JP5117873B2 - Heat exchanger, heat pump water heater - Google Patents
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Description
本発明は,ヒートポンプサイクルに循環される冷媒によって水やブライン(不凍液)などの流体を加熱する熱交換器及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機に関し,特に,前記熱交換器において冷媒が循環される冷媒配管の冷媒の温度を検出するための技術に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger for heating a fluid such as water or brine (antifreeze) by a refrigerant circulated in a heat pump cycle, and a heat pump water heater provided with the heat exchanger, and in particular, the refrigerant is circulated in the heat exchanger. The present invention relates to a technique for detecting the temperature of a refrigerant in a refrigerant pipe.
従来から,圧縮機や膨張弁,水熱交換器,室外空気熱交換器などが接続されたヒートポンプサイクルを備え,該ヒートポンプサイクルに循環される冷媒との熱交換によって,給湯や浴室,暖房などに用いる水を加熱するヒートポンプ式給湯機(システム)が知られている(例えば,特許文献1参照)。
前記水熱交換器には,例えば前記ヒートポンプサイクルに循環される冷媒が流通する冷媒配管と,その冷媒との熱交換によって加熱される水が流通する水配管とを渦巻状に曲成して積層したものが用いられる。ここに,図6は,従来のヒートポンプ式給湯機で用いられる水熱交換器Zの要部断面図を示している。
図6に示すように,水熱交換器Zでは,冷媒配管101,給湯用の水配管102,及び床暖房用の水配管103が順に積層されている。ここで,水熱交換器Zでは,冷媒配管101と水配管102,103との間の熱伝達係数を高めるべく,冷媒配管101と水配管102,103とがろう付されている。そして,水熱交換器Zでは,冷媒配管101内の冷媒と水配管102,103内の水との間で熱交換が行われ,その水配管102,103内の水が加熱される。
また,水熱交換器Zには,冷媒配管101の配管長の中央付近に,該水熱交換器Zで凝縮された冷媒の温度(凝縮温度)を測定する熱電対などの温度センサ104が設けられている。温度センサ104で測定された凝縮温度は,ヒートポンプサイクル上に設けられた圧縮機や膨張弁,室外空気熱交換器のファンなどの制御に用いられる。
In the water heat exchanger, for example, a refrigerant pipe through which a refrigerant circulated in the heat pump cycle and a water pipe through which water heated by heat exchange with the refrigerant circulates are spirally stacked. Used. FIG. 6 shows a cross-sectional view of a main part of a water heat exchanger Z used in a conventional heat pump type hot water heater.
As shown in FIG. 6, in the water heat exchanger Z, a
Further, the water heat exchanger Z is provided with a
しかしながら,熱交換器Zのように,冷媒配管101と水配管102,103とが積層されてろう付された状態では,温度センサ104によって検出される凝縮温度が,水配管102,103内の水温の影響を受けて本来の凝縮温度よりも低くなるという問題があった。例えば,温度センサ104の検出温度と実際の凝縮温度とには10〜15℃程度の温度差が生じる。このとき,温度センサ104による検出温度を,実際の凝縮温度に近似するように予め定めた関係式などに従って補正することが考えられるが,ヒートポンプユニットが稼働してから凝縮温度が安定するまでの間は,実際の凝縮温度と温度センサ104の検出温度との関係も不安定であるため,補正が適正に行われるように前記関係式を定めることは困難である。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,当該熱交換器における冷媒配管内の冷媒温度を精度高く検出することが可能な熱交換器及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機を提供することにある。
However, in the state where the
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of accurately detecting the refrigerant temperature in the refrigerant pipe in the heat exchanger and the heat exchanger. Another object is to provide a heat pump type hot water heater.
上記目的を達成するために本発明は,ヒートポンプサイクルに循環される冷媒が流通する冷媒配管と,前記冷媒との熱交換によって加熱される被加熱流体が流通する一又は複数の被加熱流体配管とが積層されるように渦巻状に曲成され,且つ前記冷媒配管と前記被加熱流体とがろう付されてなる熱交換器に適用されるものであって,前記冷媒配管と前記被加熱流体配管とが積層された積層部の一部に,前記冷媒配管と前記被加熱流体配管とをろう付しない非ろう付部が形成されてなり,前記非ろう付部に接触配置されることにより前記非ろう付部に流通する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段を備えてなることを特徴とする熱交換器として構成される。また,本発明は,前記熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯機の発明として捉えてもよい。
このように構成された前記熱交換器では,前記冷媒配管と前記被加熱流体配管との間の熱伝達係数が低い前記非ろう付部に前記冷媒温度検出手段が接触配置されることになるため,前記被加流体配管内の被加熱流体の温度の影響が少ない状態で,前記冷媒温度検出手段による精度の高い温度検出を行うことができる。従って,例えば前記熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯機では,前記冷媒温度検出手段によって検出された精度の高い冷媒の温度に基づいて該ヒートポンプ式給湯機の動作を適切に制御することができる。また,本発明の熱交換器においては,前記非ろう付部が,前記冷媒配管の配管長の略中央部に設けられていてもよい。このような構成にすることにより,冷媒の温度をより正確に検出することができる。
さらに,前記冷媒温度検出手段は,前記非ろう付部の略中央部に設けられてなることが好ましい。このようにすれば,前記非ろう付部の両側にあるろう付部からはなれた位置で冷媒温度の検出を行うことができるため,前記被加熱流体配管内の流体温度の影響を受けにくくなり,該前記冷媒温度検出手段による検出精度が高まる。
より具体的に,本発明は,前記被加熱流体配管が,給湯用の水が流通する給湯用水配管と暖房用の水が流通する暖房用水配管とを含んでなり,前記冷媒配管が前記給湯用水配管及び前記暖房用水配管で挟まれるように,前記冷媒配管,前記給湯用水配管,及び前記暖房用水配管が積層されてなる構成への適用が好適である。
To achieve the above object, the present invention includes a refrigerant pipe through which a refrigerant circulated in a heat pump cycle flows, and one or a plurality of heated fluid pipes through which a heated fluid heated by heat exchange with the refrigerant flows. And is applied to a heat exchanger in which the refrigerant pipe and the heated fluid are brazed, wherein the refrigerant pipe and the heated fluid pipe are laminated. And a non-brazing portion that does not braze the refrigerant pipe and the heated fluid pipe is formed in a part of the laminated portion in which the non-brazing portion is placed in contact with the non-brazing portion. It is comprised as a heat exchanger characterized by including the refrigerant temperature detection means which detects the temperature of the refrigerant | coolant which distribute | circulates to a brazing part. Further, the present invention may be understood as an invention of a heat pump type water heater provided with the heat exchanger.
In the heat exchanger configured as described above, the refrigerant temperature detection means is disposed in contact with the non-brazed portion having a low heat transfer coefficient between the refrigerant pipe and the heated fluid pipe. In the state where the influence of the temperature of the fluid to be heated in the fluid-to-be-added fluid pipe is small, the refrigerant temperature detection means can detect the temperature with high accuracy. Therefore, for example, in a heat pump type water heater provided with the heat exchanger, the operation of the heat pump type hot water heater can be appropriately controlled based on the temperature of the refrigerant with high accuracy detected by the refrigerant temperature detecting means. Moreover, in the heat exchanger of this invention, the said non-brazing part may be provided in the approximate center part of the piping length of the said refrigerant | coolant piping. With such a configuration, the temperature of the refrigerant can be detected more accurately.
Furthermore, it is preferable that the refrigerant temperature detecting means is provided at a substantially central portion of the non-brazing portion. In this way, since the refrigerant temperature can be detected at a position away from the brazing part on both sides of the non-brazing part, it is less affected by the fluid temperature in the heated fluid pipe, The detection accuracy by the refrigerant temperature detection means increases.
More specifically, in the present invention, the heated fluid pipe includes a hot water supply water pipe through which hot water supply water circulates and a heating water pipe through which heating water circulates, and the refrigerant pipe is the hot water supply water. Application to a configuration in which the refrigerant pipe, the hot water supply water pipe, and the heating water pipe are stacked so as to be sandwiched between the pipe and the heating water pipe is preferable.
また,前記非ろう付部における前記冷媒配管と前記被加熱流体配管との間の熱伝達係数を低くする程,前記冷媒温度検出手段によって正確に冷媒の温度を検出することができる。
そこで,前記非ろう付部において前記冷媒配管と前記被加熱流体配管とが離間するように,前記非ろう付部における前記冷媒配管を,積層方向に垂直な方向に長径を成す扁平形状又は楕円形状に形成しておくことが考えられる。これにより,前記非ろう付部において前記冷媒配管及び前記被加熱流体配管の間に間隙が形成されるため,前記冷媒配管と前記被加熱流体配管との間の熱伝達係数を更に下げることができ,前記冷媒温度検出手段による検出精度をより高めることができる。
さらに,他の手法として,前記非ろう付部における前記冷媒配管と前記被加熱流体配管とのいずれか一方又は両方を,積層方向に垂直な方向であって前記非ろう付部において前記冷媒配管と前記被加熱流体配管とが離間する方向に突出形成することも考えられる。この場合にも,前記非ろう付部において前記冷媒配管及び前記被加熱流体配管の間に間隙が形成されるため,前記冷媒配管と前記被加熱流体配管との間の熱伝達係数を更に下げることが可能であり,前記冷媒温度検出手段による検出精度をより高めることができる。
また,前記非ろう付部における前記冷媒配管と前記被加熱流体配管との間に断熱材が設けることが望ましい。これにより,前記冷媒配管と前記被加熱流体配管とを断熱することができ,前記冷媒温度検出手段による冷媒の温度の検出精度を高めることができる。
Further, as the heat transfer coefficient between the refrigerant pipe and the heated fluid pipe in the non-brazing portion is lowered, the refrigerant temperature detecting means can detect the refrigerant temperature more accurately.
Therefore, the refrigerant pipe in the non-brazing part is formed in a flat shape or an elliptical shape having a major axis in a direction perpendicular to the stacking direction so that the refrigerant pipe and the heated fluid pipe are separated from each other in the non-brazing part. It is conceivable to form it. As a result, a gap is formed between the refrigerant pipe and the heated fluid pipe in the non-brazed portion, so that the heat transfer coefficient between the refrigerant pipe and the heated fluid pipe can be further reduced. , The detection accuracy by the refrigerant temperature detection means can be further increased.
Further, as another method, either one or both of the refrigerant pipe and the heated fluid pipe in the non-brazing portion is a direction perpendicular to the stacking direction and the refrigerant pipe in the non-brazing portion. It is also conceivable to form a protrusion in a direction away from the heated fluid piping. Also in this case, since a gap is formed between the refrigerant pipe and the heated fluid pipe in the non-brazed portion, the heat transfer coefficient between the refrigerant pipe and the heated fluid pipe is further reduced. The detection accuracy by the refrigerant temperature detection means can be further increased.
Moreover, it is desirable to provide a heat insulating material between the refrigerant pipe and the heated fluid pipe in the non-brazing portion. As a result, the refrigerant pipe and the heated fluid pipe can be insulated, and the refrigerant temperature detection accuracy by the refrigerant temperature detection means can be increased.
ところで,前記非ろう付部は,前記冷媒配管の略中央部に設けられるが,その略中央部が曲線部分である場合には,前記冷媒温度検出手段の前記冷媒配管への接触部の形状を曲線状にしなければ十分な接触面積を確保することが難しい。そのため,前記非ろう付部は,前記冷媒配管の直線部分に形成することが望ましい。この場合には,前記冷媒温度検出手段の前記冷媒配管への接触部の形状が直線形状であっても十分に接触面積を確保することができ,高い精度で温度検出を行うことができる。
また,前記非ろう付部の長さが短すぎると,前記被加熱流体配管内の流体温度の影響を十分に小さくすることができず検出精度が低下し,逆に前記非ろう付部の長さが長すぎると,前記冷媒配管及び前記被加熱流体配管の熱交換効率が低下してエネルギ消費効率が悪くなるという問題が生じる。
そこで,前記非ろう付部の長さを200〜400mm程度とすることが望ましい。これにより,エネルギ消費効率をできるだけ悪化させずに,前記冷媒温度検出手段による精度の高い温度検出を行うことができる。
By the way, the non-brazing portion is provided at a substantially central portion of the refrigerant pipe. When the substantially central portion is a curved portion, the shape of the contact portion of the refrigerant temperature detecting means to the refrigerant pipe is changed. Unless it is curved, it is difficult to ensure a sufficient contact area. Therefore, it is desirable that the non-brazing portion is formed in a straight portion of the refrigerant pipe. In this case, a sufficient contact area can be secured even if the shape of the contact portion of the coolant temperature detecting means to the coolant pipe is a linear shape, and temperature detection can be performed with high accuracy.
In addition, if the length of the non-brazed portion is too short, the influence of the fluid temperature in the heated fluid pipe cannot be sufficiently reduced, and the detection accuracy is lowered. If the length is too long, there arises a problem that the heat exchange efficiency of the refrigerant pipe and the heated fluid pipe is lowered and the energy consumption efficiency is deteriorated.
Therefore, it is desirable that the length of the non-brazing portion is about 200 to 400 mm. Thereby, highly accurate temperature detection by the said refrigerant | coolant temperature detection means can be performed, without degrading energy consumption efficiency as much as possible.
本発明によれば,前記冷媒配管と前記被加熱流体配管との間の熱伝達係数が低い前記非ろう付部に前記冷媒温度検出手段が接触配置されることになるため,前記被加流体配管内の被加熱流体の温度の影響が少ない状態で,前記冷媒温度検出手段による精度の高い温度検出を行うことができる。従って,例えば前記熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯機では,前記冷媒温度検出手段によって検出された精度の高い冷媒の温度に基づいて該ヒートポンプ式給湯機の動作を適切に制御することができる。 According to the present invention, the refrigerant temperature detection means is disposed in contact with the non-brazed portion having a low heat transfer coefficient between the refrigerant pipe and the heated fluid pipe. In the state where the influence of the temperature of the fluid to be heated is small, temperature detection with high accuracy can be performed by the refrigerant temperature detection means. Therefore, for example, in a heat pump type water heater provided with the heat exchanger, the operation of the heat pump type hot water heater can be appropriately controlled based on the temperature of the refrigerant with high accuracy detected by the refrigerant temperature detecting means.
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Xの概略構成を示すブロック図,図2は本発明の実施の形態に係る水熱交換器14の外観模式図,図3は図2の拡大図AにおけるB−B’断面を示す図,図4は温度センサ15の検出温度と扁平部41aの長さとの関係を示すグラフである。
まず,図1を用いて,本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Xの概略構成について説明する。なお,本実施の形態では,ヒートポンプ式給湯機Xが,温水を給湯する給湯機能及び床暖房を行う床暖房機能を有する場合を例に挙げて説明するが,その他,例えば風呂の追い焚き機能や空気調和機(エアコン)の機能を有するものであってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a heat pump type water heater X according to the embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic external view of the
First, the schematic configuration of the heat pump type hot water heater X according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the heat pump type water heater X is described as an example in which it has a hot water supply function for supplying hot water and a floor heating function for performing floor heating. However, for example, a reheating function for a bath, It may have a function of an air conditioner (air conditioner).
図1に示すように,ヒートポンプ式給湯機Xは,大別すると,冷媒が循環されるヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)1と,温水を給湯するための給湯回路2と,床暖房を行うための床暖房回路3とを備えて構成されている。ここに,ヒートポンプサイクル1に循環される冷媒には,例えばCO2冷媒などの炭酸ガス冷媒や,R410AなどのHFC冷媒が用いられる。
なお,ヒートポンプ式給湯機Xは,CPUやRAM,ROMなどを有する不図示の制御部を備えており,該制御部によって統括的に制御される。具体的に,ヒートポンプ式給湯機Xの制御部は,後述の温度センサ15によって検出される冷媒の凝縮温度(気体から液体に変化するときの温度)に基づいて当該ヒートポンプ式給湯機Xの動作を制御する。
As shown in FIG. 1, the heat pump type hot water heater X is roughly divided into a heat pump cycle (refrigeration cycle) 1 in which refrigerant is circulated, a hot
The heat pump type water heater X includes a control unit (not shown) having a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and is comprehensively controlled by the control unit. Specifically, the control unit of the heat pump type hot water heater X performs the operation of the heat pump type hot water heater X based on the condensation temperature of the refrigerant (temperature when changing from gas to liquid) detected by the
ヒートポンプサイクル1は,冷媒を圧縮する圧縮機11と,圧縮機11から流出した冷媒と水との間で熱交換を行うことにより該水を加熱する水熱交換器14(本発明に係る熱交換器の一例)と,水熱交換器14から流出した冷媒を膨張させる膨張弁13と,膨張弁13で膨張された冷媒と室外空気との間で熱交換を行うことにより該冷媒を加熱する(即ち,蒸発器として機能する)室外空気熱交換器12とを備えている。
給湯回路2は,水熱交換器14において加熱された後の温水(例えば60℃程度)を貯溜するための貯湯タンク21と,貯湯タンク21の下層から水熱交換器14を経て貯湯タンク21の上層に水を循環させるための循環ポンプ22と,給水口23からの水の供給先を切り換える電磁三方弁24と,給湯口26から給湯する温水の温度を調節するための電磁三方弁25とを備えている。
The
The hot
床暖房回路3は,水熱交換器14において加熱された後の温水を用いて床暖房を行う床暖房装置31と,水熱交換器14及び床暖房装置31に水を循環させるための循環ポンプ32とを備えている。なお,床暖房回路3では,水に代えてブライン(不凍液)を用いる場合も考えられる。
ヒートポンプ式給湯機Xにおけるヒートポンプサイクル1,給湯回路2,及び床暖房回路3の基本的な動作については,従来と異なるところがないため,ここでは説明を省略する。
本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Xは,水熱交換器14内の冷媒の凝縮温度を検出するための構成に特徴を有しており,以下,図2〜図4を用いてこの点について説明する。
The
The basic operation of the
The heat pump type hot water heater X according to the embodiment of the present invention is characterized by a configuration for detecting the condensing temperature of the refrigerant in the
図2に示すように,水熱交換器14は,ヒートポンプサイクル1に循環される冷媒が流通する冷媒配管41と,冷媒との熱交換によって加熱される水(被加熱流体の一例)が流通する水配管(被加熱流体配管の一例)であって,給湯回路2に接続された給湯用水配管42及び床暖房回路3に接続された暖房用水配管43とが,積層されるように渦巻状(コイル状,螺旋状など)に曲成され,且つ冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とがろう付されることによって構成されている。例えば,水熱交換器14は平面視で略矩形状,略円形状,略扁平形状などに形成されており,これらの形状で巻かれた状態を含む概念を渦巻状と表現している。具体的に,本実施の形態の水熱交換器14は,上面から見る(平面視する)と直線部分及び曲線部分からなる偏平形状(例えば,陸上競技場のトラックのような形状)を成している。
また,冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43各々は円形状の配管である。なお,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とのろう付には,銀ろう,銅ろう,黄銅ろう,りん銅ろうなどのろう材が用いられる。
そして,水熱交換器14では,冷媒配管41が給湯用水配管42,暖房用水配管43によって挟まれるように冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43が積層されているため,給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水が,冷媒配管41内の冷媒との間の熱交換によって加熱される。このように,冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43が積層されている積層部において,熱交換が行われる。このとき,冷媒配管41内の冷媒は,給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水との熱交換によって凝縮されて液化される。
As shown in FIG. 2, in the
Each of the
In the
また,水熱交換器14には,該水熱交換器14内で凝縮されて液化された冷媒の温度(凝縮温度)を検出する温度センサ15(冷媒温度検出手段の一例)が設けられている。ここで,温度センサ15は,冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43が積層されている積層部であって,冷媒配管41の配管長の略中央部に配置されている。具体的に,温度センサ15は,熱電対を用いて温度を検出するものであることが考えられるが,これに限られず,例えば,サーミスタなどの温度センサを用いることができる。また,温度センサ15の配置位置は,冷媒配管41の配管長の中央部と同等の温度を検出することができる位置であれば,該中央部からずれた位置であってもよい。
温度センサ15で検出された凝縮温度は,該温度センサ15が接続された不図示の電気回路を介してヒートポンプ式給湯機Xの制御部(不図示)に入力される。
そして,ヒートポンプ式給湯機Xでは,前記制御部(不図示)により,温度センサ15によって検出された凝縮温度に基づいてヒートポンプサイクル1上に設けられた圧縮機11や膨張弁13,室外空気熱交換器12のファンなどの各種機器が制御される。
Further, the
The condensation temperature detected by the
In the heat pump type hot water heater X, the control unit (not shown), based on the condensation temperature detected by the
ここに,図2に示す拡大図Aは,水熱交換器14における冷媒配管41の配管長の略中央部を拡大したものであり,図3は図2の拡大図AにおけるB−B’断面を示す図であって(a)は斜視図,(b)は正面図を示している。
図2の拡大図A及び図3に示すように,水熱交換器14では,冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43が積層されている積層部であって該冷媒配管41の配管長の略中央部(積層部の一部の一例)に,冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43の積層方向と垂直な方向に長径を成す扁平形状に変形させた扁平部41aが形成されている。なお,扁平部41aに代えて,冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43の積層方向と垂直な方向に長径を成す楕円形状に変形させた楕円形部を形成してもよい。
扁平部41aでは,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とが接触せず離間した状態になる。従って,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とをろう付する際に,扁平部41aを除く領域だけをろう付することができる。具体的に,冷媒配管41の扁平部41aは,例えば冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43を積層して渦巻状に曲成した後,ろう付される前に冷媒配管41だけを工具で挟み込んで変形させることによって形成すればよい。そして,扁平部41aにろう材を添付せずにろう付作業を行うことにより,該扁平部41aを除く領域だけをろう付することができる。
このようにろう付がなされていない扁平部41a(非ろう付部の一例)では,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との熱伝達係数が低くなり,冷媒配管41内の冷媒と給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水との間の熱交換が行われない。
Here, the enlarged view A shown in FIG. 2 is an enlarged view of the substantially central portion of the pipe length of the
As shown in the enlarged views A and 3 of FIG. 2, the
In the
Thus, in the
そして,水熱交換器14では,図2の拡大図A及び図3に示すように,温度センサ15が,冷媒配管41の配管長の略中央部に形成された扁平部41aの外周に接触配置されている。これにより,温度センサ15によって扁平部41a内に流通する冷媒の温度が検出される。
前述したように,水熱交換器14では,扁平部41aにおける冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との熱伝達係数が低いため,該扁平部41aに接触配置された温度センサ15による検出温度は,給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水温の影響を受けない。なお,本実施の形態においては,温度センサ15は,扁平部41aの中央付近に設けられている。このようにすることで,扁平部41aの両側のろう付部から離れた位置で冷媒温度の検出を行うことができるため,給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水温の影響をより受けにくくなり,温度センサ15による検出精度が高まる。
従って,ヒートポンプ式給湯機Xでは,水熱交換器14の冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43が積層されている積層部における冷媒の凝縮温度を,温度センサ15によって高い精度で検出することができるため,該凝縮温度に基づいてヒートポンプサイクル1に設けられた圧縮機11や膨張弁13,室外空気熱交換器12のファンなどの各種の制御を適切に行うことができる。これにより,例えばヒートポンプユニット1の稼働開始時においても水熱交換器14における冷媒の凝縮温度を正確に検出することが可能であり,また,温度センサ15による検出温度を補正するなどの処理を省略することも可能である。
なお,扁平部41aが水熱交換器14において冷媒配管41が曲折された箇所に設定されていると,温度センサ15と扁平部41aとの接触面積を十分に確保することができないおそれがある。そのため,扁平部41aは,冷媒配管41の直線部分に形成されていることが望ましい(図2,図3参照)。例えば,前記冷媒配管41の中央部が曲折部に位置する場合には,その前後の直線部にずらして扁平部41aを形成すればよい。
In the
As described above, in the
Therefore, in the heat pump type hot water heater X, the
In addition, when the
ところで,扁平部41aは,その長さが長いほど,給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水温が,温度センサ15によって検出される冷媒の凝縮温度に影響しにくい。ここに,図4には,温度センサ15の検出温度と扁平部41aの長さとの関係が示されている。図4に示されているように,扁平管41aの長さが約200mm以上であれば,温度センサ15によって冷媒の実際の凝縮温度に近似した検出温度を得ることができる。より好ましくは約300mm以上である。
但し,扁平部41aでは,冷媒配管41内の冷媒と給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水との間の熱交換が行われないため,該扁平部41aの長さが長いほど,水熱交換器14における熱交換効率が低下する。
そのため,扁平部41aの長さは,冷媒配管41の配管長の略中央部(例えば全長が10mであれば5m前後の位置)を中心とする200〜400mm程度の長さであることが望ましい。
この程度の長さであれば,冷媒配管41内の冷媒と給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水との間の熱交換効率を大きく低下させず,即ちエネルギ消費効率(COP)を大きく悪化させずに,温度センサ15による精度高い温度検出を実現することが可能となる。
By the way, as the
However, in the
Therefore, the length of the
With this length, the heat exchange efficiency between the refrigerant in the
なお,本実施の形態では,冷媒配管41に対して二本の給湯用水配管42,暖房用水配管43が設けられ,合計三本の配管が順に積層される場合を例に挙げて説明したが,これに限られるものではない。例えば,本発明は,冷媒配管41と給湯用水配管42(或いは暖房用水配管43)との二本の配管を積層して渦巻状に曲成した熱交換器にも適用可能である。
また,扁平部41aには,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との間にこれらを断熱するセラミック板などの断熱材(不図示)を設けることが望ましい。これにより,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との間の熱伝達を遮断して,温度センサ15による温度検出の精度を高めることができる。
また,本実施の形態では,冷媒配管41に扁平部41aを設けたが,給湯用水配管42と暖房用水配管43に扁平部を設けることで,冷媒配管41と,給湯用水配管42及び暖房用水配管43との間に間隙を設ける構成であってもよい。
In the present embodiment, the case where two hot water
In addition, it is desirable to provide a heat insulating material (not shown) such as a ceramic plate between the
In the present embodiment, the
ここに,図5は,本発明の実施例1に係る水熱交換器14’の要部断面を示すものであって,(a)は斜視図,(b)は正面図,(c)は上面図を示している。なお,前記実施の形態で説明した水熱交換器14と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
図5(a)〜(c)に示すように,本実施例に係る水熱交換器14’では,水熱交換器14(図2参照)に形成されていた扁平部41aに代えて,冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43の積層方向と垂直な方向に突出した突出部41bが冷媒配管41に形成されている。
突出部41bでは,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とが接触せず離間した状態になる。言い換えれば,冷媒配管41と,給湯用水配管42及び暖房用水配管43との間に間隙が形成される。従って,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とをろう付する際に,突出部41bを除く領域だけをろう付することができる。なお,冷媒配管41の突出部41bは,例えば冷媒配管41,給湯用水配管42,暖房用水配管43を積層して渦巻状に曲成した後,ろう付される前に冷媒配管41だけを工具で押圧して変形させることによって形成すればよい。
このようにろう付されていない突出部41b(非ろう付部の一例)では,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との熱伝達係数が低くなり,冷媒配管41内の冷媒と給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水との間の熱交換が行われない。
FIG. 5 shows a cross section of the main part of the
As shown in FIGS. 5A to 5C, in the
In the
Thus, in the
そして,水熱交換器14’では,図4に示すように,温度センサ15が,冷媒配管41の配管長の略中央部に形成された突出部41bの外周に接触配置されている。
前述したように,水熱交換器14’では,突出部41bにおける冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との熱伝達係数が低いため,該扁平部41aに接触配置された温度センサ15による検出温度は,給湯用水配管42,暖房用水配管43内の水温の影響を受けない。
従って,ヒートポンプ式給湯機Xでは,温度センサ15によって,高い精度で水熱交換器14’における冷媒の凝縮温度を検出することができ,該凝縮温度に基づいてヒートポンプサイクル1に設けられた圧縮機11や膨張弁13,室外空気熱交換器12のファンなどの各種の制御を適切に行うことができる。
In the
As described above, in the
Accordingly, in the heat pump type hot water heater X, the
また,本実施例に係る水熱交換器14’でも,突出部41bにおける冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との間にセラミック板などの断熱材を設けることで,より熱伝達係数を低くすることが望ましい。
ところで,図5に示した水熱交換器14’では,冷媒配管41を変形させることで突出部41bを形成する場合を例に挙げて説明したが,給湯用水配管42,暖房用水配管43を変形させることや,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との両方を,互いに離間する方向に突出するように変形させることによって,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とを離間させる構成も考えられる。
即ち,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とのいずれか一方又は両方を,積層方向に垂直な方向であって冷媒配管41と被加熱流体配管とが離間する方向に突出形成させることで,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とを相対的に一定距離だけ離間させればよい。
Also in the
Incidentally, in the
That is, one or both of the
前記実施の形態及び前記実施例1では,冷媒配管41に扁平部41a又は突出部41bを形成することによって,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とを離間させる場合を例に挙げて説明した。しかしながら,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とは必ずしも離間していなくてもよい。
具体的には,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とをろう付する際,該冷媒配管41の配管長の略中央部にろう材を添付せずにろう付を行うことが考えられる。これにより,水熱交換器14には,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43とがろう付されない非ろう付部が形成される。この非ろう付部では,冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との間の熱伝達係数が下がることになるため,温度センサ15による冷媒配管41内の冷媒温度の検出精度を高めることができる。
なお,この場合にも,前記非ろう付部における冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との間にセラミック板などの断熱材を設けることで,できるだけ冷媒配管41と給湯用水配管42,暖房用水配管43との間の熱伝達係数を低くすることが望ましい。
In the embodiment and the first example, the case where the
Specifically, when the
Also in this case, the
1…ヒートポンプサイクル
2…給湯回路
3…床暖房回路
11…圧縮機
12…室外空気熱交換器
13…膨張弁
14,14’…水熱交換器(本発明に係る熱交換器の一例)
15…温度センサ(冷媒温度検出手段の一例)
21…貯湯タンク
22…循環ポンプ
23…給水口
24,25…電磁三方弁
26…給湯口
31…床暖房装置
32…循環ポンプ
41…冷媒配管
41a…扁平部(非ろう付部の一例)
41b…突出部(非ろう付部の一例)
42…給湯用水配管(被加熱流体配管の一例)
43…暖房用水配管(被加熱流体配管の一例)
X…ヒートポンプ式給湯機
DESCRIPTION OF
15 ... Temperature sensor (an example of refrigerant temperature detecting means)
DESCRIPTION OF
41b ... Protruding part (an example of a non-brazing part)
42 ... Hot water supply water pipe (an example of a heated fluid pipe)
43 ... Water piping for heating (an example of heated fluid piping)
X ... Heat pump water heater
Claims (3)
前記冷媒配管と前記被加熱流体配管とが積層された積層部の一部に,前記冷媒配管と前記被加熱流体配管とをろう付しない非ろう付部が形成されてなり,
前記非ろう付部において前記冷媒配管と前記被加熱流体配管とが離間するように,前記非ろう付部における前記冷媒配管が積層方向に垂直な方向に長径を成す扁平形状又は楕円形状に形成され,
前記非ろう付部に接触配置されることにより前記非ろう付部に流通する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段を備えてなることを特徴とする熱交換器。 A refrigerant pipe through which the refrigerant circulated in the heat pump cycle circulates and one or more heated fluid pipes through which the heated fluid heated by heat exchange with the refrigerant is stacked in a spiral shape. And a heat exchanger in which the refrigerant pipe and the heated fluid are brazed,
A non-brazing part that does not braze the refrigerant pipe and the heated fluid pipe is formed in a part of the laminated part where the refrigerant pipe and the heated fluid pipe are laminated,
The refrigerant pipe in the non-brazing part is formed in a flat shape or an elliptical shape having a major axis in a direction perpendicular to the stacking direction so that the refrigerant pipe and the heated fluid pipe are separated from each other in the non-brazing part. ,
A heat exchanger comprising refrigerant temperature detection means for detecting the temperature of the refrigerant flowing through the non-brazing part by being disposed in contact with the non-brazing part.
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