JP3954891B2

JP3954891B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3954891B2
Application number: JP2002119337A
Authority: JP
Inventors: 典秀河地; 剛沖ノ谷; 山本　　憲; 正久上西; 昇大友
Original assignee: Denso Corp; Atago Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Atago Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: JP2003314975A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２種類の流体の間で熱交換を行う熱交換器、特に、冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機に適用する熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷媒を熱源とするヒートポンプ式給湯機に組み込む熱交換器には、高温・高圧冷媒（CO２冷媒）の使用に耐える構造が求められ、近年、この種の熱交換器として、多数のキャピラリチューブ（φ数ｍｍの銅製細管）を密着並置して冷媒通路を形成したものが提案されている。この熱交換器は、キャピラリチューブを用いることで高圧冷媒の使用を可能とし、小口径による効率的な凝縮促進を図ったもので、通水路を、絞り成形した２枚のプレートを接合した薄型の箱体で形成している。そして、箱体内にインナーフィンを収納し、箱体にキャピラリチューブを積層して製作され、これらの部材を銅材で形成することで、ロウ付けによる一括した接合を可能としたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる構成の熱交換器は、十分な伝熱面積を得るためにインナーフィンの形状が複雑となり、加工も煩雑でコストが高価であった。また、所定の能力とするために長尺なキャピラリチューブが用いられ、熱交換器の外形形状が薄型長大となり、機器内の設置に制限があった。
【０００４】
この発明は、これらの課題を解決することを目的とするもので、伝熱面積の飛躍的な増大で熱効率の向上を図り、小型化による設置の省スペース化を図るとともに、組立作業性、生産性に優れ、製作コストが安価な熱交換器を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の第１の発明の熱交換器は、絞り成形した２枚のプレートを、周縁を接合して薄型矩形の箱体を形成し、断面が矩形波形状を有するコルゲート板の壁面に、左右交互の側端位置に開孔を形成し、このコルゲート板の折り返し面をプレートに接合して箱体内に収納し、箱体の側端で交互に折り返し、コルゲート板の壁面によって箱体内を区画し、箱体の周縁に開口した入口からこの入口に対向する位置に開口する出口に至る蛇行した一方の流体の通路を形成する。そして、内部を他方の流体が流れる細管が、他方の流体が一方の流体流れと対向するように、かつ箱体の一方の側端側から他方の側端側へと流通するように螺旋状に巻装され、箱体の両平坦面に接合されることを特徴とするものである。
【０００６】
この発明の熱交換器はこのように構成したので、コルゲート板の壁面が箱体内を多数の折り返した通水路に区画し、一方の流体の流通路の全長が極めて長く形成される。そして、入口から箱体内に流入した一方の流体はこの長距離の流通路を流通し、一方の流体と対向して細管内を他方の流体が流通し、壁面が伝熱フィンとして機能して箱体の両平坦面を介して熱交換が行われる。このようにして伝熱面積の飛躍的な増大で熱効率が向上され、熱交換器の小型化が可能となる。
【０００７】
請求項２に記載の第２の発明の熱交換器は、絞り成形した２枚のプレートを、周縁を接合して薄型矩形の箱体を形成し、断面が矩形波形状を有するコルゲート板の壁面に、左右交互の側端位置に開孔を形成し、このコルゲート板の折り返し面をプレートに接合して箱体内に収納し、箱体の側端で交互に折り返し、コルゲート板の壁面によって箱体内を区画し、箱体の周縁に開口した入口からこの入口に対向する位置に開口する出口に至る蛇行した一方の流体の通路を形成する。そして、内部を他方の流体が流れる細管を２経路に分岐し、各経路の細管は、他方の流体が一方の流体流れと対向するように、かつ箱体の一方の側端側から他方の側端側へと流通するようにサーペンタイン形に蛇行し、箱体の両平坦面に接合されることを特徴とするものである。この熱交換器も同様に、入口から箱体内に流入した一方の流体が長距離の流通路を流通し、一方の流体と対向して細管内を他方の流体が流通し、箱体の両平坦面を介して熱交換が行われ、伝熱面積の飛躍的な増大で熱効率が向上され、熱交換器の小型化が可能となる。
【０００８】
これらの熱交換器において、他方の流体の通路は、複数本の細管を密着並置して形成することもできる。
【０００９】
また、この発明の熱交換器は、一方の流体が水であり、他方の流体が冷媒であるヒートポンプ式給湯機に特に適用するものであり、構成部材を銅材で形成し、組立品を加熱炉内でロウ付けして製作することで、一度の工程で一括して接合し、生産性の向上を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面の実施例に基づいて具体的に説明する。
図１から５は、第１の発明の実施例で、冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機に組み込む熱交換器の適用例である。図において、銅板を浅底容器形に絞り成形した上下２枚のプレート（上プレート２１、下プレート２２）を、その周縁を接合して薄型矩形の箱体２０を形成し、箱体の周縁に入口２３を開口し、その対向辺に出口２４を開口し、入口２３から出口２４に至る通水路を形成している。
【００１１】
箱体２０内には、銅板を波形成形したコルゲート板３０が収納され、このコルゲート板３０は、上下折り返し面（山面、谷面）を平坦状とし、断面を連続する矩形波としたプレーン型に形成され、その外形（縦×横×高さ）が箱体２０の内寸に適合している。コルゲート板３０の壁面３２には、窓状の開孔３３が左右交互の側端位置に形成され、通水方向に対して壁面３２が直交する状態で箱体２０内に収納され、上下折り返し面をそれぞれ上下プレート２１、２２に接合している。
【００１２】
冷媒通路は、密着並置した２本の銅製細管１０を、図１中の矢印で示すように、冷媒が通水路の水の流れと対向するように、かつ箱体２０の一方の側端側から他方の側端側へと流通するように箱体２０の外周に螺旋状に巻装して形成され、細管１０は、箱体２０の両平坦面（表側及び裏側）に接合されている。
【００１３】
この熱交換器は、コルゲート板３０を収納し、上下プレート２１、２２の周縁に形成したフランジを当接して箱体２０を仮組みし、箱体２０に細管１０を巻装し、各接合面にロウ材を設置して所定治具で組み立てる。この組立品を加熱炉内に投入してロウ付けし、一度の工程で一括した接合で製作される。
【００１４】
以上のように構成した熱交換器において、箱体２０内に形成される通水路の状態を図４に示す。図に示すように、コルゲート板３０の壁面３２が箱体２０内を多数の折り返した通水路に区画し、左右の側端で交互に折り返して蛇行する通水路の全長は、壁面３２の長さ×ターン数と極めて長く形成される。入口２３から箱体２０内に流入した水はこの長距離の通水路を流通し、箱体２０に螺旋状に巻装した細管１０内を高温・高圧冷媒が水の流れと対向して流通し、壁面３２が伝熱フィンとして機能して箱体２０の両平坦面を介して熱交換が行われ、通水路を流通する水が加熱されて出口２４から出湯する。
【００１５】
図６、７は第２の発明の実施例で、同じく冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機に組み込む熱交換器の適用例である。この熱交換器は、上下２枚のプレート２１、２２を接合して箱体２０を形成し、前例と同一形状のコルゲート板３０を箱体２０内に収納し、前例と同様の構成で入口２３から出口２４に至る蛇行した通水路を形成している。
【００１６】
冷媒通路は２経路に分岐され、２本の銅製細管１２、１３を箱体２０の表側平坦面と裏側平坦面に分岐し、各経路の細管１２、１３は、図６中の矢印で示すように、冷媒が通水路の水の流れと対向するように、かつ箱体２０の一方の側端側から他方の側端側へと流通するように箱体２０の各平坦面にサーペンタイン形に蛇行して接合されている。
【００１７】
この熱交換器は、前例と同様に加熱炉内でロウ付けして製作され、入口２３から箱体２０内に流入した水は、同じく箱体２０内に形成した長距離の蛇行した通水路を流通し、高温・高圧冷媒が分岐した細管１２、１３内を水の流れと対向して流通し、箱体２０の両平坦面を介して熱交換が行われて加熱され、出口２４から出湯する。
【００１８】
以上、それぞれの実施例について詳述したが、この発明は、冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機に組み込む熱交換器の他、２種類の流体の間で熱交換を行う他の熱交換器に適用可能であり、細管１０、１２、１３を流通する流体は、必ずしも冷媒に限られるものではない。
【００１９】
【発明の効果】
この発明の熱交換器は、箱体２０内にコルゲート板３０を収納し、コルゲート板３０の壁面３２が隔壁となり、箱体２０内を多数の折り返した流通路に区画し、一方の流体の流通路の全長が極めて長く形成されるとともに、コルゲート板３０は、上下折り返し面をプレート２１、２２に接合することで、伝熱フィンとして機能する。また、第１の発明では細管１０を箱体２０に螺旋状に巻装し、第２の発明では箱体２０の各平坦面にサーペンタイン形に蛇行させて接合することで、長尺な細管１０、１２、１３を用いることができ、他方の流体の流通路も全長が極めて長く形成される。そして、一方の流体と他方の流体の流れを対向させて熱交換の効率の向上を図るとともに、両構成とも箱体２０の両平坦面を介して熱交換が行われ、伝熱面積が飛躍的に増大され、熱効率に極めて優れるものである。その結果、熱交換器の小型化が可能となり、機器内の設置の省スペース化を図ることができる。
【００２０】
また、この発明の熱交換器は、１枚のコルゲート板３０を箱体２０内に収納して組み立てるので、組立作業も容易であり、構成部材を銅材で形成し、組立品を炉内に投入してロウ付けして製作することで、一度の工程で一括した接合が可能となり、生産性の向上で製作コストを著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の実施例の平面図。
【図２】同じく正面図。
【図３】図２中Ａ−Ａ線の断面図。
【図４】通水路の説明図。
【図５】要部の分解斜視図。
【図６】第２の発明の実施例の平面図。
【図７】同じく正面図。
【符号の説明】
１０、１２、１３細管
２０箱体
２１、２２プレート
２３入口
２４出口
３０コルゲート板
３２壁面
３３開孔

Claims

絞り成形した２枚のプレート２１、２２を、周縁を接合して薄型矩形の箱体２０を形成し、
断面が矩形波形状を有するコルゲート板３０の壁面３２に、左右交互の側端位置に開孔３３を形成し、このコルゲート板３０の折り返し面をプレート２１、２２に接合して箱体２０内に収納し、箱体２０の側端で交互に折り返し、コルゲート板３０の壁面３２によって箱体２０内を区画し、箱体２０の周縁に開口した入口２３からこの入口２３に対向する位置に開口する出口２４に至る蛇行した一方の流体の通路を形成し、
内部を他方の流体が流れる細管１０が、他方の流体が一方の流体流れと対向するように、かつ箱体２０の一方の側端側から他方の側端側へと流通するように螺旋状に巻装され、箱体２０の両平坦面に接合されることを特徴とする熱交換器。
絞り成形した２枚のプレート２１、２２を、周縁を接合して薄型矩形の箱体２０を形成し、
断面が矩形波形状を有するコルゲート板３０の壁面３２に、左右交互の側端位置に開孔３３を形成し、このコルゲート板３０の折り返し面をプレート２１、２２に接合して箱体２０内に収納し、箱体２０の側端で交互に折り返し、コルゲート板３０の壁面３２によって箱体２０内を区画し、箱体２０の周縁に開口した入口２３からこの入口２３に対向する位置に開口する出口２４に至る蛇行した一方の流体の通路を形成し、
内部を他方の流体が流れる細管１０を２経路に分岐し、各経路の細管１２、１３は、他方の流体が一方の流体流れと対向するように、かつ箱体２０の一方の側端側から他方の側端側へと流通するようにサーペンタイン形に蛇行し、箱体２０の両平坦面に接合されることを特徴とする熱交換器。
複数本の細管１０を密着並置して他方の流体の通路を形成した請求項１又は２に記載の熱交換器。
一方の流体が水であり、他方の流体が冷媒である請求項１、２又は３に記載の熱交換器。
構成部材を銅材で形成し、組立品を加熱炉内でロウ付けして製作した請求項１、２、３又は４に記載の熱交換器。