WO2014050026A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2014050026A1
WO2014050026A1 PCT/JP2013/005508 JP2013005508W WO2014050026A1 WO 2014050026 A1 WO2014050026 A1 WO 2014050026A1 JP 2013005508 W JP2013005508 W JP 2013005508W WO 2014050026 A1 WO2014050026 A1 WO 2014050026A1
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flow
flow path
pipe
heat exchanger
resin case
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PCT/JP2013/005508
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智章 北野
竹下　豊晃
町田　和彦
明広 重田
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パナソニック株式会社
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    • F28F2265/14—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing damage by freezing, e.g. for accommodating volume expansion

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger that can be used, for example, as a water heater.
  • the bending work can be easily performed as compared with the formation of the double pipe by the metal pipe, and the external dimensions of the heat exchanger can be made compact by bending the metal pipe finely.
  • an object of the present invention is to provide a heat exchanger that can enhance the heat transfer promotion effect and reduce the pressure loss.
  • the heat exchanger according to the first aspect of the present invention includes a resin case that forms a first flow path through which a first fluid flows and a second flow path through which a second fluid flows, and is disposed in the first flow path. And the inside of the resin case separates the first flow path into a plurality of rows, the pipe has a one-way pipe portion that allows the second fluid to flow in one direction, and the other direction.
  • the other direction piping part which flows a 2nd fluid, and the bending part which connects the said one direction piping part and the said other direction piping part are comprised,
  • column is made of the said other direction piping part.
  • the heat exchanger according to the first aspect of the present invention further includes a lid that covers the opening end of the first flow path and is fixed to the resin case. Protruding portions for arranging the bent portions are provided.
  • a seal portion is provided at a portion of the pipe that protrudes from the resin case, and the lid portion includes a wall surface positioned at the opening end. And a pipe penetration part protruding from the wall surface, wherein the seal part and the pipe penetration part are sealed.
  • one end of the flow path forming portion is arranged to face the bent portion, and the opening end and the flow path forming are arranged.
  • the lid portion is fixed to the resin case so as to face the other end of the portion.
  • a water heater according to a sixth aspect of the present invention includes the heat exchanger according to any one of the first to fifth aspects.
  • the flow passage cross-sectional area of the one-way flow portion is reduced toward the downstream side, and the flow passage cross-sectional area of the other-direction flow portion is increased toward the downstream side.
  • the flow rate is increased in the unidirectional flow portion to enhance the heat transfer promotion effect, and the pressure loss is reduced in the flow portion in the other direction, so that a heat exchanger having high heat exchange efficiency and low pressure loss as a whole can be realized.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • Perspective view of resin case used in the heat exchanger Perspective view of piping used in the heat exchanger Perspective view of the lid used for the heat exchanger
  • Exploded perspective view of the heat exchanger The perspective view which shows the assembly procedure of the heat exchanger Top view of resin case used in the heat exchanger Side view of the resin case Plan sectional view of the resin case Side sectional view of the resin case XX sectional view of FIG.
  • Plan sectional view of the flow path forming part Side sectional view of the flow path forming part Plan sectional view of the heat exchanger Sectional drawing of the 1st flow path of the 1st row
  • one row of first flow paths is formed around a one-way flow part formed around the other-direction pipe part and around the one-way pipe part.
  • a flow path forming part that separates into the other-direction flow part is provided, the flow-path cross-sectional area of the one-way flow part is reduced toward the downstream side, and the flow-path cross-sectional area of the other-direction flow part is directed toward the downstream side It is a big one.
  • the flow rate is increased in the unidirectional flow part to enhance the heat transfer promotion effect, and the pressure loss is reduced in the flow part in the other direction, thereby realizing a heat exchanger with high heat exchange efficiency and low pressure loss as a whole. it can.
  • the second embodiment of the present invention is provided with a convex portion for arranging a bent portion on the lid portion.
  • the pipe through which the second fluid flows causes a temperature difference between the inlet side and the outlet side by heat exchange, but the lid portion is formed by arranging the bent portion outside the resin case by the convex portion.
  • the temperature difference between the pipes can be reduced.
  • the heat exchanger can be reduced in size and assembled.
  • a third embodiment of the present invention seals a seal portion provided at a portion protruding from a resin case of piping and a pipe penetration portion protruding from a wall surface. To do. According to this Embodiment, the sealing performance and assembly property of a heat exchanger can be improved.
  • one end of the flow path forming portion is arranged to face the bent portion, and the opening end and the flow path forming portion are The lid is fixed to the resin case so as to face the other end.
  • the pipe is inserted into the resin case, and then the flow path forming portion is inserted so as to face the bent portion, and finally the lid portion is fixed to the resin case.
  • the fifth embodiment of the present invention is such that the outer shapes of both ends of the one-way flow portion and the other-direction flow portion are substantially semicircular. According to the present embodiment, even when the first fluid remaining in the one-way flow portion and the other-direction flow portion undergoes volume expansion due to freezing in winter, the stress accompanying the volume expansion can be dispersed. Therefore, damage to the resin case can be prevented.
  • a water heater according to the sixth embodiment of the present invention includes the heat exchanger according to the first to fifth embodiments. According to this Embodiment, the water heater provided with the heat exchanger which can raise a heat-transfer promotion effect and can make pressure loss small can be provided.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a heat exchanger according to this embodiment.
  • the heat exchanger according to the present embodiment forms a resin case 10 forming a first flow path through which a first fluid flows, and a second flow path through which a second fluid flows.
  • a lid portion 30 that is fixed to the resin case 10.
  • the pipe 20 protruding from the lid part 30 is formed with a parallel part 20a in a part thereof.
  • the heat exchanger according to the present embodiment uses, for example, water as the first fluid and, for example, a refrigerant as the second fluid.
  • the heat exchanger according to this embodiment is connected in a ring shape with a compressor, an expansion valve, and an evaporator to form a refrigeration cycle.
  • a high-temperature refrigerant compressed by a compressor is introduced into the heat exchanger according to the present embodiment.
  • the first fluid can be heated.
  • the introduced water takes heat from the refrigerant and becomes hot water.
  • generates warm water can be utilized as water heaters, such as a heat pump water heater and a warm water heater.
  • a 1st fluid can be cooled.
  • steam or hot water generated by a boiler can be used as the second fluid.
  • FIG. 2 is a perspective view of a resin case used in the heat exchanger of the present invention.
  • the first flow path 11 is separated into a plurality of rows by partition walls 12.
  • the first flow path 11 is separated into five rows by the four partition walls 12.
  • the resin case 10 has an open end 13 on one surface, and the first flow path 11 is open.
  • the surface facing the open end 13 is a closed end 14 that is closed.
  • the plurality of rib portions 15 are provided at equal intervals, and are provided over the upper surface, the lower surface, and both side surfaces of the resin case 10.
  • the resin case 10 is made of thermoplastic crystalline plastic, and polyphenylene sulfide resin (PPS) is suitable.
  • PPS polyphenylene sulfide resin
  • the resin case 10 is integrally formed by a mold.
  • FIG. 3 is a perspective view of piping used in the heat exchanger of the present invention.
  • the pipe 20 is bent to connect the one-way pipe part 21 for flowing the second fluid in one direction, the other-direction pipe part 22 for flowing the second fluid in the other direction, and the one-way pipe part 21 and the other-direction pipe part 22. Part 23.
  • the pipe 20 is a metal pipe, and a copper pipe is suitable.
  • the one direction is a direction from the open end 13 toward the closed end 14 in a state where the pipe 20 is disposed in the resin case 10.
  • the other direction is a direction from the closed end 14 toward the open end 13 in a state where the pipe 20 is disposed in the resin case 10. Therefore, one direction and the other direction are opposite directions.
  • a seal portion 24 is provided at a portion of the pipe 20 that protrudes from the resin case 10.
  • One end of the pipe 20 forms an introduction connection pipe part 25a
  • the other end of the pipe 20 forms a lead-out connection pipe part 25b
  • the seal part 24 is provided in the lead-in connection pipe part 25a and the lead-out connection pipe part 25b.
  • the introduction connection pipe part 25 a and the lead-out connection pipe part 25 b on the end side of the seal part 24 protrude from the lid part 30.
  • the seal portion 24 is configured by a seal plate welded concentrically around the pipe 20 and an O-ring disposed in a groove provided on the outer periphery of the seal plate.
  • the pipe 20 is branched into four in parallel.
  • the pipe 20 has a first bent portion 23 connected to a downstream end portion of the first one-way pipe portion 21, and an upstream end portion of the first other-direction pipe portion 22 is connected to the first bent portion 23.
  • a second bent portion 23 is connected to the downstream end of the first other-direction piping portion 22.
  • the second bent part 23 is connected to the upstream end of the second one-way pipe part 21, and the third bent part 23 is connected to the downstream end of the second one-way pipe part 21,
  • the third bent portion 23 is connected to the upstream end portion of the second other-direction piping portion 22, and the fourth bent portion 23 is connected to the downstream end portion of the second other-direction piping portion 22. .
  • the pipe 20 is configured such that the second fluid flowing in the one-way pipe part 21 and the second fluid flowing in the other-direction pipe part 22 flow in opposite directions, the one-way pipe part 21, the bent part 23, and the other.
  • Direction piping part 22 is connected continuously.
  • the pipe 20 includes an introduction connecting pipe part 25a, a first one-way pipe part 21, a first bent part 23, a first other-way pipe part 22, a second bent part 23, a second one.
  • the part 21, the ninth bent part 23, the fifth other-direction pipe part 22, the tenth bent part 23, and the lead-out connecting pipe part 25b are sequentially formed.
  • the piping 20 was demonstrated from each structure and function as the introductory connecting pipe part 25a, the one-way piping part 21, the bending part 23, the other direction piping part 22, and the derivation
  • the piping 20 It is preferable to constitute by bending one copper tube without being connected by welding.
  • the pipe 20 is branched into four in parallel, so that the four first one-way pipe parts 21, the four first bent parts 23, and the four first other parts.
  • a directional piping part 22 is provided.
  • the one-way piping part 21 and the other direction piping part 22 are not formed in a straight shape but are formed in a wave shape.
  • FIG. 4 is a perspective view of a lid used in the heat exchanger of the present invention.
  • the lid portion 30 includes a wall surface 31 located at the opening end 13 and a pipe penetration portion 32 that protrudes from the wall surface 31.
  • the wall surface 31 covers the open end 13 of the first flow path 11.
  • the pipe penetration part 32 is disposed on both sides of the wall surface 31.
  • a convex portion 33 is provided on the wall surface 31 of the lid portion 30.
  • the convex portion 33 is disposed between the two pipe penetration portions 32.
  • a bent portion 23 is disposed on the opening end 13 side of the convex portion 33.
  • a seal portion 24 is disposed in the pipe penetration portion 32.
  • the pipe penetration part 32 has a cylinder part 32b for introducing the first fluid or a cylinder part 32c for deriving the first fluid, in addition to the cylinder part 32a that penetrates the pipe 20.
  • the cylindrical portion 32 a that penetrates the pipe 20 and the cylindrical portion 32 b that introduces the first fluid, or the cylindrical portion 32 a and the cylindrical portion 32 c that leads out the first fluid are centered in a direction perpendicular to the wall surface 31.
  • the pipe penetrating part 32 includes a cylindrical part 32d for a hole for forming a hole that communicates the cylindrical part 32a that penetrates the pipe 20 and the cylindrical part 32b that introduces the first fluid, and a pipe.
  • a through hole cylinder portion 32d for forming a hole communicating between the cylinder portion 32a penetrating 20 and the cylinder portion 32c leading out the first fluid at the time of resin integral molding.
  • These punched hole cylinder portions 32d are closed by a stopper 32e having a seal material on the outer periphery.
  • the pipe penetrating portion 32 disposed on one side of the wall surface 31 includes a cylindrical portion 32a that leads out the second fluid, a cylindrical portion 32b that introduces the first fluid, and a cylindrical portion 32d for hole.
  • the pipe penetrating portion 32 disposed on the other side of the wall surface 31 includes a cylindrical portion 32a for introducing the second fluid, a cylindrical portion 32c for deriving the first fluid, and a cylindrical portion 32d for a hole.
  • the lid 30 is made of the same material as the resin case 10. For example, thermoplastic crystalline plastics, particularly polyphenylene sulfide resin (PPS) are suitable.
  • the lid part 30 is integrally formed of resin.
  • a plurality of fastening holes 34 are provided on the outer periphery of the wall surface 31 in order to fix the lid 30 to the resin case 10.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the heat exchanger of the present invention.
  • the heat exchanger of the present invention includes a resin case 10, a pipe 20, a flow path forming part 40, a packing 50, and a lid part 30.
  • the flow path forming part 40 is arranged in the resin case 10, and the one-way flow part formed around the other-direction pipe part 22 in the first flow path 11 in one row and the periphery of the one-way pipe part 21. And the other-direction flow part formed in the.
  • the packing 50 is disposed between the resin case 10 and the lid 30, and the airtightness between the resin case 10 and the lid 30 and the airtightness between the flow path forming unit 40 and the lid 30. Secure.
  • the heat exchanger of the present invention includes a first fluid introduction pipe 61 that introduces a first fluid, a first fluid introduction pipe 62 that derives a first fluid, a second fluid introduction pipe 71 that introduces a second fluid, and a second fluid.
  • a second fluid outlet pipe 72 for leading the fluid is provided.
  • the first fluid introduction pipe 61 is connected to the cylindrical portion 32b that introduces the first fluid.
  • the first fluid outlet pipe 62 is connected to the cylindrical portion 32c that guides the first fluid.
  • the second fluid introduction pipe 71 is connected to the introduction connection pipe portion 25a.
  • the second fluid outlet pipe 72 is connected to the outlet connecting pipe portion 25b.
  • the first fluid introduction pipe 61 has an L-shaped bent portion and is connected to the pipe penetration portion 32 disposed on one side portion of the wall surface 31.
  • the first fluid introduction tube 61 has a parallel portion 61 a that is substantially parallel to the wall surface 31.
  • the parallel portion 61 a has a length from one side portion of the wall surface 31 to the other side portion of the wall surface 31.
  • the convex part 33 is made to protrude in the space produced between the wall surface 31 and the parallel part 61a.
  • the lead-out connecting pipe portion 25 b for leading the second fluid is also substantially parallel to the wall surface 31 by forming an L-shaped bent portion, and the wall surface from one side of the wall surface 31 to the wall surface.
  • a parallel portion 20 a reaching the other side portion of 31 is formed.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the assembly procedure of the heat exchanger of the present invention.
  • the pipe 20 is inserted from the open end 13 and placed in the resin case 10.
  • a first one-way piping portion 21 and a first other-direction piping portion 22 are arranged in the first flow path 11 in one row.
  • the flow path forming portion 40 is inserted from the open end 13, and one end of the flow path forming portion 40 is opposed to the bent portion 23 located on the closed end 14 side, It arrange
  • the flow path forming portion 40 is disposed between the first one-way piping portion 21 and the first other-direction piping portion 22 that are disposed in the first flow passage 11 in one row.
  • one row of the first flow paths 11 is formed around the one-way flow part 22 around the other-direction pipe part 22 and the other around the one-way pipe part 21. It can be separated into a directional flow section.
  • the packing 50 is disposed at the opening end 13.
  • the packing 50 is located on the outer periphery of the open end 13 and the flow path forming portion 40, and has an airtightness between the resin case 10 and the lid portion 30 and an airtightness between the flow path forming portion 40 and the lid portion 30. Can be secured.
  • the lid 30 is brought into contact with the open end 13 and the other end of the flow path forming portion 40 so as to face each other, and the lid 30 is fixed to the resin case 10 using the fastener 35. Both ends of the pipe 20 pass through the cylindrical portion 32 a for introducing the second fluid and the cylindrical portion 32 a for extracting the second fluid, and are protruded from the resin case 10.
  • the seal part 24 is located in the cylinder part 32a.
  • the piping 20 arrange
  • the pipe 20 in which the parallel part 20a is formed is connected to a second fluid outlet pipe 72 that guides the second fluid.
  • positioned at the cylinder part 32a which introduces a 2nd fluid connects with the 2nd fluid introduction pipe
  • the state shown in FIG. 1 is obtained by connecting the first fluid introduction pipe 61 and the first fluid outlet pipe 62 from the state shown in FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of a resin case used in the heat exchanger of the present invention
  • FIG. 8 is a side view of the resin case
  • FIG. 9 is a plan sectional view of the resin case
  • FIG. 10 is a side view of the resin case.
  • FIG. 11 is a sectional view taken along the line XX of FIG.
  • the resin case 10 is provided with a plurality of rib portions 15 between the open end 13 and the closed end 14.
  • the plurality of rib portions 15 have a plane perpendicular to the flow direction of the first fluid.
  • the plurality of rib portions 15 do not necessarily have to face in a direction perpendicular to the flow direction of the first fluid. That is, the plurality of rib portions 15 only need to straddle at least two rows of the first flow paths 11, for example, the first flow path 11 a of the first row and the first flow path 11 b of the second row.
  • rib portions 15 parallel to the flow direction of the first fluid are connected to the first flow passage 11 a in the first row, the first flow passage 11 b in the second row, and the first flow passage 11 b in the third row. It is preferable to provide each of the first flow paths 11c and the first flow paths 11 in the other rows.
  • the partition wall 12 separates the first channel 11 a in the first row and the first channel 11 b in the second row.
  • the partition wall 12 includes a partition wall 12a that forms the first flow path 11a in the first row and a partition wall 12b that forms the first flow path 11b in the second row.
  • the partition wall 12 separates the first flow path 11b in the second row and the first flow path 11c in the third row.
  • the partition wall 12 includes a partition wall 12c that forms the first flow path 11b in the second row and a partition wall 12d that forms the first flow path 11c in the third row. The same applies to the other partition walls 12.
  • the partition walls 12 a forming the first flow path 11 a in the first row and the partition walls 12 b forming the first flow path 11 b in the second row are connected by a plurality of rib portions 15. Further, the partition walls 12c forming the first flow path 11b in the second row and the partition walls 12d forming the first flow path 11c in the third row are connected by a plurality of rib portions 15. The same applies to the other partition walls 12. Accordingly, the first flow paths 11 separated into a plurality of rows are connected by the rib portion 15. Since a space is formed between the first flow paths 11 other than the rib portion 15, the first flow paths 11 adjacent to each other, for example, the first flow paths 11a in the first row and the first flow paths in the second row. Heat transfer with 11b can be prevented.
  • a space is formed between the first flow paths 11 separated into a plurality of rows except for the rib portion 15, but may be connected without forming a space.
  • the first flow path 11 has a temperature gradient from a low temperature to a high temperature from the inlet toward the outlet, and not only in each row of the first flow passage 11 but also in the first flow passage 11 in one row depending on the position. Is different.
  • the outer periphery of the resin case 10 is provided with a heat insulating material or covered with an outer case. Therefore, by separating the outer peripheral portion of the resin case 10 into a plurality of spaces by the plurality of rib portions 15, heat transfer in the outer peripheral portion of the resin case 10 can be prevented, and heat dissipation loss can be reduced.
  • the width of the first flow path 11 is W, the height is H, the width on the open end 13 side is W1, the height is H1, the width on the closed end 14 side is W2, and the height is H2. Further, W1> W2 and H1> H2.
  • the width W1 and the height H1 on the open end 13 side are made larger than the width W2 and the height H2 on the closed end 14 side, so that the flow path cross-sectional area on the open end 13 side. Becomes larger than the cross-sectional area of the flow path on the closed end 14 side. That is, the channel cross-sectional area of the first channel 11 continuously decreases from the open end 13 side to the closed end 14.
  • the flow path forming unit 40 separates the first flow path 11 into a one-way flow part formed around the other-direction pipe part 22 and an other-direction flow part formed around the one-way pipe part 21.
  • the channel cross-sectional area of the one-way flow portion decreases toward the downstream side, that is, from the opening end 13 toward the closed end 14, and the channel cross-sectional area of the other-direction flow portion decreases toward the downstream side. That is, it becomes larger from the closed end 14 toward the open end 13. Therefore, the flow rate is increased in the unidirectional flow portion to enhance the heat transfer promotion effect, and the pressure loss is reduced in the flow portion in the other direction, so that a heat exchanger with high heat exchange efficiency and low pressure loss as a whole can be realized.
  • FIG. 12 is a plan view of a flow path forming portion used in the heat exchanger of the present invention
  • FIG. 13 is a side view of the flow path forming portion
  • FIG. 14 is a YY sectional view of FIG. 13, and FIG. -Z sectional view
  • FIG. 16 is a plan sectional view of the flow path forming portion
  • FIG. 17 is a side sectional view of the flow path forming portion.
  • the flow path forming portion 40 is formed with a hollow portion 41 that becomes a cavity, and is formed in a columnar shape by the upper surface 42, the lower surface 42, and the side surface 43. Further, both end surfaces 44 of the flow path forming unit 40 are closed. Enlarged portions 41 a are formed above and below the hollow portion 41.
  • a ridge 42 a is formed in the longitudinal direction at the center of each of the upper surface 42 and the lower surface 42.
  • a concave portion 43a is formed in the side surface 43 in the longitudinal direction. Since the flow path forming portion 40 is formed with a hollow portion 41 by space, the flow path forming portion 40 is easily deformed by the hollow portion 41, and therefore, even when the first fluid is volume-expanded by freezing in winter, Damage to the resin case 10 can be prevented.
  • FIG. 18 is a plan sectional view of the heat exchanger of the present invention
  • FIG. 19 is a sectional view of the first flow path in the first row in FIG.
  • One flow path forming unit 40 is disposed in the first flow path 11a of the first row.
  • the first flow path 11 a one end of the flow path forming part 40 faces the bent part 23, and the other end of the flow path forming part 40 faces the lid part 30.
  • the first flow path 11 a in the first row is formed between the one-way flow part 81 formed around the other-direction pipe part 22 and the one-way pipe part 21. It is separated from the other-direction flow part 82 formed around.
  • first flow path 11b in the second row, the first flow path 11c in the third row, and the first flow passage 11 in the other rows are each similarly provided with one flow passage forming portion 40, and the one-way flow portion 81. And the other-direction flow part 82 are formed.
  • the one end 16a and the other end 16b in the cross section perpendicular to the flow direction of the unidirectional flow portion 81 are both substantially semicircular in outer shape and inner shape.
  • the outer shape and inner shape of one end 16a and the other end 16b of the unidirectional flow portion 81 are concentric with the pipe 20, and the thickness of the substantially semicircular one end 16a and the other end 16b is constant.
  • the one end 17a and the other end 17b in the cross section perpendicular to the flow direction of the other-direction flow portion 82 are both substantially semicircular in outer shape and inner shape.
  • the outer shape and the inner shape of the one end 17a and the other end 17b of the other-direction flow portion 82 are concentric with the pipe 20, and the thickness of the substantially semicircular one end 17a and the other end 17b is constant.
  • a case-side protrusion is formed between one end 16a of the one-way flow portion 81 and one end 17a of the other-direction flow portion 82 and between the other end 16b of the one-way flow portion 81 and the other end 17b of the other-direction flow portion 82.
  • a ridge 18 is formed. The case-side ridge 18 is projected outward at a position corresponding to the ridge 42 a of the flow path forming unit 40.
  • the outer shapes of both ends 16a and 16b of the unidirectional flow portion 81 and the outer shapes of both ends 17a and 17b of the other direction flow portion 82 are substantially semicircular. Thereby, even when the first fluid remaining in the one-way flow portion 81 and the other-direction flow portion 82 expands in volume due to freezing in winter, the stress accompanying the volume expansion can be dispersed and the resin case 10 is damaged. Can be prevented. Further, the flow path forming portion 40 is accurately arranged in the resin case 10 by the case-side convex strip portion 18 provided at a position corresponding to the convex strip portion 42 a of the flow path forming portion 40, and the one-way flow portion 81. And the other direction flow part 82 can be formed uniformly.
  • the protruding height of the case-side ridges 18 is low, but by setting the height to be the same as the ribs 15, heat transfer at the outer periphery of the resin case can be prevented, and heat dissipation loss can be reduced. Can be reduced.
  • the present invention can be used as a water heater or a cooler using steam or high-temperature water generated by a boiler in addition to a refrigerant.

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Abstract

　本発明の熱交換器は、一つの列の第一流路１１を、他方向配管部２２の周囲に形成される一方向流れ部８１と、一方向配管部２１の周囲に形成される他方向流れ部８２とに分離する流路形成部４０を設け、一方向流れ部８１の流路断面積を、下流側に向かって小さくし、他方向流れ部８２の流路断面積を、下流側に向かって大きくし、よって伝熱促進効果を高め、圧力損失を小さくすることができる。

Description

熱交換器
　本発明は、例えば給湯機として用いることができる熱交換器に関する。
　給湯機に用いられる熱交換器は、耐圧性及び耐熱性が要求されることから、一般には銅配管による二重管を用いる。
　これに対して、金属製の配管を収容する樹脂製ケースを使い、配管には熱媒体を流通させ、配管と樹脂製ケースとの間には加熱される水を流通させる熱交換器が提案されている（特許文献１）。
特開２００２－３３３２９０号公報
　特許文献１によれば、金属配管による二重管の成形と比べて、屈曲作業を簡単に実施でき、金属配管を細かく屈曲させて熱交換器の外形寸法をコンパクトにすることができる。
　しかし、さらにコンパクト化し熱交換効率を高めるためには、伝熱促進効果を高め、圧力損失を小さくすることが必要である。
　そこで、本発明は、伝熱促進効果を高め、圧力損失を小さくすることができる熱交換器を提供することを目的とする。
　請求項１記載の本発明の熱交換器は、第一流体が流れる第一流路を形成する樹脂製ケースと、第二流体が流れる第二流路を形成し、前記第一流路内に配設される配管とを備え、前記樹脂製ケースの内部は、前記第一流路を複数の列に分離し、前記配管を、一方向に前記第二流体を流す一方向配管部と、他方向に前記第二流体を流す他方向配管部と、前記一方向配管部と前記他方向配管部とを接続する屈曲部とより構成し、一つの前記列の前記第一流路を、前記他方向配管部の周囲に形成される一方向流れ部と、前記一方向配管部の周囲に形成される他方向流れ部とに分離する流路形成部を設け、前記一方向流れ部の流路断面積を、下流側に向かって小さくし、前記他方向流れ部の流路断面積を、下流側に向かって大きくしたことを特徴とする。
　請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器において、前記第一流路の開口端を覆い、かつ、前記樹脂製ケースに固定する蓋部を備え、前記蓋部に、前記屈曲部を配置する凸部を設けたことを特徴とする。
　請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の熱交換器において、前記配管の前記樹脂製ケースより突出した部位にシール部を設け、前記蓋部は、前記開口端に位置する壁面と、前記壁面より突出させた配管貫通部とを有し、前記シール部と前記配管貫通部とをシールすることを特徴とする。
　請求項４記載の本発明は、請求項２又は請求項３に記載の熱交換器において、前記流路形成部の一端を前記屈曲部に対向させて配置し、前記開口端と前記流路形成部の他端とに対向するように前記蓋部を前記樹脂製ケースに固定することを特徴とする。
　請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の熱交換器において、前記一方向流れ部及び前記他方向流れ部のそれぞれの両端外形を略半円形状としたことを特徴とする。
　請求項６記載の本発明の給湯機は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱交換器を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、一方向流れ部の流路断面積を、下流側に向かって小さくし、他方向流れ部の流路断面積を、下流側に向かって大きくする。これにより、一方向流れ部では流速が高まり伝熱促進効果を高め、他方向流れ部では圧力損失を小さくし、全体として熱交換効率が高く圧力損失の小さな熱交換器を実現できる。
本発明の一実施例による熱交換器の外観斜視図 同熱交換器に用いる樹脂製ケースの斜視図 同熱交換器に用いる配管の斜視図 同熱交換器に用いる蓋部の斜視図 同熱交換器の分解斜視図 同熱交換器の組立手順を示す斜視図 同熱交換器に用いる樹脂製ケースの平面図 同樹脂製ケースの側面図 同樹脂製ケースの平面断面図 同樹脂製ケースの側面断面図 図９のＸ－Ｘ断面図 同熱交換器に用いる流路形成部の平面図 同流路形成部の側面図 図１３のＹ－Ｙ断面図 図１３のＺ－Ｚ断面図 同流路形成部の平面断面図 同流路形成部の側面断面図 同熱交換器の平面断面図 図１８における第一の列の第一流路の断面図
　　１０　樹脂製ケース
　　１１　第一流路
　　１２　隔壁
　　１３　開口端
　　１５　リブ部
　　１６ａ　一端
　　１６ｂ　他端
　　１７ａ　一端
　　１７ｂ　他端
　　２０　配管
　　２１　一方向配管部
　　２２　他方向配管部
　　２３　屈曲部
　　２４　シール部
　　３０　蓋部
　　３１　壁面
　　３２　配管貫通部
　　３３　凸部
　　４０　流路形成部
　　４１　中空部
　　５０　パッキン
　　８１　一方向流れ部
　　８２　他方向流れ部
　本発明の第１の実施の形態による熱交換器は、一つの列の第一流路を、他方向配管部の周囲に形成される一方向流れ部と、一方向配管部の周囲に形成される他方向流れ部とに分離する流路形成部を設け、一方向流れ部の流路断面積を、下流側に向かって小さくし、他方向流れ部の流路断面積を、下流側に向かって大きくしたものである。本実施の形態によれば、一方向流れ部では流速が高まり伝熱促進効果を高め、他方向流れ部では圧力損失を小さくし、全体として熱交換効率が高く圧力損失の小さな熱交換器を実現できる。
　本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による熱交換器において、蓋部に、屈曲部を配置する凸部を設けたものである。本実施の形態によれば、第二流体が流れる配管は、熱交換によって入口側と出口側で温度差を生じるが、凸部によって屈曲部を樹脂製ケースの外方に配置することで蓋部における配管の温度差を小さくできる。また、凸部に屈曲部を配置することで熱交換器の小型化及び組立性を向上できる。
　本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による熱交換器において、配管の樹脂製ケースより突出した部位に設けたシール部と、壁面より突出させた配管貫通部とをシールするものである。本実施の形態によれば、熱交換器のシール性及び組立性を向上できる。
　本発明の第４の実施の形態は、第２又は第３の実施の形態による熱交換器において、流路形成部の一端を屈曲部に対向させて配置し、開口端と流路形成部の他端とに対向するように蓋部を樹脂製ケースに固定するものである。本実施の形態によれば、樹脂製ケース内に配管を挿入し、その後、流路形成部を屈曲部に対向させるように挿入し、最後に、蓋部を樹脂製ケースに固定することで熱交換器を組み立てることができる。このように、熱交換器の組立性を向上できる。
　本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による熱交換器において、一方向流れ部及び他方向流れ部のそれぞれの両端外形を略半円形状としたものである。本実施の形態によれば、冬期に、一方向流れ部及び他方向流れ部に残留する第一流体が凍結によって体積膨張した場合でも、体積膨張に伴う応力を分散させることができる。そのため、樹脂製ケースの破損を防止することができる。
　本発明の第６の実施の形態による給湯機は、第１から第５の実施の形態による熱交換器を備えたものである。本実施の形態によれば、伝熱促進効果を高め、圧力損失を小さくすることができる熱交換器を備えた給湯器を提供することができる。
　以下本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
　図１は本実施例による熱交換器の外観斜視図である。
　図１に示すように、本実施例による熱交換器は、第一流体が流れる第一流路を形成する樹脂製ケース１０と、第二流体が流れる第二流路を形成し、第一流路内に配設される配管２０と、樹脂製ケース１０に固定する蓋部３０を備えている。蓋部３０から突出した配管２０は、その一部に平行部２０ａが形成される。
　本実施例による熱交換器は、第一流体として例えば水を、第二流体として例えば冷媒を用いる。本実施例による熱交換器は、圧縮機、膨張弁、蒸発器とともに配管で環状に接続されて冷凍サイクルを構成する。本実施例による熱交換器には、圧縮機で圧縮された高温の冷媒が導入される。本実施例のように熱交換器を放熱器として利用した場合、第一流体を加熱することができる。導入された高温の冷媒流れと対向する方向に第一流体である水を流すことで、導入される水は、冷媒から熱を奪って温水となる。このように、温水を生成する熱交換器は、ヒートポンプ給湯機や温水暖房機等の給湯機として利用することができる。
　なお、本実施例による熱交換器を蒸発器として利用した場合、第一流体を冷却することができる。
　また、第二流体には、冷媒の他に、ボイラーで発生させた蒸気や高温水を用いることもできる。
　図２は本発明の熱交換器に用いる樹脂製ケースの斜視図である。
　樹脂製ケース１０の内部は、第一流路１１を隔壁１２によって複数の列に分離している。
　本実施例では、４つの隔壁１２によって第一流路１１は５つの列に分離している。樹脂製ケース１０は、一つの面を開口端１３としており、第一流路１１が開放されている。開口端１３と対向する面は閉塞された閉塞端１４となっている。開口端１３及び閉塞端１４以外の樹脂製ケース１０の外周部には、複数のリブ部１５を突出させて形成している。複数のリブ部１５は、それぞれが等間隔に設けられ、樹脂ケース１０の上面、下面、及び両側面にわたって設けている。なお、これらのリブ部１５は、複数の列に分離された第一流路１１に跨って設けている。
　樹脂製ケース１０は、例えば、熱可塑性の結晶性プラスチックを材質とし、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が適している。樹脂製ケース１０は、金型により一体成型されている。
　図３は本発明の熱交換器に用いる配管の斜視図である。
　配管２０は、一方向に第二流体を流す一方向配管部２１と、他方向に第二流体を流す他方向配管部２２と、一方向配管部２１と他方向配管部２２とを接続する屈曲部２３とより構成される。配管２０には金属製のパイプを用い、銅管が適している。
　ここで一方向とは、配管２０を樹脂製ケース１０に配置した状態で、開口端１３から閉塞端１４に向かう方向である。他方向とは、配管２０を樹脂製ケース１０に配置した状態で、閉塞端１４から開口端１３に向かう方向とする。従って、一方向と他方向とは対向する方向となる。
　配管２０の樹脂製ケース１０より突出した部位にはシール部２４を設けている。配管２０の一端は導入接続管部２５ａ、配管２０の他端は導出接続管部２５ｂを形成し、シール部２４は、導入接続管部２５ａ及び導出接続管部２５ｂに設けている。シール部２４よりも端部側の導入接続管部２５ａ及び導出接続管部２５ｂは、蓋部３０より突出する。
　シール部２４は、配管２０周りに同心円状に溶接したシール板と、このシール板の外周に設けた溝に配置するＯリングによって構成する。
　本実施例では、配管２０は４本に並列に分岐している。
　配管２０は、第一の一方向配管部２１の下流側端部に第一の屈曲部２３が接続され、第一の屈曲部２３には第一の他方向配管部２２の上流側端部が接続され、第一の他方向配管部２２の下流側端部には第二の屈曲部２３が接続される。そして第二の屈曲部２３には第二の一方向配管部２１の上流側端部が接続され、第二の一方向配管部２１の下流側端部に第三の屈曲部２３が接続され、第三の屈曲部２３には第二の他方向配管部２２の上流側端部が接続され、第二の他方向配管部２２の下流側端部には第四の屈曲部２３が接続される。このように、配管２０は、一方向配管部２１を流れる第二流体と他方向配管部２２を流れる第二流体とが逆方向に流れるように、一方向配管部２１、屈曲部２３、及び他方向配管部２２が連続して接続される。
　従って、本実施例による配管２０は、導入接続管部２５ａ、第一の一方向配管部２１、第一の屈曲部２３、第一の他方向配管部２２、第二の屈曲部２３、第二の一方向配管部２１、第三の屈曲部２３、第二の他方向配管部２２、第四の屈曲部２３、第三の一方向配管部２１、第五の屈曲部２３、第三の他方向配管部２２、第六の屈曲部２３、第四の一方向配管部２１、第七の屈曲部２３、第四の他方向配管部２２、第八の屈曲部２３、第五の一方向配管部２１、第九の屈曲部２３、第五の他方向配管部２２、第十の屈曲部２３、及び導出接続管部２５ｂが順に連続して構成されている。
　なお、配管２０を、それぞれの構造と機能から、導入接続管部２５ａ、一方向配管部２１、屈曲部２３、他方向配管部２２、及び導出接続管部２５ｂとして説明したが、配管２０は、溶接により接続されることなく、一本の銅管を曲げ加工することで構成することが好ましい。
　また、本実施例では配管２０は４本に並列に分岐しているため、４本の第一の一方向配管部２１、４本の第一の屈曲部２３、及び４本の第一の他方向配管部２２を有する。
　また、一方向配管部２１と他方向配管部２２とは直状ではなく、波状に形成されている。
　図４は本発明の熱交換器に用いる蓋部の斜視図である。
　蓋部３０は、開口端１３に位置する壁面３１と、壁面３１より突出させた配管貫通部３２とを有する。壁面３１は、第一流路１１の開口端１３を覆う。配管貫通部３２は、壁面３１の両側部に配置される。蓋部３０の壁面３１には、凸部３３を設けている。凸部３３は、二つの配管貫通部３２の間に配置されている。凸部３３の開口端１３側には屈曲部２３が配置される。配管貫通部３２には、シール部２４が配置される。
　配管貫通部３２は、配管２０を貫通させる筒部３２ａの他に、第一流体を導入する筒部３２ｂ又は第一流体を導出する筒部３２ｃを有している。配管２０を貫通させる筒部３２ａと第一流体を導入する筒部３２ｂ、又は筒部３２ａと第一流体を導出する筒部３２ｃは壁面３１に垂直な方向を軸心としている。また、配管貫通部３２は、配管２０を貫通させる筒部３２ａと第一流体を導入する筒部３２ｂとを連通する孔を樹脂一体成型時に形成するための抜き孔用筒部３２ｄ、及び、配管２０を貫通させる筒部３２ａと第一流体を導出する筒部３２ｃとを連通する孔を樹脂一体成型時に形成するための抜き孔用筒部３２ｄとを有している。これらの抜き孔用筒部３２ｄは、外周にシール材を備えた栓３２ｅによって閉塞される。
　壁面３１の一方の側部に配置される配管貫通部３２は、第二流体を導出する筒部３２ａ、第一流体を導入する筒部３２ｂ、及び抜き孔用筒部３２ｄとで構成される。
　壁面３１の他方の側部に配置される配管貫通部３２は、第二流体を導入する筒部３２ａ、第一流体を導出する筒部３２ｃ、及び抜き孔用筒部３２ｄとで構成される。
　蓋部３０は、樹脂製ケース１０と同一の材質を用いる。例えば、熱可塑性の結晶性プラスチック、特にポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が適している。
　蓋部３０は、樹脂により一体成型されている。
　なお、壁面３１の外周には、樹脂製ケース１０に蓋部３０を固定するために、複数の締結用孔３４を有している。
　図５は本発明の熱交換器の分解斜視図である。
　本発明の熱交換器は、樹脂製ケース１０、配管２０、流路形成部４０、パッキン５０、及び蓋部３０から構成される。
　流路形成部４０は、樹脂製ケース１０内に配置され、一つの列の第一流路１１を、他方向配管部２２の周囲に形成される一方向流れ部と、一方向配管部２１の周囲に形成される他方向流れ部とに分離する。
　パッキン５０は、樹脂製ケース１０と蓋部３０との間に配置され、樹脂製ケース１０と蓋部３０との間の気密性、及び流路形成部４０と蓋部３０との間の気密性を確保する。
　本発明の熱交換器は、第一流体を導入する第一流体導入管６１、第一流体を導出する第一流体導出管６２、第二流体を導入する第二流体導入管７１、及び第二流体を導出する第二流体導出管７２を有する。
　第一流体導入管６１は、第一流体を導入する筒部３２ｂと接続される。第一流体導出管６２は、第一流体を導出する筒部３２ｃと接続される。第二流体導入管７１は、導入接続管部２５ａと接続される。第二流体導出管７２は、導出接続管部２５ｂと接続される。
　第一流体導入管６１は、Ｌ字曲げ部を有し、壁面３１の一方の側部に配置される配管貫通部３２に接続される。Ｌ字曲げ部を有することで、第一流体導入管６１は、壁面３１に対して略平行である平行部６１ａを有する。平行部６１ａは、壁面３１の一方の側部から壁面３１の他方の側部に至る長さである。
　凸部３３は、壁面３１と平行部６１ａとの間に生じる空間に突出させている。
　また、図１に示すように、第二流体を導出する導出接続管部２５ｂも、Ｌ字曲げ部を形成することで、壁面３１に対して略平行で、壁面３１の一方の側部から壁面３１の他方の側部に至る平行部２０ａを形成する。
　次に図６を用いて本発明の熱交換器の組立方法を説明する。
　図６は、本発明の熱交換器の組立手順を示す斜視図である。
　まず、図６（ａ）に示すように、配管２０を開口端１３から挿入し、樹脂製ケース１０内に配置する。一つの列の第一流路１１には、第一の一方向配管部２１と第一の他方向配管部２２とが配置される。
　次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成部４０を開口端１３から挿入し、流路形成部４０の一端を閉塞端１４側に位置する屈曲部２３に対向させて、樹脂製ケース１０内に配置する。流路形成部４０は、一つの列の第一流路１１に配置される第一の一方向配管部２１と第一の他方向配管部２２との間に配置する。流路形成部４０を配置することによって、一つの列の第一流路１１を、他方向配管部２２の周囲に形成される一方向流れ部と、一方向配管部２１の周囲に形成される他方向流れ部とに分離することができる。
　図６（ｃ）では、開口端１３にパッキン５０を配置する。パッキン５０は、開口端１３の外周と流路形成部４０に位置し、樹脂製ケース１０と蓋部３０との間の気密性、及び流路形成部４０と蓋部３０との間の気密性を確保することができる。
　図６（ｄ）では、蓋部３０を開口端１３と流路形成部４０の他端とに対向するように当接し、締結具３５を用いて蓋部３０を樹脂製ケース１０に固定する。配管２０の両端は、第二流体を導入する筒部３２ａ及び第二流体を導出する筒部３２ａ内を通り、樹脂製ケース１０より突出させる。シール部２４は筒部３２ａ内に位置する。
　図６（ｅ）に示すように、第二流体を導出する筒部３２ａに配置される配管２０は、Ｌ字曲げ部を設けることで、平行部２０ａが形成される。平行部２０ａが形成された配管２０は、第二流体を導出する第二流体導出管７２と接続する。また、第二流体を導入する筒部３２ａに配置される配管２０は、第二流体を導入する第二流体導入管７１と接続する。
　図６（ｅ）に示す状態から、第一流体導入管６１及び第一流体導出管６２を接続することで、図１に示す状態となる。
　以下に、主要構成部材の詳細な構成について説明する。
　図７は本発明の熱交換器に用いる樹脂製ケースの平面図、図８は同樹脂製ケースの側面図、図９は同樹脂製ケースの平面断面図、図１０は同樹脂製ケースの側面断面図、図１１は図９のＸ－Ｘ断面図である。
　特に、図７及び図８に示すように、樹脂製ケース１０は、開口端１３と閉塞端１４との間には、複数のリブ部１５を設けている。複数のリブ部１５は、第一流体の流れ方向に対して直交する方向を面とする。
　なお、複数のリブ部１５は、第一流体の流れ方向に対して必ずしも直交する方向を面としなくてもよい。つまり、複数のリブ部１５は、少なくとも二つの列の第一流路１１、例えば第一の列の第一流路１１ａと第二の列の第一流路１１ｂとに跨っていればよい。
　また、これらのリブ部１５以外に、第一流体の流れ方向に平行なリブ部１５を、第一の列の第一流路１１ａ、第二の列の第一流路１１ｂ、第三の列の第一流路１１ｃ、及びその他の列の第一流路１１のそれぞれに設けることが好ましい。
　図９から図１１に示すように、隔壁１２は、第一の列の第一流路１１ａと第二の列の第一流路１１ｂとを分離する。隔壁１２は、第一の列の第一流路１１ａを形成する隔壁１２ａと、第二の列の第一流路１１ｂを形成する隔壁１２ｂとで構成している。
　同様に、隔壁１２は、第二の列の第一流路１１ｂと第三の列の第一流路１１ｃとを分離する。隔壁１２は、第二の列の第一流路１１ｂを形成する隔壁１２ｃと、第三の列の第一流路１１ｃを形成する隔壁１２ｄとで構成している。その他の隔壁１２についても同様である。
　また、第一の列の第一流路１１ａを形成する隔壁１２ａと、第二の列の第一流路１１ｂを形成する隔壁１２ｂとは複数のリブ部１５でつながっている。また、第二の列の第一流路１１ｂを形成する隔壁１２ｃと、第三の列の第一流路１１ｃを形成する隔壁１２ｄとは複数のリブ部１５でつながっている。その他の隔壁１２についても同様である。
　従って、複数の列に分離したそれぞれの第一流路１１同士は、リブ部１５でつながっている。それぞれの第一流路１１間は、リブ部１５以外には空間が形成されているので、隣り合う第一流路１１同士、例えば第１の列の第一流路１１ａと第２の列の第一流路１１ｂとの間での熱移動を防止できる。
　なお、本実施例では、複数の列に分離したそれぞれの第一流路１１間は、リブ部１５以外には空間を形成したが、空間を形成することなく接続されていてもよい。
　第一流路１１は、入口から出口に向かって、低温から高温となる温度勾配を有し、第一流路１１のそれぞれの列だけでなく、一つの列の第一流路１１においても、位置によって温度が異なる。また、図示はしないが、樹脂製ケース１０の外周は、断熱材が配設され、又は、外ケースで覆われる。
　従って、複数のリブ部１５によって樹脂製ケース１０の外周部を複数空間に分離することで、樹脂製ケース１０の外周部での熱移動を防止でき、放熱ロスを低減できる。
　第一流路１１の幅をＷ、高さをＨとし、開口端１３側の幅をＷ１、高さをＨ１、閉塞端１４側の幅をＷ２、高さをＨ２とする。さらに、Ｗ１＞Ｗ２、Ｈ１＞Ｈ２とする。
　このように、第一流路１１において、開口端１３側の幅Ｗ１及び高さＨ１を、閉塞端１４側の幅Ｗ２及び高さＨ２よりも大きくすることで、開口端１３側の流路断面積が閉塞端１４側の流路断面積よりも大きくなる。すなわち、第一流路１１の流路断面積は、開口端１３側から閉塞端１４の方向に連続的に小さくなる。
　従って、流路形成部４０によって、第一流路１１を、他方向配管部２２の周囲に形成される一方向流れ部と、一方向配管部２１の周囲に形成される他方向流れ部とに分離した場合に、一方向流れ部の流路断面積は、下流側に向かって、すなわち開口端１３から閉塞端１４に向かって小さくなり、他方向流れ部の流路断面積は、下流側に向かって、すなわち閉塞端１４から開口端１３に向かって大きくなる。よって、一方向流れ部では流速が高まり伝熱促進効果を高め、他方向流れ部では圧力損失を小さくし、全体として熱交換効率が高く圧力損失の小さな熱交換器を実現できる。
　図１２は本発明の熱交換器に用いる流路形成部の平面図、図１３は同流路形成部の側面図、図１４は図１３のＹ－Ｙ断面図、図１５は図１３のＺ－Ｚ断面図、図１６は同流路形成部の平面断面図、図１７は同流路形成部の側面断面図である。
　流路形成部４０は、空洞となる中空部４１が形成され、上面４２と下面４２と側面４３によって柱状に形成される。また、流路形成部４０の両端面４４は閉塞されている。中空部４１の上下は拡大部４１ａが形成されている。
　上面４２と下面４２のそれぞれ中央部には、凸条部４２ａが長手方向に形成されている。側面４３には、凹部４３ａが長手方向に形成されている。
　流路形成部４０には、空間による中空部４１を形成しているため、中空部４１によって流路形成部４０は変形しやすく、従って、冬期に第一流体が凍結によって体積膨張した場合でも、樹脂製ケース１０の破損を防止できる。
　図１８は本発明の熱交換器の平面断面図、図１９は図１８における第一の列の第一流路の断面図である。
　第一の列の第一流路１１ａ内には、一つの流路形成部４０が配置される。第一流路１１ａ内では流路形成部４０の一端は屈曲部２３に対向し、流路形成部４０の他端は蓋部３０に対向する。
　そして流路形成部４０によって、図１９に示すように、第一の列の第一流路１１ａは、他方向配管部２２の周囲に形成される一方向流れ部８１と、一方向配管部２１の周囲に形成される他方向流れ部８２とに分離される。
　第二の列の第一流路１１ｂ、第三の列の第一流路１１ｃ、その他の列の第一流路１１についても、それぞれ同様に一つの流路形成部４０が配置され、一方向流れ部８１と他方向流れ部８２とが形成される。
　一方向流れ部８１の流れ方向に垂直な断面における一端１６ａと他端１６ｂは、外形及び内形を、いずれも略半円形状としている。一方向流れ部８１の一端１６ａと他端１６ｂの外形及び内形は、配管２０と同心円状としており、略半円形状の一端１６ａと他端１６ｂの肉厚を一定としている。
　他方向流れ部８２の流れ方向に垂直な断面における一端１７ａと他端１７ｂも、外形及び内形を、いずれも略半円形状としている。他方向流れ部８２の一端１７ａと他端１７ｂの外形及び内形は、配管２０と同心円状としており、略半円形状の一端１７ａと他端１７ｂの肉厚を一定としている。
　一方向流れ部８１の一端１６ａと他方向流れ部８２の一端１７ａとの間、及び一方向流れ部８１の他端１６ｂと他方向流れ部８２の他端１７ｂとの間には、ケース側凸条部１８を形成している。ケース側凸条部１８は、流路形成部４０の凸条部４２ａに対応する位置に、外方に突出させている。
　一方向流れ部８１の両端１６ａ、１６ｂの外形、及び、他方向流れ部８２の両端１７ａ、１７ｂの外形を略半円形状とする。それにより、冬期に、一方向流れ部８１及び他方向流れ部８２に残留する第一流体が凍結によって体積膨張した場合でも、体積膨張に伴う応力を分散させることができ、樹脂製ケース１０の破損を防止することができる。
　また、流路形成部４０の凸条部４２ａに対応する位置に設けられたケース側凸条部１８によって、流路形成部４０を樹脂製ケース１０内に正確に配置し、一方向流れ部８１及び他方向流れ部８２を均一に形成することができる。
　なお、本実施例では、ケース側凸条部１８の突出高さは低いが、リブ部１５と同様の高さとすることで、樹脂製ケースの外周部での熱移動を防止でき、放熱ロスを低減できる。
　本発明は、冷媒の他に、ボイラーで発生させた蒸気や高温水を用いた給湯機や、冷却器として利用することができる。

Claims (6)

  1. 　第一流体が流れる第一流路を形成する樹脂製ケースと、第二流体が流れる第二流路を形成し、前記第一流路内に配設される配管とを備え、
    前記樹脂製ケースの内部は、前記第一流路を複数の列に分離し、
    前記配管を、一方向に前記第二流体を流す一方向配管部と、他方向に前記第二流体を流す他方向配管部と、前記一方向配管部と前記他方向配管部とを接続する屈曲部とより構成し、
    一つの前記列の前記第一流路を、前記他方向配管部の周囲に形成される一方向流れ部と、前記一方向配管部の周囲に形成される他方向流れ部とに分離する流路形成部を設け、
    前記一方向流れ部の流路断面積を、下流側に向かって小さくし、前記他方向流れ部の流路断面積を、下流側に向かって大きくしたことを特徴とする熱交換器。
  2. 　前記第一流路の開口端を覆い、かつ、前記樹脂製ケースに固定する蓋部を備え、前記蓋部に、前記屈曲部を配置する凸部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記配管の前記樹脂製ケースより突出した部位にシール部を設け、前記蓋部は、前記開口端に位置する壁面と、前記壁面より突出させた配管貫通部とを有し、前記シール部と前記配管貫通部とをシールすることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
  4. 　前記流路形成部の一端を前記屈曲部に対向させて配置し、前記開口端と前記流路形成部の他端とに対向するように前記蓋部を前記樹脂製ケースに固定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の熱交換器。
  5. 　前記一方向流れ部及び前記他方向流れ部のそれぞれの両端外形を略半円形状としたことを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱交換器を備えたことを特徴とする給湯機。
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