熱交換器
【課題】２種類の流体の流れを対向流にして伝熱性能を向上させるとともに、温度の異なる温水を得ることができ、または、単数の箱体内に複数の熱交換器を形成した熱交換器を提供する。
【解決手段】箱体１内に設けられた第一流路６内を流れる一方の流体と、前記第一流路６内に配置された少なくとも２つの第二流路１０内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、前記第二流路１０の一方の流路が、前記第一流路６の上流側に配置され、前記第二流路（流路管）１０の他方の流路が、前記第一流路６の下流側に配置された構成とした。
【解決手段】箱体１内に設けられた第一流路６内を流れる一方の流体と、前記第一流路６内に配置された少なくとも２つの第二流路１０内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、前記第二流路１０の一方の流路が、前記第一流路６の上流側に配置され、前記第二流路（流路管）１０の他方の流路が、前記第一流路６の下流側に配置された構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類の流体の間で熱交換する熱交換器に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
かかる熱交換器は、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、２種類の流体の間で熱交換を行う熱交換器１００において、伝熱面積の増大で伝熱性能の向上を図り、小型化を図るものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
すなわち、絞り成形した２種類のプレート１０１ａ，１０１ｂを、周縁１０２ａ，１０２ｂを接合して薄型矩形の箱体を形成し、波形成形した流路部材１０３の壁面１０４に、左右交互の側端位置に開孔１０５を形成し、この流路部材１０３を、上下折り返し面をプレート１０１ａ，１０１ｂに接合して箱体内に収納し、箱体の周縁１０２ａ，１０２ｂに開口した入口１０６ａ，１０６ｂから出口１０７ａ，１０７ｂに到る一方の流体（水）の流路１０８を形成し、他方の流体（冷媒）の入口１０９と出口１１０とを有する細管１１１を箱体の外面に蛇行状に添設することで、箱体をなすプレート１０１ａ，１０１ｂに接合して他方の流体の流路を形成していた。
【０００４】
しかしながら、箱体内に形成された流路１０８に対し、細管１１１による他方の流体の流路が箱体の外側に形成されているため、また、流路１０８を流れる流体と、細管１１１を流れる他方の流体とが対向流となっていないことから、一方の流体と他方の流体との間で充分な伝熱性能を得ることができなかった。そのため、伝熱性能を高めるとともに、更に熱交換器の小型化を図ることが困難になっていた。
【０００５】
また、箱体の内部には、入口１０６ａ，１０６ｂから出口１０７ａ，１０７ｂに到る流路１０８が形成されるとともに、入口１０９から出口１１０に到る細管１１１からなる他方の流体の流路が形成されているため、例えば、流路１０８から、一方の流体である水を、一段階または二段階に加熱した温度の異なる温水として得ることができなかった。
【０００６】
また、流路１０８から、低温から高温に加熱した温水や、低温から中温に加熱した温水等、温度の異なる温水を個別に得ることができないという問題点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３１４９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、２種類の流体の流れを対向流にして伝熱性能を向上させるとともに、温度の異なる温水を得ることができ、または、単数の箱体内に複数の熱交換器を形成した熱交換器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】
【０００９】
上述した目的を達成できるように構成するため、本発明は以下に示す特徴を備えている。
【００１０】
箱体内に設けられた第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された少なくとも２つの第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路の一方の流路が、前記第一流路の上流側に配置され、前記第二流路の他方の流路が、前記第一流路の下流側に配置されたことを特徴としている。
【００１１】
また、箱体内に設けられた少なくとも２つの第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路が、少なくとも２つの前記第一流路内を連通して配置されたことを特徴としている。
【００１２】
また、箱体内に設けられた少なくとも２つの第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路が、少なくとも２つの前記第一流路内にそれぞれ配置されたことを特徴としている。
【００１３】
また、前記第一流路が、前記箱体内に蛇行状に形成されてなることを特徴としている。
【００１４】
また、前記第一流路が、前記箱体内に渦巻き状に形成されてなることを特徴としている。
【００１５】
また、前記第一流路と前記第二流路とは、前記一方の流体と前記他方の流体とが対向流となるように構成されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、２種類の流体の流れを対向流にして伝熱性能を向上させるとともに、温度の異なる温水を得ることができ、または、単数の箱体内に複数の熱交換器を形成した熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による熱交換器の第一の実施の形態の説明図で、（Ａ）は上プレートと下プレートの説明図であり、（Ｂ）は図２に示すＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明による熱交換器の第一の実施の形態を示す説明図で、（Ａ）は分解図であり、（Ｂ）は流体の流れを示す模式図である。
【図３】本発明による熱交換器の第二の実施の形態の説明図で、（Ａ）は分解図であり、（Ｂ）は流体の流れを示す模式図である。
【図４】本発明による熱交換器の第三の実施の形態の説明図で、（Ａ）は分解図であり、（Ｂ）は流体の流れを示す模式図である。
【図５】本発明による熱交換器の第四の実施の形態の説明図で、（Ａ）は上プレートと下プレートの説明図であり、（Ｂ）は図６に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明による熱交換器の第四の実施の形態を示す分解図である。
【図７】本発明による熱交換器の要部説明図で、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は下方から見た図である。
【図８】従来例による熱交換器の説明図で、（Ａ）は要部分解斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【００１９】
本発明による熱交換器は、例えば、冷媒を熱源とするヒートポンプ式の給湯機などに組み込まれるタイプのものであって、一方の流体である水と、他方の流体であり熱源となる冷媒との間で効率よく熱交換できて小型化を図れるように構成することで、効果的に昇温させた温水を供給できるようにするものである。
【００２０】
そのための構成として、図１乃至図７に示すように、上プレート２１および下プレート２２からなり、一方の流体（水）の入口４と出口５とを備えた薄型箱形状の箱体１と、箱体１の内部に入口４から出口５に到るように曲折形成された第一流路６，６１，６２と、箱体１に備えた他方の流体（冷媒）の入口８，８１，８２と出口９，９１，９２とにそれぞれ連通し、第一流路６，６１，６２内に設置される流路管からなる第二流路１０とを備えている。
【００２１】
図２乃至図４および図６は熱交換器を説明するための分解図であり、第一流路６，６１，６２内に第二流路１０が設置され、第一流路６，６１，６２を流通する一方の流体の流れ（矢印Ａ，Ａ１，Ａ２）と、第二流路１０を流通する他方の流体の流れ（矢印Ｂ，Ｂ１，Ｂ２）とが対向流となるように構成している。
【００２２】
例えば、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示す熱交換器１００においては、水と冷媒用の細管１１１とが直に接触していないため、この細管１１１の外側に放熱する分だけ熱損失が生じる。これに対し、本発明の実施の形態においては、第一流路６，６１，６２内で水と第二流路１０とが直に接触しているため、水と冷媒との間で効率よく熱交換できることになる。
【００２３】
また、第一流路６，６１，６２を流れる水と、第二流路１０を流れる冷媒とが対向して流通するように構成されていることから、水と冷媒とが直交して流通する構成に較べて、水と冷媒との間で効率よく熱交換できることになる。
【００２４】
なお、第一流路６，６１，６２の底部は、図示はしないが、略中央を外側に膨出させた曲面形状にしてもよく、これによって、一方の流体の物性や温度や流速などに応じて、第一流路６，６１，６２の断面形状や断面積を変化させることで熱交換器としての性能を最適化できる。
【００２５】
第一流路６，６１，６２を構成する上プレート２１についても、図示しない底部と同じく曲面形状にしてもよく、これによって、一方の流体の物性や温度や流速などに応じて、第一流路６，６１，６２の断面形状や断面積を変化させることで熱交換器としての性能を最適化できる。また、図示はしないが、第一流路６，６１，６２の断面形状を適宜変えることで、スケールによって第一流路６，６１，６２が詰まりにくい構成にしてもよい。
【００２６】
第一流路６，６１，６２内の水と第二流路１０とが直に接触するように、箱体１内に形成された単数または複数の第一流路６，６１，６２内に、単数または複数の第二流路１０が設置された構成にすることで、２種類の流体間における伝熱性能を高めて熱交換器としての性能を向上させることができるため、熱交換器の小型化を図れるようになる。
【００２７】
また、単数または複数の第一流路６，６１，６２内に、単数または複数の第二流路１０が設置されたことによって、詳細については後述するが、例えば、温水を二段階に加熱することで、１つの冷凍サイクルでは達成が困難だった温度まで温水を加熱できるようになる。または、第一流路６，６１，６２内の一方の水は低温から中温に加熱でき、他方の水は低温から高温に加熱できるようになる。または、単数の箱体１内に独立した複数の熱交換器を形成できるようになる。
【００２８】
なお、２種類の流体は、水と冷媒とに限定しない。例えば、空気の流れと冷媒の流れとを対向させた構成にすることで、空気調和機に用いられる熱交換器の性能を高めて、空気調和機の高性能化、あるいは小型化に寄与できるようになる。
＜第一の実施の形態＞
【００２９】
ここで、本発明による熱交換器の第一の実施の形態について、図１（Ａ）および図１（Ｂ）と、図２（Ａ）および図２（Ｂ）と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに基づいて、以下に説明する。
【００３０】
箱体１は、円形の浅底容器形（凹状）に成形された上プレート２１と、これに対応して円形の浅底容器形（凹状）に成形された下プレート２２とからなり、下プレート２２の側部外周面に形成された下プレートねじ部３４に、上プレート２１の側部内周面に形成された上プレートねじ部３５をねじ締めする構成になっている。箱体１は、合成樹脂からなる構成にすることにより、例えば、箱体１が金属製である場合に較べて表面からの伝熱による熱損失を少なくできる。なお、箱体１の素材は、合成樹脂に限定はしない。
【００３１】
箱体１を構成する上プレート２１は、その内面に、下プレート２２の上端部に対向する水漏れを防ぐためのパッキン１１が設けられており、上プレートねじ部３５が下プレートねじ部３４にねじ締めされることで、箱体１が密閉されて第一流路６が形成される。
【００３２】
箱体１を構成する下プレート２２は、一方の流体の入口４と出口５とを備えており、この一方の流体の入口４と出口５とを蛇行状に結ぶように、立ち上がり部７１と、隣り合う立ち上がり部７１同士を連通する連通部７２とで蛇行形成した単数の第一流路６を備えている。
【００３３】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す一方の流体の入口４および出口５には、図示はしないが、第一流路６に接続される管体が、水漏れを防ぐためのパッキンを介装してフレアナットにより締結されている。
【００３４】
また、下プレート２２は、他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１と、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２とを備えており、第二の入口８２および第二の出口９２を結ぶように、第一流路６内の上流側に設置された流路管による他方の流路１０１ｂと、第一の入口８１および第一の出口９１を結ぶように、第一流路６内の下流側に設置された流路管による一方の流路１０１ａとからなる第二流路１０を備えている。
【００３５】
他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１には、一方の流路１０１ａの両端部１０ａに固定（ロウ付け）された管体１０４が、水漏れを防ぐためのＯリング１０５を介装してナット１０６により締結されている。
【００３６】
同様に、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２には、他方の流路１０１ｂの両端部１０ａを連結するための管体１０４が、水漏れを防ぐためのＯリング１０５を介装してナット１０６で締結されている。
【００３７】
第二流路１０（一方の流路１０１ａ，他方の流路１０１ｂ）の両端部１０ａに固定された管体１０４は、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）に示すように、補助曲げ部１０２で下方に折り曲げられた冷媒入出部１０３を、他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１と、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２とに、Ｏリング１０５を介装してナット１０６により締結している。
【００３８】
本発明の第一の実施の形態による熱交換器は、図１（Ａ）と、図２（Ａ）と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに示すように、下プレート２２に設けられた第一流路６内に、第二流路１０を構成する一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂが設置され、これらの両端部１０ａに固定された管体１０４が他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２にナット１０６で締結され、パッキン１１を備えた上プレート２１の上プレートねじ部３５が下プレートねじ部３４にねじ締めされてなる。
【００３９】
これにより、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、一方の流体の入口４から流入した一方の流体である水は、第一流路６内を蛇行しながら流通することにより、図２（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに示すように流通して、一方の流体の出口５に到る。
【００４０】
これに対し、他方の流体の第一の入口８１から、第二流路１０の一方の流路１０１ａに流入した他方の流体である冷媒は、第一流路６内の水と直に接触する第二流路１０の一方の流路１０１ａによって、図２（Ｂ）の破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示すように第一流路６内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の第一の出口９１に到ることになる。
【００４１】
また、他方の流体の第二の入口８２から、第二流路１０の他方の流路１０１ｂに流入した冷媒は、第一流路６内の水と直に接触する他方の流路１０１ｂによって、図２（Ｂ）の実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示すように第一流路６内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の第二の出口９２に到ることになる。
【００４２】
第一流路６内の水と、第二流路１０の一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂとは直に接触していることから、また、水と冷媒とは対向流であることから、水と冷媒とが効率よく熱交換される。
【００４３】
そのため、一方の流体の入口４から流入した水は、第一流路６内を図２（Ｂ）に示す矢印Ａ−Ａのように流通しながら、実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示す対向流のように、他方の流体の第二の入口８２から他方の流体の第二の出口９２に到る冷媒との間で熱交換されて温度上昇し、更に、破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す対向流のように、他方の流体の第一の入口８１から他方の流体の第一の出口９１に到る冷媒との間でも熱交換されて温度上昇することになり、二段階に加熱された高温の温水を得ることができる。
【００４４】
また、第二流路１０の一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂは、例えば、破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す冷媒の流れ（一方の流路１０１ａ内の冷媒）だけを停止することによって、第一流路６内の水が、他方の流体の第二の入口８２から他方の流体の第二の出口９２に到る冷媒との間のみで熱交換されて温度上昇することになり、実線の矢印Ｂ２−Ｂ２および破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す冷媒との間で熱交換される場合に較べて、低い温度に加熱された温水を得ることができる。
なお、この場合、実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示す冷媒の流れ（第二流路１０の他方の流路１０１ｂ内の冷媒）だけを停止することによって、同様に、低い温度に加熱された温水を得るようにしてもよい。
＜第二の実施の形態＞
【００４５】
次に、本発明による熱交換器の第二の実施の形態について、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に基づいて、以下に説明する。
【００４６】
箱体１は、内部に第一流路６を構成する一方の流路６１および他方の流路６２を備えた構成になっており、これら一方の流路６１および他方の流路６２に図示しない管体が接続される構成や、第二流路１０の両端部１０ａに固定された管体１０４が他方の流体の入口８および出口９に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結される構成や、上プレート２１およびパッキン１１の構成などは第一の実施の形態と同一なので、説明の重複は避ける。
【００４７】
箱体１を構成する下プレート２２は、一方の流体の第一の入口４１および第一の出口５１と、第二の入口４２および第二の出口５２とを備えており、これら第一の入口４１および第一の出口５１と、第二の入口４２および第二の出口５２とをそれぞれ蛇行状に結ぶように、立ち上がり部７１と、隣り合う立ち上がり部７１同士を連通する連通部７２とで蛇行形成した一方の流体の一方の流路６１および他方の流路６２を備えている。
【００４８】
本発明の第二の実施の形態による熱交換器は、図３（Ａ）と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに示すように、第二流路１０の一部が下プレート２２に設けられた第一流路６の一方の流路６１内に設置され、第二流路１０の中央部が一方の流体の一方の流路６１および他方の流路６２を連通する連通部６３に設置されるとともに、第二流路１０の残り半分が第一流路６の他方の流路６２内に設置されるように構成されている。なお、連通部６３に第二流路１０の中央部を挿通させたのち、連通部６３と第二流路１０との隙間は充填剤を詰めることで密閉する。また、図示はしないが、充填剤の代りに第二流路１０に挿通したパッキンを用いてもよい。
【００４９】
これにより、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、一方の流体の第一の入口４１から流入した一方の流体である水は、第一流路６の一方の流路６１内を蛇行しながら流通することにより、図３（Ｂ）の矢印Ａ１−Ａ１に示すように流通して、一方の流体の第一の出口５１に到る。
【００５０】
また、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、一方の流体の第二の入口４２から流入した一方の流体である水は、第一流路６の他方の流路６２内を蛇行しながら流通することにより、図３（Ｂ）の矢印Ａ２−Ａ２に示すように流通して、一方の流体の第二の出口５２に到る。
【００５１】
これに対し、他方の流体の入口８から第二流路１０に流入した他方の流体である冷媒は、一方の流体の他方の流路６２内の水と直に接触する第二流路１０と、第一流路６の一方の流路６１内の水と直に接触する第二流路１０とによって、図３（Ｂ）の実線の矢印Ｂ−Ｂに示すように、第一流路６の他方の流路６２および一方の流路６１内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の出口９に到ることになる。
【００５２】
第一流路６の一方の流路６１および他方の流路６２内の水と、第二流路１０とは直に接触しており、また、水と冷媒とは対向流であることから、水と冷媒とが効率よく熱交換される。
【００５３】
そのため、一方の流体の第二の入口４２から流入した水は、第一流路６の他方の流路６２内を図３（Ｂ）に示す矢印Ａ２−Ａ２のように流通しながら、実線の矢印Ｂ−Ｂに示す対向流のように、他方の流体の入口８から他方の流体の出口９に向かう冷媒との間で熱交換されて温度上昇し、また、一方の流体の第一の入口４１から流入した水は、第一流路６の一方の流路６１内を図３（Ｂ）に示す矢印Ａ１−Ａ１のように流通しながら、他方の流体の入口８から他方の流体の出口９に到る冷媒との間で熱交換されて温度上昇することになる。
【００５４】
その際、図３（Ｂ）に示す矢印Ａ２−Ａ２のように流通する水は、他方の流体の入口８から流入して出口９に向かう冷媒との間で熱交換されることにより、所定の温度に加熱された温水として、一方の流体の第二の出口５２から得ることができる。
【００５５】
その時に、図３（Ｂ）に示す実線の矢印Ｂ−Ｂのように流通する冷媒は、矢印Ａ２−Ａ２のように流通する水と熱交換されることで温度が低下することになる。そのため、温度が低下したこの冷媒が、他方の流体の出口９に向かいながら、矢印Ａ１−Ａ１のように流通する水と熱交換されることになる。
【００５６】
これにより、矢印Ａ１−Ａ１のように流通する水は、矢印Ａ２−Ａ２のように流通する水の温度よりも低い温度に上昇した温水として、一方の流体の第一の出口５１から得ることができる。
＜第三の実施の形態＞
【００５７】
次に、本発明による熱交換器の第三の実施の形態について、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に基づいて、以下に説明する。
【００５８】
箱体１は、内部に第一流路６を構成する一方の流路６１および他方の流路６２を備えた構成になっており、これら一方の流路６１および他方の流路６２に図示しない管体が接続される構成や、一方の流路６１内に設置される流路管による他方の流路１０１ｂおよび他方の流路６２内に設置される流路管による一方の流路１０１ａの両端部１０ａに固定された管体１０４が、他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結され、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結される構成や、上プレート２１およびパッキン１１の構成などは第一の実施の形態または第二の実施の形態と同一なので、説明の重複は避ける。
【００５９】
箱体１を構成する下プレート２２は、一方の流体の第一の入口４１および第一の出口５１と、第二の入口４２および第二の出口５２とを備えており、これら第一の入口４１および第一の出口５１と、第二の入口４２および第二の出口５２とをそれぞれ蛇行状に結ぶように、立ち上がり部７１と、隣り合う立ち上がり部７１同士を連通する連通部７２とで蛇行形成した一方の流体の一方の流路６１および他方の流路６２を備えている。
【００６０】
本発明の第三の実施の形態による熱交換器は、図４（Ａ）と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに示すように、第二流路１０の他方の流路１０１ｂが下プレート２２に設けられた第一流路６の一方の流路６１内に設置され、第二流路１０の一方の流路１０１ａが、第一流路６の他方の流路６２内に設置されるように構成されている。
【００６１】
これにより、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、一方の流体の第一の入口４１から流入した一方の流体である水は、第一流路６の一方の流路６１内を蛇行しながら流通することにより、図４（Ｂ）の矢印Ａ１−Ａ１に示すように流通して、一方の流体の第一の出口５１に到る。
【００６２】
また、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、一方の流体の第二の入口４２から流入した一方の流体である水は、第一流路６の他方の流路６２内を蛇行しながら流通することにより、図４（Ｂ）の矢印Ａ２−Ａ２に示すように流通して、一方の流体の第二の出口５２に到る。
【００６３】
これに対し、他方の流体の第一の入口８１から第二流路１０の一方の流路１０１ａに流入した他方の流体である冷媒は、第一流路６の他方の流路６２内の水と直に接触する第二流路１０の一方の流路１０１ａによって、図４（Ｂ）の破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示すように、第一流路６の他方の流路６２内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の第一の出口９１に到ることになる。
【００６４】
また、他方の流体の第二の入口８２から他方の流路１０１ｂに流入した他方の流体である冷媒は、第一流路６の一方の流路６１内の水と直に接触する第二流路１０の他方の流路１０１ｂによって、図４（Ｂ）の実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示すように、一方の流体の一方の流路６１内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の第二の出口９２に到ることになる。
【００６５】
第一流路６の一方の流路６１内の水と、第二流路１０の他方の流路１０１ｂとは直に接触しており、また、第一流路６の他方の流路６２内の水と、第二流路１０の一方の流路１０１ａとは直に接触していることから、また、水と冷媒とは対向流であることから、水と冷媒とが効率よく熱交換される。
【００６６】
そのため、一方の流体の第二の入口４２から流入した水は、第一流路６の他方の流路６２内を図４（Ｂ）に示す矢印Ａ２−Ａ２のように流通しながら、破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す対向流のように、他方の流体の第一の入口８１から第一の出口９１に向かう冷媒との間で熱交換され加熱された温水として、一方の流体の第二の出口５２から得られることになる。
【００６７】
また、一方の流体の第一の入口４１から流入した水は、第一流路６の一方の流路６１内を図４（Ｂ）に示す矢印Ａ１−Ａ１のように流通しながら、他方の流体の第二の入口８２から第二の出口９２に到る冷媒との間で熱交換され加熱された温水として、一方の流体の第一の出口５１から得られることになる。
【００６８】
これにより、一方の流体の第二の出口５２から温水を得ることができる１つ目の熱交換器と、一方の流体の第一の出口５１から温水を得ることができる２つ目の熱交換器とによる２つの熱交換器を、１つの箱体１内に形成できるようになる。
【００６９】
なお、この場合、一方の流体の第一の入口４１から流入する水と、実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示す冷媒の流れとを停止することで、一方の流体の第二の出口５２だけから温水を得ることができる熱交換器としてもよく、または、一方の流体の第二の入口４２から流入する水と、破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す冷媒の流れとを停止することで、一方の流体の第一の出口５１だけから温水を得ることができる熱交換器としてもよい。
＜第四の実施の形態＞
【００７０】
次に、本発明による熱交換器の第四の実施の形態について、図５（Ａ）および図５（Ｂ）と、図６（Ａ）および図６（Ｂ）とに基づいて、以下に説明する。
【００７１】
箱体１は、内部に第一流路６を渦巻き状に備えた構成になっており、この第一流路６に図示しない管体が接続される構成や、第一流路６内に設置される第二流路１０を構成する流路管による一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂの両端部１０ａに固定された管体１０４が、他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結され、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結される構成や、上プレート２１およびパッキン１１の構成などは第一の実施の形態乃至第三の実施の形態と同一であるので、説明の重複は避ける。
【００７２】
渦巻き状に形成された第一流路６には、その内部に、渦巻き状に形成された第二流路１０の一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂが、他方の流体の第一の入口８１から第一の出口９１に到り、他方の流体の第二の入口８２から第二の出口９２に到るようにそれぞれ設置されている。
【００７３】
本発明の第四の実施の形態による熱交換器は、図５（Ａ）および図５（Ｂ）と、図６と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに示すように、第一流路６が渦巻き状に形成されたことで、これらが蛇行状に折曲形成された場合に較べて流路の曲げＲ（曲率半径）が大きくなり、その内部を流通する一方の流体である水の流通抵抗を低減できるようになる。
【００７４】
また、第四の実施の形態による熱交換器は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）と、図２（Ａ）および図２（Ｂ）とに基づいて説明した第一の実施の形態による熱交換器の場合と同様に、単数による第一流路６と、第二流路１０を構成する一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂとを備えた構成として説明している。
【００７５】
なお、第一流路６や第二流路１０が渦巻き状に形成される構成については、第二の実施の形態と同様に、複数による一方の流路６１および他方の流路６２と、単数による第二流路１０とを備えた構成にしてもよく、また、第三の実施の形態と同様に、複数による一方の流路６１および他方の流路６２と、複数による一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂとを備えた構成にしても同様の効果を得ることができるが、ここでは、同様の図示および説明の重複は避ける。
【００７６】
以上説明したように、本発明の構成によれば、単数または複数による第一流路６内に、単数または複数による第二流路１０を設置することで、２種類の流体の流れを対向流にして伝熱性能を向上させるとともに、温度の異なる温水を得ることができ、または、単数の箱体１内に複数の熱交換器を形成できるようになる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 箱体
２１ 上プレート
２２ 下プレート
３４ 下プレートねじ部
３５ 上プレートねじ部
４ 一方の流体（水）の入口
４１ 第一の入口
４２ 第二の入口
５ 一方の流体（水）の出口
５１ 第一の出口
５２ 第二の出口
６ 第一流路
６１ 一方の流路
６２ 他方の流路
６３ 連通部
７１ 立ち上がり部
７２ 連通部
８ 他方の流体（冷媒）の入口
８１ 第一の入口
８２ 第二の入口
９ 他方の流体（冷媒）の出口
９１ 第一の出口
９２ 第二の出口
１０ 第二流路
１０１ａ 一方の流路
１０１ｂ 他方の流路
１０２ 補助曲げ部
１０３ 冷媒入出部
１０４ 管体
１０５ Ｏリング
１０６ ナット
１０ａ 両端部
１０ｂ 折曲部
１１ パッキン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類の流体の間で熱交換する熱交換器に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
かかる熱交換器は、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、２種類の流体の間で熱交換を行う熱交換器１００において、伝熱面積の増大で伝熱性能の向上を図り、小型化を図るものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
すなわち、絞り成形した２種類のプレート１０１ａ，１０１ｂを、周縁１０２ａ，１０２ｂを接合して薄型矩形の箱体を形成し、波形成形した流路部材１０３の壁面１０４に、左右交互の側端位置に開孔１０５を形成し、この流路部材１０３を、上下折り返し面をプレート１０１ａ，１０１ｂに接合して箱体内に収納し、箱体の周縁１０２ａ，１０２ｂに開口した入口１０６ａ，１０６ｂから出口１０７ａ，１０７ｂに到る一方の流体（水）の流路１０８を形成し、他方の流体（冷媒）の入口１０９と出口１１０とを有する細管１１１を箱体の外面に蛇行状に添設することで、箱体をなすプレート１０１ａ，１０１ｂに接合して他方の流体の流路を形成していた。
【０００４】
しかしながら、箱体内に形成された流路１０８に対し、細管１１１による他方の流体の流路が箱体の外側に形成されているため、また、流路１０８を流れる流体と、細管１１１を流れる他方の流体とが対向流となっていないことから、一方の流体と他方の流体との間で充分な伝熱性能を得ることができなかった。そのため、伝熱性能を高めるとともに、更に熱交換器の小型化を図ることが困難になっていた。
【０００５】
また、箱体の内部には、入口１０６ａ，１０６ｂから出口１０７ａ，１０７ｂに到る流路１０８が形成されるとともに、入口１０９から出口１１０に到る細管１１１からなる他方の流体の流路が形成されているため、例えば、流路１０８から、一方の流体である水を、一段階または二段階に加熱した温度の異なる温水として得ることができなかった。
【０００６】
また、流路１０８から、低温から高温に加熱した温水や、低温から中温に加熱した温水等、温度の異なる温水を個別に得ることができないという問題点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３１４９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、２種類の流体の流れを対向流にして伝熱性能を向上させるとともに、温度の異なる温水を得ることができ、または、単数の箱体内に複数の熱交換器を形成した熱交換器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】
【０００９】
上述した目的を達成できるように構成するため、本発明は以下に示す特徴を備えている。
【００１０】
箱体内に設けられた第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された少なくとも２つの第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路の一方の流路が、前記第一流路の上流側に配置され、前記第二流路の他方の流路が、前記第一流路の下流側に配置されたことを特徴としている。
【００１１】
また、箱体内に設けられた少なくとも２つの第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路が、少なくとも２つの前記第一流路内を連通して配置されたことを特徴としている。
【００１２】
また、箱体内に設けられた少なくとも２つの第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路が、少なくとも２つの前記第一流路内にそれぞれ配置されたことを特徴としている。
【００１３】
また、前記第一流路が、前記箱体内に蛇行状に形成されてなることを特徴としている。
【００１４】
また、前記第一流路が、前記箱体内に渦巻き状に形成されてなることを特徴としている。
【００１５】
また、前記第一流路と前記第二流路とは、前記一方の流体と前記他方の流体とが対向流となるように構成されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、２種類の流体の流れを対向流にして伝熱性能を向上させるとともに、温度の異なる温水を得ることができ、または、単数の箱体内に複数の熱交換器を形成した熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による熱交換器の第一の実施の形態の説明図で、（Ａ）は上プレートと下プレートの説明図であり、（Ｂ）は図２に示すＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明による熱交換器の第一の実施の形態を示す説明図で、（Ａ）は分解図であり、（Ｂ）は流体の流れを示す模式図である。
【図３】本発明による熱交換器の第二の実施の形態の説明図で、（Ａ）は分解図であり、（Ｂ）は流体の流れを示す模式図である。
【図４】本発明による熱交換器の第三の実施の形態の説明図で、（Ａ）は分解図であり、（Ｂ）は流体の流れを示す模式図である。
【図５】本発明による熱交換器の第四の実施の形態の説明図で、（Ａ）は上プレートと下プレートの説明図であり、（Ｂ）は図６に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明による熱交換器の第四の実施の形態を示す分解図である。
【図７】本発明による熱交換器の要部説明図で、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は下方から見た図である。
【図８】従来例による熱交換器の説明図で、（Ａ）は要部分解斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【００１９】
本発明による熱交換器は、例えば、冷媒を熱源とするヒートポンプ式の給湯機などに組み込まれるタイプのものであって、一方の流体である水と、他方の流体であり熱源となる冷媒との間で効率よく熱交換できて小型化を図れるように構成することで、効果的に昇温させた温水を供給できるようにするものである。
【００２０】
そのための構成として、図１乃至図７に示すように、上プレート２１および下プレート２２からなり、一方の流体（水）の入口４と出口５とを備えた薄型箱形状の箱体１と、箱体１の内部に入口４から出口５に到るように曲折形成された第一流路６，６１，６２と、箱体１に備えた他方の流体（冷媒）の入口８，８１，８２と出口９，９１，９２とにそれぞれ連通し、第一流路６，６１，６２内に設置される流路管からなる第二流路１０とを備えている。
【００２１】
図２乃至図４および図６は熱交換器を説明するための分解図であり、第一流路６，６１，６２内に第二流路１０が設置され、第一流路６，６１，６２を流通する一方の流体の流れ（矢印Ａ，Ａ１，Ａ２）と、第二流路１０を流通する他方の流体の流れ（矢印Ｂ，Ｂ１，Ｂ２）とが対向流となるように構成している。
【００２２】
例えば、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示す熱交換器１００においては、水と冷媒用の細管１１１とが直に接触していないため、この細管１１１の外側に放熱する分だけ熱損失が生じる。これに対し、本発明の実施の形態においては、第一流路６，６１，６２内で水と第二流路１０とが直に接触しているため、水と冷媒との間で効率よく熱交換できることになる。
【００２３】
また、第一流路６，６１，６２を流れる水と、第二流路１０を流れる冷媒とが対向して流通するように構成されていることから、水と冷媒とが直交して流通する構成に較べて、水と冷媒との間で効率よく熱交換できることになる。
【００２４】
なお、第一流路６，６１，６２の底部は、図示はしないが、略中央を外側に膨出させた曲面形状にしてもよく、これによって、一方の流体の物性や温度や流速などに応じて、第一流路６，６１，６２の断面形状や断面積を変化させることで熱交換器としての性能を最適化できる。
【００２５】
第一流路６，６１，６２を構成する上プレート２１についても、図示しない底部と同じく曲面形状にしてもよく、これによって、一方の流体の物性や温度や流速などに応じて、第一流路６，６１，６２の断面形状や断面積を変化させることで熱交換器としての性能を最適化できる。また、図示はしないが、第一流路６，６１，６２の断面形状を適宜変えることで、スケールによって第一流路６，６１，６２が詰まりにくい構成にしてもよい。
【００２６】
第一流路６，６１，６２内の水と第二流路１０とが直に接触するように、箱体１内に形成された単数または複数の第一流路６，６１，６２内に、単数または複数の第二流路１０が設置された構成にすることで、２種類の流体間における伝熱性能を高めて熱交換器としての性能を向上させることができるため、熱交換器の小型化を図れるようになる。
【００２７】
また、単数または複数の第一流路６，６１，６２内に、単数または複数の第二流路１０が設置されたことによって、詳細については後述するが、例えば、温水を二段階に加熱することで、１つの冷凍サイクルでは達成が困難だった温度まで温水を加熱できるようになる。または、第一流路６，６１，６２内の一方の水は低温から中温に加熱でき、他方の水は低温から高温に加熱できるようになる。または、単数の箱体１内に独立した複数の熱交換器を形成できるようになる。
【００２８】
なお、２種類の流体は、水と冷媒とに限定しない。例えば、空気の流れと冷媒の流れとを対向させた構成にすることで、空気調和機に用いられる熱交換器の性能を高めて、空気調和機の高性能化、あるいは小型化に寄与できるようになる。
＜第一の実施の形態＞
【００２９】
ここで、本発明による熱交換器の第一の実施の形態について、図１（Ａ）および図１（Ｂ）と、図２（Ａ）および図２（Ｂ）と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに基づいて、以下に説明する。
【００３０】
箱体１は、円形の浅底容器形（凹状）に成形された上プレート２１と、これに対応して円形の浅底容器形（凹状）に成形された下プレート２２とからなり、下プレート２２の側部外周面に形成された下プレートねじ部３４に、上プレート２１の側部内周面に形成された上プレートねじ部３５をねじ締めする構成になっている。箱体１は、合成樹脂からなる構成にすることにより、例えば、箱体１が金属製である場合に較べて表面からの伝熱による熱損失を少なくできる。なお、箱体１の素材は、合成樹脂に限定はしない。
【００３１】
箱体１を構成する上プレート２１は、その内面に、下プレート２２の上端部に対向する水漏れを防ぐためのパッキン１１が設けられており、上プレートねじ部３５が下プレートねじ部３４にねじ締めされることで、箱体１が密閉されて第一流路６が形成される。
【００３２】
箱体１を構成する下プレート２２は、一方の流体の入口４と出口５とを備えており、この一方の流体の入口４と出口５とを蛇行状に結ぶように、立ち上がり部７１と、隣り合う立ち上がり部７１同士を連通する連通部７２とで蛇行形成した単数の第一流路６を備えている。
【００３３】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す一方の流体の入口４および出口５には、図示はしないが、第一流路６に接続される管体が、水漏れを防ぐためのパッキンを介装してフレアナットにより締結されている。
【００３４】
また、下プレート２２は、他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１と、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２とを備えており、第二の入口８２および第二の出口９２を結ぶように、第一流路６内の上流側に設置された流路管による他方の流路１０１ｂと、第一の入口８１および第一の出口９１を結ぶように、第一流路６内の下流側に設置された流路管による一方の流路１０１ａとからなる第二流路１０を備えている。
【００３５】
他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１には、一方の流路１０１ａの両端部１０ａに固定（ロウ付け）された管体１０４が、水漏れを防ぐためのＯリング１０５を介装してナット１０６により締結されている。
【００３６】
同様に、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２には、他方の流路１０１ｂの両端部１０ａを連結するための管体１０４が、水漏れを防ぐためのＯリング１０５を介装してナット１０６で締結されている。
【００３７】
第二流路１０（一方の流路１０１ａ，他方の流路１０１ｂ）の両端部１０ａに固定された管体１０４は、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）に示すように、補助曲げ部１０２で下方に折り曲げられた冷媒入出部１０３を、他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１と、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２とに、Ｏリング１０５を介装してナット１０６により締結している。
【００３８】
本発明の第一の実施の形態による熱交換器は、図１（Ａ）と、図２（Ａ）と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに示すように、下プレート２２に設けられた第一流路６内に、第二流路１０を構成する一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂが設置され、これらの両端部１０ａに固定された管体１０４が他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２にナット１０６で締結され、パッキン１１を備えた上プレート２１の上プレートねじ部３５が下プレートねじ部３４にねじ締めされてなる。
【００３９】
これにより、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、一方の流体の入口４から流入した一方の流体である水は、第一流路６内を蛇行しながら流通することにより、図２（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに示すように流通して、一方の流体の出口５に到る。
【００４０】
これに対し、他方の流体の第一の入口８１から、第二流路１０の一方の流路１０１ａに流入した他方の流体である冷媒は、第一流路６内の水と直に接触する第二流路１０の一方の流路１０１ａによって、図２（Ｂ）の破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示すように第一流路６内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の第一の出口９１に到ることになる。
【００４１】
また、他方の流体の第二の入口８２から、第二流路１０の他方の流路１０１ｂに流入した冷媒は、第一流路６内の水と直に接触する他方の流路１０１ｂによって、図２（Ｂ）の実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示すように第一流路６内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の第二の出口９２に到ることになる。
【００４２】
第一流路６内の水と、第二流路１０の一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂとは直に接触していることから、また、水と冷媒とは対向流であることから、水と冷媒とが効率よく熱交換される。
【００４３】
そのため、一方の流体の入口４から流入した水は、第一流路６内を図２（Ｂ）に示す矢印Ａ−Ａのように流通しながら、実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示す対向流のように、他方の流体の第二の入口８２から他方の流体の第二の出口９２に到る冷媒との間で熱交換されて温度上昇し、更に、破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す対向流のように、他方の流体の第一の入口８１から他方の流体の第一の出口９１に到る冷媒との間でも熱交換されて温度上昇することになり、二段階に加熱された高温の温水を得ることができる。
【００４４】
また、第二流路１０の一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂは、例えば、破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す冷媒の流れ（一方の流路１０１ａ内の冷媒）だけを停止することによって、第一流路６内の水が、他方の流体の第二の入口８２から他方の流体の第二の出口９２に到る冷媒との間のみで熱交換されて温度上昇することになり、実線の矢印Ｂ２−Ｂ２および破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す冷媒との間で熱交換される場合に較べて、低い温度に加熱された温水を得ることができる。
なお、この場合、実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示す冷媒の流れ（第二流路１０の他方の流路１０１ｂ内の冷媒）だけを停止することによって、同様に、低い温度に加熱された温水を得るようにしてもよい。
＜第二の実施の形態＞
【００４５】
次に、本発明による熱交換器の第二の実施の形態について、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に基づいて、以下に説明する。
【００４６】
箱体１は、内部に第一流路６を構成する一方の流路６１および他方の流路６２を備えた構成になっており、これら一方の流路６１および他方の流路６２に図示しない管体が接続される構成や、第二流路１０の両端部１０ａに固定された管体１０４が他方の流体の入口８および出口９に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結される構成や、上プレート２１およびパッキン１１の構成などは第一の実施の形態と同一なので、説明の重複は避ける。
【００４７】
箱体１を構成する下プレート２２は、一方の流体の第一の入口４１および第一の出口５１と、第二の入口４２および第二の出口５２とを備えており、これら第一の入口４１および第一の出口５１と、第二の入口４２および第二の出口５２とをそれぞれ蛇行状に結ぶように、立ち上がり部７１と、隣り合う立ち上がり部７１同士を連通する連通部７２とで蛇行形成した一方の流体の一方の流路６１および他方の流路６２を備えている。
【００４８】
本発明の第二の実施の形態による熱交換器は、図３（Ａ）と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに示すように、第二流路１０の一部が下プレート２２に設けられた第一流路６の一方の流路６１内に設置され、第二流路１０の中央部が一方の流体の一方の流路６１および他方の流路６２を連通する連通部６３に設置されるとともに、第二流路１０の残り半分が第一流路６の他方の流路６２内に設置されるように構成されている。なお、連通部６３に第二流路１０の中央部を挿通させたのち、連通部６３と第二流路１０との隙間は充填剤を詰めることで密閉する。また、図示はしないが、充填剤の代りに第二流路１０に挿通したパッキンを用いてもよい。
【００４９】
これにより、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、一方の流体の第一の入口４１から流入した一方の流体である水は、第一流路６の一方の流路６１内を蛇行しながら流通することにより、図３（Ｂ）の矢印Ａ１−Ａ１に示すように流通して、一方の流体の第一の出口５１に到る。
【００５０】
また、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、一方の流体の第二の入口４２から流入した一方の流体である水は、第一流路６の他方の流路６２内を蛇行しながら流通することにより、図３（Ｂ）の矢印Ａ２−Ａ２に示すように流通して、一方の流体の第二の出口５２に到る。
【００５１】
これに対し、他方の流体の入口８から第二流路１０に流入した他方の流体である冷媒は、一方の流体の他方の流路６２内の水と直に接触する第二流路１０と、第一流路６の一方の流路６１内の水と直に接触する第二流路１０とによって、図３（Ｂ）の実線の矢印Ｂ−Ｂに示すように、第一流路６の他方の流路６２および一方の流路６１内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の出口９に到ることになる。
【００５２】
第一流路６の一方の流路６１および他方の流路６２内の水と、第二流路１０とは直に接触しており、また、水と冷媒とは対向流であることから、水と冷媒とが効率よく熱交換される。
【００５３】
そのため、一方の流体の第二の入口４２から流入した水は、第一流路６の他方の流路６２内を図３（Ｂ）に示す矢印Ａ２−Ａ２のように流通しながら、実線の矢印Ｂ−Ｂに示す対向流のように、他方の流体の入口８から他方の流体の出口９に向かう冷媒との間で熱交換されて温度上昇し、また、一方の流体の第一の入口４１から流入した水は、第一流路６の一方の流路６１内を図３（Ｂ）に示す矢印Ａ１−Ａ１のように流通しながら、他方の流体の入口８から他方の流体の出口９に到る冷媒との間で熱交換されて温度上昇することになる。
【００５４】
その際、図３（Ｂ）に示す矢印Ａ２−Ａ２のように流通する水は、他方の流体の入口８から流入して出口９に向かう冷媒との間で熱交換されることにより、所定の温度に加熱された温水として、一方の流体の第二の出口５２から得ることができる。
【００５５】
その時に、図３（Ｂ）に示す実線の矢印Ｂ−Ｂのように流通する冷媒は、矢印Ａ２−Ａ２のように流通する水と熱交換されることで温度が低下することになる。そのため、温度が低下したこの冷媒が、他方の流体の出口９に向かいながら、矢印Ａ１−Ａ１のように流通する水と熱交換されることになる。
【００５６】
これにより、矢印Ａ１−Ａ１のように流通する水は、矢印Ａ２−Ａ２のように流通する水の温度よりも低い温度に上昇した温水として、一方の流体の第一の出口５１から得ることができる。
＜第三の実施の形態＞
【００５７】
次に、本発明による熱交換器の第三の実施の形態について、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に基づいて、以下に説明する。
【００５８】
箱体１は、内部に第一流路６を構成する一方の流路６１および他方の流路６２を備えた構成になっており、これら一方の流路６１および他方の流路６２に図示しない管体が接続される構成や、一方の流路６１内に設置される流路管による他方の流路１０１ｂおよび他方の流路６２内に設置される流路管による一方の流路１０１ａの両端部１０ａに固定された管体１０４が、他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結され、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結される構成や、上プレート２１およびパッキン１１の構成などは第一の実施の形態または第二の実施の形態と同一なので、説明の重複は避ける。
【００５９】
箱体１を構成する下プレート２２は、一方の流体の第一の入口４１および第一の出口５１と、第二の入口４２および第二の出口５２とを備えており、これら第一の入口４１および第一の出口５１と、第二の入口４２および第二の出口５２とをそれぞれ蛇行状に結ぶように、立ち上がり部７１と、隣り合う立ち上がり部７１同士を連通する連通部７２とで蛇行形成した一方の流体の一方の流路６１および他方の流路６２を備えている。
【００６０】
本発明の第三の実施の形態による熱交換器は、図４（Ａ）と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに示すように、第二流路１０の他方の流路１０１ｂが下プレート２２に設けられた第一流路６の一方の流路６１内に設置され、第二流路１０の一方の流路１０１ａが、第一流路６の他方の流路６２内に設置されるように構成されている。
【００６１】
これにより、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、一方の流体の第一の入口４１から流入した一方の流体である水は、第一流路６の一方の流路６１内を蛇行しながら流通することにより、図４（Ｂ）の矢印Ａ１−Ａ１に示すように流通して、一方の流体の第一の出口５１に到る。
【００６２】
また、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、一方の流体の第二の入口４２から流入した一方の流体である水は、第一流路６の他方の流路６２内を蛇行しながら流通することにより、図４（Ｂ）の矢印Ａ２−Ａ２に示すように流通して、一方の流体の第二の出口５２に到る。
【００６３】
これに対し、他方の流体の第一の入口８１から第二流路１０の一方の流路１０１ａに流入した他方の流体である冷媒は、第一流路６の他方の流路６２内の水と直に接触する第二流路１０の一方の流路１０１ａによって、図４（Ｂ）の破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示すように、第一流路６の他方の流路６２内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の第一の出口９１に到ることになる。
【００６４】
また、他方の流体の第二の入口８２から他方の流路１０１ｂに流入した他方の流体である冷媒は、第一流路６の一方の流路６１内の水と直に接触する第二流路１０の他方の流路１０１ｂによって、図４（Ｂ）の実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示すように、一方の流体の一方の流路６１内の水の流れに対向して流通し、他方の流体の第二の出口９２に到ることになる。
【００６５】
第一流路６の一方の流路６１内の水と、第二流路１０の他方の流路１０１ｂとは直に接触しており、また、第一流路６の他方の流路６２内の水と、第二流路１０の一方の流路１０１ａとは直に接触していることから、また、水と冷媒とは対向流であることから、水と冷媒とが効率よく熱交換される。
【００６６】
そのため、一方の流体の第二の入口４２から流入した水は、第一流路６の他方の流路６２内を図４（Ｂ）に示す矢印Ａ２−Ａ２のように流通しながら、破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す対向流のように、他方の流体の第一の入口８１から第一の出口９１に向かう冷媒との間で熱交換され加熱された温水として、一方の流体の第二の出口５２から得られることになる。
【００６７】
また、一方の流体の第一の入口４１から流入した水は、第一流路６の一方の流路６１内を図４（Ｂ）に示す矢印Ａ１−Ａ１のように流通しながら、他方の流体の第二の入口８２から第二の出口９２に到る冷媒との間で熱交換され加熱された温水として、一方の流体の第一の出口５１から得られることになる。
【００６８】
これにより、一方の流体の第二の出口５２から温水を得ることができる１つ目の熱交換器と、一方の流体の第一の出口５１から温水を得ることができる２つ目の熱交換器とによる２つの熱交換器を、１つの箱体１内に形成できるようになる。
【００６９】
なお、この場合、一方の流体の第一の入口４１から流入する水と、実線の矢印Ｂ２−Ｂ２に示す冷媒の流れとを停止することで、一方の流体の第二の出口５２だけから温水を得ることができる熱交換器としてもよく、または、一方の流体の第二の入口４２から流入する水と、破線の矢印Ｂ１−Ｂ１に示す冷媒の流れとを停止することで、一方の流体の第一の出口５１だけから温水を得ることができる熱交換器としてもよい。
＜第四の実施の形態＞
【００７０】
次に、本発明による熱交換器の第四の実施の形態について、図５（Ａ）および図５（Ｂ）と、図６（Ａ）および図６（Ｂ）とに基づいて、以下に説明する。
【００７１】
箱体１は、内部に第一流路６を渦巻き状に備えた構成になっており、この第一流路６に図示しない管体が接続される構成や、第一流路６内に設置される第二流路１０を構成する流路管による一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂの両端部１０ａに固定された管体１０４が、他方の流体の第一の入口８１および第一の出口９１に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結され、他方の流体の第二の入口８２および第二の出口９２に、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すナット１０６により締結される構成や、上プレート２１およびパッキン１１の構成などは第一の実施の形態乃至第三の実施の形態と同一であるので、説明の重複は避ける。
【００７２】
渦巻き状に形成された第一流路６には、その内部に、渦巻き状に形成された第二流路１０の一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂが、他方の流体の第一の入口８１から第一の出口９１に到り、他方の流体の第二の入口８２から第二の出口９２に到るようにそれぞれ設置されている。
【００７３】
本発明の第四の実施の形態による熱交換器は、図５（Ａ）および図５（Ｂ）と、図６と、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）とに示すように、第一流路６が渦巻き状に形成されたことで、これらが蛇行状に折曲形成された場合に較べて流路の曲げＲ（曲率半径）が大きくなり、その内部を流通する一方の流体である水の流通抵抗を低減できるようになる。
【００７４】
また、第四の実施の形態による熱交換器は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）と、図２（Ａ）および図２（Ｂ）とに基づいて説明した第一の実施の形態による熱交換器の場合と同様に、単数による第一流路６と、第二流路１０を構成する一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂとを備えた構成として説明している。
【００７５】
なお、第一流路６や第二流路１０が渦巻き状に形成される構成については、第二の実施の形態と同様に、複数による一方の流路６１および他方の流路６２と、単数による第二流路１０とを備えた構成にしてもよく、また、第三の実施の形態と同様に、複数による一方の流路６１および他方の流路６２と、複数による一方の流路１０１ａおよび他方の流路１０１ｂとを備えた構成にしても同様の効果を得ることができるが、ここでは、同様の図示および説明の重複は避ける。
【００７６】
以上説明したように、本発明の構成によれば、単数または複数による第一流路６内に、単数または複数による第二流路１０を設置することで、２種類の流体の流れを対向流にして伝熱性能を向上させるとともに、温度の異なる温水を得ることができ、または、単数の箱体１内に複数の熱交換器を形成できるようになる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 箱体
２１ 上プレート
２２ 下プレート
３４ 下プレートねじ部
３５ 上プレートねじ部
４ 一方の流体（水）の入口
４１ 第一の入口
４２ 第二の入口
５ 一方の流体（水）の出口
５１ 第一の出口
５２ 第二の出口
６ 第一流路
６１ 一方の流路
６２ 他方の流路
６３ 連通部
７１ 立ち上がり部
７２ 連通部
８ 他方の流体（冷媒）の入口
８１ 第一の入口
８２ 第二の入口
９ 他方の流体（冷媒）の出口
９１ 第一の出口
９２ 第二の出口
１０ 第二流路
１０１ａ 一方の流路
１０１ｂ 他方の流路
１０２ 補助曲げ部
１０３ 冷媒入出部
１０４ 管体
１０５ Ｏリング
１０６ ナット
１０ａ 両端部
１０ｂ 折曲部
１１ パッキン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱体内に設けられた第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された少なくとも２つの第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路の一方の流路が、前記第一流路の上流側に配置され、前記第二流路の他方の流路が、前記第一流路の下流側に配置されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
箱体内に設けられた少なくとも２つの第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路が、少なくとも２つの前記第一流路内を連通して配置されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
箱体内に設けられた少なくとも２つの第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路が、少なくとも２つの前記第一流路内にそれぞれ配置されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
前記第一流路が、前記箱体内に蛇行状に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第一流路が、前記箱体内に渦巻き状に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第一流路と前記第二流路とは、前記一方の流体と前記他方の流体とが対向流となるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の熱交換器。
【請求項１】
箱体内に設けられた第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された少なくとも２つの第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路の一方の流路が、前記第一流路の上流側に配置され、前記第二流路の他方の流路が、前記第一流路の下流側に配置されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
箱体内に設けられた少なくとも２つの第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路が、少なくとも２つの前記第一流路内を連通して配置されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
箱体内に設けられた少なくとも２つの第一流路内を流れる一方の流体と、前記第一流路内に配置された第二流路内を流れる他方の流体とで熱交換を行う熱交換器であって、
前記第二流路が、少なくとも２つの前記第一流路内にそれぞれ配置されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
前記第一流路が、前記箱体内に蛇行状に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第一流路が、前記箱体内に渦巻き状に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第一流路と前記第二流路とは、前記一方の流体と前記他方の流体とが対向流となるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２０２５７７（Ｐ２０１２−２０２５７７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５８４２（Ｐ２０１１−６５８４２）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]