(57)【要約】【課題】高い熱交換性能を有し、しかも生産性に優れた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】漏洩検知管１０Ａは、内管１３と、内管１３の外側に嵌合する外管１２を備え、内管１３の内側に冷媒を流通させると共に外管１２の外側に水を流通させ、冷媒または水の漏洩を内管１３と外管１２との間に形成される漏洩路１７を介して検知する。内管１３は平滑管であり、その両端の少なくとも一方の管端部は外管１２の管端部より突出している。外管１２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凹凸部１２Ｂを有している。外管１２を凹凸部１２Ｂの最小径の部分で内管１３に嵌合させた。漏洩路１７は内管１３の外周面と外管１２の内周面との間に形成される。【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、前記内管の内側に冷媒を流通させると共に前記外管の外側に水を流通させ、前記冷媒または前記水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、
前記内管は平滑管であり、その両端の少なくとも一方の管端部が前記外管の管端部より管軸方向に突出し、
かつ、前記外管は、全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿って設けられた凹凸部を有し、前記凹凸部の最小径の部分で前記内管に嵌合し、
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２】
前記凹凸部が、管軸方向に沿って、らせん状に形成されてい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】
前記凹凸部は、溝深さＨＣ１と最大外径ＤＣ１との比（ＨＣ１／ＤＣ１）が０．０２以上であり、前記らせん状のねじれ角γ１が４０度以上であって、条数が１以上であることを特徴とする請求項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、前記内管の内側に冷媒を流通させると共に前記外管の外側に水を流通させ、前記冷媒または前記水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、
前記内管の両端の少なくとも一方の管端部は前記外管の管端部より管軸方向に突出し、かつ、前記内管と前記外管は、全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿って互いに嵌合する凹凸部を有し、
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５】
前記凹凸部はそれぞれ、管軸方向に沿って、らせん状に形成されてい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】
前記外管において前記らせん状に形成された前記凹凸部は、溝深さＨＣ１と最大外径ＤＣ１との比（ＨＣ１／ＤＣ１）が０．０２以上で、前記らせん状のねじれ角γ１が４０度以上であって、条数が１以上であり、
前記内管において前記らせん状に形成された前記凹凸部は、溝深さＨＣ２と最大外径ＤＣ２との比（ＨＣ２／ＤＣ２）が０．０２以上で、前記らせん状のねじれ角γ２が４０度以上であって、条数が１以上であることを特徴とする請求項５に記載の漏洩検知管。
【請求項７】
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４から請求項６のいずれか１項に記載の漏洩検知管。
【請求項８】
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４から請求項６のいずれか１項に記載の漏洩検知管。
【請求項９】
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４から請求項６のいずれか１項に記載の漏洩検知管。
【請求項１０】
前記内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１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】
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、
その内側に冷媒を流通させる請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の漏洩検知管と、
前記漏洩検知管を内包する水流路とを具備することを特徴とする熱交換器。
【請求項１２】
前記漏洩検知管を流れる冷媒と前記水流路を流れる水とが対向していることを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記水流路は、前記漏洩検知管を内包する水管により形成されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記水管は、その全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿った凹凸部を有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】
前記水管に設けられた凹凸部は、その管軸方向に沿って、らせん状に形成されており、
前記水管に設けられた凹凸部のらせん方向と前記漏洩検知管を構成する外管に設けられた凹凸部のらせん方向とが逆であることを特徴とする請求項１４に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記水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１３から請求項１５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１１から請求項１６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、大径管の内部に第１熱媒体（例えば、水）を流し、小径管（漏洩検知管、伝熱管）の内部に第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、複数本の伝熱管（＝小径管）をらせん状にねじり合わせたもの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）。さらに別の例として、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３参照）。
【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は、伝熱管（小径管）をらせん状とすることで伝熱面積を増やすと共に伝熱管内を流れる熱媒体を乱流とし、大径管内を流れる熱媒体もらせん状の伝熱管によって乱流とすることによって、伝熱性能を向上させるものである。特許文献３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２００４−３６０９７４号公報（段落［０００８］、図１等）
【特許文献３】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や、熱交換器の製造工程において漏洩検知管及びインナー材またはバッフル材を内包した大径管を所定の曲率に曲げる加工等が困難となるおそれがあり、生産性がよいとは言い難い。
【０００６】
特許文献２に開示された熱交換器では、複数本の伝熱管をらせん状にねじる工程において、伝熱管が中空管であるために伝熱管につぶれや折れ等の変形が生じるおそれがあり、また、この工程自体が複雑であるために、生産性がよいとは言い難い。また、大径管と複数本の伝熱管とを分離する熱交換器末端部の構成が複雑になり、この点からも生産性がよいとは言えない。
【０００７】
特許文献３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。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。
【０００８】
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し、生産性にも優れた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】
【０００９】
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、前記内管の内側に冷媒を流通させると共に前記外管の外側に水を流通させ、前記冷媒または前記水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、前記内管は平滑管であり、その両端の少なくとも一方の管端部が前記外管の管端部より管軸方向に突出し、かつ、前記外管は、全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿って設けられた凹凸部を有し、前記凹凸部の最小径の部分で前記内管に嵌合し、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。
このような構成によれば、漏洩検知管を構成する外管が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。また、この漏洩検知管は、外管のコルゲート加工等により容易に製造することができるため、生産性が高い。また、内管は平滑管であるから、内管の内部を流れる冷媒の圧損が小さく抑えられる。
【００１０】
請求項２に係る漏洩検知管は、請求項１に記載の漏洩検知管において、前記凹凸部が、管軸方向に沿って、らせん状に形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、外管の外側を流通する水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し、この漏洩検知管を使用する熱交換器の熱交換性能がより一層向上する。
【００１１】
請求項３に係る漏洩検知管は、請求項２に記載の漏洩検知管において、前記凹凸部では、溝深さＨＣ１と最大外径ＤＣ１との比（ＨＣ１／ＤＣ１）が０．０２以上であり、前記らせん状のねじれ角γ１が４０度以上であって、条数が１以上であることを特徴とする。
このような構成によれば、らせん状に形成された凹凸部の構造が最適化されているため、外管の外側を流通する水が一層撹拌されて、漏洩検知管の伝熱性能がより一層向上する。
【００１２】
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、前記内管の内側に冷媒を流通させると共に前記外管の外側に水を流通させ、前記冷媒または前記水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、前記内管の両端の少なくとも一方の管端部は前記外管の管端部より管軸方向に突出し、かつ、前記内管と前記外管は、全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿って互いに嵌合する凹凸部を有し、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。
このような構成によれば、漏洩検知管を構成する内管と外管が凹凸部を備えることによって、内管の内側を流通する冷媒が撹拌されると共に内管の管内表面積が増加し、さらに外管の外側を流通する水が撹拌されると共に外管の管外表面積が増加する。そのため、漏洩検知管の伝熱性能が大きく向上する。また、このような漏洩検知管は、外管と内管とを密着させた後に外管にコルゲート加工等を施すことにより、内管にも同時に加工が施されるため製造が容易であり、生産性が高い。
【００１３】
請求項５に係る漏洩検知管は、請求項４に記載の漏洩検知管において、前記凹凸部はそれぞれ、管軸方向に沿って、らせん状に形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、外管の外側を流通する水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し、この漏洩検知管を使用する熱交換器の熱交換性能がより一層向上する。また、内管にも凹凸部がらせん状に形成されているために、内管の内側を流通する冷媒もまた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。さらに、凹凸部をらせん状とすることにより、内管の内側を流れる冷媒の圧力損失を小さく抑えることができる。
【００１４】
請求項６に係る漏洩検知管は、請求項５に記載の漏洩検知管において、前記外管において前記らせん状に形成された前記凹凸部は、溝深さＨＣ１と最大外径ＤＣ１との比（ＨＣ１／ＤＣ１）が０．０２以上で、前記らせん状のねじれ角γ１が４０度以上であって、条数が１以上であり、前記内管において前記らせん状に形成された前記凹凸部では、溝深さＨＣ２と最大外径ＤＣ２との比（ＨＣ２／ＤＣ２）が０．０２以上で、前記らせん状のねじれ角γ２が４０度以上であって、条数が１以上であることを特徴とする。
このような構成によれば、らせん状に形成された凹凸部の構造が最適化されているため、外管の外側を流通する水が一層撹拌されて、漏洩検知管の伝熱性能がより一層向上する。さらに、内管の内側を流通する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、冷媒の圧力損失が抑えられるため、冷媒を循環させるための負荷が小さく抑えられる。
【００１５】
請求項７に係る漏洩検知管は、請求項４から請求項６に係る漏洩検知管において、外管の内周面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。
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。
【００１６】
請求項８に係る漏洩検知管は、請求項４から請求項６に係る漏洩検知管において、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。
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形成される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。
【００１７】
請求項９に係る漏洩検知管は、請求項４から請求項６に係る漏洩検知管において、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。
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隙間が形成され、この隙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。
【００１８】
請求項１０に係る漏洩検知管は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の漏洩検知管において、前記内管の内周面において管軸方向に延びる条溝が形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、内管の内側を流通する冷媒が内管の内周面に形成された条溝により攪拌されると共に、管内表面積が増加する。そのため、漏洩検知管の伝熱性能が向上する。
【００１９】
本発明に係る熱交換器において、請求項１１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、その内側に冷媒を流通させる請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の漏洩検知管と、前記漏洩検知管を内包する水流路とを具備することを特徴とする。
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。
【００２０】
請求項１２に係る熱交換器は、請求項１１に記載の熱交換器において、前記漏洩検知管を流れる冷媒と前記水流路を流れる水とが対向していることを特徴とする。
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。
【００２１】
請求項１３に係る熱交換器は、請求項１１または請求項１２に記載の熱交換器において、前記水流路は、前記漏洩検知管を内包する水管により形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、水管内を流通する水全体が漏洩検知管の外管に設けられた凹凸部によって攪拌される。そのため、熱交換性能が一層向上する。
【００２２】
請求項１４に係る熱交換器は、請求項１３に記載の熱交換器において、前記水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た凹凸部を有していることを特徴とする。
このような構成によれば、水管内を流通する水全体が水管に設けられた凹凸部によって一層攪拌される。そのため、熱交換性能が一層向上する。
【００２３】
請求項１５に係る熱交換器は、請求項１４に記載の熱交換器において、前記水管に設けられた凹凸部は、その管軸方向に沿って、らせん状に形成されており、前記水管に設けられた凹凸部のらせん方向と前記漏洩検知管を構成する外管に設けられた凹凸部のらせん方向とが逆であることを特徴とする。
このような構成によれば、水管内を流れる水の圧力損失を小さく抑えながら、水はより一層攪拌される。そのため、熱交換性能が一層向上する。
【００２４】
請求項１６に係る熱交換器は、請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の熱交換器において、前記水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。
このような構成によれば、水管の内周面に形成された条溝によって、水管内を流れる水がより一層攪拌される。そのため、熱交換性能が一層向上する。
【００２５】
請求項１７に係る熱交換器は、請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の熱交換器において、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】
【００２６】
請求項１に係る漏洩検知管によれば、外管に凹凸部を設けることによって、伝熱面積を増大させると共に外管の外側を流れる水を攪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、しかも、製造が容易である。請求項２，３に係る漏洩検知管によれば、凹凸部をらせん状に形成されているので、伝熱性能が向上すると共に水の圧力損失が抑えられる。
【００２７】
請求項４に係る漏洩検知管によれば、内管と外管に凹凸部を設けることにより、伝熱面積を増大させると共に内管の内側を流通する冷媒と外管の外側を流れる水の両方を攪拌することができるので、伝熱性能を一層向上させることができ、しかも、製造が容易である。請求項５，６に係る漏洩検知管によれば、凹凸部をらせん状に形成されているので、伝熱性能が向上すると共に水と冷媒の圧力損失が抑えられる。請求項７，８に係る漏洩検知管によれば、外管の内周面に条溝を、内管の表面にリブをそれぞれ管軸方向に設けることによって、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９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。請求項１０に係る漏洩検知管によれば、内管の内周面に条溝が管軸方向に形成されているので、漏洩検知管の伝熱性能を向上させることができる。
【００２８】
請求項１１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１２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１３に係る熱交換器によれば、水流路を水管により形成しているので、水管内を流通する水全体が漏洩検知管の外管に設けられた凹凸部によって攪拌されるため、熱交換性能がさらに優れたものとなる。請求項１４に係る熱交換器によれば、水管に管軸方向に沿った凹凸部を設けているので、熱交換性能がさらに優れたものとなる。
【００２９】
請求項１５に係る熱交換器によれば、水管に設けられた凹凸部を管軸方向に沿ってらせん状に形成し、水管に設けられた凹凸部のらせん方向と漏洩検知管に設けられた凹凸部のらせん方向とを逆にしているために、水管内を流れる水の圧力損失が小さく抑えられ、しかも熱交換性能がさらに優れたものとなる。請求項１６に係る熱交換器は、水管の内周面において管軸方向に条溝を形成しているために、熱交換性能がさらに優れたものとなる。請求項１７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】
【００３０】
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。
《第１実施形態：漏洩検知管》
図１（ａ）に本発明の第１実施形態に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った断面図を示す。この漏洩検知管１０Ａは、内管１３と、内管１３の外側に嵌合する外管１２を備えた構造を有しており、内管１３の内側に熱媒体としての冷媒（例えば、二酸化炭素、代替フロン等）を流通させると共に、外管１２の外側に別の熱媒体としての水を流通させ、これらの熱媒体たる冷媒と水との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、冷媒または水の漏洩を内管１３と外管１２との間に形成される漏洩路１７を介して検知するものである。漏洩路１７の形態は、外管１２と内管１３のそれぞれの形態に依存するため、以下に、外管１２及び内管１３について説明しながら、漏洩路１７の形態について説明する（後述する第２〜第４実施形態において同様）。
【００３１】
［外管］
外管１２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凹凸部１２Ｂを有しており、外管１２は凹凸部１２Ｂの最小径の部分で内管１３に嵌合している。外管１２の外径は、漏洩検知管１０Ａが配置される水流路（図示せず）に必要量の水が流通するように設定される。外管１２の内径は内管１３の外径に対して相対的に決定されるが、予め内管１３の外径が決定されている場合、外管１２の内径は内管１３の外表面に嵌合可能な寸法に設定される。また、外管１２の肉厚は、外管１２の外側を流通する水による腐食代を考慮した肉厚とすることがさらに好ましく、さらに、凹凸部１２Ｂによって内管１３の外表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１２の外径はφ３〜２０ｍｍ、肉厚は０．２〜２．５ｍｍ、長さは１〜３０ｍであることが好ましい。
【００３２】
外管１２の材質は、前述の通りに凹凸部１２Ｂ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。
【００３３】
なお、熱交換器では、外管１２の内部に設けられる内管１３の内圧を高くして運転されることが多いため、外管１２は、管外径に対する肉厚を大きくすることが多く、外管１２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１２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。
【００３４】
外管１２の全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿って凹凸部１２Ｂを設けることによって、外管１２の外側を流れる水が撹拌され、外管１２の管外表面積が増加する。このため、水の熱伝達性能が向上する。外管１２に設けられた凹凸部１２Ｂは、外管１２にコルゲート加工等によって管軸方向に沿ってらせん状に形成されていることが好ましい。これにより、外管１２の外側を流れる水に旋回流が与えられ、圧力損失を小さく抑えながら、水の熱伝達性能を向上させることができる。
【００３５】
凹凸部１２Ｂをらせん状に形成することによって、図１（ａ）に示されるように、内管１３の外周面と外管１２の内周面とによってらせん状の漏洩路１７が形成されるため、この漏洩路１７を介して冷媒または水の漏洩を迅速に検知することができる。そのため、後述する第２実施形態に係る漏洩検知管（１０Ｂ）と比較すると、外管１２の内表面と内管１３の外表面のいずれか一方または両方の粗面化（後記する図１（ｃ）参照）を省略することができ、また、後述する第３実施形態に係る漏洩検知管（１０Ｃ）と比較すると、外管１２の内周面への条溝１５（後記する図２（ａ）参照）の形成を省略することができる利点がある。
【００３６】
凹凸部１２Ｂをらせん状に形成する場合には、その溝深さ（凹部の深さ）ＨＣ１（図１（ａ）参照）と最大外径ＤＣ１（図１（ａ）参照）との比（ＨＣ１／ＤＣ１）を０．０２以上（ＨＣ１／ＤＣ１≧０．０２）とすることが好ましい。なお、最大外径ＤＣ１は、漏洩検知管１０Ａを管軸直交断面で見たとき、凹凸部１２Ｂにおける凸部の頂点を結ぶ円の直径であり、外管１２をコルゲート加工した場合には、外管１２において凹凸部１２Ｂが形成されていない部分における外径に等しい。ＨＣ１／ＤＣ１値が０．０２未満であると、外管１２の外側を流れる水の撹拌効果が小さく、漏洩検知管１０Ａの管外表面積（外管１２の管外表面積）の増加も少ないため、熱媒体たる水の熱伝達性能の向上が期待し難くなる。
【００３７】
また、凹凸部１２Ｂをらせん状に形成する場合には、ねじれ角γ１を４０度以上（γ１≧４０°）とすることが好ましい。ねじれ角γ１とは、図１（ａ）に示されるように、凹凸部１２Ｂの凹部と外管１２の管軸とがなす角度をいう。このねじれ角γ１が４０°未満であると、外管１２の外側を流通する水の撹拌効果が小さく、漏洩検知管１０Ａの管外表面積（外管１２の管外表面積）の増加も少ないため、熱媒体たる水の熱伝達性能の向上が期待し難くなる。
【００３８】
凹凸部１２Ｂの条数について、図１（ａ）には条数が１本の形態が示されているが、凹凸部１２Ｂの条数は複数本であってもよく、一般的には、１〜３本とされる。複数本の条を形成する場合は、前記したねじれ角γ１が互いに異なる凹凸部１２Ｂを形成したり、ねじれ角γ１が同一で、位相が異なる凹凸部１２Ｂを形成したりすることができる。また、複数本の条を形成することによって、条間のピッチ（凹凸部１２Ｂのピッチ）を小さくすることが可能となり、伝熱面積（漏洩検知管１０Ａの管外表面積）が大きくなると共に、外管１２Ｂの外側を流れる水の撹拌効果が大きくなるため、水の熱伝達性能が向上する。
【００３９】
なお、本発明において、凹凸部１２Ｂはらせん状に限定されず、前記したねじれ角γ１が９０°の形態、すなわち、凹凸部１２Ｂが管軸方向に沿って、らせん状の条を形成しないもの（いわゆる、蛇腹状のもの）も含む。
【００４０】
［内管］
図１（ａ）に示すように、内管１３として、漏洩検知管１０Ａにおいては平滑管を用いている。内管１３の内径は、内管１３内を冷媒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１３の肉厚は、内管１３内を流通する冷媒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１３の材質は特に限定されるものではく、外管１２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１３としては、外管１２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１３内に流通させる冷媒についての詳細は、漏洩検知管１０Ａを備えた熱交換器２０Ａ（図５（ａ）等参照）について後に説明する際に、併せて述べることとする。
【００４１】
内管１３は、その両端の少なくとも一方の管端部を外管１２の管端部より管軸方向に突出している（図１（ａ）の端部参照）。このような構成により、熱交換器を製造する際に、漏洩検知管１０Ａと他の部品との接続が容易となる。この内管１３の突出長さは、製造する熱交換器のサイズにも依るが、例えば、１０〜１００ｍｍとすることができる。
【００４２】
《第２実施形態：漏洩検知管》
図１（ｂ）に本発明の第２実施形態に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った断面図を示し、図１（ｃ）に漏洩検知管を構成する内管と外管の境界近傍の拡大断面図を示す。この漏洩検知管１０Ｂは、内管１３と、内管１３の外側に嵌合する外管１２を備え、内管１３と外管１２はそれぞれ、その全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿って互いに嵌合する凹凸部１３Ｂ，凹凸部１２Ｂを有している。
【００４３】
漏洩検知管１０Ｂは、先に説明した漏洩検知管１０Ａと同様に、内管１３の内側に冷媒を流通させると共に、外管１２の外側に水を流通させ、冷媒と水との間で熱交換を行う熱交換器に用いられ、その際に、冷媒または水の漏洩を内管１３の外周面と外管１２の内周面とによって形成される漏洩路１７を介して検知する。
【００４４】
［外管］
外管１２の凹凸部１２Ｂと内管１３の凹凸部１３Ｂは、凹部どうし凸部どうしが重なり合うようにして嵌合している。そのため、内管１３の外周面と外管１２の内周面との間に漏洩路１７を確保して、漏洩した水または冷媒の検知に遅れが生じないように、外管１２の内周面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、図１（ｃ）に示されるように、その表面の微少な凹凸によって漏洩路１７を形成する。こうして形成される漏洩路１７の大きさは、例えば、粗面化されていない平滑管からなる二重構造管を嵌合させて形成される嵌合面の隙間に比べて大きなものとなる。
【００４５】
外管１２の内周面を粗面化する場合、その表面粗さは、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、外管１２の内表面に、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。
【００４６】
このような内周面の粗面化を除いては、外管１２に要求される特性は、先に説明した漏洩検知管１０Ａの外管１２と同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００４７】
［内管］
内管１３においてその全長の少なくとも一部の領域に管軸方向に沿って形成された凹凸部１３Ｂは、外管１２の凹凸部１２Ｂと、凹部どうしと凸部どうしが重なりあうようにして嵌合している。内管１３に凹凸部１３Ｂを設けることにより、内管１３の内側を流通する冷媒が撹拌され、内管１３の管内表面積が増加する。このため、冷媒の熱伝達性能が向上する。内管１３に設けられた凹凸部１３Ｂは、内管１３にコルゲート加工等によって管軸方向に沿って、らせん状に形成されていることが好ましい。これにより、内管１３の内側を流通する冷媒に旋回流が与えられ、圧力損失を小さく抑えながら、冷媒の熱伝達性能を向上させることができる。特に、冷媒として冷凍機油を含む二酸化炭素を用いる場合は、圧力損失の増加を抑えながら、平滑管に比べて伝熱性能を向上させることができる。
【００４８】
なお、凹凸部１３Ｂは、後に漏洩検知管１０Ｂの製造方法について説明するように、内管１３として用いる平滑管の外周面と外管として用いる平滑管の内周面とを密着させた二重管に対して、その外表面からコルゲート加工を施すことにより、管軸方向に沿って、らせん状に形成することができる。
【００４９】
凹凸部１３Ｂをらせん状に形成する場合に、その溝深さＨＣ２（図１（ｂ）参照）と最大外径ＤＣ２（図１（ｂ）参照）との比（ＨＣ２／ＤＣ２）を０．０２以上とする（ＨＣ２／ＤＣ２≧０．０２）ことが好ましい。なお、最大外径ＤＣ２は、漏洩検知管１０Ｂを管軸直交断面で見たとき、凹凸部１３Ｂにおける凸部の頂点を結ぶ円の直径であり、内管１３をコルゲート加工した場合には、内管１３において凹凸部１３Ｂが形成されていない部分における外径に等しい。ＨＣ２／ＤＣ２値が０．０２未満であると、内管１３の内側を流通する冷媒の撹拌効果が小さく、漏洩検知管１０Ｂの管内表面積（内管１３の管内表面積）の増加も少ないため、冷媒の熱伝達性能の向上が期待し難くなる。
【００５０】
凹凸部１３Ｂをらせん状に形成する場合には、ねじれ角γ２を４０度以上（γ２≧４０°）とすることが好ましい。ねじれ角γ２は、図１（ｂ）に示されるように、凹凸部１３Ｂの凹部と内管１３の管軸とがなす角度をいい、漏洩検知管１０Ｂでは、実質的に外管１２に設けられた凹凸部１２Ｂのねじれ角γ１と内管１３に設けられた凹凸部１３Ｂのねじれ角γ２は略等しい。ねじれ角γ２が４０°未満であると、内管１３の内側を流通する冷媒の撹拌効果が小さく、漏洩検知管１０Ｂの管内表面積（内管１３の管内表面積）の増加も少ないため、水の熱伝達性能の向上が期待し難くなる。
【００５１】
内管１３に形成される凹凸部１３Ｂの条数は、外管１２に形成する凹凸部１２Ｂの条数と同じとされ、凹凸部１３Ｂに複数本の条を形成する場合には、前記したねじれ角γ２が互いに異なる凹凸部１３Ｂを形成したり、ねじれ角γ２が同一で位相が異なる凹凸部１３Ｂを形成したりすることができる。また、複数本の条を形成することによって、条間のピッチ（凹凸部１３Ｂのピッチ）を小さくすることが可能となり、伝熱面積（漏洩検知管１０Ｂの管内表面積）が大きくなると共に、冷媒の撹拌効果が大きくなるため、冷媒の熱伝達性能が向上する。
【００５２】
外管１２の内周面を粗面化したのと同様に、内管１３の外周面もまた粗面化されていることが好ましい。これにより、図１（ｃ）に示すように、漏洩路１７を大きく形成することができ、漏洩した水または冷媒を迅速に検知することができるようになる。漏洩検知管１０Ｂにおいては、外管１２の内周面と内管１３の外周面のいずれか一方が粗面化されていればよいが、両方が粗面化されていることがより好ましい。
【００５３】
《第３実施形態：漏洩検知管》
図２（ａ）に本発明の第３実施形態に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った断面図を示す。この漏洩検知管１０Ｃは、先に説明した漏洩検知管１０Ｂ（図１（ｂ）参照）の一変形例であり、漏洩検知管１０Ｃを構成する外管１２としては、その内周面に管軸方向にらせん状の条溝１５が形成された内面溝付管が用いられており、この点で漏洩検知管１０Ｂと異なる。外管１２の内周面に条溝１５を設けることにより、この条溝１５が漏洩路１７となって、漏洩した水または冷媒を迅速に検知することができるようになる。
【００５４】
なお、条溝１５を設けることによって漏洩路１７が確保されるために、外管１２の内周面及び内管１３の外周面を粗面化する必要はない。外管１２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１５は、外管１２または内管１３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１２と内管１３の熱伝達を低下させないように設ければよく、例えばその深さが０．０１〜０．２ｍｍ、管軸平行断面における条溝１５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１５間に形成されたフィンの山頂角が１０〜４５°、条溝１５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１０Ｃを製造することができる。
【００５５】
また、図示しないが、外管１２の内周面に条溝１５を設けない場合には、内管１３は、その外周面おいて管軸方向にリブ（突条部）を備えていることが好ましい。このリブは、外管１２の内周面に形成された条溝１５と同様に、外管１２と内管１３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０．０２〜０．１ｍｍとすることが好ましい。リブの高さが０．０５ｍｍ未満では、外管１２と内管１３との間に形成される空間の漏洩路としての作用が大きくなく、一方、０．１ｍｍ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。
【００５６】
漏洩検知管１０Ｃのその他の構成要件は漏洩検知管１０Ｂと同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００５７】
《第４実施形態：漏洩検知管》
図２（ｂ）に本発明の第４実施形態に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った断面図を示す。この漏洩検知管１０Ｄは、先に説明した漏洩検知管１０Ａ（図１（ａ）参照）の一変形例であり、漏洩検知管１０Ｄを構成する内管１３としては、その内周面に管軸方向にらせん状の条溝１６が形成された内面溝付管が用いられており、この点で漏洩検知管１０Ａと異なる。漏洩検知管１０Ｄでは、このような内面溝付管を用いることにより、内管１３の内側を流通する冷媒が条溝１６で撹拌され、旋回流が与えられ、内管１３の管内表面積が増加する。そのため、冷媒の熱伝達性能が向上する。特に、冷媒として冷凍機油を含む二酸化炭素を用いる場合は、圧力損失の増加を抑えながら、平滑管に比べて伝熱性能を向上させることができる。漏洩検知管１０Ｄのその他の構成要件は漏洩検知管１０Ａと同じであるので、ここでの説明は省略する。なお、条溝１６の形状は、前記条溝１５と同一であることが好ましい。
【００５８】
なお、前記した漏洩検知管１０Ｃにおいて外管１２として用いられている内面溝付管と、漏洩検知管１０Ｄにおいて内管１３として用いられている内面溝付管とからなる漏洩検知管も本発明の好適な一実施形態であることはいうまでもない。
【００５９】
《漏洩検知管の製造方法》
前記した漏洩検知管１０Ａ，１０Ｂをコルゲート加工により製造する方法について説明する。図３（ａ）に本発明に係る漏洩検知管の製造方法を管径方向から模式的に表した図を示し、図３（ｂ）に前記第１実施形態に係る漏洩検知管の製造方法を管軸方向から模式的に表した図を示し、図３（ｃ）に前記第２実施形態に係る漏洩検知管の製造方法を管軸方向から模式的に表した図を示す。
【００６０】
漏洩検知管１０Ａの製造においては、最初に、内管１３を外管１２の内側に挿入する（図３（ｂ）参照）。図３（ａ）に示されるように、コルゲート加工用の加工冶具６２を、外管１２の外表面側から所定圧で押し当てながら、外管１２の管外周を移動させると同時に、外管１２を所定速度で管軸方向に移動させる。これにより、外管１２にらせん状の凹凸部１２Ｂが形成され、このとき自然に内管１３の管軸と外管１２の管軸が略一致するように内管１３は外管１２の中央部に配置され、凹凸部１２Ｂにおける凹部の内表面で内管１３と嵌合し、中心外管１２と内管１３との間に漏洩路１７が形成され、漏洩検知管１０Ａが製造される。なお、凹凸部１２Ｂのねじれ角γ１は、外管１２を管軸方向に移動させる速度により定めることができる。
【００６１】
漏洩検知管１０Ｂの製造においては、内管１３の外径と外管１２の内径との差が小さく、かつ、外管１２への内管１３の挿入を容易に行うことができる内管１３と外管１２を用いる。このような内管１３を外管１２内に挿入し、ロール嵌合または抽伸嵌合により外管１２を縮径させて、外管１２全体を内管１３に嵌合させた二重管とする（図３（ｃ）参照）。次いで、図３（ａ）に示されるように、加工冶具６２を、外管１２の外表面側から所定圧で押し当てながら、外管１２の管外周を移動させると同時に、外管１２を所定速度で管軸方向に移動させる。これにより、外管１２にらせん状の凹凸部１２Ｂが形成されると同時に、内管１３にらせん状の凹凸部１３Ｂが形成され、凹凸部１２Ｂと凹凸部１３Ｂ同士が嵌合した漏洩検知管１０Ｂが製造される。
【００６２】
なお、凹凸部１２Ｂ，１３Ｂのそれぞれの溝深さＨＣ１，ＨＣ２はほぼ同一となり、それぞれのねじれ角γ１，γ２もほぼ同一となる（ＨＣ１＝ＨＣ２、γ１＝γ２）。漏洩路１７は、ロール嵌合または抽伸嵌合の際に形成され、コルゲート加工を施しても、外管１２と内管１３との間の漏洩路１７は維持される。このような漏洩検知管１０Ｂの製造方法において、外管１２として内面溝付管を用いることにより前記した漏洩検知管１０Ｃを製造することができ、内管１３として内面溝付管を用いることにより前記した漏洩検知管１０Ｄを製造することができる。
【００６３】
《第５実施形態：熱交換器》
図４（ａ）に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を示し、図４（ｂ）にこの熱交換器の概略構造を表した斜視図を示す。また、図５に熱交換器の管軸方向に沿った断面図を示す。熱交換器２０Ａは、大径管１１の内部に漏洩検知管１０Ａが配置された二重管式の構造となっており、大径管１１と漏洩検知管１０Ａとの間に水を流通させ、漏洩検知管１０Ａ内には冷媒を流通させるために、水と冷媒の流路を隔離するためのキャップ１４を管端部に備えている。漏洩検知管１０Ａはキャップ１４を貫通しており、大径管１１はキャップ１４内で開口しており、キャップ１４に設けられた開口から水が大径管１１に水が供給される。
【００６４】
図４（ａ）及び図５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している。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。
【００６５】
［漏洩検知管］
漏洩検知管１０Ａの内管１３内に冷媒を流通させる。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。
【００６６】
漏洩検知管１０Ａに形成されている凹凸部１２Ｂ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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
また、熱交換器２０Ａでは、大径管１１内に１本の漏洩検知管１０Ａが配置された構造としているが、大径管１１内に複数本の漏洩検知管１０Ａを配置した構成としてもよい。漏洩検知管１０Ａを複数設ける場合には、熱伝達、圧力損失の点から、大径管１１内の水流路が均等に分割されるようにすることが好ましい。漏洩検知管１０Ａ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。
【００７０】
［大径管］
大径管１１は、漏洩検知管１０Ａとの間に水流路を形成するものである。大径管１１の内径は、漏洩検知管１０Ａの外径より長く、水流路に水を流すのに十分な長さであればよく、また、大径管１１は必要とされる耐圧強度を有していればよい。大径管１１の寸法は、漏洩検知管１０Ａ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１０Ａの断面積(漏洩検知管１０Ａの本数×大径管１１の管軸直交断面における漏洩検知管１０Ａの断面積)と、大径管１１と漏洩検知管１０Ａとの間の水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１１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。
【００７１】
熱交換器２０Ａは、図４（ｂ）に示されるように、大径管１１が、巻回軸Ｙに対して直交する断面の形状が円形状となるように、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。
【００７２】
大径管１１の巻回部の最小内径ＩＤは、大径管１１及び漏洩検知管１０Ａ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１１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４（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１１の巻回部においては、大径管１１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１１同士を接触させることが好ましい。
【００７３】
大径管１１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１０Ａの外管１２および内管１３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１１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。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。
【００７４】
大径管１１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５に示されるように、平滑管を用いているが、大径管１１として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１１内を流れる水が撹拌され、旋回流が与えられて、水の熱伝達性能を向上させることができる。
【００７５】
《第６実施形態：熱交換器》
図６（ａ）に本発明の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を示す。この熱交換器２０Ｂは、大径管１１の内側に、図１（ｂ）に示した漏洩検知管１０Ｂが配置された二重管式の構造を有している。
【００７６】
［漏洩検知管］
漏洩検知管１０Ｂについては、既に図１（ｂ），（ｃ）を参照して説明しているため、ここでの説明は省略する。
【００７７】
［大径管］
大径管１１の全長の少なくとも一部の領域には、管軸方向に沿って凹凸部１１Ｂが形成されており、ここでは、大径管１１の凹凸部１１Ｂは、漏洩検知管１０Ｂに設けられた凹凸部１２Ｂを囲む領域に形成されている。このような構成により、大径管１１内を流れる水は、漏洩検知管１０Ｂに設けられた凹凸部１３Ｂと大径管１１に設けられた凹凸部１１Ｂの両方により攪拌され、また、水の流路長が実質的に長くなるために、水の熱伝達性能が一層向上し、させることができる。
【００７８】
大径管１１に形成する凹凸部１１Ｂは、大径管１１をコルゲート状に加工したものであることが好ましく、これにより凹凸部１１Ｂはらせん状に形成される。このように大径管１１にらせん状の凹凸部１１Ｂを形成する際の溝深さＨＣ３と、最大外径ＤＣ３との比（ＨＣ３／ＤＣ３）は、０．０２以上（ＨＣ３／ＤＣ３≧０．０２）とすることが好ましい。これにより、漏洩検知管１０Ｂの外径と大径管１１の内径との差が大きい場合にも、水を十分に攪拌して、水の熱伝達性能を向上させることができる。なお、大径管１１の内部を流通する水が漏洩検知管１０Ｂに設けられた凹凸部１２Ｂによって十分に攪拌され、大径管１１に形成される凹凸部１１Ｂが水の攪拌を補助する程度に用いられる場合には、ＨＣ３／ＤＣ３≧０．０２の関係は必ずしも満たされていなくともよい。
【００７９】
また、凹凸部１１Ｂをらせん状に形成する場合のねじれ角γ３についても、必ずしも漏洩検知管１０Ｂの凹凸部１２Ｂのねじれ角γ１と同等にする必要はないが、水を十分に攪拌して水の熱伝達性能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、条数は１以上であればよい。
【００８０】
熱交換器２０Ｂでは、漏洩検知管１０Ｂに設けられた凹凸部１３Ｂのねじれ角γ１と、大径管１１に形成する凹凸部１１Ｂのねじれ角γ３とを、らせん方向が同じとなるように設定している。これにより、大径管１１の内部を流通する水に撹拌または旋回流を与えて乱流を発生させることができ、水の熱伝達性能を一層向上させて、熱交換器２０Ｂの熱交換性能を高めることができる。
【００８１】
なお、漏洩検知管１０Ｂにおいて管軸方向に凹凸部１２Ｂが形成されていない領域がある場合にも、その領域を囲む領域において大径管１１に凹凸部１１Ｂを形成することは、水の流れを乱流で維持する点から、好ましい。大径管１１に凹凸部１１Ｂを形成する場合にも、この大径管１１として内面溝付管を使用することも好ましい。
【００８２】
《第７実施形態：熱交換器》
図６（ｂ）に本発明のさらに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を示す。この熱交換器２０Ｃは、大径管１１の内側に図２（ａ）に示した漏洩検知管１０Ｃが配置された二重管式の構造を有している。熱交換器２０Ｃが図６（ａ）に示した熱交換器２０Ｂと比べて相違している点は、熱交換器２０Ｃを構成する大径管１１に形成されている凹凸部１１Ｂのらせん方向が、漏洩検知管１０Ｂに形成されている凹凸部１２Ｂのらせん方向と逆方向となっていることである。
【００８３】
［漏洩検知管］
漏洩検知管１０Ｃについては、既に図２（ａ）を参照して説明しているため、ここでの説明は省略する。
【００８４】
［大径管］
熱交換器２０Ｃでは、大径管１１に設けられた凹凸部１１Ｂのねじれ角γ３と、漏洩検知管１０Ｂに設けられた凹凸部１２Ｂのねじれ角γ１とをそれぞれ鋭角で規定すると、管軸に対する傾きが逆勾配となっている。これにより、水が一層攪拌されることとなり、水の熱伝達性能を向上させることができる。
【００８５】
なお、図６（ｂ）では、γ３＝−γ１として示しているが、ここでの“−”は管軸に対する傾きが逆勾配となっていることを示すものである。ここでは、ねじれ角γ１とねじれ角γ３の角度の絶対値を同じとしており、条数も同じであるために、大径管１１に設けられた凹凸部１１Ｂは、管径が大きいために、条間のピッチが長くなっている。熱交換器２０Ｃを構成する大径管１１のその他の構成要件は、先に説明した図６（ａ）の熱交換器２０Ｂに準ずるため、ここでの説明は省略する。
【実施例】
【００８６】
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。
【００８７】
《実施例１》
図１（ａ）に示した漏洩検知管１０Ａに準じた構造を有する漏洩検知管を作製した。この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コルゲート加工を実施し、外管を内管に嵌合させた。このときのコルゲート加工条件は、溝深さ（ＨＣ１）：０．４ｍｍ、ねじれ角（γ１）：６５°、条数：３、凹凸部長さ（嵌合部長さ）：５ｍとし（適宜、図１（ａ）参照）、両管端において、内管を外管から２５ｍｍ突出させた（適宜、図４（ａ）参照）。こうして作製した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。
【００８８】
《実施例２》
図２（ａ）に示した漏洩検知管１０Ｃに準じた構造を有する漏洩検知管を作製した。この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、溝高さ：０．１５ｍｍ、溝数：５０、リード角（ねじれ角と同義）：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：φ４．５ｍｍ、内径：φ３．３ｍｍの平滑管（肉厚：０．６ｍｍ）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部の長さは５ｍとし、こうしてロール嵌合された管をコルゲート加工した。このときのコルゲート加工条件は、溝深さ（ＨＣ１＝ＨＣ２）：０．４ｍｍ、ねじれ角（γ１＝γ２）：６５°、条数：３とし（適宜、図１（ａ），（ｂ）参照）、両管端において内管を外管から２５ｍｍ突出させた（適宜、図４（ａ）参照）。こうして作製した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。
【００８９】
《実施例３》
前記実施例２で用いた漏洩検知管と同じ漏洩検知管を再作製した。作製した２本の漏洩検知管を、外径：φ１５．８８ｍｍの内面溝付管であって、その内面溝形状は、底肉厚：０．６ｍｍ、溝高さ：０．１５ｍｍ、溝数：４０、リード角：３５°であり、且つ、コルゲート加工がなされた大径管に挿入し、二重管式の熱交換器とした。この大径管のコルゲート加工条件は、溝深さ（ＨＣ３）：０．４ｍｍ、ねじれ角（γ３）：−６５°（図６（ｂ）参照）、条数：３とした（適宜、図６（ｂ）参照）。なお、実施例３に係る熱交換器では、漏洩検知管においてコルゲート加工された領域でのらせん方向と、大径管においてコルゲート加工された領域でのらせん方向とが逆になっている。
【００９０】
《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、溝高さ：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：φ４．５ｍｍ、内径：φ３．３ｍｍの平滑管（肉厚：０．６ｍｍ）を準備した。これらの外管と内管は、前記実施例２，３で用いたものと同じである。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の長さは５ｍとし、両管端において内管を外管から２５ｍｍ突出させた。こうして作製した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。
【００９１】
《参考例》
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、内径：φ５．１ｍｍの平滑管（肉厚：０．６ｍｍ）を準備した。また、内管として、りん脱酸銅からなり、外径：φ４．５ｍｍ、内径：φ３．３ｍｍの平滑管（肉厚：０．６ｍｍ）を準備し、コルゲート加工を、溝深さ（ＨＣ２）：０．４ｍｍ、ねじれ角（γ２）：６５°、条数：３、凹凸部長さ（嵌合部長さ）：５ｍの条件で施した。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の長さは５ｍとし、両管端において内管を外管から２５ｍｍ突出させた。こうして作製した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。
【００９２】
《熱交換性能評価》
実施例１〜３、比較例及び参考例のそれぞれについて、５ｍの熱交換器を２本直列に並べた。実施例１〜３及び比較例では、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。これに対して参考例では、大径管の内部に形成された環状の流路に前記の二酸化炭素を流し、漏洩検知管の内部に前記の水を流して、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及び参考例の熱交換量を相対値として算出した。この熱交換量は熱交換性能を表す。結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
2009229032.tif 000003
【００９４】
比較例に係る熱交換器は、大径管と漏洩検知管の両方が平滑管で構成されている。これに対して、実施例１に係る熱交換器では、漏洩検知管の表面にコルゲート加工による凹凸部を設けることにより、熱交換性能が２０％向上することが確認された。実施例２に係る熱交換器では、漏洩検知管と大径管の両方にらせん方向が同方向である凹凸部を形成しており、このような形態とすることにより熱交換性能はさらに向上し、比較例に対して約３４％向上することが確認された。さらに、実施例３に係る熱交換器では、漏洩検知管と大径管１１の両方にらせん方向が逆方向となる凹凸部を形成しており、このような形態とすることにより熱交換性能はさらに向上し、比較例に対して約４１％向上することが確認された。参考例に係る熱交換器は、大径管の内部に二酸化炭素を流したために、大径管の外側への放熱が生じ、これにより漏洩検知管の内部を流れる水への伝熱性能が低下して、実施例１に係る熱交換器よりも熱交換性能が低くなったものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った断面図であり、（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った断面図であり、（ｃ）は第２実施形態に係る漏洩検知管を構成する内管と外管の境界近傍の拡大断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った断面図であり、（ｂ）は本発明の第４実施形態に係る漏洩検知管の管軸方向に沿った断面図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る漏洩検知管の製造方法を管径方向から模式的に示した図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る漏洩検知管の製造方法を管軸方向から模式的に示した図であり、（ｃ）は本発明の第２実施形態に係る漏洩検知管の製造方法を管軸方向から模式的に示した図である。
【図４】（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示した斜視図であり、（ｂ）は熱交換器の概略構造を示した斜視図である。
【図５】本発明の一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。
【図６】（ａ）は本発明の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り、（ｂ）は本発明のさらに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】
【００９６】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ      漏洩検知管
１１      大径管
１１Ｂ    凹凸部
１２      外管
１２Ｂ    凹凸部
１３      内管
１３Ｂ    凹凸部
１４      キャップ
１５      条溝
１６      条溝
１７      漏洩路
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ      熱交換器
【図１】
2009229032.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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