JP6067094B2 - 熱交換器、及び、それを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器と、それを用いた冷凍サイクル装置に関するものである。

従来の熱交換器として、外側伝熱管の内周面と内側伝熱管の外周面とで筒状の流路が形成され、その流路を流れる第１熱媒体と、その外側伝熱管の外側又はその内側伝熱管の内側の第２熱媒体と、が熱交換するものがある。筒状の流路には、その流路の周方向に亘って凸部と凹部とが交互に形成された中間伝熱管が、その凸部の頂部の少なくとも一部又はその凹部の底部の少なくとも一部が、外側伝熱管及び内側伝熱管のうちの第２熱媒体に接する伝熱管に当接するように設けられることで、伝熱面積が拡大される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−６３０６７号公報（段落［００５７］〜段落［００６１］、図６、図７）

このような熱交換器では、第１熱媒体が、外側伝熱管の内周面と中間伝熱管の外周面との間の流路（以下、中間伝熱管外側流路という）と、内側伝熱管の外周面と中間伝熱管の内周面との間の流路（以下、中間伝熱管内側流路という）と、に分岐して、中間伝熱管の上流側から流入した後に、第１熱媒体が、中間伝熱管外側流路と中間伝熱管内側流路との間を往来できず、各流路を流れる第１熱媒体の流量が不均一となって、熱交換効率が低下するという問題点があった。また、攪拌が不充分となって、熱交換効率が低下するという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、熱交換効率が向上された熱交換器を得ることを目的とする。また、本発明は、熱交換効率が向上された熱交換器を用いた冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

本発明に係る熱交換器は、外側伝熱管の内周面と内側伝熱管の外周面とで、筒状の流路が形成され、流路を流れる第１熱媒体と、外側伝熱管の外側又は内側伝熱管の内側の第２熱媒体と、が熱交換する熱交換器であって、筒状の流路には、流路の周方向に亘って凸部と凹部とが交互に形成された中間伝熱管が設けられ、中間伝熱管の、凸部の頂部の少なくとも一部又は凹部の底部の少なくとも一部は、外側伝熱管及び内側伝熱管のうちの第２熱媒体に接する伝熱管に当接し、中間伝熱管の、頂部と底部との間の一部に、中間伝熱管の外周面から内周面までを貫通する複数の第１開口部が形成され、第１開口部は、流路の長手方向に沿って千鳥状に設けられており、中間伝熱管の、頂部と底部との間の一部に、中間伝熱管の外周面から内周面までを貫通する線状の第１破断面が形成され、第１破断面の両端間を結ぶ直線は、流路の長手方向と交差し、中間伝熱管の、頂部と底部との間の一部で且つ第１開口部の下流側に、中間伝熱管の外周面から内周面までを貫通する複数の第２開口部が形成され、中間伝熱管の、頂部と底部との間の一部に、中間伝熱管の外周面から内周面までを貫通する線状の第２破断面が形成され、第２破断面の両端間を結ぶ直線は、流路の長手方向と交差し、複数の第１開口部のうち、隣接する２つの第１開口部において、上流側の第１開口部は、中間伝熱管における第１破断面の下流側に位置する内周面が、中間伝熱管の外周面の外側に突出することによって形成され、下流側の第１開口部は、中間伝熱管における第１破断面の下流側に位置する外周面が、中間伝熱管の内周面の内側に突出することによって形成されており、複数の第２開口部のうち、隣接する２つの第２開口部において、上流側の第２開口部は、中間伝熱管における第２破断面の上流側に位置する外周面が、中間伝熱管の内周面の内側に突出することによって形成され、下流側の第２開口部は、中間伝熱管における第２破断面の上流側に位置する内周面が、中間伝熱管の外周面の外側に突出することによって形成されている。

本発明に係る熱交換器は、中間伝熱管の凸部の頂部と凹部の底部との間の領域に、中間伝熱管の外周面から内周面までを貫通する複数の第１開口部が形成されたものであることで、第１熱媒体が、中間伝熱管外側流路と中間伝熱管内側流路との間を往来することが可能となり、各流路における第１熱媒体の流量が均一となって、熱交換効率が向上される。また、攪拌が促進され、熱交換効率が向上される。

本発明の実施の形態１に係る熱交換器の、軸平行方向における断面図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器の、軸直角方向における断面図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器の、外側伝熱管を外した状態での斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の、外側伝熱管を外した状態での斜視図の一部拡大図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の、ルーバー部の軸平行方向における断面図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、外側伝熱管を外した状態での斜視図の一部拡大図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、ルーバー部の軸平行方向における断面図である。 本発明の実施の形態３に係る熱交換器の、外側伝熱管を外した状態での斜視図の一部拡大図である。 本発明の実施の形態３に係る熱交換器の、スリット部の軸平行方向における断面図である。 本発明の実施の形態３に係る熱交換器の変形例の、軸平行方向における断面図である。 本発明の実施の形態３に係る熱交換器の変形例の、軸平行方向における断面図である。 本発明の実施の形態４に係る熱交換器の、軸平行方向における断面図である。 本発明の実施の形態５に係る熱交換器の、軸直角方向における断面図である。 本発明の実施の形態５に係る熱交換器の、軸直角方向における断面図である。 本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の、構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の、構成の一例を示す図である。

以下、本発明に係る熱交換器について、図面を用いて説明する。
なお、以下では、本発明に係る熱交換器が、第１熱媒体が、内側伝熱管の内側を流れる第２熱媒体と熱交換する熱交換器（いわゆる二重管式熱交換器）である場合を説明しているが、そのような場合に限定されない。本発明に係る熱交換器には、例えば、第１熱媒体が外側伝熱管の外側を流れる第２熱媒体と熱交換する熱交換器、第１熱媒体が内側伝熱管の内側を流れる第２熱媒体及び外側伝熱管の外側を流れる第３熱媒体と熱交換する熱交換器（いわゆる三重管式熱交換器）等が含まれる。

また、以下では、第１熱媒体及び第２熱媒体が、冷凍サイクル装置の冷媒循環回路を流れる冷媒である場合を説明しているが、そのような場合に限定されない。例えば、第１熱媒体又は第２熱媒体は、水等の他の流体であってもよく、また、第２熱媒体は、管の内側又は外側を流れていなくてもよい。

また、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、そのような構成、動作等に限定されない。また、各図において、同一又は類似する部材又は部分には、同一の符号を付している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。

実施の形態１．
実施の形態１に係る熱交換器について説明する。
＜熱交換器の構成＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の構成について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の、軸平行方向における断面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の、軸直角方向における断面図である。図１に示されるように、熱交換器１は、外側伝熱管１１と、内側伝熱管２１と、中間伝熱管３１と、を有する。

外側伝熱管１１と内側伝熱管２１との間には、筒状の内側伝熱管外側流路８１が形成される。内側伝熱管２１の内側には、内側伝熱管内側流路８２が形成される。外側伝熱管１１の入口１２から流入した第１冷媒は、外側伝熱管１１の出口１３から流出する。内側伝熱管２１の入口２２から流入した第２冷媒は、内側伝熱管２１の出口２３から流出する。第１冷媒の流れ方向と第２冷媒の流れ方向とが逆向きであると、熱交換効率が良い。第１冷媒の流れ方向と第２冷媒の流れ方向とが同じ向きであってもよい。第１冷媒は、本発明における「第１熱媒体」に相当する。第２冷媒は、本発明における「第２熱媒体」に相当する。

中間伝熱管３１は、内側伝熱管外側流路８１の長手方向の一部に設けられる。外側伝熱管１１の内周面と中間伝熱管３１の外周面との間に、中間伝熱管外側流路８３が形成される。内側伝熱管２１の外周面と中間伝熱管３１の内周面との間に、中間伝熱管内側流路８４が形成される。内側伝熱管外側流路８１の第１冷媒は、中間伝熱管外側流路８３と中間伝熱管内側流路８４とに中間伝熱管３１の入口３２で分岐して流入し、中間伝熱管３１の出口３３から流出する。

中間伝熱管３１には、内側伝熱管外側流路８１の周方向に亘って凸部３４と凹部３５とが交互に形成される。凸部３４の頂部と凹部３５の底部との間に、仕切部３６が介在する。仕切部３６は、平面でもよく、中間伝熱管３１の外側又は内側に湾曲する湾曲面であってもよい。なお、図２では、凸部と凹部とのそれぞれが６０°の角度間隔で形成されている場合を示しているが、そのような場合に限定されない。また、角度間隔が等しくなくてもよい。

凸部３４の頂部の少なくとも一部は、外側伝熱管１１の内周面に当接してもよく、当接しなくてもよい。凹部３５の底部の少なくとも一部は、内側伝熱管２１の外周面に当接する。凹部３５の底部が、中間伝熱管３１の長手方向の全領域に亘って、且つ、軸まわりの全方向において、内側伝熱管２１の外周面に当接している場合には、熱交換効率が向上される。また、凹部３５の底部と内側伝熱管２１の外周面との接触面積が、軸まわりの全方向において均一である場合には、熱交換効率が更に向上される。

外側伝熱管１１に、内側伝熱管２１及び中間伝熱管３１が挿入された後に、外側伝熱管１１の、中間伝熱管３１の外側に位置する領域の一部又は全てが、軸周りの全方向に縮管されることによって、或いは、内側伝熱管２１の、中間伝熱管３１の内側に位置する領域の一部又は全てが、軸周りの全方向に拡管されることによって、凸部３４の頂部の少なくとも一部又は全てが、外側伝熱管１１の内周面に密着され、且つ、凹部３５の底部の少なくとも一部又は全てが、内側伝熱管２１の外周面に密着されるとよい。外側伝熱管１１の、中間伝熱管３１の外側に位置する領域の全てが縮管される場合、或いは、内側伝熱管２１の、中間伝熱管３１の内側に位置する領域の全てが拡管される場合には、接触が確実化され、熱交換効率が更に向上される。

図３は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の、外側伝熱管を外した状態での斜視図である。図３に示されるように、中間伝熱管３１の仕切部３６には、流路の長手方向に沿って千鳥状に、複数の穴４１が形成される。穴４１は、中間伝熱管３１の外周面から内周面までを貫通する貫通穴である。穴４１は、例えば、プレス加工等によって形成される。なお、図３では、仕切部３６に千鳥状の複数の穴４１が１列ずつ形成される場合を示しているが、複数列であってもよい。穴４１は、本発明における「第１開口部」に相当する。

＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の作用について説明する。
熱交換器１では、中間伝熱管３１の仕切部３６に複数の穴４１が形成される。そのため、中間伝熱管外側流路８３の第１冷媒と中間伝熱管内側流路８４の第１冷媒とが、穴４１を通って往来することが可能となり、各流路における第１熱媒体の流量が均一となって、熱交換効率が向上される。また、攪拌が促進され、熱交換効率が向上される。

また、熱交換器１では、複数の穴４１が千鳥状に形成される。そのため、中間伝熱管外側流路８３の第１冷媒及び中間伝熱管内側流路８４の第１冷媒を、満遍なく攪拌することが可能となり、熱交換効率が更に向上される。

実施の形態２．
実施の形態２に係る熱交換器について説明する。
なお、実施の形態１と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜熱交換器の構成＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の構成について説明する。
図４は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器の、外側伝熱管を外した状態での斜視図の一部拡大図である。図４に示されるように、中間伝熱管３１の仕切部３６には、流路の長手方向に沿って千鳥状に、複数のルーバー部５１が形成される。

ルーバー部５１は、中間伝熱管３１の仕切部３６を、中間伝熱管３１の外周面から内周面までを貫通するように、湾曲する破断線５２に沿って破断し、つまり、中間伝熱管３１の外周面から内周面までを貫通する湾曲線状の破断面５３を形成し、破断面５３の内側の領域を中間伝熱管３１の外側又は内側に、例えば、プレス加工等によって曲げることで形成される。破断面５３は、本発明における「第１破断面」に相当する。

破断面５３の両端５４、５５を結ぶ直線が、第１冷媒の流れ方向と交差、特に直交し、破断面５３の両端５４、５５が、破断面５３の頂部５６と比較して、第１冷媒の流れ方向の下流側にある、つまり、破断面５３の両端間が、上流側に湾曲するとよい。また、隣接する２つのルーバー部５１は、中間伝熱管３１の互いに異なる方向に曲げられるとよい。つまり、中間伝熱管３１の外側に曲げられたルーバー部５１に隣接するルーバー部５１は、中間伝熱管３１の内側に曲げられる。なお、破断線５２は、湾曲線でなくてもよく、例えば、中心角度が１８０°を超える円弧、直線が１つ又は複数の頂点を形成するように折れ曲がった曲線等、他の曲線でもよい。

図５は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器の、ルーバー部の軸平行方向における断面図である。なお、図５では、ルーバー部５１が、中間伝熱管３１の外側に突出する場合を示している。つまり、図５において、中間伝熱管３１の上側は、中間伝熱管外側流路８３であり、中間伝熱管３１の下側は、中間伝熱管内側流路８４である。図５に示されるように、中間伝熱管３１の破断面５３の頂部５６が、中間伝熱管３１の外周面の外側に突出し、隙間５７が形成される。ルーバー部５１が、中間伝熱管３１の内側に突出する場合も、同様に、中間伝熱管３１の破断面５３の頂部５６が、中間伝熱管３１の内周面の内側に突出し、隙間５７が形成される。隙間５７は、本発明における「第１開口部」に相当する。

＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の作用について説明する。
熱交換器１では、ルーバー部５１の破断面５３の頂部５６が、仕切部３６から突出する。そのため、中間伝熱管外側流路８３及び中間伝熱管内側流路８４を流れる第１冷媒が、ルーバー部５１に導かれて往来することとなり、攪拌が更に促進され、熱交換効率が更に向上される。

また、熱交換器１では、ルーバー部５１の破断面５３の頂部５６が、第１冷媒の流れ方向の上流側に向かって突出する。そのため、第１冷媒が破断面５３の頂部５６に当たった際に生じる前縁効果によって、中間伝熱管３１と第１冷媒との熱伝達が促進され、熱交換効率が更に向上される。

また、熱交換器１では、隣接する２つのルーバー部５１は、中間伝熱管３１の互いに異なる方向に曲げられる。そのため、中間伝熱管外側流路８３を流れる冷媒と中間伝熱管内側流路８４を流れる第１冷媒との両方を満遍なく攪拌することが可能となり、熱交換効率が更に向上される。

＜変形例＞
図６は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、外側伝熱管を外した状態での斜視図の一部拡大図である。熱交換器１では、ルーバー部５１の破断線５２が曲線であるが、図６に示されるように、ルーバー部５１の破断線５２が直線であってもよい。ルーバー部５１は、中間伝熱管３１の破断面５３の下流側に位置する領域を中間伝熱管３１の外側又は内側に、例えば、プレス加工等によって押し出すことで形成される。

図７は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、ルーバー部の軸平行方向における断面図である。なお、図７では、ルーバー部５１が、中間伝熱管３１の外側に突出する場合を示している。図７に示されるように、中間伝熱管３１の破断面５３の下流側に位置する内周面が、中間伝熱管３１の外周面の外側に突出し、隙間５７が形成される。ルーバー部５１が、中間伝熱管３１の内側に突出する場合も、同様に、中間伝熱管３１の破断面５３の下流側に位置する外周面が、中間伝熱管３１の内周面の内側に突出し、隙間５７が形成される。このような場合でも、第１冷媒が破断面５３に当たった際に生じる前縁効果によって、中間伝熱管３１と第１冷媒との熱伝達が促進され、熱交換効率が向上される。

実施の形態３．
実施の形態３に係る熱交換器について説明する。
なお、実施の形態１、実施の形態２と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜熱交換器の構成＞
以下に、実施の形態３に係る熱交換器の構成について説明する。
図８は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器の、外側伝熱管を外した状態での斜視図の一部拡大図である。図８に示されるように、中間伝熱管３１の仕切部３６には、流路の長手方向に沿って千鳥状に、複数のスリット部６１が形成される。

スリット部６１は、中間伝熱管３１の仕切部３６を、中間伝熱管３１の外周面から内周面までを貫通するように、直線状の上流側破断線６２及び直線状の下流側破断線６３に沿って破断し、つまり、中間伝熱管３１の外周面から内周面までを貫通する直線状の上流側破断面６４及び下流側破断面６５を形成し、上流側破断面６４と下流側破断面６５との間の領域を中間伝熱管３１の外側又は内側に、例えば、プレス加工等によって押し出すことで形成される。上流側破断面６４と下流側破断面６５とは、第１冷媒の流れ方向に沿って並べて形成されるとよい。上流側破断面６４は、本発明における「第１破断面」に相当する。下流側破断面６５は、本発明における「第２破断面」に相当する。

上流側破断面６４の両端６６、６７を結ぶ直線、及び下流側破断面６５の両端６８、６９を結ぶ直線が、第１冷媒の流れ方向と交差、特に直交するとよい。隣接する２つのスリット部６１は、中間伝熱管３１の互いに異なる方向に押し出されるとよい。つまり、中間伝熱管３１の外側に押し出されたスリット部６１に隣接するスリット部６１は、中間伝熱管３１の内側に押し出される。

なお、上流側破断線６２及び下流側破断線６３は、直線でなくてもよく、曲線、例えば、湾曲線でもよい。そのような場合には、上流側破断面６４の両端６６、６７間が、上流側に湾曲し、下流側破断面６５の両端６８、６９間が、下流側に湾曲するとよい。

図９は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器の、スリット部の軸平行方向における断面図である。なお、図９では、スリット部６１が、中間伝熱管３１の外側に突出する場合を示している。図９に示されるように、中間伝熱管３１の上流側破断面６４と下流側破断面６５との間の領域の内周面が、中間伝熱管３１の外周面の外側に突出し、上流側隙間７０及び下流側隙間７１が形成される。スリット部６１が、中間伝熱管３１の内側に突出する場合も、同様に、中間伝熱管３１の上流側破断面６４と下流側破断面６５との間の領域の外周面が、中間伝熱管３１の内周面の内側に突出し、上流側隙間７０及び下流側隙間７１が形成される。上流側隙間７０は、本発明における「第１開口部」に相当する。下流側隙間７１は、本発明における「第２開口部」に相当する。

＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態３に係る熱交換器の作用について説明する。
熱交換器１では、上流側隙間７０に加えて下流側隙間７１が形成される。そのため、第１冷媒が逆流される場合でも、中間伝熱管外側流路８３及び中間伝熱管内側流路８４を流れる第１冷媒が、スリット部６１に導かれて往来することとなり、攪拌が促進され、熱交換効率が更に向上される。なお、逆流される冷媒が、第１冷媒と異なる熱媒体であってもよい。

また、熱交換器１では、第１冷媒が逆流される場合でも、第１冷媒が下流側破断面６５に当たった際に生じる前縁効果によって、中間伝熱管３１と第１冷媒との熱伝達が促進され、熱交換効率が向上される。

また、熱交換器１では、隣接する２つのスリット部６１は、中間伝熱管３１の互いに異なる方向に押し出される。そのため、中間伝熱管外側流路８３を流れる冷媒と中間伝熱管内側流路８４を流れる第１冷媒との両方を満遍なく攪拌することが可能となり、熱交換効率が更に向上される。

また、熱交換器１では、上流側隙間７０及び下流側隙間７１が、中間伝熱管３１の上流側破断面６４と下流側破断面６５との間の領域を一方向に押し出すという簡易な加工で形成される。そのため、製造工程等の増加が抑制される。

＜変形例＞
図１０は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器の変形例の、軸平行方向における断面図である。なお、図１０では、上流側破断面６４が、中間伝熱管３１の外側に突出し、下流側破断面６５が、中間伝熱管３１の内側に突出する場合を示している。スリット部６１が、図１０に示されるごとく、中間伝熱管３１の上流側破断面６４の下流側に位置する内周面が、中間伝熱管３１の外周面の外側に突出し、中間伝熱管３１の下流側破断面６５の上流側に位置する外周面が、中間伝熱管３１の内周面の内側に突出するように、中間伝熱管３１の上流側破断面６４の下流側に位置する領域と、中間伝熱管３１の下流側破断面６５の上流側に位置する領域と、が中間伝熱管３１の異なる側に押し出されるものであってもよい。

図１１は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器の変形例の、軸平行方向における断面図である。なお、図１１では、上流側破断面６４の下流側が、中間伝熱管３１の外側に突出し、上流側破断面６４の上流側が、中間伝熱管３１の内側に突出する場合を示している。スリット部６１が、図１１に示されるごとく、下流側破断面６５が形成されず、上流側破断面６４のみが形成され、中間伝熱管３１の上流側破断面６４の下流側に位置する内周面が、中間伝熱管３１の外周面の外側に突出し、中間伝熱管３１の上流側破断面６４の上流側に位置する外周面が、中間伝熱管３１の内周面の内側に突出するように、中間伝熱管３１の上流側破断面６４の下流側に位置する領域と、中間伝熱管３１の上流側破断面６４の上流側に位置する領域と、が中間伝熱管３１の異なる側に押し出されるものであってもよい。

なお、隙間７２が形成されるのであれば、図１１のような場合において、中間伝熱管３１の上流側破断面６４の下流側に位置する内周面、及び、中間伝熱管３１の上流側破断面６４の上流側に位置する外周面は、必ずしも中間伝熱管３１の外周面又は内周面から突出する必要はない。隙間７２は、本発明における「第１開口部」に相当する。

実施の形態４．
実施の形態４に係る熱交換器について説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態３と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜熱交換器の構成＞
以下に、実施の形態４に係る熱交換器の構成について説明する。
図１２は、本発明の実施の形態４に係る熱交換器の、軸平行方向における断面図である。図１２に示されるように、中間伝熱管３１は、上流側領域３７と、下流側領域３８と、で構成される。上流側領域３７には、複数のルーバー部５１又は複数のスリット部６１が形成される。下流側領域３８には、ルーバー部５１又はスリット部６１が形成されない。下流側領域３８には、複数の穴４１が形成されてもよく、また、形成されなくてもよく、中間伝熱管３１の外周面及び内周面が平滑であるとよい。

＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態４に係る熱交換器の作用について説明する。
熱交換器１では、中間伝熱管３１の外周面又は内周面から突出するルーバー部５１又はスリット部６１が、中間伝熱管３１の上流側領域３７のみに形成される。そのため、上流側領域３７において、ルーバー部５１又はスリット部６１が、第１冷媒の流れを乱すことで、攪拌が効率良く促進され、また、下流側領域３８において、ルーバー部５１又はスリット部６１が形成されないことで、圧力損失の増加が抑制される。

実施の形態５．
実施の形態５に係る熱交換器について説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態４と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜熱交換器の構成＞
以下に、実施の形態５に係る熱交換器の構成について説明する。
図１３及び図１４は、本発明の実施の形態５に係る熱交換器の、軸直角方向における断面図である。図１３及び図１４に示されるように、仕切部３６は、中間伝熱管３１の外側又は内側に湾曲する。仕切部３６には、複数のルーバー部５１又は複数のスリット部６１が、中間伝熱管３１の外周面又は内周面から、仕切部３６が湾曲する側と異なる側に突出するように形成される。

つまり、図１３に示されるごとく、仕切部３６が中間伝熱管３１の外側に湾曲する場合には、中間伝熱管３１の、破断面５３の下流側に位置する外周面、又は、上流側破断面６４と下流側破断面６５との間の領域に位置する外周面が、中間伝熱管３１の内周面から内側に突出するように、複数のルーバー部５１又は複数のスリット部６１が形成される。また、図１４に示されるごとく、仕切部３６が中間伝熱管３１の内側に湾曲する場合には、中間伝熱管３１の、破断面５３の下流側に位置する内周面、又は、上流側破断面６４と下流側破断面６５との間の領域に位置する内周面が、中間伝熱管３１の外周面から外側に突出するように、複数のルーバー部５１又は複数のスリット部６１が形成される。

＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態５に係る熱交換器の作用について説明する。
外側伝熱管１１に、内側伝熱管２１及び中間伝熱管３１が挿入された後に、外側伝熱管１１の、中間伝熱管３１の外側に位置する領域の一部又は全てが、軸周りの全方向に縮管される際に、或いは、内側伝熱管２１の、中間伝熱管３１の内側に位置する領域の一部又は全てが、軸周りの全方向に拡管される際に、仕切部３６が中間伝熱管３１の外側又は内側に湾曲していると、その湾曲の曲率を大きくするように力が作用する。つまり、湾曲の内側には圧縮力が作用し、湾曲の外側には引張力が作用する。

そのような場合に、ルーバー部５１又は複数のスリット部６１が、中間伝熱管３１の外周面又は内周面から、仕切部３６が湾曲する側と同じ側に突出するように形成されていると、破断面５３の両端５４、５５間、又は、上流側破断面６４の両端６６、６７間と下流側破断面６５の両端６８、６９間に引張力が作用することとなり、その突出量（突出の高さ）が小さくなってしまう。

熱交換器１では、ルーバー部５１又は複数のスリット部６１が、中間伝熱管３１の外周面又は内周面から、仕切部３６が湾曲する側と異なる側に突出するように形成されているため、破断面５３の両端５４、５５間、又は、上流側破断面６４の両端６６、６７間と下流側破断面６５の両端６８、６９間に圧縮力が作用することとなり、その突出量が小さくなることがないため、攪拌の促進が確実化される。

＜変形例＞
仕切部３６に、中間伝熱管３１の外周面又は内周面から、仕切部３６が湾曲する側と異なる側に突出するルーバー部５１又はスリット部６１に加えて、中間伝熱管３１の外周面又は内周面から、仕切部３６が湾曲する側と同じ側に突出するルーバー部５１又はスリット部６１が形成されていてもよい。そのような場合には、中間伝熱管３１が拡管又は縮管される前の状態において、湾曲する側と異なる側に突出するルーバー部５１又はスリット部６１の突出量が、仕切部３６が湾曲する側と同じ側に突出するルーバー部５１又はスリット部６１の突出量と比較して小さくなるように、破断線の長さ等が設定されるとよい。

実施の形態６．
実施の形態６に係る冷凍サイクル装置について説明する。
なお、以下は、実施の形態１〜実施の形態５に係る熱交換器１の適用の一例を説明しているにすぎず、本発明は、実施の形態１〜実施の形態５に係る熱交換器１が、以下に説明されるような冷凍サイクル装置に適用される場合に限定されない。
＜冷凍サイクル装置の構成＞
以下に、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の構成について説明する。
図１５は、本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の、構成の一例を示す図である。図１５に示されるように、冷凍サイクル装置９１は、圧縮機９２と第１熱交換器９３と第２熱交換器９４と絞り装置９５と第３熱交換器９６とが、配管で接続された冷媒循環回路を有する。

圧縮機９２で圧縮された高圧のガス状態の冷媒は、第１熱交換器９３に流入する。第１熱交換器９３において、高圧のガス状態の冷媒は、第１熱交換器９３に供給された熱媒体と熱交換することで、凝縮して液相状態の冷媒となる。液相状態の冷媒は、第２熱交換器９４で、第３熱交換器９６から流入する低温のガス状態の冷媒によって過冷却された後、絞り装置９５に流入し、減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって第３熱交換器９６に流入する。気液二相状態の冷媒は、第３熱交換器９６に供給された熱媒体と熱交換することで、蒸発してガス状態の冷媒となる。ガス状態の冷媒は、第２熱交換器９４で、第１熱交換器９３から流入する高温の液相状態の冷媒によって過熱された後、圧縮機９２に再び流入する。

第１熱交換器９３が熱源側で、第３熱交換器９６が負荷側となってもよく、また、第１熱交換器９３が負荷側で、第３熱交換器９６が熱源側となってもよい。第１熱交換器９３、第２熱交換器９４、及び第３熱交換器９６の少なくともいずれかに、熱交換器１が用いられる。熱交換器１の内側伝熱管外側流路８１に供給される冷媒が、本発明における「第１熱媒体」に相当し、熱交換器１の内側伝熱管内側流路８２に供給される冷媒が、本発明における「第２熱媒体」に相当する。

第２熱交換器９４に熱交換器１が用いられる場合には、第１熱交換器９３から流入する高温の液相状態の冷媒が、内側伝熱管外側流路８１に供給され、且つ、第３熱交換器９６から流入する低温のガス状態の冷媒が、内側伝熱管内側流路８２に供給されてもよく、また、第１熱交換器９３から流入する高温の液相状態の冷媒が、内側伝熱管内側流路８２に供給され、且つ、第３熱交換器９６から流入する低温のガス状態の冷媒が、内側伝熱管外側流路８１に供給されてもよい。

図１６は、本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の、構成の一例を示す図である。また、図１６に示されるように、冷凍サイクル装置９１が、圧縮機９２の吐出側に流路切替装置（例えば、四方弁等）９７を有し、冷媒の循環方向を反転できるものであってもよい。

第２熱交換器９４に、実施の形態３に係る熱交換器１が用いられる場合には、第１熱交換器９３から流入する高温の液相状態の冷媒が、内側伝熱管外側流路８１に供給されるとよい。実施の形態３に係る熱交換器１の内側伝熱管外側流路８１は、スリット部６１が形成されることで、内側伝熱管外側流路８１の流れ方向が反転されても、攪拌の促進が維持される。そのため、流路切替装置９７の切替に伴って流れ方向が反転しない、第３熱交換器９６から流入する低温のガス状態の冷媒ではなく、流路切替装置９７の切替に伴って流れ方向が反転する、第１熱交換器９３から流入する高温の液相状態の冷媒が、内側伝熱管外側流路８１に供給されるとよい。

＜冷凍サイクル装置の作用＞
以下に、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の作用について説明する。
冷凍サイクル装置９１は、冷媒循環回路の熱交換器に、実施の形態１〜実施の形態５に係る熱交換器１が用いられることで、熱交換効率が向上されることとなり、省エネ性等の環境性能が向上され、また、小型化が図られる。

以上、実施の形態１〜実施の形態６について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態又は各変形例を組み合わせることも可能である。

１ 熱交換器、１１ 外側伝熱管、１２ 入口、１３ 出口、２１ 内側伝熱管、２２ 入口、２３ 出口、３１ 中間伝熱管、３２ 入口、３３ 出口、３４ 凸部、３５ 凹部、３６ 仕切部、３７ 上流側領域、３８ 下流側領域、４１ 穴、５１ ルーバー部、５２ 破断線、５３ 破断面、５４、５５ 破断面の両端、５６ 破断面の頂部、５７ 隙間、６１ スリット部、６２ 上流側破断線、６３ 下流側破断線、６４ 上流側破断面、６５ 下流側破断面、６６、６７ 上流側破断面の両端、６８、６９ 下流側破断面の両端、７０ 上流側隙間、７１ 下流側隙間、７２ 隙間、８１ 内側伝熱管外側流路、８２ 内側伝熱管内側流路、８３ 中間伝熱管外側流路、８４ 中間伝熱管内側流路、９１ 冷凍サイクル装置、９２ 圧縮機、９３ 第１熱交換器、９４ 第２熱交換器、９５ 絞り装置、９６ 第３熱交換器、９７ 流路切替装置。

Claims (5)

1. 外側伝熱管の内周面と内側伝熱管の外周面とで、筒状の流路が形成され、該流路を流れる第１熱媒体と、該外側伝熱管の外側又は該内側伝熱管の内側の第２熱媒体と、が熱交換する熱交換器であって、
   前記筒状の流路には、該流路の周方向に亘って凸部と凹部とが交互に形成された中間伝熱管が設けられ、
   前記中間伝熱管の、前記凸部の頂部の少なくとも一部又は前記凹部の底部の少なくとも一部は、前記外側伝熱管及び前記内側伝熱管のうちの前記第２熱媒体に接する伝熱管に当接し、
   前記中間伝熱管の、前記頂部と前記底部との間の一部に、該中間伝熱管の外周面から内周面までを貫通する複数の第１開口部が形成され、
   前記第１開口部は、前記流路の長手方向に沿って千鳥状に設けられており、
   前記中間伝熱管の、前記頂部と前記底部との間の一部に、該中間伝熱管の外周面から内周面までを貫通する線状の第１破断面が形成され、
   前記第１破断面の両端間を結ぶ直線は、前記流路の長手方向と交差し、
   前記中間伝熱管の、前記頂部と前記底部との間の一部で且つ前記第１開口部の下流側に、該中間伝熱管の外周面から内周面までを貫通する複数の第２開口部が形成され、
   前記中間伝熱管の、前記頂部と前記底部との間の一部に、該中間伝熱管の外周面から内周面までを貫通する線状の第２破断面が形成され、
   前記第２破断面の両端間を結ぶ直線は、前記流路の長手方向と交差し、
   複数の前記第１開口部のうち、隣接する２つの第１開口部において、
   上流側の第１開口部は、
   前記中間伝熱管における前記第１破断面の下流側に位置する内周面が、前記中間伝熱管の外周面の外側に突出することによって形成され、
   下流側の第１開口部は、
   前記中間伝熱管における前記第１破断面の下流側に位置する外周面が、該中間伝熱管の内周面の内側に突出することによって形成されており、
   複数の前記第２開口部のうち、隣接する２つの第２開口部において、
   上流側の第２開口部は、
   前記中間伝熱管における前記第２破断面の上流側に位置する外周面が、前記中間伝熱管の内周面の内側に突出することによって形成され、
   下流側の第２開口部は、
   前記中間伝熱管における前記第２破断面の上流側に位置する内周面が、該中間伝熱管の外周面の外側に突出することによって形成されている
   熱交換器。
2. 前記第１破断面は、両端間が上流側に突出する破断面である、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記中間伝熱管の、前記頂部と前記底部との間の領域は、該中間伝熱管の内側又は外側に湾曲し、
   前記中間伝熱管の、前記第１破断面の下流側に位置する内周面又は外周面は、該中間伝熱管の外周面又は内周面から前記湾曲と異なる側に突出する、
   請求項１又は２記載の熱交換器。
4. 前記中間伝熱管は、前記流路の長手方向を２分割する上流側領域と下流側領域とで構成され、
   前記第１開口部は、前記上流側領域のみに形成された、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器を用いた、
   冷凍サイクル装置。

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