JP2008057860A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクル装置に用いられる熱交換器に関するもので、特に、給湯装置における給湯用熱交換器として用いられる熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger used in a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a heat exchanger used as a hot water supply heat exchanger in a hot water supply apparatus.
従来、給湯装置、空調装置などにおいて、冷媒と水との間で熱交換を行わせるために用いる熱交換器として、主要部が、外管内に複数本の内管を挿入して構成された二重管からなる熱交換器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a heat exchanger used for heat exchange between a refrigerant and water in a hot water supply device, an air conditioner, etc., a main part is configured by inserting a plurality of inner tubes into an outer tube. A heat exchanger composed of a heavy pipe has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図7は、上記特許文献1に記載された従来の熱交換器の二重管の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a double tube of a conventional heat exchanger described in
図7において、二重管71は、外管73と、外管73に内挿され内部に冷媒用流路74が形成された複数の内管72から構成され、内管72の外側と外管73の内壁との間に水用流路75が形成されている。そして、二重管71は、通常、渦巻き状に形成されており、内管72の両端を、給湯装置(図示せず)などの機器に内蔵された冷媒用回路に接続し、外管73の両端を、同じく機器に内蔵された水用回路に接続することで、冷媒と水との間で熱交換を行わせている。
In FIG. 7, a
内管72は、銅製の冷媒管76と、冷媒管76の外周に設けられた銅製の漏洩検知管77とから構成さている。漏洩検知管77の内面には、漏洩検知管77の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝78が形成されており、漏洩検知溝78には空気層が形成されている。これにより、冷媒管76または漏洩検知管77から漏洩した冷媒または水は混入することなく、漏洩検知溝78を介して外部に漏出される。
しかしながら、上記従来の熱交換器の構成では、内管72は、1本の漏洩検知管77に1本の冷媒管76を挿入して構成し、二重管71は、1本の外管73に複数本の内管72を挿入して構成されているため、銅の使用量が多くなり、熱交換器の重量が重くなったり、高コスト化するといった課題があった。
However, in the configuration of the conventional heat exchanger, the
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、熱交換性能に優れ、銅の使用量が少なく軽量で、低コストの熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a heat exchanger that is excellent in heat exchange performance, uses less copper, is light in weight, and is low in cost.
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、外管と、前記外管に挿入された内管からなる二重管を備え、前記内管は、内部に第1流体流路が形成された複数の第1流体管と、前記複数の第1流体管を覆うと共に、内面の軸方向に複数の漏洩検知溝を備えた1本の漏洩検知管とからなり、前記内管の外側と前記外管の内壁との間に第2流体流路を形成したもので、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくすることができるので、熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能になる。また、内管の断面積が縮小するので、第2流体流路を同一面積として設計した場合には、外管の管径を縮小できる。あるいは、外管の管径を同一にして設計した場合には、第2流体流路の断面積を拡大でき、第2流体流路での圧力損失を低減できるので、熱交換性能が向上する。 In order to solve the conventional problem, a heat exchanger according to the present invention includes a double pipe including an outer pipe and an inner pipe inserted into the outer pipe, and the inner pipe has a first fluid flow therein. A plurality of first fluid pipes formed with passages, and one leak detection pipe that covers the plurality of first fluid pipes and includes a plurality of leak detection grooves in the axial direction of the inner surface, and the inner pipe The second fluid flow path is formed between the outside of the outer tube and the inner wall of the outer tube, and the amount of copper used can be reduced while maintaining the performance of the heat exchanger. Reduction and cost reduction. In addition, since the cross-sectional area of the inner pipe is reduced, the diameter of the outer pipe can be reduced when the second fluid flow path is designed to have the same area. Alternatively, when the outer pipes are designed to have the same diameter, the cross-sectional area of the second fluid channel can be increased and the pressure loss in the second fluid channel can be reduced, so that the heat exchange performance is improved.
本発明の熱交換器は、軽量、安価で、熱交換性能に優れたものである。 The heat exchanger of the present invention is lightweight, inexpensive and excellent in heat exchange performance.
第1の発明は、外管と、前記外管に挿入された内管からなる二重管を備え、前記内管は、内部に第1流体流路が形成された複数の第1流体管と、前記複数の第1流体管を覆うと共に、内面の軸方向に複数の漏洩検知溝を備えた1本の漏洩検知管とからなり、前記内管の外側と前記外管の内壁との間に第2流体流路を形成したもので、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくすることができるので、熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能になる。また、内管の断面積が縮小するので、第2流体流路を同一面積として設計した場合には、外管の管径を縮小できる。あるいは、外管の管径を同一にして設計した場合には、第2流体流路の断面積を拡大でき、第2流体流路での圧力損失を低減できるので、熱交換性能が向上する。 1st invention is equipped with the outer tube and the double tube which consists of an inner tube inserted in the outer tube, and the inner tube has a plurality of 1st fluid tubes in which the 1st fluid channel was formed inside And a single leakage detection tube that covers the plurality of first fluid tubes and includes a plurality of leakage detection grooves in the axial direction of the inner surface, and is between the outer side of the inner tube and the inner wall of the outer tube. Since the second fluid passage is formed and the amount of copper used can be reduced while maintaining the performance of the heat exchanger, the weight of the heat exchanger can be reduced and the cost can be reduced. In addition, since the cross-sectional area of the inner pipe is reduced, the diameter of the outer pipe can be reduced when the second fluid flow path is designed to have the same area. Alternatively, when the outer pipes are designed to have the same diameter, the cross-sectional area of the second fluid channel can be increased and the pressure loss in the second fluid channel can be reduced, so that the heat exchange performance is improved.
第2の発明は、特に、第1の発明の漏洩検知管の外周に、軸方向に沿って凹部を備えたもので、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくでき、熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能になる。さらに内管の断面積が縮小し、第2流体流路を同一面積として設計した場合には、外管の管径を縮小できる。あるいは、外管の管径を同一にして設計した場合には、第2流体流路の断面積を拡大でき、第2流体流路での圧力損失を低減できるので、高性能化が可能である。 The second invention, in particular, is provided with a recess along the axial direction on the outer periphery of the leak detection tube of the first invention, the amount of copper used can be reduced while maintaining the performance of the heat exchanger, It is possible to reduce the weight and cost of the heat exchanger. Furthermore, when the cross-sectional area of the inner pipe is reduced and the second fluid flow path is designed to have the same area, the pipe diameter of the outer pipe can be reduced. Alternatively, when the outer pipe is designed with the same diameter, the cross-sectional area of the second fluid channel can be enlarged, and the pressure loss in the second fluid channel can be reduced, so that high performance can be achieved. .
第3の発明は、特に、第1の発明の互いに接触する第1流体管のそれぞれに軸方向に沿って平面部を設け、それぞれの平面部を互いに接触させたもので、内管の断面積が縮小し、第2流体流路を同一面積として設計した場合には、外管の管径を縮小できる。あるいは、外管の管径を同一にして設計した場合には、第2流体流路の断面積を拡大でき、第2流体流路での圧力損失を低減できる。したがって、熱交換器の重量の低減、低コスト化、高性能化が可能である。 In the third invention, in particular, the first fluid pipes that are in contact with each other according to the first invention are provided with flat portions along the axial direction, and the respective flat portions are brought into contact with each other. When the second fluid flow path is designed to have the same area, the diameter of the outer pipe can be reduced. Alternatively, when the outer pipes are designed with the same diameter, the cross-sectional area of the second fluid channel can be enlarged, and the pressure loss in the second fluid channel can be reduced. Therefore, the weight of the heat exchanger can be reduced, the cost can be reduced, and the performance can be improved.
第4の発明は、第1〜3のいずれか一つの発明の漏洩検知管は、その軸方向に沿って、第2流体流路側に突出する凸部を備えたもので、内管の製造が容易になり、製造コストを低減することが出来る。また、漏洩検知管に凸部を設けることで、伝熱面積が拡大でき、熱交換器の高性能化が可能になる。 According to a fourth aspect of the present invention, the leak detection tube according to any one of the first to third aspects is provided with a convex portion protruding toward the second fluid flow path along the axial direction thereof. It becomes easy and the manufacturing cost can be reduced. In addition, by providing a convex portion on the leak detection tube, the heat transfer area can be expanded, and the performance of the heat exchanger can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における熱交換器を搭載した給湯装置の回路構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a water heater equipped with a heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
図1において、給湯装置は、第1流体回路としての冷媒用回路Aと第2流体回路としての水用回路Bより構成されている。冷媒用回路Aは、圧縮機1と、本実施の形態における熱交換器2の第1流体流路24と、減圧器3と、熱源側熱交換器4などから構成されている。一方、水用回路Bは、給水ポンプ5、熱交換器2の第2流体流路25、給湯タンク6などから構成されている。
In FIG. 1, the hot water supply apparatus includes a refrigerant circuit A as a first fluid circuit and a water circuit B as a second fluid circuit. The refrigerant circuit A includes the
次に、この給湯装置の動作について説明する。圧縮機1で圧縮された第1流体である冷媒(例えば、炭酸ガス)は、高温高圧状態となり、熱交換器2の第1流体流路24を通過する際に、第2流体流路25を流れる第2流体(例えば、水)に放熱し冷却される。すなわち、給湯タンク6の底部から給水ポンプ5により第2流体流路25へ送り込まれた水は、第1流体流路24を流れる冷媒により加熱される。
Next, the operation of this hot water supply apparatus will be described. The refrigerant (for example, carbon dioxide gas) that is the first fluid compressed by the
その後、冷媒は、減圧器3により減圧されて、低温低圧の気液二相状態となる。熱源側熱交換器4では、冷媒は、周囲の空気から熱を奪い、気液二相またはガス状態となる。さらに、気液二相またはガス状態となった冷媒は、再び圧縮機1に吸入される。このようなサイクルを繰り返すことにより、熱交換器2の第2流体流路25を流れる水はお湯となり、そのお湯を給湯タンク6の頂部に貯めることで給湯器として利用できる。
Thereafter, the refrigerant is decompressed by the
次に、本実施の形態における熱交換器2の詳細について、図2、3を用いて説明する。図2は、同熱交換器の概略構成図、図3は、同熱交換器の二重管の軸方向に垂直な方向の断面図である。
Next, the detail of the
図2および図3において、熱交換器2は、螺旋状に巻かれ、銅製の外管23と、銅製の外管23に挿入された銅製の内管22からなる二重管21から構成されている。
2 and 3, the
内管22は、2本の第1流体管としての冷媒管26と、内面に漏洩検知溝28を有すると共に、2本の冷媒管26を覆う漏洩検知管27から構成されている。冷媒管26の内部には、第1流体流路24が形成され、内管22の外側と外管23の内壁との間には第2流体流路25が形成されている。
The
二重管21の両端部は、分岐部31により、第1流体流路24と第2流体流路25とが、外部に連通することなく分離されている。すなわち、内管22が外管23の外側に引き出されている。内管22の両端部では、2本の冷媒管26と漏洩検知管27とが分離され、漏洩検知管27に設けられた漏洩検知溝28は外部に連通している。また、2本の冷媒管26の両端部には合流部32が設けられており、2本の冷媒管26の内部に形成された第1流体流路24は外部に連通することなく、統合されている。
Both ends of the
33a、33bはそれぞれ、第1流体流路24の入口部、出口部、34a、34bはそれぞれ、第2流体流路25の入口部、出口部である。第1流体流路24の入口部33aと出口部33bを、給湯装置内の冷媒用回路Aに接続し、第2流体流路25の入口部34aと出口部34bを給湯装置内の水用回路Bに接続することで、第1流体(例えば、炭酸ガス)と第2流体(例えば、水)との間で熱交換を行うことができる。
33a and 33b are an inlet part and an outlet part of the
なお、図中の白抜き矢印は、第2流体の流れ方向を、実線矢印は、第1流体の流れ方向を示しており、二重管21では、第1流体と第2流体が対向流で熱交換するように構成されている。
The white arrow in the figure indicates the flow direction of the second fluid, and the solid line arrow indicates the flow direction of the first fluid. In the
漏洩検知管27の内面には、漏洩検知管27の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝28が形成されており、漏洩検知溝28には、空気層が形成されている。これにより、第1流体流路24または第2流体流路25から漏洩した冷媒または水は混入することなく、漏洩検知溝28を介して外部に漏出される。本実施の形態では、内管22は、断面が略楕円形状の1本の漏洩検知管27に、2本の冷媒管26が挿入されて、構成されている。
A plurality of
上記のように構成された熱交換器においては、次のような効果が得られる。 In the heat exchanger configured as described above, the following effects can be obtained.
1本の漏洩検知管に1本の冷媒管を挿入して構成した内管を2本使用して構成する従来の熱交換器に比べて、1本の漏洩検知管27に2本の冷媒管26を挿入して構成した内管22を1本使用することで、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくできる。
Compared to a conventional heat exchanger configured by using two inner pipes configured by inserting one refrigerant pipe into one leak detection pipe, two refrigerant pipes are provided in one
したがって、本実施の形態によれば、熱交換器の重量を低減し、低コスト化を図ること
が出来る。さらに、内管22の断面積が縮小することにより、第2流体流路25を同一面積として設計した場合に、外管23の管径を縮小することができ、あるいは、外管23の管径を同一にして設計した場合には、第2流体流路25の断面積を拡大でき、第2流体流路25での圧力損失を低減できる。
Therefore, according to this Embodiment, the weight of a heat exchanger can be reduced and cost reduction can be achieved. Furthermore, when the second
以上のように、本実施の形態では、熱交換器の重量の低減、低コスト化、高性能化が可能になるものである。 As described above, in the present embodiment, the weight of the heat exchanger can be reduced, the cost can be reduced, and the performance can be improved.
(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の実施の形態における熱交換器の二重管の断面図である。なお、上記第1の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the double tube of the heat exchanger according to the second embodiment of the present invention. Note that the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施の形態における熱交換器の二重管41は、図4に示すように、外管23と、外管23に挿入された内管42から構成され、その内管42は、内部に第1流体流路24が形成された2本の冷媒管26と、断面が略八の字形状で内面の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝48が形成され2本の冷媒管26が挿入される漏洩検知管47とから構成され、内管42の外側と、外管23の内壁との間に、第2流体流路45が形成される。
As shown in FIG. 4, the
そして、漏洩検知溝48には空気層が形成されている。本実施の形態では、内管42が、断面が略八の字形状の1本の漏洩検知管47に、2本の冷媒管26が挿入されて構成されているので、漏洩検知管47の外周の軸方向に沿って、第2流体流路25に対して凹部47aが形成される。
An air layer is formed in the
上記のように構成された熱交換器においては、次のような効果が得られる。 In the heat exchanger configured as described above, the following effects can be obtained.
従来の熱交換器に比べて、1本の漏洩検知管47に2本の冷媒管26を挿入して構成した内管42を1本使用することで、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくできる。したがって、本実施の形態では、熱交換器の重量の低減、あるいは、低コスト化が可能である。さらに、漏洩検知管47に凹部47aを設けることで、内管42の断面積が縮小し、第2流体流路45を同一面積として設計した場合には、外管23の管径を縮小できる。あるいは、外管23の管径を同一にして設計した場合には、第2流体流路45の断面積を拡大でき、第2流体流路45での圧力損失を低減できる。
Compared to the conventional heat exchanger, by using one
以上のように、本実施の形態によれば、熱交換器の重量の低減、低コスト化、高性能化が可能である。 As described above, according to the present embodiment, the weight of the heat exchanger can be reduced, the cost can be reduced, and the performance can be improved.
(実施の形態3)
図5は、本発明の第3の実施の形態における熱交換器の二重管の断面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a cross-sectional view of a double tube of a heat exchanger according to the third embodiment of the present invention. In addition, about the same part as the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態における熱交換器の二重管51は、図5に示すように、外管23と、外管23に挿入された内管52から構成され、内管52は、内部に第1流体流路54が形成された2本の冷媒管56と、2本の冷媒管56を覆うと共に、内面の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝58が形成された漏洩検知管57とから構成され、内管52の外側と、外管23の内壁との間に、第2流体流路55が形成されている。漏洩検知溝58には空気層が形成されている。
As shown in FIG. 5, the
本実施の形態では、内管52は、断面が略円形状の1本の漏洩検知管57に、2本の冷媒管56を挿入して構成している。さらに、2本の冷媒管56のそれぞれの外側に、図5に示すように、冷媒管56の軸方向に沿って平面部56aを備え、その平面部56aを互
いに面接触させている。
In the present embodiment, the
上記のように構成された熱交換器においては、次のような効果が得られる。 In the heat exchanger configured as described above, the following effects can be obtained.
従来の熱交換器に比べて、1本の漏洩検知管57に2本の冷媒管56を挿入して構成した内管52を1本使用することで、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくできる。したがって、本実施の形態では熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能である。さらに、2本の冷媒管56のそれぞれの外側に、冷媒管56の軸方向に沿って平面部56aを備えて、互いに面接触するように構成することで、内管52の断面積が縮小し、第2流体流路55を同一面積として設計した場合には、外管23の管径を縮小できる。あるいは、外管23の管径を同一にして設計した場合には、第2流体流路55の断面積を拡大でき、第2流体流路55での圧力損失を低減できる。
Compared to the conventional heat exchanger, by using one
以上のように、本実施の形態によれば、熱交換器の重量の低減、低コスト化、高性能化が可能である。 As described above, according to the present embodiment, the weight of the heat exchanger can be reduced, the cost can be reduced, and the performance can be improved.
(実施の形態4)
図6は、本発明の第4の実施の形態における熱交換器の二重管の断面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a cross-sectional view of a double tube of a heat exchanger in the fourth embodiment of the present invention. In addition, about the same part as the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態における熱交換器の二重管61は、図6に示すように、外管23と、外管23に挿入された内管62から構成され、内管62は、内部に第1流体流路24を形成した2本の冷媒管26と、内面の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝68を有すると共に2本の冷媒管26を覆う漏洩検知管67とから構成されている。
As shown in FIG. 6, the
内管62の外側と外管23の内側の間には、第2流体流路65が形成され、漏洩検知溝68には空気層が形成されている。
A second
本実施の形態では、内管62は、1本の漏洩検知管67に、2本の冷媒管26を挿入し、漏洩検知管67を、軸方向に沿って、第2流体流路65に対して突出する凸部67aを備えるように変形させ、2本の冷媒管26と漏洩検知管67の内面を密着させるように構成している。
In the present embodiment, the
上記のように構成された熱交換器においては、次のような効果が得られる。 In the heat exchanger configured as described above, the following effects can be obtained.
従来の熱交換器に比べて、1本の漏洩検知管67に2本の冷媒管26を挿入して構成した内管62を1本使用することで、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくできる。したがって、本実施の形態では、熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能である。
Compared to the conventional heat exchanger, by using one
さらに、第2流体流路65に対して突出する凸部67aを備えるように変形させ、2本の冷媒管26と漏洩検知管67の内面を密着させるように構成することで、内管62の製造が容易になり、製造コストの低減が可能である。また、漏洩検知管67に凸部67aを設けることで、第2流体流路65の伝熱面積が拡大でき、熱交換器の高性能化が可能である。
Furthermore, the
なお、上記実施の形態においては、内管を、2本の冷媒管と1本の漏洩検知管で構成した例で説明したるが、3本又はそれ以上の冷媒管と1本の漏洩検知管から構成してもよい。また、内管や外管は銅製であるとしているが、これ以外の材料でもよい。 In the above embodiment, the inner pipe is described as an example constituted by two refrigerant pipes and one leakage detection pipe, but three or more refrigerant pipes and one leakage detection pipe are described. You may comprise. Moreover, although the inner tube and the outer tube are made of copper, other materials may be used.
本発明の熱交換器は、内管を、複数本の冷媒管と1本の漏洩検知管で構成することで、重量の低減、低コスト化、高性能化が可能となるもので、給湯装置に限らず、各種冷凍サイクル装置に広く適用できるものである。 The heat exchanger according to the present invention can reduce the weight, reduce the cost, and improve the performance by configuring the inner pipe with a plurality of refrigerant pipes and one leak detection pipe. However, the present invention can be widely applied to various refrigeration cycle apparatuses.
1 圧縮機
2 熱交換器
3 減圧器
4 熱源側熱交換器
5 給水ポンプ
6 給湯タンク
21、41、51、61 二重管
22、42、52、62 内管
23 外管
24、54 第1流体流路
25、45、55、65 第2流体流路
26、56 冷媒管(第1流体管)
27、47、57、67 漏洩検知管
28、48、58、68 漏洩検知溝
31 分岐部
32 合流部
A 冷媒用回路(第1流体回路)
B 水用回路(第2流体回路)
DESCRIPTION OF
27, 47, 57, 67
B Water circuit (second fluid circuit)
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