JP2004093037A - Double-pipe heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートホンプ式給湯器や空調器等に使用される冷媒と水との熱交換を行う二重管型熱交換器において、水側流路中に水スケールによる管詰まりが生じるのを防止するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
図11は、加熱用流体3としてCO2 ガスを用いた冷凍サイクルの給湯用熱交換器13である。即ち、吸熱器17と圧縮器16と放熱器と膨張弁18との間をCO2 ガスが流通する。そして放熱器を給湯用熱交換器13とし、CO2 ガスパイプ15に高温高圧の冷媒が流通し、水パイプ14に水4が供給され、両者の間に熱交換を行うものである。
このような給湯用熱交換器(放熱器)13で二重管型のものは、特開昭60−248996号の熱交換器が知られている。この熱交換器は冷媒が流通する小径管を蛇行状に形成し、その小径管の直線部外周に大径の水パイプを被嵌すると共に、各水パイプ間を連結したものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の二重管型給湯用熱交換器(放熱器)13は、水パイプの下流側において水スケールが付着し、次第に目詰まりを起こす欠点があった。これを防ぐには、水パイプ全体の直径をより大きくすることが考えられる。ところが、水パイプ全体の直径をより大きくし、その内部に流通する冷媒パイプの直径を同一とすれば、両者間の熱交換性能が低下するという別の問題が生じる。
そこで本発明は熱交換性能を維持しつつ、内部に水スケールが生じ難い二重管型熱交換器を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の本発明は、軸線の直線部で、小径管(1) と大径管(2) とが隙間を介して同軸に配置され、小径管(1) の軸線が蛇行状に曲折され、
小径管(1) に加熱用流体(3) が流通すると共に、大径管(2) に被加熱用の水(4) が流通する熱交換器において、
小径管(1) と大径管(2) との間の水(4) の流路断面積は、前記水(4) の流通する下流側が上流側より大に形成されたことを特徴とする二重管型熱交換器である。
【0005】
請求項2に記載の本発明は、請求項1において、
前記小径管(1) の軸線の直線部で、小径管(1) の外周に中間径管(5) が密着して被嵌され、その中間径管(5) の外周に、その中間径管(5) の両端を除いて、前記大径管(2) が隙間を介して被嵌され、
その大径管(2) の両端と中間径管(5) の外周とが液密に閉塞された二重管型熱交換器である。
【0006】
請求項3に記載の本発明は、請求項1または請求項2において、
前記大径管(2) と、小径管(1) との隙間にインナーフィン(6) が介装された二重管型熱交換器である。
請求項4に記載の本発明は、請求項1または請求項2において、
前記大径管(2) の外周に、互いに離間して多数の攪拌用の小凹部(7) が内面側に曲折形成された二重管型熱交換器である。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図1は本発明の二重管型熱交換器の第1の実施の形態を示し、図2は図1のII−II矢視断面略図である。
この二重管型熱交換器は、一例として給湯器として用いるものである。
この熱交換器は蛇行状に曲折された小径管1と、小径管1の直線部に隙間を開けて同軸に被嵌された大径管2とを有する。大径管2の両端部は閉塞され、小径管1の外周に液密に固定されている。小径管1は、この例ではU字状に曲げたパイプと直線状のパイプとそれらの端部間を連結する短い連結用U字管12とを有する。
【0008】
次に、大径管2は夫々互いに水連結管8によって連結され、最も下流側に位置する大径管2のみの内直径が、他の大径管2の内直径よりも大に形成されている。そして最も上流側の大径管2に入口パイプ9が連通され、最も下流側の大径管2に出口パイプ10か連通されている。そして上流側の入口パイプ9から水4が流入し、水連結管8を介して下流側の大径管2と小径管1との隙間を長手方向に流通し、最下流の大径管2の出口パイプ10から外部に導かれる。
【0009】
また、小径管1には水4の流通する最下流側から高温高圧のCO2 ガス等からなる加熱用流体3が流入し、水4の流通する最も上流側からそれが流出する。そして加熱用流体3と水4との間に熱交換が行われる。このとき水4は上流側から下流側に流通するに従って次第に高温になり、最下流の大径管2では一例として80℃程度に加熱される。
すると、最下流側の大径管2では水酸化カルシウム等の溶解度が低下し、それが析出して大径管2内部に付着し易くなる。しかしながら、最下流側の大径管2の直径は、それ以外の部分の直径よりも大に形成されているから、それらは内部を円滑に流通し目詰まりを起こすことが少ない。さらに大径管2の内直径自体が大に形成されているから、多少の水スケールの付着が内面に存在しても、目詰まりを起こすことがない。
【0010】
次に、図3及び図4は本発明の他の実施の形態を示し、この例が図1のそれと異なる点は、小径管1の直線部に中間径管5が密着して被嵌され、その中間径管5の外周に大径管2が被嵌されたものである。即ち、小径管1の直線部において内面に多数の溝11を有する中間径管5が被嵌され、その状態で小径管1の内面側を拡開することにより、小径管1の外周と中間径管5の内周とを密着固定する。次に、中間径管5の長さよりも短い大径管2を中間径管5の外周に被嵌し、大径管2の両端部と中間径管5の外周との間を閉塞したものである。
このように中間径管5を介して大径管2を被嵌することにより、仮に小径管1に亀裂等が生じても、水4に加熱用流体3が混入するおそれを防止できる。
【0011】
次に、図5及び図6は本発明の第3の実施の形態であり、図5はその一部破断説明図、図6は図5のVI−VI矢視断面略図である。
この例が図3及び図4のそれと異なる点は、中間径管5と大径管2との間にインナーフィン6を介装したことである。このようにすることにより、水4側の伝熱面積を増大させ、熱交換を促進する効果がある。
次に、図7は本発明の第4の実施の形態を示し、この例が図5のそれと異なる点は、中間径管5が存在しないことである。
【0012】
次に、図8は本発明の第5の実施の形態を示し、この例は図1の例において、大径管2の外周に互いに離間し多数の小凹部7をその内面に曲折し、その小凹部7の先端と小径管1とを接触または近接させたものである。このようにすることにより、水4を大径管2の内部で攪拌し熱交換を促進し得る。また、小凹部7により小径管1を大径管2の中心に位置することができ、両者の軸線を一致させて各部の熱交換性能のバラツキを無くし、全体として熱交換性能を向上できる。
【0013】
次に、図9及び図10は本発明のさらに他の実施の形態を示し、この例が図8のそれと異なる点は、大径管2と小径管1との間に中間径管5を介装したことである。
なお、本発明は前記した給湯器以外に空調用の凝縮器として用いることもできる。この場合は、高温高圧の冷媒を水によって凝縮する部分に用いられる。
【0014】
【発明の作用・効果】
本発明の二重管型熱交換器は、大径管2に被加熱用の水4が流通する熱交換器において、小径管1と大径管2との間の水4の流路断面積は、水4の流通する下流側が上流側のそれより大に形成されているものである。そのため、水の温度上昇と共に溶解度が減少する水酸化カルシウム等の物質が内面に析出し易い下流側において、水の流路断面積を大きくしたので、水スケールの付着による管詰まりを防止できる。
しかも水4の上流側の大径管2の流路断面積は小に形成されているから、その水4と加熱用流体3との熱交換が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す二重管型熱交換器の一部破断説明図。
【図2】図1のII−II矢視断面略図。
【図3】同第2の実施の形態を示す二重管型熱交換器の一部破断説明図。
【図4】図3のIV−IV矢視断面略図。
【図5】本発明の第3の実施の形態を示す二重管型熱交換器の一部破断説明図。
【図6】図5のVI−VI矢視断面略図。
【図7】本発明の第4の実施の形態を示す二重管型熱交換器の一部破断説明図。
【図8】本発明の第5の実施の形態を示す二重管型熱交換器の要部破断説明図。
【図9】本発明の第6の実施の形態を示す二重管型熱交換器の要部破断説明図。
【図10】図9のX−X矢視断面略図。
【図11】給湯用熱交換器としてCO2 ガスを用いた冷凍サイクルの説明図。
【符号の説明】
1 小径管
2 大径管
3 加熱用流体
4 水
5 中間径管
6 インナーフィン
7 小凹部
8 水連結管
9 入口パイプ
10 出口パイプ
11 溝
12 連結用U字管
13 給湯用熱交換器(放熱器)
14 水パイプ
15 CO2 ガスパイプ
16 圧縮器
17 吸熱器
18 膨張弁
19 ファン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention, in a double-pipe heat exchanger that exchanges heat between water and a refrigerant used in a heat pump water heater or an air conditioner, prevents pipe clogging due to water scale in a water-side flow path. About what you do.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is a hot-water
As such a heat exchanger (heat radiator) 13 for hot water supply, a double-pipe type heat exchanger is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-248996. In this heat exchanger, a small-diameter pipe through which a refrigerant flows is formed in a meandering shape, and a large-diameter water pipe is fitted around the outer periphery of a straight portion of the small-diameter pipe, and the respective water pipes are connected.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional double-pipe hot water supply heat exchanger (radiator) 13 has a drawback that water scale adheres downstream of the water pipe and gradually causes clogging. To prevent this, it is conceivable to increase the diameter of the entire water pipe. However, if the diameter of the entire water pipe is made larger and the diameter of the refrigerant pipe flowing inside the water pipe is made the same, another problem arises in that the heat exchange performance between the two is reduced.
Therefore, an object of the present invention is to provide a double-pipe heat exchanger in which water scale hardly occurs inside while maintaining heat exchange performance.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the small-diameter pipe (1) and the large-diameter pipe (2) are arranged coaxially with a gap therebetween in a linear portion of the axis, and the axis of the small-diameter pipe (1) is meandering. Bent,
In the heat exchanger in which the heating fluid (3) flows through the small-diameter pipe (1) and the water (4) to be heated flows through the large-diameter pipe (2),
The flow path cross-sectional area of the water (4) between the small-diameter pipe (1) and the large-diameter pipe (2) is characterized in that the downstream side where the water (4) flows is formed larger than the upstream side. It is a double tube heat exchanger.
[0005]
The present invention described in
An intermediate-diameter pipe (5) is closely fitted on the outer periphery of the small-diameter pipe (1) at the linear portion of the axis of the small-diameter pipe (1), and the intermediate-diameter pipe (5) is fitted on the outer circumference of the intermediate-diameter pipe (5). Except for both ends of (5), the large-diameter pipe (2) is fitted through a gap,
This is a double-pipe heat exchanger in which both ends of the large-diameter pipe (2) and the outer periphery of the intermediate-diameter pipe (5) are closed in a liquid-tight manner.
[0006]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect,
This is a double-pipe heat exchanger in which an inner fin (6) is interposed in a gap between the large-diameter pipe (2) and the small-diameter pipe (1).
The present invention described in
A double-pipe heat exchanger in which a large number of small recesses (7) for stirring are formed on the inner surface of the large-diameter pipe (2) so as to be spaced apart from each other.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a double-pipe heat exchanger of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line II-II of FIG.
The double-pipe heat exchanger is used as a water heater, for example.
This heat exchanger has a small-diameter tube 1 bent in a meandering shape, and a large-
[0008]
Next, the large-
[0009]
The
Then, the solubility of calcium hydroxide or the like in the large-
[0010]
Next, FIGS. 3 and 4 show another embodiment of the present invention. This example is different from that of FIG. 1 in that the
By fitting the large-
[0011]
Next, FIGS. 5 and 6 show a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a partially cutaway explanatory view, and FIG. 6 is a schematic sectional view taken along the line VI-VI of FIG.
This example differs from those of FIGS. 3 and 4 in that an
Next, FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. This example differs from that of FIG. 5 in that the
[0012]
Next, FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention. This example is different from the example of FIG. 1 in that a large number of small
[0013]
Next, FIGS. 9 and 10 show still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from that of FIG. 8 in that an
The present invention can be used as a condenser for air conditioning other than the above-described water heater. In this case, it is used in a portion where the high-temperature and high-pressure refrigerant is condensed by water.
[0014]
[Action and Effect of the Invention]
The double-pipe heat exchanger of the present invention is a heat exchanger in which
Moreover, since the cross-sectional area of the large-
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway explanatory view of a double-pipe heat exchanger according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line II-II of FIG.
FIG. 3 is a partially broken explanatory view of the double-pipe heat exchanger according to the second embodiment.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3;
FIG. 5 is a partially cutaway explanatory view of a double-pipe heat exchanger according to a third embodiment of the present invention.
6 is a schematic sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5;
FIG. 7 is a partially cutaway explanatory view of a double-pipe heat exchanger showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a fragmentary explanatory diagram of a main part of a double-pipe heat exchanger showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a fragmentary explanatory diagram of a main part of a double-pipe heat exchanger showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic sectional view taken along the line XX of FIG. 9;
FIG. 11 is an explanatory diagram of a refrigeration cycle using CO 2 gas as a heat exchanger for hot water supply.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Small-
14
Claims (4)
小径管(1) に加熱用流体(3) が流通すると共に、大径管(2) に被加熱用の水(4) が流通する熱交換器において、
小径管(1) と大径管(2) との間の水(4) の流路断面積は、前記水(4) の流通する下流側が上流側より大に形成されたことを特徴とする二重管型熱交換器。The small-diameter pipe (1) and the large-diameter pipe (2) are arranged coaxially through a gap in the straight line portion of the axis, and the axis of the small-diameter pipe (1) is bent in a meandering manner.
In the heat exchanger in which the heating fluid (3) flows through the small-diameter pipe (1) and the water (4) to be heated flows through the large-diameter pipe (2),
The flow path cross-sectional area of the water (4) between the small-diameter pipe (1) and the large-diameter pipe (2) is characterized in that the downstream side where the water (4) flows is formed larger than the upstream side. Double tube heat exchanger.
前記小径管(1) の軸線の直線部で、小径管(1) の外周に中間径管(5) が密着して被嵌され、その中間径管(5) の外周に、その中間径管(5) の両端を除いて、前記大径管(2) が隙間を介して被嵌され、
その大径管(2) の両端と中間径管(5) の外周とが液密に閉塞された二重管型熱交換器。In claim 1,
An intermediate-diameter pipe (5) is closely fitted on the outer periphery of the small-diameter pipe (1) at the linear portion of the axis of the small-diameter pipe (1), and the intermediate-diameter pipe (5) is fitted on the outer circumference of the intermediate-diameter pipe (5). Except for both ends of (5), the large-diameter pipe (2) is fitted through a gap,
A double-pipe heat exchanger in which both ends of the large-diameter pipe (2) and the outer periphery of the intermediate-diameter pipe (5) are closed in a liquid-tight manner.
前記大径管(2) と、小径管(1) との隙間にインナーフィン(6) が介装された二重管型熱交換器。In claim 1 or claim 2,
A double-pipe heat exchanger in which an inner fin (6) is interposed in a gap between the large-diameter pipe (2) and the small-diameter pipe (1).
前記大径管(2) の外周に、互いに離間して多数の攪拌用の小凹部(7) が内面側に曲折形成された二重管型熱交換器。In claim 1 or claim 2,
A double-pipe heat exchanger in which a large number of small recesses (7) for stirring are formed on the outer surface of the large-diameter pipe (2) so as to be spaced apart from each other.
Priority Applications (1)
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Legal Events
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Effective date: 20050705 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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Effective date: 20070927 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071009 |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071210 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080325 |