熱交換器
【課題】水道環境下における高い耐食性を有しつつ、内管と外管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供する。
【解決手段】水が流れる外管としての第１伝熱管２０と、第１伝熱管２０の内部に配置され、冷媒が流れる内管としての第２伝熱管３０とを備え、水と冷媒との間で熱交換させる２重管タイプの熱交換器において、第１伝熱管２０と第２伝熱管３０の少なくとも一方を、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管２１、３１とするとともに、水と接触する表面全域にＣｕ金属層２２、３２を形成する。
【解決手段】水が流れる外管としての第１伝熱管２０と、第１伝熱管２０の内部に配置され、冷媒が流れる内管としての第２伝熱管３０とを備え、水と冷媒との間で熱交換させる２重管タイプの熱交換器において、第１伝熱管２０と第２伝熱管３０の少なくとも一方を、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管２１、３１とするとともに、水と接触する表面全域にＣｕ金属層２２、３２を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器に関するものであり、水と冷媒とを熱交換して水を加熱するヒートポンプ式給湯器に搭載される水冷媒熱交換器に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来の水冷媒熱交換器として、外管の内側に内管を配置した２重管タイプの熱交換器がある（例えば、特許文献１、２参照）。そして、このような２重管タイプの熱交換器では、熱伝導性、水道環境下における耐食性確保の観点から、内管と外管の両方をＣｕ金属で構成したものが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９２２２１４号公報
【特許文献２】特許第４２００３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、Ｃｕ金属は、材料費が高く、重量が重いため、内管と外管の両方をＣｕ金属で構成した熱交換器は、コストが高く、重いという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、内管と外管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、水と冷媒の一方が流れる第１伝熱管（２０）と、第１伝熱管（２０）の内部に配置され、水と冷媒の他方が流れる第２伝熱管（３０）とを備え、水と冷媒との間で熱交換させる２重管タイプの熱交換器において、第１伝熱管（２０）と第２伝熱管（３０）の少なくとも一方は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１、３１）であるとともに、水と接触する表面全域にＣｕ金属層（２２、３２）が形成されていることを特徴としている。
【０００７】
これによると、第１、第２伝熱管の少なくとも一方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成しているので、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、第１伝熱管（２０）は水が流れ、第２伝熱管（３０）は冷媒が流れるものであり、第１伝熱管（２０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１）であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層（２２）が形成されており、第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層（３２）が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
これによると、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成しているので、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、第１伝熱管（２０）は水が流れ、第２伝熱管（３０）は冷媒が流れるものであり、第１伝熱管（２０）は、母材がＣｕ金属で構成されたＣｕ金属管（２３）であり、第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層（３２）が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
これによると、第２伝熱管をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成しているので、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、第１伝熱管（２０）は冷媒が流れ、第２伝熱管（３０）は水が流れるものであり、第１伝熱管（２０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１）であり、第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層（３２）が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
これによると、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成しているので、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項２、３、４に記載の発明において、第２伝熱管（３０）は、内部に複数の流路を有する多穴管（３１）であることを特徴としている。
【００１５】
ここで、Ｃｕ金属は微細加工が困難であるため、Ｃｕ金属で多穴管を製造することが困難であったが、第２伝熱管を微細加工が容易なＡｌ金属で構成することで、第２伝熱管として多穴管を製造することができる。これにより、第２伝熱管をＣｕ金属で構成する場合と比較して、熱交換器の小型高性能化が可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、第１伝熱管（２０）および第２伝熱管（３０）は、水配管および冷媒配管と接続するための継手（４０）と接続されており、ＡｌとＣｕの共晶温度よりも融点が低い溶加材（４３）を用いて、Ｃｕ金属層（２２、３２）が継手（４０）とろう接されていることを特徴としている。
【００１７】
このように、Ｃｕ金属層を継手とろう接することで、Ａｌ金属が水に曝されるのを防止でき、高い耐食性を確保できる。また、ＡｌとＣｕの共晶温度よりも融点が低い溶加材を用いることで、ろう接の際にＣｕ金属層が溶融しないようにすることができる。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるヒートポンプ式給湯器の全体構成図である。
【図２】図１中の水冷媒熱交換器の正面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】第１実施形態における継手４０の縦断面図である。
【図５】第２実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図６】第３実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図７】第４実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図８】第５実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図９】第６実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図１０】第７実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図１１】第８実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図１２】第９実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図１３】他の実施形態における継手４０の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２１】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る熱交換器をヒートポンプ式給湯器の水冷媒熱交換器に適用したものである。図１に、本実施形態におけるヒートポンプ式給湯器の全体構成図を示す。
【００２２】
図１に示すように、ヒートポンプ式給湯器は、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装置１２を備えている。
【００２３】
貯湯タンク１０は、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、台所や風呂等に給湯される。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。
【００２４】
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、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→貯湯タンク１０上部の給湯水入口１０ｄの順に流れる。
【００２５】
ヒートポンプサイクル装置１２は、電動圧縮機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ものであり、周知の冷凍サイクルを構成している。
【００２６】
水冷媒熱交換器１５は、給湯水が流れる水流路１５ａと、電動圧縮機１４吐出後の高温高圧の冷媒が流れる冷媒流路１５ｂとを有し、給湯水と電動圧縮機１４吐出後の高温冷媒との間で熱交換させて、給湯水を加熱する加熱用熱交換器である。
【００２７】
次に、本実施形態の水冷媒熱交換器１５の具体的構造について説明する。図２に水冷媒熱交換器１５の正面図を示し、図３に図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す。
【００２８】
図２、３に示すように、水冷媒熱交換器１５は、２重管タイプのものであり、具体的には、外側に配置された第１伝熱管（外管）２０と、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管（内管）３０とを備え、第１伝熱管２０が螺旋状に巻回された構成となっている。そして、第１伝熱管２０が水流路１５ａを構成し、第２伝熱管３０が冷媒流路１５ｂを構成しており、第１伝熱管２０の内部かつ第２伝熱管３０の外部を水が流れ、第２伝熱管３０の内部を冷媒が流れることにより、第２伝熱管３０を介して、水と冷媒とが熱交換する。
【００２９】
図３に示すように、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０は、ともに断面円形状の円筒管であり、第１伝熱管２０の内部に、１つの第２伝熱管３０が同心状に配置されている。
【００３０】
第１伝熱管２０は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管２１であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層２２が形成されている。第２伝熱管３０は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管３１であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層３２が形成されている。
【００３１】
本実施形態では、Ａｌ金属管２１、３１は、どちらも、Ａｌ金属のみで構成されている。なお、Ａｌ金属管２１、３１は、母材がＡｌ金属で構成されていれば、母材の表面に他の金属層や酸化被膜が形成されていても良い。ちなみに、本明細書でいう母材とは重量比で半分以上を占めている主な材料を意味する。
【００３２】
Ｃｕ金属層２２、３２は、Ｃｕ金属材料とＡｌ金属材料との同時引抜加工または同時押出加工によって形成されたものである。なお、Ｃｕ金属層とＡｌ金属層とが予め張り合わされたクラッド材を用いての金属加工や、メッキ法、溶射法によって、Ｃｕ金属層２２、３２を形成しても良い。
【００３３】
このように、本実施形態では、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層２２、３２を形成している。これにより、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００３４】
また、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０は、その先端側にて、水配管および冷媒配管と接続するための継手（ジョイント）４０と接続されている。ここで、図４に、この継手４０の縦断面図を示す。
【００３５】
継手４０は、Ｃｕ金属もしくは真鍮で構成され、図４に示すように、第１伝熱管２０に接続される第１接続部４１と、水配管と接続される第２接続部４２とを備えている。第１接続部４１は、円筒形状の内管４１ａと外管４１ｂとが同心状に配置された２重管構造である。第１接続部４１の内管４１ａと外管４１ｂとの間が水流路となっており、この水流路は円筒形状の第２接続部４２に連なっている。第２接続部４２は、第１接続部４１の内管４１ａと外管４１ｂの延伸方向に交差（直交）する方向に延びている。
【００３６】
第１伝熱管２０および第２伝熱管３０と継手４０との接続状態では、第１接続部４１の内部（内管４１ａの内側）を第２伝熱管３０が貫通することにより、第２伝熱管３０の先端側が継手４０の外部に取り出された状態となる。また、第１伝熱管２０の内側に第１接続部４１が挿入された状態となる。
【００３７】
そして、第１伝熱管２０内面のＣｕ金属層２２が第１接続部４１の外管４１ｂとろう接され、第２伝熱管３０外面のＣｕ金属層３２が第１接続部４１の内管４１ａとろう接されることにより、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０と継手４０との間がシールされている。
【００３８】
因みに、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、溶加材（ろう材やはんだ）を用いて母材を接合する技術を意味する。融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃未満の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。
【００３９】
本実施形態では、ろう接に用いる溶加材４３として、ＡｌとＣｕとの共晶温度である５４８℃よりも融点が低いものを用いている。このような溶加材としては、例えば、Ｚｎ金属、Ｓｎ金属が挙げられる。ここで、Ａｌの融点ではなく、ＡｌとＣｕとの共晶温度よりも低い温度とするのは、ろう接の際の加熱によって、Ａｌ金属管２１、３１とＣｕ金属層２２、３２との間で金属原子が拡散するためである。これにより、ろう接の際に、Ｃｕ金属層２２、３２が溶融しないようにすることができる。
【００４０】
ところで、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０と継手４０との接続において、本実施形態とは異なり、第１接続部４１の外管４１ｂが第１伝熱管２０の外側に位置した状態とすると、第１伝熱管２０（Ａｌ金属管２１）の先端面５０が水に曝されてしまい、水道水に対する耐食性を確保できなくなってしまう。
【００４１】
これに対して、本実施形態では、第１接続部４１の外管４１ｂが第１伝熱管２０の内側に位置した状態で、第１伝熱管２０内面のＣｕ金属層２２と外管４１ｂとがろう接によって接合されている。これにより、第１伝熱管２０（Ａｌ金属管２１）の先端面５０が水に曝されるのを防止でき、水道水に対する耐食性を確保できる。
【００４２】
（第２実施形態）
図５に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図５は、図３に対応している。図５に示すように、本実施形態は、第１実施形態（図３参照）に対して、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管３０の数を１つから複数（図５では２つ）に変更したものである。なお、第２伝熱管３０のＣｕ金属層３１は第１実施形態と同様に製造されるものである。このため、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４３】
（第３実施形態）
図６に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図６は、図３に対応している。図６に示すように、本実施形態は、第１実施形態（図３参照）に対して、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管３０のＡｌ金属管３１を微細多穴管に変更したものである。
【００４４】
この微細多穴管３１は、横断面が扁平形状であって、１つの管に複数の冷媒流路１５ｂが形成されている。微細多穴管３１は、Ａｌ金属材料の押出加工または引抜加工によって形成される。また、微細多穴管３１の外面にはＣｕ金属層３２が形成されており、このＣｕ金属層３２は、メッキ法や溶射法によって形成されるものである。
【００４５】
本実施形態によれば、第１実施形態と効果に加え、次の効果も奏する。すなわち、第２伝熱管３０をＡｌ金属で構成する場合、Ａｌ金属は微細化加工が可能なため、本実施形態のように、押出加工等による微細多穴管３１の製造が可能である。ここで、伝熱管内に同じ冷媒流量を流す場合では、伝熱管内に１つの冷媒流路が形成されているときよりも、複数の冷媒流路が形成されている方が、冷媒流路の流路断面積が小さくなるので、冷媒と水との間での熱交換性能が向上する。また、複数本の伝熱管を別体で形成するよりも、１つの伝熱管で形成した方が、伝熱管全体のサイズを小さくできる。よって、第２伝熱管３０を微細多穴管３１で構成することで、水冷媒熱交換器１５の小型高性能化が可能となる。
【００４６】
（第４実施形態）
図７に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図７は、図３に対応している。図７に示すように、本実施形態は、第１実施形態（図３参照）における第１伝熱管２０を、内面にＣｕ金属層２２が形成されたＡｌ金属管２１からＣｕ金属管２３に変更したものである。Ｃｕ金属管２３は、母材がＣｕ金属で構成されたものであり、ここでは、管の全部がＣｕ金属で構成されている。第２伝熱管３０は第１実施形態と同じである。
【００４７】
本実施形態では、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の一方（第２伝熱管３０）をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層３２を形成している。これによっても、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００４８】
（第５実施形態）
図８に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図８は、図５に対応している。図８に示すように、本実施形態は、第２実施形態（図５参照）における第１伝熱管２０を、第４実施形態と同様に、内面にＣｕ金属層２２が形成されたＡｌ金属管２１からＣｕ金属管２３に変更したものである。第２伝熱管３０は第２実施形態と同じである。このため、本実施形態においても、第４実施形態と同様の効果を奏する。
【００４９】
（第６実施形態）
図９に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図９は、図６に対応している。図９に示すように、本実施形態は、第３実施形態（図６参照）における第１伝熱管２０を、第４実施形態と同様に、内面にＣｕ金属層２２が形成されたＡｌ金属管２１からＣｕ金属管２３に変更したものである。第２伝熱管３０は第３実施形態と同じである。このため、本実施形態においても、第３、第４実施形態と同様の効果を奏する。
【００５０】
（第７実施形態）
図１０に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図１０は、図３に対応している。
【００５１】
本実施形態は、第１実施形態と同様に、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０が円筒管であり、第２伝熱管３０が第１伝熱管２０の内部に同心状に配置されているが、第１実施形態とは逆に、第１伝熱管２０が冷媒流路１５ｂを構成し、第２伝熱管３０が水流路１５ａを構成している。このため、第１伝熱管２０の内部かつ第２伝熱管３０の外部を冷媒が流れ、第２伝熱管３０の内部を水が流れる。
【００５２】
そして、本実施形態では、第１伝熱管２０は、Ａｌ金属管２１のみで構成されており、Ｃｕ金属層は形成されていない。第２伝熱管３０は、Ａｌ金属管３１であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層３２が形成されている。
【００５３】
Ｃｕ金属層３２は、Ｃｕ金属材料とＡｌ金属材料との同時引抜加工または同時押出加工によって形成されたものである。なお、Ｃｕ金属層とＡｌ金属層とが予め張り合わされたクラッド材を用いての金属加工や、メッキ法によって、Ｃｕ金属層３２を形成しても良い。
【００５４】
このように、本実施形態では、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水が流れる第２伝熱管３０における水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層３２を形成している。これにより、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００５５】
（第８実施形態）
図１１に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図１１は、図１０に対応している。図１１に示すように、本実施形態は、第７実施形態（図１０参照）に対して、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管３０の数を１つから複数（図１１では２つ）に変更したものである。なお、第２伝熱管３０のＣｕ金属層３１は第７実施形態と同様に製造されるものである。このため、本実施形態においても、第７実施形態と同様の効果を奏する。
【００５６】
（第９実施形態）
図１２に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図１２は、図１０に対応している。図１２に示すように、本実施形態は、第７実施形態（図１０参照）に対して、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管３０のＡｌ金属管３１を第３実施形態と同様に微細多穴管に変更したものである。したがって、本実施形態においても、第３、第７実施形態と同様の効果を奏する。
【００５７】
微細多穴管３１は、第３実施形態と同様の形状であって、Ａｌ金属材料の押出加工または引抜加工によって形成される。また、微細多穴管３１の水と接触する内面全域には、Ｃｕ金属層３２が形成されており、このＣｕ金属層３２は、メッキ法等によって形成されるものである。
【００５８】
（他の実施形態）
（１）第４〜第６実施形態は、第１〜第３実施形態に対して第１伝熱管（外管）２０をＣｕ金属管２３に変更したものであったが、第１〜第３実施形態に対して第２伝熱管（内管）３０をＣｕ金属管に変更し、第１伝熱管（外管）２０を第１〜第３実施形態と同じとする構成を採用しても良い。
【００５９】
すなわち、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の一方（第１伝熱管２０）をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成し、他方（第２伝熱管３０）をＣｕ金属で構成しても良い。
【００６０】
（２）図１３に本実施形態における継手４０の縦断面図を示す。図１３は図４に対応している。第１実施形態では、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０と継手４０との間のシールをろう接によって行っていたが、図１３に示すように、ろう接の代わりにＯリング４４を用いてシールしても良い。
【００６１】
この場合においても、図１３に示すように、第１接続部４１の外管４１ｂが第１伝熱管２０の内側に位置した状態で、第１伝熱管２０内面のＣｕ金属層２２と外管４１ｂとをＯリング４３を介した密閉構造とする。これにより、第１伝熱管２０（Ａｌ金属管２１）の先端面５０が水に曝されるのを防止でき、水道水に対する耐食性を確保できる。
【００６２】
（３）上述の各実施形態では、水冷媒熱交換器１５は、図２に示すように、第１伝熱管（外管）２０が螺旋状に巻回されたものであったが、水冷媒熱交換器１５の形状を他の形状に変更しても良い。
【００６３】
（４）上述の各実施形態では、ヒートポンプ式給湯器に用いられる水冷媒熱交換器に本発明を適用したが、他の用途に用いられる水冷媒熱交換器においても、本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１５ 水冷媒熱交換器（熱交換器）
１５ａ 水流路
１５ｂ 冷媒流路
２０ 第１伝熱管（外管）
２１ Ａｌ金属管（母材）
２２ Ｃｕ金属層
２３ Ｃｕ金属管（母材）
３０ 第２伝熱管（内管）
３１ Ａｌ金属管（母材）
３２ Ｃｕ金属層
４０ 継手（ジョイント）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器に関するものであり、水と冷媒とを熱交換して水を加熱するヒートポンプ式給湯器に搭載される水冷媒熱交換器に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来の水冷媒熱交換器として、外管の内側に内管を配置した２重管タイプの熱交換器がある（例えば、特許文献１、２参照）。そして、このような２重管タイプの熱交換器では、熱伝導性、水道環境下における耐食性確保の観点から、内管と外管の両方をＣｕ金属で構成したものが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９２２２１４号公報
【特許文献２】特許第４２００３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、Ｃｕ金属は、材料費が高く、重量が重いため、内管と外管の両方をＣｕ金属で構成した熱交換器は、コストが高く、重いという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、内管と外管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、水と冷媒の一方が流れる第１伝熱管（２０）と、第１伝熱管（２０）の内部に配置され、水と冷媒の他方が流れる第２伝熱管（３０）とを備え、水と冷媒との間で熱交換させる２重管タイプの熱交換器において、第１伝熱管（２０）と第２伝熱管（３０）の少なくとも一方は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１、３１）であるとともに、水と接触する表面全域にＣｕ金属層（２２、３２）が形成されていることを特徴としている。
【０００７】
これによると、第１、第２伝熱管の少なくとも一方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成しているので、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、第１伝熱管（２０）は水が流れ、第２伝熱管（３０）は冷媒が流れるものであり、第１伝熱管（２０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１）であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層（２２）が形成されており、第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層（３２）が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
これによると、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成しているので、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、第１伝熱管（２０）は水が流れ、第２伝熱管（３０）は冷媒が流れるものであり、第１伝熱管（２０）は、母材がＣｕ金属で構成されたＣｕ金属管（２３）であり、第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層（３２）が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
これによると、第２伝熱管をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成しているので、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、第１伝熱管（２０）は冷媒が流れ、第２伝熱管（３０）は水が流れるものであり、第１伝熱管（２０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１）であり、第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層（３２）が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
これによると、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成しているので、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１、第２伝熱管の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項２、３、４に記載の発明において、第２伝熱管（３０）は、内部に複数の流路を有する多穴管（３１）であることを特徴としている。
【００１５】
ここで、Ｃｕ金属は微細加工が困難であるため、Ｃｕ金属で多穴管を製造することが困難であったが、第２伝熱管を微細加工が容易なＡｌ金属で構成することで、第２伝熱管として多穴管を製造することができる。これにより、第２伝熱管をＣｕ金属で構成する場合と比較して、熱交換器の小型高性能化が可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、第１伝熱管（２０）および第２伝熱管（３０）は、水配管および冷媒配管と接続するための継手（４０）と接続されており、ＡｌとＣｕの共晶温度よりも融点が低い溶加材（４３）を用いて、Ｃｕ金属層（２２、３２）が継手（４０）とろう接されていることを特徴としている。
【００１７】
このように、Ｃｕ金属層を継手とろう接することで、Ａｌ金属が水に曝されるのを防止でき、高い耐食性を確保できる。また、ＡｌとＣｕの共晶温度よりも融点が低い溶加材を用いることで、ろう接の際にＣｕ金属層が溶融しないようにすることができる。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるヒートポンプ式給湯器の全体構成図である。
【図２】図１中の水冷媒熱交換器の正面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】第１実施形態における継手４０の縦断面図である。
【図５】第２実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図６】第３実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図７】第４実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図８】第５実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図９】第６実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図１０】第７実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図１１】第８実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図１２】第９実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図である。
【図１３】他の実施形態における継手４０の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２１】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る熱交換器をヒートポンプ式給湯器の水冷媒熱交換器に適用したものである。図１に、本実施形態におけるヒートポンプ式給湯器の全体構成図を示す。
【００２２】
図１に示すように、ヒートポンプ式給湯器は、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装置１２を備えている。
【００２３】
貯湯タンク１０は、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、台所や風呂等に給湯される。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。
【００２４】
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、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→貯湯タンク１０上部の給湯水入口１０ｄの順に流れる。
【００２５】
ヒートポンプサイクル装置１２は、電動圧縮機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ものであり、周知の冷凍サイクルを構成している。
【００２６】
水冷媒熱交換器１５は、給湯水が流れる水流路１５ａと、電動圧縮機１４吐出後の高温高圧の冷媒が流れる冷媒流路１５ｂとを有し、給湯水と電動圧縮機１４吐出後の高温冷媒との間で熱交換させて、給湯水を加熱する加熱用熱交換器である。
【００２７】
次に、本実施形態の水冷媒熱交換器１５の具体的構造について説明する。図２に水冷媒熱交換器１５の正面図を示し、図３に図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す。
【００２８】
図２、３に示すように、水冷媒熱交換器１５は、２重管タイプのものであり、具体的には、外側に配置された第１伝熱管（外管）２０と、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管（内管）３０とを備え、第１伝熱管２０が螺旋状に巻回された構成となっている。そして、第１伝熱管２０が水流路１５ａを構成し、第２伝熱管３０が冷媒流路１５ｂを構成しており、第１伝熱管２０の内部かつ第２伝熱管３０の外部を水が流れ、第２伝熱管３０の内部を冷媒が流れることにより、第２伝熱管３０を介して、水と冷媒とが熱交換する。
【００２９】
図３に示すように、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０は、ともに断面円形状の円筒管であり、第１伝熱管２０の内部に、１つの第２伝熱管３０が同心状に配置されている。
【００３０】
第１伝熱管２０は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管２１であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層２２が形成されている。第２伝熱管３０は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管３１であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層３２が形成されている。
【００３１】
本実施形態では、Ａｌ金属管２１、３１は、どちらも、Ａｌ金属のみで構成されている。なお、Ａｌ金属管２１、３１は、母材がＡｌ金属で構成されていれば、母材の表面に他の金属層や酸化被膜が形成されていても良い。ちなみに、本明細書でいう母材とは重量比で半分以上を占めている主な材料を意味する。
【００３２】
Ｃｕ金属層２２、３２は、Ｃｕ金属材料とＡｌ金属材料との同時引抜加工または同時押出加工によって形成されたものである。なお、Ｃｕ金属層とＡｌ金属層とが予め張り合わされたクラッド材を用いての金属加工や、メッキ法、溶射法によって、Ｃｕ金属層２２、３２を形成しても良い。
【００３３】
このように、本実施形態では、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層２２、３２を形成している。これにより、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００３４】
また、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０は、その先端側にて、水配管および冷媒配管と接続するための継手（ジョイント）４０と接続されている。ここで、図４に、この継手４０の縦断面図を示す。
【００３５】
継手４０は、Ｃｕ金属もしくは真鍮で構成され、図４に示すように、第１伝熱管２０に接続される第１接続部４１と、水配管と接続される第２接続部４２とを備えている。第１接続部４１は、円筒形状の内管４１ａと外管４１ｂとが同心状に配置された２重管構造である。第１接続部４１の内管４１ａと外管４１ｂとの間が水流路となっており、この水流路は円筒形状の第２接続部４２に連なっている。第２接続部４２は、第１接続部４１の内管４１ａと外管４１ｂの延伸方向に交差（直交）する方向に延びている。
【００３６】
第１伝熱管２０および第２伝熱管３０と継手４０との接続状態では、第１接続部４１の内部（内管４１ａの内側）を第２伝熱管３０が貫通することにより、第２伝熱管３０の先端側が継手４０の外部に取り出された状態となる。また、第１伝熱管２０の内側に第１接続部４１が挿入された状態となる。
【００３７】
そして、第１伝熱管２０内面のＣｕ金属層２２が第１接続部４１の外管４１ｂとろう接され、第２伝熱管３０外面のＣｕ金属層３２が第１接続部４１の内管４１ａとろう接されることにより、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０と継手４０との間がシールされている。
【００３８】
因みに、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、溶加材（ろう材やはんだ）を用いて母材を接合する技術を意味する。融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃未満の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。
【００３９】
本実施形態では、ろう接に用いる溶加材４３として、ＡｌとＣｕとの共晶温度である５４８℃よりも融点が低いものを用いている。このような溶加材としては、例えば、Ｚｎ金属、Ｓｎ金属が挙げられる。ここで、Ａｌの融点ではなく、ＡｌとＣｕとの共晶温度よりも低い温度とするのは、ろう接の際の加熱によって、Ａｌ金属管２１、３１とＣｕ金属層２２、３２との間で金属原子が拡散するためである。これにより、ろう接の際に、Ｃｕ金属層２２、３２が溶融しないようにすることができる。
【００４０】
ところで、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０と継手４０との接続において、本実施形態とは異なり、第１接続部４１の外管４１ｂが第１伝熱管２０の外側に位置した状態とすると、第１伝熱管２０（Ａｌ金属管２１）の先端面５０が水に曝されてしまい、水道水に対する耐食性を確保できなくなってしまう。
【００４１】
これに対して、本実施形態では、第１接続部４１の外管４１ｂが第１伝熱管２０の内側に位置した状態で、第１伝熱管２０内面のＣｕ金属層２２と外管４１ｂとがろう接によって接合されている。これにより、第１伝熱管２０（Ａｌ金属管２１）の先端面５０が水に曝されるのを防止でき、水道水に対する耐食性を確保できる。
【００４２】
（第２実施形態）
図５に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図５は、図３に対応している。図５に示すように、本実施形態は、第１実施形態（図３参照）に対して、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管３０の数を１つから複数（図５では２つ）に変更したものである。なお、第２伝熱管３０のＣｕ金属層３１は第１実施形態と同様に製造されるものである。このため、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４３】
（第３実施形態）
図６に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図６は、図３に対応している。図６に示すように、本実施形態は、第１実施形態（図３参照）に対して、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管３０のＡｌ金属管３１を微細多穴管に変更したものである。
【００４４】
この微細多穴管３１は、横断面が扁平形状であって、１つの管に複数の冷媒流路１５ｂが形成されている。微細多穴管３１は、Ａｌ金属材料の押出加工または引抜加工によって形成される。また、微細多穴管３１の外面にはＣｕ金属層３２が形成されており、このＣｕ金属層３２は、メッキ法や溶射法によって形成されるものである。
【００４５】
本実施形態によれば、第１実施形態と効果に加え、次の効果も奏する。すなわち、第２伝熱管３０をＡｌ金属で構成する場合、Ａｌ金属は微細化加工が可能なため、本実施形態のように、押出加工等による微細多穴管３１の製造が可能である。ここで、伝熱管内に同じ冷媒流量を流す場合では、伝熱管内に１つの冷媒流路が形成されているときよりも、複数の冷媒流路が形成されている方が、冷媒流路の流路断面積が小さくなるので、冷媒と水との間での熱交換性能が向上する。また、複数本の伝熱管を別体で形成するよりも、１つの伝熱管で形成した方が、伝熱管全体のサイズを小さくできる。よって、第２伝熱管３０を微細多穴管３１で構成することで、水冷媒熱交換器１５の小型高性能化が可能となる。
【００４６】
（第４実施形態）
図７に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図７は、図３に対応している。図７に示すように、本実施形態は、第１実施形態（図３参照）における第１伝熱管２０を、内面にＣｕ金属層２２が形成されたＡｌ金属管２１からＣｕ金属管２３に変更したものである。Ｃｕ金属管２３は、母材がＣｕ金属で構成されたものであり、ここでは、管の全部がＣｕ金属で構成されている。第２伝熱管３０は第１実施形態と同じである。
【００４７】
本実施形態では、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の一方（第２伝熱管３０）をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層３２を形成している。これによっても、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００４８】
（第５実施形態）
図８に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図８は、図５に対応している。図８に示すように、本実施形態は、第２実施形態（図５参照）における第１伝熱管２０を、第４実施形態と同様に、内面にＣｕ金属層２２が形成されたＡｌ金属管２１からＣｕ金属管２３に変更したものである。第２伝熱管３０は第２実施形態と同じである。このため、本実施形態においても、第４実施形態と同様の効果を奏する。
【００４９】
（第６実施形態）
図９に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図９は、図６に対応している。図９に示すように、本実施形態は、第３実施形態（図６参照）における第１伝熱管２０を、第４実施形態と同様に、内面にＣｕ金属層２２が形成されたＡｌ金属管２１からＣｕ金属管２３に変更したものである。第２伝熱管３０は第３実施形態と同じである。このため、本実施形態においても、第３、第４実施形態と同様の効果を奏する。
【００５０】
（第７実施形態）
図１０に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図１０は、図３に対応している。
【００５１】
本実施形態は、第１実施形態と同様に、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０が円筒管であり、第２伝熱管３０が第１伝熱管２０の内部に同心状に配置されているが、第１実施形態とは逆に、第１伝熱管２０が冷媒流路１５ｂを構成し、第２伝熱管３０が水流路１５ａを構成している。このため、第１伝熱管２０の内部かつ第２伝熱管３０の外部を冷媒が流れ、第２伝熱管３０の内部を水が流れる。
【００５２】
そして、本実施形態では、第１伝熱管２０は、Ａｌ金属管２１のみで構成されており、Ｃｕ金属層は形成されていない。第２伝熱管３０は、Ａｌ金属管３１であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層３２が形成されている。
【００５３】
Ｃｕ金属層３２は、Ｃｕ金属材料とＡｌ金属材料との同時引抜加工または同時押出加工によって形成されたものである。なお、Ｃｕ金属層とＡｌ金属層とが予め張り合わされたクラッド材を用いての金属加工や、メッキ法によって、Ｃｕ金属層３２を形成しても良い。
【００５４】
このように、本実施形態では、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水が流れる第２伝熱管３０における水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層３２を形成している。これにより、水道環境下における高い耐食性を有しつつ、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の両方をＣｕ金属のみで構成した場合と比較して、安価かつ軽量な熱交換器を提供できる。
【００５５】
（第８実施形態）
図１１に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図１１は、図１０に対応している。図１１に示すように、本実施形態は、第７実施形態（図１０参照）に対して、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管３０の数を１つから複数（図１１では２つ）に変更したものである。なお、第２伝熱管３０のＣｕ金属層３１は第７実施形態と同様に製造されるものである。このため、本実施形態においても、第７実施形態と同様の効果を奏する。
【００５６】
（第９実施形態）
図１２に本実施形態における第１、第２伝熱管２０、３０の横断面図を示す。図１２は、図１０に対応している。図１２に示すように、本実施形態は、第７実施形態（図１０参照）に対して、第１伝熱管２０の内部に配置された第２伝熱管３０のＡｌ金属管３１を第３実施形態と同様に微細多穴管に変更したものである。したがって、本実施形態においても、第３、第７実施形態と同様の効果を奏する。
【００５７】
微細多穴管３１は、第３実施形態と同様の形状であって、Ａｌ金属材料の押出加工または引抜加工によって形成される。また、微細多穴管３１の水と接触する内面全域には、Ｃｕ金属層３２が形成されており、このＣｕ金属層３２は、メッキ法等によって形成されるものである。
【００５８】
（他の実施形態）
（１）第４〜第６実施形態は、第１〜第３実施形態に対して第１伝熱管（外管）２０をＣｕ金属管２３に変更したものであったが、第１〜第３実施形態に対して第２伝熱管（内管）３０をＣｕ金属管に変更し、第１伝熱管（外管）２０を第１〜第３実施形態と同じとする構成を採用しても良い。
【００５９】
すなわち、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０の一方（第１伝熱管２０）をＣｕ金属よりも材料費が安くて軽いＡｌ金属で構成し、水と接する表面全域に耐食性の高いＣｕ金属層を形成し、他方（第２伝熱管３０）をＣｕ金属で構成しても良い。
【００６０】
（２）図１３に本実施形態における継手４０の縦断面図を示す。図１３は図４に対応している。第１実施形態では、第１伝熱管２０および第２伝熱管３０と継手４０との間のシールをろう接によって行っていたが、図１３に示すように、ろう接の代わりにＯリング４４を用いてシールしても良い。
【００６１】
この場合においても、図１３に示すように、第１接続部４１の外管４１ｂが第１伝熱管２０の内側に位置した状態で、第１伝熱管２０内面のＣｕ金属層２２と外管４１ｂとをＯリング４３を介した密閉構造とする。これにより、第１伝熱管２０（Ａｌ金属管２１）の先端面５０が水に曝されるのを防止でき、水道水に対する耐食性を確保できる。
【００６２】
（３）上述の各実施形態では、水冷媒熱交換器１５は、図２に示すように、第１伝熱管（外管）２０が螺旋状に巻回されたものであったが、水冷媒熱交換器１５の形状を他の形状に変更しても良い。
【００６３】
（４）上述の各実施形態では、ヒートポンプ式給湯器に用いられる水冷媒熱交換器に本発明を適用したが、他の用途に用いられる水冷媒熱交換器においても、本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１５ 水冷媒熱交換器（熱交換器）
１５ａ 水流路
１５ｂ 冷媒流路
２０ 第１伝熱管（外管）
２１ Ａｌ金属管（母材）
２２ Ｃｕ金属層
２３ Ｃｕ金属管（母材）
３０ 第２伝熱管（内管）
３１ Ａｌ金属管（母材）
３２ Ｃｕ金属層
４０ 継手（ジョイント）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と冷媒の一方が流れる第１伝熱管（２０）と、
前記第１伝熱管（２０）の内部に配置され、水と冷媒の他方が流れる第２伝熱管（３０）とを備え、水と冷媒との間で熱交換させる２重管タイプの熱交換器において、
前記第１伝熱管（２０）と前記第２伝熱管（３０）の少なくとも一方は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１、３１）であるとともに、水と接触する表面全域にＣｕ金属層（２２、３２）が形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１伝熱管（２０）は水が流れ、前記第２伝熱管（３０）は冷媒が流れるものであり、
前記第１伝熱管（２０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１）であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層（２２）が形成されており、
前記第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層（３２）が形成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。
【請求項３】
前記第１伝熱管（２０）は水が流れ、前記第２伝熱管（３０）は冷媒が流れるものであり、
前記第１伝熱管（２０）は、母材がＣｕ金属で構成されたＣｕ金属管（２３）であり、
前記第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層（３２）が形成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。
【請求項４】
前記第１伝熱管（２０）は冷媒が流れ、前記第２伝熱管（３０）は水が流れるものであり、
前記第１伝熱管（２０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１）であり、
前記第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層（３２）が形成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。
【請求項５】
前記第２伝熱管（３０）は、内部に複数の流路を有する多穴管（３１）であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれが１つに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１伝熱管（２０）および前記第２伝熱管（３０）は、水配管および冷媒配管と接続するための継手（４０）と接続されており、
ＡｌとＣｕの共晶温度よりも融点が低い溶加材（４３）を用いて、前記Ｃｕ金属層（２２、３２）が前記継手（４０）とろう接されていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱交換器。
【請求項１】
水と冷媒の一方が流れる第１伝熱管（２０）と、
前記第１伝熱管（２０）の内部に配置され、水と冷媒の他方が流れる第２伝熱管（３０）とを備え、水と冷媒との間で熱交換させる２重管タイプの熱交換器において、
前記第１伝熱管（２０）と前記第２伝熱管（３０）の少なくとも一方は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１、３１）であるとともに、水と接触する表面全域にＣｕ金属層（２２、３２）が形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１伝熱管（２０）は水が流れ、前記第２伝熱管（３０）は冷媒が流れるものであり、
前記第１伝熱管（２０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１）であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層（２２）が形成されており、
前記第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層（３２）が形成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。
【請求項３】
前記第１伝熱管（２０）は水が流れ、前記第２伝熱管（３０）は冷媒が流れるものであり、
前記第１伝熱管（２０）は、母材がＣｕ金属で構成されたＣｕ金属管（２３）であり、
前記第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する外面全域にＣｕ金属層（３２）が形成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。
【請求項４】
前記第１伝熱管（２０）は冷媒が流れ、前記第２伝熱管（３０）は水が流れるものであり、
前記第１伝熱管（２０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（２１）であり、
前記第２伝熱管（３０）は、母材がＡｌ金属で構成されたＡｌ金属管（３１）であるとともに、水と接触する内面全域にＣｕ金属層（３２）が形成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。
【請求項５】
前記第２伝熱管（３０）は、内部に複数の流路を有する多穴管（３１）であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれが１つに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１伝熱管（２０）および前記第２伝熱管（３０）は、水配管および冷媒配管と接続するための継手（４０）と接続されており、
ＡｌとＣｕの共晶温度よりも融点が低い溶加材（４３）を用いて、前記Ｃｕ金属層（２２、３２）が前記継手（４０）とろう接されていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２４２２（Ｐ２０１２−２４２２Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３７２２９（Ｐ２０１０−１３７２２９）
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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