JP6014435B2 - Three-fluid heat exchanger - Google Patents
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本発明は、三流体熱交換器に関する。 The present invention relates to a three-fluid heat exchanger.
特許文献1に、加熱流体と、第1被加熱流体と、第2被加熱流体の間で熱交換する三流体熱交換器が開示されている。この三流体熱交換器では、第1被加熱流体が流れる配管と、第2被加熱流体が流れる配管の両方を、加熱流体が流れる配管の内部に配置している。このような構成とすることで、加熱流体と第1被加熱流体の間の伝熱面積と、加熱流体と第2被加熱流体の間の伝熱面積の両方を大きく確保することができ、それぞれについて高い加熱効率を実現している。 Patent Document 1 discloses a three-fluid heat exchanger that exchanges heat between a heated fluid, a first heated fluid, and a second heated fluid. In this three-fluid heat exchanger, both the pipe through which the first heated fluid flows and the pipe through which the second heated fluid flow are arranged inside the pipe through which the heated fluid flows. By adopting such a configuration, both the heat transfer area between the heated fluid and the first heated fluid and the heat transfer area between the heated fluid and the second heated fluid can be secured large, respectively. High heating efficiency is realized.
第1被加熱流体や第2被加熱流体を上水として利用する場合には、加熱流体との間でのクロスコネクションの発生が問題となる。特許文献1の三流体熱交換器では、腐食等によって第1被加熱流体や第2被加熱流体の配管が損傷すると、加熱流体との間でクロスコネクションを発生して、第1被加熱流体や第2被加熱流体に加熱流体が混合してしまう。そこで、加熱効率が良好であり、かつクロスコネクションの発生を防止することができる三流体熱交換器が期待されている。 When the first heated fluid or the second heated fluid is used as clean water, the occurrence of cross connection with the heated fluid becomes a problem. In the three-fluid heat exchanger of Patent Document 1, if the piping of the first heated fluid or the second heated fluid is damaged due to corrosion or the like, a cross connection is generated between the heated fluid and the first heated fluid or The heated fluid is mixed with the second heated fluid. Therefore, a three-fluid heat exchanger is expected that has good heating efficiency and can prevent the occurrence of cross connection.
本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、加熱効率が良好であり、かつクロスコネクションの発生を防止することができる三流体熱交換器を提供する。 The present specification provides a technique for solving the above problems. The present specification provides a three-fluid heat exchanger that has good heating efficiency and can prevent occurrence of cross connection.
本明細書は、加熱流体と、上水として利用されない第1被加熱流体と、上水として利用される第2被加熱流体の間で熱交換する三流体熱交換器を開示する。その三流体熱交換器は、第1流路と、第1流路の周囲を覆うように配置された第2流路と、外壁面が第2流路の外壁面と接するように配置された第3流路を備えており、第1流路に第1被加熱流体が流れ、第2流路に加熱流体が流れ、第3流路に第2被加熱流体が流れるように構成されている。 The present specification discloses a three-fluid heat exchanger that exchanges heat between a heated fluid, a first heated fluid that is not used as clean water, and a second heated fluid that is used as clean water. The three-fluid heat exchanger is arranged such that the first channel, the second channel arranged so as to cover the periphery of the first channel, and the outer wall surface in contact with the outer wall surface of the second channel. A third flow path is provided, and the first heated fluid flows through the first flow path, the heated fluid flows through the second flow path, and the second heated fluid flows through the third flow path. .
上記の三流体熱交換器では、第1被加熱流体が流れる第1流路の周囲を覆うように、加熱流体が流れる第2流路が配置されている。これによって、第1被加熱流体と加熱流体の間で大きな伝熱面積を確保し、高い加熱効率で第1被加熱流体を加熱することができる。 In the above three-fluid heat exchanger, the second flow path through which the heating fluid flows is disposed so as to cover the periphery of the first flow path through which the first heated fluid flows. Thereby, a large heat transfer area can be secured between the first heated fluid and the heated fluid, and the first heated fluid can be heated with high heating efficiency.
上記の三流体熱交換器では、第2被加熱流体が流れる第3流路と、加熱流体が流れる第2流路は、互いの外壁面が接するように配置されている。これによって、第2流路および第3流路の一方の外壁面に腐食等によって損傷が生じた場合であっても、第2流路および第3流路の他方の外壁面によって、加熱流体と第2被加熱流体の混合を防ぐことができる。上水として利用される第2被加熱流体と加熱流体の間でのクロスコネクションの発生を防止することができる。 In the above three-fluid heat exchanger, the third flow path in which the second heated fluid flows and the second flow path in which the heated fluid flows are arranged so that their outer wall surfaces are in contact with each other. As a result, even if one outer wall surface of the second flow path and the third flow path is damaged due to corrosion or the like, the other outer wall surface of the second flow path and the third flow path Mixing of the second heated fluid can be prevented. Generation | occurrence | production of the cross connection between the 2nd to-be-heated fluid utilized as clean water and a heating fluid can be prevented.
上記の三流体熱交換器では、加熱流体としてヒートポンプサイクルの冷媒を用いることができる。また、上記の三流体熱交換器では、第1被加熱流体として、暖房端末との間で循環する暖房用水を用いることができる。また、上記の三流体熱交換器では、第2被加熱流体として、給湯栓に供給する給湯用水を用いることができる。 In the above three-fluid heat exchanger, a heat pump cycle refrigerant can be used as the heating fluid. Moreover, in said three fluid heat exchanger, the water for a heating circulated between heating terminals can be used as a 1st to-be-heated fluid. In the above three-fluid heat exchanger, hot water supplied to the hot water tap can be used as the second heated fluid.
上記の三流体熱交換器は、第3流路が第2流路の鉛直上方に配置されているように構成することができる。加熱流体が三流体熱交換器を通過する間に凝縮する場合、加熱流体は第2流路の内部で気相と液相が混合した状態となり、第2流路の下部に液体状の加熱流体が流れ、第2流路の上部に気体状の加熱流体が流れる。この場合、加熱流体は温度低下に伴う顕熱を放熱するだけではなく、凝縮に伴う潜熱についても放熱する。第2流路内部に潜熱放熱により生じた凝縮液膜は、重力および液膜の表面張力により第2流路の下部に偏在し、第2流路の上部の凝縮液膜は極めて薄くなる。上記の三流体熱交換器では、第3流路が第2流路の鉛直上方に配置されているので、第3流路を流れる第2被加熱流体と、第2流路の上部を流れる気体状の加熱流体の間で熱抵抗となる凝縮液膜が排水・薄膜化され、凝縮液膜表面温度が第2被加熱流体に近い温度まで低下し、第2被加熱流体の加熱効率を向上することができる。 The above three-fluid heat exchanger can be configured such that the third flow path is disposed vertically above the second flow path. When the heating fluid condenses while passing through the three-fluid heat exchanger, the heating fluid is in a state where the gas phase and the liquid phase are mixed inside the second flow path, and a liquid heating fluid is formed in the lower part of the second flow path. Flows, and a gaseous heating fluid flows in the upper part of the second flow path. In this case, the heating fluid not only dissipates sensible heat associated with a temperature drop but also dissipates latent heat associated with condensation. The condensed liquid film generated by the latent heat radiation inside the second flow path is unevenly distributed in the lower part of the second flow path due to gravity and the surface tension of the liquid film, and the condensed liquid film on the upper part of the second flow path becomes extremely thin. In the above three-fluid heat exchanger, since the third flow path is arranged vertically above the second flow path, the second heated fluid flowing in the third flow path and the gas flowing in the upper part of the second flow path The condensate film that becomes thermal resistance between the heated fluids is drained and thinned, and the surface temperature of the condensate film is lowered to a temperature close to that of the second heated fluid, thereby improving the heating efficiency of the second heated fluid. be able to.
上記の三流体熱交換器は、第1流路の中心が、第2流路の中心よりも鉛直上方にオフセットして配置されているように構成することができる。加熱流体が三流体熱交換器を通過する間に凝縮する場合、加熱流体は第2流路の内部で気相と液相が混合した状態となり、第2流路の下部に液体状の加熱流体が流れ、第2流路の上部に気体状の加熱流体が流れる。この場合、加熱流体は温度低下に伴う顕熱を放熱するだけではなく、凝縮に伴う潜熱についても放熱するから、気体状の加熱流体との間での伝熱面積を大きくするほど、加熱効率は向上する。上記の三流体熱交換器では、第1流路の中心が第2流路の中心よりも鉛直上方にオフセットして配置されているので、第1流路を流れる第1被加熱流体と、第2流路の上部を流れる気体状の加熱流体の間で大きな伝熱面積を確保することができる。第1被加熱流体の加熱効率を向上することができる。 The above three-fluid heat exchanger can be configured such that the center of the first flow path is arranged to be vertically offset from the center of the second flow path. When the heating fluid condenses while passing through the three-fluid heat exchanger, the heating fluid is in a state where the gas phase and the liquid phase are mixed inside the second flow path, and a liquid heating fluid is formed in the lower part of the second flow path. Flows, and a gaseous heating fluid flows in the upper part of the second flow path. In this case, the heating fluid not only dissipates the sensible heat accompanying the temperature drop but also dissipates the latent heat accompanying the condensation, so the heating efficiency increases as the heat transfer area with the gaseous heating fluid increases. improves. In the above three-fluid heat exchanger, since the center of the first flow path is arranged to be vertically offset from the center of the second flow path, the first heated fluid flowing through the first flow path, A large heat transfer area can be secured between the gaseous heating fluids flowing in the upper part of the two flow paths. The heating efficiency of the first heated fluid can be improved.
(実施例)
図1は、本実施例の三流体熱交換器58が組み込まれる給湯暖房システム2を示している。給湯暖房システム2は、タンクユニット4と、ヒートポンプユニット6と、熱源機ユニット8と、制御装置100を備えている。
(Example)
FIG. 1 shows a hot water supply /
ヒートポンプユニット6は、ヒートポンプ50と、給湯用水循環ポンプ22を備えている。ヒートポンプ50は、冷媒(例えばR410AといったHFC冷媒や、R744といったCO2冷媒)を循環させるための冷媒循環路52と、空気熱交換器(蒸発器)54と、ファン56と、圧縮機62と、三流体熱交換器58と、膨張弁60を備えるヒートポンプサイクルである。
The heat pump unit 6 includes a
空気熱交換器54は、ファン56によって送風された外気と冷媒循環路52内の冷媒との間で熱交換させる。空気熱交換器54には、膨張弁60を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器54は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。
The
圧縮機62には、空気熱交換器54を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機62には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機62によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機62は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、三流体熱交換器58に送り出す。
The refrigerant after passing through the
三流体熱交換器58には、圧縮機62から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。三流体熱交換器58は、冷媒循環路52内の冷媒と、後述のタンク水循環路20内の水(以下では給湯用水ともいう)との間で熱交換を行うことができる。さらに、三流体熱交換器58は、冷媒循環路52内の冷媒と、後述の第2暖房加熱路84内の水(以下では暖房用水ともいう)との間で熱交換を行うことができる。冷媒は、三流体熱交換器58での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。
The three-
膨張弁60には、三流体熱交換器58を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁60を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁60を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器54に送られる。
The
ヒートポンプ50において、圧縮機62を作動させると、冷媒循環路52内の冷媒は、空気熱交換器54、圧縮機62、三流体熱交換器58、膨張弁60の順に循環する。この場合、三流体熱交換器58において、タンク水循環路20内の給湯用水、又は、第2暖房加熱路84内の暖房用水が加熱される。
When the
タンクユニット4は、タンク10を備えている。タンク10は、ヒートポンプ50によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク10は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク10内には満水まで給湯用水が貯留される。
The tank unit 4 includes a
タンク水循環路20は、上流端がタンク10の下部に接続されており、ヒートポンプユニット6の三流体熱交換器58を通過して、下流端がタンク10の上部に接続されている。タンク水循環路20には、ヒートポンプユニット6の給湯用水循環ポンプ22が介装されている。ヒートポンプユニット6において、ヒートポンプ50を作動させて、給湯用水循環ポンプ22を駆動すると、タンク10の下部の給湯用水が三流体熱交換器58に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク10の上部に戻される。タンク10の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。
The tank
水道水導入路24は、上流端が給湯暖房システム2の外部の水道水供給源32に接続されている。水道水導入路24の下流側は、第1導入路24aと第2導入路24bに分岐している。第1導入路24aの下流端は、タンク10の下部に接続されている。第2導入路24bの下流端は、第1給湯路36の途中に接続されている。
The upstream end of the tap
第1給湯路36は、上流端がタンク10の上部に接続されている。上述したように、第1給湯路36の途中には、水道水導入路24の第2導入路24bが接続されている。第1給湯路36と第2導入路24bの接続部には、混合弁30が介装されている。混合弁30は、タンク10の上部から第1給湯路36へ流入する高温の給湯用水の流量と、第2導入路24bから第1給湯路36へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第2導入路24bとの接続部より下流側の第1給湯路36は、熱源機ユニット8の給湯加熱路37を通過して、第2給湯路39へ接続している。第1給湯路36と第2給湯路39の間は、熱源機バイパス路33によって接続されている。熱源機バイパス路33にはバイパス弁34が介装されている。第2給湯路39の下流端は給湯栓38に接続されている。
An upstream end of the first hot
熱源機ユニット8は、シスターン70と、暖房用バーナ82と、給湯用バーナ81を備えている。シスターン70は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン70には、暖房往路72の上流端が接続されている。暖房往路72には、暖房用水循環ポンプ74が介装されている。暖房用水循環ポンプ74を駆動すると、シスターン70内の暖房用水が暖房往路72に流れ込む。
The heat source unit 8 includes a
暖房往路72の下流端は、第1暖房加熱路73と、低温暖房循環路75に分岐している。低温暖房循環路75には、低温暖房機78が取り付けられる。本実施例の低温暖房機78は、例えば床暖房機である。低温暖房機78は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。第1暖房加熱路73には、暖房用バーナ82が介装されている。暖房用バーナ82は、第1暖房加熱路73内の暖房用水を加熱する。第1暖房加熱路73の下流端は、高温暖房循環路77と追い焚き循環路79に分岐している。高温暖房循環路77には、高温暖房機76が取り付けられる。本実施例の高温暖房機76は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房機76は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。低温暖房循環路75と高温暖房循環路77は、それぞれの下流端で合流して、第2暖房加熱路84の上流端へ接続している。
The downstream end of the
第2暖房加熱路84の下流端は、ヒートポンプユニット6の三流体熱交換器58を通過して、暖房復路96の上流端へ接続している。暖房復路96は、下流端が熱源機ユニット8のシスターン70に接続している。
The downstream end of the second heating /
追い焚き循環路79には、追い焚き熱動弁83と、追い焚き熱交換器97が介装されている。追い焚き熱動弁83は、追い焚き循環路79を開閉する。追い焚き熱交換器97では、追い焚き循環路79を流れる暖房用水と、浴槽水循環路91を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路79の下流端は、暖房復路96に接続している。
A reheating
浴槽水循環路91の上流端は、浴槽98の底部に接続している。浴槽水循環路91の下流端は、浴槽98の側部に接続している。浴槽水循環路91には、浴槽水循環ポンプ99が介装されている。浴槽水循環ポンプ99が駆動すると、浴槽98の底部から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器97を通過して、浴槽98の側部へ戻される。
The upstream end of the bathtub
給湯加熱路37には、給湯用バーナ81が介装されている。給湯加熱路37の給湯用バーナ81よりも下流側から、浴槽注湯路40が分岐している。浴槽注湯路40には、浴槽注湯路40を開閉する注湯電磁弁42が介装されている。浴槽注湯路40の下流端は、浴槽水循環ポンプ99に接続している。
A hot
制御装置100は、タンクユニット4、ヒートポンプユニット6、熱源機ユニット8の各構成要素の動作を制御する。
The
給湯暖房システム2は、以下のように、蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、湯はり運転および追い焚き運転を実施することができる。
The hot water supply /
(蓄熱運転)
蓄熱運転では、タンク10内の給湯用水をヒートポンプ50で加熱し、高温となった給湯用水をタンク10に戻す。蓄熱運転を実行する際には、制御装置100は圧縮機62およびファン56を駆動してヒートポンプ50を作動させるとともに、給湯用水循環ポンプ22を駆動する。
(Heat storage operation)
In the heat storage operation, the hot water supply water in the
圧縮機62の駆動により、冷媒循環路52内の冷媒は、空気熱交換器54、圧縮機62、三流体熱交換器58、膨張弁60の順に循環する。この場合、三流体熱交換器58を通過する冷媒循環路52内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、給湯用水循環ポンプ22の駆動により、タンク水循環路20内をタンク10内の給湯用水が循環する。即ち、タンク10の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路20内に導入され、導入された給湯用水が三流体熱交換器58を通過する際に、冷媒循環路52内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク10の上部に戻される。これにより、タンク10に高温の給湯用水が貯められる。タンク10の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、蓄熱運転を終了する。
By driving the
(給湯運転)
給湯運転は、タンク10内の給湯用水を給湯栓38に供給する運転である。給湯運転は、上記の蓄熱運転と並行して行うこともできる。給湯栓38が開かれると、水道水供給源32からの水圧によって、水道水導入路24(第1導入路24a)からタンク10の下部に水道水が流入する。同時に、タンク10上部の給湯用水が、第1給湯路36を介して給湯栓38に供給される。
(Hot water operation)
The hot water supply operation is an operation of supplying hot water in the
制御装置100は、タンク10から第1給湯路36に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁30を駆動して第2導入路24bから第1給湯路36に水道水を導入する。従って、タンク10から供給された給湯用水と第2導入路24bから供給された水道水とが、第1給湯路36内で混合される。制御装置100は、給湯栓38に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁30の開度を調整する。一方、制御装置100は、タンク10から第1給湯路36に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ81によって第1給湯路36を通過する水を加熱する。制御装置100は、給湯栓38に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ81の出力を制御する。
When the temperature of the hot water supplied from the
(暖房運転)
暖房運転は、ヒートポンプ50によって暖房用水を加熱し、高温となった暖房用水を用いて低温暖房機78や高温暖房機76によって暖房する運転である。利用者によって暖房運転の実行が指示されると、制御装置100は、暖房用水循環ポンプ74を回転させる。さらに、制御装置100は、圧縮機62を駆動する。これによって、三流体熱交換器58で加熱された暖房用水が、シスターン70を経て、低温暖房機78や高温暖房機76に供給される。さらに、制御装置100は、必要に応じて暖房用バーナ82を作動する。これにより、高温暖房機76には、暖房用バーナ82での加熱によってさらに高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、低温暖房機78に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房機76に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、ヒートポンプ50の動作や、暖房用バーナ82の出力が調整される。
(Heating operation)
The heating operation is an operation in which heating water is heated by the
(湯はり運転)
湯はり運転は浴槽98に湯はりをする運転である。利用者が湯はり運転の開始を指示すると、給湯暖房システム2は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、注湯電磁弁42を開く。注湯電磁弁42が開くと、水道水供給源32からの水圧によって、水道水導入路24(第1導入路24a)からタンク10の下部に水道水が流入する。同時に、タンク10上部の給湯用水が、第1給湯路36、浴槽注湯路40、浴槽水循環路91を介して浴槽98に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路40に供給される水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽98に供給される水の水量が湯はり設定水量に達すると、湯はり運転を終了する。
(Hot water operation)
The hot water operation is an operation in which hot water is applied to the
(追い焚き運転)
追い焚き運転は、浴槽98に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。利用者が追い焚き運転の開始を指示すると、給湯暖房システム2は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、浴槽水循環ポンプ99を駆動する。また、追い焚き熱動弁83を開いて、暖房用水循環ポンプ74を駆動する。これにより、浴槽98の底部から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器97で暖房用水との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽98の側部へ戻される。追い焚き運転においては、暖房用バーナ82による暖房用水の加熱が行われる。
(Reaping driving)
The chasing operation is an operation for chasing the bathtub water stored in the
(三流体熱交換器の構成)
図2および図3に示すように、三流体熱交換器58は、主に、第1管102と、第2管104と、第3管106から構成されている。図2に示すように、三流体熱交換器58は、これらの配管を組み合わせたものを、らせん状に捲回することで形成されている。
(Configuration of three-fluid heat exchanger)
As shown in FIGS. 2 and 3, the three-
図3に示すように、第1管102は小口径の配管から構成されており、第2管104は大口径の配管から構成されている。第1管102は第2管104の内部を通過するように配置されている。言い換えると、第1管102と第2管104によって、二重管が形成されている。第3管106は第1管102とほぼ同じ口径の配管から構成されている。第2管104と第3管106は、外壁面同士が接する状態で、互いにロウ付けされている。第3管106は第2管104の鉛直上方に配置されている。
As shown in FIG. 3, the 1st pipe |
本実施例の三流体熱交換器58では、第1管102には第2暖房加熱路84の暖房用水が流れ、第2管104には冷媒循環路52の冷媒が流れ、第3管106にはタンク水循環路20の給湯用水が流れる。暖房用水は低温暖房機78や高温暖房機76との間で循環しており、上水として利用されない。給湯用水は給湯栓38や浴槽98に供給され、上水として利用される。図2に示すように、第1管102の上流端および下流端は第2管104の外部へ露出しており、それぞれ暖房用水入口102aおよび暖房用水出口102bを構成している。第2管104の上流端および下流端には、それぞれ冷媒入口104aおよび冷媒出口104bが形成されている。第3管106の上流端および下流端には、それぞれ給湯用水入口106aおよび給湯用水出口106bが形成されている。図2に示すように、三流体熱交換器58の一方の端部(図2の右上の端部)には、第1管102の暖房用水入口102aと、第2管104の冷媒出口104bと、第3管106の給湯用水入口106aが形成されている。三流体熱交換器58の他方の端部(図2の右下の端部)には、第1管102の暖房用水出口102bと、第2管104の冷媒入口104aと、第3管106の給湯用水出口106bが形成されている。従って、三流体熱交換器58において、第3管106を流れる給湯用水と第2管104を流れる冷媒は互いに対向流として流れ、かつ第1管102を流れる暖房用水と第2管104を流れる冷媒も互いに対向流として流れる。
In the three-
本実施例の三流体熱交換器58では、加熱流体である冷媒が流れる流路が、被加熱流体である暖房用水が流れる流路の周囲を覆うように配置されている。このような構成とすることによって、暖房用水と冷媒の間で大きな伝熱面積を確保することができる。よって、冷媒による暖房用水の加熱効率を高めることができる。
In the three-
本実施例の三流体熱交換器58では、加熱流体である冷媒が流れる流路の外壁面である第2管104と、被加熱流体である給湯用水が流れる流路の外壁面である第3管106が、互いに外面が接するように配置されている。このような構成とすることによって、第2管104および第3管106の一方に腐食等により損傷が生じた場合であっても、第2管104および第3管106の他方によって、給湯用水と冷媒とが混合することを防ぐことができる。上水として利用される給湯用水と冷媒との間でクロスコネクションが発生することを防ぐことができる。そのため、高い安全性を確保することができる。
In the three-
本実施例では、加熱流体である冷媒は三流体熱交換器58を通過する間に凝縮する。従って、冷媒は第2管104の内部で気相と液相が混合した状態となり、図5の(a)に示すように、第2管104の下部に液体状の冷媒が流れ、第2管104の上部に気体状の冷媒が流れる。この際に、冷媒は温度低下に伴う顕熱だけではなく、凝縮に伴う潜熱についても放熱するから、気体状の冷媒との間での伝熱面積を大きくするほど、加熱効率は向上する。
In the present embodiment, the refrigerant that is the heating fluid is condensed while passing through the three-
本実施例の三流体熱交換器58では、第3管106が第2管104の鉛直上方に配置されている。このような構成とすることによって、第2管104の内部に生成される凝縮液膜が、第3管106と外接する近傍において薄膜化される。そのため、凝縮液膜の熱抵抗が低減され、第3管106を流れる給湯用水の加熱効率を向上することができる。
In the three-
なお、図4に示すように、第2管104の中心に対して、第1管102の中心が上方にオフセットするように、第1管102と第2管104を配置してもよい。図5の(b)に示すように、第2管104の中心に対して第1管102の中心が上方にオフセットするように配置すると、第2管104の上部を流れる気体状の冷媒と第1管102を流れる暖房用水との間で大きな伝熱面積を確保することができる。そのため、第1管102を流れる暖房用水の加熱効率を向上することができる。
As shown in FIG. 4, the
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
上記の実施例では、三流体熱交換器58が第1管102と、第2管104と、第3管106の3つの伝熱管によって構成される場合について説明したが、加熱流体の流路と、第1被加熱流体の流路と、第2被加熱流体の流路が形成されるものであれば、どのような種類の熱交換器についても本願の発明を適用することができる。
In the above embodiment, the case where the three-
上記の実施例では、三流体熱交換器58がらせん状に捲回されて形成された構成について説明したが、三流体熱交換器58はどのような全体形状に形成されていてもよく、例えば渦巻状に捲回されて形成されていてもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the three-
上記の実施例では、第3管106を流れる給湯用水と第2管104を流れる冷媒が互いに対向流として流れ、かつ第1管102を流れる暖房用水と第2管104を流れる冷媒も互いに対向流として流れる構成について説明したが、第1管102を流れる暖房用水と、第2管104を流れる冷媒と、第3管106を流れる給湯用水が、互いに並行流として流れる構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the hot-water supply water flowing through the
上記の実施例では、加熱流体としてヒートポンプ50の冷媒を用いる場合について説明したが、これ以外にも、例えば発電装置からの排熱を回収する冷媒などを加熱流体として用いてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the refrigerant of the
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2 給湯暖房システム
4 タンクユニット
6 ヒートポンプユニット
8 熱源機ユニット
10 タンク
20 タンク水循環路
22 給湯用水循環ポンプ
24 水道水導入路
24a 第1導入路
24b 第2導入路
30 混合弁
32 水道水供給源
33 熱源機バイパス路
34 バイパス弁
36 第1給湯路
37 給湯加熱路
38 給湯栓
39 第2給湯路
40 浴槽注湯路
42 注湯電磁弁
50 ヒートポンプ
52 冷媒循環路
54 空気熱交換器
56 ファン
58 三流体熱交換器
60 膨張弁
62 圧縮機
70 シスターン
72 暖房往路
73 第1暖房加熱路
74 暖房用水循環ポンプ
75 低温暖房循環路
76 高温暖房機
77 高温暖房循環路
78 低温暖房機
79 追い焚き循環路
81 給湯用バーナ
82 暖房用バーナ
83 追い焚き熱動弁
84 第2暖房加熱路
91 浴槽水循環路
96 暖房復路
97 追い焚き熱交換器
98 浴槽
99 浴槽水循環ポンプ
100 制御装置
102 第1管
102a 暖房用水入口
102b 暖房用水出口
104 第2管
104a 冷媒入口
104b 冷媒出口
106 第3管
106a 給湯用水入口
106b 給湯用水出口
2 Hot water supply and heating system 4 Tank unit 6 Heat pump unit 8
Claims (6)
第1流路と、
第1流路の周囲を覆うように配置された第2流路と、
外壁面が第2流路の外壁面と接するように配置された第3流路を備えており、
第1流路に第1被加熱流体が流れ、第2流路に加熱流体が流れ、第3流路に第2被加熱流体が流れるように構成されている三流体熱交換器。 A three-fluid heat exchanger that exchanges heat between a heated fluid, a first heated fluid that is not used as clean water, and a second heated fluid that is used as clean water,
A first flow path;
A second flow path arranged to cover the periphery of the first flow path;
A third channel disposed so that the outer wall surface is in contact with the outer wall surface of the second channel;
A three-fluid heat exchanger configured such that the first heated fluid flows in the first flow path, the heated fluid flows in the second flow path, and the second heated fluid flows in the third flow path.
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