JP2014052089A - Hot water supply heat exchanger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a heating capacity of a heating thermal transfer pipe wound around a water tank.SOLUTION: A hot water supply heat exchanger 30 includes a water tank 31, and a heating thermal transfer pipe 40 wound around the water tank 31. The heating thermal transfer pipe 40 is sectioned into a plurality of heating areas 51, 52, 53 in a vertical direction. The plurality of heating areas each includes a plurality of refrigerant flow passages in which refrigerant flows in parallel. The number of the refrigerant flow passages is less in a lower area than an upper area.

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、加熱能力の向上策に係るものである。     The present invention relates to a heat exchanger for hot water supply in which a heat transfer tube for heating is wound around a water tank, and particularly relates to a measure for improving the heating capacity.

従来より、水タンクに加熱用伝熱管が巻かれた給湯装置が知られている。例えば、特許文献1に開示の給湯装置は、冷媒回路と、水タンクと、該水タンクの周囲に接触するように巻かれて冷媒回路に接続された加熱用伝熱管とを備えている。この給湯装置では、冷媒回路において冷凍サイクルが行われると、加熱用伝熱管へ流入するガス冷媒と水タンク内の水とが熱交換し、該ガス冷媒が凝縮することによって水タンク内の水が加熱される。     Conventionally, a hot water supply apparatus in which a heat transfer tube for heating is wound around a water tank is known. For example, a hot water supply device disclosed in Patent Document 1 includes a refrigerant circuit, a water tank, and a heating heat transfer tube wound around the water tank and connected to the refrigerant circuit. In this hot water supply apparatus, when a refrigeration cycle is performed in the refrigerant circuit, the gas refrigerant flowing into the heat transfer pipe for heating and the water in the water tank exchange heat, and the water in the water tank is changed by condensing the gas refrigerant. Heated.

特開2011−94932号公報JP 2011-94932 A

従来の給湯装置では、通常、1本または複数本の管を水タンクに螺旋状に巻くことによって加熱用伝熱管が形成されるため、該加熱用伝熱管内の冷媒流路の総断面積が全長に亘って一定となっている。そのため、冷媒流路を流れるガス冷媒が徐々に凝縮して冷媒のガス比率が低下し冷媒の比体積が減少すると、冷媒の流速が低下してしまい、冷媒の放熱量(冷媒と水タンク内の水との熱交換量)が低下するという問題が生じていた。     In a conventional hot water supply apparatus, a heating heat transfer tube is usually formed by spirally winding one or more tubes around a water tank, so that the total cross-sectional area of the refrigerant flow path in the heating heat transfer tube is It is constant over the entire length. Therefore, when the gas refrigerant flowing through the refrigerant flow path gradually condenses and the refrigerant gas ratio decreases and the specific volume of the refrigerant decreases, the flow rate of the refrigerant decreases, and the heat dissipation amount of the refrigerant (in the refrigerant and water tanks) There has been a problem that the amount of heat exchange with water is reduced.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、水タンクと該水タンクに巻かれた加熱用伝熱管とを備えた給湯用熱交換器において、加熱用伝熱管の冷媒流路を流れる冷媒の放熱量の低下を抑制し、高い加熱能力を得ることにある。     The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a heating transfer in a hot water supply heat exchanger including a water tank and a heating heat transfer tube wound around the water tank. It is to obtain a high heating capacity by suppressing a decrease in the amount of heat released from the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the heat pipe.

第1の発明は、水を貯留する水タンク(31)と、冷媒が上から下へ流れるように上記水タンク(31)に巻かれて冷媒回路(20)に接続され、冷媒が凝縮して上記水タンク(31)内の水を加熱する加熱用伝熱管(40)とを備えた給湯用熱交換器を対象としている。そして、本発明は、上記加熱用伝熱管(40)は、上下方向に複数の加熱領域(51,52,53)に区分され、該複数の加熱領域(51,52,53)は、冷媒が並流する複数本の冷媒流路(46)をそれぞれ有し、該冷媒流路(46)の総断面積が上から下に向かって小さくなるものである。     In the first invention, a water tank (31) for storing water and a water tank (31) wound around the water tank (31) so as to flow from top to bottom are connected to a refrigerant circuit (20). The heat exchanger for hot water supply provided with the heat exchanger tube (40) for heating the water in the said water tank (31) is made into object. In the present invention, the heating heat transfer tube (40) is divided into a plurality of heating regions (51, 52, 53) in the vertical direction, and the plurality of heating regions (51, 52, 53) are provided with a refrigerant. Each has a plurality of refrigerant flow paths (46) that flow in parallel, and the total cross-sectional area of the refrigerant flow paths (46) decreases from top to bottom.

上記第1の発明では、加熱用伝熱管(40)へ流入したガス冷媒は、上下方向に区分された複数の加熱領域(51,52,53)を上から下に向かって順に流れ、その間に徐々に水タンク(31)内の水へ放熱して凝縮し、液冷媒となって加熱用伝熱管(40)から流出する。     In the first aspect of the invention, the gas refrigerant flowing into the heating heat transfer tube (40) flows in order from the top to the bottom in the plurality of heating regions (51, 52, 53) divided in the vertical direction. Gradually radiate heat to the water in the water tank (31), condense, and become a liquid refrigerant that flows out of the heating heat transfer tube (40).

上記第1の発明では、各加熱領域(51,52,53)に冷媒が並流する複数本の冷媒流路(46)が形成され、該冷媒流路(46)の総断面積が上から下に向かって小さくなっている。そのため、ガス冷媒が冷媒流路(46)内で徐々に凝縮して冷媒のガス比率が低下し、冷媒の比体積が小さくなっても、冷媒の流速の低下が抑えられ、冷媒の放熱量の低下が抑制される。     In the first invention, a plurality of refrigerant channels (46) in which refrigerant co-flows are formed in each heating region (51, 52, 53), and the total cross-sectional area of the refrigerant channel (46) is from above. It is getting smaller down. Therefore, even if the gas refrigerant is gradually condensed in the refrigerant flow path (46) and the gas ratio of the refrigerant is reduced, and the specific volume of the refrigerant is reduced, a decrease in the flow rate of the refrigerant is suppressed, and the amount of heat released from the refrigerant is reduced. Reduction is suppressed.

第2の発明は、上記第1の発明において、上記複数の加熱領域(51,52,53)は、上記冷媒流路(46)の本数が上から下に向かって少なくなるものである。     According to a second aspect, in the first aspect, the plurality of heating regions (51, 52, 53) are such that the number of the refrigerant flow paths (46) decreases from top to bottom.

上記第2の発明では、冷媒流路(46)の本数が上から下に向かって少なくなることによって、該冷媒流路(46)の総断面積が上から下に向かって小さくなっている。     In the second aspect of the invention, the total cross-sectional area of the refrigerant flow path (46) decreases from the top to the bottom as the number of the refrigerant flow paths (46) decreases from top to bottom.

第3の発明は、上記第2の発明において、上記加熱用伝熱管(40)は、上下方向に配列されて上記水タンク(31)に略1周巻かれ、内部に上記冷媒流路(46)が形成された複数の単巻管(43)と、上下方向に延びて上記複数の単巻管(43)の両端にそれぞれ接続された2つのヘッダ(41,42)と、該2つのヘッダ(41,42)の内、少なくとも一方のヘッダ(41,42)の内部を上下に仕切ることによって上記複数の加熱領域(51,52,53)を形成する仕切板(47,48)とを備えているものである。     According to a third aspect, in the second aspect, the heating heat transfer tubes (40) are arranged in the vertical direction and wound approximately one turn around the water tank (31), and the refrigerant flow path (46 ), Two headers (41, 42) extending in the vertical direction and respectively connected to both ends of the plurality of single tubes (43), and the two headers A partition plate (47,48) that forms the plurality of heating regions (51,52,53) by vertically partitioning the interior of at least one of the headers (41,42) of (41,42) It is what.

上記第3の発明では、ヘッダ(41,42)の内部空間を仕切板(47,48)で上下に仕切ることによって、該仕切板(47,48)の上下に加熱領域(51,52,53)が形成される。     In the third aspect of the invention, the internal space of the header (41, 42) is partitioned up and down by the partition plate (47, 48), so that the heating region (51, 52, 53) is formed above and below the partition plate (47, 48). ) Is formed.

本発明によれば、上下方向に区分された加熱用伝熱管(40)の各加熱領域(51,52,53)に冷媒が並流する複数本の冷媒流路(46)を形成し、該各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の総断面積が上から下に向かって小さくなるようにした。これにより、ガス冷媒が冷媒流路(46)内で徐々に凝縮して冷媒のガス比率が低下し、冷媒の比体積が小さくなっても、冷媒の流速の低下を抑えることができ、その結果、冷媒の放熱量の低下を抑えて、高い加熱能力を得ることができる。     According to the present invention, a plurality of refrigerant flow paths (46) in which refrigerant co-flows are formed in the respective heating regions (51, 52, 53) of the heat transfer tubes (40) divided in the vertical direction, The total cross-sectional area of the refrigerant flow path (46) in each heating region (51, 52, 53) was decreased from the top to the bottom. As a result, even if the gas refrigerant is gradually condensed in the refrigerant flow path (46), the gas ratio of the refrigerant is reduced, and the specific volume of the refrigerant is reduced, it is possible to suppress a decrease in the flow rate of the refrigerant. In addition, it is possible to obtain a high heating capacity while suppressing a decrease in the heat radiation amount of the refrigerant.

第2の発明によれば、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の本数が上から下に向かって少なくなるようにした。これにより、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の総断面積が上から下に向かって小さくなる状態を容易に形成することができ、加熱用伝熱管(40)の流路設計をし易くすることができる。     According to the second invention, the number of refrigerant flow paths (46) in each heating region (51, 52, 53) decreases from top to bottom. Thereby, it is possible to easily form a state in which the total cross-sectional area of the refrigerant flow path (46) of each heating region (51, 52, 53) decreases from the top to the bottom, and the heating heat transfer tube (40) It is possible to facilitate the flow path design.

第3の発明によれば、水タンク(31)に巻かれた複数の単巻管(43)の両端にヘッダ(41,42)を接続し、該ヘッダ(41,42)の内部空間を仕切板(47,48)で上下に仕切ることによって、該仕切板(47,48)の上下に加熱領域(51,52,53)を形成するようにした。これにより、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の本数が上から下に向かって少なくなる状態を容易に形成することができ、加熱用伝熱管(40)の流路設計を一層し易くすることができる。     According to the third invention, the headers (41, 42) are connected to both ends of the plurality of single-wound pipes (43) wound around the water tank (31), and the internal space of the header (41, 42) is partitioned. The heating regions (51, 52, 53) were formed above and below the partition plates (47, 48) by partitioning them up and down with the plates (47, 48). As a result, it is possible to easily form a state in which the number of the refrigerant flow paths (46) in each heating region (51, 52, 53) decreases from the top to the bottom, and the flow of the heating heat transfer tube (40) is reduced. The road design can be made easier.

図1は、実施形態1に係る給湯装置の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a hot water supply apparatus according to Embodiment 1. FIG. 図2は、実施形態1に係る給湯装置の配管系統図である。FIG. 2 is a piping diagram of the hot water supply apparatus according to the first embodiment. 図3は、実施形態1に係る給湯用熱交換器の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a hot water supply heat exchanger according to the first embodiment. 図4は、実施形態1に係る扁平管の拡大斜視図である。FIG. 4 is an enlarged perspective view of the flat tube according to the first embodiment. 図5は、実施形態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。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the hot water supply heat exchanger according to the first embodiment, and shows the flow of the refrigerant during operation. 図6は、実施形態1の変形例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。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a heat exchanger for hot water supply according to a modification of the first embodiment, and shows the flow of refrigerant during operation. 図7は、実施形態1の変形例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。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a heat exchanger for hot water supply according to a modification of the first embodiment, and shows the flow of refrigerant during operation.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、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。     Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

《発明の実施形態1》
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。
Embodiment 1 of the Invention
The hot water supply heat exchanger (30) of the present embodiment constitutes a part of the hot water supply device (1). Hereinafter, the overall configuration of the hot water supply device (1) will be described first, and then the configuration of the hot water supply heat exchanger (30) will be described.

〈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。図1に示すように、給湯装置(1)は、ケーシング(10)と、圧縮機(21)と、膨張弁(22)(図1では図示省略)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。
<Overall configuration of water heater>
The water heater (1) is a so-called heat pump type water heater. As shown in FIG. 1, the hot water supply device (1) includes a casing (10), a compressor (21), an expansion valve (22) (not shown in FIG. 1), an air heat exchanger (23), An accumulator (24) and a hot water supply heat exchanger (30) are provided.

ケーシング(10)は、縦長円筒状に形成され、上端及び下端が閉塞された密閉容器である。このケーシング(10)は、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)の上端に同心円状に接続された下筒部(11)と略同径の上筒部(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。     The casing (10) is a sealed container formed in a vertically long cylindrical shape and closed at the upper and lower ends. The casing (10) is concentrically connected to a cylindrical lower tube portion (11), a bottom plate portion (12) closing the lower end of the lower tube portion (11), and an upper end of the lower tube portion (11). The upper cylinder part (13) having substantially the same diameter as the lower cylinder part (11) and a top plate part (14) for closing the upper end of the upper cylinder part (13) are provided.

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。     The upper cylinder part (13) is composed of two front and rear members (13a, 13b) (hereinafter referred to as the front panel (13a) and the rear side as the rear panel (13b)) that are semicircular in cross section. . The front panel (13a) has suction ports (15a) at the right and left ends, and the rear panel (13b) has an air outlet (15b) at the center. A remote control installation part (16) is formed in the center of the front panel (13a). The remote control installation unit (16) can be installed with a remote control (16a) for the user to operate the hot water supply device (1).

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。     Inside the casing (10), a partition plate (17) is provided between the upper tube portion (13) and the lower tube portion (11). The internal space of the casing (10) is divided into two upper and lower spaces (18, 19) (hereinafter referred to as an upper space (18) and a lower space (19)) by the partition plate (17). The upper space (18) accommodates a compressor (21), an expansion valve (22), an air heat exchanger (23), and an accumulator (24), and the lower space (19) A heat exchanger (30) is housed.

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。     As shown in FIG. 2, the compressor (21), the hot water supply heat exchanger (30), the expansion valve (22), the air heat exchanger (23), and the accumulator (24) are arranged in order by piping. A refrigerant circuit (20) that is connected and circulates through the refrigerant to perform a refrigeration cycle is formed.

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。     The compressor (21) compresses the refrigerant in the refrigerant circuit (20), the discharge side is connected to the hot water supply heat exchanger (30), and the suction side is connected to the accumulator (24).

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。     The expansion valve (22) is an electric expansion valve with a variable opening.

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あって、ファン(23a)によって供給された空気が冷媒と熱交換するように構成されている。図1に示すように、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)(図1では図示省略)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。     The air heat exchanger (23) is a cross fin type fin-and-tube heat exchanger, and is configured such that air supplied by the fan (23a) exchanges heat with the refrigerant. As shown in FIG. 1, the air heat exchanger (23) is disposed on the rear panel (13b) side in the upper space (18) and faces the air outlet (15b), and the fan (23a) (in FIG. 1). When rotating (not shown), the air is sucked into the upper space (18) from the suction port (15a), passes through the air heat exchanger (23), and then blown out through the air outlet (15b). Has been.

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。     The accumulator (24) is configured to gas-liquid separate the refrigerant flowing in from the air heat exchanger (23) and send only the gas refrigerant to the compressor (21).

〈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。給湯用熱交換器(30)は、水タンク(31)と加熱用伝熱管(40)とを備えている。
<Configuration of heat exchanger for hot water supply>
As shown in FIG. 1, the hot water supply heat exchanger (30) is accommodated in the lower space (19) of the casing (10) in a state of being covered with the heat insulating material (39). The hot water supply heat exchanger (30) includes a water tank (31) and a heating heat transfer tube (40).

図2に示すように、水タンク(31)は、縦長円筒状に形成された水を貯留するための密閉容器である。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。     As shown in FIG. 2, the water tank (31) is a sealed container for storing water formed in a vertically long cylindrical shape. The water tank (31) has a water supply port (32) at the bottom, a hot water supply port (33) at the top, and a drain port (34) at the bottom.

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。     A water supply pipe (32a) for supplying city water is connected to the water supply port (32) from the outside of the water tank (31), and an introduction pipe (32b) is connected from the inside of the water tank (31). . The introduction pipe (32b) is bent halfway so that the outflow end faces downward, and is configured to guide the city water toward the bottom of the water tank (31). A hot water supply pipe (33a) for taking out hot water in the water tank (31) is connected to the hot water supply opening (33) from the outside of the water tank (31), and an outlet pipe (33b) is connected to the inside of the water tank (31). Connected from. The outlet pipe (33b) is bent in the middle so that the inflow end faces upward, and is configured to reliably lead out the hot hot water accumulated in the upper part of the water tank (31). A drain pipe (34a) is connected to the drain port (34) from the outside of the water tank (31).

加熱用伝熱管(40)は、水タンク(31)に巻かれ、冷媒を上から下へ流して水タンク(31)内の水を加熱するものである。図3に示すように、加熱用伝熱管(40)は、第1ヘッダ(41)と、第2ヘッダ(42)と、複数(この場合、20本)の扁平管(43)とを備えている。第1ヘッダ(41)、第2ヘッダ(42)、及び扁平管(43)は、何れもアルミニウム製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。     The heating heat transfer tube (40) is wound around the water tank (31), and heats the water in the water tank (31) by flowing a refrigerant from top to bottom. As shown in FIG. 3, the heating heat transfer tube (40) includes a first header (41), a second header (42), and a plurality of (in this case, 20) flat tubes (43). Yes. The first header (41), the second header (42), and the flat tube (43) are all made of aluminum and are joined to each other by brazing.

第1ヘッダ(41)と第2ヘッダ(42)は、細長い円筒状に形成され、上下方向に延びる姿勢で、水タンク(31)の外周面に近接する位置に、周方向に間隔をあけて並設されている。第1ヘッダ(41)は、上端に流入口(44)が形成され、下端が閉塞される一方、第2ヘッダ(42)は、上端が閉塞され、下端に流出口(45)が形成されている。流入口(44)は、圧縮機(21)の吐出側に配管接続され、流出口(45)は、膨張弁(22)に配管接続されている。     The first header (41) and the second header (42) are formed in an elongated cylindrical shape and extend in the vertical direction, with a circumferential interval at a position close to the outer peripheral surface of the water tank (31). It is installed side by side. The first header (41) is formed with an inlet (44) at the upper end and closed at the lower end, while the second header (42) is closed at the upper end and formed with an outlet (45) at the lower end. Yes. The inflow port (44) is piped to the discharge side of the compressor (21), and the outflow port (45) is piped to the expansion valve (22).

図4に示すように、扁平管(43)は、断面が扁平な長円形状の伝熱管であり、扁平管(43)の内部には、一列に配列された複数本(この場合、24本)の冷媒流路(46)が形成されている。     As shown in FIG. 4, the flat tube (43) is an elliptical heat transfer tube having a flat cross section, and a plurality of tubes arranged in a line (in this case, 24 tubes) are arranged inside the flat tube (43). ) Refrigerant flow path (46).

図3に示すように、扁平管(43)は、冷媒流路(46)の配列方向が上下方向となる姿勢で、互いに一定の間隔をおいて上下に配列され、実質的に平行になっている。そして、各扁平管(43)は、側面が水タンク(31)の外周面に接するように、第1ヘッダ(41)から第2ヘッダ(42)まで略1周巻かれている。各扁平管(43)では、第1ヘッダ(41)側の端部が第1ヘッダ(41)へ差し込まれて、内部の冷媒流路(46)が第1ヘッダ(41)の内部空間に連通し、第2ヘッダ(42)側の端部が第2ヘッダ(42)へ差し込まれて、内部の冷媒流路(46)が第2ヘッダ(42)の内部空間に連通している。尚、この扁平管(43)は、本発明の単巻管を構成している。     As shown in FIG. 3, the flat tubes (43) are arranged vertically with a certain distance from each other in a posture in which the arrangement direction of the refrigerant flow paths (46) is the vertical direction, and are substantially parallel to each other. Yes. Each flat tube (43) is wound approximately one turn from the first header (41) to the second header (42) so that the side surface is in contact with the outer peripheral surface of the water tank (31). In each flat tube (43), the end on the first header (41) side is inserted into the first header (41), and the internal refrigerant flow path (46) communicates with the internal space of the first header (41). And the edge part by the side of the 2nd header (42) is inserted in the 2nd header (42), and the internal refrigerant | coolant flow path (46) is connected to the internal space of the 2nd header (42). In addition, this flat tube (43) comprises the self-winding tube of this invention.

第1ヘッダ(41)と第2ヘッダ(42)は、仕切板(47,48)によって、それぞれ内部空間が上下に仕切られている。第1ヘッダ(41)側の仕切板(以下、第1仕切板(47)と言う)は、第2ヘッダ(42)側の仕切板(以下、第2仕切板(48)と言う)よりも上方に位置している。     As for the 1st header (41) and the 2nd header (42), the interior space is partitioned up and down by the partition plates (47, 48), respectively. The partition plate on the first header (41) side (hereinafter referred to as the first partition plate (47)) is more than the partition plate on the second header (42) side (hereinafter referred to as the second partition plate (48)). Located above.

加熱用伝熱管(40)は、これら2つの仕切板(47,48)によって、上下方向に3つの加熱領域(51,52,53)に区分されている。具体的に、第1仕切板(47)よりも上方には、第1加熱領域(51)が形成され、第1仕切板(47)と第2仕切板(48)との間には、第2加熱領域(52)が形成され、第2仕切板(48)よりも下方には、第3加熱領域(53)が形成されている。     The heating heat transfer tube (40) is divided into three heating regions (51, 52, 53) in the vertical direction by these two partition plates (47, 48). Specifically, a first heating region (51) is formed above the first partition plate (47), and the first partition plate (47) and the second partition plate (48) are arranged between the first partition plate (47) and the second partition plate (48). Two heating regions (52) are formed, and a third heating region (53) is formed below the second partition plate (48).

第1加熱領域(51)は、第1ヘッダ(41)において、第1仕切板(47)よりも上方の第1ヘッダ部(51a)と、該第1ヘッダ部(51a)に連通する10本の扁平管(51b)と、第2ヘッダ(42)において該10本の扁平管(51b)に対応する第2ヘッダ部(51c)とによって構成されている。第2加熱領域(52)は、第2ヘッダ(42)において、第1加熱領域(51)の第2ヘッダ部(51c)よりも下方で第2仕切板(48)よりも上方の第2ヘッダ部(52c)と、該第2ヘッダ部(52c)に連通する9本の扁平管(52b)と、第1ヘッダ(41)において、該9本の扁平管(52b)に対応する第1ヘッダ部(52a)とによって構成されている。第3加熱領域(53)は、第1ヘッダ(41)において、第2加熱領域(52)の第1ヘッダ部(52a)よりも下方の第1ヘッダ部(53a)と、該第1ヘッダ部(53a)に連通する1本の扁平管(53b)と、該1本の扁平管(53b)に対応する第2ヘッダ部(53c)とによって構成されている。     In the first header (41), the first heating region (51) includes a first header portion (51a) above the first partition plate (47) and ten pieces communicating with the first header portion (51a). The flat pipe (51b) and the second header (42) of the second header (42) correspond to the ten flat pipes (51b). In the second header (42), the second heating area (52) is a second header below the second header (51c) of the first heating area (51) and above the second partition plate (48). Portion (52c), nine flat tubes (52b) communicating with the second header portion (52c), and first header (41) corresponding to the nine flat tubes (52b) Part (52a). The third heating region (53) includes a first header portion (53a) below the first header portion (52a) of the second heating region (52) in the first header (41), and the first header portion. It is comprised by the one flat pipe (53b) connected to (53a), and the 2nd header part (53c) corresponding to this one flat pipe (53b).

加熱用伝熱管(40)では、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の総断面積が上から下に向かって小さくなっている。具体的には、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の本数が上から下に向かって少なくなっており、第1加熱領域(51)に240本、第2加熱領域(52)に216本、第3加熱領域(53)に24本の冷媒流路(46)がそれぞれ形成されている。     In the heat transfer tube (40) for heating, the total cross-sectional area of the refrigerant flow path (46) of each heating region (51, 52, 53) decreases from top to bottom. Specifically, the number of refrigerant channels (46) in each heating region (51, 52, 53) decreases from the top to the bottom, 240 in the first heating region (51), and the second heating. 216 refrigerant channels (46) are formed in the region (52), and 24 refrigerant channels (46) are formed in the third heating region (53).

−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。
-Driving action-
Next, the operation of the hot water supply device (1) will be described.

図2に示すように、圧縮機(21)を起動すると、圧縮機(21)で圧縮された高圧のガス冷媒が吐出され、給湯用熱交換器(30)の加熱用伝熱管(40)へと送られる。     As shown in FIG. 2, when the compressor (21) is started, the high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor (21) is discharged to the heating heat transfer tube (40) of the hot water supply heat exchanger (30). Sent.

図5に示すように、給湯用熱交換器(30)の加熱用伝熱管(40)では、冷媒は、最初に、流入口(44)から第1加熱領域(51)へ流入する。第1加熱領域(51)では、冷媒は、第1ヘッダ部(51a)から10本の扁平管(51b)の各冷媒流路(46)へ分配されて並流する。その後、冷媒は、第2ヘッダ部(51c)で合流し、第2ヘッダ(42)内で下方へ流れて、第2加熱領域(52)の第2ヘッダ部(52c)へ流入する。     As shown in FIG. 5, in the heating heat transfer tube (40) of the hot water supply heat exchanger (30), the refrigerant first flows from the inlet (44) into the first heating region (51). In the first heating region (51), the refrigerant is distributed from the first header portion (51a) to each refrigerant flow path (46) of the ten flat tubes (51b) and flows in parallel therewith. Thereafter, the refrigerant merges at the second header portion (51c), flows downward in the second header (42), and flows into the second header portion (52c) of the second heating region (52).

第2加熱領域(52)では、冷媒は、第2ヘッダ部(52c)から9本の扁平管(52b)の各冷媒流路(46)へ分配されて並流する。その後、冷媒は、第1ヘッダ部(52a)で合流し、第1ヘッダ(41)内で下方へ流れて、第3加熱領域(53)の第1ヘッダ部(53a)へ流入する。     In the second heating region (52), the refrigerant is distributed from the second header portion (52c) to each refrigerant flow path (46) of the nine flat tubes (52b) and flows in parallel. Thereafter, the refrigerant merges at the first header portion (52a), flows downward in the first header (41), and flows into the first header portion (53a) of the third heating region (53).

第3加熱領域(53)では、冷媒は、第1ヘッダ部(53a)から1本の扁平管(53b)の各冷媒流路(46)へ分配されて並流する。その後、冷媒は、第2ヘッダ部(53c)で合流する。     In the third heating region (53), the refrigerant is distributed from the first header portion (53a) to each refrigerant flow path (46) of one flat tube (53b) and flows in parallel. Thereafter, the refrigerant merges at the second header portion (53c).

このように、給湯用熱交換器(30)では、加熱用伝熱管(40)へ送られた冷媒は、第1加熱領域(51)、第2加熱領域(52)、第3加熱領域(53)の順に流れる。そして、その間に、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)を並流する冷媒と水タンク(31)内の水との間で熱交換が行われ、冷媒が水タンク(31)内の水へ放熱して凝縮することによって、水タンク(31)内の水が加熱される。その後、冷媒は、液冷媒となって第2ヘッダ(42)の流出口(45)から流出する。     Thus, in the hot water supply heat exchanger (30), the refrigerant sent to the heating heat transfer tube (40) is supplied from the first heating region (51), the second heating region (52), and the third heating region (53). ) In the meantime, heat exchange is performed between the refrigerant flowing in the refrigerant flow path (46) of each heating region (51, 52, 53) and the water in the water tank (31), and the refrigerant is stored in the water tank. The water in the water tank (31) is heated by releasing heat to the water in (31) and condensing. Thereafter, the refrigerant becomes a liquid refrigerant and flows out from the outlet (45) of the second header (42).

流出口(45)から流出した冷媒は、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。     The refrigerant flowing out from the outlet (45) is depressurized by the expansion valve (22) and then sent to the air heat exchanger (23). In the air heat exchanger (23), the air supplied by the fan (23a) and the refrigerant exchange heat, and the refrigerant absorbs heat from the air and evaporates. The refrigerant evaporated in the air heat exchanger (23) is separated into gas and liquid by the accumulator (24) and then sucked into the compressor (21). In the compressor (21), the refrigerant is compressed again, and a high-pressure gas refrigerant is discharged.

−実施形態1の効果−
本実施形態では、上下方向に区分された加熱用伝熱管(40)の3つの加熱領域(51,52,53)に冷媒が並流する複数本の冷媒流路(46)をそれぞれ形成し、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の総断面積が上から下に向かって小さくなるようにした。こうすることで、冷媒が加熱用伝熱管(40)を上から下へ流れる間に、冷媒流路(46)内で徐々に凝縮して冷媒のガス比率が低下し、冷媒の比体積が小さくなっても、冷媒の流速の低下を抑えることができ、冷媒の放熱量(冷媒と水タンク(31)内の水との熱交換量)の低下を抑えて、高い加熱能力を得ることができる。
-Effect of Embodiment 1-
In the present embodiment, a plurality of refrigerant flow paths (46) in which refrigerant co-flows are respectively formed in the three heating regions (51, 52, 53) of the heat transfer tubes (40) divided in the vertical direction, The total cross-sectional area of the refrigerant flow path (46) in each heating region (51, 52, 53) was decreased from the top to the bottom. By doing so, while the refrigerant flows through the heating heat transfer tube (40) from the top to the bottom, it gradually condenses in the refrigerant flow path (46), the refrigerant gas ratio decreases, and the specific volume of the refrigerant decreases. Even if it becomes, it can suppress the fall of the flow rate of a refrigerant | coolant, and can suppress the fall of the thermal radiation amount (heat exchange amount of a refrigerant | coolant and the water in a water tank (31)), and can obtain high heating capability. .

また、本実施形態では、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の本数が上から下に向かって少なくなるようにした。これにより、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の総断面積が上から下に向かって小さくなる状態を容易に形成することができる。     In the present embodiment, the number of refrigerant channels (46) in each heating region (51, 52, 53) decreases from top to bottom. Thereby, the state where the total cross-sectional area of the refrigerant flow path (46) of each heating region (51, 52, 53) decreases from top to bottom can be easily formed.

また、本実施形態では、第1ヘッダ(41)の内部空間を第1仕切板(47)で仕切り、第2ヘッダ(42)の内部空間を第2仕切板(48)で仕切ることによって、3つの加熱領域(51,52,53)を上下方向に形成するようにした。これにより、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の本数が上から下に向かって少なくなる状態を容易に形成することができる。     In the present embodiment, the internal space of the first header (41) is partitioned by the first partition plate (47), and the internal space of the second header (42) is partitioned by the second partition plate (48), thereby 3 Two heating regions (51, 52, 53) were formed in the vertical direction. Thereby, the state where the number of the refrigerant flow paths (46) in each heating region (51, 52, 53) decreases from top to bottom can be easily formed.

〈実施形態1の変形例〉
上記実施形態1では、複数本(この場合、24本)の冷媒流路(46)を有する扁平管(43)が水タンク(31)に巻かれている。しかし、水タンク(31)に巻かれる管の形態はこれに限らず、例えば、冷媒流路(46)が一本の円管でも構わない。
<Modification of Embodiment 1>
In the first embodiment, a flat tube (43) having a plurality (24 in this case) of refrigerant flow paths (46) is wound around the water tank (31). However, the form of the pipe wound around the water tank (31) is not limited to this, and for example, the refrigerant flow path (46) may be a single circular pipe.

また、上記実施形態1では、第1ヘッダ(41)の内部空間を第1仕切板(47)で上下に仕切り、さらに、第2ヘッダ(42)の内部空間を第2仕切板(48)で上下に仕切ることによって、上下方向に3つの加熱領域(51,52,53)を形成している。しかし、加熱領域(51,52,53)の形態はこれに限らず、例えば、図6に示すように、第1ヘッダ(41)と第2ヘッダ(42)とをそれぞれ上下に分離することによって、上下方向に3つの加熱領域(51,52,53)を形成しても良い。     In the first embodiment, the internal space of the first header (41) is vertically divided by the first partition plate (47), and the internal space of the second header (42) is further partitioned by the second partition plate (48). By partitioning up and down, three heating regions (51, 52, 53) are formed in the up-down direction. However, the form of the heating area (51, 52, 53) is not limited to this. For example, as shown in FIG. 6, the first header (41) and the second header (42) are separated from each other vertically. Three heating regions (51, 52, 53) may be formed in the vertical direction.

また、上記実施形態1では、第1加熱領域(51)と第2加熱領域(52)とが第2ヘッダ(42)内で連通し、第2加熱領域(52)と第3加熱領域(53)とが第1ヘッダ(41)内で連通している。しかし、隣接する加熱領域(51,52,53)の連通状態はこれに限らず、例えば、図7に示すように、第1加熱領域(51)と第2加熱領域(52)とを第1連絡管(81)を介して連通させ、第2加熱領域(52)と第3加熱領域(53)とを第2連絡管(82)を介して連通させても良い。     In the first embodiment, the first heating region (51) and the second heating region (52) communicate with each other in the second header (42), and the second heating region (52) and the third heating region (53) ) Communicates with each other in the first header (41). However, the communication state of the adjacent heating regions (51, 52, 53) is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, the first heating region (51) and the second heating region (52) are connected to the first heating region (51). The second heating region (52) and the third heating region (53) may be communicated via the second communication tube (82) through the communication tube (81).

また、上記実施形態1では、3つの加熱領域(51,52,53)が形成されているが、加熱領域の数はこれに限るものではない。     In the first embodiment, three heating regions (51, 52, 53) are formed, but the number of heating regions is not limited to this.

また、上記実施形態1では、第1加熱領域(51)に240本の冷媒流路(46)が形成され、第2加熱領域(52)に216本の冷媒流路(46)が形成され、第3加熱領域(53)に24本の冷媒流路(46)が形成されているが、各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の本数はこれに限るものではない。各加熱領域(51,52,53)の冷媒流路(46)の本数は、少なくとも上から下へ向かって減少傾向にあれば良く、例えば、隣接する加熱領域と冷媒流路(46)が同数の加熱領域を一部含んでいても構わない。     In the first embodiment, 240 refrigerant channels (46) are formed in the first heating region (51), and 216 refrigerant channels (46) are formed in the second heating region (52). Twenty-four refrigerant channels (46) are formed in the third heating region (53), but the number of refrigerant channels (46) in each heating region (51, 52, 53) is not limited to this. . The number of the refrigerant flow paths (46) in each heating area (51, 52, 53) is only required to decrease at least from the top to the bottom. For example, the number of the adjacent heating areas and the refrigerant flow paths (46) are the same. A part of the heating region may be included.

《その他の実施形態》
上記実施形態1では、加熱領域(51,52,53)毎に冷媒流路(46)の本数を変化させることによって、冷媒流路(46)の総断面積を変化させている。しかし、冷媒流路(46)の総断面積を変化させる方法はこれに限らず、例えば、加熱領域(51,52,53)毎に冷媒流路(46)の断面積を変化させても、加熱領域(51,52,53)毎に冷媒流路(46)の本数と断面積の両方を変化させても構わない。
<< Other Embodiments >>
In the first embodiment, the total cross-sectional area of the refrigerant flow path (46) is changed by changing the number of refrigerant flow paths (46) for each heating region (51, 52, 53). However, the method of changing the total cross-sectional area of the refrigerant flow path (46) is not limited to this, for example, even if the cross-sectional area of the refrigerant flow path (46) is changed for each heating region (51, 52, 53), You may change both the number and cross-sectional area of a refrigerant flow path (46) for every heating area | region (51,52,53).

また、上記実施形態1では、各加熱領域(51,52,53)で並流する冷媒を上下方向に延びるヘッダ(41,42)で合流させているが、このヘッダ(41,42)と形態の異なる合流管で冷媒を合流させても構わない。     Further, in the first embodiment, the refrigerants co-flowing in the respective heating regions (51, 52, 53) are merged by the headers (41, 42) extending in the vertical direction. You may join a refrigerant | coolant with a different merge pipe.

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。     INDUSTRIAL APPLICATION This invention is useful about the heat exchanger for hot water supply which condenses the refrigerant | coolant which flows into the heat exchanger tube for heating wound around the water tank, and heats the water in a water tank.

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(ヘッダ)
42 第2ヘッダ(ヘッダ)
43 扁平管(単巻管)
46 冷媒流路
47 第1仕切板(仕切板)
48 第2仕切板(仕切板)
51 第1加熱領域(加熱領域)
52 第2加熱領域(加熱領域)
53 第3加熱領域(加熱領域)
20 Refrigerant circuit 30 Heat exchanger 31 for hot water supply Water tank 40 Heat transfer tube 41 for heating First header (header)
42 Second header (header)
43 Flat tube (single-wound tube)
46 Refrigerant flow path 47 1st partition plate (partition plate)
48 Second partition plate (partition plate)
51 1st heating area (heating area)
52 Second heating area (heating area)
53 3rd heating area (heating area)

Claims (3)

水を貯留する水タンク(31)と、
冷媒が上から下へ流れるように上記水タンク(31)に巻かれて冷媒回路(20)に接続され、冷媒が凝縮して上記水タンク(31)内の水を加熱する加熱用伝熱管(40)とを備えた給湯用熱交換器であって、
上記加熱用伝熱管(40)は、上下方向に複数の加熱領域(51,52,53)に区分され、
該複数の加熱領域(51,52,53)は、冷媒が並流する複数本の冷媒流路(46)をそれぞれ有し、該冷媒流路(46)の総断面積が上から下に向かって小さくなる
ことを特徴とする給湯用熱交換器。
A water tank (31) for storing water;
A heat transfer tube for heating (which is wound around the water tank (31) and connected to the refrigerant circuit (20) so that the refrigerant flows from top to bottom and heats the water in the water tank (31) when the refrigerant is condensed) 40) with a hot water supply heat exchanger,
The heating heat transfer tube (40) is divided into a plurality of heating regions (51, 52, 53) in the vertical direction,
Each of the plurality of heating regions (51, 52, 53) has a plurality of refrigerant flow paths (46) in which refrigerant flows in parallel, and the total cross-sectional area of the refrigerant flow paths (46) is directed from top to bottom. A heat exchanger for hot water supply, which is characterized by being smaller.
請求項1において、
上記複数の加熱領域(51,52,53)は、上記冷媒流路(46)の本数が上から下に向かって少なくなる
ことを特徴とする給湯用熱交換器。
In claim 1,
In the heat exchanger for hot water supply, the number of the refrigerant flow paths (46) decreases from the top to the bottom in the plurality of heating regions (51, 52, 53).
請求項2において、
上記加熱用伝熱管(40)は、上下方向に配列されて上記水タンク(31)に略1周巻かれ、内部に上記冷媒流路(46)が形成された複数の単巻管(43)と、上下方向に延びて上記複数の単巻管(43)の両端にそれぞれ接続された2つのヘッダ(41,42)と、該2つのヘッダ(41,42)の内、少なくとも一方のヘッダ(41,42)の内部を上下に仕切ることによって上記複数の加熱領域(51,52,53)を形成する仕切板(47,48)とを備えている
ことを特徴とする給湯用熱交換器。
In claim 2,
The heating heat transfer tubes (40) are arranged in the vertical direction and wound around the water tank (31) approximately once, and a plurality of single-wound tubes (43) in which the refrigerant flow path (46) is formed. And two headers (41, 42) extending in the vertical direction and connected to both ends of the plurality of single-wound pipes (43), and at least one of the two headers (41, 42) ( 41, 42) and a partition plate (47, 48) that forms the plurality of heating regions (51, 52, 53) by partitioning the inside of the top and bottom of the heat exchanger for hot water supply.
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