JP4957316B2 - 二重管式熱交換器 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1の二重管式熱交換器が用いられたヒートポンプ式給湯機のシステム構成図である。図2は図1の熱交換器2を拡大して示す概略の構成図である。本実施の形態のヒートポンプ式給湯機50は、図1で示すように、冷媒回路10と、温水回路20と、制御システム(制御回路)40とを有している。
サイクロイド曲線に沿う外管22の断面形状は、次のような条件にしたがって決められる。ある定円の半径をr1、その定円に外接する動円の半径をr2とする。但し、このときr1≧r2とする。この動円を定円に沿って滑らないように回転させながら一周させるとき次式のような関数表示がされる。
次に、このような形状の外管22を内管21に対してどのように配置するかを説明する。4つの第二内管21bが、外管22の中心と外管22の最大径となる点を結ぶ線上にあるように、外管22を配置する。このように配置することで、外管22の外方に凸の部分と第二内管21bとの軸回りの位置が一致して、外管22が内管(第二内管21b)に接触することがなく、外管22と内管(第二内管21b)との間に所定の間隔を空ける。そして、外管22の最小径となる点は、隣り合う第二内管21bの中間の位置にて第二フィン24bに接している。なお、この場合の外管22の最小径はφ8.52である。
また、第一フィン24aの長さは1.88mmであり、その厚さを0.mm
とすると、第一フィン24aの占有面積は4枚分で、
図4は本発明の実施の形態2の二重管式熱交換器の断面図である。本実施の形態の二重管式熱交換器2Bは、3本の内管41を有している。内管41は、内部が高温高圧の冷媒を流通させる第一流路とされている。3本の内管41は、中心軸から等しい距離の位置に互いに120°間隔を空けながら配置されて、中心軸に沿って平行に延設されている。
2,2B 二重管式熱交換器
3 電子膨張弁
4 蒸発器
5 送風ファン
6 アキュームレータ
7 冷媒配管
10 冷媒回路
11 水循環ポンプ
12 貯湯タンク
13 温水配管
20 温水回路
21,41 内管
21a,41a 第一内管
21b,41b 第二内管
22,42 外管
23,43 外管カバー
24,44 フィン
24a,44a 第一フィン
24b,44b 第二フィン
31 冷媒温度センサ
32 冷媒圧力センサ
33 外気温度センサ
34 温水温度センサ
35 制御装置
40 制御システム
50 ヒートポンプ式給湯機
Claims (8)
- 軸方向に平行に延び内側に第一流路を形成する複数の内管と該内管を収容するとともに該内管との間に第二流路を形成する外管とを有する二重管式熱交換器において、
中心軸から等距離の位置に配置された複数本の内管と、
前記内管に外接する第一仮想円筒より径の小さい第三仮想円筒と、前記第一仮想円筒より径の大きい第二仮想円筒との間を、前記第三仮想円筒と前記第二仮想円筒とに交互に接するように波形にうねって形成された外管と、
前記第三仮想円筒上に沿って前記複数本の内管の間に渡されるように延びたフィンと、
を備え、
前記外管は、前記複数本の内管をそれぞれ跨ぐように、最小径となる前記第三仮想円筒上の位置で前記フィンと接触しており、前記複数本の内管及び前記フィンとともに前記第二流路を複数に分割し、
分割された複数の前記第二流路のそれぞれは、1本の前記内管に接しており、断面視において前記内管の外周に沿った略C形状を有している
ことを特徴とする二重管式熱交換器。 - 前記外管は、前記内管との間に所定の間隔を空けて波形にうねって形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の二重管式熱交換器。 - 前記フィンは軸方向ほぼ全長に渡って延び、前記第二流路を複数に分割する
ことを特徴とする請求項1に記載の二重管式熱交換器。 - 断面形状において、前記外管の最大径となる点と前記外管の中心点を結ぶ線上に前記内管が配置されている
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の二重管式熱交換器。 - 前記外管は、断面形状においてサイクロイド曲線に沿って形成されている
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の二重管式熱交換器。 - 前記サイクロイド曲線は、定円と動円の半径の比がn:1(n>1)であり、
前記中心軸から等距離の位置に配置された内管がn本である
ことを特徴とする請求項5に記載の二重管式熱交換器。 - 前記サイクロイド曲線の定円と動円の半径の比が4:1であり、
前記中心軸から等距離の位置に配置された内管が4本である
ことを特徴とする請求項6に記載の二重管式熱交換器。 - 前記第一流路に高圧流体が流れ、前記第二流路に低圧流体が流れ、前記高圧流体と前記低圧流体との間で熱交換される
ことを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の二重管式熱交換器。
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