JP3953075B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
外面に巻き付けられた巻管とを備える熱交換器に関する。
管と、芯管の外面に巻き付けられ第2流体の流路を形成する巻管とを備え、第1流体と第
2流体との間で熱交換を行わせる熱交換器が設けられていることがある。例えばヒートポ
ンプ式給湯機等の給湯機用熱交換器としては、特許文献1中に開示されているような、水
が流通する芯管と冷媒が流通する巻管との二重管からなり、これを長円形の渦巻形状に巻
成して1つの熱交換器ユニットとし、これを多数の段数重ね合わせて相互に接続すること
により熱交換器本体を構成した二重管式熱交換器がある。また、伝熱管の伝熱性能を向上
させるため、外面を押圧することで伝熱管の内面に突起を設けて伝熱性能を向上させる技
術も提案されている(特許文献2)。
、芯管の内面に突起が形成された部位に対応する外面には凹みが形成される。このような
状態で芯管に巻管を巻き付け、その後長円形の渦巻形状に巻成した場合、芯管の断面が突
起により凸凹となっているため、芯管と巻管との接触不良が生じ、伝熱性能が低下するお
それがある。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けていない
部分の肉厚と比べて薄くなることがあり、突起部の強度が小さくなるおそれがある。
。
あって、芯管と、巻管とロウ材とを備えている。ここで、芯管は、第1流体の流路を形成
し、外面を押圧することで内面に管軸方向において一定ピッチで断続的に形成された複数の突起が形成されるとともに外面に凹み部が形成されたものである。巻管は、第2流体の流路を形成し、芯管の外面に巻き付けられたものである。ロウ材は、巻管の近傍に位置する凹み部に流し込まれているものである。
により埋められる。したがって、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を
設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の肉厚を補強することが
でき、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
たペースト状のロウ材が融溶固着したものである。
した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。そうすると、加熱により融溶されたロウ材
は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形
成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消する
ことができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられて
いない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロ
ウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなること
を回避できる。
ウ付けを行う。凹み部が毛細管のような役割を果たし、加熱により融溶されたロウ材は毛
細管力で凹み部に流れ込む。したがって、凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回
避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融
溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、
芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と直管との接触
不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突
起を設けていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている
凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
た線形のロウ材が融溶固着したものである。
ロウ付けを行う。例えば、芯管に螺旋形の突起部が設けられ、巻管も芯管の外面に螺旋状
に巻かれた場合、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置するまたは、芯管と巻管と
の間にあらかじめロウ材を配置することは難しい。そこで、芯管に巻かれた巻管の上に線
形のロウ材を配置した後、ロウ付けを行う。この場合も、加熱により融溶されたロウ材は
毛細管力で凹み部に流れ込む。したがって、突起部が凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑
な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加
熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。し
たがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻
管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部
の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に
形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
たペースト状ロウ材が融溶固着したものである。
によりロウ付けを行う。その結果、第4発明と同じ効果を得ることができる。
えば加熱炉によりロウ付けを行う。例えば、芯管に螺旋形の突起部が設けられ、巻管も芯
管の外面に螺旋状に巻かれた場合、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置するまた
は、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置することは難しい。そこで、芯管に巻か
れた巻管の上に線形のロウ材を配置した後、ロウ付けを行う。この場合も、加熱により融
溶されたロウ材は毛細管力で凹み部に流れ込まれる。したがって、突起部が凹み部ごとに
ロウ材を塗布する繁雑な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップするこ
とができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着
されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材によ
り埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程に
おいて、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場
合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強
することができる。
後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。その結果、芯管の外面に形成されている凹み部
が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また
、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と
比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ
、芯管の肉厚を補強することができる。
本発明に係る熱交換器について、添付図及び実施例に基づいて説明する。
図1は、本発明の熱交換器を採用したヒートポンプ式給湯機の模式図である。図1に示
すヒートポンプ式給湯器においては、電気代の安い夜間電力を効率的に利用するため、長
い時間をかけて水を約10℃から約90℃まで一過式で沸かす。ここで、ヒートポンプ式
給湯器は、給湯ユニット1とヒートポンプユニット2とを備えている。給湯ユニット1は
、水道管11と、給湯タンク12と、水循環用ポンプ13と、給水管3と、水熱交換器3
0を構成する芯管31と、温湯管16と、混合弁17と、給湯管18とが順に連結されて
いる。ここでは、給水管11から給湯タンク12に水道水が供給される。給湯タンク12
の底部から温度の低い水が水循環用ポンプ13より水熱交換器30の芯管31に供給され
加熱される。加熱された温湯は、給湯タンク12の上部に流入される。温湯管16を経て
貯湯タンク12の上部から出湯される高温の温湯は、混合弁17により混合水管19の冷
水と混合される。この混合弁17により給湯の温度が調節され、給湯管18によりユーザ
に供給される。
1と、水熱交換器30と、膨張弁23と、空気熱交換器24とを、巻管32により順に接
続して構成される。冷媒は圧縮機21により高圧に圧縮された後、水熱交換器30に送ら
れる。水熱交換器30において熱交換された冷媒は、膨張弁23を通過し、空気熱交換器
24へ供給される。冷媒は、周囲からの熱を吸収して圧縮機21に還流される。
に、水熱交換器30は、芯管31と巻管32とによって構成されている。芯管31は、同
一平面上において長円形状となるように渦巻き形状に形成され、水通路Wを形成している
。巻管32は、芯管31の外周に螺旋状に巻き付けられ、冷媒通路Rを形成している。そ
して、芯管31における渦巻きの外周側を水流入口311、芯管31における渦巻きの中
心側を水流出口312としている。水熱交換器30において、巻管32内の冷媒は、冷媒
流入口322においてA22方向から流入し放熱する。その後、冷媒流出口321におい
てA21方向から流出する。水流入口311においてA11方向から供給された水道水は
この熱により加熱され、温湯となって水流出口312においてA12方向に流出する。
の管内面に、高さH1が1mmの突起を、管軸方向のピッチPが20mmになるように上
下対称に設けている芯管31を使用した。図3においては、紙面方向から見て上方に設け
られた突起313のみが表示されている。また、芯管31の内面には、突起が設けられて
いない平面部31aが存在する。したがって、管内に設けた突起313による熱伝達率の
向上が図られ、熱交換器全体の性能が向上する。
1の突起が設けられていない平面部31aの肉厚と突起313が設けられている部分の肉厚とを比較すると、突起313が設けられている部分の肉厚が薄くなっている。このような芯管の肉厚が薄くなっている部分では、管壁の強度が小さくなることもある。
交換器30において、巻管32,32の上に線形のロウ材33を配置した後、図示しない
加熱炉によりロウ付けを行う。ここでは、芯管31に複数本の巻管32、32が螺旋状に
巻かれており、芯管31に螺旋形の突起313が設けられているため、芯管と巻管との間
にあらかじめロウ材を配置することは難しい。そこで、芯管31に巻かれた複数本の巻管32,32の上に線形のロウ材33を配置した後、ロウ付けを行う。この場合、加熱により融溶されたロウ材33は毛細管力で凹み部314に流れ込む。したがって、芯管31に複数本の巻管32,32が螺旋状に巻かれた熱交換器においてロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
実施例2では、図6に示すように、芯管41に複数本の巻管42,42が螺旋状に巻か
れた熱交換器において、巻管42,42の上に容器45に収容されているペースト状のロ
ウ材43を塗布した後、図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。この場合、加熱により
融溶されたロウ材43は毛細管力で凹み部414に流れ込まれる。したがって、芯管41
に複数本の巻管42,42が螺旋状に巻かれた熱交換器においてロウ付けの作業効率をア
ップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込ま
れ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実に
ロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の
加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄
くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の
肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
実施例3では、図7に示すように、冷媒通路Rを形成する伝熱管52は巻管ではなく、
直管である。すなわち、熱交換器50は、水通路Wを形成する芯管51の外面に冷媒通路
Rを形成する直管52を配置したものである。ここで、芯管51の外面に形成されている
凹み部514にあらかじめペースト状のロウ材53を塗布した後、直管52をその上に配
置して図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。そうすると、加熱により融溶されたロウ
材53は、確実に凹み部514へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯
管51の外面に形成されている凹み部514が確実にロウ材53により埋められ、芯管5
1と管52との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、突起
部513の肉厚が薄くなった場合でも、芯管51の外面に形成されている凹み部514が
ロウ材53により埋められることで肉厚を補強することができ、突起513の強度が小さ
くなることを回避することができる。
また、実施例4では、図8に示すように、冷媒通路Rを形成する伝熱管62は巻管では
なく、直管である。すなわち、熱交換器60は、水通路Wを形成する芯管61の外面に冷
媒通路Rを形成する直管62を配置したものである。ここでは、芯管61と直管62との
間にあらかじめロウ材63を配置した後、図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。凹み
部614が毛細管のような役割を果たし、加熱により融溶されたロウ材63は毛細管力で
凹み部614に流れ込む。したがって、凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回避
することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶
されたロウ材63は、確実に凹み部614へ流し込まれ冷却固着されることとなる。した
がって、芯管61の外面に形成されている凹み部614が確実にロウ材63により埋めら
れ、芯管61と直管62との接触不良を解消することができる。
100 ヒートポンプ給湯器
2 ヒートポンプユニット
30 水熱交換器
31,41,51,61,71 芯管
311 水流入口
312 水流出口
313,413,513,613,713 突起
314,414,514,614,714 凹み部
32,42,72 巻管
33,43,53,63 ロウ材
52,62 直管
Claims (5)
- 第1流体と第2流体との間で熱交換を行わせる熱交換器(30)であって、
第1流体の流路を形成し、外面を押圧することで内面に管軸方向において一定ピッチで断続的に形成された複数の突起(313,413,…)が形成されるとともに外面に凹み部(314,414,…)が形成された芯管(31,41,…)と、
第2流体の流路を形成し、前記芯管の外面に巻き付けられた巻管(32,42,…)と、
前記巻管の近傍に位置する前記凹み部に流し込まれているロウ材(33,43,…)と、
を備える熱交換器。 - 前記ロウ材(33,43,…)は、あらかじめ前記芯管(31,41,…)の凹み部(
314,414,…)に塗布されていたペースト状のロウ材が融溶固着したものである、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記第2流体の流路を形成する管(62)は直管であり、
前記ロウ材は、前記芯管と前記直管との間に配置されていた線形のロウ材が融溶固着し
たものである、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記ロウ材は、前記芯管に巻かれた前記巻管の上に配置されていた線形のロウ材が融溶
固着したものである、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記ロウ材は、前記芯管に巻かれた前記巻管の上に塗布されていたペースト状ロウ材が
融溶固着したものである、
請求項1に記載の熱交換器。
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