JP4983279B2

JP4983279B2 - 熱交換器の製造方法

Info

Publication number: JP4983279B2
Application number: JP2007022696A
Authority: JP
Inventors: 治青柳; 昌彦清水; 武司石田; 昭佳近澤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: JP2008188599A

Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯機における水−冷媒熱交換器の製造方法に関するものである。

従来の水−冷媒熱交換器の製造方法について、図５〜図８を用いて説明する。図５、図６に水−冷媒熱交換器の上面図および正面図である。大流路に円管を用いた３重管式熱交換器で、大径管１０１の水管内部に複数本の検知機能付き冷媒管１０２を挿通する熱交換器で、コイル状に巻きつけて構成する。従来の検知機能付き冷媒管１０２の製造方法を、図７、図８に従い説明する。冷媒管１０３を検知管１２２に通し、それをリング状の凹部１０６を有する円柱状の金型１０４を２つ密着させ、リング状の凹部１０６で形成する略
円状の隙間に検知管１２２を通す。その際、検知管の外径より略円状の隙間の直径が小さいことで、検知管１２２は縮径され、冷媒管１０３と密着することになり、検知機能付き冷媒管１０２を加工するというものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−９３０３７号公報

しかしながら、従来の構成では、検知管の外面が平らであることから大径管内を流れる水は検知管外面に沿って流れるため、熱交換効率があまりよくない。それは、検知機能付き冷媒管内を流れる高温の冷媒は、冷媒管及び検知管の管壁を介して検知管外面に熱を伝える。検知管外面の近傍を流れる水は高温になった検知管外面から吸熱することができる。一方、検知管外面から離れた大径管の管壁付近の水は、検知管外面に触れる機会が少なく、流動してしまい、あまり吸熱することなく、流出してしまう。
このため、熱交換器の性能を向上させようとすると、検知管外面と大径管内面で形成する流路を狭くし、流速を上げて乱流にし、性能向上させることが考えられるが、水の流動する時の圧力損失が著しく増大してしまい、ポンプ容量を大きくしなければならないという課題を有していた。また、大径管の長さを長くし、性能向上させることも考えられるが、熱交換器の外形寸法が大きくなり、収納性に課題があり、また、コストアップになってしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱交換器の配管長さを延伸することなく、熱交換性能に優れた３重管式熱交換器に使用する検知機能付き冷媒管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、本発明の検知機能付き冷媒管の製造方法は、漏洩検知機能を有する中径管と、冷媒が流通する小径管とを密着させる際に、金型の側面に複数の貫通穴を設け、この貫通穴に、中央にリング状の凹部を設けた小径の円柱状の金型を挿入した金型を用いて加工することで、前記中径管の外面に凹みを加工することを特徴とするものである。

これによって、冷媒と水との熱交換面積を拡大させることができると共に、管壁面を流れる水が凹みにより渦状に流れることで、壁面近傍を流れる高温の水と壁面から離れたところを流れる比較的低温の水が混合し、熱交換性能を向上させることができる。これにより、配管を延伸することなく熱交換性能を向上させることができる。

熱交換器の配管長さを延伸することなく、熱交換性能に優れた３重管式熱交換器に使用する検知機能付き冷媒管の製造方法を提供することができる。

第１の発明は、水が流通する大径管と、外表面に凹みを設け、漏洩検知機能を有する中径管と、冷媒が流通する小径管とを備え、前記大径管に、前記中径管と前記小径管とを内挿し、前記中径管の内面と前記小径管の外面とが密着した検知機能付き冷媒管で構成する熱交換器の製造方法において、略円柱形状の金型の円周部の略中央部の全周に亘ってリング状の凹部を設け、前記略円柱形状の金型の側面に複数の貫通穴を設け、前記貫通穴に、中央にリング状の凹部を設けた小径の円柱状の金型を挿入して、前記略円柱形状の金型に
形成されるリング状の凹部に複数の突部を設け、２つの前記略円柱形状の金型を円周部で密着させて、２つの前記略円柱形状の金型のリング状の凹部で略円形状の隙間を形成し、前記隙間に中径管を通し、前記略円柱形状の金型を回転させ、前記中径管の外面に凹みを加工することにより、熱交換性能の高い検知機能付き冷媒管を容易に加工することができる。

また、前記略円柱形状の金型に、中央にリング状の凹部を設けた小径の円柱状の金型を挿入することで、前記略円柱形状の金型に設けたリング状の凹部底面の突部が、先端に窪みを持たせた形状となり、検知機能付き冷媒管の内面の突部の高さを抑制でき、冷媒が流動する際の圧力損失を抑制することができる。

さらに、リング状の凹部を有する前記略円柱形状の金型の側面に、複数の貫通穴を設け、中央にリング状の凹部を設けた円柱を挿入した金型を用いて加工することにより、金型を比較的安価で、精度よく加工することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について、図１〜図２を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の製造方法の概略図である。図１において、リング状の凹部１３を有する円柱状の金型１１を２つ密着させ、その２つの円柱状の金型１１のリング状の凹部１３で形成する略円形状の隙間を作る。この略円形状の隙間は、中径管２１の直径よりやや小さい隙間を形成する。円柱状の金型１１を矢印の方向に回転させ、小径管２２を通した中径管２１を通すことにより、中径管２１を小径管２２に密着させると同時に、円柱状の金型１１のリング状の凹部１３の底部に設けた突部１２により、中径管２１の外表面に凹部２３を形成することができ、検知機能付き冷媒管２４を加工することができる。

図２は本発明の第１の実施の形態により加工された検知機能付き冷媒管の断面図及び側面図である。検知機能付き冷媒管２４の表面に形成した凹部２３は、小径管２２の内面では、突部２５を形成することになる。この突部により、小径管２２内を流れる冷媒の熱伝達率を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態では、本実施の形態では、二つの円柱状の金型を密着させ、二つの金型の間にできた円状の隙間を用いて、中径管と小径管を密着させる工程において、金型のリング状の凹みの底部に突部を形成することにより、中径管の外表面に凹みを加工する工程を同時に有することができ、伝熱性能の高い検知機能付き冷媒管を容易に加工できる製造方法を提供することができる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について、図３、図４を用いて説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態に用いる円柱状の金型３１の正面図及び側面図である。円柱状の金型３１は、側面に円柱状の金型３１の直径の約４分の１以下の直径の複数の貫通穴を設け、中央にリング状の凹部３７を設けた小径の円柱状の金型３６を挿入し、円柱状の金型３１に固定する。この小径の円柱状の金型３６のリング状の凹部３２の底部に、突部３８を設けるが、このリング状凹部底面の突部３８の形状は先端にリング状の凹部３７を備えたもので構成する。この円柱状の金型３１を図１で説明した円柱状の金型１１と置き換え、検知機能付き冷媒管を加工することができる。

図４に本発明の第２の実施の形態により加工され検知機能付き冷媒管４１の断面図及び
側面図を示す。円柱状の金型３１を用いて加工することにより、中径管４２の外表面に設けられた凹部４４は、中央部に丸みの突部を有する形状が成型される。これに伴い、中径管４２の内部にある小径管４３の内面は、突部の中央に凹みがある形状が成型される。
これにより、検知機能付き冷媒管４１の外表面を流れる水は、中径管の外表面に形成された凹部により、乱流促進され、伝熱促進を図ることができる。また、小径管４３内を流れる冷媒は、小径管４３の内面の突部により乱流促進が図れ、伝熱促進が図られると共に、突部の中央に凹みを形成していることで、圧力損失を抑制しながら性能向上が可能となる。

以上のように、本実施の形態では、金型の側面から小径の円柱状の金型を挿入し、金型を加工することにより、比較的安価で、伝熱性能の高い凹部の形状を有する金型を加工でき、伝熱性能の高い検知機能付き冷媒管を容易に加工できる製造方法を提供することができる。

以上のように、本発明により製造された検知機能付き冷媒管は、ヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機の水―冷媒熱交換器に適用でき、給湯機能のほかに、浴槽給湯、暖房機能、乾燥機能を有するヒートポンプ装置にも適用できる。

本発明の第１の実施の形態の製造方法の概略図同実施の形態で加工された検知機能付き冷媒管の側面図およびその断面図本発明の第２の実施の形態の円柱状の金型の正面図及び側面図同実施の形態で加工された検知機能付き冷媒管の側面図およびその断面図従来の水−冷媒熱交換器の上面図従来の水−冷媒熱交換器の側面図従来の製造方法の概略図従来の方法で加工された検知機能付き冷媒管の側面図およびその断面図

１１円柱状の金型
１２金型底部の突部
１３リング状の凹部
２１中径管
２２小径管
２３中径管の外表面に形成された凹部
２４検知機能付き冷媒管
２５小径管内面の突部
３１円柱状の金型
３２リング状の凹部
３６小径の円柱状の金型
３７リング状の凹部
３８リング状凹部底面の突部
４１検知機能付き冷媒管
４２中径管
４３小径管
４４中央部に丸みの突部を有する凹部

Claims

水が流通する大径管と、外表面に凹みを設け、漏洩検知機能を有する中径管と、冷媒が流通する小径管とを備え、前記大径管に、前記中径管と前記小径管とを内挿し、前記中径管の内面と前記小径管の外面とが密着した検知機能付き冷媒管で構成する熱交換器の製造方法において、略円柱形状の金型の円周部の略中央部の全周に亘ってリング状の凹部を設け、前記略円柱形状の金型の側面に複数の貫通穴を設け、前記貫通穴に、中央にリング状の凹部を設けた小径の円柱状の金型を挿入して、前記略円柱形状の金型に形成されるリング状の凹部に複数の突部を設け、２つの前記略円柱形状の金型を円周部で密着させて、２つの前記略円柱形状の金型のリング状の凹部で略円形状の隙間を形成し、前記隙間に中径管を通し、前記略円柱形状の金型を回転させ、前記中径管の外面に凹みを加工することを特徴とする熱交換器の製造方法。