JPS593262Y2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、冷凍装置内を循環する高温ガス冷媒の熱を利
用して水を加熱するようにしたいわゆるヒートポンプ式
冷凍装置により貯湯を行う給湯装置に関するものである
。

第１図にはこの種の冷凍装置利用給湯装置の従来例が示
されているが、この従来例では、円筒状の胴部１１に上
方に向けて凸面状とした頂板１２と、下方に向けて凸面
状とした底板１３とを取付けて水槽１を構成し、その下
部中央に熱交換器２を配置している。

尚、第１図において符号３は給水管、４は温水取出管、
５は冷凍装置室外ユニツ）Ｒの圧縮機、６は膨張弁、７
は蒸発器として作用する熱交換器、３１は冷凍装置Ｒの
圧縮機５からの高温のガス冷媒供給管、３２は低温の液
冷媒戻り管を示している。

ところで、この従来例のような給湯装置にあっては、水
槽１内では矢印Ｘで示す如く、水槽中心部において上昇
流、水槽外周部において下降流となる如く水の対流が発
生し、その結果、上方の温水部Ｈと下方の冷水部Ｃの境
界層Ｓが上方に向けて凸面状となり、該境界層Ｓの上下
幅Ｔが大きくなる結果を招いている。

この境界層Ｓでは、熱交換器２の発熱作用が中断する温
水と冷水が混合するから、それだけ有効な温水取出量が
減少することになる。

又、第１図の従来例の給湯装置では、底板１３が下方に
向けて凸面状となっているために、水槽内底部（熱交換
器２の下方部分）に冷水溜りＤが形成され、それだけ水
槽１の有効貯湯容積を減少させる原因となっている。

本考案は従来の給湯装置における上記の如き問題点を改
善するためになされたもので、ヒートポンプ式冷凍装置
により熱交換器を加熱する給湯装置において、底板を上
方に向けて凸面状とした筒状の水槽内下部に、前記熱交
換器をフィンチューブ形で底板の形状に沿った輪郭をも
つ下底部を有するとともに、中心部に筒状の空所部を有
する如く形成し、その下底部を前記水槽の底板に近接さ
せるとともに熱交換器のフィンが上下方向になる如く配
設したことを特徴とするものである。

第２図に示す本考案実施例の給湯装置は、圧縮機５、膨
張弁６、蒸発器となる熱交換器７とよりなる室外ユニツ
）−Ｒと、凝縮器となる熱交換器２とを配管により接続
してヒートポンプ式冷凍装置を構成している。

しかして、熱交換器２はそれぞれ上方に向けて凸面状と
した頂板１２と底板１３とを有する水槽１内下部に配設
されており、熱交換器２は第３図に示すような渦巻状の
冷凍コイル２１，２２．２３を３段に配置し、それぞれ
の冷媒コイルの内端を内側ヘッダー８に、又外端を外側
ヘッダー９に接続している。

その場合、中段の冷媒コイル２２及び下段の冷媒コイル
２３は径が大きくなるに従って管の位置が低くなるよう
にし、特に下段冷媒コイル２３はその輪郭Ａが底板１３
の上方に向けた凸面形状と一致するようになっている。

即ち、第２図に示す給湯装置では、熱交換器２の下底部
２Ａと底板１３との間にほぼ均一な厚さの、しかも傘状
に彎曲した空間Ｂから形成されている。

熱交換器２は水槽１の胴径よりやや小さい外径ｌ□と同
外径１１の士程度の内径１２をもったドーナツ形状に構
成され、その中心部に円筒状の空所部２５を有している
。

熱交換器２の上、中、下段の各冷媒コイル２１゜２２．
２３は多数の平板状のフィン２４．２４・・・・・・で
上下方向に相互に連結され、全体として１つのフィンチ
ューブ形の熱交換器２を構成している。

第２図の実施例では、１列３段のフィンチューブを渦巻
状に巻き付けた形状であるが、他の実施例では第４図イ
の如く１枚の平板フィン２４に冷媒コイル２１，２２．
２３をロウ付けし、渦巻状に巻き付けたものや、第４図
口に図示する如く、冷媒コイルの代りに１枚のフィン２
４に３つの膨出部を形成し、それぞれの膨出部に対応す
る膨出部を有するフィン２１ ’、 ２２’、 ２３’
をロウ付けして渦巻き状に巻きつけ、冷媒をフィン２４
とフィン２１ ’、２２’、２３’との間に、流通させ
るようにしてもよい。

しかして、熱交換器２は、その内側ヘッダー８をヒート
ポンプ式冷凍装置Ｒからの高温のガス冷媒供給管３１に
、外側ヘッダー９を低温の液冷媒戻り管３２に接続して
いる。

熱交換器２は水槽１内の下部に設置されるが、その際、
熱交換器２の下底部２Ａと底板１３の間の空間Ｂの厚み
をできるだけ小さくするのがよい。

又、熱交換器２の外周部と水槽胴部１１の間の隙間Ｅが
できるだけ小さく且つ均一に形成されるようにするのが
よい。

続いて、第２図に示す実施例の給湯装置の作用を第５図
を併用して説明すると、この給湯装置では水槽１内の水
を加熱するときは、冷凍装置Ｒの冷媒を矢印Ｙ（第２図
）で示す方向に循環させる。

即ち、圧縮機５から吐出した高圧高温のガス冷媒を水槽
１内の熱交換器２へ内側ヘッダー８から供給し、水槽１
内で放熱させて水を加熱する。

この放熱によって冷媒は凝縮し、凝縮した低温の液冷媒
は外側ヘッダー９、さらに膨張弁６を経たあと、水槽１
外の熱交換器７へ供給され蒸発する。

このとき、水槽１内の水はドーナツ状の熱交換器２によ
り加熱されるが、熱交換器２の外周部は中央部よりフィ
ンの伝熱面積が大であるので、環状の上昇流を生ずると
ともに、中心部の空所２５に向けて下降する対流Ｘを発
生させる。

一方、ガス冷媒は凝縮して液冷媒となり、外周部が順次
低くなっているので容易に液冷媒戻り管３２より室外ユ
ニツ）Ｒに返戻されるものである。

前記対流Ｘは、水槽１内の温水部Ｈと冷水部Ｃの境界層
Ｓを外周部において高く、中心部において低くなるよう
に変形せしめようとするが、他方、対流Ｘの最上部にお
いては対流水は外周部から中心部へ向かって集中する対
向流となるため、その対向流の衝突によって境界層Ｓの
中心部を上方へ押し上げる作用が働いて、結果として境
界層Ｓはほとんど水平状態に維持され、その上下方向の
厚みＴは従来の場合（第１図）よりもかなり小さくなる
。

水槽１内の温水は水槽上部の温水取出管５から取出され
るが、温氷取出管４から温水が取出されると、それと同
量だけ水槽下部の給水管３から冷水が補給される。

このとき温水Ｈと冷水Ｃの境界層Ｓが上方に移動するが
、その場合、熱交換器２の各フィン２４が整流板として
作用するため、下方から補給される冷水によって上方の
境界層Ｓが乱されることはほとんどない。

なお、第６図に示す如く、給水管３を水槽１下部中央部
に設けて給水管３の出口上部に仕切板１４を配置すれば
、給水管３から補給される冷水Ｗが外周方向へ拡散せし
められ、補給水の流動による境界層Ｓへの影響を可及的
に小さくすることができる。

給水管３を水槽下部側面に設けた第７図の実施例の場合
は、給水管３の出口の上方に水槽１よりやや小径の円形
の仕切板１４を配置し、補給水Ｗが該仕切板１４の全周
から均等に流出するようにしている。

続いて本考案の効果を説明すると、本考案の給湯装置に
は次のような効果がある。

（１）水槽１の底板１３を上方に向けて凸面状とする一
方、熱交換器２の下底部２Ａの輪郭Ａを水槽底板１３の
形状に沿わせた形状とし、しかも水槽底板１３に熱交換
器２の下底部２Ａを近接させて配置しているので、両者
間には従来（第１図）のような冷水溜りは形成されず、
それだけ有効貯湯量を増大させることができる。

（２）熱交換器２の中心部に筒状の空所部２５を形成す
るとともに、熱交換器２下底部２Ａの形状を底板１３の
形状に沿うように外周部を中央部より熱交換面積を大と
しているので、水槽１内の冷水が外周部で上昇流、中心
部で下降流となるような対流をおこさせているので、従
来に比して冷水と熱水の境界層Ｓの厚みが小さくなり、
それだけ温水の取出可能量を多くすることができる。

なお、第６図、第７図の実施例に示す如く、給水管３か
ら流入する補給水を外周方向へ拡散させるようにすれば
、この補給水によって境界層Ｓが乱されることが少く、
上記（２）の効果をさらに一層促進させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給湯装置の概略構造図、第２図は本考案
実施例の給湯装置の概略構造図、第３図は第２図のＩＩ
Ｉ−ＩＩＩ断面図、第４図イ９０は第２図に示す熱交換
器の変形例を示す一部拡大斜視図、第５図は第２図に示
す給湯装置の作用説明図、第６図及び第７図はそれぞれ
、本考案の他の実施例の給湯装置の作用説明図である。 １・・・・・・水槽、２・・・・・・熱交換器、２Ａ・
・・・・・下底部、３・・・・・・給水管、４・・・・
・・温水取出管、８，９・・・・・・ヘッダー１３・・
・・・・底板、１４・・・・・・仕切板、２５・・・・
・・空所部、３１・・・・・・ガス冷媒供給管、３２・
・・・・・液冷媒戻り管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ヒートポンプ式冷凍装置により熱交換器２を加熱する給
   湯装置において、底板１３を上方に向けて凸面状とした
   筒状の水槽１内下部に、前記熱交換器２をフィンチュー
   ブ形で底板１３の形状に沿った輪郭Ａをもつ下底部２Ａ
   を有するとともに、中心部に筒状の空所部２５を有する
   如く形成し、その下底部２Ａを前記水槽１の底板１３に
   近接させるとともに熱交換器２のフィン２４が上下方向
   になる如く配設したことを特徴とする給湯装置。