(57)【要約】【課題】      大型化することなく、熱交換効率が高い二重管式熱交換器を提供する。【解決手段】  二重管１は、冷媒を流す内管２と、内管２の外側に同心状に配置された外管３と、内管２と外管３との間に形成される空間を長手方向に区切る仕切体４とを備える。仕切体４は、内管２の外周に嵌め込まれる胴部４Ｃと、胴部４Ｃの一端から径方向に広がり、切除部４Ｂを有しているフィン４Ａとを備える。複数の仕切体４は、切除部４Ｂが長手方向に対して千鳥状となるように配置される。内管２の内部に炭酸ガス等の冷媒Ｒを流し、内管２の外側の流路７に水等の被冷却流体Ｗを流す。水は、内管２の両側に分流し、内管２と直角方向に流れ、切除部４Ｂで合流し、切除部４Ｂを通って次の流路７に流れていく。このとき、内管２を流れる炭酸ガス冷媒と水との熱交換が行われる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を第１の流体が流れる内管と、
前記内管の外側に同心状に配置され、前記内管との間に前記第１の流体と熱交換する第２の流体が流れる外管と、
前記内管と前記外管の間に形成される空間を長手方向に沿って複数の領域に区画することにより、第１の流体の流れる方向に垂直な方向の垂直流路を形成する複数の仕切体とを備えていることを特徴とする二重管式熱交換器。
【請求項２】
前記内管は、漏洩検知管を備えていることを特徴とする請求項１記載の二重管式熱交換器。
【請求項３】
前記仕切体は、前記内管の外側に嵌入される筒状部と、前記筒状部の外周面から径方向に広がる板状体とを備えていることを特徴とする請求項１記載の二重管式熱交換器。
【請求項４】
前記複数の仕切体は、前記板状体の外縁側に切除部が形成され、複数の前記切除部は千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項３記載の二重管式熱交換器。
【請求項５】
前記板状体は、前記内管の長手方向に対して垂直に、あるいは所定の角度を有して設けられていることを特徴とする請求項３記載の二重管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外管と内管を同心状に配置してなる二重管を用いた二重管式熱交換器に関し、特に、大型化することなく、熱交換効率に優れる二重管式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
外管と内管を同心状に配置してなる二重管を用いた従来の二重管式熱交換器において、内管に漏洩検知管を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された二重管式熱交換器に使用される二重管を示す。この二重管３０は、炭酸ガス等の冷媒Ｒが流れる内管１０と、内管１０の外側に同心状に配置され、内管１０との間に水等の被冷却流体Ｗが流れる外管２０と、内管１０と外管２０との間にスプリングを特殊な工具や装置を用いて螺旋状に挿入され、被冷却流体Ｗを内管１０に沿って螺旋状に流れる螺旋状流路２０Ｃを形成する伝熱促進体２５とを備える。
【０００４】
内管１０は、その内部にねじれテープ等からなる内管用伝熱促進体１２を有する第１の管１０Ａと、その外側に接して形成された第２の管１０Ｂと、第１の管１０Ａと第２の管１０Ｂとの間に二重管３０の長手方向にかけて連続的に形成された漏洩検知溝１０Ｃと、漏洩検知溝１０Ｃの端末に形成され、炭酸ガス等の冷媒Ｒや水等の被冷却流体Ｗを検知する検知部とを備える。
【０００５】
この二重管式熱交換器によれば、内管１０や外管２０の損傷等によって漏洩検知溝１０Ｃに漏れ出した炭酸ガス等の冷媒Ｒや水等の被冷却流体Ｗを検知部により検知するので、内管１０が破損することにより冷媒Ｒと被冷却流体Ｗとが混合することを未然に防ぐことができる。
【０００６】
また、この二重管式熱交換器によれば、被冷却媒体Ｗが伝熱促進体２５に沿って螺旋状に形成された螺旋状流路２０Ｃ中を流れるので、流路長を増加することができる。
【特許文献１】特開平２００１−２０１２７５号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の二重管式熱交換器によれば、熱交換効率を上げるために、伝熱促進体２５の高さを高くして熱伝達面積を大きくしようとすると、二重管が大きくなるため、結果として二重管式熱交換器が大型化する。
【０００８】
従って、本発明の目的は、大型化することなく、熱交換効率に優れる二重管式熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、内部を第１の流体が流れる内管と、前記内管の外側に同心状に配置され、前記内管との間に前記第１の流体と熱交換する第２の流体が流れる外管と、前記内管と前記外管の間に形成される空間を長手方向に沿って複数の領域に区画することにより、第１の流体の流れる方向に垂直な方向の垂直流路を形成する複数の仕切体とを備えていることを特徴とする二重管式熱交換器を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の二重管式熱交換器によれば、内管と外管の間により形成される空間を複数の仕切体により第１の流体の流れる方向に垂直な方向に第２の流体が流れる流路を形成したため、流路長を長くすることができるので、大型化することなく、熱交換効率に優れる二重管式熱交換器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る二重管式熱交換器に使用される二重管の一部を示し、図２は、図１のＡ方向から見た二重管の右側面を示す。この二重管１は、内部を炭酸ガス、アンモニア、フロン等の第１の流体としての冷媒が流れる内管２と、内管２の外側に同心状に配置され、内管２との間に水等の第２の流体としての被冷却流体が流れる外管３と、内管２と外管３の間に形成される空間を長手方向に沿って複数の領域に区画することにより、冷媒の流れる方向に垂直な方向の垂直流路７Ａを有する流路７を形成する複数の仕切体４とを備える。
【００１２】
内管２は、その周壁に長手方向に延びる漏洩検知管部２Ａを設け、冷媒または被冷却流体が漏洩検知管部２Ａに浸み出してくれば、図示しない検出部で冷媒または被冷却流体を検出部により検出し、内管２が破損することによる冷媒や被冷却流体の混合を未然に防ぐことができるようになっている。
【００１３】
仕切体４は、内管２の外周に嵌め込まれる胴部４Ｃと、胴部４Ｃの一端の周側から径方向に広がるフィン４Ａとを備える。フィン４Ａは、外縁側の一部が切り欠かれた切除部４Ｂを有しており、内管２の長さ方向に対して垂直に形成されている。仕切体４は、切除部４Ｂの位置が内管２の長手方向に沿って千鳥状となるように複数配置されている。すなわち、切除部４は、内管２の長手方向に沿う中心線に対してそれぞれ点対称となる部位に配置される。
【００１４】
二重管１の製造方法を簡単に説明する。まず、内壁に漏洩検知管部２Ａを有する内管２を準備し、この内管２に仕切体４の胴部４Ｃを、切除部４Ｂが所定の配置となるように順次挿入して固定する。次に、それらの外側に外管３を嵌め込んでいく。
【００１５】
図３は、図１に示す二重管１の断面を示す。この図３を用いて仕切体４の機能を説明する。内管２の内部に冷媒Ｒを、流路７に被冷却流体Ｗを流すと、被冷却流体Ｗの持つ熱は、フィン４Ａおよび胴部４Ｃを介して内管２の内側に伝達され、冷媒Ｒの持つ熱と被冷却流体Ｗの持つ熱とが熱交換を行う。この熱交換は、冷媒Ｒおよび被冷却流体Ｗの流速を一定とすれば、熱伝達が行われるフィン４Ａの面積および胴部４Ｃの面積に関係するため、二重管１の使用条件により仕切体４の数および間隔が決定される。また、冷媒Ｒの流れる方向に垂直な方向の垂直流路７Ａを形成したため、冷媒Ｒと被冷却流体Ｗとの接触長さが長くなって熱伝達面積が実質的に増大する。ここで、流路７中の被冷却流体Ｗは、乱流状態で流れるように流量が設定される。層流状態だと、胴部４Ｃと流路７との間の熱抵抗が大きくなるので、熱伝達が十分に行われなくなるからである。
【００１６】
図４は、本発明の実施の形態に係る二重管式熱交換器を示す。この二重管式熱交換器５は、二重管１を中空のコイル状に曲げ加工するとともに縦方向に積層し、かつ型崩れを生じないようにバンド６によって結束されている。二重管１の一端には、内管入口２Ｂと外管出口３Ｃとが設けられており、他端には、内管出口２Ｃと外管入口３Ｂとが設けられている。
【００１７】
この二重管式熱交換器５において、内管入口２Ｂから内管２の内側に冷媒Ｒを供給し、外管入口３Ｂから流路７に被冷却流体Ｗを供給すると、被冷却流体Ｗは、図３に示すように、千鳥状に切除部４Ｂが配置された流路７を、矢印で示す方向に通過する。このとき、切除部４Ｂからある垂直流路７Ａに入ってきた被冷却流体Ｗは、内管２により内管２の周りに分流し、その垂直流路７Ａの出口である切除部４Ｂで合流する。このような分流および合流を繰り返して被冷却流体Ｗが攪拌されるとともに冷媒Ｒと熱交換を行う。なお、冷媒Ｒは、内管出口２Ｃから図示しない冷媒循環系を介して再び内管入口２Ｂに供給される。
【００１８】
上記した本実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）内管２と外管３との間に形成される流路７は、仕切体４により垂直流路７Ａを形成したため、冷媒Ｒと被冷却流体Ｗとの接触長さが長くなって熱伝達面積が実質的に増大し、その結果、熱交換効率を高めることができる。
（２）二重管１は、内管２の外側に仕切体４を形成し、フィン４Ａの外縁により外管３が多数の点で支持されるため、曲げ加工を施しても屈曲部における同心性を保つことができる。そのため、二重管１の長手方向のいずれの部位にあっても一定の熱交換効率が得られる。
（３）従来のように特殊な工具や装置を使用することなく、仕切体４の胴部４Ｃが嵌入された内管２を外管３に嵌め込むだけで二重管１を形成することができるため、二重管式熱交換器を容易に製造することができる。
（４）胴部４Ｃの長さを短くすることで、内管２に形成する仕切体４の数を増やすことにより熱伝達面積を増加することができるため、より熱交換効率を高めることができる。
【００１９】
なお、仕切体４のフィン４Ａは、内管２の長手方向に対して垂直に設けられているが、内管の長手方向に対して所定の角度傾斜し、あるいはねじれていても良い。そして、これらの仕切体４を組み合わせることにより種々の熱交換効率を有する流路７を有する二重管１が得られる。また、仕切体４の切除部４Ｂが内管２の長手方向に沿って千鳥状となるように配置されているが、所定角度ずつ変えて配置されていてもよい。また、フィン４Ａは、胴部４Ｃの外周面のいずれの部位から径方向に突出されていてもよい。また、切除部４Ｂは、フィン４Ａの外縁側に限らず中央側の任意の部位に形成されていてもよい。また、切除部４Ｂは、上述した以外に、たとえば、大きな穴により、あるいは小穴を多数集合させて形成したものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る二重管式熱交換器に使用される二重管の一部を破断して示した斜視図である。
【図２】図１のＲ方向から見た右側面図である。
【図３】図１に示す二重管の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る二重管式熱交換器を示す図である。
【図５】従来の二重管式熱交換器に使用される二重管の一部を破断して示した斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  二重管
２  内管
２Ａ  漏洩検知管部
２Ｂ  内管入口
２Ｃ  内管出口
３  外管
３Ｂ  外管入口
３Ｃ  外管出口
４  フィン部
４Ａ  フィン
４Ｂ  切除部
４Ｃ  胴部
５  二重管式熱交換器
６  バンド
７  流路
７Ａ  垂直流路
１０  内管
１０Ａ  第１の管
１０Ｂ  第２の管
１０Ｃ  漏洩検知溝
１２  内管用伝熱促進体
２０  外管
２５  伝熱促進体
３０  二重管
【図１】
2005090926.tif 000003
【図２】
2005090926.tif 000004
【図３】
2005090926.tif 000005
【図４】
2005090926.tif 000006
【図５】
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