(57)【要約】【課題】二酸化炭素を冷媒としたヒートポンプ式給湯機の水熱交であって、圧力損失の増大を抑制できると共に、伝熱性能を効果的に向上させることができる冷媒用伝熱管及び熱交換器を提供する。【解決手段】冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯機１０の熱交換器に用いられる冷媒用伝熱管２０であって、内周面２０ａを有する主管と、内周面２０ａに設けられる複数のフィン２００と、複数のフィン２００の間の複数の溝部とを備え、複数の溝部が、第１の幅ＷＡを有する第１の溝部２１０と、第１の幅ＷＡとは異なる幅の第２の幅ＷＢを有する第２の溝部２１２とを有する。【選択図】図２
2011252662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯機の熱交換器に用いられる冷媒用伝熱管であって、
内周面を有する主管と、
前記内周面に設けられる複数のフィンと、
前記複数のフィンの間の複数の溝部と
を備え、
前記複数の溝部が、第１の幅を有する第１の溝部と、前記第１の幅とは異なる幅の第２の幅を有する第２の溝部とを有する冷媒用伝熱管。
【請求項２】
前記第２の溝部が、前記内周面に周期的に設けられる請求項１に記載の冷媒用伝熱管。
【請求項３】
前記複数のフィンそれぞれが０．１５ｍｍ以上の高さを有する請求項２に記載の冷媒用伝熱管。
【請求項４】
前記複数のフィンそれぞれが、０°以上３°以下のねじれ角を有する請求項３に記載の冷媒用伝熱管。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷媒用伝熱管を備える熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒用伝熱管及び熱交換器に関する。特に、本発明は、冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯機が備える熱交換器用の冷媒用伝熱管及び当該冷媒用伝熱管を有する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプとは、外部の大気、地下水、海水等の安価かつ豊富に存在する資源である熱源からの熱を、圧縮機（すなわち、コンプレッサ）を利用して移動させるシステムをいう。例えば、電動ヒートポンプでは、電気エネルギーを熱エネルギーに直接変換するのではなく、熱を移動させる動力源として電気エネルギーを利用することにより、消費電力（消費エネルギー）の３倍近くの熱エネルギーが利用できる。これは、石油等の化石燃料を燃焼させて熱エネルギーにするシステムに比べて効率がよく、環境への負荷が小さいシステムである。このことから、ヒートポンプ式熱交換機器が近年広く利用されている。
【０００３】
一方、冷凍サイクルを利用した一般的な熱交換機器（空調機、冷蔵庫、冷凍機、給湯機等）には、旧来、フロン系の冷媒が使用されていた。しかし、フロン系の冷媒は地球温暖化への影響が懸念される等の理由から、環境への負荷が小さい自然冷媒、特に二酸化炭素が代わりに利用されている。そして、経済的、環境的理由により、例えば、エコキュート及びカーエアコン用として、上述のヒートポンプと組み合わせた自然冷媒（特に、二酸化炭素）ヒートポンプ式熱交換機器への期待が急速に高まっている。
【０００４】
二酸化炭素冷媒を用いたヒートポンプ式熱交換機器には、一般的に、熱交換器として、ガスクーラ（放熱器）と蒸発器（吸熱器）とが用いられており、それら熱交換器に使用される冷媒用伝熱管として、ガスクーラ用冷媒管及び蒸発器用冷媒管が使用されている。特に二酸化炭素冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機においては、上記２種類の伝熱管に加え、冷媒と熱媒体との間で熱交換をさせる別の伝熱管（ガスクーラ用水管）も利用される。そして、これら伝熱管（ガスクーラ用水管、ガスクーラ用冷媒管、及び蒸発器用冷媒管）に要求される技術的仕様はそれぞれで異なっている。以下、二酸化炭素冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機のガスクーラを水熱交換器と称する。このような水熱交換器用冷媒管としては、特許文献１及び特許文献２に示す内面溝付管が知られている。
【０００５】
特許文献１に記載の内面溝付管は、空調機で実績のある内面溝付管を水熱交換器用冷媒管として用いることで、水熱交換器の性能を向上させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０５５２５号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の内面溝付管においては、冷媒管内を流れる二酸化炭素冷媒に、冷凍サイクルの圧縮機用の潤滑剤である圧縮機潤滑油が混入することにより、伝熱管の熱交換が阻害される重大な問題がある。これは、二酸化炭素冷媒と圧縮機潤滑油との相溶性が良くないためと考えられている。また、このような問題は、従来のフロン系冷媒にはなかった課題である。
【０００８】
また、特許文献２に記載の内面溝付管においては、放熱性能、すなわち熱伝達率の向上に対し、圧力損失の増加については検討されていない。特に、水熱交換器においては、二酸化炭素冷媒の圧力損失が増大すると同じ熱交換量でも冷媒温度が低下するので、水と冷媒との温度差が確保できず、熱交換ができない領域（すなわち、ピンチポイント）が発生する。この現象は、フロン系冷媒を用いた空調機で発生することはなく、超臨界域でガスクールする二酸化炭素の熱と水の熱とを熱交換することで生じるものであり、特に冷媒の圧損が大きい場合に発生する。
【０００９】
また、冷媒の温度は冷媒の圧力とエンタルピーとで決定され、伝熱管の熱交換量は冷媒流量とエンタルピー差との積で算出される。ここで、エンタルピーが同じであれば、冷媒の圧力が小さいほど温度は低くなる。すなわち、冷媒の圧力損失が増大すると冷媒の温度が低下するので、伝熱管の熱交換量が低下する。
【００１０】
以上より、水熱交換器においては、冷媒管の圧力損失増大が伝熱性能の向上に見合う程度に抑制される必要がある。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、二酸化炭素を冷媒としたヒートポンプ式給湯機の水熱交であって、圧力損失の増大を抑制できると共に、伝熱性能を効果的に向上させることができる冷媒用伝熱管及び熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明は、上記目的を達成するため、冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯機の熱交換器に用いられる冷媒用伝熱管であって、内周面を有する主管と、前記内周面に設けられる複数のフィンと、前記複数のフィンの間の複数の溝部とを備え、前記複数の溝部が、第１の幅を有する第１の溝部と、前記第１の幅とは異なる幅の第２の幅を有する第２の溝部とを有する冷媒用伝熱管が提供される。
【００１３】
（２）また、上記冷媒用伝熱管において、前記第２の溝部が、前記内周面に周期的に設けられることが好ましい。
【００１４】
（３）また、上記冷媒用伝熱管において、前記複数のフィンそれぞれが０．１５ｍｍ以上の高さを有することが好ましい。
【００１５】
（４）また、上記冷媒用伝熱管において、前記複数のフィンそれぞれが、０°以上３°以下のねじれ角を有することが好ましい。
【００１６】
（５）また、本発明は、上記目的を達成するため、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の冷媒用伝熱管を備える熱交換器が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る冷媒用伝熱管及び熱交換器によれば、二酸化炭素を冷媒としたヒートポンプ式給湯機の水熱交であって、圧力損失の増大を抑制できると共に、伝熱性能を効果的に向上させることができる冷媒用伝熱管及び熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機の構成の概要図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る冷媒用伝熱管の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る冷媒用伝熱管の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る水熱交換器の構造の概要図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る水熱交換器の構造の概要図である。
【図６】伝熱性能を評価するための二重管式熱交換器の模式図である。
【図７】油濃度が５．０%のとき、実施例１、比較例１（内面溝付管）について平均冷媒温度と、管内熱伝達率平滑管比（比較例４に対する比）と圧力損失平滑管比との比（以下性能圧損比と称する）との関係を示した評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［実施の形態の要約］
冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯機の熱交換器に用いられる冷媒用伝熱管において、内周面を有する主管と、前記内周面に設けられる複数のフィンと、前記複数のフィンの間の複数の溝部とを備え、前記複数の溝部が、第１の幅を有する第１の溝部と、前記第１の幅とは異なる幅の第２の幅を有する第２の溝部とを有する冷媒用伝熱管が提供される。
【００２０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る冷媒用伝熱管を用いて構成されるヒートポンプ式給湯機の構成の概要を示す。
【００２１】
第１の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機１０は、二酸化炭素を冷媒として用いる二酸化炭素冷媒ヒートポンプ式給湯機としてのヒートポンプ式給湯機１０である。ヒートポンプ式給湯機１０は、圧縮機１１と、後述する冷媒用伝熱管２０を有する熱交換器としての水熱交換器１２と、膨張弁１３と、吸熱器（蒸発器）１４とを備える。そして、圧縮機１１と水熱交換器１２とが配管１５で互いに接続され、水熱交換器１２と膨張弁１３とが配管１５ａで互いに接続され、膨張弁１３と吸熱器１４とが配管１５ｂで互いに接続され、吸熱器１４と圧縮機１１とが配管１５ｃで互いに接続されることにより冷凍サイクルが構成される。二酸化炭素の冷媒は、当該冷凍サイクル内に封入されている。ここで、圧縮機１１の吐出部から水熱交換器１２を経て膨張弁１３の入口部までの領域は、冷媒が超臨界状態（すなわち、臨界圧力を超える状態）になっている。なお、圧縮機１１の潤滑油としては、例えば、ポリアルキレングリコール油（ＰＡＧ油）を用いることができる。
【００２２】
（ヒートポンプ式給湯機１０の動作）
次に、ヒートポンプ式給湯機１０の動作について説明する。まず、圧縮機１１において冷媒としての二酸化炭素冷媒が圧縮される。そして、圧縮された二酸化炭素冷媒は、臨界圧力（約７．４ＭＰａ）を超える状態（超臨界状態）で圧縮機１１からガスクーラ（水熱交換器）１２に導入される。なお、本実施の形態では、圧縮機１１において、例えば、約１０ＭＰａに冷媒は圧縮される。
【００２３】
超臨界状態の二酸化炭素冷媒は液化せず（つまり、気液二相状態にならず）、高温高圧の状態になる。そして、超臨界状態の二酸化炭素冷媒は、ガスクーラ（水熱交換器）１２において水等との間で熱交換する（すなわち、冷媒から放熱される）。その後、二酸化炭素冷媒は膨張弁（減圧器）１３で減圧されて低圧の気液二相状態になり、吸熱器１４に導入される。なお、本実施の形態では、膨張弁１３において二酸化炭素冷媒は、例えば、約３．５ＭＰａ程度の圧力にまで減圧される。
【００２４】
気液二相状態になった二酸化炭素冷媒は、吸熱器１４において、空気（大気）から吸熱してガス状態（つまり、気相の単相状態）になり、圧縮機１１に再び吸入される。このようなサイクルを繰り返すことにより、水熱交換器１２における冷媒からの放熱による加熱作用、及び吸熱器１４における冷媒の吸熱による冷却作用が継続される。
【００２５】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る冷媒用伝熱管の断面の概要を示す。
【００２６】
第２の実施の形態に係る冷媒用伝熱管２０は、銅等の金属材料から形成され、内周面２０ａ及び外周面２０ｂを有する主管と、内周面２０ａに設けられる複数のフィン２００と、複数のフィン２００の間に複数の溝部とを備える。そして、複数の溝部は、第１の幅「ＷＡ」を有する第１の溝部２１０と、第１の幅「ＷＡ」とは異なる幅の第２の幅「ＷＢ」を有する第２の溝部２１２とを有する。本実施の形態においては、第１の幅「ＷＡ」より第２の幅「ＷＢ」の方が幅が広く形成される。
【００２７】
冷媒用伝熱管２０は以下のようにして製造することができる。まず、銅管を準備する。そして、銅管の内部の引き抜き側（前方）に溝付プラグを配すると共に後方にフローティングプラグを配する。続いて、溝付プラグが位置する銅管の外面に、自公転するボールを押圧しつつ銅管を引き抜く。これにより、銅管の内表面に溝付プラグの溝が転造され、内面に複数の溝が形成された内面溝付管である冷媒用伝熱管が製造される。ここで、本実施の形態に係る冷媒用伝熱管２０は、円周方向に所定の間隔ごとに溝が設けられていない形態の溝付プラグを用いることにより製造することができる。例えば、円周方向に４個置きに溝が設けられていない形態の溝付プラグを用いることができる。
【００２８】
また、内表面２０ａに形成される複数のフィン２００のねじれ角を０°以上３°以下、好ましくは概略０°にする。なお、「ねじれ角」とは、内面溝付管における管中心軸方向と溝方向とのなす角である。
【００２９】
（第１及び第２の実施の形態の効果）
第１及び第２の実施の形態によれば、二酸化炭素を冷媒として用いるヒートポンプ給湯機１０の水熱交換器１２において、性能圧損比に優れた冷媒用伝熱管２０を提供することができ、水熱交換器１２の熱交換効率を向上させることができる。すなわち、冷媒用伝熱管２０内に設ける複数のフィン２００の間に第１の溝部２１０より幅広である複数の第２の溝部２１２を周期的に設けたので、圧縮機１１の潤滑油が配管１５内に混入したとしても、混入した潤滑油を冷媒用伝熱管２０内において溝部２１２に沿って管外へ流れやすくすることができる。これにより、潤滑油の冷媒用伝熱管２０内への混入に起因する圧力損失を減少させることができる。したがって、潤滑油の混入に起因する冷媒用伝熱管２０の圧力損失の増大及び伝熱阻害の影響より、冷媒用伝熱管２０内の熱伝達率向上の効果の方を増大させることができる。
【００３０】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る冷媒用伝熱管の断面の概要を示す。
【００３１】
第３の実施の形態に係る冷媒用伝熱管３０は、複数のフィン３００の間隔を除き、第２の実施の形態に係る冷媒用伝熱管２０と略同一の構成、機能を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００３２】
冷媒用伝熱管３０においては、第１の幅「ＷＡ」より幅広である第２の幅「ＷＢ」を有する溝部が内表面の一部に設けられる。また、冷媒用伝熱管３０は、第２の実施の形態に係る冷媒用伝熱管２０と同様に、溝が部分的に形成されていない溝付プラグを用いて製造される。
【００３３】
［第４の実施の形態］
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る水熱交換器の構造の概要を示す。
【００３４】
第４の実施の形態に係る熱交換器４００は、水用伝熱管に第２の実施の形態に係る冷媒用伝熱管２０が巻き付けられて構成される。なお、必要に応じて、水用伝熱管外面と冷媒用伝熱管２０とをろう付け等で固着することもできる。熱交換器４００においては、水用伝熱管４１内を流れる水と、伝熱管４１の外周に接触する冷媒用伝熱管２０内を流れる冷媒との間で熱交換される。なお、第４の実施の形態においては、水用伝熱管４１に巻き付ける冷媒用伝熱管２０が１本の例を示したが、使用条件に応じて冷媒用伝熱管２０を複数本にすることもできる。また、水用伝熱管４１はコルゲート管の例を示した。図示したコルゲート管は、平滑管の外周面にコルゲート溝としての螺旋状の凹溝を形成することにより、内周面に螺旋状の凸部を設ける。より具体的には、コルゲート溝は、コルゲート形成用の円盤状のディスクを、平滑管すなわち管軸に対して垂直に切ったときの内周面の断面が真円である管からなる平滑管の中心軸に垂直な方向に対して傾斜をつけた状態で、平滑管に連続的に押し付けながら回転させつつ、平滑管の周囲に公転させるとともに、平滑管を所定の速度で移動させることにより形成する。すなわち、例示したコルゲート管は、管外へ向けて若干凸の形状とはなっているものの、実質平滑な部分が多く残っており、第１の冷媒用伝熱管をコルゲート溝に沿って巻きつけたのち、第２の冷媒用伝熱管を第1の冷媒用伝熱管に沿って、巻きつけることができる。なお、コルゲート溝の幅は、製造方法に用いた円盤状ディスクの幅と略同一であり、平滑管の表面での測定において、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。また、水用伝熱管４１はコルゲート管の例を示したが、使用条件に応じて平滑管、内面溝付管、又は内面溝付コルゲート管にすることもできる。
【００３５】
［第５の実施の形態］
図５は、本発明の第５の実施の形態に係る水熱交換器の構造の概要を示す。
【００３６】
第５の実施の形態に係る熱交換器５００は、水用伝熱管と、第３の実施の形態の冷媒用伝熱管３０とを平行に接触させて構成される。なお、必要に応じて、水用伝熱管外面と冷媒用伝熱管３０とをろう付け等で固着することもできる。熱交換器５００においては、水用伝熱管５１内を流れる水と、伝熱管５１の外周に接触する冷媒用伝熱管３０内を流れる冷媒との間で熱交換される。なお、水用伝熱管と冷媒用伝熱管３０とを平行に接触させた状態のまま、円筒形状、楕円形状、概略四角形形状に巻くことでコンパクトにすることができる。また、第５の実施の形態においては、水用伝熱管４１に接触させる冷媒用伝熱管３０が１本の例を示したが、使用条件に応じて冷媒用伝熱管３０を複数本にすることもできる。更に、水用伝熱管５１はコルゲート管の例を示したが、使用条件に応じて平滑管、内面溝付管、又は内面溝付コルゲート管を用いることもできる。なお、図示したような、実質的に平滑な部分を多く有する管の場合、接触面積を大きくすること、あるいは、管同士の距離を短くすることができ、熱交換率を高めることができる。
【実施例】
【００３７】
図６は、伝熱性能を評価するための二重管式熱交換器の模式図を示す。
【００３８】
図６に示すように、冷媒用伝熱管６０を内管とし、該内管の外側に冷媒から熱を除去する水を環状（ジャケット状）に流すための水管６１を有した二重管式熱交換器６２を構成した。なお、図６において、「Ｇｒ」は冷媒質量流量（ｋｇ／ｈ）、「Ｐｒ１」は冷媒入口圧力（ＭＰａ）、「Ｔｒ１」は冷媒入口温度（℃）、「Ｐｒ２」は冷媒出口圧力（ＭＰａ）、「Ｔｒ２」は冷媒出口温度（℃）、「Ｇｗ」は水質量流量（ｍ３／ｓ）、「Ｔｗ１」は水出口温度（℃）、「Ｔｗ２」は水入口温度（℃）を示す。
【００３９】
表１に、評価した冷媒用伝熱管の仕様を示す。
【００４０】
【表１】
2011252662.tif 000003
【００４１】
実施例１及び実施例２においては、第２の実施の形態に係る伝熱管を用い、実施例３においては、第３の実施に係る伝熱管を用いた。
【００４２】
具体的に、実施例１及び実施例２において用いた伝熱管は、第２の実施の形態に係る冷媒用伝熱管２０のように、３つのフィン２００により２つの第１の溝部２１０（いずれも、第１の幅ＷＡを有する）が形成され、当該３つのフィンをフィン領域とした場合に、当該フィン領域に続き第２の幅の第２の溝部２１２が形成されている。そして、フィン領域と第２の溝部２１２とをペアとして、当該ペアが繰り返し伝熱管の内表面に形成されている。実施例３において用いた伝熱管は、第３の実施の形態に係る冷媒用伝熱管３０のように、複数のフィン２００が均等の間隔（つまり、第１の幅ＷＡ）で内表面に配置されており、内表面の一か所にのみ第２の幅の第２の溝部２１２が形成されている。
【００４３】
一方、比較例１〜３は、従来の溝付プラグを用いて転造加工により作製した内面溝付管を用いた。比較例１〜３において用いた伝熱管は、第２の溝部２１２を有しておらず、各伝熱管の内表面に第１の幅ＷＡの間隔で複数のフィンが均等に配列されている。また、比較例４に係る伝熱管としては平滑管を用いた。なお、溝部幅ＷＡは、フィンとフィンとの間の溝部の幅のうち狭い方を示し、溝部幅ＷＢは、溝部の幅の広い方を示す。
【００４４】
表１に示した各冷媒用伝熱管の伝熱性能を測定した。表２に、伝熱性能測定における測定条件を示す。なお、伝熱性能として管内熱伝達率を評価した。
【００４５】
【表２】
2011252662.tif 000004
【００４６】
ここで、熱流束による影響を抑制するために、冷媒温度範囲（測定温度範囲）を調整しながら測定した（すなわち、冷媒入口温度から冷媒出口温度までを３領域に分割し、各領域での熱流束が同等になるように水の流量を調整して測定した）。
【００４７】
また、冷媒中の潤滑油濃度（ＰＡＧ油濃度）は、サイクルを流通している冷媒を二重管式熱交換器の冷媒入口の手前でサンプリング容器に採取し、サンプリング容器の容積と採取した冷媒の質量とから、いわゆる重量法により算出した。なお、測定条件における精度（制御・測定誤差）は、それぞれ表２の数値（数値は平均値）に対して、温度が±０．３℃程度、圧力が±０．１％程度、冷媒質量速度が±０．４％程度、ＰＡＧ油濃度が±０．１質量％程度である。
【００４８】
次に、管内熱伝達率αは、以下のようにして算出した。
【００４９】
まず、二重管式熱交換器における冷媒温度範囲ごとの冷媒入口温度Ｔｒ２［単位：Ｋ］、冷媒出口温度Ｔｒ１［単位：Ｋ］、水管の入口温度Ｔｗ１［単位：Ｋ］、水管の出口温度Ｔｗ２［単位：Ｋ］、及び水の質量流量Ｇｗ［単位：ｋｇ／ｓ］を計測した。そして、水の入口／出口温度から算出される代表温度（平均温度Ｔｗ［単位：Ｋ］）から測定区間の水の定圧比熱Ｃｐｗを算出し、次式（１）、（２）の関係から熱流速ｑ［単位：ｋＷ／ｍ２］及び対数平均温度差ΔＴＬ［単位：Ｋ］を算出した。
【００５０】
2011252662.tif 000005
【００５１】
式（１）において「Ａ」は熱交換面積（すなわち、二重管式熱交換器において、水に接する冷媒用伝熱管の表面積）［単位：ｍ2］である。
【００５２】
2011252662.tif 000006
【００５３】
ここで、式（３）及び式（４）は以下のとおりである。
【００５４】
2011252662.tif 000007
【００５５】
2011252662.tif 000008
【００５６】
また、熱流速ｑを対数平均温度差ΔＴＬで除すことにより、二重管式熱交換器の熱通過率Ｋ［単位：ｋＷ／(ｍ２Ｋ)］を次式（５）から算出した。
【００５７】
2011252662.tif 000009
【００５８】
一方、水管の入口／出口温度から算出した代表温度（平均温度Ｔｗ）から、その温度における水の各物性値（密度、比熱、粘度、熱伝導率λｗ）を定め、プラントル数Ｐｒを算出した。また、水の物性値と質量流量とによりレイノルズ数Ｒｅを算出し、次式（６）の関係により、水の熱伝達率αｗ［単位：ｋＷ／（ｍ２Ｋ）］を算出した。
【００５９】
2011252662.tif 000010
【００６０】
ここで、ｄｅは水の環状流通部分の相当直径（流路面積の４倍を濡れ縁長さで除したもの）［単位：ｍ］、ｄｉは水管の内径［単位：ｍ］、ＯＤは冷媒用伝熱管の外径［単位：ｍ］である。
【００６１】
管内熱伝達率α［単位：ｋＷ／(ｍ２Ｋ)］は、熱通過率Ｋと水の熱伝達率αｗ及び冷媒用伝熱管の外径ＯＤ、冷媒用伝熱管の内径ＩＤ［単位：ｍ］を用いて、次式（７）のように算出した。
【００６２】
2011252662.tif 000011
【００６３】
図７は、油濃度が５．０%のとき、実施例１、比較例１（内面溝付管）について平均冷媒温度と、管内熱伝達率平滑管比（比較例４に対する比）と圧力損失平滑管比との比（以下性能圧損比と称する）との関係を示した評価結果を示す。
【００６４】
図７において、平均冷媒温度とは、表２に示した冷媒入口温度から冷媒出口温度までを３領域に分割した各温度領域における平均温度（つまり、当該温度領域の冷媒入口温度と冷媒出口温度との平均）である。
【００６５】
実施例１〜３、比較例１〜３について、図７のように平均冷媒温度と性能圧損比とを算出し、各油濃度において、平均冷媒温度ごとの性能圧損比を平均した結果を表３に示す。
【００６６】
【表３】
2011252662.tif 000012
【００６７】
実施例１及び比較例１は、内表面積増加率が同一であるだけではなく、フィン高さ、及びフィン数も同一である。このとき、油濃度が０．３％、５．０％のいずれにおいても、本発明の第２の実施の形態に係る伝熱管（つまり、実施例１の伝熱管）は性能圧損比が高いことが示された。
【００６８】
実施例２及び比較例２は、フィン高さは互いに同一であるものの、フィン数が異なる（すなわち、実施例２に係る伝熱管の方が少ない）ため、内表面積増加率が比較例２の方が大きい。油濃度が０．３％では本発明の第２の実施の形態に係る伝熱管（つまり、実施例２の伝熱管）は性能圧損比が高いが、油濃度が５．０％では比較例２と同等であった。
【００６９】
実施例３及び比較例３は、内表面積増加率は同一であるものの、フィン高さとフィン数とが互いに異なる。油濃度が０．３％では本発明の第３の実施の形態の伝熱管（つまり、実施例３の伝熱管）は性能圧損比が高いが、油濃度が５．０％では比較例３より低くなった。
【００７０】
フィン高さが同一である実施例１と比較例３とを比較すると、内表面積は比較例３の方が大きいが、油濃度が０．３％、５．０％のいずれも実施例１の性能圧損比の方が大きくなった。また、実施例１は比較例３に対してフィン数が３／４しかないため、重量低減の効果も大きいことが示された。
【００７１】
以上より、油濃度が０．３％のときは、実施例１〜３のいずれも効果があることから、フィン高さを０．１５ｍｍ以上にすることが好ましい。なお、フィン高さが０．１５ｍｍ未満の場合、油がフィンの表面を覆うので、伝熱管の熱交換率は平滑管程度になる。一方、油濃度５．０％のときは、実施例２及び実施例３における結果から、フィン高さを０．２４ｍｍ以上にすることが好ましい。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００７３】
１０  ヒートポンプ式給湯機
１１  圧縮機
１２  水熱交換器
１３  膨張弁
１４  吸熱器
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  配管
２０  冷媒用伝熱管
２０ａ  内表面
２０ｂ  外表面
３０  冷媒用伝熱管
４１  水管
５１  水管
６０  冷媒用伝熱管
６１  水管
６２  二重管熱交換器
２００  フィン
２１０  第１の溝部
２１２  第２の溝部
３００  フィン
４００  熱交換器
５００  熱交換器
【図１】
2011252662.tif 000013
【図２】
2011252662.tif 000014
【図３】
2011252662.tif 000015
【図４】
2011252662.tif 000016
【図５】
2011252662.tif 000017
【図６】
2011252662.tif 000018
【図７】
2011252662.tif 000019