JP2008134016A - 熱交換器および熱交換器の製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を招くことなく、組み付けが容易な熱交換器を提供する
【解決手段】第１プレート部材２３と第２プレート部材２４とを組み合わせて形成した第１チューブ２１を複数個積層配置し、第１チューブ２１相互間の空間によって、扁平チューブを蛇行形状に折り曲げて形成した第２チューブ２２に適合する第２チューブ配置用空間Ｓを形成する。これにより、第２チューブ配置用空間Ｓに第２チューブ２２を組み付けるだけで、大型化を招くことなく、容易に熱交換器を形成できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、流体と流体とを熱交換させる熱交換器、および、この熱交換器の製造方法に関する。

従来、特許文献１に、冷媒と水とを熱交換させる熱交換器が開示されている。この特許文献１の熱交換器では、冷媒を通過させる断面扁平形状の第１扁平チューブおよび水を通過させる断面扁平形状の第２扁平チューブを交互に垂直方向に蛇行形状に折り曲げて、第１扁平チューブの扁平面と第２扁平チューブの扁平面と多層に重ねた状態で接合している（特許文献１の段落００３７、図２参照）。

これにより、熱交換器の単位容積あたりの不要な空間を小さくして、熱交換器全体としての小型化を図っている。
特開２００５−２０１５３６号公報

しかしながら、特許文献１の熱交換器では、第１、２扁平チューブの一方を他方に巻き付けるように、蛇行形状に折り曲げながら組み付ける必要があり、第１、２扁平チューブを簡単に組み合わせることができない。すなわち、熱交換器を容易に組み付けることができない。

本発明は、上記点に鑑み、大型化を招くことなく、組み付けが容易な熱交換器を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、熱交換器の組付作業性を向上させる熱交換器の製造方法を提供することを第２の目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、平坦面（２３ａ、２４ａ）を有する一対のプレート部材（２３、２４）を組み合わせて形成され、内部を第１流体が通過する第１チューブ（２１）と、第１流体と熱交換する第２流体が通過する断面扁平形状の第２チューブ（２２）とを備え、第１チューブ（２１）は、平坦面（２３ａ、２４ａ）に垂直な方向に複数個積層配置されており、第２チューブ（２２）は、蛇行しながら第１チューブ（２１）の積層方向に延びる蛇行形状になっており、さらに、第２チューブ（２２）は、第１チューブ（２１）相互間の空間によって形成されて蛇行形状に適合する形状の第２チューブ配置用空間（Ｓ）に配置されている熱交換器を第１の特徴とする。

これによれば、蛇行形状の第２チューブ（２２）が、第２チューブ（２２）の蛇行形状に適合する形状の第２チューブ配置用空間（Ｓ）に配置されているので、第１チューブ（２１）および第２チューブ（２２）を容易に組み付けることができる。すなわち、第１、第２チューブを折り曲げながら組み付ける必要がないので、特許文献１に記載された熱交換器に対して、組み付けが容易な熱交換器を提供できる。

さらに、第２チューブ配置用空間（Ｓ）が、第１チューブ（２１）相互間の空間、すなわち、第１チューブ（２１）の平坦面（２３ａ、２４ａ）の間の空間によって形成されているので、熱交換器全体としての大型化を招くことなく、組み付けが容易な熱交換器を提供できる。

また、上記第１の特徴の熱交換器において、対向する平坦面（２３ａ、２４ａ）と第２チューブ（２２）の扁平面（２２ｂ）が接合されていてもよい。これによれば、第１流体と第２流体との熱交換を促進して、熱交換器全体としての熱交換性能を向上できる。さらに、具体的に、対向する平坦面（２３ａ、２４ａ）と扁平面（２２ｂ）は、スズ合金を介して接合されていてもよいし、対向する平坦面（２３ａ、２４ａ）と扁平面（２２ｂ）は、高熱伝導接着剤で接着されていてもよい。

また、上記第１の特徴の熱交換器において、対向する平坦面（２３ａ、２４ａ）と第２チューブ（２２）の扁平面（２２ｂ）が当接していてもよい。これによれば、第１流体と第２流体との熱交換を促進して、熱交換性能を向上できる。さらに、第２チューブ（２２）は、第１チューブ（２１）相互間の空間に圧入されていてもよい。

また、上述の第１の特徴の熱交換器において、第１チューブ（２１）と第２チューブ（２２）とを機械的に固定する固定手段を備えていてもよい。これによれば、第１チューブ（２１）と第２チューブ（２２）とが離れて熱交換性能が低下してしまうことを防止できる。さらに、具体的に、第１チューブ（２１）と第２チューブ（２２）は、ボルト（２８）によって固定されていてもよい。

また、上述の第１の特徴の熱交換器において、第１チューブ（２１）の内部には、第１チューブ（２１）の伝熱面積を増加させるインナーフィン（２５）が設けられていてもよい。これによれば、より一層、熱交換性能を向上できる。

また、上述の第１の特徴の熱交換器において、第１チューブ（２１）は、銅で形成されており、第２チューブ（２２）は、アルミニウムで形成されていてもよい。

これによれば、後述する実施形態で説明するように、第１の特徴の熱交換器をヒートポンプ式給湯機に適用して第１流体を給湯水とし、第２流体を冷媒としても、給湯用の水にアルミニウムのイオンが溶け出すことがなく、給湯水を飲料水として用いても人体に有害な影響を及ぼさない。

また、上述の第１の特徴の熱交換器において、第２チューブ（２２）は、複数の流体通路を有する多穴チューブであってもよい。これによれば、第２チューブ（２２）の耐圧性を向上させることができるので、第２チューブ（２２）に高圧冷媒を通過させることができる。

また、本発明では、第１流体と第２流体とを熱交換させる熱交換器の製造方法であって、第１流体が通過する第１チューブ（２１）として、平坦面（２３ａ、２４ａ）を有する一対のプレート部材（２３、２４）を組み合わせて形成したものを用意し、第２流体が通過する第２チューブ（２２）として、断面扁平形状の扁平チューブを蛇行形状に成形したものを用意し、第１チューブ（２１）を、複数個積層配置して、第１チューブ（２１）相互間に形成される空間によって蛇行形状に適合する形状の第２チューブ配置用空間（Ｓ）を形成する積層工程と、第２チューブ（２２）を、平坦面（２３ａ、２４ａ）に平行な方向に移動させることによって、第２チューブ配置用空間（Ｓ）に組み付ける組付工程とを有する熱交換器の製造方法を第２の特徴とする。

第２の特徴の熱交換器の製造方法によれば、蛇行形状の第２チューブ（２２）を、平坦面（２３ａ、２４ａ）に平行な方向に移動させることによって、第１チューブ（２１）相互間の空間によって形成された第２チューブ配置用空間（Ｓ）に容易に組み付けることができるので、熱交換器を組付作業性を向上できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１〜７により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の熱交換器をヒートポンプ式給湯機の水−冷媒熱交換器１５として適用しており、図１は、本実施形態のヒートポンプ式給湯機の全体構成図である。

ヒートポンプ式給湯機は、給湯水を貯留する貯湯タンク１０、貯湯タンク１０内の給湯水を循環する水循環通路１１、および、給湯水を加熱するためのヒートポンプサイクル１２を備えている。まず、貯湯タンク１０は、耐食性に優れた金属（例えば、ステンレス）製で、断熱構造を有し、高温の給湯水を長時間保温することができる温水タンクである。

貯湯タンク１０に貯留された給湯水は、貯湯タンク１０の上部に設けられた出湯口１０ａから出湯され、図示しない温調弁において水道からの冷水と混合されて温度調節された後、台所や風呂等に給湯される。また、貯湯タンク１０内の下部に設けられた給水口１０ｂから水道水が補給されるようになっている。

水循環通路１１には、給湯水を循環させる電動水ポンプ１３が配置されており、給湯水は、図１に示すように、貯湯タンク１０下部の給湯水出口１０ｃ→電動水ポンプ１３→水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａ（図１では、実線で示す。）→貯湯タンク１０上部の給湯水入口１０ｄの順に流れる。

ヒートポンプサイクル１２は、圧縮機１４、水−冷媒熱交換器１５、膨張弁１６、蒸発器１７等を順次配管接続した周知の冷凍サイクルにて構成されている。また、ヒートポンプサイクル１２では、冷媒として二酸化炭素を採用している。まず、圧縮機１４は、内蔵する電動モータ１４ａによって駆動される電動圧縮機であり、冷媒（二酸化炭素）を臨界圧力以上（超臨界状態）になるまで圧縮して吐出する。

圧縮機１４の冷媒吐出口側は、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂ（図１では、破線で示す。）入口側に接続されている。水−冷媒熱交換器１５は、給湯水が通過する水通路１５ａと、圧縮機１４吐出冷媒（高温高圧冷媒）が通過する冷媒通路１５ｂとを有して構成され、給湯水と圧縮機１４吐出冷媒とを熱交換させて、給湯水を加熱する加熱用熱交換器である。

なお、本実施形態のヒートポンプサイクル１２では、圧縮機１４吐出冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界サイクルを構成しているので、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂを通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。この水−冷媒熱交換器１５の詳細については後述する。

水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂ出口側は、膨張弁１６の入口側に接続されている。膨張弁１６は冷媒通路１５ｂから流出した高圧冷媒を減圧する減圧装置であり、本実施形態では、冷媒通路の絞り開度（弁開度）を電気的に制御可能な電動膨張弁を用いている。具体的には、膨張弁１６は絞り開度を調節する弁体１６ａと、この弁体１６ａの位置を可変制御するサーボモータ等の電動アクチュエータ１６ｂとを有して構成されている。

膨張弁１６の出口側は、蒸発器１７に接続されている。蒸発器１７は、膨張弁１６で減圧された低圧冷媒と電動室外ファン１７ａにより送風された外気（室外空気）とを熱交換させることで、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる室外熱交換器である。

本実施形態では、蒸発器１７として、低圧冷媒と外気との熱交換を促進させるプレート状のフィンと、内部を冷媒が通過するチューブとを有して構成される、いわゆるフィンアンドチューブ型の熱交換器を採用している。

蒸発器１７の冷媒出口側は、図示しないアキュムレータを介して、圧縮機１４の吸入口側に接続されている。アキュムレータは、蒸発器１７から流出した冷媒の気液を分離して余剰冷媒を貯える気液分離器であり、圧縮機１４は、アキュムレータにて分離された気相冷媒を吸入する。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。図１に示す制御装置１８はマイクロコンピュータおよびその周辺回路等により構成され、その出力側には、電動水ポンプ１３、圧縮機１４の電動モータ１４ａ、膨張弁１６の電動アクチュエータ１６ｂ、電動室外ファン１７ａ等が接続され、これらの機器の作動を制御する。

また、制御装置１８の入力側には、水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａ入口・出口側給湯水温度を検出する図示しない温度センサ等のセンサ群の検出信号、および、給湯機用操作パネル１９からの、給湯機作動・停止の操作信号、給湯機の給湯温度設定信号等が入力される。

次に、図２〜６により、水−冷媒熱交換器１５の詳細について説明する。図２は、水−冷媒熱交換器１５の外観斜視図である。また、図３（ａ）は、水−冷媒熱交換器１５の正面図（図２のＡ矢視図）であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の側面図（図２のＢ矢視図）である。なお、図２、３、５、６の上下の各矢印方向は水−冷媒熱交換器１５をヒートポンプ式給湯機へ搭載した状態における方向を示している。

水−冷媒熱交換器１５は、第１流体である給湯水が通過する第１チューブ２１と、給湯水と熱交換する第２流体である冷媒が通過する第２チューブ２２とを備えている。水−冷媒熱交換器１５において、第１チューブ２１は複数個積層配置されて実線矢印で示す水通路１５ａを形成し、第２チューブ２２は破線矢印で示す冷媒通路１５ｂを形成している。

まず、第１チューブ２１の詳細を図４、５により説明する。図４は、第１チューブ２１の分解斜視図であり、図５（ａ）は、第１チューブ２１を複数個積層配置した状態の正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の側面図である。

第１チューブ２１は、図４に示すように、一対のプレート部材（第１プレート部材２３、第２プレート部材２４）を組み合わせて形成されている。第１、２プレート部材２３、２４は、それぞれ銅の板材をプレス加工することにより形成され、平坦面２３ａ、２４ａを有している。

さらに、第１プレート部材２３は、平坦面２３ａの外周部に設けられた第２プレート部材２４との接合部２３ｂ、および、第１チューブ２１を積層配置した際に第１チューブ２１同士を接続するための接続部２３ｃを有しており、この接続部２３ｃは第１チューブ２１の給湯水流れ方向の端部側に設けられてるとともに、第１チューブ２１の給湯水流れ方向に垂直かつ平坦面２３ａに平行な幅方向の一端側に設けられている。

一方、第２プレート部材２４も、平坦部２４ａの外周部に設けられた第１プレート部材２３との接合部２４ｂ、および、第１チューブ２１を積層配置した際に第１チューブ２１同士を接続するための接続部２４ｃを有しており、接続部２４ｃは第１チューブ２１の幅方向において第１プレート部材２３の接続部２３ｃと同一側に設けれられている。

また、第１チューブ２１の内部には、第１チューブ２１の伝熱面積を増加させるとともに、第１チューブ２１内部を通過する給湯水の流れを整流するインナーフィン２５が配置されている。本実施形態では、インナーフィン２５として、銅の板材をプレス加工することにより波形に形成されたコルゲートフィンを採用している。

そして、第１、２プレート２３、２４を、インナーフィン２５を内部に挟み込んだ状態で組み合わせて、接合部２３ｂ、２４ｂおよびインナーフィン２５をろう付け接合することによって第１チューブ２１が形成される。この際、各平坦面２３ａ、２４ａは平行に配置される。また、本実施形態では、上記の如く形成された第１チューブ２１の外側面にスズ合金のメッキ（スズメッキ）を施している。

さらに、スズメッキが施された第１チューブ２１は、図５に示すように、平坦面２３ａ、２４ａに垂直な方向に複数個（図５では３個）積層配置されている。さらに、それぞれの第１チューブ２１は、給湯水が流入する給湯水流入配管２１ａ、給湯水が流出する給湯水流出配管２１ｂ、接続配管２１ｃによって接続されて水通路１５ａを形成している。

より具体的には、第１チューブ２１のうち最外端に配置される一方（図５では最下端側）の第１チューブ２１には給湯水流入配管２１ａが接続され、他方（図５では最上端側）の第１チューブ２１には給湯水流出配管２１ｂが接続され、隣接する第１チューブ２１間は接続配管２１ｃによって給湯水が互いに流通するように接続されている。

なお、接続配管２１ｃは、第１、２プレート部材２３、２４のうち予め定めた接続部２３ｃ、２４ｃに一体に形成されていてもよい。

さらに、接続配管２１ｃは、第１チューブ２１の給湯水流れ方向の一端側に設けられた接続部２３ｃ、２４ｃと、他端側に設けられた接続部２３ｃ、２４ｃを、第１チューブ２１の積層順に順次交互に接続している。このように積層された第１チューブ２１が接続されることによって、図３の実線矢印に示すような蛇行形状の水通路１５ａが形成される。

また、積層された第１チューブ２１同士が接続配管２１ｃによって接続されているので、第１チューブ２１相互間には空間が形成される。そして、この空間によって、図５の二点鎖線に示すように、第２チューブ２２を配置する第２チューブ配置用空間Ｓが形成されている。

次に、冷媒通路１５ｂを形成する第２チューブ２２の詳細を図６により説明する。図６（ａ）は、第２チューブ２２の正面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の側面図であり、図７は、図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

第２チューブ２２は、図７に示すように、断面扁平形状の扁平チューブで形成されている。この扁平チューブは、アルミニュウム材を押し出し成形して形成したもので、多数の冷媒通路穴２２ａが断面扁平形状の内部に並列に形成された扁平多穴チューブである。

また、第２チューブ２２の全体形状は、図６（ａ）に示すように、第２チューブ２２の扁平面２２ｂ同士が対向するように折り返されて、蛇行しながら第１チューブ２１の積層方向に延びる蛇行形状になっている。なお、扁平チューブにおける扁平面２２ｂとは、扁平チューブの外側面に形成された平坦面を意味する。

さらに、第２チューブ２２の一方の端部（図６では上方側端部）には冷媒を流入させる冷媒流入パイプ２２ｃが接続され、他方の端部（図６では下方側端部）には冷媒を流出させる冷媒流出パイプ２２ｄが接続されている。従って、第２チューブ２２によって図３の破線矢印に示すような蛇行形状の冷媒通路１５ｂが形成されている。

また、第２チューブ２２は、第１チューブ２１相互間の空間によって形成された第２チューブ配置用空間Ｓに配置されており、給湯水と冷媒が、第１チューブ２１の平坦面２３ａ、２４ａおよび第２チューブ２２の扁平面２２ｂを介して熱交換できるようになっている。

ここで、上記の水−冷媒熱交換器１５の製造方法について、図８により説明する。図８は、第１チューブ２１を複数個積層配置したものと第２チューブ２２の側面図である。まず、上述の第１チューブ２１を必要個数（本実施形態では３個）用意するとともに、扁平多穴チューブを蛇行形状に成形した第２チューブ２２を用意する。

まず、積層工程では、第１チューブ２１を、複数個積層配置して、給湯水流入配管２１ａ、給湯水流出配管２１ｂおよび接続配管２１ｃを接続する。これにより、水通路１５ａを形成するとともに、第１チューブ２１相互間に形成される空間によって第２チューブ配置用空間Ｓを形成する。

この積層工程において、接続配管２１ｃの長さを第２チューブ２２の厚みに相当する長さにすることで、第２チューブ配置用空間Ｓを容易に第２チューブ２２の外形形状に適合する形状とすることができる。また、本実施形態では、各配管２１ａ〜２１ｃとして銅管を採用して、第１チューブ２１をろう付け接合して形成する際に、同時に各配管２１ａ〜２１ｃをろう付け接合している。

そして、組付構成において、第２チューブ２２を、第１チューブ２１の平坦面２３ａ、２４ａに平行な方向（図８の矢印Ｄ方向）に移動させることによって、第２チューブ配置用空間Ｓに組み付ける。より具体的には、平坦面２３ａ、２４ａと第２チューブ２２の扁平面２２ｂが平行となる方向に移動させて、平坦面２３ａ、２４ａと扁平面２２ｂが当接するように組み付ける。

さらに、組付工程後の状態の第１チューブ２１および第２チューブ２２を治具等によって仮固定した状態で炉内へ搬送し、炉内でＤＸガス（一酸化炭素ガス）雰囲気中で６００℃程度に加熱して、第１チューブ２１にメッキされたスズ合金を融解させる。そして、再びスズ合金が凝固するまで冷却することで、第１チューブ２１の平坦面２３ａと第２チューブの扁平面２２ｂが接合されて、水−冷媒熱交換器１５が製造される。

次に、上記の構成における本実施形態のヒートポンプ式給湯機の作動について説明する。ヒートポンプ式給湯機に外部から電源が供給された状態で、給湯機用操作パネル１９の給湯器作動信号が制御装置１８に入力されると、制御装置１８がヒートポンプ式給湯機の運転を開始する。

具体的には、制御装置１８が予め記憶した制御プログラムに基づいて、電動水ポンプ１３、圧縮機１４の電動モータ１４ａ、膨張弁１６の電動アクチュエータ１６ｂ、電動室外ファン１７ａ等を作動させる。

圧縮機１４が作動すると、圧縮機１４から吐出された高温高圧の冷媒は、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂに流入して、電動水ポンプ１３によって貯湯タンク１０の下方側から水通路１５ａに流入した給湯水と熱交換する。これにより、給湯水が加熱される。加熱された給湯水は、貯湯タンク１０の上方側に貯留される。

なお、本実施形態の水−冷媒熱交換器１５では、図３に示すように、実線で示す水通路１５ａを通過する給湯水の流れ、および、破線で示す冷媒通路１５ｂを通過する冷媒の流れが対向流となっているので、給湯水と冷媒との温度差を確保して効率よく熱交換させることができる。

一方、水−冷媒熱交換器１５で放熱した高圧冷媒は膨張弁１６にて減圧膨張されて、アキュムレータに流入する。アキュムレータで気液分離された気相冷媒は、再び圧縮機１４に吸入される。

次に、上記構成における作用効果を説明する。本実施形態の水−冷媒熱交換器１５では、蛇行形状の第２チューブ２２を、第１チューブ２１相互間の空間によって形成された第２チューブ配置用空間Ｓに配置しているので、第１チューブ２１および第２チューブ２２を容易かつ短時間で組み付けることができる。

しかも、第２チューブ配置用空間Ｓが、第１チューブ２１相互間の空間、すなわち、第１チューブ２１の平坦面２３ａ、２４ａの間の空間によって形成されているので、熱交換器全体として小型化を図ることができる。その結果、ヒートポンプ式給湯機全体としての小型化を図ることもできる。

また、第１チューブ２１の平坦面２３ａ、２４ａと第２チューブ２２の扁平面２２ｂがスズ合金を介して接合されているので、異種金属で形成された第１チューブ２１（銅）と第２チューブ（アルミニウム）とを良好に接合できるとともに、熱交換性能を向上できる。さらに、第１、２チューブ２１、２２を銅で形成して、ろう付け接合する場合に対して、低コスト化できる。

また、第１チューブ２１の内部に、第１チューブ２１の伝熱面積を増加させるインナーフィン２５が配置されているので、より一層、熱交換性能を向上させることができる。

また、第１流体である給湯水を、銅製の第１チューブ２１を通過させるので、給湯水にアルミニウムのイオンが溶け出すことがなく、給湯水を飲料水として用いても人体に有害な影響を及ぼさない。さらに、第２チューブ２２として扁平多穴チューブを採用して耐圧性を向上させているので、第２チューブ２２に高圧冷媒を通過させることができる。

すなわち、本実施形態の水−冷媒熱交換器１５は、大型化を招くことなく、組み付けが容易な熱交換器であるだけでなく、ヒートポンプ式給湯機に適用した場合にも、極めて有効な作用効果を奏する。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、第１チューブ２１と第２チューブ２２とをスズ合金を介して接合しているが、本実施形態では、図９の側面図に示すように、５個の第１チューブ２１を積層し、固定手段であるボルト２８によって、第２チューブ２２を第２チューブ２２配置用空間Ｓに機械的に固定している。なお、その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態の水−冷媒熱交換器１５の製造方法を説明すると、第１実施形態で説明した積層工程において、接続配管２１ｃの長さを調整して、第２チューブ配置用空間Ｓと第２チューブ２２がシマリバメのハメアイ寸法関係となるようにする。そして、組付工程において、第２チューブ２２を第２チューブ配置用空間Ｓに圧入することによって、平坦面２３ａ、２４ａと扁平面２２ｂを当接させる。

さらに、組付工程後の状態の第１チューブ２１および第２チューブ２２を第１チューブ２１の積層方向両側（図９の上下方向両側）から板バネ２６を介してプレート２７ａ、２７ｂで挟み込み、プレート２７ａ、２７ｂに設けられた貫通穴にボルト２８を貫通させてナット２９と締結する。

本実施形態の水−冷媒熱交換器１５では、第２チューブ２２が第２チューブ配置用空間Ｓに圧入され、さらに、板バネ２６によって、第１チューブ２１の積層方向に荷重をかけているので、平坦面２３ａ、２４ａと第２チューブ２２の扁平面２２ｂを確実に当接させることができる。その結果、給湯水と冷媒との熱交換を促進して、水−冷媒熱交換器１５の熱交換性能を向上できるとともに、第１チューブ２１および第２チューブ２２の位置ずれも防止できる。

なお、本実施形態の水−冷媒熱交換器１５の構成では、第１実施形態で説明した積層工程において、接続配管２１ｃの長さを調整して、第２チューブ配置用空間Ｓと第２チューブ２２がスキマバメのハメアイ関係となるようにしてもよい。

この場合は、第１チューブ２１の平坦面２３ａ、２４ａと第２チューブ２２の扁平面２２ｂとの界面に生じる隙間によって熱抵抗が生じることがある。そこで、第１チューブ２１の平坦面２３ａ、２４ａと第２チューブ２２の扁平面２２ｂとの間に熱伝導グリス（例えば、オイルコンパウンド、シリコーングリス）や、熱伝導性の高いコンパウンド（例えば、アルミニウム粉末入りコンパウンド）を塗布する。

これによれば、熱伝導グリスおよびコンパウンドによって、第１チューブ２１と第２チューブ２２との間の熱抵抗を低減できるので、水−冷媒熱交換器１５の熱交換性能を向上できる。また、機械的な固定手段によって第１チューブ２１および第２チューブ２２を固定しているので、上記の熱伝導グリスおよびコンパウンドを確実に保持できる。

（第３実施形態）
上述の第１実施形態では、隣接する３個の第１チューブ２１の接続部２３ｃ、２４ｃ同士を、接続配管２１ｃによって接続しているが、本実施形態では、図１０に示すように、６個の第１チューブ２１を積層配置している。なお、図１０（ａ）は、本実施形態の水−冷媒熱交換器１５の正面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の側面図である。

本実施形態では、第１実施形態の図４で説明した２個の第１チューブ２１を一組として、一組の第１チューブ２１の平坦面２３ａ、２４ａ同士を直接ろう付け接合している。ろう付け接合された平坦面２３ａ、２４ａのうち、給湯水流れ方向の一端側に設けられた接続部２３ｃ、２４ｃ同士を直接接続している。

そして、ろう付け接合されていない平坦面２３ａ、２４ａのうち、他端側に設けられた接続部２３ｃ、２４ｃ同士を接続配管２１ｃによって接続している。このように一組の第１チューブ２１が積層されて接続されることによって、図１０の実線矢印に示すような蛇行形状の水通路１５ａが形成される。

また、積層された一組の第１チューブ２１同士が接続配管２１ｃによって接続されているので、一組の第１チューブ２１相互間には空間が形成される。そして、この空間によって、第２チューブ２２を配置する第２チューブ配置用空間Ｓが形成されている。

そして、第１実施形態と同様に、第２チューブ２２を第２チューブ配置用空間Ｓに組み付けて、第１チューブ２１および第２チューブ２２を接合することによって、本実施形態の水−冷媒熱交換器１５が製造される。

従って、本実施形態の構成の水−冷媒熱交換器１５においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、２個の第１チューブ２１を一組として接合しているので、給湯水流入配管２１ａおよび給湯水流出配管２１ｂを給湯水の流れ方向の同一端部側に配置できる。その結果、ヒートポンプ式給湯機に適用される際に、給湯水用配管の取り回しが容易になる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）第１、３実施形態では、第１チューブ２１の平坦面２３ａ、２４ａと第２チューブ２２の扁平面２２ｂとをスズ合金を介して接合しているが、第１チューブ２１と第２チューブとの接合手段はこれに限定されない。例えば、接着剤による接着、圧接等の接合手段を採用してもよい。

なお、接着剤を介して接合する場合は、高熱伝導性を有するとともに接着強度の高い高熱伝導接着剤（エポキシ系接着剤）を採用することが望ましい。これにより、接着剤を介して接合しても熱交換性能が低下することがない。さらに、第１、３実施形態の水−冷媒熱交換器１５に、第２実施形態で説明した、機械的な固定手段を適用してもよい。

（２）上述の実施形態では、インナーフィン２５として波形のコルゲートフィンを採用しているが、中空の角柱を組み合わせた箱形形状、中空の円柱または半円柱を組み合わせた形状、板状部材を折り返した矩形形状、台形形状のフィンを採用してもよい。また、熱交換性能を十分に得られる場合は、インナーフィン２５を廃止してもよい。

（３）上述の実施形態では、第１チューブ２１を３個、５個、６個積層しているが、第１チューブ２１の積層数はこれに限定されず、第２チューブ２２の蛇行形状の折り返し数に応じて、適宜積層枚数を変更してもよい。

（４）上述の実施形態では、本発明の熱交換器をヒートポンプ式給湯機の水−冷媒熱交換器１５として適用して、貯湯タンク１０に貯湯される給湯水の加熱用に用いているが、本発明の熱交換器の適用はこれに限定されない。例えば、床暖房専用ＬＬＣを加熱する床暖房用熱交換器、あるいは、風呂の水と温水を熱交換させる追い焚き用熱交換器に適用してもよい。

第１実施形態のヒートポンプ式給湯機の全体構成図である。 第１実施形態の水−冷媒熱交換器の外観斜視図である。 （ａ）は第１実施形態の水−冷媒熱交換器の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 第１実施形態の第１チューブの分解斜視図である。 （ａ）は第１実施形態の第１チューブを積層したものの正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 （ａ）は第１実施形態の第２チューブの正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 第１実施形態の水−冷媒熱交換器の組付を説明するための説明図である。 第２実施形態の水−冷媒熱交換器の側面図である。 （ａ）は第３実施形態の水−冷媒熱交換器の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。

符号の説明

２１…第１チューブ、２２…第２チューブ、２２ｂ…扁平面、
２３、２４…プレート部材、２３ａ、２４ａ…平坦面、２５…インナーフィン、
２８…ボルト、Ｓ…第２チューブ配置用空間。

Claims (12)

1. 平坦面（２３ａ、２４ａ）を有する一対のプレート部材（２３、２４）を組み合わせて形成され、内部を第１流体が通過する第１チューブ（２１）と、
   前記第１流体と熱交換する第２流体が通過する断面扁平形状の第２チューブ（２２）とを備え、
   前記第１チューブ（２１）は、前記平坦面（２３ａ、２４ａ）に垂直な方向に複数個積層配置されており、
   前記第２チューブ（２２）は、蛇行しながら前記第１チューブ（２１）の積層方向に延びる蛇行形状になっており、
   さらに、前記第２チューブ（２２）は、前記第１チューブ（２１）相互間の空間によって形成されて前記蛇行形状に適合する形状の第２チューブ配置用空間（Ｓ）に配置されていることを特徴とする熱交換器。
2. 対向する前記平坦面（２３ａ、２４ａ）と前記第２チューブ（２２）の扁平面（２２ｂ）が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 対向する前記平坦面（２３ａ、２４ａ）と前記扁平面（２２ｂ）は、スズ合金を介して接合されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 対向する前記平坦面（２３ａ、２４ａ）と前記扁平面（２２ｂ）は、高熱伝導接着剤で接着されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
5. 対向する前記平坦面（２３ａ、２４ａ）と前記第２チューブ（２２）の扁平面（２２ｂ）が当接していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
6. 前記第２チューブ（２２）は、前記第１チューブ（２１）相互間の空間に圧入されていることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
7. 前記第１チューブ（２１）と前記第２チューブ（２２）とを機械的に固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱交換器。
8. 前記第１チューブ（２１）と前記第２チューブ（２２）は、ボルト（２８）によって固定されていることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
9. 前記第１チューブ（２１）の内部には、前記第１チューブ（２１）の伝熱面積を増加させるインナーフィン（２５）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の熱交換器。
10. 前記第１チューブ（２１）は、銅で形成されており、
    前記第２チューブ（２２）は、アルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の熱交換器。
11. 前記第２チューブ（２２）は、複数の流体通路を有する多穴チューブであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の熱交換器。
12. 第１流体と第２流体とを熱交換させる熱交換器の製造方法であって、
    前記第１流体が通過する第１チューブ（２１）として、平坦面（２３ａ、２４ａ）を有する一対のプレート部材（２３、２４）を組み合わせて形成したものを用意し、
    前記第２流体が通過する第２チューブ（２２）として、断面扁平形状の扁平チューブを蛇行形状に成形したものを用意し、
    前記第１チューブ（２１）を、複数個積層配置して、前記第１チューブ（２１）相互間に形成される空間によって前記蛇行形状に適合する形状の第２チューブ配置用空間（Ｓ）を形成する積層工程と、
    前記第２チューブ（２２）を、前記平坦面（２３ａ、２４ａ）に平行な方向に移動させることによって、前記第２チューブ配置用空間（Ｓ）に組み付ける組付工程とを有することを特徴とする熱交換器の製造方法。

Images