JP2011106691A - ヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器１３を新規な形状に形成し、構成部材の設置の省スペース化、機器の小型化を図るとともに、配管の簡素化、組立作業性の向上により、製作コストの低減を可能とする。
【解決手段】 高温高圧のガス冷媒が流通する細管１３１と、水が流通する管体１３２とをコイル巻きして螺旋状に形成し、細管１３１と管体１３２を上下に交互に配して互いに当接させ、筒状に形成したヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器であって、平面形状を長円形に形成し、その筒内空間に、圧縮機１２と、圧縮機１２に前置して配管されるアキュームレータ１７及び／又は圧縮機１２の吐出側に配管されるマフラー１８とを挿通した状態で収容し、これらを一体に組み立てることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、高温高圧冷媒（CO２冷媒）を熱源とするヒートポンプ式給湯機に用いる水冷媒熱交換器に関するものである。

高温高圧のCO２冷媒を熱源とするヒートポンプ式給湯機は、冷媒と水との間で熱交換して水を加熱するもので、一般的に図５に示すように構成される。図に示すように、CO２冷媒が循環する冷媒回路１１を備えた室外ユニット１０と、貯湯タンク２１を備えた貯湯ユニット２０とを接続して全体が構成され、冷媒回路１１には、圧縮機１２、凝縮器としての水冷媒熱交換器１３、膨張弁１４、蒸発器としての冷媒空気熱交換器１５が環状に配管されている。圧縮機１２のシリンダー内への液冷媒の吸引を防止するため、気液を分離するアキュームレータ１７が圧縮機１２に前置して配管され、圧縮機１２の吐出圧の脈動に伴う運転音を抑制するため、消音器であるマフラー１８が圧縮機１２の吐出側に配管されている。アキュームレータ１７は密閉容器形に形成され、マフラー１８は圧縮機１２の吐出管より大径とした筒形に形成される。

貯湯タンク２１と水冷媒熱交換器１３との間を循環水が流通する循環路２２にポンプ２３が設けられ、水冷媒熱交換器１３で加熱された高温水が貯湯タンク２１に貯湯される。貯湯タンク２１の上部に給湯管２４が配管され、風呂、台所等の給湯栓２５の開閉操作で出湯し、貯湯タンク２１の下部に給水管２６が配管され、貯湯タンク２１へ所要量給水される。

こうした水冷媒熱交換器１３の構造として、高温高圧のガス冷媒の流通路を銅製細管（キャピラリーチューブ）で形成し、この細管と水が流通する管体とをコイル巻きして螺旋状に形成し、互いに当接させて筒状に形成したものが広く適用されている。この水冷媒熱熱交換器は、コイル巻きした細管と管体とを互いに当接させた状態で、管体で細管を上下で挟んだサンドイッチ構造とし、円筒形に形成したものである。また、管体に扁平管を用い、複数本の細管を並置して当接面積を増大させ、熱交換に寄与する伝熱面積の増大を図った構造も提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−２３４２５４公報

このように、室外ユニット１０に冷媒回路１１の構成部材を収容し、それらが設置スペースを必要とするため、機器の小型化に限界があった。また、配管作業が煩雑で組立作業性、生産性に劣り、製作コストが高価であった。

この発明は、こうした課題を解決することを目的とするもので、水冷媒熱交換器１３を新規な形状に形成し、構成部材の設置の省スペース化、機器の小型化を図るとともに、配管の簡素化、組立作業性の向上により、製作コストの低減を可能としたヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器を提案することを目的とするものである。

こうした目的を達成するため、この発明は、高温高圧のガス冷媒が流通する細管１３１と、水が流通する管体１３２とをコイル巻きして螺旋状に形成し、細管１３１と管体１３２を上下に交互に配して互いに当接させ、筒状に形成したヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器であって、平面形状を長円形に形成し、その筒内空間に、圧縮機１２と、圧縮機１２に前置して配管されるアキュームレータ１７及び／又は圧縮機１２の吐出側に配管されるマフラー１８とを挿通した状態で収容し、これらを一体に組み立てることを特徴とするものである。

この発明のヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器は、平面形状を長円形に形成したので、その筒内空間に、圧縮機１２と、アキュームレータ１７及び／又はマフラー１８とが並んで収容可能な収容スペースが確保され、これらの部材を筒内空間に収容することで省スペース化が図られ、機器の小型化を実現することができる。

また、配管が短縮化、簡素化されて配管作業性が向上され、水冷媒熱交換器１３と、筒内空間に収容したアキュームレータ１７及び／又はマフラー１８とが予め一体に組み立てられるので、組立作業性、生産性に優れ、製作コストの低廉化を図ることができる。

また、水冷媒熱交換器１３の筒内空間に圧縮機１２を収容したので、圧縮機１２の運転音が遮音され、低騒音化と遮音材の削減が図られるなどの効果を奏するものである。

この発明の実施例の平面図。 同じく正面図。 寸法関係を説明するための平面図。 要部の断面図。 ヒートポンプ式給湯機の構成図。

以下に、この発明の具体的な実施形態を図面の実施例に基づいて説明する。
図１から４はこの発明の実施例で、水冷媒熱交換器１３は、高温高圧冷媒が流通する細管１３１と、被加熱流体である水が流通する管体１３２とをコイル巻きして螺旋状に形成し、この２種類のコイル管を交互に配して互いに当接させて積層し、筒状に形成されている。図４に示すように、管体１３２に扁平管を用い、３本の細管１３１を並置して螺旋コイル形状に形成し、当接面積及び伝熱面積の増大が図られている。冷媒は入口１３１ａから出口１３１ｂへ、水は入口１３２ａから出口１３２ｂへと交差して流通し、高温高圧冷媒と熱交換して水が加熱される。

水冷媒熱交換器１３の平面形状、すなわちは螺旋状にコイル巻きした細管１３１と管体１３２との平面形状は長円形（卵形）に形成され、その筒内空間に、圧縮機１２とアキュームレータ１７とが挿通した状態で収容され、アキュームレータ１７を圧縮機１２に前置して配管し、これらの部材が一体に組み立てられている。圧縮機１２、水冷媒熱交換器１３、アキュームレータ１７は、上記の冷媒回路１１に配管され、室外ユニット１０に組み込まれる。

図３を用いて水冷媒熱交換器１３の平面形状を具体的に説明する。図に示すように、水冷媒熱交換器１３の平面形状は、一方の側部を半径Ｒ１の半円、他方の側部を半径Ｒ２の半円で、Ｒ１＞Ｒ２とした卵形に形成され、大径のＲ１側に圧縮機１２、小径のＲ２側にアキュームレータ１７を収容している。このように、Ｒ１とＲ２は、収容する部材の大きさに適合するように設定されている。

以上、図示の実施例について説明したが、この発明のヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器は、その筒内空間に、アキュームレータ１７に代わってマフラー１８を収容してもよく、アキュームレータ１７とマフラー１８の両部材を挿通した状態で収容し、配管することも可能である。また、水冷媒熱交換器１３の平面形状は、収容する部材の大きさや形状に応じて適宜設定するもので、請求の範囲に記載した長円形とは、実施例の卵形、Ｒ１＝Ｒ２の角丸長方形（陸上競技場のような形状）、一般的な楕円形等を含むものである。

１２ 圧縮機
１３ 水冷媒熱交換器
１７ アキュームレータ
１８ マフラー
１３１ 細管
１３２ 管体

Claims (1)

1. 高温高圧のガス冷媒が流通する細管１３１と、水が流通する管体１３２とをコイル巻きして螺旋状に形成し、細管１３１と管体１３２を上下に交互に配して互いに当接させ、筒状に形成したヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器であって、
   平面形状を長円形に形成し、その筒内空間に、圧縮機１２と、圧縮機１２に前置して配管されるアキュームレータ１７及び／又は圧縮機１２の吐出側に配管されるマフラー１８とを挿通した状態で収容し、これらを一体に組み立てることを特徴としたヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器。

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