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WO2013114435A1 - 熱交換器及びヒートポンプシステム - Google Patents

熱交換器及びヒートポンプシステム Download PDF

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WO2013114435A1
WO2013114435A1 PCT/JP2012/000613 JP2012000613W WO2013114435A1 WO 2013114435 A1 WO2013114435 A1 WO 2013114435A1 JP 2012000613 W JP2012000613 W JP 2012000613W WO 2013114435 A1 WO2013114435 A1 WO 2013114435A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
heat exchanger
heat transfer
passage
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/000613
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宗史 池田
寿守務 吉村
裕之 森本
傑 鳩村
進一 内野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to PCT/JP2012/000613 priority Critical patent/WO2013114435A1/ja
Publication of WO2013114435A1 publication Critical patent/WO2013114435A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0008—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger that performs heat exchange between a first fluid and a second fluid.
  • the present invention also relates to a heat pump system that includes the heat exchanger and is used as, for example, a heat pump hot water supply / heater.
  • Such a refrigeration circuit includes a heat exchanger that performs heat exchange between a first fluid that is a high-temperature fluid and a second fluid that is a low-temperature fluid.
  • This heat exchanger has a first fluid channel through which the first fluid flows and a second fluid channel through which the second fluid flows, and the fluids flow in parallel or face each other to exchange heat between them.
  • the first fluid is CO 2 and the second fluid is water, and heat is exchanged between high-temperature and high-pressure CO 2 and low-temperature water to heat the water.
  • the first fluid has a flat cross section.
  • a heat exchange tube having a plurality of first fluid flow channel rows and a plurality of second fluid flow channel rows through which the second fluid flows is integrally extruded, and between the first fluid and the second fluid.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the second fluid is frozen, a heat exchanger capable of preventing mixing of the first fluid and the second fluid, And it aims at providing the heat pump system using this heat exchanger.
  • the heat exchanger according to the present invention is formed in a heat transfer block and serves as a first fluid flow path through which a first fluid flows directly, or a heat transfer tube into which the first fluid flow path is inserted.
  • a first through hole and a second through hole formed in the heat transfer block and directly serving as a second fluid flow path through which the second fluid flows or a heat transfer tube serving as the second fluid flow path is inserted;
  • a passage formed in the heat transfer block, and a partition wall between the second fluid channel and the channel is a partition wall between the first fluid channel and the second fluid channel. It is formed with a wall thickness thinner than the wall thickness.
  • the compressor, the first fluid flow path, the expansion device, and the evaporator of the heat exchanger according to the present invention are sequentially connected by piping, and the refrigerant serving as the first fluid circulates first.
  • a fluid circuit and a second fluid circuit in which the second fluid flow path, the pump and the use side heat exchanger of the heat exchanger according to the present invention are connected and the second fluid circulates are provided.
  • the heat exchanger forms a partition wall thinner than the partition wall between the first fluid channel and the second fluid channel between the second fluid channel and the passage. For this reason, even when the second fluid is frozen, the partition wall between the second fluid channel and the passage is broken before the partition wall between the first fluid channel and the second fluid channel.
  • the present invention has an unprecedented remarkable effect of preventing mixing of the first fluid and the second fluid by preventing breakage of the partition wall between the first fluid channel and the second fluid channel. Can be played.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the heat exchanger 1 according to Embodiment 1 includes, for example, a first fluid channel 3 through which a first fluid flows, a second fluid channel 4 through which a second fluid flows, and a heat transfer block 2 having a rectangular cross section, and Normally, a passage 5 through which no fluid flows is formed.
  • a plurality of first fluid flow paths 3 (for example, 5 holes) are formed, and these are arranged in a line.
  • One second fluid channel 4 is formed, and the second fluid channel 4 is disposed substantially parallel to the first fluid channel.
  • first fluid flowing through the first fluid flow path 3 and the second fluid flowing through the second flow path 4 are configured to flow in parallel flow or counterflow.
  • One passage 5 is also formed and arranged along the second fluid flow path 4.
  • the passage 5 is configured such that the outer peripheral portion does not communicate with the outer peripheral portion of the heat transfer block 2.
  • the first fluid channel 3, the second fluid channel 4, and the passage 5 have a circular cross-sectional shape, and the first fluid channel 3 has a smaller sectional area than the second fluid channel 4. It consists of Further, both ends of the passage 5 are open to the atmosphere or sealed.
  • the thickness t 2 of the partition wall 6 formed between the second fluid channel 4 and the passage 5 is equal to the first fluid channel 3 and the second fluid.
  • the partition wall formed between the channel 4 is thinner than the wall thickness t 1 .
  • the wall thickness t 2 of the partition wall 6 formed between the second fluid channel 4 and the passage 5 is the same as that of the first fluid channel 3 and the second fluid channel 3.
  • the partition wall formed between the fluid flow path 4 is thinner than the wall thickness t 1 .
  • the heat exchanger 1 according to Embodiment 1 can also reduce heat transfer loss when the partition wall 6 between the second fluid flow path 4 and the passage 5 breaks. Yes.
  • the heat exchanger 1 according to the first embodiment can reduce the number of members that have been filled in the conventional passage by forming the passage 5 through which no fluid normally flows. Therefore, as a result of the member reduction, the weight can be reduced and the cost can be reduced.
  • the passage 5 can be disposed at any position as long as it is around the second fluid flow path 4. For this reason, the passage 5 can also be arranged in a portion that has little influence on heat exchange between the first fluid and the second fluid (for example, the first fluid passage 3 and the target position with the second fluid passage 4 as the center). . By arranging the passage 5 in this way, the heat exchange efficiency of the heat exchanger 1 is not lowered.
  • the first fluid channel 3 and the second fluid channel 4 are formed so as to have a circular cross section.
  • the cross-sectional shape of the flow path 4 is not limited to a circular shape.
  • the cross-sectional shapes of the first fluid channel 3 and the second fluid channel 4 may be arbitrarily set.
  • the five fluid first fluid channels 3 are formed, but the number of the first fluid channels is not limited to this.
  • the number of first fluid channels may be one, for example, may be 6 holes or more, and may be set arbitrarily.
  • the first fluid flow paths 3 are arranged in a line, but the number and arrangement of the lines may be arbitrarily set.
  • the heat exchanger 1 configured as described above can be used, for example, in the following heat pump system.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing an example of a heat pump system using the heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention.
  • This heat pump system is a heat pump heating system that uses warm heat supplied from the first fluid to the second fluid for heating.
  • the heat pump heating system includes a first fluid circuit 7 through which a first fluid flows and a second fluid circuit 8 through which a second fluid flows.
  • the first fluid circuit 7 includes a compressor 9, a first fluid flow path 3 of the heat exchanger 1, an expansion valve 10 that is an expansion device, and an outdoor heat exchanger 11 that are sequentially connected by piping.
  • the first fluid circuit 7 is also provided with a fan 12 that sends air to the outdoor heat exchanger 11.
  • the second fluid circuit 8 is configured by sequentially connecting the second fluid flow path 4 of the heat exchanger 1, the pump 13, and the use side heat exchanger 14 by piping.
  • CO 2 is used as the first fluid and water is used as the second fluid.
  • the heat pump heating system configured as described above operates as follows.
  • the first fluid that has become high temperature and pressure in the compressor 9 exchanges heat with the second fluid in the heat exchanger 1.
  • the first fluid which has been decompressed by the expansion valve 10 to become low temperature and pressure, exchanges heat with the air from the fan 12 in the outdoor heat exchanger 11, evaporates, and then returns to the compressor 9.
  • the second fluid circuit 8 the second fluid heated by the heat exchanger 1 is sent from the pump 13 and radiated by the use side heat exchanger 14.
  • the use-side heat exchanger 14 for example, a radiator or a floor heating heater is applied and used as a heating system.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing another example of the heat pump system using the heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the heat pump system using the heat exchanger 1 is not limited to a heat pump heating system, and can be used as a heat pump hot water supply system, for example, as shown in FIG.
  • This heat pump hot water supply system is used as a hot water supply system in which a use-side heat exchanger 14 is installed in a tank 15 and water supplied into the tank 15 is heated and taken.
  • the heat pump system using the heat exchanger 1 which concerns on this Embodiment 1 is used as a heat source, and it heats or supplies hot water with the utilization side heat exchanger 14,
  • the conventional boiler was used as the heat source.
  • An energy saving effect can be obtained as compared with a heating or hot water supply system.
  • CO 2 is used as the fluid flowing through the first fluid flow path 3
  • water is used as the fluid flowing through the second fluid flow path 4.
  • the type of fluid is not limited to this, and natural refrigerants such as chlorofluorocarbon refrigerants and hydrocarbons, and mixtures thereof may be used as the first fluid.
  • a detection mechanism for detecting leakage of the second fluid may be connected to the passage 5 of the heat exchanger 1.
  • the detection mechanism detects the leakage of the second fluid to the passage 5 and operates the heat pump system. Can be stopped. At this time, as described above, since the outer periphery of the passage 5 is not in communication with the outer periphery of the heat transfer block 2, the following effects can also be obtained.
  • the detection mechanism may detect dew as the second fluid, and the detection mechanism may erroneously detect leakage of the second fluid.
  • the outer periphery of the passage 5 is configured not to communicate with the outer periphery of the heat transfer block 2. For this reason, since both ends of the passage 5 are closed by connecting the detection mechanism to the passage 5, it is possible to prevent outside air from entering the passage 5. Therefore, even when a fluid having a temperature lower than the outside air flows through the first fluid channel 3 and the second fluid channel 4, dew condensation in the passage 5 can be prevented, and the detection mechanism erroneously detects leakage of the second fluid. Can be prevented.
  • Embodiment 2 The first embodiment does not particularly refer to the method for forming the heat exchanger 1, for example, the heat exchanger 1 may be formed as follows. Note that items not particularly described in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a heat exchanger according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the heat exchanger 1 according to the second embodiment is arranged in the heat transfer block 2 in a plurality of (for example, five holes) first fluid passages 3 arranged in a row and substantially parallel to the first fluid passage 3.
  • the formed through hole 4a and the groove portion 16 configured along the through hole 4a are integrally formed by extrusion or drawing.
  • the groove part 16 is formed so that the side part communicates with the through hole 4a.
  • the heat transfer block 2 and the heat transfer tube 17 formed of a different metal or the same metal are inserted into the through hole 4a and expanded or brazed to form the second fluid flow path 4.
  • the thickness t 2 of the heat transfer tube 17 serving as the partition wall 6 formed between the second fluid channel 4 and the passage 5 is the first fluid channel 3.
  • the heat transfer block 2 configured as described above is made of a material having good thermal conductivity, such as aluminum alloy, copper, and stainless steel, and is manufactured by extrusion molding or pultrusion molding.
  • the heat transfer tube 17 formed of a dissimilar metal or the same metal as the heat transfer block 2 is made of a material having good heat conductivity, such as aluminum alloy, copper, and stainless steel, and is manufactured by extrusion molding or pultrusion molding. Is done.
  • the heat exchanger 1 comprised like this Embodiment 2, in addition to the effect shown in Embodiment 1, the following effects can also be acquired. That is, depending on the combination of the second fluid and the heat transfer block 2 (for example, water and aluminum), the fluid may cause corrosion of the heat transfer block 2.
  • the second fluid flow path 4 is configured by inserting the heat transfer tube 17 formed of a different metal from the heat transfer block 2 into the through hole 4a, thereby preventing corrosion.
  • the combination of the two fluids and the heat transfer block 2 can be selected without limitation.
  • the heat exchange performance by the heat transfer tube 17 can be improved by inserting the heat transfer tube 17 formed of the same kind of metal as the heat transfer block 2 into the through hole 4a to form the second fluid flow path 4. .
  • the groove portion 16 is formed in a concave shape (substantially U-shape with an open top), but the shape of the groove portion 16 is arbitrary, and the side surface portion communicates with the through hole 4a. If you do.
  • the inner peripheral surface shape of the heat transfer tube 17 is not particularly mentioned, but a groove such as a spiral groove may be formed on the inner periphery of the heat transfer tube 17.
  • Embodiment 3 The shape when integrally forming the heat transfer block 2 is not limited to that shown in the second embodiment, and the heat transfer block 2 having the shape shown in the first embodiment (that is, the heat exchanger 1) is integrally formed. Is also possible. Note that items not specifically described in the third embodiment are the same as those in the first or second embodiment, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a heat exchanger according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the heat exchanger 1 according to the third embodiment is arranged in the heat transfer block 2 in a plurality of (for example, five holes) first fluid passages 3 arranged in a row and substantially parallel to the first fluid passage 3.
  • the second fluid channel 4 and the passage 5 arranged along the second fluid channel 4 are integrally formed by extrusion or drawing. That is, in the heat exchanger 1 according to the third embodiment, the partition wall 6 between the second fluid flow path 4 and the passage 5 is integrally formed with the heat transfer block 2.
  • the heat transfer block 2 configured as described above is made of a material having good thermal conductivity, such as aluminum alloy, copper, and stainless steel, and is manufactured by extrusion molding or pultrusion molding.
  • the through hole formed in the heat transfer block 2 directly becomes the second fluid flow path 4 through which the second fluid flows.
  • the wall thickness t 2 of the partition wall 6 (material of the heat transfer block 2) formed between the second fluid flow path 4 and the passage 5 is between the first fluid flow path 3 and the second fluid flow path 4. It is thinner than the wall thickness t 1 of the partition wall (material of the heat transfer block 2) formed in ( 1 ).
  • the partition wall 6 is extruded simultaneously with the first fluid channel 3 and the second fluid channel 4.
  • the passage 5 it is possible to form the passage 5 in various shapes by integrally forming it by drawing or the like.
  • the heat transfer tube 17 is not required for forming the second fluid flow path 4 and the pipe expansion or brazing operation is not required, the manufacturability of the heat exchanger 1 is improved and the number of parts of the heat exchanger 1 is further reduced. And cost reduction.
  • Embodiment 4 For example, when it is desired to improve the corrosion prevention effect and heat exchange performance of the heat exchanger 1 shown in the first embodiment or the third embodiment, the heat exchanger 1 can be configured as follows. Note that items not particularly described in the fourth embodiment are the same as those in the first to third embodiments, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a heat exchanger according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the heat exchanger 1 according to the fourth embodiment is arranged in the heat transfer block 2 in a plurality of (for example, five holes) first fluid passages 3 arranged in a row and substantially parallel to the first fluid passage 3.
  • the formed through hole 4a and the passage 5 arranged along the through hole 4a are integrally formed by extrusion or drawing. That is, in the heat exchanger 1 according to the fourth embodiment, the partition wall between the through hole 4 a and the passage 5 is integrally formed with the heat transfer block 2. Then, the heat transfer block 2 and the heat transfer tube 17 formed of a different metal or the same metal are inserted into the through hole 4a and expanded or brazed to form the second fluid flow path 4.
  • the partition wall thickness t 2 formed between the second fluid flow path 4 and the passage 5 is the partition wall (heat transfer block 2) formed integrally between the through hole 4 a and the passage 5. And the thickness of the heat transfer tube 17 are added.
  • the wall thickness t 1 of the partition wall formed between the first fluid channel 3 and the second fluid channel 4 is a partition wall (transmission) formed integrally between the through hole 4 a and the first fluid channel 3.
  • the thickness of the material of the heat block 2) and the thickness of the heat transfer tube 17 are added.
  • the wall thickness t 2 of the partition wall 6 formed between the second fluid channel 4 and the passage 5 is formed between the first fluid channel 3 and the second fluid channel 4. It is thinner than the wall thickness t 1 of the partition wall.
  • the heat transfer block 2 configured as described above is made of a material having good thermal conductivity, such as aluminum alloy, copper, and stainless steel, and is manufactured by extrusion molding or pultrusion molding.
  • the heat transfer tube 17 formed of a dissimilar metal or the same metal as the heat transfer block 2 is made of a material having good heat conductivity, such as aluminum alloy, copper, and stainless steel, and is manufactured by extrusion molding or pultrusion molding. Is done.
  • the partition wall 6 is pushed out simultaneously with the first fluid channel 3 and the second fluid channel 4.
  • the second fluid flow path 4 is configured by inserting the heat transfer block 17 and the heat transfer tube 17 formed of a dissimilar metal or the same metal into the through hole 4a.
  • the combination of the heat blocks 2 can be selected without limiting. Further, the heat exchange performance by the heat transfer tube 17 can be improved.
  • Embodiment 5 In the first to fourth embodiments, only one passage 5 in which no fluid flows is formed in the heat transfer block 2 during normal operation. Not limited to this, it is also possible to form a plurality of passages 5 in the heat transfer block 2. Note that items not particularly described in the fifth embodiment are the same as those in the first to fourth embodiments, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a heat exchanger according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 7A shows the heat exchanger 1 in which one passage 5 is formed in the heat transfer block 2.
  • FIG. 7B shows the heat exchanger 1 in which a plurality of passages 5 are formed in the heat transfer block 2.
  • the wall thickness t 2 of the partition wall 6 formed between the second fluid channel 4 and the passage 5 is formed between the first fluid channel 3 and the second fluid channel 4.
  • the number of passages 5 formed in the heat exchanger 1 is not limited to one and may be plural.
  • the heat exchanger 1 is configured to allow expansion due to freezing of the second fluid by the hole portion of the passage 5.
  • the hole portion of the passage 5 needs to have a certain size.
  • the holes in the passage 5 There is a case where the portion cannot be set to a desired size. In such a case, it is necessary to increase the size of the heat transfer block 2, that is, the heat exchanger 1.
  • the hole portion can be made to have a desired size by forming only one passage 5, the formation position of the passage 5 is limited, which affects the heat exchange between the first fluid and the second fluid. There is a case where the passage 5 can be formed only at the place.
  • Embodiment 6 FIG.
  • the cross-sectional shape of the passage 5 through which fluid does not flow is normally circular.
  • the cross-sectional shape of the passage 5 is not limited to a circular shape and can be various shapes. Note that items not particularly described in the sixth embodiment are the same as those in the first to fifth embodiments, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a heat exchanger according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the cross-sectional shape of the passage 5 may be circular.
  • path 5 into a rectangular shape.
  • path 5 into the rectangular shape by which the corner
  • the cross-sectional shape of the passage 5 may be elliptical.
  • the cross-sectional shape of the passage 5 is a shape in which the side surface facing the second fluid channel 4 is aligned with the side surface shape of the second fluid channel 4 (for example, a crescent-shaped rectangle) ).
  • the channel 5 may be placed at a desired position (a position that does not affect the heat exchange performance) depending on the cross-sectional shape of the channel 5. Sometimes it cannot be formed. Further, depending on the cross-sectional shape of the passage 5, it may be necessary to increase the size of the heat transfer block 2 in order to form the passage 5 at a desired position (a position that does not affect the heat exchange performance). However, by appropriately determining the cross-sectional shape of the passage 5 according to the arrangement position of the passage 5, the degree of freedom of the arrangement of the passage 5 is improved, and the heat exchanger 1 is prevented from being deteriorated in heat exchange performance or the heat exchanger 1. Can be made compact.
  • Embodiment 7 When a plurality of second fluid flow paths 4 are formed, the passage 5 through which the fluid does not normally flow is preferably arranged as follows, for example. Note that items not specifically described in the seventh embodiment are the same as those in the first to sixth embodiments, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.
  • FIG.9 and FIG.10 is sectional drawing which shows an example of the heat exchanger which concerns on Embodiment 7 of this invention.
  • a plurality of second fluid flow paths 4 are arranged in a line.
  • a plurality of first fluid channels 3 are arranged substantially parallel to the second fluid channels 4 corresponding to these second fluid channels 4.
  • the heat exchanger 1 which concerns on this Embodiment 7 has arrange
  • the cross-sectional shape of the passage 5 is circular.
  • the cross-sectional shape of the passage 5 is such that the side surface facing the second fluid flow path 4 is along the side surface shape of the second fluid flow path 4. .
  • the passage 5 can be made common and the heat exchanger 1 can be made compact.
  • Embodiment 8 FIG.
  • the plurality of second fluid flow paths 4 are arranged in a line.
  • the plurality of second fluid flow paths 4 may be provided in a plurality of rows in accordance with the heat exchange capability required of the heat exchanger 1. Note that items not specifically described in the eighth embodiment are the same as those in the first to seventh embodiments, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.
  • FIG.11 and FIG.12 is sectional drawing which shows an example of the heat exchanger which concerns on Embodiment 8 of this invention.
  • a plurality of second fluid flow paths 4 are arranged in a line.
  • a plurality of first fluid channels 3 are arranged substantially parallel to the second fluid channels 4 corresponding to these second fluid channels 4.
  • the plurality of first fluid flow paths 3 and the plurality of second fluid flow paths 4 are alternately arranged in a plurality of rows.
  • the heat exchanger 1 which concerns on this Embodiment 8 has arrange
  • the cross-sectional shape of the passage 5 is circular. Further, in the heat exchanger 1 shown in FIG. 12, the cross-sectional shape of the passage 5 is such that the side surface facing the second fluid flow path 4 follows the side shape of the second fluid flow path 4. .
  • the passage 5 can be made common by disposing the passage 5 between the adjacent second fluid flow paths 4. Further, the number of rows of the first fluid flow path 3 and the second fluid flow path 4 can be appropriately determined according to the heat exchange capacity required for the heat exchanger 1. Therefore, the heat exchanger 1 according to Embodiment 8 can reduce the size of the heat exchanger 1 while preventing a decrease in heat exchange performance.
  • the first fluid flow path 3 is configured by a through hole. However, like the second fluid flow path 4, the first fluid flows through the through hole.
  • a heat transfer tube may be inserted and used as the first fluid flow path 3.

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Description

熱交換器及びヒートポンプシステム
　本発明は、第１流体と第２流体との熱交換を行う熱交換器に関する。また、当該熱交換器を備え、例えばヒートポンプ式給湯・暖房器として用いるヒートポンプシステムに関する。
　従来、ヒートポンプ式給湯・暖房器として用いるヒートポンプシステムとして、蒸気圧縮式冷凍回路を利用したものが提案されている。このような冷凍回路内には、高温流体である第１流体と低温流体である第２流体の熱交換を行う熱交換器を備えている。この熱交換器は、第１流体が流れる第１流体流路と第２流体が流れる第２流体流路を有しており、流体同士を並行もしくは対向させて流して、両者の間で熱交換を行う。例えば、第１流体をＣＯ２　、第２流体を水とし、高温高圧のＣＯ２　と低温の水との間で熱交換を行うことで、水を加熱する。
　上記のような第１流体流路を流れる第１流体と第２流体流路を流れる第２流体とが熱交換する従来の熱交換器としては、例えば、扁平状の断面に、第１流体が流れる複数の第１流体流路の列と第２流体が流れる複数の第２流体流路の列とを有する熱交換用チューブを一体で押出成形し、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００３－１２１０８６号公報
　特許文献１に記載の熱交換器においては、第２流体流路を流通する第２流体が凍結した場合、第１流体流路と第２流体流路との間の隔壁に破断が生じ、第１流体と第２流体が混合してしまうという課題があった。その結果、熱交換器の使用用途が限定されてしまうという課題があった。
　本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、第２流体が凍結した場合でも、第１流体と第２流体の混合を防止することが可能な熱交換器、及びこの熱交換器を用い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。
　本発明に係る熱交換器は、伝熱ブロック内に形成され、直接的に第１流体が流れる第１流体流路となる、あるいは、前記第１流体流路となる伝熱管が挿入される第１貫通穴と、伝熱ブロック内に形成され、直接的に第２流体が流れる第２流体流路となる、あるいは、前記第２流体流路となる伝熱管が挿入される第２貫通穴と、伝熱ブロック内に形成された通路と、を備え、前記第２流体流路と前記通路との間の隔壁が、前記第１流体流路と前記第２流体流路との間の隔壁の肉厚よりも薄い肉厚で形成されているものである。
　また、本発明に係るヒートポンプシステムは、圧縮機、本発明に係る熱交換器の前記第１流体流路、膨張装置及び蒸発器が順次配管接続され、第１流体となる冷媒が循環する第１流体回路と、本発明に係る熱交換器の前記第２流体流路、ポンプ及び利用側熱交換器が接続され、第２流体が循環する第２流体回路と、を備えたものである。
　本発明においては、熱交換器は、第２流体流路と通路の間に、第１流体流路と第２流体流路の間の隔壁よりも肉厚の薄い隔壁を形成している。このため、第２流体が凍結した場合でも、第１流体流路と第２流体流路の間の隔壁より先に、第２流体流路と通路の間の隔壁が破断することとなる。これにより、本発明は、第１流体流路と第２流体流路の間の隔壁の破断を阻止することで、第１流体と第２流体の混合を防止する、といった従来にない顕著な効果を奏することができる。
本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器を用いたヒートポンプシステムの一例を示す回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器を用いたヒートポンプシステムの別の一例を示す回路構成図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る熱交換器を示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係る熱交換器を示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係る熱交換器の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態６に係る熱交換器の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態７に係る熱交換器の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態７に係る熱交換器の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態８に係る熱交換器の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態８に係る熱交換器の一例を示す断面図である。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す断面図である。
　本実施の形態１に係る熱交換器１は、例えば断面が矩形状の伝熱ブロック２に、第１流体が流れる第１流体流路３、第２流体が流れる第２流体流路４、及び、通常時は流体の流れない通路５が形成されている。第１流体流路３は複数（例えば５穴）形成され、これらは一列に配置されている。第２流体流路４は１つ形成され、この第２流体流路４は第１流体流路と略平行に配置されている。つまり、第１流体流路３を流れる第１流体と第２流路４を流れる第２流体とは、並行流又は対向流となって流れる構成となっている。通路５も１つ形成され、第２流体流路４に沿うように配置されている。この通路５は、外周部が伝熱ブロック２の外周部と連通していない構成となっている。
　なお、第１流体流路３、第２流体流路４及び通路５の断面形状は円形で構成され、第１流体流路３の断面積は第２流体流路４の断面積よりも小さい通路で構成されている。また、通路５は、その両端部が大気開放又は封止されている。
　また、本実施の形態１に係る熱交換器１においては、第２流体流路４と通路５の間に形成された隔壁６の肉厚ｔ２　が、第１流体流路３と第２流体流路４との間に形成された隔壁の肉厚ｔ１　よりも薄くなっている。
　上記のように構成された熱交換器１においては、次のような作用効果が得られる。
　上述のように、本実施の形態１に係る熱交換器１は、第２流体流路４と通路５の間に形成された隔壁６の肉厚ｔ２　が第１流体流路３と第２流体流路４との間に形成された隔壁の肉厚ｔ１　よりも薄く形成されている。このため、第２流体が凍結し膨張した場合、第２流体流路４と第１流体流路３との間の隔壁の破断よりも、第２流体流路４と通路５との間の隔壁６の破断が先に起こり、通路５の空孔部により第２流体の凍結による膨張が許容される。したがって、第２流体流路４と第１流体流路３との間の隔壁の破断を阻止し、第１流体と第２流体の混合を防止することとができる。また、通路５はその外周部が伝熱ブロック２の外周部と連通していない構成となっているので、第２流体流路４と通路５との間の隔壁６の破断が起こった際、通路５に流れ込んだ第２流体と伝熱ブロック２の周囲の空気との熱交換を抑制することができる。このため、本実施の形態１に係る熱交換器１は、第２流体流路４と通路５との間の隔壁６の破断が起こった際、伝熱ロスを低減することも可能となっている。
　また、本実施の形態１に係る熱交換器１は、通常時には流体の流れない通路５を形成したことにより、従来そこに充填されていた部材の削減が可能となる。したがって、部材削減の結果、重量が低減しかつコストダウンを図ることが可能となる。
　なお、通路５は、第２流体流路４の周囲であれば任意の位置に配置可能である。このため、第１流体と第２流体の熱交換に影響の少ない部分（例えば第２流体流路４を中心に第１流体流路３と対象となる位置）へ通路５を配置することもできる。このように通路５を配置することにより、熱交換器１の熱交換効率を低下させることがない。
　また、本実施の形態１では、第１流体流路３及び第２流体流路４を断面が円形状の流路となるように形成しているが、第１流体流路３及び第２流体流路４の断面形状は円形状に限定されるものではない。第１流体流路３及び第２流体流路４の断面形状は任意に設定してもよい。
　また、本実施の形態１では、５穴の第１流体流路３を形成しているが、第１流体流路の数はこれに限定されない。第１流体流路の数は、例えば１つでもよく、６穴以上でもよく、任意に設定すればよい。また、本実施の形態１では、第１流体流路３は一列に配置されているが、列数と配置は任意に設定すればよい。
　ここで、上記のように構成された熱交換器１は、例えば次のようなヒートポンプシステムに用いることができる。
　図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器を用いたヒートポンプシステムの一例を示す回路構成図である。
　このヒートポンプシステムは、第１流体から第２流体に供給された温熱を暖房に利用するヒートポンプ式暖房システムとなっている。
　このヒートポンプ式暖房システムは、第１流体が流れる第１流体回路７、及び、第２流体が流れる第２流体回路８を備えている。第１流体回路７は、圧縮機９、熱交換器１の第１流体流路３、膨張装置である膨張弁１０及び室外熱交換器１１が順次配管接続されて構成されている。また、第１流体回路７には、室外熱交換器１１に空気を送るファン１２も設けられている。第２流体回路８は、熱交換器１の第２流体流路４、ポンプ１３及び利用側熱交換器１４が順次配管接続されて構成されている。なお、この例では、第１流体としてＣＯ２　、第２流体として水を用いている。
　このように構成されたヒートポンプ式暖房システムは次のように動作する。
　第１流体回路７においては、圧縮機９で高温高圧となった第１流体は、熱交換器１で第２流体と熱交換を行う。その後、膨張弁１０にて減圧され低温低圧となった第１流体は、室外熱交換器１１にてファン１２からの空気と熱交換を行い、蒸発した後、圧縮機９へと戻る。第２流体回路８においては、熱交換器１で加熱された第２流体は、ポンプ１３より送出され、利用側熱交換器１４にて放熱する。利用側熱交換器１４として、例えばラジエターや床暖房ヒーター等を適用して暖房システムとして使用する。
　図３は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器を用いたヒートポンプシステムの別の一例を示す回路構成図である。
　熱交換器１を用いたヒートポンプシステムは、ヒートポンプ式暖房システムに限らず、例えば図３に示すように、ヒートポンプ式給湯システムとしても利用することができる。このヒートポンプ式給湯システムは、利用側熱交換器１４をタンク１５内に設置し、タンク１５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使用したものである。
　図２及び図３に示すように、本実施の形態１に係る熱交換器１を用いたヒートポンプシステムを熱源として利用側熱交換器１４で暖房又は給湯することで、従来のボイラを熱源とした暖房又は給湯システムに比べて省エネ効果を得ることができる。
　なお、本実施の形態１では、第１流体流路３に流れる流体としてＣＯ２　、第２流体流路４を流れる流体として水を用いた。流体の種類はこれに限らず、第１流体としてフロン系冷媒、炭化水素等の自然冷媒、及びそれらの混合物を用いてもよい。また、第２流体として、水道水、蒸留水及びブライン等を用いてもよい。
　また、熱交換器１の通路５に、第２流体の漏れを検知する検知機構を接続してもよい。第２流体が凍結膨張し、第２流体流路４と通路５の隔壁６の破断が起こった際には、その検知機構が第２流体の通路５への漏洩を検知し、ヒートポンプシステムの運転を停止することができる。このとき、上述のように、通路５はその外周部が伝熱ブロック２の外周部と連通していない構成となっているので、次のような効果を得ることもできる。例えば、第１流体流路３や第２流体流路４に外気よりも低温の流体が流れる場合、通路５の外周部が伝熱ブロック２の外周部に連通していると、湿った外気が通路５で冷却されて、通路５が結露してしまう。このように通路５が結露した場合、検知機構が露を第２流体として検知してしまい、検知機構が第２流体の漏れを誤検知する場合がある。しかしながら、本実施の形態１では、通路５はその外周部が伝熱ブロック２の外周部と連通していない構成となっている。このため、通路５に検知機構を接続することによって通路５の両端部が閉塞した構成となるので、通路５に外気が侵入することを防止できる。したがって、第１流体流路３や第２流体流路４に外気よりも低温の流体が流れる場合でも、通路５での結露を防止でき、検知機構が第２流体の漏れを誤検知することを防止できる。
実施の形態２．
　実施の形態１では熱交換器１の成形方法について特に言及しなかったが、例えば次のように熱交換器１を成形してもよい。なお、本実施の形態２で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
　図４は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器を示す断面図である。
　本実施の形態２に係る熱交換器１は、伝熱ブロック２に、一列に配置された複数（例えば５穴）の第１流体流路３と、第１流体流路３と略平行に配置された貫通穴４ａと、貫通穴４ａに沿うように構成された溝部１６を、押出し又は引き抜き加工等で一体成形している。このとき、溝部１６は、その側面部が貫通穴４ａと連通するように形成される。そして、伝熱ブロック２と異種金属又は同種金属で形成された伝熱管１７を貫通穴４ａに挿入し、拡管又はろう付けし、第２流体流路４を形成している。つまり、伝熱管１７を貫通穴４ａに挿入することにより、貫通穴４ａと溝部１６の間の連通部が伝熱管１７の側壁で閉塞され、この連通部を閉塞する伝熱管１７の側壁部分が隔壁６となっている。
　つまり、本実施の形態２に係る熱交換器１は、第２流体流路４と通路５の間に形成された隔壁６となる伝熱管１７の肉厚ｔ２　が、第１流体流路３と第２流体流路４との間に形成された隔壁（伝熱ブロック２の材質）の肉厚ｔ１　よりも薄くなっている。
　上記のような構成の伝熱ブロック２は、熱伝導性の良い材質、例えば、アルミ合金、銅及びステンレス等で構成され、押し出し成形又は引き抜き成形することにより製造される。
　一方、伝熱ブロック２と異種金属又は同種金属で形成された伝熱管１７は、熱伝導性の良い材質、例えば、アルミ合金、銅及びステンレス等で構成され、押し出し成形又は引き抜き成形することにより製造される。
　以上、本実施の形態２のように構成された熱交換器１においては、実施の形態１で示した効果に加え、次のような効果を得ることもできる。
　つまり、第２流体と伝熱ブロック２の組み合わせ（例えば水とアルミ）によっては、流体により伝熱ブロック２の腐食を引き起こす可能性がある。しかしながら、本実施の形態２では、伝熱ブロック２と異種金属で形成された伝熱管１７を貫通穴４ａに挿入して第２流体流路４を構成することにより、腐食防止が可能となり、第２流体と伝熱ブロック２の組み合わせを限定することなく選定することが可能となる。一方、伝熱ブロック２と同種金属で形成された伝熱管１７を貫通穴４ａに挿入して第２流体流路４を構成することにより、伝熱管１７による熱交換性能の向上を図ることもできる。
　なお、本実施の形態２では、溝部１６を断面が凹形状（上部が開口した略コの字形状）に形成したが、溝部１６の形状は任意であり、その側面部が貫通穴４ａに連通していればよい。また、本実施の形態２では、伝熱管１７の内周面形状について特に言及しなかったが、伝熱管１７の内周部に例えば螺旋溝等の溝を形成してもよい。伝熱管１７の内周部に溝を形成することにより、伝熱管１７内の第２流体の流れが乱れ、熱交換器１の伝熱性能がより向上する。
実施の形態３．
　伝熱ブロック２を一体成形する際の形状は実施の形態２に示したものに限らず、実施の形態１で示した形状の伝熱ブロック２（つまり、熱交換器１）を一体成形することも可能である。なお、本実施の形態３で特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
　図５は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器を示す断面図である。
　本実施の形態３に係る熱交換器１は、伝熱ブロック２に、一列に配置された複数（例えば５穴）の第１流体流路３と、第１流体流路３と略平行に配置された第２流体流路４と、第２流体流路４に沿って配置された通路５を、押出し又は引き抜き加工等で一体成形したものである。つまり、本実施の形態３に係る熱交換器１は、第２流体流路４と通路５の間の隔壁６を伝熱ブロック２に一体成形したものである。
　上記のような構成の伝熱ブロック２は、熱伝導性の良い材質、例えば、アルミ合金、銅及びステンレス等で構成され、押し出し成形又は引き抜き成形することにより製造される。
　つまり、このように一体形成された熱交換器１は、実施の形態１と同様、伝熱ブロック２に形成された貫通穴が直接、第２流体の流れる第２流体流路４となっている。また、第２流体流路４と通路５の間に形成された隔壁６（伝熱ブロック２の材質）の肉厚ｔ２　が、第１流体流路３と第２流体流路４との間に形成された隔壁（伝熱ブロック２の材質）の肉厚ｔ１　よりも薄くなっている。
　以上、本実施の形態３のように構成された熱交換器１においては、実施の形態１で示した効果に加え、隔壁６を第１流体流路３及び第２流体流路４と同時に押し出し又は引き抜き加工等で一体成形することで、通路５の形状を様々な形で形成することが可能となる。また、第２流体流路４の形成に伝熱管１７が不要となり、拡管又はろう付け作業が不要となるので、熱交換器１の製造性が向上し、さらに熱交換器１の部品点数の削減やコストダウンを図ることができる。
実施の形態４．
　実施の形態１や実施の形態３で示した熱交換器１の腐食防止効果及び熱交換性能を向上させたい場合等、以下のように熱交換器１を構成することも可能である。なお、本実施の形態４で特に記述しない項目については実施の形態１～実施の形態３と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
　図６は、本発明の実施の形態４に係る熱交換器を示す断面図である。
　本実施の形態４に係る熱交換器１は、伝熱ブロック２に、一列に配置された複数（例えば５穴）の第１流体流路３と、第１流体流路３と略平行に配置された貫通穴４ａと、貫通穴４ａに沿って配置された通路５を、押出し又は引き抜き加工等で一体成形したものである。つまり、本実施の形態４に係る熱交換器１は、貫通穴４ａと通路５の間の隔壁を伝熱ブロック２に一体成形したものである。そして、伝熱ブロック２と異種金属又は同種金属で形成された伝熱管１７を貫通穴４ａに挿入し、拡管又はろう付けし、第２流体流路４を形成している。
　本実施の形態４においては、第２流体流路４と通路５の間に形成された隔壁６肉厚ｔ２　は、貫通穴４ａと通路５の間に一体形成された隔壁（伝熱ブロック２の材質）の肉厚と、伝熱管１７の肉厚と、を加えたものになる。また、第１流体流路３と第２流体流路４との間に形成された隔壁の肉厚ｔ１　は、貫通穴４ａと第１流体流路３の間に一体形成された隔壁（伝熱ブロック２の材質）の肉厚と、伝熱管１７の肉厚と、を加えたものになる。
　本実施の形態４においても、第２流体流路４と通路５の間に形成された隔壁６の肉厚ｔ２　が、第１流体流路３と第２流体流路４との間に形成された隔壁の肉厚ｔ１　よりも薄くなっている。
　上記のような構成の伝熱ブロック２は、熱伝導性の良い材質、例えば、アルミ合金、銅及びステンレス等で構成され、押し出し成形又は引き抜き成形することにより製造される。
　一方、伝熱ブロック２と異種金属又は同種金属で形成された伝熱管１７は、熱伝導性の良い材質、例えば、アルミ合金、銅及びステンレス等で構成され、押し出し成形又は引き抜き成形することにより製造される。
　以上、本実施の形態４のように構成された熱交換器１においては、実施の形態１で示した効果に加え、隔壁６を第１流体流路３及び第２流体流路４と同時に押し出し又は引き抜き加工等で一体成形することで、通路５の形状を様々な形で形成することが可能となる。また、伝熱ブロック２と異種金属又は同種金属で形成された伝熱管１７を貫通穴４ａに挿入して第２流体流路４を構成したことにより、腐食防止が可能となり、第２流体と伝熱ブロック２の組み合わせを限定することなく選定することが可能となる。また、伝熱管１７による熱交換性能の向上を図ることもできる。
実施の形態５．
　実施の形態１～実施の形態４では、通常時は流体が流れない通路５を伝熱ブロック２内に１つのみ形成されていた。これに限らず、伝熱ブロック２内に複数の通路５を形成することも可能である。なお、本実施の形態５で特に記述しない項目については実施の形態１～実施の形態４と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
　図７は、本発明の実施の形態５に係る熱交換器の一例を示す断面図である。なお、図７（ａ）は、伝熱ブロック２内に１つの通路５が形成された熱交換器１を示している。また、図７（ｂ）は、伝熱ブロック２内に複数の通路５が形成された熱交換器１を示している。
　図７に示すように、第２流体流路４と通路５の間に形成された隔壁６の肉厚ｔ２　が第１流体流路３と第２流体流路４との間に形成された隔壁の肉厚ｔ１　よりも薄くなっていれば、熱交換器１に形成される通路５の数は、１つに限らず複数でもよい。
　熱交換器１は、上述のように、通路５の空孔部により第２流体の凍結による膨張を許容する構成となっている。この際、通路５の空孔部が小さいと、隔壁６に流入できる第２流体の量が少なくなり、第２流体の凍結による膨張を許容しきれない場合がある。このため、通路５の空孔部は、ある程度の大きさが必要となってくる。しかしながら、伝熱ブロック２の大きさ、及び第１流体流路や第２流体流路の配置等によっては、伝熱ブロック２内に通路５を１つのみ形成しようとすると、通路５の空孔部を所望の大きさとすることができない場合がある。このような場合、伝熱ブロック２、つまり熱交換器１の大きさを大きくする必要が生じてくる。また、通路５を１つのみ形成することで空孔部を所望の大きさにすることができる場合でも、通路５の形成位置が限定され、第１流体と第２流体の熱交換に影響する箇所にしか通路５を形成できない場合もある。
　しかしながら、伝熱ブロック２内に通路５を複数形成することにより、各通路５の空孔部の大きさを小さくすることが可能となる。このため、通路５の配置の自由度が向上し、熱交換器１の熱交換性能の低下の防止や熱交換器１のコンパクト化を図ることができる。
実施の形態６．
　実施の形態１～実施の形態５で示した熱交換器１においては、通常時は流体の流れない通路５の断面形状が円形状となっていた。しかしながら、通路５の断面形状は、円形状に限らず種々の形状とすることが可能である。なお、本実施の形態６で特に記述しない項目については実施の形態１～実施の形態５と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
　図８は、本発明の実施の形態６に係る熱交換器の一例を示す断面図である。
　例えば図８（ａ）に示すように、通路５の断面形状を円形状としてもよい。また例えば、図８（ｂ）に示すように、通路５の断面形状を矩形状にしてもよい。また例えば、図８（ｃ）に示すように、通路５の断面形状を、角部が円弧形状となった矩形状にしてもよい。また例えば、図８（ｄ）に示すように、通路５の断面形状を楕円形状にしてもよい。また例えば、図８（ｅ）に示すように、通路５の断面形状を、第２流体流路４と対向する側面が第２流体流路４の側面形状に沿った形状（例えば三日月型矩形状）にしてもよい。
　伝熱ブロック２の大きさ、及び第１流体流路や第２流体流路の配置等により、通路５の断面形状によっては、所望の位置（熱交換性能に影響のでない位置）に通路５を形成できない場合もある。また、通路５の断面形状によっては、所望の位置（熱交換性能に影響のでない位置）に通路５を形成するために伝熱ブロック２の大きさを大きく形成する必要が生じる場合もある。しかしながら、通路５の断面形状を通路５の配置位置に応じて適宜決定することにより、通路５の配置の自由度が向上し、熱交換器１の熱交換性能の低下の防止や熱交換器１のコンパクト化を図ることができる。
実施の形態７．
　第２流体流路４を複数形成する場合、通常は流体の流れない通路５を例えば以下のように配置するとよい。なお、本実施の形態７で特に記述しない項目については実施の形態１～実施の形態６と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
　図９及び図１０は、本発明の実施の形態７に係る熱交換器の一例を示す断面図である。
　図９及び図１０に示すように、本実施の形態７に係る熱交換器１は、複数の第２流体流路４が１列に並んで配置されている。また、これら第２流体流路４に対応して、複数の第１流体流路３が第２流体流路４と略平行に配置されている。そして、本実施の形態７に係る熱交換器１は、通路５を隣接する第２流体流路４の間に配置している。
　なお、図９に示す熱交換器１は、通路５の断面形状が円形状になっているものである。また、図１０に示す熱交換器１は、通路５の断面形状が、第２流体流路４と対向する側面が第２流体流路４の側面形状に沿った形状となっているものである。
　本実施の形態７のように、通路５を隣接する第２流体流路４の間に配置することにより、通路５を共通とし、熱交換器１のコンパクト化を図ることができる。
実施の形態８．
　実施の形態７では、複数の第２流体流路４を一列に配置した。これに限らず、熱交換器１が求められる熱交換能力に応じて、これら複数の第２流体流路４を複数列設けても勿論よい。なお、本実施の形態８で特に記述しない項目については実施の形態１～実施の形態７と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
　図１１及び図１２は、本発明の実施の形態８に係る熱交換器の一例を示す断面図である。
　図１１及び図１２に示すように、本実施の形態８に係る熱交換器１は、複数の第２流体流路４が１列に並んで配置されている。また、これら第２流体流路４に対応して、複数の第１流体流路３が第２流体流路４と略平行に配置されている。さらに、本実施の形態８に係る熱交換器１は、これら複数の第１流体流路３と複数の第２流体流路４とが交互に複数列配置されている。そして、本実施の形態８に係る熱交換器１は、通路５を隣接する第２流体流路４の間に配置している。
　なお、図１１に示す熱交換器１は、通路５の断面形状が円形状になっているものである。また、図１２に示す熱交換器１は、通路５の断面形状が、第２流体流路４と対向する側面が第２流体流路４の側面形状に沿った形状となっているものである。
　本実施の形態８に係る熱交換器１においても、通路５を隣接する第２流体流路４の間に配置することにより、通路５を共通とすることができる。また、熱交換器１に要求される熱交換能力に応じて第１流体流路３及び第２流体流路４の列数を適宜決定することができる。したがって、本実施の形態８に係る熱交換器１は、熱交換性能の低下を防止しつつ熱交換器１のコンパクト化を図ることができる。
　なお、上記の実施の形態１～実施の形態８においては、第１流体流路３を貫通穴で構成していたが、第２流体流路４と同様に、貫通穴に第１流体が流れる伝熱管を挿入し、当該伝熱管を第１流体流路３としても勿論よい。
　１　熱交換器、２　伝熱ブロック、３　第１流体流路、４　第２流体流路、４ａ　貫通穴、５　通路、６　隔壁、７　第１流体回路、８　第２流体回路、９　圧縮機、１０　膨張弁、１１　室外熱交換器、１２　ファン、１３　ポンプ、１４　利用側熱交換器、１５　タンク、１６　溝部、１７　伝熱管。

Claims (11)

  1. 　伝熱ブロック内に形成され、直接的に第１流体が流れる第１流体流路となる、あるいは、前記第１流体流路となる伝熱管が挿入される第１貫通穴と、
    　伝熱ブロック内に形成され、直接的に第２流体が流れる第２流体流路となる、あるいは、前記第２流体流路となる伝熱管が挿入される第２貫通穴と、
    　伝熱ブロック内に形成された通路と、
    　を備え、
    　前記第２流体流路と前記通路との間の隔壁が、前記第１流体流路と前記第２流体流路との間の隔壁の肉厚よりも薄い肉厚で形成されていることを特徴とする熱交換器。
  2. 　前記第１貫通穴、前記第２貫通穴、及び、側面部が前記第２貫通穴に連通した溝部を一体成形し、
    　前記第２貫通穴に前記第２流体流路となる伝熱管を挿入し、
    　当該伝熱管によって前記第２貫通穴と前記溝部の連通部を閉塞して前記通路を形成し、
    　当該伝熱管の側壁が、前記第２流体流路と前記通路との間の隔壁となることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記第１貫通穴、前記第２貫通穴、及び前記通路を一体成形するとともに、
    　前記第２貫通穴と前記通路との間の隔壁も一体成形したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
  4. 　前記第２貫通穴に前記第２流体流路となる伝熱管を挿入したことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
  5. 　前記通路が複数形成されていることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
  6. 　前記通路の断面形状は、円形状、矩形状、角部が円弧形状となった矩形状、楕円形状、及び、前記第２の貫通穴と対向する側面が前記貫通穴の側面形状に沿った形状、のうちのいずれかの形状となっていることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
  7. 　複数の前記第２貫通穴が形成され、
    　前記通路は、隣接する前記第２貫通穴の間に配置されていることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
  8. 　１列に複数の前記第２貫通穴が配置され、前記第２貫通穴の列が前記第１貫通穴の列と交互に複数列配置され、前記通路は、隣接する前記第２貫通穴の間に配置されていることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
  9. 　前記第１流体流路となる伝熱管及び前記第２流体流路となる伝熱管のうちの少なくとも１つは、前記伝熱ブロックと同種金属で形成されていることを特徴とする請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の熱交換器。
  10. 　前記第１流体流路となる伝熱管及び前記第２流体流路となる伝熱管のうちの少なくとも１つは、前記伝熱ブロックと異種金属で形成されていることを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の熱交換器。
  11. 　圧縮機、請求項１～請求項１０のうちのいずれか一項に記載の熱交換器の前記第１流体流路、膨張装置及び蒸発器が順次配管接続され、第１流体となる冷媒が循環する第１流体回路と、
    　当該熱交換器の前記第２流体流路、ポンプ及び利用側熱交換器が接続され、第２流体が循環する第２流体回路と、
    　を備えたことを特徴とするヒートポンプシステム。
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