JP2014222137A - 三流体熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱流体と第１被加熱流体の間の熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換を促進しつつ、第１被加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換を抑制することが可能な三流体熱交換器を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する三流体熱交換器は、第１被加熱流体が流れる第１伝熱配管と、第２被加熱流体が流れる第２伝熱配管と、加熱流体が流れる第３伝熱配管と、略直方体形状の保持部材を備えている。第１伝熱配管は、保持部材の第１の面の近傍に配置されている。第２伝熱配管は、保持部材の第２の面の近傍に配置されている。第３伝熱配管は、保持部材の第１の面と第２の面の中間に配置されている。保持部材の第１の面には、第１伝熱配管の両側に、第１伝熱配管に沿って、第１凹溝が形成されている。保持部材の第２の面には、第２伝熱配管の両側に、第２伝熱配管に沿って、第２凹溝が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、三流体熱交換器に関する。

特許文献１に、加熱流体と第１被加熱流体との間での熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体との間での熱交換を行う三流体熱交換器が開示されている（特許文献１の図７参照）。この三流体熱交換器は、第１被加熱流体が流れる第１伝熱配管と、第２被加熱流体が流れる第２伝熱配管と、加熱流体が流れる第３伝熱配管を備えている。この三流体熱交換器では、二重管を用いることなく、加熱流体と第１被加熱流体との間での熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体との間での熱交換を実現している。簡素な構成でありながら、いわゆるクロスコネクションの発生を防止することができる。

特開２００３−６５６０２号公報

三流体熱交換器においては、加熱流体と第１被加熱流体の間の熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換を促進しつつ、第１被加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換を抑制することが重要となる。特許文献１に開示された構成では、加熱流体が流れる第３伝熱配管と第１被加熱流体が流れる第１伝熱配管は、互いに外側で接触する状態でロー付けされており、両者の間での熱伝達経路が限られている。同様に、特許文献１に開示された構成では、加熱流体が流れる第３伝熱配管と第２被加熱流体が流れる第２伝熱配管は、互いに外側で接触する状態でロー付けされており、両者の間での熱伝達経路が限られている。加熱流体と第１被加熱流体の間の熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換をより促進することが可能な技術が期待されている。

本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、加熱流体と第１被加熱流体の間の熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換を促進しつつ、第１被加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換を抑制することが可能な三流体熱交換器を提供する。

本明細書は、加熱流体と第１被加熱流体との間での熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体との間での熱交換を行う三流体熱交換器を開示する。その三流体熱交換器は、第１被加熱流体が流れる第１伝熱配管と、第２被加熱流体が流れる第２伝熱配管と、加熱流体が流れる第３伝熱配管と、第１伝熱配管、第２伝熱配管および第３伝熱配管を保持する、略直方体形状の保持部材を備えている。第１伝熱配管は、保持部材の第１の面の近傍に配置されている。第２伝熱配管は、保持部材の第２の面の近傍に配置されている。第３伝熱配管は、保持部材の第１の面と第２の面の中間に配置されている。保持部材の第１の面には、第１伝熱配管の両側に、第１伝熱配管に沿って、第１凹溝が形成されている。保持部材の第２の面には、第２伝熱配管の両側に、第２伝熱配管に沿って、第２凹溝が形成されている。

上記の三流体熱交換器では、第３伝熱配管を流れる加熱流体と、第１伝熱配管を流れる第１被加熱流体との間で、熱交換が行われる。この際に、保持部材が互いに隣接する第３伝熱配管と第１伝熱配管との間での熱伝達経路として機能する。第３伝熱配管の外周と、第１伝熱配管の外周が保持部材と接触しているため、良好な熱伝達を実現することができる。同様に、上記の三流体熱交換器では、第３伝熱配管を流れる加熱流体と、第２伝熱配管を流れる第２被加熱流体との間で、熱交換が行われる。この際に、保持部材が互いに隣接する第３伝熱配管と第２伝熱配管との間での熱伝達経路として機能する。第３伝熱配管の外周と、第２伝熱配管の外周が保持部材と接触しているため、良好な熱伝達を実現することができる。上記の三流体熱交換器によれば、加熱流体と第１被加熱流体の間の熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換を、促進することができる。

また、上記の三流体熱交換器においては、第１伝熱配管の両側に第１凹溝が形成されているため、第１伝熱配管は直近の第３伝熱配管以外の配管との間での熱交換が抑制される。また、上記の三流体熱交換器においては、第２伝熱配管の両側に第２凹溝が形成されているため、第２伝熱配管は直近の第３伝熱配管以外の配管との間での熱交換が抑制される。従って、上記の三流体熱交換器によれば、第１伝熱配管の内部の第１被加熱流体と第２伝熱配管の内部の第２被加熱流体との間での熱交換を効果的に抑制することができる。

上記の三流体熱交換器は、第１伝熱配管が、保持部材の第１の面に形成された第１収容溝に嵌合しており、第２伝熱配管が、保持部材の第２の面に形成された第２収容溝に嵌合しているように構成することができる。

上記の三流体熱交換器によれば、第１伝熱配管が、保持部材の第１収容溝と第１凹溝の間の爪状の部分によって、両側から挟持される。このような構成とすると、第１伝熱配管を第１収容溝へ収容した後の拡径作業がより容易なものとなる。同様に、上記の三流体熱交換器によれば、第２伝熱配管は、保持部材の第２収容溝と第２凹溝の間の爪状の部分によって、両側から挟持される。このような構成とすると、第２伝熱配管を第２収容溝へ収容した後の拡径作業がより容易なものとなる。上記の三流体熱交換器によれば、製造に要する労力を軽減することが可能となる。

上記の三流体熱交換器は、第１伝熱配管、第２伝熱配管および第３伝熱配管が銅製であり、保持部材がアルミ製であるように構成することができる。

上記の三流体熱交換器では、保持部材を他の材料で製造する場合に比べて、高い熱伝導率を保ちつつ、三流体熱交換器全体を軽量化することができる。

上記の三流体熱交換器は、第１伝熱配管、第２伝熱配管および第３伝熱配管が少なくとも部分的に直線状に形成されており、保持部材が押出し成形によって形成されているように構成することができる。

上記の三流体熱交換器によれば、保持部材の成形を極めて容易に行うことができる。製造に要する労力を大きく軽減することができる。

本明細書が開示する三流体熱交換器によれば、加熱流体と第１被加熱流体の間の熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換を促進しつつ、第１被加熱流体と第２被加熱流体の間の熱交換を抑制することができる。

実施例の三流体熱交換器５８を組み込んだ給湯暖房システム２の構成を模式的に示す図である。 実施例の三流体熱交換器５８の外観を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面についての横断面図である。 変形例の三流体熱交換器５８についての図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面についての横断面図である。

（実施例）
図１は、本実施例の三流体熱交換器５８が組み込まれる給湯暖房システム２を示している。給湯暖房システム２は、タンクユニット４と、ヒートポンプユニット６と、熱源機ユニット８と、制御装置１００を備えている。

ヒートポンプユニット６は、ヒートポンプ５０と、給湯用水循環ポンプ２２を備えている。ヒートポンプ５０は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ_２冷媒）を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器（蒸発器）５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、三流体熱交換器５８と、膨張弁６０を備えるヒートポンプサイクルである。

空気熱交換器５４は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。空気熱交換器５４には、膨張弁６０を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器５４は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。

圧縮機６２には、空気熱交換器５４を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機６２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機６２によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機６２は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、三流体熱交換器５８に送り出す。

三流体熱交換器５８には、圧縮機６２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述のタンク水循環路２０内の水（以下では給湯用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。さらに、三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述の第２暖房加熱路８４内の水（以下では暖房用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。冷媒は、三流体熱交換器５８での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。

膨張弁６０には、三流体熱交換器５８を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁６０を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁６０を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器５４に送られる。

ヒートポンプ５０において、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８において、タンク水循環路２０内の給湯用水、又は、第２暖房加熱路８４内の暖房用水が加熱される。

タンクユニット４は、タンク１０を備えている。タンク１０は、ヒートポンプ５０によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで給湯用水が貯留される。

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、ヒートポンプユニット６の給湯用水循環ポンプ２２が介装されている。ヒートポンプユニット６において、ヒートポンプ５０を作動させて、給湯用水循環ポンプ２２を駆動すると、タンク１０の下部の給湯用水が三流体熱交換器５８に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。タンク１０の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。

水道水導入路２４は、上流端が給湯暖房システム２の外部の水道水供給源３２に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、第１給湯路３６の途中に接続されている。

第１給湯路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、第１給湯路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。第１給湯路３６と第２導入路２４ｂの接続部には、混合弁３０が介装されている。混合弁３０は、タンク１０の上部から第１給湯路３６へ流入する高温の給湯用水の流量と、第２導入路２４ｂから第１給湯路３６へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の第１給湯路３６は、熱源機ユニット８の給湯加熱路３７を通過して、第２給湯路３９へ接続している。第１給湯路３６と第２給湯路３９の間は、熱源機バイパス路３３によって接続されている。熱源機バイパス路３３にはバイパス弁３４が介装されている。第２給湯路３９の下流端は給湯栓３８に接続されている。

熱源機ユニット８は、シスターン７０と、暖房用バーナ８２と、給湯用バーナ８１を備えている。シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン７０には、暖房往路７２の上流端が接続されている。暖房往路７２には、暖房用水循環ポンプ７４が介装されている。暖房用水循環ポンプ７４を駆動すると、シスターン７０内の暖房用水が暖房往路７２に流れ込む。

暖房往路７２の下流端は、第１暖房加熱路７３と、低温暖房循環路７５に分岐している。低温暖房循環路７５には、低温暖房機７８が取り付けられる。本実施例の低温暖房機７８は、例えば床暖房機である。低温暖房機７８は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。第１暖房加熱路７３には、暖房用バーナ８２が介装されている。暖房用バーナ８２は、第１暖房加熱路７３内の暖房用水を加熱する。第１暖房加熱路７３の下流端は、高温暖房循環路７７と追い焚き循環路７９に分岐している。高温暖房循環路７７には、高温暖房機７６が取り付けられる。本実施例の高温暖房機７６は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房機７６は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。低温暖房循環路７５と高温暖房循環路７７は、それぞれの下流端で合流して、第２暖房加熱路８４の上流端へ接続している。

第２暖房加熱路８４の下流端は、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、暖房復路９６に接続している。暖房復路９６は、下流端が熱源機ユニット８のシスターン７０に接続している。

追い焚き循環路７９には、追い焚き熱動弁８３と、追い焚き熱交換器９７が介装されている。追い焚き熱動弁８３は、追い焚き循環路７９を開閉する。追い焚き熱交換器９７では、追い焚き循環路７９を流れる暖房用水と、浴槽水循環路９１を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路７９の下流端は、暖房復路９６に接続している。

浴槽水循環路９１の上流端は、浴槽９８の底部に接続している。浴槽水循環路９１の下流端は、浴槽９８の側部に接続している。浴槽水循環路９１には、浴槽水循環ポンプ９９が介装されている。浴槽水循環ポンプ９９が駆動すると、浴槽９８の底部から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器９７を通過して、浴槽９８の側部へ戻される。

給湯加熱路３７には、給湯用バーナ８１が介装されている。給湯加熱路３７の給湯用バーナ８１よりも下流側から、浴槽注湯路４０が分岐している。浴槽注湯路４０には、浴槽注湯路４０を開閉する注湯電磁弁４２が介装されている。浴槽注湯路４０の下流端は、浴槽水循環ポンプ９９に接続している。

制御装置１００は、タンクユニット４、ヒートポンプユニット６、熱源機ユニット８の各構成要素の動作を制御する。

給湯暖房システム２は、以下のように、蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、湯はり運転および追い焚き運転を実施することができる。

（蓄熱運転）
蓄熱運転では、タンク１０内の給湯用水をヒートポンプ５０で加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に戻す。蓄熱運転を実行する際には、制御装置１００は圧縮機６２およびファン５６を駆動してヒートポンプ５０を作動させるとともに、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。

圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、給湯用水循環ポンプ２２の駆動により、タンク水循環路２０内をタンク１０内の給湯用水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された給湯用水が三流体熱交換器５８を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、蓄熱運転を終了する。

（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯運転は、上記の蓄熱運転と並行して行うこともできる。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６を介して給湯栓３８に供給される。

制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから第１給湯路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された給湯用水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯路３６内で混合される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。一方、制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ８１によって第１給湯路３６を通過する水を加熱する。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ８１の出力を制御する。

（暖房運転）
暖房運転は、ヒートポンプ５０によって暖房用水を加熱し、高温となった暖房用水を用いて低温暖房機７８や高温暖房機７６によって暖房する運転である。利用者によって暖房運転の実行が指示されると、制御装置１００は、暖房用水循環ポンプ７４を回転させる。さらに、制御装置１００は、圧縮機６２を駆動する。これによって、三流体熱交換器５８で加熱された暖房用水が、シスターン７０を経て、低温暖房機７８や高温暖房機７６に供給される。さらに、制御装置１００は、必要に応じて暖房用バーナ８２を作動する。これにより、高温暖房機７６には、暖房用バーナ８２での加熱によってさらに高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、低温暖房機７８に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房機７６に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、ヒートポンプ５０の動作や、暖房用バーナ８２の出力が調整される。

（湯はり運転）
湯はり運転は浴槽９８に湯はりをする運転である。利用者が湯はり運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、注湯電磁弁４２を開く。注湯電磁弁４２が開くと、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６、浴槽注湯路４０、浴槽水循環路９１を介して浴槽９８に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路４０に供給される水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽９８に供給される水の水量が湯はり設定水量に達すると、湯はり運転を終了する。

（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽９８に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。利用者が追い焚き運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、浴槽水循環ポンプ９９を駆動する。また、追い焚き熱動弁８３を開いて、暖房用水循環ポンプ７４を駆動する。これにより、浴槽９８の底部から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器９７で暖房用水との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽９８の側部へ戻される。追い焚き運転においては、暖房用バーナ８２による暖房用水の加熱が行われる。

（三流体熱交換器の構成）
図２および図３に示すように、三流体熱交換器５８は、給湯用水が流れる給湯用水流路１０２と、暖房用水が流れる暖房用水流路１０４と、冷媒が流れる冷媒流路１０６と、給湯用水流路１０２、暖房用水流路１０４および冷媒流路１０６を保持する保持部材１０８を備えている。

給湯用水流路１０２は、直線状に伸びる複数の伝熱配管１１０と、U字状に形成された複数の連結配管１１２を備えている。伝熱配管１１０と連結配管１１２は、いずれも銅製の部材である。複数の伝熱配管１１０は、互いに平行となるように配置されている。連結配管１１２は、隣接する伝熱配管１１０の端部同士を連結するように配置されている。複数の伝熱配管１１０が複数の連結配管１１２によって連結されることで、蛇行形状を有する１本の給湯用水流路１０２が形成されている。図２に示す例では、１２個の伝熱配管１１０が、１１個の連結配管１１２によって連結されることで、給湯用水流路１０２が形成されている。図２に示す例では、給湯用水は、図の右下の給湯用水導入口１０２ａから流入し、給湯用水流路１０２を通過して、図の左下の給湯用水導出口１０２ｂから流出する。

暖房用水流路１０４は、直線状に伸びる複数の伝熱配管１１４と、U字状に形成された複数の連結配管１１６を備えている。伝熱配管１１４と連結配管１１６は、いずれも銅製の部材である。複数の伝熱配管１１４は、互いに平行となるように配置されている。連結配管１１６は、隣接する伝熱配管１１４の端部同士を連結するように配置されている。複数の伝熱配管１１４が複数の連結配管１１６によって連結されることで、蛇行形状を有する１本の暖房用水流路１０４が形成されている。図２に示す例では、８個の伝熱配管１１４が、７個の連結配管１１６によって連結されることで、暖房用水流路１０４が形成されている。図２に示す例では、暖房用水は、図の右下の暖房用水導入口１０４ａから流入し、暖房用水流路１０４を通過して、図の左下の暖房用水導出口１０４ｂから流出する。

冷媒流路１０６は、直線状に伸びる複数の伝熱配管１１８と、U字状に形成された複数の連結配管１２０を備えている。伝熱配管１１８と連結配管１２０は、いずれも銅製の部材である。複数の伝熱配管１１８は、互いに平行となるように配置されている。連結配管１２０は、隣接する伝熱配管１１８の端部同士を連結するように配置されている。複数の伝熱配管１１８が複数の連結配管１２０によって連結されることで、蛇行形状を有する１本の冷媒流路１０６が形成されている。図２に示す例では、１２個の伝熱配管１１８が、１１個の連結配管１２０によって連結されることで、冷媒流路１０６が形成されている。図２に示す例では、冷媒は、図の左下の冷媒導入口１０６ａから流入し、冷媒流路１０６を通過して、図の右下の冷媒導出口１０６ｂから流出する。

給湯用水流路１０２の伝熱配管１１０および連結配管１１２と、冷媒流路１０６の伝熱配管１１８および連結配管１２０は、略同じ口径を有している。給湯用水流路１０２の伝熱配管１１０と冷媒流路１０６の伝熱配管１１８の個数は同じであり、給湯用水流路１０２の連結配管１２０と冷媒流路１０６の連結配管１２０の個数は同じである。

暖房用水流路１０４の伝熱配管１１４および連結配管１１６は、冷媒流路１０６の伝熱配管１１８および連結配管１２０に比べて、約１．５倍程度の大きさの口径を有している。暖房用水流路１０４の伝熱配管１１４の個数は、冷媒流路１０６の伝熱配管１１８の個数よりも少なく、暖房用水流路１０４の連結配管１１６の個数は、冷媒流路１０６の連結配管１２０の個数よりも少ない。

保持部材１０８は、略直方体形状を有するアルミ製の部材である。図３に示すように、保持部材１０８には、給湯用水流路１０２の伝熱配管１１０を収容する第１収容溝１２２と、暖房用水流路１０４の伝熱配管１１４を収容する第２収容溝１２４と、冷媒流路１０６の伝熱配管１１８を収容する収容孔１２６が形成されている。第１収容溝１２２は、保持部材１０８の一方の面１０８ａに形成されており、第２収容溝１２４は、保持部材１０８の他方の面１０８ｂに形成されており、収容孔１２６は保持部材１０８の一方の面１０８ａと他方の面１０８ｂの中間に形成されている。従って、伝熱配管１１０は保持部材１０８の一方の面１０８ａの近傍に配置されており、伝熱配管１１４は保持部材１０８の他方の面１０８ｂの近傍に配置されており、伝熱配管１１８は保持部材１０８の一方の面１０８ａと他方の面１０８ｂの中間に配置されている。

また、保持部材１０８の一方の面１０８ａには、第１収容溝１２２の両側に（すなわち伝熱配管１１０の両側に）、第１収容溝１２２に沿って（すなわち伝熱配管１１０に沿って）、第１凹溝１２８が形成されている。図３に示すように、保持部材１０８の一方の面１０８ａから見た第１凹溝１２８の深さは、第１収容溝１２２に収容される伝熱配管１１０と収容孔１２６に収容される伝熱配管１１８の中間と同程度の位置か、それよりも深い位置まで達している。同様に、保持部材１０８の他方の面１０８ｂには、第２収容溝１２４の両側に（すなわち伝熱配管１１４の両側に）、第２収容溝１２４に沿って（すなわち伝熱配管１１４に沿って）、第２凹溝１３０が形成されている。図３に示すように、保持部材１０８の他方の面１０８ｂから見た第２凹溝１３０の深さは、第２収容溝１２４に収容される伝熱配管１１４と収容孔１２６に収容される伝熱配管１１８の中間と同程度の位置か、それよりも深い位置まで達している。

三流体熱交換器５８は、以下のようにして製造される。まず、保持部材１０８が押出し成形によって形成される。その後、第１収容溝１２２の内径よりも細径の伝熱配管１１０を第１収容溝１２２に収容して、伝熱配管１１０を拡径することで、伝熱配管１１０が保持部材１０８に固定される。また、第２収容溝１２４の内径よりも細径の伝熱配管１１４を第２収容溝１２４に収容して、伝熱配管１１４を拡径することで、伝熱配管１１４が保持部材１０８に固定される。さらに、収容孔１２６の内径よりも細径の伝熱配管１１８を収容孔１２６に収容して、伝熱配管１１８を拡径することで、伝熱配管１１８が保持部材１０８に固定される。その後、隣接する伝熱配管１１０の端部同士を連結配管１１２で連結することで給湯用水流路１０２が形成され、隣接する伝熱配管１１４の端部同士を連結配管１１６で連結することで暖房用水流路１０４が形成され、隣接する伝熱配管１１８の端部同士を連結配管１２０で連結することで冷媒流路１０６が形成される。

三流体熱交換器５８においては、冷媒流路１０６の伝熱配管１１８を流れる冷媒と、伝熱配管１１８に隣接する給湯用水流路１０２の伝熱配管１１０を流れる給湯用水との間で、熱交換が行われる。この際に、保持部材１０８は互いに隣接する伝熱配管１１８と伝熱配管１１０との間での熱伝達経路として機能する。伝熱配管１１８が全周にわたって保持部材１０８と接触しており、伝熱配管１１０が外周の多くの部分で保持部材１０８と接触しているため、良好な熱伝達を実現することができる。また、三流体熱交換器５８においては、冷媒流路１０６を流れる冷媒と、給湯用水流路１０２を流れる給湯用水は、互いに対向流として流れているため、両者の間での熱伝達を促進することができる。

三流体熱交換器５８においては、冷媒流路１０６の伝熱配管１１８を流れる冷媒と、伝熱配管１１８に隣接する暖房用水流路１０４の伝熱配管１１４を流れる暖房用水との間でも、熱交換が行われる。この際に、保持部材１０８は互いに隣接する伝熱配管１１８と伝熱配管１１４との間での熱伝達経路として機能する。伝熱配管１１８が外周の全体にわたって保持部材１０８と接触しており、伝熱配管１１４が外周の多くの部分で保持部材１０８と接触しているため、良好な熱伝達を実現することができる。また、三流体熱交換器５８においては、冷媒流路１０６を流れる冷媒と、暖房用水流路１０４を流れる暖房用水は、互いに対向流として流れているため、両者の間での熱伝達を促進することができる。

三流体熱交換器５８においては、給湯用水流路１０２の伝熱配管１１０と暖房用水流路１０４の伝熱配管１１４との間での熱交換は、極力行われないことが好ましい。本実施例の三流体熱交換器５８では、伝熱配管１１０の両側に第１凹溝１２８が形成されているため、伝熱配管１１０は直近の伝熱配管１１８以外の配管との間での熱交換が抑制される。また、伝熱配管１１４の両側に第２凹溝１３０が形成されているため、伝熱配管１１４は直近の伝熱配管１１８以外の配管との間での熱交換が抑制される。従って、本実施例の三流体熱交換器５８では、給湯用水流路１０２の伝熱配管１１０と暖房用水流路１０４の伝熱配管１１４との間での熱交換を効果的に抑制することができる。また、三流体熱交換器５８においては、仮に給湯用水が給湯用水流路１０２を流れるのと同時に、暖房用水が暖房用水流路１０４を流れる状況が発生しても、両者は互いに並行流として流れるため、両者の間での熱伝達を抑制することができる。

三流体熱交換器５８において、給湯用水流路１０２の伝熱配管１１０は、保持部材１０８の第１収容溝１２２と第１凹溝１２８の間の爪状の部分によって、両側から挟持される。このような構成とすると、伝熱配管１１０を第１収容溝１２２へ収容した後の拡径作業がより容易なものとなる。同様に、三流体熱交換器５８において、暖房用水流路１０４の伝熱配管１１４は、保持部材１０８の第２収容溝１２４と第２凹溝１３０の間の爪状の部分によって、両側から挟持される。このような構成とすると、伝熱配管１１４を第２収容溝１２４へ収容した後の拡径作業がより容易なものとなる。

なお、図４に示すように、第１収容溝１２２と第２収容溝１２４を形成する代わりに、伝熱配管１１０を収容する収容孔１３２と、伝熱配管１１４を収容する収容孔１３４を形成してもよい。この構成とした場合も、給湯用水流路１０２と冷媒流路１０６の間の熱交換、および暖房用水流路１０４と冷媒流路１０６の間の熱交換を促進しつつ、給湯用水流路１０２と暖房用水流路１０４の間の熱交換を抑制することができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

上記の実施例では、給湯用水流路１０２を流れる給湯用水と冷媒流路１０６を流れる冷媒が互いに対向流として流れ、かつ暖房用水流路１０４を流れる暖房用水と冷媒流路１０６を流れる冷媒も互いに対向流として流れる構成について説明したが、給湯用水流路１０２を流れる給湯用水と冷媒流路１０６を流れる冷媒が並行流として流れる構成としてもよいし、暖房用水流路１０４を流れる暖房用水と冷媒流路１０６を流れる冷媒が並行流として流れる構成としてもよい。

上記の実施例では、加熱流体としてヒートポンプ５０の冷媒を用いる場合について説明したが、これ以外にも、例えば発電装置からの排熱を回収する冷媒などを加熱流体として用いてもよい。

上記の実施例では、被加熱流体として給湯用水と暖房用水を用いる場合について説明したが、これ以外にも、例えば浴槽９８に貯められた浴槽水を被加熱流体として用いてもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ 給湯暖房システム
４ タンクユニット
６ ヒートポンプユニット
８ 熱源機ユニット
１０ タンク
２０ タンク水循環路
２２ 給湯用水循環ポンプ
２４ 水道水導入路
２４ａ 第１導入路
２４ｂ 第２導入路
３０ 混合弁
３２ 水道水供給源
３３ 熱源機バイパス路
３４ バイパス弁
３６ 第１給湯路
３７ 給湯加熱路
３８ 給湯栓
３９ 第２給湯路
４０ 浴槽注湯路
４２ 注湯電磁弁
５０ ヒートポンプ
５２ 冷媒循環路
５４ 空気熱交換器
５６ ファン
５８ 三流体熱交換器
６０ 膨張弁
６２ 圧縮機
７０ シスターン
７２ 暖房往路
７３ 第１暖房加熱路
７４ 暖房用水循環ポンプ
７５ 低温暖房循環路
７６ 高温暖房機
７７ 高温暖房循環路
７８ 低温暖房機
７９ 追い焚き循環路
８１ 給湯用バーナ
８２ 暖房用バーナ
８３ 追い焚き熱動弁
８４ 第２暖房加熱路
９１ 浴槽水循環路
９６ 暖房復路
９７ 追い焚き熱交換器
９８ 浴槽
９９ 浴槽水循環ポンプ
１００ 制御装置
１０２ 給湯用水流路
１０２ａ 給湯用水導入口
１０２ｂ 給湯用水導出口
１０４ 暖房用水流路
１０４ａ 暖房用水導入口
１０４ｂ 暖房用水導出口
１０６ 冷媒流路
１０６ａ 冷媒導入口
１０６ｂ 冷媒導出口
１０８ 保持部材
１０８ａ 保持部材の一方の面
１０８ｂ 保持部材の他方の面
１１０ 伝熱配管
１１２ 連結配管
１１４ 伝熱配管
１１６ 連結配管
１１８ 伝熱配管
１２０ 連結配管
１２２ 第１収容溝
１２４ 第２収容溝
１２６ 収容孔
１２８ 第１凹溝
１３０ 第２凹溝
１３２ 収容孔
１３４ 収容孔

Claims (4)

1. 加熱流体と第１被加熱流体との間での熱交換と、加熱流体と第２被加熱流体との間での熱交換を行う三流体熱交換器であって、
   第１被加熱流体が流れる第１伝熱配管と、
   第２被加熱流体が流れる第２伝熱配管と、
   加熱流体が流れる第３伝熱配管と、
   第１伝熱配管、第２伝熱配管および第３伝熱配管を保持する、略直方体形状の保持部材を備えており、
   第１伝熱配管は、保持部材の第１の面の近傍に配置されており、
   第２伝熱配管は、保持部材の第２の面の近傍に配置されており、
   第３伝熱配管は、保持部材の第１の面と第２の面の中間に配置されており、
   保持部材の第１の面には、第１伝熱配管の両側に、第１伝熱配管に沿って、第１凹溝が形成されており、
   保持部材の第２の面には、第２伝熱配管の両側に、第２伝熱配管に沿って、第２凹溝が形成されている、三流体熱交換器。
2. 第１伝熱配管が、保持部材の第１の面に形成された第１収容溝に嵌合しており、
   第２伝熱配管が、保持部材の第２の面に形成された第２収容溝に嵌合している、請求項１の三流体熱交換器。
3. 第１伝熱配管、第２伝熱配管および第３伝熱配管が銅製であり、
   保持部材がアルミ製である、請求項１または２の三流体熱交換器。
4. 第１伝熱配管、第２伝熱配管および第３伝熱配管が少なくとも部分的に直線状に形成されており、
   保持部材が押出し成形によって形成されている、請求項１から３の何れか一項の三流体熱交換器。

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