(57)【要約】ヒートポンプ装置は、円筒形のシェル（２ａ）を備え、冷媒を圧縮する圧縮機（２）と、シェル（２ａ）の外周に巻き付く、つるまき線状の管路を備え、管路を通る熱媒体にシェル（２ａ）の熱を伝えるシェル熱交換器（２３）と、を備える。シェル熱交換器（２３）は、複数のセグメント（２３ｂ，２３ｃ）と、隣り合うセグメント（２３ｂ，２３ｃ）の端部同士をつなぐ接合部とを備える。シェル（２ａ）の軸方向から見たときに、各々のセグメント（２３ｂ，２３ｃ）は、少なくとも部分的に、シェル（２ａ）の外周に沿う円弧状の形状を有する。接合部を分離したときに各々のセグメント（２３ｂ，２３ｃ）をシェル（２ａ）の径方向へ取り外し可能である。
2017158755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のシェルを備え、冷媒を圧縮する圧縮機と、  前記シェルの外周に巻き付く、つるまき線状の管路を備え、前記管路を通る熱媒体に前記シェルの熱を伝えるシェル熱交換器と、  を備え、  前記シェル熱交換器は、複数のセグメントと、隣り合う前記セグメントの端部同士をつなぐ接合部とを備え、  前記シェルの軸方向から見たときに、各々の前記セグメントは、少なくとも部分的に、前記シェルの外周に沿う円弧状の形状を有し、  前記接合部を分離したときに各々の前記セグメントを前記シェルの径方向へ取り外し可能であるヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記接合部の少なくとも一つは、ロウ付けまたはハンダ付けにより接合されている請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記接合部の少なくとも一つは、締め具を用いて着脱可能につながれている請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記熱媒体が通るパイプを備え、  前記パイプの端部は、前記シェル熱交換器の入口部または出口部にロウ付けまたはハンダ付けにより接合されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記熱媒体が通るパイプを備え、  前記パイプの端部は、前記シェル熱交換器の入口部または出口部に、締め具を用いて着脱可能につながれている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記接合部の少なくとも一つは、一方の前記セグメントの端部に設置された第一部材と、他方の前記セグメントの端部に設置された第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材を着脱可能につなぐ締め具とを備える請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記熱媒体が通るパイプを備え、  前記パイプの端部に設置された第一部材と、前記シェル熱交換器の入口部または出口部に固定された第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材を着脱可能につなぐ締め具とを備える請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記第一部材と前記第二部材との間にある弾性部材を備える請求項６または請求項７に記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
各々の前記セグメントは、並行する複数の円弧状のパイプを備え、  各々の前記セグメントの端部に、前記複数の円弧状のパイプの開口端があり、  隣り合う前記セグメントのうちの一方の前記セグメントの前記開口端の各々と、他方の前記セグメントの前記開口端の各々とが前記接合部にて連通する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  下記特許文献１の図１４には、以下のようなヒートポンプ装置が開示されている。冷媒を圧縮する圧縮機が備える円筒形のシェルに、水を加熱するシェル熱交換器（８）が取り付けられている。シェル熱交換器（８）は、ジャケットタイプである。シェル熱交換器（８）は、周方向に２分割した構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００６−１９４４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上述した従来のヒートポンプ装置において、シェル熱交換器（８）内の流路には、高温の湯から炭酸カルシウム等が析出し、スケールとして付着する。スケールが堆積して流路が狭くなると、シェル熱交換器（８）の交換が必要になる。シェル熱交換器（８）は、周方向に２分割した構成であることで、交換時の作業コストを低くできる。【０００５】  ジャケットタイプのシェル熱交換器（８）は、板金を組み合わせた部材により構成されている。板金を組み合わせた部材は、板金部品の高精度な曲加工の組み合わせ等が必要になるため、部品製造コストが著しく増加する。このように、上述した従来のヒートポンプ装置では、シェル熱交換器（８）の製造コストが高い。【０００６】  本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機のシェルの熱を熱媒体に伝えるシェル熱交換器を交換するときの作業コストを低くでき、かつ、シェル熱交換器の製造コストを低くできるヒートポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明のヒートポンプ装置は、円筒形のシェルを備え、冷媒を圧縮する圧縮機と、シェルの外周に巻き付く、つるまき線状の管路を備え、管路を通る熱媒体にシェルの熱を伝えるシェル熱交換器と、を備え、シェル熱交換器は、複数のセグメントと、隣り合うセグメントの端部同士をつなぐ接合部とを備え、シェルの軸方向から見たときに、各々のセグメントは、少なくとも部分的に、シェルの外周に沿う円弧状の形状を有し、接合部を分離したときに各々のセグメントをシェルの径方向へ取り外し可能であるものである。
【発明の効果】
【０００８】  本発明のヒートポンプ装置によれば、圧縮機のシェルの熱を熱媒体に伝えるシェル熱交換器を交換するときの作業コストを低くでき、かつ、シェル熱交換器の製造コストを低くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１のヒートポンプ装置の内部構造を示す前面図である。
【図２】実施の形態１のヒートポンプ装置を斜め前から見た外観斜視図である。
【図３】実施の形態１のヒートポンプ装置を斜め後ろから見た外観斜視図である。
【図４】実施の形態１のヒートポンプ装置を備えたヒートポンプ給湯システムの冷媒回路及び水回路を示す図である。
【図５】実施の形態１のヒートポンプ装置が備える圧縮機及びシェル熱交換器の平面図である。
【図６】実施の形態１においてシェル熱交換器を交換するときの状態を示す平面図である。
【図７】実施の形態１のシェル熱交換器が備える第一セグメントの斜視図である。
【図８】実施の形態１の圧縮機及びシェル熱交換器の側面図である。
【図９】実施の形態２のヒートポンプ装置が備える圧縮機及びシェル熱交換器の平面図である。
【図１０】実施の形態２においてシェル熱交換器を交換するときの状態を示す平面図である。
【図１１】実施の形態２のシェル熱交換器が備える第一セグメントの斜視図である。
【図１２】実施の形態３のヒートポンプ装置が備える圧縮機及びシェル熱交換器の平面図である。
【図１３】実施の形態３においてシェル熱交換器を交換するときの状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組合わせ可能な構成のあらゆる組合わせを含み得る。
【００１１】実施の形態１．  図１は、実施の形態１のヒートポンプ装置１の内部構造を示す前面図である。図２は、実施の形態１のヒートポンプ装置１を斜め前から見た外観斜視図である。図３は、実施の形態１のヒートポンプ装置１を斜め後ろから見た外観斜視図である。図４は、実施の形態１のヒートポンプ装置１を備えたヒートポンプ給湯システムの冷媒回路及び水回路を示す図である。
【００１２】  本実施の形態のヒートポンプ装置１は、室外に設置される。ヒートポンプ装置１は、液状の熱媒体を加熱する。本実施の形態での熱媒体は、水である。ヒートポンプ装置１は、水を加熱して湯を生成する。本発明における熱媒体は、例えば塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、アルコール、などの、水以外のブラインでもよい。
【００１３】  図１に示すように、ヒートポンプ装置１は、筐体の底部を形成するベース１７を備える。ベース１７上には、前方から見て、右側に機械室１４が形成され、左側に送風機室１５が形成されている。機械室１４と送風機室１５とは、仕切板１６により隔てられている。図２及び図３に示すように、ヒートポンプ装置１の外郭を形成する筐体は、筐体前面部１８と、筐体後面部１９と、筐体上面部２０と、筐体右側面部２１と、筐体左側面部２２とを更に備える。筐体のこれらの構成要素は例えば板金材から成形される。ヒートポンプ装置１の外面は、後面側に配置された空気冷媒熱交換器７を除いて、この筐体によって覆われている。筐体前面部１８には、送風機室１５を通った空気を排出するための開口が形成され、この開口には格子１８ａが取り付けられている。なお、図１は、ベース１７以外の筐体の各部を取り外した状態を示している。また、図１では、一部の構成機器の図示を省略している。
【００１４】  図１に示すように、機械室１４内には、冷媒回路部品として、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒を減圧する膨張弁１０（図１では省略）、これらを接続する吸入管４及び吐出管５等の冷媒管などが組み込まれている。
【００１５】  圧縮機２は、円筒形のシェル２ａを備える。圧縮機２は、シェル２ａの内部にある圧縮部（図示省略）及びモータ（図示省略）を備える。圧縮部は、冷媒の圧縮動作を行う。モータは、圧縮部を駆動する。外部から供給される電力により圧縮機のモータが駆動される。吸入管４を通って冷媒が圧縮機２に吸入される。圧縮機２の内部で圧縮された冷媒を吐出する吐出管５が圧縮機２の上部に接続されている。膨張弁１０は、その本体の外側面にコイル組み込み部材が取り付けられている。コイルに外部から通電することにより、内部の流路抵抗調節部を稼動させて冷媒の流路抵抗を調節する。膨張弁１０により、その上流側の高圧冷媒の圧力と、その下流側の低圧冷媒の圧力とを調節できる。膨張弁１０は、冷媒を減圧する減圧装置の例である。
【００１６】  送風機室１５は、風路を確保するため、機械室１４より大きな空間を有する。送風機室１５内には、送風機６が組み込まれている。送風機６は、２枚〜３枚のプロペラ翼とプロペラ翼を回転駆動させるモータとを備える。外部から供給される電力によりモータ及びプロペラ翼が回転する。送風機室１５の後面側には、送風機６に対向して、空気冷媒熱交換器７が設置されている。空気冷媒熱交換器７は、多数のアルミ薄板のフィンと、アルミ薄板のフィンに多数密着して数回往復する長い冷媒管とを備える。空気冷媒熱交換器７は、Ｌ字状に曲がった平板状の外形を有する。空気冷媒熱交換器７は、ヒートポンプ装置１の後面から左側面にかけて設置されている。空気冷媒熱交換器７では、冷媒管内の冷媒とフィン周辺の空気との間で熱を交換する。送風機６により各フィン間を流れて通過する空気の風量が増やされて調節され、熱交換の量が増やされて調節されている。空気冷媒熱交換器７は、冷媒を蒸発させる蒸発器の例である。
【００１７】  送風機室１５の下部のベース１７の上に、水冷媒熱交換器８が設置されている。水冷媒熱交換器８は、断熱材に覆われた状態で、直方体形状の収納容器１２に収納されて設置されている。水冷媒熱交換器８は、長い水管と長い冷媒管とが密着した状態で、収納容器１２に収納可能となるように曲げ成形されている。水冷媒熱交換器８内では、冷媒管内の冷媒と、水管内の水すなわち熱媒体との間で熱を交換する。水冷媒熱交換器８内では、水すなわち熱媒体が加熱される。水冷媒熱交換器８の上方に送風機６が配置されている。
【００１８】  圧縮機２のシェル２ａには、シェル熱交換器２３が取り付けられている。シェル熱交換器２３は、圧縮機２のシェル２ａの外周に巻き付く、つるまき線状の管路２３ａを備える。管路２３ａは、シェル２ａの外周面に対し、熱伝導可能に接触している。管路２３ａは、シェル２ａの外周面に対し、直接に接触してもよい。管路２３ａは、熱伝導性材料を介して、シェル２ａの外周面に接触してもよい。熱伝導性材料は、熱伝導性シート、熱伝導性グリスなどでもよい。シェル２ａ内には、圧縮された高温高圧の冷媒ガスが充満している。シェル２ａは、その冷媒ガスの熱で、高温になる。シェル熱交換器２３は、シェル２ａの熱を、管路２３ａを通る水すなわち熱媒体に伝える。管路２３ａを通る水すなわち熱媒体は、シェル２ａの熱を受け取ることで、加熱される。シェル熱交換器２３の外側に、シェル熱交換器２３を少なくとも部分的に覆う断熱材（図示省略）が備えられてもよい。
【００１９】  圧縮機２の出口部は、吐出管５を介して、水冷媒熱交換器８の冷媒入口部に接続されている。水冷媒熱交換器８の冷媒出口部は、冷媒管を介して、機械室１４内の膨張弁１０の入口部に接続されている。膨張弁１０の出口部は、冷媒管を介して、空気冷媒熱交換器７の冷媒入口部に接続されている。空気冷媒熱交換器７の冷媒出口部は、吸入管４を介して、圧縮機２の入口部に接続されている。各冷媒管の途中には、その他の冷媒回路部品が取り付けられていてもよい。
【００２０】  機械室１４の上部には、電気品収納箱９が設置されている。電気品収納箱９には、電子基板２４が収納されている。電子基板２４には、圧縮機２、膨張弁１０、送風機６等を駆動制御する各モジュールを構成する電子部品及び電気部品等が取り付けられている。各モジュールは、例えば以下のように制御する。圧縮機２のモータの回転数を数十ｒｐｓ（Ｈｚ）〜百ｒｐｓ（Ｈｚ）程度の所定の回転数に変化させる。膨張弁１０の開度を所定の量に変化させる。送風機６の回転数を数百ｒｐｍ〜千ｒｐｍ程度の所定の回転数に変化させる。電気品収納箱９には、外部電気配線を接続する端子台９ａが設けられている。図２及び図３に示すように、筐体右側面部２１には、端子台９ａと、後述する水入口バルブ２８及び湯出口バルブ２９とを保護するためのサービスパネル２７が取り付けられている。
【００２１】  ヒートポンプ装置１が備える冷媒回路の密閉空間内には、所定の量の冷媒が封入されている。冷媒は、例えば、ＣＯ２冷媒でもよい。
【００２２】  次に、ヒートポンプ装置１及び貯湯装置３３の水回路について説明する。図１に示すように、機械室１４内には、内部管３０、内部管３１、及び内部管３２を含む水回路部品が組み込まれている。ベース１７の右側部には、水入口バルブ２８が下側、湯出口バルブ２９が上側になるように両者が併設されている。内部管３０は、水入口バルブ２８と、水冷媒熱交換器８の水入口部との間を接続している。内部管３１は、水冷媒熱交換器８の湯出口部と、シェル熱交換器２３の入口部との間を接続している。内部管３２は、シェル熱交換器２３の出口部と、湯出口バルブ２９との間を接続している。
【００２３】  図４に示すように、ヒートポンプ装置１及び貯湯装置３３により、ヒートポンプ給湯システムが構成される。貯湯装置３３は、例えば数百リットル程度の容量を有する貯湯タンク３４と、貯湯タンク３４内の水をヒートポンプ装置１に送るための水ポンプ３５とを備える。ヒートポンプ装置１と貯湯装置３３との間は、外部管３６と、外部管３７と、電気配線（図示省略）とを介して接続される。
【００２４】  貯湯タンク３４の下部は、管３８を介して、水ポンプ３５の入口に接続されている。外部管３６は、水ポンプ３５の出口と、ヒートポンプ装置１の水入口バルブ２８との間を接続している。外部管３７は、ヒートポンプ装置１の湯出口バルブ２９と、貯湯装置３３との間を接続している。外部管３７は、貯湯装置３３内の管３９を介して、貯湯タンク３４の上部に連通可能になっている。
【００２５】  貯湯装置３３は、混合弁４０を更に備えている。混合弁４０には、管３９から分岐した給湯管４１と、水道等の水源から供給される水が通る給水管４２と、ユーザ側に供給される湯が通る給湯管４３とがそれぞれ接続されている。混合弁４０は、給湯管４１から流入する湯すなわち高温水と、給水管４２から流入する水すなわち低温水との混合比を調整することで給湯温度を調節する。混合弁４０により混合された湯は、給湯管４３を通って、例えば、浴槽、シャワー、蛇口、食器洗い機などのユーザ側の端末に送られる。貯湯タンク３４の下部には、給水管４２から分岐した給水管４４が接続されている。貯湯タンク３４内の下側には、給水管４４から流入した水が貯留される。
【００２６】  次に、蓄熱運転におけるヒートポンプ装置１の動作について説明する。蓄熱運転は、ヒートポンプ装置１で加熱された湯を貯湯装置３３へ送ることで貯湯タンク３４内に湯を蓄積する運転である。蓄熱運転では、以下のようになる。圧縮機２、送風機６及び水ポンプ３５が運転される。圧縮機２のモータの回転速度は、数十ｒｐｓ（Ｈｚ）〜百ｒｐｓ（Ｈｚ）程度の範囲で変化できる。これにより、冷媒の流量を変化させることで、加熱能力を調節制御できる。
【００２７】  送風機６のモータの回転速度は数百ｒｐｍ〜千ｒｐｍ程度に変化し、空気冷媒熱交換器７を通過する空気の流量を変化させることで、空気冷媒熱交換器７での冷媒と空気の熱交換量を調節制御できる。空気は、送風機６の後方に設置された空気冷媒熱交換器７の後方から吸い込まれ、空気冷媒熱交換器７を通過し、送風機室１５を通過し、空気冷媒熱交換器７と反対側の筐体前面部１８の前方へ排出される。
【００２８】  膨張弁１０は、冷媒の流路抵抗度を調節する。これにより、膨張弁１０の上流側の高圧冷媒及び下流側の低圧冷媒の圧力を調節制御できる。圧縮機２の回転速度、送風機６の回転速度、膨張弁１０の流路抵抗度は、ヒートポンプ装置１の設置環境及び使用条件などに応じて制御される。
【００２９】  低圧冷媒は吸入管４を通って圧縮機２へ吸入される。低圧冷媒は圧縮機２内の圧縮部で圧縮され、高温高圧冷媒になる。この高温高圧冷媒が圧縮機２から吐出管５へ吐出される。高温高圧冷媒は、吐出管５を通り、水冷媒熱交換器８の冷媒入口部に流入する。高温高圧冷媒は、水冷媒熱交換器８で水と熱交換することで水を加熱し湯を生成させる。冷媒は、水冷媒熱交換器８を通過する間にエンタルピを低下させ、温度を低下させる。この温度低下した高圧冷媒は、水冷媒熱交換器８の冷媒出口部から、冷媒管を通り、膨張弁１０の入口部に流入する。この高圧冷媒は、膨張弁１０で所定の圧力に減圧されることで温度降下し、低温低圧冷媒となる。この低温低圧冷媒は、膨張弁１０の出口部から、冷媒管を通り、空気冷媒熱交換器７の入口部に流入する。低温低圧冷媒は、空気冷媒熱交換器７で空気と熱交換し、エンタルピを増加させ、空気冷媒熱交換器７の出口部から吸入管４に流入し、圧縮機２に吸入される。このように冷媒が循環してヒートポンプサイクルが行われる。
【００３０】  同時に、水ポンプ３５の駆動により、貯湯タンク３４内の下部の水が、管３８、外部管３６、水入口バルブ２８及び内部管３０を通って、水冷媒熱交換器８の水入口部に流入する。この水が水冷媒熱交換器８で冷媒と熱交換し加熱されて湯が生成する。この湯は、内部管３１を通ってシェル熱交換器２３の入口部に流入する。この湯がシェル熱交換器２３にて更に加熱されることで、より高温の湯が生成する。この高温の湯は、シェル熱交換器２３の出口部から、内部管３２、湯出口バルブ２９、外部管３７及び管３９を通り、貯湯タンク３４の上部に流入する。このような蓄熱運転を行うことで、貯湯タンク３４内に上部から下部に向かって高温の湯が蓄積していく。
【００３１】  なお、ヒートポンプ装置１で加熱された湯を貯湯タンク３４に溜めることなくユーザ側に直接供給しても良い。また、ヒートポンプ装置１で加熱された熱媒体を暖房等に利用しても良い。
【００３２】  本実施の形態であれば、シェル熱交換器２３を備えたことで、以下の効果が得られる。圧縮機２への電力の入力を減らすことができる。ヒートポンプ装置１の効率が向上する。圧縮機２内の冷凍機油の温度及びモータの温度の上昇を抑制できる。圧縮機２内の摺動部の損傷及びモータ巻線の損傷をより確実に抑制できる。
【００３３】  ヒートポンプ装置１の運転中、シェル熱交換器２３の管路２３ａ内には、高温湯が流れる。この高温湯から炭酸カルシウム等のスケールが析出して、管路２３ａ内に付着する。長年にわたって管路２３ａ内にスケールが堆積することで、管路２３ａ内の流路が狭くなり、加熱性能が低下する。そのような状態になったときには、シェル熱交換器２３を新品に交換する必要がある。
【００３４】  図５は、実施の形態１のヒートポンプ装置１が備える圧縮機２及びシェル熱交換器２３の平面図である。図５は、圧縮機２のシェル２ａの軸方向から見た図である。図５に示すように、シェル熱交換器２３は、第一セグメント２３ｂ、第二セグメント２３ｃ、第一接合部２３ｄ、及び第二接合部２３ｅを備える。図５では、シェル熱交換器２３の入口部及び出口部の図示を省略している。
【００３５】  シェル２ａの軸方向から見たとき、以下のようになる。第一セグメント２３ｂは、少なくとも部分的に、シェル２ａの外周に沿う円弧状の形状を有する。第一セグメント２３ｂの円弧は、１８０°の円周角を有する。第二セグメント２３ｃは、少なくとも部分的に、シェル２ａの外周に沿う円弧状の形状を有する。第二セグメント２３ｃの円弧は、１８０°の円周角を有する。第一セグメント２３ｂの内周面の曲率半径は、シェル２ａの直径の１／２に実質的に等しい。第二セグメント２３ｃの内周面の曲率半径は、シェル２ａの直径の１／２に実質的に等しい。第一セグメント２３ｂは、第二セグメント２３ｃに隣り合う。第一接合部２３ｄは、第一セグメント２３ｂの一端を、第二セグメント２３ｃの一端につなぐ。第二接合部２３ｅは、第一セグメント２３ｂの他端を、第二セグメント２３ｃの他端につなぐ。
【００３６】  第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃの内周面は、シェル２ａの外周面に対し、熱伝導可能に接触している。第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃの内周面は、シェル２ａの外周面に対し、直接に接触してもよい。第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃの内周面は、熱伝導性材料を介して、シェル２ａの外周面に接触してもよい。熱伝導性材料は、熱伝導性シート、熱伝導性グリスなどでもよい。
【００３７】  第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅは、ロウ付けまたはハンダ付けにより接合されている。第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅをロウ付けまたはハンダ付けにより接合することで、第一セグメント２３ｂと第二セグメント２３ｃとを容易かつ確実に連結できる。
【００３８】  図６は、実施の形態１においてシェル熱交換器２３を交換するときの状態を示す平面図である。図６は、圧縮機２のシェル２ａの軸方向から見た図である。シェル熱交換器２３を新品に交換する必要が生じた場合には、図６に示すように、シェル熱交換器２３の第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅを分離する。第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅを分離することで、第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃの各々は、シェル２ａの径方向の外側へ動くことができ、取り外し可能になる。
【００３９】  本実施の形態であれば、第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅがロウ付けまたはハンダ付けにより接合されていることで、以下の効果が得られる。第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅを加熱することで、ロウまたはハンダが溶融し、第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅを容易に分離することができる。
【００４０】  古い第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃをシェル２ａから取り外した後、新しい第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃをシェル２ａに取り付け、第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅをロウ付けまたはハンダ付けにより接合する。
【００４１】  本実施の形態であれば、以上のようにして、シェル熱交換器２３を容易に交換できる。よって、シェル熱交換器２３を交換する作業コストを低くできる。
【００４２】  図７は、実施の形態１のシェル熱交換器２３が備える第一セグメント２３ｂの斜視図である。図７に示すように、第一セグメント２３ｂは、並行して並ぶ複数のパイプ２３ｆを備える。パイプ２３ｆの各々は、円弧状に曲がっている。パイプ２３ｆの円弧の内側には、平坦な面が形成されていてもよい。パイプ２３ｆの円弧の内側に平坦な面を形成することで、シェル２ａの外周面との接触面積が大きくなり、熱交換効率を向上できる。
【００４３】  パイプ２３ｆの各々は、隣り合うパイプ２３ｆに対して固定されている。パイプ２３ｆの各々は、隣り合うパイプ２３ｆに対して溶接されていてもよい。溶接は、例えば、アーク溶接、ティグ溶接、抵抗溶接などでもよい。隣り合うパイプ２３ｆ同士が溶接されている場合には、以下の効果が得られる。第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅをロウ付けまたはハンダ付けする際の熱がパイプ２３ｆに熱伝導したときにも、隣り合うパイプ２３ｆ同士の固定が外れることを確実に防止できる。第一セグメント２３ｂの両端には、各々のパイプ２３ｆの開口端２３ｇがある。
【００４４】  図８は、実施の形態１の圧縮機２及びシェル熱交換器２３の側面図である。図８に示すように、シェル熱交換器２３の第二セグメント２３ｃは、シェル熱交換器２３の入口部２３ｈ及び出口部２３ｊを備える。第二セグメント２３ｃは、入口部２３ｈ及び出口部２３ｊを備えること以外は、第一セグメント２３ｂに類似した構造を有する。第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅでは、第一セグメント２３ｂの両端にある開口端２３ｇの各々が、第二セグメント２３ｃの両端にある開口端２３ｇの各々に連通する。第一セグメント２３ｂが備える複数のパイプ２３ｆ内の流路と、第二セグメント２３ｃが備える複数のパイプ２３ｆ内の流路とが第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅを介して一本につながることで、つるまき線状の管路２３ａが形成される。
【００４５】  本実施の形態であれば、以下の効果が得られる。第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃは、パイプを用いて製造できるので、製造コストが低い。よって、シェル熱交換器２３の製造コストを低くできる。これに対し、板金を組み合わせたジャケット構造のシェル熱交換器を用いたと仮定すると、板金部品の高精度な曲げ加工の組み合わせ等が必要になり、シェル熱交換器の部品製造コストが著しく増加する。
【００４６】  本実施の形態であれば、シェル熱交換器２３がつるまき線状の管路２３ａを備えることで、以下の効果が得られる。シェル熱交換器２３内の熱媒体の流路を細くかつ長くできる。圧力損失を大きくすることなく、熱伝達率を高くできる。シェル熱交換器２３の熱交換効率を高くできる。
【００４７】  図８に示すように、水すなわち熱媒体が通る内部管３１の端部には、第一部材４５が設置されている。第一部材４５は、内部管３１の端部に固定されたフランジでもよい。シェル熱交換器２３の入口部２３ｈには、第二部材４６が設置されている。第二部材４６は、入口部２３ｈに固定されたフランジでもよい。第一部材４５及び第二部材４６は、ネジ４７を介して、機械的に着脱可能につながれる。図８は、ネジ４７を取り外した状態を示す。ネジ４７で第一部材４５及び第二部材４６を締め付けることで、シェル熱交換器２３の入口部２３ｈに内部管３１をつなぐことができる。ネジ４７は、締め具の例である。締め具は、ネジ４７に限定されない。締め具は、ネジ４７に代えて、クリップすなわち挟み金具でもよい。第一部材４５は、第二部材４６に直接に接触してもよい。第一部材４５と第二部材４６との間に、ガスケットまたはパッキンのようなシール材を挟んでもよい。
【００４８】  本実施の形態であれば、以下の効果が得られる。シェル熱交換器２３を交換するときに、古いシェル熱交換器２３を内部管３１から分離する作業、及び、新しいシェル熱交換器２３を内部管３１につなぐ作業を容易に行える。このため、作業コストを低くできる。
【００４９】  図８に示すように、水すなわち熱媒体が通る内部管３２の端部と、シェル熱交換器２３の出口部２３ｊとの接合部４８は、ロウ付けまたはハンダ付けにより接合されている。シェル熱交換器２３を交換するときに、接合部４８を加熱することで、ロウまたはハンダが溶融し、古いシェル熱交換器２３を内部管３２から容易に分離できる。このため、作業コストを低くできる。
【００５０】  上述した構成に限らず、以下のようにしてもよい。内部管３１の端部が、シェル熱交換器２３の入口部２３ｈに、ロウ付けまたはハンダ付けにより接合されていてもよい。内部管３２の端部が、シェル熱交換器２３の出口部２３ｊに、ネジまたはクリップのような締め具を用いて、機械的に着脱可能につながれていてもよい。
【００５１】  以上説明した本実施の形態によれば、エネルギー効率の面、長期信頼性の面、製品コストの面、アフターサービスコストの面の各々で優れたヒートポンプ装置１を得ることができる。ヒートポンプ装置１の省エネルギー関連機能には、ユーザの関心が高く、本発明のヒートポンプ装置は著しく貢献する。
【００５２】  上述した実施の形態では、シェル熱交換器２３が第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃの二つに分割される例を説明した。このような例に限らず、シェル熱交換器は、三つまたはそれ以上のセグメントに分割されるものでもよい。
【００５３】実施の形態２．  次に、図９から図１１を参照して、実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。
【００５４】  図９は、実施の形態２のヒートポンプ装置１が備える圧縮機２及びシェル熱交換器２３の平面図である。図１０は、実施の形態２においてシェル熱交換器２３を交換するときの状態を示す平面図である。図９及び図１０では、シェル熱交換器２３の入口部及び出口部の図示を省略している。
【００５５】  これらの図に示すように、本実施の形態２のシェル熱交換器２３は、実施の形態１の第一接合部２３ｄ及び第二接合部２３ｅに代えて、第一接合部２３ｋ及び第二接合部２３ｍを備える。以下、第一接合部２３ｋの構造を説明する。第二接合部２３ｍは、第一接合部２３ｋに類似した構造を有するため、その説明を省略する。
【００５６】  第一接合部２３ｋは、第一セグメント２３ｂの端部に設置された第一部材２３ｎと、第二セグメント２３ｃの端部に設置された第二部材２３ｐと、クリップ２３ｑとを備える。第一部材２３ｎは、第一セグメント２３ｂの端部に固定された板状部材でもよい。第二部材２３ｐは、第二セグメント２３ｃの端部に固定された板状部材でもよい。第一部材２３ｎ及び第二部材２３ｐは、クリップ２３ｑを介して、機械的に着脱可能につながれる。クリップ２３ｑは、挟み金具である。クリップ２３ｑは、締め具の例である。締め具は、クリップ２３ｑに限定されない。締め具は、クリップ２３ｑに代えて、ネジでもよい。
【００５７】  第一部材２３ｎは、第二部材２３ｐに直接に接触してもよい。第一部材２３ｎと第二部材２３ｐとの間に、ガスケットまたはパッキンのようなシール材を挟んでもよい。
【００５８】  図１１は、実施の形態２のシェル熱交換器２３が備える第一セグメント２３ｂの斜視図である。図１１に示すように、第一部材２３ｎには、第一セグメント２３ｂが備える各々のパイプ２３ｆの開口端２３ｇと同じ位置に、孔が形成されていてもよい。各々のパイプ２３ｆの開口端２３ｇは、第一部材２３ｎに固定されていてもよい。第一部材２３ｎが複数のパイプ２３ｆを一体的に支持する機能を有してもよい。第二部材２３ｐは、第一部材２３ｎと同一または類似の構造を有してもよい。第二セグメント２３ｃは、入口部及び出口部を備えること以外は、第一セグメント２３ｂに類似した構造を有する。このため、第二セグメント２３ｃの斜視図は省略する。
【００５９】  本実施の形態であれば、以下の効果が得られる。シェル熱交換器２３を交換するときに、クリップ２３ｑを取り外すことで、第一接合部２３ｋ及び第二接合部２３ｍを容易に分離できる。第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃの各々は、シェル２ａの径方向の外側へ取り外し可能になる。このため、実施の形態１に類似した効果が得られる。ロウ付けまたはハンダ付けをする必要がないので、実施の形態１よりも更に作業コストを低くできる。
【００６０】実施の形態３．  次に、図１２及び図１３を参照して、実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態２との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。
【００６１】  図１２は、実施の形態３のヒートポンプ装置１が備える圧縮機２及びシェル熱交換器２３の平面図である。図１３は、実施の形態３においてシェル熱交換器２３を交換するときの状態を示す平面図である。図１２及び図１３では、シェル熱交換器２３の入口部及び出口部の図示を省略している。
【００６２】  これらの図に示すように、本実施の形態３のシェル熱交換器２３の第一接合部２３ｋは、実施の形態２の第一接合部２３ｋに比べて、第一部材２３ｎと第二部材２３ｐとの間にある弾性部材２３ｒを更に備えること以外は同じ構成である。以下、本実施の形態３の第一接合部２３ｋの構造を説明する。第二接合部２３ｍは、第一接合部２３ｋに類似した構造を有するため、その説明を省略する。
【００６３】  弾性部材２３ｒは、第一部材２３ｎと第二部材２３ｐとの間に挟まれて、圧縮されている。弾性部材２３ｒが弾性変形することで、第一部材２３ｎと第二部材２３ｐとの距離が変化できる。弾性部材２３ｒは、少なくとも部分的に、例えばゴム、エラストマー、樹脂などの弾性材料で作られている。弾性部材２３ｒの弾性係数は、シェル熱交換器２３の管路２３ａの弾性係数より低い。
【００６４】  本実施の形態であれば、以下の効果が得られる。  （第一の効果）シェル熱交換器２３の取り付けに際して、クリップ２３ｑのような締め具で第一部材２３ｎ及び第二部材２３ｐをつないだときに、弾性部材２３ｒの変形によって第一部材２３ｎと第二部材２３ｐとの距離が調整される。このため、第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃの内周面をシェル２ａの外周面に対してより確実に密着させることができる。その結果、シェル２ａとシェル熱交換器２３との間の熱抵抗を確実に低くできる。部品精度及び組み立て精度を過度に高くすることなく、第一セグメント２３ｂ及び第二セグメント２３ｃの内周面をシェル２ａの外周面に対して確実に密着させることができる。
【００６５】  （第二の効果）ヒートポンプ装置１の運転時には、圧縮機２が振動する。その振動は、シェル熱交換器２３、内部管３１、水冷媒熱交換器８、ベース１７、の順に伝達し、筺体の各部に伝達する。また、圧縮機２の振動は、シェル熱交換器２３、内部管３２、湯出口バルブ２９、ベース１７の右側部、の順に伝達し、筺体の各部に伝達する。このように、筺体の各部に振動が伝達し、ヒートポンプ装置１が、振動、低周波音、騒音を発生させる可能性がある。内部管３１及び内部管３２の破損を防止するために、内部管３１及び内部管３２に高い強度が必要になる可能性もある。本実施の形態であれば、圧縮機２の振動を弾性部材２３ｒによって吸収及び減衰することができる。よって、筺体の各部に伝達する振動を低くできる。ヒートポンプ装置１が発生する、振動、低周波音、騒音を軽減できる。内部管３１及び内部管３２にそれほど高い強度が必要になることもない。
【００６６】  図８の第一部材４５及び第二部材４６の間に弾性部材を挟んでもよい。そのようにすることで、上記第二の効果に類似した効果が得られる。
【００６７】  シェル熱交換器２３のセグメント間の複数の接合部の接合方法は、統一している必要はない。例えば、シェル熱交換器２３が備える複数の接合部には、実施の形態１の接合部、実施の形態２の接合部、及び実施の形態３の接合部のうちの２以上が混在していてもよい。
【符号の説明】
【００６８】１  ヒートポンプ装置、  ２  圧縮機、  ２ａ  シェル、  ４  吸入管、  ５  吐出管、  ６  送風機、  ７  空気冷媒熱交換器、  ８  水冷媒熱交換器、  ９  電気品収納箱、  ９ａ  端子台、  １０  膨張弁、  １２  収納容器、  １４  機械室、  １５  送風機室、  １６  仕切板、  １７  ベース、  １８  筐体前面部、  １８ａ  格子、  １９  筐体後面部、  ２０  筐体上面部、  ２１  筐体右側面部、  ２２  筐体左側面部、  ２３  シェル熱交換器、  ２３ａ  管路、  ２３ｂ  第一セグメント、  ２３ｃ  第二セグメント、  ２３ｄ  第一接合部、  ２３ｅ  第二接合部、  ２３ｆ  パイプ、  ２３ｇ  開口端、  ２３ｈ  入口部、  ２３ｊ  出口部、  ２３ｋ  第一接合部、  ２３ｍ  第二接合部、  ２３ｎ  第一部材、  ２３ｐ  第二部材、  ２３ｑ  クリップ、  ２３ｒ  弾性部材、  ２４  電子基板、  ２７  サービスパネル、  ２８  水入口バルブ、  ２９  湯出口バルブ、  ３０，３１，３２  内部管、  ３３  貯湯装置、  ３４  貯湯タンク、  ３５  水ポンプ、  ３６，３７  外部管、  ３８，３９  管、  ４０  混合弁、  ４１  給湯管、  ４２  給水管、  ４３  給湯管、  ４４  給水管、  ４５  第一部材、  ４６  第二部材、  ４７  ネジ、  ４８  接合部
【図１】
2017158755.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017158755.tif 000009
【図８】
2017158755.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2017158755.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年3月28日(2018.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のシェルを備え、冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記シェルの外周に巻き付く、つるまき線状の管路を備え、前記管路を通る熱媒体に前記シェルの熱を伝えるシェル熱交換器と、
を備え、
前記シェル熱交換器は、複数のセグメントと、隣り合う前記セグメントの端部同士をつなぐ接合部とを備え、
前記シェルの軸方向から見たときに、各々の前記セグメントは、少なくとも部分的に、前記シェルの外周に沿う円弧状の形状を有し、
前記接合部を分離したときに各々の前記セグメントを前記シェルの径方向へ取り外し可能であり、
各々の前記セグメントは、並行する複数の円弧状のパイプを備えるヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記接合部の少なくとも一つは、ロウ付けまたはハンダ付けにより接合されている請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記接合部の少なくとも一つは、締め具を用いて着脱可能につながれている請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記熱媒体が通るパイプを備え、
前記パイプの端部は、前記シェル熱交換器の入口部または出口部にロウ付けまたはハンダ付けにより接合されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記熱媒体が通るパイプを備え、
前記パイプの端部は、前記シェル熱交換器の入口部または出口部に、締め具を用いて着脱可能につながれている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記接合部の少なくとも一つは、一方の前記セグメントの端部に設置された第一部材と、他方の前記セグメントの端部に設置された第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材を着脱可能につなぐ締め具とを備える請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記熱媒体が通るパイプを備え、
前記パイプの端部に設置された第一部材と、前記シェル熱交換器の入口部または出口部に固定された第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材を着脱可能につなぐ締め具とを備える請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記第一部材と前記第二部材との間にある弾性部材を備える請求項６または請求項７に記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
各々の前記セグメントの端部に、前記複数の円弧状のパイプの開口端があり、
隣り合う前記セグメントのうちの一方の前記セグメントの前記開口端の各々と、他方の前記セグメントの前記開口端の各々とが前記接合部にて連通する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明のヒートポンプ装置は、円筒形のシェルを備え、冷媒を圧縮する圧縮機と、シェルの外周に巻き付く、つるまき線状の管路を備え、管路を通る熱媒体にシェルの熱を伝えるシェル熱交換器と、を備え、シェル熱交換器は、複数のセグメントと、隣り合うセグメントの端部同士をつなぐ接合部とを備え、シェルの軸方向から見たときに、各々のセグメントは、少なくとも部分的に、シェルの外周に沿う円弧状の形状を有し、接合部を分離したときに各々のセグメントをシェルの径方向へ取り外し可能であるものであり、各々のセグメントは、並行する複数の円弧状のパイプを備える。
【国際調査報告】
2017158755.tif 000016
2017158755.tif 000017
2017158755.tif 000018
2017158755.tif 000019