(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体と第２の流体との間で熱交換し、前記第２の流体と第３の流体との間で熱交換する三流体熱交換器であって、
第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器と熱的に接合された第２の熱交換器と、を備え、
前記第１の熱交換器は、
蓄熱槽と、
前記蓄熱槽に収納された前記第２の流体である蓄熱材と、
前記蓄熱材中に配置され前記第１の流体が流通して前記蓄熱材と熱交換する蓄熱材用熱交換部と、を備え、
前記第２の熱交換器には、前記第３の流体が流通し、
前記蓄熱槽と前記第２の熱交換器とが熱的に接合されており、
前記第２の熱交換器は、複数枚の伝熱プレートを備え、
前記蓄熱材用熱交換部は、
水平方向に間隔をおいて互いに平行に配置された複数のプレートフィンと、
前記複数のプレートフィンを貫通し且つ前記複数のプレートフィンと固定されている熱媒流通パイプと、を備える、
三流体熱交換器。
【請求項２】
前記第２の熱交換器は、前記蓄熱槽に収納されている、
請求項１に記載の三流体熱交換器。
【請求項３】
前記第１の熱交換器を流通する前記第１の流体の温度は、前記第２の熱交換器を流通する前記第３の流体より高い、
請求項１又は２に記載の三流体熱交換器。
【請求項４】
前記第１の熱交換器を流通する前記第１の流体の温度は、前記第２の熱交換器を流通する前記第３の流体より低い、
請求項１又は２に記載の三流体熱交換器。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の三流体熱交換器の使用方法であって、
前記第１の流体を前記蓄熱材用熱交換部に代えて前記第２の熱交換器に流通させて前記蓄熱材と熱交換し、
前記第１の流体の流通後に前記第３の流体を前記第２の熱交換器に流通させて前記蓄熱材と熱交換する、
三流体熱交換器の使用方法。
【請求項６】
前記第２の熱交換器は、２つの前記伝熱プレート間に形成された熱媒流路を備え、
前記熱媒流路は、２つの前記伝熱プレートの少なくとも一方に形成された凹部である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の三流体熱交換器。
【請求項７】
前記第２の熱交換器は、前記熱媒流路に２つの前記伝熱プレートと熱的に接合された伝熱プレート用フィンをさらに備える、
請求項６に記載の三流体熱交換器。
【請求項８】
前記蓄熱槽と前記第２の熱交換器との接合面に漏洩液体排出用流路を備える、
請求項１に記載の三流体熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三流体熱交換器及び三流体熱交換器の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数媒体を使用する熱交換装置として、蓄熱材を利用する蓄熱材利用熱交換器が知られている。【０００３】
特許文献１に記載された蓄熱材利用熱交換器は、蓄熱用熱媒と蓄熱材との間、及び、蓄熱材と放熱用熱媒との間、において熱交換を行う三流体熱交換器である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２１４８９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に記載された三流体熱交換器では、使用される蓄熱用熱媒と放熱用熱媒とは互いに異なる物質である。蓄熱用熱媒と放熱用熱媒との物質が互いに異なると、各熱媒のために必要な圧力が互いに異なる場合が多い。また、蓄熱用熱媒−蓄熱材間と蓄熱材−放熱用熱媒間との熱抵抗も互いに異なる場合が多い。これらの相違に基づき、三流体熱交換器の蓄熱用熱媒と放熱用熱媒との内の一方について過剰設計される。そのため、熱交換器のサイズ、重量、コスト等が増加するという問題があった。【０００６】
三流体熱交換器を給湯システム用として設計する場合、放熱用熱媒は給湯用の水となる。そのため、安全衛生の観点から、水と他の熱媒との混合を防止することが求められる。特許文献１に記載された三流体熱交換器では、例えば配管を二重にする混合防止構造が必要である。混合防止構造を採用することにより、さらに熱交換器の重量、コストが増加するという問題があった。【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、使用される各媒体の物質に合わせて熱交換効率の最適化を可能にする三流体熱交換器及び三流体熱交換器の使用方法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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る三流体熱交換器は、第１の流体と第２の流体との間で熱交換し、第２の流体と第３の流体との間で熱交換する三流体熱交換器であって、第１の熱交換器と、第１の熱交換器と熱的に接合された第２の熱交換器と、を備え、第１の熱交換器は、蓄熱槽と、蓄熱槽に収納された第２の流体である蓄熱材と、蓄熱材中に配置され第１の流体が流通して蓄熱材と熱交換する蓄熱材用熱交換部と、を備え、第２の熱交換器には、第３の流体が流通し、蓄熱槽と第２の熱交換器とが熱的に接合されており、第２の熱交換器は、複数枚の伝熱プレートを備え、蓄熱材用熱交換部は、水平方向に間隔をおいて互いに平行に配置された複数のプレートフィンと、複数のプレートフィンを貫通し且つ複数のプレートフィンと固定されている熱媒流通パイプと、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、第１の流体が流通する蓄熱用熱媒流通経路と第３の流体が流通する放熱用熱媒流通経路とを別部品に分けた。そのため、蓄熱用熱媒流通経路と放熱用熱媒流通経路とで異なる形態を取ることができる。従って、三流体熱交換器に使用される各媒体の物質に合わせて熱交換効率の最適化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における三流体熱交換器の概略斜視図
【図２】図１に示すＩ−Ｉ線から矢視した三流体熱交換器の断面図
【図３】図２に示す一点鎖線部Ｃ１を拡大した断面拡大図
【図４】一般的なヒートポンプ式給湯システムの冷媒回路図
【図５】ヒートポンプ式給湯システムに本発明の三流体熱交換器を組み込んだ冷媒回路図
【図６】先行技術の三流体熱交換器の冷媒回路図
【図７】本発明の実施の形態１における三流体熱交換器の冷媒回路図
【図８】本発明の実施の形態２における三流体熱交換器の概略斜視図
【図９】本発明の実施の形態３における三流体熱交換器の概略斜視図
【図１０】図９に示すＩＩ−ＩＩ線から矢視した三流体熱交換器の断面図
【図１１】図１０に示す一点鎖線部Ｃ２を拡大した断面拡大図
【図１２】本発明の実施の形態３におけるインナーフィンの概略斜視図
【図１３】本発明の実施の形態４における三流体熱交換器の概略斜視図
【図１４】図１３に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線で断面を切り、一点鎖線部Ｃ３を拡大した断面拡大図
【図１５】図１３に示すＩＶ−ＩＶ線で断面を切り、一点鎖線部Ｃ３を拡大した断面拡大図
【図１６】本発明の実施の形態５における三流体熱交換器の概略斜視図
【図１７】本発明の実施の形態６における三流体熱交換器の概略斜視図
【図１８】図１７に示すＶ−Ｖ線から矢視した概略矢視図
【図１９】本発明の実施の形態７におけるヒートポンプ式給湯システムの冷媒回路図
【図２０】本発明の実施の形態８における三流体熱交換器の概略斜視図
【図２１】図２０に示すＶＩ−ＶＩ線から矢視した概略矢視図
【図２２】本発明の実施の形態９における三流体熱交換器の概略斜視図
【図２３】本発明の実施の形態１０における三流体熱交換器の概略斜視図
【図２４】本発明の実施の形態１１における三流体熱交換器の概略斜視図
【図２５】図２４に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線から矢視した概略矢視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
三流体熱交換器は、第１の流体と第２の流体との間で熱交換し、第２の流体と第３の流体との間で熱交換する、三流体間の熱交換器である。以下に、本発明の実施の形態にかかる三流体熱交換器を図に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。
【００１３】
図示するように、三流体熱交換器１００は、第１の熱交換器１０と、第２の熱交換器１１と、を備える。
【００１４】
第１の熱交換器１０は、２つの第１の熱交換器１０ａ、１０ｂを備える。第１の熱交換器１０ａと第１の熱交換器１０ｂとは、互いに同等の構造を有する。
【００１５】
第２の熱交換器１１は、３つの第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備える。第２の熱交換器１１ａと第２の熱交換器１１ｂと第２の熱交換器１１ｃとは、互いに同等の構造を有する。以下の説明において、第２の熱交換器１１は、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの総称である。
【００１６】
以下の説明において、第１の熱交換器１０及び第２の熱交換器１１は、それぞれ第１の熱交換器１０ａ、１０ｂ及び第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの総称である。同様に、数字のみの参照符号を有する名称の表記は、同じ数字とアルファベットとの組み合わせの参照符号を有する名称の総称である。
【００１７】
第１の熱交換器１０ａ、１０ｂ及び第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、いずれも概ね板状に形成されている。図１では、第２の熱交換器１１ａ、第１の熱交換器１０ａ、第２の熱交換器１１ｂ、第１の熱交換器１０ｂ、第２の熱交換器１１ｃが、順に配置されている。第２の熱交換器１１ａと隣接する第１の熱交換器１０ａとは、互いの主面で接合されている。その他の隣接する２つの熱交換器間も同様に接合されている。
【００１８】
第１の熱交換器１０ａは、蓄熱槽８ａと、蓄熱材９ａと、熱媒流通パイプ１３ａと、を備える。第１の熱交換器１０ｂは、蓄熱槽８ｂと、蓄熱材９ｂと、熱媒流通パイプ１３ｂと、を備える。
【００１９】
蓄熱材９ａは、蓄熱槽８ａ内に収納されている。蓄熱材９ｂは、蓄熱槽８ｂ内に収納されている。熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂは、それぞれ、蓄熱槽８ａ、８ｂの長手方向の一方の側から蓄熱槽８ａ、８ｂを貫通している。また、熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂは、それぞれ、蓄熱槽８ａ、８ｂの長手方向の他方の側で屈曲してから蓄熱槽８ａ、８ｂを再度貫通している。熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂは、それぞれ、蓄熱槽８ａ、８ｂの長手方向の一方の側に露出する、蓄熱用熱媒入口１６ａ、１６ｂと蓄熱用熱媒出口１７ａ、１７ｂとを備える。
【００２０】
第２の熱交換器１１ａは、放熱用熱媒入口１８ａと、放熱用熱媒出口１９ａと、を備える。第２の熱交換器１１ｂは、放熱用熱媒入口１８ｂと、放熱用熱媒出口１９ｂと、を備える。第２の熱交換器１１ｃは、放熱用熱媒入口１８ｃと、放熱用熱媒出口１９ｃと、を備える。
【００２１】
第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、隣接する蓄熱槽８ａ又は蓄熱槽８ｂに比べて薄い板状である。第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ内部は、放熱用熱媒が流通可能となっている。図示されるように、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの一方の側に、放熱用熱媒出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃが設けられる。放熱用熱媒出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、蓄熱用熱媒入口１６ａ、１６ｂ及び蓄熱用熱媒出口１７ａ、１７ｂと同じ側に配置されている。また、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの長手方向の他方の側に放熱用熱媒入口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられる。
【００２２】
蓄熱槽８は、例えば炭素鋼、ステンレス鋼等の金属から製造される。
【００２３】
蓄熱材９は、例えば酢酸ナトリウム水溶液、パラフィン等の潜熱蓄熱材から製造される。蓄熱材９は、常温では固体で加熱すると液体に変化する潜熱蓄熱材である。蓄熱材９は、加熱されて蓄熱した状態では液体となるため、流体として取り扱われる。
【００２４】
第２の熱交換器１１は、例えば炭素鋼、ステンレス鋼等の金属から製造される。
【００２５】
熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂは、例えば炭素鋼、ステンレス鋼、銅等の金属から製造される。
【００２６】
図２は、図１に示すＩ−Ｉ線から矢視した三流体熱交換器１００の矢視図である。
【００２７】
図２に示すように、第１の熱交換器１０ａ、１０ｂは、それぞれ、プレートフィン１２ａ、１２ｂをさらに備える。プレートフィン１２ａは、蓄熱槽８ａ内の蓄熱材９ａに浸漬されている。プレートフィン１２ｂは、蓄熱槽８ｂ内の蓄熱材９ｂに浸漬されている。蓄熱槽８ａ、８ｂと、プレートフィン１２ａ、１２ｂと、熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂと、の組み合わせが、蓄熱材９ａ、９ｂと熱交換を行う蓄熱材用熱交換部に相当する。
【００２８】
第２の熱交換器１１ａは、２枚の伝熱プレート１４ａ、１４ｂから形成されている。第２の熱交換器１１ｂは、２枚の伝熱プレート１４ｃ、１４ｄから形成されている。第２の熱交換器１１ｃは、２枚の伝熱プレート１４ｅ、１４ｆから形成されている。
【００２９】
図２の一点鎖線部Ｃ１で囲まれた部分を拡大して図３に示す。Ｃ１で囲まれた部分は、第２の熱交換器１１ａ、第１の熱交換器１０ａ及び第２の熱交換器１１ｂの一部である。
【００３０】
図３に示すように、複数のプレートフィン１２ａは、熱媒流通パイプ１３ａに貫通されている。複数のプレートフィン１２ａは、熱媒流通パイプ１３ａに沿って一定間隔で配置される。プレートフィン１２ａ及び熱媒流通パイプ１３ａにより、チューブフィン方式の熱交換器が形成される。同様に、プレートフィン１２ｂ及び熱媒流通パイプ１３ｂにより、チューブフィン方式の熱交換器が形成される。
【００３１】
伝熱プレート１４ａと伝熱プレート１４ｂとは、それぞれ、プレス成形により形成された凹凸形状を有する。伝熱プレート１４ａと伝熱プレート１４ｂとは、それぞれの凹部同士が対面して組み合わせられる。伝熱プレート１４ａの凹部と伝熱プレート１４ｂの凹部とにより、放熱熱媒が流通する熱媒流路１５ａが形成される。
【００３２】
伝熱プレート１４ａ及び伝熱プレート１４ｂの凹部をほぼ取り囲む縁部は、接合面となる平面となっている。伝熱プレート１４ａの縁部と伝熱プレート１４ｂの縁部とは、図１の太い点線で示す接合部１１１で接合されている。伝熱プレート１４ａと伝熱プレート１４ｂとの接合には、他の接合部と一括で行う炉中ろう付が用いられる。
【００３３】
第２の熱交換器１１ａの伝熱プレート１４ｂは、蓄熱槽８ａと接合される。また、第２の熱交換器１１ｂの伝熱プレート１４ｃは、蓄熱槽８ａと接合される。さらに、図示しない範囲において、第２の熱交換器１１ｂの伝熱プレート１４ｄが蓄熱槽８ｂと接合される。また、第２の熱交換器１１ｃの伝熱プレート１４ｅが蓄熱槽８ｂと接合される。以上の伝熱プレート１４と蓄熱槽８との接合においては、接合面全体が接合される。また、蓄熱槽８ａとプレートフィン１２ａと、及び、蓄熱槽８ｂとプレートフィン１２ｂと、がそれぞれ接合される。これらの接合には、炉中ろう付が用いられる。ろう付により、各部は構造的及び熱的に接合される。
【００３４】
第２の熱交換器１１ａは、伝熱プレート１４ｂを介して熱交換を行うプレート方式の熱交換器である。第２の熱交換器１１ｂは、伝熱プレート１４ｃ、１４ｄを介して熱交換を行うプレート方式の熱交換器である。第２の熱交換器１１ｃは、伝熱プレート１４ｅを介して熱交換を行うプレート方式の熱交換器である。
【００３５】
次に、三流体熱交換器１００の冷熱サイクルを説明する。本実施の形態では、プレートフィン１２ａ、１２ｂ及び熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂが蓄熱用熱交換器として使用される。また、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃが放熱用熱交換器として使用される。
【００３６】
まず、第１の熱交換器１０ａ、１０ｂの蓄熱材９ａ、９ｂが蓄熱する。蓄熱するためには、高温に加熱された蓄熱用熱媒が、第１の熱交換器１０ａ、１０ｂの蓄熱用熱媒入口１６ａ、１６ｂから流入する。蓄熱用熱媒には、例えば自然冷媒であるＣＯ２が使用される。流入した蓄熱用熱媒は、熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂを流通する。蓄熱用熱媒は、プレートフィン１２ａ、１２ｂ及び熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂを介して、蓄熱材９ａ、９ｂと熱交換を行う。熱交換により、蓄熱材９ａ、９ｂは蓄熱用熱媒から奪った熱を蓄える。また、熱交換で熱を奪われた蓄熱用熱媒は、蓄熱用熱媒出口１７ａ、１７ｂから出ていく。
【００３７】
続いて、蓄熱材９ａ、９ｂに蓄えた熱を放熱する。放熱するためには、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの放熱用熱媒入口１８ａ、１８ｂ、１８ｃから放熱用熱媒を流通させる。放熱用熱媒には、水が使用される。放熱用熱媒は、熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃを通り、蓄熱槽８ａ、８ｂを介して蓄熱材９ａ、９ｂと熱交換する。蓄熱材９ａ、９ｂから熱を奪った放熱用熱媒は、放熱用熱媒出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃから出ていく。
【００３８】
三流体熱交換器１００を用いて給湯する場合、上述した蓄熱及び放熱の手順が繰り返される。
【００３９】
上記の実施の形態１において、三流体熱交換器１００に流通する第１の流体、第２の流体及び第３の流体は、それぞれ、蓄熱用熱媒、蓄熱材及び放熱用熱媒に相当する。
【００４０】
次に、図４〜図７の冷媒回路図を用いて先行技術及び本発明の三流体熱交換器をさらに説明する。
【００４１】
まず、図４に示す、一般的なヒートポンプ式給湯システムの冷媒回路図を用いてヒートポンプ式給湯システムの冷熱サイクルを説明する。まず、ヒートポンプ式給湯システムは、ファン１ａで外気を取り込む。蓄熱用熱媒８１は、空気熱交換器２ａで取り込んだ外気中の熱を吸収する。蓄熱用熱媒８１には、主にＣＯ２冷媒が使用される。次に、ヒートポンプ式給湯システムは、熱を吸収した蓄熱用熱媒８１を圧縮機３ａに通し、圧力をかけ高温にする。次に、ヒートポンプ式給湯システムは、高温になった蓄熱用熱媒８１を水熱交換器４ａに通す。貯湯タンク５には、外部から供給された水８２が貯められている。蓄熱用熱媒８１は、水熱交換器４ａにおいて、貯湯タンク５から送られてくる水８２に熱を伝える。これにより、ヒートポンプ式給湯システムは、お湯をわかす。そのお湯は、貯湯タンク５に貯められる。給湯する際は、貯湯タンク５に貯められたお湯が放出される。水熱交換器４ａで熱を水に奪われた冷媒は、膨張弁６ａを通って膨張し、空気熱交換器２ａで再び大気熱を吸収する。
【００４２】
これに対し、三流体熱交換器を利用するヒートポンプ式給湯システムを背悦名する。図５は、三流体熱交換器をヒートポンプ式給湯システムに組み込んだ冷媒回路図である。
【００４３】
まず、ヒートポンプ式給湯システムは、図４の時と同様に、ファン１ｂで外気を取り込む。続いて、ヒートポンプ式給湯システムは、空気熱交換器２ｂによって大気中の熱を蓄熱用熱媒８１に吸収する。蓄熱用熱媒８１には、例えば自然冷媒のＣＯ２が使用される。続いて、ヒートポンプ式給湯システムは、熱を吸収した蓄熱用熱媒８１を圧縮機３ｂに通し、圧力をかけ高温にする。高温になった蓄熱用熱媒８１は、三流体熱交換器７を通る。蓄熱用熱媒８１は、三流体熱交換器７内で蓄熱材と熱交換する。これにより、蓄熱材は蓄熱用熱媒８１から奪った熱を蓄える。熱を奪われた蓄熱用熱媒８１は、膨張弁６ｂを通って膨張し、空気熱交換器２ｂで再び大気熱を吸収する。給湯する際は、三流体熱交換器７に水８２が流通する。三流体熱交換器７は、蓄熱した蓄熱材と水８２とが熱交換を行う。ヒートポンプ式給湯システムは、加熱された水８２を給湯する。
【００４４】
給湯システムに三流体熱交換器７を組み込むことにより、熱は、三流体熱交換器７内に収納されている蓄熱材に蓄えられる。従って、三流体熱交換器を利用するヒートポンプ式給湯システムでは、図４の給湯システムに記載された貯湯タンク５が不要となる。そのため、システムの簡素化が可能となる。システムの簡素化は、装置容積の削減をもたらす。装置容積の削減によって、各部屋のスペースに限りがある、例えば集合住宅等の今まで設置が難しかった建物にも、給湯システムの導入が可能となる。また、装置容積の削減によって、給湯システムのコストが低減する。
【００４５】
図６は、先行技術の三流体熱交換器７を示す。三流体熱交換器７は、蓄熱槽７１と、蓄熱材７２と、熱交換器７３と、を備える。蓄熱槽７１内に蓄熱材７２と、熱交換器７３と、が収容されている。熱交換器７３には蓄熱用熱媒８１と、放熱用熱媒である水８２と、が流通している。このように、三流体熱交換器７では、熱交換器７３が蓄熱材７２の入った蓄熱槽７１の中にある。そして、熱交換器７３が蓄熱、放熱を行う。
【００４６】
図７は、実施の形態１の三流体熱交換器１００を示す。図７は、第１の熱交換器１０と第２の熱交換器１１とが熱的に接合されて隣接する構成を簡略化して示している。より具体的には、図１から図３に示された通り、第２の熱交換器１１ａ、第１の熱交換器１０ａ、第２の熱交換器１１ｂ、第１の熱交換器１０ｂ、第２の熱交換器１１ｃが、交互に配置されている。
【００４７】
第１の熱交換器１０において、蓄熱材９の入った蓄熱槽８の中にある熱交換器１０１は蓄熱だけを行う。熱交換器１０１は、上述した構造の内、プレートフィン１２及び熱媒流通パイプ１３に相当する。また、第１の熱交換器１０に隣接した第２の熱交換器１１が放熱を行う。
【００４８】
図７に示した三流体熱交換器１００は、蓄熱材加熱用熱媒−蓄熱材間の熱交換領域と、蓄熱材−蓄熱吸収用熱媒との間の熱交換領域と、を分けて、交互に隣り合わせにする構成である。
【００４９】
実施の形態１の三流体熱交換器１００の構成は、以下の効果を奏する。
【００５０】
先行技術文献で挙げた蓄熱材利用熱交換器では、蓄熱のための熱交換部位と放熱のための熱交換部位とが一体になっている。特許文献１の例では、蓄熱用熱媒流通経路と放熱用熱媒流通経路とが共通のプレートフィンを介して一体となっている。また、上記の熱交換器では、蓄熱用熱媒と放熱用熱媒との物質が異なる。この熱交換器では、各熱媒に要求される圧力、及び、蓄熱用熱媒−蓄熱材間と蓄熱材−放熱用熱媒間との熱抵抗が互いに異なる。その相異に基づき、熱交換器のサイズ、重量、コスト等が増加するという問題があった。
【００５１】
しかしながら、実施の形態１の構成にすることで、蓄熱用熱媒流通経路と放熱用熱媒流通経路とが別部品に分かれる。互いに別部品となることで、各経路で異なる形態を取ることが可能となった。例えば、蓄熱用熱媒流通経路には熱媒に要求される高い圧力に対応可能なチューブフィン方式が採用される。また、例えば、放熱用熱媒流通経路には熱交換に要求される大きい熱出力に対応可能な伝熱面積が大きいプレート方式が採用される。このように、蓄熱用熱媒流通経路と放熱用熱媒流通経路とでそれぞれ独立した熱交換方式を採用することが可能となる。
【００５２】
熱交換方式を独立させることで、第１の流体、第２の流体及び第３の流体である各媒体の物質に合わせて熱交換効率の最適化が可能となる。給湯機器に本実施の形態を用いる場合は、放熱用熱媒が水となる。水に対しては、放熱用熱媒流通経路が、大きい熱出力に対応可能な伝熱面積が大きいプレート方式で構成されていることが有利となる。
【００５３】
実施の形態１によれば、設計要素を蓄熱用熱媒流通経路と放熱用熱媒流通経路とで独立させることができる。設計要素は、例えば熱媒流通パイプ１３のチューブ径、プレートフィン１２のフィンピッチ、第２の熱交換器１１のプレート構造等である。従って、実施の形態１によれば、先行技術と比べて、熱交換効率の最適設計が可能である。また、実施の形態１によれば、熱交換器のサイズ、重量、コスト等の抑制も可能である。
【００５４】
また、実施の形態１では、互いに別部品の蓄熱槽８と伝熱プレート１４とが交互に配置される構造が採用される。これにより、蓄熱材−放熱用熱媒間で二流体の混合防止構造を取ることが容易となる。
【００５５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２も、実施の形態１と同様に、ヒートポンプ式給湯システムに組み込まれる三流体熱交換器である。
【００５６】
図８は、実施の形態２の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。
【００５７】
実施の形態２の三流体熱交換器１００は、実施の形態１の三流体熱交換器１００と同一の機械的構成を有する。従って、三流体熱交換器１００の断面図は、図２に示したものと同一である。しかしながら、実施の形態２は、機能的構成として第１の熱交換器１０と第２の熱交換器１１とが入れ替わっている点において、実施の形態１と異なる。
【００５８】
図２及び図８において、蓄熱用熱媒入口１６及び蓄熱用熱媒出口１７は第２の熱交換器１１に属する。蓄熱用熱媒入口１６は、熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃの入口である蓄熱用熱媒入口１６ａ、１６ｂ、１６ｃを備える。蓄熱用熱媒出口１７は、熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃの出口である蓄熱用熱媒出口１７ａ、１７ｂ、１７ｃを備える。
【００５９】
放熱用熱媒入口１８及び放熱用熱媒出口１９は、第１の熱交換器１０に属する。放熱用熱媒入口１８は、熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂの入口である放熱用熱媒入口１８ａ、１８ｂを備える。放熱用熱媒出口１９は、熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂの出口である放熱用熱媒出口１９ａ、１９ｂを備える。
【００６０】
次に、実施の形態２の三流体熱交換器１００の冷熱サイクルを説明する。実施の形態２では、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃが蓄熱用熱交換器として使用される。また、プレートフィン１２ａ、１２ｂ及び熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂが放熱用熱交換器として使用される。
【００６１】
まず、三流体熱交換器１００は、第１の熱交換器１０ａ、１０ｂの蓄熱材９ａ、９ｂに蓄熱する。蓄熱するためには、高温に加熱された蓄熱用熱媒が第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの蓄熱用熱媒入口１６ａ、１６ｂ、１６ｃから流入する。蓄熱用熱媒には、自然冷媒であるＣＯ２が使用される。流入した蓄熱用熱媒は、熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃを流通する。蓄熱用熱媒は、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃと蓄熱槽８ａ、８ｂとの接合面を介して蓄熱材９ａ、９ｂと熱交換を行う。熱交換により、蓄熱材９ａ、９ｂは、蓄熱用熱媒から奪った熱を蓄える。また、熱交換で熱を奪われた蓄熱用熱媒は、蓄熱用熱媒出口１７ａ、１７ｂ、１７ｃから出ていく。
【００６２】
続いて、蓄熱材９ａ、９ｂに蓄えた熱を放熱する。放熱するためには、第１の熱交換器１０ａ、１０ｂの放熱用熱媒入口１８ａ、１８ｂから放熱用熱媒を流通させる。放熱用熱媒は、熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂを通り、プレートフィン１２ａ、１２ｂを介して蓄熱材９ａ、９ｂと熱交換する。蓄熱材９ａ、９ｂから熱を奪った放熱用熱媒は、放熱用熱媒出口１９ａ、１９ｂから出ていく。放熱用熱媒は、水が使用され、給湯される。
【００６３】
三流体熱交換器１００を用いて給湯する場合、上述した蓄熱及び放熱の手順が繰り返される。
【００６４】
上記の実施の形態２において、三流体熱交換器１００に流通する第１の流体、第２の流体及び第３の流体は、それぞれ、放熱用熱媒、蓄熱材及び蓄熱用熱媒に相当する。
【００６５】
実施の形態２によっても、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００６６】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。図１０は、図９に示すＩＩ−ＩＩ線から矢視した三流体熱交換器１００を示す矢視図である。また、図１１は図９に示すＩＩ−ＩＩ線で断面を切り、図１０に示す一点鎖線部Ｃ２を拡大した断面拡大図である。
【００６７】
実施の形態３の三流体熱交換器１００は、２枚の伝熱プレート１４ａ、１４ｂの間に配置されたコルゲートフィン２２を備える。コルゲートフィン２２は、伝熱プレート１４ａ、１４ｂと同様に、例えばアルミニウム系合金、ステンレス鋼等の金属で製造される。コルゲートフィン２２と伝熱プレート１４ａ、１４ｂとの接合は炉中ろう付で行われる。従って、コルゲートフィン２２は、伝熱プレート１４ａ、１４ｂと熱的に接合された伝熱プレート用フィンである。
【００６８】
実施の形態３では、放熱用熱媒が、図９の放熱用熱媒入口１８ａ、１８ｂ、１８ｃを経由して熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃ内を流通する。放熱用熱媒は、図９の図示下側から、図１０、図１１のコルゲートフィン２２の各フィン間の隙間を通って上昇する。そして、放熱用熱媒は、放熱用熱媒出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃから出ていく。
【００６９】
上記の他、伝熱プレート１４ｃ、１４ｄの間、及び、伝熱プレート１４ｅ、１４ｆの間にも、第２の熱交換器１１ａと同様にコルゲートフィン２２が配置される。
【００７０】
実施の形態３では、放熱用熱媒が熱媒流路１５内を流通する際に、コルゲートフィン２２と伝熱プレート１４ａ、１４ｂとで形成された流路を通過する。
【００７１】
従って、実施の形態３によれば、実施の形態１と比べて、第２の熱交換器１１ａにおける伝熱面積が大きくなる。これにより、三流体熱交換器１００の熱出力をさらに大きくすることが可能になる。
【００７２】
また、コルゲートフィン２２の代わりに、図１２に示すインナーフィン２３を第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに配置しても同様な効果を得ることができる。インナーフィン２３は、図１１に示すコルゲートフィン２２の波形形状を段毎に交互にずらして配置したものである。
【００７３】
（実施の形態４）
図１３は本発明の実施の形態４の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。図１４は図１３に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線で断面を切り、一点鎖線部Ｃ３を拡大した断面拡大図である。また、図１５は図１３に示すＩＶ−ＩＶ線で断面を切り、一点鎖線部Ｃ３を拡大した断面拡大図である。
【００７４】
図１４に示すように、実施の形態４の三流体熱交換器１００は、蓄熱槽８ａと伝熱プレート１４ｂとの間に配置された、漏洩液体排出用流路２４を備える。図１４は図１３の縦方向に切断した図であるため、漏洩液体排出用流路２４は伝熱プレート１４ｂと蓄熱槽８ａとの間の全体に図示されている。図１３の上方向から見た図が図１５である。図１５に示すように、漏洩液体排出用流路２４は、蓄熱槽８ａの長手方向に一定の間隔をおいて配置された複数の通路として形成されている。
【００７５】
三流体熱交換器１００を製造するときには、蓄熱槽８ａと伝熱プレート１４ｂとの接合面に、接合部１３１の位置に対応するシート状のろう材の配置と、漏洩液体排出用流路２４の位置に対応するろう付防止材の塗布と、が交互に行われる。その後、蓄熱槽８ａと伝熱プレート１４ｂとのろう付接合により、漏洩液体排出用流路２４が形成される。
【００７６】
上記と同様に、伝熱プレート１４ｃと蓄熱槽８ａとの間、伝熱プレート１４ｄと蓄熱槽８ｂとの間、伝熱プレート１４ｅと蓄熱槽８ｂとの間も、漏洩液体排出用流路２４が設けられる。
【００７７】
実施の形態４の三流体熱交換器１００の構成は、以下の効果を奏する。
【００７８】
三流体熱交換器１００を給湯システム用として使用する場合、放熱用熱媒は水である。仮に伝熱プレート１４ｂと蓄熱槽８ａとが腐食又は圧力によって破壊された場合、水と蓄熱材９ａとが混合するおそれがある。これにより、水と蓄熱材９ａとの混合液が給湯されてしまう。よって、安全衛生の観点で、水と蓄熱材９ａの混合を防ぐ構造が求められている。実施の形態４によれば、例えば、蓄熱槽８ａが腐食によって破壊された場合、蓄熱材９ａは漏洩液体排出用流路２４を通って外に漏れる。これにより、水と蓄熱材とが混合することはない。
【００７９】
（実施の形態５）
図１６は、本発明の実施の形態５の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。
【００８０】
実施の形態５の三流体熱交換器１００は、実施の形態１の三流体熱交換器１００と同一の機械的構成を有する。しかしながら、実施の形態５と実施の形態１とでは、三流体熱交換器１００の使用方法が異なる。実施の形態５では、第１の熱交換器１０の熱媒流通パイプ１３を使用しない。また、実施の形態５では、第２の熱交換器１１に蓄熱用冷媒と放熱用冷媒とが流通する。
【００８１】
第２の熱交換器１１における熱媒入口２５及び熱媒出口２６は、それぞれ、蓄熱用熱媒と放熱用熱媒との両方に使用される。熱媒入口２５は、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対応する熱媒入口２５ａ、２５ｂ、２５ｃを備える。熱媒出口２６は、２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対応する熱媒出口２６ａ、２６ｂ、２６ｃを備える。
【００８２】
また、蓄熱槽８ａ、８ｂと、プレートフィン１２ａ、１２ｂと、の組み合わせが、蓄熱材９ａ、９ｂと熱交換を行う蓄熱材用熱交換部に相当する。
【００８３】
次に、図１６及び図２を参照して、実施の形態５の三流体熱交換器１００の冷熱サイクルを説明する。
【００８４】
まず、第１の熱交換器１０ａ、１０ｂの蓄熱材９ａ、９ｂが蓄熱する。蓄熱するためには、高温に加熱された第１の流体である蓄熱用熱媒が、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの熱媒入口２５ａ、２５ｂ、２５ｃから流入する。蓄熱用熱媒には、水が使用される。流入した蓄熱用熱媒は、熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃを流通する。蓄熱用熱媒は、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃと蓄熱槽８ａ、８ｂとの接合面を介して、第２の流体である蓄熱材９ａ、９ｂと熱交換する。熱交換により、蓄熱材９ａ、９ｂは、蓄熱用熱媒から奪った熱を蓄える。また、熱交換で熱を奪われた蓄熱用熱媒は、熱媒出口２６ａ、２６ｂ、２６ｃから出ていく。
【００８５】
続いて、蓄熱材９ａ、９ｂに蓄えた熱を放熱する。放熱するためには、第３の流体である放熱用熱媒が、蓄熱の場合と同様に熱媒入口２５ａ、２５ｂ、２５ｃを経由して熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃを流通する。放熱用熱媒は、蓄熱用熱媒よりも低い温度の水である。放熱用熱媒は、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃと蓄熱槽８ａ、８ｂとの接合面を介して蓄熱材９ａ、９ｂと熱交換する。熱交換により、蓄熱材９ａ、９ｂから熱を奪った放熱用熱媒は、熱媒出口２６ａ、２６ｂ、２６ｃからお湯として出ていく。実施の形態５では、放熱用熱媒と蓄熱用冷媒とは同一物質の熱媒であることが好ましい。
【００８６】
三流体熱交換器１００を用いて給湯する場合、上述した蓄熱及び放熱の手順が繰り返される。
【００８７】
実施の形態５の三流体熱交換器１００の構成は、以下の効果を奏する。
【００８８】
蓄熱用熱媒と放熱用熱媒とが同一の物質である場合、実施の形態５のように、熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃが蓄熱用熱媒と放熱用熱媒とで共通に使用される構造を採用することが可能となる。上記の冷熱サイクルを用いると、前述のプレート方式での熱伝達が行われるため、先行技術の蓄熱材利用熱交換器よりも大きい熱出力で蓄熱及び放熱が実施可能となる。そのため、実施の形態５によれば、先行技術よりも熱交換効率を高くすることが可能である。加えて、実施の形態５によれば、熱交換器のサイズ、重量、コスト等の抑制も可能である。また、実施の形態５では、蓄熱時に使用する熱媒流通経路と放熱時に使用する熱媒流通経路とを共有できる。そのため、三流体熱交換器１００を使用したシステム全体で考えた時のコスト低減が可能となる。
【００８９】
（実施の形態６）
図１７は、本発明の実施の形態６の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。また、図１８は図１７のＶ−Ｖ線から矢視した概略矢視図である。
【００９０】
図１７及び図１８に示すように、実施の形態６の三流体熱交換器１００は、実施の形態１の三流体熱交換器１００から熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂを除いたものである。
【００９１】
蓄熱槽８ａ、８ｂの中には、実施の形態１と同様に、一定の間隔をおいて互いに平行に配置された複数のプレートフィン１２が設けられている。併せて、実施の形態１において熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂが貫通していた蓄熱槽８ａ、８ｂの外壁部は閉止される。
【００９２】
実施の形態６では、実施の形態５と同様に、蓄熱槽８ａ、８ｂとプレートフィン１２ａ、１２ｂとの組み合わせが、蓄熱材９ａ、９ｂと熱交換を行う蓄熱材用熱交換部に相当する。
【００９３】
実施の形態６の三流体熱交換器１００の冷熱サイクルは、実施の形態５における冷熱サイクルと同様である。蓄熱の場合、蓄熱用冷媒が第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを流通する。放熱の場合にも、放熱用冷媒が第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを流通する。
【００９４】
実施の形態６も、実施の形態５と同様に、先行技術の蓄熱材利用熱交換器に対する利点を有する。
【００９５】
（実施の形態７）
図１９は、本発明の実施の形態７におけるヒートポンプ式給湯システムの冷媒回路図である。図１９のヒートポンプ式給湯システムは、実施の形態５及び実施の形態６で説明した三流体熱交換器１００を利用する一例を示す。
【００９６】
図１９において、まず、ヒートポンプ式給湯システムは、ファン１ｂで外気を取り込む。続いて、ヒートポンプ式給湯システムは、空気熱交換器２ｂによって大気中の熱を蓄熱用熱媒８１に吸収する。続いて、ヒートポンプ式給湯システムは、熱を吸収した蓄熱用熱媒８１を圧縮機３ｂに通し、圧力をかけ高温にする。高温になった蓄熱用熱媒８１は、熱交換器１４１を通る。他方、熱媒８３は、熱交換器１４１を通る。熱媒８３は、蓄熱用熱媒８１との間で熱交換を行う。
【００９７】
熱交換器１４１で熱を奪われた蓄熱用熱媒８１は、膨張弁６ｂを通って膨張する。膨張した蓄熱用熱媒８１は、空気熱交換器２ｂで再び大気熱を吸収する。
【００９８】
高温になった熱媒８３は、給湯用熱交換器１４２及び四方弁１４３を経由して、三流体熱交換器１００の第２の熱交換器１１を通る。第２の熱交換器１１内の熱媒８３は、第１の熱交換器１０の蓄熱材９と熱交換する。熱交換により、蓄熱材９は、熱媒８３から奪った熱を蓄える。
【００９９】
給湯する場合、熱媒８３が流通経路内を循環する。熱媒８３は、蓄熱材９から熱を奪って加熱される。加熱された熱媒８３は、四方弁１４３及び熱交換器１４１を経由して、給湯用熱交換器１４２を通る。他方、水８２が給湯用熱交換器１４２を通る。給湯用熱交換器１４２において、水８２と熱媒８３とが熱交換する。熱交換により、加熱された水８２が給湯される。
【０１００】
図１９において、四方弁１４３の切換えにより、熱媒８３の循環方向を図示と逆の方向としてもよい。また、給湯する場合に、熱交換器１４１において蓄熱用熱媒８１と熱媒８３との熱交換により熱媒８３をさらに加熱することとしてもよい。
【０１０１】
（実施の形態８）
図２０は、本発明の実施の形態８の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。また、図２１は図２０のＶＩ−ＶＩ線から矢視した概略矢視図である。
【０１０２】
図２０、図２１に示すように、実施の形態８の三流体熱交換器１００の構造と、実施の形態１の三流体熱交換器１００の構造とは、以下に説明する点が異なる。
【０１０３】
図２０、図２１に示すように、第１の熱交換器１０ａ、１０ｂは、共用の１個の蓄熱槽８を備える。蓄熱槽８は、プレートフィン１２ａ、１２ｂ及び熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂを収納する実施の形態１の蓄熱槽８ａ、８ｂとは異なる構造を有する。蓄熱槽８は、プレートフィン１２ａ、１２ｂ及び熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂに加え、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを収納するように大きく形成されている。
【０１０４】
熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂの蓄熱用熱媒入口１６ａ、１６ｂ及び蓄熱用熱媒出口１７ａ、１７ｂは、蓄熱槽８から露出している。また、蓄熱用熱媒入口１６ａ、１６ｂと蓄熱用熱媒出口１７ａ、１７ｂとの間の屈曲部が、蓄熱槽８から露出している。また、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの放熱用熱媒入口１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び放熱用熱媒出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃが、蓄熱槽８から露出している。なお、図２０では、蓄熱槽８の形状を簡易的に示すため、蓄熱槽８は、他の各部材に隠れる部分を除き実線で描かれている。
【０１０５】
蓄熱槽８の中には、蓄熱材９が収納されている。第１の熱交換器１０ａ、１０ｂのプレートフィン１２ａ、１２ｂ及び熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂ、並びに、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、蓄熱槽８内で蓄熱材９に浸漬されている。図２０では、蓄熱材９の引出線が指し示す実線が、蓄熱槽８に収納された蓄熱材９の上端である液面の高さである。
【０１０６】
実施の形態８の三流体熱交換器１００の使用方法は、実施の形態１の三流体熱交換器１００の使用方法と同様である。蓄熱用冷媒は、第１の熱交換器１０を流通する。蓄熱材９は、蓄熱用冷媒との熱交換により蓄熱する。また、放熱用冷媒は、第２の熱交換器１１を流通する、放熱用冷媒は、蓄熱された蓄熱材９との熱交換により加熱される。
【０１０７】
実施の形態８も、実施の形態１と同様に、先行技術の蓄熱材利用熱交換器に対する利点を有する。
【０１０８】
（実施の形態９）
図２２は、本発明の実施の形態９の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。
【０１０９】
実施の形態９の三流体熱交換器１００は、実施の形態８の三流体熱交換器１００と同一の機械的構成を有する。しかしながら、実施の形態９は、機能的構成として第１の熱交換器１０ａ、１０ｂと第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃとが入れ替わっている点において、実施の形態８と異なる。
【０１１０】
第１の熱交換器１０ａは、放熱用熱媒入口１８ａと放熱用熱媒出口１９ａとを備える。第１の熱交換器１０ｂは、放熱用熱媒入口１８ｂと放熱用熱媒出口１９ｂとを備える。
【０１１１】
第２の熱交換器１１ａは、蓄熱用熱媒入口１６ａと蓄熱用熱媒出口１７ａとを備える。第２の熱交換器１１ｂは、蓄熱用熱媒入口１６ｂと蓄熱用熱媒出口１７ｂとを備える。第２の熱交換器１１ｃは、蓄熱用熱媒入口１６ｃと蓄熱用熱媒出口１７ｃとを備える。
【０１１２】
実施の形態９の三流体熱交換器１００では、蓄熱用冷媒が、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを流通する。蓄熱材９は、蓄熱用冷媒との熱交換により蓄熱する。また、放熱用冷媒は、第１の熱交換器１０、１０ｂを流通する。放熱用冷媒は、蓄熱した蓄熱材９との熱交換により加熱される。
【０１１３】
実施の形態９も、実施の形態１と同様に、先行技術の蓄熱材利用熱交換器に対する利点を有する。
【０１１４】
（実施の形態１０）
図２３は、本発明の実施の形態１０の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。
【０１１５】
実施の形態１０の三流体熱交換器１００は、実施の形態８の三流体熱交換器１００と同一の機械的構成を有する。しかしながら、実施の形態８と実施の形態１０とでは、三流体熱交換器１００の使用方法が異なる。実施の形態１０では、第１の熱交換器１０ａ、１０ｂの熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂを使用しない。また、実施の形態１０では、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに蓄熱用冷媒と放熱用冷媒とが流通する。
【０１１６】
実施の形態５と同様に、第２の熱交換器１１ａは、熱媒入口２５ａと熱媒出口２６ａとを備える。第２の熱交換器１１ｂは、熱媒入口２５ｂと熱媒出口２６ｂとを備える。第２の熱交換器１１ｃは、熱媒入口２５ｃと熱媒出口２６ｃとを備える。熱媒入口２５ａ、２５ｂ、２５ｃ及び熱媒出口２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、蓄熱用熱媒と放熱用熱媒とについて共通で使用される。
【０１１７】
また、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、図２１に示したプレートフィン１２ａ、１２ｂと、の組み合わせが、蓄熱材９と熱交換を行う蓄熱材用熱交換部に相当する。
【０１１８】
次に、図２３及び図２１を参照して、実施の形態１０の三流体熱交換器１００の冷熱サイクルを説明する。
【０１１９】
まず、第１の熱交換器１０ａ、１０ｂの蓄熱材９が蓄熱する。蓄熱するためには、高温に加熱された第１の流体である蓄熱用熱媒が、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの熱媒入口２５ａ、２５ｂ、２５ｃから流入する。蓄熱用熱媒には、水が使用される。流入した蓄熱用熱媒は、熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃを流通する。蓄熱用熱媒は、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの表面を介して第２の流体である蓄熱材９と熱交換する。熱交換により、蓄熱材９は、蓄熱用熱媒から奪った熱を蓄える。また、熱交換で熱を奪われた蓄熱用熱媒は、熱媒出口２６ａ、２６ｂ、２６ｃから出ていく。
【０１２０】
続いて、蓄熱材９に蓄えた熱を放熱する。放熱するためには、第３の流体である放熱用熱媒が、蓄熱の場合と同様に熱媒入口２５ａ、２５ｂ、２５ｃを経由して熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃを流通する。放熱用熱媒は、蓄熱用熱媒よりも低い温度の水である。放熱用熱媒は、第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ表面を介して蓄熱材９と熱交換する。熱交換により、蓄熱材９から熱を奪った放熱用熱媒は、熱媒出口２６ａ、２６ｂ、２６ｃからお湯として出ていく。実施の形態１０では、放熱用熱媒と蓄熱用冷媒とは同一物質の熱媒であることが好ましい。
【０１２１】
以降の三流体熱交換器１００の使用において、上述した蓄熱及び放熱の手順を繰り返す。
【０１２２】
実施の形態１０の三流体熱交換器１００の構成は、以下の効果を奏する。
【０１２３】
蓄熱用熱媒と放熱用熱媒とが同一の物質である場合、実施の形態１０のように、熱媒流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃが蓄熱用熱媒と放熱用熱媒とで共通に使用される構造を採用することが可能となる。上記の冷熱サイクルを用いると、前述のプレート方式での熱伝達が行われるため、先行技術の蓄熱材利用熱交換器よりも大きい熱出力で蓄熱及び放熱が実施可能となる。そのため、実施の形態１０によれば、先行技術よりも熱交換効率を高くすることが可能である。加えて、実施の形態１０によれば、熱交換器のサイズ、重量、コスト等の抑制も可能である。また、実施の形態１０では、蓄熱時に使用する熱媒流通経路と放熱時に使用する熱媒流通経路とを共有できる。そのため、三流体熱交換器１００を使用したシステム全体で考えた時のコスト低減が可能となる。
【０１２４】
（実施の形態１１）
図２４は、本発明の実施の形態１１の三流体熱交換器１００の概略斜視図である。また、図２５は図２４のＶＩＩ−ＶＩＩ線から矢視した概略矢視図である。
【０１２５】
図２４及び図２５に示すように、実施の形態１１の三流体熱交換器１００は、実施の形態１０の三流体熱交換器１００から熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂを除いたものである。
【０１２６】
蓄熱槽８の中には、実施の形態１０と同様に、一定の間隔をおいて互いに平行に配置された複数のプレートフィン１２ａ、１２ｂが設けられている。併せて、実施の形態１０において熱媒流通パイプ１３ａ、１３ｂが貫通していた蓄熱槽８の外壁部は閉止される。
【０１２７】
実施の形態１１では、実施の形態１０と同様に、蓄熱槽８と、プレートフィン１２ａ、１２ｂと、の組み合わせが、蓄熱材９と熱交換を行う蓄熱材用熱交換部に相当する。
【０１２８】
実施の形態１１の三流体熱交換器１００の冷熱サイクルは、実施の形態１０における冷熱サイクルと同様である。蓄熱の場合、蓄熱用冷媒が第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを流通する。放熱の場合にも、放熱用冷媒が第２の熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを流通する。
【０１２９】
実施の形態１１も、実施の形態１０と同様に、先行技術の蓄熱材利用熱交換器に対する利点を有する。
【０１３０】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
【０１３１】
上述の実施の形態では、三流体熱交換器１００は、２個の第１の熱交換器１０と３個の第２の熱交換器１１との組合せを有する。しかしながら、構成数が変化しても、実施の形態１と同様の利点が得られる。第１の熱交換器１０と第２の熱交換器１１とが交互に隣接して配置される構成であれば、第１の熱交換器１０及び第２の熱交換器１１をそれぞれ１個又は複数個とすることができる。なお、構造的に蓄熱槽８と第２の熱交換器１１との組み合わせという観点として、実施の形態５及び実施の形態６でも組み合わせの個数を１個又は複数個とできることは同様である。
【０１３２】
また、上述の実施の形態で挙げた各部の材料の他、類似の特性を有する材料を使用して上述の実施の形態を取ってもよい。
【０１３３】
また、上述の実施の形態では、熱媒流路１５は２つの伝熱プレートのそれぞれの凹部が対面して形成されたものである。上述の実施の形態に限らず、熱媒流路１５を形成するために、２つの伝熱プレートの内の１つのみが凹部を有することとしてもよい。また、２つの伝熱プレートの間にスペーサを介在させて熱媒流路１５を形成することとしてもよい。
【０１３４】
また、上述の実施の形態では、三流体熱交換器１００の各部を接合するために炉中ろう付が使用される。上述の実施の形態に限らず、手ろう付、溶接等の接合方法を使用することとしてもよい。
【０１３５】
また、実施の形態４において、シート状のろう材とろう付防止材の塗布により、漏洩液体排出用流路２４が設けられている。実施の形態４に限らず、互いに隣接する蓄熱槽８及び伝熱プレート１４のいずれかにプレス等を用いて溝を付けることで、漏洩液体排出用流路２４を形成することも可能である。
【０１３６】
また、実施の形態６では蓄熱槽８内に複数のプレートフィン１２を配置している。実施の形態６に限らず、プレートフィン１２の代わりにコルゲートフィン等を配置してもよい。
【０１３７】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【０１３８】
本出願は、２０１７年４月２１日に出願された日本国特許出願特願２０１７−０８４３６７号に基づく。本明細書中に、日本国特許出願特願２０１７−０８４３６７号の明細書、特許請求の範囲、及び図面全体を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明に係る三流体熱交換器は、給湯システムに好適に採用され得る。
【符号の説明】
【０１４０】
１  ファン、２  空気熱交換器、３  圧縮機、４  水熱交換器、５  貯湯タンク、６  膨張弁、７  三流体熱交換器、８  蓄熱槽、９  蓄熱材、１０  第１の熱交換器、１１  第２の熱交換器、１２  プレートフィン、１３  熱媒流通パイプ、１４  伝熱プレート、１５  熱媒流路、１６  蓄熱用熱媒入口、１７  蓄熱用熱媒出口、１８  放熱用熱媒入口、１９  放熱用熱媒出口、２２  コルゲートフィン、２３  インナーフィン、２４  漏洩液体排出用流路、２５  熱媒入口、２６  熱媒出口、７１  蓄熱槽、７２  蓄熱材、７３  熱交換器、８１  蓄熱用熱媒、８２  水、８３  熱媒、１００  三流体熱交換器、１０１  熱交換器、１１１  接合部、１３１  接合部、１４１  熱交換器、１４２  給湯用熱交換器、１４３  四方弁。
【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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