積層型熱交換器及びその製造方法
【課題】水に対する耐食性に優れ、しかも熱交換効率の低下も抑制できる積層型熱交換器及びその製造方法を提供する。
【解決手段】積層型熱交換器は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体４７ａの内面に銅又はその合金を主成分とする銅層４８を有するクラッド管であり、水の流路となる水用金属管４７と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、水用金属管４７に積層配置されて水用金属管４７に接合され、冷媒の流路となる冷媒用金属管４５と、を備えている。
【解決手段】積層型熱交換器は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体４７ａの内面に銅又はその合金を主成分とする銅層４８を有するクラッド管であり、水の流路となる水用金属管４７と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、水用金属管４７に積層配置されて水用金属管４７に接合され、冷媒の流路となる冷媒用金属管４５と、を備えている。
【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させる熱交換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヒートポンプ給湯機などにおいて水と冷媒との間で熱交換させるための熱交換器が知られている。この熱交換器は、冷媒が流通する流路と水が流通する流路とを備えており、軽量化のために材料として例えばアルミニウムが用いられている。しかし、水が流通する流路がアルミニウムにより形成されている場合には、その流路の内面が腐食しやすい。
【０００３】
例えば特許文献１には、壁内を貫通する多数の冷媒流通孔を開設した円筒形の冷媒流通管をアルミ押し出し加工により形成し、銅からなる通水管を冷媒流通管に挿通して拡管加工し、通水管の外周に冷媒流通管を接合した熱交換用二重管を用いた熱交換器が開示されている。この熱交換器では、通水管が銅により形成されているので、水が流通する流路がアルミニウムにより形成されている場合に比べて水に対する耐食性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１における熱交換器のように通水管を冷媒流通管に挿通して拡管加工することにより管同士を接合する方法では、冷媒流通管の内面と通水管の外面との密着度合い（面接触の度合い）を高めるためには、冷媒流通管の内面と通水管の外面が高い面精度で形成されている必要がある。したがって、特許文献１の熱交換器では、管同士の密着性が必ずしも高くなく、場合によっては熱交換効率が十分に得られないことがある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水に対する耐食性に優れ、しかも熱交換効率の低下も抑制できる積層型熱交換器及びそ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】
【０００７】
本発明の積層型熱交換器は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体（４７ａ）の内面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド管であり、水の流路となる水用金属管（４７）と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、前記水用金属管（４７）に積層配置されて前記水用金属管（４７）に接合され、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）と、を備えている。
【０００８】
この構成では、前記水用金属管（４７）が、金属管本体（４７ａ）と銅層（４８）とが強固に接合したクラッド管であるので、金属管本体（４７ａ）に対する銅層（４８）の密着度合いが高く、銅層（４８）と金属管本体（４７ａ）との間で熱交換効率が低減するのを抑制することができる。しかも、この熱交換器では、水用金属管（４７）と冷媒用金属管（４５）とを積層して接合するので、その接合方法として、例えばろう付け、はんだ付け、溶接などの種々の方法を用いることができる。しかも、これらの金属管は、共にアルミニウム又はその合金を主成分としているので、同種金属同士の接合であり、上記したろう付け、はんだ付け、溶接などの方法によって高い接合強度を得ることができる。
【０００９】
また、前記冷媒用金属管（４５）及び前記水用金属管（４７）は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有し、厚み方向に積層されていてもよい。
【００１０】
この構成では、熱交換器を例えば蛇行した形状、渦巻形状などに容易に曲げ加工することができる。また、扁平な金属管同士が厚み方向に積層されているので、互いの面接触する面積が大きくなり、熱交換効率に優れた熱交換器を得ることができる。
【００１１】
また、前記水用金属管（４７）は、その内面から突出する複数の凸部（５６）を有していてもよい。
【００１２】
この構成では、前記水用金属管（４７）は、その内面から突出する複数の凸部（５６）を有しているので、水との接触面積を増大させて熱交換効率を向上させることができる。また、熱交換器を例えば蛇行した形状、渦巻形状などに容易に曲げ加工する際に、複数の凸部（５６）が過度の変形を抑制し、水の流路が塞がれるのを抑制することができる。
【００１３】
本発明の積層型熱交換器の製造方法は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体（４７ａ）の内面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド管である水用金属管（４７）を成形する工程と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）を成形する工程と、前記冷媒用金属管（４５）を前記水用金属管（４７）の厚み方向の一方側に積層配置して前記冷媒用金属管（４５）と前記水用金属管（４７）とを接合する工程と、を備えている。
【００１４】
また、前記水用金属管（４７）を成形する工程は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属板本体の表面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド板を成形する工程と、前記クラッド板の両サイドの端辺同士を接合してクラッド管を成形する工程と、を含んでいてもよい。
【００１５】
また、前記水用金属管（４７）を成形する工程は、前記クラッド板の表面に複数の凸部（５６）を形成する工程をさらに含んでいてもよい。
【００１６】
従来の拡管加工による製法では水用金属管に複数の凸部を形成するのは困難であるが、この構成では、クラッド板の表面に複数の凸部（５６）を形成した後、このクラッド板の両サイドの端辺同士を接合して水用金属管（４７）を成形できる。
【００１７】
また、前記水用金属管（４７）を成形する工程において、押出成形により前記金属管本体（４７ａ）の内面に前記銅層（４８）を被覆してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、水に対する耐食性に優れ、しかも熱交換効率の低下も抑制できる積層型熱交換器及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ヒートポンプ式給湯機の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる積層型熱交換器を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は前記積層型熱交換器の積層構造を説明するための斜視図であり、（ｂ）は前記積層型熱交換器の変形例１を示す斜視図であり、（ｃ）は前記積層型熱交換器の変形例２を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は前記積層型熱交換器の変形例３を示す斜視図であり、（ｂ）は前記積層型熱交換器の変形例４を示す斜視図であり、（ｃ）は前記積層型熱交換器の変形例５を示す斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、前記変形例３における水用金属管の成形方法を説明するための概略図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、前記変形例４における水用金属管の成形方法を説明するための概略図である。
【図７】前記水用金属管の端部とヘッダーとの接続構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
＜ヒートポンプ式給湯機＞
図１に示すように、ヒートポンプ式給湯機１１は、冷媒を循環させる冷媒回路１３と、この冷媒回路１３の冷媒との熱交換により低温水を沸き上げてタンク１５に高温水を貯湯するための貯湯回路１７とを備えている。
【００２２】
冷媒回路１３は、圧縮機１９と、熱交換器（水熱交換器）２１と、膨張弁２３と、蒸発器２５と、これらを接続する配管とを有している。冷媒回路１３を循環する冷媒としては例えば二酸化炭素などが用いられる。
【００２３】
貯湯回路１７は、水が貯留されるタンク１５と、このタンク１５の水を熱交換器２１に送る入水配管２７と、熱交換器２１との熱交換により加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９と、貯湯回路１７内において水を循環させるポンプ３１とを有している。
【００２４】
この給湯機１１では、冷媒回路１３の圧縮機１９が駆動するとともに貯湯回路１７のポンプ３１が駆動することにより、タンク１５の底部に設けられた出水口からタンク１５内の低温水が入水配管２７を通じて熱交換器２１に送られる。熱交換器２１に送られてきた低温水は、熱交換器２１において加熱され、出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に設けられた入水口からタンク１５内に戻される。
【００２５】
タンク１５は、貯湯された高温水をタンク１５の上部から取り出して浴槽などへ給湯するための給湯配管３５と、タンク１５の底部に水道水などの低温水を供給するための給水配管３７とを備えている。
【００２６】
＜積層型熱交換器＞
図２は本発明の一実施形態にかかる熱交換器２１を示す斜視図である。図２に示すように、この積層型熱交換器２１は、長手方向の一端４１が内側に配置され、長手方向の他端４３が外側に配置されるように渦巻き状に巻かれた構造を有している。
【００２７】
この熱交換器２１は、図１の給湯機１１において冷媒回路１３を循環する冷媒と貯湯回路１７を循環する水との間で熱交換を行う。熱交換器２１内を冷媒および水がそれぞれ通過する間に水と冷媒との間で熱交換されて水の温度調節を行うことができる。
【００２８】
図３（ａ）は積層型熱交換器２１の積層構造を説明するための斜視図である。図３（ａ）に示すように、熱交換器２１は、冷媒用金属管４５、水用金属管４７および冷媒用金属管４９がこの順に厚み方向に積層配置された構造を有している。冷媒用金属管４５の外面６５は、水用金属管４７の外面６１と接合され、冷媒用金属管４９の外面６７は、水用金属管４７の外面６３と接合されている。
【００２９】
冷媒用金属管４５および冷媒用金属管４９は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有している。これらの冷媒用金属管４５，４９の内部には、長手方向に延びる冷媒流路５１が複数形成されている。複数の冷媒流路５１は互いに独立しており、幅方向に一列に並んで配列されている。各冷媒流路５１には、冷媒回路１３を循環する冷媒が流れる。冷媒用金属管４５および冷媒用金属管４９は、前記のような多穴管であるので、冷媒流路５１を流れる冷媒の偏流を抑制することができる。冷媒用金属管４５および冷媒用金属管４９を構成する材料は、アルミニウム又はその合金を主成分としている。
【００３０】
水用金属管４７は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状を有している。この水用金属管４７の内部には、長手方向に延びる流体流路５３が形成されている。この流体流路５３には、貯湯回路１７を循環する水が流れる。
【００３１】
水用金属管４７は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体４７ａと、この金属管本体４７ａの内面に形成された銅又はその合金を主成分とする銅層４８とを有するクラッド管である。銅層４８は、金属管本体４７ａの内面全体を被覆している。銅層４８の膜厚は、特に限定されるものではないが、５０〜１００μｍ程度であるのが好ましい。
【００３２】
＜積層型熱交換器の製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係る積層型熱交換器２１の製造方法について説明する。この製造方法は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体４７ａの内面に銅又はその合金を主成分とする銅層４８を有する水用金属管（クラッド管）４７を成形する工程と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、冷媒の流路となる冷媒用金属管４５を成形する工程と、冷媒用金属管４５を水用金属管４７の厚み方向の一方側に積層配置し、冷媒用金属管４９を水用金属管４７の厚み方向の他方側に積層配置して冷媒用金属管４５，４９と水用金属管４７とを接合する工程と、を備えている。
【００３３】
水用金属管４７を成形する工程において、例えば押出成形により金属管本体４７ａを成形するとともに金属管本体４７ａの内面に銅層４８を被覆することができる。すなわち、水用金属管４７の金属管本体４７ａと銅層４８とは押出成形により一体的に成形することができる。冷媒用金属管４５，４９は、例えば押出成形により成形することができる。水用金属管４７と冷媒用金属管４５，４９とは、例えばろう付け、はんだ付け、溶接などの方法により接合することができる。
【００３４】
［変形例１］
図３（ｂ）は積層型熱交換器２１の変形例１を示す斜視図である。この変形例１の熱交換器２１では、水用金属管４７は幅方向Ｗに並ぶ２つの扁平な金属管を含む。一方の金属管は、アルミニウム又はその合金を主成分とする第１金属管本体４７ａと、この第１金属管本体４７ａの内面に形成された銅層４８とを有するクラッド管である。他方の金属管は、アルミニウム又はその合金を主成分とする第２金属管本体４７ｂと、この第２金属管本体４７ｂの内面に形成された銅層４８とを有するクラッド管である。これらのクラッド管は、例えば押出成形により金属管本体４７ａ（又は金属管本体４７ｂ）を成形するとともにその内面に銅層４８を形成することにより得ることができる。
【００３５】
水用金属管４７の流体流路５３は、一方の金属管の筒内の第１流体流路５３ａと、他方の金属管の筒内の第２流体流路５３ｂとからなる。この水用金属管４７は、第１金属管本体４７ａの側壁５５ａと第２金属管本体４７ｂの側壁５５ｂとからなる支持部５５によって厚み方向の剛性が高められている。支持部５５は、長手方向Ｌに連続して形成されており、第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとを仕切っている。
【００３６】
変形例１では、押出成形などの方法によってクラッド管を簡単に成形できるので、製造コストを低減することができ、しかも支持部５５により厚み方向の変形を抑制することができる。なお、変形例１において、幅方向Ｗに並べる扁平管の個数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００３７】
［変形例２］
図３（ｃ）は積層型熱交換器の変形例２を示す斜視図である。この変形例２の熱交換器２１の水用金属管４７は、第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとが支持部５５により仕切られた一体の扁平管からなる。支持部５５は、長手方向Ｌに連続して形成されており、第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとを仕切っている。
【００３８】
この水用金属管４７は、金属管本体４７ａの幅方向Ｗに並ぶ第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂの内面に銅層４８がそれぞれ形成されたクラッド管である。このクラッド管は、例えば押出成形により金属管本体４７ａを成形するとともにこの金属管本体４７ａの内面に銅層４８を形成することにより得ることができる。
【００３９】
変形例２では、押出成形などの方法によってクラッド管を簡単に成形できるので、製造コストを低減することができ、しかも支持部５５により厚み方向の変形を抑制することができる。なお、変形例２において、幅方向Ｗに並べる流体流路の数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００４０】
［変形例３］
図４（ａ）は積層型熱交換器の変形例３を示す斜視図である。この変形例３の熱交換器２１の水用金属管４７は、金属管本体４７ａと、この金属管本体４７ａの内面に形成された銅層４８とを有するクラッド管である。
【００４１】
この水用金属管４７は、その流体流路５３内に複数の凸部（支持部）５６を有している。各凸部５６は、水用金属管４７の厚み方向の一方側の内面又は他方側の内面から厚み方向に突出している。一方側の内面に形成された凸部５６と他方側の内面に形成された凸部５６とは、厚み方向に対向している。対向する凸部５６の先端部同士は、当接又は近接している。これらの凸部５６が設けられていることにより、水用金属管４７はその厚み方向の変形が抑制される。
【００４２】
各凸部５６は、長手方向Ｌに連続して形成されていてもよい。また、各凸部５６を長手方向Ｌに断続的に形成して、複数の凸部５６を長手方向Ｌに点在させた形態であってもよい。
【００４３】
各凸部５６が長手方向Ｌに連続して形成された形態の場合には、水用金属管４７は、例えば押出成形により金属管本体４７ａを成形するとともにこの金属管本体４７ａの内面に銅層４８を形成することにより得ることができる。各凸部５６は前記押出成形時に形成される。
【００４４】
一方、各凸部５６を長手方向Ｌに断続的に形成して、複数の凸部５６を長手方向Ｌに点在させた形態の場合には、例えば次のようにして水用金属管４７を得ることができる。
【００４５】
まず、図５（ａ）に示すように、例えば押出成形などによりアルミニウム又はその合金を主成分とする金属板本体の表面に銅又はその合金を主成分とする銅層４８を有するクラッド板Ｍを成形する。
【００４６】
ついで、図５（ｂ）に示すように、クラッド板Ｍの表面の所定の位置に複数の凸部５６を形成する。複数の凸部５６は、例えばプレス成形などにより形成することができる。
【００４７】
ついで、図５（ｃ）に示すように、クラッド板Ｍを長手方向Ｌに沿った折り曲げ位置Ｂ１及び位置Ｂ２でそれぞれ折り曲げて、クラッド板Ｍの幅方向Ｗの一方の端辺Ｅ１と他方端辺Ｅ２とが対向するようにクラッド板Ｍを管状に折り曲げ加工する。最後に、クラッド板Ｍの端辺Ｅ１，Ｅ２同士を接合してクラッド管である水用金属管４７を成形する。端辺Ｅ１，Ｅ２同士の接合方法としては、例えば溶接などが挙げられる。
【００４８】
［変形例４］
図４（ｂ）は積層型熱交換器２１の変形例４を示す斜視図である。この熱交換器２１における金属管４７は、流体流路５３と支持部５５とを備えている。流体流路５３は、幅方向Ｗに並設されて長手方向Ｌに延びる第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとを有している。支持部５５は、幅方向Ｗに並設された第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとの間に設けられている。
【００４９】
水用金属管４７の第１流体流路５３ａは、次のようにして形成される。まず、例えば押出成形などによりアルミニウム又はその合金を主成分とする金属板本体の表面に銅又はその合金を主成分とする銅層４８を有するクラッド板Ｍを成形する。
【００５０】
ついで、図６（ａ），（ｂ）に示すように、得られたクラッド板Ｍを長手方向Ｌに沿った折り曲げ位置Ｂ１で折り曲げてクラッド板Ｍの幅方向Ｗの一方の端辺Ｅ１が金属板Ｍの一方の表面Ｓに当接するように金属板Ｍを管状に曲げ加工する。ついで、前記端辺Ｅ１が長手方向Ｌに沿って表面Ｓに例えば溶接などの方法によって接合されることにより、第１流体流路５３ａが形成される。
【００５１】
同様に、水用金属管４７の第２流体流路５３ｂは、次のようにして形成される。まず、クラッド板Ｍを長手方向Ｌに沿った折り曲げ位置Ｂ２で折り曲げてクラッド板Ｍの幅方向Ｗの他方の端辺Ｅ２が前記一方の端辺Ｅ１に隣接する位置で表面Ｓに当接するようにクラッド板Ｍを管状に曲げ加工する。ついで、前記端辺Ｅ２が長手方向Ｌに沿って表面Ｓに接合されることにより、第２流体流路５３ｂが形成される。
【００５２】
図６（ｃ）に示すように、支持部５５は、クラッド板Ｍの一部、すなわち端辺Ｅ１と端辺Ｅ２から高さ方向（金属管４７の厚み方向）の上方に延びる部分により構成されている。この支持部５５は、端辺Ｅ１と端辺Ｅ２の近傍が互いに当接している。また、この支持部５５は、前記高さ方向の中央付近から幅方向Ｗの両側にそれぞれ分岐している。支持部５５の分岐した各部分は、前記高さ方向から左右に傾斜した方向にそれぞれ延びている。
【００５３】
この変形例４における水用金属管４７は、クラッド板Ｍを用いて上記のように成形することにより、略Ｂ字の断面形状を有している。このように長手方向Ｌに沿って延びる支持部５５を簡単な製造方法により形成できる。また、この水用金属管４７の支持部５５は、長手方向Ｌに沿って連続して延びているので、厚み方向の変形を抑制する効果に優れている。
【００５４】
［変形例５］
図４（ｃ）は積層型熱交換器の変形例５を示す斜視図である。図４（ｃ）に示すように、この水用金属管４７は、第１流体流路５３ａ内及び第２流体流路５３ｂ内に複数の凸部５６をそれぞれ有している。複数の凸部５６は、図６（ａ）の工程と図６（ｂ）の工程との間に、プレス加工によってクラッド板Ｍに形成される。
【００５５】
＜水用金属管とヘッダーとの接続構造＞
図７は、水用金属管４７の端部とヘッダー７１との接続構造を示す概略図である。図７に示すように、ヘッダー７１は、内部に水が流通可能な流路７１ａが形成された円筒形状を有している。ヘッダー７１を構成する材料は、例えばアルミニウム又はその合金を主成分とする。
【００５６】
ヘッダー７１の側部には、水用金属管４７の端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅが接続される３つの挿入口７１ｃ，７１ｄ，７１ｅが形成されている。水用金属管４７は、図７に示すように３つの端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅに分岐している。端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅは、挿入口７１ｃ，７１ｄ，７１ｅにそれぞれ挿入されて、ろう材などにより互いに接合されている。
【００５７】
ヘッダー７１の流路７１ａを構成する内面には、耐食性を向上させるための被覆層７３が形成されている。この被覆層７３は、例えば樹脂をコーティングすることにより形成できる。この樹脂コーティングは、ヘッダー７１の流路７１ａ内に配置された水用金属管４７の端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面にも施すのが好ましい。これらの端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅへの樹脂コーティングには、例えば吐出口の径が細いスプレーなどを用いることができる。これにより、アルミニウムと銅が隣接して露出した端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面を樹脂により覆うことができる。
【００５８】
また、この被覆層７３は、めっきにより形成してもよい。このめっきについても同様にヘッダー７１の流路７１ａ内に配置された水用金属管４７の端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面にも施すのが好ましい。これにより、アルミニウムと銅が隣接して露出した端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面をめっきにより覆うことができる。
【００５９】
さらに、ヘッダー７１としては、その内面が予め銅層（被覆層）７３などによりコーティングされたクラッド管を用いてもよい。この場合、水用金属管４７の端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面には、上記した樹脂やめっきにより別途コーティングするのが好ましい。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態では、水用金属管４７が、金属管本体４７ａと銅層４８とが強固に接合したクラッド管であるので、金属管本体４７ａに対する銅層４８の密着度合いが高く、銅層４８と金属管本体４７ａとの間で熱交換効率が低減するのを抑制することができる。しかも、この熱交換器では、水用金属管４７と冷媒用金属管４５，４９とを積層して接合するので、その接合方法として、例えばはんだ付け、溶接などの種々の方法を用いることができる。しかも、これらの金属管は、共にアルミニウム又はその合金を主成分としているので、同種金属同士の接合であり、上記したはんだ付け、溶接などの方法によって高い接合強度を得ることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、冷媒用金属管４５及び水用金属管４７は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有し、厚み方向に積層されている。この構成では、熱交換器を例えば蛇行した形状、渦巻形状などに容易に曲げ加工することができる。また、扁平な金属管同士が厚み方向に積層されているので、互いの面接触する面積が大きくなり、熱交換効率に優れた熱交換器を得ることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、水用金属管４７がその内面から突出する複数の凸部５６を有している場合には、水との接触面積を増大させて熱交換効率を向上させることができる。また、熱交換器を例えば蛇行した形状、渦巻形状などに容易に曲げ加工する際に、複数の凸部５６が厚み方向の過度の変形を抑制し、水の流路が塞がれるのを抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、水用金属管４７を成形する工程が、クラッド板Ｍの表面に複数の凸部５６を形成する工程を含んでいる。従来の拡管加工による製法では水用金属管４７に複数の凸部５６を形成するのは困難であるが、この構成では、クラッド板Ｍの表面に複数の凸部５６を形成した後、このクラッド板Ｍの両サイドの端辺同士を接合して水用金属管４７を成形できる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、前記積層型熱交換器をヒートポンプ式給湯機に用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明の積層型熱交換器はヒートポンプ式給湯機以外の用途に適用することもできる。
【００６５】
また、前記実施形態では、前記積層型熱交換器が渦巻き状に巻かれた構造を有している場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。前記積層型熱交換器は、前記実施形態のように曲げ加工せずに直線状の構造のまま用いてもよく、また、例えば蛇行した構造に曲げ加工するなどして用いてもよい。
【００６６】
また、前記実施形態では、前記積層型熱交換器が３層構造である場合を例に挙げて説明したが、一つの冷媒用金属管と一つの水用金属管とからなる２層構造であってもよく、４層以上の多層構造であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
４５，４９ 冷媒用金属管
４７ 水用金属管
４８ 銅層
５１ 冷媒流路
５３ 流体流路
５５ 支持部
５６ 凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水と冷媒との間で熱交換させる熱交換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヒートポンプ給湯機などにおいて水と冷媒との間で熱交換させるための熱交換器が知られている。この熱交換器は、冷媒が流通する流路と水が流通する流路とを備えており、軽量化のために材料として例えばアルミニウムが用いられている。しかし、水が流通する流路がアルミニウムにより形成されている場合には、その流路の内面が腐食しやすい。
【０００３】
例えば特許文献１には、壁内を貫通する多数の冷媒流通孔を開設した円筒形の冷媒流通管をアルミ押し出し加工により形成し、銅からなる通水管を冷媒流通管に挿通して拡管加工し、通水管の外周に冷媒流通管を接合した熱交換用二重管を用いた熱交換器が開示されている。この熱交換器では、通水管が銅により形成されているので、水が流通する流路がアルミニウムにより形成されている場合に比べて水に対する耐食性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１における熱交換器のように通水管を冷媒流通管に挿通して拡管加工することにより管同士を接合する方法では、冷媒流通管の内面と通水管の外面との密着度合い（面接触の度合い）を高めるためには、冷媒流通管の内面と通水管の外面が高い面精度で形成されている必要がある。したがって、特許文献１の熱交換器では、管同士の密着性が必ずしも高くなく、場合によっては熱交換効率が十分に得られないことがある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水に対する耐食性に優れ、しかも熱交換効率の低下も抑制できる積層型熱交換器及びそ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】
【０００７】
本発明の積層型熱交換器は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体（４７ａ）の内面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド管であり、水の流路となる水用金属管（４７）と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、前記水用金属管（４７）に積層配置されて前記水用金属管（４７）に接合され、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）と、を備えている。
【０００８】
この構成では、前記水用金属管（４７）が、金属管本体（４７ａ）と銅層（４８）とが強固に接合したクラッド管であるので、金属管本体（４７ａ）に対する銅層（４８）の密着度合いが高く、銅層（４８）と金属管本体（４７ａ）との間で熱交換効率が低減するのを抑制することができる。しかも、この熱交換器では、水用金属管（４７）と冷媒用金属管（４５）とを積層して接合するので、その接合方法として、例えばろう付け、はんだ付け、溶接などの種々の方法を用いることができる。しかも、これらの金属管は、共にアルミニウム又はその合金を主成分としているので、同種金属同士の接合であり、上記したろう付け、はんだ付け、溶接などの方法によって高い接合強度を得ることができる。
【０００９】
また、前記冷媒用金属管（４５）及び前記水用金属管（４７）は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有し、厚み方向に積層されていてもよい。
【００１０】
この構成では、熱交換器を例えば蛇行した形状、渦巻形状などに容易に曲げ加工することができる。また、扁平な金属管同士が厚み方向に積層されているので、互いの面接触する面積が大きくなり、熱交換効率に優れた熱交換器を得ることができる。
【００１１】
また、前記水用金属管（４７）は、その内面から突出する複数の凸部（５６）を有していてもよい。
【００１２】
この構成では、前記水用金属管（４７）は、その内面から突出する複数の凸部（５６）を有しているので、水との接触面積を増大させて熱交換効率を向上させることができる。また、熱交換器を例えば蛇行した形状、渦巻形状などに容易に曲げ加工する際に、複数の凸部（５６）が過度の変形を抑制し、水の流路が塞がれるのを抑制することができる。
【００１３】
本発明の積層型熱交換器の製造方法は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体（４７ａ）の内面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド管である水用金属管（４７）を成形する工程と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）を成形する工程と、前記冷媒用金属管（４５）を前記水用金属管（４７）の厚み方向の一方側に積層配置して前記冷媒用金属管（４５）と前記水用金属管（４７）とを接合する工程と、を備えている。
【００１４】
また、前記水用金属管（４７）を成形する工程は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属板本体の表面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド板を成形する工程と、前記クラッド板の両サイドの端辺同士を接合してクラッド管を成形する工程と、を含んでいてもよい。
【００１５】
また、前記水用金属管（４７）を成形する工程は、前記クラッド板の表面に複数の凸部（５６）を形成する工程をさらに含んでいてもよい。
【００１６】
従来の拡管加工による製法では水用金属管に複数の凸部を形成するのは困難であるが、この構成では、クラッド板の表面に複数の凸部（５６）を形成した後、このクラッド板の両サイドの端辺同士を接合して水用金属管（４７）を成形できる。
【００１７】
また、前記水用金属管（４７）を成形する工程において、押出成形により前記金属管本体（４７ａ）の内面に前記銅層（４８）を被覆してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、水に対する耐食性に優れ、しかも熱交換効率の低下も抑制できる積層型熱交換器及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ヒートポンプ式給湯機の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる積層型熱交換器を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は前記積層型熱交換器の積層構造を説明するための斜視図であり、（ｂ）は前記積層型熱交換器の変形例１を示す斜視図であり、（ｃ）は前記積層型熱交換器の変形例２を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は前記積層型熱交換器の変形例３を示す斜視図であり、（ｂ）は前記積層型熱交換器の変形例４を示す斜視図であり、（ｃ）は前記積層型熱交換器の変形例５を示す斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、前記変形例３における水用金属管の成形方法を説明するための概略図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、前記変形例４における水用金属管の成形方法を説明するための概略図である。
【図７】前記水用金属管の端部とヘッダーとの接続構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
＜ヒートポンプ式給湯機＞
図１に示すように、ヒートポンプ式給湯機１１は、冷媒を循環させる冷媒回路１３と、この冷媒回路１３の冷媒との熱交換により低温水を沸き上げてタンク１５に高温水を貯湯するための貯湯回路１７とを備えている。
【００２２】
冷媒回路１３は、圧縮機１９と、熱交換器（水熱交換器）２１と、膨張弁２３と、蒸発器２５と、これらを接続する配管とを有している。冷媒回路１３を循環する冷媒としては例えば二酸化炭素などが用いられる。
【００２３】
貯湯回路１７は、水が貯留されるタンク１５と、このタンク１５の水を熱交換器２１に送る入水配管２７と、熱交換器２１との熱交換により加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９と、貯湯回路１７内において水を循環させるポンプ３１とを有している。
【００２４】
この給湯機１１では、冷媒回路１３の圧縮機１９が駆動するとともに貯湯回路１７のポンプ３１が駆動することにより、タンク１５の底部に設けられた出水口からタンク１５内の低温水が入水配管２７を通じて熱交換器２１に送られる。熱交換器２１に送られてきた低温水は、熱交換器２１において加熱され、出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に設けられた入水口からタンク１５内に戻される。
【００２５】
タンク１５は、貯湯された高温水をタンク１５の上部から取り出して浴槽などへ給湯するための給湯配管３５と、タンク１５の底部に水道水などの低温水を供給するための給水配管３７とを備えている。
【００２６】
＜積層型熱交換器＞
図２は本発明の一実施形態にかかる熱交換器２１を示す斜視図である。図２に示すように、この積層型熱交換器２１は、長手方向の一端４１が内側に配置され、長手方向の他端４３が外側に配置されるように渦巻き状に巻かれた構造を有している。
【００２７】
この熱交換器２１は、図１の給湯機１１において冷媒回路１３を循環する冷媒と貯湯回路１７を循環する水との間で熱交換を行う。熱交換器２１内を冷媒および水がそれぞれ通過する間に水と冷媒との間で熱交換されて水の温度調節を行うことができる。
【００２８】
図３（ａ）は積層型熱交換器２１の積層構造を説明するための斜視図である。図３（ａ）に示すように、熱交換器２１は、冷媒用金属管４５、水用金属管４７および冷媒用金属管４９がこの順に厚み方向に積層配置された構造を有している。冷媒用金属管４５の外面６５は、水用金属管４７の外面６１と接合され、冷媒用金属管４９の外面６７は、水用金属管４７の外面６３と接合されている。
【００２９】
冷媒用金属管４５および冷媒用金属管４９は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有している。これらの冷媒用金属管４５，４９の内部には、長手方向に延びる冷媒流路５１が複数形成されている。複数の冷媒流路５１は互いに独立しており、幅方向に一列に並んで配列されている。各冷媒流路５１には、冷媒回路１３を循環する冷媒が流れる。冷媒用金属管４５および冷媒用金属管４９は、前記のような多穴管であるので、冷媒流路５１を流れる冷媒の偏流を抑制することができる。冷媒用金属管４５および冷媒用金属管４９を構成する材料は、アルミニウム又はその合金を主成分としている。
【００３０】
水用金属管４７は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状を有している。この水用金属管４７の内部には、長手方向に延びる流体流路５３が形成されている。この流体流路５３には、貯湯回路１７を循環する水が流れる。
【００３１】
水用金属管４７は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体４７ａと、この金属管本体４７ａの内面に形成された銅又はその合金を主成分とする銅層４８とを有するクラッド管である。銅層４８は、金属管本体４７ａの内面全体を被覆している。銅層４８の膜厚は、特に限定されるものではないが、５０〜１００μｍ程度であるのが好ましい。
【００３２】
＜積層型熱交換器の製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係る積層型熱交換器２１の製造方法について説明する。この製造方法は、アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体４７ａの内面に銅又はその合金を主成分とする銅層４８を有する水用金属管（クラッド管）４７を成形する工程と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、冷媒の流路となる冷媒用金属管４５を成形する工程と、冷媒用金属管４５を水用金属管４７の厚み方向の一方側に積層配置し、冷媒用金属管４９を水用金属管４７の厚み方向の他方側に積層配置して冷媒用金属管４５，４９と水用金属管４７とを接合する工程と、を備えている。
【００３３】
水用金属管４７を成形する工程において、例えば押出成形により金属管本体４７ａを成形するとともに金属管本体４７ａの内面に銅層４８を被覆することができる。すなわち、水用金属管４７の金属管本体４７ａと銅層４８とは押出成形により一体的に成形することができる。冷媒用金属管４５，４９は、例えば押出成形により成形することができる。水用金属管４７と冷媒用金属管４５，４９とは、例えばろう付け、はんだ付け、溶接などの方法により接合することができる。
【００３４】
［変形例１］
図３（ｂ）は積層型熱交換器２１の変形例１を示す斜視図である。この変形例１の熱交換器２１では、水用金属管４７は幅方向Ｗに並ぶ２つの扁平な金属管を含む。一方の金属管は、アルミニウム又はその合金を主成分とする第１金属管本体４７ａと、この第１金属管本体４７ａの内面に形成された銅層４８とを有するクラッド管である。他方の金属管は、アルミニウム又はその合金を主成分とする第２金属管本体４７ｂと、この第２金属管本体４７ｂの内面に形成された銅層４８とを有するクラッド管である。これらのクラッド管は、例えば押出成形により金属管本体４７ａ（又は金属管本体４７ｂ）を成形するとともにその内面に銅層４８を形成することにより得ることができる。
【００３５】
水用金属管４７の流体流路５３は、一方の金属管の筒内の第１流体流路５３ａと、他方の金属管の筒内の第２流体流路５３ｂとからなる。この水用金属管４７は、第１金属管本体４７ａの側壁５５ａと第２金属管本体４７ｂの側壁５５ｂとからなる支持部５５によって厚み方向の剛性が高められている。支持部５５は、長手方向Ｌに連続して形成されており、第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとを仕切っている。
【００３６】
変形例１では、押出成形などの方法によってクラッド管を簡単に成形できるので、製造コストを低減することができ、しかも支持部５５により厚み方向の変形を抑制することができる。なお、変形例１において、幅方向Ｗに並べる扁平管の個数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００３７】
［変形例２］
図３（ｃ）は積層型熱交換器の変形例２を示す斜視図である。この変形例２の熱交換器２１の水用金属管４７は、第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとが支持部５５により仕切られた一体の扁平管からなる。支持部５５は、長手方向Ｌに連続して形成されており、第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとを仕切っている。
【００３８】
この水用金属管４７は、金属管本体４７ａの幅方向Ｗに並ぶ第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂの内面に銅層４８がそれぞれ形成されたクラッド管である。このクラッド管は、例えば押出成形により金属管本体４７ａを成形するとともにこの金属管本体４７ａの内面に銅層４８を形成することにより得ることができる。
【００３９】
変形例２では、押出成形などの方法によってクラッド管を簡単に成形できるので、製造コストを低減することができ、しかも支持部５５により厚み方向の変形を抑制することができる。なお、変形例２において、幅方向Ｗに並べる流体流路の数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００４０】
［変形例３］
図４（ａ）は積層型熱交換器の変形例３を示す斜視図である。この変形例３の熱交換器２１の水用金属管４７は、金属管本体４７ａと、この金属管本体４７ａの内面に形成された銅層４８とを有するクラッド管である。
【００４１】
この水用金属管４７は、その流体流路５３内に複数の凸部（支持部）５６を有している。各凸部５６は、水用金属管４７の厚み方向の一方側の内面又は他方側の内面から厚み方向に突出している。一方側の内面に形成された凸部５６と他方側の内面に形成された凸部５６とは、厚み方向に対向している。対向する凸部５６の先端部同士は、当接又は近接している。これらの凸部５６が設けられていることにより、水用金属管４７はその厚み方向の変形が抑制される。
【００４２】
各凸部５６は、長手方向Ｌに連続して形成されていてもよい。また、各凸部５６を長手方向Ｌに断続的に形成して、複数の凸部５６を長手方向Ｌに点在させた形態であってもよい。
【００４３】
各凸部５６が長手方向Ｌに連続して形成された形態の場合には、水用金属管４７は、例えば押出成形により金属管本体４７ａを成形するとともにこの金属管本体４７ａの内面に銅層４８を形成することにより得ることができる。各凸部５６は前記押出成形時に形成される。
【００４４】
一方、各凸部５６を長手方向Ｌに断続的に形成して、複数の凸部５６を長手方向Ｌに点在させた形態の場合には、例えば次のようにして水用金属管４７を得ることができる。
【００４５】
まず、図５（ａ）に示すように、例えば押出成形などによりアルミニウム又はその合金を主成分とする金属板本体の表面に銅又はその合金を主成分とする銅層４８を有するクラッド板Ｍを成形する。
【００４６】
ついで、図５（ｂ）に示すように、クラッド板Ｍの表面の所定の位置に複数の凸部５６を形成する。複数の凸部５６は、例えばプレス成形などにより形成することができる。
【００４７】
ついで、図５（ｃ）に示すように、クラッド板Ｍを長手方向Ｌに沿った折り曲げ位置Ｂ１及び位置Ｂ２でそれぞれ折り曲げて、クラッド板Ｍの幅方向Ｗの一方の端辺Ｅ１と他方端辺Ｅ２とが対向するようにクラッド板Ｍを管状に折り曲げ加工する。最後に、クラッド板Ｍの端辺Ｅ１，Ｅ２同士を接合してクラッド管である水用金属管４７を成形する。端辺Ｅ１，Ｅ２同士の接合方法としては、例えば溶接などが挙げられる。
【００４８】
［変形例４］
図４（ｂ）は積層型熱交換器２１の変形例４を示す斜視図である。この熱交換器２１における金属管４７は、流体流路５３と支持部５５とを備えている。流体流路５３は、幅方向Ｗに並設されて長手方向Ｌに延びる第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとを有している。支持部５５は、幅方向Ｗに並設された第１流体流路５３ａと第２流体流路５３ｂとの間に設けられている。
【００４９】
水用金属管４７の第１流体流路５３ａは、次のようにして形成される。まず、例えば押出成形などによりアルミニウム又はその合金を主成分とする金属板本体の表面に銅又はその合金を主成分とする銅層４８を有するクラッド板Ｍを成形する。
【００５０】
ついで、図６（ａ），（ｂ）に示すように、得られたクラッド板Ｍを長手方向Ｌに沿った折り曲げ位置Ｂ１で折り曲げてクラッド板Ｍの幅方向Ｗの一方の端辺Ｅ１が金属板Ｍの一方の表面Ｓに当接するように金属板Ｍを管状に曲げ加工する。ついで、前記端辺Ｅ１が長手方向Ｌに沿って表面Ｓに例えば溶接などの方法によって接合されることにより、第１流体流路５３ａが形成される。
【００５１】
同様に、水用金属管４７の第２流体流路５３ｂは、次のようにして形成される。まず、クラッド板Ｍを長手方向Ｌに沿った折り曲げ位置Ｂ２で折り曲げてクラッド板Ｍの幅方向Ｗの他方の端辺Ｅ２が前記一方の端辺Ｅ１に隣接する位置で表面Ｓに当接するようにクラッド板Ｍを管状に曲げ加工する。ついで、前記端辺Ｅ２が長手方向Ｌに沿って表面Ｓに接合されることにより、第２流体流路５３ｂが形成される。
【００５２】
図６（ｃ）に示すように、支持部５５は、クラッド板Ｍの一部、すなわち端辺Ｅ１と端辺Ｅ２から高さ方向（金属管４７の厚み方向）の上方に延びる部分により構成されている。この支持部５５は、端辺Ｅ１と端辺Ｅ２の近傍が互いに当接している。また、この支持部５５は、前記高さ方向の中央付近から幅方向Ｗの両側にそれぞれ分岐している。支持部５５の分岐した各部分は、前記高さ方向から左右に傾斜した方向にそれぞれ延びている。
【００５３】
この変形例４における水用金属管４７は、クラッド板Ｍを用いて上記のように成形することにより、略Ｂ字の断面形状を有している。このように長手方向Ｌに沿って延びる支持部５５を簡単な製造方法により形成できる。また、この水用金属管４７の支持部５５は、長手方向Ｌに沿って連続して延びているので、厚み方向の変形を抑制する効果に優れている。
【００５４】
［変形例５］
図４（ｃ）は積層型熱交換器の変形例５を示す斜視図である。図４（ｃ）に示すように、この水用金属管４７は、第１流体流路５３ａ内及び第２流体流路５３ｂ内に複数の凸部５６をそれぞれ有している。複数の凸部５６は、図６（ａ）の工程と図６（ｂ）の工程との間に、プレス加工によってクラッド板Ｍに形成される。
【００５５】
＜水用金属管とヘッダーとの接続構造＞
図７は、水用金属管４７の端部とヘッダー７１との接続構造を示す概略図である。図７に示すように、ヘッダー７１は、内部に水が流通可能な流路７１ａが形成された円筒形状を有している。ヘッダー７１を構成する材料は、例えばアルミニウム又はその合金を主成分とする。
【００５６】
ヘッダー７１の側部には、水用金属管４７の端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅが接続される３つの挿入口７１ｃ，７１ｄ，７１ｅが形成されている。水用金属管４７は、図７に示すように３つの端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅに分岐している。端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅは、挿入口７１ｃ，７１ｄ，７１ｅにそれぞれ挿入されて、ろう材などにより互いに接合されている。
【００５７】
ヘッダー７１の流路７１ａを構成する内面には、耐食性を向上させるための被覆層７３が形成されている。この被覆層７３は、例えば樹脂をコーティングすることにより形成できる。この樹脂コーティングは、ヘッダー７１の流路７１ａ内に配置された水用金属管４７の端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面にも施すのが好ましい。これらの端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅへの樹脂コーティングには、例えば吐出口の径が細いスプレーなどを用いることができる。これにより、アルミニウムと銅が隣接して露出した端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面を樹脂により覆うことができる。
【００５８】
また、この被覆層７３は、めっきにより形成してもよい。このめっきについても同様にヘッダー７１の流路７１ａ内に配置された水用金属管４７の端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面にも施すのが好ましい。これにより、アルミニウムと銅が隣接して露出した端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面をめっきにより覆うことができる。
【００５９】
さらに、ヘッダー７１としては、その内面が予め銅層（被覆層）７３などによりコーティングされたクラッド管を用いてもよい。この場合、水用金属管４７の端部４７ｃ，４７ｄ，４７ｅの端面には、上記した樹脂やめっきにより別途コーティングするのが好ましい。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態では、水用金属管４７が、金属管本体４７ａと銅層４８とが強固に接合したクラッド管であるので、金属管本体４７ａに対する銅層４８の密着度合いが高く、銅層４８と金属管本体４７ａとの間で熱交換効率が低減するのを抑制することができる。しかも、この熱交換器では、水用金属管４７と冷媒用金属管４５，４９とを積層して接合するので、その接合方法として、例えばはんだ付け、溶接などの種々の方法を用いることができる。しかも、これらの金属管は、共にアルミニウム又はその合金を主成分としているので、同種金属同士の接合であり、上記したはんだ付け、溶接などの方法によって高い接合強度を得ることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、冷媒用金属管４５及び水用金属管４７は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有し、厚み方向に積層されている。この構成では、熱交換器を例えば蛇行した形状、渦巻形状などに容易に曲げ加工することができる。また、扁平な金属管同士が厚み方向に積層されているので、互いの面接触する面積が大きくなり、熱交換効率に優れた熱交換器を得ることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、水用金属管４７がその内面から突出する複数の凸部５６を有している場合には、水との接触面積を増大させて熱交換効率を向上させることができる。また、熱交換器を例えば蛇行した形状、渦巻形状などに容易に曲げ加工する際に、複数の凸部５６が厚み方向の過度の変形を抑制し、水の流路が塞がれるのを抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、水用金属管４７を成形する工程が、クラッド板Ｍの表面に複数の凸部５６を形成する工程を含んでいる。従来の拡管加工による製法では水用金属管４７に複数の凸部５６を形成するのは困難であるが、この構成では、クラッド板Ｍの表面に複数の凸部５６を形成した後、このクラッド板Ｍの両サイドの端辺同士を接合して水用金属管４７を成形できる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、前記積層型熱交換器をヒートポンプ式給湯機に用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明の積層型熱交換器はヒートポンプ式給湯機以外の用途に適用することもできる。
【００６５】
また、前記実施形態では、前記積層型熱交換器が渦巻き状に巻かれた構造を有している場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。前記積層型熱交換器は、前記実施形態のように曲げ加工せずに直線状の構造のまま用いてもよく、また、例えば蛇行した構造に曲げ加工するなどして用いてもよい。
【００６６】
また、前記実施形態では、前記積層型熱交換器が３層構造である場合を例に挙げて説明したが、一つの冷媒用金属管と一つの水用金属管とからなる２層構造であってもよく、４層以上の多層構造であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
４５，４９ 冷媒用金属管
４７ 水用金属管
４８ 銅層
５１ 冷媒流路
５３ 流体流路
５５ 支持部
５６ 凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体（４７ａ）の内面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド管であり、水の流路となる水用金属管（４７）と、
アルミニウム又はその合金を主成分とし、前記水用金属管（４７）に積層配置されて前記水用金属管（４７）に接合され、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）と、を備えた積層型熱交換器。
【請求項２】
前記冷媒用金属管（４５）及び前記水用金属管（４７）は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有し、厚み方向に積層されている、請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項３】
前記水用金属管（４７）は、その内面から突出する複数の凸部（５６）を有している、請求項１又は２に記載の積層型熱交換器。
【請求項４】
アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体（４７ａ）の内面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド管である水用金属管（４７）を成形する工程と、
アルミニウム又はその合金を主成分とし、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）を成形する工程と、
前記冷媒用金属管（４５）を前記水用金属管（４７）の厚み方向の一方側に積層配置して前記冷媒用金属管（４５）と前記水用金属管（４７）とを接合する工程と、を備えた積層型熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記水用金属管（４７）を成形する工程は、
アルミニウム又はその合金を主成分とする金属板本体の表面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド板を成形する工程と、
前記クラッド板の両サイドの端辺同士を接合してクラッド管を成形する工程と、を含む、請求項４に記載の積層型熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記水用金属管（４７）を成形する工程は、
前記クラッド板の表面に複数の凸部（５６）を形成する工程をさらに含む、請求項５に記載の積層型熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記水用金属管（４７）を成形する工程において、押出成形により前記金属管本体（４７ａ）の内面に前記銅層（４８）を被覆する、請求項４に記載の積層型熱交換器の製造方法。
【請求項１】
アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体（４７ａ）の内面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド管であり、水の流路となる水用金属管（４７）と、
アルミニウム又はその合金を主成分とし、前記水用金属管（４７）に積層配置されて前記水用金属管（４７）に接合され、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）と、を備えた積層型熱交換器。
【請求項２】
前記冷媒用金属管（４５）及び前記水用金属管（４７）は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有し、厚み方向に積層されている、請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項３】
前記水用金属管（４７）は、その内面から突出する複数の凸部（５６）を有している、請求項１又は２に記載の積層型熱交換器。
【請求項４】
アルミニウム又はその合金を主成分とする金属管本体（４７ａ）の内面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド管である水用金属管（４７）を成形する工程と、
アルミニウム又はその合金を主成分とし、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）を成形する工程と、
前記冷媒用金属管（４５）を前記水用金属管（４７）の厚み方向の一方側に積層配置して前記冷媒用金属管（４５）と前記水用金属管（４７）とを接合する工程と、を備えた積層型熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記水用金属管（４７）を成形する工程は、
アルミニウム又はその合金を主成分とする金属板本体の表面に銅又はその合金を主成分とする銅層（４８）を有するクラッド板を成形する工程と、
前記クラッド板の両サイドの端辺同士を接合してクラッド管を成形する工程と、を含む、請求項４に記載の積層型熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記水用金属管（４７）を成形する工程は、
前記クラッド板の表面に複数の凸部（５６）を形成する工程をさらに含む、請求項５に記載の積層型熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記水用金属管（４７）を成形する工程において、押出成形により前記金属管本体（４７ａ）の内面に前記銅層（４８）を被覆する、請求項４に記載の積層型熱交換器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１７４６４９（Ｐ２０１１−１７４６４９Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３８４７２（Ｐ２０１０−３８４７２）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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