热交换器和使用其的制冷循环装置制造方法及图纸

本发明专利技术的热交换器包括：内管，第一流体在该内管中流动；和插入到内管的插入体。而且，热交换器包括外管，该外管设置于内管的外周，第二流体在该外管中流动。插入体包括轴部和形成于轴部的外表面的螺旋状突出部。第一流体在由内管的内表面和轴部螺旋状突出部形成的螺旋状流路中流动。根据该结构，能够提供一种紧凑且经济性好、品质性能和热交换性能高的热交换器。

Heat exchanger and refrigeration cycle device used in it

The heat exchanger of this invention includes the inner tube, the first fluid flow in the inner tube, and the insert into the inner tube. Moreover, the heat exchanger consists of the outer tube, which is set at the outer circumference of the inner tube, and the second fluid flows in the outer tube. The insertion body consists of a shaft and a spiral protruding part formed on the outer surface of the axis. The first fluid flows in a spiral flow path formed by the inner surface of the inner tube and the spiral protruding part of the axis. According to the structure, a heat exchanger with compact and good economy, high quality performance and high heat exchange performance can be provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热交换器和使用其的制冷循环装置
本专利技术涉及在流体间进行热交换的热交换器。
技术介绍
现有技术中，作为这种热交换器，提案有将水管和制冷剂管二重螺旋状卷绕而成的热交换器(例如参照专利文献1)。另外，提案有在水管上卷绕制冷剂管的热交换器(例如专利文献2)。装载有这种热交换器的热泵热水器，主要是在夜间花费一定的时间烧开水的装置，在烧热运转时，流过该热水器所具有的热交换器的水的流速比较小。因此，流过热交换器的水流是层流，所以为了提高作为热交换器的传热性能，必须搅乱水流来提高水方面的传热性能。图11是专利文献1中记载的现有的热交换器的概要图(局部截面图)。图12是表示图11的热交换器的截面的放大图。热交换器201包括：水管202；和相对于1根水管202设置的1根以上的制冷剂管203。水管202通过螺旋卷绕形成为大致圆筒形状。制冷剂管203在形成为大致圆筒形状的水管202的外周以规定的间距螺旋卷绕。而且，制冷剂管203至少一处以上遍及水管202的大致全长接合。流过水管202的水的流动方向，是与流过制冷剂管203的内部的制冷剂的流动方向相反的方向。通过如上所述水管202螺旋状卷绕，离心力对流过水管的水起作用，在与管轴垂直的截面内产生如图12记载的箭头那样的二次流。在此，对流过螺旋状流路的水起作用的离心力的大小，根据力的相互作用，可以用下式(1)表示。式(1)中，F表示离心力，M(M＝V×ρ)表示质量，V表示体积，ρ表示密度，v表示旋转速度，r表示旋转半径。根据式(1)可知，越是温度低密度大的流体越是大的离心力起作用，并且朝向螺旋状流路的外侧。因此，传热面上的水与制冷剂的温差扩大，传热被促进。因此，即使水流为层流也会因二次流而改善与主流垂直的截面内的温度场，所以与将水管和制冷剂管接合而成的直管状的热交换器相比能够大幅提高传热性能。图13是专利文献2中记载的现有的热交换器的概略图。热交换器301包括：具有直线部的水管302；和相对于1根水管302设置的1根以上的制冷剂管303。制冷剂管303卷绕在水管302上，在水管302的内部作为传热促进机构插入有扭转带。像这样，通过在水管中插入扭转带来产生旋转流，搅乱水方面的流动，从而提高传热性能。但是，在上述专利文献1的结构中，由于是将管螺旋状地卷绕来形成热交换器，所以根据管的材质和管径、壁厚，有可能水管变得扁平或压弯。因此，考虑到扁平导致的变薄需要增大水管的壁厚，为了不发生压弯需要增大螺旋管的曲率直径D。这导致成本上升，并且会增大热交换器的体积。而且，具有离心力所致的二次流的传热促进效果变小的问题。另外，如果将管的卷绕间距取得较大则能够减少压弯的风险，但是会成为死空间多的冗长的热交换器，也具有热交换器的体积不必要地变大的问题。另外，在上述专利文献2的结构中，用由扭转带产生的旋转流来改善传热面附近的温度分布，但离传热面的距离最远的水管的中心轴上的温度分布的改善效果比传热面附近小。即，在水管的中心轴上会形成传热贡献小的死水区域。另外，如果为了减少死水区域而缩小水管的管径，则水压损会变得过大，水输送泵的动力变大。由此，具有装载有热交换器的设备的日常运转成本增加的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第4805179号公报专利文献2：日本特许第4501446号公报
技术实现思路
本专利技术是解决上述现有技术的问题而完成的，其目的在于提供一种紧凑且经济性好、品质性能和热交换性能高的热交换器。为了达成上述目的，本专利技术的热交换器包括：内管，在该内管中流动第一流体；插入到内管中的插入体；和设置在内管的外周的外管，在该外管中流动第二流体。插入体包括轴部和形成在轴部的外表面的螺旋状突出部。第一流体在由内管的内表面、轴部和螺旋状突出部形成的螺旋状流路中流动。由此，第一流体所流动的螺旋状流路，能够由内管和具有螺旋状突出部的插入体这两个部件形成，所以流路的形成不需要使内管卷绕。因此，不会使内管压弯或扁平，能够将管的壁厚做成必要的最小限度，从而能够提供经济性好的轻量的热交换器。另外，能够将螺旋状流路的曲率直径设定得比现有技术小，所以能够提供二次流带来的传热促进效果大且紧凑的热交换器。而且，第一流体离传热面的最长距离，由插入体的轴径和螺旋状突出部的突出部高度决定。由此，流路截面积能够通过变更螺旋状突出部的间距而使其成为水输送泵能够允许的水压损。因此，能够提供在水压损的限制范围内大幅减小了死水区域的热交换性能高的热交换器。根据本专利技术，能够提供一种紧凑且经济性好、品质性能和热交换性能高的热交换器。附图说明图1是本专利技术的实施方式1的热交换器的概略图。图2A是表示本专利技术的实施方式1的热交换器的外管的流体的流动的立体图。图2B是表示该热交换器的内管的流体的流动的立体图。图3是图1的A部的放大图。图4是表示该螺旋状圆管内的热传递率的计算结果的图。图5A是本专利技术的实施方式2的热交换器的插入体的外观图。图5B是图5A的B部的放大图。图6A是本专利技术的实施方式2的热交换器的截面图。图6B是图6A的C部放大图。图7是本专利技术的实施方式2的热交换器的接头和插入体的立体图。图8使本专利技术的实施方式3的热交换器的详细截面图。图9是表示该插入体前端宽度与热交换能力的关系的图。图10是本专利技术的实施方式4的制冷循环装置的概略结构图。图11是现有的热交换器的概略图。图12是表示图11的热交换器的截面的放大图。图13是现有的另一热交换器的概略图。具体实施方式第一专利技术的热交换器包括：内管，在该内管中流动第一流体；插入到内管中的插入体；和设置在内管的外周的外管，在该外管中流动第二流体。插入体包括轴部和形成在轴部的外表面的螺旋状突出部。第一流体在由内管的内表面、轴部和螺旋状突出部形成的螺旋状流路中流动。由此，第一流体所流动的螺旋状流路，能够由内管和具有螺旋状突出部的插入体这两个部件形成，所以不会使内管压弯或扁平，能够提供将管的壁厚做成必要的最小限度的经济性好且轻量的热交换器。另外，能够将螺旋状流路的曲率直径设定得比现有技术小，所以能够提供二次流带来的传热促进效果大且紧凑的热交换器。而且，第一流体离传热面的最长距离，由插入体的轴径和螺旋状突出部的突出部高度决定，流路截面积能够设计成为水输送泵能够允许的水压损，因此，能够提供在水压损的限制范围内大幅减小了死水区域的热交换性能比现有技术高的热交换器。第二专利技术特别是在第一专利技术中，外管的卷绕方向与螺旋状突出部的螺旋方向为相同方向，并且，第一流体与第二流体的流动方式为相向流。由此，第一流体和第二流体能够以相向流动进行热交换，所以能够提供热交换性能高的热交换器。第三专利技术特别是在第一或第二专利技术中，外管配置在内管的外周且螺旋状流路的相向部。由此，在热交换器的大致整个区域，第一流体和第二流体能够进行热交换，所以能够提供热交换性能更高的热交换器。第四专利技术特别是在第一～第三专利技术中的任一专利技术中，具有分别固定内管、插入体的接头。由此，不论设置状态(纵置、横置、斜置)如何，内管中的具有螺旋状突出部的插入体的配置位置都是固定的，所以能够提供设置自由度提高了的热交换器。第五专利技术特别是在第一～第四专利技术中的任一专利技术中，螺旋状突出部具有与内管接触的多个突起，多个突起沿轴向连续地排列。由此，在除了突起部之外的螺旋状突出部与内管之间产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器，其特征在于，具有：内管，在所述内管中流动第一流体；插入到所述内管中的插入体；和设置在所述内管的外周的外管，在所述外管中流动第二流体，所述插入体具有轴部和形成在所述轴部的外表面的螺旋状突出部，所述第一流体在由所述内管的内表面、所述轴部和所述螺旋状突出部形成的螺旋状流路中流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.28 JP 2015-0910261.一种热交换器，其特征在于，具有：内管，在所述内管中流动第一流体；插入到所述内管中的插入体；和设置在所述内管的外周的外管，在所述外管中流动第二流体，所述插入体具有轴部和形成在所述轴部的外表面的螺旋状突出部，所述第一流体在由所述内管的内表面、所述轴部和所述螺旋状突出部形成的螺旋状流路中流动。2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于：所述外管的卷绕方向与所述螺旋状突出部的螺旋方向为相同方向，并且，所述第一流体与所述第二流体的流动方式为相向流。3.如权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于：所述外管配置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：小石原一贵，町田和彦，山冈由树，青柳治，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP