(57)【要約】伝熱管の幅方向への曲げをなくすことにより、伝熱管の幅方向へのデッドスペースを削減する。熱交換器１０は、第１伝熱管１の流路端部５に設けられる蓋８の蓋突出部８ａと、第２伝熱管２の流路端部６に設けられる蓋８の蓋突出部８ａとは、第１伝熱管１と第２伝熱管２の積層方向に重ならないように配置され、第１ヘッダー３及び第２ヘッダー４のそれぞれが第１伝熱管１及び第２伝熱管２の幅の範囲内に配置されるものとした。
2013132544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が流れる流路を有している複数の第１伝熱管と、
前記第１伝熱管と交互に積層され、第２流体が流れる流路を有している複数の第２伝熱管と、
前記第１伝熱管に前記第１流体を分配する第１ヘッダーと、
前記第２伝熱管に前記第２流体を分配する第２ヘッダーと、
前記第１ヘッダーに連通する蓋突出部が設けられ、前記第１伝熱管の流路端部に設けられる第１蓋と、
前記第２ヘッダーに連通する蓋突出部が設けられ、前記第２伝熱管の流路端部に設けられる第２蓋と、を有し、
前記第１蓋の蓋突出部と、前記第２蓋の蓋突出部とは、前記第１伝熱管と前記第２伝熱管の積層方向に重ならないように配置され、
前記第１ヘッダー及び前記第２ヘッダーのそれぞれが前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管の幅の範囲内に配置される
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管は、
断面形状の一部が直線状になっている扁平状に構成されている
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伝熱管及び前記第２伝熱管は、
その扁平面をろう付けすることにより接合される
ことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管は、
一体型の伝熱管で構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
大きさの異なる前記第１ヘッダー及び前記第２ヘッダーを用いたものにおいて、
大きい方に接続されている前記蓋突出部を、小さい方に接続されている前記蓋突出部よりも長くしている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記蓋突出部の厚みを前記第１蓋及び前記第２蓋の厚みより大きくし、前記蓋突出部同士を積層方向で接するようにし、前記蓋突出部同士の接合面を通るように貫通穴が形成されており、該貫通穴を前記第１ヘッダー及び前記第２ヘッダーとして利用する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管の断面形状が、矩形形状、楕円形状、溝付形状、波型プレートを挿入した形状、扁平多穴管形状、または、それらの組合せにより構成される
ことを特徴とする請求項１〜６に記載の熱交換器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器を介してカスケード接続させた第１冷媒回路と第２冷媒回路とを備えた
ことを特徴とするヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管を積層させた構成した積層型の熱交換器及びこの熱交換器を備えたヒートポンプシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、伝熱管に扁平管を用い、この扁平管を積層させた構成した積層型の熱交換器が開示されている。このような熱交換器は、低温流体である冷媒を導通させる第１の扁平管、高温流体である冷媒を導通させる第２の扁平管とを、冷媒の流れ方向が並行となるように第１の扁平管と第２の扁平管とを積層させて構成されている。【０００３】
そのようなものとして、「低温流体が流れる第１扁平管１と、高温流体が流れ、該高温流体の流れ方向が上記低温流体の流れ方向と並行になるように配置した第２扁平管２とを積層した熱交換器１０であって、少なくとも一方の扁平管を、積層方向に並んだ複数の扁平管で構成すると共に、該複数の扁平管の両端を、各流体の流れ方向と積層方向とのいずれにも直交する方向に曲げて構成し、該複数の扁平管と、入口ヘッダー及び出口ヘッダーとにより並列流路を構成すると共に、入口ヘッダーまたは出口ヘッダーのいずれかを管状ヘッダーで構成し、並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、管状ヘッダーの管軸方向と扁平管内の流体の流れ方向とが同一となるようにして接続する」ようにしたものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００７／１２２６８５号公報（たとえば図１７等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているような熱交換器は、伝熱管（扁平管）を積層させた構造を採用しているため高性能であり、かつ高スペース効率になっている。しかしながら、冷媒を流入するヘッダー管のうち少なくとも一方が伝熱管の積層方向に対し垂直方向に曲げられた伝熱管と接続する構造を採用しているため、その際の伝熱管の幅方向への曲げと、ヘッダー管によるデッドスペースの増大と、に課題が残っている。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、伝熱管の幅方向への曲げをなくし、ヘッダー管によるデッドスペースを削減するようにした熱交換器及びこの熱交換器を備えたヒートポンプシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱交換器は、第１流体が流れる流路を有している複数の第１伝熱管と、前記第１伝熱管と交互に積層され、第２流体が流れる流路を有している複数の第２伝熱管と、前記第１伝熱管に前記第１流体を分配する第１ヘッダーと、前記第２伝熱管に前記第２流体を分配する第２ヘッダーと、前記第１ヘッダーに連通する蓋突出部が設けられ、前記第１伝熱管の流路端部に設けられる第１蓋と、前記第２ヘッダーに連通する蓋突出部が設けられ、前記第２伝熱管の流路端部に設けられる第２蓋と、を有し、前記第１蓋の蓋突出部と、前記第２蓋の蓋突出部とは、前記第１伝熱管と前記第２伝熱管の積層方向に重ならないように配置され、前記第１ヘッダー及び前記第２ヘッダーのそれぞれが前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管の幅の範囲内に配置されるものである。【０００８】
本発明に係るヒートポンプシステムは、上記の熱交換器を介してカスケード接続させた第１冷媒回路と第２冷媒回路とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る熱交換器によれば、第１ヘッダー及び第２ヘッダーが第１伝熱管及び第２伝熱管の幅へはみ出すことがなく、伝熱管の幅方向へのデッドスペースを削減することができる。そのため、熱交換器全体をコンパクトにすることが可能となる。【００１０】
本発明に係るヒートポンプシステムによれば、上記の熱交換器を備えているので、その熱交換器を搭載するユニットのコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の外観構成の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の流路端部に挿入する蓋を説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の構成を示す要部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る熱交換器を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る熱交換器を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る熱交換器の要部を側面から見た状態を示す概略側面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る熱交換器の伝熱管部の要部断面を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係るヒートポンプシステムの基本構成の一例を模式的に示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係るヒートポンプシステムの基本構成の別の一例を模式的に示す回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係るヒートポンプシステムの基本構成の更に別の一例を模式的に示す回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係るヒートポンプシステムの基本構成のまた更に別の一例を模式的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器１０の外観構成の一例を示す概略斜視図である。図２は、熱交換器１０を説明するための説明図である（（ａ）が上面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図を、（ｃ）が側面図）。図３は、熱交換器１０の流路端部に挿入する蓋を説明するための説明図である（（ａ）が正面図、（ｂ）が上面図）。図４は、熱交換器１０の構成を示す要部断面図である。図１〜４に基づいて、熱交換器１０について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。
【００１３】
図１及び図２に示すように、熱交換器１０は、冷媒等の流体が流れる流路を有する同じ長さの複数の第１伝熱管１と、第２伝熱管２が交互に積層されて構造になっている。第１伝熱管１及び第２伝熱管２は、断面形状が、長辺部分で直線状に、短辺部分で例えば半円状等の曲線とした扁平状になっている。そして、第１伝熱管１及び第２伝熱管２は、長編部分を接合面７として、交互に積層されるようになっている。図４に示すように、第１伝熱管１及び第２伝熱管２は、接合面７にろう材２１を用いて互いに接合される。ろう材２１を用いることにより、その後に装着される蓋８のろう付け性を向上することができる。
【００１４】
また、第１伝熱管１の内部には、幅方向に複数の連通穴１ａが並んで設けられている。第２伝熱管２の内部には、幅方向に複数の連通穴２ａが並んで設けられている。連通穴１ａ及び連通穴２ａの内部には流体が流れる。つまり、連通穴１ａ及び連通穴２ａが流体の流路となるのである。なお、第１伝熱管１の連通穴１ａを流れる流体を第１冷媒と、第２伝熱管２の連通穴２ａを流れる流体を第２冷媒と、それぞれ称するものとする。
【００１５】
第１伝熱管１の流路端部５、及び第２伝熱管２の流路端部６には、図３に示すような蓋突出部８ａを有する蓋８が設けられている。この蓋８は、蓋突出部８ａが伝熱管の積層方向に重ならないように第１伝熱管１の流路端部５、第２伝熱管２の流路端部６に設けられている。なお、第１伝熱管１の流路端部５に設けられている蓋８が本発明の第１蓋に相当し、第２伝熱管２の流路端部６に設けられている蓋８が本発明の第２蓋に相当する。蓋突出部８ａは、蓋８の幅方向の一方側に偏って設けられている。そして、第１伝熱管１の流路端部５に設けられる蓋８の蓋突出部８ａと、第２伝熱管２の流路端部６に設けられる蓋８の蓋突出部８ａとは、伝熱管の積層方向で重ならないように配置されている。つまり、蓋突出部８ａは、熱交換器１０をヘッダー側から見た状態において、千鳥状に配置されているのである。
【００１６】
第１伝熱管１の流路端部５に設けられた蓋突出部８ａを第１伝熱管１の積層方向に連通させるように第１ヘッダー３が設けられている。同様に、第２伝熱管２の流路端部６に設けられた蓋突出部８ａを第２伝熱管２の積層方向に連通させるように第２ヘッダー４が設けられている。つまり、第１ヘッダー３及び第２ヘッダー４は、熱交換器１０をヘッダー側から見た状態において、第１伝熱管１及び第２伝熱管２の幅からはみ出すことなく、平行に並ぶように配置されている。第１ヘッダー３及び第２ヘッダー４により、第１冷媒及び第２冷媒がそれぞれ連通するようになっている。
【００１７】
ここで、熱交換器１０は、第１伝熱管１及び第２伝熱管２を積層して伝熱管部を構成すればよく、それぞれ別体として形成されている第１伝熱管１及び第２伝熱管２を積層させて伝熱管部を構成してもよく、第１伝熱管１及び第２伝熱管２を一体押出し成形または一体引き抜き成形などにより一体成形して伝熱管部を構成してもよい。第１伝熱管１及び第２伝熱管２を一体成形することにより、部品点数を削減することができ、伝熱管部のろう付けが不要になり、熱交換器としての性能の向上を図ることができる。
【００１８】
第２伝熱管２は、熱伝導性のよい材質、たとえばアルミ合金や、銅、ステンレスなどで構成されている。この第２伝熱管２は、平板をロール成形などで曲げた後、この平板の両端部である継ぎ目を電縫（溶接）して形成したり、円筒をロール成形もしくはプレス成形したり、押し出し成形もしくは引き抜き成形したりすることによって製造することができる。
【００１９】
一方、第１伝熱管１は、熱伝導性のよい材質、たとえばアルミ合金や、銅、ステンレスなどで構成されていることは第２伝熱管２と同様であるが、押し出し成形または引き抜き成形することによって製造されている。
【００２０】
第１伝熱管１と第１ヘッダー３との接続部分である第１ヘッダー接合部５０は、アルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付けされる。同様に、第２伝熱管２と第２ヘッダー４との接続部分である第２ヘッダー接合部５１は、アルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付けされる。なお、第１ヘッダー３のポート３Ａ、及び第２ヘッダー４のポート４Ａは、熱交換器１０を搭載する後述のヒートポンプ機器などの冷熱システムの冷媒回路に接続される。
【００２１】
蓋８は、熱伝導性のよい材質、たとえばアルミ合金や、銅、ステンレスなどで構成されている。また、蓋突出部８ａは、熱伝導性のよい材質、たとえばアルミ合金や、銅、ステンレスなどで構成され、蓋８とは別部品として構成されたり、蓋８とは鋳造などの一体成形品として構成されたり、蓋８とは切削などの加工品として構成されたりする。蓋８の端部に設けられる蓋突出部８ａの形状は、図１及び図３では円形状で示しているが、これに限定するものではなく、たとえば矩形状や、楕円形状、その他の形状などでもよい。
【００２２】
熱交換器１０は、図４に示すように、第１伝熱管１の扁平面（接合面７）と第２伝熱管２の扁平面（接合面７）とを、たとえばアルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付け接合することで構成されている。このような構成により、熱交換器１０は、伝熱管の幅方向へのデッドスペースを削減することができ、熱交換器全体をコンパクトにすることが可能となる。つまり、従来の熱交換器においてはヘッダー管が伝熱管の幅方向を広げるように配置されることでスペース効率を悪くしていたが、熱交換器１０では伝熱管の幅方向を広げることなく、その分のデッドスペースを削減することが可能となっているのである。
【００２３】
ここで熱交換器１０の製造方法について説明する。
まず、冷媒が流れる冷媒流路を有する同じ長さの複数の第１伝熱管１及び第２伝熱管を用意する。そして、第１伝熱管１と第２伝熱管２とを交互に積層する。次いで、第１伝熱管１の流路端部５、及び第２伝熱管２の流路端部６に、蓋突出部８ａを有する蓋８を取り付ける。この状態で、第１伝熱管１及び第２伝熱管２と蓋８との接合面及び蓋８の周辺をろう付けすることで、熱交換器１０の伝熱管部を形成する。
【００２４】
そのとき、ろう付を円滑に行うために、図４に示すように第１伝熱管１の流路端部５、第２伝熱管２の流路端部６に蓋装着部９ａを設け、蓋８の端部にも同様に伝熱管装着部９ｂを設けておくことが望ましい。つまり、蓋装着部９ａを雄形状、伝熱管装着部９ｂを雌形状として、両者を装着するとともにろう付を円滑に実行できるようにしておくとよい。その後、蓋突出部８ａを用いて、第１伝熱管１と第１ヘッダー３と連通させ、第２伝熱管２と第２ヘッダー４とを連通させ、蓋突出部８ａと第１ヘッダー３、蓋突出部８ａと第２ヘッダー４のそれぞれを接続してろう付けする。以上のような製造方法で熱交換器１０が完成する。
【００２５】
熱交換器１０は、温熱や冷熱を利用するヒートポンプ機器などの冷熱システムの冷媒回路に搭載される。温熱を利用する場合、冷媒回路からの高温の第１冷媒を第１伝熱管１に供給し、連通穴１ａを通じて冷媒回路に戻す。一方、第１冷媒と熱交換する第２冷媒を第２伝熱管２に供給し、連通穴２ａを通じて熱交換された第２冷媒を利用側の例えば暖房や給湯に適用する。第１冷媒と第２冷媒とは、第１伝熱管１と第２伝熱管２とを対向流または平行流となるように流れて熱交換される。
【００２６】
なお、第１伝熱管１の冷媒流路断面積と第２伝熱管２の冷媒流路断面積とは、同じでもよいが、必ずしも同じでなくてもよい。第１冷媒と第２冷媒との間に、比熱、密度などの熱物性値や流量、圧力条件、あるいは流体の性状度などに差がある場合には、冷媒流路断面積を第１伝熱管１と第２伝熱管２とで異なるようにすればよい。たとえば、第１冷媒に二酸化炭素やフロン系の冷媒を用いて、第２冷媒に十分に水質管理されていない水道水などを用いる場合には、熱交換性能を向上するためや、冷媒流路内面へのスケール付着による圧力損失の増大を抑制するために、冷媒流路面積は、第２伝熱管２の方が第１伝熱管１より大きい方がよい。
【００２７】
また、前述では、第１伝熱管１と第２伝熱管２は、互いに同じ種類の金属を用いる場合について記述したが、互いに異なる金属を用いて製造されてもよい。その場合、蓋及びヘッダー管において、例えば、第１伝熱管１を銅、第２伝熱管２をアルミで製造した場合、第１伝熱管１に接続する蓋及びヘッダー管は銅、第２伝熱管２に接続する蓋及びヘッダー管はアルミとなるように、各伝熱管と蓋とヘッダー管が同種類の金属で構成するとよい。または、第１伝熱管１を銅、第２伝熱管２をアルミで製造した場合、各伝熱管に接続する蓋及びヘッダー管は銅及びアルミではない金属（例えば、ステンレスなど）となるように、各伝熱管に用いた金属とは異なる金属を用いて構成されてもよい。
本実施の形態により、互いが異種金属の伝熱管で構成された熱交換器の場合でも、互いの流路内にもう一方の流路を構成する金属が露出することを防ぎ、防食、耐食などの観点から、より信頼性の高い熱交換器を構成できる。
【００２８】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器１０Ａを説明するための説明図である（（ａ）が実施の形態１に係る熱交換器１０の要部を拡大して示す上面図、（ｂ）が実施の形態２に係る熱交換器１０Ａの要部を拡大して示す上面図）。図５に基づいて、熱交換器１０Ａについて説明する。実施の形態２に係る熱交換器１０Ａの基本的な構成は、実施の形態１で説明した熱交換器１０と同様である。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００２９】
図５（ｂ）に示すように、熱交換器１０Ａは、第１ヘッダー３及び第２ヘッダー４の少なくともどちらか一方が大きくなるとき、その大きい方の蓋突出部８ａを長くする構成を採用している点で実施の形態１に係る熱交換器１０と相違している。図５では、第２ヘッダー４の方が大きくなっている状態を例に示している。ヘッダーが大きいとは、ヘッダーを平面視した状態において面積が大きいということである。蓋突出部８ａを長くするとは、もう一方の蓋突出部８ａの冷媒の流れ方向の長さよりも長くするということである。どの程度長くするかは、小さい方のヘッダー（図５では第１ヘッダー３）の大きさによって決定すればよい。その他の構成及び機能は、実施の形態１に示す熱交換器１０と同様である。
【００３０】
このような構成を採用することにより、第１ヘッダー３及び第２ヘッダー４が干渉することなく、配置することができる。すなわち、図５（ａ）に示すような大きさの第１ヘッダー３と第２ヘッダー４とを並列に並べると、第１伝熱管１及び第２伝熱管２の幅方向を広げる方向に配置しなければならなくなるが、図５（ｂ）のように大きい方のヘッダーに連結される蓋突出部８ａを長くすることで、ヘッダー同士の干渉を回避でき、伝熱管の幅方向へのデッドスペースを削減することができ、熱交換器全体をコンパクトにすることが可能となる。
【００３１】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器１０Ｂを説明するための説明図である（（ａ）が正面図、（ｂ）が上面図）。図７は、熱交換器１０Ｂの要部を側面から見た状態を示す概略側面図である。図６及び図７に基づいて、熱交換器１０Ｂについて説明する。実施の形態３に係る熱交換器１０Ｂの基本的な構成は、実施の形態１で説明した熱交換器１０と同様である。なお、実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００３２】
図６及び図７に示すように、熱交換器１０Ｂは、蓋８の厚み（伝熱管の積層方向の厚み）より蓋突出部８ａの厚み（伝熱管の積層方向の厚み）を、蓋突出部８ａが積層方向に接する程度に大きくした場合、蓋突出部８ａ同士が接する面を貫通するように貫通穴１５を設ける構成を採用した点で実施の形態１及び２に係る熱交換器と相違している。つまり、熱交換器１０Ｂでは、蓋突出部８ａの流路断面積を、実施の形態１及び実施の形態２に係る熱交換器の蓋突出部８ａよりも大きくしているのである。その他の構成及び機能は、実施の形態１及び実施の形態２に係る熱交換器と同様である。
【００３３】
このような構成を採用することにより、貫通穴１５を用いることでヘッダーの代替となり、部品点数の削減が可能となる。そのときの蓋突出部８ａの端部の封止に関しては、図１１（ａ）に示すように、端部封止材９ｃを用いて封止するとよい。または、図１１（ｂ）に示すように、蓋突出部８ａを長めにとり、端部潰し部９ｄを設けて封止することで対応してもよい。なお、最上段に位置する第１伝熱管１の蓋突出部８ａに形成されている貫通穴１５に接続ポート１６を連結することでヘッダーの代替にできる（第２伝熱管２についても同様）。
【００３４】
このような構成を採用することにより、第１ヘッダー３及び第２ヘッダー４を省略することができ、その分デッドスペースを削減することができる。すなわち、図７に示すような構成の蓋突出部８ａを設ければ、第１ヘッダー３及び第２ヘッダー４を設けずに済み、ヘッダーがあることによって発生していたデッドスペースの問題が存在しなくなる。したがって、熱交換器１０Ｂによれば、ヘッダーを設けない分、熱交換器全体をコンパクトにすることが可能となる。
【００３５】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る熱交換器の伝熱管部の要部断面を示す概略断面図である。図８に基づいて、実施の形態４に係る熱交換器の伝熱管部（第１伝熱管１、第２伝熱管２）について説明する。実施の形態４に係る熱交換器の基本的な構成は、実施の形態１で説明した熱交換器１０と同様である。なお、実施の形態４では実施の形態１〜実施の形態３との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態３と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００３６】
実施の形態４では、熱交換器を構成する第１伝熱管１、第２伝熱管２の断面形状のいくつかのパターンを説明する。図８（ａ）が断面形状が矩形状となっている伝熱管部を、図８（ｂ）が断面形状が楕円形状となっている伝熱管部を、図８（ｃ）が断面形状が楕円形状となっており、内周面に溝が形成されている伝熱管部を、図８（ｄ）が断面形状が楕円形状となっている、内部に波型プレートを挿入している伝熱管部を、図８（ｅ）は断面形状が楕円形状となっており、内部に穴が多数形成されている伝熱管部を、それぞれ示している。
【００３７】
実施の形態１〜実施の形態３に係る熱交換器は、断面形状が矩形状となっており、複数の連通穴（連通穴１ａ、連通穴２ａ）が形成されている伝熱管部を備えている状態を例に示したが、伝熱管部の形状については、図８に示すような形状のもの、又はそれらを適宜組み合わせた形状のものを適用することができる。
【００３８】
実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５に係るヒートポンプシステム１００の基本構成の一例を模式的に示す回路図である。図１０は、本発明の実施の形態５に係るヒートポンプシステム１００の基本構成の別の一例を模式的に示す回路図である。図１１は、本発明の実施の形態５に係るヒートポンプシステム１００の基本構成の更に別の一例を模式的に示す回路図である。図１２は、本発明の実施の形態５に係るヒートポンプシステム１００の基本構成のまた更に別の一例を模式的に示す回路図である。図９〜図１２に基づいて、ヒートポンプシステム１００について説明する。
【００３９】
図９〜図１２に示すヒートポンプシステム１００は実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに係る熱交換器を備え、この熱交換器を介して２つの回路がカスケード接続されており、この熱交換器は実施の形態４のいずれかに示す伝熱管部を備えている。よって、図９〜図１２に示すヒートポンプシステム１００は、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに係る熱交換器が搭載されるユニットのコンパクト化を図ることができる。なお、実施の形態５では、ヒートポンプシステム１００が実施の形態１に係る熱交換器１０を備えているものとして説明するが、実施の形態２又は実施の形態３に係る熱交換器を備えるようにしてもよい。
【００４０】
図９に示すヒートポンプシステム１００は、第１冷媒が流れる第１冷媒回路１０１、第２冷媒が流れる第２冷媒回路１０２、及び、第１冷媒と第２冷媒との熱交換を行う熱交換器１０を有している。第１冷媒回路１０１は、圧縮機３１、熱交換器１０の第１冷媒流路側、膨張弁３３、及び、室外熱交換器３４が配管接続されて構成されている。また、室外熱交換器３４の近傍には、室外熱交換器３４に空気を供給するファン３９が設置されている。第２冷媒回路１０２は、利用側熱交換器３５、ポンプ３６、及び、熱交換器１０の第２冷媒流路側が配管接続されて構成されている。ここでは、第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２冷媒として水を用いている場合を例に説明する。
【００４１】
第１冷媒回路１０１においては、圧縮機３１で高温高圧となった第１冷媒は、熱交換器１０で第２冷媒と熱交換して凝縮される。さらに、第１冷媒は膨張弁３３で減圧され、室外熱交換器３４でファン３９からの空気と熱交換して蒸発し、圧縮機３１に戻る。第２冷媒回路１０２においては、熱交換器１０で加熱された第２冷媒は、ポンプ３６で利用側熱交換器３５に供給されて放熱する。利用側熱交換器３５として例えばラジエーターや床暖房ヒーターなどを適用して暖房システムとして使用する。
【００４２】
このように熱交換器１０を用いたヒートポンプシステム１００を熱源として利用側熱交換器３５で暖房することで、従来のボイラを熱源とした暖房または給湯システムに比べて省エネ効果がある。なお、第２冷媒として水を用いる場合は、第２伝熱管２及び第２ヘッダー４を耐食性材で形成するなど、熱交換器１０の水の接液する部分は水に対する耐食性を有するように構成した方が望ましい。同様の理由から、蓋８及び蓋突出部８ａを耐食性材で形成するとよい。
【００４３】
図１０に示すヒートポンプシステム１００は、第１冷媒回路１０１、第２冷媒回路１０２、及び、熱交換器１０を有している点で図９に示したヒートポンプシステム１００と同様であるが、利用側熱交換器３５をタンク３８内に設置し、タンク３８内に給水される水を加熱して取水する給湯システムとして適用したものである。その他の構成および機能は、図９に示すヒートポンプシステム１００と同様である。このように熱交換器１０を用いたヒートポンプシステム１００を熱源として利用側熱交換器３５で給湯することで、従来のボイラを熱源とした暖房または給湯システムに比べて省エネ効果がある。
【００４４】
なお、図１０に示すヒートポンプシステム１００（給湯システム）においても、冷媒回路を変更（図示せず）することや、四方弁（図示せず）を用いることで、給湯専用の利用のみならず、冷水専用、あるいは給湯と冷水とを切り替えて利用できることは言うまでもない。
【００４５】
図１１に示すヒートポンプシステム１００は、第１冷媒回路１０１、第２冷媒回路１０２、及び、熱交換器１０を有している点で図９に示したヒートポンプシステム１００と同様であるが、第１冷媒回路１０１の第１冷媒の循環が図９で示したヒートポンプシステム１００と逆になっている。ここでは、第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２冷媒として水を用いている場合を例に説明する。
【００４６】
第１冷媒回路１０１においては、圧縮機３１で高温高圧となった第１冷媒は、室外熱交換器３４でファン３９からの空気と熱交換して凝縮される。さらに、第１冷媒は膨張弁３３で減圧され、熱交換器１０で第２冷媒と熱交換して蒸発し、圧縮機３１に戻る。熱交換器１０で冷却された第２冷媒は、ポンプ３６で利用側熱交換器３５に供給される。利用側熱交換器３５として例えば空気熱交換器などを適用して冷房システム、あるいは冷水パネルなどによる輻射冷房システムとして使用してもよい。このように熱交換器１０を用いたヒートポンプシステム１００を熱源として利用側熱交換器３５で冷房又は冷水することができる。
【００４７】
図１２に示すヒートポンプシステム１００は、四方弁３２を備え、温熱と冷熱とを切り替え可能な構成となっている。図９〜図１１に示したヒートポンプシステム１００は、それぞれ温熱または冷熱を専用に利用するものであったが、図１２に示すヒートポンプシステム１００は、四方弁３２を用いることで温熱と冷熱を切り替えて利用できるものである。このように熱交換器１０を用いたヒートポンプシステム１００を温熱又は冷熱利用することで、従来のボイラを熱源とした暖房または給湯システムに比べて省エネ効果がある。
【００４８】
なお、実施の形態５では第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２冷媒として水を用いた場合を例に説明したが、冷媒の種類をこれらに限るものではなく、第１冷媒として他のフロン系冷媒、または二酸化炭素、炭化水素などの自然冷媒としてもよく、第２冷媒としてフロン系冷媒、もしくは二酸化炭素、炭化水素などの自然冷媒、または、水道水、蒸留水、ブラインなどを用いてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  第１伝熱管、１ａ  連通穴、２  第２伝熱管、２ａ  連通穴、３  第１ヘッダー、３Ａ  ポート、４  第２ヘッダー、４Ａ  ポート、５  流路端部、６  流路端部、７  接合面、８  蓋、８ａ  蓋突出部、９ａ  蓋装着部、９ｂ  伝熱管装着部、９ｃ  端部封止材、９ｄ  端部潰し部、１０  熱交換器、１０Ａ  熱交換器、１０Ｂ  熱交換器、１５  貫通穴、１６  接続ポート、２１  ろう材、３１  圧縮機、３２  四方弁、３３  膨張弁、３４  室外熱交換器、３５  利用側熱交換器、３６  ポンプ、３８  タンク、３９  ファン、５０  ヘッダー接合部、５１  ヘッダー接合部、１００  ヒートポンプシステム、１０１  冷媒回路、１０２  冷媒回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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