JP2011226763A - Heat exchanger - Google Patents

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Akira Yoshida
晶 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger that can prevent or suppress such a phenomenon that an rotational moment is produced between a heat transfer tube and a connecting member such as a header or the like connected therewith when a pressure within a spiral tube type heat transfer tube increases and improve the stability of fitting of heat transfer tubes or connecting members.SOLUTION: The heat exchanger HE1 includes a plurality of heat transfer tubes T1 and connecting members 2A and 2B that are fixed and connected therewith, wherein the plurality of heat transfer tubes T1 includes a plurality of straight tubes 1 extending in nearly same direction from the connection position with the connecting members 2A and 2B, and then spiral recesses 12 are formed on the inside surfaces of the plurality of straight tubes 1. First and second straight tubes 1L and 1R are provided as the plurality of straight tubes 1, and the spiral winding directions of the recesses 12 are different from each other in the first and second straight tubes 1L and 1R.

Description

本発明は、水やその他の所望の流体を伝熱管内に流通させて、この流体の加熱または冷却を行なうタイプの熱交換器に関する。   The present invention relates to a heat exchanger of a type in which water or other desired fluid is circulated in a heat transfer tube and the fluid is heated or cooled.

熱交換器を構成する伝熱管としては、内面および外面に螺旋状の凹部および凸部を形成したいわゆる螺旋チューブタイプのものがある(たとえば、特許文献1,2を参照)。このような伝熱管によれば、この伝熱管の外面および内面の表面積(伝熱面積)が大きくなることに加え、伝熱管内を流通する流体や伝熱管の外面に作用する熱交換用媒体に乱流を生じさせて、それらと伝熱管との接触時間を長くとることができる。したがって、伝熱効率を高くするのに好ましい。このような伝熱管を複数本用いる場合には、フィン付きチューブなどの他のタイプの伝熱管と同様に、流体の流入出用のヘッダに連結して用いられる。   As a heat transfer tube constituting the heat exchanger, there is a so-called spiral tube type in which spiral concave portions and convex portions are formed on the inner surface and the outer surface (see, for example, Patent Documents 1 and 2). According to such a heat transfer tube, in addition to an increase in the surface area (heat transfer area) of the outer surface and the inner surface of the heat transfer tube, the heat transfer medium acts as a fluid circulating in the heat transfer tube and a heat exchange medium acting on the outer surface of the heat transfer tube. A turbulent flow is produced, and the contact time between them and the heat transfer tube can be increased. Therefore, it is preferable for increasing the heat transfer efficiency. In the case where a plurality of such heat transfer tubes are used, the heat transfer tubes are connected to a header for inflow and outflow of fluid, as in other types of heat transfer tubes such as finned tubes.

しかしながら、前記した螺旋チューブタイプの伝熱管に、ヘッダを連結して用いる場合には、次のような不具合が生じることを、本件発明者は発見した。   However, when the header is connected to the above-described spiral tube type heat transfer tube, the present inventor has found that the following problems occur.

すなわち、伝熱管の内部に連通した流体流通経路において、たとえばウォータハンマが発生し、伝熱管内の圧力が相当に高くなったときには、伝熱管に捩じり力(伝熱管の長手方向に延びる中心軸を中心とするトルク)が発生する。この現象は、伝熱管の内面に形成されている凹部が螺旋状であることに起因して生じる。前記捩じり力の方向は、前記凹部の螺旋の巻き方向とは反対の方向であり、伝熱管内における流体流通方向とは無関係である。伝熱管にヘッダが固定して連結されている場合、前記した伝熱管の捩じり力は、ヘッダを回転させる回転モーメントを発生させる場合がある。この場合、前記回転モーメントは、その反作用として、ヘッダが伝熱管を回転させる力としても働く。このような力は、伝熱管の本数が多くなるほど、大きくなる。ヘッダと伝熱管との間に前記した回転モーメントが発生することは、ヘッダや伝熱管の取り付け箇所に不必要な応力を生じさせるといった要因となり、これらヘッダや伝熱管の取り付けの安定性や信頼性を高める観点からすると、好ましいものではない。   That is, in the fluid flow path communicating with the inside of the heat transfer tube, for example, when a water hammer occurs and the pressure in the heat transfer tube becomes considerably high, a twisting force (center extending in the longitudinal direction of the heat transfer tube) is applied to the heat transfer tube. Torque around the shaft) is generated. This phenomenon occurs because the concave portion formed on the inner surface of the heat transfer tube is spiral. The direction of the torsional force is opposite to the spiral winding direction of the recess, and is independent of the fluid flow direction in the heat transfer tube. When the header is fixedly connected to the heat transfer tube, the torsional force of the heat transfer tube may generate a rotating moment that rotates the header. In this case, the rotational moment acts as a reaction force that causes the header to rotate the heat transfer tube. Such force increases as the number of heat transfer tubes increases. The occurrence of the rotational moment described above between the header and the heat transfer tube causes unnecessary stress at the mounting location of the header and heat transfer tube, and the stability and reliability of the header and heat transfer tube mounting. From the viewpoint of increasing the thickness, it is not preferable.

特許第4082058号公報Japanese Patent No. 4082058 特開平9−310991号公報JP-A-9-310991

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、いわゆる螺旋チューブタイプの伝熱管内の圧力が高くなった際に、伝熱管とこの伝熱管に連結されたヘッダなどの連結部材との間に回転モーメントが発生する現象を、適切に防止または抑制し、伝熱管や連結部材の取り付けの安定性や信頼性を高めることが可能な熱交換器を提供することを、その課題としている。   The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and when the pressure in the so-called spiral tube type heat transfer tube becomes high, the heat transfer tube and the header connected to the heat transfer tube. Providing a heat exchanger that can appropriately prevent or suppress the phenomenon of rotational moments between connecting members such as heat exchangers and improve the stability and reliability of the installation of heat transfer tubes and connecting members. And that is the challenge.

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明により提供される熱交換器は、複数の伝熱管と、これら複数の伝熱管に固定して
連結された連結部材と、を備えており、前記複数の伝熱管は、前記連結部材との連結位置から略同一方向に延びた複数の直状管体部を有し、かつこれら複数の直状管体部の内面には、螺旋状の凹部が形成されている、熱交換器であって、前記複数の直状管体部として、第1および第2の直状管体部が設けられており、これら第1および第2の直状管体部は、前記凹部の螺旋の巻き方向が互いに相違していることを特徴としている。
The heat exchanger provided by the present invention includes a plurality of heat transfer tubes and a connection member fixedly connected to the plurality of heat transfer tubes, and the plurality of heat transfer tubes are connected to the connection member. A heat exchanger having a plurality of straight tubular body portions extending in substantially the same direction from a connection position, and having a spiral recess formed on the inner surface of the plurality of straight tubular body portions. The first and second straight tube portions are provided as the plurality of straight tube portions, and the first and second straight tube portions have a spiral winding direction of the recess. It is characterized by being different from each other.

このような構成によれば、伝熱管内の圧力が高くなって複数の直状管体部において捩じり力が発生しても、第1および第2の直状管体部のそれぞれにおいて発生する捩じり力の方向は、互いに反対となる。したがって、これらの捩じり力が発生させる回転モーメントは、相殺または減殺されることとなって、伝熱管と連結部材との間に大きな回転モーメントを生じないようにすることができる。その結果、前記回転モーメントに起因して伝熱管や連結部材の取り付け箇所に大きな応力が生じるといったことが回避され、それらの取り付けの安定性や信頼性を高めることが可能である。   According to such a configuration, even if the pressure in the heat transfer tube is increased and a torsional force is generated in the plurality of straight tube portions, the heat transfer tube is generated in each of the first and second straight tube portions. The directions of torsional forces are opposite to each other. Therefore, the rotational moment generated by these torsional forces is canceled or reduced, so that a large rotational moment is not generated between the heat transfer tube and the connecting member. As a result, it is possible to avoid the occurrence of a large stress at the mounting position of the heat transfer tube and the connecting member due to the rotational moment, and it is possible to improve the mounting stability and reliability.

本発明において、好ましくは、前記複数の伝熱管として、前記第1の直状管体部を有する伝熱管と、前記第2の直状管体部を有する伝熱管とが設けられている。   In the present invention, preferably, as the plurality of heat transfer tubes, a heat transfer tube having the first straight tube portion and a heat transfer tube having the second straight tube portion are provided.

このような構成によれば、第1の直状管体部を有する伝熱管と、第2の直状管体部を有する伝熱管とを組み合わせて、本発明が意図する熱交換器の構成を容易に実現することができる。   According to such a configuration, the configuration of the heat exchanger intended by the present invention is obtained by combining the heat transfer tube having the first straight tube portion and the heat transfer tube having the second straight tube portion. It can be easily realized.

本発明において、好ましくは、前記第1および第2の直状管体部のそれぞれの数は、略同一とされている。   In the present invention, preferably, the numbers of the first and second straight tube portions are substantially the same.

このような構成によれば、第1および第2の直状管体部のそれぞれにおいて発生する捩じり力の大きさを均衡させ易くなり、伝熱管と連結部材との間に発生する回転モーメントを小さくするのに、より好ましいものとなる。   According to such a configuration, it becomes easy to balance the magnitude of the torsional force generated in each of the first and second straight tube portions, and the rotational moment generated between the heat transfer tube and the connecting member. It is more preferable to reduce the size.

本発明において、好ましくは、前記複数の直状管体部は、1または複数の列に並んでおり、かつこれらの各列において、前記第1および第2の直状管体部は、1つずつ交互に位置するように並んでいる。   In the present invention, preferably, the plurality of straight tube portions are arranged in one or a plurality of rows, and one of the first and second straight tube portions is provided in each row. They are lined up alternately.

このような構成によれば、第1および第2の直状管体部どうしを互いに接近させることができる。このため、第1の直状管体部周りに発生する回転モーメントを、第2の直状管体部周りに発生する回転モーメントによって相殺または減殺されることが効率良く行なわれる。したがって、伝熱管と連結部材との間に発生する回転モーメントを小さくするのに一層好ましい。   According to such a configuration, the first and second straight tube portions can be brought close to each other. For this reason, the rotational moment generated around the first straight tubular body portion is efficiently canceled or reduced by the rotational moment generated around the second straight tubular body portion. Therefore, it is more preferable to reduce the rotational moment generated between the heat transfer tube and the connecting member.

本発明において、好ましくは、前記複数の伝熱管の全部または一部は、前記第1および第2の直状管体部の双方を有し、かつこれら第1および第2の直状管体部が管体長手方向に直列状に並んだ構成とされている。   In the present invention, preferably, all or a part of the plurality of heat transfer tubes have both the first and second straight tube portions, and the first and second straight tube portions. Are arranged in series in the longitudinal direction of the tube.

このような構成によれば、各伝熱管の第1の直状管体部において発生する捩じり力を、第2の直状管体部において発生する捩じり力によって相殺または減殺することが可能であり、各伝熱管から連結部材に対して大きな捩じり力が作用することを抑制することが可能である。したがって、伝熱管と連結部材との連結箇所などに発生する応力を減少させる上で、より好ましい。   According to such a configuration, the torsional force generated in the first straight tubular body portion of each heat transfer tube is offset or reduced by the torsional force generated in the second straight tubular body portion. It is possible to suppress a large torsional force from acting on the connecting member from each heat transfer tube. Therefore, it is more preferable in reducing the stress generated at the connecting portion between the heat transfer tube and the connecting member.

本発明において、好ましくは、前記各直状管体部の外面には、螺旋状の凸部が形成されている。   In the present invention, preferably, a spiral convex portion is formed on the outer surface of each of the straight tubular body portions.

このような構成によれば、各伝熱管の伝熱面積を大きくし、伝熱効率を一層高めるのに好適となる。   Such a configuration is suitable for increasing the heat transfer area of each heat transfer tube and further improving the heat transfer efficiency.

本発明において、好ましくは、前記各伝熱管は、前記各直状管体部に対して曲状管体部を介して繋がった追加の直状管体部をさらに有しており、この追加の直状管体部の内面および外面にも、螺旋状の凹部および凸部が形成されている。   In the present invention, preferably, each of the heat transfer tubes further includes an additional straight tube portion connected to each of the straight tube portions via a curved tube portion. Helical concave portions and convex portions are also formed on the inner and outer surfaces of the straight tube portion.

このような構成によれば、追加の直状管体部が設けられていることによって伝熱管の伝熱面積の拡大が図られるばかりか、この追加の直状管体部に形成された螺旋状の凹部および凸部の存在によって伝熱面積のさらなる拡大が図られる。したがって、伝熱管の総数を少なくして全体の大型化を抑制しつつ、高い熱交換効率を得るのに一層好適となる。   According to such a configuration, not only is the heat transfer area of the heat transfer tube expanded by providing the additional straight tube portion, but also the spiral shape formed in the additional straight tube portion. The heat transfer area can be further expanded by the presence of the concave and convex portions. Therefore, it is more suitable to obtain high heat exchange efficiency while reducing the total number of heat transfer tubes and suppressing the overall size.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

(a)は、本発明に係る熱交換器の一例を示す平面断面図であり、(b)は、(a)のI−I断面説明図である。(A) is a plane sectional view showing an example of the heat exchanger concerning the present invention, and (b) is an II section explanatory view of (a). (a)は、図1に示す熱交換器において用いられている伝熱管の例を示す一部省略正面図であり、(b)は、(a)のA部拡大断面図である。(A) is a partially omitted front view showing an example of a heat transfer tube used in the heat exchanger shown in FIG. 1, and (b) is an enlarged view of a portion A in (a). (a)〜(c)は、図1に示す熱交換器における第1および第2の直状管体部の他の配列例を示す断面説明図である。(A)-(c) is sectional explanatory drawing which shows the other example of an arrangement | sequence of the 1st and 2nd straight pipe | tube part in the heat exchanger shown in FIG. (a)は、本発明に係る熱交換器の他の例を示す斜視図であり、(b)は、(a)のIV−IV断面説明図である。(A) is a perspective view which shows the other example of the heat exchanger which concerns on this invention, (b) is IV-IV sectional explanatory drawing of (a). (a)は、本発明に係る熱交換器の他の例を示す斜視図であり、(b)は、(a)のV−V断面説明図である。(A) is a perspective view which shows the other example of the heat exchanger which concerns on this invention, (b) is VV sectional explanatory drawing of (a). 本発明に係る熱交換器の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the heat exchanger which concerns on this invention. 本発明に係る熱交換器の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the heat exchanger which concerns on this invention. (a)は、本発明に係る熱交換器の他の例を示す平面断面図であり、(b)は、(a)のVIII−VIII断面図である。(A) is a plane sectional view showing other examples of the heat exchanger concerning the present invention, and (b) is a VIII-VIII sectional view of (a). 本発明に係る熱交換器の他の例を示す平面断面図である。It is a plane sectional view showing other examples of the heat exchanger concerning the present invention. 図9に示す熱交換器において用いられている伝熱管の例を示す一部省略正面図である。FIG. 10 is a partially omitted front view showing an example of a heat transfer tube used in the heat exchanger shown in FIG. 9. 本発明に係る熱交換器の他の例を示す平面断面図である。It is a plane sectional view showing other examples of the heat exchanger concerning the present invention.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1および図2は、本発明が適用された熱交換器の一例を示している。
本実施形態の熱交換器HE1は、たとえば給湯装置の構成部品として用いられて、給湯用の湯水加熱を行なうためのものであり、複数の伝熱管T1、一対のヘッダ2A,2B、およびこれらを内部に収容するケース3を備えている。この熱交換器HE1は、複数の伝熱管T1の構成に特徴があり、これ以外の熱交換器HE1の全体的な基本構造は、従来既知のものと同様である。したがって、複数の伝熱管T1の構成以外の説明は簡単なものとする。
1 and 2 show an example of a heat exchanger to which the present invention is applied.
The heat exchanger HE1 of the present embodiment is used as, for example, a component of a hot water supply device to perform hot water heating for hot water supply, and includes a plurality of heat transfer tubes T1, a pair of headers 2A and 2B, and these. The case 3 accommodated in the inside is provided. The heat exchanger HE1 is characterized by the configuration of the plurality of heat transfer tubes T1, and the overall basic structure of the other heat exchanger HE1 is the same as that conventionally known. Therefore, descriptions other than the configuration of the plurality of heat transfer tubes T1 are simple.

ケース3は、各伝熱管T1に作用させる加熱用媒体の流入口30および排出口31を有している。加熱用媒体としては、たとえば燃焼装置(図示略)によって発生された燃焼ガスが用いられる。一対のヘッダ2A,2Bは、本発明でいう「連結部材」の一例に相当し
、各伝熱管T1への湯水の流出入を行なわせるとともに、各伝熱管T1を支持する役割を果たす。各伝熱管T1の両端部10は、一対のヘッダ2A,2Bの壁部に対して、ろう付け、あるいは溶接などの手段により固定して連結されている。ヘッダ2Aの内部には、給水口21に繋がった入水用のチャンバ20aと、出湯口22に繋がった出湯用のチャンバ20bとが形成されており、ヘッダ2Bの内部には、湯水戻し用のチャンバ20cが形成されている。給水口21から入水用のチャンバ20aに給水がなされると、この水は、流入口30寄りの複数の伝熱管T1を通過して湯水戻し用のチャンバ20cに到り、その後はこのチャンバ20cから排出口31寄りの複数の伝熱管T1を通過して出湯用のチャンバ20bに流入する。このような過程において、前記の水は、ケース3内に供給されてくる加熱用媒体によって加熱されて、温水の生成がなされ、この温水は出湯口22から所定の箇所に供給される。
The case 3 has an inlet 30 and an outlet 31 for a heating medium that acts on each heat transfer tube T1. As the heating medium, for example, combustion gas generated by a combustion device (not shown) is used. The pair of headers 2A and 2B corresponds to an example of the “connecting member” in the present invention, and serves to support the heat transfer tubes T1 while allowing the hot water to flow into and out of the heat transfer tubes T1. Both end portions 10 of each heat transfer tube T1 are fixedly connected to the wall portions of the pair of headers 2A and 2B by means such as brazing or welding. Inside the header 2A, a water inlet chamber 20a connected to the water supply port 21 and a hot water discharge chamber 20b connected to the hot water outlet 22 are formed. Inside the header 2B, a hot water return chamber is formed. 20c is formed. When water is supplied from the water supply port 21 to the inlet chamber 20a, the water passes through the plurality of heat transfer tubes T1 near the inlet 30 and reaches the hot water return chamber 20c, and thereafter from the chamber 20c. It passes through the plurality of heat transfer tubes T1 near the discharge port 31 and flows into the hot water discharge chamber 20b. In such a process, the water is heated by the heating medium supplied into the case 3 to generate hot water, and this hot water is supplied from the hot water outlet 22 to a predetermined location.

各伝熱管T1は、たとえばステンレスや銅などの金属製であり、一定方向に延びた直管状である。すなわち、本実施形態においては、各伝熱管T1の全体が、直状管体部1となっている。図2によく表われているように、直状管体部1のうち、両端部10を除く略全長域の外面には、螺旋状の凸部11が形成されているとともに、内面には、螺旋状の凹部12が形成されている。凸部11どうしの間は螺旋状の凹部となっており、凹部12どうしの間は螺旋状の凸部となっている。図2には、螺旋状の凸部11および凹部12が、4条ネジなどの多条ネジの形態とされた例が示されている。凸部11および凹部12を、多条ネジの形態にすると、凸部11および凹部12を密に設けることが容易となる。ただし、これに限定されず、凸部11および凹部12を単条ネジの形態とすることもできる。   Each heat transfer tube T1 is made of a metal such as stainless steel or copper, and has a straight tube shape extending in a certain direction. That is, in the present embodiment, the entire heat transfer tube T1 is a straight tube portion 1. As clearly shown in FIG. 2, a spiral convex portion 11 is formed on the outer surface of the substantially full length region excluding both end portions 10 of the straight tubular body portion 1, and on the inner surface, A spiral recess 12 is formed. A spiral recess is formed between the projections 11, and a spiral projection is formed between the recesses 12. FIG. 2 shows an example in which the spiral convex portion 11 and the concave portion 12 are in the form of a multiple thread such as a four thread. If the convex part 11 and the recessed part 12 are made into the form of a multi-thread screw, it will become easy to provide the convex part 11 and the recessed part 12 closely. However, it is not limited to this, The convex part 11 and the recessed part 12 can also be made into the form of a single thread | thread.

複数の直状管体部1としては、第1および第2の直状管体部1(1L,1R)の2種類が設けられている。第1の直状管体部1Lは、螺旋状の凸部11および凹部12が左ネジ(左回りで前進するネジ)と同様な巻き方向とされたものであり、図2(a)に示されたものがこれに該当する。これに対し、第2の直状管体部1Rは、螺旋状の凸部11および凹部12が右ネジ(右回りで前進するネジ)と同様な巻き方向とされたものである。複数の伝熱管T1としては、第1の直状管体部1Lを有するものと、第2の直状管体部1Rを有するものとの2種類がある。なお、図1においては、螺旋状の凸部11を、実線の斜線を用いて簡略的に示している。螺旋状の凹部12は、凸部11の裏面側に形成されている。このような点は、後述する他の実施形態の図面においても同様である。   As the plurality of straight tube portions 1, two types of first and second straight tube portions 1 (1L, 1R) are provided. The first straight tube portion 1L has a spiral convex portion 11 and a concave portion 12 in the same winding direction as a left-hand screw (a screw that advances counterclockwise), and is shown in FIG. This is the case. On the other hand, in the second straight tubular body portion 1R, the spiral convex portion 11 and the concave portion 12 are wound in the same winding direction as a right-handed screw (a screw that advances clockwise). As the plurality of heat transfer tubes T1, there are two types, one having the first straight tube portion 1L and one having the second straight tube portion 1R. Note that, in FIG. 1, the spiral convex portion 11 is simply illustrated using a solid oblique line. The spiral concave portion 12 is formed on the back surface side of the convex portion 11. This is the same in the drawings of other embodiments described later.

前記したような螺旋状の凸部11および凹部12は、伝熱管T1の原材料となる金属製チューブに、転造処理を施すことにより形成することが可能である。転造処理によれば、金属製チューブの外面に雄ネジ状の凸部11を形成する際に、雌ネジ状の凹部を前記金属製のチューブの内面に同時に形成することができる。また、転造処理を終えたチューブに、捩じり加工をさらに施すと、螺旋状の凸部11および凹部12のそれぞれのピッチを狭めることができ、伝熱管T1の表面積を大きくするのにより有利となる。   The spiral convex portions 11 and the concave portions 12 as described above can be formed by subjecting a metal tube, which is a raw material of the heat transfer tube T1, to a rolling process. According to the rolling process, when the male screw-like convex portion 11 is formed on the outer surface of the metal tube, the female screw-like concave portion can be simultaneously formed on the inner surface of the metal tube. Further, if the tube that has been subjected to the rolling process is further twisted, the pitch of the spiral convex portions 11 and the concave portions 12 can be reduced, which is more advantageous for increasing the surface area of the heat transfer tube T1. It becomes.

複数の直状管体部1は、互いに略平行となるように並んでおり、第1および第2の直状管体部1L,1Rは、たとえば図1(b)に示すような配列となっている。同図において、第1の直状管体部1Lには「L」、第2の直状管体部1Rには「R」の符号を付している。この点は、図3などの他の図においても同様である。第1および第2の直状管体部1L,1Rは、たとえば千鳥配列とされており、その縦列(上下高さ方向の列であり、図面では8列とされている)のそれぞれにおいては、第1および第2の直状管体部1L,1Rが、1つずつ交互に位置するように並んでいる。なお、本実施形態とは異なり、複数の直状管体部1を縦横にマトリクス状に並べる場合には、第1および第2の直状管体部1L,1Rは、縦方向の列に加えて、横方向の列においても、1つずつ交互に並ぶ配置とされることが好ましい。第1および第2の直状管体部1L,1Rのそれぞれの総数は、略同数(同数を含む)である。   The plurality of straight tubular body portions 1 are arranged so as to be substantially parallel to each other, and the first and second straight tubular body portions 1L and 1R are arranged as shown in FIG. 1B, for example. ing. In the drawing, the first straight tube portion 1L is denoted by “L”, and the second straight tube portion 1R is denoted by “R”. This also applies to other figures such as FIG. The first and second straight tube portions 1L, 1R are, for example, in a staggered arrangement, and in each of the columns (the columns in the vertical height direction, which are eight in the drawing), The first and second straight tube portions 1L and 1R are arranged so as to be alternately positioned one by one. Unlike the present embodiment, when a plurality of straight tube sections 1 are arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions, the first and second straight tube sections 1L and 1R are added to the columns in the vertical direction. Thus, it is preferable that the horizontal rows are alternately arranged one by one. The total number of each of the first and second straight tube portions 1L and 1R is substantially the same (including the same number).

次に、前記した熱交換器HE1の作用について説明する。   Next, the operation of the heat exchanger HE1 described above will be described.

湯水加熱を行なう場合には、流入口30からケース3内に加熱用媒体を流入させるとともに、給水口21に給水を行なって各伝熱管T1内に水を流通させる。各伝熱管T1の外面および内面には、螺旋状の凸部11および凹部12が形成されているために、背景技術の欄において述べたのと同様に、伝熱管T1の伝熱面積を大きくし、また加熱用媒体や水を乱流としてこれらと伝熱管T1との接触時間を長くとることが可能となり、伝熱効率が良くなる。   When hot water heating is performed, a heating medium is caused to flow into the case 3 from the inlet 30 and water is supplied to the water supply port 21 to circulate water in each heat transfer tube T1. Since the spiral convex portion 11 and the concave portion 12 are formed on the outer surface and the inner surface of each heat transfer tube T1, the heat transfer area of the heat transfer tube T1 is increased as described in the background section. Moreover, it becomes possible to make the contact time between these and the heat transfer tube T1 longer by using a heating medium or water as a turbulent flow, and heat transfer efficiency is improved.

給水口21や出湯口22に連通する湯水流通経路(図示略)において、たとえばウォータハンマが発生し、各伝熱管T1内の圧力が相当に高くなった場合には、各直状管体部1において捩じり力が発生する。これは、既述したとおり、各直状管体部1の内面に螺旋状の凹部12が形成されていることに起因する。また、前記捩じり力の方向は、凹部12の螺旋の巻き方向とは反対方向である。このため、図1(b)に示すように、第1の直状管体部1Lにおいては、右回りの捩じり力Taが発生するのに対し、第2の直状管体部1Rにおいては、左回りの捩じり力Tbが発生する。したがって、これらの捩じり力Ta,Tbのそれぞれが発生させる回転モーメント、すなわち複数の伝熱管T1とヘッダ2A,2Bとを相対回転させようとする回転モーメントは、相殺または減殺される。とくに、本実施形態においては、第1および第2の直状管体部1L,1Rの数が略同数とされ、かつこれらが縦方向の各列において1つずつ交互に配置されて互いに接近しているために、捩じり力Ta,Tbのそれぞれが発生させる回転モーメントの相殺または減殺がより適切に図られる。   In a hot water distribution path (not shown) communicating with the water supply port 21 and the hot water outlet 22, for example, when a water hammer is generated and the pressure in each heat transfer tube T <b> 1 becomes considerably high, each straight tube portion 1. A torsional force is generated at. As described above, this is because the spiral recess 12 is formed on the inner surface of each straight tube portion 1. The direction of the torsional force is opposite to the spiral winding direction of the recess 12. Therefore, as shown in FIG. 1B, a clockwise twisting force Ta is generated in the first straight tubular body portion 1L, whereas in the second straight tubular body portion 1R. Produces a counterclockwise torsional force Tb. Therefore, the rotational moments generated by each of these torsional forces Ta and Tb, that is, the rotational moments that cause the plurality of heat transfer tubes T1 and the headers 2A and 2B to rotate relative to each other are canceled or reduced. In particular, in the present embodiment, the number of the first and second straight tube portions 1L and 1R is substantially the same, and these are alternately arranged one by one in each column in the vertical direction so as to approach each other. Therefore, the rotational moments generated by the torsional forces Ta and Tb can be offset or reduced more appropriately.

このように、この熱交換器HE1においては、ウォータハンマなどの現象が生じても、伝熱管T1とヘッダ2A,2Bとの間にこれらを相対回転させようとする大きな回転モーメントが発生しないようにすることができる。その結果、伝熱管T1とヘッダ2A,2Bとの連結部(ろう付け部分など)やその他の部分に大きな応力が生じることを適切に防止し、これら伝熱管T1やヘッダ2A,2Bの取り付けの安定性、信頼性を高めることができる。   Thus, in this heat exchanger HE1, even if a phenomenon such as a water hammer occurs, a large rotational moment is not generated between the heat transfer tube T1 and the headers 2A and 2B so as to relatively rotate them. can do. As a result, it is possible to appropriately prevent a large stress from being generated at the connecting portion (such as a brazed portion) between the heat transfer tube T1 and the headers 2A and 2B and other portions, and to stabilize the mounting of these heat transfer tubes T1 and headers 2A and 2B And reliability can be improved.

図3〜図11は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、先の実施形態と同一または類似の要素には、先の実施形態と同一の符号を付している。   3 to 11 show other embodiments of the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the previous embodiment.

図3(a)に示す構成においては、複数の直状管体部1の上下高さ方向に並んだ複数の縦列として、第1の直状管体部1Lのみが並んだ列と、第2の直状管体部1Rのみが並んだ列とがあり、これらの列が横方向に1列ずつ交互に位置している。同図(b)に示す構成においては、第1の直状管体部1Lのみが並んだ縦列と第2の直状管体部1Rのみが並んだ縦列とが、横方向に2列ずつ交互に位置している。同図(c)に示す構成においては、複数の直状管体部1が、第1の直状管体部1Lのみが一纏めに集められた複数の例と、第2の直状管体部1Rのみが一纏めに集められた複数の列とに2分されている。   In the configuration shown in FIG. 3A, as a plurality of columns arranged in the vertical height direction of the plurality of straight tubular body portions 1, a row in which only the first straight tubular body portions 1L are arranged, There are rows in which only the straight tubular body portions 1R are arranged, and these rows are alternately located one row at a time in the horizontal direction. In the configuration shown in FIG. 2B, a column in which only the first straight tubular body portion 1L is arranged and a column in which only the second straight tubular body portion 1R is arranged are alternately arranged in two rows in the horizontal direction. Is located. In the configuration shown in FIG. 5C, a plurality of examples in which a plurality of straight tubular body portions 1 are collected together by only the first straight tubular body portion 1L, and a second straight tubular body portion. Only 1R is divided into a plurality of rows collected together.

前記したいずれの構成においても、第1および第2の直状管体部1L,1Rのそれぞれにおいて発生する捩じり力Ta,Tbに基づく回転モーメントを好適に相殺または減殺することが可能である。これらの構成から理解されるように、第1および第2の直状管体部1L,1Rの具体的な配列としては、種々の配列とすることができる。この点は、後述するような他の構成の熱交換器HE2〜HE6についても同様である。   In any of the above-described configurations, it is possible to preferably cancel or reduce the rotational moment based on the torsional forces Ta and Tb generated in the first and second straight tube portions 1L and 1R, respectively. . As understood from these configurations, the specific arrangement of the first and second straight tube sections 1L and 1R can be various arrangements. This also applies to heat exchangers HE2 to HE6 having other configurations as described later.

図4(a)に示す熱交換器HE2においては、各伝熱管T2が、U字管として構成されており、一対の直状管体部1の一端部どうしが曲状管体部4を介して繋がった構成を有し
ている。一対の直状管体部1のそれぞれの他端部は、ヘッダ2Aに連結されている。螺旋状の凹部11および凸部12は、各直状管体部1には設けられているものの、曲状管体部4には設けられていない。また、直状管体部1としては、前記実施形態と同様に、凸部11や凹部12の螺旋の巻き方向が互いに相違する第1および第2の直状管体部1L,1Rの2種類が設けられている。同図(b)に示すように、伝熱管T2が並ぶ方向(同図では横方向)において、第1および第2の直状管体部1L,1Rは、1つずつ交互に位置するように並んでいる。
In the heat exchanger HE2 shown in FIG. 4A, each heat transfer tube T2 is configured as a U-shaped tube, and one end portion of the pair of straight tube portions 1 passes through the curved tube portion 4. Connected to each other. Each other end of the pair of straight tube portions 1 is connected to the header 2A. Although the spiral concave portion 11 and the convex portion 12 are provided in each straight tubular body portion 1, they are not provided in the curved tubular body portion 4. Further, as the straight tubular body portion 1, as in the above-described embodiment, the first and second straight tubular body portions 1L and 1R are different from each other in the spiral winding directions of the convex portion 11 and the concave portion 12. Is provided. As shown in FIG. 4B, in the direction in which the heat transfer tubes T2 are arranged (in the horizontal direction in the drawing), the first and second straight tube portions 1L and 1R are alternately positioned one by one. Are lined up.

本実施形態によれば、先に述べた実施形態と同様に、第1および第2の直状管体部1L,1Rのそれぞれにおいて発生する捩じり力Ta,Tbに基づく回転モーメントを小さくすることが可能である。各伝熱管T2は、一端部側のみがヘッダ2Aに連結されて拘束され、他端部側が自由端となった片もち状であり、各伝熱管T2とヘッダ2Aとを相対的に回転させようとする大きな回転モーメントが生じた場合には、各伝熱管T2に歪みを生じる虞があるものの、本実施形態では、そのようなことを適切に防止することが可能である。曲状管体部4は、伝熱管T2に曲げ加工を施して形成されるが、この曲状管体部4には、螺旋状の凸部11および凹部12が設けられていないために、前記の曲げ加工を容易に行なうことが可能である。すなわち、本実施形態とは異なり、曲状管体部4として形成される部分に螺旋状の凸部11および凹部12が設けられていたのでは、この部分の剛性が高くなり、曲げ加工が難しくなるが、本実施形態によれば、そのようなことが適切に回避される。   According to the present embodiment, as in the above-described embodiment, the rotational moment based on the torsional forces Ta and Tb generated in the first and second straight tube portions 1L and 1R is reduced. It is possible. Each heat transfer tube T2 has a one-sided shape in which only one end side is connected to and restrained by the header 2A, and the other end side is a free end, and the heat transfer tubes T2 and the header 2A are relatively rotated. However, in this embodiment, such a situation can be prevented appropriately, although there is a possibility that the heat transfer tubes T2 may be distorted. The curved tubular body portion 4 is formed by bending the heat transfer tube T2, but the curved tubular body portion 4 is not provided with the spiral convex portion 11 and the concave portion 12, and therefore, Can be easily bent. That is, unlike the present embodiment, if the spiral convex portion 11 and the concave portion 12 are provided in the portion formed as the curved tubular body portion 4, the rigidity of the portion becomes high and bending is difficult. However, according to the present embodiment, such a situation is appropriately avoided.

図5(a)に示す熱交換器HE3においては、伝熱管T2としての1つのU字管を構成する一対の直状管体部1のうち、一方は、第1の直状管体部1Lとされ、かつ他方は、第2の直状管体部1Rとされている。このような構成によれば、同図(b)に示すように、複数の伝熱管T2が並ぶ横方向において、第1および第2の直状管体部1L,1Rを1つずつ交互に配置させることができることに加え、縦方向において第1および第2の直状管体部1L,1Rどうしを並ばせて接近させることもできる。本実施形態から理解されるように、1つの伝熱管に複数の直状管体部を設ける場合、これら複数の直状管体部に形成される凸部11や凹部12の螺旋の巻き方向は、必ずしも同一方向に揃えられていなくてもよい。   In the heat exchanger HE3 shown in FIG. 5A, one of the pair of straight tube portions 1 constituting one U-shaped tube as the heat transfer tube T2 is the first straight tube portion 1L. And the other is the second straight tube portion 1R. According to such a configuration, as shown in FIG. 5B, the first and second straight tube portions 1L and 1R are alternately arranged one by one in the lateral direction in which the plurality of heat transfer tubes T2 are arranged. In addition to being able to make it possible, the first and second straight tube sections 1L and 1R can be arranged side by side in the longitudinal direction. As will be understood from the present embodiment, when a plurality of straight tube portions are provided in one heat transfer tube, the spiral winding direction of the convex portions 11 and the concave portions 12 formed in the plurality of straight tube portions is as follows. However, they are not necessarily aligned in the same direction.

図6に示す熱交換器HE4においては、各伝熱管T2の一対の直状管体部1が、2つのヘッダ2B,2Cに個別に連結されている。これら2つのヘッダ2B,2Cは、図4(a)および図5(a)に示したヘッダ2Aを2分割した構成に相当しており、ヘッダ2Bは入水用、ヘッダ2Cは出湯用である。このように、U字管として構成された伝熱管T2の一対の直状管体部1を2つのヘッダ2B,2Cに対して個別に連結した場合においても、図4や図5に示した実施形態と同様な作用が得られる。ヘッダを2分割した構成としてもよいことは、次の図7に示す実施形態についても同様である。   In the heat exchanger HE4 shown in FIG. 6, the pair of straight tube sections 1 of the heat transfer tubes T2 are individually connected to the two headers 2B and 2C. These two headers 2B and 2C correspond to a configuration in which the header 2A shown in FIG. 4A and FIG. 5A is divided into two. The header 2B is for incoming water and the header 2C is for hot water. In this way, even when the pair of straight tube portions 1 of the heat transfer tube T2 configured as a U-shaped tube is individually connected to the two headers 2B and 2C, the implementation shown in FIG. 4 and FIG. The same effect as the form can be obtained. The configuration in which the header is divided into two is also applicable to the embodiment shown in FIG.

図7に示す熱交換器HE5において、各伝熱管T3は、全体が蛇行した形態を有する蛇行管として構成されている。より具体的には、各伝熱管T3は、ヘッダ2Dに一端部が接続された一対の直状管体部1どうしの間に、複数の曲状管体部4a〜4cと、複数の追加の直状管体部5(同図では、一対の直状管体部5)とが設けられた構成である。螺旋状の凸部11および凹部12は、直状管体部1のみならず、追加の直状管体部5にも設けられている。曲状管体部4a〜4cには、凸部11および凹部12は設けられていない。複数の直状管体部1は、各伝熱管T3が並んだ方向(同図では上下高さ方向)において、たとえば第1および第2の直状管体部1L,1Rが1つずつ交互に並んだ配置とされている。   In the heat exchanger HE5 shown in FIG. 7, each heat transfer tube T3 is configured as a meandering tube having a meandering shape as a whole. More specifically, each heat transfer tube T3 includes a plurality of curved tube portions 4a to 4c and a plurality of additional tube portions between a pair of straight tube portions 1 having one end connected to the header 2D. In this configuration, a straight tubular body portion 5 (a pair of straight tubular body portions 5 in the figure) is provided. The spiral convex portion 11 and the concave portion 12 are provided not only in the straight tubular body portion 1 but also in the additional straight tubular body portion 5. The convex tube portions 4 a to 4 c are not provided with the convex portion 11 and the concave portion 12. For example, the first and second straight tube portions 1L and 1R are alternately arranged one by one in the direction in which the heat transfer tubes T3 are arranged (in the vertical direction in the figure). They are arranged side by side.

本実施形態においては、各伝熱管T3の全長寸法を長くとることが可能であり、全体の伝熱面積を大きくするのに有利となる。加えて、追加の直状管体部5にも直状管体部1と
同様に、螺旋状の凸部11および凹部12が設けられているために、この部分も直状管体部1と同様に伝熱効率が良好な部分となって、高い熱交換効率を得るのにより好ましいものとなる。なお、追加の直状管体部5は、ヘッダ2Dに直接連結されておらず、この追加の直状管体部5において仮に捩じり力が発生しても、ヘッダ2Dと伝熱管T3とを相対的に回転させようとする回転モーメントを生じさせることは殆どない。したがって、追加の直状管体部5に設けられる凸部11および凹部12の螺旋の巻き方向は問わず、この追加の直状管体部5に繋がった直状管体部1に設けられている凸部11および凹部12の巻き方向と同一、非同一のいずれであってもよい。
In the present embodiment, the overall length of each heat transfer tube T3 can be increased, which is advantageous for increasing the entire heat transfer area. In addition, since the additional straight tubular body portion 5 is also provided with the spiral convex portion 11 and the concave portion 12 in the same manner as the straight tubular body portion 1, this portion is also similar to the straight tubular body portion 1. Similarly, the heat transfer efficiency becomes a favorable part, which is more preferable for obtaining high heat exchange efficiency. Note that the additional straight tube portion 5 is not directly connected to the header 2D, and even if a torsional force is generated in the additional straight tube portion 5, the header 2D and the heat transfer tube T3 There is almost no rotation moment that tries to rotate the. Therefore, regardless of the spiral winding direction of the convex portion 11 and the concave portion 12 provided in the additional straight tube portion 5, the straight tube portion 1 connected to the additional straight tube portion 5 is provided. Either the same or non-identical winding direction of the convex portion 11 and the concave portion 12 may be used.

図8に示す熱交換器HE6においては、各伝熱管T4が、平面視長円状の螺旋ループ管体部LOを有するものとして構成されている。より具体的に説明すると、この熱交換器HE6においては、上下に分離して設けられた入水用および出湯用のヘッダ2E,2Fを有しており、複数の直状管体部1としては、下側の入水用のヘッダ2Eに曲管90を介して一端部が連結された複数の下側の直状管体部1と、上側の出湯用のヘッダ2Fに一端部が連結された複数の上側の直状管体部1とがある。   In the heat exchanger HE6 shown in FIG. 8, each heat transfer tube T4 is configured to have a helical loop tube portion LO that is oval in plan view. More specifically, in this heat exchanger HE6, it has headers 2E and 2F for water entry and hot water provided separately in the upper and lower sides, and as a plurality of straight tubular body parts 1, A plurality of lower straight tubular body portions 1 whose one end portions are connected to the lower water intake header 2E via the curved pipe 90, and a plurality of one end portions connected to the upper hot water header 2F. There is an upper straight tube portion 1.

各直状管体部1は、ケース3Aの壁部32を貫通しており、この壁部32にろう付けなどの手段を用いて固定されている。したがって、本実施形態においては、ケース3Aが本発明でいう「連結部材」に相当し、直状管体部1において発生した捩じり力は、ケース3Aの壁部30と複数の伝熱管T4とを相対回転させようとする回転モーメントを生じさせる可能性がある。ヘッダ2E,2Fは、ケース3Aの外部に位置しているため、前記した捩じり力は受けない。複数の下側および上側の直状管体部1は、それぞれ略水平方向に1列に並んでいるが、このような配列において、第1および第2の直状管体部1L,1Rは、略水平方向に1つずつ交互に位置するように並んでいる。   Each straight tube portion 1 passes through the wall portion 32 of the case 3A, and is fixed to the wall portion 32 by means such as brazing. Therefore, in the present embodiment, the case 3A corresponds to the “connecting member” in the present invention, and the torsional force generated in the straight tubular body portion 1 is caused by the wall portion 30 of the case 3A and the plurality of heat transfer tubes T4. There is a possibility of generating a rotational moment that attempts to rotate them relative to each other. Since the headers 2E and 2F are located outside the case 3A, they do not receive the torsional force described above. The plurality of lower and upper straight tube portions 1 are each arranged in a line in a substantially horizontal direction. In such an arrangement, the first and second straight tube portions 1L and 1R are They are lined up alternately in a substantially horizontal direction.

螺旋ループ管体部LOは、平面視長円状の複数のループ部が一連に繋がって上下高さ方向に積層した構成を有している。前記のループ部は、直状管体部1と同方向に延びて,ケース3Aの前後方向に間隔を隔てて位置する一対の追加の直状管体部5Aと、これら一対の追加の直状管体部5Aの両端部を繋ぐ曲状管体部4e,4fとを有している。複数の伝熱管T4どうしは、螺旋ループ管体部LOの大きさが互いに相違するように構成され、これらの螺旋ループ管体部LOは、略同心状の重ね巻き状となっている。螺旋ループ管体部LOは、その下端部が下側の直状管体部1の一端に繋がり、かつ上端部が上側の直状管体部1の一端に繋がっている。図面では省略しているが、螺旋ループ管体部LOは、ケース3A内において適当な支持部材を用いて支持され、不用意に位置ずれを生じないように設けられている。追加の直状管体部5Aの外面および内面には、直状管体部1と同様に、螺旋状の凸部11や凹部12が形成されている。曲状管体部4d,4eには、凸部11や凹部12は形成されていない。   The spiral loop tube portion LO has a configuration in which a plurality of loop portions having an oval shape in plan view are connected in series and stacked in the vertical direction. The loop portion extends in the same direction as the straight tube portion 1 and is paired with a pair of additional straight tube portions 5A that are spaced apart in the front-rear direction of the case 3A, and the pair of additional straight shapes. It has the curved pipe parts 4e and 4f which connect the both ends of the pipe part 5A. The plurality of heat transfer tubes T4 are configured so that the sizes of the spiral loop tube portions LO are different from each other, and these spiral loop tube portions LO are substantially concentrically overlapped. The spiral loop tube portion LO has a lower end portion connected to one end of the lower straight tube portion 1 and an upper end portion connected to one end of the upper straight tube portion 1. Although not shown in the drawing, the spiral loop tube portion LO is supported by using an appropriate support member in the case 3A, and is provided so as not to cause an inadvertent displacement. On the outer surface and inner surface of the additional straight tubular body portion 5 </ b> A, similarly to the straight tubular body portion 1, spiral convex portions 11 and concave portions 12 are formed. Convex portions 11 and concave portions 12 are not formed in the curved tubular body portions 4d and 4e.

本実施形態においては、各伝熱管T4が螺旋ループ管体部LOを有しているために、全体の嵩張りを抑制しつつ、その全長寸法を長くして伝熱面積をかなり大きくすることができる。したがって、伝熱管T4の総数を少なくして全体の小型化を図りつつ、高い熱交換効率を得るのに、より好ましいものとなる。追加の直状管体部5Aには、螺旋状の凸部11や凹部12が形成されているために、熱交換効率をより高めることが可能である。一方、複数の直状管体部1は、第1および第2の直状管体部1L,1Rが略水平方向に1つずつ交互に並んだ状態で、ケース3Aの壁部32に固定されているために、各伝熱管T4内の圧力が相当に高くなって第1および第2の直状管体部1L,1Rのそれぞれにおいて捩じり力が発生しても、第1の直状管体部1Lにおいて発生する捩じり力に基づく回転モーメントと、第2の直状管体部1Rにおいて発生する捩じり力に基づく回転モーメントとは、やはり互いに相殺され、または減殺される。したがって、複数の伝熱管T4とケース3Aの壁部30とを相対的に回転させようとする回転モーメントの発生は適切に防止または
抑制される。その結果、たとえば伝熱管T4と壁部30とのろう付け箇所やその他の伝熱管4の支持部分に、前記回転モーメントに起因する大きな応力を発生させないようにすることができる。
In the present embodiment, since each heat transfer tube T4 has the spiral loop tube portion LO, it is possible to lengthen the overall length and significantly increase the heat transfer area while suppressing the overall bulkiness. it can. Therefore, it is more preferable to obtain a high heat exchange efficiency while reducing the overall size by reducing the total number of heat transfer tubes T4. In the additional straight tubular body portion 5A, since the spiral convex portion 11 and the concave portion 12 are formed, it is possible to further improve the heat exchange efficiency. On the other hand, the plurality of straight tube portions 1 are fixed to the wall portion 32 of the case 3A in a state where the first and second straight tube portions 1L and 1R are alternately arranged in a substantially horizontal direction one by one. Therefore, even if the pressure in each heat transfer tube T4 becomes considerably high and a torsional force is generated in each of the first and second straight tube portions 1L and 1R, the first straight shape The rotational moment based on the torsional force generated in the tubular body portion 1L and the rotational moment based on the torsional force generated in the second straight tubular body portion 1R are also canceled out or reduced. Therefore, the generation of a rotational moment that attempts to relatively rotate the plurality of heat transfer tubes T4 and the wall portion 30 of the case 3A is appropriately prevented or suppressed. As a result, for example, a large stress due to the rotational moment can be prevented from being generated at the brazed portion between the heat transfer tube T4 and the wall portion 30 and other support portions of the heat transfer tube 4.

図9に示す熱交換器HE7においては、複数の伝熱管T5のそれぞれが、第1および第2の領域A1,A2に区分され、かつこれらの領域A1,A2が、第1および第2の直状管体部1R,1Lとして形成されている。図10によく表われているように、第1および第2の直状管体部1R,1Lは、伝熱管T5の長手方向略中央部の非螺旋状部10aを挟んで伝熱管T5の長手方向に直列に並んでいる。非螺旋状部10aは、伝熱管T5を製造すべくその原材料パイプに捩じり加工を施す際に、前記原材料パイプをクランプするための部分である。この熱交換器HE7においては、複数の伝熱管T5が全て同じ向き(たとえば、第1の直状管体部1Rが左側に位置し、第2の直状管体部1Lが右側に位置する向き)に揃えられている。図9に示す熱交換器HE7の伝熱管T5以外の構成は、図1に示した熱交換器HE1と同様である。   In the heat exchanger HE7 shown in FIG. 9, each of the plurality of heat transfer tubes T5 is divided into first and second regions A1 and A2, and these regions A1 and A2 are divided into the first and second direct passages. It is formed as a cylindrical tube portion 1R, 1L. As clearly shown in FIG. 10, the first and second straight tube portions 1R and 1L are arranged in the longitudinal direction of the heat transfer tube T5 with the non-spiral portion 10a at the substantially central portion in the longitudinal direction of the heat transfer tube T5 interposed therebetween. Lined up in series in the direction. The non-spiral portion 10a is a portion for clamping the raw material pipe when the raw material pipe is twisted to produce the heat transfer tube T5. In this heat exchanger HE7, the plurality of heat transfer tubes T5 are all in the same direction (for example, the direction in which the first straight tube portion 1R is located on the left side and the second straight tube portion 1L is located on the right side). ). The configuration of the heat exchanger HE7 shown in FIG. 9 other than the heat transfer tube T5 is the same as that of the heat exchanger HE1 shown in FIG.

本実施形態においては、給水口21や出湯口22に連通する湯水流通経路(図示略)においてウォータハンマが発生し、各伝熱管T5内の圧力が相当に高くなった場合、各伝熱管T5の第1の直状管体部1Rでは左回りの捩じり力Tcが発生し、第2の直状管体部1Lでは右回りの捩じり力Tdが発生する。各伝熱管T5において、このような2つの捩じり力Tc,Tdが発生すると、これらは互いに相殺または減殺されることとなる。したがって、各伝熱管T5とヘッダ2A,2Bとの連結部分に作用する各伝熱管T5の捩じり力を小さくし、それらの連結部分に大きな応力が生じないようにすることが可能である。   In the present embodiment, when water hammer occurs in a hot water distribution path (not shown) communicating with the water supply port 21 and the hot water outlet 22 and the pressure in each heat transfer tube T5 becomes considerably high, A counterclockwise twisting force Tc is generated in the first straight tubular body portion 1R, and a clockwise twisting force Td is generated in the second straight tubular body portion 1L. When such two torsional forces Tc and Td are generated in each heat transfer tube T5, they are offset or reduced. Therefore, it is possible to reduce the torsional force of each heat transfer tube T5 acting on the connection portion between each heat transfer tube T5 and the headers 2A and 2B, and to prevent a large stress from being generated in the connection portion.

図9および図10に示した実施形態から理解されるように、本発明においては、複数の伝熱管として、第1の直状管体部を有するものと第2の直状管体部を有するものとを用いることに代えて、管体長手方向に直列状に並んだ第1および第2の直状管体部を有するものを用いた構成とすることもできる。1本の伝熱管に第1および第2の直状管体部を直列状に並べて設ける場合、その適用対象となる伝熱管は、直線状に延びた伝熱管に限定されない。たとえば、図4〜図8に示したようなU字管、蛇行管、および螺旋状などの伝熱管であっても、その直状部分には第1および第2の直状管体部の双方を適切に設けることが可能である。   As will be understood from the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, in the present invention, the plurality of heat transfer tubes have the first straight tube portion and the second straight tube portion. It can replace with using a thing and can also be set as the structure using what has the 1st and 2nd straight pipe | tube part arranged in series in the longitudinal direction of the pipe. In the case where the first and second straight tube sections are arranged in series on one heat transfer tube, the heat transfer tube to be applied is not limited to a heat transfer tube extending in a straight line. For example, even in a U-shaped tube, a meandering tube, and a heat transfer tube such as a spiral shape as shown in FIGS. 4 to 8, both the first and second straight tube portions are included in the straight portion. Can be provided appropriately.

図11に示す熱交換器HE8は、複数の伝熱管T5の向き(第1および第2の直状管体部1R,1Lの左右の配置)が同一に揃えられておらず、複数の伝熱管T5の配列方向において、第1および第2の直状管体部1R,1Lが交互に位置するように設定されている。このような構成によれば、各伝熱管T5において発生する捩じり力Tc,Tdが互いに相殺または減殺される効果に加えて、互いに隣り合う伝熱管T5からヘッダ2A,2Bに作用する回転モーメントが相殺または減殺される効果も得られることとなる。したがって、各伝熱管T5とヘッダ2A,2Bとの連結部分に生じる応力を減少させる上で、一層好ましいものとなる。   In the heat exchanger HE8 shown in FIG. 11, the directions of the plurality of heat transfer tubes T5 (the left and right arrangements of the first and second straight tube portions 1R, 1L) are not the same, and the plurality of heat transfer tubes In the arrangement direction of T5, the first and second straight tube portions 1R and 1L are set to be alternately positioned. According to such a configuration, in addition to the effect that the torsional forces Tc and Td generated in each heat transfer tube T5 cancel each other or are reduced, the rotational moment acting on the headers 2A and 2B from the adjacent heat transfer tubes T5. Will be offset or reduced. Therefore, it is more preferable in reducing the stress generated at the connecting portion between each heat transfer tube T5 and the headers 2A and 2B.

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る熱交換器の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the heat exchanger according to the present invention can be varied in design in various ways.

上述した実施形態では、伝熱管を、いわゆる直状管、U字管、蛇行管、螺旋ループ管として構成した例を示したが、これ以外の形態のものに形成することができる。伝熱管は、要は、直状管体部を少なくとも一部に有し、かつこの直状管体部の内面に、螺旋状の凹部が形成されていればよい。螺旋状の凹部は、直状管体部の内面の全長域にわたって形成されていなくてもよく、直状管体部の一部分のみに形成されていてもよい。また、螺旋状の凹部は、たとえば切削加工など、転造や捩じり加工以外の手段を用いて形成してもかまわ
ない。伝熱効率を高める観点からすると、直状管体部の外面に螺旋状の凸部を設けることが好ましいものの、この凸部が形成されていない構成とすることもできる。また、螺旋状の凸部に代えて、非螺旋状の単なる円板状などの熱交換用のフィンを、各伝熱管の外面部に設けて、伝熱効率を高めた構成とすることもできる。
In the above-described embodiments, the heat transfer tubes are configured as so-called straight tubes, U-shaped tubes, serpentine tubes, and spiral loop tubes. However, the heat transfer tubes can be formed in other forms. In short, the heat transfer tube has only to have at least a part of the straight tube body, and a spiral recess may be formed on the inner surface of the straight tube body. The spiral recess may not be formed over the entire length region of the inner surface of the straight tube portion, and may be formed only in a part of the straight tube portion. Further, the spiral concave portion may be formed using means other than rolling or twisting, such as cutting. From the viewpoint of increasing the heat transfer efficiency, although it is preferable to provide a spiral convex portion on the outer surface of the straight tubular body portion, a configuration in which this convex portion is not formed can also be adopted. Moreover, it can replace with a helical convex part, and can also be set as the structure which provided the fin for heat exchanges, such as a non-spiral simple disk shape, in the outer surface part of each heat exchanger tube, and improved the heat transfer efficiency.

本発明でいう第1および第2の直状管体部は、要は、それらの内面に形成されている凹部の螺旋の巻き方向が相違していればよい。前記した実施形態とは反対に、凹部の螺旋の巻き方向が右方向のものを第1の直状管体部と称し、左方向のものを第2の直状管体部と称してもよい。第1および第2の直状管体部どうしは、凹部の螺旋の巻き方向以外にも相違点があってもよく、たとえば凹部の数、ピッチ、あるいは全体の管体長さなどの項目において相違点があってもかまわない。本発明でいう連結部材としては、上述した実施形態のように、ヘッダや、伝熱管を囲むケースを具体例として挙げることができるものの、やはりこれらに限定されるものではない。   The first and second straight tube portions referred to in the present invention are only required to have different spiral winding directions of the concave portions formed on the inner surfaces thereof. Contrary to the above-described embodiment, the one in which the spiral winding direction of the concave portion is in the right direction may be referred to as the first straight tube portion, and the left direction may be referred to as the second straight tube portion. . There may be differences between the first and second straight tube portions other than the spiral winding direction of the recesses, for example, differences in items such as the number of recesses, the pitch, or the overall tube length. There is no problem. As a connection member as used in the field of this invention, although a header and the case surrounding a heat exchanger tube can be mentioned as a specific example like embodiment mentioned above, it is not limited to these as well.

本発明に係る熱交換器は、給湯装置用のものに限定されない。流体の加熱用途に代えて、冷却用途に用いることもできる。したがって、伝熱管の外面に作用させる媒体の種類は問わない。伝熱管内を流通する流体としては、水以外の種々の液体、あるいは気体(水蒸気を含む)を適用することが可能である。   The heat exchanger according to the present invention is not limited to that for a hot water supply apparatus. Instead of heating the fluid, it can also be used for cooling. Therefore, the type of medium that acts on the outer surface of the heat transfer tube is not limited. Various fluids other than water or gas (including water vapor) can be applied as the fluid flowing through the heat transfer tube.

HE1〜HE8 熱交換器
T1〜T5 伝熱管
1 直状管体部
1L 第1の直状管体部
1R 第2の直状管体部
2A〜2D ヘッダ(連結部材)
3A ケース(連結部材)
4,4a〜4e 曲状管体部
5,5A 追加の直状管体部
11 螺旋状の凸部
12 螺旋状の凹部
HE1 to HE8 heat exchangers T1 to T5 Heat transfer tube 1 Straight tube portion 1L First straight tube portion 1R Second straight tube portion 2A to 2D Header (connection member)
3A case (connecting member)
4, 4a to 4e Curved tube portions 5, 5A Additional straight tube portion 11 Spiral convex portion 12 Spiral concave portion

Claims (7)

複数の伝熱管と、これら複数の伝熱管に固定して連結された連結部材と、を備えており、
前記複数の伝熱管は、前記連結部材との連結位置から略同一方向に延びた複数の直状管体部を有し、かつこれら複数の直状管体部の内面には、螺旋状の凹部が形成されている、熱交換器であって、
前記複数の直状管体部として、第1および第2の直状管体部が設けられており、これら第1および第2の直状管体部は、前記凹部の螺旋の巻き方向が互いに相違していることを特徴とする、熱交換器。
A plurality of heat transfer tubes, and a connecting member fixedly connected to the plurality of heat transfer tubes,
The plurality of heat transfer tubes have a plurality of straight tube portions extending in substantially the same direction from a connection position with the connecting member, and a spiral recess is formed on the inner surface of the plurality of straight tube portions. A heat exchanger formed,
As the plurality of straight tubular body portions, first and second straight tubular body portions are provided, and the first and second straight tubular body portions are arranged such that the spiral winding direction of the concave portion is mutually A heat exchanger characterized in that it is different.
前記複数の伝熱管として、前記第1の直状管体部を有する伝熱管と、前記第2の直状管体部を有する伝熱管とが設けられている、請求項1に記載の熱交換器。   The heat exchange according to claim 1, wherein a heat transfer tube having the first straight tubular body portion and a heat transfer tube having the second straight tubular body portion are provided as the plurality of heat transfer tubes. vessel. 前記第1および第2の直状管体部のそれぞれの数は、略同一とされている、請求項2に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to claim 2, wherein the number of each of the first and second straight tube portions is substantially the same. 前記複数の直状管体部は、1または複数の列に並んでおり、かつこれらの各列において、前記第1および第2の直状管体部は、1つずつ交互に位置するように並んでいる、請求項3に記載の熱交換器。   The plurality of straight tube portions are arranged in one or a plurality of rows, and in each of the rows, the first and second straight tube portions are alternately positioned one by one. The heat exchanger according to claim 3, which is lined up. 前記複数の伝熱管の全部または一部は、前記第1および第2の直状管体部の双方を有し、かつこれら第1および第2の直状管体部が管体長手方向に直列状に並んだ構成とされている、請求項1ないし4のいずれかに記載の熱交換器。   All or some of the plurality of heat transfer tubes have both the first and second straight tube portions, and the first and second straight tube portions are in series in the longitudinal direction of the tube. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat exchanger is configured in a line. 前記各直状管体部の外面には、螺旋状の凸部が形成されている、請求項1ないし5のいずれかに記載の熱交換器。   The heat exchanger according to any one of claims 1 to 5, wherein a spiral convex portion is formed on an outer surface of each straight tube portion. 前記各伝熱管は、前記各直状管体部に対して曲状管体部を介して繋がった追加の直状管体部をさらに有しており、
この追加の直状管体部の内面および外面にも、螺旋状の凹部および凸部が形成されている、請求項1ないし6のいずれかに記載の熱交換器。
Each of the heat transfer tubes further includes an additional straight tube portion connected to each of the straight tube portions via a curved tube portion,
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, wherein spiral concave portions and convex portions are also formed on the inner surface and the outer surface of the additional straight tubular body portion.
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