JP2010223492A - Water heat exchanger and heat pump type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器と、この水熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯装置とに関する。 The present invention relates to a water heat exchanger that performs heat exchange between a refrigerant and water, and a heat pump hot water supply apparatus that includes the water heat exchanger.
従来、ヒートポンプ式給湯装置に使用される水熱交換器は、冷媒が流れる冷媒用伝熱管と水が流れる水用伝熱管とをろう付けにより直接接触させたり、あるいは水用伝熱管の内部に冷媒用伝熱管を挿入したりして伝熱を促進し、熱交換させていた。 Conventionally, a water heat exchanger used in a heat pump type hot water supply apparatus is such that a refrigerant heat transfer tube through which a refrigerant flows and a water heat transfer tube through which water flows are brought into direct contact with each other by brazing, or the refrigerant is placed inside the water heat transfer tube. Heat transfer tubes were inserted to promote heat transfer and exchange heat.
しかしながら、このような構造であると、水熱交換器の製造方法や形状が複雑であり、それゆえ、製造時の仕掛り管理が複雑になる。この結果、水熱交換器の製造性が悪くなるとともに製造コストが高くなる。 However, with such a structure, the manufacturing method and shape of the water heat exchanger are complicated, and therefore, in-process management at the time of manufacture becomes complicated. As a result, the manufacturability of the water heat exchanger deteriorates and the manufacturing cost increases.
また、形状の複雑化に起因して、ヒートポンプ式給湯機内における水熱交換器の配置構造が複雑になるという問題がある。 Moreover, due to the complicated shape, there is a problem that the arrangement structure of the water heat exchanger in the heat pump type hot water heater becomes complicated.
一方、水熱交換器としてフィンチューブ式熱交換器としたものが提案されている。(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, a fin-tube heat exchanger has been proposed as a water heat exchanger. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に開示されている構造では、フィンに冷媒用伝熱管と水用伝熱管とがそれぞれ1本設けられている。このため、この構造では、冷媒と水との間で、充分な熱の交換量を得ることができない。
In the structure disclosed in
本発明の目的は、製造性が悪化することを抑制し、製造コストの高騰化を抑制し、配置構造が複雑になることを抑制できる水熱交換器を提供することである。また、他の発明の目的は、製造性が悪化することを抑制し、製造コストの高騰化を抑制し、スペース効率がよい水熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a water heat exchanger that suppresses deterioration of manufacturability, suppresses an increase in manufacturing cost, and suppresses an arrangement structure from becoming complicated. Another object of the present invention is to provide a heat pump hot water supply apparatus that includes a water heat exchanger that suppresses deterioration of manufacturability, suppresses an increase in manufacturing cost, and has good space efficiency.
請求項1に記載の水熱交換器は、フィン群と、冷媒用伝熱管と、水用伝熱管とを備える。前記フィン群は、一方向に長いフィンを複数具備し、かつ、前記複数のフィンが互いに長手方向を揃えた姿勢で互いに隙間を存して積層される。前記冷媒用伝熱管は、全ての前記フィンを当該フィンの積層方向に貫通するとともに前記フィンの長手方向に蛇行状に形成され、内部を冷媒が流動する。前記水用伝熱管は、全ての前記フィンを当該フィンの積層方向に貫通して前記冷媒用伝熱管に隣接し、かつ、前記フィンの長手方向に蛇行状に形成されて内部を水が流動する。前記各フィンにおいて互いに隣り合う前記冷媒用伝熱管間に、熱遮断手段を設ける。
The water heat exchanger according to
請求項4に記載のヒートポンプ式給湯装置は、冷凍サイクルと、流入部と、流出部とを備える。前記冷凍サイクルは、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の水熱交換器と、圧縮機と、膨張弁と、空気熱交換器とを備える。前記流入部は、前記水熱交換器の水用伝熱管に接続されて前記水用伝熱管に送水する。前記流出部は、前記水熱交換器の水用伝熱管に接続されて前記水用伝熱管から流出する水を外部へ導く。
The heat pump type hot water supply apparatus according to
本発明は、製造性が悪化することを抑制し、製造コストの高騰化を抑制し、スペース効率のよい水熱交換器を提供できる。また、他の発明は、製造性が悪化することを抑制し、製造コストの高騰化を抑制し、配置構造が複雑になることを抑制できる水熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯装置を提供できる。 The present invention can suppress deterioration of manufacturability, suppress an increase in manufacturing cost, and provide a space-efficient water heat exchanger. Moreover, other invention can provide a heat pump type hot water supply apparatus provided with the water heat exchanger which suppresses that manufacturability deteriorates, suppresses the increase in manufacturing cost, and can suppress that a layout structure becomes complicated.
本発明の第1の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を、図1〜5を用いて説明する。図1は、ヒートポンプ式給湯装置10を概略的に示す概略図である。 図1に示すように、ヒートポンプ式給湯装置10は、圧縮機1と、水熱交換器3と、内部熱交換器4と、膨張弁5と、空気熱交換器6と、送水管部8と、ポンプ9と、貯湯タンク12とを備えている。
A heat pump hot water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic view schematically showing a heat pump hot water supply apparatus 10. As shown in FIG. 1, the heat pump hot water supply apparatus 10 includes a
圧縮機1と水熱交換器3と内部熱交換器4と膨張弁5と空気熱交換器6とは、冷凍サイクル11を構成している。具体的には、圧縮機1は、冷媒管部2を介して、順次、水熱交換器3、内部熱交換器4、膨張弁5、空気熱交換器6に接続されている。冷凍サイクル11は、冷媒の一例として二酸化炭素(CO2)を用いる。
The
送水管部8は、当該水熱交換器3に設けられている。ポンプ9は、送水管部8の一端部側に設けられている。貯湯タンク12は、送水管部8の他端部側に設けられている。ポンプ9によって送水管部8内を水Wが流動する。当該水Wは、送水管部8を通る際に水熱交換器3を通って熱交換された後、貯湯タンク12に貯められる。水熱交換器3の構造についは、後で詳細に説明する。
The water
ヒートポンプ式給湯装置10では、圧縮機1から吐出された高温高圧のガス状冷媒Lは、水熱交換器3内に流入する。冷媒Lは、水熱交換器3内を流れる過程で、送水管部8内を流れる水と熱交換をする。
In the heat pump hot water supply apparatus 10, the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant L discharged from the
水熱交換器3を出た冷媒Lは、水Wと熱交換することによって温度が低下しており、液状である。この冷媒Lは、ついで、内部熱交換器4に流入する。冷媒Lは、内部熱交換器4内を流れる過程で、後述される空気熱交換器6から出た冷媒Lとの間で熱交換され、さらに温度が低下する。
The refrigerant L that has exited the
内部熱交換器4を出た冷媒Lは、膨張弁5にいたる。冷媒Lは、膨張弁5によって減圧された後、空気熱交換器6内に流入し、蒸発してガス状になる。ついで、空気熱交換器6を出た冷媒は、内部熱交換器4に流入する。内部熱交換器4に流入した冷媒は、加熱される。内部熱交換器4を出た冷媒は、圧縮機1に吸い込まれる。
The refrigerant L exiting the
ヒートポンプ式給湯装置10では、上記動作によって、送水管部8に供給される水Wの温度を上昇している。水熱交換器3で温度が上昇した水Wは、貯湯タンク12内に貯められる。
In the heat pump hot water supply apparatus 10, the temperature of the water W supplied to the water
ついで、水熱交換器3の構造について、具体的に説明する。図2は、水熱交換器3を示す斜視図である。図2に示すように、水熱交換器3は、フィン群20と、冷媒用伝熱管30と、水用伝熱管40とを備えている。
Next, the structure of the
フィン群20は、複数のプレートフィン21を備えている。プレートフィン21は、全て同様の構造であってよい。プレートフィン21は、一方向に長い形状の板部材であり、一例として長方形状である。プレートフィン21は、一例としてアルミ材で形成されている。なお、アルミ材に限定されるものではなく、例えば銅で形成されてもよく、好ましくは熱の伝導率が良い材料が用いられる。
The
プレートフィン21において、長手方向を矢印Aで示す。長手方向Aと直交する方向を幅方向Bとする。各プレートフィン21は、互いに接触しないように、例えば平行に積層されている。各プレートフィン21は、積層方向に同じ姿勢である。
The longitudinal direction of the
冷媒用伝熱管30は、冷媒管部2の一部を構成しており、内部を冷媒が流動する。冷媒用伝熱管30は、圧縮機1と例えば管部材2aを介して接続されるとともに、例えば管部材2bを介して内部熱交換器4と接続されている。これら管部材2a,2bも冷媒管部2の一部である。
The refrigerant
冷媒用伝熱管30は、上記された冷媒管部2においてフィン群20内を通る部分である。冷媒用伝熱管30は、各プレートフィン21の幅方向Bの一端部22と、各プレートフィン21の幅方向Bの他端部23とに1つずつ設けられている。なお、一端部22と他端部23に形成される冷媒用伝熱管30は、互いに同じ構造である。
The refrigerant
図3は、水熱交換器 を幅方向 からみた平面図である。なお、図3に示されるフィン群20では、一部のプレートフィン21が図示されており、2点鎖線で示された範囲C内のプレートフィン21は、図示が省略されている。しかしながら、実際には、範囲C内にもプレートフィン21が積層されている。
FIG. 3 is a plan view of the water heat exchanger as viewed from the width direction. In the
図3は、一端部22に設けられる冷媒用伝熱管30がフィン群20を通っている状態を示している。なお、図3中において、後述される水用伝熱管40は、説明のため省略されている。上記したように、一端部22と他端部23とに形成される冷媒用伝熱管30の構造は互いに同じであるので、一端部22に形成される冷媒用伝熱管30を代表して説明する。
FIG. 3 shows a state where the refrigerant
図3に示すように、冷媒用伝熱管30は、複数の冷媒用伝熱管本体31と、複数の冷媒用ベンド管32とを備えている。冷媒用伝熱管本体31は、一対の直線部33と、これら直線部33を連結する連結部34と有している。直線部33は、直線状であり、連結部34は、U字状である。各直線部33は、互いに平行になるように配置されており、連結部34は、各直線部33の一方の開口を連結している。直線部33と連結部34とは一体に形成されており、例えば一本の管部材に曲げ加工を施すことによって形成されている。このため、冷媒用伝熱管本体31は、各直線部33が連結部34を介して互いに連通するとともに、平面形状がU字状である。
As shown in FIG. 3, the refrigerant
冷媒用伝熱管本体31は、各直線部33がフィン群20を通るように、フィン群20に設けられている。各プレートフィン21には、冷媒用伝熱管本体31の直線部33が通る冷媒用挿通孔24が形成されている。冷媒用挿通孔24は、冷媒用伝熱管本体31の直線部33が嵌まる形状であり、冷媒用挿通孔24の縁の全域は、冷媒用伝熱管本体31の直線部33の周面に、冷媒用伝熱管本体31を拡管することにより密着している。このため、冷媒用伝熱管30を通る冷媒Lの熱が各プレートフィン21に効率よく伝達される。
The refrigerant heat transfer tube
プレートフィン21を通る直線部33の姿勢は、各直線部33が、長手方向Aおよび幅方向Bに直交する方向に平行となる姿勢である。また、図2に示すように、各冷媒用伝熱管本体31は、直線部33の他方の開口35(連結部34が連結されない方の開口)が長手方向Aに並ぶように配置されている。
The posture of the
長手方向Aに並ぶ開口35のうち、長手方向Aの一端に配置される開口35は、冷媒用入口36となっており、他端に配置される開口35は、冷媒用出口37となっている。冷媒用入口36は管部材2aが接続され冷媒Lが流入し、冷媒用出口37は管部材2bが接続され冷媒Lが流出する。
Of the
図3に示すように、冷媒用ベンド管32は、平面形状が略U字状である。冷媒用ベンド管32は、冷媒用入口36と冷媒用出口37とを除いた開口35のうち、長手方向Aに互いに隣り合うどうしを連結している。この構造により、冷媒用入口36と冷媒用出口37とは、複数の冷媒用伝熱管本体31と複数の冷媒用ベンド管32とによって連通し、それゆえ、冷媒用伝熱管30は、冷媒用入口36から冷媒用出口37まで、フィン群20を蛇行するように配置される。なお、図2では、冷媒用ベンド管32が外された状態を示している。
As shown in FIG. 3, the refrigerant bend pipe 32 has a substantially U-shaped planar shape. The refrigerant bend pipe 32 connects the
他端部23に設けられる冷媒用伝熱管30は、一端部22に設けられる冷媒用伝熱管30と同様の構造を有している。また、図2に示すように、一端部22と他端部23とに形成され冷媒用伝熱管30の冷媒用伝熱管本体31において長手方向Aの端から同数番目にあるものどうしは、互いに幅方向Bに対向するように配置されている。ここで言う幅方向Bに対向するとは、各直線部33が幅方向Bに対向することである。
The refrigerant
具体的には、幅方向Bに一端部22と他端部23とに形成される各冷媒用伝熱管30の冷媒用伝熱管本体31のうち、長手方向Aの一端から1番目にある冷媒用伝熱管本体31は、一方の直線部33どうしが幅方向Bに対向するとともに、他方の直線部33どうしが幅方向Bに対向する。
Specifically, among the refrigerant heat transfer tube
水用伝熱管40は、フィン群20を冷媒用伝熱管30のように蛇行して通るように、フィン群20に設けられている。水用伝熱管40は、送水管部8の一部であって、例えば管部材8aを介してポンプ9と接続され、例えば管部材8bを介し貯湯タンク12と接続されている。管部材8aは、本発明で言う流入部の一例である。管部材8bは、本発明で言う流出部の一例である。図2に示すように、水用伝熱管40は、各プレートフィン21において、幅方向Bの一端部22と他端部23とに設けられる冷媒用伝熱管30間を通るように設けられている。
The water
図4は、図2に示されるF4−F4線に沿って示す水熱交換器3の断面図である。図4は、水用伝熱管40がフィン群20内を通る様子を幅方向Bに見る平面図である。なお、図4中からは、説明のため、他端部23に設けられる冷媒用伝熱管30を省略している。
4 is a cross-sectional view of the
図4に示すように、水用伝熱管40は、複数の水用伝熱管本体41と、複数の水用ベンド管42とを備えている。水用伝熱管本体41は、一対の直線部43と、これら直線部43を連結する連結部44と有している。直線部43は、直線状であり、連結部44は、U字状である。各直線部43は、互いに平行になるように配置されており、連結部44は、各直線部43の一方の開口を連結している。直線部43と連結部44とは、互いに一体に形成されており、例えば一本の管部材に曲げ加工を施すことによって形成されている。このため、水用伝熱管本体41は、各直線部43が連結部44を介して連通するとともに、平面形状がU字状である。
As shown in FIG. 4, the water
水用伝熱管本体41は、各直線部43が全てのプレートフィン21を通るように、フィン群20に設けられている。このため、各プレートフィン21には、水用伝熱管本体41の直線部43が通る水用挿通孔25が形成されている。水用挿通孔25は、水用伝熱管本体41の直線部43が嵌まる形状であり、それゆえ、水用挿通孔25の縁の全域は、水用伝熱管本体41の直線部43の周面に、水用伝熱管本体41を拡管することにより密着している。このため、各プレートフィン21の熱が水用伝熱管40に効率よく伝達される。
The water heat transfer tube
プレートフィン21を通る直線部43の姿勢は、一例として、直線部43が、長手方向Aおよび幅方向Bと直交する方向に平行となる姿勢である。また、図2に示すように、水用伝熱管40は、各水用伝熱管本体41の直線部43の他方の開口45(連結部44が連結されないほうの開口)が長手方向Aに並ぶように配置されている。
As an example, the posture of the
水用伝熱管40の他方の開口45は、冷媒用伝熱管本体31の開口35と同じ側に開口している。長手方向Aに並ぶ開口45のうち、長手方向Aの他端部に配置される開口45は、水用入口46となっており、一端部に配置される開口45は、水用出口47となっている。水用入口36は、管部材8aが接続され、水用出口47は、管部材8bが接続される。
The
水用ベンド管42は、平面形状が略U字状である。水用ベンド管42は、水用入口46と水用出口47とを除いた開口45のうち、長手方向Aに互いに隣り合うどうしを連結している。この構造により、水用入口46と水用出口47とは、複数の水用伝熱管本体41と複数の水用ベンド管42とによって連通し、それゆえ、水用伝熱管40は、水用入口46から水用出口47までフィン群20を蛇行するように設けられる。なお、図2では、説明のため、水用ベンド管42が外された状態が示されている。
The
本実施形態では、冷媒用伝熱管本体31の内径と冷媒用ベンド管32の内径とは同じである。また、水用伝熱管本体41の内径と水用ベンド管42の内径とは、同じである。図2に示すように、水用伝熱管40の内径は、冷媒用伝熱管30の内径よりも大きい。言い換えると、冷媒用伝熱管30の内径は、水用伝熱管40の内径よりも細い。
In the present embodiment, the inner diameter of the refrigerant heat transfer tube
ついで、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40との位置関係を具体的に説明する。図2に示すように、水用伝熱管本体41の直線部43は、長手方向Aに互いに隣り合う冷媒用伝熱管本体31の直線部33の間に配置されており、それゆえ、直線部33,43は、互いに、千鳥状に配置されている。このため、各プレートフィン21の幅方向Bの長さを短縮化することができる。また、上記配置構造のため、水用伝熱管40は、冷媒用伝熱管30に隣接して配置される。
Next, the positional relationship between the refrigerant
図2に示すように、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40とが上記構造を有することによって、冷媒用入口36と水用出口47とは、長手方向Aの一端部に配置されるとともに、互いに隣接している。冷媒用出口37と水用入口46とは、長手方向Aの他端部に配置されるとともに、互いに隣接している。
As shown in FIG. 2, the refrigerant
各プレートフィン21において、互いに隣接する直線部33間には、熱遮断手段が設けられている。本実施形態では、直線部33は長手方向Aに隣接するので、長手方向Aに互いに隣接する直線部33間に熱遮断手段が設けられている。熱遮断手段は、直線部33どうしでプレートフィン21を介して熱交換が行われることを抑制する機能を有している。本実施形態では、図2に示すように、各プレートフィン21において互いに隣り合う直線部33間に、一例として切り込み26が形成されている。
In each
各切り込み26は、幅方向Bに延びている。切り込み26は、プレートフィン21を貫通している。切り込み26によって、互いに隣り合う直線部33がプレートフィン21を介して熱交換されることが抑制される。なお、図中2点鎖線で拡大して示すように、切り込み26は、プレートフィン21の水用挿通孔25に達していない。
Each cut 26 extends in the width direction B. The
つぎに、水熱交換器3の動作を説明する。図2,3に示すように、水熱交換器3内に流入した冷媒Lは、冷媒用入口36から冷媒用伝熱管30内に流入し、冷媒用出口37に向かって冷媒用伝熱管30内を流動する。この際、冷媒Lの熱は、フィン群20(各プレートフィン21)に伝達される。
Next, the operation of the
水熱交換器3内に流入した水Wは、水用入口46から水用伝熱管40内に流入し、水用出口47に向かって水用伝熱管40内を流動する。このとき、冷媒用入口36と水用出口47とが互いに隣接して設けられ、かつ、冷媒用出口37と水用入口46とが互いに隣接して設けられるため、冷媒Lの流れと水Wの流れが互いに逆となる。水Wが水用伝熱管40内を流動する際に、当該水Wには、各プレートフィン21に伝達された冷媒Lの熱が伝達される。
The water W that has flowed into the
冷媒用出口37を出た冷媒Lは、ついで、内部熱交換器4に導かれる。水用出口47を出た水Wは、貯湯タンク12に導かれる。
The refrigerant L that has exited the
図5は、水熱交換器3における、冷媒用入口36と冷媒用出口37と間の冷媒Lの温度と、水用入口46と水用出口47との間の水Wの温度とを示すグラフGを示している。グラフGは、冷媒Lと水Wとの温度勾配を示している。グラフGにおいて横軸は、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40とにおける位置を示しており、縦軸は、温度を示している。冷媒Lにおいて冷媒用入口36の温度をT1とし、冷媒用出口37の温度をT2とする。水Wにおいて水用入口46の温度をt1とし、水用出口47の温度をt2とする。
FIG. 5 is a graph showing the temperature of the refrigerant L between the
水熱交換器3の上記動作によって、図5に示すように、冷媒Lの温度は、冷媒用入口36から冷媒用出口37まで流れる過程において低下する(T1>T2)。水Wの温度は、水用入口46から水用出口47まで流れる過程で上昇する(t2>t1)。
By the above operation of the
このように構成される水熱交換器3を備えるヒートポンプ式給湯装置10では、冷媒用伝熱管30がフィン群20(各プレートフィン21)に接続され、かつ、水用伝熱管40がフィン群20(各プレートフィン21)に接続されることによって、冷媒Lから水Wへの熱伝達が、フィン群20を介して行われる。
In the heat pump type hot water supply apparatus 10 including the
このため、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40とを直接接続する必要がなくなるので、水熱交換器3を作成する際の製造性が向上する。さらに、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40とを直接接続する必要がなくなることによって水熱交換器3の形状を簡素にすることができるので、水熱交換器3を配置する際のスペース効率が良くなる。なお、スペース効率が良くなるとは、水熱交換器3を配置することによって用いることができなくなるスペースが少なくなることである。
For this reason, since it is not necessary to directly connect the refrigerant
また、冷媒用入口36と水用出口47とをフィン群20の長手方向Aの一端部に設けて互いに隣接させるとともに、冷媒用出口37と水用入口46とをフィン群20の長手方向Aの他端部に設けて互いに隣接させることによって、冷媒の流れと水の流れとが互いに逆向きとなる。このため、冷媒Lから水Wへの熱伝達を効率よく促進することができる。
The
また、各プレートフィン21において水用挿通孔25間に、熱遮断手段の一例である切り込み26が設けられることによって、各プレートフィン21内で冷媒用伝熱管30どうしで熱交換されることが抑制される。このため、冷媒Lと水Wとの間での熱交換性能が向上する。
Further, by providing a
また、各プレートフィン21において、冷媒用伝熱管30の直線部33と水用伝熱管40の直線部43とが千鳥状に配置されることによって、各プレートフィン21の幅方向Bの長さを短縮化できる。さらに、千鳥状に配置されることによって、1つの直線部43が2つの直線部33と対向するようになるので、冷媒Lから水Wへの熱の伝達効率が向上する。
Moreover, in each
また、水用伝熱管40の内径が冷媒用伝熱管30の内径よりも大きい。このため、冷媒Lと水Wとの間の熱交換率が向上する。この点を具体的に説明する。
Further, the inner diameter of the water
冷媒用伝熱管30内を流動する冷媒Lは、凝縮潜熱を有するために、水Wよりも熱容量が大きい。このため、冷媒Lから水Wへの熱伝達を効率よく促進するためには、水Wの流量を所定以上にする必要がある。なお、ここで言う流量とは、単位時間当たりの流量である。
The refrigerant L flowing in the refrigerant
水用伝熱管40の内径を、少なくとも冷媒用伝熱管30の内径よりも大きくすることによって、水Wの流量を多くすることができる。このため、冷媒Lから水Wへの熱伝達を効率よく促進できるので、冷媒Lから水Wへの熱交換率を向上することができる。
By making the inner diameter of the water
さらに、水用伝熱管40の内径が、冷媒用伝熱管30の内径よりも大きいことによって、水Wを所定の温度まで上昇させるために必要な消費エネルギが大きくなることを抑制できる。この点について、具体的に説明する。
Furthermore, since the inner diameter of the water
まず、温度効率について説明する。温度効率をεとすると、ε=(t2−t1)/(T1−t1)となる。この式は、水側を基準としている。温度効率εを向上するためには、水の流量を減らすことによって水用出口47での水Wの温度t2を高くすることが考えられるが、この場合では、水Wへの伝熱量が減少することによって、冷媒用出口37での冷媒Lの温度が上昇する。
First, temperature efficiency will be described. When the temperature efficiency is ε, ε = (t2−t1) / (T1−t1). This formula is based on the water side. In order to improve the temperature efficiency ε, it is conceivable to increase the temperature t2 of the water W at the
この結果、圧縮機1の吐出圧力が上昇し、圧縮機1の仕事量が増加する。このような観点から、温度効率εを向上する際には、水用伝熱管40の内径が冷媒用伝熱管30の内径よりも大きいほうがよい。このため、所定の温度まで水Wの温度を上昇する際には、水用伝熱管40の内径が冷媒用伝熱管30の内径よりも大きいほうが、圧縮機1で消費されるエネルギ量を小さくすることができる。
As a result, the discharge pressure of the
さらに、水用伝熱管40の内径を大きくすることによって、水用伝熱管40の内面にカルシウムが析出して付着しても、水Wの流れが妨げられることが抑制される。
Furthermore, by enlarging the inner diameter of the water
また、各プレートフィン21において、幅方向B中央に水用伝熱管40が設けられ、当該水用伝熱管40の両側に冷媒用伝熱管30が形成される。このため、冷媒Lから水Wへの伝熱量が増大する。
In each
ついで、本発明の第2の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を、図6,7を用いて説明する。なお、本実施形態において第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、第1の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、水熱交換器3が、さらに、断熱材50を備える点が、第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる点について、具体的に説明する。
Next, a heat pump type hot water supply apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, configurations having functions similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted. In this embodiment, the point from which the
図6は、本実施形態の水熱交換器3を示す側面図である。図6では、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40とでは、説明のため、共にベンド管32,42が省略されている。図6に示すように、水熱交換器3には、当該水熱交換器3の全ての外面全体を覆うように断熱材50が設けられている。図7は、水熱交換器3を示す平面図である。図7中、断熱材50を2点鎖線で示している。図7に示すように、断熱材50は、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40とを覆う大きさを有している。
FIG. 6 is a side view showing the
図中では、水熱交換器3において開口35,45が見えるように、断熱材50の一部が断面されている。断熱材50は、熱伝導率の低い材料で形成されている。なお、断熱材50は、水熱交換器3の全ての面を覆うように構成されることに限定されない。例えば、水熱交換器3においてベンド管32,42が設けられる側の側面と、連結部34,44が設けられる側の側面とが外側から見えるように開口する形状であってもよい。
In the drawing, a part of the
本実施形態では、断熱材50によって、フィン群20と周囲の空気との間で熱交換が行われることが抑制される。このため、本実施形態では、第1の実施形態の効果に加えて、フィン群20を介した冷媒Lと水Wとの熱交換が効率よく行われるようになる。
In the present embodiment, the
ついで、本発明の第3の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置10を、図8を用いて説明する。なお、本実施形態において第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、第1の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、熱遮断手段が第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる点について、具体的に説明する。 Next, a heat pump type hot water supply apparatus 10 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, configurations having functions similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted. In the present embodiment, the heat blocking means is different from that of the first embodiment. Other structures may be the same as those in the first embodiment. The above different points will be specifically described.
図8は、本実施形態の水熱交換器3の一部を示す側面図である。なお、図中、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40とのベンド管32,42は、説明のため、省略されている。図8に示すように、本実施形態では、熱遮断手段として、切り込み26に代えて、スリット27が形成されている。スリット27が設けられる部位は、切り込み26と同じ場所でよい。スリット27は、各プレートフィン21を貫通している。スリット27は、冷媒用挿通孔24には達していない。
FIG. 8 is a side view showing a part of the
本実施形態であっても第1の実施形態と同様の効果が得られる。なお、本実施形態のスリット27は、第2の実施形態のヒートポンプ式給湯装置10にも用いることができる。このため、本実施形態のスリット27が第2の実施形態のヒートポンプ式給湯装置10に用いられる場合は、第2の実施形態と同様の効果が得られる。
Even in this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, the
ついで、本発明の第4の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置10を、図9を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、第1の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、熱遮断手段が、第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる構造について、具体的説明する。 Next, a heat pump type hot water supply apparatus 10 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the structure which has the same function as 1st Embodiment attaches | subjects the code | symbol same as 1st Embodiment, and abbreviate | omits description. In the present embodiment, the heat blocking means is different from that in the first embodiment. Other structures may be the same as those in the first embodiment. The different structure will be specifically described.
図9は、本実施形態のプレートフィン21を示す斜視図である。図9に示すように、本実施形態では、熱遮断手段として切り込み26に代えて、切起し部28が用いられている。切起し部28は、プレートフィン21の一部を切り欠いて、当該切り欠いた部分を起こすことによって形成されている。このため、切起し部28は、プレートフィン21を貫通する貫通孔29を有している。貫通孔29によって、冷媒用伝熱管30間で熱交換が行われることが抑制される。
FIG. 9 is a perspective view showing the
切起し部28が設けられる部位は、切り込み26が形成される部位と同じでよい。本実施形態では、切起し部28は、冷媒用挿通孔24間に一例として3つ形成されているが、これに限定されない。例えば1つでもよく、または、4つや5つなどの他の複数であってもよい。
The part where the cut and raised
本実施形態であっても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態の切起し部28は、第1,2の実施形態のヒートポンプ式給湯装置10に用いることができる。このため、本実施形態の切起し部28が第2の実施形態のヒートポンプ式給湯装置10に用いられる場合は、第2の実施形態と同様の効果が得られる。
Even in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. The cut-and-raised
ついで、本発明の第5の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を、図10を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、第1の実施形態と同様の符号を付して説明省略する。本実施形態では、第1の実施形態と、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40との配置構造が異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる点について、具体的に説明する。
Next, a heat pump hot water supply apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the structure which has the function similar to 1st Embodiment attaches | subjects the code | symbol similar to 1st Embodiment, and abbreviate | omits description. In the present embodiment, the arrangement structure of the refrigerant
図10は、本実施形態の水熱交換器3の一部を示す側面図である。図10に示すように、本実施形態では、冷媒用伝熱管30は、各プレートフィン21の幅方向Bの一端部22に、2列設けられている。また、水用伝熱管40は、幅方向Bの他端部23に2列設けられている。水用伝熱管40と冷媒用伝熱管30とは、第1の実施形態と同様にフィン群20内を蛇行して通っている。なお、図中、ベンド管32,42は、説明のため省略されている。
FIG. 10 is a side view showing a part of the
本実施形態では、幅方向Bに互いに隣り合う冷媒用伝熱管30の直線部33と水用伝熱管40の直線部43とは、第1の実施形態と同様に、互いに千鳥状に配置されており、各プレートフィン21の幅方向Bの短縮化が図られている。
In the present embodiment, the
本実施形態では、冷媒用伝熱管30が幅方向Bに隣接する構造であるので、熱遮断手段は、プレートフィン21において長手方向Aに互いに隣り合う直線部33間と、幅方向Bに互いに隣り合う直線部33間とに設けられている。図では、熱遮断手段として、切り込み26が用いられているが、スリット27や切起し部28であってもよい。
In the present embodiment, since the refrigerant
本実施形態であっても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。なお、本実施形態の冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40との配置構造は、第1〜4の実施形態に用いることができる。本実施形態の冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40との配置構造が、第2〜4の実施形態のヒートポンプ式給湯装置10に用いられる場合は、第2〜4の実施形態と同様の効果が得られる。
Even in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. The arrangement structure of the refrigerant
ついで、本発明の第6の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を、図11を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、第1の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40との配置構造が第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる点について、具体的に説明する。
Next, a heat pump hot water supply apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the structure which has the same function as 1st Embodiment attaches | subjects the code | symbol same as 1st Embodiment, and abbreviate | omits description. In the present embodiment, the arrangement structure of the refrigerant
図11は、本実施形態の水熱交換器3の一部を示す側面図である。図11に示すように、本実施形態では、プレートフィン21の幅方向Bの一端部22に設けられる冷媒用伝熱管30が省略されている。本実施形態であっても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。図中、ベンド管32,42は、説明のため省略されている。水用伝熱管40と冷媒用伝熱管30とは、第1の実施形態と同様にフィン群20内を蛇行して通っている。
FIG. 11 is a side view showing a part of the
なお、本実施形態の冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40との配置構造は、第1〜4の実施形態のヒートポンプ式給湯装置10に用いることができる。第2〜4の実施形態のヒートポンプ式給湯装置10に用いられる場合は、第2〜4の実施形態と同様の効果が得られる。
The arrangement structure of the refrigerant
つぎに、本発明の第7の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を、図12を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、第1の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40との配置構造が、第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記ことなる点について、具体的に説明する。
Next, a heat pump hot water supply apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the structure which has the same function as 1st Embodiment attaches | subjects the code | symbol same as 1st Embodiment, and abbreviate | omits description. In the present embodiment, the arrangement structure of the refrigerant
図12は、本実施形態の水熱交換器3の一部を示す側面図である。図12に示すように、本実施形態では、水用伝熱管40がプレートフィン21の幅方向Bの両端部22,23に1列ずつ設けられ、これら水用伝熱管40の間に冷媒用伝熱管30が1列設けられている。図中、ベンド管32,42は、説明のため省略されている。水用伝熱管40と冷媒用伝熱管30とは、第1の実施形態と同様にフィン群20内を蛇行して通っている。
FIG. 12 is a side view showing a part of the
本実施形態であっても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。なお、本実施形態の冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40との配置構造は、第2〜4の実施形態のヒートポンプ式給湯装置10にも用いられることができる。本実施形態の冷媒用伝熱管30と水用伝熱管40との配置構造が第2〜4の実施形態のヒートポンプ式給湯装置10に設けられる場合であっても、第2〜4の実施形態と同様の効果が得られる。
Even in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. The arrangement structure of the refrigerant
なお、第1〜7の実施形態では、熱遮断手段として、切り込み26とスリット27と切
起し部28とが用いられたが、これに限定されない。熱遮断手段は、フィンを介する冷媒伝熱管間の熱交換を遮断する機能を有していればよい。
In the first to seventh embodiments, the
また、第1〜7の実施形態では、フィンにおいて互いに隣り合う冷媒用伝熱管どうしの組み合わせの全てに熱遮断手段が設けたが、これに限定されない。第1〜7の実施形態のようにフィンにおいて互いに隣り合う冷媒用伝熱管どうしの組み合わせ全てに熱遮断手段を設けることが好ましいが、一部の組み合わせに熱遮断手段が設けられる構造であってもよい。フィンにおいて互いに隣り合う冷媒用伝熱管どうしの組み合わせの少なくとも1つに熱遮断手段が設けられれば、第1〜7の実施形態と同様の効果が得られる。 Moreover, in 1st-7th embodiment, although the heat | fever interruption | blocking means was provided in all the combinations of the heat exchanger tubes for refrigerant | coolants adjacent to each other in a fin, it is not limited to this. As in the first to seventh embodiments, it is preferable to provide heat blocking means for all the combinations of refrigerant heat transfer tubes adjacent to each other in the fins, but even in a structure in which the heat blocking means is provided in some combinations. Good. If at least one of the combinations of the refrigerant heat transfer tubes adjacent to each other in the fin is provided with a heat blocking means, the same effects as those of the first to seventh embodiments can be obtained.
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, you may delete some components from all the components shown by embodiment mentioned above. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.
1…圧縮機、3…水熱交換器、5…膨張弁、6…空気熱交換器、10…ヒートポンプ式給湯装置、20…フィン群、21…プレートフィン(フィン)、26…切り込み(熱遮断手段)、27…スリット(熱遮断手段)、28…切起し部(熱遮断手段)、30…冷媒用伝熱管、40…水用伝熱管、50…断熱材、
DESCRIPTION OF
Claims (4)
全ての前記フィンを当該フィンの積層方向に貫通するとともに前記フィンの長手方向に蛇行状に形成され、内部を冷媒が流動する冷媒用伝熱管と、
全ての前記フィンを当該フィンの積層方向に貫通して前記冷媒用伝熱管に隣接し、かつ、前記フィンの長手方向に蛇行状に形成されて内部を水が流動する水用伝熱管と
を具備し、
前記各フィンにおいて互いに隣り合う前記冷媒用伝熱管間に、熱遮断手段を設ける
ことを特徴とする水熱交換器。 A plurality of fins having a plurality of long fins in one direction, and a plurality of fins stacked with a gap therebetween in a posture in which the plurality of fins are aligned in the longitudinal direction;
Refrigerant heat transfer tubes that pass through all the fins in the stacking direction of the fins and are meandered in the longitudinal direction of the fins, and in which the refrigerant flows,
A heat transfer tube for water that penetrates all the fins in the stacking direction of the fins, is adjacent to the heat transfer tube for refrigerant, and is formed in a meandering shape in the longitudinal direction of the fins to allow water to flow inside. And
A heat heat exchanger is provided between the refrigerant heat transfer tubes adjacent to each other in each fin.
ことを特徴とする請求項1に記載の水熱交換器。 The water heat exchanger according to claim 1, wherein the refrigerant heat transfer tube is thinner than the water heat transfer tube.
前記フィン群の周囲に設けられる断熱材を具備する
ことを特徴とする水熱交換器。 The water heat exchanger according to claim 1 or 2,
A water heat exchanger comprising a heat insulating material provided around the fin group.
前記水熱交換器の水用伝熱管に接続されて前記水用伝熱管に送水する流入部と、
前記水熱交換器の水用伝熱管に接続されて前記水用伝熱管から流出する水を外部へ導く流出部と
を具備するヒートポンプ式給湯装置。 A refrigeration cycle comprising the water heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, a compressor, an expansion valve, and an air heat exchanger;
An inflow portion connected to the water heat transfer tube of the water heat exchanger and supplying water to the water heat transfer tube;
A heat pump type hot water supply apparatus comprising: an outflow portion connected to the water heat transfer tube of the water heat exchanger and guiding the water flowing out of the water heat transfer tube to the outside.
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