JP2014052087A - 給湯用熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱用伝熱管を巻き付けた水タンクを有する給湯用熱交換器であって、加熱用伝熱管と水タンクとの間に必要な伝熱面積を確保しつつ、加熱用伝熱管の長さをできるだけ短くして、給湯用熱交換器の低コスト化を図る。
【解決手段】加熱用伝熱管（40）において、管横断面を扁平状に形成し且つ管内部に複数の流路（46）を形成するとともに、扁平面（43a）を前記水タンク（31）の外面（31a）に接触した状態で水タンク（31）に巻き付ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、水タンクに加熱用伝熱管が巻かれた給湯用熱交換器に関し、特に、伝熱性能の向上策に係るものである。

従来より、冷凍サイクルの冷媒回路に放熱器又は凝縮器として接続される給湯用熱交換器が知られている。そして、これらの給湯用熱交換器の中には、特許文献１に示すように、冷媒回路に接続された加熱用伝熱管を水タンクの周囲に巻き付けたものがある。この給湯用熱交換器は、加熱用伝熱管の冷媒と水タンクの水とが熱交換することによって、水タンクの水を加熱する。ここで、管横断面が円形状の一般的な加熱用伝熱管を水タンクの周囲に巻き付けることが考えられる。

特開昭５９−１８０２９０号公報

しかしながら、この場合、水タンクの円筒面と加熱用伝熱管の円筒面とが線接触となる。線接触の場合は、面接触の場合に比べて接触面積が小さいことから、円形状の加熱用伝熱管と水タンクとの間で必要な伝熱面積を確保しようとすると、加熱用伝熱管の長さを長くせざるを得ないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱用伝熱管を巻き付けた水タンクを有する給湯用熱交換器であって、加熱用伝熱管と水タンクとの間に必要な伝熱面積を確保しつつ、加熱用伝熱管の長さをできるだけ短くして、給湯用熱交換器の低コスト化を図ることにある。

第１の発明は、冷凍サイクルの冷媒回路（20）に放熱器又は凝縮器として接続される給湯用熱交換器（30）である。この給湯用熱交換器（30）は、水を貯留する水タンク（31）と、前記冷媒回路（20）の冷媒が流れて前記水タンク（31）の水を加熱する加熱用伝熱管（40）とを備え、前記加熱用伝熱管（40）は、管横断面が扁平状に形成され且つ管内部に複数の流路（46）が形成されるとともに、管側面（43a）が前記水タンク（31）の外面（31a）に接触した状態で前記水タンク（31）に巻き付けられている。

第１の発明では、加熱用伝熱管（40）の管横断面を扁平状に形成して、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）とを面で接触させるようにした。これにより、従来に比べて、水タンク（31）に対する加熱用伝熱管（40）の単位長さ当たりの接触面積（伝熱面積）が広がる。

第２の発明は、第１の発明において、前記加熱用伝熱管（40）は、前記水タンク（31）の軸方向に複数配列され、複数の前記加熱用伝熱管（40）の端部が接続される一対のヘッダ（41,42）を備えている。

第２の発明では、一方のヘッダ（41）に流入した冷媒が複数の加熱用伝熱管（40）に分流する。分流した冷媒は、各加熱用伝熱管（40）ごとに水タンク（31）の水へ放熱して該水を加熱する。これらの放熱した冷媒は他方のヘッダ（42）に流入して合流する。ここで、複数の加熱用伝熱管（40）で水タンク（31）の水を加熱するので、１本の加熱用伝熱管（40）を螺旋状に何周も巻き付ける場合に比べて、１本当たりの加熱用伝熱管（40）の長さを短くできる。

第３の発明は、第２の発明において、前記一対のヘッダ（41,42）の少なくとも一方は、前記複数の加熱用伝熱管（40）が前記水タンク（31）の軸方向に複数のパス（51,52,53）を構成するように前記ヘッダ（41,42）の内部を軸方向に複数の分割空間（51a,52a,51c,52c）に分割する仕切部材（47,48）が設けられている。

第３の発明では、一対のヘッダ（41,42）の最も上流側の分割空間（51a）に冷媒が流入する。その冷媒は、複数のパス（51,52,53）を流れて一対のヘッダ（41,42）間を往復して水タンク（31）の水を加熱した後に、一対のヘッダ（41,42）の最も下流側の分割空間（52c）に流出する。ここで、一対のヘッダ（41,42）の仕切部材（47,48）の数によってパスの数が決定され、一対のヘッダ（41,42）に設けられる仕切部材（47,48）の位置によって、各パス毎の伝熱面積が決定される。

第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、前記加熱用伝熱管（40）は、前記水タンク（31）の外面（31a）に螺旋状に巻き付けられている。

第４の発明では、加熱用伝熱管（40）を水平に巻き付ける場合に比べて、加熱用伝熱管（40）内を冷媒が上側から下側へ向かってスムーズに流れるようになる。

第５の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、前記加熱用伝熱管（40）は、前記水タンク（31）の外面（31a）に１周未満で巻き付けられている。

第５の発明では、加熱用伝熱管（40）を水タンク（31）の外面（31a）に１周未満で巻き付けるようにしたので、加熱用伝熱管（40）を螺旋状に何周も巻き付ける場合に比べて、１本当たりの加熱用伝熱管（40）の冷媒の圧力損失が小さくなる。

第６の発明は、第３から第５の何れか１つの発明において、前記水タンク（31）の下部に巻き付けられ且つ前記一対のヘッダ（41,42）の最も下流側の分割空間（52c）に開口する冷媒流出口（45）に接続されるとともに、前記冷媒流出口（45）から流出する冷媒が所定の過冷却度になるまで前記冷媒と前記水タンク（31）の水と熱交換させる過冷却管（54）を備えている。

第６の発明では、一対のヘッダ（41,42）の最も下流側の分割空間（52c）から過冷却管（54）へ流入した冷媒が前記過冷却管（54）を通過する際に水タンク（31）の水と熱交換する。ここで、水タンク（31）内では水が自然対流するので、水タンク（31）の下部の水温が水タンク（31）の上部の水温に比べて低くなっている。過冷却管（54）を水タンク（31）の下部に巻き付けることによって、冷媒を水タンク（31）内の低い温度の水と熱交換させることが可能となる。

第７の発明は、第３から第５の何れか１つの発明において、複数のパス（51,52,53）のうち最も下流側のパス（53）は、前記水タンク（31）の下部に巻き付けられ且つ冷媒が所定の過冷却度になるまで前記冷媒と前記水タンク（31）の水とが熱交換するように構成されている。

第７の発明では、一対のヘッダ（41,42）の最も下流側のパス（53）に流入した冷媒がそのパス（53）を通過する際に水タンク（31）の水と熱交換する。ここで、水タンク（31）内では水が自然対流するので、水タンク（31）の下部の水温が水タンク（31）の上部の水温に比べて低くなっている。最も下流側のパス（53）を水タンク（31）の下部に巻き付けることによって、冷媒を水タンク（31）内の低い温度の水と熱交換させることが可能となる。

第８の発明は、第１から第７の何れか１つの発明において、前記加熱用伝熱管（40）と前記水タンク（31）との間に介在するグリース（60）を備えている。

第８の発明では、グリース（60）を通じて加熱用伝熱管（40）の冷媒の熱が水タンク（31）の水へ伝えられる。ここで、このグリース（60）によって加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との接触面の微小隙間に形成される空気層が減少し、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との間の接触熱抵抗が低減する。これにより、グリース（60）を介在させない場合に比べて、加熱用伝熱管（40）の冷媒から水タンク（31）の水へ効率よく熱が伝わる。

本発明によれば、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）とを面で接触させるようにしたので、線接触の場合に比べて、水タンク（31）に対する加熱用伝熱管（40）の単位長さ当たりの接触面積（伝熱面積）を広げることができ、その広がった分だけ加熱用伝熱管（40）の長さを短くすることができる。これにより、給湯用熱交換器（30）の低コスト化を図ることができる。

また、前記第２の発明によれば、複数の加熱用伝熱管（40）で水タンク（31）の水を加熱するようにしたので、１本の加熱用伝熱管（40）を螺旋状に何周も巻き付ける場合に比べて、１本当たりの加熱用伝熱管（40）の長さを短くすることができる。これにより、１本当たりの加熱用伝熱管（40）の長さが短くなった分だけ、加熱用伝熱管（40）を流れる冷媒の圧力損失を小さくすることができる。

また、前記第３の発明によれば、一対のヘッダ（41,42）の少なくとも一方に仕切部材（47,48）を設けて、複数の加熱用伝熱管（40）が複数のパス（51,52,53）を構成するようにしたので、給湯用熱交換器（30）の仕切部材（47,48）の数又は仕切部材（47,48）の位置を最適化することによって、給湯用熱交換器（30）の性能向上を図ることができる。

また、前記第４の発明によれば、加熱用伝熱管（40）を水タンク（31）の外面（31a）に螺旋状に巻き付けるようにしたので、加熱用伝熱管（40）を水平に巻き付ける場合に比べて、冷媒を上側から下側へスムーズに流すことができる。これにより、加熱用伝熱管（40）内の冷媒の流速が速くなって給湯用熱交換器（30）の伝熱性能をさらに向上させることができる。

また、前記第５の発明によれば、複数の加熱用伝熱管（40）を前記水タンク（31）の外面（31a）に１周未満で巻き付けるようにしたので、加熱用伝熱管（40）を螺旋状に何周も巻き付ける場合に比べて、１本当たりの加熱用伝熱管（40）の冷媒の圧力損失を小さくすることができる。

また、前記第６の発明によれば、一対のヘッダ（41,42）の最も下流側の分割空間（52c）に開口する冷媒流出口（45）に過冷却管（54）を接続し、その過冷却管（54）を水タンク（31）の下部に巻き付けるようにしたので、水タンク（31）内の低い温度の水と冷媒とを熱交換させることができる。これにより、過冷却管（54）を前記水タンク（31）の上部に巻き付ける場合に比べて、冷媒を素早く所定の過冷却度になるまで冷却することができる。

また、前記第７の発明によれば、一対のヘッダ（41,42）の最も下流側のパス（53）を水タンク（31）の下部に巻き付けるようにしたので、水タンク（31）内の低い温度の水と冷媒とを熱交換させることができる。これにより、最も下流側のパス（53）を前記水タンク（31）の上部に巻き付ける場合に比べて、冷媒を素早く所定の過冷却度になるまで冷却することができる。

また、前記第８の発明によれば、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との間にグリース（60）を介在させるようにしたので、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との接触面の微小隙間に形成される空気層を減少させることができる。これにより、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との間の接触熱抵抗が低減し、グリース（60）を介在させない場合に比べて、加熱用伝熱管（40）の冷媒から水タンク（31）の水へ効率よく熱を伝えることができ、給湯用熱交換器（30）の伝熱性能を向上させることができる。

図１は、本実施形態に係る給湯装置の分解斜視図である。 図２は、本実施形態に係る給湯装置の配管系統図である。 図３は、本実施形態に係る給湯用熱交換器の概略構成図である。 図４は、本実施形態に係る扁平管の拡大斜視図である。 図５は、本実施形態の変形例１に係る給湯用熱交換器の概略構成図である。 図６は、本実施形態の変形例１に係る給湯用熱交換器の概略構成図であって、運転時の冷媒の流れを示すものである。 図７は、本実施形態の変形例２に係る給湯用熱交換器の概略構成図である。

本実施形態の給湯用熱交換器（30）は、給湯装置（1）の一部を構成している。以下では、まず給湯装置（1）の全体構成について説明し、次に給湯用熱交換器（30）の構成について説明する。

〈給湯装置の全体構成〉
給湯装置（1）は、いわゆるヒートポンプ式の給湯器である。給湯装置（1）は、ケーシング（10）と、圧縮機（21）と、膨張弁（22）と、空気熱交換器（23）と、アキュームレータ（24）と、給湯用熱交換器（30）とを備えている。

給湯装置（1）のケーシング（10）は、図１に示すように、円筒状の下筒部（11）と、該下筒部（11）の下端を閉塞する底板部（12）と、下筒部（11）の上端に接続された上筒部（13）と、該上筒部（13）の上端を閉塞する天板部（14）とを有している。

上筒部（13）は、断面視半円状の前後２つの部材（13a,13b）（以下、前側を前パネル（13a）、後側を後パネル（13b）と言う）によって構成されている。前パネル（13a）には、右端及び左端に吸引口（15a）がそれぞれ開口し、後パネル（13b）には、中央に吹出口（15b）が開口している。また、前パネル（13a）の中央には、リモコン設置部（16）が形成されている。リモコン設置部（16）は、ユーザが給湯装置（1）を操作するためのリモコン（16a）が設置可能になっている。

ケーシング（10）の内部には、上筒部（13）と下筒部（11）との間に仕切板（17）が設けられている。ケーシング（10）の内部空間は、この仕切板（17）によって、上下２つの空間（18,19）（以下、上側空間（18）と下側空間（19）と言う）に仕切られている。そして、上側空間（18）には、圧縮機（21）と膨張弁（22）と空気熱交換器（23）とアキュームレータ（24）とファン（23a）が収容され、下側空間（19）には、給湯用熱交換器（30）が収容されている。

図２に示すように、圧縮機（21）と、給湯用熱交換器（30）と、膨張弁（22）と、空気熱交換器（23）と、アキュームレータ（24）とは、配管によって順に接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）が形成されている。

圧縮機（21）は、冷媒回路（20）の冷媒を圧縮するものであり、吐出側が給湯用熱交換器（30）に接続され、吸入側がアキュームレータ（24）に接続されている。

膨張弁（22）は、開度可変の電動膨張弁によって構成されている。この膨張弁（22）の開度は、給湯装置（1）の運転状態によって適宜に変更される。例えば、圧縮機（21）の吸入冷媒が所定の過熱度となるように膨張弁（22）の開度が変更される。

空気熱交換器（23）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成されている。ファン（23a）は空気熱交換器（23）の近傍に設置され、このファン（23a）によって供給された空気が空気熱交換器（23）を流れる冷媒と熱交換するように構成されている。空気熱交換器（23）は、上側空間（18）内において、後パネル（13b）側に配置されて吹出口（15b）と向かい合い、ファン（23a）が回転すると、空気が吸引口（15a）から上側空間（18）内へ吸引されて空気熱交換器（23）を通過し、その後、吹出口（15b）から外部へ吹き出すように構成されている。

アキュームレータ（24）は、空気熱交換器（23）から流入した冷媒を気液分離して、ガス冷媒のみを圧縮機（21）へ送るように構成されている。

〈給湯用熱交換器の構成〉
図１に示すように、給湯用熱交換器（30）は、断熱材（39）に覆われた状態でケーシング（10）の下側空間（19）に収容されている。図３に示すように、給湯用熱交換器（30）は、水タンク（31）と、一対のヘッダ（41,42）と、複数の加熱用伝熱管（40）とを備えている。

水タンク（31）は、上下端を閉塞した縦長円筒状に形成されている。水タンク（31）には、下部に給水口（32）、上部に給湯口（33）、底部に排水口（34）がそれぞれ形成されている（図２を参照）。

給水口（32）には、市水を供給するための給水管（32a）が水タンク（31）の外部から接続され、導入管（32b）が水タンク（31）の内部から接続されている。この導入管（32b）は、流出端が下を向くように途中で折り曲げられ、市水を水タンク（31）の底に向かって導くように構成されている。給湯口（33）には、水タンク（31）内の温水を取り出すための給湯管（33a）が水タンク（31）の外部から接続され、導出管（33b）が水タンク（31）の内部から接続されている。この導出管（33b）は、流入端が上を向くように途中で折り曲げられ、水タンク（31）の上部に溜まった高温の温水を確実に導出するように構成されている。排水口（34）には、排水管（34a）が水タンク（31）の外部から接続されている。

加熱用伝熱管（40）は、管横断面が扁平状に形成された、いわゆる扁平管で構成されている。この加熱用伝熱管（40）はアルミニウム製である。この加熱用伝熱管（40）の内部には、管横断面の長手方向へ並んだ複数の流路（46）が形成されている。複数の加熱用伝熱管（40）（本実施形態では４本）は、その扁平面（管側面）（43a）が水タンク（31）の外周面（31a）に接触した状態で水タンク（31）の下部に螺旋状に巻き付けられている。複数の加熱用伝熱管（40）は、水タンク（31）の軸方向に配列される。

このように、加熱用伝熱管（40）の管横断面を扁平状に形成して、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）とを面で接触させるようにした。これにより、円管を水タンク（31）に巻き付けて両者を線接触させる場合に比べて、水タンク（31）に対する加熱用伝熱管（40）の単位長さ当たりの伝熱面積が広がる。

加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との間にはシリコングリース（60）が塗布されている。このシリコングリース（60）によって加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との接触面の微小隙間に形成される空気層が減少し、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との間の接触熱抵抗が低減する。これにより、シリコングリース（60）を介在させない場合に比べて、加熱用伝熱管（40）の冷媒から水タンク（31）の水へ熱が効率よく伝わる。

一対のヘッダ（41,42）は、共にアルミニウム製の第１ヘッダ（41）及び第２ヘッダ（42）で構成されている。各ヘッダ（41,42）は、両端を閉塞した細長い円筒状に形成されている。各ヘッダ（41,42）は水タンク（31）の側方に配置され、第１ヘッダ（41）が第２ヘッダ（42）の上側に位置している。尚、各ヘッダ（41,42）と水タンク（31）とを接触させて配置してもよい。こうすると、各ヘッダ（41,42）の冷媒と水タンク（31）の水とを熱交換させることが可能である。

第１ヘッダ（41）の外周面には、複数の加熱用伝熱管（40）の一端が第１ヘッダ（41）の軸方向に間隔を空けて接続されている。第１ヘッダ（41）の軸方向と加熱用伝熱管（40）の複数の流路（46）の配列方向とが一致するように両者が接続される。第１ヘッダ（41）の上端面に冷媒流入口（44）が開口している。この第１ヘッダ（41）の冷媒流入口と圧縮機（21）の吐出口とが冷媒回路（20）の冷媒配管で接続されている。第１ヘッダ（41）は、加熱用伝熱管（40）の螺旋角に合わせて斜めに傾斜して配置されているので、第１ヘッダ（41）に対して加熱用伝熱管（40）を直角に接続させることができる。

第２ヘッダ（42）の外周面には、複数の加熱用伝熱管（40）の他端が第２ヘッダ（42）の軸方向に間隔を空けて接続されている。第２ヘッダ（42）の軸方向と加熱用伝熱管（40）の複数の流路（46）の配列方向とが一致するように両者が接続される。第２ヘッダ（42）の下端面に冷媒流出口（45）が開口している。この第２ヘッダ（42）の冷媒流出口（45）と膨張弁（22）の流入口とが冷媒回路（20）の冷媒配管で接続されている。第２ヘッダ（42）は、加熱用伝熱管（40）の螺旋角に合わせて斜めに傾斜して配置されているので、第２ヘッダ（42）に対して加熱用伝熱管（40）を直角に接続させることができる。

−運転動作−
次に、この給湯装置（1）の運転動作について説明する。

圧縮機（21）が起動すると、圧縮機（21）から吐出された冷媒が給湯用熱交換器（30）の第１ヘッダ（41）の冷媒流入口（44）から流入する。その冷媒は第１ヘッダ（41）内で分流し、分流した冷媒が各加熱用伝熱管（40）へ流入する。各加熱用伝熱管（40）へ流入した冷媒は、その管内を上側から下側へ螺旋状に流れながら水タンク（31）の水に放熱して凝縮する。この冷媒の放熱によって水タンク（31）の水が加熱される。各加熱用伝熱管（40）の他端から流出した冷媒は第２ヘッダ（42）に流入して合流した後に第２ヘッダ（42）の冷媒流出口（45）から流出する。

給湯用熱交換器（30）を流出した冷媒は、膨張弁（22）で減圧された後、空気熱交換器（23）へ送られる。空気熱交換器（23）では、ファン（23a）によって供給された空気と冷媒とが熱交換し、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。空気熱交換器（23）で蒸発した冷媒は、アキュームレータ（24）で気液分離された後、圧縮機（21）へ吸入される。圧縮機（21）では、再び冷媒が圧縮され、高圧のガス冷媒が吐出される。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）とを面で接触させるようにしたので、線接触の場合に比べて、水タンク（31）に対する加熱用伝熱管（40）の単位長さ当たりの接触面積（伝熱面積）を広げることができ、その広がった分だけ加熱用伝熱管（40）の長さを短くすることができる。これにより、給湯用熱交換器（30）の低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、複数の加熱用伝熱管（40）で水タンク（31）の水を加熱するようにしたので、１本の加熱用伝熱管（40）を螺旋状に何周も巻き付ける場合に比べて、１本当たりの加熱用伝熱管（40）の長さを短くすることができる。これにより、１本当たりの加熱用伝熱管（40）の長さが短くなった分だけ、加熱用伝熱管（40）を流れる冷媒の圧力損失を小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、加熱用伝熱管（40）を水タンク（31）の外面（31a）に螺旋状に巻き付けるようにしたので、加熱用伝熱管（40）を水平に巻き付ける場合に比べて、冷媒を上側から下側へスムーズに流すことができる。これにより、加熱用伝熱管（40）内の冷媒の流速が速くなって給湯用熱交換器（30）の伝熱性能をさらに向上させることができる。

また、本実施形態によれば、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との間にシリコングリース（60）を介在させるようにしたので、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との接触面の微小隙間に形成される空気層を減少させることができる。これにより、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）との間の接触熱抵抗が低減し、シリコングリース（60）を介在させない場合に比べて、加熱用伝熱管（40）の冷媒から水タンク（31）の水へ効率よく熱を伝えることができ、給湯用熱交換器（30）の伝熱性能を向上させることができる。

−実施形態の変形例１−
図５及び図６に示す実施形態の変形例１の給湯用熱交換器（30）は、前記実施形態とは違い、複数の加熱用伝熱管（40）が１周未満で水平に水タンク（31）に巻き付けられている。これにより、加熱用伝熱管（40）を螺旋状に何周も巻き付ける場合に比べて、１本当たりの加熱用伝熱管（40）の冷媒の圧力損失が小さくすることができる。

また、複数の加熱用伝熱管（40）を螺旋状に複数巻き付けた場合には、水タンク（31）の外周面において、第１ヘッダ（41）の右側及び第２ヘッダ（42）の左側に複数の加熱用伝熱管（40）を巻き付けることができない領域が形成される（図３を参照）。しかしながら、変形例のように複数の加熱用伝熱管（40）を水平に巻き付けた場合には、上述した巻き付け不可の領域が形成されることはなく、水タンク（31）の略全周を加熱用伝熱管（40）で巻き付けることができる。これにより、給湯用熱交換器（30）の加熱能力を大きくすることができる。

また、変形例の給湯用熱交換器（30）では、一対のヘッダ（41,42）の少なくとも一方は、複数の加熱用伝熱管（40）が水タンク（31）の軸方向に複数のパス（51,52,53）を構成するようにヘッダ（41,42）の内部を軸方向に複数の空間（51a,52a,51c,52c）に分割する仕切板（仕切部材）（47,48）が設けられている。

具体的に、第１ヘッダ（41）内の軸方向の略中間に第１仕切板（47）が設けられている。この第１仕切板（47）によって、第１ヘッダ（41）の内部が上側の第１空間（分割空間）（51a）と下側の第２空間（分割空間）（52a）とに仕切られる。一方、第２ヘッダ（42）内の下部に第２仕切板（48）が設けられている。この第２仕切板（48）によって、第２ヘッダ（42）の内部が上側の第１空間（分割空間）（51c）と下側の第２空間（分割空間）（52c）とに仕切られる。これにより、複数の加熱用伝熱管（40）が３つのパス（51,52,53）を構成する。

第１パス（51）は１０本の加熱用伝熱管（40）で構成され、第２パス（52）は９本の加熱用伝熱管（40）で構成され、第３パス（53）は１本の加熱用伝熱管（40）で構成される。

圧縮機（21）から吐出された冷媒は、図６に示すように、第１ヘッダ（41）の第１空間（51a）に流入した後、第１パス（51）、第２ヘッダ（42）の第１空間（51c）、第２パス（52）、第１ヘッダ（41）の第２空間（52a）、第３パス（53）、第２ヘッダ（42）の第２空間（52c）の順で、一対のヘッダ（41,42）間を往復しながら上側から下側へ向かって流れる。そして、冷媒は、各パス（51,52,53）を流れる際に水タンク（31）の水に放熱して凝縮する。

ここで、水タンク（31）内では水が自然対流するので、水タンク（31）の下部の水温が水タンク（31）の上部の水温に比べて低くなっている。最も下流側のパス（53）を水タンク（31）の下部に巻き付けるようにしたので、冷媒を水タンク（31）内の低い温度の水と熱交換させることができ、冷媒を素早く所定の過冷却度になるまで冷却することができる。このように、変形例の給湯用熱交換器（30）では、該給湯用熱交換器（30）に流入した冷媒を確実に過冷却状態にしてから流出させることができる。

−実施形態の変形例２−
図７に示す実施形態の変形例２の給湯用熱交換器（30）は、前記実施形態の変形例１とは違い、一対のヘッダ（41,42）の最も下流側の空間（52c）に開口する冷媒流出口（45）に過冷却管（54）が接続されている。このように、加熱用伝熱管（40）と一対のヘッダ（41,42）とからなる組立品とは別体の過冷却管（54）を用いてもよい。

ここで、水タンク（31）の水温は、上述した自然対流によって水タンク（31）の下側へ行くほど低い。水タンク（31）の底面から側周面へ至る部分は水温が低いにもかかわらず、その部分は丸みを帯びているため扁平管が巻きにくい。そこで、過冷却管（54）を円管で構成し、上述した丸みを帯びている部分にも過冷却管（54）を巻き付けることができるようにしてもよい。これにより、給湯用熱交換器（30）に流入した冷媒を確実に過冷却状態にしてから流出させることができる。

《その他の実施形態》
前記実施形態では、複数の加熱用伝熱管（40）を水タンク（31）に巻き付けていたが、これに限定されず、１本の加熱用伝熱管（40）を水タンク（31）に面接触させた状態で螺旋状に複数周巻き付けてもよい。この場合でも、水タンク（31）に対する加熱用伝熱管（40）の単位長さ当たりの伝熱面積を広げることができる。また、前記実施形態とは違い、一対のヘッダ（41,42）を設ける必要がなく、加熱用伝熱管（40）を水タンク（31）に１本だけ巻き付ければよい。これにより、給湯用熱交換器（30）の構成部品を少なくすることで製作コストを下げることができる。

また、前記実施形態の変形例では、複数の加熱用伝熱管（40）を水タンク（31）に水平に巻き付けたが、これに限定されず、複数の加熱用伝熱管（40）を斜めに１周未満で巻き付けてもよい。この場合であっても、加熱用伝熱管（40）と水タンク（31）とを面で接触させることによって、水タンク（31）に対する加熱用伝熱管（40）の単位長さ当たりの伝熱面積を広げることができる。

また、前記実施形態の変形例では、複数の加熱用伝熱管（40）が３つのパス（51,52,53）を構成したが、これに限定されず、２つのパス、又は４つ以上のパスであってもよい。最適なパス取りによって、給湯用熱交換器（30）の性能を向上させることができる。

また、前記実施形態では、給湯用熱交換器（30）が冷媒回路（20）の凝縮器として機能していたが、これに限定されず、冷媒回路（20）に二酸化炭素を封入し、給湯用熱交換器（30）を冷媒回路（20）の放熱器として機能させてもよい。この場合であっても、本発明と同様の効果を得ることができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本発明は、水タンクに巻かれた加熱用伝熱管に流れる冷媒を凝縮させて、水タンク内の水を加熱する給湯用熱交換器について有用である。

１ 給湯装置
１０ ケーシング
２０ 冷媒回路
３０ 給湯用熱交換器
３１ 水タンク
４０ 加熱用伝熱管
４１ 第１ヘッダ
４２ 第２ヘッダ
４７ 第１仕切板（仕切部材）
４８ 第２仕切板（仕切部材）
５１ 第１パス
５２ 第２パス
５３ 第３パス

Claims (8)

1. 冷凍サイクルの冷媒回路（20）に放熱器又は凝縮器として接続される給湯用熱交換器であって、
   水を貯留する水タンク（31）と、前記冷媒回路（20）の冷媒が流れて前記水タンク（31）の水を加熱する加熱用伝熱管（40）とを備え、
   前記加熱用伝熱管（40）は、管横断面が扁平状に形成され且つ管内部に複数の流路（46）が形成されるとともに、管側面（43a）が前記水タンク（31）の外面（31a）に接触した状態で前記水タンク（31）に巻き付けられていることを特徴とする給湯用熱交換器。
2. 請求項１において、
   前記加熱用伝熱管（40）は、前記水タンク（31）の軸方向に複数配列され、
   複数の前記加熱用伝熱管（40）の端部が接続される一対のヘッダ（41,42）を備えていることを特徴とする給湯用熱交換器。
3. 請求項２において、
   前記一対のヘッダ（41,42）の少なくとも一方は、前記複数の加熱用伝熱管（40）が前記水タンク（31）の軸方向に複数のパス（51,52,53）を構成するように前記ヘッダ（41,42）の内部を軸方向に複数の分割空間（51a,52a,51c,52c）に分割する仕切部材（47,48）が設けられていることを特徴とする給湯用熱交換器。
4. 請求項１から３の何れか１つにおいて、
   前記加熱用伝熱管（40）は、前記水タンク（31）の外面（31a）に螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする給湯用熱交換器。
5. 請求項１から３の何れか１つにおいて、
   前記加熱用伝熱管（40）は、前記水タンク（31）の外面（31a）に１周未満で巻き付けられていることを特徴とする給湯用熱交換器。
6. 請求項３から５の何れか１つにおいて、
   前記水タンク（31）の下部に巻き付けられ且つ前記一対のヘッダ（41,42）の最も下流側の分割空間（52c）に開口する冷媒流出口（45）に接続されるとともに、前記冷媒流出口（45）から流出する冷媒が所定の過冷却度になるまで前記冷媒と前記水タンク（31）の水と熱交換させる過冷却管（54）を備えていることを特徴とする給湯用熱交換器。
7. 請求項３から５の何れか１つにおいて、
   複数のパス（51,52,53）のうち最も下流側のパス（53）は、前記水タンク（31）の下部に巻き付けられ且つ冷媒が所定の過冷却度になるまで前記冷媒と前記水タンク（31）の水とが熱交換するように構成されていることを特徴とする給湯用熱交換器。
8. 請求項１から７の何れか１つにおいて、
   前記加熱用伝熱管（40）と前記水タンク（31）との間に介在するグリース（60）を備えていることを特徴とする給湯用熱交換器。

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