(57)【要約】【課題】  伝熱性能、曲げ加工性、耐圧強度および生産性に優れた、さらに、使用される機器の小型化、軽量化を図ることができる複合伝熱管を提供する。【解決手段】  両端部を除く外表面の少なくとも一部に管軸方向に一定の傾斜角度βをなして形成された溝部４を有する大径管２と、この大径管２の外径より小さい外径からなり、前記溝部４に沿って設けられている小径管３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部を除く外表面の少なくとも一部に管軸方向に一定の傾斜角度をなして形成された溝部を有する大径管と、この大径管の外径より小さい外径からなり、前記溝部に沿って設けられている小径管とを備えることを特徴とする複合伝熱管。
【請求項２】
前記小径管が前記溝部に嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載の複合伝熱管。
【請求項３】
前記小径管が前記溝部に嵌合され、前記小径管と隣接する前記溝部の表面は、前記小径管の表面と等しい曲面形状を有することを特徴とする請求項２に記載の複合伝熱管。
【請求項４】
前記溝部が２本以上形成され、それぞれの溝部に対応して前記小径管の各々が前記溝部に沿って設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の複合伝熱管。
【請求項５】
２本以上の前記小径管は、前記大径管の管軸直交断面における大径管の円周上に等間隔の位置に配置された２本以上の溝部に沿って、それぞれが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の複合伝熱管。
【請求項６】
前記大径管の両端部における外径が、小径管が設けられている部分における大径管の外径と同じか、それより大きく、かつ、小径管の両端部における外径が、その他の部分における小径管の外径と同じか、それより大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項７】
前記大径管は、前記小径管が設けられている溝部の溝底部分の肉厚をｔ、前記小径管が設けられていない部分の肉厚をＴとするとき、ｔ／Ｔの値が０．３〜０．７であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項８】
前記溝部における前記小径管の管軸直交断面において、前記溝部に囲まれた前記小径管の円周長さは、前記小径管の全外周の５５％以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項９】
前記大径管または／及び前記小径管は、その内面に、管軸方向に平行な溝またはらせん状の溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１０】
前記小径管は、前記溝部の表面の少なくとも一部において、樹脂を介して前記溝部に沿って設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１１】
前記大径管および小径管の少なくとも一方は、無酸素銅またはりん脱酸銅からなる銅管または銅合金管であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１２】
前記小径管が設けられている大径管が、その少なくとも一部にらせん状の巻回部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１３】
前記小径管が設けられている大径管が、その少なくとも一部に渦巻状の巻回部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の複合伝熱管。
【請求項１４】
前記大径管の管軸直交断面における外形は、扁平円形の断面形状を呈することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の複合伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、給湯器、床暖房等の熱交換器に用いる伝熱管に関するもので、より詳しくは、大径管と小径管とを流れる熱媒体の間で管壁を通して相互に熱交換する複合伝熱管およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱交換器用の複合伝熱管の構成としては、１本の大径管と、その大径管の外表面に１本の小径管を接触させる構成のものが知られている。そして、冷蔵庫、冷凍庫用熱交換器の複合伝熱管においては、大径管および小径管の内部に熱媒体としてのフロン、代替フロン等の冷媒が流され、大径管と小径管とを流れる冷媒間で熱交換が行なわれるものである。また、給湯器用ヒートポンプユニットの複合伝熱管においては、大径管の内部に水、小径管の内部にＣＯ2等の自然冷媒が流されるものである。また、床暖房用熱交換器の複合伝熱管においては、大径管の内部に水、小径管の内部にフロン、代替フロン等の冷媒が流されるものである。
【０００３】
前記構成の複合伝熱管の具体的なものとして、大径管の外表面に小径管を平行に沿わせて、はんだ付けにより結着・接合したものが提案されている。しかしながら、この複合伝熱管は、円形断面を有する管同志が接合するために、相互の接触面は線接触となり、管相互の熱交換は効果的でない。また、管同志の結着・接合の作業工程が非常に煩雑で非能率的であり、多量のはんだを消費し、徒らにコスト高の原因となっていた。（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらには、円管状部のはんだ付けであるため、はんだが付かないところができやすく、大径管と小径管との間に隙間ができ、伝熱性能が更に低下する。また、大径管および／または小径管を銅管で構成した際には、はんだ付け部では時間の経過と共に脆いＣｕ−Ｓｎ金属間化合物が形成され、複合伝熱管が組み込まれる熱交換器等の振動などにより接合が外れやすく、伝熱性能が経時劣化する。
【０００５】
前記の問題点を解決する複合伝熱管の具体的なものとして、図２２に示すように、大径管１０２の管軸方向に平行に形成した溝部１０４に小径管１０３を配置し、その外周に低発泡率の独立気泡を有する樹脂層１０５を被覆して一体化した複合伝熱管１０１が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、図２３（ｂ）に示すように、軟質または軽軟質の大径管１２２の両端部を除く外表面の少なくとも一部に管軸方向に平行に形成した溝部１２４に、硬質の小径管１２３を抱合・緊締させた構成の複合伝熱管１２１が提案されている。また、図示しないが、大径管の外表面に溝部を形成する方法としては、引抜ダイスの引抜部ベアリングおよびアプローチの一部に溝部断面と一致する円形断面の小圧子を配置（固着）し、この引抜ダイスで大径管を引き抜く方法がある。また、この引抜法に代えて、大径管内にマンドレルや浮芯金を入れて引き抜く方法、ロール成形によるものも知られている。さらに、大径管への小径管の抱合・緊締方法として、引抜ダイスまたはロールを使用することも知られている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、図２３（ａ）に示すように、銅製の大径管１１２の両端部を除く外表面の少なくとも一部に管軸方向に平行に形成された溝部１１４に、銅製の小径管１１３が固定された複合伝熱管１１１が提案されている。また、小径管を大径管に固定する方法としては、（１）ロウ材、接着剤、共晶インサート部材、金属シール材等からなる接合層１１６を介して大径管１１２に小径管１１３を接合する方法、または、（２）小径管を大径管の溝部に圧入後、大径管を圧延して小径管を嵌合する方法がある（図示しないが、複合伝熱管の構成は図２３（ｂ）と同じになる）。さらに、大径管の外表面に溝を形成する方法としては、２連の成形ローラを使用することが知られている。（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
また、図２４に示すように、銅製の大径管１３２の両端部を除く外表面の一部に形成された管軸方向に平行に伸びる２本の溝部１３４、１３４に、銅製の２本の小径管１３３、１３３が固定された熱交換器１３１が提案されている。大径管１３２への前記溝部１３４、１３４の形成及び前記溝部１３４、１３４への小径管１３３、１３３の抱き込み一体化加工は、引抜き加工が用いられている。大径管１３２の溝部１３４、１３４の形成を引抜き加工によって行うため、大径管１３２の両端部に溝部１３４、１３４を形成しないようにするにはその両端部を一定長さに渡って予め縮径しておく必要があり、そのため、大径管１３２の両端部には、加工前の大径管１３２より外径が縮小した縮径部１３２ａ、１３２ａが設けられている。また、小径管１３３、１３３にＣＯ2冷媒を、大径管１３２に水を、それぞれ流通させるヒートポンプ式熱交換器に使用される例として、複合伝熱管１３１をらせん状に巻回した構成が例示されている。（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
【特許文献１】実開昭５５−１５９９７５号公報（第１頁）
【特許文献２】特開昭５７−９０５６３号公報（第１〜３頁、第１〜１１図）
【特許文献３】特開２０００−２８３６６４号公報（段落番号［０００７］〜［００３１］、図３〜図１０）
【特許文献４】特開２００３−１４３８３号公報（段落番号［００２５］〜［００２７］、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に提案された複合伝熱管では、低発泡率の独立気泡を有する発泡樹脂層を被覆して一体化する工程は煩雑であり、生産性に劣る。また、発泡樹脂は温度や湿度の変化により一般に経時劣化しやすく、発泡樹脂の劣化により、大径管と小径管との接触状態が悪くなり伝熱性能、耐圧強度が経時劣化する。また、発泡樹脂を被覆するため、複合伝熱管の管軸直交断面の断面積が大きくなり、スペースが小さい場所への設置が難しく、この複合伝熱管を使用した冷蔵庫等の機器が大型化する。
【００１１】
また、特許文献２に提案された複合伝熱管では、溝部断面の形状の小圧子を配置したダイスで大径管を引抜くことにより大径管の外表面に管軸方向の溝部を形成している。したがって、溝部を形成する大径管の材質が軟質または軽軟質であること、また引抜きが空引き（管内部にプラグがない）であることにより、形成される溝部の断面形状がＶ字型となり、Ｃ字型やＵ字型の溝部を形成することが困難であり、その後のロール加工により大径管との隙間を小さくして小径管を抱合・緊締させることは難しく、伝熱性能、耐圧強度を向上させることが難しい。さらに、この方法では大径管全長に溝が形成されてしまい、溝のない部分を作ることが難しく後述の拡管の問題が残る。また、引抜きダイスと加工される大径管の接触面積が大きいため引抜きによる摩擦力が大きくなる。この摩擦力により大径管の引抜き力が増大するが、大径管の材質が軟質あるいは軽軟質であり、機械的強度が小さいため引抜き加工中に大径管の焼付きや破断が発生しやすいといった問題もある。
【００１２】
また、熱交換器内に組み込む際には、複合伝熱管に曲げ加工を施すことが多く、その際にも、Ｖ字断面の溝部から小径管が外れ易く、曲げ加工性に劣るものである。さらに、溝部の形成にロール形成を使用しても、管内部にプラグがないことにより、Ｖ字型断面の溝部となりやすく、Ｃ字型やＵ字型の溝部を形成することが困難である。
【００１３】
そして、前記の複合伝熱管では、溝部が大径管の全長に渡って形成され、かつ、複合伝熱管を熱交換器内に組み込む際には、管端部を拡管して他の管とロウ付けされている。そのため、管端部をロウ付けする場合には一度埋めこんだ小径管を大径管の溝部から取り外す必要があり、拡管しても断面が真円になり難いため、管端部の管端形状の矯正に時間がかかり、生産性に劣る。
【００１４】
また、特許文献３に提案された前記（１）の固定方法で作製された複合伝熱管では、ロウ材等からなる接合層が時間の経過と共に劣化し易く、冷蔵庫等の機器の振動により大径管から小径管が外れ易く、伝熱性能、耐圧強度が経時劣化する。また、前記（２）の固定方法で作製された複合伝熱管では、溝部を２連のローラにより形成するため、溝部の断面形状がＶ字型になるため、圧延しても大径管の溝部内に隙間なく小径管を固定することが困難であり、伝熱性能、曲げ加工性が十分でない。
【００１５】
さらに、特許文献１ないし特許文献３に提案された複合伝熱管の共通の問題点として、大径管１本と、この大径管の管軸方向に平行に沿わせた小径管１本との組合せによる熱交換であり、伝熱面積が十分でない。また、熱交換容量を大きくしようとすると、伝熱管の長さの増大、大径管と小径管の接触部を複数並列に設けるなどの対応が必要になり、冷蔵庫等の機器に使用した際の機器の小型化、軽量化が難しい。
【００１６】
また、特許文献４に提案されている複合伝熱管は小径管が２本嵌合されているため、熱交換容量を大きくすることができるが、複合伝熱管を熱交換器に組み込む際に一定の外径を有する他の銅管と接続する必要性より、縮径部（大径管）の端部を一定の外径以上とする必要が生じる。そのためには、外径の大きな素管を使用する必要があるが、その場合は小径管が嵌合されている部分の大径管の断面積が大きくなってしまう。すると、前記嵌合部において大径管内を流れる熱媒体の流速が低下し、この部分の熱伝達率が低下してしまう。また、前記嵌合部の外径をある値より小さくできないため、複合伝熱管の小型化にも不利である。また、大径管が長い場合には、その縮径加工が煩雑である。また、他の管とロウ付けするために、この縮径部を拡管する場合には、拡管率が大きくなり、割れや加工性の低下が発生しやすい。さらに、大径管の縮径部から溝部が形成された部分に移る位置で大径管の断面積が大きくなるため、大径管内部に水を流す場合には、この付近で流速が変化し、水垢の堆積や腐食の原因となり易い。また、大径管の溝部が形成された部分から大径管の縮径部に移る部分では大径管の断面積が小さくなるため、大径管内を流れる熱媒体の流れの抵抗が大きくなり、圧力損失を増大させやすい。
【００１７】
そこで、本発明は、このような問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、伝熱性能、曲げ加工性、耐圧強度および生産性に優れた、さらに、使用される機器の小型化、軽量化を図ることができる複合伝熱管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、両端部を除く外表面の少なくとも一部に管軸方向に一定の傾斜角度をなして形成された溝部を有する大径管と、この大径管の外径より小さい外径からなり、前記溝部に沿って設けられている小径管とを備える複合伝熱管として構成したものである。
【００１９】
前記構成において、溝部が大径管の管軸方向と一定の傾斜角度をなして形成されることから、大径管内部には管軸方向に一定の傾斜角度をなすらせん状のリブが形成され、大径管内を流れる熱媒体がこのリブにより撹拌される。また、この溝部に沿って小径管が設けられていることにより、小径管が大径管の管軸方向に存在する場合に比べて、大径管の単位長さあたりの小径管の長さが１／ｃｏｓβ倍だけ長くなり（β：大径管の管軸方向と溝部の延長方向のなす傾斜角度）伝熱面積が増加する。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記小径管が前記溝部に嵌合されている複合伝熱管として構成したものである。
【００２１】
前記構成において、小径管が溝部に嵌合されていることにより、溝部の表面に小径管が密着し、大径管と小径管の接触部分の面積（伝熱面積）が増大すると共に、溝部から小径管が外れる（抜ける）ことを抑制する。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記小径管が前記溝部に嵌合され、前記小径管と隣接する前記溝部の表面は、前記小径管の表面と等しい曲面形状を有する複合伝熱管として構成したものである。
【００２３】
前記構成において、溝部の表面が、この表面に接触する小径管の表面と等しい曲面形状を有することにより、溝部の表面に小径管がより一層密着し、大径管と小径管の接触部分の面積（伝熱面積）がより一層増大すると共に、溝部から小径管が外れる（抜ける）ことをより一層抑制する。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、前記溝部が２本以上形成され、それぞれの溝部に対応して前記小径管の各々が前記溝部に沿って設けられている複合伝熱管として構成したものである。
【００２５】
前記構成において、２本以上の前記小径管が大径管に嵌合されることにより、伝熱面積が増大すると共に、大径管の管軸直交断面における熱媒体の流れる断面面積が小さくなり、熱媒体の流速が増大することにより、大径管における管内熱伝熱性能が大幅に向上する。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、２本以上の前記小径管は、前記大径管の管軸直交断面における大径管の円周上に等間隔の位置に配置された２本以上の溝部に沿って、それぞれが設けられている複合伝熱管として構成したものである。
【００２７】
前記構成において、前記大径管の管軸直交断面における大径管の円周上の等間隔の位置に小径管が配置されることにより、大径管と小径管との間の伝熱効率が向上すると共に、大径管に小径管を収容するための溝部の形成、およびその溝部への小径管の設置の作業性がよくなる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、前記大径管の両端部における外径が、小径管が設けられている部分における大径管の外径と同じか、それより大きく、かつ、小径管の両端部における外径が、その他の部分における小径管の外径と同じか、それより大きい複合伝熱管として構成したものである。
【００２９】
前記構成において、大径管の両端部の外径が、小径管が設けられている部分における大径管の外径と同じか、それより大きいことにより、複合伝熱管を熱交換器に組み込むために、従来の複合伝熱管のように小径管が設けられている部分の大径管の外径を大きくする必要がなく、その部分での大径管内を流れる熱媒体の流速が低下しない。また、その部分の大径管の外径が大きくならないことにより、複合伝熱管が小型化される。更に、大径管の両端部を拡管することにより、熱交換器に組み込む際の他の管との接合が容易となる。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、前記大径管は、前記小径管が設けられている溝部の溝底部分の肉厚をｔ、前記小径管が設けられていない部分の肉厚をＴとするとき、ｔ／Ｔの値が０．３〜０．７である複合伝熱管として構成したものである。
【００３１】
前記構成において、ｔ／Ｔの値を所定範囲内にすることにより、大径管への小径管の設置がしやすくなり、大径管と小径管との間に隙間が形成されにくくなると共に、溝底部分が大径管の内圧に対抗しうる応力を有し、設置された小径管が大径管から押出されるのが抑制される。さらに、大径管と小径管との相互の伝熱性能が向上されると共に、曲げ加工性についても向上でき、かつ、大径管の溝部の表面を小径管の表面と等しい曲面にすることができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明は、前記溝部における前記小径管の管軸直交断面において、前記溝部に囲まれた前記小径管の円周長さは、前記小径管の全外周の５５％以上である複合伝熱管として構成したものである。
【００３３】
前記構成において、溝部に囲まれた小径管の円周長さを所定長さ以上とすることにより、溝部の表面に小径管が密着し、大径管と小径管の伝熱面積が増大すると共に、溝部から小径管が外れる（抜ける）ことを抑制する。
【００３４】
請求項９に記載の発明は、前記大径管または／及び前記小径管は、その内面に、管軸方向に平行な溝またはらせん状の溝が形成されている複合伝熱管として構成したものである。
【００３５】
前記構成において、平行な溝またはらせん状の溝により、大径管内の伝熱面積が増大し、また溝により熱媒体が攪拌され、伝熱性能が向上する。
【００３６】
請求項１０に記載の発明は、前記小径管は、前記溝部の表面の少なくとも一部において、樹脂を介して前記溝部に沿って設けられている複合伝熱管として構成したものである。
【００３７】
前記構成において、樹脂を介して小径管が設けられていることにより、溝部における小径管の設置面に形成される微細な隙間にも前記樹脂が充填され、設置面から熱伝導率の低い空気を排除し、大径管と小径管の密着度合いがさらに高まり、大径管と小径管との伝熱面積がさらに増大し、大径管から小径管が外れにくくなる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明は、前記大径管および小径管の少なくとも一方は、無酸素銅またはりん脱酸銅からなる銅管または銅合金管である複合伝熱管として構成したものである。
【００３９】
前記構成において、無酸素銅またはりん脱酸銅からなる銅管または銅合金管の使用により、大径管および小径管の少なくとも一方は熱伝導率、耐食性、塑性加工性（嵌合、曲げ等）、耐圧強度が向上すると共に、熱交換器等に組み込む際のロウ・はんだ付け性が向上する。
【００４０】
請求項１２または請求項１３に記載の発明は、前記小径管が設けられている大径管が、その少なくとも一部にらせん状または渦巻状の巻回部を有する複合伝熱管として構成したものである。
【００４１】
前記構成において、前記小径管が設けられている大径管がらせん状または渦巻状の巻回部を形成することにより、同一体積に収納可能な複合伝熱管の長さが長くなり、複合伝熱管としての伝熱面積が増大すると共に、熱交換器内での小型化が可能となる。また、熱交換器内へ設置された際の複合伝熱管の安定性が向上する。
【００４２】
さらに、前記小径管が設けられている大径管を巻回した場合、巻回の内側では大径管がちぢみ、巻回の外側では大径管が伸びる。このとき、小径管は大径管に一定の傾斜角度をなして（捻れて）形成された溝部に沿って設けられているので、小径管には引っ張り及び圧縮の外力が作用する部位が等しく存在するため、巻回を行っても小径管が大径管から外れることがない。また、大径管と小径管との設置状態の変化が平均化され、熱伝熱性能に及ぼす影響が小さくなる。また、大径管の両端部において、巻回内側の小径管は大径管の溝から押出され、巻回外側の小径管は大径管の溝に引込まれるように長さの変化が生じる（大径管の管軸方向に平行に、且つ大径管の円周上に等間隔に小径管を２本設置した大径管を、巻回軸に対して小径管が直交するように巻回した場合には特に変化が大きい）。ところが、大径管の管軸方向と一定の傾斜角度をなすように小径管を設けておくと、同一の小径管が巻回の内側及び外側の位置に共に存在することになるため、小径管の伸び縮みが緩和されて管端部における小径管の長さの不均一が発生し難い。
【００４３】
請求項１４に記載の発明は、前記大径管の管軸直交断面における外形は、扁平円形の断面形状を呈する複合伝熱管として構成したものである。
【００４４】
前記構成において、大径管の断面形状が扁平円形を呈することにより、同一段数のらせん状の巻回部においては、巻回部の高さが低くなり、または、同一巻数の渦巻状の巻回部においては、巻回部の外径が小さくなる。
【発明の効果】
【００４５】
以上説明したような構成であるため、本発明にかかる複合伝熱管においては、以下に示す優れた効果を奏する。
【００４６】
複合伝熱管は、溝部（小径管）が大径管の管軸方向と一定の傾斜角度をなして形成されることから、大径管内を流れる熱媒体が撹拌され、大径管の単位長さあたりの小径管の長さが長くなり伝熱面積が増加する。そのため、複合伝熱管は、伝熱性能が所望となるものを適切に製造でき生産性に優れる。また、複合伝熱管は、伝熱性能が良く、かつ耐圧強度も十分で、コンパクトに製造できるため、当該複合伝熱管を用いる冷蔵庫および給湯器などの機器が小型化できる。
【００４７】
また、複合伝熱管は、小径管が溝部に嵌合され、または、それに加えて、小径管と隣接する大径管の溝部の表面が、小径管の表面と等しい曲面形状を有するものであるため、溝部の表面に小径管が密着し、大径管と小径管の接触部分の面積（伝熱面積）が増大すると共に、溝部から小径管が外れる（抜ける）ことを抑制することができる。
【００４８】
また、複合伝熱管は、前記溝部が２本以上形成され、それぞれの溝部に対応して前記小径管の各々が設けられているので、伝熱面積が増大すると共に、大径管の管軸直交断面における熱媒体の流れる断面積が小さくなり、熱媒体の流速が増大することにより、大径管における管内熱伝熱性能が大幅に向上する。
【００４９】
また、複合伝熱管は、大径管の管軸直交断面における等間隔の位置に２本以上の小径管を配置することにより、大径管と小径管との間の伝熱効率が向上すると共に、大径管に小径管を収容するための溝部の形成、およびその溝部への小径管の設置の作業性がよく生産性に優れる。
【００５０】
また、複合伝熱管は、大径管および小径管の両端部の外径を所定範囲とすることにより、伝熱性能がさらに向上し、小型化されると共に、熱交換器および給湯器などの機器に組み込む際の他の管との接合が容易となり都合がよい。
【００５１】
また、複合伝熱管は、小径管が設けられている大径管の溝部の溝底部分の肉厚をｔ、小径管が設けられていない部分の肉厚をＴとするとき、ｔ／Ｔの値を０．３〜０．７とすることで、小径管が大径管から押出されるのが抑制される。さらに、大径管と小径管との相互の伝熱性能が向上されると共に、曲げ加工性についても向上でき、かつ、小径管の表面と等しい曲面に、大径管の溝部の表面を形成することができる。
【００５２】
また、複合伝熱管は、溝部に囲まれた小径管の円周長さを所定長さ以上とすることにより、大径管と小径管との伝熱面積がさらに増大し、大径管から小径管が外れにくくなる。
【００５３】
また、複合伝熱管は、大径管の内面に管軸方向に平行な溝またはらせん状の溝が形成されていることにより、大径管内の伝熱面積がさらに増大し、複合伝熱管の伝熱性能がさらに向上する。
【００５４】
また、複合伝熱管は、樹脂を介して小径管が溝部に沿って設けられていることにより、大径管と小径管の密着度合いがさらに高まり、大径管と小径管との伝熱面積がさらに増大し、大径管から小径管が外れにくくなる。
【００５５】
また、複合伝熱管は、大径管および／または小径管が、無酸素銅またはりん脱酸銅から形成されることにより、大径管および／または小径管の熱伝導率、耐食性、塑性加工性（嵌合、曲げ等）、耐圧強度が向上すると共に、熱交換器および給湯器などの機器に組み込む際のロウ・はんだ付け性が向上する。
【００５６】
また、複合伝熱管は、らせん状または渦巻状の巻回部を有することにより、複合伝熱管の伝熱面積が増大すると共に、コンパクト化できる。それにより、熱交換器および給湯器などの機器内に設置しやすくなると共に、安定して設置することができる。また、小径管は大径管に一定の傾斜角度で捻れて設けられているので、巻回部の小径管が大径管より外れることがない。また、複合伝熱管の伝熱性能がさらに向上する。また、管端部における小径管の長さの不均一が発生し難く、複合伝熱管を熱交換器および給湯器などの機器に組み込み際の他の管と接合が容易になり都合がよい。
【００５７】
また、複合伝熱管は、大径管の管軸直交断面における外形形状を扁平円形にすることにより、複合伝熱管をさらにコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１（ａ）は１本の小径管を備える複合伝熱管の側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１−Ｘ１線の断面図、（ｃ）は溝部の端部を示す部分切断斜視図、図２（ａ）は２本の小径管を備える複合伝熱管の側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ２−Ｘ２線の断面図、図３は３本の小径管を備える複合伝熱管の側面図、図４は４本の小径管を備える複合伝熱管の側面図、図５は図３のＸ３−Ｘ３線の断面図、図６は図５の他の実施形態の断面図、図７は図５の他の実施形態の断面図、図８は図４のＸ４−Ｘ４線の断面図、図９は図８の他の実施形態の断面図、図１０（ａ）は大径管の２箇所または４箇所に溝部を形成する溝部形成工程を模式的に示す管軸平行断面図、（ｂ）は（ａ）の他の実施形態の管軸平行断面図、図１１は大径管に溝部を形成する溝部形成工程を模式的に示す管軸直交断面図で、（ａ）は溝部が４箇所の場合、（ｂ）は溝部が３箇所の場合、図１２（ａ）は大径管に２本または４本の小径管を嵌合する圧延嵌合工程を模式的に示す管軸平行断面図、（ｂ）は（ａ）の他の実施形態の管軸平行断面図、図１３は大径管に小径管を嵌合する圧延嵌合工程を模式的に示す管軸直交断面図で、（ａ）は小径管が４本の場合、（ｂ）は小径管が３本の場合、図１４（ａ）は図１２の嵌合前の溝部の部分拡大断面図、（ｂ）は嵌合後の溝部の部分拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）の他の実施形態の部分拡大断面図、図１５は給湯器の構成を模式的に示す説明図、図１６は熱交換器の構成を模式的に示す説明図、図１７はらせん状の巻回部が形成された複合伝熱管の斜視図、図１８（ａ）は図１７のＣ−Ｃ線の断面図、（ｂ）、（ｃ）は図１７の他の実施形態を示す部分断面図、図１９は渦巻状の巻回部が形成された複合伝熱管の斜視図、図２０（ａ）は図１９のＤ−Ｄ線の断面図、（ｂ）は図１９の他の実施形態を示す部分断面図、図２１は傾斜角度の算出方法を示す図である。
【００５９】
図１〜図４に示すように、本発明の複合伝熱管１は、両端部２ａ、２ａを除く外表面の少なくとも一部に管軸方向に一定の傾斜角度βをなして形成された１本または２本以上の溝部４を有する大径管２と、この大径管２の１本または２本以上の溝部４に沿って設けられている１本または２本以上の小径管３とを備えるものである。
【００６０】
（大径管の構成）
大径管２は、後記する小径管３より外径が大きく、且つ小径管３を１本または２本以上嵌合して複合伝熱管１とした場合でもその内部に熱媒体としてフロン系冷媒、水などを流すのに十分な内径、及び耐圧強度を持てばよく、一例として、外径は４〜３０ｍｍ、肉厚は０．２〜２．５ｍｍ、長さは１００ｍｍ以上が好ましいが、小径管より外径が大きいという条件を満足すれば特に寸法に制限はない。大径管２の寸法は、一般的には、小径管寸法との関係、本発明の伝熱管が組込まれる熱交換器の寸法、熱容量、加工性を考慮して決められ、前記寸法以外でも何ら問題はない。
【００６１】
また、大径管２の材質としては、熱伝導率及び耐食性の点からＪＩＳＨ３３００に規定の銅または銅合金が好ましく、これに規定されていなくても管に加工でき、且つ溝加工ができるものであれば適用できる。銅、銅合金以外にも、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などを用いることもできる。
【００６２】
また、大径管２は、管外面に溝加工、１本または２本以上の小径管３の嵌合、らせん状または渦巻状の巻回などの塑性加工が可能であり、これらの加工により割れ、１本または２本以上の小径管３の外れなどの生じない機械的性質を備えることが望ましい。また、複合伝熱管１として熱交換器に組み込まれる際に、曲げ加工を行うので、曲げ加工においても割れ、１本または２本以上の小径管３の外れなどの生じない機械的性質を備えることが望ましい。
【００６３】
また、熱交換器に組込むために他の管とロウ、はんだなどにより接合されるのでロウ付け性、はんだ付け性に優れることが望ましい。
【００６４】
また、大径管２を構成する管は、押出し素管を圧延、抽伸して製作される継目無し管でも、あるいは所定幅の板条の幅方向の端面を溶接して製作される溶接管を用いてもよい。
【００６５】
さらに、通常、大径管２としては管内面が平滑である平滑管が用いられることが多いが、管内の熱媒体を撹拌したい場合、旋回流を与えたい場合、あるいは管内の伝熱面積を増やしたい場合等には管の内面の少なくとも一部に管軸方向に平行な溝あるいはらせん状の溝（図示せず）が形成された内面溝付管を用いてもよい。また、大径管２内の溝付加工には、転造法、圧延法（転造ボールの代わりに圧延ロールを使用）、条（幅の狭い板状）に圧延ロールで溝付し、条を丸めて端を溶接するなどの方法によればよい。
【００６６】
（小径管の構成）
小径管３は、大径管２に形成された１本または２本以上の溝部に沿って１本または２本以上設けられ、且つその場合大径管２の内部を熱媒体が必要量流通することが可能な寸法に形成されている。また、１本または２本以上の小径管３の内部を流通する熱媒体の圧力が大きい場合はその運転圧力に耐えられる厚さが必要になる。一例として、外径は１〜８ｍｍ、肉厚は０．２〜５ｍｍ、長さは１００ｍｍ以上が好ましい。また、前記寸法外でも、大径管より外径が小さいという条件を満たしていれば何ら問題はない。
【００６７】
また、小径管３の材質は、熱伝導率及び耐食性の点からＪＩＳＨ３３００に規程の銅または銅合金が好ましく、これに規定されていなくても管に加工でき、曲げ加工が可能なものなら適用できる。また、銅、銅合金以外にも、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などを用いることもできる。また、小径管３の加工性は、複合伝熱管１としてらせん状または渦巻状の巻回加工を行うので、巻回により割れ、大径管２からの外れなどのおこらない機械的性質を備えることが望ましい。さらに、複合伝熱管１として熱交換器に組み込む際に曲げ加工を行うので、曲げ加工においても割れ、大径管２からのはずれなどのおこらない機械的性質を備えることが望ましい。
【００６８】
熱交換器に組込むために他の管とロウ、はんだなどにより接合されるのでロウ付け性、はんだ付け性に優れることが望ましい。
【００６９】
この１本または２本以上の小径管３は、断面積が小さいが、内部を流れる熱媒体の流通量を多くしたい場合が多いので、大径管２より内圧を高くして運転されることが多い。そのため、管の外径に対する肉厚を大きくすることが多く、一般には、押出し素管を圧延、抽伸して製作される継目無し管を用いることが多い。管の肉厚は、熱交換器の運転圧力に基づいて計算される耐圧強度から決定すればよい。耐圧強度が要求値を満たせば、溶接管を用いてもよい。
【００７０】
管内面が平滑である平滑管が用いられることが多いが、管内の熱媒体を撹拌したい場合、旋回流を与えたい場合、あるいは管内の伝熱面積を増やしたい場合等には管の内面の少なくとも一部にらせん状あるいは管軸方向に平行な溝が形成された内面溝付管を用いてもよい。
【００７１】
（複合伝熱管の構成）
図１〜図９に示すように、複合伝熱管１は、大径管２の両端部２ａ、２ａを除く外表面の少なくとも一部に管軸方向に一定の傾斜角度βをなして形成された１本または２本以上の溝部４に、１本または２本以上の小径管３のそれぞれが設けられている。
【００７２】
また、１本または２本以上の溝部４が形成されている複合化区間Ｂの長さは特に制限はないが、１００ｍｍ以上が好ましい。また、複合化区間Ｂ以外の部分Ａは、大径管２と１本または２本以上の小径管３が分離して存在しており、それぞれの管の両端部２ａ、３ａが熱交換器２０または給湯器３０の必要な部分に接続されている（図１５、図１６参照）。そして、前記接続のために、分離した大径管２の両端部２ａ及び／または１本または２本以上の小径管３の両端部３ａが所定長さだけ拡管（拡管部）されていると、ロウ付け接合のために好適である。また、複合化区間Ｂにらせん状または渦巻状の巻回部３１ｋ、６１ｋを形成してもよい（図１７、図１９参照）。
【００７３】
大径管２に形成される１本または２本以上の溝部４がその管軸方向となす傾斜角度βとしては０°を超えていればよく、伝熱性能及び曲げや巻回加工の点からは大きい方が望ましいが、溝の加工性、質量低減の点から０．２〜２０°程度とすることが望ましい。
【００７４】
また、１本または２本以上の溝部４（表面４Ａ）に囲まれた１本または２本以上の小径管３の表面３Ａの円周長さは、１本または２本以上の小径管３の全外周の５５％以上であることが好ましい。これにより、１本または２本以上の小径管３の外表面の５５％以上が１本または２本以上の溝部４の表面４Ａに覆われることとなる。また、７０％以上であることが更に好ましい。そして、１本または２本以上の小径管３の表面３Ａの円周長さが１本または２本以上の小径管３の全外周の５５％未満であると、複合伝熱管１を直線状及び曲げた状態で、例えば、らせん状または渦巻状に巻回して用いるときに、１本または２本以上の小径管３が大径管２（１本または２本以上の溝部４）から抜けたり（外れたり）、また大径管２と１本または２本以上の小径管３との間の熱交換が低下しやすくなる。
【００７５】
前記表面３Ａの円周長さ（％）は次のようにして求める。小径管３の管軸直交断面で観察し、溝部４（表面４Ａ）に囲まれた小径管３の円周角を測定する。［測定された円周角（°）／３６０（°）］×１００を表面３Ａの円周長さ（％）とする。通常、３断面以上の１本または２本以上の小径管３について測定算出し、測定算出された値の平均値を求める値とする。
【００７６】
さらに、複合化区間Ｂの両端部において、大径管２に形成されている１本または２本以上の溝部４が溝底部分４ｂから３０°程度の角度αをなして浅くなるようにしておくと（図１（ｃ）参照）、１本または２本以上の小径管３に無理な力をかけずに大径管２より離脱（分離）させることができる。
【００７７】
また、溝部４に設けられた１本または２本以上の小径管３は、大径管２の外表面にその管軸方向に一定の傾斜角度βをなして埋めこまれた状態になっていればよい。そして、このような状態を設ける方法としては、後記のように、大径管２の外表面に、その管軸方向に一定の傾斜角度（傾斜角度β以下の角度）をなして小径管３の外径にほぼ等しく、深さが前記１本または２本以上の表面４Ａを形成するのに必要な所定深さの１本または２本以上の溝部４を形成し、圧延嵌合、はんだ／ロウ付け、接着等により、１本または２本以上の溝部４に１本または２本以上の小径管３を設置する方法が用いられる。なお、圧延嵌合における大径管２（溝部４）と小径管３との接触状態は、小径管３と隣接する溝部４の表面４Ａが小径管３の表面３Ａと等しい曲面形状を有する（表面４Ａ全部が表面３Ａに接触する）、管同士がきちんと接触する接触状態のほかに、大径管２（溝部４）から小径管３が外れない程度に管同士が比較的穏やかに接触する（図示しないが、表面４Ａの一部が表面３Ａと接触する）接触状態も含まれる。
【００７８】
但し、１本または２本以上の溝部４では、大径管２と１本または２本以上の小径管３との間には管軸直交方向及び管軸方向に微細な隙間が残存するが、大径管２と１本または２本以上の小径管３との接触部分、または、はんだ／ロウ、接着剤を介して接触する部分の面積が大きいため、十分な伝熱性能を発揮させることができる。
【００７９】
また、本発明の複合伝熱管１は、小径管３が２本以上設けられている場合、複合伝熱菅１の管軸直交断面で見た場合の大径管２に対する２本以上の小径管３の位置が、大径管２の管軸直交断面における大径管２の円周上の等間隔の位置に２本以上の小径管３を存在させたものが好ましい（図２（ｂ）、図５、図８参照）。このような形態の複合伝熱管１は、伝熱効率が良く、最も好適に用いられ、また、後記する各小径管３を収容するための各溝部４の加工、各溝部４への各小径管３の設置（嵌合加工）、複合管の捻り加工等が最も行いやすい。そして、この複合伝熱管１は、特に、大径管２内を流れる熱媒体の流量が多い場合に好適に用いられる。
【００８０】
２本以上の小径管３の位置は、等間隔のみに限るわけではなく、種々の位置に存在させることが可能である。例えば、大径管２内を流れる熱媒体の流量が少ない場合には、大径管２の管軸直交断面の６０°ずつ離れた位置に２本以上の小径管３が存在する（図６、図９参照）、または、大径管２の管軸直交断面の９０°ずつ離れた位置に２本以上の小径管３が存在する（図７参照）、小径管の配置が均等でない配置を用いることがある。但し、各小径管３を収容するための各溝部４の加工、各溝部４への各小径管３の設置（嵌合加工）、複合伝熱管１の熱交換器への組み込みの際の曲げ加工には、各小径管３の配置に対応したものが必要となる。
【００８１】
このように大径管２の管軸方向に一定の傾斜角度βをなして小径管３を１本または２本以上設けた複合伝熱管１は、大径管２の管軸方向に平行に小径管３を１本または２本以上設けたものに比較して溝部加工、設置（嵌合）などの難易度は高くなるが、１本または２本以上の小径管３が捻れて存在することによる伝熱性能の向上、およびこの複合伝熱管１を用いて製作される熱交換器２０または給湯器３０（図１５、図１６参照）の小型化に対して、予想を上回る効果が得られるものである。伝熱性能の向上は以下のような機構により達成される。
【００８２】
（１）大径管２は、管軸方向に伸びる１本または２本以上の溝部４が捻れて形成されることにより、大径管２内にその管軸方向に一定の傾斜角度βをなすリブが1本または２本以上形成された形状となっており、１本または２本以上の溝部４を平行に形成（前記リブが管軸方向に平行に形成）されているものに比べて（図示せず）、大径管２内を流れる熱媒体の撹拌効果が大きく向上する。このために、大径管２における管内熱伝達性能が大幅に向上する。
【００８３】
（２）小径管３が１本または２本以上設けられているので、大径管２の管軸直交断面における熱媒体の流れる断面積が小さくなっており（例えば、図１（ｂ）、図２（ｂ）、図５〜図９）、単位時間あたり同一質量の熱媒体を大径管２内に流した場合、その流速が増大することにより、大径管２における管内熱伝達性能が大幅に向上する。
【００８４】
（３）複合伝熱管１を曲げまたは巻回加工すると、曲げ部の内側では圧縮応力、曲げ部の外側では引っ張り応力を受けるため大径管２と１本または２本以上の小径管３との接触状態が変化し、熱伝達性能が影響を受けやすい。１本または２本以上の小径管３が捻れて存在することにより、大径管２に嵌合されている同一の小径管３では、曲げの内側から外側まで種々の位置に存在することになり、前記接触状態の変化がより平均化され、熱伝達性能に及ぼす影響が小さくなる。
【００８５】
（４）大径管２の管軸方向に一定の傾斜角度βをなして１本または２本以上の小径管３が設けられているので、大径管２の管軸方向に平行に小径管３が設けられている場合より（図示せず）、熱伝達に関与する大径管２および１本または２本以上の小径管３の長さが１／ｃｏｓβ倍（β：大径管２の管軸方向と小径管３の管軸方向のなす傾斜角度）だけ大きくなり、大径管２と１本または２本以上の小径管３との伝熱面積が増大し、大径管２と１本または２本以上の小径管３との間の熱伝達量が増大する。
【００８６】
また、このように伝熱性能の大幅な向上が可能であることから、同一熱容量の複合伝熱管１を製作するために必要な複合伝熱管１の長さを、小径管３が平行に設けられた複合伝熱管に比べて（図示せず）短縮でき、それによる熱交換器２０または給湯器３０（図１５、図１６参照）の小型化、軽量化が達成できる。
【００８７】
図１７〜図２０に示すように、複合伝熱管は、１本または２本以上の小径管３を大径管２に設置させた後、適当な巻きの直径及び適当な管の間隔（巻きの高さＨ方向）で、らせん状または渦巻状に巻回された巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋ、６１ｋ、７１ｋを形成してもよい。
【００８８】
（らせん状の巻回部）
図１７、図１８（ａ）に示すように、巻回部３１ｋの巻きの最小内径ＩＤは、大径管２および１本または２本以上の小径管３の外径、大径管２および１本または２本以上の小径管３の肉厚、大径管２および１本または２本以上の小径管３の結晶粒径、大径管２および１本または２本以上の小径管３の機械的性質（引張り強さ、耐力、伸び、ばね限界値など）等に依存するが、例えば大径管２の管外径ａを定数「ａ」としたとき、巻回部３１ｋの最小内径ＩＤは６×ａ程度まで小さくすることが可能である。また、巻回部３１ｋの高さＨを小さくするためには１本または２本以上の小径管３を大径管２に設置させた後、更に焼鈍を行ってもよい。
【００８９】
また、巻回部３１ｋの大径管２の間隔ｐは、大径管どうしが接触した状態としてもよいし（ｐ≒２×ａ）、あるいは隙間を設けて接触しない状態としてもよい。巻回部３１ｋのコンパクト化のためには、巻回部３１ｋの間隔ｐを小さくし、隣合う管どうしを接触させるとよく、複合伝熱管３１の小型化に有効である。また、図１８（ｃ）に示すように、大径管５２の管軸直交断面における外形形状を楕円あるいは扁平円形状とすると(左右径＞上下径)、巻回部５１ｋの高さＨを更に低減することが可能である。
【００９０】
また、図１８（ａ）は一重巻きの例を示したが、巻回部３１ｋの熱交換容量を更に向上させるには、図１８（ｂ）に示すように二重巻き４１ｋあるいはそれ以上の回数だけ巻いた構成としてもよい。
【００９１】
（渦巻状の巻回部）
図１９、図２０（ａ）に示すように、巻回部６１ｋの巻きの最大外径ＯＤ、最小内径ＩＤは、大径管２および１本または２本以上の小径管３の外径、大径管２および１本または２本以上の小径管３の肉厚、大径管２および１本または２本以上の小径管３の結晶粒径、大径管２および１本または２本以上の小径管３の機械的性質（引張り強さ、耐力、伸び、ばね限界値など）等に依存するが、例えば大径管２の管外径ａを定数「ａ」としたとき、巻回部６１ｋの最大外径ＯＤはａの４０倍程度まで大きくすることが可能であり、さらに、最小内径ＩＤはａの６倍程度まで小さくすることが可能である。また、巻回部６１ｋの高さＨを小さくするためには１本または２本以上の小径管３を大径管２に設置させた後、更に焼鈍を行ってもよい。
【００９２】
また、巻回部６１ｋの大径管２、２の間隔ｐは大径管どうしが接触した状態としてもよいし（ｐ≒２×ａ）、あるいは隙間を設けて接触しない状態としてもよい。巻回部６１ｋのコンパクト化のためには、巻回部６１ｋの間隔ｐを小さくし、隣合う管どうしを接触させるとよく、複合伝熱管６１の小型化に有効である。また、図２０（ｂ）に示すように、大径管７２の管軸直交断面における外形形状を楕円あるいは扁平円形状とすると(左右径＜上下径)、巻回部７１ｋの最大外径ＯＤ（図２０（ａ）参照）を更に低減することが可能である。
【００９３】
また、図１９、図２０（ａ）は渦巻状の巻回部６１ｋを二つ形成し、二層に積層した例を示したが、巻回部６１ｋは一つで一層でもよいし、巻回部６１ｋの熱交換容量を更に向上させるために三つとして三層以上で構成してもよい。また、二つ以上の場合、各巻回部６１ｋの移行部６１ｉが図２０（ａ）のように、次の巻回部６１ｋを垂直方向に重ねるように連続して巻回される状態としてもよいし、図示しないが各巻回部６１ｋの端部を直接（ロウ付け等）または接続管等を用いて接合して、次の巻回部を同一平面状（垂直方向に積層）となるようにしてもよい。
【００９４】
また、溝部４、５４、７４の断熱性を高めるためには、巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋ、６１ｋ、７１ｋを含む溝部４、５４、７４を、後記する断熱性の樹脂や断熱材で被覆してもよい（図示せず）。樹脂の材質は大径管２、５２、７２及び１本または２本以上の小径管３、５３、７３の内部を流れる熱媒体の温度により選択すればよく、大径管２、５２、７２に水、小径管３、５３、７３にＣＯ2を流通させ、大径管２、５２、７２の水を温める場合は耐熱性に優れ、長期間に渡り変質しない材質を選択すればよい。
【００９５】
図１４（ｃ）に示すように、本発明の複合伝熱管１は、１本または２本以上の小径管３が、１本または２本以上の溝部４の表面の少なくとも一部において、樹脂５を介して溝部４に沿って設けられているものが好ましい。前記のように、溝部４の大径管２と小径管３との間の微細な隙間を完全になくすことは困難である。そのため、微細な隙間があると空気が介在し、金属より熱伝導率が低く、伝熱抵抗が大きい部分となるため、この空気が介在する部分に、空気より熱伝導率の大きい樹脂５を設ける。樹脂５を設けることにより、１本または２本以上の溝部４における伝熱性能を更に向上させた複合伝熱管が得られる。
【００９６】
前記微細な隙間に樹脂５を充填させる方法としては、流動状態の樹脂５を、大径管２の１本または２本以上の溝部４の表面４Ａ、または１本または２本以上の小径管３の外表面に必要量だけ塗布し、大径管２に１本または２本以上の小径管３を設置した後、樹脂５を硬化させる処理（例えば加熱）を行えばよい。
【００９７】
また、１本または２本以上の溝部４よりはみ出した樹脂５は、隙間の伝熱性能向上に寄与しないため、樹脂５の硬化前あるいは硬化後除去してもよい。なお、樹脂５そのものが耐食性などに悪影響を及ぼさないのであればそのままにしてもよい。
【００９８】
樹脂５の種類としては、一例をあげると、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、有機無機ハイブリッドセラミックス（有機修飾シリケート材料、所謂セラマー等）が挙げられる。有機無機ハイブリッドセラミックスは、無機部分が有機ポリマー又はオリゴマーにより結合されてネットワーク化したものであるため、無機及び有機の両方の特性を併せ持つ。そのため、緻密で且つ優れた強度を有しながら、熱交換器内の温度差又は冷熱サイクルによる基材（大径管２または／および１本または２本以上の小径管３）の熱膨張及び収縮に追従することができる。
【００９９】
これらの樹脂５は、水、有機溶剤等の適当な溶剤で望ましい濃度に希釈して用いることができる。樹脂５は前記に特に限定されないが、室温付近の温度で流動性があり、その硬化温度が２００℃以下であり、大径管２及び１本または２本以上の小径管３の耐食性、耐応力腐食割れ性、耐蟻巣状腐食性などに悪影響を及ぼさないものが望ましい。さらに、樹脂５の流動性、伝熱性能、膨張係数等の調整のために、大径管２および／または１本または２本以上の小径管３と同材質の金属または合金粉末、金属酸化物粉末等をこれらの樹脂５に添加してもよい。
【０１００】
また、本発明の複合伝熱管は、図１（ｂ）、図２（ｂ）、図５〜図９に示すように、大径管２が、１本または２本以上の溝部４の溝底部分４ｂの肉厚をｔ（図１（ｂ）ではｔ１の値、図２（ｂ）ではｔ１、ｔ２の平均値、図５〜図７ではｔ１、ｔ２、ｔ３の平均値、図８〜図９ではｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の平均値）、１本または２本以上の小径管３が設けられていない部分の肉厚をＴ（図１（ｂ）ではＴ１、Ｔ２、Ｔ３の平均値、図２（ｂ）ではＴ１、Ｔ２の平均値、図５〜図７ではＴ１、Ｔ２、Ｔ３の平均値またはＴ１の値、図８〜図９ではＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の平均値またはＴ１の値）とするとき、ｔ／Ｔの値が０．３〜０．７であるものが好ましい。
【０１０１】
そして、ｔ／Ｔの値は、大径管２への１本または２本以上の小径管３の設置の行いやすさと、作製した複合伝熱管１の耐圧強度に影響を与える。ｔ／Ｔが、０．３より小さいと、１本または２本以上の溝底部分４ｂの肉厚ｔが薄くなり１本または２本以上の小径管３を設置させ易くなるが、１本または２本以上の溝底部分４ｂを外側に張り出すのに必要な応力は小さくなる。
【０１０２】
したがって、大径管２内に圧力をかけたとき、大径管２の内側から外側に向かって管円周方向に作用する内圧により、１本または２本以上の溝部４内に設けられた１本または２本以上の小径管３が外側に押出されてしまいやすくなり、複合伝熱管１の耐圧強度が低下してしまう。また、ｔ／Ｔが０．７より大きいと、大径管２に１本または２本以上の小径管３を設置させにくい。それにより、設置後、１本または２本以上の溝部４の表面４Ａと１本または２本以上の小径管３の円弧３Ａとの間に大きな隙間が形成され、複合伝熱管１としての伝熱性能が低下しやすくなる。
【０１０３】
また、本発明の複合伝熱管１は、その素材として、大径管２および１本または２本以上の小径管３の少なくとも一方が、無酸素銅またはりん脱酸銅からなる銅管または銅合金管であるものが好ましい。
【０１０４】
複合伝熱管１として要求される特性は、（１）大径管２および１本または２本以上の小径管３がそれぞれの管の熱伝導率が優れ、大径管２および１本または２本以上の小径管３の内部を流れる熱媒体間で効率良く熱交換できること、（２）大径管２および１本または２本以上の小径管３が種々の使用雰囲気で耐食性に優れること、（３）大径管２および１本または２本以上の小径管３が嵌合、曲げ等の塑性加工性に優れること、（４）大径管２および１本または２本以上の小径管３がロウ、はんだ付け性および接着剤による接着性に優れること、（５）大径管２および１本または２本以上の小径管３が所定の耐圧強度を有することなどである。
【０１０５】
これらの（１）〜（５）の特性を満足する大径管２および１本または２本以上の小径管３の材質としては、エアコン、大型空調機器などの熱交換器用伝熱管として広く用いられているＪＩＳＨ３３００に規定する合金番号Ｃ１１０１の無酸素銅、合金番号Ｃ１２０１及びＣ１２２０のりん脱酸銅のいずれかが好ましい。
【０１０６】
また、本発明の複合伝熱管用素材としては、前記の素材のみに限定する必要はなく、熱伝導率に加えて更に耐圧強度が必要な場合は、ＪＩＳＨ３３００に規定された銅または銅合金や、例えばＦｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｌ等の元素より選択する１種または２種以上を総計で数％以下Ｃｕに含有させたＪＩＳＨ３３００に規定されていない銅合金を用いることができる。
【０１０７】
また、特に耐食性と耐圧強度が必要な場合には、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ７０６０、Ｃ７１００、Ｃ７１５０などのＣｕ−Ｎｉ系合金やＴｉまたはＴｉ合金、ステンレス鋼などを用いることも可能である。また、軽量化が求められる場合には、更に耐食性、強度、加工性などの特性を考慮して、アルミニウム、アルミニウム合金より所定の特性を有するものを選択することも可能である。
【０１０８】
また、図１に示すように、本発明の複合伝熱管１は、両端部２ａ、２ａにおける大径管２の外径を、１本または２本以上の小径管３が設けられている部分における大径管２の外径と同じにすることが好ましい。ここで、嵌合部における大径管２の外径は、１本または２本以上の溝部４を外して測定した大径管２の外径である。このような構成にすることにより、１本または２本以上の小径管３が設けられている部分における大径管２の断面積が前記両端部２ａ、２ａより小さくなり、この部分を流れる熱媒体の流速が低下しないため、熱伝達性能を向上させることが可能である。また、特許文献４の複合伝熱管１３１（図２４参照）より外径の小さい大径管２を用いて複合伝熱管１を製作することが可能となり、熱交換器２０または給湯器３０（図１５、図１６参照）の小型化にも有効である。
【０１０９】
さらに、図示しないが、大径管２および／または１本または２本以上の小径管３の両端部２ａ、３ａに一定長さの拡管部が形成されているものが好ましい。複合伝熱管１を熱交換器２０または給湯器３０（図１５、図１６参照）に組み込む際には、大径管２と同様な外径の他の管とロウ、はんだなどにより接合する必要があり、この場合には大径管２の管端部を必要長さだけ拡管しておくと接合に都合がよい。また、拡管には一般的に用いられる拡管治具を用いればよい。さらに、１本または２本以上の小径管３を同様な外径の他の管とロウ、はんだなどにより接合する場合についても前記大径管２と同様である。
【０１１０】
つぎに、本発明の複合伝熱管の製造方法について一例をあげて説明する。
＜第１の製造方法＞
第１の製造方法は、溝部形成工程と、焼鈍工程と、圧延嵌合工程とを含む。
（１）溝部形成工程
（Ａ）大径管の管軸方向に平行な溝部の形成
図１０（ａ）、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、スリーブ１５の所定位置でスリーブ１５内側にその加工先端部１１ａが突出するよう固定治具で固定された１本または２本以上のピン１０を大径管２の端部を除く外表面に押し当てる（図１０（ａ）では２本または４本のピン１０、図１１（ａ）では４本のピン１０、図１１（ｂ）では３本のピン１０）。つぎに、１本または２本以上のピン１０を固定した状態で、例えば、図示しない保持ロールにて大径管２を管軸方向に平行に移動させることにより、または、図示しないが、大径管２を固定した状態でピン１０を大径管２の管軸方向に平行に移動させることにより、大径管２の外表面に１本または２本以上の管軸方向に伸びる溝部４を形成する。
【０１１１】
（Ｂ）大径管の管軸方向に一定の傾斜角度をなす溝部の形成
図１０（ｂ）、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、１本または２本以上のピン１０を大径管２の端部を除く外表面に押し当て、１本または２本以上のピン１０を固定した状態で、図示しない保持ロールにて大径管２を管軸周りに一定の角速度で回転（捻りＳ１）しつつ、管軸方向に平行に移動Ｖ１させることにより、または、図示しないが、大径管２を固定した状態でピン１０を大径管２の管軸方向と一定の傾斜角度をなす方向に移動させることにより、または、図示しないが、大径管２を管軸方向に移動させ、同時にピン１０を大径管２の管軸周りに一定の角速度で回転させることにより、大径管２の外表面に１本または２本以上の管軸方向に一定の傾斜角度をなす溝部４を形成する。
【０１１２】
また、大径管２に前記溝部４を形成する場合、１個または２個以上のピン１０を溝部４を形成しようとする大径管２の所定の位置に押し当て大径管２を所定の深さだけ窪ませた状態で、大径管２または各ピン１０を前記のように移動させると、１本または２本以上の溝部を同時に大径管２の外表面に形成することができる。
【０１１３】
また、２本以上の溝部を形成する場合、まず、ピン１０の数を１個または２個にして大径管２またはピン１０を前記のように移動させ、大径管２の所定の位置に１本目または２本目の溝部４を形成し、その後大径管２を管軸周りに回転させ、別の位置に同様な方法で２本目以降または３本目以降の溝部を形成してもよい（図示せず）。さらに、これらの方法により目的とする深さの１本または２本以上の溝部４を１回の移動だけで形成してもよく、あるいは２回以上の移動で形成してもよい。
【０１１４】
なお、ピン１０により溝部を形成する場合、ピン１０が押し当てられた大径管２部分はピン１０の先端形状に合わせて肉厚が薄くなりながらＵ字状あるいはＣ字状に窪むが、大径管２の外径は変化しない。このため、溝形成部（図１〜図４の複合化区間Ｂ）および溝非形成部（図１〜図４の複合化区間Ｂ以外の部分Ａ、大径管の両端部２ａ、２ａ）とも大径管２の外径が同じであり、図示しない抽伸加工で加工する場合等（溝形成部は溝非形成部の外径よりも小さくなる）に比べ、嵌合部（溝形成部）の大径管２の外径が決められている場合、外径のより小さい素管を大径管２の加工用として用いることができる。
【０１１５】
（ピン）
ピン１０は、所定長さを持つ溝加工部１１と、より径の大きい把持部１２とにより構成されている。また、溝加工部先端１１ａは半球状に加工され、把持部１２と溝加工部１１の繋ぎ部１３は応力集中による破壊の緩和のため、所定のＲが付けられている（肩部１４にも所定の面取りがなされている）。また、溝加工部先端１１ａの外径は小径管の外径±０〜２０％程度とされることが多い。溝加工部先端１１ａの外径を小径管の外径より大きくしても、加工された溝部４の外径は溝部加工後に弾性変形分が戻るため、加工時の溝部４の外径より小さくなるためである。
【０１１６】
また、大径管２にピン１０を押し当て、大径管２を所定の深さだけ窪ませた状態で大径管２またはピン１０を移動させることにより溝部４を形成させるので、ピン１０は変形し難い（機械的強度が大きい）こと、磨耗し難い（耐摩耗性に優れる）こと、溝部４の加工中に折損しない（耐衝撃性に優れる）こと等が求められる。
【０１１７】
このような点から、ピン１０の材質としては超硬材質が望ましい。特に、ＷＣ（タングステンカーバイト）の平均粒子径が１ミクロン未満のものが長寿命であり望ましい。また、ピンの部分にＳｉＣ、ＳｉＮ、ＡｌＮ、サイアロンなどのセラミック質あるいは非晶質炭素などのコーティングをＣＶＤ、ＰＶＤなどの方法により行うと溝部４の成形性（加工性）とピン１０の寿命が更に向上する。
【０１１８】
１本または２本以上の溝部４の加工時の各ピン１０の押圧力、各ピン１０または大径管２の移動速度および前記移動回数は、大径管２の材質、機械的性質、形成する１本または２本以上の溝部４の深さを考慮して、大径管２に１本または２本以上の溝部４のみが形成され、大径管２の他の部分（１本または２本以上の溝部４以外）は変形しないように、また被加工部のバリや切り粉の発生が少なくなるように適当な条件を選択すればよい。
【０１１９】
また、１本または２本以上の溝部４の加工は強加工であるため、加工発熱、被加工部のバリや切り粉の発生を少なくするために、管の抽伸、転造などに用いる種々の潤滑油より適当なものを選択して用いることが望ましい。被加工部にブロアーを設置し、エアブローしながら加工すると、発生する切り粉や余分な潤滑油を除去することができる。
【０１２０】
（２）焼鈍工程
外表面に１本または２本以上の溝部４が形成された大径管２は、被加工部（溝部４）が加工硬化している。この状態で、図１２（ａ）（ｂ）、図１３（ａ）（ｂ）に示す後記する圧延嵌合工程を行うと（大径管２の１本または２本以上の溝部４内に１本または２本以上の小径管３を嵌合させると）、大径管２の被加工部の変形抵抗が大きく延性が低下しているため、１本または２本以上の溝部４において大径管２と１本または２本以上の小径管３との間に隙間が形成されやすく、また硬化した大径管２が１本または２本以上の小径管３を変形させやすくなる。また、作製された複合伝熱管１を熱交換器２０または給湯器３０（図１５．図１６参照）に組み込むために、複合伝熱管１に曲げなどの塑性加工を行う場合、加工性が低下してしまうことがある。このような問題を避けるため、前記溝部形成工程後の大径管２に、図示しない焼鈍装置を使用して、焼鈍を行って軟質材としておくことが必要である。
【０１２１】
また、大径管２の素材が無酸素銅またはりん脱酸銅である場合は、溝部形成工程で使用した潤滑油を脱脂し、引張り強さ２００〜３００Ｎ／ｍｍ2、伸び３０％以上となるように焼鈍することが望ましい。また、小径管３を嵌合して製作した複合伝熱管に曲げ半径の小さい曲げを行うには、焼鈍後の前記大径管２の管軸平行断面における平均結晶粒径が３０μｍ以下（望ましくは２０μｍ以下）としておくと、曲げ加工による割れの発生が抑制され有利である。他の素材の場合も焼鈍後の大径管２の伸びが３０％以上となるように焼鈍するとよい。
【０１２２】
また、焼鈍装置には、高周波誘導加熱炉による連続焼鈍、あるいはバッチ式の炉など特に制限はないが、焼鈍により大径管２の表面に厚い酸化膜が形成されないように雰囲気を調整することが必要である。酸化膜は大径管２と１本または２本以上の小径管３との接触部の熱抵抗になるためである。
【０１２３】
（３）圧延嵌合工程
図１２（ａ）（ｂ）、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、１本または２本以上の溝部４に、それぞれの溝部４に対応した１本または２本以上の小径管３の各々を嵌め込み、１組の圧延ロール１６、１６により圧延して、１本または２本以上の溝部４に１本または２本以上の小径管３の各々を固定して、前記焼鈍された大径管２と１本または２本以上の小径管３を嵌合（嵌め込み、固定）する（図１２（ａ）（ｂ）は２本または４本の小径管、図１３（ａ）は４本の小径管、図１３（ｂ）は３本の小径管）。また、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、圧延ロール１６、１６で圧延することにより、大径管２の１本または２本以上の溝部４の上端部に形成されている突起部４ａ、４ａが１本または２本以上の小径管３の各々の外表面にかぶさり、１本または２本以上の小径管３の各々が大径管２の１本または２本以上の溝部４内に強固に固定する（１本または２本以上の小径管３の各々が１本または２本以上の溝部４に密着する）。
【０１２４】
なお、大径管２（溝部４）と小径管３との接触状態は、前記した管同士がきちんと接触する（図１４（ｂ）に示すように、溝部４の表面４Ａ全部が小径管３の外表面に接触する）接触状態が好ましいが、大径管２（溝部４）から小径管３が外れない程度に管同士が比較的穏やかに接触する（図示しないが、溝部４の表面４Ａの一部が小径管３の外表面に接触する）、例えば、溝部４の突起部４ａ、４ａが小径管３の外表面にかぶさらない管同士の接触状態であってもよい。
【０１２５】
また、圧延ロール１６、１６の材質は一般の圧延機に用いられているものと同じでよい。さらに、所定長さだけ嵌合後、圧延ロール１６、１６の間隔を広げることにより、１本または２本以上の溝部４が形成されていない部分には小径管３の嵌合が行われない。
【０１２６】
また、圧延嵌合方法としては、以下の方法が挙げられる。
（Ａ）図１２（ａ）に示すように、溝部形成工程において大径管２の管軸方向に一定の傾斜角度をなす１本または２本以上の溝部４が形成されている場合は、そのまま大径管２を平行に移動Ｖ２して圧延嵌合、または大径管２を平行に移動Ｖ２しつつ圧延ロール１６、１６の前側および／または後側で大径管２を捻ること（図１２（ａ）の捻りＳ２、捻りＳ３参照）により大径管２の管軸方向に一定の傾斜角度をなして１本または２本以上の小径管３が嵌合（嵌め込み、固定）された本発明の複合伝熱管１を製作することができる。
【０１２７】
（Ｂ）図１２（ａ）に示すように、溝部形成工程で大径管２にその管軸方向に平行な１本または２本以上の溝部４が形成されている場合は、１本または２本以上の小径管３を圧延嵌合するとき、大径管２を平行に移動Ｖ２しつつ非圧延側の大径管２に管軸周りに一定の捻り力を加えることにより（図１２（ａ）の捻りＳ２参照）、本発明の複合伝熱管１を製作することができる。この場合、圧延ロール１６、１６で圧延される位置では、大径管２は管軸周りの回転に対してほぼ固定されており、圧延ロール１６、１６より上流側で１本または２本以上の小径管３が嵌め込まれた大径管が捻られるため、大径管２の管軸方向に一定の傾斜角度をなして１本または２本以上の小径管３が嵌合される。
【０１２８】
（Ｃ）図１２（ｂ）に示すように、大径管２の管軸方向に平行に１本または２本以上の小径管３を嵌合（嵌め込み、固定）後、嵌合された１本または２本以上の小径管３と大径管２を平行に移動Ｖ２しつつ、大径管２の管軸周りに一定の傾斜角度だけ捻る（図１２（ｂ）の捻りＳ３参照）ことによっても本発明の複合伝熱管１を製作することができる。
【０１２９】
また、圧延嵌合には適当な潤滑剤を使用し、嵌合終了後に付着した潤滑油を除去することが好ましい。さらに、この圧延嵌合は複数回行ってもよい。そして、圧延ロール１６、１６で圧延する前に、大径管２の１本または２本以上の溝部４に載置した１本または２本以上の小径管３を１本または２本以上の溝部４に押し込む補助ロールあるいはダイス（図示せず）を設置してもよい。
【０１３０】
また、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、圧延ロール１６、１６のロール軸を含む断面において、大径管２および１本または２本以上の小径管３に接触する部分が、大径管２と同じまたは少し小さい外径ｄの円により構成されている(ｄ≦大径管２の外径)。そして、前記外径ｄが大径管２の外径より小さい場合には、１本または２本以上の小径管３が大径管２に嵌合されると同時に、大径管２の外径が外径ｄに近い値に縮径される。また、前記外径ｄが大径管２の外径を超えると、１本または２本以上の小径管３が大径管２（１本または２本以上の溝部４の表面４Ａ）と密着せず、大径管２と１本または２本以上の小径管３との間に大きな隙間が生じ、嵌合が不十分となりやすい。また、図１７および図２０に示すように、巻回部３１ｋ、４１ｋ、６１ｋが形成された複合伝熱管３１、４１、６１において、その巻回部３１ｋ、４１ｋ、６１ｋの高さＨ、最大外径ＯＤを低減するために、大径管２の管軸直交断面における外形形状を扁平円形に作製する際には、大径管２および１本または２本以上の小径管３に接触する部分が扁平円形（楕円形：図１８（ｃ）の大径管５２、図２０（ｂ）の大径管７２参照）に構成された圧延ロール（図示せず）で圧延嵌合する。
【０１３１】
また、所定の傾斜角度βとなるように大径管２に溝部４を形成（小径管３を嵌合）するには、溝部形成工程での大径管２の捻れ角、圧延嵌合工程での大径管２の捻れ角またはこれらの捻れ角の和が傾斜角度βに等しくなるように、大径管２の捻り（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）の角速度、大径管２の管軸方向（長手方向）への移動（Ｖ１、Ｖ２）の速度を決めればよい。
【０１３２】
（溝部加工前の大径管の調質）
大径管２は、管軸方向の０．２％耐力が２００〜３７０Ｎ／ｍｍ2である調質のものを用いることが好ましい。０．２％耐力が２００Ｎ／ｍｍ2未満であると、ピン１０により溝部４加工をする場合に大径管２が荷重を支えることができず、ピン１０が接触した部分の周辺も変形して広い範囲が窪んでしまい、大径管２に１本または２本以上の溝部４が正しく形成することが難しい。そのため、１本または２本以上の小径管３を隙間を小さくして嵌合することが難しくなる。
【０１３３】
大径管２は、０．２％耐力が、３７０Ｎ／ｍｍ2を超えると、大径管２の強度が高くなり、１本または２本以上の溝部４の形成が困難になり（１回の加工で形成される溝部４の深さが浅くなる）、１本または２本以上の溝部４の形成効率が低下し、またピン１０が破損しやすくなる。
【０１３４】
なお、前記条件に加え、さらに０．２％耐力（σ0.2）と引張り強さ（σB）との比（σ0.2／σB）が０．８０以上、且つ伸び５〜４０％である調質の大径管２を用いることがさらに好ましい。
【０１３５】
（嵌合させる小径管の調質）
管軸方向の０．２％耐力が２００Ｎ／ｍｍ2以上である調質の１本または２本以上の小径管３を用いることが好ましい。１本または２本以上の小径管３は、０．２％耐力が２００Ｎ／ｍｍ2未満のものを用いると、１本または２本以上の小径管３を大径管２に嵌合する際に、１本または２本以上の小径管３に変形あるいは疵付きが発生しやすい。そのため、大径管２と１本または２本以上の小径管３との隙間が大きくなり、その伝熱性能が低下しやすい。また、管の変形により管内の断面積が小さくなり、１本または２本以上の小径管３内を流れる熱媒体の圧力損失が大きくなる。
【０１３６】
なお、前記条件に加え、さらに０．２％耐力（σ0.2）と引張り強さ（σB）との比（σ0.2／σB）が０．７０以上である調質の１本または２本以上の小径管３を用いることがさらに好ましい。
【０１３７】
また、本発明の製造方法においては、前記圧延嵌合工程により製作した本発明の複合伝熱管１（図１〜図４参照）に、図１７〜図２０に示す所定半径で巻回したらせん状の巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋあるいは渦巻き状の巻回部６１ｋ、７１ｋを形成する巻回工程を行うことができる。あるいは、図示しないが、ヒートポンプ式熱給湯器や冷蔵庫などの熱交換器にろう付けして組込むために、前記圧延嵌合工程により製作した本発明の複合伝熱管１（図１〜図４参照）の管端部を拡管する拡管工程を行なってもよい。更に、前記圧延嵌合工程により製作した本発明の複合伝熱管１（図１〜図４参照）、巻回部を形成した複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１、または拡管した複合伝熱管（図示せず）を適当な条件で焼鈍する最終焼鈍工程を行ってもよい。
【０１３８】
（４）巻回工程
巻回工程では、らせん状の巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋの形成には円筒型ドラム（図示せず）、渦巻状の巻回部６１ｋ、７１ｋの形成には円錐型ドラム（図示せず）を使用して、前記圧延嵌合によって小径管３、５３、７３が嵌合された大径管２、５２、７２をドラムに巻き付ける。そして、このドラムの径は、大径管２、５２、７２のスプリングバック量を考慮して設定される。すなわち、大径管２、５２、７２がスプリングバックして巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋ、６１ｋ、７１ｋの最小内径ＩＤまたは／および最大外径ＯＤ（図１８、図２０参照）になるように設定する。らせん状巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋの場合、巻き付け完了後、巻き付け張力を除去するとスプリングバックにより巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋと円筒型ドラムとの間に隙間ができるので、円筒型ドラムを抜き取るとらせん状の複合伝熱管３１、４１、５１を取り出すことができる。円錐型ドラムを用いる場合も同様に、巻き付け完了後、巻き付け張力を除去して円錐型ドラムを抜き取ると円錐状の複合伝熱管６１、７１を取り出すことができる。この円錐状の複合伝熱管６１、７１を焼鈍し、必要ならば、円錐軸方向に力を加えると平面状の複合伝熱管６１、７１を製作することができる。また、図１９、図２０では、２個の円錐型ドラムを鼓型に配置して用い、２層の渦巻状巻回部を形成した複合伝熱管６１、７１を製作したもので、１個の円錐型ドラムを用い、１層の渦巻状巻回部を形成した複合伝熱管（図示せず）を製作してもよい。
【０１３９】
管を巻回加工すると、巻回外側（凸側）には引っ張り応力と伸び、巻回内側（凹側）には圧縮応力と縮みが発生する。巻回加工の場合、管全長で見ると巻回外側と巻回内側との変形量の差（巻回外側は伸び、巻回内側は縮み）は大きくなる。図示しないが、大径管の管軸方向に平行に１本または２本以上の小径管を嵌合させて製作された複合伝熱管を巻回加工した場合、１本または２本以上の小径管には全長に渡り伸びあるいは縮みのどちらかが発生し、巻回外側の小径管が外れやすく、また変形量の差により巻回外側と巻回内側の小径管の長さが異なってしまう。一方、本発明の複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１は、大径管２、５２、７２の外表面にらせん状に巻きつくように1本または２本以上の小径管３、５３、７３が嵌合されている。このような複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１においては、ある小径管３、５３、７３に着目すると、巻回外側になる部分と巻回内側になる部分が交互にあるので、小径管３、５３、７３の全長に渡り伸びあるいは縮みのどちらか一方だけが発生することはない。したがって、本発明の複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１においては、１本または２本以上の小径管３、５３、７３の外れ、あるいは１本または２本以上の小径管３、５３、７３の長さの違いが発生することはない。
【０１４０】
なお、らせん状巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋ、渦巻状巻回部６１ｋ、７１ｋとも、巻回直径が小さい場合は巻回外側において、１本または２本以上の小径管３、５３、７３が大径管２、５２、７２より外れてしまう場合がある。このような場合には、巻回直径を大きくする、または、巻回前の複合伝熱管１（図１〜図４参照）を焼鈍すると１本または２本以上の小径管３、５３、７３の外れ防止に有効である。
【０１４１】
また、複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１を熱交換器２０または給湯器３０（図１５、図１６参照）に組み込む際の曲げ加工においても、前記巻回加工と同様に、曲げ外側（凸側）には引っ張り応力と伸び、曲げ内側（凹側）には圧縮応力と縮みが発生する。しかしながら、前記理由により、複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１においては、１本または２本以上の小径管３、５３、５７３の外れ、あるいは１本または２本以上の小径管３、５３、７３の長さの違いが発生することはない。
【０１４２】
（５）拡管工程
拡管工程では、図１〜図４、図１７〜図２０に示す大径管２、５２、７２または／および小径管３、５３、７３の管端部を一般的に用いられる拡管器具（図示せず）を用いて拡管する。この拡管により、複合伝熱管１、３１、４１、５１、６１、７１を熱交換器２０または給湯器３０（図１５、図１６参照）に組み込む際に、大径管２、５２、７２または／および小径管３、５３、７３を、他の管にロウ、はんだなどにより接合しやすくなる。
【０１４３】
（６）最終焼鈍工程
焼鈍工程では、図１〜図４に示すような小径管３とそれが嵌合された大径管２よりなる直管状の複合伝熱管１、図１７〜図２０に示すような小径管３、５３、７３が嵌合された大径管２、５２、７２に巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋ、６１ｋ、７１ｋを形成したらせん状または渦巻状の複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１、または図示しない拡管した複合伝熱管を適当な条件で焼鈍してもよい。前記圧延嵌合工程後の大径管２、５２、７２は、溝部４、５４、７４が半硬質、その他の部分が軟質であり、小径管３、５３、７３は半硬質から硬質である。そして、直管状の複合伝熱管１（小径管５３、７３を大径管５２、７２に嵌合した直管状の複合伝熱管は図示せず）を巻回してらせん状または渦巻状の複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１を製作する際に、巻回直径（図１８、図２０における最小内径ＩＤ、最大外径ＯＤ）が小さい場合、巻回を精度良く行いたい場合、小径管３、５３、７３の延性が小さい場合には、大径管２、５２、７２および小径管３、５３、７３を焼鈍により少しでも軟質化したほうが望ましい。また、直管状の複合伝熱管１または巻回部を形成したらせん状または渦巻状の複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１を熱交換器２０または給湯器３０（図１５、図１６参照）に組み込む場合にも曲げ加工を行うことが多く、厳しい曲げ加工性を満足させるためには、複合伝熱管１、巻回部を形成した複合伝熱管３１、４１、５１、６１、７１を焼鈍により少しでも軟質化したほうがよい。
【０１４４】
この焼鈍により、大径管２、５２、７２および小径管３、５３、７３の応力が除去され、巻回部３１ｋ、４１ｋ、５１ｋ、６１ｋ、７１ｋが高さ（Ｈ）方向にコンパクト化される。また、熱交換器２０または給湯器３０（図１５、図１６参照）に組み込む際に、大径管２、５２、７２および小径管３、５３、７３が容易に曲げられ、他の管に変形させて接合することが可能となり、さらに、応力腐食割れが発生しにくくなる。
【０１４５】
そして、大径管２、５２、７２および／または小径管３、５３、７３の材質が、無酸素銅またはりん脱酸銅であれば、前記焼鈍は、前記製造方法で作製された複合伝熱管１、３１、４１、５１、６１、７１を２００〜５００℃の温度で１０秒〜２時間程度保持する。それにより、複合伝熱管１、３１、４１、５１、６１、７１がより軟質となり、前記目的とする加工性が付与される。
【０１４６】
次に、溝部に小径管を設ける方法として、はんだ／ロウ付け、接着を用いた製造方法について説明する（図示せず）。
＜第２の製造方法＞
第２の製造方法は、溝部形成工程と、準備工程と、嵌込工程と、はんだ／ロウ付け工程とを含む（焼鈍工程、捻り工程を含んでもよい）。
（１）溝部形成工程
前記第１の製造方法（溝部形成工程）と同様な方法で、大径管の外表面に、その管軸方向に平行な溝部（直線溝部）または管軸方向に一定の傾斜角度をなす溝部（らせん溝部）を１本または２本以上形成する。
（２）焼鈍工程
前記溝部が形成された大径管に、前記第１の製造方法（焼鈍工程）と同様な方法で焼鈍を行い、軟質材としておく。また、焼鈍を行わずに後記（３）を行ってもよい。
（３）準備工程
前記大径管の溝部の溝底部に、Ｓｎおよびはんだ、またはロウを置く。または、１本または２本以上の小径管の外表面にＳｎおよびはんだ、またはロウをメッキする。
（４）嵌込工程
前記大径管の溝部に、それぞれの溝部に対応した１本または２本以上の小径管の各々を嵌め込む。
（５）はんだ／ロウ付け工程
前記小径管が嵌め込まれた大径管を加熱して、前記溝部に前記小径管をはんだ付け、またはロウ付けし、複合伝熱管を作製する。
（６）捻り工程
前記複合伝熱管を管軸方向に一定角度で捻る。また、前記直線溝部の場合には、前記第１の製造方法（圧延嵌合工程）と同様な方法で圧延嵌合を行ってもよい。また、前記らせん溝部の場合には管の捻りを行わなくてもよい。
【０１４７】
また、前記（４）嵌込工程の後に、前記第１の製造方法（圧延嵌合工程）と同様な方法で圧延嵌合を行ってもよい。さらに、前記（３）〜（５）の代わりに、前記溝部に、それぞれの溝部に対応した１本または２本以上の小径管の各々を嵌め込み、その後、溝部をはんだ付け、またはロウ付けする方法でもよい。
【０１４８】
＜第３の製造方法＞
第３の製造方法は、溝部形成工程と、接着剤を塗布する塗布工程と、嵌込工程とを含む（焼鈍工程、捻り工程を含んでもよい）。
（１）溝部形成工程
前記第１の製造方法（溝部形成工程）と同様な方法で、大径管の外表面に、その管軸方向に平行な溝部（直線溝部）または管軸方向に一定の傾斜角度をなす溝部（らせん溝部）を１本または２本以上形成する。
（２）焼鈍工程
前記溝部が形成された大径管に、前記第１の製造方法（焼鈍工程）と同様な方法で焼鈍を行い、軟質材としておく。また、焼鈍を行わずに後記（３）を行ってもよい。
（３）塗布工程
前記大径管の溝部または前記小径管の少なくとも一部に接着剤を塗布する。接着剤としては、大径管および小径管の耐食性、耐応力腐食割れ性、耐蟻巣状腐食性などに悪影響を与えないものが望ましい。
（４）嵌込工程
前記大径管の溝部に、それぞれの溝部に対応した１本または２本以上の小径管の各々を嵌め込み、複合伝熱管を作製する。
（５）捻り工程
前記複合伝熱管を管軸方向に一定角度で捻る。また、前記直線溝部の場合には、前記第１の製造方法（圧延嵌合工程）と同様な方法で圧延嵌合を行ってもよい。また、前記らせん溝部の場合には管の捻りを行わなくてもよい。
【０１４９】
また、前記（４）嵌込工程の後に、前記第１の製造方法（圧延嵌合工程）と同様な方法で圧延嵌合を行ってもよい。さらに、前記（３）〜（４）の代わりに、前記溝部に、それぞれの溝部に対応した１本または２本以上の小径管の各々を嵌め込み、その後、溝部に沿って接着剤を塗布する方法でもよい。
【０１５０】
次に、大径管と小径管の間に樹脂層を形成させる場合の製造方法について説明する。
（第４の製造方法）
第４の製造方法は、溝部形成工程と、焼鈍工程と、樹脂塗布工程と、圧延嵌合工程と、樹脂硬化工程とを含む。
（１）溝部形成工程
前記第１の製造方法の溝部形成工程と同様に行う。
（２）焼鈍工程
前記第１の製造方法の焼鈍工程と同様に行う。
（３）樹脂塗布工程
前記したポリエチレングリコール、有機無機ハイブリットセラミックス等の樹脂５から適当な樹脂５を選定し、適当な粘性に調整する。この樹脂５を、大径管２に形成した１本または２本以上の溝部４の表面の少なくとも一部、または、１本または２本以上の小径管３の外表面の大径管２と嵌合される部分の少なくとも一部に、スプレー、インクジェット、筆など適当な方法により塗布する。（図１４（ｃ）参照）
【０１５１】
（４）圧延嵌合工程
前記圧延嵌合工程と同様に行い、前記樹脂５を硬化させる前に、樹脂５を介して１本または２本以上の小径管３を大径管２に圧延嵌合する。また、圧延嵌合により１本または２本以上の溝部４からはみ出した樹脂５は、ブロアーなどで除去する。また、樹脂５そのものが複合伝熱管の耐食性などに悪影響を及ぼさないものであれば、除去しなくてもよい。
【０１５２】
（５）樹脂硬化工程
前記圧延嵌合工程で作製された複合伝熱管に脱脂処理を施し、一般的に用いられる加熱器（図示せず）で前記樹脂５の硬化温度（２００℃以下が好ましい）まで昇温し、所定時間加熱し、大径管２と１本または２本以上の小径管３との間の樹脂５を硬化させる。この樹脂５の硬化により、大径管２と１本または２本以上の小径管３の嵌合が十分なものとなり、また、大径管２と１本または２本以上の小径管３との間の微細な隙間を埋めることができ、伝熱性能が向上する。
【０１５３】
また、複合伝熱管の少なくとも一部を図１７〜図２０に示すように巻回する場合には、前記圧延嵌合工程の後に、前記小径管３、５３、７３が嵌合された大径管２、５２、７２を所定半径で巻回する巻回工程を行った後、樹脂５を硬化させることが望ましい。
【０１５４】
つぎに、本発明の複合伝熱管の１つをＣＯ2冷媒ヒートポンプ式給湯器に使用した例を図１５を参照して説明する。図１５はヒートポンプユニット２４を給湯器３０に用いた例である。ヒートポンプユニット２４の熱交換の部分に本発明の複合伝熱管１を用いることができる。複合伝熱管１の大径管２に水を、２本の小径管３にＣＯ2冷媒を流通させる。ＣＯ2冷媒は蒸発器２５において大気より熱を吸収した後、圧縮機２６により圧縮され、高温高圧の流体として複合伝熱管１の２本の小径管３に送られる。複合伝熱管１において大径管２内の水と熱交換して低温の流体となり、膨張弁２７に送られる。膨張弁２７により膨張し、蒸発器２５で再度吸熱する。一方、貯湯タンク２８（タンク２９）よりポンプＰにより供給される低温の水は複合伝熱管１の大径管２に入り、２本の小径管３と接触することにより加熱され、高温の水となって貯湯タンク２８（タンク２９）に戻る。本発明の複合伝熱管１は伝熱性能が優れるため、ＣＯ2冷媒ヒートポンプ式給湯器３０の熱交換部分に好適に使用される。特に、図示しないが、渦巻状あるいはらせん状の巻回部を形成した複合伝熱管は、小さな体積で大きな熱交換容量を有するため、ヒートポンプユニット２４の小型化に大きく貢献する。同様に、小径管３内にＣＯ2冷媒またはフロンを流通させ、大径管２内に水を流通させることにより床暖房用の熱交換器としても使用可能である。
【０１５５】
また、本発明の複合伝熱管の1つを冷蔵庫用の熱交換器に使用した例を図１６を参照して説明する。図１６はガス圧縮式冷却原理を用いた冷蔵庫用の熱交換器２０である。熱交換器２０内の冷媒（例えば、フロン代替ガス）は圧縮機２１により圧縮されて高圧ガスとなり、これが放熱器２２で温度が下げられて液体となる。そして冷却器２３においては、この液体が急激に減圧（膨張）されることにより気化する。この気化により周囲の熱を大量に奪うため、この気化熱により熱交換器２０を備えた冷蔵庫内が冷却される。そして冷媒は低温低圧ガスとなって圧縮機２１に戻る。
【０１５６】
また、熱交換器２０に組み込まれた本発明の複合伝熱管１においては、放熱器２２と冷却器２３の間に２本の小径管３を介在させ、冷却器２３から圧縮機２１の間に大径管２を介在させる。そして、１本または２本以上の小径管３では、液体冷媒が管径の減少により減圧調整される。それと共に、放熱器２２だけでは除去しきれなかった液体冷媒の温度が、大径管２内を流動する低温低圧の冷媒ガスにより、低下熱交換される。これにより、液体冷媒を冷却器２３における気化に適する温度圧力に調整するものである。一方、大径管２では、大径管２内を流動する低温低圧の冷媒ガスが、１本または２本以上の小径管３を流動する中温低圧の液体冷媒により、高温傾向に熱交換される。このように、複合伝熱管１の使用により、熱交換器２０における冷媒の液化および気化が効率的におこなわれる。また、図示しないが、渦巻状あるいはらせん状の巻回部を形成した複合伝熱管を使用してもよい。
【実施例】
【０１５７】
以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明する。
（第１の実施例）
（１）複合伝熱管の作製
以下の手順で、表３に示す、大径管の管軸方向に一定の傾斜角度２．３°をなして形成された１本ないし４本の溝部に、１本ないし４本の小径管が嵌合された直管状複合伝熱管（実施例１（Ｎｏ．１〜４））を各４本ずつ作製した。また、大径管の管軸方向に平行（傾斜角度０°）な１本ないし４本の溝部に、１本ないし４本の小径管が嵌合された直管状複合伝熱管（参考例１（Ｎｏ．５〜８））も各４本ずつ作製した。
【０１５８】
（１−１）大径管の溝部形成
大径管には表１のものを使用した。大径管の材質としては、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅を使用した。また、溝部形成には表２に示すピンを所定の数（１本〜４本）使用した。図１０（ａ）と同様な方法で、ピン１０を固定し、大径管２を移動させることにより、大径管２の外周面に管軸方向に平行な１本ないし４本の溝部４を形成した。また、２本ないし４本の溝部４は、大径管２の管軸直交断面における大径管２の円周上に等間隔の位置に形成した（２本、３本、４本の小径管３の配置を示す図２（ｂ）、図５、図８参照）。また、１本ないし４本の溝部４の形成は、潤滑油を滴下しながら（図示せず）、大径管２全長に対し、両端部の１００ｍｍを除いた部分に形成した。
【０１５９】
また、大径管２を１回または複数回移動させることにより、大径管２に、複数回、溝部４が形成され、所定深さの溝部４を形成した。また、大径管２の移動回数が増えるたびに、溝部４の長さを短くし、溝部４の両端部が階段状になるようにした。また、溝部４の形成の際、溝部４内に微細な切り粉が発生するため、ピン１０の磨耗および小径管（図示せず）との接触状況を良くするために（図１２参照）、ブロアー（図示せず）を用いて切り粉を除去した。
【０１６０】
（１−２）溝部が形成された大径管の焼鈍
溝部が形成された大径管を脱脂し、ローラーハース炉を用いて非酸化雰囲気で大径管を焼鈍した。焼鈍後の大径管は軟化し、引張り強さは２４０〜２４６ＭＰａ、０．２％耐力は５３〜６０ＭＰａ、伸びは５０〜５３％、平均結晶粒径（管軸平行断面）は２５〜６０μｍとなった。
【０１６１】
（１−３）小径管の嵌合（直管状複合伝熱管の作製）
小径管には表１のものを使用した。小径管の材質としては、ＪＩＳＨ３３００に規定された合金番号Ｃ１２２０のりん脱酸銅を使用した。図１２（ａ）と同様な方法で、大径管２に形成された１本ないし４本の溝部４に１本ないし４本の小径管３の各々をそれぞれ軽く嵌め込み、大径管２を平行に移動Ｖ２しつつ、非圧延側の大径管２に管軸周りに一定の捻り（図１２（ａ）の捻りＳ２）を加えながら圧延ロール１６、１６に通す。これにより、１本ないし４本の小径管３が大径管２の外表面に管軸方向に一定の傾斜角度２．３°をなすように嵌合された直管状複合伝熱管（実施例１（Ｎｏ．１〜４））を作製した。
【０１６２】
また、参考例１（Ｎｏ．５〜８）の直管状複合伝熱管も、実施例１（Ｎｏ．１〜４）と同様な大径管および小径管を使用し、前記と同様な方法で作製した。但し、小径管の嵌合時の大径管の捻りは行なわなかった。
【０１６３】
（２）測定評価項目
前記で作製された４本の複合伝熱管の内１本について、長さ１００００ｍｍの溝部を１０００ｍｍずつに切断して１０本の試料を作成し、ｔ／Ｔ、小径管の円周長さ、傾斜角度、伝熱性能および小径管の外れ（曲げ加工性）を調査した。また、残りの３本を用いて小径管長さの変化および耐圧強度を調査した。
【０１６４】
（２−１）ｔ／Ｔ
図１（ｂ）、図２（ｂ）、図５、図８に示すように、ｔは、１本ないし４本の小径管３と嵌合している１本ないし４本の溝部４の溝底部分４ｂの肉厚ｔ１（小径管３が１本）、ｔ１とｔ２の平均値（小径管３が２本）、ｔ１〜ｔ３の平均値（小径管３が３本）、ｔ１〜ｔ４の平均値（小径管が３が４本）とする。また、Ｔは、同図に示す、小径管３と嵌合していない大径管２の肉厚Ｔ１〜Ｔ３の平均値（小径管３が１本）、Ｔ１とＴ２の平均値（小径管３が２本）、Ｔ１〜Ｔ３の平均値（小径管３が３本）、Ｔ１〜Ｔ４の平均値（小径管３が４本）とする。
【０１６５】
そして、長さ１００００ｍｍの溝部のうち、両端より１０００ｍｍ及び５０００ｍｍの３箇所より厚さ１０ｍｍ程度の試料を採取し、管軸直交断面を光学顕微鏡で観察してそれぞれの位置における肉厚ｔ１〜ｔ４、Ｔ１〜Ｔ４を測定し、それらの平均値よりｔ／Ｔを計算した。その結果を表３に示す。
【０１６６】
（２−２）小径管の円周長さ
前記ｔ／Ｔの試料を用いて、１本ないし４本の小径管３と大径管２が見かけ上接触している部分（溝部４に囲まれた小径管３の部分）に対して、小径管３の円周角を測定した。［測定された円周角（°）／３６０（°）］×１００で算出し値を「小径管の円周長さ（％）」とした（詳細は発明の実施形態参照）。その結果を表３に示す。
【０１６７】
（２−３）傾斜角度
図１〜図４に示す溝部４（小径管３）の傾斜角度（β）を、図２１に示す算出方法で、算出し、その結果を表３に示す。
【０１６８】
（２−４）伝熱性能
溝部４における大径管２と小径管３との密着状況で評価する。前記の１０００ｍｍずつに切断した１０本の試料において、両端部を除く９箇所の管軸直交断面で、溝部４の大径管３と小径管２との密着状況を光学顕微鏡で観察した。その結果を表３に示す。また、大径管２と小径管３の間に生じた隙間が微細で少ないものを、伝熱性能が優れ「○」と、生じた隙間が大きくないものを、伝熱性能が良好で「△」と、生じた隙間が大きく多いものを、伝熱性能が劣る「×」と評価した。
【０１６９】
（２−５）小径管の外れ（曲げ加工性）
曲げ試験により「小径管の外れ」を評価した。曲げ試験は、前記の長さ１０００ｍｍに切断された試料を用いて行なった。試料を半径３０ｍｍの曲げ治具に沿わせてＵ字曲げし、大径管２から小径管３が外れることはないかを評価した。なお、図１（ｂ）、図２（ｂ）、図５、図８に示すように、各試料の端面において、一点鎖線（Ｙ−Ｙ線）が曲げの中立軸となるように曲げた。その結果を表３に示す。
【０１７０】
（２−６）小径管長さの変化
切断しなかった複合伝熱管を使用して、以下の巻回加工を行った。図１〜図４の小径管３の両端部３ａの長さ（大径管２の溝部４から所定角度αで離脱した部分の長さ）を、巻回加工前と巻回加工後に測定した。巻回加工前後での長さの差の最大値を「小径管長さの変化」とした。その結果を表３に示す。
（巻回加工）
図１７、図１８（ａ）に示すように、小径管３が大径管２に嵌合されている部分の全長をらせん状に２０回巻回し、巻回部３１ｋの最小内径ＩＤが１５０ｍｍ、平均間隔（ピッチ）ｐが約１３ｍｍとなるようにした。
また、参考例１においては、１本ないし４本の小径管の配置を以下のようにして巻回した。小径管が１本の場合（Ｎｏ．５）では巻回軸の外側に１本配置、小径管が２本の場合（Ｎｏ．６）では大径管の管軸直交断面の左右方向（巻回軸内外側）に各１本ずつ配置、小径管が３本の場合（Ｎｏ．７）では大径管の管軸直交断面の上下方向に各１本ずつ、巻回軸内側に１本配置、小径管が４本の場合（Ｎｏ．８）では大径管の管軸直交断面の上下方向および左右方向に各１本ずつ配置した。
【０１７１】
（２−７）耐圧強度
切断しなかった複合伝熱管の大径管に水を充填してハンドポンプで徐々に加圧し、小径管が大径管から離脱し始める圧力をブルドン管ゲージで読取った。その結果を表３に示す。
【０１７２】
【表１】
2005076915.tif 000003
【０１７３】
【表２】
2005076915.tif 000004
【０１７４】
【表３】
2005076915.tif 000005
【０１７５】
（３）評価結果
実施例１（Ｎｏ．１〜４）は、伝熱性能、小径管の外れ（曲げ加工性）、小径管長さの変化および耐圧強度において良好な結果であった。また、参考例１（Ｎｏ．５〜８）と比較しても、前記評価項目において向上していた。なお、伝熱性能において表３では実施例１と参考例１のいずれもが「○」であるが、顕微鏡下での観察では大径管と小径管の間に生じた隙間は、参考例１の方が実施例１に比べてやや大きかった。
【０１７６】
（第２の実施例）
（１）複合伝熱管の作製
以下の手順で、表４、表５に示す、大径管の管軸方向に一定の傾斜角度１０°をなして形成された４本の溝部に、４本の小径管が嵌合された直管状複合伝熱管（実施例２（Ｎｏ．９））およびらせん状複合伝熱管（実施例２（Ｎｏ．１１））を各４本ずつ作製した。また、大径管の管軸方向に平行（傾斜角度０°）な４本の溝部に、４本の小径管が嵌合された直管状複合伝熱管（参考例２（Ｎｏ．１０））およびらせん状複合伝熱管（参考例２（Ｎｏ．１２）を各４本ずつ作製した。
【０１７７】
（１−１）大径管の溝部形成
使用した大径管およびピン、溝部形成手順は第１の実施例と同じである。但し、溝部形成時、図１０（ｂ）に示すように、大径管２を管軸周りに一定の捻りを加えながら（一定の角速度で回転しつつ）、管軸方向に平行に移動させることにより、大径管２の管軸方向に一定の傾斜角度７．５°をなす４本の溝部を形成した。
【０１７８】
（１−２）溝部が形成された大径管の焼鈍
第１の実施例と同じである。
【０１７９】
（１−３）小径管の嵌合（直管状複合伝熱管の作製）
使用した小径管は第１の実施例と同じである。そして、第１の実施例と同様な嵌合方法で、しかも、第１の実施例の大径管の非圧延側の捻り（図１２（ａ）の捻りＳ２参照）に加えて、圧延側の大径管にも捻り（図１２（ａ）の捻りＳ３参照）を加えながら小径管を嵌合した。これにより、４本の小径管が大径管の外表面に管軸方向に一定の傾斜角度１０°＝前記溝部形成時の傾斜角度７．５°＋小径管嵌合時の傾斜角度１．５°＋小径管嵌合後の傾斜角度１．０°をなすように嵌合された直管状複合伝熱管（実施例２（Ｎｏ．９））を作製した。
【０１８０】
（１−４）らせん状複合伝熱管の作製
前記（１−３）で作製した直管状複合伝熱管（実施例２（Ｎｏ．９））を、図１７、図１８（ａ）に示すように、４本の小径管３が大径管２に嵌合されている部分の全長をらせん状に２０回巻回し、巻回部３１ｋの最小内径ＩＤが１５０ｍｍ、平均間隔（ピッチ）ｐが約１３．０ｍｍのらせん状複合伝熱管３１（実施例２（Ｎｏ．１１））を作製した。
【０１８１】
また、参考例２（Ｎｏ．１０、１２）も、実施例２（Ｎｏ．９、１１）と同様な大径管および小径管を使用し、前記と同様な方法で作製した。但し、溝部形成時および小径管の嵌合時（嵌合後）における大径管の捻りは行わなかった。また、らせん状の巻回時の小径管の配置は、大径管の管軸直交断面の上下方向および左右方向に各１本ずつとした
【０１８２】
（２）測定評価項目
（直管状複合伝熱管）
ｔ／Ｔ、小径管の円周長さ、傾斜角度、伝熱性能、小径管の外れ（曲げ加工性）および耐圧強度について、第１の実施例と同様な方法で測定評価した。その結果を表４に示した。
【０１８３】
（らせん状複合伝熱管）
ｔ／Ｔ、小径管の円周長さ、傾斜角度、伝熱性能、小径管の外れ（曲げ加工性）、小径管長さの変化および耐圧強度について測定評価した。
（２−１）ｔ／Ｔ
らせん状複合伝熱管の巻回部の上端部、中央部および下端部より試験片を切出し、第１の実施例と同様な方法で測定した。その結果を表５に示す。
（２−２）小径管の円周長さ
前記ｔ／Ｔの試料を用いて、第１の実施例と同様に測定、算出した。その結果を表５に示す。
【０１８４】
（２−３）傾斜角度
第１の実施例と同様に測定した。その結果を表５に示す。
（２−４）伝熱性能
第１の実施例と同様に測定した。その結果を表５に示す。
【０１８５】
（２−５）小径管の外れ（曲げ加工性）
らせん状複合伝熱管の外観を目視観察し、大径管より小径管が浮いている箇所、小径管が外れている箇所があるかを観察した。その結果を表５に示す。
【０１８６】
（２−６）小径管長さの変化
第１の実施例と同様に測定した。その結果を表５に示す。
（２−７）耐圧強度
第１の実施例と同様に測定した。その結果を表５に示す。
【０１８７】
【表４】
2005076915.tif 000006
【０１８８】
【表５】
2005076915.tif 000007
【０１８９】
（３）評価結果
実施例２（Ｎｏ．９、１１）は、伝熱性能、小径管の外れ（曲げ加工性）、小径管長さの変化および耐圧強度において良好な結果であった。また、参考例２（Ｎｏ．１０、１２）と比較しても、前記評価項目において向上していた。なお、伝熱性能において表４、５では実施例２と参考例２のいずれもが「○」であるが、顕微鏡下での観察では大径管と小径管の間に生じた隙間は、参考例２の方が実施例２に比べてやや大きかった。
【０１９０】
（第３の実施例）
（１）複合伝熱管の作製
以下の手順で、表６に示す、大径管の管軸方向に一定の傾斜角度３°をなして形成された３本の溝部に、樹脂を介して、３本の小径管が嵌合された直管状複合伝熱管（実施例３（Ｎｏ．１３））および渦巻状複合伝熱管（実施例３（Ｎｏ．１４））を各４本ずつ作製した。
【０１９１】
（１−１）大径管の溝部形成
使用した大径管およびピン、溝部形成手順は第１の実施例と同じである。
（１−２）溝部が形成された大径管の焼鈍
第１の実施例と同じである。
【０１９２】
（１−３）樹脂の塗布
樹脂としてはポリエチレングリコールを用いた。樹脂を水で塗布しやすい濃度に希釈し、更に、溝部における樹脂の存在状態を確認するため、青インクで着色し、大径管に形成した溝部に塗布した。
【０１９３】
（１−４）小径管の嵌合
使用した小径管は第１の実施例と同じである。そして、第２の実施例と同様な嵌合方法で小径管を嵌合し、３本の小径管が大径管の外表面に管軸方向に一定の傾斜角度３°＝小径管嵌合時の傾斜角度２°＋小径管嵌合後の傾斜角度１°をなすように嵌合された大径管を作製した。そして、直管状複合伝熱管を作製するために、後記（１−６）樹脂の硬化を行なった。
【０１９４】
（１−５）渦巻状巻回部の作製
前記（１−４）で作製した大径管を、図１９、図２０（ａ）と同様に（図では小径管３は４本記載しているが、本実施例では３本である。また、大径管と小径管の間の樹脂は記載していない）、３本の小径管３が大径管２に嵌合されている部分の全長を、渦巻状に巻回直径が縮径する方向に７回巻回し、引き続いて、巻回直径が拡径する方向に７回巻回した。そして、二つ巻回部６１ｋ、６１ｋの最小内径ＩＤが２００ｍｍ、最大外径ＯＤが４００ｍｍ、平均間隔（ピッチ）ｐが約１３．５ｍｍとなるようにした。
【０１９５】
（１−６）樹脂の硬化
前記（１−４）の小径管が嵌合した大径管、および前記（１−５）の渦巻状巻回部が形成された大径管を、非酸化性雰囲気に保たれた２００℃の炉に装入し、所定時間（１時間）加熱し、樹脂を硬化させ、直管状複合伝熱管（実施例３（Ｎｏ．１３））および渦巻状複合伝熱管（実施例３（Ｎｏ．１４）を得た。
【０１９６】
（２）測定評価項目
第２の実施例と同様な測定評価項目とした。また、小径管長さにおける巻回加工は、図１９、図２０（ａ）に示すように、二つの渦巻状巻回部６１ｋ、６１ｋの最小内径ＩＤが２００ｍｍ、最大外径ＯＤが４００ｍｍ、平均間隔（ピッチ）ｐが約３．５ｍｍとなるようにした。その結果を表６に示す。
【０１９７】
【表６】
2005076915.tif 000008
【０１９８】
（３）評価結果
実施例３（Ｎｏ．１３、１４）は、伝熱性能、小径管の外れ（曲げ加工性）、小径管長さの変化および耐圧強度において良好な結果であった。
【０１９９】
（第４の実施例）
作製した複合伝熱管（実施例１（Ｎｏ．４）、実施例２（Ｎｏ．１１））について、冷却媒体を使用した際の伝熱性能を確認した。複合伝熱管の大径管に流量１．１５ｋｇ／ｍｉｎの水を流し、小径管に０．８５ｋｇ／ｍｉｎのＣＯ2を流した。この複合伝熱管を１０００時間運転し、運転１０時間後、１０００時間後の入口温度（大径管）に対する出口温度（大径管）の変化を見ることにより、伝熱性能を確認した。また、参考例１（Ｎｏ．８）、参考例２（Ｎｏ．１２）についても同様に確認した。その結果を表７に示す。
【０２００】
【表７】
2005076915.tif 000009
【０２０１】
実施例１（Ｎｏ．４）、実施例２（Ｎｏ．１１）の入側温度に対する出側温度は、参考例１（Ｎｏ．８）、参考例２（Ｎｏ．１２）と比べても出側温度が高く、常に安定していた。従って、良好な伝熱性能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】（ａ）は本発明にかかる１本の小径管を備える複合伝熱管の側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１−Ｘ１線の断面図、（ｃ）は溝部の端部を示す部分切断斜視図である。
【図２】（ａ）本発明にかかる２本の小径管を備える複合伝熱管の側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ２−Ｘ２線の断面図である。
【図３】本発明にかかる３本の小径管を備える複合伝熱管の側面図である。
【図４】本発明にかかる４本の小径管を備える複合伝熱管の側面図である。
【図５】図３のＸ３−Ｘ３線の断面図である。
【図６】図５の他の実施形態の断面図である。
【図７】図５の他の実施形態の断面図である。
【図８】図４のＸ４−Ｘ４線の断面図である。
【図９】図８の他の実施形態の断面図である。
【図１０】（ａ）本発明にかかる複合伝熱管の大径管の２箇所または４箇所に溝部を形成する溝部形成工程を模式的に示す管軸平行断面図、（ｂ）は（ａ）の他の実施形態の管軸平行断面図である。
【図１１】本発明にかかる複合伝熱管の大径管に溝部を形成する溝部形成工程を模式的に示す管軸直交断面図で、（ａ）は溝部が４箇所の場合、（ｂ）は溝部が３箇所の場合である。
【図１２】（ａ）は本発明にかかる大径管に２本または４本の小径管を嵌合する圧延嵌合工程を模式的に示す管軸平行断面図、（ｂ）は（ａ）の他の実施形態の管軸平行断面図である。
【図１３】本発明にかかる複合伝熱管の大径管に小径管を嵌合する圧延嵌合工程を模式的に示す管軸直交断面図で、（ａ）は小径管が４本の場合、（ｂ）は小径管が３本の場合である。
【図１４】（ａ）は図１２の嵌合前の溝部の部分拡大断面図、（ｂ）は嵌合後の溝部の部分拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）の他の実施形態の部分拡大断面図である。
【図１５】本発明にかかる複合伝熱管を使用した給湯器の構成を模式的に示す説明図である。
【図１６】本発明にかかる複合伝熱管を使用した熱交換器の構成を模式的に示す説明図である。
【図１７】本発明にかかるらせん状の巻回部が形成された複合伝熱管の斜視図である。
【図１８】（ａ）は図１７のＣ−Ｃ線の断面図、（ｂ）、（ｃ）は図１７の他の実施形態を示す部分断面図である。
【図１９】本発明にかかる渦巻状の巻回部が形成された複合伝熱管の斜視図である。
【図２０】（ａ）は図１９のＤ−Ｄ線の断面図、（ｂ）は図１９の他の実施形態を示す部分断面図である。
【図２１】本発明にかかる複合伝熱管の傾斜角度の算出方法を示す図である。
【図２２】従来の複合伝熱管の断面図である。
【図２３】（ａ）、（ｂ）は他の従来の複合伝熱管の断面図である。
【図２４】従来の他の複合伝熱管の斜視図である。
【符号の説明】
【０２０３】
１、３１、４１、５１、６１、７１  複合伝熱管
２、５２、７２  大径管
２ａ      両端部
３、５３、７３  小径管
３ａ      両端部
３Ａ      表面
４        溝部
４ａ      突起部
４ｂ      溝底部分
４Ａ      表面
５        樹脂
３１ｋ、４１ｋ、５１ｋ、６１ｋ、７１ｋ  巻回部
６１ｉ、７１ｉ  移行部
１０      ピン
１１      溝加工部
１１ａ    溝加工部先端
１２      把持部
１３      繋ぎ部
１４      肩部
１５      スリーブ
１６      圧延ロール
２０      熱交換器
２１、２６  圧縮機
２２      放熱器
２３      冷却器
２４      ヒートポンプユニット
２５      蒸発器
２７      膨張弁
２８      貯湯タンク
２９      タンク
３０      給湯器
Ａ        複合化区間Ｂ以外の部分
Ｂ        複合化区間
α        角度
β        傾斜角度
ｄ        外径
ＩＤ      最小内径
ＯＤ      最大外径
Ｈ        高さ
ａ        管外径
ｐ        間隔
【図１】
2005076915.tif 000010
【図２】
2005076915.tif 000011
【図３】
2005076915.tif 000012
【図４】
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【図５】
2005076915.tif 000014
【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】
2005076915.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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