(57)【要約】【課題】内部に冷媒が流れる扁平多穴管を有する冷媒熱交換器を使用して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置において、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用した場合に、冷媒熱交換器の伝熱性能の低下を生じにくくする。【解決手段】冷媒−水熱交換器２２は、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うヒートポンプユニット２を構成する冷媒と水との熱交換を行う熱交換器であり、内部に冷媒が流れる複数の流路穴４２、４７が幅方向に並んで形成された扁平多穴管からなる冷媒伝熱管４１、４６を備えており、各流路穴４２、４７は、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に、５辺以上の多辺形の断面形状を有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒としての二酸化炭素とともに前記冷媒と非相溶の冷凍機油を使用して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置を構成しており、冷媒と他の熱媒体との熱交換を行う冷媒熱交換器であって、
内部に前記冷媒が流れる複数の流路穴（４２、４７）が幅方向に並んで形成された扁平多穴管からなる冷媒伝熱管（４１、４６）を備え、
前記各流路穴は、前記冷媒伝熱管を長手方向から見た際に、５辺以上の多辺形の断面形状を有している、
冷媒熱交換器（２２）。
【請求項２】
前記各流路穴（４２、４７）は、前記冷媒伝熱管（４１、４６）を長手方向から見た際に、前記各流路穴の内面に内接する長方形の断面形状を有する流路本体部（４２ａ、４７ａ）と、前記流路本体部の外周側に位置する凸溝部（４２ｂ、４７ｂ）とを有している、請求項１に記載の冷媒熱交換器（２２）。
【請求項３】
内部に前記他の熱媒体が流れる扁平管からなる熱媒体伝熱管（５１）をさらに備え、
前記冷媒伝熱管（４１、４６）と前記熱媒体伝熱管とは、前記冷媒伝熱管及び前記熱媒体伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面同士が密着している、
請求項２に記載の冷媒熱交換器（２２）。
【請求項４】
前記熱媒体伝熱管（５１）は、前記熱媒体伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の両外面が前記冷媒伝熱管（４１、４６）によって挟まれている、請求項３に記載の冷媒熱交換器（２２）。
【請求項５】
前記凸溝部（４２ｂ、４７ｂ）は、前記冷媒伝熱管（４１、４６）を長手方向から見た際に、前記各流路穴（４２、４７）の幅方向に直交する外面のうち、前記熱媒体伝熱管（５１）の外面に密着する外面寄りの部分だけでなく、前記熱媒体伝熱管の外面に密着しない外面寄りの部分にも配置されている、請求項４に記載の冷媒熱交換器（２２）。
【請求項６】
前記凸溝部（４２ｂ、４７ｂ）は、前記冷媒伝熱管（４１、４６）を長手方向から見た際に、前記各流路穴（４２、４７）の幅方向端寄りの部分に配置されている、請求項２〜５のいずれかに記載の冷媒熱交換器（２２）。
【請求項７】
前記各流路穴（４２、４７）は、前記冷媒伝熱管（４１、４６）を長手方向から見た際に、Ｈ形の断面形状を有している、請求項１〜６のいずれかに記載の冷媒熱交換器（２２）。
【請求項８】
前記各流路穴（４２、４７）は、前記冷媒伝熱管（４１、４６）を長手方向から見た際に、蝶ネクタイ形の断面形状を有している、請求項１〜６のいずれかに記載の冷媒熱交換器（２２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に冷媒が流れる扁平多穴管を有する冷媒熱交換器、特に、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置を構成しており、内部に冷媒が流れる扁平多穴管を有しており、冷媒と他の熱媒体との熱交換を行う冷媒熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１（特開平６−７４６０９号公報）に示されるような、内部に冷媒が流れる扁平多穴管を有しており、空気等の他の熱媒体と冷媒との熱交換を行う冷媒熱交換器がある。扁平多穴管には、冷媒が流れる複数の流路穴が幅方向に並んで形成されている。ここで、各流路穴は、扁平多穴管の長手方向から見た際に、長方形の断面形状を有している。このような冷媒熱交換器は、カーエアコンの凝縮器や蒸発器のような、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置を構成する熱交換器として使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の扁平多穴管を有する冷媒熱交換器が使用される冷凍装置において、冷媒として二酸化炭素を使用し、かつ、冷媒としての二酸化炭素に非相溶の冷凍機油を使用する場合には、冷媒が流路穴の中央寄りの部分（すなわち、内面から遠い部分）を流れ、冷凍機油が流路穴の内面寄りの部分（すなわち、内面に近い部分）を流れる傾向にあることから、冷媒熱交換器内に冷媒とともに流入した冷凍機油が、扁平多穴管の各流路穴の内面に付着して内面全体を覆う油膜を形成しやすくなるため、冷媒と熱媒体との熱交換が阻害され、これにより、冷媒熱交換器の伝熱性能が低下するおそれがある。
【０００４】
本発明の課題は、内部に冷媒が流れる扁平多穴管を有する冷媒熱交換器を使用して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置において、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用した場合に、冷媒熱交換器の伝熱性能の低下を生じにくくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明にかかる冷媒熱交換器は、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置を構成しており、冷媒と他の熱媒体との熱交換を行う冷媒熱交換器であって、内部に冷媒が流れる複数の流路穴が幅方向に並んで形成された扁平多穴管からなる冷媒伝熱管を備えており、各流路穴は、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に、５辺以上の多辺形の断面形状を有している。
【０００６】
この冷媒熱交換器では、各流路穴の断面形状を５辺以上の多辺形にしているため、各流路穴の内面が複雑な形状になり、冷凍機油は、表面張力によって、主として、各流路穴の内面のうち複雑な形状を有する部分（例えば、隣り合う辺の端部同士が繋がる角部付近等）に油膜を形成しやすくなり、その分だけ、各流路穴の内面のうち複雑な形状を有しない部分（例えば、辺の端部から離れた辺の中央部分）に油膜を形成しにくくなる。
【０００７】
これにより、この冷媒熱交換器では、従来のような長方形の断面形状を有する流路穴を設ける場合に比べて、各流路穴の内面のうち各流路穴の内面全体を覆う油膜が形成されにくくなるため、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用した場合であるにもかかわらず、冷媒と熱媒体との熱交換が阻害されにくくなり、伝熱性能の低下を生じにくくすることができる。
【０００８】
第２の発明にかかる冷媒熱交換器は、第１の発明にかかる冷媒熱交換器において、各流路穴は、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に、各流路穴の内面に内接する長方形の断面形状を有する流路本体部と、流路本体部の外周側に位置する凸溝部とを有している。
【０００９】
この冷媒熱交換器では、各流路穴が、長方形の断面形状の流路本体部の外周側に凸溝部が形成されるような５辺以上の多辺形の断面形状を有しているため、従来のような長方形の断面形状を有する流路穴を設ける場合に比べて、凸溝部に冷凍機油の油膜が形成されやすくなり、流路本体部に冷凍機油の油膜が形成されにくくなり、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用した場合であるにもかかわらず、冷媒と熱媒体との熱交換が阻害されにくくなり、伝熱性能の低下を生じにくくすることができる。
【００１０】
第３の発明にかかる冷媒熱交換器は、第２の発明にかかる冷媒熱交換器において、内部に他の熱媒体が流れる扁平管からなる熱媒体伝熱管をさらに備えており、冷媒伝熱管と熱媒体伝熱管とは、冷媒伝熱管及び熱媒体伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面同士が密着している。
【００１１】
この冷媒熱交換器では、冷媒伝熱管の各流路穴内を流れる冷媒と熱媒体伝熱管内を流れる熱媒体とが、熱媒体伝熱管と冷媒伝熱管とが密着する部分を介して、効率的に熱交換を行うことができる。
【００１２】
第４の発明にかかる冷媒熱交換器は、第３の発明にかかる冷媒熱交換器において、熱媒体伝熱管は、熱媒体伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の両外面が冷媒伝熱管によって挟まれている。
【００１３】
この冷媒熱交換器では、冷媒伝熱管及び熱媒体伝熱管を長手方向から見た際に熱媒体伝熱管の幅方向に直交する側の両外面に冷媒伝熱管の幅方向に直交する側の外面が密着した構造（以下、三層構造とする）になっているため、冷媒伝熱管及び熱媒体伝熱管を長手方向から見た際に熱媒体伝熱管の幅方向に直交する側の外面の一方のみに冷媒伝熱管の幅方向に直交する側の外面が密着した二層構造にした場合に比べて、伝熱面積が増加しており、これにより、伝熱性能を向上させることができる。
【００１４】
第５の発明にかかる冷媒熱交換器は、第４の発明にかかる冷媒熱交換器において、凸溝部は、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に、各流路穴の幅方向に直交する外面のうち、熱媒体伝熱管の外面に密着する外面寄りの部分だけでなく、熱媒体伝熱管の外面に密着しない外面寄りの部分にも配置されている。
【００１５】
三層構造の冷媒熱交換器において、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に凸溝部が各流路穴の幅方向に直交する外面のうち熱媒体伝熱管の外面に密着する外面寄りの部分だけに設けられていると、冷媒熱交換器の組み立て時に熱媒体伝熱管に密着させる面を間違えて冷媒伝熱管を密着させる作業が行われた場合に、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に凸溝部が各流路穴の幅方向に直交する外面のうち熱媒体伝熱管の外面に密着する外面寄りの部分に配置されない構造、すなわち、熱媒体伝熱管の外面に密着しない外面寄りの部分に配置された構造になってしまい、これにより、各流路穴の幅方向に直交する外面のうち、冷媒と熱媒体との熱交換が行われない外面寄りの部分に冷凍機油の油膜が形成されにくくなり、しかも、冷媒と熱媒体との熱交換が行われる外面寄りの部分に冷凍機油の油膜が形成されやすくなるため、冷媒と熱媒体との熱交換が阻害されやすくなり、伝熱性能の低下を生じやすくなるおそれがある。
【００１６】
そこで、この冷媒熱交換器では、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に凸溝部が各流路穴の幅方向に直交する外面のうち、熱媒体伝熱管の外面に密着する外面寄りの部分だけでなく、熱媒体伝熱管の外面に密着しない外面寄りの部分にも配置されるようにすることによって、冷媒熱交換器の組み立て時に熱媒体伝熱管に密着させる面を意識することなく冷媒伝熱管を密着させる作業を行うことができ、これにより、組み立て性を向上させることができる。
【００１７】
第６の発明にかかる冷媒熱交換器は、第２〜第５の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器において、凸溝部は、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に、各流路穴の幅方向端寄りの部分に配置されている。
【００１８】
扁平多穴管からなる冷媒伝熱管を有する冷媒熱交換器では、各流路穴内を流れる冷媒と熱媒体とが、冷媒伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の幅広の部分を介して熱交換を行うことから、各流路穴の内面のうち冷媒伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面に対向する部分に冷凍機油が溜まると、これにより、伝熱性能の低下が生じるおそれがあるため、各流路穴の内面のうち冷媒伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面に対向する部分に冷凍機油が溜まらないようにすることが好ましい。
【００１９】
そこで、この冷媒熱交換器では、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に凸溝部が各流路穴の幅方向端寄りの部分に配置されるようにすることによって、各流路穴の内面のうち冷媒伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面に対向する部分に、できるだけ、冷凍機油が溜まらないようにしている。
【００２０】
これにより、この冷媒熱交換器では、各流路穴内を流れる冷媒と熱媒体との熱交換に重要な冷媒伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の幅広の部分における伝熱性能の低下を生じにくくすることができる。
【００２１】
特に、第３〜第５の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器のような、各流路穴内を流れる冷媒と熱媒体とが、熱媒体伝熱管と冷媒伝熱管とが密着する部分を介して熱交換を支配的に行う構造においては、各流路穴の内面のうち冷媒伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面に対向する部分に冷凍機油が溜まると、伝熱性能の低下が顕著になる傾向にあるが、上述のように、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に凸溝部が各流路穴の幅方向端寄りの部分に配置されるようにすることによって、伝熱性能の低下を生じにくくする効果が顕著に現れることになる。
【００２２】
第７の発明にかかる冷媒熱交換器は、第１〜第６の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器において、各流路穴は、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に、Ｈ形の断面形状を有している。
【００２３】
この冷媒熱交換器では、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に各流路穴がＨ形の断面形状を有しているため、第１〜第６の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
第８の発明にかかる冷媒熱交換器は、第１〜第６の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器において、各流路穴は、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に、蝶ネクタイ形の断面形状を有している。
【００２５】
この冷媒熱交換器では、冷媒伝熱管を長手方向から見た際に各流路穴が蝶ネクタイ形の断面形状を有しているため、第１〜第６の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２７】
第１及び第２の発明では、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用した場合であるにもかかわらず、冷媒と熱媒体との熱交換が阻害されにくくなり、伝熱性能の低下を生じにくくすることができる。
【００２８】
第３の発明では、効率的に熱交換を行うことができる。
【００２９】
第４の発明では、伝熱性能を向上させることができる。
【００３０】
第５の発明では、組み立て性を向上させることができる。
【００３１】
第６の発明では、各流路穴内を流れる冷媒と熱媒体との熱交換に重要な冷媒伝熱管を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の幅広の部分における伝熱性能の低下を生じにくくすることができる。
【００３２】
第７及び第８の発明では、第１〜第６の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる冷媒熱交換器としての冷媒−水熱交換器が採用されたヒートポンプ式給湯装置の概略構成図である。
【図２】ヒートポンプユニットの内部構造を示す断面図である。
【図３】冷媒−水熱交換器の伝熱管部分を示す図である。
【図４】冷媒−水熱交換器を長手方向から見た際における断面図である。
【図５】冷媒−水熱交換器のヘッダー部分を示す図である。
【図６】変形例１にかかる冷媒熱交換器を長手方向から見た際における断面図である。
【図７】変形例２にかかる冷媒熱交換器を長手方向から見た際における断面図である。
【図８】変形例３にかかる冷媒熱交換器を長手方向から見た際における断面図である。
【図９】変形例３にかかる冷媒熱交換器を長手方向から見た際における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明にかかる冷媒熱交換器の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００３５】
＜ヒートポンプ式給湯装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態にかかる冷媒熱交換器としての冷媒−水熱交換器２２（後述）が採用されたヒートポンプ式給湯装置１の概略構成図である。ヒートポンプ式給湯装置１は、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを利用して給湯を行うことが可能な装置であり、主として、ヒートポンプユニット２と貯湯ユニット３とを有している。ヒートポンプユニット２は、冷媒としての二酸化炭素が循環する冷媒回路２０を構成している。この冷媒回路２０内には、冷媒としての二酸化炭素とともに、圧縮機２１（後述）の摺動部を潤滑するための冷凍機油として、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）が封入されている。冷凍機油としてのＰＡＧは、冷媒としての二酸化炭素に非相溶の特性を有している。そして、ヒートポンプユニット２では、冷媒としての二酸化炭素を臨界圧力以上になるまで圧縮して冷凍サイクルが行われる。ヒートポンプユニット２と貯湯ユニット３とは、熱媒体連絡管４、５を介して接続されており、熱媒体としての水が循環する熱媒体回路３０を構成している。
【００３６】
＜ヒートポンプユニットの構成・内部構造＞
ヒートポンプユニット２は、上述のように、冷媒回路２０を構成するとともに、熱媒体回路３０の一部を構成している。
【００３７】
冷媒回路２０は、主として、圧縮機２１、冷媒熱交換器としての冷媒−水熱交換器２２と、膨張機構２３と、空気熱交換器２４とを有している。
【００３８】
圧縮機２１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を臨界圧力以上になるまで圧縮して吐出する圧縮機である。
【００３９】
冷媒−水熱交換器２２は、圧縮機２１から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒と熱媒体回路３０を流れる水との熱交換を行うことで、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器及び水の加熱器として機能する熱交換器である。尚、冷媒−水熱交換器２２の構造については、後述するものとする。
【００４０】
膨張機構２３は、冷媒−水熱交換器２２において放熱した冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を減圧する電動膨張弁である。
【００４１】
空気熱交換器２４は、膨張機構２３において減圧された冷凍サイクルにおける低圧の冷媒と空気との熱交換を行うことで、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。空気熱交換器２４において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒と熱交換を行う空気は、送風ファン２５によって供給されるようになっている。
【００４２】
次に、ヒートポンプユニット２の内部構造について、図２を用いて説明する。ここで、図２は、ヒートポンプユニット２の内部構造を断面図である。尚、図２において、断熱壁２６の右側の空間が機械室Ｓ１であり、断熱壁２６の左側の空間がファン室Ｓ２である。
【００４３】
機械室Ｓ１には、圧縮機２１、膨張機構２３が配置されている。ファン室Ｓ２には、図２を正面から見た際に、前方に送風ファン２５が配置されている。送風ファン２５は、支持台２７に支持された状態で配置されている。ファン室Ｓ２の下方には、断熱壁２８を隔てて冷媒−水熱交換器２２が配置されている。また、空気熱交換器２４は、ファン室Ｓ２の左側壁と背面壁に沿って配置されており、空気熱交換器２４の右端は機械室Ｓ１の中央まで延出している。
【００４４】
＜貯湯ユニットの構成＞
貯湯ユニット３は、上述のように、熱媒体連絡管４、５を介してヒートポンプユニット２に接続されており、熱媒体回路３０の一部を構成している。
【００４５】
貯湯ユニット３は、主として、貯湯タンク３１と、水ポンプ３２とを有しており、ヒートポンプユニット２に設けられた冷媒−水熱交換器２２、及び、熱媒体連絡管４、５とともに熱媒体回路３０を構成している。
【００４６】
貯湯タンク３１は、冷媒−水熱交換器２２において加熱された後の給湯に供される水を溜める容器であり、その上部には、蛇口やシャワー等に温水となった水を送るための給湯管３３が接続されており、その下部には、給湯管３３によって消費された水の補充を行うための給水管３４が接続されている。
【００４７】
水ポンプ３２は、熱媒体回路３０内の水を循環させるために水の昇圧を行うポンプであり、ここでは、貯湯タンク３１の下部に接続されている。
【００４８】
＜ヒートポンプ式給湯装置の動作＞
次に、ヒートポンプ式給湯装置１の動作について説明する。
【００４９】
冷媒回路２０において、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧（臨界圧力以上）まで圧縮された後に、冷媒熱交換器としての冷媒−水熱交換器２２に送られる。冷媒−水熱交換器２２に送られた冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、冷媒−水熱交換器２２において、水ポンプ３２によって熱媒体回路３０を循環する水と熱交換を行って放熱する。冷媒−水熱交換器２２において放熱した冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、膨張機構２３において減圧されて、冷凍サイクルにおける低圧の気液二相状態になり、空気熱交換器２４に送られる。空気熱交換器２４に送られた冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、空気熱交換器２４において、送風ファン２５によって供給される空気と熱交換を行って蒸発する。空気熱交換器２４において蒸発した冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００５０】
一方、熱媒体回路３０においては、冷媒−水熱交換器２２における冷媒の放熱によって熱媒体回路３０を循環する水が加熱される。冷媒−水熱交換器２２において加熱された水は、熱媒体連絡管４を通じてヒートポンプユニット２から貯湯ユニット３の貯湯タンク３１に溜められる。また、貯湯タンク３１に溜まっている水は、水ポンプ３２に吸い込まれて昇圧された後に、熱媒体連絡管５を通じて貯湯ユニット３からヒートポンプユニット２の冷媒−水熱交換器２２に送られる。そして、貯湯タンク３１に溜まった温水は、給湯管３３を通じて給湯に供され、また、給湯管３３を通じて消費された水は、給水管３４を通じて貯湯タンク３１に補充される。
【００５１】
このようにして、ヒートポンプ式給湯装置１の動作が行われる。
【００５２】
＜冷媒−水熱交換器の構造＞
次に、冷媒熱交換器としての冷媒−水熱交換器２２の構造について、図１〜図５を用いて説明する。ここで、図３は、冷媒−水熱交換器２２の伝熱管部分を示す図であり、図４は、冷媒−水熱交換器２２を長手方向から見た際における断面図であり、図５は、冷媒−水熱交換器２２のヘッダー部分を示す図である。
【００５３】
冷媒−水熱交換器２２は、主として、一対の冷媒伝熱管４１、４６と、熱媒体伝熱管５１とを有しており、冷媒伝熱管４１、４６の内部を流れる冷媒と熱媒体伝熱管５１の内部を流れる水との間で熱交換を行う熱交換器である。
【００５４】
冷媒伝熱管４１は、複数（ここでは、６つ）の流路穴４２が幅方向に並んで形成された扁平多穴管からなる。より具体的には、冷媒伝熱管４１は、長尺で幅広の平面部４３を有している。平面部４３は、幅方向に直交する側の外面である一対の外面４３ａ、４３ｂを有している。複数の流路穴４２は、平面部４３内を長手方向に貫通するように幅方向に並んで形成されている。冷媒伝熱管４６は、冷媒伝熱管４１と同様、複数（ここでは、６つ）の流路穴４７が幅方向に並んで形成された扁平多穴管からなる。より具体的には、冷媒伝熱管４６は、長尺で幅広の平面部４８を有している。平面部４８は、幅方向に直交する側の外面である一対の外面４８ａ、４８ｂを有している。複数の流路穴４７は、平面部４８内を長手方向に貫通するように幅方向に並んで形成されている。尚、冷媒伝熱管４１、４６は、アルミニウム等の金属素材からなり、押し出し成形により製造されている。
【００５５】
このように、冷媒伝熱管４１、４６として、扁平多穴管を採用しているため、冷媒側の熱伝達率が向上している。
【００５６】
熱媒体伝熱管５１は、長方形状の流路穴５２が形成された扁平管からなる。より具体的には、熱媒体伝熱管５１は、長尺で幅広の平面部５３を有している。平面部５３は、幅方向に直交する側の外面である一対の外面５３ａ、５３ｂを有している。流路穴５２は、平面部５３内を長手方向に貫通するように形成されている。尚、熱媒体伝熱管５１は、アルミニウム等の金属素材からなり、押し出し成形や円管の扁平化成形により製造されている。
【００５７】
そして、冷媒−水熱交換器２２は、冷媒伝熱管４１及び熱媒体伝熱管５１を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面４３ａ、５３ａ同士を密着させ、冷媒伝熱管４６及び熱媒体伝熱管５１を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面４８ａ、５３ｂ同士を密着させることで、熱媒体伝熱管５１を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の両外面５３ａ、５３ｂを冷媒伝熱管４１、４６によって挟んだ三層構造としている。尚、外面４３ａと外面５３ａとの間及び外面４８ａと外面５３ｂとの間は、ロウ付け等によって接合されている。尚、ここでは、冷媒−水熱交換器２２が直線形状であるが、ヒートポンプユニット２内における配置等を考慮して、一部を屈曲させて蛇行形状にする等他の形状にしてもよい。
【００５８】
また、冷媒−水熱交換器２２の長手方向の両先端部には、冷媒ヘッダー６１及び熱媒体ヘッダー６２が接合されている。冷媒ヘッダー６１は、冷媒伝熱管４１、４６の長手方向の両先端部に接合されており、圧縮機２１及び膨張機構２３に連通している。熱媒体ヘッダー６２は、熱媒体伝熱管５１の長手方向の両先端部に接合されており、熱媒体連絡管４、５に連通している。
【００５９】
熱媒体ヘッダー６２は、有底の円筒形状を有している。より具体的には、熱媒体ヘッダー６２は、底部６２ａと、円筒部６２ｂとを有している。円筒部６２ｂには、熱媒体伝熱管５１の先端部が挿入される挿入穴６２ｃが形成されている。熱媒体伝熱管５１の先端部は、ロウ付け等によって、円筒部６２ｂに接合されている。
【００６０】
冷媒ヘッダー６１は、熱媒体ヘッダー６２の外側に配置されている。具体的には、冷媒管ヘッダー６１は、熱媒体伝熱管５１と熱媒体ヘッダー６２とを結ぶ直線上に配置されている。冷媒ヘッダー６１は、有底の円筒形状を有している。より具体的には、冷媒ヘッダー６１は、底部６１ａと、円筒部６１ｂとを有している。円筒部６１ｂには、冷媒伝熱管４１、４６の先端部が挿入される２つの挿入穴６１ｃが形成されている。冷媒伝熱管４１、４６は、熱媒体伝熱管５１の先端部から所定長さ離れた位置から分かれて、熱媒体ヘッダー５２の両側を通り、冷媒ヘッダー６１まで延びている。さらに、冷媒伝熱管４１、４６の先端部は、ロウ付け等によって、円筒部６１ｂに接合されている。
【００６１】
このように、冷媒−水熱交換器２２として、冷媒伝熱管４１、４６及び熱媒体伝熱管５１を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面同士を密着させているため、冷媒伝熱管４１、４６の各流路穴４２、４７内を流れる冷媒と熱媒体伝熱管５１内を流れる熱媒体とが、熱媒体伝熱管５１と冷媒伝熱管４１、４６とが密着する部分を介して、効率的に熱交換を行うことができるようになっている。しかも、冷媒−水熱交換器として、冷媒伝熱管４１、４６及び熱媒体伝熱管５１を長手方向から見た際に熱媒体伝熱管５１の幅方向に直交する側の両外面に冷媒伝熱管４１、４６の幅方向に直交する側の外面が密着した三層構造にしているため、例えば、熱媒体伝熱管５１の幅方向に直交する側の外面の一方のみに冷媒伝熱管（例えば、冷媒伝熱管４１のみ）の幅方向に直交する側の外面が密着した二層構造にした場合に比べて、伝熱面積が増加しており、伝熱性能が向上している。
【００６２】
このような冷媒−水熱交換器２２において、仮に、冷媒伝熱管４１、４６の各流路穴４２、４７として従来と同様の長方形の断面形状を採用した場合には、上述のヒートポンプ式給湯装置１の運転動作中に、冷媒が流路穴４２、４７の中央寄りの部分（すなわち、内面から遠い部分）を流れ、冷凍機油が流路穴４２、４７の内面寄りの部分（すなわち、内面に近い部分）を流れる傾向にあることから、冷媒−水熱交換器２２内に冷媒とともに流入した冷凍機油が、冷媒伝熱管４１、４６の各流路穴４２、４７の内面に付着して内面全体を覆う油膜を形成しやすくなるため、冷媒と水との熱交換が阻害され、これにより、冷媒−熱交換器２２の伝熱性能が低下するおそれがある。
【００６３】
そこで、この冷媒−水熱交換器２２では、冷媒伝熱管４１、４６の各流路穴４２、４７として、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に、５辺以上の多辺形（ここでは、７角形）の断面形状を有するものとしている。ここでは、各流路穴４２、４７は、流路穴４２、４７の内面に内接する長方形（長方形の概念に含まれる正方形でもよい）の断面形状を有する流路本体部４２ａ、４７ａ（図４において二点鎖線により図示）と、流路本体部４２ａ、４７ａの外周側に位置する凸溝部４２ｂ、４７ｂとを有するような５辺以上の多辺形（ここでは、７角形）の断面形状を有している。凸溝部４２ｂは、冷媒伝熱管４１を長手方向から見た際に、熱媒体伝熱管５１に密着する外面４３ａ寄りの部分に配置されており、二等辺三角形の断面形状を有している。凸溝部４７ｂは、冷媒伝熱管４６を長手方向から見た際に、熱媒体伝熱管５１に密着する外面４８ａ寄りの部分に配置されており、二等辺三角形の断面形状を有している。
【００６４】
このように、各流路穴４２、４７の断面形状を５辺以上の多辺形にしているため、各流路穴４２、４７の内面が複雑な形状になり、冷凍機油は、表面張力によって、主として、各流路穴４２、４７の内面のうち複雑な形状を有する部分（例えば、隣り合う辺の端部同士が繋がる角部付近等）に油膜を形成しやすくなり、その分だけ、各流路穴４２、４７の内面のうち複雑な形状を有しない部分（例えば、辺の端部から離れた辺の中央部分）に油膜を形成しにくくなっている。より具体的には、各流路穴４２、４７が、長方形の断面形状の流路本体部４２ａ、４７ａの外周側に凸溝部４２ｂ、４７ｂが形成されるような５辺以上の多辺形の断面形状を有しているため、従来のような長方形の断面形状を有する流路穴４２、４７を設ける場合に比べて、凸溝部４２ｂ、４７ｂに冷凍機油の油膜が形成されやすくなり、流路本体部４２ａ、４７ａに冷凍機油の油膜が形成されにくくなり、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用した場合であるにもかかわらず、冷媒と水との熱交換が阻害されにくくなり、伝熱性能の低下を生じにくくすることができるようになっている。
【００６５】
＜変形例１＞
上述の実施形態における三層構造の冷媒−水熱交換器２２において、上述のように、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に凸溝部４２ｂ、４７ｂが各流路穴４２、４７の幅方向に直交する外面４３ａ、４３ｂ、４８ａ、４８ｂのうち熱媒体伝熱管５１の外面５３ａ、５３ｂに密着する外面４３ａ、４８ａ寄りの部分だけに設けられていると、冷媒−水熱交換器２２の組み立て時に熱媒体伝熱管５１に密着させる面を間違えて冷媒伝熱管４１、４６を密着させる作業が行われた場合に、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に凸溝部４２ｂ、４７ｂが各流路穴４２、４７の幅方向に直交する外面４３ａ、４３ｂ、４８ａ、４８ｂのうち熱媒体伝熱管５１の外面５３ａ、５３ｂに密着する外面４３ａ、４８ａ寄りの部分に配置されない構造、すなわち、熱媒体伝熱管５１の外面５３ａ、５３ｂに密着しない外面４３ｂ、４８ｂ寄りの部分に配置された構造になってしまい、これにより、各流路穴４２、４７の幅方向に直交する外面４３ａ、４３ｂ、４８ａ、４８ｂのうち、冷媒と水との熱交換が行われない外面４３ｂ、４８ｂ寄りの部分に冷凍機油の油膜が形成されにくくなり、しかも、冷媒と水との熱交換が行われる外面４３ａ、４８ａ寄りの部分に冷凍機油の油膜が形成されやすくなるため、冷媒と水との熱交換が阻害されやすくなり、伝熱性能の低下を生じやすくなるおそれがある。
【００６６】
そこで、本変形例における冷媒熱交換器としての冷媒−水熱交換器２２では、図６に示されるように、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に凸溝部４２ｂ、４７ｂが各流路穴４２、４７の幅方向に直交する外面４３ａ、４３ｂ、４８ａ、４８ｂのうち、熱媒体伝熱管５１の外面５３ａ、５３ｂに密着する外面４３ａ、４８ａ寄りの部分だけでなく、熱媒体伝熱管５１の外面５３ａ、５３ｂに密着しない外面４３ｂ、４８ｂ寄りの部分にも配置されるようにしている。より具体的には、冷媒伝熱管４１、４６の各流路穴４２、４７として、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に、上述の実施形態における二等辺三角形の断面形状を有する凸溝部４２ｂ、４７ｂを、熱媒体伝熱管５１の外面５３ａ、５３ｂに密着する外面４３ａ、４８ａ寄りの部分だけでなく、熱媒体伝熱管５１の外面５３ａ、５３ｂに密着しない外面４３ｂ、４８ｂ寄りの部分にも配置されたものとしている（これにより、各流路穴４２、４７は、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に、１０辺形の断面形状を有するものとなる）。
【００６７】
このような本変形例では、冷媒−水熱交換器２２の組み立て時に熱媒体伝熱管５１に密着させる面を意識することなく冷媒伝熱管４１、４６を密着させる作業を行うことができ、これにより、組み立て性を向上させることができる。
【００６８】
＜変形例２＞
上述の実施形態及び変形例１における冷媒−水熱交換器２２では、各流路穴４２、４７内を流れる冷媒と水とが、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の幅広の部分（すなわち、冷媒伝熱管４１においては、平面部４３のうち熱媒体伝熱管５１に密着する外面４３ａと流路穴４２との間の部分、また、冷媒伝熱管４６においては、平面部４８のうち熱媒体伝熱管５１に密着する外面４８ａと流路穴４７との間の部分）を介して熱交換を行うことから、各流路穴４２、４７の内面のうち冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面４３ａ、４８ａに対向する部分に冷凍機油が溜まると、これにより、伝熱性能の低下が生じるおそれがあるため、各流路穴４２、４７の内面のうち冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面４３ａ、４８ａに対向する部分に冷凍機油が溜まらないようにすることが好ましい。
【００６９】
そこで、本変形例における冷媒熱交換器としての冷媒−水熱交換器２２では、図７に示されるように、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に凸溝部４２ｂ、４７ｂが各流路穴４２、４７の幅方向端寄りの部分に配置されるようにすることによって、各流路穴４２、４７の内面のうち冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面４３ａ、４８ａに対向する部分に冷凍機油が溜まらないようにしている。より具体的には、冷媒伝熱管４１、４６の各流路穴４２、４７として、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に、蝶ネクタイ形の断面形状を有するものとし、流路穴４２、４７の内面に内接する長方形の断面形状を有する流路本体部４２ａ、４７ａの外周側の幅方向端寄りの位置に、直角三角形の断面形状を有する４つの凸溝部４２ｂ、４７ｂが配置されたものとしている（これにより、各流路穴４２、４７は、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に、６辺形の断面形状を有するものとなる）。
【００７０】
このような本変形例では、各流路穴４２、４７内を流れる冷媒と水との熱交換に重要な冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の幅広の部分における伝熱性能の低下を生じにくくすることができる。
【００７１】
特に、本変形例における冷媒−水熱交換器２２のような、各流路穴４２、４７内を流れる冷媒と水とが、熱媒体伝熱管５１と冷媒伝熱管４１、４６とが密着する部分を介して熱交換を支配的に行う構造においては、各流路穴４２、４７の内面のうち冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面に対向する部分に冷凍機油が溜まると、伝熱性能の低下が顕著になる傾向にあるが、上述のように、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に凸溝部４２ｂ、４７ｂが各流路穴４２、４７の幅方向端寄りの部分に配置されるようにすることによって、伝熱性能の低下を生じにくくする効果が顕著に現れることになる。
【００７２】
＜変形例３＞
上述の変形例２における冷媒−水熱交換器２２では、各流路穴４２、４７の内面のうち冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際における幅方向に直交する側の外面４３ａ、４８ａに対向する部分に冷凍機油が溜まらないようにするための冷媒伝熱管４１、４６の各流路穴４２、４７として、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に、蝶ネクタイ形の断面形状を有するものとしているが、図８及び図９に示されるように、冷媒伝熱管４１、４６の各流路穴４２、４７として、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に、Ｈ形の断面形状（図８と図９とでは、流路穴４２、４７の角度を９０度回転させた点が異なる）を有するものとし、流路穴４２、４７の内面に内接する長方形の断面形状を有する流路本体部４２ａ、４７ａの外周側の幅方向端寄りの位置に、長方形（又は正方形）の断面形状を有する４つの凸溝部４２ｂ、４７ｂが配置されたものとしてもよい（これにより、各流路穴４２、４７は、冷媒伝熱管４１、４６を長手方向から見た際に、１２辺形の断面形状を有するものとなる）。
【００７３】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００７４】
（１）
上述の実施形態及びその変形例における冷媒ヘッダー６１や熱媒体ヘッダー６２の形状や構造については上述の実施形態及びその変形例に限定されない。例えば、冷媒ヘッダー６１や熱媒体ヘッダー６２の形状は円筒形状でなくてもよい。
【００７５】
（２）
上述の実施形態及びその変形例では、冷媒伝熱管４１、４６の流路穴４２、４７が幅方向に６つ並んで形成されているが、これに限定されない。流路穴の個数は任意に設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明を利用すれば、内部に冷媒が流れる扁平多穴管を有する冷媒熱交換器を使用して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置において、冷媒としての二酸化炭素とともに冷媒と非相溶の冷凍機油を使用した場合に、冷媒熱交換器の伝熱性能の低下を生じにくくすることができる。
【符号の説明】
【００７７】
２２  冷媒−水熱交換器（冷媒熱交換器）
４１、４６  冷媒伝熱管
４２、４７  流路穴
４２ａ、４７ａ  流路本体部
４２ｂ、４７ｂ  凸溝部
５１  熱媒体伝熱管
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特開平６−７４６０９号公報
【図１】
2010210185.tif 000003
【図２】
2010210185.tif 000004
【図３】
2010210185.tif 000005
【図４】
2010210185.tif 000006
【図５】
2010210185.tif 000007
【図６】
2010210185.tif 000008
【図７】
2010210185.tif 000009
【図８】
2010210185.tif 000010
【図９】
2010210185.tif 000011