(57)【要約】  【課題】二重管式熱交換器では、内管と外管との間の環状流路は変形や、潰れを生じ易く、その防止の為に内管または外管にフィンを立てようとすると、製造上可能なフィン高さに限界があり、流動抵抗を低く抑えるだけの流路断面積が確保できず、流動抵抗が高くなってしまう。  【解決手段】熱交換器１Ｘの熱交換部１は、内部に流体Ａが流動する内管２と、内管２の外周を覆って内管２に密着する中管３と、中管３の外周を覆うように設置し、中管３との間に流体Ｂが流動する外管４と、中管３の外壁と外管４の内壁に密着する管軸方向に略平行な円柱材５とからなる。円柱材５を管軸方向に略平行としたので、環状流路内の流体の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、独立した部材としたので、環状流路の周方向に垂直な方向の高さを任意の高さにできて、流路断面積を十分に確保できる。【選択図】図１
2006145156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体Ａが流動する内管と、前記内管の外周を覆って前記内管に密着する中管と、前記中管の外周を覆うように設置し、前記中管との間に流体Ｂが流動する外管と、前記中管の外壁と前記外管の内壁に密着する管軸方向に略平行な柱状材とからなる熱交換器。
【請求項２】
前記中管の外壁、または、前記外管の内壁には、前記柱状材が密着する管軸方向に略平行な溝を有することを特徴とした請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記柱状材は、略円形の断面形状を有することを特徴とした請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記柱状材は、部分的に設けることを特徴とした請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
内部に流体Ａが流動する内管と、前記内管の外周を覆って前記内管に密着する中管と、前記中管の外周を覆うように設置し、前記中管との間に流体Ｂが流動する外管とからなり、前記中管の外壁と前記外管の内壁に、相対して密着する管軸方向に略平行に延びる突起を有する熱交換器。
【請求項６】
前記中管の外壁の突起の先端と、前記外管の内壁の突起の先端に、相対する凹凸を有することを特徴とした請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記中管の外壁の突起と、前記外管の内壁の突起は、部分的に設けることを特徴とした請求項５または６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記流体Ａを水、前記流体Ｂを二酸化炭素とすることを特徴とした請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
内管を中管に挿入する第１工程と、前記中管を縮管して前記内管と密着させる第２工程と、柱状材を前記中管の外壁に管軸方向に略平行に配設する第３工程と、外管に前記柱状材を配設した前記中管を挿入する第４工程と、前記外管を縮管して前記柱状材と前記外管を密着させる第５工程とを具備することを特徴とした熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記柱状材を前記中管の外壁に管軸方向に略平行に配設する第３工程は、前記中管の外壁に管軸方向に略平行な溝を加工する工程と、前記溝に前記柱状材を配設する工程と、前記溝に前記柱状材を固定する工程とからなる請求項９に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
中管の外壁と外管の内壁に突起を設ける第１工程と、内管を前記中管に挿入する第２工程と、前記内管を拡管して中管と密着させる第３工程と、前記中管と前記外管の両突起が相対するように前記外管に前記中管を挿入する第４工程と、前記外管を縮管して前記両突起を密着させる第５工程とを具備する熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式の給湯機や家庭用、業務用の空気調和機などにおいて、液体と冷媒との熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の熱交換器として、内管と外管からなる二重管式熱交換器がある。給湯用熱交換器は、管が腐食した場合でも、水に異物が混入しない構造が必要であり、二重管式熱交換器の場合、内管は、間に管軸方向に延びる溝を設けた二重管とすることが義務付けられている。管の腐食が溝まで進行した時点で、溝から流体が漏洩し、その漏洩を検知することで、水への異物混入を事前に防止できる。従って、実際は三重管構造となっている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら、従来の給湯機用二重管式熱交換器を説明する。
【０００４】
図１３は特許文献１に記載された従来の熱交換器の要部斜視図である。図１３に示すように、従来の熱交換器１００は、内管１０１と、内管１０１を覆うように設置した外管１０２と、内管１０１と外管１０２との間を螺旋状に仕切る伝熱促進体１０３とからなる。
【０００５】
内管１０１は、間に管長方向に延びる溝１０４を設けた二重管で、内部にねじれテープ等からなる内管用伝熱促進体１０５が挿入されている。伝熱促進体１０３は、スプリング、または、内管１０１の外表面、もしくは外管１０２の内表面に一体に設けた螺旋状突起である。
【０００６】
以上のように構成された上記の熱交換器について、以下その動作を説明する。
【０００７】
伝熱促進体１０３により、内管１０１と外管１０２との間の環状流路を、螺旋状流路として流路長を増大するとともに、当該流路を流れる流体の乱流化を促進することで、内管１０１内の流体と、内管１０１と外管１０２との間の流路を流れる流体との伝熱を促進するもので、単位長さ当たりの熱交換性能を向上させる。さらに、環状流路に生じ易い変形、潰れを防止できる。また、管が腐食して穴が空いた場合、溝１０４から流体が漏洩し、その漏洩を検知することで、水への異物混入を事前に防止できる。
【特許文献１】特開２００１−２０１２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の熱交換器１００の構成では、内管１０１の外表面、もしくは外管１０２の内表面に一体に設けた突起１０３で流路を形成しようとすると、製造上可能な突起高さに限界があり、環状流路内の流体の流動抵抗を低く抑えるのに必要なだけの流路断面積が十分確保できず、流動抵抗が高くなってしまうという課題があった。また、螺旋状流路は、単位長さ当たりの熱交換性能を向上させるも、やはり、流動抵抗は高いものとなる。流動抵抗が高くなると、流体が流れにくくなるため、流量が低下して熱交換性能が低下したり、流量を得る為に加圧用ポンプが必要となったり、ヒートポンプサイクルで使用した場合、圧縮機の高吐出量化を招く。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、環状流路内の流体の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、環状流路の断面積を十分に確保できる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】
【００１０】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、内部に流体Ａが流動する内管と、前記内管の外周を覆って前記内管に密着する中管と、前記中管の外周を覆うように設置し、前記中管との間に流体Ｂが流動する外管と、前記中管の外壁と前記外管の内壁に密着する管軸方向に略平行な柱状材とからなるものである。
【００１１】
これによって、柱状材を管軸方向に略平行としたので、環状流路内の流体の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、独立した部材としたので、環状流路の周方向に垂直な方向の高さを任意の高さにできて、流路断面積を十分に確保できる。
【００１２】
また、本発明は、内部に流体Ａが流動する内管と、前記内管の外周を覆って前記内管に密着する中管と、前記中管の外周を覆うように設置し、前記中管との間に流体Ｂが流動する外管とからなり、前記中管の外壁と前記外管の内壁に、相対して密着する管軸方向に略平行に延びる突起を有するものである。
【００１３】
これによって、突起を管軸方向に略平行としたので、環状流路内の流体の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、中管と外管の突起を相対して突合せることで、個々の管に製造可能な突起高さは低くとも、環状流路の周方向に垂直な方向の高さを高くすることができて、また、突起は各管と一体なので、最小の部品数で、流路断面積を十分に確保できる。
【００１４】
また、本発明は、内管を中管に挿入する第１工程と、前記中管を縮管して前記内管と密着させる第２工程と、柱状材を前記中管の外壁に管軸方向に略平行に配設する第３工程と、外管に前記柱状材を配設した前記中管を挿入する第４工程と、前記外管を縮管して前記柱状材と前記外管を密着させる第５工程とを具備する熱交換器の製造方法である。
【００１５】
これによって、外管に挿入する前に柱状材を中管に配設することで、組立てが容易になる。また、三重管を製造する場合、環状流路を形成した後に、内管と中管とを、たとえば内管の拡管などで密着させる方法では、環状流路に潰れや変形を生じ易い。これに対して、本発明は、三重管の中で最後に環状流路を形成するため、環状流路に潰れや変形を生じにくく、安定した製造品質を得ることができる。
【００１６】
また、本発明は、中管の外壁と外管の内壁に突起を設ける第１工程と、内管を前記中管に挿入する第２工程と、前記内管を拡管して中管と密着させる第３工程と、前記中管と前記外管の両突起が相対するように前記外管に前記中管を挿入する第４工程と、前記外管を縮管して前記両突起を密着させる第５工程とを具備する熱交換器の製造方法である。
【００１７】
これによって、中管と外管の両突起が相対するように挿入するので、挿入後の位置合わせが不要で、製造工数を低減できる。また、三重管の中で最後に環状流路を形成するため、環状流路に潰れや変形を生じにくく、安定した製造品質を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の熱交換器は、環状流路内の流体の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、環状流路の断面積を十分に確保して、所望の熱交換量を得ることができる。
【００１９】
また、本発明の熱交換器は、最小の部品数で、環状流路内の流体の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、環状流路の断面積を十分に確保して、所望の熱交換量を得ることができる。
【００２０】
また、本発明の熱交換器の製造方法は、環状流路中の柱状材の位置決めが容易に、また確実にできるので、安定した製造品質を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の熱交換器の製造方法は、環状流路高さの精度を確保しやすいので、安定した製造品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
請求項１に記載の発明は、内部に流体Ａが流動する内管と、前記内管の外周を覆って前記内管に密着する中管と、前記中管の外周を覆うように設置し、前記中管との間に流体Ｂが流動する外管と、前記中管の外壁と前記外管の内壁に密着する管軸方向に略平行な柱状材とからなるものである。これによって、柱状材を管軸方向に略平行としたので、環状流路内の流体の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、独立した部材としたので、環状流路の周方向に垂直な方向の高さを任意の高さにできて、流路断面積を十分に確保して、所望の熱交換量を得ることができる。また、柱状材が環状流路の流体直径を小さくして流体Ｂの熱伝達率を高くし、熱交換効率を高めることができる。また、流体Ａと流体Ｂの間は二重壁なので、両流体が混合しないという点で安全性が確保できる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記中管の外壁、または、前記外管の内壁には、前記柱状材が密着する管軸方向に略平行な溝を有するものであり、これによって、溝に柱状材を沿わせることで、容易に柱状材の位置決めと固定を行うことができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記柱状材は、略円形の断面形状を有するものであり、これによって、柱状材は周壁に角張った部分がないため、中管や外管との接触で柱状材が削れて切粉が出る恐れがなく、流路への異物混入の恐れが低減される。また、溝から多少位置がずれても、転がって自動的に溝の中心に位置するので、位置決めを容易に行うことができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記柱状材は、部分的に設けるものであり、これによって、変形や潰れが生じ易い箇所にだけ柱状材を設けることで、熱交換器の軽量化を図ることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、内部に流体Ａが流動する内管と、前記内管の外周を覆って前記内管に密着する中管と、前記中管の外周を覆うように設置し、前記中管との間に流体Ｂが流動する外管とからなり、前記中管の外壁と前記外管の内壁に、相対して密着する管軸方向に略平行に延びる突起を有するものである。これによって、突起を管軸方向に略平行としたので、環状流路内の流体の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、中管と外管の突起を相対して突合せることで、個々の管に製造可能な突起高さは低くとも、環状流路の周方向に垂直な方向の高さを高くすることができて、また、突起は各管と一体なので、最小の部品数で、流路断面積を十分に確保して、所望の熱交換量を得ることができる。また、突起が環状流路の流体直径を小さくして流体Ｂの熱伝達率を高くし、熱交換効率を高めることができる。また、流体Ａと流体Ｂの間は二重壁なので、両流体が混合しないという点で安全性が確保できる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記内管の外壁の突起の先端と、前記外管の内壁の突起の先端に、相対する凹凸を有するものであり、突起先端の相対する凹凸が、突起の位置決めを容易にするとともに、中管と外管の両突起の位置ずれを防止することができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の発明において、前記内管の外壁の突起と、前記外管の内壁の突起は、部分的に設けるものであり、これによって、変形や潰れが生じ易い箇所にだけ突起を設けることで、熱交換器の軽量化を図ることができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、前記流体Ａを水、前記流体Ｂを二酸化炭素とするものであり、これによって、ヒートポンプ給湯機用の水冷媒熱交換器として使用することで高いヒートポンプ効率を得ることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、内管を中管に挿入する第１工程と、前記中管を縮管して前記内管と密着させる第２工程と、柱状材を前記中管の外壁に管軸方向に略平行に配設する第３工程と、外管に前記柱状材を配設した前記中管を挿入する第４工程と、前記外管を縮管して前記柱状材と前記外管を密着させる第５工程とを具備することを特徴とした熱交換器の製造方法であり、これによって、外管に挿入する前に柱状材を中管に配設することで、組立てが容易になる。また、三重管を製造する場合、環状流路を形成した後に、内管と中管とを、たとえば内管の拡管などで密着させる方法では、環状流路に潰れや変形を生じ易い。これに対して、本発明は、三重管の中で最後に環状流路を形成するため、環状流路に潰れや変形を生じにくく、安定した製造品質を得ることができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記柱状材を前記中管の外壁に管軸方向に略平行に配設する第３工程は、前記中管の外壁に管軸方向に略平行な溝を加工する工程と、前記溝に前記柱状材を配設する工程と、前記溝に前記柱状材を固定する工程とからなる熱交換器の製造方法であり、中管外壁に管軸方に略平行な溝を加工してそこに柱状材を固定することで、柱状材の位置ずれを防止できるので、安定した製造品質を得ることができる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、中管の外壁と外管の内壁に突起を設ける工程と、内管を前記中管に挿入する工程と、前記内管を拡管して中管と密着させる工程と、前記中管と前記外管の両突起が相対するように前記外管に前記中管を挿入する工程と、前記外管を縮管して前記両突起を密着させる工程とを具備する熱交換器の製造方法でありこれによって、中管と外管の両突起が相対するように挿入するので、挿入後の位置合わせが不要で、製造工数を低減できる。また、三重管の中で最後に環状流路を形成するため、環状流路に潰れや変形を生じにくく、安定した製造品質を得ることができる。
【００３３】
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、この発明が限定されるものではない。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の要部斜視図、図２は、同実施の形態における熱交換器の熱交換部の管軸方向に垂直な断面図、図３は、同実施の形態における熱交換器の管軸方向の断面図である。図４は、同実施の形態における熱交換器の製造方法の第１及び第２工程の概略図、図５は、同実施の形態における熱交換器の製造方法の第３工程の概略図、図６は、同実施の形態における熱交換器の製造方法の第４及び第５工程の概略図である。図７は、同実施の形態における他の熱交換器の熱交換部の管軸方向に垂直な要部断面図である。
【００３５】
図１、図２において、熱交換器１Ｘの熱交換部１は、内部に水が流動する内管２と、内管２の外周を覆って内管２に密着する中管３と、中管３の外周を覆うように設置し、中管３との間に二酸化炭素が流動する外管４と、中管３の外壁３ｂと外管４の内壁４ａに密着する管軸方向に略平行な円柱材５とからなる。内管２、中管３、外管４、円柱材５は耐食性、熱伝導性の良い銅製である。内管２と外管４は円管である。中管３の内壁３ａには、管長方向に延びる凹凸を有し、内管２と密着して複数の小溝６を形成する。中管３の外壁３ｂには、管軸方向に略平行な溝７を有する。溝７に円柱材５が密着して、中管３と外管４との間には複数の環状流路８を形成し、円柱材５が環状流路８の周方向に垂直な方向の高さ（以下、環状流路高さと呼ぶ）を保持している。
【００３６】
図３において、熱交換部１の管端にはキャップ９を取り付けて、内管２と中管３を貫通させ、外管４の管端を閉塞する。キャップ９内の溝１０が二酸化炭素の出入口となる。小溝６は、管軸方向に対して略平行に、キャップ９の外側まで延びている。
【００３７】
次に、図４から図６にて、熱交換器１Ｘの製造方法の概略を述べる。
【００３８】
まず、図４において、第１工程として、内管２を、内壁３ａに管長方向に延びる凹凸を有する中管３へ挿入した後、第２工程として、中管３を縮管して内管２と中管３を密着させる。縮管工程は、中管３を一対のローラ１１間に通し、中管３の外壁３ｂに万遍なくローラ１１を圧接して行う。縮管工程は、引抜き加工でもよい。
【００３９】
図５において、第３工程として、中管３を、中管３の周方向に垂直な４方向から圧接するローラ１２間に通して、外壁３ｂに管軸方向に略平行な溝７を加工する。その溝にペースト状のロー材１３を順次供給する。４本の円柱材５を、溝７にローラ１４を通して配設した後、高周波誘導加熱装置１５で加熱して、溝７に円柱材５をロー付けして固定する。
【００４０】
図６において、第４工程として、円柱材５をロー付けした中管３を外管４に挿入した後、第５工程として、外管４を縮管して外管４と円柱材５を密着させる。縮管工程は、外管４を一対のローラ１６間に通し、外管４の外壁４ｂに万遍なくローラ１６を圧接して行う。縮管工程は、引抜き加工でもよい。
【００４１】
以上のように構成された熱交換器１Ｘについて、以下その動作を説明する。
【００４２】
熱交換部１の内管２の内部を水が、中管３と外管４との間の環状流路８に二酸化炭素が対向して流れ、密着した内管２と中管３の管壁を介して、水と二酸化炭素が熱交換する。
【００４３】
以上のように本実施の形態の熱交換器１Ｘは、円柱材５を管軸方向に略平行としたので、環状流路内の二酸化炭素の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、独立した部材としたので、環状流路の周方向に垂直な方向の高さを任意の高さ（例えば、環状流路高さ１．２ｍｍ）にできて、流路断面積を十分に確保して、所望の熱交換量を得ることができる。また、円柱材５が環状流路の流体直径を小さくして二酸化炭素の熱伝達率を高くし、熱交換効率を高めることができる。また、水などで内管２が腐食した場合、小溝６から水がキャップ９の外側まで漏洩して、漏洩を検知できるので、給湯用熱交換器として安全性が確保できる。
【００４４】
さらに、管軸方向に略平行な溝７を設けたことにより、円柱材５の位置決めと固定を容易にして、曲げ加工する場合でも円柱材５の位置ずれを防止できる。
【００４５】
また、環状流路を確保する部材を円柱材５としたことで、周壁に角張った部分がないため、中管３や外管４との接触で削れて切粉が出る恐れがなく、環状流路８への異物混入の恐れが低減される。また、溝７から多少位置がずれても、転がって自動的に溝７の中心に位置するので、位置決めを容易に行うことができる。
【００４６】
また、本実施の本実施の形態の熱交換器１Ｘの製造方法は、内管２を中管３に挿入する第１工程と、中管３を縮管して内管２と密着させる第２工程と、中管３の外壁３ｂに溝７を加工した後、溝７にロー材１３を供給し、その溝７に円柱材５を配設して高周波でロー付けして固定する第３工程と、外管４に円柱材５を配設した中管３を挿入する第４工程と、外管４を縮管する第５工程とを具備したものである。これにより、外管４に挿入する前に円柱材５を中管３に配設することで、組立てが容易になる。また、三重管を製造する場合、予め環状流路８を形成した後に、内管２と中管３とを、たとえば内管２の拡管などで密着させる方法では、環状流路８に潰れや変形を生じ易い。これに対して、本発明は、最後に環状流路８を形成するため、環状流路８に潰れや変形を生じにくく、安定した製造品質を得ることができる。
【００４７】
また、中管３の外壁３ｂに管軸方向に略平行な溝７を加工してそこに円柱材５を配設することで、円柱材５の位置ずれが防止できる。また、高周波でロー付けすることで、ロー付け時の温度管理が容易となり、さらに溶接設備を小さくすることができる。
【００４８】
尚、本実施の形態では、円柱材５は熱交換部１の全長に亘って配設したが、環状流路８の変形や潰れが生じ易い箇所に部分的に配設してもよい。これにより、熱交換器１Ｘの軽量化を図ることができる。
【００４９】
尚、本実施の形態では、内管２、中管３、外管４は銅製としたが、真ちゅう、ＳＵＳ等でも同様な効果を得る。内部に水が流動する内管２は、好ましくは耐食性の良い材料（例えば銅、ステンレス）で、冷媒が流動し、直径が大きく、肉厚も厚くなる外管４は、好ましくは高強度で、熱伝導性の良い材料（例えば銅、アルミニウム等の合金）で作るものがよい。薄肉化を図ることができる。
【００５０】
また、流体Ａを水、流体Ｂを二酸化炭素として、当該熱交換器１Ｘをヒートポンプ給湯機用水冷媒熱交換器として使用することで、高いヒートポンプ効率を得ることができる。
【００５１】
尚、本発明の実施の形態では、流体Ａを水、流体Ｂを二酸化炭素としたが、これに限らず、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２等その他の高圧冷媒と水や、温度差を持つ同一流体間の熱交換に用いても同様な効果を得る。
【００５２】
また、本実施の形態では、円柱材５の位置決めをする溝７は、中管３の外壁３ｂに設けて示したが、外管４の内壁４ａに設けても、さらに図７に示すように、中管３と外管４の両壁３ｂ、４ａに設けてもよい。
【００５３】
また、環状流路高さを確保する柱状材として、４本の円柱材５を示したが、これに限らず、本数も４本でなくてもよく、角柱材等他の断面形状の柱状材でもよい。
【００５４】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における熱交換器の熱交換部の管軸方向に垂直な要部断面図である。図９は、同実施の形態における熱交換器の製造方法の第２及び第３工程の概略図、図１０は、図９におけるＡ−Ａ線断面図である。図１１は、同実施の形態における熱交換器の製造方法の第４及び第５工程の概略図、図１２は、図１１におけるＢ−Ｂ線断面図である。尚、上述の実施の形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５５】
図８において、熱交換器１Ｘの熱交換部１は、内部に水が流動する内管２と、内管２の外周を覆って内管２に密着する中管１７と、中管１７の外周を覆うように設置し、中管１７との間に二酸化炭素が流動する外管１８とからなる。内管２、中管１７、外管１８は銅製である。内管２は円管である。中管１７は内壁１７ａには、管長方向に延びる凹凸を有し、内管２と密着して複数の小溝６を形成する。中管１７の外壁１７ｂには、管軸方向に略平行に延びる複数の突起１９を有し、その先端には凹溝２０を有する。外管１８は、突起１９と相対する位置の内壁１８ａに、管軸方向に略平行に延びる複数の突起２１を有し、その先端に凸条２２を有する。凹溝２０と凸条２２を勘合して、突起１９と突起２１を密着させることで、中管１７と外管１８との間に複数の環状流路８を形成する。突起１９と突起２１が環状流路８の周方向に垂直な方向の高さ（以下、環状流路高さと呼ぶ）を保持している。
【００５６】
次に、図９から図１２にて、熱交換器１Ｘの製造方法の概略を述べる。
【００５７】
まず、第１工程として、引抜き加工で、中管１７の内壁１７ａに管長方向に延びる凹凸を設け、外壁１７ｂに管軸方向に略平行に延び、その先端に凹溝２０を有する突起１９を設ける。同じく、外管１８の内壁１８ａに、管軸方向に略平行に延び、その先端に凸条２２を有する突起２１を設ける。
【００５８】
図９、図１０において、第２工程として内管２を中管１７に挿入した後、第３工程として、内管２を拡管して中管１７と密着させる。拡管工程は、内管２に、内管２より外径が大きいボール２３を挿入して棒材等で押し、ボール２３を押し進めることで内管２を拡径する。拡管工程は、水、油等を充填して圧力をかける液圧拡管でもよい。
【００５９】
図１１、図１２において、第４工程として、両突起１９、２１が相対するように中管１７を外管１８へ挿入する。その際、両突起１９、２１の先端の凹溝２０と凸条２２を相対させる。その後、第５工程として、外管１８を縮管して、凹溝２０と凸条２２を勘合し、両突起１９、２１を密着させる。縮管工程は、外管１８を一対のローラ２４間に通し、外管１８の外壁１８ｂに万遍なくローラ２４を圧接して行う。縮管工程は、引抜き加工でもよい。
【００６０】
以上のように構成された熱交換器１Ｘについて、以下その動作を説明する。
【００６１】
熱交換部１の内管２の内部を水が、中管１７と外管１８との間の環状流路８に二酸化炭素が対向して流れ、密着した内管２と中管１７の管壁を介して、水と二酸化炭素が熱交換する。
【００６２】
以上のように、本実施の形態の熱交換器１Ｘは、中管１７と外管１８の突起１９、２１を管軸方向に略平行としたので、環状流路８内の二酸化炭素の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、両突起１９、２１を相対して突合せることで、個々の管に製造可能な突起高さは低くとも、環状流路８の周方向に垂直な方向の高さを高くすることができる。また、突起１９、２１は各管と一体なので、最小の部品数で、流路断面積を十分に確保して、所望の熱交換量を得ることができる。また、突起１９、２１が環状流路の流体直径を小さくして流体Ｂの熱伝達率を高くし、熱交換効率を高めることができる。
【００６３】
また、中管１７の突起１９と、外管１８の突起２１の先端に、相対する凹溝２０、凸条２２を有したことにより、凹溝２０と凸条２２が勘合することで、両突起１９、２１の位置決めを容易にするとともに、両突起１９、２１の位置ずれを防止することができる。
【００６４】
また、本実施の本実施の形態の熱交換器１Ｘの製造方法は、中管１７の外壁１７ｂと外管１８の内壁１８ａに突起１９、２１を設ける第１工程と、内管２を中管１７に挿入する第２工程と、内管２を拡管して中管１７と密着させる第３工程と、中管１７と外管１８の両突起１９、２１が相対するように外管１８に中管１７を挿入する第４工程と、外管１８を縮管して両突起１９、２１を密着させる第５工程とを具備したものである。これによって、中管１７と外管１８の両突起１９、２１が相対するように挿入するので、挿入後の位置合わせが不要で、製造工数を低減できる。また、三重管の中で最後に環状流路８を形成するため、環状流路８に潰れや変形を生じにくく、安定した製造品質を得ることができる。
【００６５】
尚、本実施の形態では、突起１９、２１は熱交換部１の全長に亘って配設したが、環状流路８の変形や潰れが生じ易い箇所に部分的に配設してもよい。熱交換器１Ｘの軽量化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、中管と外管との間に、管軸方向に略平行な独立した部材を設けたり、中管と外管の両方に管軸方向に略平行で相対する突起を設けて密着させたりしたので、環状流路内の流体の流動抵抗増加を極力抑制しつつ、環状流路の周方向に垂直な方向の高さを任意の高さにできて、流路断面積を十分に確保できる熱交換器を得て、ヒートポンプ給湯機や家庭用、業務用の空気調和機、燃料電池等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の要部斜視図
【図２】同実施の形態における熱交換器の熱交換部の管軸方向に垂直な断面図
【図３】同実施の形態における熱交換器の管軸方向の断面図
【図４】同実施の形態における熱交換器の製造方法の第１及び第２工程の概略図
【図５】同実施の形態における熱交換器の製造方法の第３工程の概略図
【図６】同実施の形態における熱交換器の製造方法の第４及び第５工程の概略図
【図７】同実施の形態における他の熱交換器の熱交換部の管軸方向に垂直な要部断面図
【図８】本発明の実施の形態２における熱交換器の熱交換部の管軸方向に垂直な要部断面図
【図９】同実施の形態における熱交換器の製造方法の第２及び第３工程の概略図
【図１０】図９におけるＡ−Ａ線断面図
【図１１】同実施の形態における熱交換器の製造方法の第４及び第５工程の概略図
【図１２】図１１におけるＢ−Ｂ線断面図
【図１３】従来の熱交換器の要部斜視図
【符号の説明】
【００６８】
１Ｘ  熱交換器
２    内管
３、１７  中管
３ｂ、１７ｂ  中管の外壁
４、１８  外管
４ａ、１８ａ  外管の内壁
７    溝
１９  中管の外壁の突起
２０  凹溝
２１  外管の内壁の突起
２２  凸条
【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】
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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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