專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在第一流體與第二流體之間進(jìn)行熱交換的熱交換器，尤其涉及適合于熱泵式供熱水機(jī)的熱交換器。
背景技術(shù)：
在以往的熱泵式供熱水機(jī)、空調(diào)設(shè)備、地板下采暖裝置等中，使用用于在兩種流體 (例如水和制冷劑、空氣和制冷劑)之間進(jìn)行熱交換的熱交換器。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開有圖IOA及IOB所示的熱交換器10。該熱交換器10 中，用于供水流動的一根水用圓管11和用于供制冷劑流動的兩根制冷劑用圓管12在整個長度上密接，且上述的圓管11、12形成為跑道卷繞形狀。制冷劑用圓管12的外徑設(shè)定為水用圓管11的外徑的一半左右，兩根制冷劑用圓管12配置在隔著水平線且從水用圓管11的中心相對于水平線成45度的位置。另外，在專利文獻(xiàn)1的圖4中記載有一種將形成為跑道卷繞形狀的熱交換器10隔著隔熱片層疊而成的熱交換器單元。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-162204號公報(bào)若為專利文獻(xiàn)1中公開的熱交換器10那樣使水用圓管11和制冷劑用圓管12在接觸的狀態(tài)下卷繞而成的結(jié)構(gòu)，則能夠以小的占有面積將它們的接觸長度確保得較大。因此，與具有同程度的性能的其它結(jié)構(gòu)的熱交換器相比，能夠小型化。然而，對該類型的熱交換器還要求進(jìn)一步的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠進(jìn)一步小型化的熱交換器。S卩，本發(fā)明提供一種熱交換器，其具備傳熱管組，該傳熱管組中，用于供第一流體流動的多根第一傳熱管和用于供與所述第一流體進(jìn)行熱交換的第二流體流動的多根第二傳熱管以互相接觸的狀態(tài)交替排列，該傳熱管組在與所述第一傳熱管和所述第二傳熱管并列的排列方向正交的正交方向上卷繞而形成為螺旋狀，在所述第一傳熱管的各自的外周面的所述正交方向的兩側(cè)沿該第一傳熱管的延伸方向設(shè)置有多個凹部，所述多個凹部在該第一傳熱管的內(nèi)周面形成凸部。發(fā)明效果根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于構(gòu)成螺旋狀的傳熱管組的第一傳熱管及第二傳熱管都設(shè)置有多根，因此能夠使用小尺寸的管作為上述的傳熱管。因此，能夠縮小傳熱管組的最小的彎曲半徑。并且，由于第一傳熱管及第二傳熱管在與傳熱管組卷繞的方向正交的方向上排列， 因此能夠?qū)⒃摿械膶挾纫惨种频幂^小。進(jìn)而，由于第一傳熱管和第二傳熱管以互相接觸的狀態(tài)交替排列，因此若除了位于兩端的傳熱管，則一方的傳熱管由另一方的傳熱管夾著。因此，能夠較大地確保第一傳熱管與第二傳熱管的接觸面積，從而能夠相應(yīng)地縮短第一傳熱管及第二傳熱管的全長。通過上述的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施方式的熱交換器中，與具有同程度的性能的以往的熱交換器相比，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的小型化。
并且，在本發(fā)明中，在第一傳熱管的各自的外周面的與排列方向正交的方向的兩側(cè)，沿著第一傳熱管的延伸方向設(shè)置有凹部，該凹部在第一傳熱管的內(nèi)周面形成凸部。因此，第一流體在第一傳熱管內(nèi)與凸部碰撞的同時進(jìn)行流動，從而第一流體的流動紊亂。由此，能夠提高第一流體在面內(nèi)的溫度均勻性，能夠提高第一流體與第二流體的熱交換效率。 由此，能夠進(jìn)一步小型化。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱交換器的俯視圖。圖2是圖1的主要部分放大圖。圖3是與圖1的III-III線對應(yīng)的主要部分放大剖視圖。圖4是圖1的熱交換器的主要部分放大側(cè)視圖。圖5A是圖4的VA-VA線剖視圖，圖5B是圖4的VB-VB線剖視圖。圖6A是表示第二傳熱管的凹部的最大深度與內(nèi)周面附近的制冷劑的流速的關(guān)系的曲線圖，圖6B是表示第二傳熱管的凹部的最大深度與壓力損失的關(guān)系的曲線圖。圖7是變形例的熱交換器的主要部分放大側(cè)視圖。圖8是另一變形例的熱交換器的主要部分放大側(cè)視圖。圖9是包含圖1所示的熱交換器在內(nèi)的熱泵式供熱水機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖IOA是表示以往的熱交換器的俯視圖，圖IOB是圖IOA的XB-XB線剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。需要說明的是，以下，舉出在熱泵式供熱水機(jī)等設(shè)備中使用的用于在二氧化碳或替代弗利昂等制冷劑與水之間進(jìn)行熱交換的熱交換器為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不局限于此，例如也能夠適用于在水與水(熱水)之間進(jìn)行熱交換用的熱交換器，或者在熱泵循環(huán)中的高溫制冷劑與低溫制冷劑之間進(jìn)行熱交換用的內(nèi)部熱交換器等。如圖1 圖3所示，本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的熱交換器1具備形成為呈平坦的長方形板狀那樣的螺旋狀的傳熱管組2。該傳熱管組2通過多根(圖例中為4根)第一傳熱管3和多根(圖例中為3根)第二傳熱管4以在大致整個長度上互相接觸的狀態(tài)接合并一體化而構(gòu)成。并且，通過使比較低溫的水(第一流體)在第一傳熱管3內(nèi)流動，使比較高溫的制冷劑(第二流體)在第二傳熱管4內(nèi)流動，從而在水與制冷劑之間進(jìn)行熱交換而通過制冷劑將水加熱。第一傳熱管3及第二傳熱管4可以由銅、銅合金、SUS等具有良好的導(dǎo)熱性的金屬構(gòu)成。作為第一傳熱管3及第二傳熱管4，適合使用圓形管。如圖3所示，第一傳熱管3和第二傳熱管4以互相接觸的狀態(tài)在與第一傳熱管3 及第二傳熱管4的延伸方向(中心軸方向)正交的方向(圖3中的上下方向)上交替排列成一列。在本實(shí)施方式中，第一傳熱管3和第二傳熱管4以它們的中心在同一直線上并列的方式排列。并且，相鄰的第一傳熱管3與第二傳熱管4相互接合。第一傳熱管3與第二傳熱管4的接合可以通過硬釬焊、軟釬焊或?qū)嵝哉辰觿┑冗M(jìn)行。若進(jìn)行此種使用了接合劑的接合，則第一傳熱管3與第二傳熱管4的接合面積變大，能夠較大地確保有效傳熱面積。需要說明的是，也可以通過例如熱收縮管將第一傳熱管3 和第二傳熱管4集中捆束而將第一傳熱管3和第二傳熱管4接合。在此，優(yōu)選第一傳熱管3的外徑D1為第二傳熱管4的外徑D2以上(D2SD1)15本實(shí)施方式的第一傳熱管3的外徑及壁厚比第二傳熱管4的外徑及壁厚大。例如，在使用二氧化碳(CO2)作為制冷劑的情況下，第二傳熱管4的外徑D2為5. 0mm，第一傳熱管3的外徑 D1 為 6. Omm0傳熱管組2在與第一傳熱管3和第二傳熱管4并列的排列方向(以下稱為“Y方向”。)正交的正交方向(以下稱為“X方向”。)上卷繞。具體而言，如圖1所示，傳熱管組 2形成為將直線部加和平滑地彎曲大致90°的四個半圓弧狀的彎曲部2b交替反復(fù)卷繞而得到的大致矩形的螺旋狀。優(yōu)選在傳熱管組2中相鄰的外側(cè)回繞部分與內(nèi)側(cè)回繞部分之間、即從外側(cè)計(jì)算的第n(n為自然數(shù))周的部分與第n+1周的部分之間形成有間隙S(參照圖2及圖3)。若形成有間隙S，則能夠防止傳熱管組2中相鄰的回繞部分彼此之間直接的熱移動。需要說明的是，可以在傳熱管組2中相鄰的外側(cè)回繞部分與內(nèi)側(cè)回繞部分之間，在適當(dāng)?shù)牟课慌渲美玢~管或樹脂片等作為間隔件，來確保間隙S?；蛘呖梢栽谙噜彽幕乩@部分彼此之間插入隔熱材料。這樣也能夠得到與形成間隙S的情況同樣的效果。另外，如圖2所示，優(yōu)選傳熱管組2中的彎曲部2b的彎曲半徑R整個恒定。若如此，則能夠減少彎曲加工時使用的夾具的種類，使加工性變好。在本實(shí)施方式中，水在第一傳熱管3中從傳熱管組2的螺旋狀的外周側(cè)朝向中心側(cè)流動，制冷劑在第二傳熱管4中從傳熱管組2的螺旋狀的中心側(cè)朝向外周側(cè)流動。若如此，則水和制冷劑形成對流，則有效地進(jìn)行熱交換。具體而言，在傳熱管組2的螺旋狀的中心側(cè)配置有第一流出口構(gòu)件6和第二流入口構(gòu)件7，在傳熱管組2的螺旋狀的外周側(cè)配置有第一流入口構(gòu)件5和第二流出口構(gòu)件8。 各構(gòu)件5 8呈沿Y方向延伸的長方體狀，且具有在長度方向的端面的一方(圖1中描繪出的一方的端面)開口的內(nèi)部空間51、61、71、81。并且，所有的第一傳熱管3的一端與第一流出口構(gòu)件6的一側(cè)面連接，所有的第一傳熱管3的另一端與第一流入口構(gòu)件5的一側(cè)面連接。另外，所有的第二傳熱管4的一端形成在第二流入口構(gòu)件7的一側(cè)面，所有的第二傳熱管4的另一端與第二流出口構(gòu)件8的一側(cè)面連接。即，第一流入口構(gòu)件5形成將水向各第一傳熱管3內(nèi)引導(dǎo)的水的流入口，第一流出口構(gòu)件6形成將在各第一傳熱管3內(nèi)流動的水集中排出的水的流出口。另外，第二流入口構(gòu)件7形成將制冷劑向各第二傳熱管4內(nèi)引導(dǎo)的制冷劑的流入口，第二流出口構(gòu)件8形成將在各第二傳熱管4內(nèi)流動的制冷劑集中排出的制冷劑的流出口。并且，在本實(shí)施方式中，在圖1所示的傳熱管組2的長邊側(cè)的直線部加中的規(guī)定區(qū)域El及短邊側(cè)的直線部加中的規(guī)定區(qū)域E2形成有圖4、圖5A以及5B所示那樣的多個凹部3a、4a。如此，在彎曲部2b的彎曲半徑R小的情況下，優(yōu)選在除了彎曲部2b以外的區(qū)域設(shè)置凹部3a、4a。若如此，則能夠防止彎曲加工時的破損。在此，規(guī)定區(qū)域E1、E2可以與直線部加的長度一致，也可以比其短。或者也可以隨著朝向螺旋狀的內(nèi)側(cè)而規(guī)定區(qū)域E1、 E2的長度變短。另外，凹部3a3a不需要在長邊側(cè)的直線部加及短邊側(cè)的直線部加這兩方設(shè)置，可以僅設(shè)置在任一方。
具體而言，在規(guī)定區(qū)域El、E2中，在各第一傳熱管3的外周面31中的X方向的兩側(cè)沿第一傳熱管3的延伸方向以規(guī)定的間距設(shè)置多個凹部3a，并且在各第二傳熱管4的外周面41中的X方向的兩側(cè)沿第二傳熱管4的延伸方向以規(guī)定的間距設(shè)置多個凹部如。如圖5A所示，設(shè)置在第一傳熱管3上的凹部3a在第一傳熱管3的內(nèi)周面32形成凸部北，如圖5B所示，設(shè)置在第二傳熱管3上的凹部如在第二傳熱管4的內(nèi)周面42形成凸部4b。需要說明的是，凹部3a、如設(shè)置在傳熱管3、4的外周面31、41中的X方向的兩側(cè)即可，不必一定位于傳熱管3、4的中心的正旁邊。例如，凹部3a3a可以設(shè)置在從傳熱管3、4的中心的正旁邊的位置向圖4中上側(cè)或下側(cè)偏移的位置上。在本實(shí)施方式中，在第一傳熱管3的外周面31中的X方向的一側(cè)設(shè)置的凹部3a 與在X方向的另一側(cè)設(shè)置的凹部3a沿第一傳熱管3的延伸方向交替配置。同樣地，在第二傳熱管4的外周面41中的X方向的一側(cè)設(shè)置的凹部如與在X方向的另一側(cè)設(shè)置的凹部如沿第二傳熱管4的延伸方向交替配置。并且，在本實(shí)施方式中，在第一傳熱管3設(shè)置的凹部 3a及在第二傳熱管4設(shè)置的凹部如成為在與第一傳熱管3或第二傳熱管4的延伸方向平行的方向上延伸的線狀的凹坑。例如，在使用二氧化碳作為制冷劑時，第二傳熱管4的凹部如的間距在X方向的兩側(cè)都為10mm，長度為5. 0mm，第一傳熱管3的凹部3a的間距在X方向的兩側(cè)都為10mm， 長度為5. 0mm。需要說明的是，所謂間距，是指在X方向的單側(cè)中的相鄰的凹部的中心間距離。另外，優(yōu)選凹部3a、4a的最大深度(位于最深位置的最下點(diǎn)的深度)分別為傳熱管3、 4的外徑的5%以上且20%以下。為了形成如此構(gòu)成的傳熱管組2，例如，使直線狀的第一傳熱管3及第二傳熱管4 交替堆積，利用上述的方法將該堆積體接合后，通過沖壓加工在傳熱管組2的左右兩面形成凹部3a、4a。之后，在同一平面上進(jìn)行彎曲加工以使得傳熱管組2呈大致矩形的螺旋狀即可?；蛘撸部梢詫⑼ㄟ^沖壓加工等預(yù)先形成了凹部3a、4a的第一傳熱管3及第二傳熱管在同一平面上分別進(jìn)行彎曲加工，以使得它們呈大致矩形的螺旋狀，并將它們層疊。如以上說明所示，在本實(shí)施方式的熱交換器1中，由于構(gòu)成螺旋狀的傳熱管組2的第一傳熱管3及第二傳熱管4都設(shè)置有多根，因此可以使用小尺寸的管作為上述的傳熱管。 因此，能夠減小傳熱管組2的最小的彎曲半徑。并且，由于第一傳熱管3及第二傳熱管4在與傳熱管組2卷繞的方向正交的方向上排列，因此也能夠?qū)⒃摿械膶挾纫种频幂^小。并且， 由于第一傳熱管3和第二傳熱管4以互相接觸的狀態(tài)交替排列，因此若除了位于兩端的傳熱管，則一方的傳熱管由另一方的傳熱管夾著。因此，能夠較大地確保第一傳熱管3與第二傳熱管4的接觸面積，從而能夠相應(yīng)地縮短第一傳熱管3及第二傳熱管4的全長。通過上述的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施方式的熱交換器1中，與具有同程度的性能的以往的熱交換器相比，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的小型化。并且，在本實(shí)施方式的熱交換器1中，在各第一傳熱管3的外周面31的X方向的兩側(cè)沿第一傳熱管3的延伸方向設(shè)置有凹部3a，該凹部3a在第一傳熱管3的內(nèi)周面32形成凸部北。因此，水在第一傳熱管3內(nèi)與凸部北碰撞并同時進(jìn)行流動，從而水的流動紊亂。 由此，能夠提高水在面內(nèi)的溫度均勻性，能夠提高水與制冷劑的熱交換效率。由此，能夠更加小型化。并且，凹部3a不設(shè)置在第一傳熱管3與第二傳熱管4接觸的Y方向上，而設(shè)置在X方向上，因此能夠在不增加上述的接觸熱阻力的情況下得到上述的效果。
在此，在本實(shí)施方式中，在用于使制冷劑流動的第二傳熱管4的外周面41的X方向的兩側(cè)沿第二傳熱管4的延伸方向設(shè)置有凹部4a，該凹部如在第二傳熱管4的內(nèi)周面 42形成凸部4b，從而制冷劑在第二傳熱管4內(nèi)與凸部4b碰撞并同時進(jìn)行流動。即，制冷劑的流動也紊亂，因此能夠進(jìn)一步提高水與制冷劑的熱交換效率。然而，也可以取代在外周面 41設(shè)有凹部如的圓形管，而使用在內(nèi)周面設(shè)有多個槽的帶槽管作為制冷劑用的第二傳熱管4。但是，由于這樣的帶槽管比較昂貴，因此像本實(shí)施方式的那樣使用在外周面41設(shè)有凹部4a的圓形管時，能夠抑制成本。另外，在具有圖IOA及IOB所示那樣的跑道卷繞形狀的、換言之在包含以互相對置的方式平行配置的一對直線狀部分和為了將上述的直線狀部分的端部彼此連結(jié)而彎曲成 180°的一對半圓弧狀部分在內(nèi)的熱交換器10中，在半圓弧狀部分的外側(cè)形成大致直角三角形形狀的大的死區(qū)，這成為專有面積的增加的主要因素。與此相對，在本實(shí)施方式的熱交換器1中，傳熱管組2形成為大致矩形的螺旋狀，位于其角部的彎曲部2b的彎曲半徑R恒定，因此與跑道卷繞形狀比較，位于最外周的彎曲部2b的彎曲半徑格外變小。因此，能夠?qū)⒃跓峤粨Q器1的外側(cè)形成的死區(qū)抑制得較小。當(dāng)從另一方面觀察該結(jié)構(gòu)時，在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，與跑道卷繞形狀不同，即使從螺旋狀的外周側(cè)朝向中心側(cè)，彎曲部2b的彎曲半徑也不變小。因此，能夠?qū)鳠峁芙M2配置到螺旋狀的中心附近，由此能夠使中心附近的死區(qū)變小。并且，由于彎曲部2b的彎曲半徑R恒定，因此加工性也良好。并且，如上所述，可以使用小尺寸的管作為第一傳熱管3及第二傳熱管4，因此能夠?qū)⑿纬蔀槁菪隣畹膫鳠峁芙M2的彎曲部2b的彎曲半徑R抑制得較小，能夠?qū)⒁驈澢?b 而在熱交換器1的外側(cè)形成的大致直角三角形狀的死區(qū)抑制得更加小。并且，在本實(shí)施方式中，在傳熱管組2的螺旋狀的外周側(cè)配置第一流入口構(gòu)件5及第二流出口構(gòu)件8，在傳熱管組2的螺旋狀的中心側(cè)配置第一流出口構(gòu)件6及第二流入口構(gòu)件7。換言之，比較低溫的水在第一傳熱管3內(nèi)從位于螺旋狀的外周側(cè)的另一端朝向位于螺旋狀的中心側(cè)的一端流動，比較高溫的制冷劑在第二傳熱管4內(nèi)從位于螺旋狀的中心側(cè)的一端朝向位于螺旋狀的外周側(cè)的另一端流動。即，當(dāng)整體觀察熱交換器1時，水及制冷劑都以從熱交換器1的周緣朝向中心而溫度變高的方式流動，因此能夠以小的面積配置向外部的散熱量變多的高溫部，能夠更有效地抑制散熱損失。并且，由于水的溫度變高時，粘性降低，因此從壓力損失的觀點(diǎn)考慮，也優(yōu)選水以隨著朝向螺旋狀的中心而溫度變高的方式流動的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，向制冷劑所流動的第二傳熱管4的內(nèi)側(cè)突出的凸部4b還具有以下的效果。制冷劑中通?；烊胗蠵AG(聚亞烷基乙二醇)等用于潤滑壓縮機(jī)等的油。因此，第二傳熱管4內(nèi)的流動成為雙層流，在第二傳熱管4的內(nèi)周面42上形成油膜。為了維持高的熱交換效率，優(yōu)選油膜的厚度極其薄。凸部4b也有助于減小油膜的厚度。S卩，存在凸部4b 時，內(nèi)周面42附近的制冷劑的流速變大，由此在內(nèi)周面42上流動的油膜與制冷劑的速度差增大。于是，很多的油被制冷劑從油膜的表面帶走，油膜的厚度變薄。另一方面，當(dāng)凸部4b 的高度過高時，壓力損失變大，熱交換器1的性能降低。因此，優(yōu)選適當(dāng)設(shè)定凹部如的最大深度而將凸部4b的高度保持在優(yōu)選的范圍內(nèi)。例如，在圖6A及6B中示出使用二氧化碳作為制冷劑時的對使第二傳熱管4 的凹部如的最大深度變化時的制冷劑的流動狀態(tài)進(jìn)行分析的結(jié)果。分析使用軟件「FULENT6. 3」，作為條件，制冷劑的質(zhì)量流量為650kg/m2s，溫度為60°C，壓力為1 OMPa，制冷劑中的油濃度為1. 0質(zhì)量％。另外，在外徑為5. 0mm、內(nèi)徑為4. Imm的第二傳熱管4中以圖 4所示的形態(tài)在X方向的兩側(cè)都以IOmm的間距配置長度為5. Omm的凹部如。并且，對凹部 4a的最大深度為0、0. 4,0. 5,0. 6mm的情況分別進(jìn)行計(jì)算。凹部如的最大深度為Omm是未設(shè)置凹部如的圓管的情況。如圖6A所示，內(nèi)周面42附近的制冷劑的流速在凹部如的最大深度為0. 4 0. 5mm 的范圍內(nèi)飽和。這意味著即使凹部如的最大深度再繼續(xù)加深，油膜厚度也不太會減小。另一方面，如圖6B所示，壓力損失在凹部如的最大深度為0. 4 0. 5mm的范圍內(nèi)急劇增加。 因此，優(yōu)選凹部如的最大深度為從上述范圍略微向兩側(cè)變寬的0. 3 0. 6mm。上述那樣的熱交換器1適合使用于熱泵式供熱水機(jī)200。在圖9示出包含本實(shí)施方式的熱交換器1的熱泵式供熱水機(jī)200。該熱泵式供熱水機(jī)200具有熱泵單元201和箱單元203。箱單元203具有由熱泵單元201制作的儲存熱水的儲熱水箱202，儲存在儲熱水箱202中的熱水向供熱水龍頭204供給。熱泵單元201具備壓縮制冷劑的壓縮機(jī)205、使制冷劑散熱的散熱器207、使制冷劑膨脹的膨脹閥209、使制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器211以及以該順序?qū)⑸鲜鲈O(shè)備連接的制冷劑管213。并且，使用本實(shí)施方式的熱交換器1作為散熱器 207。需要說明的是，在熱泵單元201中，可以取代膨脹閥209，而使用能夠回收制冷劑的膨脹能量的容積式膨脹機(jī)。本發(fā)明并未限定為上述實(shí)施方式，而能夠進(jìn)行各種變形。例如，第一傳熱管3及第二傳熱管4的根數(shù)及外徑根據(jù)熱交換器1所要求的性能或第一流體及第二流體的種類而適當(dāng)選定即可。另外，傳熱管組2回繞的回繞數(shù)和螺旋狀的大小也可以適當(dāng)決定。并且，傳熱管組2不需要形成為大致矩形的螺旋狀，例如，可以形成為圓形的螺旋狀，或者也可以如圖IOA所示那樣形成為跑道卷繞形狀。但是，從上述那樣的死區(qū)的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選傳熱管組2形成為大致矩形的螺旋狀。另外，在上述實(shí)施方式中，第一傳熱管3和第二傳熱管4以它們的中心在同一直線上并列的方式排列，但例如在第一傳熱管3的外徑D1與第二傳熱管4的外徑&不同的情況下，第一傳熱管3與第二傳熱管4以與排列方向正交的正交方向的一側(cè)的最外點(diǎn)在同一直線上并列的方式排列也可。在該情況下，第一傳熱管3與第二傳熱管4的中心排列成鋸齒狀。在上述實(shí)施方式中，在第一傳熱管3的外周面31中的X方向的一側(cè)設(shè)置的凹部3a 與在X方向的另一側(cè)設(shè)置的凹部3a沿著第一傳熱管3的延伸方向交替配置，但它們也可以配置在X方向上的對置的位置上。但是，在凹部3a與第一傳熱管3的延伸方向平行的情況下，若采用這樣的配置，則第一傳熱管3內(nèi)寬度窄的部分變長，因此優(yōu)選為上述實(shí)施方式那樣的配置。該點(diǎn)對于在第二傳熱管4上設(shè)置的凹部如也同樣。并且，如圖7所示，在各第一傳熱管3的外周面31中的X方向的兩側(cè)設(shè)置的凹部 3a可以是沿相對于第一傳熱管3的延伸方向產(chǎn)生傾斜的方向延伸的線狀的凹坑，在各第二傳熱管4的外周面41中的X方向的兩側(cè)設(shè)置的凹部如可以是沿相對于第二傳熱管4的延伸方向產(chǎn)生傾斜的方向延伸的線狀的凹坑。若為這樣的凹部3a、4a，則能夠在有效地?cái)嚢杷蛑评鋭┑耐瑫r使它們流動。尤其是在熱交換器1用于圖9所示的熱泵式供熱水機(jī)200 時，在用于使制冷劑流動的第二傳熱管4上設(shè)置的凹部如優(yōu)選相對于第二傳熱管4的延伸方向傾斜。存在如下情況，即，制冷劑中混入對壓縮機(jī)205進(jìn)行潤滑的油，該油相對較多地滯留在第二傳熱管4的底部而熱交換效率降低。因此，若凹部如傾斜，則能夠攪拌制冷劑而抑制油的滯留。需要說明的是，在傳熱管3、4設(shè)置傾斜的凹部3a、4a時，X方向的一側(cè)的凹部3a3a和另一側(cè)的凹部3a3a可以如圖7所示那樣配置在X方向上的對置的位置，也可以如圖8所示那樣沿傳熱管3、4的延伸方向交替配置。并且，也可以適當(dāng)選擇在第一傳熱管3上設(shè)置與延伸方向平行的凹部3a而在第二傳熱管4上設(shè)置相對于延伸方向傾斜的凹部4a、或在第一傳熱管3上設(shè)置的兩側(cè)的凹部3a 交替配置而在第二傳熱管4上設(shè)置的兩側(cè)的凹部如配置在對置的位置上等上述的形狀及位置的組合。另外，本發(fā)明的凹部不需要為線狀的凹坑，只要在第一傳熱管或第二傳熱管的內(nèi)周面形成凸部即可。例如，可以將第一傳熱管3及第二傳熱管4形成為沿X方向蜿蜒前進(jìn)的波狀，將其谷部作為凹部。即，本發(fā)明的凸部不需要使由第一傳熱管或第二傳熱管的內(nèi)周面圍成的空間的截面積變窄，也可以是在保持其截面積的狀態(tài)下向內(nèi)側(cè)突出的部分。但是， 從加工性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選本發(fā)明的凹部如上述實(shí)施方式那樣是形成凸部北的凹坑，尤其優(yōu)選是沿規(guī)定方向延伸的線狀的凹坑，其中該凸部北使由第一傳熱管3或第二傳熱管4的內(nèi)周面32、42圍成的空間的截面積變窄。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的熱交換器作為熱泵的熱交換器、尤其是作為熱泵式供熱水機(jī)用的熱交換器有用。另外，本發(fā)明還能夠適用于進(jìn)行液體彼此或氣體彼此的熱交換用的熱交換器。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，其具備傳熱管組，該傳熱管組中，用于供第一流體流動的多根第一傳熱管和用于供與所述第一流體進(jìn)行熱交換的第二流體流動的多根第二傳熱管以互相接觸的狀態(tài)交替排列，該傳熱管組在與所述第一傳熱管和所述第二傳熱管并列的排列方向正交的正交方向上卷繞而形成為螺旋狀，在所述第一傳熱管的各自的外周面的所述正交方向的兩側(cè)沿該第一傳熱管的延伸方向設(shè)置有多個凹部，所述多個凹部在該第一傳熱管的內(nèi)周面形成凸部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，在所述第一傳熱管的外周面中的所述正交方向的一側(cè)設(shè)置的凹部和在所述正交方向的另一側(cè)設(shè)置的凹部沿著所述第一傳熱管的延伸方向交替配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，在所述第一傳熱管的外周面中的所述正交方向的一側(cè)設(shè)置的凹部和在所述正交方向的另一側(cè)設(shè)置的凹部配置在所述正交方向上的對置的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，在所述第二傳熱管的各自的外周面的所述正交方向的兩側(cè)沿該第二傳熱管的延伸方向設(shè)置有凹部，該凹部在該第二傳熱管的內(nèi)周面形成凸部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器，其中，在所述第二傳熱管的外周面中的所述正交方向的一側(cè)設(shè)置的凹部和在所述正交方向的另一側(cè)設(shè)置的凹部沿著所述第二傳熱管的延伸方向交替配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器，其中，在所述第二傳熱管的外周面中的所述正交方向的一側(cè)設(shè)置的凹部和在所述正交方向的另一側(cè)設(shè)置的凹部配置在所述正交方向上的對置的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述凹部為沿規(guī)定方向延伸的線狀的凹坑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器，其中，所述規(guī)定方向是與所述第一傳熱管或所述第二傳熱管的延伸方向平行的方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器，其中，所述規(guī)定方向是相對于所述第一傳熱管或所述第二傳熱管的延伸方向傾斜的方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述傳熱管組形成為將直線部和以恒定的彎曲半徑彎曲大致90°的彎曲部交替反復(fù)卷繞而得到的大致矩形的螺旋狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，在所述傳熱管組中相鄰的外側(cè)回繞部分與內(nèi)側(cè)回繞部分之間形成有間隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，在所述傳熱管組中相鄰的外側(cè)回繞部分與內(nèi)側(cè)回繞部分之間插入有隔熱材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述第一流體由所述第二流體加熱。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱交換器，其中，所述第一流體是水，所述第二流體是制冷劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求1 14中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述第一傳熱管及所述第二傳熱管都為圓形管，所述第一傳熱管的外徑為所述第二傳熱管的外徑以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1 15中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述第一流體在所述第一傳熱管內(nèi)從所述螺旋狀的外周側(cè)朝向中心側(cè)流動，所述第二流體在所述第二傳熱管內(nèi)從所述螺旋狀的中心側(cè)朝向外周側(cè)流動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱交換器，其具備傳熱管組，該傳熱管組中，用于使第一流體流動的多根第一傳熱管(3)和用于使與所述第一流體進(jìn)行熱交換的第二流體流動的多根第二傳熱管(4)以互相接觸的狀態(tài)交替排列。該傳熱管組在與第一傳熱管(3)和第二傳熱管(4)排列的Y方向正交的X方向上卷繞而形成為螺旋狀。在各第一傳熱管(3)的外周面(31)的X方向的兩側(cè)沿第一傳熱管(3)的延伸方向設(shè)有多個凹部(3a)，多個凹部(3a)在第一傳熱管(3)的內(nèi)周面形成凸部。
文檔編號F28D7/00GK102301197SQ201080005789
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者小森晃, 田村朋一郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社