JP2003240457A - 給湯用熱交換器 - Google Patents

給湯用熱交換器

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JP2003240457A
JP2003240457A JP2002032489A JP2002032489A JP2003240457A JP 2003240457 A JP2003240457 A JP 2003240457A JP 2002032489 A JP2002032489 A JP 2002032489A JP 2002032489 A JP2002032489 A JP 2002032489A JP 2003240457 A JP2003240457 A JP 2003240457A
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JP
Japan
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heat exchanger
tube
hot water
casing
water supply
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JP2002032489A
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English (en)
Inventor
Joji Sato
穣治 佐藤
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Toyo Radiator Co Ltd
Original Assignee
Toyo Radiator Co Ltd
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  • Details Of Fluid Heaters (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒として炭酸ガスを用いた冷凍サイクルに
おいて、その放熱器を利用して給湯用熱交換器とするも
のであって、その製造が容易で信頼性の高いものの提
供。 【解決手段】 並列された多数のプレートフィン1に第
1チューブ2及び第2チューブ3を挿通固定すると共
に、第1チューブ2の端部どうし及び第2チューブ3の
端部どうしを連結して、夫々蛇行状の第1流路4と第2
流路5を形成し、コア6を構成する。そしてコア6をケ
ーシング7に内装し、第1流路4に水を供給すると共
に、第2流路5に高温高圧の炭酸ガスを供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガスを冷媒と
する冷凍サイクルの放熱器を利用して、高温高圧の冷媒
により水を温める給湯用熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に示すように、炭酸ガスを冷媒とし
て用いた冷凍サイクルの放熱器利用型の給湯用熱交換器
23が知られている。即ち、吸熱器20と圧縮機19と放熱器
と膨張弁22との間を炭酸ガス10の冷媒が流通し、その放
熱器を給湯用熱交換器23とし、その第2チューブに高温
高圧の冷媒が流通する第2流路5と、その第1チューブ
に水9が流通する第1流路4との間に熱交換を行うもの
が知られている。
【0003】そのような給湯用熱交換器23は、一例とし
て図7に示すものが知られている。この給湯用熱交換器
23は、第1チューブ2の外周にその直径よりも細い第2
チューブ3を螺旋状に密に巻回し、第2チューブ3に高
温高圧となった炭酸ガス10の冷媒を流通させ、第1チュ
ーブ2の一方から水9をそのチューブ2内に流入し、そ
の水9と炭酸ガス10との間で熱交換を行って温水15を得
るものである。
【0004】また、他の給湯用熱交換器23として、図8
に示すものが知られている。これは多数の細管26が図9
の如く並列された細管群をU字状に曲折し、夫々の細管
26の両端を夫々一対のヘッダ28に連通させる。そして多
数の細管26の外面にウォータジャケット27を設け、蛇行
状の水流路を形成する。そして一方のヘッダ28から夫々
の細管26を介し、他方のヘッダ28に高温高圧の冷媒を流
通させる。それと共に、ウォータジャケット27に水9を
供給して冷媒との間に熱交換を行い、温水15を得るもの
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような冷媒に炭酸
ガスを用いた冷凍サイクルによる給湯器は、従来の電気
ヒーターを用いる給湯器に比べてその熱効率が一般的に
高い。しかしながら、図7に示す給湯用熱交換器23は第
1チューブ2の外周に第2チューブ3を螺旋状に密に巻
回してなるが、その製造が面倒であると共に、単位容積
当たりの熱交換性能が低い欠点がある。また、図8に示
す給湯用熱交換器23は多数の細管26を密接し、その両端
にヘッダ28を取付けると共に、細管26の並列した外面に
ウォータジャケット27を配置する構造を有するため、そ
の製造が極めて面倒である欠点があった。そこで、本発
明はその製造が容易で且つ熱効率の良い信頼性の高い給
湯用熱交換器を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、多数のプレートフィン(1) が並列され、それらに互
いに整合する多数の第1挿通孔(2a)と第2挿通孔(3a)と
が形成され、夫々の第1挿通孔(2a)に第1チューブ(2)
が挿通固定されると共に、夫々の第2挿通孔(3a)に第2
チューブ(3) が挿通固定され且つ、第1チューブ(2) の
端部どうしが連結されると共に、第2チューブ(3) の端
部どうしが連結されて、夫々蛇行状の第1流路(4) と第
2流路(5) が形成されてコア(6) が構成され、そのコア
(6) がケーシング(7) に液密または気密に内装され、前
記第1流路(4) に水(9) が供給されると共に、第2流路
(5) に高温高圧の炭酸ガス(10)が供給される給湯用熱交
換器である。
【0007】請求項2に記載の本発明は、請求項1にお
いて、前記コア(6) のプレートフィン(1) の並列方向の
端にエンドプレート(8) が配置され、前記ケーシング
(7) は、そのケーシング本体(7a)の開口がエンドプレー
ト(8)により閉塞されてなり、前記第1チューブ(2) お
よび第2チューブ(3) は、その軸線がU字状に曲折さ
れ、その端部どうしが、エンドプレート(8) の外側で互
いに接続されてなる給湯用熱交換器である。
【0008】請求項3に記載の本発明は、請求項1また
は請求項2において、前記ケーシング(7) 内に、熱媒体
液(14)が封入された給湯用熱交換器である。請求項4に
記載の本発明は、請求項1〜請求項3のいずれかにおい
て、ケーシング(7) の上部に安全弁(24)が設けられ、ケ
ーシング(7) の内圧が所定以上に上昇したとき、その安
全弁(24)が開放されるように構成された給湯用熱交換器
である。請求項5に記載の本発明は、請求項1〜請求項
4のいずれかにおいて、炭酸ガス(10)が冷媒として吸熱
器(20)と圧縮機(19)と放熱器とを循環する冷凍サイクル
を有し、その冷凍サイクル中の放熱器の位置に配置され
る給湯用熱交換器である。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、図面に基づいて本発明の実
施の形態につき説明する。図1は本発明の給湯用熱交換
器23の分解斜視略図であり、図2は図1のII−II横断面
図、図3はその要部平面図である。この給湯用熱交換器
23は図1に示す如く、多数のプレートフィン1が並列さ
れ、その上下両端に一対のエンドプレート8が配置され
ている。エンドプレート8は、外周が立ち上げられた皿
状に形成され、そのエンドプレート8及びプレートフィ
ン1に互いに整合する多数の第1挿通孔2aと第2挿通
孔3a(図2)とが穿設されている。
【0010】この例では、プレートフィン1の幅方向に
第1挿通孔2aと第2挿通孔3aが図2の如く交互に配
置され、両者が互いにプレートフィン1の長手方向に半
ピッチ位置ずれして配置されている。第1挿通孔2a,
第2挿通孔3aの孔縁部は、図示しないバーリング加工
により僅かに立上げられ、並列されたプレートフィン1
のスペーサ部を構成する。即ち、図示しないバーリング
加工穴の立ち上げ高さだけ各プレートフィン1間に隙間
が形成される。各列の一対の第1挿通孔2aには、軸線
がU字状に曲折された第1チューブ2が挿通される。ま
た、一対の第2挿通孔3aには同様の第2チューブ3が
挿通される。
【0011】そしてその挿通後に、第1チューブ2及び
第2チューブ3に拡開治具が挿入され、半径方向外方に
拡管して第2チューブ3の外周と第2挿通孔3aとの
間、第1チューブ2の外周と第1挿通孔2aとの間を伝
熱的に密着する。そして、各列の隣り合う第1チューブ
2どうし及び第2チューブ3どうしの開口端間を短いU
字状の管継手16で連結する。それにより、全体として蛇
行状の複数の第1流路4及び第2流路5を形成し、夫々
の端部を分流管11及び合流管12で連結する。これらの構
造は、量産されている空調用熱交換器の一般的構造と略
同一であり、異なる点は第1流路と第2流路が互いに独
立に形成されていることである。さらに、上下一対のエ
ンドプレート8の外周を気密または液密にケーシング本
体7aにより閉塞する。なお、この閉塞手段は適宜なパ
ッキン及びボルト等の締結手段を用いて行うことができ
る。さらには、ろう付けにより行ってもよい。
【0012】また、ケーシング7の外周には断熱材13が
被覆される。なお、ケーシング7内(チューブの外面
側)には空気のみを存在させることができるが、それに
代えて不凍液(水)や、油,パラフィン等を封入して、
それを熱媒体液14とすることもできる。そして第1流路
4の各第1チューブ2に水9を流入させると共に、第2
流路5の各第2チューブ3に高温高圧の炭酸ガス10を供
給する。そして密閉されたケーシング7内でプレートフ
ィン1を介し或いはプレートフィン1と熱媒体液14とを
介し、水9と炭酸ガス10との間に熱交換を行い、水9を
温水15にする。
【0013】次に、図4は本発明の第2の実施の形態を
示す給湯用熱交換器23の平面的略図で、前記実施の形態
の図3に対応する。この例は前記図3のものに比較し、
より小型のものであって第1チューブ2,第2チューブ
3の列数が図3のそれよりも少ないものである。
【0014】次に、図5は本発明のさらに他の実施の形
態を示す給湯用熱交換器23の断面図であり、この例は一
対のエンドプレート8を含むコア6全体がケーシング7
に内装されたものである。このケーシング7は、そのケ
ーシング本体7aが上端開口の箱状に形成され、その開
口が上蓋17に液密に閉塞される。そしてその上蓋17を第
1流路4,第2流路5の両端部が貫通するものである。
【0015】
【実施例】高温・高圧の炭酸ガス10が流通する第2チュ
ーブ3は、一般家庭用の場合その全長が2m程で足り、
その内径は3mm〜9mm程度とすることができる。一
例として、内径3mmの場合には、その肉厚を0.5m
m程度とすれば足り、それが内径4mmの場合には肉厚
を1mm程度とすればよい。また、低圧の水9が流通す
る第1チューブ2は耐圧性があまり要求されないので、
その板厚は0.2mm〜0.35mmで充分であり、チ
ューブ直径は第2チューブ3と同程度またはそれ以上と
することができる。
【0016】そして各列におけるチューブの段ピッチ
(挿通孔間のピッチと同一)を11mm〜19mm程と
し、第1挿通孔2aと第2挿通孔3a間の列ピッチは8
mm〜12.7mm程とすることができる。さらにフィ
ンの板厚は、0.09mm〜0.16mmで足り、その
フィンピッチは0.8mm〜5mmとすることができ
る。また、チューブの列数,段数、さらにはコア長は、
要求される容量及び性能に応じて適宜設計変更すること
ができる。
【0017】
【発明の作用・効果】本発明の給湯用熱交換器は、多数
の並列されたプレートフィン1に第1チューブ2及び第
2チューブ3が挿通固定され、その第1チューブ2の端
部どうし及び第2チューブ3の端部どうしが連結され
て、第1流路4と第2流路5が形成されてコア6を構成
する。そしてコア6がケーシング7に内装され、第1流
路4に水が供給されると共に、第2流路5に高温高圧の
炭酸ガスが供給されるものである。従って、この炭酸ガ
スを用いた給湯用熱交換器において、そのコア6の構造
が単純化され、量産されている通常の空調用熱交換器の
製法により、その生産を容易に行い得ると共に、耐圧性
が高く信頼性の高いものを提供できる。
【0018】上記構成において、コア6の並列方向の端
にエンドプレート8を配置し、ケーシング本体7aの開
口をエンドプレート8により閉塞したものにおいては、
さらに構造が単純化され、部品点数が少なく製造し易い
給湯用熱交換器を提供できる。上記構成において、さら
にケーシング7内に熱媒体液14が封入されたものにおい
ては、第1流路4に供給される水と第2流路5に供給さ
れる炭酸ガスとの熱交換をさらに円滑に行い、効率の良
い給湯用熱交換器を提供できる。
【0019】上記構成において、ケーシング7の上部に
安全弁24が設けられたものにおいては、ケーシング7内
の内圧が所定以上に上昇したとき、その安全弁24が開放
されるので、安全な給湯用熱交換器となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す給湯用熱交換
器23の分解斜視略図。
【図2】図1のII−II横断面略図。
【図3】同熱交換器の要部を示す平面略図。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す給湯用熱交換器
23の平面略図。
【図5】本発明のさらに他の実施の形態を示す給湯用熱
交換器23の一部破断正面図。
【図6】本発明の対象となる給湯用熱交換器23が配置さ
れた冷凍サイクルのブロック図。
【図7】従来型給湯用熱交換器23の斜視略図。
【図8】同他の従来型給湯用熱交換器23の斜視略図。
【図9】図8のIX−IX矢視断面略図。
【符号の説明】
1 プレートフィン 2 第1チューブ 2a 第1挿通孔 3 第2チューブ 3a 第2挿通孔 4 第1流路 5 第2流路 6 コア 7 ケーシング 7a ケーシング本体 8 エンドプレート 9 水 10 炭酸ガス 11 分流管 12 合流管 13 断熱材 14 熱媒体液 15 温水 16 管継手 17 上蓋 18 安全弁 19 圧縮機 20 吸熱器 21 ファン 22 膨張弁 23 給湯用熱交換器(放熱器) 26 細管 27 ウォータジャケット 28 ヘッダ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数のプレートフィン(1) が並列され、
    それらに互いに整合する多数の第1挿通孔(2a)と第2挿
    通孔(3a)とが形成され、夫々の第1挿通孔(2a)に第1チ
    ューブ(2) が挿通固定されると共に、夫々の第2挿通孔
    (3a)に第2チューブ(3) が挿通固定され且つ、 第1チューブ(2) の端部どうしが連結されると共に、第
    2チューブ(3) の端部どうしが連結されて、夫々蛇行状
    の第1流路(4) と第2流路(5) が形成されてコア(6) が
    構成され、 そのコア(6) がケーシング(7) に液密または気密に内装
    され、 前記第1流路(4) に水(9) が供給されると共に、第2流
    路(5) に高温高圧の炭酸ガス(10)が供給される給湯用熱
    交換器。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記コア(6) のプレートフィン(1) の並列方向の端にエ
    ンドプレート(8) が配置され、 前記ケーシング(7) は、そのケーシング本体(7a)の開口
    がエンドプレート(8)により閉塞されてなり、 前記第1チューブ(2) および第2チューブ(3) は、その
    軸線がU字状に曲折され、その端部どうしが、エンドプ
    レート(8) の外側で互いに接続されてなる給湯用熱交換
    器。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、 前記ケーシング(7) 内に、熱媒体液(14)が封入された給
    湯用熱交換器。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかにおい
    て、 ケーシング(7) の上部に安全弁(24)が設けられ、ケーシ
    ング(7) の内圧が所定以上に上昇したとき、その安全弁
    (24)が開放されるように構成された給湯用熱交換器。
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれかにおい
    て、 炭酸ガス(10)が冷媒として吸熱器(20)と圧縮機(19)と放
    熱器とを循環する冷凍サイクルを有し、その冷凍サイク
    ル中の放熱器の位置に配置される給湯用熱交換器。
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