(57)【要約】  【課題】電食する可能性を低減するとともに電食する前に水の漏洩を検知させる多重管式熱交換器を提供することを目的とする。  【解決手段】外表面に漏洩検知溝４を設けた銅製の内管１と、内管１の外壁を覆い多数の冷媒流路３からなるアルミニウム製の外管２と、外管２の長手方向端部にあって内管１と近接する内周部分を外管２の外周部分より長くした外管端末部５と、冷媒流路３に対応する環状通路６を有しかつ外管端末部５と接合した分岐部７と、からなり、内管１の長手方向端部は外管２の長手方向端部よりも長く、外管端末部５の先端と内管１の端部との境界は伸縮性のある熱収縮チューブ８により被覆されており、熱収縮チューブ８で被覆された部分の途中まで漏洩検知溝４を設けたことにより、アルミニウム製の外管を電食する可能性を低減できるとともに、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する可能性を低減できる。【選択図】図１
2008175449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着しかつ多数の冷媒流路からなる外管と、前記内管の外表面に形成された漏洩検知溝と、前記外管の長手方向端部にあって前記内管と近接する内周部分を前記外管の外周部分より長くした外管端末部と、前記冷媒流路に対応する環状通路を有しかつ前記外管端末部と接合した分岐部とからなり、前記内管の長手方向端部は前記外管の長手方向端部よりも長く、前記外管端末部の先端と前記内管の端部との境界を伸縮性のある被覆物で被覆し、前記被覆物で被覆された部分の途中まで前記漏洩検知溝を設けた多重管式熱交換器。
【請求項２】
前記被覆物は水分透過が極めて小さい材料である請求項１に記載の多重管式熱交換器。
【請求項３】
前記被覆物は熱収縮性を有するチューブ状の樹脂成形物とした請求項１または２に記載の多重管式熱交換器。
【請求項４】
前記被覆物は電気を通さない電気絶縁性材料である請求項１から３のいずれか一項に記載の多重管式熱交換器。
【請求項５】
前記外管に形成された冷媒流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路とした請求項１から４のいずれか一項に記載の多重管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸ガス（ＣＯ２）冷媒及びその混合冷媒と水との間で熱交換させる多重管式熱交換器に関するものであって、特に高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルにて、給湯水や暖房用ブラインを加熱する超臨界ヒートポンプ式給湯装置又は超臨界ヒートポンプ式空調装置に適用する、多重管式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の多重管式熱交換器は、銅製の内管と、内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、内管内を水の流路としたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来の多重管式熱交換器を示すものである。図３に示すように、銅製の内管１と、アルミニウム製の外管２と、からなり、外管２は押出加工により複数の冷媒流路３を形成して成る。内管１の外表面には溝状加工がなされた漏洩検知溝４を有しており、漏洩検知溝４の端末は外気に開放されている。
【０００４】
以上のように構成された多重管式熱交換器について、以下その動作を説明する。
【０００５】
まず、内管１内には水が流れ、外管２の冷媒流路３にはＣＯ２冷媒が対向して流れる。内管１を外管２に挿入した後、内管１を拡径することにより、内管１と外管２とを密着させ、所定の長さに成形して端末部を接合した後、熱交換器を構成したものである。ＣＯ２冷媒の圧力が臨界圧力以上となるので冷媒流路を多穴流路とすることで、穴径を小さくし、且つ外管をアルミ化することでコスト低減を図ったものとなっている。
【０００６】
一方、水の流路である銅製の内管１の内面から腐食が進行し、アルミニウム製の外管２との密着部にまで腐食が進行した場合、漏洩検知溝４の端末から外部へ水を排出できる。
【０００７】
そして、その水を検知することでシステムの運転を止めれば、さらなる腐食進行で発生するＣＯ２冷媒および冷凍機油等が水側に流入する危険を回避できる。
【特許文献１】特開２００２−２１３８８５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、上記従来の構成では、漏洩検知溝の端部が外気に開放されているので、大気中の水分が漏洩検知溝を通じて端部から内部へ浸入することとなり、銅製の内管とアルミニウム製の外管との間で電池作用を起こして電食が発生するという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電食する可能性を低減することと、電食する前に水の漏洩を検知させることと、の両立を図った多重管式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、本発明の多重管式熱交換器は、内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着しかつ多数の冷媒流路からなる外管と、前記内管の外表面に形成された漏洩検知溝と、前記外管の長手方向端部にあって前記内管と近接する内周部分を前記外管の外周部分より長くした外管端末部と、前記冷媒流路に対応する環状通路を有しかつ前記外管端末部と接合した分岐部とからなり、前記内管の長手方向端部は前記外管の長手方向端部よりも長く、前記外管端末部の先端と前記内管の端部との境界を伸縮性のある被覆物で被覆し、前記被覆物で被覆された部分の途中まで前記漏洩検知溝を設けたものである。
【００１１】
これによって、漏洩検知溝の端部が被覆物により覆われており、外気に開放されていないので、大気中の水分が漏洩検知溝の内部へ浸入することを低減でき、銅製の内管とアルミニウム製の外管が電食する可能性を低減できる。
【００１２】
さらに、水の流路である銅製の内管の内面から腐食が進行し、アルミニウム製の外管との密着部まで到達しても、漏洩検知溝の端部に設けた被覆物は伸縮性を有しているので、被覆物を漏洩検知溝の端部にかかる水圧で押し広げることができ、水自らが流路を作って外部へ排出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の多重管式熱交換器は、アルミニウム製の外管を電食する可能性を低減できるとともに、電食する前に水の漏洩を検知させてＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する可能性を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着しかつ多数の冷媒流路からなる外管と、前記内管の外表面に形成された漏洩検知溝と、前記外管の長手方向端部にあって前記内管と近接する内周部分を前記外管の外周部分より長くした外管端末部と、前記冷媒流路に対応する環状通路を有しかつ前記外管端末部と接合した分岐部とからなり、前記内管の長手方向端部は前記外管の長手方向端部よりも長く、前記外管端末部の先端と前記内管の端部との境界を伸縮性のある被覆物で被覆し、前記被覆物で被覆された部分の途中まで前記漏洩検知溝を設けたことにより、大気中の水分が漏洩検知溝の内部へ浸入することを低減でき、銅製の内管とアルミニウム製の外管が電食する可能性を低減できる。さらに、水の流路である銅製の内管の内面から腐食が進行してアルミニウム製の外管との密着部まで到達しても、漏洩検知溝の端部に設けた被覆物は伸縮性を有しているので、被覆物を漏洩検知溝の端部にかかる水圧で押し広げ、水自らが流路を作って外部へ排出することができ、電食する前に水の漏洩を検知させてＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する可能性を低減できる。
【００１５】
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、前記被覆物は水分透過が極めて小さい材料であることにより、被覆物の表面から内側へ大気中の水分が浸透することを抑えることととなり、銅製の内管とアルミニウム製の外管との境界部分に水分がより介在しにくくなり、電食する可能性をより低減できる。
【００１６】
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、前記被覆物は熱収縮性を有するチューブ状の樹脂成形物としたことにより、チューブ状の樹脂成形物を挿入後に加熱することで収縮密着させることとなり、より隙間を低減できる。
【００１７】
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、前記被覆物は電気絶縁性の材料としたことにより、アルミニウム製の外管端末部と銅製の内管の端部との境界で電食する可能性を低減できる。
【００１８】
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、前記外管に形成された冷媒流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路としたことにより、炭酸ガスを使用した超臨界ヒートポンプ（例えば給湯装置や空調装置）の多重管式熱交換器に適用することができる。
【００１９】
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が、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成について同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。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。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における多重管式熱交換器の端部を示す側断面図、図２は、同実施の形態における冷媒または水の漏洩時の多重管式熱交換器の端部を示す側断面拡大図である。
【００２１】
図１、図２において、多重管式熱交換器１００は、銅製の内管１と、内管１の外壁を覆って内管１の外壁に密着しかつ多数の冷媒流路３からなるアルミニウム製の外管２と、からなり、内管１の外表面には管軸方向に漏洩検知溝４が形成されている。冷媒流路３内には冷媒（例えばＣＯ２冷媒）が流れ、内管１内には水が流れるものである。アルミニウム製の外管２は、ＣＯ２冷媒が臨界圧力以上となっても充分耐え得る強度の冷媒流路３の形状および肉厚が確保されているものである。銅製の内管１においても、実使用上問題のない耐食性を有する肉厚が確保されており、好ましくは内面溝付管が望ましい。
【００２２】
また、多重管式熱交換器１００の端部は、外管２の長手方向端部にあって内管１と近接する内周部分を外管２の外周部分より長くした外管端末部５と、冷媒流路３に対応する環状通路６を有しかつ外管端末部５と接合した分岐部７と、からなり、内管１の長手方向端部は外管２の長手方向端部よりも長くなっている。熱収縮チューブ８は外管端末部５の先端と内管１の端部との境界を被覆する伸縮性を有した被覆物であり、熱収縮チューブ８で被覆された部分の途中まで漏洩検知溝４が設けられている。
【００２３】
以上のように構成された多重管式熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００２４】
まず、アルミニウムの押出加工により形成された複数の冷媒流路３を備えた外管２を準備し、銅製の内管１を外管２の内側に挿入して、内管１に好ましくは液を充填し圧力を上げて、内管１と外管２が強固に密着するまで内管１を拡径させる。
【００２５】
極まれに、水の流路である銅製の内管１の内面から腐食が進行し、水がアルミニウム製の外管２との密着部にまで到達した場合においても、銅とアルミニウムとの間で電食が起こり急激にアルミニウムが孔食してＣＯ２冷媒の冷媒流路３に到達する前に、漏洩検知溝４から水が多重管式熱交換器１００の外部に排出され、その水を検知することでシステムの運転を止めれば、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する可能性を低減できる。
【００２６】
この時、従来の多重管式熱交換器の構成では、漏洩検知溝４の端部が外気に開放されているので、常時、大気中の水分が漏洩検知溝４の端部から内部へ浸入し、徐々に銅製の内管とアルミニウム製の外管との間で電池作用によるガルバニック腐食（電食）が発生する可能性を有していた。
【００２７】
そこで、外管端末部５の先端と内管１の端部との境界を熱収縮チューブ８で被覆し、かつ熱収縮チューブ８の途中まで漏洩検知溝４を設ける（熱収縮チューブ８の途中から内管１の先端までは漏洩検知溝４を設けない）ことにより、漏洩検知溝４の端部が外気に開放されず、大気中の水分が漏洩検知溝４の内部へ浸入することを低減できる。
【００２８】
また、熱収縮チューブ８が伸縮性を有しているので、腐食進行により水がアルミニウム製の外管２との密着部にまで到達した場合には、漏洩検知溝４の端部にかかる水圧で熱収縮チューブ８を外側に押し広げることができ、水が外部へ排出されることとなる（図２参照）。すなわち、漏洩検知溝の端部を伸縮性のある被覆物で被覆することにより、大気中の水分の浸入を阻止するとともに、腐食進行により水がアルミニウム製の外管との密着部にまで到達した場合は水圧で熱収縮チューブ８を外側に押し広げることができ水を外部へ排出できる。
【００２９】
しかも、熱収縮チューブ８に水分透過が極めて小さい材料を適用することで、熱収縮チューブ８を透過する水分を抑えることができ、水分が漏洩検知溝４の内部へ浸入することをさらに抑えることができる。
【００３０】
さらに、熱収縮チューブ８は電気を通さない電気絶縁性の高い被覆物（好ましくはポリエステルやポリエチレンなどの薄膜で厚み０．０１ｍｍから１ｍｍ）とすることにより、アルミニウム製の外管端末部５の先端と銅製の内管１の端部との境界で発生する電食を防止することができる。
【００３１】
また、熱収縮チューブ８は、チューブ状でかつ加熱すると収縮する樹脂材（好ましくはスミチューブなど）とすることで、装着した後に加熱するだけで、樹脂材自身が収縮して外管端末部５と内管１の端部の境界に水分の通る隙間を低減することとなり、より密着させることができるとともに加工性が良くなる。
【００３２】
よって、アルミニウム製の外管を電食させないことと、電食する前に水の漏洩を検知させてＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する可能性を低減できること、の両立を図ることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、熱収縮チューブ８は、チューブ状としているが、テープ巻きとしても同様の作用を有することは言うまでもない。
【００３４】
さらに、本実施の形態では、漏洩検知溝４は内管１の外表面に設けたものであるが、外管２の内表面に設けても同様の作用を有することは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかる多重管式熱交換器は、アルミニウム管を電食する可能性を低減できることと、電食する前に水の漏洩を検知させることが可能となるので、ヒートポンプ式給湯装置又はヒートポンプ式空調装置用等の多重管式熱交換器の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における多重管式熱交換器の端部を示す側断面図
【図２】同実施の形態における冷媒または水の漏洩時の多重管式熱交換器の端部を示す側断面拡大図
【図３】従来の多重管式熱交換器の断面図
【符号の説明】
【００３７】
１    内管
２    外管
３    冷媒流路
４    漏洩検知溝
５    外管端末部
６    環状流路
７    分岐部
８    熱収縮チューブ（被覆物）
１００  多重管式熱交換器
【図１】
2008175449.tif 000003
【図２】
2008175449.tif 000004
【図３】
2008175449.tif 000005