JP2017040377A

JP2017040377A - 熱交換器およびそれを用いた給湯機

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Publication number: JP2017040377A
Application number: JP2015160268A
Authority: JP
Inventors: 町田　和彦; Kazuhiko Machida; 和彦町田; 一貴小石原; Kazutaka Koishihara; 由樹山岡; Yoshiki Yamaoka; 治青柳; Osamu Aoyanagi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2035-08-17
Also published as: JP6543804B2

Abstract

【課題】メンテナンス性に優れた熱交換器を提供すること。
【解決手段】第１流体が流れる内管２と、内管２に挿入される挿入体３と、内管２の外周に設けられ、第２流体が流れる少なくとも１本以上の外管４と、内管２の端面に固定される継手８とを備え、挿入体３は、軸部５とその軸部５の外表面に形成された突部６とを含み、第１流体は、内管２の内面と軸部５と突部６とで形成される流路を流れ、かつ、継手８は、内管２の両端面のうち、少なくともどちらか一方と着脱可能な構成としたことを特徴とする熱交換器１で、着脱可能な継手８を取り外すだけで、挿入体３を内管２から取り出すことができるので、流路に付着したスケールや汚れ等を直接清掃することができ、メンテナンス性に優れた熱交換器１を提供できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体を熱交換させるための熱交換器に関するものである。

従来、この種の熱交換器には、内部に水用流路を形成し、略円筒形状に螺旋巻きされて形成した水管と、略円筒形状に形成された水管の外周に所定のピッチで螺旋巻きされ、内部に冷媒用流路を形成した冷媒管とから構成され、冷媒管と水管が密着することにより冷媒と水を熱交換するものがある（例えば、特許文献１参照）。

図３は、前記特許文献１に記載の従来の熱交換器を示すもので、同熱交換器の一部を切除し、一部を切欠いた斜視図である。

熱交換器１０１は、略円筒形状に螺旋状に形成された水管１０２と、水管１０２の外周に、所定のピッチで略円筒形状に螺旋状に形成された冷媒管１０３とから構成されている。

冷媒管１０３は、水管１０２の略全長にわたり接合され、水管１０２の内部を流れる水の流れの方向と、冷媒管１０３の内部を流れる冷媒の流れの方向とが対向している。

そして、略円筒形状に螺旋状に形成された水管１０２の一端側を上側、他端側を下側として立設配置している。

以上のように構成された熱交換器１０１は、水管１０２の内部を流れる低温の水と、冷媒管１０３の内部を流れる高温の二酸化炭素とを対向に流して熱交換させることで、例えば、約９℃の水を約９０℃まで加熱することが可能である。

特許第４８０５１７９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、略円筒形状に螺旋状に形成された水管１０２は細長く湾曲し、かつ、水管１０２の端部をロウ付けで接続しているので、高温の湯を流した場合には、水質によっては水管１０２の内壁にスケールが成長しやすくなるが、水管１０２内を開放露出できない構成のため、薬品洗浄という非常に手間を要する方法でしか清掃できず、メンテナンス性が良くないという問題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、メンテナンス性に優れた熱交換器を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、第１流体が流れる内管と、前記内管に挿入される挿入体と、前記内管の外周に設けられ、第２流体が流れる少なくとも１本以上の外管と、前記内管の端面に固定される継手と、を備え、前記挿入体は、軸部とその軸部の外表面に形成された突部とを含み、前記第１流体は、前記内管の内面と前記軸部と前記突部とで形成される流路を流れ、かつ、前記継手は、前記内管の両端面のうち、
少なくともどちらか一方と着脱可能な構成としたことを特徴とするものである。

これにより、流路を構成する挿入体が他部品と締結されておらず、前記内管の両端面のうち、少なくともどちらか一方と着脱可能な継手を取り外すだけで、前記挿入体を前記内管から取り出すことができるので、流路に付着したスケールや汚れ等を直接清掃することができ、メンテナンス性に優れた熱交換器を提供できる。

本発明によれば、メンテナンス性に優れた熱交換器を提供できる。

本発明の実施の形態１における熱交換器の一部断面図同熱交換器の斜視図従来の熱交換器の断面図

第１の発明は、第１流体が流れる内管と、前記内管に挿入される挿入体と、前記内管の外周に設けられ、第２流体が流れる少なくとも１本以上の外管と、前記内管の端面に固定される継手と、を備え、前記挿入体は、軸部とその軸部の外表面に形成された突部とを含み、前記第１流体は、前記内管の内面と前記軸部と前記突部とで形成される流路を流れ、かつ、前記継手は、前記内管の両端面のうち、少なくともどちらか一方と着脱可能な構成としたことを特徴とする熱交換器である。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記内管の長手方向の中心軸、前記挿入体の長手方向の中心軸は、共に直線状であることを特徴とするものである。

これにより、流路を構成する挿入体が他部品と締結されておらず、かつ、前記挿入体と前記内管の長手方向の中心軸が共に直線形状であるので、前記内管の両端面のうち、少なくともどちらか一方と着脱可能な継手を取り外すだけで、前記挿入体を前記内管から直線状に取り出すことができるので、流路に付着したスケールや汚れ等を直接清掃することができ、メンテナンス性に優れた熱交換器を提供できる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記内管の内面と前記軸部と前記突部とで形成される流路は、螺旋状であることを特徴とするものである。

これにより、前記突部は前記軸部の外表面に螺旋状に形成されているので、前記挿入体を前記内管から回転させながら取り出すことで、前記螺旋状の突部によって前記内管の内面に付着したスケールや汚れ等を掻き出すことができる。

第４の発明は、特に第１から第３のうちいずれかの発明において、前記挿入体の端面に突起を設け、前記突起の幅は、前記継手に設けた前記第１流体の流路口の幅よりも大きく、かつ、前記突起は前記継手と当接する構成としたことを特徴とするものである。

これにより、前記挿入体の端面に形成した突起を工具で挟むことで、前記挿入体を前記内管から容易に取り出すことができる。

また、前記突起の幅を、前記継手に設けた前記第１流体の流路口の幅よりも大きくし、かつ、前記突起を前記継手と当接する構成としているので、前記挿入体を前記内管内で移動するのを防止できるとともに、前記第１流体の流路口を塞ぐこともないことから、前記第１流体の圧力損失の増加を抑制できる。

第５の発明は、特に第１から第４のうちいずれかの発明の熱交換器を搭載した給湯機で、特に、冷媒が高温の二酸化炭素と熱交換させ、例えば、約９０℃等の高温まで加熱する給湯機において、例えば、カルシウム硬度が高い硬水を使用する場合に、熱交換器の流路に付着したスケールや汚れ等を直接清掃することができ、メンテナンス性に優れた給湯機を提供できる。

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この発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の一部を断面とした構成図である。図２は、同実施の形態における熱交換器の斜視図である。
図１および図２において、熱交換器１は、内部を第１流体（例えば、水）が流れる内管２と、内管２の内部に挿入された挿入体３と、内部を第２流体（例えば、二酸化炭素冷媒）が流れ、かつ、内管２の外周に密着する少なくとも１本以上の外管４とから構成され、水と二酸化炭素とを対向に流して熱交換するであり、給湯機（例えば、冷媒を二酸化炭素としたヒートポンプ給湯機）に搭載されている。そして、外管４は内管２の外周に所定のピッチで、螺旋状に巻き付けられている。

挿入体３は、軸部５と軸部５の外周に螺旋状に設けられた突部６からなり、水が流れる流路は、内管２の内面と軸部５の外面と隣接する突部６とで形成される螺旋状流路７であり、略矩断面なる環状である。

熱交換器１の水の流路口（流入口、流出口）を有する継手８は、内管２の両端に設けられたＯリング受け部９とＯリング１０を介して、内管２に接続されており、ピン１１等の固定手段で、手作業や工具等を使用すれば作業者が着脱可能なように、内管２に固定している。

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。

熱交換器１は、外管４の内部を流れる高温の二酸化炭素と、内管２の内面と軸部５の外面と隣接する突部６とで形成された螺旋状流路７を流れる低温の水とを、対向に流して熱交換しお湯を生成する。

ここで、螺旋状流路７による旋回流と、水の矩形流路の断面化による二次流れ効果により、水の流速が遅い場合にはその熱交換効率を向上できる。

螺旋状流路７を構成する挿入体３が他部品と締結されておらず、かつ、挿入体３と内管２の長手方向の中心軸が共に直線形状であるので、継手８を、内管２の両端面のうち、少なくともどちらか一方と前記のような着脱可能な構成とすることで、継手８を取り外すだけで、挿入体３を内管２から直線状に取り出すことができるので、内管２や挿入体３に付着したスケールや汚れ等を直接清掃することができ、メンテナンス性に優れた熱交換器１を提供できる。

また、突部６は軸部５の外表面に螺旋状に形成されているので、挿入体３を内管２から回転させながら取り出すことで、螺旋状の突部６によって内管２の内面に付着したスケールや汚れ等を掻き出すことができ、作業時間を短縮でき、一層メンテナンス性に優れた熱交換器１を提供できる。

また、挿入体３の側方の端面に、凸状の突起１２を設けることにより、突起１２を工具で挟むことで、挿入体３を内管２から容易に取り出すことができる。

また、突起１２の長手方向の幅を、継手８の熱交換器１の水の流路口（流入口、流出口）の直径よりも大きくし、かつ、突起１２の端面を継手８の内面と当接させる構成とすることにより、突起１２が継手８の内面と当接する構成としているので、挿入体３を内管２内で移動するのを防止できるとともに、突起１２が水の流路口（流入口、流出口）を塞ぐこともないので、水の力損失の増加を抑制できる。

以上のように、本発明にかかる熱交換器は、メンテナンス性に優れた熱交換器を提供できるので、流体間で熱交換を行う熱交換器を搭載した機器に適用できる。

１熱交換器
２内管
３挿入体
４外管
５軸部
６突部
７螺旋状流路
８継手
１２突起

Claims

第１流体が流れる内管と、
前記内管に挿入される挿入体と、
前記内管の外周に設けられ、第２流体が流れる少なくとも１本以上の外管と、
前記内管の端面に固定される継手と、
を備え、
前記挿入体は、軸部とその軸部の外表面に形成された突部とを含み、
前記第１流体は、前記内管の内面と前記軸部と前記突部とで形成される流路を流れ、
かつ、
前記継手は、前記内管の両端面のうち、
少なくともどちらか一方と着脱可能な構成としたことを特徴とする熱交換器。
前記内管の長手方向の中心軸、前記挿入体の長手方向の中心軸は、共に直線状であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記前記内管の内面と前記軸部と前記突部とで形成される流路は、螺旋状であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
前記挿入体の端面に突起を設け、前記突起の幅は、前記継手に設けた前記第１流体の流路口の幅よりも大きく、かつ、前記突起は前記継手と当接する構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器を搭載した給湯機。