JP3913629B2

JP3913629B2 - 熱交換器及びその熱交換器を備えたヒートポンプ給湯機

Info

Publication number: JP3913629B2
Application number: JP2002215962A
Authority: JP
Inventors: 信幸粕川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP2004060906A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてヒートポンプ給湯機に使用される熱交換器とそれを備えたヒートポンプ給湯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給湯機としてはガスや電気ヒータを熱源とするものが大勢的であるが、近年エネルギ利用の効率化の要望や、ガスや電気ヒータによる火災等の防止の観点からヒートポンプ給湯機が提案されている。
【０００３】
このようなヒートポンプ給湯機は、例えば、圧縮機、蒸発器、膨張弁、及び熱交換器等を有するヒートポンプユニット（以下ＨＰユニットという）と、貯湯タンクを有するタンクユニットとに分離された２つのユニットを備えており、凝縮器で冷媒と水とを熱交換させて貯湯し、この湯を供給できるようにしている。
【０００４】
以下、前記凝縮器を熱交換器という。かかる熱交換器の構成例として例えば特開２００２-１０７０６９号公報に、図５に示すようなものが開示されている。この熱交換器５１は、冷媒が流動する冷媒伝熱管（第１伝熱管）５２、水が流動する水伝熱管（第２伝熱管）５３、及びこれらを支持する図示しない支持部材等により構成されている。これら冷媒伝熱管５２及び水伝熱管５３は、外観が扁平になるように形成されており、それぞれ冷媒と水とが内部を流動するようになっている。そして、冷媒伝熱管５２と水伝熱管５３との扁平面を合わせて螺旋状に巻き、支持部材によりこれらを支持している。
【０００５】
図６は、前記熱交換器を内部に配置したＨＰユニットの内部構造を示す正面図である。このような構成の熱交換器５１は、螺旋状に積み重ねられて円筒形をしているため、広い底面積と一定の高さを有し、ＨＰユニット５４内の大きなスペースを占めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記ＨＰユニット５４を含むヒートポンプ給湯機は、従来から小形化することを要望されており、大きなスペースを占める熱交換器５１がＨＰユニット５４の外形寸法を大きくする一因になっていた。
【０００７】
本発明は上述のような従来の課題を解消するために成されたものであり、改良された冷媒対水（または冷媒対被熱交換液）熱交換器を提供することと、小型化を図ることが可能なヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の熱交換器の発明は、第１流体が流動する流路を有する第１伝熱管と、第２流体が流動する流路を有する第２伝熱管とを備え、この第２伝熱管に第１伝熱管を埋設一体化して結合管を形成し、この結合管を渦巻き状に折曲形成して熱交換器本体を構成し、この熱交換器本体は曲面形状を呈していること特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
請求項２に記載のヒートポンプ給湯機の発明は、請求項１に記載の熱交換器を、貯湯タンクの外周面に沿って配設したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態におけるヒートポンプ給湯機の回路図である。
【００１７】
図１において、ヒートポンプ給湯機１は、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒と水とを熱交換させる冷媒対水熱交換器（以下、単に熱交換器という）３、冷媒を膨張させる膨張弁４、冷媒と外気等とを熱交換させる蒸発器５、冷媒の気液分離を行うアキュームレータ６等を有し、これらの構成部品を順次冷媒伝熱管（第１伝熱管）７にて接続してなる冷媒循環回路Ａと、貯湯タンク８、循環ポンプ９、及び前記熱交換器３を有し、これらの構成部品を順次水伝熱管（第２伝熱管）１２にて接続してなる給湯回路Ｂとから構成されている。そして、前記ヒートポンプ給湯機１は、通常はヒートポンプユニット１３とタンクユニット１４とに分離させた構成としているが、図４に示すように、両ユニットを共通の外装ケース３４内に収容して一体化させても良い。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
図２、図３において、前記熱交換器３は、冷媒が流動する冷媒伝熱管（第１伝熱管）７と、水が流動する水伝熱管（第２伝熱管）１２とを有しており、そして、３本の冷媒伝熱管７、７、７と、この冷媒伝熱管７より内径の大きな水伝熱管１２は、銅のように加工性及び熱伝導性に優れた部材を材料として作製されている。水伝熱管１２は、両端部が縮径されるとともに、両端部を除く略全長にわたって３本の冷媒伝熱管７、７、７を埋設している。この水伝熱管１２と冷媒伝熱管７、７、７とを一体化した結合管２４は、所定の長さを有し、図２に示すように、渦巻き状に巻加工される。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
そして、図４は、前記ヒートポンプユニット１３とタンクユニット１４とを一体にしたヒートポンプ給湯機３２を示している。このヒートポンプ給湯機３２は、圧縮機２、熱交換器３、膨張弁、蒸発器５、貯湯タンク８、及び循環ポンプ９を有し、これらの構成部品が外装ケース３４内に収容されている。この外装ケース３４には、上室３５Ａと下室３５Ｂを仕切る仕切り壁３６、ならびに底板としての架台３７が設けられており、上室３５Ａ内には圧縮機２、蒸発器５、及びこの蒸発器５に送風する送風機１７等が配置され、下室３５Ｂ内には熱交換器３、貯湯タンク８、循環ポンプ９等が配置されている。
【００２７】
前記貯湯タンク８は、上下部が球面形をした縦長円筒形をしており、支持脚８Ａを介して架台３７に載置固定されている。
【００２８】
前記熱交換器３は、結合管２４を渦巻き状に巻回して作製され、この渦巻き状の熱交換器本体が貯湯タンク８底面部の球面形状に合わせた曲面形状を呈するように形成されている。そして、貯湯タンク８の下方に支持部材３３Ａを介して架台３７に載置固定されている。
【００２９】
このように熱交換器３を貯湯タンク８の形状に合わせて形成したことにより、貯湯タンク８の下方のスペースに配置してスペースを有効に利用しているので、外装ケース３４内の収納性を向上させることができる。これにより、ヒートポンプ給湯機３２の小形化を図ることができる。
【００３０】
【００３１】
上記実施形態において、熱交換器３は、１本の水伝熱管１２と３本の冷媒伝熱管７、７、７を埋設一体化した結合管２４を使用して作製されているが、この結合管は、例えば１本の水伝熱管１２と２本の冷媒伝熱管７、７を埋設一体化したものであっても良く、それぞれの伝熱管の本数は限定されるものではない。
【００３２】
【００３３】
また、熱交換器３に冷媒（第１流体）と水（第２流体）とが循環してこれらの間で熱交換する場合について説明しているが、本発明は「冷媒」、「水」により限定を受けるものではないことを付言する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第２伝熱管に第１伝熱管を埋設一体化して結合管を形成し、この結合管を渦巻き状に折曲形成して熱交換器本体を構成し、この熱交換器本体は曲面形状を呈している構成であるから、従来の円筒形の熱交換器に比べ容積を小さくすることができて収納率を向上させることができると共に、収容スペースを無駄なく活用することが可能になるため、ヒートポンプ給湯機の小形化を図ることができる。
【００３５】
【００３６】
そして、ヒートポンプ給湯機が小形化されることにより、ヒートポンプ給湯機の設置条件を良くして設置場所の選定をしやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるヒートポンプ給湯機の回路図である。
【図２】同じく、熱交換器の概略構成図である。
【図３】同じく、図２の熱交換器のＡ - Ａ´断面図である。
【図４】同じく、ヒートポンプユニットとタンクユニットを一体化したヒートポンプ給湯機の構成図である。
【図５】従来の熱交換器の斜視図である。
【図６】従来の熱交換器を内部に配置したヒートポンプユニットの一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１（３２）ヒートポンプ給湯機
３冷媒対水熱交換器
７冷媒伝熱管（第１伝熱管）
８貯湯タンク
１２水伝熱管（第２伝熱管）
２４結合管

Claims

第１流体が流動する流路を有する第１伝熱管と、第２流体が流動する流路を有する第２伝熱管とを備え、この第２伝熱管に第１伝熱管を埋設一体化して結合管を形成し、この結合管を渦巻き状に折曲形成して熱交換器本体を構成し、この熱交換器本体は曲面形状を呈していること特徴とする熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器を、貯湯タンクの外周面に沿って配設したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。