(57)【要約】      （修正有）【課題】給湯用熱交換器の冷媒配管等の冷媒配管が尿素が残る断熱材に覆われて使用される場合に、応力腐蝕割れを生じにくい熱交換器用冷媒配管を提供する。【解決手段】配管材料がりん脱酸銅よりなり、残渣として尿素が残る断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される熱交換器用の銅製冷媒配管３Ａ，３Ｂであって、引っ張り応力による腐蝕割れを生じない無酸素銅等により形成した。このように、応力腐蝕割れを生じない無酸素銅等を採用すると、管材がりん脱酸銅よりなり、残渣として尿素が残る断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される熱交換器用の銅製冷媒配管３Ａ，３Ｂの応力腐蝕割れが可及的に抑制されるようになり、製品の信頼性が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
りん脱酸銅よりなり、残渣として尿素が残る断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される熱交換器用の銅製冷媒配管（３Ａ），（３Ｂ）・・・であって、引っ張り応力による腐蝕割れを生じない無酸素銅により形成したことを特徴とする熱交換器用冷媒配管。
【請求項２】
りん脱酸銅よりなり、残渣として尿素が残る断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される熱交換器用の銅製冷媒配管（３Ａ），（３Ｂ）・・・であって、引っ張り応力による腐蝕割れに対する耐力の大きい銅合金により形成したことを特徴とする熱交換器用冷媒配管。
【請求項３】
熱交換器は、水通路配管（１）を有して構成されており、冷媒配管（３Ａ），（３Ｂ）・・・は同水通路配管（１）の外周面上に巻成して配設され、同水通路配管（１）の通路断面積よりも小さな通路断面積を有して構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器用冷媒配管。
【請求項４】
冷媒配管（３Ａ），（３Ｂ）・・・内を流れる冷媒がＣＯ2冷媒であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の熱交換器用冷媒配管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、引っ張り応力による腐蝕割れを生じない熱交換器用冷媒配管の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から良く知られている、例えばヒートポンプ式給湯機等の給湯機用熱交換器に用いられる熱交換器としては、水が流通する内管と、冷媒が流通する外管との二重管からなり、これを長円形状に巻成することにより多数の段数重ね合わせて熱交換器本体を構成した二重管式熱交換器がある。
【０００３】
このような二重管式熱交換器の場合、水が流通する内管に腐食によって孔が空くと、水と冷媒とがまざりあってしまうため、当該水の漏洩を検知して、給湯装置の運転を停止する必要があった。そこで、その対応として、上記内管の外側に内管から漏洩した水を導く漏洩検知溝を有する漏洩検知管を設け、上記水の漏洩をいち早く検知するようにしていた。したがって、同構成では、、実質的に熱交換器が、内管、漏洩検知管および外管の三重管により構成されることになる。したがって、同構成の場合、長円形状への曲げ加工が困難で、部品点数も多いために製造工程が複雑化するとともに、コストの増大を免れがたいという問題があった。
【０００４】
そこで、上記のような給湯機用の熱交換器として、内側に水通路を形成する長い芯管の外周に、冷媒通路を形成する芯管よりも外径（通路径）の小さいキャピラリチューブ等の巻管からなる２本の外管を所定のピッチで螺旋状に巻き付け、これらを、例えば長円形状に巻成して多数の段数重ね合わせ、その後、鑞付け等を施すことにより一体形状とし、上記芯管側を水通路とするとともに、上記外管側を冷媒通路としたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
このような構成によれば、水通路を形成する芯管側に孔が空いても、上記外管側に孔が空かない限り冷媒通路側に水が侵入する恐れはないし、また上記外管の間の芯管外周面における水の漏出状態から容易に水の漏洩を検知できるから、上述のような漏洩検知管も不要になる。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５８７１８９号公報（明細書第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記のような、りん脱酸銅よりなり、断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される給湯用熱交換器等の冷媒配管は、使用期間中に断熱材中に残った発泡用の尿素と水との混合から発生するアンモニアによって、応力腐蝕割れを発生し、短期間で割れや冷媒漏れを生じる問題がある。
【０００８】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、上述のように熱交換器用の冷媒配管が、りん脱酸銅よりなり、尿素を含む断熱材に覆われて使用されるような場合に、その構成材料として、応力腐蝕割れを生じない無酸素銅、または応力腐蝕割れ耐力の大きい銅合金を使用することによって、上述のような引っ張り応力による腐蝕割れを生じさせないようにした熱交換器用冷媒配管を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、上記の目的を達成するためになされたものであって、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。
【００１０】
（１）  第１の課題解決手段
この発明の第１の課題解決手段は、りん脱酸銅よりなり、残渣として尿素が残る断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される熱交換器用の銅製冷媒配管３Ａ，３Ｂであって、引っ張り応力による腐蝕割れを生じない無酸素銅により形成したことを特徴としている。
【００１１】
このように、応力腐蝕割れを生じない無酸素銅を採用すると、残渣として尿素が残る断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される熱交換器用の銅製冷媒配管３Ａ，３Ｂの応力腐蝕割れが可及的に抑制されるようになり、製品の信頼性が向上する。
【００１２】
（２）  第２の課題解決手段
本願発明の第２の課題解決手段は、りん脱酸銅よりなり、残渣として尿素が残る断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される熱交換器用の銅製冷媒配管３Ａ，３Ｂであって、引っ張り応力による腐蝕割れに対する耐力の大きい銅合金により形成したことを特徴としている。
【００１３】
このように、引っ張り応力による腐蝕割れに対する耐力の大きい銅合金を採用すると、残渣として尿素が残る断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される熱交換器用の銅製冷媒配管３Ａ，３Ｂの応力腐蝕割れが可及的に抑制されるようになり、製品の信頼性が向上する。
【００１４】
（３）  第３の課題解決手段
本願発明の第３の課題解決手段は、上記第１又は第２の課題解決手段の構成において、熱交換器は、水通路配管１を有して構成されており、冷媒配管３Ａ，３Ｂは同水通路配管１の外周面上に巻成して配設され、同水通路配管１の通路断面積よりも小さな通路断面積を有して構成されていることを特徴としている。
【００１５】
このように、熱交換器が、水通路配管１を有して構成されているとともに、冷媒配管３Ａ，３Ｂは同水通路配管１の外周面上に巻成して配設され、同水通路配管１の通路断面積よりも小さな通路断面積を有して構成されている場合、特に冷媒配管に引っ張り応力が採用した場合に同応力による腐蝕割れが生じやすいので、上記第１又は第２の課題解決手段の構成は有効である。
【００１６】
（４）  第４の課題解決手段
本願発明の第４の課題解決手段は、上記第１，第２又は第３の課題解決手段の構成において、冷媒配管３Ａ，３Ｂ内を流れる冷媒がＣＯ2冷媒であることを特徴としている。
【００１７】
このように、冷媒配管３Ａ，３Ｂ内を流れる冷媒が高温、高圧のＣＯ2冷媒（例えば１２０℃、１０Ｋ前後）である銅製熱交換器は、冷媒流通時の内部圧力が大きく、同圧力で冷媒配管部分の応力腐蝕割れが生じやすいので、上記第１、第２又は第３の課題解決手段の構成は有効に作用する。
【発明の効果】
【００１８】
以上の結果、本願発明によると、ＣＯ2を冷媒とする給湯用熱交換器の冷媒配管やＲ４１０を冷媒とする熱交換器の高圧側冷媒配管等における応力腐蝕割れの問題を略確実に解決することができ、製品の信頼性を大きく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１および図２には、一例として給湯機用熱交換器を構成するに適した本願発明の最良の実施の形態に係る熱交換器および同熱交換器用の冷媒配管の構成が示されている。
【００２０】
同給湯用熱交換器は、図示のように、内側に水通路２を形成する長い芯管１の外周に、冷媒通路４Ａ，４Ｂを形成する芯管１よりも外径（通路径）の小さいキャピラリチューブ等の巻管からなる２本の外管３Ａ，３Ｂを所定のピッチで螺旋状に巻き付け、これを、例えば長円形状に巻成して多数の段数重ね合わせ、その後、ろう付け等を施すことにより一体形状とし、上記芯管１側を水通路２とするとともに、上記外管３Ａ，３Ｂ側を冷媒通路４Ａ，４Ｂとしている。そして、その外周を発泡剤として尿素を使用して発泡させた断熱材でカバーして構成している。
【００２１】
そして、同構成では、上記冷媒配管４Ａ，４Ｂに流す冷媒として例えば高温（１２０℃）、高圧（１０Ｋ）のＣＯ2冷媒が採用されている。また、上記外管３Ａ，３Ｂは、Ｐ（リン）を混合することによってＯ2（酸素）を除去（脱酸）した脆性のあるリン脱酸銅（Ｃｕ＝９９．５％）よりなっている。
【００２２】
このような構成によれば、水通路２を形成する芯管１側に孔が空いても、上記外管３Ａ，３Ｂ側に孔が空かない限り、冷媒通路４Ａ，４Ｂ側に水が侵入する恐れはないし、また上記外管３Ａ，３Ｂの間の芯管１の外周面における水の漏出状態から容易に水の漏洩を検知することができ、漏洩検知管なども不要になる。
【００２３】
ところで、このような構成の場合、すでに述べたように外管３Ａ，３Ｂは細径であると同時に、巻き付けにより所定の引張り応力が生じており、この引っ張り応力は、運転時における高温（１２０℃）、高圧（１０Ｋ）の冷媒（ＣＯ2）の流通によって管の径が拡大することによって、さらに増大する。
【００２４】
このように、配管の材料が脆性のあるりん脱酸銅であり、しかも発泡剤としての尿素が残っている断熱材に覆われ、内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される給湯用熱交換器の外管（冷媒配管）３Ａ，３Ｂは、使用期間中に上記断熱材から発生するアンモニア（発泡部に残っている尿素に周囲の水が反応して生じる）によって応力腐蝕割れを発生し、短期間で割れや冷媒漏れを生じる問題がある。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、そのような問題を避けるために、上述のように外管３Ａ，３Ｂが、発泡剤としての尿素が残渣として残り、水との反応によってアンモニアを生じる断熱材に覆われて使用される場合に、その構成する材料として、応力腐蝕割れを生じない無酸素銅、または応力腐蝕割れ耐力の大きい銅合金を使用して構成するようにしている。
【００２６】
このように、残渣として尿素が残る断熱材に覆われ、かつ冷媒流通時の内部圧力により引っ張り応力が作用する条件の下で使用される給湯用熱交換器の銅製冷媒配管である外管３Ａ，３Ｂを、引っ張り応力による腐蝕割れを生じない無酸素銅により形成すると、使用期間中に断熱材からアンモニアが発生しても、それによる応力腐蝕割れが可及的に抑制されるようになり、製品の信頼性が向上する。
【００２７】
また、一方、無酸素銅以外に引っ張り応力による腐蝕割れに対する耐力の大きい銅合金を採用して形成した場合にも、略同様に応力腐蝕割れが可及的に抑制されるようになり、やはり製品の信頼性が向上する。
【００２８】
以上の実施形態で示した給湯用熱交換器のように、熱交換器が、水通路配管としての芯管１を有して構成されているとともに、冷媒配管としての外管３Ａ，３Ｂが同芯管１の外周面上に巻成して配設され、同外管３Ａ，３Ｂの通路断面積が上記芯管１の通路断面積よりも小さな通路断面積を有して構成されている場合、特に冷媒配管として銅製冷媒配管３Ａ，３Ｂに引っ張り応力が採用した場合には、同応力による腐蝕割れが生じやすいので、上記の構成は特に有効である。
【００２９】
さらに、以上の構成の場合、冷媒配管である外管３Ａ，３Ｂを流れる冷媒が高温、高圧のＣＯ2冷媒であることを特徴としている。
【００３０】
このように、冷媒配管である外管３Ａ，３Ｂ内を流れる冷媒が高温、高圧のＣＯ2冷媒である銅製熱交換器は、より大きな応力が生じやすく、冷媒配管部分の応力腐蝕割れが生じやすいので、上記の構成は特に有効に作用する。
【００３１】
これらの結果、本実施の形態の熱交換器用冷媒配管によると、ＣＯ2を冷媒とする給湯用熱交換器等における従来のような応力腐蝕割れの問題を略確実に解決することができ、製品の信頼性を可及的に向上させることができる。
【００３２】
なお、上記外管３Ａ，３Ｂの使用環境としては、断熱材に覆われいることが必要であるが、それに加えて水分が共存する環境で使用する場合に適している。
【００３３】
また、上記外管３Ａ，３Ｂはろう付けされていてもよい（図２中のＭ部分を参照）。
【００３４】
また同ろう付けは、炉中ろう付けその他の方法でろう付けされていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本願発明の最良の実施の形態に係る給湯用熱交換器の構成を示す一部切欠斜視図である。
【図２】同給湯用熱交換器の要部の横断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１は芯管、２は水通路、３Ａ，３Ｂは外管、４Ａ，４Ｂは水通路、Ｍはろう付け部である。
【図１】
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【図２】
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