(57)【要約】【課題】タンク内に熱交換器を配置し、タンク内を流れる液体と熱交換器を流れる冷媒の間で熱交換を行う熱交換器において、熱交換面積を確保し、熱交換効率の向上をはかる。【解決手段】液体が流れるタンク１内に、フィンチューブ型熱交換器と構成を同じとする蒸発器６を、フィン９が前記液体の流れを遮るように配置し、さらに前記タンク１の内部に、前記液体の流れを、蒸発器６のフィン９間を蛇行状に通過するように規制する規制手段を設けたことにより、フィンチューブ型熱交換器をそのまま液体冷却器に適用できるようにした。したがって、液体がフィン６間を蛇行状に通過し、液体の通過する面積を広く有効に熱交換に利用でき、熱交換効率を向上することができる。【選択図】図１
2010249439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のケースの結合により構成されたタンクと、前記タンク内に配置され、かつ複数のフィンとこれらのフィンを貫通した冷媒管とより形成された熱交換器と、前記タンクの両端部に設けられた液体流入口と液体流出口を具備し、さらに、前記タンクの内部に、前記熱交換器を、前記フィンが前記液体流入口から流入した熱交換される液体の流れを遮るように配置し、さらに、前記熱交換器のフィン間を蛇行状に通過し、前記液体流出口へ流れるように規制する規制手段を設けた液体熱交換装置。
【請求項２】
前記フィンの配置を、該フィンの一端と前記タンクの一内面との距離が近接、もしくは前記タンクの一内面に当接し、他端と前記タンクの他内面との間に前記液体の流通間隔を形成した配置であって、前記フィンの配列方向において前記液体の流通間隔が片側ずつ交互に形成される配置としたことにより、前記規制手段を形成した請求項１に記載の液体熱交換装置。
【請求項３】
両端が前記タンクの内面に近接、もしくは当接するように配置されたフィンの一端に、孔または切欠きからなる流通部を設け、前記フィンの配列方向において前記流通部が片側ずつ交互に位置するように前記フィンを配置することにより、前記規制手段を形成した請求項１に記載の液体熱交換装置。
【請求項４】
前記熱交換器を、フィンの両端と前記タンクの内面の間に前記液体が通過する流通間隔を形成して配置し、さらに、前記タンクの内面に、前記フィンの両端に形成された流通間隔を、前記フィンの配列方向において片側ずつ交互に塞ぐ遮蔽壁を設けることにより、前記規制手段を形成した請求項１に記載の液体熱交換装置。
【請求項５】
圧縮機、熱源側熱交換器、キャピラリチューブや膨張弁等の膨張機構、利用側熱交換器を環状に配管接続することにより構成された冷凍サイクル装置と、前記利用側熱交換器を内蔵した液体熱交換装置と、前記液体熱交換装置の内部と被熱交換液体を貯留した液体貯留部を連通し、かつ前記液体貯留部の被熱交換液体を前記タンク内へ供給する供給ポンプを具備した被熱交換液体循環回路を具備した冷却システムにおいて、前記液体熱交換装置を、請求項１から４のいずれか一項に記載の液体熱交換装置とした熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水や油等の液体を冷却、あるいは加熱するための液体熱交換装置およびその熱交換器を具備した熱交換システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気加工装置では、加工精度を保ち、または加工精度を向上させるために、被加工物を液体で一定の温度に冷却しながら加工することが行われている。特に金属を加工する場合、加工中や加工後に錆を発生しないように、冷却液体に油性流体を用いることが一般的に行なわれている。
【０００３】
このとき、加工中の熱により油性液体が昇温するため、油性液体を冷却する必要があり、一般には冷却装置を用いて液体の温度を下げることが行われている。通常この種の熱交換器は、内圧に対して有利な円筒状のタンク内に冷媒管を設置し、冷媒と冷却液との熱交換を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
かかる構成は、図１０に示すように、タンク１０１が、胴シェル１０２、上シェル１０３、下シェル１０４より構成され、内部に伝熱管１０５を螺旋状に巻いて収納している。そして、冷媒入口管１０７より、冷媒がタンク１０１内に流入し、伝熱管１０５内を流れる水や油等の液体と熱交換を行い、冷媒出口管１０６よりタンク外に流出するものである。
【０００５】
このような熱交換器は、ヒートポンプ式給湯装置の水を加熱（昇温）する熱交換器としても用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３４０５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる構成は、液体と冷媒の熱交換が、伝熱管１０５の管壁表面のみを介して行われる構成であるため、熱交換面積を広く確保することが困難となり、熱交換効率の向上を図るには限界があった。
【０００８】
また、タンク１０１内に、熱交換面積の広いフィンチューブ型熱交換器を配置することも考えられるが、単純に熱交換面積を拡大する構成であっても熱交換効率の改善には限界が伴うものである。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するもので、液体冷却器を簡素な構成とし、所望する熱交換能力が容易に得られるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の液体熱交換装置は、分割可能な矩形状のタンクの内部に、フィンチューブ型の熱交換器を配置し、前記タンクの両端部に、熱交換される液体の流入口と流出口を設け、さらに、前記タンクの内部に、フィンが前記流入口から流入した前記液体の流れを遮るように熱交換器を配置し、さらに、前記液体が前記熱交換器のフィン間を蛇行状に通過し、前記流出口へ流れるように規制する規制手段を設けたものであ
る。
【００１１】
これにより、フィンチューブ型の熱交換器のフィンが液体の流路を形成する流路壁を兼ねた構成となり、最大限の熱交換面積を確保することができる。また、フィンの枚数、材質、あるいは厚さ、冷媒管（チューブ）径等を適宜設定することにより、所望の熱交換能力を容易に得ることができる。
【００１２】
また、本発明の熱交換システムは、液体熱交換装置に、上記規制手段を設けた液体熱交換装置とすることにより、熱交換効率の向上をはかり、消費エネルギーを抑制することができるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液体熱交換装置は、タンクの内部に、フィンと冷媒管を具備した熱交換器を配置し、前記フィンの間を熱交換される液体が蛇行状に通過するようにしたもので、使用するフィンの枚数を自由に設定でき、所望する熱交換量に合わせた熱交換面積を容易に得ることができる。さらに、液体の蛇行状の通過により熱交換面積の無駄を極力排除して熱交換性能の向上をはかることができる。
【００１４】
また、この液体熱交換装置を用いた熱交換システムにおいては、冷凍サイクル装置の効率を向上させることができ、消費エネルギーを抑制することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における液体熱交換装置の熱交換器を内蔵したタンクの概略の内部構成を示す透視斜視図
【図２】同実施の形態１における液体熱交換装置のタンクの外観斜視図
【図３】同実施の形態１における液体熱交換装置のタンクの分解斜視図
【図４】同実施の形態１におけるタンク内での流体の通過状態を示す図２のＡ−Ａ線による断面図
【図５】本発明の実施の形態２における液体熱交換装置のタンク内の構成を示す図４相当図
【図６】同液体熱交換装置のタンク内に配置された熱交換器を構成するフィンの配列状態を示す一部を切欠いた斜視図
【図７】本発明の実施の形態３における液体熱交換装置のタンク内の構成を示す図４相当図
【図８】同液体熱交換装置のタンク内の異なる構成を示す図４相当図
【図９】同実施の形態４における液体熱交換ユニットのシステム構成を示す模式図
【図１０】従来技術を示す熱交換器の一部を切欠いた正面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、複数のケースの結合により構成されたタンクと、前記タンク内に配置され、かつ複数のフィンとこれらのフィンを貫通した冷媒管とより形成された熱交換器と、前記タンクの両端部に設けられた液体流入口と液体流出口を具備し、さらに、前記タンクの内部に、前記熱交換器を、前記フィンが前記液体流入口から流入した熱交換される液体の流れを遮るように配置し、さらに、前記熱交換器のフィン間を蛇行状に通過し、前記液体流出口へ流れるように規制する規制手段を設けたものである。
【００１７】
かかる構成とすることにより、所謂フィンチューブ型熱交換器を液体熱交換装置に適用することができ、また、前記フィンの枚数、材質、あるいは厚さ、面積、さらには冷媒管径等を適宜設定することにより、容易に所望の熱交換能力を得ることができる。しかも熱交換される液体を、蛇行状の流れとして前記フィンの間を通過させるため、熱交換面積の
無駄を極力排除することができ、前記液体と冷媒管内を流れる冷媒との熱交換作用も効率よく行なうことができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フィンの配置を、該フィンの一端と前記タンクの一内面との距離が近接、もしくは前記タンクの一内面に当接し、他端と前記タンクの他内面との間に前記液体の流通間隔を形成した配置であって、前記フィンの配列方向において前記液体の流通間隔が片側ずつ交互に形成される配置としたことにより、前記規制手段を形成したものである。
【００１９】
かかる構成とすることにより、前記タンク内面と前記フィン端の間隔形成で前記液体の蛇行流路を形成することができ、構成の簡素化がはかれ、組み立てを容易にすることができる。
【００２０】
また、前記フィンを、前記タンクの相対する内面において前記液体の流通間隔が複数連続する状態で交互に配置することも可能であり、かかる配置によれば、複数のフィン間を並列かつ蛇行状に液体が通過し、熱交換面積の増大をはかりながら流路抵抗の増大を抑制することができる。
【００２１】
さらに、前記フィン間の単一の流路、あるいは前記複数のフィン間による少並列の流路、もしくは多並列の流路を組み合わせた流路の形成も可能となり、熱交換器の冷媒管の入口側と出口側、あるいは熱交換器の適宜箇所等に応じて、前記流路を配置分けする等、熱交換の流路における設計の自由度を増すことができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、両端が前記タンクの内面に近接、もしくは当接するように配置されたフィンの一端に、孔または切欠きからなる流通部を設け、前記フィンの配列方向において前記流通部が片側ずつ交互に位置するように前記フィンを配置することにより、前記規制手段を形成したものである。
【００２３】
かかる構成とすることにより、前記フィンを冷媒管に対して変則的に配置することなく液体の蛇行流路を形成することができ、また、液体を蛇行状に通過させることができる熱交換器の組み立て作業性を改善することができる。
【００２４】
さらに、前記フィンを、前記流通部が複数連続する状態で交互に配置することも可能であり、かかる配置によれば、複数のフィン間を並列かつ蛇行状に液体が通過し、熱交換面積の増大をはかりながら流路抵抗の増大を抑制することができる。
【００２５】
また、前記フィン間の単一の流路、あるいは前記複数のフィン間による少並列の流路、もしくは多並列の流路を組み合わせた流路の形成も可能となり、熱交換器の冷媒管の入口側と出口側、あるいは熱交換器の適宜箇所等に応じて、前記流路を配置分けする等、熱交換の流路における設計の自由度を増すことができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記熱交換器を、フィンの両端と前記タンクの内面の間に前記液体が通過する流通間隔を形成して配置し、さらに、前記タンクの内面に、前記フィンの両端に形成された流通間隔を、前記フィンの配列方向において片側ずつ交互に塞ぐ遮蔽壁を設けることにより、前記規制手段を形成したものである。
【００２７】
かかる構成とすることにより、前記フィンを加工、あるいは冷媒管に対して変則的に配置することなく液体の蛇行流路を形成することができ、また、液体を蛇行状に通過させることができる熱交換器の組み立て作業性を改善することができる。
【００２８】
さらに、前記遮蔽壁の設ける間隔を設定することにより、前記液体の蛇行状に通過する流路を、単数のフィン間隔が順次連続した最長の蛇行状流路、あるいは、複数のフィン間隔を群とする並列状態での蛇行状流路、さらには、前記単数のフィン間隔流路と前記複数のフィン間隔からなる並列流路の混在した蛇行状流路を形成することができ、熱交換の流路における設計の自由度を増すことができ、狭いフィンの間隔においても、複数のフィン間隔の並列流路に設定することで、熱交換面積の増大と、この面積の増大に相反する流路抵抗の増大を抑制することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、圧縮機、熱源側熱交換器、キャピラリチューブや膨張弁等の膨張機構、利用側熱交換器を環状に配管接続することにより構成された冷凍サイクル装置と、前記利用側熱交換器を内蔵した液体熱交換装置と、前記液体熱交換装置の内部と被熱交換液体を貯留した液体貯留部を連通し、かつ前記液体貯留部の被熱交換液体を前記タンク内へ供給する供給ポンプを具備した被熱交換液体循環回路を具備した冷却システムにおいて、前記液体熱交換装置を、請求項１から４のいずれか一項に記載の液体熱交換装置とした熱交換システムである。
【００３０】
かかることにより、液体熱交換装置の熱交換効率の向上に伴い、冷凍サイクル装置の効率を向上し、消費エネルギーを抑制する熱交換システムを提供することができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における液体熱交換装置の熱交換器を内蔵したタンクの概略の内部構成を示す透視斜視図である。図２は、同実施の形態１における液体熱交換装置のタンクの外観斜視図である。図３は、同実施の形態１における液体熱交換装置のタンクの分解斜視図である。図４は、同実施の形態１におけるタンク内での流体の通過状態を示す図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【００３３】
なお、本実施の形態１においては、液体熱交換装置を、水の冷却装置として用いた場合について説明するが、熱交換される液体は、水に限るものではなく、加工油等、用途に応じた液体を熱交換することができるものである。
【００３４】
図１、図２において、ステンレス等の金属からなるタンク１は、外郭が図３に示す如く、コの字型に折り曲げ加工された分割構成の下部容器（本発明のケースに相当）２と上部容器（本発明のケースに相当）３によって略直方体に形成されるもので、下部容器２と上部容器３の接合部（外郭を形成する辺）１ａはロウ付け溶接され、液漏れしない容器となっている。また、下部容器２の下面には固定用の固定脚２ａが設けられ、側面には、冷却媒体である水が流入する液体入口管（本発明の液体流入口に相当）４と、前記水が流出する液体出口管（本発明の液体流出口に相当）５が設けられている。また、タンク１の内部には、後述の冷凍サイクル装置を構成する蒸発器（本発明の利用側熱交換器に相当）６が設けられている。そして、タンク１を貫通して蒸発器６の冷媒入口管７と冷媒出口管８が設けられている。この冷媒入口管７と冷媒出口管８の貫通部は、ロウ付け等が行なわれ、タンク１の密封構造を維持する構成となっている。
【００３５】
ここで、蒸発器６は、図３に示す如くタンク１を形成する前の下部容器２内に設置され、その後、下部容器２と上部容器３のロウ付け接合が行なわれるものである。
【００３６】
さらに、タンク１は、必要に応じてその全体が、断熱材（図示せず）、あるいは柔軟性
を有する多孔質材料で形成された吸液性を有する吸収シート（図示せず）によって覆うことができる。
【００３７】
蒸発器６は、所謂フィンチューブ型熱交換器で、所定間隔毎に配置された複数のフィン９と、この複数のフィン９を貫通し、両端が冷媒入口管７と冷媒出口管８に接続された冷媒管１０によって構成されている。この冷媒管１０は、直管部を曲管部で繋ぐことにより、蛇行状の管路が形成されたもので、フィン９には、直管部が貫通する孔（図示せず）が設けられ、蒸発器６は、この孔を冷媒管１０の直管部が貫通した構成となっている。
【００３８】
また、フィン９の厚さ、材質、間隔、および冷媒管１０の材質、径、引き回し配列等は、タンク１内を流れる液体の種類等に応じて任意に設定されるもので、本実施の形態１においては、周知のアルミニウム製のフィン９と銅製の冷媒管１０を用いている。
【００３９】
さらに、蒸発器６は、図４に示す如く各フィン９が左右方向（上下方向）において、一端が一方の内面に当接（近接）する第一の配置と、他端が他方の内面に当接（近接）する第二の配置となるように交互に偏って配置され、上下（左右）については、その先端が揃うように構成されている。そして、各フィン９の偏った配置により、蒸発器６の幅（高さ）寸法は、タンク１の内面幅（内面高さ）寸法と略同じ寸法に設定され、上下（左右）についても、タンク１の内面高さ（内面幅）寸法と略同じ寸法に設定されている。
【００４０】
そして、蒸発器６は、タンク１内において液体入口管４から液体出口管５へ流れる水の流れをフィン９によって遮るようにタンク１内に配置されている。なお、蒸発器６におけるタンク１内への配置作業の容易化、および前述のフィン９による水の遮りをより確実なものとするために、前述の蒸発器６の幅（高さ）と、タンク１の内面幅（内面高さ）の寸法関係に若干の余裕を持たせ、タンク１の内面に柔軟性を有するシート状のシール材１１等を貼付して、このシール材１１の可撓変形を利用して蒸発器６をそのフィン９の先端がシール材１１に当接するように装着することもできる。必要に応じてタンク１の内面高さ（内面幅）方向についても、同様に構成することができる。
【００４１】
上述の如く蒸発器６が配置されることにより、フィン９の先端とタンク１の内面において、所定の間隔（本発明の流通間隔に相当）ｔが交互に位置し、これにより、タンク１の内部には、各フィン９の間隔を蛇行状に繋げた流路１２が形成される。換言すると、各フィン９は、水と冷媒管１０内を流れる冷媒との熱交換を促進する熱交換面積体に加え、流路１２の側壁を兼ねるもので、水は、図４の矢印Ｘで示す如く、この蛇行した流路１２を通過しながらフィン９および冷媒管１０を介して冷媒管１０内の冷媒と熱交換を行なう。
【００４２】
したがって、水と冷媒の熱交換面積は、水と接するフィン９および冷媒管１０であるが、水は、フィン６の略全ての面と熱交換し、さらに蛇行した通路１２を通過する際に略全てのフィン９と熱交換するため、熱交換斑の少ない熱交換作用となり、熱交換効率を高めることができる。
【００４３】
換言すると、直方体のタンク内に、単にフィンチューブ型熱交換を配置する構成を想定した場合、主に、フィンによって水（液）の流れを遮るように配置する構成と、水（液）の流れとフィンの間隔が平行になるように配置する構成が想定される。
【００４４】
前者の場合は、水の流通抵抗が大きくなり、またタンクの容積を大きくし、水が熱交換器の周囲を円滑に通過する構成とした場合であっても、相互のフィンにおける間隔の奥深い箇所（冷媒管の周囲）の水流は澱み、熱交換効率も向上が望めない。
【００４５】
また、後者の場合は、水の流通抵抗が小さくなり、相互のフィンの間を水は円滑に通過
するものの、熱交換に要する時間が短く、また冷媒管に近い箇所と離れた箇所での熱交換に斑が生じ易く、熱交換効率の向上に改善の余地がある。
【００４６】
本実施の形態１においては、強制的にフィン９相互の間で形成される流路１２を、フィン９の略全面に亘って水（液）が通過する構成となるため、熱交換面積の拡大および流路１２の通過時間の長期化が可能となり、熱交換効率を向上することができる。その結果、消費エネルギーを抑制した冷却システムを提供することができる。
【００４７】
また、フィン９の面積、枚数、厚さ、材質（材料）および、冷媒管１０の管径、材質（材料）、フィン９への引き回し等を適宜設定（選定）することにより、必要な熱交換能力に応じた熱交換装置を容易に得ることができる。
【００４８】
さらに、本実施の形態１においては、相互のフィン９で形成される単一の間隔を直列に繋いだ単一の流路１２の場合について説明したが、所定枚数のフィン９を同一方向に配置することによって間隔ｔが複数連続する状態を構成し、この間隔ｔが複数連続する状態をタンク１内において左右（上下）交互に配置することも可能であり、かかる配置によれば、複数のフィン９間を並列かつ蛇行状に水が通過し、熱交換面積の増大をはかりながら流路抵抗の増大を抑制することができる。
【００４９】
また、相互のフィン９間の単一の流路１２、あるいは複数のフィン９間による少並列の流路、もしくは多並列の流路を組み合わせた流路の形成も可能となり、蒸発器（熱交換器）６の冷媒管１０の入口側と出口側、あるいは蒸発器（熱交換器）６の適宜箇所等に応じて、流路を配置分けする等、熱交換の流路１２における設計の自由度を増すことができる。
【００５０】
なお、本実施の形態１においては、利用側熱交換器を蒸発器６とし、水を冷却する熱交換装置について説明したが、利用側熱交換器を凝縮器とし、熱源側熱交換器を蒸発器とし、また、液体貯留部である水槽を断熱構造の貯湯タンクとするヒートポンプ式の給湯システムに用いる熱交換装置として構成することができ、かかる場合であっても、熱交換効率の向上に伴い、消費エネルギーを抑制したシステムを得ることができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における液体熱交換装置のタンク内の構成を示す図４相当図である。図６は、同液体熱交換装置のタンク内に配置された熱交換器を構成するフィンの配列状態を示す一部を切欠いた斜視図である。
【００５２】
なお、実施の形態１と同一の構成要件については、同一の符号を付し、先の実施の形態１と相違する内容を主体に説明する。また、本実施の形態２においては、液体熱交換装置を、水の冷却装置として用いた場合について説明するが、熱交換される液体は、水に限るものではなく、加工油等、用途に応じた液体を熱交換することができるものである。
【００５３】
図５、図６において、先の実施の形態１と相違する構成は、液体入口管４から液体出口管５へ流れる水（液体）が、蒸発器６を構成する相互のフィン１３ａ、１３ｂの間に形成された蛇行状の流路１２を流れながら、冷媒管１０を流れる冷媒と熱交換を行なう構成である。
【００５４】
すなわち、蒸発器６を構成するフィン１３ａ、１３ｂは、図６に示す如く、冷媒管１０が貫通する管孔１４に加えて、一側部に水が通過する大径の通過孔（本発明の流通部に相当）１５が複数設けられている。そして、両フィン１３ａ、１３ｂは、冷媒管１０の引き回し配列の関係から、管孔１４の位置が非対称となるように形成されている。そして、両
フィン１３ａ、１３ｂは、交互に配置、整列され、冷媒管１０が貫通した構成となっている。
【００５５】
したがって、上記構成からなる蒸発器６を、タンク１内において液体入口管４から液体出口管５へ流れる水の流れをフィン１３ａ、１３ｂによって遮るようにタンク１内に配置することにより、各フィン１３ａ、１３ｂはそれぞれの両端がタンク１の内面に略接触した状態となり、タンク１内を流れる液体は、最前段のフィン１３ａの通過孔１５から次段のフィン１３ｂとで形成される流路１２を通過し、最前段のフィン１３ａに設けられた通過孔１５と反対側に位置するフィン１３ｂの通過孔１５から後段に位置するフィン１３ａとで形成される流路１２を通過し、フィン１３ｂの通過孔１５と反対側に位置するフィン１３ａの通過孔１５へと流れる、所謂蛇行状の通過を繰り返し、最後部のフィン１３ａの通過孔１５から液体出口管５へと流れる。
【００５６】
なお、蒸発器６のタンク１内へ配置作業の容易化、および前述のフィン１３ａ、１３ｂによる液体の遮りをより確実なものとするために、実施の形態１と同様に、前述の蒸発器６の幅（高さ）と、タンク１の内面幅（内面高さ）の寸法関係に若干の余裕を持たせ、タンク１の内面に柔軟性を有するシート状のシール材（図示せず）等を貼付し、このシール材にフィン１３ａ、１３ｂの先端を当接する構成を採用することもでき、必要に応じてタンク１の内面高さ（内面幅）方向についても、同様に構成することができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態２においては、先の実施の形態１のようにフィン１３ａ、１３ｂの位置を交互に偏らせることがないため、タンク１の内容積を大きくする必要がなく、タンク１の小型化が可能となる。
【００５８】
なお、冷媒管１０の引き回し配置によっては、冷媒管１０の管孔１４の位置をフィン１３ａ、１３ｂの中心において左右対称とし、その一側に通過孔１５を設け、フィン１３ａ、１３ｂを同一構成とすることができる。かかる場合は、単一形状のフィンを通過孔１５が交互に反対の位置となるように向きを変えて整列させることにより、上述と同様に蛇行状の流路１２が形成でき、部品の種類を削減することができる。また、通過孔１５を、タンク１の内面に対向する適宜形状、大きさの切欠きとすることもできる。
【００５９】
したがって、本実施の形態２においても、同一のフィン１３ａ（フィン１３ｂ）を複数同一方向に配置して通過孔１５が複数連続する状態を構成し、この通過孔１５が複数連続する状態をタンク１内において左右（上下）交互に配置することも可能であり、かかる配置によれば、複数のフィン９間を並列かつ蛇行状に水が通過し、熱交換面積の増大をはかりながら流路抵抗の増大を抑制することができる。
【００６０】
また、相互のフィン１３ａ、１３ｂ間の単一の流路１２、あるいは複数の同一フィン１３ａ（フィン１３ｂ）間による少並列の流路、もしくは多並列の流路を組み合わせた流路の形成も可能となり、蒸発器（熱交換器）６の冷媒管１０の入口側と出口側、あるいは蒸発器（熱交換器）６の適宜箇所等に応じて、流路を配置分けする等、熱交換の流路１２における設計の自由度を増すことができる。
【００６１】
なお、本実施の形態２においては、利用側熱交換器を蒸発器６とし、水を冷却する熱交換装置について説明したが、利用側熱交換器を凝縮器とし、熱源側熱交換器を蒸発器とし、また、液体貯留部である水槽を断熱構造の貯湯タンクとするヒートポンプ式の給湯システムに用いる熱交換装置として構成することができ、かかる場合であっても、熱交換効率の向上に伴い、消費エネルギーを抑制したシステムを得ることができる。
【００６２】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における液体熱交換装置のタンク内の構成を示す図４相当図である。図８は、同液体熱交換装置のタンク内の異なる構成を示す図４相当図である。
【００６３】
なお、実施の形態１と同一の構成要件については、同一の符号を付し、先の実施の形態１、２と相違する内容を主体に説明する。また、本実施の形態３においては、液体熱交換装置を、水の冷却装置として用いた場合について説明するが、熱交換される液体は、水に限るものではなく、加工油等、用途に応じた液体を熱交換することができるものである。
【００６４】
図７において、先の実施の形態１、２と相違する構成は、液体入口管４から液体出口管５へ流れる水（液体）が、蒸発器６を構成する相互のフィン１６の間に形成された蛇行状の流路１７を流れながら、冷媒管１０を流れる冷媒と熱交換を行なう構成である。
【００６５】
すなわち、先の実施の形態１、２は、液体入口管４からの液体が通過する流路１２を、偏った配置あるいはフィンの向きを変える等し、相互のフィンで形成された単一の間隔を直列に繋いだ蛇行状の流路１２としたが、本実施の形態３においては、フィンの配置、向きを変えるようなことをせずに相互のフィン１６で形成された一定数（複数）の間隔（本実施の形態３においては３列）１２ａを並列に液体が流れるようにし、この並列の間隔１２ａを、図中の下部から上部、上部から下部と蛇行状に液体が通過するように構成している。
【００６６】
次に、上記蛇行状に水（液体）が通過する構成について説明する。蒸発器６は、同一形状の複数のフィン１６を冷媒管１０が蛇行状に貫通した、ルームエアコン、冷蔵庫等に用いられる構成のフィンチューブ型熱交換器である点が上記実施の形態１、２と相違し、タンク１内へ、タンク１内を流れる水の流れをフィン１６によって遮るように蒸発器６を配置した点は、先の実施の形態１、２と同様である。
【００６７】
そして、蒸発器６は、タンク１の左右（上下）内面と一定の通路間隔（本発明の流通間隔に相当）Ｔを形成して配置されている。また、タンク１の内面には、先端部がフィン１６の先端部と重なるように配置され、かつ蒸発器６における相互のフィン１６によって形成される間隔１２ａの６列単位毎に通路間隔Ｔを遮る断面コの字形の遮蔽体（本発明の遮蔽壁に相当）１８が設けられている。タンク１の中央部において相対する遮蔽体１８は、一方の６列間隔１２ａに対して３列の間隔１２ａと重なるように配置され、この配置関係をそれぞれ相対する遮蔽体１８に設定することにより、液体入口管４から液体出口管５へ流れる水（液体）は、３列の間隔１２ａで形成される流路１７を通過し、その通過の際に冷媒管１０およびフィン１６と熱交換を行なう。
【００６８】
なお、流路１７を形成する間隔１２ａの列数は、任意に設定することができるもので、タンク１内を流れる流体と冷媒管１０内を流れる冷媒の種類、あるいは流体の必要とする熱交換温度、さらには用途等に応じて設定すればよい。
【００６９】
したがって、本実施の形態３においては、先の実施の形態１と同様に、強制的にフィン１６相互の間を、フィン１６の略全面に亘って液体（水）が通過する構成となるため、熱交換面積の拡大および流路１７の通過時間の長期化が可能となり、熱交換効率を向上することができ、また、フィン１６の面積、枚数、厚さ、材質（材料）および、冷媒管１０の管径、材質（材料）、フィン１６への引き回し等を適宜設定（選定）することにより、必要な熱交換能力に応じた熱交換装置を得ることができることに加え、単一の間隔１２ａを蛇行状に繋いだ場合に生じる流路抵抗の増大を、複数列の間隔１２ａからなる流路１７とすることにより、抑制することができる。
【００７０】
特に、本実施の形態３においては、熱交換面積向上のため、フィン１６の間隔１２ａを狭くしても、遮蔽体１８の間隔を設定し、流路１７を形成する間隔１２ａの列数を設定することにより、流路１７の流路抵抗を減少することが可能になり、例えば、図５に示す液体冷却ユニットのシステム構成に組み込んだ場合、同じ液体流量を流すための供給ポンプ２４の動力を減少することができ、消費エネルギーを抑制することができる。
【００７１】
さらに、遮蔽体１８の設ける間隔を設定することにより、液体の蛇行状に通過する流路を、単数の間隔１２ａが順次連続した最長の蛇行状流路、あるいは、本実施の形態３の如く、複数の間隔１２ａを群とする並列状態で蛇行した流路１７、さらには、単数の間隔１２ａの流路と複数の間隔１２ａからなる並列の流路１７が混在、あるいは、並列の列数が異なる並列流路の混在した蛇行状の流路を形成することができ、熱交換の流路における設計の自由度を増すことができる。
【００７２】
また、狭いフィン１６の間隔においても、複数のフィン１６の間隔１２ａを並列とする流路１７に設定することで、熱交換面積の増大と、この面積の増大に相反する流路抵抗の増大を抑制することができる。
【００７３】
なお、図７においては、流路１７の形成のために、複数の遮蔽体１８を設ける構成としたが、図８に示す如く、遮蔽体１８に相当する遮蔽部１９ａを複数一体に設けた閉塞体（本発明の遮蔽壁に相当）１９を一対設け、タンク１内の相対する面に設ける構成とすることもでき、同様の作用効果が期待できる。
【００７４】
（実施の形態４）
図９は、同実施の形態４における液体熱交換ユニットのシステム構成を示す模式図である。なお、本実施の形態４においては、実施の形態１で説明した熱交換装置を用いた熱交換ユニットとし、熱交換装置については、図１乃至図４を援用して説明する。また、被熱交換液体は、水を例に説明するが、加工油等の場合であっても同様に熱交換を行なうことができるものである。
【００７５】
図９において、冷凍サイクル装置は、圧縮機２０、凝縮器（本発明の熱源側熱交換器に相当）２１、キャピラリチューブや膨張弁等の膨張機構２２、およびタンク１の内部に設けられた蒸発器６を環状に配管接続することにより構成されている。
【００７６】
また、タンク１内において蒸発器６と熱交換する冷却水回路は、循環する冷却水を貯留する水槽（本発明の液体貯留部に相当）２３と、水槽２３内の水をタンク１内へ供給する供給ポンプ２４を具備しており、水槽２３の水（冷水）の用途としては、切削等の工作機械（図示せず）の冷却と切削屑の洗浄用等に使用することができる。
【００７７】
そして、冷却水回路は、供給ポンプ２４を運転することにより、水槽２３の水を液体入口管４からタンク１内へ送り込み、このタンク１内で蒸発器６と熱交換を行ない、液体出口管５から水槽２３へ戻る循環回路となる。
【００７８】
タンク１内においては、実施の形態１で説明したように、液体入口管４から液体出口管５へ流れる水の流れをフィン９によって遮るように蒸発器６を配置しているため、水は、最前段に位置するフィン９の端とタンク１の内面の間に形成された最前段の間隔ｔからフィン６の間に流れ、次段のフィン９によって案内され、次段の間隔ｔから順次フィン６の間を通過しながら液体出口管５側へ流れる。
【００７９】
このように水は、前述の如く相互のフィン９の間に形成された蛇行状の流路１２を流れながら冷媒管１０を流れる冷媒と熱交換を行ない、徐々に低温となって最後に液体出口５
から水槽２３へ戻る。
【００８０】
したがって、液体熱交換装置の熱交換効率の向上に伴い、冷凍サイクル装置の効率を向上し、消費エネルギーを抑制する熱交換システムを提供することができる。
【００８１】
また、供給ポンプ２４の出力、冷却水回路の長さ等により、供給ポンプ２４に負荷がかかるようであれば、熱交換装置における流路１２を並列とする構成とすることにより、流路抵抗を小さくして供給ポンプ２４の負荷を小さくすることもできる。
【００８２】
なお、本実施の形態４においては、利用側熱交換器を蒸発器６とし、水を冷却する熱交換装置について説明したが、利用側熱交換器を凝縮器２とし、熱源側熱交換器を蒸発器６とし、また、液体貯留部である水槽２３を断熱構造の貯湯タンクとするヒートポンプ式の給湯システムに用いる熱交換装置として構成することができ、かかる場合であっても、熱交換効率の向上に伴い、消費エネルギーを抑制したシステムを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、空気との熱交換によく使用されるフィンチューブ型熱交換器を液体との熱交換に適用することができ、温水器や、冷水チラー等に適用することができ、省設置面積や省エネルギーの面で多大な効果が期待できる。
【符号の説明】
【００８４】
１  タンク
２  下部容器（ケース）
３  上部容器（ケース）
４  液体入口管（液体流入口）
５  液体出口管（液体流出口）
６  蒸発器（利用側熱交換器）
９  フィン
１０  冷媒管
１２  流路
１２ａ  流路
１３ａ  フィン
１３ｂ  フィン
１５  通過孔（流通部）
１６  フィン
１７  流路
１８  遮蔽体（遮蔽壁）
１９  閉塞体（遮蔽壁）
２０  圧縮機
２１  凝縮器（熱源側熱交換器）
２２  膨張機構
２３  水槽（液体貯留部）
２４  供給ポンプ
ｔ  間隔（流通間隔）
Ｔ  通路間隔（流通間隔）
【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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