JP2007263395A

JP2007263395A - 水冷媒熱交換器

Info

Publication number: JP2007263395A
Application number: JP2006085498A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Abe; 貴幸阿部; Yoshi Fukuhara; 由福原
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】ヒートポンプ給湯機等に用いられるコンパクトで器具内の配置の自由度が高い水冷媒熱交換器を提供する。
【解決手段】水管２と冷媒管３を一体の螺旋状に巻回した熱交モジュール４を複数本備え、各熱交モジュール４の水管２および冷媒管３を水ヘッダー５および冷媒ヘッダー６で並列に接続した。冷媒と水とが対向流で熱交換し、さらに同じ向きへ巻回されているため、冷媒と水との熱交換が連続的になるため熱交換効率が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明はヒートポンプ式給湯機等に用いられる水冷媒熱交換器に関するものである。

従来よりこの種のヒートポンプ式給湯機用の水冷媒熱交換器は、水管と冷媒管を二重螺旋状に冷媒圧縮機の周りに巻回した水冷媒熱交換器（特許文献１）ものがあった。
特開２００２−３７２３１８号公報（図２参照）

この従来の特許文献１に開示された水冷媒熱交換器では、水管と冷媒管の熱交換距離を確保するために螺旋の半径を比較的大きくしなければならず、そのため圧縮機の周囲に圧縮機を囲むように螺旋状の水冷媒熱交換器を配置しなければならなかった。そのため、水冷媒熱交換器の配置場所が一カ所しか設定できず、器具内の配置の自由度が極端に制限されるものであった。

そこで、本発明は安価かつコンパクトで配置の自由度が高い水冷媒熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、水管と冷媒管を一体の螺旋状に巻回した熱交モジュールを複数本備え、各熱交モジュールの水管および冷媒管を水ヘッダーおよび冷媒ヘッダーで並列に接続したものとした。

また、請求項２では、前記熱交モジュールは螺旋状に巻回した水管の外周に冷媒管を螺旋状に巻回した構造とした。

また、請求項３では、前記熱交モジュールは螺旋状に巻回した冷媒管の外周に水管を螺旋状に巻回した構造とした。

また、請求項４では、前記熱交モジュールは水管と冷媒管を二重螺旋状に巻回した構造とした。

本発明によれば、製造の工程が単純で少なく安価で、かつコンパクトで器具内の配置の自由度の高い水冷媒熱交換器を提供することができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この一実施形態では、ヒートポンプ式給湯機の二酸化炭素冷媒やフロン冷媒等の冷媒と貯湯タンクの水あるいは給水そのものとの間で熱交換する水冷媒熱交換器を例にとって説明するものである。

この水冷媒熱交換器１は図１に示すように、水管２がつる巻き螺旋状に巻回され、その外側に水管２の外周に密着するように冷媒管３がつる巻き螺旋状に巻回された熱交モジュール４を複数本備え、各熱交モジュール４のそれぞれの水管２が一対の水ヘッダー５ａ、５ｂで並列に接続されていると共に、それぞれの冷媒管３が一対の冷媒ヘッダー６ａ、６ｂで並列に接続されているものである。冷媒と水との間には各管が二重の隔壁となり、何れか一方に万が一漏れが生じたとしても、他方に混じることがなく安全である。

前記冷媒ヘッダー６ａは図示しないヒートポンプ回路の冷媒圧縮機の出口と連通されており、圧縮機から吐出された冷媒が各熱交モジュール４の冷媒管３に分流され、水管２と熱交換しながら図１の下方向へ螺旋状の内側冷媒管２と外側冷媒管４を流通する。また、給湯用の被加熱水は水ヘッダー５ｂから各熱交モジュール４の水管２に分流され、冷媒流れとは対向するように図１の下から上方向へ螺旋状の水管２を流通する。そして、冷媒と水とが対向流で熱交換し、さらに同じ向きへ巻回されているため、冷媒と水との熱交換が連続的となるため熱交換効率が向上する。

ここで、前記水管２は螺旋軸方向に扁平しており、水管２同士の接触面積を少なくしつつ冷媒管３と接触する螺旋の内外面の伝熱面積を大きくしているものである。

次に、この水冷媒熱交換器１の製造の仕方について説明する。まず、水管２を円筒状の治具に扁平させながらつる巻き螺旋状に巻回し、そして水管２の外周のほぼ全面にシート状ロウ材を介在させて冷媒管３をつる巻き螺旋状に巻回し、これらを仮止めした後に治具から引き抜いて、加熱炉に投入して炉中溶接するようにしてまず熱交モジュール４を製造している。炉中溶接された後は、内側冷媒管２と水流路３、および外側冷媒管４と水流路３とが確実にロウ付けされ、冷媒と水との間の熱交換効率が向上する。

そして、確実にロウ付けされた複数の熱交モジュール４を水ヘッダー５ａ、５ｂ、冷媒ヘッダー６ａ、６ｂに接続し、断熱材でその周囲を囲んで構成されるものである。

このように、製造工程としては一軸に各管を巻き付けていくだけの単純な行程が中心となり、安価に安定した品質で製造可能な水熱交換器１を提供することができる。

そして、コンパクトな熱交モジュール４を並列に設けた構成としているため、図１のように横一列に熱交モジュール４を配置するだけでなく、図２に示すように千鳥状に配置したり、図３に示すように圧縮機の周囲に配置するようにしてもよく、器具内での配置の自由度が高い水冷媒熱交換器１とすることができ、ヒートポンプ給湯機等の器具の小型化を図ることが可能となるものである。

本発明は上記の一実施形態だけに限定されるものではなく、熱交モジュール４は螺旋状の冷媒管を内側にしその外側に水管を螺旋状に巻回す構成や、水管と冷媒管を二重螺旋状としてもよいものである。

また、この水冷媒熱交換器１はヒートポンプ式給湯機用としているが、例えばヒートポンプ式温水暖房機の水冷媒熱交換器としても利用可能である。

本発明の一実施形態の水冷媒熱交換器の説明図。他の一実施形態の水冷媒熱交換器の説明図。他の一実施形態の水冷媒熱交換器の説明図。

符号の説明

１水冷媒熱交換器
２水管
３冷媒路
４熱交モジュール
５水ヘッダー
６冷媒ヘッダー

Claims

水管と冷媒管を一体の螺旋状に巻回した熱交モジュールを複数本備え、各熱交モジュールの水管および冷媒管を水ヘッダーおよび冷媒ヘッダーで並列に接続したことを特徴とした水冷媒熱交換器。
前記熱交モジュールは螺旋状に巻回した水管の外周に冷媒管を螺旋状に巻回した構造であることを特徴とする請求項１記載の水冷媒熱交換器。
前記熱交モジュールは螺旋状に巻回した冷媒管の外周に水管を螺旋状に巻回した構造であることを特徴とする請求項１記載の水冷媒熱交換器。
前記熱交モジュールは水管と冷媒管を二重螺旋状に巻回した構造であることを特徴とする請求項１記載の水冷媒熱交換器。