(57)【要約】【課題】他の金属材料とステンレスを用いなが安定した性能を実現した熱交換器を提供すること。【解決手段】内部に水が流れ、ステンレス管２１と銅管２２とを接続し形成した水管（６ａ、６ｂ）と、内部に冷媒が流れる冷媒管１４とを備え、前記冷媒管１４を前記水管（６ａ、６ｂ）内に配設するとともに、前記ステンレス管２１と前記銅管２２とを樹脂製の流体用配管５にて接続することを特徴とするもので、銅管２２とステンレス管２１とをロウ付け接合する必要がないため、ステンレス管内面に酸化スケールが付着することはなく、腐食の発生を抑制できる。【選択図】図１
2014009873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に水が流れ、ステンレス管と銅管とを接続し形成した水管と、内部に冷媒が流れる冷媒管とを備え、前記冷媒管を前記水管内に配設するとともに、前記ステンレス管と前記銅管とを樹脂製の流体用配管にて接続することを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ステンレス管を両端から、前記樹脂製の流体用配管を介して、前記銅管を接続し、前記水管を形成したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記請求項１または２に記載の熱交換器を搭載したヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に流体が通る流路をもつ内管と、内管の外側に設けられ、内管との間に流体が通る流路がある外管を有する二重管式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器としては、水流路を構成する水管と、冷媒流路を構成する冷媒管とからなり、水流路を流れる水と冷媒流路を流れる冷媒とを熱交換する二重管式タイプの熱交換器が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５、図６は、特許文献１に記載された従来の熱交換器の概略図であり、図７は同文献に記載された従来の熱交換器の二重管の断面図を示すものである。
【０００４】
図５〜図７に示すように、この熱交換器１０１は、複数の二重管１０２を渦巻状に形成したものを連接した二重管式の熱交換器であり、二重管１０２内部を冷媒流路１０３とする冷媒管１０４と、冷媒管１０４を内挿して冷媒管１０４の外壁との間に水流路１０５を形成した水管１０６からなる。冷媒流路１０３と水流路１０５は対向して流れており、この結果、熱交換効率を高めることができる。
【０００５】
また、二重管１０２は中間ヘッダ１０７を境に、冷媒の上流側を上流側二重管、冷媒の下流側を下流側二重管とする。
【０００６】
そして、冷媒管１０４は、冷媒流路１０３の入口側に配置した２本の高温部冷媒管１０４ａと、冷媒流路１０３の出口側に併設した４本の低温部冷媒管１０４ｂを、中間ヘッダ１０７を介して、順次連接して形成されており、高温部冷媒管１０４ａを内包する水管径は、低温部冷媒管１０４ｂを内包する水管径よりも拡径されている。
【０００７】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。
【０００８】
熱交換器１０１は、冷媒管１０３と水管１０５の二重管により形成され、水と冷媒とを熱交換するため、内管１０３が水との接触面積が大きくとれ、熱交換効率を向上させることできる。
【０００９】
また、熱交換器１０１は、渦巻状であることから、曲げ加工のしやすい銅材料を冷媒管１０４および水管１０６に採用しており、中間ヘッダ１０７においても、加工がしやすい点、銅材料同士ならば銅ロウ付け接合が可能という観点から、銅材料が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−６９６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の二重管式熱交換器に使用されてきた銅材料は、近年地金が高騰しており、熱交換器の原材料費に起因する製造コストが上昇、商品原価が圧迫されているため、従来の銅材料から、価格変動が小さく、安価な金属材料を熱交換器に採用する動きが強まっている。特に従来の発明のように水を用いる熱交換器においては、表面に不動態膜を形成し、腐食に強いステンレス鋼が注目されている。
【００１２】
ただし、ステンレス鋼は他の金属配管とロウ付け接合する際に、ステンレスの表面に酸化スケールが付着してしまうと、不動態膜を維持できなくなり腐食が発生してしまう。また、ステンレスは異種金属と接触すると金属間の腐食電位の違いにより、カルバニック腐食と呼ばれる腐食現象が発生する可能性が高まるため、可能な限り他の金属材料と接触させる形で用いない方が良い。
【００１３】
しかしながら、上記従来の熱交換器は、給湯装置本体と接続するためのヘッダや、熱交換器を中央部で折り曲げるための中間ヘッダが接続されており、これらのヘッダを加工のしにくいステンレスで成形すると、加工コストが高くなってしまい、ステンレスを熱交換器の材料に用いるメリットがなくなってしまう。
【００１４】
そこで、本発明は上記の課題を解決するもので、他の金属材料とステンレスを用いなが安定した性能を実現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】
【００１５】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、内部に水が流れ、ステンレス管と銅管とを接続し形成した水管と、内部に冷媒が流れる冷媒管とを備え、前記冷媒管を前記水管内に配設するとともに、前記ステンレス管と前記銅管とを樹脂製の流体用配管にて接続することを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、銅管とステンレス管とをロウ付け接合する必要がないため、ステンレス管内面に酸化スケールが付着することはなく、腐食の発生を抑制できる。また、樹脂製の流体用配管を介して銅管とステンレス管とを接続しているため、カルバニック腐食の発生も抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、他の金属材料とステンレスを用いなが安定した性能を実現した熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる二重管式熱交換器の側面図
【図２】同二重管式熱交換器の上面図
【図３】同二重式熱交換器の内部断面図
【図４】同二重式熱交換器の銅ステンレス接合部の軸方向断面図
【図５】従来の二重管式熱交換器の側面図
【図６】同二重管式熱交換器を示す上面図
【図７】同二重管内部の内部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
第１の発明は、内部に水が流れ、ステンレス管と銅管とを接続し形成した水管と、内部に冷媒が流れる冷媒管とを備え、前記冷媒管を前記水管内に配設するとともに、前記ステンレス管と前記銅管とを樹脂製の流体用配管にて接続することを特徴とする熱交換器である。
【００２０】
これにより、前記銅管と前記ステンレス管とをロウ付けせずに接合することが可能なため、酸化スケールの付着により前記ステンレス管が腐食することはない。
【００２１】
また、銅管とステンレス管を接触させずに接合することが可能なため、カルバニック腐食の発生を抑制することができる。
【００２２】
また、前記樹脂製の流体用配管においても、樹脂を使用しているため、前記ステンレス管と前記流体用配管および前記銅管と前記樹脂製の流体用配管において、カルバニック腐食が発生することはない。
【００２３】
第２の発明は、第１の発明において、前記ステンレス管を両端から、前記樹脂製の流体用配管を介して、前記銅管を接続し、前記水管を形成したことを特徴とするものである。
【００２４】
これにより、ステンレス管の両端を、ヘッダ等の他の熱交換器の部品と銅ロウ付け接合が可能な銅管で接合でき、軸方向の固定が可能となるため、熱交換器内部に水圧がかかった際に、樹脂製の流体用配管が軸方向にずれることがなくなり、接合部からの漏水を防ぐことができる。
【００２５】
第３の発明は、第１または２に記載の熱交換器を、ヒートポンプ給湯機に搭載するもので、信頼性を確保したヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１〜図３に示すように、本実施の形態では二重管式熱交換器１は、二重管２（２ａ、２ｂ）を渦巻状に成形した熱交換ユニット３を複数個有し、水管６ｂが銅管２２である二重管２ｂが銅製の中間ヘッダ４に銅ロウ付け接合されており、水管６ａがステンレス管２１である二重管２ａと、水管６ｂが銅管２２である二重管２ｂは、樹脂製の流体用配管５を介して接合されている。
【００２９】
また、中間ヘッダ４により水用流路９が、冷媒分岐管７によって冷媒用流路が接合されている。また、銅製のヘッダ８には、水管出入管９、冷媒用ヘッダ１０、冷媒分岐管１１が取り付けられており、二重管式熱交換器１を給湯装置本体に取り付けるために接合されている。
【００３０】
上記のように、中間ヘッダ４やヘッダ８を従来の銅材料としているのは、ステンレスが加工のしにくい金属材料であるため、中間ヘッダ４やヘッダ８をステンレスで成形することによる加工コストの増大や生産性の低下を防ぐためである。
【００３１】
また、銅製の中間ヘッダ４、ヘッダ８と、ステンレス製の水管６ａをロウ付け接合すると、水管６ａに酸化スケールが付着し、腐食が発生する可能性が高まるため、銅製の水管６ｂを中間ヘッダ４およびヘッダ８付近の一部の配管に採用し、従来の銅ロウ付け接合をすることで、腐食が発生するリスクを低減している。
【００３２】
また、水管６ａの両端を、樹脂製の流体用配管５を介して、中間ヘッダ４やヘッダ８に銅ロウ付け接合が可能な水管６ｂと接合することで、水管６ａと樹脂製の流体用配管５、水管６ｂは軸方向に固定され、水管６（６ａ、６ｂ）内に水が流れ、圧力がかかったとしても、樹脂製の流体用配管は軸方向にずれることがなく、接合部からの漏水を防ぐことができる。
【００３３】
図３に示すように、二重管２（２ａ、２ｂ）は、水管６ａがステンレス製、水管６ｂが銅製と、材質が異なるだけで、銅製の内管１３を共有しており、内管１３内には冷媒用流
路１５が形成され、水管６（６ａ、６ｂ）と内管１３の間には水用流路１２が形成されている。
【００３４】
そして、冷媒用流路１５を流通する冷媒と水用流路１２を流通する水はお互いに対向して流れるようになっており、この結果、冷媒と水との間の熱交換効率を高めることができる。
【００３５】
また、内管１３は、銅製の冷媒管１４と、冷媒管１４の外周に設けられた銅製の漏洩検知管１６とから構成され、２本の内管１３が縦方向に並設されている。漏洩検知管１６の内面には、配管方向に沿って多数の漏洩検知溝１７が形成されており、漏洩検知溝１７内には空気層が形成されている。
【００３６】
漏洩検知溝１７を設けることで、内管１３又は水管６（６ａ、６ｂ）から漏洩した冷媒又は水は混入することなく漏洩検知溝１７を介して外部に漏出する。
【００３７】
図４に示すように、樹脂製の流体用配管５は、Ｏリング溝１８が成形されており、Ｏリング溝１８にＯリング１９を取り付けることで、水管６ａと樹脂製の流体用配管５および水管６ｂと樹脂製の流体用配管５の間から漏水が発生しないようにしている。
【００３８】
また、樹脂製の流体用配管５は配管中央に凸部２０を成形されており、凸部２０に接するように水管６ａと水管６ｂとを接合している。かかる構成により、水管６ｂは中間ヘッダ４、ヘッダ８に銅ロウ付け接合により固定されているため、水管６（６ａ、６ｂ）内を水が流れ、圧力がかかったとしても、Ｏリング１９のしめしろを調整しておけば、軸方向にずれることがなく、漏水を防ぐことができる。
【００３９】
このように、本実施の形態の熱交換器は、樹脂製の流体用配管５を介して、水管６ａと水管６ｂを接合しているため、異種金属同士のロウ付けを行う必要がなく、ステンレス製の水管６ａにロウ付け時に発生する酸化スケールの付着を防ぎ、腐食の発生を低減することができる。
【００４０】
また、水管６ａと６ｂは流体用配管５の凸部２０に接触しており、管同士が直接接触していないため、カルバニック腐食の発生を抑制することができる。
【００４１】
本実施の形態では、加工コストの増大を低減するために、樹脂製の流体用配管５を用いているが、真鍮のようにステンレス管および銅管と接触していても腐食が発生しにくい金属材料を用いた流体用配管を使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、他の金属材料とステンレスを用いなが安定した性能を実現できるため、流体どうしで熱交換を行う機能を備えた機器に適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  二重管式熱交換器
５  流体用配管
６ａ、６ｂ  水管
１４  冷媒管
２１  ステンレス管
２２  銅管
【図１】
2014009873.tif 000003
【図２】
2014009873.tif 000004
【図３】
2014009873.tif 000005
【図４】
2014009873.tif 000006
【図５】
2014009873.tif 000007
【図６】
2014009873.tif 000008
【図７】
2014009873.tif 000009