JP2012007752A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】液冷媒熱交換器の加熱効率（液−冷媒間の熱交換効率）が向上し、ヒートポンプ給湯機全体としての運転効率が向上するヒートポンプ給湯機を提供する。
【解決手段】液冷媒熱交換器２は、第一伝熱板３ａと、第一伝熱板３ａと相対する第二伝熱板３ｂと、冷媒側伝熱管２ａとを有し、第一伝熱板３ａおよび第二伝熱板３ｂの少なくとも一方に、連通した流路用溝部３ｃ，３ｄが形成され、第一伝熱板３ａと第二伝熱板３ｂとを相対して合わせることにより前記液側伝熱管２ｂを形成し、流路用溝部３ｃ，３ｄの外側に凹溝部３ｅ，３ｆを形成し、凹溝部３ｅ，３ｆに冷媒側伝熱管２ａが設置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯機に関するもので、特に液と冷媒との熱交換を行う液冷媒熱交換器に関する。

ヒートポンプ給湯機は、夜間の割引電気料金を利用してヒートポンプ及びポンプを運転し、常温水（被加熱液体）を加熱して高温水（高温の被加熱液体）として貯液タンクに貯え、昼間の湯水使用時に蛇口を開いたとき、貯液タンク内の高温水に常温水を混ぜて適温水として給湯する貯湯式ヒートポンプ給湯機が一般的である。

従来のヒートポンプ給湯機において、ヒートポンプ冷媒回路の高温冷媒と、被加熱液体回路の水（被加熱液体）との間で熱交換する水冷媒熱交換器（液冷媒熱交換器）の構造は、特開２００５−１３３９９９号公報（特許文献１）に開示されているように、円筒状パイプ（例えば銅管）の冷媒側伝熱管と、水側伝熱管（液側伝熱管）とを接触させて螺旋状に巻き付け、コイル状としたものが一般的である。
また、近年、特開２００９−１３３５３０号公報（特許文献２）に開示されているように、水側伝熱管（液側伝熱管）は複数の板状部材を用いて矩形断面の水流路で構成され、さらに、螺旋状に巻回して円筒状に成形し、水側伝熱管（液側伝熱管）の外面または内面に冷媒側伝熱管を巻き付けたものが提案されている。

特開２００５−１３３９９９号公報 特開２００９−１３３５３０号公報

従来のヒートポンプ給湯機に用いられる水冷媒熱交換器（液冷媒熱交換器）は、特許文献１や特許文献２に開示されているように、円筒状パイプの水側伝熱管（液側伝熱管）と、冷媒側伝熱管とを巻き付けたものや、水側伝熱管（液側伝熱管）である矩形断面の水流路の外面または内面に円筒状の冷媒側伝熱管を接触させたものであった。したがって、冷媒側伝熱管と水側伝熱管（液側伝熱管）との接触が円筒状のＲ部接触または線接触のため、冷媒側伝熱管から水側伝熱管（液側伝熱管）への伝熱面積が少なく、冷媒側伝熱管から周囲空間への放熱損失が大きい。そのため、水冷媒熱交換器（液冷媒熱交換器）での加熱効率が低く、ヒートポンプ給湯機としての運転効率の低下要因となっていた。

そこで、本発明は、液冷媒熱交換器の加熱効率（液−冷媒間の熱交換効率）が向上し、ヒートポンプ給湯機全体としての運転効率が向上するヒートポンプ給湯機を提供することを課題とする。

本発明は、このような課題を解決するために、請求項１に係るヒートポンプ給湯機は、少なくとも、圧縮機、液冷媒熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、および空気熱交換器が冷媒配管により接続されて構成されるヒートポンプ冷媒回路と、少なくとも、ポンプおよび前記液冷媒熱交換器の液側伝熱管を液配管により接続されて構成される被加熱液体回路と、前記ヒートポンプ冷媒回路および前記被加熱液体回路を制御して液体加熱運転を行う運転制御手段と、を備えるヒートポンプ給湯機において、前記液冷媒熱交換器は、第一伝熱板と、該第一伝熱板と相対する第二伝熱板と、前記冷媒側伝熱管とを有し、前記第一伝熱板および前記第二伝熱板の少なくとも一方に、連通した流路用溝部が形成され、前記第一伝熱板と前記第二伝熱板とを相対して合わせることにより前記液側伝熱管を形成し、前記流路用溝部の外側に凹溝部を形成し、該凹溝部に前記冷媒側伝熱管が設置されることを特徴とする。

また、請求項２に係るヒートポンプ給湯機は、前記第一伝熱板の流路用溝部は、半円以上の深い溝部として形成され、前記第二伝熱板の流路用溝部は、半円以下の浅い溝部として形成されることを特徴とする。

また、請求項３に係るヒートポンプ給湯機は、前記第一伝熱板の流路用溝部は、略Ｕ字状の深い溝部として形成され、前記第二伝熱板は、流路用溝部が形成されないことを特徴とする。

また、請求項４に係るヒートポンプ給湯機は、前記第一伝熱板および前記第二伝熱板の少なくとも一方に、前記第一伝熱板と前記第二伝熱板とを貼り合わせる位置を決定する位置決め用係合部が形成されることを特徴とする。

また、請求項５に係るヒートポンプ給湯機は、前記流路用溝部に形成された前記凹溝部と、前記冷媒側伝熱管とが接触する領域は、前記冷媒側伝熱管を流れ方向に見て、接触する円弧の中心角が９０度以上１８０度以下であることを特徴とする。

また、請求項６に係るヒートポンプ給湯機は、前記液側伝熱管は、内壁面にスケール析出防止および腐食防止の少なくとも一方のコーティングが施されていることを特徴とする。

また、請求項７に係るヒートポンプ給湯機は、前記液冷媒熱交換器は、前記冷媒側伝熱管及び前記液側伝熱管が略水平となる複数の直線部分を有し、冷媒側は上部から下部に向かって流し、液側は下部から上部に向かって流す対向流とすることを特徴とする。

本発明によれば、液冷媒熱交換器の加熱効率（液−冷媒間の熱交換効率）が向上し、ヒートポンプ給湯機全体としての運転効率が向上するヒートポンプ給湯機を提供することができる。

本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の構成模式図である。 本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の運転動作のフローチャートである。 本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器の構造を示す斜視図である。 本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器の上端部の構造を示す部分拡大図である。 図３のＡ−Ａ線断面矢視図である。 第１変形例に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器の断面矢視図である。 第２変形例に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器の断面矢視図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

≪ヒートポンプ給湯機≫
図１は、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の構成模式図である。
ヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプ冷媒回路の構成部品及び被加熱液体回路の一方の構成部品を収納したヒートポンプユニット３０と、被加熱液体回路の他方の構成部品及び給液回路の構成部品を収納した貯液ユニット４０と、ヒートポンプユニット３０および貯液ユニット４０を制御する運転制御手段５０と備えて構成されている。
以下、ヒートポンプ冷媒回路、被加熱液体回路、及び給液回路の構成について説明する。

＜ヒートポンプ冷媒回路＞
ヒートポンプ冷媒回路は、圧縮機１と、液冷媒熱交換器２の冷媒側伝熱管２ａと、減圧装置４と、空気熱交換器５とを備えて構成され、冷媒が循環するように、それぞれ冷媒配管を介して順次環状に接続されている。なお、本実施形態での冷媒としては、炭酸ガス（ＣＯ₂ ）冷媒が封入されており、また、本実施形態での被加熱液体（液）としては、水(飲用水道水)が用いられているものとして以下説明する。

圧縮機１は、空気熱交換器５からの冷媒を圧縮するとともに、圧縮した高温のガス冷媒（高温冷媒）を液冷媒熱交換器２の冷媒側伝熱管２ａに送り出している。
圧縮機１は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御、電圧制御（例えばＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation)制御）及びこれらを組み合わせた制御により、低速（例えば７００回転／分）から高速（例えば６０００回転／分）まで回転速度制御ができるようになっている。

液冷媒熱交換器２は、圧縮機１から吐出される高温冷媒を流通させる冷媒側伝熱管２ａと、後述する水を流通させる液側伝熱管２ｂとを備えて構成され、冷媒側伝熱管２ａと液側伝熱管２ｂとの間で熱交換し易い構造となっている。
なお、液冷媒熱交換器２の詳細な説明は、図３から図７を用いて後述する。

減圧装置４は、液冷媒熱交換器２の冷媒側伝熱管２ａと空気熱交換器５との間に配置される冷媒配管の途中に設けられており、一般に電動膨張弁が使用されている。
減圧装置４は、液冷媒熱交換器２を経て送られてくる中温高圧冷媒を減圧し、蒸発し易い低圧冷媒として空気熱交換器５へ送り出している。
また、減圧装置４は、絞り開度が調節可能となっており、この絞り開度を変えてヒートポンプ冷媒回路内の冷媒循環量を調節する働きや、冬期低温時にヒートポンプ運転して空気熱交換器５に着霜した場合に、絞り開度を全開にして中温冷媒を空気熱交換器５に多量に送って霜を溶かす除霜装置としても働く。

空気熱交換器５は、送風ファン６の回転によって外気を取り入れた空気と、空気熱交換器５内を流通する冷媒との熱交換を行って、外気から熱を汲み上げるものである。そして、冷媒は、空気熱交換器５から圧縮機１へと送られる。

＜被加熱液体回路＞
被加熱液体回路は、夜間の割引電気料金を利用して定期的に湯（高温水）を貯液タンク１０に貯める「貯湯運転（液体加熱運転）」、及び残湯量が規定値以下になった場合のみ運転する「タンク沸上げ運転（液体加熱運転）」によって、貯液タンク１０に高温水を貯めるための液回路である。
被加熱液体回路は、貯液タンク１０と、ポンプ１５と、液冷媒熱交換器２の液側伝熱管２ｂと、タンク切換弁１１とを備えて構成され、それぞれ液配管を介して順次環状に接続されている。

ポンプ１５は、被加熱液体回路内の水を送るポンプであり、具体的には、貯液タンク１０の底部に接続された液配管を介して貯液タンク１０内の水を液冷媒熱交換器２の液側伝熱管２ｂに入水する。

液冷媒熱交換器２は、前述した冷媒側伝熱管２ａと、ポンプ１５から吐出される低温水を流通させる液側伝熱管２ｂとを備えて構成され、冷媒側伝熱管２ａと液側伝熱管２ｂとの間で熱交換するように密着して設けられる。

タンク切換弁１１は、液冷媒熱交換器２の液側伝熱管２ｂの出湯側から貯液タンク１０の上部に接続された液配管の途中に設けられている。
液体加熱運転時には、タンク切換弁１１を開いて、液冷媒熱交換器２の液側伝熱管２ｂと、貯液タンク１０とを連通する状態となり、後述する給湯運転時には、タンク切換弁１１を閉じて、閉塞する状態となる。このように、タンク切換弁１１は、被加熱液体回路と後述する給液回路とを切り換えるものである。

このように、ポンプ１５から吐出される低温水は、液冷媒熱交換器２の液側伝熱管２ｂに流入して、規定温度に加熱され高温水となる。加熱された高温水は、タンク切換弁１１を介して、貯液タンク１０の上部から貯湯される。

＜給液回路＞
給液回路は、湯水使用時に行う「給湯運転」によって、台所蛇口１４などから湯水を供給するための液回路である。
給液回路は、給水金具７と、減圧弁８と、流量センサ９と、貯液タンク１０と、湯水混合弁１２と、給湯金具１３とが液配管を介して順次直列に接続され構成されている。
また、流量センサ９と貯液タンク１０との間に配置される液配管は途中で分岐し、湯水混合弁１２と接続されている。
給水金具７は水道などの給水源と接続され、給湯金具１３は台所蛇口１４に接続されている。なお、図１には、給湯金具１３に台所蛇口１４のみが接続されているが、洗面蛇口（図示せず）や風呂湯張り回路（図示せず）などの使用端末にも接続されていてもよい。

＜運転制御手段＞
次に、ヒートポンプ給湯機の運転制御手段５０について説明する。
運転制御手段５０は、圧縮機１、減圧装置４、送風ファン６、タンク切換弁１１、湯水混合弁１２、ポンプ１５などを制御することにより、液体加熱運転、給湯運転などを行うものである。

また、運転制御手段５０は、冬期低温時は高温貯湯の規定温度（例えば９０℃）で貯湯するとともに周囲温度や給水温度が低く加熱負荷が大きいため、圧縮機１を高回転速度（例えば３０００〜４０００回転／分）とし、夏期や中間期は加熱負荷が軽いので通常貯湯の規定温度（約６５℃）で比較的低回転速度（例えば１０００〜２０００回転／分）とするなどの最適運転制御手段（図示せず）を有している。

さらに、ヒートポンプ給湯機には、貯液タンク１０の貯湯温度を検知するための複数のタンク温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄや各部の冷媒温度や水温を検知する各部サーミスタ、及び圧縮機１の吐出圧力を検知する圧力センサなど（いずれも図示せず）が設けられ、各検出信号は運転制御手段５０に入力されるように構成されている。運転制御手段５０はこれらの信号に基づいて各機器を制御するものである。
また、運転制御手段５０は複数のタンク温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの温度検出値の差異により、貯液タンク１０内のどこまで貯湯されているかを検知して、貯湯量を計ることができる。

＜ヒートポンプ給湯機の運転動作＞
次に、本実施形態のヒートポンプ給湯機の運転動作について図１を参照しつつ、図２を用いて説明する。
図２は、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の夜中の貯湯運転から翌日の給湯運転、学習制御に及ぶ１日の運転動作のフローチャートである。
運転制御手段５０は、毎日の給湯使用量を記憶学習して翌日の給湯使用量を推定し、夜間の貯湯温度及び貯湯量を決定するとともに、上記貯湯量が夜間電気割引料金の適用される規定時間（例えば２３時〜７時）内に沸き上がるように貯湯運転開始時刻を設定する学習制御手段を有している。

貯湯運転開始時刻になると、ヒートポンプ給湯機の運転制御手段５０は、貯湯運転を開始（ステップＳ６１）する。
即ち、運転制御手段５０は、圧縮機１、減圧装置４、送風ファン６を始動させヒートポンプ運転を開始するとともに、ポンプ１５を制御し、貯液タンク１０底部から循環されるタンク貯湯水を液冷媒熱交換器２で高温冷媒と熱交換して規定温度の高温水とし、貯液タンク１０上部から戻す貯湯運転を行う。

次に、運転制御手段５０は複数のタンク温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからの検出信号に基づき、貯液タンク１０の貯湯量判定を行う（ステップＳ６２）。貯湯温度及び貯湯量が規定値に達しないうちは貯湯運転を継続し、規定値に達すると、運転制御手段５０はヒートポンプ運転を停止し貯湯運転を終了する（ステップＳ６３）。

使用者が、台所蛇口１４を開き湯水使用が開始されると（ステップＳ６４）、運転制御手段５０は、給湯温度が適温（一般的には約４２℃）となるように湯水混合弁１２からの給水量を調整し、給水金具７、減圧弁８、流量センサ９、貯液タンク１０、湯水混合弁１２、給湯金具１３、台所蛇口１４の給液回路で適温水を供給する給湯運転を開始する（ステップＳ６５）。なお、給湯運転時は、水道などの給水源からの水圧で給湯を行う。

次に、台所蛇口１４を閉じて湯水使用が終了されると（ステップＳ６６）、給湯は停止され湯水混合弁１２は所定の位置に設定され給湯運転は停止する（ステップＳ６７）。

さらに、運転制御手段５０は、給湯運転中（ステップＳ６５）及び給湯運転停止（ステップＳ６７）後に、タンク温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄによって貯液タンク１０内の貯湯温度及び貯湯量を検知し、タンク残湯量の判定を行う（ステップＳ６８）。
通常は規定量以上残湯しておりタンク沸上げ運転は行わないが、給湯使用量が学習制御による推定量より多く、タンク残湯量が規定値未満になった場合はタンク沸上げ運転を行い（ステップＳ６９）、貯湯量判定において（ステップＳ７０）、貯湯温度及び貯湯量が規定値に達してからタンク沸上げ運転を終了する（ステップＳ７１）。

使用者による１日の湯水使用が終了するまでステップＳ６４からステップＳ７１が繰り返され（ステップＳ７２でＮｏ）、１日の湯水使用が終了すると（ステップＳ７２でＹｅｓ）、運転制御手段５０は学習制御手段（図示せず）を機能させる。即ち、運転制御手段５０は複数のタンク温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからの検出信号に基づき、タンク残湯温度及び残湯量を検知して１日毎の湯水使用量を算出し、翌日使用量の推定算出を行い、それに適合した貯湯温度及び貯湯量、貯湯運転開始時刻などの貯湯運転条件の設定を行う（ステップＳ７３）。
なお、学習制御手段が行う翌日の湯水使用量の推定算出は、一般的に過去７日間程度の外気温度や湯水使用量などを基にして、夜間の貯湯運転のみで十分間に合うように翌日の湯水使用量が推定算出される。
また、湯水使用終了は、一般的に夜間電気割引料金時間帯（２３時〜７時）の始まる２３時としている。

これにより、ヒートポンプ給湯機の夜間の貯湯運転から給湯使用終了までの１日の運転動作が終了する。
なお、ステップＳ７３で設定された貯湯運転条件に基づき、貯湯運転開始時刻になると、貯湯運転条件にしたがって翌日の給湯使用のための貯湯運転を開始する（ステップＳ６１）。

≪液冷媒熱交換器の構造≫
次に、本実施形態のヒートポンプ給湯機の備える液冷媒熱交換器２の構造について、図３から図７を用いて説明する。

図３は、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器の構造を示す斜視図である。
液冷媒熱交換器２は、圧縮機１（図１参照）から吐出される高温高圧の冷媒を流通させる冷媒側伝熱管２ａと、ポンプ１５（図１参照）から吐出される水（被加熱液体）を流通させる液側伝熱管２ｂとを備えて構成されている。
冷媒側伝熱管２ａは、例えば銅管のように、冷媒の高圧力に耐えられ、かつ、曲げ加工の可能な金属管を用いる。

次に、液冷媒熱交換器２の液側伝熱管２ｂについて説明する。
図４は、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器の上端部の構造を示す部分拡大図である。
図４に示すように、第一伝熱板３ａおよび第二伝熱板３ｂの２枚の平板を重ね、互いに対向する位置に流路用溝部３ｃ，３ｄを設けて略円筒状の流路を形成し、液側伝熱管２ｂとするものである。
また、図３に示すように、液側伝熱管２ｂは、左右方向にのびる複数の直線部分と、直線部分の左右両端に設けられ他の直線部分と連通させるＲ部分とで構成されている。これにより、冷媒側伝熱管２ａ内の冷媒と、液側伝熱管２ｂ内の水（被加熱液体）とが熱交換するのに十分な流路長を構成している。
なお、貯湯運転（図２のステップＳ６１〜Ｓ６３参照）においては、６〜７時間で容量３７０〜４６０Ｌの貯液タンク１０（図１参照）に貯湯するため、液側伝熱管２ｂは、水の流量を確保するため、冷媒側伝熱管２ａに対し大きな断面積を必要とする。

ここで、液側伝熱管２ｂ内を流通する飲用水道水は、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分を含み、硬度成分が配管の内壁面にスケールとして析出して、ヒートポンプ給湯機の加熱性能を低下させるおそれがある。特に、硬度成分の溶解度は水温が高いほど低下するため、液冷媒熱交換器２の液側伝熱管２ｂの高温部でスケールが析出しやすくなる。
これに対し、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器２の液側伝熱管２ｂは、第一伝熱板３ａと第二伝熱板３ｂとを合わせる前において、流路用溝部３ｃ，３ｄの内壁面を、スケールが付着することを低減しスケールの成長を抑制する「スケール防止剤」や配管の腐食を防止する「腐食防止剤」などでコーティングする。
このように、液側伝熱管２ｂの内壁面を容易にコーティングすることができ、液側伝熱管２ｂの耐食性やスケール付着防止などを図ることが容易になる。

次に、冷媒側伝熱管２ａと液側伝熱管２ｂとの取り付けについて説明する。
図５は、図３のＡ−Ａ線断面矢視図（配管５本分）である。
第一伝熱板３ａおよび第二伝熱板３ｂの流路用溝部３ｃ，３ｄの外側略頂部には、凹溝部３ｅ，３ｆが形成されており、この凹溝部３ｅ，３ｆに冷媒側伝熱管２ａを装着する。ちなみに、凹溝部３ｅ，３ｆが形成される位置は略頂部が良いが、それ以外の位置であってもよい。
なお、凹溝部３ｅ，３ｆと冷媒側伝熱管２ａとの寸法関係は、冷媒側伝熱管２ａからみて、凹溝部３ｅ，３ｆと冷媒側伝熱管２ａとがろう付け接続される円弧の中心角θが、９０度以上１８０度以下となるような寸法関係とすることが好適である。
これにより、冷媒側伝熱管２ａと、液側伝熱管２ｂの外側に当たる凹溝部３ｅ，３ｆとの接触面積が、従来の特許文献１や特許文献２に示すような線接触の場合に比べ大幅に拡大し、液冷媒熱交換器２の加熱効率が向上し、ヒートポンプ給湯機全体の運転効率も向上する。

なお、図５では、流路用溝部３ｃ，３ｄで形成される流路（液側伝熱管２ｂ）の断面形状は、略円筒状であるものとして説明したが、流路用溝部３ｃ，３ｄおよび液側伝熱管２ｂ（流路用溝部３ｃ，３ｄで形成される流路）の断面形状は、特定の形状に限定されるものではない。
図６は、第１変形例に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器の断面矢視図（配管１本分）である。
例えば、図６に示すように、流路用溝部３ｃ，３ｄの形状として、一方の伝熱板（第一伝熱板３ａ）には流路用溝部３ｃとして半円以上の深溝を形成し、他方の伝熱板（第二伝熱板３ｂ）には流路用溝部３ｄとして半円以下の浅溝を形成してもよい。
これにより、類似した２枚の伝熱板（第一伝熱板３ａ，第二伝熱板３ｂ）の判別を容易にし、かつ、組立性をよくすることができる。

図７は、第２変形例に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器の断面矢視図（配管１本分）である。
また、図７に示すように、一方の伝熱板（第一伝熱板３ａ）には液側伝熱管２ｂとして十分な断面積を有する略Ｕ字状の深溝（流路用溝部３ｃ）を形成し、他方の伝熱板（第二伝熱板３ｂ）は溝を形成せずフラットにしてもよい。
これにより、他方の伝熱板（第二伝熱板３ｂ）の溝加工を行わないで済み、部品製作、冷媒側伝熱管２ａの設置性及び組立性の向上を図ることができる。
なお、冷媒側伝熱管２ａは、フラット状の伝熱板（第二伝熱板３ｂ）には設置されず、略Ｕ字状の深溝（流路用溝部３ｃ）のある伝熱板（第一伝熱板３ａ）側にのみ設置されるので、略Ｕ字状の深溝（流路用溝部３ｃ）および冷媒側伝熱管２ａは、列数を増やす、列幅を長くするなどの措置をとることにより必要な液冷媒熱交換器２の加熱能力を確保することができる。

次に、第一伝熱板３ａおよび第二伝熱板３ｂの取り付けについて説明する。
図４に示すように、液冷媒熱交換器２（液側伝熱管２ｂ）の組立性を考慮して、第一伝熱板３ａの上端部および左端部に、位置決め用係合部３ｇ，３ｈが設けられている。
第二伝熱板３ｂの外周が第一伝熱板３ａの位置決め用係合部３ｇ，３ｈ内に当接設置できるような寸法とすることにより、ろう付け前の第一伝熱板３ａと第二伝熱板３ｂとの係合を行うことができる。
なお、位置決め用係合部は、複数設けられていてもよく、下端部や右端部に設けられていてもよい。また、第二伝熱板３ｂに設けられていてもよい。

液冷媒熱交換器２の組立手順としては、冷媒側伝熱管２ａを予め液側伝熱管２ｂの形状に合わせて成形しておき、第一伝熱板３ａの流路用溝部３ｃに設けられた凹溝部３ｅに冷媒側伝熱管２ａを装着し、同様に、第二伝熱板３ｂの流路用溝部３ｄに設けられた凹溝部３ｆに冷媒側伝熱管２ａを装着する。そして、第一伝熱板３ａの位置決め用係合部３ｇ，３ｈ内に第二伝熱板３ｂを嵌合させて被せ、第一伝熱板３ａと第二伝熱板３ｂとの流路用溝部３ｃ，３ｄ以外の接触平面部をろう付け密閉することがあげられる。

従来、炉中ろう付けする際においては、コンベア移動による振動等で部品間の位置ずれを防ぐため、ろう付けする部品間を治具で固定していた。
これに対し、本実施形態によれば、第一伝熱板３ａと第二伝熱板３ｂとを容易に係合させて炉中ろう付けすることができ、治具の製作費用や、治具の取付け、取外し作業を省くことができ大幅な液冷媒熱交換器２の組立性・作業性の向上を図ることができる。

なお、第一伝熱板３ａと第二伝熱板３ｂとの係合方法は、位置決め用係合部３ｇ，３ｈを設ける方法に限られるものではない。
例えば、第一伝熱板３ａに立ち上げ部を設け、第二伝熱板３ｂに嵌合穴を設けて、これらを嵌合することにより、第一伝熱板３ａと第二伝熱板３ｂとを係合させてもよい。

また、液冷媒熱交換器２をヒートポンプ給湯機の筐体へ固定するための取付用バーリングねじ穴（図示せず）を用いてもよい。
即ち、一方の伝熱板に他方の伝熱板と当接する面側から立ち上がるようにバーリング加工し、バーリング加工された立ち上げ部の外面と嵌合するように他方の伝熱板にすて穴を設ける。なお、立ち上げ部の内面は、筐体へ固定するためのねじ穴となる。
これにより、一方の伝熱板の立ち上げ部を他方の伝熱板のすて穴に係合させ、第一伝熱板３ａと第二伝熱板３ｂとを係合させることができる。

本実施形態に係るヒートポンプ給湯機は、図１および図３に示すように、冷媒側伝熱管２ａ及び液側伝熱管２ｂの直線部分がほぼ水平となるように設置し、冷媒は液冷媒熱交換器２の上側から下側に向かって流れ、水（被加熱液体）は液冷媒熱交換器２の下側から上側に向かって流れる、即ち、対向流となるように構成する。
これにより、貯液タンク１０（図１参照）の底部から送られてくる水は、液冷媒熱交換器２の下方で加熱され中温水となり、液冷媒熱交換器２の上方で圧縮機１（図１参照）から吐き出された高温冷媒（例えば１００〜１１０℃）によって規定温度（例えば約９０℃）まで加熱されて、貯液タンク１０の上部から貯湯されるので、貯湯温度を高温冷媒温度近くまで上げることができると共に、液冷媒熱交換器２の加熱効率が向上し、ヒートポンプ給湯機全体の運転効率も向上する。

このように、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機の液冷媒熱交換器２は、冷媒側伝熱管２ａと液側伝熱管２ｂを面接触させることにより、従来の、冷媒側伝熱管と液側伝熱管が線接触する液冷媒熱交換器と比較して、伝熱面積が拡大し、加熱効率を向上させることができる。
また、液冷媒熱交換器２は、平板状に構成されるため、従来の円筒状に構成される液冷媒熱交換器と比較して、厚みを小さくすることができ、コンパクト化を図ることができる。さらに、液冷媒熱交換器２は、２枚の平板を組合せたものであるから、ヒートポンプ給湯機の筐体に合わせて曲げたり、丸めたり自由に成形することができ、本体への設置性が極めてよい。

なお、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態の構成においては、貯液タンク１０の底部に接続された液配管を介して貯液タンク１０内の水を液冷媒熱交換器２に送り出す構成としたが、貯液タンク１０以外の任意の給水源から水（被加熱液体）を液冷媒熱交換器２に送り出す構成としてもよい。例えば、減圧弁８で減圧された水を液冷媒熱交換器２に送り出す構成としてもよい。
また、上記実施形態の構成においては、液冷媒熱交換器２で加熱された水を貯液タンク１０の上部に接続された配管から貯液タンク１０内に貯湯する構成としたが、貯液タンク１０を経由することなく、液冷媒熱交換器２からの出湯を給湯金具１３から給湯する構成としてもよい。
また、ポンプ１５の位置は、液冷媒熱交換器２の上流側に限定されるものではなく、液冷媒熱交換器２の下流側であってもよい。

また、冷媒側伝熱管２ａと、伝熱板３ａ，３ｂの凹溝部３ｃ，３ｄとは、ろう付けするものとして説明したが、ろう付けせず、はめこみ嵌合させる構成としてもよい。
これにより、液側伝熱管２ｂ内にスケールが析出して流路が小さくなった場合には、伝熱板３ａ，３ｂから冷媒側伝熱管２ａを外し、伝熱板３ａ，３ｂ（液側伝熱管２ｂ）を交換することが可能となる。

１ 圧縮機
２ 液冷媒熱交換器
２ａ 冷媒側伝熱管
２ｂ 液側伝熱管
４ 減圧装置
５ 空気熱交換器
６ 送風ファン
７ 給水金具
８ 減圧弁
９ 流量センサ
１０ 貯液タンク
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ タンク温度センサ
１１ タンク切換弁
１２ 湯水混合弁
１３ 給湯金具
１４ 台所蛇口
１５ ポンプ
３ａ 第一伝熱板
３ｂ 第二伝熱板
３ｃ，３ｄ 流路用溝部
３ｅ，３ｆ 凹溝部
３ｇ，３ｈ 位置決め用係合部
３０ ヒートポンプユニット
４０ 貯液ユニット
５０ 運転制御手段

Claims (7)

1. 少なくとも、圧縮機、液冷媒熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、および空気熱交換器が冷媒配管により接続されて構成されるヒートポンプ冷媒回路と、
   少なくとも、ポンプおよび前記液冷媒熱交換器の液側伝熱管を液配管により接続されて構成される被加熱液体回路と、
   前記ヒートポンプ冷媒回路および前記被加熱液体回路を制御して液体加熱運転を行う運転制御手段と、
   を備えるヒートポンプ給湯機において、
   前記液冷媒熱交換器は、
   第一伝熱板と、該第一伝熱板と相対する第二伝熱板と、前記冷媒側伝熱管とを有し、
   前記第一伝熱板および前記第二伝熱板の少なくとも一方に、連通した流路用溝部が形成され、
   前記第一伝熱板と前記第二伝熱板とを相対して合わせることにより前記液側伝熱管を形成し、
   前記流路用溝部の外側に凹溝部を形成し、
   該凹溝部に前記冷媒側伝熱管が設置される
   ことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. 前記第一伝熱板の流路用溝部は、半円以上の深い溝部として形成され、
   前記第二伝熱板の流路用溝部は、半円以下の浅い溝部として形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
3. 前記第一伝熱板の流路用溝部は、略Ｕ字状の深い溝部として形成され、
   前記第二伝熱板は、流路用溝部が形成されない
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
4. 前記第一伝熱板および前記第二伝熱板の少なくとも一方に、前記第一伝熱板と前記第二伝熱板とを貼り合わせる位置を決定する位置決め用係合部が形成される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
5. 前記流路用溝部に形成された前記凹溝部と、前記冷媒側伝熱管とが接触する領域は、
   前記冷媒側伝熱管を流れ方向に見て、接触する円弧の中心角が９０度以上１８０度以下である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
6. 前記液側伝熱管は、内壁面にスケール析出防止および腐食防止の少なくとも一方のコーティングが施されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
7. 前記液冷媒熱交換器は、
   前記冷媒側伝熱管及び前記液側伝熱管が略水平となる複数の直線部分を有し、
   冷媒側は上部から下部に向かって流し、液側は下部から上部に向かって流す対向流とする
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。

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