(57)【要約】【課題】コイル状に巻かれた部分の巻き始め部及び巻き終わり部にてチューブが折損してしまうことを防止する。【解決手段】第１、２チューブ２、３のうちコイル状に巻かれている部分であって、巻き始め側及び巻き終わり側に非接合部６を設ける。これにより、非接合部６は、あたかもコイルスプリングのように変形することができるので、コイル状に巻かれた部分に発生する曲げモーメントは、バネ部をなす非接合部６で吸収される。つまり、ストレート部２ａ、３ａ及びジョイント部４ａ、４ｂに作用する加振力による曲げモーメントは、非接合部６において、曲げ変形及び捩り変形等に分散して吸収されるので、コイル状に巻かれた部分の巻き始め部及び巻き終わり部にて第１、２チューブ２、３が折損しまうことを防止できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次流体が流れる第１チューブ（２）、及び二次流体が流れる第２チューブ（３）を有し、前記一次流体と前記二次流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、
前記第１チューブ（２）と前記第２チューブ（３）とは、前記第１チューブ（２）と前記第２チューブ（３）とが交互に位置するようにコイル状に巻かれているとともに、巻き始め側及び巻き終わり側を除いた部位で接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１チューブ（２）及び前記第２チューブ（３）のうちコイル状に巻かれている部分であって、前記巻き始め側及び前記巻き終わり側に設けられた非接合部（６）は、略１巻きであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１チューブ（２）及び前記第２チューブ（３）は、扁平断面形状を有す管であり、
さらに、前記両チューブ（２、３）は、扁平面にて接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１チューブ（２）と前記第２チューブ（３）とは、ろう接にて接合されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１チューブ（２）は、リン脱酸銅製であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第２チューブ（３）は、リン脱酸銅製であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関するもので、蒸気圧縮式冷凍機（ヒートポンプ）を用いた給湯器や温水タンクに保温貯蔵されている温水と床暖房回路内を循環する熱媒体とを熱交換する熱交換器にに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱交換器では、第１チューブと第２チューブとを交互に重ねて螺旋状に巻いてコイル状とし、軸方向両端側からボルトとナットを締め付けることにより、第１チューブと第２チューブとを圧接している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１３−２８０６９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、締め付けによる圧接では、第１チューブと第２チューブとの間に発生する微細な空隙を排除することは難しく、第１チューブと第２チューブとの間の接触熱抵抗を十分に低減することはできない。
【０００５】
このため、特許文献１に記載の発明において、十分な熱交換能力を確保するには、第１チューブと第２チューブとの接触面積を増大させて伝熱面積を増大させる必要があるので、第２チューブ及び第１チューブ、つまり熱交換器の大型化を招いてしまう。
【０００６】
そこで、出願人は、第１チューブと第２チューブとを互いに渦巻き状に屈曲した状態で巻いてろう接（ろう付け）することにより、第１チューブと第２チューブとが溶加材（ろう材）を介して一体化して熱交換器１の大型化を抑制しつつ、十分な熱交換能力を確保する熱交換器を試作検討したが、以下に述べる問題が新たに発生した。
【０００７】
すなわち、第１チューブＰ１及び第２チューブＰ２は、図４に示すように、二本のパイプ（管）が重ねられた状態でコイル状に巻かれているが、第１チューブＰ１及び第２チューブＰ２の長手方向端部側には、貯湯タンクや圧縮機等の他の機器に接続するためのジョイント部４、及びジョイント部４に連なる略直線状のストレート部Ｐ１１、Ｐ２１が設けられている。
【０００８】
このとき、ストレート部Ｐ１１、Ｐ２１及びジョイント部４は、あたかも、「コイル状に巻かれた部分を固定側として先端側に錘が設けられた片持ち梁」のような構造となるので、熱交換器を搬送する際の振動により、片持ち梁部分、つまりストレート部Ｐ１１、Ｐ２１及びジョイント部４が大きく振動してしまう。
【０００９】
このため、片持ち梁の固定端側、つまりコイル状に巻かれた部分に大きな曲げモーメントによる応力が発生してしまうので、コイル状に巻かれた部分の巻き始め部及び巻き終わり部にて第１チューブＰ１及び第２チューブＰ２が折れてしまうといった不具合が発生した。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な熱交換器を提供し、第２には、コイル状に巻かれた部分の巻き始め部及び巻き終わり部にてチューブが折損してしまうことを防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、一次流体が流れる第１チューブ（２）、及び二次流体が流れる第２チューブ（３）を有し、一次流体と二次流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、第１チューブ（２）と第２チューブ（３）とは、第１チューブ（２）と第２チューブ（３）とが交互に位置するようにコイル状に巻かれているとともに、巻き始め側及び巻き終わり側を除いた部位で接合されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、両チューブ（２、３）のうちコイル状に巻かれている部分であって、巻き始め側及び巻き終わり側に設けられた接合されていない部分は、あたかもコイルスプリングのように変形することができる。
【００１３】
したがって、コイル状に巻かれた部分に発生する曲げモーメントは、バネ部をなす接合されていない部分で吸収されるので、コイル状に巻かれた部分の巻き始め部及び巻き終わり部にて第１、２チューブ（２、３）が折損しまうことを防止できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、第１チューブ（２）及び第２チューブ（３）のうちコイル状に巻かれている部分であって、巻き始め側及び巻き終わり側に設けられた非接合部（６）は、略１巻きであることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、第１チューブ（２）及び第２チューブ（３）は、扁平断面形状を有す管であり、さらに、両チューブ（２、３）は、扁平面にて接合されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、第１チューブ（２）と第２チューブ（３）とは、ろう接にて接合されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、第１チューブ（２）は、リン脱酸銅製であることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、第２チューブ（３）は、リン脱酸銅製であることを特徴とするものである。
【００１９】
因みに、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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る熱交換器を床暖房装置の熱交換器に適用したものである。なお、床暖房装置の熱交換器とは、保温タンク等に保温貯蔵された温水と床暖房用の熱媒体とを熱交換することにより熱媒体を加熱する熱媒体加熱用熱交換器である。
【００２１】
因みに、床暖房用の熱媒体として、本実施形態では、エチレングリコール系の不凍液が混入された水を採用している。
【００２２】
図１は本実施形態に係る熱交換器１の外観図であり、この熱交換器１は、一次流体をなす温水が流れる第１チューブ２、及び二次流体をなす床暖房用の熱媒体が流れる第２チューブ３を有して構成されたものである。
【００２３】
そして、第１チューブ２と第２チューブ３とは、第１チューブ２と第２チューブ３とが交互に位置するようにコイル状に巻かれて接合されて、一次流体と二次流体との間で熱交換させるもので、両チューブ２、３のうち巻き始め側及び巻き終わり側を除いた部位が、ろう接にて接合されている。
【００２４】
ここで、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を溶融させないように接合する技術を言う。因みに、融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃以下の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。
【００２５】
また、第１、２チューブ２、３は、図２に示すように、押し出し又は引き抜き加工にて断面が扁平状に形成されたリン脱酸銅製のチューブであり、その扁平面にて両チューブ２、３はろう接されている。
【００２６】
なお、第１、２チューブ２は、相当直径外形が約１２ｍｍとなるように扁平状に形成されているとともに、コイル部分の内径が約１２０ｍｍとなるように螺旋状に巻かれている。ここで、相当直径とは、相当直径の２乗に円周率を乗した値が断面積となるような値を言う。
【００２７】
また、図１中、第１チューブ２の長手方向端部、つまりコイル部分の巻き始め側及び巻き終わり側に設けられたストレート部２ａには、保温タンク（図示せず。）の温水出入口と第１チューブ２とを接続するためのジョイント部４ａが設けられており、本実施形態では、ジョイント部４ａを真鍮等の金属製として、ろう接にて第１チューブ２（ストレート部２ａ）に接合している。
【００２８】
同様に、第２チューブ３の長手方向端部、つまりコイル部分の巻き始め側及び巻き終わり側に設けられたストレート部３ａには、床暖房装置（図示せず。）の熱媒体出入口と第２チューブ３とを接続するためのジョイント部４ｂが設けられており、本実施形態では、ジョイント部４ｂを真鍮等の金属製として、ろう接にて第２チューブ２（ストレート部２ｂ）に接合している。
【００２９】
なお、ブラケット５は熱交換器１を支持固定するための支持部材であり、このブラケット５は、本実施形態では、両チューブ２、３のうちコイル状に巻かれた部分にろう接にて接合されている。
【００３０】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３１】
コイル状に巻かれた両チューブ２、３のうち巻き始め側及び巻き終わり側を除いた部位がろう接にて接合されて一体化しているのに対して、両チューブ２、３のうちコイル状に巻かれている部分であって、巻き始め側及び巻き終わり側に設けられた非接合部６（図１参照）は接合されていないので、あたかもコイルスプリングのように変形することができる。
【００３２】
したがって、ストレート部２ａ、３ａ及びジョイント部４ａ、４ｂは、あたかも、「固定側がバネ（非接合部６）介して支持され、かつ、その先端側に錘が設けられた片持ち梁」のような構造となる。このため、片持ち梁の固定端側、つまりコイル状に巻かれた部分に発生する曲げモーメントは、バネ部をなす非接合部６で吸収される。
【００３３】
つまり、ストレート部２ａ、３ａ及びジョイント部４ａ、４ｂに作用する加振力による曲げモーメントは、非接合部６において、曲げ変形及び捩り変形等に分散して吸収されるので、コイル状に巻かれた部分の巻き始め部及び巻き終わり部にて第１、２チューブ２、３が折損しまうことを防止できる。
【００３４】
上述の説明からも明らかなように、本実施形態では、コイル状に巻かれた部分の巻き始め部及び巻き終わり部に非接合部６を設けてコイルバネ部を構成することにより加振力による曲げモーメントを吸収するものであるので、この目的のみを達成するならば、熱交換器１全体をコイルバネ状としてもよいが、熱交換器１全体をコイルバネ状とすると、両チューブ２、３間の熱抵抗が増大して熱交換能力が低下してしまう。
【００３５】
この問題に対して発明者が検討したところ、熱交換能力を確保しつつ、効果的に第１、２チューブ２、３の折損を防止するには、非接合部６を略１巻きとすることが望ましいとの結論を得た。
【００３６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、両チューブ２、３の断面形状を扁平状としたが、本実施形態は、図３に示すように、略真円状としたものである。なお、本実施形態に係るチューブ２、３の外形は略１２ｍｍであり、コイル部のの内形は第１実施形態と同様に１２０ｍｍである。
【００３７】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明に係る熱交換器を床暖房装置の熱交換器に適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【００３８】
また、上述の実施形態では、両チューブ２、３をリン脱酸銅製としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばステンレス製としてもよい。
【００３９】
また、上述の実施形態では、コイル状に巻かれた部分の外径側にフィレットが形成されるように両チューブ２、３がろう接されていたが、本発明ははこれに限定されるものではなく、例えば内径側又は内径側及び外径側にフィレットが形成されるように両チューブ２、３がろう接してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器の全体図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る熱交換器のチューブ部分の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る熱交換器のチューブ部分の断面図である。
【図４】従来の技術に係る熱交換器の全体図である。
【符号の説明】
１…熱交換器、２…第１チューブ、３…第２チューブ、
４ａ、４ｂ…ジョイント部、６…非接合部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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