JPH1054687A - Shell and tube heat exchanger - Google Patents
Shell and tube heat exchangerInfo
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- JPH1054687A JPH1054687A JP21010996A JP21010996A JPH1054687A JP H1054687 A JPH1054687 A JP H1054687A JP 21010996 A JP21010996 A JP 21010996A JP 21010996 A JP21010996 A JP 21010996A JP H1054687 A JPH1054687 A JP H1054687A
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はシェルアンドチュー
ブ型熱交換器に関し、特に、伝熱管の内部構造に係るも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shell and tube type heat exchanger, and more particularly to an internal structure of a heat transfer tube.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、過冷却水を生成するために利
用されるシェルアンドチューブ型熱交換器として、伝熱
管内に棒状の流路形成体が設けられた熱交換器が用いら
れている。例えば、特開平4−332391号公報に開
示された熱交換器では、図11に示すように、流路形成
体(a2)の外周面と伝熱管(a1)の内周面との間に、流路形
成体(a2)の外周面から伝熱管(a1)の内周面に向けて突出
する螺旋突条(a3)が設けられている。2. Description of the Related Art Heretofore, as a shell-and-tube heat exchanger used to generate supercooled water, a heat exchanger having a rod-shaped flow path forming body provided in a heat transfer tube has been used. . For example, in the heat exchanger disclosed in JP-A-4-332391, as shown in FIG. 11, between the outer peripheral surface of the flow path forming body (a2) and the inner peripheral surface of the heat transfer tube (a1), A spiral ridge (a3) is provided to project from the outer peripheral surface of the flow path forming body (a2) toward the inner peripheral surface of the heat transfer tube (a1).
【0003】この螺旋突条(a3)は、蓄熱媒体の流路を伝
熱管の略全長にわたって流路形成体(a2)の周囲で軸方向
に螺旋状に旋回させることにより、この流路を流れる蓄
熱媒体を伝熱管(a1)の管内周面に押しつけることによ
り、流れの乱れを減少させている。また、上記螺旋突条
は螺旋状の流路を形成するので、蓄熱媒体熱交換部には
伝熱管(a1)の軸方向の長さよりも相当長い流路が形成さ
れる。したがって、伝熱管(a1)内を流通する蓄熱媒体と
冷媒流路部内の冷媒との熱交換を効果的に行うことがで
きる。The spiral ridge (a3) flows through the flow path of the heat storage medium by spirally turning the flow path of the heat storage medium in the axial direction around the flow path forming body (a2) over substantially the entire length of the heat transfer tube. The turbulence of the flow is reduced by pressing the heat storage medium against the inner peripheral surface of the heat transfer tube (a1). Further, since the spiral ridge forms a spiral flow path, a flow path that is considerably longer than the axial length of the heat transfer tube (a1) is formed in the heat storage medium heat exchange unit. Therefore, heat exchange between the heat storage medium flowing in the heat transfer tube (a1) and the refrigerant in the refrigerant flow path portion can be effectively performed.
【0004】ところで、上記のような伝熱管内に流路形
成体を挿入したタイプの熱交換器では、流路は伝熱管内
に流路形成体を挿入することにより製造されるが、挿入
を容易にするために、螺旋突条(a3)の外径寸法は伝熱管
(a1)の内径寸法よりも僅かに小径に設定されている。こ
のため、流路形成体の挿入状態では、伝熱管(a1)内周面
と流路形成体(a2)の螺旋突条(a3)の半径方向先端との間
には隙間(a4)が生じることになる。さらに、このような
隙間(a4)は、伝熱管(a1)または流路形成体(a2)の寸法誤
差、うねりや曲がりなどによって、設計値よりも大きく
なる場合がある。In a heat exchanger of the type in which the flow path forming member is inserted into the heat transfer tube as described above, the flow path is manufactured by inserting the flow path forming member into the heat transfer tube. The outer diameter of the spiral ridge (a3) is
The diameter is set slightly smaller than the inner diameter of (a1). Therefore, in the inserted state of the flow path forming body, a gap (a4) is generated between the inner peripheral surface of the heat transfer tube (a1) and the radial end of the spiral ridge (a3) of the flow path forming body (a2). Will be. Further, such a gap (a4) may be larger than a design value due to a dimensional error, undulation or bending of the heat transfer tube (a1) or the flow path forming body (a2).
【0005】伝熱管(a1)や流路形成体(a2)の寸法精度を
向上し、上記隙間(a4)を限りなくゼロに近い値にするこ
とは、熱交換器の製造性を著しく低下させるので、生産
性の観点から現実的ではない。そのため、上記の隙間(a
4)は、この種の熱交換器にとって必然的な要素であると
考えられていた。Improving the dimensional accuracy of the heat transfer tube (a1) and the flow path forming body (a2) and making the gap (a4) as close to zero as possible significantly lowers the productivity of the heat exchanger. So it is not realistic from a productivity point of view. Therefore, the gap (a
4) was considered to be a necessary element for this type of heat exchanger.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報で述
べたような熱交換器では、上記隙間(a4)に起因する以下
のような問題が生じていた。However, in the heat exchanger described in the above publication, the following problems caused by the gap (a4) have occurred.
【0007】つまり、伝熱管(a1)内を流れる蓄熱媒体の
流れには、流路形成体(a2)に沿った螺旋状の流路を流れ
る主流としての旋回流(M1)の他に、微小ながら上記隙間
(a4)を介して伝熱管(a1)の軸方向に直進して流れる隙間
流(S1)が生じる。そして、この隙間流(S1)が旋回流(M1)
(主流)に交錯して、旋回流(M1)に乱れが生じ、旋回流
(M1)がスムーズに流れないという問題があった。That is, in addition to the swirling flow (M1) as the main flow flowing through the spiral flow path along the flow path forming body (a2), the flow of the heat storage medium flowing in the heat transfer pipe (a1) While above the gap
A gap flow (S1) that flows straight through the heat transfer tube (a1) in the axial direction via (a4) is generated. And this gap flow (S1) is the swirling flow (M1)
(M1) intersects with the main flow, causing a turbulence in the swirl flow (M1).
(M1) did not flow smoothly.
【0008】また、過冷却した水は本来的に不安定であ
り、流れの乱れ等によるわずかな刺激によっても過冷却
状態を解消して氷化を開始しやすいため、隙間流(S1)に
よる上記乱れが、冷媒と熱交換して過冷却状態になった
水の過冷却状態を解消してしまうという弊害を招きやす
かった。このため、上記の熱交換器では、伝熱管(a1)内
で蓄熱媒体が凍結してしまい、蓄熱媒体の流路が閉塞し
やすいという問題があった。In addition, supercooled water is inherently unstable, and even if it is slightly stimulated due to turbulence in the flow, etc., the supercooled state is easily eliminated and icing is easily started. The turbulence tends to cause an adverse effect of eliminating the supercooled state of the water that has been supercooled by exchanging heat with the refrigerant. For this reason, in the above-mentioned heat exchanger, there was a problem that the heat storage medium was frozen in the heat transfer tube (a1), and the flow path of the heat storage medium was easily blocked.
【0009】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、製造性が高く、伝熱管
内周面と流路形成体の螺旋突条との間に隙間がなく、蓄
熱媒体の過冷却状態を安定に保ちながら蓄熱媒体と冷媒
との熱交換を行うことができる熱交換器を提供すること
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object the object of the present invention is to provide high manufacturability and to provide no gap between the inner peripheral surface of the heat transfer tube and the spiral ridge of the flow path forming body. Another object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of performing heat exchange between a heat storage medium and a refrigerant while keeping a supercooled state of the heat storage medium stable.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、蓄熱媒体を吸収して膨潤する材料で流路
形成体を形成することにより、流路形成体と伝熱管との
隙間をなくし、隙間流の発生を抑えた。In order to achieve the above object, the present invention provides a flow path forming member formed of a material that absorbs a heat storage medium and swells, thereby forming a gap between the flow path forming member and the heat transfer tube. And the generation of gap flow was suppressed.
【0011】具体的には、請求項1に記載の発明が講じ
た手段は、密閉型容器(48)と、上記密閉型容器(48)内に
設けられた複数の伝熱管(49,49b)とを備え、上記伝熱管
(49,49b)の外部を流れる冷媒(R) と上記伝熱管(49,49b)
の内部を流れる蓄熱媒体(W)との間で熱交換を行うシェ
ルアンドチューブ型熱交換器において、上記各伝熱管(4
9,49b)の内部には、上記伝熱管に挿入された棒状体(82
a,82b) と、上記棒状体(82a,82b) の外周面と上記伝熱
管(49)の内周面との間に位置して蓄熱媒体の螺旋状の流
路を形成する螺旋突条(83,83b)とが設けられ、上記棒状
体(82a,82b) と上記螺旋突条(83,83b)のうち少なくとも
一つが上記蓄熱媒体(W) を吸収することによって膨張す
る膨潤性材料で形成されている構成としたものである。[0011] Specifically, the means of the present invention as defined in claim 1 comprises a closed container (48) and a plurality of heat transfer tubes (49, 49b) provided in the closed container (48). And the heat transfer tube
Refrigerant (R) flowing outside of (49,49b) and the heat transfer tube (49,49b)
In the shell-and-tube heat exchanger that performs heat exchange with the heat storage medium (W) flowing inside the
9, 49b) contains a rod (82
a, 82b), and a helical ridge (hence a spiral flow path of a heat storage medium located between the outer peripheral surface of the rod-shaped body (82a, 82b) and the inner peripheral surface of the heat transfer tube (49)). 83, 83b), and at least one of the rods (82a, 82b) and the spiral ridges (83, 83b) is formed of a swellable material that expands by absorbing the heat storage medium (W). This is the configuration that has been performed.
【0012】一方、請求項2に記載の発明が講じた手段
は、請求項1に記載のシェルアンドチューブ型熱交換器
において、上記棒状体(82a) と上記螺旋突条(83)とが膨
潤性材料によって一体形成され、一体形成された上記棒
状体(82a) および上記螺旋突条(83)は、上記蓄熱媒体
(W) を吸収していない状態において外径が上記伝熱管(4
9)の内径よりも小さく、上記蓄熱媒体(W) を吸収した状
態において上記螺旋突条(83)の先端が上記伝熱管(49)に
接するように構成したものである。[0012] On the other hand, the means adopted by the invention according to claim 2 is that, in the shell-and-tube heat exchanger according to claim 1, the rod-shaped body (82a) and the spiral ridge (83) swell. The rod-shaped body (82a) and the spiral ridge (83) integrally formed of a conductive material are integrally formed with the heat storage medium.
(W) is not absorbed, the outer diameter of the heat transfer tube (4
The tip of the spiral ridge (83) is in contact with the heat transfer tube (49) in a state of being smaller than the inner diameter of (9) and absorbing the heat storage medium (W).
【0013】また、請求項3に記載の発明が講じた手段
は、請求項1に記載のシェルアンドチューブ型熱交換器
において、上記棒状体(82a) と上記螺旋突条(83)のうち
少なくとも一つはナイロンで形成されている構成とした
ものである。[0013] In the shell and tube type heat exchanger according to the first aspect, at least one of the rod-like body (82a) and the spiral ridge (83) is provided. One is a configuration made of nylon.
【0014】上記の発明特定事項により、流路形成体の
外径を伝熱管の内径よりも小さく製造した場合であって
も、伝熱管内に蓄熱媒体が流れる際には、棒状体(82a,8
2b)または螺旋突条(83,83b)が蓄熱媒体を吸収して膨張
するので、製造時に生じていた螺旋突条(83)と伝熱管(4
9)との間の隙間または螺旋突条(83b) と棒状体(82b)と
の間の隙間(84,84b)はなくなる。そのため、これらの隙
間(84,84b)を流れる隙間流は発生しない。したがって、
蓄熱媒体は乱れの少ない安定した状態で流れるので、蓄
熱媒体が過冷却状態となっても過冷却状態は解消しにく
い。According to the above-described invention, even when the outer diameter of the flow path forming member is smaller than the inner diameter of the heat transfer tube, when the heat storage medium flows into the heat transfer tube, the rod-shaped member (82a, 8
2b) or the spiral ridge (83, 83b) absorbs the heat storage medium and expands, so the spiral ridge (83) and the heat transfer tube (4
9) or the gap (84, 84b) between the spiral ridge (83b) and the rod (82b). Therefore, a gap flow flowing through these gaps (84, 84b) does not occur. Therefore,
Since the heat storage medium flows in a stable state with little turbulence, even if the heat storage medium is in a supercooled state, the supercooled state is difficult to eliminate.
【0015】このようにして、製造性が高く、隙間流が
発生せず、蓄熱媒体の過冷却状態を安定に保ちながら蓄
熱媒体と冷媒との熱交換を行うことができる熱交換器を
提供することが可能となる。Thus, a heat exchanger is provided which has high productivity, does not generate gap flow, and can perform heat exchange between the heat storage medium and the refrigerant while keeping the supercooled state of the heat storage medium stable. It becomes possible.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態1】以下、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。Embodiment 1 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0017】−蓄熱式空気調和装置(10)− まず、本発明の熱交換器(50)を用いた蓄熱式空気調和装
置(10)について説明する。First, a regenerative air conditioner (10) using the heat exchanger (50) of the present invention will be described.
【0018】図1に示すように、蓄熱式空気調和装置(1
0)は、冷媒が循環する冷媒循環回路(20)と、水が循環す
る水循環回路(30)とを備える。始めに、上記冷媒循環回
路(20)と水循環回路(30)とを順に説明する。As shown in FIG. 1, a regenerative air conditioner (1
0) includes a refrigerant circuit (20) for circulating a refrigerant and a water circuit (30) for circulating water. First, the refrigerant circuit (20) and the water circuit (30) will be described in order.
【0019】−冷媒循環回路(20)− 冷媒循環回路(20)は、圧縮機(21)と、四路切換弁(22)
と、室外熱交換器(23)と、室外電動膨張弁(EV-1)及び室
内電動膨張弁(EV-2)と、室内熱交換器(24)と、アキュム
レータ(25)とが冷媒配管(26)によって順に接続されて成
る可逆運転可能なメイン冷媒回路(27)を備えている。そ
して、上記室内熱交換器(24)及び室内電動膨張弁(EV-2)
が室内ユニットに設けられる一方、圧縮機(21)等の他の
要素機器が室外ユニットに設けられている。-Refrigerant circuit (20)-The refrigerant circuit (20) comprises a compressor (21) and a four-way switching valve (22).
The outdoor heat exchanger (23), the outdoor electric expansion valve (EV-1) and the indoor electric expansion valve (EV-2), the indoor heat exchanger (24), and the accumulator (25) are connected to the refrigerant pipe ( A main refrigerant circuit (27), which is connected in order by 26) and is capable of reversible operation, is provided. And the indoor heat exchanger (24) and the indoor electric expansion valve (EV-2)
Is provided in the indoor unit, while other component devices such as the compressor (21) are provided in the outdoor unit.
【0020】更に、上記冷媒循環回路(20)には、蓄熱冷
媒回路(2a)と、氷核回路(2b)と、ホットガス通路(2C)と
が設けられている。蓄熱冷媒回路(2a)は、後述する冷蓄
熱運転時や冷蓄熱利用の冷房運転時などに冷媒が循環す
る回路であって、一端が室外熱交換器(23)と室外電動膨
張弁(EV-1)との間に、他端が四路切換弁(22)とアキュム
レータ(25)との間に接続されると共に、第1電磁弁(SV-
1)と、予熱器(11)と、膨張機構である蓄熱電動膨張弁(E
V-3)と、過冷却熱交換器(50)と、第2電磁弁(SV-2)とが
順に接続されて構成されている。本発明の熱交換器は、
この過冷却熱交換器(50)として利用される。Further, the refrigerant circulation circuit (20) is provided with a heat storage refrigerant circuit (2a), an ice core circuit (2b), and a hot gas passage (2C). The heat storage refrigerant circuit (2a) is a circuit in which the refrigerant circulates during a cold storage operation or a cooling operation using cold storage described below, and has one end having an outdoor heat exchanger (23) and an outdoor electric expansion valve (EV- 1), the other end is connected between the four-way switching valve (22) and the accumulator (25), and the first solenoid valve (SV-
1), a preheater (11), and a heat storage electric expansion valve (E
V-3), a supercooling heat exchanger (50), and a second solenoid valve (SV-2) are sequentially connected. The heat exchanger of the present invention,
It is used as this supercooling heat exchanger (50).
【0021】上記氷核回路(2b)は、後述する水循環回路
(30)における氷核を生成するための回路であって、一端
が蓄熱冷媒回路(2a)における蓄熱電動膨張弁(EV-3)と過
冷却熱交換器(50)との間に、他端が過冷却熱交換器(50)
と第2電磁弁(SV-2)との間に接続されると共に、キャピ
ラリチューブ(CP)と氷核生成器(13)が順に接続されて構
成されている。The above-mentioned ice core circuit (2b) is provided with a water circulating circuit to be described later.
A circuit for generating ice nuclei in (30), one end between the heat storage electric expansion valve (EV-3) and the supercooling heat exchanger (50) in the heat storage refrigerant circuit (2a), the other end Is a subcooling heat exchanger (50)
And a second solenoid valve (SV-2), and a capillary tube (CP) and an ice nucleus generator (13) are connected in order.
【0022】上記ホットガス通路(2C)は、冷蓄熱利用の
冷房運転時等に圧縮機(21)の吐出冷媒を過冷却熱交換器
(50)に供給する回路であって、一端が圧縮機(21)の吐出
側に、他端が過冷却熱交換器(50)に接続され、第3電磁
弁(SV-3)を備えている。The hot gas passage (2C) is used to cool the refrigerant discharged from the compressor (21) during a cooling operation utilizing cold storage heat, etc.
A circuit for supplying to the (50), one end of which is connected to the discharge side of the compressor (21), the other end of which is connected to the subcooling heat exchanger (50), and a third solenoid valve (SV-3). I have.
【0023】−水循環回路(30)− 上記水循環回路(30)は、図2に示すように、蓄熱槽(31)
と、ポンプ(32)と、予熱器(11)と、混合器(33)と、過冷
却熱交換器(50)と、過冷却解消部(34)とが水配管(35)に
よって蓄熱媒体である水の循環( 図2の矢印参照) が可
能に順に接続されて構成されている。-Water circulation circuit (30)-The water circulation circuit (30) has a heat storage tank (31) as shown in FIG.
, A pump (32), a preheater (11), a mixer (33), a subcooling heat exchanger (50), and a subcooling elimination unit (34) by a water pipe (35) as a heat storage medium. A certain water circulation (see the arrow in FIG. 2) is connected in order as possible.
【0024】そして、本発明に係る上記過冷却熱交換器
(50)は、後述するように、縦型のシェルアンドチューブ
型熱交換器であって、容器内に複数の伝熱管が収納され
て構成されている。過冷却熱交換器(50)は、冷媒循環回
路(20)から容器内を流れる冷媒と伝熱管内を流れる水と
の間で熱交換を行わせ、冷蓄熱運転時には水を過冷却状
態まで冷却するように構成されている。Further, the supercooling heat exchanger according to the present invention
Reference numeral (50) denotes a vertical shell-and-tube heat exchanger, which is formed by housing a plurality of heat transfer tubes in a container, as described later. The supercooling heat exchanger (50) exchanges heat between the refrigerant flowing from the refrigerant circuit (20) in the container and the water flowing in the heat transfer tube, and cools the water to a supercooled state during the cold storage operation. It is configured to be.
【0025】上記予熱器(11)は、二重管型熱交換器であ
って、内側管の外側を冷媒が、内側管の内側を水が流
れ、蓄熱槽(31)から流れてきた氷水を加熱して、水配管
(35)を流れる氷を融解するように構成されている。The preheater (11) is a double-pipe heat exchanger, in which a coolant flows outside the inner pipe, water flows inside the inner pipe, and ice water flowing from the heat storage tank (31) is removed. Heating and water plumbing
It is configured to melt ice flowing through (35).
【0026】上記氷核生成器(13)は、過冷却熱交換器(5
0)の下流側に位置して水配管(35)に取り付けられ、水配
管(35)を流れる水の一部を冷媒循環回路(20)の冷媒によ
り冷却氷化し、それを氷核として過冷却解消部(34)に向
かって供給するように構成されている。The ice nucleus generator (13) includes a subcooling heat exchanger (5).
0) is attached to the water pipe (35) at the downstream side, and a part of the water flowing through the water pipe (35) is cooled and iced by the refrigerant in the refrigerant circuit (20), and it is supercooled as ice nuclei. It is configured to supply the solution to the cancellation section (34).
【0027】上記混合器(33)及び過冷却解消部(34)は、
何れも中空円筒状の容器より構成され、接線方向に導入
した水が旋回流となるように構成されている。そして、
上記混合器(33)は、予熱器(11)で加熱された水と氷とを
撹拌して氷の融解を促進させる一方、過冷却解消部(34)
は、氷核生成器(13)で生成された氷核と過冷却熱交換器
(50)で生成された過冷却水とを撹拌して過冷却を解消す
るように構成されている。The mixer (33) and the supercooling elimination section (34)
Each is constituted by a hollow cylindrical container, and is configured such that water introduced in a tangential direction forms a swirling flow. And
The mixer (33) stirs the water and ice heated by the preheater (11) to promote the melting of the ice, while the supercooling elimination unit (34)
Is the ice nucleus generated by the ice nucleator (13) and the supercooled heat exchanger
The supercooling water generated in (50) is stirred to eliminate supercooling.
【0028】−過冷却熱交換器(50)− 次に、過冷却熱交換器(50)について説明する。-Supercooling heat exchanger (50)-Next, the supercooling heat exchanger (50) will be described.
【0029】図3に示すように、過冷却熱交換器(50)
は、上下方向に延びる軸芯を有する密閉型の円筒形状の
容器(48)を備えている。この容器(48)内には、その上下
両端部に、容器(48)の上側端と上側管板(36a) とによっ
て区画形成された上側水流通部(48a) と、容器(48)の下
側端と下側管板(36b) とによって区画形成された下側水
流通部(48b) とがそれぞれ設けられている。さらに、容
器(48)内には、上側水流通部(48a) と下側水流通部(48
b) との間を上下方向に延びて連通する複数の伝熱管(4
9)が設けられている。As shown in FIG. 3, the subcooling heat exchanger (50)
Is provided with a closed cylindrical container (48) having an axis extending vertically. Inside the container (48), an upper water circulation part (48a) defined by the upper end of the container (48) and the upper tube plate (36a) at both upper and lower ends thereof, and a lower part of the container (48). A lower water flow section (48b) defined by the side end and the lower tube sheet (36b) is provided. Further, inside the container (48), an upper water circulation part (48a) and a lower water circulation part (48
b) a plurality of heat transfer tubes (4
9) is provided.
【0030】図4に示すように、各伝熱管(49)は隣り合
う伝熱管(49)との間に一定の間隔を隔てて、互いに平行
に配置されている。各伝熱管(49)の一端は上側水流通部
(48a) と連通し、他端は下側水流通部(48c) と連通して
おり、上側水流通部(48a) と下側水流通部(48b) との間
で水の流通が可能である。また、容器(48)内の伝熱管(4
9)の外側空間には、上側管板(36a) と下側管板(36b) と
の間で区画形成される冷媒流通部(48c) が形成されてい
る。As shown in FIG. 4, the heat transfer tubes (49) are arranged in parallel with each other at a predetermined distance from adjacent heat transfer tubes (49). One end of each heat transfer tube (49) is an upper water flow section
(48a), and the other end is in communication with the lower water circulation part (48c), allowing water to flow between the upper water circulation part (48a) and the lower water circulation part (48b). is there. In addition, heat transfer tubes (4
In the outer space of (9), a refrigerant circulation part (48c) defined and formed between the upper tube sheet (36a) and the lower tube sheet (36b) is formed.
【0031】冷媒流通部(48c) は、容器(48)の下部にお
いて冷媒を導入する下部接続管(52)と連通し、容器(48)
の上部において冷媒を導出する上部接続管(51)と連通し
ている。The refrigerant circulating section (48c) communicates with a lower connecting pipe (52) for introducing a refrigerant at a lower portion of the container (48).
The upper part communicates with the upper connection pipe (51) for leading the refrigerant.
【0032】−伝熱管− 次に、本発明の特徴である伝熱管(49)部分を詳細に説明
する。-Heat Transfer Tube- Next, the heat transfer tube (49) which is a feature of the present invention will be described in detail.
【0033】図5に示すように、伝熱管(49)の外壁に
は、軸方向に一定間隔で並んだ複数のフィン(86)が形成
されている。このフィン(86)によって伝熱管の管外側面
積が増加し、熱交換効率が向上する。この伝熱管(49)の
材料は銅であるが、アルミニウムを用いることも可能で
ある。As shown in FIG. 5, a plurality of fins (86) are formed on the outer wall of the heat transfer tube (49) at regular intervals in the axial direction. The fins (86) increase the outside area of the heat transfer tubes and improve the heat exchange efficiency. The material of the heat transfer tube (49) is copper, but aluminum can also be used.
【0034】一方、図6に示すように、伝熱管(49)の内
部には、水の流路を形成する流路形成体として、吸水膨
潤性(水を吸収することにより膨張する性質)を有する
樹脂棒(82)が挿入されている。樹脂棒(82)の材料とし
て、例えば、ポリアミド6(ナイロン6)やポリアミド
66(ナイロン66)等のナイロン、ポリアセタール等
が使用される。なお、ポリアミド6、ポリアミド66の
吸水率は、23℃の水中に24時間浸した条件下で、そ
れぞれ1.8%、1.3%である。ポリアセタールの吸
水率は、上記条件下で0.22〜0.25%である。On the other hand, as shown in FIG. 6, inside the heat transfer tube (49), a water-absorbing swelling property (the property of expanding by absorbing water) is formed as a flow path forming body for forming a water flow path. The resin rod (82) is inserted. As a material of the resin rod (82), for example, nylon such as polyamide 6 (nylon 6) or polyamide 66 (nylon 66), polyacetal, or the like is used. The water absorption of the polyamide 6 and the polyamide 66 is 1.8% and 1.3%, respectively, under the condition of immersion in water at 23 ° C. for 24 hours. The water absorption of the polyacetal is 0.22 to 0.25% under the above conditions.
【0035】樹脂棒(82)は、伝熱管(49)の軸方向の長さ
と略一致する長さに形成されている。樹脂棒(82)の外周
面には、伝熱管(49)の半径方向に凸状の複数の螺旋突条
(83)が棒状体(82a) に一体的に形成されている。そし
て、この螺旋突条(83)は、水の流れ(W) を樹脂棒(82)の
周囲で軸方向に螺旋状に旋回させるように形成されてい
る。この螺旋突条(83)も棒状体(82a) と同様に、吸水膨
潤性を有する樹脂により形成されている。なお、本実施
形態の螺旋突条(83)は棒状体(82a) を構成する材料と同
じ材料で形成されているが、螺旋突条(83)の材料が棒状
体(82a) を構成する材料と異なっていてもよい。The length of the resin rod (82) is substantially equal to the length of the heat transfer tube (49) in the axial direction. On the outer peripheral surface of the resin rod (82), a plurality of spiral ridges convex in the radial direction of the heat transfer tube (49) are provided.
(83) is formed integrally with the rod (82a). The spiral ridge (83) is formed so that the flow of water (W) spirals in the axial direction around the resin rod (82). This spiral ridge (83) is also formed of a resin having water-absorbing swelling property, like the rod-shaped body (82a). The spiral ridge (83) of the present embodiment is formed of the same material as the material forming the rod (82a), but the material of the spiral ridge (83) is the material forming the rod (82a). And may be different.
【0036】棒状体(82a) は伝熱管(49)の管軸と同軸状
の筒形状に形成されており、上側水流通部(48a) および
下側水流通部(48b) 内に位置する棒状体(82a) の上下端
は封止され、棒状体(82a) の中心部内(82d) に水が流入
しない構成となっている。このような構成により、たと
え流路内で水が凍結したとしても、棒状体(82a) が内部
方向に変形するので、伝熱管の破裂を防止することがで
きる。The rod-shaped body (82a) is formed in a cylindrical shape coaxial with the tube axis of the heat transfer tube (49), and is disposed in the upper water flow part (48a) and the lower water flow part (48b). The upper and lower ends of the body (82a) are sealed so that water does not flow into the center (82d) of the rod (82a). With such a configuration, even if the water is frozen in the flow path, the rod-shaped body (82a) is deformed inward, so that the rupture of the heat transfer tube can be prevented.
【0037】軸に対する螺旋突条(83)の傾斜角度は、軸
方向に対して一定のピッチを保つようほぼ同じ角度に設
定されている。しかし、種々の設計条件により、螺旋突
条(83)が異なったピッチ、異なった角度を有するように
構成してもよい。この螺旋突条(83)は、水の流れ(W) を
棒状体(82a) の周囲で軸方向に螺旋状に旋回させるよう
に棒状体(82a) の外周面を巻回する。The inclination angle of the spiral ridge (83) with respect to the shaft is set to be substantially the same so as to keep a constant pitch with respect to the axial direction. However, the spiral ridge (83) may be configured to have a different pitch and a different angle depending on various design conditions. The spiral ridge (83) winds the outer peripheral surface of the rod (82a) so that the flow of water (W) spirals in the axial direction around the rod (82a).
【0038】伝熱管の上記の内部構成は、螺旋突条(83)
を有する樹脂棒(82)を伝熱管(49)に挿入することによっ
て製造される。挿入時には、図7(a)に示すように樹
脂棒(82)の挿入を容易にするために、挿入時における樹
脂棒(82)の軸方向断面における最大長さ(D-max) は、伝
熱管(49)の内径(Di)よりも若干小さく構成されている。
したがって、螺旋突条(83)の半径方向先端と伝熱管(49)
の管内周面との間には、隙間(84)が生じている。The above-described internal structure of the heat transfer tube includes a spiral ridge (83).
It is manufactured by inserting a resin rod (82) having At the time of insertion, as shown in FIG. 7A, in order to facilitate insertion of the resin rod (82), the maximum length (D-max) in the axial cross section of the resin rod (82) at the time of insertion is determined by It is configured to be slightly smaller than the inner diameter (Di) of the heat tube (49).
Therefore, the radial tip of the spiral ridge (83) and the heat transfer tube (49)
A gap (84) is formed between the pipe and the inner peripheral surface of the pipe.
【0039】−運転動作− 次に、上述した蓄熱式空気調和装置(10)の運転動作につ
いて説明する。まず、過冷却熱交換器(50)を用いた冷蓄
熱運転について説明する。-Operation- Next, the operation of the above-described regenerative air conditioner (10) will be described. First, a cold storage operation using the supercooling heat exchanger (50) will be described.
【0040】−冷蓄熱運転− この運転モードでは、図8に示すように、四路切換弁(2
2)が実線側に切り換えられ、蓄熱電動膨張弁(EV-3)が所
定開度に調整される一方、他の電動膨張弁(EV-1 ,EV-
2) を閉鎖する。また、第1及び第2電磁弁(SV-1 ,SV-
2) は開口し、第3電磁弁(SV-3)は閉鎖している。-Cold heat storage operation- In this operation mode, as shown in FIG.
2) is switched to the solid line side, and while the heat storage electric expansion valve (EV-3) is adjusted to the predetermined opening, the other electric expansion valves (EV-1, EV-
2) Close. Also, the first and second solenoid valves (SV-1, SV-
2) is open, and the third solenoid valve (SV-3) is closed.
【0041】この状態において、冷媒循環回路(20)で
は、圧縮機(21)から吐出された冷媒は、図8に矢印で示
すように、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮す
る。その後、この冷媒は、蓄熱電動膨張弁(EV-3)で減圧
した後、過冷却熱交換器(50)で水と熱交換して蒸発し、
この水を過冷却状態( 例えば−2℃) まで冷却する。そ
の後、上記冷媒はアキュムレータ(25)を経て圧縮機(21)
に吸入される。In this state, in the refrigerant circulation circuit (20), the refrigerant discharged from the compressor (21) exchanges heat with the outside air in the outdoor heat exchanger (23) as shown by an arrow in FIG. Condense. After that, this refrigerant is decompressed by the heat storage electric expansion valve (EV-3), and then exchanges heat with water in the supercooling heat exchanger (50) to evaporate.
The water is cooled to a supercooled state (eg -2 ° C). Thereafter, the refrigerant passes through the accumulator (25) and the compressor (21)
Inhaled.
【0042】また、本運転にあっては、冷媒の一部が、
蓄熱電動膨張弁(EV-3)の下流側から氷核回路(2b)に分流
し、キャピラリチューブ(CP)により減圧した後、氷核生
成器(13)で蒸発して、アキュムレータ(25)を経て圧縮機
(21)に吸入される。この氷核生成器(13)において、冷媒
は、水配管(35)を流れる水と熱交換し、氷塊を水配管(3
5)の内壁面に生成する。In this operation, part of the refrigerant is
After being diverted from the downstream side of the heat storage electric expansion valve (EV-3) to the ice nucleus circuit (2b), the pressure was reduced by the capillary tube (CP), and then evaporated by the ice nucleus generator (13), and the accumulator (25) was removed. Via compressor
Inhaled in (21). In this ice nucleus generator (13), the refrigerant exchanges heat with the water flowing through the water pipe (35), and the ice blocks are removed from the water pipe (3).
Generated on the inner wall of 5).
【0043】一方、水循環回路(30)では、ポンプ(32)を
駆動することにより、水を循環させる。蓄熱槽から流出
した水は、ポンプ(32)を経て、予熱器(11)で加熱された
後、混合器(33)で攪拌される。その後、この水は過冷却
熱交換器(50)で冷媒と熱交換器して冷却され、所定の過
冷却状態になって過冷却熱交換器(50)から流出する。そ
して、熱交換器(50)から流出した過冷却状態の水は、氷
核生成器(13)において更に冷却され、氷塊を水配管(35)
の内壁面に生成する。その後、この氷塊の周囲で氷核が
生成され、この氷核を含んだ過冷却水は過冷却解消部(3
4)に供給される。そして、過冷却解消部(34)において、
氷核と過冷却水とが撹拌され、蓄熱用のスラリー状の氷
が生成されて蓄熱槽(31)に回収貯留されることになる。On the other hand, in the water circulation circuit (30), water is circulated by driving the pump (32). The water flowing out of the heat storage tank is heated by a preheater (11) via a pump (32), and then stirred by a mixer (33). Thereafter, the water is cooled by a heat exchanger with the refrigerant in the subcooling heat exchanger (50), is cooled to a predetermined supercooled state, and flows out of the supercooling heat exchanger (50). Then, the supercooled water flowing out of the heat exchanger (50) is further cooled in the ice nucleus generator (13), and the ice block is cooled by a water pipe (35).
Generated on the inner wall surface. After that, ice nuclei are generated around the ice block, and the supercooled water containing the ice nuclei
4) supplied to. Then, in the supercooling elimination section (34),
The ice nuclei and the supercooled water are stirred, and slurry-like ice for heat storage is generated and collected and stored in the heat storage tank (31).
【0044】本運転時には、予熱器(11)に比較的高温の
冷媒が流れ、仮に氷が水配管(35)に流れても、予熱器(1
1)において加熱されて融解し、過冷却熱交換器(50)に氷
が混入することが回避される。At the time of the main operation, a relatively high-temperature refrigerant flows through the preheater (11), and even if ice flows through the water pipe (35), the preheater (1) may be used.
In step (1), the mixture is heated and melted, and ice is prevented from entering the supercooled heat exchanger (50).
【0045】次に、過冷却熱交換器(50)内の冷媒および
水の流れについて説明する。Next, the flow of the refrigerant and water in the subcooling heat exchanger (50) will be described.
【0046】冷媒は下部接続管(52)から冷媒流通部(48
c) に流入し、伝熱管(49)内を流れる水から熱を吸収し
ながら、気液界面(G) を形成しつつ冷媒流通部(48c) を
上向きに流れる。そして、水との熱交換を終えた冷媒
は、上部接続管(51)から流出する。The refrigerant flows from the lower connecting pipe (52) to the refrigerant flowing section (48).
c) and flows upward through the refrigerant flow section (48c) while forming a gas-liquid interface (G) while absorbing heat from water flowing in the heat transfer tube (49). Then, the refrigerant that has completed heat exchange with water flows out of the upper connection pipe (51).
【0047】一方、下側水流通部(48b) から流入した水
は、冷媒流通部(48c) を流れる低温の冷媒と熱交換を行
い冷却されながら、螺旋状に流路を上向きに流れる。つ
まり、凝固点よりも高い温度で下側水流通部(48b) から
流入した水は、流路の下流方向、つまり伝熱管(49)の上
方に向かって徐々に温度を低下させ、やがて過冷却状態
となり、所定の過冷却度を保った状態で上側水流出部(4
8a) から流出する。On the other hand, the water that has flowed in from the lower water circulation part (48b) exchanges heat with the low-temperature refrigerant flowing through the refrigerant circulation part (48c) and flows upward in a spiral shape while being cooled while being cooled. In other words, the water flowing from the lower water circulation part (48b) at a temperature higher than the freezing point gradually decreases in temperature in the downstream direction of the flow path, that is, above the heat transfer tube (49), and eventually becomes a supercooled state. And the upper water outflow section (4
8a).
【0048】この際、樹脂棒(82)は流路を流通する水の
一部を吸収して膨張する。そして、図7(b)に示すよ
うに、樹脂棒(82)が伝熱管の半径方向外向きに膨張する
ことによって、螺旋突条(83)と伝熱管(49)の内周面とが
接触する。その結果、隙間(84)はなくなる。つまり、樹
脂棒(82)は、吸水することによって、隙間(84)がなくな
るように膨張する。なお、この螺旋突条(83)と伝熱管(4
9)との接触は、流路を流れる水がバイパスしない程度に
十分な接触面積を有するような接触である。At this time, the resin rod (82) expands by absorbing a part of the water flowing through the flow path. Then, as shown in FIG. 7 (b), when the resin rod (82) expands outward in the radial direction of the heat transfer tube, the spiral ridge (83) comes into contact with the inner peripheral surface of the heat transfer tube (49). I do. As a result, there is no gap (84). That is, the resin rod (82) expands by absorbing water such that the gap (84) is eliminated. The spiral ridge (83) and the heat transfer tube (4
The contact with 9) is a contact having a sufficient contact area so that water flowing through the flow path does not bypass.
【0049】そして、水は、伝熱管(49)の内周面、棒状
体(82a) の外周面、および螺旋突条(83)の表面によって
隙間なく区画形成される螺旋状の空間内を流れる。した
がって、水の主流は伝熱管(49)の下部から上部に向かっ
て、伝熱管(49)の軸方向に螺旋状に流れる。Water flows in a spiral space defined by the inner peripheral surface of the heat transfer tube (49), the outer peripheral surface of the rod-shaped body (82a), and the surface of the spiral ridge (83) without any gap. . Therefore, the main flow of water flows spirally in the axial direction of the heat transfer tube (49) from the lower portion to the upper portion of the heat transfer tube (49).
【0050】以上のようにして、過冷却熱交換器(50)を
用いた冷蓄熱運転が行われる。As described above, the cold storage operation using the supercooling heat exchanger (50) is performed.
【0051】次に、蓄熱式空気調和装置(10)の他の運転
動作について概略説明する。Next, another operation of the regenerative air conditioner (10) will be schematically described.
【0052】−通常冷房運転− この運転モードでは、冷媒循環回路(20)のみを動作さ
せ、水循環回路(30)は動作を行わない。-Normal Cooling Operation- In this operation mode, only the refrigerant circuit (20) is operated, and the water circuit (30) is not operated.
【0053】この運転モードでは、四路切換弁(22)が図
1の実線側に切り換えられ、室内電動膨張弁(EV-2)が過
熱度制御され、室外電動膨張弁(EV-1)を全開状態に、蓄
熱電動膨張弁(EV-3)を全閉状態に制御する。一方、各電
磁弁(SV-1 ,SV-2,SV-3) は共に閉鎖している。In this operation mode, the four-way switching valve (22) is switched to the solid line side in FIG. 1, the indoor electric expansion valve (EV-2) is superheated, and the outdoor electric expansion valve (EV-1) is turned on. The heat storage electric expansion valve (EV-3) is controlled to a fully closed state and to a fully closed state. On the other hand, each solenoid valve (SV-1, SV-2, SV-3) is closed.
【0054】この状態において、圧縮機(21)から吐出さ
れた冷媒は、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮
する。その後、この冷媒は室内電動膨張弁(EV-2)で減圧
した後、室内熱交換器(24)で蒸発して、アキュムレータ
(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。この循環動作によ
って、蓄熱式空気調和装置(10)は室内の冷房を行う。In this state, the refrigerant discharged from the compressor (21) exchanges heat with the outside air in the outdoor heat exchanger (23) and condenses. After that, the refrigerant is decompressed by the indoor electric expansion valve (EV-2), and then evaporates in the indoor heat exchanger (24) to produce an accumulator.
Through (25), it is sucked into the compressor (21). By this circulation operation, the regenerative air conditioner (10) cools the room.
【0055】−冷蓄熱利用冷房運転− この運転モードでは、図9に示すように、四路切換弁(2
2)を実線側に切り換え、室内電動膨張弁(EV-2)を所定開
度に制御し、他の電動膨張弁(EV-1 ,EV-3) を全開にす
る。また、第1及び第3電磁弁(SV-1 ,SV-3) は開口
し、第2電磁弁(SV-2)は閉鎖する。-Cooling operation utilizing cold storage- In this operation mode, as shown in FIG.
2) is switched to the solid line side, the indoor electric expansion valve (EV-2) is controlled to a predetermined opening, and the other electric expansion valves (EV-1, EV-3) are fully opened. Further, the first and third solenoid valves (SV-1 and SV-3) are opened, and the second solenoid valve (SV-2) is closed.
【0056】この状態で、水循環回路(30)においては、
ポンプ(32)を駆動して冷水を循環する。蓄熱槽(31)内の
冷水はポンプ(32)、予熱器(11)、混合器(33)を順に経た
後、過冷却熱交換器(50)に流入する。このとき、冷水は
予熱器(11)で予熱されず、予熱器(11)を単に通過するだ
けである。そして過冷却熱交換器(50)に流入した冷水
は、冷媒と熱交換を行い加熱される。その後、加熱され
た水は過冷却熱交換器を流出し、過冷却解消部を経て蓄
熱槽(31)に戻る。そして、加熱された水は蓄熱槽(31)内
に貯留された氷と熱交換して冷却され、冷水となって、
再び蓄熱槽(31)から流出して水循環回路を循環する。In this state, in the water circulation circuit (30),
The pump (32) is driven to circulate cold water. The cold water in the heat storage tank (31) passes through the pump (32), the preheater (11), and the mixer (33) in this order, and then flows into the supercooling heat exchanger (50). At this time, the cold water is not preheated by the preheater (11), but simply passes through the preheater (11). Then, the cold water flowing into the subcooling heat exchanger (50) exchanges heat with the refrigerant and is heated. Thereafter, the heated water flows out of the subcooling heat exchanger, and returns to the heat storage tank (31) via the subcooling elimination section. Then, the heated water is cooled by exchanging heat with ice stored in the heat storage tank (31), and becomes cold water,
It flows out of the heat storage tank (31) again and circulates in the water circulation circuit.
【0057】一方、冷媒循環回路(20)においては、圧縮
機(21)から吐出された冷媒は、図9に矢印で示すよう
に、その一部が、四路切換弁(22)を経て室外熱交換器(2
3)に流れ、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮す
る。また、他の吐出冷媒は、ホットガス通路(2C)を経て
過冷却熱交換器(50)に流れ、水循環回路(30)を循環する
冷水と熱交換を行って凝縮する。そして、上記室外熱交
換器(23)と過冷却熱交換器(50)で凝縮した冷媒は、合流
して室内電動膨張弁(EV-2)で減圧された後、室内熱交換
器(24)で蒸発し、室内空気を冷却した後、アキュムレー
タ(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。On the other hand, in the refrigerant circuit (20), a part of the refrigerant discharged from the compressor (21) passes through the four-way switching valve (22) as shown by the arrow in FIG. Heat exchanger (2
It flows to 3) and exchanges heat with the outside air in the outdoor heat exchanger (23) to condense. Further, the other discharged refrigerant flows into the supercooling heat exchanger (50) via the hot gas passage (2C), and exchanges heat with cold water circulating in the water circulation circuit (30) to condense. Then, the refrigerant condensed in the outdoor heat exchanger (23) and the subcooling heat exchanger (50) are merged and decompressed by the indoor electric expansion valve (EV-2), and then the indoor heat exchanger (24) After evaporating and cooling the room air, the air is sucked into the compressor (21) through the accumulator (25).
【0058】以上の動作によって、蓄熱槽(31)内に貯留
された氷の冷熱を利用した室内冷房運転が行われる。With the above operation, the indoor cooling operation using the cold heat of the ice stored in the heat storage tank (31) is performed.
【0059】−通常暖房運転− この運転モードでは、水循環回路(30)は動作させず、冷
媒循環回路(20)のみを動作させる。-Normal Heating Operation- In this operation mode, the water circulation circuit (30) is not operated, and only the refrigerant circulation circuit (20) is operated.
【0060】この運転モードでは、四路切換弁(22)を図
1の破線側に切り換え、室外電動膨張弁(EV-1)を所定開
度に制御し、室内電動膨張弁(EV-2)を全開状態に、蓄熱
電動膨張弁(EV-3)を全閉状態に制御する。一方、各電磁
弁(SV-1 ,SV-2,SV-3) は共に閉鎖している。In this operation mode, the four-way switching valve (22) is switched to the broken line in FIG. 1, the outdoor electric expansion valve (EV-1) is controlled to a predetermined opening, and the indoor electric expansion valve (EV-2) is controlled. Is fully opened, and the heat storage electric expansion valve (EV-3) is controlled to be fully closed. On the other hand, each solenoid valve (SV-1, SV-2, SV-3) is closed.
【0061】この状態において、圧縮機(21)から吐出さ
れた冷媒は、室内熱交換器(24)に流れて室内空気と熱交
換して凝縮し、室内空気を加熱する。その後、この冷媒
は、室外電動膨張弁(EV-1)で減圧した後、室外熱交換器
(23)で外気と熱交換して蒸発する。その後、冷媒はアキ
ュムレータ(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。このよ
うな冷媒の循環動作によって室内の暖房を行う。In this state, the refrigerant discharged from the compressor (21) flows into the indoor heat exchanger (24), exchanges heat with the indoor air, condenses, and heats the indoor air. After that, this refrigerant is decompressed by the outdoor electric expansion valve (EV-1),
In (23), heat exchange with the outside air evaporates. Thereafter, the refrigerant is sucked into the compressor (21) via the accumulator (25). The room is heated by such a circulation operation of the refrigerant.
【0062】以上が蓄熱式空気調和装置(10)の運転動作
である。The operation of the regenerative air conditioner (10) has been described above.
【0063】本熱交換器(50)では上記樹脂棒(82)が水を
吸収して膨張する性質(吸水膨潤性)を有するので、本
熱交換器(50)を用いた蓄熱式空気調和装置(10)を運転す
る際に、樹脂棒(82)が流路を流れる水の一部を吸収する
ことにより半径方向に膨張する。In the present heat exchanger (50), since the resin rod (82) has a property of absorbing water and expanding (water swelling property), the heat storage type air conditioner using the present heat exchanger (50) When (10) is operated, the resin rod (82) expands in the radial direction by absorbing a part of the water flowing through the flow path.
【0064】そのため、製造時に、図7(a)に示すよ
うに、樹脂棒(82)の軸方向断面における最大長さ(D-ma
x) を、伝熱管(49)の内径(Di)よりも相当小さく構成す
ることができる。したがって、螺旋突条(83)の半径方向
先端と伝熱管(49)の管内周面との間に十分な隙間(84)を
形成でき、伝熱管(49)への樹脂棒(82)の挿入が容易とな
る。そのため、伝熱管(49)や樹脂棒(82)の寸法精度が低
くても問題がなく、伝熱管(49)の製造が従来にくらべて
著しく容易であるため、本熱交換器(50)の生産性は高
い。Therefore, at the time of manufacture, as shown in FIG. 7A, the maximum length (D-ma
x) can be made much smaller than the inner diameter (Di) of the heat transfer tube (49). Therefore, a sufficient gap (84) can be formed between the radial end of the spiral ridge (83) and the inner peripheral surface of the heat transfer tube (49), and the resin rod (82) is inserted into the heat transfer tube (49). Becomes easier. Therefore, there is no problem even if the dimensional accuracy of the heat transfer tube (49) and the resin rod (82) is low, and the manufacture of the heat transfer tube (49) is significantly easier than before. Productivity is high.
【0065】また、運転時には、図7(b)に示すよう
に、螺旋突条(83)の半径方向先端が伝熱管の管内周面と
接触し(樹脂棒(82)の軸方向断面における最大長さ(D'-
max)が伝熱管(49)の内径(Di)と等しくなり)、螺旋突条
(83)の半径方向先端と伝熱管(49)の管内周面との間の隙
間がなくなる。したがって、本熱交換器(50)では、螺旋
突条(83)の半径方向先端と伝熱管(49)との間には隙間が
ないので、螺旋突条(83)で区切られた隣接する流路間で
の、管軸と略平行に流れる隙間流は発生しない。このこ
とにより、流路を流れる水の流れ(W) は乱れが少なく、
過冷却状態を安定に保ったスムーズな流れとなる。In operation, as shown in FIG. 7 (b), the tip of the spiral ridge (83) in the radial direction comes into contact with the inner peripheral surface of the heat transfer tube (maximum in the axial section of the resin rod (82)). Length (D'-
max) is equal to the inner diameter (Di) of the heat transfer tube (49)), and a spiral ridge
There is no gap between the radial end of (83) and the inner peripheral surface of the heat transfer tube (49). Accordingly, in the present heat exchanger (50), there is no gap between the radial end of the spiral ridge (83) and the heat transfer tube (49), so that the adjacent flow separated by the spiral ridge (83) There is no gap flow between the roads flowing substantially parallel to the tube axis. Due to this, the flow of water (W) flowing through the flow path is less disturbed,
Smooth flow with stable supercooling.
【0066】前述したように、過冷却した水は本来的に
不安定であり、わずかな刺激によっても過冷却状態が解
消して氷化を開始するが、本熱交換器では、そのような
氷化は極めて発生しにくい。したがって、氷化による流
路の閉塞の危険性が格段に低下するので、流路を流れる
水の過冷却度を従来以上に高めることが可能となり、熱
交換器の小型化、高効率化を達成することができる。As described above, the supercooled water is inherently unstable, and the supercooled state is eliminated by a slight stimulus to start ice formation. Conversion is extremely unlikely to occur. Therefore, the risk of blockage of the flow passage due to icing is significantly reduced, and the degree of supercooling of the water flowing through the flow passage can be increased more than before, and the heat exchanger can be reduced in size and improved in efficiency. can do.
【0067】[0067]
【発明の実施の形態2】次に、図10を参照しながら、
他の実施形態を説明する。Embodiment 2 Next, referring to FIG.
Another embodiment will be described.
【0068】実施形態2に係る熱交換器は実施形態1の
熱交換器(50)と伝熱管(49)の内部構造のみが異なる。実
施形態2の熱交換器では、伝熱管(49b) の内周面に、放
射状に延びた螺旋突条(83b) が設けられている。この螺
旋突条(83b) は、実施形態1の熱交換器(50)の螺旋突条
(83)と同様に、蓄熱媒体である水の流れを螺旋状にする
ように構成されている。一方、流路形成体である樹脂棒
(82b) は円筒形状を有している。実施形態1の熱交換器
(50)の樹脂棒(82)と同様に、樹脂棒(82b) の両端は封止
され、樹脂棒の内部(82e) には水が流入しない構造とな
っている。The heat exchanger according to the second embodiment differs from the heat exchanger (50) of the first embodiment only in the internal structure of the heat transfer tube (49). In the heat exchanger of the second embodiment, a radially extending spiral ridge (83b) is provided on the inner peripheral surface of the heat transfer tube (49b). This spiral ridge (83b) is a spiral ridge of the heat exchanger (50) of the first embodiment.
Like (83), the flow of water as a heat storage medium is configured to be spiral. On the other hand, a resin rod which is a flow path forming body
(82b) has a cylindrical shape. The heat exchanger of the first embodiment
Like the resin rod (82) of (50), both ends of the resin rod (82b) are sealed so that water does not flow into the inside (82e) of the resin rod.
【0069】伝熱管(49b) の上記内部構造は、螺旋突条
(83b) を有する伝熱管(49b) に樹脂棒(82b) を挿入する
ことによって製造される。挿入時には、図10(a)に
示すように樹脂棒(82b) の挿入を容易にするために、挿
入時における樹脂棒(82b) の外径(Db)は、伝熱管の軸方
向に直交する断面での伝熱管(49b) の最小長さ(Di')よ
りも相当小さく構成されている。したがって、螺旋突条
(83b) の半径方向先端と樹脂棒(82b) の外周面との間に
は、隙間(84b) が生じている。The internal structure of the heat transfer tube (49b) is a spiral ridge.
It is manufactured by inserting a resin rod (82b) into a heat transfer tube (49b) having (83b). At the time of insertion, the outer diameter (Db) of the resin rod (82b) at the time of insertion is orthogonal to the axial direction of the heat transfer tube in order to facilitate insertion of the resin rod (82b) as shown in FIG. It is configured to be considerably smaller than the minimum length (Di ') of the heat transfer tube (49b) in cross section. Therefore, the spiral ridge
A gap (84b) is formed between the radial end of (83b) and the outer peripheral surface of the resin rod (82b).
【0070】実施形態1の熱交換器と同様に、実施形態
2の熱交換器も、運転時に樹脂棒(82b) は流路を流通す
る水の一部を吸収して膨張する。そして、図10(b)
に示すように、樹脂棒(82b) が伝熱管(49b) の半径方向
外向きに膨張することによって、螺旋突条(83b) と樹脂
棒(82b) の外周面とが接触する。その結果、隙間(84b)
はなくなる。つまり、樹脂棒(82b) は、吸水することに
よって、隙間(84b) がなくなるように膨張する。この螺
旋突条(83b) と樹脂棒(82b) との接触は、流路を流れる
水がバイパスしない程度に十分な接触面積を有するよう
な接触である。Similarly to the heat exchanger of the first embodiment, also in the heat exchanger of the second embodiment, during operation, the resin rod (82b) expands by absorbing a part of the water flowing through the flow path. Then, FIG.
As shown in (5), when the resin rod (82b) expands outward in the radial direction of the heat transfer tube (49b), the spiral ridge (83b) comes into contact with the outer peripheral surface of the resin rod (82b). As a result, the gap (84b)
Is gone. That is, the resin rod (82b) expands by absorbing water such that the gap (84b) is eliminated. The contact between the spiral ridge (83b) and the resin rod (82b) is a contact having a sufficient contact area so that water flowing through the flow path does not bypass.
【0071】したがって、実施形態2の熱交換器におい
ても、樹脂棒(82b) が水を吸収して膨張する性質を有す
るので、実施形態1の熱交換器と同様の理由により、製
造時における伝熱管(49b) への樹脂棒(82b) の挿入は容
易である。そのため、伝熱管(49b) の製造は容易であ
り、熱交換器の生産性は高い。Therefore, also in the heat exchanger of the second embodiment, since the resin rod (82b) has the property of absorbing water and expanding, the transmission during manufacturing is the same as that of the heat exchanger of the first embodiment. Insertion of the resin rod (82b) into the heat tube (49b) is easy. Therefore, the manufacture of the heat transfer tube (49b) is easy, and the productivity of the heat exchanger is high.
【0072】また、運転時には樹脂棒(82b) が流路を流
れる水(W) の一部を吸収し、半径方向に膨張して、図1
0(b)に示すように、螺旋突条(83b) の半径方向先端
が樹脂棒(82b) の外周面と接触し(樹脂棒(82b) の外径
(Db-max)が伝熱管(49b) の最小長さ(Di') と等しくな
り)、螺旋突条(83b) の半径方向先端と樹脂棒(82b) の
外周面との間の隙間がなくなる。したがって、螺旋突条
(83b) と樹脂棒(82b) との間を流れる隙間流は発生しな
いので、流路を流れる水の流れ(W) は乱れが少なく、過
冷却状態を安定に保ったスムーズな流れとなる。In operation, the resin rod (82b) absorbs a part of the water (W) flowing through the flow path, expands in the radial direction, and
0 (b), the radial end of the spiral ridge (83b) comes into contact with the outer peripheral surface of the resin rod (82b) (the outer diameter of the resin rod (82b)).
(Db-max) is equal to the minimum length (Di ') of the heat transfer tube (49b)), and there is no gap between the radial end of the spiral ridge (83b) and the outer peripheral surface of the resin rod (82b). . Therefore, the spiral ridge
Since no gap flow is generated between the pipe (83b) and the resin rod (82b), the flow (W) of water flowing through the flow path has little turbulence and is a smooth flow in which the supercooled state is kept stable.
【0073】[0073]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、伝熱管
(49 、49b) 内に挿入された棒状体または螺旋突条(82,82
b)が蓄熱媒体(W) を吸収して膨張することにより、熱交
換器の製造性を損なうことなく、製造時に生じていた螺
旋突条(83)と伝熱管(49)の内周面との間の隙間または螺
旋突条(83b) と樹脂棒(82b) の外周面との間の隙間をな
くすことができる。したがって、伝熱管(49,49b)内を流
れる蓄熱媒体(W) の流れの乱れは少なく、蓄熱媒体(W)
の過冷却状態を安定に保ちながら蓄熱媒体(W) と冷媒
(R) との熱交換を行うことができる。その結果、過冷却
状態が解消して発生する蓄熱媒体(W) の氷化による蓄熱
媒体(W) の流路の閉塞を、蓄熱媒体(W) の過冷却度が相
当大きくても防止することができる。そして、熱交換器
の小型化、高効率化が可能になる。As described above, according to the present invention, the heat transfer tube
(49, 49b) inserted in a rod or spiral ridge (82, 82
b) absorbs the heat storage medium (W) and expands, and without impairing the productivity of the heat exchanger, the spiral ridge (83) and the inner peripheral surface of the heat transfer tube (49) that were generated at the time of manufacture. Or the gap between the spiral ridge (83b) and the outer peripheral surface of the resin rod (82b) can be eliminated. Therefore, the turbulence of the flow of the heat storage medium (W) flowing through the heat transfer tubes (49, 49b) is small, and the heat storage medium (W)
Storage medium (W) and refrigerant while maintaining the supercooled state of
Heat exchange with (R). As a result, blockage of the flow path of the heat storage medium (W) due to icing of the heat storage medium (W) that occurs when the supercooled state is resolved is prevented even if the degree of supercooling of the heat storage medium (W) is considerably large. Can be. And the heat exchanger can be reduced in size and improved in efficiency.
【図1】蓄熱式空気調和装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a regenerative air conditioner.
【図2】蓄熱式空気調和装置の水循環回路の構成を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a water circulation circuit of the regenerative air conditioner.
【図3】過冷却熱交換器の側面図である。FIG. 3 is a side view of the subcooling heat exchanger.
【図4】図3のV−V線に対応した位置における過冷却
熱交換器の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of the subcooling heat exchanger at a position corresponding to line VV in FIG. 3;
【図5】過冷却熱交換器の伝熱管を示す図である。FIG. 5 is a view showing a heat transfer tube of the subcooling heat exchanger.
【図6】過冷却熱交換器の伝熱管の部分拡大図である。FIG. 6 is a partially enlarged view of a heat transfer tube of the subcooling heat exchanger.
【図7】過冷却熱交換器の伝熱管の断面図であり、
(a)は製造時における樹脂棒を挿入した状態の図であ
り、(b)は樹脂棒が吸水して膨張した状態を示す図で
ある。FIG. 7 is a sectional view of a heat transfer tube of the supercooling heat exchanger,
(A) is a diagram showing a state where a resin rod is inserted at the time of manufacture, and (b) is a diagram showing a state where the resin rod has expanded by absorbing water.
【図8】冷蓄熱運転時における蓄熱式空気調和装置の回
路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of the regenerative air conditioner during the cold regenerative operation.
【図9】冷蓄熱利用運転時における蓄熱式空気調和装置
の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of the regenerative air conditioner during a cold storage operation.
【図10】本発明の他の実施形態に係る図7に相当する
図である。FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 7 according to another embodiment of the present invention.
【図11】従来の熱交換器の伝熱管における水の流れを
示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a flow of water in a heat transfer tube of a conventional heat exchanger.
21 圧縮機 22 四路切換弁 23 室外熱交換器 24 室内熱交換器 31 蓄熱槽 48 容器 48c 冷媒流通部 49 伝熱管 50 過冷却熱交換器 82 樹脂棒 82a 棒状体 83 螺旋突条 84 隙間 W 水 R 冷媒 21 Compressor 22 Four-way switching valve 23 Outdoor heat exchanger 24 Indoor heat exchanger 31 Heat storage tank 48 Container 48c Refrigerant circulation section 49 Heat transfer tube 50 Supercooling heat exchanger 82 Resin rod 82a Rod body 83 Spiral ridge 84 Gap W Water R refrigerant
Claims (3)
に設けられた複数の伝熱管(49,49b)とを備え、該伝熱管
(49,49b)の外部を流れる冷媒(R) と該伝熱管(49,49b)の
内部を流れる蓄熱媒体(W) との間で熱交換を行うシェル
アンドチューブ型熱交換器において、 上記各伝熱管(49,49b)の内部には、該伝熱管に挿入され
た棒状体(82a,82b) と、該棒状体(82a,82b) の外周面と
該伝熱管(49)の内周面との間に位置して蓄熱媒体の螺旋
状の流路を形成する螺旋突条(83,83b)とが設けられ、 該棒状体(82a,82b) と該螺旋突条(83,83b)のうち少なく
とも一つが該蓄熱媒体(W) を吸収することによって膨張
する膨潤性材料で形成されていることを特徴とするシェ
ルアンドチューブ型熱交換器。1. A closed-type container (48), and a plurality of heat transfer tubes (49, 49b) provided in the closed-type container (48).
(49, 49b) and a heat storage medium (W) flowing inside the heat transfer tubes (49, 49b) and a heat storage medium (W). Inside the heat transfer tubes (49, 49b), rods (82a, 82b) inserted into the heat transfer tubes, an outer peripheral surface of the rods (82a, 82b) and an inner peripheral surface of the heat transfer tubes (49) are provided. And a spiral ridge (83, 83b) that forms a spiral flow path of the heat storage medium is provided between the rod-shaped body (82a, 82b) and the spiral ridge (83, 83b). A shell-and-tube heat exchanger, characterized in that at least one of them is formed of a swellable material that expands by absorbing the heat storage medium (W).
型熱交換器において、 前記棒状体(82a) と前記螺旋突条(83)とが膨潤性材料に
よって一体形成され、 一体形成された該棒状体(82a) および該螺旋突条(83)
は、前記蓄熱媒体(W) を吸収していない状態において外
径が前記伝熱管(49)の内径よりも小さく、該蓄熱媒体
(W) を吸収した状態において該螺旋突条(83)の先端が該
伝熱管(49)に接するように構成されていることを特徴と
するシェルアンドチューブ型熱交換器。2. The shell-and-tube heat exchanger according to claim 1, wherein the rod-shaped body (82a) and the spiral ridge (83) are integrally formed of a swellable material, and the rod-shaped body is integrally formed. Body (82a) and the spiral ridge (83)
Has a smaller outer diameter than the inner diameter of the heat transfer tube (49) in a state where the heat storage medium (W) is not absorbed, and
A shell-and-tube heat exchanger, wherein the tip of the spiral ridge (83) is in contact with the heat transfer tube (49) when (W) is absorbed.
型熱交換器において、 前記棒状体(82a) と前記螺旋突条(83)のうち少なくとも
一つはナイロンで形成されていることを特徴とするシェ
ルアンドチューブ型熱交換器。3. The shell and tube heat exchanger according to claim 1, wherein at least one of the rod-shaped body (82a) and the spiral ridge (83) is formed of nylon. Shell and tube heat exchanger.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21010996A JPH1054687A (en) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Shell and tube heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21010996A JPH1054687A (en) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Shell and tube heat exchanger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054687A true JPH1054687A (en) | 1998-02-24 |
Family
ID=16583966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21010996A Withdrawn JPH1054687A (en) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Shell and tube heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1054687A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101936599A (en) * | 2009-06-29 | 2011-01-05 | 松下电工株式会社 | Heater and hair care device including the same |
| WO2016151649A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Heat exchanger |
| JP2019113276A (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 株式会社ニチリン | Double-pipe heat exchanger |
| KR20200093327A (en) * | 2019-01-28 | 2020-08-05 | 엘지전자 주식회사 | Heat transfer pipe and Heat exchanger for chiller |
-
1996
- 1996-08-08 JP JP21010996A patent/JPH1054687A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101936599A (en) * | 2009-06-29 | 2011-01-05 | 松下电工株式会社 | Heater and hair care device including the same |
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| KR20200093327A (en) * | 2019-01-28 | 2020-08-05 | 엘지전자 주식회사 | Heat transfer pipe and Heat exchanger for chiller |
| WO2020159175A1 (en) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 엘지전자 주식회사 | Heat transfer pipe, and heat exchanger for chiller |
| US12130092B2 (en) | 2019-01-28 | 2024-10-29 | Lg Electronics Inc. | Heat transfer pipe and heat exchanger for chiller |
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