JP3918829B2 - 熱交換装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、第一流体と第二流体とを熱交換させる熱交換装置（たとえばヒートポンプ式給湯機の水／冷媒熱交換器）の製造方法に関するものである。

従来の第一流体と第二流体とを熱交換させる熱交換装置として、第一の例として、図９に示すように、内管１ａと外管１ｂによって構成され冷媒の流路となる二重管１を外包管２内に同心状に挿入し、二重管１内を流れる冷媒は二重管１と外包管２との間を流れる水と熱交換するような構成になっている。熱交換性能をあげるために、二重管１と外包管２との間に伝熱促進体３を設置して、この伝熱促進体３で外包管２の内側流路を螺旋状に仕切り、二重管１と外包管２との間の空間を円周方向に４分割し、水の流路となる螺旋状流路４を形成した構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。

また、第二の例として、図１０に示すように、内管５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが外管６の軸心周りに螺旋状に捻られて、外管６内に配置されている熱交換装置もある。外管６内で各内管の位置を保持し、外管内流体を乱流化する位置決め部材７は設置されている。このように、内管を流れる流体と外管を流れる流体との間に熱交換を行われている（例えば特許文献２参照）。
特開２００１−２０１２７５号公報（第１−７頁、図１） 特開２００３−１５６２９４号公報（第１−５頁、図１）

しかしながら上記従来の第一例の熱交換装置では、伝熱促進体を設けて、二重管と外包管の間の流路を螺旋状流路とすることによって、この流路を流れる水を乱流促進し、熱交換性能の向上を図れるが、伝熱促進体が二重管または外包管とは別部品であり、二重管に巻きついた状態で外包管に挿入すると、外包管とクリアランスを持たすと、螺旋状流路がうまく形成できない問題がある。逆に外包管とのクリアランスを小さくすると、伝熱促進体が所定位置からずれたり、外包管の内側を傷つけたりする問題がある。また、この伝熱促進体を二重管に巻きつけてロウ付けなどで固定すると、所定位置での設置は確保できるが、製造工程が増え、コストが上昇するという課題があった。

また、上記従来の第二例の熱交換装置では、内管は位置決め部材で保持されるが、この位置決め部材によって、外管の軸心付近にショートカット流路ができて、外管を流れる流体はこのショートカット流路を流れてしまう分流ができるため、このショートカット流路を流れる分流は、内管を流れる流体との熱交換が十分でないため、熱交換装置の性能向上には限度があった。また、図８のような内管ねじり構成を製作するには、軸方向に沿って各内管同士の間に規制冶具を構える必要があるため、製作が難しくて製作工数が増え、コストが上昇するという課題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するもので、別部品の伝熱促進体もしくは位置決め部材などを用いずに熱交換性能のよい低コスト熱交換装置の製造方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の熱交換装置製造方法は、第一流体が流れる第一伝熱管の複数本を所定のピッチで螺旋状に捻り、第二流体が流れるコイル状の第二伝熱管素管を伸ばして直管部を形成しながら、捻った前記複数本の第一伝熱管を前記直管部内に挿入して熱交換装置を構成することを特徴とする。

また、本発明の熱交換装置製造方法は、複数本の第一流体が流れる第一伝熱管を第二流体が流れる第二伝熱管内に挿入した後、これらの第一伝熱管を所定のピッチで螺旋状に捻って熱交換装置を構成することを特徴とする。

本発明によれば、伝熱促進体や位置決め部材などとしての別部品を用いずに伝熱促進することができる熱交換性能のよい低コスト熱交換装置の製造方法を提供することができる。

第１の発明は、複数本の第一伝熱管を所定のピッチで螺旋状に捻った後、この捻った第一伝熱管らを第二伝熱管内に挿入して熱交換装置を構成するものである。本実施の形態によれば、螺旋状に捻れた複数本の第一伝熱管を第二伝熱管内に配置することによって、第一伝熱管と第二伝熱管の間に、自然に螺旋状の第二流体の流路が形成されるとともに、第一流体も螺旋状に旋回されるため、第一流体と第二流体ともに乱流化され、第一伝熱管を流れる第一流体と第二伝熱管を流れる第二流体とは効率よく熱交換でき、熱交換性能のよい熱交換装置を得られる。このように、第一伝熱管を螺旋状に捻ることによって、別部品を用いることなく、第二流体と第一流体を旋回流とし、乱流撹乱の効果で熱伝達率の向上を図れ、低コストの熱交換装置を得られる。また、第一伝熱管を所定のピッチに捻った後第二伝熱管に挿入する製作方法によって、第一伝熱管のねじれ工程をしっかり管理でき、第一伝熱管のねじれ不良や破損などによる品質不良を防ぐことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の熱交換装置製造方法において、コイル状の第二伝熱管素管と、この第二伝熱管素管を伸ばし形成される直管部とを備え、第二伝熱管素管を伸ばしながらねじった第一伝熱管を直管部に挿入するものである。本実施の形態によれば、第二伝熱管素管をコイル状とし、直管部を伸ばしながら、第一伝熱管を直管部に挿入して製造するため、長尺の熱交換装置を製造する時に、挿入工程においては、必要な場所は略熱交換装置即ち第一伝熱管の長さでよいので、省スペースで長尺の熱交換装置を製造できる。

第３の発明は、複数本の第一伝熱管を第二伝熱管内に挿入した後、これらの第一伝熱管を所定のピッチで螺旋状に捻るものである。本実施の形態によれば、螺旋状に捻れた第一伝熱管が第二伝熱管内に配置され、第一伝熱管を流れる第一流体と第二伝熱管を流れる第二流体とは効率よく熱交換でき、熱交換性能のよい熱交換装置を得られる。また、第一伝熱管を捻ることによって、別部品を用いることなく、第二流体と第一流体を旋回流とし、乱流撹乱の効果で熱伝達率向上を図れ、低コストの熱交換装置を得られる。また、第一伝熱管は捻る前に第二伝熱管内に挿入する製作方法によって、第一伝熱管をコイル状などに保管し、コイルから直管に伸ばしながら第二伝熱管に挿入することができ、第二伝熱管長さに相当する作業スペースでよいため、作業スペースの省スペース化を図ることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３いずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、螺旋状にねじった第一伝熱管を内包した第二伝熱管を所定の管径に縮管するものである。本実施の形態によれば、螺旋状にねじった第一伝熱管を第二伝熱管内に挿入する工程もしくは直管の第一伝熱管を第二伝熱管内に挿入しねじる工程の後に、第二伝熱管を所定の管径に縮管することによって、第二伝熱管を所定の管径より大きい管径で第一伝熱管を挿入もしくはねじることができるため、第二伝熱管のクリアランスが大きくて、第一伝熱管の挿入またはねじる作業をスムーズに行うことができ、熱交換装置生産効率を向上することができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、複数本の第一伝熱管がお互いに密着しながら絡み合うように螺旋状に捻ったものである。本実施の形態によれば、第一伝熱管がお互いに密接して絡み合うように螺旋状になっているため、第一伝熱管同士間に熱交換性能を低下させるショートカット流路の形成を防げるとともに、密接する螺旋状の第一伝熱管同士の外壁と第二伝熱管の内壁の間に、自然に螺旋状の流路が形成される。また、このお互いに密接する螺旋状の第一伝熱管のピッチをもって、螺旋状の流路を流れる流体の乱流化を熱交換特性にとって最適であるようにコントロールできる。このように、複数本の第一伝熱管がお互いに密接するように螺旋状に捻ったことによって、簡単な工法で高性能の熱交換装置製造方法を提供することができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、第一伝熱管はなまし焼鈍銅管を用いたことである。本実施の形態によれば、なまし焼鈍銅管を用いることで、熱交換装置の伝熱性能を高くするとともに、なまし焼鈍銅管がやわらかいため、ねじる工程を容易に行うことができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、第一伝熱管の両端部に対応するチャック冶具を用い、このチャック冶具に設けた第一伝熱管端部位置を規制する規制部と、この規制部によって規制される第一伝熱管をチャック冶具に固定する固定具とを備え、このチャック冶具が第一伝熱管の両端部を固定もしくは拘束規制する作用を持つため、チャック冶具の回転によって第一伝熱管が捻られるものである。本実施の形態によれば、チャック冶具を回転させれば、第一伝熱管の両端部がチャック冶具に固定もしくは拘束規制されているため、第一伝熱管が捻られることになる。こ
のように、チャック冶具の回転により、螺旋状のねじれ第一伝熱管を製作することができるため、特別な設備もいらず簡単な工法で低コスト熱交換装置を作ることができる。

第８の発明は、特に、第７の発明の熱交換装置製造方法において、規制部はチャック冶具に設けた挿入孔であり、この挿入孔の入口部分に、挿入される第一伝熱管を傷つけないように面取部もしくは曲面Ｒ部を設けたことである。本実施の形態によれば、第一伝熱管の端部を所定の長さで挿入孔に挿入することで、確実に第一伝熱管の端部を規制することができる。また、挿入孔の入口部分に、挿入される第一伝熱管を傷つけないように面取部もしくはＲ部を設けることによって、ねじり作業を行う時に、第一伝熱管がねじりの力で若干動いても、面取部またはＲ部と接触しても、傷つけられることがなく、不良品を防止することできる。

第９の発明は、特に、第７または第８の発明の熱交換装置製造方法において、固定具の第一伝熱管と接するヘッド部は、第一伝熱管の外周と合う半円形状もしくは円弧形状を有することである。本実施の形態によれば、固定具のヘッド部は第一伝熱管の外周と合う半円形状もしくは円弧形状を有することによって、第一伝熱管の外周を傷つけることがなく、不良品発生を防止し、信頼性の高い熱交換装置を製造することができる。

第１０の発明は、特に、第１〜９いずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、複数の第一伝熱管が長手方向に平行して並べるように、第一伝熱管を規制する受け冶具を備えるものである。本実施の形態によれば、第一伝熱管は受け冶具によって長手方向に平行して並べるように規制されるため、チャック冶具が回転して第一伝熱管をねじれる時、第一伝熱管は暴れることなく製作することができる。特に長尺の第一伝熱管をねじれる時に、このように第一伝熱管を規制することによって、たわみなどもなく長尺熱交換装置を製作することができる。

第１１の発明は、特に、第１〜１０のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、第一伝熱管を捻る時に、第一伝熱管の長手方向に引っ張りをかけたことである。本実施の形態によれば、第一伝熱管の長手方向に引張りをかけたことによって、捻る時にセン断応力によるちぎれを防止することができるとともに、捻れる時の第一伝熱管の伸び縮みをコントロールすることができるため、精度よく不良品なく所定の熱交換装置を製作することができる。

第１２の発明は、特に、第７〜１１のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、第一伝熱管の両端部に対応するチャック冶具のどちらか一方を固定せず、長手方向にスライドできることである。本実施の形態によれば、片方のチャック冶具を長手方向にスライドさせることによって、捻れる時に発生する長手方向の縮みなどに対応し吸収することができるため、縮みの大きいねじりにも縮みの小さいねじりにも対応でき、幅広く仕様の異なる熱交換装置を製作することが可能となる。

第１３の発明は、特に、第３〜７のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、第一伝熱管の両端部に対応するチャック冶具は、少なくとも一方が第一伝熱管の端部と固定せず、第一伝熱管が捻られる時、この端部はフリーであること。本実施の形態によれば、片方の第一伝熱管の端部をチャック冶具に固定せず、チャック冶具によって規制されるだけでフリーとすることによって、チャック冶具部分の第一伝熱管の端部に応力集中することを防ぐことができ、ちぎれなどによる製造不良を解消することができる。

第１４の発明は、特に、第７〜１３のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、第一伝熱管の端部において、チャック冶具から露出し、ねじる加工を施さない第一伝熱管の直管端部を設けたことである。本実施の形態によれば、第一伝熱管の端部において、ねじる加工を施さない第一伝熱管の直管端部を設けることによって、第一伝熱管の端部において、直管端部をそのまま用いて、繋ぎ部などヘッダーと接続することができ、作業利便性がよい。

第１５の発明は、特に、第１〜１４のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、第一伝熱管を内管と外管とよって構成される二重管とすることである。本実施の形態によれば、第一伝熱管を二重管とすることによって、内管を流れる第一流体と第二伝熱管を流れる第二流体との間に、二重管構成によって二重隔壁ができるため、管壁の破損などによる第一流体と第二流体が混じりあうのを防止でき、信頼性の高い熱交換装置を提供することができる。また、捻れることによって、内管と外管とより密着するようになるため、内管と外管の間の熱抵抗が小さくなり、熱交換装置の熱交換性能を確保することができる。

第１６の発明は、特に、第１５の発明の熱交換装置製造方法において、第一伝熱管の端部においては、内管は外管より露出し、固定具は外管部分を固定したことである。本実施の形態によれば、あらかじめ内管を外管から露出させて、固定具を外管部分に固定してねじって加工することによって、ねじった第一伝熱管の端部において、直管状の露出内管部を確保でき、接続作業に利便性がよい。特に、二重管構成の第一伝熱管の内管端部を外管端部より露出させることによって、チャック冶具で端部を固定もしくは拘束する時、外管端部を固定もしくは拘束することで、内管端部に変形、傷などをつけることなく、作業性よく高品質の熱交換装置を提供することができる。

第１７の発明は、特に、第１５または１６の発明の熱交換装置製造方法において、二重管構成の第一伝熱管の内管端部を外管端部より露出させ、この露出した内管部分を繋ぎヘッダーと接合したものである。本実施の形態によれば、露出した内管部分のみを繋ぎヘッダーと接合し、第一流体の流路を形成することによって、繋ぎヘッダーにて内管を流れる第一流体が内管と外管の隙間に流れ込むのを防止できるとともに、外管もしくわ内管が破損し、第二流体もしくは第一流体が内管と外管の隙間を通って、熱交換装置外へ出すことができる。このように、漏れた第一流体または第二流体において、熱交換装置外へ出して検知などによって、熱交換装置のメンテ性を向上させることができる。

第１８の発明は、特に、第１５〜第１７のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、第一伝熱管の内管と外管の間に、漏洩機構を設けたことである。本実施の形態によれば、内管もしくは外管のどちらか一方が破損した場合でも、内管を流れる第一流体と第二伝熱管を流れる第二流体との間に、漏洩機構を設けたため、第一流体と第二流体が混じりあうのを防止できるとともに、早期故障診断と迅速な修理を実現でき、信頼性の高い熱交換装置を提供することができる。

第１９の発明は、特に、第７〜１８のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、チャック冶具の回転数またはスライド距離によって、第一伝熱管のねじれピッチを所定ピッチにコントロールすることである。本実施の形態によれば、チャック冶具の回転数またはスライド距離をもって、第一伝熱管を所定のピッチで捻れるので、簡単な方法で高精度の生産管理を行え、品質のよい熱交換装置を提供することができる。

第２０の発明は、特に、第７〜１９のいずれか一つの発明の熱交換装置製造方法において、チャック冶具に固定もしくは拘束規制される複数本の第一伝熱管の端部は、チャック冶具の回転軸心を円心に同一円状に位置し、お互いに隣接され、なおかつこれら端部は、この回転軸心もしくは回転軸心の隣接端部を結ぶ線上の投影点に対して、対称であるように配置することである。本実施の形態によれば、このように第一伝熱管の端部をチャック冶具に対応させることによって、第一伝熱管を軸心対称に捻れるとともに、第一伝熱管の端部に集中する応力を低減させ、品質のよい熱交換装置を提供することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における熱交換装置の製造方法を示す製造装置構成図である。図２は同実施形態の第一伝熱管挿入装置構成図である。図３は本製造方法によって製造される熱交換装置の構成を示す構成図である。

図１中、（ａ）は製造装置の全体構成図で、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ断面の断面図、（ｄ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ断面の断面図である。

図１において、第一伝熱管２０ａ、２０ｂは第一流体例えば二酸化炭素冷媒が流れる冷媒管であり、この二本の第一伝熱管２０ａ、２０ｂは受け冶具２１によって、長手方向にお互いに平行して並べられている。そして、この第一伝熱管２０ａ、２０ｂの両端部はそれぞれチャック冶具２２と２３に対応し、片方はチャック冶具２２の規制部２２ａと２２ｂに挿入され、片方はチャック冶具２３の規制部２３ａ、２３ｂに挿入されている。この規制部２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂはチャック冶具２２と２３に設けた挿入孔であり、第一伝熱管２０ａ、２０ｂの両端部はそれぞれ所定の長さでこれらの挿入孔に挿入され、位置規制されている。

チャック冶具２２に挿入される第一伝熱管２０ａ，２０ｂの端部は固定具２４ａ、２４ｂよって固定されるが、チャック冶具２３挿入される第一伝熱管の端部は、チャック冶具２３と固定せず、チャック冶具２３の規制部２３ａ、２３ｂによって規制されるのみである。そしてチャック冶具２２は回転機２５と繋がり、回転機２５の回転によって、回転するようになっている。チャック冶具２３は置き台２６の上に設置され、第一伝熱管の長手方向にスライド移動できるようになっている。

チャック冶具２２の規制部２２ａ、２２ｂの相対位置は、チャック冶具２２の回転軸心２７を円心にして、同一円状に位置し、なおかつこの２２ａ、２２ｂは回転軸心２７に対して対称である。チャック冶具２３の規制部２３ａ、２３ｂも同様に、回転軸心２７に対して対称である。

図２において、２８は第一伝熱管２０ａと２０ｂが螺旋状にねじって構成したねじり管、２９は回転できる円盤状のコイル円盤、３０はこのコイル円盤に巻き付いている第二伝熱管素管、３１は第二伝熱管素管が通る矯正ローラ、３２はこの矯正ローラを通った第二伝熱管の直管部である。

図３において、図１と図２に示す製造装置によって製造された第一伝熱管２０ａ、２０ｂは第二伝熱管３３の中に挿入されて熱交換装置が形成されている。このように、詳細は後述するが、お互いに密接した螺旋状に捻れた第一伝熱管２０ａ、２０ｂを第二伝熱管２８内に配置することによって、第一伝熱管２０ａ、２０ｂと第二伝熱管３３の間に、自然に螺旋状の第二流体例えば水の流路３４が形成されるとともに、第一流体も螺旋状に旋回されるため、第一流体と第二流体ともに乱流化され、第一伝熱管２０ａ、２０ｂを流れる第一流体と第二伝熱管３３を流れる第二流体とは効率よく熱交換でき、熱交換性能のよい熱交換装置を得られる。

以上のように構成された熱交換装置の製造装置について、以下その作用、動作を説明する。まず、なまし焼鈍処理した銅管の第一伝熱管２０ａ、２０ｂを受け冶具２１に載せ、長手方向にお互いに平行するように並べてから、この第一伝熱管２０ａ、２０ｂの片方の端部をチャック冶具２２の規制部２２ａ、２２ｂに挿入し、さらに固定具２４ａ、２４ｂをねじ込んで第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部をチャック冶具２２とを固定する。一方、もう片方の第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部はチャック冶具２３の規制部２３ａ、２３ｂ内に挿入され、固定はせず第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部の動きを規制するようにする。

上記のように、第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部をそれぞれチャック冶具２２、２３と固定もしくは規制してから、回転機２４は軸心を中心にして回転させることによって、回転機２４と連接するチャック冶具２２を回転させる。そして、第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部はチャック冶具２２とともに回転軸心２７を中心に回転するため、第一伝熱管２０ａ、２０ｂは捻られるようになる。

このように、第一伝熱管２０ａ、２０ｂのチャック冶具２３に対応する端部はチャック冶具２３によって規制されているため、チャック冶具２２が回転し続けることによって、第一伝熱管２０ａ、２０ｂが全長に渡ってお互いに絡み合うように密着して螺旋状に捻られ、ねじり管２８が製造される。

そして、コイル円盤２９に巻き付いている第二伝熱管素管３０は引き伸び方向Ｔに示す方法に引き伸ばされ、所定管径なおかつ真円となるように矯正ローラ３１を通って、直管部３２が形成される。一方、ねじり管２８は挿入方向Ｆに示す方向でこの直管部３２に挿入されていく。このように、第二伝熱管素管３０は引き伸ばされながら、ねじり管２８が第二伝熱管内に入っていくようになる。

このように、図３に示すように、お互いに絡み合うように密着して螺旋状に捻られる第一伝熱管２０ａと２０ｂは第二伝熱管３３内に挿入される熱交換装置が製造される。そして、この熱交換装置において、第一伝熱管２０ａ、２０ｂと第二伝熱管３３の間に、自然に螺旋状の第二流体例えば水の流路３４が形成されるとともに、第一流体も螺旋状に旋回されるため、第一流体と第二流体ともに乱流化され、第一伝熱管２０ａ、２０ｂを流れる第一流体と第二伝熱管３３を流れる第二流体とは効率よく熱交換でき、熱交換性能のよい熱交換装置を得られる。

また、第一伝熱管２０ａと２０ｂをなまし焼鈍した銅管としたことで、やわらかいなましの銅管をスムーズにねじることができ、容易にねじり管２８を製造することができる。また、ねじった後の第一伝熱管２０ａと２０ｂは硬化した上、お互いに絡み合っているので、取り扱いやすくなる。

また、コイル状の第二伝熱管素管を直管に伸ばしながら、ねじり管２８を挿入していくため、挿入工程においては、必要な場所は略熱交換装置即ち第一伝熱管の長さでよいので、省スペースで長尺の熱交換装置を製造できる。

また、第一伝熱管２０ａ、２０ｂは受け冶具２１によって長手方向に平行して並べるように規制されるため、チャック冶具２２と２３に端部を挿入時にも作業性便利の上、チャック冶具２２が回転して第一伝熱管２０ａ、２０ｂをねじれる時、第一伝熱管２０ａ、２０ｂは暴れることなく製作することができる。特に長尺の第一伝熱管２０ａ、２０ｂをねじれる時に、このように第一伝熱管２０ａ、２０ｂを規制することによって、たわみなどもなく長尺の熱交換装置を製作することができる。

また、第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部に対応するチャック冶具２３は固定せず、長手方向に置き台２６の上でスライドできるため、捻れる時に発生する長手方向の縮みなどに対応し吸収することができ、縮みの大きいねじりにも縮みの小さいねじりにも対応でき、幅広く仕様の異なる熱交換装置を製作することが可能となる。

また、チャック冶具２３において、チャック冶具本体は第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部と固定せず、規制部２３ａ、２３ｂによって規制されるだけで、第一伝熱管２０ａ、２０ｂが捻られる時、この端部はフリーのため、チャック冶具２３に近隣部分の第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部に応力集中することを防ぐことができ、ちぎれなどによる製造不良を解消することができる。

また、チャック冶具２２の回転数あるいはチャック冶具２３のスライド距離によって、第一伝熱管２０ａ、２０ｂのねじれピッチを所定ピッチにコントロールすることができるため、簡単な方法で高精度の生産管理を行え、品質のよい熱交換装置を提供することができる。

また、規制部２２ａ、２２ｂの相対位置は、チャック冶具２２の回転軸心２７を円心に同一円状に位置し、お互いに隣接され、なおかつこれら規制部は、この回転軸心２７に対して、対称であるように配置されている。このように第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部をチャック冶具２２の規制部２２ａ、２２ｂに対応させることによって、第一伝熱管２０ａ、２０ｂを回転軸心２７対称に捻れるとともに、第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部に集中する応力を低減させ、品質のよい熱交換装置を提供することができる。チャック冶具２３の規制部２３ａ、２３ｂの相対位置も同様に配置されている。

このように、第一伝熱管２０ａ、２０ｂを捻ることによって、別部品を用いることなく、第二流体と第一流体を旋回流とし、乱流撹乱の効果で熱伝達率の向上を図れ、低コストの熱交換装置を得られる。また、第一伝熱管２０ａ、２０ｂを所定のピッチに捻った後第二伝熱管３３に挿入する製作方法によって、第一伝熱管２０ａ、２０ｂのねじれ工程をしっかり管理でき、第一伝熱管２０ａ、２０ｂのねじれ不良や破損などによる品質不良を防ぐことができる。

また、本実施形態において、第一伝熱管２０ａ、２０ｂを捻った後、第二伝熱管３３内に挿入し、熱交換装置を構成するとしたが、複数本の第一伝熱管を第二伝熱管内に挿入した後、これらの第一伝熱管を所定のピッチでお互いに密接するように螺旋状に捻って熱交換装置を製作しても、同様な効果が得られる。このように、第一伝熱管は捻る前に第二伝熱管内に挿入する製作方法によって、第一伝熱管をコイル状などに保管し、コイルから直管に伸ばしながら第二伝熱管に挿入することができ、第二伝熱管長さに相当する作業スペースでよいため、作業スペースの省スペース化を図ることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における熱交換装置の製造方法を示す製造装置の要部図である。図５は、本製造方法によって製造される熱交換装置の要部断面図、図６は同製造装置の要部断面図、図７は、本製造方法によって製造される熱交換装置の構成要部図である。

本実施の形態において、実施の形態１と異なるところは、第一伝熱管２０ａは外管３５ａと内管３５ｂ、第一伝熱管２０ｂは外管３６ａと内管３６ｂによって構成されること、固定具２４ａと２４ｂはそれぞれ外管３５ａと３１ａの部分を押え固定していることである。３７はチャック冶具２２の挿入孔の入口部分に設けた曲面Ｒ部である。また、外管３５ａ、３１ａの内面壁に漏洩機構である内面溝３８を設けている。３９は固定具２４ａ、２４ｂが第一伝熱管の外管３５ａと３６ａと接するヘッド部で、このヘッド部３７は外管３５ａと３６ａの外周に合う円弧形状を有している。なお、実施の形態１の製造装置及び熱交換装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。

以上のように構成された熱交換装置の製造装置及び熱交換装置について、以下その作用、動作を説明する。第一伝熱管２０ａは外管３５ａと内管３５ｂ、第一伝熱管２０ｂは外管３６ａと内管３６ｂによって構成される二重管構成を有している。このような二重構成の第一伝熱管の端部において、内管３５ｂ、３６ｂはそれぞれ外管３５ａ、３６ａから露出している。そして、この露出した内管部分を含めた第一伝熱管の端部をチャック冶具２２の規制部２４ａ、２４ｂに挿入し、固定具２４ａと２４ｂはそれぞれ外管３５ａと３６ａの部分を押え固定する。

このように、固定具２４ａ、２４ｂはそれぞれ外管部分を押えつけるようにすれば、加工の際に、露出した内管部分に傷や変形を与えずに、露出内管部分をそのまま使用することができるため、熱交換装置の製造作業効率の向上を図れる。

また、第一伝熱管２０ａ、２０ｂを二重管構成にすることによって、内管３５ｂと３６ｂを流れる第一流体例えば二酸化炭素冷媒と第二伝熱管３３を流れる第二流体例えば水との間に、二重管構成によって二重隔壁ができるため、管壁の破損などによる第一流体と第
二流体が混じりあうのを防止でき、信頼性の高い熱交換装置を提供することができる。
また、挿入孔の入口部分に、挿入される第一伝熱管を傷つけないように曲面Ｒ部３７を設けたことによって、ねじり作業を行う時に、第一伝熱管がねじりの力で若干動いても、エッジのない曲面Ｒ部と接触しても、傷つけられることがなく、不良品を防止することできる。

また、内面溝３８を設けることによって、内管もしくは外管のどちらか一方が破損した場合でも、漏洩機構である内面溝３８を通じて、内管を流れる第一流体もしくは第二伝熱管３３を流れる第二流体が端部から流出するので、第一流体と第二流体が混じりあうのを防止できるとともに、早期故障診断と迅速な修理を実現でき、信頼性の高い熱交換装置を提供することができる。

また、固定具のヘッド部３９は第一伝熱管の外周と合う円弧形状を有することによって、第一伝熱管の外周を傷つけることがなく、不良品発生を防止し、信頼性の高い熱交換装置を製造することができる。

そして、図７に示すように、内管３５ｂは繋ぎヘッダー４０の連通口４０ａ、内管３６ｂは連通口４０ｂにそれぞれ挿入し、これら内管部分を繋ぎヘッダー４０とロウつけし、第一流体の流路を形成することによって、繋ぎヘッダー４０にて内管３５ｂあるいは３６ｂを流れる第一流体が内管と外管の隙間に流れ込むのを防止できるとともに、外管もしくは内管が破損し、第二流体もしくは第一流体が内管と外管の隙間を通って、熱交換装置外へ出すことができる。このように、漏れた第一流体または第二流体において、熱交換装置外へ出して検知などによって、熱交換装置の信頼性とメンテ性を向上させることができる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態における熱交換装置の製造方法を示す製造装置の構成図である。

本実施の形態において、実施の形態１と異なるところは、チャック冶具２３はワイヤ４１を通じて重り４２と繋がり、この重り４２によって、第一伝熱管２０ａ，２０ｂの長手方向に引張りを掛けていることである。また、チャック冶具２３において、第一伝熱管端部を固定する固定具４３を新設した。なお、実施の形態１の製造装置及び熱交換装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。

以上のように構成された熱交換装置の製造装置について、以下その作用、動作を説明する。

このように、重り４２によって、第一伝熱管２０ａ，２０ｂの長手方向に引張りを掛けていることによって、第一伝熱管２０ａと２０ｂを捻る時に、セン断応力によるちぎれを防止することができるとともに、捻れる時の第一伝熱管の伸び縮みをコントロールすることができるため、精度よく不良品なく所定の熱交換装置を製作することができる。

なお、上記各実施の形態において、第一伝熱管２０ａ、２０ｂはお互いに密接しながら絡み合うように螺旋状に捻るとしたが、回転軸心に寄って第一伝熱管２０ａ、２０ｂお互いに略接触し、螺旋状の第二流路３４を作れば、同様な効果が得られる。

なお、上記各実施の形態において、第一伝熱管２０ａ、２０ｂは所定のピッチで捻るとしたが、ここで所定のピッチとは、材料の加工性、ねじりによる乱流促進効果、第一伝熱管と第二伝熱管の口径などによって決められた値である。

なお、上記各実施の形態において、第一伝熱管を２本としたが、２本以上の場合でも同様な効果が得られる。

なお、上記各実施の形態において、第一伝熱管を例えば銅のなまし管など加工性のよい材料としたが、その他の材料でも、製作できる。

なお、上記各実施の形態において、チャック冶具２３は回転しないとしたが、チャック
冶具２２に対応して回転できるようにしても同様な効果が得られる。

なお、上記各実施の形態において、チャック冶具２３に対応する第一伝熱管２０ａ、２０ｂの端部は固定せず規制のみとしたが、それをチャック冶具２３に固定しても、同様な効果が得られる。

なお、上記各実施の形態において、第一流体は二酸化炭素冷媒、第二流体は水としたが、その他の流体を用いても同様な効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる熱交換装置の製造方法は、伝熱促進体としての別部品を用いずに熱交換性能のよい小型熱交換装置を低コストで製作することができるため、幅広く熱交換、熱搬送などの用途にも適用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１における製造装置の全体構成図（ｂ）（ａ）に示すＡ−Ａ断面の断面図（ｃ）（ａ）に示すＢ−Ｂ断面の断面図（ｄ）（ａ）に示すＣ−Ｃ断面の断面図 本発明の実施の形態１における製造装置の挿入工程構成図 （ａ）本発明の実施の形態１における製造装置によって製造される熱交換装置の内部構成を示す全体図（ｂ）（ａ）の縦断面図 本発明の実施の形態２における製造装置の要部構成図 本発明の実施の形態２における製造装置によって製造される熱交換装置の要部断面図 本発明の実施の形態２における製造装置の要部断面図 本発明の実施の形態２における製造装置によって製造される熱交換装置の要部構成図 （ａ）本発明の実施の形態３における製造装置の全体構成図（ｂ）（ａ）に示すＡ−Ａ断面の断面図（ｃ）（ａ）に示すＢ−Ｂ断面の断面図（ｄ）（ａ）に示すＣ−Ｃ断面の断面図 従来の熱交換装置の一部切り欠き斜視図 （ａ）その他の従来の熱交換装置の一部切り欠き側面図（ｂ）（ａ）に示すＡ−Ａ’断面の断面図

符号の説明

２０ａ、２０ｂ 第一伝熱管
２１ 受け冶具
２２ チャック冶具
２２ａ、２２ｂ 挿入孔（規制部）
２３ チャック冶具
２３ａ、２３ｂ 挿入孔（規制部）
２４ａ、２４ｂ 固定具
３０ 第二伝熱管素管
３２ 直管部
３３ 第二伝熱管
３５ａ、３６ａ 外管
３５ｂ、３６ｂ 内管
３７ 曲面Ｒ部
３８ 内面溝（漏洩機構）
３９ ヘッド部
４０ 繋ぎヘッダー

Claims (18)

1. 第一流体が流れる第一伝熱管の複数本を所定のピッチで螺旋状に捻り、第二流体が流れるコイル状の第二伝熱管素管を伸ばして直管部を形成しながら、捻った前記複数本の第一伝熱管を前記直管部内に挿入し、前記第一流体と前記第二流体とを熱交換させるようにした熱交換装置の製造方法。
2. 螺旋状にねじった第一伝熱管を内包した第二伝熱管を所定の管径に縮管する請求項１記載の熱交換装置の製造方法。
3. 前記複数本の第一伝熱管はお互いに密着しながら絡み合うように螺旋状に捻ったことを特徴とする請求項１または２記載の熱交換装置の製造方法。
4. 第一伝熱管はなまし焼鈍銅管を用いたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
5. 前記第一伝熱管の両端部に対応するチャック冶具と、このチャック冶具に設けた第一伝熱管端部位置を規制する規制部と、この規制部によって規制される第一伝熱管をチャック冶具に固定する固定具とを備え、このチャック冶具の回転によって前記第一伝熱管が捻られることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
6. 規制部はチャック冶具に設けた挿入孔であり、この挿入孔の入口部分に、挿入される第一伝熱管を傷つけないように面取部もしくは曲面Ｒ部を設けることを特徴とする請求項５記載の熱交換装置の製造方法。
7. 固定具の第一伝熱管と接するヘッド部は、第一伝熱管の外周と合う半円形状もしくは円弧形状を有することを特徴とする請求項５または６記載の熱交換装置の製造方法。
8. 前記複数の第一伝熱管が長手方向に平行して並べるように、第一伝熱管を規制する受け冶具を備えることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
9. 前記第一伝熱管を捻る時に、この第一伝熱管の長手方向に引っ張りをかけていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
10. 前記第一伝熱管の両端部に対応するチャック冶具のどちらか一方は固定されず、長手方向にスライドできることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
11. 前記第一伝熱管の両端部に対応するチャック冶具の少なくとも一方は第一伝熱管の端部と固定せず、第一伝熱管が捩れられる時でも、この端部はフリーであることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
12. 第一伝熱管の端部において、チャック冶具から露出し、ねじる加工を施さない第一伝熱管の直管端部を設けたことを特徴とする請求項５〜１１のいずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
13. 前記第一伝熱管は内管と外管によって構成される二重管であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
14. 第一伝熱管の端部において、内管は外管より露出し、固定具は外管部分を固定することを特徴とする請求項１３記載の熱交換装置の製造方法。
15. 前記第一伝熱管の内管を外管より露出させ、この露出した内管部分を繋ぎヘッダーと接合したことを特徴とする請求項１３または１４記載の熱交換装置の製造方法。
16. 前記第一伝熱管の内管と外管の間に、漏洩機構を設けたことを特徴とする請求項１３〜１５いずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
17. 前記チャック冶具の回転数またはスライド距離によって、第一伝熱管の捩れピッチを所定ピッチにコントロールすることを特徴とする請求項５〜１６のいずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。
18. 前記チャック冶具に固定もしくは拘束規制される複数本の第一伝熱管の端部は、チャック冶具の回転軸心を円心に同一円状に位置し、お互いに隣接され、なおかつこれら端部は、前記の回転軸心もしくはこの軸心の隣接端部を結ぶ線上の投影点に対して、対称であるように配置することを特徴とする請求項５〜１７のいずれか１項記載の熱交換装置の製造方法。