JPH0726792B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH0726792B2
JPH0726792B2 JP61113911A JP11391186A JPH0726792B2 JP H0726792 B2 JPH0726792 B2 JP H0726792B2 JP 61113911 A JP61113911 A JP 61113911A JP 11391186 A JP11391186 A JP 11391186A JP H0726792 B2 JPH0726792 B2 JP H0726792B2
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JP
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side pipe
hot water
water supply
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heat exchanger
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和彦 宮本
佳嗣 藤本
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0008Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
    • F28D7/0025Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium the conduits for one medium or the conduits for both media being flat tubes or arrays of tubes
    • F28D7/0033Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium the conduits for one medium or the conduits for both media being flat tubes or arrays of tubes the conduits for one medium or the conduits for both media being bent
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は太陽熱利用給湯機等に用いられる熱交換器に関
するものである。
従来の技術 従来の太陽熱及び大気熱を利用した集熱装置は第3図に
示すように、圧縮機1、熱交換器2、膨張弁3、集熱器
4を高圧冷媒配管7及び低圧冷媒配管8で環状に連結し
てなる冷媒集熱回路と、蓄熱槽5、水循環ポンプ6、熱
交換器2を連結してなる水加熱回路とを備え、両回路で
集熱装置を構成している。
上記装置において、集熱作用を行う場合は、圧縮機1及
び水循環ポンプ6を駆動させる。これにより圧縮機1で
圧縮された高温・高圧の冷媒は熱交換器2の冷媒集熱回
路に流入し、ここで伝熱関係にある熱交換器2の水加熱
回路内の給湯水に放熱し、凝縮液化する。この凝縮冷媒
は高圧冷媒配管7を通って膨張弁3に至り、この膨張弁
3を通過する際に減圧されて低温、低圧となり、集熱器
4に流入する。集熱器4に流入した冷媒は、太陽熱及び
大気熱より吸熱し、蒸発ガス化した後、低圧冷媒配管8
を通り、圧縮機1に再び吸入されるのである。
一方、蓄熱槽5の給湯水は水循環ポンプ6の作用により
熱交換器2の水加熱回路内に送水され、前述したように
冷媒の凝縮熱により加熱されて昇温し、再び蓄熱槽5に
戻る。上記作用を繰り返すことにより蓄熱槽5内の給湯
水全体が徐々に昇温するのである。
発明が解決しようとする問題点 ここで、従来の熱交換器2の具体構成を第9図〜第11図
を用いて説明する。冷媒が通過する銅パイプの冷媒側管
21と、給湯水が通過する銅パイプの給湯水側管20を偏平
にし、交互に重ねて螺旋状に巻付け、その両端に支持体
11を設け、センターボルト12により締結した後、圧縮流
体(水圧)で給湯水側管20を拡管していた。
しかし、従来の方式では、冷媒の流通する冷媒側管21の
容積は、給湯水が流通する給湯水側管20の容積に比較し
て小さいものであり、偏平管の平面部における管どうし
の接触面積が小さくなっていた。
したがって、熱交換器2として、十分な伝熱能力を得る
ために、銅パイプの管長を増やしているので、材料費が
高く、又、熱交換器2自身の設置スペースや重量が大き
なものになる。さらに、この熱交換器2では、給湯水を
水循環ポンプ6で送水しているが、給湯水側管20の管長
が長いために、圧力損失が大きく、高揚程、高入力の水
循環ポンプ6が必要になるという問題点があった。
本発明は上記従来の問題点を解消するもので、冷媒側
管、給湯水側管の管長を短縮したうえで、従来と同じ伝
熱能力を保持することができる熱交換器を提供すること
を目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の熱交換器は断面形
状が等しい偏平で、その断面の中央部がくびれ内面には
複数の溝を有した冷媒側管と、偏平でその断面の中央部
がくびれた給湯水側管の少くとも2本以上の管を交互に
重ねて螺旋状に巻付け、その両端に支持体を設けてバネ
を介してセンターボルトとナットにより締結し、その
後、前記給湯水側管を内部より加圧して、前記くびれ部
分を拡管し、前記冷媒側管のくびれ部分に接触させた
後、あらかじめ設定したトルクで前記センターボルトと
前記ナットを締めつけて前記管を互いに圧接させたもの
である。
作用 本発明は上記した構成によって、管長を短縮した給湯水
側管と冷媒側管が接触する熱面を拡大することができる
ため、従来と同等の伝熱能力を保持できるものである。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。なお、集熱装置の回路は第3図に示すように従来と
同じである。
第1図及び第2図において、熱交換器2は冷媒側管23、
給湯水側管22を螺旋状に巻付けて形成している。冷媒側
管23は冷媒、給湯水側管22は給湯水が流通する。この両
者の管は交互に直接管同志が接触するように構成してい
る。そして、螺旋体の両端には支持体11を設け、前記螺
旋状に形成された熱交換器をセンターボルト12によって
機械的に締結している。また支持体11より外部に突出し
たセンターボルトの先端には、固定金具14が螺合され、
構造体15に固定されている。
また、ナット13と支持体11の間には、バネ体として皿バ
ネ16が挿入され、締付力の変化を防止している。そし
て、螺旋管の外周には外部への熱損失を防止する断熱材
17が円筒状に巻かれている。
ここで、本実施例の冷媒側管22、給湯水側管23の加工工
程を第4図〜第7図を用いて説明する。
第4図において、偏平加工を行なう2本の同径で、かつ
真円の銅パイプのうち、少なくとも1本の管の内面には
複数の溝を設けている。本実施例では、冷媒側の伝熱効
果を向上させるために、冷媒側管23の銅パイプの内面に
深さ0.2mmの溝を設けている。そして、これらを等しい
断面形状になるように偏平加工し、ピーナツ形状に塑性
変形したものが第5図である。
次にこの状態の管を第1図に示すように、内径が等しく
なるように順次巻付けて螺旋状に成形する。この時の両
管の断面状態が第6図である。
そこで、次に圧縮流体(例えば水のようなもの)で冷媒
側管23、給湯水側管22のうち、いずれかを内圧により拡
管することで両管23,22間に発生していた空気層をなく
することができる。
本実施例では水圧を用いているため、水分混入をきらう
冷媒側でなく、給湯水側管22を水圧70〜90kg/cm2にて第
7図の状態になるように拡管を行なっている。さらに、
この状態において、ナット13を各々75〜95kg−cmの締付
トルクにより2枚の支持体11で締付ける。これにより、
冷媒側管22と給湯水側管23の間の空気層は実質上全くな
くなり、常にこの両方の管が押し合う応力が生じそれ以
降も一切両管の間に空気層が発生する恐れはない。
また同形状の偏平管の平面部接触面積は、銅パイプの内
径が等しい場合、すなわち、容積が等しい時、従来の冷
媒側管21の容積が、給湯水側管20のそれよりも小さい時
に比較して大きく、前記拡管によって管同志の密着性が
保持されれば、伝熱性能も向上する。それに加えて、冷
媒側管23の内面に設けた溝により、冷媒凝縮時の熱伝達
が促進されるので、熱交換器としては一層高効率な伝熱
特性を得ることができるものである。
上記構成において、本実施例の特徴点について述べると
次の通りである。
(1) センターボルト12による支持体11の締付けと、
給湯水側管22の拡管による給湯水側管22と冷媒側管23の
管密着性が保持できれば、断面形状及び容積が等しい銅
パイプを用いることにより、高効率な伝熱特性が得られ
る。
(2) 高効率な伝熱特性により、従来と同じ伝熱能力
を、管長を短縮した状態で満足できる。
(3) 管長を短縮することにより、給湯水を送水する
水循環ポンプ6を低揚程、低入力のものにできる。
なお、本実施例では、断面形状及び容積が等しい少なく
とも2本以上の管としたが、第8図に示すように冷媒側
管25を給湯水側管24より、容積を大とすれば、両管の2
4,25の接触面積はさらに増大し、前記特徴をさらに向上
させることができる。
しかし、これは容易に考えられるので、本文ではあえて
述べていない。
発明の効果 以上のように本発明の熱交換器によれば、 (i) 給湯水側管を拡管した後、あらかじめ設定した
トルクでセンターボルトとナットを締結するので、冷媒
側管と給湯水側管との接触を常にトルク数値で定量管理
することができる。すなわちこの種の熱交換器の量産に
際し、均一な熱伝熱を保持し、安定した熱交換性能を得
ることが可能である。さらに商品設置後の熱交換器メン
テナンス時においても、ボルトナットの締め付け作用の
みで熱交換性能調整が可能になるので、冷凍サイクルの
システムバランスを容易に調整できるという効果があ
る。
(ii) 両端の支持体をバネを介してセンターボルトと
ナットにより締結するとしているので、熱交換時に発生
する。特に冷媒側管の熱膨張が及ぼす管外周の塑性変化
をバネが緩衝する。したがって恒久的に2管の接触面積
を維持し、長期使用による熱交換性能低下を防ぐといっ
た効果がある。
(iii) バネを介してセンターボルトとナットを締結
するとしているので、熱交換器を製品に組み込んで輸送
した時も、流通輸送中の振動、衝撃による2管接触の変
位を防止するといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す熱交換器の正面図、第
2図は同熱交換器の上面図、第3図は太陽熱集熱装置の
全体を示すシステム構成図、第4図〜第7図は本発明の
給湯水側管と冷媒側管の加工による形状変化を示す要部
断面図、第8図は他の実施例の給湯水側管、冷媒側管の
要部断面図、第9図〜第11図はそれぞれ従来の給湯水側
管20、冷媒側管21の要部断面図と熱交換器の上面図およ
び正面図である。 2……熱交換器、11……支持体、12……センターボル
ト、13……ナット、16……皿バネ、17……断熱材、22…
…給湯水側管、23……冷媒側管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】断面形状が等しい偏平で、その断面の中央
    部がくびれ内面には複数の溝を有した冷媒側管と、偏平
    でその断面の中央部がくびれた給湯水側管の少くとも2
    本以上の管を交互に重ねて螺旋状に巻付け、その両端に
    支持体を設けてバネを介してセンターボルトとナットに
    より締結し、その後、前記給湯水側管を内部より加圧し
    て、前記くびれ部分を拡管し、前記冷媒側管のくびれ部
    分に接触させた後、あらかじめ設定したトルクで前記セ
    ンターボルトと前記ナットを締めつけて前記管を互いに
    圧接させた熱交換器。
JP61113911A 1986-05-19 1986-05-19 熱交換器 Expired - Lifetime JPH0726792B2 (ja)

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