JP5191768B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、地下水又は地下温水と空気との間で熱交換する熱交換装置に関する。 The present invention relates to a heat exchange device for exchanging heat between ground water or underground warm water and air.
本発明に言う地下水は、後記地下温水に比べて相対的に低温(温度25℃未満)で、冷房又は暖房補助に利用できる。また、地下温水は、前記地下水に比べて相対的に高温(温度25℃以上)で、暖房に利用できる。以下では、特に断りのない限り、両者を合わせて地下水等と呼ぶ。 The groundwater referred to in the present invention is relatively low temperature (temperature less than 25 ° C.) as compared with underground hot water described later, and can be used for cooling or heating assistance. Moreover, the underground hot water is relatively hot (temperature of 25 ° C. or higher) compared to the ground water and can be used for heating. Below, unless otherwise specified, both are collectively referred to as groundwater.
地球温暖化を避ける手段の一つとして、例えば特許文献1に見られるように、地下水等と空気との間で熱交換する熱交換装置を利用した空調システムを構築し、電力消費を低減することが提案されている。特許文献1の空調システムは、熱交換装置を居住区の床下空間や天井裏空間に設置し、前記熱交換装置にヒートポンプを接続する構成で、ヒートポンプに冷媒としての地下水を循環させる。ヒートポンプを用いる理由は、地下水を汲み上げて家屋全体に循環させるより、ヒートポンプまで地下水を汲み上げて熱のみを空調に利用する方が、家屋における循環経路を簡略にし、メンテナンスも容易にできるとの考えによる。 As one means for avoiding global warming, for example, as seen in Patent Document 1, an air conditioning system that uses a heat exchange device that exchanges heat between groundwater and the like and air is constructed to reduce power consumption. Has been proposed. The air conditioning system of Patent Document 1 has a configuration in which a heat exchange device is installed in an underfloor space or a ceiling space in a residential area, and a heat pump is connected to the heat exchange device, and groundwater as a refrigerant is circulated through the heat pump. The reason for using a heat pump is that it is easier to maintain and simplify the circulation route in the house by pumping the groundwater to the heat pump and using only heat for air conditioning than pumping the groundwater and circulating it throughout the house. .
地下水等は通年を通して略一定の温度に保たれているが、気温との温度差の範囲でしか熱交換できないため、例えば部屋を急激に冷やしたり、暖めたりすることができない。このため、特許文献1のようにヒートポンプにより地下水等から熱だけを取り出して利用することにも一利ある。しかし、地下水等は十分すぎる容量を有する熱交換媒体であるから、長時間にわたって部屋をゆっくりと冷やしたり、暖めたりして、部屋の気温を一定に保つ手段として熱交換媒体と考えることができる。特許文献2は、部屋の空気と地下水等との間で熱交換する熱交換装置を用いた空調システムを提案している。 Groundwater and the like are maintained at a substantially constant temperature throughout the year, but heat exchange can only be performed within a temperature difference range from the air temperature, and thus, for example, a room cannot be rapidly cooled or heated. For this reason, it is also advantageous to use only heat extracted from groundwater or the like by a heat pump as in Patent Document 1. However, since groundwater or the like is a heat exchange medium having a sufficient capacity, it can be considered as a heat exchange medium as means for keeping the room temperature constant by slowly cooling or warming the room over a long period of time. Patent Document 2 proposes an air conditioning system using a heat exchange device that exchanges heat between room air and groundwater.
特許文献2が開示する熱交換装置は、相対的に大径の樹脂パイプ(胴部)を空気経路とし、相対的に小径の樹脂パイプ(管部)を折り返して水経路とし、空気経路内に水経路を挿入して構成され、例えば空調対象となる部屋の屋根裏空間に設置される。地下水等は、ポンプにより地下から汲み上げられ、水経路を通った後、野外へ放流される。空気は、熱交換装置を設置した屋根裏空間と部屋とを連通させる一対のダクトの一方に設けた送風機を利用した対流により、空気経路に送り込まれ、熱交換を終えて屋根裏空間に放出される。熱交換された空気は、まず屋根裏空間を冷却して屋根裏空間からの輻射熱を低減しながら、ダクトを通じて部屋に供給され、外気温が高ければ部屋を冷房し、逆に外気温が低ければ部屋を暖房する。 In the heat exchange device disclosed in Patent Document 2, a relatively large-diameter resin pipe (trunk) is used as an air path, and a relatively small-diameter resin pipe (pipe section) is folded back as a water path. For example, it is installed in an attic space of a room to be air-conditioned. Groundwater, etc. is pumped up from the basement by a pump, discharged to the outdoors after passing through the water path. Air is sent to the air path by convection using a blower provided in one of a pair of ducts that connect the attic space where the heat exchange device is installed and the room, and is discharged to the attic space after heat exchange. The heat-exchanged air is first supplied to the room through a duct while cooling the attic space to reduce the radiant heat from the attic space, and the room is cooled if the outside temperature is high, and conversely if the outside temperature is low, the room is cooled. Heat up.
特許文献2が開示する熱交換装置は、樹脂パイプに代えて金属パイプでも良いとしている。しかし、汲み上げた地下水等をそのまま水経路に流す場合、金属パイプではスカムが発生して流水抵抗が増加し、ポンプに負荷が掛かったり、何より発錆する虞がある。これから、地下水等の利用を前提とした場合、樹脂パイプにより熱交換装置を構成することが好ましい。このほか、樹脂パイプを用いる熱交換装置は、金属パイプを用いる熱交換装置に比較して、安価に製造できたり、また軽量化されるため、特許文献2に見られるように、屋根裏空間に設置する場合に好ましい。 The heat exchange device disclosed in Patent Document 2 is assumed to be a metal pipe instead of a resin pipe. However, when the pumped-up groundwater or the like is allowed to flow through the water path as it is, scum is generated in the metal pipe, the flow resistance is increased, the pump is loaded, and there is a risk of rusting. From this, when it is assumed that groundwater or the like is used, it is preferable to configure the heat exchange device with a resin pipe. In addition, heat exchange devices using resin pipes can be manufactured at lower costs and are lighter than heat exchange devices using metal pipes. This is preferable.
特許文献2が開示する熱交換装置は、地下水等を流す水経路により熱交換できる範囲を空気経路の内部に限定し、熱交換する範囲における地下水等と空気との熱容量をできるだけ同じになるようにして、熱交換効率を高めようとしている。しかし、相対的に大径の樹脂パイプからなる空気経路に、相対的に小径の樹脂パイプを折り返して収納した程度では、熱交換できる空気の総量は限られ、屋根裏空間、ひいては部屋を冷房又は暖房するに足りるだけの空気の熱交換をすることが難しかった。このため、例えば猛暑日や厳冬日等に、樹脂パイプにより構成される熱交換装置を利用した空調システムは、十分に対応できなかった。 The heat exchanging device disclosed in Patent Document 2 limits the range in which heat can be exchanged by the water path through which groundwater flows, etc., to the inside of the air path, and makes the heat capacity of the groundwater and the air in the heat exchanging range as similar as possible. To improve the heat exchange efficiency. However, the amount of air that can be heat exchanged is limited to the extent that a relatively small diameter resin pipe is folded and housed in an air path composed of a relatively large diameter resin pipe, and the attic space and thus the room is cooled or heated. It was difficult to exchange enough heat for the air. For this reason, for example, on an extremely hot day or a severe winter day, an air conditioning system using a heat exchanging device constituted by a resin pipe cannot sufficiently cope with it.
対策として、空気経路を長くしたり、熱交換装置を多数配置することで、必要十分な空気を熱交換することが考えられる。しかし、空気経路を長くすることは単体の熱交換装置の重量を増やすばかりで、熱交換効率が大きく改善されるものではない。熱交換装置を多数設置することも、設置場所に対する熱交換装置総数の重量増を招くことになるだけで、熱交換効率が大きく改善されるものではない。そこで、汲み上げた地下水等をそのまま利用することから、あくまで樹脂パイプを用いて構成することとしながら、熱交換効率を大幅に向上させた熱交換装置を開発すべく、検討した。 As a countermeasure, it is conceivable to heat-exchange necessary and sufficient air by lengthening the air path or arranging a large number of heat exchange devices. However, lengthening the air path only increases the weight of a single heat exchange device and does not greatly improve the heat exchange efficiency. Installing a large number of heat exchange devices only leads to an increase in the weight of the total number of heat exchange devices with respect to the installation location, and does not greatly improve the heat exchange efficiency. Therefore, we examined the development of a heat exchange device that greatly improved the heat exchange efficiency while using the pumped groundwater as it is and using resin pipes.
検討の結果開発したものが、地下水等と空気との間で熱交換する熱交換装置において、連通する放出口及び吸入口を開口した樹脂製又は金属製の熱交換容器に、折り畳まれて平行となる各直線パイプ部分の中心軸を側面視正三角形の各角部に一致するように蛇行させた樹脂製の熱交換パイプを収納して構成され、熱交換容器は、放出口にファンを設けて吸入口から放出口に向けた空気の流れを形成し、熱交換パイプは、開口端の一方にポンプを接続して前記開口端の一方から他方に向けて汲み上げた地下水等そのままの流れを形成した熱交換装置である。ファンは、風量当たりの消費電力の少ないクロスファンが好ましい。 Parallel those developed result of the examination is, in the heat exchanger for heat exchange between the groundwater and the air, the resin or metal heat exchanger vessel was opened outlet and inlet communicating, folding or which are It is configured to contain a resin heat exchange pipe meandering so that the central axis of each straight pipe portion coincides with each corner of the regular triangle in a side view , and the heat exchange container is provided with a fan at the discharge port the flow of air towards the outlet from the inlet port to form Te, the heat exchange pipe is formed directly in the flow groundwater pumped toward the other from one of said open ends to connect the pump to one of the open end Heat exchanger. The fan is preferably a cross fan with low power consumption per air volume.
本発明の熱交換装置は、地下水等によるスカムの発生や発錆を抑制するため、熱交換パイプを樹脂製としている。樹脂製の熱交換パイプは、加工が容易で、スカムの発生や発錆を抑制して、耐久性に優れている。そして、前記熱交換パイプを折り畳んで蛇行させることにより、空気に接触する面積(伝熱面積)を増加させる。また、1本の熱交換パイプを折り畳んで蛇行させたことにより、多数の熱交換パイプを平行にした場合に比べ、熱交換パイプに流す地下水の水量を減らしながら、地下水の流速を速くできる。こうして、伝熱面積を増加させながら地下水の流速を速くすると、熱交換パイプ内面の表面熱伝達係数が大きくなり、伝熱性能を向上させることができる。 In the heat exchange device of the present invention, the heat exchange pipe is made of resin in order to suppress generation of scum and rusting due to groundwater or the like. The heat exchange pipe made of resin is easy to process, suppresses generation of scum and rusting, and has excellent durability. And the area (heat-transfer area) which contacts air is increased by folding the said heat exchange pipe and making it meander. In addition, by folding a single heat exchange pipe and meandering, the flow rate of groundwater can be increased while reducing the amount of groundwater flowing through the heat exchange pipe, compared to the case where many heat exchange pipes are parallel. Thus, if the flow rate of groundwater is increased while increasing the heat transfer area, the surface heat transfer coefficient of the inner surface of the heat exchange pipe is increased, and the heat transfer performance can be improved.
また、直線パイプ部分の端部を結ぶ折返しパイプ部分を小さくすれば、前記直線パイプ部分相互の隙間を小さくして、直線パイプ部分の密集度を高めることができる。これにより、熱交換容器内を流れる空気の量が一定でも空気の流速を速くでき、熱交換パイプ外面の表面伝達係数を大きくして、伝熱性能を向上させることができる。更に、直線パイプ部分の密集度を高めることができれば、伝熱面積も増やすことができ、熱交換効率を高めながら、熱交換装置を小型化できる利点も得られ、本発明の熱交換装置を設置可能な場所が増える。小さな折返しパイプ部分として、一対の樹脂製のエルボーパイプを短尺な樹脂製のストレートパイプを介して薬品融着により接合したU字状ジョイントを例示できる。 Further, if the folded pipe portion connecting the end portions of the straight pipe portions is made smaller, the gap between the straight pipe portions can be made smaller and the density of the straight pipe portions can be increased. Thereby, even if the quantity of the air which flows through the inside of a heat exchange container is constant, the flow velocity of air can be made quick, the surface transfer coefficient of a heat exchange pipe outer surface can be enlarged, and heat transfer performance can be improved. Furthermore, if the density of the straight pipe portion can be increased, the heat transfer area can also be increased, and the advantage that the heat exchange device can be reduced in size while improving the heat exchange efficiency can be obtained, and the heat exchange device of the present invention is installed. More places are possible. An example of the small folded pipe portion is a U-shaped joint in which a pair of resin elbow pipes are joined by chemical fusion via a short resin straight pipe.
熱交換容器の断面形状は自由であるが、熱交換容器内を満たすように、折り畳んで蛇行させた熱交換パイプを収納する観点から、熱交換容器は直方体形状にすることが望ましい。また、熱交換パイプは、折り畳まれて蛇行していればよいが、熱交換容器内における空気の流れに直行して折り畳まれ、蛇行していることが好ましい。例えば熱交換容器内の空気の流れが左右方向であれば、樹脂パイプは上下方向に折り畳まれ、蛇行する格好になる。また、熱交換容器は、上部に放出口、下部に吸入口を設け、吸入口から放出口に向けた下から上への空気の流れを形成し、熱交換パイプは、上部の開口端を流入口、下部の開口端を流出口として、流入口から流出口に向けた上から下への地下水等の流れを形成する。 Although the cross-sectional shape of the heat exchange container is free, it is desirable that the heat exchange container be a rectangular parallelepiped from the viewpoint of storing the heat exchange pipe that is folded and meandered so as to fill the inside of the heat exchange container. In addition, the heat exchange pipe may be folded and meandered, but it is preferable that the heat exchange pipe is folded and meandered in a straight line with the air flow in the heat exchange container. For example, if the air flow in the heat exchange container is in the left-right direction, the resin pipe is folded in the up-down direction to meander. In addition, the heat exchange container is provided with a discharge port at the top and a suction port at the bottom to form a bottom-to-top air flow from the suction port to the discharge port, and the heat exchange pipe flows through the upper open end. The inlet and the lower open end are used as outlets, and a flow of groundwater and the like from the inlet to the outlet is formed from the inlet to the outlet.
熱交換パイプは、折り畳まれて平行となる熱交換パイプの各直線パイプ部分の中心軸を側面視正三角形の各角部に一致するように蛇行させるとよい。これにより、熱交換容器の断面積に対する熱交換パイプの直線パイプ部分の断面積合計を最大にすることができるほか、空気の流れが一定の場合に各直線パイプ部分の表面における空気の乱流が最大となり、熱交換効率を向上させることができる。 The heat exchange pipe is preferably meandered so that the central axis of each straight pipe portion of the heat exchange pipe that is folded in parallel and coincides with each corner of the regular triangle in side view. This maximizes the total cross-sectional area of the straight pipe portion of the heat exchange pipe relative to the cross-sectional area of the heat exchange vessel. In addition, when the air flow is constant, air turbulence on the surface of each straight pipe portion is reduced. It becomes maximum, and heat exchange efficiency can be improved.
熱交換容器は、折り畳まれて平行となる各直線パイプ部分の間に、空気の流れる方向に傾斜した案内板を向かい合う関係で互い違いに設けるようにしてもよい。案内板の傾斜角は、通常、熱交換パイプの直線パイプ部分を結んだ倣い面の傾斜角にする。ここで、本発明の案内板は、そのまま板材で構成されるものを指すが、例えば複数の棒材を並べた構成であっても、前記各棒材の倣い面が空気の流れる方向に傾斜していれば、並べられた棒材も本発明に言う案内板に相当する。案内板は、空気の流れを蛇行させ、空気が熱交換パイプ近辺を通過する速度を増やす。 The heat exchange containers may be alternately provided with guide plates inclined in the direction of air flow between the straight pipe portions that are folded and parallel to each other. The inclination angle of the guide plate is usually the inclination angle of the copying surface connecting the straight pipe portions of the heat exchange pipe. Here, the guide plate of the present invention refers to a plate formed as it is, but for example, even in a configuration in which a plurality of bars are arranged, the copying surface of each bar is inclined in the direction of air flow. If so, the arranged bars correspond to the guide plate according to the present invention. The guide plate meanders the flow of air and increases the speed at which air passes near the heat exchange pipe.
しかし、案内板は空気の流れを蛇行させるが、案内板の背後に隠れる熱交換パイプの直縁パイプ部分に空気が当たらなくなる。そこで、案内板背後に隠れる熱交換パイプの直縁パイプ部分にも空気を当てるため、案内板には、スリットを設けるとよい。スリットの長さ及び幅や開口形状、そして数は自由であるが、通常、案内板の傾斜方向に対して直交する長方形状の開口で、案内板の幅にわたる長さを有するスリットを1本又は2〜3本設ける構成を例示できる。 However, although the guide plate meanders the air flow, the air does not hit the immediate edge pipe portion of the heat exchange pipe hidden behind the guide plate. Therefore, a slit may be provided in the guide plate in order to apply air to the straight edge pipe portion of the heat exchange pipe hidden behind the guide plate. The length and width of the slit, the shape of the opening, and the number are arbitrary, but usually a rectangular opening perpendicular to the inclination direction of the guide plate, and one slit having a length over the width of the guide plate or A configuration in which two to three are provided can be exemplified.
本発明により、地下水等を流す熱交換パイプに樹脂パイプを用いながら、空気との熱交換率を高めた熱交換装置を提供できるようになる。これは、熱交換容器内に樹脂パイプを畳んで折り返した熱交換パイプを収納し、熱交換容器内を流れる空気と、前記熱交換パイプを流れる地下水等との間で熱交換するようにした構成に基づく効果である。このように、本発明は樹脂パイプを熱交換パイプとして用いた熱交換装置の実用性を高める効果を有する。また、熱交換パイプを樹脂製とし、折返しパイプ部分を同じ樹脂製のエルボーパイプを利用したU字状ジョイントで構成することにより、加工が容易で、製造コストが低廉な熱交換装置を提供できる利点もある。 According to the present invention, it is possible to provide a heat exchange device that increases the heat exchange rate with air while using a resin pipe as a heat exchange pipe for flowing groundwater or the like. This is a configuration in which a heat exchange pipe folded by folding a resin pipe in a heat exchange container is stored, and heat exchange is performed between air flowing in the heat exchange container and groundwater flowing in the heat exchange pipe. It is an effect based on. As described above, the present invention has an effect of enhancing the practicality of a heat exchange device using a resin pipe as a heat exchange pipe. In addition, the heat exchange pipe is made of resin, and the folded pipe part is composed of a U-shaped joint using the same resin elbow pipe, so that it is possible to provide a heat exchange device that is easy to process and inexpensive to manufacture. There is also.
熱交換効率は、例えば空気の流れを下から上へ、地下水等の流れを上から下へと特定することや、熱交換パイプの直線パイプ部分の位置関係を特定することや、前記直線パイプ部分の間に案内板を設けることや、更に前記案内板にスリットを設けることで、更に高めることができる。これにより、本発明の熱交換装置を特許文献2の空調システムに利用すれば、猛暑日や厳冬日等にも十分に対応できるようになる。また、熱交換効率の向上は、本発明が利用される空調システムに用いられていた従来同種の熱交換手段、例えばヒートポンプに比べて消費電力を少なくする。これは、間接的に同じ冷房能力又は暖房能力を発揮させる際に排出される二酸化炭素の量を削減する効果をもたらしている。 For example, the heat exchange efficiency can be determined by specifying the flow of air from the bottom to the top, the flow of groundwater or the like from the top to the bottom, specifying the positional relationship of the straight pipe portion of the heat exchange pipe, Further improvement can be achieved by providing a guide plate between them and further providing a slit in the guide plate. Thereby, if the heat exchange apparatus of this invention is utilized for the air-conditioning system of patent document 2, it will be able to respond sufficiently to extremely hot days and severe winter days. Further, the improvement of the heat exchange efficiency reduces the power consumption as compared with a conventional heat exchange means, such as a heat pump, used in the air conditioning system in which the present invention is used. This has the effect of reducing the amount of carbon dioxide that is emitted when the same cooling capacity or heating capacity is indirectly exerted.
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図1は本発明を適用した熱交換装置1の前後方向に分断した断面図、図2は本例の熱交換装置1の左右方向に分断した断面図、図3は熱交換パイプ3の折り畳み状態を表す斜視図、図4はスリット371を設けた案内板37の正面図であり、そして図5は熱交換パイプ3における折返しパイプ部分34の断面図である。図3は、説明の便宜上、熱交換モジュール35の上にファン23を図示し、案内板37の図示を省略している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the heat exchange device 1 to which the present invention is applied, divided in the front-rear direction, FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat exchange device 1 of the present example, divided in the left-right direction, and FIG. 4 is a front view of the guide plate 37 provided with slits 371, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the folded pipe portion 34 in the heat exchange pipe 3. As shown in FIG. FIG. 3 shows the fan 23 on the heat exchange module 35 for convenience of explanation, and the guide plate 37 is not shown.
本例の熱交換装置1は、図1〜図3に見られるように、熱交換パイプ3を蛇行させて折り畳んだ熱交換モジュール35に、直方体外形の熱交換容器2を被せた構成である。本例の熱交換モジュール35は、空気Aの流れる方向に傾斜した案内板37を向かい合う関係で互い違いに前記支持プレート36間に予め組み付けている。熱交換パイプ3の流入口31は、最上段の直線パイプ部分33の開放された左端、流出口32は最下段の直線パイプ部分33の開放された左端である。これから、地下水等Wは、流れる向きを左右反転させながら、全体として上から下に向けて流れている。 The heat exchange apparatus 1 of this example is the structure which covered the heat exchange container 2 of the rectangular parallelepiped external shape on the heat exchange module 35 which made the heat exchange pipe 3 meander and fold, as FIG. 1-3 shows. In the heat exchange module 35 of this example, guide plates 37 inclined in the direction in which the air A flows are alternately assembled in advance between the support plates 36 so as to face each other. The inlet 31 of the heat exchange pipe 3 is an open left end of the uppermost straight pipe portion 33, and the outlet 32 is an open left end of the lowermost straight pipe portion 33. From now on, groundwater W etc. are flowing from top to bottom as a whole while reversing the direction of flow.
熱交換パイプ3は、直線パイプ部分33及び折返しパイプ部分34が共に樹脂製(例えばPVC製パイプ)である。これは、熱交換パイプ3に汲み上げた地下水等Wをそのまま流すことにより、前記熱交換パイプ3内にスカムや錆を発生させず、耐久性を高める性能効果と、熱交換パイプ3の加工を容易にして、製造コストを低減する経済効果とをもたらす。熱交換モジュール35は、左右一対の支持プレート36,36それぞれに設けた貫通孔361に直線パイプ部分33を貫通させ、熱交換パイプ3の蛇行して折り畳んだ状態を維持している。ここで、各直線パイプ部分33は、図2中拡大部分に見られるように、それぞれの中心軸が側面視正三角形の各角部に一致して配置されている。これにより、熱交換容器2の断面積に対する熱交換パイプ3の直線パイプ部分33の断面積合計を最大にでき、更に空気Aの流れが一定の場合に各直線パイプ部分33の表面における空気Aの乱流が最大にして、熱交換効率を向上させている。 In the heat exchange pipe 3, the straight pipe portion 33 and the folded pipe portion 34 are both made of resin (for example, PVC pipe). This is because the groundwater or the like W pumped up in the heat exchange pipe 3 is allowed to flow as it is , so that scum and rust are not generated in the heat exchange pipe 3, and the performance effect of improving durability and the processing of the heat exchange pipe 3 are easy. Thus, an economic effect of reducing the manufacturing cost is brought about. In the heat exchange module 35, the straight pipe portion 33 is passed through the through holes 361 provided in the pair of left and right support plates 36, 36, and the heat exchange pipe 3 is kept meandering and folded. Here, as seen in the enlarged portion in FIG. 2, each straight pipe portion 33 is arranged such that its center axis coincides with each corner of the regular triangle in side view. As a result, the total cross-sectional area of the straight pipe portion 33 of the heat exchange pipe 3 relative to the cross-sectional area of the heat exchange vessel 2 can be maximized, and the air A on the surface of each straight pipe portion 33 when the flow of air A is constant. Turbulent flow is maximized to improve heat exchange efficiency.
熱交換容器2は、金属製のフレーム24(例えばステンレス製のアングル材)に側面に樹脂製のパネル25(例えばPVC製の板材)を嵌め込み、開放した底面を吸入口21、開放した上面を放出口22とする断面長方形の筒型容器である。フレーム24は、樹脂製でもよく、またパネル25が金属製であってもよい。本例のファン23は、空気Aを吸引して特定方向に吹き出すクロスファンを用いており、放出口22に被せたファンケース231に内蔵している。ファンケース231は、熱交換容器2の外面に連続する外ケースと、ファンであるクロスファンの羽根の範囲に空気Aの流れを特定する内ケースとの二重構造である。外ケース及び内ケースは、熱交換容器2同様、金属製のフレームに樹脂製のパネルを嵌め込んで構成している。内ケースは、熱交換容器2の放出口22に連通し、外ケースを貫通する吹出口232を設けている。 The heat exchange container 2 has a resin frame 25 (for example, a PVC plate material) fitted on a side surface of a metal frame 24 (for example, a stainless steel angle material), and the open bottom surface is a suction port 21 and the open top surface is released. This is a cylindrical container having a rectangular cross section as the outlet 22. The frame 24 may be made of resin, and the panel 25 may be made of metal. The fan 23 in this example uses a cross fan that sucks air A and blows it out in a specific direction, and is built in a fan case 231 that covers the discharge port 22. The fan case 231 has a double structure of an outer case that is continuous with the outer surface of the heat exchange container 2 and an inner case that specifies the flow of air A in the range of the blades of the cross fan that is a fan. Like the heat exchange container 2, the outer case and the inner case are configured by fitting a resin panel in a metal frame. The inner case is provided with an outlet 232 that communicates with the discharge port 22 of the heat exchange container 2 and penetrates the outer case.
空気Aは、図2に見られるように、ファン23の吸引により、開放された底面である吸入口21を通じて外部から熱交換容器2内に取り込まれる。こうして熱交換容器2内に取り込まれた空気Aは、熱交換モジュール35に組み付けられた案内板37に沿って全体として蛇行しながら、一部案内板37に設けられたスリット371を通じて直上しながら、熱交換パイプ3の間を縫って上昇し、開放された上面である熱交換容器2の放出口22からファンケース231内に吸引される。そして、ファン23により吹出口232から外部へ吹き出される。このように、本例の熱交換装置2は縦置きを原則とし、空気Aを下から上へと流すが、熱交換容器2が直方体外形であることから、設置場所に応じて熱交換装置2を横置きしてもよい。 As shown in FIG. 2, the air A is taken into the heat exchange container 2 from the outside through the suction port 21 which is the opened bottom surface by the suction of the fan 23. The air A thus taken into the heat exchange vessel 2 meanders along the guide plate 37 assembled to the heat exchange module 35 as a whole, and directly goes up through a slit 371 provided in a part of the guide plate 37. The heat exchange pipe 3 is sewn and raised, and is sucked into the fan case 231 from the discharge port 22 of the heat exchange container 2 which is the opened upper surface. Then, the fan 23 blows out from the air outlet 232 to the outside. As described above, the heat exchange device 2 of this example is basically placed vertically, and the air A flows from the bottom to the top. However, since the heat exchange container 2 has a rectangular parallelepiped outer shape, the heat exchange device 2 depends on the installation location. May be placed horizontally.
本例は、熱交換容器2の前面側最上段及び最下段(図2右側の最上段及び最下段)に配置された狭幅の案内板37と、熱交換容器2の前面側及び背面側それぞれから互い違いに突出して配置された広幅の案内板37とにより、空気Aを前後方向に蛇行させながら下から上へ流す。案内板37による空気Aの流れの蛇行は、空気Aが流れる実質的な経路長を長くし、空気Aと熱交換パイプ3近辺の通過する速度を増やす。本例の案内板37は、熱交換パイプ3の直線パイプ部分33の間に設けることで、熱交換モジュール35の組み立てを容易にする。 In this example, a narrow guide plate 37 disposed on the uppermost and lowermost front sides of the heat exchange vessel 2 (the uppermost and lowermost steps on the right side of FIG. 2), and the front and rear sides of the heat exchange vessel 2 respectively. From the bottom to the top, the air A is meandered in the front-rear direction by the wide guide plates 37 arranged so as to protrude alternately. The meandering flow of the air A by the guide plate 37 lengthens the substantial path length through which the air A flows, and increases the passing speed of the air A and the vicinity of the heat exchange pipe 3. The guide plate 37 of this example is provided between the straight pipe portions 33 of the heat exchange pipe 3 to facilitate the assembly of the heat exchange module 35.
また、空気Aの流れに対して案内板37の上面側に位置する直線パイプ部分33と空気Aとの接触を妨げる影響を低減するため、広幅の案内板37は、図4に見られるようにスリット371を開口している。これにより、空気Aの一部が案内板37の上面側に向けて直上するようになり(図2中上下方向に延びる太破線矢印参照)、案内板37の上面側に位置する直線パイプ部分33と空気Aとの接触を確保している。本例のスリット371は、左右一対のスリット371を2列ずつ、案内板37の幅方向の半分より根元に近い側(図4中下側)に設けている。案内板37におけるスリット371の有無は、流れる空気Aが隅にある熱交換パイプ3近辺に行き渡るようにして、冷暖房効率を改善する効果をもたらす。 In order to reduce the influence of obstructing the contact between the straight pipe portion 33 located on the upper surface side of the guide plate 37 and the air A with respect to the flow of air A, the wide guide plate 37 can be seen as shown in FIG. The slit 371 is opened. As a result, a part of the air A comes directly upward toward the upper surface side of the guide plate 37 (see the thick broken line arrow extending in the vertical direction in FIG. 2), and the straight pipe portion 33 located on the upper surface side of the guide plate 37. And air A are secured. In the slit 371 of this example, a pair of left and right slits 371 are provided in two rows on the side closer to the root than the half in the width direction of the guide plate 37 (lower side in FIG. 4). The presence / absence of the slit 371 in the guide plate 37 brings the effect of improving the cooling / heating efficiency by allowing the flowing air A to reach the vicinity of the heat exchange pipe 3 at the corner.
本例の熱交換装置1は、図5に見られるような、折返し半径の小さい折返しパイプ部分34を用いて、直線パイプ部分33の隙間を小さくし、熱交換容器2の単位容積当たりの直線パイプ部分33の数を増やしている。本例の折返しパイプ部分34は、一対の樹脂製のエルボーパイプ341の折れ曲がった一方端の突出部分を切除し、前記切除した一方端同士を短尺な樹脂製のストレートパイプ342を介して薬品融着により接合したU字状ジョイントである。直線パイプ部分33は、樹脂製のエルボーパイプ341の折れ曲がった他方端に嵌合している。 The heat exchange apparatus 1 of this example uses a folded pipe portion 34 having a small folded radius as shown in FIG. 5 to reduce the gap between the straight pipe portions 33, so that the straight pipe per unit volume of the heat exchange vessel 2. The number of parts 33 is increased. The folded pipe portion 34 in this example is obtained by cutting off the bent protruding portion of one end of a pair of resin elbow pipes 341, and bonding the cut ends to each other via a short resin straight pipe 342. It is the U-shaped joint joined by. The straight pipe portion 33 is fitted to the bent other end of the resin elbow pipe 341.
本例の熱交換装置1は、ファン23を除き、いずれも入手容易な金属製又は樹脂製材料である。とりわけ、熱交換パイプ3は、直線パイプ部分33をストレートパイプのみで構成でき、また折返しパイプ部分34をエルボーパイプ341及びストレートパイプ342により簡単に加工して、構成することができる。これにより、本例の熱交換装置1は、極めて低廉に製造することができる。これは、本発明の熱交換装置1を用いた空調システムにおいて、空調システムの単価当たりに割り当てられる熱交換装置1の数を増やすことができる利点、そしてより効果的な空調システムを構成できる利点となる。 The heat exchange apparatus 1 of this example is a metal or resin material that is easily available except for the fan 23. In particular, in the heat exchange pipe 3, the straight pipe portion 33 can be configured by only a straight pipe, and the folded pipe portion 34 can be easily processed by an elbow pipe 341 and a straight pipe 342. Thereby, the heat exchange apparatus 1 of this example can be manufactured very inexpensively. This is because in the air conditioning system using the heat exchange device 1 of the present invention, the number of heat exchange devices 1 allocated per unit price of the air conditioning system can be increased, and the more effective air conditioning system can be configured. Become.
1 熱交換装置
2 熱交換容器
3 熱交換パイプ
W 地下水等
A 空気
1 Heat Exchanger 2 Heat Exchange Container 3 Heat Exchange Pipe W Groundwater A Air
Claims (4)
連通する放出口及び吸入口を開口した樹脂製又は金属製の熱交換容器に、折り畳まれて平行となる各直線パイプ部分の中心軸を側面視正三角形の各角部に一致するように蛇行させた樹脂製の熱交換パイプを収納して構成され、
熱交換容器は、放出口にファンを設けて吸入口から放出口に向けた空気の流れを形成し、
熱交換パイプは、開口端の一方にポンプを接続して前記開口端の一方から他方に向けて汲み上げた地下水又は地下温水そのままの流れを形成したことを特徴とする熱交換装置。 In a heat exchange device that exchanges heat between ground water or underground warm water and air,
A resin or a metal heat exchanger vessel of the outlet and inlet opened to communicate, meandering central axis of each straight pipe section to be folded or be parallel to match each corner of the side view equilateral triangle It is made up of a heat exchange pipe made of resin,
The heat exchange container is provided with a fan at the discharge port to form an air flow from the suction port to the discharge port,
The heat exchange pipe is characterized in that a pump is connected to one of the open ends, and a flow of the ground water or the underground warm water pumped from one of the open ends to the other is formed.
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