JP2005156134A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器単独で、水を流す管内に複雑な製造工程が必要な漏洩検知手段を設けずとも、簡単な構造で熱交換性能の向上ができ、かつ断熱材などの周辺部材も簡素にでき、給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化及び断熱材などの周辺部材削減が図れる熱交換器を提供するものである。
【解決手段】二酸化炭素が流通する流路３を複数本１列に配列した多穴管２が放射状に複数個配設し、多穴管２の周方向間に水が流通する異型管４を複数個配置し、多穴管２の外壁と、異型管４の外壁は熱的に直接伝導するように接していることにより、二酸化炭素からの熱を多穴管２のほぼ外壁全体から、多穴管に接する異型管４の管内を流れる水に伝熱することができるため、熱交換性能が高く、熱交換器１に取り付ける断熱材も簡素にでき、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ式の給湯機や家庭用、業務用の空気調和機などにおいて、水と冷媒とを熱交換させるための熱交換器に関するものである。

たとえば、ヒートポンプ式給湯機用の水と冷媒とを熱交換させるための熱交換器などは、給湯器本体のコンパクト化、低価格化に対する市場要望に対応するため、熱交換器本体のコンパクト・高性能化や、軽量化及び断熱材などの周辺部材削減が一層求められている。

以下、図面を参照しながら、従来から知られているヒートポンプ式給湯機用の水熱交換器を説明する。

図１７において、１００は水熱交換器本体であり、芯管１０１の周りに冷媒管１０２を螺旋状に巻きつけており、芯管１０１と冷媒管１０２はロウ付けで接合されている。又、他の例として、冷媒管１０２が図１８で示すように、複数本の分岐冷媒管（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ）を１つの分流器１０３に接続して芯管１０１に巻きつけられている。

芯管１０１及び冷媒管１０２の材料は、銅又は鉄、ＳＵＳ、真ちゅう又はアルミニウム等が使用されている。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。

まず、温熱（以下、単に「熱」という）を伝達される水が流通する芯管１０１の外周に熱を伝達する冷媒が流通する冷媒管１０２を螺旋状に巻き付け、ロウ付けで伝熱的に接合するだけの簡易な構成にすることによって、水を流す芯管１０１に複雑な製造工程が必要な漏洩検知手段を設けず、水・冷媒両流体間で伝熱を行わせようとするものである。

さらに、芯管１０１が必ずしも直管でなくてもよく、また、芯管１０１の長さも比較的自由に設計できるため、熱交換性能の向上、製造の容易性、運搬の容易性、コスト低減等の面で効果がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２２８３７０号公報

しかしながら、上記従来の水熱交換器１００の構成では、熱を伝達する冷媒が流通する冷媒管１０２を芯管１０１の外側に螺旋状に巻き付けているため、冷媒管１０２の芯管１０１との接合部１０４（図示せず）で部分的に熱を芯管１０１に伝達しており、非接合部から外側に熱を放出している。従って、水熱交換器１００の熱交換性能を向上させるためには、外側を断熱材等の熱伝達を抑制する部材で覆う必要がある。そのため、水熱交換器単独では、簡単な構造で熱交換性能の向上ができ、製造の容易性、運搬の容易性、コスト低減等が図れても、断熱材などの周辺部材が必要不可欠となり給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化及び断熱材などの周辺部材削減が図れないという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するもので、熱交換器単独としても、水を流す管内に複雑な製造工程が必要な漏洩検知手段を設けずとも、簡単な構造で熱交換性能の向上ができ、かつ断熱材などの周辺部材も簡素にでき、給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化及び断熱材などの周辺部材削減が図れる熱交換器を提供するものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、流体１が流通する流路が複数本ある多穴管を放射状に複数個配設し、多穴管の周方向間に流体２が流通する異型管を複数個設置し、多穴管の外壁と流体２が流通する異型管の外壁が互いに接するものである。

これによって、流体１を二酸化炭素とし流体２を水とした場合、二酸化炭素からの熱を多穴管のほぼ全体から多穴管に接する管内部を流れる水に伝熱することができ、熱交換器に取り付ける断熱材も簡素にできる。

本発明の熱交換器は、流体１が流通する管を複数本並列に並べた管群を放射状に複数個配設し、管群の周方向間に流体２が流通する異型管を複数個設置し、管の外壁と異型管の外壁が互いに接するものである。

これによって、流体１を二酸化炭素とし流体２を水とした場合、二酸化炭素からの熱を管群のほぼ全体から管群に接する異型管内部を流れる水に伝熱することができ、熱交換器に取り付ける断熱材も簡素にでき、さらに、流体１が流通する流路を多穴管に比べ、量産が容易な丸管状にできる。

本発明の熱交換器は、流体１が流通する流路が複数本ある多穴管を放射状に複数個配設し、多穴管の周方向間に流体２が流通する異型管を複数個設置し、多穴管の外壁と流体２が流通する異型管の外壁が互いに接するものであり、熱交換性能を高くすることができ、断熱材も簡素にできるため、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化を図ることができる。

また、本発明の熱交換器は、流体１が流通する管を複数本並列に並べた管群を放射状に複数個配設し、管群の周方向間に流体２が流通する異型管を複数個設置し、管の外壁と異型管の外壁が互いに接するものであり、熱交換性能を高くすることができ、断熱材も簡素にできるため、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化を図ることができる。さらに、流体１が流通する流路を多穴管に比べ、量産が容易な丸管状にできることから、低コスト化を図ることができる。

請求項１に記載の発明は、流体１が流通する流路が複数本ある多穴管を放射状に複数個配設し、多穴管の周方向間に流体２が流通する異型管を複数個設置し、多穴管の外壁と流体２が流通する異型管の外壁が互いに接するものであり、流体１を二酸化炭素とし流体２を水とした場合、二酸化炭素からの熱を多穴管のほぼ全体から多穴管に接する異型管内部を流れる水に伝熱することができて、熱交換性能を高くすることができる。熱交換器に取り付ける断熱材も簡素にでき、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化が図ることができる。

請求項２に記載の発明は、流体１が流通する管を複数本並列に並べた管群を放射状に複数個配設し、管群の周方向間に流体２が流通する異型管を複数個設置し、管の外壁と異型管の外壁が互いに接するものであり、流体１を二酸化炭素とし流体２を水とした場合、二酸化炭素からの熱を管群のほぼ全体から管群に接する管内部を流れる水に伝熱することができて、熱交換性能を高くすることができる。熱交換器に取り付ける断熱材も簡素にでき、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化が図ることができ、さらに、流体１が流通する流路を多穴管に比べ、量産が容易な丸管状にできることから、低コスト化を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、放射状に複数本配設された多穴管が放射状の略中心で結合するものであり、複数の多穴管を組み合わせる際の組み立て精度による接触熱抵抗を削減でき、必要な熱交換能力を得るための管長を短くでき、よりコンパクト化、軽量化が図れ、また、多穴管を１つの部材とすることで複数の多穴管と異型管を組み合わせる工数・装置を低減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、異型管と接する、多穴管あるいは管群の各管の外壁を、凸状面、または、少なくとも相対する異型管の外壁に略平行な面とするものであり、多穴管あるいは管群の各管の凸状面、または、略平行な面を異型管に押し当てて、接触面における隙間を、積極的に制御して、密着度を向上させることで、接触面積が増大して、熱伝導が向上するので、さらに、熱交換性能を高くすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、管群の各管の断面形状を略四角形とするものであり、丸管に比して、管群の各管間の隙間を低減して、接触面積が増大し、熱伝導が向上するので、さらに、熱交換性能を高くすることができる。加えて、平滑な面を有する形状のため、各管が面接触するので、丸管に比して管群１２にまとめ易く、工数の削減を図り、低コスト化を図ることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、多穴管あるいは管群と接する異型管の外壁を、凸状面、または、少なくとも相対する多穴管あるいは管群の外壁に略平行な面とするものであり、異型管の凸状面を管群あるいは多穴管に押し当てて、異型管と管群あるいは多穴管との密着度が向上し接触面積が増大して、熱伝導が向上するので、熱交換性能を高くすることができる。さらに、多穴管あるいは管群の各管に比して異型管は、材料投入量を増加させることなく、凸状面、または、略平行な面を製作することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、管を複数本並列に並べた管群の外壁に密着する異型管の外壁に凹凸を有するものであり、二酸化炭素が流通する管の管群と、水が流通する異型管との接触面積が増え、熱伝導が向上することで、必要な熱交換能力を得るための管長を短くでき、さらにコンパクト化、軽量化を図ることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７に記載の発明において、多穴管あるいは管群と、異型管を拘束する管状の部材を有するものであり、二酸化炭素が流通する多穴管、管群と、水が流通する異型管を、溶接、ロウ付け、はんだ付け無しに接触・拘束でき、溶接、ロウ付け、はんだ付けなどの工数の削減を図ると共に、低コスト化を図ることができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８に記載の発明において、異型管の外郭に、放射状に配設された多穴管あるいは管群の外周部を囲うリブを有するものであり、二酸化炭素が流通する多穴管、管群と、水が流通する異型管を、最小限の溶接、ロウ付け、はんだ付けで接触・拘束でき、大型の溶接、ロウ付け、はんだ付け設備の削減、工数の削減を図る共に、軽量化を図ることができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９に記載の発明において、異型管と、多穴管あるいは管群との間に、熱拡散機能を有する物質を挟むものであり、異型管と、多穴管あるいは管群との間の隙間が埋められ、熱伝導が向上するので、熱交換性能を高くすることができる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０に記載の発明において、放射状に複数個配設された多穴管あるいは管群と、多穴管あるいは管群の周方向の間に配置された複数個の異型管を、放射状の略中心を中心に捻るものであり、二酸化炭素が流通する多穴管、管群と、水が流通する異型管を、溶接、ロウ付け、はんだ付け、拘束材等を無しで、接触・拘束することができる。

請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１のいずれか一項に記載の発明において、放射状に複数個配設された多穴管あるいは管群を、アルミニウム系の材料とするものであり、二酸化炭素が流通する多穴管あるいは管群をアルミニウム系材料とすることで大幅に軽量化を図ることができる。

請求項１３に記載の発明は、請求項１から１２に記載の発明において、流体１を二酸化炭素とし、流体２を水としたものであり、ヒートポンプ給湯器用の水・冷媒熱交換器として使用することで高いヒートポンプ効率を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

尚、この実施の形態によって、この発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１、図３は、本発明の実施の形態１における熱交換器の要部斜視図であり、図２、図４は同実施の形態の熱交換器の多穴管及び異型管の軸方向に垂直な断面図である。図５は、同実施の形態の他の熱交換器の多穴管及び異型管の軸方向に垂直な断面図である。図６から図８は、同実施の形態の他の熱交換器の管群及び異型管の軸方向に垂直な断面図である。図９は、同実施の形態における他の熱交換器の要部斜視図である。

図１、図２において、１は熱交換器本体であり、２は二酸化炭素が冷媒として流通する流路３を複数本１列に配列した多穴管であり、放射状に４個配設している。４は、多穴管２の周方向間に配置した異型管であり、水が流通する管である。そして、多穴管２の外壁２ａと、異型管４の外壁４ａは熱的に直接伝導するように接している。多穴管２と、異型管４は通常、ロウ付け、はんだ付けされている。多穴管２と異型管４は耐食性、熱伝導性の良い銅の引抜き加工品である。

また、図３、図４において、５は二酸化炭素が冷媒として流通する管６を複数本並列に並べた管群であり、放射状に４個配設している。そして、管群５の管６の外壁６ａと、異型管４の外壁４ａは熱的に直接伝導するように接している。管６と、異型管４は通常、ロウ付け、はんだ付けされている。管６は丸管で、耐食性、熱伝導性の良い銅の引抜き加工品である。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。

図１、図２において、多穴管２の複数の流路３の内部を二酸化炭素が、異型管４の内部を水が各々流体として対向して流れ、多穴管２の外壁２ａと、異型管４の外壁４ａを介して水と二酸化炭素が熱交換する。

ここで、図１、図２で示すように、二酸化炭素からの熱を多穴管２のほぼ外壁２ａ全体から多穴管に接する異型管４の管内を流れる水に伝熱することができて、熱交換性能を高くすることができる。熱交換器１に取り付ける断熱材（図示せず）も簡素にでき、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化が図れる。

また、図３、図４において、管群５の複数の管６の内部を二酸化炭素が、異型管４の内部を水が各々流体として対向して流れ、管６の外壁６ａと、異型管４の外壁４ａを介して水と二酸化炭素が熱交換する。

ここで、図３、図４で示すように、二酸化炭素からの熱を管群５の管６のほぼ全体から管群５に接する異型管４内部を流れる水に伝熱することができて、熱交換性能を高くすることができる。熱交換器１に取り付ける断熱材も簡素にでき、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化が図れ、さらに、二酸化炭素が流通する流路を多穴管に比べ、量産が容易な丸管状にできる。

また、図５で示すように、放射状に複数本配設した多穴管２を放射状の略中心７で結合することにより、複数の多穴管２を組み合わせる際の組み立て精度による接触熱抵抗を削減でき、必要な熱交換能力を得るための管長をさらに短くでき、よりコンパクト化、軽量化が図れ、また、多穴管２を１つの部材とすることで複数の多穴管２と水が流通する異型管４を組み合わせる工数・装置を低減する。

また、図６で示すように、管６を複数本並列に並べた管群５の外壁６ａに密着するように異型管４の外壁に凹部４ｂ、凸部４ｃを有するものであり、二酸化炭素が流通する管６の管群５と、水が流通する異型管４との接触面積が増え、熱伝導が向上することで、必要な熱交換能力を得るための管長を短くでき、よりさらにコンパクト化、軽量化が図れる。

また、図７で示すように、管群５と、水が流通する異型管４を拘束する管状の部材８を有するものであり、二酸化炭素が流通する管群５と、水が流通する異型管４を、溶接、ロウ付け無しに接触・拘束でき、溶接、ロウ付け、はんだ付けなどの工数の削減が図れると共に、低コスト化が図れる。

尚、図示していないが、管状の部材８は、管群５と異型管４の軸方向全体、あるいは部分のどちらでも同様な効果がある。また、尚、図７では、管群５としたが多穴管２でも同様な効果が得られる。

また、図８で示すように、水が流通する異型管４の外郭４ｄに、放射状に配設された管群５の外周部を囲うリブ９を設けることにより、二酸化炭素が流通する管群５と、水が流通する異型管４を、最小限の溶接、ロウ付け、はんだ付けで接触・拘束でき、大型の溶接、ロウ付け、はんだ付け設備の削減、工数の削減が図れる共に、軽量化が図れる。

尚、図示していないが、リブ９は、管群５と異型管４の軸方向全体、あるいは部分のどちらでも同様な効果がある。

尚、図８では、管群５としたが多穴管２でも同様な効果が得られる。

また、図９のように、放射状に複数個配設された管群５と、管群５周方向の間に配置された複数個の異型管４を、放射状の略中心７を中心に捻ったものであり、二酸化炭素が流通する管６の管群５と異型管４を、溶接、ロウ付け、はんだ付け、拘束材等を無しで、接触・拘束できる。

尚、図９では、管群５としたが多穴管２でも同様な効果が得られる。

尚、本発明の実施の形態では、多穴管２、管６の管群５、及び水が流通する異型管４を直管状のものとしたが、湾曲状及びコイル状としても同様な効果を得られる。

尚、冷媒が流通する多穴管２、管６の管群５、及び水が流通する異型管４の材料は、通常は銅製だが、真ちゅう、ＳＵＳ、耐食性を持った鉄、アルミニウム合金等でも同様な効果を得られる。冷媒が流通する多穴管２、管６の管群５は、好ましくは熱伝導性の良い材料（例えば銅、アルミニウム）で作られ、異型管４は、好ましくは耐食性の良い材料（例えばステンレス）で作られたものがよい。

尚、本発明の実施の形態では、多穴管２、管６の内部を流通する冷媒を二酸化炭素としたが、これに限らず、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２等その他の高圧冷媒と水や、温度差を持つ同一流体間の熱交換に用いても同様な効果を得られる。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における熱交換器の要部斜視図である。図１１は、同実施の形態の熱交換器の管群及び異型管の軸方向に垂直な断面図である。尚、上述の実施の形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０、図１１において、熱交換器１０は、内部に二酸化炭素が流動する管１１ａ、１１ｂと、内部に水が流動する異型管４と備え、管１１ａ、１１ｂを４本並列に並べた管群１２を放射状に４個配設して、管群１２の周方向間に異型管４を４個設置している。そして、管群１２と異型管４は熱伝導するように互いに接している。管群１２と異型管４は通常、ロウ付け、または半田付けされる。４本の管１１ａ、１１ｂから成る管群１２は、断面形状が、中央２本の管１１ａは略四角形、両端２本の管１１ｂは３面が略平面で１面が曲面の管である。異型管４は、断面形状が、放射状に配設した管群１２の周方向間に嵌る扇形の管である。管１１ａ、１１ｂは耐食性、熱伝導性の良い銅の引抜き加工品である。

以上のように構成された熱交換器１０について、以下その動作、作用を説明する。

熱交換器１０では、管群１２の管１１ａ、１１ｂ内を二酸化炭素が、異型管４の内部を水が各々流体として対向して流れ、管１１ａ、１１ｂと異型管４の外壁を介して水と二酸化炭素が熱交換する。

以上のように本実施の形態の熱交換器１０は、管１１ａ、１１ｂを４本並列に並べた管群１２を放射状に４個配設し、管群１２の周方向間に異型管４を４個設置し、管１１ａ、１１ｂと異型管４が互いに接し、管１１ａ、１１ｂの断面形状を、略四角形、および、３面が略平面で１面が曲面とすることにより、熱源となる管群１２が熱交換器１０内部にあって外部への放熱による熱損失を少なくすることができる。さらに、丸管に比して、管群の各管間の隙間を低減して、接触面積が増大し、熱伝導が向上する。加えて、管１１ｂの１面を曲面とすることにより、管１１ａに比して、管群１２を放射状に複数個配設する場合、放射状中心に突合う４本の管の中央に生じるデッドスペースを低減する。従って、熱交換性能を高くすることができる。また、管１１ａ、１１ｂは平滑な面を有する形状のため、各管が面接触するので、丸管に比して管群１２にまとめ易く、工数の削減を図り、低コスト化を図ることができる。

尚、本実施の形態では、管群１２は、管１１ａ、管１１ｂの２種類の管を用いたが、全て同一断面形状を持つ管としてもよい。管の種類を絞ることで、低コスト化を図ることができる。

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３における熱交換器の要部斜視図である。図１３は、同実施の形態の熱交換器の多穴管及び異型管の軸方向に垂直な断面図である。図１４は、同実施の形態の他の熱交換器の多穴管及び異型管の軸方向に垂直な断面図である。尚、上述の実施の形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１２、図１３において、熱交換器１３は、内部に二酸化炭素が流動する流路１４が４つある多穴管１５と、内部に水が流動する異型管４と備え、多穴管１５を放射状に４個配設して、多穴管１５の周方向間に異型管４を４個設置している。そして、多穴管１５と異型管４は熱伝導するように互いに接している。多穴管１５と異型管４は通常、ロウ付け、または半田付けされる。多穴管１５は、熱伝導性が良く、軽量なアルミニウム合金の押出し加工品で、異型管４と接する外壁は、凸状面１５Ａである。

以上のように構成された熱交換器１３について、以下その動作、作用を説明する。

熱交換器１３では、多穴管１５の複数の流路１４の内部を二酸化炭素が、異型管４の内部を水が各々流体として対向して流れ、多穴管１５と異型管４の外壁を介して水と二酸化炭素が熱交換する。

以上のように本実施の形態の熱交換器１３は、多穴管１５を放射状に４個配設し、多穴管１５の周方向間に異型管４を４個設置し、多穴管１５と異型管４とが互いに接し、多穴管１５の異型管４と接する外壁を、凸状面１５Ａとすることにより、熱源となる多穴管１５が熱交換器１３内部にあって外部への放熱による熱損失を少なくすることができる。さらに、多穴管の凸状面１５Ａを異型管４に押し当てて、接触面における隙間を積極的に制御して低減し、密着度を向上させることで、接触面積が増大して、熱伝導が向上する。従って、熱交換性能を高くすることができる。

また、図示していないが、多穴管１５の異型管４と接する外壁は、凸状面１５Ａでなくとも、少なくとも相対する異型管４に略平行な面であれば、同様の効果を奏する。

尚、本実施の形態では、多穴管１５の異型管４と接する外壁を、凸状面１５Ａとしたが、図１４で示すように、多穴管２を放射状に４個配設し、多穴管２の周方向間に異型管１６を４個設置し、多穴管２と異型管１６が互いに接し、異型管１６の多穴管２と接する外壁を、凸状面１６Ａとすることでも、多穴管２と異型管１６との接触面における密着度が向上し接触面積が増大して、熱伝導が向上するので、同様の効果を奏する。さらに、異型管は、多穴管あるいは管群の各管に比して、材料投入量を増加させることなく容易に凸状面を製作することができる。

また、図示していないが、異型管１６の多穴管２と接する外壁は、凸状面１６Ａでなくとも、少なくとも相対する多穴管２に略平行な面であれば、同様の効果を奏する。

また、図示していないが、多穴管、異型管ともに、お互いに接する外壁を凸状面とした熱交換器でも同様の効果を奏する。

また、本実施の形態では、内部に二酸化炭素が流動する冷媒管として、多穴管２、１５を示したが、実施の形態１、２に示したような管群や、放射状中心で結合した多穴管を用いてもよい。

（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４における熱交換器の要部斜視図である。図１６は、同実施の形態の熱交換器の管群及び異型管の軸方向に垂直な断面図である。尚、上述の実施の形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１５、図１６において、熱交換器１７は、内部に二酸化炭素が流動する管６と、内部に水が流動する異型管４と、熱拡散機能を有する熱拡散コンパウンド１８を備え、管６を４本並列に並べた管群５を放射状に４個配設して、管群５の周方向間に異型管４を４個設置している。そして、管群５と異型管４は熱伝導するように互いに接している。さらに、異型管４と、管群５との間には、熱拡散コンパウンド１８を挟んでいる。

本実施の形態は、実施の形態１による異型管４と管群５との間に、熱拡散機能を有する熱拡散コンパウンド１８を挟んだものである。

以上のように構成された熱交換器１７について、以下その動作、作用を説明する。

熱交換器１７では、管群５の管６の内部を二酸化炭素が、異型管４の内部を水が各々流体として対向して流れ、管６と異型管４の外壁を介して水と二酸化炭素が熱交換する。

以上のように本実施の形態の熱交換器１７は、管６を４本並列に並べた管群５を放射状に４個配設し、管群５の周方向間に異型管４を４個設置し、管６と異型管４が互いに接し、異型管４と管群５との間に熱拡散コンパウンド１８を挟むことにより、熱源となる管群５が熱交換器１７の内部にあって外部への放熱による熱損失を少なくすることができる。さらに、熱拡散コンパウンド１８で、異型管４と管群５との間の隙間が埋められ、熱伝導が向上するので、熱交換性能を高くすることができる。

また、本実施の形態では、熱拡散機能を有する物質として熱拡散コンパウンド１８を用いたが、これに限らず、その他の空気よりも熱伝導性が良いシート状、ゲル状の接着剤等でもよい。

また、本実施の形態では、内部に二酸化炭素が流動する冷媒管として、管群５を示したが、上述の実施の形態に示したような多穴管を用いてもよい。

以上のように、本発明にかかる熱交換器は、熱源となる多穴管あるいは管群のほぼ全体から、多穴管あるいは管群に接する異型管内部を流れる流体に伝熱することができて、熱交換器に取り付ける断熱材も簡素にでき、製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化が可能となるので、ヒートポンプ給湯器や家庭用、業務用の空気調和機、燃料電池等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における熱交換器の要部斜視図 同実施の形態の熱交換器の多穴管及び異型管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態における他の熱交換器の要部斜視図 同実施の形態の他の熱交換器の管群及び異型管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態の他の熱交換器の多穴管及び異型管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態の他の熱交換器の管群及び異型管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態の他の熱交換器の管群及び異型管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態の他の熱交換器の管群及び異型管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態における他の熱交換器の要部斜視図 本発明の実施の形態２における熱交換器の要部斜視図 同実施の形態の熱交換器の管群及び異型管の軸方向に垂直な断面図 本発明の実施の形態３における熱交換器の要部斜視図 同実施の形態の熱交換器の多穴管及び異型管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態の他の熱交換器の多穴管及び異型管の軸方向に垂直な断面図 本発明の実施の形態４における熱交換器の要部斜視図 同実施の形態の熱交換器の管群及び異型管の軸方向に垂直な断面図 従来の熱交換器の構造図 従来の他の熱交換器の構造図

符号の説明

１０、１３、１７ 熱交換器
２、１５ 多穴管
３、１４ 流路
４、１６ 異型管
５、１２ 管群
６、１１ａ、１１ｂ 管
２ａ、４ａ、６ａ 外壁
４ｂ 凹部
４ｃ 凸部
４ｄ 外郭
７ 放射状の略中心
８ 管状の部材
９ リブ
１５Ａ、１６Ａ 凸状面
１８ 熱拡散コンパウンド

Claims (13)

1. 流体１が流通する流路が複数本ある多穴管を放射状に複数個配設し、多穴管の周方向間に流体２が流通する異型管を複数個設置し、多穴管の外壁と流体２が流通する異型管の外壁が互いに接することを特徴とした熱交換器。
2. 流体１が流通する管を複数本並列に並べた管群を放射状に複数個配設し、管群の周方向間に流体２が流通する異型管を複数個設置し、管の外壁と異型管の外壁が互いに接することを特徴とした熱交換器。
3. 放射状に複数本配設された多穴管が放射状の略中心で結合することを特徴とした請求項１に記載の熱交換器。
4. 異型管と接する、多穴管あるいは管群の各管の外壁は、凸状面、または、少なくとも相対する異型管の外壁に略平行な面とすることを特徴とした請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 管群の各管の断面形状は略四角形とすることを特徴とした請求項４に記載の熱交換器。
6. 多穴管あるいは管群と接する異型管の外壁は、凸状面、または、少なくとも相対する多穴管あるいは管群の外壁に略平行な面とすることを特徴とした請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 管を複数本並列に並べた管群の外壁に密着する異型管の外壁に凹凸を有することを特徴とした請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器。
8. 多穴管あるいは管群と、異型管を拘束する管状の部材を有することを特徴とした請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器。
9. 異型管の外郭に、放射状に配設された多穴管あるいは管群の外周部を囲うリブを有することを特徴とした請求項１から８のいずれか一項に記載の熱交換器。
10. 異型管と、多穴管あるいは管群との間に、熱拡散機能を有する物質を挟むことを特徴とした請求項１から９のいずれか一項に記載の熱交換器。
11. 放射状に複数個配設された多穴管あるいは管群と、前記多穴管あるいは管群の周方向の間に配置された複数個の異型管を、放射状の略中心を中心に捻ることを特徴とした請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
12. 多穴管あるいは管群を、アルミニウム系の材料とすることを特徴とした請求項１から１１のいずれか一項に記載の熱交換器。
13. 流体１を二酸化炭素とし、流体２を水とすることを特徴とした請求項１から１２のいずれか一項に記載の熱交換器。

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