(57)【要約】【課題】外形切断時に潰れ部が発生しないオフセット型フィン２２１ａ、およびそれを用いた熱交換器２２０を提供する。【解決手段】オフセット型フィン２２１ａを流通する流体流れ方向Ｂの両端Ｄを、突起列Ｅに沿って突起列Ｅの略中央で切断している。これにより、外形切断時に潰れ部が発生することがなく、流通抵抗を増加させたり接合面積を減少させたりしないオフセット型フィン２２１ａ、およびそれを用いた熱交換器２２０とすることができる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の突起部（Ｆ）を一定方向で斜めにずらして連続させた突起列（Ｅ）と、
複数の前記突起列（Ｅ）を両面交互に突出させたオフセット型フィン（２２１ａ）と、
前記オフセット型フィン（２２１ａ）を内部に配した熱交換用流体チューブ（２２１）と、
前記熱交換用流体チューブ（２２１）を用いた熱交換器において、
前記オフセット型フィン（２２１ａ）を流通する流体流れ方向（Ｂ）の両端（Ｄ）を、前記突起列（Ｅ）に沿って前記突起列（Ｅ）の略中央で切断したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記流体は水であり、前記熱交換用流体チューブは水を加熱する水加熱用チューブ（２２１）であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフセット型フィンを内部に配した熱交換用流体チューブを用いて、流体の熱交換を行なう熱交換器に関するもので、特に水等の流体を加熱するのに好適な熱交換器に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば給湯器用で常温の給湯用水を冷媒の熱を利用して高温に加熱する熱交換器では、熱交換性能を良くするためにオフセット型フィンを内部に配した水加熱用チューブ（熱交換用流体チューブ）を用いている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１５９１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６は、上記従来のオフセット型フィン２２１ａの上面図である。このようなオフセット型フィン２２１ａは、プレス型で順送しながら大きなフィンプレートを成形し、その後工程で各熱交換器に合った外寸に切断して製作している。しかし、この切断の際にフィン２２１ａの端部が潰れるという問題がある。特に流体流れ方向Ｂの両端Ｄに潰れた部位があると、流体が流通するうえの抵抗となり性能が低下するという問題になる。
【０００５】
また、フィン２２１ａの突起部Ｆ（図４参照）が潰れることで、チューブ２２１を構成する両面のプレート２２１ｂ・２２１ｃとのロウ付け接合面積が減少して耐圧強度が低下するという問題にもなる。本発明は、上記従来の問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、外形切断時に潰れ部が発生しないオフセット型フィン、およびそれを用いた熱交換器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では請求項１または請求項２に記載の技術的手段を採用する。まず請求項１に記載の発明では、複数個の突起部（Ｆ）を一定方向で斜めにずらして連続させた突起列（Ｅ）と、複数の突起列（Ｅ）を両面交互に突出させたオフセット型フィン（２２１ａ）と、オフセット型フィン（２２１ａ）を内部に配した熱交換用流体チューブ（２２１）と、熱交換用流体チューブ（２２１）を用いた熱交換器において、オフセット型フィン（２２１ａ）を流通する流体流れ方向（Ｂ）の両端（Ｄ）を、突起列（Ｅ）に沿って突起列（Ｅ）の略中央で切断したことを特徴とする。
【０００７】
これにより、外形切断時に潰れ部が発生することがなく、流通抵抗を増加させたり接合面積を減少させたりしないオフセット型フィン（２２１ａ）、およびそれを用いた熱交換器（２２０）を提供することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、流体は水であり、熱交換用流体チューブは水を加熱する水加熱用チューブ（２２１）であることを特徴とする。これは、本発明の熱交換器が給湯器用で常温の給湯用水を冷媒の熱を利用して高温に加熱する水熱交換器に好適であることによる。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を、図面に基づき説明する。本実施形態は、本発明に係る熱交換器を家庭用給湯器に適用したものであって、図１は給湯器１００の外観図であり、図２は給湯器１００の模式図である。また、図３の（ａ）は水熱交換器２２０の側面図、（ｂ）は正面図であり、図４は図３（ｂ）中のＡ−Ａ断面を示し、水熱交換器２２０のチューブの断面図である。２００は給湯器本体であり、図２中では２点鎖線で囲まれた部分となり、給湯水を加熱し高温（本実施形態では約８５℃）の温水を生成する超臨界ヒートポンプサイクルである。
【００１０】
尚、超臨界ヒートポンプサイクル（以下、ヒートポンプと略す）とは、高圧側の冷媒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を言い、例えば二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素等を冷媒とするヒートポンプサイクルである。また、３００はヒートポンプ２００にて加熱された温水を保温貯蔵する複数個の保温タンクであり、各保温タンク３００は、温水（給湯水）流れに対して並列となるように配設されている。
【００１１】
図２中２１０は、冷媒（本実施形態では二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機２１０は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（図示せず）および圧縮機構を駆動する電動モータ（図示せず）が一体となった電動圧縮機である。
【００１２】
２２０は本実施形態に係る熱交換器を適用したもので、圧縮機２１０から吐出する冷媒と給湯水とを熱交換する水熱交換器（放熱器）である。この水熱交換器２２０は、図３に示すように、給湯水（水）が流通する水加熱用チューブ（熱交換用流体チューブ）２２１と冷媒が流通する複数本の冷媒チューブ２２２を接触させて冷媒流れと給湯水流れとが対向するように構成された対向流型の熱交換器である。
【００１３】
尚、２２３は水加熱用チューブ２２１に給湯水を供給するパイプであり、２２４は水加熱用チューブ２２１から流出した給湯水を回収するパイプであり、２２５は複数本の冷媒チューブ２２２に冷媒を分配供給するヘッダ（ディストリビュータ）タンクであり、２２６は複数本の冷媒チューブ２２２から流出した冷媒を集合回収するヘッダ（アキュームレータ）タンクである。
【００１４】
水加熱用チューブ２２１と冷媒チューブ２２２は、図４に示すように、偏平状に形成されている。そして、水加熱用チューブ２２１は、銅製で波状のオフセット型フィン２２１ａを銅製の板材２２１ｂ、２２１ｃにて挟み込むようにして流体の流路を形成している。そして、板材２２１ｂ・２２１ｃの貼り合せ、および多数本の冷媒チューブ２２２との貼り合せは、長手方向が互いに一致するようにして一括でロウ付け接合されている。
【００１５】
図５は、本発明の一実施形態におけるオフセット型フィン２２１ａの上面図であり、複数個の突起部Ｆ（図４参照）を一定方向で斜めにずらして連続させた複数の前記突起列Ｅを両面交互に突出させている。そして、オフセット型フィン２２１ａを流通する給湯水の流れ方向Ｂの両端Ｄは、突起列Ｅに沿って突起列Ｅの略中央で切断している。ちなみに、図５中のＣは、その切除した部分を示す。
【００１６】
ところで、図２中２３０は水熱交換器２２０から流出する冷媒を減圧する電気式膨張弁（減圧器）であり、２４０は、電気式膨張弁２３０（以下、膨張弁２３０と略す）から流出する冷媒を蒸発させて大気中の熱を冷媒に吸収させると共に、後述するアキュームレータ２５０（圧縮機２１０の吸入側）に向けて冷媒を流出する蒸発器である。２５０は、蒸発器２４０から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機２１０の吸入側に流出すると共に、ヒートポンプ２００中の余剰冷媒を蓄えるアキュームレータである。
【００１７】
２６０は蒸発器２４０に空気（外気）を送風すると共に、その送風量を調節することができる送風機であり、この送風機２６０、圧縮機２１０及び膨張弁２３０は、後述する各センサの検出信号に基づいて電子制御装置（ＥＣＵ）２７０により制御されている。そして、２７１は水熱交換器２２０から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサであり、２７２は水熱交換器２２０に流入する給湯水の温度を検出する給温度センサである。
【００１８】
２７３は水熱交換器２２０から流出する冷媒の圧力（高圧側の冷媒圧力）を検出する冷媒圧力センサであり、２７４は水熱交換器２２０から流出する給湯水の温度を検出する温水温度センサである。そして、各センサ２７１〜２７４の検出信号は、ＥＣＵ２７０に入力されている。
【００１９】
ここで、高圧側の冷媒圧力とは、圧縮機２１０の吐出側から膨張弁２３０の流入側に至る冷媒通路に存在する冷媒の圧力を言い、その圧力は、圧縮機２１０の吐出圧（水熱交換器２２０の内圧）に略等しい。一方、低圧側の冷媒圧力とは、膨張弁２３０の流出側から圧縮機２１０の吸入側に至る冷媒通路に存在する冷媒の圧力を言い、その圧力は、圧縮機２１０の吸入圧（蒸発器２４０の内圧）に略等しい。
【００２０】
また、４００は、水熱交換器２２０に給湯水を供給する（循環させる）と共に、その給湯水量を調節する電動ウォータポンプ（以下、ポンプと略す）であり、４１０は水道管（図示せず）から給水される水道水が水熱交換器２２０に流入することを防止する閉止弁である。そして、ポンプ４００及び閉止弁４１０もＥＣＵ２７０により制御されている。
【００２１】
次に、本実施形態に係る水熱交換器２２０の製造方法の概略について述べる。まず、板材２２１ｂ上にオフセット型フィン２２１ａとパイプ２２３・２２４等をセットし、板材２２１ｃで挟み込み、板材２２１ｃの縁部に設けた爪Ｎを折り曲げかしめて、水加熱用チューブ２２１を組み上げる。更に、仮組みされた水加熱用チューブチューブ２２１上に、多数本の第２チューブ２２２とヘッダタンク２２５・２２６等の部品を順次仮組み付けし、これらを２枚の治具で挟んでワイヤー等で加重をかけながら仮固定する（仮組工程）。
【００２２】
この際、オフセット型フィン２２１ａの両面と、板材２２１ｂと２２１ｃの貼り合せ面、およびキャピラリーチューブ２２２の外面には、銅用のロウ材を塗布しておく。これを炉内で所定時間加熱し、これらの部品を一括してロウ付けで一体接合する（ロウ付け工程）。尚、本実施形態では、ロウ材は部品表面に塗布しているが、被覆（クラッド）や箔又は溶射等の手段を用いてもよい。
【００２３】
次に、本実施形態の特徴を述べる。オフセット型フィン２２１ａを流通する流体流れ方向Ｂの両端Ｄを、突起列Ｅに沿って突起列Ｅの略中央で切断している。これにより、外形切断時に潰れ部が発生することがなく、流通抵抗を増加させたり接合面積を減少させたりしないオフセット型フィン２２１ａ、およびそれを用いた熱交換器２２０とすることができる。
【００２４】
また、流体は水であり、熱交換用流体チューブは水を加熱する水加熱用チューブ２２１である。これは、本発明の熱交換器が給湯器用で常温の給湯用水を冷媒の熱を利用して高温に加熱する水熱交換器に好適であることによる。
【００２５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、冷媒と給湯水とを熱交換する水熱交換器２２０に本発明を適用したが、本発明に係る熱交換器はこれに限定されるものではなく、水と空気とを熱交換するラジエターや、冷媒と空気とを熱交換する放熱器やガスクーラ等の、その他の熱交換器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る給湯機の外観図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る給湯機の模式図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施形態に係る水熱交換器の側面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図３（ｂ）中のＡ−Ａ断面を示し、本発明の一実施形態に係る水熱交換器のチューブの断面図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるオフセット型フィンの上面図である。
【図６】従来のオフセット型フィンの上面図である。
【符号の説明】
２２１  水加熱用チューブ（熱交換用流体チューブ）
２２１ａ  オフセット型フィン
Ｂ  流体流れ方向
Ｄ  両端
Ｅ  突起列
Ｆ  突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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