(57)【要約】【課題】熱交換性能に優れた熱交換器を提供すること。【解決手段】本発明の熱交換器は、水が流通する大径管と、冷媒が流通する小径管と、小径管の外周に密着させ内部に漏洩検知溝を有する中径管とを備えた水熱交換器において、小径管および中径管で構成される冷媒管を複数本有するとともに、複数本の冷媒管の少なくとも１本の外周にらせん状の金属線を巻きつけ、複数本の冷媒管をねじって構成したことにより、２本の中径管（冷媒管）間に隙間を設けることができ、この隙間を流体が流通するようになり、中径管が密着する近傍の温度の上昇を抑制することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が流通する大径管と、冷媒が流通する小径管と、前記小径管の外周に密着させ内部に漏洩検知溝を有する中径管とを備えた水熱交換器において、前記小径管および前記中径管で構成される冷媒管を複数本有するとともに、前記複数本の冷媒管の少なくとも１本の外周にらせん状の金属線を巻きつけ、前記複数本の冷媒管をねじって構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
金属線を巻きつける方向と、複数の冷媒管をねじる方向とを同一方向と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】
水出口側の冷媒管の一部にのみ金属線を巻きつけたことを特徴とする請求項１または２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、ヒートポンプ式給湯機における水と冷媒とを熱交換する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の水−冷媒熱交換器の局部断面図、図７は断面の詳細図である。従来の水−冷媒熱交換器は、２本の中径管１１、１２を互いに密着させながら絡み合うように螺旋状にねじり合わせて構成する。これにより、大径管１０内を流れる流体と中径管内を流れる流体は螺旋状に乱流化され、伝熱促進が図れ、熱交換効率の高い熱交換器がえられるというものである（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９１６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来技術のように、中径管１１と中径管１２が密着されているため、大径管内を流れる流体は矢印２１のような２本の中径管間を横断する流れが生じず、螺旋状にねじられた中径管に沿って流れることになる。その結果、中径管１１と中径管１２とが密着する部分の近傍２２の温水の温度が局部的に上昇してしまい、大径管１０を流れる水全体を均一に加熱せず、熱交換効率を低下させてしまうという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱交換性能に優れ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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、水が流通する大径管と、冷媒が流通する小径管と、小径管の外周に密着させ内部に漏洩検知溝を有する中径管とを備えた水熱交換器において、小径管および中径管で構成される冷媒管を複数本有するとともに、複数本の冷媒管の少なくとも１本の外周にらせん状の金属線を巻きつけ、複数本の冷媒管をねじって構成したことにより、２本の中径管（冷媒管）間に隙間を設けることができ、この隙間を流体が流通するようになり、中径管が密着する近傍の温度の上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、熱交換性能に優れた熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における熱交換器の上面図
【図２】同実施の形態における熱交換器の側面図
【図３】同実施の形態における水出口付近の側面図
【図４】同実施の形態における軸方向の断面図
【図５】同実施の形態における軸直角方向の断面図
【図６】従来の水−冷媒熱交換器の要部断面図
【図７】従来の水−冷媒熱交換器の断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の発明の熱交換器は、水が流通する大径管と、冷媒が流通する小径管と、小径管の外周に密着させ内部に漏洩検知溝を有する中径管とを備えた水熱交換器において、小径管および中径管で構成される冷媒管を複数本有するとともに、複数本の冷媒管の少なくとも１本の外周にらせん状の金属線を巻きつけ、複数本の冷媒管をねじって構成したことにより、２本の中径管（冷媒管）間に隙間を設けることができ、この隙間を流体が流通するようになり、中径管が密着する近傍の温度の上昇を抑制することができる。
【００１０】
第２の発明の熱交換器は、特に第１の発明において、金属線を巻きつける方向と、複数の冷媒管をねじる方向とを同一方向としたことにより、熱交換器の製造工程において、冷媒管のねじり工程時に金属線が冷媒管から緩むことなく、中径管に金属線を密着して巻き付けることができ、乱流促進を図ることができる。
【００１１】
第３の発明の熱交換器は、特に第１または第２の発明において、水出口側の冷媒管の一部にのみ金属線を巻きつけたことにより、大径管が太くなって水流速が遅くなり、伝熱性能の低下が著しく大きくなったとしても、中径管に巻き付けられた金属線による乱流促進と中径管間を横断する流れにより、伝熱性能を向上させることができ、水出口付近にのみ巻きつけることで、大径管内を流れる流体の抵抗の増大を最小限に抑制できる。
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態１）
本発明の熱交換器を図１〜図５を用いて説明する。図１は、本熱交換器の構成を示す上面図、図２はその側面図、図３は水出口付近の詳細図、図４は一流路の軸方向の断面図、図５は軸直角の断面図である。
【００１４】
まず、熱交換器の構成について説明する。本実施の形態の熱交換器は、上下２つのユニットで構成されており、下側のユニットは、内部を湯水が流れる大径管１０１を有しており、上側のユニットは、内部を湯水が流れる大径管１０２を有している。そして、低温水が下側ユニットから入り、熱交換して高温水となり、上側ユニットから出て行く。そのため、上側ユニット内の方が湯水のスケールが析出しやすいため、大径管１０２の方が大径管１０１よりも大きくなっている。
【００１５】
また、下側のユニットには水入口管１２１を有しており、上側のユニットには水出口管１２２を有している。また大径管１０１および大径管１０２の内部では冷媒と水とが対向流で熱交換しているので、下側のユニットには冷媒出口管１３２を有しており、上側のユニットには冷媒入口管１３１を有している。
【００１６】
また、それぞれのユニットには水入口ヘッダー１５１、水出口ヘッダー１５３、冷媒入口ヘッダー１５５、冷媒出口ヘッダー１５６を有している。
【００１７】
次に、図３〜図５を用いて大径管の内部の構成について説明する。なお、大径管１０１と大径管１０２の内部の構成は同一であるので、大径管１０２の内部について説明する。大径管１０２の内部には、内面に複数の漏洩検知溝を有する中径管１１１、内部に冷媒が流れる小径管１１２を有しており、中径管１１１の内面と小径管１１２の外面とが密着するように形成され冷媒管を構成している。そして冷媒管の外周には金属線１１５が螺旋状に巻きつけられている。
【００１８】
以上のように構成された水熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００１９】
まず、低温側の流体（水）は、水入口管１２１から流入し、水入口ヘッダー１５１にて２つの流路に均等に分けられ、大径管１０１から大径管１０２を通り、水出口ヘッダー１５３により集合し、水出口管１２２より流出する。
【００２０】
また、高温側の流体（冷媒）は、圧縮機（図示せず）で高温となり、冷媒入口管１３１から流入し、冷媒入口ヘッダー１５５で均等に分けられ、小径管１１２内を通り、小径管１１２の外面に密着する中径管１１１の外周を流れる水と熱交換しながら冷媒出口ヘッダー１５６で集合し、冷媒出口管１３２より流出する。さらに中径管１１１の外周には、中径管１１１がねじり合わされる方向と同じねじり方向に巻き付けられた金属線１１５が螺旋状に密着して巻きつけられている。
【００２１】
このように構成されることで次のような効果により、伝熱促進が図れる。図５において、金属線１１５が中径管１１２の外周に密着して巻きつけられていることで、２本の検知管をねじり合わせた際、金属線がスペーサーの役目を果たし、検知管１１２が直接密着することなく、検知管間には隙間が確保される。
【００２２】
これにより図５に示すような検知管間を流動する流れ１６１が発生し、局部的に高温になりやすかった検知管が密着する近傍１６２付近の温度の上昇を抑制することができ、管内を流れる流体の温度をより均一にすることが可能になる。
【００２３】
また、金属線により検知管に沿って流れていた流れを攪拌することができ、これにより乱流促進が図れ、伝熱促進を図ることができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００２４】
また、金属線１１５の巻きつけ方向を２本の中径管１１２のねじる方向と同じ方向にすることで、製造時に金属線が緩むことなく、加工でき、品質上安定した製品を製造できる。
【００２５】
また、低温側の流体に水を使用した場合、水に溶解していたカルシウム分やマグネシウム分さらにシリカ分などは、水温が高温になると溶解度が減少し、析出し、大径管内表面や中径管外表面に付着し、水の流動する部分を減少させてしまい、圧力損失を著しく上昇させてしまうが、大径管１０１より水出口側の径を太くした大径管１０２を設けることで圧力損失の上昇を抑制させることができる。
【００２６】
さらに、高温部のみに金属線を巻きつけることで、攪拌による乱流による水側の圧力損失の上昇を抑制することができ、ポンプの負担を低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明に係る熱交換器は、ヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機の水―冷媒熱交換器に適用でき、給湯機能のほかに、浴槽給湯、暖房機能、乾燥機能を有するヒートポンプ装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１０１  大径管
１０２  大径管
１１１  中径管
１１２  小径管
１１５  金属線
１２１  水入口管
１２２  水出口管
１３１  冷媒入口管
１３２  冷媒出口管
１５１  水入口ヘッダー
１５３  水出口ヘッダー
１５５  冷媒入口ヘッダー
１５６  冷媒出口ヘッダー
【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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