JP2004251543A

JP2004251543A - チューブ

Info

Publication number: JP2004251543A
Application number: JP2003042650A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okinoya; 剛沖ノ谷; Ken Yamamoto; 山本　　憲; Norihide Kawachi; 典秀河地; Koichi Nakashita; 功一中下
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP3906814B2

Abstract

【課題】仕切部材２３の端面と外板２２の内壁面との隙間を埋めてチューブ内で流体を確実に蛇行させる。
【解決手段】仕切部材２３の端面と外板２２の内壁面との隙間をスペーサ２５にて埋める、これにより、仕切部材２３の端部を屈曲部２２ａの内壁形状に合わせた形状にすることなく、仕切部材２３の端面と外板２２の内壁面との隙間を閉塞することができるので、チューブの製造原価上昇を抑制しながらチューブ内で流体を確実に蛇行させることができる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体が内部で蛇行するとともに、断面形状が略凹（バスタブ）状にプレス成形された外板を接合することによって構成されたチューブに関するもので、給湯水を加熱するための加熱用熱交換器の水チューブに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術発明が解決しようとする課題】
給湯水と冷媒とを熱交換するヒートポンプ式給湯器用の熱交換器として、発明者は、断面形状が略凹（バスタブ）状にプレス成形された２枚の外板を接合するとともに、２枚の外板間で構成された空間を仕切板で仕切ることにより給湯水通路を蛇行させた水側チューブと細管状の冷媒側チューブとを接合して、給湯水と冷媒とが対向流状態で熱交換するものを開発した。
【０００３】
ところで、図９は発明者が開発した水側チューブの模式図であり、図１０は図９のＡ−Ａ断面図であり、図１０に示すように、外板２２はプレス成形により断面形状を略凹（バスタブ）状にしたものであるので、屈曲部２２ａの内壁面は、必然的に所定の曲率半径を有する曲面となる。
【０００４】
一方、仕切板２３の端面は、角部が約９０°に切断されたものであるので、仕切板２３の端面と外板２２の内壁面との間には、屈曲部２２ａの曲率半径相当の寸法を有する隙間が発生してしまう。
【０００５】
そして、仕切板の端面と外板の内壁面との間に隙間があると、給湯水が蛇行せずに流れてしまうので、給湯水と冷媒とを直交対向流状態で熱交換することができなくなり、給湯水と冷媒との熱交換効率が低下してしまう。
【０００６】
なお、この開発品に係る仕切板２３は、図５に示すように、断面形状が略矩形波状となるように板材にプレス成形を施すことにより蛇行路をなす複数本の溝部２４ａを形成したものであり、かつ、仕切板の端部を外板の屈曲部に当てるようにして仕切板を位置決めするので、仕切板の外形寸法のうち溝部の長手方向と平行な部位の寸法の製造バラツキが大きくなると、仕切板の端面と外板の内壁面との間に形成される隙間が大きくなってしまうという問題も有している。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規なチューブを提供し、第２には、チューブ内で流体を確実に蛇行させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、流体が内部で蛇行するとともに、少なくとも一方の断面形状が略凹状にプレス成形された２枚の外板（２２）を接合することによって構成されたチューブであって、２枚の外板（２２）間に形成された空間内に配置され、空間内を仕切るようにして流体が流れる蛇行路（２４）を構成する仕切部材（２３）と、仕切部材（２３）の端面と外板（２２）の内壁面との隙間を埋めるスペーサ（２５）とを有することを特徴とする。
【０００９】
これにより、仕切部材（２３）の端部を外板（２２）の内壁形状に合わせた形状にすることなく、仕切部材（２３）の端面と外板２２の内壁面との隙間をを閉塞することができるので、チューブの製造原価上昇を抑制しながらチューブ内で流体を確実に蛇行させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、仕切部材（２３）は、蛇行路（２４）の一部を構成する複数本の溝部（２４ａ）が並列に形成されたものであり、さらに、スペーサ（２５）は、溝部（２４ａ）の長手方向と略直交する方向に延びる帯板状のものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、板材を波状にプレス成形することにより複数本の溝部（２４ａ）が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、２枚の外板（２２）、仕切部材（２３）及びスペーサ（２５）は、ろう接にて接合されていることを特徴とするものである。
【００１３】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、給湯水を加熱するための加熱用熱交換器の水チューブに本発明を適用したものであって、図１はヒートポンプ式給湯器であり、図２は本実施形態に係るチューブを用いた給湯水と冷媒と熱交換する水冷媒熱交換器２０の外形斜視図である。
【００１５】
なお、ヒートポンプ式給湯器とは、ヒートポンプ式給湯器は、図１に示すように、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１０、水冷媒熱交換器２０、水冷媒熱交換器２０から流出した冷媒を減圧する減圧器３０、外気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発器４０、及び蒸発器４０から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機１０に供給する気液分離器５０等から構成されたもので、外気から吸熱した熱及び圧縮機１０の圧縮仕事量に相当する熱量を給湯水に与えることにより給湯水を加熱する。
【００１６】
次に、水冷媒熱交換器２０の構造について述べる。
【００１７】
水冷媒熱交換器２０の水側チューブ２１は、図３に示すように、断面形状が略凹（バスタブ）状にプレス成形された２枚の外板２２を接合するとともに、図４に示すように、２枚の外板２２間で構成された空間を仕切部材２３で仕切ることにより蛇行した給湯水通路、つまり蛇行路２４を構成したもので、本実施形態では、外板２２及び仕切部材２３を耐食性に優れた金属（例えば、銅やステンレス）製として、これらをろう接にて接合している。
【００１８】
なお、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を溶融させないように接合する技術を言う。因みに、融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃以下の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。
【００１９】
因みに、本実施形態では、外板２２及び仕切部材２３の厚みを共に約０．５ｍｍとし、両者２２、２３は箔状のりん銅溶加材にろう接され、外板２２同士も箔状のりん銅溶加材にろう接されているが、例えば棒状の溶加材を所定箇所に配置してもよい。
【００２０】
また、仕切部材２３は、図５に示すように、板材を略矩形波状にプレス成形することにより、蛇行路２４の一部を構成する複数本の溝部２４ａを形成したもので、隣り合う溝部２４ａは、連通路２４ｂを介して連通する。
【００２１】
因みに、本実施形態では、仕切部材２３を金属製とすることにより、給湯水と水側チューブ２１との伝熱面積を増大させるフィンとして効果も担っている。
【００２２】
そして、仕切部材２３の端面と外板２２の内壁面との隙間は、図３に示すように、スペーサ２５にて埋められている。なお、スペーサ２５は、並列に並んだ複数本の溝部２４ａの長手方向と略直交する方向に延びる帯板状のものであり、スペーサ２５の板厚は、外板２２の屈曲部２２ａの内壁側曲率半径と略等しい寸法に設定されている。
【００２３】
このとき、スペーサ２５は矩形断面形状であるので、厳密にはスペーサ２５のみでは仕切部材２３の端面と外板２２の内壁面との隙間を閉塞することはできないが、残った隙間の大きさは十分に小さいため、ろう接時の溶加材にて残った隙間を埋めることができる。
【００２４】
ところで、本実施形態では、圧縮機１０の吐出圧を冷媒の臨界圧力以上としているので、水冷媒熱交換器２０に冷媒と給湯水とが熱交換する際に、冷媒は凝縮することなく、冷媒温度を低下させながらそのエンタルピを低下させることから、図２に示すように、冷媒の流れと給湯水の流れとが対向流れとなるように、複数本（本実施形態では、３本）の細管状冷媒チューブ２６を束ねて１本とし、その束ねた冷媒チューブ２６を水側チューブ２１周りにコイル状に巻き付けられた状態で外板２２にろう接している。
【００２５】
なお、本実施形態では、冷媒チューブ２６をりん脱酸銅をローラ成形機にてコイル状に成形したものであり、りん銅の溶加材にて水側チューブ２１、つまり外板２２にろう接している。
【００２６】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００２７】
本実施形態では、仕切部材２３の端面と外板２２の内壁面との隙間をスペーサ２５にて埋めるので、仕切部材２３の端部を屈曲部２２ａの内壁形状に合わせた形状にすることなく、仕切部材２３の端面と外板２２の内壁面との隙間を閉塞することができる。
【００２８】
したがって、水側チューブ２１内で給湯水を確実に蛇行させることができるので、給湯水と冷媒との熱交換効率を高めることができる。
【００２９】
（第２実施形態）
上述実施形態では、冷媒と給湯水とを熱交換する水冷媒熱交換器２０の水側チューブ２１に本発明を適用したが、本実施形態は、図６に示すように、水側チューブ２１と同様な構造を有する２つのチューブ２８を貼り合わせた熱交換器に本発明を適用したものである。
【００３０】
具体的には、水側チューブ２１と同様な構造を有する一方側のチューブ２８に温水を流し、水側チューブ２１と同様な構造を有する他方側のチューブ２８に冷水を温水に対して対向流となるように流す熱交換器に本発明を適用したものである。
【００３１】
因みに、本実施形態に係る仕切部材２３の連通路２４ｂは、図７に示すような穴により構成されているが、第１実施形態と同様に、切り欠き穴にて連通路２４ｂを構成してもよいことは言うまでもない。
【００３２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、板材に矩形波状にプレス成形を施すことにより仕切部材２３を形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばコの字状断面又は目の字状断面を有す押し出し又は引き抜き材にて仕切部材２３を形成してもよい。
【００３３】
また、上述の実施形態では、２枚の外板２２を共にバスタブ状としたが、本発明はこれに限定されうものではなく、例えば一方側の外板２２のバスタブ状とし、他方側を平板状としてもよい。
【００３４】
また、上述の実施形態では、冷媒チューブ２６を水側チューブ２１にコイル状に巻いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図８に示すように、冷媒チューブ２６をスペーサ２５と平行な方向に延びる細管状としてもよい。
【００３５】
なお、複数本の冷媒チューブ２６の長手方向両端側には、これら冷媒チューブ２６と連通する冷媒タンク２７が設けられており、給湯水の出口側（紙面上側）に設けられた冷媒タンク２７は、複数本の冷媒チューブ２６に冷媒を分配供給するもので、給湯水の入口側（紙面下側）に設けられた冷媒タンク２７は、複数本の冷媒チューブ２６から流出した冷媒を集合回収するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るヒートポンプ式給湯器の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る水冷媒熱交換器の外形斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る水側チューブの断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る水側チューブの概念図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る仕切部材の斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る水冷媒熱交換器の外形斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る仕切部材の斜視図である。
【図８】本発明のその他の実施形態に係る水冷媒熱交換器の外形斜視図である。
【図９】試作検討に係る水側チューブの概念図である。
【図１０】図８のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
２１…チューブ、２２…外板、２３…仕切部材、２５…スペーサ。

Claims

流体が内部で蛇行するとともに、少なくとも一方の断面形状が略凹状にプレス成形された２枚の外板（２２）を接合することによって構成されたチューブであって、
前記２枚の外板（２２）間に形成された空間内に配置され、前記空間内を仕切るようにして流体が流れる蛇行路（２４）を構成する仕切部材（２３）と、
前記仕切部材（２３）の端面と前記外板（２２）の内壁面との隙間を埋めるスペーサ（２５）とを有することを特徴とするチューブ。
前記仕切部材（２３）は、前記蛇行路（２４）の一部を構成する複数本の溝部（２４ａ）が並列に形成されたものであり、
さらに、前記スペーサ（２５）は、前記溝部（２４ａ）の長手方向と略直交する方向に延びる帯板状のものであることを特徴とするチューブ。
板材を波状にプレス成形することにより前記複数本の溝部（２４ａ）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のチューブ。
前記２枚の外板（２２）、前記仕切部材（２３）及びスペーサ（２５）は、ろう接にて接合されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のチューブ。