(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の屈曲したパイプと、その屈曲したパイプを収容する樹脂製のケースを持ち、
その屈曲したパイプの両端は樹脂製ケースの外側に連通しており、
屈曲したパイプの外周面周りには、屈曲したパイプの外周面と樹脂製ケースの内面によって、屈曲したパイプに沿って伸びるとともに断面形状がパイプと同心状の環形状である水通路が形成されており、
樹脂製ケースのパイプ両連通部端の近傍には、水通路と外部を連通する開口が形成されていることを特徴とする給湯器の液−液熱交換器。
【請求項２】
樹脂製ケースの内面には、パイプを水通路の中央に位置決めするリブが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液−液熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器の液−液熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯暖房機等の給湯器には、高温の熱媒体で水を加熱して温水にする液−液熱交換器が備えられている。この液−液熱交換器は、例えば、風呂の浴槽に溜められた温水を再加熱して追焚きするために利用されている。
【０００３】
この液−液熱交換器は二重管構造であり、内側の流路には熱媒体が通され、外側の流路には加熱する水が通される。給湯器の液−液熱交換器の１例を図１、図２を用いて説明する。図１は従来の液−液熱交換器の全体の概観図であり、図２は図１の部分断面拡大断面図である。図２に示すように、液−液熱交換器は、内パイプ１０と外パイプ１２からなる二重管構造である。内パイプ１０は熱伝導率の高い銅製パイプで作成される。内パイプ１０の内部をに熱媒体が通りされ、外パイプ１２の内側で内パイプ１０の外側をに水が通されて加熱される。
内パイプ１０の内外壁には溝を設けて、内外を通る熱媒体と水に乱流を発生させ、熱交換効率を上げる工夫がなされている。
【０００４】
この二重管を成形するには、まず、真っ直ぐな溝付き内パイプ１０を真っ直ぐな外パイプ１２に挿入して二重管とし、この二重管を屈曲させて図１の形状とする。このとき内外２本のパイプの同心関係を保ちながら同時に折り曲げる必要があり、屈曲作業は難しい。又、二重管の曲率半径が小さくなるまで曲げると内外２本のパイプの同心度が極端に悪化するために、図１のように、大まかに屈曲させることができるに留まり、細かく屈曲させて外形寸法をコンパクトにまとめることが難しい。さらには、二重管を屈曲させる必要から、本来は熱伝導率が低いほうが好ましい外側パイプまで銅製とする必要があり、熱交換されて過熱加熱された温水が冷却されやすい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、屈曲作業が簡単に実施できるようにする。又、パイプ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を目的とする。さらには、外側管の熱伝導率を下げて放熱を抑制することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
本発明の給湯器用の液−液熱交換器は、金属製の屈曲したパイプと、その屈曲したパイプを収容する樹脂製のケースで形成される。屈曲したパイプの両端は樹脂製ケースの外側に連通している。屈曲したパイプの外周面周りには、屈曲したパイプの外周面と樹脂製ケースの内面によって、屈曲したパイプに沿って伸びるとともに断面形状がパイプと同心状の環形状である水通路が形成されている。樹脂製ケースのパイプ両連通部端の近傍には、水通路と外部を連通する開口が形成されている。
【０００７】
この液−液熱交換器は、二重管を屈曲させる必要がなく、一重の管を屈曲させることで製造できる。このために、屈曲作業は簡単化され、又、細かく屈曲させることができ、熱交換器の外形寸法をコンパクトにすることができる。さらに、熱媒体や加熱された温水は熱伝導率の低い樹脂製ケース内を通るために冷却されにくい。
【０００８】
樹脂製ケースを一対の半割ケース片を組合せて形成することが好ましい。特に一対の半割ケース片同士の当接縁が屈曲したパイプの外側に沿って伸びている構造が好ましい。
【０００９】
この場合、屈曲したパイプ内流路に沿って、その外側に屈曲する流路が形成され、熱交換のための実質的距離を長く確保することができる。
【００１０】
あるいは、樹脂製ケースを、一面が開放された箱状容器とその開放された一面を閉塞する蓋とを組合せて形成することもできる。この場合、パイプの両端が蓋を貫通するとともにその蓋に固定されていることが好ましい。さらに、蓋からは屈曲したパイプ間に位置する隔壁が伸び、容器内には屈曲したパイプ間に位置する隔壁が形成されていることが好ましい。
【００１１】
この場合、パイプを予め蓋に固定しておくことができ、予めパイプが取付けられた蓋を箱状容器に被せて開放部を閉塞することでパイプを容器内に位置決めすることができる。極めて生産性が高い。
さらに、屈曲するパイプ間に隔壁が位置するために、屈曲したパイプ内通路の外側に屈曲した流路が形成され、熱交換のための実質的距離を長く確保することができる。熱の交換効率が高い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を具現化した第１実施例を図３〜図５を参照して説明する。図３は本実施の形態に係る液−液熱交換器の外観図である。図４は図３の液−液熱交換器の構成を示した図である。図５は図３の液−液熱交換器の縦断面図である。
【００１３】
図３に示す液−液熱交換器１８は、樹脂製の蓋２０と樹脂製の箱状容器２２とからなる樹脂ケース２４内に、屈曲した内パイプ１０が収容されている。本実施例における液−液熱交換器１８では、内パイプ１０内に加熱された熱媒体が通され、樹脂ケース２４には熱媒体で加熱される水が通される。
内パイプ１０は図４に示すように蛇腹状に５度折り曲げられている。なお、内パイプ１０は水抜きが可能なように考慮して折り曲げられている。
【００１４】
図４に示すように、蓋２０の内側には、内パイプ１０の端部１４を受入れるとともに外部に連通する図示されないパイプ受けと、内パイプ１０の端部１６を受入れるとともに外部に連通する図示されないパイプ受けがそれぞれ設けられている。端部１４を受入れるパイプ受けは熱媒体継手２６に接続され、端部１６を受入れるパイプ受けは熱媒体継手３０にそれぞれ接続されている。内パイプ１０の端部１４と端部１６にはパッキンが巻かれており、そのパッキンごとパイプ受けに挿入することで内パイプ１０とパイプ受けは気密に接続される。それぞれのパイプ受けに内パイプ１０が接続されたとき、内パイプ１０の内部は熱媒体継手２６と熱媒体継手３０の開口に連通する。パイプ受けと熱媒体継手２６、３０は蓋２０と一体に成形されている。
【００１５】
箱状容器２２の熱媒体継手２６の近傍には水継手２８が形成され、箱状容器２２の熱媒体継手３０の近傍には水継手３２が形成されている。水継手２８と水継手３２の開口は箱状容器２２の内部に連通している。水継手３０、３２は箱状容器２２と一体に成形されている。
【００１６】
蓋２０には、スペーサ３４と３６と３８とが固定される。スペーサ３４は屈曲する内パイプ１０の空間Ａに嵌り込む。スペーサ３６は屈曲する内パイプ１０の空間Ｃに嵌り込む。スペーサ３８は屈曲する内パイプ１０の空間Ｅに嵌り込む。一方、箱状容器２２の内部には、図５に示す隔壁４０と４２が形成されている。隔壁４０は屈曲する内パイプ１０の空間Ｂに嵌り込む。隔壁４２は屈曲する内パイプ１０の空間Ｄに嵌り込む。
【００１７】
この液−液熱交換器１８は、まず、蓋２０にスペーサ３４と３６と３８とを固定する。次に、内パイプ１０の端部１４と１６とを蓋２０の内側にあるそれぞれのパイプ受けに挿入して固定する。こうしてスペーサ３４、３６、３８と内パイプ１０が固定された蓋２０で、箱状容器２２の開口を塞ぐ。このとき、気密に閉塞するために、パッキン４４を用いる。蓋２０を箱状容器に固定すると、スペーサ３４と３６と３８の湾曲した側面は容器内壁に当接して位置決めされる。
組付け終了後には、図５に示すように、内パイプ１０の外周に内パイプ１０の屈曲にならって屈曲する水通路９が形成される。
【００１８】
以上によって液−液熱交換器１８が完成する。完成した熱交換器１８の熱媒体継手２６に、加熱された熱媒体を熱交換器１８に送り込むパイプが接続される。熱媒体継手３０には熱交換して冷却された熱媒体をバーナに戻すパイプが接続される。
水継手３２には加熱したい水を熱交換器１８に送り込むパイプが接続される。水継手２８には加熱された水を温水使用箇所に送り出すパイプが接続される。
【００１９】
このような液−液熱交換器では、内パイプ１０を予め蓋２０に固定しておくことができ、予め内パイプ１０が取付けられた蓋２０を箱状容器２２に被せて開放部を閉塞することで内パイプ１０を容器２２内に位置決めすることができる。極めて生産性が高い。
さらに、屈曲する内パイプ１０間に隔壁が位置するために、熱媒体の屈曲した通路に沿って温水流路９が屈曲して形成され、熱交換のための実質的距離を長く確保することができる。熱の交換効率が高い。
【００２０】
次に、本発明を具現化した第２実施例を図６〜図７を参照して説明する。図６は本実施の形態に係る液−液熱交換器の外観図である。図７は図６の液−液熱交換器の構成を示した図である。
図６に示す液−液熱交換器１８は、樹脂製の蓋２０と樹脂製の箱状容器２２とからなる樹脂ケース２４内に屈曲した内パイプ１０が収容されている。本実施例における液−液熱交換器１８は内パイプ１０には加熱された熱媒体が通され、樹脂ケース２４には熱媒体で加熱される水が通される。
図７に示すように、内パイプ１０は蛇腹状に４度折り曲げられている。なお、内パイプ１０は水抜きが可能なように考慮して折り曲げられている。
【００２１】
箱状容器２２の奥側には、内パイプの１０の端部１４を受入れるとともに、外部に連通する図示されないパイプ受けが設けられており、このパイプ受けは熱媒体継手２６に接続されている。内パイプ１０の端部１４にはパッキンが巻かれており、そのパッキンごとパイプ受けに挿入することで内パイプ１０とパイプ受けは気密に接続される。パイプ受けに内パイプ１０が接続されたとき、内パイプ１０の内部は熱媒体継手２６の開口に連通する。パイプ受けと熱媒体継手２６は箱状容器２２と一体に成形されている。
箱状容器２２の熱媒体継手２６の近傍には、水継手２８が形成されている。水継手２８の開口は箱状容器２２の内部に連通している。水継手２８は箱状容器２２と一体に成形されている。
【００２２】
蓋２０の内側には、内パイプ１０の端部１６を受入れるとともに、外部に連通する図示されないパイプ受けが設けられており、このパイプ受けは熱媒体継手３０に接続されている。内パイプ１０の端部１６にはパッキンが巻かれており、そのパッキンごとパイプ受けに挿入することで内パイプ１０とパイプ受けは気密に接続される。パイプ受けに内パイプ１０が接続されたとき、内パイプ１０の内部は熱媒体継手３０の開口に連通する。パイプ受けと熱媒体継手３０は蓋２０と一体に成形されている。
箱状容器２２の熱媒体継手３０の近傍には、水継手３２が形成されている。水継手３２の開口は箱状容器２２に内部に連通している。水継手３２は箱状容器２２と一体に成形されている。
【００２３】
蓋２０には、スペーサ３４と３６が固定される。スペーサ３４は屈曲する内パイプ１０の空間Ａに嵌り込む。スペーサ３６は屈曲する内パイプ１０の空間Ｃに嵌り込む。一方、箱状容器２２の内部には、隠れていて図示されていない隔壁４０と４２が形成されている。この隔壁４０と４２は、図５に示したものとほぼ同様である。隔壁４０は屈曲する内パイプ１０の空間Ｂに嵌り込む。隔壁４２は屈曲する内パイプ１０の空間Ｄに嵌り込む。
【００２４】
この液−液熱交換器１８は、まず、屈曲した内パイプ１０の端部１４を奥側のパイプ受けに挿入して内パイプ１０の端部１４を固定する。次に、スペーサ３４と３６が固定された蓋２０で、箱状容器２２の開口を塞ぐ。このとき、気密に閉塞するために、パッキン４４を用いる。蓋２０を箱状容器に固定すると、内パイプ１０の端部１６が蓋２０の内側のパイプ受けに挿入されて固定される。スペーサ３４、３６の湾曲した側面は容器内壁に当接して位置決めされる。
組付け終了後には、内パイプ１０の外周に内パイプ１０の屈曲にならって屈曲する水通路が形成される。
【００２５】
以上によって熱交換器１８が完成する。完成した熱交換器１８の熱媒体継手２６に加熱された熱媒体を熱交換器１８に送り込むパイプが接続される。熱媒体継手３０には熱交換して冷却された熱媒体をバーナに戻すパイプが接続される。
水継手３２には加熱したい水を熱交換器１８に送り込むパイプが接続される。水継手２８には加熱された水を温水使用箇所に送り出すパイプが接続される。
【００２６】
このような液−液熱交換器では、内パイプ１０の両端部が蓋２０と箱状容器２２のパイプ受けに挿入されて位置決めされるために内パイプ１０が樹脂ケース２４内で安定し、これにより安定した温水流路が形成される。
さらに、屈曲する内パイプ１０間に隔壁が位置するために、熱媒体の屈曲した通路に沿って温水流路が屈曲して形成され、熱交換のための実質的距離を長く確保することができる。熱の交換効率が高い。
【００２７】
次に、本発明を具現化した第３実施例を図８〜図１０を参照して説明する。図８は本実施の形態に係る液−液熱交換器の外観図である。図９は図８の液−液熱交換器の構成を示した図である。図１０は図８の液−液熱交換器の内部の部分拡大図である。
図８に示す液−液熱交換器では、半割ケース片４６と半割ケース片４８からなる樹脂ケース内に屈曲した内パイプ１０が収容されている。本実施例における液−液熱交換器１８では内パイプ１０内に加熱する熱媒体が通され、樹脂ケース２４に熱媒体で加熱される水が通される。
内パイプ１０は図９に示すように蛇腹状に４度折り曲げられている。なお、内パイプ１０は水抜きが可能なように考慮して折り曲げられている。半割ケース片４６、４８との当接縁５０接着部分は、屈曲した内パイプ１０の外側を倣って屈曲する形状に仕上られている。半割ケース片４６と４８が組合された後に当接縁５０同士は溶着される。
【００２８】
内パイプ１０は、半割ケース片４６と半割ケース片４８との間に挟み込まれると、内パイプ１０の両端部が樹脂ケース２４の２箇所の開口部より突出した状態となる。内パイプ１０が樹脂ケース２４より突出する部分には内パイプ１０外周にパッキンが巻かれており、そのパッキンごと熱が内媒体に挿入することでパイプ１０と熱媒体２６、３０とはパイプ１０外周とケース間を気密に接続される維持する。パイプ端部１４はに熱媒体継手２６にが接続され、パイプ端部１６はに熱媒体継手３０にが接続される。それぞれ挿入すこれらの熱媒体２６、３０は４６と４８とで押さえ付けられるため樹脂２４１０とは
【００２９】
半割ケース片４６の熱媒体継手２６の近傍には、水継手２８が形成されており、半割ケース片４６の熱媒体継手３０の近傍には、水継手３２が形成されている。水継手２８と３２の開口はともに樹脂ケース２４の内部に連通している。水継手２８と３２はともに半割ケース片４６と一体に成形されている。
【００３０】
半割ケース片４６と４８は屈曲した内パイプ１０の形状に沿って成形されているために、組み付け時にこのると内パイプ１０の外周に内パイプ１０の屈曲にならって屈曲する温水流路が形成される。図１０に示したように、半割ケース片４６と４８の内壁にはリブ５２が成形されて内パイプ１０が温水流路の中央になるよう位置決めされている。また、このリブ５２により温水流路を流通する水には乱流が発生する。なお、水の流通を妨げないよう、リブ５２には溝５４が付けられている。
【００３１】
以上によって液−液熱交換器１８が完成する。完成した熱交換器１８の熱媒体継手２６に加熱された熱媒体を熱交換器１８に送り込むパイプが接続される。熱媒体継手３０には熱交換して冷却された熱媒体をバーナに戻すパイプが接続される。
水継手３２には加熱したい水を熱交換器１８に送り込むパイプが接続される。水継手２８には加熱された水を温水使用箇所に送り出すパイプが接続される。
【００３２】
このような液−液熱交換器は、熱媒体の屈曲した通路に沿って温水流路が屈曲して形成されるため、熱交換のための実質的距離を長く確保できる。
また、このような液−液熱交換器は、熱媒体の屈曲した通路に沿って樹脂ケースが成形されるため、樹脂ケースとパイプで温水流路を形成することができる。このことにより、必要な部品点数を削減することができる。
【００３３】
以上のことから、本実施例の液−液熱交換器は二重管構造ではないため、二重管を屈曲させる必要はなく、一重管を屈曲させる作業となる。これにより、屈曲作業は簡単化され、又、細かく屈曲させることができ、液−液熱交換器の外形寸法をコンパクトにすることができる。
また、熱媒体の通路が屈曲しており、これに沿って温水流路も屈曲して形成される。これにより、液−液熱交換器をコンパクトにし、且つ、熱交換のための実質的距離を長く確保することができる。
【００３４】
さらに、本実施例の液−液熱交換器は、加熱された温水は熱伝導率の低い樹脂製ケース内を通るために冷却されにくい。これにより、熱交換効率が上がり、液−液熱交換器の外側に断熱材を配する必要がなくなる。また、このことは液−液熱交換器の小型化とコストダウンにつながる。
樹脂の成形は銅パイプの成形に比べて自由度があるため、ケースを樹脂製にすることで、簡単でしかも精度の高い成形が可能となる。他の部品との接続のための継手は樹脂ケースと一体で成形できるため、必要な部品点数を削減することができる。部品点数が減ると接続箇所も減るため組立作業の効率が上がり、コストダウンが実現する。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態の給湯器の液−液熱交換器について説明したが、本発明の適用範囲は上記の実施例に何ら限定されるものではない。即ち、本発明は、当事者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【００３６】
例えば、本実施の形態では内パイプには加熱する熱媒体が通され、樹脂ケースには熱媒体で加熱される水が通されているが、これらは逆の場合もあり得る。即ち、内パイプには熱媒体で加熱される水が通され、樹脂ケースには熱媒体が通される場合もある。流量の違いや液−液熱交換器の大きさ等によって熱交換効率は異なるため、熱交換効率のよい方を選択することができる。
【００３７】
例えば、本実施の形態では内外の液の流通方向が逆向きの対向流であるが、流通方向についてはこれに限らない。即ち、この液−液熱交換器を内外の液が同一方向に流通する並流で用いても構わない。
【００３８】
例えば、本実施の形態では全ての継手が同じ面に開口して成形されているが、給湯器内に配されるときに他の部品との接続に都合のよい方に開口するよう成形することができる。
【００３９】
例えば、本実施の形態では２分割された樹脂ケースの接着にはパッキンを用いる方法や、当接縁を溶着する方法を用いたが、樹脂ケースの接着の方法については水が漏れないように接着できる方法であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の液−液熱交換器の全体の概観図を示す図
【図２】  図１の部分断面拡大断面図
【図３】  本実施の形態に係る液−液熱交換器の１例の外観図
【図４】  図３の液−液熱交換器の構成を示す図
【図５】  図３の液−液熱交換器の縦断面図
【図６】  本実施の形態に係る液−液熱交換器の１例の外観図
【図７】  図６の液−液熱交換器の構成を示す図
【図８】  本実施の形態に係る液−液熱交換器の１例の外観図
【図９】  図８の液−液熱交換器の構成を示す図
【図１０】  図８の液−液熱交換器の部分拡大図
【符号の説明】
１０：内パイプ
１２：外パイプ
１４：端部
１６：端部
１８：液−液熱交換器
２０：蓋
２２：箱状容器
２４：樹脂ケース
２６：熱媒体継手
２８：水継手
３０：熱媒体継手
３２：水継手
３４：スペーサ
３６：スペーサ
３８：スペーサ
４０：隔壁
４２：隔壁
４４：パッキン
４６：半割ケース片
４８：半割ケース片
５０：当接縁
５２：リブ
５４：溝
【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】
0003946459.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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