(57)【要約】【課題】内管と外管との間隙に流通せしめられる流体が低流量の流体の場合にあっても、有利に伝熱促進効果を発揮することの出来る二重管式熱交換器を提供すること。【解決手段】管外周面に、管軸方向に螺旋状に連続して延びる凹条１６が形成されていると共に、かかる凹条１６の底部に複数の窪み１８が凹条の延びる方向に一定の間隔をもって配列されて形成されていることによって、管内周面に、凹条１６に対応した凸条２０が螺旋状に形成されていると共に、窪み１８に対応した複数の突起２２が、凸条２０の頂部において管内方に突出するように、相互に独立して形成されている外管１４の内部に、内管１２を挿入、配置して、二重管式の熱交換器１０を構成した。【選択図】図１
2008261566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管とその管内に収容された内管とからなり、それら内管と外管との間の間隙にて構成される流路に第１流体を流通させる一方、内管内には第２流体を流通させるようにした二重管式熱交換器において、
前記外管として、管外面側に、管軸方向に螺旋状に連続して延びる凹条が形成されている一方、かかる凹条に対応して、管内面側には、螺旋状の連続した凸条が設けられていると共に、該凸条の頂部において、管内方に突出する突起の複数が、相互に独立して形成されて、該凸条の延びる方向に一定の間隔をもって配列されている伝熱管が用いられていることを特徴とする二重管式熱交換器。
【請求項２】
管外面側に、管軸方向に螺旋状に連続して延びる凹条が形成されている一方、かかる凹条に対応して、管内面側には、螺旋状の連続した凸条が設けられている伝熱管が、前記内管として用いられていることを特徴とする請求項１に記載の二重管式熱交換器。
【請求項３】
前記第１流体が高温水とされる一方、前記第２流体が低温水とされる追焚用であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二重管式熱交換器。
【請求項４】
前記第１流体が低温水とされる一方、前記第２流体が炭酸ガスを主成分とする冷媒とされる給湯機用であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の二重管式熱交換器。
【請求項５】
前記外管及び内管が銅若しくは銅合金からなる材質にて形成されている請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の二重管式熱交換器。
【請求項６】
前記外管及び内管が銅若しくは銅合金からなる材質にて形成され、且つ前記外管の内壁面及び前記内管の外壁面、及び／又は前記内管の内壁面に錫めっきを施したことを特徴とする請求項３に記載の二重管式熱交換器。
【請求項７】
前記外管及び内管が銅若しくは銅合金からなる材質にて形成され、且つ前記外管の内壁面及び前記内管の外壁面に錫めっきを施したことを特徴とする請求項４に記載の二重管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の内側を流れる液体と、管の外側を流れる液体との間で熱交換を行なう二重管式熱交換器に関し、特に、外管と内管との間の間隙を流通する低流量の流体の伝熱促進を図った二重管式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大径の外管の内部に小径の伝熱管を配置し、内管と外管との間の間隙に第１の流体を流通させる一方、内管内に第２の流体を流通させることによって、それら第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行なうように構成した、二重管式の熱交換器が、各種用いられてきている。
【０００３】
そして、そのような熱交換器の一つとして、内管と外管との間の間隙に第１の流体として低温の水を流通させる一方、内管内に第２の流体として高温の冷媒を流通せしめることによって、それら冷媒と水との間で熱交換を行なうようにした給湯機用熱交換器が、知られている。また、これとは逆に、内管内に第２流体として低温の水を流通させ、内管と外管との間の間隙には、第１流体として高温の冷媒を流通させるようにしたものも、よく知られている。
【０００４】
さらに、このような二重管式熱交換器においては、高温の冷媒の代わりに、給湯機によって加熱された高温の水を流通させることによって、それら高温の水と低温の水との間で熱交換を行なうようにした二重管式熱交換器、即ち、内管と外管との間の間隙に第１の流体として低温の水を流通させる一方、内管内に第２の流体として高温の水を流通させた、追焚用熱交換器も、よく知られている。
【０００５】
しかしながら、このような追焚用熱交換器においては、内管と外間との間に形成される水の流路が狭くされている場合に、かかる流路を通過する水の中に混濁している汚濁物質が、加熱された際に流路内に析出し、流路が詰まり易くなるといった問題を内在するものであった。そこで、そのような流路詰まりの対策として、内管内に低温の水を流通させる一方、内管と外管との間隙に高温の水を流通させるようにした追焚用熱交換器も、各種知られている。
【０００６】
ところで、これら二重管式熱交換器においては、従来、内管や外管の両方に、単純な円形断面をもつ管体が用いられていたが、そのような管体を用いて二重管式熱交換器を構成した場合、内管内を流通する流体と、その外部を流通する流体との間における熱交換性能が充分でないという問題を内在していた。
【０００７】
そこで、その熱交換効率を向上させるべく、従来から様々な工夫が為されてきており、例えば、特開２００１−２０１２７５号公報（特許文献１）においては、内管と外管からなる二重管式の熱交換器において、内管と外管との間に形成される流路を螺旋状に仕切る伝熱促進体を介設して、かかる流路の流路長を増大させると共に、流れる流体の流速および乱流化を増大せしめたり、或いは内管内にネジレテープ等からなる内管用伝熱促進体を挿入することによって、内管内を流れる流体から内管と外管との間を流れる流体への伝熱が促進されるようにした二重管式熱交換器が、明らかにされている。
【０００８】
また、特開２００４−２７８８５４号公報（特許文献２）には、外管となる大径管の内周に、螺旋状に凸条が突設形成されると共に、かかる凸条が、大径管の周方向に１８０度毎に分断されて、その分断部分には凸条の存在しない部位が形成されてなる二重管型熱交換器が、明らかにされている。さらに特開２００６−２５８３７８号公報（特許文献３）においては、内管の外表面や外管の内表面に凸部を設けた熱交換器が、更にまた、特開２００５−９８３２号公報（特許文献４）においては、内管の外側に、可撓性を有すると共に、スパイラル状やリング状のコルゲート形状を有した外管を配置して形成した二重管式熱交換器が、それぞれ明らかにされている。
【０００９】
しかしながら、それら二重管式熱交換器においては、例えば、特許文献１や特許文献２に明らかにされているものにあっては、水の流れる流路、即ち内管と外管との間隙に形成される流路が、螺旋状の複雑な形状とされていたり、或いは流路内に大きく突出した凸条が形成されているために、かかる流路における水側の圧力損失が大きくなってしまうといった問題が内在しているのである。そして、そのような圧力損失が大きくなった場合には、その問題の解決のために、給水ポンプの能力を大きくする必要があるところから、熱交換器の生産コストが上昇してしまうといった問題を、新たに惹起することとなる。また、特許文献３にて明らかにされている熱交換器にあっては、内管が複雑な構造とされているため、内管の製造コストが高くなってしまうという問題も内在してた。
【００１０】
さらに、これら特許文献１〜４にて明らかにされている二重管式熱交換器にあっては、流路内に凸条や凸部を設けることによって、伝熱面積を増大し、伝熱性能の向上を図っているのであるが、内管と外管との間の間隙に流通せしめられる流体の流量が低流量である場合に、流体の伝熱促進効果を充分に発揮することが出来ない問題を内在していた。
【００１１】
特に、内管と外管の間の間隙に形成された流路における流体の流速、即ち、追焚用熱交換器における高温の水が流通せしめられる流路の流速や給湯機用熱交換器における低温の水が流通せしめられる流路の流速は、約４Ｌ／ｍｉｎ以下の低流速となるところから、このような条件下においても高い熱交換性能を発揮することが出来る二重管式熱交換器が求められているのである。
【００１２】
また、このような二重管式熱交換器において、水が流通する部分を、銅若しくは銅合金を用いて構成した場合にあっては、流通する水のｐＨが酸性側やアルカリ性側に変化すると、これらの銅若しくは銅合金が腐食されて、２価の銅イオンとして水に溶け出し易くなるのであるが、このような水に溶け出した銅イオンが石鹸や炭酸ガス等と反応することによって青水が発生してしまう恐れがあった。また、流通せしめられる水の中には、種々の成分が含まれており、その中でも、溶解性ＳｉＯ2 は、未飽和であっても２価の金属イオンが存在すると析出し、スケールを形成する特性を有しており、そのような析出したスケールによって、流路を閉塞したり、熱交換効率を悪化させてしまうといった問題を惹起するものであった。さらに、腐食が進行すると、シェルの内面や伝熱管に孔をあけてゆく、所謂孔食の危険性も内在していると共に、表面の錆びで荒れた部分に水垢等のスケールが付着し易くなり、熱交換効率を悪くするという問題も内在していたのである。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−２０１２７５号公報
【特許文献２】特開２００４−２７８８５４号公報
【特許文献３】特開２００６−２５８３７８号公報
【特許文献４】特開２００５−９８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、内管と外管との間隙に流通せしめられる流体が低流量の流体の場合にあっても、有利に伝熱促進効果を発揮することの出来る二重管式熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そして、本発明にあっては、かくの如き課題の解決のために、外管とその管内に収容された内管とからなり、それら内管と外管との間の間隙にて構成される流路に第１流体を流通させる一方、内管内には第２流体を流通させるようにした二重管式熱交換器において、前記外管として、管外面側に、管軸方向に螺旋状に連続して延びる凹条が形成されている一方、かかる凹条に対応して、管内面側には、螺旋状の連続した凸条が設けられていると共に、該凸条の頂部において、管内方に突出する突起の複数が、相互に独立して形成されて、該凸条の延びる方向に一定の間隔をもって配列されている伝熱管が用いられていることを特徴とする二重管式熱交換器を、その要旨とするものである。
【００１６】
なお、このような本発明に従う二重管式熱交換器の望ましい態様の一つによれば、管外面側に、管軸方向に螺旋状に連続して延びる凹条が形成されている一方、かかる凹条に対応して、管内面側には、螺旋状の連続した凸条が設けられている伝熱管を、前記内管として用いて、二重管式熱交換器が構成されることとなる。
【００１７】
さらに、このような本発明に従う二重管式熱交換器の別の望ましい態様の一つにあっては、前記第１流体を高温水とする一方、前記第２流体を低温水とすることによって、追焚用の二重管式熱交換器が、構成される。
【００１８】
また、かかる本発明に従う二重管式熱交換器の他の望ましい態様の一つによれば、前記第１流体を低温水とする一方、前記第２流体を炭酸ガスを主成分とする冷媒とすることによって、給湯機用の二重管式熱交換器が、構成されることとなる。
【００１９】
なお、本発明の更に別の望ましい態様の一つによれば、前記外管及び内管が、銅若しくは銅合金からなる材質とされて、二重管式熱交換器が形成されることとなる。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様の一つにあっては、前記外管及び内管が銅若しくは銅合金からなる材質にて形成され、且つ前記外管の内壁面及び前記内管の外壁面、及び／又は前記内管の内壁面に錫めっきを施して、前記した追焚用とされた二重管式熱交換器が構成されることとなる。
【００２１】
更にまた、本発明の別の好ましい態様の一つによれば、前記外管及び内管が銅若しくは銅合金からなる材質にて形成され、且つ前記外管の内壁面及び前記内管の外壁面に錫めっきを施して、前記した給湯機用とされた二重管式熱交換器が構成される。
【発明の効果】
【００２２】
従って、かかる本発明に従う二重管式熱交換器の構成によれば、外管の内面側に螺旋状に設けられた連続した凸条によって、外管内面側、即ち内管の外周面と外管の内周面との間に形成された流路を流通せしめられる流体が効果的に撹乱されて、流体が内管の外周面と効果的に接触させられることとなる。
【００２３】
しかも、そのように形成された凸条の頂部には、管内方に突出する複数の突起が形成されているところから、かかる突起により、流路内を流通する流体に渦を発生させ、更なる伝熱促進効果が発揮されることとなる。そして、そのような突起が、凸条の伸びる方向に一定の間隔をもって配列されているところから、流路内における渦発生効果をさらに促進させることが出来るのである。
【００２４】
そして、これらの効果により、内管の外周面と外管の内周面との間に形成された流路を流通せしめられる流体から内管への熱の伝達、換言すれば、かかる流路内を流通する流体から内管内を流通する流体への熱の伝達が、有利に促進されて、以て、二重管式熱交換器として高い熱交換性能を発揮することが可能となるのである。
【００２５】
さらに、このような二重管式熱交換器を構成するために用いる伝熱管にあっては、管外周面に対して転造加工を施す等の、比較的簡単な加工によって、目的とする凸条（凹条）や突起を容易に形成することが出来るところから、伝熱管の生産コストを、有利に低減することも可能となる。そして、そのような熱交換器用伝熱管が比較的単純な構造とされ、低いコストで製作し得るところから、かかる二重管式熱交換器の生産コストも有利に低減され得て、その生産性を効果的に高めることが出来る特徴もあるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００２７】
先ず、図１には、本発明に従う二重管式熱交換器の一実施形態が、その一部が切り欠かれた断面を表す正面図の形態において、示されている。かかる図において、熱交換器１０は、管外周面に、管軸方向に螺旋状に連続して延びる凹条１６が形成されていると共に、該凹条１６の底部に複数の窪み１８が形成されている、大径の外管１４の内部に、かかる外管１４よりも小径の内管１２が挿入、配置されて、構成されている。
【００２８】
より詳細には、外管１４は、アルミニウムや銅又はそれらの合金等の金属材料を用いて形成された、略円形形状の断面をもつ管体であって、一般に、１０〜３０ｍｍ程度の管外径、０．５〜１．０ｍｍ程度の管肉厚を有している。そして、熱交換器１０を正面図の形態で示す図１及び図２に示されるように、その外周面には、所定深さとされた凹条１６が、軸方向において、螺旋状に連続して、所定のリード角、即ち軸芯に直角な平面に対して為す角度（螺旋角度：α）と、所定の間隔（ピッチ：Ｐ0 ）をもって形成されていると共に、かかる凹条１６の底部には、複数の窪み１８が、凹条１６の延びる方向に所定の間隔をもって、形成されている。
【００２９】
そして、外管１４の内周面には、図２の平面図におけるＡ−Ａ断面において内管１２を省略して外管１４の断面のみが示されている図３や、図４〜図５の断面図に示されるように、かかる管外周面に形成されている凹条１６に対応した高さ（ｈｓ）の凸条２０が、管軸方向に、螺旋状に連続して延びるように、形成されている。更に、そのような凸条２０の頂点部分には、かかる凹条１６の底部に設けられている窪み１８に対応して、管内方に向かって突出する突起２２が、管軸方向において所定の間隔（ピッチ：Ｐ1 ）をもって、形成されている。
【００３０】
また、このような窪み１８（突起２２）は、熱交換器１０の外管１４を図２におけるＢ−Ｂ線にて切断して、その断面を展開した状態にて示している図５にも示されるように、凹条１６（凸条２０）の延びる方向に所定の間隔（ピッチ：Ｐ2） をもって、複数形成されている。即ち、外管１４の内周側においては、隣り合う突起２２，２２同士が、凸条２０の延びる向きにおいてはピッチ：Ｐ2 の間隔を隔てて、また管軸方向においてはピッチ：Ｐ1 の間隔を隔てて、管内方に突出しているのである。
【００３１】
一方、内管１２は、アルミニウムや銅又はそれらの合金等の金属材料を用いて形成された、軸直角方向の断面が単純な円形形状を呈すると共に、外管１４の内径よりも小さな外径とされた管体であって、ここでは、その内外周面が平滑とされた、所謂平滑管が用いられている。そして、このような小径の内管１２が、外管１４の内側に挿入され、外管１４の内周面と所定間隔を隔てて配置されることによって、内管１２の外周面と外管１４の内周面との間に流路２４が形成されて、熱交換器１０が構成されている。なお、この小径の内管１２は、一般に、９〜２５ｍｍ程度の管外径、０．５〜１ｍｍ程度の管肉厚を有している。
【００３２】
そして、このような構成とされた二重管式の熱交換器１０は、外管１４の内周面と内管１２の外周面との間の間隙にて形成される流路２４内に、第１の流体を流通させる一方、内管１２内に、第２の流体を流通させることによって、それら流体間で熱交換が行われるようになっているのである。なお、かかる構成とされた熱交換器１０は、第１流体として高温の水を流通させると共に、第２流体として低温の水を流通させた追焚用熱交換器として、或いは、第１流体として低温の水を流通させる共に、第２流体として炭酸ガスを主成分とする高温の冷媒を流通させた給湯機用熱交換器として、好適に用いられることとなる。
【００３３】
従って、このような本発明に従う構造とされた熱交換器１０によれば、外管１４の外面側に、管軸方向に螺旋状に連続して延びる凹条１６が形成されることによって、外管１４の内面側には、該凹条１６に対応した螺旋状の連続した凸条２０が形成されているところから、外管１４の内周面と内管１２の外周面との間の間隙にて形成される流路２４内を流通せしめられる流体が、かかる螺旋状の凸条２０によって効果的に撹乱されて、内管１２と接触せしめられることとなり、以て、流路２４内を流通する流体と内管１２との間の熱の伝達が、有利に促進され得るのである。
【００３４】
さらに、そのような凸条２０の頂部において、窪み１８に対応した突起２２が、外管１４の内方へ突出するように形成されているところから、そのような突起２２部分を流路２４内を流通する流体が通過する際に、突起２２の周りに渦を発生させるため、流体がより撹乱されることとなり、これによって、更なる伝熱促進効果が発揮されるのである。
【００３５】
加えて、そのような突起２２が、外管１４の管軸方向には間隔：Ｐ1 をもって、また凸条２０の延びる方向には間隔：Ｐ2 の適度な間隔をもって配列されているところから、突起２２による渦発生効果を、更に効果的に促進させることが出来ることとなる。これは、突起２２が、例えばフィンの如く連続して形成されていた場合に、ある一つの突起２２周りで惹起される渦発生効果が、それと隣り合う突起２２周りで惹起される渦発生効果と干渉してしまうため、全体としての突起２２による渦発生効果が、低下してしまう恐れがあるが、ここでは、そのような問題が生ずることはないからである。なお、このような管軸方向の間隔：Ｐ1 や、凸条の延びる方向の間隔：Ｐ2 は、突起２２による伝熱促進を効果的に発揮するためには、Ｐ1 ：４ｍｍ〜１０ｍｍ程度、Ｐ2 ：５ｍｍ〜８ｍｍ程度とされることが、望ましい。
【００３６】
また、それら外管１４の内周面に形成された凸条２０や突起２２による、流路２４内を流通する流体の撹乱効果や渦発生効果を、内管１２の外周面に対して有利に作用させるためには、凸条２０や突起２２と内管１２の外周面との距離、即ち、内管１２の外周面と外管１４の内周面との間の距離が、ある程度接近していることが望ましく、一般に、その距離は、４ｍｍ以下とされることが望ましい。しかしながら、この距離が近すぎる場合にあっては、流路２４の断面積が小さくなってしまうため、流路２４内を流通する流体の流動抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなってしまうという新たな問題を惹起するところから、一般に、望ましくは、１．５ｍｍ以上とされることとなる。
【００３７】
なお、このような熱交換器１０の流路２４の断面積：Ｓを、熱交換器１０の管軸に直角な断面における外管１４と内管１２の間隙部の面積のうち、最大面積と最小面積の平均面積としたとき、かかる流路２４内を流れる流体の流量：Ｗ（Ｌ／ｍｉｎ）と断面積：Ｓ（ｍｍ2 ）との比（Ｗ／Ｓ）は、有利には、０．０４Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ2 以下となるようにされることが、望ましい。これは、かかる比が０．０４を超えると、突起２２による流路２４内の流体の流れ方に及ぼす影響が小さくなってしまうため、従来の熱交換器に比べて効果的な伝熱促進効果を得ることが出来なくなってしまうからである。
【００３８】
ところで、熱交換器１０を構成する内管１２や外管１４を、銅若しくは銅合金にて形成した場合にあっては、水の流通せしめられる部位、即ち、内管１２の内周面や、流路２４を構成する内管１２の外周面と外管１４の内周面に、好ましくは、錫めっきが施されて、それぞれ内管１２や外管１４として、用いられることとなる。このように、水の流通せしめられる部位に錫めっきを施すことによって、流通する水が酸性側やアルカリ性側に変位した場合にあっても、管を形成している銅や銅合金が銅イオンとして水に溶け出してしまうことを有利に抑制することが可能となり、その結果、青水の発生や、流路内にスケールが発生してしまう問題を、効果的に解消することが出来るのである。
【００３９】
なお、このように、内管１２の内周面や、流路２４を構成する内管１２の外周面と外管１４の内周面に錫めっきを施す方法としては、予めその内周面に錫めっきを施した外管１４と、予めその内外周面に錫めっきを施した内管１２とを用意して、それらを組み合わせて、熱交換器１０を構成したり、或いは、錫めっきの施されていない内管１２と外管１４とを組み合わせて、熱交換器１０を構成した後に、内管１２の外周面と外管１４の内周面との間隙にて形成される流路２４内や内管１２の内部にめっき液を流通させて、めっき加工を行なう置換めっき法による方法を、例示することが出来る。また、置換めっき法の他にも、電気めっき法等の、各種の公知のめっき法を用いることも、勿論可能である。
【００４０】
このように、本発明に従う熱交換器１０によれば、外管１４の内周面と内管１２の外周面との間の間隙に形成される流路２４内において、凸条２０や突起２２によって惹起される伝熱促進効果により、流路２４内を流通する流体と内管１２との間の熱の伝達、換言すれば、流路２４内を流通する流体と内管１２内を流通する流体との間の熱交換が効果的に行なわれることとなり、以て、高い熱交換性能を発揮することが可能となるのである。
【００４１】
さらに、内管１２への伝熱を促進するための外管１４に対する加工が、管外周面に対して転造加工を施す等の、比較的簡単な加工によって、容易に形成することが出来るところから、低い生産コストにて外管１４を作製することが可能となり、以て、熱交換器１０の生産コストも有利に低減され得て、その生産性を効果的に高めることが出来る特徴も発揮されることとなるのである。
【００４２】
以上、本発明の代表的な実施形態の一つとその製作方法について詳述してきたが、それらは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００４３】
例えば、前述の実施の形態においては、内管１２として、単純な円形断面を呈する平滑管が用いられていたが、図６に示される如く、管外周面に所定深さの凹条３４が螺旋状に連続して延びるように形成された、所謂スパイラル管を、内管３２として採用し、二重管式の熱交換器３０を構成してもよい。このようなスパイラル管を内管として用いることによって、内管３２の外周面と外管１４の内周面との間に形成される流路２４内を流通する流体に対して、内管３２の外周面に形成された凹条３４による撹拌効果も発揮されることとなり、より伝熱促進効果を得ることが可能となる。加えて、そのような凹溝３４に対応して、内管３２の内周面に螺旋状に形成されている凸条３６によって、内管３２内を流通する流体に対しても、撹乱効果が発揮され、更なる伝熱促進効果が得られるのである。その結果、二重管式の熱交換器３０は、より高い熱交換性能を発揮することが可能となるのである。
【００４４】
さらに、内管１２として、前述のスパイラル管（内管３０）の凹溝３４の底部に所定深さの窪みを形成し、管内周面に凸条と突起が形成された管体、即ち外管１４と同様の形状とされた伝熱管を採用することも、勿論可能である。このような伝熱管を内管として用いることによって、更なる伝熱促進効果を発揮することが可能となる。
【００４５】
また、前述した実施形態においては、内管１２は１本の平滑管を用いたが、２本以上の複数本を組み合わせて、内管１２を構成してもよい。そして、そのような複数本とされた内管は、それぞれが所定間隔を隔てた状態において外管１４の内部に配置したり、又はそれぞれの外周面を接触させて一体化した状態において外管１４の内部に配置してもよい。なお、複数本の内管を一体化するにあたっては、それぞれを管軸に平行に配置して、直線状となるように一体化する他、螺旋状に捩り合わせて一体化せしめて、内管１２として用いることも、勿論可能である。
【００４６】
更にまた、内管１２として用いられる管体としては、前述の実施形態の如く、単純な円形断面を呈する平滑管の他にも、管内周面に伝熱促進のためにフィンや溝が形成された、所謂内面溝付管を使用したり、漏洩検知機構を有する管体を用いることも、勿論可能であって、それらは、熱交換器１０に求められる伝熱性能や機能に応じて、適宜に決定されることとなる。
【００４７】
その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施されるものであり、またそのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【実施例】
【００４８】
以下に、本発明の代表的な実施例の一つを示し、本発明の特徴を更に明確にすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。
【００４９】
先ず、図１や図２に示されるような、本発明に従う構造の熱交換器１０の外管１４として用いる伝熱管を形成するために、外径：２１．７ｍｍ、内径：２０．１ｍｍ、管の肉厚（ｔ）：０．８ｍｍの、りん脱酸銅（ＪＩＳ  Ｈ  ３３００  Ｃ１２２０）からなる、断面が単純な円形の大径の平滑管を準備した。
【００５０】
そして、このように準備された平滑管に対して、従来から公知である転造加工装置を用いて、管外周面に転造加工を施すことによって、平滑管の外周面に螺旋状の凹条（スパイラル）と窪み（ディンプル）を形成せしめて、外管１４を形成した。なお、ここでは、このような管外周面に対する凹条や窪みの転造加工によって、それらに対応して管内周面に形成される凸条及び突起の諸元値、即ち、軸方向における凸条の間隔（Ｐ0 ）や螺旋角度（α）、原管の内周面位置を基準とした凸条の高さ（ｈｓ）、及び凸条の頂部に形成された突起の伝熱管の軸方向における間隔（図１の平面図におけるＰ1 ）や凸条に沿う方向における間隔（図４の展開図におけるＰ2 ）、原管の内周面位置を基準とした高さ（ｈｄ）が、下記表１に示される如く、２種類の異なる諸元値となる外管１４をそれぞれ作製し、それらを外管Ａと外管Ｂとした。なお、このような外管Ａ，Ｂとは別に、先に準備した平滑管と同一の材質、大きさのものを用意し、これを、後述する比較例１，２の熱交換器の外管として用いた。
【００５１】
【表１】
2008261566.tif 000003
【００５２】
一方、内管１２として用いる伝熱管として、管内外周面に伝熱促進手段が設けられていない平滑管と、管外周面に螺旋状に延びる凹条が形成されたスパイラル管をそれぞれ用意した。また、それら平滑管及びスパイラル管は、何れも、外径：１５．８８ｍｍ、内径：１４．２８ｍｍ、管の肉厚：０．８ｍｍとすると共に、スパイラル管の外周面に形成された凹溝の軸方向間隔：４．０ｍｍ、螺旋角度：８０°とした。なお、それら平滑管及びスパイラル管の材質は、外管Ａ，Ｂと同様に、何れも、りん脱酸銅（ＪＩＳ  Ｈ  ３３００  Ｃ１２２０）とした。
【００５３】
このように外管として用意された２種類の外管Ａ，Ｂ及び平滑管と、内管として用意された平滑管とスパイラル管を、下記表２のように組み合わせて、図１や図６に示されるような断面形状とされた二重管式の熱交換器を、それぞれ作製して、それらを実施例１〜実施例４、及び比較例１、比較例２とした。なお、このように構成された実施例１〜実施例４、及び比較例１、比較例２の二重管式熱交換器の長さ、即ち内管と外管の長さは、何れも１７５０ｍｍとなるようにした。
【００５４】
【表２】
2008261566.tif 000004
【００５５】
そして、これら準備した実施例１〜実施例４、及び比較例１、比較例２の６種の二重管式熱交換器において、内管と外管との間に形成された流路内に、４０℃の高温水を流通させる一方、内管内に、２０℃の低温水を、内管と外管との間の流路内部を流通させられる高温水とは反対となる方向に、つまり対向流にて流通させて、それら高温水と低温水との間で熱交換を行い、それぞれの熱交換器の熱交換性能を測定した。このとき、低温水側（内管の内側）の流量を８Ｌ／ｍｉｎの一定流量とする一方、高温水側（内管と外管との間の流路側）の流量を、１．５、４．０、５．０Ｌ／ｍｉｎと変化させて、それぞれの場合の熱交換性能を評価した。なお、熱交換性能の評価は、下式（１）、（２）及び（３）から導かれる熱コンダクタンス：ＫＡ［Ｗ／Ｋ］により評価し、その結果を、下記表３に示した。また、それぞれの熱交換器における、高温水側の流路断面積：Ｓと流量：Ｗの比（Ｗ／Ｓ）を、下記表３に併せて示した。なお、表１における熱交換性能の各値は、比較例１の熱交換器の性能を１００とした際の、それぞれの性能を示している。
【００５６】
2008261566.tif 000005
但し、ｃp ：定圧比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］  Ｗh ：質量流量［ｋｇ／ｈ］
Ｔhi：高温側熱交換器入口温度［℃］    Ｔho：高温側熱交換器出口温度［℃］
Ｔci：低温側熱交換器入口温度［℃］    Ｔco：低温側熱交換器出口温度［℃］
とする。
【００５７】
【表３】
2008261566.tif 000006
【００５８】
かかる表３の結果からも明らかなように、実施例１〜実施例４の熱交換器は、比較例１の、内管に平滑管を用いた熱交換器や、比較例２の、内管にスパイラル管を用いた熱交換器よりも、何れの流量の場合においても、高い熱交換性能を発揮することが確認された。特に、１．５Ｌ／ｍｉｎや４．０Ｌ／ｍｉｎの低流量の場合において、伝熱性能の向上が大きいことが確認出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に従う二重管式熱交換器の一例を示す一部切欠き説明図である。
【図２】図１に示される二重管式熱交換器の外面説明図である。
【図３】図２に示される二重管式熱交換器を切断して示す説明図であって、図２におけるＡ−Ａ断面において、内管を省略して外管の断面のみを示す断面説明図である。
【図４】図３に示される断面説明図の一部を拡大して示す断面拡大説明図である。
【図５】図２に示される二重管式熱交換器の切断面の一部を拡大して示す説明図であって、図２における外管のＢ−Ｂ断面を展開してなる断面拡大説明図である。
【図６】本発明に従う二重管式熱交換器の別の一例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  熱交換器
１２  内管
１４  外管
１６  凹条
１８  窪み
２０  凸条
２２  突起
２４  流路
【図１】
2008261566.tif 000007
【図２】
2008261566.tif 000008
【図３】
2008261566.tif 000009
【図４】
2008261566.tif 000010
【図５】
2008261566.tif 000011
【図６】
2008261566.tif 000012