(57)【要約】【課題】  熱媒体の圧力損失を抑制しつつ、伝熱性能の向上を図ることができる複合伝熱管を提供する。【解決手段】  大径管２と、大径管２の内径より小さい外径を有する小径管３とを備え、大径管２の内部で管軸方向に沿って、小径管３を３〜６本の本数範囲で設けた複合伝熱管１であって、小径管３は、外管４と、外管４の内部に同軸に設けられ、外管４の内径より小さい外径を有する内管５とからなり、外管４と内管５との間に空間部６が形成された二重管であると共に、大径管２と小径管３との間の外側流路７を第１熱媒体Ｗの流路とし、内管５の内部を第２熱媒体Ｘの流路とする。【選択図】      図１
2006046888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径管と、前記大径管の内径より小さい外径を有する小径管とを備え、前記大径管の内部で管軸方向に沿って、前記小径管を３〜６本の本数範囲で設けた複合伝熱管であって、
前記小径管は、外管と、前記外管の内部に同軸に設けられ、前記外管の内径より小さい外径を有する内管とからなり、前記外管と前記内管との間に空間部が形成された二重管であると共に、
前記大径管と前記小径管との間の外側流路を第１熱媒体の流路とし、前記内管の内部を第２熱媒体の流路とすることを特徴とする複合伝熱管。
【請求項２】
大径管と、前記大径管の内径より小さい外径を有する小径管とを備え、前記大径管の内部で管軸方向に沿って、前記小径管を３〜６本の本数範囲で設けた複合伝熱管であって、
前記小径管は、外管と、前記外管の内部に同軸に設けられ、前記外管の内径より小さい外径を有する内管とからなり、前記外管と前記内管との間に空間部が形成された二重管であると共に、
前記大径管と前記小径管との間の外側流路を第１熱媒体の流路とし、前記内管の内部を第２熱媒体の流路とし、かつ、
前記第１熱媒体の流れの一部に対して妨げとなる伝熱促進部材を、前記外側流路の全長の少なくとも一部の領域に配置することを特徴とする複合伝熱管。
【請求項３】
前記伝熱促進部材は、前記大径管の管軸方向に直交する直交断面積より小さな板状の妨害部と、前記妨害部の表面に設けられた少なくとも２本の前記小径管が挿通する挿通孔とからなるバッフル材であって、前記挿通孔に小径管を挿通して、前記大径管の管軸方向に沿って複数配置されることを特徴とする請求項２に記載の複合伝熱管。
【請求項４】
前記伝熱促進部材は、前記大径管の管軸方向に沿って延びる本体部を備え、複数本の前記小径管の間に介装されるインナー材であって、前記大径管と同軸に配置されることを特徴とする請求項２に記載の複合伝熱管。
【請求項５】
前記インナー材は、前記本体部と、前記本体部から前記小径管同士の間に放射状に延出された延出部とからなることを特徴とする請求項４に記載の複合伝熱管。
【請求項６】
前記インナー材は、前記本体部の全長の一部に、前記本体部の管軸直交断面積と異なる管軸直交断面積を有する加工部が形成されたことを特徴とする請求項４に記載の複合伝熱管。
【請求項７】
前記伝熱促進部材は、複数本の前記小径管に内接して、複数本の前記小径管を束ねる束ね部材であって、前記大径管の管軸方向に複数配置されることを特徴とする請求項２に記載の複合伝熱管。
【請求項８】
前記伝熱促進部材は、複数の前記束ね部材と、前記束ね部材間に設けられるバッフル材とからなり、
前記バッフル材が、前記大径管の管軸方向に直交する直交断面積より小さな板状の妨害部と、前記妨害部の表面に設けられた少なくとも２本の前記小径管が挿通する挿通孔とからなり、前記挿通孔に小径管を挿通して、前記大径管の管軸方向に沿って配置されることを特徴とする請求項７に記載の複合伝熱管。
【請求項９】
前記伝熱促進部材は、複数の前記束ね部材と、前記束ね部材間に設けられ、複数本の前記小径管の間に介装されるインナー材とからなり、
前記インナー材が、前記大径管の管軸方向に沿って延びる本体部を備え、前記大径管と同軸に配置されることを特徴とする請求項７に記載の複合伝熱管。
【請求項１０】
前記第２熱媒体が二酸化炭素であって、その圧力が８〜１１ＭＰａであるとき、前記伝熱促進部材は、前記内管の内部を流れる二酸化炭素の温度が２０〜８０℃となる領域に対応した外側流路に配置されることを特徴とする請求項２ないし請求項９のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１１】
前記大径管は、その全長の少なくとも一部の領域に凹凸部を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１２】
前記第２熱媒体が二酸化炭素であって、その圧力が８〜１１ＭＰａであるとき、前記凹凸部は、前記内管の内部を流れる二酸化炭素の温度が２０〜８０℃となる領域に対応した大径管に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の複合伝熱管。
【請求項１３】
前記第２熱媒体は、超臨界状態の二酸化炭素であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１４】
前記大径管は、その全長の少なくとも一部の領域に凹凸部を形成することを特徴とする請求項１３に記載の複合伝熱管。
【請求項１５】
前記第２熱媒体は、ハイドロフルオロカーボン系冷媒であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１６】
前記大径管は、その全長の少なくとも一部の領域に凹凸部を形成することを特徴とする請求項１５に記載の複合伝熱管。
【請求項１７】
前記第１熱媒体の流れる方向と前記第２熱媒体の流れる方向とが対向することを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１８】
前記小径管が設けられた大径管は、その全長の少なくとも一部がらせん状の巻回部に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１９】
前記小径管が設けられた大径管は、その全長の少なくとも一部が渦巻状の巻回部に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項２０】
前記巻回部は、その巻回軸に対して直交する断面形状が円形状であることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の複合伝熱管。
【請求項２１】
前記巻回部は、その巻回軸に対して直交する断面形状が、直線路の両側に湾曲路を有する小判形状であることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の複合伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、給湯器、床暖房等の熱交換器に用いる伝熱管に関するもので、より詳しくは、大径管と小径管とを流れる熱媒体の間で管壁を通して相互に熱交換する複合伝熱管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱交換器用の複合伝熱管の構成としては、大径管と、その大径管の内部に小径管を備える構成のものが知られている。そして、冷蔵庫、冷凍庫用熱交換器の複合伝熱管においては、大径管および小径管の内部に熱媒体としてのフロン、代替フロン等の冷媒が流され、大径管と小径管とを流れる冷媒間で熱交換が行なわれるものである。また、給湯器用ヒートポンプユニットの複合伝熱管においては、大径管の内部に水、小径管の内部に二酸化炭素、代替フロン冷媒が流される。また、床暖房用熱交換器の複合伝熱管においては、大径管の内部に水、小径管の内部にフロン、代替フロン等の冷媒が流されるものである。
【０００３】
前記構成の複合伝熱管の具体的なものとして、特に、給湯器用ヒートポンプユニットの複合伝熱管が特許文献１に提案されている。図２１、図２２に示すように、特許文献１の複合伝熱管１０１は、１本の大径管１０２と、その大径管１０２の内部に１本の小径管１０３を備え、大径管１０２と小径管１０３との間の外側流路１０７には外側流路１０７を螺旋状に仕切る伝熱促進体１０８を介設すると共に、小径管１０３が外管１０４と内管１０５とからなる二重管であって、外管１０４と内管１０５との間に漏洩検知溝１０６を有する。そして、外側流路１０７に水Ｗを流し、また、内管１０５の内部に冷媒Ｘ（二酸化炭素）を流して、水Ｗと冷媒Ｘ（二酸化炭素）の間で熱交換を行うと共に、内管１０５に腐食等が生じて、内管１０５から冷媒Ｘが漏洩した際には、漏洩検知溝１０６で冷媒Ｘの漏洩を検知している。また、冷媒Ｘの伝熱効果を促進するために、内管１０５の内部にネジレテープ、スタティックミキサー等からなる内管用伝熱促進材１０９が挿入されている。
【特許文献１】特開２００１−２０１２７５号公報（請求項１〜請求項９、段落００２０〜００２５、図５、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記の複合伝熱管は、水が流れる外側流路に対して、冷媒が流れる小径管が１本しか備えられていないため、水と冷媒との間の伝熱面積が小さく、伝熱性能が十分得られないという問題があった。また、伝熱面積を大きくするためには小径管の外径を大きくする必要があるが、小径管の外径を大きくすると、外側流路内を流れる水側の流路断面積が小さくなるため、水側圧力損失が大きくなり、十分な伝熱性能が得られなくなるという問題があった。
【０００５】
また、複合伝熱管が組み込まれる熱交換器の1つである給湯器においては、夜間蓄熱＋昼間追い炊きのため、給湯器での負荷変動が大きく、複合伝熱管における熱媒体（水）の流量変動幅が大きい。このような使用環境に中で、複合伝熱管の性能向上による給湯の夜間蓄熱の時間短縮化、蓄熱量の改善、昼間の追い炊き時における給湯器のエネルギー消費効率ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の改善が望まれている。そのため、給湯器に組み込まれる複合伝熱管においては、その伝熱性能を改善する必要がある。また、家庭用給湯器においては、給湯器の設置容積を大きくできないので、複合伝熱管においては、ユニット（給湯器）に占める複合伝熱管の容積を小さくしつつ、伝熱性能を向上することが望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく創案されたもので、その目的は、熱媒体の圧力損失を抑制しつつ、伝熱性能の向上を図ることができる複合伝熱管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、大径管と、前記大径管の内径より小さい外径を有する小径管とを備え、前記大径管の内部で管軸方向に沿って、前記小径管を３〜６本の本数範囲で設けた複合伝熱管であって、前記小径管は、外管と、前記外管の内部に同軸に設けられ、前記外管の内径より小さい外径を有する内管とからなり、前記外管と前記内管との間に空間部が形成された二重管であると共に、前記大径管と前記小径管との間の外側流路を第１熱媒体の流路とし、前記内管の内部を第２熱媒体の流路とする複合伝熱管として構成したものである。
【０００８】
前記構成によれば、大径管の内部に３〜６本の内径管が設けられていることによって、第１熱媒体の流路となる外側流路の断面積を大幅に減少させずに、第１熱媒体と第２熱媒体とが熱交換する小径管（外管）の外表面積、すなわち伝熱面積が大きくなる。その結果、第１熱媒体の圧力が低下することなく、第２熱媒体から第１熱媒体への伝熱量が増大する。また、小径管が外管と内管の間に空間部が形成された二重管で構成されていることによって、内管に腐食等による破損が発生しても、内管と外側流路（第１熱媒体の流路）が連通状態になることがなく、第１熱媒体に異物が混入するおそれがなくなる。さらに、この二重管構造により、万が一内管の破損によって第２熱媒体が漏洩する状態になっても、外管により内管の急激な破損を最小限に留めることができ、このとき発生する外管と内管の間に形成された空間部からの漏洩を伝熱管の両端２カ所において検知することによって破損状況を調べることができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、大径管と、前記大径管の内径より小さい外径を有する小径管とを備え、前記大径管の内部で管軸方向に沿って、前記小径管を３〜６本の本数範囲で設けた複合伝熱管であって、前記小径管は、外管と、前記外管の内部に同軸に設けられ、前記外管の内径より小さい外径を有する内管とからなり、前記外管と前記内管との間に空間部が形成された二重管であると共に、前記大径管と前記小径管との間の外側流路を第１熱媒体の流路とし、前記内管の内部を第２熱媒体の流路とし、かつ、前記第１熱媒体の流れの一部に対して妨げとなる伝熱促進部材を、前記外側流路の全長の少なくとも一部の領域に配置する複合伝熱管として構成したものである。
【００１０】
前記構成によれば、請求項１の構成に伝熱促進部材をさらに配置することによって、偏流が起こりやすい第１流路において流れに攪拌効果をもたらすと同時に、第１熱媒体の伝熱促進部材への衝突による乱流発生によって第１熱媒体の温度が均一化され、第２熱媒体からの第１熱媒体への伝熱量が増大する。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、前記伝熱促進部材が、前記大径管の管軸方向に直交する直交断面積より小さな板状の妨害部と、前記妨害部の表面に設けられた少なくとも２本の前記小径管が挿通する挿通孔とからなるバッフル材であって、前記挿通孔に小径管を挿通して、前記大径管の管軸方向に沿って複数配置される複合伝熱管として構成したものである。
【００１２】
前記構成によれば、所定形状のバッフル材を複数配置することによって、第１熱媒体の流路長の増大および乱流発生による第１熱媒体の温度の均一化がより進み、第２熱媒体からの第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、前記伝熱促進部材が、前記大径管の管軸方向に沿って延びる本体部を備え、複数本の前記小径管の間に介装されるインナー材であって、前記大径管と同軸に配置される複合伝熱管として構成されたものである。そして、請求項５に記載の発明は、前記インナー材は、前記本体部と、前記本体部から前記小径管同士の間に放射状に延出された延出部とからなる複合伝熱管として構成されたものである。また、請求項６に記載の発明は、前記インナー材は、前記本体部の全長の一部に、前記本体部の管軸直交断面積と異なる管軸直交断面積を有する加工部が形成された複合伝熱管として構成したものである。
【００１４】
前記構成によれば、所定形状のインナー材を配置することによって、第１熱媒体の流路長の増大および乱流発生による第１熱媒体の温度の均一化がより進み、第２熱媒体からの第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。
【００１５】
また、請求項７の発明は、前記伝熱促進部材が、複数本の前記小径管に内接して、複数本の前記小径管を束ねる束ね部材であって、前記大径管の管軸方向に複数配置される複合伝熱管として構成したものである。
【００１６】
前記構成によれば、所定形状の束ね部材を配置することによって、第１熱媒体の流路長の増大および乱流発生による第１熱媒体の温度の均一化がより進み、第２熱媒体からの第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。
【００１７】
また、請求項８の発明は、前記伝熱促進部材が、複数の前記束ね部材と、前記束ね部材間に設けられるバッフル材とからなり、前記バッフル材が、前記大径管の管軸方向に直交する直交断面積より小さな板状の妨害部と、前記妨害部の表面に設けられた少なくとも２本の前記小径管が挿通する挿通孔とからなり、前記挿通孔に小径管を挿通して、前記大径管の管軸方向に沿って配置される複合伝熱管として構成したものである。
【００１８】
前記構成によれば、所定形状の束ね部材およびバッフル材を配置することによって、第１熱媒体の流路長の増大および乱流発生による第１熱媒体の温度の均一化がより進み、第２熱媒体からの第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。
【００１９】
また、請求項９の発明は、前記伝熱促進部材が、複数の前記束ね部材と、前記束ね部材間に設けられ、複数本の前記小径管の間に介装されるインナー材とからなり、前記インナー材が、前記大径管の管軸方向に沿って延びる本体部を備え、前記大径管と同軸に配置される複合伝熱管として構成したものである。
【００２０】
前記構成によれば、所定形状の束ね部材およびインナー材を配置することによって、第１熱媒体の流路長の増大および乱流発生による第１熱媒体の温度の均一化がより進み、第２熱媒体からの第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。それと共に、インナー材によって半径方向に拡張された小径管が束ね部材で束ねられることによって、接着剤、ロウ等を使用せずに、束ね部材およびインナー材が小径管に固定される。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明は、前記第２熱媒体が二酸化炭素であって、その圧力が８〜１１ＭＰａであるとき、前記伝熱促進部材は、前記内管の内部を流れる二酸化炭素の温度が２０〜８０℃となる領域に対応した外側流路に配置される複合伝熱管として構成したものである。
【００２２】
前記構成によれば、伝熱促進部材が、第２熱媒体（二酸化炭素）の熱伝達率が大きな領域に配置されることとなり、第２熱媒体（二酸化炭素）から第１熱媒体への伝熱が効率よく行われ、第２熱媒体（二酸化炭素）から第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。
【００２３】
また、請求項１１に記載の発明は、前記大径管は、その全長の少なくとも一部の領域に凹凸部を形成する複合伝熱管として構成したものである。
【００２４】
前記構成によれば、外側流路を流れる第１熱媒体の流路長が増大すると共に、第１熱媒体の凹凸部への衝突による乱流発生により第１熱媒体の温度が均一化され、第２熱媒体からの第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。
【００２５】
また、請求項１２に記載の発明は、前記第２熱媒体が二酸化炭素であって、その圧力が８〜１１ＭＰａであるとき、前記凹凸部は、前記内管の内部を流れる二酸化炭素の温度が２０〜８０℃となる領域に対応した大径管に形成される複合伝熱管として構成したものである。
【００２６】
前記構成によれば、凹凸部が、第２熱媒体（二酸化炭素）の熱伝達率が大きな領域に形成されることとなり、第２熱媒体（二酸化炭素）から第１熱媒体への伝熱が効率よく行われ、第２熱媒体（二酸化炭素）から第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。
【００２７】
また、請求項１３または請求項１４に記載の発明は、前記第２熱媒体は、超臨界状態の二酸化炭素である複合伝熱管、または、その複合伝熱管の前記大径管は、その全長の少なくとも一部の領域に凹凸部を形成する複合伝熱管として構成したものである。
【００２８】
前記構成によれば、第２熱媒体である二酸化炭素の熱伝達率がより大きくなり、二酸化炭素から第１熱媒体への伝熱がより一層効率よく行われ、二酸化炭素から第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。
【００２９】
また、請求項１５または請求項１６に記載の発明は、前記第２熱媒体は、ハイドロフルオロカーボン系冷媒である複合伝熱管、その複合伝熱管の前記大径管は、その全長の少なくとも一部の領域に凹凸部を形成する複合伝熱管として構成したものである。
【００３０】
前記構成によれば、例えばＲ４１０Ａといったハイドロフルオロカーボン系冷媒による臨界近傍を利用することによって、ヒートポンプにも利用可能である。また床暖房といった冷媒が凝縮領域となる場合でも、水側の熱伝達率が冷媒側の熱伝達率を下回る領域に伝熱促進部材を取り付ければ同様な伝熱促進効果が得られ、複合伝熱管によってＣＯＰが高くなる。
【００３１】
また、請求項１７に記載の発明は、前記第１熱媒体の流れる方向と前記第２熱媒体の流れる方向とが対向する複合伝熱管として構成したものである。
【００３２】
前記構成によれば、第２熱媒体から第１熱媒体への伝熱がより効率よく行われ、第２熱媒体から第１熱媒体への伝熱量がより一層増大する。
【００３３】
また、請求項１８または請求項１９に記載の発明は、前記小径管が設けられた大径管は、その全長の少なくとも一部がらせん状または渦巻状の巻回部に形成された複合伝熱管として構成したものである。
【００３４】
前記構成によれば、大径管の少なくとも一部がらせん状または渦巻状の巻回部に形成されたことによって、同一体積に収納可能な複合伝熱管の長さが長くなり、複合伝熱管としての伝熱面積が増大すると共に、熱交換器内に複合伝熱管を設置する際に、設置スペースの小型化が可能となる。
【００３５】
また、請求項２０または請求項２１に記載の発明は、前記巻回部は、その巻回軸に対して直交する断面形状が円形状または直線路の両側に湾曲路を有する小判形状である複合伝熱管として構成したものである。
【００３６】
前記構成によれば、巻回部の断面形状が円形状または小判形状であることによって、熱交換器内に複合伝熱管を設置する際に、設置スペースの小型化が可能になると共に、熱交換器内での複合伝熱管の設置安定性が向上する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、複合伝熱管は、大径管の内部に３〜６本の本数範囲の内径管が設けられたことによって、第１熱媒体の圧力損失を抑制しつつ、伝熱性能を向上させることができる。また、小径管に空間部が形成された二重管であることによって、複合伝熱管の安全性を向上させることができる。さらに、熱交換器（複合伝熱管）の消費電力等の運転コストが低くなる。
【００３８】
また、複合伝熱管は、バッフル材、インナー材、束ね部材等の伝熱促進部材を配置する、または／および、大径管に凹凸部が形成されることによって、伝熱性能をより一層向上させることができる。
【００３９】
また、複合伝熱管は、伝熱促進部材が第２熱媒体（二酸化炭素）の温度が所定範囲に規定された領域に配置される、または／および、凹凸部が第２熱媒体（二酸化炭素）の温度が所定範囲に規定された領域に形成されることによって、伝熱性能をより一層向上させることができる。
【００４０】
また、複合伝熱管は、第２熱媒体が超臨界状態の二酸化炭素であることによって、伝熱性能をより一層向上させることができる。
【００４１】
また、複合伝熱管は、第２熱媒体がハイドロフルオロカーボン系冷媒であることによって、熱交換器（複合伝熱管）の消費電力等の運転コストが低くなる。
【００４２】
また、複合伝熱管は、第１熱媒体と第２熱媒体の流れを対向流とすることによって、伝熱性能をより一層向上させることができる。
【００４３】
また、複合伝熱管は、大径管の少なくとも一部が巻回部に形成されたことによって、伝熱性能をより一層向上させることができると共に、熱交換器（複合伝熱管）を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は小径管の拡大断面図、図３はバッフル材が配置された複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図、図４（ａ）は図３のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）〜（ｅ）はＢ１〜Ｂ４でのバッフル材の配置を模式的に示す説明図、図５はインナー材が配置された複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図、図６は図５のＣ−Ｃ線断面図、図７（ａ）はインナー材の他の形態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の管軸直交断面図、（ｃ）は（ａ）のインナー材の別の形態を示す斜視図、図８（ａ）は束ね部材が配置された複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ’−Ｃ’線断面図、図９（ａ）は束ね部材およびインナー材が配置された複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図、（ｂ）、（ｃ）はインナー材の形態を示す斜視図、図１０は図９（ａ）の複合伝熱管の構成を示す一部破断側面図、図１１は凹凸部が形成された複合伝熱管の構成を示し、（ａ）は一部破断側面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、図１２は二酸化炭素の温度と局所熱伝達率の関係を示すグラフ、図１３は二酸化炭素の圧力と局所熱伝達率増加率の関係を示すグラフ、図１４は伝熱性能改善率とＣＯＰの関係を示すグラフ、図１５〜図１８は巻回部が形成された複合伝熱管の構成を示す斜視図、図１９は複合伝熱管を使用した給湯器の構成を模式的に示す説明図、図２０は複合伝熱管における熱伝達率増加位置を示すグラフである。
【００４５】
本発明の複合伝熱管の第１の実施形態を図１、図２に示す。図１、図２に示すように、本発明の複合伝熱管１は、大径管２と、大径管２の内径より小さい外径を有する小径管３とを備え、大径管２の内部で管軸方向に沿って小径管３を３〜６本の本数範囲で設けたものである。以下、各構成について説明する。
【００４６】
（大径管）
大径管２は、後記する小径管３との間に外側流路７を形成し、外側流路７を第１熱媒体Ｗの流路としたものである。また、大径管２の内径は、後記する小径管３の外径より大きく、且つ、外側流路７に第１熱媒体Ｗを流すのに十分な内径、及び耐圧強度を持てばよく、一例として、外径は４〜３０ｍｍ、肉厚は０．２〜２．５ｍｍ、長さは１００ｍｍ以上が好ましい。また、大径管２の寸法は、後記する小径管３の寸法との関係、本発明の複合伝熱管１が組み込まれる熱交換器３０（図１９参照、図では給湯器）の寸法、熱容量、加工性を考慮して決められ、複合伝熱管１の伝熱性能、圧力損失の点から、管軸直交断面における１本の小径管３の流路断面積と、大径管２と小径管３との間の外側流路７の断面積との比（外側流路／小径管）が１０〜５０の範囲内を満足するように設定することがより好ましい。
【００４７】
大径管２の材質としては、（１）熱伝導性が優れ、大径管２および後記する３〜６本の小径管３の内部を流れる熱媒体間で効率良く熱交換できる、（２）複合伝熱管１が使用される種々の雰囲気で耐食性に優れる、（３）後記する凹凸部の形成、らせん状、渦巻状の巻回部の形成、熱交換器（給湯器）３０に組み込まれる際の曲げ加工などの塑性加工性に優れる（加工により割れ等が生じない機械的性質を備える）、（４）熱交換器（給湯器）３０に組み込まれる際の他の管とのロウ付け性、はんだ付け性または接着剤による接着性に優れる、（５）複合伝熱管１が使用される圧力で耐圧性に優れる、などの特性を満足するものが好ましい。
【００４８】
これらの（１）〜（５）の特性を満足する材質としては、エアコン、大型空調機器などの熱交換器用伝熱管として広く用いられているＪＩＳＨ３３００に規定する合金番号Ｃ１１０１の無酸素銅、合金番号Ｃ１２０１及びＣ１２２０のりん脱酸銅のいずれかが好ましい。
【００４９】
また、前記の材質のみに限定する必要はなく、特に熱伝導性と耐圧強度が必要な場合は、ＪＩＳＨ３３００に規定された銅または銅合金や、例えばＦｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｌ等の元素より選択する１種または２種以上を総計で数％以下Ｃｕに含有させたＪＩＳＨ３３００に規定されていない銅合金を用いることも可能である。
【００５０】
さらに、特に耐食性と耐圧強度が必要な場合には、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ７０６０、Ｃ７１００、Ｃ７１５０などのＣｕ−Ｎｉ系合金やＴｉまたはＴｉ合金、ステンレス鋼などを用いることも可能である。また、軽量化が求められる場合には、耐食性、強度、加工性などの特性を考慮して、アルミニウム、アルミニウム合金の中から所定の特性を有するものを選択することも可能である。
【００５１】
大径管２を構成する管は、押出し素管を圧延、抽伸して製作される継目無し管、あるいは所定幅の板条の幅方向の端面を溶接して製作される溶接管を用いてもよい。
【００５２】
通常、大径管２としては管内面が平滑である平滑管が用いられることが多いが、管内の熱媒体を撹拌したい場合、旋回流を与えたい場合、あるいは管内の伝熱面積を増やしたい場合等には、管内面の少なくとも一部に管軸方向に平行な溝、あるいは、らせん状の溝（図示せず）が形成された内面溝付管を用いてもよい。また、大径管２内の溝付加工には、転造法、圧延法（転造ボールの代わりに圧延ロールを使用）、条（幅の狭い板状）に圧延ロールで溝付し、条を丸めて端を溶接するなどの方法によればよい。
【００５３】
（小径管）
図２(ｂ)に示すように、小径管３は、外管４と内管５とからなり、外管４と内管５との間に空間部６が形成された二重管であると共に、内管５の内部を第２熱媒体Ｘの流路としたものである。また、小径管３は、大径管２の管軸方向に沿って３本〜６本の本数範囲に設けられ、さらに、大径管２内の小径管３の配置としては、図２（ａ）に示すように、外側流路７を均等に分割する配置が好ましい。このように小径管３を配置することによって、小径管３からの外側流路７（大径管２）への熱伝達が向上し、第１熱媒体Ｗの圧力損失も低くなる。しかしながら、熱伝達が向上し、圧力損失も低ければ、図２（ａ）以外の配置でもよい。なお、小径管３を３本〜６本の本数範囲で設ける理由は、２本以下であると伝熱面積が十分でなく、７本以上であると小径管３による第１熱媒体Ｗの圧力損失が大きくなるためである。
【００５４】
（外管）
外管４は、大径管２の内部に外側流路７を形成するように、大径管２の管軸方向に沿って３本〜６本の本数範囲で設けられ、且つ、外側流路７に第１熱媒体Ｗが必要量流通することが可能な寸法に形成されている。一例として、外径は１〜８ｍｍ、肉厚は０．２〜５ｍｍ、長さは１００ｍｍ以上が好ましい。また、外管４の寸法は、前記したように、複合伝熱管１の伝熱性能、第１熱媒体Ｗおよび第２熱媒体Ｘの圧力損失の点から、管軸直交断面における１本の小径管３の流路断面積と、大径管２と小径管３との間の外側流路７の断面積との比（外側流路／小径管）が１０〜５０の範囲を満足するように設定することがより好ましい。
【００５５】
外管４の材質は、前記大径管２で選択されたものと同様な材質が適用され、大径管２と同じものまたは異なるものを適宜選択する。
【００５６】
外管４を構成する管は、その内部に設けられる内管５の内圧を高くして運転されることが多いため、管の外径に対する肉厚を大きくすることが多く、一般には、押出し素管を圧延、抽伸して製作される継目無し管を用いることが多い。管の肉厚は、熱交換器の運転圧力に基づいて計算される耐圧強度から決定すればよい。耐圧強度が要求値を満たせば、溶接管を用いてもよい。
【００５７】
外管４は、後記する内管５との間に空間部６が形成されるように、前記大径管２で記載した管内面の少なくとも一部に管軸方向に平行な溝あるいはらせん状の溝（図示せず）が形成された内面溝付管を用いることが好ましい。しかしながら、内管５として管外表面に突起部が設けられた管を用いる場合には、外管４として、管内面が平滑である平滑管を用いてもよい。
【００５８】
（内管）
内管５は、外管４の内部に同軸に設けられ、外管４より外径の小さい外径を有し、外管４との間に空間部６を形成すると共に、その内部に第２熱媒体Ｘが必要量流通することが可能な寸法に形成されている。一例として、外径は１〜８ｍｍ、肉厚は０．２〜５ｍｍ、長さは１００ｍｍ以上が好ましく、管軸直交断面における１本の小径管３の流路断面積と、大径管２と小径管３との間の外側流路７の断面積との比（外側流路／小径管）が１０〜５０の範囲を満足するように設定することがより好ましい。また、内管５の材質は、前記外管４と同じものまたは異なるものを適宜選択する。
【００５９】
内管５を構成する管は、断面積が小さいが、その内部を流れる第２熱媒体Ｘの流通量を多くしたい場合が多いので、内圧を高くして運転されることが多い。そのため、管の外径に対する肉厚を大きくすることが多く、一般には、押出し素管を圧延、抽伸して製作される継目無し管を用いることが多い。管の肉厚は、熱交換器の運転圧力に基づいて計算される耐圧強度から決定すればよい。耐圧強度が要求値を満たせば、溶接管を用いてもよい。
【００６０】
通常、内管５としては管内面が平滑である平滑管が用いられることが多いが、管内の熱媒体を撹拌したい場合、旋回流を与えたい場合、あるいは管内の伝熱面積を増やしたい場合等には管内面の少なくとも一部に管軸方向に平行な溝あるいはらせん状の溝（図示せず）が形成された内面溝付管を用いてもよい。
【００６１】
内管５は、前記したように、外管４（平滑管）との間に空間部６を形成するために、管外表面に突起部を設けた管を使用してもよい。
【００６２】
（空間部）
空間部６は、内管５が腐食等で破損した際に、外側流路７（第１熱媒体Ｗ）に異物等が混入するのを防ぐ作用を有すると共に、内管５の内部を流れる第２熱媒体Ｘが流入するため、その流入した第２熱媒体Ｘ、例えば、二酸化炭素等の量を外部から測定することにより、内管５の破損（腐食等）状況を外部から検知させる作用を有する。そのため、空間部６の断面積は０．５〜３ｍｍ2が好ましい、０．５ｍｍ2未満であると空間部６に流入した第２熱媒体Ｘが外部にまで到達しにくく第２熱媒体Ｘが検知しにくくなる、また、３ｍｍ2を超えると内管５と外管４の接触面積が小さくなり第２熱媒体Ｘからの伝熱量が低下しやすい。
【００６３】
空間部６は、例えば、外管４（内面溝付管）に内管５（内面溝付管または平滑管）を挿入して、空引きして外管４に内管５をかしめることによって作製する。しかしながら、異物混入防止、内管５の破損（腐食等）状況の検知作用を有する空間部６が作製できれば、前記作製方法に限定されない。
【００６４】
（熱媒体）
第１熱媒体Ｗおよび第２熱媒体Ｘは、水、フロンまたは代替フロン等の冷媒、二酸化炭素等の自然冷媒から、複合伝熱管が組み込まれる熱交換器の用途を考慮して、適宜選択される。特に、給湯器用ヒートポンプユニットの複合伝熱管には、第１熱媒体Ｗとして水を、第２熱媒体Ｘとして二酸化炭素またはハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒を使用することが好ましい。また、第２熱媒体Ｘは、環境面からは二酸化炭素が好ましく、さらに、熱効率が優れる点で、二酸化炭素を超臨界状態で使用することがより好ましい。
【００６５】
また、ヒートポンプの成績効率（ＣＯＰ）を考慮すると、第２熱媒体Ｘは、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒が好ましい。ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒は、従来使用されていたクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）系、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）系冷媒の塩素全部を水素に置換したもので、オゾンを破壊しない冷媒である。代表的なＨＦＣ系冷媒としては、Ｒ３２とＲ１２５を混合した非共沸混合冷媒であるＲ４１０Ａがある。さらに、ＨＦＣ系冷媒もほぼ臨界状態で使用することがより好ましい。
【００６６】
図１では、第２熱媒体Ｘの流れる方向と、第１熱媒体Ｗの流れる方向とが対向している。これにより、第２熱媒体Ｘからの第１熱媒体Ｗへの伝熱が効率よく行われる。しかしながら、十分な伝熱量が得られれば、第２熱媒体Ｘおよび第１熱媒体Ｗの流れる方向を同一方向としてもよい。
【００６７】
次に、本発明の複合伝熱管の第２の実施形態を図３〜図１０に示す。図３〜図１０に示すように、複合伝熱管１ａは、前記第１の実施形態の複合伝熱管１の構成に、第１熱媒体Ｗの流れの一部に対して妨げとなる伝熱促進部材８をさらに備える。ここで、第１の実施形態の複合伝熱管１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図示しないが、大径管２に後記する凹凸部１４（図１１参照）を形成、または／および、小径管３が設けられた大径管２に後記する巻回部１５、１６、１７、１８（図１５〜図１８）を形成してもよい。
【００６８】
（伝熱促進部材）
伝熱促進部材８は、外側流路７の全長の少なくとも一部の領域Ｓに配置されている。伝熱促進部材８としては、以下に示すバッフル材８ａ、インナー材８ｂ、束ね部材８ｃ、束ね部材８ｃとバッフル材８ａとが組み合わされたもの、または、束ね部材８ｃとインナー材８ｂが組み合わされたものが好ましい。このように伝熱促進部材８を配置することによって、第１熱媒体Ｗの流路長の増大および乱流発生による第１熱媒体Ｗの温度の均一化が進み、第２熱媒体Ｘからの第１熱媒体Ｗへの伝熱量がより一層増大すると共に、第１熱媒体Ｗの圧力損失も低くなる。また、伝熱促進部材８を配置する領域Ｓ（長さ）は、外側流路７を流れる第１熱媒体Ｗの圧力損失が大きくならない長さに設定し、かつ、領域Ｓでの内管を流れる第２熱媒体Ｘの温度を考慮して設定することが好ましい。しかしながら、伝熱促進部材８は、第１熱媒体Ｗの流れの一部に対して妨げとなり、第１熱媒体Ｗの流れに乱流を発生させると共に、第１熱媒体Ｗの圧力損失が大きくならないものであれば、バッフル材８ａ、インナー材８ｂまたは束ね部材８ｃ等に限定されない。
【００６９】
（バッフル材）
図３、図４に示すように、バッフル材８ａは、大径管２の管軸方向に直交する直交断面より小さな板状の妨害部１０と、その表面に設けられた少なくとも２本の小径管３（図３、図４においては２本）が挿通する挿通孔９、９とからなり、挿通孔９、９に小径管３を挿通して、大径管２の管軸方向に沿って外側流路７に複数配置される。また、バッフル材８ａは第１熱媒体Ｗの流れによって移動しないように、バッフル材８ａの妨害部１０の少なくとも１部が、挿通孔９、９に挿通された小径管３の外表面に、接着剤、ロウ等で接合されている（図示せず）。
【００７０】
バッフル材８ａは、第１熱媒体Ｗ（例えば、水）によって腐食または第１熱媒体Ｗを汚染しないセラミック、銅、ステンレス等で作製され、その形状は、図３、図４（ａ）に示すように、欠損のある円形状であって、妨害部１０の第１熱媒体Ｗの妨害に関与する板表面の面積が、外側流路７の管軸直交断面積に対して２０〜８０％であることが好ましい。２０％未満であると第１熱媒体Ｗの妨害性が低くなりすぎて乱流の発生頻度が低くなりやすく、また、８０％を超えると第１熱媒体Ｗの妨害性が高くなりすぎて第１熱媒体Ｗの圧力損失が大きくなりやすい。また、バッフル材８ａは、図３においては、妨害部１０の板表面が小径管３の管軸に対して直交する例を記載しているが、第１熱媒体Ｗの流れ方向に所定角度で前傾または後傾（図示せず）したものであってもよい。また、妨害部１０は、１つ以上の貫通孔（図示せず）を形成して第１熱媒体Ｗの流れの抵抗を軽減する構成として構わない。
【００７１】
図３、図４（ｂ）〜（ｅ）に示すように、大径管２の管軸方向に沿って複数配置されるバッフル材８ａ、８ａ・・・の配置は、その各妨害部１０、１０・・・によって妨害される外側流路７が、隣接するバッフル材８ａ同士で異なることが好ましい。これによって、第１熱媒体Ｗの流れを許容する開口部１１が、バッフル材８ａ、８ａ・・・毎に異なることとなり、複数のバッフル材８ａ、８ａ・・・が配置された領域Ｓにおいて、第１熱媒体Ｗの流れが複雑になり（図４（ｂ）〜（ｅ）ではスパイラル状）、より一層、流路長が増大すると共に、乱流が発生しやすくなる。なお、乱流が発生し、第１熱媒体Ｗの圧力損失が大きくならなければ、図３、図４（ｂ）〜（ｅ）以外のバッフル材の配置でもよい。
【００７２】
また、複数のバッフル材８ａ、８ａ・・・は、第２熱媒体Ｘが二酸化炭素であるとき、図１２に示すように、実際の運転において二酸化炭素の局所熱伝達率が極大となる温度範囲２０〜８０℃の許容範囲を満足する領域Ｓに対応する外側流路７に配置することが好ましい。また、二酸化炭素の温度は、二酸化炭素の伝熱性能が高い２０〜８０℃に設定することが好ましい。そして、このような領域Ｓの設定は、あらかじめ、内管の全長にわたって測定した二酸化炭素の温度を使用して行う。
【００７３】
また、二酸化炭素の圧力が高くなると、二酸化炭素の局所熱伝達率が極大となる温度は高温側に移動（図１２においては、Ｔ’からＴ）し、局所熱伝達率のピーク値は小さくなっていくが、熱伝達率の曲線形状はブロードになる。そして、二酸化炭素から第１熱媒体（例えば、水）に与えられる熱量（２０〜８０℃の二酸化炭素の局所熱伝達率の平均値の増加率）は、図１３に示すように、二酸化炭素の圧力８〜１１ＭＰａで高くなり、二酸化炭素（冷媒）圧力を温水炊き上げ温度に適した圧力にすることによって、第１熱媒体に与える熱量が大きくなる（高温の水が得られる）。
【００７４】
そして、二酸化炭素の圧力は、通常８〜１１ＭＰａの範囲で利用されるが、複合伝熱管１ａが組み込まれる給湯器のシステムによって異なる。また、伝熱管を給湯器に利用する場合には、季節や昼／夜によって、加熱される水の温度、流量が大きな変動幅を持つことが想定され、水の炊き上げ温度を高くして蓄熱量を増加させたい場合（夜間電力により給湯器を運転するとき）、日中貯湯量を補うため急速に追い炊きする場合などに応じて、二酸化炭素の圧力はそれぞれの運転状況に合わせて設定される。したがってこのとき移動する熱伝達率の変動幅の８０％以上をカバーできる領域Ｓ（二酸化炭素の温度：２０〜８０℃）に、適宜、伝熱促進部材を配置することが好ましい。
【００７５】
このように領域Ｓを設定することによって、第２熱媒体Ｘ（二酸化炭素）の熱伝達率が大きな領域にバッフル材８ａ、８ａ・・・が配置されることとなり、第２熱媒体Ｘ（二酸化炭素）から第１熱媒体Ｗ(水)への伝熱が効率よく行われ、第２熱媒体Ｘ（二酸化炭素）から第１熱媒体Ｗ(水)への伝熱量がより一層増大する。
【００７６】
（インナー材）
図５〜図７に示すように、インナー材８ｂは、大径管２の管軸方向に沿って延びる本体部１２を備え、複数本の小径管３の間に介装されるもので、その好適な例を以下に説明する。
図５、図６に示すように、インナー材８ｂは、大径管２の管軸方向に沿って延びる本体部１２と、小径管３同士の間に本体部１２から放射状に延出された延出部１３とからなるインナー材であって、大径管２と同軸に配置される。また、インナー材８ｂは第１熱媒体Ｗの流れによって移動しないように、インナー材８ｂの延出部１３の少なくとも１部が、小径管３の外表面に、接着剤、ロウ等で接合されている（図示せず）。また、図２（ａ）に示すように、インナー材を配置していない第１の実施形態の複合伝熱管１においては、外側流路７の中央部付近Ｐ１では第１熱媒体Ｗの流速は大きいが、大径管２と各小径管３とのギャップ部Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５では、大径管２の内壁によって流れの抵抗が大きくなり、第１熱媒体Ｗの流速が低下する傾向にあった。これに対し、図５、図６の複合伝熱管１ａにおいては、外側流路７の中央部にインナー材８ｂを配置することによって、第１熱媒体Ｗに乱流が発生するとともに、前記ギャップ部Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５における澱みを解消することで熱交換に寄与する有効な伝熱面積を増大させる効果を持つ。さらに流速も大きくなることから第１熱媒体Ｗにおける局所熱伝達率も増大することができ、交換熱量が向上する。また、熱交換性能が向上することで複合伝熱管１ａにおける第１熱媒体Ｗの出口温度が高くなると同時に第２熱媒体Ｘの出口温度が低くなり、第１熱媒体Ｗと第２熱媒体Ｘの平均温度差が小さくなる。このことより、第２熱媒体Ｘの圧縮に要する仕事を低減することができ、図１４に示すように伝熱性能の向上によって給湯時の成績係数（ＣＯＰ）が向上する。
【００７７】
インナー材８ｂは、第１熱媒体Ｗ（例えば、水）によって腐食または第１熱媒体Ｗを汚染しないセラミック、銅、ステンレス等で作製され、その形状は、図６に示すように、インナー材８ｂ（本体部１２＋延出部１３）の管軸直交断面における断面積が、外側流路７の断面積に対して２０〜８０％に設計されることが好ましい。２０％未満であると第１熱媒体Ｗの妨害性が低くなりすぎて乱流の発生頻度が低くなりやすく、また、８０％を超えると第１熱媒体Ｗの妨害性が高くなりすぎて第１熱媒体Ｗの圧力損失が大きくなりやすい。
【００７８】
インナー材８ｂは、前記のバッフル材８ａと同様に、実際の運転において第２熱媒体Ｘの局所熱伝達率が極大となる温度範囲２０〜８０℃の許容範囲を満足する領域Ｓに対応する外側流路７に配置されることが好ましい。なお、インナー材８ｂは、本体部１２の管軸方向での長さが領域Ｓの全長にわたるものだけでなく、領域Ｓの全長より短いものでもよい。本体部１２の長さが短いインナー材８ｂの場合には、領域Ｓにわたって、所定間隔で複数配置する（図９（ａ）参照）。
【００７９】
なお、インナー材８ｂは、乱流が発生し、第１熱媒体Ｗの圧力損失が大きくならなければ、インナー材の形状は図５、図６に限定されない。例えば、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、インナー材８ｂは、大径管２の管軸方向に沿って延びる本体部１２とからなり、本体部１２の全長の一部に、本体部１２の管軸直交断面積と異なる管軸直交断面積を有する加工部１２ａを有する構成でもよい。
【００８０】
図７（ａ）、（ｂ）のインナー材８ｂにおいて、加工部１２ａは、その外径が本体部１２より縮径した縮径部である。また、本体部１２と加工部１２ａとの間をなめらかに繋ぐテーパー部１２ｂを有してもよい。また、加工部１２ａの本体部１２に対する縮径率（（Ｒ１／Ｒ２）×１００）は５０〜８５％、かつ、本体部１２の管軸直交断面積が外側流路７に対して２０〜８０％であることが好ましい。また、加工部１２ａを複数設けることがより好ましく、１つの加工部１２ａ（テーパー部１２ｂ含む）の長さＳ１は５０〜２００ｍｍ、加工部１２ａ間の長さＳ２（本体部１２）は５０〜２００ｍｍが好ましい。ここで、図示しないが、加工部は、その外径が本体部より拡大した拡径部であってもよく、その拡径部の管軸直交断面積は外側流路に対して２０〜８０％が好ましい。さらに、本体部１２、加工部１２ａの断面形状は、図７（ａ）、（ｂ）においては円形状であるが、円形状に限定されず、例えば、角形状であってもよい。このような形状、寸法によって、外側流路７における第１熱媒体Ｗの水流が乱流となり、水流の澱みが減り、熱伝達率が向上する（図７（ｂ）参照、なお、図７（ｂ）では小径管を省略している）。
【００８１】
図７（ｃ）のインナー材８ｂにおいて、加工部１２ａは、管軸直交断面形状が真円形の本体部１２をロール等で圧下して扁平（楕円形）に加工したもので、縮径率（（加工部１２ａの短径／本体部１２の外径）×１００）が５０〜８５％が好ましい。また、加工部１２ａを複数設ける場合には、本体部１２を挟んで隣り合う加工部１２ａは、その長径方向が９０度ずつスパイラル状に回転した配置が好ましい。
【００８２】
また、インナー材８ｂは、第１熱媒体Ｗに乱流が発生し、圧力損失が大きくならなければ、本体部１２に加工部１２ａを有さない、すなわち、本体部１２の管軸直交断面積が変化しない構成でもよい。特に、前記したように、本体部１２の長さが短いインナー材８ｂを領域Ｓにわたって複数配置する場合（図９（ａ）参照）には、インナー材８ｂは、棒状体（図９（ｂ）参照）または管状体（図９（ｃ）参照）が好ましく、圧力損失の低下を考慮すると、管状体がより好ましい。また、図示しないが、球状体（球状には楕円球を含む）であってもよい。
【００８３】
（束ね部材）
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、束ね部材８ｃは、複数本の小径管３に内接して、複数本の小径管３を束ねるもので、大径管２の管軸方向に所定の距離Ｓ３で複数配置される。束ね部材８ｃは、第１熱媒体Ｗ（例えば、水）によって腐食または第１熱媒体Ｗを汚染しないセラミックス、銅、ステンレス等で作製され、その形態は、図８（ａ）、（ｂ）に示すリングが好ましい。しかしながら、図示しないが、小径管３を束ねる機能を有すれば、リングの一部に欠損部を有するＣリング、線材をリング状に巻回した形態であってもよい。また、小径管３の束ね状態は、図８（ｂ）では小径管３同士が互いに接する強い束ね状態を示しているが、束ね部材８ｃが小径管３に内接していれば、小径管３の間にスペースが形成される弱い束ね状態であってもよい。さらに、束ね部材８ｃの距離Ｓ３は６０〜６００ｍｍが好ましく、６０ｍｍ未満では複合伝熱管１ａの製造がしにくくなり、６００ｍｍを超えると第１熱媒体Ｗに乱流が発生しにくくなる。
【００８４】
束ね部材８ｃは、前記のバッフル材８ａまたはインナー材８ｂと同様に、実際の運転において第２熱媒体Ｘの局所熱伝達率が極大となる温度範囲２０〜８０℃の許容範囲を満足する領域Ｓに対応する外側流路７に配置されることが好ましい。
【００８５】
（束ね部材と、バッフル材またはインナー材との組み合わせ）
伝熱促進部材８は、前記した複数の束ね部材と、束ね部材間に設けられるバッフル材８ａ（図３参照）とで構成、または、複数の束ね部材と、束ね部材間に設けられ、複数本の小径管３の間に介装されるインナー材８ｂ（図５〜図７）とで構成されてもよい。
【００８６】
図９（ａ）、図１０に示すように、伝熱促進部材８が束ね部材８ｃとインナー材８ｂとで構成される場合には、束ね部材８ｃ−束ね部材８ｃ間の距離Ｓ３を６０〜６００ｍｍ、インナー材８ｂ−インナー材８ｂ間の距離Ｓ４を６０〜６００ｍｍ、束ね部材８ｃ−インナー材８ｂ間の距離Ｓ５を３０〜３００ｍｍとすることが好ましい。前記距離（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５）が、前記範囲を下回ると複合伝熱管１ａが製造しにくくなり、前記範囲を超えると第１熱媒体Ｗに乱流が発生しにくくなる。また、インナー材８ｂの外径は小径管３の外径以下が好ましい。インナー材８ｂの外径が、小径管３の外径より大きいと、圧力損失が大きくなると共に、複数の小径管３の間にインナー材８ｂを配置しにくくなる。さらに、インナー材８ｂの長さＳ２は１〜５０ｍｍが好ましい。長さＳ２が１ｍｍ未満では、インナー材８ｂの強度が不足し複合伝熱管１ａが製造しにくくなり、５０ｍｍｍを超えると第１熱媒体Ｗに乱流が発生しにくくなる。
【００８７】
なお、前記のように、束ね部材８ｃ間にインナー材８ｂを配置すると、束ね部材８ｃによる小径管３の束ねによって、複数配置された小径管３がすぼみ、インナー材８ｂが小径管３の間に固定される。また、小径管３の間へのインナー材８ｂの挿入によって、束ね部材８ｃに内接する複数の小径管３が拡張し、小径管３に束ね部材８ｃが固定される。そして、束ね部材８ｃおよびインナー材８ｂの小径管３への固定を強固なものとするために、インナー材８ｂは束ね部材８ｃ間の中央付近に配置されることが好ましい。
【００８８】
また、伝熱促進部材８が束ね部材８ｃとバッフル材８ａとで構成される場合には、図示しないが、束ね部材８ｃ−束ね部材８ｃ間の距離Ｓ３を６０〜６００ｍｍ、バッフル材８ａ−バッフル材８ａ間の距離を６０〜６００ｍｍに、束ね部材８ｃ−バッフル材８ａ間の距離を３０〜３００ｍｍとすることが好ましい。前記距離が、前記範囲を下回ると複合伝熱管１ａが製造しにくくなり、前記範囲を超えると第１熱媒体Ｗに乱流が発生しにくくなる。ここで、バッフル材８ａは、束ね部材８ｃ間の１〜５０ｍｍの領域内に所定枚数を配置することが好ましい。領域が１ｍｍ未満では、第１熱媒体Ｗに乱流が発生しにくくなり、領域が５０ｍｍｍを超えると圧力損失が大きくなりやすい。
【００８９】
次に、本発明の複合伝熱管の第３の実施形態を図１１（ａ）、（ｂ）に示す。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、複合伝熱管１ｂは、前記第１の実施形態の複合伝熱管１の大径管２に、その全長の少なくとも一部の領域Ｓに凹凸部１４を形成する。ここで、第１の実施形態の複合伝熱管１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図示しないが、外側流路７内に前記した伝熱促進部材８（図３〜図１０参照）を配置、または／および、小径管３が設けられた大径管２に巻回部１５、１６、１７、１８（図１５〜図１８）を形成してもよい。
【００９０】
（凹凸部）
凹凸部１４は、例えば、大径管２をコルゲート状に加工することによって、凸部の高さｈを０．５〜２ｍｍ、凸部のピッチｐを５〜２０ｍｍに形成することが好ましく、凸部（高さｈおよびピッチｐ）が前記範囲未満であると、凹凸部１４の成形加工がしにくく、凸部が前記範囲を超えると第１熱媒体Ｗの圧力損失が大きくなりやい。また、凹凸部１４は、前記の伝熱促進部材８と同様に、内管の内部を流れる第２熱媒体Ｘの温度が２０〜８０℃の許容範囲を満足する領域Ｓに対応する大径管２に形成することが好ましい。そして、凹凸部１４の形態は、外側流路７内の第１熱媒体Ｗに乱流が発生すると共に、圧力損失が大きくならなければ、前記コルゲート状に限定されず、例えば、前記した管内面の少なくとも一部に管軸方向に平行な溝あるいはらせん状の溝が形成された内面溝付管でもよい。
【００９１】
次に、本発明の複合伝熱管の第４の実施形態を図１５〜図１８に示す。図１５〜図１８に示すように、複合伝熱管１ｃは、３〜６本の本数範囲で小径管（図示せず）を大径管２内部に設けた後、適当な巻きの直径及び適当な管の間隔（巻きの高さＨ方向）で、大径管２の全長の少なくとも一部がらせん状または渦巻状の巻回部１５、１６、１７、１８に形成されたものである。また、らせん状または渦巻状の巻回部１５、１６、１７、１８は、その巻回軸Ｙに対して直交する断面形状が、円形状または直線路の両側に湾曲路を有する小判形状であることが好ましい。ここで、第１の実施形態の複合伝熱管１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図示しないが、前記した伝熱促進部材８（図３〜図１０参照）を外側流路７内に配置、または／および、大径管２に凹凸部１４（図１１参照）を形成してもよい。
【００９２】
（らせん状の巻回部）
図１５に示すように、円形状の巻回部１５の巻きの最小内径ＩＤは、大径管２および小径管（図示せず）の外径、肉厚、結晶粒径、機械的性質（引張り強さ、耐力、伸び、ばね限界値など）等に依存するが、例えば大径管２の管外径を定数「ａ」としたとき、巻回部１５の最小内径ＩＤはａの６倍程度まで小さくすることが可能である。また、巻回部１５の高さＨを小さくするために、３本〜６本の本数範囲で小径管（図示せず）を大径管２に設けた後、更に焼鈍を行ってもよい。
【００９３】
巻回部１５の大径管２、２同士は、接触した状態としてもよいし、あるいは隙間を設けて接触しない状態としてもよい。巻回部１５のコンパクト化のためには、大径管２、２同士を接触させるとよく、複合伝熱管１ｃの小型化に有効である。また、大径管２の管軸直交断面における外形形状を楕円あるいは扁平円形状（図示せず）とすると（左右径＞上下径）、巻回部１５の高さＨを更に低減することが可能である。
【００９４】
図１５においては、らせん状の巻回部１５を一重巻きした例を示したが、巻回部１５の熱交換容量を更に向上させるには、二重巻きあるいはそれ以上の巻数とした構成でもよい。
【００９５】
（渦巻状の巻回部）
図１６に示すように、円形状の巻回部１６の巻きの最大外径ＯＤ、最小内径ＩＤは、大径管２および小径管（図示せず）の外径、肉厚、結晶粒径、機械的性質（引張り強さ、耐力、伸び、ばね限界値など）等に依存するが、例えば大径管２の管外径を定数「ａ」としたとき、巻回部１６の最大外径ＯＤはａの４０倍程度まで大きくすることが可能であり、さらに、最小内径ＩＤはａの６倍程度まで小さくすることが可能である。また、巻回部１６の高さＨを小さくするために、３〜６本の小径管（図示せず）を大径管２に設けた後、更に焼鈍を行ってもよい。
【００９６】
巻回部１６の大径管２、２同士は、接触した状態としてもよいし、あるいは隙間を設けて接触しない状態としてもよい。巻回部１６のコンパクト化のためには、大径管２、２同士を接触させるとよく、複合伝熱管１ｃの小型化に有効である。また、大径管２の管軸直交断面における外形形状を楕円あるいは扁平円形状（図示せず）とすると（左右径＜上下径）、巻回部１６の最大外径ＯＤを更に低減することが可能である。
【００９７】
図１６においては、渦巻状の巻回部１６を二つ形成し、二層に積層した例を示したが、巻回部１６は一層（図示せず）でもよいし、巻回部１６の熱交換容量を更に向上させるために三層以上（図示せず）で構成してもよい。また、二層以上の場合、各巻回部１６に移行部１６ｉを設け、次の巻回部１６を垂直方向に重ねるように連続して巻回される状態としてもよいし、図示しないが各巻回部１６の端部を直接（ロウ付け等）または接続管等を用いて接合して、次の巻回部を同一平面状（垂直方向に積層）となるようにしてもよい。
【００９８】
次に、前記した構成では、らせん状または渦巻状の巻回部１５、１６が円形状（図１５、図１６参照）の場合について説明したが、その巻回軸Ｙに対して直交する断面形状が小判形状であってもよい。ここで、小判形状とは、図１７、図１８に示すように、所定長の直線路１７ａ、１８ａと、この直線路１７ａ、１８ａの両側に形成した前記円形状の巻回部１５、１６を半分に割った湾曲路とからなる形状を言う。
【００９９】
また、図１８に示すように、小判形状の断面を持つらせん状の巻回部１８は、その最小内径ＩＤ、高さＨ、大径管２、２同士の接触状態、大径管２の断面形状、巻数については前記巻回部１５（図１５参照）と同様であり、また、図１７に示すように、小判形状の断面を持つ渦巻状の巻回部１７は、その最小内径ＩＤ、最大外径ＯＤ、高さＨ、大径管２同士の接触状態、大径管２の断面形状、積層数、巻回部１７の移行部１７ｉについては前記巻回部１６（図１６参照）と同様である。
【０１００】
つぎに、本発明の複合伝熱管の１つを二酸化炭素冷媒ヒートポンプ式給湯器に使用した例を図１９を参照して説明する。図１９はヒートポンプユニット２４を給湯器３０に用いた例である。ヒートポンプユニット２４の熱交換の部分に本発明の複合伝熱管１を用いることができる。複合伝熱管１の大径管２に水（第１熱媒体）を、３〜６本の小径管３（内管：図示せず）に二酸化炭素冷媒（第２熱媒体）を流通させる。二酸化炭素冷媒（第２熱媒体）は、蒸発器２５において大気熱を吸収した後、圧縮機２６により圧縮され、高温高圧の流体として複合伝熱管１の３〜６本の小径管３（内管：図示せず）に送られる。複合伝熱管１において大径管２内の水（第１熱媒体）と熱交換して低温の流体となり、膨張弁２７に送られる。膨張弁２７により膨張し、蒸発器２５で再度吸熱する。一方、貯湯タンク２８（タンク２９）よりポンプＰにより供給される低温の水（第１熱媒体）は複合伝熱管１の大径管２に入り、３〜６本の小径管３（外管：図示せず）と接触することにより加熱され、高温の水（第１熱媒体）となって貯湯タンク２８（タンク２９）に戻る。このように、本発明の複合伝熱管１は伝熱性能が優れるため、二酸化炭素冷媒ヒートポンプ式給湯器３０の熱交換部分に好適に使用される。
【０１０１】
また、大径管２の内部に伝熱促進部材（図示せず）を配置、または、大径管２に凹凸部（図示せず）を設けた複合伝熱管１ａ、１ｂは、大径管２の内部に流れる水（第１熱媒体）の乱流等により伝熱性能がより一層優れる。さらに、大径管２に渦巻状あるいはらせん状の巻回部（図示せず）を形成した複合伝熱管１ｃは、小さな体積で大きな熱交換容量を有するため、ヒートポンプユニット２４の小型化に大きく貢献する。さらに、小径管３（内管５）に二酸化炭素冷媒またはハイドロフルオロカーボン冷媒を流通させ、大径管２内に水を流通させることにより床暖房用の熱交換器としても使用可能である。
【実施例】
【０１０２】
以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明する。
（１）第１の実施例（実施例１〜実施例９、比較例１）
実施例１として、大径管２の内部に管軸方向に沿って４本の小径管３（図１参照）を設け、図１６に示すような、大径管の全長の一部に渦巻状の巻回部１６を形成した複合伝熱管１ｃを作製した（表１参照）。各構成については、以下の通りである。
【０１０３】
（大径管）
大径管２として、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅で作製された、外径１５．８８ｍｍ、内径１４．２８ｍｍ、全長８ｍの平滑管を使用した。
（小径管）
図２（ｂ）に示すように、小径管３として、外管４（内面溝付管）に内管５（平滑管）を挿入して、空引きすることにより外管４に内管５をかしめ、外管４と内管５の間に空間部６（管軸直交断面積：１．２ｍｍ2）が形成された二重管を使用した。なお、図２（ａ）に示すように、４本の小径管３は、大径管２内部の外側流路７を均等に分割するように配置した。また、管軸直交断面における１本の小径管３の流路断面積と、外側流路７の断面積との比（外側流路／小径管）が約１５となるように、外管４および内管５を設定した。
（外管）
外管４として、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅で作製された、外径４．６ｍｍ、内径３．８ｍｍ、全長８ｍの内面溝付管を使用した。溝形状としては、溝数５０、溝リード角（外管管軸と溝がなす角度）０°、溝間に形成されるフィンの高さ０．２ｍｍ、フィンの山頂角２０°、フィンピッチ０．２２ｍｍとした。
（内管）
内管５として、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅で作製された、外径３．８ｍｍ、内径２．８ｍｍ、全長８ｍの平滑管を使用した。
【０１０４】
（巻回部）
大径管２の全長の一部に、図１６に示すような最大外径ＯＤ３００ｍｍ、最小内径ＩＤ１５０ｍｍの渦巻状の巻回部１６を二層に形成した。なお、巻回部１６の高さＨは３２ｍｍとした。
【０１０５】
また、実施例２〜実施例９として、実施例１の複合伝熱管１ｃの大径管２内部の外側流路７にインナー材８ｂ（図５参照）を配置、または／および、大径管２に凹凸部１４（図１１参照）が形成された複合伝熱管（図示せず）を作製した（表１参照）。また、インナー材８ｂは銅で作製し、管軸直交断面積を外側流路７の断面積に対して約３５％とした。また、凹凸部１４はコルゲート加工により形成し、凸部の高さｈ＝１ｍｍ、ピッチｐ＝１０ｍｍとした。なお、インナー材８ｂが配置、または／および、凹凸部１４が形成された領域Ｓの位置（長さ）を表１に示す。
【０１０６】
また、比較例１として、二重管から構成された小径管を１本使用した以外は実施例１と同様の複合伝熱管（図示せず）を作製した（表１参照）。そして、管軸直交断面における１本の小径管の流路断面積と、外側流路の断面積との比（外側流路／小径管）が約９．５となるように設定した。なお、小径管（二重管）は、実施例１と同様にして作製し、外管（内面溝付管）および内管（平滑管）として以下の管を使用した。なお、空間部の管軸直交断面積は１．７ｍｍ2とした。
（外管）
外管として、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅で作製された、外径６ｍｍ、内径５．２ｍｍ、全長８ｍの内面溝付管を使用した。溝形状としては、溝数５０、溝リード角（外管の管軸と溝がなす角度）０°、溝間に形成されるフィンの高さ０．２ｍｍ、フィンの山頂角２０°、フィンピッチ０．３３ｍｍとした。
（内管）
内管として、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅で作製された、外径５．２ｍｍ、内径４．２ｍｍ、全長８ｍの平滑管を使用した。
【０１０７】
作製した複合伝熱管（実施例１〜実施例９および比較例１）について、図１９の給湯器に組込み、熱媒体を使用した際の伝熱性能および圧力損失を確認した。複合伝熱管の大径管に流量０．５５〜１．３Ｌ／ｍｉｎの水を流し、小径管に０．８５〜１．３ｋｇ／ｍｉｎ、９〜１１ＭＰａの二酸化炭素を流した。ここで、図２０に示すように、実施例１（但し、全長は１０ｍ）の複合伝熱管において、実際に熱伝達率が高くなる領域を測定した結果、２〜８mの位置で伝熱性能が高くなっているのが確認された。そして、インナー材が配置、または／および、凹凸部が形成された領域での二酸化炭素の温度を測定し、その結果を表１に示す。
（伝熱性能）
これらの複合伝熱管を１０００時間運転し、運転１０時間後、１０００時間後の水入側温度に対する水出側温度の変化を見ることにより、伝熱性能を確認し、非常に優れている「◎」、優れている「○」、従来と同様「△」とした。その結果を表２に示す。
（圧力損失）
これらの複合伝熱管の水入側および水出側での水圧を測定し、圧力損失（水入側−水出側）を計算し、３０ｋＰａ以下のときを良好「○」、３０ｋＰａを超えるときを不良（従来と同様）「△」とした。その結果を表２に示す。
【０１０８】
【表１】
2006046888.tif 000003
【０１０９】
【表２】
2006046888.tif 000004
【０１１０】
表２に示すように、実施例１〜実施例９の複合伝熱管は、比較例１の複合伝熱管に比べて、圧力損失が小さく、伝熱性能においても優れていることが確認された。
【０１１１】
（２）第２の実施例（実施例１０〜実施例１３）
実施例１０〜実施例１３として、実施例１の複合伝熱管１ｃ（但し、全長は１０ｍ）の大径管２内部の外側流路７にインナー材８ｂ（図７（ｃ）参照）を配置した複合伝熱管（図示せず）を作製した（表３参照）。また、実施例１１、実施例１３には、大径管２に凹凸部１４（図１１参照）を形成した（表３参照）。また、インナー材８ｂは銅で作製し、本体部１２の管軸直交断面積を外側流路７の断面積に対して約４０％、本体部１２の長さを１００ｍｍ、加工部１２ａの長さを１００ｍｍとした。また、凹凸部１４はコルゲート加工により形成し、第１の実施例と同様とした。なお、インナー材８ｂが配置、凹凸部１４が形成された領域Ｓの位置（長さ）を表３に示す。
【０１１２】
作製した複合伝熱管（実施例１０〜実施例１３）について、第１の実施例と同様にして、インナー材、凹凸部が配置された領域での二酸化炭素の温度を測定し、その結果を表３に示す。また、第１の実施例と同様にして、伝熱性能および圧力損失を測定し、その結果を表４に示す。
【０１１３】
【表３】
2006046888.tif 000005
【０１１４】
【表４】
2006046888.tif 000006
【０１１５】
表４に示すように、実施例１０〜実施例１３の複合伝熱管は、圧力損失が小さく、伝熱性能においても優れていることが確認された。
【０１１６】
（３）第３の実施例（実施例１４）
また、実施例１４として、実施例１の複合伝熱管１ｃの大径管２内部の外側流路７にバッフル材８ａ（図３参照）を配置した複合伝熱管（図示せず）を作製した。ただし、小径管（外管、内管）およびバッフル材は以下の構成とし、それ以外は実施例１と同様とした（表５参照）。
（小径管）
大径管の内部に管軸方向に沿って５本の小径管を設け、管軸直交断面における１本の小径管の流路断面積と、外側流路の断面積との比（外側流路／小径管）が約３３、また、空間部の管軸直交断面積が１．７ｍｍ2となるように外管、内管を設定した。
（外管）
外管として、外径３．８ｍｍ、内径３．０ｍｍ、全長８ｍの内面溝付管を使用した。溝形状としては、溝数５０、溝リード角（外管管軸と溝がなす角度）０°、溝間に形成されるフィンの高さ０．２ｍｍ、フィンの山頂角２０°、フィンピッチ０．１９ｍｍとした。
（内管）
内管として、外径３．０ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長８ｍの平滑管を使用した。
（バッフル材）
バッフル材８ａとしては、銅で作製し、厚さ１ｍｍ、管軸直交断面積が外側流路７の断面積に対して４０％の板状体を使用し、３本の小径管３を挿通し、小径管３の全長８ｍに２５０ｍｍ間隔にスパイラル状（図４（ｂ）参照）に配置した。
【０１１７】
作製した複合伝熱管（実施例１４）について、第１の実施例と同様にして、バッフル材が配置された領域での二酸化炭素の温度を測定し、その結果を表５に示す。また、第１の実施例と同様にして、伝熱性能および圧力損失を測定し、その結果を表６に示す。
【０１１８】
【表５】
2006046888.tif 000007
【０１１９】
【表６】
2006046888.tif 000008
【０１２０】
表６に示すように、実施例１４の複合伝熱管は、圧力損失が小さく、伝熱性能においても優れていることが確認された。
【０１２１】
（４）第４の実施例（実施例１５）
また、実施例１５として、大径管２の内部に管軸方向に沿って４本の小径管３を設け（図１参照）、外側流路７に束ね部材８ｃおよびインナー材８ｂを大径管２の全長にわたって配置（図９（ａ）、（ｂ）、図１０参照）すると共に、大径管２の全長の一部にらせん状の巻回部１８を形成した複合伝熱管１ｃ（図１８参照）を作製した（表７参照）。各構成については、以下の通りである。
【０１２２】
（大径管）
大径管２として、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅で作製された、外径１２．７ｍｍ、内径１０．７ｍｍ、全長８ｍの平滑管を使用した。なお、凹凸部の形成は行わなかった。
（小径管）
小径管３として、実施例１と同様に、図２（ｂ）に示すような二重管を使用した。なお、管軸直交断面における１本の小径管３の流路断面積と、外側流路７の断面積との比（外側流路／小径管）が約１３、また、空間部６の管軸直交断面積が０．６ｍｍ2となるように外管４、内管５を設定した。
（外管）
外管４として、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅で作製された、外径４．０ｍｍ、内径３．０ｍｍ、全長８ｍの内面溝付管を使用した。溝形状としては、溝数４０、溝リード角（外管管軸と溝がなす角度）１０°、溝間に形成されたフィンの高さ０．１ｍｍ、フィンの山頂角２０°、フィンピッチ０．２３ｍｍとした。
（内管）
内管５としては、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅で作製された、外径３．０ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長８ｍの平滑管を使用した。
【０１２３】
（束ね部材およびインナー材）
束ね部材８ｃとして外径１０．４ｍｍ、内径９．６ｍｍ、長さ２．５ｍｍの銅製のリングを使用し、インナー材８ｂとして外径２．５ｍｍ、内径１．５ｍｍ、長さ１０ｍｍの銅製のチューブを使用した。なお、束ね部材（リング）８ｃ−束ね部材（リング）８ｃ間の距離Ｓ３は１５０ｍｍ、インナー材（チューブ）８ｂ−インナー材（チューブ）８ｂ間の距離Ｓ４は１５０ｍｍ、束ね部材（リング）８ｃ−インナー材（チューブ）８ｂ間の距離Ｓ５は７５ｍｍに設定した。
（巻回部）
大径管２の全長の一部に、図１８に示すような最小内径ＩＤ９０ｍｍ、直線部１８ａの長さＬ２７０ｍｍの小判形状の断面を持つらせん状の巻回部１８を形成した。なお、巻回部１８の高さＨは９０ｍｍ（段数６．５段）とした。
【０１２４】
作製した複合伝熱管（実施例１５）について、第１の実施例と同様にして、束ね部材およびインナー材が配置された領域での二酸化炭素の温度を測定し、その結果を表７に示す。また、第１の実施例と同様にして、伝熱性能および圧力損失を測定し、その結果を表８に示す。
【０１２５】
【表７】
2006046888.tif 000009
【０１２６】
【表８】
2006046888.tif 000010
【０１２７】
表８に示すように、実施例１５の複合伝熱管は、圧力損失が小さく、伝熱性能においても優れていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明に係る複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は小径管の拡大断面図である。
【図３】本発明に係るバッフル材が配置された複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図である。
【図４】（ａ）は図３のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）〜（ｅ）はＢ１〜Ｂ４でのバッフル材の配置を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明に係るインナー材が配置された複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】（ａ）はインナー材の他の形態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の管軸直交断面図、（ｃ）は（ａ）の別の形態を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は本発明に係る束ね部材が配置された複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ’−Ｃ’線断面図である。
【図９】（ａ）は本発明に係る束ね部材およびインナー材が配置された複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図、（ｂ）、（ｃ）はインナー材の形態を示す斜視図である。
【図１０】図９（ａ）の複合伝熱管の構成を示す一部破断側面図である。
【図１１】本発明に係る凹凸部が形成された複合伝熱管の構成を示し、（ａ）は一部破断側面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１２】二酸化炭素の温度と局所熱伝達率の関係を示すグラフである。
【図１３】二酸化炭素の圧力と局所熱伝達率増加率の関係を示すグラフである。
【図１４】伝熱性能改善率とＣＯＰの関係を示すグラフである。
【図１５】本発明に係るらせん状の巻回部が形成された複合伝熱管の構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明に係る渦巻状の巻回部が形成された複合伝熱管の構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明に係る小判形状の巻回部が形成された複合伝熱管の構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明に係る小判形状の巻回部が形成された他の複合伝熱管の構成を示す斜視図である。
【図１９】複合伝熱管を使用した給湯器の構成を模式的に示す説明図である。
【図２０】複合伝熱管における熱伝達率増加位置を示すグラフである。
【図２１】従来の複合伝熱管の構成を示す一部破断斜視図である。
【図２２】図２１のＥ−Ｅ線断面図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１      複合伝熱管
２      大径管
３      小径管
４      外管
５      内管
６      空間部
７      外側流路
８      伝熱促進部材
Ｘ      第２熱媒体
Ｗ      第１熱媒体
【図１】
2006046888.tif 000011
【図２】
2006046888.tif 000012
【図３】
2006046888.tif 000013
【図４】
2006046888.tif 000014
【図５】
2006046888.tif 000015
【図６】
2006046888.tif 000016
【図７】
2006046888.tif 000017
【図８】
2006046888.tif 000018
【図９】
2006046888.tif 000019
【図１０】
2006046888.tif 000020
【図１１】
2006046888.tif 000021
【図１２】
2006046888.tif 000022
【図１３】
2006046888.tif 000023
【図１４】
2006046888.tif 000024
【図１５】
2006046888.tif 000025
【図１６】
2006046888.tif 000026
【図１７】
2006046888.tif 000027
【図１８】
2006046888.tif 000028
【図１９】
2006046888.tif 000029
【図２０】
2006046888.tif 000030
【図２１】
2006046888.tif 000031
【図２２】
2006046888.tif 000032