CN102282436A - 水热交换器和热水热源装置 - Google Patents

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CN102282436A CN2010800047879A CN201080004787A CN102282436A CN 102282436 A CN102282436 A CN 102282436A CN 2010800047879 A CN2010800047879 A CN 2010800047879A CN 201080004787 A CN201080004787 A CN 201080004787A CN 102282436 A CN102282436 A CN 102282436A
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沼田光春
金铉永
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Abstract

本发明的课题在于，提供能够高效地使水和制冷剂进行热交换、且制造容易的水热交换器。本发明的水热交换器(22、52)使制冷剂和水进行热交换，该水热交换器(22、52)具有一对制冷剂管(22a、52a)和水管(22b、52b)。一对制冷剂管(22a)由具有能够供制冷剂流通的多个制冷剂流路孔(47)的多孔扁平管(41A、41B、71A、71B)构成。水管(22b、52b)由少孔扁平管(42、82、92)构成。少孔扁平管(42、82、92)具有能够供水流通的水流路孔(48)，该水流路孔(48)的数量比制冷剂管所具有的制冷剂流路孔(47)的数量少。而且，一对制冷剂管(22a、52a)和水管(22b、52b)的截面长边侧的侧面彼此紧密接触。进而，水管(22b、52b)被一对制冷剂管(22a、52a)夹持。

Description

水热交换器和热水热源装置
技术领域
本发明涉及使制冷剂和水进行热交换的水热交换器。
背景技术
以往，作为热泵式热水供给装置的冷冻装置，广泛利用由压缩式制冷剂回路构成的冷冻装置。制冷剂回路例如将CO2作为制冷剂，并具有水热交换器。水热交换器具有供制冷剂流通的制冷剂管和供水流通的水管，使流体彼此相对地流动，从而在两者之间进行热交换。具体而言，在高温高压的制冷剂和低温低压的水之间进行热交换，从而对水进行加热。其结果，能够进行使用CO2的超临界域的特性的高温出水。
作为水热交换器的现有技术，公知有专利文献1(日本特开2004-218946号公报)那样的、使水管为扁平管并使多个制冷剂管紧密接触的构造。
发明的概要
发明要解决的课题
但是，在专利文献1(日本特开2004-218946号公报)的技术中，在实施例1中，水管与制冷剂管接触的部分以外的部分较大(至少为水管表面的一半以上)，所以，在水管内流通的水可能将从制冷剂得到的热放出到外部。并且，在专利文献1(日本特开2004-218946号公报)的实施例2中，使水管的截面形状为十字型，使4根制冷剂管与其周围紧密接触，水管与制冷剂管接触的部分以外的部分比实施例1小，但是，与实施例1的情况相比，部件数量增加，构造复杂。因此，制造不容易，制造实施例2的热交换器所需要的成本高。
本发明的课题在于，提供能够高效地使水和制冷剂进行热交换、且制造容易的水热交换器。
用于解决课题的手段
第1方面的水热交换器使制冷剂和水进行热交换，该水热交换器具有水管和一对制冷剂管。一对制冷剂管由具有能够供制冷剂流通的多个制冷剂流路孔的多孔扁平管构成。水管由少孔扁平管构成。少孔扁平管具有能够供水流通的水流路孔，该水流路孔的数量比制冷剂管所具有的制冷剂流路孔的数量少。而且，一对制冷剂管和水管的截面长边侧的侧面彼此紧密接触。进而，水管被一对制冷剂管夹持。
本发明的水热交换器构成为通过一对制冷剂管夹持水管。而且，被一对制冷剂管夹持的水管和制冷剂管的截面长边侧的侧面彼此紧密接触。
通过这样构成水热交换器，水管周围的大部分与制冷剂管紧密接触，所以，能够极力防止从制冷剂传递给水的热传递到水热交换器周围的物质(例如水热交换器周边的空气)。并且，使一对制冷剂管和水管的截面长边侧的侧面彼此紧密接触，所以，使作为平面的侧面彼此紧密接触，结构简单，能够容易地组装。
并且，在本申请的水热交换器中，制冷剂管由具有多个制冷剂流路孔的多孔扁平管构成，所以，通过管的细径化，能够提高制冷剂侧的热传递率。
第2方面的水热交换器在第1方面的水热交换器中，少孔扁平管的水流路孔的数量为1个或2个。
在本发明的水热交换器中，在水管即少孔扁平管的内部形成的水流路孔的数量为1个或2个。这样，通过将水流路孔的数量减少为1个或2个，能够容易地进行少孔扁平管的成型，例如，在成型少孔扁平管时，能够根据需要采用各种方法。
第3方面的水热交换器在第1方面或第2方面的水热交换器中，一对制冷剂管和水管通过钎焊或粘接剂接合。
在本发明的水热交换器中，通过钎焊或粘接剂对一对制冷剂管和水管的截面长边侧的侧面彼此(即平面彼此)进行接合。因此，能够成为在一对制冷剂管和水管之间几乎没有由于接触而导致的热阻的状态。因此，能够提高制冷剂和水之间的热交换效率。
第4方面的水热交换器在第1方面～第3方面中的任一方面的水热交换器中，制冷剂管和/或水管通过拉拔加工或挤压加工而成型。
因此，能够容易地成型制冷剂管和/或水管。
第5方面的水热交换器在第1方面～第4方面中的任一方面的水热交换器中，少孔扁平管通过对平板实施弯曲加工而成型。
在本发明的水热交换器中，通过对平板实施弯曲加工而成型少孔扁平管。例如，通过弯曲加工将平板加工成圆管状的形状后，成型扁平形状的管。
因此，能够在对平板进行任意加工(开孔加工、凹凸加工、使平板成为不同材料的多层构造的加工等)后成型扁平管。即，能够容易地针对少孔扁平管进行预定的加工。
第6方面的水热交换器在第5方面的水热交换器中，少孔扁平管是在通过弯曲加工使平板的2个边接触后进行接合而成型的电焊钢管。
在本发明的水热交换器中，关于少孔扁平管，通过对平板实施弯曲加工，使平板的两端部即2个边对接，成型截面形状为C型的部件。然后，对对接的2个边进行接合加工(例如电阻定位焊接、钎焊等)，成型管状的部件。
因此，能够在对平板进行任意加工(凹凸加工、开孔加工、使平板成为不同材料的多层构造的加工等)后成型扁平管。由此，例如，能够根据水流方向的位置，使少孔扁平管的轴截面的形状(特别是少孔扁平管的内表面侧的形状)为不同形状。因此，能够在少孔扁平管内部的水流中引起紊流，从而提高热传递率。并且，例如，能够容易地对少孔扁平管的内部实施防腐蚀处理。因此，能够防止少孔扁平管由于水而腐蚀。
第7方面的水热交换器在第5方面或第6方面的水热交换器中，平板在实施弯曲加工之前被实施凹凸加工。
在本发明的水热交换器中，通过对平板实施弯曲加工而成型少孔扁平管。而且，在对该平板实施弯曲加工之前，对其实施凹凸加工。
因此，能够在对平板进行凹凸加工后成型扁平管。由此，例如，能够根据水流方向的位置，使少孔扁平管的轴截面的形状(特别是少孔扁平管的内表面侧的形状)为不同形状。因此，在少孔扁平管内部的水流中引起紊流，促进水的对流，能够成为促进热交换效率的形状。
第8方面的水热交换器在第1方面～第7方面中的任一方面的水热交换器中，在制冷剂管内部流动的制冷剂和在水管内部流动的水在彼此相对的方向流动。
因此，能够确保制冷剂和水的温度差。并且，能够使制冷剂和水的温度差在水热交换器全体中接近均匀，特别地，在制冷剂为超临界制冷剂那样在热交换整个范围中存在温度变化、在热交换器的开始和结束时温度大幅不同的制冷剂的情况下，能够提高热交换效率。
第9方面的水热交换器在第1方面～第8方面中的任一方面的水热交换器中，制冷剂是CO2。
在本发明中，利用CO2制冷剂作为制冷剂。CO2制冷剂是冷冻循环中的高压侧为超临界域的所谓的超临界制冷剂。例如，在将本申请的水热交换器应用于热泵式热水供给器的情况下，水热交换器作为散热器发挥功能。超临界制冷剂与氟利昂系的制冷剂不同，在水热交换器内的整个范围中存在温度变化，所以，例如，在水管的出口附近与制冷剂管的中央部接触的情况下，该部分的制冷剂温度可能低于水的出口附近温度，成为热损失的原因。
在本申请的水热交换器中，采用通过2根多孔扁平管夹持1根少孔扁平管的构造。因此，能够使一个多孔扁平管的内部的制冷剂温度与另一个多孔扁平管的内部的制冷剂温度几乎不存在温度差，几乎不会降低制冷剂和水的热交换效率，能够生成高温的水。
并且，与现有的制冷剂、例如碳氟化合物制冷剂等相比，CO2制冷剂的地球温暖化系数为1，远远低于几百到一万左右的碳氟化合物制冷剂。
这样，通过利用环境负载小的CO2制冷剂，能够抑制地球环境恶化。
第10方面的热水热源装置使用利用冷冻循环中的高压侧为超临界域的超临界制冷剂的制冷剂回路，该热水热源装置具有压缩机、水热交换器、膨胀机构、蒸发器。压缩机对超临界制冷剂进行压缩。水热交换器使由压缩机压缩后的高温高压的超临界制冷剂与水进行热交换，对超临界制冷剂进行冷却，并对水进行加热。膨胀机构对由水热交换器冷却后的超临界制冷剂进行减压。蒸发器使由膨胀机构减压后的制冷剂蒸发。水热交换器包括一对制冷剂管、水管、制冷剂入口集管、制冷剂出口集管。一对制冷剂管由多孔扁平管构成。多孔扁平管具有能够供制冷剂流通的多个制冷剂流路孔。水管由少孔扁平管构成。少孔扁平管具有能够供水流通的水流路孔，该水流路孔的数量比制冷剂管所具有的制冷剂流路孔的数量少。制冷剂入口集管与一对制冷剂管的入口部连接。制冷剂出口集管与一对制冷剂管的出口部连接。一对制冷剂管和水管的截面长边侧的侧面彼此紧密接触。水管被一对制冷剂管夹持。在制冷剂管内部流动的制冷剂和在水管内部流动的水在彼此相对的方向流动。
在本发明的热水热源装置中，工作制冷剂是冷冻循环中的高压侧为超临界域的所谓的超临界制冷剂。例如，在将本申请的水热交换器应用于热泵式热水供给器的情况下，水热交换器作为散热器发挥功能。超临界制冷剂与氟利昂系的制冷剂不同，在水热交换器的整个范围中存在温度变化。
在本发明的热水热源装置中，采用通过2根多孔扁平管夹持1根少孔扁平管的构造。在一对制冷剂管中，从制冷剂入口集管向一对制冷剂管的入口部流入制冷剂，经由一对制冷剂管的出口部从制冷剂出口集管流出制冷剂。在制冷剂管内部流动的制冷剂和在水管内部流动的水在彼此相对的方向流动。一对制冷剂管即多孔扁平管的入口部均与制冷剂入口集管连接。
因此，能够使从制冷剂入口集管向一对制冷剂管内部流入的高温制冷剂与水管内部的水进行热交换。因此，例如，与对弯折蛇行的1根制冷剂管和1根水管进行组合的情况不同，来自水管的大气散热小，在水管两侧的制冷剂中几乎不产生温度差，所以，能够高效地得到高温水。
发明效果
在第1～第3方面的水热交换器中，能够提高制冷剂和水之间的热交换效率。
在第4方面的水热交换器中，能够容易地成型制冷剂管和/或水管。
在第5方面的水热交换器中，能够容易地针对少孔扁平管进行预定的加工。
在第6方面的水热交换器中，能够在对平板进行任意加工后成型扁平管。
在第7方面的水热交换器中，在少孔扁平管内部的水流中引起紊流，促进水的对流，能够成为促进热交换效率的形状。
在第8方面的水热交换器中，能够确保制冷剂和水的温度差。
在第9方面的水热交换器中，通过利用环境负载小的CO2制冷剂，能够抑制地球环境恶化。
在第10方面的热水热源装置中，能够高效地得到高温水。
附图说明
图1是包括第1实施方式的冷冻装置的热泵式热水供给装置的系统。
图2是示出冷冻装置的内部构造的剖视图。
图3是冷冻装置的控制装置的框图。
图4是示出冷冻装置的水热交换器的结构的立体图。
图5的(a)是示出水热交换器的制冷剂入口集管和水出口集管的部分的概略图。(b)是示出水热交换器的制冷剂出口集管和水入口集管的部分的概略图。
图6是水热交换器的剖视图。
图7是水热交换器的接合方法的概略图。
图8是变形例(1)中的水热交换器的内部配管图。
图9是变形例(4)中的水热交换器的接合方法的概略图。
图10是变形例(7)中的水热交换器的剖视图。
图11是示出变形例(8)中的对平板实施凹凸加工而成型凸部的工序的图。
图12是示出变形例(8)中的对成型了凸部的平板进行弯曲加工而成型单孔扁平管的工序的图。
图13是示出变形例(9)中的对成型了凸部的平板进行弯曲加工而成型单孔扁平管的工序的图。
图14是变形例(10)中的水热交换器的接合方法的概略图。
图15是包括第2实施方式的冷冻装置的热水循环系统。
具体实施方式
<1>第1实施方式
<热泵式热水供给装置的结构>
图1示出包括第1实施方式的冷冻装置的热泵式热水供给装置的系统。热泵式热水供给装置1由热水热源装置即冷冻装置2和热水贮存装置3构成。冷冻装置2具有压缩式的制冷剂回路20，该制冷剂回路20通过制冷剂配管25将压缩机21、水热交换器22内的制冷剂管22a、作为减压单元的膨胀阀23以及空气热交换器24连接成环状。
进而，气体热交换器26配置于制冷剂回路20，该气体热交换器26用于在从水热交换器22流出的高压高温的制冷剂和从空气热交换器24流出的低温低压的制冷剂之间进行热交换。具体而言，在连接水热交换器22和膨胀阀23的制冷剂通路、与连接空气热交换器和压缩机21的制冷剂通路之间进行热交换。
热水贮存装置3具有水循环回路30，该水循环回路30通过水配管35将热水贮存箱31、水热交换器22内的水管22b以及水循环泵32连接成环状。
在冷冻装置2设有检测设置场所的室外空气温度的室外空气温度传感器8、检测压缩机21的排出管温度的排出管温度传感器9、以及检测空气热交换器24的温度的温度传感器10，这些传感器的检测信号被输入到微型计算机6。
通过水循环泵32对水的循环量进行控制，以使由水热交换器22加热后的水的温度例如为85℃。微型计算机6对膨胀阀23的开度进行控制，以便确保为了得到85℃的水所需要的制冷剂温度。
<冷冻装置的构造>
图2是示出冷冻装置2的内部构造的剖视图。在图2中，隔热壁2c的右侧区域为机械室2a，隔热壁2c的左侧区域为风扇室2b。在机械室2a配置有压缩机21和膨胀阀23。
在图2的正面观察时，在风扇室2b的前方配置有风扇27。在风扇27的后方，以固定于电动机支承台28的状态配置有对风扇27进行驱动的电动机。在风扇室2b的下方，隔着隔热壁2d配置有水热交换器22。在水热交换器22内，在制冷剂管22a(参照图1)中流动的制冷剂和在水管22b(参照图1)中流动的水之间进行热交换。
并且，在图2中，空气热交换器24沿着风扇室2b的左侧壁和背面壁配置，空气热交换器24的右端延伸到机械室2a的中央。控制箱4配置成跨越机械室2a的上部和风扇室2b的上部。在控制箱4中内置有搭载了微型计算机6(参照图3)和变频器(inverter)7(参照图3)的控制装置5。
<冷冻装置的运转控制>
图3是冷冻装置2的控制框图。微型计算机6根据来自室外空气温度传感器8以及空气热交换器24的温度传感器10的检测信号，通过目标排出管温度设定部62设定目标排出管温度。而且，微型计算机6经由膨胀阀开度控制部63控制膨胀阀23的开度，以使由排出管温度传感器9检测到的排出管温度接近目标排出管温度。另外，预先在目标排出管温度设定部62内存储设定目标排出管温度所需要的数据。
进而，微型计算机6考虑室外空气温度对冷冻装置2的启动(fire-up)能力的影响，进而，考虑热水供给负载由于一天中的时间段的不同而变化的情况，经由变频器控制部64控制压缩机21的运转频率。例如，在室外空气温度低、热水供给负载大的时间段，为了防止热水中断，忽略效率而提高压缩机21的运转频率。另一方面，在室外空气温度高、热水供给负载小的时间段，将压缩机21的运转频率设定为高效率点。
热水供给负载较大时，以保护压缩机21为目的，微型计算机6以排出管温度不超过120℃的方式进行压缩机21的运转控制。实际上，在排出管温度为120℃时，压缩机21的内部温度达到140℃～145℃，当内部温度进一步上升而超过150℃时，压缩机21内部的磁铁的磁力降低，产生油的劣化而导致故障。因此，在本实施方式中，将排出管温度的上限设定为120℃。
但是，在室外空气温度t1为-20℃以下时，压缩机21容易成为过负载，所以，作为更加安全的措施，需要将排出管温度传感器9的检测值的校正量取得较大，在实际的排出管温度达到120℃之前，使排出管温度传感器9的检测值成为120℃。因此，通过实验求出室外空气温度t1为-20℃以下时的校正量，并存储在微型计算机6的温度校正部61的第2校正单元61b中。
另外，在室外空气温度t1＞-20℃的温度范围内，通过第1校正单元61a进行校正。
<水热交换器的构造>
图4是示出水热交换器22的结构的立体图。在该图中，示意地表现水热交换器22。
水热交换器22具有制冷剂管22a、水管22b、制冷剂入口集管53、制冷剂出口集管54、水入口集管55、水出口集管56。水热交换器22于在制冷剂管22a和水管22b的两者内流动的流体之间进行热交换。作为具体构造，水热交换器22主要由构成制冷剂管22a的一对多孔扁平管41A、41B、构成水管22b的作为少孔扁平管的单孔扁平管42、制冷剂入口集管53、制冷剂出口集管54、水入口集管55、水出口集管56构成。
图5的(a)是示出水热交换器22的制冷剂入口集管53和水出口集管56的部分的概略图。图5的(b)是示出水热交换器22的制冷剂出口集管54和水入口集管55的部分的概略图。如图5的(a)所示，水热交换器22在制冷剂管22a的入口侧连接制冷剂入口集管53，在制冷剂管22a的出口侧连接制冷剂出口集管54。并且，如图5的(b)所示，水热交换器22在水管22b的入口侧连接水入口集管55，在水管22b的出口侧连接水出口集管56。本实施方式的水热交换器22层叠了3层图4所示的水热交换器22(未图示)，各集管53～56朝向其轴向延伸。
如图6所示，一对多孔扁平管41A、41B具有扁平部主体46。扁平部主体46如图4所示较长地延伸。扁平部主体46具有彼此相对的相对面46a和相反侧的相反侧面46b。在扁平部主体46内，能够供制冷剂流通的多个(在该实施例中为11个)孔即制冷剂流路孔47形成一列。通过这样在扁平管形成多个孔而作为制冷剂管，制冷剂侧的热传递率提高。
多孔扁平管41A、41B例如由铝等构成。另外，通过拉拔加工或挤压加工来制造多孔扁平管41A、41B。
单孔扁平管42是沿着一对多孔扁平管41A、41B延伸的部件，由图可知，截面形状由相对的2条直线部分42a和连接这2条直线部分的2个曲线部分42b构成。而且，与多孔扁平管41A、41B不同，构成能够供水流通的1个水流路孔48。直线部分42a的长度与相对面46a的长度相同。
单孔扁平管42由铝等构成。
如图7所示，多孔扁平管41A、41B和单孔扁平管42通过在其间夹持焊料49后的钎焊而彼此紧密接触。由此，能够使单孔扁平管42的表面的绝大部分(即直线部分42a的部分)与多孔扁平管41A、41B紧密接触，能够极力防止从单孔扁平管42向周围空气散热。
如图4所示，一对多孔扁平管41A、41B平行地弯折而成为蛇行形状。蛇行形状例如是指如下形状：在图4中，呈直线状延伸的直线部分和呈发夹状屈曲的屈曲部分交替重复，其结果，以彼此接近的状态配置多个直线部分。换言之，以彼此重叠的方式配置多个直线部分。这样，水热交换器22的全体形状为蛇行形状，所以，实现紧凑的构造。
在该水热交换器22中，CO2在制冷剂管22a内流动，水向与CO2相对的方向在水管22b内流动(参照图5的实线箭头和虚线箭头)。其结果，于在两者内流动的流体之间进行热交换，水被加热。这里，使用扁平管来增大传热面积，所以热交换性能高。
并且，多孔扁平管41A、41B各自的直线部分彼此在层叠方向接近，但是，其间确保了间隙43。间隙43的大小被设定为如下程度：相邻的扁平管的各部分彼此(温度不同的管彼此)不进行基于热传导的热交换。由此，水热交换器22不会降低全体的热交换效率，其结果，能够进行高温出水。并且，能够将热变形的影响抑制为较小，可靠性提高。
<特征>
(1)
本实施方式的水热交换器22构成为通过一对多孔扁平管41A、41B夹持单孔扁平管42。而且，被一对多孔扁平管41A、41B夹持的单孔扁平管42和多孔扁平管41A、41B的截面长边侧的侧面彼此紧密接触。而且，多孔扁平管41A、41B和单孔扁平管42通过钎焊或粘接剂接合。
通过这样构成水热交换器，单孔扁平管42周围的大部分与多孔扁平管41A、41B紧密接触，所以，能够极力防止从制冷剂传递给水的热传递到水热交换器周围的物质(例如水热交换器周边的空气)。并且，使一对多孔扁平管41A、41B和单孔扁平管42的截面长边侧的侧面彼此紧密接触，所以，使作为平面的侧面彼此紧密接触，结构简单，能够容易地组装。并且，通过钎焊对多孔扁平管41A、41B和单孔扁平管42进行接合，所以，能够成为在一对多孔扁平管41A、41B和单孔扁平管42之间几乎没有热阻的状态。因此，能够提高制冷剂和水之间的热交换效率。
(2)
在本实施方式的水热交换器22中，利用超临界制冷剂即CO2作为工作制冷剂。在热泵式热水供给装置1中利用CO2制冷剂这种超临界制冷剂的情况下，水热交换器22作为散热器发挥功能。CO2制冷剂与氟利昂系的制冷剂不同，在水热交换器的整个范围中存在温度变化。并且，本实施方式的水热交换器22通过各集管53～56并列连接由2根多孔扁平管41A、41B夹持1根单孔扁平管42的构造。
因此，能够使从制冷剂入口集管53向一对制冷剂管22a内部流入的高温制冷剂与水管22b内部的水进行热交换。因此，例如，与对弯折蛇行的1根制冷剂管和1根水管进行组合的情况不同，来自水管的大气散热小，在水管两侧的制冷剂中几乎不产生温度差，所以，能够得到高温水。
<变形例>
以上说明了本发明的第1实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式，在不脱离发明主旨的范围内能够进行各种变更。
(1)
在上述实施方式中，如图4所示，水热交换器22平行地弯折而成为蛇行形状，但是不限于此，如图8所示，也可以是涡旋形状。涡旋形状例如是指如下形状：在图8的水热交换器52中，呈直线状延伸的直线部分和弯曲成直角的直角部分交替重复，直角部分的弯曲方向全部为相同的旋转方向，以随着直角部分的弯折部位的增加、直线部分变短的方式弯曲。换言之，即使是涡旋形状，也与蛇行形状相同，以彼此重叠的方式配置多个直线部分，能够实现紧凑的构造。另外，在水热交换器52中，与上述实施方式的水热交换器22同样，如图5的(a)所示，在制冷剂管52a的入口侧连接制冷剂入口集管53，在制冷剂管52a的出口侧连接制冷剂出口集管54。并且，如图5的(b)所示，水热交换器52在水管52b的入口侧连接水入口集管55，在水管52b的出口侧连接水出口集管56。
并且，与蛇行形状的水热交换器22相比，涡旋形状的水热交换器52的弯折的部分(弯曲部)的角度大，所以，在弯曲部中，能够极力使各扁平管41、42的厚度方向不产生变形。因此，在本变形例(1)的水热交换器52中，能够减小各扁平管41、42(特别是单孔扁平管42)的截面形状的变形量。另外，在图8中，水热交换器52的制冷剂管52a对应于上述实施方式的水热交换器22的制冷剂管22a，水热交换器52的水管52b对应于上述实施方式的水热交换器22的水管22b。
(2)
在上述实施方式中，单孔扁平管42的截面形状由2条直线部分42a和连接这2条直线部分42a的2个曲线部分42b构成，但是不限于此，连接2条直线部分42a的2个部分也可以不是曲线。例如，也可以是比2条直线部分短的直线部分。
(3)
在上述实施方式中，在多孔扁平管41A、41B的扁平部主体46内，11个制冷剂流路孔47并排形成一列，但是，本发明不限于此。孔的个数和配置可以任意设定。
(4)
在上述实施方式中，多孔扁平管41A、41B和单孔扁平管42通过钎焊接合，但是不限于此。例如如图9所示，也可以在多孔扁平管41A、41B的靠单孔扁平管42侧的面涂布粘接剂50来接合各部件，相反，还可以在单孔扁平管42的截面形状的直线部分侧的面涂布粘接剂来接合各部件。
(5)
在上述实施方式中，在图4等中，单孔扁平管42的2条直线部分42a在水平方向配置，但是，其方向没有特别限定。例如，2条直线部分42a也可以在垂直方向配置。
(6)
在上述实施方式中，一对多孔扁平管41A、41B是成型为一体部件的多孔构造，但是，其构造不限于一体部件。例如，在图10中，配置于单孔扁平管42的一个直线部分侧的面的多孔扁平管71A并列有2个多孔扁平管71a、71b，配置于单孔扁平管42的另一个直线部分侧的面的多孔扁平管71B并列有2个多孔扁平管71c、71d。这样，单孔扁平管42的单侧的多孔扁平管也可以由多根多孔扁平管构成。并且，也可以接合多个细管作为一个多孔扁平管。但是，即使这样通过多个部件构成多孔扁平管，也能够通过使多孔扁平管与单孔扁平管的2条直线部分侧的面紧密接触，来防止从单孔扁平管向周围空气散热。
(7)
在上述实施方式中，通过挤压加工或拉拔加工成型单孔扁平管42，但是不限于此，例如如图11、12所示，也可以在通过凹凸加工(压花加工)针对平板80成型凸部81(参照图11)后，成型截面为扁平形状的单孔扁平管82。图11是示出对平板80实施凹凸加工而成型凸部81的工序的图。这样，多个凸部81以恒定间隔分布于平板80。在本变形例(7)中，成型有沿着水流方向并列的6列的多个凸部81a～81f(参照图11的虚线所包围的部分)。然后，第1列凸部81a到第3列凸部81c配置于形成单孔扁平管82的截面长边侧的一个侧面的第1区域A1，第4列凸部81d到第6列凸部81f配置于形成单孔扁平管82的截面长边侧的另一个侧面的第2区域A2。更具体而言，在平板80中从短边方向的中心线L1(参照图11的点划线)到后述的边80a侧的区域为第1区域A1，在平板80中从中心线L1到后述的边80b侧的区域为第2区域A2。
对成型了凸部81的平板80实施弯曲加工，成型为截面形状为C型的部件83。以成型了凸部81的平板80的表面为内侧的方式，成型截面形状为C型的部件83(参照图12)。图12是示出对成型了凸部81的平板80进行弯曲加工而成型单孔扁平管82的工序的图。另外，图12的最上部的图是图11的平板80中的XII-XII截面。如图12所示，通过对平板80进行弯曲加工，平板80的两端的边80a、80b对接。对接后的平板的两端的边80a和边80b通过电阻定位焊接而接合。以夹持实施了电阻定位焊接的部分的方式，从两侧面按压通过电阻定位焊接而接合好的电焊钢管84。然后，成型如下的单孔扁平管82：平板80中的第1区域A1和第2区域A2配置于彼此相对的扁平管中的截面长边侧的侧面。
成型于单孔扁平管82的多列凸部81a～81f以如下方式配置。配置于第1区域A1的第1列凸部81a的末端和配置于第2区域A2的第6列凸部81f的末端相对。配置于第1区域A1的第2列凸部81b的末端和配置于第2区域A2的第5列凸部81e的末端相对。配置于第1区域A1的第3列凸部81c的末端和配置于第2区域A2的第4列凸部81d的末端相对。即，形成于第1区域A1的凸部81a～81c和形成于第2区域A2的凸部81d～81f配置于彼此对接的位置。
由此，即使由于使单孔扁平管82弯曲而在单孔扁平管82的厚度方向引起变形，凸部81a～81c的末端和凸部81d～81f的末端也对接。因此，能够使由于单孔扁平管82在厚度方向变形而被挤压的情况为最小限度。并且，在单孔扁平管82的内部设置凸部81，由此，能够在水流中引起紊流，提高热传递率。
(8)
在变形例(7)中，单孔扁平管82采用通过对平板80实施凹凸加工来抑制变形的构造，但是，也可以采取其他方法。例如如图13所示，也可以对平板90实施弯曲加工来成型单孔扁平管92。使平板90相对于其短边方向弯曲，以平板90的两端的边90a、90b朝向单孔扁平管92内部的方式，成型截面为B型的部件93(参照图13的中部的图)。这样，将平板90中的两端的边90a、90b附近的部分作为沿着单孔扁平管92的水流方向延伸的支承部91。然后，夹持截面为B型的部件93中成型了支承部91的部分和其相反侧的侧面，从两侧面按压截面为B型的部件93，成型单孔扁平管92。通过如上所述进行加工，可以成型形成有用于抑制变形的支承部91的单孔扁平管92。另外，该情况下，在2个支承部91彼此接触的部分，也可以不进行上述变形例(7)所述的电阻定位焊接等接合加工。这是因为，在该单孔扁平管92中，即使不进行电阻定位焊接等接合加工，也能够通过被多孔扁平管41A、41B夹持并进行钎焊，形成水流路孔。
这样，通过在单孔扁平管92设置支承部91，即使由于弯曲单孔扁平管92而相对于单孔扁平管92的厚度方向引起变形，支承部91也能够使该变形为最小限度。另外，在变形例(8)中，单孔扁平管92具有一个水流路孔，但是，也可以是通过支承部91将水流路孔分割成2个的形状。这样，在支承部91将水流路孔分割成2个的情况下，水管22b成为双孔扁平管92。
(9)
在变形例(7)和(8)中，在平板80、90中，没有特意说到其材料为单层还是多层，但是，例如如图14所示，也可以利用预先在该情况下的平板80、90的单面或双面包覆熔点比平板80、90的母材85a、95a的熔点低的合金即焊料85b、95b而得到的材料(包层材料)，成型至少在外表面侧包覆了焊料85b、95b的状态的单孔扁平管82、92。另外，图14的多孔扁平管41A、41B与上述实施方式相同，所以，标号为相同的编号。
由此，单孔扁平管82、92的外表面侧的材料为焊料85b、95b，所以，即使不像上述实施方式那样在多孔扁平管41A、41B和单孔扁平管42之间额外夹入焊料49，也能够进行钎焊。并且，虽然没有图示，但是，通过采用在单孔扁平管82、92的内表面侧采用相对于水具有防腐蚀作用的材料而得到的三层构造的材料，或者在单孔扁平管82、92的内表面侧涂布防腐蚀用涂料，由此，也能够使单孔扁平管82、92的构造成为防止水腐蚀单孔扁平管82、92内部的构造。另外，在图14中，为了便于说明，省略了凸部81和支承部91。
(10)
在上述实施方式中，多孔扁平管41A、41B和单孔扁平管42在其间夹入焊料49后，通过进行钎焊(炉内钎焊)的硬钎焊而彼此紧密接触，但是，钎焊的方法不限于此，可以是利用例如焊锡作为焊料的软钎焊，即使是硬钎焊，也可以是感应加热钎焊、电阻钎焊、气氛钎焊、真空钎焊、红外线钎焊、预加焊料钎焊、使用高频加热装置的铝钎焊(超声波钎焊)等。
<2>第2实施方式
<热水循环系统的结构>
图15是本发明的第2实施方式的热水循环系统101的概略结构图。
热水循环系统101具有热泵回路110、热水循环回路160、热水供给回路190、中间压水热交换器140以及高压水热交换器150。热水循环系统101是如下的系统：不仅经由热水循环回路160将由热泵回路110得到的热用作制热用的热，还经由热水供给回路190将由热泵回路110得到的热用作热水供给用的热。另外，热泵回路110设于热水热源装置即热泵装置102。
(水热交换器)
在中间压水热交换器140和高压水热交换器150中，于在热泵回路110内循环的作为一次制冷剂的CO2制冷剂和在热水循环回路160内循环的作为二次制冷剂的水之间，进行热交换。另外，作为中间压水热交换器140和高压水热交换器150，应用与第1实施方式中的水热交换器22或变形例(1)中的水热交换器52相同结构的水热交换器。
(热泵回路)
热泵回路110是使用作为一次制冷剂的自然制冷剂即CO2制冷剂的回路。热泵回路110具有：低级侧压缩机121、高级侧压缩机125、节能器热交换器107、喷射通路170、一次制冷剂间热交换器108、一次旁通路180、膨胀阀105a、蒸发器104、风扇104f以及控制部111。蒸发器104例如设置于室外。
中间压水热交换器140与低级侧压缩机121的排出侧和高级侧压缩机125的吸入侧连接。并且，来自后述的喷射通路170的制冷剂配管与中间压水热交换器140的下游侧端部和高级侧压缩机125的吸入侧之间的制冷剂管合流。
高压水热交换器150与高级侧压缩机125的排出侧、以及经由一次制冷剂间热交换器108朝向膨胀阀105a侧的一次制冷剂的流动方向中的上游侧端部连接。在节能器热交换器107中，朝向膨胀阀105a侧的一次制冷剂的流动方向中的下游侧端部与朝向膨胀阀105a的一次制冷剂的流动方向中的一次制冷剂间热交换器108的上游侧端部连接。
一次制冷剂间热交换器108使流出节能器热交换器107而朝向膨胀阀105a的一次制冷剂和由蒸发器104蒸发后的制冷剂进行热交换。另外，在一次制冷剂间热交换器108中，设供前者的制冷剂流动的流路为一次热交高压侧流路108a，供后者的制冷剂流动的流路为一次热交低压侧流路108b。在一次制冷剂间热交换器108中，一次热交高压侧流路108a的下游侧端部与膨胀阀105a连接。在一次制冷剂间热交换器108中，一次热交低压侧流路108b的上游侧端部与蒸发器104的下游侧端部连接，一次热交低压侧流路108b的下游侧端部与低级侧压缩机121的吸入侧连接。
膨胀阀105a与蒸发器104的上游侧端部连接。
蒸发器104的下游侧端部经由一次制冷剂间热交换器108的一次热交低压侧流路108b与低级侧压缩机121的吸入侧连接。
喷射通路170是从高压水热交换器150的制冷剂配管下游侧端部与节能器热交换器107之间的制冷剂配管分支的制冷剂配管。喷射通路170具有喷射膨胀阀173。在节能器热交换器107中，进行在喷射通路170中流动并由喷射膨胀阀173减压后的制冷剂、和由高压水热交换器150散热后的制冷剂之间的热交换。即，在喷射通路170中流动的制冷剂在由喷射膨胀阀173减压后，通过节能器热交换器107而与高压侧的制冷剂进行热交换，并与高级侧压缩机125的吸入侧合流。
这样，在热泵回路110中，由于采用喷射通路170，因此，能够提高热泵回路110的制冷系数。而且，即使在例如制热负载小的情况下等，无法充分得到用于提高热泵回路110的效率的、中间压水热交换器140中的一次制冷剂的冷却效果的情况下，通过增大通过该喷射通路170的喷射量，能够提高运转效率。另外，在热泵回路110中，喷射通路170在中间压水热交换器140与高级侧压缩机125之间合流，所以，从低级侧压缩机121排出的高温的一次制冷剂不会在到达中间压水热交换器140之前被冷却，能够在维持高温状态的状况下供给到中间压水热交换器140。因此，能够使通过中间压水热交换器140的制热用的水为充分高温。
一次旁通路180对节能器热交换器107的下游侧端部与一次制冷剂间热交换器108的一次热交高压侧流路108a的上游侧端部之间的制冷剂配管、以及膨胀阀105a与蒸发器104的上游侧端部之间的制冷剂配管进行旁通。在一次旁通路180设有一次旁通路膨胀阀105b。
这样，在一次旁通路180设有一次旁通路膨胀阀105b，所以，控制部111能够调节通过一次制冷剂间热交换器108侧的一次制冷剂的量。因此，能够以使低级侧压缩机121吸入的一次制冷剂具有适当的过热度的方式进行调节。具体而言，在控制部111降低一次旁通路膨胀阀105b的阀开度的情况下，通过一次制冷剂间热交换器108的一次制冷剂的流量增大，能够提高低级侧压缩机121吸入的一次制冷剂的过热度，由此，能够将使低级侧压缩机121的排出制冷剂温度成为目标温度所需要的压缩比抑制为较小。并且，在控制部111提高一次旁通路膨胀阀105b的阀开度的情况下，通过一次制冷剂间热交换器108的一次制冷剂的流量减少，能够降低低级侧压缩机121吸入的一次制冷剂的过热度，由此，能够避免低级侧压缩机121的吸入制冷剂密度显著减小而无法确保循环量这样的情况。
控制部111根据各种传感器(未图示)等检测到的值，对低级侧压缩机121、高级侧压缩机125、喷射膨胀阀173、膨胀阀105a、一次旁通路膨胀阀105b、风扇104f等进行控制。
(热水循环回路)
热水循环回路160供作为二次制冷剂的水进行循环。热水循环回路160具有：散热器161、热水泵163、热水混合阀164、热水去往管165、热水返回管166、中间压侧分支通路167、高压侧分支通路168、热水贮存箱191、热水分支阀192以及热水供给侧分支通路195。
热水分支阀192根据散热器161和热水贮存箱191各自的热负载，使由中间压水热交换器140或高压水热交换器150加热后的热水向散热器161和热水贮存箱191分流。
散热器161设置于作为进行制热的对象的空间，作为二次制冷剂的温水在内部流动，由此，对对象空间的空气进行加热，从而进行制热。虽然没有图示，但是，散热器161具有用于承接从热水泵163送来的温水的去往口、以及用于向中间压水热交换器140和高压水热交换器150送出在散热器161中散热后的水的返回口。热水返回管166与散热器161的返回口连接。
在热水供给侧分支通路195中分支后的水在热水贮存箱191内部的热水供给用热交换部191a中，与在热水贮存箱191内部贮存的热水供给用的水进行热交换，对热水供给用的水进行加热，从而进行散热。热水返回管166与热水贮存箱191的循环返回口连接，在热水供给用热交换部191a中散热后的水向热水返回管166合流。这里，虽然没有图示，但是，在热水贮存箱191设有循环去往口和循环返回口。
在热水返回管166中，使在散热器161或热水贮存箱191中结束散热后的水分流到送往中间压水热交换器140侧的中间压侧分支通路167、以及送往高压水热交换器150侧的高压侧分支通路168。
在热水贮存箱191中，在使未图示的外部的自来水通过后，经由供水管194，从热水贮存箱191的下端部附近向热水贮存箱191内供给常温的水。
热水供给管198将留存在热水贮存箱191内的热水从热水贮存箱191的上端部附近导向未图示的要利用的场所。热水供给管198与从热水贮存箱191朝向要利用的场所的水流合流。供水管194通过热水供给旁通管199从朝向热水贮存箱191侧的流动中分支。热水供给旁通管199与设于热水供给管198的热水供给混合阀193连接。热水供给混合阀193能够调节通过热水供给管198从热水贮存箱191送来的热水和通过热水供给旁通管199从自来水供给的常温的水的混合比率。通过调节该热水供给混合阀193中的混合比率，对送往要利用的场所的水的温度进行调节。
在中间压侧分支通路167中分支后的水在中间压水热交换器140中与一次制冷剂即CO2制冷剂进行热交换而被加热，通过热水混合阀164向热水去往管165合流。这里，在中间压水热交换器140中，作为一次制冷剂的CO2制冷剂和作为制热/热水供给用二次制冷剂的水在彼此相对的方向流动。
在高压侧分支通路168中分支后的水在高压水热交换器150中与一次制冷剂即CO2制冷剂进行热交换而被加热，通过热水混合阀164向热水去往管165合流。这里，在高压水热交换器150中，作为一次制冷剂的CO2制冷剂和作为制热/热水供给用二次制冷剂的水在彼此相对的方向流动。
另外，控制部111根据各种传感器等检测到的温度等，对热水混合阀164中的分流比率和热水泵163的流量进行控制，或者对热水分支阀192中的分流比率进行控制，以便能够向散热器161提供所要求的温度的二次制冷剂。
<特征>
第2实施方式的中间压水热交换器140和高压水热交换器150与第1实施方式不同，被用于使水作为二次制冷剂进行循环的闭回路。因此，通过在作为二次制冷剂进行循环的水中混入防腐剂，即使不特意对水管22b、52b的内表面实施防腐蚀处理，也能够防止水热交换器22、52(特别是水管22b、52b)的腐蚀。
工业上的可利用性
本发明的水热交换器能够防止热交换效率的降低，并且其结构简单，作为使制冷剂和水进行热交换的水热交换器等是有用的。
标号说明
2：冷冻装置；20：制冷剂回路；21：压缩机；22、52：水热交换器；22a、52a：制冷剂管；22b、52b：水管；23：膨胀阀(膨胀机构)；24：空气热交换器(蒸发器)；41A、41B、71A、71B：多孔扁平管；42、82、92：单孔扁平管(少孔扁平管)；47：制冷剂流路孔；48：水流路孔；49：焊料；50：粘接剂；53：制冷剂入口集管；54：制冷剂出口集管；55：水入口集管；56：水出口集管；80、90：平板；80a、80b：两端的边(2个边)；102：热泵装置；104：蒸发器；105a：膨胀阀(膨胀机构)；105b：一次旁通路膨胀阀(膨胀机构)；110：热泵回路(制冷剂回路)；121：低级侧压缩机(压缩机)；125：高级侧压缩机(压缩机)；140：中间压水热交换器(水热交换器)；150：高压水热交换器(水热交换器)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-218946号公报

Claims (10)

1.一种水热交换器(22、52)，该水热交换器(22、52)使制冷剂和水进行热交换，其中，该水热交换器(22、52)具有：
一对制冷剂管(22a、52a)，它们由具有能够供所述制冷剂流通的多个制冷剂流路孔(47)的多孔扁平管(41A、41B、71A、71B)构成；以及
水管(22b、52b)，其由具有能够供所述水流通的水流路孔(48)的少孔扁平管(42、82、92)构成，该水流路孔(48)的数量比所述制冷剂管所具有的所述制冷剂流路孔的数量少，
所述一对制冷剂管(22a、52a)和所述水管(22b、52b)的截面长边侧的侧面彼此紧密接触，
所述水管(22b、52b)被所述一对制冷剂管(22a、52a)夹持。
2.根据权利要求1所述的水热交换器(22、52)，其中，
所述少孔扁平管(42、82、92)的所述水流路孔(48)的数量为1个或2个。
3.根据权利要求1或2所述的水热交换器(22、52)，其中，
所述一对制冷剂管(22a)和所述水管(22b)通过利用焊料(49)的钎焊或粘接剂(50)接合。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的水热交换器(22、52)，其中，
所述多孔扁平管(41A、41B、71A、71B)和/或所述少孔扁平管(42)通过拉拔加工或挤压加工而成型。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的水热交换器，其中，
所述少孔扁平管(82、92)通过对平板(80、90)实施弯曲加工而成型。
6.根据权利要求5所述的水热交换器，其中，
所述少孔扁平管(82)是在通过所述弯曲加工使所述平板(80)的2个边(80a、80b)接触后进行接合而成型的电焊钢管(84)。
7.根据权利要求5或6所述的水热交换器，其中，
所述平板(80)在实施所述弯曲加工之前被实施凹凸加工。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的水热交换器(22、52)，其中，
在所述制冷剂管(22a、52a)内部流动的所述制冷剂和在所述水管(22b、52b)内部流动的所述水在彼此相对的方向流动。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的水热交换器(22、52)，其中，
所述制冷剂是CO2。
10.一种热水热源装置(2、102)，该热水热源装置(2、102)使用利用冷冻循环中的高压侧为超临界域的超临界制冷剂的制冷剂回路(20、110)，其中，该热水热源装置(2、102)具有：
压缩机(21、121、125)，其对超临界制冷剂进行压缩；
水热交换器(22、52、140、150)，其使由所述压缩机(21、121、125)压缩后的高温高压的超临界制冷剂与水进行热交换，对超临界制冷剂进行冷却，并对水进行加热；
膨胀机构(23、105a、105b)，其对由所述水热交换器(22、52、140、150)冷却后的超临界制冷剂进行减压；以及
蒸发器(24、104)，其使由所述膨胀机构(23、105a、105b)减压后的制冷剂蒸发，
所述水热交换器(22、52、140、150)包括：
一对制冷剂管(22a、52a)，其由具有能够供制冷剂流通的多个制冷剂流路孔(47)的多孔扁平管(41A、41B、71A、71B)构成；
水管(22b、52b)，其由具有能够供水流通的水流路孔(48)的少孔扁平管(42)构成，该水流路孔(48)的数量比所述制冷剂管所具有的所述制冷剂流路孔的数量少；
制冷剂入口集管(53)，其与所述一对制冷剂管(22a、52a)的入口部连接；以及
制冷剂出口集管(54)，其与所述一对制冷剂管(22a、52a)的出口部连接，
所述一对制冷剂管(22a、52a)和所述水管(22b、52b)的截面长边侧的侧面彼此紧密接触，
所述水管(22b、52b)被所述一对制冷剂管(22a、52a)夹持，
在所述制冷剂管(22a、52a)内部流动的所述制冷剂和在所述水管(22b、52b)内部流动的所述水在彼此相对的方向流动。
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