JP2015034671A - Heat exchanger for heat pump type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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の熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger of a heat pump type hot water heater using a high-temperature and high-pressure refrigerant (CO2 refrigerant) as a heat source.
冷媒を熱源とするヒートポンプ式給湯機は、水冷媒熱交換器で高温高圧冷媒と熱交換して水を加熱するもので、より高温の給湯を得るために、圧縮機に供給される冷媒と、水冷媒熱交換器から流出する冷媒とが熱交換する冷媒熱交換器が冷媒回路に設けられる。これは、水冷媒熱交換器を経た冷媒中の潜熱で圧縮機に供給される冷媒を予熱し、水冷媒熱交換器へ流入する冷媒をより高温とすることで、給湯温度の高温化を図るものである。 A heat pump type hot water heater using a refrigerant as a heat source heats water by exchanging heat with a high-temperature and high-pressure refrigerant in a water-refrigerant heat exchanger, and in order to obtain hot water supply, a refrigerant supplied to the compressor, A refrigerant heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant flowing out of the water refrigerant heat exchanger is provided in the refrigerant circuit. This preheats the refrigerant supplied to the compressor with the latent heat in the refrigerant that has passed through the water refrigerant heat exchanger, and raises the temperature of the hot water supply temperature by raising the temperature of the refrigerant flowing into the water refrigerant heat exchanger. Is.
図6に、こうしたヒートポンプ式給湯機の構成を示す。図に示すように、ヒートポンプ式給湯機は、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る。冷媒回路11に、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、圧縮機12に供給される冷媒と、水冷媒熱交換器13から流出する冷媒とが熱交換する冷媒熱交換器17が設けられている。
FIG. 6 shows the configuration of such a heat pump type hot water heater. As shown in the drawing, the heat pump type hot water heater is configured as a whole by connecting an
貯湯タンク21と水冷媒熱交換器12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12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。
A
特許文献1には、冷媒熱交換器17の収容スペースを小さくして、機器の小型化を可能にするために、水冷媒熱交換器13を筒状に形成し、その筒内空間に柱状に形成した冷媒熱交換器17を挿通した状態とし、水冷媒熱交換器13と冷媒熱交換器17を一体に組み立てるようにしたヒートポンプ式給湯機の熱交換器が開示されている。
In Patent Document 1, in order to reduce the storage space of the
ところで、市場ニーズに応えて水冷媒熱交換器13の熱交換能力を変更する場合、その能力に応じた大きさの水冷媒熱交換器13を製作し、その筒内空間に合わせて冷媒熱交換器17を製作して、これを水冷媒熱交換器13の筒内空間に挿通していた。
By the way, when changing the heat exchange capacity of the water
しかしながら、熱交換能力に応じた大きさの水冷媒熱交換器13を製作し、その筒内空間に合わせて冷媒熱交換器17を製作していたのでは、工数が多いという問題があった。
However, if the water-
そこで、本発明は、冷媒熱交換器の収容スペースを小さくして、機器の小型化を可能とするとともに、必要とされる熱交換能力を有する機器の工数低減を図ることを目的としている。 In view of the above, an object of the present invention is to reduce the housing space of the refrigerant heat exchanger, thereby enabling downsizing of the device and reducing the number of man-hours of the device having the required heat exchange capability.
本発明は、水冷媒熱交換器で高温高圧冷媒と熱交換して水を加熱するヒートポンプ式給湯機の熱交換器であって、前記水冷媒熱交換器は、必要とされる熱交換能力に応じた複数の水冷媒熱交換器ユニットを並列に接続してなり、圧縮機に供給される冷媒と、前記複数の水冷媒熱交換器ユニットから流出する冷媒とが熱交換する冷媒熱交換器を冷媒回路に設け、前記複数の水冷媒熱交換器ユニットを筒状に形成し、前記複数の水冷媒熱交換器ユニットの中、少なくとも1個以上の水冷媒熱交換器ユニットの筒内空間に柱状に形成した前記冷媒熱交換器を挿通した状態とし、前記水冷媒熱交換器と前記冷媒熱交換器を一体に組み立てたことを特徴とする。 The present invention is a heat exchanger of a heat pump water heater that heats water by exchanging heat with a high-temperature and high-pressure refrigerant in a water refrigerant heat exchanger, and the water refrigerant heat exchanger has a required heat exchange capacity. A plurality of water refrigerant heat exchanger units connected in parallel, and a refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant supplied to the compressor and the refrigerant flowing out of the plurality of water refrigerant heat exchanger units. Provided in the refrigerant circuit, the plurality of water refrigerant heat exchanger units are formed in a cylindrical shape, and a columnar shape is formed in an in-cylinder space of at least one water refrigerant heat exchanger unit among the plurality of water refrigerant heat exchanger units. The water refrigerant heat exchanger and the refrigerant heat exchanger are assembled together, with the refrigerant heat exchanger formed in the above-described state being inserted.
本発明のヒートポンプ式給湯機の熱交換器は、水冷媒熱交換器を複数の水冷媒熱交換器ユニットで構成し、少なくとも1個以上のユニットの筒内空間に柱状に形成した冷媒熱交換器を挿通した状態としたので、冷媒熱交換器の収容スペースを小さくして、機器の小型化を可能とすることに加えて、必要とされる熱交換能力を有する機器の工数低減を図ることができる。 The heat exchanger of the heat pump type water heater according to the present invention is a refrigerant heat exchanger in which a water refrigerant heat exchanger is composed of a plurality of water refrigerant heat exchanger units, and is formed in a columnar shape in an in-cylinder space of at least one unit. Since the housing space of the refrigerant heat exchanger is reduced and the equipment can be reduced in size, it is possible to reduce the man-hours of the equipment having the required heat exchange capability. it can.
また、冷媒熱交換器についても複数の冷媒熱交換器ユニットで構成し、複数の水冷媒熱交換器ユニットの筒内空間にそれぞれ1個の冷媒熱交換器ユニットを挿通することにより、更なる工数低減を図ることができる。 Further, the refrigerant heat exchanger is also constituted by a plurality of refrigerant heat exchanger units, and one refrigerant heat exchanger unit is inserted into the in-cylinder space of each of the plurality of water refrigerant heat exchanger units. Reduction can be achieved.
以下に、本発明の実施形態における熱交換器を図1乃至図5に基づいて説明する。本発明の実施形態における熱交換器は、圧縮機12に供給される冷媒と、水冷媒熱交換器13から流出する冷媒とが熱交換する冷媒熱交換器17を冷媒回路11に設けたヒートポンプ式給湯機の熱交換器である。
Below, the heat exchanger in embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. 1 thru | or FIG. The heat exchanger in the embodiment of the present invention is a heat pump type in which the
図に示すように、水冷媒熱交換器13は、この実施例では3個の同じ構成の水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3を水平方向に隣接して配置し、これらを並列に接続してなるものである。各冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3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太管132とを螺旋コイル形状に成形し、この2本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。
As shown in the figure, the water-
各水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3の細管131の入口131aは冷媒入口ヘッダー133aに共通に接続され、各水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3の細管131の出口131bは冷媒出口ヘッダー133bに共通に接続される。冷媒入口ヘッダー133aは管体であり、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3の上部側面に隣接して水平に配置される。冷媒出口ヘッダー133bは管体であり、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3の下部側面に隣接して水平に配置される。
The
また、各水冷媒熱交換器ユニットの太管132の入口132aは水入口ヘッダー134aに共通に接続され、各水冷媒熱交換器ユニットの太管132の出口は水出口ヘッダー134bに共通に接続される。水入口ヘッダー134aは管体であり、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3の下方に水平に配置される。水出口ヘッダー134bは管体であり、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3の上方に水平に配置される。
In addition, the
冷媒は冷媒入口ヘッダー133aの入口から、各水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3の細管131の入口131aを介して細管131に流入し、細管131の出口131bを介して冷媒出口ヘッダー133bの出口へ流通する。その一方で、水は水入口ヘッダー134aの入口から、各水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3の太管132の入口132aを介して太管132に流入し、太管132の出口132bを介して水出口ヘッダー134bの出口(湯出口)へと高温高圧冷媒と交差して流通することで、高温高圧冷媒により水が加熱される。
The refrigerant flows from the inlet of the
冷媒熱交換器17は、この実施例では2個の冷媒熱交換器ユニット17−1,17−2を、連結金具173を介して互いに直列に接続してなるものである。各冷媒熱交換器ユニット17−1,17−2は、圧縮機12に供給される低圧冷媒が流通する太管171と、水冷媒熱交換器13から流出する高圧冷媒が流通する細管172とをサーペンタイン状の蛇行形状に成形し、互いに当接させて筒状すなわち外形形状が柱状に形成され、その外径が各水冷媒熱交換器ユニット13―1,13−2,13−3の内径より小さく形成されている。
In this embodiment, the
低圧冷媒は入口171aから出口171bへ流通する一方、高圧冷媒は入口172aから出口172bへと低圧冷媒と交差して流通し、圧縮機12に供給される低圧冷媒が予熱される。
The low-pressure refrigerant flows from the
水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2の筒内空間に、それぞれ冷媒熱交換器ユニット17−1,17−2が挿通され、固定金具135により、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2に固定して、水冷媒熱交換器13と冷媒熱交換器17が組み立てられ、両熱交換器を一体とした筐体に形成されている。この熱交換器を室外ユニット10に組み込み、各流体の出入口を接続し、冷媒回路11に配管される。
Refrigerant heat exchanger units 17-1 and 17-2 are respectively inserted into the in-cylinder spaces of the water refrigerant heat exchanger units 13-1 and 13-2, and the water refrigerant heat exchanger unit 13-1 is inserted by the
冷媒熱交換器ユニット17―1,12−2は、圧縮機12に供給される低圧冷媒が流通する管体171と、水冷媒熱交換器13から流出する高圧冷媒が流通する細管172とを螺旋コイル形状に成形し、この2本のコイル管を交互に配して互いに当接させて積層し、筒状に形成しても良い。そして、前例と同様に、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2の筒内空間に、それぞれ冷媒熱交換器ユニット17−1,17−2が挿通され、固定金具135により、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2に固定して、水冷媒熱交換器13と冷媒熱交換器17が組み立てられ、両熱交換器を一体とした筐体に形成される。
The refrigerant heat exchanger units 17-1 and 12-2 spirally include a
水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2の筒内空間の隙間には、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2と、冷媒熱交換器ユニット17―1,12−2の熱ロスを防止するために、断熱材136を設置することが好ましい。また、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3を筒状に形成した場合、水、冷媒の場所による温度差(通常は下の温度が低く、上の温度が高い)が生じ、これにより空気の対流が生じる。この対流は上昇流となり、両熱交換器の熱交換ロスが生じる。そこで、空気対流を防止するために、水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3の底部の開口部を塞ぐ対流防止板137を設置することが好ましい。
In the space between the in-cylinder spaces of the water refrigerant heat exchanger units 13-1 and 13-2, the water refrigerant heat exchanger units 13-1 and 13-2 and the refrigerant heat exchanger units 17-1 and 12-2 are provided. In order to prevent heat loss, it is preferable to install a
このように、水冷媒熱交換器13を3個の水冷媒熱交換器ユニット13−1,13−2,13−3で構成し、その中で2個のユニットの筒内空間に柱状に形成した冷媒熱交換器ユニット17−1,17−2を挿通した状態としたので、冷媒熱交換器17の収容スペースを小さくして、機器の小型化を可能とするとともに、必要とされる熱交換能力を有する機器の工数低減を図ることができる。
Thus, the water
例えば、1個の水冷媒熱交換器ユニット13−1の能力を2kWとすると、2kW×ユニット個数=能力である。この実施例では2kW×3=6kWの能力になる。 For example, assuming that the capacity of one water refrigerant heat exchanger unit 13-1 is 2 kW, 2 kW × number of units = capability. In this embodiment, the capacity is 2 kW × 3 = 6 kW.
水冷媒熱交換器ユニットの個数は、2個以上で、必要とされる能力に応じて増減することができる。また、冷媒熱交換器ユニットは、少なくとも1個以上、好ましくは2個以上の水冷媒熱交換器ユニットの筒内空間に挿通される。 The number of water-refrigerant heat exchanger units is two or more, and can be increased or decreased according to the required capacity. The refrigerant heat exchanger unit is inserted into the in-cylinder space of at least one, preferably two or more water-refrigerant heat exchanger units.
11 冷媒回路
12 圧縮機
13 水冷媒熱交換器
13−1,13−2,13−3 水冷媒熱交換器ユニット
17 冷媒熱交換器
17−1,17−2 冷媒熱交換器ユニット
11
Claims (3)
前記水冷媒熱交換器は、必要とされる熱交換能力に応じた複数の水冷媒熱交換器ユニットを並列に接続してなり、圧縮機に供給される冷媒と、前記複数の水冷媒熱交換器ユニットから流出する冷媒とが熱交換する冷媒熱交換器を冷媒回路に設け、
前記複数の水冷媒熱交換器ユニットを筒状に形成し、前記複数の水冷媒熱交換器ユニットの中、少なくとも1個以上の水冷媒熱交換器ユニットの筒内空間に柱状に形成した前記冷媒熱交換器を挿通した状態とし、前記水冷媒熱交換器と前記冷媒熱交換器を一体に組み立てたことを特徴とするヒートポンプ式給湯機の熱交換器。 A heat exchanger of a heat pump type water heater that heats water by exchanging heat with a high-temperature and high-pressure refrigerant in a water refrigerant heat exchanger,
The water refrigerant heat exchanger is formed by connecting a plurality of water refrigerant heat exchanger units according to the required heat exchange capacity in parallel, and the refrigerant supplied to the compressor and the plurality of water refrigerant heat exchanges. A refrigerant heat exchanger for exchanging heat with the refrigerant flowing out of the condenser unit is provided in the refrigerant circuit;
The plurality of water refrigerant heat exchanger units are formed in a cylindrical shape, and the refrigerant formed in a cylindrical shape in an in-cylinder space of at least one water refrigerant heat exchanger unit among the plurality of water refrigerant heat exchanger units. A heat exchanger for a heat pump type hot water heater, wherein the water-refrigerant heat exchanger and the refrigerant heat exchanger are assembled integrally with the heat exchanger inserted.
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