WO2010052925A1 - 熱交換器及びこれを用いた給湯装置 - Google Patents

熱交換器及びこれを用いた給湯装置 Download PDF

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winding
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村越康司
門浩隆
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Sanden Corp
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Sanden Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/022—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of two or more media in heat-exchange relationship being helically coiled, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger used as, for example, a water heat exchanger of a heat pump hot water supply apparatus and a hot water supply apparatus using the heat exchanger.
  • this type of heat pump type hot water supply apparatus has a heating unit that heats hot water supply water by a heat pump circuit and a tank unit that stores hot water generated by the heating unit, and supplies the hot water of the tank unit to a bathtub or a kitchen. What was made to do is known (for example, refer patent document 1).
  • the heating unit of this hot water supply apparatus includes a refrigerant circuit composed of a compressor, an evaporator, a water heat exchanger (gas cooler), etc., heats hot water supply water with the water heat exchanger, and supplies it to the tank unit via the hot water pipe. I am doing so.
  • the water heat exchanger used in the hot water supply device includes an inner pipe that circulates the high-temperature refrigerant of the heat pump circuit, and an outer pipe having the inner pipe disposed therein, and the inner pipe and the outer pipe are spirally formed. Winding parts that are wound are stacked in multiple stages, and hot water is circulated between the inner pipe and the outer pipe to exchange heat between the high-temperature refrigerant and hot water through the inner pipe.
  • an inner pipe that circulates the high-temperature refrigerant of the heat pump circuit
  • an outer pipe having the inner pipe disposed therein and the inner pipe and the outer pipe are spirally formed. Winding parts that are wound are stacked in multiple stages, and hot water is circulated between the inner pipe and the outer pipe to exchange heat between the high-temperature refrigerant and hot water through the inner pipe.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of suppressing heat conduction between the respective winding parts with an easy assembly process and a low-cost structure, and the heat exchanger. It is in providing the hot-water supply apparatus using the.
  • the present invention includes a heat-conductive inner tube that circulates a first heat medium, and an outer tube having an inner tube disposed therein, and the inner tube and the outer tube are wound in a spiral shape.
  • the wound winding parts are stacked in a plurality of stages, and the second heat medium is circulated between the inner tube and the outer tube, thereby allowing the first heat medium and the second heat medium to pass through the inner tube.
  • the heat insulating plate disposed between the winding portions and the outer tube of each winding portion are wound around the outer tube, and the outer tube of each winding portion is tightened together with the heat insulating plate. And a member.
  • a heat insulating plate is disposed between the winding portions, the fastening member is wound around the outer tube of each winding portion, and the outer tubes of each winding portion are tightened together with the heat insulating plate.
  • a heat insulating material having a simple shape can be used for the heat insulating plate.
  • each winding part can be fixed without requiring a complicated fixing operation such as brazing, the assembling operation can be performed very easily. Further, since a heat insulating material having a simple shape can be used for the heat insulating plate, the heat conduction between the winding portions can be suppressed by a low cost structure.
  • the schematic block diagram of the heat pump type hot-water supply apparatus which shows one Embodiment of this invention Schematic side view of the first water heat exchanger Top view of the first water heat exchanger Side view of the first water heat exchanger Sectional view taken along line XX in FIG. Perspective view of heat insulating plate and fastening member
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat pump type hot water supply apparatus
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a first water heat exchanger
  • FIG. 3 is a plan view thereof. 4 is a side view thereof
  • FIG. 5 is a sectional view in the direction of arrow XX in FIG. 3
  • FIG. 6 is a perspective view of the heat insulating plate and the fastening member.
  • the heat pump type hot water supply apparatus shown in FIG. 1 circulates a refrigerant circuit 10 that circulates refrigerant, a first hot water supply circuit 20 that circulates hot water supply water, a second hot water supply circuit 30 that circulates hot water supply water, and bathtub water.
  • a second water heat exchanger 60 for exchanging heat with the bathtub water, and the first water heat exchanger 50 constitutes the heat exchanger of the present invention.
  • the refrigerant circuit 10 is formed by connecting the compressor 11, the expansion valve 12, the air heat exchanger 13, and the first water heat exchanger 50, and includes the compressor 11, the first water heat exchanger 50, the expansion valve 12, The refrigerant is circulated in the order of the air heat exchanger 13 and the compressor 11.
  • the refrigerant used in the refrigerant circuit 10 is a natural refrigerant such as carbon dioxide.
  • the first hot water supply circuit 20 is formed by connecting a hot water storage tank 21, a first pump 22, and a first water heat exchanger 50, and the hot water storage tank 21, the first pump 22, and the first water heat exchanger 50 are connected.
  • the hot water supply water is circulated in the order of the hot water storage tank 21.
  • a water supply pipe 23 and a second hot water supply circuit 30 are connected to the hot water storage tank 21, and hot water supplied from the water supply pipe 23 flows through the first hot water supply circuit 20 through the hot water storage tank 21.
  • the hot water storage tank 21 and the bathtub 41 are connected via a flow path 25 provided with a second pump 24, and the hot water in the hot water storage tank 21 is supplied to the bathtub 41 by the second pump 24. ing.
  • the second hot water supply circuit 30 is formed by connecting the hot water storage tank 21, the third pump 31, and the second water heat exchanger 60, and the hot water storage tank 21, the second water heat exchanger 60, and the third pump 31.
  • the hot water supply water is circulated in the order of the hot water storage tank 21.
  • the bathtub circuit 40 is formed by connecting the bathtub 41, the fourth pump 42, and the second water heat exchanger 60.
  • the bathtub 41, the fourth pump 42, the second water heat exchanger 60, and the bathtub 41 are connected to each other.
  • the water for bathtubs is circulated in order.
  • the first water heat exchanger 50 is connected to the refrigerant circuit 10 and the first hot water supply circuit 20, and is connected to the refrigerant as the first heat medium flowing through the refrigerant circuit 10 and the second hot water circuit 20. Heat exchange is performed with hot water supply water as a heat medium.
  • the first water heat exchanger 50 includes a first heat transferable first and second inner pipes 51 and 52 through which a refrigerant flows, and a first and second inner pipes 51 and 52 disposed therein.
  • first end headers 55 to which one ends of the first and second inner pipes 51 and 52 are connected, respectively, and the first and second outer pipes 53 and 54, 54, a pair of second end headers 56 each connected to one end, a first intermediate header 57 to which the other ends of the first and second inner pipes 51 and 52 are connected, and first and second And the second intermediate header 58 to which the other ends of the outer pipes 53 and 54 are connected.
  • the inner pipes 51 and 52 and the outer pipes 53 and 54 are wound in a spiral shape. In this case, two first inner pipes 51 are arranged in the first outer pipe 53, and four second inner pipes 52 are arranged in the second outer pipe 54.
  • Each first end header 55 is connected to the refrigerant circuit 10 and is connected to an inflow pipe 55a and an outflow pipe 55b of the refrigerant, respectively.
  • the first inner pipes 51 are connected in parallel to the first end header 55 on the inflow side
  • the second inner pipes 52 are connected to the first end header 55 on the outflow side.
  • Each second end header 56 is connected to the first hot water supply circuit 20, and an inflow pipe 56 a and an outflow pipe 55 b are connected to the hot water supply water, respectively.
  • each second inner pipe 52 penetrates through the second end header 56 on the inflow side
  • each first inner pipe 51 penetrates through the second end header 56 on the outflow side. ing.
  • the first intermediate header 57 includes a pair of header portions 57a and a communication pipe 57b that connects the header portions 57a to each other.
  • the first inner pipes 51 are connected in parallel to one header portion 57a.
  • the second inner pipes 52 are connected in parallel to the other header portion 57a.
  • the first intermediate header 57 is connected to the first and second inner pipes 51 and 52 from the same direction.
  • First and second outer pipes 53 and 54 are connected to the second intermediate header 58 from the same direction, and the first and second inner pipes 51 and 52 pass therethrough, respectively.
  • first inner tube 51 and the first outer tube 53 have a winding portion A1 wound around from the outside to the inside and a winding portion A2 wound around from the inside toward the outside.
  • the pipes of the winding parts A1 and A2 are formed so as to be continuous by shifting the pipes in the vertical direction inside the winding parts A1 and A2.
  • the second inner tube 52 and the second outer tube 54 have a winding part A2 wound from the inside to the outside and a winding part A1 wound from the outside to the inside in two upper and lower stages.
  • the pipes of the winding portions A1 and A2 are formed so as to be continuous by arranging the pipes in the vertical direction inside the winding portions A1 and A2.
  • the winding portions A1 and A2 of the first inner tube 51 and the first outer tube 53 are arranged above the winding portions A1 and A2 of the second inner tube 52 and the second outer tube 54, respectively.
  • the parts A1 and A2 are arranged in four upper and lower stages.
  • a plurality of flat plate-like heat insulating plates 59 are disposed between the winding portions A1 and A2, and the winding portions A1 and A2 are each tightened by a plurality of fastening members 59a. It is fixed together with the heat insulating plate 59.
  • the heat insulating plate 59 is made of a heat insulating material such as foamed polystyrene having an outer shape equivalent to the outer periphery of the winding portions A1 and A2, and is provided with four holes 59b through which the fastening members 59a are inserted.
  • the fastening member 59a is formed of a well-known insulation lock formed in a band shape, and is wound around the outer pipes 53 and 54 of the respective winding portions A1 and A2 ⁇ and inserted at one end into the other end side locking hole 59d. The wrapping state is held by being locked in the locking hole 59d.
  • the second water heat exchanger 60 is connected to the second hot water supply circuit 30 and the bathtub circuit 40 and exchanges heat between the hot water supply water of the second hot water supply circuit 30 and the bathtub water of the bathtub circuit 40. ing.
  • the hot water supply apparatus includes a heating unit 70 in which the refrigerant circuit 10 and the first water heat exchanger 50 are arranged, a hot water storage tank 21, a first pump 22, a second pump 24, and a second hot water supply circuit 30.
  • the tank unit 80 in which the fourth pump 42 and the second water heat exchanger 60 are arranged is provided, and the heating unit 70 and the tank unit 80 are connected via the first hot water supply circuit 20.
  • the high temperature refrigerant of the refrigerant circuit 10 and the hot water for the hot water supply circuit 20 are heat-exchanged by the first water heat exchanger 50, and the hot water for hot water is heated.
  • the refrigerant in the refrigerant circuit 10 flows into the first inner pipes 51 through the first end header 55, After flowing through each first inner pipe 51, it flows into each second inner pipe 52 via the first intermediate header 57, and after flowing through each second inner pipe 52, the other first end It flows out to the outside through the section header 55.
  • the hot water for the hot water supply circuit 20 flows into the second outer pipe 54 via the second end header 56, and the second outer pipe 54 and each After flowing between the two inner pipes 52, it flows into the first outer pipe 53 via the second intermediate header 58, and passes between the first outer pipe 53 and each first inner pipe 51. After distribution, the liquid flows out through the other second end header 56. That is, in the first water heat exchanger 50, the refrigerant and hot water supply water flow in opposite directions.
  • the hot water supply water is sufficiently heated by the second inner pipes 52.
  • the fastening members 59a are inserted into the holes 59b of the heat insulating plates 59.
  • the fastening member 59a is wound around the outer pipes 53 and 54 of the winding parts A1 and A2 and the outer pipes 53 and 54 are tightened together with the heat insulating plates 59, so that the winding parts A1 and A2 are displaced from each other. It is fixed so that it does not occur. Thereby, since heat conduction between each winding part A1? And A2? Is suppressed by each heat insulation board 59, heat exchange performance does not fall.
  • the heat insulating plate 59 is disposed between the winding portions A1 and A2, and the fastening member 59a is wound around the outer pipes 53 and 54 of the winding portions A1 and A2. Since 53 and 54 are fastened together with the respective heat insulating plates 59, the winding portions A1 and A2 ⁇ ⁇ can be fixed without requiring a complicated fixing work such as brazing, and the assembling work is very easily performed. be able to. In addition, since a heat insulating plate 59 having a simple plate shape can be used, heat conduction between the winding portions A1 ⁇ and A2 can be suppressed by a low-cost structure.
  • the winding part A1 wound from the outside to the inside and the winding part A2 wound from the inside to the outside are arranged in the vertical direction, and inside the adjacent winding parts A1 and A2. Since the pipes of the winding portions A1 and A2 are formed to be continuous by shifting the pipes in the vertical direction, the inner pipes 51 and 52 and the outer pipes 53 and 54 having large lengths are efficiently wound. It can be rotated and is extremely advantageous for miniaturization.
  • the pipes are shifted inside the adjacent winding parts A1 and A2, but the pipes may be shifted outside the winding parts A1 and A2.
  • the present invention can be assembled by disposing a heat insulating plate between winding portions wound in a spiral shape through a conduit through which a heat medium flows, and stacking the tubes in a plurality of stages together with the heat insulating plate. It can be applied to applications that require an easy and low-cost structure and the suppression of heat conduction of each winding tube.

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Abstract

【課題】組立作業が容易で低コストな構造により各巻回部間の熱伝導を抑制することのできる熱交換器及びこれを用いた給湯装置を提供する。 【解決手段】各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の間に断熱板５９を配置するとともに、締付部材５９ａを各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の外管５３，５４に巻き付け、外管５３，５４同士を各断熱板５９と共に締め付けるようにしたので、ろう付けのような煩雑な固定作業を必要とせずに各巻回部Ａ1 ，Ａ2 を固定することができ、組立作業を極めて容易に行うことができる。また、断熱板５９に平板状の簡単な形状の断熱材を用いることができるので、低コストな構造により各巻回部Ａ1 ，Ａ2 間の熱伝導を抑制することができる。

Description

熱交換器及びこれを用いた給湯装置
　本発明は、例えばヒートポンプ式給湯装置の水熱交換器として用いられる熱交換器及びこれを用いた給湯装置に関するものである。
　従来、この種のヒートポンプ式給湯装置としては、ヒートポンプ回路によって給湯用水を加熱する加熱ユニットと、加熱ユニットで生成された温水を貯溜するタンクユニットとを備え、タンクユニットの温水を浴槽や台所に供給するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　この給湯装置の加熱ユニットは、圧縮機、蒸発器、水熱交換器（ガスクーラ）等からなる冷媒回路を備え、給湯用水を水熱交換器で加熱し、温水配管を介してタンクユニットに供給するようにしている。
　また、前記給湯装置に用いられる水熱交換器としては、ヒートポンプ回路の高温冷媒を流通する内管と、内管が内部に配置された外管とを備え、内管及び外管を渦巻状に巻回してなる巻回部が複数段に積み重ねられ、内管と外管との間に給湯用水を流通することにより、内管を介して高温冷媒と給湯用水とを熱交換するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
　この水熱交換器では、上流側の巻回部と下流側の巻回部で温度が異なるため、各巻回部同士を接触させると、各巻回部間の熱伝達により熱交換性能が低下するという問題がある。そこで、従来の水熱交換器では、各巻回部間に細い金属パイプを介在させて隙間を形成したり、或いは各巻回部間に合成樹脂からなる断熱性の支持板を介在させることにより、各巻回部間の熱伝導を抑制するようにしている。この場合、各巻回部の位置ずれを防止する必要があるため、各巻回部間に金属パイプを介在させる場合は、各巻回部の外管に金属パイプをろう付けして固定し、各巻回部間に支持板を介在させる場合は、支持板に各巻回部の外管に係合する位置決め用の支持片を設けるようにしている。
特開２００６－４６８７７号公報 特開２００５－１４７５７０号公報
　しかしながら、各巻回部間に金属パイプを介在させる場合は、金属パイプのろう付けが必要となり、組立作業が煩雑になるという問題点があった。また、各巻回部間に支持板を介在させる場合は、位置決め用の支持片を有する複雑な形状の支持板を用いているため、支持板の製造コストが高くつくという問題点があった。
　本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、組立作業が容易で低コストな構造により各巻回部間の熱伝導を抑制することのできる熱交換器及びこれを用いた給湯装置を提供することにある。
　本発明は前記目的を達成するために、第１の熱媒体を流通する伝熱性の内管と、内管が内部に配置された外管とを備え、内管及び外管を渦巻状に巻回してなる巻回部が複数段に積み重ねられ、内管と外管との間に第２の熱媒体を流通することにより、内管を介して第１の熱媒体と第２の熱媒体とを熱交換するようにした熱交換器において、前記各巻回部の
間に配置される断熱板と、各巻回部の外管に巻き付けられ、各巻回部の外管同士を断熱板と共に締め付ける締付部材とを備えている。
　これにより、各巻回部の間に断熱板が配置されるとともに、締付部材が各巻回部の外管に巻き付けられ、各巻回部の外管同士が断熱板と共に締め付けられることから、ろう付けのような煩雑な固定作業を必要とせず、断熱板に簡単な形状の断熱材を用いることができる。
　本発明によれば、ろう付けのような煩雑な固定作業を必要とせずに各巻回部を固定することができるので、組立作業を極めて容易に行うことができる。また、断熱板に簡単な形状の断熱材を用いることができるので、低コストな構造により各巻回部間の熱伝導を抑制することができる。
本発明の一実施形態を示すヒートポンプ式給湯装置の概略構成図 第１の水熱交換器の概略側面図 第１の水熱交換器の平面図 第１の水熱交換器の側面図 図３におけるＸ－Ｘ線矢視方向断面図 断熱板及び締付部材の斜視図
　図１乃至図６は本発明の一実施形態を示すもので、図１はヒートポンプ式給湯装置の概略構成図、図２は第１の水熱交換器の概略構成図、図３はその平面図、図４はその側面図、図５は図３におけるＸ－Ｘ線矢視方向断面図、図６は断熱板及び締付部材の斜視図である。
　同図に示すヒートポンプ式給湯装置は、冷媒を流通する冷媒回路１０と、給湯用水を流通する第１の給湯回路２０と、給湯用水を流通する第２の給湯回路３０と、浴槽用水を流通する浴槽用回路４０と、冷媒回路１０の冷媒と第１の給湯回路２０の給湯用水とを熱交換する第１の水熱交換器５０と、第２の給湯回路３０の給湯用水と浴槽用回路４０の浴槽用水とを熱交換する第２の水熱交換器６０とを備え、第１の水熱交換器５０は本発明の熱交換器を構成している。
　冷媒回路１０は、圧縮機１１、膨張弁１２、空気熱交換器１３及び第１の水熱交換器５０を接続してなり、圧縮機１１、第１の水熱交換器５０、膨張弁１２、空気熱交換器１３、圧縮機１１の順に冷媒を流通させるようになっている。尚、この冷媒回路１０で使用される冷媒は、例えば二酸化炭素等の自然系冷媒である。
　第１の給湯回路２０は、貯湯タンク２１、第１のポンプ２２及び第１の水熱交換器５０を接続してなり、貯湯タンク２１、第１のポンプ２２、第１の水熱交換器５０、貯湯タンク２１の順に給湯用水を流通させるようになっている。貯湯タンク２１には、給水管２３及び第２の給湯回路３０が接続され、給水管２３から供給された給湯用水は貯湯タンク２１を介して第１の給湯回路２０を流通するようになっている。貯湯タンク２１と浴槽４１とは、第２のポンプ２４が設けられた流路２５を介して接続され、第２のポンプ２４によって貯湯タンク２１内の給湯用水が浴槽４１に供給されるようになっている。
　第２の給湯回路３０は、貯湯タンク２１、第３のポンプ３１及び第２の水熱交換器６０を接続してなり、貯湯タンク２１、第２の水熱交換器６０、第３のポンプ３１、貯湯タンク２１の順に給湯用水を流通させるようになっている。
　浴槽用回路４０は、浴槽４１、第４のポンプ４２及び第２の水熱交換器６０を接続してなり、浴槽４１、第４のポンプ４２、第２の水熱交換器６０、浴槽４１の順に浴槽用水を流通させるようになっている。
　第１の水熱交換器５０は、冷媒回路１０及び第１の給湯回路２０に接続され、冷媒回路１０を流通する第１の熱媒体としての冷媒と第１の給湯回路２０を流通する第２の熱媒体
としての給湯用水とを熱交換させるようになっている。第１の水熱交換器５０は、冷媒を流通する伝熱性の第１及び第２の内管５１，５２と、第１及び第２の内管５１，５２がそれぞれ内部に配置される第１及び第２の外管５３，５４と、第１及び第２の内管５１，５２の一端がそれぞれ接続された一対の第１の端部ヘッダー５５と、第１及び第２の外管５３，５４の一端がそれぞれ接続された一対の第２の端部ヘッダー５６と、第１及び第２の内管５１，５２の他端が接続された第１の中間ヘッダー５７と、第１及び第２の外管５３，５４の他端が接続された第２の中間ヘッダー５８とを備え、各内管５１，５２及び各外管５３，５４は渦巻状に巻回されている。この場合、第１の外管５３内には２本の第１の内管５１が配置され、第２の外管５４内には４本の第２の内管５２が配置されている。
　各第１の端部ヘッダー５５は冷媒回路１０に接続され、それぞれ冷媒の流入管５５ａ及び流出管５５ｂが接続されている。この場合、流入側の第１の端部ヘッダー５５には各第１の内管５１が互いに並列に接続され、流出側の第１の端部ヘッダー５５には各第２の内管５２が互いに並列に接続されている。各第２の端部ヘッダー５６は第１の給湯回路２０に接続され、それぞれ給湯用水の流入管５６ａ及び流出管５５ｂが接続されている。この場合、流入側の第２の端部ヘッダー５６には各第２の内管５２が貫通しており、流出側の第２の端部ヘッダー５６には各第１の内管５１が貫通している。
　第１の中間ヘッダー５７は、一対のヘッダー部５７ａと、各ヘッダー部５７ａを互いに連通する連通管５７ｂとからなり、一方のヘッダー部５７ａには各第１の内管５１が互いに並列に接続され、他方のヘッダー部５７ａには各第２の内管５２が互いに並列に接続されている。この場合、第１の中間ヘッダー５７には第１及び第２の内管５１，５２が同一方向から接続されている。第２の中間ヘッダー５８には、第１及び第２の外管５３，５４が同一方向から接続されるとともに、第１及び第２の内管５１，５２がそれぞれ貫通している。
　また、第１の内管５１及び第１の外管５３は、外側から内側に向かって巻回する巻回部Ａ1 と、内側から外側に向かって巻回する巻回部Ａ2 とが互いに上下２段に配列され、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の内側で管路を上下方向にずらすことにより、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の管路が連続するように形成されている。第２の内管５２及び第２の外管５４は、内側から外側に向かって巻回する巻回部Ａ2 と、外側から内側に向かって巻回する巻回部Ａ1 とが互いに上下２段に配列され、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の内側で管路を上下方向にずらすことにより、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の管路が連続するように形成されている。第１の内管５１及び第１の外管５３の巻回部Ａ1 ，Ａ2 は、第２の内管５２及び第２の外管５４の巻回部Ａ1 ，Ａ2 の上方に配置され、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 が上下４段に配列されている。
　更に、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の間には平板状の複数の断熱板５９が配置され、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 は外管５３，５４同士を複数の締付部材５９ａによって締め付けることにより、各断熱板５９と共に固定されるようになっている。断熱板５９は巻回部Ａ1 ，Ａ2 の外周と同等の外形を有する発泡スチロール等の断熱材からなり、締付部材５９ａを挿通する孔５９ｂが４箇所に設けられている。また、断熱板５９の長手方向一端には、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の管路の上下に連続する部分を挿通する切り欠き５９ｃが設けられている。締付部材５９ａは帯状に形成された周知のインシュロックからなり、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の外管５３，５４に巻き付けて一端側を他端側の係止孔５９ｄに挿入することにより、一端側が係止孔５９ｄに係止して巻き付け状態が保持されるようになっている。
　第２の水熱交換器６０は、第２の給湯回路３０及び浴槽用回路４０に接続され、第２の給湯回路３０の給湯用水と浴槽用回路４０の浴槽用水とを熱交換させるようになっている。
　また、前記給湯装置は、冷媒回路１０及び第１の水熱交換器５０が配置された加熱ユニット７０と、貯湯タンク２１、第１のポンプ２２、第２のポンプ２４、第２の給湯回路３０、第４のポンプ４２及び第２の水熱交換器６０が配置されたタンクユニット８０とを備え、加熱ユニット７０とタンクユニット８０とは第１の給湯回路２０を介して接続されている。
　以上のように構成された給湯装置においては、冷媒回路１０の高温冷媒と第１の給湯回路２０の給湯用水とが第１の水熱交換器５０によって熱交換され、給湯用水が加熱される。第１の水熱交換器５０では、図２の一点鎖線矢印に示すように、冷媒回路１０の冷媒が一方の第１の端部ヘッダー５５を介して各第１の内管５１に流入し、各第１の内管５１を流通した後、第１の中間ヘッダー５７を介して各第２の内管５２に流入し、各第２の内管５２を流通した後、他方の第１の端部ヘッダー５５を介して外部に流出する。また、図２の実線矢印に示すように、給湯回路２０の給湯用水が一方の第２の端部ヘッダー５６を介して第２の外管５４に流入し、第２の外管５４と各第２の内管５２との間を流通した後、第２の中間ヘッダー５８を介して第１の外管５３に流入し、第１の外管５３と各第１の内管５１との間を流通した後、他方の第２の端部ヘッダー５６を介して外部に流出する。即ち、第１の水熱交換器５０では、冷媒と給湯用水が互いに反対方向に流通する。その際、給湯用水の下流側となる第１の内管５１は、給湯用水の上流側となる第２の内管５２よりも本数が少ないため、第１の外管５３と各第１の内管５１との間には、第２の外管５４と各第２の内管５２との間よりも大きい流通断面積が確保され、給湯用水の下流側にスケールが堆積しても給湯用水の流通が阻害されることがない。更に、給湯用水の上流側の第２の内管５２は下流側の第１の内管５１よりも本数が多いため、各第２の内管５２によって給湯用水が十分に加熱される。
　また、前記給湯装置の第１の水熱交換器５０を組立てる際には、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の間に各断熱板５９を配置した後、各断熱板５９の孔５９ｂに締付部材５９ａを通し、締付部材５９ａを各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の外管５３，５４に巻き付けて外管５３，５４同士を各断熱板５９と共に締め付けることにより、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 が互いに位置ずれを生じないように固定される。これにより、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 間の熱伝導が各断熱板５９によって抑制されることから、熱交換性能が低下することがない。
　このように、本実施形態によれば、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の間に断熱板５９を配置するとともに、締付部材５９ａを各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の外管５３，５４に巻き付け、外管５３，５４同士を各断熱板５９と共に締め付けるようにしたので、ろう付けのような煩雑な固定作業を必要とせずに各巻回部Ａ1 ，Ａ2 を固定することができ、組立作業を極めて容易に行うことができる。また、断熱板５９に平板状の簡単な形状の断熱材を用いることができるので、低コストな構造により各巻回部Ａ1 ，Ａ2 間の熱伝導を抑制することができる。
　更に、外側から内側に向かって巻回する巻回部Ａ1 と、内側から外側に向かって巻回する巻回部Ａ2 とを互いに上下方向に配列し、隣り合う巻回部Ａ1 ，Ａ2 の内側で管路を上下方向にずらすことにより、各巻回部Ａ1 ，Ａ2 の管路が連続するように形成したので、長さ寸法の大きい各内管５１，５２及び各外管５３，５４を効率良く巻回することができ、小型化に極めて有利である。
　尚、前記実施形態では、隣り合う巻回部Ａ1 ，Ａ2 の内側で管路をずらすようにしたものを示したが、巻回部Ａ1 ，Ａ2 の外側で管路をずらすようにしてもよい。
　また、前記実施形態では、本発明の熱交換器をヒートポンプ式給湯装置の第１の水熱交換器５０として用いたものを示したが、本発明は第１の熱媒体と第２の熱媒体とを熱交換するものであれば、他の用途の熱交換器にも適用することができる。
　本発明は、熱媒体が流通する管路を渦巻状に巻回された巻回部間に断熱板を配置して複数段に積み重ね巻回部の管同士を断熱板と共に締め付けることによって、組立が容易で低コストな構造かつ各巻回部管の熱伝導を抑制が必要な用途にも適用できる。
　５０…第１の水熱交換器、５１…内管、５２…外管、５９…断熱板、５９ａ…締付部材、Ａ1 ，Ａ2 …巻回部。

Claims (3)

  1. 　第１の熱媒体を流通する伝熱性の内管と、内管が内部に配置された外管とを備え、内管及び外管を渦巻状に巻回してなる巻回部が複数段に積み重ねられ、内管と外管との間に第２の熱媒体を流通することにより、内管を介して第１の熱媒体と第２の熱媒体とを熱交換するようにした熱交換器において、
    　前記各巻回部の間に配置される断熱板と、
    　各巻回部の外管に巻き付けられ、各巻回部の外管同士を断熱板と共に締め付ける締付部材とを備えた
    　ことを特徴とする熱交換器。
  2. 　外側から内側に向かって巻回する巻回部と、内側から外側に向かって巻回する巻回部とを交互に配列し、隣り合う巻回部の内側または外側で管路を巻回部の配列方向にずらすことにより、各巻回部間で管路が連続するように形成した
    　ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
  3. 　請求項１または２記載の熱交換器を備え、
    　熱交換器の外管内に第２の熱媒体としての給湯用水を流通し、熱交換器の各内管に給湯用水を加熱する第１の熱媒体を流通する
    　ことを特徴とする給湯装置。
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