JP2016023829A - 熱交換器およびヒートポンプ式加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒の漏洩を容易に発見することが可能な熱交換器、を提供する。
【解決手段】熱交換器（１２）は、被加熱流体が流れる被加熱流体配管（７１）と、内外を連通させる開口部（８２）を有し、被加熱流体配管（７１）の内側に設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される中間配管（８１）と、中間配管（８１）の内側に設けられ、冷媒が流れる冷媒配管（６１）と、開口部（８２）を閉塞するように中間配管（８１）に設けられる蓋部材（５１）とを備える。蓋部材（５１）は、冷媒配管（６１）からの冷媒の漏洩時に、開口部（８２）を閉塞する第１状態から開口部（８２）の閉塞を解除する第２状態に変化する。
【選択図】図４

Description

この発明は、一般的には、熱交換器およびヒートポンプ式加熱装置に関し、より特定的には、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器、およびそのような熱交換器を備えるヒートポンプ式加熱装置に関する。

従来の熱交換器に関して、たとえば、特開２０１３−９６６５６号公報には、熱交換器を含む装置のＡＰＦ（Annual Performance Factor）を向上させることを目的とした、熱交換器およびヒートポンプ給湯装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された熱交換器は、互いに絡み合う一対の螺旋状の内管で構成され、冷媒が流れる捩り管と、捩り管を収容し、水が流れる外管とを有する。外管の内周面には、一対の内管とは逆向きの螺旋状のリブが２〜１８本設けられている。内管は、大径管内に小径管が挿入された２重管構造を有する。

また、特開２００７−１０１０３０号公報には、密閉構造とすることでコストを低減し、蓄熱手段の漏れを防止することを目的とした、熱交換器が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された熱交換器は、複数の内管と、中間管と、外管とによって構成されている。内管には、加熱流体が流れる。内管と中間管との間には、蓄熱剤が充填されている。中間管と外管との間には、水が流れる。

また、特開昭５７−３１７９６号公報には、熱交換の効率を向上させることを目的とした、蓄熱槽が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示された蓄熱槽は、中心パイプと、中間パイプと、外側パイプとからなる三重管構造を有する。中心パイプには、収熱用の熱媒体が流れ、中間パイプには、潜熱型蓄熱材が充填され、外側パイプには、熱を取り出すための熱媒体が流れる。

特開２０１３−９６６５６号公報 特開２００７−１０１０３０号公報 特開昭５７−３１７９６号公報

上述の特許文献１〜３に開示されるように、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、水等の被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器が知られている。

このような熱交換器において、冷媒配管から冷媒が漏洩する場合が想定されるが、漏洩する冷媒はガス状であるため、冷媒の漏洩を発見することは困難である。冷媒の漏洩の発見が遅れると、効率の悪い運転が継続して行われることとなる。また、ヒートポンプサイクルの経路上に設置される圧縮機に過大な負荷がかかったり、圧縮機のオイルが冷媒と一緒に漏れ出したりするおそれがある。

そこでこの発明の１つの目的は、上記の課題を解決することであり、冷媒の漏洩を容易に発見することが可能な熱交換器およびヒートポンプ式加熱装置を提供することである。

次に、熱交換器において効率のよい運転を行なうには、冷媒および被加熱流体間で熱交換を高効率に行なう必要がある。このような高効率な熱交換を実現する手段として、上述の特許文献２には、内管と中間管との間に蓄熱剤を充填する構造が開示され、上述の特許文献３には、中心パイプと中間パイプとの間に潜熱型蓄熱材を充填する構造が開示されている。

しかしながら、これらの構造では、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が配置される空間が、冷媒が流れる冷媒配管と、被加熱流体が流れる被加熱流体配管とにより区画形成されているため、配管の破損時に充填材が冷媒や被加熱流体と混合するおそれがある。

そこでこの発明の別の目的は、上記の課題を解決することであり、熱効率に優れるとともに、配管の破損時に充填材が冷媒や被加熱流体と混合することを防ぐ熱交換器を提供することである。

この発明の１つの局面に従った熱交換器は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器である。熱交換器は、被加熱流体が流れる被加熱流体配管と、内外を連通させる開口部を有し、被加熱流体配管の内側に設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される中間配管と、中間配管の内側に設けられ、冷媒が流れる冷媒配管と、開口部を閉塞するように中間配管に設けられる蓋部材とを備える。蓋部材は、冷媒配管からの冷媒の漏洩時に、開口部を閉塞する第１状態から開口部の閉塞を解除する第２状態に変化する。

また好ましくは、冷媒配管は、蓋部材を貫通して中間配管から延出する。蓋部材は、中間配管に嵌め合わされ、冷媒配管と一体となって開口部を閉塞する栓構造を有する。

また好ましくは、蓋部材は、第１状態から第２状態への変化時、中間配管の内圧上昇により移動することによって、開口部に隙間を生じさせる。

また好ましくは、蓋部材は、第１状態から第２状態への変化時、中間配管の内圧上昇により破損する破損部を有する。

また好ましくは、中間配管は、冷媒配管の外周上で管状に延びる主管部と、主管部から冷媒配管より遠ざかる方向に延伸するリード管部とをさらに有する。開口部は、主管部から延伸するリード管部の先端に設けられる。

また好ましくは、中間配管は、冷媒配管の外周上で管状に延びる主管部と、主管部から鉛直上方向に延伸するリード管部とをさらに有する。開口部は、主管部から延伸するリード管部の先端に設けられる。

また好ましくは、中間配管は、蓋部材に向かって移動する充填材を捕獲するトラップ部をさらに有する。

この発明の別の局面に従った熱交換器は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器である。熱交換器は、被加熱流体が流れる被加熱流体配管と、被加熱流体配管の内側に設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される中間配管と、中間配管の内側に設けられ、冷媒が流れる冷媒配管と、冷媒配管からの冷媒の漏洩時に、中間配管からの冷媒または充填材の漏れを検出するセンサ部とを備える。

また好ましくは、センサ部は、ガス冷媒を検知して冷媒の漏れを検出するガスセンサ、圧力変化を検知して冷媒または充填材の漏れを検出する圧力センサ、冷媒または充填材と接触して冷媒または充填材の漏れを検出する接触式センサ、および、温度変化を検知して冷媒または充填材の漏れを検出する温度センサの少なくとも１つである。

また好ましくは、中間配管は、その内外を連通させる開口部を有する。熱交換器は、開口部を閉塞するように中間配管に設けられる蓋部材をさらに備える。蓋部材は、冷媒配管からの冷媒の漏洩時に、中間配管の内圧上昇により破損する破損部を有する。センサ部は、破損部の破損を検出することによって、冷媒または充填材の漏れを検出する。

この発明に従ったヒートポンプ式加熱装置は、上述のいずれかに記載の熱交換器と、ヒートポンプサイクルの経路上に設けられ、冷媒を圧縮して熱交換器に送り出す圧縮機と、圧縮機の作動を制御する制御部とを備える。制御部は、センサ部により冷媒または充填材の漏れが検出された場合に圧縮機の作動を停止する。

この発明のさらに別の局面に従った熱交換器は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器である。熱交換器は、被加熱流体が流れる被加熱流体配管と、被加熱流体配管の内側に設けられる中間配管と、中間配管の内側に中間配管と接触して設けられ、冷媒が流れる冷媒配管と、中間配管の内側に冷媒配管と接触して設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される充填材配管とを備える。

また好ましくは、冷媒配管および充填材配管は、互いに接触しつつ中間配管の内周面に接触しながら、中間配管の延伸方向に沿って螺旋状に延びる。

また好ましくは、冷媒配管は、充填材配管の外周面に接触しつつ中間配管の内周面に接触しながら、中間配管の延伸方向に沿って螺旋状に延びる。

また好ましくは、冷媒配管は、冷媒が分流して流れ、中間配管の内側で並列に延びる複数の分流管を有する。

以上に説明した１つの局面に従った発明によれば、冷媒の漏洩を容易に発見することが可能な熱交換器を提供することができる。

また、別の局面に従った発明によれば、冷媒の漏洩を容易に発見することが可能な熱交換器およびヒートポンプ式加熱装置を提供することができる。

また、さらに別の局面に従った発明によれば、熱効率に優れるとともに、配管の破損時に充填材が冷媒や被加熱流体と混合することを防ぐ熱交換器を提供することができる。

この発明の実施の形態１における水熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯機の回路構成を示す図である。 図１中の水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。 図１中の水熱交換器の配管構造を示す別の斜視図である。 図１中の水熱交換器の配管構造を示す断面図である。 図４中の２点鎖線Ｖで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。 冷媒漏洩時における図５中の蓋部材を示す断面図である。 この発明の実施の形態２における水熱交換器の配管構造を示す断面図である。 冷媒漏洩時における図７中の蓋部材を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における水熱交換器の配管構造を示す断面図である。 冷媒漏洩時における図９中の蓋部材を示す断面図である。 この発明の実施の形態４における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。 図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿った水熱交換器の配管構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態５における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６における水熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯機の回路構成を示す図である。 図１４中の水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。 図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線上に沿った水熱交換器の配管構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態７における水熱交換器の配管構造を示す断面図である。 冷媒漏洩時における図１７中の蓋部材を示す断面図である。 この発明の実施の形態８における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。 図１９中の水熱交換器の配管構造を示す側面図である。 図１９中のＸＸＩ−ＸＸＩ線上に沿った水熱交換器の配管構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態９における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１０における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。 図２３中のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線上に沿った水熱交換器の配管構造を示す断面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における水熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯機の回路構成を示す図である。

図１を参照して、ヒートポンプ式給湯機１０は、その回路構成として、ヒートポンプサイクルを構成し、冷媒が循環する冷凍回路２１と、被加熱流体としての水が流通する給湯回路３１とを有する。給湯回路３１を流通する水は、冷凍回路２１を循環する冷媒との熱交換によって加熱される。

冷凍回路２１は、冷媒が循環する循環路をなす。冷媒としては、たとえば、ＨＣ（ハイドロカーボン：イソブタンやプロパンなど）やＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン：Ｒ４１０ＡやＲ３２など）、炭酸ガス（ＣＯ_２）が利用される。

冷凍回路２１には、室外空気（空気−冷媒）熱交換器２５、水（水−冷媒）熱交換器１２、圧縮機２２および膨張弁２４が設けられている。室外空気熱交換器２５は、冷凍回路２１を循環する冷媒と、室外空間の空気との間で熱交換を行なう。水熱交換器１２は、冷凍回路２１を循環する冷媒と、給湯回路３１を流通する水との間で熱交換を行なう。

冷凍回路２１の経路上において、圧縮機２２は、室外空気熱交換器２５と水熱交換器１２との間に配置されている。圧縮機２２は、室外空気熱交換器２５から送られる冷媒を圧縮し、水熱交換器１２に向けて送り出す。冷凍回路２１の経路上において、膨張弁２４は、水熱交換器１２と室外空気熱交換器２５との間に配置されている。膨張弁２４は、室外空気熱交換器２５および水熱交換器１２を挟んで、圧縮機２２の反対側に配置されている。膨張弁２４は、水熱交換器１２から送られる冷媒を減圧し、室外空気熱交換器２５に向けて送り出す。

給湯回路３１の経路上には、前述の水熱交換器１２が設けられている。給湯回路３１の一端（給湯回路３１における水流れの上流端）には、給湯回路３１を水の供給源に接続するための水接続口３５が設けられ、給湯回路３１の他端（給湯回路３１における水流れの下流端）は、シャワーや浴槽などの給湯端末３４に接続されている。

なお、このような回路構成に限られず、給湯回路３１の経路上には、温水を貯留するための貯湯タンクが設けられてもよい。

冷凍回路２１における冷媒流れについて説明すると、まず、圧縮機２２にて冷媒が断熱圧縮される。圧縮されるに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、高温高圧の過熱蒸気になって、冷媒は圧縮機２２から吐出される。圧縮機２２から流出した冷媒は、水熱交換器１２に流入する。冷媒は、水熱交換器１２において、給湯回路３１を流通する水に放熱し、冷却されることによって、凝縮（液化）する。水熱交換器１２において加熱された水は、温水となって給湯端末３４に供給される。

水熱交換器１２から流出した冷媒は、膨張弁２４に向かう。膨張弁２４において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる。膨張弁２４から流出した冷媒は、室外空気熱交換器２５に向かう。膨張弁２４から送られた気液混合状態の冷媒は、室外空気熱交換器２５において室外空間の空気から吸熱することによって、蒸発する。その後、気相の冷媒は、圧縮機２２において再び断熱圧縮される。

冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。

なお、図１中の矢印に示すように、水熱交換器１２においては、冷凍回路２１の冷媒の流れ方向と、給湯回路３１の水の流れ方向とが、逆方向に設定されるのが一般的である。

続いて、水熱交換器１２の構造について説明する。図２は、図１中の水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。図３は、図１中の水熱交換器の配管構造を示す別の斜視図である。図４は、図１中の水熱交換器の配管構造を示す断面図である。

図２から図４を参照して、水熱交換器１２は、冷媒配管６１、中間配管（漏洩検知配管）８１および温水配管７１を有する。

冷媒配管６１、中間配管８１および温水配管７１は、パイプ形状を有する。冷媒配管６１、中間配管８１および温水配管７１は、挙げた順に内側から外側に重ね合わされた多重管構造を有する。冷媒配管６１、温水配管７１および中間配管８１の断面形状は、特に限定されないが、本実施の形態では円形である。冷媒配管６１、温水配管７１および中間配管８１は、高い熱伝導性を有する金属、たとえば、銅から形成されている。

なお、図中の範囲には示されていないが、冷媒配管６１、中間配管８１および温水配管７１からなる多重管は、渦巻き形状やミアンダ形状に延びることにより平面的に配索されている。

温水配管７１には、図１中の給湯回路３１を流通する水（温水）が流れる。温水配管７１は、水熱交換器１２において給湯回路３１を構成している。温水配管７１の内側には、中間配管８１が設けられている。水は、温水配管７１および中間配管８１により区画形成された内部空間７０を流れる。温水配管７１は、水（温水）を排出する排出部７２を有する。

なお、温水配管７１は、パイプ形状に限られず、たとえば、平面的に配索された中間配管８１および冷媒配管６１を収容する筐体形状を有してもよい。

中間配管８１には、冷媒配管６１を流れる冷媒から温水配管７１を流れる水に向けて熱を伝える充填材が充填されている。充填材としては、酢酸ナトリウム水和物や硫酸ナトリウム水和物などの、固液相転移する潜熱蓄熱材を用いることができる。潜熱蓄熱材は、ヒートポンプ式給湯機１０の運転時、冷媒からの熱を一時的に蓄えて液相となる。また、充填材として、高熱伝導性を有する液体を用いてもよい。

中間配管８１の内側には、冷媒配管６１が設けられている。充填材は、中間配管８１および冷媒配管６１により区画形成された内部空間８０に設けられている。

中間配管８１は、開口部８２を有する。開口部８２は、中間配管８１の内外を連通させるように設けられている。開口部８２は、充填材が設けられた内部空間８０と、その外側の外部空間とを互いに連通させるように設けられている。本実施の形態では、パイプ形状に延びる中間配管８１の端部が開口端であり、開口部８２は、その開口端に設けられている。中間配管８１は、温水配管７１から外部空間に延出する延出部８１ｐを有する。開口部８２は、温水配管７１から延出する延出部８１ｐの先端に設けられている。

水熱交換器１２は、蓋部材５１をさらに有する。蓋部材５１は、開口部８２を閉塞するように中間配管８１に設けられている。充填材が設けられた内部空間８０は、蓋部材５１により密閉空間とされている。充填材は、蓋部材５１によって内部空間８０に封入されている。

冷媒配管６１には、図１中の冷凍回路２１を循環する冷媒が流れる。冷媒配管６１は、水熱交換器１２において冷凍回路２１を構成している。冷媒配管６１は、中間配管８１から蓋部材５１を貫通して外部空間に延出している。

本実施の形態では、冷媒配管６１が、主流管６２および複数の分流管６３を有する。主流管６２は、外部空間に設けられている。複数の分流管６３は、主流管６２の端部から分岐し、蓋部材５１を貫通し、中間配管８１の内側に進入している。複数の分流管６３は、中間配管８１の内側で並列に延びている。冷媒は、主流管６２から複数の分流管６３に分流して流れる。このような分流管構造によれば、冷媒および充填材の間の接触面積を拡大して、水熱交換器１２の熱効率を高めることができる。

蓋部材５１は、中間配管８１に嵌め合わされ、冷媒配管６１（複数の分流管６３）と一体となって開口部８２を閉塞する栓構造を有する。

図５は、図４中の２点鎖線Ｖで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図６は、冷媒漏洩時における図５中の蓋部材を示す断面図である。

図４から図６を参照して、蓋部材５１は、冷媒配管６１からの冷媒の漏洩時に、中間配管８１の開口部８２を閉塞する第１状態（図５に示す状態）から、中間配管８１の開口部８２の閉塞を解除する第２状態（図６に示す状態）に変化する。

より具体的に説明すると、蓋部材５１は、その構成部位として、平板部５１ｍおよび折り返し部５１ｎを有する。平板部５１ｍは、平板形状を有し、開口部８２の開口面を塞ぐように配置されている。折り返し部５１ｎは、平板部５１ｍの周縁が折り返されて設けられている。折り返し部５１ｎが中間配管８１の外周上に圧入されることによって、蓋部材５１が中間配管８１に嵌め合わされている。

中間配管８１には、溝８３および貫通孔８４が形成されている。溝８３は、中間配管８１の外周面から凹み、周方向に延びている。貫通孔８４は、中間配管８１の内外を連通させるように設けられている。貫通孔８４は、中間配管８１の内壁から溝８３の壁面に向けて延びている。

蓋部材５１は、その構成部位として、突起部５２をさらに有する。突起部５２は、折り返し部５１ｎから内周側に凸となる突起形状を有する。突起部５２は、溝８３に係合されている。蓋部材５１は、突起部５２が溝８３内で移動することにより、中間配管８１の軸方向にスライド可能に設けられている。

図５に示す第１状態において、貫通孔８４は、突起部５２によって塞がれている。このとき、開口部８２は、蓋部材５１によって閉塞されている。

冷媒配管６１の破損などにより冷媒が漏洩した場合、冷媒が冷媒配管６１から内部空間８０に流出することによって、中間配管８１の内圧が上昇する。中間配管８１の内圧上昇により、蓋部材５１は、中間配管８１の軸方向（図６中の矢印１１０に示す方向）にスライド移動して、図６中に示す第２状態に変化する。このとき、突起部５２が貫通孔８４からずれた位置に移動することにより、開口部８２に隙間が生じて、蓋部材５１による開口部８２の閉塞が解除される。内部空間８０に流出した冷媒または内部空間８０に封入された充填材は、開口部８２に生じた隙間（貫通孔８４）から外部空間に漏れ出る。

本実施の形態では、ユーザが、スライド移動した蓋部材５１や、貫通孔８４から漏れ出た液状の充填材を確認することによって、冷媒の漏洩を容易に発見することができる。また、冷媒は、蓋部材５１による開口部８２の閉塞が解除されることにより外部空間に漏れ出るため、冷媒が、温水配管７１を流れる水（温水）に混合するおそれがない。

また、中間配管８１には、冷媒配管６１を流れる冷媒から温水配管７１を流れる水に向けて熱を伝える充填材が充填されている。このような構成により、冷媒から水への熱伝達にロスが生じることを抑制して、水熱交換器１２の熱効率を高めることができる。また、中間配管８１の内側を充填材により満たすことによって、配管の剛性を高めることができる。これにより、配管の配索時に管の扁平折れ等を防いで、水熱交換器１２の製造を容易にできる。

なお、充填材として用いられる潜熱蓄熱材は、固相から液相に状態変化する際に体積膨張する（たとえば、酢酸ナトリウム水和物の場合、４％以下）。潜熱蓄熱材の状態変化に伴って中間配管８１の内圧が著しく上昇することを防ぐため、潜熱蓄熱材の充填量は、液相の潜熱蓄熱材が内部空間８０を満たす程度とすることが好ましい。

冷媒の漏洩時、中間配管８１の内圧は、たとえば、２０ｋＰａ程度まで上昇する。蓋部材５１が第１状態から第２状態に変化する時の圧力は、平常運転時の中間配管８１の内圧と、冷媒漏洩時の中間配管８１の内圧とを考慮して決定すればよい。一例として、中間配管８１の内圧が３ｋＰａ以上になった時に、蓋部材５１が第１状態から第２状態に変化する。

なお、水熱交換器１２は、実施の形態６において説明する、開口部８２を通じた中間配管８１からの冷媒または充填材の漏れを検出するセンサ部４１をさらに有してもよい（図１５および図１６を参照のこと）。

このように構成された、この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯機１０および水熱交換器１２によれば、冷媒の漏洩を早期に発見することにより、ヒートポンプ式給湯機１０において効率の悪い運転が継続して行われることを防止できる。また、冷凍回路２１上の圧縮機２２に過大な負荷がかかったり、圧縮機２２のオイルが冷媒と一緒に漏れ出したりすることを防止できる。

（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２における水熱交換器の配管構造を示す断面図である。図８は、冷媒漏洩時における図７中の蓋部材を示す断面図である。図７および図８は、それぞれ、実施の形態１における図５および図６に対応する。

本実施の形態における水熱交換器は、実施の形態１における水熱交換器１２と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。

図７および図８を参照して、本実施の形態における水熱交換器では、蓋部材５１が、冷媒配管６１からの冷媒の漏洩時に、中間配管８１の開口部８２を閉塞する第１状態（図７に示す状態）から、中間配管８１の開口部８２の閉塞を解除する第２状態（図８に示す状態）に変化する。

より具体的に説明すると、蓋部材５１は、平板形状を有する。蓋部材５１は、開口部８２の開口面に対応する平面視（本実施の形態では、円形）を有する。蓋部材５１は、中間配管８１の内側に嵌め合わされている。本実施の形態では、中間配管８１に、図５および図６中の溝８３および貫通孔８４が形成されていない。

図７に示す第１状態において、開口部８２は、蓋部材５１によって閉塞されている。冷媒の漏洩時、中間配管８１の内圧上昇により、蓋部材５１は、中間配管８１の軸方向（図８中の矢印１１０に示す方向）にスライド移動して、図８中に示す第２状態に変化する。このとき、蓋部材５１が中間配管８１から離間することにより、開口部８２に隙間が生じて、蓋部材５１による開口部８２の閉塞が解除される。

このように構成された、この発明の実施の形態２におけるヒートポンプ式給湯機および水熱交換器によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。

（実施の形態３）
図９は、この発明の実施の形態３における水熱交換器の配管構造を示す断面図である。図１０は、冷媒漏洩時における図９中の蓋部材を示す断面図である。図９および図１０は、それぞれ、実施の形態１における図５および図６に対応する。

本実施の形態における水熱交換器は、実施の形態１における水熱交換器１２と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。

図９および図１０を参照して、本実施の形態における水熱交換器では、蓋部材５１が、冷媒配管６１からの冷媒の漏洩時に、中間配管８１の開口部８２を閉塞する第１状態（図９に示す状態）から、中間配管８１の開口部８２の閉塞を解除する第２状態（図１０に示す状態）に変化する。

より具体的に説明すると、蓋部材５１は、その構成部位として、平板部５１ｍおよび折り返し部５１ｎを有する。平板部５１ｍは、平板形状を有し、開口部８２の開口面を塞ぐように配置されている。折り返し部５１ｎは、平板部５１ｍの周縁が折り返されて設けられている。折り返し部５１ｎが中間配管８１の外周上に圧入されることによって、蓋部材５１が中間配管８１に嵌め合わされている。

蓋部材５１は、破損部５３を有する。破損部５３は、内部空間８０に隣接して設けられている。破損部５３は、平板部５１ｍに設けられている。破損部５３は、平板部５１ｍにおいて薄肉状に設けられている。破損部５３の厚みは、冷媒漏洩時の中間配管８１の内圧上昇によって破損が可能なように決定される。

本実施の形態では、中間配管８１に、図５および図６中の溝８３および貫通孔８４が形成されていない。

図９に示す第１状態において、開口部８２は、蓋部材５１によって閉塞されている。冷媒の漏洩時、中間配管８１の内圧上昇により、破損部５３が破損して、図１０中に示す第２状態に変化する。このとき、内部空間８０とその外側の外部空間との間が連通することにより、蓋部材５１による開口部８２の閉塞が解除される。

なお、水熱交換器は、実施の形態７において説明する、破損部５３の破損を検出することにより、中間配管８１からの冷媒または充填材の漏れを検出するセンサ部４１（図１７および図１８を参照のこと）をさらに有してもよい。

このように構成された、この発明の実施の形態３におけるヒートポンプ式給湯機および水熱交換器によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。

（実施の形態４）
図１１は、この発明の実施の形態４における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。図１２は、図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿った水熱交換器の配管構造を示す断面図である。

本実施の形態における水熱交換器は、実施の形態１における水熱交換器１２と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。

図１１および図１２を参照して、本実施の形態における水熱交換器では、中間配管８１が、主管部８６およびリード管部８７を有する。

主管部８６は、冷媒配管６１の外周上で管状に延びている。主管部８６の内側には、複数の分流管６３が設けられている。温水配管７１の内側には、主管部８６が設けられている。温水配管７１から外部空間に延出する延出部８１ｐは、主管部８６の一部である。本実施の形態では、パイプ形状に延びる中間配管８１の端部が、閉塞端５４として設けられている。複数の分流管６３は、中間配管８１から主管部８６の閉塞端５４を貫通して外部空間に延出している。

リード管部８７は、主管部８６から冷媒配管６１（分流管６３）から遠ざかる方向に延伸している。リード管部８７は、主管部８６の延出部８１ｐから延伸している。リード管部８７は、主管部８６から鉛直上方向に延伸している。

充填材は、主管部８６およびリード管部８７のうち少なくとも主管部８６を満たすように充填されている。

開口部８２は、主管部８６から延伸するリード管部８７の先端に設けられている。開口部８２は、リード管部８７の先端で鉛直上方向を向いて開口している。蓋部材５１は、開口部８２を閉塞するように中間配管８１に設けられている。蓋部材５１は、実施の形態３において説明した破損部５３を有する。

冷媒の漏洩時、中間配管８１の内圧上昇により、破損部５３が破損する。このとき、内部空間８０とその外側の外部空間との間が連通することにより、蓋部材５１による開口部８２の閉塞が解除される。

本実施の形態では、開口部８２がリード管部８７の先端に設けられるため、冷媒配管６１（分流管６３）を、開口部８２を閉塞する蓋部材５１に貫通させる必要がない。このたため、冷媒の漏洩時に開口部８２の閉塞を解除可能な蓋構造を、より簡易な構成にできる。

また、蓋部材５１による開口部８２の閉塞が解除されて、冷媒と一緒に充填材が中間配管８１から漏れ出た場合、冷媒の漏洩発見が一層容易になるものの、熱交換器のメンテナンスに過大な負担が生じたり、熱交換器の交換が必要となったりする。これに対して、本実施の形態では、リード管部８７が主管部８６から鉛直上方向に延伸し、その先端に開口部８２が設けられている。このような構成により、冷媒漏洩時、蓋部材５１が開口部８２の閉塞を解除する第２状態に変化した場合においても、充填材が中間配管８１から漏れ出ることを抑制できる。

なお、蓋部材５１は、図１２中に示す破損部５３を有する形態に限られず、実施の形態１および２において説明した形態で設けられてもよい。

このように構成された、この発明の実施の形態４におけるヒートポンプ式給湯機および水熱交換器によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。

（実施の形態５）
図１３は、この発明の実施の形態５における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。本実施の形態における水熱交換器は、実施の形態４における水熱交器と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。

図１３を参照して、本実施の形態における水熱交換器においては、中間配管８１が、蓋部材５１に向かって移動する充填材を捕獲するトラップ部８８をさらに有する。

トラップ部８８は、パイプ形状を有する。トラップ部８８の通路面積は、リード管部８７の通路面積よりも小さい。トラップ部８８は、リード管部８７の先端に接続されている。トラップ部８８は、リード管部８７の先端から上下方向に蛇行しながら延びている。開口部８２は、トラップ部８８が鉛直上方向に延びる先端に設けられている。蓋部材５１は、開口部８２を閉塞するように設けられている。

このような構成によれば、リード管部８７からトラップ部８８を通じて開口部８２に向かう通路の抵抗が増大する。これにより、冷媒漏洩時、蓋部材５１が開口部８２の閉塞を解除する第２状態に変化した場合においても、充填材が中間配管８１から漏れ出ることをより効果的に抑制できる。

なお、充填材を捕獲するトラップ部としては、図１３中に示すパイプ形状のものに限られず、たとえば、充填材の移動を妨げることが可能なメッシュが用いられてもよい。

このように構成された、この発明の実施の形態５における水熱交換器によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。

本発明の構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下のとおりである。なお、発明の構成に実施の形態１〜５に記載の参照番号を付すが、これは一例である。

この発明の１つの局面に従った熱交換器は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器（１２）である。熱交換器（１２）は、被加熱流体が流れる被加熱流体配管（７１）と、内外を連通させる開口部（８２）を有し、被加熱流体配管（７１）の内側に設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される中間配管（８１）と、中間配管（８１）の内側に設けられ、冷媒が流れる冷媒配管（６１）と、開口部（８２）を閉塞するように中間配管（８１）に設けられる蓋部材（５１）とを備える。蓋部材（５１）は、冷媒配管（６１）からの冷媒の漏洩時に、開口部（８２）を閉塞する第１状態から開口部（８２）の閉塞を解除する第２状態に変化する。

このように構成された熱交換器によれば、蓋部材が第１状態から第２状態に変化することにより、冷媒の漏洩を容易に発見することができる。

また好ましくは、冷媒配管（６１）は、蓋部材（５１）を貫通して中間配管（８１）から延出する。蓋部材（５１）は、中間配管（８１）に嵌め合わされ、冷媒配管（６１）と一体となって開口部（８２）を閉塞する栓構造を有する。

このように構成された熱交換器によれば、蓋部材により中間配管に充填材を封入するとともに、その充填材が封入された中間配管から冷媒配管を取り出す構造を実現することができる。

また好ましくは、蓋部材（５１）は、第１状態から第２状態への変化時、中間配管（８１）の内圧上昇により移動することによって、開口部（８２）に隙間を生じさせる。

このように構成された熱交換器によれば、冷媒が冷媒配管から中間配管に漏れ出すことにより中間配管の内圧が上昇する。この内圧上昇を利用して蓋部材を移動させることにより、蓋部材を第１状態から第２状態に変化させることができる。

また好ましくは、蓋部材（５１）は、第１状態から第２状態への変化時、中間配管（８１）の内圧上昇により破損する破損部（５３）を有する。

このように構成された熱交換器によれば、冷媒が冷媒配管から中間配管に漏れ出すことにより中間配管の内圧が上昇する。この内圧上昇を利用して破損部を破損させることにより、蓋部材を第１状態から第２状態に変化させることができる。

また好ましくは、熱交換器は、破損部（５３）の破損を検出するセンサ部（４１）をさらに備える。このように構成された熱交換器によれば、冷媒の漏洩をより容易に発見することができる。

また好ましくは、中間配管（８１）は、冷媒配管（６１）の外周上で管状に延びる主管部（８６）と、主管部（８６）から冷媒配管（６１）より遠ざかる方向に延伸するリード管部（８７）とをさらに有する。開口部（８２）は、主管部（８６）から延伸するリード管部（８７）の先端に設けられる。

このように構成された熱交換器によれば、開口部が、冷媒配管が設けられる主管部とは別のリード管部の先端に設けられる。このため、蓋部材により開口部を閉塞する構造をより簡易な構成とできる。

また好ましくは、中間配管（８１）は、冷媒配管（６１）の外周上で管状に延びる主管部（８６）と、主管部（８６）から鉛直上方向に延伸するリード管部（８７）とをさらに有する。開口部（８２）は、主管部（８６）から延伸するリード管部（８７）の先端に設けられる。

このように構成された熱交換器によれば、開口部が、主管部から鉛直上方向に延出するリード管部の先端に設けられる。このため、蓋部材が開口部の閉塞を解除する第２状態に変化した場合であっても、充填材が中間配管から漏れ出ることを抑制できる。

また好ましくは、中間配管（８１）は、蓋部材（５１）に向かって移動する充填材を捕獲するトラップ部（８８）をさらに有する。

このように構成された熱交換器によれば、蓋部材が開口部の閉塞を解除する第２状態に変化した場合であっても、充填材が中間配管から漏れ出ることを抑制できる。

また好ましくは、開口部（８２）を通じた中間配管（８１）からの冷媒または充填材の漏れを検出するセンサ部（４１）をさらに備える。

このように構成された熱交換器によれば、冷媒の漏洩をより容易に発見することができる。

また好ましくは、充填材は、固液相転移する潜熱蓄熱材である。このように構成された熱交換器によれば、冷媒および被加熱流体の間における熱交換の効率を向上させることができる。

（実施の形態６）
図１４は、この発明の実施の形態６における水熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯機の回路構成を示す図である。

図１４を参照して、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機１４は、実施の形態１において説明したヒートポンプ式給湯機１０と比較して、基本的には同様の構造を有する。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。

ヒートポンプ式給湯機１４は、実施の形態１における水熱交換器１２に対応する水熱交換器１５を有する。ヒートポンプ式給湯機１４は、制御部４０およびセンサ部４１をさらに有する。

図１５は、図１４中の水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。図１６は、図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線上に沿った水熱交換器の配管構造を示す断面図である。

図１５および図１６を参照して、水熱交換器１５は、冷媒配管６１、中間配管（漏洩検知配管）８１および温水配管７１を有する。

冷媒配管６１、中間配管８１および温水配管７１は、パイプ形状を有する。冷媒配管６１、中間配管８１および温水配管７１は、挙げた順に内側から外側に重ね合わされた多重管構造を有する。冷媒配管６１、温水配管７１および中間配管８１の断面形状は、特に限定されないが、本実施の形態では円形である。冷媒配管６１、中間配管８１および温水配管７１は、高い熱伝導性を有する金属、たとえば、銅から形成されている。

なお、図中の範囲には示されていないが、冷媒配管６１、中間配管８１および温水配管７１からなる多重管は、渦巻き形状やミアンダ形状に延びることにより平面的に配索されている。

温水配管７１には、図１４中の給湯回路３１を流通する水（温水）が流れる。温水配管７１は、水熱交換器１５において給湯回路３１を構成している。温水配管７１の内側には、中間配管８１が設けられている。水は、温水配管７１および中間配管８１により区画形成された内部空間７０を流れる。温水配管７１は、水（温水）を排出する排出部７２を有する。

なお、温水配管７１は、パイプ形状に限られず、たとえば、平面的に配索された中間配管８１および冷媒配管６１を収容する筐体形状を有してもよい。

中間配管８１には、冷媒配管６１を流れる冷媒から温水配管７１を流れる水に向けて熱を伝える充填材が充填されている。充填材としては、たとえば、酢酸ナトリウム水和物や硫酸ナトリウムなどの、固液相転移する潜熱蓄熱材を用いることができる。潜熱蓄熱材は、ヒートポンプ式給湯機１４の運転時、冷媒からの熱を一時的に蓄えて液相となる。また、充填材として、高熱伝導性を有する液体を用いてもよい。

中間配管８１の内側には、冷媒配管６１が設けられている。充填材は、中間配管８１および冷媒配管６１により区画形成された内部空間８０に設けられている。

パイプ形状に延びる中間配管８１の端部は、閉塞端５４として設けられている。中間配管８１は、温水配管７１から外部に延出する延出部８１ｐを有する。閉塞端５４は、温水配管７１から延出する延出部８１ｐの先端に設けられている。

冷媒配管６１には、図１４中の冷凍回路２１を循環する冷媒が流れる。冷媒配管６１は、水熱交換器１５において冷凍回路２１を構成している。冷媒配管６１は、中間配管８１から閉塞端５４を貫通して外部空間に延出している。

本実施の形態では、冷媒配管６１が、主流管６２および複数の分流管６３を有する。主流管６２は、外部空間に設けられている。複数の分流管６３は、主流管６２の端部から分岐し、閉塞端５４を貫通し、中間配管８１の内側に進入している。複数の分流管６３は、中間配管８１の内側で並列に延びている。冷媒は、主流管６２から複数の分流管６３に分流して流れる。このような分流管構造によれば、冷媒および充填材の間の接触面積を拡大して、水熱交換器１２の熱効率を高めることができる。

中間配管８１は、主管部８６およびリード管部８７を有する。主管部８６は、冷媒配管６１の外周上で管状に延びている。主管部８６の内側には、複数の分流管６３が設けられている。温水配管７１の内側には、主管部８６が設けられている。温水配管７１から外部空間に延出する延出部８１ｐは、主管部８６の一部である。

リード管部８７は、主管部８６から冷媒配管６１（分流管６３）から遠ざかる方向に延伸している。リード管部８７は、主管部８６の延出部８１ｐから延伸している。リード管部８７は、主管部８６から鉛直上方向に延伸している。

充填材は、主管部８６およびリード管部８７のうち少なくとも主管部８６を満たすように充填されている。

中間配管８１は、その内外を連通させる開口部８２を有する。開口部８２は、主管部８６から延伸するリード管部８７の端部に設けられている。水熱交換器１５は、蓋部材９１をさらに有する。蓋部材９１は、平板形状を有する。蓋部材９１は、開口部８２の開口面に対応する平面視（本実施の形態では、円形）を有する。蓋部材９１がリード管部８７のの内側に嵌め合わされることによって、開口部８２が閉塞されている。

図１４から図１６を参照して、センサ部４１は、冷媒配管６１からの冷媒の漏洩時に、中間配管８１からの冷媒または充填材の漏れを検出する。

より具体的に説明すると、蓋部材９１は、蓋部材９１とリード管部８７の内周面との間に微小な隙間９２が生じるように設けられている。センサ部４１は、その隙間９２に対向して設けられている。

センサ部４１としては、ガス冷媒を検知して冷媒の漏れを検出するガスセンサ、圧力変化を検知して冷媒または充填材の漏れを検出する圧力センサ、冷媒または充填材と接触して冷媒または充填材の漏れを検出する接触式センサ、または、温度変化を検知して冷媒または充填材の漏れを検出する温度センサを用いることができる。また、センサ部４１として、複数種類のセンサを組み合わせて用いてもよい。

センサ部４１により冷媒または充填材の漏れが検出された場合に、アラームや表示によって、その検出結果をユーザに知らせる構成としてもよい。本実施の形態では、制御部４０が、センサ部４１により冷媒または充填材の漏れが検出された場合に圧縮機２２の作動を停止する。

冷媒配管６１の破損などにより冷媒が漏洩した場合、冷媒が冷媒配管６１から内部空間８０に流出する。内部空間８０に流出した冷媒または内部空間８０に封入された充填材は、蓋部材９１とリード管部８７の内周面との間に形成された微小な隙間９２から外部空間に漏れ出る。

本実施の形態では、センサ部４１により中間配管８１からの冷媒または充填材の漏れを検出することによって、冷媒の漏洩を容易に発見することができる。この際、センサ部４１により冷媒または充填材の漏れが検出された場合に圧縮機２２の作動を停止することによって、効率の悪い運転が継続することを確実に防止できる。また、圧縮機２２の作動をいち早く停止させることにより、充填材が水熱交換器１５内に散乱することを防止する。これにより、熱交換器のメンテナンスに過大な負担が生じたり、熱交換器の交換が必要となったりすることを回避できる。

また、中間配管８１には、冷媒配管６１を流れる冷媒から温水配管７１を流れる水に向けて熱を伝える充填材が充填されている。このような構成により、冷媒から水への熱伝達にロスが生じることを抑制して、水熱交換器１５の熱効率を高めることができる。また、中間配管８１の内側を充填材により満たすことによって、配管の剛性を高めることができる。これにより、配管の配索時に管の扁平折れ等を防いで、水熱交換器１５の製造を容易にできる。

このように構成された、この発明の実施の形態６におけるヒートポンプ式給湯機１４および水熱交換器１５によれば、冷媒の漏洩を早期に発見することにより、ヒートポンプ式給湯機１４において効率の悪い運転が継続して行われることを防止できる。また、冷凍回路２１上の圧縮機２２に過大な負荷がかかったり、圧縮機２２のオイルが冷媒と一緒に漏れ出したりすることを防止できる。

（実施の形態７）
図１７は、この発明の実施の形態７における水熱交換器の配管構造を示す断面図である。図１８は、冷媒漏洩時における図１７中の蓋部材を示す断面図である。図１７および図１８は、実施の形態６における図１６に対応する。

本実施の形態における水熱交換器は、実施の形態６における水熱交換器１５と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。

本実施の形態における水熱交換器は、実施の形態６における蓋部材９１に替えて、蓋部材５１を有する。蓋部材５１は、開口部８２を閉塞するように中間配管８１に設けられている。蓋部材５１は、冷媒配管６１からの冷媒の漏洩時に、中間配管８１の開口部８２を閉塞する第１状態（図１７に示す状態）から、中間配管８１の開口部８２の閉塞を解除する第２状態（図１８に示す状態）に変化する。

より具体的に説明すると、蓋部材５１は、破損部５３を有する。破損部５３は、内部空間８０に隣接して設けられている。破損部５３は、蓋部材５１において薄肉状に設けられている。破損部５３の厚みは、冷媒漏洩時の中間配管８１の内圧上昇によって破損が可能なように決定される。

図１７に示す第１状態において、開口部８２は、蓋部材５１によって閉塞されている。冷媒配管６１の破損などにより冷媒が漏洩した場合、冷媒が冷媒配管６１から内部空間８０に流出することによって、中間配管８１の内圧が上昇する。これにより、破損部５３が破損して、図１８中に示す第２状態に変化する。このとき、内部空間８０とその外側の外部空間との間が連通することにより、蓋部材５１による開口部８２の閉塞が解除される。

センサ部４１は、破損部５３の破損を検出することによって、中間配管８１からの冷媒または充填材の漏れを検出する。センサ部４１としては、たとえば、破損に伴って破損部５３の接近を検出する近接センサや、破損した破損部５３との接触を検出する接触式センサを用いることができる。

なお、上記の破損部５３を有する蓋部材５１に、実施の形態６において説明した各種のセンサを組み合わせることも可能である。

このように構成された、この発明の実施の形態７におけるヒートポンプ式給湯機および水熱交換器によれば、実施の形態６に記載の効果を同様に奏することができる。

本発明の構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下のとおりである。なお、発明の構成に実施の形態６〜７に記載の参照番号を付すが、これは一例である。

この発明の別の局面に従った熱交換器は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器（１５）である。熱交換器（１５）は、被加熱流体が流れる被加熱流体配管（７１）と、被加熱流体配管（７１）の内側に設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される中間配管（８１）と、中間配管（８１）の内側に設けられ、冷媒が流れる冷媒配管（６１）と、冷媒配管（６１）からの冷媒の漏洩時に、中間配管（８１）からの冷媒または充填材の漏れを検出するセンサ部（４１）とを備える。

このように構成された熱交換器によれば、センサ部により中間配管からの冷媒または充填材の漏れを検出することによって、冷媒の漏洩を容易に発見することができる。

また好ましくは、センサ部（４１）は、ガス冷媒を検知して冷媒の漏れを検出するガスセンサ、圧力変化を検知して冷媒または充填材の漏れを検出する圧力センサ、冷媒または充填材と接触して冷媒または充填材の漏れを検出する接触式センサ、および、温度変化を検知して冷媒または充填材の漏れを検出する温度センサの少なくとも１つである。

このように構成された熱交換器によれば、これらのセンサにより冷媒または充填材の漏れを検出することによって、冷媒の漏洩を容易に発見することができる。

また好ましくは、中間配管（８１）は、その内外を連通させる開口部（８２）を有する。熱交換器は、開口部（８２）を閉塞するように中間配管（８１）に設けられる蓋部材（５１）をさらに備える。蓋部材（５１）は、冷媒配管（６１）からの冷媒の漏洩時に、中間配管（８１）の内圧上昇により破損する破損部（５３）を有する。センサ部（４１）は、破損部（５３）の破損を検出することによって、冷媒または充填材の漏れを検出する。

このように構成された熱交換器によれば、破損部の破損を検出するセンサ部により冷媒または充填材の漏れを検出することによって、冷媒の漏洩を容易に発見することができる。

また好ましくは、充填材は、固液相転移する潜熱蓄熱材である。このように構成された熱交換器によれば、冷媒および被加熱流体の間における熱交換の効率を向上させることができる。

この発明に従ったヒートポンプ式加熱装置（１４）は、上述のいずれかに記載の熱交換器（１５）と、ヒートポンプサイクルの経路上に設けられ、冷媒を圧縮して熱交換器（１５）に送り出す圧縮機（２２）と、圧縮機（２２）の作動を制御する制御部（４０）とを備える。制御部（４０）は、センサ部（４１）により冷媒または充填材の漏れが検出された場合に圧縮機（２２）の作動を停止する。

このように構成されたヒートポンプ式加熱装置によれば、センサ部により冷媒または充填材の漏れが検出された場合に圧縮機の作動を停止することによって、効率の悪い運転が継続することを防止できる。

（実施の形態８）
図１９は、この発明の実施の形態８における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。図２０は、図１９中の水熱交換器の配管構造を示す側面図である。図２１は、図１９中のＸＸＩ−ＸＸＩ線上に沿った水熱交換器の配管構造を示す断面図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態８における水熱交換器１８を備えるヒートポンプ式給湯機１６の回路構成は、実施の形態１において説明したヒートポンプ式給湯機１０の回路構成と同じである。

図１９から図２１を参照して、水熱交換器１８は、冷媒配管６１、中間配管（漏洩検知配管）８１、温水配管７１および充填材配管７６を有する。

冷媒配管６１、中間配管８１、温水配管７１および充填材配管７６は、パイプ形状を有する。冷媒配管６１および充填材配管７６と、中間配管８１と、温水配管７１とは、挙げた順に内側から外側に重ね合わされた多重管構造を有する。冷媒配管６１、中間配管８１、温水配管７１および充填材配管７６の断面形状は、特に限定されないが、本実施の形態では円形である。冷媒配管６１、中間配管８１および温水配管７１は、高い熱伝導性を有する金属、たとえば、銅から形成されている。充填材配管７６は、耐熱性を有する樹脂やフィルムから形成されている。充填材配管７６は、他の配管と同様の金属から形成されてもよい。

なお、図中の範囲には示されていないが、冷媒配管６１、中間配管８１、温水配管７１および充填材配管７６からなる多重管は、渦巻き形状やミアンダ形状に延びることにより平面的に配索されている。

温水配管７１には、図１中の給湯回路３１を流通する水（温水）が流れる。温水配管７１は、水熱交換器１８において給湯回路３１を構成している。温水配管７１の内側には、中間配管８１が設けられている。水は、温水配管７１および中間配管８１により区画形成された内部空間７０を流れる。

なお、温水配管７１は、パイプ形状に限られず、たとえば、平面的に配索された中間配管８１、冷媒配管６１および充填材配管７６を収容する筐体形状を有してもよい。

中間配管８１の内側には、冷媒配管６１および充填材配管７６が設けられている。中間配管８１と、冷媒配管６１および充填材配管７６とにより区画形成された内部空間８０は、空隙とされている。パイプ形状に延びる中間配管８１の端部は、開口端として設けられている。

冷媒配管６１は、中間配管８１に接触して設けられている。充填材配管７６は、冷媒配管６１に接触して設けられている。冷媒配管６１および充填材配管７６は、互いに接触しつつ中間配管８１の内周面に接触しながら、中間配管８１の延伸方向に沿って螺旋状に延びている。本実施の形態では、複数本の冷媒配管６１（後述する分流管６３）と、複数本の充填材配管７６とが、螺旋状に延びている。

冷媒配管６１には、図１中の冷凍回路２１を循環する冷媒が流れる。冷媒配管６１は、水熱交換器１８において冷凍回路２１を構成している。冷媒配管６１は、中間配管８１から外部空間に延出している。

本実施の形態では、冷媒配管６１が、主流管（不図示）および複数の分流管６３を有する。主流管は、外部空間に設けられている。複数の分流管６３は、主流管の端部から分岐し、中間配管８１の内側に進入している。複数の分流管６３は、中間配管８１の内側で並列に延びている。冷媒は、主流管から複数の分流管６３に分流して流れる。このような分流管構造によれば、冷媒および充填材の間の接触面積を拡大して、水熱交換器１２の熱効率を高めることができる。

充填材配管７６には、冷媒配管６１を流れる冷媒から温水配管７１を流れる水に向けて熱を伝える充填材が充填されている。充填材としては、酢酸ナトリウム水和物や硫酸ナトリウム水和物などの、固液相転移する潜熱蓄熱材を用いることができる。潜熱蓄熱材は、ヒートポンプ式給湯機１６の運転時、冷媒からの熱を一時的に蓄えて液相となる。また、充填材として、高熱伝導性を有する液体を用いてもよい。

充填材配管７６に充填材を封入するため、パイプ形状に延びる充填材配管７６の端部は、閉塞端として設けられている。

このような構成によれば、冷媒配管６１を流れる冷媒から内部空間８０に放熱された熱を、充填材配管７６内の充填材に一時的に蓄熱して、そのあと、温水配管７１を流れる水に伝えることができる。これにより、冷媒から水への熱伝達にロスが生じることを抑制して、水熱交換器１８の熱効率を高めることができる。また、充填材は、充填材配管７６により、中間配管８１内部に閉ざされた形態で収容されている。このため、仮に配管が破損することがあっても、充填材が冷媒や水と混合することを防止できる。

なお、本実施の形態では、冷媒配管６１からの冷媒の漏洩時、冷媒は中間配管８１内を通って外部空間に放出される。

このように構成された、この発明の実施の形態８におけるヒートポンプ式給湯機１６および水熱交換器１８によれば、伝熱ロスしていた熱を充填材により補填することによって、水熱交換器１８の熱効率を向上させることができる。また、充填材を充填する充填材配管７６は、独立して閉鎖空間を形成しているため、配管の破損時に充填材が冷媒や水と混合することを防ぐことができる。

（実施の形態９）
図２２は、この発明の実施の形態９における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。本実施の形態における水熱交換器は、実施の形態８における水熱交換器１８と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。

図２２を参照して、本実施の形態における水熱交換器においては、冷媒配管６１および充填材配管７６が、中間配管８１の延伸方向に交互に隣り合って、全体として、螺旋状に延びている。冷媒配管６１および充填材配管７６は、中間配管８１の延伸方向において、連続的に接触している。

このように構成された、この発明の実施の形態９における水熱交換器によれば、実施の形態８に記載の効果を同様に奏することができる。

（実施の形態１０）
図２３は、この発明の実施の形態１０における水熱交換器の配管構造を示す斜視図である。図２４は、図２３中のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線上に沿った水熱交換器の配管構造を示す断面図である。図２３および図２４は、実施の形態８における図１９および図２１に対応する。

本実施の形態における水熱交換器は、実施の形態８における水熱交換器１８と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。

図２３および図２４を参照して、本実施の形態における水熱交換器においては、充填材配管７６が、中間配管８１の延伸方向に平行に延びる。充填材配管７６は、中間配管８１の断面中心に配置されている。冷媒配管６１は、充填材配管７６の外周面に接触しつつ中間配管８１の内周面に接触しながら、中間配管８１の延伸方向に沿って螺旋状に延びている。

このように構成された、この発明の実施の形態１０における水熱交換器によれば、実施の形態８に記載の効果を同様に奏することができる。

本発明の構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下のとおりである。なお、発明の構成に実施の形態８〜１０に記載の参照番号を付すが、これは一例である。

この発明のさらに別の局面に従った熱交換器は、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器（１８）である。熱交換器（１８）は、被加熱流体が流れる被加熱流体配管（７１）と、被加熱流体配管（７１）の内側に設けられる中間配管（８１）と、中間配管（８１）の内側に中間配管（８１）と接触して設けられ、冷媒が流れる冷媒配管（６１）と、中間配管（８１）の内側に冷媒配管（６１）と接触して設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される充填材配管（７６）とを備える。

このように構成された熱交換器によれば、冷媒配管を、被加熱流体配管の内側に設けられる中間配管と接触して設けるとともに、その冷媒配管と接触して充填材配管を設けることによって、冷媒から中間配管内に放熱した熱を、充填材に回収し、そのあと被加熱流体に伝えることができる。また、充填材が流れる充填材配管は、冷媒や被加熱流体が流れる配管とは独立して設けられている。したがって、熱効率に優れるとともに、配管の破損時に充填材が冷媒や被加熱流体と混合することを防ぐ熱交換器を実現できる。

また好ましくは、充填材配管（７６）は、円形パイプ形状を有する。このように構成された熱交換器によれば、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材を、円形パイプ形状を有する充填材配管に充填する。

また好ましくは、冷媒配管（７１）および充填材配管（７６）は、互いに接触しつつ中間配管（８１）の内周面に接触しながら、中間配管（８１）の延伸方向に沿って螺旋状に延びる。

このように構成された熱交換器によれば、冷媒から中間配管内に放熱した熱を、効率的に充填材に回収することができる。これにより、熱交換器の熱効率をより高めることができる。

また好ましくは、冷媒配管（７１）は、充填材配管（７６）の外周面に接触しつつ中間配管（８１）の内周面に接触しながら、中間配管（８１）の延伸方向に沿って螺旋状に延びる。

このように構成された熱交換器によれば、冷媒から中間配管内に放熱した熱を、効率的に充填材に回収することができる。これにより、熱交換器の熱効率をより高めることができる。

また好ましくは、冷媒配管（６１）は、冷媒が分流して流れ、中間配管（８１）の内側で並列に延びる複数の分流管（６３）を有する。

このように構成された熱交換器によれば、冷媒を分流させることによって、熱交換器の熱効率をより高めることができる。

また好ましくは、充填材は、固液相転移する潜熱蓄熱材である。このように構成された熱交換器によれば、冷媒および被加熱流体の間における熱交換の効率を向上させることができる。

なお、以上に説明した、実施の形態１〜１０に記載のヒートポンプ式給湯機または水熱交換器の構造を適宜組み合わせて、新たなヒートポンプ式給湯機または熱交換器を構成してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、たとえば、家庭用のヒートポンプ式給湯機に適用される。

１０，１４，１６ ヒートポンプ式給湯機、１２，１５，１８ 水熱交換器、２１ 冷凍回路、２２ 圧縮機、２４ 膨張弁、２５ 室外空気熱交換器、３１ 給湯回路、３４ 給湯端末、３５ 水接続口、４０ 制御部、４１ センサ部、５１，９１ 蓋部材、５１ｍ 平板部、５１ｎ 折り返し部、５２ 突起部、５３ 破損部、５４ 閉塞端、６１ 冷媒配管、６２ 主流管、６３ 分流管、７０，８０ 内部空間、７１ 温水配管、７２ 排出部、７６ 充填材配管、８１ 中間配管、８１ｐ 延出部、８２ 開口部、８３ 溝、８４ 貫通孔、８６ 主管部、８７ リード管部、８８ トラップ部、９２ 隙間。

Claims (15)

1. ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、
   被加熱流体が流れる被加熱流体配管と、
   内外を連通させる開口部を有し、前記被加熱流体配管の内側に設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される中間配管と、
   前記中間配管の内側に設けられ、冷媒が流れる冷媒配管と、
   前記開口部を閉塞するように前記中間配管に設けられる蓋部材とを備え、
   前記蓋部材は、前記冷媒配管からの冷媒の漏洩時に、前記開口部を閉塞する第１状態から前記開口部の閉塞を解除する第２状態に変化する、熱交換器。
2. 前記冷媒配管は、前記蓋部材を貫通して前記中間配管から延出し、
   前記蓋部材は、前記中間配管に嵌め合わされ、前記冷媒配管と一体となって前記開口部を閉塞する栓構造を有する、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記蓋部材は、前記第１状態から前記第２状態への変化時、前記中間配管の内圧上昇により移動することによって、前記開口部に隙間を生じさせる、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記蓋部材は、前記第１状態から前記第２状態への変化時、前記中間配管の内圧上昇により破損する破損部を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記中間配管は、前記冷媒配管の外周上で管状に延びる主管部と、前記主管部から前記冷媒配管より遠ざかる方向に延伸するリード管部とをさらに有し、
   前記開口部は、前記主管部から延伸する前記リード管部の先端に設けられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記中間配管は、前記冷媒配管の外周上で管状に延びる主管部と、前記主管部から鉛直上方向に延伸するリード管部とをさらに有し、
   前記開口部は、前記主管部から延伸する前記リード管部の先端に設けられる、請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記中間配管は、前記蓋部材に向かって移動する充填材を捕獲するトラップ部をさらに有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、
   被加熱流体が流れる被加熱流体配管と、
   前記被加熱流体配管の内側に設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される中間配管と、
   前記中間配管の内側に設けられ、冷媒が流れる冷媒配管と、
   前記冷媒配管からの冷媒の漏洩時に、前記中間配管からの冷媒または充填材の漏れを検出するセンサ部とを備える、熱交換器。
9. 前記センサ部は、ガス冷媒を検知して冷媒の漏れを検出するガスセンサ、圧力変化を検知して冷媒または充填材の漏れを検出する圧力センサ、冷媒または充填材と接触して冷媒または充填材の漏れを検出する接触式センサ、および、温度変化を検知して冷媒または充填材の漏れを検出する温度センサの少なくとも１つである、請求項８に記載の熱交換器。
10. 前記中間配管は、その内外を連通させる開口部を有し、
    前記開口部を閉塞するように前記中間配管に設けられる蓋部材をさらに備え、
    前記蓋部材は、前記冷媒配管からの冷媒の漏洩時に、前記中間配管の内圧上昇により破損する破損部を有し、
    前記センサ部は、前記破損部の破損を検出することによって、冷媒または充填材の漏れを検出する、請求項８または９に記載の熱交換器。
11. 請求項８から１０のいずれか１項に記載の熱交換器と、
    前記ヒートポンプサイクルの経路上に設けられ、冷媒を圧縮して前記熱交換器に送り出す圧縮機と、
    前記圧縮機の作動を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記センサ部により冷媒または充填材の漏れが検出された場合に前記圧縮機の作動を停止する、ヒートポンプ式加熱装置。
12. ヒートポンプサイクルを循環する冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なう熱交換器であって、
    被加熱流体が流れる被加熱流体配管と、
    前記被加熱流体配管の内側に設けられる中間配管と、
    前記中間配管の内側に前記中間配管と接触して設けられ、冷媒が流れる冷媒配管と、
    前記中間配管の内側に前記冷媒配管と接触して設けられ、冷媒から被加熱流体に向けて熱を伝える充填材が充填される充填材配管とを備える、熱交換器。
13. 前記冷媒配管および前記充填材配管は、互いに接触しつつ前記中間配管の内周面に接触しながら、前記中間配管の延伸方向に沿って螺旋状に延びる、請求項１２に記載の熱交換器。
14. 前記冷媒配管は、前記充填材配管の外周面に接触しつつ前記中間配管の内周面に接触しながら、前記中間配管の延伸方向に沿って螺旋状に延びる、請求項１２または１３に記載の熱交換器。
15. 前記冷媒配管は、冷媒が分流して流れ、前記中間配管の内側で並列に延びる複数の分流管を有する、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の熱交換器。

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