JPH064221Y2

JPH064221Y2 - 熱交換器

Info

Publication number: JPH064221Y2
Application number: JP7773487U
Authority: JP
Inventors: 隆司志賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2002-05-21
Also published as: JPS63190765U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］この考案は、例えば、冷凍装置等に用いられ、内管に液
媒体を流通させ、その外管に冷媒を流通させて熱交換す
るようにした熱交換器に関するものである。

［従来の技術］第２図は従来の冷凍装置の冷媒回路図である。第３図は
その外観構成を示す分解斜視図、第４図は第１図に示し
た冷凍装置に用いられている従来の熱交換器としての蒸
発器の部分の縦及び横の断面図である。

第２図乃至第４図において、１はガス冷媒を吸入し、圧
縮吐出るする圧縮機、２は凝縮器である空気側熱交換器
で、モータ３とファン４とで構成される送風機５により
強制空冷される。６は凝縮された冷媒を減圧する絞り装
置（以下、『キャピラリーチューブ』という）、７は蒸
発器である水側熱交換器で、第２図及び第４図に示すよ
うに、内部に冷媒が流通する複数の内管７ａとこれら内
管７ａを囲む外管７ｂとこの外管７ｂに設けられ液媒体
が流通する入口配管７ｃと同じく出口配管７ｄから構成
され、内管７ａと外管７ｂとの間に、例えば、水等のよ
うな利用側液媒体が流通される。８は液冷媒を貯留し、
ガス冷媒のみを圧縮機１に吸入させるサクションアキュ
ムレータ、９は上記構成要素を接続する冷媒配管であ
る。

次に、動作について説明する。

圧縮機１により吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器
２へ供給され、送風機５により強制的に空冷されて凝縮
し、高温高圧の液冷媒となる。この液冷媒は、キャピラ
リーチューブ６に至り、ここで減圧されて低温低圧の気
液混合冷媒となり、蒸発器７へ流入する。この気液混合
冷媒は、内管７ａを通り、内管７ａと外管７ｂとの間を
流通する水と熱交換し、水を冷却することにより吸熱し
て気化する。蒸発器７で気化しきれずに残った冷媒はサ
クションアキュムレータ８に残り、蒸発器７で気化した
低圧の冷媒は、サクションアキュムレータ８を通って再
び圧縮機１に戻る。

［考案が解決しようとする問題点］従来の熱交換器は、以上のように構成されているので、
利用側液媒体として水を用いた場合に、内管７ａと外管
７ｂとの間を流通する水は一般に水質が悪く、例えば、
pHが基準値６〜８の間に入っていなく、pH６以下の酸性
では両管７ａ，７ｂの腐食を促進させ、pH８以上のアル
カリ性ではスケールを生成させ、また、塩素等の金属イ
オンについても基準値をオーバーしてしまい腐食の原因
となる。

このため、水質が悪化した環境下での水側熱交換器７を
寿命とするためにシーズン毎に中和剤、防錆剤を投入し
た水を利用するが、従来構造の水側熱交換器７では、内
管７ａが外管７ｂ内に均等に位置していなく、図示のよ
うに片側に寄った構造となり易く、このため、流通する
水と内管７ａとが接しない部分が生じるために熱交換能
力の低下を招き、また、水質の悪化を防止するために水
に中和剤を投入した場合、中和剤が内管７ａ間に詰まっ
て堆積し、スケール生成となって内管７ａの腐食や孔食
が発生し、孔があき、内管７ａから冷媒が洩れて熱交換
器７を仕様できなくするという問題点があった。

また、堆積物により、内管７ａと外管７ｂとの間の水の
流路が塞がれてしまった場合、内管７ａの内側には冷媒
が、外側には水が流通するはずであるが、このままで冷
凍装置の運転を続行すると、内部に閉じ込められた水の
温度が次第に下り、その水が凍結してしまい、この凍結
による体膨張の増加により内管７ａの内で最も弱い部分
がつぶれて亀裂が入り、その部分から冷媒が洩れるなど
の問題点が発生する。

このように従来の内管７ａ内に冷媒を流通させ、外管７
ｂと内管７ａとの間に液冷媒として、例えば、水を流通
させるいわゆる多管式熱交換器の構成では、熱交換能力
の低下や寿命の問題や凍結の問題点があり、また、構成
部品点数が多いことによる溶接作業の困難性によるコス
ト高の問題点等で実用上さしさわりがあった。

一方、実開昭５８−３７０８４号公報では、管路が長い
場合或いは彎曲の激しい場合に、冷媒が不均一に冷却さ
れ、流れが悪化するという欠点を解消した、冷媒の入口
と出口を有し、前記入口と前記出口間に複数の伝熱フィ
ン部が管内壁から中心に向けて放射状に設けられてなる
外管と、前記外管の前記伝熱フィン部の内方端部に、そ
の外周表面が密着するように配設された内管により二重
構造とした熱交換器が開示されている。しかし、この技
術においても、内管の腐食の原因は解消されていない。

そこで、この考案は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、腐食や凍結を防止でき、熱交換効
率、寿命、コスト及び組立性の優れた熱交換器を得るこ
とを課題とする。

［問題点を解決するための手段］この考案に係る熱交換器は、冷媒の入口と出口を有し、
前記入口と前記出口間に複数の伝熱フィン部が管内壁か
ら中心に向けて放射状に設けられてなる外管と、前記外
管の前記伝熱フィン部の内方端部に、その外周表面が密
着するように配設された内管とにより二重構造とした熱
交換器において、前記内管は、その外周表面を軸方向の
溝により多数の縦溝状の凸凹部を形成し、前記冷媒と熱
交換を行うための液媒体を流通させる耐腐食性を持た
せ、かつ、前記外管の伝熱フィン部の内方端部と内管の
縦溝状の凸部を密着したものである。

［作用］この考案における熱交換器は、二重管式とし、外管部が
中心に向かう複数の伝熱フィン部を有し、内管の外表面
が多数の縦溝状の凸凹部を有し、伝熱フィン部の内方端
と密着するようにし、伝熱性能の向上と冷媒や冷凍機油
の流通が良好となる。また、伝熱フィン部により分離し
た各々独立した流通路に冷媒を通し、内管内に液媒体を
通して伝熱フィン部及び縦溝状の凸凹部を介して能率良
くに熱交換させる。そして、内管を耐腐食性としたこと
により、液媒体によって腐食される可能性が少なくな
る。

そして、両者を組立てるときに、内管の多数の溝の凹部
と、外管の伝熱フィン部の内方端部とを嵌合させて挿入
し、両者を相対的に回動させ、外管の伝熱フィン部の内
方端部と内管の外周面の凸部とを密接状態とすればよ
い。

［実施例］以下、この考案の一実施例を図について説明する。

第１図（Ａ）はこの考案の一実施例による熱交換器の縦
断面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）に示したＹ−Ｙ線
に沿った横断面図である。第１図（Ｃ）は第１図（Ｂ）
の部分拡大図である。

第１図において、１０は熱交換器であり以下の要素から
構成されている。１１は一端側に冷媒入口部１１ａと他
端側に冷媒出口部１１ｂとが設けられ且つ冷媒入口部１
１ａと冷媒出口部１１ｂとの間に管内壁から中心に向け
て放射状に突出した複数の伝熱フィン部１１ｃを有する
外管、１２は外管１１に挿通された太径の内管で、その
外周面は流通方向である軸線方向に形成された多数の溝
により縦溝状の凸凹部１２ａを有し、外管１１の伝熱フ
ィン部１１ｃの内方他端部に密着している。かかる構成
により外管１１と内管１２との間に伝熱フィン部１１ｃ
により分離された冷媒流通路１１ｄが多数形成されてい
る。

なお、内管１２の材質は、従来の多管式熱交換器では製
造不可能であった耐腐食性の材料、例えば、ステンレス
管またはチタン管等としたものである。

第１図に示したものを少なくとも１つ以上用いることに
より、第２図に示した水側熱交換器７の代りに用いるこ
とができる。

次に、動作について説明する。

圧縮機１→凝縮器２→キャピラリーチューブ６を経て熱
交換器１０に達した冷媒は、冷媒入口部１１ａから流入
し、伝熱フィン部１１ｃで各々独立した冷媒流通路１１
ｄに均等に分配され、冷媒流通路１１ｄを流通するが、
この時、内管１２内を流通する液媒体と伝熱フィン部１
１ｃや縦溝状の凸凹部１２ａを介して熱交換し、吸熱し
て気化し、冷媒出口部１１ｂから流出してアキュムレー
タ８を通って圧縮機１に戻る。このような冷凍サイクル
が繰返し行なわれる。

このように、この考案の実施例における熱交換器は、伝
熱フィン部１１ｃや縦溝状凸凹部１２ａにより伝熱面積
を大きくとっているので熱交換の性能を向上させ、ま
た、液媒体の流路として太径の内管１２を用いているの
で腐食性の強い液質の液媒体に対して防錆剤や中和剤を
用いてもその流路がつまることがなく長寿命のものとな
る。

また、この考案の実施例では内管１２の外表面を縦溝状
に構成しているので、通常の平滑管と比べて単位長当り
の伝熱面積を著しく増加することができ、熱交換量の向
上が図れる。さらに、外表面を縦溝状に構成したために
冷凍機油が流通方向に流れ易く滞留することもなく外表
面に付着する油も少なく熱抵抗を小さく抑えることがで
きる。

組立てられた外管１１に挿通された内管１２は、その外
周面は流通方向である軸線方向に形成された多数の溝に
より縦溝状の凸凹部１２ａを有し、外管１１の伝熱フィ
ン部１１ｃの内方他端部に凸部が密着している。しか
し、両者を組立てるときには、内管１２の外周面は流通
方向である軸線方向に形成された多数の溝により凹部
と、外管１１の伝熱フィン部１１ｃの内方他端部とを嵌
合させて挿入し、その後、両者を相対的に回動させ、外
管１１の伝熱フィン部１１ｃの内方端部と内管１２の外
周面の凸部とを密接状態とすれはよい。

また、冷凍装置に四方切換弁を組込んで、冷媒を逆方向
に流して水側熱交換器を加熱器として仕様するヒートポ
ンプ式冷凍装置にも適用可能である。

［考案の効果］以上のように、この考案の熱交換器の二重構造の内管
は、その外周表面を軸方向の溝により多数の縦溝状の凸
凹部を形成し、前記冷媒と熱交換を行うための液媒体を
流通させる耐腐食性を持たせ、かつ、伝熱フィン部と密
着固定させるように構成したものであるから、内管の内
表面は平滑で液媒体を流通させ、外表面は冷媒あるいは
冷凍機油を流通させるようにしたので、液媒体と冷媒間
との伝熱面積を増加することができ、これにより、従来
の内管外表面が平滑なものに比べて熱交換量の増加を図
ることができ、さらに、縦溝状の凸凹部に構成したの
で、冷媒流通方向と同方向のために循環する冷凍機油も
スムーズな流れとなって外表面に付着せず、熱抵抗増加
による熱交換量の低下も防ぐことができ、長寿命で高性
能が得られる効果がある。

また、本考案の熱交換器の二重構造は、両者を組立てる
ときに、内管の外周面は流通方向である軸線方向に形成
された多数の溝により凹部と、外管の伝熱フィン部の内
方端部とを嵌合させて挿入し、その後、両者を相対的に
回動させ、前記外管の伝熱フィン部の内方端部と内管の
縦溝状の凸部を密着状態とすればよいから、組立性に優
れ、高信頼性、かつ、安価となるものが得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）はこの考案の一実施例による熱交換器の縦
断面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿っ
た横断面図、第１図（Ｃ）は第１図（Ｂ）の部分拡大図
である。第２図は従来の冷凍装置の冷媒回路図、第３図は従来の
冷凍装置の分解外観図である。第４図（Ａ）は従来の熱交換器の縦断面図、第４図
（Ｂ）はそのＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。図において、１０：熱交換器、１１：外管１１ａ：冷媒入口部、１１ｂ：冷媒出口部１１ｃ：伝熱フィン部、１２：内管１２ａ：縦溝状の凸凹部、である。なお、図中、同一符号及び同一記号は同一又は相当部分
を示すものである。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】冷媒の入口と出口を有し、前記入口と前記
出口間に複数の伝熱フィン部が管内壁から中心に向けて
放射状に設けられてなる外管と、前記外管の前記伝熱フ
ィン部の内方端部に、その外周表面が密着するように配
設された内管とにより二重構造とした熱交換器におい
て、前記内管は、前記冷媒と熱交換を行うための液媒体を流
通させる耐腐食性を持たせた材料とし、その外周表面を
軸方向の溝により多数の縦溝状の凸凹部を形成し、か
つ、前記外管の伝熱フィン部の内方端部と内管の縦溝状
の凸部を密着してなることを特徴とする熱交換器。