JP2007240092A - 水冷媒熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ安全でコンパクトな水冷媒熱交換器を提供することを目的とする。
【解決手段】螺旋状に巻回した内側冷媒管２と、該内側冷媒管２の外周に密着して螺旋状に設けられた水流路３と、該水流路３の外周に密着して螺旋状に設けられた外側冷媒管４とを備え、前記水流路３と前記内側冷媒管２と前記外側冷媒管４は同一方向に巻回されていると共に、前記内側冷媒管２と前記外側冷媒管４は同一方向かつ前記水流路３の水の流れ方向とは反対方向に冷媒を流すようにした。
【選択図】図１

Description

本発明はヒートポンプ式給湯機等に用いられる水冷媒熱交換器に関するものである。

従来よりこの種のヒートポンプ式給湯機用の水冷媒熱交換器は、水流路の中に冷媒管を通した二重管熱交換器（特許文献１）や、直管状の水流路の外周に冷媒管を巻回した水冷媒熱交換器（特許文献２）ものがあった。
特開２００５−１４７５６６号公報（図２参照） 特開２００３−９７８９８号公報（図１参照）

この従来の特許文献１に開示された二重管熱交換器では、給湯用の水が流れる流路内に冷媒管を配置するため、水と冷媒の確実な混入防止策が必要で、コストアップ要因となっているもので、また特許文献２に開示された水冷媒熱交換器では、直管状の水流路の外周に冷媒管を巻回した後に全体をコンパクトに巻回す必要があり、その際に水流路と冷媒管との密着性が悪化してしまう可能性があると共に、製造設備が大がかりになってコストアップ要因となっているものであった。

そこで、本発明は安価かつ安全でコンパクトな水冷媒熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、螺旋状に巻回した第１冷媒流路と、該第１冷媒流路の外周に密着して螺旋状に設けられた水流路と、該水流路の外周に密着して螺旋状に設けられた第２冷媒流路とを備え、前記水流路と前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路は同一方向に巻回されていると共に、前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路は同一方向かつ前記水流路の水の流れ方向とは反対方向に冷媒を流すようにした。

また、請求項２では、前記水流路は螺旋軸方向に扁平した扁平管を用いた。

また、請求項３では、前記内側冷媒管を巻回した外側に第１のシート状ロウ材を介在させて前記水流路を巻回し、さらにその外側に第２のシート状ロウ材を介在させて前記外側冷媒管を巻回した後に、炉中溶接するようにした。

本発明によれば、製造の工程が単純で少なく安価で、かつ水と冷媒の隔離が確実にでき安全で、水流路を両側から加熱するので熱効率にも優れたコンパクトな水冷媒熱交換器を提供することができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この一実施形態では、ヒートポンプ式給湯機の二酸化炭素冷媒やフロン冷媒等の冷媒と貯湯タンクの水あるいは給水そのものとの間で熱交換する水冷媒熱交換器を例にとって説明するものである。

この水冷媒熱交換器１は図１に示すように、最内に内側冷媒管２がつる巻き螺旋状に巻回され、その外側に内側冷媒管２の外周に密着するように水流路３がつる巻き螺旋状に巻回され、さらにその外側に水流路３の外周に密着するように外側冷媒管４がつる巻き螺旋状に巻回されて構成されている。これら水流路３、内側冷媒管２、外側冷媒管４は共に右ネジ方向へ巻回されている。また、冷媒と水との間には各管が二重の隔壁となり、何れか一方に万が一漏れが生じたとしても、他方に混じることがなく安全である。

内側冷媒管２と外側冷媒管４は図示しないヒートポンプ回路の冷媒圧縮機の出口と連通されており、圧縮機から吐出された冷媒が内側冷媒管２と外側冷媒管４とに分流され、水流路３の内側と外側と熱交換しながら図１の下方向へ螺旋状の内側冷媒管２と外側冷媒管４を流通する。また、給湯用の被加熱水は冷媒流れとは対向するように図１の下から上方向へ螺旋状の水流路３を流通する。そして、冷媒と水とが対向流で熱交換し、さらに同じ向きへ巻回されているため、冷媒と水との熱交換が連続的となるため熱交換効率が向上する。

ここで、前記水流路３は螺旋軸方向に扁平しており、水流路３同士の接触面積を少なくしつつ内側冷媒管２および外側冷媒管４と接触する螺旋の内外面の伝熱面積を大きくしているものである。

また、前記水流路３の螺旋軸と直交する平面と螺旋の接線とのリード角よりも内側冷媒管２および外側冷媒管４のリード角を小さくし、水流路３の螺旋の内外面のほぼ全面にわたって内側冷媒管２および外側冷媒管４を接触させて、コンパクトな水冷媒熱交換器とすることができる。

ここで、この水冷媒熱交換器１の製造の仕方について説明する。まず、内側冷媒管２を円筒状の治具につる巻き螺旋状に巻回し、そして内側冷媒管２の外周のほぼ全面に第１のシート状ロウ材５を介在させて水流路３を扁平させながら巻回し、さらに水流路３の外周のほぼ全面に第２のシート状ロウ材６を介在させて外側冷媒管４を巻回し、これらを仮止めした後に治具から引き抜いて、加熱炉に投入して炉中溶接するようにしている。

炉中溶接された後は、内側冷媒管２と水流路３、および外側冷媒管４と水流路３とが確実にロウ付けされ、冷媒と水との間の熱交換効率が向上するものである。

このように、製造工程としては一軸に各管を巻き付けていくだけの単純な行程が中心となり、安価に安定した品質で製造可能な水熱交換器１を提供することができる。

本発明は上記の一実施形態だけに限定されるものではなく、水冷媒熱交換器１全体を扁平させるようにしてもよい。この場合、各管を巻き付ける治具を扁平させておくか、円筒状に巻き付けた後でロウ付け前に全体を扁平させるようにすることもできる。いずれにしても扁平後にロウ付けされるため、水流路３と内側冷媒管２および外側冷媒管４とが確実に熱交換可能に密着するように製造可能である。

また、この水冷媒熱交換器１はヒートポンプ式給湯機用としているが、例えばヒートポンプ式温水暖房機の水冷媒熱交換器としても利用可能である。

本発明の一実施形態の水冷媒熱交換器の説明図。 同一実施形態の要部を拡大した図。 同一実施形態の要部断面図。

符号の説明

１ 水冷媒熱交換器
２ 内側冷媒管
３ 水流路
４ 外側冷媒管
５ 第１のシート状ロウ材
６ 第２のシート状ロウ材

Claims (3)

1. 螺旋状に巻回した内側冷媒管と、該内側冷媒管の外周に密着して螺旋状に設けられた水流路と、該水流路の外周に密着して螺旋状に設けられた外側冷媒管とを備え、前記水流路と前記内側冷媒管と前記外側冷媒管は同一方向に巻回されていると共に、前記内側冷媒管と前記外側冷媒管は同一方向かつ前記水流路の水の流れ方向とは反対方向に冷媒を流すようにしたことを特徴とする水冷媒熱交換器。
2. 前記水流路は螺旋軸方向に扁平した扁平管を用いたことを特徴とする請求項１記載の水冷媒熱交換器。
3. 前記内側冷媒管を巻回した外側に第１のシート状ロウ材を介在させて前記水流路を巻回し、さらにその外側に第２のシート状ロウ材を介在させて前記外側冷媒管を巻回した後に、炉中溶接するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の水冷媒熱交換器。

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