(57)【要約】【課題】被加熱液である水が流れる流路内にスケールが付着することを抑制できる熱交換器を提供する。【解決手段】熱媒体−水熱交換器１０は、第１の配管１１内を流れる水と第２の配管１２内を流れる熱媒体との間で熱交換する熱交換器であって、水と熱媒体とが熱交換する第１の１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した水が第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体と熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、この第２の熱交換部１０ｂを通過した水が第２の熱交換部１０ｂを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と熱交換する第２の熱交換部１０ｃと、この第２の熱交換部１０ｃを通過した水が熱交換器１０の外部に流出する出口部９７とを備えたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路を流れる被加熱液と第２流路を流れる熱媒体との間で熱交換する熱交換器であって、
前記被加熱液と前記熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部と、
前記第１の熱交換部を通過した被加熱液と前記熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部と、
前記第２の熱交換部を通過した被加熱液と前記第１の熱交換部または前記第２の熱交換部の熱媒体よりも温度の低い前記熱媒体とが熱交換する第３の熱交換部とを備え、
前記被加熱液と前記熱媒体は、第１ないし第３の熱交換部のいずれかにおいて互いに対向して流れることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
被加熱液と熱媒体は、第１ないし第３の熱交換部において互いに対向して流れることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
第１流路は第１の配管内に形成され、第２流路は前記第１の配管と接して設けられた第２の配管内に形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
第１の配管および第２の配管の少なくとも一方は複数の分割管に分割され、この分割管を連結管によって接続したことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
第１の配管および第２の配管は、それぞれ蛇行状に折り曲げられた複数の配管に分岐していることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
第１流路と第２流路は、水平方向に間隔をおいて配列された複数のプレートの間に交互に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項７】
第１流路を貫通し、第２流路内に流入する熱媒体が流れる熱媒体分配配管と、
前記第１流路を貫通し、前記第２流路内から流出する前記熱媒体が流れる熱媒体集合配管と、
前記第２流路を貫通し、前記第１流路内に流入する被加熱液が流れる被加熱液分配配管と、
前記第２流路を貫通し、前記第１流路内から流出する前記被加熱液が流れる被加熱液集合配管とを備え、
前記熱媒体分配配管は、矩形状プレートの一方の隅部に設けられ、
前記熱媒体集合配管は、前記熱媒体分配配管と対向する前記プレートの他方の隅部に設けられ、
前記被加熱液分配配管は、前記熱媒体分配配管と対角に位置する隅部に設けられ、
前記被加熱液集合配管は、前記熱媒体集合配管と対角に位置する隅部と前記被加熱液分配配管が設けられた隅部との間に設けられたことを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
第１流路を貫通し、第２流路内に流入する熱媒体が流れる熱媒体分配配管と、
前記第１流路を貫通し、前記第２流路内から流出する前記熱媒体が流れる熱媒体集合配管と、
前記第２流路を貫通し、前記第１流路内に流入する被加熱液が流れる被加熱液分配配管と、
前記第２流路を貫通し、前記第１流路内から流出する前記被加熱液が流れる被加熱液集合配管とを備え、
前記被加熱液分配配管は、矩形状プレートの一方の隅部に設けられ、
前記被加熱液集合配管は、前記被加熱液分配配管と対向する前記プレートの他方の隅部に設けられ、
前記熱媒体集合配管は、前記被加熱液集合配管と対角に位置する隅部に設けられ、
前記熱媒体分配配管は、前記被加熱液分配配管と対角に位置する隅部と前記熱媒体集合配管が設けられた隅部との間に設けられたことを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
【請求項９】
第１流路内を流れる被加熱液と第２流路内を流れる熱媒体とが熱交換する第１ステップと、
前記第１ステップを経た被加熱液が前記被加熱液と熱交換する第２ステップと、
前記第２ステップを経た被加熱液が前記第１ステップまたは前記第１ステップの熱媒体よりも温度が低い熱媒体と熱交換した後、外部へ流出する第３ステップとを備えた液体の過熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばヒートポンプ式の給湯器において、水等の液体と熱媒体とが熱交換するための熱交換器および液体の加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器として、二重管の内管内を被加熱液である水が流動し、内管と外管との間に形成された環状部を熱媒体である二酸化炭素が水と対向して流動するとともに、水が流動する内管の出口側の流路断面積を入口側より拡大することで、水中のカルシウムやマグネシウム等のミネラル成分が炭酸カルシウム等の炭酸塩結晶（以下、「スケール」という）として析出し出口側の内管管壁に付着しても水の流動を封止させず、被加熱液と熱媒体との熱交換が停止することを抑制するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４５０５６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような従来の熱交換器においては、被加熱液である水と熱媒体である二酸化炭素とを対向流として配管内を流動させているので、熱媒体が最も高温となる熱媒体の入口部分と水道水が最も高温となる水道水の出口部分とが接触する構造となり、出口側配管近傍の水道水は局所的に高温に加熱される。高温に加熱された水はスケールの析出が促進されるため、水の出口側配管の管壁にはスケールが付着しやすくなる。また、水温が局所的に高温になることで局所的に水が沸騰する場合があり、この場合には沸騰に伴って水中のカルシウムイオン等の濃度が増加するため、さらにスケールの析出が促進され水配管へのスケール付着が促進される。
このように、伝熱面である水配管の管壁にスケールが付着して時間の経過とともに堆積することにより熱交換器の熱伝達効率が低下するので、所定の出湯温度を得ることが困難になる、あるいは所定の出湯温度を得るために多大なエネルギーが必要となるという問題があった。さらに、被加熱液の流路に付着したスケールの堆積量が増加により、やがて被加熱液の流路が閉塞する恐れがあった。
【０００５】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、被加熱液流路内にスケールが付着することを抑制できる熱交換器および液体の加熱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る熱交換器は、第１流路を流れる被加熱液と第２流路を流れる熱媒体との間で熱交換する熱交換器であって、前記被加熱液と前記熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部と、前記第１の熱交換部を通過した被加熱液と前記熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部と、前記第２の熱交換部を通過した被加熱液と前記第１の熱交換部または前記第２の熱交換部の熱媒体よりも温度の低い前記熱媒体とが熱交換する第３の熱交換部とを備え、前記被加熱液と前記熱媒体は、第１ないし第３の熱交換部のいずれかにおいて互いに対向して流れるものである。
【０００７】
また、この発明に係る液体の加熱方法は、第１流路内を流れる被加熱液と第２流路内を流れる熱媒体とが熱交換する第１ステップと、前記第１ステップを経た被加熱液が前記被加熱液と熱交換する第２ステップと、前記第２ステップを経た被加熱液が前記第１ステップまたは前記第１ステップの熱媒体よりも温度が低い熱媒体と熱交換した後、外部へ流出する第３ステップとを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による熱伝達性能の経時劣化や被加熱液流路の閉鎖を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における熱交換器を含む給湯装置の構成を示す構成図であり、図２は、この発明の実施の形態１における熱交換器の構成を示す構成図である。また、図３および図４は、この発明の実施の形態１における熱交換器の効果を示す図である。
【００１０】
まず、図１および図２を参照して、実施の形態１における熱交換器の構成について説明する。
【００１１】
図１において給湯装置１００は、熱媒体であるフロンＲ４１０Ａが流れる熱媒体回路１００ａと被加熱液である水道水が流れる被加熱液回路１００ｂとから構成されている。熱媒体回路１００ａは、外気の熱を熱媒体に移すための空気−熱媒体熱交換器９１、熱媒体を圧縮するための圧縮機９２、熱媒体の熱で水道水を加熱するための熱媒体−水熱交換器１０、および熱媒体を冷却するための膨張弁９３がこの順に接続され、冷熱サイクルを形成するように構成されている。具体的には、熱媒体−水熱交換器１０へ熱媒体を導入する熱媒体入口配管９４が圧縮機９２を介して空気−熱媒体熱交換器９１と接続されている。また、熱媒体−水熱交換器１０から熱媒体を取り出すための熱媒体出口配管９５が膨張弁９３を介して空気−熱媒体熱交換器９１と接続されている。なお、熱媒体はフロンＲ４１０Ａに限られるものではなく、二酸化炭素等の熱媒体を用いてもよい。
【００１２】
図２は、図１における熱媒体−水熱交換器１０の構成を示す図である。図２において熱媒体−水熱交換器１０には、被加熱液が流れる第１流路が形成された第１の配管１１と熱媒体が流れる第２流路が形成された第２の配管１２とが設けられている。第１の配管１１は３つの分割管１１ａ〜１１ｃに分かれており、これらの分割管１１ａ〜１１ｃは第２の配管１２に接触して設けられている。そして、これらの分割管１１ａ〜１１ｃは、分割部で連結管を介して互いに連通しており、被加熱液である水道水は第１の配管１１内を分割管１１ａ、１１ｂ、１１ｃの順に、第２の配管１２内を流れる熱媒体と対向する向きに流れるように構成されている。
【００１３】
なお、第１の配管１１の分割管１１ａ〜１１ｃと第２の配管１２とはろう付けや溶接等によって互いに固着することにより、被加熱液と熱媒体との間の熱伝達率をより高めることができる。
【００１４】
ここで、分割管１１ａが、第２の配管１２の出口付近、すなわち熱媒体の熱が被加熱液に移動し最も温度が下がった部位と接触して設けられることにより、水道水と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａが形成されている。そして、分割管１１ｂが第２の配管１２の入口付近、すなわち熱媒体が最も高温である部位と接触して設けられることにより、第２の熱交換部１０ｂが形成されている。さらに、分割管１１ｃが第２の配管１２の中央部と接触して設けられることにより第３の熱交換部１０ｃが形成されている。
【００１５】
また、第１の配管の分割管１１ａには、被加熱液を熱媒体−水熱交換器１０に導入するための被加熱液入口配管９６が、第１の配管の分割管１１ｃは加熱後の被加熱液を熱媒体−水熱交換器１０から取り出すための被加熱液出口配管９７がそれぞれ接続されている。さらに、第２の配管１２の入口には熱媒体入口配管９４、第２の配管１２の出口には熱媒体出口配管９５に接続されている。
【００１６】
なお、被加熱液入口配管９６と被加熱液出口配管９７については、これらを図示しない給湯タンクに接続させ、加温済みの湯が熱媒体−水熱交換器１０を循環するように構成してもよい。また、本実施の形態においては、第１の配管１１を３つの分割管１１ａ〜１１ｃに分割し、分割部を連結管で接続することにより第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃを形成したが、第１の配管１１を折り曲げることによって第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃを形成してもよい。
【００１７】
このように、本実施の形態における熱媒体−水熱交換器１０は、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃとを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるものである。
【００１８】
次に、実施の形態１における熱媒体−水熱交換器１０とこれを含む給湯装置１００の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図１および図２を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、空気−熱媒体熱交換器９１で外気の熱を吸収した熱媒体は、気液混合の状態で圧縮機９２に送られた後、圧縮機９２で圧縮されて高温高圧の気体となり熱媒体入口配管９４を介して熱媒体−水熱交換器１０内に設けられた第２の配管１２へと送られる。一方、被加熱液入口配管９６を介して熱媒体−水熱交換器１０へ送り込まれた被加熱液は、第１の配管１１を通過しながら、第２の配管１２内の熱媒体からの熱を受けて加温され、被加熱液出口配管９７から流出する。
【００２０】
第２の配管１２で熱を奪われた熱媒体は、第２の配管１２内で気体から液体へと相変化し、熱媒体出口配管９５を介して膨張弁９３へ送られ、ここで減圧されて再び気液混合の状態となる。気液混合の熱媒体は、再び空気−熱媒体熱交換器９１に戻され、外気の熱を吸収して上記の冷熱サイクルを繰り返す。
【００２１】
ここで、被加熱液は、まず熱媒体−水熱交換器１０に形成された第１の熱交換部１０ａで第２の配管１２の出口付近、すなわち熱媒体の熱が被加熱液に移動し最も温度が下がった低温部位と接触して熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液は、熱媒体−水熱交換器１０に形成された第２の熱交換部１０ｂで第２の配管１２の入口付近、すなわち熱媒体が最も高温である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、この第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液は、最後に熱媒体−水熱交換器１０に形成された第３の熱交換部１０ｃで、第２の熱交換部１０ｂを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と接触して熱交換した後、第３の熱交換部１０ｃを構成する分割管１１ｃに接続された被加熱液出口配管９７を通って外部へ流出する（第３のステップ）。
【００２２】
このように、被加熱液を熱媒体の低温部→高温部→中温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分とを接触させることなく被加熱液を加熱することができるので、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できる。
【００２３】
このような加熱方法によって硬度約２００ｍｇ／Ｌの水道水を加熱したときの初期温度と１０００時間連続運転後の到達温度を図３に示す。なお、図３に示す値は、水道水および熱媒体の初期温度（熱媒体−水熱交換器１０に入る直前の温度）がそれぞれ２０℃、８０℃の場合の値である。また、硬度とは炭酸カルシウムが１リットル中に含まれている重量をいう。
【００２４】
なお、図３には比較例として従来の加熱方法を想定し、被加熱液である水道水を１１ａ→１１ｃ→１１ｂの順、すなわち熱媒体の低温部→中温部→高温部の順に流し、熱媒体の高温部と、被加熱液の高温部を接触させて加熱する場合について、初期および１０００時間運転した段階の２通りの温度を併記している。また、横軸の到達温度は、熱サイクルの運転をすべて同じ条件、すなわち空気−熱媒体熱交換器９１の外気温度や投入するエネルギー、被加熱液入口配管９６から投入する水道水の流量、温度等を同じとした場合の、被加熱液出口配管９７での水道水温度を示している。
【００２５】
図３に示すように、本実施の形態の加熱方法を行った場合では初期５７．６℃、１０００時間運転後５７．５℃となり、１０００時間運転後も温度低下はほとんどみられず、温度低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５６．０℃にまで低下した。また、図３に示すように１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは従来法では水道水出口付近に約０．６ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法ではスケールは測定可能なレベルではまったく見られなかった。
【００２６】
この結果より、本実施の形態による被加熱液の加熱方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着を抑制することができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【００２７】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃとを備えたことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、被加熱液である水道水と熱媒体とが、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて互いに対向して第１の配管１１および第２の配管１２内を流れるので、被加熱液を効率的に加熱することができる。
【００２９】
さらに、本実施の形態によれば、被加熱液の流れる第１の配管１１を３つの分割管１１ａ〜１１ｃに分割し、この分割配管１１ａ〜１１ｃを連結管によって接続したことにより、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃを容易に形成することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２における熱交換器の構成を示す図である。
まず、本発明の実施の形態２における熱交換器の構成について、図５を参照しながら説明する。なお、熱媒体−水熱交換器１０を含む給湯器１００は実施の形態１と同様の構成を有するものであるので説明を省略する。
【００３１】
図５において、熱媒体−水熱交換器１０の内部には、被加熱液が流れる第１流路が形成された第１の配管１１と熱媒体が流れる第２流路が形成された第２の配管１２とが設けられている。第１の配管１１は図５のように３つの分割管１１ａ〜１１ｃに分かれており、これらの分割管１１ａ〜１１ｃは第２の配管１２に接触して設けられている。そして、これらの分割管１１ａ〜１１ｃは、分割部で中継管によって互いに連通しており、被加熱液である水道水は第１の配管１１内を分割管１１ａ、１１ｂ、１１ｃの順に、第２の配管１２内を流れる熱媒体と対向する向きに流れるように構成されている。
【００３２】
ここで、分割管１１ａが第２の配管１２の中央部、すなわち熱媒体の温度が高温部と低温部の中間である部位と接触して設けられることにより、第１の熱交換部１０ａが形成されている。そして分割管１１ｂが第２の配管１２の入口付近、すなわち熱媒体が最も高温である部位と接触して設けられることにより、第２の熱交換部１０ｂが形成されている。さらに、分割管１１ｃが第２の配管１２の出口付近、すなわち熱媒体の熱が被加熱液に移動し最も温度が下がった部位と接触することにより第３の熱交換部１０ｃが形成されている。
【００３３】
このように、本実施の形態における熱媒体−水熱交換器１０は、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａおよび第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるものである。
【００３４】
次に、実施の形態２における熱媒体−水熱交換器１０の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図５を参照して説明する。
【００３５】
第１流路を流れる被加熱液は、まず熱媒体−水熱交換器１０に形成された第１の熱交換部１０ａで第２の配管１２の中央付近、すなわち熱媒体の温度が高温部と低温部の中間である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液は、熱媒体−水熱交換器１０に形成された第２の熱交換部１０ｂで第２の配管１２の入口付近、すなわち熱媒体が最も高温である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、この第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液は、最後に熱媒体−水熱交換器１０に形成された第３の熱交換部１０ｃで、第２の配管１２の出口付近、すなわち熱媒体が最も低温で、第１の熱交換部１０ａおよび第２の熱交換部１０ｂを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と接触して熱交換した後、第３の熱交換部１０ｃを構成する分割管１１ｃに接続された被加熱液出口配管９７を通って外部へ流出する（第３のステップ）。
【００３６】
このように、被加熱液を、熱媒体の中温部→高温部→低温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分を接触させることなく、加熱することができるので、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できる。
【００３７】
このような加熱方法によって硬度約２００ｍｇ／Ｌの水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を実施の形態１の場合と同様に調べた結果、到達温度は図３とほぼ同様となり、本実施の形態における加熱方法を行った場合では初期５７．１℃、１０００時間運転後５７．０℃となり、１０００時間の運転による加熱後の湯温低下はほとんどみられず、温度低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５６．０℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは図４と同様に従来法では水道水出口付近に約０．６ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では測定可能なレベルではまったく認められなかった。
【００３８】
この結果より、本実施の形態のように熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【００３９】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａおよび第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるように構成したことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【００４０】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３における熱交換器の構成を示す図である。
まず、実施の形態３における熱交換器の構成について、図６を参照しながら説明する。なお、熱媒体−水熱交換器１０を含む給湯器１００は実施の形態１と同様の構成を有するものであるので説明を省略する。
【００４１】
図６において、熱媒体−水熱交換器１０の内部には、被加熱液が流れる第１流路が形成された第１の配管１１と熱媒体が流れる第２流路が形成された第２の配管１２とが設けられている。第１の配管１１は図６のように３つの分割管１１ａ〜１１ｃに分かれており、これらの分割管１１ａ〜１１ｃは第２の配管１２に接触して設けられている。そして、これらの分割管１１ａ〜１１ｃは、分割部で中継管によって互いに連通しており、被加熱液である水道水は第１の配管１１内を分割管１１ａ、１１ｂ、１１ｃの順に、第２の配管１２内を流れる熱媒体と対向する向きに流れるように構成されている。
【００４２】
ここで、分割管１１ａが第２の配管１２の入口付近、すなわち熱媒体が最も高温である部位と接触して設けられることにより、第１の熱交換部１０ａが形成されている。そして、分割管１１ｂが第２の配管１２の出口付近、すなわち熱媒体の熱が被加熱液に移動し最も温度が下がった部位と接触することにより第２の熱交換部１０ｂが形成されている。さらに、分割管１１ｃが第２の配管１２の中央部、すなわち熱媒体の温度が高温部と低温部の中間である部位と接触して設けられることにより、第３の熱交換部１０ｃが形成されている。
【００４３】
このように、本実施の形態における熱媒体−水熱交換器１０は、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるものである。
【００４４】
次に、実施の形態３における熱媒体−水熱交換器１０の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図６を参照しながら説明する。
【００４５】
第１流路を流れる被加熱液は、まず熱媒体−水熱交換器１０に形成された第１の熱交換部１０ａで第２の配管１２の入口付近、すなわち熱媒体が最も高温である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液は、熱媒体−水熱交換器１０に形成された第２の熱交換部１０ｂで第２の配管１２の出口付近、すなわち熱媒体が最も低温である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、この第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液は、最後に熱媒体−水熱交換器１０に形成された第３の熱交換部１０ｃで、第２の配管１２の中央付近、すなわち第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と接触して熱交換した後、第３の熱交換部１０ｃを構成する分割管１１ｃに接続された被加熱液出口配管９７を通って外部へ流出する（第３のステップ）。
【００４６】
このように、被加熱液を、熱媒体の高温部→低温部→中温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分を接触させることなく、加熱することができるので、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できる。
【００４７】
このような加熱方法によって硬度約２００ｍｇ／Ｌの水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を実施の形態１の場合と同様に調べた結果、到達温度は図３とほぼ同様となり、本実施の形態における加熱方法を行った場合では初期５６．９℃、１０００時間運転後５６．８℃となり、１０００時間の運転による加熱後の湯温低下はほとんどみられず、温度低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期の水温は６０．０℃であったものの１０００時間運転後の水温は５６．０℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは図４と同様に従来法では水道水出口付近に約０．６ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では測定可能なレベルではまったく認められなかった。
【００４８】
本結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【００４９】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるように構成したことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【００５０】
実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３で示した熱交換器においては、被加熱液の流れ方向は、第１〜第３の熱交換部においてすべて熱媒体の流れ方向と対向して流れるように構成したが、被加熱液の加熱の順番が実施の形態１〜３に示した順番であれば、熱媒体の流れ方向と並行して流すようにしてもかまわない。
【００５１】
図７は、この発明の実施の形態４における熱交換器の構成の一例を示す図である。図７（ａ）は図５（実施の形態２）に示した熱交換器において第３の熱交換部１０ｃを流れる被加熱液の流れ方向を熱媒体と並行流としたものであり、図７（ｂ）は図６（実施の形態３）に示した熱交換器において第１の熱交換部１０ａを流れる被加熱液の流れ方向を熱媒体と並行流としたものである。
【００５２】
このように、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃを流れる被加熱液の一つまたは二つを熱媒体の流れ方向と並行流とすることで、すべてが対向流の場合に比べ、加熱後の温度は０．１〜０．３℃程度低下するものの、スケール付着を抑制し、長期間温度低下を起こさない効果はいずれの場合においても対向流の場合と同様に見られた。
【００５３】
本結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【００５４】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、この第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａの熱媒体よりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃとを備え、被加熱液と熱媒体は第１ないし第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃのいずれかにおいて互いに対向して流れるように構成したことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【００５５】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５における熱交換器を示す構成図である。
まず、この発明の実施の形態５における熱交換器の構成について、図８を参照しながら説明する。なお、熱媒体−水熱交換器１０を含む給湯器１００は実施の形態１と同様の構成を有するものであるので説明を省略する。
【００５６】
図８において、熱媒体−水熱交換器１０の内部には、被加熱液が流れる第１流路が形成された第１の配管１１と熱媒体が流れる第２流路が形成された第２の配管１２とが設けられている。そして、第２の配管１２は図８のように３つの分割管１２ａ〜１２ｃに分かれており、これらの分割管１２ａ〜１２ｃは第１の配管１１に接触して設けられている。そしてこれらの分割管は分割部で中継管によって互いに連通されており、圧縮機９２で圧縮され高温高圧の気体となった熱媒体が１２ａ、１２ｂ、１２ｃの順に、被加熱液と対向して流れるように構成されている。
【００５７】
ここで、分割管１２ｃが第１の配管１１の入口付近と接触して設けられることにより第１の熱交換部１０ａが形成されている。また、分割管１２ａが第１の配管１１の中央部と接触して設けられることにより、第２の熱交換部１０ｂが形成されている。さらに、分割管１２ｂが第１の配管の出口付近と接触して設けられることにより第３の熱交換部１０ｃが形成されている。
【００５８】
このように、本実施の形態における熱媒体−水熱交換器１０は、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるものである。
【００５９】
次に、実施の形態５における熱媒体−水熱交換器１０の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図８を参照して説明する。
【００６０】
第１流路を流れる被加熱液は、まず熱媒体−水熱交換器１０に形成された第１の熱交換部１０ａで第２の配管１２の分割管１２ｃ、すなわち熱媒体が最も低温である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液は、熱媒体−水熱交換器１０に形成された第２の熱交換部１０ｂで第２の配管１２の分割管１２ａ、すなわち熱媒体が最も高温である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、この第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液は、最後に熱媒体−水熱交換器１０に形成された第３の熱交換部１０ｃで、第２の配管１２の分割管１２ｂ、すなわち第２の熱交換部１０ｂを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と接触して熱交換した後、第３の熱交換部１０ｃを構成する分割管１１ｃに接続された被加熱液出口配管９７を通って外部へ流出する（第３のステップ）。
【００６１】
このように、本実施の形態における熱媒体−水熱交換器１０は、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１熱交換部１０ａよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるものである。
【００６２】
このような加熱方法によって硬度約２００ｍｇ／Ｌの水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を実施の形態１の場合と同様に調べた結果、到達温度は図３とほぼ同様となり、本発明の加熱方法を行った場合では初期５７．２℃、１０００時間運転後５７．１℃となり、１０００時間による運転による加熱後の湯温低下はほとんどみられず、温度低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５６．０℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは図３と同様に従来法では水道水出口付近に約０．６ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では測定可能なレベルではまったく認められなかった。
【００６３】
本結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【００６４】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるように構成したことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【００６５】
実施の形態６．
図９は、本発明の実施の形態６における熱交換器の構成を示す図である。
まず、この発明の実施の形態６における熱交換器の構成について、図９を参照しながら説明する。なお、熱媒体−水熱交換器１０を含む給湯器１００は実施の形態１と同様の構成を有するものであるので説明を省略する。
【００６６】
図９において、熱媒体−水熱交換器１０の内部には、被加熱液が流れる第１流路が形成された第１の配管１１と熱媒体が流れる第２流路が形成された第２の配管１２とが設けられている。第２の配管１２は、図９に示すように３つの分割管１２ａ〜１２ｃに分かれており、これらの分割管１２ａ〜１２ｃは第１の配管１１に接触して設けられている。そしてこれらの分割管は分割部で中継管によって互いに連通されており、圧縮機９２で圧縮され高温高圧の気体となった熱媒体が１２ａ、１２ｂ、１２ｃの順に、被加熱液と対向して流れるように構成されている。
【００６７】
ここで、分割管１２ｂが第１の配管１１の入口付近と接触して設けられることにより第１の熱交換部１０ａ形成されている。また、分割管１２ａが第１の配管１１の中央部と接触して設けられることにより、第２の熱交換部１０ｂが形成されている。さらに、分割管１２ｃが第１の配管１１の出口付近と接触して設けられることにより第３の熱交換部１０ｃが形成されている。
【００６８】
このように、本実施の形態における熱媒体−水熱交換器１０は、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａおよび第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるものである。
【００６９】
次に、実施の形態６における熱媒体−水熱交換器１０の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図９を参照して説明する。
【００７０】
第１流路を流れる被加熱液は、まず熱媒体−水熱交換器１０に形成された第１の熱交換部１０ａで第２の配管１２の分割管１２ｂ、すなわち熱媒体の温度が中温部である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液は、熱媒体−水熱交換器１０に形成された第２の熱交換部１０ｂで第２の配管１２の分割管１２ａ、すなわち熱媒体が最も高温である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、この第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液は、最後に熱媒体−水熱交換器１０に形成された第３の熱交換部１０ｃで、第２の配管１２の分割管１２ｃ、すなわち第１の熱交換部１０ａおよび第２の熱交換部１０ｂを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と接触して熱交換した後、第３の熱交換部１０ｃを構成する分割管１１ｃに接続された被加熱液出口配管９７を通って外部へ流出する（第３のステップ）。
【００７１】
このように、被加熱液を、熱媒体の中温部→高温部→低温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分を接触させることなく加熱できるので、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できる。
【００７２】
このような加熱方法によって硬度約２００ｍｇ／Ｌの水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を実施の形態１の場合と同様に調べた結果、到達温度は図３とほぼ同様となり、本発明の加熱方法を行った場合では初期５７．０℃、１０００時間運転後５６．９℃となり、１０００時間の運転による温度低下はほとんどみられず、加熱後の湯温低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５６．０℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは図３と同様に従来法では水道水出口付近に約０．６ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では測定可能なレベルではまったく認められなかった。
【００７３】
本結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【００７４】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａおよび第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるように構成したことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【００７５】
実施の形態７．
図１０は、本発明の実施の形態７における熱交換器の構成を示す図である。
まず、この発明の実施の形態７における熱交換器の構成について、図１０を参照しながら説明する。なお、熱媒体−水熱交換器１０を含む給湯器１００は実施の形態１と同様の構成を有するものであるので説明を省略する。
【００７６】
図１０において、熱媒体−水熱交換器１０の内部には、被加熱液が流れる第１流路が形成された第１の配管１１と熱媒体が流れる第２流路が形成された第２の配管１２とが設けられている。第２の配管１２は、図１０に示すように３つの分割管１２ａ〜１２ｃに分かれており、これらの分割管１２ａ〜１２ｃは第１の配管１１に接触して設けられている。そしてこれらの分割管は分割部で中継管によって互いに連通されており、圧縮機９２で圧縮され高温高圧の気体となった熱媒体が１２ａ、１２ｂ、１２ｃの順に、被加熱液と対向して流れるように構成されている。
【００７７】
ここで、分割管１２ａが第１の配管１１の入口付近と接触して設けられることにより第１の熱交換部１０ａ形成されている。また、分割管１２ｃが第１の配管１１の中央部と接触して設けられることにより、第２の熱交換部１０ｂが形成されている。さらに、分割管１２ｂが第１の配管１１の出口付近と接触して設けられることにより第３の熱交換部１０ｃが形成されている。
【００７８】
このように、本実施の形態における熱媒体−水熱交換器１０は、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるものである。
【００７９】
次に、実施の形態７における熱媒体−水熱交換器１０の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図９を参照して説明する。
【００８０】
第１流路を流れる被加熱液は、まず熱媒体−水熱交換器１０に形成された第１の熱交換部１０ａで第２の配管１２の分割管１２ａ、すなわち熱媒体の温度が最も高温である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液は、熱媒体−水熱交換器１０に形成された第２の熱交換部１０ｂで第２の配管１２の分割管１２ｃ、すなわち熱媒体が最も低温である部位と接触して熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、この第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液は、最後に熱媒体−水熱交換器１０に形成された第３の熱交換部１０ｃで、第２の配管１２の分割管１２ｂ、すなわち第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と接触して熱交換した後、第３の熱交換部１０ｃを構成する分割管１１ｃに接続された被加熱液出口配管９７を通って外部へ流出する（第３のステップ）。
【００８１】
このように、被加熱液を、熱媒体の高温部→低温部→中温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分を接触させることなく加熱することができるので、被加熱液である水の局部的高温および局部的沸騰を抑制できる。
【００８２】
このような加熱方法によって水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を実施の形態１の場合と同様に調べた結果、到達温度は図２とほぼ同様となり、本発明の加熱方法を行った場合では初期５６．９℃、１０００時間運転後５６．８℃となり、１０００時間の運転による加熱後の湯温低下はほとんどみられず、湯温低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５６．０℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは図３と同様に従来法では水道水出口付近に約０．６ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では測定可能なレベルではまったく認められなかった。
【００８３】
本結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【００８４】
実施の形態８．
実施の形態５〜７で示した熱交換器における熱媒体の流れ方向は、すべて被加熱液の流れ方向と対向して流れるように構成したが、熱媒体の流れ方向はこれに限るものではなく、被加熱液の加熱の順が実施の形態５〜７に示した熱交換器１０と同様の順であれば、被加熱液の流れ方向と並行して流すようにしてもかまわない。
【００８５】
図１１は、この発明の実施の形態８における熱交換器の一例を示す図である。図１１（a）は図８（実施の形態５）に示した熱交換器において第２の熱交換部１０ｂおよび第３の熱交換部１０ｃを流れる熱媒体の流れ方向を被加熱液と並行流としたものであり、図１１（ｂ）は図９（実施の形態６）に示した熱交換器において第３の熱交換部１０ｃを流れる熱媒体の流れ方向を被加熱液と並行流としたものである。また、図１１（ｃ）は図１０（実施の形態７）に示した熱交換器において第２の熱交換部１０ｂおよび第３の熱交換部１０ｃを流れる熱媒体の流れ方向を被加熱液と並行流としたものである。
【００８６】
このように、第１、第２および第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃを流れる熱媒体の一つまたは二つを被加熱液の流れ方向と並行流とすることで、すべてが対向流の場合に比べ、加熱後の温度は０．２〜０．４℃程度低下するものの、スケール付着を抑制する効果はいずれの場合においても対向流の場合と同様に見られた。
【００８７】
この結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果、従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【００８８】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、この第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａの熱媒体よりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃとを備え、被加熱液と熱媒体は第１ないし第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃのいずれかにおいて互いに対向して流れるように構成したことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【００８９】
実施の形態９．
図１２はこの発明の実施の形態９における熱交換器の構成を示す図である。また、図１３および図１４はこの発明の実施の形態９における熱交換器の効果を示す図である。
【００９０】
一般家庭用の給湯システムでは、省エネの要求から熱交換効率の向上が求められているが、同時に給湯器の小型化も求められている。熱交換器については、従来の伝熱管式と呼ばれる１ｃｍほどの径の管を用いたもののほかに、角型または扁平型の被加熱液流路と、複数の細管からなる熱媒体流路を用いたマイクロチャンネル型と呼ばれる熱交換器が利用されるようになってきている。また、熱交換器のスペースを少なくするためには、これをＳ字型に配置したものが有効である。実施の形態９では、本発明をＳ字型のマイクロチャンネル型熱の熱媒体−水熱交換器に適用した場合の構成と動作について、図１２を参照しながら説明する。
【００９１】
図１２は本発明をマイクロチャンネル型の熱交換器に適応した代表的な実施の形態の熱交換器を模式的に示す図である。
熱媒体−水熱交換器２０の被加熱液が流れる第１流路を構成する第１の配管２１は、図１２（ａ）に示すように、被加熱液入口配管９６が接続された被加熱液分配配管２１１と、この被加熱液分配配管２１１から分岐したＳ字形すなわち蛇行状に形成された複数の分岐配管２１２と、この複数の分岐配管２１２が接続されるとともに、被加熱液出口配管９７が接続された被加熱液集合配管２１３から構成されている。そして分岐配管２１２は、外形が扁平形で同一寸法からなる３つの分割管２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃに分かれており、これらの分割管２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃはこの順に等間隔をおいて互いに平行に配置されている。そして、分割管２１２ａの一端には連結管２１２ｄを介して被加熱液分配配管２１１が接続されており、分割管２１２ａの他端と分割管２１２ｂの一端とが連結管２１２ｅを介して互いに接続されている。さらに、分割管２１２ｂの他端と分割管２１２ｃの一端とが連結管２１２ｆを介して互いに接続され、分割管２１２ｃの他端は連結管２１２ｇを介して被加熱液集合配管２１３に接続されている。
【００９２】
このように、第１の配管２１は、Ｓ字形すなわち蛇行状に折り曲げられた複数の分岐配管２１２に分岐しており、被加熱液である水は、被加熱液入口配管９６→被加熱液分配配管２１１→連結管２１２ｄ→分割管２１２ａ→連結管２１２ｅ→分割管２１２ｂ→連結管２１２ｆ→分割管２１２ｃ→連結管２１２ｇ→被加熱液集合配管２１３→被加熱液入口配管９７の順に第１の配管２１内を流れる。
【００９３】
熱媒体流路についても被加熱液流路と同様の構造であり、図１２（ｂ）に示すように、熱媒体が流れる第２流路を構成する第２の配管２２は、熱媒体入口配管９４が接続された熱媒体分配配管２２１と、この熱媒体分配配管２２１から分岐したＳ字形すなわち蛇行状に形成された複数の分岐配管２２２と、この複数の分岐配管２２２が接続されるとともに、熱媒体出口配管９５が接続された熱媒体集合配管２２３を備えている。そして分岐配管は、分割管２１２ａ〜２１２ｃと同一寸法に形成された３つの分割管２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃに分かれており、分割管２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃはこの順に分割管２１２ａ〜２１２ｃと同一の等間隔をおいて互いに平行に配置されている。そして、分割管２２２ａの一端には連結管２２２ｄを介して熱媒体分配配管２２１が接続されており、分割管２２２ａの他端と分割管２２２ｂの一端とが連結管２２２ｅを介して互いに接続されている。さらに、分割管２２２ｂの他端と分割管２２２ｃの一端とが連結管２２２ｄを介して互いに接続され、分割管２２２ｃの他端は連結管２２２ｇを介して熱媒体集合配管２２３に接続されている。
【００９４】
このようにして、第２の配管２２は、Ｓ字形すなわち蛇行状に折り曲げられた複数の配管２２２に分岐しており、熱媒体は、熱媒体入口配管９４→熱媒体分配配管２２１→連結管２２２ｄ→分割管２２２ａ→連結管２２２ｅ→分割管２２２ｂ→連結管２２２ｆ→分割管２２２ｃ→連結管２２２ｇ→熱媒体集合配管２２３→熱媒体入口配管９５の順に第２の配管２２内を流れる。
【００９５】
なお、本実施の形態においては、分割管２１２ａ〜２１２ｃおよび２２２ａ〜２２２ｃをそれぞれ連結管２１２ｄ〜２１２ｇ、２２２ｄ〜２２２ｇで接続することによって被加熱液および熱媒体の分岐配管２１２、２２２を形成したが、分岐配管２１２、２２２を１本の配管を折り曲げることによって蛇行状に形成してもよい。また、本実施の形態においては、分岐配管２１２は３つの分割管で形成したが、分割数は３に限られるものではなく、より多くの分割数にしてもよい。
【００９６】
さらに、本実施の形態においては、熱媒体−水熱交換器２０をマイクロチャンネル型で構成した例を示したが、熱媒体−水熱交換器２０はマイクロチャネル型に限定されるものではない。また、被加熱液の流れる第１流路および熱媒体の流れる第２流路は、本実施の形態のように配管内に形成する以外に、微細加工技術を用いてブロック等に流路を形成してもよい。
【００９７】
このよう形成した第１の配管２１と第２の配管２２は、図１２（ｃ）に示すように、分岐配管を構成する分割管２１２ａと２２２ｂ、２１２ｂと２２２ａ、２１２ｃと２２２ｃがそれぞれ接触するように貼り合わされる。すなわち、従来は、熱交換効率を最優先し、２１２ａと２２２ｃ、２１２ｂと２２２ｂ、２１２ｃと２２２ａがそれぞれ接触するように貼り合わせていたのに対し、本実施の形態においては、熱媒体流路を形成する分岐配管２２２に対し被加熱液流路を形成する分岐配管２１２を従来の配置より被加熱液出口配管９７の方向に１／３、すなわち流路１本分ずらして貼り合わせる構造としている。
【００９８】
このように、被加熱液の流れる分割管２１２ａと熱媒体の流れる分割管２２２ｂが接触して設けられることにより第１の熱交換部２０ａが形成されている。また、被加熱液の流れる分割管２１２ｂと熱媒体の流れる２２２ａが接触して設けられることにより、第２の熱交換部２０ｂが形成されている。さらに、被加熱液の流れる分割管２１２ｃが熱媒体の流れる分割管２２２ａとが接触して設けられることにより第３の熱交換部２０ｃが形成されている。
【００９９】
すなわち、本実施の形態における熱媒体−水熱交換器２０は、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と前記第１の熱交換部１０ａを流れる熱媒体よりも温度の高い熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａおよび第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第３の熱交換部１０ｃにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるものである。
【０１００】
次に、実施の形態９における熱媒体−水熱交換器２０の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図１２を参照しながら説明する。
【０１０１】
図１２（ａ）のように、被加熱液入口配管９６内の被加熱液は、被加熱液分配配管２１１から連結管２１２ｄを介して複数の分割管２１２ａに分配される。この分割管２１２ａを通った被加熱液は連結管２１２ｅを通って分割管２１２ｂを流れ、連結管２１２ｆを通って分割管２１２ｃを流れる。その後、連結管２１２ｇを介して被加熱液集合管２１３に流入し、最終的に被加熱液出口配管９７を介して熱交換器２０の外へ流出する。
【０１０２】
一方、図１２（ｂ）に示すように熱媒体入口配管９４内の熱媒体は、媒体分配配管２２１から連結管２２２ｄを介して分割管２２２ａに分配される。分割管２２２ａを通った熱媒体は連結管２２２ｅを通って分割管２２２ｂを流れ、連結管２２２ｆを通って分割管２２２ｃを流れる。その後、連結管２２２ｇを介して熱媒体集合管２２３に流入し、最終的に熱媒体出口配管９５を介して熱交換器２０の外部へ流出する。
【０１０３】
すなわち、このように構成された熱交換器２０においては、第１の配管２１内を流れる被加熱液は、まず熱媒体−水熱交換器２０に形成された第１の熱交換部２０ａで熱媒体の流れる分割管２２２ｂ、すなわち熱媒体の温度が中温の部位と接触して熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、この第１の熱交換部２０ａを通過した被加熱液は、熱媒体−水熱交換器２０に形成された第２の熱交換部２０ｂで熱媒体の流れる分割管２２２ａ、すなわち熱媒体の温度が最も高温の部位と接触して熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、この第２の熱交換部２０ｂを通過した被加熱液は、最後に熱媒体−水熱交換器２０に形成された第３の熱交換部２０ｃで、第２の熱交換部２０ｂを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と接触して熱交換した後、第３の熱交換部２０ｃを構成する分割管２１２ｃに接続された連結管２１２ｇ、被加熱液集合管２１３および被加熱液出口配管９７を通って外部へ流出する（第３のステップ）。
【０１０４】
このように、被加熱液を、熱媒体の中温部→高温部→低温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分を接触させることなく加熱することができるので、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できる。
【０１０５】
このような加熱方法によって水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を図１３に示す。図１３には比較例として、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示した第１の配管２１、第２の配管２２において、分割管２１２ａと２２２ｃ、２１２ｂと２２２ｂ、２１２ｃと２２２ａがそれぞれ接触するように貼り合わせた、従来のマイクロチャンネル型熱交換器を用い、水道水を熱媒体の低温部→中温部→高温部の順に接触させた場合について、初期および１０００時間運転した段階の２通りを併記している。また、横軸の到達温度は、熱サイクルの運転をすべて同じ条件、すなわち外気温度や投入するエネルギー、被加熱液入口配管９６から投入する水道水の流量、温度等を同じとした場合の、被加熱液出口配管９７での水道水温度を示している。
【０１０６】
図１３に示すように、本実施の形態による加熱方法を行った場合では初期５７．４℃、１０００時間運転後５７．３℃となり１０００時間の運転による温度低下はほとんどみられず、温度低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５６．６℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液流路２１２ｃ出口近傍のスケールは図１４のように従来法では水道水出口付近に約０．２２ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では認められなかった。
【０１０７】
この結果より、本実施の形態による被加熱液の加熱方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【０１０８】
なお、図１２に示した熱交換器においては、第２の配管２２に形成された熱媒体流路が第１の配管２１に形成された被加熱液流路と対向流となる配置を設定し、図１２（ｃ）に示すようにその状態から被加熱液が流れる分岐配管２１２を１／３、すなわち流路１本分ずらして配置したが、この形態に限るものではなく、図１５（ａ）に示すように被加熱液の流れる第１の配管２１を図１２（ａ）と上下反対に配置し、これを図１５（ｃ）に示すように被加熱液出口配管９７方向に１／３、すなわち配管１本分ずらして貼り合わせても同等の効果が得られる。
【０１０９】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａまたは第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃのいずれかにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるように構成したことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態によれば、第１の配管２１および第２の配管２２は、それぞれ蛇行状に折り曲げられた複数の分岐配管２１２、２２２に分岐しているので、熱交換器の小型化、省スペース化を図ることができる。
【０１１１】
実施の形態１０
図１６は本発明をマイクチャンネル型の熱交換器に適応した他の熱交換器を模式的に示すものである。本実施の形態においては、熱媒体流路に対し、被加熱液流路を図１２（ｃ）とは反対側、すなわち熱媒体流路に対し被加熱液流路を従来の配置より被加熱液入口配管９６方向に１／３（配管１本分）ずらして貼り合わせる構造としている。
【０１１２】
次に、実施の形態１０における熱媒体−水熱交換器２０の動作について、図１６を参照しながら説明する。なお、熱媒体、被加熱液の流れは図１２（実施の形態９）と同様のため説明を省く。
本実施の形態においては、熱媒体流路と被加熱液流路を図１６（ｃ）のように配置することにより、被加熱液は、まず熱媒体−水熱交換器２０に形成された第１の熱交換部２０ａで熱媒体の流れる分割管１２ａ、すなわち熱媒体の温度が最も高温の部位と接触して熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、この第１の熱交換部２０ａを通過した被加熱液は、熱媒体−水熱交換器１０に形成された第２の熱交換部２０ｂで熱媒体の流れる分割管１２ｃ、すなわち熱媒体の温度が最も低温の部位と接触して熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、この第２の熱交換部２０ｂを通過した被加熱液は、最後に熱媒体−水熱交換器２０に形成された第３の熱交換部２０ｃで熱媒体の流れる分割管２２２ｂ、すなわち第１の熱交換部２０ａを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と接触して熱交換した後、第３の熱交換部２０ｃを構成する分割管２１２ｃに接続された連結管２１２ｇ、被加熱液集合管２１３および被加熱液出口配管９７を通って外部へ流出する（第３のステップ）。
【０１１３】
このように、被加熱液を熱媒体の高温部→低温部→中温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分を接触させることなく加熱することができるので、被加熱液である水の局部加熱および局部沸騰を抑制できる。
【０１１４】
このような加熱方法によって水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を実施の形態１１の場合と同様に調べた結果、到達温度は図１３とほぼ同様となり、本発明の加熱方法を行った場合では初期５７．１℃、１０００時間運転後５７．０℃となり、運転による温度低下はほとんどみられず、温度低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５６．５℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは図１４と同様に従来法では水道水出口付近に約０．２２ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では測定可能なレベルではまったく認められなかった。
【０１１５】
本結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法をマイクチャンネル型の熱交換器に適用した場合において、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【０１１６】
なお、図１６では、図１６（ａ）のように従来のマイクロチャンネル熱交換器と同様に、全ての熱媒体流路が被加熱液流路と対向流となる配置を設定し、図１６（ａ）に示すようにその状態から分岐配管２１２を１／３、すなわち流路１本分ずらして配置したが、この形態に限るものではなく、図１７（ａ）のように被加熱液流路を形成する第１の配管２１を図１６（ａ）の上下反対に配置し、これを図１７（ｃ）に示すように被加熱液入口配管９６方向に１／３、すなわち分岐配管２１２の配管１本分ずらして貼り合わせても同等の効果が得られる。
【０１１７】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａまたは第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃのいずれかにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるように構成したことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【０１１８】
実施の形態１１．
図１８は本発明をマイクロチャンネル型の熱交換器に適応した他の熱交換器を模式的に示すものである。図１８（ａ）の熱媒体流路の構造は図１７（ａ）を左右反対に配置したもので、これを図１８（ｃ）に示すように、従来の配置より被加熱液入口配管９６方向に分岐配管２１２を１／３（配管１本分）ずらして貼り合わせる構造としている。
【０１１９】
次に、実施の形態１１における熱媒体−水熱交換器２０の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図１８を参照しながら説明する。なお、熱媒体、被加熱液の流れは図１２（実施の形態９）と同様のため説明を省く。
本実施の形態では熱媒体流路と被加熱液流路を図１８（ｃ）のように配置することで、被加熱液は、まず熱媒体−水熱交換器２０に形成された第１の熱交換部２０ａで熱媒体の流れる分割管２２２ｃ、すなわち熱媒体の温度が最も低い熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、この第１の熱交換部２０ａを通過した被加熱液は、熱媒体−水熱交換器２０に形成された第２の熱交換部２０ｂで熱媒体の流れる分割管２２２ａ、すなわち熱媒体の温度が最も高温の部位と接触して熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、この第２の熱交換部２０ｂを通過した被加熱液は、最後に熱媒体−水熱交換器２０に形成された第３の熱交換部２０ｃで熱媒体の流れる分割管２２２ｂ、すなわち第２の熱交換部２０ｂを流れる熱媒体よりも温度の低い熱媒体と接触して熱交換した後、第３の熱交換部２０ｃを構成する分割管２１２ｃに接続された連結管２１２ｇ、被加熱液集合管２１３および被加熱液出口配管９７を通って外部へ流出する（第３のステップ）。
【０１２０】
このように、被加熱液を熱媒体の低温部→高温部→中温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分を接触させることなく加熱することができるので、被加熱液である水の局部加熱および局部沸騰を抑制できる。
【０１２１】
このような加熱方法によって水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を実施の形態１１の場合と同様に調べた結果、到達温度は図１３とほぼ同様となり、本発明の加熱方法を行った場合では初期５７．６℃、１０００時間運転後５７．５℃となり、１０００時間の運転による温度低下はほとんどみられず、温度低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５６．５℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは図１４と同様に従来法では水道水出口付近に約０．２２ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では測定可能なレベルではまったく認められなかった。
【０１２２】
本結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法をマイクチャンネル型の熱交換器に適用した場合において、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【０１２３】
なお、図１８（ｃ）では、全ての被加熱液流路が熱媒体流路と並行流となる配置を設定し、その状態から被加熱液流路を形成する分岐配管２１２を１／３、すなわち流路１本分ずらして貼り合わせたが、これに限るものではなく、図１９（ａ）のように被加熱液流路を形成する第１の配管２１を図１８（ａ）の上下反対に配置し、これを図１９（ｃ）に示すように被加熱液入口配管９６方向に１／３、すなわち配管１本分ずらして貼り合わせても同等の効果が得られる。
【０１２４】
本実施の形態によれば、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部１０ａと、この第１の熱交換部１０ａを通過した被加熱液と熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部１０ｂと、第２の熱交換部１０ｂを通過した被加熱液と第１の熱交換部１０ａまたは第２の熱交換部１０ｂよりも温度の低い熱媒体と熱交換する第３の熱交換部１０ｃを備え、第１〜第３の熱交換部１０ａ〜１０ｃのいずれかにおいて被加熱液と熱媒体とが互いに対向して流れるように構成したことにより、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【０１２５】
実施の形態１２．
図２０はこの発明の実施の形態１２における熱交換器の構成を示す図である。また、図２１ないし図２４はこの発明の実施の形態１２における熱交換器を構成するプレートの形状を示す平面図および断面図である。また、図２５および図２６は、この発明の実施の形態１２における熱交換器の効果を示す図である。
【０１２６】
一般家庭用の給湯システムでは、省エネルギーの要求から熱交換率の向上が求められているが、同時に給湯器の小型化も求められている。熱交換器については、従来の伝熱管式と呼ばれる１ｃｍほどの径の管を用いたものに替わり、積層式と呼ばれる数ｍｍほどの間隔で伝熱板を積層した熱交換器が利用されるようになってきている。本実施の形態は、この発明を積層式の熱媒体−水熱交換器に適用したものである。
【０１２７】
まず、実施の形態１２における熱交換器の構成について、図２０〜２４を参照しながら説明する。
【０１２８】
図２０において、積層式の熱媒体−水熱交換器３０は、ほぼ垂直に配置されたカバープレート３０１およびエンドプレート３０４と、このカバープレート３０１とエンドプレート３０４との間に水平方向に所定の間隔をおいて交互に配列された２種類の伝熱プレートＡ３０２、伝熱プレートＢ３０３と、カバープレート３０１、エンドプレート３０４、伝熱プレートＡ３０２および伝熱プレートＢ３０３の側面と固着され、これらを取り囲むように設けられたフレーム３０５とで構成され、カバープレート３０１、エンドプレート３０４、伝熱プレートＡ３０２および伝熱プレートＢ３０３の間に被加熱液が流れる第１流路３１と熱媒体が流れる第２流路３２とが交互に形成されている。
【０１２９】
なお、カバープレート３０１、伝熱プレートＡ３０２、伝熱プレートＢ３０３およびエンドプレート３０４は、同一寸法の矩形状薄板で構成され、銅合金やアルミニウム合金等の熱伝導率の高い金属材料で形成されている。
【０１３０】
図２１はカバープレート３０１の平面図および断面図である。図２１に示すように、カバープレート３０１には４つの貫通孔、すなわち、被加熱液入口孔３１ａ、被加熱液出口孔３１ｂ、熱媒体入口孔３２ａおよび熱媒体出口孔３２ｂが設けられており、熱媒体入口孔３２ａは矩形状プレートの上方に位置する一方の隅部に、熱媒体出口孔３２ｂは熱媒体入口孔３２ａと対向する下方の隅部に、被加熱液入口孔３１ａは熱媒体入口孔３２ａと対角に位置する下方の隅部に、被加熱液出口孔３１ｂは熱媒体出口孔３２ｂと対角に位置する隅部と被加熱液入口孔３１ａが設けられた隅部とを結ぶ辺上の中央付近にそれぞれ形成されている。
そして、これらの貫通孔３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂには、それぞれ熱媒体分配配管３２１、熱媒体集合配管３２２、被加熱液分配配管３１１および被加熱液集合配管３１２がカバープレート３０１の一方の面上に接続されている。
【０１３１】
また、図２２は伝熱プレートＡ３０２の平面図および断面図である。図２２（ａ）に示すように、伝熱プレートＡ３０２にはカバープレート３０１と同一の位置に４つの貫通孔３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂが設けられており、図２２（ｂ）に示すように熱媒体入口孔３２ａおよび熱媒体出口孔３２ｂにはそれぞれ熱媒体分配配管３２１および熱媒体集合配管３２２が伝熱プレートＡの一方の面に接続されている。
そして、被加熱液出口孔３１ｂの周囲には、開口部を有する壁面３１３が接続されている。この壁面３１３は、図２４（ａ）に示すように被加熱液出口孔３１ｂの右側上方１／４のみを開口し、残部３／４を囲むように設けるのが望ましい。また、図２４（ｂ）に示すように被加熱液出口孔３１ｂの上方１／２のみを開口し、下方１／２を囲むように設けてもよい。なお、被加熱液出口孔３１ｂの上方に開口部を有していれば、壁面３１３に設けられた開口部は上記の大きさ、位置に限定されるものではない。
【０１３２】
また、図２３は伝熱プレートＢ３０３の平面図および断面図である。図２３（ａ）に示すように、伝熱プレートＢ３０３にも、カバープレート３０１および伝熱プレートＡ３０２と同一の位置に４つの貫通孔３１ａ、３１ｂ、３２ａおよび３２ｂが設けられている。そして、図２３（ｂ）に示すように被加熱液入口孔３１ａおよび被加熱液出口孔３１ｂにはそれぞれ被加熱液分配配管３１１および被加熱液集合配管３１２が伝熱プレートＢ３０４の一方の面に接続されている。
【０１３３】
このように形成された伝熱プレートＡ３０２および伝熱プレートＢ３０３を水平方向に所定枚数交互に重ね、まず、伝熱プレートＢ３０３に設けられた被加熱液分配配管３１１および被加熱液集合配管３１２の他端を伝熱プレートＡ３０２の被加熱液入口孔３１ａおよび被加熱液出口孔３１ｂに接続する。そして、伝熱プレートＡ３０２に設けられた熱媒体分配配管３２１、熱媒体集合配管３２２および壁面３２３の他端を、それぞれ伝熱プレートＢ３０３およびカバープレート３０１の熱媒体入口孔３２ａ、熱媒体出口孔３２ｂおよび被加熱液出口孔３１ｂに接続することによって、積層式の熱媒体−水熱交換器３０には、被加熱液が流れる第１流路３１と加熱液が流れる第２流路３２とが形成される。
【０１３４】
なお、被加熱液入口孔３２ａから流入した被加熱液が、第１流路３１を通過する際、被加熱液出口孔３１ｂの開口部を通って流出するように伝熱プレートＡ３０２の表面に溝を設けておくのが望ましい。
【０１３５】
また、カバープレート３０１、伝熱プレートＡ３０２、伝熱プレートＢ３０３、エンドプレート３０４は積層化して１つのモジュールを形成するので、本実施の形態のように、それぞれの縦横の長さ、熱媒体入口孔３２ａ、熱媒体出口孔３２ｂ、被加熱液入口孔３１ａ、被加熱液出口孔３１ｂの位置・径は共通であることが望ましい。ただし、カバープレート３０１、伝熱プレートＡ３０２、伝熱プレートＢ３０３、エンドプレート３０４の縦横の長さ、熱媒体入口孔３２ａ、熱媒体出口孔３２ｂ、被加熱液入口孔３１ａ、被加熱液出口孔３１ｂの径は、同様の効果を奏するものであれば、図２１〜図２３に示した例に何ら限定されない。
【０１３６】
次に、実施の形態１２における熱媒体−水熱交換器３０の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図２０〜２３を参照しながら説明する。
【０１３７】
熱媒体入口配管９４内の熱媒体は、熱媒体分配配管３２１を介して、熱媒体入口孔３２ａを通って第２流路３２に流入する。第２流路３２に流入した熱媒体は、第２流路内を伝熱プレートＡ３０２および伝熱プレートＢ３０３上をまんべんなく流通した後、熱媒体出口孔３２ｂから第２流路３２の外部へ流出する。第２流路３２から流出した熱媒体は、熱媒体集合配管３２２を介して合流し、最終的に熱媒体出口配管９５を介して熱交換器３０の外部へ流出する。
【０１３８】
一方、被加熱液入口配管９６内の被加熱液は、被加熱液分配配管３１１を介して第１流路３１内へ分注され、被加熱液入口孔３１ａを通って被加熱液の流れる第１流路３１に流入する。ここで、被加熱液出口孔３１ｂには、図２４（ａ）に示したように被加熱液出口孔３１ｂの右上１／４（被加熱液入口孔３１ａ反対方向、かつ熱媒体入口孔３２ａ反対方向）のみを開口部とするように壁面３１３を設けているので、被加熱液入口孔３１ａから第１流路３１内に流入した被加熱液は、被加熱液出口孔３１ｂに短絡して流れることなく、第１流路３１内の上方に向かって流動し、その後、壁面３２２に設けられた開口部から被加熱液集合配管３１２を介して合流し、最終的に被加熱液出口配管９７を介して熱交換器３０の外部へ流出する。
【０１３９】
したがって、熱媒体―水熱交換器３０においては、第１流路３１内を流れる被加熱液は第２流路３２内を流れる熱媒体と次のように熱交換する。すなわち、第１流路３１内に流入した被加熱液は、まず、第１流路３１の下部を通過する際に熱媒体出口孔３２ｂ近くを流れる温度の低い熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、被加熱液は、第１流路３１の上部を通過する際に第２流路３２の上部、すなわち熱媒体入口孔３２ａの近くを流れる温度の高い熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、最後に被加熱液出口孔３１ｂに接続された壁面３２３の開口部に向かって流路３１内を流れる際に第２流路３２の第２の部を流れ、第１ステップよりも温度の低い熱媒体と熱交換した後、被加熱液集合配管３１２を経て被加熱液出口孔９７より熱交換器３０の外部へ流出する（第３のステップ）。
【０１４０】
すなわち、熱媒体―水熱交換器３０は、実施の形態１〜１１と同様に、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部と、第１の熱交換部を通過した被加熱液と熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部と、第２の熱交換部を通過した被加熱液と前記第１の熱交換部または前記第２の熱交換部の熱媒体よりも温度の低い前記熱媒体と熱交換する第３の熱交換部とを備えたものである。
【０１４１】
このように、被加熱液を熱媒体の低温部→高温部→中温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分を接触させることなく加熱することができるので、被加熱液である水の局部加熱および局部沸騰を抑制できる。
【０１４２】
このような加熱方法によって水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を図２５に示す。図２５には比較例として、図２６に示すように、熱媒体入口孔、熱媒体出口孔、被加熱液入口孔、被加熱液出口孔を伝熱板２０１の４隅に配置した従来の積層式熱交換器を用い、水道水を熱媒体の低温部→中温部→高温部の順に接触させた場合について、初期、および１０００時間運転した段階の２通りを併記している。また、縦軸の到達温度は、熱サイクルの運転をすべて同じ条件、すなわち外気温度や投入するエネルギー、被加熱液入口配管９６から投入する水道水の流量、温度等を同じとした場合の、被加熱液出口配管９７での水道水温度を示している。
【０１４３】
図２５に示すように、本発明の加熱方法を行った場合では初期５８．０℃、１０００時間運転後５７．９℃となり運転による温度低下はほとんどみられず、温度低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５７．０℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは図２６に示すように従来法では水道水出口付近に約０．２６ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では認められなかった。
【０１４４】
本結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法を積層式の熱交換器に適用した場合において、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【０１４５】
本実施の形態によれば、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【０１４６】
実施の形態１３．
図２８はこの発明の実施の形態１３における積層式の熱交換器の断面図である。
【０１４７】
図２８における熱媒体−水熱交換器３０が実施の形態１２に示した熱交換器と相違するのは、カバープレート３０１、伝熱プレートＡ３０２および伝熱プレートＢ３０３に設けられた被加熱液入口孔３１ａ、被加熱液出口孔３１ｂ、熱媒体入口孔３２ａ、熱媒体出口孔３２ｂの設置位置である。これらの点を除けば、実施の形態１２に示した熱交換器と同様の構成を有するものである。
【０１４８】
図２９はカバープレート３０１の平面図および断面図である。図２９に示すように、被加熱液入口孔３１ａは矩形状プレートの下方に位置する一方の隅部に、被加熱液出口孔３１ｂは熱媒体入口孔３１ａと対向する上方の隅部に、熱媒体出口孔３２ｂは被加熱液出口孔３１ｂと対角に位置する下方の隅部に、熱媒体入口孔３２ａは被加熱液入口孔３１ａと対角に位置する隅部と熱媒体出口孔３２ｂが設けられた隅部とを結ぶ辺上の中央付近にそれぞれ形成されている。
そして、これらの貫通孔３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂには、それぞれ熱媒体分配配管３２１、熱媒体集合配管３２２、被加熱液分配配管３１１および被加熱液集合配管３１２がカバープレート３０１の一方の表面上に接続されている。
【０１４９】
また、図３０は伝熱プレートＡ３０２の平面図および断面図である。図３０（ａ）に示すように、伝熱プレートＡ３０２にはカバープレート３０１と同一の位置に４つの貫通孔３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂが設けられており、図３０（ｂ）に示すように被加熱液入口孔３１ａおよび被加熱液出口孔３１ｂにはそれぞれ被加熱液分配配管３１１および被加熱液集合配管３１２が伝熱プレートＡの一方の面に接続されている。
そして、熱媒体入口孔３２ａの周囲には、開口部を有する壁面３２３が接続されている。この壁面３２３は、図３２（ａ）に示すように熱媒体入口孔３２ａの左側上方１／４のみを開口し、残部３／４を囲むように設けるのが望ましい。また、図３２（ｂ）に示すように熱媒体入口孔３２ａの上方１／２のみを開口し、下方１／２を囲むように設けてもよい。なお、熱媒体入口孔３２ａの上方に開口部を有していれば、壁面３２３に設けられた開口部は上記の大きさ、位置に限定されるものではない。
【０１５０】
また、図３１は伝熱プレートＢ３０３の平面図および断面図である。図３１（ａ）に示すように、伝熱プレートＢ３０３にも、カバープレート３０１および伝熱プレートＡ３０２と同一の位置に４つの貫通孔３１ａ、３１ｂ、３２ａおよび３２ｂが設けられている。そして、図３１（ｂ）に示すように熱媒体入口孔３２ａおよび熱媒体出口孔３２ｂにはそれぞれ熱媒体分配配管３２１および熱媒体集合配管３２２が伝熱プレートＢ３０３の一方の面に接続されている。
【０１５１】
このように形成された伝熱プレートＡ３０２および伝熱プレートＢ３０３を水平方向に所定枚数交互に重ね、まず、伝熱プレートＢ３０３に設けられた熱媒体分配配管３２１および熱媒体集合配管３２２の他端をそれぞれ伝熱プレートＡ３０２の熱媒体入口孔３２ａおよび熱媒体出口孔３２ｂに接続する。そして、伝熱プレートＡ３０２に接続された被加熱液分配配管３１１、被加熱液集合配管３１２および壁面３２３の他端を、それぞれ伝熱プレートＢ３０３およびカバープレート３０１の被加熱液入口孔３１ａ、被加熱液出口孔３１ｂおよび熱媒体入口孔３２ａに接続することによって、積層式の熱媒体−水熱交換器３０には、被加熱液が流れる第１流路３１と熱媒体が流れる第２流路３２とが形成される。
【０１５２】
なお、熱媒体入口孔３２ａから流入した熱媒体が、第２流路３２を通過する際、熱媒体出口孔３２ｂの開口部を通って流出するように伝熱プレートＡ３０２の表面に溝を設けておくのが望ましい。
【０１５３】
また、カバープレート３０１、伝熱プレートＡ３０２、伝熱プレートＢ３０３、エンドプレート３０４は積層化して１つのモジュールを形成するので、本実施の形態のように、それぞれの縦横の長さ、熱媒体入口孔３２ａ、熱媒体出口孔３２ｂ、被加熱液入口孔３１ａ、被加熱液出口孔３１ｂの位置・径は共通であることが望ましい。ただし、カバープレート３０１、伝熱プレートＡ３０２、伝熱プレートＢ３０３、エンドプレート３０４の縦横の長さ、熱媒体入口孔３２ａ、熱媒体出口孔３２ｂ、被加熱液入口孔３１ａ、被加熱液出口孔３１ｂの径は、同様の効果を奏するものであれば、図２９〜図３１に示した例に何ら限定されない。
【０１５４】
次に、実施の形態１３における熱媒体−水熱交換器３０の動作、すなわち被加熱液の加熱方法について、図２８〜３１を参照しながら説明する。
【０１５５】
熱媒体入口配管９４内の熱媒体は、熱媒体分配配管３２１を介して、熱媒体入口孔３２ａを通って第２流路３２に流入する。ここで、熱媒体入口孔３２ａには、熱媒体入口孔３２ａの左上１／４（被加熱液入口孔３１ａ反対方向、かつ熱媒体出口孔３２ｂ反対方向）のみを開口部とするように壁面３２３を設けているので、熱媒体入口孔３２ａから第２流路３２内に流入した熱媒体は、熱媒体出口孔３２ｂに短絡して流れることなく、壁面３２３に設けられた開口部から第２流路３１内を上方に向かって流動し、その後、熱媒体集合配管３２２を介して合流し、最終的に被加熱液出口配管９７を介して熱交換器３０の外部へ流出する。
【０１５６】
一方、被加熱液入口配管９６内の被加熱液は、被加熱液分配配管３１１を介して第１流路３１内に分注され、被加熱液入口孔３１ａを通って被加熱液の流れる第１流路３１に流入し、被加熱液入口孔３１ａから被加熱液出口孔３１ｂに向かって、伝熱プレートＡ３０２および伝熱プレートＢ３０３上をまんべんなく流通した後、被加熱液出口孔３１ｂから外部へ流出する。
【０１５７】
したがって、第１流路３１内を流れる被加熱液は第２流路３２内を流れる熱媒体と次のように熱交換する。すなわち、第１流路３１を流れる被加熱液は、第１流路３１の下部（熱媒体出口孔３２ｂ近く）を通過することにより第２流路３２内の温度の低い熱媒体と熱交換する（第１のステップ）。次に、被加熱液は、第１流路３１の中央部を通過する際に第２流路３２の上流を流れる温度の高い熱媒体と熱交換する（第２のステップ）。そして、最後に第１流路３１の上部を通過する際に第２流路３２の第２の部、すなわち上記第１のステップの熱媒体よりも温度の低い熱媒体と熱交換した後、被加熱液集合配管３１２を経て被加熱液出口孔９７より熱交換器３０の外部へ流出する（第３のステップ）。
【０１５８】
すなわち、熱媒体―水熱交換器３０は、実施の形態１〜１１と同様に、被加熱液と熱媒体とが熱交換する第１の熱交換部と、第１の熱交換部を通過した被加熱液と熱媒体とが熱交換する第２の熱交換部と、第２の熱交換部を通過した被加熱液と前記第１の熱交換部または前記第２の熱交換部の熱媒体よりも温度の低い前記熱媒体と熱交換する第３の熱交換部とを備えたものである。
【０１５９】
このように、被加熱液を熱媒体の低温部→高温部→中温部の順に接触させることにより、熱媒体の最高温部を含む高温部分と被加熱液の最高温部を含む高温部分を接触させることなく加熱することができるので、被加熱液である水の局部加熱および局部沸騰を抑制できる。
【０１６０】
このような加熱方法によって水道水を加熱したときの初期、および１０００時間連続運転後の到達温度を実施の形態１２の場合と同様に調べた結果、到達温度は図２５とほぼ同様となり、本発明の加熱方法を行った場合では初期５６．６℃、１０００時間運転後５６．５℃となり、運転による温度低下はほとんどみられず、温度低下を伴わず長期間安定して加熱することができた。これに対し、従来の加熱方法を想定し、低温部→中温部→高温部の順に流した場合は、初期は６０．０℃であったものの１０００時間運転後は５６．０℃にまで低下した。また、１０００時間運転後の被加熱液出口配管９７近傍のスケールは図１９と同様に従来法では水道水出口付近に約０．３ｍｍの厚さのスケールが付着していたのに対し、本発明の加熱方法では測定可能なレベルではまったく認められなかった。
【０１６１】
本結果より、本発明の熱媒体の高温部と被加熱液の高温部を接触させずに加熱する方法では、従来法に比べ初期の熱伝導効率は低いものの、スケール付着の防止を進めることができるため、長期的な運転における熱交換効率の低下を防ぐことができ、その結果従来の熱交換器に比べ高い熱交換効率が得られることを見出した。
【０１６２】
本実施の形態によれば、被加熱液である水の局所的高温および局所的沸騰を抑制できるので、スケールの析出を抑制して熱交換器の被加熱液流路内へのスケール付着を低減でき、特に長期間使用した場合においてスケール付着による被加熱液流路の閉鎖や熱伝達性能の経時劣化を招くことなく、安定かつ無駄なエネルギー消費を抑えながら、被加熱液を所望の温度に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】この発明の実施の形態１における熱交換器を含む給湯装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における熱交換器の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１における熱交換器の特性図である。
【図４】この発明の実施の形態１における熱交換器の特性図である。
【図５】この発明の実施の形態２における熱交換器の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３における熱交換器の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４における熱交換器の構成図である。
【図８】この発明の実施の形態５における熱交換器の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態６における熱交換器の構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態７における熱交換器の構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態８における熱交換器の構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態９における熱交換器の構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態９における熱交換器の特性図である。
【図１４】この発明の実施の形態９における熱交換器の特性図である。
【図１５】この発明の実施の形態９における熱交換器の変形例を示す構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態１０における熱交換器の構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態１０における熱交換器の変形例を示す構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態１１における熱交換器の構成図である。
【図１９】この発明の実施の形態１１における熱交換器の変形例を示す構成図である。
【図２０】この発明の実施の形態１２における熱交換器の断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態１２における熱交換器を構成するカバープレートの平面図である。
【図２２】この発明の実施の形態１２における熱交換器を構成する伝熱プレートの平面図である。
【図２３】この発明の実施の形態１２における熱交換器を構成する伝熱プレートの平面図である。
【図２４】この発明の実施の形態１２における熱交換器に設けられた壁面を示す平面図である。
【図２５】この発明の実施の形態１２における熱交換器の特性図である。
【図２６】この発明の実施の形態１２における熱交換器の特性図である。
【図２７】この発明の実施の形態１２における熱交換器の比較例に用いた従来の熱交換器を構成する伝熱プレートの平面図である。
【図２８】この発明の実施の形態１３における熱交換器の構成図である。
【図２９】この発明の実施の形態１３における熱交換器を構成するカバープレートの平面図である。
【図３０】この発明の実施の形態１３における熱交換器を構成する伝熱プレートの平面図である。
【図３１】この発明の実施の形態１３における熱交換器を構成する伝熱プレートの平面図である。
【図３２】この発明の実施の形態１３における熱交換器に設けられた壁面を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１０，２０，３０  熱媒体−水熱交換器、  １０ａ，２０ａ  第１の熱交換部、  １０ｂ，２０ｂ  第２の熱交換部、  １０ｃ，２０ｃ  第３の熱交換部、  １１，２１  第１の配管、  １２，２２  第２の配管、  １１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，２２２ａ〜２２２ｃ  分割管、  ３１  第１流路、  ３２  第２流路、  ２１２，２２２  分岐管、  ２１２ｄ〜２１２ｇ，２２２ｄ〜２２２ｇ  連結管、  ３０１  カバープレート、  ３０２  伝熱プレートＡ、  ３０３  伝熱プレートＢ、  ３０４  エンドプレート、  ３１１  被加熱液分配配管、  ３１２  被加熱液集合配管、  ３２１  熱媒体分配配管、  ３２２  熱媒体集合配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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