(57)【要約】【課題】低コストで製造されるフィンアンドチューブ型熱交換器および空気調和機、を提供する。【解決手段】水熱交換器５１は、冷媒と水との間で熱交換を行なうことによって水を加熱するフィンアンドチューブ型熱交換器である。水熱交換器５１は、平板形状を有し、互いに間隔を隔てて配列される複数枚のフィン５２と、複数枚のフィン５２を貫きながら延伸し、フィン５２に直交し、互いに平行に並ぶ複数の仮想平面２１０，２２０内に配索される多列配管５３とを備える。多列配管５３は、水が流れる水配管５３ｎと、冷媒が流れる冷媒配管５３ｍとを含む。各フィン５２は、仮想平面２１０，２２０の並び方向において一体物の板材から形成されている。【選択図】図３
2014134373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と被加熱流体との間で熱交換を行なうことによって被加熱流体を加熱する、フィンアンドチューブ型熱交換器であって、
平板形状を有し、互いに間隔を隔てて配列される複数枚のフィンと、
複数枚の前記フィンを貫きながら延伸し、前記フィンに直交し、互いに平行に並ぶ複数の仮想平面内に配索される多列配管とを備え、
前記多列配管は、被加熱流体が流れる流体用配管と、冷媒が流れる冷媒用配管とを含み、
各前記フィンは、前記仮想平面の並び方向において一体物の板材から形成される、フィンアンドチューブ型熱交換器。
【請求項２】
複数の前記仮想平面として、第１平面と、前記第１平面と間隔を隔てて並ぶ第２平面とが設けられ、
前記流体用配管および前記冷媒用配管は、それぞれ、前記第１平面および前記第２平面内に配索される、請求項１に記載のフィンアンドチューブ型熱交換器。
【請求項３】
被加熱流体を加熱する機能を有する空気調和機であって、
請求項１または２に記載のフィンアンドチューブ型熱交換器と、
ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路と、
被加熱流体が流れる流体回路とを備え、
前記冷凍回路から前記冷媒用配管に冷媒が供給され、前記流体回路から前記流体用配管に被加熱流体が供給される、空気調和機。
【請求項４】
前記冷凍回路の経路上に設けられ、前記フィンアンドチューブ型熱交換器とともに室外に設置される室外側熱交換器と、
前記室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンと、
前記流体回路における被加熱流体の流れを検知する検知部と、
前記検知部において被加熱流体の流れが検知された場合に前記ファンを停止させ、被加熱流体の流れが検知されなかった場合に前記ファンを駆動させる制御部とを備える、請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記冷凍回路の経路上に設けられ、前記フィンアンドチューブ型熱交換器とともに室外に設置される室外側熱交換器をさらに備え、
前記フィンアンドチューブ型熱交換器と前記室外側熱交換器とが一体に設けられる、請求項３または４に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記フィンアンドチューブ型熱交換器と前記室外側熱交換器とが一体に設けられ、
前記冷凍回路の経路上に設けられ、前記室外側熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷凍回路の経路上に設けられ、冷媒の圧力を検知するプレッシャースイッチとをさらに備え、
前記制御部は、前記検知部において被加熱流体の流れが検知された場合であって、前記プレッシャースイッチにおいて冷媒の圧力が予め定められた値以上であると検知された場合に、前記ファンを駆動させる、請求項４に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フィンアンドチューブ型熱交換器および空気調和機に関し、より特定的には、冷媒と被加熱流体との間の熱交換を行なうためのフィンアンドチューブ型熱交換器、およびそのようなフィンアンドチューブ型熱交換器を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の給湯機に関して、たとえば、特開２００３−６５６０２号公報には、小型でコンパクトな形状とすることを目的とした、ヒートポンプ風呂給湯機が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示されたヒートポンプ風呂給湯機は、冷凍サイクルを用いて貯湯タンクおよび浴槽内の水を加熱する給湯機であり、冷媒回路および給湯回路の間ならびに冷媒回路および浴槽回路の間で熱交換可能な冷媒水熱交換器を有する。冷媒水熱交換器としては、冷媒が流れる冷媒回路の配管内に、給湯回路の配管および浴槽回路の配管を挿入した多重管方式、または、冷媒回路の配管と給湯回路の配管と浴槽回路の配管とを接触させてロウ材により固定した接触管方式が用いられている。
【０００４】
また、実開昭５９−７９７７８号公報には、冷媒流通時の圧力損失を小さく抑えるとともに、電磁弁の個数を少なくし、かつ安価な一方向性電磁弁のみで冷暖房給湯運転を可能にすることを目的とした、ヒートポンプ式給湯冷暖房装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたヒートポンプ式給湯冷暖房装置は、室外側熱交換器および給湯用熱交換器を有する。冷房単独運転時および暖房単独運転時には、室外側熱交換器に冷媒が供給され、給湯冷房同時運転時および給湯単独運転時には、給湯用熱交換器に冷媒が供給される。
【０００５】
また、特開昭５８−６６７６４号公報には、従来の冷暖房兼用タイプのルームエアコンに、給湯機能を追加した多機能エアコンを提供することを目的とした、ヒートポンプ式冷暖房給湯機が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示されたヒートポンプ式冷暖房給湯機は、室外熱交換器および水熱交換器を有する。冷房運転時および暖房運転時には、室外熱交換器に冷媒が供給され、冷房時の凝縮熱を利用して給湯を行なう冷房排熱運転時および給湯専用運転時には、水熱交換器に冷媒が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−６５６０２号公報
【特許文献２】実開昭５９−７９７７８号公報
【特許文献３】特開昭５８−６６７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１に開示されるように、給湯用の熱交換器としては、配管内に別配管を挿入する多重管方式や、配管と配管とを接合した接触管方式が利用されている。しかしながら、これらの方式は熱交換を高効率に行なうという点では有利であるが、生産方式が複雑で高コストになるという課題がある。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、低コストで製造されるフィンアンドチューブ型熱交換器および空気調和機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従ったフィンアンドチューブ型熱交換器は、冷媒と被加熱流体との間で熱交換を行なうことによって被加熱流体を加熱する。フィンアンドチューブ型熱交換器は、平板形状を有し、互いに間隔を隔てて配列される複数枚のフィンと、複数枚のフィンを貫きながら延伸し、フィンに直交し、互いに平行に並ぶ複数の仮想平面内に配索される多列配管とを備える。多列配管は、被加熱流体が流れる流体用配管と、冷媒が流れる冷媒用配管とを含む。各フィンは、仮想平面の並び方向において一体物の板材から形成される。
【００１０】
このように構成されたフィンアンドチューブ型熱交換器によれば、各フィンが仮想平面の並び方向において一体物の板材から形成されるため、被加熱流体と冷媒との間で効率的に熱交換される。これにより、従前のフィンアンドチューブ型の熱交換器の生産設備を利用して、低コストに被加熱流体を加熱するための熱交換器を製造することができる。
【００１１】
また好ましくは、複数の仮想平面として、第１平面と、第１平面と間隔を隔てて並ぶ第２平面とが設けられる。流体用配管および冷媒用配管は、それぞれ、第１平面および第２平面内に配索される。
【００１２】
このように構成されたフィンアンドチューブ型熱交換器によれば、多列配管を簡易な構成とすることにより、さらに低コストに熱交換器を製造することができる。
【００１３】
この発明に従った空気調和機は、被加熱流体を加熱する機能を有する。空気調和機は、上記のいずれかに記載のフィンアンドチューブ型熱交換器と、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路と、被加熱流体が流れる流体回路とを備える。冷凍回路から冷媒用配管に冷媒が供給され、流体回路から流体用配管に被加熱流体が供給される。
【００１４】
このように構成された空気調和機によれば、低コストに製造されるフィンアンドチューブ型熱交換器を備えることにより、被加熱流体を加熱する機能を有する空気調和機を広く普及させることができる。
【００１５】
また好ましくは、空気調和機は、冷凍回路の経路上に設けられ、フィンアンドチューブ型熱交換とともに室外に設置される室外側熱交換機と、室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンと、流体回路における被加熱流体の流れを検知する検知部と、検知部において被加熱流体の流れが検知された場合にファンを停止させ、被加熱流体の流れが検知されなかった場合にファンを駆動させる制御部とを備える。
【００１６】
このように構成された空気調和機によれば、検知部において被加熱流体の流れが検知された場合には、フィンアンドチューブ型熱交換器において被加熱流体および冷媒間で熱交換させるため、室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンを停止させる。一方、検知部において被加熱流体の流れが検知されなかった場合には、室外側熱交換器において室外空気および冷媒間で熱交換させるため、室外側熱交換器に室外空気を供給するためのファンを駆動させる。
【００１７】
また好ましくは、空気調和機は、冷凍回路の経路上に設けられて冷媒を循環させる圧縮機と、室内に設置される室内機をさらに備える。室内機は、冷凍回路の経路上に設けられる室内側熱交換器を含む。制御部は室内機の内部に実装される。圧縮機は室外に配置される。制御部は、ファンおよび圧縮機を制御する。
【００１８】
このように構成された空気調和機によれば、室内機に実装された制御部が、室外の圧縮機および室外のファンを制御する。これにより、室外側に制御部を設けなくてもよいので空気調和機の構成を簡略化できる。
【００１９】
また好ましくは、検知部は、流体回路のうち室外に設けられた部分に配置される。このように構成された空気調和機によれば、室外側に制御部を設けなくてもよいので空気調和機の構成を簡略化できる。
【００２０】
また好ましくは、制御部は、第１から第５の端子と、第１および第２のスイッチと、検知部からの信号に応答して第１および第２のスイッチを制御する信号生成回路とを含む。第１の端子は、電源からファンに電力を供給するための端子である。第２の端子は、検知部からの信号を信号生成回路に入力するための端子である。第３の端子は、電源から圧縮機に電力を供給するための端子である。第４の端子は、電源のニュートラル端子である。第５の端子は、電源の接地端子である。第１のスイッチは、電源と第１の端子との間に接続される。第２のスイッチは、電源と第３の端子との間に接続される。空気調和機は、さらに、第１および第２の電源端子と信号端子とニュートラル端子と接地端子とを含む端子板と、制御基板の第１から第５の端子を、端子板の第１の電源端子と信号端子と第２の電源端子とニュートラル端子と接地端子とにそれぞれ接続するための第１から第５の配線とを備える。端子板の第１の電源端子は、ファンに接続される。端子板の第２の電源端子は、圧縮機に接続される。端子板の信号端子は、検知部に接続されて検知部からの信号を受ける。
【００２１】
このように構成された空気調和機によれば、室内機の制御基板と室外の端子板とを５本の配線により電気的に接続することができる。さらに室外のファンおよび圧縮機は、室内機に設けられた制御部により制御することができる。したがって室外機には制御基板が不要となる。
【００２２】
また好ましくは、フィンアンドチューブ型熱交換器と室外側熱交換器とが一体に設けられる。このように構成された空気調和機によれば、空気調和機の室外機をコンパクトに構成することができる。
【００２３】
また好ましくは、フィンアンドチューブ型熱交換器と室外側熱交換器とが一体に設けられる。空気調和機は、冷凍回路の経路上に設けられ、室外側熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、冷凍回路の経路上に設けられ、冷媒の圧力を検知するプレッシャースイッチとをさらに備える。制御部は、検知部において被加熱流体の流れが検知された場合であって、プレッシャースイッチにおいて冷媒の圧力が予め定められた値以上であると検知された場合に、ファンを駆動させる。
【００２４】
このように構成された空気調和機によれば、冷凍回路における冷媒の圧力が予め定められた値以上である場合に、ファンを駆動させることによって室外側熱交換器において冷媒をより積極的に冷却する。これにより、冷凍回路上の圧縮機に過大な負荷が掛かることを抑制し、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上に説明したように、この発明に従えば、低コストで製造されるフィンアンドチューブ型熱交換器および空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１における給湯機能付きの空気調和機の回路構成を示す図である。
【図２】図１中の空気調和機の室外機を示す斜視図である。
【図３】図１中の空気調和機が備える水熱交換器を部分的に示す斜視図である。
【図４】図３中の水熱交換器を示す正面図である。
【図５】図３中に示す水熱交換器の変形例を示す斜視図である。
【図６】図１中の空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図７】図１中の空気調和機の制御に関する構成を示した回路図である。
【図８】この発明の実施の形態３における給湯機能付きの空気調和機の回路構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態４における給湯機能付きの空気調和機の回路構成を示す図である。
【図１０】図９中の空気調和機の制御に関する構成を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における給湯機能付きの空気調和機の回路構成を示す図である。図２は、図１中の空気調和機の室外機を示す斜視図である。
【００２９】
図１および図２を参照して、本実施の形態における空気調和機１０は、給湯機能を有する。空気調和機１０は、冷房専用の空気調和機である。
【００３０】
空気調和機１０は、その回路構成として、ヒートポンプサイクルを構成し、冷媒が循環する冷凍回路２１と、被加熱流体としての水（本実施の形態では、水道水）が流通する給湯回路３１とを有する。給湯回路３１を流通する水は、冷凍回路２１を循環する冷媒との熱交換によって加熱される。
【００３１】
冷凍回路２１には、室内空間を冷却するための冷媒が循環する。冷媒としては、たとえば、ＨＣ（ハイドロカーボン）やＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）が利用されている。冷凍回路２１は、環状の循環路をなす冷媒循環路２１ｐと、冷媒循環路２１ｐから分岐する冷媒分岐路２１ｑとから構成されている。
【００３２】
冷凍回路２１には、室内側熱交換器（空気−冷媒熱交換器）２５、室外側熱交換器（空気−冷媒熱交換器）２３、圧縮機２２および膨張弁２４が設けられている。室内側熱交換器２５、室外側熱交換器２３、圧縮機２２および膨張弁２４は、冷媒循環路２１ｐの経路上に設けられている。図１中には、代表的に、給湯時の冷媒の流れ方向が矢印によって示されている。
【００３３】
室内側熱交換器２５は、冷凍回路２１を循環する冷媒と、室内空間の空気との間で熱交換を行なう。室内側熱交換器２５は、室内に設置される室内機１４に設けられている。室内機１４には、室内側熱交換器２５に室内空気を供給するためのファン２７がさらに設けられている。一例として、ファン２７はクロスフローファンである。
【００３４】
室外側熱交換器２３は、冷凍回路２１を循環する冷媒と、室外空気との間で熱交換を行なう。室外側熱交換器２３は、室外に設置される室外機１２に設けられている。室外機１２には、室外側熱交換器２３に室外空気を供給するためのファン２６がさらに設けられている。ファン２６は、室外側熱交換器２３と対面して配置されている。一例として、ファン２６はプロペラファンである。
【００３５】
冷媒循環路２１ｐの経路上において、圧縮機２２は、室内側熱交換器２５と室外側熱交換器２３との間に配置されている。圧縮機２２は、室内側熱交換器２５から送られる冷媒を圧縮する。冷媒循環路２１ｐの経路上において、膨張弁２４は、室外側熱交換器２３と室内側熱交換器２５との間に配置されている。膨張弁２４は、室内側熱交換器２５および室外側熱交換器２３を挟んで、圧縮機２２の反対側に配置されている。膨張弁２４は、室外側熱交換器２３から送られる冷媒を減圧する。圧縮機２２および膨張弁２４は、室外側熱交換器２３とともに室外機１２に設けられている。
【００３６】
冷媒分岐路２１ｑは、圧縮機２２と室外側熱交換器２３との間の冷媒循環路２１ｐの経路上から分岐し、室外側熱交換器２３と膨張弁２４との間の冷媒循環路２１ｐの経路上に合流するように設けられている。
【００３７】
冷凍回路２１には、水熱交換器（水−冷媒熱交換器）５１、流路切り換え弁２８および流路切り換え弁２９がさらに設けられている。水熱交換器５１は、冷媒分岐路２１ｑの経路上に設けられている。流路切り換え弁２８は、冷媒循環路２１ｐの経路上であって、圧縮機２２と室外側熱交換器２３との間に設けられている。流路切り換え弁２９は、冷媒分岐路２１ｑの経路上であって、圧縮機２２と水熱交換器５１との間に設けられている。
【００３８】
水熱交換器５１は、冷凍回路２１を流れる冷媒と、給湯回路３１を流れる水との間で熱交換を行なう。流路切り換え弁２８は、圧縮機２２と室外側熱交換器２３との間の冷媒通路を開閉可能な開閉弁である。流路切り換え弁２９は、圧縮機２２と水熱交換器５１との間の冷媒通路を開閉可能な弁体である。
【００３９】
水熱交換器５１、流路切り換え弁２８および流路切り換え弁２９は、室外機１２に設けられている。
【００４０】
なお、流路切り換え弁２８および流路切り換え弁２９に替えて、流路切り換え弁２８が設けられた位置に、圧縮機２２から吐出された冷媒を室外側熱交換器２３および水熱交換器５１のいずれか一方に選択的に流す三方弁が設けられてもよい。
【００４１】
給湯回路３１の経路上には、前述の水熱交換器５１と、検知部としてのフロースイッチ３３とが設けられている。フロースイッチ３３は、給湯回路３１における水の流れを検知する。給湯回路３１の一端（給湯回路３１における水流れの上流端）には、給湯回路３１を水の供給源に接続するための水接続口３５が設けられ、給湯回路３１の他端（給湯回路３１における水流れの下流端）は、シャワーなどの給湯端末３４に接続されている。
【００４２】
なお、フロースイッチ３３は、水の流れを検知可能なものであれば特に限定されず、たとえば、流量センサまたは流量計と呼ばれるものが用いられてもよい。
【００４３】
空気調和機１０の冷房運転時における冷媒流れについて説明すると、まず、圧縮機２２にて冷媒が断熱圧縮される。圧縮されるに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、高温高圧の過熱蒸気になって、冷媒は圧縮機２２から吐出される。流路切り換え弁２８が開状態とされることによって、圧縮機２２から流出した冷媒は、室外側熱交換器２３に流入する。冷媒は、室外側熱交換器２３において、ファン２６の駆動に伴って供給される室外空気に放熱し、冷却されることによって、凝縮（液化）する。室外側熱交換器２３から流出した冷媒は、膨張弁２４に向かう。
【００４４】
膨張弁２４において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる。膨張弁２４から流出した冷媒は、室内側熱交換器２５に向かう。膨張弁２４から送られた気液混合状態の冷媒は、室内側熱交換器２５において室内空間の空気から吸熱することによって、蒸発する。その後、気相の冷媒は、圧縮機２２において再び断熱圧縮される。
【００４５】
冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。
【００４６】
さらに本実施の形態における給湯機能付きの空気調和機１０においては、冷房運転に伴って給湯運転が可能となる。その空気調和機１０の給湯運転時、フロースイッチ３３において給湯回路３１における水の流れが検知されると、流路切り換え弁２９が開状態とされる。これにより、圧縮機２２から流出した冷媒は、冷媒分岐路２１ｑを通じて水熱交換器５１に流入する。このとき、冷媒は、水熱交換器５１において給湯回路３１を流れる水に放熱し、冷却されることによって、凝縮（液化）する。水熱交換器５１から流出した冷媒は、冷媒分岐路２１ｑから冷媒循環路２１ｐに合流した後、膨張弁２４に向かう。水熱交換器５１において加熱された水は、湯となって給湯端末３４に供給される。
【００４７】
続いて、図１中の空気調和機１０が備える、この発明の実施の形態１における水熱交換器５１の構造について説明する。
【００４８】
図３は、図１中の空気調和機が備える水熱交換器を部分的に示す斜視図である。図４は、図３中の水熱交換器を示す正面図である。
【００４９】
図３および図４を参照して、本実施の形態における水熱交換器５１は、フィンアンドチューブ型の熱交換器であり、複数枚のフィン５２および多列配管５３を有する。
【００５０】
フィン５２は、平板形状を有する。フィン５２は、薄板形状を有する。フィン５２は、熱伝導性に優れた板材、たとえば、アルミニウム板から形成されている。複数枚のフィン５２が、図３中の矢印１０１に示す一方向に並んで配列されている。複数枚のフィン５２は、互いに間隔を隔てて配置されている。複数枚のフィン５２は、等間隔に配置されている。
【００５１】
フィン５２は、矩形形状の平板形状を有する。矢印１０１に示す配列方向から見た場合に、フィン５２は、矢印１０１に示す方向に直交する矢印１０３に示す方向に長辺を有し、矢印１０１に示す方向および矢印１０３に示す方向に直交する矢印１０２に示す方向（水熱交換器５１の奥行き方向）に短辺を有する矩形形状を有する。
【００５２】
多列配管５３は、熱伝導性に優れた管部材から形成されている。多列配管５３は、複数枚のフィン５２を貫きながら延びている。フィン５２に直交し、互いに平行に並ぶ仮想平面２１０および仮想平面２２０を想定した場合に、多列配管５３は、仮想平面２１０および仮想平面２２０内で延伸するように配索されている。仮想平面２１０および仮想平面２２０は、矢印１０２に示す水熱交換器５１の奥行き方向に互いに間隔を隔てて配置されている。本実施の形態では、多列配管５３が、水熱交換器５１の奥行き方向に２列に渡って設けられている。
【００５３】
多列配管５３は、冷凍回路２１を流れる冷媒が供給される冷媒配管５３ｍと、給湯回路３１を流れる水が供給される水配管５３ｎとから構成されている。冷媒配管５３ｍの両端は、冷凍回路２１の冷媒分岐路２１ｑを構成する配管に接続され、水配管５３ｎの両端は、給湯回路３１を構成する配管に接続されている。冷媒配管５３ｍと水配管５３ｎとは、互いに独立した配管として設けられている。
【００５４】
冷媒配管５３ｍは仮想平面２１０内に配索され、水配管５３ｎは仮想平面２２０内に配索されている。図４に示すように、冷媒配管５３ｍは、仮想平面２１０内において、複数枚のフィン５２を貫きながら一方向に延びる区間５６と、Ｕ字状に反転する区画５７と、複数枚のフィン５２を貫きながら反対方向に延びる区間５８とが繰り返すように配索されている。水配管５３ｎは、仮想平面２２０内において、冷媒配管５３ｍと同様の形態により配索されている。
【００５５】
本実施の形態における水熱交換器５１においては、各フィン５２が、仮想平面２１０および仮想平面２２０の並び方向において一体物の板材から形成されている。言い換えれば、フィン５２には、水熱交換器５１の奥行き方向において１列目の冷媒配管５３ｍと２列目の水配管５３ｎとを分離させるスリットが形成されておらず、１枚物のフィン５２が複数枚、矢印１０１に示す方向に配列されている。
【００５６】
図５は、図３中に示す水熱交換器の変形例を示す斜視図である。図５を参照して、本変形例では、冷媒配管５３ｍが、仮想平面２１０および仮想平面２２０内に配索され、水配管５３ｎが、仮想平面２１０および仮想平面２２０内に配索されている。仮想平面２１０および仮想平面２２０の各平面において、冷媒配管５３ｍと水配管５３ｎとは交互に並んで配置されている。
【００５７】
なお、以上に説明した水熱交換器５１内の多列配管５３の構造は一例であり、水熱交換器５１の奥行き方向における多列配管５３の配列数や、各仮想平面内における配管の取り回しなどは、適宜変更される。
【００５８】
本実施の形態においては、配管が水熱交換器５１の奥行き方向に複数列に渡って設けられる多列式熱交換器において、フィン５２が複数列間で繋がった形態で設けられている。このような構成により、冷媒配管５３ｍを流れる冷媒と水配管５３ｎを流れる水との間で効率よく熱交換させることができる。
【００５９】
以上に説明した、この発明の実施の形態１における水熱交換器５１の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるフィンアンドチューブ型熱交換器としての水熱交換器５１は、冷媒と被加熱流体としての水との間で熱交換を行なうことによって水を加熱する。水熱交換器５１は、平板形状を有し、互いに間隔を隔てて配列される複数枚のフィン５２と、複数枚のフィン５２を貫きながら延伸し、フィン５２に直交し、互いに平行に並ぶ複数の仮想平面２１０，２２０内に配索される多列配管５３とを備える。多列配管５３は、水が流れる流体用配管としての水配管５３ｎと、冷媒が流れる冷媒用配管としての冷媒配管５３ｍとを含む。各フィン５２は、仮想平面２１０，２２０の並び方向において一体物の板材から形成されている。
【００６０】
また、本実施の形態における空気調和機１０は、フィンアンドチューブ型熱交換器としての水熱交換器５１と、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路２１と、被加熱流体としての水が流れる流体回路としての給湯回路３１とを備える。冷凍回路２１から冷媒用配管としての冷媒配管５３ｍに冷媒が供給され、給湯回路３１から流体用配管としての水配管５３ｎに水が供給される。
【００６１】
このように構成された、この発明の実施の形態１における水熱交換器５１および空気調和機１０によれば、水熱交換器５１の製造に、従来から空気調和機に搭載しているフィンアンドチューブ式の熱交換器の生産設備を流用することができる。これにより、水熱交換器５１が生産し易くなり、製造コストを下げることができる。結果、給湯機能を備えた空気調和機１０を広く普及させることができる。
【００６２】
また、貯湯タンク内に水熱交換器が収容される給湯システムを想定した場合、貯湯タンクが設置される現場において、圧縮機から延びる冷媒配管を、貯湯タンク内の水熱交換器に接続または溶接する作業が必要となる。一方、本実施の形態では、水熱交換器５１が室外機１２に組み込まれるため、空気調和機１０の生産工程で冷媒封入まで実施することができる。この場合、空気調和機１０の出荷検査として、冷房運転の動作確認のみならず給湯の沸き上げ動作まで確認することが可能となり、給湯機能付きの空気調和機１０の商品としての信頼性を向上させることができる。また、空気調和機１０の施工時に冷媒封入の作業が不要となるため、施工費用を安価にすることもできる。
【００６３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１における空気調和機１０に適用可能な給湯時のファン制御の一例について説明する。図６は、図１中の空気調和機の構成を示すブロック図である。
【００６４】
図６を参照して、空気調和機１０は、空気調和機１０に搭載された各種装置の駆動を制御するための制御部６１を有する。
【００６５】
制御部６１は、フロースイッチ３３において給湯回路３１における水の流れが検知されていないと、流路切り換え弁２８を開状態とし、流路切り換え弁２９を閉状態とするとともに、ファン２６を駆動させる。これにより、圧縮機２２から吐出された冷媒が室外側熱交換器２３に導かれ、室外側熱交換器２３において、冷媒と、ファン２６の駆動によって供給された室外空気との間で熱交換される。
【００６６】
一方、制御部６１は、フロースイッチ３３において給湯回路３１における水の流れが検知されると、流路切り換え弁２８を閉状態とし、流路切り換え弁２９を開状態とするとともに、ファン２６の駆動を停止させる。これにより、圧縮機２２から吐出された冷媒が水熱交換器５１に導かれ、水熱交換器５１において、冷媒と、給湯回路３１を流れる水との間で熱交換される。
【００６７】
図７は、図１中の空気調和機の制御に関する構成を示した回路図である。図７を参照して、制御部６１は、室内機１４の内部に実装されて、室外機１２の圧縮機２２およびファン２６を制御する。一方、水の流れを検知するフロースイッチ３３（検知部）は、室外機１２に配置される。すなわち、フロースイッチ３３（検知部）は、給湯回路３１（流体回路）のうちの室外に設けられた部分に配置される。
【００６８】
制御部６１は、たとえば制御基板として実現される。制御部６１は、スイッチ６２ａ，６２ｂと、信号生成回路６３と、端子Ｔ１〜Ｔ５が設けられた端子部６４とを含む。端子部６４はたとえばコネクタによって実現できる。
【００６９】
第１の端子としての端子Ｔ１は、電源６５から、室外機１２のファン２６（図７ではファン２６のモータを示す）に電力を供給するための端子である。第２の端子としての端子Ｔ２は、フロースイッチ３３からの信号を受けるための端子である。端子Ｔ２に入力された信号は、信号生成回路６３へと送られる。第３の端子としての端子Ｔ３は、電源６５から室外機１２の圧縮機２２に電力を供給するための端子である。第４の端子としての端子Ｔ４は、電源６５のニュートラル端子である。第５の端子としての端子Ｔ５は、電源６５の接地端子である。
【００７０】
第１のスイッチとしてのスイッチ６２ａは、電源６５と端子Ｔ１との間に接続されて、信号生成回路６３からの信号に応じてオンオフされる。第２のスイッチとしてのスイッチ６２ｂは、電源６５と端子Ｔ３との間に接続されて、信号生成回路６３からの信号に応じてオンオフされる。
【００７１】
室外機１２は、端子Ｔ１１〜Ｔ１５を含む端子板６７を含む。端子Ｔ１１，Ｔ１３は電源端子である。端子Ｔ１２は、信号端子である。端子Ｔ１４は、ニュートラル端子である。端子Ｔ１５は、接地端子である。
【００７２】
端子Ｔ１１は、ファン２６（ファンモータ）に電気的に接続されるとともに、第１の配線としての配線Ｌ１を通じて制御部６１の端子Ｔ１に電気的に接続される。端子Ｔ１２は、フロースイッチ３３に電気的に接続されるととともに、第２の配線としての配線Ｌ２を通じて制御部６１の端子Ｔ２に電気的に接続される。端子Ｔ１３は、圧縮機２２に電気的に接続されるとともに、第３の配線としての配線Ｌ３を通じて制御部６１の端子Ｔ３に電気的に接続される。端子Ｔ１４は、フロースイッチ３３を介して端子Ｔ１２に接続されるとともに、第４の配線としての配線Ｌ４を通じて制御部６１の端子Ｔ４に電気的に接続される。端子Ｔ１５は、第５の配線としての配線Ｌ５を通じて制御部６１の端子Ｔ５に電気的に接続される。上記した端子の並びの順番は一例であって、端子の並びの順番はこの例に限定されるものではない。
【００７３】
ファン２６には過温度保護回路６７ａが設けられる。また、端子Ｔ１３と圧縮機２２との間には過負荷保護回路６７ｂが設けられる。
【００７４】
室内の空調の場合または給湯の場合において、信号生成回路６３は、スイッチ６２ｂをオンするための信号を生成して、その信号をスイッチ６２ｂに送る。スイッチ６２ｂがオンすることにより圧縮機２２に電源６５からの電力が供給されて圧縮機２２が動作する。
【００７５】
給湯回路３１（図１を参照）において水が流れている場合に、フロースイッチ３３がオンする。一方、給湯回路３１（図１を参照）において水が流れていない場合に、フロースイッチ３３がオフする。フロースイッチ３３のオンオフに応じて端子Ｔ１２の電位が変化する。この電位の変化が、フロースイッチ３３による検知結果を示す信号として、配線Ｌ２を通じて制御部６１の端子Ｔ２に入力される。信号生成回路６３は、端子Ｔ２を通じてフロースイッチ３３からの信号を受ける。この信号は、フロースイッチ３３による検知結果を示す。
【００７６】
フロースイッチ３３による検知結果が、給湯回路３１における水の流れを示す場合には、信号生成回路６３は、スイッチ６２ａをオフするための信号を生成して、その信号をスイッチ６２ａに送る。スイッチ６２ａがオフすることによりファン２６が停止する。一方、フロースイッチ３３による検知結果が、給湯回路３１における水の流れを示さない場合には、制御部６１は、スイッチ６２ａをオンするための信号を生成して、その信号をスイッチ６２ａに送る。スイッチ６２ａがオンすることによりファン２６に電源６５からの電力が供給されてファン２６が動作する。
【００７７】
実施の形態２によれば、室内機１４に実装された制御部６１が、室外機１２に収容された圧縮機２２およびファン２６を制御する。また、検知部であるフロースイッチ３３を給湯回路３１のうちの室外に設けられた部分に配置する。これにより、室外機１２には制御基板が不要となる。したがって、空気調和機のコストダウンを図ることができる。
【００７８】
さらに実施の形態２によれば、室内機１４と室外機１２とを電気的に接続する配線の本数が５本で足りる。したがって、室外機１２には制御基板が不要となる。これにより簡単な制御回路によって室外機の制御を行なうことができる。
【００７９】
（実施の形態３）
図８は、この発明の実施の形態３における給湯機能付きの空気調和機の回路構成を示す図である。本実施の形態における空気調和機は、実施の形態１における空気調和機１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
【００８０】
図８を参照して、本実施の形態では、冷凍回路２１に図１中の冷媒分岐路２１ｑが設けられておらず、冷凍回路２１が単なる循環路として構成されている。また、本実施の形態では、図１中の室外側熱交換器２３および水熱交換器５１に替えて、一体型熱交換器７１が設けられ、さらに、冷凍回路２１に流路切り換え弁２８および流路切り換え弁２９が設けられていない。
【００８１】
一体型熱交換器７１は、冷凍回路２１の経路上に設けられている。一体型熱交換器７１は、実施の形態１において図３から図５を参照して説明したフィンアンドチューブ型の熱交換器である。すなわち、一体型熱交換器７１内には、多列配管５３として冷媒配管５３ｍおよび水配管５３ｎが配索されている。一体型熱交換器７１は、冷媒と室外空気との間で熱交換を行なうための室外側熱交換器と、冷媒と水との間で熱交換を行なうための水熱交換器との機能を兼ね備えた熱交換器であって、図３中に示された水熱交換器５１の構造を有する。一体型熱交換器７１と対面して、ファン２６が設けられている。
【００８２】
フロースイッチ３３において給湯回路３１における水の流れが検知されないと、ファン２６が駆動される。これにより、一体型熱交換器７１において、冷媒と、ファン２６の駆動によって供給された室外空気との間で熱交換される。一方、フロースイッチ３３において給湯回路３１における水の流れが検知されると、ファン２６の駆動が停止される。これにより、一体型熱交換器７１において、冷媒と、給湯回路３１を流れる水との間で熱交換される。
【００８３】
このような構成によれば、空気−冷媒熱交換器および水−冷媒熱交換器の機能を兼ね備えた一体型熱交換器７１を用いることにより、室外機１２をコンパクトに構成するとともに、空気調和機の製造コストをさらに下げることができる。
【００８４】
このように構成された、この発明の実施の形態３における空気調和機によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。
【００８５】
（実施の形態４）
図９は、この発明の実施の形態４における給湯機能付きの空気調和機の回路構成を示す図である。図１０は、図９中の空気調和機の制御に関する構成を示した回路図である。本実施の形態における空気調和機は、実施の形態３における空気調和機と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
【００８６】
図９および図１０を参照して、本実施の形態における空気調和機においては、冷凍回路２１に、プレッシャー（圧力）スイッチ８１がさらに設けられている。冷凍回路２１の経路上において、プレッシャースイッチ８１は、圧縮機２２と一体型熱交換器７１との間に配置されている。プレッシャースイッチ８１は、圧縮機２２の吐出口の近傍の接続パイプにロウ付け（溶接）により接続されている。
【００８７】
プレッシャースイッチ８１は、圧縮機２２の吐出位置において、冷凍回路２１に流通する冷媒の圧力を検知する。
【００８８】
図１０中に示す電気回路図において、プレッシャースイッチ８１は、端子Ｔ１２と端子Ｔ１４との間においてフロースイッチ３３と直列に接続されている。プレッシャースイッチ８１としては、検知圧力が一定の値まで回復した時に接点の開閉を自動的に復帰させる自動復帰形が用いられる。
【００８９】
本実施の形態では、フロースイッチ３３において給湯回路３１における水の流れが検知される場合であっても、プレッシャースイッチ８１において冷媒の圧力が予め定められた値以上であると検知されると、プレッシャースイッチ８１の接点がオープンとなり、ファン２６が駆動される。このとき、一体型熱交換器７１において、冷媒は、給湯回路３１を流れる水に加えて、ファン２６の駆動によって供給された室外空気との間で熱交換する。これにより、一体型熱交換器７１における冷媒の温度が低下するとともに、圧縮機２２の吐出位置における冷媒の圧力も低下する。プレッシャースイッチ８１において冷媒の圧力が一定の値まで低下したことが検知されると、プレッシャースイッチ８１の接点がクローズとなり、ファン２６の駆動が停止される。
【００９０】
このような構成によれば、給湯端末３４における出湯流量が極端に少なく、外気温が高い場合などであっても、冷凍回路２１上の冷媒の圧力を監視することによって、圧縮機２２に過大な負荷を掛けることなく、給湯動作を行なうことができる。これにより、圧縮機２２の信頼性を向上させることができる。
【００９１】
このように構成された、この発明の実施の形態４における空気調和機によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。
【００９２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
この発明は、主に、給湯機能付きの空気調和機に適用される。
【符号の説明】
【００９４】
１０  空気調和機、１２  室外機、１４  室内機、２１  冷凍回路、２１ｐ  冷媒循環路、２１ｑ  冷媒分岐路、２２  圧縮機、２３  室外側熱交換器、２４  膨張弁、２５  室内側熱交換器、２６，２７  ファン、２８，２９  流路切り換え弁、３１  給湯回路、３３  フロースイッチ、３４  給湯端末、３５  水接続口、５１  水熱交換器、５２  フィン、５３  多列配管、５３ｍ  冷媒配管、５３ｎ  水配管、５６，５７，５８  区間、６１  制御部、６２ａ，６２ｂ  スイッチ、６３  信号生成回路、６４  端子部、６５  電源、６７  端子板、６７ａ  過温度保護回路、６７ｂ  過負荷保護回路、７１  一体型熱交換器、８１  プレッシャースイッチ、２１０，２２０  仮想平面。
【図１】
2014134373.tif 000003
【図２】
2014134373.tif 000004
【図３】
2014134373.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014134373.tif 000008
【図７】
2014134373.tif 000009
【図８】
2014134373.tif 000010
【図９】
2014134373.tif 000011
【図１０】
2014134373.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月25日(2013.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2014134373.tif 000013
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2014134373.tif 000014