(57)【要約】  【課題】ヒートポンプ式給湯装置等に用いられる、外管にアルミニウム多穴管を用いた多重管式熱交換器（ガスクーラー）で、電食させない工夫や電食する前に水の漏洩を検知させる工夫を施した多重管式熱交換器を提供する。  【解決手段】銅製の内管１と、アルミニウム製で且つ複数の多穴流路４が押出形成された外管２からなり、多穴流路４を炭酸ガスの流路とし、内管１内を水の流路としたもので、内管１と外管２の間に樹脂製皮膜３を形成させたことにより、銅とアルミニウムとの間で電食が発生しにくくなり、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路とし、前記内管と前記外管の間に樹脂製皮膜を設けた多重管式熱交換器。
【請求項２】
銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路とし、前記内管と前記外管の間には漏洩検知溝を形成した多重管式熱交換器。
【請求項３】
銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁全体に密着するアルミニウム製の中管と、前記中管の外壁を覆って前記中管の外壁に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路とし、前記中管と前記外管の間には漏洩検知溝を形成した多重管式熱交換器。
【請求項４】
銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁全体に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路とし、前記外管には前記多穴流路よりも内壁寄りに漏洩検知小孔が多数形成した多重管式熱交換器。
【請求項５】
前記外管の外壁を覆って断熱素材を配設した請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の多重管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸ガス冷媒（ＣＯ２）及びその混合冷媒と水との間で熱交換させる多重管式熱交換器に関するものであって、特に高圧側の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にて、給湯水や暖房用ブラインを加熱する超臨界ヒートポンプ式給湯装置又は超臨界ヒートポンプ式空調装置に適用する、多重管式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の多重管式熱交換器は、銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路としたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載された従来の多重管式熱交換器を示すものである。図６に示すように、銅製の内管１とアルミニウム製の外管２とからなり、外管２は押出加工により複数の多穴流路４を形成して成る。
【０００４】
以上のように構成された多重管式熱交換器について、以下その動作を説明する。
【０００５】
まず、内管１内には水が流れ、外管２の多穴流路４にはＣＯ２冷媒が対向して流れる。内管１を外管２に挿入した後、内管１を拡径することにより、内管１と外管２を密着させ、所定の長さに成形して端末部を接合した後、熱交換器を構成したものである。ＣＯ２冷媒の圧力が臨界圧力以上となるので多穴流路とすることで、穴径を小さくし、且つ外管をアルミ化することでコスト低減を図ったものとなっている。
【特許文献１】特開２００２−２１３８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の構成では、水の流路である銅製の内管が内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管との密着部にまで到達した場合、銅とアルミニウムとの間で電食が起こり、急激にアルミニウムが孔食してＣＯ２冷媒の多穴流路に到達する可能性がある。よって、流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険性があるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電食させない工夫や電食する前に水の漏洩を検知させる工夫を施した多重管式熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来の課題を解決するために、本発明の多重管式熱交換器は、銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着するアルミニウム製の外管と、前記内管と前記外管の間に形成された樹脂製皮膜と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路としたものである。
【０００９】
これによって、水の流路である銅製の内管の内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管との密着部にまで到達した場合においても、内管と外管の間に形成された樹脂製皮膜が保護膜となり、銅とアルミニウムとの間で電食が発生しにくくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多重管式熱交換器は、アルミニウム管を電食させない工夫や電食する前に水の漏洩を検知させる工夫を施すことで、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路とし、前記内管と前記外管の間に樹脂製皮膜を設けたことにより、水の流路である銅製の内管の内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管との密着部にまで到達した場合においても、内管と外管の間に形成された樹脂製皮膜が保護膜となり、銅とアルミニウムとの間で電食が発生しにくくなる。よって、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路とし、前記内管と前記外管の間には漏洩検知溝を形成したことにより、水の流路である銅製の内管の内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管との密着部にまで到達した場合においても、銅とアルミニウムとの間で電食が起こり急激にアルミニウムが孔食してＣＯ２冷媒の多穴流路に到達する前に、前記漏洩検知溝から水が多重管式熱交換器の外部に排出され、その水を検知することでシステムの運転を止めれば、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁全体に密着するアルミニウム製の中管と、前記中管の外壁を覆って前記中管の外壁に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路とし、前記中管と前記外管の間には漏洩検知溝を形成したことにより、水の流路である銅製の内管の内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管との密着部にまで到達した場合においても、銅とアルミニウムとの間で電食が起こり急激にアルミニウムが孔食してＣＯ２冷媒の多穴流路に到達する前に、前記漏洩検知溝から水が多重管式熱交換器の外部に排出され、その水を検知することでシステムの運転を止めれば、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能であると同時に、漏洩検知溝の周囲はアルミニウムのみで構成されているので、外気に触れる可能性のある漏洩検知溝を介して、大気中に存在する水分が、銅とアルミニウムとの間で電池作用を起こして電食が発生する可能性についても回避することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、銅製の内管と、前記内管の外壁を覆って前記内管の外壁全体に密着するアルミニウム製の外管と、からなり、前記外管は押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管であり、前記外管に形成された多穴流路を炭酸ガスの流路とし、前記内管内を水の流路とし、前記外管には前記多穴流路よりも内壁寄りに漏洩検知小孔が多数形成したことにより、水の流路である銅製の内管の内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管との密着部にまで到達した場合においても、銅とアルミニウムとの間で電食が起こり急激にアルミニウムが孔食してＣＯ２冷媒の多穴流路に到達する前に、前記漏洩検知小孔から水が多重管式熱交換器の外部に排出され、その水を検知することでシステムの運転を止めれば、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能であると同時に、漏洩検知小孔の周囲はアルミニウムのみで構成されているので、外気に触れる可能性のある漏洩検知小孔を介して、大気中に存在する水分が、銅とアルミニウムとの間で電池作用を起こして電食が発生する可能性についても回避することができる。さらに、内管と外管の基本２部品で構成することができ、製作上の工数の低減にもなりコスト面でも経済的なものとすることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記外管の外壁を覆って断熱素材を配設したものであり、内管と外管の間に、樹脂製皮膜や、漏洩検知溝を構成したり、中管を挿入したりするなどの熱抵抗が微増する欠点を補うもので、外管と外気との熱伝導を遮断して、水とＣＯ２冷媒との熱伝達を促進させ、伝熱性能を向上させることができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成について同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における多重管式熱交換器の断面図である。
【００１８】
図１において、多重管式熱交換器は、銅製の内管１と、内管１の外壁を覆って内管１の外壁に密着するアルミニウム製の外管２と、内管１と外管１の間に形成された樹脂製皮膜３と、からなり、外管２には複数の多穴流路４が形成されている。多穴流路４には炭酸ガス（ＣＯ２冷媒）が流れ、内管１内には水が流れるものである。アルミニウム製の外管２は、ＣＯ２冷媒が臨界圧力以上となっても充分耐え得る強度の多穴流路４の形状および肉厚が確保されているものである。また銅製の内管１においても、実使用上問題のない耐食性を有する肉厚が確保されており、好ましくは内面溝付管が望ましい。また、通常、所定の長さで曲げ加工され、端部には接続部材が取り付けられている（図示せず）。
【００１９】
以上のように構成された多重管式熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００２０】
まず、銅製の内管１に、樹脂製皮膜３、好ましくは電気絶縁性のあるポリエステルやポリエチレンなどの薄膜（０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度）で且つ伸縮性のある樹脂チューブ、或いは樹脂製テープを被覆し、アルミニウムの押出加工により多数の冷媒流路が形成された円筒形多穴管である外管２の内側に挿入して、内管１に、好ましくは液を充填し圧力を上げて、内管１と樹脂製皮膜３と外管２が強固に密着するまで内管１を拡径させる。極まれに、水の流路である銅製の内管１の内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管２との密着部にまで到達した場合においても、内管１と外管２の間に形成された樹脂製皮膜３が保護膜となり、銅とアルミニウムとの間で電食が発生しにくくなる。よって、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能である。
【００２１】
なお、本実施の形態では、多穴流路４は６流路としたが、少なくとも２流路以上あればよい。
【００２２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における多重管式熱交換器の断面図である。
【００２３】
図２において、内管１と外管２の間には漏洩検知溝５が形成されている。漏洩検知溝５は、内管１の外壁に加工しても、外管２の内壁に加工してもよい。漏洩検知溝５の形状は少量の水でも流れる程度で且つ、著しく熱抵抗とならない程度のサイズが望ましい。また、漏洩検知溝５の配置は、内管１の外壁に均等に細かく同じピッチで形成するのが望ましい。
【００２４】
さらに、所定の長さで曲げ加工される場合でも、端部に取り付けられた接続部材近傍から漏洩検知溝５を介して、漏洩した水が流れ落ちる構造に工夫されているのが望ましい。
【００２５】
以上のように構成された多重管式熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００２６】
まず、アルミニウムの押出加工により、複数の多穴流路４と、内壁に多数の漏洩検知溝５が形成された円筒形多穴管である外管２を準備し、銅製の内管１を、外管２の内側に挿入して、内管１に、好ましくは液を充填し圧力を上げて、内管１と外管２が強固に密着するまで内管１を拡径させる。極まれに、水の流路である銅製の内管１の内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管２との密着部にまで到達した場合においても、銅とアルミニウムとの間で電食が起こり急激にアルミニウムが孔食してＣＯ２冷媒の多穴流路４に到達する前に、漏洩検知溝５から水が多重管式熱交換器の外部に排出され、その水を検知することでシステムの運転を止めれば、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能である。また、万が一、多重管式熱交換器の外部に排出される水を検知できなくて、銅とアルミニウムとの間で電食が起こり急激にアルミニウムが孔食してＣＯ２冷媒の多穴流路４に到達した場合でも、通常、銅製の内管１を腐食貫通した孔は非常に小さいものであり、漏洩検知溝５の方が大きいので、ＣＯ２冷媒は漏洩検知溝５を介して、外部に排出される。よってシステムの運転は停止してしまう。したがって、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険は極めて低くすることが可能である。
【００２７】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における多重管式熱交換器の断面図である。
【００２８】
図３において、銅製の内管１とアルミニウム製の外管２の間にはアルミニウム製の中管６が密着固定されている。中管６と外管２の間には漏洩検知溝５が形成されている。漏洩検知溝５は、中管６の外壁に加工しても、外管２の内壁に加工してもよい。
【００２９】
以上のように構成された多重管式熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００３０】
まず、銅製の内管１をアルミニウム製の中管６に挿入し、内管１を拡径するか、中管６を縮径することにより、内管１と中管２を密着固定する。さらにそれらを外管２の内側に挿入して、拡径するか、外管２を縮径することにより密着固定する。極まれに、水の流路である銅製の内管１の内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管２との密着部にまで到達した場合においても、銅とアルミニウムとの間で電食が起こり急激にアルミニウムが孔食してＣＯ２冷媒の多穴流路４に到達する前に、漏洩検知溝５から水が多重管式熱交換器の外部に排出され、その水を検知することでシステムの運転を止めれば、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能であると同時に、漏洩検知溝５の周囲はアルミニウムのみで構成されているので、外気に触れる可能性のある漏洩検知溝５を介して、大気中に存在する水分が、銅とアルミニウムとの間で電池作用を起こして電食が発生する可能性についても回避することができる。
【００３１】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における多重管式熱交換器の断面図である。
【００３２】
図４において、外管２は、アルミニウムの押出加工により、複数の多穴流路４と、多穴流路４よりも内壁寄りに漏洩検知小孔７が多数形成された円筒形多穴管である。
【００３３】
以上のように構成された多重管式熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００３４】
まず、銅製の内管１を外管２に挿入し、内管１に、好ましくは液を充填し圧力を上げて、内管１と樹脂製皮膜３と外管２が強固に密着するまで内管１を拡径させる。極まれに、水の流路である銅製の内管１の内面から腐食が進行し、アルミニウム製外管２との密着部にまで到達した場合においても、銅とアルミニウムとの間で電食が起こり急激にアルミニウムが孔食してＣＯ２冷媒の多穴流路４に到達する前に、漏洩検知小孔７から水が多重管式熱交換器の外部に排出され、その水を検知することでシステムの運転を止めれば、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能であると同時に、漏洩検知小孔７の周囲はアルミニウムのみで構成されているので、外気に触れる可能性のある漏洩検知小孔７を介して、大気中に存在する水分が、銅とアルミニウムとの間で電池作用を起こして電食が発生する可能性についても回避することができる。さらに、内管１と外管２の基本２部品で構成することができ、製作上の工数の低減にもなりコスト面でも経済的なものとすることができる。
【００３５】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５における多重管式熱交換器の断面図である。
【００３６】
図５において、断熱素材８は、外管２の外壁を覆って配設してある。本実施の形態は、内管１と外管２の間に、樹脂製皮膜３を形成したものであるが、内管１と外管２の間に、漏洩検知溝５を構成したり、中管６を挿入したものでも良い。
【００３７】
以上のように構成された多重管式熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００３８】
まず、外管２の外壁を覆って断熱素材８を配設したものである。断熱素材８は、ポリエチレン等の材質でできており、軟らかく曲げ加工等にも適しているものである。断熱素材８を全長に割渡って外管２の外壁に覆うことにより、内管１と外管２の間に、樹脂製皮膜３や、漏洩検知溝５を構成したり、中管６を挿入したりするなどの熱抵抗が微増する欠点を補うことができ、外管２と外気との熱伝導を遮断して、水とＣＯ２冷媒との熱伝達を促進させ、伝熱性能を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明の多重管式熱交換器は、アルミニウム管を電食させない工夫や電食する前に水の漏洩を検知させる工夫を施すことで、ＣＯ２冷媒流路内に存在する冷凍機油等の成分が水側に流入する危険を回避することが可能となるので、ヒートポンプ式給湯装置又はヒートポンプ式空調装置用等の多重管式熱交換器の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における多重管式熱交換器の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における多重管式熱交換器の断面図
【図３】本発明の実施の形態３における多重管式熱交換器の断面図
【図４】本発明の実施の形態４における多重管式熱交換器の断面図
【図５】本発明の実施の形態５における多重管式熱交換器の断面図
【図６】従来の多重管式熱交換器の断面図
【符号の説明】
【００４１】
１  内管
２  外管
３  樹脂製皮膜
４  多穴流路
５  漏洩検知溝
６  中管
７  漏洩検知小孔
８  断熱素材
【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】
2007187361.tif 000007
【図６】
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