JP2003156291A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯機用熱交換器の軽量化、コンパクト化、
低コスト化を図る。 【解決手段】 水通路２と、該水通路２の外周囲に一体
に設けられ、該水通路２の通路断面積よりも小さな通路
断面積を有する複数の冷媒通路４，４，４、４，４，４
とを備え、上記複数の冷媒通路４，４，４、４，４，４
は、上記水通路２の長手方向に沿って平行に延び、かつ
上記水通路２の直径方向両端側の２つの外周面位置に集
合させて配置一体化されている。したがって、従来のよ
うな巻き付け加工は不要となり、また水通路２の径を小
さくしても冷媒通路４，４，４、４，４，４の偏平化を
生じない。そのため、冷媒通路４，４，４、４，４，４
のパス数を増やして細径化することができ、また水通路
２の径を小さくすることができる。また、複数の冷媒通
路４，４・・・の非配置面側を隣接させたコンパクトな
多段巻成構造が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、給湯機用熱交換
器等水と冷媒とを熱交換させるための熱交換器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から良く知られている、例えばヒー
トポンプ式給湯機等の給湯機用熱交換器に用いられる熱
交換器としては、水が流通する内管と、冷媒が流通する
外管との二重管からなり、これを長円形状に巻成するこ
とにより多数の段数重ね合わせて熱交換器本体を構成し
た二重管式熱交換器がある。

【０００３】このような二重管式熱交換器の場合、水が
流通する内管に腐食によって孔が空くと、水と冷媒とが
まざりあってしまうため、当該水の漏洩を検知して、給
湯装置の運転を停止する必要があった。そこで、その対
応として、上記内管の外側に内管から漏洩した水を導く
漏洩検知溝を有する漏洩検知管を設け、上記水の漏洩を
いち早く検知するようにしていた。したがって、同構成
では、、実質的に熱交換器が、内管、漏洩検知管および
外管の三重管により構成されることになる。したがっ
て、同構成の場合、長円形状への曲げ加工が困難で、部
品点数も多いために製造工程が複雑化するとともに、コ
ストの増大を免れがたいという問題があった。

【０００４】そこで、上記のような給湯機用の熱交換器
として、さらに例えば図１６および図１７に示すよう
に、内側に水通路２を形成する長い芯管１の外周に、冷
媒通路４Ａ，４Ｂを形成する芯管１よりも外径（通路
径）の小さいキャピラリチューブ等の巻管からなる２本
の外管３Ａ，３Ｂを所定のピッチで螺旋状に巻き付け、
これを、長円形状（後述する図４の形状を参照）に巻成
して多数の段数重ね合わせ、その後、鑞付け等を施すこ
とにより一体形状とし、上記芯管１側を水通路２とする
とともに、上記外管３Ａ，３Ｂ側を冷媒通路４Ａ，４Ｂ
としたものが既に開発提供されている。

【０００５】このような構成によれば、水通路２を形成
する芯管１側に孔が空いても、上記外管３Ａ，３Ｂ側に
孔が空かない限り冷媒通路４Ａ，４Ｂ側に水が侵入する
恐れはないし、また上記外管３Ａ，３Ｂの間の芯管１外
周面における水の漏出状態から容易に水の漏洩を検知で
きるから、上述のような漏洩検知管も不要になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構成のものの場合、熱交換器本体の軽量化、コンパク
ト化の見地から、外管３Ａ，３Ｂの細径化を図ると、冷
媒流通時の圧損が高くなる。そこで、同圧損を低くしよ
うとすると、必然的に外管３Ａ，３Ｂのパス数を増加さ
せることになるが、そのようにすると、巻き付け加工性
が悪くなる。したがって、同巻き付け加工性確保のため
に外管３Ａ，３Ｂのパス数を余り多くすることはできな
い。そのために、上記のような構成では、熱交換器本体
の軽量化、コンパクト化を前提とした外管３Ａ，３Ｂの
細径化には限界があった。

【０００７】また、一方図１８に示すように、同構成に
おいて、さらに芯管１を細径化したとすると、巻き付け
により生じる応力が増大し、巻き付けられる外管３Ａ，
３Ｂが扁平化されてしまう。したがって、これを避ける
見地からも、同芯管１の細径化には限界があった。

【０００８】これらの事情が、結局当該給湯機用熱交換
器等熱交換器の軽量化、コンパクト化、材料費低減の妨
げとなっていた。

【０００９】本願発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、複数の冷媒通路を水通路の長手方
向に沿って平行に配置するとともに、その直径方向両端
側外周面に分離集合させて配置することにより、上述の
課題を解決した給湯機用熱交換器等の熱交換器を提供す
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の問題
を解決するために、次のような課題解決手段を備えて構
成されている。

【００１１】（１） 請求項１の発明 この発明の熱交換器は、水通路２と、該水通路２の外周
囲に一体に設けられ、該水通路２の通路断面積よりも小
さな通路断面積を有する複数の冷媒通路４，４，４、
４，４，４とを備え、上記複数の冷媒通路４，４，４、
４，４，４は、上記水通路２の長手方向に沿って平行に
延び、かつ上記水通路２の直径方向両端側の２つの外周
面位置に集合させて配置されている。

【００１２】したがって、このような構成によれば、従
来のような巻き付け加工は不要となり、また水通路２の
径を小さくしても冷媒通路４，４，４、４，４，４の偏
平化を生じない。そのため、冷媒通路４，４，４、４，
４，４のパス数を増やして細径化することができ、また
水通路２の径を小さくすることができる。

【００１３】また、複数の冷媒通路４，４，４、４，
４，４は、水通路２の直径方向両端側の外周面位置に集
合させて配置されているため、それらの間に生じる複数
の冷媒通路４，４，４、４，４，４の非配置面側を密に
隣接させたコンパクトな長円形状の多段巻成構造が可能
となり、その際の曲げ加工が容易で、しかも上記隣接す
る水通路２，２・・・同士の密接度が高くなって、効果
的に熱交換器本体の軽量化、コンパクト化、材料費の低
減が可能となる。

【００１４】（２） 請求項２の発明 この発明の熱交換器は、上記請求項１の発明の構成にお
いて、複数の冷媒通路４，４，４、４，４，４は、水通
路２の周方向に相互に一定の間隔を保って配置されてい
ることを特徴としている。

【００１５】このようにすると、冷媒通路４，４，４、
４，４，４を流れる冷媒から水通路２を流れる水への熱
伝達が周方向に均等となり、熱交換効率が向上しやすく
なる。

【００１６】（３） 請求項３の発明 この発明の熱交換器は、上記請求項１又は２の発明の構
成において、複数の冷媒通路４，４，４、４，４，４
は、水通路２を形成する管状部材１とは相互に独立した
別体の管状部材３，３，３、３，３，３よりなり、上記
水通路２を形成する管状部材１の外周面に接合一体化さ
れていることを特徴としている。

【００１７】水通路２とこれに対する複数の冷媒通路
４，４，４、４，４，４とを何のように構成するかにつ
いては、種々の構成が考えられるが、この発明のよう
に、水通路２を形成する管状部材１とは相互に独立した
別体の管状部材３，３，３、３，３，３により形成し、
上記水通路２を形成する管状部材１の外周面に接合一体
化するようにすると、比較的容易に、かつ低いコストで
製造することができるようになる。

【００１８】（４） 請求項４の発明 この発明の熱交換器は、上記請求項１又は２の発明の構
成において、複数の冷媒通路４，４，４、４，４，４
は、水通路２を形成する管状部材１の管壁部外周に一体
成型されていることを特徴としている。

【００１９】水通路２とこれに対する複数の冷媒通路
４，４，４、４，４，４とを何のように構成するかにつ
いては、上述のように種々の構成が考えられるが、この
発明のように、水通路２を形成する管状部材１の管壁部
外周に一体成型するようにすると、比較的製造が容易で
長円形状に巻成しやすくなる。また、接合部を有しない
ので、全体としての強度も向上する。

【００２０】（５） 請求項５の発明 この発明の熱交換器は、上記請求項１，２，３又は４の
発明の構成において、水通路２の内周面には、伝熱促進
用の凹凸面５が形成されていることを特徴としている。

【００２１】以上の請求項１，２，３又は４の発明のよ
うな構成は、通常の所謂ベア管のような場合において
も、それぞれ有効な熱交換性能向上作用を発揮する。

【００２２】しかし、水通路２を流れる水と冷媒通路４
を流れる冷媒各々の熱抵抗を比較すると、言うまでもな
く水の熱抵抗の方が遥かに大きい。

【００２３】したがって、冷媒通路４側の冷媒から水通
路２側の水への熱伝達性能を向上させるためには、特に
水通路２側における水との伝熱性能を向上させ、相対的
に熱抵抗を小さくすることが必要である。

【００２４】そこで、この発明のように、上記水通路２
の内周面に伝熱促進用の凹凸面を形成して有効に伝熱面
積を拡大し、伝熱性能を向上させるようにすると、水通
路２側における水との伝熱性能を有効に向上させること
ができ、相対的に熱抵抗を小さくすることができる。

【００２５】（６） 請求項６の発明 この発明の熱交換器は、上記請求項１，２，３又は４の
発明の構成において、水通路２は、隔壁７により複数の
水通路２ａ〜２ｄに分割されていることを特徴としてい
る。

【００２６】上述のように、以上の請求項１，２，３又
は４の発明のような構成は、通常の所謂ベア管のような
場合においても、それぞれ有効な熱交換性能向上作用を
発揮する。

【００２７】しかし、水通路２を流れる水と冷媒通路４
を流れる冷媒各々の熱抵抗を比較すると、言うまでもな
く水の熱抵抗の方が遥かに大きい。

【００２８】したがって、冷媒通路４側の冷媒から水通
路２側の水への熱伝達性能を向上させるためには、特に
水通路２側における水との伝熱性能を向上させ、相対的
に熱抵抗を小さくすることが必要である。

【００２９】そこで、この発明のように、上記水通路２
を隔壁７により複数の水通路２ａ〜２ｄに分割して水の
偏流を生じにくくするとともに、冷媒通路４側への伝熱
面積および伝熱ルートを拡大し、伝熱性能を有効に向上
させると、水通路２側における水との伝熱性能を向上さ
せることができ、相対的に熱抵抗を小さくすることがで
きる。

【００３０】また、上記複数の水通路２ａ〜２ｄを形成
する隔壁７が長円形状への巻成加工時における通路形状
支持部材としても作用し、水通路２の断面形状の変形が
防止され、水の偏流が防止される。

【００３１】（７） 請求項７の発明 この発明の熱交換器は、上記請求項１，２，３又は４の
発明の構成において、水通路２の内周面には、伝熱促進
用のフィン８，８・・・が設けられていることを特徴と
している。

【００３２】上述のように、以上の請求項１，２，３又
は４の発明のような構成は、通常の所謂ベア管のような
場合においても、それぞれ有効な熱交換性能向上作用を
発揮する。

【００３３】しかし、水通路２を流れる水と冷媒通路４
を流れる冷媒各々の熱抵抗を比較すると、言うまでもな
く水の熱抵抗の方が遥かに大きい。

【００３４】したがって、冷媒通路４側の冷媒から水通
路２側の水への熱伝達性能を向上させるためには、特に
水通路２側における水との伝熱性能を向上させ、相対的
に熱抵抗を小さくすることが必要である。

【００３５】そこで、この発明のように、上記水通路２
の内周面に伝熱促進用のフィン８，８・・・を設けて、
冷媒通路４側への伝熱面積を拡大し、伝熱性能を向上さ
せるようにすると、水通路２側における水との伝熱性能
を向上させることができ、相対的に熱抵抗を小さくする
ことができる。

【００３６】（８） 請求項８の発明 この発明の熱交換器は、上記請求項１，２，３，４，
５，６，７又は８の発明の構成において、複数の冷媒通
路４，４，４、４，４，４を流れる冷媒は、二酸化炭素
冷媒であることを特徴としている。

【００３７】二酸化炭素冷媒（ＣＯ２冷媒）は、冷媒と
して圧損の影響が比較的小さいという特徴をもつ。

【００３８】そのため、上記複数の冷媒通路４，４，
４、４，４，４に流す冷媒として二酸化炭素冷媒を採用
すると、上記のように冷媒通路４，４，４、４，４，４
を形成する外管３，３，３、３，３，３を細径化した時
に好都合となり、その能力を一層有効に向上させること
ができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の結果、本願発明の熱交換器による
と、次のような効果が実現される。

【００４０】 水通路（芯管）および冷媒通路（外
管）の細径化による軽量化、コンパクト化、材料費低減
が可能になる。

【００４１】 冷媒通路（外管）を水通路（芯管）の
直径方向両端側の外周面に分離集合させて配置したた
め、それらの間に形成される冷媒通路非設置面（外管非
設置面）により、熱交換器断面における直径幅（横幅）
を縮小することができ、熱交換器本体を長円形の渦巻き
形状に構成する場合に、同冷媒通路非設置面（外管非設
置面）を隣接させて、より密に巻くことができる。その
結果、外径のコンパクト化又は同一外径時における熱交
換性能の向上を図ることができる。

【００４２】特に、直径方向両端側外周面に集合された
冷媒通路（外管）の束部分の幅を水通路（芯管）の外径
以内に設定すれば、その効果は特に大きくなる。

【００４３】 冷媒通路非設置面（外管非設置面）に
水の漏洩検知機能を持たせることができ、冷媒と水との
混合を事前に防止することができる。

【００４４】 冷媒通路（外管）と水通路（芯管）と
をそれぞれ別々に形成し、相互に接合するようにした構
成の場合、冷媒通路（外管）および水通路（芯管）は、
それぞれ一般的な銅管の組合せにより製造できるため、
特殊な製造設備が不要である。

【００４５】 冷媒通路（外管）と水通路（芯管）と
を一体成型するようにした構成の場合には、別部材とし
たの構成の場合の加工工程（組み付け・固定・鑞付け
またはハンダ付け）が削減でき、鑞材も不要になるた
め、より材料費のコストダウンが可能になる。

【００４６】 冷媒として、圧損の影響の小さい二酸
化炭素冷媒を使用することにより、冷媒通路（外管）の
より有効な細径化が可能となる。

【００４７】 それらの結果、例えば給湯機用熱交換
器として構成した場合の熱交換性能を最大限に発揮させ
ることができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
願発明の幾つかの実施の形態について詳細に説明する。

【００４９】（実施の形態１）先ず図１〜図２には、例
えば給湯機用熱交換器を構成するに適した本願発明の実
施の形態１に係る熱交換器の構成が示されている。

【００５０】これらの図中、符号１は、その内側に、断
面円形の水通路２を形成する円管構造の芯管である。該
芯管（管状部材）１は、所定の大きさの通路径（内径）
を有して構成されている。

【００５１】一方、符号３は、その内側に、断面円形の
冷媒通路４を形成する円管構造の外管（管状部材）であ
る。該外管３は、上記芯管１の直径よりも小さく、上記
芯管１の直径方向両端側に位置する外周面の所定周方向
面幅（所定円弧角幅）Ｗａ，Ｗａ内に、各々第１〜第
３、第４〜第５の複数本の外管３，３，３、３，３，３
が分離集合して相互に等しい所定の間隔を置いて長手方
向に沿って平行に配置され、芯管１と一体化して設けら
れている。そして、これら第１〜第３、第４〜第６の複
数本の外管３，３，３、３，３，３内の複数の冷媒通路
４，４，４、４，４，４には、例えば二酸化炭素冷媒が
流されるようになっている。

【００５２】該第１〜第３、第４〜第６の複数本の外管
３，３，３、３，３，３が設けられている上記芯管１上
の周方向面幅Ｗａ，Ｗａは、少なくとも上記芯管１の外
径Ｗと等しいか、上記芯管１の外径Ｗよりも少し小さい
幅となっている（図では、少し小さい場合を例示）。

【００５３】したがって、該構成では、上記芯管１の上
記第１〜第３の外管３，３，３、第４〜第６の外管３，
３，３が、各々相互に分離集合して設けられている上記
直径方向と直交する９０度位置を異にする直径方向両端
側の外周面には、図示のように、上記外管３，３・・・
が全く存在しない芯管１の外周面のみの外管非設置面が
形成されることになる。

【００５４】そして、このような構成によれば、従来の
ような外管（冷媒通路）の巻き付け加工は不要となり、
また芯管１（水通路２）の径を小さくしても外管３，
３，３、３，３，３（冷媒通路４，４，４、４，４，
４）の偏平化は生じない。そのため、外管３，３，３、
３，３，３（冷媒通路４，４，４、４，４，４）のパス
数を増やして細径化することができ、また芯管１（水通
路２）の径を小さくすることができるようになる。

【００５５】今、このような構成の熱交換器をＡ、また
上記構成の芯管１において、その外周面全体に上記構成
の外管３，３，３，３，３，３を同じパス数で等間隔に
配設して一体化した構成の熱交換器をＢ、前述した図１
７の従来の構成の熱交換器をＣとし、それぞれ芯管１の
直径を等しくした時の直径方向の最小幅Ｗａ，Ｗｂ，Ｗ
ｃを比較すると、図３のようになり、本実施の形態の構
成の熱交換器Ａは、上記Ｂ，Ｃの何れよりも直径方向の
最小幅Ｗａが小さくなることが分かる。

【００５６】そのため、以上のような構成の熱交換器に
よると、例えば図４に示すような長円渦巻形状の熱交換
器本体Ｈを構成するに際し、上記外管３の全く存在しな
い外周面側（外管３の非設置面側）を隣接面として巻成
するようにすると、巻成加工そのものが容易で、しかも
芯管１，１・・・相互を接触させる程度に高密度に巻成
して一体化（鑞付け又はハンダ付け）することができ
る。

【００５７】それらの結果、材料費を節約でき、また全
体として軽量、コンパクトでありながら、熱伝達性能の
高い給湯機用熱交換器を提供することができるようにな
る。

【００５８】また、同熱交換器では、上記複数の外管
３，３，３（冷媒通路４，４，４、４，４，４）は、芯
管１（水通路２）の周方向に相互に一定の間隔を保って
配置されている。

【００５９】このようにすると、複数の外管３，３，
３、３，３，３（冷媒通路４，４，４、４，４，４）を
流れる冷媒から水通路２を流れる水への熱伝達が周方向
に均等となり、熱交換効率が向上しやすくなる。

【００６０】また、同熱交換器では、複数の冷媒通路
４，４，４、４，４，４を流れる冷媒には、二酸化炭素
冷媒が採用されている。

【００６１】二酸化炭素冷媒（ＣＯ２冷媒）は、冷媒と
して圧損の影響が比較的小さいという特徴をもつ。

【００６２】そのため、上記複数の冷媒通路４，４，
４、４，４，４に流す冷媒として二酸化炭素冷媒を採用
すると、上記のように複数の冷媒通路４，４，４、４，
４，４を形成する複数の外管３，３，３、３，３，３の
パス数を増大させて細径化した時に好都合となり、その
能力を一層有効に向上させることができる。

【００６３】なお、以上の構成における上記芯管１と上
記第１〜第３の外管３，３，３、第４〜第６の外管３，
３，３とは、例えば図５に示すように、芯管１と外管
３，３，３、３，３，３とをそれぞれ相互に独立した別
体のもので形成し、鑞材６，６・・・を使用して個別に
鑞付けすることにより接合一体化した構成、または図６
のように、最初から外管３，３，３、３，３，３を芯管
１の外周壁部部分に一体成型した構成の何れの構成であ
っても良い。

【００６４】水通路２と、これに対する複数の冷媒通路
４，４，４、４，４，４とを何のように構成するかにつ
いては、種々の構成が考えられるが、図５のように、そ
れぞれを銅管等の管状部材で形成し、水通路２を形成す
る芯管１とは相互に独立した別体の外管３，３，３、
３，３，３を、上記のように水通路２を形成する芯管１
の外周面に鑞材６を介して接合一体化するようにする
と、比較的容易に、かつ低コストで製造することができ
るようになる。その場合において、上記鑞材６は、また
半田付けに変えることもできる。

【００６５】他方、図６のように、水通路２を形成する
芯管１の管壁部外周に、複数の冷媒通路４，４，４、
４，４，４を形成する外管３，３，３、３，３，３を一
体成型するようにすると、さらに製造が容易で長円形状
に巻成しやすくなる。特に別部材とした上記図５の構成
の場合の加工工程（組み付け・固定・鑞付けまたはハン
ダ付け）を削減でき、鑞材も不要になるため、より材料
費のコストダウンが可能になる。また該構成では、上記
図５の構成の場合のように接合部を有しないので、全体
としての強度も向上する。

【００６６】一方、上記図５、図６のような構成の場
合、その何れの場合にあっても、それぞれ図中に矢印で
示すように、水通路２を形成する芯管１側に仮に腐食が
発生して内方から外方に孔があいたような場合にも、上
記外管３，３，３、３，３，３部分では、その肉厚が上
記外管３，３，３、３，３，３各々の間における芯管１
部分だけの肉厚よりも厚く、当該腐食による孔の発生に
よる連通は遥かに遅い。したがって、芯管１の水通路２
の周りに腐食等が発生した場合、水通路２側から外管
３，３，３、３，３，３の冷媒通路４，４・・・側へ腐
食が進行する前に、水通路２から外管３，３，３、３，
３，３の間の外管３の存在しない外周面へ腐食が進行す
ることになり、当該部位から早目に水が漏れることで、
容易に外部からの漏洩検知が行えるようになる。

【００６７】なお、以上の構成を前提とした実施例とし
て、例えば二酸化炭素冷媒を使用した給湯機用熱交換器
を構成する場合、上記芯管１の内径（水通路径）は５〜
８ｍｍ、外管３の内径（冷媒通路径）は１〜３ｍｍ、外
管３のパス数は６〜１０パスとすることが好ましい。

【００６８】解析結果によると、能力面（図７参照）お
よび圧損面（図８参照）の両面から判断して、芯管１の
内径は５〜８ｍｍが最適であり、また出湯温度性能確保
の面から判断すると、外管３，３，３、３，３，３は、
その内径が１〜３ｍｍで、６〜１０パスのパス数が最適
である。このような数値範囲のものの場合、前述した従
来の給湯機用熱交換器に比較して、有効に軽量化、コン
パクト化することができることはもちろん、能力、圧
損、出湯温度の面、および製造性の各面で、最適であ
る。パス数について見ると、図９から明らかなように、
６パスよりも少ないパス数では温度性能的に不足である
し、一方１０パスよりも多いパス数になると温度性能は
高くなるとしても、構造的に複雑化して製造性が悪化
し、高コストなものになりすぎる。

【００６９】（実施の形態２）次に図１０は、例えば給
湯機用熱交換器を構成するに適した本願発明の実施の形
態２に係る熱交換器の構成を示している。

【００７０】この実施の形態の熱交換器の構成では、例
えば上記実施の形態１の図５の構成において、芯管１の
内周面に所定の形状の条溝よりなる凹凸面（凹凸加工
面）５を形成したことを特徴とするものである。

【００７１】この凹凸面５としては、種々の形態のもの
の採用が可能であるが、例えば螺旋形状の条溝又はＷ字
形状の条溝などが採用される。

【００７２】本願発明の熱交換器は、上記実施の形態１
のような通常の所謂ベア管のような場合においても、そ
れぞれ有効な熱交換性能向上作用を発揮する。

【００７３】しかし、水通路２を流れる水と冷媒通路４
を流れる冷媒各々の熱抵抗を比較すると、言うまでもな
く水の熱抵抗の方が遥かに大きい。

【００７４】したがって、冷媒通路４側の冷媒から水通
路２側の水への熱伝達性能を向上させるためには、特に
水通路２側における水との伝熱性能を向上させ、相対的
に熱抵抗を小さくすることが必要である。

【００７５】そこで、本実施の形態のように、上記水通
路２の内周面に伝熱促進用の凹凸面５を形成して有効に
伝熱面積を拡大し、伝熱性能を向上させるようにする
と、水通路２側における水との伝熱性能を有効に向上さ
せることができ、相対的に熱抵抗を小さくすることがで
きる。

【００７６】なお、同様の凹凸面５は、上記実施の形態
１の図６の構成において採用することもできる。そし
て、その場合にも同様の作用効果を得ることができる。

【００７７】（実施の形態３）次に図１１は、例えば給
湯機用熱交換器を構成するに適した本願発明の実施の形
態３に係る熱交換器の構成を示している。

【００７８】この実施の形態の熱交換器の構成では、上
記実施の形態１の図５の構成において、さらに、その複
数の外管３，３，３、３，３，３部分の径を小さくし
て、そのパス数（本数）を増やし、より軽量、コンパク
トにするとともに、必要に応じて冷媒流量の増加、圧損
の低減、曲げ剛性の低減などを図ることができるように
したことを特徴とするものである。

【００７９】（実施の形態４）次に図１２は、例えば給
湯機用熱交換器を構成するに適した本願発明の実施の形
態４に係る熱交換器の構成を示している。

【００８０】この実施の形態の熱交換器の構成では、上
記実施の形態１の図６の構成において、さらに、その外
管３，３，３、３，３，３部分の径を小さくして、その
本数（パス数）を増やし、より軽量、コンパクトにする
とともに、必要に応じて冷媒流量の増加、圧損の低減、
曲げ剛性の低減を図ることができるようにしたことを特
徴とするものである。

【００８１】（実施の形態５）次に図１３は、例えば給
湯機用熱交換器を構成するに適した本願発明の実施の形
態５に係る熱交換器の構成を示している。

【００８２】この実施の形態の熱交換器の構成では、例
えば上記実施の形態１の図６の構成において、芯管１内
の水通路２を断面十字形状の隔壁７によって複数組（４
組）の水通路２ａ〜２ｄに分割し、多穴管構造のものと
したことを特徴としている。

【００８３】上述のように、水通路２を流れる水と冷媒
通路４を流れる冷媒各々の熱抵抗を比較すると、言うま
でもなく水の熱抵抗の方が遥かに大きい。

【００８４】したがって、冷媒通路４側の冷媒から水通
路２側の水への熱伝達性能を向上させるためには、特に
水通路２側における水との伝熱性能を向上させ、相対的
に熱抵抗を小さくすることが必要である。

【００８５】そこで、本実施の形態のように、上記水通
路２を断面十字形状の隔壁７により複数の水通路２ａ〜
２ｄに分割して水の偏流を生じにくくするとともに、冷
媒通路４側への伝熱面積および伝熱ルートを拡大し、伝
熱性能を有効に向上させるようにすると、水通路２側に
おける水との伝熱性能を有効に向上させることができる
ようになり、相対的に熱抵抗を小さくすることができ
る。

【００８６】また、上記複数の水通路２ａ〜２ｄを形成
する断面十字形状の隔壁７が、長円形状への巻成加工時
における水通路形状支持部材としても作用し、水通路２
の断面形状の変形が防止され、水の偏流が防止される。

【００８７】（実施の形態６）次に図１４は、例えば給
湯機用熱交換器を構成するに適した本願発明の実施の形
態６に係る熱交換器の構成を示している。

【００８８】この実施の形態の熱交換器の構成では、例
えば上記実施の形態１の図６の構成において、芯管１内
の水通路２内周面に中心軸方向に突出する複数条のフィ
ン８，８・・・を一体に設けている。

【００８９】上述のように、水通路２を流れる水と冷媒
通路４を流れる冷媒各々の熱抵抗を比較すると、言うま
でもなく水の熱抵抗の方が遥かに大きい。

【００９０】したがって、冷媒通路４側の冷媒から水通
路２側の水への熱伝達性能を向上させるためには、特に
水通路２側における水との伝熱性能を向上させ、相対的
に熱抵抗を小さくすることが必要である。

【００９１】そこで、本実施の形態のように、上記水通
路２の内周面に伝熱促進用のフィン８，８・・・を設け
て、冷媒通路４側への伝熱面積を拡大し、伝熱性能を向
上させるようにすると、水通路２側における水との伝熱
性能を有効に向上させることができ、相対的に熱抵抗を
小さくすることができる。

【００９２】（実施の形態７）次に図１５は、例えば給
湯機用熱交換器を構成するに適した本願発明の実施の形
態７に係る熱交換器の構成を示している。

【００９３】この実施の形態の給湯機用熱交換器の構成
では、例えば上記実施の形態１の図６の構成において、
外管３，３，３、３，３，３の外周壁部分を個別に独立
して形成するのではなく、共通の外周壁３Ｃとして一体
化し、その中に同様の位置関係で冷媒通路４，４，４、
４，４，４を設けている。

【００９４】このような構成によると、複数の冷媒通路
４，４，４、４，４，４を有する外管部分の成型が容易
になり、その成型工数が減少して、製造効率が向上する
とともに、製造コストが低下する。また、熱交換器全体
の強度も高くなる。

【００９５】以上の結果、上記本願発明の各実施の形態
の熱交換器によると、次のような効果が実現される。

【００９６】 水通路（芯管）および冷媒通路（外
管）の細径化による軽量化、コンパクト化、材料費低減
が可能になる。

【００９７】 冷媒通路（外管）を水通路（芯管）の
直径方向両端側の外周面に分離集合させて配置したた
め、それらの間に形成される冷媒通路非設置面（外管非
設置面）により、熱交換器断面における直径幅（横幅）
を縮小することができ、熱交換器本体を長円形の渦巻き
形状に構成する場合に、同冷媒通路非設置面（外管非設
置面）を隣接させて、より密に巻くことができる。その
結果、外径のコンパクト化又は同一外径時における熱交
換性能の向上を図ることができる。

【００９８】特に、直径方向両端側外周面に集合された
冷媒通路（外管）の束部分の幅を水通路（芯管）の外径
以内に設定すれば、その効果は特に大きくなる。

【００９９】 冷媒通路非設置面（外管非設置面）に
水の漏洩検知機能を持たせることができ、冷媒と水との
混合を事前に防止することができる。

【０１００】 冷媒通路（外管）と水通路（芯管）と
をそれぞれ別々に形成し、相互に接合するようにした構
成の場合、冷媒通路（外管）および水通路（芯管）は、
それぞれ一般的な銅管の組合せにより製造できるため、
特殊な製造設備が不要である。

【０１０１】 冷媒通路（外管）と水通路（芯管）と
を一体成型するようにした構成の場合には、別部材とし
たの構成の場合の加工工程（組み付け・固定・鑞付け
またはハンダ付け）が削減でき、鑞材も不要になるた
め、より材料費のコストダウンが可能になる。

【０１０２】 冷媒として、圧損の影響の小さい二酸
化炭素冷媒を使用することにより、冷媒通路（外管）の
より有効な細径化が可能となる。

【０１０３】 それらの結果、例えば給湯機用熱交換
器として構成した場合の熱交換性能を最大限に発揮させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１に係る熱交換器の構成
を示す一部切欠斜視図である。

【図２】同熱交換器の要部の横断面図である。

【図３】同熱交換器の構成を従来例等の各熱交換器の構
成と比較して示す説明用断面図である。

【図４】同熱交換器の本体部を渦巻形状のものに構成し
た場合の全体構造を示す正面図である。

【図５】同熱交換器の芯管と外管とを鑞付け構成とした
時の構造を示す横断面図である。

【図６】同熱交換器の芯管と外管とを一体成型構成とし
た時の構造を示す横断面図である。

【図７】給湯機用熱交換器における芯管内径と出湯温度
との関係を示すグラフである。

【図８】給湯機用熱交換器における芯管内径と水側の圧
損との関係を示すグラフである。

【図９】給湯機用熱交換器における外管内径と出湯温度
との関係を示すグラフである。

【図１０】本願発明の実施の形態２に係る熱交換器の構
成を示す横断面図である。

【図１１】本願発明の実施の形態３に係る熱交換器の構
成を示す横断面図である。

【図１２】本願発明の実施の形態４に係る熱交換器の構
成を示す横断面図である。

【図１３】本願発明の実施の形態５に係る熱交換器の構
成を示す横断面図である。

【図１４】本願発明の実施の形態６に係る熱交換器の構
成を示す横断面図である。

【図１５】本願発明の実施の形態７に係る熱交換器の構
成を示す横断面図である。

【図１６】従来例に係る熱交換器の構成を示す一部切欠
斜視図である。

【図１７】同熱交換器の要部の横断面図である。

【図１８】同熱交換器の構成の問題点を示す説明用断面
図である。

【符号の説明】

１は芯管、２、２ａ〜２ｄは水通路、３は外管、４は冷
媒通路、６は鑞材、Ｈは熱交換器本体である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠井 一成 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 中田 春男 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Ｆターム(参考） 3L103 AA01 AA05 AA11 AA37 BB43 CC02 DD06 DD10 DD36 DD37

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水通路（２）と、該水通路（２）の外周
   囲に一体に設けられ、該水通路（２）の通路断面積より
   も小さな通路断面積を有する複数の冷媒通路（４），
   （４），（４）、（４），（４），（４）とを備え、上
   記複数の冷媒通路（４），（４），（４）、（４），
   （４），（４）は、上記水通路（２）の長手方向に沿っ
   て平行に延び、かつ上記水通路（２）の直径方向両端側
   の２つの外周面位置に集合させて配置されていることを
   特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 複数の冷媒通路（４），（４），
   （４）、（４），（４），（４）は、水通路（２）の周
   方向に相互に一定の間隔を保って配置されていることを
   特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 複数の冷媒通路（４），（４），
   （４）、（４），（４），（４）は、水通路（２）を形
   成する管状部材（１）とは相互に独立した別体の管状部
   材（３），（３），（３）、（３），（３），（３）よ
   りなり、上記水通路（２）を形成する管状部材（１）の
   外周面に接合一体化されていることを特徴とする請求項
   １又は２記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 複数の冷媒通路（４），（４），
   （４）、（４），（４），（４）は、水通路（２）を形
   成する管状部材（１）の管壁部外周に一体成型されてい
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
5. 【請求項５】 水通路（２）の内周面には、伝熱促進用
   の凹凸面（５）が形成されていることを特徴とする請求
   項１，２，３又は４記載の熱交換器。
6. 【請求項６】 水通路（２）は、隔壁（７）により複数
   の水通路（２ａ）〜（２ｄ）に分割されていることを特
   徴とする請求項１，２，３又は４記載の熱交換器。
7. 【請求項７】 水通路（２）の内周面には、伝熱促進用
   のフィン（８），（８）・・・が設けられていることを
   特徴とする請求項１，２，３又は４記載の熱交換器。
8. 【請求項８】 複数の冷媒通路（４），（４），
   （４）、（４），（４），（４）を流れる冷媒は、二酸
   化炭素冷媒であることを特徴とする請求項１，２，３，
   ４，５，６又は７記載の熱交換器。