を
行う熱交換器に関するもので、流体の漏れを検知し、熱
交換効率を高め、作動流体の圧力損失を低減した熱交換
器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】2流体で熱交換を行う熱交換器で、食品
・給水等に関する加熱・冷却を行う場合は、安全性の面
から流体の漏洩検知が不可欠である。
【0003】従来の2流体式の熱交換器で漏洩検知を行
える物を図4に示す。
【0004】従来の熱交換器は、伝熱管太管の中に伝熱
管細管を挿入してある2重管式の熱交換器であり、伝熱
管細管の板厚を増やしてその中に漏洩検知穴を設け、熱
交換器端末部でまとめて流体の漏洩を検知する物であ
る。
【0005】また2流体の伝熱管を接触させて熱交換す
る熱交換器は、実開昭55−159975号公報の様に
伝熱管を変形させて接触面積、伝熱面積を増やし、樹脂
により被覆している構造の物である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の2重管式熱
交換器で漏洩検知穴付の管は、製造工程が複雑となるた
め、コストが上昇し、また漏洩検知穴がある為、板厚が
増してしまい、さらに漏洩検知穴には空気が入ってしま
う為、断熱層となり、流体間の熱通過に悪影響を与えて
しまう欠点を有していた。
【0007】さらに2重間式熱交換器では、伝熱管細管
を伝熱管太管の中に入れる構造上、伝熱管太管の流路断
面が大幅に小さくなり、伝熱管太管内の流体速度が増し
て圧力損失の増大を招いてしまう。また圧力損失の増大
を防ぐ為には、伝熱管管内径を大きくする必要があり、
熱交換器の大型化し、曲げ加工等が難しくなり、またコ
ストの上昇を招く事になる。
【0008】また2流体の伝熱管を接触させて熱交換す
る熱交換器は、伝熱管同士での接触となるため接触部分
が点になってしまい、また伝熱管同士を密着固定するた
めには、ろう付け、半田付け、溶接等を行う必要があ
る。
【0009】また実開昭55−159975号公報記載
の熱交換器は、伝熱管を変形させて接触面積、伝熱面積
を増やしているが、流体の漏れ、伝熱管同士の密着等に
対する考慮がされていなかった。
【0010】本発明の第1の目的は、上記欠点を解消す
るもので、流体の漏洩検知機能を有し、低コストで、低
圧力損失、小型化した熱交換器を提供することにある。
【0011】また本発明の第2の目的は、ろう付け、半
田付け、溶接等を行なわずに伝熱管を固定、密着させた
熱交換器を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、2本の伝熱管からなる熱交換器において、いずれか
を伝熱管細管または伝熱管太管とし、伝熱管太管側を伝
熱管細管外径に合わせ管内側に変形させ、且つ変形部分
に更に管内側に窪みを設けて、それぞれを接触させたる
ものである。
【0013】さらに、伝熱管太管に設けた変形部分と対
称位置に、伝熱管細管外径に合わせ管内側に変形させ、
積層させたものである。
【0014】また、伝熱管細管外径に合わせ、伝熱管太
管の管内側に変形させた部分を、伝熱管細管の1/2以
上に渡り行い、伝熱管細管を拡管することにより、伝熱
管細管と伝熱管太管を密着させるものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を、
図1ないし図4を参照して説明する。
【0016】図1は、本発明の一実施例の形態を示す2
本の伝熱管からなる熱交換器外観図、図2は熱交換器の
断面形状の詳細を示す。
【0017】図1および図2において、1は伝熱管細
管、2は伝熱管太管、3は伝熱管太管側を伝熱管細管外
径に合わせ管内側に変形させた部分、4は変形部分に管
内側に窪みを設けた部分、5は伝熱管太管側変形部分と
対称位置に、伝熱管細管外径に合わせ管内側に変形した
部分6は伝熱管細管の1/2以上変形させた部分を示
す。
【0018】図1および図2に示す熱交換器について、
作動流体を冷媒と水で行った場合で説明する。
【0019】作動流体を冷媒と水とした場合、冷媒の伝
熱は、沸騰または凝縮を伴う部分が多く、蒸発潜熱、凝
縮潜熱を用いるため、そのエネルギー量は多く、顕熱の
みの伝熱を行う水と比較して少ない流量ですむことにな
るため、冷媒側を伝熱管細管1、水側を伝熱管太管2と
する。ここで前記理由により、伝熱管の管径が同一でな
くても良いこととなる。
【0020】ここで伝熱管同士を接触させて熱交換させ
る場合に、従来では管同士であるため円の頂点と頂点の
接触になり、接触面積が減少するが、伝熱管太管側を伝
熱管細管外径に合わせ管内側に変形させた部分3の様に
伝熱管太管側を加工することにより、接触面積を増大さ
せることが出来る。
【0021】また伝熱管細管外径に合わせ管内側に変形
させた部分3に、管内側に窪みを設けた部分4を設ける
ことにより、伝熱管同士の合わせ目から、どちらかの流
体が漏れた場合に、この窪み4の部分に流体が流れ込
み、熱交換器端部に流出し流体の漏洩を検知することが
出来るため、この窪み4が漏洩検知の役割を果たすこと
となり、高価な漏洩検知穴付伝熱管を使うことなく漏洩
検知が可能となる。ここで流体の漏洩検知は、伝熱管太
管作動流体とした水を給水等に使用した場合に、水への
冷媒漏れによる人体への影響、逆に伝熱管細管の作動流
体とした、冷媒への水漏れによる冷凍サイクルの故障等
を考慮した物であり特にこの接合部での漏洩検知が重要
となっている。
【0022】またこの窪み4は伝熱管太管2側の作動流
体である水に対して、伝熱面積を増やすフィンの役割を
果たすことになり、図2に示す形状で伝熱管細管1をφ
8、伝熱管太管2をφ15.8とした場合でφ15.8
管の管内周長と比較すると、伝熱管太管2の管内周長は
145%となり、約50%伝熱面積を増大することが出
来る。
【0023】また図4に示す従来の漏洩検知穴付熱交換
器では、細管側内径をを伝熱管細管1のφ8と同等とす
ると外径でφ11.5程度になり、太管をφ15.8と
した場合では、断面積で約60%減少することになり、
太管をφ21.7に大きくしても約35%断面積が減少
するが、図2に示す形状で伝熱管細管1をφ8、伝熱管
太管2をφ15.8とした場合では、断面積の減少は約
40%と少なくする事が出来、従来の2重管式熱交換器
と比較して20%断面積を大きく出来ることから、伝熱
管太管の径を等しくした場合、本発明の伝熱管太管2を
通る流体の圧力損失を低減することが出来、また流量、
圧力損失を同等とした場合、伝熱管太管2の径を小さく
する事が出来るため熱交換器を小さくすることが出来
る。
【0024】また図3に示す伝熱管細管1に窪み4を設
けた場合の実施例の様に、伝熱管細管1に窪みを設けた
場合でも、上記と同様に漏洩検知機能を有することにな
り、伝熱面積を増やす効果は伝熱管細管1に流れる冷媒
に対して効果を発揮することになる。
【0025】また伝熱管をまとめる場合、図1に示すよ
うに螺旋状に積層構造をとることになる。この時、伝熱
管太管側変形部分3の対称位置に、伝熱管細管外径に合
わせ管内側に変形した部分5を設けることにより、伝熱
管細管1で伝熱管太管2と比接触であった部分が、新た
に積層された伝熱管太管2の、伝熱管太管側変形部分3
の対称位置に管内側に変形した部分5が接触し、伝熱管
細管1を伝熱管太管2で包み込む構造とする事が出来る
ので、伝熱管同士の接触面積を増やすことが出来、熱交
換効率を向上させることが出来る。またこの伝熱管太管
側変形部分3の対称位置に管内側に変形した部分5に、
変形部分に管内側に窪みを設けた部分4を設けることに
より、さらに伝熱管太管2を通る流体に対して伝熱面積
を増やすことが出来、また積層しそれぞれを密着させて
も、この部分が漏洩検知として働くため流体の漏れを検
知することが出来る。
【0026】また伝熱管同士を接触させる構造の熱交換
器では、伝熱管を接触、固定させるために、ろう付け、
半田付け、溶接、接着剤等を用いなければならなかった
が、また伝熱管細管外径に合わせ管内側に変形させた部
分3を延長し、伝熱管細管1の1/2以上変形させた部
分6を設けることで、ろう付け、半田付け、溶接、接着
剤等を用いないで、伝熱管同士を固定することが出来
る。
【0027】さらに前記構造で、フィンアンドチュウー
ブ型の熱交換器などに用いられる管の拡管を、伝熱管細
管1に行うことで、さらに伝熱管同士の接触率を向上さ
せる事ができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、熱交換器のいずれか
を、伝熱管細管または伝熱管太管とし、伝熱管太管側を
伝熱管細管外径に合わせ管内側に変形させ、且つ変形部
分に更に管内側に窪みを設けて、それぞれを接触させる
ことにより、流体の漏洩検知機能を有し、低コストで、
低圧力損出、小型化した熱交換器を提供することが出来
る。
【0029】また伝熱管細管の1/2以上に渡り、伝熱
太管を管内側に変形させ、伝熱管細管を拡管することに
より、ろう付け、半田付け、溶接等を行なわずに伝熱管
を固定、密着させた熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】2本の伝熱管を接触させた熱交換器外観図。
【図2】熱交換器の断面形状の詳細図。
【図3】伝熱管細管に窪みを設けた実施例を示す図。
【図4】従来の2重管式熱交換器を示す図。
【符号の説明】
1…伝熱管細管、2…伝熱管太管、3…伝熱管太管を内
側に変形させた部分、4…変形部分に更に管内側に窪み
を設けた部分、5…変形部分と対称位置に管内側を変形
した部分、6…伝熱管細管の1/2以上変形させた部
分、7…漏洩検知穴。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 健一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立栃木テクノロジー内 Fターム(参考) 3L103 AA13 AA17 AA37 BB35 BB43 CC01 CC02 DD10 DD38

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2本の伝熱管からなり、それぞれに流体
    を流し熱交換を行う熱交換器において、いずれかを伝熱
    管細管または伝熱管太管とし、伝熱管太管側を伝熱管細
    管外径に合わせ管内側に変形させ、且つ変形部分に更に
    管内側に窪みを設けて、それぞれを接触させたことを特
    徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 請求項1において、伝熱管太管に設けた
    変形部分3と対称位置に、伝熱管細管外径に合わせ管内
    側に変形5させ、螺旋状に積層することを特徴とする熱
    交換器。
  3. 【請求項3】 請求項1において、伝熱管細管外径に合
    わせ、太管の管内側に変形させる部分を、伝熱管細管の
    1/2以上に渡り行うことを特徴とした熱交換器。
  4. 【請求項4】 請求項3において、伝熱管細管を拡管す
    ることにより、伝熱管細管と伝熱管太管を密着させるこ
    とを特徴とした熱交換器。
JP2001028969A 2001-02-06 2001-02-06 熱交換器 Pending JP2002228371A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006077657A1 (ja) * 2005-01-21 2006-07-27 T.Rad Co., Ltd. 二重管型熱交換器およびその製造方法
JP2011169581A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Sang Pil Choi 冷温水器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006077657A1 (ja) * 2005-01-21 2006-07-27 T.Rad Co., Ltd. 二重管型熱交換器およびその製造方法
CN100510599C (zh) * 2005-01-21 2009-07-08 株式会社T.Rad 双管热交换器及其制造方法
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