JP4407376B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は空調、冷凍、冷蔵、給湯等の機器、特にヒートポンプ式の給湯機などにおいて、水等の流体と冷媒との熱交換させるための熱交換器に関するものである。

従来、この種の熱交換器としては、内部に水が流動し、インナーフィンを配設した第１の管と、内部に冷媒が流動する第２の管を、直交に配したものがある（例えば、特許文献１参照）。

図４０から図４１は、特許文献１に記載された従来の熱交換器を示すものである。図４１で示すように、熱交換器本体１００は、内部に水が流動する第１の管１０１と、第１の管１０１内に配設されたインナーフィン１０２と、内部に冷媒が流動する複数の第２の管１０３とを備え、水と冷媒が直交対向流となるように第１の管１０１と第２の管１０３とを配し、各第２の管１０３の管軸方向両端には第２の管１０３の管軸方向と直交する方向に延びて各第２の管１０３に連通するヘッダ１０４が接合された構成の薄型の熱交換器である。

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。

第１の管１０１の内部に配置されたインナーフィン１０２により、水と第１の管１０１０の伝熱面積が増加するとともに、水の流動が乱され乱流化することで、水と第１の管１０１の熱伝達が促進される。従って、第１の管１０１内の水と、第２の管１０３内の冷媒の熱伝達が促進され、熱交性能が高く、熱交換器本体１００の熱交換部分の小型化が図れる。
特開２００２−５５１６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、熱を伝達する冷媒が流通する第２の管１０３が多数あるため、第２の管１０３の各々に冷媒を流通するためには、図４０に示すように、長くて容積が比較的大きなヘッダ１０４を必要となり、第１の管１０１内に配設されたインナーフィン１０２により水の乱流化することで熱伝達を促進し、第１の管１０１と第２の管１０２のコンパクト化が図れてもヘッダ１０４の容積の分、熱交換器全体としては十分なコンパクト化が図れず、また第２の管１０３各々への分流の均一性を保つために精度の良い、組立、加工が必要となり、製作上の管理も困難となり、さらに、ヘッダ１０４での分流を均一化するため流入側のヘッダ１０４ａの流入口１０５から最も遠方の第２の管１０３が流出側のヘッダ１０４ｂの流出口１０６に最も近接するように水側の回路設計の制約が必要となり、そのための配管も必要となるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、分流の均一性も容易で、流入側の分流器、流出側の合流器を含めた熱交換器全体として十分なコンパクト化が図れ、給湯機等の製品に組み込む際にも水回路の制約もない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、流体Ａが流通する少なくとも１つ以上の流路を持つ管１と、前記管１の流路と隔壁により隔てた少なくとも１つ以上の略同軸の流路を持ち流体Ｂが流通する管２を有し、前記管１の流入部と流出部に対し、管２の流入部と流出部が略同軸上の延長方向に位置するとともに、流体Ａが流通する流路が複数本ある多穴管を放射状に複数個配設し、前記多穴管の周方向間に流体Ｂが流通する異型管を複数個設置し、前記複数個の多穴管の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記複数個の異型管の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記多穴管の分流器と合流器が、前記異型管の分流器と合流器の略同軸上の延長方向に位置するとしたものである。

これによって、給湯機等の製品内に収納するために管１と管２をコイル状に巻いた状態の場合に、管１の流入部と流出部が管１と管２と同じコイル内にほぼ収納される。
また、流体Ａを二酸化炭素とし流体Ｂを水とした場合、二酸化炭素からの熱を多穴管のほぼ全体から多穴管に接する異型管内部を流れる水に伝熱することができ、熱交換器に取り付ける断熱材も簡素にでき、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には、多穴管の流入側の分流器、流出側の合流器、異型管の流入側の分流器、流出側の合流器を含めてまとめて断熱材を取り付けることができる。

本発明の熱交換器は、流入部と流出部を含めた熱交換器全体としてコンパクトにすることができる。

また、管１の流入部と流出部が管２と接することで、流入管２内の流体Ｂが管１の流入部と流出部においても流体Ａと熱交換し、管１の流入部と流出部を含めた部分まで熱交換器とすることができ、熱交換性能が向上することができる。
また、十分なコンパクト化を図ることができると共に、断熱材取り付けの作業性も向上することができる。

請求項１に記載の発明は、流体Ａが流通する少なくとも１つ以上の流路を持つ管１と、前記管１の流路と隔壁により隔てた少なくとも１つ以上の略同軸の流路を持ち流体Ｂが流通する管２を有し、前記管１の流入部と流出部に対し、管２の流入部と流出部が略同軸上の延長方向に位置するとともに、流体Ａが流通する流路が複数本ある多穴管を放射状に複数個配設し、前記多穴管の周方向間に流体Ｂが流通する異型管を複数個設置し、前記複数個の多穴管の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記複数個の異型管の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記多穴管の分流器と合流器が、前記異型管の分流器と合流器の略同軸上の延長方向に位置することにより、給湯機等の製品内に収納するために管１と管２をコイル状に巻いた状態の場合に、管１の流入部と流出部が管１と管２と同じコイル内にほぼ収納され、流入部と流出部を含めた熱交換器全体としてコンパクトにすることができる。
また、流体Ａを二酸化炭素とし流体Ｂを水とした場合、二酸化炭素からの熱を多穴管のほぼ全体から多穴管に接する異型管内部を流れる水に伝熱することができ、熱交換器に取り付ける断熱材も簡素にでき、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には、多穴管の流入側の分流器、流出側の合流器、異型管の流入側の分流器、流出側の合流器を含めてまとめて断熱材を取り付けることができ、十分なコンパクト化を図ることができると共に、断熱材取り付けの作業性も向上することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の管１と管２が略同軸で外壁を互いに接することにより管１と管２の最小曲げＲでコイル状に巻くことができるので、流入部と流出部を含めた熱交換器全体としてさらにコンパクトにすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の流体Ａが流通する管を複数本並列に並べた管群を放射状に複数個配設し、前記管群の周方向間に流体Ｂが流通する異型管を複数個設置し、前記複数個の管群の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記複数個の異型管の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記管群の分流器と合流器に対し、前記異型管の分流器と合流器が略同軸上の延長方向に位置することにより、流体Ａを二酸化炭素とし流体Ｂを水とした場合、二酸化炭素からの熱を管群のほぼ全体から管群に接する異型管内部を流れる水に伝熱することができ、熱交換器に取り付ける断熱材も簡素にでき、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際には、管群の流入側の分流器、流出側の合流器、異型管の流入側の分流器、流出側の合流器を含めてまとめて断熱材を取り付けることができ、十分なコンパクト化を図ることができると共に、断熱材取り付けの作業性も向上することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の異型管が分流器と合流器と放射状に接合することにより、流体Ｂを水とした場合に、複数の異型管の流入側の分流および流出側の合流の際の流路抵抗を均一化できるとともに、複数の異型管が接続された分流器と合流器に内部に、異型管毎の偏流を抑制するチャンバー部を小さくでき、異型管が接続された分流器と合流器の小型化することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明の多穴管が分流器と合流器と放射状に接合することにより、流体Ａを二酸化炭素とした場合に、複数の多穴管の流入側の分流および流出側の合流の際の流路抵抗を均一化できるとともに、複数の多穴管が接続された分流器と合流器に内部に、多穴管毎の偏流を抑制するチャンバー部を小さくでき、多穴管が接続された分流器と合流器の小型化することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明の流体Ａが流通する管を複数本並列に並べた管群が分流器と合流器と放射状に接合することにより、流体Ａを二酸化炭素とした場合に、複数個の管群の流入側の分流および流出側の合流の際の流路抵抗を均一化できるとともに、複数個の管群が接続された分流器と合流器に内部に、管毎の偏流を抑制するチャンバー部を小さくでき、管群が接続された分流器と合流器の小型化することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項３から６のいずれか一項に記載の発明の多穴管、あるいは流体Ａが流通する管を複数本並列に並べた管群が接合された分流管と合流管の外周部に放射状に複数の凹部を設け、異型管の一部または全周を埋設することにより、流体Ａを二酸化炭素とし、流体Ｂを水とした場合に、多穴管あるいは管群の分流器と合流管が異型管と接することで、多穴管内の水が分流器と合流器においても二酸化炭素と熱交換し、多穴管あるいは管を複数本並列に並べた管群の分流器と合流器を含めた部分まで熱交換器とすることができ、熱交換性能が向上することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項３から７のいずれかに記載の発明の異型管の先端と前記分流器及び合流器の内面との間に段差を設けて、前記異型管の端部を分流器及び合流器の結合部に接合することにより、分流器、流出器への異型管の接合にロウ付け等を用いる際に、ロウ材が異型管の端部に回り込み、異型管の流入口、流出口を封止することを防止すると共に、分流器の内面寸法、異型管の接続位置に厳密な精度を確保しなくても分流器から複数の異型管への流入への分流を均一化することができる。

請求項９に記載の発明は、請求項３から７のいずれかに記載の発明の多穴管あるいは管群の管の先端と分流器及び合流器の内面との間に段差を設けて前記多穴管あるいは流体Ａが流通する管を複数本並列に並べた管群の端部を分流器及び合流器の結合部に接合することにより、分流器、流出器への多穴管、あるいは管群の管の接合にロウ付け等を用いる際に、ロウ材が多穴管、あるいは管群の管の端部に回り込み、多穴管、あるいは管群の管の流入口、流出口を封止することを防止すると共に、分流器の内面寸法、多穴管、あるいは管群の管の接続位置に厳密な精度を確保しなくても分流器から複数の多穴管、あるいは管群の管への流入への分流を均一化することができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項３から９のいずれかに記載の発明の放射状に複数個配設された多穴管あるいは管群と、前記多穴管あるいは管群に接合された分流器、合流器をアルミニウム系の材料とすることにより、熱交換器として大幅に軽量化が図れることができる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれかに記載の発明の流体Ａを二酸化炭素とし、流体Ｂを水とすることにより、ヒートポンプ給湯機用の水・冷媒熱交換器として使用することで高いヒートポンプ効率を得ることができる。

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側面図である。図２は同実施の形態の熱交換器のもう一つの例を示す側面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。図５は、同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される分流器の要部断面図である。図６は、同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される合流器の要部断面図である。図７は同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される合流器の要部断面図である。図８は同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される分流器の要部断面図である。図９は、同実施の形態における他の熱交換器の側面図である。図１０は、図９のＣ−Ｃ断面図である。図１１は図９のＤ−Ｄ断面図である。図１２は同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される合流器の要部断面図である。図１３は同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される分流器の要部断面図である。図１４は同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される分流器の異型管の軸方向に平行な断面図である。図１５は同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される合流器の異型管の軸方向に平行な断面図である。図１６は同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される分流器の多穴管の軸方向に平行な断面図である。図１７は同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される合流器の多穴管の軸方向に平行な断面図である。図１８は同実施の形態における熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される分流器の管群の軸方向に平行な断面図である。図１９は同実施の形態における熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される合流器の管群の軸方向に平行な断面図である。

図１から図８において、熱交換器本体１は、二酸化炭素が冷媒として流通する流路３を複数本１列に配列した多穴管２とが放射状に４個配設され、多穴管２の周方向間に配置した水が流通する異型管４で構成されている。そして、多穴管２の外壁２ａと、異型管４の外壁４ａは熱的に直接伝導するように接している。４個の多穴管２の流入側には分流器５が、流出側には合流器６が通常、ロウ付け、はんだ付けで接合されている。また、４個の異型管４の流入側には分流器７が、流出側には合流器８が通常、ロウ付け、はんだ付けで接合されている。ここで、多穴管２の分流器５と合流器６に対し、異型管４の分流器７と合流器８が多穴管２及び異型管４の略同軸上の延長方向に位置している。多穴管２と異型管４は耐食性、熱伝導性の良い銅の引抜き加工品である。

また、図９から図１３において、二酸化炭素が冷媒として流通する管９を複数本並列に並べた管群１０が放射状に４個配設されており、管９の外壁９ａと、異型管４の外壁４ａは熱的に直接伝導するように接している。４個の管群１０の流入側には分流器１１が、流出側には合流器１２が通常、ロウ付け、はんだ付けで接合されている。管９は丸管で耐食性、熱伝導性の良い銅の引抜き加工品である。

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。

まず、図１から図８において、多穴管２の複数の流路３の内部を二酸化炭素が、異型管４の内部を水が各々流体として対向して流れ、多穴管２の外壁２ａと、異型管４の外壁４ａを介して水と二酸化炭素が熱交換する。

ここで二酸化炭素からの熱を多穴管２のほぼ全体から多穴管２に接する異型管４内部を流れる水に伝熱することができ、また、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際に、図１のように、多穴管２と異型管４まとめてコイル状に巻いた状態にすると多穴管２の分流器５と合流器６、及び異型管４の分流器７と合流器８が同じコイル内にほぼ収納され、熱交換器本体１としてコンパクトにすることができる。また、多穴管２の分流器５と合流器６、異型管４の分流器７と合流器８を含めてまとめて断熱材を取り付けることができ、熱交換器１に取り付ける断熱材も簡素にでき、十分なコンパクト化を図ることができると共に、断熱材取り付けの作業性も向上することができる。

また、図９から図１３において、管群１０の複数の管９の内部を二酸化炭素が、異型管４の内部を水が各々流体として対向して流れ、管９の外壁９ａと、異型管４の外壁４ａを介して水と二酸化炭素が熱交換する。

ここで二酸化炭素からの熱を管群１０の管９のほぼ全体から多穴管２に接する異型管４内部を流れる水に伝熱することができ、また、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際に、図１のように、管群１０の管９と異型管４まとめてコイル状に巻いた状態にすると管群１０の分流器１１と合流器１２、及び異型管４の分流器７と合流器８が同じコイル内にほぼ収納され、熱交換器本体１としてコンパクトにすることができる。また、管群１０の分流器１１と合流器１２、異型管４の分流器７と合流器８を含めてまとめて断熱材を取り付けることができ、熱交換器１に取り付ける断熱材も簡素にでき、十分なコンパクト化を図ることができると共に、断熱材取り付けの作業性も向上することができる。

また、図１４，１５で示すように、異型管４の端部４ｂを、流入側の分流器７及び流出側の合流器８（図示せず）の結合部７ａ，８ａ（図示せず）に、異型管４の先端４ｃと分流器７及び合流器８の内面との間に段差を設けて接合することにより、分流器７、流出器８への異型管４の接合にロウ付け等を用いる際に、ロウ材が異型管４の端部４ｂに回り込み、異型管４の流入口、流出口を封止することを防止すると共に、分流器７の内面寸法、異型管４の接続位置に厳密な精度を確保しなくても分流器７から複数の異型管４への流入への分流を均一化することができる。

また、図１６，１７で示すように、多穴管２の端部２ｂを、流入側の分流器５及び流出側の合流器６（図示せず）の結合部５ａ，６ａ（図示せず）に、多穴管２の先端２ｃと分流器５及び合流器６の内面との間に段差を設けて接合することにより、分流器５、流出器６への多穴管２の接合にロウ付け等を用いる際に、ロウ材が多穴管２の端部２ｂに回り込み、多穴管２の流入口、流出口を封止することを防止すると共に、分流器５の内面寸法、多穴管２の接続位置に厳密な精度を確保しなくても分流器５から複数の多穴管２への流入への分流を均一化することができる。

また、図１８，１９で示すように、二酸化炭素が流通する管９を複数本並列に並べた管群１０の端部１０ｂを、流入側の分流器１１及び流出側の合流器１２（図示せず）の結合部１１ａ、１２ａ（図示せず）に、管群１０の管９の先端９ｃと分流器１１及び合流器１２の内面との間に段差を設けて接合することにより、分流器１１、流出器１２への管群１０の管９の接合にロウ付け等を用いる際に、ロウ材が管群１０の管９の端部９ｂに回り込み、管群１０の管９の流入口、流出口を封止することを防止すると共に、分流器１１の内面寸法、管群１０の管９の接続位置に厳密な精度を確保しなくても分流器１１から管群１０の管９への流入への分流を均一化することができる。

尚、本発明の実施の形態１では、多穴管２、管群１０の管９、及び水が流通する異型管４、各々の分流器５、７、１１と各々の合流器６、８、１２の材料は、通常は銅製だが、真ちゅう、ＳＵＳ、耐食性を持った鉄、アルミ合金等でも同様な効果を得られる。

尚、本発明の実施の形態１では、多穴管２、管９内を流通する冷媒を二酸化炭素としたが、Ｒ４１０Ａ等の高圧で作動する冷媒でも同様な効果を得られる。

（実施の形態２）
図２０は、本発明の実施の形態２における熱交換器の側面図である。図２１は、図２０のＥ−Ｅ断面図である。図２２は、図２０のＦ−Ｆ断面図である。図２３は、同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される合流器の多穴管の軸方向に平行な断面図である。図２４は、同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される分流器の多穴管の軸方向に平行な断面図である。図２５は、同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される合流器の多穴管の軸方向に垂直な断面図である。図２６は、同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される分流器合流器の多穴管の軸方向に垂直な断面図である。

図２７は、同実施の形態における他の熱交換器のＥ−Ｅ断面図である。図２８は、同実施の形態における他の熱交換器のＦ−Ｆ断面図である。図２９は、同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される分流器の管の軸方向に平行な断面図である。図３０は、同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される合流器の管の軸方向に平行な断面図である。図３１は、同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される分流器の管の軸方向に垂直な断面図である。図３２は、同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される合流器の管の軸方向に垂直な断面図である。

尚、上述の実施の形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図２０から図２６において、多穴管２が接合された流入側の分流管１３と流出側の合流管１４の外周部１３ｂ、１４ｂに放射状に複数の凹部１５を設け、異型管４の一部を埋設させている。

また、図２７から図３２において、管９を複数本並列に並べた管群１０が接合された流入側の分流管１６と流出側の合流管１７の外周部１６ｂ、１７ｂに放射状に複数の凹部１８を設け、異型管４の一部を埋設させている。

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。

まず、図２０から図２６において、多穴管２の複数の流路３の内部を二酸化炭素が、異型管４の内部を水が各々流体として対向して流れ、多穴管２の外壁２ａと、異型管４の外壁４ａを介して水と二酸化炭素が熱交換する。

ここで、多穴管２の分流器１３と合流管１４が異型管４と接することで、異型管４内の水が分流器１３と合流器１４においても二酸化炭素と熱交換し、多穴管２の分流器１３と合流器１４を含めた部分まで熱交換器として機能し、熱交換性能が向上することができる。

また、図２７から図３２において、管群１０の管９の分流器１６と合流管１７が異型管４と接することで、同様に、異型管４内の水が分流器１６と合流器１７においても二酸化炭素と熱交換し、管群１０の管９の分流器１６と合流器１７を含めた部分まで熱交換器として機能し、熱交換性能が向上することができる。

尚、本発明の実施の形態２では、多穴管２、管９の管群１０、及び水が流通する異型管４を直管状のものとしたが、湾曲状及びコイル状としても同様な効果を得られる。

尚、本発明の実施の形態２では、多穴管２、管９の管群１０の各々の分流器１３、１６と各々の合流器１４、１７の材料は、通常は銅製だが、真ちゅう、ＳＵＳ、耐食性を持った鉄、アルミ合金等でも同様な効果を得られる。

（実施の形態３）
図３３は、本発明の実施の形態３における熱交換器の側面図である。図３４は、図３０のＨ−Ｈ断面図である。図３５は、同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される分流器の異型管の軸方向に平行な断面図である。図３６は、同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される分流器の異型管の軸方向に垂直な断面図である。図３７は、図３０のＧ−Ｇ断面図である。図３８は、同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される合流器の異型管の軸方向に平行な断面図である。図３９は、同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される合流器の異型管の軸方向に垂直な断面図である。

尚、上述の実施の形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図３４から図３９において、熱交換器本体１は、二酸化炭素が冷媒として流通する流路３を複数本１列に配列した多穴管２とが放射状に４個配設され、多穴管２の周方向間に配置した水が流通する異型管４で構成されている。そして、多穴管２の外壁２ａと、異型管４の外壁４ａは熱的に直接伝導するように接している。４個の多穴管２の流入側には分流器１８が、流出側には合流器１９が通常、ロウ付け、はんだ付けで接合されている。また、４個の異型管４の流入側には分流器２０が、流出側には合流器２１が通常、ロウ付け、はんだ付けで接合されている。ここで、異型管４の分流器２０と合流器２１に対し、多穴管２の分流器１８と合流器１９が多穴管２及び異型管４の略同軸上の延長方向に位置しており、異型管４の分流器２０と合流器２１は中央部に４個の多穴管２が放射状に通過するように空洞２０ａ、２１ａが設けられている。そして、異型管４の分流器２０と合流器２１とが空洞２０ａ、２１ａ側の外壁で多穴管２と接している。

まず、多穴管２の複数の流路３の内部を二酸化炭素が、異型管４の内部を水が各々流体として対向して流れ、多穴管２の外壁２ａと、異型管４の外壁４ａを介して水と二酸化炭素が熱交換する。

ここで、ヒートポンプ給湯器等の製品に組み込む際に、多穴管２と異型管４まとめてコイル状に巻いた状態にすると、多穴管２の分流器１８と合流器１９、及び異型管４の分流器２０と合流器２１が同じコイル内にほぼ収納され、熱交換器本体１としてコンパクトにすることができる。また、多穴管２の分流器１８と合流器１９、異型管４の分流器２０と合流器２１を含めてまとめて断熱材を取り付けることができ、熱交換器１に取り付ける断熱材も簡素にでき、十分なコンパクト化を図ることができると共に、断熱材取り付けの作業性も向上することができる。また、異型管４の分流器２０と合流管２１が多穴管２と接することで、異型管４内の水が分流器２０と合流器２１においても二酸化炭素と熱交換し、多穴管４の分流器２０と合流器２１を含めた部分まで熱交換器として機能し、熱交換性能が向上することができる。

尚、本発明の実施の形態３では、二酸化炭素が冷媒として流通する流路３を複数本１列に配列した多穴管２としたが、管を複数本並列に並べた管群でも同様な効果が得られる。

また、尚、本発明の実施の形態３では、多穴管２、水が流通する異型管４をコイル状のものとしたが、湾曲状及び直管状としても同様な効果を得られる。

また、尚、本発明の実施の形態３では、多穴管２、管９の管群１０の各々の分流器１８、２０と各々の合流器１９、２１の材料は、通常は銅製だが、真ちゅう、ＳＵＳ、耐食性を持った鉄、アルミ合金等でも同様な効果を得られる。

以上のように、本発明にかかる熱交換器は、熱源となる多穴管あるいは管群のほぼ全体から、多穴管あるいは管群に接する異型管内部を流れる流体に伝熱することができて、熱交換器に取り付ける断熱材も簡素にでき、製品に組み込む際には十分なコンパクト化、軽量化が可能となるので、ヒートポンプ給湯器や家庭用、業務用の空気調和機、燃料電池等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における熱交換器の側面図 同実施の形態の熱交換器のもう一つの例を示す側面図 図２のＡ−Ａ断面図 図２のＢ−Ｂ断面図 同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される分流器の要部断面図 同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される合流器の要部断面図 同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される合流器の要部断面図 同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される分流器の要部断面図 同実施の形態における他の熱交換器の側面図 図９のＣ−Ｃ断面図 図９のＤ−Ｄ断面図 同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される合流器の要部断面図 同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される分流器の要部断面図 同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される分流器の異型管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される合流器の異型管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される分流器の多穴管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される合流器の多穴管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される分流器の管群の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される合流器の管群の軸方向に平行な断面図 本発明の実施の形態２における熱交換器の側面図 図２０のＥ−Ｅ断面図 図２０のＦ−Ｆ断面図 同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される合流器の多穴管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される分流器の多穴管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される合流器の多穴管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態における熱交換器の多穴管が接合される分流器合流器の多穴管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態における他の熱交換器のＥ−Ｅ断面図 同実施の形態における他の熱交換器のＦ−Ｆ断面図 同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される分流器の管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される合流器の管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される分流器の管の軸方向に垂直な断面図 同実施の形態における他の熱交換器の管を複数本並列に並べた管群が接合される合流器の管の軸方向に垂直な断面図 本発明の実施の形態３における熱交換器の側面図 図３０のＨ−Ｈ断面図 同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される分流器の異型管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される分流器の異型管の軸方向に垂直な断面図 図３０のＧ−Ｇ断面図 同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される合流器の異型管の軸方向に平行な断面図 同実施の形態における熱交換器の異型管が接合される合流器の異型管の軸方向に垂直な断面図 従来の熱交換器を示す正面図 従来の熱交換器の要部断面図

符号の説明

１ 熱交換器本体
２ 多穴管
３ 流路
４ 異型管
５、１３、１８ 多穴管の分流器
６、１４、１９ 多穴管の合流器
７、２０ 異型管の分流器
８、２１ 異型管の合流器
９ 管
１０ 管群
１１、１６ 管群の分流器
１２、１７ 管群の合流器
２ｃ、４ｃ、９ｃ 先端
１５、１８ 凹部

Claims (11)

1. 流体Ａが流通する少なくとも１つ以上の流路を持つ管１と、前記管１の流路と隔壁により隔てた少なくとも１つ以上の略同軸の流路を持ち流体Ｂが流通する管２を有し、前記管１の流入部と流出部に対し、管２の流入部と流出部が略同軸上の延長方向に位置するとともに、流体Ａが流通する流路が複数本ある多穴管を放射状に複数個配設し、前記多穴管の周方向間に流体Ｂが流通する異型管を複数個設置し、前記複数個の多穴管の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記複数個の異型管の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記多穴管の分流器と合流器が、前記異型管の分流器と合流器の略同軸上の延長方向に位置することとした熱交換器。
2. 管１と管２が略同軸で外壁を互いに接したことを特徴とした請求項１に記載の熱交換器。
3. 流体Ａが流通する管を複数本並列に並べた管群を放射状に複数個配設し、前記管群の周方向間に流体Ｂが流通する異型管を複数個設置し、前記複数個の管群の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記複数個の異型管の流入側に分流器、流出側に合流器を接合し、前記管群の分流器と合流器に対し、前記異型管の分流器と合流器が略同軸上の延長方向に位置することを特徴とした請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 異型管が分流器と合流器と放射状に接合したことを特徴とした請求項３に記載の熱交換器。
5. 多穴管が分流器と合流器と放射状に接合したことを特徴とした請求項４に記載の熱交換器。
6. 流体Ａが流通する管を複数本並列に並べた管群が分流器と合流器と放射状に接合したことを特徴とした請求項３または４に記載の熱交換器。
7. 多穴管あるいは流体Ａが流通する管を複数本並列に並べた管群が接合された分流管と合流管の外周部に放射状に複数の凹部を設け、異型管の一部または全周を埋設させたことを
   特徴とした請求項３から６いずれか一項に記載の熱交換器。
8. 異型管の先端と前記分流器及び合流器の内面との間に段差を設けて、前記異型管の端部を分流器及び合流器の結合部に接合したことを特徴とした請求項３から７のいずれか一項に記載の熱交換器。
9. 多穴管あるいは管群の管の先端と分流器及び合流器の内面との間に段差を設けて 前記多穴管あるいは流体Ａが流通する管を複数本並列に並べた管群の端部を分流器及び合流器の結合部に接合したことを特徴とした請求項３から７のいずれか一項に記載の熱交換器。
10. 放射状に複数個配設された多穴管あるいは管群と、前記多穴管あるいは管群に接合された分流器、合流器をアルミニウム系の材料としたことを特徴とした請求項３から９のいずれか一項に記載の熱交換器。
11. 流体Ａを二酸化炭素とし、流体Ｂを水としたことを特徴とした請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の熱交換器。

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