JP2007240098A

JP2007240098A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2007240098A
Application number: JP2006065388A
Authority: JP
Inventors: Hisao Kusuhara; 尚夫楠原; Katsutoshi Ono; 勝利小野; Kenji Shirai; 健二白井; Masakazu Nomura; 正和野村; Takao Kobayashi; 隆夫小林; Masayuki Hamada; 真佐行濱田; Bunji Hayashi; 文次林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】あらゆる複雑な流路形状の製作が可能で、かつ内管の亀裂を発見することができる信頼性の高い熱交換器を提供すること。
【解決手段】上面を開放した略箱型形状で、第１流体が流通する流路２を有した金属製の筐体１と、第２流体が流通する内管６と、金属製の上蓋７とを備え、筐体１は、第１流体が流入する流入口４および流出する流出口５を有するとともに、筐体１内の流路２に沿って内管６を配設し、上蓋７を筐体１と密着させたことで、複雑な流路形状の熱交換器を製作することができ、さらに内管の亀裂を発見することができるので信頼性の高い熱交換器を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯機において、水と冷媒とを熱交換する熱交換器に関するものである。

図６は従来のヒートポンプ式給湯機の構成図である。図６において、ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機１０１、給湯用熱交換器１０２、減圧器１０３、熱源用熱交換器１０４を順次冷媒配管１０５で接続したヒートポンプサイクルと、貯湯槽１０６、循環ポンプ１０７、給湯用熱交換器１０２を順次液体配管１０８で接続した給湯サイクルから構成され、給湯用熱交換器１０２で高温の冷媒と水との間で熱交換が行われ、湯が生成される。このような給湯用熱交換器１０２として、複数の内管と外管で構成され、内管が螺旋形状で構成されている２重管式熱交換器が使用される（例えば、特許文献１参照）。

図７ａ、ｂは従来のヒートポンプ式給湯機の２重管式熱交換器の構成図である。このような２重管式熱交換器において、内管を流れる第１の流体と、外管を流れる第２の流体との間で熱交換効率を高めるために、内管を螺旋形状で構成している。
特開２００５−２２１０８７号公報

しかしながら、従来の２重管式熱交換器は、製造工程において、外管内に内管を予め挿入して２重管を作っておき、ベンダー等の機械により曲げて製作されるものであり、２重管を製作した後で、曲げ工程に入るため、曲げ時には非常に大きな力を要するとともに、曲げ形状が限定される。また、曲げた後では、内管の亀裂を発見することができないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、あらゆる複雑な流路形状の製作が可能で、かつ内管の亀裂を発見することができる信頼性の高い熱交換器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、上面を開放した略箱型形状で、第１流体が流通する流路を有した金属製の筐体と、第２流体が流通する内管と、金属製の上蓋とを備え、前記筐体は、前記第１流体が流入する流入口および流出する流出口を有するとともに、前記筐体内の流路に沿って前記内管を配設し、前記上蓋を前記筐体と密着させたことを特徴とするものである。

これによって、第１流体が流通する流路に合わせて、第２流体が流通する内管を曲げ加工して、第１流体が流通する流路に合わせて筐体内に内管を配設し、その後上蓋を筐体に密着させる構成なので、複雑な流路形状の熱交換器を製作することができ、さらに内管の亀裂を発見することができるので信頼性の高い熱交換器を提供することができる。

複雑な流路形状の製作が可能で、かつ内管の亀裂を発見することができる信頼性の高い熱交換器を提供することができる。

第１の発明は、上面を開放した略箱型形状で、第１流体が流通する流路を有した金属製の筐体と、第２流体が流通する内管と、金属製の上蓋とを備え、前記筐体は、前記第１流体が流入する流入口および流出する流出口を有するとともに、前記筐体内の流路に沿って前記内管を配設し、前記上蓋を前記筐体と密着させたことにより、第１流体が流通する流路に合わせて、第２流体が流通する内管を曲げ加工して、第１流体が流通する流路に合わせて筐体内に内管を配設し、その後上蓋を筐体に密着させる構成なので、複雑な流路形状の熱交換器を製作することができ、さらに内管の亀裂を発見することができるので信頼性の高い熱交換器を提供することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、複数の筐体を備え、前記筐体を重装させたことにより、第１流体と第２流体が熱交換する流路が増加するので、効率のよい熱交換器を製作できるとともに、複数の筐体は、一つの金型から製作するので、量産することができ、量産性の高い熱交換器を提供することができる。

第３の発明は、特に第１または２の発明において、複数の内管を備え、前記複数の内管を螺旋形状としたことにより、熱伝達を向上させることができる。

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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１ａ、ｂは、本発明の第１の実施の形態における熱交換器を構成する筐体の構成上面図および斜視図である。図１において、筐体１は、第１流体が流通する流路２、流路２を形成する仕切り板３、第１流体が流入する流入口４、第１流体が流出する流出口５で構成される。なお本実施の形態における第１流体は水であり、流れる方向を矢印Ａで示す。流路２は、筐体１内に仕切り板３を設けることで形成され、流路２が流入口４と流出口５を連通するように仕切り板３を配設して、流路２を形成する。なお流路２は図１に示すような流路に限定されることはなく、任意の形に流路を形成できる。また、流入口４および流出口５は、図１ａ、ｂの形状に限定されることなく、給湯配管が接続できるような形状とすることが望ましい。

図２ａ、ｂは、本発明の第１の実施の形態における熱交換器を構成する筐体に第２流体が流通する内管を配設させた構成上面図および斜視図である。図２において、内管６は、流路２に合わせて曲げ加工された後、筐体１の開放された上面から流路２に配設される。内管６内には第２流体が流通し、本実施の形態では冷媒とし、具体的には二酸化炭素を用いた熱交換器とするが、二酸化炭素に限定されるものではなく、水と熱交換可能な流体であれば何でもよい。また冷媒の流通方向は矢印Ｂで示し、第１流体である水と対向流を成しているため、熱交換効率がよい構成となる。

図３は、本発明の第１の実施の形態における熱交換器の展開図である。図３において、流路２に、内管６が配設されたあと、金属製の上蓋７を筐体１の開放された上面を覆い、筐体１と上蓋７の隙間ができることなく密着させて、溶接加工される。

以上のように、熱交換器を製作することで、第１流体が流通する流路に合わせて、第２流体が流通する内管を曲げ加工して、第１流体が流通する流路に合わせて筐体内に内管を配設し、その後上蓋を筐体に密着させる構成なので、複雑な流路形状の熱交換器を製作することができ、さらに内管の亀裂を発見することができるので信頼性の高い熱交換器を提供することができる。

また図４は、複数の内管を螺旋形状とした構成図である。図４に示すように、内管６を
複数本用いて螺旋形状とし、筐体１内に配設してもよい。螺旋形状とすることで、水と冷媒との熱伝達率が向上する。さらに、冷媒に用いた二酸化炭素は比較的安価であり、かつ安定であるので、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。またオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。

（実施の形態２）
図５ａ、ｂは、本発明の第２の実施の形態における熱交換器の展開図および組立図である。図５ａにおいて、熱交換器は、筐体１０、筐体２０、上蓋３０から構成され、筐体１０は、第１流体である水の流入口１１を有し、筐体２０の下面には、筐体１０内の流路に合わせて配設された内管４０の一端を挿入できる流入口（図示せず）を有しており、流出口２１まで、筐体２０内に形成された流路に合わせて内管４０を配設する。次に、筐体１０および筐体２０を重ね合わせ、隙間のないように密着させるとともに溶接することで筐体１０および筐体２０が接着され、さらに上蓋３０を筐体２０の上面に隙間の無いように密着させるとともに溶接することで筐体２０と上蓋３０が接着され、図５ｂのような熱交換器が完成する。

以上のように、本発明に係る熱交換器は、ヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機の水−冷媒熱交換器に適用でき、給湯機能の他に、浴槽給湯、暖房機能、乾燥機能を有するヒートポンプ装置にも適用できる。

（ａ）本発明の第１の実施の形態における熱交換器構成部品の上面図（ｂ）同実施の形態における熱交換器構成部品の斜視図（ａ）同実施の形態における熱交換器構成部品の上面図（ｂ）同実施の形態における熱交換器構成部品の斜視図同実施の形態における熱交換器の展開図同実施の形態における内管形状図（ａ）本発明の第２の実施の形態における熱交換器の展開図（ｂ）同実施の形態における熱交換器の組立図従来のヒートポンプ式給湯機の構成図（ａ）従来の水―冷媒熱交換器の構成図（ｂ）従来の水―冷媒熱交換器の断面図

符号の説明

１筐体
２流路
３仕切り板
４流入口
５流出口
６内管
７上蓋
１０筐体
１１流入口
２０筐体
２１流出口
３０上蓋
４０内管

Claims

上面を開放した略箱型形状で、第１流体が流通する流路を有した金属製の筐体と、第２流体が流通する内管と、金属製の上蓋とを備え、前記筐体は、前記第１流体が流入する流入口および流出する流出口を有するとともに、前記筐体内の流路に沿って前記内管を配設し、前記上蓋を前記筐体と密着させたことを特徴とする熱交換器。
複数の筐体を備え、前記筐体を重装させたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
複数の内管を備え、前記複数の内管を螺旋形状としたことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。