JP2006097970A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2種類の流体の間で熱交換を行なう熱交換器に関するものであり、特に、冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機に適用する熱交換器の構成に関する。 The present invention relates to a heat exchanger that performs heat exchange between two types of fluids, and more particularly, to a configuration of a heat exchanger that is applied to a heat pump water heater using a refrigerant.
従来、この種の熱交換器として、例えば、特許文献1に示すものが知られている。この特許文献1では、絞り成形した2枚のプレートにより周縁を接合して薄型矩形の箱体を形成して、その周縁に開口した入口から出口に至る一方の流体の通路を形成し、波型成形したコルゲート板の壁面に左右交互の側端位置に開口部を形成し、そのコルゲート板を、上下折り返し面を上記プレートに接合して箱体内に収容し、チューブ状の細管をその箱体に螺旋状に巻装し、その箱体の両平坦面に接合して他方の流体の通路を形成して構成している。 Conventionally, what is shown, for example in patent document 1 as this kind of heat exchanger is known. In this Patent Document 1, a thin rectangular box is formed by joining peripheral edges with two drawn and formed plates, and one fluid passage from an inlet opening to an outlet opening at the peripheral edge is formed. The corrugated plate is formed with openings at the left and right alternating side edge positions on the wall surface of the molded corrugated plate, and the corrugated plate is accommodated in the box with the upper and lower folded surfaces joined to the plate, and a tubular tubule is placed in the box. It is wound in a spiral shape and joined to both flat surfaces of the box to form the other fluid passage.
これにより、コルゲート板の壁面が箱体内を多数の折り返した流通路に区画し、流通路の全長が長く形成される。また、壁面が伝熱面として機能し、箱体の両平坦面に接合した細管内を流通するた他方の流体と熱交換が行なわれ、伝熱面積の増大により熱交換効率の向上が図れるとともに、熱交換器の小型化を図っている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記特許文献1によれば、一方の流体の通路は入口から出口に至るまで一経路で形成していることで一方の流体がUターン状に折り返す開口部の個数が多いので通水抵抗が大きい問題がある。 However, according to the above-mentioned Patent Document 1, since one fluid passage is formed in one path from the inlet to the outlet, the number of openings in which one fluid is folded back in a U-turn shape increases the resistance to water flow. There is a big problem.
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、一方の流体の通路を分流するようにコルゲート板を形成することで、分流における流量配分の均等性および通水抵抗の低下が図れることを可能とする熱交換器を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to take the above-mentioned points into consideration, and by forming a corrugated plate so as to divert one of the fluid passages, it is possible to reduce the uniformity of flow distribution and the water flow resistance in the diversion. The object is to provide a heat exchanger that makes it possible.
上記、目的を達成するために、請求項1ないし請求項4に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、絞り成形した2枚のプレート(21、22)を、周縁を接合して薄型矩形の箱体(20)を形成し、その周縁に開口した入口(23)から出口(24)に至る一方の流体の通路を形成し、波型成形したコルゲート板(30)の壁面(32)に、左右の側端位置に開口部(33)を形成し、コルゲート板(30)を、上下折り返し面をプレート(21、22)に接合して箱体(20)内に収容し、一経路または複数経路からなる細管(10)を箱体(20)に螺旋状に巻装し、箱体(20)の両平坦面に接合して他方の流体の通路を形成して、一方の流体と他方の流体とが熱交換する熱交換器において、
コルゲート板(30)は、開口部(33)の大きさを異なるように形成することで一方の流体の通路を少なくとも2経路以上の複数経路に形成したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the technical means described in claims 1 to 4 are employed. That is, in the first aspect of the present invention, two drawn plates (21, 22) are joined at the periphery to form a thin rectangular box (20), and an inlet (23 opened at the periphery) ) To the outlet (24), and the corrugated plate is formed with openings (33) at the left and right side end positions on the wall surface (32) of the corrugated corrugated plate (30). (30) is accommodated in the box (20) by joining the upper and lower folded surfaces to the plates (21, 22), and the narrow tube (10) consisting of one path or a plurality of paths is spirally formed in the box (20). In a heat exchanger that is wound and joined to both flat surfaces of the box (20) to form a passage for the other fluid, and heat exchange is performed between one fluid and the other fluid.
The corrugated plate (30) is characterized in that a passage of one fluid is formed in a plurality of paths of at least two paths by forming the openings (33) so as to have different sizes.
請求項1に記載の発明によれば、一方の流体の通路が、例えば、2経路の場合には、1経路のときに流通する開口部(33)の個数を半減することができる。これにより、通水抵抗の低下が図れる。 According to the first aspect of the present invention, when the passage of one fluid is, for example, two paths, the number of openings (33) flowing through the one path can be halved. Thereby, reduction of water flow resistance can be aimed at.
請求項2に記載の発明では、開口部(33)は、複数経路のうち、流れ難い経路側の開口面積を他の経路側よりも大きくなるように形成したことを特徴としている。請求項2に記載の発明によれば、複数経路に形成しても流れ難い経路側に流量が配分されて流量配分の均等性が図れる。 The invention according to claim 2 is characterized in that the opening (33) is formed such that the opening area on the path side that is difficult to flow out of the plurality of paths is larger than that on the other path side. According to the second aspect of the present invention, the flow rate is distributed to the path side that is difficult to flow even if it is formed in a plurality of paths, and the flow rate distribution can be made uniform.
請求項3に記載の発明では、コルゲート板(30)は、折り返し面を平坦状のプレーン型に形成したことを特徴としている。請求項3に記載の発明によれば、プレーン型は細管(10)との接合性および伝熱性が優れるので複数本の細管(10)を密着並置して形成する他方の流体の通路を形成することができる。 The invention according to claim 3 is characterized in that the corrugated plate (30) has a folded surface formed in a flat plane shape. According to the third aspect of the present invention, since the plain type is excellent in the bonding property and heat transfer with the thin tube (10), the other fluid passage formed by closely juxtaposing the plural thin tubes (10) is formed. be able to.
請求項4に記載の発明では、一方の流体の通路に水が流通し、他方の流体の通路に冷媒が流通することを特徴としている。請求項4に記載の発明によれば、上記構成の熱交換器はヒートポンプ式給湯機に適用する熱交換器として好適である。つまり、他方の通路を高温高圧の冷媒の使用に耐えられる構造で形成できる。 The invention described in claim 4 is characterized in that water flows through one fluid passage and refrigerant flows through the other fluid passage. According to invention of Claim 4, the heat exchanger of the said structure is suitable as a heat exchanger applied to a heat pump type water heater. That is, the other passage can be formed with a structure that can withstand the use of a high-temperature and high-pressure refrigerant.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態による熱交換器を図1ないし図5に基づいて説明する。図1は冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機に組み込む熱交換器に本発明を適用した一例であって、熱交換器の全体構成を示す平面図であり、図2は正面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an example in which the present invention is applied to a heat exchanger incorporated in a heat pump type hot water heater using a refrigerant, and is a plan view showing the entire configuration of the heat exchanger, and FIG. 2 is a front view.
また、図3は図2に示すA−A断面を示す断面図、図4は本発明の要部であるコルゲート板30の構成を示す模式図であり、図5はそのコルゲート板30の外観形状を示す分解斜視図である。
3 is a cross-sectional view showing the AA cross section shown in FIG. 2, FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of the
まず、本実施形態の熱交換器は、図1に示すように、密着並置した2本の細管10と、薄型矩形状に形成された箱体20とからなり、細管10内を流通する流体(例えば、冷媒)と箱体20内を流通する流体(例えば、水)とを熱交換するように構成している。
First, as shown in FIG. 1, the heat exchanger according to the present embodiment includes two
箱体20は、図5に示すように、上下2枚のプレート(上プレート21、下プレート22)との間にコルゲート板30を収容しており、その箱体20の周縁に入口23を開口し、対向辺に出口24を開口して、入口23から出口24に至る通水路を形成している。上下2枚のプレート21、22は、銅板を浅底容器状に絞り成形したものであって、その周縁を重ね合わせて接合することで薄型矩形状の箱体20が形成される。
As shown in FIG. 5, the
また、コルゲート板30は、銅板を波形状に成形したものであり、上下折り返し面(山面、谷面)を平坦状とし、断面を連続する矩形波としたプレーン型に形成され、その外形(縦×横×高さ)が箱体30の内寸に適合している。そして、コルゲート板30の壁面32には窓状の開口部33が左右の側端位置に形成され、図2ないし図4に示すように、通水方向に対して壁面32が直交する状態で箱体30内に収納され、かつ上下折り返し面を(山面、谷面)をそれぞれ上下プレート21、22に接合されている。
The
ここで、本実施形態のコルゲート板30は、入口23から出口24に至る通水路が2経路となるように開口部33の大きさを異なるように形成している。具体的には、図4に示すように、入口23から入った水が2経路に分流するとともに、分流した水が均等に流通するように開口部33を形成している。
Here, the
より具体的には、二つの経路が開口部33にて折り返すときに、外回りにUターンする流路aと内回りにUターンする流路bとの二つの流路に分流させ、その開口部33で外回りにUターンした水が次の開口部33にて折り返すときに、内回りにUターンする流路bに交互に流れるようにそれぞれの開口部33を形成している。
More specifically, when the two paths are turned back at the
つまり、外回りにUターンする流路aでは開口部33の大きさをL1とし、内回りにUターンする流路bでは開口部33の大きさをL2として、流れにくい側の内回りにUターンする流路b側では開口部33の開口面積( 例えば、L1<L2として)を大きくして、内回りにUターンする流路b側に流れやすいように形成している。
In other words, in the flow path a that makes a U-turn outward, the size of the
これにより、分流における流量配分の均等性が図れる。しかも、入口23から出口24に至る通水路を2経路に形成することで、1経路のときよりもUターン箇所の個数が半減することで通水抵抗を大幅に低減させることができる。
Thereby, the uniformity of the flow distribution in a shunt can be achieved. In addition, by forming the water passage from the
次に、冷媒回路となる密着並置した2本の細管10は、銅チューブで形成され、図1ないし図3に示すように、箱体20の外周に螺旋状に巻装して形成され、かつ箱体20の両平坦面(表側および裏側)に接合されている。なお、2本の細管10の両端が図示しない冷凍サイクルに接続されており、この冷媒通路には、高温高圧の冷媒が流通することで、箱体20の両平坦面を介して箱体20内に流通する水と熱交換が行なわれて壁面32が伝熱フィンとして機能し、水が加熱されて出口24から出湯する。
Next, two closely arranged juxtaposed
なお、以上の本実施形態では、2本の細管10を箱体20の外周に巻装したが、これに限らず、1本の細管10を楕円状に形成して長辺側が両平坦面に接合するようにしても良い。さらに、2本以上の複数経路であっても良い。
In the above embodiment, the two
以上の第1実施形態による熱交換器によれば、コルゲート板30を開口部33の大きさを異なるように形成することにより、箱体20内を流通する通水路を2経路に分流できるとともに、2経路のうち、流れ難い経路側の開口面積を他の経路側よりも大きくなるように形成したことにより、2経路に形成しても流れ難い経路側に流量が配分されて流量配分の均等性が図れる。
According to the heat exchanger according to the first embodiment described above, by forming the
さらに、通水路を2経路に形成することで1経路のときに流通する開口部33の個数を半減することができる。これにより、通水抵抗の低下が図れる。
Furthermore, the number of
また、コルゲート板30は、折り返し面を平坦状のプレーン型に形成したことにより、プレーン型は細管10との接合性および伝熱性が優れるので複数本の細管10を密着並置して形成する他方の流体の通路を形成することができる。
In addition, since the
また、一方の通路に水が流通し、他方の通路に冷媒が流通することにより、上記構成の熱交換器はヒートポンプ式給湯機に適用する熱交換器として好適である。つまり、他方の通路を高温高圧の冷媒の使用に耐えられる構造で容易に形成できる。 Moreover, when water flows through one passage and refrigerant flows through the other passage, the heat exchanger configured as described above is suitable as a heat exchanger applied to a heat pump type hot water heater. That is, the other passage can be easily formed with a structure that can withstand the use of a high-temperature and high-pressure refrigerant.
(第2実施形態)
以上の第1実施形態では、コルゲート板30の左右の側端位置に形成する開口部33を、外回りにUターンする流路aでは開口部33の大きさをL1とし、内回りにUターンする流路bでは開口部33の大きさをL2として、L1<L2となるように形成したが、これに限らず、図6に示すように、外回りにUターンする流路aの入口側をL1とし、内回りにUターンする流路bの入口側をL2とし、外回りにUターンする流路aの出口側をL3として、L1<L2<L3となるように開口部33を形成しても良い。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the
ところで、この場合においても、その開口部33で外回りにUターンした水が次の開口部33にて折り返すときに、内回りにUターンする流路bに交互に流れるようにそれぞれの開口部33を形成している。これによれば、第1実施形態と同じように、通水抵抗の低下および流量配分の均等性が図れる。
By the way, also in this case, when the water that has U-turned outward at the
なお、図6に示す開口部33の大きさを図7に示すように、逆となるように形成しても良い。具体的には、外回りにUターンする流路aの入口側をL3とし、内回りにUターンする流路bの入口側をL2とし、外回りにUターンする流路aの出口側をL1として、L1<L2<L3となるように開口部33を形成しても良い。
In addition, you may form so that the magnitude | size of the
(他の実施形態)
以上の実施形態では、入口23から出口24に至る通水路を2経路を形成するように構成したが、これに限らず、3経路に分流するように形成してもよく。それ以上の複数経路に形成してもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the water passage from the
また、以上の実施形態では、冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機に組み込む熱交換器に、本発明を適用させたが、これらの他に、2種類の流体の間で熱交換を行なう他の熱交換器に適用可能であり、しかも細管10を流通する流体は、必ずしも冷媒に限られるものではない。
In the above embodiment, the present invention is applied to a heat exchanger incorporated in a heat pump type hot water heater using a refrigerant. However, in addition to these, other heat for exchanging heat between two types of fluids. The fluid that can be applied to the exchanger and flows through the
10…細管
20…箱体
21…上プレート(プレート)
22…下プレート(プレート)
23…入口
24…出口
30…コルゲート板
32…壁面
33…開口部
10 ...
22 ... Lower plate (plate)
23 ...
Claims (4)
波型成形したコルゲート板(30)の壁面(32)に、左右の側端位置に開口部(33)を形成し、前記コルゲート板(30)を、上下折り返し面を前記プレート(21、22)に接合して前記箱体(20)内に収容し、
一経路または複数経路からなる細管(10)を前記箱体(20)に螺旋状に巻装し、前記箱体(20)の両平坦面に接合して他方の流体の通路を形成して、一方の流体と他方の流体とが熱交換する熱交換器において、
前記コルゲート板(30)は、前記開口部(33)の大きさを異なるように形成することで一方の流体の通路を少なくとも2経路以上の複数経路に形成したことを特徴とする熱交換器。 The two plates (21, 22) formed by drawing are joined at the periphery to form a thin rectangular box (20), and one of the fluids from the inlet (23) to the outlet (24) opened at the periphery. Form a passage,
On the wall surface (32) of the corrugated corrugated plate (30), openings (33) are formed at the left and right side end positions, and the corrugated plate (30) is turned up and down on the plate (21, 22). And accommodated in the box (20),
A thin tube (10) composed of one path or a plurality of paths is spirally wound around the box (20), joined to both flat surfaces of the box (20) to form a passage for the other fluid, In a heat exchanger in which one fluid and the other fluid exchange heat,
In the heat exchanger, the corrugated plate (30) is formed such that the size of the opening (33) is different so that one fluid passage is formed in a plurality of paths of at least two paths.
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