(57)【要約】【課題】熱交換効率を向上させた高効率の水冷媒熱交換器を有するヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。【解決手段】水冷媒熱交換器１、減圧手段、蒸発器、圧縮機を環状に接続した冷媒回路と、水冷媒熱交換器１に接続された水回路とを備え、水冷媒熱交換器１は外管１１と凹凸部１５が形成された内管１２とから構成され、外管１１と内管１２の間を第一流体１３が流れ、内管１２の中を第二流体１４が流れる構造とし、第一流体１３および第二流体１４のいずれか一方が冷媒回路を流れ他方が水回路を流れる構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器、圧縮機を環状に接続した冷媒回路と、前記水冷媒熱交換器に接続された水回路とを備え、前記水冷媒熱交換器は外管と凹凸部が形成された内管とから構成され、前記外管と前記内管の間を第一流体が流れ、前記内管の中を第二流体が流れる構造とし、前記第一流体および前記第二流体のいずれか一方が前記冷媒回路を流れ他方が前記水回路を流れることを特徴としたヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
前記内管は、複数本からなることを特徴とした請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
前記内管は、管の軸に沿って凹凸部が螺旋状に形成されていることを特徴とした請求項１または２記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
外管の内側に凹凸部を有することを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
前記冷媒回路には前記第一流体が流れ、前記水回路には前記第二流体が流れるとともに、前記第一流体が二酸化炭素であり、前記第二流体が水であることを特徴とした請求項１〜４のいずれか１項記載のヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートポンプを利用して湯を沸かすヒートポンプ給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のヒートポンプ給湯装置は、図４に示すように水冷媒熱交換器３１、減圧手段３２、蒸発器３３、圧縮機３４を環状に接続した冷媒回路（ヒートポンプユニット）３５と、水冷媒熱交換器３１と熱交換する給湯回路３６からなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の水冷媒熱交換器３１を示すものであり、図に示すように、水冷媒熱交換器３１はいずれも螺旋状に形成された第一流体配管４１と第二流体配管４２を接触面４３で接触させて構成されている。第一流体配管４１は冷媒回路３５を構成する配管で、冷媒が流れる。また、第二流体配管４２は給湯回路３６を構成する配管で、水が流れる。
【特許文献１】特開２００２−１０７０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では図５に示すように第一流体配管４１と第二流体配管４２が接触面４３を介して接しており、第一流体配管４１と第二流体配管４２の接触面積が接触面４３に限られる。そのため、第一流体配管４１と第二流体配管４２の間の伝熱面積が小さく、大きな熱交換量を得るのが困難であるという課題を有していた。
【０００５】
さらに、接触面４３は平面の形状をしているので、流体の攪拌が少なく、熱交換の効率が低下するという課題を有していた。
【０００６】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、熱交換効率を向上させた高効率の水冷媒熱交換器を有するヒートポンプ給湯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】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯装置は、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器、圧縮機を環状に接続した冷媒回路と、水冷媒熱交換器に接続された水回路とを備え、水冷媒熱交換器は外管と凹凸部が形成された内管とから構成され、外管と内管の間を第一流体が流れ、内管の中を第二流体が流れる構造とし、第一流体および第二流体のいずれか一方が冷媒回路を流れ他方が水回路を流れる構成としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のヒートポンプ給湯装置は、第一流体と第二流体の接触面積の増加による伝熱性能の向上および高効率の熱交換を実現させることができ、効率よく給湯できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の本発明は、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器、圧縮機を環状に接続した冷媒回路と、水冷媒熱交換器に接続された水回路とを備え、水冷媒熱交換器は外管と凹凸部が形成された内管とから構成され、外管と内管の間を第一流体が流れ、内管の中を第二流体が流れる構造とし、第一流体および第二流体のいずれか一方が冷媒回路を流れ他方が水回路を流れる構成としたものである。
【００１０】
水冷媒熱交換器を多重管とするとともに内管に凹凸部を形成したことにより、熱伝達効率を上げることができ、効率良く給湯可能なヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
【００１１】
第２の本発明は、内管を複数本にすることにより、凹凸部を増加させて流体の乱流を促進し、さらに熱交換効率を高めることができ、より効率良く給湯可能なヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
【００１２】
第３の本発明は、管の軸に沿って凹凸部が螺旋状に形成された内管を有することにより、流体の攪拌が起こり、さらに伝熱を促進させ、さらに熱交換効率を高めることができ、より効率良く給湯可能なヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
【００１３】
第４の発明は、外管の内側に凹凸部を有することにより、第一流体の攪拌が促進され、さらに熱交換効率を高めることができ、より効率良く給湯可能なヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
【００１４】
第５の発明は、冷媒回路には第一流体が流れ、水回路には第二流体が流れるとともに、第一流体が二酸化炭素であり、第二流体が水である構成としたことにより、二酸化炭素用の漏洩検知管が不要になり、部品点数の低減とコストを削減することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願発明はこの実施の形態によって限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の構成説明図であり、図２は、同ヒートポンプ給湯装置に用いる水冷媒熱交換器１の切欠斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置は、水冷媒熱交換器１、減圧手段２、蒸発器３、圧縮機４を環状に接続した冷媒回路（ヒートポンプユニット）５と、水冷媒熱交換器１と熱交換する給湯回路６からなる。
【００１７】
また、図２に示すように、水冷媒熱交換器１は、外管１１と内管１２とから構成されており、内管１２には凹凸部１５が形成されている。そして、外管１１と内管１２の間には第一流体１３が流れ、内管１２には第二流体が流れる。
【００１８】
なお、通常冷媒回路５を流れる冷媒が第一流体１３として外管１１と内管１２の間を流れ、給湯回路６を流れる水が第二流体１４として内管１２を逆方向に流れる。
【００１９】
内管１２は凹凸部１５を形成していることにより、第一流体１３との接触面積が増え第一流体１３と第二流体１４の熱交換効率の向上が図れる。
【００２０】
さらに、内管１２は凹凸部１５を形成しているため、内管１２を複数本にしたり、凹凸部１５を軸に沿って螺旋状に形成したりすることで流体を攪拌させることができ、より熱交換効率の向上が図れる。
【００２１】
図３は、本発明の他の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置に用いる水冷媒熱交換器２１を示す。この水冷媒熱交換器２１は外管２２の内側に凹凸部２３を形成したものであり、この凹凸部２３により第一流体１３を乱流状態にしやすくなり、より熱交換効率の向上が図れる。
【００２２】
また、冷媒回路５を流れる第一流体１３を二酸化炭素とし、給湯回路６を流れる水を第二流体１４とすることにより、二酸化炭素用の漏洩検知管が不要となり部品点数を削減できる。
【００２３】
以上のように、本実施の形態においては内管１２に凹凸部１５を形成することにより、伝熱が促進されて、高効率でコストを抑えた水冷媒熱交換器を有することができ、効率良く給湯可能なヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
【００２４】
また、本実施の形態では内管１２に形成する凹凸部１５がフィンであったり、バッフル板などを設けたりすることで、第一流体１３と第二流体１４の熱的な相互作用を促進させ、より効率の高い熱交喚器とすることができ、さらに効率良く給湯可能なヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、水と冷媒の熱交換量を高めることが可能となるので、産業用・家庭用にかかわらず、高効率な給湯が必要な用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図２】同ヒートポンプ給湯装置の水冷媒熱交換器の切欠斜視図
【図３】本発明の他の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の水冷媒熱交換器の切欠斜視図
【図４】従来のヒートポンプ給湯装置の構成図
【図５】同ヒートポンプ給湯装置の熱交換器の斜視図
【符号の説明】
【００２７】
１、２１    水冷媒熱交換器
２    減圧手段
３    蒸発器
４    圧縮機
５    冷媒回路
６    給湯回路
１１、２２    外管
１２    内管
１３    第一流体
１４    第二流体
１５    凹凸部
２３    凹凸部
【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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