JP2004060906A - Heat exchanger, and heat pump type water heater equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関し、特にヒートポンプ給湯機内に配設される熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、給湯機としてはガスや電気ヒータを熱源とするものが大勢的であるが、近年エネルギ利用の効率化の要望や、ガスや電気ヒータによる火災等の防止の観点からヒートポンプ給湯機が提案されている。
【0003】
このようなヒートポンプ給湯機は、例えば、圧縮機、蒸発器、膨張弁、及び熱交換器等を有するヒートポンプユニット(以下HPユニットという)と、貯湯タンクを有するタンクユニットとに分離された2つのユニットを備えており、凝縮器で冷媒と水とを熱交換させて貯湯し、この湯を供給できるようにしている。
【0004】
以下、前記凝縮器を熱交換器という。かかる熱交換器の構成例として例えば特開2002−107069号公報に、図8に示すようなものが開示されている。この熱交換器51は、冷媒が流動する冷媒伝熱管(第1伝熱管)52、水が流動する水伝熱管(第2伝熱管)53、及びこれらを支持する図示しない支持部材等により構成されている。これら冷媒伝熱管52及び水伝熱管53は、外観が扁平になるように形成されており、それぞれ冷媒と水とが内部を流動するようになっている。そして、冷媒伝熱管52と水伝熱管53との扁平面を合わせて螺旋状に巻き、支持部材によりこれらを支持している。
【0005】
図9は、前記熱交換器を内部に配置したHPユニットの内部構造を示す正面図である。このような構成の熱交換器51は、螺旋状に積み重ねられて円筒形をしているため、広い底面積と一定の高さを有し、HPユニット54内の大きなスペースを占めている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記HPユニット54を含むヒートポンプ給湯機は、従来から小形化することを要望されており、大きなスペースを占める熱交換器51がHPユニット54の外形寸法を大きくする一因になっていた。
【0007】
本発明は上述のような従来の課題を解消するために成されたものであり、冷媒対水(または冷媒対被熱交換液)熱交換器の形状を改良し、ヒートポンプ給湯機の小形化を図ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、第1流体が流動する流路を有する第1伝熱管と、第2流体が流動する流路を有する第2伝熱管とを備え、この第2伝熱管に第1伝熱管を埋設一体化して結合管と成し、この結合管を渦巻き状に折曲形成して構成した熱交換器であることを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、第1流体が流動する流路を有する第1伝熱管と、第2流体が流動する流路を有する第2伝熱管とを備え、この第2伝熱管に第1伝熱管を埋設一体化して結合管と成し、この結合管を蛇行状に折曲形成して構成した熱交換器であることを特徴とする。
【0010】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の熱交換器において、前記渦巻き状の熱交換器本体を平面形状を呈するように形成したことを特徴とする。
【0011】
請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の熱交換器において、前記渦巻き状の熱交換器本体を曲面形状を呈するように形成したことを特徴とする。
【0012】
請求項5に記載の発明は、請求項1または2に記載の前記熱交換器を、外装ケースの側板内側に配設したヒートポンプ給湯機であることを特徴とする。
【0013】
請求項6に記載の発明は、請求項1または2に記載の前記熱交換器を、外装ケースの底板内側または天板内側に配設したヒートポンプ給湯機であることを特徴とする。
【0014】
請求項7に記載の発明は、請求項1または2に記載の前記熱交換器を、外装ケース内に設けられた隔壁面に沿って配設したヒートポンプ給湯機であることを特徴とする。
【0015】
請求項8に記載の発明は、請求項4に記載の前記熱交換器を、貯湯タンクの外周面に沿って配設したヒートポンプ給湯機であることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
〔実施形態1〕以下、本発明の実施形態1を図面に基づいて説明する。図1は本発明の実施形態1におけるヒートポンプ給湯機の回路図である。
【0017】
図1において、ヒートポンプ給湯機1は、冷媒を圧縮する圧縮機2、冷媒と水とを熱交換させる冷媒対水熱交換器(以下、単に熱交換器という)3、冷媒を膨張させる膨張弁4、冷媒と外気等とを熱交換させる蒸発器5、冷媒の気液分離を行うアキュームレータ6等を有し、これらの構成部品を順次冷媒伝熱管(第1伝熱管)7にて接続してなる冷媒循環回路Aと、貯湯タンク8、循環ポンプ9、及び前記熱交換器3を有し、これらの構成部品を順次水伝熱管(第2伝熱管)12にて接続してなる給湯回路Bとから構成されている。
【0018】
また、このヒートポンプ給湯機1は、HPユニット13とタンクユニット14との2つのユニットを備え、HPユニット13には、前記圧縮機2、熱交換器3、膨張弁4、及び蒸発器5等を収容し、タンクユニット14には、貯湯タンク8及び循環ポンプ9等を収容している。
【0019】
図2は熱交換器の概略構成図、図3は熱交換器のA−A´断面図である。
【0020】
図2、図3において、前記熱交換器3内は、冷媒が流動する冷媒伝熱管(第1伝熱管)7と、水が流動する水伝熱管(第2伝熱管)12とを有し、これらを支持する図示しない支持部材等により構成されている。前記熱交換器3は、3本の冷媒伝熱管7、7、7と、この冷媒伝熱管7より内径の大きな水伝熱管12とを有し、これら伝熱管7、12は、銅のように加工性及び熱伝導性に優れた部材を材料として作製されている。水伝熱管12は、両端部が縮径されるとともに、両端部を除く略全長にわたって3本の冷媒伝熱管7、7、7を埋設している。この水伝熱管12と冷媒伝熱管7、7、7とを一体化した結合管24は、所定の長さを有し、図4に示すように、渦巻き状に巻加工され、渦巻き状の熱交換器本体が平面形状を呈するように形成される。この熱交換器本体は、巻加工を調整することにより円形や長円形にすることができ、さらに長円形の長径と短径を設定することができる。そして熱交換器本体が支持部材(図示せず)により支持される。
【0021】
図4は前記熱交換器を備えたヒートポンプユニットの内部構造を示す正面図、図5はその側面図である。
【0022】
図4において、HPユニット13の外装ケース15内には略中央に隔壁16が設けられ、この隔壁16の左側には、送風機17及び蒸発器5等を有する蒸発器室21、右側には圧縮機2、アキュームレータ6等を有する機械室22が設けられる。機械室22の右端には、右側板の内側に沿って熱交換器3が配設されており、この熱交換器3は、図5に示すように、外装ケース15の右側板にほぼ内接する円盤状をし、全体に断熱材が被せられている。
【0023】
このように本発明の熱交換器3は、渦巻き状に折曲形成したことにより、従来の円筒形の熱交換器51(図7、図8参照)に比べ、容積を小さくすることができ、また、収納するスペースの形状に合わせて形成しているので、従来の円筒形の熱交換器51に比べ、HPユニット13内の収納率を上げて収納できる。これにより、HPユニット13の小形化を図ることができる。
【0024】
以上実施形態1に基づいて、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態1では、熱交換器3を、HPユニット13の右側板の内側スペース形状に合わせて作製しこのスペースに配置しているが、熱交換器を蒸発器室21の底面内側または天面内側形状に合わせて作製し、この底面内側または天面内側に配置するようにしても良い。また、熱交換器を隔壁16の側面形状に合わせて作製してそこに配置するようにしても良い。
【0025】
〔実施形態2〕以下、本発明の実施形態2を図面に基づいて説明する。図7は、実施形態2におけるヒートポンプ給湯機である。なお、実施形態1と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0026】
図7において、ヒートポンプ給湯機は、実施形態1におけるHPユニット13とタンクユニット14とを一体にした給湯ユニット32を備えている。この給湯ユニット32は、圧縮機2、熱交換器33、膨張弁、蒸発器5、貯湯タンク8、及び循環ポンプ9を有し、これらの構成部品が外装ケース34内に収容されている。この外装ケース34には、上室35Aと下室35Bを仕切る仕切り壁36、ならびに底板としての架台37が設けられており、上室35A内には圧縮機2、蒸発器5、及びこの蒸発器5に送風する送風機17等が配置され、下室35B内には熱交換器33、貯湯タンク8、循環ポンプ9等が配置されている。
【0027】
前記貯湯タンク8は、上下部が球面形をした縦長円筒形をしており、支持脚8Aを介して架台37に載置固定されている。
【0028】
前記熱交換器33は、結合管24を渦巻き状に巻回して作製され、この渦巻き状の熱交換器本体が貯湯タンク8底面部の球面形状に合わせた曲面形状を呈するように形成されている。そして、貯湯タンク8の下方に支持部材33Aを介して架台37に載置固定されている。
【0029】
このように熱交換器33を貯湯タンク8の形状に合わせて形成したことにより、貯湯タンク8の下方のスペースに配置してスペースを有効に利用しているので、外装ケース34内の収納性を向上させることができる。これにより、給湯ユニット32の小形化を図ることができる。
【0030】
以上実施形態2に基づいて、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。実施形態2においては、熱交換器33を貯湯タンク8の下方のスペースに配設しているが、貯湯タンク8外周面の曲面形状に合わせて熱交換器本体を曲面形状に形成し、貯湯タンク8の外周面に配設するようにしても良い。
【0031】
実施形態1及び2において、熱交換器3、33は、1本の水伝熱管12と3本の冷媒伝熱管7、7、7を埋設一体化した結合管24を使用して作製されているが、この結合管は、例えば1本の水伝熱管12と2本の冷媒伝熱管7、7を埋設一体化したものであっても良く、それぞれの伝熱管の本数は限定されるものではない。
【0032】
また、熱交換器3、33は、渦巻き状に折曲加工しているが、例えば、図6に示すように、蛇行状に折曲加工しても良い。
【0033】
また、熱交換器3、33に冷媒(第1流体)と水(第2流体)とが循環してこれらの間で熱交換する場合について説明しているが、本発明は「冷媒」、「水」により限定を受けるものではないことを付言する。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ヒートポンプ給湯機の冷媒対水熱交換器を渦巻き状、あるいは蛇行状に折曲形成したことにより、従来の円筒形の熱交換器に比べ容積を小さくすることができるとともに、収納するスペースの形状に合わせて形成できるので、ヒートポンプ給湯機のユニット内に収納しやすくし、且つ収納率を向上させることができる。これにより、ヒートポンプ給湯機のユニットの小形化を図ることができる。
【0035】
また、冷媒対水熱交換器本体を、給湯タンク等ユニット内の構造物の外周形状に合わせて形成したことにより、ユニット内のスペースを無駄なく活用することができ、ユニットの小形化を図ることができる。
【0036】
そして、ヒートポンプ給湯機が小形化されることにより、ヒートポンプ給湯機の設置条件を良くして設置場所の選定をしやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1におけるヒートポンプ給湯機の回路図である。
【図2】図1のヒートポンプユニットの内部構造を示す正面図である。
【図3】図1のヒートポンプユニットの内部構造を示す側面図である。
【図4】図1の熱交換器の概略構成図である。
【図5】図4の熱交換器のA−A´断面図である。
【図6】図4と別の形態における熱交換器の概略構成図である。
【図7】本発明の実施形態2における室外機の内部構造を示す正面図である。
【図8】従来の熱交換器の斜視図である。
【図9】従来の熱交換器を内部に配置したヒートポンプユニットの一例を示す正面図である。
【符号の説明】
1 ヒートポンプ給湯機
3、33 冷媒対水熱交換器
7 冷媒伝熱管(第1伝熱管)
8 貯湯タンク
12 水伝熱管(第2伝熱管)
13 ヒートポンプユニット(HPユニット)
14 タンクユニット
16 隔壁
24 結合管
32 給湯ユニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump water heater, and more particularly, to a heat exchanger provided in the heat pump water heater.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a large number of hot water heaters use a gas or electric heater as a heat source. However, in recent years, a heat pump hot water heater has been proposed from the viewpoint of demand for more efficient use of energy and prevention of a fire or the like by the gas or electric heater. ing.
[0003]
Such a heat pump water heater is, for example, two units separated into a heat pump unit (hereinafter referred to as an HP unit) having a compressor, an evaporator, an expansion valve, a heat exchanger, and the like, and a tank unit having a hot water storage tank. The refrigerant is exchanged heat with water in a condenser to store hot water, so that the hot water can be supplied.
[0004]
Hereinafter, the condenser is referred to as a heat exchanger. As a configuration example of such a heat exchanger, for example, one shown in FIG. 8 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-107069. The
[0005]
FIG. 9 is a front view showing the internal structure of the HP unit in which the heat exchanger is disposed. Since the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the heat pump water heater including the HP
[0007]
The present invention has been made in order to solve the conventional problems as described above, and has improved the shape of a refrigerant-to-water (or refrigerant-to-heat-exchanged liquid) heat exchanger to reduce the size of a heat pump water heater. The purpose is to aim.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to
[0009]
The invention according to
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the heat exchanger according to the first or second aspect, the spiral heat exchanger body is formed to have a planar shape.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the heat exchanger according to the first or second aspect, the spiral heat exchanger main body is formed to have a curved shape.
[0012]
The invention according to
[0013]
The invention according to claim 6 is a heat pump water heater in which the heat exchanger according to
[0014]
The invention according to
[0015]
The invention according to claim 8 is a heat pump water heater in which the heat exchanger according to claim 4 is arranged along the outer peripheral surface of a hot water storage tank.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0017]
In FIG. 1, a heat
[0018]
The heat
[0019]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the heat exchanger, and FIG. 3 is a sectional view of the heat exchanger taken along line AA ′.
[0020]
2 and 3, the
[0021]
FIG. 4 is a front view showing the internal structure of a heat pump unit provided with the heat exchanger, and FIG. 5 is a side view thereof.
[0022]
In FIG. 4, a
[0023]
As described above, since the
[0024]
Although the present invention has been described based on
[0025]
[0026]
In FIG. 7, the heat pump water heater includes a
[0027]
The hot water storage tank 8 has a vertically long cylindrical shape having a spherical upper and lower portion, and is mounted and fixed on a
[0028]
The
[0029]
Since the
[0030]
Although the present invention has been described based on
[0031]
In the first and second embodiments, the
[0032]
Although the
[0033]
Further, the case where the refrigerant (first fluid) and the water (second fluid) are circulated in the
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the refrigerant to water heat exchanger of the heat pump water heater is formed in a spiral or meandering shape, so that the volume is smaller than that of a conventional cylindrical heat exchanger. Since it can be formed according to the shape of the space to be stored, it can be easily stored in the unit of the heat pump water heater and the storage rate can be improved. Thereby, the size of the unit of the heat pump water heater can be reduced.
[0035]
In addition, since the main body of the refrigerant / water heat exchanger is formed in accordance with the outer peripheral shape of the structure in the unit such as a hot water supply tank, the space in the unit can be utilized without waste, and the unit can be downsized. Can be.
[0036]
And since a heat pump water heater is miniaturized, the installation conditions of a heat pump water heater can be improved and the installation place can be easily selected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a heat pump water heater according to
FIG. 2 is a front view showing the internal structure of the heat pump unit of FIG.
FIG. 3 is a side view showing the internal structure of the heat pump unit of FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the heat exchanger of FIG. 1;
FIG. 5 is a sectional view taken along line AA ′ of the heat exchanger of FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a heat exchanger in another form different from FIG.
FIG. 7 is a front view showing an internal structure of an outdoor unit according to
FIG. 8 is a perspective view of a conventional heat exchanger.
FIG. 9 is a front view showing an example of a heat pump unit in which a conventional heat exchanger is disposed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
8 Hot
13 Heat pump unit (HP unit)
14
Claims (8)
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