(57)【要約】【課題】  外面を押圧して内面に突起が形成されている芯管と、芯管の外面に巻き付けられた巻管とを備える熱交換器の伝熱性能の向上を図るとともに、突起部の強度を補強することにある。【解決手段】  芯管３１の外面に形成されている凹み部３１４にあらかじめペースト状のロウ材３１５を塗布した後、管３２をその上に配置して加熱炉によりロウ付けを行う。そうすると、加熱により融溶されたロウ材３１５は、確実に凹み部３１４へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管３１の外面に形成されている凹み部３１４が確実にロウ材３３により埋められ、芯管３１と管３２との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、突起部３１３の肉厚が薄くなった場合でも、芯管３１の外面に形成されている凹み部３１４がロウ材３３により埋められることで肉厚を補強することができ、突起３１３の強度が小さくなることを回避することができる。【選択図】      図５
2006317115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器（３０）であって、
第１流体の流路を形成し、外面を押圧することで内面に突起（３１３，４１３，…）が形成されるとともに外面に凹み部（３１４，４１４，…）が形成された芯管（３１，４１，…）と、
第２流体の流路を形成し、前記芯管の外面に巻き付けられた巻管（３２，４２，…）と、
前記巻管の近傍に位置する前記凹み部に流し込まれているロウ材（３３，４３，…）と、
を備える熱交換器。
【請求項２】
前記ロウ材（３３，４３，…）は、あらかじめ前記芯管（３１，４１，…）の凹み部（３１４，４１４，…）に塗布されていたペースト状のロウ材が融溶固着したものである、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ロウ材は、前記芯管と前記巻管との間に配置されていた線形のロウ材が融溶固着したものである、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記ロウ材は、前記芯管に巻かれた前記巻管の上に配置されていた線形のロウ材が融溶固着したものである、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ロウ材は、前記芯管に巻かれた前記巻管の上に塗布されていたペースト状ロウ材が融溶固着したものである、
請求項１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、特に外面を押圧して内面に突起が形成されている芯管と、芯管の外面に巻き付けられた巻管とを備える熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置、給湯器などに用いられる熱交換装置には、第１流体の流路を形成する芯管と、芯管の外面に巻き付けられ第２流体の流路を形成する巻管とを備え、第１流体と第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器が設けられていることがある。例えばヒートポンプ式給湯機等の給湯機用熱交換器としては、特許文献１中に開示されているような、水が流通する芯管と冷媒が流通する巻管との二重管からなり、これを長円形の渦巻形状に巻成して１つの熱交換器ユニットとし、これを多数の段数重ね合わせて相互に接続することにより熱交換器本体を構成した二重管式熱交換器がある。また、伝熱管の伝熱性能を向上させるため、外面を押圧することで伝熱管の内面に突起を設けて伝熱性能を向上させる技術も提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】実開昭５１−１０５１５８号公報
【特許文献２】特公平６−７０５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、外面を押圧することで熱交換器の芯管の内面に突起を設けた芯管を採用すると、芯管の内面に突起が形成された部位に対応する外面には凹みが形成される。このような状態で芯管に巻管を巻き付け、その後長円形の渦巻形状に巻成した場合、芯管の断面が突起により凸凹となっているため、芯管と巻管との接触不良が生じ、伝熱性能が低下するおそれがある。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けていない部分の肉厚と比べて薄くなることがあり、突起部の強度が小さくなるおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題点を克服し、外面を押圧して内面に突起を形成した芯管と、芯管の外面に巻き付けられた巻管とを備える熱交換器の伝熱性能の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る熱交換器は、第１流体と第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器であって、芯管と、巻管とロウ材とを備えている。ここで、芯管は、第１流体の流路を形成し、外面を押圧することで内面に突起が形成されるとともに外面に凹み部が形成されたものである。巻管は、第２流体の流路を形成し、芯管の外面に巻き付けられたものである。ロウ材は、巻管の近傍に位置する凹み部に流し込まれているものである。
【０００６】
ここでは、内面に突起が形成されている芯管を採用することで、突起による芯管の伝熱性能の向上を図っている。一方、芯管の内面に突起が形成された部位に対応する外面には凹みが形成されており、その凹み部分に巻管が巻き付けられている場合の芯管と巻管との接触不良を解消するため、巻管の近傍に位置する凹み部にロウ材を流し込んでいる。このように凹み部にロウ材が流し込まれると、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。
【０００７】
なお、巻管の近傍に位置する凹み部にロウ材を流し込まれと、これらの凹み部はロウ材により埋められる。したがって、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
【０００８】
第２発明に係る熱交換器において、ロウ材は、あらかじめ芯管の凹み部に塗布されていたペースト状のロウ材が融溶固着したものである。
ここでは、あらかじめ芯管の外面に形成されている凹み部にペースト状のロウ材を塗布した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。そうすると、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
【０００９】
第３発明に係る熱交換器において、ロウ材は、芯管と巻管との間に配置されていた線形のロウ材が融溶固着したものである。
ここでは、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。凹み部が毛細管のような役割を果たし、加熱により融溶されたロウ材は毛細管力で凹み部に流れ込む。したがって、凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１０】
第４発明に係る熱交換器において、ロウ材は、芯管に巻かれた巻管の上に配置されていた線形のロウ材が融溶固着したものである。
ここでは、芯管に巻かれた巻管の上に線形のロウ材を配置した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。例えば、芯管に螺旋形の突起部が設けられ、巻管も芯管の外面に螺旋状に巻かれた場合、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置するまたは、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置することは難しい。そこで、芯管に巻かれた巻管の上に線形のロウ材を配置した後、ロウ付けを行う。この場合も、加熱により融溶されたロウ材は毛細管力で凹み部に流れ込む。したがって、突起部が凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１１】
第５発明に係る熱交換器において、ロウ材は、芯管に巻かれた巻管の上に塗布されていたペースト状ロウ材が融溶固着したものである。
ここでは、芯管に巻かれた巻管の上にペースト状のロウ材を塗布した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。その結果、第４発明と同じ効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明で述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第１発明に係る熱交換器は、内面に突起が形成されている芯管を採用することで、突起による芯管の伝熱性能の向上を図っている。一方、芯管の内面に突起が形成された部位に対応する外面には凹みが形成されており、その凹み部分に巻管が巻き付けられている場合の芯管と巻管との接触不良を解消するため、巻管の近傍に位置する凹み部にロウ材を流し込んでいる。このように凹み部にロウ材が流し込まれると、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１３】
第２発明に係る熱交換器は、芯管の外面に形成されている凹み部にあらかじめペースト状のロウ材を塗布した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。そうすると、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１４】
第３発明に係る熱交換器は、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。凹み部が毛細管のような役割を果たし、加熱により融溶されたロウ材は毛細管力で凹み部に流れ込まれる。したがって、凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１５】
第４発明に係る熱交換器は、芯管に巻かれた巻管の上に線形のロウ材を配置した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。例えば、芯管に螺旋形の突起部が設けられ、巻管も芯管の外面に螺旋状に巻かれた場合、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置するまたは、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置することは難しい。そこで、芯管に巻かれた巻管の上に線形のロウ材を配置した後、ロウ付けを行う。この場合も、加熱により融溶されたロウ材は毛細管力で凹み部に流れ込まれる。したがって、突起部が凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１６】
第５発明に係る熱交換器は、芯管に巻かれた巻管の上にペースト状のロウ材を塗布した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。その結果、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜実施例１＞
本発明に係る熱交換器について、添付図及び実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の熱交換器を採用したヒートポンプ式給湯機の模式図である。図１に示すヒートポンプ式給湯器においては、電気代の安い夜間電力を効率的に利用するため、長い時間をかけて水を約１０℃から約９０℃まで一過式で沸かす。ここで、ヒートポンプ式給湯機は、貯湯ユニット１とヒートポンプユニット２とを備えている。給湯ユニット１は、水道管１１と、貯湯タンク１２と、水循環用ポンプ１３と、給水管３と、水熱交換器３０を構成する芯管３１と、温湯管１６と、混合弁１７と、給湯管１８とが順に連結されている。ここでは、給水管１１から貯湯タンク１２に水道水が供給される。貯湯タンク１２の底部から温度の低い水が水循環用ポンプ１３より水熱交換器３０の芯管３１に供給され加熱される。加熱された温湯は、貯湯タンク１２の上部に流入される。温湯管１６を経て貯湯タンク１２の上部から出湯される高温の温湯は、混合弁１７により混合水管１９の冷水と混合される。この混合弁１７により給湯の温度が調節され、給湯管１８によりユーザに供給される。
【００１８】
次に、ヒートポンプユニット２は冷媒循環回路を備え、この冷媒循環回路は、圧縮機２１と、水熱交換器３０と、膨張弁２３と、空気熱交換器２４とを、巻管３２により順に接続して構成される。冷媒は圧縮機２１により高圧に圧縮された後、水熱交換器３０に送られる。水熱交換器３０において熱交換された冷媒は、膨張弁２３を通過し、空気熱交換器２４へ供給される。冷媒は、周囲からの熱を吸収して圧縮機２１に還流される。
【００１９】
図２は、ヒートポンプ給湯機における水熱交換器３０の概略図である。図２に示すように、水熱交換器３０は、芯管３１と巻管３２とによって構成されている。芯管３１は、同一平面上において長円形状となるように渦巻き形状に形成され、水通路Ｗを形成している。巻管３２は、芯管３１の外周に螺旋状に巻き付けられ、冷媒通路Ｒを形成している。そして、芯管３１における渦巻きの外周側を水流入口３１１、芯管３１における渦巻きの中心側を水流出口３１２としている。水熱交換器３０において、巻管３２内の冷媒は、冷媒流入口３２２においてＡ２２方向から流入し放熱する。その後、冷媒流出口３２１においてＡ２１方向から流出する。水流入口３１１においてＡ１１方向から供給された水道水はこの熱により加熱され、温湯となって水流出口３１２においてＡ１２方向に流出する。
【００２０】
次に、芯管３１について説明する。本実施例では、図３に示すように、内径Ｄが８ｍｍの管内面に、高さＨ１が１ｍｍの突起を、管軸方向のピッチＰが２０ｍｍになるように上下対称に設けている芯管３１を使用した。図３においては、紙面方向から見て上方に設けられた突起３１３のみが表示されている。また、芯管３１の内面には、突起が設けられていない平面部３１ａが存在する。したがって、管内に設けた突起３１３による熱伝達率の向上が図られ、熱交換器全体の性能が向上する。
【００２１】
図４、図３における芯管３１の突起３１３のＡ−Ａ断面拡大図である。ここで、芯管３１の突起が設けられていない部分３１ａの肉厚と突起３１３が設けられている部分の肉厚とを比較すると、突起３１３が設けられている部分の肉厚が薄くなっている。このような芯管の肉厚が薄くなっている部分では、管壁の強度が小さくなることもある。
そこで、図５に示すように、芯管３１に複数本の巻管３２，３２が螺旋状に巻かれた熱交換器３０において、巻管３２，３２の上に線形のロウ材３３を配置した後、図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。ここでは、芯管３１に複数本の巻管３２、３２が螺旋状に巻かれており、芯管３１に螺旋形の突起３１３が設けられているため、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置するまたは、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置することは難しい。そこで、芯管３１に巻かれた複数本の巻管３２，３２の上に線形のロウ材３３を配置した後、ロウ付けを行う。この場合、加熱により融溶されたロウ材３３は毛細管力で凹み部３１４に流れ込む。したがって、芯管３１に複数本の巻管３２，３２が螺旋状に巻かれた熱交換器においてロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
【００２２】
＜実施例２＞
実施例２では、図６に示すように、芯管４１に複数本の巻管４２，４２が螺旋状に巻かれた熱交換器において、巻管４２，４２の上に容器４５に収容されているペースト状のロウ材４３を塗布した後、図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。この場合、加熱により融溶されたロウ材４３は毛細管力で凹み部４１４に流れ込まれる。したがって、芯管４１に複数本の巻管４２，４２が螺旋状に巻かれた熱交換器においてロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
【００２３】
＜実施例３＞
実施例３では、図７に示すように、冷媒通路Ｒを形成する伝熱管４２は巻管ではなく、直管である。すなわち、熱交換器５０は、水通路Ｗを形成する芯管５１の外面に冷媒通路Ｒを形成する直管４２を配置したものである。ここで、芯管５１の外面に形成されている凹み部５１４にあらかじめペースト状のロウ材５３を塗布した後、直管５２をその上に配置して図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。そうすると、加熱により融溶されたロウ材５３は、確実に凹み部５１４へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管５１の外面に形成されている凹み部５１４が確実にロウ材５３により埋められ、芯管５１と管５２との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、突起部５１３の肉厚が薄くなった場合でも、芯管５１の外面に形成されている凹み部５１４がロウ材５３により埋められることで肉厚を補強することができ、突起５１３の強度が小さくなることを回避することができる。
【００２４】
＜実施例４＞
また、実施例４では、図８に示すように、冷媒通路Ｒを形成する伝熱管６２は巻管ではなく、直管である。すなわち、熱交換器６０は、水通路Ｗを形成する芯管６１の外面に冷媒通路Ｒを形成する直管６２を配置したものである。ここでは、芯管６１と巻管６２との間にあらかじめロウ材６３を配置した後、図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。凹み部６１４が毛細管のような役割を果たし、加熱により融溶されたロウ材６３は毛細管力で凹み部６１４に流れ込む。したがって、凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材６３は、確実に凹み部６１４へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管６１の外面に形成されている凹み部６１４が確実にロウ材６３により埋められ、芯管６１と巻管６２との接触不良を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ヒートポンプ給湯器の模式図
【図２】水熱交換器の概略図。
【図３】芯管の平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ拡大図。
【図５】実施例１に係るロウ材の融溶固着状態の説明図。
【図６】実施例２に係るロウ材の融溶固着状態の説明図。
【図７】実施例３に係るロウ材の融溶固着状態の説明図。
【図８】実施例４に係るロウ材の融溶固着状態の説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１      給湯サイクル
１００  ヒートポンプ給湯器
２      冷媒サイクル
３０    水熱交換器
３１，４１，５１，６１，７１    芯管
３１１  水流入口
３１２  水流出口
３１３，４１３，５１３，６１３，７１３  突起
３１４，４１４，５１４，６１４，７１４  凹み部
３２，４２，７２    巻管
３３，４３，５３，６３  ロウ材
５２，６２  直管
【図１】
2006317115.tif 000003
【図２】
2006317115.tif 000004
【図３】
2006317115.tif 000005
【図４】
2006317115.tif 000006
【図５】
2006317115.tif 000007
【図６】
2006317115.tif 000008
【図７】
2006317115.tif 000009
【図８】
2006317115.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月6日(2006.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器（３０）であって、
第１流体の流路を形成し、外面を押圧することで内面に管軸方向において一定ピッチで断続的に形成された複数の突起（３１３，４１３，…）が形成されるとともに外面に凹み部（３１４，４１４，…）が形成された芯管（３１，４１，…）と、
第２流体の流路を形成し、前記芯管の外面に巻き付けられた巻管（３２，４２，…）と、
前記巻管の近傍に位置する前記凹み部に流し込まれているロウ材（３３，４３，…）と、
を備える熱交換器。
【請求項２】
前記ロウ材（３３，４３，…）は、あらかじめ前記芯管（３１，４１，…）の凹み部（
３１４，４１４，…）に塗布されていたペースト状のロウ材が融溶固着したものである、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第２流体の流路を形成する管（６２）は直管であり、
前記ロウ材は、前記芯管と前記直管との間に配置されていた線形のロウ材が融溶固着し
たものである、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記ロウ材は、前記芯管に巻かれた前記巻管の上に配置されていた線形のロウ材が融溶
固着したものである、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ロウ材は、前記芯管に巻かれた前記巻管の上に塗布されていたペースト状ロウ材が
融溶固着したものである、
請求項１に記載の熱交換器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、特に外面を押圧して内面に突起が形成されている芯管と、芯管の
外面に巻き付けられた巻管とを備える熱交換器に関する。
【０００２】
空気調和装置、給湯器などに用いられる熱交換装置には、第１流体の流路を形成する芯
管と、芯管の外面に巻き付けられ第２流体の流路を形成する巻管とを備え、第１流体と第
２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器が設けられていることがある。例えばヒートポ
ンプ式給湯機等の給湯機用熱交換器としては、特許文献１中に開示されているような、水
が流通する芯管と冷媒が流通する巻管との二重管からなり、これを長円形の渦巻形状に巻
成して１つの熱交換器ユニットとし、これを多数の段数重ね合わせて相互に接続すること
により熱交換器本体を構成した二重管式熱交換器がある。また、伝熱管の伝熱性能を向上
させるため、外面を押圧することで伝熱管の内面に突起を設けて伝熱性能を向上させる技
術も提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】実開昭５１−１０５１５８号公報
【特許文献２】特公平６−７０５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、外面を押圧することで熱交換器の芯管の内面に突起を設けた芯管を採用すると
、芯管の内面に突起が形成された部位に対応する外面には凹みが形成される。このような
状態で芯管に巻管を巻き付け、その後長円形の渦巻形状に巻成した場合、芯管の断面が突
起により凸凹となっているため、芯管と巻管との接触不良が生じ、伝熱性能が低下するお
それがある。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けていない
部分の肉厚と比べて薄くなることがあり、突起部の強度が小さくなるおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題点を克服し、外面を押圧して内面に管軸方向において一定ピッチで断続的に形成された複数の突起を形成した芯管と、芯管の外面に巻き付けられた巻管とを備える熱交換器の伝熱性能の向上を図ることにある
。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る熱交換器は、第１流体と第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器で
あって、芯管と、巻管とロウ材とを備えている。ここで、芯管は、第１流体の流路を形成
し、外面を押圧することで内面に管軸方向において一定ピッチで断続的に形成された複数の突起が形成されるとともに外面に凹み部が形成されたものである。巻管は、第２流体の流路を形成し、芯管の外面に巻き付けられたものである。ロウ材は、巻管の近傍に位置する凹み部に流し込まれているものである。
【０００６】
ここでは、内面に管軸方向において一定ピッチで断続的に形成された複数の突起が形成されている芯管を採用することで、突起による芯管の伝熱性能の向上を図っている。一方、芯管の内面に突起が形成された部位に対応する外面には凹みが形成されており、その凹み部分に巻管が巻き付けられている場合の芯管と巻管との接触不良を解消するため、巻管の近傍に位置する凹み部にロウ材を流し込んでいる。このように凹み部にロウ材が流し込まれると、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。
【０００７】
なお、巻管の近傍に位置する凹み部にロウ材を流し込まれと、これらの凹み部はロウ材
により埋められる。したがって、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を
設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の肉厚を補強することが
でき、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
【０００８】
第２発明に係る熱交換器において、ロウ材は、あらかじめ芯管の凹み部に塗布されてい
たペースト状のロウ材が融溶固着したものである。
【０００９】
ここでは、あらかじめ芯管の外面に形成されている凹み部にペースト状のロウ材を塗布
した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。そうすると、加熱により融溶されたロウ材
は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形
成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消する
ことができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられて
いない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロ
ウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなること
を回避できる。
【００１０】
第３発明に係る熱交換器において、第２流体の流路を形成する管は直管であり、ロウ材は、芯管と直管との間に配置されていた線形のロウ材が融溶固着したものである。
【００１１】
ここでは、芯管と直管との間にあらかじめロウ材を配置した後、例えば加熱炉によりロ
ウ付けを行う。凹み部が毛細管のような役割を果たし、加熱により融溶されたロウ材は毛
細管力で凹み部に流れ込む。したがって、凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回
避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融
溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、
芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と直管との接触
不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突
起を設けていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている
凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１２】
第４発明に係る熱交換器において、ロウ材は、芯管に巻かれた巻管の上に配置されてい
た線形のロウ材が融溶固着したものである。
【００１３】
ここでは、芯管に巻かれた巻管の上に線形のロウ材を配置した後、例えば加熱炉により
ロウ付けを行う。例えば、芯管に螺旋形の突起部が設けられ、巻管も芯管の外面に螺旋状
に巻かれた場合、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置するまたは、芯管と巻管と
の間にあらかじめロウ材を配置することは難しい。そこで、芯管に巻かれた巻管の上に線
形のロウ材を配置した後、ロウ付けを行う。この場合も、加熱により融溶されたロウ材は
毛細管力で凹み部に流れ込む。したがって、突起部が凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑
な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加
熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。し
たがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻
管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部
の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に
形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１４】
第５発明に係る熱交換器において、ロウ材は、芯管に巻かれた巻管の上に塗布されてい
たペースト状ロウ材が融溶固着したものである。
【００１５】
ここでは、芯管に巻かれた巻管の上にペースト状のロウ材を塗布した後、例えば加熱炉
によりロウ付けを行う。その結果、第４発明と同じ効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明で述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１７】
第１発明に係る熱交換器は、内面に管軸方向において一定ピッチで断続的に形成された複数の突起が形成されている芯管を採用することで、突起による芯管の伝熱性能の向上を図っている。一方、芯管の内面に突起が形成された部位に対応する外面には凹みが形成されており、その凹み部分に巻管が巻き付けられている場合の芯管と巻管との接触不良を解消するため、巻管の近傍に位置する凹み部にロウ材を流し込んでいる。このように凹み部にロウ材が流し込まれると、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１８】
第２発明に係る熱交換器は、芯管の外面に形成されている管軸方向において一定ピッチで断続的に形成された複数の凹み部にあらかじめペースト状のロウ材を塗布した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。そうすると、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００１９】
第３発明に係る熱交換器は、第２流体の流路を形成した管（６２）は直管であり、芯管と直管との間にあらかじめロウ材を配置した後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。凹み部が毛細管のような役割を果たし、加熱により融溶されたロウ材は毛細管力で凹み部に流れ込まれる。したがって、凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができる。
【００２０】
第４発明に係る熱交換器は、芯管に巻かれた巻管の上に線形のロウ材を配置した後、例
えば加熱炉によりロウ付けを行う。例えば、芯管に螺旋形の突起部が設けられ、巻管も芯
管の外面に螺旋状に巻かれた場合、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置するまた
は、芯管と巻管との間にあらかじめロウ材を配置することは難しい。そこで、芯管に巻か
れた巻管の上に線形のロウ材を配置した後、ロウ付けを行う。この場合も、加熱により融
溶されたロウ材は毛細管力で凹み部に流れ込まれる。したがって、突起部が凹み部ごとに
ロウ材を塗布する繁雑な作業を回避することができ、ロウ付けの作業効率をアップするこ
とができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着
されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材によ
り埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程に
おいて、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場
合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強
することができる。
【００２１】
第５発明に係る熱交換器は、芯管に巻かれた巻管の上にペースト状のロウ材を塗布した
後、例えば加熱炉によりロウ付けを行う。その結果、芯管の外面に形成されている凹み部
が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また
、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と
比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ
、芯管の肉厚を補強することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜実施例１＞
本発明に係る熱交換器について、添付図及び実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の熱交換器を採用したヒートポンプ式給湯機の模式図である。図１に示
すヒートポンプ式給湯器においては、電気代の安い夜間電力を効率的に利用するため、長
い時間をかけて水を約１０℃から約９０℃まで一過式で沸かす。ここで、ヒートポンプ式
給湯器は、給湯ユニット１とヒートポンプユニット２とを備えている。給湯ユニット１は
、水道管１１と、給湯タンク１２と、水循環用ポンプ１３と、給水管３と、水熱交換器３
０を構成する芯管３１と、温湯管１６と、混合弁１７と、給湯管１８とが順に連結されて
いる。ここでは、給水管１１から給湯タンク１２に水道水が供給される。給湯タンク１２
の底部から温度の低い水が水循環用ポンプ１３より水熱交換器３０の芯管３１に供給され
加熱される。加熱された温湯は、給湯タンク１２の上部に流入される。温湯管１６を経て
貯湯タンク１２の上部から出湯される高温の温湯は、混合弁１７により混合水管１９の冷
水と混合される。この混合弁１７により給湯の温度が調節され、給湯管１８によりユーザ
に供給される。
【００２３】
次に、ヒートポンプユニット２は冷媒循環回路を備え、この冷媒循環回路は、圧縮機２
１と、水熱交換器３０と、膨張弁２３と、空気熱交換器２４とを、巻管３２により順に接
続して構成される。冷媒は圧縮機２１により高圧に圧縮された後、水熱交換器３０に送ら
れる。水熱交換器３０において熱交換された冷媒は、膨張弁２３を通過し、空気熱交換器
２４へ供給される。冷媒は、周囲からの熱を吸収して圧縮機２１に還流される。
【００２４】
図２は、ヒートポンプ給湯機における水熱交換器３０の概略図である。図２に示すよう
に、水熱交換器３０は、芯管３１と巻管３２とによって構成されている。芯管３１は、同
一平面上において長円形状となるように渦巻き形状に形成され、水通路Ｗを形成している
。巻管３２は、芯管３１の外周に螺旋状に巻き付けられ、冷媒通路Ｒを形成している。そ
して、芯管３１における渦巻きの外周側を水流入口３１１、芯管３１における渦巻きの中
心側を水流出口３１２としている。水熱交換器３０において、巻管３２内の冷媒は、冷媒
流入口３２２においてＡ２２方向から流入し放熱する。その後、冷媒流出口３２１におい
てＡ２１方向から流出する。水流入口３１１においてＡ１１方向から供給された水道水は
この熱により加熱され、温湯となって水流出口３１２においてＡ１２方向に流出する。
【００２５】
次に、芯管３１について説明する。本実施例では、図３に示すように、内径Ｄが８ｍｍ
の管内面に、高さＨ１が１ｍｍの突起を、管軸方向のピッチＰが２０ｍｍになるように上
下対称に設けている芯管３１を使用した。図３においては、紙面方向から見て上方に設け
られた突起３１３のみが表示されている。また、芯管３１の内面には、突起が設けられて
いない平面部３１ａが存在する。したがって、管内に設けた突起３１３による熱伝達率の
向上が図られ、熱交換器全体の性能が向上する。
【００２６】
図４、図３における芯管３１の突起３１３のＡ−Ａ断面拡大図である。ここで、芯管３
１の突起が設けられていない平面部３１ａの肉厚と突起３１３が設けられている部分の肉厚とを比較すると、突起３１３が設けられている部分の肉厚が薄くなっている。このような芯管の肉厚が薄くなっている部分では、管壁の強度が小さくなることもある。
【００２７】
そこで、図５に示すように、芯管３１に複数本の巻管３２，３２が螺旋状に巻かれた熱
交換器３０において、巻管３２，３２の上に線形のロウ材３３を配置した後、図示しない
加熱炉によりロウ付けを行う。ここでは、芯管３１に複数本の巻管３２、３２が螺旋状に
巻かれており、芯管３１に螺旋形の突起３１３が設けられているため、芯管と巻管との間
にあらかじめロウ材を配置することは難しい。そこで、芯管３１に巻かれた複数本の巻管３２，３２の上に線形のロウ材３３を配置した後、ロウ付けを行う。この場合、加熱により融溶されたロウ材３３は毛細管力で凹み部３１４に流れ込む。したがって、芯管３１に複数本の巻管３２，３２が螺旋状に巻かれた熱交換器においてロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実にロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
【００２８】
＜実施例２＞
実施例２では、図６に示すように、芯管４１に複数本の巻管４２，４２が螺旋状に巻か
れた熱交換器において、巻管４２，４２の上に容器４５に収容されているペースト状のロ
ウ材４３を塗布した後、図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。この場合、加熱により
融溶されたロウ材４３は毛細管力で凹み部４１４に流れ込まれる。したがって、芯管４１
に複数本の巻管４２，４２が螺旋状に巻かれた熱交換器においてロウ付けの作業効率をア
ップすることができる。また、加熱により融溶されたロウ材は、確実に凹み部へ流し込ま
れ冷却固着されることとなる。したがって、芯管の外面に形成されている凹み部が確実に
ロウ材により埋められ、芯管と巻管との接触不良を解消することができる。また、突起の
加工過程において、芯管の突起部の肉厚が突起を設けられていない部分の肉厚と比べて薄
くなった場合でも、芯管の外面に形成されている凹み部がロウ材により埋められ、芯管の
肉厚を補強することができ、突起部の強度が小さくなることを回避できる。
【００２９】
＜実施例３＞
実施例３では、図７に示すように、冷媒通路Ｒを形成する伝熱管５２は巻管ではなく、
直管である。すなわち、熱交換器５０は、水通路Ｗを形成する芯管５１の外面に冷媒通路
Ｒを形成する直管５２を配置したものである。ここで、芯管５１の外面に形成されている
凹み部５１４にあらかじめペースト状のロウ材５３を塗布した後、直管５２をその上に配
置して図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。そうすると、加熱により融溶されたロウ
材５３は、確実に凹み部５１４へ流し込まれ冷却固着されることとなる。したがって、芯
管５１の外面に形成されている凹み部５１４が確実にロウ材５３により埋められ、芯管５
１と管５２との接触不良を解消することができる。また、突起の加工過程において、突起
部５１３の肉厚が薄くなった場合でも、芯管５１の外面に形成されている凹み部５１４が
ロウ材５３により埋められることで肉厚を補強することができ、突起５１３の強度が小さ
くなることを回避することができる。
【００３０】
＜実施例４＞
また、実施例４では、図８に示すように、冷媒通路Ｒを形成する伝熱管６２は巻管では
なく、直管である。すなわち、熱交換器６０は、水通路Ｗを形成する芯管６１の外面に冷
媒通路Ｒを形成する直管６２を配置したものである。ここでは、芯管６１と直管６２との
間にあらかじめロウ材６３を配置した後、図示しない加熱炉によりロウ付けを行う。凹み
部６１４が毛細管のような役割を果たし、加熱により融溶されたロウ材６３は毛細管力で
凹み部６１４に流れ込む。したがって、凹み部ごとにロウ材を塗布する繁雑な作業を回避
することができ、ロウ付けの作業効率をアップすることができる。また、加熱により融溶
されたロウ材６３は、確実に凹み部６１４へ流し込まれ冷却固着されることとなる。した
がって、芯管６１の外面に形成されている凹み部６１４が確実にロウ材６３により埋めら
れ、芯管６１と直管６２との接触不良を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ヒートポンプ給湯器の模式図
【図２】水熱交換器の概略図。
【図３】芯管の平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ拡大図。
【図５】実施例１に係るロウ材の融溶固着状態の説明図。
【図６】実施例２に係るロウ材の融溶固着状態の説明図。
【図７】実施例３に係るロウ材の融溶固着状態の説明図。
【図８】実施例４に係るロウ材の融溶固着状態の説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１      給湯ユニット
１００  ヒートポンプ給湯器
２      ヒートポンプユニット
３０    水熱交換器
３１，４１，５１，６１，７１    芯管
３１１  水流入口
３１２  水流出口
３１３，４１３，５１３，６１３，７１３  突起
３１４，４１４，５１４，６１４，７１４  凹み部
３２，４２，７２    巻管
３３，４３，５３，６３  ロウ材
５２，６２  直管