JP5898124B2 - 水ディスペンサ - Google Patents

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Description

本発明は、水ディスペンサに関するものである。具体的には、本発明は、省エネ効果のある水ディスペンサに関する。
人体の７０％は水分よりなるため、人は健康を維持するために毎日適当量の水分を摂らなくてはならない。さもなければ、人は病気になるか疲れやすくなる。水を飲むことは、人間にとって重要であることは明らかである。したがって、常温で水を提供する、または、熱水を提供する水ディスペンサは、飲用として自宅や事務所に設置されている。しかしながら、いつでも熱水を提供できるようにするためには、水温を維持するための電力を要する。そのため、電力が消費され、コストが著しく増加する。
更に、電力消費量を低減させるために、米国特許第７，０１７，６５５号に記載されているような熱交換器が一部の水ディスペンサに適用されてもよい。しかしながら、米国特許第７，０１７，６５５号に記載の熱交換器の設計では、電力消費量を低減させるための効果的な熱交換機能はまだ提供されない。
本発明は、組立部品の構成や熱交換器の設定により省エネの能力を向上させることができる水ディスペンサに関わる。熱交換器は、フィンと熱交換流体との接触面積を大幅に増加させることで熱交換動作を効率的に行い、それにより、水の温度調節効率性を大きく向上させる。
本発明では、水ディスペンサが提供される。水ディスペンサは、飲用の水の温度を調節することに適している。水ディスペンサは、第１の熱交換器と、加熱器と、第１の貯水タンクと、蛇口と、第１の制御弁と、第２の制御弁と、処理部と、を備える。第１の熱交換器は、第１の入口と、第１の出口と、第２の入口と、第２の出口と、第１の案内管と、第２の案内管と、を含む。第１の入口と第１の出口は第１の案内管の両端部とそれぞれ連通されている。第２の入口と第２の出口は第２の案内管の両端部とそれぞれ連通され、水は第１の入口から第１の熱交換器に流れ込み、第１の出口より第１の熱交換器から第１の案内管を通って流れ出る。
加熱器の一端部は、第１の出口に接続され、加熱器の他端部は第２の入口に接続されている。加熱器は、第１の出口から流れ出る水を加熱することに適している。加熱された水は、好適には第２の入口から第１の熱交換器に流れ込み、第２の出口より第１の熱交換器から第２の案内管を通って流れ出る。第１の貯水タンクの一端部は、第２の出口に接続されて第２の出口から流れ出る水を貯水する。蛇口は、第１の貯水タンクの他端部および加熱器の他端部にそれぞれ接続されている。第１の制御弁は、加熱器と蛇口との間に配置され、加熱器によって加熱された水の温度が第１の所定の温度範囲内であると、蛇口から水が流れ出るよう第１の制御弁が開けられる。第２の制御弁は、第１の貯水タンクと蛇口との間に配置され、第１の貯水タンク内の水の温度が第２の所定の温度範囲内であると、蛇口から水が流れ出る第２の制御弁が開けられる。処理部は、ユーザによって入力された指示に応じて第１の制御弁と第２の制御弁の開状態または閉状態を制御する。
本発明の一実施形態によると、水ディスペンサは、更に、第３の制御弁を含み、第３の制御弁は、第１の貯水タンクと第２の出口との間に配置されていることで第２の出口から流れ出る水が第１の貯水タンクに流れ込むよう制御し、処理部は第３の制御弁の動作を制御する。第１の制御弁が開いていると、第２および第３の制御弁が閉じられ、熱水が蛇口から流れ出る。
本発明の一実施形態によると、第１の貯水タンクは、第１の貯水タンク内の水量を検出する、処理部に接続された第１の水量検出部を含む。第１の貯水タンク内の水量が第１の所定の水量より多い、または第２の所定の水量未満である場合、処理部は第３の制御弁を相応じて制御することで第１の貯水タンクに流れ込む水量を制御する。
本発明の一実施形態によると、水ディスペンサは、更に、第２の貯水タンクを含む。第２の貯水タンクは、加熱器と第１の制御弁との間に配置され、加熱器によって加熱された水を貯水する。
本発明の一実施形態によると、水ディスペンサは、更に、第４の制御弁を含む。第４の制御弁は、加熱器と第１の入口との間に配置され、加熱器と第１の熱交換器の少なくとも一方に水が流れ込むように制御し、処理部は第４の制御弁の動作を制御する。
本発明の一実施形態によると、水ディスペンサは、更に、第５の制御弁を含む。第５の制御弁は、加熱器と第２の貯水タンクとの間に配置され、加熱器によって加熱された水が第２の貯水タンクと第２の入口の少なくとも一方に流れ込むように制御し、処理部は第５の制御弁の動作を制御する。
本発明の一実施形態によると、第２の貯水タンクは、第２の貯水タンク内の水量を検出する、処理部に接続された第２の水量検出部を含む。第２の貯水タンク内の水量が第３の所定の水量より多い、または第４の所定の水量未満である場合、処理部は第５の制御弁を相応じて制御することで第２の貯水タンクに流れ込む水量を制御する。
本発明の一実施形態によると、水ディスペンサは、更に、第２の熱交換器と冷却器とを含み、第２の熱交換器は第１の貯水タンクと第２の制御弁との間に配置され、第２の熱交換器は第３の入口と、第３の出口と、第４の入口と、第４の出口と、第３の案内管と、第４の案内管とを含み、第３の入口と第３の出口は第３の案内管の両端部と連通され、第４の入口と第４の出口は第４の案内管の両端部と連通され、第１の貯水タンク内の水は第３の入口から第２の熱交換器に流れ込み、第３の出口を通って第２の熱交換器から流れ出て、第４の入口は冷却器の一端部に接続され、第４の出口は冷却器の他端部に接続されている。
本発明の一実施形態によると、水ディスペンサは、更に、水フィルタと、第１のポンプと、第２のポンプと、第３のポンプとを含み、第１のポンプは、第１の出口と加熱器との間に配置され、第１の出口から流れ出る水が加熱器に流れ込むよう駆動し、第２のポンプは、第１の貯水タンクと蛇口との間に配置され、第１の貯水タンク内の水が蛇口に流れるよう駆動し、第３のポンプは第２の熱交換器と冷却器との間に配置され、冷却器内の冷却流体が第２の熱交換器に流れるよう駆動し、処理部は第１のポンプ、第２のポンプ、および、第３のポンプの動作を制御し、水フィルタは、水を濾過するために使用され、濾過した水は第１の入口から第１の熱交換器に流れ込む。
本発明の一実施形態によると、第１の熱交換器は少なくとも一つの第１のフィンと少なくとも一つの第２のフィンを含む。第１のフィンそれぞれは第１の本体、第１の連通溝構造、第２の連通溝構造、および、第１の接続溝構造を有し、第１の連通溝構造、第２の連通溝構造、および、第１の接続溝構造は第１の本体内に設けられる。第２のフィンそれぞれは第２の本体、第３の連通溝構造、第４の連通溝構造、および、第２の接続溝構造を有し、第３の連通溝構造、第４の連通溝構造、および、第２の接続溝構造は第２の本体内に設けられる。各第１のフィンと各第２のフィンは組立軸に沿って接触され、第１の連通溝構造と第２の連通溝構造は第２の接続溝構造と連通され、第３の連通溝構造と第４の連通溝構造は第１の接続溝構造と連通され、第１の連通溝構造、第２の接続溝構造、および、第２の連通溝構造は第１の案内管を構成し、第３の連通溝構造、第１の接続溝構造、および、第４の連通溝構造は第２の案内管を構成する。
本発明の一実施形態によると、第１のフィンおよび第２のフィンは長方形のシートであり、第１の連通溝構造および第２の連通溝構造はそれぞれ第１の本体の両側に配置され、第３の連通溝構造および第４の連通溝構造はそれぞれ第２の本体の両側に配置され、第２の本体における第１のフィンの第１の連通溝構造の突出領域と第２の本体における第２の連通溝構造の突出領域は第３の連通溝構造と第４の連通溝構造と重ならず、第２の本体における第１のフィンの第１の接続溝構造の突出領域は第２の接続溝構造と重ならない。
本発明の一実施形態によると、第２の本体における第１の連通溝構造の突出領域および第２の本体における第２の連通溝構造の突出領域は、それぞれ第２の接続溝構造と重なり、第１の本体における第３の連通溝構造の突出領域および第１の本体における第４の連通溝構造の突出領域はそれぞれ第１の接続溝構造と重なる。
本発明の一実施形態によると、第２の本体における第１の連通溝構造の突出領域および第２の本体における第２の連通溝構造の突出領域はそれぞれ第２の接続溝構造の両端部と重なり、第１の本体における第２のフィンの第３の連通溝構造および第４の連通溝構造の突出領域はそれぞれ第１の接続溝構造の両端部と重なる。
本発明の一実施形態によると、第２の本体における第１の接続溝構造の両端部の突出領域は、第３の連通溝構造および第４の連通溝構造それぞれの領域以上である。第１の本体における第２の接続溝構造の両端部の突出領域は、第１の連通溝構造および第２の連通溝構造それぞれの領域以上である。
本発明の一実施形態によると、各第１のフィンおよび各第２のフィンは、組立軸に沿って交互に配置され、第１の接続溝構造および第２の接続溝構造はそれぞれ接続軸に沿って第１の本体および第２の本体に配置され、接続軸は組立軸に対して垂直である。
本発明の一実施形態によると、第１の案内管は
Figure 0005898124
型案内管である。第２の案内管は
Figure 0005898124
型案内管である。
本発明の一実施形態によると、第１の案内管における流体の案内方向と、第２の案内管における流体の案内方向は、同時に時計回りと反時計回りである。
本発明の一実施形態によると、第２のフィンは、組立軸に沿って第１のフィンを１８０度回転させた状態である。
本発明の一実施形態によると、第２のフィンは、第１のフィンを反転させた状態である。
本発明の一実施形態によると、第１の熱交換器は更に第３のフィンと第４のフィンを含み、第３のフィンと第４のフィンはそれぞれ組立軸に沿って第１のフィンと第２のフィンの組立体の両側に配置され、第３のフィンは第１の貫通孔および第３の貫通孔を有し、第４のフィンは第２の貫通孔および第４の貫通孔を有し、第１の貫通孔および第３の貫通孔は第１の案内管の両端部に接続され、第１の貫通孔は第１の入口に接続され、第３の貫通孔は第１の出口に接続され、第２の貫通孔および第４の貫通孔は第２の案内管の両端部に接続され、第２の貫通孔は第２の入口に接続され、第４の貫通孔は第２の出口に接続され、第１の貫通孔は第１の連通溝構造と連通され、第３の貫通孔は第２の連通溝構造と連通され、第２の貫通孔は第３の連通溝構造と連通され、第４の貫通孔は第４の連通溝構造と連通されている。
本発明の一実施形態によると、第４のフィンにおける第３のフィンの第１の貫通孔および第３の貫通孔の突出領域は、第２の貫通孔および第４の貫通孔と重ならない。
本発明の一実施形態によると、第４のフィンは第３のフィンを反転させた状態である。
本発明の一実施形態によると、第１の熱交換器は更に少なくとも一つの第５のフィンを含み、各第５のフィンは組立軸に沿って第１のフィンと第２のフィンとの間に配置され、各第５のフィンは第５の貫通孔、第６の貫通孔、第７の貫通孔、および、第８の貫通孔を有する。第５の貫通孔および第６の貫通孔は第１の案内管と連通され、第７の貫通孔および第８の貫通孔は第２の案内管と連通されている。
本発明の一実施形態によると、第５の貫通孔および第６の貫通孔の一方の側は第１の連通溝構造および第２の連通溝構造とそれぞれ連通され、第５の貫通孔および第６の貫通孔の他方の側は第２の接続溝構造の両端部とそれぞれ連通され、第７の貫通孔および第８の貫通孔の一方の側は第３の連通溝構造および第４の連通溝構造とそれぞれ連通され、第７の貫通孔および第８の貫通孔の他方の側は第１の接続溝構造の両端部とそれぞれ連通されている。
本発明の一実施形態によると、第１の接続溝構造および第２の接続溝構造は波形構造またはギザギザ形構造である。
本発明の一実施形態によると、第１の熱交換器は少なくとも一つの第１のフィンと少なくとも一つの第２のフィンを含む。第１のフィンそれぞれは第１の本体、第１の連通溝構造、第２の連通溝構造、および、第１の接続溝構造を有し、第１の連通溝構造、第２の連通溝構造、および、第１の接続溝構造は第１の本体内に設けられる。第１の接続溝構造は、配置軸に沿って第１の本体に設けられる多数の第１の接続溝組立体を有する。第２のフィンそれぞれは第２の本体、第３の連通溝構造、第４の連通溝構造、および、第２の接続溝構造を有し、第３の連通溝構造、第４の連通溝構造、および、第２の接続溝構造は第２の本体内に設けられる。第２の接続溝構造は、配置軸に沿って第２の本体に設けられる多数の第２の接続溝組立体を有する。各第１のフィンと各第２のフィンは、組立軸に沿って接続され、第２の接続溝組立体は第１の連通溝構造および第２の連通溝構造と連通され、第１の接続溝組立体は第３の連通溝構造および第４の連通溝構造と連通され、第１の連通溝構造、第２の接続溝構造、および、第２の連通溝構造は第１の案内管を構成し、第３の連通溝構造、第１の接続溝構造、および、第４の連通溝構造は第２の案内管を構成する。
本発明の一実施形態によると、第２のフィンの各第２の接続溝組立体の一端部は接続軸において隣接する第１のフィンの第１の連通溝構造と重なり、各第２の接続溝組立体の他端部は第１のフィンの第２の連通溝構造と重なり、第１のフィンの各第１の接続溝組立体の一端部は接続軸に沿って隣接する第２のフィンの第３の連通溝構造と重なり、各第１の接続溝組立体の他端部は第２のフィンの第４の連通溝構造と重なる。
本発明の一実施形態によると、組立軸、配置軸、および、接続軸は互いに対して垂直である。
本発明の一実施形態によると、第１の連通溝構造は、配置軸に沿って第１の本体に設けられる多数の第１の連通溝組立体を有し、第３の連通溝構造は、配置軸に沿って第２の本体に設けられる多数の第３の連通溝組立体を有し、第２のフィンの各第２の接続溝組立体の一端部は接続軸に沿って隣接する第１のフィンの第１の連通溝組立体と重なり、各第２の接続溝組立体の他端部は接続軸に沿って第２の連通溝構造と重なり、第１のフィンの各第１の接続溝組立体の一端部は接続軸に沿って隣接する第２のフィンの第３の連通溝組立体と重なり、各第１の接続溝組立体の他端部は接続軸に沿って第４の連通溝構造と重なり、第１の本体に設けられる第１の連通溝組立体および第１の接続溝組立体は配置軸に沿って交互に配置され、第２の本体に設けられる第３の連通溝組立体および第２の接続溝組立体は配置軸に沿って交互に配置される。
本発明の一実施形態によると、第１の本体に設けられる第１の連通溝組立体および第１の接続溝組立体は配置軸に沿って交互に配置され、第２の本体に設けられる第３の連通溝組立体および第２の接続溝組立体は配置軸に沿って交互に配置される。
本発明の一実施形態によると、各第１の連通溝組立体は接続軸に沿って第１の本体に設けられる少なくとも一つの第１の連通溝ユニットを有し、各第１の接続溝組立体は接続軸に沿って第１の本体に設けられる少なくとも一つの第１の接続溝ユニットを有し、各第３の連通溝組立体は接続軸に沿って第２の本体に設けられる少なくとも一つの第３の連通溝ユニットを有し、各第２の接続溝組立体は接続軸に沿って第２の本体に設けられる少なくとも一つの第２の接続溝ユニットを有し、第２のフィンの第２の接続溝ユニットの一端部は隣接する第１のフィンの第１の連通溝ユニットの一端部と重なり、第２の接続溝ユニットの他端部は第１のフィンの別の第１の連通溝ユニットの一端部または第１のフィンの第２の連通溝構造と重なり、第１のフィンの第１の接続溝ユニットの一端部は隣接する第２のフィンの第３の連通溝ユニットの一端部と重なり、第１の接続溝ユニットの他端部は第２のフィンの別の第３の連通溝ユニットの一端部または第２のフィンの第４の連通溝構造と重なる。
本発明の一実施形態によると、第２の接続溝ユニットと重なる二つの第１の連通溝ユニットは、密接して接続軸に沿って第１の本体に設けられ、第１の接続溝ユニットと重なる二つの第３の連通溝ユニットは密接して接続軸に沿って第２の本体に設けられる。
本発明の一実施形態によると、第２の本体における第１のフィンの第１の連通溝構造の突出領域および第２の本体における第２の連通溝構造の突出領域は、第３の連通溝構造および第４の連通溝構造と重ならず、第２の本体における第１のフィンの第１の接続溝構造の突出領域は第２の接続溝構造と重ならない。
本発明の一実施形態によると、各第１のフィンおよび各第２のフィンは組立軸に沿って交互に配置される。
本発明の一実施形態によると、第１の案内管は
Figure 0005898124
型案内管である。第２の案内管は
Figure 0005898124
型案内管である。
第１の案内管における流体の案内方向と、第２の案内管における流体の案内方向は、同時に時計回りと反時計回りである。
本発明の一実施形態によると、第２のフィンは、組立軸に沿って第１のフィンを１８０度回転させた状態、または、第１のフィンを反転させた状態である。
本発明の一実施形態によると、第１の熱交換器は更に第３のフィンと第４のフィンを含み、第３のフィンと第４のフィンはそれぞれ組立軸に沿って第１のフィンと第２のフィンの組立体の両側に配置され、第３のフィンは第１の貫通孔および第３の貫通孔を有し、第４のフィンは第２の貫通孔および第４の貫通孔を有し、第１の貫通孔および第３の貫通孔は第１の案内管の両端部に接続され、第１の貫通孔は第１の入口に接続され、第３の貫通孔は第１の出口に接続され、第２の貫通孔および第４の貫通孔は第２の案内管の両端部に接続され、第２の貫通孔は第２の入口に接続され、第４の貫通孔は第２の出口に接続され、第１の貫通孔は第１の連通溝構造と連通され、第３の貫通孔は第２の連通溝構造と連通され、第２の貫通孔は第３の連通溝構造と連通され、第４の貫通孔は第４の連通溝構造と連通されている。
本発明の一実施形態によると、第４のフィンにおける第３のフィンの第１の貫通孔および第３の貫通孔の突出領域は、第２の貫通孔および第４の貫通孔と重ならず、第４のフィンは第３のフィンを反転させた状態である。
本発明の一実施形態によると、第１の貫通孔は、配置軸に沿って設けられる多数の第１の貫通孔ユニットを有し、第２の貫通孔は、配置軸に沿って設けられる多数の第２の貫通孔ユニットを有する。第１の貫通孔ユニットは第１の連通溝構造と連通され、第２の貫通孔ユニットは第３の連通溝構造と連通される。
本発明の一実施形態によると、第１の本体における第１の貫通孔ユニットの突出領域は第１の連通溝構造と重なり、第２の本体における第２の貫通孔ユニットの突出領域は第３の連通溝構造と重なる。
本発明の一実施形態によると、第１の熱交換器は更に第５のフィンと第６のフィンを含み、第５のフィンと第６のフィンはそれぞれ組立軸に沿って各第１のフィン、各第２のフィン、各第３のフィン、および、各第４のフィンの組立体の両側に配置され、第５のフィンは第５の貫通孔および第６の貫通孔を有し、第６のフィンは第７の貫通孔および第８の貫通孔を有し、第１の貫通孔の一方の側は第１の連通溝構造と連通され、第１の貫通孔の他方の側は第５の貫通孔と連通され、第３の貫通孔の一方の側は第２の連通溝構造と連通され、第３の貫通孔の他方の側は第６の貫通孔と連通され、第２の貫通孔の一方の側は第３の連通溝構造と連通され、第２の貫通孔の他方の側は第７の貫通孔と連通され、第４の貫通孔の一方の側は第４の連通溝構造と連通され、第４の貫通孔の他方の側は第８の貫通孔と連通され、第６のフィンは第５のフィンを反転させた状態である。
本発明の一実施形態によると、第１の熱交換器は少なくとも一つの第１のフィンと少なくとも第２のフィンとを含む。第１のフィンそれぞれは第１の本体、第１の連通溝構造、第２の連通溝構造、および、第１の接続溝構造を有し、第１の連通溝構造、第２の連通溝構造、および、第１の接続溝構造は第１の本体内に設けられる。第１の連通溝構造は、配置軸に沿って第１の本体に設けられる多数の第１の連通溝組立体を有し、第１の接続溝構造は、配置軸に沿って第１の本体に設けられる多数の第１の接続溝組立体を有し、各第１の連通溝組立体は、接続軸に沿って第１の本体に設けられる多数の第１の連通溝ユニットを有し、各第１の接続溝組立体は、接続軸に沿って第１の本体に設けられる多数の第１の接続溝ユニットを有する。第２のフィンそれぞれは第２の本体、第３の連通溝構造、第４の連通溝構造、および、第２の接続溝構造を有し、第３の連通溝構造、第４の連通溝構造、および、第２の接続溝構造は第２の本体内に設けられる。第３の連通溝構造は、配置軸に沿って第２の本体に設けられる多数の第３の連通溝組立体を有し、第２の接続溝構造は、配置軸に沿って第２の本体に設けられる多数の第２の接続溝組立体を有し、各第３の連通溝組立体は、接続軸に沿って第２の本体に設けられる多数の第３の連通溝ユニットを有し、各第２の接続溝組立体は、接続軸に沿って第２の本体に設けられる多数の第２の接続溝ユニットを有する。各第１のフィンおよび各第２のフィンは組立軸に沿って接続され、第２の接続溝組立体は第１の連通溝構造および第２の連通溝構造と連通され、第１の接続溝組立体は第３の連通溝構造および第４の連通溝構造と連通され、各第１の連通溝組立体の第１の連通溝ユニットは隣接する第１の連通溝ユニットに対して交互に配置され、各第１の接続溝組立体の第１の接続溝ユニットは隣接する第１の接続溝ユニットに対して交互に配置され、各第３の連通溝組立体の第３の連通溝ユニットは隣接する第３の連通溝ユニットに対して交互に配置され、各第２の接続溝組立体の第２の接続溝ユニットは隣接する第２の接続溝ユニットに対して交互に配置され、第１の連通溝構造、第２の接続溝構造、および、第２の連通溝構造は第１の案内管を構成し、第３の連通溝構造、第１の接続溝構造、および、第４の連通溝構造は第２の案内管を構成する。
本発明の一実施形態によると、第２のフィンの各第２の接続溝組立体の一端部は接続軸に沿って隣接する第１のフィンの第１の連通溝構造と重なり、各第２の接続溝組立体の他端部は第１のフィンの第２の連通溝構造と重なり、第１のフィンの各第１の接続溝組立体の一端部は接続軸に沿って隣接する第２のフィンの第３の連通溝構造と重なり、各第１の接続溝組立体の他端部は第２のフィンの第４の連通溝構造と重なる。
本発明の一実施形態によると、第２のフィンの第２の接続溝ユニットの一端部は隣接する第１のフィンの第１の連通溝ユニットの一端部と重なり、第２の接続溝ユニットの他端部は第１のフィンの別の第１の連通溝ユニットの一端部または第１のフィンの第２の連通溝構造と重なり、第１のフィンの第１の接続溝ユニットの一端部は隣接する第２のフィンの第３の連通溝ユニットの一端部と重なり、第１の接続溝ユニットの他端部は第２のフィンの別の第３の連通溝ユニットの一端部または第２のフィンの第４の連通溝構造と重なる。
本発明の一実施形態によると、第２の接続溝ユニットと重なる二つの第１の連通溝ユニットは、密接して接続軸に沿って第１の本体に設けられ、第１の接続溝ユニットと重なる二つの第３の連通溝ユニットは密接して接続軸に沿って第２の本体に設けられる。
本発明の一実施形態によると、第２のフィンの第２の接続溝ユニットは、第１のフィンにおける配置軸に沿って設けられる二つの隣接する第１の連通溝ユニットおよび接続軸に沿って設けられる二つの隣接する第１の連通溝ユニットと連通される。第１のフィンの第１の接続溝ユニットは、第２のフィンにおける配置軸に沿って設けられる二つの隣接する第３の連通溝ユニットおよび接続軸に沿って設けられる二つの隣接する第３の連通溝ユニットと連通される。
本発明の一実施形態によると、第１の連通溝ユニット、第３の連通溝ユニット、第１の接続溝ユニット、および、第２の接続溝ユニットは、ひし形構造である。
本発明の一実施形態によると、第２の連通溝構造は配置軸に沿って第１の本体に設けられる多数の第２の連通溝ユニットを有し、各第２の連通溝ユニットは接続軸に沿って対応する第１の連通溝組立体の一方の側に設けられる。
第４の連通溝構造は配置軸に沿って第２の本体に設けられる多数の第４の連通溝ユニットを有し、各第４の連通溝ユニットは接続軸に沿って対応する第３の連通溝組立体の一方の側に設けられる。
本発明の一実施形態によると、第１の連通溝構造は更に第１の主流管を含み、各第１の連通溝組立体は接続軸に沿って第１の主流管と接続される支流管を構成し、第１の接続溝構造は更に第２の主流管を含み、各第１の接続溝組立体は接続軸に沿って第２の主流管と接続される別の支流管を構成し、第３の連通溝構造は更に第３の主流管を含み、各第３の連通溝組立体は接続軸に沿って第３の主流管と接続される別の支流管を構成し、第２の接続溝構造は更に第４の主流管を含み、各第２の接続溝組立体は接続軸に沿って第４の主流管と接続され、第１の主流管および第４の主流管は互いと連通され、第３の主流管および第２の主流管は互いと連通される。
本発明の一実施形態によると、第１の本体における第２の接続溝構造の突出領域は第１の連通溝構造および第２の連通溝構造と重なり、第２の本体における第１の接続溝構造の突出領域は第３の連通溝構造および第４の連通溝構造と重なる。
本発明の一実施形態によると、第１の連通溝構造、第１の接続溝構造、第３の連通溝構造、および、第２の接続溝構造は、「爪」型構造または「Ｅ」型構造である。
本発明の一実施形態によると、第１の連通溝構造および第１の接続溝構造は第１の本体に埋め込まれ、第３の連通溝構造および第２の接続溝構造は第１の本体に埋め込まれ、第２の連通溝構造は第２の主流管と第１の連通溝構造との間に配置され、第４の連通溝構造は第４の主流管と第３の連通溝構造との間に配置される。
本発明の一実施形態によると、第１の熱交換器は更に第３のフィンと第４のフィンを含み、第３のフィンと第４のフィンはそれぞれ組立軸に沿って第１のフィンと第２のフィンの組立体の両側に配置され、第３のフィンは第１の貫通孔および第３の貫通孔を有し、第４のフィンは第２の貫通孔および第４の貫通孔を有し、第１の貫通孔および第３の貫通孔は第１の案内管の両端部に接続され、第１の貫通孔は第１の入口に接続され、第３の貫通孔は第１の出口に接続され、第２の貫通孔および第４の貫通孔は第２の案内管の両端部に接続され、第２の貫通孔は第２の入口に接続され、第４の貫通孔は第２の出口に接続され、第１の貫通孔は第１の連通溝構造と連通され、第３の貫通孔は第２の連通溝構造と連通され、第２の貫通孔は第３の連通溝構造と連通され、第４の貫通孔は第４の連通溝構造と連通されている。
本発明の一実施形態によると、第４のフィンにおける第３のフィンの第１の貫通孔および第３の貫通孔の突出領域は、第２の貫通孔および第４の貫通孔と重ならない。
本発明の一実施形態によると、第３の貫通孔は配置軸に沿って設けられる多数の第３の貫通孔ユニットを有し、第４の貫通孔は配置軸に沿って設けられる多数の第４の貫通孔ユニットを有する。第３の貫通孔ユニットは第２の連通溝構造と連通され、第４の貫通孔ユニットは第４の連通溝構造と連通される。
本発明の一実施形態によると、第１の本体における第３の貫通孔ユニットの突出領域は第２の連通溝構造と重なり、第２の本体における第４の貫通孔ユニットの突出領域は第４の連通溝構造と重なる。
本発明の一実施形態によると、第１の熱交換器は更に第５のフィンと第６のフィンを含み、第５のフィンと第６のフィンはそれぞれ組立軸に沿って各第１のフィン、各第２のフィン、各第３のフィン、および、各第４のフィンの組立体の両側に配置され、第５のフィンは第５の貫通孔および第６の貫通孔を有し、第６のフィンは第７の貫通孔および第８の貫通孔を有し、第１の貫通孔の一方の側は第１の連通溝構造と連通され、第１の貫通孔の他方の側は第５の貫通孔と連通され、第３の貫通孔の一方の側は第２の連通溝構造と連通され、第３の貫通孔の他方の側は第６の貫通孔と連通され、第２の貫通孔の一方の側は第３の連通溝構造と連通され、第２の貫通孔の他方の側は第７の貫通孔と連通され、第４の貫通孔の一方の側は第４の連通溝構造と連通され、第４の貫通孔の他方の側は第８の貫通孔と連通され、第２のフィンは第１のフィンを反転させた状態であり、第４のフィンは第３のフィンを反転させた状態であり、第６のフィンは第５のフィンを反転させた状態である。
本発明の実施形態で説明するように、水ディスペンサの発明において、水ディスペンサの組立部品の構成、追加的な熱水、および、熱交換効率性が良い熱交換器によって水ディスペンサ内の水は所定の温度に保たれる。したがって、ユーザが熱水、温水、または冷水を飲もうとすると、省エネ効率を保ちながら要求する水が水ディスペンサによって効果的かつ迅速に提供される。
より詳細には、要求される熱水量は、熱水を飲む過程で水ディスペンサによって提供される所定量未満でもよく、本発明では、常温の水と熱交換するための追加的な熱水にも適用できる。それにより、ユーザは温水を迅速に得ることができる。上述の熱交換動作によりエネルギーを相当節約することができ、頻繁に温水を得るために常温の水を加熱する必要がなくなる。更に、上述の追加的な熱水により、効率的に常温の水で熱交換動作を実行し、飲用水を所定の温度で維持することができ、省エネの目標を達成することができる。他方で、本発明は、熱交換効率性にも優れている。
添付の図面は、本開示をより良く理解するために提供され、本明細書に組み込まれてその一部を構成するものである。また、図面は、本開示の実施形態を示し、明細書と共に本開示の原理を説明するものである。
図１Ａは本発明の一実施形態による水ディスペンサを示す図である。
図１Ｂは本発明の別の実施形態による水ディスペンサを示す図である。
図２Ａは本発明の一実施形態による第１の熱交換器を示す分解図である。
図２Ｂは図２Ａに示すフィンの一部を除いた第１の熱交換器を示す図である。
図３Ａは本発明の別の実施形態による第１の熱交換器を示す図である。
図３Ｂは図３Ａに示す第１の熱交換器を示す分解図である。
図３Ｃは図３Ｂに示す領域Ｒを示す拡大図である。
図３Ｄは図３Ｂに示す第１の熱交換器を示す平面図である。
図３Ｅは図３Ｄに示す第１のフィンを示す拡大図である。
図３Ｆは図３Ｄに示す第２のフィンを示す拡大図である。
図４Ａは本発明の一実施形態による別の熱交換器を示す図である。
図４Ｂは図４Ａに示す熱交換器を示す分解図である。
図４Ｃは図４Ｂに示す領域Ｒを示す拡大図である。
図４Ｄは図４Ｂに示す熱交換器を示す平面図である。
図４Ｅは図４Ｄに示す第１のフィンを示す拡大図である。
図４Ｆは図４Ｄに示す第２のフィンを示す拡大図である。
図４Ｇは図４Ｅに示す第１のフィンおよび図４Ｆに示す第２のフィンの積層体を示す図である。
本発明の他の特徴および利点は、本発明を実施するための最良の態様の単なる例示として示し記載する本発明の実施形態に開示する更なる技術的特徴からより良く理解されるであろう。
図１Ａは、本発明の一実施形態による水ディスペンサを示す図である。図１Ａを参照するに、本実施形態の水ディスペンサ１は、飲用の水の温度を調節することに適している。水ディスペンサ１は、第１の熱交換器１０と、加熱器２０と、第１の貯水タンク３０と、蛇口４０と、第１の制御弁Ｔ１と、第２の制御弁Ｔ２と、処理部５０とを主に含む。加えて、本実施形態の水ディスペンサ１は、第３の制御弁Ｔ３と、水フィルタ６０と、第１のポンプＰ１と、第２のポンプＰ２とを更に含む。処理部５０は、ユーザによって入力される指示に応じて加熱器２０、第１の制御弁Ｔ１、および、第２の制御弁Ｔ２の開状態または閉状態を制御する。処理部５０は、更に、第１のポンプＰ１および第２のポンプＰ２の開状態または閉状態を制御する。本実施形態では、第１の熱交換器１０は第１の入口１２と、第１の出口１４と、第２の入口１６と、第２の出口１８と、第１の案内管Ｃ１と、第２の案内管Ｃ２と、を有する。第１の入口１２と第１の出口１４は第１の案内管Ｃ１の両端部とそれぞれ連通されている。第２の入口１６と第２の出口１８は第２の案内管Ｃ２の両端部とそれぞれ連通されている。本実施形態では、水は第１の入口１２から第１の熱交換器１０に流れ込み、第１の熱交換器１０からは第１の出口１４より第１の案内管Ｃ１を通って流れ出る。
本実施形態では、加熱器２０の一端部は、第１の出口１４に接続され、加熱器２０の他端部は第２の入口１６に接続されている。加熱器２０は、第１の出口１４から流れ出る水を加熱することに適しており、加熱された水は、再び第２の入口１６から第１の熱交換器１０に流れ込み、第１の熱交換器１０からは再び第２の出口１８より第２の案内管Ｃ２を通って流れ出る。更に、第１の貯水タンクの３０の一端部は第２の出口１８に接続され、第１の貯水タンク３０は、第２の出口１８から流れ出る水を貯水するために使用される。蛇口４０は、第１の貯水タンク３０の他端部および加熱器２０の他端部にそれぞれ接続されている。更には、第１の制御弁Ｔ１は、加熱器２０と蛇口４０との間に配置され、第２の制御弁Ｔ２は、第１の貯水タンク３０と蛇口４０との間に配置され、第３の制御弁Ｔ３は第１の貯水タンク３０と第２の出口１８との間に配置される。水フィルタ６０は、水ディスペンサ１に流れ込んだ水を濾過し清浄するために使用され、濾過された水は第１の入口１２から第１の熱交換器１０に流れ込む。
上述より、ユーザが熱水を飲むことを望む場合、処理部５０は第１の出口１４と加熱器２０との間に配置された第１のポンプＰ１を作動させる。第１のポンプＰ１は、水フィルタ６０によって濾過された水を第１の熱交換器１０を通って加熱器２０に流れ込むように駆動し、加熱器２０は第１の所定の温度範囲内まで水を加熱する。第１の所定の温度範囲は、たとえば、９８から１００°Ｃである。処理部５０は、第１の制御弁Ｔ１を開けて、飲用のために蛇口４０から水を流す。本実施形態では、水ディスペンサ１が第１のサイクルを実行すると、第１のポンプＰ１は毎分２００から２５０ｃｃの水量を駆動する。水ディスペンサ１が第２のサイクルを実行すると、第１のポンプＰ１は毎分９００から１０００ｃｃの水量を駆動する。本実施形態の加熱器２０は、たとえば、約１３００Ｗの電力を供給し、常温の約２５０ｃｃの水量を毎分９８°Ｃまで上昇させることができる。更に、ユーザが熱水を飲むことを望む場合、第１のポンプＰ１は５秒遅れて作動される。そのため、加熱器２０は、処理部５０によって作動された後に予熱動作を実施することができる。
第１の熱交換器１０の熱交換動作では、加熱器２０によって早めに加熱された水温はまだ１００°Ｃに達さず、例えば、９８°Ｃにしか達しない。水は第２の入口１６から第１の熱交換器１０に流れ込む。他方で、水フィルタ６０によって濾過された水は、第１の入口１２から第１の熱交換器１０に流れ込んで熱交換動作が実行される。第２の入口１６から第１の熱交換器１０に流れ込んだ高温の水は、熱交換動作が実行された後に第２の案内管Ｃ２を通って第１の熱交換器１０から流れ出る。水温は低下して常温となり得る。第１の入口１２から第１の熱交換器１０に流れ込んだ常温の水は、熱交換動作が実行された後に第１の案内管Ｃ１を通って第１の出口１４より第１の熱交換器１０から流れ出て、水温は実質的には８８°Ｃまで上昇し得る。相当温度が上昇した水は、第１のポンプＰ１によって加熱器２０へと駆動され、水は直ぐに飲めるよう１００°Ｃまで上昇される。
要求される熱水量が、現サイクルにおいて水ディスペンサ１によって提供される所定の水量未満の際、高温の追加的な水が加熱器２０によって１００°Ｃまで加熱されているため、加熱された水が第２の入口１６から第１の熱交換器１０に流れ込み第２の出口１８より第１の熱交換器１０から流れ出ることで再び熱交換動作が実行される場合、今回流れる水の温度は前回のサイクルで流れた水の温度よりも高くなる。水温は、常温から徐々に４０から５０°Ｃにまで上昇され、温水となる。次に、温水は第１の貯水タンク３０に貯水されるよう駆動される。当然のことながら、処理部５０は第３の制御弁Ｔ３を開けて第２の出口１８から流れ出た温水を円滑に第１の貯水タンク３０に流れ込むようにする。これにより、貯水動作が終了する。特筆すべきは、第１の貯水タンク３０内の水の温度が徐々に常温に低下した場合、他の実施形態では、第３の制御弁Ｔ３を開状態として第１の貯水タンク３０に高温の追加的な水を流すことで第１の貯水タンク３０内の水の温度を約４０から５０°Ｃの温水状態で維持することができることである。上述の動作は、要求される熱水量が水ディスペンサによって提供される所定の水量未満であり、外部的な水が水ディスペンサ１に流れ込まないことを前提としている。
上述の第１の貯水タンク３０は、処理部５０に接続された第１の水量検出部３２を含んでもよい。第１の水量検出部３２は、第１の貯水タンク３０の水量を検出するために使用される。第１の貯水タンク３０内の水量が第１の所定の水量Ｑ１より多く、または、第２の所定の水量Ｑ２未満の場合、処理部５０は第３の制御弁Ｔ３を相応じて制御することで第１の貯水タンク３０に流れ込む水量を制御する。
他方で、ユーザが温水を飲むことを望み第１の貯水タンク３０内の水温が第２の所定の温度範囲内である場合、処理部５０は第２の制御弁Ｔ２を制御して開けることで飲用のために蛇口４０から水が流れ出る。ここで、第２の所定の温度範囲は約４０から５０°Ｃである。他の実施形態では、第２の所定の温度範囲は、飲用に適した他の温度でもよく、本発明では特に制限されない。更に、本発明は、熱交換動作の後に第１の熱交換器１０に流れ込む水の温度を調節することで、第１の出口１４または第２の出口１８から要求する温度の水を得ることができる。第２のポンプＰ２は、本実施形態では第１の貯水タンク３０と蛇口４０との間に配置され、処理部５０は第２のポンプＰ２の動作を制御し、ここで、第２のポンプＰ２は第１の貯水タンク３０内の水が飲用のために蛇口４０に流れるよう駆動することができる。
特筆すべきは、要求される熱水量が水ディスペンサによって提供される所定の水量未満である場合、本発明は、追加的な熱水を利用して常温の水と熱交換を行うことで、上記の熱水の飲用の際に迅速に温水を得ることができることである。追加的な熱水と常温の水との間の上記の熱交換の実施により温水を頻繁に供給するための加熱動作を実行することなくエネルギーを相当節約することができる。頻繁な加熱動作はエネルギーを消費する。
上述の記載は、二種類の水温状態（熱水と温水）がある水ディスペンサ１に関わる。次に、本発明による三種類の水温状態（熱水、温水、冷水）がある別の水ディスペンサを説明する。
図１Ｂは、本発明の別の実施形態による水ディスペンサを示す図である。図１Ｂを参照するに、本実施形態の水ディスペンサ１'は上述の実施形態の水ディスペンサ１と同様であり、水ディスペンサ１と水ディスペンサ１'との違いは、本実施形態の水ディスペンサ１'が更に冷水を供給する能力を有する点にある。詳細には、本実施形態による水ディスペンサ１'は、第２の貯水タンク７０と、第４の制御弁Ｔ４と、第５の制御弁Ｔ５と、第３のポンプＰ３と、第２の熱交換器８０と、冷却器９０とを更に含む。第２の貯水タンク７０は、加熱器２０と第１の制御弁Ｔ１との間に配置され、加熱器２０によって加熱された水を貯水するために使用される。第４の制御弁Ｔ４は、加熱器２０の入口と第１の入口１２との間に配置され、加熱器２０および第１の熱交換器１０の少なくとも一つに水が流れ込むように制御する。ここで、処理部５０は、第４の制御弁Ｔ４の動作を制御し得る。第５の制御弁Ｔ５は、加熱器２０と第２の貯水タンク７０との間に配置され、第２の貯水タンク７０および第２の入口１６の少なくとも一つに加熱器２０によって加熱された水が流れ込むように制御する。ここで、処理部５０は、第５の制御弁Ｔ５の動作を制御し得る。
結果として、処理部５０は第４の制御弁Ｔ４を駆動して管を開け、水が加熱器２０へと直接流れるようにする。同時に、処理部５０は第５の制御弁Ｔ５も開けることで、加熱器２０によって加熱された後に水が第２の貯水タンク７０に流れ貯水される。第２の貯水タンク７０内の水温は約９０から１００°Ｃであり、貯水量は、たとえば、約２００から６００ｃｃである。当然のことながら、本発明はこれに制限されない。第２の貯水タンク７０は、たとえば、処理部５０に接続された第２の水量検出部７２を有する。第２の水量検出部７２は、第２の貯水タンク７０内の水量を検出するために使用される。第２の貯水タンク７０内の水量が所定の第３の所定の水量Ｑ３より多い、または、第４の所定の水量Ｑ４未満の場合、処理部５０は第５の制御弁Ｔ５を相応じて制御することで第２の貯水タンク７０に流れ込む水量を制御する。本実施形態ではユーザが熱水を飲むことを望む場合、処理部５０は第１の制御弁Ｔ１を開けることで、飲用のために蛇口４０から第２の貯水タンク７０内の高温の水が流れ出る。
更には、第２の貯水タンク７０における貯水動作が終了すると、処理部５０は第４の制御弁Ｔ４を駆動して管を開け、第１の入口１２に水を流す。つまり、第４の制御弁Ｔ４は、水が直接第１の熱交換器１０へと流れ、第１の出口１４より第１の熱交換器１０から流れ出て、更に第１のポンプＰ１によって加熱器２０へと駆動されるよう制御する。同時に、処理部５０は第５の制御弁Ｔ５を閉じることで、加熱器２０によって加熱された水は第１の熱交換器１０の第２の入口１６に変換されて熱交換動作が実施される。上述の実施形態と同様に、高温の熱水は第２の案内管Ｃ２を通って熱交換動作を実行するために第２の入口１６から第１の熱交換器１０に流れ込み、第２の出口１８より第１の熱交換器１０から流れ出て、ここで、水温が低下して常温となる。第１の入口１２から第１の熱交換器１０に流れ込む常温の水は、第１の案内管Ｃ１を通って第１の出口１４より第１の熱交換器１０から流れ出て、第１の貯水タンク３０へと流れ温水貯水動作が実行される。熱交換動作の動作モード、有効性、および、温水貯水動作は上述の実施形態と同様のため、ここでは詳細を再び記載しない。
特に、本実施形態は、冷水を提供する能力を有し、第２の熱交換器８０は第１の貯水タンク３０と第２の制御弁Ｔ２との間に配置される。第２の熱交換器８０は、第３の入口８２と、第３の出口８４と、第４の入口８８と、第４の出口８６と、第３の案内管Ｃ３と、第４の案内管Ｃ４とを有し、第３の入口８２と第３の出口８４は第３の案内管Ｃ３の両端部と連通され、第４の入口８８と第４の出口８６は第４の案内管Ｃ４の両端部と連通されている。第１の貯水タンク３０内の水は第３の入口８２から第２の熱交換器８０に流れ込み、第２の熱交換器８０からは第３の出口８４を通って流れ出る。更に、本実施形態では、第４の入口８８は冷却器９０の一端部に接続され、第４の出口８６は冷却器９０の他端部に接続されている。たとえば、冷却器９０は処理部５０に接続されている。更に、第３のポンプＰ３は、たとえば、本実施形態における第２の熱交換器８０と冷却器９０との間に配置される。第３のポンプＰ３は、冷却器９０の中の冷却流体を第２の熱交換器８０に流すよう駆動し、処理部５０は第３のポンプＰ３の動作を制御し得る。
従って、ユーザが冷水を飲むことを望む場合、処理部５０は第３のポンプＰ３と冷却器９０を作動し、冷却器９０内の冷却流体は第４の入口８８から第２の熱交換器８０に流れ込み、第４の案内管Ｃ４を通して熱交換動作を実行する。次に冷却流体は、第４の出口８６より第２の熱交換器８０から流れ出て、次のサイクルのために冷却器９０に戻される。他方で、第１の貯水タンク３０に貯水される温水は第３の入口８２から第２の熱交換器８０に流れ込むことで第３の案内管Ｃ３を通して熱交換動作が実行され、第３の出口８４より第２の熱交換器８０から流れ出る。熱交換動作により、第１の貯水タンク３０にもともと貯水されていた温水の温度は大幅に低下されて冷水となる。処理部５０が第２の制御弁Ｔ２を開けると、飲用のために冷水が蛇口４０から流れ出る。
本実施形態において、ユーザが温水を飲むことを望む場合、処理部５０は第３のポンプＰ３と冷却器９０を作動させず、第１の貯水タンク３０に貯水された温水は直接第３の入口８２から第２の熱交換器８０に流れ込み、熱交換動作を行うことなく第３の案内管Ｃ３を通って第３の出口８４より第２の熱交換器８０から流れ出る。第２の熱交換器８０から流れ出る温水は、処理部５０が第２の制御弁Ｔ２を開けると飲用のために蛇口４０から流れ出る。
上述の説明は、水ディスペンサ１と水ディスペンサ１'の主要な構成要素と各種構成要素間の接続に関するものである。加えて、上述の説明は、要求される水温を調節するための構成要素の組み合わせも更に含む。次に、本発明の水ディスペンサ１および水ディスペンサ１'における熱交換器の設計を説明し、良好な熱交換効率性をどのようにして得るかを説明する。説明の便宜上、以下の説明は第１の熱交換器１０を例とするものである。
図２Ａは、本発明の一実施形態による第１の熱交換器を示す分解図であり、図２Ｂは図２Ａに示すフィンの一部を除いた第１の熱交換器を示す図である。図２Ａおよび図２Ｂを参照するに、図２Ａに示す第１の熱交換器１０は第１のフィン１００、第２のフィン２００、第３のフィン３００、第４のフィン４００、および、第５のフィン５００を含む。たとえば、第１のフィン１００、第２のフィン２００、第３のフィン３００、第４のフィン４００、および、第５のフィン５００は、長方形のシートであり、組立軸Ｌ１に沿って接触される。たとえば、第３のフィン３００および第４のフィン４００それぞれ組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００および第２のフィン２００の組立体の両側に配置される。たとえば、各第５のフィン５００は、組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００と第２のフィン２００との間に配置される。本実施形態では、第２のフィン２００は、たとえば、第１のフィン１００を反転させた状態である。反転させた状態とは、たとえば、組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００を１８０度回転させた状態である。第２のフィン２００は、このタイプを含むがこれに制限されずに第１のフィン１００の他の反転された状態にあってもよい。更に、第４のフィン４００も、たとえば、第３のフィン３００を反転させた状態である。
本実施形態の第１の熱交換器１０は、主に少なくとも一つの第１のフィン１００と少なくとも一つの第２のフィン２００よりなり、第１のフィン１００と第２のフィン２００については以下に詳細に説明する。第１のフィン１００は、第１の本体１１０、第１の連通溝構造１２０、第２の連通溝構造１３０、および、第１の接続溝構造１４０を有する。第１の連通溝構造１２０、第２の連通溝構造１３０、および、第１の接続溝構造１４０は第１の本体１１０内に設けられ、第１の連通溝構造１２０および第２の連通溝構造１３０はそれぞれ第１の本体１１０の両側に配置される。第１の接続溝構造１４０は接続軸Ｌ２に沿って第１の本体１１０に配置される。接続軸Ｌ２は、たとえば、組立軸Ｌ１に対して垂直である。
更に、第２のフィン２００は、第２の本体２１０、第３の連通溝構造２２０、第４の連通溝構造２３０、および、第２の接続溝構造２４０を有し、第３の連通溝構造２２０、第４の連通溝構造２３０、および、第２の接続溝構造２４０は第２の本体２１０内に設けられる。第３の連通溝構造２２０および第４の連通溝構造２３０はそれぞれ第２の本体２１０の両側に配置され、第２の接続溝構造２４０は接続軸Ｌ２に沿って第２の本体２１０に配置される。たとえば、本実施形態の第１の接続溝構造１４０および第２の接続溝構造２４０は、波形構造である。第１の熱交換器１０に流れ込む熱交換流体は、第１の接続溝構造１４０および第２の接続溝構造２４０の波形構造により、衝突して常に乱流を生じる。これにより、フィンの熱交換効率性が向上する。他の実施形態における第１の接続溝構造および第２の接続溝構造は、たとえば、熱交換流体の乱流を増加させることができるギザギザ形構造または適当な構造であり、本発明は特に制限されない。
上記より、第１のフィン１００、第２のフィン２００、第３のフィン３００、第４のフィン４００、および、第５のフィン５００が組立軸Ｌ１に沿って互いと接触されると、第２の接続溝構造２４０は第１の連通溝構造１２０および第２の連通溝構造１３０と連通され、第１の接続溝構造１４０は第３の連通溝構造２２０および第４の連通溝構造２３０と連通される。より詳細には、本実施形態において、第２の本体２１０における第１のフィン１００の第１の連通溝構造１２０および第２の連通溝構造１３０の突出（projection）領域は、それぞれ第２の接続溝構造２４０と重なる。第１の本体１１０における第２のフィン２００の第３の連通溝構造２２０および第４の連通溝構造２３０の突出領域はそれぞれ第１の接続溝構造１４０と重なる。それにより、第１の連通溝構造１２０、第２の接続溝構造２４０、および、第２の連通溝構造１３０は第１の案内管Ｃ１を構成し、第３の連通溝構造２２０、第１の接続溝構造１４０、および、第４の連通溝構造２３０は第２の案内管Ｃ２を構成する。
更に、第２の本体２１０における第１のフィン１００の第１の連通溝構造１２０および第２の連通溝構造１３０の突出領域はそれぞれ第２の接続溝構造２４０の両端部と重なる。第１の本体１１０における第２のフィン２００の第３の連通溝構造２２０および第４の連通溝構造２３０の突出領域はそれぞれ第１の接続溝構造１４０の両端部と重なる。第２の本体２１０における第１の接続溝構造１４０の両端部の突出領域はそれぞれ第３の連通溝構造２２０および第４の連通溝構造２３０の領域以上である。第１の本体１１０における第２の接続溝構造２４０の両端部の突出領域はそれぞれ第１の連通溝構造１２０および第２の連通溝構造１３０の領域以上である。したがって、高温の第２の熱交換流体Ｆ２は円滑に第３の連通溝構造２２０から第１の接続溝構造１４０に流れ、次に第１の接続溝構造１４０から第４の連通溝構造２３０に流れる。低温の第１の熱交換流体Ｆ１は円滑に第１の連通溝構造１２０から第２の接続溝構造２４０に流れ、次に第２の接続溝構造２４０から第２の連通溝構造１３０に流れる。
更には、本実施形態において、第２の本体２１０における第１のフィン１００の第１の連通溝構造１２０および第２の連通溝構造１３０の突出領域は第３の連通溝構造２２０および第４の連通溝構造２３０と重ならない。第２の本体２１０における第１のフィン１００の第１の接続溝構造１４０の突出領域は第２の接続溝構造２４０と重ならない。つまり、第１のフィン１００と第２のフィン２００が組立軸Ｌ１に沿って接触されると、第１の案内管Ｃ１および第２の案内管Ｃ２は互いと連通されない。
本実施形態では、第１の案内管Ｃ１は、たとえば、
Figure 0005898124
型案内管である。第２の案内管Ｃ２は、たとえば、
Figure 0005898124
型案内管である。
たとえば、第１の案内管Ｃ１の横方向の面積は、第１の熱交換器１０の断面を横切るものである。同様にして、たとえば、第２の案内管Ｃ２の横方向の面積も、第１の熱交換器１０の断面を横切るものである。つまり、第１の案内管Ｃ１の横方向の面積と第２の案内管Ｃ２の横方向の面積は実質的に同じである。したがって、第１の熱交換流体Ｆ１および第２の熱交換流体Ｆ２は、完全に第１の熱交換器１０を流れることで有効的に熱交換動作を実施することができる。第１の案内管Ｃ１における流体の案内方向および第２の案内管Ｃ２における流体の案内方向は、たとえば、同時に時計回りまたは反時計回りである。
次に、本実施形態の他のフィンについて以下に説明する。本実施形態の第３のフィン３００は、第１の貫通孔３１０および第３の貫通孔３２０を有し、第４のフィン４００は第２の貫通孔４１０および第４の貫通孔４２０を有する。たとえば、第３のフィン３００と第４のフィン４００は、それぞれ組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００および第２のフィン２００の組立体の両側に配置される。第５のフィン５００は、第５の貫通孔５１０、第６の貫通孔５２０、第７の貫通孔５３０、および、第８の貫通孔５４０を有する。たとえば、第５のフィン５００は、組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００と第２のフィン２００の間に配置される。第５の貫通孔５１０の一方の側および第６の貫通孔５２０の一方の側は、たとえば、第１の連通溝構造１２０および第２の連通溝構造１３０とそれぞれ連通される。第５の貫通孔５１０の他方の側および第６の貫通孔５２０の他方の側は、たとえば、第２の接続溝構造２４０の両端部とそれぞれ連通される。第７の貫通孔５３０の一方の側および第８の貫通孔５４０の一方の側は第３の連通溝構造２２０および第４の連通溝構造２３０とそれぞれ連通される。第７の貫通孔５３０の他方の側および第８の貫通孔５４０の他方の側は、たとえば、第１の接続溝構造１４０の両端部とそれぞれ連通される。
上記より、たとえば、第３のフィン３００の第１の貫通孔３１０および第３の貫通孔３２０は、第１の案内管Ｃ１の両端部に接続される。第１の貫通孔３１０は第１の熱交換器１０の第１の入口１２に接続され、第３の貫通孔３２０は第１の熱交換器１０の第１の出口１４に接続される。たとえば、第４のフィン４００の第２の貫通孔４１０および第４の貫通孔３２０は、第２の案内管Ｃ２の両端部に接続される。第３のフィン３００の第１の貫通孔３１０は、第１のフィン１００の第１の連通溝構造１２０と連通される。第３のフィン３００の第３の貫通孔３２０は、第１のフィン１００の第２の連通溝構造１３０と連通される。第４のフィン４００の第２の貫通孔４１０は第２のフィン２００の第３の連通溝構造２２０と連通される。第４のフィン４００の第４の貫通孔３２０は、第２のフィン２００の第４の連通溝構造２３０と連通される。第１の案内管Ｃ１と第２の案内管Ｃ２が互いと連通されていないため、第４のフィン４００における第３のフィン３００の第１の貫通孔３１０および第３の貫通孔３２０の突出領域は、第２の貫通孔４１０および第４の貫通孔３２０と重ならない。
加えて、第５のフィン５００の第５の貫通孔５１０および第６の貫通孔５２０は第１の案内管Ｃ１と連通され、第５のフィン５００の第７の貫通孔５３０および第８の貫通孔５４０は第２の案内管Ｃ２と連通される。第１のフィン１００と第２のフィン２００との間に配置される第５のフィン５００は、低温の第１の熱交換流体Ｆ１と高温の第２の熱交換流体Ｆ２を同時に流すために設けられ、第１の熱交換流体Ｆ１と第２の熱交換流体Ｆ２との間の熱交換動作を増加させる。
低温の第１の熱交換流体Ｆ１および高温の第２の熱交換流体Ｆ２を同時に第５のフィン５００に流す能力に加え、低温の第１の熱交換流体Ｆ１に対する第１の案内管Ｃ１が第１のフィン１００の第１の連通溝構造１２０、第１のフィン１００の第２の連通溝構造１３０、および、第２のフィン２００の第２の接続溝構造２４０を含み、高温の第２の熱交換流体Ｆ２に対する第２の案内管Ｃ２が第１のフィン１００の第１の接続溝構造１４０、第２のフィン２００の第３の連通溝構造２２０、および、第２のフィン２００の第４の連通溝構造２３０を含むことにより、第１のフィン１００と第２のフィン２００は低温の第１の熱交換流体Ｆ１と高温の第２の熱交換流体Ｆ２を流すこともできる。したがって、第１のフィン１００および第２のフィン２００の設計は、第１の熱交換流体Ｆ１と第２の熱交換流体Ｆ２との間の熱交換動作を増加させることができる。第１のフィン１００における波形構造のような第１の接続溝構造１４０や波形構造のような第２のフィン２００における波形構造のような第２の接続溝構造２４０は、更に、第１の熱交換流体Ｆ１および第２の熱交換流体Ｆ２に一定の乱流を発生して熱交換効率性を向上させることができる。それにより、本実施形態の第１の熱交換器１０は、より良い熱交換性能を有する。
本実施形態では、たとえば、第１のフィン１００および第２のフィン２００は主として組立軸Ｌ１に沿って交互に配置される。他の実施形態では、多数の第１のフィン１００が予め組立てられ、多数の第２のフィン２００が予め組み立てられてもよい。そして、第１のフィン１００の組立体と第２のフィン２００の組立体は交互に配置されることで別の熱交換器を構成することができ、本発明は特に制限されない。第１のフィン１００および第２のフィン２００の組立体を交互に配置する方法について、本発明は特に制限されない。更に、本実施形態は、主に少なくとも一つの第１のフィン１００と少なくとも一つの第２のフィン２００よりなり、上述の第１のフィン１００および第２のフィン２００の場所と反対の第３のフィン３００、第４のフィン４００、および、第５のフィン５００の組立型は様々な実施形態のうちの一つである。第１の案内管Ｃ１および第２の案内管Ｃ２に対する適当な配置型により流体を円滑に流すことができる限り、本発明の範囲内および精神内であり、本発明は特に制限されない。
図３Ａは、本発明の別の実施形態による第１の熱交換器を示す図である。図３Ｂは図３Ａに示す第１の熱交換器を示す分解図である。図３Ｃは図３Ｂに示す領域Ｒを示す拡大図である。図３Ｄは図３Ｂに示す第１の熱交換器を示す平面図である。図３Ｅは図３Ｄに示す第１のフィンを示す拡大図である。図３Ｆは図３Ｄに示す第２のフィンを示す拡大図である。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、および、図３Ｆを参照するに、本実施形態の第１の熱交換器１０'は、第１のフィン１００'、第２のフィン２００'、第３のフィン３００'、第４のフィン４００'、第５のフィン５００'、および、第６のフィン６００'を含む。第１のフィン１００'、第２のフィン２００'、第３のフィン３００'、第４のフィン４００'、第５のフィン５００'、および、第６のフィン６００'は、たとえば、長方形のシートであり、組立軸Ｌ１に沿って接触される。
第３のフィン３００'と第４のフィン４００'は、それぞれ組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００'と第２のフィン２００'の組立体の両側に配置される。第５のフィン５００'と第６のフィン６００'は、それぞれ組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００'と、第２のフィン２００'と、第３のフィン３００'と、第４のフィン４００'との組立体の両側に配置される。本実施形態では、たとえば、第２のフィン２００'は第１のフィン１００'を反転させた状態である。反転させた状態とは、たとえば、組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００'を１８０度回転させた状態である。第２のフィン２００'も、このタイプを含むがこれに制限されずに第１のフィン１００'の他の反転された状態にあってもよい。更に、第４のフィン４００'は、たとえば、第３のフィン３００'を反転させた状態であり、第６のフィン６００'は、たとえば、第５のフィン５００'を反転させた状態である。
本実施形態の第１の熱交換器１０'は、主として少なくとも一つの第１のフィン１００'と少なくとも一つの第２のフィン２００'よりなり、第１のフィン１００'と第２のフィン２００'は以下に詳細に説明する。第１のフィン１００'は、第１の本体１１０'、第１の連通溝構造１２０'、第２の連通溝構造１３０'、および、第１の接続溝構造１４０'を有し、第１の連通溝構造１２０'、第２の連通溝構造１３０'、および、第１の接続溝構造１４０'は第１の本体１１０'内に設けられる。更に、第２のフィン２００'は、第２の本体２１０'、第３の連通溝構造２２０'、第４の連通溝構造２３０'、および、第２の接続溝構造２４０'を有し、第３の連通溝構造２２０'、第４の連通溝構造２３０'、および、第２の接続溝構造２４０'は第２の本体２１０'内に設けられる。
第１のフィン１００'、第２のフィン２００'、第３のフィン３００'、第４のフィン４００'、第５のフィン５００'、および、第６のフィン６００'が組立軸Ｌ１に沿って接触されると、第２の接続溝構造２４０'は第１の連通溝構造１２０'および第２の連通溝構造１３０'と連通される。第１の接続溝構造１４０'は、第３の連通溝構造２２０'および第４の連通溝構造２３０'と連通される。より詳細には、本実施形態において、第１の接続溝構造１４０'は配置軸Ｌ３に沿って第１の本体１１０'内に設けられる多数の第１の接続溝組立体１４２'よりなる。第２の接続溝構造２４０'は配置軸Ｌ３に沿って第２の本体２１０'に設けられる多数の第２の接続溝組立体２４２'よりなる。配置軸Ｌ３は、たとえば、組立軸Ｌ１に対して垂直である。第２のフィン２００'の各第２の接続溝組立体２４２'の一端部は、接続軸Ｌ２に沿って隣接する第１のフィン１００'の第１の連通溝構造１２０'と重なる。第２の接続溝組立体２４２'の他端部は、第１のフィン１００'の第２の連通溝構造１３０'と重なる。第１のフィン１００'の各第１の接続溝組立体１４２'の一端部は接続軸Ｌ２に沿って隣接する第２のフィン２００'の第３の連通溝構造２２０'と重なる。第１の接続溝組立体１４２'の他端部は、第２のフィン２００'の第４の連通溝構造２３０'と重なる。したがって、第１の連通溝構造１２０'、第２の接続溝構造２４０'、および、第２の連通溝構造１３０'は第１の案内管Ｃ１'を構成し、第３の連通溝構造２２０'、第１の接続溝構造１４０'、および、第４の連通溝構造２３０'は、第２の案内管Ｃ２'を構成する。組立軸Ｌ１、配置軸Ｌ３、および、接続軸Ｌ２は、たとえば、互いに対して垂直である。
更に、本実施形態では、第２の本体２１０'における第１のフィン１００'の第１の連通溝構造１２０'および第２の連通溝構造１３０'の突出領域は、第３の連通溝構造２２０'および第４の連通溝構造２３０'と重ならない。第２の本体２１０'における第１のフィン１００'の第１の接続溝構造１４０'の突出領域は、第２の接続溝構造２４０'と重ならない。つまり、第１のフィン１００'と第２のフィン２００'が組立軸Ｌ１に沿って接触されると、第１の案内管Ｃ１'および第２の案内管Ｃ２'は互いと連通されない。したがって、第２の熱交換流体Ｆ２は、第３の連通溝構造２２０'から第１の接続溝構造１４０'に円滑に流れることができ、第１の接続溝構造１４０'から第４の連通溝構造２３０'に円滑に流れることができる。第１の熱交換流体Ｆ１は、第１の連通溝構造１２０'から第２の接続溝構造２４０'に円滑に流れることができ、第２の接続溝構造２４０'から第２の連通溝構造１３０'に円滑に流れることができる。
特筆すべきは、第１の接続溝構造１４０'と第２の接続溝構造２４０'は、それぞれ多数の第１の接続溝組立体１４２'と多数の第２の接続溝組立体２４２'よりなり、第１の案内管Ｃ１'に流れ込んだ第１の熱交換流体Ｆ１と第２の案内管Ｃ２'に流れ込んだ第２の熱交換流体Ｆ２は、それぞれ第１の接続溝組立体１４２'と第２の接続溝組立体２４２'によって分離され得ることである。したがって、熱交換流体とフィンとの間の熱交換効率性は、第１の案内管Ｃ１'に流れ込んだ第１の熱交換流体Ｆ１と第２の案内管Ｃ２'に流れ込んだ第２の熱交換流体Ｆ２の分離によって向上される。上記の分離により、第１の案内管Ｃ１'における第１の熱交換流体Ｆ１と第２の案内管Ｃ２'における第２の熱交換流体Ｆ２との間の熱交換効率性が向上する。
本実施形態では、第１の案内管Ｃ１'は、たとえば、低温の第１の熱交換流体Ｆ１を流すことができ、第２の案内管Ｃ２'は、たとえば、高温の第２の熱交換流体Ｆ２を流すことができる。第１の案内管Ｃ１'は、たとえば、
Figure 0005898124
型案内管である。第２の案内管Ｃ２'は、たとえば、
Figure 0005898124
型案内管である。
たとえば、第１の案内管Ｃ１'の横方向の面積は、第１の熱交換器１０'の断面を横切るものである。同様にして、たとえば、第２の案内管Ｃ２'の横方向の面積も、第１の熱交換器１０'の断面を横切るものである。つまり、第１の案内管Ｃ１'の横方向の面積と第２の案内管Ｃ２'の横方向の面積は実質的に同じである。したがって、第１の熱交換流体Ｆ１および第２の熱交換流体Ｆ２は、完全に第１の熱交換器１０'を流れることで有効的に熱交換動作を実施することができる。第１の案内管Ｃ１'における流体の案内方向および第２の案内管Ｃ２'における流体の案内方向は、たとえば、同時に時計回りまたは反時計回りである。
上記より、頻繁に分離することでより良い熱交換効率性を得るために、本実施形態では、第１の連通溝構造１２０'はまた、配置軸Ｌ３に沿って第１の本体１１０'に設けられる多数の第１の連通溝組立体１２２'よりなり、第３の連通溝構造２２０'は配置軸Ｌ３に沿って第２の本体２１０'に設けられる多数の第３の連通溝組立体２２２'よりなる。第１のフィン１００'と第２のフィン２００'とが接触されると、第２のフィン２００'の各第２の接続溝組立体２４２'の一端部は接続軸Ｌ２に沿って隣接する第１のフィン１００'の第１の連通溝組立体１２２'と重なり、第２の接続溝組立体２４２'の他端部は接続軸Ｌ２において第２の連通溝構造１３０'と重なる。同様にして、第１のフィン１００'の各第１の接続溝組立体１４２'の一端部は接続軸Ｌ２に沿って隣接する第２のフィン２００'の第３の連通溝組立体２２２'と重なり、第１の接続溝組立体１４２'の他端部は接続軸Ｌ２において第４の連通溝構造２３０'と重なる。
特に、熱交換流体とフィンとの間の熱交換面積を増加させるためには、本実施形態の各第１の連通溝組立体１２２'は接続軸Ｌ２に沿って第１の本体１１０'に設けられる少なくとも一つの第１の連通溝ユニット１２２ａ'を有し、各第１の接続溝組立体１４２'は接続軸Ｌ２に沿って第１の本体１１０'に設けられる少なくとも一つの第１の接続溝ユニット１４２ａ'を有し、各第３の連通溝組立体２２２'は接続軸Ｌ２に沿って第２の本体２１０'に設けられる少なくとも一つの第３の連通溝ユニット２２２ａ'を有し、各第２の接続溝組立体２４２'は接続軸Ｌ２に沿って第２の本体２１０'に設けられる少なくとも一つの第２の接続溝ユニット２４２ａ'を有する。接続溝ユニットまたは連通溝ユニットは、たとえば、ストリップ状の構造または他の適当な構造である。
第２のフィン２００'の第２の接続溝ユニット２４２ａ'の一端部は隣接する第１のフィン１００'の第１の連通溝ユニット１２２ａ'の一端部と重なり、第２の接続溝ユニット２４２ａ'の他端部は第１のフィン１００'の別の第１の連通溝ユニット１２２ａ'または第１のフィン１００'の第２の連通溝構造１３０'の一端部と重なる。第１のフィン１００'の第１の接続溝ユニット１４２ａ'の一端部は隣接する第２のフィン２００'の第３の連通溝ユニット２２２ａ'の一端部と重なり、第１の接続溝ユニット１４２ａ'の他端部は第２のフィン２００'の別の第３の連通溝ユニット２２２ａ'または第２のフィン２００'の第４の連通溝構造２３０'の一端部と重なる。第２の接続溝ユニット２４２ａ'と重なる二つの第１の連通溝ユニット１２２ａ'は、隣接して接続軸Ｌ２に沿って第１の本体１１０'に設けられ、第１の接続溝ユニット１４２ａ'と重なる二つの第３の連通溝ユニット２２２ａ'は隣接して接続軸Ｌ２に沿って第２の本体２１０'に設けられる。少なくとも一つの溝ユニットを有する各溝組立体の設計により熱交換流体とフィンとの間の熱交換面積を相当増加させることができ、第１の熱交換器１０'の熱交換効率性も向上させることができる。本実施形態では、第１の連通溝組立体１２２'は、たとえば、二つの第１の連通溝ユニット１２２ａ'よりなる。第１の接続溝組立体１４２'は、たとえば、二つの第１の接続溝ユニット１４２ａ'よりなる。第３の連通溝組立体２２２'は、たとえば、二つの第３の連通溝ユニット２２２ａ'よりなる。第２接続溝組立体２４２'は、たとえば、二つの第２の接続溝ユニット２４２ａ'よりなる。たとえば、二つの溝ユニットよりなる溝組立体について、本発明は特に制限されない。
他方で、第２の接続溝ユニット２４２ａ'の端部と第１の連通溝ユニット１２２ａ'の端部の部分的な重なり合い、第２の接続溝ユニット２４２ａ'の端部と第２の連通溝構造１３０'の端部との部分的な重なり合い、第１の接続溝ユニット１４２ａ'の端部と第３の連通溝ユニット２２２ａ'の端部との部分的な重なり合い、第１の接続溝ユニット１４２ａ'の端部と第４の連通溝構造２３０'の端部との部分的な重なり合いにより、いずれかの接続溝ユニットまたはいずれかの連通溝ユニットに流れた熱交換流体は部分的に重なる二つの連通溝ユニットあるいは部分的に重なる二つの接続溝ユニットに分離される。二つの連通溝ユニットあるいは二つの接続溝ユニットに分離された上記の熱交換流体は、同時に二つの連通溝ユニットが重なる接続溝ユニットまたは同時に二つの連通溝ユニットが重なる連通溝ユニットで合流する。つまり、熱交換流体は、常に各溝ユニットを流れる工程で分離され合流される。したがって、第１の熱交換器１０'を熱交換流体が流れる工程で各フィンと熱交換流体との間の接触面積は最大となる。各接続溝ユニットまたは各連通溝ユニットを流れる熱交換流体と第１の熱交換器１０'との間では熱交換動作が実施され、それにより、第１の熱交換器１０'は良好な熱交換効率性を得ることができる。
更には、本実施形態において、第１の案内管Ｃ１'における低温の第１の熱交換流体Ｆ１と第２の案内管Ｃ２'における高温の第２の熱交換流体Ｆ２との間の熱交換路をより短くかつ直接的にするために、第１の本体１１０'に設けられる第１の連通溝組立体１２２'および第１の接続溝組立体１４２'は配置軸Ｌ３に沿って交互に配置され、同様にして、第２の本体２１０'に設けられる第３の連通溝組立体２２２'および第２の接続溝組立体２４２'も配置軸Ｌ３に沿って交互に配置される。その結果、第１の案内管Ｃ１'と第２の案内管Ｃ２'は隣接して上下の関係となる。したがって、第１の案内管Ｃ１'における低温の第１の熱交換流体Ｆ１と第２の案内管Ｃ２'における高温の第２の熱交換流体Ｆ２との間の熱交換路が短くかつ直接的になり、それにより効率的に第１の熱交換器１０'の熱交換動作が行われる。
次に、本実施形態の他のタイプのフィンについて説明する。本実施形態の第３のフィン３００'は、第１の貫通孔３１０' と第３の貫通孔３２０'を有し、第４のフィン４００'は第２の貫通孔４１０'と第４の貫通孔３２０'を有する。第１の貫通孔３１０'と第３の貫通孔３２０'は第１の案内管Ｃ１'の両端部に接続される。第１の貫通孔３１０'は第１の入口１２に接続され、第３の貫通孔３２０'は第１の出口１４に接続される。第２の貫通孔４１０'と第４の貫通孔３２０'は第２の案内管Ｃ２'の両端部に接続される。第１の貫通孔３１０'と第１の連通溝構造１２０'は互いと連通され、第３の貫通孔３２０'と第２の連通溝構造１３０'は互いと連通され、第２の貫通孔４１０'と第３の連通溝構造２２０'は互いと連通され、第４の貫通孔３２０'と第４の連通溝構造２３０'は互いと連通される。第４のフィン４００'における第３のフィン３００'の第１の貫通孔３１０'および第３の貫通孔３２０'の突出領域は、第２の貫通孔４１０'および第４の貫通孔３２０'と重ならない。同様にして、熱交換流体とフィンとの間の熱交換面積を増加させるために、第１の貫通孔３１０'はまた配置軸Ｌ３に沿って設けられる多数の第１の貫通孔ユニット３１２'よりなり、第２の貫通孔４１０'は配置軸Ｌ３に沿って設けられる多数の第２の貫通孔ユニット４１２'よりなる。第１の本体１１０'における第１の貫通孔ユニット３１２'の突出領域は第１の連通溝構造１２０'と重なり、第２の本体２１０'における第２の貫通孔ユニット４１２'の突出領域は第３の連通溝構造２２０'と重なる。つまり、第１の貫通孔３１２'と第１の連通溝構造１２０'は互いと連通され、第２の貫通孔ユニット４１２'と第３の連通溝構造２２０'は互いと連通される。
更には、第５のフィン５００'は第５の貫通孔５１０'と第６の貫通孔５２０'を有し、第６のフィン６００'は第３の貫通孔６１０'と第４貫通孔６２０'を有する。第１の貫通孔３１０'の一方の側は第１の連通溝構造１２０'と連通され、第１の貫通孔３１０'の他方の側は第５の貫通孔５１０'と連通される。第３の貫通孔３２０'の一方の側は第２の連通溝構造１３０'と連通され、第３の貫通孔３２０'の他方の側は第６の貫通孔５２０'と連通される。第２の貫通孔４１０'の一方の側は第３の連通溝構造２２０'と連通され、第２の貫通孔４１０'の他方の側は第３の貫通孔６１０'と連通される。第４の貫通孔３２０'の一方の側は第４の連通溝構造２３０'と連通され、第４の貫通孔３２０'の他方の側は第４の貫通孔６２０'と連通される。
従って、低温の第１の熱交換流体Ｆ１は、第５の貫通孔５１０'および第１の貫通孔３１０'を通って第１の案内管Ｃ１'に流れ込み、第１の案内管Ｃ１'から流れ出た後に第３の貫通孔３２０'および第６の貫通孔５２０'を介して第１の熱交換器１０'から流れ出る。他方で、高温の第２の熱交換流体Ｆ２は第３の貫通孔６１０'および第２の貫通孔４１０'を通って第２の案内管Ｃ２'に流れ込み、第２の案内管Ｃ２'から流れ出た後に第４の貫通孔３２０'および第４の貫通孔６２０'を介して第１の熱交換器１０'から流れ出る。上述の接続により、第１の熱交換器１０'において低温の第１の熱交換流体Ｆ１と高温の第２の熱交換流体Ｆ２との間で熱交換動作を行うことができる。本実施形態では、第１の熱交換器１０'は更に、第７のフィン７００'および第８のフィン８００'を含む。第７のフィン７００'と第８のフィン８００'とは組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００'、第２のフィン２００'、第３のフィン３００'、第４のフィン４００'、第５のフィン５００'、および、第６のフィン６００'の組立体の両側に配置され、熱交換流体は第７のフィン７００'または第８のフィン８００'に設けられる開口部を通って第１の熱交換器１０'に流れ込む、または第１の熱交換器１０'から流れ出ることができる。
本実施形態では、たとえば、第１のフィン１００'と第２のフィン２００'は主として組立軸Ｌ１に沿って交互に配置される。他の実施形態では、多数の第１のフィン１００'は予め組立てられてもよく、多数の第２のフィン２００'は予め組み立てられてもよい。次に、第１のフィン１００'の組立体と第２のフィン２００'の組立体が交互に配置されることで別の熱交換器を構成する。第１のフィン１００'と第２のフィン２００'の組立体を交互に配置する方法について、本発明は特に制限されない。更に、本実施形態は、主に少なくとも一つの第１のフィン１００'と少なくとも一つの第２のフィン２００'よりなり、上述したように第１のフィン１００'および第２のフィン２００'の反対側に位置する第３のフィン３００'、第４のフィン４００'、第５のフィン５００'、第６のフィン６００'、第７のフィン７００'、および、第８のフィン８００'の組立型は様々な実施形態の一つである。第１の案内管Ｃ１'と第２の案内管Ｃ２'に対する適当な配置型により流体が円滑に流れる限り本発明の範囲内および精神内であり、本発明は、特に制限されない。
図４Ａは、本発明の一実施形態による別の第１の熱交換器を示す図である。図４Ｂは図４Ａに示す第１の熱交換器を示す分解図である。図４Ｃは図４Ｂに示す領域Ｒを示す拡大図である。図４Ｄは図４Ｂに示す第１の熱交換器を示す平面図である。図４Ｅは図４Ｄに示す第１のフィンを示す拡大図である。図４Ｆは図４Ｄに示す第２のフィンを示す拡大図である。図４Ｇは図４Ｅに示す第１のフィンおよび図４Ｆに示す第２のフィンの積層体を示す図である。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ，図４Ｆ，および、図４Ｇを参照するに、本実施形態の第１の熱交換器１０''は、第１のフィン１００''、第２のフィン２００''、第３のフィン３００''、第４のフィン４００''、第５のフィン５００''、および、第６のフィン６００''を含む。第１のフィン１００''、第２のフィン２００''、第３のフィン３００''、第４のフィン４００''、第５のフィン５００''、および、第６のフィン６００''は、たとえば、長方形のシートであり、組立軸Ｌ１に沿って接触される。
第３のフィン３００''と第４のフィン４００''は、それぞれ組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００''と第２のフィン２００''の組立体の両側に配置され、第５のフィン５００''と第６のフィン６００''は、それぞれ組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００''、第２のフィン２００''、第３のフィン３００''、および、第４のフィン４００''の組立体の両側に配置される。本実施形態では、たとえば、第２のフィン２００''は第１のフィン１００''を反転させた状態である。反転させた状態とは、たとえば、組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００''を１８０度回転させた状態である。第２のフィン２００''はまた、このタイプを含むがこれに制限されずに第１のフィン１００''の他の反転された状態にあってもよい。更に、第４のフィン４００''は、たとえば、第３のフィン３００''を反転させた状態であり、第６のフィン６００''は、たとえば、第５のフィン５００''を反転させた状態である。
本実施形態の第１の熱交換器１０''は、主として少なくとも一つの第１のフィン１００''と少なくとも一つの第２のフィン２００''よりなり、第１のフィン１００''と第２のフィン２００''は以下に詳細に説明する。第１のフィン１００''は、第１の本体１１０''、第１の連通溝構造１２０''、第２の連通溝構造１３０''、および、第１の接続溝構造１４０''を有し、ここで、第１の連通溝構造１２０''、第２の連通溝構造１３０''、および、第１の接続溝構造１４０''は第１の本体１１０''内に設けられる。第１の連通溝構造１２０''は、配置軸Ｌ３に沿って第１の本体１１０''に設けられる多数の第１の連通溝組立体１２２''を有し、第１の接続溝構造１４０''は配置軸Ｌ３に沿って第１の本体１１０''に設けられる多数の第１の接続溝組立体１４２''を有する。各第１の連通溝組立体１２２''は、接続軸Ｌ２に沿って第１の本体１１０''に設けられる多数の第１の連通溝ユニット１２２ａ''を有し、各第１の接続溝組立体１４２''は、接続軸Ｌ２に沿って第１の本体１１０''に設けられる多数の第１の接続溝ユニット１４２ａ''を有する。更に、第２の連通溝構造１３０''は、たとえば、配置軸Ｌ３に沿って第１の本体１１０''に設けられる多数の第２の連通溝ユニット１３２ａ''よりなる。各第２の連通溝ユニット１３２ａ''は、たとえば、接続軸Ｌ２に沿って対応する第１の連通溝組立体１２２''の一方の側に設けられる。
各第２のフィン２００''は、第２の本体２１０''、第３の連通溝構造２２０''、第４の連通溝構造２３０''、および、第２の接続溝構造２４０''を有し、ここで、第３の連通溝構造２２０''、第４の連通溝構造２３０''、および、第２の接続溝構造２４０''は第２の本体２１０''内に設けられる。第３の連通溝構造２２０''は、配置軸Ｌ３に沿って第２の本体２１０''に設けられる多数の第３の連通溝組立体２２２''を有し、第２の接続溝構造２４０''は配置軸Ｌ３に沿って第２の本体２１０''に設けられる多数の第２の接続溝組立体２４２''を有する。各第３の連通溝組立体２２２''は、接続軸Ｌ２に沿って第２の本体２１０''に設けられる多数の第３の連通溝ユニット２２２ａ''を有し、各第２の接続溝組立体２４２''は、接続軸Ｌ２に沿って第２の本体２１０''に設けられる多数の第２の接続溝ユニット２４２ａ''を有する。その他、第４の連通溝構造２３０''は、たとえば、配置軸Ｌ３に沿って第２の本体２１０''に設けられる多数の第４の連通溝ユニット２３２ａ''よりなる。各第４の連通溝ユニット２３２ａ''は、たとえば、接続軸Ｌ２に沿って対応する第３の連通溝組立体２２２''の一方の側に設けられる。
上記実施形態の第１の熱交換器１０'では、接続溝ユニットまたは連通溝ユニットは、たとえば、ストリップ状の構造である。しかし、本実施形態の第１の熱交換器１０''では、接続溝ユニットまたは連通溝ユニットは、たとえば、ひし形構造である。つまり、第１の連通溝ユニット１２２ａ''、第３の連通溝ユニット２２２ａ''、第１の接続溝ユニット１４２ａ''、および、第２の接続溝ユニット２４２ａ''は、たとえば、ひし形構造である。本実施形態の接続溝ユニットまたは連通溝ユニットは、円形構造または三角形構造でもよく、本発明は特に制限されない。
上記より、第１のフィン１００''では、第１の連通溝構造１２０''は更に第１の主流管１２４''を含み、第１の連通溝組立体１２２''は、たとえば、支流管である。第１の連通溝組立体１２２''よりなる支流管は、接続軸Ｌ２に沿って第１の主流管１２４''と接続される。第１の接続溝構造１４０''は、第２の主流管１４４''を更に含み、各第１の接続溝組立体１４２''は、たとえば、支流管である。第１の接続溝組立体１４２''よりなる支流管は、接続軸Ｌ２に沿って第２の主流管１４４''と接続される。第２の連通溝構造１３０''は、第２の主流管１４４''と第１の連通溝構造１２０''との間に配置される。より詳細には、各第２の連通溝ユニット１３２ａ''は、第２の主流管１４４''と対応する第１の連通溝組立体１２２''との間に配置される。
同様にして、第２のフィン２００''では、第３の連通溝構造２２０''は更に第３の主流管２２４''を含み、各第３の連通溝組立体２２２''は、たとえば、支流管である。第３の連通溝組立体２２２''よりなる支流管は、接続軸Ｌ２に沿って第３の主流管２２４''と接続される。第２の接続溝構造２４０''は、第４の主流管２４４''を更に含み、各第２の接続溝組立体２４２''は、たとえば、支流管である。第２の接続溝組立体２４２''よりなる支流管は、接続軸Ｌ２に沿って第４の主流管２４４''と接続される。第４の連通溝構造２３０''は、第４の主流管２４４''と第３の連通溝構造２２０''との間に配置される。より詳細には、各第４の連通溝ユニット２３２ａ''は、第４の主流管２４４''と対応する第３の連通溝組立体２２２''との間に配置される。
第１の連通溝構造１２０''、第１の接続溝構造１４０''、第３の連通溝構造２２０''、第２の接続溝構造２４０''は、たとえば、「爪」型構造または「Ｅ」型構造に類似している。第１の連通溝構造１２０''と第１の接続溝構造１４０''は第１の本体１１０''において互いと埋め込まれ、第３の連通溝構造２２０''と第２の接続溝構造２４０''は第２の本体２１０''において互いと埋め込まれる。つまり、第１の本体１１０''では、一つの第１の連通溝構造１２０''は二つの第１の接続溝構造１４０''の間に配置され、一つの第１の接続溝構造１４０''は二つの第１の連通溝構造１２０''の間に配置される。同様にして、第２の本体２１０''では、一つの第３の連通溝構造２２０''は二つの第２の接続溝構造２４０''の間に配置され、一つの第２の接続溝構造２４０''は二つの第３の連通溝構造２２０''の間に配置される。
第１のフィン１００''、第２のフィン２００''、第３のフィン３００''、第４のフィン４００''、第５のフィン５００''、および、第６のフィン６００''は組立軸Ｌ１に沿って接触されると、第１の本体１１０''における第２の接続溝構造２４０''の突出領域は第１の連通溝構造１２０''と第２の連通溝構造１３０''と重なり、第２の本体２１０''における第１の接続溝構造１４０''の突出領域は第３の連通溝構造２２０''と第４の連通溝構造２３０''と重なる。更に、第２のフィン２００''の各第２の接続溝組立体２４２''の一端部は接続軸Ｌ２に沿って隣接する第１のフィン１００''の第１の連通溝構造１２０''と重なる。第２の接続溝組立体２４２''の他端部は第１のフィン１００''の第２の連通溝構造１３０''と重なり、第１の主流管１２４''と第４の主流管２４４''は互いと連通される。更には、第１のフィン１００''の各第１の接続溝組立体１４２''の一端部は接続軸Ｌに沿って隣接する第２のフィン２００''の第３の連通溝構造２２０''と重なる。第１の接続溝組立体１４２''の他端部は、第２のフィン２００''の第４の連通溝構造２３０''と重なり、第３の主流管２２４''と第２の主流管１４４''は互いと連通される。つまり、第２の接続溝組立体２４２''は、第１の連通溝構造１２０''と連通するように適合され、第２の連通溝構造１３０''と第１の接続溝組立体１４２''は第３の連通溝構造２２０''と第４の連通溝構造２３０''と連通するように適合される。
加えて、配置軸Ｌ３に沿って第１の本体１１０''に設けられる多数の第１の連通溝組立体１２２''を有する第１の連通溝構造１２０''、および、接続軸Ｌ２に沿って第１の本体１１０''に設けられる多数の第１の連通溝ユニット１２２ａ''を有する各第１の連通溝組立体１２２''により、第２のフィン２００''の第２の接続溝ユニット２４２ａ''の一端部は隣接する第１のフィン１００''の第１の連通溝ユニット１２２ａ''の一端部と重なる。第２の接続溝ユニット２４２ａ''の他端部は、第１のフィン１００''の別の第１の連通溝ユニット１２２ａ''の一端部または第１のフィン１００''の第２の連通溝構造１３０''と重なる。
同様にして、配置軸Ｌ３に沿って第２の本体２１０''に設けられる多数の第３の連通溝組立体２２２''を有する第３の連通溝構造２２０''、および、接続軸Ｌ２に沿って第２の本体２１０''に設けられる多数の第３の連通溝ユニット２２２ａ''を有する各第３の連通溝組立体２２２''により、第１のフィン１００''の第１の接続溝ユニット１４２ａ''の一端部は隣接する第２のフィン２００''の第３の連通溝ユニット２２２ａ''の一端部と重なる。第１の接続溝ユニット１４２ａ''の他端部は、第２のフィン２００''の別の第３の連通溝ユニット２２２ａ''の一端部または第２のフィン２００''の第４の連通溝構造２３０''と重なる。第２の接続溝ユニット２４２ａ''と重なる二つの第１の連通溝ユニット１２２ａ''は隣接して接続軸Ｌ２に沿って第１の本体１１０''に設けられる。第１の接続溝ユニット１４２ａ''と重なる二つの第３の連通溝ユニット２２２ａ''は、隣接して接続軸Ｌ２に沿って第２の本体２１０''に設けられる。
その結果、第１の案内管Ｃ１''は第１の連通溝構造１２０''、第２の接続溝構造２４０''、および、第２の連通溝構造１３０''よりなり、第２の案内管Ｃ２''は第３の連通溝構造２２０''、第１の接続溝構造１４０''、および、第４の連通溝構造２３０''よりなる。組立軸Ｌ１，配置軸Ｌ３，および、接続軸Ｌ２は、たとえば、互いに対して垂直である。
更に、本実施形態では、第１の案内管Ｃ１''は、たとえば、低温の第１の熱交換流体Ｆ１を流すことができ、第２の案内管Ｃ２''は、たとえば、高温の第２の熱交換流体Ｆ２を流すことができる。第１の案内管Ｃ１''は、たとえば、
Figure 0005898124
型案内管である。第２の案内管Ｃ２''は、たとえば、
Figure 0005898124
型案内管である。
たとえば、第１の案内管Ｃ１''の横方向の面積は、たとえば、第１の熱交換器１０''の断面を横切るものである。同様にして、たとえば、第２の案内管Ｃ２''の横方向の面積も、第１の熱交換器１０''の断面を横切るものである。つまり、第１の案内管Ｃ１''の横方向の面積と第２の案内管Ｃ２''の横方向の面積は実質的に同じである。したがって、第１の熱交換流体Ｆ１および第２の熱交換流体Ｆ２は、完全に第１の熱交換器１０''を流れることで有効的に熱交換動作を実施することができる。
上述の実施形態の第１の熱交換器１０'と異なり、本実施形態では、接続軸Ｌ２に沿って設けられる多数の溝ユニットは溝ユニット配置と定められ、各溝組立体は、多数の溝ユニット配置Ａよりなる。一つの溝組立体は、互いに対して交互に配置された隣接する溝ユニット配置Ａよりなる。つまり、各第１の連通溝組立体１２２''の第１の連通溝ユニット１２２ａ''は隣接する第１の連通溝ユニット１２２ａ''と交互に配置され、各第１の接続溝組立体１４２''の第１の接続溝ユニット１４２ａ''は隣接する第１の接続溝ユニット１４２ａ''と交互に配置され、各第３の連通溝組立体２２２''の第３の連通溝ユニット２２２ａ''は隣接する第３の連通溝ユニット２２２ａ''と交互に配置され、各第２の接続溝組立体２４２''の第２の接続溝ユニット２４２ａ''は隣接する第２の接続溝ユニット２４２ａ''と交互に配置される。
従って、第１のフィン１００''と第２のフィン２００''が組立軸Ｌ１に沿って接触されると、第２のフィン２００''の第２の接続溝ユニット２４２ａ''は配置軸Ｌ３に沿って設けられる二つの隣接する第１の連通溝ユニット１２２ａ''、および、第１のフィン１００''において接続軸Ｌ２に沿って設けられる二つの隣接する第１の連通溝ユニット１２２ａ''と連通され、第１のフィン１００''の第１の接続溝ユニット１４２ａ''は配置軸Ｌ３に沿って設けられる二つの隣接する第３の連通溝ユニット２２２ａ''、および、第２のフィン２００''において接続軸Ｌ２に沿って設けられる二つの隣接する第３の連通溝ユニット２２２ａ''と連通される。つまり、一つの第２の接続溝ユニット２４２ａ''は第１のフィン１００''の四つの隣接する第１の連通溝ユニット１２２ａ''と連通され、一つの第１の接続溝ユニット１４２ａ''は第２のフィン２００''の四つの隣接する第３の連通溝ユニット２２２ａ''と連通される。上記では、一つの接続溝ユニットが隣接する四つの連通溝ユニットと連通される例を示しているが、一つの接続溝ユニットが隣接する四つの連通溝ユニットと連通される設計は、本発明の精神内且つ範囲内であり、このタイプを含むがこれに制限されない。
上記より、本実施形態はまた、一つの接続溝ユニットを多数の隣接する連通溝ユニットと連通させ、頻繁に流れを分離する設計によって熱交換効率性を向上させる。多数の溝ユニットよりなる各溝組立体の設計は、更に、熱交換流体とフィンとの熱交換面積を実質的に増加させ、第１の熱交換器１０''の熱交換効率性を向上させる。更に、本実施形態では、二つの接続された溝ユニットの一端部が部分的に互いと重なり合うため、接続溝ユニットまたは連通溝ユニットに流れる熱交換流体は、上記実施形態で説明したように、溝壁によって連続的に分離される、または合流される。従って、第１の熱交換器１０''を熱交換流体が流れる工程では、各フィンと熱交換流体との間で最大接触面積が得られ、第１の熱交換器１０''が熱交換流体と各接続溝ユニットまたは連通溝ユニットにおいて熱交換動作を実施することができるため、良好な熱交換効率性を有する第１の熱交換器１０''が得られる。
特筆すべきは、本実施形態の溝ユニットは、たとえば、ひし形構造であることである。溝ユニットの内壁は少なくとも傾斜構造を有するため、熱交換流体は溝ユニットの端部と衝突した後に多数の方向に分離される。これにより、深刻な乱流が生じ、一か所の熱交換流体が安定して熱交換を行う。
本実施形態の他のフィンについて以下に説明する。本実施形態の第３のフィン３００''は、第１の貫通孔３１０''と第３の貫通孔３２０''を有し、第４のフィン４００''は第２の貫通孔４１０''と第４の貫通孔３２０''を有する。第１の貫通孔３１０''と第３の貫通孔３２０''は第１の案内管Ｃ１''の両端部に接続される。第１の貫通孔３１０''は第１の入口１２に接続され、第３の貫通孔３２０''は第１の出口１４に接続される。第２の貫通孔４１０''と第４の貫通孔３２０''は第２の案内管Ｃ２''の両端部に接続される。第３のフィン３００''の第３の貫通孔３２０''は、たとえば、配置軸Ｌ３に沿って設けられる多数の第３の貫通孔ユニット３２２''よりなる。第４の貫通孔３２０''は、たとえば、配置軸Ｌ３に沿って設けられる多数の第４の貫通孔ユニット４２２''よりなる。第１の本体１１０''における第３の貫通孔ユニット３２２''の突出領域は第２の連通溝構造１３０''と重なり、第２の本体２１０''における第４の貫通孔ユニット４２２''の突出領域は第４の連通溝構造２３０''と重なる。第４のフィン４００''における第３のフィン３００''の第１の貫通孔３１０''および第３の貫通孔３２０''の突出領域は第２の貫通孔４１０''および第４の貫通孔３２０''と重ならない。
従って、第３のフィン３００''と第４のフィン４００''がそれぞれ組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００''と第２のフィン２００''の組立体の両側に配置されると、第３の貫通孔ユニット３２２''と第２の連通溝構造１３０''は互いと連通され、第４の貫通孔ユニット４２２''と第４の連通溝構造２２０''は互いと連通される。つまり、第３の貫通孔３２０''は第２の連通溝構造１３０''と連通され、第４の貫通孔３２０''は第４の連通溝構造２３０''と連通される。更に、本実施形態では、第１の貫通孔３１０''は第１の連通溝構造１２０''と連通され、第２の貫通孔４１０''は第３の連通溝構造２２０''と連通される。第３のフィン３００''の第３の貫通孔３２０''は、たとえば、配置軸Ｌ３に沿って設けられる多数の第３の貫通孔ユニット３２２''よりなる。第４の貫通孔４２０''は、たとえば、配置軸Ｌ３に沿って設けられる多数の第４の貫通孔ユニット４２２''よりなる。この設計により熱交換流体とフィンとの間の熱交換面積が増加される。
更に、第５のフィン５００''は、第５の貫通孔５１０''と第６の貫通孔５２０''を有し、第６のフィン６００''は第３の貫通孔６１０''と第４の貫通孔６２０''を有し、第１の貫通孔３１０''の一方の側は第１の連通溝構造１２０''と連通され、第１の貫通孔３１０''の他方の側は第５の貫通孔５１０''と連通され、第３の貫通孔３２０''の一方の側は第２の連通溝構造１３０''と連通され、第３の貫通孔３２０''の他方の側は第６の貫通孔５２０''と連通され、第２の貫通孔４１０''の一方の側は第３の連通溝構造２２０''と連通され、第２の貫通孔４１０''の他方の側は第３の貫通孔６１０''と連通され、第４の貫通孔３２０''の一方の側は第４の連通溝構造２３０''と連通され、第４の貫通孔３２０''の他方の側は第４の貫通孔６２０''と連通される。
その結果、低温の第１の熱交換流体Ｆ１は、第５の貫通孔５１０''および第１の貫通孔３１０''を通って第１の案内管Ｃ１'に流れ込み、第１の案内管Ｃ１''から流れ出た後に第３の貫通孔３２０''および第６の貫通孔５２０''を通って第１の熱交換器１０''から流れ出ることができる。他方で、高温の第２の熱交換流体Ｆ２は、第３の貫通孔６１０''および第２の貫通孔４１０''を通って第２の案内管Ｃ２''に流れ込み、第２の案内管Ｃ２''から流れ出た後に第４の貫通孔３２０''および第４の貫通孔６２０''を通って第１の熱交換器１０''から流れ出ることができる。上記接続により、第１の熱交換器１０'の低温の第１の熱交換流体Ｆ１と高温の第２の熱交換流体Ｆ２との間で熱交換動作が実施される。上述の実施形態の第１の熱交換器１０'と同様に、本実施形態の第１の熱交換器１０''は、更に第７のフィン７００''と第８のフィン８００''とを含む。第７のフィン７００''と第８のフィン８００''は、組立軸Ｌ１に沿って第１のフィン１００''、第２のフィン２００''、第３のフィン３００''、第４のフィン４００''、第５のフィン５００''および、第６のフィン６００''の組立体の両側に配置され、熱交換流体は第７のフィン７００''または第８のフィン８００''に設けられる開口部を通って第１の熱交換器１０''に流れ込む、または第１の熱交換器１０''から流れ出ることができる。
本実施形態では、第１のフィン１００''と第２のフィン２００''は主として組立軸Ｌ１に沿って交互に配置される。他の実施形態では、多数の第１のフィン１００''は予め組立てられてもよく、多数の第２のフィン２００''は予め組み立てられてもよい。次に、第１のフィン１００''の組立体と第２のフィン２００''の組立体が交互に配置されることで別の熱交換器を構成してもよい。第１のフィン１００''と第２のフィン２００''の組立体を交互に配置する方法について、本発明は特に制限されない。更に、本実施形態は、主として少なくとも一つの第１のフィン１００''と少なくとも一つの第２のフィン２００''よりなり、上述のように第１のフィン１００''および第２のフィン２００''の反対側に位置する第３のフィン３００''、第４のフィン４００''、第５のフィン５００''、第６のフィン６００''、第７のフィン７００''、および、第８のフィン８００''の組立型は、様々な実施形態のうちの一つである。第１の案内管Ｃ１''と第２の案内管Ｃ２''に対する適当な配置型により流体を円滑に流すことができる限り、本発明の範囲内および精神内であり、本発明は、特に制限されない。
熱交換器１０、熱交換器１０'、または、さらに熱交換器１０''が良好な熱交換効率性を有するか否かに関わらず、本発明の水ディスペンサ１または水ディスペンサ１'の熱交換効率性が効率的かつ実質的に向上される。
要約するに、本発明の水ディスペンサでは、水ディスペンサ内の水は、水ディスペンサの組立部品の構成、追加的な熱水、および、良好な熱交換効率性を有する熱交換器によって所定の温度で維持される。したがって、ユーザが熱水、温水、または、冷水を飲むことを望む場合、効率的に省エネしながら要求される水が効率的かつ迅速に水ディスペンサによって供給される。
詳細には、熱水を飲む過程で水ディスペンサによって供給される所定の量よりも要求される熱水の量が少なくなる場合もあり、本発明は常温の水と熱交換させるための追加的な熱水に適用できる。そのため、ユーザは温水を迅速に得ることができる。上述の熱交換動作は実質的にエネルギーを節約することができ、頻繁に温水を得るために常温の水を加熱する必要がなくなる。
熱交換器の設計において、熱交換器では少なくとも二つのフィンに多数の連通溝構造と接続溝構造がそれぞれ設置されている。各フィンにおいて、連通溝構造は接続溝構造と連通せず、一つの連通溝構造は別の連通溝構造と連通されない。フィンが組み立てられると、一つのフィンの連通溝構造は別のフィンの接続溝構造を介して隣接する連通溝構造と連通される。案内管は、フィンの組立後に、一つのフィンの連通溝構造および隣接するフィンの接続溝構造よりなり、ここで、本発明の熱交換器には異なる温度の二つの流体間で熱交換動作を実行させるための案内管が二つ設けられる。
更に、本発明の熱交換器が互いに対して交互に配置される少なくとも二種類のフィンによって組み立てられており、各フィンが多数の連通溝構造および接続溝構造を有するため、熱交換流体が熱交換器に流れ込むと、熱交換流体は常に強制的に合流される、または分離される。これにより熱交換流体と熱交換器との間の接触面積が実質的に増加され、熱交換流体の熱交換動作の速度が増加されて良好な熱交換性能が実現される。良好な熱交換性能を有する熱交換器に基づき、本発明は、水ディスペンサの水を所定の温度で維持するための常温の水と熱交換させる追加的な熱水に適用できる。これにより、本発明は、良好なエネルギー保存の効果を有する。
本発明は、上述の実施形態を参照して説明したが、上述の実施形態が本発明の精神から逸脱することなく変更され得ることは当業者に明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、上述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって定められる。

Claims (20)

  1. 飲用の水の温度を調節するのに適している水ディスペンサであって、
    第１の入口、第１の出口、第２の入口、第２の出口、第１の案内管、および、第２の案内管を含む第１の熱交換器であって、前記第１の入口と前記第１の出口は前記第１の案内管の両端部とそれぞれ連通され、前記第２の入口と前記第２の出口は前記第２の案内管の両端部とそれぞれ連通され、水が前記第１の入口から前記第１の熱交換器に流れ込み、前記第１の出口より前記第１の熱交換器から前記第１の案内管を通って流れ出る、第１の熱交換器と、
    一端部が前記第１の出口に接続され、他端部が前記第２の入口に接続される加熱器であって、前記加熱器は、前記第１の出口から流れ出る水を加熱することに適し、前記加熱された水は、前記第２の入口から前記第１の熱交換器に流れ込み、前記第２の出口より前記第１の熱交換器から前記第２の案内管を通って流れ出る、加熱器と、
    一端部が前記第２の出口に接続されて前記第２の出口から流れ出る水を貯水する第１の貯水タンクと、
    前記第１の貯水タンクの他端部および前記加熱器の他端部にそれぞれ接続される蛇口と、
    前記加熱器と前記蛇口との間に配置される第１の制御弁であって、前記加熱器によって加熱された水の温度が第１の所定の温度範囲内であると、前記蛇口から水が流れ出るよう前記第１の制御弁が開けられる、第１の制御弁と、
    前記第１の貯水タンクと前記蛇口との間に配置される第２の制御弁であって、前記第１の貯水タンク内の水の温度が第２の所定の温度範囲内であると、前記蛇口から水が流れ出るよう前記第２の制御弁が開けられる、第２の制御弁と、
    ユーザによって入力された指示に応じて前記第１の制御弁と前記第２の制御弁の開状態および閉状態を制御する、処理部と、を備えることを特徴とする、水ディスペンサ。
  2. 前記第１の貯水タンクと前記第２の出口との間に配置され、前記第２の出口から流れ出る水が前記第１の貯水タンクに流れ込むよう制御する第３の制御弁を更に含み、
    前記処理部は前記第３の制御弁の動作を制御することを特徴とする、請求項１に記載の水ディスペンサ。
  3. 前記加熱器と前記第１の制御弁との間に配置され、前記加熱器によって加熱された水を貯水する、第２の貯水タンクを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の水ディスペンサ。
  4. 第４の制御弁および第５の制御弁を更に含み、
    前記第４の制御弁は、前記加熱器と前記第１の入口との間に配置され、前記加熱器と前記第１の熱交換器の少なくとも一方に水が流れるように制御し、前記処理部は前記第４の制御弁の動作を制御し、前記第５の制御弁は、前記加熱器と前記第２の貯水タンクとの間に配置され、前記加熱器によって加熱された水が前記第２の貯水タンクと前記第２の入口の少なくとも一方に流れるように制御し、前記処理部は前記第５の制御弁の動作を制御することを特徴とする、請求項３に記載の水ディスペンサ。
  5. 第２の熱交換器と冷却器とを更に含み、
    前記第２の熱交換器は前記第１の貯水タンクと前記第２の制御弁との間に配置され、前記第２の熱交換器は第３の入口と、第３の出口と、第４の入口と、第４の出口と、第３の案内管と、第４の案内管とを含み、前記第３の入口と前記第３の出口は前記第３の案内管の両端部と連通され、前記第４の入口と前記第４の出口は前記第４の案内管の両端部と連通され、前記第１の貯水タンク内の水は前記第３の入口から前記第２の熱交換器に流れ込み、前記第３の出口を通って前記第２の熱交換器から流れ出、前記第４の入口は前記冷却器の一端部に接続され、前記第４の出口は前記冷却器の他端部に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の水ディスペンサ。
  6. 水フィルタと、第１のポンプと、第２のポンプと、第３のポンプとを更に含み、
    前記第１のポンプは、前記第１の出口と前記加熱器との間に配置され、前記第１の出口から流れ出る水が前記加熱器に流れ込むよう駆動し、前記第２のポンプは、前記第１の貯水タンクと前記蛇口との間に配置され、前記第１の貯水タンク内の水が前記蛇口に流れるよう駆動し、前記第３のポンプは、前記第２の熱交換器と前記冷却器との間に配置され、前記冷却器内の冷却流体が前記第２の熱交換器に流れるよう駆動し、前記処理部は前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、および、前記第３のポンプの動作を制御し、前記水フィルタは、水を濾過するために使用され、濾過した水は前記第１の入口から前記第１の熱交換器に流れ込むことを特徴とする、請求項１に記載の水ディスペンサ。
  7. 前記第１の熱交換器は、
    少なくとも一つの第１のフィンであって、各第１のフィンは第１の本体、第１の連通溝構造、第２の連通溝構造、および、第１の接続溝構造を有し、前記第１の連通溝構造、前記第２の連通溝構造、および、前記第１の接続溝構造は前記第１の本体内に設けられる、第１のフィン、および、
    少なくとも一つの第２のフィンであって、各第２のフィンは第２の本体、第３の連通溝構造、第４の連通溝構造、および、第２の接続溝構造を有し、前記第３の連通溝構造、前記第４の連通溝構造、および、前記第２の接続溝構造は前記第２の本体内に設けられる、第２のフィン、を含み、
    各第１のフィンと各第２のフィンは、組立軸に沿って接触され、前記第１の連通溝構造と前記第２の連通溝構造は前記第２の接続溝構造と連通され、前記第３の連通溝構造と前記第４の連通溝構造は前記第１の接続溝構造と連通され、前記第１の連通溝構造、前記第２の接続溝構造、および、前記第２の連通溝構造は第１の案内管を構成し、前記第３の連通溝構造、前記第１の接続溝構造、および、前記第４の連通溝構造は第２の案内管を構成することを特徴とする、請求項１に記載の水ディスペンサ。
  8. 前記第１のフィンおよび前記第２のフィンは長方形のシートであり、前記第１の連通溝構造および前記第２の連通溝構造はそれぞれ前記第１の本体の両側に配置され、前記第３の連通溝構造および前記第４の連通溝構造はそれぞれ前記第２の本体の両側に配置され、前記第２の本体における前記第１のフィンの前記第１の連通溝構造と前記第２の本体における前記第２の連通溝構造は前記第３の連通溝構造と前記第４の連通溝構造と重ならず、前記第２の本体における前記第１のフィンの前記第１の接続溝構造は前記第２の接続溝構造と重ならないことを特徴とする、請求項７に記載の水ディスペンサ。
  9. 前記第２の本体における前記第１の連通溝構造および前記第２の本体における前記第２の連通溝構造はそれぞれ前記第２の接続溝構造の両端部と重なり、前記第１の本体における前記第２のフィンの前記第３の連通溝構造および前記第４の連通溝構造はそれぞれ前記第１の接続溝構造の両端部と重なることを特徴とする、請求項７に記載の水ディスペンサ。
  10. 前記第１の熱交換器は、更に第３のフィンと第４のフィンを含み、前記第３のフィンと前記第４のフィンはそれぞれ組立軸に沿って前記第１のフィンと前記第２のフィンの組立体の両側に配置され、前記第３のフィンは第１の貫通孔および第３の貫通孔を有し、前記第４のフィンは第２の貫通孔および第４の貫通孔を有し、前記第４のフィンにおける前記第３のフィンの前記第１の貫通孔および前記第３の貫通孔は、前記第２の貫通孔および前記第４の貫通孔と重ならず、前記第１の貫通孔および前記第３の貫通孔は前記第１の案内管の両端部に接続され、前記第１の貫通孔は前記第１の入口に接続され、前記第３の貫通孔は前記第１の出口に接続され、前記第２の貫通孔および前記第４の貫通孔は前記第２の案内管の両端部に接続され、前記第２の貫通孔は前記第２の入口に接続され、前記第４の貫通孔は前記第２の出口に接続され、前記第１の貫通孔は前記第１の連通溝構造と連通され、前記第３の貫通孔は前記第２の連通孔溝構造と連通され、前記第２の貫通孔は前記第３の連通溝構造と連通され、前記第４の貫通孔は前記第４の連通溝構造と連通され、前記第２のフィンは前記第１のフィンを反転させた状態であり、前記第４のフィンは前記第３のフィンを反転させた状態であり、前記第１の接続溝構造と前記第２の接続溝構造は波形構造またはギザギザ構造であることを特徴とする、請求項７記載の水ディスペンサ。
  11. 前記第１の熱交換器は、
    少なくとも一つの第１のフィンであって、各第１のフィンは第１の本体、第１の連通溝構造、第２の連通溝構造、および、第１の接続溝構造を有し、前記第１の連通溝構造、前記第２の連通溝構造、および、前記第１の接続溝構造は前記第１の本体内に設けられ、前記第１の接続溝構造は、配置軸に沿って前記第１の本体に設けられる多数の第１の接続溝組立体を有する、第１のフィンと、
    少なくとも一つの第２のフィンであって、各第２のフィンは第２の本体、第３の連通溝構造、第４の連通溝構造、および、第２の接続溝構造を有し、前記第３の連通溝構造、前記第４の連通溝構造、および、前記第２の接続溝構造は前記第２の本体内に設けられ、前記第２の接続溝構造は、前記配置軸に沿って前記第２の本体に設けられる多数の第２の接続溝組立体を有する、第２のフィンとを含み、
    各第１のフィンと各第２のフィンは、組立軸に沿って接続され、前記第２の接続溝組立体は前記第１の連通溝構造および前記第２の連通溝構造と連通され、前記第１の接続溝組立体は前記第３の連通溝構造および前記第４の連通溝構造と連通され、前記第１の連通溝構造、前記第２の接続溝構造、および、前記第２の連通溝構造は第１の案内管を構成し、前記第３の連通溝構造、前記第１の接続溝構造、および、前記第４の連通溝構造は第２の案内管を構成することを特徴とする、請求項１に記載の水ディスペンサ。
  12. 前記第２のフィンの各第２の接続溝組立体の一端部は接続軸において隣接する前記第１のフィンの前記第１の連通溝構造と重なり、各第２の接続溝組立体の他端部は前記第１のフィンの前記第２の連通溝構造と重なり、前記第１のフィンの各第１の接続溝組立体の一端部は前記接続軸に沿って隣接する前記第２のフィンの前記第３の連通溝構造と重なり、各第１の接続溝組立体の他端部は前記第２のフィンの前記第４の連通溝構造と重なり、前記組立軸、前記配置軸、および、前記接続軸は互いに対して垂直であり、前記第２の本体における前記第１のフィンの前記第１の連通溝構造および前記第２の本体における前記第２の連通溝構造は前記第３の連通溝構造および前記第４の連通溝構造と重ならず、前記第２の本体における前記第１のフィンの前記第１の接続溝構造は前記第２の接続溝構造と重ならないことを特徴とする、請求項１１に記載の水ディスペンサ。
  13. 前記第１の連通溝構造は、前記配置軸に沿って前記第１の本体に設けられる多数の第１の連通溝組立体を有し、前記第３の連通溝構造は、前記配置軸に沿って前記第２の本体に設けられる多数の第３の連通溝組立体を有し、前記第２のフィンの各第２の接続溝組立体の一端部は前記接続軸に沿って隣接する前記第１のフィンの前記第１の連通溝組立体と重なり、各第２の接続溝組立体の他端部は前記接続軸に沿って前記第２の連通溝構造と重なり、前記第１のフィンの各第１の接続溝組立体の一端部は前記接続軸に沿って隣接する前記第２のフィンの前記第３の連通溝組立体と重なり、各第１の接続溝組立体の他端部は前記接続軸に沿って前記第４の連通溝構造と重なり、前記第１の本体に設けられる前記第１の連通溝組立体および前記第１の接続溝組立体は前記配置軸に沿って交互に配置され、前記第２の本体に設けられる前記第３の連通溝組立体および前記第２の接続溝組立体は前記配置軸に沿って交互に配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の水ディスペンサ。
  14. 各第１の連通溝組立体は前記接続軸に沿って前記第１の本体に設けられる少なくとも一つの第１の連通溝ユニットを有し、各第１の接続溝組立体は前記接続軸に沿って前記第１の本体に設けられる少なくとも一つの第１の接続溝ユニットを有し、前記各第３の連通溝組立体は前記接続軸に沿って前記第２の本体に設けられる少なくとも一つの第３の連通溝ユニットを有し、前記各第２の接続溝組立体は前記接続軸に沿って前記第２の本体に設けられる少なくとも一つの第２の接続溝ユニットを有し、前記第２のフィンの前記第２の接続溝ユニットの一端部は隣接する前記第１のフィンの前記第１の連通溝ユニットの一端部と重なり、前記第２の接続溝ユニットの他端部は前記第１のフィンの別の第１の連通溝ユニットの一端部または前記第１のフィンの前記第２の連通溝構造と重なり、前記第１のフィンの前記第１の接続溝ユニットの一端部は隣接する前記第２のフィンの前記第３の連通溝ユニットの一端部と重なり、前記第１の接続溝ユニットの他端部は前記第２のフィンの別の第３の連通溝ユニットの一端部または前記第２のフィンの前記第４の連通溝構造と重なり、前記第２の接続溝ユニットと重なる前記二つの第１の連通溝ユニットは、密接して前記接続軸に沿って前記第１の本体に設けられ、前記第１の接続溝ユニットと重なる前記二つの第３の連通溝ユニットは密接して前記接続軸に沿って前記第２の本体に設けられることを特徴とする、請求項１３に記載の水ディスペンサ。
  15. 前記第１の熱交換器は、
    少なくとも一つの第１のフィンであって、各第１のフィンは第１の本体、第１の連通溝構造、第２の連通溝構造、および、第１の接続溝構造を有し、前記第１の連通溝構造、前記第２の連通溝構造、および、前記第１の接続溝構造は前記第１の本体内に設けられ、前記第１の連通溝構造は、配置軸に沿って前記第１の本体に設けられる多数の第１の連通溝組立体を有し、前記第１の接続溝構造は、前記配置軸に沿って前記第１の本体に設けられる多数の第１の接続溝組立体を有し、前記各第１の連通溝組立体は、接続軸に沿って前記第１の本体に設けられる多数の第１の連通溝ユニットを有し、前記各第１の接続溝組立体は、前記接続軸に沿って前記第１の本体に設けられる多数の第１の接続溝ユニットを有する、第１のフィンと、
    少なくとも一つの第２のフィンであって、各第２のフィンは第２の本体、第３の連通溝構造、第４の連通溝構造、および、第２の接続溝構造を有し、前記第３の連通溝構造、前記第４の連通溝構造、および、前記第２の接続溝構造は前記第２の本体内に設けられ、前記第３の連通溝構造は、前記配置軸に沿って前記第２の本体に設けられる多数の第３の連通溝組立体を有し、前記第２の接続溝構造は、前記配置軸に沿って前記第２の本体に設けられる多数の第２の接続溝組立体を有し、前記各第３の連通溝組立体は、前記接続軸に沿って前記第２の本体に設けられる多数の第３の連通溝ユニットを有し、前記各第２の接続溝組立体は、前記接続軸に沿って前記第２の本体に設けられる多数の第２の接続溝ユニットを有する、第２のフィンとを含み、
    前記各第１のフィンおよび前記各第２のフィンは組立軸に沿って接続され、前記第２の接続溝組立体は前記第１の連通溝構造および前記第２の連通溝構造と連通され、前記第１の接続溝組立体は前記第３の連通溝構造および前記第４の連通溝構造と連通され、前記各第１の連通溝組立体の前記第１の連通溝ユニットは隣接する前記第１の連通溝ユニットに対して交互に配置され、前記各第１の接続溝組立体の前記第１の接続溝ユニットは隣接する前記第１の接続溝ユニットに対して交互に配置され、前記各第３の連通溝組立体の前記第３の連通溝ユニットは隣接する前記第３の連通溝ユニットに対して交互に配置され、前記各第２の接続溝組立体の前記第２の接続溝ユニットは隣接する前記第２の接続溝ユニットに対して交互に配置され、前記第１の連通溝構造、前記第２の接続溝構造、および、前記第２の連通溝構造は第１の案内管を構成し、前記第３の連通溝構造、前記第１の接続溝構造、および、前記第４の連通溝構造は第２の案内管を構成することを特徴とする、請求項１に記載の水ディスペンサ。
  16. 前記第２のフィンの前記各第２の接続溝組立体の一端部は前記接続軸に沿って隣接する前記第１のフィンの前記第１の連通溝構造と重なり、前記各第２の接続溝組立体の他端部は前記第１のフィンの前記第２の連通溝構造と重なり、前記第１のフィンの前記各第１の接続溝組立体の一端部は前記接続軸に沿って隣接する前記第２のフィンの前記第３の連通溝構造と重なり、前記各第１の接続溝組立体の他端部は前記第２のフィンの前記第４の連通溝構造と重なることを特徴とする、請求項１５に記載の水ディスペンサ。
  17. 前記第２のフィンの前記第２の接続溝ユニットの一端部は隣接する前記第１のフィンの前記第１の連通溝ユニットの一端部と重なり、前記第２の接続溝ユニットの他端部は前記第１のフィンの別の第１の連通溝ユニットの一端部または前記第１のフィンの前記第２の連通溝構造と重なり、前記第１のフィンの前記第１の接続溝ユニットの一端部は隣接する前記第２のフィンの前記第３の連通溝ユニットの一端部と重なり、前記第１の接続溝ユニットの他端部は前記第２のフィンの別の第３の連通溝ユニットの一端部または前記第２のフィンの前記第４の連通溝構造と重なり、前記第２の接続溝ユニットと重なる前記二つの第１の連通溝ユニットは、密接して前記接続軸に沿って前記第１の本体に設けられ、前記第１の接続溝ユニットと重なる前記二つの第３の連通溝ユニットは密接して前記接続軸に沿って前記第２の本体に設けられることを特徴とする、請求項１６に記載の水ディスペンサ。
  18. 前記第２の連通溝構造は前記配置軸に沿って前記第１の本体に設けられる多数の第２の連通溝ユニットを有し、前記各第２の連通溝ユニットは前記接続軸に沿って対応する第１の連通溝組立体の一方の側に設けられ、前記第４の連通溝構造は前記配置軸に沿って前記第２の本体に設けられる多数の第４の連通溝ユニットを有し、前記各第４の連通溝ユニットは前記接続軸に沿って対応する第３の連通溝組立体の一方の側に設けられることを特徴とする、請求項１５に記載の水ディスペンサ。
  19. 前記第１の連通溝構造は更に第１の主流管を含み、前記各第１の連通溝組立体は前記接続軸に沿って前記第１の主流管と接続される支流管を構成し、前記第１の接続溝構造は更に第２の主流管を含み、前記各第１の接続溝組立体は前記接続軸に沿って前記第２の主流管と接続される別の支流管を構成し、前記第３の連通溝構造は更に第３の主流管を含み、前記各第３の連通溝組立体は前記接続軸に沿って前記第３の主流管と接続される別の支流管を構成し、前記第２の接続溝構造は更に第４の主流管を含み、前記各第２の接続溝組立体は前記接続軸に沿って前記第４の主流管と接続され、前記第１の主流管および前記第４の主流管は互いと連通され、前記第３の主流管および前記第２の主流管は互いと連通されることを特徴とする、請求項１５に記載の水ディスペンサ。
  20. 前記第１の連通溝構造、前記第１の接続溝構造、前記第３の連通溝構造、および、前記第２の接続溝構造は、「爪」型構造または「Ｅ」型構造であり、前記第１の連通溝構造および前記第１の接続溝構造は前記第１の本体に埋め込まれ、前記第３の連通溝構造および前記第２の接続溝構造は前記第２の本体に埋め込まれ、前記第２の連通溝構造は前記第２の主流管と前記第１の連通溝構造との間に配置され、前記第４の連通溝構造は前記第４の主流管と前記第３の連通溝構造との間に配置されることを特徴とする、請求項１９に記載の水ディスペンサ。
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