(57)【要約】【課題】高い熱交換性能を有する漏洩検知管およびこの漏洩検知管を用いた熱交換器を提供する。【解決手段】内管７Ｂと、内管７Ｂの外側に嵌合する外管２Ａを備え、内管７Ｂの内側または外管２Ａの外側に流通する水または冷媒の漏洩を、内管７Ｂと外管２Ａとの間に形成される漏洩路６を介して検知する漏洩検知管１Ａであって、外管２Ａは、その全長の少なくとも一部の領域に、管周方向に沿って形成された多数の凹部４と凸部５とからなる外管凹凸部３を備え、外管凹凸部３の凹部４および凸部５は外管２Ａの管軸方向に沿って伸び、外管２Ａは、外管凹凸部３の凹部４の底部の内面が内管７Ｂに当接し、漏洩路６は、内管７Ｂの外周面と外管凹凸部３の凸部５の内面とによって形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管と、前記内管の外側に嵌合する外管を備え、前記内管の内側または前記外管の外側に流通する水または冷媒の漏洩を、前記内管と前記外管との間に形成される漏洩路を介して検知する漏洩検知管であって、
前記外管は、その全長の少なくとも一部の領域に、管周方向に沿って形成された多数の凹部と凸部とからなる外管凹凸部を備え、前記外管凹凸部の前記凹部および前記凸部は前記外管の管軸方向に沿って伸び、
前記外管は、前記外管凹凸部の前記凹部の底部の内面が前記内管に当接し、
前記漏洩路は、前記内管の外周面と前記外管凹凸部の前記凸部の内面とによって形成されていることを特徴とする漏洩検知管。
【請求項２】
前記外管凹凸部は、管軸直交断面において、前記凹部の凹部深さＨＳ１と前記外管の最大外径ＯＤ１との比（ＨＳ１／ＯＤ１）が０．０２〜０．１、前記凹部の数が４〜３２であることを特徴とする請求項１に記載の漏洩検知管。
【請求項３】
前記外管凹凸部は、管軸方向に沿って、らせん状に形成され、管軸に対する前記凹部のねじれ角γ１が３０度以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の漏洩検知管。
【請求項４】
内管と、前記内管の外側に嵌合する外管を備え、前記内管の内側または前記外管の外側に流通する水または冷媒の漏洩を、前記内管と前記外管との間に形成される漏洩路を介して検知する漏洩検知管であって、
前記内管は、その全長の少なくとも一部の領域に、管周方向に沿って形成された多数の凹部と凸部とからなる内管凹凸部を備え、前記内管凹凸部の前記凹部および前記凸部は前記内管の管軸方向に沿って伸び、
前記内管は、前記内管凹凸部の前記凸部の頂部の外面が前記外管に当接し、
前記漏洩路は、前記外管の内周面と前記内管凹凸部の前記凹部の外面とによって形成されていることを特徴とする漏洩検知管。
【請求項５】
前記内管凹凸部は、管軸直交断面において、前記凹部の凹部深さＨＳ２と前記内管の最大外径ＯＤ２との比（ＨＳ２／ＯＤ２）が０．０２〜０．１、前記凹部の数が４〜３２であることを特徴とする請求項４に記載の漏洩検知管。
【請求項６】
前記内管凹凸部は、管軸方向に沿って、らせん状に形成され、管軸に対する前記凹部のねじれ角γ２が３０度以下であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の漏洩検知管。
【請求項７】
内管と、前記内管の外側に嵌合する外管を備え、前記内管の内側または前記外管の外側に流通する水または冷媒の漏洩を、前記内管と前記外管との間に形成される漏洩路を介して検知する漏洩検知管であって、
前記外管と前記内管は、その全長の少なくとも一部の領域に、管周方向に沿って形成された多数の凹部と凸部とからなる互いに嵌合する外管凹凸部と内管凹凸部を備え、前記外管凹凸部の前記凹部および前記凸部は前記外管の管軸方向に沿って伸び、かつ前記内管凹凸部の前記凹部および前記凸部は前記内管の管軸方向に沿って伸び、
前記漏洩路は、前記内管の外周面と前記外管の内周面とによって形成されていることを特徴とする漏洩検知管。
【請求項８】
前記外管凹凸部は、管軸直交断面において、前記凹部の凹部深さＨＳ１と前記外管の最大外径ＯＤ１との比（ＨＳ１／ＯＣ１）が０．０２〜０．１、前記凹部の数が４〜３２であり、
前記内管凹凸部は、管軸直交断面において、前記凹部の凹部深さＨＳ２と前記内管の最大外径ＯＤ２との比（ＨＳ２／ＯＤ２）が０．０２〜０．１、前記凹部の数が４〜３２であることを特徴とする請求項７に記載の漏洩検知管。
【請求項９】
前記外管凹凸部と前記内管凹凸部とはそれぞれ、管軸方向に沿って、らせん状に形成され、
前記外管凹凸部において、管軸に対する前記凹部のねじれ角γ１が３０度以下であり、
前記内管凹凸部において、管軸に対する前記凹部のねじれ角γ２が３０度以下であることを特徴とする請求項８に記載の漏洩検知管。
【請求項１０】
前記外管の内周面において管軸方向に条溝が形成されていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の漏洩検知管。
【請求項１１】
前記内管の外周面において管軸方向にリブが形成されていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の漏洩検知管。
【請求項１２】
前記内管の外周面と前記外管の内周面のいずれか一方または両方が粗面であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の漏洩検知管。
【請求項１３】
水と冷媒を熱媒体として使用し、これらの熱媒体間で熱交換を行う熱交換器であって、
その内側に水または冷媒の一方を流通させる請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の漏洩検知管と、
前記漏洩検知管を内包する水または冷媒の他方の流路とを具備することを特徴とする熱交換器。
【請求項１４】
前記漏洩検知管を流通する水または冷媒の一方と、前記流路を流通する水または冷媒の他方とが対向していることを特徴とする請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記流路は、前記漏洩検知管を内包する管状の大径管により形成されていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記大径管は、その全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿ってコルゲート加工された加工部を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記大径管の内周面に条溝が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水と冷媒とを熱媒体として用いて構成される熱交換器において当該水および冷媒の漏洩を検知するために用いられる漏洩検知管と、この漏洩検知管を備えた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱交換器の構成として、大径管と、その大径管の内部に漏洩検知管としての小径管を備える構成のものが知られている。例えば、給湯器用の熱交換器においては、一般的に、大径管の内側に第１熱媒体（例えば、水）を流し、小径管（漏洩検知管、伝熱管）の内側に第２熱媒体（例えば、二酸化炭素や代替フロン等の冷媒）を流して、これらの間で熱交換を行っている。
【０００３】
このような熱交換器においては、運転効率を高める等の観点から、熱媒体間の熱交換性能を高めることが要求されており、その一例として、大径管に複数本の漏洩検知管（＝小径管）を内包させ、大径管の内側にインナー材やバッフル材を配置した構造を有する熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、別の例として、小径管（＝漏洩検知管）を大径管に内包させた構造を有する熱交換器が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
この特許文献１に開示された熱交換器は、小径管（漏洩検知管）の配設数を増やすことによって伝熱面積を増加させ、また、インナー材やバッフル材によって大径管を流れる熱媒体に乱流を生じさせることにより、伝熱性能を向上させるものである。また、特許文献２に開示された熱交換器では、コルゲート加工が施された伝熱管の外周に平滑管を嵌合して漏洩検知管を構成し、さらに、漏洩検知管を大径管の内側に配置し、漏洩検知管と大径管との間に冷媒を流し、伝熱管内に水を流す構成となっており、低流速の場合でも優れた熱交換性能が得られるとされている。
【特許文献１】特開２００６−４６８８８号公報（段落［００６９］、［００７６］、図３、図５等）
【特許文献２】特開２００７−２１８４８６号公報（請求項６、段落［００２４］、図４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された熱交換器では、漏洩検知管として平滑管を用いているために伝熱面積を広くすることができず、そのため、大径管の内側にインナー材やバッフル材を設けても、伝熱性能を飛躍的に向上させることは困難である。また、大径管の内部に配置されるインナー材やバッフル材により、大径管を流れる熱媒体の圧力損失が大きくなるという問題も生じる。
【０００６】
特許文献２に開示された熱交換器では、大径管に冷媒を流す構成としているために、冷媒の熱が大径管を通じて外部へ放熱されてしまい、これによって漏洩検知管（伝熱管）を流れる水への伝熱量が低下し、伝熱性能が低下するという問題がある。また、水への伝熱性能を上げるには、漏洩検知管の外径を大きくしてその表面積を大きくすることが考えられる。しかしながら、その場合、漏洩検知管内部の伝熱管の直径が大きくなり、伝熱管内を流れる水の流束が遅くなってしまうため、伝熱性能の向上にはつながらない。また、漏洩検知管の外面に邪魔板を設ける等の方法により、伝熱性能を向上させることも考えられるが、製造コストの上昇に見合う効果を得ることが難しいという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、高い熱交換性能を有する漏洩検知管およびこの漏洩検知管を用いた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】
本発明に係る漏洩検知管において、請求項１に係る漏洩検知管は、内管と、前記内管の外側に嵌合する外管を備え、前記内管の内側または前記外管の外側に流通する水または冷媒の漏洩を、前記内管と前記外管との間に形成される漏洩路を介して検知する漏洩検知管であって、前記外管は、その全長の少なくとも一部の領域に、管周方向に沿って形成された多数の凹部と凸部とからなる外管凹凸部を備え、前記外管凹凸部の前記凹部および前記凸部は前記外管の管軸方向に沿って伸び、前記外管は、前記外管凹凸部の前記凹部の底部の内面が前記内管に当接し、前記漏洩路は、前記内管の外周面と前記外管凹凸部の前記凸部の内面とによって形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、漏洩検知管を構成する外管が外管凹凸部を備えることによって、この外管の外側を流通する水または冷媒が撹拌されると共に、外管の管外表面積が増加する。これによって漏洩検知管の伝熱性能が向上する。
【００１０】
請求項２に係る漏洩検知管は、前記外管凹凸部は、管軸直交断面において、前記凹部の凹部深さＨＳ１と前記外管の最大外径ＯＤ１との比（ＨＳ１／ＯＤ１）が０．０２〜０．１、前記凹部の数が４〜３２であることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、外管凹凸部の形状が最適化されているため、外管の外側を流通する水または冷媒が一層撹拌されるため、漏洩検知管の伝熱性能がより一層向上する。
【００１２】
請求項３に係る漏洩検知管は、前記外管凹凸部は、管軸方向に沿って、らせん状に形成され、管軸に対する前記凹部のねじれ角γ１が３０度以下であることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、外管凹凸部が、らせん状に所定のねじれ角γ１で形成されていることによって、外管の外側を流通する水または冷媒が一層撹拌されて、漏洩検知管の伝熱性能がより一層向上する。また、外管凹凸部をらせん状にすることによって、外管の外側を流通する水または冷媒の圧力損失を小さく抑えることができる。
【００１４】
請求項４に係る漏洩検知管は、内管と、前記内管の外側に嵌合する外管を備え、前記内管の内側または前記外管の外側に流通する水または冷媒の漏洩を、前記内管と前記外管との間に形成される漏洩路を介して検知する漏洩検知管であって、前記内管は、その全長の少なくとも一部の領域に、管周方向に沿って形成された多数の凹部と凸部とからなる内管凹凸部を備え、前記内管凹凸部の前記凹部および前記凸部は前記内管の管軸方向に沿って伸び、前記内管は、前記内管凹凸部の前記凸部の頂部の外面が前記外管に当接し、前記漏洩路は、前記外管の内周面と前記内管凹凸部の前記凹部の外面とによって形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、漏洩検知管を構成する内管が、内管凹凸部を備えることによって、内管の内側を流通する水または冷媒が撹拌されると共に、内管の管内表面積が増加する。これによって伝熱性能が大きく向上する。
【００１６】
請求項５に係る漏洩検知管は、前記内管凹凸部は、管軸直交断面において、前記凹部の凹部深さＨＳ２と前記内管の最大外径ＯＤ２との比（ＨＳ２／ＯＤ２）が０．０２〜０．１、前記凹部の数が４〜３２であることを特徴とする。
【００１７】
このように構成すれば、内管凹凸部の形状が最適化されているため、内管の内側を流通する水または冷媒が一層撹拌されるため、漏洩検知管の伝熱性能がより一層向上する。
【００１８】
請求項６に係る漏洩検知管は、前記内管凹凸部は、管軸方向に沿って、らせん状に形成され、管軸に対する前記凹部のねじれ角γ２が３０度以下であることを特徴とする。
【００１９】
このように構成すれば、内管凹凸部が、らせん状に所定のねじれ角γ2で形成されていることによって、内管の内側を流通する水または冷媒が一層撹拌されて、漏洩検知管の伝熱性能がより一層向上する。また、内管凹凸部をらせん状とすることにより、内管の内側を流通する水または冷媒の圧力損失を小さく抑えることができる。
【００２０】
請求項７に係る漏洩検知管は、内管と、前記内管の外側に嵌合する外管を備え、前記内管の内側または前記外管の外側に流通する水または冷媒の漏洩を、前記内管と前記外管との間に形成される漏洩路を介して検知する漏洩検知管であって、前記外管と前記内管は、その全長の少なくとも一部の領域に、管周方向に沿って形成された多数の凹部と凸部とからなる互いに嵌合する外管凹凸部と内管凹凸部を備え、前記外管凹凸部の前記凹部および前記凸部は前記外管の管軸方向に沿って伸び、かつ前記内管凹凸部の前記凹部および前記凸部は前記内管の管軸方向に沿って伸び、前記漏洩路は、前記内管の外周面と前記外管の内周面とによって形成されていることを特徴とする。
【００２１】
このように構成すれば、漏洩検知管を構成する外管が、外管凹凸部を備えることによって、外管の外側を流通する水または冷媒が一層撹拌されると共に、外管の管外表面積が増加する。また、内管も外管凹凸部と嵌合する内管凹凸部を備えることによって、内管の内側を流通する水または冷媒もまた一層撹拌されると共に、内管の管内表面積が増加する。これによって、漏洩検知管の伝熱性能がより一層向上する。
【００２２】
請求項８に係る漏洩検知管は、前記外管凹凸部は、管軸直交断面において、前記凹部の凹部深さＨＳ１と前記外管の最大外径ＯＤ１との比（ＨＳ１／ＯＤ１）が０．０２〜０．１、前記凹部の数が４〜３２であり、前記内管凹凸部は、管軸直交断面において、前記凹部の凹部深さＨＳ２と前記内管の最大外径ＯＤ２との比（ＨＳ２／ＯＤ２）が０．０２〜０．１、前記凹部の数が４〜３２であることを特徴とする。
【００２３】
このように構成すれば、外管凹凸部、および、内管凹凸部の形状が最適化されているため、外管の外側、および、内管の内側を流通する水または冷媒が一層撹拌されて、漏洩検知管の伝熱性能がより一層向上する。
【００２４】
請求項９に係る漏洩検知管は、前記外管凹凸部と前記内管凹凸部とはそれぞれ、管軸方向に沿って、らせん状に形成され、前記外管凹凸部において、管軸に対する前記凹部のねじれ角γ１が３０度以下であり、前記内管凹凸部において、管軸に対する前記凹部のねじれ角γ２が３０度以下であることを特徴とする。
【００２５】
このように構成すれば、外管凹凸部、および、内管凹凸部が、らせん状に所定のねじれ角γ１、および、ねじれ角γ２で形成されていることによって、外管の外側、および、内管の内側を流通する水または冷媒が一層撹拌されるため、漏洩検知管の伝熱性能がより一層向上する。また、外管凹凸部および内管凹凸部をらせん状に形成することによって、外管の外側、および、内管の内側を流通する水または冷媒の圧力損失を小さく抑えることができる。
【００２６】
請求項１０に係る漏洩検知管は、前記外管の内周面において管軸方向に条溝が形成されていることを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、前記条溝が内管と外管との間に形成される漏洩路となり、腐食孔から漏洩した水または冷媒が迅速に漏洩検知管の末端に到達する。そのため、水または冷媒の漏洩を検知しやすくなる。
【００２８】
請求項１１に係る漏洩検知管は、前記内管の外周面において管軸方向にリブが形成されていることを特徴とする。
【００２９】
このような構成によれば、前記リブによって内管と外管との間に空間が形成され、この空間が漏洩路となって、腐食孔から漏洩した水または冷媒が迅速に漏洩検知管の末端に到達する。そのため、水または冷媒の漏洩を検知しやすくなる。
【００３０】
請求項１２に係る漏洩検知管は、前記内管の外周面と前記外管の内周面のいずれか一方または両方が粗面であることを特徴とする。
【００３１】
このような構成によれば、内管と外管との間に表面粗さに由来する空間が形成され、この空間が漏洩路となって、腐食孔から漏洩した水または冷媒が迅速に漏洩検知管の末端に到達する。そのため、水または冷媒の漏洩を検知しやすくなる。
【００３２】
請求項１３に係る熱交換器は、水と冷媒を熱媒体として使用し、これらの熱媒体間で熱交換を行う熱交換器であって、その内側に水または冷媒の一方を流通させる前記記載の漏洩検知管と、前記漏洩検知管を内包する水または冷媒の他方の流路とを具備することを特徴とする。
【００３３】
このような構成によれば、前記の通りに伝熱性能に優れた漏洩検知管を用いているため、水と冷媒との間の熱交換性能に優れた熱交換器が実現される。
【００３４】
請求項１４に係る熱交換器は、前記漏洩検知管を流通する水または冷媒の一方と、前記流路を流通する水または冷媒の他方とが対向していることを特徴とする。
【００３５】
このような構成によれば、管軸方向において水と冷媒との温度差が大きい領域を長い範囲にわたって作り出すことができる。そのため、熱交換性能が一層向上する。
【００３６】
請求項１５に係る熱交換器は、前記流路は、前記漏洩検知管を内包する管状の大径管により形成されていることを特徴とする。
【００３７】
このような構成によれば、漏洩検知管を内包する流路を管状の大径管で構成することによって、水と冷媒との間の熱伝達率が向上する。そのため、熱交換性能が一層向上する。
【００３８】
請求項１６に係る熱交換器は、前記大径管は、その全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿ってコルゲート加工された加工部を備えていることを特徴とする。
【００３９】
このような構成によれば、大径管内を流通する水または冷媒全体が、大径管に備えられた加工部によって一層撹拌される。そのため、熱交換性能が一層向上する。
【００４０】
請求項１７に係る熱交換器は、前記大径管の内周面に条溝が形成されていることを特徴とする。
【００４１】
このような構成によれば、大径管の内周面に形成された条溝によって、大径管内を流れる水または冷媒がより一層撹拌される。そのため、熱交換性能が一層向上する。
【００４２】
請求項１８に係る熱交換器は、前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。
本発明に係る熱交換器は、自然冷媒である二酸化炭素を用いた場合にも良好な熱交換性能が実現される。
【発明の効果】
【００４３】
請求項１に係る漏洩検知管によれば、外管に外管凹凸部を備えることによって、伝熱面積を増大させると共に、外管の外側を流通する水または冷媒を撹拌することができるので、伝熱性能を向上させることができる。請求項２、３に係る漏洩検知管によれば、外管凹凸部の形状が最適化されているので、伝熱性能が一層向上すると共に、水または冷媒の圧力損失が抑えられる。
【００４４】
請求項４に係る漏洩検知管によれば、内管に内管凹凸部を備えることによって、伝熱面積を増大させると共に、内管の内側を流通する水または冷媒を撹拌することができるので、伝熱性能を向上させることができる。請求項５、６に係る漏洩検知管によれば、内管凹凸部の形状が最適化されているので、伝熱性能が一層向上すると共に、水または冷媒の圧力損失が抑えられる。
【００４５】
請求項７に係る漏洩検知管によれば、外管凹凸部および内管凹凸部を備えることによって、伝熱面積を増大させると共に、外管の外側、および、内管の内側を流通する水または冷媒を撹拌することができるので、伝熱性能を向上させることができる。請求項８、９に係る漏洩検知管によれば、外管凹凸部および内管凹凸部の形状が最適化されているので、伝熱性能が一層向上すると共に、水または冷媒の圧力損失が抑えられる。
【００４６】
請求項１０に係る漏洩検知管によれば、外管の内周面に条溝を備えるので、漏洩した水または冷媒を迅速に検知することができる。請求項１１の係る漏洩検知管によれば、内管の外周面にリブを備えるので、漏洩した水または冷媒を迅速に検知することができる。請求項１２に係る漏洩検知管によれば、内管の外周面と外管の内周面の少なくとも一方を粗面としているので、漏洩した水または冷媒を迅速に検知することができる。
【００４７】
請求項１３に係る熱交換器によれば、伝熱性能の高い漏洩検知管を用いているために、熱交換性能の高い熱交換器が得られる。請求項１４に係る熱交換器によれば、水と冷媒の流れる向きを逆にしているので、熱交換性能がさらに優れたものとなる。請求項１５に係る漏洩検知管によれば、流路を大径管により形成しているので、熱交換性能がさらに優れたものとなる。請求項１６に係る漏洩検知管によれば、大径管にコルゲート加工された加工部を備えているので、熱交換性能がさらに優れたものとなる。請求項１７に係る漏洩検知管によれば、大径管の内周面において管軸方向に条溝を形成しているので、熱交換性能がさらに優れたものとなる。請求項１８に係る熱交換器によれば、二酸化炭素を用いた場合にも良好な熱交換性能が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本発明に係る漏洩検知管について説明する。ここで、図１は漏洩検知管の構成を示す管軸直交断面図、図２、図３は漏洩検知管の管軸方向に沿った正面図、図４は漏洩検知管の別の実施形態の構成を示す管軸直交断面図、図５は図４の内管の管軸方向に沿った正面図、図６は漏洩検知管の別の実施形態の構成を示す管軸直交断面図である。
【００４９】
《漏洩検知管：第１実施形態》
図１に示すように、漏洩検知管１Ａは、内管７Ｂと、内管７Ｂの外側に嵌合する外管２Ａを備え、内管７Ｂの内側に水または冷媒（以下、熱媒体と称す）の一方を流通させると共に、外管２Ａの外側に熱媒体の他方を流通させ、これらの熱媒体間で熱交換を行う熱交換器（熱交換器の構成については後に詳細に説明する）に用いられ、その際に、熱媒体の漏洩を、内管７Ｂと外管２Ａとの間に形成される漏洩路６を介して検知するものである。以下、各構成について説明する。
【００５０】
［外管］
外管２Ａは、その全長の少なくとも一部の領域に、管周方向に沿って形成された多数の凹部４と凹部４間に形成された凸部５とからなる外管凹凸部３を備え、外管凹凸部３の凹部４および凸部５は外管２Ａの管軸方向に沿って伸びている。また、外管２Ａは、外管凹凸部３の凹部４の底部の内面が内管７Ｂに当接している。言い換えれば、外管２Ａの最小内径の部分が、内管７Ｂと当接している。そして、内管７Ｂの外周面と、外管凹凸部３の凸部５の内面とによって漏洩路６が形成されている。
【００５１】
外管２Ａの外径は、最大外径ＯＤ１（外管凹凸部３の凸部５の頂点で外接する外接円の外径）で特定され、漏洩検知管１Ａが配置される流路（外管２Ａの外側、図９参照）に必要量の熱媒体が流通するように設定される。外管２Ａの内径は、最小内径（外管凹凸部３の凹部４の底部で内接する内接円の外径）で特定され、内管７Ｂの外径に対して相対的に決定されるが、予め内管７Ｂの外径が決定されている場合、外管２Ａの最小径は、内管７Ｂの外表面に嵌合可能な寸法に設定される。外管２Ａの肉厚は、外管２Ａの外側を流通する熱媒体による腐食代を考慮した肉厚とすることが好ましく、また、外管凹凸部３によって内管７Ｂの外周面に嵌合させるための加工を容易に行うことができる肉厚とすることが好ましい。例えば、外管２Ａの最大外径ＯＤ１はφ３〜２０ｍｍ、肉厚は０．２〜２．５ｍｍ、長さは１〜３０ｍであることが好ましい。
【００５２】
外管２Ａの材質は、前記の通りに外管凹凸部３を形成することができる限りにおいて、特に限定されず、熱交換器に用いるために必要な強度、耐食性、ろう付け性、曲げ加工性を有するものを使用することができ、例えば、熱交換器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およびＣ１２２０のりん脱酸銅のいずれかが好ましい。また、前記の材質のみに限定する必要はなく、特に熱伝導性と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、Ｃｕに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％以下含有させたＪＩＳＨ３３００に規定されていない銅合金を用いることも可能である。さらに、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、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、耐食性、強度、加工性などの特性を考慮して、アルミニウム、アルミニウム合金の中から所定の特性を有するものを選択することも可能である。
【００５３】
なお、熱交換器では、外管２Ａの内部に設けられる内管７Ｂの内圧を高くして運転されることが多いため、外管２Ａは、管外径に対する肉厚を大きくすることが多く、外管２Ａ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。外管２Ａには、一般に、押出し素管を圧延、抽伸して製作される継目無し管が多く用いられるが、耐圧強度が要求値を満たせば、溶接管を用いてもよい。
【００５４】
外管２Ａの管周方向に沿って備えられた外管凹凸部３は、外管２Ａの外側を流通する熱媒体を撹拌する作用を有すると共に、外管２Ａの管外表面積を増加させる作用を有する。これにより、外管２Ａの外側を流通する熱媒体の熱伝達率が向上する。外管凹凸部３は、管軸直交断面において、凹部４の凹部深さＨＳ１と、外管２Ａの最大外径ＯＤ１との比（ＨＳ１／ＯＣ１）が０．０２〜０．１、凹部４の数が４〜３２であることが好ましい。
【００５５】
比（ＨＳ１／ＯＤ１）が０．０２未満であると、外管２Ａの外側を流れる熱媒体の撹拌効果が小さく、漏洩検知管１Ａの管外表面積（外管２Ａの管外表面積）の増加も少ないため、熱媒体の熱伝達率の向上が期待し難くなる。また、比（ＨＳ１／ＯＤ１）が０．１を超えると、凹部深さＨＳ１が大きくなりすぎて、外管２Ａの製造が困難になりやすい。また、外管２Ａの外側を流通する熱媒体の圧力損失が大きくなりやすい。
【００５６】
凹部４の数が４未満であると、漏洩検知管１Ａの管外表面積（外管２Ａの管外表面積）の増加が少ないため、熱媒体の熱伝達率の向上が期待し難くなる。また、凹部４の数が３２を超えると、外管２Ａの製造が困難になりやすい。
【００５７】
外管凹凸部３は、図２では、管軸方向に沿って平行に形成され、管軸に対する凹部４のねじれ角γ１（図３参照）は０度であるが、図３に示すように、管軸方向に沿ってらせん状に形成され、管軸に対する凹部４のねじれ角γ１（凹部４と外管２Ａの管軸とがなす角度）が３０度以下であることが好ましい。外管凹凸部３がらせん状に形成されていることによって、外管２Ａの外側を流れる熱媒体に旋回流が与えられ、圧力損失を小さく抑えながら、熱媒体の熱伝達率を一層向上させることができる。ねじれ角γ１が３０度を超えると、外管２Ａの製造が困難になりやすい。また、外管２Ａの外側を流通する熱媒体の圧力損失が大きくなりやすい。
【００５８】
また、外管凹凸部３をらせん状に形成することによって、内管７Ｂの外周面と、外管凹凸部３の凸部５とによって形成される漏洩路６（図１参照）がらせん状となり、熱媒体の漏洩を迅速に検知することができる。そのため、後記する第３実施形態に係る漏洩検知管１Ｃ（図６参照）と比較すると、外管２Ａの内周面への条溝１２Ａの形成、内管７Ａの外周面へのリブの形成、外管２Ａの内周面および内管７Ａの外周面のいずれか一方または両方の粗面化を省略することができる利点がある。
【００５９】
［内管］
図１に示すように、内管７Ｂとして、漏洩検知管１Ａにおいては、平滑管を用いている。内管７Ｂの内径は、内管７Ｂ内を熱媒体が必要量流通することが可能な寸法に設定される。また、内管７Ｂの肉厚は、内管７Ｂ内を流通する熱媒体の圧力に耐え得るように、選定された材料（材質）の強度等を考慮して決定される。内管７Ｂの材質は特に限定されるものではく、外管２Ａと同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。例えば、外径はφ１．５〜１８ｍｍ、肉厚は０．２〜２ｍｍ、長さは１〜３０ｍが好ましい。なお、内管７Ｂとしては、外管２Ａと同様に継目無し管を用いることが多いが、耐圧強度の要求値を満たせば、溶接管を用いてもよい。内管７Ｂ内に流通させる熱媒体についての詳細は、漏洩検知管１Ａを備えた熱交換器２０Ａ（図９参照）について後に説明する際に、併せて述べることとする。
【００６０】
内管７Ｂは、その両端の少なくとも一方の管端部を外管２Ａの管端部より管軸方向に突出していることが好ましい（図１０参照）。このような構成により、熱交換器２０Ａを製造する際に、漏洩検知管１Ａと他の部品との接続が容易となる。この内管７Ｂの突出長さは、製造する熱交換器２０Ａのサイズにも依るが、例えば、１０〜１００ｍｍとすることができる。
【００６１】
漏洩検知管１Ａは、図示しないが、内管７Ｂの内表面において管軸方向に沿って条溝が形成されていてもよい。条溝の形成によって、内管７Ｂの内側を流通する熱媒体が撹拌され、漏洩検知管１Ａの伝熱性能が向上する。条溝は、その深さが０．０１〜０．２ｍｍであることが好ましい。条溝の深さが０．０１ｍｍ未満では、内管７Ｂの内側を流通する熱媒体の撹拌効果が小さく、伝熱性能の向上が期待し難い。条溝の深さが０．２ｍｍを超えると、条溝の成形性が低下しやすい。また、管軸平行断面における条溝のねじれ角が０°（管軸方向に平行に形成された平行条溝）〜４５°、管軸直交断面における条溝間に形成されたフィンの山頂角が１０〜４５°、条溝の溝数は３０〜７０であることが好ましい。なお、条溝の形成方法について、後記する第３実施形態に係る漏洩検知管１Ｃに形成される条溝１２Ａと同様である。
【００６２】
次に、本発明に係る漏洩検知管の別の実施形態について説明する。
《漏洩検知管：第２実施形態》
図４に示すように、漏洩検知管１Ｂは、内管７Ａと、内管７Ａの外側に嵌合する外管２Ｂを備え、内管７Ａの内側に熱媒体の一方を流通させると共に、外管２Ｂの外側に熱媒体の他方を流通させ、これらの熱媒体間で熱交換を行う熱交換器に用いられ、その際に、熱媒体の漏洩を、内管７Ａと外管２Ｂとの間に形成される漏洩路１１を介して検知するものである。以下、各構成について説明する。
【００６３】
［外管］
外管２Ｂは、漏洩検知管１Ｂにおいては、平滑管を用いている。外管２Ｂとして平滑管を用いることを除いて、外管２Ｂに要求される特性は、前記した漏洩検知管１Ａの外管２Ａと同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００６４】
［内管］
内管７Ａは、その全長の少なくとも一部の領域に、管周方向に沿って形成された多数の凹部９と凹部９間に形成された凸部１０とからなる内管凹凸部８を備え、内管凹凸部８の凹部９および凸部１０は内管７Ａの管軸方向に沿って伸びている。また、内管７Ａは、内管凹凸部８の凸部１０の頂部の外面が外管２Ｂに当接している。言い換えれば、内管７Ａの最大外径ＯＤ２の部分で、外管２Ｂと当接している。そして、外管２Ｂの内周面と、内管凹凸部８の凹部９の外面とによって漏洩路１１が形成されている。
【００６５】
内管７Ａの外径は、最大外径ＯＤ２（内管凹凸部８の凸部１０の頂点で外接する外接円の外径、言い換えれば、外管２Ｂの内径）で特定され、内管７Ａの内径は、最小内径（内管凹凸部８の凹部９の底部で内接する内接円の外径）で特定される。
【００６６】
内管７Ａの管周方向に沿って備えられた内管凹凸部８は、内管７Ａの内側を流通する熱媒体を撹拌する作用を有すると共に、内管７Ａの管内表面積を増加させる作用を有する。これにより、内管７Ａの内側を流通する熱媒体の熱伝達率が向上する。内管凹凸部８は、管軸直交断面において、凹部９の凹部深さＨＳ２と、内管７Ａの最大外径ＯＤ２との比（ＨＳ２／ＯＣ２）が０．０２〜０．１、凹部４の数が４〜３２であることが好ましい。
【００６７】
比（ＨＳ２／ＯＤ２）が０．０２未満であると、内管７Ａの内側を流れる熱媒体の撹拌効果が小さく、漏洩検知管１Ｂの管内表面積（内管７Ａの管内表面積）の増加も少ないため、熱媒体の熱伝達率の向上が期待し難くなる。また、比（ＨＳ２／ＯＤ２）が０．１を超えると、凹部深さＨＳ２が大きくなりすぎて、内管７Ａの製造が困難になりやすい。また、内管７Ａの内側を流通する熱媒体の圧力損失が大きくなりやすい。
【００６８】
凹部９の数が４未満であると、漏洩検知管１Ｂの管内表面積（内管７Ａの管内表面積）の増加も少ないため、熱媒体の熱伝達率の向上が期待し難くなる。また、凹部９の数が３２を超えると、内管７Ａの製造が困難になりやすい。
【００６９】
内管凹凸部８は、管軸方向に沿って平行に形成され、管軸に対する凹部９のねじれ角γ２（図５参照）は０度であるが、図５に示すように、管軸方向に沿ってらせん状に形成され、管軸に対する凹部９のねじれ角γ２（凹部９と内管７Ａの管軸とがなす角度）が３０度以下であることが好ましい。内管凹凸部８がらせん状に形成されていることによって、内管７Ａの内側を流れる熱媒体に旋回流が与えられ、圧力損失を小さく抑えながら、熱媒体の熱伝達率を一層向上させることができる。ねじれ角γ２が３０度を超えると、内管７Ａの製造が困難になりやすい。また、内管７Ａの内側を流通する熱媒体の圧力損失が大きくなりやすい。
【００７０】
また、内管凹凸部８をらせん状に形成することによって、外管２Ｂの内周面と、内管凹凸部８の凹部９とによって形成される漏洩路１１（図４参照）がらせん状となり、熱媒体の漏洩を迅速に検知することができる。そのため、後記する第３実施形態に係る漏洩検知管１Ｃ（図６参照）と比較すると、外管２Ａの内周面への条溝１２Ａの形成、内管７Ａの外周面へのリブの形成、外管２Ａの内周面および内管７Ａの外周面のいずれか一方または両方の粗面化を省略することができる利点がある。
【００７１】
前記した最大外径ＯＤ２、最小内径、内管凹凸部８を除いて、内管７Ａとして要求される特性は、前記した漏洩検知管１Ａの内管７Ｂと同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００７２】
《漏洩検知管：第３実施形態》
図６に示すように、漏洩検知管１Ｃは、内管７Ａと、内管７Ａの外側に嵌合する外管２Ａを備え、外管２Ａと内管７Ａはそれぞれ、その全長の少なくとも一部の領域に管周方向に沿って形成された多数の凹部と凸部とからなる互いに嵌合する外管凹凸部３と内管凹凸部８を備え、外管凹凸部３の凹部４および凸部５は外管２Ａの管軸方向に沿って伸び、かつ内管凹凸部８の凹部９および凸部１０は内管７Ａの管軸方向に沿って伸びている。
【００７３】
漏洩検知管１Ｃは、先に説明した漏洩検知管１Ａ、１Ｂと同様に、内管７Ａの内側に熱媒体の一方を流通させると共に、外管２Ａの外側に熱媒体の他方を流通させ、熱媒体間で熱交換を行う熱交換器に用いられ、その際に、熱媒体の漏洩を内管７Ａと外管２Ａとの間に形成される漏洩路１２を介して検知する。そして、漏洩路１２は、内管７Ａの外周面と外管２Ａの内周面とによって、すなわち、内管７Ａの外周面と外管２Ａの内周面との嵌合面の微細な凹凸によって形成されている。
【００７４】
外管凹凸部３と内管凹凸部８とは、凹部４、凹部９同士、凸部５、凸部１０同士が重なり合うようにして嵌合している。そして、漏洩検知管１Ｃは、外管凹凸部３が、管軸直交断面において、凹部４の凹部深さＨＳ１と外管２Ａの最大外径ＯＤ１との比（ＨＳ１／ＯＣ１）が０．０２〜０．１、凹部４の数が４〜３２であり、内管凹凸部８が、管軸直交断面において、凹部９の凹部深さＨＳ２と内管７Ａの最大外径ＯＤ２との比（ＨＳ２／ＯＤ２）が０．０２〜０．１、凹部９の数が４〜３２であることが好ましい。
【００７５】
外管凹凸部３および内管凹凸部８が前記比（ＨＳ１／ＯＤ１、ＨＳ２／ＯＤ２）、前記凹部の数であることによって、外管２Ａの外側および内管７Ａの内側を流通する熱媒体が撹拌されると共に、外管２Ａの管外表面積および内管７Ａの管内表面積が増加する。このため、熱媒体の熱伝達率が一層向上する。なお、比（ＨＳ１／ＯＤ１、ＨＳ２／ＯＤ２）、凹部の数の数値限定理由は、前記した第１実施形態（漏洩検知管１Ａ）の外管２Ａ、第２実施形態（漏洩検知管１Ｂ）の内管７Ａと同じである。
【００７６】
外管凹凸部３と内管凹凸部８とはそれぞれ、管軸方向に沿ってらせん状に形成され、外管凹凸部３において管軸に対する凹部４のねじれ角γ１が３０度以下であり、内管凹凸部８において管軸に対する凹部９のねじれ角γ２が３０度以下であることが好ましい。これにより、外管２Ａの外側、内管７Ａの内側を流通する熱媒体に旋回流が与えられ、圧力損失を小さく抑えながら、熱媒体の熱伝達率を一層向上させることができる。特に、熱媒体としての冷媒が、冷凍機油を含む二酸化炭素である場合は、圧力損失の増加を抑えながら、伝熱性能を向上させることができる。なお、ねじれ角γ１、γ２の数値限定理由は、前記した第１実施形態（漏洩検知管１Ａ）の外管２Ａ、第２実施形態（漏洩検知管１Ｂ）の内管７Ａと同じである。
【００７７】
前記した外管２Ａ、内管７Ａが外管凹凸部３、内管凹凸部８を備えることを除いて、外管２Ａ、内管７Ａとして要求される特性は、前記した漏洩検知管１Ａの外管２Ａ、漏洩検知管１Ｂの内管７Ａと同じであるので、説明は省略する。
【００７８】
漏洩検知管１Ｃは、内管７Ａの外周面と外管２Ａの内周面との間に漏洩路１２を確保して、漏洩した熱媒体の検知に遅れが生じないように、外管２Ａとしては、その内周面に管軸方向にらせん状の条溝１２Ａが形成された内面溝付管が用いることが好ましい。
【００７９】
外管２Ａとして用いる内面溝付管は、平滑管内部に溝付プラグを挿入し、管外面に回転する転造体（転造ボール、圧延ロール）を押し当て、溝を転造する方法、または条材の表面に溝を圧延し、条の端部同士を溶接する方法により製作することができる。条溝１２Ａは、外管２Ａまたは内管７Ａのどの部分で漏洩が起こっても漏洩を検知でき、かつ、外管２Ａと内管７Ａの熱伝達を低下させないように設ければよく、例えば、条溝の深さが０．０１〜０．２ｍｍ、管軸平行断面における条溝１２Ａのねじれ角が０°（管軸方向に平行に形成された平行条溝）〜４５°、管軸直交断面における条溝１２Ａ間に形成されたフィンの山頂角が１０〜４５°、条溝１２Ａの溝数は３０〜７０であることが好ましい。これらの範囲であれば、大きなコスト上昇を招くことなく漏洩検知管１Ｃを製造することができる。
【００８０】
また、図示しないが、外管２Ａの内周面に条溝１２Ａが形成されていない場合には、内管７Ａは、その外周面おいて管軸方向にリブが形成されていることが好ましい。このリブは、外管２Ａの内周面に形成された条溝１２Ａと同様に、外管２Ａと内管７Ａとの間に空間を形成し、この空間が漏洩路として機能する。管軸直交断面におけるリブの高さは０．０１〜０．２ｍｍとすることが好ましい。リブの高さが０．０１ｍｍ未満では、外管２Ａと内管７Ａとの間に形成される空間の漏洩路としての作用が小さく、一方、０．２ｍｍを超えると．リブの成形性が低下したり、伝熱性能が低下したりするおそれがある。なお、リブは、管軸方向に平行であってもよいし、所定角度をなすようにらせん状に形成されていてもよい。
【００８１】
さらに、図示しないが、外管２Ａの内周面に条溝１２Ａ、または、内管７Ａの外周面にリブが形成されていない場合には、外管２Ａの内周面と内管７Ａの外周面のいずれか一方または両方が粗面化されていることが好ましい。このような粗面化した表面は、その表面の微少な凹凸によって漏洩路を形成する。こうして形成される漏洩路の大きさは、例えば、粗面化されていない平滑管を嵌合させた二重管構造の嵌合面に形成される隙間に比べて大きなものとなる。
【００８２】
粗面化の表面粗さは、管軸方向で測定した最大断面高さＲｔで４μｍ以上となることが好ましく、６μｍ以上となることがさらに好ましい。また、表面粗さを算術平均粗さＲａで測定した場合、算術平均粗さＲａは０．８μｍ以上であることが好ましく、１．２μｍ以上であることがさらに好ましい。なお、粗面化された表面は、ショットブラストや化学研磨、化学エッチング等を行うことによって形成することができる。
【００８３】
《漏洩検知管の製造方法》
次に、前記した漏洩検知管の製造方法について説明する。ここで、図７（ａ）は本発明に係る漏洩検知管の製造方法を模式的に示す正面図、（ｂ）は製造に使用される加工冶具の平面図、図８（ａ）は漏洩検知管の別の製造方法を模式的に示す正面図、（ｂ）は製造に使用される加工用ロールのロール軸に沿った断面図である。
【００８４】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、漏洩検知管１Ａの製造においては、最初に、内管７Ｂを外管２Ａの原管２の内側に挿入する。内管７Ｂが挿入された原管２を、加工冶具３０の内側に挿入する。なお、加工冶具３０は、凹部４（外管凹凸部３）の断面形状に対応した球面を有するボール３１または棒（図示せず）を複数備えている。次に、原管２の外周面に前記のボール３１または棒を所定圧で押し当て、同時に原管２を所定速度で管軸方向に移動させる。これにより、原管２が外管凹凸部３を備えた外管２Ａに加工され、このとき自然に内管７Ｂの管軸と外管２Ａの管軸が略一致するように内管７Ｂは外管２Ａの中央部に配置され、外管凹凸部３における凹部４の底部（内面）で外管２Ａと内管７Ｂとが嵌合し、外管凹凸部３の凸部５（内面）と内管７Ｂの外周面との間に漏洩路６（図１参照）が形成され、漏洩検知管１Ａが製造される。また、らせん状の外管凹凸部３を形成する場合には、原管２（外管２Ａ）を所定速度で回転させながら、管軸方向に移動させる。
【００８５】
外管凹凸部３の形成には、前記した加工冶具３０の代わりに、図８（ａ）、（ｂ）に示す一対の加工用ロール３２、３２を用いてもよい。なお、加工用ロール３２は、ロール周方向に溝部を備え、その溝部には凹部４の断面形状に対応した球面状の突起部３３を複数備える。
【００８６】
加工用ロール３２を用いた漏洩検知管１Ａの製造においては、内管７Ｂが挿入された外管２Ａの原管２を、一対の加工用ロール３２、３２の溝部の内側に挿入する。次に、一対の加工用ロール３２、３２を閉じ、加工用ロール３２、３２を所定速度で回転させることにより、原管２を管軸方向に移動させる。これにより、原管２が外管凹凸部３を備えた外管２Ａに加工され、外管２Ａと内管７Ｂが嵌合し、漏洩路６が形成された漏洩検知管１Ａが製造される。また、らせん状の外管凹凸部３を形成する場合には、加工用ロール３２の回転に連動して、原管２（外管２Ａ）を回転させる。また、図示しないが、加工用ロール３２として、突起部３３を溝部に沿って所定角度で傾斜させたものを使用する。
なお、このような漏洩検知管１Ａの製造において、内管７Ｂとして内面溝付管を用いてもよい。
【００８７】
漏洩検知管１Ｂ（図４参照）の製造においては、図示しないが、前記した加工冶具３０、または、加工用ロール３２を用いて、前記のようにして内管（原管）を内管７Ａに加工する（内管凹凸部８を形成する）。内管７Ａを外管（原管）の内側に挿入し、ロール嵌合または抽伸嵌合により外管（原管）を縮径させて外管２Ｂとする。これにより、内管凹凸部８における凸部１０の頂部（外面）で内管７Ａと外管２Ｂとが嵌合し、内管凹凸部８の凹部９（外面）と外管２Ｂの内周面との間に漏洩路１１が形成され、漏洩検知管１Ｂが製造される。
【００８８】
漏洩検知管１Ｃ（図６参照）の製造においては、図示しないが、内管（原管）を外管（原管）の内側に挿入し、ロール嵌合または抽伸嵌合により外管（原管）を縮径させ、内管（原管）と外管（原管）が嵌合した二重管とする。次いで、前記した加工冶具３０、または、加工用ロール３２を用いて、前記のようにして二重管を加工する。これにより、外管（原管）に外管凹凸部３が形成されると同時に、内管（原管）に内管凹凸部８が形成され、外管２Ａ（外管凹凸部３）と内管７Ａ（内管凹凸部８）同士が嵌合した漏洩検知管１Ｃが製造される。
【００８９】
また、外管凹凸部３、内管凹凸部８のそれぞれの凹部深さＨＳ１、ＨＳ２はほぼ同一となり、それぞれをらせん状に形成した場合のねじれ角γ１，γ２もほぼ同一となる（ＨＳ１＝ＨＳ２、γ１＝γ２）。漏洩路１２は、ロール嵌合または抽伸嵌合の際に形成され、外管凹凸部３、内管凹凸部８が形成されても、外管２Ａと内管７Ａとの間の漏洩路１２は維持される。このような漏洩検知管１Ｃの製造方法において、外管（原管）として内面溝付管を用いてもよい。
【００９０】
また、前記した外管凹凸部３、内管凹凸部８の形成方法としては、図１、図４、図６に示す形状の外管凹凸部３、内管凹凸部８が形成できれば、図７（ａ）、（ｂ）に示す加工冶具３０、図８（ａ）、（ｂ）に示す加工用ロール３２を用いた方法に限定されない。
【００９１】
次に、前記した漏洩検知管を用いた熱交換器について、図面を参照して説明する。
《熱交換器：第１実施形態》
図９は熱交換器の構成を示す管軸直交断面図、図１０（ａ）は本発明の一実施形態に係る熱交換器の管端部の構成を表した斜視図、（ｂ）は熱交換器の概略構造を表した斜視図、図１１は別の実施形態に係る熱交換器の管軸方向に沿った断面図である。
【００９２】
熱交換器は、水または冷媒を熱媒体として使用し、これらの熱媒体間で熱交換を行うもので、内側に水または冷媒の一方を流通させる前記漏洩検知管と、漏洩検知管を内包する水または冷媒の他方の流路とを具備する。また、水または冷媒の他方の流路は、管状の大径管１３（図９参照）で構成されていることが好ましい。
【００９３】
以下、漏洩検知管として図１に示す漏洩検知管１Ａを用いた熱交換器を例にとって説明する。図９、図１０（ａ）に示すように、熱交換器２０Ａは、大径管１３の内側に、漏洩検知管１Ａが配置された二重管式の構造を有している。そして、熱交換器２０Ａの管端部には、水と冷媒の流路を隔離するためのキャップ１５を備えている。漏洩検知管１Ａはキャップ１５を貫通しており、大径管１３はキャップ１５内で開口しており、キャップ１５に設けられた開口から水または冷媒が大径管１３内に供給される。
【００９４】
漏洩検知管１Ａの両端の少なくとも一方の管端部においては、内管７Ｂの管端部が外管２Ａの管端部よりも突出していることが好ましい。これによって、漏洩検知管１Ａの管端部と、漏洩検知管１Ａ（内管７Ｂ）内に水または冷媒を供給する部品（例えば、Ｕベント管等）との接合が容易となる。
【００９５】
図１０（ａ）に示されるように、熱交換器２０Ａでは、水と冷媒とが対向して流れるように、つまり、水を流す方向と冷媒を流す方向とを逆にすることが好ましい。これにより、管軸方向において水と冷媒との温度差が大きい領域を長い範囲にわたって作り出すことができるため、熱交換性能を向上させることができる。
【００９６】
［漏洩検知管］
漏洩検知管１Ａ内には、水または冷媒を流通させる。冷媒としては、二酸化炭素等の自然冷媒や、代替フロン等が使用され、熱交換器２０Ａを給湯器用として用いる場合には、特に環境面から二酸化炭素を使用することが好ましく、二酸化炭素を超臨界状態で使用することが、熱効率の観点から、より好ましい。超臨界状態とは気相と液相の境界がなくなった状態であり、密度および粘度が気相状態に近似した低い状態であるにもかかわらず、熱伝達率が気相状態の２倍以上の高い値を示す状態を言う。
【００９７】
漏洩検知管１Ａに備えられている外管凹凸部３（図１〜図３参照）は、熱交換器２０Ａの実際の運転において、冷媒として二酸化炭素を使用する場合には、二酸化炭素の局所熱伝達率が極大となる許容温度範囲（２０〜８０℃）を満足する領域に形成することが好ましい。
【００９８】
なお、熱媒体として二酸化炭素を用いる場合には、二酸化炭素そのものが潤滑作用を持たないため、熱交換システムのコンプレッサを磨耗させてしまうことがある。そのため、二酸化炭素に０．１〜６．０質量％の冷凍機油を含有させることが好ましい。冷凍機油には、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）等が一般的に用いられる。冷凍機油の含有量が０．１質量％未満であると潤滑効果が低く、熱交換システムのコンプレッサを磨耗させやすい。一方、冷凍機油を６．０質量％を超えて含有させると、冷媒全体の熱伝達率が低下しやすい。
【００９９】
冷媒として代替フロンを用いる場合には、熱交換器２０Ａの成績効率（ＣＯＰ）を考慮すると、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒を用いることが好ましい。代表的なＨＦＣ系冷媒としては、Ｒ３２とＲ１２５を混合した非共沸混合冷媒であるＲ４１０Ａがある。ＨＦＣ系冷媒もほぼ臨界状態で使用することが好ましい。
【０１００】
また、熱交換器２０Ａでは、大径管１３内に１本の漏洩検知管１Ａが配置された構造としているが、大径管１３内に複数本の漏洩検知管１Ａを配置した構成としてもよい。漏洩検知管１Ａを複数設ける場合には、熱伝達、圧力損失の点から、大径管１３内の水または冷媒の流路が均等に分割されるようにすることが好ましい。
【０１０１】
漏洩検知管１Ａ自体の構造の詳細については、既に説明しているので、ここでの説明は省略する。また、漏洩検知管１Ａの代わりに、図４、図６に示す漏洩検知管１Ｂ、１Ｃを用いた熱交換器においても、前記した熱交換器２０Ａと同様である。さらに、漏洩検知管１Ｂ、１Ｃを用いた熱交換器では、漏洩検知管１Ｂ、１Ｃ（内管７Ａ）の管端部には、内管凹凸部８を形成させないことが好ましい。これによって、漏洩検知管１Ｂ、１Ｃの管端部と、漏洩検知管１Ｂ、１Ｃ（内管７Ａ）内に水または冷媒を供給する部品（例えば、Ｕベント管等）との接合が容易となる。
【０１０２】
［大径管］
大径管１３は、漏洩検知管１Ａとの間に水または冷媒の流路を形成するものである。大径管１３の内径は、漏洩検知管１Ａの外径より大きく、流路に水または冷媒を流すのに十分な大きさであればよく、また、大径管１３は必要とされる耐圧強度を有していればよい。大径管１３の寸法は、漏洩検知管１Ａの寸法との関係、熱交換器２０Ａが組み込まれる給湯器等の寸法、熱容量、加工性を考慮して決められる。熱交換器２０Ａの熱交換性能や圧力損失の点から、管軸直交断面における漏洩検知管１Ａの断面積(漏洩検知管１Ａの本数×大径管１３の管軸直交断面における漏洩検知管１Ａの断面積)と、大径管１３と漏洩検知管１Ａとの間の流路の断面積との比（外側流路面積／漏洩検知管断面積）が２〜１０の範囲内を満足するように設定することがより好ましい。一例として、大径管１３は、内径はφ８〜３０ｍｍ、肉厚は０．２〜２．５ｍｍ、長さは１〜３０ｍであることが好ましい。
【０１０３】
熱交換器２０Ａは、図１０（ｂ）に示されるように、大径管１３が、巻回軸Ｙに対して直交する断面形状が円形状または小判状となるように、らせん状に巻回された構造を有しており、このような構成とすることによって、熱交換器２０Ａをコンパクト化しながらも広い伝熱面積を確保することができる。また、巻回部には急角度に曲げられた部分がないために、水と冷媒のそれぞれの圧力損失を小さくすることができる。また、大径管１３が、渦巻状に巻回された構造であってもよい。
【０１０４】
大径管１３の巻回部の最小内径ＩＤは、大径管１３および漏洩検知管１Ａの管外径、肉厚、機械的性質（引張強さ、耐力、ばね限界値等）等に依存するが、例えば、大径管１３の管外径を定数“ａ”とすると、巻回部の最小内径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、巻回部の高さＨを小さくするために、図１０（ｂ）には一重巻き構造としたが、二重巻き構造とすることも好ましい。大径管１３の巻回部においては、大径管１３同士は接触していてもよいし、一定の隙間によって離間している状態としてもよい。熱交換器２０Ａのコンパクト化の点からは、大径管１３同士を接触させることが好ましい。
【０１０５】
大径管１３の材質は、特に限定されず、熱交換器２０Ａに必要な強度、耐食性、ろう付け性、曲げ加工性を有するものを使用すればよく、例えば、漏洩検知管１Ａの外管２Ａおよび内管７Ｂに使用されるものとして前記した材料から適宜選択することができる。大径管１３は、押出し素管を圧延、抽伸して製作される継目無し管、あるいは所定幅の板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。なお、熱交換器では、ＪＩＳＨ３３００に規定する合金番号Ｃ１１０１の無酸素銅、合金番号Ｃ１２０１およびＣ１２２０のりん脱酸銅が広く用いられている。
【０１０６】
大径管１３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く、熱交換器２０Ａにおいても、図９に示されるように、平滑管を用いているが、大径管１３として、内周面に条溝が形成された内面溝付管を使用してもよい。このような内面溝付管を用いることにより、大径管１３内を流れる水または冷媒が撹拌され、旋回流が与えられて、水または冷媒の熱伝達性能を向上させることができる。
【０１０７】
次に、本発明に係る熱交換器の別の実施形態について説明する。
《熱交換器：第２実施形態》
図１１に示すように、熱交換器２０Ｂは、大径管１３Ａの内側に、漏洩検知管１Ａが配置された二重管式の構造を有している。
【０１０８】
［漏洩検知管］
漏洩検知管１Ａについては、既に図１〜図３を参照して説明しているため、ここでの説明は省略する。
【０１０９】
［大径管］
大径管１３Ａは、その全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿ってコルゲート加工された加工部１４を備える。このような構成により、大径管１３Ａ内を流れる水または冷媒は、加工部１４により撹拌され、また、水または冷媒の流路長が実質的に長くなるために、水または冷媒の熱伝達率を一層向上させることができる。
【０１１０】
加工部１４は、大径管１３Ａの管軸直交断面において、溝深さＨＣと、最大外径（コルゲート加工されていない未加工部の管外径）ＤＣとの比（ＨＣ／ＤＣ）が、０．０２以上（ＨＣ／ＤＣ≧０．０２）であることが好ましい。これにより、漏洩検知管１Ａの外径と大径管１３Ａの内径との差が大きい場合にも、水または冷媒を十分に撹拌して、水または冷媒の熱伝達性能を向上させることができる。
【０１１１】
また、加工部１４をらせん状に形成する場合のねじれ角γ３については、水または冷媒を十分に撹拌して、水または冷媒の熱伝達率を向上させる点から、４０度以上（γ３≧４０°）とすることが好ましく、加工部１４の管軸方向に形成される条数は１以上であればよい。なお、本発明において、コルゲート加工には、ねじれ角γ３＝９０度、すなわち、らせん状でない加工部１４の形成も含まれる。
【０１１２】
前記した加工部１４を備えることを除いて、大径管１３Ａとして要求される特性は、前記の第１実施形態の熱交換器２０Ａの大径管１３と同様であるので、ここでは説明を省略する。なお、大径管１３Ａとして、図示しないが、加工部１４に代わって、内周面に条溝が形成された内面溝付管を使用してもよい。
【実施例】
【０１１３】
次に、本発明を実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１１４】
《実施例１》
漏洩検知管を構成する外管として、りん脱酸銅からなり、外径：φ６ｍｍ、内径：φ４．８ｍｍの平滑管（肉厚：０．６ｍｍ）と、内管として、りん脱酸銅からなり、外径：φ４．０ｍｍ、内径：φ３．０ｍｍの平滑管（肉厚：０．５ｍｍ）とを準備した。外管に内管を挿入した状態で、加工冶具３０（図７参照）を用いて外管凹凸部３を形成し、外管２Ａを内管７Ｂに嵌合させて、漏洩検知管１Ａ（図１、図２参照）を製造した。
このとき、漏洩検知管１Ａの外管凹凸部３は、凹部深さ（ＨＳ１）：０．４ｍｍ、ねじれ角：０度、凹部の数：１６、凹凸部長さ（嵌合部長さ）：５ｍとした。また、漏洩検知管１Ａは、両管端において、内管７Ｂを外管２Ａから２５ｍｍ突出させた（図１０参照）。
こうして作製した２本の漏洩検知管１Ａを、外径：φ１５．８８ｍｍ、内径：φ１４．６８ｍｍの大径管に挿入し、二重管式の熱交換器２０Ａとした。
【０１１５】
《実施例２》
漏洩検知管を構成する外管として、りん脱酸銅からなり、外径：φ６．３ｍｍ、内径：５．１ｍｍの平滑管（肉厚：０．６ｍｍ）と、内管として、りん脱酸銅からなり、外径：φ４．８ｍｍ、内径：φ３．８ｍｍの平滑管（肉厚：０．５ｍｍ）を準備した。内管に、加工冶具３０（図７参照）を用いて内管凹凸部を形成した。内管凹凸部が形成された内管を外管の内側に挿入して、ロールを用いて外管と内管とを嵌合し、外径：φ６ｍｍの漏洩検知管１Ｂ（図４参照）を製造した。
このとき、漏洩検知管１Ｂの内管凹凸部８は、凹部深さ（ＨＳ２）：０．４ｍｍ、ねじれ角：０度、凹部の数：１６、凹凸部長さ（嵌合部長さ）：５ｍとした。また、漏洩検知管１Ｂは、両管端において、内管７Ａを外管２Ｂから２５ｍｍ突出させた（突出した内管７Ａの突出部には内管凹凸部８は形成されていない）。
こうして製造した２本の漏洩検知管１Ｂを、外径：φ１５．８８ｍｍ、内径：φ１４．６８ｍｍの大径管に挿入し、二重管式の熱交換器とした。
【０１１６】
《実施例３》
漏洩検知管を構成する外管として、りん脱酸銅からなり、外径：φ６．３ｍｍ、内径：５．１ｍｍの平滑管（肉厚：０．６ｍｍ）と、内管として、りん脱酸銅からなり、外径：φ４．８ｍｍ、内径：φ３．８ｍｍの平滑管（肉厚：０．５ｍｍ）を準備した。外管に内管を挿入して、ロールを用いて外管と内管を嵌合し、外径：φ６ｍｍ、ロール嵌合による嵌合部長さ：５ｍ、両管端において、内管を外管から２５ｍｍ突出させた二重管とした。この二重管に、加工冶具３０（図７参照）を用いて外管凹凸部、内管凹凸部を形成し、外径：φ６ｍｍの漏洩検知管１Ｃ（図６参照）を製造した。
このとき、漏洩検知管１Ｃの外管凹凸部は、凹部深さ（ＨＳ１）：０．４ｍｍ、凹部の数：１６、ねじれ角：０度とし、内管凹凸部８は、凹部深さ（ＨＳ２）：０．４ｍｍ、ねじれ角：０度、凹部の数：１６とした。
こうして製造した２本の漏洩検知管１Ｃを、外径：φ１５．８８ｍｍ、内径：φ１４．６８ｍｍの大径管に挿入し、二重管式の熱交換器とした。
【０１１７】
《比較例》
漏洩検知管を構成する外管として、りん脱酸銅からなり、外径：φ６．３ｍｍの内面溝付管であって、その内面溝形状は、底肉厚：０．６ｍｍ、溝深さ：０．１５ｍｍ、溝数：５０、リード角：２０°のものを準備し、また、内管として、りん脱酸銅からなり、外径：φ４．８ｍｍ、内径：φ３．８ｍｍの平滑管（肉厚：０．５ｍｍ）を準備した。外管に内管を挿入してロールを用いて嵌合し、外径：φ６ｍｍとした。このときのロール嵌合による嵌合部長さを５ｍとし、両管端において内管を外管から２５ｍｍ突出させた漏洩検知管を製造した。
こうして製造した２本の漏洩検知管を外径：φ１５．８８ｍｍ、内径：φ１４．６８ｍｍの大径管に挿入し、二重管式の熱交換器とした。
【０１１８】
《熱交換性能評価》
実施例１〜３、比較例の熱交換器を２本直列に並べた。大径管の内部に形成された環状の流路に２０℃に調整した水を１Ｌ（リットル）／ｍｉｎで流し、漏洩検知管の内部に、水を流す方向とは逆の方向に、超臨界状態の二酸化炭素（圧力：９ＭＰａ、流量：１ｋｇ／ｍｉｎ）を流して、水の出口側での温度を測定し、熱交換量を算出した。比較例の熱交換量を１００とし、実施例１〜３の熱交換量を相対値として算出した。結果を表１に示す。
【０１１９】
【表１】
2009243715.tif 000003
【０１２０】
表１の結果から、実施例１〜３の熱交換器は、比較例の熱交換器に比べて熱交換量が多く、熱交換性能に優れていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明に係る漏洩検知管の構成を示す管軸直交断面図である。
【図２】本発明に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った正面図である。
【図３】本発明に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った正面図である。
【図４】本発明に係る漏洩検知管の別の実施形態の構成を示す管軸直交断面図である。
【図５】図４の内管の管軸方向に沿った正面図である。
【図６】本発明に係る漏洩検知管の別の実施形態の構成を示す管軸直交断面図である。
【図７】（ａ）は本発明に係る漏洩検知管の製造方法を模式的に示す正面図、（ｂ）は製造に使用される加工冶具の平面図である。
【図８】（ａ）は本発明に係る漏洩検知管の別の製造方法を模式的に示す正面図、（ｂ）は製造に使用される加工用ロールのロール軸に沿った断面図である。
【図９】本発明に係る熱交換器の構成を示す管軸直交断面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の一実施形態に係る熱交換器の管端部の構成を表した斜視図、（ｂ）は熱交換器の概略構造を表した斜視図である。
【図１１】別の実施形態に係る熱交換器の管軸方向に沿った断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  漏洩検知管
２Ａ、２Ｂ  外管
３      外管凹凸部
４      凹部
５      凸部
６      漏洩路
７Ａ、７Ｂ  内管
８      内管凹凸部
９      凹部
１０    凸部
１１、１２  漏洩路
１３    大径管
２０Ａ、２０Ｂ  熱交換器
【図１】
2009243715.tif 000004
【図２】
2009243715.tif 000005
【図３】
2009243715.tif 000006
【図４】
2009243715.tif 000007
【図５】
2009243715.tif 000008
【図６】
2009243715.tif 000009
【図７】
2009243715.tif 000010
【図８】
2009243715.tif 000011
【図９】
2009243715.tif 000012
【図１０】
2009243715.tif 000013
【図１１】
2009243715.tif 000014