JP6910542B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、水管の周りに冷媒管を巻き付けて接合してなる熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger formed by winding a refrigerant pipe around a water pipe and joining them.
従来から、管内が水通路とされる大径の水管と、この水管の外周面に接合されて、管内が冷媒通路とされる、かかる水管よりも小径の冷媒管とからなり、水と冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a large-diameter water pipe whose inside is a water pipe and a refrigerant pipe whose diameter is smaller than that of the water pipe, which is joined to the outer peripheral surface of the water pipe and whose inside is a refrigerant passage, are composed of water and a refrigerant. A heat exchanger that exchanges heat between the two is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、水管にロウ材を巻き付け、その上に冷媒管を巻き付けることで、水管に冷媒管を接合している。
In
特許文献1の接合方法では、ロウ材の上に冷媒管を巻き付ける際に、ロウ材が冷媒管の中央真下となるように巻き付ける必要があるが、そのように巻き付けるのは難しい。そのため、ロウ材と冷媒管との位置がずれても大丈夫なように、ロウ材の使用量を多くしてロウ材の幅を広げる必要があった。また、媒管を水管に直に巻き付けることができず、ロウ材が加熱されて溶け流れ出た後は、冷媒管が水管から浮いてしまう。そのため、水管と冷媒管との密着性が低下し、伝熱性能が低下するという課題があった。
In the joining method of
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、水管と冷媒管との密着性を向上させて伝熱性能を向上させるとともに、ロウ材の使用量を減らすことができる熱交換器を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and is capable of improving the adhesion between the water pipe and the refrigerant pipe to improve the heat transfer performance and reducing the amount of brazing material used. It is intended to provide an exchanger.
本発明に係る熱交換器は、螺旋状の谷部を有し、管内が水通路とされる大径の水管と、前記谷部に巻き付けられ、管内が冷媒通路とされる前記水管よりも小径の冷媒管と、を備え、前記谷部には溝が形成されており、前記溝にロウ材が充填されており、前記水管の軸方向における断面において、前記溝の形状が、前記水管の軸の垂線に対して非対称になっているものである。 The heat exchanger according to the present invention has a spiral valley portion and has a diameter smaller than that of a large-diameter water pipe having a water passage inside the pipe and a water pipe wound around the valley portion and having a refrigerant passage inside the pipe. A groove is formed in the valley portion, and the groove is filled with a brazing material . In the cross section of the water pipe in the axial direction, the shape of the groove is the shaft of the water pipe. It is asymmetric with respect to the vertical line of .
本発明に係る熱交換器によれば、水管に螺旋状の谷部が形成されているため、水管と冷媒管との密着性を向上させて伝熱性能を向上させることができる。また、谷部に形成された溝にロウ材を充填することで、ロウ材を意図した位置に配置することができるとともにロウ材と冷媒管との位置ずれを抑制することができ、ロウ材の使用量を減らすことができる。 According to the heat exchanger according to the present invention, since the water pipe has a spiral valley portion, it is possible to improve the adhesion between the water pipe and the refrigerant pipe and improve the heat transfer performance. Further, by filling the groove formed in the valley with the brazing material, the brazing material can be arranged at the intended position and the misalignment between the brazing material and the refrigerant pipe can be suppressed. The amount used can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. Further, in the drawings below, the relationship between the sizes of the constituent members may differ from the actual one.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器100の全体概要図である。
図1に示すように、本実施の形態1に係る熱交換器100は、管内が水通路とされる大径の水管1と、管内が冷媒通路とされる水管1よりも小径の冷媒管2とによって構成されている。水管1は、平面視して長円形状となるように螺旋状に巻かれており、水通路を形成している。冷媒管2は、水管1の外周に螺旋状に巻き付けられ、冷媒通路を形成している。
FIG. 1 is an overall schematic view of the
As shown in FIG. 1, the
そして、水管1における下段側を水流入口1a、水管1における上段側を水流出口1bとしている。また、冷媒管2における上段側を冷媒流入口2a、冷媒管2における下段側を冷媒流出口2bとしている。
The lower side of the
熱交換器100において、冷媒管2内の冷媒は、冷媒流入口2aにおいてFP2a方向から流入し放熱する。その後、冷媒流出口2bにおいてFP2b方向から流出する。水流入口1aにおいてFP1a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1bにおいてFP1b方向に流出する。
In the
図2は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器100の水管1の軸方向における断面の一部を示す模式図である。なお、図2において、白抜きの矢印は水が流れる方向を示しており、点線は水管1の軸を示している。
図2に示すように、水管1には、軸側に凹んだ螺旋状の谷部3が形成されている。谷部3は、冷媒管2の外周形状に沿って形成されており、冷媒管2を谷部3に沿って水管1に巻き付けることで、冷媒管2を意図した位置に配置することができる。FIG. 2 is a schematic view showing a part of a cross section of the
As shown in FIG. 2, the
また、谷部3の中央部には、軸側にさらに凹んだ螺旋状の溝4が形成されている。この溝4は、谷部3の全長にわたって形成されている。そして、溝4に水管1と冷媒管2とを接合するロウ材5を充填することで、ロウ材5を意図した位置に配置することができる。そのため、ロウ材5と冷媒管2との位置ずれを抑制することができ、ロウ材5の使用量を減らすことができる。また、ロウ材5が加熱されて溶けた後も水管1と冷媒管2との間に隙間が生じるのを抑制することができる。そのため、溝4によって冷媒管2が水管1から浮いてしまうのを抑制することができ、水管1と冷媒管2との密着性を向上させることができる。
Further, in the central portion of the
以上、本実施の形態1に係る熱交換器100は、螺旋状の谷部3を有し、管内が水通路とされる大径の水管1と、谷部3に巻き付けられ、管内が冷媒通路とされる水管1よりも小径の冷媒管2と、を備え、谷部3には溝4が形成されており、溝4にロウ材5が充填されているものである。
As described above, the
本実施の形態1に係る熱交換器100によれば、水管1に形成された谷部3に沿って冷媒管2を巻き付けることで、冷媒管2を意図した位置に配置することができる。また、谷部3に形成された溝4にロウ材5を充填することで、ロウ材5を意図した位置に配置することができる。そのため、ロウ材5と冷媒管2との位置ずれを抑制することができ、ロウ材5の使用量を減らすことができる。また、ロウ材5が加熱されて溶けた後も、溝4によって冷媒管2が水管1から浮いてしまうのを抑制することができ、水管1と冷媒管2との密着性を向上させることができる。
According to the
また、谷部3に溝4を形成することで、冷媒管2を巻き付けた状態で水管1の曲げ半径を小さくして曲げることができるため、熱交換器100の収容面積を小さくできる。
Further, by forming the
なお、谷部3に溝4を形成することによる上記の作用および効果は、後述する実施の形態2〜5においても同様に適用される。
The above-mentioned actions and effects by forming the
実施の形態2.
以下、本発明の実施の形態2について説明するが、実施の形態1と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described, but the description of the parts overlapping with the first embodiment will be omitted, and the same parts as those of the first embodiment or the corresponding parts will be designated by the same reference numerals.
実施の形態1では、溝4が谷部3の全長にわたって形成されているが、本実施の形態2では、溝4が谷部3に対して部分的に形成されている。つまり、谷部3の一部区間にのみ溝4が形成されている。
In the first embodiment, the
また、溝4の形状は、全ての部分で同一、または、部分的に異なっている。また、溝4を、水流入口1a側の部位、水流出口1b側の部位、熱交換器100の収納形状において経路を曲げる部位など、水管1の部位に合わせて最適な形状に形成する。
Further, the shape of the
以上のように、本実施の形態2に係る熱交換器100では、溝4が水管1の部位に合わせて最適な形状に形成されているため、水の圧力損失を抑え、冷媒管2を巻き付けた状態で水管1の曲げ半径を小さくして、熱交換器100の収容容積を小さくすることができる。
As described above, in the
実施の形態3.
以下、本発明の実施の形態3について説明するが、実施の形態1および2と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1および2と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
Hereinafter, the third embodiment of the present invention will be described, but the description of the parts overlapping with the first and second embodiments will be omitted, and the same parts or the corresponding parts as those of the first and second embodiments will be designated by the same reference numerals. ..
図3は、本発明の実施の形態3に係る熱交換器100の水管1の軸方向における断面の一部を示す模式図である。なお、図3において、白抜きの矢印は水が流れる方向を示しており、点線は水管1の軸を示している。
本実施の形態3では、谷部3の中央部には、軸側にさらに凹んだ螺旋状の溝4が複数(本実施の形態3では2つ)形成されている。つまり、水管1の軸方向における断面において、各谷部3の断面部に溝4が複数形成されている。この複数の溝4は、並んで形成されている。谷部3に複数の溝4を形成することにより、水管1の有効内径を確保しながら水管1と水管1を流れる水との伝熱面積を増やすことができる。なお、溝4の数は2つに限定されず、3つ以上でもよい。FIG. 3 is a schematic view showing a part of a cross section of the
In the third embodiment, a plurality of spiral grooves 4 (two in the third embodiment) that are further recessed on the shaft side are formed in the central portion of the
以上のように、本実施の形態3に係る熱交換器100では、谷部3に複数の溝4が形成されていることにより、水管1の有効内径を確保することができるため、水管1内を流れる水の圧力損失を抑えながら伝熱促進の効果を得ることができる。
As described above, in the
実施の形態4.
以下、本発明の実施の形態4について説明するが、実施の形態1〜3と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1〜3と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
Hereinafter, the fourth embodiment of the present invention will be described, but the description of the parts overlapping with the first to third embodiments is omitted, and the same parts or the corresponding parts as those of the first to third embodiments are designated by the same reference numerals. ..
図4は、本発明の実施の形態4に係る熱交換器100の水管1の軸方向における断面の一部を示す模式図である。なお、図4において、白抜きの矢印は水が流れる方向を示しており、点線は水管1の軸を示しており、二点鎖線は水管1の軸に対する垂線を示している。
本実施の形態4では、水管1の軸方向における断面において、溝4の形状が、水管1の軸の垂線に対して非対称になっている。FIG. 4 is a schematic view showing a part of a cross section of the
In the fourth embodiment, the shape of the
以上のように、本実施の形態4に係る熱交換器100では、溝4の形状が水管1の軸の垂線に対して非対称になっているため、乱流増加による伝熱促進を得ることができる。また、溝4周辺における水の滞留を抑制することができるため、水管1内の汚れおよび水質による腐食を抑えることができる。
As described above, in the
実施の形態5.
以下、本発明の実施の形態5について説明するが、実施の形態1〜4と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1〜4と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
Hereinafter, the fifth embodiment of the present invention will be described, but the description of the parts overlapping with the first to fourth embodiments will be omitted, and the same parts or the corresponding parts as those of the first to fourth embodiments will be designated by the same reference numerals. ..
図5は、本発明の実施の形態5に係る熱交換器100の水管1の軸方向における断面の一部を示す模式図である。図6は、本発明の実施の形態5に係る熱交換器100の水管1の任意の部分における軸に対する垂直断面を示す模式図である。なお、図5において、白抜きの矢印は水が流れる方向を示しており、点線は水管1の軸を示しており、二点鎖線は水管1の軸に対する垂線を示している。また、図6において、二点鎖線は溝4を示しており、(a)と(b)とはそれぞれ水管1の隣り合う谷部3での断面を示している。
実施の形態1では、溝4が谷部3の全長にわたって形成されているが、本実施の形態5では、流れる水の圧力損失を抑えるために、図5に示すように溝4の一部がしゃ断されている。つまり、溝4が谷部3の全長にわたって形成されておらず、溝4が谷部3の一部で形成されていない。または、溝4の一部の深さは他の部分と変わっている。つまり、溝4は位置によって深さが異なっている。FIG. 5 is a schematic view showing a part of a cross section of the
In the first embodiment, the
さらに、乱流効果を増大するために、水管1の軸方向における断面において、隣り合う谷部3の断面部において形成されている溝4の位置関係を最適に設定する。つまり、図6に示すように、隣り合う谷部3での溝4の位相を変えたり、水管1の部位によって溝4の形状を変えたりする。
Further, in order to increase the turbulent flow effect, the positional relationship of the
以上のように、本実施の形態5に係る熱交換器100では、溝4が谷部3の一部で形成されていない、または、溝4は位置によって深さが異なっている。さらに、隣り合う谷部3の断面部において形成されている溝4の位置関係が最適に設定されている。そのため、流れる水の圧力損失を抑えながら乱流効果により伝熱性能を向上させることができる。
As described above, in the
1 水管、1a 水流入口、1b 水流出口、2 冷媒管、2a 冷媒流入口、2b 冷媒流出口、3 谷部、4 溝、5 ロウ材、100 熱交換器。 1 water pipe, 1a water inlet, 1b water outlet, 2 refrigerant pipe, 2a refrigerant inlet, 2b refrigerant outlet, 3 valleys, 4 grooves, 5 brazing materials, 100 heat exchangers.
Claims (4)
前記谷部に巻き付けられ、管内が冷媒通路とされる前記水管よりも小径の冷媒管と、を備え、
前記谷部には溝が形成されており、
前記溝にロウ材が充填されており、
前記水管の軸方向における断面において、前記溝の形状が、前記水管の軸の垂線に対して非対称になっている
熱交換器。 A large-diameter water pipe that has a spiral valley and the inside of the pipe is a water passage.
A refrigerant pipe having a diameter smaller than that of the water pipe, which is wound around the valley and whose inside is a refrigerant passage, is provided.
A groove is formed in the valley.
The groove is filled with brazing material .
A heat exchanger in which the shape of the groove is asymmetric with respect to the perpendicular line of the axis of the water pipe in a cross section in the axial direction of the water pipe.
請求項1に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1, wherein a groove is formed only in a part of the valley portion.
請求項1または2に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2 , wherein a plurality of the grooves are formed in the valley portion.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the groove has a different depth depending on the position.
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