JP2007101041A - Water heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換媒体と水との間で熱交換を行う水熱交換器に係り、中でも、炭酸ガスを主成分とする冷媒と水とを熱交換するための水熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a water heat exchanger for exchanging heat between a heat exchange medium and water, and more particularly to a water heat exchanger for exchanging heat between a refrigerant mainly composed of carbon dioxide gas and water. is there.
従来から、給湯器用の熱交換器として、例えば、外管の内部に内管を配置した二重管式の伝熱管を用いて、内管内に水を流通させる一方、内管と外管との間の間隙に、冷媒を対向流となるように流すことにより、水と冷媒との間で熱交換を行うようにした水熱交換器が、各種用いられてきている。 Conventionally, as a heat exchanger for a hot water heater, for example, a double-tube heat transfer tube in which an inner tube is arranged inside an outer tube is used to circulate water in the inner tube, while the inner tube and the outer tube Various types of water heat exchangers have been used in which heat is exchanged between water and the refrigerant by causing the refrigerant to flow in a counterflow in the gap therebetween.
そして、そのような水熱交換器で用いられる熱交換媒体(冷媒)としては、従来のフロン系冷媒に代えて、オゾン層保護や地球温暖化防止の観点から、温暖化係数の低い自然冷媒が注目されてきており、近年、この自然冷媒を利用した熱交換器(ヒートポンプ)の開発が行われている。また、そのような自然冷媒の中でも、特に、炭酸ガスを用いた場合にあっては、高温高圧のガス条件が得られることから、単段の熱交換器だけで75℃〜90℃まで加熱できるという特徴を有しており、特に注目されている。 As a heat exchange medium (refrigerant) used in such a water heat exchanger, a natural refrigerant having a low global warming coefficient is used in place of the conventional chlorofluorocarbon refrigerant from the viewpoint of ozone layer protection and global warming prevention. In recent years, heat exchangers (heat pumps) using this natural refrigerant have been developed. Further, among such natural refrigerants, particularly when carbon dioxide is used, gas conditions of high temperature and high pressure can be obtained, so that it can be heated to 75 ° C. to 90 ° C. only with a single stage heat exchanger. It has a special feature and is attracting particular attention.
ところで、このような炭酸ガスを主成分とする冷媒と水との間で熱交換を行う方式の熱交換器としては、特許文献1〜4に示すように、各種のものが提案されているが、その熱交換効率を高めるためには、例えば、特開2003−214778号公報(特許文献1)においては、内部に被熱交換液が流れる第1熱交換パイプの周壁に、その軸方向に沿って窪み部を形成し、その窪み部内に、内部に所定の熱媒体が流される第2熱交換パイプを配設し、それら第1熱交換パイプと第2熱交換パイプをロウ付けして、一体化することにより、両者間に隙間が生じることなく、第2熱交換パイプ内を流れる熱媒体の熱が、ロウ材を介して、第1熱交換パイプ内を流れる被熱交換液に効率よく伝達されて、熱交換されるようにするものが、明らかにされている。 By the way, as shown in Patent Documents 1 to 4, various types of heat exchangers that exchange heat between the refrigerant mainly composed of carbon dioxide and water are proposed. In order to increase the heat exchange efficiency, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-214778 (Patent Document 1), along the axial direction of the peripheral wall of the first heat exchange pipe through which the heat exchange liquid flows. A second heat exchange pipe through which a predetermined heat medium flows is disposed, and the first heat exchange pipe and the second heat exchange pipe are brazed and integrated. As a result, the heat of the heat medium flowing in the second heat exchange pipe is efficiently transferred to the heat exchange liquid flowing in the first heat exchange pipe via the brazing material without causing a gap between them. It is clear that what is being heat exchanged To have.
しかしながら、それらの熱交換器、例えば特許文献1に開示のものにあっては、比較的簡単な構造とされているため、熱交換器の大きさをコンパクト化し易いものの、熱媒体としての冷媒が流通せしめられる第2熱交換パイプと、被熱交換液である水が流通せしめられる第1熱交換パイプとの接触面積が、充分ではなく、また、冷媒が流通せしめられる第2熱交換パイプが外部に露呈しているために、かかるパイプからの熱の放散が大きくなって、熱交換率が低下してしまう等という問題点を内在するものであった。また、かかる第1熱交換パイプと第2熱交換パイプとの接触部分を、ロウ付けにて接合しているために、製造に手間がかかり、生産性が低下してしまう恐れもあったのである。 However, those heat exchangers, for example, those disclosed in Patent Document 1, have a relatively simple structure, so that the size of the heat exchanger can be easily reduced, but the refrigerant as the heat medium is The contact area between the second heat exchange pipe that circulates and the first heat exchange pipe that circulates the water that is the heat exchange liquid is not sufficient, and the second heat exchange pipe that allows the refrigerant to circulate is external. Therefore, the heat dissipation from the pipe is increased and the heat exchange rate is lowered. In addition, since the contact portion between the first heat exchange pipe and the second heat exchange pipe is joined by brazing, it takes time to manufacture and there is a possibility that productivity may be reduced. .
また、内管を外管内に同心状に挿入し、その内管内を水の流路とする一方、内管と外管との間の空間を冷媒の流路とした二重管式の熱交換器にあっては、その熱交換性能を向上させようとすると、内管の内外面に螺旋溝やフィン等を設けて伝熱面積を拡大せしめる方法が採用されることとなるが、そのような手法による性能向上には限度があり、このため大幅な性能向上のためには管長を長くする必要があり、その結果、熱交換器のコンパクト性を犠牲にせざるを得ないといった問題を内在するものであった。 In addition, the inner tube is inserted concentrically into the outer tube, and the inner tube is used as a water flow path, while the space between the inner tube and the outer pipe is used as a refrigerant flow path. In order to improve the heat exchange performance of the vessel, a method of expanding the heat transfer area by providing spiral grooves and fins on the inner and outer surfaces of the inner tube will be adopted. There is a limit to the performance improvement by the method, so it is necessary to lengthen the tube length for a significant performance improvement, and as a result, the problem that the compactness of the heat exchanger must be sacrificed Met.
さらに、特許文献2に開示されているもののように、伝熱促進体の介設によって流路長さや流速を増大させ、さらに乱流化によって熱交換性能の向上を図ったり、或いは特許文献3,4に明らかにされているものでは、平板を捻って形成したねじれテープによって旋回流を形成したり、多数本の微細な冷媒チューブを用いて冷媒と冷媒チューブの接触面積を増大させる効果を狙っているものの、それらは、冷媒と熱交換せしめられる水との接触面積が充分ではないために、冷媒から水への熱交換性能の向上が充分に発揮されないといった問題を内在するものであった。 Furthermore, like what is disclosed in Patent Document 2, the flow length and flow velocity are increased by the provision of a heat transfer promoting body, and further heat exchange performance is improved by turbulence, or Patent Document 3, 4 reveals the effect of forming a swirling flow by a twisted tape formed by twisting a flat plate or increasing the contact area between the refrigerant and the refrigerant tube using a large number of fine refrigerant tubes. However, they have a problem that the heat exchange performance from the refrigerant to water is not sufficiently improved because the contact area between the refrigerant and the water to be heat exchanged is not sufficient.
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、管長を長くすることなく伝熱面積を増大させることによって、熱交換性能を向上させると共に、比較的簡単な構造で、製作し易い水熱交換器、特にCO2 水熱交換器を提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is to improve the heat exchange performance by increasing the heat transfer area without increasing the tube length. Another object of the present invention is to provide a water heat exchanger, particularly a CO 2 water heat exchanger, which is easy to manufacture with a relatively simple structure.
そして、本発明にあっては、上記した課題の解決のために、一端が閉塞されて、内部に熱交換されるべき水が流通せしめられる太径の外管と、中間部位がヘアピン形状とされて、一端側から導入された熱交換媒体がその流れの方向を180°変換して他端側に導かれるようにした細径の内管の複数を組み合わせて構成され、前記外管内において、各内管のヘアピン形状部位が該外管の閉塞端側に位置せしめられる筒状内管群とを含み、且つ該筒状内管群が、各内管のストレート部を同一円周上に密接して配列することによって形成される筒状部を有していると共に、該筒状内管群の先端部においては、各内管のヘアピン形状部位間に間隙が形成されて、該筒状内管群の内外が連通され、該間隙を通じて、前記熱交換されるべき水が前記外管内において該筒状内管群の外側と内側の一方から他方に流通せしめられるようになっていることを特徴とする水熱交換器を、その要旨とするものである。 In the present invention, in order to solve the above-described problems, one end is closed, a large-diameter outer tube through which water to be heat exchanged is circulated, and an intermediate portion is formed into a hairpin shape. The heat exchange medium introduced from one end side is configured by combining a plurality of small inner pipes that are guided to the other end side by changing the flow direction by 180 °. A cylindrical inner tube group in which the hairpin-shaped portion of the inner tube is positioned on the closed end side of the outer tube, and the cylindrical inner tube group closely contacts the straight portion of each inner tube on the same circumference. And at the tip of the cylindrical inner tube group, a gap is formed between the hairpin-shaped portions of the inner tubes, and the cylindrical inner tubes The inside and outside of the group are communicated, and the water to be heat exchanged is passed through the gap inside the outer pipe. The water heat exchanger, characterized in that is adapted to be caused to flow from one to the other of the outer and inner Oite cylindrical inner tube group is for its gist.
また、本発明に従う水熱交換器の望ましい態様の一つによれば、前記筒状内管群を構成する各内管のヘアピン形状部位が前記筒状部の軸方向において偏位させられることによって、前記間隙を形成している一方、別の望ましい態様の一つによれば、前記筒状内管群の筒状部を構成する各内管のストレート部が、前記熱交換媒体の入側のストレート部と出側のストレート部が周方向において交互に位置するように、配列されている。 Moreover, according to one of the desirable aspects of the water heat exchanger according to the present invention, the hairpin-shaped portion of each inner tube constituting the cylindrical inner tube group is displaced in the axial direction of the cylindrical portion. According to one of the other desirable embodiments, the straight portion of each inner tube constituting the cylindrical portion of the cylindrical inner tube group is formed on the inlet side of the heat exchange medium. The straight portions and the straight portions on the exit side are arranged so as to be alternately located in the circumferential direction.
さらに、本発明に従う水熱交換器の好ましい態様の一つによれば、前記熱交換されるべき水が、前記外管内において、前記筒状内管群の外側から内側に流通せしめられるように構成されている。 Furthermore, according to one of the preferable aspects of the water heat exchanger according to the present invention, the water to be heat-exchanged is configured to flow from the outside to the inside of the cylindrical inner tube group in the outer tube. Has been.
更にまた、本発明の別の好ましい態様の一つによれば、前記熱交換媒体として、炭酸ガスを主体とする冷媒が用いられることとなる。 Furthermore, according to another preferable aspect of the present invention, a refrigerant mainly composed of carbon dioxide gas is used as the heat exchange medium.
このように、本発明に従う水熱交換器によれば、ヘアピン形状とされた細径の内管の複数を組み合わせて、隣接する内管のストレート部の外周面同士を接触せしめ、隙間のない筒状形状に配列してなる筒状内管群を、太径の外管内に配置することにより、外管の内周面とかかる筒状内管群の外周面との間、および筒状内管群の内側に、それぞれ通路が形成されて、それらの一方から他方に対して水が流通せしめられるようになっているところから、全体の管長を長くすることなく、冷媒と水との伝熱面積を効果的に増大させることが可能となるのであり、以て、冷媒と水との間で有利に熱交換することが出来ることによって、水熱交換器の熱交換効率を効果的に高めることが可能となるのである。 Thus, according to the water heat exchanger according to the present invention, a plurality of hairpin-shaped inner pipes are combined to bring the outer peripheral surfaces of the straight portions of adjacent inner pipes into contact with each other so that there is no gap. The cylindrical inner tube group arranged in the shape of a tube is arranged in the outer tube having a large diameter, so that the inner peripheral surface of the outer tube and the outer peripheral surface of the cylindrical inner tube group and the cylindrical inner tube are arranged. The passages are formed inside the group so that water can be circulated from one of them to the other, so that the heat transfer area between the refrigerant and water can be increased without increasing the overall pipe length. Therefore, it is possible to effectively increase the heat exchange efficiency of the water heat exchanger by advantageously exchanging heat between the refrigerant and water. It becomes possible.
また、本発明に従う水熱交換器の望ましい態様の一つによれば、ヘアピン形状とされた複数の内管のストレート部を組み合わせて筒状体とした際に、その筒状体の軸方向の端部(先端部)のうちの、複数のヘアピン形状部位が重なり合った部分において、各内管のヘアピン形状部位をそれぞれ軸方向に偏位せしめるのみで、筒状体の内側と外側とを挿通せしめる間隙が、かかる筒状体の先端部位において形成されるようになっているところから、通路形成のための特別な加工を実施する必要がなく、このため、水熱交換器の製作性を有利に向上せしめることが可能となる。 Moreover, according to one of the desirable aspects of the water heat exchanger according to the present invention, when combining the straight portions of the plurality of hairpin-shaped inner tubes into a cylindrical body, the axial direction of the cylindrical body At the portion of the end (tip) where multiple hairpin-shaped portions overlap, the inner and outer sides of the tubular body can be inserted only by shifting the hairpin-shaped portion of each inner tube in the axial direction. Since the gap is formed at the tip portion of such a cylindrical body, there is no need to perform special processing for forming the passage, and this advantageously improves the manufacturability of the water heat exchanger. It becomes possible to improve.
さらに、本発明に従う水熱交換器の別の望ましい態様の一つにあっては、複数の内管のストレート部によって形成される内管群筒状部において、各内管内を流通せしめられる熱交換媒体が、その入側のストレート部と出側のストレート部とが周方向において交互に配置されているところから、温度の高い冷媒が流通せしめられる内管が一部に集中することがなく、これによって、熱交換を均一に行うことが可能となり、熱交換効率を向上することが出来る。 Furthermore, in another desirable aspect of the water heat exchanger according to the present invention, in the inner tube group cylindrical portion formed by the straight portions of the plurality of inner tubes, heat exchange is allowed to circulate in each inner tube. Since the straight portion on the inlet side and the straight portion on the outlet side are alternately arranged in the circumferential direction of the medium, the inner pipe through which the high-temperature refrigerant is circulated does not concentrate on a part. Therefore, heat exchange can be performed uniformly, and heat exchange efficiency can be improved.
更にまた、本発明に従う水熱交換器の好ましい態様の一つによれば、前記した筒状内管群と外管との間に形成される流路から筒状内管群の筒状部の内側流路に向かって、熱交換される水が流通せしめられるようになっているところから、内管内を流通させられる高温の熱交換媒体によって加熱された水が、筒状に形成された筒状内管群の内側を流通せしめられることによって更に加熱されることとなり、以て、熱交換媒体から水に対して効果的に熱伝達を行なうことが可能となるのである。これに対して、筒状内管群の内側から外側を通るようにすると、冷媒との熱交換によって加熱せしめられた水が、筒状内管群の外側の流路を通過する際に、その熱が外管の壁を通じて外部に放散してしまう量が多くなってしまい、熱効率が低下してしまうのである。 Furthermore, according to one of the preferable embodiments of the water heat exchanger according to the present invention, the tubular portion of the tubular inner tube group is formed from the flow path formed between the tubular inner tube group and the outer tube. The water heated by the high-temperature heat exchange medium circulated in the inner pipe from where the heat exchanged water is allowed to flow toward the inner flow path is formed into a cylindrical shape. By being distributed inside the inner tube group, it is further heated, so that heat can be effectively transferred from the heat exchange medium to water. On the other hand, when passing from the inside to the outside of the cylindrical inner tube group, the water heated by the heat exchange with the refrigerant passes through the flow path outside the cylindrical inner tube group. The amount of heat dissipated outside through the wall of the outer tube increases, and the thermal efficiency decreases.
加えて、本発明に従う水熱交換器の別の好ましい態様の一つに従って、熱交換媒体として炭酸ガスを主体とする冷媒を用いることによって、高温高圧とされた炭酸ガスにより、水を充分に加熱することが出来ると共に、従来のフロン系冷媒よりも地球温暖化係数が低いところから、環境破壊の恐れも、効果的に解消せしめられることとなる。 In addition, according to another preferred embodiment of the water heat exchanger according to the present invention, water is sufficiently heated by carbon dioxide gas at high temperature and pressure by using a refrigerant mainly composed of carbon dioxide gas as a heat exchange medium. In addition, since the global warming potential is lower than that of conventional chlorofluorocarbon refrigerants, the risk of environmental destruction can be effectively eliminated.
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。 Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
先ず、図1には、本発明に従う水熱交換器の一実施形態が、その一部を切り欠いた断面図の形態において、概略的に示されている。そこにおいて、水熱交換器10は、細径の内管の複数(12a〜12d)を組み合わせて形成された筒状内管群11が、一方の端部16が封止された有底円筒形状の太径の外管14内に収容されて、構成されている。
First, FIG. 1 schematically shows an embodiment of a water heat exchanger according to the present invention in the form of a cross-sectional view with a part thereof cut away. In this case, the
より具体的には、筒状内管群11は、ここでは、内管12a,12b,12c,12dの4本から構成されている。そして、それら内管12a〜12dは、要求される伝熱性能等に応じて、銅や銅合金等の中から適宜に選択された所定の金属材質にて構成された細径の直線状の伝熱管を用い、それぞれ、その長さ方向中央部位において180°湾曲させることにより、ヘアピン形状部32a〜32dが設けられてなる形態において、形成されている。また、そのような形態の内管12a〜12dが、それぞれのヘアピン形状部32a〜32dの軸方向両側に位置するストレート部を、図2(b)に示されるように、同一円周上に位置させて、全体として輪を為すように配置せしめられることによって、筒状内管群11の筒状部13が、形成されている。
More specifically, the cylindrical
また、ここでは、そのような内管12a〜12dは、図2(a)に示される如く、そのストレート部において、隣り合うもの同士が、それぞれ周方向に45度の位相差をもって配置されて、組み合わされ、筒状内管群11の筒状部13が形成されていると共に、それら内管12a〜12dのヘアピン形状部32a〜32dが、それぞれ軸方向に偏位せしめられて、配置されていることによって、ヘアピン形状部32a〜32dの隣り合うもの同士の間、例えばヘアピン形状部32aとヘアピン形状部32bとの間に、隙間20が形成されて、筒状内管群11の内側と外側とが、その先端側部位において、そのような隙間20によって連通されるようになっている。
Further, here, as shown in FIG. 2 (a), such
そして、このように形成された筒状内管群11が、所定の金属材料にて形成され、一方の端部16が封止された有底円筒形状の外管14内に、ヘアピン形状部32a〜32d側が封止端部16側となるように挿入されて、同軸的に配置されることによって、外管14の内周面と筒状内管群11の外周面との間に生じた間隙が、熱交換される水が流通せしめられる流路26となるようになっている。なお、そのような流路26は、内管12a〜12dからなる筒状内管群11の内側に形成される内部空間にて形成される流路28に、前記したヘアピン形状部32a〜32d間に形成される隙間20を通じて、連通せしめられているのである。
The cylindrical
また、外筒14の封止端部16側とは反対側となる端部には、蓋部材18が、外管14を密閉するようにして取り付けられている。そして、この蓋部材18には、筒状内管群11(内管12a〜12d)のヘアピン形状部32a〜32dとは軸方向反対側の端部が取り付けられて、支持されており、筒状内管群11の外側と内側(流路26と流路28)とが、かかる蓋部材18側にて連通しないように隔離していると共に、内管12a〜12dのそれぞれの一端側の取入口と他端側の取出口とが、一つの集合された取入口と取出口となる、蓋部材18に設けられた取入口22aと取出口22bとに、それぞれ接続されている。
A
さらに、外筒14には、蓋部材18にて閉塞された側の端部に近接して、導水口24aが設けられており、かかる導水口24aから外筒14内(流路26)に導入された水が、外筒14と内管12a〜12d群との間の流路26を軸方向に蓋部材18側から封止端部16側へと流れつつ、内管12a〜12d内を流通せしめられる、熱交換媒体たる伝熱媒体、例えば炭酸ガス冷媒との間において、熱交換されることとなる。そして、外管14の封止端部16側まで到達した水は、隙間20を通じて筒状内管群11の内部、つまり流路28内へと流れ込み、流路28内をヘアピン形状部32側から蓋部材18側へと流通させられ、その際に内管12a〜12d内を流通せしめられる伝熱媒体との間において、更に熱交換せしめられることとなる。こうして充分に熱交換された水は、内管12a〜12dによる筒状内管群11の内側、つまり流路28と外部とを導通するように蓋部材18に設けられた取水口24bから、水熱交換器10の外部へ取り出されるのである。なお、このような水の流れとは逆方向に、つまり、取水口24bから水を導入して、導水口24aへと水を流通せしめることも、勿論可能であるが、そうすると、熱交換された水が外側の流路26を通過する際に、熱交換された水の熱が、外管14の外表面から放散されてしまう量が増えてしまうため、熱効率が悪化してしまう恐れがある。このため、本実施の形態の如く、外側の流路26には、低い温度の水を流通せしめて、内側の流路28には、高い温度の水が、流通させられるようにすることが、望ましいのである。
Further, the
ところで、このような水熱交換器10は、例えば、以下に示すような工程にて製造されることとなる。即ち、先ず、適宜選択された金属材質にて形成された直線状の伝熱管の複数を用い、それぞれ、その長さ方向の略中央部位を180度湾曲させて、ヘアピン形状部32a〜32dを形成し、図3(a)に示すような、ヘアピン形状の内管12a〜12dを準備する。次いで、このような内管12a〜12d(4本)を用いて、図3(b)に示す如く、それぞれのストレート部30a〜30dを筒状を呈するように配列して組み合わせ、内管12a〜12dからなる筒状内管群11を形成する。なお、このとき、望ましくは、適当な心材を用いて、その心材の回りに内管12a〜12dを配置せしめて、筒形状を形成した後に、外側から絞り加工を行い、そしてそのような絞り加工後に、かかる心材を筒内部から抜きとるようにすると、より効果的に、内管12a〜12dの外周面同士の接触が、為されることとなる。また、このように内管12a〜12dを組み合わせて、円筒形状を形成するときには、軸方向に偏位せしめた内管のヘアピン形状部と、別の内管のストレート部とが、それらが交差する箇所にて干渉してしまい、そのような箇所が外部に膨らみ、円筒形状の外壁部に隙間が生じてしまう恐れがあるため、このような干渉箇所においては、例えば、ストレート部側若しくはヘアピン形状部側の一方の内管を、或いは両方の内管を押し潰すように変形せしめることによって、内管同士を密着せしめて、筒状内管群11の外壁に隙間が生じないように、形成されることとなる。
By the way, such a
その後、そのような筒状内管群11のヘアピン形状部32a〜32d側とは軸方向反対側の、内管12a〜12dの開口部が集められた端部側に対して、蓋部材18を取り付け、内管12a〜12dのそれぞれの開口部のうち、伝熱媒体の取入側となる開口部と、伝熱媒体の取出側となる開口部とが、それぞれ一つに集められて、蓋部材18に設けられた取入口22aと取出口22bとにそれぞれ接続されるようにされるのである(図3(c)参照)。
Thereafter, the
そして、このようにして、蓋部材18に取り付けられた筒状内管群11を、一方の端部16が一体的に封止された外管14内に、ヘアピン形状部32a〜32d側が封止端部16側となるように挿入せしめると共に、外管14の封止端部16側とは軸方向反対側の開口部を、かかる蓋部材18にて蓋覆するように取り付けることによって、外管14内を密封せしめて、図3(d)に示す如く、水熱交換器10が完成されるのである。
In this way, the cylindrical
このように、本発明に従う水熱交換器10によれば、内部を伝熱媒体が流通せしめられる内管12a〜12dにヘアピン形状部32a〜32dを設けて、その伝熱媒体の流れの向きを180度回転せしめると共に、そのようなヘアピン形状とされた内管12a〜12dの複数にて形成された筒状内管群11を、ヘアピン形状部32a〜32d側が封止端部16側となるように外管14内に挿入せしめて、外管14内で熱交換される水が、外管14の内周面と筒状内管群11の外周面との間に形成される流路26に加えて、筒状内管群11の内部の流路28をも通過するようにされているところから、内管12a〜12d内を流通せしめられる伝熱媒体と熱交換される水との間の伝熱面積を、かかる水が流通せしめられる外管14の管長を長くすることなく有利に増大せしめることが出来、以て、水と熱交換媒体(冷媒)との間の熱交換効率を、効果的に向上せしめることが可能となるのである。そして、このように外管14の管長を長くすることなく、高い熱交換効率を発揮することが出来るところから、よりコンパクトな水熱交換器を得ることが可能となるのである。
Thus, according to the
さらに、かかる水熱交換器10にあっては、単に、ヘアピン形状とした伝熱管たる内管12a〜12dを、それらのストレート部30a〜30dが筒形状を呈するように組み合わせて、筒状内管群11とし、そしてこの筒状内管群11を、外管14内に収容して、形成せしめてなる、比較的簡単な構造とされているところから、その生産性を、効果的に向上することも出来るのである。
Furthermore, in such a
以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。 The exemplary embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the embodiments are merely examples, and the present invention is limited in any way by specific descriptions according to such embodiments. It should be understood that it is not interpreted.
例えば、上記の実施形態では、内管12a〜12dの4本が、図2(a)に示す如く、隣り合う内管同士を周方向に45度づつ回転移動せしめた状態において組み合わされ、ストレート部30a〜30dによって円筒形状の筒状部13を形成していたが、図4(a)〜(c)に示す如く、ヘアピン形状とした内管を2本づつ組み合わせた内管34a,34b及び内管34c,34dを周方向に90度回転せしめて、それら内管34a〜34d群によって円筒形状を形成するようにしてもよい。このように、内管34a〜34dを組み合せて、筒形状を形成した場合にあっては、冷媒(伝熱媒体)の流れる向きが、例えば、内管34a〜34dの一方のストレート部34aa,34ba,34ca,34daを冷媒の行き側(冷媒の入側)とすると、他方のストレート部34ab,34bb,34cb,34dbが冷媒の帰り側(冷媒の出側)となり、冷媒の流通する方向が、隣り合う内管同士で交互に配列されるようになるため、内管34a〜34d群による筒状体の筒壁の一部に、温度の高い冷媒が流通せしめられる内管が集中することがなくなり、水と冷媒との間で均一な熱交換を行うことが可能となるところから、熱交換効率をより向上せしめることが出来るのである。
For example, in the above embodiment, four
さらに、そのような内管の本数も、上述の実施形態に示した4本のみならず、図5や図6に示すものの如く、5本や6本、或いはそれ以上の本数を組み合わせて、内管群を形成し、かかる内管群にて円筒形状を形成するようにすることも、勿論可能である。 Further, the number of such inner pipes is not limited to four shown in the above-described embodiment, but may be combined with five, six, or more pipes as shown in FIG. 5 and FIG. It is of course possible to form a group and form a cylindrical shape with the inner tube group.
例えば、図5(a),(b)に示すように、5本の内管36a〜36eを、そのヘアピン形状部(曲げ部)が螺旋状となるように、隣り合う内管同士が、そのストレート部において、それぞれ周方向に所定角度づつ回転、位置せしめられるように組み合わせて、内管36a〜36e群による筒状体を形成したり、或いは、図6(a),(b)に示すように、6本の内管38a〜38fを、図5のものと同様にして、隣り合う内管が筒状体の周方向にそれぞれ30度づつ回転せしめられるように組み合わせて、筒状内管群を形成してもよいのである。
For example, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), five
また、6本の内管38a〜38fを、図7(a),(b)に示すように、内管を2本づつ組み合わせたものを、それぞれ60度づつ周方向に回転せしめるようにして、組み合わせることによって、筒形状の内管群を形成することも可能である。内管38a〜38fをこのような組み合わせとすると、前述した図4に示したものと同様に、冷媒の流れの向きを、隣り合う内管同士で、行き側と帰り側を交互に配列することが可能となるため、熱交換率を有利に向上せしめることが出来るのである。
Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, the six
なお、これら内管12a〜12d(34a〜34d,36a〜36e,38a〜38f)の組み合わせ方は、製作性や要求される熱交換性能に応じて、適宜に選択されて、用いられることとなる。
In addition, how to combine these
さらに、外管14の一方の端部16は、上記した実施形態の如く、外管14と一体的に封止したものの他、取り外し可能な蓋部材によって閉塞するようにしてもよい。このように、取り外し可能な蓋部材によって封止することによって、水熱交換器10を使用していると、熱交換される水(水道水等)中に含まれるシリカ等が析出して、スケールが発生した場合に、かかる蓋部材を取り外して、外管14内から容易に除去、清掃することが可能となり、水熱交換器10の保守性を有利に向上せしめることが出来る。
Furthermore, one
なお、上述の実施形態においては、熱交換媒体が流通せしめられる内管として、単純な円形断面形状の伝熱管を用いたが、本発明にあっては、そのような伝熱管の他に、各種の公知の伝熱管が使用可能である。例えば、特開2005−69620号公報にて明らかにされているような、漏洩検知機能を有する伝熱管を採用しても良い。これは、内周面に多数の溝が形成された漏洩検知管を冷媒管に外挿し、かかる冷媒管を拡管或いは漏洩検知管を縮管して、冷媒管の外周面と漏洩検知管の内周面とを密着させて、漏洩検知管と冷媒管との間に多数の漏洩検知溝が形成せしめられ、かかる漏洩検知溝には、外部に設けられた漏洩検知センサーが接続されており、内管又は外管から漏洩した伝熱媒体或いは水が、漏洩検知溝を介して外部に漏出し、漏洩検知センサーによって検知されるようになっているのである。このような漏洩検知機能を有する伝熱管を用いることによって、万が一、伝熱媒体が熱交換される水に漏洩した際に、人体へ悪影響を及ぼすことを、効果的に回避することが可能となる。 In the above-described embodiment, a simple circular cross-sectional shape heat transfer tube is used as the inner tube through which the heat exchange medium is circulated. However, in the present invention, in addition to such a heat transfer tube, there are various types of heat transfer tubes. Any known heat transfer tube can be used. For example, you may employ | adopt the heat exchanger tube which has a leak detection function which is clarified by Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-69620. This is because a leakage detection tube having a large number of grooves formed on the inner peripheral surface is extrapolated to the refrigerant tube, the refrigerant tube is expanded or the leakage detection tube is contracted, and the outer peripheral surface of the refrigerant tube and the leakage detection tube are A large number of leak detection grooves are formed between the leak detection pipe and the refrigerant pipe in close contact with the peripheral surface, and leak detection sensors provided outside are connected to the leak detection grooves. The heat transfer medium or water leaked from the pipe or the outer pipe leaks to the outside through the leak detection groove and is detected by the leak detection sensor. By using a heat transfer tube having such a leakage detection function, it is possible to effectively avoid adverse effects on the human body when the heat transfer medium leaks into water that is subjected to heat exchange. .
さらに、特開2005−90811号公報の図3に示されているような、内管の内周面に多数の溝を形成し、それら溝と溝との間にフィンが形成せしめられた、所謂内面溝付伝熱管や、特開平11−23180号公報の図5に明らかにされている如く、伝熱管内部に螺旋状に捩った帯状のテープを挿入せしめて、伝熱促進を促進せしめた伝熱管を用いることも、勿論可能である。このような伝熱管を採用することによって、更なる熱交換効率の向上を図ることが、出来るのである。 Further, as shown in FIG. 3 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-90811, a number of grooves are formed on the inner peripheral surface of the inner tube, and fins are formed between the grooves. As shown in FIG. 5 of Japanese Patent Laid-Open No. 11-23180, the heat transfer promotion was promoted by inserting a spirally twisted strip-shaped tape inside the heat transfer tube. Of course, it is also possible to use a heat transfer tube. By adopting such a heat transfer tube, it is possible to further improve the heat exchange efficiency.
その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施されるものであり、また、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。 In addition, although not enumerated one by one, the present invention is carried out in a mode to which various changes, modifications, improvements, etc. are added based on the knowledge of those skilled in the art. It goes without saying that any one of them falls within the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
10 水熱交換器
11 筒状内管群
12a,12b,12c,12d 内管
13 筒状部
14 外管
16 封止端部
18 蓋部材
20 隙間
22a 取入口
22b 取出口
24a 導水口
24b 取水口
26 流路
28 流路
30a,30b,30c,30d ストレート部
32a,32b,32c,32d ヘアピン形状部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該筒状内管群が、各内管のストレート部を同一円周上に密接して配列することによって形成される筒状部を有していると共に、該筒状内管群の先端部においては、各内管のヘアピン形状部位間に間隙が形成されて、該筒状内管群の内外が連通され、該間隙を通じて、前記熱交換されるべき水が前記外管内において該筒状内管群の外側と内側の一方から他方に流通せしめられるようになっていることを特徴とする水熱交換器。 One end is closed and a large-diameter outer tube through which water to be heat-exchanged is circulated, and an intermediate portion is formed into a hairpin shape, and the heat exchange medium introduced from one end side has a flow direction of 180. ° It is configured by combining a plurality of small inner pipes that are converted and guided to the other end side, and the hairpin-shaped part of each inner pipe is positioned on the closed end side of the outer pipe in the outer pipe A cylindrical inner tube group, and the cylindrical inner tube group has a cylindrical portion formed by closely arranging the straight portions of the inner tubes on the same circumference, At the tip of the cylindrical inner tube group, a gap is formed between the hairpin-shaped portions of each inner tube, and the inside and outside of the cylindrical inner tube group communicate with each other. Circulates from one of the outside and inside of the cylindrical inner tube group to the other in the outer tube. Water heat exchanger, characterized in that is adapted to be fit.
The water heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat exchange medium is a refrigerant mainly composed of carbon dioxide gas.
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2002096A1 (en) * | 1969-01-29 | 1970-08-06 | Nyeboe & Nissen As | Heat exchanger |
JPS574684U (en) * | 1980-06-07 | 1982-01-11 | ||
JPS61110878A (en) * | 1984-11-02 | 1986-05-29 | Hitachi Ltd | Heat exchanger |
JPS6386564U (en) * | 1986-11-19 | 1988-06-06 | ||
JPH0667818U (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-22 | ヤンマーディーゼル株式会社 | Exhaust gas heat exchanger for internal combustion engine |
JP2004132658A (en) * | 2002-10-11 | 2004-04-30 | Daikin Ind Ltd | Refrigerant circuit |
-
2005
- 2005-10-04 JP JP2005290691A patent/JP2007101041A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2002096A1 (en) * | 1969-01-29 | 1970-08-06 | Nyeboe & Nissen As | Heat exchanger |
JPS574684U (en) * | 1980-06-07 | 1982-01-11 | ||
JPS61110878A (en) * | 1984-11-02 | 1986-05-29 | Hitachi Ltd | Heat exchanger |
JPS6386564U (en) * | 1986-11-19 | 1988-06-06 | ||
JPH0667818U (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-22 | ヤンマーディーゼル株式会社 | Exhaust gas heat exchanger for internal combustion engine |
JP2004132658A (en) * | 2002-10-11 | 2004-04-30 | Daikin Ind Ltd | Refrigerant circuit |
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