(57)【要約】【課題】熱源側冷媒回路を流通する冷媒に臨界圧力以上となる冷媒を用いても大型化し、大幅に重量が増加することのない熱交換器を得る。【解決手段】ＣＯ2 冷媒が流通する複数のマイクロチャンネル５を有する冷媒用伝熱体１と、冷媒用伝熱体１に接合され、複数の貫通口１５を有する水用伝熱体１１と、貫通口１５に挿入された給湯水が流通する伝熱管１２と、冷媒用伝熱体１の一方の端部に接続され、マイクロチャンネル５の一方の開口部と連通する冷媒入口ヘッダー３と、冷媒用伝熱体１の他方の端部に接続され、マイクロチャンネル５の他方の開口部と連通する冷媒出口ヘッダー４と、伝熱管１２の一方の端部に接続され、伝熱管１２と連通する水入口ヘッダー１３と、伝熱管１２の他方の端部に接続され、伝熱管１２と連通する水出口ヘッダー１４とを備えた。【選択図】図１
2009079781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体が流通する複数のマイクロチャンネルを有する第１の伝熱体と、
該第１の伝熱体に接合され、複数の貫通口を有する第２の伝熱体と、
前記貫通口に挿入され、第２の流体が流通する伝熱管と、
前記第１の伝熱体の一方の端部に接続され、前記マイクロチャンネルの一方の開口部と連通する第１の流体入口ヘッダーと、
前記第１の伝熱体の他方の端部に接続され、前記マイクロチャンネルの他方の開口部と連通する第１の流体出口ヘッダーと、
前記伝熱管の一方の端部に接続され、前記伝熱管と連通する第２の流体入口ヘッダーと、
前記伝熱管の他方の端部に接続され、前記伝熱管と連通する第２の流体出口ヘッダーと、
を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
第１の流体が流通する複数のマイクロチャンネルを有する第１の伝熱体と、
該第１の伝熱体の対向する両面にそれぞれ接合され、複数の貫通口を有する一対の第２の伝熱体と、
前記貫通口に挿入され、第２の流体が流通する伝熱管と、
前記第１の伝熱体の一方の端部に接続され、前記マイクロチャンネルの一方の開口部と連通する第１の流体入口ヘッダーと、
前記第１の伝熱体の他方の端部に接続され、前記マイクロチャンネルの他方の開口部と連通する第１の流体出口ヘッダーと、
前記伝熱管の端部に接続され、前記伝熱管と連通する第２の流体入口ヘッダーと、
前記伝熱管の他方の端部に接続され、前記伝熱管と連通する第２の流体出口ヘッダーと、
を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
前記第１の伝熱体及び前記第２の伝熱体のうち少なくとも一方は、アルミ製またはアルミ合金製であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第２の伝熱体と前記伝熱管とは、熱伝導性樹脂、または前記伝熱管に内圧をかけ塑性変形させる拡径手段により固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１の伝熱体と前記第２の伝熱体とは、熱伝導性樹脂で固定接合されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
第１の流体が流通する複数のマイクロチャンネル、及び該マイクロチャンネルと並設された複数の貫通口を有する伝熱体と、
前記貫通口に挿入され、第２の流体が流通する伝熱管と、
前記第１の伝熱体の一方の端部に接続され、前記マイクロチャンネルの一方の開口部と連通する第１の流体入口ヘッダーと、
前記第１の伝熱体の他方の端部に接続され、前記マイクロチャンネルの他方の開口部と連通する第１の流体出口ヘッダーと、
前記伝熱管の一方の端部に接続され、前記伝熱管と連通する第２の流体入口ヘッダーと、
前記伝熱管の他方の端部に接続され、前記伝熱管と連通する第２の流体出口ヘッダーと、
を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
前記伝熱体は、アルミ製またはアルミ合金製であることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記伝熱体と前記伝熱管とは、熱伝導性樹脂、または前記伝熱管に内圧をかけ塑性変形させる拡径手段により固定されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記伝熱管は、銅管、ステンレス管、またはチタン管など水の腐食性に強い材質の管であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記伝熱管に伝熱促進手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記伝熱促進手段は、
前記伝熱管の内部に設けられた、板材が捩られたネジリ板、または線材がコイル状に形成されたネジリ線であることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記伝熱促進手段は、
前記伝熱管内面部に形成された環状の溝若しくは螺旋上の溝、または前記伝熱管に形成された環状の窪み若しくは螺旋状の窪みであることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１３】
圧縮機、冷媒対水熱交換器、膨張弁及び熱源側熱交換器が接続された熱源側冷媒回路と、
前記冷媒対水熱交換器、ポンプ及び貯湯タンクが接続された水循環回路とを有し、
前記熱源側冷媒回路を流れる熱源側冷媒と、水循環回路を流れる水とが前記冷媒対水熱交換器で熱交換し、
前記冷媒対水熱交換器で加熱された水を前記貯湯タンクに貯湯するヒートポンプ給湯機であって、
前記冷媒対水熱交換器に、請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の熱交換器を用いることを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項１４】
圧縮機、冷媒対冷媒熱交換器、膨張弁及び熱源側熱交換器が接続された熱源側冷媒回路と、
前記冷媒対冷媒熱交換器、ポンプ及び利用側熱交換器が接続された利用側冷媒回路とを有し、
前記熱源側冷媒回路を流れる熱源側冷媒と、前記利用側冷媒回路を流れる利用側冷媒とが前記冷媒対冷媒熱交換器で熱交換し、
前記利用側冷媒が前記利用側熱交換器において空気調和空間の空気調和をおこなう空気調和装置であって、
前記冷媒対冷媒熱交換器に、請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の熱交換器を用いることを特徴とするヒートポンプ空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器及びこの熱交換器を用いたヒートポンプ給湯機またはヒートポンプ空気調和機に関し、特に熱源側冷媒回路を流通する冷媒が臨界圧力以上となる熱交換器及びこの熱交換器を用いたヒートポンプ給湯機またはヒートポンプ空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２系統の流体流路が形成され、給湯水や暖房用ブラインを加熱する従来の熱交換器としては、例えば「伝熱部に波形ビード（１ａ）をプレートの幅方向に１点以上（第１図は６点の場合を示す）の屈曲点（２）を有する状態で連続形成し、かつ、伝熱部の波形ビード（１ａ）のパターンが同じプレートを第１図（ｂ）の如く上下反転させて（１ａ′）としたプレートとを第１図（ｃ）の如く組合せて使用するようにしたものである。」（例えば特許文献１参照）というものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第２８４３８８４号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来から、一次流体と二次流体との間で熱交換を行う熱交換器として種々のタイプのものが提供されている。その一つとして、複数枚の伝熱プレートが積層され、各伝熱プレートを境にして一次流体を流通させる一次流体流路と、二次流体を流通させる二次流体流路とが交互に形成され、伝熱プレートを介して一次流体と二次流体との間で熱交換がおこなわれるプレート式熱交換器がある。このようなプレート式熱交換器は、各流体流路内に断面形状を例えば波形状（ヘリンボーン）としたプレートを設け、流路内の流体流れを乱流にして熱交換効率を高めている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、従来の構成の熱交換器に熱源側冷媒回路を流通する冷媒に例えばＣＯ2 冷媒を用いた場合、このＣＯ2 冷媒は超臨界状態まで圧縮されて冷媒圧力は１０Ｍｐａを超えることとなるので、積層されたプレートの板厚を厚くする必要がある。また、積層されたプレートの接合強度を増加させる必要があるので、接合面積を大きくするとともに、波型ピッチを縮小して圧力の受ける面（他のプレートと接合されない面）を小さくする必要がある。したがって、熱交換器が大型化し、大幅に重量が増加するという問題点がある。このため、熱交換器のコストも上昇してしまう。
【０００６】
本発明は上述のような課題を解消するためになされたものであり、熱源側冷媒回路を流通する冷媒に臨界圧力以上となる冷媒を用いても大型化し、大幅に重量が増加することのない熱交換器を得ることを目的とする。また、この熱交換器を用いたヒートポンプ給湯機またはヒートポンプ空気調和機を得ることを目的とする。
【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の流体が流通する複数のマイクロチャンネルを有する第１の伝熱体と、該第１の伝熱体に接合され、複数の貫通口を有する第２の伝熱体と、前記貫通口に挿入された第２の流体が流通する伝熱管と、前記第１の伝熱体の一方の端部に接続され、前記マイクロチャンネルの一方の開口部と連通する第１の流体入口ヘッダーと、前記第１の伝熱体の他方の端部に接続され、前記マイクロチャンネルの他方の開口部と連通する第１の流体出口ヘッダーと、前記伝熱管の一方の端部に接続され、前記伝熱管と連通する第２の流体入口ヘッダーと、前記伝熱管の他方の端部に接続され、前記伝熱管と連通する第２の流体出口ヘッダーとを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、熱交換器内を流通する第１の流体の流路をマイクロチャンネルとしたので、高耐圧化を図ることができ、また、体積あたりの伝熱面積を大きくとることができる。したがって、熱交換器を小型化できるので、熱交換器の軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施形態１．
図１は、本実施形態１における熱交換器１００の全体斜視図である。また、図２は、この熱交換器１００における伝熱体の縦断面図であり、（ａ）が冷媒用伝熱体１の縦断面図、（ｂ）が水用伝熱体１１の縦断面図である。以下、これら図１及び図２を用いて、本実施形態１における熱交換器１００について説明する。
【００１０】
熱交換器１００は、例えば、熱源側冷媒回路を流通する冷媒と、水循環回路を流通する水とが熱交換をおこなう冷媒対水熱交換器である。この熱交換器１００は、冷媒用伝熱体１、冷媒入口ヘッダー３、冷媒出口ヘッダー４、水用伝熱体１１、伝熱管１２、水入口ヘッダー１３、及び水出口ヘッダー１４から構成されている。
【００１１】
冷媒用伝熱体１は例えば略直方体形状のアルミ製部材であり、長手方向（図１における奥行方向）に貫通するマイクロチャンネル５が、幅方向（図１における上下方向）と略平行に複数形成されている。このマイクロチャンネル５は、断面形状が一辺１ｍｍ程度の小さな角形である貫通口である。
なお、本実施形態１においては冷媒用伝熱体１をアルミ製としたが、アルミ合金製であってもよいし他の部材であってもよい。また、マイクロチャンネル５は本実施形態１の形状に限られず、小径の貫通孔であってもよい。
【００１２】
マイクロチャンネル５の開口部が形成された冷媒用伝熱体１の一方の端部には、略円筒形状の冷媒入口ヘッダー３が接合されており、他端には同じく略円筒形状の冷媒出口ヘッダー４が接合されている。これら冷媒入口ヘッダー３及び冷媒出口ヘッダー４は、内部が空洞となっており、一方の端部及び冷媒用伝熱体１との接合部に開口部を有した形状となっている。つまり、冷媒入口ヘッダー３及び冷媒出口ヘッダー４が冷媒用伝熱体１の両端部に接合された状態においては、冷媒入口ヘッダー３、マイクロチャンネル５及び冷媒出口ヘッダー４が連通していることとなる。
【００１３】
水用伝熱体１１は例えば略直方体形状のアルミ製部材であり、長手方向（図１における奥行方向）に貫通する貫通口１５が、幅方向（図１における上下方向）と略平行に複数形成されている。この貫通口１５の断面形状は、マイクロチャンネル５よりも断面積が大きな角形となっている。これら貫通口１５のそれぞれには、例えば銅製の伝熱管１２が挿入されている。また、水用伝熱体１１の貫通口１５と略平行な一面は、冷媒用伝熱体１のマイクロチャンネル５と略平行な一面と接合されている。
【００１４】
なお、本実施形態１においては水用伝熱体１１をアルミ製としたが、アルミ合金製であってもよいし他の部材であってもよい。伝熱管１２も銅製に限らず、伝熱管１２を流れる流体に合わせて適宜選択が可能である。例えば、伝熱管１２の材質をステンレス、チタン等の水の腐食性に強い材質としてもよい。水用伝熱体１１の材質を水の腐食に強いステンレス製、チタン性、または樹脂製とすることにより、伝熱管１２を貫通口１５に設けず、直接貫通口１５に水を流すことも可能である。また、貫通口１５の断面形状は角形に限らず例えば略円形状としてもよい。貫通口１５の断面形状を略円形状とした場合には、水用伝熱体１１と伝熱管１２との接触面積が増加し、熱交換器１００の熱交換効率が向上する。貫通口１５の断面形状を角形とした場合には、伝熱管１２に腐食等で穴が空いたときに、伝熱管１２と貫通口１５との間を通って水が熱交換器１００の外部へ流れ出るので、伝熱管１２に穴が空いたことを検知することができる。
【００１５】
貫通口１５に挿入された伝熱管１２の一方の端部には、略円筒形状の水入口ヘッダー１３が接合されており、他端には同じく略円筒形状の水出口ヘッダー１４が接合されている。これら水入口ヘッダー１３及び水出口ヘッダー１４は、内部が空洞となっており、一方の端部及び伝熱管１２との接合部に開口部を有した形状となっている。つまり、水入口ヘッダー１３及び水出口ヘッダー１４が伝熱管１２の両端部に接合された状態においては、水入口ヘッダー１３、伝熱管１２及び水出口ヘッダー１４が連通していることとなる。
【００１６】
次に、本実施形態１における熱交換器１００の製造工程について説明する。
冷媒入口ヘッダー３の冷媒用伝熱体１との接合部に、接合のためのろう材を塗布し、マイクロチャンネル５の開口部が形成された冷媒用伝熱体１の一方の端部を挿入する。同様に、冷媒出口ヘッダー４の冷媒用伝熱体１との接合部に、接合のためのろう材を塗布し、マイクロチャンネル５の開口部が形成された冷媒用伝熱体１の他方の端部を挿入する。そして、冷媒用伝熱体１と水用伝熱体１１との接合面にろう材を塗布し、冷媒用伝熱体１と水用伝熱体１１とを重ね合わせる。その後、これらを炉中にて加熱して接合する。
【００１７】
冷媒用伝熱体１、冷媒入口ヘッダー３、冷媒出口ヘッダー４及び水用伝熱体１１をろう付けにより接合後、水用伝熱体１１の貫通口１５に伝熱管１２を挿入する。伝熱管１２を挿入後、伝熱管１２を拡径して、伝熱管１２と水用伝熱体１１を固定する。
なお、伝熱管１２の拡径方法は、伝熱管１２の内部に液体を封入し圧力をかけることにより拡径する方法を用いてもよいし、、拡径用プラグを使用してメカクニカル的に拡径する方法を用いてもよい。このとき、伝熱管１２の拡径率は水用伝熱体１１の弾性や伝熱管１２の伸び等を考慮し最適に設定する。
【００１８】
その後、水入口ヘッダー１３の伝熱管１２との接合部に、接合のためのろう材を塗布し、伝熱管１２の一方の端部を挿入する。同様に、水出口ヘッダー１４の伝熱管１２との接合部に、接合のためのろう材を塗布し、伝熱管１２の他方の端部を挿入する。最後に、これらを炉中にて加熱して接合することにより、本実施形態１における熱交換器１００を製造する。
【００１９】
なお、本実施形態１においては伝熱管１２を拡径した後に、水入口ヘッダー１３及び水出口ヘッダー１４を伝熱管１２の両端部と接合した。しかし、水入口ヘッダー１３及び水出口ヘッダー１４を伝熱管１２の両端部と接合した後に、伝熱管１２に液圧をかけて拡径することも可能である。
また、水用伝熱体１１と伝熱管１２の固定方法として、貫通口１５の内面及び伝熱管１２の少なくとも一方に熱伝導性樹脂を塗布し、固着する方法としてもよい。
【００２０】
また、本実施形態１においては、冷媒用伝熱体１、冷媒入口ヘッダー３、冷媒出口ヘッダー４及び水用伝熱体１１を炉中にて加熱し接合した後に、水入口ヘッダー１３及び水出口ヘッダー１４を接合するために再度炉中にて加熱したが、一度の加熱によって熱交換器１００を接合してもよい。例えば、冷媒用伝熱体１、冷媒入口ヘッダー３及び冷媒出口ヘッダー４を各接合部にろう材を塗布して冷媒用伝熱体ユニットとして組み立てる。また、水用伝熱体１１に伝熱管１２を拡径して固定した後に、水入口ヘッダー１３及び水出口ヘッダー１４の各接合部にろう材を塗布して伝熱管１２を挿入し、水用伝熱体ユニットとして組み立てる。冷媒用伝熱体１と水用伝熱体１１との接合面にろう材を塗布し、これら冷媒用伝熱体ユニットと水用伝熱体ユニットとを重ね合わせた後に炉中にて加熱して接合することにより、本実施形態１における熱交換器１００を製造してもよい。
【００２１】
また、冷媒用伝熱体１、冷媒入口ヘッダー３、冷媒出口ヘッダー４、水用伝熱体１１、水入口ヘッダー１３及び水出口ヘッダー１４を熱伝導性樹脂で固定接合してもよい。ろう付け作業は概略４時間が必要であるが、熱伝導性樹脂での固定接合作業は約１０分で完了する。このため、接合費が安価になるとともにエネルギー消費量の低減を図ることができる。
【００２２】
続いて、本実施形態１における熱交換器１００の動作説明をおこなう。
本実施形態１では、熱源側冷媒回路を流通する冷媒としてＣＯ2 冷媒が用いられている。熱源側冷媒回路の圧縮機（図示せず）にて超臨界状態まで圧縮されたＣＯ2 冷媒は、冷媒入口ヘッダー３を通ってマイクロチャンネル５へ流入する。マイクロチャンネル５を流れるＣＯ2 冷媒は、伝熱管１２を流れる水と冷媒用伝熱体１及び水用伝熱体１１を介して熱交換する。その後、伝熱管１２を流れる水に吸熱されたＣＯ2 冷媒は、冷媒出口ヘッダー４へ流出する。
【００２３】
一方、水循環回路を流通する水は、水入口ヘッダー１３を通って伝熱管１２へ流入する。伝熱管１２を流れる水は、マイクロチャンネル５を流れるＣＯ2 冷媒と水用伝熱体１１及び冷媒用伝熱体１を介して熱交換する。その後、冷媒用伝熱体１から吸熱し暖められた水は、水出口ヘッダー１４へ流出する。
【００２４】
なお、本実施形態１における熱交換器１００では、ＣＯ2 冷媒の流れ方向と水の流れ方向が同方向となっているが（図１）、ＣＯ2 冷媒の流れ方向と水の流れ方向を対向流としてもよい。ＣＯ2 冷媒は熱交換中に温度が変化（本実施形態１においては下降）するという特徴を有するが、ＣＯ2 冷媒の流れ方向と水の流れ方向を対向流とすることにより、常にＣＯ2 冷媒と水との温度差を確保することができ、熱交換器１００の熱交換効率が向上する。
【００２５】
このように構成された熱交換器１００においては、超臨界状態まで圧縮されたＣＯ2 冷媒の流路をマイクロチャンネル５としたので、高耐圧化を図ることができ、また、体積あたりの伝熱面積を大きくとることができる。したがって、熱交換器１００を小型化できるので、熱交換器１００の軽量化を図ることができる。
【００２６】
また、冷媒用伝熱体１及び水用伝熱体１１をアルミ製としたので、熱交換器１００の軽量化をさらに促進することができる。
【００２７】
また、伝熱管１２を銅製としたので、腐食による穴空き等を防止することができ、熱交換器１００の耐久性の向上を図ることができる。
【００２８】
なお、本実施形態１においては、マイクロチャンネルを流れる流体をＣＯ2 冷媒としたが、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２及びＲ２９０等の冷媒を用いることももちろん可能である。また、伝熱管１２に暖房用ブラインをながすことにより、熱交換器１００を冷媒対冷媒熱交換器としても使用することができる。
【００２９】
実施形態２．
実施形態１における熱交換器１００は、冷媒用伝熱体１の一面に水用伝熱体１１を設けた構成となっていたが、冷媒用伝熱体１の両面に水用伝熱体１１を設けることも可能である。以下、本実施形態２における熱交換器１００について説明する。なお、本実施形態２において、特に記述しない項目については実施形態１と同様とし、同一機能については同一の符号を用いて述べることとする。
【００３０】
図３は、本実施形態２における熱交換器１００の全体斜視図である。実施形態１において冷媒用伝熱体１の一面に接合されていた水用伝熱体１１が、本実施形態２においては、冷媒用伝熱体１の対向する両面に水用伝熱体１１が接合されている。
【００３１】
本実施形態２における熱交換器１００の製造工程について、以下説明する。
冷媒入口ヘッダー３の冷媒用伝熱体１との接合部に、接合のためのろう材を塗布し、マイクロチャンネル５の開口部が形成された冷媒用伝熱体１の一方の端部を挿入する。同様に、冷媒出口ヘッダー４の冷媒用伝熱体１との接合部に、接合のためのろう材を塗布し、マイクロチャンネル５の開口部が形成された冷媒用伝熱体１の他方の端部を挿入する。そして、冷媒用伝熱体１と水用伝熱体１１との接合面（冷媒用伝熱体１の対向する両面）にろう材を塗布し、水用伝熱体１１で冷媒用伝熱体１を挟み込む。その後、これらを炉中にて加熱して接合する。
【００３２】
冷媒用伝熱体１、冷媒入口ヘッダー３、冷媒出口ヘッダー４及び水用伝熱体１１をろう付けにより接合後、水用伝熱体１１の貫通口１５に伝熱管１２を挿入する。伝熱管１２を挿入後、伝熱管１２を拡径して、伝熱管１２と水用伝熱体１１を固定する。その後、水入口ヘッダー１３の伝熱管１２との接合部に、接合のためのろう材を塗布し、伝熱管１２の一方の端部を挿入する。同様に、水出口ヘッダー１４の伝熱管１２との接合部に、接合のためのろう材を塗布し、伝熱管１２の他方の端部を挿入する。最後に、これらを炉中にて加熱して接合することにより、本実施形態２における熱交換器１００を製造する。
【００３３】
このように構成された熱交換器１００においては、マイクロチャンネル５を流れるＣＯ2 冷媒と伝熱管１２を流れる水との伝熱面が増加するので、熱交換器１００の熱交換効率が向上する。また、冷媒用伝熱体１からの放熱も低減することができる。
【００３４】
実施形態３．
実施形態１及び実施形態２においては、冷媒用伝熱体１及び水用伝熱体１１をそれぞれ別の部品として熱交換器１００を構成していたが、これらを１部品として製作し熱交換器１００を構成することも可能である。以下、本実施形態３における熱交換器１００について説明する。なお、本実施形態３において、特に記述しない項目については実施形態１または実施形態２と同様とし、同一機能については同一の符号を用いて述べることとする。
【００３５】
図４は、本実施形態３における熱交換器１００の全体斜視図である。また、図５は、この熱交換器１００における伝熱体３１の縦断面図である。この熱交換器１００は、伝熱体３１、冷媒入口ヘッダー３、冷媒出口ヘッダー４、伝熱管１２、水入口ヘッダー１３、及び水出口ヘッダー１４から構成されている。
【００３６】
伝熱体３１は例えばアルミ製部材であり、略直方体形状である本体部３１ａの長手方向（図４における奥行方向）の両端部に凸部３１ｂが一体形成された形状となっている。この伝熱体３１には、本体部３１ａ及び凸部３１ｂを貫通するマイクロチャンネル５が、幅方向（図４における上下方向）と略平行に複数形成されている。また、本体部３１ａを貫通する貫通口１５が、マイクロチャンネル５と略平行に複数形成されている。
【００３７】
マイクロチャンネル５の開口部が形成された一方の凸部３１ｂには、略円筒形状の冷媒入口ヘッダー３が接合されており、他方の凸部３１ｂには同じく略円筒形状の冷媒出口ヘッダー４が接合されている。ここで、伝熱体３１に形成されている凸部３１ｂは、冷媒入口ヘッダー３及び冷媒出口ヘッダー４の取り付けスペースを確保する機能を果たしている。
【００３８】
また、貫通口１５のそれぞれには、例えば銅製の伝熱管１２が挿入されている。この伝熱管１２の一方の端部には、略円筒形状の水入口ヘッダー１３が接合されており、他端には同じく略円筒形状の水出口ヘッダー１４が接合されている。なお、伝熱管１２の伝熱体３１への固定方法は実施形態１と同様である。
【００３９】
このように構成された熱交換器１００においては、冷媒用伝熱体１及び水用伝熱体１１を１部品である伝熱体３１として構成したので、水側と冷媒側との熱伝導性能が向上できる。また、難しい冷媒用伝熱体１と水用伝熱体１１との接合が不要となるので、熱交換器１００の信頼性が向上する。
【００４０】
実施形態４．
実施形態１〜実施形態３における熱交換器１００の伝熱管１２に伝熱促進手段を設けることによって、熱交換器１００の熱交換効率の向上を図ることが可能である。以下、本実施形態４における熱交換器１００について説明する。なお、本実施形態４において、特に記述しない項目については実施形態１〜実施形態３と同様とし、同一機能については同一の符号を用いて述べることとする。
【００４１】
図６は、本実施形態４において伝熱管１２に設けられる伝熱促進手段の一例である。
伝熱管１２に設ける伝熱促進手段としては、例えば図６（ａ）に示すように、伝熱管１２に形成された環状の窪み２１がある。この窪み２１によって、伝熱管１２の内面には窪み２１の形状に対応した環状の凸部が形成される。この環状の凸部によって、伝熱管１２内の水の流れが乱れて熱伝達率が向上し、熱交換器１００の熱交換効率を向上させることができる。なお、本実施形態４においては、伝熱管１２に環状の窪み２１を形成することにより、伝熱管１２の内面に環状の凸部を形成したが、伝熱管１２の製造過程において直接伝熱管１２の内面に環状の凸部を形成してもよい。また、伝熱管１２の内面に環状の溝（凹部）を形成しても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、伝熱管１２に設ける伝熱促進手段としては、例えば図６（ｂ）に示すように、伝熱管１２に形成された螺旋状の窪み２２がある。この窪み２２によって、伝熱管１２の内面には窪み２２の形状に対応した螺旋状の凸部が形成される。この螺旋状の凸部によって、伝熱管１２内の水の流れが乱れて熱伝達率が向上し、熱交換器１００の熱交換効率を向上させることができる。なお、本実施形態４においては、伝熱管１２に螺旋状の窪み２２を形成することにより、伝熱管１２の内面に螺旋状の凸部を形成したが、伝熱管１２の製造過程において直接伝熱管１２の内面に螺旋状の凸部を形成してもよい。また、伝熱管１２の内面に螺旋状の溝（凹部）を形成しても同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、伝熱管１２に設ける伝熱促進手段としては、例えば図６（ｃ）に示すように、板材が捩られたネジリ板２３がある。このネジリ板２３を伝熱管１２の内部に設けることにより、伝熱管１２内の水の流れが乱れて熱伝達率が向上し、熱交換器１００の熱交換効率を向上させることができる。
【００４４】
また、伝熱管１２に設ける伝熱促進手段としては、例えば図６（ｄ）に示すように、線材が捩られたネジリ線２４がある。このネジリ線２４を伝熱管１２の内部に設けることにより、伝熱管１２内の水の流れが乱れて熱伝達率が向上し、熱交換器１００の熱交換効率を向上させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態４に示す伝熱促進手段はあくまでも一例であり、伝熱管１２内の水の流れが乱れて熱伝達率が向上するものであればよく、種々の手段が可能である。
【００４６】
実施形態５．
図７は、上記実施形態１〜実施形態４に記載のいずれかの熱交換器１００を冷媒対水熱交換器として用いたヒートポンプ給湯機２００の一例である。ヒートポンプ給湯機２００は熱源側冷媒回路２１０及び水循環回路２２０等から構成されている。
【００４７】
熱源側冷媒回路２１０は、圧縮機２１１、熱源側熱交換器２１２、膨張弁２１３、及び冷媒対水熱交換器である熱交換器１００が順次冷媒配管により接続されて構成されている。また、水循環回路２２０は、ポンプ２２１、貯湯タンク２２２、及び冷媒対水熱交換器である熱交換器１００が順次冷媒配管により接続されて構成されている。
【００４８】
熱源側冷媒回路２１０において、圧縮機２１１で超臨界状態まで圧縮されたガス状態のＣＯ2 冷媒は、熱交換器１００に流入する。熱交換器１００に流入したＣＯ2 冷媒は、水循環回路２２０を流れる水との熱交換により放熱する。熱交換器１００で水との熱交換により放熱したＣＯ2 冷媒は過冷却状態の液冷媒となり、膨張弁２１３に流入する。膨張弁２１３で膨張した低温低圧のＣＯ2 冷媒は低乾き度の二相状態となり、熱源側熱交換器２１２に流入する。熱源側熱交換器２１２において、ＣＯ2 冷媒は、送風機２１２ａから送り出された空気との熱交換により吸熱する。熱源側熱交換器２１２で吸熱したＣＯ2 冷媒は蒸発してガス状態となり、圧縮機２１１に流入する。
【００４９】
一方、水循環回路２２０においては、吸水口から送られ貯湯タンク２２２の下部に貯えられていた水は、ポンプ２２１にて熱交換器１００に送られる。熱交換器１００に流入した水は、ＣＯ2 冷媒との熱交換により吸熱する。その後、熱交換器１００で吸熱し高温となった水は貯湯タンク２２２の上部へ流入する。この高温となった水は、ユーザーの要求に応じて、出湯配管を介して蛇口等へ供給される。
【００５０】
このように、冷媒対水熱交換器に、上記実施形態１〜実施形態４に記載のいずれかの熱交換器１００を用いることで、上記それぞれの優れた特性を有する熱交換器１００を備えたヒートポンプ給湯機２００を得ることができる。
【００５１】
実施形態６．
図８は、上記実施形態１〜実施形態４に記載のいずれかの熱交換器１００を冷媒対冷媒熱交換器として用いたヒートポンプ空気調和機３００の一例である。ヒートポンプ空気調和機３００は熱源側冷媒回路３１０及び利用側冷媒回路３２０等から構成されている。
【００５２】
熱源側冷媒回路３１０は、圧縮機３１１、熱源側熱交換器３１２、膨張弁３１３、及び冷媒対冷媒熱交換器である熱交換器１００が順次冷媒配管により接続されて構成されている。また、利用側冷媒回路３２０は、ポンプ３２１、利用側熱交換器３２２及び冷媒対冷媒熱交換器である熱交換器１００が順次冷媒配管により接続されて構成されている。
【００５３】
熱源側冷媒回路３１０において、圧縮機３１１で超臨界状態まで圧縮されたガス状態のＣＯ2 冷媒は、熱交換器１００に流入する。熱交換器１００に流入したＣＯ2 冷媒は、利用側冷媒回路３２０を流れる暖房用ブラインとの熱交換により放熱する。熱交換器１００で暖房用ブラインとの熱交換により放熱したＣＯ2 冷媒は過冷却状態の液冷媒となり、膨張弁３１３に流入する。膨張弁３１３で膨張した低温低圧のＣＯ2 冷媒は低乾き度の二相状態となり、熱源側熱交換器３１２に流入する。熱源側熱交換器３１２において、ＣＯ2 冷媒は、送風機３１２ａから送り出された空気との熱交換により吸熱する。熱源側熱交換器３１２で吸熱したＣＯ2 冷媒は蒸発してガス状態となり、圧縮機３１１に流入する。
【００５４】
一方、利用側冷媒回路３２０においては、ポンプ３２１から吐出され熱交換器１００に流入した暖房用ブラインは、ＣＯ2 冷媒との熱交換により吸熱する。その後、ＣＯ2 冷媒との熱交換により吸熱した暖房用ブラインは、利用側熱交換器３２２に流入する。利用側熱交換器３２２において、暖房用ブラインは、送風機３２２ａから送り出された空気調和空間の空気との熱交換により放熱し、空気調和空間を暖める。
【００５５】
このように、冷媒対冷媒熱交換器に、上記実施形態１〜実施形態４に記載のいずれかの熱交換器１００を用いることで、上記それぞれの優れた特性を有する熱交換器１００を備えたヒートポンプ空気調和機３００を得ることができる。
【００５６】
なお、本実施形態６において、利用側冷媒回路３２０には利用側熱交換器３２２が１つのみ設けられているが、利用側熱交換器３２２を複数設けることにより、複数箇所の空気調和空間で空気調和が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態１における熱交換器１００の全体斜視図である。
【図２】図１における伝熱体の縦断面図であり、（ａ）が冷媒用伝熱体１の縦断面図、（ｂ）が水用伝熱体１１の縦断面図である。
【図３】本実施形態２における熱交換器１００の全体斜視図である。
【図４】本実施形態３における熱交換器１００の全体斜視図である。
【図５】図４における伝熱体３１の縦断面図である。
【図６】本実施形態４において伝熱管１２に設けられる伝熱促進手段の一例である。
【図７】実施形態１〜実施形態４に記載のいずれかの熱交換器１００を冷媒対水熱交換器として用いたヒートポンプ給湯機２００の一例である。
【図８】実施形態１〜実施形態４に記載のいずれかの熱交換器１００を冷媒対冷媒熱交換器として用いたヒートポンプ空気調和機３００の一例である。
【符号の説明】
【００５８】
１  冷媒用伝熱体、３  冷媒入口ヘッダー、４  冷媒出口ヘッダー、５  マイクロチャンネル、１１  水用伝熱体、１２  伝熱管、１３  水入口ヘッダー、１４  水出口ヘッダー、１５  貫通口、２１  窪み（環状）、２２  窪み（螺旋状）、２３  ネジリ板、２４  ネジリ線、３１  伝熱体、３１ａ  本体部、３１ｂ  凸部、１００  熱交換器、２００  ヒートポンプ給湯機、２１０  熱源側冷媒回路、２１１  圧縮機、２１２  熱源側熱交換器、２１２ａ  送風機、２１３  膨張弁、２２０  水循環回路、２２１  ポンプ、２２２  貯湯タンク、３００  ヒートポンプ空気調和機、３１０  熱源側冷媒回路、３１１  圧縮機、３１２  熱源側熱交換器、３１２ａ  送風機、３１３  膨張弁、３２０  利用側冷媒回路、３２１  ポンプ、３２２  利用側熱交換器、３２２ａ  送風機。
【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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