JP2011185467A - 伝熱管及び熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の伝熱管1は、内周面10a及び外周面10bを有する主管10と、外周面10bに螺旋状に形成されるコルゲート溝20と、外周面10bに主管10の軸方向についてコルゲート溝20と逆向きの螺旋状に並んで配置される複数のくぼみ部30と、を備え、内周面10aには、コルゲート溝20に対応する突条部20aと、複数のくぼみ部30に対応する突起部30aが形成されている。
【選択図】図1
Description
熱交換器を構成する伝熱管において、内周面及び外周面を有する主管と、外周面に螺旋状に形成されるコルゲート溝と、外周面に主管の軸方向についてコルゲート溝と逆向きの螺旋状に並んで配置される複数のくぼみ部と、を備え、内周面には、コルゲート溝に対応する突条部と、複数のくぼみ部に対応する突起部が形成されている伝熱管が提供される。また、伝熱管を備える熱交換器において、内周面及び外周面を有する主管と、外周面に螺旋状に形成されるコルゲート溝と、外周面に主管の軸方向についてコルゲート溝と逆向きの螺旋状に並んで配置される複数のくぼみ部と、を備え、内周面には、コルゲート溝に対応する突条部と、複数のくぼみ部に対応する突起部が形成されている伝熱管と、伝熱管が内側に配置される外管と、を備える熱交換器が提供される。
(伝熱管1の構成の概要)
図1は、本発明の第1の実施形態の伝熱管の縦断面の概要を示す。
本実施形態の伝熱管1は、コルゲート溝20のコルゲート深さ(主管10の外周面10bからコルゲート溝20の底部までの距離)をHc、伝熱管1の外径をODとした場合に、外径ODに対する凹凸の比を表すHc/ODの値が、通常の内面溝付き管に比べて大きいことが好ましい。なお、内面溝付き管における凹凸の比もまた、「溝深さ/外径」で表すことができる。本実施形態においては、Hc/ODの値につき、0.04≦Hc/OD≦0.1の関係を満たすことが好ましい。また、伝熱管1の伝熱性能を更に良好にすることを目的とした場合、Hc/ODの値は、0.03≦Hc/OD≦0.07を満たすことが更に望ましい。尚、この範囲であれば、圧力損失の増大は抑制される。
また、本実施形態の伝熱管1は、各くぼみ部30のくぼみ深さ(主管10の外周面10bからくぼみ部30の底部までの距離)をHdとしたときに、1.3≦Hd/Hc≦1.6の関係を満たすことが好ましい。また、各くぼみ部30の軸方向のピッチPdは、レイノルズ数3000未満ではコルゲート溝20のピッチPcより小さいことが好ましく、レイノルズ数3000以上では大きいことが好ましい。さらに、軸方向のピッチPdと外径ODは、0.4≦Pd/OD≦0.6の関係を満たすことが好ましい。
伝熱管1は、伝熱管1の使用目的に応じて、所定の熱伝導率、及び所定の機械的強度を有する金属材料から形成することができる。例えば、金属材料は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を用いることができる。また、主管10の肉厚、具体的には、伝熱管1の端末の表面が平滑な部分における肉厚Twは、一例として、0.4mm≦Tw≦1.7mmの範囲内に設定することができるが、斯かる範囲内の値に限定されない。
以上のように構成された伝熱管1によれば、コルゲート溝20の延在方向と、各くぼみ部30の並び方向が、主管10の軸方向について逆向きの螺旋となるようにしたので、伝熱管1内を流れる第1流体の流速が小さい場合であっても、伝熱管1の伝熱性能を向上させることができると共に、伝熱管1を流れる第1流体の圧力損失の増大を抑制することができる。
図2は、本発明の第1の実施形態の熱交換器の概要を示す。
図2に示すように、この熱交換器2は、二重管式の熱交換器であり、伝熱管1と、伝熱管1が内側に配置される外管40と、を備える。本実施形態においては、外管40は、外周面10bと距離をおいて伝熱管1を覆う本体部41を有し、本体部41の両端が伝熱管1の外周面10bに接合部10cにより接合されている。接合部10cにおいては、例えばロウ付けにより伝熱管1と外管40が接合されている。
本体部41は、伝熱管1の外径よりも大きな内径を有し、伝熱管1の外周面10bと本体部41の内周面40aとの間には環状の流通路46が形成されている。また、本体部41の両端は、冷媒流入口42及び冷媒流出口44と連通しており、冷媒流入口42から流通路46を通じて冷媒流出口44へ向けて第2流体が流れる。伝熱管1内には第1流体として水が流通し、外管40内には第2流体として二酸化炭素等の冷媒が流通する。尚、環状部46の冷媒の流通方向と、伝熱管1の水の流通方向とは逆方向にすることができる。
以上のように構成された熱交換器2によれば、伝熱管1内を流れる水の流速が小さい場合であっても、伝熱管1の伝熱性能を向上させることができると共に、伝熱管1を流れる流体の圧力損失の増大を抑制することができる。従って、伝熱管1内の水への伝熱性能を向上させることができ、熱交換器2を備える給湯機システム全体の熱交換効率を向上させることができる。また、伝熱管1の水の圧力損失を低減させることができるので、ポンプ入力の低減を図ることができる。
図3は、本発明の第2の実施形態の熱交換器の概要を示す説明図である。
図4は、本発明の第3の実施形態の熱交換器の概要を示す説明図である。
図5は、本発明の第4の実施形態の熱交換器の概要を示す説明図である。
図6は、本発明の第5の実施形態の熱交換器の概要を示す説明図である。
図7Aは、本発明の第6の実施形態の熱交換器の概要を示す説明図であり、図7Bは、図7AのC−C線における断面図である。
3、4、5、6、7 熱交換器
10 主管
10a 内周面
10b 外周面
10c 接合部
20 コルゲート溝
20a 突条部
30 くぼみ部
30a 突起部
40 外管
40a 内周面
41 本体部
42 冷媒流入口
44 冷媒流出口
46 流通路
50 平滑管
50a 外周面
50b 内周面
52 空洞
60 外管
60a 内周面
61 本体部
62 冷媒流入口
64 冷媒流出口
66 流通路
70 コルゲート溝
70a 突条部
80 冷媒伝熱管
80a 外周面
80b 接触部
Claims (7)
- 内周面及び外周面を有する主管と、
前記外周面に螺旋状に形成されるコルゲート溝と、
前記外周面に前記主管の軸方向について前記コルゲート溝と逆向きの螺旋状に並んで配置される複数のくぼみ部と、を備え、
前記内周面には、前記コルゲート溝に対応する突条部と、前記複数のくぼみ部に対応する突起部が形成されている伝熱管。 - 前記コルゲート溝の深さをHc、前記くぼみ部の深さをHd、前記くぼみ部の前記主管の軸方向についてのピッチをPd、伝熱管の外径をODとした場合に、0.04≦Hc/OD≦0.1、かつ、1.3≦Hd/Hc≦1.6、かつ、0.4≦Pd/OD≦0.6の関係を満たす請求項1に記載の伝熱管。
- 請求項2に記載の伝熱管と、
前記伝熱管の外側に配置される外管と、を備える熱交換器。 - 前記伝熱管は、前記外管の内側に配置されており、
前記伝熱管と前記外管との間に流体が流通可能な流通路が形成される請求項3に記載の熱交換器。 - 前記伝熱管の外周面と面接触する平滑な内周面を有する漏洩検知管を備え、
前記流通路は、前記漏洩検知管と前記外管の間に形成される請求項4に記載の熱交換器。 - 前記外管は、コルゲート溝を有する請求項5に記載の熱交換器。
- 前記伝熱管は、第1流体用の第1伝熱管であり、
前記外管は、第2流体用の第2伝熱管であり、前記第1伝熱管の外周面と接合されている請求項4から6のいずれか1項に記載の熱交換器。
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