JP2015028390A - Heat exchanger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger having excellent durability.SOLUTION: A heat exchanger includes: a first flow passage 1 in which a first fluid flows; and a second flow passage 2 which is disposed inside the first flow passage, which has a waveform part 2c repeatedly bending in a direction vertical to a circulation direction of the first fluid and in which a second fluid flows. As the waveform part 2c has a plurality of amplitudes and/or a plurality of pitches P, even when the second flow passage 2 expands due to thermal expansion, the expansion is absorbed by the waveform part 2c and excessive stress is prevented from generating in the first flow passage 1 and the second flow passage 2. Thus, durability of the heat exchanger can be improved.

Description

本発明は、高温または低温の液体を生成する熱交換する熱交換器に関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger that performs heat exchange to generate a high-temperature or low-temperature liquid.

従来、この種の熱交換器は、２種類の流体（例えば、水と冷媒）の間で熱交換を行うために使用され、箱体の内部に形成されて第一流体が流れる第一流路と、第一流路の内部に配設されて第二流体が流れる第二流路とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。   Conventionally, this type of heat exchanger is used for exchanging heat between two types of fluids (for example, water and a refrigerant), and is formed inside a box and has a first flow path through which the first fluid flows. And a second channel that is disposed inside the first channel and through which the second fluid flows (see, for example, Patent Document 1).

図７は、特許文献１に記載された従来の熱交換器を示すものである。図７に示すように、熱交換器１００は、第一流体が流れる矩形状の第一流路１０１を形成する箱体１０２と、第一流路１０１内に配置された配管ユニット１０３とを備え、配管ユニット１０３は波形状の第二流路１０４ａ、１０４ｂとから構成される。第二流路１０４ａ、１０４ｂは、第一流体の流れ方向に直交する一の面から見て複数箇所で互いに交差するように配置されている。   FIG. 7 shows a conventional heat exchanger described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 7, the heat exchanger 100 includes a box body 102 that forms a rectangular first flow path 101 through which the first fluid flows, and a piping unit 103 disposed in the first flow path 101, and The unit 103 includes wave-shaped second flow paths 104a and 104b. The second flow paths 104a and 104b are arranged so as to intersect each other at a plurality of locations when viewed from one surface orthogonal to the flow direction of the first fluid.

第一流体は、第一流路１０１の内部を、第二流路１０４ａ、１０４ｂとの間の空間を縫うように流れる。これにより第一流体は三次元的に流れ、上下左右に流れ方向が変化する複雑な流れが誘起される。よって、第二流路１０４ａ、１０４ｂの周りに温度境界層が発達することを抑制して、熱交換効率を向上させることができる。また、第一流路１０１の全長に対して第二流路１０４ａ、１０４ｂの全長を大きくして、熱交換器の小型化を図ることができる。   The first fluid flows inside the first flow path 101 so as to sew the space between the second flow paths 104a and 104b. As a result, the first fluid flows three-dimensionally, and a complicated flow whose flow direction changes vertically and horizontally is induced. Therefore, it is possible to improve the heat exchange efficiency by suppressing the temperature boundary layer from developing around the second flow paths 104a and 104b. Further, the total length of the second flow paths 104a and 104b can be made larger than the total length of the first flow path 101, so that the heat exchanger can be downsized.

国際公開第２００７／１０８２４０号International Publication No. 2007/108240

この種の熱交換器においては、第一流体と第二流体とが熱交換することにより、それぞれの流路が熱膨張する場合がある。前記従来の構成では、第二流路の波形状の振幅が、第一流路の幅と略同一に構成されている。したがって、特に第一流体と第二流体との双方が高温となる箇所では、流体の熱によって伸張した第二流路に過度な応力がかかり、また、熱膨張した第二流路が第一流路を変形させ、場合によっては熱交換器が破損してしまうという課題を有していた。   In this type of heat exchanger, the first fluid and the second fluid may exchange heat to cause thermal expansion of the respective flow paths. In the conventional configuration, the amplitude of the wave shape of the second channel is configured to be substantially the same as the width of the first channel. Accordingly, particularly in a place where both the first fluid and the second fluid are at a high temperature, excessive stress is applied to the second flow path that is expanded by the heat of the fluid, and the thermally expanded second flow path is the first flow path. And the heat exchanger may be damaged in some cases.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、流路の熱膨張による熱交換器の破損を防止することが可能な、耐久性に優れた熱交換器を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger excellent in durability that can prevent the heat exchanger from being damaged by the thermal expansion of the flow path.

前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、第一流体が流れる第一流路と、前記第一流路の内側に配設されるとともに、前記第一流体の流通方向と垂直な方向に繰り返し屈曲する波形状部を有し、内部を第二流体が流れる第二流路と、を備え、前記波形状部は、複数の振幅および／または複数のピッチを有することを特徴とするものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the heat exchanger of the present invention includes a first flow path through which a first fluid flows, an inner side of the first flow path, and a direction perpendicular to the flow direction of the first fluid. And a second flow path through which a second fluid flows, wherein the corrugated part has a plurality of amplitudes and / or a plurality of pitches. To do.

これにより、第二流路が熱膨張した場合でも、複数の振幅、ピッチで屈曲する波形状部によって、第二流路に過度な応力がかかること、また、第二流路が第一流路を変形させる
ことを抑制して、熱交換器の破損を防止することができる。 Thus, even when the second flow path is thermally expanded, excessive stress is applied to the second flow path due to the wave-shaped portion bent at a plurality of amplitudes and pitches. The deformation of the heat exchanger can be prevented by suppressing the deformation.

本発明によれば、熱膨張による熱交換器の破損を防止することが可能な、耐久性に優れた熱交換器を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat exchanger excellent in durability which can prevent the damage of the heat exchanger by thermal expansion can be provided.

本発明の熱交換器の実施の形態における概略構成図The schematic block diagram in embodiment of the heat exchanger of this invention 図１のＡ−Ａ断面図AA sectional view of FIG. （ａ）図１のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）図１のＣ−Ｃ断面図(A) BB sectional view of FIG. 1, (b) CC sectional view of FIG. 同熱交換器の第二流路が振幅方向に熱膨張する際の変化を示す説明図Explanatory drawing which shows the change at the time of the second flow path of the heat exchanger thermally expanding in the amplitude direction （ａ）同熱交換器の第二流路の他の形状を示す図１のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）同熱交換器の第二流路の他の形状を示す図１のＣ−Ｃ断面図(A) BB sectional view of FIG. 1 showing another shape of the second flow path of the heat exchanger, (b) C- of FIG. 1 showing another shape of the second flow path of the heat exchanger. C cross section 同熱交換器の第二流路が波形状のピッチ方向に熱膨張する際の変化を示す説明図Explanatory drawing which shows the change at the time of the 2nd flow path of the same heat exchanger thermally expanding in the waveform pitch direction 従来の熱交換器の構成図Configuration diagram of conventional heat exchanger

第１の発明は、第一流体が流れる第一流路と、前記第一流路の内側に配設されるとともに、前記第一流体の流通方向と垂直な方向に繰り返し屈曲する波形状部を有し、内部を第二流体が流れる第二流路と、を備え、前記波形状部は、複数の振幅および／または複数のピッチを有することを特徴とする熱交換器である。   1st invention has the 1st flow path through which the 1st fluid flows, and the waveform part which is repeatedly arranged in the direction perpendicular to the distribution direction of the 1st fluid while being arranged inside the 1st flow path And a second flow path through which a second fluid flows, wherein the corrugated portion has a plurality of amplitudes and / or a plurality of pitches.

これにより、第二流路が熱膨張した場合でも、複数の振幅、ピッチで屈曲する波形状部によって、第二流路に過度な応力がかかること、また、第二流路が第一流路を変形させることを抑制して、熱交換器の破損を防止することができ、耐久性に優れた熱交換器とすることができる。   Thus, even when the second flow path is thermally expanded, excessive stress is applied to the second flow path due to the wave-shaped portion bent at a plurality of amplitudes and pitches. It is possible to prevent the heat exchanger from being damaged by suppressing the deformation, and to obtain a heat exchanger excellent in durability.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における熱交換器の概略構成図、図２および図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。 (Embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3A and 3B are an AA sectional view, a BB sectional view of FIG. It is -C sectional drawing.

図１に示すように、本実施の形態における熱交換器は、第一流体が流れる第一流路１と、内部を第二流体が流れる複数の第二流路２と、第一流体が流入するとともに第二流体が流出する側に設けられ、第一流路１と第二流路２とを分離する入口ヘッダ３と、第一流体が流出するとともに第二流体が流入する側に設けられ、第一流路１と第二流路２とを分離する出口ヘッダ４と、を備えている。第二流路２は、第一流路１の内部に配置された配管によって構成されている。本実施の形態では第二流路２を構成する配管は、第一流路１の内部に１本配置されている。   As shown in FIG. 1, the heat exchanger in the present embodiment includes a first flow path 1 through which a first fluid flows, a plurality of second flow paths 2 through which a second fluid flows, and a first fluid flows in. And an inlet header 3 that separates the first flow path 1 and the second flow path 2 and a side on which the first fluid flows out and the second fluid flows in. An outlet header 4 that separates the one flow path 1 and the second flow path 2 is provided. The second flow path 2 is constituted by a pipe disposed inside the first flow path 1. In the present embodiment, one pipe constituting the second flow path 2 is arranged inside the first flow path 1.

本実施の形態の熱交換器は、例えば、第一流体として水などの熱媒体を用い、第二流体として二酸化炭素等の冷媒を用い、冷媒が有する熱によって水を加熱して、湯を生成する用途として使用できるものである。なお、冷媒としては、二酸化炭素以外にも、Ｒ４１０Ａ等の共沸冷媒やＲ４０７Ｃ等の非共沸冷媒に代表されるＨＦＣ冷媒を用いることができる。さらに、第二流体としては、冷媒以外にも、ボイラーで発生させた蒸気や高温の水等を用いることも可能である。以下、第二流体が冷媒であって、高温の冷媒によって熱媒体を加熱する場合について説明する。   The heat exchanger of this embodiment uses, for example, a heat medium such as water as the first fluid, uses a refrigerant such as carbon dioxide as the second fluid, and heats the water with the heat of the refrigerant to generate hot water. It can be used as an application. In addition to carbon dioxide, HFC refrigerants represented by azeotropic refrigerants such as R410A and non-azeotropic refrigerants such as R407C can be used as the refrigerant. Furthermore, as the second fluid, steam generated by a boiler, high-temperature water, or the like can be used in addition to the refrigerant. Hereinafter, a case where the second fluid is a refrigerant and the heat medium is heated by a high-temperature refrigerant will be described.

熱交換器の第一流路１の端部には、熱媒体配管が接続される。第一流路１は、熱媒体配管によってポンプ（図示せず）と接続されて熱媒体回路を形成する。第一流路１には、入口ヘッダ３側からポンプによって搬送された水等の熱媒体（第一流体）が流入し、第一流体と熱交換を行った後の熱媒体が出口ヘッダ４側から流出する。   A heat medium pipe is connected to the end of the first flow path 1 of the heat exchanger. The first flow path 1 is connected to a pump (not shown) by a heat medium pipe to form a heat medium circuit. A heat medium (first fluid) such as water conveyed by a pump from the inlet header 3 side flows into the first flow path 1, and the heat medium after heat exchange with the first fluid is performed from the outlet header 4 side. leak.

熱交換器の第二流路２は、圧縮機、膨張弁、蒸発器と冷媒配管で環状に接続されて冷媒回路（図示せず）を構成するものである。第二流路２には、出口ヘッダ４側から圧縮機で圧縮された高温の冷媒が流入し、第二流体と熱交換を行った後の冷媒が入口ヘッダ３側から流出する。   The second flow path 2 of the heat exchanger is annularly connected by a compressor, an expansion valve, an evaporator and a refrigerant pipe to constitute a refrigerant circuit (not shown). The high-temperature refrigerant compressed by the compressor flows into the second flow path 2 from the outlet header 4 side, and the refrigerant after heat exchange with the second fluid flows out from the inlet header 3 side.

熱交換器において、第一流路１に流入した熱媒体（第一流体）と、熱交換器の第二流路２に流入した冷媒とが熱交換を行う。ここで、圧縮機にて圧縮された高温の冷媒を第二流路２に流入させた場合には、高温の冷媒が熱媒体に放熱し、熱媒体を加熱することで、高温の熱媒体を生成することができる。よって、この熱交換器を冷媒の放熱器とする場合には、給湯機や温水暖房機の用途として使用することができる。一方、膨張弁によって減圧された低温の冷媒を第二流路２に流入させた場合には、低温の冷媒は熱媒体から吸熱し、熱媒体が冷却されることで、低温の熱媒体を生成することができる。よって、この熱交換器を冷媒の蒸発器とする場合には、冷房装置等の用途として使用することができる。   In the heat exchanger, the heat medium (first fluid) flowing into the first flow path 1 and the refrigerant flowing into the second flow path 2 of the heat exchanger exchange heat. Here, when the high-temperature refrigerant compressed by the compressor is caused to flow into the second flow path 2, the high-temperature refrigerant radiates heat to the heat medium and heats the heat medium. Can be generated. Therefore, when this heat exchanger is used as a refrigerant radiator, it can be used as a hot water heater or a hot water heater. On the other hand, when the low-temperature refrigerant decompressed by the expansion valve flows into the second flow path 2, the low-temperature refrigerant absorbs heat from the heat medium, and the heat medium is cooled to generate a low-temperature heat medium. can do. Therefore, when this heat exchanger is a refrigerant evaporator, it can be used as a cooling device or the like.

第一流路１は、図２に示すように、断面が長円状に形成されている。ここで、長円状とは、楕円形状のみならず、図２に示すような、略半円形状と略半円形状とを直線でつないだ形状を含むものである。これにより、第一流路１は長径と短径とを有することになる。   As shown in FIG. 2, the first flow path 1 has an oval cross section. Here, the oval shape includes not only an elliptical shape but also a shape in which a substantially semicircular shape and a substantially semicircular shape are connected by a straight line as shown in FIG. Thereby, the 1st channel 1 has a major axis and a minor axis.

また、第一流路１は、図１に示すように、入口ヘッダ３と出口ヘッダ４との間で直線部１ａと折曲部１ｂとが繰り返し形成されて蛇行する、サーペンタイン状に形成されている。なお、第一流路１は、サーペンタイン状以外にも、渦巻状に形成されていてもよい。これにより、熱交換器を小型化することができる。   Moreover, the 1st flow path 1 is formed in the serpentine shape where the linear part 1a and the bending part 1b are repeatedly formed between the inlet header 3 and the outlet header 4, and meander, as shown in FIG. . In addition, the 1st flow path 1 may be formed in the spiral form other than the serpentine shape. Thereby, a heat exchanger can be reduced in size.

第二流路２を構成する配管は、図２、図３に示すように、第一流路１内において、第一流体の流通方向と垂直な方向、すなわち、第一流路１の断面の方向に繰り返し屈曲する波形状部２ｃを有している。本実施の形態では、波形状部２ｃは、第一流路１の長径方向に繰り返し屈曲している。すなわち、波形状部２ｃは、第一流路１の長径方向に所定の振幅で、第一流路１の流通方向に平行な方向に所定のピッチで、繰り返し屈曲するように構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the pipes constituting the second flow path 2 are arranged in a direction perpendicular to the flow direction of the first fluid in the first flow path 1, that is, in the direction of the cross section of the first flow path 1. It has a corrugated portion 2c that bends repeatedly. In the present embodiment, the corrugated portion 2 c is repeatedly bent in the major axis direction of the first flow path 1. That is, the corrugated portion 2 c is configured to repeatedly bend at a predetermined pitch in a direction parallel to the flow direction of the first flow path 1 with a predetermined amplitude in the major axis direction of the first flow path 1.

さらに、第二流路２を構成する配管は、入口ヘッダ３から出口ヘッダ４に向かって、第一流路１に沿ってサーペンタイン状に屈曲して形成されている。以上のように、第二流路２は、第一流路１の長径方向に対して繰り返し屈曲することで波形状に形成され、かつ、第一流路１の短径方向に対して入口ヘッダ３から出口ヘッダ４に向かってサーペンタイン状または渦巻状に屈曲して形成されている。なお、波形状部２ｃは、少なくとも第一流路１の直線部１ａの内部に設けられていればよく、折曲部１ｂの内部には設けられていない方が、第二流路２の加工が簡単になる点で好ましい。   Further, the pipe constituting the second flow path 2 is formed in a serpentine shape along the first flow path 1 from the inlet header 3 toward the outlet header 4. As described above, the second flow path 2 is formed into a wave shape by being repeatedly bent with respect to the long diameter direction of the first flow path 1, and from the inlet header 3 with respect to the short diameter direction of the first flow path 1. It is bent toward the outlet header 4 in a serpentine shape or a spiral shape. In addition, the waveform part 2c should just be provided in the inside of the linear part 1a of the 1st flow path 1 at least, and the direction which is not provided in the inside of the bending part 1b processes the 2nd flow path 2. This is preferable in terms of simplicity.

さらに、第二流路２は、複数の振幅の波形状部２ｃを有する。すなわち、波形状部２ｃが複数の振幅で屈曲することで、波形状部２ｃの頂点と第一流路１との間の隙間が複数の値を取ることになる。本実施の形態では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、第二流路２は、熱交換器において第一流体の温度が相対的に低い（例えば、１０〜３０度）箇所の隙間Ａが、第一流体の温度が相対的に高い（例えば、３０度〜７０度）箇所の隙間Ｂよりも、小さくなるように構成されている。すなわち、第二流路２は、第一流体の温度が相対的に
低い箇所の方が、その振幅が大きくなるように形成されている。ここで、隙間Ａは、隙間Ａ１とＡ２との合計値をいうものであり、隙間Ｂは、隙間Ｂ１とＢ２との合計値をいうものである。隙間Ａは、例えば、第二流路２の直径（外径）Ｄの１/１０よりも大きく１/２０以下の範囲に設定され、隙間Ｂは、例えば、第二流路２の直径Ｄの１/５以上で１/１０よりも小さい範囲に設定される。なお、本実施の形態では、第一流体の温度が相対的に低い箇所とは、熱交換器を放熱器として使用する場合の、入口ヘッダ３側をいい、第一流体の温度が相対的に高い箇所とは、熱交換器を放熱器として使用する場合の、出口ヘッダ４側をいうものである。 Furthermore, the 2nd flow path 2 has the waveform part 2c of a some amplitude. That is, the wave-shaped portion 2c bends with a plurality of amplitudes, so that the gap between the top of the wave-shaped portion 2c and the first flow path 1 takes a plurality of values. In this Embodiment, as shown to Fig.3 (a) (b), the 2nd flow path 2 is a location where the temperature of the 1st fluid is relatively low (for example, 10-30 degree | times) in a heat exchanger. The gap A is configured to be smaller than the gap B at a location where the temperature of the first fluid is relatively high (for example, 30 degrees to 70 degrees). That is, the second flow path 2 is formed so that the amplitude of the portion where the temperature of the first fluid is relatively low is increased. Here, the clearance A refers to the total value of the clearances A1 and A2, and the clearance B refers to the total value of the clearances B1 and B2. The gap A is set, for example, in a range larger than 1/10 of the diameter (outer diameter) D of the second flow path 2 and not more than 1/20, and the gap B is, for example, the diameter D of the second flow path 2 The range is set to 1/5 or more and smaller than 1/10. In the present embodiment, the location where the temperature of the first fluid is relatively low refers to the inlet header 3 side when the heat exchanger is used as a radiator, and the temperature of the first fluid is relatively high. A high location means the exit header 4 side when using a heat exchanger as a heat radiator.

第一流路１は、例えば、銅製のパイプを伸銅加工やプレス加工によって成型される。また、第一流路１は、樹脂材をプレス加工等によって成型されて形成されていてもよい。第二流路２には、熱伝導率が大きく、加工性にも優れた銅管を用いることが好ましい。   The first flow path 1 is formed by, for example, a copper pipe by copper drawing or pressing. Moreover, the 1st flow path 1 may be formed by shape | molding the resin material by press work etc. For the second flow path 2, it is preferable to use a copper pipe having a large thermal conductivity and excellent workability.

以上のように構成された熱交換器について、冷媒の放熱器として機能する場合の動作、作用を説明する。   About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and effect | action when functioning as a heat radiator of a refrigerant | coolant are demonstrated.

図１、３に示すように、第一流体は、入口ヘッダ３側から第一流路１内に流入する。一方、高温の第二流体は、出口ヘッダ４側から第二流路２内に流入する。これにより、第一流体と第二流体は、図３に示すように対向流となる。第一流体は、高温の第二流体から吸熱して高温となる。このように、第一流体と第二流体を対向する方向に流すことで、第一流体と第二流体との温度差を一定以上に確保しながら熱交換させることができ、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。   As shown in FIGS. 1 and 3, the first fluid flows into the first flow path 1 from the inlet header 3 side. On the other hand, the high-temperature second fluid flows into the second flow path 2 from the outlet header 4 side. Thereby, a 1st fluid and a 2nd fluid become a counterflow, as shown in FIG. The first fluid absorbs heat from the high temperature second fluid and becomes high temperature. In this way, by flowing the first fluid and the second fluid in opposite directions, heat exchange can be performed while ensuring a certain temperature difference between the first fluid and the second fluid above a certain level. Exchange efficiency can be improved.

ここで、本実施の形態の熱交換器を、例えば給湯機の放熱器として使用する場合、第一流体である水は、その温度が９度程度で熱交換器に流入し、熱交換器にて９０度程度まで加熱される。このとき、第二流路２は、高温の第二流体及び第二流体と熱交換して次第に高温となる第一流体によって加熱され、熱膨張する。ここで、第二流路２は、入口ヘッダ３と出口ヘッダ４とによって両端が固定されているため、従来の熱交換器のように、第二流路の波形状の振幅が、第一流路の幅と略同一に構成されていると、第二流路が熱膨張したとしても、第二流路２が伸張する空間がない。よって、第二流路２が熱膨張した場合には、第二流路２に過大な応力が生じ、また、第二流路２が熱膨張することによって、第一流路にも負荷がかかってしまう。   Here, when the heat exchanger of the present embodiment is used as, for example, a radiator of a water heater, the water that is the first fluid flows into the heat exchanger at a temperature of about 9 degrees, and enters the heat exchanger. To about 90 degrees. At this time, the second flow path 2 is heated and thermally expanded by the first fluid that gradually heats up by exchanging heat with the high-temperature second fluid and the second fluid. Here, since both ends of the second flow path 2 are fixed by the inlet header 3 and the outlet header 4, the wave-like amplitude of the second flow path is equal to the first flow path as in a conventional heat exchanger. If the second passage is thermally expanded, there is no space for the second passage 2 to expand. Therefore, when the second flow path 2 is thermally expanded, excessive stress is generated in the second flow path 2, and the second flow path 2 is thermally expanded, so that the first flow path is also loaded. End up.

そこで、本実施の形態の熱交換器では、図３、図４に示すように、複数の振幅で屈曲する波形状部２ｃを設けることで、第二流路２が熱膨張したとしてもその伸びを吸収できるようにしている。より具体的には、図３に示すように、第一流体の温度が相対的に高くなる箇所の波形状部２ｃの振幅を、第一流体の温度が相対的に低くなる箇所の振幅よりも小さくして、第一流路１と第二流路２の頂点との間の隙間（隙間Ｂ）が大きくなるようにしている。   Therefore, in the heat exchanger according to the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, even if the second flow path 2 is thermally expanded, the expansion is provided by providing a wave-shaped portion 2 c that bends with a plurality of amplitudes. Can be absorbed. More specifically, as shown in FIG. 3, the amplitude of the corrugated portion 2c where the temperature of the first fluid is relatively higher is set to be larger than the amplitude of the location where the temperature of the first fluid is relatively low. It is made small so that the gap (gap B) between the first flow path 1 and the top of the second flow path 2 is increased.

これにより、第一流体の温度が高い位置でも、第二流路２が熱膨張して伸張するための空間を確保することができ、第二流路２に生じた応力に起因する熱交換器の破損を防止することができる。   Thereby, even in a position where the temperature of the first fluid is high, a space for the second flow path 2 to thermally expand and expand can be secured, and the heat exchanger resulting from the stress generated in the second flow path 2 Can be prevented from being damaged.

以上のように、本実施の形態においては、第二流路２の波形状部２ｃは、複数の振幅で屈曲するように構成されている。これにより、第二流路２の熱膨張による伸びを吸収し、破損を防止することができ、熱交換器の信頼性を向上することができる。   As described above, in the present embodiment, the corrugated portion 2c of the second flow path 2 is configured to bend with a plurality of amplitudes. Thereby, the elongation by the thermal expansion of the 2nd flow path 2 can be absorbed, damage can be prevented, and the reliability of a heat exchanger can be improved.

また、本実施の形態では、第一流体の温度が第一流体の流入する温度と比べて高い所定の箇所において、第二流路２の頂点と第一流路１との隙間Ｂが大きくなるように、波形状
部２ｃが形成されている。これにより、特に水が高温になることで析出しやすい炭酸カルシウムなどがスケールとして析出した場合でも、隙間Ｂ形成されていることで第一流路１の内部に滞留せず、第一流路１を閉塞することを防止できる。このように、波形状部２ｃの振幅を変化させるのみで、コストを増大させることなく、熱交換器の信頼性を向上させることができる。 In the present embodiment, the gap B between the apex of the second flow path 2 and the first flow path 1 is increased at a predetermined location where the temperature of the first fluid is higher than the temperature at which the first fluid flows. In addition, a corrugated portion 2c is formed. Thereby, even when calcium carbonate or the like, which is likely to be precipitated due to high temperature of water, is deposited as a scale, the gap B is formed so that the first flow path 1 is not retained and the first flow path 1 is blocked. Can be prevented. Thus, the reliability of the heat exchanger can be improved without increasing the cost only by changing the amplitude of the corrugated portion 2c.

また、本実施の熱交換器では、第二流路２に波形状部２ｃを設けることで、第一流体が第二流路２を横切るように、うねりながら流れることとなるので、乱流化を促進して熱交換器の性能を向上させることができる。   Further, in the heat exchanger of the present embodiment, the first fluid flows while undulating so as to cross the second channel 2 by providing the corrugated portion 2 c in the second channel 2. Can improve the performance of the heat exchanger.

また、本実施の形態では、第一流路１の流通方向に垂直な断面形状を、図２に示すように略長円状とすることで、第一流路１をサーペンタイン状または渦巻き状に折り曲げ加工する際の内外周長差が小さくなる。すなわち、断面が略長円状の第一流路１を短径方向に折り曲げ加工することで、第一流路１の偏肉を抑えることとなり、熱交換器の信頼性をより向上することができる。   In the present embodiment, the first channel 1 is bent into a serpentine shape or a spiral shape by making the cross-sectional shape perpendicular to the flow direction of the first channel 1 into a substantially oval shape as shown in FIG. The difference between the inner and outer peripheral lengths when doing this is reduced. That is, by bending the first channel 1 having a substantially oval cross section in the minor axis direction, uneven thickness of the first channel 1 is suppressed, and the reliability of the heat exchanger can be further improved.

なお、波形状部２ｃは、図５に示すように、複数のピッチで屈曲するように構成されていてもよい。ここで、図５（ａ）は、熱交換器の第二流路２の他の形状を示す図１のＢ−Ｂ断面図、図５（ｂ）は、熱交換器の第二流路２の他の形状を示す図１のＣ−Ｃ断面図、図６は、同熱交換器の第二流路が波形状のピッチ方向に熱膨張する際の変化を示す説明図である。   In addition, the wave shape part 2c may be comprised so that it may be bent with a some pitch, as shown in FIG. Here, Fig.5 (a) is BB sectional drawing of FIG. 1 which shows the other shape of the 2nd flow path 2 of a heat exchanger, FIG.5 (b) is the 2nd flow path 2 of a heat exchanger. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 1 showing another shape of the heat exchanger, and FIG. 6 is an explanatory view showing a change when the second flow path of the heat exchanger thermally expands in the wave-shaped pitch direction.

図５に示すように、第二流路２の波形状部２ｃは、第一流体の流通方向と平行な方向に所定のピッチで繰り返し屈曲することで波形状に形成されている。ここで、第二流路２は、複数のピッチの波形状部２ｃを有する。本実施の形態では、図５（ａ）（ｂ）に示すように、第二流路２は、熱交換器において第一流体の温度が相対的に低い（例えば、１０〜３０度）箇所のピッチＰ１が、第一流体の温度が相対的に高い（例えば、３０度〜７０度）箇所のピッチＰ２よりも、小さくなるように構成されている。ここでピッチは、第一流体の流通方向に平行な方向において、波形状部２ｃの隣接する頂点と頂点との間の距離、または、隣接する谷点と谷点との間の距離をいうものである。ピッチＰ１は、例えば、第二流路２の直径Ｄの３倍以上、４倍以下となるように設定され、ピッチＰ２は、例えば、第二流路２の直径Ｄの４倍より大きく、６倍以下となるように設定される。   As shown in FIG. 5, the corrugated portion 2 c of the second flow path 2 is formed into a corrugated shape by being repeatedly bent at a predetermined pitch in a direction parallel to the flow direction of the first fluid. Here, the 2nd flow path 2 has the waveform part 2c of a some pitch. In this Embodiment, as shown to Fig.5 (a) (b), the 2nd flow path 2 is a location where the temperature of the 1st fluid is relatively low (for example, 10-30 degree | times) in a heat exchanger. The pitch P1 is configured to be smaller than the pitch P2 at a location where the temperature of the first fluid is relatively high (for example, 30 degrees to 70 degrees). Here, the pitch refers to a distance between adjacent vertices of the corrugated portion 2c or a distance between adjacent valley points in the direction parallel to the flow direction of the first fluid. It is. For example, the pitch P1 is set to be 3 to 4 times the diameter D of the second flow path 2, and the pitch P2 is larger than 4 times the diameter D of the second flow path 2, for example. It is set to be less than double.

これにより、図６に示すように、第一流体の流通方向と平行な方向のピッチのうち、特に、第一流体の温度が相対的に高い箇所のピッチＰ２を大きくすることで、第二流路２が熱膨張した場合でも、第二流路２を構成する配管が、波形状のピッチが狭くなるように微小変化することができ、第二流路２に応力がかかることを抑制する。したがって、第二流路２の熱膨張による熱交換器の破損を防止することができる。   As a result, as shown in FIG. 6, among the pitches in the direction parallel to the flow direction of the first fluid, in particular, by increasing the pitch P2 at a location where the temperature of the first fluid is relatively high, Even when the path 2 is thermally expanded, the pipes constituting the second flow path 2 can be changed minutely so that the wavy pitch becomes narrow, and the second flow path 2 is prevented from being stressed. Therefore, damage to the heat exchanger due to thermal expansion of the second flow path 2 can be prevented.

以上のように、本実施の形態において第二流路２の波形状部２ｃは、複数のピッチで屈曲するように構成されているので、第二流路２の熱膨張による過度な応力の発生を抑制して、熱交換器の破損を防止し、耐久性を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, the corrugated portion 2c of the second flow path 2 is configured to bend at a plurality of pitches, so that excessive stress is generated due to the thermal expansion of the second flow path 2. Can be suppressed, damage to the heat exchanger can be prevented, and durability can be improved.

なお、本実施の形態では、第二流路２が複数の振幅で屈曲する場合と複数のピッチで屈曲する場合とで分けて説明したが、波形状部２ｃが複数の振幅かつ複数のピッチで屈曲するように構成されていてもよい。   In the present embodiment, the case where the second flow path 2 bends at a plurality of amplitudes and the case where the second flow path 2 bends at a plurality of pitches have been described separately. You may be comprised so that it may bend.

以上のように、本発明にかかる熱交換器は、第二流路を複数の振幅および／またはピッチで屈曲させることにより、第二流路の熱膨張による伸びを吸収して破損を防止し、耐久
性に優れた熱交換器とすることができるので、給湯機、温水暖房機、空気調和機、ヒートポンプを用いた乾燥機能を有する洗濯乾燥機の他、燃料電池における熱交換の用途としても適用できる。 As described above, the heat exchanger according to the present invention bends the second flow path with a plurality of amplitudes and / or pitches to absorb the elongation due to the thermal expansion of the second flow path and prevent breakage. Since it can be a heat exchanger with excellent durability, it can also be used as a heat exchanger in fuel cells, as well as hot water heaters, hot water heaters, air conditioners, washing dryers that have a drying function using a heat pump. it can.

１ 第一流路
２ 第二流路
２ｃ 波形状部
３ 入口ヘッダ
４ 出口ヘッダ
Ａ、Ａ１、Ａ２、Ｂ、Ｂ１、Ｂ２ 隙間
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ ピッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st flow path 2 2nd flow path 2c Corrugated part 3 Inlet header 4 Outlet header A, A1, A2, B, B1, B2 Gap P, P1, P2 Pitch

Claims (1)

第一流体が流れる第一流路と、
前記第一流路の内側に配設されるとともに、前記第一流体の流通方向と垂直な方向に繰り返し屈曲する波形状部を有し、内部を第二流体が流れる第二流路と、を備え、
前記波形状部は、複数の振幅および／または複数のピッチを有することを特徴とする熱交換器。 A first flow path through which the first fluid flows;
A second flow path that is disposed inside the first flow path and has a wave-shaped portion that repeatedly bends in a direction perpendicular to the flow direction of the first fluid, and through which the second fluid flows. ,
The wave shape portion has a plurality of amplitudes and / or a plurality of pitches.
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