(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏平状の冷媒管と、この冷媒管と断面の外形状が略等しい給湯水管とを少なくとも２本以上を交互に重ねて螺旋状に巻き、この螺旋の両端に設けた端板を、ボルトとナットとにより前記管が互いに圧接するように締結した熱交換器において、前記冷媒管と前記給湯水管はいずれも外形が等しい断面の外形状となるように偏平加工が行われるものであり、且つ両管はその外径は同径で、かつ真円の銅パイプであり、内径は前記冷媒管の方が前記給湯水管よりも小さく設定して、前記冷媒管の内圧に対する耐圧強度を前記給湯水管とその耐圧強度より高くすることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はヒートポンプ給湯機に用いる熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートポンプ式の集熱装置は、圧縮機、凝縮器（集熱器）、膨張弁、集熱器を高圧冷媒配管および低圧冷媒配管で環状に連結してなる冷媒回路と、蓄熱槽、水循環ポンプ、前記凝縮器と熱交換を行う熱交換器を連結してなる温水回路とを備え、両回路で集熱装置を構成している。
【０００３】
前述の装置において、集熱作用を行う場合は、圧縮機および水循環ポンプを駆動させる。これにより圧縮機で圧縮された高温・高圧の凝縮器及び熱交換器を介して温水回路内の給湯水に放熱し、凝縮液化する。この凝縮冷媒は高圧冷媒配管を通って膨張弁に至り、この膨張弁を通過する際に減圧されて低温、低圧となり、蒸発器へ至る。
【０００４】
蒸発器に流入した冷媒は、大気熱より吸熱し、蒸発ガス化した後、低圧冷媒配管を通り、圧縮機に再び吸入されるのである。
【０００５】
一方、蓄熱槽の給湯水は水循環ポンプの作用により熱交換器の温水回路に送水され、前述したように冷媒の凝縮熱により加熱されて昇温し、再び蓄熱槽に戻る。上記作用を繰り返すことにより蓄熱槽内の給湯水全体が徐々に昇温するのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来の熱交換器の具体構成では、冷媒が通過する銅パイプ製の冷媒管と、給湯水が通過する銅パイプ製の給湯水管を偏平にし、交互に重ねて螺旋状に巻付け、その両端に端板を設け、ボルトにより締結していた。
【０００７】
しかし、従来の方式では、熱交換器の冷媒管・給湯水管には、偏平の同一断面形状のものが使用されており、使用条件によっては、管の内部が高圧となる冷媒管が給湯水管へ食込む形で膨張して変形する問題があった。
【０００８】
前述したような現象が生じると、給湯水管の圧力損失が大きくなり、給湯水を水循環ポンプで送水しているため、高揚程、高入力の水循環ポンプが必要になるとともに伝熱面積が確保できず、熱交換の効率が悪くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解消するもので、冷媒管の変形を抑制し、信頼性および耐久性に優れた熱交換器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、偏平状の冷媒管と、この冷媒管と断面の外形状が略等しい給湯水管とを少なくとも２本以上を交互に重ねて螺旋状に巻き、この螺旋の両端に設けた端板を、ボルトとナットとにより前記管が互いに圧接するように締結した熱交換器において、前記冷媒管と前記給湯水管はいずれも外形が等しい断面の外形状となるように偏平加工が行われるものであり、且つ両管はその外径は同径で、かつ真円の銅パイプであり、内径は前記冷媒管の方が前記給湯水管よりも小さく設定して、前記冷媒管の内圧に対する耐圧強度を前記給湯水管とその耐圧強度より高くすることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１を参照しながら説明する。
図１において、１は熱交換器本体、２は熱交換器、この熱交換機２は冷媒管２Ａ、給湯水管２Ｂを螺旋状に巻付けて形成されている。冷媒管２Ａは冷媒、給湯水管２Ｂは給湯水が流通する。この両者の管は交互に直接管同士が接触するように構成している。
【００１４】
そして、螺旋体の両端には支持体（端板）３を設け、これら支持体３を前記螺旋状に形成された熱交換器２を螺旋のセンターに設けたボルト４によって機械的に締結している。また、ナット５と支持体３の間にはスプリングワッシャー６が挿入されており、締付力の変化を防止している。そして、螺旋状に巻かれた冷媒管２Ａと、給湯水管２Ｂの外周には外部への熱損失を防止するための断熱材７が円筒状に巻かれている。
【００１５】
ここで、本実施例の冷媒管２Ａ、給湯水管２Ｂの加工について説明する。
【００１６】
偏平加工を行う冷媒管２Ａと、同じく偏平加工を行う給湯水管２Ｂとは、外径は同径で、かつ真円の銅パイプであるが、内径は冷媒管２Ａの方が小さいものを使用する。即ち、冷媒管２Ａの方が銅パイプの肉厚が厚いものを使用し、内圧の増加に対して耐圧性を高くしている。本実施例では給湯水管２Ｂの外径はφ９．５２、肉厚ｔ＝０．３２のものを使用し、冷媒管２Ａの外径は同じくφ９．５２、肉厚ｔ＝０．４のものを使用した。そして、これらの外形が等しい断面の外形状となるように偏平加工し、偏平加工されたこれら２本の管を交互に重ねて螺旋形状に順次巻付けて成形する。尚、これらの管は３本以上を重ねてもよいのである。
【００１７】
そして、前述したようにこの両者の管は交互に直接管同士が接触するように、螺旋体の両端には支持体３を設け、前記螺旋状に形成された両者の管をボルト４によって機械的に締結する。尚、ボルト４は螺旋状のものの外周に等間隔に配置しても良い。
【００１８】
このようにすることで、冷媒管２Ａ内の圧力が給湯水管２Ｂより高くなっても管の変形がなくなり、給湯水管２Ｂの圧力損失も増加せず、また、伝熱面積も確保でき、熱交換効率が悪くなることもなく、信頼性および耐久性に優れた熱交換器を提供することができる。
【００１９】
また、冷媒管２Ａの材質（例えば、ステンレス）は前記給湯水管２Ｂの材質（例えば、銅）より高圧に耐える材質にすれば冷媒管の肉厚を厚くした上記と同様の作用効果が得られるものである。
【００２０】
尚、本実施例では、断面の外形状を同形状として説明を行ってきたが、断面の内形状を同形状としてもよく、この場合は内径が同一の冷媒管、給湯水管を用いて、冷媒管の方が外径が大きいもの、即ち冷媒管の肉厚の厚いものを、使用することになる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の発明は、偏平状の冷媒管と、この冷媒管と断面の外形状が略等しい給湯水管とを少なくとも２本以上を交互に重ねて螺旋状に巻き、この螺旋の両端に設けた端板を、ボルトとナットとにより前記管が互いに圧接するように締結した熱交換器において、前記冷媒管と前記給湯水管はいずれも外形が等しい断面の外形状となるように偏平加工が行われるものであり、且つ両管はその外径は同径で、かつ真円の銅パイプであり、内径は前記冷媒管の方が前記給湯水管よりも小さく設定して、前記冷媒管の内圧に対する耐圧強度を前記給湯水管の耐圧強度より高く構成したことにより、大幅な設計変更も必要なく、低コストで冷媒管の変形を抑制し、給湯水管の圧力損失も増加せず、伝熱面積が確保でき、熱交換効率が悪くなることもなく、信頼性および耐久性に優れた熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す熱交換器の断面の説明図である。
【符号の説明】
１      熱交換器本体
２      熱交換器
２Ａ    冷媒管
２Ｂ    給湯水管
３      支持体
４      ボルト
５      ナット
６      スプリングワッシャー
７      断熱材
【図１】
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