JP2008175404A

JP2008175404A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2008175404A
Application number: JP2007006484A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Numata; 光春沼田; Hideji Furui; 秀治古井; Haruo Nakada; 春男中田; Yasuhiko Oka; 恭彦岡; Kazunari Kasai; 一成笠井
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】従来の銅製熱交換器の場合、重量が大きく、外管ロウ付け時の熱で外管母材の結晶粒が拡大して、腐食性が生じる。これらの問題を解決する。
【解決手段】芯管１と該芯管１の外周に一体に設けられた外管３，３・・・とからなる重管構造の熱交換器であって、上記外管３，３・・はアルミニウム材により形成されているとともに、上記芯管１は内面側が銅材１ｂ、外面側がアルミニウム材１ａにより形成されるようにした。
【選択図】図１

Description

本願発明は、給湯機用熱交換器等の水と冷媒とを熱交換させるための重管構造の熱交換器の構造に関するものである。

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、例えば水が流通する水通路を有する銅製の芯管と、該芯管の外周に配設され、例えば銅ロウ等でロウ付けされたＣＯ₂等の冷媒が流通する冷媒通路を有する銅製の外管との二重管からなるものがある（特許文献１参照）。

特開２００３−１５６２９１号公報（明細書１−７、図１−１８）

このように、水が流れる芯管の外周に冷媒が流れる銅製の外管を配設し、それらを相互に銅ロウ付けした二重管構造の熱交換器は、ロウ付け温度が高温のため、外管のロウ付け部管壁の組織が加熱されて管壁素材の結晶粒が大きくなり、軟化する。そのため強度が小さくなり、腐食による冷媒漏れの原因となる。また銅製の熱交換器は重く、製品重量も増大する。

そこで、ロウ付け強度の向上と軽量化を意図してアルミニウム製の熱交換器を形成することが考えられるが、アルミ材は水に弱く、腐食しやすいので、上記のような水が流れる芯管には使えない。

本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、上記外管をアルミニウム材により形成するとともに、上記芯管の内面側を銅材、外面側をアルミニウム材で形成することにより、全体の重量を軽減しながら、芯管の水に対する耐食性をも確保した信頼性の高い熱交換器を提供することを目的とするものである。

本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。

（１）請求項１の発明
この発明は、芯管１と該芯管１の外周に一体に設けられた外管３，３・・・とからなる重管構造の熱交換器であって、上記外管３，３・・・はアルミニウム材により形成されているとともに、上記芯管１は内面側が銅材１ｂ、外面側がアルミニウム材１ａにより形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、銅材のように外管３，３，３のロウ付け強度を低下させることがないことはもちろん、熱交換器の略全体をアルミ化することにより、熱交換器全体の重量を大きく軽減しながら、しかも芯管内側面の水に対する耐食性をも併せて確保することが可能となり、外管および芯管の加工性も良好となる。

（２）請求項２の発明
この発明は、上記請求項１の発明の構成において、芯管１の内面側銅材１ｂ部分は、外面側アルミニウム材１ａの内面に銅材をコーティングすることにより形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、上述の如く熱交換器の略全体をアルミ化することにより、熱交換器全体の重量を大きく軽減しながら、しかも芯管内側面の水に対する耐食性をも併せて確保することが可能となり、しかも特に外管および芯管の加工性も良好となる。

（３）請求項３の発明
この発明は、上記請求項１の発明の構成において、芯管１の内面側銅材１ｂ部分は、外面側アルミニウム材１ａの内側に嵌挿一体化された銅管により形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、上述の如く熱交換器の略全体をアルミ化することにより、熱交換器全体の重量を大きく軽減しながら、しかも芯管内側面の水に対する耐食性をも併せて十分に確保することが可能となり、もちろん外管および芯管の加工性も略同様に良好となる。

（４）請求項４の発明
この発明は、上記請求項１，２又は３の発明の構成において、銅材１ｂの厚さＴ₁とアルミニウム材１ａの厚さＴ₂とは、Ｔ₁《Ｔ₂の関係にあることを特徴としている。

このような構成によると、芯管１部分の重量を可及的に軽量化することができる。

以上の結果、本願発明によると、次のような効果が実現される。

（１）熱交換器全体の重量を可及的に軽量化することができる。

（２）ロウ付けによる外管母材の結晶粒の拡大、軟化を避け、耐食性を向上させることができる。

（３）芯管内面部の水による腐食を防止することができる。

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

（最良の実施の形態１）
図１および図２には、例えば前述のような給湯機用熱交換器を構成するに適した本願発明の最良の実施の形態１に係る二重管構造の熱交換器の構成が示されている。

これらの図中、先ず図１の斜視図は同熱交換器の全体的な構成を、また図２の断面図はその要部の構成を示しており、符号１は、その内側に、断面円形の水通路２を形成している円管構造の芯管である。該芯管（管状部材）１は、全体として所定の大きさの通路径（内径）を有して構成されている。

一方、符号３は、その内側に、断面円形の冷媒通路４を形成している円管構造の外管（管状部材）である。該外管３の外径は、上記芯管１の直径よりも小さく、上記芯管１の直径方向の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）内に、第１〜第３の外管３，３，３が螺旋方向に所定の間隔を置きながら巻成され、ロウ付けにより芯管１の外周面に伝熱性良く一体化して設けられている。

そして、これら第１〜第３の複数本の外管３，３，３内の複数の冷媒通路４，４，４には、例えば二酸化炭素冷媒（ＣＯ₂）が流されるようになっている。

上記芯管１および外管３，３，３の外周には、それらを覆って必要な断熱材が設けられる（図示省略）。

上記第１〜第３の外管３，３，３は、例えばアルミニウム材（アルミニウム合金材）により形成された軽量構造のものが採用されいてる。

また、上記芯管１は、内周面側水通路２の形成部分が所定の厚さＴ₁の銅材層１ｂ、その外周面側本体部１ａ分が所定の厚さＴ₂のアルミニウム材（アルミニウム合金材）層により形成されている。そして、同銅材層１ｂの厚さＴ₁とアルミニウム材層１ａの厚さＴ₂との大小関係は、例えばＴ₁《Ｔ₂とされていて、芯管１自体の十分な軽量化が図られている。

上記厚さＴ₁の銅材層１ｂの形成は、例えばアルミニウム合金製の芯管本体部１ａの内周面に銅材を厚さＴ₁にコーティングするか、または厚さＴ₁の銅管を芯管本体部１ａ内に嵌挿した後に拡管して一体化することによって形成されている。

以上のように、この発明では、芯管１と該芯管１の外周に一体に設けられた外管３，３・・・とからなる給湯用等の重管構造の熱交換器において、上記外管３，３・・はアルミニウム材により形成されているとともに、上記芯管１は内面側が銅材１ｂ、外面側がアルミニウム材１ａにより形成されていることを特徴としている。

また、この発明では、その場合において、例えば上記芯管１の内面側銅材１ｂ部分は、外面側アルミニウム材１ａの内面に銅材をコーティングすることにより形成されていることを特徴としている。

さらに、また上記芯管１の内面側銅材１ｂ部分は、他の構成として例えば上記外面側アルミニウム材１ａの内側に嵌挿一体化された銅管により形成してもよい。

そのような構成によっても、上述の如く熱交換器の略全体をアルミ化することにより、熱交換器全体の重量を大きく軽減しながら、しかも芯管内側面の水に対する耐食性をも併せて十分に確保することが可能となり、もちろん外管および芯管の加工性も略同様に良好となる。

また、上記銅材１ｂの厚さＴ₁とアルミニウム材１ａの厚さＴ₂とは、Ｔ₁《Ｔ₂の関係にある。

（最良の実施の形態２）
次に図３は、上記同様の本願発明の最良の実施の形態２に係る熱交換器の構成を示している。

この実施の形態は、上記最良の実施の形態１の芯管１の外周面上に一体に設けられる第１〜第３の外管３，３，３の構造を上述のような巻管構成から図３のようなストレート管構成としたものであり、その他の構成は全く同一である。

このような構成の場合にも全く上記と同様の作用効果を得ることができる。

本願発明の最良の実施の形態１に係る二重管構造の給湯用熱交換器の構成を示す斜視図である。同熱交換器の構成を示す横断面図である。本願発明の最良の実施の形態２に係る二重管構造の給湯用熱交換器の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１は芯管、１ａはアルミ製の芯管本体部、１ｂは銅材層、２は水通路、３は外管、４は冷媒通路である。

Claims

芯管（１）と該芯管（１）の外周に一体に設けられた外管（３），（３）・・・とからなる重管構造の熱交換器であって、上記外管（３），（３）・・・はアルミニウム材により形成されているとともに、上記芯管（１）は内面側が銅材（１ｂ）、外面側がアルミニウム材（１ａ）により形成されていることを特徴とする熱交換器。
芯管（１）の内面側銅材（１ｂ）部分は、外面側アルミニウム材（１ａ）の内面に銅材をコーティングすることにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
芯管（１）の内面側銅材（１ｂ）部分は、外面側アルミニウム材（１ａ）の内側に嵌挿一体化された銅管により形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
銅材（１ｂ）の厚さＴ₁とアルミニウム材（１ａ）の厚さＴ₂とは、Ｔ₁《Ｔ₂の関係にあることを特徴とする請求項１，２又は３記載の熱交換器。