JP2009025002A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】芯管および外管よりなる熱交換器のロー付け等の接合加工を不要とし、製造設備、製造工程の簡略化を図って、製造コストを低減する。
【解決手段】水通路２を形成する芯管１と、該芯管１の外周囲に沿って平行に延び、上記水通路２の通路断面積よりも小さな通路断面積の冷媒通路４，４、４，４・・・を形成する複数本の外管３，３、３，３，３・・・と、該芯管１および外管３，３、３，３，３・・・を、相互に圧接する状態に結合固定して一体化する結合固定部材とを備えてなる熱交換器であって、上記結合固定部材は、バンド部材１２よりなり、同バンド部材１２の一端側に、当該バンド部材１２の他端側を締結方向には通過させるが、その逆方向には係止するバックル部１２ａを備えたものとした。
【選択図】 図６

Description

本願発明は、水と冷媒とを熱交換させる給湯機用熱交換器などの熱交換器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、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、これを長円形の渦巻形状に巻成して１つの熱交換器ユニットとし、これを多数の段数重ね合わせて相互に接続することにより熱交換器本体を構成した二重管式熱交換器がある（例えば特許文献１参照）。

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、水と冷媒とが混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、長円形の渦巻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。

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７に示すように、内部に水通路２を形成する長い芯管１の外周に、内部に冷媒通路４Ａ，４Ｂを形成する上記芯管１よりも外径（通路径）の小さい第１，第２の２本の外管３Ａ，３Ｂを所定のピッチで螺旋状に巻き付けてロウ付け又はハンダ付けし、これを例えば図１２のような並列屈曲形状又は図１３のような長円形の渦巻形状に巻成することによって１つの熱交換器ユニットとし、これら各熱交換器ユニットを、さらに複数の段数重ね合わせ、その後、上記芯管１および外管３Ａ，３Ｂの各内端部同士を、所定の連絡管によって接続し、ロー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、上記第１，第２の外管３Ａ，３Ｂ側を冷媒通路４Ａ，４Ｂとした熱交換器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

このような熱交換器の構成によれば、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、また上記第１，第２の外管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。

ところが、このような構成の場合、外管３，３の巻成加工が大変である。

そこで、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、そのような問題を解決した図８、図９および図１０、図１１のような給湯機用熱交換器に適した熱交換器が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

先ず図８、図９には、例えば給湯機用熱交換器を構成するに適した第１の形態の熱交換器の構成が示されている。

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。

一方、符号３，３は、それぞれ、その内側に、断面円形の冷媒通路４，４を形成する円管構造の第１，第２の外管である。該第１，第２の各外管３，３は、上記芯管１の直径よりも小さく、上記芯管１の直径方向両端側の外周面に、相互に離間して長手方向に沿って平行に配置され、ロー付けにより芯管１と一体化されている。これら第１，第２の外管３，３内の各冷媒通路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。

したがって、該構成では、上記芯管１の上記第１，第２の外管３，３が、各々相互に１８０°離間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、上記第１，第２の外管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。

このような構成によれば、従来のような外管３Ａ，３Ｂの巻成加工は不要となり、また芯管１の径を小さくしても外管３，３の偏平化は生じない。そのため、外管３，３のパス数を増やして、より細径化することもでき、また芯管１自体の径を小さくすることもできるようになる。

このため、例えば図１２、図１３に示すような各種の形状の熱交換器伝熱管（ユニット）１０Ａ，１０Ｂを構成するに際し、上記外管３，３の全く存在しない外周面側（外管３の非設置面側）を隣接面として屈曲、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することができる。

その結果、全体として可及的に軽量、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。

次に図１０、図１１には、同じく給湯機用熱交換器を構成するに適した第２の形態の熱交換器の構成が示されている。

図中、符号１は、上記同様、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。

一方、符号３，３・・・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複数本の外管（管状部材）である。該複数本の外管３，３・・・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）内に、各々第１〜第３、第４〜第６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、ロー付け又は半田付けＲにより、芯管１に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。

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上の周方向面幅は、少なくとも上記芯管１の外径と等しいか、上記芯管１の外径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している）。

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。

そして、このような構成によれば、やはり従来のような外管３Ａ，３Ｂの巻き付け加工は不要となり、また芯管１の径を小さくしても第１，第２の外管３，３，３、３，３，３の偏平化は生じない。そのため、外管３，３，３、３，３，３のパス数を増やして細径化することができ、また芯管１の径を小さくすることができるようになる。

このため、例えば図１２、図１３に示すような各種の形状の熱交換器本体１０Ａ，１０Ｂを構成するに際し、上記外管３，３・・・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（ロー付け又はハンダ付け）することができる。

その結果、全体として可及的に軽量、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。

実開昭５１−１０５１５８号公報（第１図、第２図） 特願２００１−２０９１５号 特願２００１−３５２６１０号。

これら第１，第２の形態の熱交換器構造によると、その製造工程面から上記従来の巻管構造の熱交換器構造と比較すると、外管を螺旋状に巻成する工程が不要となり、また外管がストレートで、平行に配設されている分、芯管とのロー付け又は半田付け作業が楽になる点で、製造工程上のメリットが大きい。

しかし、それでも複数本の外管と芯管とのロー付け又は半田付け工程そのものは、必ず必要であり、この作業が大変で、大幅なコストダウンを可能とするまでには到っていない。

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、芯管と外管を所定の結合固定部材を介して機械的に結合一体化することによって、ロー付け又は半田付け工程を不要にし、製造コストを大幅に低減した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、上述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。

本願発明の課題解決手段は、水通路２を形成する芯管１と、該芯管１の外周囲に沿って平行に延び、上記水通路２の通路断面積よりも小さな通路断面積の冷媒通路４，４、４，４・・・を形成する複数本の外管３，３、３，３，３・・・と、該芯管１および外管３，３、３，３，３・・・を、相互に圧接する状態に結合固定して一体化する結合固定部材とを備えてなる熱交換器であって、上記結合固定部材は、バンド部材１２よりなり、同バンド部材１２の一端側に、当該バンド部材１２の他端側を締結方向には通過させるが、その逆方向には係止するバックル部１２ａを備えてなることを特徴としている。

以上のように、該構成では、相互に平行な芯管１および外管３，３、３，３，３・・・が、結合固定部材により、機械的な作用で相互に結合固定される。

しかも、同構成の場合、上記結合固定部材は、バンド部材１２よりなり、同バンド部材１２の一端側に、当該バンド部材１２の他端側を締結方向には通過させるが、その逆方向には係止するバックル部１２ａを備えていることから、上記芯管１および外管３，３，３、３，３，３・・・の一体化は、当該バンド部材１２の他端側をバックル部１２ａを通して締結方向に通過させるだけで、簡単かつ確実に実現され、従来のような外管３，３の巻成加工やロー付け又は半田付け作業は不要で、その製造は極めて簡単で、複雑な製造工程、製造設備を全く必要としない。

したがって、製造、製品コストを大幅に低減することが可能となる。

特に、該構成の場合、結束後の曲げ加工が可能であり、芯管１に外管３，３，３、３，３，３を沿わせて、バンド部材１２によってそれらを密着固定させた後に、全体の曲げ加工を行うことも可能なので、製造工程が一層簡略化され、より一層製造コストが低減される。

以上の結果、本願発明によると、給湯用熱交換器等の熱交換器の製造、製品コストを大幅に低減することが可能となる。

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。

（実施の形態１）
先ず図１〜図３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１０の構成が示されている。

これらの図中、先ず符号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。

一方、符号３，３は、その内側に、断面円形の冷媒通路４，４を形成する円管構造の２本の外管である。該外管３，３は、例えば図１に示すように、上記芯管１の直径よりも小さく、上記芯管１の直径方向両端側外周面に、位置して長手方向に沿って平行に配置され、後述する第１，第２の嵌合部材６，７よりなる結合固定部材を介して、最終的に図１のような配置構造で、芯管１と一体化されるようになっている。そして、これら２本の外管３，３内の各冷媒通路４，４には、製造完了後の使用状態において、例えば二酸化炭素冷媒が流されるようになっている。

これら芯管１および外管３，３は、それぞれ例えば前述の図１２に示される熱交換器伝熱管１０Ａの形状と同様に、並列状態で複数回屈曲するように曲げ加工される。そして、該曲げ加工された芯管１および外管３，３は、例えば図２に示すように、図１のような配置構造で、本願発明の結合固定部材を構成する第１の嵌合部材６と第２の嵌合部材７との間に介装され、やがて図３の（Ａ）に示す状態から図３の（Ｂ）に示す状態のように、嵌合固定されて、結合一体化される。

これら第１，第２の嵌合部材６，７は、それぞれ次のように構成されている。

すなわち、先ず第１の嵌合部材６は、上述した熱交換器伝熱管１０Ａの全体形状と大きさに対応した形状と大きさの所定の厚さの伝熱性の高い金属製のプレート部材（例えばアルミ等）よりなり、該プレート部材の一側面側に、所定の高さ上方に高く（厚く）形成され、上記芯管１を嵌合する芯管嵌合用凹部６１ａと、該芯管嵌合用凹部６１ａの両側にあって上記外管３，３を支持するフラットな外管支持部６１ｂ，６１ｂとを備えた伝熱管支持部６１，６１・・・、該伝熱管支持部６１，６１・・・の間（芯管１の両側の外管３と外管３との間）の中間に位置して所定の高さ上方に突出し、その頂部６２ａの両側に上部がテーパ面の係合片６３，６３を備え、後述する第２の嵌合部材７側の後述する係合部７１，７１・・と係合する係合部６２，６２・・・とから構成されている。そして、上記係合部６２，６２・・・の両側、上記伝熱管支持部６１，６１・・・との間は、相手側第２の嵌合部材７の係合部７１，７１・・・の先端が、侵入するに十分な深さの凹溝部６ａ，６ａ・・・となっている。

一方、第２の嵌合部材７も、第１の嵌合部材６と同様に伝熱性の高い所定の厚さの金属製プレート部材（例えばアルミ等）よりなり、その一側面側に、上記第１の嵌合部材６側の伝熱管支持部６１，６１・・・に対応する伝熱管支持部７１，７１・・・と上記係合部６２，６２・・・の係合部６３，６３、６３，６３・・・に両側から係合する係合部７３，７３・・・を備えた一対の係合部７２，７２、７２，７２・・・が設けられている。

この第２の嵌合部材７側の伝熱管支持部７１，７１・・・は、芯管１を嵌合押圧するフラットな芯管嵌合面部７１ａおよびその両側の同じくフラットな外管３，３の支持部７１ｂ，７１ｂと、その両側の下方に向けて突設された一対の係合部７２，７２内側のテーパ面７４，７４とから構成されている。また、上記一対の係合部７２，７２、７２，７２・・・は、所定高さ下方に突出し、その頂部７２ａ，７２ａ・・・の外側面側には、下部側がテーパ面となった係合片７３，７３・・・が設けられている。また、該一対の係合部７２，７２、７２，７２・・・間には、上記第１の嵌合部材６側の上記係合部６２，６２・・・の先端が嵌入されるに十分な深さの嵌合溝７ａ，７ａ・・・が形成されている。

これら第１，第２の嵌合部材６，７は、例えばアルミの場合、押出成型によって、容易に実現できる。

したがって、今例えば図２のように、第１の嵌合部材６の伝熱管支持部６１，６１・・・の芯管嵌合用凹部６１ａ，６１ａ・・・および外管支持部６１ｂ，６１ｂ・・・上に、それぞれ対応する芯管１，１・・・および外管３，３、３，３・・・を、図１の関係が実現されるように正確に位置決め配置し、その後、図３（Ａ）のように、上方側から、上記第２の嵌合部材７を対応させ、その伝熱管支持部７１，７１・・・が、当該第１の嵌合部材６の伝熱管支持部６１，６１・・・と正確に対向する状態で、上記係合部７２，７２、７２，７２・・・を上記係合部６２，６２・・・に対して、対応する各係合片７３，６３、７３，６３相互のテーパ面によるスライド作用を利用してスムーズに係合させることによって、例えば図３（Ｂ）のように確実に嵌合一体化する。

すると、上記図２の形状の熱交換器伝熱管１０Ａは、その芯管１，１・・・に対して左右両側（直径方向両端側）の外管３，３、３，３・・・が芯管１に圧接一体化された状態で、上下左右両方向から固定されることになる。

該構成の場合、特に上記係合部７２，７２、７２，７２・・・内側の外管３，３側との接触面が、頂端から基端にかけて相互の間隔を次第に小さくするテーパ面７４，７４・・・となっていて、上記図３の（Ａ）から図３の（Ｂ）に到る嵌合時において、同相対向するテーパ面７４，７４同士による左右両側からの次第に増大する挟着力が作用して、両側の外管３，３が中央の芯管１の外周面方向に強く圧接され、より広い面積で接触して一体化状態に固定される。

したがって、芯管１および外管３，３相互の確実な固定と伝熱性能向上の両方が同時に実現される。

また、伝熱性能の向上に関して言えば、上記第１，第２の嵌合部材６，７自体が、極めて伝熱性の高い、例えばアルミ等の金属により形成されていて、それらが例えば図３（Ｂ）のように、さらに芯管１と外管３，３とを伝熱性良く、外側から接続するので、両者間の伝熱性能は、より一層向上する。

また、このような作用効果を実現する芯管１と外管３，３の一体化は、上述のように、第１，第２の嵌合部材６，７を、それら相互の圧入係合部６２，６２・・・、７２，７２・・・を介して圧入係合するのみで、簡単に実現され、従来のような外管３，３の巻成加工やロー付け又は半田付け作業は不要で、その製造は簡単で、複雑な製造工程、製造設備を必要としない。

したがって、製造、製品コストを大幅に低減することが可能となる。

また同構成では、水側芯管１・冷媒側外管３，３各々の曲げ加工の後に、それらを沿わせて全体を一度に固定・密着させることができるので、より製造工程が簡略化され、より製造、製品コストが低減される。

ところで、上記第１，第２の嵌合部材６，７は、例えば合成樹脂による成型も可能で、同合成樹脂により成型した場合は、外気との断熱性の向上効果が得られる。

（変形例）
なお、上記第２の嵌合部材７は、必ずしも上述のように熱交換器伝熱管１０Ａ，１０Ｂの全体に一体のものである必要はなく、例えば芯管１と外管３，３各組の伝熱管列毎に、複数の独立したクリップ構造として並列に嵌合できるようにしても良い。

（実施の形態２）
次に図４および図５には、上記実施の形態１と同様に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が示されている。

これら図中、符号１は、上記実施の形態１の場合と同様、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。

一方、符号３，３・・・は、それぞれ、その内側に、断面円形の冷媒通路４，４・・・を形成する円管構造の複数本の外管である。該複数本の外管３，３・・・は、それぞれ上記芯管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）内に、各々第１〜第３、第４〜第６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、後述するように、相互に嵌合される第１，第２の嵌合部材８，９よりなる結合固定部材を介して芯管１に対し可及的に広い接触面積で圧接一体化して固定されるようになっている。そして、製造完了後、使用状態ではこれら第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。

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上の周方向面幅は、少なくとも上記芯管１の外径と等しいか、上記芯管１の外径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している）。

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。

したがって、このような芯管１および外管３，３，３、３，３，３の配置構造によれば、例えば前述の図１２、図１３に示すような各種の形状の熱交換器伝熱管１０Ａ，１０Ｂを構成するに際し、上記外管３，３・・・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になる。

ところで、結合固定部材を形成する上記第１，第２の嵌合部材８，９は、それぞれ次のように構成されている。

すなわち、先ず第１の嵌合部材８は、上述した熱交換器伝熱管１０Ａ部分の全体形状と大きさに対応した形状と大きさの所定の厚さの伝熱性の高い金属製のプレート部材（例えばアルミ等）よりなり、該プレート部材の一側面側に、上記芯管１および外管３，３，３の共通した嵌合用凹部８１ａと、同芯管および外管嵌合用凹部８１ａの両側にあって外管３，３，３と芯管１の両端側を支持する所定の高さ上方に突出し、その頂部８１ａの外側に上部がテーパ面の係合片８２を備え、後述する第２の嵌合部材９側の係合部９１，９１・・の係合部９２，９２・・・と係合する係合部８１，８１・・・とから伝熱管支持部８０，８０・・・を構成している。そして、隣合う上記係合部８１と８１との間は、相手側第２の嵌合部材９の係合部９１，９１・・・の先端が侵入するに十分な深さの凹溝部８ａ，８ａ・・・となっている。

一方、第２の嵌合部材９も、第１の嵌合部材８と同様に伝熱性の高い所定の厚さの金属製プレート部材（例えばアルミ等）よりなり、その一側面側に、伝熱管支持部９０，９０・・・を構成する上記第１の嵌合部材８側の上記係合部８１，８１・・・の高さを含めた芯管および外管嵌合用凹部８１ａ，８１ａ・・・の深さに対応する芯管および外管嵌合用凹部９１ａ，９１ａ・・・と、該芯管および外管嵌合用凹部９１ａ，９１ａ・・・の両側にあって上記係合部８１，８１・・・の頂部衝突部９１ｂ，９１ｂ・・・の幅だけ外側に位置するとともに、上部がテーパ面となっている上記係合部８１，８１・・・の外側の係合片８２，８２・・・に係合する下部がテーパ面となっている係合片９２，９２・・・を内側に有する一対の係合部９１，９１、９１，９１・・・が設けられている。

これら第１，第２の嵌合部材６，７は、例えばアルミの場合、押出成型によって、容易に実現できる。

したがって、今例えば図５（Ａ）のように、第１の嵌合部材８の伝熱管支持部９０，９０・・・の芯管および外管嵌合用凹部８１ａ，８１ａ・・・および係合部８２，８２、８２，８２・・・上に、それぞれ対応する伝熱管支持部９０，９０・・・の芯管１，１・・・および外管３，３，３、３，３，３・・・を正確に位置決め配置し、その後、上方側から、上記第２の嵌合部材９を対応させ、その伝熱管支持部９０，９０・・・が、当該第１の嵌合部材８の伝熱管支持部８０，８０・・・に正確に対向する状態で上記係合部９１，９１、９１，９１・・・の係合片９２，９２・・・を上記係合部８１，８１・・・の係合片８２，８２・・・に対応するテーパ面を利用して相互にスライド状態で圧入係合することによって、例えば図５（Ｂ）のように最終的に嵌合一体化する。

すると、例えば上記図２の形状と同様の形状の熱交換器伝熱管１０Ａ（符号図示省略）は、その芯管１，１・・・に対して上下両側（直径方向両端側）の第１〜第３、第４〜第６の各グループの外管３，３，３、３，３，３・・・が、それぞれ芯管１と接触一体化した状態で、上下左右両方向から確実に固定されることになる。

該構成の場合、例えば上記芯管および外管嵌合用凹部８１ａ，８１ａ・・・、９１ａ，９１・・・が、芯管１の外周面の曲率に対応した円弧面となっていて、上記図５の（Ａ）から図５の（Ｂ）に到る嵌合時において、同相対向する円弧面同士による左右両側および上方からの次第に増大する挟着力が芯管１の外周面に均等に作用して、第１〜第３の外管３，３，３、第４〜第６の外管３，３，３がそれぞれ中央の芯管１の外周面に強く圧接され、広面積で接触して一体に固定される。

したがって、芯管１および第１〜第３、第４〜第６の外管３，３，３、３，３，３相互の確実な固定と伝熱性能向上との両方が同時に実現される。

また、伝熱性能の向上に関して言えば、上記第１，第２の嵌合部材８，９自体が、極めて伝熱性の高い、例えばアルミ等の金属により形成されていて、それらが例えば図５（Ｂ）のように、さらに芯管１と第１〜第３、第４〜第６の外管３，３，３、３，３，３とを伝熱性良く、外側から接続するので、両者間の伝熱性能は、より一層向上する。

また、このような作用効果を実現する芯管１と第１〜第３、第４〜第６の外管３，３，３、３，３，３の一体化は、上述のように、第１，第２の嵌合部材８，９を、それら相互の圧入係合部８１，８１・・・、９１，９１・・・を介して圧入係合するのみで、簡単に実現され、従来のような外管３，３の巻成加工やロー付け又は半田付け作業は不要で、その製造は簡単で、複雑な製造工程、製造設備を必要としない。

したがって、製造、製品コストを大幅に低減することが可能となる。

また同構成では、水側芯管１、冷媒側外管３，３，３、３，３，３各々の曲げ加工の後に、それらを沿わせて全体を一度に固定・密着させることができるので、より工程が簡略化され、より製造コストが低減される。

ところで、上記第１，第２の嵌合部材８，９は、例えば合成樹脂による成型も可能で、同合成樹脂により成型した場合は、外気との断熱性の向上効果が得られる。

（実施の形態３）
さらに図６には、上記各実施の形態１，２と同様に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が示されている。

図中、符号１は、上記実施の形態２の場合同様、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。

一方、符号３，３・・・は、それぞれ、その内側に、断面円形の冷媒通路４，４・・・を形成する円管構造の複数本の外管である。該複数本の外管３，３・・・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）内に、各々第１〜第３、第４〜第６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、後述するように、結束部材１２よりなる結合固定部材を介して芯管１に対し、可及的に広い接触面積で圧接一体化して固定されるようになっている。そして、製造完了後、使用状態ではこれら第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。

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上の周方向面幅は、少なくとも上記芯管１の外径と等しいか、上記芯管１の外径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している）。

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。

したがって、このような芯管１および外管３，３，３、３，３，３の配置構造によれば、例えば前述の図１２、図１３に示すような各種の形状の熱交換器伝熱管１０Ａ，１０Ｂを構成するに際し、上記外管３，３・・・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になる。

そして、この実施の形態の場合には、上記のような伝熱管配置構造の熱交換器を実現するに際し、芯管１と第１〜第３、第４〜第６の複数本の外管３，３，３、３，３，３を、例えば図６（Ａ）のように配置した状態（部分的に治具で仮固定）で、それらの長手方向の所定の複数位置を、図６（Ａ）から図６（Ｂ）に示すように、例えば強度および耐久、耐熱性の高い金属製又は合成樹脂製の結束部材（結束バンド）１２，１２・・・で結束固定することにより、固定一体化する。

この結束部材１２，１２・・・は、バンド部一端側に、当該バンド部の他端１２ｂ側を一方向（締結方向）にのみ通過させるが、他方その逆方向には食い込み係止する食い込み部材を備えたバックル部１２ａを有し、同バックル部１２ａを支持して他端１２ｂ側を引き出すことにより、高いバインディング力で、容易に芯管１に対して第１〜第３、第４〜第６の外管３，３，３、３，３，３を強力に圧着一体化されるように結束することができる。

以上のように、該構成による芯管１および第１〜第３、第４〜第６の複数本の外管３，３，３、３，３，３・・・の一体化は、結束部材１２で結束するだけで、簡単に実現され、従来のような外管３，３の巻成加工やロー付け又は半田付け作業は不要で、その製造は極めて簡単で、複雑な製造工程、製造設備を全く必要としない。

したがって、製造、製品コストを大幅に低減することが可能となる。

特に、該構成では、結束後の曲げ加工が可能であり、芯管１に第１〜第３、第４〜第６の外管３，３，３、３，３，３を沿わせて、結束部材１２により、それらを密着固定させた後に、全体の曲げ加工を行うことも可能なので、製造工程が一層簡略化され、より一層製造コストが低減される。

本願発明の実施の形態１に係る熱交換器の伝熱管部分の構成を示す拡大横断面図である。 同熱交換器の各部の構成を示す結合一体化前の分解斜視図である。 同熱交換器の各部の構成を示す結合一体化前と結合一体化後の対比断面図である。 本願発明の実施の形態２に係る熱交換器の伝熱管部分の構成を示す拡大横断面図である。 同熱交換器の各部の構成を示す結合一体化前と結合一体化後の対比断面図である。 本願発明の実施の形態３に係る熱交換器の構成を示す結合一体化前と結合一体化後の対比断面図である。 従来の熱交換器の構成を示す一部切欠斜視図である。 先願例の第１の形態に係る熱交換器の構成を示す一部切欠斜視図である。 同熱交換器の要部の構成を示す拡大横断面図である。 同じく先願例の第２の形態に係る熱交換器の構成を示す一部切欠斜視図である。 同熱交換器の要部の構成を示す拡大横断面図である。 熱交換器全体形状の第１の構成例を示す平面図である。 同熱交換器全体形状の第２の構成例を示す平面図である。

符号の説明

１は芯管、２は水通路、３は外管、４は冷媒通路、６は第１の嵌合部材、７は第２の嵌合部材、８は第１の嵌合部材、９は第２の嵌合部材、１０は熱交換器、１０Ａ，１０Ｂは熱交換器伝熱管、１２は結束部材である。

Claims (1)

1. 水通路（２）を形成する芯管（１）と、該芯管（１）の外周囲に沿って平行に延び、上記水通路（２）の通路断面積よりも小さな通路断面積の冷媒通路（４），（４）、（４），（４）・・・を形成する複数本の外管（３），（３）、（３），（３），（３）・・・と、該芯管（１）および外管（３），（３）、（３），（３），（３）・・・を、相互に圧接する状態に結合固定して一体化する結合固定部材とを備えてなる熱交換器であって、上記結合固定部材は、バンド部材（１２）よりなり、同バンド部材（１２）の一端側に、当該バンド部材（１２）の他端側を締結方向には通過させるが、その逆方向には係止するバックル部（１２ａ）を備えてなることを特徴とする熱交換器。

Images