JP2006064200A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二酸化炭素などを伝熱体とする熱交換器の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a heat exchanger using carbon dioxide or the like as a heat transfer body.
近年、環境破壊の恐れのない二酸化炭素などの伝熱体を用いた熱交換器が注目されている。この種の熱交換器では被伝熱体を流す伝熱管に伝熱体を流す伝熱管を接触させて熱交換が行われるため、伝熱管同士の接触面積の増大、および伝熱体が二酸化炭素などの動作圧の高い場合は伝熱体を流す伝熱管の変形防止が重要課題である。
前記課題を解決するために、(1)被伝熱体を流す伝熱管を偏平管とし、伝熱体を流す伝熱管を偏平多穴管とした熱交換器(例えば特許文献1)、(2)前記伝熱体を流す伝熱管を微細管とした熱交換器(例えば特許文献2)が提案されている。
In recent years, heat exchangers using heat transfer materials such as carbon dioxide that have no fear of environmental destruction have attracted attention. In this type of heat exchanger, heat exchange is performed by bringing the heat transfer tube that flows the heat transfer member into contact with the heat transfer tube that flows the heat transfer member, so that the contact area between the heat transfer tubes is increased, and the heat transfer body is carbon dioxide. When the operating pressure is high, it is important to prevent deformation of the heat transfer tube through which the heat transfer body flows.
In order to solve the above problems, (1) a heat exchanger in which a heat transfer tube for flowing a heat transfer body is a flat tube and a heat transfer tube for flowing a heat transfer body is a flat multi-hole tube (for example, Patent Document 1), (2 There has been proposed a heat exchanger (for example, Patent Document 2) in which a heat transfer tube through which the heat transfer body flows is a fine tube.
しかし、特許文献1の熱交換器は伝熱管同士を接触保持させる組立工程が複雑なうえ、伝熱管同士をろう付けする必要があり、特許文献2の熱交換器は微細チューブの分流部の加工が困難であり、いずれも生産性に劣るという問題がある。更に特許文献2の熱交換器では微細チューブの流路間に空気層ができるため、性能が劣るという問題が生じている。
そこで本発明では、伝熱管の変形を防止し、熱交換効率に優れ、生産性にも優れる熱交換器の提供を目的とする。
However, the heat exchanger of Patent Document 1 requires a complicated assembly process for holding the heat transfer tubes in contact with each other, and it is necessary to braze the heat transfer tubes to each other. The heat exchanger of Patent Document 2 processes the flow dividing portion of the fine tube. However, both of them are inferior in productivity. Furthermore, in the heat exchanger of patent document 2, since an air layer is formed between the flow paths of the fine tubes, there is a problem that the performance is inferior.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat exchanger that prevents deformation of a heat transfer tube, has excellent heat exchange efficiency, and is excellent in productivity.
請求項1記載の発明は、第1流体が流動する第1流路を備えた第1伝熱管と、第2流体が流動する1つまたは複数の第2流路を備えた第2伝熱管とが熱的に接続されており、前記第1伝熱管が前記第2伝熱管の内部に配置されていることを特徴とする熱交換器である。 The invention according to claim 1 is a first heat transfer tube provided with a first flow path through which a first fluid flows, and a second heat transfer tube provided with one or a plurality of second flow paths through which a second fluid flows. Are thermally connected, and the first heat transfer tube is disposed inside the second heat transfer tube.
請求項2記載の発明は、第1流体が流動する第1流路を備えた第1伝熱管と、第2流体が流動する1つまたは複数の第2流路を備えた第2伝熱管とが熱的に接続されており、前記第1伝熱管の外面が前記第2伝熱管と接触していることを特徴とする熱交換器である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a first heat transfer tube having a first flow path through which a first fluid flows, and a second heat transfer tube having one or a plurality of second flow paths through which a second fluid flows. Are thermally connected, and an outer surface of the first heat transfer tube is in contact with the second heat transfer tube.
請求項3記載の発明は、第1流体が流動する第1流路を備えた第1伝熱管と、第2流体が流動する1つまたは複数の第2流路を備えた第2伝熱管とが熱的に接続されており、前記第1流体と前記第2流体とがそれぞれ異なる材質から成り、熱交換することを特徴とする熱交換器である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a first heat transfer tube including a first flow path through which a first fluid flows, and a second heat transfer tube including one or a plurality of second flow paths through which the second fluid flows. Is a heat exchanger, wherein the first fluid and the second fluid are made of different materials and exchange heat.
請求項4記載の発明は、前記第1伝熱管の第1流路に水が流動し、前記第2伝熱管の第2流路に二酸化炭素が流動することを特徴とする請求項1乃至3記載の熱交換器である。
The invention according to
本発明の熱交換器は第1流体が流動する第1流路を備えた第1伝熱管と、第2流体が流動する1つまたは複数の第2流路を備えた第2伝熱管とが熱的に接続されており、前記第1伝熱管が前記第2伝熱管の内部に配置かあるいは前記第1伝熱管の外面が前記第2伝熱管と接触しているため、動作圧の高い伝熱体を流動しても伝熱管が変形せず、さらに高い熱交換効率が得られ、生産性にも優れる。依って、工業上顕著な効果を奏する。 The heat exchanger of the present invention includes a first heat transfer tube having a first flow path through which a first fluid flows, and a second heat transfer tube having one or a plurality of second flow paths through which a second fluid flows. Since the first heat transfer tube is disposed inside the second heat transfer tube or the outer surface of the first heat transfer tube is in contact with the second heat transfer tube, the heat transfer tube has a high operating pressure. Even if the heat flows, the heat transfer tube does not deform, higher heat exchange efficiency is obtained, and productivity is excellent. Therefore, there is an industrially significant effect.
以下に、本発明を図を参照して具体的に説明する。
図1(イ)は、本発明の熱交換器の第1の実施形態を示す横断面図である。
この熱交換器4は、例えば、水(被伝熱体)を流動する第1流路を備えた第1伝熱管1が、高温の圧縮二酸化炭素ガス(伝熱体)を流動する第2流路3を備えた第2伝熱管2の内部に配置して熱的に接続されていることにより熱交換器4を形成したものである。第2伝熱管2の外周断面形状は円であり、押出法などにより容易に設けることができ、生産性に優れる。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a cross-sectional view showing a first embodiment of the heat exchanger of the present invention.
In the
前記本発明の熱交換器は、第1伝熱管1が第2伝熱管2の内部に配置して熱的に接続されているので、第1伝熱管と第2伝熱管の熱伝導が良好であり、さらに二酸化炭素などの動作圧が高い伝熱体を流す第2伝熱管2が変形し難いため、高い熱交換効率が得られる。 In the heat exchanger of the present invention, since the first heat transfer tube 1 is arranged and thermally connected inside the second heat transfer tube 2, the heat transfer between the first heat transfer tube and the second heat transfer tube is good. In addition, since the second heat transfer tube 2 through which a heat transfer body having a high operating pressure such as carbon dioxide flows is not easily deformed, high heat exchange efficiency can be obtained.
図1(ロ)は、本発明の熱交換器の第2の実施形態を示す横断面図である。
この熱交換器4は、例えば、水(被伝熱体)を流動する第1流路を備えた第1伝熱管1が、高温の圧縮二酸化炭素ガス(伝熱体)を流動する第2流路3を備えた第2伝熱管2の内部に配置して熱的に接続されていることにより熱交換器4を形成したものである。図1(イ)に対して、第2伝熱管2は第1伝熱管1及び第2流路3周辺部のみを覆っているため、軽量となり、また材料コストを低減できる。前記図1(イ)と同様、押出法などにより容易に設けることができ生産性に優れる。
FIG. 1B is a cross-sectional view showing a second embodiment of the heat exchanger of the present invention.
In the
図1(ハ)は、本発明の熱交換器の第3の実施形態を示す横断面図である。
この熱交換器4は、例えば、水(被伝熱体)を流動する第1流路を備えた第1伝熱管1の外面が、高温の圧縮二酸化炭素ガス(伝熱体)を流動する第2流路3を備えた第2伝熱管2と熱的に接続されていることにより熱交換器4を形成したものである。図1(イ)に対して、第2伝熱管2は第1伝熱管1の周囲の一部と熱的に接続されていることにより、熱交換性能を維持しつつ、軽量となり、材料コストを低減できる。この場合、第2伝熱管2は第1伝熱管1の外面の60%以上と接触していれば、良好な熱伝導性を確保することができる
FIG. 1C is a cross-sectional view showing a third embodiment of the heat exchanger of the present invention.
In the
本発明において、第1伝熱管1及び第2伝熱管2とも銅やアルミニウムなどの熱伝導性および加工性に優れ、かつ適度の強度を有する金属材料が用いられる。 In the present invention, both the first heat transfer tube 1 and the second heat transfer tube 2 are made of a metal material having excellent thermal conductivity and workability, such as copper and aluminum, and having an appropriate strength.
本発明において、第1伝熱管1は水を流すため耐食性に優れることが求められる。好ましくは銅又は銅合金からなる。前記第1伝熱管1には、通常、内径5〜15mm、肉厚0.6〜2mmの伝熱管が用いられる。 In this invention, since the 1st heat exchanger tube 1 flows water, it is calculated | required that it is excellent in corrosion resistance. Preferably it consists of copper or a copper alloy. As the first heat transfer tube 1, a heat transfer tube having an inner diameter of 5 to 15 mm and a wall thickness of 0.6 to 2 mm is usually used.
本発明の熱交換器は第1流体と第2流体とがそれぞれ異なる材質から成り、熱交換する。また、同一の材質から成り、熱交換する。 In the heat exchanger of the present invention, the first fluid and the second fluid are made of different materials and exchange heat. Moreover, it consists of the same material and heat-exchanges.
本発明において、第2伝熱管2は押し出し加工性に優れるアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。高温の圧縮二酸化炭素ガス(伝熱体)を流す第2流路3の本数は1本あるいは2本以上が良いが、本数を増やし、径を細くした方が耐圧性の点で望ましい。本数は3本以上10本以下が適当である。前記第2流路3は内径が1〜4mmのものが望ましい。内径が1mm未満では圧力損失が大きくなり、内径が4mmを超えると十分な耐圧強度を得るためには管が太くなり省スペース化が困難となる。好ましくは内径が2〜3mmである。 In the present invention, the second heat transfer tube 2 is preferably aluminum or an aluminum alloy excellent in extrusion workability. The number of the second flow paths 3 through which the high-temperature compressed carbon dioxide gas (heat transfer body) flows is preferably one or two or more, but it is desirable in terms of pressure resistance to increase the number and reduce the diameter. The number is suitably 3 or more and 10 or less. The second flow path 3 preferably has an inner diameter of 1 to 4 mm. If the inner diameter is less than 1 mm, the pressure loss becomes large, and if the inner diameter exceeds 4 mm, the tube becomes thick in order to obtain sufficient pressure strength, and space saving becomes difficult. The inner diameter is preferably 2 to 3 mm.
本発明の熱交換器の製造方法は、一般的な押出法により第2伝熱管2の部分のみ所定の長さを製造し、次いで第1伝熱管1を第2伝熱管2に挿入し、引き抜き加工をすることにより、第1伝熱管1と第2伝熱管2を密着させる。また別の方法として、第2伝熱管2を複数に分割した形状で押出法により製造し、次いで第1伝熱管1の外側を覆うように前記第2伝熱管2を配置し、引き抜き加工することで、第1伝熱管1と第2伝熱管2を密着させる。さらに別の方法として、引き抜き加工をせずコンフォーム押出法によりに、第1伝熱管1の外側に第2伝熱管2を形成する方法もある。 In the heat exchanger manufacturing method of the present invention, a predetermined length is manufactured only for the second heat transfer tube 2 by a general extrusion method, and then the first heat transfer tube 1 is inserted into the second heat transfer tube 2 and pulled out. By processing, the 1st heat exchanger tube 1 and the 2nd heat exchanger tube 2 are stuck. As another method, the second heat transfer tube 2 is manufactured by an extrusion method in a shape divided into a plurality of parts, and then the second heat transfer tube 2 is disposed so as to cover the outside of the first heat transfer tube 1 and is drawn. Thus, the first heat transfer tube 1 and the second heat transfer tube 2 are brought into close contact with each other. As yet another method, there is a method in which the second heat transfer tube 2 is formed outside the first heat transfer tube 1 by a conform extrusion method without drawing.
1 第1伝熱管
2 第2伝熱管
3 第2流路
4 熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st heat exchanger tube 2 2nd heat exchanger tube 3
Claims (4)
4. The heat exchanger according to claim 1, wherein water flows in the first flow path of the first heat transfer tube and carbon dioxide flows in the second flow path of the second heat transfer tube.
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JP2008261612A (en) * | 2007-04-16 | 2008-10-30 | Sharp Corp | Tube for heat exchanger, heat exchanger, heat pump water heater, and method of manufacturing tube for heat exchanger |
JP2010510649A (en) * | 2006-11-17 | 2010-04-02 | セントロターム・サーマル・ソルーションズ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | Heat treatment method and heat treatment apparatus for base layer |
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2004
- 2004-08-24 JP JP2004244084A patent/JP2006064200A/en active Pending
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