WO2006123535A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2006123535A1
WO2006123535A1 PCT/JP2006/308973 JP2006308973W WO2006123535A1 WO 2006123535 A1 WO2006123535 A1 WO 2006123535A1 JP 2006308973 W JP2006308973 W JP 2006308973W WO 2006123535 A1 WO2006123535 A1 WO 2006123535A1
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tube
core tube
core
soot
heat exchanger
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PCT/JP2006/308973
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Inventor
Mitsuharu Numata
Yutaka Shibata
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
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    • Y10T29/49362—Tube wound about tube

Definitions

  • the present invention relates to heat exchange, and more particularly, to a heat exchange comprising a core tube having a protrusion formed on the inner surface by pressing the outer surface, and a soot tube wound around the outer surface of the core tube.
  • a heat exchanger for exchanging heat between the first fluid and the second fluid may be provided.
  • heat exchange for a water heater such as a heat pump water heater has a double pipe force of a core pipe through which water flows and a vertical pipe through which refrigerant flows, and this is formed into an elliptical spiral shape.
  • a spiral tube is wound around the outer periphery of the jig corresponding to the core tube, and then the jig is pulled out to form a vertical tube shape body.
  • the core tube is inserted into the vertical tube shape body, and the heat exchanger is inserted.
  • a technique for forming the above has been proposed.
  • a technique has been proposed in which a protrusion is provided on the inner surface by pressing the outer surface of the core tube to improve the heat transfer performance (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 6-70556
  • the jig is removed to form a tubular tube-shaped body, and a core tube is inserted into the tubular tube-shaped body to form a heat exchanger
  • poor contact between the core tube and the soot tube may occur and heat transfer performance may be reduced.
  • the core tube and the vertical tube are uneven because the cross section of the core tube is uneven at the bent part. May cause poor contact with the heat transfer performance.
  • the object of the present invention is to overcome the above problems and press the outer surface to form protrusions on the inner surface.
  • the heat transfer performance of a heat exchanger having a core tube and a soot tube wound around the outer surface of the core tube is improved.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a heat exchanger having good heat transfer performance.
  • the heat exchange according to the first invention is a heat exchange comprising a core tube having a protrusion formed on the inner surface by pressing the outer surface, and a soot tube wound around the outer surface of the core tube.
  • the tube has a straight portion and a bent portion, and the outer surface of the soot tube is in contact with the outer surface of the core tube without gaps in the portion on the bending center side of the bending portion, and in the portion on the bending center side of the bending portion.
  • the outer surface of the soot tube and the outer surface of the core tube are joined by a brazing material.
  • protrusions are provided on the inner surface of the core tube of the heat exchanger. Therefore, the heat transfer coefficient is improved by the protrusions provided in the pipe, and the performance of the entire heat exchange is improved.
  • the spiral tube is wound around the core tube and then formed into an elliptical spiral shape, the cross section of the core tube is uneven due to the protrusion at the bent portion, resulting in poor contact between the core tube and the spiral tube. Heat transfer performance may be reduced.
  • the outer surface of the tube is in contact with the outer surface of the core tube without any gap in the bent center side portion of the bent portion, and in the portion of the bent portion on the bent center side.
  • the outer surface of the core and the outer surface of the core tube are joined by a brazing material. Therefore, at least at the bending center side portion of the bent portion, contact failure between the core tube and the rod tube does not occur, and heat transfer performance can be improved.
  • the method of manufacturing a heat exchanger according to the second invention is a method of manufacturing a heat exchanger comprising a core tube and a soot tube, and presses the outer surface of the core tube to form protrusions on the inner surface.
  • a process in which the outer tube is wound around the outer surface of the core tube, a step in which the outer tube is wound around the outer surface of the core tube, and the outer surface of the outer tube and the outer surface of the core tube are brazed. Brazing process.
  • the cross section of the core tube is uneven due to the protrusion at the bent part, resulting in poor contact between the core pipe and the vertical tube, and the heat transfer performance decreases. There is a fear.
  • the outer surface of the core tube is pressed to form a protrusion on the inner surface, and then the soot tube is wound around the outer surface of the core tube, and the soot tube is wound around the outer surface of the core tube. Work to bend the core tube by bending the core tube and the whole tube using a jig or the like.
  • the outer surface of the soot tube can be in contact with the outer surface of the core tube without any gaps, and at least in the bent center side portion of the bent portion, contact failure between the core tube and the soot tube does not occur, and the heat transfer performance is reduced. Improvement can be achieved.
  • the bent portion is not provided with a protrusion, and the bent portion has a force that cannot obtain the effect of improving the heat transfer performance by the protrusion.
  • the soot tube is wound around the outer surface of the core tube, if the core tube and the entire soot tube are bent, the overall strength will increase even if there are protrusions on the bent part, and during the bending work process It is possible to suppress the occurrence of large deformation and breakage in the recessed portion of the outer surface of the core tube.
  • the outer surface of the soot tube and the outer surface of the core tube are brazed with a brazing material, so that the core tube and the soot tube can be joined to improve the heat transfer performance.
  • a heat exchanger is the heat exchanger according to the first aspect of the invention, wherein a core tube having a protrusion formed on the inner surface by pressing the outer surface, and a soot tube wound around the outer surface of the core tube And a brazing material that brazes the outer surface of the soot tube and the outer surface of the core tube, wherein the core tube has a bent portion formed by being bent in a state where the soot tube is wound around the outer surface. And then.
  • the core tube has a straight portion and a bent portion.
  • the bent portion is formed by being bent in a state where the soot tube is wound around the outer surface of the core tube, so that the outer surface of the soot tube is the same as the outer surface of the core tube. It can be wound so that there is no gap between them.
  • the heat transfer coefficient is improved by the protrusions provided in the pipe, and the overall heat exchange performance is improved. improves.
  • the core tube is wound around the core tube and then formed into an elliptical spiral shape, the cross section of the core tube is uneven due to the protrusions at the bent portion, so that the contact between the core tube and the core tube is poor. May occur and heat transfer performance may be reduced.
  • the outer surface of the tube is in contact with the outer surface of the core tube without any gaps at the bending center side of the bent part.
  • the outer surface of the soot tube and the outer surface of the core tube are joined by a brazing material at the bending center side portion of the bent portion. Therefore, contact failure between the core tube and the rod tube does not occur at least at the bending center side portion of the bent portion, and heat transfer performance can be improved.
  • the outer surface of the core tube is pressed to form a protrusion on the inner surface, and then the soot tube is wound around the outer surface of the core tube. While being wound around the outer surface, the core tube and the entire vertical tube are bent using, for example, a jig, and the core tube is bent. In this way, at least at the bending center side part of the bending part that comes into contact with a jig or the like in the course of bending work, the outer surface of the soot tube can be in contact with the outer surface of the core tube without any gaps, and at least bends. In the portion on the bending center side of the portion, contact failure between the core tube and the soot tube does not occur, and heat transfer performance can be improved.
  • the bent portion is not provided with a protrusion, and the bent portion has a force that cannot obtain the effect of improving the heat transfer performance by the protrusion.
  • the soot tube is wound around the outer surface of the core tube, if the core tube and the entire soot tube are bent, the overall strength will increase even if there are protrusions on the bent part, and during the bending work process It is possible to suppress the occurrence of large deformation and breakage in the recessed portion of the outer surface of the core tube.
  • the outer surface of the soot tube and the outer surface of the core tube are brazed with a brazing material, so that the core tube and the soot tube can be joined to improve the heat transfer performance.
  • FIG. 2 Schematic of the water heat exchanger.
  • FIG. 3 Plan view of the core tube.
  • FIG. 4 (a) A partially enlarged view including a bent portion of a heat exchanger.
  • FIG. 5A is a diagram showing a process of forming a spiral projection of a core tube.
  • B The figure showing the formation process of the up-and-down corresponding protrusion of a core pipe.
  • FIG. 6 is a diagram showing a process of forming a bent portion of a core tube.
  • FIG. 7 (a) A diagram showing an application process of a paste-like brazing material. (B) The figure showing the brazing process of a heat exchanger.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a heat pump type water heater employing the heat exchanger of the present invention.
  • the heat pump water heater in order to efficiently use the night electricity with a low electricity bill, water is boiled over a long time to about 90 ° C over about 10 ° C.
  • the heat pump water heater includes a hot water storage unit 1 and a heat pump unit 2.
  • Hot water supply 1 includes a water pipe 11, a hot water storage tank 12, a water circulation pump 13, a water supply pipe 3, a core pipe 31 constituting a water heat exchanger 30, a hot water pipe 16, and a mixing valve 17 And a hot water supply pipe 18 are sequentially connected.
  • tap water is supplied from the water supply pipe 11 to the hot water storage tank 12.
  • Hot water storage tank 12 Water having a low temperature is supplied from the water circulation pump 13 to the core pipe 31 of the water heat exchanger 30 and heated. The heated hot water flows into the upper part of the hot water storage tank 12. Hot hot water discharged from the upper part of the hot water storage tank 12 through the hot water pipe 16 is mixed with cold water in the mixed water pipe 19 by the mixing valve 17. The temperature of the hot water supply is adjusted by the mixing valve 17 and supplied to the user through the hot water supply pipe 18.
  • the heat pump unit 2 includes a refrigerant circulation circuit.
  • the refrigerant circulation circuit includes a compressor 21, a water heat exchanger 30, an expansion valve 23, and an air heat exchanger 24. Are connected in order.
  • the refrigerant is compressed to a high pressure by the compressor 21 and then sent to the hydrothermal exchanger 30.
  • the refrigerant heat-exchanged in the water heat exchanger 30 passes through the expansion valve 23 and is supplied to the air heat exchanger.
  • the refrigerant absorbs heat from the surroundings and is returned to the compressor 21.
  • Fig. 2 is a schematic diagram of hydrothermal exchange 30 in a heat pump water heater. As shown in FIG. 2, the hydrothermal reversal 30 is composed of a core tube 31 and a soot tube 32.
  • the core tube 31 has a straight portion A and a bent portion B on the same plane, is formed in a spiral shape so as to be an oval shape, and forms a water passage W.
  • the soot tube 32 is spirally wound around the outer periphery of the core tube 31 to form a refrigerant passage R.
  • the outer periphery of the spiral in the core tube 31 is the water inlet 311, and the center of the spiral in the core tube 31 is the water outlet 312.
  • the refrigerant in the vertical pipe 32 also flows in the A22 direction force at the refrigerant inlet 322 and dissipates heat. Thereafter, the A21 direction force also flows out at the refrigerant outlet 321.
  • the tap water supplied in the Al 1 direction at the water inlet 311 is heated by this heat and becomes hot water and flows out in the direction A12 at the water outlet 312.
  • the core tube 31 will be described.
  • Tube 31 was used.
  • the protrusions 313 provided on the upper side when viewed from the paper surface direction are displayed.
  • the core tube 31 is formed in a spiral shape so as to have an elliptical shape on the same plane, and forms a water passage W.
  • the bending radius R of the core tube 31 is 40 mm. It has become.
  • the bending radius R of the core tube 31 is the core Desirably 3 to 5 times the outer diameter of tube 31.
  • FIG. 4 (a) is a partially enlarged view including the bent portion B of the water heat exchanger 30 in the heat pump water heater
  • FIG. 4 (b) is a CC sectional view of the bent portion.
  • the inner surface of the core tube 31 is formed on the inner surface, the protrusion having a height HI of 1 mm, and the pitch P in the tube axis direction is It is provided to be 20mm.
  • a recess is formed on the outer surface corresponding to the portion where the protrusion is formed on the inner surface of the core tube 31.
  • the protrusion 313 is formed on the inner surface of the core tube 31.
  • a method of forming the protrusion as shown in FIG. 5A, a jig 100 having a gear shape is manufactured, and the tooth portion of the gear 100 is pressed against the outer surface of the core tube 31 to form a spiral shape.
  • the inner surface protrusion 313 of the substrate can be formed.
  • protrusions 413 arranged linearly in the tube axis direction can be formed by pressing the gear 101 at a position facing the tube axis (a).
  • the method for forming the protrusion is not limited to these methods.
  • the soot tube 32 is wound around the outer periphery of the core tube 31 in a spiral shape.
  • a bent part is formed by bending the core tube 31 and the soot tube 32 as a whole using a jig such as a pipe bender. Work to do.
  • a jig such as a pipe bender.
  • the outer diameter when the soot tube is wound around the core tube is 15 mm. It is about 7mm. Therefore, the bend is formed using a bender with an outer diameter of 15.9 mm.
  • the jig used in this embodiment is composed of fixed jigs 50 and 60 and an operating jig 70.
  • the noop bender is not limited as a jig.
  • the outer surface of the core tube 32 can contact the outer surface of the core tube 31 without a gap at least in the portion on the bending center side that contacts the jig 50.
  • the cross section of the core tube becomes uneven due to the protrusion at the bent part, resulting in poor contact between the core tube and the vertical tube, resulting in a decrease in heat transfer performance.
  • the outer surface of the core tube 31 is pressed to form protrusions on the inner surface, and then the steel tube 32 is wound around the outer surface of the core tube 31, at least at the portion of the bending portion on the bending center side. The poor contact between the core tube 31 and the soot tube 32 does not occur, and the heat transfer performance can be improved.
  • the bent portion is not provided with a protrusion, and the bent portion has a force that cannot obtain the effect of improving the heat transfer performance by the protrusion.
  • the core tube 32 is wound around the outer surface of the core tube 31, if the core tube 31 and the entire core tube 32 are curved, the overall strength increases even if the bent part is provided with a protrusion, and the It is possible to suppress the occurrence of large deformation and breakage in the recessed part of the outer surface of the core tube during the work process.
  • a brazing operation is performed.
  • a heat exchanger 30 in which a plurality of soot tubes 32 are spirally wound around a core tube 31, the paste contained in a container 80 on the soot tube 32 A brazing material 33 is applied.
  • brazing is performed by passing the heat exchanger 30 through the vacuum furnace or the atmosphere furnace H.
  • the outer surface of the steel tube 32 and the outer surface of the core tube 31 are joined by the brazing material 33.
  • the bent portions B1 to B6 at least at the portion on the bending center side, the outer surface of the soot tube 32 and the outer surface of the core tube 31 are joined by the brazing material 33, so that the heat transfer performance can be improved.

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Abstract

　芯管３１の外面を押圧して内面に突起３１３を形成し、芯管３１の外周に巻管３２を螺旋状に巻き付ける。その後、芯管３１と巻管３２全体を湾曲させ、ロウ付け作業を行う。その結果、曲げ部において、曲げ中心（ｂ）側の部分においては巻管３２の外面と芯管３１の外面と隙間なく接触しており、曲げ部Ｃ－Ｃの曲げ中心（ｂ）側の部分において、巻管（３２）の外面と芯管（３１）の外面とはロウ材（３３）により結合されている。

Description

明 細 書
熱交換器
技術分野
[0001] 本発明は、熱交^^、特に外面を押圧して内面に突起が形成されている芯管と、 芯管の外面に巻き付けられた卷管とを備える熱交^^に関する。
背景技術
[0002] 空気調和装置、給湯器などに用いられる熱交換装置には、第 1流体の流路を形成 する芯管と、芯管の外面に巻き付けられ第 2流体の流路を形成する卷管とを備え、第 1流体と第 2流体との間で熱交換を行わせる熱交^^が設けられていることがある。 例えばヒートポンプ式給湯機等の給湯機用熱交 としては、水が流通する芯管と 冷媒が流通する卷管との二重管力 なり、これを長円形の渦巻形状に卷成して 1つ の熱交^^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。その際、芯管に対応する治具 の外周に、卷管を螺旋状に巻き付けた後治具を抜き取って卷管形状体を形成し、卷 管形状体に芯管を挿入して熱交換器を形成する技術が提案されている。また、熱交 における芯管の伝熱性能を向上させるため、芯管の外面を押圧することで内面 に突起を設けて伝熱性能を向上させる技術が提案されている (特許文献 1)。
特許文献 1：特公平 6— 70556号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] しかし、治具の外周に卷管を螺旋状に巻き付けた後治具を抜き取って卷管形状体 を形成し、卷管形状体に芯管を挿入して熱交換器を形成する場合、芯管と卷管との 接触不良が生じ、伝熱性能が低下するおそれがある。特に、熱交換器の芯管に外面 を押圧することで内面に突起を設けた芯管を採用した場合、曲げ部において芯管の 断面が突起により凸凹となっているため、芯管と卷管との接触不良が生じ、伝熱性能 が低下するおそれがある。
本発明の目的は、上記問題点を克服し、外面を押圧して内面に突起が形成されて いる芯管と、芯管の外面に巻き付けられた卷管とを備える熱交^^の伝熱性能の向 上を図ることにある。また、伝熱性能の良い熱交^^の製造方法を提供することにあ る。
課題を解決するための手段
[0004] 第 1発明に係る熱交翻は、外面を押圧して内面に突起が形成されている芯管と、 芯管の外面に巻き付けられた卷管とを備える熱交^^において、芯管は直線部と曲 げ部とを有し、曲げ部の曲げ中心側の部分において、卷管の外面は芯管の外面と隙 間なく接触しており、曲げ部の曲げ中心側の部分において、卷管の外面と芯管の外 面とはロウ材により結合されて 、る。
ここで、熱交換器の芯管の内面には突起が設けられている。したがって、管内に設 けた突起による熱伝達率の向上が図られ、熱交 全体の性能が向上する。一方、 芯管に卷管を巻き付けた後長円形の渦巻形状に卷成した場合、曲げ部において芯 管の断面は突起により凸凹となっているため、芯管と卷管との接触不良が生じ、伝熱 性能が低下するおそれがある。しかし、この熱交^^では、曲げ部の曲げ中心側の 部分において、卷管の外面は芯管の外面と隙間なく接触しており、且つ曲げ部の曲 げ中心側の部分において、卷管の外面と芯管の外面とはロウ材により結合されてい る。したがって、少なくとも曲げ部の曲げ中心側の部分においては、芯管と卷管との 接触不良が生じなくなり、伝熱性能の向上が図れる。
[0005] 第 2発明に係る熱交^^の製造方法は、芯管と卷管とを備える熱交^^の製造方 法であって、芯管の外面を押圧して内面に突起を形成する工程と、芯管の外面に卷 管を巻き付ける工程と、卷管が芯管の外面に巻かれた状態で芯管を曲げる工程と、 卷管の外面と芯管の外面とをロウ材でロウ付けする工程とを備えている。
通常、突起が設けられた部分で曲げ加工を行うと、曲げ部において芯管の断面は 突起により凸凹となっているため、芯管と卷管との接触不良が生じ、伝熱性能が低下 するおそれがある。しかし、本発明では、まず芯管の外面を押圧して内面に突起を形 成させた後、芯管の外面に卷管を巻き付け、卷管が芯管の外面に巻かれた状態で、 例えば治具などを用いて芯管と卷管全体を湾曲させて芯管を曲げる作業を行う。こ のような方法で、少なくとも治具などと接触する曲げ部の曲げ中心側の部分において は、卷管の外面が芯管の外面と隙間なく接触することができ、少なくとも曲げ部の曲 げ中心側の部分においては、芯管と卷管との接触不良が生じなくなり、伝熱性能の 向上が図れる。
また、突起が設けられた部分に曲げ加工を行うと、曲げ作業過程で芯管外面の凹 んだ部位に大きな変形が発生し、破損などが発生するおそれがある。そこで、従来は 、曲げ部には突起を設けず、曲げ部においては突起による伝熱性能の向上効果を 得ることできな力つた。しかし、卷管が芯管の外面に巻かれた状態では芯管と卷管全 体を湾曲させると、曲げ部に突起が設けられていても、全体の強度が大きくなり、曲 げ作業過程で芯管外面の凹んだ部位に大きな変形と破損が発生するのを抑制する ことができる。
さらに、ロウ付け工程において、卷管の外面と芯管の外面とをロウ材でロウ付けする ことで、芯管と卷管とを接合させ、伝熱性能の向上を図ることができる。
[0006] 第 3発明に係る熱交換器は、第 1発明に記載の熱交換器において、外面を押圧し て内面に突起が形成された芯管と、芯管の外面に巻き付けられた卷管と、卷管の外 面と芯管の外面とをロウ付けするロウ材とを備え、その内、芯管は外面に卷管が巻き 付けられた状態で曲げられて形成される曲げ部を有して 、る。
この発明では、芯管は直線部と曲げ部とを有する。また、曲げ部は、芯管の外面に 卷管が巻き付けられた状態で曲げられて形成することで、曲げ部の曲げ中心側の部 分にお 、て卷管の外面は芯管の外面と隙間なく接触するように巻かれることが可能と なっている。
発明の効果
[0007] 以上の説明で述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第 1発明に係る熱交翻は、熱交翻の芯管の内面には突起が設けられているた め、管内に設けた突起による熱伝達率の向上が図られ、熱交 全体の性能が向 上する。また、芯管に卷管を巻き付けた後長円形の渦巻形状に卷成した場合、曲げ 部において芯管の断面は突起により凸凹となっているため、芯管と卷管との接触不 良が生じ、伝熱性能が低下するおそれがある。しかし、この熱交^^では、曲げ部の 曲げ中心側の部分において、卷管の外面は芯管の外面と隙間なく接触するように卷 かれており、且つ曲げ部の曲げ中心側の部分において、卷管の外面と芯管の外面と はロウ材により結合されている。したがって、少なくとも曲げ部の曲げ中心側の部分に おいては、芯管と卷管との接触不良が生じなくなり、伝熱性能の向上が図れる。
[0008] 第 2発明に係る熱交換器の製造方法は、まず芯管の外面を押圧して内面に突起を 形成させた後、芯管の外面に卷管を巻き付け、卷管が芯管の外面に巻かれた状態 で、例えば治具などを用いて芯管と卷管全体を湾曲させて芯管を曲げる作業を行う。 このような方法で、少なくとも湾曲作業過程で治具などと接触する曲げ部の曲げ中心 側の部分においては、卷管の外面が芯管の外面と隙間なく接触することができ、少 なくとも曲げ部の曲げ中心側の部分においては、芯管と卷管との接触不良が生じなく なり、伝熱性能の向上が図れる。
また、突起が設けられた部分に曲げ加工を行うと、曲げ作業過程で芯管外面の凹 んだ部位に大きな変形が発生し、破損などが発生するおそれがある。そこで、従来は 、曲げ部には突起を設けず、曲げ部においては突起による伝熱性能の向上効果を 得ることできな力つた。しかし、卷管が芯管の外面に巻かれた状態では芯管と卷管全 体を湾曲させると、曲げ部に突起が設けられていても、全体の強度が大きくなり、曲 げ作業過程で芯管外面の凹んだ部位に大きな変形と破損が発生するのを抑制する ことができる。
さらに、ロウ付け工程において、卷管の外面と芯管の外面とをロウ材でロウ付けする ことで、芯管と卷管とを接合させ、伝熱性能の向上を図ることができる。
[0009] 第 3発明に係る熱交翻は、少なくとも曲げ部の曲げ中心側の部分においては、芯 管と卷管との接触不良が生じなくなり、伝熱性能の向上が図れる。また、卷管が芯管 の外面に巻かれた状態では芯管と卷管全体を湾曲させると、曲げ部に突起が設けら れていても、全体の強度が大きくなり、曲げ作業過程で芯管外面の凹んだ部位に大 きな変形と破損が発生するのを抑制することができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]ヒートポンプ給湯器の模式図
[図 2]水熱交換器の概略図。
[図 3]芯管の平面図。 [図 4] (a)熱交換器の曲げ部を含む一部拡大図。 （b)曲げ部 C Cの断面図。
[図 5] (a)芯管の螺旋状突起の形成工程を表わす図。 （b)芯管の上下対応突起の 形成工程を表わす図。
[図 6]芯管の曲げ部の形成工程を表わす図。
[図 7] (a)ペースト状ロウ材の塗布工程を表わす図。 （b)熱交換器のロウ付け工程を 表わす図。
符号の説明
[0011] 1 給湯サイクル
100 ヒートポンプ給湯器
2 冷媒サイクル
30 水熱交換器
31 芯管
311 水流入口
312 水流出口
313, 413 突起
32 卷管
33 ロウ材
50, 60, 70 曲げ用治具
100 突起形成治具
発明を実施するための最良の形態
[0012] 本発明に係る熱交翻につ!ヽて、添付図及び実施例に基づ!ヽて説明する。
図 1は、本発明の熱交換器を採用したヒートポンプ式給湯機の模式図である。図 1に 示すヒートポンプ式給湯器においては、電気代の安い夜間電力を効率的に利用する ため、長い時間をかけて水を約 10°C力も約 90°Cまで一過式で沸かす。ここで、ヒート ポンプ式給湯機は、貯湯ユニット 1とヒートポンプユニット 2とを備えている。給湯ュ- ット 1は、水道管 11と、貯湯タンク 12と、水循環用ポンプ 13と、給水管 3と、水熱交換 器 30を構成する芯管 31と、温湯管 16と、混合弁 17と、給湯管 18とが順に連結され ている。ここでは、給水管 11から貯湯タンク 12に水道水が供給される。貯湯タンク 12 の底部力も温度の低い水が水循環用ポンプ 13より水熱交換器 30の芯管 31に供給 され加熱される。加熱された温湯は、貯湯タンク 12の上部に流入される。温湯管 16 を経て貯湯タンク 12の上部から出湯される高温の温湯は、混合弁 17により混合水管 19の冷水と混合される。この混合弁 17により給湯の温度が調節され、給湯管 18によ りユーザに供給される。
[0013] 次に、ヒートポンプユニット 2は冷媒循環回路を備え、この冷媒循環回路は、圧縮機 21と、水熱交換器 30と、膨張弁 23と、空気熱交換器 24とを、卷管 32により順に接続 して構成される。冷媒は圧縮機 21により高圧に圧縮された後、水熱交 30に送ら れる。水熱交換器 30において熱交換された冷媒は、膨張弁 23を通過し、空気熱交 へ供給される。冷媒は、周囲からの熱を吸収して圧縮機 21に還流される。 図 2は、ヒートポンプ給湯機における水熱交^^ 30の概略図である。図 2に示すよ うに、水熱交翻 30は、芯管 31と卷管 32とによって構成されている。芯管 31は、同 一平面上において、直線部 Aと曲げ部 Bとを有しており、長円形状となるように渦巻き 形状に形成され、水通路 Wを形成している。卷管 32は、芯管 31の外周に螺旋状に 巻き付けられ、冷媒通路 Rを形成している。そして、芯管 31における渦巻きの外周側 を水流入口 311、芯管 31における渦巻きの中心側を水流出口 312としている。水熱 交換器 30において、卷管 32内の冷媒は、冷媒流入口 322において A22方向力も流 入し放熱する。その後、冷媒流出口 321において A21方向力も流出する。水流入口 311にお 、て Al 1方向力 供給された水道水はこの熱により加熱され、温湯となって 水流出口 312において A12方向に流出する。
[0014] 次に、芯管 31について説明する。本実施例では、図 3に示すように、内径 Dが 8m mの管内面に、高さ HIが lmmの突起を、管軸方向のピッチ Pが 20mmになるように 上下対称に設けている芯管 31を使用した。図 3においては、紙面方向から見て上方 に設けられた突起 313のみが表示されている。また、芯管 31の内面には、突起が設 けられていない平面部 3 laが存在する。したがって、管内に設けた突起 313による熱 伝達率の向上が図られ、熱交翻全体の性能が向上する。また、芯管 31は、同一平 面上にお!、て長円形状となるように渦巻き形状に形成され、水通路 Wを形成して 、る 力 芯管 31の曲げ半径 Rは、 40mmとなっている。ここで、芯管 31の曲げ半径 Rが芯 管 31外径の 3〜5倍であることが望ましい。
図 4 (a)は、ヒートポンプ給湯機における水熱交換器 30の曲げ部 Bを含む一部拡大 図であり、図 4 (b)は曲げ部の C C断面図である。本実施形態では、内径 Dが 8mm の芯管 31の外面を押圧し、外面を凹ませることによって内面に芯管 31の内面に、高 さ HIが lmmの突起を、管軸方向のピッチ Pが 20mmになるように設けている。すな わち、芯管 31の内面に突起が形成された部位に対応する外面には凹みが形成され ている。また、図 4 (b)の断面図に示すように、芯管 31の外周に卷管 32を螺旋状に 巻き付けた後、芯管 31と卷管 32全体を湾曲させた曲げ部において、曲げ中心 (D) 側の部分においては卷管 32の外面と芯管 31の外面と隙間なく接触しており、曲げ 部 C— Cの曲げ中心 (D)側の部分にぉ 、て、卷管（32)の外面と芯管（31)の外面と はロウ材（33)により結合されている。一方、外側の部分においては卷管 32の外面と 芯管 31の外面との間に隙間が形成されている。
<熱交換器の製造工程 >
まず、芯管 31の内面に突起 313を形成する。ここで、突起の形成方法として、図 5 ( a)に示すように、歯車状の形をした治具 100を製作し、歯車 100の歯の部分を芯管 3 1の外面に押し付けて螺旋状の内面突起 313を形成することができる。なお、図 5 (b) に示すように、管軸 (a)に対し対向する位置に歯車 101を押し付ける方法で、管軸方 向に直線的に並んでいる突起 413を形成することができる。また、突起の形成方法と して、これらの方法に限定するものではない。
次に、芯管 31の外周に卷管 32を螺旋状に巻き付ける。その後、卷管 32が芯管 31 の外面に巻かれた状態で、例えば通常市販されて 、るパイプベンダーなどの治具を 用いて芯管 31と卷管 32全体を湾曲させて曲げ部を形成する作業を行う。図 6に示す ように、本実施形態では、芯管の外径が 9. 5mm,卷管の外径が 6. 2mmであるため 、芯管に卷管を巻いた状態での外径は 15. 7mm程度となる。従って外径が 15. 9m mのベンダーを用いて曲げ部を形成する。本実施例で使用する治具は、固定された 治具 50, 60と稼動する治具 70とで構成されている。まず、卷管 32が芯管 31の外面 に巻かれた状態で、固定された治具 50と 60との間に挟み、固定された治具 70を治 具 50の円心 501を中心に矢印方向に曲げる。このような作業過程において、曲げ中 心 501側においては、卷管 32と芯管 31とが治具 50に沿うように曲げられるため、卷 管 32の外面が芯管 31の外面と隙間なく接触するように巻かれることができる。また、 治具としてノィプベンダーを限定するものではない。
[0016] このような方法で、少なくとも治具 50と接触する曲げ中心側の部分においては、卷 管 32の外面が芯管 31の外面と隙間なく接触することができる。通常、突起が設けら れた部分に曲げ加工を行うと、曲げ部において芯管の断面は突起により凸凹となつ ているため、芯管と卷管との接触不良が生じ、伝熱性能が低下するおそれがある。し かし、本発明では、まず芯管 31の外面を押圧して内面に突起を形成させた後、芯管 31の外面に卷管 32を巻き付け、少なくとも曲げ部の曲げ中心側の部分においては、 芯管 31と卷管 32との接触不良が生じなくなり、伝熱性能の向上が図れる。
また、突起が設けられた部分で曲げ加工を行うと、曲げ作業過程で芯管外面の凹 んだ部位に大きな変形が発生し、破損などが発生するおそれがある。そこで、従来は 、曲げ部には突起を設けず、曲げ部においては突起による伝熱性能の向上効果を 得ることできな力つた。しかし、卷管 32が芯管 31の外面に巻かれた状態では芯管 31 と卷管 32全体を湾曲させると、曲げ部に突起が設けられていても、全体の強度が大 きくなり、曲げ作業過程で芯管外面の凹んだ部位に大きな変形と破損が発生するの を抑制することができる。
[0017] 最後にロウつけ作業を行う。まず、図 7 (a)に示すように、芯管 31に複数本の卷管 3 2が螺旋状に巻かれた熱交換器 30において、卷管 32の上に容器 80に収容されて いるペースト状のロウ材 33を塗布する。その後、図 7 (b)に示すように、熱交換器 30 を真空炉あるいは雰囲気炉 H内を通過させてロウ付けを行う。この過程において、卷 管 32の外面と芯管 31の外面とはロウ材 33により結合される。曲げ部 B1〜B6におい て、少なくとも曲げ中心側の部分では、卷管 32の外面と芯管 31の外面とはロウ材 33 により結合されることとなり、伝熱性能の向上が図れる。

Claims

請求の範囲
[1] 外面を押圧して内面に突起（313, 413)が形成されている芯管（31)と、前記芯管
(31)の外面に巻き付けられた卷管（32)とを備える熱交 (30)において、 前記芯管は直線部 (A)と曲げ部 (B)とを有し、
前記曲げ部（B)の曲げ中心 (b)側の部分において、前記卷管（32)の外面は前記 芯管（31)の外面と隙間なく接触しており、
前記曲げ部 (B)の曲げ中心 (b)側の部分にぉ 、て、前記卷管（32)の外面と前記 芯管（31)の外面とはロウ材 (33)により結合されている、
熱交換器。
[2] 芯管 (31)と卷管 (32)とを備える熱交 (30)の製造方法であって、
前記芯管（31)の外面を押圧して内面に突起（313)を形成する工程と、 前記芯管（31)の外面に卷管（32)を巻き付ける工程と、
前記卷管（32)が前記芯管（31)の外面に巻かれた状態で前記芯管（31)を曲げる 工程と、
前記卷管（32)の外面と前記芯管（31)の外面とをロウ材 (33)でロウ付けする工程 と、
を備えた熱交換器 (30)の製造方法。
[3] 外面を押圧して内面に突起（313)が形成された芯管（31)と、
前記芯管（31)の外面に巻き付けられた卷管（32)と、
前記卷管（32)の外面と前記芯管（31)の外面とをロウ付けするロウ材 (33)と、 を備え、
前記芯管（31)は、外面に前記卷管（32)が巻き付けられた状態で曲げられて形成 される曲げ部（B)を有して ヽる、
請求項 1に記載の熱交換器 (30)。
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