JP5139177B2 - Heat pump type heating device - Google Patents
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Description
本発明は,冷媒が循環されるヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ式加熱装置などに設けられる熱交換器に関し,特に,熱交換器の構造やその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger provided in a heat pump type heating device having a heat pump cycle in which a refrigerant is circulated, and more particularly to a structure of a heat exchanger and a manufacturing method thereof.
従来から,圧縮機や膨張弁,水熱交換器,室外空気熱交換器などが接続されたヒートポンプサイクルを備えてなり,そのヒートポンプサイクルに循環される冷媒との熱交換によって水を加熱するヒートポンプ式給湯機が知られている。例えば,特許文献1には,給湯及び浴槽に用いる水を冷媒との熱交換によって加熱するヒートポンプ風呂給湯機が開示されている。
ここに,図7(a),(b)は,特許文献1の図5及び図7を引用して符号を変更した図である。
図7(a),(b)に示すように,特許文献1に開示された水熱交換器100では,給湯用の水が流通する給湯用配管101と,冷媒が循環される冷媒配管102と,浴槽用の水が流通する浴槽用配管103とが曲成されて積層されている。水熱交換器100では,冷媒配管102に循環される冷媒との熱交換によって給湯用配管101及び浴槽用配管103に流れる水を加熱することができる。
Conventionally, it has a heat pump cycle connected to a compressor, expansion valve, water heat exchanger, outdoor air heat exchanger, etc., and heat pump type that heats water by heat exchange with the refrigerant circulating in the heat pump cycle A water heater is known. For example,
Here, FIGS. 7A and 7B are diagrams in which the reference numerals are changed with reference to FIGS. 5 and 7 of
As shown in FIGS. 7A and 7B, in the
ここで,例えば水熱交換器100は,給湯用配管101,冷媒配管102及び床暖房用配管103各々を個別に螺旋状に曲成した後,その3つの配管を重ね合わせることで製造することが可能である。
また,水熱交換器100では,図7(b)に示されているように,給湯用配管101,冷媒配管102及び床暖房用配管103の全ての管径は同じであるため,その3つの配管を重ね合わせた状態で同時に曲成することも考えられる。この方法によれば,複数の配管を個別に曲成する工程とそれらを重ね合わせる工程とを順に実行する必要がないため,容易に熱交換器を製造することができ,生産性が高まる。
Further, in the
しかしながら,水熱交換器100において床暖房用配管103に流れる水量を給湯用配管101に流れる水量よりも多くするために,床暖房用配管103の管径を給湯用配管101の管径よりも大きくする場合など,水熱交換器100に設けられる配管の外径を異ならせる場合には,その外径の異なる複数の配管をその中心が直線状に揃うように曲成して積層することが難しくなる。例えば,外径の異なる複数の配管の中心位置が一致する状態に位置決めしつつ曲成することのできる特殊な製造設備が必要となる。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,少なくとも一つの配管の外径が異なる複数の配管が曲成されて積層される熱交換器であってその製造が容易である熱交換器を備えたヒートポンプ式加熱装置を提供することにある。
However, in order to make the amount of water flowing through the
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a heat exchanger in which a plurality of pipes having different outer diameters are bent and stacked. An object of the present invention is to provide a heat pump type heating device including a heat exchanger that is easy to manufacture.
上記目的を達成するために本発明は,少なくとも一つの配管の外径が異なる3以上の配管が繰り返し曲成されて積層されることにより該配管各々が順に接触して熱的に結合された熱交換器と,冷媒が循環されるヒートポンプサイクルとを備えてなるヒートポンプ式加熱装置であって,前記熱交換器は,前記3以上の配管の全てが積層方向に沿って揃うように曲成され,積層される前記3以上の配管の全てを結ぶ共通外接線が当該熱交換器の外周面に沿った線分であり,前記3以上の配管が,平面視で略矩形状,略扁平形状,略円形状,略楕円形状のいずれかに曲成されてなることを特徴とするヒートポンプ式加熱装置として構成される。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a heat which is formed by repeatedly bending and laminating three or more pipes having different outer diameters of at least one pipe so that the pipes are in contact with each other and thermally coupled. A heat pump type heating device comprising an exchanger and a heat pump cycle in which a refrigerant is circulated, wherein the heat exchanger is bent so that all of the three or more pipes are aligned in the stacking direction, A common circumscribing line connecting all of the three or more pipes to be stacked is a line segment along the outer peripheral surface of the heat exchanger, and the three or more pipes are substantially rectangular, substantially flat, The heat pump type heating device is formed into a circular shape or a substantially elliptic shape .
前記ヒートポンプ式加熱装置では,前記3以上の配管のうちで最も外径の大きい配管を除く他の配管について,その管路をできるだけ長く確保することができる。例えば,前記他の配管が冷媒が循環される配管である場合に,その冷媒の管路長を長く確保することで高い熱交換性能を確保することができる。 Prior Symbol heat pump type heating apparatus, the other pipe except for large pipe of the most outer diameter of the at least three pipes can be secured as long as possible the conduit. For example, when the other pipe is a pipe through which the refrigerant is circulated, high heat exchange performance can be ensured by ensuring a long pipe length of the refrigerant.
本発明によれば,外径の異なる3以上の配管を外側に揃えて曲成して積層すればよいため,その製造を容易に行うことができる。例えば,前記3以上の配管を平坦な部材に押さえつけた状態でその部材と逆方向に折り曲げれば,その3以上の配管を外側に揃えて曲成することができる。しかも,外側を揃える場合には,外径の大きい配管断面の仮想外接矩形領域に,外径の小さい配管の一部が干渉することになるため,中心位置を合わせて曲成する場合に比べて,当該熱交換器の高さを縮めることができる。また,前記熱交換器では,外周面が略平坦面となるため見栄えもよい。 According to the present invention, since the different three or more pipe outer diameters may be stacked to form tracks aligned outside side, it is possible to perform the production easily. For example, if Orimagere pre Symbol 3 or more pipes to the member and the opposite direction while pressed against the planar member may be the bent aligning the three or more pipes to the outside. Moreover, when aligning the outer side, the virtual circumscribed rectangular area of a large pipe cross-section of the outer diameter, since a part of the pipe outside diameters smaller will interfere, compared to the case where the bent and centered position Thus, the height of the heat exchanger can be reduced. Further, the heat exchanger has a good appearance because the outer peripheral surface is a substantially flat surface.
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Xの概略構成を示すブロック図,図2は本発明の実施の形態に係る水熱交換器14の外観を示す要部模式図,図3は本発明の実施の形態に係る水熱交換器14の断面を示す要部模式図である。
まず,図1を用いて,本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Xの概略構成について説明する。
図1に示すように,ヒートポンプ式給湯暖房機X(ヒートポンプ式加熱装置の一例)は,大別すると,冷媒が循環されるヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)1と,後述の床暖房装置21に温水を循環させるための床暖房回路2と,温水を貯留又は給湯するための給湯回路3とを備えて構成されている。ここに,ヒートポンプサイクル1に循環される冷媒には,例えばCO2冷媒などの炭酸ガス冷媒(自然冷媒の一種)や,R410AなどのHFC冷媒が用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a heat pump type hot water heater / heater X according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a main part showing an appearance of a
First, the schematic configuration of the heat pump hot water supply / room heater X according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the heat pump type hot water heater / heater X (an example of a heat pump type heating device) can be roughly divided into a heat pump cycle (refrigeration cycle) 1 in which refrigerant is circulated and a floor heating device 21 (to be described later). A floor heating circuit 2 for circulation and a hot water supply circuit 3 for storing or supplying hot water are provided. Here, as the refrigerant circulated in the
ヒートポンプサイクル1は,冷媒を圧縮する圧縮機11と,圧縮機11から流出した冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器14(本発明に係る熱交換器の一例)と,水熱交換器14から流出した冷媒を状態変化させる膨張弁13と,冷媒と室外空気との間で熱交換を行う室外空気熱交換器12とを備えている。なお,膨張弁13は,冷媒を状態変化させる膨張機構の一例に過ぎず,キャピラリーチューブなどの他の膨張機構を採用してもよい。
床暖房回路2は,水熱交換器14において冷媒との熱交換によって加熱された後の温水を床下の床暖房パネル等に循環させることで床暖房を実現する床暖房装置21と,水熱交換器14及び床暖房装置21の間に水を循環させるための循環ポンプ22とを備えている。床暖房回路2では,水に代えてブライン(不凍液)を用いる場合も考えられる。
給湯回路3は,水熱交換器14において冷媒との熱交換によって加熱された後の温水(例えば45〜90℃程度)を貯留するための貯湯タンク31と,貯湯タンク31の下層から水熱交換器14を経て貯湯タンク31の上層に水を循環させるための循環ポンプ32と,給水口33からの水と貯湯タンク31の上層から供給される湯とを混合して給湯口34から給湯する温水の温度を調節するための電磁三方弁35とを備えている。
ヒートポンプ式給湯暖房機Xでは,不図示の制御装置によって,各回路において図示する矢印方向に冷媒又は水が循環されることにより給湯運転や床暖房運転が実行されるが,これらの基本動作については従来と異なるところがないため,ここではその詳説を省略する。
本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯暖房機Xは,水熱交換器14の構造に特徴を有しており,以下,図2及び図3を用いてこの点について説明する。
The
The floor heating circuit 2 includes a
The hot water supply circuit 3 includes a hot
In the heat pump hot water heater / heater X, a hot water supply operation or a floor heating operation is performed by circulating a refrigerant or water in the direction of the arrow shown in each circuit by a control device (not shown). Since there is no difference from the conventional one, the detailed explanation is omitted here.
The heat pump hot water supply / room heater X according to the embodiment of the present invention is characterized by the structure of the
図2に示すように,本発明の実施の形態に係る水熱交換器14は,ヒートポンプサイクル1に循環される冷媒が流通する冷媒配管41と,床暖房回路2に循環される水が流通する床暖房用配管42と,給湯回路3の水が流通する給湯用配管43とを有しており,これらの配管が略螺旋状を描くように繰り返し曲成されて積層されることにより形成されている。
冷媒配管41,床暖房用配管42,給湯用配管43各々は,ヒートポンプサイクル1,床暖房回路2,給湯回路3各々の回路上に接続されたものであって該回路の一部を形成している。
ここに,図2は水熱交換器14の略半分の形状の斜視図であるが,該水熱交換器14の残り略半分も同様の形状を有している。従って,水熱交換器14は,平面視する(上面から見る)と直線部分及び曲線部分からなる略偏平形状(例えば,陸上競技場のトラックのような形状)を成している。もちろん,水熱交換器14は,平面視で略矩形状,略楕円形状,略円形状などに形成されていてもよい。
As shown in FIG. 2, in the
Each of the
Here, FIG. 2 is a perspective view of a substantially half shape of the
水熱交換器14では,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43が繰り返し曲成されて積層され,該配管各々が順に接触した状態でろう付されることによって熱的に結合されている。
詳しくは,冷媒配管41,床暖房用配管42,給湯用配管43,冷媒配管41,床暖房用配管42,給湯用配管43,…という順に連続して接触しており,隣り合う冷媒配管41と床暖房用配管42,床暖房用配管42と給湯配管43,給湯配管43と冷媒配管41の各々が,ろう付によって熱的に結合されている。ここに,ろう付には,銀ろう,銅ろう,黄銅ろう,りん銅ろうなどのろう材が用いられる。また,ろう付に限られず,例えば溶接や半田付け,熱伝導性の高い接着剤などによって熱的に結合することも他の実施例として考えられる。
In the
Specifically, the
ここで,ヒートポンプ式給湯暖房機Xでは,給湯回路3よりも床暖房回路2でより多くの温水を利用するため,熱交換器14の床暖房用配管42の管径が冷媒配管41や給湯用配管43よりも大きく設計されている。なお,さらに冷媒配管41と給湯用配管43との管径が異なる構成であってもよい。
この場合,熱交換器14には,少なくとも一つの配管の外径が異なる複数の配管が存在することになる。このように構成された水熱交換器14では,その複数の配管を曲成して積層する際に,その複数の配管をその中心が直線状に揃うように同時に曲成することが難しくなる。例えば,外径の異なる複数の配管の中心位置が一致する状態に位置決めしつつ曲成することのできる特殊な製造設備が必要となる。
そこで,本発明の実施の形態に係る水熱交換器14では,外径が異なる複数の配管を同時に曲成することが容易な構造を採用することにより,その製造方法を容易にして生産性を高めている。
Here, in the heat pump hot water heater / heater X, since the floor heating circuit 2 uses more hot water than the hot water supply circuit 3, the diameter of the
In this case, the
Therefore, the
ここに,図3は水熱交換器14の断面を示す要部模式図であって,(a)は斜視図,(b)は断面を示している。
図3に示す線分Pは,水熱交換器14の外周面に沿った線分であって,水熱交換器14の冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の全てを結ぶ二つの共通外接線の一方である外側の共通外接線である。
このように,水熱交換器14では,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43が,水熱交換器14の外周面に揃うように曲成されて積層されている。そのため,最も外径の大きい床暖房用配管42の仮想外接矩形領域に冷媒配管41や給湯用配管43が干渉することになり,これらの配管を中心位置を合わせて配置する場合に比べて,水熱交換器14の高さ寸法を縮めることができるので水熱交換器14をコンパクト化できる。また,図2に示すように,水熱交換器14の外周面が略平坦状となり見栄えもよい。
さらに,水熱交換器14では,冷媒配管41を床暖房用配管42の外側に合わせて配置することによって,床暖房用配管42の中心に合わせて配置する場合や床暖房用配管42の内側に合わせて配置する場合に比べて該冷媒配管41の管路をできるだけ長く確保することができ,該水熱交換器14において高い熱交換性能を発揮させることができる。
そして,水熱交換器14では,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の外側を揃えるだけでよいため,中心位置を揃える場合に比べて製造を容易に行うことができる。以下,前述の水熱交換器14の製造方法の一例について説明する。
Here, FIG. 3 is a schematic view of a main part showing a cross section of the
A line segment P shown in FIG. 3 is a line segment along the outer peripheral surface of the
As described above, in the
Further, in the
In the
水熱交換器14を製造する場合には,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の全てを結ぶ共通外接線の一方である線分P(図3参照)が当該水熱交換器14の外周面に沿うように該配管各々を同時に位置決めすることができる位置決め部材を用いる。このとき,前記位置決め部材は,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43ごとの外径に対応した凹凸を有するものでなく,単なる平坦状の部材などの簡単な位置決め部材であってよい。
そして,前記位置決め部材を用いて,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の外側の共通外接線である線分Pを,当該水熱交換器14の外周面となる面に沿わせた状態で,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を同時に機械的に加圧することで内側に曲成する曲成工程を繰り返し実行する。
これにより,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の全てを結ぶ共通外接線である線分Pが,当該水熱交換器14の外周面に沿った線分となるように積層された水熱交換器14が製造される。なお,前述したように,曲成して積層された水熱交換器14は,その後,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43各々がろう付されることで完成する。
When the
Then, using the positioning member, a line segment P, which is a common outer tangent line outside the
Thus, the line segment P, which is a common outer tangent line connecting all of the
このように,本実施の形態に係る水熱交換器14は,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を外側に揃えるだけでよいため,特殊な位置決め部材を必要とせず,簡単な位置決め部材を用いて冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を同時に曲成することで容易に製造することができ,高い生産性を実現することができる。もちろん,熱交換器14は,位置決め部材として平坦な部材に限られず,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を位置決めするための溝状部を有する部材などを用いて製造してもかまわない。
なお,本実施の形態及び後述の実施例1では,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の3つの配管を有する構成について説明するが,本発明は,外径が異なる少なくとも2以上(複数の)配管を有する熱交換器に適用可能である。
As described above, the
In the present embodiment and Example 1 described later, a configuration having three pipes, that is, a
ここに,図4は本発明の実施例1に係る水熱交換器141の外観を示す要部模式図,図5は本発明の実施例1に係る水熱交換器141の断面を示す要部模式図である。なお,前記実施の形態で説明した水熱交換器14と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施例1では,図4に示すように,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43が,その内側が揃うように曲成された水熱交換器141について説明する。前記実施の形態で説明した水熱交換器14では,内周面に凹凸が形成されていたのに対し,本実施例1に係る水熱交換器141では,外周面に凹凸が形成されている。
FIG. 4 is a schematic diagram of the main part showing the appearance of the
In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the
ここに,図5は水熱交換器141の断面を示す要部模式図であって,(a)は斜視図,(b)は断面を示している。
図5に示す線分Qは,水熱交換器141の内周面に沿った線分であって,水熱交換器141の冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の全てを結ぶ二つの共通外接線の一方である内側の共通外接線である。
このように,水熱交換器141は,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43が,水熱交換器141の内周面に揃うように繰り返し曲成されて積層されることにより略螺旋状に形成されている。そのため,最も外径の大きい床暖房用配管42の仮想外接矩形領域に冷媒配管41や給湯用配管43が干渉することになり,これらの配管を中心位置を合わせて配置する場合に比べて,水熱交換器141の高さ寸法を縮めることができるので水熱交換器14をコンパクト化できる。また,図4に示すように,水熱交換器141の内周面が略平坦状となり見栄えもよい。
そして,水熱交換器141では,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の内側を揃えるだけでよいため,中心位置を揃える場合に比べて製造を容易に行うことができる。以下,前述の水熱交換器141の製造方法について説明する。
Here, FIG. 5 is a schematic view of a main part showing a cross section of the
A line segment Q shown in FIG. 5 is a line segment along the inner peripheral surface of the
Thus, the
In the
水熱交換器141を製造する場合には,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の全てを結ぶ共通外接線の一方である線分Q(図5参照)が当該水熱交換器141の内周面に沿うように該配管各々を同時に位置決めすることができる位置決め部材を用いる。このとき,前記位置決め部材は,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43ごとの外径に対応した凹凸を有するものでなく,単なる平坦状の部材などの簡単な位置決め部材であってよい。
そして,前記位置決め部材を用いて,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の内側の共通外接線である線分Qを,当該水熱交換器141の内周面となる面に沿わせた状態で,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を同時に機械的に加圧することで内側に曲成する曲成工程を繰り返し実行する。このとき冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43は,前記位置決め部材の端部を支点にすることで容易に内側に折り曲げることができる。
これにより,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の全てを結ぶ共通外接線である線分Qが,当該水熱交換器141の内周面に沿った線分となるように積層された水熱交換器141が製造される。なお,前述したように,曲成して積層された水熱交換器14は,その後,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43各々がろう付されることで完成する。
When the
Then, by using the positioning member, a line segment Q that is a common external tangent line inside the
Thereby, the line segment Q which is a common outer tangent line connecting all of the
このように,本実施例1に係る水熱交換器141は,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を内側に揃えるだけでよいため,前述の水熱交換器14と同様に,簡単な位置決め部材を用いて冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を同時に曲成することで容易に製造することができ,高い生産性を実現することができる。もちろん,熱交換器141は,位置決め部材として平坦な部材に限られず,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を位置決めするための溝状部を有する部材などを用いて製造してもかまわない。
また,水熱交換器141は,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の内側を揃える構造であるため,外側に揃える前述の水熱交換器14に比べてより簡単に製造することが可能である。例えば,水熱交換器141の内部に形成される空間の形状,即ち横断面が略扁平形状であって水熱交換器141と同様の高さを有する巻付用部材を用意しておき,その巻付用部材の外周に沿って冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を巻き付けていき,巻き付け終了後にその部材を上方に引き抜く。これにより,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を,その全てを結ぶ共通外接線Qが内周面に沿う水熱交換器141を製造することができる。なお,ろう付されない材質で前記巻付用部材を形成しておけば,該巻付用部材に冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を巻き付けたまま,これらをろう付し,その後で前記巻付用部材を取り外してもよい。
As described above, the
Moreover, since the
なお,前記実施の形態や前記実施例1で説明したように冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43をその外側や内側に揃えて配置しない場合には,該冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43の中心位置を揃えて配置することが考えられる。本実施例2では,図6を用いて係る構成について説明しておく。ここに,図6は,実施例2に係る水熱交換器142の断面を示す要部模式図であって,(a)は斜視図,(b)は断面図である。
図6に示すように,本実施例2に係る水熱交換器142では,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43が,それらの中心を通る線分Rが直線状となるように曲成されて積層されている。このように構成された水熱交換器142は,冷媒配管41における床暖房用配管42及び給湯用配管43各々との接触点が最も離間しており,冷媒配管41及び床暖房用配管42の熱交換と,冷媒配管41及び給湯用配管43の熱交換との相互間の影響が最も小さい。また,水熱交換器142では,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43各々の長さを同じにすることができる。
但し,このように構成される水熱交換器142は,前記実施の形態及び前記実施例1で説明したように,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43を同時に曲成する場合には,平坦状の部材を用いて形成することができない。
そのため,水熱交換器142を製造する場合には,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43各々を,これらの中心位置が直線状となるように位置決めするべく,該配管各々の外径に対応して形成された凹凸状の溝部を有する位置決め部材を用いる。この位置決め部材を用いれば,配管各々の中心位置が直線状となるように位置決めした状態で該配管各々を同時に機械的に加圧して曲成することができる。このような製造方法によれば,冷媒配管41,床暖房用配管42及び給湯用配管43各々を個別に曲成した後でそれらを組み合わせる場合に比べて容易に製造することが可能となる。
(付記)
上記の記載に関しては、以下のように付記することができる。
[発明が解決しようとする課題]
[0004]
しかしながら,水熱交換器100において床暖房用配管103に流れる水量を給湯用配管101に流れる水量よりも多くするために,床暖房用配管103の管径を給湯用配管101の管径よりも大きくする場合など,水熱交換器100に設けられる配管の外径を異ならせる場合には,その外径の異なる複数の配管をその中心が直線状に揃うように曲成して積層することが難しくなる。例えば,外径の異なる複数の配管の中心位置が一致する状態に位置決めしつつ曲成することのできる特殊な製造設備が必要となる。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,少なくとも一つの配管の外径が異なる複数の配管が曲成されて積層される熱交換器であってその製造が容易である熱交換器を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
[0005]
上記目的を達成するために本発明は,少なくとも一つの配管の外径が異なる複数の配管が繰り返し曲成されて積層されることにより該配管各々が順に接触して熱的に結合された熱交換器に適用されるものであって,積層される前記複数の配管の全てを結ぶ二つの共通外接線の一方が当該熱交換器の外周面或いは内周面に沿った線分であることを特徴とする熱交換器として構成される。具体的に,前記複数の配管は,平面視で略矩形状,略扁平形状,略円形状,略楕円形状のいずれかに曲成されてなることが考えられる。
本発明に係る熱交換器は,外径の異なる複数の配管を外側或いは内側に揃えて曲成して積層すればよいため,その製造を容易に行うことができる。例えば,前記複数の配管を平坦な部材を支点に内側に折り曲げれば,その複数の配管を内側に揃えて曲成することができる。また,前記複数の配管を平坦な部材に押さえつけた状態でその部材と逆方向に折り曲げれば,その複数の配管を外側に揃えて曲成することができる。しかも,外側又は内側のいずれか一方を揃える場合には,外径の大きい配管断面の仮想外接矩形領域に,外径の小さい配管の一部が干渉することになるため,中心位置を合わせて曲成する場合に比べて,当該熱交換器の高さを縮めることができる。また,前記熱交換器では,外周面或いは内周面のいずれか一方が略平坦面となるため見栄えもよい。
[0006]
そして,前記熱交換器を,冷媒が循環されるヒートポンプサイクルを備えてなるヒートポンプ式加熱装置に用いる場合には,積層される前記複数の配管の全てを結ぶ二つの共通外接線の一方が当該熱交換器の外周面に沿った線分であることが望ましい。
これにより,前記ヒートポンプ式加熱装置では,前記複数の配管のうちで最も外径の大きい配管を除く他の配管について,その管路をできるだけ長く確保することができる。例えば,前記他の配管が冷媒が循環される配管である場合に,その冷媒の管路長を長く確保することで高い熱交換性能を確保することができる。
[0007]
また,本発明は,前記熱交換器の製造方法として捉えることもできる。即ち,少なくとも一つの配管の外径が異なる複数の配管の全てを結ぶ共通外接線の一方が当該熱交換器の外周面或いは内周面に沿うように前記複数の配管を同時に位置決め可能な位置決め部材を用いて,前記一方の共通外接線を当該熱交換器の外周面或いは内周面に沿わせた状態で前記複数の配管を同時に加圧して曲成する曲成工程を繰り返し実行することにより,前記一方の共通外接線が当該熱交換器の外周面或いは内周面に沿った線分となる熱交換器を製造することを特徴とする熱交換器の製造方法である。係る熱交換器の製造方法によれば,複数の配管を同時に曲成することで前記熱交換器を製造することができるため,複数の配管を個別に曲成する工程とそれらを重ね合わせる工程とを順に実行する製造方法に比べて,本発明に係る熱交換器を容易に製造することができる。
[発明の効果]
[0008]
本発明によれば,外径の異なる複数の配管を外側或いは内側に揃えて曲成して積層すればよいため,その製造を容易に行うことができる。例えば,前記複数の配管を平坦な部材を支点に内側に折り曲げれば,その複数の配管を内側に揃えて曲成することができる。また,前記複数の配管を平坦な部材に押さえつけた状態でその部材と逆方向に折り曲げれば,その複数の配管を外側に揃えて曲成することができる。しかも,外側又は内側のいずれか一方を揃える場合には,外径の大きい配管断面の仮想外接矩形領域に,外径の小さい配管の一部が干渉することになるため,中心位置を合わせて曲成する場合に比べて,当該熱交換器の高さを縮めることができる。また,前記熱交換器では,外周面或いは内周面のいずれか一方が略平坦面となるため見栄えもよい。
[付記1]
少なくとも一つの配管の外径が異なる複数の配管が繰り返し曲成されて積層されることにより該配管各々が順に接触して熱的に結合された熱交換器であって,
積層される前記複数の配管の全てを結ぶ二つの共通外接線の一方が当該熱交換器の外周面或いは内周面に沿った線分であることを特徴とする熱交換器。
[付記2]
前記複数の配管が,平面視で略矩形状,略扁平形状,略円形状,略楕円形状のいずれかに曲成されてなる付記1に記載の熱交換器。
[付記3]
前記付記1又は2のいずれかに記載の熱交換器と,冷媒が循環されるヒートポンプサイクルとを備えてなるヒートポンプ式加熱装置であって,
積層される前記複数の配管の全てを結ぶ二つの共通外接線の一方が当該熱交換器の外周面に沿った線分であることを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。
[付記4]
少なくとも一つの配管の外径が異なる複数の配管の全てを結ぶ共通外接線の一方が当該熱交換器の外周面或いは内周面に沿うように前記複数の配管を同時に位置決め可能な位置決め部材を用いて,前記一方の共通外接線を当該熱交換器の外周面或いは内周面に沿わせた状態で前記複数の配管を同時に加圧して曲成する曲成工程を繰り返し実行することにより,前記一方の共通外接線が当該熱交換器の外周面或いは内周面に沿った線分となる熱交換器を製造することを特徴とする熱交換器の製造方法。
If the
As shown in FIG. 6, in the
However, the
Therefore, when manufacturing the
(Appendix)
The above description can be appended as follows.
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
However, in order to make the amount of water flowing through the
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a heat exchanger in which a plurality of pipes having different outer diameters are bent and stacked. The object is to provide a heat exchanger that is easy to manufacture.
[Means for solving problems]
[0005]
In order to achieve the above object, the present invention provides a heat exchange in which a plurality of pipes having different outer diameters of at least one pipe are repeatedly bent and laminated so that the pipes are in contact with each other in order and are thermally coupled. One of two common outer tangent lines connecting all of the plurality of pipes to be stacked is a line segment along the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the heat exchanger. It is configured as a heat exchanger. Specifically, the plurality of pipes may be bent into any one of a substantially rectangular shape, a substantially flat shape, a substantially circular shape, and a substantially elliptical shape in plan view.
The heat exchanger according to the present invention can be manufactured easily because a plurality of pipes having different outer diameters may be bent and laminated on the outside or the inside. For example, if the plurality of pipes are bent inward with a flat member as a fulcrum, the plurality of pipes can be bent inward. Further, if the plurality of pipes are pressed against a flat member and bent in the opposite direction to the member, the plurality of pipes can be bent to the outside. In addition, when either the outer side or the inner side is aligned, a part of the pipe with the smaller outer diameter interferes with the virtual circumscribed rectangular area of the pipe section with the larger outer diameter. The height of the heat exchanger can be reduced as compared with the case where it is formed. Moreover, in the said heat exchanger, since either one of an outer peripheral surface or an inner peripheral surface becomes a substantially flat surface, it is good looking.
[0006]
When the heat exchanger is used in a heat pump type heating device having a heat pump cycle in which a refrigerant is circulated, one of two common outer tangent lines connecting all of the plurality of laminated pipes is the heat. A line segment along the outer peripheral surface of the exchanger is desirable.
Thereby, in the said heat pump type heating apparatus, the pipe line can be ensured as long as possible about other piping except piping with the largest outer diameter among these piping. For example, when the other pipe is a pipe through which the refrigerant is circulated, high heat exchange performance can be ensured by ensuring a long pipe length of the refrigerant.
[0007]
Moreover, this invention can also be grasped | ascertained as a manufacturing method of the heat exchanger. That is, the positioning member capable of simultaneously positioning the plurality of pipes so that one of the common outer tangent lines connecting all of the plurality of pipes having different outer diameters of at least one pipe is along the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the heat exchanger. By repeatedly performing the bending step of simultaneously pressing and bending the plurality of pipes in a state where the one common outer tangent line is along the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the heat exchanger, The heat exchanger manufacturing method is characterized in that a heat exchanger is manufactured in which the one common outer tangent is a line segment along an outer peripheral surface or an inner peripheral surface of the heat exchanger. According to the method for manufacturing a heat exchanger, since the heat exchanger can be manufactured by bending a plurality of pipes at the same time, a process of bending a plurality of pipes individually and a process of overlapping them, The heat exchanger according to the present invention can be easily manufactured as compared with the manufacturing method that sequentially executes the above.
[Effect of the invention]
[0008]
According to the present invention, a plurality of pipes having different outer diameters may be bent and laminated so as to be aligned on the outer side or the inner side, so that the manufacturing can be easily performed. For example, if the plurality of pipes are bent inward with a flat member as a fulcrum, the plurality of pipes can be bent inward. Further, if the plurality of pipes are pressed against a flat member and bent in the opposite direction to the member, the plurality of pipes can be bent to the outside. In addition, when either the outer side or the inner side is aligned, a part of the pipe with the smaller outer diameter interferes with the virtual circumscribed rectangular area of the pipe section with the larger outer diameter. The height of the heat exchanger can be reduced as compared with the case where it is formed. Moreover, in the said heat exchanger, since either one of an outer peripheral surface or an inner peripheral surface becomes a substantially flat surface, it is good looking.
[Appendix 1]
A heat exchanger in which a plurality of pipes having different outer diameters of at least one pipe are repeatedly bent and laminated so that the pipes are in contact with each other in order and are thermally coupled.
One of the two common outer tangent lines connecting all of the plurality of pipes to be laminated is a line segment along the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the heat exchanger.
[Appendix 2]
The heat exchanger according to
[Appendix 3]
A heat pump type heating device comprising the heat exchanger according to any one of the above
One of the two common outer tangent lines connecting all of the plurality of pipes to be stacked is a line segment along the outer peripheral surface of the heat exchanger.
[Appendix 4]
Using a positioning member capable of simultaneously positioning the plurality of pipes so that one of the common outer tangent lines connecting all of the plurality of pipes having different outer diameters of at least one pipe is along the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the heat exchanger. The one common outer tangent line along the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the heat exchanger, and repeatedly performing a bending step of simultaneously pressing and bending the plurality of pipes. A heat exchanger manufacturing method comprising manufacturing a heat exchanger in which a common outer tangent is a line segment along an outer peripheral surface or an inner peripheral surface of the heat exchanger.
1…ヒートポンプサイクル
2…床暖房回路
3…給湯回路
11…圧縮機
12…室外空気熱交換器
13…膨張弁
14…水熱交換器(本発明に係る熱交換器の一例)
21…床暖房装置
22…循環ポンプ
31…貯湯タンク
32…循環ポンプ
33…給水口
34…給湯口
35…電磁三方弁
41…冷媒配管
42…床暖房用配管
43…給湯用配管
X…ヒートポンプ式給湯暖房機(本発明に係るヒートポンプ式加熱装置の一例)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記熱交換器は,
前記3以上の配管の全てが積層方向に沿って揃うように曲成され,
積層される前記3以上の配管の全てを結ぶ共通外接線が当該熱交換器の外周面に沿った線分であり,
前記3以上の配管が,平面視で略矩形状,略扁平形状,略円形状,略楕円形状のいずれかに曲成されてなることを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。 A heat exchanger in which three or more pipes having different outer diameters of at least one pipe are repeatedly bent and stacked so that the pipes are in contact with each other in order and thermally coupled, and a heat pump cycle in which refrigerant is circulated A heat pump type heating device comprising :
The heat exchanger is
All of the three or more pipes are bent so as to be aligned along the stacking direction;
Segment der the forming department co Tsugaisetsu line all the three or more pipe along the outer peripheral surface of the heat exchanger to be laminated is,
The heat pump heating apparatus, wherein the three or more pipes are bent into any one of a substantially rectangular shape, a substantially flat shape, a substantially circular shape, and a substantially elliptical shape in plan view .
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