(57)【要約】【課題】軽量、安価で、熱交換性能に優れた熱交換器を提供する。【解決手段】外管２３と、外管２３に挿入された内管２２からなる二重管２１を備え、内管２２は、内部に第１流体流路２４が形成された複数の冷媒管２６と、複数の冷媒管２６を覆うと共に、内面の軸方向に複数の漏洩検知溝２８を備えた１本の漏洩検知管２７とからなり、内管２２の外側と外管２３の内壁との間に第２流体流路２５を形成したもので、熱交換性能を維持したまま、銅の使用量を少なくすることができるので、熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能になる。また、内管２２の断面積が縮小するので、第２流体流路２５を同一面積として設計した場合には、外管２３の管径を縮小できる。あるいは、外管２３の管径を同一にして設計した場合には、第２流体流路２５の断面積を拡大でき、第２流体流路２５での圧力損失を低減できるので、熱交換性能が向上する。【選択図】図３
2008057860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管と、前記外管に挿入された内管からなる二重管を備え、前記内管は、内部に第１流体流路が形成された複数の第１流体管と、前記複数の第１流体管を覆うと共に、内面の軸方向に複数の漏洩検知溝を備えた１本の漏洩検知管とからなり、前記内管の外側と前記外管の内壁との間に第２流体流路を形成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
漏洩検知管の外周に、軸方向に沿って凹部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３】
互いに接触する第１流体管のそれぞれに軸方向に沿って平面部を設け、それぞれの平面部を互いに接触させ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】
漏洩検知管は、その軸方向に沿って、第２流体流路側に突出する凸部を備えたことを特徴とする請求項１〜３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、冷凍サイクル装置に用いられる熱交換器に関するもので、特に、給湯装置における給湯用熱交換器として用いられる熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯装置、空調装置などにおいて、冷媒と水との間で熱交換を行わせるために用いる熱交換器として、主要部が、外管内に複数本の内管を挿入して構成された二重管からなる熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、上記特許文献１に記載された従来の熱交換器の二重管の断面図である。
【０００４】
図７において、二重管７１は、外管７３と、外管７３に内挿され内部に冷媒用流路７４が形成された複数の内管７２から構成され、内管７２の外側と外管７３の内壁との間に水用流路７５が形成されている。そして、二重管７１は、通常、渦巻き状に形成されており、内管７２の両端を、給湯装置（図示せず）などの機器に内蔵された冷媒用回路に接続し、外管７３の両端を、同じく機器に内蔵された水用回路に接続することで、冷媒と水との間で熱交換を行わせている。
【０００５】
内管７２は、銅製の冷媒管７６と、冷媒管７６の外周に設けられた銅製の漏洩検知管７７とから構成さている。漏洩検知管７７の内面には、漏洩検知管７７の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝７８が形成されており、漏洩検知溝７８には空気層が形成されている。これにより、冷媒管７６または漏洩検知管７７から漏洩した冷媒または水は混入することなく、漏洩検知溝７８を介して外部に漏出される。
【特許文献１】特開２００５−１４７５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の熱交換器の構成では、内管７２は、１本の漏洩検知管７７に１本の冷媒管７６を挿入して構成し、二重管７１は、１本の外管７３に複数本の内管７２を挿入して構成されているため、銅の使用量が多くなり、熱交換器の重量が重くなったり、高コスト化するといった課題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、熱交換性能に優れ、銅の使用量が少なく軽量で、低コストの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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、外管と、前記外管に挿入された内管からなる二重管を備え、前記内管は、内部に第１流体流路が形成された複数の第１流体管と、前記複数の第１流体管を覆うと共に、内面の軸方向に複数の漏洩検知溝を備えた１本の漏洩検知管とからなり、前記内管の外側と前記外管の内壁との間に第２流体流路を形成したもので、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくすることができるので、熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能になる。また、内管の断面積が縮小するので、第２流体流路を同一面積として設計した場合には、外管の管径を縮小できる。あるいは、外管の管径を同一にして設計した場合には、第２流体流路の断面積を拡大でき、第２流体流路での圧力損失を低減できるので、熱交換性能が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の熱交換器は、軽量、安価で、熱交換性能に優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、外管と、前記外管に挿入された内管からなる二重管を備え、前記内管は、内部に第１流体流路が形成された複数の第１流体管と、前記複数の第１流体管を覆うと共に、内面の軸方向に複数の漏洩検知溝を備えた１本の漏洩検知管とからなり、前記内管の外側と前記外管の内壁との間に第２流体流路を形成したもので、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくすることができるので、熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能になる。また、内管の断面積が縮小するので、第２流体流路を同一面積として設計した場合には、外管の管径を縮小できる。あるいは、外管の管径を同一にして設計した場合には、第２流体流路の断面積を拡大でき、第２流体流路での圧力損失を低減できるので、熱交換性能が向上する。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の漏洩検知管の外周に、軸方向に沿って凹部を備えたもので、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくでき、熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能になる。さらに内管の断面積が縮小し、第２流体流路を同一面積として設計した場合には、外管の管径を縮小できる。あるいは、外管の管径を同一にして設計した場合には、第２流体流路の断面積を拡大でき、第２流体流路での圧力損失を低減できるので、高性能化が可能である。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１の発明の互いに接触する第１流体管のそれぞれに軸方向に沿って平面部を設け、それぞれの平面部を互いに接触させたもので、内管の断面積が縮小し、第２流体流路を同一面積として設計した場合には、外管の管径を縮小できる。あるいは、外管の管径を同一にして設計した場合には、第２流体流路の断面積を拡大でき、第２流体流路での圧力損失を低減できる。したがって、熱交換器の重量の低減、低コスト化、高性能化が可能である。
【００１３】
第４の発明は、第１〜３のいずれか一つの発明の漏洩検知管は、その軸方向に沿って、第２流体流路側に突出する凸部を備えたもので、内管の製造が容易になり、製造コストを低減することが出来る。また、漏洩検知管に凸部を設けることで、伝熱面積が拡大でき、熱交換器の高性能化が可能になる。
【００１４】
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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における熱交換器を搭載した給湯装置の回路構成図である。
【００１６】
図１において、給湯装置は、第１流体回路としての冷媒用回路Ａと第２流体回路としての水用回路Ｂより構成されている。冷媒用回路Ａは、圧縮機１と、本実施の形態における熱交換器２の第１流体流路２４と、減圧器３と、熱源側熱交換器４などから構成されている。一方、水用回路Ｂは、給水ポンプ５、熱交換器２の第２流体流路２５、給湯タンク６などから構成されている。
【００１７】
次に、この給湯装置の動作について説明する。圧縮機１で圧縮された第１流体である冷媒（例えば、炭酸ガス）は、高温高圧状態となり、熱交換器２の第１流体流路２４を通過する際に、第２流体流路２５を流れる第２流体（例えば、水）に放熱し冷却される。すなわち、給湯タンク６の底部から給水ポンプ５により第２流体流路２５へ送り込まれた水は、第１流体流路２４を流れる冷媒により加熱される。
【００１８】
その後、冷媒は、減圧器３により減圧されて、低温低圧の気液二相状態となる。熱源側熱交換器４では、冷媒は、周囲の空気から熱を奪い、気液二相またはガス状態となる。さらに、気液二相またはガス状態となった冷媒は、再び圧縮機１に吸入される。このようなサイクルを繰り返すことにより、熱交換器２の第２流体流路２５を流れる水はお湯となり、そのお湯を給湯タンク６の頂部に貯めることで給湯器として利用できる。
【００１９】
次に、本実施の形態における熱交換器２の詳細について、図２、３を用いて説明する。図２は、同熱交換器の概略構成図、図３は、同熱交換器の二重管の軸方向に垂直な方向の断面図である。
【００２０】
図２および図３において、熱交換器２は、螺旋状に巻かれ、銅製の外管２３と、銅製の外管２３に挿入された銅製の内管２２からなる二重管２１から構成されている。
【００２１】
内管２２は、２本の第１流体管としての冷媒管２６と、内面に漏洩検知溝２８を有すると共に、２本の冷媒管２６を覆う漏洩検知管２７から構成されている。冷媒管２６の内部には、第１流体流路２４が形成され、内管２２の外側と外管２３の内壁との間には第２流体流路２５が形成されている。
【００２２】
二重管２１の両端部は、分岐部３１により、第１流体流路２４と第２流体流路２５とが、外部に連通することなく分離されている。すなわち、内管２２が外管２３の外側に引き出されている。内管２２の両端部では、２本の冷媒管２６と漏洩検知管２７とが分離され、漏洩検知管２７に設けられた漏洩検知溝２８は外部に連通している。また、２本の冷媒管２６の両端部には合流部３２が設けられており、２本の冷媒管２６の内部に形成された第１流体流路２４は外部に連通することなく、統合されている。
【００２３】
３３ａ、３３ｂはそれぞれ、第１流体流路２４の入口部、出口部、３４ａ、３４ｂはそれぞれ、第２流体流路２５の入口部、出口部である。第１流体流路２４の入口部３３ａと出口部３３ｂを、給湯装置内の冷媒用回路Ａに接続し、第２流体流路２５の入口部３４ａと出口部３４ｂを給湯装置内の水用回路Ｂに接続することで、第１流体（例えば、炭酸ガス）と第２流体（例えば、水）との間で熱交換を行うことができる。
【００２４】
なお、図中の白抜き矢印は、第２流体の流れ方向を、実線矢印は、第１流体の流れ方向を示しており、二重管２１では、第１流体と第２流体が対向流で熱交換するように構成されている。
【００２５】
漏洩検知管２７の内面には、漏洩検知管２７の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝２８が形成されており、漏洩検知溝２８には、空気層が形成されている。これにより、第１流体流路２４または第２流体流路２５から漏洩した冷媒または水は混入することなく、漏洩検知溝２８を介して外部に漏出される。本実施の形態では、内管２２は、断面が略楕円形状の１本の漏洩検知管２７に、２本の冷媒管２６が挿入されて、構成されている。
【００２６】
上記のように構成された熱交換器においては、次のような効果が得られる。
【００２７】
１本の漏洩検知管に１本の冷媒管を挿入して構成した内管を２本使用して構成する従来の熱交換器に比べて、１本の漏洩検知管２７に２本の冷媒管２６を挿入して構成した内管２２を１本使用することで、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくできる。
【００２８】
したがって、本実施の形態によれば、熱交換器の重量を低減し、低コスト化を図ること
が出来る。さらに、内管２２の断面積が縮小することにより、第２流体流路２５を同一面積として設計した場合に、外管２３の管径を縮小することができ、あるいは、外管２３の管径を同一にして設計した場合には、第２流体流路２５の断面積を拡大でき、第２流体流路２５での圧力損失を低減できる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態では、熱交換器の重量の低減、低コスト化、高性能化が可能になるものである。
【００３０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における熱交換器の二重管の断面図である。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態における熱交換器の二重管４１は、図４に示すように、外管２３と、外管２３に挿入された内管４２から構成され、その内管４２は、内部に第１流体流路２４が形成された２本の冷媒管２６と、断面が略八の字形状で内面の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝４８が形成され２本の冷媒管２６が挿入される漏洩検知管４７とから構成され、内管４２の外側と、外管２３の内壁との間に、第２流体流路４５が形成される。
【００３２】
そして、漏洩検知溝４８には空気層が形成されている。本実施の形態では、内管４２が、断面が略八の字形状の１本の漏洩検知管４７に、２本の冷媒管２６が挿入されて構成されているので、漏洩検知管４７の外周の軸方向に沿って、第２流体流路２５に対して凹部４７ａが形成される。
【００３３】
上記のように構成された熱交換器においては、次のような効果が得られる。
【００３４】
従来の熱交換器に比べて、１本の漏洩検知管４７に２本の冷媒管２６を挿入して構成した内管４２を１本使用することで、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくできる。したがって、本実施の形態では、熱交換器の重量の低減、あるいは、低コスト化が可能である。さらに、漏洩検知管４７に凹部４７ａを設けることで、内管４２の断面積が縮小し、第２流体流路４５を同一面積として設計した場合には、外管２３の管径を縮小できる。あるいは、外管２３の管径を同一にして設計した場合には、第２流体流路４５の断面積を拡大でき、第２流体流路４５での圧力損失を低減できる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によれば、熱交換器の重量の低減、低コスト化、高性能化が可能である。
【００３６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態における熱交換器の二重管の断面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態における熱交換器の二重管５１は、図５に示すように、外管２３と、外管２３に挿入された内管５２から構成され、内管５２は、内部に第１流体流路５４が形成された２本の冷媒管５６と、２本の冷媒管５６を覆うと共に、内面の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝５８が形成された漏洩検知管５７とから構成され、内管５２の外側と、外管２３の内壁との間に、第２流体流路５５が形成されている。漏洩検知溝５８には空気層が形成されている。
【００３８】
本実施の形態では、内管５２は、断面が略円形状の１本の漏洩検知管５７に、２本の冷媒管５６を挿入して構成している。さらに、２本の冷媒管５６のそれぞれの外側に、図５に示すように、冷媒管５６の軸方向に沿って平面部５６ａを備え、その平面部５６ａを互
いに面接触させている。
【００３９】
上記のように構成された熱交換器においては、次のような効果が得られる。
【００４０】
従来の熱交換器に比べて、１本の漏洩検知管５７に２本の冷媒管５６を挿入して構成した内管５２を１本使用することで、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくできる。したがって、本実施の形態では熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能である。さらに、２本の冷媒管５６のそれぞれの外側に、冷媒管５６の軸方向に沿って平面部５６ａを備えて、互いに面接触するように構成することで、内管５２の断面積が縮小し、第２流体流路５５を同一面積として設計した場合には、外管２３の管径を縮小できる。あるいは、外管２３の管径を同一にして設計した場合には、第２流体流路５５の断面積を拡大でき、第２流体流路５５での圧力損失を低減できる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によれば、熱交換器の重量の低減、低コスト化、高性能化が可能である。
【００４２】
（実施の形態４）
図６は、本発明の第４の実施の形態における熱交換器の二重管の断面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態における熱交換器の二重管６１は、図６に示すように、外管２３と、外管２３に挿入された内管６２から構成され、内管６２は、内部に第１流体流路２４を形成した２本の冷媒管２６と、内面の軸方向に沿って複数の漏洩検知溝６８を有すると共に２本の冷媒管２６を覆う漏洩検知管６７とから構成されている。
【００４４】
内管６２の外側と外管２３の内側の間には、第２流体流路６５が形成され、漏洩検知溝６８には空気層が形成されている。
【００４５】
本実施の形態では、内管６２は、１本の漏洩検知管６７に、２本の冷媒管２６を挿入し、漏洩検知管６７を、軸方向に沿って、第２流体流路６５に対して突出する凸部６７ａを備えるように変形させ、２本の冷媒管２６と漏洩検知管６７の内面を密着させるように構成している。
【００４６】
上記のように構成された熱交換器においては、次のような効果が得られる。
【００４７】
従来の熱交換器に比べて、１本の漏洩検知管６７に２本の冷媒管２６を挿入して構成した内管６２を１本使用することで、熱交換器の性能を維持したまま、銅の使用量を少なくできる。したがって、本実施の形態では、熱交換器の重量の低減、低コスト化が可能である。
【００４８】
さらに、第２流体流路６５に対して突出する凸部６７ａを備えるように変形させ、２本の冷媒管２６と漏洩検知管６７の内面を密着させるように構成することで、内管６２の製造が容易になり、製造コストの低減が可能である。また、漏洩検知管６７に凸部６７ａを設けることで、第２流体流路６５の伝熱面積が拡大でき、熱交換器の高性能化が可能である。
【００４９】
なお、上記実施の形態においては、内管を、２本の冷媒管と１本の漏洩検知管で構成した例で説明したるが、３本又はそれ以上の冷媒管と１本の漏洩検知管から構成してもよい。また、内管や外管は銅製であるとしているが、これ以外の材料でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の熱交換器は、内管を、複数本の冷媒管と１本の漏洩検知管で構成することで、重量の低減、低コスト化、高性能化が可能となるもので、給湯装置に限らず、各種冷凍サイクル装置に広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器を搭載した給湯装置の回路構成図
【図２】同熱交換器の概略構成図
【図３】同熱交換器の二重管の断面図
【図４】本発明の実施の形態２における熱交換器の二重管の断面図
【図５】本発明の実施の形態３における熱交換器の二重管の断面図
【図６】本発明の実施の形態４における熱交換器の二重管の断面図
【図７】従来の熱交換器の二重管の断面図
【符号の説明】
【００５２】
１  圧縮機
２  熱交換器
３  減圧器
４  熱源側熱交換器
５  給水ポンプ
６  給湯タンク
２１、４１、５１、６１  二重管
２２、４２、５２、６２  内管
２３  外管
２４、５４  第１流体流路
２５、４５、５５、６５  第２流体流路
２６、５６  冷媒管（第１流体管）
２７、４７、５７、６７  漏洩検知管
２８、４８、５８、６８  漏洩検知溝
３１  分岐部
３２  合流部
Ａ  冷媒用回路（第１流体回路）
Ｂ  水用回路（第２流体回路）
【図１】
2008057860.tif 000003
【図２】
2008057860.tif 000004
【図３】
2008057860.tif 000005
【図４】
2008057860.tif 000006
【図５】
2008057860.tif 000007
【図６】
2008057860.tif 000008
【図７】
2008057860.tif 000009