WO2012050189A1

WO2012050189A1 - 熱交換器の封止構造及び熱交換器

Info

Publication number: WO2012050189A1
Application number: PCT/JP2011/073662
Authority: WO
Inventors: 尊宣村上; 義規開田
Original assignee: 株式会社エコファクトリー
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2012-04-19
Also published as: EP2629042B1; CN103261830B; EP2629042A1; CN103261830A; JP2012087955A; EP2629042A4; JP4854803B1

Abstract

　取付加工が容易であり且つ液漏れがしにくいキャップを用いた熱交換器の封止構造、熱交換器の提供し、変形を抑制する流路部材と協働してキャップと流路部材の間に隙間が生じにくく、液漏れが生じにくい熱交換器を提供する。　熱交換器Ｈは、管状の流路部材１と流路部材１両端の開口部に圧入して取着するキャップ２を備える。キャップ２は、熱媒体が流通するための流通経路２２２及び各分岐流路２７１～２７８と、熱交換器Ｈに嵌入する部分である嵌入部２３（２３ｂ）が設けられている。前記嵌入部２３は、流路部材１内径より径大であって、該嵌入部２３外周面の長手方向には、凹溝２５１，２５２が嵌入部の全周にわたり形成されている。嵌入部２３外周面が流路部材の内壁１２と密接し、凹溝２５１，２５２と流路部材の内壁１２との間には空間部１４が形成される。

Description

熱交換器の封止構造及び熱交換器

　本発明は、熱交換器の封止構造及び熱交換器に関する。
　更に詳しくは、使用するキャップに係る嵌入部の外周面の全部又はその一部が流路部材の内壁と密接して封止する、熱交換器の封止構造及び熱交換器に関する。

　本願発明者は、熱交換器の開発を行っており、これまでに、熱交換器の封止構造として、下記特許文献１の図１乃至４に示す符号３のような内部を密閉する合成樹脂製のキャップを提案している。

特開２００８－１０６９７４号

　特許文献１記載のキャップは、流路部材の外径と同じ外径を有する止端部と、流路部材の内径よりわずかに径小で内嵌めされる嵌合部を一体に有しており、嵌合部の外周面には凹溝が嵌合部の長手方向の二箇所に所要間隔で全周にわたり形成されており、該凹溝にはそれぞれシール部材（例えばゴム製のＯリング）が嵌め込まれ、流路部材の内周面と嵌合部の外周面との間を密閉状態にすることができるものである。

　上記密閉方法は、水道部材や圧縮空気の密閉方法で広く一般的に利用されている方法であり実績もあり長く利用されてきた信頼性の高い一般的な密閉方法である。上記Ｏリングを使用したキャップは、
（１）その取付作業において、Ｏリングへのグリスの塗布、該Ｏリングの凹溝へ取着、キャップのパイプへの挿入、流路部材とキャップのネジ止め固定、と多工程であるため、作業に時間が掛かり、
（２）また、作業者の技量の巧拙によって、通常予測されるよりも更に作業時間が掛かったり、グリスの塗布不足、取着時のＯリングの捻れを原因として液漏れを起こす可能性もあり、
（３）キャップに嵌め込まれたＯリングに、経時劣化あるいは流路部材内における頻繁な温度変化による劣化が生じることがあり、
（４）流路部材に取着されたキャップが内圧の変化によって微妙に動き、流路部材内壁に当接したＯリングが摺動して摩耗しうるため、劣化或いは摩耗したＯリングがシール性の低下を招き、熱媒体の液漏れの原因となる、
という可能性がある。

　本願発明者は、前記課題を解消すべく更に鋭意研究を行い、Ｏリングを使用せずに液漏れを防ぐか又は抑制するキャップを流路部材に嵌着する封止構造を想到するに至った。

　また、前記封止構造を備えた熱交換器においては、熱媒体の熱によって流路部材が直径又は周方向に膨張した場合にキャップと流路部材内壁の間に隙間が生じ、該隙間から熱媒体が漏れ出すことも考えられたため、本願発明者は更に鋭意研究を重ね、該課題を解消すべく、前記の熱交換器の封止構造と共に、変形を抑制する流路部材を備えた熱交換器を想到するに至った。

（発明の目的）
　そこで、本発明の目的は、取付加工が容易であり且つ液漏れがしにくいキャップを用いた、熱交換器の封止構造を提供することにある。また、前記封止構造を備えた熱交換器を提供することにある。

　更に、本発明の目的は、前記の熱交換器の封止構造と、変形を抑制する流路部材とを備えることにより、取着されたキャップと流路部材との間に隙間が生じにくくし、液漏れを生じにくくする、熱交換器を提供することにある。

　上記目的を達成するために講じた本発明の手段は次のとおりである。
　本発明は、管状の流路部材を有し、該流路部材両端の開口部にキャップを圧入して取着してある熱交換器の端部の封止構造であって、前記キャップは、熱媒体を流路部材外から流路部材内へ導入し又は流路部材内から流路部材外へ排出可能に形成された流通経路と、熱交換器の開口端部に嵌入する部分である嵌入部と、を備えており、前記キャップの嵌入部は、流路部材の内径より径大であって、該嵌入部の外周面の長手方向には、一又は二以上の凹溝が嵌入部の全周にわたって形成されており、前記嵌入部の外周面が流路部材の内壁と密接し、前記凹溝と流路部材の内壁との間に空間部が形成されている、熱交換器の封止構造である。

　前記熱交換器の封止構造において、管状の流路部材は、その内壁の全部に、または、キャップの嵌入部の表面と接する部分の内壁に、被膜が設けられているものであってもよい。

　本発明は、前記熱交換器の封止構造を備えた、熱交換器である。

　本発明は、前記熱交換器の封止構造を備えており、熱交換器を構成する流路部材の表面には、長手方向の一部又は全部に亘って複数の溝又は筋状の凹部が形成されている、熱交換器である。

　本明細書及び本願の特許請求の範囲にいう「熱交換器」は、例えば、住宅、店舗、事務所、工場、体育館、劇場、集会場、図書館、スタジオ、病院、老人ホーム、旅館、ホテル、イベントホール、倉庫（保冷庫を含む）、精密室、クリーンルームや無菌室などの建築物の空気調和機や輻射冷暖房装置として、または鶏舎、豚舎、牛舎、ビニールハウスなどの農業施設の空気調和機や輻射冷暖房装置として、またはプール、水族館、養殖場、温泉施設などの水温調節装置として、さらには調湿装置、乾燥装置、遠赤外線加温装置、融雪装置、熱回収装置として利用するなど、様々な用途で好適に使用される。

　嵌入部が流路部材の内径より径大であるキャップは、流通する熱媒体を封止しうる素材であれば特に限定するものではなく、ステンレススチール、アルミニウム、銅等の金属、セラミック素材、木材、竹材、カーボンファイバー、合成樹脂等の各種公知材料又はこれらの組み合わせにより形成することができる。更に、少なくともその嵌入部が、中心軸方向に圧縮可能な程度の剛性或いは準剛性又は弾性を有する素材で形成されているものは、流路部材の内壁との密着性を高めるためにより好ましく、例えば、ポリアセタール（例えばDURACON(ジュラコン)、登録商標：ポリプラスチックス社）、ＭＣナイロン（登録商標：日本ポリペンコ社）、フッ素樹脂、エポキシガラス、フェノール樹脂、シリコンゴム等の合成樹脂で形成されているものが好適に使用される。

　「流路部材」は、例えば、ステンレス、アルミニウム等の金属、合成繊維を含む合成樹脂、カーボンファイバーなどが好適に使用される。

　流路部材表面には被覆層を設けることができる。被覆層としては、例えば、塗料やコーティング剤などが採用できる。流路部材がアルミニウム製の場合は、表面に染料を吸着させて着色（例えば、黒色、青色、緑色、赤色、黄色、灰色、白色、金色、銀色など）したアルミニウムの陽極酸化処理（アルマイト処理）などが好適に用いられる。

　被覆層として、熱交換効率（熱交換性）を向上させるために、熱伝導性、放熱性や吸熱性に優れたものを設けることができる。流路部材外部の湿度を好適に調節するために、親水性、吸湿性、放湿性に優れたものを設けることもできる。また、流路部材外部のＶＯＣ（揮発性有機化合物）や臭気などを改善し、空気を清浄化するために、吸着分解性及び抗菌性に優れたものを設けることもできる。更に、流路部材外部に環境的な癒しの空間を得るために、マイナスイオンを発生する能力に優れたものを設けることもできる。

　親水性、吸湿性、放湿性あるいは吸着分解性及び抗菌性を有する被覆層としては、例えば、活性炭等の炭、活性アルミナ、シリカゲル、二酸化チタン、ポリアクリル酸ナトリウム架橋体、酸化チタン、イオン交換樹脂、ベントナイト、珪藻土（けいそうど）等を配合したものが挙げられるが、これらに限定はされない。また、マイナスイオンを発生する被覆層としては、例えば、活性炭等の炭、セラミックス、トルマリン等を配合したものが挙げられるが、これらに限定はされない。

　「流通経路」は、流路部材外から熱媒体を流路部材内へ導入することができるようにしたもの、または、流路部材内にある熱媒体を流路部材外へ排出することができるようにしたものであれば、特に態様を限定するものではなく、例えば、流路部材外から熱媒体を流路部材内へ導入する流通経路は、キャップの基端側から先端側へ貫通したものであって、キャップ基端側に設けられた熱媒体を導入する導入部と、キャップ内部に設けられた導入部先端が放射状に分岐した分配部と、該分配部から分岐した各流路がキャップ先端側の外周側に至って開口した放出部と、を備え、流入した熱媒体が流路部材の内壁に沿って効率よく流れるように構成したものが挙げられる。

　「熱媒体」としては、熱エネルギーを十分に蓄えることができれば、その種類を特定するものではなく、液体でも良いし、気体でも良い。
　液体としては、例えば、水（温水、冷水などを含む）、不凍液（例えばプロピレングリコールの３７％溶液に防錆剤を配合したもの：使用温度域－２０℃～７０℃）、油などが好適に使用される。また、気体としては、例えば冷房、暖房ができる冷媒ガス（加温の場合：二酸化炭素、冷却の場合：アンモニア、加温・冷却の場合：ＨＦＣ(Hydrofluorocarbons)系などの新冷媒）が好適に使用される。

　熱交換器の流路部材の内壁に設けられる「被膜」としては、例えば、流路部材の全部又は表面がアルミニウム製である場合、流路部材の内壁になされたアルミニウムの陽極酸化処理（アルマイト処理）等が挙げられる。

　本明細書及び本願の特許請求の範囲にいう「溝又は筋状の凹部」としては、例えば、流路部材の表面へ、刃（駒）を押し当てて成型する転造加工又は旋盤等による切削加工（いわゆるローレット加工）を施すことで形成したものであってもよいし、押出加工等の公知技術により成型したものであってもよい。

（作　用）
　本発明に係る熱交換器の封止構造及び熱交換器の作用を説明する。

〔熱交換器の封止構造〕
　熱交換器の組立は、流路部材の両端にキャップ（の嵌入部）を圧入させ、取着して行う。
　組立後の流路部材の両端とキャップは、キャップの嵌入部の外周面と、流路部材の内壁とが密接し、嵌入部の凹溝と流路部材の内壁との間には空間部が形成される。
　前記嵌入部の外周面と流路部材の内壁が密接した箇所は、流路部材内から熱媒体が漏出しないよう封止し、かつ、前記密接部分に摩擦力が生じて、キャップを抜けにくくする。

　一方、前記凹溝と流路部材の内壁との間に形成された空間部は、前記密接部分を減らして該部分に生じる摩擦力を減じさせることで、キャップを圧入しやすく（キャップを圧入するために要する力を少なく）する。
　また、前記空間部は、仮に嵌入部外周面と流路部材内壁が密接した箇所に生じた傷等によって熱媒体が少量漏出した場合であっても、該空間部が液止め（液溜まり）部となってそれ以上先（基端側）に熱媒体が漏出しないようになっており、更に、キャップの基端側に位置する他の嵌入部外周面が流路部材の内壁と密接して、熱媒体が漏出しないよう封止する。

　流路部材の内壁の全部に又はキャップの嵌入部の表面と接する部分の内壁に被膜が設けられているものについては、当該被膜により、キャップの嵌入部（嵌入部の外周面又は嵌入部に形成された凸部）と流路部材の内壁とが接触する部分の密着性がより高まる。
　また、前記被膜によって流路部材の加工時等にその内壁面に生じた傷やささくれが覆われるので、キャップ圧入時に嵌入部の外周面にひっかき傷や欠損が生じにくくなる。

〔熱交換器〕
　前記の封止構造を備えた熱交換器は、外部から流路部材の内部に熱媒体を流通させ、熱媒体との熱交換によって流路部材の外部の加熱または冷却を行う。
　その際、熱媒体は、一方のキャップに形成された流通経路を通過して、流路部材外から流路部材内へ導入され、流路部材内を通過し、他方のキャップに形成された流通経路を通過して、流路部材内から流路部材外へ排出される。このとき、熱媒体は、前記封止構造によりキャップの流通経路以外から漏出しにくくなっており、かつ、キャップは抜けにくい。

〔流路部材表面の長手方向の一部又は全部に亘って複数の溝又は筋状の凹部が形成されている熱交換器〕
　流路部材を形成する素材によっては、流路部材の内部に熱媒体が流通する際に、熱媒体の熱によって流路部材が直径方向に膨張又は収縮しようとする力が発生する場合がある。
　このとき、流路部材表面の長手方向の一部又は全部に亘って形成された複数の溝又は筋状の凹部が、局部的に弾性変形領域内で膨張、収縮を起こしており、当該作用により、流路部材が直径方向に膨張又は収縮しようとする力が拡散し、流路部材の管径が一定に保たれる。この結果、キャップと流路部材とが当接するどの場所でも緻密に締めつける作用が働き、加工誤差から発生する品質の不安定さが解消される。

　また、前記流路部材の溝又は筋状の凹部により、同径の通常（表面無加工）の管よりも表面積を広く設けることができるので放熱効果が高く、外部への加熱又は冷却が素早く行われる。

　本発明によれば、キャップの取着作業において、作業者の技量の巧拙によって製品の品質の良否が発生しにくいので品質が安定し、また、工程が減ることによって作業が容易となり且つ液漏れがしにくい、熱交換器の封止構造及び熱交換器を提供できる。

　また、本発明によれば、キャップの取付加工が容易であって、かつ、熱交換器の封止構造及び変形を抑制する流路部材とが相俟って、取着されたキャップと流路部材との間に隙間が生じにくくなり、液漏れがしにくい、熱交換器を提供できる。

本発明に係る熱交換器の斜視図。図１の熱交換器に係る流路部材の断面図及びその一部を拡大した説明図。第１実施形態に係るキャップの内部構造を破線で示した斜視説明図。図１の熱交換器に嵌着した状態のキャップの内部構造を破線で示した正面図。熱交換器に第１実施形態に係るキャップを嵌着した状態を示す説明図。第２実施形態に係るキャップの内部構造を破線で示した斜視説明図。熱交換器に第２実施形態に係るキャップを嵌着した状態を示す説明図。

　本発明の実施の形態を図面に基づき更に詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
　本発明の実施の形態（第１実施形態）を図１乃至図５に基づき更に詳細に説明する。
　熱交換器Ｈは、所要長さを有する円管状の流路部材１と、その両端を封止するキャップ２を備えており、流路部材１内に熱媒体を流通させ、この熱媒体が有している熱エネルギーを流路部材１の周壁を介して外部と熱交換することにより、外部を加熱又は冷却することができるものである。
　以下、各部について詳しく説明する。

〔流路部材１〕
　円管状に形成された流路部材１は、表面１１と内周面１２を備えている。なお、後記する中芯部材３の外周面と流路部材１の内周面１２との間に生じる内部空間は、熱媒体が流通する流路１３となる。
　流路部材１の内部には、図５に示すように、断熱性を有する発泡ポリエチレンで形成された正六角棒（正六角柱）状の中芯部材３が収容されている。また、流路部材１の両端には、内部を密閉する合成樹脂製のキャップ２が着脱可能に固着されている。キャップ１及び中芯部材３については後記する。

　なお、本実施形態においては、流路部材１は熱伝導性に優れたアルミニウムで形成されているが、これに限定するものではなく、例えば、ステンレス等の金属、合成繊維を含む合成樹脂、カーボンファイバー等で形成してもよい。

　表面１１は、流路部材１の長手方向に亘る長さの溝が多数形成されており、表面１１は溝（符号省略）により覆われている（図１参照）。
　本実施形態においては、前記溝は、断面視において略鋸歯状であって、鈍角の山と谷が交互に連続するように形成され、且つ、安全のために山部分の頂点は角が丸くなるよう加工されている（図２参照）。

　なお、溝の態様は、前記態様に限定するものではなく、例えば、断面視鋭角の山と谷が交互に連続するように形成されたもの、断面視半円弧状の山と谷が交互に連続するように形成されたもの、平歯車状のもの、その他凹凸の山と谷が交互に連続するように形成されたものであってもよい。

　また、表面１１は、全面にアルミニウムの陽極酸化処理（アルマイト処理）がなされており、流路部材１の熱伝導性、放熱性または吸熱性を更に高めてある。表面１１は、アルマイト処理時に表面に染料を吸着させて着色してもよい。

　内周面１２は、その全面に、キャップ２の嵌入部２３との密着性を高めるための被膜が設けられており、該被膜はアルミニウムの陽極酸化処理（アルマイト処理）により形成されている。なお、被膜を設ける箇所は、キャップの嵌入部の表面と接する（内周面の）部分にのみ設けることもできる。なお、被膜は、前記アルマイト処理によるものに限定するものではなく、流通する熱媒体に応じて、耐水性、耐熱性、耐薬品性等を有する公知素材により形成することができる。

　本実施形態においては、流路部材１の外周面部にアルミニウムの陽極酸化処理によって形成した被覆層を設けたが、流路部材が十分な熱伝導性、放熱性または吸熱性を有していれば、必ずしも設けなくてよい。また、設ける場合でも、上記したものに限定するものではなく、付加したい機能性に応じて被覆層の種類を変えることができる。

　例えば、熱交換器Ｈの熱交換効率を向上させるためには、熱伝導性、放熱性や吸熱性にすぐれた被覆層を設ければよい。また、熱交換器Ｈの流路部材外部の湿度を好適に調節するためには、親水性、吸湿性、放湿性にすぐれた被覆層を設ければよい。また、熱交換器Ｈの流路部材外部のＶＯＣや臭気を改善し、空気を清浄化するためには、吸着分解性及び抗菌性にすぐれた被覆層を設ければよく、さらに、好ましくは環境的な癒しの空間を得ることができるマイナスイオンを発生する能力にすぐれた被覆層を設けることもできる。

〔キャップ２〕
　キャップ２は、ポリアセタールにより成型されたものであって、同じ構造のものが流路部材１の両端部（流入側と流出側）に固着されている。各キャップ２は、後記する取付方法、構造によって同様に固着される。
　キャップ２は、熱交換器Ｈの外部から流入する熱媒体を分配して流路部材１内（即ち、後記する各流路１３内）に送る手段、及び流路部材１内を通った熱媒体を合流させて（次の流通経路となる）ホースや流路管へ送る手段を構成する。

　キャップ２は、流路部材１の外径と同じ外径を有する止端部２１と、流路部材１の内径よりわずかに径大で内嵌めされる嵌入部２３を一体に有している。止端部２１は、嵌入部２３を内嵌めしてキャップ２を流路部材１端部に装着したときのストッパーとなるものである。

　嵌合部２３の外周面には、凹溝２５１、２５２が嵌合部２３の長手方向の二箇所に所要間隔で全周にわたり形成されている。
　なお、嵌合部２３は、前記凹溝２５１、２５２によって嵌合部２３の外周面が３分割された形状となっており、各外周面はそれぞれシール部２４１、２４２、２４３となる。シール部２４１、２４２、２４３は、前記の通り流路部材１の内径よりわずかに径大である。
　凹溝２５１、２５２は、キャップ２が流路部材１に嵌め込まれた際に、流路部材１の内周面１２と嵌入部２３の外周面との間で密閉された空間部１４となる。

　キャップ２には、止端部２１の外端面の中心部から内部へ向けて接続部材２２が中心軸線方向に設けられている。
　接続部材２２は、熱媒体を流路部材外から流路部材内へ導入し又は流路部材内から流路部材外へ排出できる筒体であって、その筒内は熱媒体が流通する流通路２２２となっている。
　接続部材２２の先端部（止端部２１外方に突き出た部分）にはネジ部２２４が設けられており（図５参照）、ネジ部２２４は、熱媒体の流通経路となるホースや流路管など公知のものに螺着又は接続される。

　接続部材２２の他端部（奥端部）は、キャップ２の長手方向の奥深くに位置しており、図３，４，５に示すように、分配部２６と繋がっている。
　分配部２６は、流通路２２２の他端部から熱媒体をキャップ２の外周方向へ向けて放射方向（合計８方向）に分配すべく分岐して形成されており、該分配部２６から外周方向へ向けて熱媒体が流通可能な各分岐流路２７１、２７２、２７３、２７４，２７５、２７６、２７７、２７８（以下、総称するときは「各分岐流路２７１～２７８」と記載する。）が延設されている。
　各分岐流路２７１～２７８の末端は、キャップ２の外周方向に形成された孔状の放出部２８１、２８２、２８３、２８４，２８５、２８６、２８７、２８８（以下、総称するときは「各放出部２８１～２８８」と記載する。）と繋がっており、該各放出部から熱媒体が流路部材１内へ流入する。
　放出部２８１～２８８はシール部２４１の周面であってキャップ２の先端側に形成されており、各放出部の周辺はキャップ２の先端側へ開いた半球状に切欠されている（図３参照）。該半球状の切欠により、各放出部から流出した熱媒体は、反対側に嵌着された他方のキャップ２方向へ誘導される。

　なお、本実施形態においては、接続部材２２は、キャップ２に形成された孔（各分岐流路２７１～２７８に繋がるもの。以下、本段落内において同じ意味で使用する。）へネジ部２２４を備えた所要長さの筒体を挿入し固着して形成されているが、これに限定するものではなく、例えば、キャップ２と一体に成型したものであってもよいし、キャップ２に形成された孔の延長線上にネジ部２２４を備えた所要長さの筒体を固着して形成してもよい。

〔中芯部材３〕
　中芯部材３は、発泡ポリエチレンで正六角柱形状に形成されている。中芯部材３は、流路部材１の全長よりやや短い中実体であり、流路部材１の内部に収容することにより、中芯部材３の外周面と流路部材１の内周面１２との間に生じる空間が、熱媒体が流通する流路１３となる。

　中芯部材３は、各角部が全長にわたり流路部材１の内周面１２と当接するように形成されており、各角部を内周面１２に当接させた状態で流路部材１内部に収容されている。
　このようにして、中芯部材３を流路部材１の内部に収容することにより、流路部材１の内周面１２と中芯部材３の外周面によって、熱媒体が流通する流路１３が形成されている。
　中芯部材３は正六角柱形状を有しているので、流路１３は互いに区画された状態で周方向の六箇所に形成されている。各流路１３は、熱媒体を流路部材１の内周面１２のほぼ全面に接するように流通させることができる。

　なお、中芯部材の各角部には、角部を所要の幅で軸周方向へ切欠するように形成した流通溝を設けてもよく、該流通溝は、中芯部材の長手方向において同じ位置に複数設け、更に長手方向にも複数箇所設けてもよい。前記の各流通溝は、各流路を連通させることで、流を促進しながら各流路における圧力を平均化して円滑な流通を可能にするものである。

　なお、本実施形態で中芯部材３に使用される発泡ポリエチレンは、独立気泡体であり、耐薬品性にも優れている。従って、中芯部材３には熱媒体が浸潤せず、浸潤によって断熱性能が低下することを防止又は抑制できる。また、化学的に侵されて変質や変形あるいは溶解を起こすことも防止又は軽減することができる。
　しかしながら、中芯部材は、前記素材に限定するものではなく、アルミニウム等の金属であってもよいし、断熱性の良好な材料、例えば、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、硬質ウレタンフォーム、塩化ビニルフォーム、ゴム（合成ゴムを含む）、合成樹脂、プラスチック等であってもよい。

　中芯部材３の形状は、流路部材と協働して流路を形成することができれば、その形状は特に限定するものではなく、例えば、円柱形状、三角柱形状、四角柱形状、五角柱形状、六角柱形状、八角柱形状等の多角形状等が挙げられる。また、中芯部材は、中実体でもよいし、内部に空間部があるもの（例えば管体）であってもよい。

（作　用）
　図１乃至図５を参照して、本実施形態に係る熱交換器の封止構造及び熱交換器Ｈの作用を説明する。

〔熱交換器Ｈの封止構造〕
　熱交換器Ｈの組立は、流路部材１の両端にキャップ２の嵌入部２３を嵌入し圧入して行う。
　なお、キャップ２は、圧入するときに嵌入部２３に設けられた凹溝２５１、２５２の箇所において密接部分を減らして該部分に生じる摩擦力を減じているので、このような凹溝が設けられていないキャップと比較して少ない（弱い）力で圧入することができ、キャップ２が嵌入しやすく（キャップ２を圧入するために要する力を少なく）なる。

　組立後の流路部材１の両端とキャップ２は、キャップ２の嵌入部２３の外周面（即ち、シール部２４１、２４２、２４３）と流路部材１の端部の内周面１２が密接し、嵌入部２３の凹溝２５１、２５２と流路部材１の内周面１２との間には空間部１４が形成される（図５参照）。
　前記嵌入部２３のシール部２４１、２４２、２４３と流路部材１の内周面１２が密接した箇所は、流路部材１内から熱媒体が漏出しないよう封止し、かつ、前記密接部分に摩擦力が生じて、キャップ２が抜けにくくなる。

　アルミニウムの陽極酸化処理がなされた被膜が設けてある内周面１２は、当該被膜により、キャップ２のシール部２４１、２４２、２４３と接触する部分の密着性をより高める。

　また、前記空間部１４は、仮にシール部２４１（又は２４２）と内周面１２が密接した箇所に生じた傷等によって熱媒体が少量漏出した場合であっても、該空間部１４が液止め（液溜まり）部となってそれ以上先（止端部２１側）に熱媒体が漏出しないようになっており、更に、キャップ２のシール部２４２（又は２４３）が内周面１２と密接して、熱媒体が漏出しないよう封止する。

　このように、キャップ２は、その取着作業においてキャップ２を流路部材１に嵌め入れるだけでよく、作業者の技量の巧拙によって製品の品質の良否が発生しにくいので品質が安定し、また、工程が減ることによって作業が容易となり且つ液漏れがしにくい。

〔熱交換器Ｈ〕
　前記の封止構造を備えた熱交換器Ｈは、流路１３に温かい熱媒体を流通させれば設置された施設等を加温する機能を発揮し、冷たい熱媒体を流通させれば設置された施設等を冷却する機能を発揮することができる。流通させる熱媒体の温度は、設置される場所や用途によって適宜設定されるものであり、特に限定されるものではない。
　また、熱交換器Ｈを複数備えた空気調和装置についても、以下と同様の作用により、より高い発熱又は冷却効果が期待できる。

　熱交換器Ｈは、住宅その他の施設等で空気中に設置されることにより、例えば流路部材１の表面が所要の長さで空間に露出している。
　熱媒体は、流通経路に設けられている温度調節機（図示省略）によって所要の温度に加温又は冷却され、ポンプで熱交換器Ｈへ送り出される。
　熱媒体は、接続部材２２を通ってキャップ２の流通路２２２に導入され、更に分配部２６から各分岐流路２７１～２７８を経由して、各放出部２８１～２８８から放出され、各流路１３へ送られる（図３乃至図５参照。）。

　なお、分配部２６又は各分岐流路２７１～２７８には、熱媒体の流通ができたりできなかったりする切り換え手段を付与してもよい。これによれば、各流路１３のうち幾つかを選択して熱媒体を流通させることもでき、例えば流路部材１のうち、設置の都合上、熱交換が行われない側の流路１３には熱媒体を流さないようにする等、更に無駄のない効率的な熱交換と可能になる。

　各流路１３を通る熱媒体は、直接的には流路部材１と熱交換を行い、流路部材１の外面と接している外気または周囲の物質とは流路部材１を介して間接的に熱交換を行う。この熱交換は、伝導、輻射または対流による熱移動によって行われる。
　つまり、熱媒体と熱交換された流路部材１の温度が外気や物質より高ければ、流路部材１と外気や物質との熱交換によって外気や物質の温度が上がり、熱媒体の温度は下がる。
また、逆に、熱媒体と熱交換された流路部材１の温度が外気や物質より低ければ、流路部材１と外気や物質との熱交換によって外気や物質の温度が下がり、熱媒体の温度は上がる。

　上記熱交換が行われる際、熱媒体は上記のように分配されることによって各流路１３において流量や流速がほぼ均等になるように流れている。
　しかも、流路部材１の内部を流れる熱媒体は、中芯部材３が収容されている流路部材１の中心部分を流れることなく、流路部材１の内周面１２の中芯部材３の各角部の接触部分を除くほぼ全面に接している各流路１３を流れる。
　つまり、熱媒体を、直接には熱交換を行うことができない流路部材１の中心部分には流さず、熱交換を直接的に行うことができる内周面１２に接するように流すことにより、効率的な熱交換が可能である。しかも、中芯部材３は断熱性にすぐれているので、熱媒体と中芯部材３との間では熱交換がほとんど行われないので、より効率がよい。

　即ち、中芯部材３の無い一般的な管状の熱交換器と本発明の熱交換器Ｈを比較したときに、熱媒体の流量を同じにした場合、つまり供給する熱量が同じである場合では、本発明の熱交換器Ｈの方がより短い時間で流路部材１の温度を所定の温度まで上昇または下降させることができる。いいかえれば、流路部材１の表面の温度の立ち上がりが速い。また、流路部材１の表面の温度の立ち上がり時間を基準にすれば、より少ない流量（より少ない熱量の供給）で同等の加熱ができるともいえる。

　流路部材１の外周面（表面１１）には、熱伝導性、放熱性または吸熱性を高める被覆層（アルミニウムの陽極酸化処理の層）が設けられているので、上記流路部材１と外気との熱交換は効率よく良好に行われる。
　更に、表面１１に設けられた溝により、同径の通常（表面無加工）の管よりも表面積を広く設けることができるので放熱効果が高く、外部への加熱又は冷却が素早く行われる。

　なお、流路部材１の内部に熱媒体が流通する際に、熱媒体の熱によって流路部材１が直径方向に膨張又は収縮しようとする力が発生する場合があるが、このとき表面１１に形成された溝が局部的に弾性変形領域内で膨張、収縮を起こし、当該作用によって流路部材１が直径方向に膨張又は収縮しようとする力が拡散し、流路部材１の管径が一定に保たれる。　この結果、キャップ２と流路部材１とが当接するどの場所でも緻密に締めつける作用が働き、加工誤差から発生する品質の不安定さが解消される。

　熱媒体に熱エネルギーを与える手段は、例えば、太陽熱、地熱、風力、水力、電力等を利用した加熱装置あるいはヒートポンプ、空気熱源等が好適に使用されるが、これらに限定するものではなく、他の公知手段であってもよい。
　また、排熱等の二次的な産物を廃棄せず利用するようにしてもよく、例えば、蓄熱部に熱容量の高い又は熱の蓄熱性の良い材料を使用することにより、昼間に溜めた熱を夜間に使用したり、夜間に溜めた熱を昼間に使用したりすることができる。後者の場合では深夜電力を使用したりすることで、エネルギーコストを安価にすることもできる。

〔第２実施形態〕
　本発明の他の実施の形態（第２実施形態）を図６、図７に基づき更に詳細に説明する。
　なお、当該実施形態において図６及び図７に示すキャップ２ｂは、図３及び図５に示すキャップ２と構造及び作用が一部共通しており、共通部分の説明は省略し、相違する構造及び作用について以下説明する。また、構造が共通する箇所については、キャップ２と同じ符号を付している。

〔キャップ２ｂ〕
　キャップ２ｂは、流路部材１の外径と同じ外径を有する止端部２１と、流路部材１の内径よりわずかに径大で内嵌めされる嵌入部２３ｂと、嵌入部２３ｂ先端（止端部２１と反対側）に設けられた中心部材嵌入部４を一体に有している。

　中心部材嵌入部４は、嵌入部２３ｂよりも径小に形成されており、後記する管状の中芯部材３ａの内径よりわずかに径大であって、内嵌めすることにより中芯部材３ａ内を水密に封止する。

　前記のように中心部材嵌入部４の外径と嵌入部２３ｂの外径は異なっており（中心部材嵌入部４の方が径小）、両部分の間は先端（即ち、中心部材嵌入部４方向に）に向かって窄まるよう形成されており、該部分は傾斜部４２０となる（図６、図７参照）。

　中心部材嵌入部４の外周面には、一条の凹溝４１０が中心部材嵌入部４の長手方向略中央部に全周にわたり形成されている。
　なお、中心部材嵌入部４は、前記凹溝４１０によって中心部材嵌入部４の外周面が２分割された形状となっており、それぞれシール部４１２、４１４となる。シール部４１２、４１４は、前記の通り中芯部材３ａの内径よりわずかに径大である。
　凹溝４１０は、キャップ２ｂが中芯部材３ａに嵌め込まれた際に、中芯部材３ａの内周面と中心部材嵌入部４の外周面との間で密閉された空間部１４となる。

　接続部材２２の他端部（奥端部）は、キャップ２ｂの長手方向の奥深くに位置しており、分配部２６ｂと繋がっている。
　分配部２６ｂは、流通路２２２の他端部から熱媒体をキャップ２ｂの外周方向へ向けて放射方向（合計８方向）に分配すべく分岐して形成されており、該分配部２６ｂから外周方向へ向けて熱媒体が流通可能な各分岐流路２７１ｂ、２７２ｂ、２７３ｂ、２７４ｂ，２７５ｂ、２７６ｂ、２７７ｂ、２７８ｂ（以下、総称するときは「各分岐流路２７１ｂ～２７８ｂ」と記載する。）が延設されている。

　各分岐流路２７１ｂ～２７６ｂの末端は、キャップ２ｂの外周方向に形成された孔状の放出部２８１ｂ、２８２ｂ、２８３ｂ、２８４ｂ、２８５ｂ、２８６ｂ、２８７ｂ、２８８ｂ（以下、総称するときは「各放出部２８１ｂ～２８８ｂ」と記載する。）と繋がっており、該各放出部から熱媒体が流路部材１内へ流入する。
　放出部２８１ｂ～２８６ｂは、傾斜部４２０に所要の間隔を開けて形成されており（図６、図７参照）、各放出部から流出した熱媒体は、反対側に嵌着された他方のキャップ２方向へ誘導されるように設けられている。

〔中芯部材３ａ〕
　中芯部材３ａは、両端が開口した筒状に形成されたアルミニウムの円管であり、流路部材１の内部に収容してキャップ２ｂと嵌着することにより、中芯部材３ａの外周面と流路部材１の内周面１２との間に生じる空間が、熱媒体が流通する流路１３となる。

　なお、中芯部材３ａを形成する素材、形状については、特に前記素材、形状に限定するものではなく、ステンレススチール等の他の金属、プラスチック等の合成樹脂であってもよいし、流路部材と協働して流路を形成することができれば、三角柱形状、四角柱形状、五角柱形状、六角柱形状、八角柱形状等の多角形状等であってもよいし、中心部材嵌入部４への取着が可能であれば、その一部が中実体であってもよい。

　なお、本実施形態においては、中芯部材３ａの内部は空洞であるが、これに限定するものではなく、中芯部材３ａの内部には蓄熱材を充填してもよく、蓄熱材としては熱容量の高い物質、例えば、オイル、不凍液、グリセリン、シリコン液等が挙げられ、又はこれらを綿或いは不織布等に染み込ませたものであってもよい。

　なお、キャップ２ｂの他の箇所及びキャップ２ｂを用いた熱交換器については、第１実施形態にかかるものと同様の構造であるため、その説明を省略する。

（作　用）
　図１、図２、図６及び図７を参照して、本実施形態に係る熱交換器の封止構造及び熱交換器Ｈ２の作用を説明する。

〔熱交換器Ｈ２の封止構造〕
　熱交換器Ｈ２の組立は、流路部材１の両端にキャップ２ｂの嵌入部２３ｂを嵌入させ、圧入して行う。
　中芯部材３ａの両端へキャップ２ｂの中心部材嵌入部４を取着する際に、中心部材嵌入部４に設けられた凹溝４１０は、該箇所において中芯部材３ａ内周との密接部分を減らして該部分に生じる摩擦力を減じているので、このような凹溝が設けられていない構造のものと比較して少ない（弱い）力で取着することができ、中心部材嵌入部４及びひいてはキャップ２ｂが嵌入しやすく（キャップ２ｂを圧入するために要する力を少なく）なる。

　このように、キャップ２ｂも、その取着作業において、作業者の技量の巧拙によって製品の品質の良否が発生しにくいので品質が安定し、また、工程が減ることによって作業が容易となり且つ液漏れがしにくい。

〔熱交換器Ｈ２〕
　前記の封止構造を備えた熱交換器Ｈ２は、流路１３に温冷いずれかの熱媒体を流通させれば設置された施設等を加温又は冷却する機能を発揮することができる。
　また、熱交換器Ｈ２を複数備えた空気調和装置についても、以下と同様の作用により、より高い発熱又は冷却効果が期待できる。

　熱交換器Ｈ２において、ポンプで熱交換器Ｈへ送り出された熱媒体は、接続部材２２を通ってキャップ２ｂの流通路２２２に導入され、更に分配部２６ｂから各分岐流路２７１ｂ～２７８ｂを経由して、放出部２８１ｂ～２８８ｂから放出され、流路１３へ送られる（図６及び図７参照）。
　なお、分配部２６又は各分岐流路２７１ｂ～２７８ｂについても、熱媒体の流通ができたりできなかったりする切り換え手段を付与してもよい。

　熱交換器Ｈ２においては、熱交換器Ｈの場合と同様に、熱交換が行われる際に熱媒体が流路１３において流量や流速がほぼ均等になるように流れ、中芯部材３ｂが収容されている流路部材１の中心部分を流れることなく、流路部材１の流路１３に沿って流れるので、効率的な熱交換が可能である。
　つまり、熱交換器Ｈ２は、熱交換器Ｈと同様に、短時間で流路部材１の温度を所定の温度まで上昇または下降させることができる。

　また、キャップ２ｂにおいては、各分岐流路２７１ｂ～２７８ｂが斜め前方に向かって形成され、放出部２８１ｂ～２８８ｂから流路１３に直接流入するように設けられているため（図６及び図７参照）、熱媒体の移動がより滑らかに行われる。

　中芯部材３ａへ嵌入した中心部材嵌入部４については、前記嵌入部２３ｂの場合と同様に、中芯部材３ａ内周面と中心部材嵌入部４外周面が密接して流路１３内を流れる熱媒体が浸入しないよう封止し、かつ、前記密接部分に摩擦力が生じて、中心部材嵌入部４が（ひいてはキャップ２ｂが）抜けにくくなる。

　なお、第１実施形態及び第２実施形態における各キャップ２、２ｂは、ポリアセタールにより形成されているが、キャップは中心軸方向に圧縮可能な程度の剛性或いは準剛性又は弾性に乏しい素材（ステンレススチール、アルミニウム、銅等の金属、セラミック素材等）で形成することもできる。この場合も、流路部材１の表面の長手方向の一部又は全部に亘って形成された複数の溝又は筋状の凹部が、局部的に弾性変形領域内で膨張、収縮を起こし、当該作用によって流路部材１が直径方向に膨張又は収縮しようとする力が拡散し、流路部材１の管径が一定に保たれる。この結果、キャップが中心軸方向に圧縮可能な程度の剛性或いは準剛性又は弾性に乏しい素材であっても、キャップと流路部材とが当接するどの場所でも緻密に締めつける作用が働き、加工誤差から発生する品質の不安定さが解消される。

　表１は、
（１）艶消しブラックアルマイト処理（表面に溝有り）
（２）艶消しブラックアルマイト処理（表面に溝無し）
（３）艶有りシルバーアルマイト処理（表面に溝無し）
（４）艶無しシルバーアルマイト処理（表面に溝無し）
の各種試料についての遠赤外線分光放射率の試験結果である。
　試験方法は遠赤外線分光放射率・ＦＴ－ＩＲ法、試験条件は積分測定波長域４～２０μm、測定温度４０℃にて行った。

　この結果、積分分光放射率（％）は、
（１）艶消しブラックアルマイト処理（表面に溝有り）　・・・　９６．４
（２）艶消しブラックアルマイト処理（表面に溝無し）　・・・　８９．１
（３）艶有りシルバーアルマイト処理（表面に溝無し）　・・・　８９．５
（４）艶無しシルバーアルマイト処理（表面に溝無し）　・・・　８７．６
であり、艶消しブラックアルマイト処理（表面に溝有り）の試料が最も高い数値を示した。

　既に述べたとおり、流路部材１の表面１１には流路部材１の長手方向に亘る長さの溝が多数形成されており、表面１１は溝（符号省略）により覆われているが、上記試験結果から、流路部材１についても艶消しブラックアルマイト処理（表面に溝有り）の場合と同様の効果（同径の表面無加工の管よりも表面積を広く設けることができるので放熱効果が高く、外部への加熱又は冷却が素早く行われる。）が推認される。

　本明細書及び特許請求の範囲で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書及び特許請求の範囲に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。

　Ｈ、Ｈ２　　熱交換器
　１　　流路部材
　１１　　表面、　１２　　内周面、　１３　　流路、　１４　　空間部
　２、２ｂ　　キャップ
　２１　　止端部、　２２　　接続部材、　２２２　　流通路、　２２４　　ネジ部、　２３，２３ｂ　　嵌入部、　２４１，２４２，２４３　　シール部、　２５１，２５２　　凹溝、　２６，２６ｂ　　分配部、
　２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６，２７７，２７８　　分岐流路
　２７１ｂ，２７２ｂ，２７３ｂ，２７４ｂ，２７５ｂ，２７６ｂ，２７７ｂ，２７８ｂ
　　分岐流路
　２８１，２８２，２８３，２８４，２８５，２８６，２８７，２８８　　放出部
　２８１ｂ，２８２ｂ，２８３ｂ，２８４ｂ，２８５ｂ，２８６ｂ，２８７ｂ，２８８ｂ　　放出部
　２９１，２９２　　凸状シール部
　３　　中芯部材
　４　　中心部材嵌入部
　４１０　　凹溝、　４１２，４１４　　シール部、　４２０　　傾斜部

　（１）キャップの取着作業において、作業者の技量の巧拙によって製品の品質の良否が発生しにくいので品質が安定し、また、工程が減ることによって作業が容易となり且つ液漏れがしにくい、熱交換器の封止構造及び熱交換器を提供できる。

　（２）キャップの取付加工が容易であって、かつ、熱交換器の封止構造及び変形を抑制する流路部材とが相俟って、取着されたキャップと流路部材との間に隙間が生じにくくなり、液漏れがしにくい、熱交換器を提供できる。

Claims

　管状の流路部材(1)を有し、該流路部材(1)両端の開口部にキャップ(2,2b)を圧入して取着してある熱交換器(H,H2)の端部の封止構造であって、
　前記キャップ(2,2b)は、熱媒体を流路部材外から流路部材内へ導入し又は流路部材内から流路部材外へ排出可能に形成された流通経路(222,271～278,271b～278b)と、熱交換器(H,H2)の開口端部に嵌入する部分である嵌入部(23,23b)と、を備えており、
　前記キャップの嵌入部(23,23b)は、流路部材(1)の内径より径大であって、該嵌入部(23,23b)の外周面の長手方向には、一又は二以上の凹溝(251,252)が嵌入部(23,23b)の全周にわたって形成されており、
　前記嵌入部(23,23b)の外周面が流路部材(1)の内壁(12)と密接し、前記凹溝(251,252)と流路部材の内壁(12)との間に空間部(14)が形成されている、
　熱交換器の封止構造。
　熱交換器(H,H2)における管状の流路部材(1)は、その内壁(12)の全部に、または、キャップ(2,2b)の嵌入部(23,23b)の表面と接する部分の内壁(12)に、被膜が設けられている、
　請求項１記載の、熱交換器の封止構造。
　請求項１又は２記載の熱交換器の封止構造を備えた、
　熱交換器。
　請求項１又は２記載の熱交換器の封止構造を備えており、
　熱交換器(H,H2)を構成する流路部材(1)の表面(11)には、長手方向の一部又は全部に亘って複数の溝又は筋状の凹部が形成されている、
　熱交換器。