JP5547439B2 - ヒートポンプ式給湯機の熱交換器 - Google Patents

Description

この発明は、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。

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（特許文献１参照）。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。

図７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。

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。

特許第３３１６４４４号公報

このように、冷媒熱交換器１７を設けて冷媒回路１１を構成すると、冷媒回路１１の配管が長尺化、複雑化するとともに、冷媒熱交換器１７の収容スペースが必要とされ、機器の小型化が困難であった。また、配管作業が煩雑となって組立作業性、生産性が劣り、製作コストが高価であった。

この発明は、こうした課題を解決することを目的とするもので、水冷媒熱交換器１３と冷媒熱交換器１７を一体に組み立て、配管の簡素化、組立作業性の向上を図るとともに、冷媒熱交換器１７の収容スペースを不要とし、機器の小型化を可能としたヒートポンプ式給湯機の熱交換器を提案することを目的とするものである。

こうした目的を達成するため、この発明は、水冷媒熱交換器１３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、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、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を一体に組み立てたことを特徴とするものである。

この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を一体に組み立てたので、冷媒熱交換器１７の収容スペースが不要となり、機器の小型化が可能である。また、配管が短縮化、簡素化されて配管作業性が向上され、水冷媒熱交換器１３と冷媒熱交換器１７が予め一体に組み立てられるので、組立作業性、生産性に優れ、製作コストの低廉化を図ることができる。

また、水冷媒熱交換器１３の筒内空間の雰囲気温度は高温であり、冷媒熱交換器１７が水冷媒熱交換器１３の筒内空間に挿通した状態であるから、圧縮機１２に供給される冷媒の予熱の作用が高められ、給湯温度のさらなる高温化に寄与することができる。

この発明の第１実施例で、一部を切り欠いて筒内を透過した状態の正面図。 同じく平面図。 冷媒熱交換器の正面図。 同じく平面図。 第２実施例の冷媒熱交換器の正面図。 同じく平面図。 ヒートポンプ式給湯機の構成図。

以下に、この発明の具体的な実施形態を図面の実施例に基づいて説明する。

図１から４に示す熱交換器はこの発明の最初の実施例で、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ある。図に示すように、水冷媒熱交換器１３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管体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。冷媒は入口１３１ａから出口１３１ｂへ、水は入口１３２ａから出口１３２ｂへと交差して流通し、高温高圧冷媒により水が加熱される。

冷媒熱交換器１７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、その外径が水冷媒熱交換器１３の内径より小さく設定されている。低圧冷媒は入口１７１ａから出口１７１ｂへ、高圧冷媒は入口１７２ａから出口１７２ｂへと交差して流通し、圧縮機１２に供給される低圧冷媒が予熱される。

水冷媒熱交換器１３の筒内空間に冷媒熱交換器１７が挿通され、固定金具１７５を基台１３５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。

図５，６は、冷媒熱交換器１７の他の実施例である。この冷媒熱交換器１７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、筒状に形成したものである。前例と同様に、水冷媒熱交換器１３の筒内空間に冷媒熱交換器１７が挿通され、固定金具１７５を基台１３５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。

１１ 冷媒回路
１２ 圧縮機
１３ 水冷媒熱交換器
１７ 冷媒熱交換器

Claims (1)

1. 水冷媒熱交換器（１３）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、
   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、
   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）を一体に組み立ててなり、前記水冷媒熱交換器（１３）は、高温高圧冷媒が流通する細管（１３１）と、水が流通する管体（１３２）とを螺旋コイル状に成形し、この２本のコイル管を交互に配して互いに当接させて筒状に形成され、前記冷媒熱交換器（１７）は圧縮機（１２）に供給される冷媒が流通する管体（１７１）と、水冷媒熱交換器（１３）から流出する冷媒が流通する細管とをサーペンタイン状の蛇行形状又は螺旋コイル状に成形し、互いに当接させて柱状に形成され、前記冷媒熱交換器（１７）の外径が前記水冷媒熱交換器（１３）の内径より小さく設定され、水冷媒熱交換器（１３）と冷媒熱交換器（１７）を一体とした筐体に形成されていることを特徴とするヒートポンプ式給湯機の熱交換器。

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