(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）アルミニウム材を押出し成形することにより設けられて、内部に複数の冷媒通路を形成した偏平な多穴管と、
（ｂ）この多穴管よりも耐食性に優れた金属材を成形することにより設けられて、内部に水道水通路を形成した水道水用流路管と、
（ｃ）前記多穴管と前記水道水用流路管とを熱的に密に接合するための接合手段とを備えた熱交換器において、
前記複数の冷媒通路は、内部を流れる冷媒に対する耐圧性を向上させるために丸穴形状に成形されており、
前記冷媒として二酸化炭素ガスが用いられており、
前記水道水用流路管は、アルミニウムよりも耐食性に優れた耐食性金属よりなる一対の成形材を張り合わせてろう付けして内部に前記水道水通路を形成し、
前記接合手段は、前記水道水用流路管をろう付けするろう材より低融点のろう材、または高熱伝導接着剤、若しくは高熱伝導シートを有することを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、
前記多穴管の表面には、前記多穴管の芯材に対して、電位の低い犠牲材層が設けられたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１に記載の熱交換器において、
前記接合手段は、前記多穴管と前記水道水用流路管とを接合するろう材、およびこのろう材に混合された亜鉛よりなる亜鉛拡散層を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１に記載の熱交換器において、
前記複数の冷媒通路のうちの隣設する２つの冷媒通路を区画する内柱は、外壁よりも厚いことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちいずれかに記載の熱交換器において、
前記水道水用流路管の水道水通路内には、耐食性に優れた金属材を成形することにより設けられた略波形形状のインナーフィンが挿入されて接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
（ａ）耐食性に優れた金属材を成形することにより設けられて、内部を第１作動流体が流れる複数の第１流体通路を有する第１の金属成形チューブと、
（ｂ）耐食性に優れた金属材を成形することにより設けられて、内部を第２作動流体が流れる複数の第２流体通路を有する第２の金属成形チューブと、
（ｃ）前記第１の金属成形チューブと前記第２の金属成形チューブとを２段に重ねて熱的に密に接合するための接合手段と
を備えた熱交換器において、
前記第１の金属成形チューブまたは前記第２の金属成形チューブのいずれか一方の金属成形チューブの通路壁面に凹凸部を設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器において、
前記第１の金属成形チューブまたは前記第２の金属成形チューブのいずれか一方の金属成形チューブの表面には、その一方の金属成形チューブの芯材に対して、電位の低い犠牲材層が設けられたことを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
請求項６に記載の熱交換器において、
前記接合手段は、前記第１の金属成形チューブと前記第２の金属成形チューブとを接合するろう材、およびこのろう材に混合された亜鉛よりなる亜鉛拡散層を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
（ａ）耐食性に優れた金属材を押出し成形することにより設けられた偏平な流路管と、
（ｂ）この流路管内に挿入され、耐食性に優れた金属材を成形することにより設けられた金属成形部材と、
（ｃ）前記流路管と前記金属成形部材とを熱的に密に接合するための接合手段と
を備えた熱交換器用チューブにおいて、
前記金属成形部材は、平板状の基板部、この基板部の一端面から一方側に突出した複数の第１柱部、および前記基板部の他端面から前記複数の第１柱部に対して逆側に突出した複数の第２柱部を有し、
前記流路管は、前記基板部の一端面との間に前記複数の第１柱部により区画されて内部を第１作動流体が流れる複数の第１流体通路を有し、且つ前記基板部の他端面との間に前記複数の第２柱部により区画されて内部を第２作動流体が流れる複数の第２流体通路を有することを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項１０】
（ａ）耐食性に優れた金属材を成形することにより設けられた一対の金属板材と、
（ｂ）これらの一対の金属板材間に挟み込まれ、耐食性に優れた金属材を成形することにより設けられた金属成形部材と、
（ｃ）前記一対の金属板材と前記金属成形部材とを熱的に密に接合するための接合手段と
を備えた熱交換器用チューブにおいて、
前記金属成形部材は、平板状の基板部、この基板部の一端面から一方側に突出した複数の第１柱部、および前記基板部の他端面から前記複数の第１柱部に対して逆側に突出した複数の第２柱部を有し、
前記一対の金属板材のうちの一方の金属板材は、前記基板部の一端面との間に前記複数の第１柱部により区画されて内部を第１作動流体が流れる複数の第１流体通路を有し、
前記一対の金属板材のうちの他方の金属板材は、前記基板部の他端面との間に前記複数の第２柱部により区画されて内部を第２作動流体が流れる複数の第２流体通路を有することを特徴とする熱交換器用チューブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒等の第１作動流体と水等の第２作動流体との熱交換を行う熱交換器に関するもので、特に二酸化炭素よりなる冷媒と水道水とを熱交換する冷凍サイクル用熱交換器に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特開平５−１９６３７７号公報においては、内部に複数の第１、第２流体通路を有する２つの第１、第２押出成形物を、ろう付けまたは半田付け等の接合手段を用いて熱的に接合することで、第１押出成形物の複数の第１流体通路内を流れる第１作動流体（例えば冷媒）から、第２押出成形物の複数の第２流体通路内を流れる第２作動流体（例えば水）へ熱を移動させるための熱交換器が提案されている。なお、一般的に、２つの第１、第２押出成形物の材質としてはアルミニウムが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のアルミニウム製の第１、第２押出成形物を熱的に接合してなる熱交換器においては、第２作動流体として水道水を使うと、その水道水中に含まれる塩素の影響によって、アルミニウム製の第２押出成形物の第２流体通路の通路壁が腐食するという問題が生じている。
【０００４】
なお、熱交換器においては、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２  ）を使う場合には、冷媒用流路管として高耐圧性が要求されるので、上述のように金属材料を押出し成形することにより製造される、内部に複数の冷媒通路を有する冷媒用多穴管が望まれる。
【０００５】
また、何らかの内部腐食が発生し、更に腐食が進行して第１、第２作動流体の通路が繋がってしまうという可能性がある。そして、冷媒側の押出成形物から水道水側の押出成形物に貫通すると、冷媒の方が圧力が高いために、冷媒側の押出成形物から水道水側の押出成形物への冷媒漏れが生じる。この場合には、冷媒中に溶けているコンプレッサオイルが水道水側の押出成形物に入ってしまい、飲料用として不適な水となるという問題が生じる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、アルミニウム等の腐食性金属よりも耐食性に優れた耐食性金属を使用することで、水、特に水道水に対して水通路の通路壁の耐腐食性を確保することのできる熱交換器を提供することにある。また、冷媒側から水側への流れを抑制することのできる熱交換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、アルミニウム材を押出し成形することにより設けられて、内部に複数の冷媒通路を形成した偏平な多穴管と、この多穴管よりも耐食性に優れた金属材を成形することにより設けられて、内部に水道水通路を形成した水道水用流路管と、前記多穴管と前記水道水用流路管とを熱的に密に接合するための接合手段とを備えた熱交換器において、
前記複数の冷媒通路は、内部を流れる冷媒に対する耐圧性を向上させるために丸穴形状に成形されており、前記冷媒として二酸化炭素ガスが用いられており、前記水道水用流路管は、アルミニウムよりも耐食性に優れた耐食性金属よりなる一対の成形材を張り合わせてろう付けして内部に前記水道水通路を形成し、
前記接合手段は、前記水道水用流路管をろう付けするろう材より低融点のろう材、または高熱伝導接着剤、若しくは高熱伝導シートを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、アルミニウム材を押出し成形することによって偏平な多穴管を構成しているので、冷媒管の高耐圧性を維持することができる。また、多穴管よりも耐食性に優れた金属材を成形することによって水道水用流路管を構成しているので、水、特に水道水中に含まれる塩素に対する水路の通路壁の耐食性を確保することができる。そして、多穴管と水道水用流路管とを熱的に密に接合することにより、冷媒用多穴管の複数の冷媒通路内を流れる冷媒と水道水用流路管の水道水通路内を流れる水との熱交換を良好に行うことができる。また、複数の冷媒通路が丸穴形状に成形されているので、複数の冷媒通路の内部を流れる冷媒（二酸化炭素ガス）に対する耐圧性を向上させることができる。また、水道水用流路管は、アルミニウムよりも耐食性に優れた耐食性金属よりなる一対の成形材を張り合わせてろう付けして内部に水道水通路を形成しているので、水道水中に含まれる塩素に対する一対の成形材の通路壁の耐腐食性を、純アルミニウム系の金属材料を用いたものと比較して飛躍的に向上できる。また、接合手段は、水道水用流路管をろう付けするろう材より低融点のろう材、または高熱伝導接着剤、若しくは高熱伝導シートを有するので、水道水用流路管の接合強度が低下することはない。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、多穴管の表面に多穴管の芯材に対して、電位の低い犠牲材層を設けることにより、水道水用流路管が腐食して水が漏れたとしても、その犠牲材層を選択的に腐食させることで、水道水用流路管内に形成される水道水通路と多穴管内に形成される冷媒通路とが貫通することはない。これにより、水道水用流路管内を流れる水に冷媒が混ざることはない。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、多穴管と水道水用流路管とを接合するろう材、およびこのろう材に混合された亜鉛よりなる亜鉛拡散層を設けることにより、水道水用流路管が腐食して水道水が漏れたとしても、その亜鉛拡散層を選択的に腐食させることで、水道水用流路管内に形成される水道水通路と多穴管内に形成される冷媒通路とが貫通することはない。これにより、水道水用流路管内を流れる水に冷媒が混ざることはない。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、複数の冷媒通路のうちの隣設する２つの冷媒通路を区画する内柱を、外壁よりも厚くしている。また、請求項５に記載の発明によれば、耐食性に優れた金属材を成形することによって略波形形状のインナーフィンを製作している。そして、そのインナーフィンを水道水用流路管の水道水通路内に挿入して接合することにより、水から冷媒への伝熱効率を向上することができると共に、インナーフィンの耐食性を確保することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、耐食性に優れた金属材を成形することによって第１の金属成形チューブを設け、耐食性に優れた金属材を成形することによって第２の金属成形チューブを設け、接合手段によって第１の金属成形チューブと第２の金属成形チューブとを２段に重ねて熱的に密に接合することにより、押出し成形品よりなる多穴管と同程度の耐圧性の高い第１、第２の金属成形チューブの生産性を向上することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、第１の金属成形チューブまたは第２の金属成形チューブのいずれか一方の金属成形チューブの通路壁面に凹凸部を設けることにより、第１作動流体または第２作動流体のいずれか一方の作動流体の流れを乱すことができるので、一方の作動流体と他方の作動流体との熱交換効率を向上することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、第１の金属成形チューブまたは第２の金属成形チューブのいずれか一方の金属成形チューブの表面に、その一方の金属成形チューブの芯材に対して、電位の低い犠牲材層を設けることにより、他方の金属成形チューブが腐食して水が漏れたとしても、その犠牲材層を選択的に腐食させることで、一方の金属成形チューブ内を流れる水と他方の金属成形チューブ内を流れる冷媒とが混ざることはない。
【００１９】
請求項８に記載の発明によれば、第１の金属成形チューブと第２の金属成形チューブとを接合するろう材、およびこのろう材に混合された亜鉛よりなる亜鉛拡散層を設けることにより、第１の金属成形チューブまたは第２の金属成形チューブのいずれか一方の金属成形チューブが腐食して水道水が漏れたとしても、その亜鉛拡散層を選択的に腐食させることで、一方の金属成形チューブ内を流れる水と他方の金属成形チューブ内を流れる冷媒とが混ざることはない。
【００２０】
請求項９に記載の発明によれば、耐食性に優れた金属材を押出し成形することによって設けた偏平な流路管内に、耐食性に優れた金属材を成形することによって設けた金属成形部材を挿入して熱交換器用チューブを構成することにより、流路管および金属成形部材の耐食性を確保することができる。また、押出し成形品よりなる多穴管と同程度の耐圧性の高い流路管の生産性を向上することができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明によれば、流路管と金属成形部材の基板部の一端面との間には、複数の第１柱部により区画された複数の第１流体通路が設けられ、流路管と金属成形部材の基板部の他端面との間には、複数の第２柱部により区画された複数の第２流体通路が設けられている。これにより、第１作動流体または第２作動流体として水、特に水道水を使用した場合でも、第１流体通路または第２流体通路の通路壁の耐食性を確保することができる。また、第２作動流体または第１作動流体として二酸化炭素ガス等の冷媒を使用した場合でも、第２流体通路または第１流体通路の通路壁の高耐圧性を確保することができる。
【００２２】
請求項１０に記載の発明によれば、耐食性に優れた金属材を成形することによって設けた一対の金属板材間に、耐食性に優れた金属材を成形することによって設けた金属成形部材を挟み込んで熱交換器用チューブを構成することにより、一対の金属板材および金属成形部材の耐食性を確保することができ、且つ押出し成形品よりなる多穴管と同程度の耐圧性の高い流路管の生産性を向上することができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明によれば、一対の金属板材のうちの一方の金属板材と金属成形部材の基板部の一端面との間には、複数の第１柱部により区画された複数の第１流体通路が設けられ、一対の金属板材のうちの他方の金属板材と金属成形部材の基板部の他端面との間には、複数の第２柱部により区画された複数の第２流体通路が設けられている。これにより、第１作動流体または第２作動流体として水、特に水道水を使用した場合でも、第１流体通路または第２流体通路の通路壁の耐食性を確保することができ、第２作動流体または第１作動流体として二酸化炭素ガス等の冷媒を使用した場合でも、第２流体通路または第１流体通路の通路壁の高耐圧性を確保することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態の構成〕
図１および図２は本発明の第１実施形態を示したもので、図１はヒートポンプ式給湯装置の温水器として使用される熱交換器の主要構成を示した図で、図２（ａ）、（ｂ）は熱交換器の全体構成を示した図である。
【００２５】
本実施形態の熱交換器１は、住宅の風呂や台所への給湯を行うヒートポンプ式給湯装置に使用され、冷媒圧縮機の吐出口から吐出された冷媒（例えば二酸化炭素（ＣＯ２  ）ガス）とこの冷媒の流れ方向に対して対向（対向流）して流れる水道水とを熱交換することで、水道水を加熱する温水器（冷媒水熱交換器）である。
【００２６】
この熱交換器１は、冷媒用入口側タンク１１と冷媒用出口側タンク１２との間に接続されたアルミ押出しチューブ２と、水道水用入口側ヘッダ１３と水道水用出口側ヘッダ１４との間に接続されたステンレス成形チューブ３とを備え、これらのアルミ押出しチューブ２とステンレス成形チューブ３とをノコロックろう付けまたは真空ろう付け等の接合手段を用いて熱的に密に接合している。
【００２７】
冷媒用入口側タンク１１の一端部には、冷媒配管を介して冷媒圧縮機の吐出口と接続させるための入口側ユニオン１５が設けられている。また、冷媒用出口側タンク１２の他端部には、冷媒配管を介して膨張弁等の減圧装置と接続させるための出口側ユニオン１６が設けられている。
【００２８】
そして、水道水用入口側ヘッダ１３には、折り曲げられた円管形状の入口側配管２１が接続され、水道水用出口側ヘッダ１４には、折り曲げられた円管形状の出口側配管２２が接続されている。
【００２９】
アルミ押出しチューブ２は、本発明の冷媒用多穴管に相当するもので、図１に示したように、押し出し性の良好な金属（例えばアルミニウムを主成分とする金属）よりなり、内部を水道水と熱交換する冷媒が流れる複数の冷媒通路２３を有している。
【００３０】
複数の冷媒通路２３は、通路の形成方向（図１において左右方向）よりも孔方向（図１において奥行き方向）の寸法が大きい丸穴形状の貫通孔である。なお、冷媒通路２３内にインナーフィンが挿入されていても良い。
【００３１】
ステンスレス成形チューブ３は、図１に示したように、アルミニウムよりも耐食性に優れた耐食性金属（例えばステンレスを主成分とする金属）よりなる一対のステンレス成形材４、５を張り合わせて内部に水道水通路２４を形成した水道水用流路管である。
【００３２】
一対のステンレス成形材４、５のうちの一方のステンレス成形材４は、他方のステンレス成形材５の通路壁面との間に水道水通路２４を形成するようにカップ形状に凹んだ凹状部２５を有している。水道水通路２４内には、アルミニウムよりも耐食性に優れた耐食性金属（例えばステンレス）よりなる波形形状のインナーフィン６が挿入されている。
【００３３】
〔第１実施形態の製造方法〕
次に、本実施形態の熱交換器１の製造方法を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００３４】
先ず、純アルミニウム系の金属材料を多穴管押出し用ダイス（図示せず）内に入れて熱間押出し成形することによって、偏平な長円形状で、多穴管形状のアルミ押出しチューブ２を製作している。なお、アルミ押出しチューブ２に形成される複数の冷媒通路２３は、内部を流れる冷媒に対する耐圧性を向上させるために丸穴形状に成形される。
【００３５】
一方、波形（コルゲート）形状に一対のフィン用ローラ成形機（図示せず）間を通して成形したインナーフィン６を、一対のチューブ用ローラ成形機（図示せず）間を通してカップ状に成形した一対のステンレス成形材４、５の間に挿入する。
【００３６】
そして、板厚が約５０μｍの銅ろう材箔（図示せず）を、ステンレス成形材４、５とインナーフィン６との間に挿入し、一対のステンレス成形材４、５の両端部同士を、プレス成形によってステンレス成形材４の平板形状の短片部２６をステンレス成形材５の横Ｕ字形状の長片部２７によってかしめて挟み込んで固定した後に、銅ろう材箔をろう材として接合することでステンレス成形チューブ３が製作される。
【００３７】
そして、アルミニウムの薄いろう材箔（図示せず）をアルミ押出しチューブ２の接合面とステンレス成形チューブ３の接合面との間に挿入して、アルミ押出しチューブ２の接合面とステンレス成形チューブ３の接合面とをノコロックろう付け法または真空ろう付け法を用いて熱的に密に接合する。
【００３８】
ここで、アルミニウムろう材箔は、銅ろう材箔よりも低融点のため、先にステンレス成形チューブ３のろう付けを行った後に、アルミ押出しチューブ２とステンレス成形チューブ３とのろう付けを行っても、銅ろう材が溶け出すことはなく、ステンレス成形チューブ３の接合強度が低下することはない。
【００３９】
次に、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、冷媒用入口側タンク１１、冷媒用出口側タンク１２をアルミニウム製の筒材によって製作し、その筒材にアルミ押出しチューブ２の端部を挿入することが可能な縦長の長円形穴（図示せず）を開けて、その縦長の長円形穴内にアルミ押出しチューブ２の端部を差し込んでアルミ一体ろう付けによって、アルミ押出しチューブ２の図示左端部と冷媒用入口側タンク１１とを接合し、且つアルミ押出しチューブ２の図示右端部と冷媒用出口側タンク１２とを接合する。
【００４０】
また、水道水用入口側ヘッダ１３、水道水用出口側ヘッダ１４を銅製の筒材によって製作し、ステンレス成形チューブ３の端部に挿入してトーチろう付けによって、ステンレス成形チューブ３の図示右端部と水道水用入口側ヘッダ１３とを接合し、且つステンレス成形チューブ３の図示左端部と水道水用出口側ヘッダ１４とを接合することで熱交換器１を製造する。
【００４１】
〔第１実施形態の作用〕
次に、本実施形態の熱交換器１の作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００４２】
冷媒圧縮機の吐出口より吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、冷媒配管を通って冷媒用入口側タンク１１内に流入する。そして、冷媒用入口側タンク１１内に流入した冷媒ガスは、アルミ押出しチューブ２に形成された複数の冷媒通路２３内に流入して冷媒通路２３を通過する際に水道水と熱交換して冷却される。そして、冷媒ガスは、冷媒用出口側タンク１２内に流入した後に、冷媒配管を介して膨張弁等の減圧装置に向かう。
【００４３】
一方、水道管より入口側配管２１を通って水道水用入口側ヘッダ１３内に流入した水道水は、ステンレス成形チューブ３の水道水通路２４内に流入して、水道水通路２４を通過する際に冷媒ガスと熱交換して加熱されて温水となる。そして、温水は、水道水用出口側ヘッダ１４内に流入した後に、出口側配管２２を通って風呂または台所等の給湯場所に向かう。
【００４４】
〔第１実施形態の効果〕
以上のように、本実施形態の熱交換器１は、純アルミニウム系の金属材料よりも耐食性に優れたステンレス成形材４、５をインナーフィン６を挟み込んだ状態でろう付けにより接合することで、内部に水道水通路２４を有するステンレス成形チューブ３を構成することによって、水道水中に含まれる塩素に対するステンレス成形材４、５の通路壁、インナーフィン６の表面およびろう材としての銅ろう材箔の耐腐食性を、純アルミニウム系の金属材料を用いたものと比較して飛躍的に向上することができる。
【００４５】
また、冷媒用流路管としては、冷媒ガスとして二酸化炭素（ＣＯ２  ）ガスを使用した場合には、フロン系の冷媒ガスを使用したものと比較して高耐圧性を確保する必要があるが、本実施形態では、純アルミニウム系の金属材料を押出し成形して複数の冷媒通路２３を有するアルミ押出しチューブ２を構成することによって、冷媒用流路管の高耐圧性を確保することができる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
図３は本発明の第２実施形態を示したもので、熱交換器用チューブを示した図である。
【００４７】
本実施形態の熱交換器用チューブ７は、２個の部品に分割して構成したもので、純アルミニウム系の金属材料よりも耐食性に優れた銅材料をプレス成形（ローラ成形）することによって製作された所定の形状の銅成形部材３１と、銅材料を押出し成形することによって製作された偏平化した銅成形チューブ３２とから構成して、その銅成形チューブ３２内に銅成形部材３１を挿入して銅ろう付け等の接合手段を用いて熱的に密に接合している。
【００４８】
銅成形部材３１は、本発明の金属成形部材に相当するもので、平板状の基板部３４、この基板部３４の一端面から一方側（図示上方側）に突出した複数の第１柱部（第１突条部）３５、および基板部３４の他端面から他方側（図示下方側）に突出した複数の第２柱部（第２突条部）３６を有している。
【００４９】
銅成形チューブ３２は、本発明の流路管に相当するもので、断面円形状の銅製チューブを横長の長円形状となるように潰すことで成形される。この銅成形チューブ３２の通路壁面と銅成形部材３１の基板部３４の一端面との間には、複数の第１柱部３５により区画された複数の冷媒通路（第１流体通路）３７が形成されている。これらの冷媒通路３７内には、冷媒（第１作動流体）が流れる。
【００５０】
また、銅成形チューブ３２の通路壁面と銅成形部材３１の基板部３４の他端面との間には、複数の第２柱部３６により区画された複数の水道水通路（第２流体通路）３８が形成されている。これらの水道水通路３８内には、水道水（第２作動流体）が流れる。
【００５１】
そして、本実施形態の熱交換器用チューブ７は、銅成形部材３１を銅成形チューブ３２の中に挿入して周囲を潰すことで、銅成形部材３１と銅成形チューブ３２の内表面（通路壁面）を密に組み付けて、その後に、銅ろう付けで熱的に密に接合する。なお、熱交換器用チューブ７の内部の接合面には、予めペースト状の銅ろう材を塗布しておく。また、押出し成形と同時に、型成型材を接合することで構成することもできる。
【００５２】
本実施形態においても、第１実施形態と同様な効果を達成できると共に、銅材料はアルミニウム材料に対して押出し性が低下するが、上記のような第１、第２柱部３５、３６を成形加工した銅成形部材３１を銅成形チューブ３２内に挿入することで、第１実施形態のアルミ押出しチューブ２と略同一の構造の高耐圧性の多穴管を容易に製作することができる。
【００５３】
〔第３実施形態〕
図４は本発明の第３実施形態を示したもので、熱交換器用チューブを示した図である。
【００５４】
本実施形態の熱交換器用チューブ８は、３個の部品に分割して構成したもので、銅材料をプレス成形（ローラ成形）することによって製作された所定の形状の銅成形部材４１と、銅材料をプレス成形（ローラ成形）することによって製作された一対の平板状蓋体４２、４３とから構成して、一対の平板状蓋体４２、４３間に銅成形部材４１を挟み込んで銅ろう付け等の接合手段を用いて熱的に密に接合している。
【００５５】
銅成形部材４１は、本発明の金属成形部材に相当するもので、平板状の基板部４４、この基板部４４の一端面から一方側（図示上方側）に突出した複数の第１柱部（第１突条部）４５、および基板部４４の他端面から他方側（図示下方側）に突出した複数の第２柱部（第２突条部）４６を有している。
【００５６】
一対の平板状蓋体４２、４３は、本発明の一対の金属板材に相当する。平板状蓋体４２の通路壁面と銅成形部材４１の基板部４４の一端面との間には、複数の第１柱部４５により区画された複数の冷媒通路（第１流体通路）４７が形成されている。これらの冷媒通路４７内には、冷媒（第１作動流体）が流れる。
【００５７】
また、平板状蓋体４３の通路壁面と銅成形部材４１の基板部４４の他端面との間には、複数の第２柱部４６により区画された複数の水道水通路（第２流体通路）４８が形成されている。これらの水道水通路４８内には、水道水（第２作動流体）が流れる。
【００５８】
〔第４実施形態〕
図５および図６は本発明の第４実施形態を示したもので、図５は熱交換器の主要構成を示した図で、図６（ａ）は第２の銅押出し成形チューブを示した図で、（ｂ）は熱交換器を示した図である。
【００５９】
本実施形態の熱交換器９は、第１実施形態と同様に、住宅の風呂や台所への給湯を行うヒートポンプ式給湯装置に使用され、冷媒圧縮機の吐出口から吐出された冷媒ガス（例えばＣＯ２  ガス）と水道水とを熱交換して水道水を加熱する温水器である。
【００６０】
熱交換器９は、銅材料を押出し成形してなる第１の銅押出し成形チューブ（第１の金属成形チューブ）５１と、銅材料を押出し成形してなる第２の銅押出し成形チューブ（第２の金属成形チューブ）５２とから構成して、第１の銅押出し成形チューブ５１と第２の銅押出し成形チューブ５２とを２段に重ねて銅ろう付け等の接合手段を用いて熱的に密に接合している。
【００６１】
第１の銅押出し成形チューブ５１は、板厚が薄く、冷媒の流れ方向に向けて板長さが非常に長い多穴管である。この第１の銅押出し成形チューブ５１には、内部を冷媒が流れる複数の冷媒通路５３が形成されている。また、第２の銅押出し成形チューブ５２は、板厚が薄く、水道水の流れ方向に向けて板長さが非常に長い多穴管である。この第２の銅押出し成形チューブ５２には、内部を水道水が流れる複数の水道水通路５４が形成されている。
【００６２】
〔第５実施形態〕
図７は本発明の第５実施形態を示したもので、図７（ａ）は第２の銅押出し成形チューブを示した図で、（ｂ）は熱交換器を示した図である。
【００６３】
本実施形態では、第４実施形態と同様にして、銅材料を押出し成形してなる第１の銅押出し成形チューブ５１と、銅材料を押出し成形してなる第２の銅押出し成形チューブ５２とから構成して、第１の銅押出し成形チューブ５１と第２の銅押出し成形チューブ５２とを２段に重ねて銅ろう付け等の接合手段を用いて熱的に密に接合している。
【００６４】
そして、第２の銅押出し成形チューブ５２の片側（第１の銅押出し成型チューブ５１側に対して反対側）の表面には、水道水の流れを乱流化するために凸部５５ａと凹部５５ｂとを交互に繰り返すような凹凸部５５が設けられている。また、第２の銅押出し成形チューブ５２の複数の水道水通路５４の片側の通路壁面には、水道水の流れを乱流化するために凸部５６ａと凹部５６ｂとを交互に繰り返すような凹凸部５６が設けられている。このように、第２の銅押出し成形チューブ５２の片側の通路壁面に凹凸部５６を形成することにより、複数の水道水通路５４内を通過する水道水の流れを乱すことができるので、水道水と冷媒との熱交換効率を向上することができる。
【００６５】
〔第６実施形態〕
図８は本発明の第６実施形態を示したもので、図８（ａ）は第２の銅押出し成形チューブを示した図で、（ｂ）は熱交換器を示した図である。
【００６６】
本実施形態では、第５実施形態と同様にして、銅材料を押出し成形してなる第１の銅押出し成形チューブ５１と、銅材料を押出し成形してなる第２の銅押出し成形チューブ５２とから構成して、第１の銅押出し成形チューブ５１と第２の銅押出し成形チューブ５２とを２段に重ねて銅ろう付け等の接合手段を用いて熱的に密に接合している。
【００６７】
本実施形態の第２の銅押出し成形チューブ５２の両面には、凸部５５ａと凹部５５ｂとを交互に繰り返すような凹凸部５５が設けられている。また、第２の銅押出し成形チューブ５２の複数の水道水通路５４の両側の通路壁面には、凸部５６ａと凹部５６ｂとを交互に繰り返すような凹凸部５６が設けられている。このように、第２の銅押出し成形チューブ５２の両側の通路壁面に凹凸部５６を形成することにより、複数の水道水通路５４内を通過する水道水の流れを、第５実施形態よりも更に乱すことができるので、水道水と冷媒との熱交換効率を更に向上することができる。
【００６８】
〔第７実施形態の構成〕
図９ないし図１１は本発明の第７実施形態を示したもので、図９は熱交換器の主要構成を示した図で、図１０および図１１は熱交換器の全体構成を示した図である。
【００６９】
本実施形態の熱交換器１は、第１実施形態と同様にヒートポンプ式給湯装置に使用され、冷媒用入口側タンク１１と冷媒用出口側タンク１２との間に接続されたアルミ押出しチューブ２と、水道水用入口側ヘッダ１３と水道水用出口側ヘッダ１４との間に接続されたステンレス成形チューブ３とを備え、これらのアルミ押出しチューブ２とステンレス成形チューブ３とをノコロックろう付けまたは真空ろう付け等の接合手段を用いて熱的に密に接合している。
【００７０】
そして、冷媒用入口側タンク１１の一端部には、第１実施形態と同様に入口側ユニオン１５が設けられ、また、冷媒用出口側タンク１２の他端部には、第１実施形態と同様に出口側ユニオン１６が設けられている。そして、水道水用入口側ヘッダ１３には、第１実施形態と同様に入口側配管２１が接続され、また、水道水用出口側ヘッダ１４には、第１実施形態と同様に出口側配管２２が接続されている。
【００７１】
アルミ押出しチューブ２は、本発明の冷媒用多穴管に相当するもので、例えばアルミニウム−マンガン（Ａｌ−Ｍｎ）系のアルミニウム合金よりなるチューブ芯材６１を押出し成形することによって製造されて、内部に複数の冷媒通路２３を有している。また、チューブ芯材６１の表面には、チューブ芯材６１よりも耐腐食性の劣るチューブ犠牲材６２を形成している。そのチューブ犠牲材６２は、例えばアルミニウム−亜鉛（Ａｌ−Ｚｎ）系のアルミニウム合金よりなる。
【００７２】
ステンレス成形チューブ３は、本発明の水用流路管に相当するもので、アルミニウム合金よりも耐食性に優れた耐食性金属（例えばステンレス：ＳＵＳ）よりなる一対のステンレス成形材４、５を張り合わせて内部に水道水通路２４を形成した水道水用流路管である。
【００７３】
一対のステンレス成形材４、５のうちの一方のステンレス成形材４には、カップ形状に凹んだ凹状部２５が形成されている。なお、水道水通路２４内には、アルミニウム合金よりも耐食性に優れた耐食性金属（例えばステンレス：ＳＵＳ）よりなる波形形状のインナーフィン６が挿入されている。
【００７４】
〔第７実施形態の製造方法〕
次に、本実施形態の熱交換器１の製造方法を図９ないし図１１に基づいて簡単に説明する。
【００７５】
先ず、第１実施形態と同様にステンレス成形チューブ３を製作し、且つ第１実施形態と同様にアルミ押出しチューブ２（チューブ芯材６１）を製作する。次に、チューブ芯材６１の表面に、アルミニウム−亜鉛粉末を溶射で塗布した後に、板厚が約５０μｍのアルミニウムろう材箔をステンレス成形チューブ３とアルミ押出しチューブ２との間に挿入しておく。
【００７６】
そして、加熱炉（窒素雰囲気）中で、アルミニウムろう材箔の融点よりも高く、チューブ芯材６１の融点よりも低いろう付け温度でアルミニウムろう材箔を加熱溶融させることによって、アルミ押出しチューブ２とステンレス成形チューブ３とがろう付け接合される。このろう付け接合時に、チューブ芯材６１に塗布されたアルミニウム−亜鉛粉末中の亜鉛原子がアルミニウム合金の表面に拡散する。これにより、チューブ芯材６１の表面にチューブ犠牲材６２が形成される。
【００７７】
なお、アルミ押出しチューブ２の表面とステンレス成形チューブ３の表面との接合は、薄いアルミニウムろう材箔または銅ろう材箔をアルミ押出しチューブ２とステンレス成形チューブ３との間に挿入し、ノコロックろう付け法、あるいは真空ろう付け法で接合しても良い。また、アルミ押出しチューブ２とステンレス成形チューブ３とは、高熱伝導接着材で接合しても良い。
【００７８】
〔第７実施形態の特徴〕
ここで、ステンレス成形チューブ３内において何らかの内部腐食が発生し、更に腐食が進行してステンレス成形チューブ３の水道水通路２４から水道水が漏れ出し、この漏れ出した水道水がアルミ押出しチューブ２を腐食させる可能性がある。
【００７９】
そして、アルミ押出しチューブ２の冷媒通路２３とステンレス成形チューブ３の水道水通路２４とが貫通すると、冷媒の方が水道水よりも圧力が高いために、アルミ押出しチューブ２からステンレス成形チューブ３への冷媒漏れが生じる可能性がある。この場合には、冷媒中に溶けているコンプレッサオイルが水道水側のステンレス成形チューブ３に入ってしまい、飲料用として不適な水道水となるという問題が生じる。
【００８０】
そこで、上記の問題を解決する目的で、本実施形態の熱交換器１では、アルミ押出しチューブ２の表面に、チューブ芯材６１に対して耐食性の劣るチューブ犠牲材６２を設けている。これにより、アルミ押出しチューブ２のチューブ芯材６１に対してチューブ犠牲材６２の部位の電位が例えば１００ｍＶ下がるので、水道水が作用してこの部分で局部電池が形成されたとすると、この電位の低いチューブ犠牲材６２が選択的に腐食することになる。
【００８１】
その結果、熱交換器１の熱交換部を構成するアルミ押出しチューブ２の冷媒通路２３とステンレス成形チューブ３の水道水通路２４とが貫通することなく、水道水は外に流れるため、これを何らかの方法で検出すれば、冷媒が水道水回路に混入することはない。これにより、冷媒中に溶けているコンプレッサオイルが水道水側の押出成形物に入ってしまい、飲料用として不適な水となるという問題を回避できる。
【００８２】
〔第８実施形態〕
図１２は本発明の第８実施形態を示したもので、熱交換器の主要構成を示した図である。
【００８３】
本実施形態では、熱交換器用冷媒チューブをステンレス成形チューブからアルミ押出しチューブ６３に変更している。このアルミ押出しチューブ６３は、例えばアルミニウム−マンガン系のアルミニウム合金を、多穴管押出し用ダイス（図示せず）内に入れて熱間押出し成形することによって、偏平な長円形状で、多穴管形状の冷媒用流路管を製作している。なお、アルミ押出しチューブ６３に形成される複数の冷媒通路６４は、略方形状で、複数の柱部６５によって区画されている。
【００８４】
〔第９実施形態〕
図１３は本発明の第９実施形態を示したもので、熱交換器の主要構成を示した図である。
【００８５】
本実施形態では、水道水側のアルミ押出しチューブ２と冷媒側のアルミ押出しチューブ６３とのろう付けに用いるフラックス粉末（例えばフッ素系のフラックス）の中に亜鉛粉末を入れることで、アルミ押出しチューブ２とアルミ押出しチューブ６３との接合部のみに、各チューブのチューブ芯材よりも耐食性が悪く、チューブ芯材よりも電位的に低い（卑な）亜鉛拡散層６６を形成している。その亜鉛拡散層６６は、アルミニウム−亜鉛系のアルミニウム合金よりなる。
【００８６】
アルミ押出しチューブ２とアルミ押出しチューブ６３とをろう付けする際には、アルミ押出しチューブ２とアルミ押出しチューブ６３との間に、例えば板厚が５０μｍのアルミニウム−亜鉛系のアルミニウム合金よりなるアルミニウムろう材箔（図示せず）を介在させた状態で、加熱炉（窒素雰囲気）中にて、アルミニウムろう材箔の融点以上のろう付け温度で加熱溶融させることにより、アルミ押出しチューブ２とアルミ押出しチューブ６３とがろう付け接合される。
【００８７】
このろう付け接合時に、アルミ押出しチューブ２とアルミ押出しチューブ６３との接合部に、アルミニウムろう材箔中の亜鉛原子が接合部に拡散する。これにより、アルミ押出しチューブ２とアルミ押出しチューブ６３との接合部に亜鉛拡散層（チューブ犠牲層）６６が形成される。
【００８８】
〔他の実施形態〕
本実施形態では、アルミ押出しチューブ２とステンレス成形チューブ３とをろう付けにより接合した例を説明したが、アルミ押出しチューブ２とステンレス成形チューブ３とを高熱伝導接着剤、高熱伝導シートで接着するようにしても良い。また、その他に、半田付けまたは溶接等の接合手段を用いても良い。
【００８９】
本実施形態では、ステンレスをカップ状に成形することによりステンレス成形チューブ３を製作したが、銅材料をカップ状に成形することにより銅成形チューブを製作しても良い。また、本実施形態では、銅材料を成形することにより銅成形チューブ３２および一対の平板状蓋体４２、４３を製作したが、ステンレスを成形することにより偏平な長円形状のステンレス成形チューブまたは一対の平板状蓋体を製作しても良い。
【００９０】
本実施形態では、アルミ押出しチューブ２の冷媒通路２３、第１の銅押出し成形チューブ５１の冷媒通路５３、第２の銅押出し成形チューブ５２の水道水通路５４の断面形状を高耐圧性を考慮して円形状に形成したが、アルミ押出しチューブ２の冷媒通路２３、第１の銅押出し成形チューブ５１の冷媒通路５３、第２の銅押出し成形チューブ５２の水道水通路５４の断面形状を矩形状、三角形状、Ｈ字形状等に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱交換器の主要構成を示した断面図である（第１実施形態）。
【図２】（ａ）は熱交換器の全体構成を示した平面図で、（ｂ）は熱交換器の全体構成を示した正面図である（第１実施形態）。
【図３】熱交換器用チューブを示した断面図である（第２実施形態）。
【図４】熱交換器用チューブを示した断面図である（第３実施形態）。
【図５】熱交換器の主要構成を示した断面図である（第４実施形態）。
【図６】（ａ）は第２の銅押出し成形チューブを示した斜視図で、（ｂ）は熱交換器を示した断面図である（第４実施形態）。
【図７】（ａ）は第２の銅押出し成形チューブを示した斜視図で、（ｂ）は熱交換器を示した断面図である（第５実施形態）。
【図８】（ａ）は第２の銅押出し成形チューブを示した斜視図で、（ｂ）は熱交換器を示した断面図である（第６実施形態）。
【図９】熱交換器の主要構成を示した断面図である（第７実施形態）。
【図１０】熱交換器の全体構成を示した平面図である（第７実施形態）。
【図１１】熱交換器の全体構成を示した正面図である（第７実施形態）。
【図１２】熱交換器の主要構成を示した断面図である（第８実施形態）。
【図１３】熱交換器の主要構成を示した断面図である（第９実施形態）。
【符号の説明】
１  熱交換器
２  アルミ押出しチューブ（冷媒用多穴管）
３  ステンスレス成形チューブ（水道水用流路管）
６  インナーフィン
７  熱交換器用チューブ
８  熱交換器用チューブ
９  熱交換器
２３  冷媒通路
２４  水道水通路
３１  銅成形部材（金属成形部材）
３２  銅成形チューブ（流路管）
３４  基板部
３５  第１柱部
３６  第２柱部
３７  冷媒通路（第１流体通路）
３８  水道水通路（第２流体通路）
４１  銅成形部材（金属成形部材）
４２  平板状蓋体（金属板材）
４３  平板状蓋体（金属板材）
４４  基板部
４５  第１柱部
４６  第２柱部
４７  冷媒通路（第１流体通路）
４８  水道水通路（第２流体通路）
５１  第１の銅押出し成形チューブ（第１の金属成形チューブ）
５２  第２の銅押出し成形チューブ（第２の金属成形チューブ）
５３  冷媒通路
５４  水道水通路
６１  チューブ芯材
６２  チューブ犠牲材
６３  アルミ押出しチューブ
６４  冷媒通路
６５  柱部
６６  亜鉛拡散層（チューブ犠牲層）
【図１】
0003597436.tif 000002
【図２】
0003597436.tif 000003
【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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