(57)【要約】【課題】加熱流体との熱交換によって給湯用水と暖房用水の双方を加熱する加熱装置において、より加熱効率を高め、省スペース化を図ることが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書は、給湯熱交換器と暖房熱交換器を備える加熱装置を開示する。給湯熱交換器は、給湯用水が流れる給湯用水配管と、加熱流体が流れる加熱流体配管を備えており、給湯用水配管の外表面と加熱流体配管の外表面が接触しており、らせん状に捲回されている。暖房熱交換器は、暖房用水が流れる暖房用水配管と、加熱流体が流れる加熱流体配管を備えており、加熱流体配管と暖房用水配管のうちの一方が他方の内部に収容されて二重管を形成しており、らせん状に捲回されている。その加熱装置では、給湯熱交換器の捲回の曲率半径が、暖房熱交換器の捲回の曲率半径よりも小さく形成されており、暖房熱交換器の内側に形成される空間に給湯熱交換器が収容されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用水が流れる給湯用水配管と、加熱流体が流れる加熱流体配管を備えており、給湯用水配管の外表面と加熱流体配管の外表面が接触しており、給湯用水配管と加熱流体配管がらせん状に捲回されている給湯熱交換器と、
暖房用水が流れる暖房用水配管と、加熱流体が流れる加熱流体配管を備えており、加熱流体配管と暖房用水配管のうちの一方が他方の内部に収容されて二重管を形成しており、加熱流体配管と暖房用水配管の二重管がらせん状に捲回されている暖房熱交換器を備えており、
給湯熱交換器の捲回の曲率半径が、暖房熱交換器の捲回の曲率半径よりも小さく形成されており、
暖房熱交換器の内側に形成される空間に給湯熱交換器が収容されている、加熱装置。
【請求項２】
給湯熱交換器が、捲回の曲率半径が小さい内側熱交換部と、捲回の曲率半径が大きい外側熱交換部を備えており、外側熱交換部の内側に形成される空間に内側熱交換部が収容されている、請求項１の加熱装置。
【請求項３】
加熱流体がヒートポンプの冷媒である、請求項１または２の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、給湯用水が流れる給湯用水配管と、暖房用水が流れる暖房用水配管と、加熱流体が流れる加熱流体配管を備える加熱装置が開示されている。この加熱装置では、給湯用水配管の外表面と加熱流体配管の外表面が接触しており、暖房用水配管の外表面と加熱流体配管の外表面が接触しており、給湯用水配管と加熱流体配管と暖房用水配管がらせん状に捲回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４３７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の加熱装置には、改善の余地が残されている。加熱流体との熱交換によって給湯用水と暖房用水の双方を加熱する加熱装置において、より加熱効率を高め、省スペース化を図ることが可能な技術が期待されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書は、給湯熱交換器と暖房熱交換器を備える加熱装置を開示する。給湯熱交換器は、給湯用水が流れる給湯用水配管と、加熱流体が流れる加熱流体配管を備えており、給湯用水配管の外表面と加熱流体配管の外表面が接触しており、給湯用水配管と加熱流体配管がらせん状に捲回されている。暖房熱交換器は、暖房用水が流れる暖房用水配管と、加熱流体が流れる加熱流体配管を備えており、加熱流体配管と暖房用水配管のうちの一方が他方の内部に収容されて二重管を形成しており、加熱流体配管と暖房用水配管の二重管がらせん状に捲回されている。その加熱装置では、給湯熱交換器の捲回の曲率半径が、暖房熱交換器の捲回の曲率半径よりも小さく形成されており、暖房熱交換器の内側に形成される空間に給湯熱交換器が収容されている。
【０００６】
上記の加熱装置において、給湯熱交換器は、給湯用水配管と加熱流体配管が互いの外表面で接触している。このような構成とすることによって、配管損傷時のクロスコネクションの発生を防ぎつつ、給湯用水と加熱流体との間での良好な熱交換を実現することができる。
【０００７】
上記の加熱装置において、暖房熱交換器は、暖房用水配管と加熱流体配管が二重管構造となっている。このような構成とすることによって、暖房用水と加熱流体との間での高い熱交換効率を実現することができる。二重管構造を採用する場合、配管損傷時のクロスコネクションの発生が問題となるが、給湯用水とは異なり、暖房用水は上水として利用されることがないため、内部の配管が損傷して暖房用水と加熱流体のクロスコネクションが発生しても、利用者の安全性に問題はない。なお、暖房熱交換器は、暖房用水配管の内部に加熱流体配管が収容された二重管構造となっていてもよいし、加熱流体配管の内部に暖房用水配管が収容された二重管構造となっていてもよい。
【０００８】
上記の加熱装置において、暖房熱交換器は二重管構造となっているため、らせん状に捲回する際の曲率半径が大きくなり、内側に大きな空間が形成される。これに対して、給湯熱交換器は二重管構造ではないため、らせん状に捲回する際の曲率半径を小さくすることが可能である。上記の加熱装置では、暖房熱交換器の内側に形成される空間に給湯熱交換器を収容するため、加熱装置の小型化および省スペース化を実現することができる。
【０００９】
また、上記の加熱装置では、配管の接続の仕方を変えることで、加熱流体から見て、給湯熱交換器と暖房熱交換器を並列に接続することもできるし、給湯熱交換器の下流側に暖房熱交換器を直列に接続することもできるし、暖房熱交換器の下流側に給湯熱交換器を直列に接続することもできる。上記の加熱装置は、様々な形態の加熱流体回路へ適用することができる。
【００１０】
上記の加熱装置は、給湯熱交換器が、捲回の曲率半径が小さい内側熱交換部と、捲回の曲率半径が大きい外側熱交換部を備えており、外側熱交換部の内側に形成される空間に内側熱交換部が収容されているように構成することができる。
【００１１】
一般に、給湯熱交換器では、例えば水道水のように低温で流入する給湯用水を、給湯に適した温度まで加熱する必要がある。このため、給湯用水の昇温幅を大きくするために、給湯熱交換器において加熱流体と給湯用水が流れる流路の長さは長いものとなる。これに対して、暖房熱交換器においては、暖房機等で放熱した後の余熱を有する暖房用水が流入する。従って、暖房熱交換器では、暖房用水の昇温幅をあまり大きくする必要がないため、加熱流体と暖房用水が流れる流路の長さを短くすることができる。そこで、上記の加熱装置では、給湯熱交換器を、捲回の曲率半径が小さい内側熱交換部と、捲回の曲率半径が大きい外側熱交換部に分けて、外側熱交換部の内側の空間に内側熱交換部を収容している。このような構成とすることによって、給湯熱交換器の高さ方向のサイズを小さくしつつ、加熱流体と給湯用水が流れる流路の長さを確保することができる。
【００１２】
上記の加熱装置は、加熱流体がヒートポンプの冷媒であるように構成することができる。
【００１３】
上記の加熱装置によれば、給湯熱交換器と暖房熱交換器の双方をヒートポンプの凝縮器として利用することができる。給湯用水や暖房用水の加熱効率が高く、小型で省スペースなヒートポンプを実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本明細書が開示する加熱装置によれば、給湯用水や暖房用水の加熱効率を高めつつ、省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例の加熱装置５５が組み込まれた給湯暖房装置２の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施例の加熱装置５５の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面で見た加熱装置５５の縦断面図である。
【図４】実施例の加熱装置５５が組み込まれた給湯暖房装置２の別の構成を模式的に示す図である。
【図５】実施例の加熱装置５５が組み込まれた給湯暖房装置２の別の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例）
図１は、本実施例の加熱装置５５が組み込まれた給湯暖房装置２を示している。給湯暖房装置２は、タンクユニット４と、ヒートポンプユニット６と、熱源機ユニット８と、制御装置１００を備えている。
【００１７】
ヒートポンプユニット６は、ヒートポンプ装置５０と、給湯用水循環ポンプ２２を備えている。ヒートポンプ装置５０は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、ＣＯ２、イソブタン、プロパン等の自然冷媒など）を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、給湯熱交換器５１と、暖房熱交換器５３と、膨張弁６０を備えている。ヒートポンプ装置５０では、空気熱交換器５４が蒸発器を構成しており、給湯熱交換器５１と暖房熱交換器５３が凝縮器を構成している。
【００１８】
空気熱交換器５４は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。空気熱交換器５４には、膨張弁６０を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器５４は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。
【００１９】
圧縮機６２には、空気熱交換器５４を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機６２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機６２によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機６２は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、給湯熱交換器５１に送り出す。
【００２０】
給湯熱交換器５１には、圧縮機６２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。給湯熱交換器５１は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述のタンク水循環路２０内の水（以下では給湯用水ともいう）との間で熱交換を行う。給湯熱交換器５１を通過した冷媒は、暖房熱交換器５３へ送られる。暖房熱交換器５３は、給湯熱交換器５１からの冷媒と、後述の第２暖房加熱路８４からの水（以下では暖房用水ともいう）との間で熱交換を行う。冷媒は、給湯熱交換器５１および／または暖房熱交換器５３での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。
【００２１】
膨張弁６０には、暖房熱交換器５３を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁６０を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁６０を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器５４に送られる。
【００２２】
ヒートポンプ装置５０において、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、圧縮機６２、給湯熱交換器５１、暖房熱交換器５３、膨張弁６０、空気熱交換器５４の順に循環する。これによって、給湯熱交換器５１においてタンク水循環路２０内の給湯用水が加熱され、および／または、暖房熱交換器５３において第２暖房加熱路８４からの暖房用水が加熱される。給湯熱交換器５１と暖房熱交換器５３は、冷媒を加熱流体とした、給湯用水および／または暖房用水を加熱する加熱装置５５ということもできる。
【００２３】
タンクユニット４は、タンク１０を備えている。タンク１０は、ヒートポンプ装置５０によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで給湯用水が貯留される。
【００２４】
タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、ヒートポンプユニット６の給湯熱交換器５１を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、ヒートポンプユニット６の給湯用水循環ポンプ２２が介装されている。ヒートポンプユニット６において、ヒートポンプ装置５０を作動させて、給湯用水循環ポンプ２２を駆動すると、タンク１０の下部の給湯用水が給湯熱交換器５１に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。タンク１０の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。
【００２５】
水道水導入路２４は、上流端が給湯暖房装置２の外部の水道水供給源３２に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、第１給湯路３６の途中に接続されている。
【００２６】
第１給湯路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、第１給湯路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。第１給湯路３６と第２導入路２４ｂの接続部には、混合弁３０が介装されている。混合弁３０は、タンク１０の上部から第１給湯路３６へ流入する高温の給湯用水の流量と、第２導入路２４ｂから第１給湯路３６へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の第１給湯路３６は、熱源機ユニット８の給湯加熱路３７を通過して、第２給湯路３９へ接続している。第１給湯路３６と第２給湯路３９の間は、熱源機バイパス路３３によって接続されている。熱源機バイパス路３３にはバイパス弁３４が介装されている。第２給湯路３９の下流端は給湯栓３８に接続されている。
【００２７】
熱源機ユニット８は、シスターン７０と、暖房用バーナ８２と、給湯用バーナ８１を備えている。シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば水道水または不凍液である。シスターン７０には、暖房往路７２の上流端が接続されている。暖房往路７２には、暖房用水循環ポンプ７４が介装されている。暖房用水循環ポンプ７４を駆動すると、シスターン７０内の暖房用水が暖房往路７２に流れ込む。
【００２８】
暖房往路７２の下流端は、第１暖房加熱路７３と、低温暖房循環路７５に分岐している。低温暖房循環路７５には、低温暖房機７８が取り付けられる。本実施例の低温暖房機７８は、例えば床暖房機である。低温暖房機７８は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。第１暖房加熱路７３には、暖房用バーナ８２が介装されている。暖房用バーナ８２は、第１暖房加熱路７３内の暖房用水を加熱する。第１暖房加熱路７３の下流端は、高温暖房循環路７７と追い焚き循環路７９に分岐している。高温暖房循環路７７には、高温暖房機７６が取り付けられる。本実施例の高温暖房機７６は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房機７６は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。低温暖房循環路７５と高温暖房循環路７７は、それぞれの下流端で合流して、第２暖房加熱路８４の上流端へ接続している。
【００２９】
第２暖房加熱路８４の下流端は、ヒートポンプユニット６の暖房熱交換器５３を通過して、暖房復路９６に接続している。暖房復路９６は、下流端が熱源機ユニット８のシスターン７０に接続している。
【００３０】
追い焚き循環路７９には、追い焚き熱動弁８３と、追い焚き熱交換器９７が介装されている。追い焚き熱動弁８３は、追い焚き循環路７９を開閉する。追い焚き熱交換器９７では、追い焚き循環路７９を流れる暖房用水と、浴槽水循環路９１を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路７９の下流端は、暖房復路９６に接続している。
【００３１】
浴槽水循環路９１の上流端は、浴槽９８の底部に接続している。浴槽水循環路９１の下流端は、浴槽９８の側部に接続している。浴槽水循環路９１には、浴槽水循環ポンプ９９が介装されている。浴槽水循環ポンプ９９が駆動すると、浴槽９８の底部から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器９７を通過して、浴槽９８の側部へ戻される。
【００３２】
給湯加熱路３７には、給湯用バーナ８１が介装されている。給湯加熱路３７の給湯用バーナ８１よりも下流側から、浴槽注湯路４０が分岐している。浴槽注湯路４０には、浴槽注湯路４０を開閉する注湯電磁弁４２が介装されている。浴槽注湯路４０の下流端は、浴槽水循環ポンプ９９に接続している。
【００３３】
制御装置１００は、タンクユニット４、ヒートポンプユニット６、熱源機ユニット８の各構成要素の動作を制御する。
【００３４】
給湯暖房装置２は、以下のように、蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、湯はり運転、追い焚き運転、凍結防止運転等を実施することができる。
【００３５】
（蓄熱運転）
蓄熱運転では、タンク１０内の給湯用水をヒートポンプ装置５０で加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に戻す。蓄熱運転を実行する際には、制御装置１００は圧縮機６２およびファン５６を駆動してヒートポンプ装置５０を作動させるとともに、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。
【００３６】
圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、圧縮機６２、給湯熱交換器５１、暖房熱交換器５３、膨張弁６０、空気熱交換器５４の順に循環する。この場合、給湯熱交換器５１を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、給湯用水循環ポンプ２２の駆動により、タンク水循環路２０内をタンク１０内の給湯用水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された給湯用水が給湯熱交換器５１を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、蓄熱運転を終了する。
【００３７】
（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯運転は、上記の蓄熱運転と並行して行うこともできる。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６を介して給湯栓３８に供給される。
【００３８】
制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから第１給湯路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された給湯用水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯路３６内で混合される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。一方、制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ８１によって第１給湯路３６を通過する水を加熱する。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ８１の出力を制御する。
【００３９】
（暖房運転）
暖房運転は、ヒートポンプ装置５０によって暖房用水を加熱し、高温となった暖房用水を用いて低温暖房機７８や高温暖房機７６によって暖房する運転である。利用者によって暖房運転の実行が指示されると、制御装置１００は、暖房用水循環ポンプ７４を回転させる。さらに、制御装置１００は、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。
【００４０】
圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、圧縮機６２、給湯熱交換器５１、暖房熱交換器５３、膨張弁６０、空気熱交換器５４の順に循環する。この場合、暖房熱交換器５３を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、暖房用水循環ポンプ７４の駆動により、第２暖房加熱路８４をシスターン７０内の暖房用水が循環する。第２暖房加熱路８４を循環する暖房用水は、暖房熱交換器５３を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱される。暖房熱交換器５３で加熱された暖房用水は、シスターン７０を経て、低温暖房機７８や高温暖房機７６に供給される。さらに、制御装置１００は、必要に応じて暖房用バーナ８２を作動する。これにより、高温暖房機７６には、暖房用バーナ８２での加熱によってさらに高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、低温暖房機７８に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房機７６に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、ヒートポンプ装置５０の動作や、暖房用バーナ８２の出力が調整される。
【００４１】
（湯はり運転）
湯はり運転は浴槽９８に湯はりをする運転である。利用者が湯はり運転の開始を指示すると、給湯暖房装置２は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、注湯電磁弁４２を開く。注湯電磁弁４２が開くと、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６、浴槽注湯路４０、浴槽水循環路９１を介して浴槽９８に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路４０に供給される水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽９８に供給される水の水量が湯はり設定水量に達すると、湯はり運転を終了する。
【００４２】
（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽９８に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。利用者が追い焚き運転の開始を指示すると、給湯暖房装置２は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、浴槽水循環ポンプ９９を駆動する。また、追い焚き熱動弁８３を開いて、暖房用水循環ポンプ７４を駆動する。これにより、浴槽９８の底部から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器９７で暖房用水との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽９８の側部へ戻される。追い焚き運転においては、暖房用バーナ８２による暖房用水の加熱が行われる。
【００４３】
（凍結防止運転）
凍結防止運転は、給湯熱交換器５１およびタンク水循環路２０内の給湯用水や、暖房熱交換器５３、第２暖房加熱路８４および暖房復路９６内の暖房用水が、凍結してしまうことを防止する運転である。給湯熱交換器５１やタンク水循環路２０の一部は、屋外に配置されているため、外気温度が低い状態で内部に給湯用水が長時間滞留していると、給湯用水が凍結してしまうおそれがある。そこで、給湯用水が凍結するおそれがある場合に、給湯暖房装置２は、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。これにより、給湯熱交換器５１およびタンク水循環路２０の内部の給湯用水がタンク１０からの給湯用水で置き換えられて、給湯用水が長時間の滞留によって凍結してしまうことを防ぐことができる。同様に、暖房熱交換器５３や、第２暖房加熱路８４および暖房復路９６の一部は、屋外に配置されているため、外気温度が低い状態で内部に暖房用水が長時間滞留していると、暖房用水が凍結してしまうおそれがある。そこで、暖房用水が凍結するおそれがある場合に、給湯暖房装置２は、暖房用水循環ポンプ７４を駆動する。これにより、暖房熱交換器５３、第２暖房加熱路８４および暖房復路９６の内部の暖房用水がシスターン７０からの暖房用水で置き換えられて、暖房用水が長時間の滞留によって凍結してしまうことを防ぐことができる。
【００４４】
（給湯熱交換器および暖房熱交換器の構造）
図２および図３は、給湯熱交換器５１および暖房熱交換器５３を備える加熱装置５５を示している。
【００４５】
図３に示すように、暖房熱交換器５３は、冷媒配管１０２と暖房用水配管１０４から構成されている。冷媒配管１０２は小口径の配管から構成されており、暖房用水配管１０４は大口径の配管から構成されている。冷媒配管１０２は暖房用水配管１０４の内部に収容されている。言い換えると、冷媒配管１０２と暖房用水配管１０４によって、二重管が形成されている。暖房熱交換器５３は、冷媒配管１０２と暖房用水配管１０４の二重管を、らせん状に捲回して形成されている。図２に示すように、暖房熱交換器５３の上端には、冷媒出口１０２ａと、暖房用水入口１０４ａが形成されている。暖房熱交換器５３の下端には、冷媒入口１０２ｂと、暖房用水出口１０４ｂが形成されている。暖房熱交換器５３において、暖房用水は、上端の暖房用水入口１０４ａから導入されて、冷媒配管１０２と暖房用水配管１０４の間に形成される空間を流れて、下端の暖房用水出口１０４ｂから導出される。暖房熱交換器５３において、冷媒は、下端の冷媒入口１０２ｂから導入されて、冷媒配管１０２の内部を流れて、上端の冷媒出口１０２ａから導出される。
【００４６】
給湯熱交換器５１は、らせん状に捲回された暖房熱交換器５３の内側に形成される空間に収容されている。給湯熱交換器５１は、内側熱交換部１０６と外側熱交換部１０８を備えている。
【００４７】
図３に示すように、内側熱交換部１０６は、口径が略等しい内側冷媒配管１１０と内側給湯用水配管１１２を備えている。内側冷媒配管１１０と内側給湯用水配管１１２は、互いの外表面で接触させた状態で、それぞれの捲回の曲率半径が同じとなるようにらせん状に捲回されて形成されている。外側熱交換部１０８は、口径が略等しい外側冷媒配管１１４と外側給湯用水配管１１６を備えている。外側冷媒配管１１４と外側給湯用水配管１１６は、互いの外表面で接触させた状態で、それぞれの捲回の曲率半径が同じとなるようにらせん状に捲回されて形成されている。外側熱交換部１０８の捲回の曲率半径は内側熱交換部１０６の捲回の曲率半径よりも大きい。内側熱交換部１０６は外側熱交換部１０８の内側に形成される空間に収容されている。内側熱交換部１０６と外側熱交換部１０８では、それぞれの配管が逆向きに捲回されている。図３に示す例では、内側冷媒配管１１０および内側給湯用水配管１１２は、下方から上方に向けて左巻きに捲回されており、外側冷媒配管１１４および外側給湯用水配管１１６は、下方から上方に向けて右巻きに捲回されている。なお、内側熱交換部１０６と外側熱交換部１０８を同じ向きに捲回する構成としてもよいが、図３に示すように、両者を逆向きに捲回する構成とすると、配管レイアウトをよりコンパクトにすることができる。
【００４８】
内側冷媒配管１１０の上端と外側冷媒配管１１４の上端は、冷媒接続配管１１８によって接続されている。内側給湯用水配管１１２の上端と外側給湯用水配管１１６の上端は、給湯用水接続配管１２０によって接続されている。給湯用水接続配管１２０には、空気開放配管１２２が接続されている。空気開放配管１２２には空気開放弁１２４が設けられている。
【００４９】
図２に示すように、内側給湯用水配管１１２の下端には、給湯用水入口１１２ａが形成されている。外側給湯用水配管１１６の下端には、給湯用水出口１１６ａが形成されている。給湯熱交換器５１において、給湯用水は、給湯用水入口１１２ａから導入されて、内側給湯用水配管１１２を下方から上方に向けて流れて、給湯用水接続配管１２０を流れて、外側給湯用水配管１１６を上方から下方に向けて流れて、給湯用水出口１１６ａから導出される。
【００５０】
外側冷媒配管１１４の下端には、給湯熱交換器５１の冷媒入口１１４ａが形成されている。内側冷媒配管１１０の下端には、給湯熱交換器５１の冷媒出口１１０ａが形成されている。給湯熱交換器５１において、冷媒は、冷媒入口１１４ａから導入されて、外側冷媒配管１１４を下方から上方に向けて流れて、冷媒接続配管１１８を流れて、内側冷媒配管１１０を上方から下方に向けて流れて、冷媒出口１１０ａから導出される。
【００５１】
給湯熱交換器５１の冷媒出口１１０ａと、暖房熱交換器５３の冷媒入口１０２ｂは、冷媒中継配管１２６によって接続されている。図１の圧縮機６２から送り出された冷媒は、給湯熱交換器５１の冷媒入口１１４ａへ流入した後、給湯熱交換器５１の冷媒出口１１０ａから冷媒中継配管１２６を介して暖房熱交換器５３の冷媒入口１０２ｂへ流入し、暖房熱交換器５３の冷媒出口１０２ａから図１の膨張弁６０へ向けて送り出される。
【００５２】
本実施例の加熱装置５５では、給湯熱交換器５１は、内側冷媒配管１１０と内側給湯用水配管１１２が互いの外表面で接触しており、外側冷媒配管１１４と外側給湯用水配管１１６が互いの外表面で接触している。このような構成とすることによって、配管損傷時のクロスコネクションの発生を防ぎつつ、給湯用水と冷媒との間での良好な熱交換を実現することができる。
【００５３】
本実施例の加熱装置５５では、暖房熱交換器５３は暖房用水配管１０４の内部に冷媒配管１０２が収容された二重管構造となっている。このような構成とすることによって、暖房用水と冷媒との間での高い熱交換効率を実現することができる。二重管構造を採用する場合、配管損傷時のクロスコネクションの発生が問題となるが、給湯用水とは異なり、暖房用水は上水として利用されることがないため、冷媒配管１０２が損傷して暖房用水と冷媒のクロスコネクションが発生しても、利用者の安全性に問題はない。なお、暖房熱交換器５３としては、大口径の冷媒配管１０２の内部に小口径の暖房用水配管１０４が収容された二重管構造を採用してもよい。
【００５４】
暖房熱交換器５３は二重管構造となっているため、らせん状に捲回する際の曲率半径が大きくなり、内側に大きな空間が形成される。これに対して、給湯熱交換器５１は二重管構造ではないため、らせん状に捲回する際の曲率半径を小さくすることが可能である。本実施例の加熱装置５５では、暖房熱交換器５３の内側に形成される空間に給湯熱交換器５１を収容するため、加熱装置５５の小型化および省スペース化を実現することができる。
【００５５】
一般に、給湯熱交換器５１では、例えば水道水のように低温で流入する給湯用水を、給湯に適した温度まで加熱する必要がある。このため、給湯用水の昇温幅を大きくするために、冷媒の凝縮に伴う潜熱だけではなく、冷媒の温度低下に伴う顕熱も給湯用水へ移動させる。このため、給湯熱交換器５１において冷媒と給湯用水が流れる流路の長さは長いものとなる。これに対して、暖房熱交換器５３においては、低温暖房機７８や高温暖房機７６で放熱した後の、余熱を有する暖房用水が流入する。従って、暖房熱交換器５３では、暖房用水の昇温幅をあまり大きくする必要がないため、冷媒の凝縮に伴う潜熱のみを暖房用水へ移動させればよく、冷媒の温度低下に伴う顕熱を暖房用水へ移動させる必要がない。このため、暖房熱交換器５３においては、冷媒と暖房用水が流れる流路の長さを短くすることができる。そこで、本実施例の加熱装置５５では、給湯熱交換器５１を、捲回の曲率半径が小さい内側熱交換部１０６と、捲回の曲率半径が大きい外側熱交換部１０８に分けて、外側熱交換部１０８の内側の空間に内側熱交換部１０６を収容している。このような構成とすることによって、給湯熱交換器５１の高さ方向のサイズを小さくしつつ、冷媒と給湯用水が流れる流路の長さを確保することができる。
【００５６】
上記の実施例では、冷媒から見て、給湯熱交換器５１の下流側に暖房熱交換器５３が直列に接続されている構成について説明したが、これとは異なり、図４に示すように、冷媒から見て、暖房熱交換器５３の下流側に給湯熱交換器５１が直列に接続されている構成としてもよい。この場合、図２に示す加熱装置５５において、上述の冷媒中継配管１２６の代わりに、暖房熱交換器５３の冷媒出口１０２ａと、給湯熱交換器５１の冷媒入口１１４ａを接続する冷媒中継配管（図示せず）を用意する。この場合、図４の圧縮機６２から送り出された冷媒は、図２の暖房熱交換器５３の冷媒入口１０２ｂへ流入した後、暖房熱交換器５３の冷媒出口１０２ａから冷媒中継配管を介して給湯熱交換器５１の冷媒入口１１４ａへ流入し、給湯熱交換器５１の冷媒出口１１０ａから図４の膨張弁６０へ向けて送り出される。
【００５７】
あるいは、図５に示すように、給湯熱交換器５１と暖房熱交換器５３が並列に接続されており、それぞれの下流側に対応する膨張弁５８，５９が配置されている構成としてもよい。この場合、図２に示す加熱装置５５において、上述の冷媒中継配管１２６の代わりに、給湯熱交換器５１の冷媒入口１１４ａと暖房熱交換器５３の冷媒入口１０２ｂを冷媒分岐配管（図示せず）で接続する。この場合、図５の圧縮機６２から送り出された冷媒は、図２の給湯熱交換器５１の冷媒入口１１４ａと暖房熱交換器５３の冷媒入口１０２ｂへ分岐して流入する。給湯熱交換器５１の冷媒入口１１４ａに流入した冷媒は、給湯熱交換器５１の冷媒出口１１０ａから図５の膨張弁５８へ送り出される。図２の暖房熱交換器５３の冷媒入口１０２ｂに流入した冷媒は、暖房熱交換器５３の冷媒出口１０２ａから図５の膨張弁５９へ送り出される。膨張弁５８を通過した冷媒と膨張弁５９を通過した冷媒は、合流して空気熱交換器５４へ送られる。
【００５８】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００５９】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６０】
２  給湯暖房装置
４  タンクユニット
６  ヒートポンプユニット
８  熱源機ユニット
１０  タンク
２０  タンク水循環路
２２  給湯用水循環ポンプ
２４  水道水導入路
２４ａ  第１導入路
２４ｂ  第２導入路
３０  混合弁
３２  水道水供給源
３３  熱源機バイパス路
３４  バイパス弁
３６  第１給湯路
３７  給湯加熱路
３８  給湯栓
３９  第２給湯路
４０  浴槽注湯路
４２  注湯電磁弁
５０  ヒートポンプ装置
５１  給湯熱交換器
５２  冷媒循環路
５３  暖房熱交換器
５４  空気熱交換器
５５  加熱装置
５６  ファン
５８、５９、６０  膨張弁
６２  圧縮機
７０  シスターン
７２  暖房往路
７３  第１暖房加熱路
７４  暖房用水循環ポンプ
７５  低温暖房循環路
７６  高温暖房機
７７  高温暖房循環路
７８  低温暖房機
７９  追い焚き循環路
８１  給湯用バーナ
８２  暖房用バーナ
８３  追い焚き熱動弁
８４  第２暖房加熱路
９１  浴槽水循環路
９６  暖房復路
９７  追い焚き熱交換器
９８  浴槽
９９  浴槽水循環ポンプ
１００  制御装置
１０２  冷媒配管
１０２ａ  冷媒出口（暖房熱交換器）
１０２ｂ  冷媒入口（暖房熱交換器）
１０４  暖房用水配管
１０４ａ  暖房用水入口
１０４ｂ  暖房用水出口
１０６  内側熱交換部
１０８  外側熱交換部
１１０  内側冷媒配管
１１０ａ  冷媒出口（給湯熱交換器）
１１２  内側給湯用水配管
１１２ａ  給湯用水入口
１１４  外側冷媒配管
１１４ａ  冷媒入口（給湯熱交換器）
１１６  外側給湯用水配管
１１６ａ  給湯用水出口
１１８  冷媒接続配管
１２０  給湯用水接続配管
１２２  空気開放配管
１２４  空気開放弁
１２６  冷媒中継配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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