KR20160090321A

KR20160090321A - 열교환기

Info

Publication number: KR20160090321A
Application number: KR1020167016058A
Authority: KR
Inventors: 히로까즈 다나까
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-07-29
Also published as: CN105683678B; JP2015102290A; CN105683678A; WO2015079747A1; JP6168973B2

Abstract

열교환기는, 히트 펌프 사이클을 순환하는 냉매가 흐르는 냉매 배관(61)과, 냉매 배관(61)을 흐르는 냉매와 열교환하는 물이 흐르며, 급탕 단말에 접속되는 급탕용 배관(71)과, 냉매 배관(61)을 흐르는 냉매와 열교환하는 피가열 유체가 흐르며, 난방 장치에 접속되는 난방용 배관(81)을 구비한다. 냉매 배관(61)은 급탕용 배관(71)의 외주면(71a)에 나선 형상으로 감긴다. 난방용 배관(81)은 냉매 배관(61)에 대하여 그 내주측에 배치된 급탕용 배관(71)과는 반대측의 외주측으로부터 냉매 배관(61)에 접촉한다. 이와 같은 구성에 의해, 난방 운전과 비교하여 고효율로 급탕 운전이 가능한 열교환기를 제공한다.

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}

본 발명은 일반적으로는, 열교환기에 관한 것이며, 보다 특정적으로는, 히트 펌프식 급탕 난방기에 사용되는 열교환기에 관한 것이다.

종래의 열교환기에 관하여, 예를 들어 일본 특허 공개 제2009-243747호 공보에는, 냉매의 열을 결과적으로 급탕용 배관의 물보다도 바닥 난방용 배관의 물에 많이 전달시키는 것을 목적으로 한, 히트 펌프식 급탕 난방기가 개시되어 있다(특허문헌 1). 특허문헌 1에 개시된 히트 펌프식 급탕 난방기의 열교환기에서는, 히트 펌프 사이클에 순환되는 냉매가 유통되는 냉매 배관과, 바닥 난방 회로에 순환되는 물 또는 부동액이 유통되는 바닥 난방용 배관과, 급탕 회로에 제공되는 물이 유통되는 급탕용 배관이, 언급한 순서로 반복 접촉하여 적층되어 있다.

일본 특허 공개 제2009-243747호 공보

상술한 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 히트 펌프 사이클을 순환하는 냉매에 의해, 난방용 배관을 흐르는 피가열 유체 및 급탕용 배관을 흐르는 물을 가열하는 열교환기가 알려져 있다.

이와 같은 열교환기에 있어서는, 일반적으로, 난방 운전보다도 급탕 운전쪽이 사용 빈도가 높아진다. 또한, 난방 운전의 경우, 난방 회로를 순환하는 피가열 유체가 한번 가열되면, 그 후의 냉매로부터 피가열 유체로의 열 이동은 피가열 유체를 보온하는 정도로 족하다고 하는 사정이 있다. 이 이유로부터, 난방 운전과 비교하여 고효율로 급탕 운전이 가능한 열교환기가 요구되고 있다.

또한 별도로, 상술한 특허문헌 1에 개시된 히트 펌프식 급탕 난방기의 열교환기에서는, 냉매 배관, 바닥 난방용 배관 및 급탕용 배관이, 반복 접촉하여 적층되어 있다. 이와 같이 적층된 배관을 트랙 형상이나 파형 형상으로 만곡시켜 열교환기에 넣으려고 하는 경우, 배관의 굽힘 반경의 제약이 발생하는 경우가 있다. 열교환기의 소형화를 도모하기 위해서, 배관 구조의 개선이 요구되고 있다.

따라서 본 발명의 하나의 목적은, 상기의 과제를 해결하는 것이며, 난방 운전과 비교하여 고효율로 급탕 운전이 가능한 열교환기를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기의 과제를 해결하는 것이며, 소형화가 도모되는 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 국면에 따른 열교환기는, 히트 펌프 사이클을 순환하는 냉매가 흐르는 냉매 배관과, 냉매 배관을 흐르는 냉매와 열교환하는 물이 흐르며, 급탕 단말에 접속되는 급탕용 배관과, 냉매 배관을 흐르는 냉매와 열교환하는 피가열 유체가 흐르며, 난방 장치에 접속되는 난방용 배관을 구비한다. 냉매 배관은, 급탕용 배관의 외주면에 나선 형상으로 감긴다. 난방용 배관은, 냉매 배관에 대하여 그 내주측에 배치된 급탕용 배관과는 반대측의 외주측으로부터 냉매 배관에 접촉한다.

이와 같이 구성된 열교환기에 의하면, 냉매 배관을 흐르는 냉매와 난방용 배관을 흐르는 피가열 유체 사이의 열교환보다도, 냉매 배관을 흐르는 냉매와 급탕용 배관을 흐르는 물 사이의 열교환을 촉진시킬 수 있다. 이에 의해, 난방 운전과 비교하여, 고효율로 급탕 운전이 가능한 열교환기를 실현할 수 있다.

또한 바람직하게는, 난방용 배관은, 급탕용 배관과 평행하게 연장된다. 이와 같이 구성된 열교환기에 의하면, 난방 운전과 비교하여, 고효율로 급탕 운전이 가능한 열교환기를 실현할 수 있다.

또한 바람직하게는, 급탕용 배관은, 그 외주면에 나선 형상으로 연장되는 오목부가 형성되는 벨로즈 형상을 갖는다. 냉매 배관은, 오목부를 따라서 감긴다. 이와 같이 구성된 열교환기에 의하면, 냉매 배관을 흐르는 냉매와 급탕용 배관을 흐르는 물 사이의 열교환을 더욱 촉진시킬 수 있다.

본 발명의 다른 국면에 따른 열교환기는, 히트 펌프 사이클을 순환하는 냉매가 흐르는 냉매 배관과, 냉매 배관을 흐르는 냉매와 열교환하는 물이 흐르며, 급탕 단말에 접속되는 급탕용 배관과, 냉매 배관을 흐르는 냉매와 열교환하는 피가열 유체가 흐르며, 난방 장치에 접속되는 난방용 배관을 구비한다. 급탕용 배관은, 평판 형상의 케이스 형상을 갖는다. 냉매 배관은, 급탕용 배관의 외표면에 권회된다. 난방용 배관은, 냉매 배관에 대하여 그 내측에 배치된 급탕용 배관과는 반대측의 외측으로부터 냉매 배관에 접촉한다.

이와 같이 구성된 열교환기에 의하면, 냉매 배관에 대하여 급탕용 배관 및 난방용 배관이 열적으로 결합된 구조를 콤팩트하게 구성할 수 있다. 이에 의해, 소형화가 도모되는 열교환기를 실현할 수 있다.

또한 바람직하게는, 냉매 배관은, 냉매가 분류되어 흐르는 복수의 분류관을 포함한다. 복수의 분류관은, 병렬로 접속된 상태에서 급탕용 배관의 외표면에 권회된다.

이와 같이 구성된 열교환기에 의하면, 냉매 배관의 배치가 용이해지기 때문에, 열교환기를 더욱 소형화할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 난방 운전과 비교하여 고효율로 급탕 운전이 가능한 열교환기를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 소형화가 도모되는 열교환기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 물 열교환기를 구비하는 히트 펌프식 급탕 난방기의 회로 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1 중의 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 2 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관 및 냉매 배관을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 5 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관 및 냉매 배관을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 8 중의 화살표 IX로 나타내는 방향으로부터 본 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다.
도 10은 도 8 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관을 도시하는 단면도이다.
도 11은 도 8 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관 및 냉매 배관을 도시하는 도면이다.
도 12는 도 11 중의 화살표 XII로 나타내는 방향으로부터 본 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다.

본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에서 참조하는 도면에서는, 동일 또는 그것에 상당하는 부재에는 동일한 번호가 붙여져 있다.

(실시 형태 1)

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 물 열교환기를 구비하는 히트 펌프식 급탕 난방기의 회로 구성을 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하여, 히트 펌프식 급탕 난방기(10)는 급탕 기능 및 난방 기능을 갖는다. 난방 기능이란, 가열된 피가열 유체를 사용하여 거주설비 등을 따뜻하게 하는 기능을 의미한다. 본 실시 형태에서는, 히트 펌프식 급탕 난방기(10)가 바닥을 따뜻하게 하는 바닥 난방 기능을 갖지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

히트 펌프식 급탕 난방기(10)는 그 회로 구성으로서, 히트 펌프 사이클을 구성하고, 냉매가 순환하는 냉동 회로(21)와, 물이 유통되는 급탕 회로(31)와, 피가열 유체가 유통되는 바닥 난방 회로(41)를 갖는다. 급탕 회로(31)를 유통하는 물 및 바닥 난방 회로(41)를 유통하는 피가열 유체는, 냉동 회로(21)를 순환하는 냉매와의 열교환에 의해 가열된다.

냉동 회로(21)에는 냉매가 순환하는 순환로를 이룬다. 냉매로서는, 예를 들어 HC(하이드로카본 : 이소부탄이나 프로판 등)나 HFC(하이드로플루오로카본 : R410A나 R32 등), 탄산 가스(CO₂)가 이용된다.

냉동 회로(21)에는, 실외 공기(공기-냉매) 열교환기(25), 물(물, 피가열 유체-냉매) 열교환기(51), 압축기(22) 및 팽창 밸브(24)가 설치되어 있다. 실외 공기 열교환기(25)는 냉동 회로(21)를 순환하는 냉매와, 실외 공간의 공기 사이에서 열교환을 행한다. 물 열교환기(51)는 냉동 회로(21)를 순환하는 냉매와, 급탕 회로(31)를 유통하는 물 및/또는 바닥 난방 회로(41)를 유통하는 피가열 유체 사이에서 열교환을 행한다.

냉동 회로(21)의 경로 상에 있어서, 압축기(22)는 실외 공기 열교환기(25)와 물 열교환기(51) 사이에 배치되어 있다. 압축기(22)는 실외 공기 열교환기(25)로부터 보내어지는 냉매를 압축하고, 물 열교환기(51)를 향하여 송출한다. 냉동 회로(21)의 경로 상에 있어서, 팽창 밸브(24)는 물 열교환기(51)와 실외 공기 열교환기(25) 사이에 배치되어 있다. 팽창 밸브(24)는 실외 공기 열교환기(25) 및 물 열교환기(51)를 사이에 두고, 압축기(22)의 반대측에 배치되어 있다. 팽창 밸브(24)는 물 열교환기(51)로부터 보내어지는 냉매를 감압하고, 실외 공기 열교환기(25)를 향하여 송출한다.

급탕 회로(31)의 경로 상에는, 상술한 물 열교환기(51)가 설치되어 있다. 급탕 회로(31)의 일단(급탕 회로(31)에 있어서의 물 흐름의 상류단)에는, 급탕 회로(31)를 물의 공급원에 접속하기 위한 물 접속구(35)가 형성되고, 급탕 회로(31)의 타단(급탕 회로(31)에 있어서의 물 흐름의 하류단)은 샤워나 욕조 등의 급탕 단말(34)에 접속되어 있다. 또한, 이와 같은 회로 구성에 한하지 않고, 급탕 회로(31)의 경로 상에는, 온수를 저류하기 위한 저탕 탱크가 설치되어도 된다.

바닥 난방 회로(41)는 피가열 유체가 순환하는 순환로를 이룬다. 피가열 유체로서는, 예를 들어 물이나 부동액(브라인)이 이용된다.

바닥 난방 회로(41)의 경로 상에는, 상술한 물 열교환기(51)와, 바닥 난방 장치(42)와, 순환 펌프(43)가 설치되어 있다. 바닥 난방 장치(42)는 가열 후의 피가열 유체를 바닥 하부에 유통시킴으로써 바닥 난방을 실현하는 장치이다. 순환 펌프(43)는 물 열교환기(51)와 바닥 난방 장치(42) 사이에서 피가열 유체를 순환시키기 위한 펌프이다. 또한, 이와 같은 회로 구성에 한하지 않고, 바닥 난방 회로(41)의 경로 상에는, 가스 열원기 등의 다른 열원이 더 설치되어도 된다.

냉동 회로(21)에 있어서의 냉매 흐름에 대하여 설명하면, 먼저, 압축기(22)에 의해 냉매가 단열 압축된다. 압축됨에 따라서 냉매의 압력과 온도가 상승하여, 고온 고압의 가열 증기로 되고, 냉매는 압축기(22)로부터 토출된다. 압축기(22)로부터 유출된 냉매는, 물 열교환기(51)에 유입된다. 냉매는, 물 열교환기(51)에 있어서, 급탕 회로(31)를 유통하는 물 및/또는 바닥 난방 회로(41)를 유통하는 피가열 유체에 방열하고, 냉각됨으로써, 응축(액화)된다.

물 열교환기(51)에 있어서 가열된 물은, 온수가 되어 급탕 단말(34)에 공급된다. 물 열교환기(51)에 있어서 가열된 피가열 유체는 바닥 난방 장치(42)에 공급된다.

물 열교환기(51)로부터 유출된 냉매는, 팽창 밸브(24)로 향한다. 팽창 밸브(24)에 있어서, 과냉각액 상태의 냉매는 교축 팽창되어, 온도와 압력이 저하되어, 저온 저압의 기액 혼합 상태의 습증기로 된다. 팽창 밸브(24)로부터 유출된 냉매는, 실외 공기 열교환기(25)로 향한다. 팽창 밸브(24)로부터 보내어진 기액 혼합 상태의 냉매는, 실외 공기 열교환기(25)에 있어서 실외 공간의 공기로부터 흡열함으로써, 증발한다. 그 후, 기상의 냉매는, 압축기(22)에 있어서 다시 단열 압축된다.

냉매는 이와 같은 사이클에 따라서, 압축, 응축, 교축 팽창, 증발의 상태 변화를 연속적으로 반복한다.

또한, 도 1 중의 화살표로 나타내는 바와 같이, 물 열교환기(51)에 있어서는, 냉매 회로(21)의 냉매의 흐름 방향과, 급탕 회로(31)의 물의 흐름 방향 및 바닥 난방 회로(41)의 피가열 유체의 흐름 방향이, 역방향으로 설정되는 것이 일반적이다.

도 2는 도 1 중의 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다. 도 3은 도 2 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관을 도시하는 도면이다. 도 4는 도 2 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관 및 냉매 배관을 도시하는 도면이다. 계속해서, 도 1 중의 히트 펌프식 급탕 난방기(10)가 구비하는 물 열교환기(51)의 배관 구조에 대하여 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 물 열교환기(51)는 급탕용 배관(71), 냉매 배관(61) 및 난방용 배관(81)을 갖는다.

급탕용 배관(71)에는, 도 1 중의 급탕 회로(31)를 유통하는 물(온수)이 흐른다. 급탕용 배관(71)은 물 열교환기(51)에 있어서 급탕 회로(31)를 구성하고 있다. 냉매 배관(61)에는, 도 1 중의 냉동 회로(21)를 순환하는 냉매가 흐른다. 냉매 배관(61)은 물 열교환기(51)에 있어서 냉동 회로(21)를 구성하고 있다. 난방용 배관(81)에는, 도 1 중의 바닥 난방 회로(41)를 순환하는 피가열 유체가 흐른다. 난방용 배관(81)은 물 열교환기(51)에 있어서 바닥 난방 회로(41)를 구성하고 있다.

급탕용 배관(71) 및 난방용 배관(81)은 냉매 배관(61)에 대하여 열적으로 결합되어 있다.

급탕용 배관(71)은 파이프재(재질로서, 예를 들어 구리 등)로 형성되어 있다. 급탕용 배관(71)은 외주면(71a)을 갖는다. 급탕용 배관(71)은 트랙 형상이나 미앤더 형상으로 연장됨으로써 평면적으로 배치되어 있다(또한, 도면 중에는, 급탕용 배관(71)이 직선으로 배치된 부분이 도시되어 있다).

냉매 배관(61)은 파이프재(재질로서, 예를 들어 구리 등)로 형성되어 있다. 냉매 배관(61)은 급탕용 배관(71)의 외주면(71a)에 나선 형상으로 감겨 있다. 냉매 배관(61)은 급탕용 배관(71)의 외주면(71a) 상을 주회하면서, 급탕용 배관(71)의 연신 방향을 따라서 연장되어 있다. 냉매 배관(61)은 급탕용 배관(71)의 외주면(71a) 상을 주회하는 동안, 연속적으로 외주면(71a)에 접촉하고 있다. 또한, 생산상의 오차에 의해 냉매 배관(61)이 외주면(71a)으로부터 미소하게 뜨거나 하여, 비접촉부가 발생할 가능성이 있지만, 이와 같은 상태를 포함하여, 냉매 배관(61)이 연속적으로 외주면(71a)에 접촉하고 있다라고 한다. 급탕용 배관(71)은 나선 형상으로 연장되는 냉매 배관(61)의 내주측에 배치되어 있다.

특히 본 실시 형태에서는, 냉매 배관(61)은 급탕용 배관(71)이 연장되는 방향에 있어서 소정의 간격을 두도록, 급탕용 배관(71)의 외주면(71a)에 나선 형상으로 감겨 있다. 즉, 냉매 배관(61)은 급탕용 배관(71)이 연장되는 방향으로 인접하는 위치에서 냉매 배관(61)끼리가 서로 접촉하지 않도록 설치되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 급탕용 배관(71)이 연장되는 방향에 있어서 냉매 배관(61)끼리가 열교환하는 것이 억제되기 때문에, 냉매 배관(61)과, 급탕용 배관(71) 및 난방용 배관(81) 사이에서 보다 효율적으로 열교환할 수 있다.

또한, 이와 같은 구성에 한하지 않고, 냉매 배관(61)은 급탕용 배관(71)이 연장되는 방향에 있어서 서로 접촉하도록 급탕용 배관(71)의 외주면(71a)에 나선 형상으로 감겨도 된다.

난방용 배관(81)은 파이프재(재질로서, 예를 들어 구리 등)로 형성되어 있다. 난방용 배관(81)은 나선 형상으로 연장되는 냉매 배관(61)의 외주측에 배치되어 있다. 난방용 배관(81)은 냉매 배관(61)에 대하여 그 내주측에 배치된 급탕용 배관(71)과는 반대측의 외주측으로부터 냉매 배관(61)에 접촉하고 있다. 난방용 배관(81)은 급탕용 배관(71)과 평행하게 연장되어 있다. 난방용 배관(81)은 그 연장되는 방향에 있어서 단속적으로 냉매 배관(61)과 접촉하고 있다.

난방용 배관(81)은 평면적으로 배치된 급탕용 배관(71)의 측면측에 설치되어도 되고, 평면적으로 배치된 급탕용 배관(71)과 동일 평면 내에 설치되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 난방용 배관(81)이 피가열 유체가 분류되어 흐르는 분류관(81A) 및 분류관(81B)으로서 설치되어 있다. 분류관(81A)과 분류관(81B)은, 급탕용 배관(71)의 외주 상에서 그 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 난방용 배관(81)은 1개만 설치되어도 되고, 3개 이상의 복수개 설치되어도 된다. 또한, 난방용 배관(81)이 분류관(81A, 81B)으로서 설치되어 있는 것은, 물 열교환기(51)에 있어서이며, 예를 들어 도 1 중에 있어서 순환 펌프(43)에 연결되는 위치에서는, 1개의 난방용 배관(81)으로서 설치되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 냉매 배관(61)의 일정 길이당에 있어서, 냉매 배관(61)과 급탕용 배관(71)의 접촉 길이가, 냉매 배관(61)과 난방용 배관(81)의 접촉 길이보다도 커진다. 이에 의해, 냉매 배관(61)을 흐르는 냉매와 난방용 배관(81)을 흐르는 피가열 유체 사이의 열교환보다도, 냉매 배관(61)을 흐르는 냉매와 급탕용 배관(71)을 흐르는 물 사이의 열교환을 촉진시킬 수 있다. 그 결과, 난방 운전과 비교하여 고효율로 급탕 운전을 행할 수 있다.

이상에 설명한, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 물 열교환기(51)의 구조에 대하여 정리하여 설명하면, 본 실시 형태에 있어서의 열교환기로서의 물 열교환기(51)는 히트 펌프 사이클을 순환하는 냉매가 흐르는 냉매 배관(61)과, 냉매 배관(61)을 흐르는 냉매와 열교환하는 물이 흐르며, 급탕 단말(34)에 접속되는 급탕용 배관(71)과, 냉매 배관(61)을 흐르는 냉매와 열교환하는 피가열 유체가 흐르며, 난방 장치로서의 바닥 난방 장치(42)에 접속되는 난방용 배관(81)을 구비한다. 냉매 배관(61)은 급탕용 배관(71)의 외주면(71a)에 나선 형상으로 감긴다. 난방용 배관(81)은 냉매 배관(61)에 대하여 그 내주측에 배치된 급탕용 배관(71)과는 반대측의 외주측으로부터 냉매 배관(61)에 접촉한다.

이와 같이 구성된, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 물 열교환기(51)에 의하면, 급탕용 배관(71)의 배관 길이를 늘리지 않고, 동기 이외에도 사용 빈도가 높은 급탕 운전을 고효율로 행할 수 있다. 또한, 난방 운전에 관해서도, 급탕 운전과 동일한 열교환기를 사용하여, 바닥 난방 장치(42)에 가열된 피가열 유체를 공급할 수 있다. 이때, 예를 들어 다른 열원을 조합하여 이용함으로써, 난방 운전의 효율을 향상시킬 수 있다.

(실시 형태 2)

도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다. 도 6은 도 5 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관을 도시하는 도면이다. 도 7은 도 5 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관 및 냉매 배관을 도시하는 도면이다.

본 실시 형태에 있어서의 물 열교환기는, 실시 형태 1에 있어서의 물 열교환기와 비교하여, 기본적으로는 동일한 구조를 구비한다. 이하, 중복되는 구조에 대해서는 그 설명을 반복하지 않는다.

도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 물 열교환기는, 급탕용 배관(73), 냉매 배관(63) 및 난방용 배관(83)을 갖는다.

급탕용 배관(73)은 벨로즈 형상의 파이프재(재질로서, 예를 들어 구리 등)로 형성되어 있다. 급탕용 배관(73)은 외주면(73a)을 갖는다. 급탕용 배관(73)에는, 외주면(73a)에 나선 형상으로 연장되는 오목부(74)가 형성되어 있다. 냉매 배관(63)은 파이프재로 형성되어 있다. 냉매 배관(63)은 급탕용 배관(73)의 외주면(73a)에 나선 형상으로 감겨 있다. 본 실시 형태에서는, 냉매 배관(63)이 나선 형상으로 연장되는 오목부(74)를 따라서 감겨 있다. 난방용 배관(83)은 실시 형태 1에 있어서의 난방용 배관(81)과 동일한 형태로 설치되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 냉매 배관(63)과 급탕용 배관(73)의 접촉 면적을 증대시킴으로써, 냉매 배관(63)을 흐르는 냉매와 급탕용 배관(73)을 흐르는 물 사이의 열교환을 더욱 촉진시킬 수 있다.

이와 같이 구성된, 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 물 열교환기에 의하면, 실시 형태 1에 기재된 효과를 마찬가지로 발휘할 수 있다.

(실시 형태 3)

도 8은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다. 도 9는 도 8 중의 화살표 IX로 나타내는 방향으로부터 본 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다. 도 10은 도 8 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관을 도시하는 단면도이다. 도 11은 도 8 중의 물 열교환기의 배관 구조 중 급탕용 배관 및 냉매 배관을 도시하는 도면이다. 도 12는 도 11 중의 화살표 XII로 나타내는 방향으로부터 본 물 열교환기의 배관 구조를 도시하는 도면이다.

본 실시 형태에 있어서의 물 열교환기(55)는 실시 형태 1에 있어서의 물 열교환기와 비교하여, 기본적으로는 동일한 구조를 구비한다. 이하, 중복되는 구조에 대해서는 그 설명을 반복하지 않는다.

도 8 내지 도 12를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 물 열교환기(55)는 급탕용 배관(75), 냉매 배관(65) 및 난방용 배관(85)을 갖는다.

급탕용 배관(75)은 평판 형상의 케이스 형상을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 급탕용 배관(75)이, 전체로서, 직육면체의 케이스 형상을 갖는다. 급탕용 배관(75)은 그 정면에서 보아 세로 방향의 길이 및 가로 방향의 길이보다도, 깊이 방향의 길이가 작아지는 직육면체의 케이스 형상을 갖는다. 급탕용 배관(75)은 외표면(75a)을 갖는다. 급탕용 배관(75)의 재질로서는, 예를 들어 구리를 들 수 있다.

급탕용 배관(75)에는, 공급구(78) 및 배출구(79)가 형성되어 있다. 공급구(78) 및 배출구(79)는 급탕용 배관(75)의 내부 공간과 연통하고 있다. 급탕용 배관(75)은 복수매의 격벽(77)을 갖는다. 복수매의 격벽(77)은 공급구(78)와 배출구(79) 사이에서 물이 흐르는 유로가 미앤더 형상으로 연장되도록, 서로 간격을 두고 급탕용 배관(75)의 내부 공간에 배열되어 있다.

냉매 배관(65)은 파이프재(재질로서, 예를 들어 구리 등)로 형성되어 있다. 냉매 배관(65)은 급탕용 배관(75)의 외표면(75a)에 권회되어 있다. 냉매 배관(65)은 급탕용 배관(75)의 외표면(75a)에 복수회에 걸쳐 권회되어 있다. 냉매 배관(65)은 급탕용 배관(75)의 외표면(75a)에 권회되면서 상하 방향으로 연장되어 있다. 급탕용 배관(75)은 복수회에 걸쳐 권회된 냉매 배관(65)의 내측에 배치되어 있다.

특히 본 실시 형태에서는, 냉매 배관(65)은 냉매 배관(65)이 전체로서 연장되는 상하 방향에 있어서 소정의 간격을 두도록, 급탕용 배관(75)의 외표면(75a)에 권회되어 있다. 즉, 냉매 배관(65)은 상하 방향으로 인접하는 위치에서 냉매 배관(65)끼리가 서로 접촉하지 않도록 설치되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 상하 방향에 있어서 냉매 배관(65)끼리가 열교환하는 것이 억제되기 때문에, 냉매 배관(65)과, 급탕용 배관(75) 및 난방용 배관(85) 사이에서 보다 효율적으로 열교환할 수 있다.

또한, 이와 같은 구성에 한하지 않고, 냉매 배관(65)은 냉매 배관(65)이 전체로서 연장되는 상하 방향에 있어서 서로 접촉하도록, 급탕용 배관(75)의 외표면(75a)에 권회되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 냉매 배관(65)이, 냉매가 분류되어 흐르는 분류관(65A) 및 분류관(65B)으로서 설치되어 있다. 분류관(65A)과 분류관(65B)은, 병렬로 접속된 상태에서 급탕용 배관(75)의 외표면(75a)에 권회되어 있다. 냉매 배관(65)은 1개만 설치되어도 되고, 3개 이상의 복수개 설치되어도 된다. 또한, 냉매 배관(65)이 분류관(65A, 65B)으로서 설치되어 있는 것은, 물 열교환기(55)에 있어서이며, 예를 들어 도 1 중에 있어서 팽창 밸브(24)나 압축기(22)에 연결되는 위치에서는, 1개의 냉매 배관(65)으로서 설치되어 있다.

난방용 배관(85)은 파이프재(재질로서, 예를 들어 구리 등)로 형성되어 있다. 난방용 배관(85)은 복수회에 걸쳐 권회된 냉매 배관(65)의 외측에 배치되어 있다. 난방용 배관(85)은 냉매 배관(65)에 대하여 그 내측에 배치된 급탕용 배관(75)과는 반대측의 외측으로부터 냉매 배관(65)에 접촉하고 있다. 난방용 배관(85)은 냉매 배관(65)과 평행하게 연장되어 있다. 난방용 배관(85)은 냉매 배관(65)을 통해, 급탕용 배관(75)의 외표면(75a)에 권회되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 급탕용 배관(75)을 물 열교환기(55)의 외관에 대응한 평판 형상의 케이스 형상으로 설치하고, 그 급탕용 배관(75)의 외표면(75a)에 냉매 배관(65) 및 난방용 배관(85)을 순서대로 권회함으로써, 냉매 배관(65)에 대하여 급탕용 배관(75) 및 난방용 배관(85)이 열적으로 결합된 구조를 콤팩트하게 구성할 수 있다.

이상에 설명한, 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 물 열교환기(55)의 구조에 대하여 정리하여 설명하면, 본 실시 형태에 있어서의 열교환기로서의 물 열교환기(55)는 히트 펌프 사이클을 순환하는 냉매가 흐르는 냉매 배관(65)과, 냉매 배관(65)을 흐르는 냉매와 열교환하는 물이 흐르며, 급탕 단말(34)에 접속되는 급탕용 배관(75)과, 냉매 배관(65)을 흐르는 냉매와 열교환하는 피가열 유체가 흐르며, 난방 장치로서의 바닥 난방 장치(42)에 접속되는 난방용 배관(85)을 구비한다. 급탕용 배관(75)은 평판 형상의 케이스 형상을 갖는다. 냉매 배관(65)은 급탕용 배관(75)의 외표면(75a)에 권회된다. 난방용 배관(85)은 냉매 배관(65)에 대하여 그 내측에 배치된 급탕용 배관(75)과는 반대측의 외측으로부터 냉매 배관(65)에 접촉한다.

이와 같이 구성된, 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 물 열교환기(55)에 의하면, 물 열교환기(55)의 소형화를 도모할 수 있다.

금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구범위에 의해 나타내어지고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

본 발명은 주로 히트 펌프식 급탕 난방기가 구비하는 열교환기에 이용된다.

10 : 히트 펌프식 급탕 난방기
21 : 냉동 회로
22 : 압축기
24 : 팽창 밸브
25 : 실외 공기 열교환기
31 : 급탕 회로
34 : 급탕 단말
35 : 물 접속구
41 : 바닥 난방 회로
42 : 바닥 난방 장치
43 : 순환 펌프
51 : 물 열교환기
61, 63, 65 : 냉매 배관
65A, 65B, 81A, 81B : 분류관
71, 73, 75 : 급탕용 배관
71a, 73a : 외주면
74 : 오목부
75a : 외표면
77 : 격벽
78 : 공급구
79 : 배출구
81, 83, 85 : 난방용 배관

Claims

히트 펌프 사이클을 순환하는 냉매가 흐르는 냉매 배관과,
상기 냉매 배관을 흐르는 냉매와 열교환하는 물이 흐르며, 급탕 단말에 접속되는 급탕용 배관과,
상기 냉매 배관을 흐르는 냉매와 열교환하는 피가열 유체가 흐르며, 난방 장치에 접속되는 난방용 배관을 구비하고,
상기 냉매 배관은, 상기 급탕용 배관의 외주면에 나선 형상으로 감기고,
상기 난방용 배관은, 상기 냉매 배관에 대하여 그 내주측에 배치된 상기 급탕용 배관과는 반대측의 외주측으로부터 상기 냉매 배관에 접촉하는 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 난방용 배관은, 상기 급탕용 배관과 평행하게 연장되는 열교환기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 급탕용 배관은, 그 외주면에 나선 형상으로 연장되는 오목부가 형성되는 벨로즈 형상을 갖고,
상기 냉매 배관은, 상기 오목부를 따라서 감기는 열교환기.
히트 펌프 사이클을 순환하는 냉매가 흐르는 냉매 배관과,
상기 냉매 배관을 흐르는 냉매와 열교환하는 물이 흐르며, 급탕 단말에 접속되는 급탕용 배관과,
상기 냉매 배관을 흐르는 냉매와 열교환하는 피가열 유체가 흐르며, 난방 장치에 접속되는 난방용 배관을 구비하고,
상기 급탕용 배관은, 평판 형상의 케이스 형상을 갖고,
상기 냉매 배관은, 상기 급탕용 배관의 외표면에 권회되고,
상기 난방용 배관은, 상기 냉매 배관에 대하여 그 내측에 배치된 상기 급탕용 배관과는 반대측의 외측으로부터 상기 냉매 배관에 접촉하는 열교환기.
제4항에 있어서,
상기 냉매 배관은, 냉매가 분류되어 흐르는 복수의 분류관을 포함하고,
상기 복수의 분류관은, 병렬로 접속된 상태에서 상기 급탕용 배관의 외표면에 권회되는 열교환기.