JP6790129B2 - 熱交換器及びヒートポンプ給湯器 - Google Patents

Description

本発明は、第１の管の内部に第２の管を設けた二重管式の熱交換器、及び、その熱交換器を備えるヒートポンプ給湯器に関するものである。

従来から、第１の管の内部に第２の管を設けた二重管式の熱交換器が存在する。このような熱交換器の一例として、第１の管に水を流通させ、第２の管に冷媒を流通させ、水と冷媒とが熱交換可能に構成されたものがある。

そのようなものとして、「内部に水が流れる水流路と前記水流路内に配設され内部に冷媒が流れる冷媒流路とからなり、前記水と前記冷媒とを熱交換する熱交換器において、前記水流路の壁面に透明性を有する樹脂材料を用いることで、熱交換器の外観上、前記水流路の壁面が透けて前記冷媒流路を構成する冷媒管が見える」ように構成された熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の熱交換器は、第１の管を、透明性を有する樹脂材料で構成することで、第１の管の内部を可視化したものである。そのため、特許文献１に記載の熱交換器においては、第１の管の内部に設けた第２の管を熱交換器の外観から確認することが可能になり、サービス性が向上したものとなっている。

特開２０１３−１１３８７号公報

特許文献１に記載の熱交換器を凝縮器として用いると、冷媒配管である第２の管には高温の冷媒が流通することになる。このとき、第２の管の外周面が第１の管の内周面に接触すると、樹脂材料で形成された第１の管が、第２の管を流通する冷媒の熱によって変形してしまう可能性が生じる。また、第１の管が変形すると、第１の管に孔が形成されてしまうことも考えられる。第１の管に孔が形成されると、第１の管を流通する水が漏洩してしまい、熱交換器としての信頼性が低下する。第１の管を高耐熱性樹脂で形成することも考えられるが、高耐熱性樹脂を用いることによって第１の管に要する費用が増大してしまうことになる。

特許文献１に記載の熱交換器は、第１の管を樹脂材料により透明にしたことでサービス性の向上を図ったものであるが、第１の管の変形については何ら考慮されていなかった。そのため、第１の管を樹脂材料で形成した二重管式の熱交換器においては、信頼性を向上させるために更なる改良が求められる。

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、樹脂製の第１の管と金属製の第２の管とを複雑な構成を採用することなく非接触とするようにした熱交換器、及び、ヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。

本発明に係る熱交換器は、内部を流体が流通する樹脂製の第１の管と、前記第１の管の内部に位置し、内部を冷媒が流通する金属製の第２の管と、前記第１の管及び前記第２の管とは別体として形成されており、前記第１の管の内周面と前記第２の管の外周面との間の一部に設けられた樹脂部材と、を備え、前記樹脂部材は、前記第２の管の冷媒入口から、前記第２の管の全長の５％以下となる範囲までの間に設けられており、前記第１の管及び前記第２の管は、折り曲げ部分を有しており、前記樹脂部材は、前記折り曲げ部分に設けられており、前記第２の管の前記折り曲げ部分の外周側にのみ設けられているものである。

本発明に係るヒートポンプ給湯器は、上記の熱交換器を凝縮器として備えるものである。

本発明に係る熱交換器は、第１の管の内周面と第２の管の外周面との間の一部に、第１の管及び第２の管とは別体として形成された樹脂部材を設けたので、複雑な構成を採用することなく第１の管と第２の管とを非接触にすることができる。

本発明に係るヒートポンプ給湯器は、上記の熱交換器を有しているので、樹脂部材によって第１の管と第２の管とを非接触にできるので、第１の管の変形を抑制でき、信頼性が向上したものとなる。

本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯器の回路構成の一例を概略的に示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の外観構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の内部構成を概略的に示す透視斜視図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の断面構成の一例を概略的に示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の構成の一例を概略的に示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の一部の断面構成の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の冷媒温度分布を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の折り曲げ部分を含む一部の断面構成の他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の折り曲げ部分を含む一部の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の樹脂部材の断面構成の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の樹脂部材の断面構成の他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の樹脂部材の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の樹脂部材の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の樹脂部材の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の折り曲げ部分を含む一部の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の樹脂部材の断面構成の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る第１熱交換器の樹脂部材の断面構成の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。 樹脂の耐熱温度を示す表である。

以下、本発明に係る熱交換器及びヒートポンプ給湯器について、図面を用いて説明する。
なお、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る熱交換器及びヒートポンプ給湯器は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。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。

図１は、本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯器１００の回路構成の一例を概略的に示す冷媒回路構成図である。図１を参照してヒートポンプ給湯器１００について説明する。

＜ヒートポンプ給湯器１００の構成＞
ヒートポンプ給湯器１００は、冷媒回路Ａと、流体回路Ｂと、を有している。なお、流体回路Ｂは、例えば、家庭の水道の蛇口、お風呂等のお湯が必要となる各種の負荷側の少なくとも１つに接続され、負荷側にお湯を供給するように構成されている。また、流体回路Ｂは、水道の配管等の図示省略の給水管に接続され、給水管を介して給水可能に構成されている。

冷媒回路Ａには冷媒配管２０Ａを介して冷媒が循環する。冷媒としては、例えば、二酸化炭素を採用することができる。冷媒回路Ａは、冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、凝縮器（ガスクーラー）として機能する第１熱交換器５０と、絞り装置である絞り装置１０２と、蒸発器として機能する第２熱交換器１０３とを含んで形成される。

圧縮機１０１は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、圧縮機１０１から吐出されて第１熱交換器５０へ送られる。圧縮機１０１は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等で構成することができる。

第１熱交換器５０は、凝縮器として機能し、冷媒回路Ａを流れる高温高圧の冷媒と、流体回路Ｂを流れる流体とで熱交換を行い、冷媒を凝縮させるものである。後段で詳述するが、第１熱交換器５０は、第１の管１０の内部に、第２の管２０を設けた二重管式の熱交換器である。なお、第１の管１０には水などの流体が流通される。また、第２の管２０には冷媒が流通される。
第１熱交換器５０が、本発明の「熱交換器」に相当する。

絞り装置１０２は、第１熱交換器５０から流出した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置１０２は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、絞り装置１０２としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、または、キャピラリーチューブ等を適用することも可能である。

第２熱交換器１０３は、蒸発器として機能し、絞り装置１０２から流出された低温低圧の冷媒と送風機１０５により供給される空気とで熱交換を行い、低温低圧の液冷媒または二相冷媒を蒸発させるものである。第２熱交換器１０３は、例えば、フィン・アンド・チューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート熱交換器等で構成することができる。図１では、第２熱交換器１０３が空気と冷媒とで熱交換を行うフィン・アンド・チューブ型熱交換器である場合を例に示している。

流体回路Ｂには流体配管１０Ａを介して流体が循環する。流体としては、例えば、水、不凍液等を採用することができる。流体回路Ｂは、第１熱交換器５０と、流体を搬送する図示省略のポンプとを含んで形成される。

また、ヒートポンプ給湯器１００は、ヒートポンプ給湯器１００の全体を統括制御する制御装置６０を備えている。具体的には、制御装置６０は、必要とする給湯能力に応じて圧縮機１０１の駆動周波数を制御する。また、制御装置６０は、運転状態に応じて絞り装置１０２の開度を制御する。さらに、制御装置６０は、送風機１０５、図示省略のポンプの駆動を運転状態に応じて制御する。

つまり、制御装置６０は、ユーザーからの運転指示に基づいて、図示省略の各温度センサーや図示省略の各圧力センサーから送られる情報を利用し、各アクチュエーター（圧縮機１０１、絞り装置１０２、送風機１０５、及び、図示省略のポンプ等）を制御するようになっている。なお、制御装置６０は、圧縮機１０１等が搭載されたユニット内に備えてもよいし、別のユニットに備えてもよい。

制御装置６０に含まれる各機能部は、専用のハードウェア、又は、メモリに格納されるプログラムを実行するＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成される。

＜ヒートポンプ給湯器１００の動作＞
次に、ヒートポンプ給湯器１００の動作について説明する。
ヒートポンプ給湯器１００は、負荷側からの指示に基づいて、給湯運転が可能になっている。
なお、各アクチュエーターの動作は、制御装置６０により制御される。

低温低圧の冷媒が圧縮機１０１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機１０１から吐出される。圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１熱交換器５０に流入する。第１熱交換器５０に流入した冷媒は、冷媒回路Ａの一部を形成している第２の管２０を流通し、流体回路Ｂの一部を形成している第１の管１０を流れる流体と熱交換される。このとき冷媒は凝縮されて低温高圧の液冷媒となって第１熱交換器５０から流出する。なお、二酸化炭素を冷媒として使用した場合、冷媒は超臨界状態のまま、温度変化することになる。
一方、第１の管１０に流入した流体は、第２の管２０を流れる冷媒により加温され、負荷側に供給されることになる。

第１熱交換器５０から流出した低温高圧の液冷媒は、絞り装置１０２によって低温低圧の液冷媒（又は二相冷媒）となり、第２熱交換器１０３に流入する。第２熱交換器１０３に流入した冷媒は、第２熱交換器１０３に付設されている送風機１０５により供給される空気と熱交換して、低温低圧のガス冷媒となって第２熱交換器１０３から流出する。第２熱交換器１０３から流出した冷媒は、圧縮機１０１へ再度吸入される。

なお、図１では、冷媒回路Ａにおいて冷媒の流れが一定方向となる場合を例に示しているが、圧縮機１０１の吐出側に流路切替装置を設けて、冷媒の流れを反転可能に構成してもよい。流路切替装置を設けた場合、第１熱交換器５０は蒸発器としても機能することになり、第２熱交換器１０３は凝縮器としても機能することになる。なお、流路切替装置としては、例えば、二方弁の組み合わせ、三方弁の組み合わせ、又は、四方弁を採用することができる。

また、ヒートポンプ給湯器１００に使用する冷媒としては二酸化炭素が望ましいが、二酸化炭素を用いることに限定するものではない。二酸化炭素の他にも、例えば自然冷媒（炭化水素、ヘリウムなど）、塩素を含まない代替冷媒（ＨＦＣ４１０Ａ、ＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａなど）、もしくは既存の製品に使用されているフロン系冷媒（Ｒ２２、Ｒ１３４ａなど）の冷媒も使用可能である。

［第１熱交換器５０の詳細説明］
図２は、第１熱交換器５０の外観構成を概略的に示す斜視図である。図３は、第１熱交換器５０の内部構成を概略的に示す透視斜視図である。図４は、第１熱交換器５０の断面構成の一例を概略的に示す概略図である。図５は、第１熱交換器５０の構成の一例を概略的に示す概略図である。図２〜図５を参照してヒートポンプ給湯器１００が備える本発明の実施の形態に係る第１熱交換器５０の構成について説明する。

第１熱交換器５０は、流体が流れる第１の管１０と、冷媒が流れる第２の管２０と、を備えている。第２の管２０は、第１の管１０の内部に設けられている。つまり、第１熱交換器５０は、上述したように二重管式の熱交換器である。第１の管１０は、流体配管１０Ａと接続され、流体配管１０Ａとともに流体回路Ｂの一部を形成するものである。第２の管２０は、冷媒配管２０Ａと接続され、冷媒配管２０Ａとともに冷媒回路Ａの一部を形成するものである。

図２〜図５に示すように第１熱交換器５０は、第１の管１０及び第２の管２０が複数回折り曲げられて構成されている。なお、図４及び図５では、第１の管１０の折り曲げられた部分を折り曲げ部分１０Ｘとして図示し、第２の管２０の折り曲げられた部分を折り曲げ部分２０Ｘとして図示している。

例えば、第１熱交換器５０は、図２及び図３に示すように、複数回折り曲げた第１の管１０及び第２の管２０を周状に重なるように構成することができる。つまり、外観的には、図２及び図３の紙面上下方向に第１の管１０が重なるように第１熱交換器５０を構成することができる。

例えばまた、第１熱交換器５０は、図４に示すように、第１の管１０及び第２の管２０を中心部に向かって複数回折り曲げて構成することができる。つまり、外観的には、図４の紙面外側から内側に向けて第１の管１０が渦巻き状となるように構成することができる。

例えばまた、第１熱交換器５０は、図５に示すように、第１の管１０及び第２の管２０をジグザグに複数回折り曲げて構成することができる。つまり、外観的には、図５の紙面上下方向に第１の管１０を蛇行させるように重ねて構成することができる。

第１の管１０の端部には、流体が流入される流体入口１０ａ及び流体が流出される流体出口１０ｂが形成されている。第１の管１０は、樹脂材料により作製されたものであり、樹脂製である。なお、第１の管１０を形成する樹脂材料については後段で詳述する。
第２の管２０の端部には、冷媒が流入される冷媒入口２０ａ及び冷媒が流出される冷媒出口２０ｂが形成されている。第２の管２０は、銅又はアルミニウムなどの金属材料により作製されたものであり、金属製である。

なお、図２〜図５では、流体入口１０ａと冷媒入口２０ａとを対応させ、流体出口１０ｂと冷媒出口２０ｂとを対応させて、流体と冷媒とが並行して流れる状態を例に示している。ただし、流体入口１０ａと冷媒出口２０ｂとを対応させ、流体出口１０ｂと冷媒入口２０ａとを対応させて、流体と冷媒とが対向流となるように構成してもよい。

第１熱交換器５０は、凝縮器として機能するため、第２の管２０には高温の冷媒が流通する。第２の管２０の外周面が第１の管１０の内周面に接触すると、樹脂製の第１の管１０が変形してしまいかねない。そこで、第１熱交換器５０は、樹脂部材３０を備えている。

図６は、第１熱交換器５０の一部の断面構成の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図７は、第１熱交換器５０の冷媒温度分布を示すグラフである。図６及び図７を参照して樹脂部材３０の好ましい設置位置について説明する。図７では、縦軸に冷媒温度を、横軸に第１熱交換器５０の距離の無次元数を、それぞれ示している。

なお、図６では、第１の管１０における流体の流れを実線矢印で、第２の管２０における冷媒の流れを破線矢印で、それぞれ表している。また、図６では、樹脂部材３０が第１の管１０の内周面に設置された状態を例に示している。さらに、図６では、第１の管１０及び第２の管２０を流路に沿った方向で切った断面を概略的に示している。

樹脂部材３０は、第１の管１０及び第２の管２０とは別体として第１の管１０の内部に設けられている。つまり、樹脂部材３０は、第２の管２０の外周面の一部を変形させたり、第１の管１０の内周面の一部を変形させたりすることで形成されたものではない。また、樹脂部材３０は、第１の管１０の内周面と第２の管２０の外周面との間の一部に設けられている。つまり、樹脂部材３０は、第１の管１０の内周面と第２の管２０の外周面との間の全部に設けられたものではない。

樹脂部材３０は、第２の管２０の外周面と第１の管１０の内周面とを非接触とするものである。樹脂部材３０を設置することにより、第２の管２０の外周面と第１の管１０の内周面との接触が回避でき、第２の管２０を流れる冷媒の熱が第１の管１０に伝達されることがない。そのため、第２の管２０に高温の冷媒が流れても、その熱が第１の管１０に伝達されることがなく、樹脂製の第１の管１０が変形することがない。

第１熱交換器５０が凝縮器又はガスクーラーとして機能している場合、冷媒は、第１熱交換器５０の入口で最も高い温度となる。冷媒は、第１熱交換器５０を進むにつれて、徐々に温度が下がって行く。そして、第１熱交換器５０をある程度進むと、冷媒温度は流出するまでほぼ一定の状態となる。そのため、第２の管２０を流れる冷媒の温度が最も高い状態となっている部分に樹脂部材３０を設置すれば、第２の管２０を流れる冷媒の熱が第１の管１０に伝達してしまう可能性が低くなる。

そこで、図７に示すように、樹脂部材３０を、第２の管２０の冷媒入口２０ａから第２の管２０の全長の５％以下となる範囲までの間に少なくとも設けるとよい。これにより、第２の管２０を流れる冷媒の温度が最も高い状態となっている部分に樹脂部材３０が設置されることになり、第２の管２０を流れる冷媒の熱が第１の管１０に伝達されにくくなり、第１の管１０の変形が抑制できることになる。また、樹脂部材３０の低減も可能になる。

次に、樹脂部材３０の設置位置の別の例について説明する。
図８は、第１熱交換器５０の折り曲げ部分を含む一部の断面構成の他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図９は、第１熱交換器５０の折り曲げ部分を含む一部の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図８及び図９を参照して樹脂部材３０の具体的な設置位置について説明する。

なお、図８及び図９では、樹脂部材３０が第１の管１０の内周面に設置された状態を例に示している。さらに、図８及び図９では、第１の管１０及び第２の管２０を流路に沿った方向で切った断面を概略的に示している。

図２〜図５に示したように、第１熱交換器５０は、第１の管１０及び第２の管２０が複数回折り曲げられている。そのため、第１熱交換器５０では、第１の管１０の折り曲げ部分１０Ｘ及び第２の管２０の折り曲げ部分２０Ｘにおいて、第１の管１０と第２の管２０とが接触しやすい。そこで、樹脂部材３０の設置位置を特に限定するものではないが、図８及び図９に示すように、樹脂部材３０を、少なくとも折り曲げ部分１０Ｘ及び折り曲げ部分２０Ｘに設置するとよい。

ただし、図８及び図９に示すように、樹脂部材３０を、第１の管１０の折り曲げ部分１０Ｘ及び第２の管２０の折り曲げ部分２０Ｘだけでなく、第１の管１０及び第２の管２０の直線部分に設けてもよい。こうすることで、更に第１の管１０と第２の管２０との接触を回避できる。

また、第１熱交換器５０においては、折り曲げ部分１０Ｘ及び折り曲げ部分２０Ｘの流体の流れの外側で第１の管１０と第２の管２０とが接触しやすい。折り曲げ部分１０Ｘを流体が流れる際、及び、折り曲げ部分２０Ｘを冷媒が流れる際に、第１の管１０及び第２の管２０のそれぞれに遠心力が働き、第１の管１０及び第２の管２０のそれぞれが外側に変形しようとするからである。そこで、図９に示すように、樹脂部材３０を、少なくとも第１の管１０を流通する流体の流れの外側に設けるとよい。こうすることで、第１の管１０と第２の管２０との接触を更に簡易な構成で回避できる。

なお、図８及び図９で説明した樹脂部材３０の設置位置に加えて、図７で説明した樹脂部材３０の設置位置を追加してもよい。こうすれば、熱の影響が大きい部位における第１の管１０と第２の管２０との接触を簡易な構成で回避できることになる。

なお、樹脂部材３０の設置個数を特に限定するものではない。樹脂部材３０の設置個数が少ないほど、費用が低減されることになる。また、樹脂部材３０の設置個数が限定されているような場合には、図９に示すように、樹脂部材３０を、少なくとも第１の管１０を流通する流体の流れの外側に設ければよい。さらに、第１の管１０及び第２の管２０を流路に沿った方向で切った樹脂部材３０の断面形状を特に限定するものではない。例えば、樹脂部材３０を、図６、図８及び図９に示すように断面多角形状に形成することができる。あるいは、樹脂部材３０を、断面円形状として形成してもよい。また、樹脂部材３０を、断面多角形状として、多角形のそれぞれの角部を丸めた形状としてもよい。

次に、樹脂部材３０の形状について説明する。
図１０は、第１熱交換器５０の樹脂部材３０の断面構成の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図１０では、第１の管１０及び第２の管２０を流路と直交する方向で切った断面を概略的に示している。

図１０に示すように、樹脂部材３０は、断面形状を円環状として形成することができる。樹脂部材３０を断面円環状に形成することで、樹脂部材３０を第１の管１０の内周面の一部の全周に渡って設置することが可能になる。このときの設置状態は、図６及び図８に対応している。

図１１は、第１熱交換器５０の樹脂部材３０の断面構成の他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図１１では、第１の管１０及び第２の管２０を流路と直交する方向で切った断面を概略的に示している。

図１１に示すように、樹脂部材３０は、断面形状を半円環状として形成することができる。樹脂部材３０を断面半円環状に形成することで、樹脂部材３０を第１の管１０の内周面の一部の外側にのみ設置することが可能になる。このときの設置状態は、図９に対応している。
なお、図１１では、２本の第２の管２０が第１の管１０の内部に設けられている場合を例に示している。このように、２本の第２の管２０を設けるようにしてもよく、第２の管２０の本数を特に限定するものではない。

図１２は、第１熱交換器５０の樹脂部材３０の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図１３は、第１熱交換器５０の樹脂部材３０の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図１４は、第１熱交換器５０の樹脂部材３０の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図１２〜図１４では、第１の管１０及び第２の管２０を流路と直交する方向で切った断面を概略的に示している。

図１２〜図１４に示すように、樹脂部材３０は、断面形状が円環状であり、流体の流れ方向に沿った溝３０Ａを有している。樹脂部材３０を円環状に形成しているため、図１０と同様に、樹脂部材３０を第１の管１０の内周面の一部の全周に渡って設置することが可能になる。また、樹脂部材３０は溝３０Ａを有しているため、流体が樹脂部材３０によって妨げられてしまうことを抑制できる。

樹脂部材３０は、第１の管１０の内部に設置されるため、流体の流れに対しては抵抗体となってしまう。そこで、図１２〜図１４に示すように、樹脂部材３０に溝３０Ａを形成することで、流体の流れを円滑にしている。
なお、溝３０Ａの形状、大きさ、個数を特に限定するものではなく、樹脂部材３０の形状、大きさ、個数に応じて決定すればよい。また、複数の樹脂部材３０を、それぞれ間隔を空けて周状に設けることで溝３０Ａを形成するようにしてもよい。この場合、樹脂部材３０は、円環状とはならない。

また、第１の管１０及び第２の管２０を流路と直交する方向で切った樹脂部材３０の断面形状を特に限定するものではない。例えば、図１０及び図１１に示すように、樹脂部材３０の内周面が平面となるように樹脂部材３０を形成することができる。あるいは、図１２及び図１３に示すように、樹脂部材３０の断面形状が多角形状となるように樹脂部材３０を形成してもよい。また、図１４に示すように、樹脂部材３０の断面形状を円弧形状が含まれる形状として樹脂部材３０を形成してもよい。

図１５は、第１熱交換器５０の折り曲げ部分を含む一部の断面構成の更に他の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図１５を参照して樹脂部材３０について説明する。なお、図１５では、図６、図８及び図９で示した場合とは異なり、樹脂部材３０が第２の管２０の外周面に設置された状態を例に示している。また、図１５では、第１の管１０及び第２の管２０を流路に沿った方向で切った断面を概略的に示している。

図６、図８及び図９では、第１の管１０の内周面に樹脂部材３０を設置した場合を例に示したが、図１５では、第２の管２０の外周面に樹脂部材３０を設置した場合を例に示している。すなわち、樹脂部材３０は、第２の管２０の外周面に設置されることで、第１の管１０の内周面と第２の管２０の外周面との間の一部に設けられる。なお、樹脂部材３０の機能については、図６〜図９で説明した通りである。

樹脂部材３０の設置位置を特に限定するものではないが、図１５に示すように、樹脂部材３０を、少なくとも折り曲げ部分１０Ｘ及び折り曲げ部分２０Ｘを含んだ位置に設置するとよい。こうすることで、第１の管１０と第２の管２０との接触を回避できる。

なお、樹脂部材３０の流体の流れ方向に沿った長さを特に限定するものではないが、図１５に示すように樹脂部材３０の流体の流れ方向に沿った長さを図６、図８及び図９に示す樹脂部材３０よりも長くして樹脂部材３０を形成してもよい。あるいは、図６、図８及び図９で示した樹脂部材３０を、第２の管２０の外周面に設置するようにしてもよい。
また、樹脂部材３０の設置個数を特に限定するものではない。さらに、第１の管１０及び第２の管２０を流路に沿った方向で切った樹脂部材３０の断面形状を特に限定するものではない。例えば、樹脂部材３０を、図１５に示すように断面多角形状に形成してもよいし、断面に円弧形状を含めて形成してもよい。

次に、樹脂部材３０の形状について説明する。
図１６及び図１７は、第１熱交換器５０の樹脂部材３０の断面構成の一例を拡大して概略的に示す縦断面図である。図１６及び図１７では、第１の管１０及び第２の管２０を流路と直交する方向で切った断面を概略的に示している。

図１６及び図１７に示すように、樹脂部材３０は、断面形状を円環状として形成することができる。樹脂部材３０を断面円環状に形成することで、樹脂部材３０を第２の管２０の外周面の一部の全周に渡って設置することが可能になる。図１６に示す樹脂部材の設置状態は、図１５に対応している。

なお、図１７では、２本の第２の管２０が第１の管１０の内部に設けられている場合を例に示している。このように、２本の第２の管２０を設けた場合には、断面円環状の樹脂部材３０をそれぞれの第２の管２０の外周に設けてもよいが、図１７に示すように、断面円環状の樹脂部材３０を２本の第２の管２０に共通して２本の第２の管２０の外周に設けてもよい。なお、第２の管２０の本数を特に限定するものではない。

［第１の管１０を形成する樹脂材料］
樹脂部材３０は、耐熱温度が１００度以上の樹脂を用いて形成するものとする。耐熱温度が１００度以上の樹脂を用いて樹脂部材３０を形成すれば、ヒートポンプ給湯器１００にどのような冷媒を用いたとしても、第１熱交換器５０に流入する冷媒の熱によって樹脂部材３０が変形することがない。

図１８は、樹脂の耐熱温度を示す表である。図１８に示すように、耐熱温度が１００度以上となる樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、アセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などがある。したがって、冷媒回路Ａに循環させる冷媒の種類に応じて、樹脂部材３０を形成する樹脂を選定するとよい。

［第１熱交換器５０又はヒートポンプ給湯器１００が奏する効果］
第１熱交換器５０は、内部を流体が流通する樹脂製の第１の管１０と、第１の管１０の内部に位置し、内部を冷媒が流通する金属製の第２の管２０と、第１の管１０及び第２の管２０とは別体として形成されており、第１の管１０の内周面と第２の管２０の外周面との間の一部に設けられた樹脂部材３０と、を備えたものである。
そのため、第１熱交換器５０によれば、第１の管１０の内周面と第２の管２０の外周面との間の一部に、第１の管１０及び第２の管２０とは別体として形成された樹脂部材３０を設けたので、複雑な構成を採用することなく第１の管１０と第２の管２０とを非接触にすることができる。また、第１熱交換器５０によれば、複雑な構成を採用する場合に比較して安価に第１の管１０と第２の管２０とを非接触にできる。

第１熱交換器５０によれば、樹脂部材３０が、第１の管１０とは異なる樹脂で形成されているので、第１の管１０を変形することなく、第１の管１０と第２の管２０とを非接触にすることができる。

第１熱交換器５０によれば、樹脂部材３０が、第２の管２０の冷媒入口２０ａから、第２の管２０の全長の５％以下となる範囲までの間に設けられているので、冷媒の熱によって影響を受けやすい位置に樹脂部材３０が設置されることになり、第２の管２０を流れる冷媒の熱を第１の管１０に伝達されにくくできる。

第１熱交換器５０によれば、樹脂部材３０が、耐熱温度が１００度以上の樹脂で形成されているので、第１熱交換器５０に流入する冷媒の熱によっても樹脂部材３０が変形することがない。よって、第１熱交換器５０によれば、第１の管１０と第２の管２０との非接触状態を長期間にわたって維持できることになる。

第１熱交換器５０は、第１の管１０が折り曲げ部分１０Ｘを有し、第２の管２０が折り曲げ部分２０Ｘを有しており、樹脂部材３０が、折り曲げ部分１０Ｘ及び折り曲げ部分２０Ｘに設けられている。そのため、第１熱交換器５０によれば、接触しやすい箇所に樹脂部材３０を設置することとなり、第１の管１０と第２の管２０とを効果的に非接触にすることができる。

第１熱交換器５０によれば、樹脂部材３０が、第２の管２０の折り曲げ部分２０Ｘの外周側にのみ設けられているので、第１の管１０と第２の管２０との接触を更に簡易な構成で回避できる。

第１熱交換器５０は、樹脂部材３０が、第１の管１０の内周面に設けられているので、特別な部材などを用いることなく、樹脂部材３０を第１の管１０の内部に設置することができる。

第１熱交換器５０は、樹脂部材３０が、第２の管２０の外周面に設けられているので、特別な部材などを用いることなく、樹脂部材３０を第１の管１０の内部に設置することができる。

第１熱交換器５０によれば、樹脂部材３０には、流体の流れ方向に沿った溝３０Ａが少なくとも一部に形成されているので、樹脂部材３０を設置したことによる圧力損失を低減でき、流体の流れが円滑化される。

ヒートポンプ給湯器１００によれば、第１熱交換器５０を凝縮器（ガスクーラー）として備えているので、第１の管１０の変形が抑制され、信頼性が向上したものとなる。また、第１熱交換器５０が備える樹脂部材３０が複雑な構成ではないため、その分安価に作成されることになる。

以上、本発明の特徴を実施の形態として説明したが、具体的な構成は、説明した実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

１０ 第１の管、１０Ａ 流体配管、１０Ｘ 折り曲げ部分、１０ａ 流体入口、１０ｂ 流体出口、２０ 第２の管、２０Ａ 冷媒配管、２０Ｘ 折り曲げ部分、２０ａ 冷媒入口、２０ｂ 冷媒出口、３０ 樹脂部材、３０Ａ 溝、５０ 第１熱交換器、６０ 制御装置、１００ ヒートポンプ給湯器、１０１ 圧縮機、１０２ 絞り装置、１０３ 第２熱交換器、１０５ 送風機、Ａ 冷媒回路、Ｂ 流体回路。

Claims (6)

1. 内部を流体が流通する樹脂製の第１の管と、
   前記第１の管の内部に位置し、内部を冷媒が流通する金属製の第２の管と、
   前記第１の管及び前記第２の管とは別体として形成されており、前記第１の管の内周面と前記第２の管の外周面との間の一部に設けられた樹脂部材と、を備え、
   前記樹脂部材は、前記第２の管の冷媒入口から、前記第２の管の全長の５％以下となる範囲までの間に設けられており、
   前記第１の管及び前記第２の管は、折り曲げ部分を有しており、
   前記樹脂部材は、前記折り曲げ部分に設けられており、前記第２の管の前記折り曲げ部分の外周側にのみ設けられている
   熱交換器。
2. 前記樹脂部材は、
   前記第１の管とは異なる樹脂で形成されている
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記樹脂部材は、
   耐熱温度が１００度以上の樹脂で形成されている
   請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記樹脂部材は、
   前記第１の管の内周面に設けられている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 前記樹脂部材は、
   流体の流れ方向に沿った溝が少なくとも一部に形成されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器を凝縮器として備える
   ヒートポンプ給湯器。

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