JP2006336894A - Heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器を備えたヒートポンプ給湯機に関するものである。 The present invention relates to a heat pump water heater provided with a heat exchanger.
従来のヒートポンプ給湯機に、圧縮機、四方弁、水熱交換器、減圧器および空気熱交換器を順次接続して冷凍サイクルを構成するとともに、上記水熱交換器、貯湯タンクおよび水循環ポンプを順次接続して水サイクルを構成したヒートポンプ式給湯機において、ユニット本体内の上記圧縮機、空気熱交換器および送風機の上部に水熱交換器を設置し、この水熱交換器を扁平環状に巻回したパイプによって形成し、このパイプの内側にモータカバーで囲繞した水循環ポンプを設置したものがある(例えば、特許文献1参照)。 A compressor, four-way valve, water heat exchanger, pressure reducer, and air heat exchanger are connected to a conventional heat pump water heater in order to form a refrigeration cycle, and the water heat exchanger, hot water storage tank, and water circulation pump are sequentially connected. In a heat pump water heater connected to form a water cycle, a water heat exchanger is installed above the compressor, air heat exchanger, and blower in the unit body, and the water heat exchanger is wound in a flat ring shape. There is one in which a water circulation pump formed by a pipe is installed and surrounded by a motor cover inside the pipe (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のヒートポンプ給湯機は、空気熱交換器(給湯用熱交換器)の上部に水熱交換器(内部熱交換器)が設置されているため、給湯用熱交換器の高圧高温冷媒の温度と内部熱交換器の低圧側冷媒の温度(外気温より3〜10deg低い)との温度差が非常に大きく、このため、給湯用熱交換器から内部熱交換器への熱交換が発生する。これは、水を加熱するための熱をロスしていることになる。特に、水を高温に加熱するための高圧高温冷媒からの熱のロスは、熱交換ユニットの効率を著しく低下させるという問題があった。
The heat pump water heater described in
また、冬季にヒートポンプ給湯機を長期間使用しない場合は、水の凍結による配管の破壊を防止するため水抜きを行うが、給湯用熱交換器が熱交換ユニットの最下部に配置されている場合は、水が十分に抜けにくく、残水により給湯用熱交換器の水配管が破損し易いという問題もある。
さらに、内部熱交換器が送風室や機械室の上部に配置されているので、電気部品やファンモータ、あるいはサーミスタ交換などのサービスの際に、トップパネルを開けただけではこれらの作業ができないため、サービス性に問題があった。
In addition, when the heat pump water heater is not used for a long time in winter, drain water to prevent the pipe from being damaged due to water freezing, but the hot water heat exchanger is located at the bottom of the heat exchange unit. However, there is also a problem that water is not easily drained and the water piping of the heat exchanger for hot water supply is easily damaged by the remaining water.
In addition, since the internal heat exchanger is located at the top of the blower room and machine room, these services cannot be performed simply by opening the top panel during services such as replacing electrical components, fan motors, or thermistors. There was a problem with serviceability.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、給湯用熱交換器から内部熱交換器への熱ロスを低減することにより熱交換器ユニットの効率を向上させると共に、給湯用熱交換器からの水抜きの際に残水量を低減して凍結による水配管の破壊を防止し、その上サービス性を改善することのできるヒートポンプ給湯機を提供することを目的としたものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and improves the efficiency of the heat exchanger unit by reducing the heat loss from the hot water supply heat exchanger to the internal heat exchanger, and the hot water supply heat. It is an object of the present invention to provide a heat pump water heater that can reduce the amount of residual water when draining water from an exchanger, prevent water piping from being broken due to freezing, and improve serviceability.
本発明に係るヒートポンプ給湯機は、圧縮機、給湯用熱交換器、絞り弁及び蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと、前記給湯用熱交換器の冷媒出口側から前記絞り弁の入口側までの冷媒と前記蒸発器の冷媒出口側から前記圧縮機の吸入側までの冷媒を熱交換する内部熱交換器と、前記給湯用熱交換器の冷媒出口側と前記絞り弁の出口側を接続する内部熱交換器バイパス回路に設けられた流量調節弁とを備え、前記給湯用熱交換器と内部熱交換器とを送風室と機械室の下部に設置すると共に、前記内部熱交換器を給湯用熱交換器の冷媒配管の出口付近に配置したものである。 The heat pump water heater according to the present invention includes a refrigeration cycle in which a compressor, a heat exchanger for hot water supply, a throttle valve, and an evaporator are sequentially connected, and a refrigerant outlet side of the hot water supply heat exchanger to an inlet side of the throttle valve. An internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the refrigerant from the refrigerant outlet side of the evaporator to the suction side of the compressor, and an interior connecting the refrigerant outlet side of the hot water supply heat exchanger and the outlet side of the throttle valve A flow control valve provided in a heat exchanger bypass circuit, and the heat exchanger for hot water supply and the internal heat exchanger are installed in the lower part of the blower chamber and the machine room, and the internal heat exchanger is heated for hot water supply It is arranged near the outlet of the refrigerant pipe of the exchanger.
本発明に係るヒートポンプ給湯機は、内部熱交換器を、給湯用熱交換器の底温である下部に隣接して配置したので、給湯用熱交換器と内部熱交換器との温度差を小さくできるため、給湯用熱交換器から内部熱交換器への伝熱による熱ロスを低減できると同時に、サービス性を向上することができる。また、給湯用熱交換器が内部熱交換器の上に配置されているので、水抜き栓と給湯用熱交換器との間に高低差が得られるため、水抜きの際に残水を少なくできる。さらに、内部熱交換器を機械室に配置しなくてもよいため、機械室内の他の配管の占有スペースを確保できるので構造設計が容易となり、配管どうしの当たりによる異常音の発生を防止することができ、配管の振動応力の裕度が大きくなって信頼性を向上することができる。 In the heat pump water heater according to the present invention, the internal heat exchanger is disposed adjacent to the lower part, which is the bottom temperature of the hot water heat exchanger, so that the temperature difference between the hot water heat exchanger and the internal heat exchanger is reduced. Therefore, heat loss due to heat transfer from the hot water supply heat exchanger to the internal heat exchanger can be reduced, and at the same time, serviceability can be improved. In addition, since the hot water supply heat exchanger is arranged on the internal heat exchanger, there is a difference in height between the water drain plug and the hot water supply heat exchanger, so there is little residual water when draining water. it can. Furthermore, since it is not necessary to place an internal heat exchanger in the machine room, it is possible to secure space occupied by other pipes in the machine room, facilitating structural design, and preventing abnormal noise from being caused between pipes. Therefore, the tolerance of the vibration stress of the pipe is increased and the reliability can be improved.
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係る給湯用熱交換器を備えた給湯室外機の分解斜視図、図2は図1の冷凍サイクル回路と給湯回路の配管系統図である。
図1の給湯室外機の最下段には給湯用熱交換器ユニット11が配置されており、その上部の左側には蒸発器21と外気との熱交換をするために風を送る送風機22が配設された送風室が設けられている。また、給湯用熱交換器ユニット11の上部の右側には送風機22に隣接して圧縮機23が設置され、右側手前には給湯回路の水を循環するポンプ24が配置された機械室が設けられており、給湯タンク(図示せず)からの水を水入口バルブ25を介して室内機内に取入れ、給湯用熱交換器ユニット11に設けた給湯用熱交換器1の水配管2を経て、給湯出口バルブ31から給湯タンクへ戻るようになっている。
また、外郭は、前面にグリル19、左側面に外気の吸込み口を備えたフロントパネル18、右側面から蒸発器21の端部までを覆うバックパネル20、さらにバルブ類を覆うサービスパネル26がそれぞれ取付けられており、最上部にはトップパネル27が配設されている。
[Embodiment 1]
1 is an exploded perspective view of a hot water supply outdoor unit equipped with a hot water supply heat exchanger according to
A hot water supply
The outer shell includes a
図2において、圧縮機23、給湯用熱交換器1、絞り弁28及び蒸発器21は順次接続されて冷凍サイクルを形成しており、また、給湯用熱交換器1の冷媒出口側から絞り弁28の冷媒入口側までの冷媒と、蒸発器21の冷媒出口側と圧縮機23の吸入側までの冷媒を熱交換する内部熱交換器15が設けられている。そして、給湯用熱交換器1の冷媒出口側と絞り弁28の冷媒出口側との間に設けられた内部熱交換器バイパス回路29には流量調節弁31が設けられている。
In FIG. 2, a
上記のように構成した給湯設備において、圧縮機23により高温、高圧になった加熱ガス冷媒は、給湯用熱交換器1の冷媒配管5に流入し、ポンプ24により水入口バルブ25から取り入れられた給湯タンクの水が、給湯用熱交換器1の水配管2を通過する際に熱交換されて水が加熱され、給湯出口バルブ31を経て給湯タンクへ戻る。
また、水へ熱を伝えた冷媒は、絞り弁28により減圧されて蒸発器21に流入し、送風機22により送風された外気から吸熱し、蒸発ガス化されて内部熱交換器15で再加熱されて圧縮機23へ戻る。なお、内部熱交換器15へ流入する高圧冷媒の流量は、流量調整弁30で調整される。
In the hot water supply equipment configured as described above, the heated gas refrigerant that has become high temperature and high pressure by the
In addition, the refrigerant that has transferred heat to the water is decompressed by the throttle valve 28 and flows into the
図3は上記の給湯用熱交換器ユニットの組込み状態を示す斜視図、図4は図3の給湯用熱交換器の説明図、図5は給湯用熱交換器を構成する水配管で、2bは2aを左右方向に裏返した状態を示す。
この水配管2は図6に示すように、外周に複数条(例えば、2〜4条)の山部3aと谷部3bが交互に設けられた山谷部3が、各条ごとに連続して螺旋状に設けられており、両端部には山谷部3が無い平滑部(接続部)が形成され、一方の平滑部の端部は袋状に拡管され後続する水配管2の平滑部が挿入されて連続的に接続できるようになっている。
3 is a perspective view showing an assembled state of the above-described hot water supply heat exchanger unit, FIG. 4 is an explanatory diagram of the hot water supply heat exchanger of FIG. 3, and FIG. 5 is a water pipe constituting the hot water supply heat exchanger. Indicates a state in which 2a is turned upside down.
As shown in FIG. 6, the
再び図4において、高圧冷媒入口部7は、接続部6aを介して複数の冷媒配管5に分岐され、水配管2の外周に設けた各条ごとの山谷部3の谷部3bに嵌め込んで全長にわたって巻き付けられる。そして、冷媒配管5が巻き付けられた水配管2は図5に示すように長円渦巻状に曲げ加工されて接続され、複数の冷媒配管5は合流する接続部6bを介して高圧冷媒出口部8に接続される。なお、4は複数の水配管2の接続部で、長円渦巻状の直線部に位置している。この給湯用熱交換器1においては、給水管2を流れる水と、冷媒配管5を流れる冷媒とは、対向流になるように構成されている。
In FIG. 4 again, the high-pressure
図7は内部熱交換器15の平面図及び側面図で、この内部熱交換器15は2重管構造となっており、高圧冷媒配管16である内管には高圧冷媒が流れ、低圧冷媒配管17である外管には低圧冷媒が流れるようになっている。16aは高圧冷媒入口部、16bは同じく出口部、17aは低圧冷媒入口部、17bは同じく出口部である。なお、高圧冷媒配管(内管)16に低圧冷媒が流れ、低圧冷媒配管(外管)17に高圧冷媒が流れるようにしてもよい。
FIG. 7 is a plan view and a side view of the
図8は給湯用熱交換器1と内部熱交換器15の配置を示す説明図である。
給湯用熱交換器1の下部には、断熱材13を介して内部熱交換器15が配置されており、圧縮機23から吐出された高温高圧の冷媒は、給湯用熱交換器1の上部の高圧冷媒入口部7から流入し、水配管2内を流れる水を加熱して下部の高圧冷媒出口部8から流出したのち、高圧冷媒入口部16aから内部熱交換器15の高圧冷媒配管16に流入し、低圧冷媒配管17内の低圧冷媒と熱交換したのち高圧冷媒出口部16bから流出する。
FIG. 8 is an explanatory view showing the arrangement of the hot water
An
一方、蒸発器21より流出した低圧冷媒は、低圧冷媒入口部17aから低圧冷媒配管17に流入し高圧冷媒配管16を流れる高圧冷媒より熱回収したのち、低圧冷媒出口部17bから流出し、圧縮機23に吸入される。また、水配管2を流れる水は、水配管流入部2cから流入し、冷媒配管5を流れる高温高圧冷媒により加熱されたのち、水配管流出部2dより流出する。なお、12は水抜き栓であり、給湯用熱交換器ユニット11の最下部に設けられ、給湯用熱交換器1の下部と配管接続されている。
On the other hand, the low-pressure refrigerant that has flowed out of the
図9は冷媒に二酸化炭素を用いた場合の給湯用熱交換器1と内部熱交換器15の流路長と温度との関係を示す線図である。図の上部は給湯用熱交換器1内の温度を示し、下部左側は内部熱交換器15内の温度を示す。高温高圧で超臨界状態の冷媒の流れ方向は右から左で、実線で示すように、流入後急激に温度が低下し、その後ピンチポイントを経て徐々に温度が低下していく。流入時の温度は環境条件にもよるが80〜150℃であり、流入後の急激な温度の低下は冷媒の物性値(比熱等)によるものである。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the channel length and temperature of the hot water
一方、水は冷媒に対して対向流のため流れ方向は左から右で、破線で示すように、流れ方向に対して徐々に加熱される。水の最大加熱温度は約90℃である。
高圧冷媒は給湯用熱交換器1を流出後、図の左下にある内部熱交換器15に右端から流入し低圧冷媒と熱交換する。低圧冷媒は高圧冷媒の流れ方向に対して対向流のため流れ方向は左から右で、1点鎖線で示すように、流れ方向に対して徐々に加熱される。
On the other hand, since water flows counter to the refrigerant, the flow direction is left to right and gradually heated with respect to the flow direction as indicated by a broken line. The maximum heating temperature of water is about 90 ° C.
The high-pressure refrigerant flows out of the hot water
本実施の形態においては、給湯用熱交換器1の冷媒及び水が最も低温の位置(下側)に内部熱交換器15を配置したので、内部熱交換器15の低圧側冷媒温度(外気温より3〜10deg低い)との温度差が最も小さく、このため、給湯用熱交換器1から内部熱交換器15への熱交換が最少限に抑制される。これにより、冷媒の熱エネルギーを無駄なく水を加熱するために熱交換することができる。特に、高温に水を加熱する際に高温冷媒からの熱ロスがないので、給湯用熱交換器ユニット11の沸き上げ効率を向上することができる。
In the present embodiment, since the
また、冬期にヒートポンプ給湯機を長期間使用しない場合は、水の凍結による配管の破壊防止のため水抜きを行うが、給湯用熱交換器1が内部熱交換器15の上に配置されているので、水抜き栓12と給湯用熱交換器1との間に高低差が得られるため、水抜きの際に残水を少なくすることができる。このため、残水の凍結による配管の破壊を防止することができ、信頼性を向上することができる。
In addition, when the heat pump water heater is not used for a long time in winter, water is drained to prevent the pipe from being destroyed due to water freezing, but the hot
さらに、内部熱交換器15を機械室に配置しなくてもよいため、機械室内の他の配管の占有スペースを確保できるので配管の構造設計が容易になり、配管どうしの当たりによる異常音の発生を防止することができ、配管の振動応力が大きくなって信頼性を向上することができる。
Furthermore, since the
[実施の形態2]
図10は本発明の実施の形態2に係る給湯用熱交換器の説明図、図11は同じく内部熱交換器の説明図である。なお、実施の形態1と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
給湯用熱交換器1は、実施の形態1の場合と同様に、水配管2の外周に螺旋状に連続的に設けた複数条の山谷部3の谷部3bにそれぞれ冷媒配管5を嵌め込んで巻き付け、長円コイル状に曲げ加工して形成したものである。なお、水配管2の接続部4は長円コイル状の直線部に位置しており、冷媒と水とは対向流になるように構成されている。
また、内部熱交換器15は低圧冷媒配管17の外周に、高圧冷媒配管16を螺旋状に巻き付けて曲げ加工したものである。なお、低圧冷媒配管17の外周に水配管2の場合と同様に山谷部を設け、その谷部に沿って高圧冷媒配管16を巻き付けてもよい。
[Embodiment 2]
FIG. 10 is an explanatory view of a hot water supply heat exchanger according to
As in the case of the first embodiment, the hot water
Further, the
図12は給湯用熱交換器1と内部熱交換器15の配置を示す説明図で、内部熱交換器15は給湯用熱交換器1の下部側方に配置されている。この場合内部熱交換器15の高さを給湯用熱交換器1の高さの2分の1以下とすることが望ましい。
圧縮機23から吐出された高温高圧の冷媒は、給湯用熱交換器1の上部の高圧冷媒入口部7から流入して水配管2内の水を加熱し、下部の高圧冷媒出口部8から流出したのち、内部熱交換器15の高圧冷媒配管16に流入して低圧冷媒配管17内の低圧冷媒と熱交換し、高圧冷媒出口部8から流出する。
FIG. 12 is an explanatory view showing the arrangement of the hot water
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
一方、蒸発器21から流出した低圧冷媒は、低圧冷媒入口部17aから低圧冷媒配管17に流入し、高圧冷媒配管16を流れる高圧冷媒より熱回収したのち低圧配管出口部17bより流出し、圧縮機23に吸入される。また、水は給湯用熱交換器1の下部の水配管流入部2cから水配管2に流入し、冷媒配管5を流れる高圧高温冷媒により加熱され、上部の水配管流出部2dから流出する。なお、水抜き栓12は、給湯用熱交換器ユニット11の下部に配管接続されている。本実施の形態に係る給湯用熱交換器1と内部熱交換器15の流路長と温度との関係は、図9の場合と同様である。
本実施の形態の効果は、実施の形態1の場合と同様である。
On the other hand, the low-pressure refrigerant flowing out of the
The effect of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
[実施の形態3]
図13は本発明の実施の形態3に係る給湯用熱交換器の要部断面図、図14は図13の一部拡大図である。なお、実施の形態1と同じ部分にはこれと同じ符号が付してある。
本実施の形態は、外周に設けた複数条(図には3条の場合が示してある)の山谷部3を各条ごとに連続して螺旋状に設けた水配管2に、3パスの冷媒配管5a,5b,5cを各条の谷部3bに沿ってそれぞれ螺旋状に巻き付け、水配管2と冷媒配管5a,5b,5cとの接触面積を拡大したものである。なお、本実施の形態においては、山谷部3の谷部3bをほぼ逆台形状に形成した。
[Embodiment 3]
FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of a heat exchanger for hot water supply according to
In this embodiment, the
そして、水配管2内の水の流れ方向(矢印で示す)に対して、入口で分岐した冷媒は冷媒配管5a,5b,5c内をそれぞれ螺旋状に対向流となるように逆方向に流れ、出口で再び合流して1本になる。この場合、冷媒にはCO2、HFC、HCFC、HC、H2O等を用いることができるが、これに限定するものではない。
Then, with respect to the flow direction of water in the water pipe 2 (indicated by arrows), the refrigerant branched at the inlet flows in the opposite direction so as to be spirally opposed in the
図14において、水配管2の外周に設けた山谷部3の山部3aの高さHは、冷媒配管5の半径Ro/2以上で直径Ro以下となるようにした。すなわち、谷部3bの山部側斜面3cと冷媒配管5との接触面積を安定して確保するために、山部3aの高さを冷媒配管5の半径Ro/2より大きくしたものである。また、山部3aのスパイラルピッチPは、冷媒配管5の直径Ro以上で直径Roの2倍以下となっている。
In FIG. 14, the height H of the
このように、水配管2の外周に特定範囲のピッチPで、特定範囲の山部3aの高さHで形成した山谷部3に沿って冷媒配管5を巻き付けるので、山谷部3がガイドとなって冷媒配管5を容易に所定の位置に巻き付けて固定することができ、冷媒配管5の過度の偏平化や座屈の発生を防止することができる。
As described above, the
また、山谷部3の谷部3bの底部3dの幅Bを、冷媒配管5の内径Ri以上で、外径Ro+0.24mm以下とした。このように、内径マンドレルの挿入等によって谷部3bの幅Bを冷媒配管5の内径Ri以上とすることにより、冷媒配管5が谷部3bの底部3dに確実に接触すると共に、冷媒配管5を巻き付けるときの張力によって底部3dへの押し付け力が発生し易くなるので、接触熱抵抗を低減することができる。
Furthermore, the width B of the bottom 3d of the
本実施の形態において、水配管2の外周に設けた山谷部3の山部3aの高さHが高すぎて冷媒配管5の直径Roを超えると、熱交換器としてのスペース効率が悪くなってコンパクト化を妨げると共に、山部3aのピッチPが冷媒配管5の直径Ro以下だと冷媒配管5を谷部3bの奥まで嵌め込むことができず、このため、冷媒配管5が谷部3bの底部3dに接触できないため、冷媒配管5と水配管2との接触伝熱面積が低下し、本来の目的を果すことができない。また、山部3aのピッチPが大きすぎて冷媒配管5の直径Roの2倍を超えると、水配管2の単位長さ当たりに対する冷媒配管5の全長が短かくなるので、給湯用熱交換器としての性能が低下し、好ましくない。
In this embodiment, the height H of the
また、本実施の形態は、水配管2の谷部3bと冷媒配管5の接触面積をロウ付け等によって拡大する場合にも、谷部3bの山部側傾斜面3cと冷媒配管5と間のロウ付け隙間を設計することができる。一般に、ロウ付け品質を確保するためには、ロウ付け隙間は0.08mm〜0.12mmとするのが工作上望ましく、このため、冷媒配管5と山部側傾斜面3cとの隙間を両側で0.16mm〜0.24mmとすればよく、したがって、谷部3bの底部3dの幅Bを冷媒配管5の直径Ro+0.16〜0.24mmとすれば好適である。これにより、少ないロウ材で谷部3bと冷媒配管5との接触面積を拡大することができる。
Further, in the present embodiment, even when the contact area between the
また、水配管2の外周に設けた山谷部3は、図13に示すように、水配管2の内部に乱流が発生し易い形状となっているため、乱流促進効果により伝熱性能を向上することができる。
さらに、水配管2に設けた山谷部3の山部3aは、熱交換フインとしても作用するので、フイン効率アップ効果により熱伝導性が向上する。
Further, as shown in FIG. 13, the
Furthermore, since the
本実施の形態によれば、冷媒配管5は水配管1の外周に設けた谷部3bの底部3dに接触すると共に、谷部3bの山部側傾斜面3cと冷媒配管5との最小隙間部分が、直接又はロウ付け等により接触するので、接触部分が3箇所となって伝熱的に接合される。このため、従来の平滑水配管に冷媒配管を巻き付けた給湯用熱交換器に比べて、有効接触伝熱面積を3倍以上に拡大することができ、このため、前述の乱流促進効果やフイン効率向上も相乗効果として作用することにより、単位水配管長さ当りのAK値(伝熱面積×熱通過率)を大幅に向上することができる。
According to the present embodiment, the
ここで、水配管2は、燐脱酸銅平滑管の両端部を固定し、内径側にマンドレルを挿入して捩り加工を加えることにより製造したが、これに限定するものではなく、液圧バルジ加工や鋳鍛造、切削加工、転造加工等、他の配管加工技術により水配管2を製造してもよい。また、水配管2の原材料を内面溝付き管とすれば、好適な効果を奏することができる。
また、水配管2及び冷媒配管5の材質は、燐脱酸銅に限定するものではなく、用途に応じて、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、チタンなどの配管用金属又はそれらの合金等を用いてもよい。
以下に、本実施の形態の実施例について説明する。
Here, the
Further, the material of the
Examples of the present embodiment will be described below.
水配管2は、山谷部3の山部3aの外径SRo:14.0mm、内径SRi:8.0mm、条数:4、山部3aの高さH:2.5mm、山部3aのピッチP:4.8mm、谷部3bの底部3dの幅B:3.0mm、また、冷媒配管5は、外径Ro:3.2mm、内径Ri:2.0mm、冷媒は4パスで、ロウ付けは無し。
本実施例においては、水配管2の山谷部3と冷媒配管5の寸法関係を圧入気味に設定することにより、両者の間にロウ付けを行わなくても、比較的優れた伝熱性能を発揮できた。
The
In this embodiment, by setting the dimensional relationship between the crest and
水配管2は、外径SRo:14.0mm、内径SRi:8.0mm、条数:3、山部3aの高さH:3.0mm、山部3aのピッチP:5.8mm、谷部3bの底部3dの幅B:3.5mm、また、冷媒配管5は、外径Ro:3.6mm、内径Ri:2.4mm、冷媒は3パスで、φ0.8のりん銅を螺旋状に巻き付けてロウ付けした。
The
本実施例においては、伝熱接触部にロウ付けにより伝熱接合を施したので、伝熱性能がさらに向上した。ロウ付けにあたっては、図15(a)に示すように、水配管2の山部3aと冷媒配管5との隙間、あるいは図15(b)に示すように、水配管2の谷部3bの底部3dと冷媒配管5との間の隙間に、ロウ材9又はハンダ材等を巻き付けてもよく、さらには、図16に示すように、水配管2の谷部3bの底部3dと冷媒配管5との間に、リボン状のロウ材9又はハンダ材等を巻き付けるなど、適宜実施することができる。
In this example, heat transfer performance was further improved because heat transfer bonding was performed by brazing the heat transfer contact portion. In brazing, as shown in FIG. 15A, the gap between the
水配管2は、外径SRo:15.0mm、内径SRi:9.0mm、条数:2、山部3aの高さH:3.5mm、山部3aのピッチP:6.2mm、谷部3bの底部3dの幅B:4.0mm、また、冷媒配管5は、外径Ro:4.0mm、内径Ri:2.8mm、冷媒は2パスで、幅:3.5mm、厚み:0.2mmのリボン状のハンダ材9を、図16に示すようにセットしてハンダ付けした。
水配管2は、外径SRo:18.0mm、内径SRi:10.0mm、条数:4、山部3aの高さH:3.5mm、山部3aのピッチP:7.2mm、谷部3bの底部3dの幅B:5.0mm、また、冷媒配管5は、外径Ro:5.0mm、内径Ri:4.0mm、冷媒は2パスで、図16に示すように、水配管2の谷部3bの底部3dと冷媒配管5との間に、例えば、アルミニウム、ハンダ、ロウ材等のリボン状の低融点金属9を巻き付けて接合した。
実施例4においては、水配管2の谷部3bの底部3dと冷媒配管5との間に、アルミニウム、ハンダ、ロウ材等の塑性変形能力の高い低融点金属9を挟むようにしたので、加圧力が十分な場合には、実施例1の場合と同様に、加熱ロウ付けを行わなくても優れた伝熱接合を実現することができる。なお、実施例に示してないが、実験結果によれば、水配管2の山谷部3の山部3aの外径SRoは内径SRiの1.5倍以上2.5倍以下とすることが望ましく、また、水配管2の内径SRiは8mm以上12mm以下とすることが望ましい。
In Example 4, since the low
図17は水配管2の谷部3bに冷媒配管5を加熱ロウ付けした状態を示す説明図である。加熱ロウ付けは、炉中ロウ付け、高周波ロウ付け、ガスバーナーロウ付け等により行うことができる。なお、ハンダ付けの場合も同様である。
FIG. 17 is an explanatory view showing a state in which the
本実施の形態によれば、水配管2の外周に設けた山谷部3及びこれに巻き付けられる冷媒配管5の寸法を適宜設定することにより、両者の間にロウ付けを行うことなく、又は両者の間にアルミニウム、ハンダ、ロウ材等の塑性変形能力の高い低融点金属を介装することにより、加熱ロウ付けを行い、若しくは加圧力により両者を一体に接合するようにしたので、伝熱接合する際に顕著な生産性向上や品質の向上をはかることができ、優れた伝熱性能を発揮することができる。なお、本実施の形態は実施の形態1,2に適用しうることは云う迄もない。
According to the present embodiment, by appropriately setting the dimensions of the
[実施の形態4]
図18は本発明の実施の形態4に係る水配管の外周に設けた山谷部の条数と、これに巻き付ける冷媒配管のパスパターンの事例を示す説明図である。
図18(a)は山谷部3が2条、冷媒配管5が2パスの例、図18(b)は山谷部3が3条、冷媒配管5が3パスの例を示し、図18(c)は山谷部3が3条、冷媒配管5が2パスの例、図18(d)は山谷部3が4条、冷媒配管5が4パスの例、図18(e)は山谷部3が4条、冷媒配管5が2パスの例をそれぞれ示す。これら2〜4パスに分岐された冷媒配管5は、前述のように入口及び出口で統合されてそれぞれ1本になる。
このような水配管2の山谷部3の条数と、これに巻き付けられる冷媒配管5のパス数は、冷媒の流量、流速、圧損などの特性に応じて好適に選択することができる。
[Embodiment 4]
FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of the number of ridges and valleys provided on the outer periphery of the water pipe according to Embodiment 4 of the present invention and the path pattern of the refrigerant pipe wound around this.
FIG. 18A shows an example in which the
The number of ridges and
上述した本発明に係る給湯用熱交換器は、ヒートポンプ式給湯機用の熱交換器に限定するものではなく、水と冷媒に係る熱交換器に広く適用することができる。なお、本発明に係る熱交換器は、外周に断熱テープを巻いたり、断熱材で覆たりすることにより、熱交換性能をさらに向上させることができる。 The heat exchanger for hot water supply according to the present invention described above is not limited to a heat exchanger for a heat pump type hot water heater, and can be widely applied to heat exchangers related to water and refrigerant. In addition, the heat exchanger which concerns on this invention can further improve heat exchange performance by winding a heat insulation tape around an outer periphery, or covering with a heat insulating material.
1 給湯用熱交換器、2 水配管、3 山谷部、3a 山部、3b 谷部、3c 山部側傾斜面、3d 底部、4 接続部、5 冷媒配管、15 内部熱交換器、16 高圧冷媒配管、17 低圧冷媒配管。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記給湯用熱交換器と内部熱交換器とを送風室と機械室の下部に設置すると共に、前記内部熱交換器を給湯用熱交換器の冷媒配管の出口付近に配置したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。 A refrigeration cycle in which a compressor, a hot water supply heat exchanger, a throttle valve, and an evaporator are sequentially connected, a refrigerant from a refrigerant outlet side of the hot water heat exchanger to an inlet side of the throttle valve, and a refrigerant outlet side of the evaporator An internal heat exchanger that exchanges heat from the refrigerant to the compressor suction side, and an internal heat exchanger bypass circuit that connects the refrigerant outlet side of the hot water heat exchanger and the outlet side of the throttle valve A flow control valve,
The hot water supply heat exchanger and the internal heat exchanger are installed below the blower chamber and the machine room, and the internal heat exchanger is disposed in the vicinity of the outlet of the refrigerant pipe of the hot water supply heat exchanger. Heat pump water heater.
The heat pump water heater according to claim 1, wherein the refrigerant flowing through the refrigerant pipe is a carbon dioxide refrigerant.
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008180460A (en) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Daikin Ind Ltd | Method for producing heat exchanger, and heat exchange produced by the method |
JP2009041880A (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Water heat exchanger for water heater |
JP2009236328A (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-15 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Industrial drying system |
JP2010121844A (en) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Panasonic Corp | Refrigerating cycle device |
JP2011021868A (en) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Atago Seisakusho:Kk | Heat exchanger for heat pump water heater |
JP2011106776A (en) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | Double tube type heat exchanger |
JP2011122797A (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Twisted tube-shaped heat exchanger and method for manufacturing the same |
JP2011174631A (en) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | Hot water supply device and draining method of the same |
JP2016085029A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | ダイキン工業株式会社 | Outdoor unit |
WO2018042482A1 (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-08 | 三菱電機株式会社 | Heat pump system |
WO2019102595A1 (en) * | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 三菱電機株式会社 | Heat pump device |
CN110145862A (en) * | 2019-06-13 | 2019-08-20 | 深圳市英尼克电器有限公司 | A kind of double throttle, accurate immediate heating type pure water boiler and heating means |
JPWO2021130957A1 (en) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 |
-
2005
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Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008180460A (en) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Daikin Ind Ltd | Method for producing heat exchanger, and heat exchange produced by the method |
JP2009041880A (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Water heat exchanger for water heater |
JP2009236328A (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-15 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Industrial drying system |
JP2010121844A (en) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Panasonic Corp | Refrigerating cycle device |
JP2011021868A (en) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Atago Seisakusho:Kk | Heat exchanger for heat pump water heater |
JP2011106776A (en) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | Double tube type heat exchanger |
JP2011122797A (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Twisted tube-shaped heat exchanger and method for manufacturing the same |
JP2011174631A (en) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | Hot water supply device and draining method of the same |
JP2016085029A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | ダイキン工業株式会社 | Outdoor unit |
WO2018042482A1 (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-08 | 三菱電機株式会社 | Heat pump system |
JPWO2018042482A1 (en) * | 2016-08-29 | 2018-11-15 | 三菱電機株式会社 | Heat pump system |
WO2019102595A1 (en) * | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 三菱電機株式会社 | Heat pump device |
JPWO2019102595A1 (en) * | 2017-11-24 | 2020-04-02 | 三菱電機株式会社 | Heat pump equipment |
CN110145862A (en) * | 2019-06-13 | 2019-08-20 | 深圳市英尼克电器有限公司 | A kind of double throttle, accurate immediate heating type pure water boiler and heating means |
CN110145862B (en) * | 2019-06-13 | 2023-10-31 | 深圳市英尼克电器有限公司 | Double-throttling accurate instant-heating type pure water boiler and heating method |
JPWO2021130957A1 (en) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | ||
WO2021130957A1 (en) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | 三菱電機株式会社 | Heat exchanger and heat pump type water heater |
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