專利名稱：熱交換器以及使用該熱交換器的空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換器以及使用該熱交換器的空調(diào)裝置。更詳細(xì)地，關(guān)于在流路 部件內(nèi)部流通載熱體、通過(guò)與載熱體的熱交換而進(jìn)行流路部件外部的加熱或冷卻的熱交 換器以及使用該熱交換器的空調(diào)裝置，在該熱交換器以及空調(diào)裝置中，作為熱交換部的 流路部件的表面溫度上升更快，熱交換效率高，并且還賦予了吸散熱性、吸散濕性、吸 附分解性及抗菌性或產(chǎn)生負(fù)離子等各種功能性。
背景技術(shù)：
以往，作為在空調(diào)機(jī)以及地板部供暖裝置等中使用的熱交換器之一，存在連續(xù) 的管狀的流路管。一般的流路管呈圓管狀，在其內(nèi)部流通熱水、冷水或者加熱蒸汽(蒸 汽)而表面被加熱或者冷卻、并與外部之間進(jìn)行熱交換，由此進(jìn)行供暖或制冷(例如參照 專利文獻(xiàn)1)。這樣的流路管，例如在其構(gòu)造上與在配管的方向上有限制的熱泵不同，在配管 的方向上沒(méi)有限制而能夠在自由的方向上進(jìn)行施工，構(gòu)造也簡(jiǎn)單、且價(jià)格低廉，因而被 廣泛使用。專利文獻(xiàn)1 JP 特開(kāi) 2006-29416但是，在上述的流路管中存在以下的課題。S卩，在流路管內(nèi)部流動(dòng)的載熱體之中、與流路管進(jìn)行熱交換的是與流路管的內(nèi) 表面接觸或者在內(nèi)表面極附近流動(dòng)的載熱體，在管的中心部或其附近流動(dòng)的載熱體，由 于離開(kāi)內(nèi)表面，因此幾乎不直接進(jìn)行熱交換。因此，如果將向流路管供給的熱能的量作為基準(zhǔn)，則通過(guò)流路管表面被熱交換 的熱能并不多，而流路管表面溫度上升較慢，不能說(shuō)熱交換效率高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種熱交換器和使用該熱交換器的空調(diào)裝置，在 流路部件內(nèi)部流通載熱體，通過(guò)與載熱體的熱交換來(lái)進(jìn)行流路部件外部的加熱或冷卻， 其中，作為熱交換部的流路部件的表面溫度的上升更快，熱交換效率高。此外，本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于，在上述目的的基礎(chǔ)上，提供還賦予了吸散 熱性、吸散濕性、吸附分解性及抗菌性或產(chǎn)生負(fù)離子等各種功能性的熱交換器和空調(diào)裝 置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的手段如下所述。本發(fā)明為一種熱交換器，使載熱體在流路部件的內(nèi)部流通，通過(guò)與載熱體的熱 交換來(lái)進(jìn)行流路部件的外部的加熱或者冷卻，其中，在流路部件的內(nèi)部設(shè)置有中芯部 件，通過(guò)中芯部件的表面與流路部件的內(nèi)表面形成能夠流通載熱體的流路。本發(fā)明的熱交換器還能夠構(gòu)成為，中芯部件為多棱柱狀，通過(guò)該中芯部件的各 棱部與流路部件的內(nèi)表面抵接，由此在該流路部件內(nèi)部在圓周方向上形成多個(gè)流路。
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本發(fā)明的熱交換器還能夠構(gòu)成為，中芯部件為多棱柱狀，通過(guò)該中芯部件的各 棱部與流路部件的內(nèi)表面抵接，由此在該流路部件的內(nèi)部在圓周方向上形成有多個(gè)流 路，在所述流路部件的端部，設(shè)置有對(duì)從流通路徑流入的載熱體進(jìn)行分配而送到各流路 中的構(gòu)件、或者使通過(guò)了各流路的載熱體合流而送到流通路徑的構(gòu)件。本發(fā)明的熱交換器，還能夠使中芯部件具有絕熱性。本發(fā)明的熱交換器，還能夠使中芯部件具有蓄熱性。本發(fā)明的熱交換器，還能夠設(shè)置有使流路內(nèi)流通的載熱體成為紊流狀態(tài)的構(gòu) 件。本發(fā)明的熱交換器，還能夠在流路部件的外表面上設(shè)置具有導(dǎo)熱性、散熱性或 吸熱性的覆蓋層。本發(fā)明的熱交換器，還能夠在流路部件的外表面上設(shè)置具有親水性、吸濕性以 及散濕性的覆蓋層。本發(fā)明的熱交換器，還能夠在流路部件的外表面上設(shè)置具有吸附分解性以及抗
菌性的覆蓋層。本發(fā)明的熱交換器，還能夠在流路部件的外表面上設(shè)置產(chǎn)生負(fù)離子的覆蓋層。本發(fā)明為一種空調(diào)裝置，將上述任意一種熱交換器以單種或者以多種復(fù)合，而 在鉛垂方向、水平方向或者除此以外的方向上并列設(shè)置，使載熱體在所述熱交換器中循 環(huán)。形成熱交換器的流路部件，優(yōu)選使用導(dǎo)熱性、散熱性或吸熱性良好的材料，例 如金屬(不銹鋼、鋁等)、合成樹(shù)脂(包括合成纖維)、碳纖維等。流路部件與中芯部 件，可以將獨(dú)立形成的部件組合，也能夠通過(guò)各種成型方法而一體地形成。在將中芯部件收容到流路部件內(nèi)的構(gòu)造中，作為流路部件而采用各種管體，但 是只要是通過(guò)與所收容的中芯部件的形狀的組合而能夠形成流路的管體，則并不特別限 定形狀，除了一般的圓管外，還能夠采用棱管(三棱管、四棱管、五棱管、六棱管、八 棱管等)。作為使中芯部件具有(賦予)絕熱性的手段，例如存在如下的方法使用絕熱 性良好的材料、例如發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡聚丙烯、硬質(zhì)聚氨基甲酸乙酯泡沫、聚氯乙烯泡 沫、橡膠(包括合成橡膠)、合成樹(shù)脂、塑料等，來(lái)形成中芯部件本身，但不限于此。作為使中芯部件具有(賦予)蓄熱性的手段，例如存在如下方法使用具有蓄熱 性的材料或者是比熱較大的材料來(lái)形成中芯部件本身，但不限于此。例如，能夠使中芯部件構(gòu)成為，通過(guò)各種具有蓄熱性的材料或者導(dǎo)熱性良好的 材料來(lái)形成中空體(或管體)，并在中空部填充丙二醇等具有蓄熱性的材料或者比熱較 大的材料。此外，還能夠使中芯部件構(gòu)成為，通過(guò)具有連續(xù)氣泡的聚氨基甲酸乙酯泡沫 等、具有吸液性的材料來(lái)形成，并使該吸液性材料對(duì)在流通路徑內(nèi)流通的液狀的載熱體 進(jìn)行吸收。中芯部件只要能夠與流路部件配合而形成流路，則不特別限定其形狀。例如為 圓柱狀、三棱柱狀、四棱柱狀、五棱柱狀、六棱柱狀、八棱柱狀等。此外，中芯部件既 可為實(shí)心體，也可以是內(nèi)部具有空間部的部件、例如為管體。在流路部件的表面上能夠設(shè)置覆蓋層。作為覆蓋層，例如能夠采用涂料或涂覆劑等。在流路部件為鋁制時(shí)，優(yōu)選使用使表面吸附了染料而著色(例如黑色、藍(lán)色、綠 色、紅色、黃色、灰色、白色、金色、銀色等)的鋁的陽(yáng)極氧化處理(氧化鋁膜處理)等。作為覆蓋層，為了提高熱交換效率(熱交換性)，優(yōu)選設(shè)置具有良好的導(dǎo)熱性、 散熱性以及吸熱性的覆蓋層。為了適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)流路部件外部的濕度，優(yōu)選設(shè)置具有親水 性、吸濕性以及散濕性的覆蓋層。此外，為了改善流路部件外部的voc(揮發(fā)性有機(jī)化 合物)或異味等、凈化空氣，優(yōu)選設(shè)置具有良好的吸附分解性以及抗菌性的覆蓋層。此 外，為了在流路部件外部得到環(huán)境方面舒適的空間，優(yōu)選設(shè)置具有良好的產(chǎn)生負(fù)離子的 能力的覆蓋層。作為具有親水性、吸濕性、散濕性或者吸附分解性以及抗菌性的覆蓋層，例如 能夠舉出配合了活性炭等炭、活性氧化鋁、硅膠、二氧化鈦、交聯(lián)聚丙烯酸鈉、氧化 鈦、離子交換樹(shù)脂、皂土、硅藻土等的覆蓋層，但不限定于這些。作為產(chǎn)生負(fù)離子的覆蓋層，例如能夠舉出使用配合了活性炭等炭、陶瓷、電氣 石等的覆蓋層，但也不限定于這些。作為在流路部件的流路中流通的載熱體，只要能充分蓄積熱能，則部特定其種 類，可以是液體也可以是氣體。作為液體例如適合使用水(包括熱水、冷水等)、不凍液(例如在丙二醇的37% 溶液中配合防銹劑的液體使用溫度范圍為-20°C 70°C)、油等。此外，作為氣體例 如適合使用能夠加熱、制冷的冷媒氣體(加熱時(shí)二氧化碳；制冷時(shí)氨；加熱、制冷 時(shí)HFC (Hydrofluorocarbons 氟氯烴)系等新冷媒)。此外，對(duì)載熱體賦予熱能的手段并不特別限定。例如適合使用利用了太陽(yáng)熱、 地?zé)?、風(fēng)力、水力、電力等的加熱裝置、或者熱泵、空氣熱源等。此外，排熱等二次產(chǎn) 物也可以不廢棄而進(jìn)行利用。由此，例如通過(guò)在蓄熱部使用熱容量較高的材料或者蓄 熱性較好的材料，能夠在夜間使用白天所儲(chǔ)存的熱量、或者在白天使用夜間所儲(chǔ)存的熱 量。在后者的情況下，通過(guò)使用深夜電力，還可使能源成本低廉。本發(fā)明的熱交換器例如適合使用于如下用途利用為住宅、店鋪、事務(wù)所、工 廠、體育館、劇場(chǎng)、集會(huì)場(chǎng)、圖書(shū)館、演播室、醫(yī)院、老人院、旅館、賓館、儀式廳、 倉(cāng)庫(kù)(包括保冷庫(kù))、精密室、無(wú)塵室以及無(wú)菌室等建筑物的空調(diào)機(jī)和輻射冷暖裝置；或 者利用為雞舍、豬舍、牛舍、塑料大棚等農(nóng)業(yè)設(shè)施的空調(diào)機(jī)和輻射冷暖裝置；或者利用 為游泳池、水族館、養(yǎng)殖場(chǎng)、溫泉設(shè)施等的水溫調(diào)節(jié)裝置；或者利用為調(diào)濕裝置、干燥 裝置、遠(yuǎn)紅外線加溫裝置、融雪裝置、熱回收裝置等。(作用)說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的作用。另外，此處對(duì)在說(shuō)明中使用的各構(gòu)成部件賦予 的符號(hào)，與在后述的實(shí)施方式中對(duì)各部分賦予的符號(hào)相對(duì)應(yīng)，該符號(hào)與專利請(qǐng)求的范圍 中各請(qǐng)求項(xiàng)中所記載的符號(hào)相同，這些符號(hào)僅用于容易理解發(fā)明的內(nèi)容，而并非將各構(gòu) 成要素的含義限定為上述各部分。向熱交換器(H)供給載熱體。由于在流路部件(1)內(nèi)部設(shè)置有中芯部件(2)， 因而載熱體不通過(guò)流路部件(1)的中心部分，而通過(guò)與內(nèi)周面(14)相接的流路(15)，與 流路部件(1)的壁部進(jìn)行熱交換。
也就是說(shuō)，載熱體不在無(wú)法直接進(jìn)行熱交換的流路部件(1)的中心部分流動(dòng)， 而是在能夠直接進(jìn)行熱交換的與內(nèi)周面(14)相接的部分流動(dòng)，由此與沒(méi)有設(shè)置中芯部件 (2)的情況相比較，載熱體的每單位流量的熱交換面積增加，因而可以有效地進(jìn)行熱交換。發(fā)明的效果(a)本發(fā)明為，由于在流路部件的內(nèi)部設(shè)置有中芯部件，因而載熱體不通過(guò)流路 部件的中心，而通過(guò)與內(nèi)周面相接的流路，能夠與流路部件的壁部進(jìn)行熱交換。即，使 載熱體不在不能夠直接進(jìn)行熱交換的流路部件的中心部分流動(dòng)，而在能夠直接進(jìn)行熱交 換的與內(nèi)周面相接的部分流動(dòng)，由此與沒(méi)有設(shè)置中芯部件的情況相比較，載熱體的每單 位流量的熱交換面積增大，因而能夠有效地進(jìn)行熱交換。因此，作為熱交換部的流路部 件的表面溫度上升較快，方便性良好。(b)中芯部件為多棱柱狀，中芯部件的各棱部與流路部件的內(nèi)表面抵接，由此 在流路部件內(nèi)部在圓周方向上形成多個(gè)流路，成為僅通過(guò)將中芯部件收容在流路部件中 就能夠形成流路的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，并且僅通過(guò)改變多棱形的棱數(shù)就能夠簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)流路的數(shù)量。(c)在流路部件的端部，設(shè)置有分配從流通路徑流入的載熱體而將其送到各流路 的構(gòu)件、或使通過(guò)各流路后的載熱體合流而送到流通路徑的構(gòu)件，在劃分而設(shè)置有多個(gè) 流路的情況下，能夠使各流路的流量均勻化，能夠防止熱交換部產(chǎn)生功能的不平衡。(d)中芯部件具有絕熱性，在流路中流通的載熱體與中芯部件之間不進(jìn)行熱交 換，而熱交換幾乎都在載熱體與流路部件之間進(jìn)行，因而進(jìn)一步提高熱交換效率。(e)中芯部件具有蓄熱性，通過(guò)載熱體在流路中流通，由此中芯部件被加熱，在 中芯部件中蓄熱與載熱體的溫度相對(duì)應(yīng)的所需的熱量。通過(guò)中芯部件的蓄熱，由此與中 芯部件相接而在流路中流通的載熱體難以冷卻，從流路部件進(jìn)行穩(wěn)定的、有效的散熱。 此外，在進(jìn)行間歇運(yùn)行時(shí)，即使在停止供給載熱體時(shí)，也供給中芯部件所蓄熱的熱量并 利用于散熱，因而來(lái)自熱交換器的散熱量穩(wěn)定，能夠進(jìn)行溫度變動(dòng)較小的室溫的控制。(f)設(shè)置有使在流路內(nèi)流通的載熱體成為紊流狀態(tài)的構(gòu)件，載熱體內(nèi)部難以產(chǎn)生 溫度不均，在載熱體與流路部件之間熱能更容易移動(dòng)。由此進(jìn)一步提高熱交換效率。(g)在流路部件的外表面上設(shè)置有具有導(dǎo)熱性、散熱性或吸熱性的覆蓋層，能夠 提高熱交換效率。即，導(dǎo)熱性、散熱性或吸熱性良好，則包括遠(yuǎn)紅外線在內(nèi)的紅外線的 輻射性(散熱性)良好，此外包括遠(yuǎn)紅外線在內(nèi)的紅外線的吸收性(吸熱性)良好。由 此，通過(guò)覆蓋層表面的熱交換集積地進(jìn)行，提高熱交換效率。(h)在流路部件的外表面上設(shè)置有具有親水性、吸濕性、散濕性的覆蓋層，能夠 適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)流路部件外部的濕度。即，在熱交換器中流路部件外部的空氣通過(guò)與流路部 件的溫度差來(lái)促進(jìn)對(duì)流，空氣被快速替換，因而調(diào)節(jié)空氣濕度的效果更良好。⑴在流路部件的外表面上設(shè)置有具有吸附分解性以及抗菌性的覆蓋層，能夠改 善流路部件外部的VOC或異味、凈化空氣。即，在熱交換器中流路部件外部的空氣通 過(guò)與流路部件的溫度差來(lái)促進(jìn)對(duì)流，空氣被快速替換，因而能夠改善空氣中的VOC和異 味，從而凈化空氣的效果更良好。(j)在流路部件的外表面上設(shè)置有產(chǎn)生負(fù)離子的覆蓋層，用于在流路部件外部得
6到環(huán)境上舒適的空間。即，在熱交換器中流路部件外部的空氣通過(guò)與流路部件的溫度差 來(lái)促進(jìn)對(duì)流，空氣被快速替換，因而通過(guò)覆蓋層產(chǎn)生的負(fù)離子能有效地在空氣中擴(kuò)散的 功能性良好。


圖1為示出本發(fā)明的熱交換器的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖。圖2為示出圖1所示的熱交換器的兩端部側(cè)的構(gòu)造的放大剖面圖。圖3為圖1所示的熱交換器的側(cè)視的放大說(shuō)明圖。圖4為示出端蓋與流路部件的連結(jié)部的構(gòu)造的分解立體說(shuō)明圖。圖5為示出流路部件與中芯部件的立體說(shuō)明圖。圖6為示出流路部件與中芯部件的其他例子的立體說(shuō)明圖。圖7為示出流路部件與中芯部件的其他例子的立體說(shuō)明圖。圖8為示出流路部件與中芯部件的其他例子的立體說(shuō)明圖。圖9示出設(shè)置了本發(fā)明的空調(diào)裝置的第一實(shí)施方式的狀態(tài)，(a)為正視圖，(b) 為A-A放大剖面圖。圖10示出設(shè)置了本發(fā)明的空調(diào)裝置的第二實(shí)施方式的狀態(tài)，(a)為正視圖，(b) 為B-B放大剖面圖。圖11示出設(shè)置了本發(fā)明的空調(diào)裝置的第三實(shí)施例的狀態(tài)，(a)為正視圖，(b)為 C-C放大剖面圖。符號(hào)說(shuō)明H熱交換器、1流路部件、10被覆層、11、12加強(qiáng)體、13貫通孔、14內(nèi)周面、 15流路、2中芯部件、20棱部、21嵌合凹部、22流通槽、23凸部、2a中芯部件、2b中 芯部件、2c中芯部件、3端蓋、30止動(dòng)端部、31嵌合部、32密封部件、33凹槽、34螺紋 孔、35流通路、350螺紋部、36連通槽、37分配路、38嵌合凸部、39螺紋孔、4固定螺 釘、5連接部件、6空調(diào)裝置、60、60a支柱部件、61固定部件、62配管、63落水管、630 排水管、64蓄熱體、68頂棚部、69地板部、7空調(diào)裝置、70、70a支柱部件、71固定部 件、72下部連結(jié)部件、73上部連結(jié)部件、74配管、77側(cè)壁部、78頂棚部、79地板部、8 空調(diào)裝置、80基臺(tái)、81下部連結(jié)盤(pán)、82上部連結(jié)盤(pán)、83配管、85支柱部件、89地板部
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1為示出本發(fā)明的熱交換器的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖，圖2為示出圖1所示的 熱交換器的兩端部側(cè)的構(gòu)造的放大剖面圖，圖3為示出圖1所示的熱交換器的側(cè)視的放大 說(shuō)明圖，圖4為示出端蓋與流路部材的連結(jié)部的構(gòu)造的分解立體說(shuō)明圖，圖5為示出流路 部材與中芯部材的立體說(shuō)明圖。熱交換器H為，使載熱體在具有需要長(zhǎng)度的圓管狀的流路部件1的內(nèi)部設(shè)置的 多個(gè)流路15 (后述)中流通，該載熱體具有的熱能隔著流路部件1的周壁與外部進(jìn)行熱交 換，由此能夠?qū)ν獠窟M(jìn)行加熱或冷卻。(流路部件1)
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流路部件1為具有需要直徑的圓管形狀，由導(dǎo)熱性良好的鋁制成。在流路部件1 的內(nèi)部收容有由具有絕熱性的發(fā)泡聚乙烯形成的正六棱棒(正六棱柱)狀的中芯部件2。 此外，流路部材1的兩端能夠裝卸地固定有將內(nèi)部密閉的合成樹(shù)脂制的端蓋3。關(guān)于中芯 部件2和端蓋3將在后面詳述。在流路部材1的外周面上，在整面上設(shè)置基于鋁的陽(yáng)極氧化處理(氧化鋁膜處 理)的覆蓋層10。覆蓋層10在進(jìn)行氧化鋁膜處理時(shí)使表面吸附染料而著色。通過(guò)設(shè)置 覆蓋層10，能夠進(jìn)一步提高流路部材1的導(dǎo)熱性、散熱性或吸熱性。此外，在流路部件1的外周面上，以豎立狀態(tài)固定有帶板狀的加強(qiáng)體11、12。 為了加強(qiáng)流路部件1，遍及長(zhǎng)度方向的大致全長(zhǎng)設(shè)置加強(qiáng)體11、12，并隔開(kāi)需要間隔而 平行地并列設(shè)置。另外，加強(qiáng)體11、12與流路部件1相同，由鋁形成。在流路部件1的兩端側(cè)形成有貫通孔13，該貫通孔13用于通過(guò)固定端蓋3的固 定螺釘4。貫通孔13以與后述端蓋3的螺紋孔34相對(duì)應(yīng)的方式在圓周方向上以等間隔形 成在四個(gè)位置上。流路部件1的內(nèi)周面14上設(shè)置有定位槽，該定位槽用于提高摩擦力以使收容于 流路部件1的中芯部件2不向軸圓周方向回轉(zhuǎn)，該定位槽遍及長(zhǎng)度方向的全長(zhǎng)、且在軸圓 周方向上設(shè)置有多個(gè)。由于定位槽深度極小、數(shù)量也較多，因此省略圖示以及符號(hào)。另 外，也可以不設(shè)置定位槽，但是通過(guò)設(shè)置該定位槽具有容易定位的優(yōu)點(diǎn)。(中芯部件2)中芯部件2為由發(fā)泡聚乙烯形成為正六棱柱狀。中芯部件2形成為，略短于流 路部件1的全長(zhǎng)(參見(jiàn)圖2 :在圖5中切除了流路部件1的端部而表示)的實(shí)心體，通過(guò) 收容在流路部件1的內(nèi)部，由此各棱部20遍及全長(zhǎng)與流路部件1的內(nèi)周面14相接觸。在中芯部件2的兩端面上形成有與后述的端蓋3的嵌合凸部38相嵌合的嵌合凹 部21。嵌合凹部21形成為在側(cè)視中與中芯部件2的外部形狀大致相同的正六棱形狀，但 只要該形狀能夠使中芯部件2不向軸圓周方向回轉(zhuǎn)，則與上述嵌合凸部38的形狀一起不 進(jìn)行限定。在中芯部件2的各棱部20，將棱部20以需要寬度向軸圓周方向切口而形成流通 槽22。流通槽22在中芯部件2的長(zhǎng)度方向上的相同的位置上設(shè)置6處，并且在長(zhǎng)度方向 上設(shè)置多處。各流通槽22使各流路15連通，由此能夠在促進(jìn)紊流的同時(shí)使各流路15中 的壓力平均化而進(jìn)行順暢的流通。另外，流通槽22在中芯部件2的軸圓周方向上設(shè)置的 數(shù)量、在長(zhǎng)度方向上設(shè)置的數(shù)量、位置以及總數(shù)都不特別限定。另外，所使用的發(fā)泡聚乙烯為獨(dú)立氣泡體、且耐藥品性良好。因此載熱體不會(huì) 浸潤(rùn)于中芯部件2，而能夠防止浸潤(rùn)導(dǎo)致的絕熱性能下降。并且，還能夠防止或減輕被化 學(xué)地侵蝕而產(chǎn)生變質(zhì)、變形或者溶解。中芯部件2在各棱部20與內(nèi)周面14相接觸的狀態(tài)下收容于流路部件1的內(nèi)部。 如此，通過(guò)將中芯部件2收容于流路部件1中，由此通過(guò)流路部件1的內(nèi)周面14和中芯 部件2的外表面來(lái)形成載熱體流通的流路15。由于中芯部件2為正六棱柱形狀，因而流 路15在相互被劃分的狀態(tài)下形成在圓周方向的6處。各流路15能夠載熱體以與流路部 件1的內(nèi)表面14在本質(zhì)上全面地接觸的方式流通。(端蓋3)
具有相同構(gòu)造的端蓋3固定在流路部件1的兩端部(流入側(cè)和流出側(cè))。每個(gè)端 蓋3均通過(guò)后述的安裝方法、構(gòu)造被同樣地固定。端蓋3構(gòu)成對(duì)從流通載熱體的流通路徑(熱交換器H的外部)流入的載熱體進(jìn)行 分配而送到各流路15的構(gòu)件、以及使通過(guò)了各流路15的載熱體合流而送到流通路徑的構(gòu) 件。端蓋3 —體地形成有具有與流路部件1的外徑相同的外徑的止動(dòng)端部30、以及直 徑略小于流路部件1的內(nèi)徑而內(nèi)嵌的嵌合部31。在使嵌合部31內(nèi)嵌而將端蓋3安裝于流 路部件1的端部時(shí)，止動(dòng)端部30成為限制器。在嵌合部31的外周面上，在嵌合部31的長(zhǎng)度方向的2處以所需間隔并遍及整個(gè) 外周而形成有凹槽33。在凹槽33中分別嵌入密封部件32，能夠使流路部件1的內(nèi)周面 14與嵌合部31的外周面之間成為密閉狀態(tài)。作為密封部件32例如適合使用橡膠制的O 型密封圈等，但并不限定于此。在嵌合部31的外周面中靠近止動(dòng)端部30的外周面上形成有螺紋孔34，該螺紋孔 34用于旋入將端蓋3固定到流路部件1上的固定螺釘4。螺紋孔34以與設(shè)置在流路部件 1上的貫通孔13相對(duì)應(yīng)的方式、在圓周方向上以等間隔形成在4處。在端蓋3中，在中心軸線方向上設(shè)置有從止動(dòng)端部30的外端面的中心部朝向內(nèi) 部的流通路35。流通路35的前端部(進(jìn)深端部)位于端蓋3的長(zhǎng)度方向的大約2/3的 深度。在流通路35上設(shè)置有螺紋部350，連接部件5螺合在螺紋部350中。連接部件5 的另一端側(cè)連接于成為載熱體的流通路徑的軟管或流路管等公知部件上。另外，符號(hào)39為螺紋孔，該螺紋孔39中螺合為了將熱交換器H支持固定在設(shè)置 位置的螺釘(省略圖示)。螺紋孔39以等間隔設(shè)置在軸圓周方向的4處。此外，在嵌合部31的外周面中、在比密封部件32靠?jī)?nèi)側(cè)的外周面上，在圓周方 向上以等間隔在6處設(shè)置有連通槽36。各連通槽36形成為，設(shè)置到嵌合部31的內(nèi)端面， 并以與通過(guò)在流路部件1中收容中芯部件2而形成的各流路15相對(duì)應(yīng)并連通的方式，成 為在端蓋3的長(zhǎng)方向上相互平行。各連通槽36通過(guò)分配路37與上述流通路35連通。分配路37從流通路35的前 端部朝向各連通槽36、在放射方向上設(shè)置在6處。另外，上述連通槽36以及分配路37，分別與流路15的數(shù)量相匹配地設(shè)置，如果 流路15為3處、則為3個(gè)，如果流路15為4處、則為4個(gè)，如果流路15為5處、則為 5個(gè)，如果流路15為8處、則為8個(gè)。如此，連通槽36以及分配路37等的分配流路， 被設(shè)置為與多個(gè)流路15的數(shù)量相對(duì)應(yīng)而連通到流路15。此外，分配部的結(jié)構(gòu)也可以為， 不設(shè)置連通槽36而將分配路37直接延長(zhǎng)至各流路15。在端蓋3的嵌合部31側(cè)的內(nèi)端面上形成有嵌合凸部38，該嵌合凸部38與中芯 部件2的嵌合凹部21以幾乎無(wú)間隙的狀態(tài)嵌合。嵌合凸部38從正面看形成為正六棱形 狀。以嵌合凸部38與中芯部件2的端面的嵌合凹部21嵌合的方式、使嵌合部31內(nèi)嵌 于流路部件1，并使固定螺釘4通過(guò)貫通流路部件1的貫通孔13而螺合到螺紋孔34中， 由此安裝端蓋3。通過(guò)使端蓋3的嵌合凸部38與中芯部件2的嵌合凹部21嵌合，由此中 芯部件2在流路部件1的內(nèi)部不會(huì)向軸圓周方向回轉(zhuǎn)，而各流路15與端蓋3的連通槽36之間不會(huì)偏移。由此，例如能夠防止中芯部件2的各棱部成為與各連通槽36相同的位置 而對(duì)載熱體的流通產(chǎn)生阻礙。在本實(shí)施例中，在流路部件1的外周面部上設(shè)置有通過(guò)鋁的陽(yáng)極氧化處理而形 成的覆蓋層，但只要流路部件具有足夠的導(dǎo)熱性、散熱性或吸熱性，則不一定必須設(shè) 置。此外，即使在設(shè)置該覆蓋層的情況下，也不限于上述的覆蓋層，能夠根據(jù)想要附加 的性能來(lái)變更覆蓋層的種類。例如，為了提高熱交換器H的熱交換效率，設(shè)置導(dǎo)熱性、散熱性以及吸熱性良 好的覆蓋層即可。此外，為了適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)熱交換器H的流路部件外部的濕度，設(shè)置親水 性、吸濕性、散濕性良好的覆蓋層即可。此外，為了改善熱交換器H的流路部件外部的 VOC和異味、凈化空氣，設(shè)置吸附分解性以及抗菌性良好的覆蓋層即可，并且優(yōu)選還能 夠設(shè)置能夠得到舒適的環(huán)境調(diào)節(jié)空間的產(chǎn)生負(fù)離子的能力良好的覆蓋層。(作用)下面參見(jiàn)圖1至圖5說(shuō)明本實(shí)施方式的熱交換器H的作用。熱交換器H通過(guò)在流路15中流通較熱的載熱體，由此能夠發(fā)揮對(duì)其所設(shè)置的設(shè) 置等進(jìn)行加熱的功能，通過(guò)在流路15中流通較冷的載熱體，由此能夠發(fā)揮對(duì)其所設(shè)置的 設(shè)施等進(jìn)行冷卻的功能。流通的載熱體的溫度根據(jù)所設(shè)置的場(chǎng)所以及用途來(lái)適當(dāng)設(shè)定， 并無(wú)特別限定。熱交換器H例如在住宅以及其他設(shè)施等中設(shè)置在空氣中，由此例如流路部件1的 表面在空氣中露出需要的長(zhǎng)度。載熱體通過(guò)設(shè)置在流通路徑中的溫度調(diào)節(jié)機(jī)而被加熱或冷卻至需要的溫度，并 通過(guò)泵向熱交換器H送出。載熱體通過(guò)連接部件5，并被導(dǎo)入端蓋3的流通路35 (如圖 2所示、流通路35中連接部件5未占用的部分)，進(jìn)一步從分配路37通過(guò)連通槽36被送 向各流路15。另外，在各分配路37中還能夠設(shè)置使載熱體能夠流通或者不能夠流通的切換構(gòu) 件。由此，能夠選擇各流路15中的幾個(gè)來(lái)流通載熱體，例如使流路部件1之中、由于設(shè) 置的原因而不進(jìn)行熱交換一側(cè)的流路15不流通載熱體等，能夠進(jìn)行進(jìn)一步無(wú)浪費(fèi)的有效 的熱交換。通過(guò)各流路15的載熱體，與流路部件1直接進(jìn)行熱交換，與接觸流路部件1的 外表面的外部氣體或周?chē)镔|(zhì)隔著流路部件1間接地進(jìn)行熱交換。該熱交換通過(guò)基于傳 導(dǎo)、輻射或?qū)α鞯臒嵋苿?dòng)來(lái)進(jìn)行。S卩，如果與載熱體進(jìn)行了熱交換的流路部件1的溫度高于外部氣體或物質(zhì)，則 通過(guò)流路部件1與外部氣體或物質(zhì)的熱交換，外部氣體或物質(zhì)的溫度上升，載熱體的溫 度下降。此外，相反地，如果與載熱體進(jìn)行了熱交換的流路部件1的溫度低于外部氣體 或物質(zhì)，則通過(guò)流路部件1與外部氣體或物質(zhì)的熱交換，外部氣體或物質(zhì)的溫度下降， 載熱體的溫度上升。在進(jìn)行上述熱交換時(shí)，載熱體通過(guò)如上所述的分配，由此在各流路15中以流量 及流速成為大致均等的方式流動(dòng)。并且，在流路部件1的內(nèi)部流動(dòng)的載熱體，不在收容 中芯部件2的流路部件1的中心部分中流動(dòng)，而是在與流路部件1的內(nèi)周面14的除了各
10棱部20的接觸部分之外的大致整個(gè)面相接觸的各流路15中流動(dòng)。S卩，使載熱體，不在 不能夠直接進(jìn)行熱交換的流路部件1的中心部分流通，而以與能夠直接進(jìn)行熱交換的內(nèi) 周面14相接觸的方式流動(dòng)，由此能進(jìn)行有效的熱交換。并且，由于中芯部件2絕熱性良 好，在載熱體與中芯部件2之間近乎不進(jìn)行熱交換，因此效率更高。S卩，在將未設(shè)置中芯部件2的一般的管狀熱交換器與本發(fā)明的熱交換器H相比 較時(shí)，在使載熱體的流量相同的情況、即在供給的熱量相同的情況下，本發(fā)明的熱交換 器H能夠在更短的時(shí)間內(nèi)使流路部件1的溫度上升或下降到規(guī)定溫度。換言之，流路部 件1的表面溫度的上升速度較快。此外，如果以流路部件1的表面溫度的上升時(shí)間為基 準(zhǔn)，則可以說(shuō)能夠以較少的流量(較少的熱量供給)來(lái)進(jìn)行同等的加熱。另外，由于在流路部件1的外周面上設(shè)置有提高導(dǎo)熱性、散熱性或吸熱性的覆 蓋層10，因而能夠高效率地進(jìn)行上述流路部件1與外部氣體之間的熱交換。關(guān)于這些功 能性，通過(guò)后述的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。此外，還能夠使中芯部件2具有蓄熱性。在此，在由具有連續(xù)氣泡并具有吸液 性的聚氨基甲酸乙酯泡沫形成中芯部件2的情況下進(jìn)行說(shuō)明。另外，此時(shí)的中芯部件2 的形狀(結(jié)構(gòu))與上述熱交換器H相同，因而省略圖示。中芯部件2為聚氨基甲酸乙酯泡沫制并具有吸液性，因此在各流路15中流通的 載熱體浸潤(rùn)至中芯部件2中。浸潤(rùn)到中芯部件2中的載熱體，一直被從在流路15中流通 的載熱體供給熱量而被加熱，中芯部件2內(nèi)部的載熱體的溫度，被維持為與在外側(cè)流通 的載熱體大致相同溫度。由此，在中芯部件2中通過(guò)內(nèi)部的載熱體蓄熱所需的熱量。通過(guò)在中芯部件2中蓄熱，由此與中芯部件2接觸地在流路15中流通的載熱體 難以冷卻，并從流路部件1進(jìn)行穩(wěn)定的、高效率的散熱。此外，例如在進(jìn)行交互地重復(fù) 向流路部件1的載熱體的供給和供給停止而控制室溫的間歇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在停止載熱體的供 給時(shí)也供給中芯部件2所蓄熱的熱量并利用于散熱，因而從熱交換器H的散熱量穩(wěn)定，能 夠進(jìn)行溫度變動(dòng)較小的室溫控制。在流路部件1的外周面上設(shè)置的加強(qiáng)體11、12，還具有擴(kuò)大熱交換部面積的功 能，有助于流路部件1與外部氣體之間的熱交換。加強(qiáng)體11、12還能夠增加數(shù)量，例如 還能夠如翅片那樣在流路部件1的整體上形成，而進(jìn)一步提高熱交換效率。另外，在加 強(qiáng)體11、12或配置成上述翅片狀的加強(qiáng)體上，更優(yōu)選與流路部件1相同地設(shè)置具有提高 導(dǎo)熱性、散熱性或吸熱性的覆蓋層。此外，在將熱交換器H用作為冷氣裝置的情況下，加強(qiáng)體11、12還能夠用作為 將在流路部件1外周面上結(jié)露的水滴引導(dǎo)到排水盤(pán)等中的引導(dǎo)部件。并且，還能夠利用 為在將熱交換器H安裝到臺(tái)架上時(shí)的托架，或者利用為在配管或設(shè)置時(shí)決定軸圓周方向 的姿勢(shì)時(shí)的標(biāo)記。然而，在熱水或冷水的輸送開(kāi)始時(shí)，有時(shí)空氣與輸送的液體一起進(jìn)入流路部件1 內(nèi)。當(dāng)該空氣滯留在流路15中時(shí)，形成載熱體與流路部件1的內(nèi)周面14無(wú)法接觸的部 分，載熱體與流路部件1之間難以進(jìn)行熱交換，因此不優(yōu)選。在熱交換器H中，如上所 述在中芯部件2的各棱部20設(shè)置流通槽22，在各流路15之間能夠流通。由此，即使空 氣進(jìn)入流路15的內(nèi)部，也與載熱體的流通一起通過(guò)流通槽22而分散至其他流路15中， 由此變得容易排出到熱交換器H之外。
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為了驗(yàn)證本發(fā)明的熱交換器H的功能而進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)。(試驗(yàn)方法)在本試驗(yàn)中，進(jìn)行流通冷水的冷卻試驗(yàn)(試驗(yàn)1)、以及流通熱水的加熱試驗(yàn)(試 驗(yàn)2)，并測(cè)定了流路部件1的外周面的溫度變化的推移、以及外周面到達(dá)最低溫度(試驗(yàn) 1)或者最高溫度(試驗(yàn)2)所需要的時(shí)間。另外，設(shè)室溫為一定。使用的模型為以下四種。模型0:作為與熱交換器H進(jìn)行比較的對(duì)象，從熱交換器H的流路部件1中取 出中芯部件2。使用的熱交換器H的流路部件1的外徑為60mm、長(zhǎng)度為lm。模型1:熱交換器H，使流路部件1的覆蓋層為著色為黑色的氧化鋁膜處理層。模型2 在熱交換器H中，將流路部件1的覆蓋層變更為“冷卻技術(shù)·.夕一 r ,夕(cooltech)，，(商品名；才矢’義毛株式會(huì)社)。模型3:在熱交換器H中，將流路部件1的覆蓋層變更為以活性炭為主劑的“〃 ^ 'J ,卜■'寸一毛-一歹4 >夕’(hybrid thermal coating)混合熱涂層”(商品名；有限 公司7々τ·;在表1、表2中省略表示為“HB熱”)。該混合熱涂層，表面積非常大， 散熱性、吸濕性、散濕性、吸附分解性、抗菌性以及負(fù)離子的產(chǎn)生良好。將上述各模型并列配置在載熱體流通路上，將溫度測(cè)定器(商品名〒一夕口 另；株式會(huì)社〒^ryy r ^制(TR-71U))的溫度傳感器，分別設(shè)置在模型1 3的流 路部件1的長(zhǎng)度方向的中間點(diǎn)表面、以及流出側(cè)端部的流路部件1的內(nèi)部。關(guān)于模型0， 由于設(shè)備的原因，溫度傳感器僅設(shè)置在流路部件1的長(zhǎng)度方向的中間點(diǎn)表面上。各模型的載熱體的流入側(cè)壓力相同，但在模型0與模型1 3中流量不同，因此 為了使流量實(shí)質(zhì)上相同，對(duì)于模型0在流路部件1的外部進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)。接著，作為載熱體，對(duì)每個(gè)模型供給每分鐘IL的熱水或冷水，并通過(guò)溫度傳感 器每隔一定時(shí)間測(cè)定各部分的溫度。另外，對(duì)于模型0，每隔一定時(shí)間僅測(cè)定流路部件1 的表面溫度。進(jìn)一步，隨著各模型O 3的溫度的推移，還測(cè)定最低或者最高溫度、以 及到達(dá)最低或者最高溫度為止的時(shí)間。(試驗(yàn)1)試驗(yàn)1中，熱源機(jī)使用“ t 一卜求> f，(heat pump chiller)熱泵冷機(jī)”(商 品名工二 3夕一卟匕。二；三菱電機(jī)株式會(huì)社(VEH-406HCU-K2，VEH-406HPU))，
在將作為載熱體的冷水冷卻至最低溫度7°C的條件下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)并供給。因此，并非常時(shí)供 給7°C的冷水，冷水的溫度存在多少的變動(dòng)。(表1)(冷卻試驗(yàn))※溫度單位為。C混合熱涂層
12經(jīng)過(guò)時(shí)間模型0模型1(氧化鋁膜)模型 2(cooltech)模型3(HB熱)表面表面流出側(cè)差表面流出側(cè)差表面流出側(cè)差幵始45.744.844.8044.444.60.244.845.30.5Imin.45.339.139.20.139.139.50.439.440.00.62min.44.734.334.40.134.434.80.434.535.20.73min.40.528.828.8029.129.50.428.929.60.74min.35.923.723.7024.224.60.423.924.60.75min.30.718.618.3-0.319.419.4018.719.40.76min.25.913.613.90.314.814.7-0.114.014.70.77min.21.310.810.5-0.511.711.5-0.211.111.30.28min.16.79.28.8-0.410.19.6-0.59.59.4-0.19min.13.58.77.9-0.89.48.7-0.78.78.4-0.310,198.110,247.910,318.712,1110.2差的平均-0.150.030.44(試驗(yàn)2)在試驗(yàn)2中，熱源機(jī)與試驗(yàn)1相同使用熱泵冷機(jī)，在將作為載熱體的熱水加熱至 最高溫度52°C的條件下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)并供給。因此，并非常時(shí)供給52°C的熱水，熱水的溫度 存在多少的變動(dòng)。(表 2)(加熱試驗(yàn))※溫度單位為。C
1權(quán)利要求
1.一種熱交換器，使載熱體在流路部件(1)的內(nèi)部流通，通過(guò)與載熱體的熱交換來(lái)進(jìn) 行流路部件(1)的外部的加熱或者冷卻，其中，在流路部件(1)的內(nèi)部收容有中芯部件(2)，通過(guò)該中芯部件(2)的表面(24)與所述 流路部件(1)的內(nèi)表面(14)形成使載熱體流通的流路(15)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，中芯部件(2)為多棱柱狀，通過(guò)該中芯部件(2)的各棱部(20)與流路部件(1)的內(nèi) 表面(14)抵接，由此在該流路部件(1)內(nèi)部在圓周方向上形成多個(gè)流路(15)。
3.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，中芯部件(2)為多棱柱狀，通過(guò)該中芯部件(2)的各棱部(20)與流路部件(1)的內(nèi) 表面(14)抵接，由此在該流路部件(1)內(nèi)部在圓周方向上形成多個(gè)流路(15)，在所述流路部件(1)的端部，設(shè)置有對(duì)從流通路徑流入的載熱體進(jìn)行分配而送到各 流路(15)中的構(gòu)件、或者使通過(guò)了各流路(15)的載熱體合流而送到流通路徑的構(gòu)件(3、 35、 36、 37)。
4.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，中芯部件(2)具有絕熱性。
5.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，中芯部件(2)具有蓄熱性。
6.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，設(shè)置有使在流路(15)內(nèi)流通的載熱體成為紊流狀態(tài)的構(gòu)件(23)。
7.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，在流路部件(1)的外表面上設(shè)置有具有導(dǎo)熱性、散熱性或吸熱性的覆蓋層(10)。
8.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，在流路部件(1)的外表面上設(shè)置有具有親水性、吸濕性或散濕性的覆蓋層(10)。
9.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，在流路部件(1)的外表面上設(shè)置有具有吸附分解性以及抗菌性的覆蓋層(10)。
10.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，在流路部件(1)的外表面上設(shè)置有產(chǎn)生負(fù)離子的覆蓋層(10)。
11.一種空調(diào)裝置，將權(quán)利要求1至10所述的熱交換器以單種或者以多種復(fù)合，而 在鉛垂方向、水平方向或者除此以外的方向上并列設(shè)置，使載熱體在所述熱交換器中循 環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提供熱交換器以及使用該熱交換器的空調(diào)裝置。在流路部件內(nèi)部流通載熱體，通過(guò)與載熱體的熱交換來(lái)加熱或冷卻流路部件的外部，作為熱交換部的流路部件的表面溫度上升速度更快、熱交換效率良好。熱交換器(H)，是在流路部件(1)內(nèi)部流通載熱體，通過(guò)與載熱體的熱交換來(lái)加熱或冷卻流路部件(1)的外部的熱交換器，具有管狀的流路部件(1)，在其內(nèi)部收容有棱柱狀的中芯部件(2)。通過(guò)中芯部件(2)的表面(24)與流路部件(1)的內(nèi)表面(14)形成流路(15)，使載熱體與流路部件(1)的整個(gè)內(nèi)表面(14)接觸地在流路(15)中流通。
文檔編號(hào)F28F1/04GK102016478SQ200880128788
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
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