(57)【要約】【課題】高温高圧のＣＯ２　ガスを冷媒として用いた給湯器の如く、小径管に冷媒が流通し大径管に水が流通する二重管型熱交換器において、水流通路に水スケールによる詰まりが生じ難い熱交換器の提供。【解決手段】小径管と大径管との間の水の流路断面積は、水の流通する下流側が上流側よりも大に形成されている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線の直線部で、小径管（１）　と大径管（２）　とが隙間を介して同軸に配置され、小径管（１）　の軸線が蛇行状に曲折され、
小径管（１）　に加熱用流体（３）　が流通すると共に、大径管（２）　に被加熱用の水（４）　が流通する熱交換器において、
小径管（１）　と大径管（２）　との間の水（４）　の流路断面積は、前記水（４）　の流通する下流側が上流側より大に形成されたことを特徴とする二重管型熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
前記小径管（１）　の軸線の直線部で、小径管（１）　の外周に中間径管（５）　が密着して被嵌され、その中間径管（５）　の外周に、その中間径管（５）　の両端を除いて、前記大径管（２）　が隙間を介して被嵌され、
その大径管（２）　の両端と中間径管（５）　の外周とが液密に閉塞された二重管型熱交換器。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記大径管（２）　と、小径管（１）　との隙間にインナーフィン（６）　が介装された二重管型熱交換器。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記大径管（２）　の外周に、互いに離間して多数の攪拌用の小凹部（７）　が内面側に曲折形成された二重管型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートホンプ式給湯器や空調器等に使用される冷媒と水との熱交換を行う二重管型熱交換器において、水側流路中に水スケールによる管詰まりが生じるのを防止するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、加熱用流体３としてＣＯ２　ガスを用いた冷凍サイクルの給湯用熱交換器１３である。即ち、吸熱器１７と圧縮器１６と放熱器と膨張弁１８との間をＣＯ２　ガスが流通する。そして放熱器を給湯用熱交換器１３とし、ＣＯ２　ガスパイプ１５に高温高圧の冷媒が流通し、水パイプ１４に水４が供給され、両者の間に熱交換を行うものである。
このような給湯用熱交換器（放熱器）１３で二重管型のものは、特開昭６０−２４８９９６号の熱交換器が知られている。この熱交換器は冷媒が流通する小径管を蛇行状に形成し、その小径管の直線部外周に大径の水パイプを被嵌すると共に、各水パイプ間を連結したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の二重管型給湯用熱交換器（放熱器）１３は、水パイプの下流側において水スケールが付着し、次第に目詰まりを起こす欠点があった。これを防ぐには、水パイプ全体の直径をより大きくすることが考えられる。ところが、水パイプ全体の直径をより大きくし、その内部に流通する冷媒パイプの直径を同一とすれば、両者間の熱交換性能が低下するという別の問題が生じる。
そこで本発明は熱交換性能を維持しつつ、内部に水スケールが生じ難い二重管型熱交換器を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、軸線の直線部で、小径管（１）　と大径管（２）　とが隙間を介して同軸に配置され、小径管（１）　の軸線が蛇行状に曲折され、
小径管（１）　に加熱用流体（３）　が流通すると共に、大径管（２）　に被加熱用の水（４）　が流通する熱交換器において、
小径管（１）　と大径管（２）　との間の水（４）　の流路断面積は、前記水（４）　の流通する下流側が上流側より大に形成されたことを特徴とする二重管型熱交換器である。
【０００５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記小径管（１）　の軸線の直線部で、小径管（１）　の外周に中間径管（５）　が密着して被嵌され、その中間径管（５）　の外周に、その中間径管（５）　の両端を除いて、前記大径管（２）　が隙間を介して被嵌され、
その大径管（２）　の両端と中間径管（５）　の外周とが液密に閉塞された二重管型熱交換器である。
【０００６】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記大径管（２）　と、小径管（１）　との隙間にインナーフィン（６）　が介装された二重管型熱交換器である。
請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記大径管（２）　の外周に、互いに離間して多数の攪拌用の小凹部（７）　が内面側に曲折形成された二重管型熱交換器である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の二重管型熱交換器の第１の実施の形態を示し、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面略図である。
この二重管型熱交換器は、一例として給湯器として用いるものである。
この熱交換器は蛇行状に曲折された小径管１と、小径管１の直線部に隙間を開けて同軸に被嵌された大径管２とを有する。大径管２の両端部は閉塞され、小径管１の外周に液密に固定されている。小径管１は、この例ではＵ字状に曲げたパイプと直線状のパイプとそれらの端部間を連結する短い連結用Ｕ字管１２とを有する。
【０００８】
次に、大径管２は夫々互いに水連結管８によって連結され、最も下流側に位置する大径管２のみの内直径が、他の大径管２の内直径よりも大に形成されている。そして最も上流側の大径管２に入口パイプ９が連通され、最も下流側の大径管２に出口パイプ１０か連通されている。そして上流側の入口パイプ９から水４が流入し、水連結管８を介して下流側の大径管２と小径管１との隙間を長手方向に流通し、最下流の大径管２の出口パイプ１０から外部に導かれる。
【０００９】
また、小径管１には水４の流通する最下流側から高温高圧のＣＯ２　ガス等からなる加熱用流体３が流入し、水４の流通する最も上流側からそれが流出する。そして加熱用流体３と水４との間に熱交換が行われる。このとき水４は上流側から下流側に流通するに従って次第に高温になり、最下流の大径管２では一例として８０℃程度に加熱される。
すると、最下流側の大径管２では水酸化カルシウム等の溶解度が低下し、それが析出して大径管２内部に付着し易くなる。しかしながら、最下流側の大径管２の直径は、それ以外の部分の直径よりも大に形成されているから、それらは内部を円滑に流通し目詰まりを起こすことが少ない。さらに大径管２の内直径自体が大に形成されているから、多少の水スケールの付着が内面に存在しても、目詰まりを起こすことがない。
【００１０】
次に、図３及び図４は本発明の他の実施の形態を示し、この例が図１のそれと異なる点は、小径管１の直線部に中間径管５が密着して被嵌され、その中間径管５の外周に大径管２が被嵌されたものである。即ち、小径管１の直線部において内面に多数の溝１１を有する中間径管５が被嵌され、その状態で小径管１の内面側を拡開することにより、小径管１の外周と中間径管５の内周とを密着固定する。次に、中間径管５の長さよりも短い大径管２を中間径管５の外周に被嵌し、大径管２の両端部と中間径管５の外周との間を閉塞したものである。
このように中間径管５を介して大径管２を被嵌することにより、仮に小径管１に亀裂等が生じても、水４に加熱用流体３が混入するおそれを防止できる。
【００１１】
次に、図５及び図６は本発明の第３の実施の形態であり、図５はその一部破断説明図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面略図である。
この例が図３及び図４のそれと異なる点は、中間径管５と大径管２との間にインナーフィン６を介装したことである。このようにすることにより、水４側の伝熱面積を増大させ、熱交換を促進する効果がある。
次に、図７は本発明の第４の実施の形態を示し、この例が図５のそれと異なる点は、中間径管５が存在しないことである。
【００１２】
次に、図８は本発明の第５の実施の形態を示し、この例は図１の例において、大径管２の外周に互いに離間し多数の小凹部７をその内面に曲折し、その小凹部７の先端と小径管１とを接触または近接させたものである。このようにすることにより、水４を大径管２の内部で攪拌し熱交換を促進し得る。また、小凹部７により小径管１を大径管２の中心に位置することができ、両者の軸線を一致させて各部の熱交換性能のバラツキを無くし、全体として熱交換性能を向上できる。
【００１３】
次に、図９及び図１０は本発明のさらに他の実施の形態を示し、この例が図８のそれと異なる点は、大径管２と小径管１との間に中間径管５を介装したことである。
なお、本発明は前記した給湯器以外に空調用の凝縮器として用いることもできる。この場合は、高温高圧の冷媒を水によって凝縮する部分に用いられる。
【００１４】
【発明の作用・効果】
本発明の二重管型熱交換器は、大径管２に被加熱用の水４が流通する熱交換器において、小径管１と大径管２との間の水４の流路断面積は、水４の流通する下流側が上流側のそれより大に形成されているものである。そのため、水の温度上昇と共に溶解度が減少する水酸化カルシウム等の物質が内面に析出し易い下流側において、水の流路断面積を大きくしたので、水スケールの付着による管詰まりを防止できる。
しかも水４の上流側の大径管２の流路断面積は小に形成されているから、その水４と加熱用流体３との熱交換が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す二重管型熱交換器の一部破断説明図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面略図。
【図３】同第２の実施の形態を示す二重管型熱交換器の一部破断説明図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面略図。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す二重管型熱交換器の一部破断説明図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面略図。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す二重管型熱交換器の一部破断説明図。
【図８】本発明の第５の実施の形態を示す二重管型熱交換器の要部破断説明図。
【図９】本発明の第６の実施の形態を示す二重管型熱交換器の要部破断説明図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視断面略図。
【図１１】給湯用熱交換器としてＣＯ２　ガスを用いた冷凍サイクルの説明図。
【符号の説明】
１　小径管
２　大径管
３　加熱用流体
４　水
５　中間径管
６　インナーフィン
７　小凹部
８　水連結管
９　入口パイプ
１０　出口パイプ
１１　　溝
１２　　連結用Ｕ字管
１３　　給湯用熱交換器（放熱器）
１４　　水パイプ
１５　　ＣＯ２　ガスパイプ
１６　　圧縮器
１７　　吸熱器
１８　　膨張弁
１９　　ファン
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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