JP2007003014A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温流体と低温流体の2流体間で熱交換させる熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger for exchanging heat between two fluids, a high temperature fluid and a low temperature fluid.
従来、給湯機では可燃性ガスを燃やし直接その熱で水を加熱し供給する方式が一般的である。しかし最近の環境問題から給湯機の高効率化が検討されている。フロンやCO2などの冷媒を使用したヒートポンプで高温冷媒をつくりそれを低温水と熱交換させ高温水をつくるヒートポンプ方式や、発電機などから排出された高温排ガスと低温水を熱交換させ高温水をつくるコジェネレーション方式が進められている。このような方法では2流体を効率よく熱交換するコンパクトな熱交換器が必要とされる。 Conventionally, a hot water heater generally uses a method in which combustible gas is burned and water is directly heated and supplied. However, due to recent environmental problems, high efficiency water heaters are being studied. And a heat pump system making hot water refrigerant heat pump is cold water heat exchanger it creates a high-temperature refrigerant using such Freon or CO 2, a high temperature is heat-exchanged water hot exhaust gas and cold water discharged from such as a generator The cogeneration method to make Such a method requires a compact heat exchanger that efficiently exchanges heat between the two fluids.
最近では、地球環境保全を対象とした自然冷媒の実用化が進み、二酸化炭素冷媒を使用するヒートポンプ給湯機の市場が拡大している。それに伴い、高温の二酸化炭素冷媒と給湯に使用される被加熱水との熱交換器についても、各種の検討が行われている。 Recently, natural refrigerants for global environmental conservation have been put into practical use, and the market for heat pump water heaters using carbon dioxide refrigerant is expanding. Accordingly, various studies have been conducted on heat exchangers between high-temperature carbon dioxide refrigerant and heated water used for hot water supply.
高温の二酸化炭素冷媒を、被加熱水が流通する太い管のまわりに巻き付けられた細管内に流す熱交換器の例がある(例えば、特許文献1)。 被加熱水が流通する太い管の内部に、高温の二酸化炭素冷媒が流通する漏洩検知管が配置されている熱交換器の例がある(例えば、特許文献2)。 被加熱水の流通部が2枚のプレートで挟まれて形成されており、そのプレートの外側に高温の二酸化炭素冷媒が流通する細管が巻き付けられ、コルゲート板を挿入している熱交換器の例がある(例えば、特許文献3)。 被加熱水の流通部が2枚のプレートで挟まれて形成されており、そのプレートに凸部を設けて被加熱水を蛇行させ、その流路に沿って漏洩検知管を有する熱交換器の例がある(例えば、特許文献4)。 There is an example of a heat exchanger in which a high-temperature carbon dioxide refrigerant is caused to flow in a narrow tube wound around a thick tube through which heated water flows (for example, Patent Document 1). There is an example of a heat exchanger in which a leak detection tube through which a high-temperature carbon dioxide refrigerant flows is arranged inside a thick tube through which heated water flows (for example, Patent Document 2). An example of a heat exchanger in which a circulating portion of heated water is sandwiched between two plates, a thin tube through which high-temperature carbon dioxide refrigerant circulates is wound around the plate, and a corrugated plate is inserted (For example, Patent Document 3). A heat exchanger having a leakage detection tube along the flow path is formed by sandwiching the water to be heated between two plates and providing a convex portion on the plate to meander the water to be heated. There is an example (for example, patent document 4).
しかしながら、特許文献1や特許文献2の熱交換器は大型化してしまうという問題を有する。管状体の曲げ加工によってコイル状の熱交換器にされ、その結果、隣り合う管状体同士は接触すると伝熱性能が低下してしまうため隙間を空ける必要があるからである。特許文献3や特許文献4は、伝熱性能が劣るという問題を生じる。これは、プレート型の熱交換器が基本形態であるため、プレートのはり合わせで形成される被加熱水の流路が直線的になるためである。
However, the heat exchangers of
このような問題に鑑み、本発明はなされたもので、小型でかつ伝熱性能に優れる熱交換器を提供するものである。 In view of such problems, the present invention has been made, and provides a heat exchanger that is small in size and excellent in heat transfer performance.
本発明者らは、小型でかつ伝熱性能に優れる熱交換器を製造し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、
(1)第1の流体が流れる流路1がプレートで挟まれており、第2の流体が流れる流路2を有し、流路1が蛇行していることを特徴とする熱交換器
(2)第1の流体が流通するプレートで挟まれた流路1の内部に、第2の流体が流通する管が配置されていることを特徴する(1)記載の熱交換器
(3)第2の流体が流れる流路2の管が漏洩検知管である(1)ないし(2)記載の熱交換器
(4)漏洩検知管の外面にローレット又はフィンが付加された漏洩検知管を使用する(1)ないし(3)のいずれか1項に記載の熱交換器
(5)第1の流体が流通するプレートの外側に、第2の流体が流通する管が配置され、管の形状に沿ってプレートの内側に凹凸を有することを特徴とする(1)記載の熱交換器
(6)流路2を流れる流体が、二酸化炭素冷媒であることを特徴とする(1)ないし(5)のいずれか1項に記載の熱交換器、
を提供するものである。
The present inventors have found that a heat exchanger that is small in size and excellent in heat transfer performance can be manufactured.
That is, the present invention
(1) A heat exchanger (1) in which a
Is to provide.
本発明の熱交換器は、第1の流体が流れる流路Aがプレート2で挟まれており、第2の流体が流れる流路Bを有し、流路Aが蛇行しているため、小型で伝熱性能に優れる。
In the heat exchanger of the present invention, the flow path A through which the first fluid flows is sandwiched between the
図1から図6を用いて本発明に係る熱交換器1を説明する。
図1は本発明に係る熱交換器1の管の配置を示した一実施例の(a)平面図と(b)側面図と(c)X−Y断面図である。加熱される水(被加熱水)が流通する経路がプレート2の張り合わせによって形成されている。そして、そのプレート2の被加熱水が流通される内側に冷媒が流通する冷媒管3を蛇行させて配置している。このようにすることで、図1(c)の断面において、被加熱水の流れに対して冷媒管3がじゃま板のような働きをし、被加熱水に乱流効果を与えることができて伝熱性能を向上させる。なお、プレート2は横置きしても縦置きしてもかまわない。
A
FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a side view, and FIG. 1C is an XY cross-sectional view of an embodiment showing the arrangement of tubes of a
図3は本発明に係る漏洩検知管4の断面形状の一実施例である。図1の熱交換器1では冷媒管3と被加熱水が直接接触するため、冷媒管3には漏洩検知穴5を持たせた漏洩検知管4を使用することが望ましい。
FIG. 3 shows an embodiment of the cross-sectional shape of the
図4は本発明に係るローレット加工漏洩検知管6の断面形状の一実施例である。冷媒管3の被加熱水と接触する管外面にローレット加工やフィン加工などの外面加工を施して、管の外表面積を増加させると伝熱性能に対してより効果的である。
FIG. 4 shows an example of a cross-sectional shape of the knurled leak detecting tube 6 according to the present invention. It is more effective for the heat transfer performance to increase the outer surface area of the pipe by subjecting the outer face of the
図2は本発明に係る熱交換器1の管の配置を示した一実施例の(a)平面図と(b)側面図と(c)X−Y断面図である。加熱される水(被加熱水)が流通する経路がプレート2の張り合わせによって形成されている。そして、そのプレート2の外側面に冷媒が流通する冷媒管3を食い込ませるように配置している。このようにすることで、図2(c)の断面において、被加熱水側のプレート2に凹凸が形成されるので、水に対して乱流効果を与えることができ、伝熱性能を向上できる。なお、プレート2は横置きしても縦置きしてもかまわない。
2A is a plan view, FIG. 2B is a side view, and FIG. 2C is an XY cross-sectional view showing an arrangement of the tubes of the
プレート2への冷媒管3への接合は、単に食い込ませるだけでもかまわないが、ろう材やはんだによって接合してもかまわない。なお、飲料水となる被加熱水が冷媒管3と直接接しないので、漏洩検知管を使用する必要はない。
The
また、従来のコイル巻き加工した熱交換器では、断熱材などの取り付けが困難であるが、本発明の熱交換器1であれば、シート状の断熱材を巻くだけで、簡単に断熱処理を行うことができる。
In addition, it is difficult to attach a heat insulating material or the like with a conventional coil wound heat exchanger, but with the
なお、冷媒管3は熱伝導性を有するものからなる。金属は熱伝導性に優れ、その中で銅または銅合金がより優れており好ましい。
次に、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
In addition, the refrigerant | coolant pipe |
Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
本発明例1〜3は図1の熱交換器1を用いた。図1のプレート2は、リン脱酸銅製の厚さ5mmの板材によって製作した。プレート2の被加熱水流路のサイズは、長さA=500mm、幅B=200mm、厚さC=15mmである。冷媒管3は外径D=6.35mmとして、曲げピッチP=20mmで2本を、P1=10mm、P2=6.35mmのずれピッチで配列して製作した。なお、冷媒管3の伝熱有効長さは4.8m/本×2本である。なお、本発明例1では外径D=6.35mm、肉厚t=1.2mmの平滑管、本発明例2では外径D=6.35mm、内径d=3.5mmの漏洩検知管4、本発明例3では本発明例2の漏洩検知管4の外面に、深さh=0.5mm、ねじれ角θ=40度で13溝を有するローレット加工漏洩検知管6を用いた。
Examples 1-3 of this invention used the
本発明例4は図2の熱交換器1を用いた。図2のプレート2は、リン脱酸胴製の厚さ5mmの板材によって製作した。プレート2の被加熱水流路のサイズは、長さA=500mm、幅B=200mm、厚さC=15mmである。プレート2の外面から外径D=6.35mm、肉厚t=1.2mmの冷媒管3を押し込み加工した後に、ろう付けにより接合した。
Example 4 of the present invention used the
従来材との比較として、2重管式熱交換器を用いた。図5は2重管式熱交換器の一実施例の断面図である。外管7が外径D1=12.7mm×肉厚t1=0.6mm、内管8が外径D2=6.35mm×肉厚t2=1.2mmで、冷媒管3の伝熱測定区間長さが4.8mであるものを2個製作し、2重管式熱交換器に並列に流体を流路W1、W2の方向に流した。
As a comparison with the conventional material, a double tube heat exchanger was used. FIG. 5 is a cross-sectional view of one embodiment of a double tube heat exchanger. The
上記熱交換器について伝熱実験を行った。2本の冷媒管3には合計で2リットル/分の流量で入口温度を60℃に固定した高温水を流通し、被加熱水側には2リットル/分の流量で入口温度10℃に固定した低温水を対向流で流通し、そのときの被加熱水の交換熱量を測定した。交換熱量は従来例を100としたときの比で評価した。測定結果を表1に示す。表1に示すように、本発明例は伝熱性能が高いことがわかる。
A heat transfer experiment was conducted on the heat exchanger. High-temperature water with an inlet temperature fixed at 60 ° C. is circulated through the two
1 熱交換器
2 プレート
3 冷媒管
4 漏洩検知管
5 漏洩検知穴
6 ローレット加工漏洩検知管
7 外管
8 内管
A 長さ
B 幅
C 厚さ
P 曲げピッチ
P1 幅間隔
P2 高さ間隔
W 流路
W1 流路
W2 流路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005180077A JP2007003014A (en) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2005180077A JP2007003014A (en) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | Heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=37688821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005180077A Pending JP2007003014A (en) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | Heat exchanger |
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1998131A1 (en) | 2007-05-29 | 2008-12-03 | Sanden Corporation | Gas cooler for hot-water supply system |
JP2009210232A (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Panasonic Corp | Heat exchanger |
-
2005
- 2005-06-21 JP JP2005180077A patent/JP2007003014A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1998131A1 (en) | 2007-05-29 | 2008-12-03 | Sanden Corporation | Gas cooler for hot-water supply system |
JP2008298311A (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-11 | Sanden Corp | Gas cooler for hot water supply system |
JP2009210232A (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Panasonic Corp | Heat exchanger |
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