CN100510601C

CN100510601C - 液-液热交换器

Info

Publication number: CN100510601C
Application number: CNB2006100069962A
Authority: CN
Inventors: 成濑英克; 竹内誉树
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: JP4084359B2; JP2006207854A; CN1811323A; KR20060086862A; KR100650520B1

Abstract

一种液-液热交换器，具有：第1流通路(74)，其流通由设置在热源机内的燃烧器为热源的热交换器加热了的载热体流动；以及第2流通路(75)，其流通被加热液体，通过载热体来加热被加热液体，其中，重合由第1及第2的2枚外板(71)、(72)、和夹持在两外板之间的中板(73)构成的3枚被加压成形的板。而且，在第1外板(71)与中板(73)之间形成曲管状的第1流通路(74)，在第2外板(72)与中板(73)之间，以经中板(73)而叠加于第1流通路(74)的方式形成曲管状的第2流通路(75)。以实现小型化以及成本的降低。

Description

液-液热交换器

技术领域

本发明涉及一种液-液热交换器，具有：第1流通路，其流通由设于热源机内的燃烧器为热源的热交换器所加热的载热体；第2流通路，其流通被加热液体，通过流动于第1流通路中的载热体，而对流动于第2流通路中的被加热液体进行加热。

背景技术

众所周知，以往，在具有以燃烧器为热源的供热水用和供暖用的热交换器的热源机内，设有具备第1流通路和第2流通路的液-液热交换器，从而能够进行洗澡水的追加热，其中第1流通路流通由供暖用热交换器所加热的防冻液等的载热体，而第2流通路流通浴池的水。

在此，洗澡水追加热用的液-液热交换器，一般构成为：由形成第1流通路的内管、和与内管之间形成第2流通路的外管构成的双层管结构(参照例如，特开平6-3075号公报)。为制造这种双层管结构的液-液热交换器，首先，将直状的内管插入到直状的外管后，缩小外管的端部直径，并且增大内管直径，通过使外管的端部紧密接合于内管的外周，来制得双层管，接着，将该双层管弯曲成S形状(蛇行状)等的规定的形状。此时，必须一边保持内管和外管的同心度一边使两者同时弯曲，但是这种作业极其困难。特别是，若以小曲率半径来弯曲双层管，则因为内管和外管的同心度极端恶化，所以不得以增大双层管的曲率半径。因此，无法以小曲率半径精细地弯曲双层管，而使外形尺寸收纳得紧凑。

另外，在液-液热交换器的制造中，在进行外管的缩径及内管的扩径、双层管的弯曲之外，还必须通过切削加工在外管的两端附近来形成流通于第2流通路中的液体的流入口和流出口，从而产生工时多、成本高的问题。

发明内容

本发明鉴于上述的问题，以提供一种小型化的低成本的液-液热交换器作为其课题。

为解决上述的问题，本发明的液-液热交换器，具有：第1流通路，其流通由设置在热源机内的燃烧器为热源的热交换器加热了的液体的载热体；以及第2流通路，其流通被加热液体，通过流动于第1流通路中的载热体，而对流动于第2流通路中的被加热液体进行加热，其特征在于，以重合由第1及第2的2枚外板和夹持在两外板之间的中板构成的3枚被加压成形的板而构成；在第1外板与中板之间形成曲管状的第1流通路；在第2外板与中板之间，以经中板而叠加于第1流通路的方式形成曲管状的第2流通路。

根据本发明，通过在各板上加压成形出凹陷等的流通路形成部，而形成第1外板与中板之间的管状的第1流通路、以及第2外板与中板之间的管状的第2流通路。在此，流通路形成部不是很难地就可以加压成形为以小曲率半径弯曲的形状。因此，不会产生在现有的双层管结构的液-液热交换器中受到曲率半径限制的问题，而可以以小曲率半径来精细地弯曲出第1及第2两流通路。由此，不用增大外形尺寸，就可以确保两流通路的流通路长度能够达到为得到所需要的热交换率所必需的长度，从而可以得到紧凑的液-液热交换器。另外，仅通过重合加压成形的3枚板，就可以制造液-液热交换器，而且通过加压成形，还可以简单地形成流动于各流通路中的液体的流入口及流出口，从而可以消减工时，实现成本降低。

另外，夹在第1及第2两流通路之间的中板的隔壁部分、与第2外板的第2流通路用的流通路形成部，优选为以下述方式来形成其截面形状，即，使第2流通路的截面形状形成为具有弯曲到第2外板侧的至少2个波峰部、和在这些波峰部之间而弯曲到第1外板侧的波谷部的波形的弯曲形状。据此，载热体和被加热液体则经中板的隔壁部分而被有效地热交换。

另外，虽然可以考虑以与第1流通路的上游端部和下游端部连通的方式在第1外板上设置载热体的流入口和流出口，而且以与第2流通路的上游端部和下游端部连通的方式在第2外板上设置被加热液体的流入口和流出口。但是，这样的话，必须在液-液热交换器的相互相反侧进行载热体用的配管构件与载热体的流入口和流出口的连接作业、以及被加热液体用的配管构件与被加热液体的流入口和流出口的连接作业，由此配管构件的连接作业变得繁琐麻烦，而且，在液-液热交换器的第1外板的外侧和第2外板的外侧，还必须分别确保配管构件的处理空间，从而导致空间效率的恶化。

对此，如果在第1及第2两外板之中的一方的外板上，以连通于所述第1及第2两流通路之中的这一方的外板与中板之间所形成的一方的流通路的上游端部和下游端部的方式，设置有流动于这一方的流通路中的液体的流入口和流出口；使第1及第2两流通路之中的另一方流通路的上游端部及下游端部，延长到未叠加上述一方的流通路的上游端部及下游端部的位置；在上述一方的外板上，以穿过中板而连通于上述另一方的流通路的上游端部和下游端部的方式，设置有流动于该另一方的流通路中的液体的流入口和流出口，则可以在液-液热交换器的相同一侧进行载热体用的配管构件的连接作业、以及被加热液体用的配管构件的连接作业，提高了作业效率，而且同时在液-液热交换器的另一方外板的外侧没有必要确保配管构件的处理空间，从而可以提高空间效率。

另外，为了能够使得有效地进行流动于第1流通路中的载热体与流动于第2流通路中的被加热液体之间的热交换，中板优选由热传导率较高的铜板形成。另一方面，为了抑制流动于第1及第2各流通路中的载热体以及被加热液体的放热，第1及第2的各外板优选由热传导率比铜低的不锈钢等材料形成。然而，外板若由不锈钢形成，则无法对中板和外板进行钎焊。此时，虽然可以考虑在中板和各外板的接合面设置衬垫，并在多个位置通过螺钉、铆钉等而将3枚板予以紧固，但是，这样的话，不仅零件数量增加，而且同时紧固工作也比较费时，此外还无法将配管构件钎焊于外板上所设置的流入口和流出口，这将不利于实现成本的降低。

对此，如果由铜板形成中板，由热传导率比铜低的母材(例如不锈钢)经过镀铜后而得到的板来形成第1及第2两外板，则可以抑制放热损耗，提高热交换率，而且同时还可以将各外板钎焊到中板上，此外还可以将配管构件钎焊于外板上所设置的流入口和流出口，在成本方面比较有利。另外，在本发明中，“铜”不仅是指纯铜，还包括铜合金。

附图说明

图1是表示具备液-液热交换器的热源机的回路结构的说明图。

图2是表示热源机的主要部分的剖面侧视图。

图3是表示本发明的实施方式的液-液热交换器的正视图。

图4表示按图3中IV—IV线剖开的剖面图。

图5表示按图3中V—V线剖开的剖面图。

具体实施方式

参照图1，1是表示具备供热水用热交换器2和供暖用热交换器3的热源机。供热水用和供暖用的两热交换器2、3，并排设置在配置于热源机1内的罐体4的上部。在罐体4的下部，并排设置有作为供热水用热交换器2的热源的供热水用燃烧器2a、和作为供暖用热交换器3的热源的供暖用燃烧器3a，在罐体4内，以从其下方的鼓风机4a供给的空气作为燃烧用空气而进行各燃烧器2a、3a的燃烧。另外，在罐体4的上方设置有将通过各热交换器2、3后的燃烧排气排出的排气通道4b。

在供热水用热交换器2上，连接有上游侧的供水路5a和下游侧的出热水路5b。在供水路5a上，设置有流量传感器51和流量调节阀52，而且，在流量调节阀52的下游侧设置有将供水路5a和出热水路5b连接起来的辅助通路5c，在辅助通路5c上设置有辅路流量调节阀53。打开出热水路5b的下游侧的出热水阀54，使供热水用热交换器2中通水，流量传感器51若检测出该通水，则供热水用燃烧器2a即被点火，通过对燃烧器2a的燃烧量的控制、以及流量调节阀52、53对通水量的控制，而流出设定温度的热水。

在供暖用热交换器3上，经供暖回路6连接有暖风供暖器等的供暖终端61。供暖回路6，由供暖输送通路6a、和供暖返回通路6b构成，其中：供暖输送通路6a，将被供暖用热交换器3加热了的防冻液等的载热体输送给供暖终端61，而供暖返回通路6b，将通过供暖终端61后的载热体返回到供暖用热交换器3。在供暖返回通路6b上，设置有蓄水箱62和供暖用泵63。而且，在打开供暖终端61的运转开关时，供暖终端61的阀61a被打开，并且供暖用泵63也被驱动，供暖用燃烧器3a即被点火，由供暖用热交换器3加热的载热体经由供暖回路6而循环在供暖终端61和供暖用热交换器3之间。

另外，热源机1内还设置有洗澡水追加热用的液-液热交换器7。液-液热交换器7与洗澡水用泵91同设置在与浴池8连接的洗澡水回路9上。而且，在供暖回路6上，设置有从供暖输送通路6a并经由液-液热交换器7而到蓄水箱62的追加热用通路6c，在追加热用通路6c上设置有追加热用阀92。若打开追加热用运转开关，则洗澡水用泵91即被驱动，浴池8的热水则循环于洗澡水回路9中，而且追加热用阀92被打开，并且供暖用泵63也被驱动，载热体经由液-液热交换器7而循环于供暖用热交换器3中，循环于洗澡水回路9中的浴池8的热水在液-液热交换器7处被加热。

液-液热交换器7如图2所示，以位于罐体4的后侧位置的方式配置在热源机1内。下面，详细说明该液-液热交换器7的结构。

液-液热交换器7如图3至图5所示，是以重合由第1及第2的2枚外板71、72、和夹持在两外板71、72之间的中板73构成的大致方形的3枚板的方式来构成。在第1外板71上，以在第1外板71的板面内近似于蛇行的方式，来加压成形出向中板73相反的方向凹陷的流通路形成部71a，而在第2外板72上，以沿着第1外板71的流通路形成部71a而近似于蛇行的方式，也加压成形出向中板73相反的方向凹陷的流通路形成部72a。这样，若再以夹持中板73的状态来重合第1及第2两外板71、72，则在第1外板71的流通路形成部71a与中板73之间，形成近似于蛇行的曲管状的第1流通路74，而在第2外板72的流通路形成部72a与中板73之间，形成经由中板73而叠加于第1流通路74的近似于蛇行的曲管状的第2流通路75。

第1流通路74成为流通由供暖用热交换器3加热了的载热体的流通路，而第2流通路75则成为流通浴池8的水(被加热液体)的流通路。而且，流动于第2流通路75中的被加热液体，经中板73而被流动于第1流通路74中的载热体的热所加热。另外，在第2流通路75中，使被加热液体与第1流通路74中的载热体的流向相反而流动。另外，为了得到所需要的热交换率，必须将第1及第2两流通路74、75的流通路长度设定在规定长度以上。在此，各外板71、72的流通路形成部71a、72a，不是很难地就可以加压成形为以小曲率半径弯曲的形状。因此，不会产生在现有的双层管结构的液-液热交换器中受到曲率半径限制的问题，而可以以小曲率半径来精细地弯曲出第1及第2两流通路74、75。由此，不用增大外形尺寸，就可以确保两流通路74、75的流通路长度能够达到为得到所需要的热交换率所必需的长度，从而可以实现液-液热交换器7的小型化。

另外，在本实施方式中，使夹在第1及第2两流通路74、75之间的中板73的隔壁部分73a与第2外板72的流通路形成部72a，弯曲成截面大致呈M字形状的波形形状，使第2流通路75的截面形状形成为波形的弯曲形状，而该波形是具有弯曲到第2外板72侧的2个波峰部751、751、和在这些波峰部751、751之间而弯曲到第1外板71侧的波谷部752的波形。据此，流动于第1流通路74中的载热体和流动于第2流通路75中的被加热液体，则经由中板73的隔壁部分73a而被有效地热交换。另外，也可以使中板73的隔壁部分73a与第2外板72的流通路形成部72a，以下述方式形成其截面形状，即，使得第2流通路75的截面形状形成为具有3个以上的波峰部、和在这些波峰部之间的2个以上的波谷部的波形的弯曲形状。

然而，在只使中板73的隔壁部分73a弯曲成截面呈波形形状的情况下，流动在第2流通路75中的离开隔壁部分73a的被加热液体的量变多，以致不能充分提高热交换率。由此，为了提高热交换率，有必要使第2外板72的流通路形成部72a也与中板73的隔壁部分73a同样地弯曲成截面呈波形形状，如本实施方式，使得第2流通路75的截面形状形成为波形的弯曲形状。另外，虽未图示，为尽可能地增大载热体与被加热液体间的热交换面积，最好在隔壁部分73a上加工出细小的凹凸。另外，若使第1外板71的流通路形成部71a弯曲成截面呈波形形状，则由于流通路形成部71a的表面积的增加导致高温的载热体的放热消耗变大，因此，使第1外板71的流通路形成部71a形成为截面呈圆弧形状。

在第2外板72上，设置有被加热液体的流入口75a和流出口75b连通第2流通路75的上游端部和下游端部，并将上述洗澡水回路9的上游侧的配管构件与下游侧的配管构件连接于这些流入口75a和流出口75b。另外，以使第1流通路74的上游侧和下游侧的各端部延长到未叠加在第2流通路75的上游侧和下游侧的各端部的位置的方式，而形成第1外板71的流通路形成部71a。而且，在第2外板72上，以穿过中板73而连通于第1流通路74的上游端部和下游端部的方式设置有载热体的流入口74a和流出口74b。另外，在载热体的流入口74a和流出口74b，分别安装接口76，将上述追加热用通路6c的上游侧的配管构件和下游侧的配管构件连接于流入口74a的接口76和流出口74b的接口76。

在此，虽然可以在第1外板71上形成连通于第1流通路74的上游端部和下游端部的流入口和流出口，但是，这样的话，必须在液-液热交换器7的相互相反侧进行载热体用的配管构件的连接作业、以及被加热液体用的配管构件的连接作业，由此配管构件的连接作业变得繁琐麻烦，而且，在液-液热交换器7的第1外板71的外侧和第2外板72的外侧，还必须分别确保配管构件的处理空间，从而导致空间效率的恶化。对此，如本实施方式，如果在第2外板72上，在设置了针对第2流通路75的流入口75a和流出口75b的基础之上，再设置有针对第1流通路74而言的流入口74a和流出口74b，，则可以在液-液热交换器7的相同一侧进行载热体用的配管构件的连接作业、以及被加热液体用的配管构件的连接作业，提高了作业效率，并且在第1外板71的外侧没有必要确保配管部件的处理空间，从而可以提高空间效率。另外，液-液热交换器7，以第2外板72朝向前方的状态而被配置在热源机1内的罐体4的后侧位置，由于可以在第1外板71的外侧，即后侧不必确保配管部件的处理空间，所以而可以将液-液热交换器7配置为尽可能地接近热源机1的背面板1a。在以第1外板71朝向前方的姿势来配置液-液热交换器7的情况下，优选在第1外板71上设置针对第1流通路74的流入口74a和流出口74b、以及针对第2流通路75的流入口75a和流出口75b。

在此，中板73由铜板(例如C1220制的板)形成，利用铜的较高热传导性而提高热交换率。另一方面，为了抑制流动于第1流通路74中的载热体经由第1外板71的放热、以及流动于第2流通路75中的被加热液体经由第2外板72的放热，第1及第2的各外板71、72，优选由热传导率比铜低的例如不锈钢材料形成。然而，各外板71、72若由不锈钢形成，则无法将各外板71、72钎焊到中板73上，以致难以确保各外板71、72与中板73之间的密封性。

因此，在本实施方式中，由热传导率比铜低的母材(例如不锈钢)经过镀铜后而得到的板形成各外板71、72。据此，各外板71、72可以在镀铜层进行钎焊。由此，在各外板71、72与中板73之间的接合面(流通路形成部71a、72a以外的部分)，以夹持片状或粉末状的钎料的状态，重合这些3枚的板71、72、73，并在炉中进行加热，从而可以将各外板71、72钎焊到中板73上。另外，还可以将被加热液体用的配管构件钎焊到第2外板72上所形成的针对第2流通路75的流入口75a和流出口75b处，也可以将接口76钎焊到第2外板72上所形成的针对第1流通路74的流入口74a和流出口74b处。此外，由于各外板71、72的母材的热传导率比铜低，因此，经由各外板71、72的载热体或被加热液体的放热被抑制，热交换率也得以提高。

另外，虽然也可以由铜板形成各外板71、72，将各外板71、72钎焊到铜板制的中板73上，但是，这样的话，经由各外板71、72的放热损耗则变大。此时，虽然可以考虑用罩覆盖住各外板71、72的外表面，但是，这样会提高成本。另外，虽然还可以考虑将各外板71、72由不锈钢制成，而在中板73和各外板71、72的接合面设置衬垫，并在多个位置通过螺钉、铆钉等而将3枚板71、72、73予以紧固，但是，这样的话，不仅零件数量增加，并且紧固工作也比较费时，这将不利于实现成本的降低。因此，为了提高热交换率，并实现成本降低，优选如上述实施方式的构成。

另外，在上述实施方式中，虽然将第1及第2的各流通路74、75形成为蛇行的曲管状，但是，并不仅限于此，也可以将各流通路74、75形成为例如旋涡状的曲管状。另外，第1及第2的各外板71、72的流通路形成部71a、72a、以及中板73的隔壁部分73a的截面形状也不仅限于上述实施方式中的形状。

另外，上述实施方式中的液-液热交换器7虽然是洗澡水追加热用的热交换器，但是，本发明同样可以适用于其他用途的液-液热交换器，例如，下述情况的热交换器，即，通过热源机的供暖用热交换器，对于供给配置在浴室中的喷雾桑那浴用的喷雾嘴的水进行加热的热交换器。

Claims

1.一种液-液热交换器，具有：第1流通路，其流通由以设置在热源机内的燃烧器为热源的热交换器加热了的液体的载热体；以及第2流通路，其流通被加热液体，通过流动于第1流通路中的载热体，而对流动于第2流通路中的被加热液体进行加热，其特征在于，

所述液-液热交换器，以重合由第1及第2的2枚外板，和夹持在两外板之间的中板构成的3枚被加压成形的板的方式构成；

在第1外板与中板之间形成曲管状的第1流通路，在第2外板与中板之间，以经中板而重叠于第1流通路的方式形成曲管状的第2流通路。

2.根据权利要求第1项所述的液-液热交换器，其特征在于，夹在所述第1及第2两流通路之间的所述中板的隔壁部分，与所述第2外板的第2流通路用的流通路形成部，是以下述方式形成其截面形状，即，使第2流通路的截面形状形成为具有在第2外板侧弯曲的至少2个波峰部、和在这些波峰部之间在所述第1外板侧弯曲的波谷部的波形的弯曲形状。

3.根据权利要求第1项所述的液-液热交换器，其特征在于，在所述第1及第2两外板之中的一方的外板上，以连通于所述第1及第2两流通路之中的该一方的外板与所述中板之间所形成的一方的流通路的上游端部和下游端部的方式，设置有流动于该一方的流通路中的液体的流入口和流出口；使第1及第2两流通路之中的另一方流通路的上游端部及下游端部，延长到在上述一方的流通路的上游端部及下游端部未重叠的位置；在上述一方的外板上，以穿过中板而连通于上述另一方的流通路的上游端部和下游端部的方式，设置有流动于该另一方的流通路中的液体的流入口和流出口。

4.根据权利要求第2项所述的液-液热交换器，其特征在于，在所述第1及第2两外板之中的一方的外板上，以连通于所述第1及第2两流通路之中的这一方的外板与所述中板之间所形成的一方的流通路的上游端部和下游端部的方式，设置有流动于该一方的流通路中的液体的流入口和流出口；使第1及第2两流通路之中的另一方流通路的上游端部及下游端部，延长到在上述一方的流通路的上游端部及下游端部未重叠的位置；在上述一方的外板上，以穿过中板而连通于上述另一方的流通路的上游端部和下游端部的方式，设置有流动于该另一方的流通路中的液体的流入口和流出口。

5.根据权利要求第1至第4项中任一项所述的液-液热交换器，其特征在于，所述中板由铜板形成，所述第1及第2两外板由热传导率比铜低的母材经过镀铜后而得到的板形成，对各外板和中板进行钎焊。