JP4016375B2 - 給湯用熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭酸ガスを冷媒とする冷凍サイクルの放熱器を利用して、高温高圧の冷媒により水を温める給湯用熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示す冷媒に炭酸ガスを用いた冷凍サイクルの給湯用熱交換器23が知られている。即ち、吸熱器20と圧縮機19と放熱器と膨張弁22との間をＣＯ2 ガス８の冷媒が流通する。そして、その放熱器を給湯用熱交換器23とし、ＣＯ2 ガスパイプ３に高温高圧の冷媒が流通し、水パイプ１に水７が供給され、両者の間に熱交換を行うものである。
【０００３】
このような給湯用熱交換器23は、一例として図６に示すものが知られている。この給湯用熱交換器23は、水パイプ１の外周にその直径よりも細いＣＯ2 ガスパイプ３を螺旋状に密に巻回し、ＣＯ2 ガスパイプ３に高温高圧となったＣＯ2 ガス８の冷媒を流通させ、水パイプ１の一方から水７を流入し、水７とＣＯ2 ガス８との間で熱交換を行って、温水を得るものである。
【０００４】
また、他の給湯用熱交換器23として、図７に示すものが知られている。これは多数の細いＣＯ2 ガスパイプ３が図８の如く並列された細管群を有し、その細管群をＵ字状に曲折し、夫々のＣＯ2 ガスパイプ３の両端を一対のＣＯ2 ガスヘッダ６に連通させる。そして多数のＣＯ2 ガスパイプ３の外面にウォータジャケット27を設け、蛇行状の水流路を形成する。そして一方のＣＯ2 ガスヘッダ６から夫々のＣＯ2 ガスパイプ３を介し、他方ＣＯ2 ガスヘッダ６に高温高圧の冷媒を流通させる。それと共に、ウォータジャケット27に水７を供給して、ＣＯ2 ガス８との間に熱交換を行い、温水を得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すような熱交換器は、仮にＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じても、炭酸ガス及びそのガス中に含まれるコンプレッサ等のオイルが水パイプ１内に浸入するおそれはない。
このような冷媒に炭酸ガスを用いた冷凍サイクルによる給湯器は、従来の電気ヒーターを用いる給湯器に比べてその熱効率が一般的に高い。
しかしながら、図６に示す給湯用熱交換器23は水パイプ１の外周にＣＯ2 ガスパイプ３を密着して螺旋状に巻回してなるが、その製造が面倒であると共に、単位容積当たりの熱交換性能が低い欠点がある。
【０００６】
また、図７に示す給湯用熱交換器23は多数の細いＣＯ2 ガスパイプ３を密接し、その両端にＣＯ2 ガスヘッダ６を取付けると共に、ＣＯ2 ガスパイプ３の並列した外面にウォータジャケット27を配置する構造を有するため、その製造が極めて面倒である欠点があった。
そこで、本発明は構造が簡単で組み立て易く且つ、仮にＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じても、その炭酸ガス等と水パイプ１内の水とが混ざり合うことを防止できる安全な給湯用熱交換器を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、互いに平行に並列された複数の水パイプ(1) と、夫々その水パイプ(1) の軸線に直交して並列されると共に、水パイプ(1) 内に流水路が確保されるように、夫々の水パイプ(1) を液密に貫通する複数のガイドパイプ(2) と、
夫々のガイドパイプ(2) に同軸に内装され、その外面がガイドパイプ(2) の内面に伝熱的に接触するＣＯ2 ガスパイプ(3) と、を具備し、
そのＣＯ2 ガスパイプ(3) の外面と前記ガイドパイプ(2) の内面との間に漏れガス排出用のガイド溝(4) が形成され、
前記水パイプ(1) に被加温用の水(7) が供給されると共に、前記ＣＯ2 ガスパイプ(3) に高温高圧のＣＯ2 ガス(8) が供給されるように構成された給湯用熱交換器である。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記ガイドパイプ(2) の少なくとも一端が開放されている給湯用熱交換器である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の給湯用熱交換器の斜視略図であり、図２は図１のII−II断面図である。
この例は、図１に示す如く互いに平行に並列された多数の水パイプ１の両端が一対の水ヘッダ５にろう付け等の手段により液密に連通されている。夫々の水ヘッダ５には、入口パイプ12及び出口パイプ14が突設されている。この水ヘッダ５は、水パイプ１の直径よりも大なるパイプ材からなり、その上下両端が端蓋10，11によって閉塞されている。
【００１０】
次に、水パイプ１にはその直径よりも小なる直径の多数のガイドパイプ２がろう付け等により液密に貫通されている。このガイドパイプ２は、図２に示す如くその内周面に複数のガイド溝４がその軸線に平行に、或いは螺旋状に形成されている。そしてガイドパイプ２は、その外周を水７が流通できるように水パイプ１の内周に比べて充分小さな外直径に形成されている。
【００１１】
次に、夫々のガイドパイプ２にはその内周面に整合するＣＯ2 ガスパイプ３が挿通される。そしてＣＯ2 ガスパイプ３内に拡開治具が挿通され、ＣＯ2 ガスパイプ３の外周とガイドパイプ２の内周とが密着されている。そして夫々のＣＯ2 ガスパイプ３の上下両端は、ガイドパイプ２の存在しない部分があり、それによって夫々のガイド溝４が開放される。さらにＣＯ2 ガスパイプ３の上下両端は、一対のＣＯ2 ガスヘッダ６に連通され、その連通部がろう付け等の手段により液密に固定されている。夫々のＣＯ2 ガスヘッダ６には、入口パイプ13，出口パイプ15が突設固定されている。
【００１２】
このようにしてなる給湯用熱交換器23は、図において入口パイプ12から水７が供給され、左側の水ヘッダ５を介して夫々の水パイプ１に水７が供給される。そして、ＣＯ2 ガスヘッダ６の入口パイプ13から高温高圧のＣＯ2 ガス８が供給され、一方のＣＯ2 ガスヘッダ６及び夫々のＣＯ2 ガスパイプ３を介して他方のＣＯ2 ガスヘッダ６及び出口パイプ15よりそれが導き出される。そして水パイプ１内の水７と、ＣＯ2 ガスパイプ３内のＣＯ2 ガス８とが熱交換され、水７は温水となって出口パイプ14から流出される。
【００１３】
次に、図３はＣＯ2 ガスパイプ３の他の実施の形態であり、図２の実施の形態はガイドパイプ２の内面にガイド溝４が形成されていたが、それに代えて図３ではＣＯ2 ガスパイプ３の外面にガイド溝４が形成されている。この場合おいては、ガイドパイプ２の内面にガイド溝４は不要となる。
【００１４】
次に、図４は本発明の他の実施の形態であり、この例が前記第１の実施の形態と異なる点は、ガイドパイプ２及びＣＯ2 ガスパイプ３が偏平状に形成されていることである。そしてＣＯ2 ガスパイプ３には、多数の仕切部９が一体に形成されている。これらの仕切部９は、アルミニュームの押出材を利用して一体に形成することができる。そしてＣＯ2 ガスパイプ３とガイドパイプ２との間、及びガイドパイプ２と水パイプ１との間は、ろう付け等により固定することができる。なお、その際のガイド溝４の大きさは、ろう材によって閉塞されない程度の大きさとする必要がある。
【００１５】
また、この例ではガイドパイプ２，ＣＯ2 ガスパイプ３が偏平であり、その断面の長軸が水パイプ１の軸線に平行に位置されているため、放熱面積が広く効果的に水７を温水に変えることができる。なお、夫々のＣＯ2 ガスパイプ３に導かれるＣＯ2 ガス８は高温高圧であり、それに耐え得る程度のＣＯ2 ガスパイプ３の強度を必要とする。
なお、仮にＣＯ2 ガスパイプ３の外面に亀裂が生じても、その亀裂から流出するＣＯ2 ガス８及びそれに含まれるコンプレッサ等のオイル成分は、ガイド溝４に保持され外部に流出される。それにより、例えＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じても、水パイプ１内の水を汚染するおそれがない。
【００１６】
【発明の作用・効果】
本発明の給湯用熱交換器は、水パイプ１を液密に貫通するガイドパイプ２にＣＯ2 ガスパイプ３が内装され、そのガイドパイプ２とＣＯ2 ガスパイプ３との間にガイド溝４が形成されたものである。そしてＣＯ2 ガスパイプ３にＣＯ2 ガス８が供給され、水パイプ１に水７が供給されるものである。
従って、仮にＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じ、ＣＯ2 ガス８及びそこに含まれるコンプレッサ内部の油成分等が洩れ出したとしても、それが水７に混入されるおそれはない。即ち、ＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じたとしても、その外側にガイドパイプ２が存在するため、ＣＯ2 ガス８等はガイド溝４によって排出される。そのため給湯中に不純物が混入するおそれのない、安全な熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給湯用熱交換器の斜視略図。
【図２】図１のII−II矢視断面略図。
【図３】本発明の給湯用熱交換器のＣＯ2 ガスパイプ３の他の実施の形態を示す横断面図。
【図４】本発明のさらに他の給湯用熱交換器の要部縦断面図。
【図５】本発明の対象となる給湯用熱交換器が配置された冷凍サイクルのブロック図。
【図６】従来型給湯用熱交換器の斜視略図。
【図７】他の従来型給湯用熱交換器の斜視略図。
【図８】図７のVIII−VIII矢視断面略図。
【符号の説明】
１ 水パイプ
２ ガイドパイプ
３ ＣＯ2 ガスパイプ
４ ガイド溝
５ 水ヘッダ
６ ＣＯ2 ガスヘッダ
７ 水
８ ＣＯ2 ガス
９ 仕切部
10，11 端蓋
12，13 入口パイプ
14，15 出口パイプ
19 圧縮機
20 吸熱器
21 ファン
22 膨張弁
23 給湯用熱交換器（放熱器）
27 ウォータジャケット
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭酸ガスを冷媒とする冷凍サイクルの放熱器を利用して、高温高圧の冷媒により水を温める給湯用熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示す冷媒に炭酸ガスを用いた冷凍サイクルの給湯用熱交換器23が知られている。即ち、吸熱器20と圧縮機19と放熱器と膨張弁22との間をＣＯ2 ガス８の冷媒が流通する。そして、その放熱器を給湯用熱交換器23とし、ＣＯ2 ガスパイプ３に高温高圧の冷媒が流通し、水パイプ１に水７が供給され、両者の間に熱交換を行うものである。
【０００３】
このような給湯用熱交換器23は、一例として図６に示すものが知られている。この給湯用熱交換器23は、水パイプ１の外周にその直径よりも細いＣＯ2 ガスパイプ３を螺旋状に密に巻回し、ＣＯ2 ガスパイプ３に高温高圧となったＣＯ2 ガス８の冷媒を流通させ、水パイプ１の一方から水７を流入し、水７とＣＯ2 ガス８との間で熱交換を行って、温水を得るものである。
【０００４】
また、他の給湯用熱交換器23として、図７に示すものが知られている。これは多数の細いＣＯ2 ガスパイプ３が図８の如く並列された細管群を有し、その細管群をＵ字状に曲折し、夫々のＣＯ2 ガスパイプ３の両端を一対のＣＯ2 ガスヘッダ６に連通させる。そして多数のＣＯ2 ガスパイプ３の外面にウォータジャケット27を設け、蛇行状の水流路を形成する。そして一方のＣＯ2 ガスヘッダ６から夫々のＣＯ2 ガスパイプ３を介し、他方ＣＯ2 ガスヘッダ６に高温高圧の冷媒を流通させる。それと共に、ウォータジャケット27に水７を供給して、ＣＯ2 ガス８との間に熱交換を行い、温水を得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すような熱交換器は、仮にＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じても、炭酸ガス及びそのガス中に含まれるコンプレッサ等のオイルが水パイプ１内に浸入するおそれはない。
このような冷媒に炭酸ガスを用いた冷凍サイクルによる給湯器は、従来の電気ヒーターを用いる給湯器に比べてその熱効率が一般的に高い。
しかしながら、図６に示す給湯用熱交換器23は水パイプ１の外周にＣＯ2 ガスパイプ３を密着して螺旋状に巻回してなるが、その製造が面倒であると共に、単位容積当たりの熱交換性能が低い欠点がある。
【０００６】
また、図７に示す給湯用熱交換器23は多数の細いＣＯ2 ガスパイプ３を密接し、その両端にＣＯ2 ガスヘッダ６を取付けると共に、ＣＯ2 ガスパイプ３の並列した外面にウォータジャケット27を配置する構造を有するため、その製造が極めて面倒である欠点があった。
そこで、本発明は構造が簡単で組み立て易く且つ、仮にＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じても、その炭酸ガス等と水パイプ１内の水とが混ざり合うことを防止できる安全な給湯用熱交換器を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、互いに平行に並列された複数の水パイプ(1) と、夫々その水パイプ(1) の軸線に直交して並列されると共に、水パイプ(1) 内に流水路が確保されるように、夫々の水パイプ(1) を液密に貫通する複数のガイドパイプ(2) と、
夫々のガイドパイプ(2) に同軸に内装され、その外面がガイドパイプ(2) の内面に伝熱的に接触するＣＯ2 ガスパイプ(3) と、を具備し、
そのＣＯ2 ガスパイプ(3) の外面と前記ガイドパイプ(2) の内面との間に漏れガス排出用のガイド溝(4) が形成され、
前記水パイプ(1) に被加温用の水(7) が供給されると共に、前記ＣＯ2 ガスパイプ(3) に高温高圧のＣＯ2 ガス(8) が供給されるように構成された給湯用熱交換器である。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記ガイドパイプ(2) の少なくとも一端が開放されている給湯用熱交換器である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の給湯用熱交換器の斜視略図であり、図２は図１のII−II断面図である。
この例は、図１に示す如く互いに平行に並列された多数の水パイプ１の両端が一対の水ヘッダ５にろう付け等の手段により液密に連通されている。夫々の水ヘッダ５には、入口パイプ12及び出口パイプ14が突設されている。この水ヘッダ５は、水パイプ１の直径よりも大なるパイプ材からなり、その上下両端が端蓋10，11によって閉塞されている。
【００１０】
次に、水パイプ１にはその直径よりも小なる直径の多数のガイドパイプ２がろう付け等により液密に貫通されている。このガイドパイプ２は、図２に示す如くその内周面に複数のガイド溝４がその軸線に平行に、或いは螺旋状に形成されている。そしてガイドパイプ２は、その外周を水７が流通できるように水パイプ１の内周に比べて充分小さな外直径に形成されている。
【００１１】
次に、夫々のガイドパイプ２にはその内周面に整合するＣＯ2 ガスパイプ３が挿通される。そしてＣＯ2 ガスパイプ３内に拡開治具が挿通され、ＣＯ2 ガスパイプ３の外周とガイドパイプ２の内周とが密着されている。そして夫々のＣＯ2 ガスパイプ３の上下両端は、ガイドパイプ２の存在しない部分があり、それによって夫々のガイド溝４が開放される。さらにＣＯ2 ガスパイプ３の上下両端は、一対のＣＯ2 ガスヘッダ６に連通され、その連通部がろう付け等の手段により液密に固定されている。夫々のＣＯ2 ガスヘッダ６には、入口パイプ13，出口パイプ15が突設固定されている。
【００１２】
このようにしてなる給湯用熱交換器23は、図において入口パイプ12から水７が供給され、左側の水ヘッダ５を介して夫々の水パイプ１に水７が供給される。そして、ＣＯ2 ガスヘッダ６の入口パイプ13から高温高圧のＣＯ2 ガス８が供給され、一方のＣＯ2 ガスヘッダ６及び夫々のＣＯ2 ガスパイプ３を介して他方のＣＯ2 ガスヘッダ６及び出口パイプ15よりそれが導き出される。そして水パイプ１内の水７と、ＣＯ2 ガスパイプ３内のＣＯ2 ガス８とが熱交換され、水７は温水となって出口パイプ14から流出される。
【００１３】
次に、図３はＣＯ2 ガスパイプ３の他の実施の形態であり、図２の実施の形態はガイドパイプ２の内面にガイド溝４が形成されていたが、それに代えて図３ではＣＯ2 ガスパイプ３の外面にガイド溝４が形成されている。この場合おいては、ガイドパイプ２の内面にガイド溝４は不要となる。
【００１４】
次に、図４は本発明の他の実施の形態であり、この例が前記第１の実施の形態と異なる点は、ガイドパイプ２及びＣＯ2 ガスパイプ３が偏平状に形成されていることである。そしてＣＯ2 ガスパイプ３には、多数の仕切部９が一体に形成されている。これらの仕切部９は、アルミニュームの押出材を利用して一体に形成することができる。そしてＣＯ2 ガスパイプ３とガイドパイプ２との間、及びガイドパイプ２と水パイプ１との間は、ろう付け等により固定することができる。なお、その際のガイド溝４の大きさは、ろう材によって閉塞されない程度の大きさとする必要がある。
【００１５】
また、この例ではガイドパイプ２，ＣＯ2 ガスパイプ３が偏平であり、その断面の長軸が水パイプ１の軸線に平行に位置されているため、放熱面積が広く効果的に水７を温水に変えることができる。なお、夫々のＣＯ2 ガスパイプ３に導かれるＣＯ2 ガス８は高温高圧であり、それに耐え得る程度のＣＯ2 ガスパイプ３の強度を必要とする。
なお、仮にＣＯ2 ガスパイプ３の外面に亀裂が生じても、その亀裂から流出するＣＯ2 ガス８及びそれに含まれるコンプレッサ等のオイル成分は、ガイド溝４に保持され外部に流出される。それにより、例えＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じても、水パイプ１内の水を汚染するおそれがない。
【００１６】
【発明の作用・効果】
本発明の給湯用熱交換器は、水パイプ１を液密に貫通するガイドパイプ２にＣＯ2 ガスパイプ３が内装され、そのガイドパイプ２とＣＯ2 ガスパイプ３との間にガイド溝４が形成されたものである。そしてＣＯ2 ガスパイプ３にＣＯ2 ガス８が供給され、水パイプ１に水７が供給されるものである。
従って、仮にＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じ、ＣＯ2 ガス８及びそこに含まれるコンプレッサ内部の油成分等が洩れ出したとしても、それが水７に混入されるおそれはない。即ち、ＣＯ2 ガスパイプ３に亀裂が生じたとしても、その外側にガイドパイプ２が存在するため、ＣＯ2 ガス８等はガイド溝４によって排出される。そのため給湯中に不純物が混入するおそれのない、安全な熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給湯用熱交換器の斜視略図。
【図２】図１のII−II矢視断面略図。
【図３】本発明の給湯用熱交換器のＣＯ2 ガスパイプ３の他の実施の形態を示す横断面図。
【図４】本発明のさらに他の給湯用熱交換器の要部縦断面図。
【図５】本発明の対象となる給湯用熱交換器が配置された冷凍サイクルのブロック図。
【図６】従来型給湯用熱交換器の斜視略図。
【図７】他の従来型給湯用熱交換器の斜視略図。
【図８】図７のVIII−VIII矢視断面略図。
【符号の説明】
１ 水パイプ
２ ガイドパイプ
３ ＣＯ2 ガスパイプ
４ ガイド溝
５ 水ヘッダ
６ ＣＯ2 ガスヘッダ
７ 水
８ ＣＯ2 ガス
９ 仕切部
10，11 端蓋
12，13 入口パイプ
14，15 出口パイプ
19 圧縮機
20 吸熱器
21 ファン
22 膨張弁
23 給湯用熱交換器（放熱器）
27 ウォータジャケット
Claims (2)
- 互いに平行に並列された複数の水パイプ(1) と、
夫々その水パイプ(1) の軸線に直交して並列されると共に、水パイプ(1) 内に流水路が確保されるように、夫々の水パイプ(1) を液密に貫通する複数のガイドパイプ(2) と、
夫々のガイドパイプ(2) に同軸に内装され、その外面がガイドパイプ(2) の内面に伝熱的に接触するＣＯ2 ガスパイプ(3) と、を具備し、
そのＣＯ2 ガスパイプ(3) の外面と前記ガイドパイプ(2) の内面との間に漏れガス排出用のガイド溝(4) が形成され、
前記水パイプ(1) に被加温用の水(7) が供給されると共に、前記ＣＯ2 ガスパイプ(3) に高温高圧のＣＯ2 ガス(8) が供給されるように構成された給湯用熱交換器。 - 請求項１において、
前記ガイドパイプ(2) の少なくとも一端が開放されている給湯用熱交換器。
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|---|---|---|---|
| JP2002042266A JP4016375B2 (ja) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | 給湯用熱交換器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042266A JP4016375B2 (ja) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | 給湯用熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP5559088B2 (ja) * | 2010-05-18 | 2014-07-23 | 株式会社ワイ・ジェー・エス． | 熱交換器 |
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2002
- 2002-02-19 JP JP2002042266A patent/JP4016375B2/ja not_active Expired - Fee Related
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