(57)【要約】【課題】螺旋状流路内の水が凍結しても、水の逃げ場を確保しているため破壊することのない信頼性の高い熱交換器を提供する。【解決手段】内管２内部の流れる水を内管２の外部から加熱又は冷却する熱交換器１であって、内管２の内部に挿入体３を挿入し、挿入体３は、軸部５と、軸部５の外表面に形成された突部６とからなり、内管２と突部６との間に、水が流れる螺旋状流路７を形成し、軸部５の内部に、中空部８を形成したことにより、凍結膨張する際の水圧によって挿入体３の中空部８が収縮変形し水側容積を拡大させて膨張を吸収緩和し熱交換器１の破壊を防止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管の内部を流れる水を前記内管の外部から加熱又は冷却する熱交換器であって、
前記内管の内部に挿入体を挿入し、
前記挿入体は、
軸部と、
前記軸部の外表面に形成された突部と
からなり、
前記内管と前記突部との間に、前記水が流れる螺旋状流路を形成し、
前記軸部の内部に、中空部を形成した
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記軸部の一部に、薄肉部を形成した
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記軸部に、前記螺旋状流路と前記中空部とを連通させる複数の連通穴を設け、
複数の前記連通穴を、前記軸部の軸方向に配置した
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
内部に気体を有する弾性体を前記中空部に設けた
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記中空部を複数の空間に仕切る栓を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記中空部に、隣接する前記栓を連結する弾性体を備えた
ことを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記中空部の中空部内容積を、前記螺旋状流路の流路内容積の８％以上とした
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記挿入体の表面にバリヤー性のコーティング材を施した
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置、給湯装置等の機器に用いられ、特にヒートポンプ式の給湯機等のように、水等の流体と冷媒等との二種の流体を熱交換させるための熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ式給湯機用の熱交換器は、水通路を構成する内管と、内管の外周に螺旋状に巻き付けられて冷媒通路を構成する外管とからなり、内管を流れる水を、外管を流れる冷媒により加熱するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図９は、特許文献１に記載された従来の熱交換器を示すものである。
熱交換器１０１は、内管１０２と、内管１０２の外周に所定のピッチで螺旋状に巻き付けた外管１０３とから構成される。内管１０２の内部を流れる水の流れの方向と外管１０３の内部を流れる冷媒の流れの方向とを対向させ、水と冷媒との間で熱交換するものである。
以上のように構成された熱交換器１０１は、内管１０２の内部を流れる低温の水と、外管１０３の内部を流れる高温の二酸化炭素とを対向する方向に流して熱交換させ、例えば、約９℃の水を約９０℃まで沸き上げることが可能である。このように、二酸化炭素を用いたヒートポンプ式給湯機（ＣＯ２ヒートポンプ式給湯機と呼ぶ）は、水の沸き上げ温度を９０℃と高くできるので、貯湯タンクへの蓄熱量を大きくできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６４９１８１号
【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、従来における構成では、冬期の低外気温時、螺旋状に巻き付けた外管（螺旋状流路）１０３内の水が凍結膨張した場合、膨張した水の逃げ場がない構成であるため、内管１０２内の水圧が著しく上昇し熱交換器１０１が破壊してしまう可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、螺旋状流路内の水が凍結膨張しても、水の逃げ場を確保することによって破壊されることのない信頼性の高い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】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、内管の内部を流れる水を前記内管の外部から加熱又は冷却する熱交換器であって、前記内管の内部に挿入体を挿入し、前記挿入体は、軸部と、前記軸部の外表面に形成された突部とからなり、前記内管と前記突部との間に、前記水が流れる螺旋状流路を形成し、前記軸部の内部に、中空部を形成したものである。
この構成によって、冬期の低外気温時、螺旋状流路内の水が凍結し始めて内管内の水圧が上昇し始めても、挿入体の中空部が上昇する水圧によって押しつぶされるように変形収縮するので、螺旋状流路内の水側の螺旋状流路容積が拡大できる。
このように膨張した水の逃げ場を確保できるため、凍結時の体積膨張を吸収緩和して内管内の水圧上昇を阻止でき、熱交換器の破壊を回避することができる。
また、前記軸部の一部に、薄肉部を形成したものである。
この構成によって、凍結膨張の際に、肉厚が薄い軸部部分から変形、又は割れ始めるので、いち早く、螺旋状流路内の水側の容積が拡大でき圧力上昇を回避できる。
このため、凍結破壊を速やかに回避できる効果がある。
また、前記軸部に、前記螺旋状流路と前記中空部とを連通させる複数の連通穴を設け、複数の前記連通穴を、前記軸部の軸方向に配置したものである。
この構成によって、水が流れる螺旋状流路に対し、連通穴を介した気体溜まりを中空部に形成するので、凍結膨張して発生する圧力を、連通穴を経由して直接中空部分へ逃がすことができる。
このため、挿入体を変形させることなく凍結破壊を回避でき、挿入体の破損の心配が無くなる。さらに、複数の連通穴を軸方向に配置したため、凍結箇所が軸方向に複数発生したとしても、凍結箇所に近い連通穴によって凍結破壊を回避できる。
また、内部に気体を有する弾性体を前記中空部に設けたものである。
この構成によって、凍結膨張時に弾性体が収縮変形することで水の圧力上昇を抑制緩和する。凍結が解除されると弾性体は膨張し元の形状に戻るので、複数回の凍結にも繰返し対応可能となる。
また、前記中空部を複数の空間に仕切る栓を備えたものである。
この構成によって、中空部内の気体は水密構造となる栓で水と完全分離される。凍結膨張時に栓が気体を圧縮しながら内部に移動することで、螺旋状流路内の水側の容積が拡大できるため、水の圧力上昇を抑制緩和できる。
このことにより、比較的簡素な構成で、複数回の凍結にも対応可能となる。
また、前記中空部に、隣接する前記栓を連結する弾性体を備えたものである。
この構成によって、凍結膨張して発生する圧力上昇を気体と弾性体の両方で吸収することができる。よって、中空部内の気体の体積が小さかったとしても、問題なく凍結膨張を吸収して、熱交換器の破壊を回避できる。
また、前記中空部の中空部内容積を、前記螺旋状流路の流路内容積の８％以上としたものである。
この構成によって、中空部が保有する容積は、螺旋状流路内の水が全て凍結した時に増加する容積以上である。よって螺旋状流路内の水が全て凍結したとしても、凍結膨張した容積を中空部にて全て吸収できるので、熱交換器の凍結破壊を確実に防止することができる。
また、前記挿入体の表面にバリヤー性のコーティング材を施したものである。
この構成によって、挿入体がガス透過性や水分透過性を有する樹脂材料の場合、バリヤー性のコーティング材によって、中空部内からの気体流出と中空部内への水の浸入を阻止できる。
このことにより、長期間に亘り中空構造を維持できるので、熱交換器の凍結破壊防止において、信頼性の高い熱交換器を提供することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱交換器は、螺旋状流路内の水が凍結する際の水の体積膨張を、挿入体の中空部にて吸収緩和させることにより、熱交換器の破壊を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の一部断面図
【図２】同実施の形態における熱交換器の挿入体を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態２における熱交換器の一部断面図
【図４】本発明の実施の形態３における熱交換器の一部断面図
【図５】本発明の実施の形態４における熱交換器の一部断面図
【図６】本発明の実施の形態５における熱交換器の一部断面図
【図７】本発明の実施の形態６における熱交換器の凍結前を示す一部断面図
【図８】同実施の形態における熱交換器の凍結後を示す一部断面図
【図９】従来例を示す熱交換器の概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の発明は、内管内部の流れる水を前記内管の外部から加熱又は冷却する熱交換器であって、前記内管の内部に挿入体を挿入し、前記挿入体は、軸部と、前記軸部の外表面に形成された突部とからなり、前記内管と前記突部との間に、前記水が流れる螺旋状流路を形成し、前記軸部の内部に、中空部を形成したものである。
かかる構成とすることにより、冬期の低外気温時、螺旋状流路内の水が凍結し始めて内管内の水圧が上昇し始めても、挿入体の中空部が上昇する水圧によって押しつぶされるように変形収縮することで、螺旋状流路内の水側の容積が拡大でき、膨張した水の逃げ場が設けられる。
よって、凍結による水の体積膨張を中空部で吸収緩和することができ、内管内の水圧上昇を阻止して熱交換器の破壊を回避できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明に加えて、軸部の一部に、薄肉部を形成したものである。
かかる構成とすることにより、凍結膨張の際に、肉厚が薄い軸部部分から変形、又は割れ始めるので、いち早く、螺旋状流路内の水側の容積が拡大でき圧力上昇を回避できる。このため、凍結破壊を速やかに回避できる。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明に加えて、前記軸部に、前記螺旋状流路と前記中空部とを連通させる複数の連通穴を設け、複数の前記連通穴を、前記軸部の軸方向に配置したものである。
かかる構成とすることにより、凍結膨張して上昇する水圧を、連通穴を経て直接中空部へ逃がすことができる。
よって、挿入体を変形させることなく凍結破壊を回避でき、挿入体の破損の心配が無くなる。さらに、複数の連通穴を軸方向に配置したため、凍結箇所が軸方向に複数発生したとしても、凍結箇所に近い連通穴によって凍結破壊を回避できる。
【００１２】
第４の発明は、第１から第３の発明に加えて、内部に気体を有する弾性体を中空部に設けたものである。
かかる構成とすることにより、凍結膨張時に弾性体が収縮変形することで水の圧力上昇を抑制緩和する。凍結が解除されると弾性体は膨張して元の形状に戻るので、複数回の凍結にも繰返し対応可能となる。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明に加えて、中空部を複数の空間に仕切る栓を備えたものである。
かかる構成とすることにより、中空部内の気体は水密構造となる栓で水と完全分離される。凍結膨張時に栓が気体を圧縮しながら内部に移動することで、螺旋状流路内の水側の容積が拡大できるため、水の圧力上昇を抑制緩和できる。このことにより、比較的簡素な構成で、複数回の凍結にも対応可能となる。
【００１４】
第６の発明は、第５の発明に加えて、中空部に、隣接する前記栓を連結する弾性体を備えたものである。
かかる構成とすることにより、凍結膨張して発生する圧力上昇を中空部内の気体と弾性体の両方で吸収することができる。よって、中空部内の気体の体積が小さかったとしても、問題なく凍結膨張を吸収して、熱交換器の破壊を回避できる。
【００１５】
第７の発明は、第１から第６の発明に加えて、中空部の中空部内容積を、前記螺旋状流路の流路内容積の８％以上としたものである。
かかる構成とすることにより、中空部が保有する容積は、螺旋状流路内の水が全て凍結した時に増加する容積以上であるので、螺旋状流路内の水が全て凍結したとしても、凍結膨張した容積を中空部にて全て吸収できる。
【００１６】
第８の発明は、第１から第７の発明に加えて、挿入体の表面にバリヤー性のコーティング材を施したものである。
かかる構成とすることにより、挿入体がガス透過性や水分透過性を有する樹脂材料の場合、バリヤー性のコーティング材によって、中空部内からの流出する気体や中空部内への浸入する水を阻止できる。
このため、より長期に亘り中空部内に気体を維持しながら熱交換器の凍結破壊に対処できるので、より信頼性の高い熱交換器を提供することができる。
【００１７】
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。
【００１８】
（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一部を断面とした構成図である。図２は同実施の形態における熱交換器の挿入体を示す構成図である。
図１において、熱交換器１は、内部を第１流体（例えば、水）が流れる内管２と、内管２の内部に挿入された挿入体３と、内部を第２流体（例えば、二酸化炭素冷媒）が流れ、かつ、内管２の外周に密着する少なくとも１本以上の外管４とから構成され、水と二酸化炭素とを対向する方向に流し、水と二酸化炭素とで熱交換するものであり、給湯機（例えば、冷媒を二酸化炭素としたＣＯ２ヒートポンプ式給湯機）に搭載されている。そして、外管４は内管２の外周に所定のピッチで、螺旋状に巻き付けられている。
図１及び図２において、挿入体３は、軸部５と、軸部５の外表面に螺旋状に設けられた突部６とからなり、内管２と突部６との間に、水が流れる螺旋状流路７を形成し、軸部５の内部に、中空部８を形成している。
中空部８には、気体９（例えば空気）を有する。
【００１９】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。
熱交換器１は、外管４の内部を流れる高温の二酸化炭素と、内管２と挿入体３の間に形成された環状の螺旋状流路７を流れる低温の水との間で熱交換して給湯用のお湯を生成する。
この螺旋状流路７による旋回流と、水の矩形流路断面化による二次流れ効果により、ＣＯ２ヒートポンプ給湯機のように水の流速が遅い場合でもその熱交換効率を向上できる。
冬期の低外気温時に、螺旋状流路７内の水が凍結し始めると、水の体積膨張により内管２内の水圧が著しく上昇し始め熱交換器１が破壊してしまう問題があるが、本発明の実施の形態１では、挿入体３に気体９を封入した中空部８を有するので、凍結膨張時の水圧上昇により中空部８が押しつぶされるように変形収縮する。
この中空部８の変形収縮によって、螺旋状流路７内の水側の容積が拡大でき、膨張した水の逃げ場が設けられる、所謂、中空部８の中の気体９のクッション効果によって、内管２内の水圧上昇を吸収緩和でき、熱交換器１の破壊を回避できる。
【００２０】
以上のように、挿入体３に中空部８を設けることで、冬期の低外気温時の凍結などで水圧が異常上昇しても、中空部８が押しつぶされるように変形収縮し水側の容積が拡大でき、螺旋状流路７内の水の体積膨張を吸収緩和できるので、凍結による熱交換器１の破壊を回避でき、信頼性の高い熱交換器１を提供できる。
本発明の実施の形態１では、外管４内を流れる流体として、例えば二酸化炭素として説明を行ったが、ハイドロカーボン系やＨＦＣ系（Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２等）の冷媒、あるいはこれらの代替冷媒としても同様の作用効果が期待できる。また、気体９の一例として空気を引用したが、気体であれば同様の効果を有するため、種類については特に限定しない。
【００２１】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における熱交換器の一部を断面とした構成図である。実施の形態１と同一構成については説明を省略し、実施の形態１との相違点について以下に説明する。
実施の形態２では、中空部８は、セル状形状であり、軸部５の中に複数設けられている。軸部５の一部には薄肉部ｔ２を形成している。すなわち、中空部８を形成する軸部５は、厚肉部ｔ１と、厚肉部ｔ１より薄い薄肉部ｔ２とからなる。セル状形状に区画されたそれぞれの中空部８には、少なくとも一つの薄肉部ｔ２を形成している。
【００２２】
このように、軸部５に厚肉部ｔ１と薄肉部ｔ２の両方を備えると、凍結膨張の際に、肉厚が薄い薄肉部ｔ２の部位から変形、又は割れ始めるので、いち早く、螺旋状流路７内の水側の容積が拡大でき圧力上昇を回避できる。このため、凍結破壊を速やかに回避できる。
また、中空部８をセル状形状として複数に区画して設けておくと、複数回の凍結膨張に対応することができる。
さらに、水が凍結する際には約８％体積が膨張することから、中空部８の内容積を螺旋状流路７内の水の占める容積の８％以上とすることにより、中空部８の容積の方が凍結膨張して増加する体積よりも必ず大きくなるので、膨張を全て吸収することができ、凍結破壊を確実に防止できる。
【００２３】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における熱交換器の一部を断面とした構成図である。実施の形態１と同一構成については説明を省略し、実施の形態１との相違点について以下に説明する。
実施の形態３では、軸部５に、螺旋状流路７と中空部８とを連通させる複数の連通穴１０を設け、複数の連通穴１０を、軸部５の軸方向に配置している。
これにより、凍結膨張して上昇する水圧を、連通穴１０を経て直接中空部８へ逃がすことができ、中空部８の気体９は連通穴１０を介して挿入体３の周囲の水と圧力バランスを形成する。
よって、挿入体３を変形させることなく凍結破壊を回避でき、挿入体３の破損の心配が無くなる。さらに、複数の連通穴１０を軸方向に配置したため、凍結箇所が軸方向に複数発生したとしても、凍結箇所に近い連通穴１０によって凍結破壊を回避できる。
【００２４】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４における熱交換器の一部を断面とした構成図である。実施の形態１と同一構成については説明を省略し、実施の形態１との相違点について以下に説明する。
実施の形態４では、内部に気体９を有する弾性体１１（例えば、ゴム製の袋）を挿入体３の中空部８内に設けている。
これにより、冬期の低外気温時など螺旋状流路７内の水が凍結すると、凍結膨張して発生する圧力を、連通穴１０を経て直接中空部８へ逃がすことができる。
よって、挿入体３を変形させることなく凍結破壊を回避でき、挿入体３の破損の心配が無くなる。さらに、複数の連通穴１０を軸方向に配置したため、凍結箇所が軸方向に複数発生したとしても、凍結箇所に近い連通穴１０によって凍結破壊を回避できる。
さらに、内部に気体９を有する弾性体１１を中空部８に設けた構成とすることにより、凍結膨張時に、内部に気体を有する弾性体１１が収縮変形することで水の圧力上昇を抑制緩和できる。
凍結が解除されると、内部に気体９を有する弾性体１１は膨張して元の形状に戻るので、複数回の凍結にも繰返し対応可能となる。
【００２５】
以上のように、中空部８に連通穴１０を設けることにより、内管２内の水圧が過度に上昇しても中空部８の気体９が連通穴１０を通じて直接収縮するので熱交換器１の破壊を回避できる。
さらに、内部に気体を有する弾性体１１を中空部８に設けることにより、過度の水圧力上昇にも内部に気体を有する弾性体１１が変形して水圧上昇を抑制緩和し凍結破壊を回避できる。
凍結が解除されると内部に気体を有する弾性体１１は、元の形状に戻るので複数回の凍結に対しても繰返し対処可能となる。
【００２６】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５における熱交換器の一部断面図である。実施の形態１と同一構成については説明を省略し、実施の形態１との相違点について以下に説明する。
実施の形態５では、栓１２ａは、ふた１４ａと、ふた１４ａの外周に設けた溝に配置したＯリング１３ａからなり、中空部８の内面に対して水密構造となるように配置されている。
栓１２ｂも、栓１２ａと同様に、ふた１４ｂと、ふた１４ｂの外周に設けた溝に配置したＯリング１３ｂからなり、中空部８の内面に対して水密構造となるように配置されている。
水密構造となる栓１２ａと栓１２ｂは、中空部８の中で正対するように配置され、栓１２ａと栓１２ｂの間に気体９を有する。
水密構造となる栓１２ａによって、螺旋状流路７内の水と気体９は常に混ざることなく分離している。
このように、実施の形態４では、中空部８を複数の空間に仕切る栓１２ａ、１２ｂを備えている。
【００２７】
また、中空部８の内面には、水分や気体の透過を防止する作用を有したバリヤー性のコーティング材１５が施されている。
これにより、冬期の低外気温時に、螺旋状流路７内の水が凍結し始めると、水の体積膨張により内管２内の水圧が上昇し始める。この時、対をなす栓１２ａと栓１２ｂは、中空部８の内面との水密構造を保ちながら、内管２内の水圧と気体９との圧力差によって、気体９を圧縮しながら栓１２ａと栓１２ｂが互いに近づくように移動する。
この栓１２ａと栓１２ｂが互いに近づくよう移動することで水側の容積を一時的に拡大でき、所謂中空部８の気体９のクッション効果によって、内管２内の水圧上昇を吸収緩和でき、熱交換器１の破壊を回避できる。
螺旋状流路７内が解氷し氷から水へ戻ると、内管２内の水圧が気体９の圧力よりも低くなるので、その圧力差により、栓１２ａと栓１２ｂが広がるように移動し、凍結前の位置に戻る。
こうして、螺旋状流路７内の水が凍結すると、栓１２ａと栓１２ｂが互いに近づくように移動して水側の容積を拡大し、凍結破壊を防止する一方、螺旋状流路７内の水が解氷すると、栓１２ａと栓１２ｂが広がるように移動して凍結前の位置に戻るので、比較的簡素な構成で、凍結破壊の防止を繰返し図る効果がある。
【００２８】
また、挿入体３が樹脂材料の場合、中空部８の気体９が樹脂を透過して徐々に流出したり、水が中空部８の中に徐々に流入したり、気体９のクッション効果が損なわれる課題が考えられるが、挿入体３の表面に、バリヤー性のコーティング材１５を施すことにより、中空部８からの気体９の流出を阻止でき、かつ中空部８の中への水の浸入を阻止できる。
バリヤー性のコーティング材１５としては、例えば、EVOH、PVDC、PVA、アルミ蒸着フィルム、シリカ蒸着フィルムが好ましい。
こうして、より長期に亘り、中空部８内へ気体９を保有させて気体９のクッション効果を堅持させるので、より長い期間凍結破壊防止効果を保つことのできる信頼性の高い熱交換器１を提供できる。
【００２９】
以上のように、螺旋状流路７内の水が凍結すると、栓１２ａと栓１２ｂが互いに近づくように移動して水側の容積を拡大させて水の体積膨張を吸収緩和できる一方、螺旋状流路７内が解氷すると栓１２ａと栓１２ｂは凍結前の位置に戻ることができる。
このため、凍結解氷のたびに常に中空部８の容積を確保できるので、比較的簡素な構成にて、凍結破壊を繰返し防止できる。
本発明の実施の形態５では、両端開放した中空部８に栓１２ａと栓１２ｂを一対設けている構成を引用したが、この他にも、一端が閉塞、他端が開放した中空部８と、開放した端部に栓１２ａを設けた構成においても同様の作用効果が期待できることは言うまでもない。
【００３０】
（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態６における熱交換器の凍結前の一部断面図である。図８は、同実施の形態における熱交換器の凍結後の一部断面図である。実施の形態１又は実施の形態５と同一構成については説明を省略し、実施の形態１との相違点について以下に説明する。
実施の形態６では、中空部８に、隣接する栓１２ａ、１２ｂを連結する弾性体１６を備えている。栓１２ａと栓１２ｂとは、弾性体（例えば、ばね）１６を介して連結し、弾性体１６は中空部８内に配置している。
凍結前の栓１２ａと栓１２ｂとの間の距離Ｌ１は、凍結後の栓１２ａと栓１２ｂとの間の距離Ｌ２に対して、Ｌ１＞Ｌ２となる。
【００３１】
このように、冬期の低外気温時に、螺旋状流路７内の水が凍結し始めると、水の体積膨張により内管２内の水圧が著しく上昇し始め熱交換器１が破壊してしまう問題があるが、本発明の実施の形態６では、水の凍結膨張時の水圧上昇の際に、ばね１６と気体９の両方を圧縮しながら、凍結前の栓１２ａと栓１２ｂが、互いに近づくように凍結後の栓１２ａと栓１２ｂとの間の距離Ｌ２まで移動することで、螺旋状流路７内の水側の容積が拡大でき、水の圧力上昇を抑制緩和できる。
その後、螺旋状流路７内が解氷すると、中空部８の気体９の圧力とばね１６の力により、栓１２ａと栓１２ｂとは、凍結前の栓１２ａと栓１２ｂとの間の距離Ｌ１まで広がる。
ここで、栓１２ａまたは栓１２ｂが移動する際に、気体９が外に漏れ出して気体９の圧力が水の圧力よりも高くなくなり、栓１２ａと栓１２ｂとが再び凍結前の位置まで戻らなくなり、凍結対応できなくなる心配があるが、中空部８の気体９の圧力に加えて、ばね１６の力を利用することで、栓１２ａと栓１２ｂとが、凍結前の栓１２ａと栓１２ｂとの間の距離Ｌ１まで戻ることを可能にしている。
【００３２】
このように、中空部８内の気体９が外に漏れ出したとしても、中空部８の気体９の圧力とばね１６のような弾性体１６との両方の力を利用することで、栓１２ａと栓１２ｂとが凍結前の栓１２ａと栓１２ｂの間の距離Ｌ１まで広がり、中空部８の容積を常に確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、熱交換器内の水が凍結するような設置環境下においても破壊することがなく、水等の流体間で熱交換を行う熱交換器を搭載した機器に適用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１  熱交換器
２  内管
３  挿入体
４  外管
５  軸部
６  突部
７  螺旋状流路
８  中空部
９  気体
ｔ１  厚肉部
ｔ２  薄肉部
１０  連通穴
１１  内部に気体を有する弾性体
１２ａ  栓
１２ｂ  栓
１３ａ  Ｏリング
１３ｂ  Ｏリング
１４ａ  ふた
１４ｂ  ふた
１５  コーティング材
１６  弾性体（ばね）
Ｌ１  凍結前の栓１２ａと栓１２ｂの間の距離
Ｌ２  凍結後の栓１２ａと栓１２ｂの間の距離
【図１】
2019086241.tif 000003
【図２】
2019086241.tif 000004
【図３】
2019086241.tif 000005
【図４】
2019086241.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019086241.tif 000008
【図７】
2019086241.tif 000009
【図８】
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【図９】
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