(57)【要約】  熱交換器は、螺旋状の谷部を有し、管内が水通路とされる大径の水管と、谷部に巻き付けられ、管内が冷媒通路とされる水管よりも小径の冷媒管と、を備え、谷部には溝が形成されており、溝にロウ材が充填されているものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状の谷部を有し、管内が水通路とされる大径の水管と、
前記谷部に巻き付けられ、管内が冷媒通路とされる前記水管よりも小径の冷媒管と、を備え、
前記谷部には溝が形成されており、
前記溝にロウ材が充填されている
熱交換器。
【請求項２】
前記谷部の一部区間にのみ溝が形成されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記谷部に前記溝が複数形成されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記水管の軸方向における断面において、前記溝の形状が、前記水管の軸の垂線に対して非対称になっている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記溝は位置によって深さが異なる
請求項１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水管の周りに冷媒管を巻き付けて接合してなる熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、管内が水通路とされる大径の水管と、この水管の外周面に接合されて、管内が冷媒通路とされる、かかる水管よりも小径の冷媒管とからなり、水と冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１では、水管にロウ材を巻き付け、その上に冷媒管を巻き付けることで、水管に冷媒管を接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５９０３４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の接合方法では、ロウ材の上に冷媒管を巻き付ける際に、ロウ材が冷媒管の中央真下となるように巻き付ける必要があるが、そのように巻き付けるのは難しい。そのため、ロウ材と冷媒管との位置がずれても大丈夫なように、ロウ材の使用量を多くしてロウ材の幅を広げる必要があった。また、媒管を水管に直に巻き付けることができず、ロウ材が加熱されて溶け流れ出た後は、冷媒管が水管から浮いてしまう。そのため、水管と冷媒管との密着性が低下し、伝熱性能が低下するという課題があった。【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、水管と冷媒管との密着性を向上させて伝熱性能を向上させるとともに、ロウ材の使用量を減らすことができる熱交換器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱交換器は、螺旋状の谷部を有し、管内が水通路とされる大径の水管と、前記谷部に巻き付けられ、管内が冷媒通路とされる前記水管よりも小径の冷媒管と、を備え、前記谷部には溝が形成されており、前記溝にロウ材が充填されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る熱交換器によれば、水管に螺旋状の谷部が形成されているため、水管と冷媒管との密着性を向上させて伝熱性能を向上させることができる。また、谷部に形成された溝にロウ材を充填することで、ロウ材を意図した位置に配置することができるとともにロウ材と冷媒管との位置ずれを抑制することができ、ロウ材の使用量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の全体概要図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の水管の軸方向における断面の一部を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る熱交換器の水管の軸方向における断面の一部を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る熱交換器の水管の軸方向における断面の一部を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る熱交換器の水管の軸方向における断面の一部を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る熱交換器の水管の任意の部分における軸に対する垂直断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器１００の全体概要図である。
図１に示すように、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、管内が水通路とされる大径の水管１と、管内が冷媒通路とされる水管１よりも小径の冷媒管２とによって構成されている。水管１は、平面視して長円形状となるように螺旋状に巻かれており、水通路を形成している。冷媒管２は、水管１の外周に螺旋状に巻き付けられ、冷媒通路を形成している。
【００１２】
そして、水管１における下段側を水流入口１ａ、水管１における上段側を水流出口１ｂとしている。また、冷媒管２における上段側を冷媒流入口２ａ、冷媒管２における下段側を冷媒流出口２ｂとしている。
【００１３】
熱交換器１００において、冷媒管２内の冷媒は、冷媒流入口２ａにおいてＦＰ２ａ方向から流入し放熱する。その後、冷媒流出口２ｂにおいてＦＰ２ｂ方向から流出する。水流入口１ａにおいてＦＰ１ａ方向から供給された水道水はこの熱により加熱され、温湯となって水流出口１ｂにおいてＦＰ１ｂ方向に流出する。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器１００の水管１の軸方向における断面の一部を示す模式図である。なお、図２において、白抜きの矢印は水が流れる方向を示しており、点線は水管１の軸を示している。
図２に示すように、水管１には、軸側に凹んだ螺旋状の谷部３が形成されている。谷部３は、冷媒管２の外周形状に沿って形成されており、冷媒管２を谷部３に沿って水管１に巻き付けることで、冷媒管２を意図した位置に配置することができる。
【００１５】
また、谷部３の中央部には、軸側にさらに凹んだ螺旋状の溝４が形成されている。この溝４は、谷部３の全長にわたって形成されている。そして、溝４に水管１と冷媒管２とを接合するロウ材５を充填することで、ロウ材５を意図した位置に配置することができる。そのため、ロウ材５と冷媒管２との位置ずれを抑制することができ、ロウ材５の使用量を減らすことができる。また、ロウ材５が加熱されて溶けた後も水管１と冷媒管２との間に隙間が生じるのを抑制することができる。そのため、溝４によって冷媒管２が水管１から浮いてしまうのを抑制することができ、水管１と冷媒管２との密着性を向上させることができる。
【００１６】
以上、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、螺旋状の谷部３を有し、管内が水通路とされる大径の水管１と、谷部３に巻き付けられ、管内が冷媒通路とされる水管１よりも小径の冷媒管２と、を備え、谷部３には溝４が形成されており、溝４にロウ材５が充填されているものである。
【００１７】
本実施の形態１に係る熱交換器１００によれば、水管１に形成された谷部３に沿って冷媒管２を巻き付けることで、冷媒管２を意図した位置に配置することができる。また、谷部３に形成された溝４にロウ材５を充填することで、ロウ材５を意図した位置に配置することができる。そのため、ロウ材５と冷媒管２との位置ずれを抑制することができ、ロウ材５の使用量を減らすことができる。また、ロウ材５が加熱されて溶けた後も、溝４によって冷媒管２が水管１から浮いてしまうのを抑制することができ、水管１と冷媒管２との密着性を向上させることができる。
【００１８】
また、谷部３に溝４を形成することで、冷媒管２を巻き付けた状態で水管１の曲げ半径を小さくして曲げることができるため、熱交換器１００の収容面積を小さくできる。
【００１９】
なお、谷部３に溝４を形成することによる上記の作用および効果は、後述する実施の形態２〜５においても同様に適用される。
【００２０】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００２１】
実施の形態１では、溝４が谷部３の全長にわたって形成されているが、本実施の形態２では、溝４が谷部３に対して部分的に形成されている。つまり、谷部３の一部区間にのみ溝４が形成されている。
【００２２】
また、溝４の形状は、全ての部分で同一、または、部分的に異なっている。また、溝４を、水流入口１ａ側の部位、水流出口１ｂ側の部位、熱交換器１００の収納形状において経路を曲げる部位など、水管１の部位に合わせて最適な形状に形成する。
【００２３】
以上のように、本実施の形態２に係る熱交換器１００では、溝４が水管１の部位に合わせて最適な形状に形成されているため、水の圧力損失を抑え、冷媒管２を巻き付けた状態で水管１の曲げ半径を小さくして、熱交換器１００の収容容積を小さくすることができる。
【００２４】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３について説明するが、実施の形態１および２と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１および２と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００２５】
図３は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器１００の水管１の軸方向における断面の一部を示す模式図である。なお、図３において、白抜きの矢印は水が流れる方向を示しており、点線は水管１の軸を示している。
本実施の形態３では、谷部３の中央部には、軸側にさらに凹んだ螺旋状の溝４が複数（本実施の形態３では２つ）形成されている。つまり、水管１の軸方向における断面において、各谷部３の断面部に溝４が複数形成されている。この複数の溝４は、並んで形成されている。谷部３に複数の溝４を形成することにより、水管１の有効内径を確保しながら水管１と水管１を流れる水との伝熱面積を増やすことができる。なお、溝４の数は２つに限定されず、３つ以上でもよい。
【００２６】
以上のように、本実施の形態３に係る熱交換器１００では、谷部３に複数の溝４が形成されていることにより、水管１の有効内径を確保することができるため、水管１内を流れる水の圧力損失を抑えながら伝熱促進の効果を得ることができる。
【００２７】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４について説明するが、実施の形態１〜３と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜３と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００２８】
図４は、本発明の実施の形態４に係る熱交換器１００の水管１の軸方向における断面の一部を示す模式図である。なお、図４において、白抜きの矢印は水が流れる方向を示しており、点線は水管１の軸を示しており、二点鎖線は水管１の軸に対する垂線を示している。
本実施の形態４では、水管１の軸方向における断面において、溝４の形状が、水管１の軸の垂線に対して非対称になっている。
【００２９】
以上のように、本実施の形態４に係る熱交換器１００では、溝４の形状が水管１の軸の垂線に対して非対称になっているため、乱流増加による伝熱促進を得ることができる。また、溝４周辺における水の滞留を抑制することができるため、水管１内の汚れおよび水質による腐食を抑えることができる。
【００３０】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５について説明するが、実施の形態１〜４と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜４と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態５に係る熱交換器１００の水管１の軸方向における断面の一部を示す模式図である。図６は、本発明の実施の形態５に係る熱交換器１００の水管１の任意の部分における軸に対する垂直断面を示す模式図である。なお、図５において、白抜きの矢印は水が流れる方向を示しており、点線は水管１の軸を示しており、二点鎖線は水管１の軸に対する垂線を示している。また、図６において、二点鎖線は溝４を示しており、（ａ）と（ｂ）とはそれぞれ水管１の隣り合う谷部３での断面を示している。
実施の形態１では、溝４が谷部３の全長にわたって形成されているが、本実施の形態５では、流れる水の圧力損失を抑えるために、図５に示すように溝４の一部がしゃ断されている。つまり、溝４が谷部３の全長にわたって形成されておらず、溝４が谷部３の一部で形成されていない。または、溝４の一部の深さは他の部分と変わっている。つまり、溝４は位置によって深さが異なっている。
【００３２】
さらに、乱流効果を増大するために、水管１の軸方向における断面において、隣り合う谷部３の断面部において形成されている溝４の位置関係を最適に設定する。つまり、図６に示すように、隣り合う谷部３での溝４の位相を変えたり、水管１の部位によって溝４の形状を変えたりする。
【００３３】
以上のように、本実施の形態５に係る熱交換器１００では、溝４が谷部３の一部で形成されていない、または、溝４は位置によって深さが異なっている。さらに、隣り合う谷部３の断面部において形成されている溝４の位置関係が最適に設定されている。そのため、流れる水の圧力損失を抑えながら乱流効果により伝熱性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  水管、１ａ  水流入口、１ｂ  水流出口、２  冷媒管、２ａ  冷媒流入口、２ｂ  冷媒流出口、３  谷部、４  溝、５  ロウ材、１００  熱交換器。
【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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【国際調査報告】
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