(57)【要約】【課題】ヒートポンプユニットの加熱性能又はタンク内熱交換器の熱交換性能を高めることで、より高い給湯能力を得るようにしたヒートポンプ式給湯装置を提供する。【解決手段】伝熱管１６をコイル状に巻回した形体を有しその軸心を上下方向に向けて上記貯水タンク１内に配置される水タンク内熱交換器１０の内側に、上下方向軸回りに回転駆動されるパドル１１を配置する。係る構成では、パドル１１の回転によって貯水タンク１内の貯留水Ｗ０に旋回成分が付与され、伝熱管１６の管外対流の水流速が増大し、該伝熱管１６の管外熱伝達率が向上し水タンク内熱交換器１０の熱交換性能が高められる。また、水タンク内熱交換器１０の熱交換性能が向上することで、貯留水Ｗ０からの除熱量が増加し、ヒートポンプユニット２の放熱側熱交換器４側への入水温度が低く抑えられ、該ヒートポンプユニット２の加熱性能が向上する。これらの相乗効果として、給湯装置全体としての給湯能力が格段に向上することになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱側熱交換器（４）と吸熱側熱交換器（６）とを備えたヒートポンプユニット（２）と、該ヒートポンプユニット（２）の上記放熱側熱交換器（４）に対して低位置側水配管（２１）と高位置側水配管（２２）介して接続され該放熱側熱交換器（４）によって加熱される水（Ｗ０）を貯留するとともにその内部に上記貯留水（Ｗ０）と熱交換して内部を貫流する貫流水（Ｗ１）を加熱する水タンク内熱交換器（１０）を設けた貯水タンク（１）を備えてなるヒートポンプ式給湯装置において、
上記水タンク内熱交換器（１０）が、伝熱管（１６）をコイル状に巻回した形体を有しその軸心を上下方向に向けて上記貯水タンク（１）内に配置されるとともに、
上記水タンク内熱交換器（１０）の内側に、上下方向に延びる回転軸（１２）により回転駆動されるパドル（１１）を配置したことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記パドル（１１）が上下方向に離間して複数個配置されていることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記パドル（１１）の回転方向が上記水タンク内熱交換器（１０）の伝熱管（１６）内を流れる貫流水（Ｗ１）の流れ方向と逆方向に設定されるとともに、
上記水タンク内熱交換器（１０）の軸心方向において隣接する伝熱管（１６）相互間に仕切板（８）が配置されたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記仕切板８が、上記水タンク内熱交換器（１０）の下部（１ｂ）寄りの領域に設けられていることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項５】
放熱側熱交換器（４）と吸熱側熱交換器（６）とを備えたヒートポンプユニット（２）と、該ヒートポンプユニット（２）の上記放熱側熱交換器（４）に対して低位置側水配管（２１）と高位置側水配管（２２）介して接続され該放熱側熱交換器（４）によって加熱される水（Ｗ０）を貯留するとともにその内部に上記貯留水（Ｗ０）と熱交換して内部を貫流する貫流水（Ｗ１）を加熱する水タンク内熱交換器（１０）を設けた貯水タンク（１）を備えてなるヒートポンプ式給湯装置において、
上記水タンク内熱交換器（１０）を構成する伝熱管（１６）の外周面に所定間隔で多数の管外フィン（７）が設けられていることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項６】
放熱側熱交換器（４）と吸熱側熱交換器（６）とを備えたヒートポンプユニット（２）と、該ヒートポンプユニット（２）の上記放熱側熱交換器（４）に対して低位置側水配管（２１）と高位置側水配管（２２）介して接続され該放熱側熱交換器（４）によって加熱される水（Ｗ０）を貯留するとともにその内部に上記貯留水（Ｗ０）と熱交換して内部を貫流する貫流水（Ｗ１）を加熱する水タンク内熱交換器（１０）を設けた貯水タンク（１）を備えてなるヒートポンプ式給湯装置において、
上記水タンク内熱交換器（１０）が、伝熱管（１６）をコイル状に巻回した形体を有しその軸心を上下方向に向けて上記貯水タンク（１）内に配置されるとともに、
上記貯水タンク１の内表面（１ｃ）に突起（９）が設けられていることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する放熱側熱交換器と、凝縮した冷媒を蒸発させて空気から吸熱する吸熱側熱交換器とをそなえたヒートポンプユニットによって貯水タンク内の貯留水を加熱するようにしたヒートポンプ式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のヒートポンプ式給湯装置としては従来から種々の提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
図７には、この種のヒートポンプ式給湯装置の一例を示している。このヒートポンプ式給湯装置は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する放熱側熱交換器４と、凝縮した冷媒を蒸発させて空気から吸熱する吸熱側熱交換器６とを備えたヒートポンプユニット２によって貯水タンク１内の貯留水Ｗを加熱するようにしている。この従来公知のヒートポンプ式給湯装置では、貯水タンク１とヒートポンプユニット２の放熱側熱交換器４とは低位置側水配管２１と高位置側水配管２２によって接続され、貯水タンク１内の貯留水Ｗをポンプ２３によって放熱側熱交換器４側に送給して該貯留水Ｗを加熱するようにしている。一方、貯水タンク１に対しては、給水配管３１により補給水（通常は水道水）が供給され、貯水タンク１内で加温・貯留されている貯留水Ｗは給湯配管３２から取り出されて風呂、台所、シャワー等の用途に使用されるようになっている。
【０００４】
一方、ヒートポンプ式給湯装置においては、貯水タンク内の高温水をそのまま給湯水として使用するのに代えて、例えば、貯水タンク内にタンク内熱交換器を配置し、該タンク内熱交換器に給水を貫流させ、この貫流水を上記貯水タンク内の高温水との熱交換によって昇温させ、これを給湯水として利用することも考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０６９６３号公報
【特許文献２】特開２００３−８３６０７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、一般的に、ヒートポンプユニット２の放熱側熱交換器４においては、凝縮冷媒と、被加熱水（貯留水Ｗ）との間の温度差が大きい程被加熱水に対する加熱効率が良くなるが、図７に示す従来公知のヒートポンプ式給湯装置では、貯水タンク１内の貯留水Ｗの自由対流（特に、貯水タンク１にラジエータが接続された構成のものにあっては、自然対流に加えて、該ラジエータからの戻り水流による強制対流）によってタンク内の水温度が平均化され、その結果、ヒートポンプユニット２側の放熱側熱交換器４において凝縮冷媒と被加熱水との温度差が大きくとれず、該ヒートポンプユニット２の加熱性能の向上には限界があった。
【０００７】
一方、貯水タンク内における貯留水の熱移動は、貯留水の自然対流による熱移動が支配的である。このため、例えば、上述のように上記貯水タンク内にタンク内熱交換器を配置する構成を採用した場合には、該熱交換器の管外側の貯留水の流れが自然対流による緩慢な流れであることから、該熱交換器の管内を流れる貫流水と管外を流れる貯留水との間における熱伝達率は低いものとなり、自然対流を利用する限り、上記利用側熱交換器１０の熱交換能力の向上には限界がある。
【０００８】
そこで、本願発明は、ヒートポンプユニットの加熱性能を高めること、及びタンク内熱交換器の熱交換性能を高めることで、より高い給湯能力を得るようにしたヒートポンプ式給湯装置を提案することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１０】
本願の第１の発明では、放熱側熱交換器４と吸熱側熱交換器６とを備えたヒートポンプユニット２と、該ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４に対して低位置側水配管２１と高位置側水配管２２介して接続され該放熱側熱交換器４によって加熱される水Ｗ０を貯留するとともにその内部に上記貯留水Ｗ０と熱交換して内部を貫流する貫流水Ｗ１を加熱する水タンク内熱交換器１０を設けた貯水タンク１を備えてなるヒートポンプ式給湯装置であって、上記水タンク内熱交換器１０が、伝熱管１６をコイル状に巻回した形体を有しその軸心を上下方向に向けて上記貯水タンク１内に配置されるとともに、上記水タンク内熱交換器１０の内側に、上下方向に延びる回転軸１２により回転駆動されるパドル１１を配置したことを特徴としている。
【００１１】
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係るヒートポンプ式給湯装置において、上記パドル１１を上下方向に離間して複数個配置したことを特徴としている。
【００１２】
本願の第３の発明では、上記第１又は第２の発明に係るヒートポンプ式給湯装置において、上記パドル１１の回転方向を上記水タンク内熱交換器１０の伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１の流れ方向と逆方向に設定するとともに、上記水タンク内熱交換器１０の軸心方向において隣接する伝熱管１６相互間に仕切板８を配置したことを特徴としている。
【００１３】
本願の第４の発明では、上記第３の発明に係るヒートポンプ式給湯装置において、上記仕切板８を、上記水タンク内熱交換器１０の下部１ｂ寄りの領域に設けたことを特徴としている。
【００１４】
本願の第５の発明では、放熱側熱交換器４と吸熱側熱交換器６とを備えたヒートポンプユニット２と、該ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４に対して低位置側水配管２１と高位置側水配管２２介して接続され該放熱側熱交換器４によって加熱される水Ｗ０を貯留するとともにその内部に上記貯留水Ｗ０と熱交換して内部を貫流する貫流水Ｗ１を加熱する水タンク内熱交換器１０を設けた貯水タンク１を備えてなるヒートポンプ式給湯装置であって、上記水タンク内熱交換器１０を構成する伝熱管１６の外周面に所定間隔で多数の管外フィン７を設けたことを特徴としている。
【００１５】
本願の第６の発明では、放熱側熱交換器４と吸熱側熱交換器６とを備えたヒートポンプユニット２と、該ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４に対して低位置側水配管２１と高位置側水配管２２介して接続され該放熱側熱交換器４によって加熱される水Ｗ０を貯留するとともにその内部に上記貯留水Ｗ０と熱交換して内部を貫流する貫流水Ｗ１を加熱する水タンク内熱交換器１０を設けた貯水タンク１を備えてなるヒートポンプ式給湯装置であって、上記水タンク内熱交換器１０を、伝熱管１６をコイル状に巻回した形体としその軸心を上下方向に向けて上記貯水タンク１内に配置するとともに、上記貯水タンク１の内表面１ｃに突起９を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明では次のような効果が得られる。
【００１７】
（ａ）本願の第１の発明に係るヒートポンプ式給湯装置によれば、伝熱管１６をコイル状に巻回した形体を有しその軸心を上下方向に向けて上記貯水タンク１内に配置される上記水タンク内熱交換器１０の内側に、上下方向に延びる回転軸１２により回転駆動されるパドル１１を配置しているので、上記パドル１１の回転によって上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０に旋回成分が付与され、上記伝熱管１６の管外における対流の水流速が増大し、該伝熱管１６の管外における熱伝達率、即ち、管外熱伝達率が向上する。その結果、上記水タンク内熱交換器１０の伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１と該伝熱管１６の管外を流れる貯留水Ｗ０との間における熱交換性能が格段に向上し、上記水タンク内熱交換器１０側からより高温の湯水Ｗ２を取り出すことができる。
【００１８】
また、上記水タンク内熱交換器１０の熱交換性能が向上することで、該水タンク内熱交換器１０による上記貯留水Ｗ０からの除熱量が増加し、それだけ上記貯留水Ｗ０の水温が低下し、上記ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４側への入水温度が低く抑えられ、それだけ該放熱側熱交換器４における凝縮冷媒と被加熱水との温度差が大きくとれることで、上記ヒートポンプユニット２の加熱性能が向上する。
【００１９】
これらの相乗効果として、上記ヒートポンプユニット２によって上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０をより効率的に加熱でき、さらに該貯留水Ｗ０によって貫流水Ｗ１を効率的に加熱できることから、給湯装置全体としての給湯能力が格段に向上することになる。
【００２０】
（ｂ）本願の第２の発明に係るヒートポンプ式給湯装置によれば、上記パドル１１を上下方向に離間して複数個配置しているので、上記水タンク内熱交換器１０の高さ方向の略全域で管外熱伝達率の向上作用が得られ、該水タンク内熱交換器１０の熱交換能力がさらに向上し、その結果、上記（ａ）に記載の効果がより一層促進される。
（ｃ）本願の第３の発明に係るヒートポンプ式給湯装置によれば、上記（ａ）又は（ｂ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記パドル１１の回転方向を上記水タンク内熱交換器１０の伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１の流れ方向と逆方向に設定するとともに、上記水タンク内熱交換器１０の軸心方向において隣接する伝熱管１６相互間に仕切板８を配置しているので、隣接する上下一対の仕切板８間に位置する伝熱管１６においては、該仕切板８に案内されて上記伝熱管１６に沿ってその管外を流れる貯留水Ｗ０と該伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１の流れ方向が対向する対向流れ状態となり、これら両者間における熱伝達率が向上し、その結果、上記（ａ）又は（ｂ）に記載の効果がより一層促進される。
【００２１】
（ｄ）本願の第４の発明に係るヒートポンプ式給湯装置によれば、上記仕切板８を、上記水タンク内熱交換器１０の下部１ｂ寄りの領域に設けているので、該水タンク内熱交換器１０のうちでも、特にその下部１ｂ寄りの領域において管外熱伝達率が向上し、上記貯水タンク１の底部寄りの貯留水Ｗ０の水温がより低温化され、上記ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４側への入水温度がより低く抑えられることで、上記ヒートポンプユニット２の加熱性能がさらに向上することになる。
【００２２】
（ｅ）本願の第５の発明に係るヒートポンプ式給湯装置によれば、上記水タンク内熱交換器１０を構成する伝熱管１６の外周面に所定間隔で多数の管外フィン７を設けているので、該管外フィン７の伝熱作用によって上記伝熱管１６の管外熱伝達率が向上する。この結果、上記水タンク内熱交換器１０の伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１と該伝熱管１６の外側を流れる貯留水Ｗ０との管における熱交換性能が格段に向上し、上記水タンク内熱交換器１０側からより高温の湯水Ｗ２を取り出すことができる。
【００２３】
また、上記水タンク内熱交換器１０の熱交換性能が向上することで、該水タンク内熱交換器１０による上記貯留水Ｗ０からの除熱量が増加し、それだけ上記貯留水Ｗ０の水温が低下し、上記ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４側への入水温度が低く抑えられ、それだけ該放熱側熱交換器４における凝縮冷媒と被加熱水との温度差が大きくとれることで、上記ヒートポンプユニット２の加熱性能が向上する。
【００２４】
これらの相乗効果として、上記ヒートポンプユニット２によって上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０をより効率的に加熱でき、さらに該貯留水Ｗ０によって貫流水Ｗ１を効率的に加熱できることから、給湯装置全体としての給湯能力が格段に向上することになる。
【００２５】
（ｆ）本願の第６の発明に係るヒートポンプ式給湯装置によれば、上記水タンク内熱交換器１０を、伝熱管１６をコイル状に巻回した形体としその軸心を上下方向に向けて上記貯水タンク１内に配置するとともに、上記貯水タンク１の内表面１ｃに突起９を設けているので、上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０の自然対流による流れが上記突起９に衝突することで乱れて二次流れが誘起され、この二次流れによって上記伝熱管１６の管外における水流速が増大し、該伝熱管１６の管外における熱伝達率、即ち、管外熱伝達率が向上する。その結果、上記水タンク内熱交換器１０の伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１と該伝熱管１６の外側を流れる貯留水Ｗ０との管における熱交換性能が格段に向上し、上記水タンク内熱交換器１０側からより高温の湯水Ｗ２を取り出すことができる。
【００２６】
また、上記水タンク内熱交換器１０の熱交換性能が向上することで、該水タンク内熱交換器１０による上記貯留水Ｗ０からの除熱量が増加し、それだけ上記貯留水Ｗ０の水温が低下し、上記ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４側への入水温度が低く抑えられる。その結果、上記放熱側熱交換器４における凝縮冷媒と被加熱水との温度差が大きくとれ、上記ヒートポンプユニット２の加熱性能が向上する。
【００２７】
これらの相乗効果として、上記ヒートポンプユニット２によって上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０をより効率的に加熱でき、さらに該貯留水Ｗ０によって貫流水Ｗ１を効率的に加熱できることから、給湯装置全体としての給湯能力が格段に向上することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００２９】
Ｉ：第１の実施形態
図１には、本願発明の第１の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置のシステム図を示している。この給湯装置は、貯水タンク１とヒートポンプユニット２及びラジエータ３０を備えて構成される。
【００３０】
Ａ：貯水タンク１
上記貯水タンク１は、縦長円筒状形体をもち、その内部には貯留水Ｗ０が所定量投入されるとともに、次述する利用側熱交換器１０（特許請求の範囲中の「水タンク内熱交換器」に該当する）と仕切板８及びパドル１１が配置されている。
【００３１】
上記利用側熱交換器１０は、所定径の管体でなる伝熱管１６をコイル状に巻回して形成され、上記貯水タンク１内に立設状態で収納され、その上部１０ａは給湯管１５に接続され、その下部１ｂは給水管１４に接続されている。従って、上記給水管１４からの給水は、一旦、上記利用側熱交換器１０の下部１０ｂ側まで流下した後、貫流水Ｗ１として上記利用側熱交換器１０内をその下部１０ｂ側から上部１０ａ側へ向けて流れ、該利用側熱交換器１０内を流れる間に上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０と熱交換して昇温され、上記給湯管１５から湯水Ｗ２として取り出され、所要の用途に供される。
【００３２】
上記仕切板８は、図１〜図３に示すように、平面視において上記利用側熱交換器１０のコイル形状に対応するような外径及び内径寸法をもつとともに、その周方向の一部が切り欠かれたＣ形環状の板材で構成される。この仕切板８の切欠部８ａは、下段側から上段側へ巻回移行する伝熱管１６の挿通部となる。
【００３３】
そして、上記仕切板８は、図１に示すように、上記利用側熱交換器１０の中段部１０ｃから下部１ｂにかけての範囲で、上下方向に隣接する各伝熱管１６相互間に位置するようにして配置される。
【００３４】
上記パドル１１は、図１及び図３に示すように、木の葉形状の板材で構成され、上記貯水タンク１の軸心部に立設配置され図示しない駆動源によって回転駆動される回転軸１２に取付けられ、該回転軸１２と一体に回転されるようになっている。この実施形態では、上記パドル１１を、上記回転軸１２に対してその軸方向に所定間隔をもって複数個設けている。
【００３５】
また、上記貯水タンク１の胴体部１ｃの上部寄り位置には、補助ヒータ４０が取付けられている。この補助ヒータ４０は、次述のヒートポンプユニット２によって加熱される上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０の水温が、設定水温まで上がらないような場合に作動して、上記貯留水Ｗ０を追加的に加熱するものである。
【００３６】
Ｂ：ヒートポンプユニット２は、上記貯水タンク１内に貯留される貯留水Ｗ０の加熱源となるものであって、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する放熱側熱交換器４と、凝縮した冷媒を膨張させる膨張機構５と、冷媒を蒸発させて空気から吸熱する吸熱側熱交換器６とを備えている。そして、上記放熱側熱交換器４は、低位置水配管２１によって上記貯水タンク１の底部１ｂ側に、高位置側水配管２２によって上記貯水タンク１の上部１ａ側に、それぞれ接続されており、上記低位置水配管２１を通して上記貯水タンク１の底部１ｂ側から上記放熱側熱交換器４側に流入した貯留水Ｗ０を、該放熱側熱交換器４での熱交換によって加熱し、上記高位置側水配管２２を通して上記貯水タンク１の上部１ａ側へ還流させるようになっており、これによって上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０が加熱される。
【００３７】
Ｃ：ラジエータ３０
上記ラジエータ３０は、例えば、暖房用のプレート熱交換器として利用されるもので、その一端は上記貯水タンク１の上部１ａに、他端は下部１ｂに、それぞれ接続されており、上記貯水タンク１から導入される高温水を熱源として暖房作用を行なう。
【００３８】
続いて、上記ヒートポンプ式給湯装置の作動及び作用効果等について説明する。
【００３９】
上記貯水タンク１内に貯留された貯留水Ｗ０は、上記ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４側を循環することで、該放熱側熱交換器４側の冷媒との熱交換によって加熱昇温される。
【００４０】
一方、上記給水管１４から上記利用側熱交換器１０に供給される貫流水Ｗ１は、該利用側熱交換器１０の下部１０ｂから上部１０ａ側へ貫流する間に、上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０との熱交換により加熱昇温し、湯水Ｗ２とされ、上記給湯管１５を通して、例えば、風呂とか台所等の湯水使用場所へ供給される。また、上記ラジエータ３０を用いて暖房を行なう場合には、上記貯水タンク１の上部側の高温の貯留水Ｗ０が上記ラジエータ３０側へ導入される。
【００４１】
ここで、上記ヒートポンプユニット２においては、上記放熱側熱交換器４における凝縮冷媒と、上記貯水タンク１の底部１ｂ側から上記放熱側熱交換器４側へ導入される貯留水Ｗ０の温度との温度差が大きいほど加熱効率が高くなることが知られておいる。従って、上記ヒートポンプユニット２の加熱効率を高めるには、上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０の温度分布を、該貯水タンク１の上部１ａ側では高く、下部１ｂ側では低くなるように維持することが必要となる。
【００４２】
しかし、上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０は、自然対流による均温化作用によって上下方向における温度分布が平均化され、その結果、上記ヒートポンプユニット２の加熱効率を高めることには限界があることは既述の通りである。
【００４３】
また、上記貯水タンク１内における貯留水Ｗ０の自然対流による水流速は緩慢であり、従って、この自然対流する貯留水Ｗ０内に上記利用側熱交換器１０の伝熱管１６が存在する場合、該伝熱管１６の管外における熱伝達率は低いものとなり、自然対流を利用する限り、上記利用側熱交換器１０の熱交換能力の向上には限界があることも既述の通りである。
【００４４】
ところが、この実施形態の給湯装置においては、以下のような特有の構成によって、上記利用側熱交換器１０の熱交換能力、及び上記ヒートポンプユニット２の加熱性能を高めることで、より高い給湯能力を得ることができるようにしている。
【００４５】
即ち、この実施形態の給湯装置では、上記伝熱管１６をコイル状に巻回した形体を有しその軸心を上下方向に向けて上記貯水タンク１内に配置される上記利用側熱交換器１０の内側に、上下方向に延びる回転軸１２により回転駆動されるパドル１１を配置している。係る構成によれば、上記パドル１１の回転によって、図３に流線Ｌａで示すように、上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０に旋回成分が付与され、上記伝熱管１６の管外における対流の水流速が増大し、該伝熱管１６の管外における熱伝達率、即ち、管外熱伝達率が向上することになる。この結果、上記利用側熱交換器１０の上記伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１と該伝熱管１６の管外を流れる貯留水Ｗ０との間における熱交換性能が格段に向上する。
【００４６】
また、上記利用側熱交換器１０の熱交換性能が向上することで、該利用側熱交換器１０による上記貯留水Ｗ０からの除熱量が増加し、それだけ上記貯留水Ｗ０の水温が低下し、上記ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４側への入水温度が低く抑えられ、それだけ該放熱側熱交換器４における凝縮冷媒と被加熱水との温度差が大きくとれることで、上記ヒートポンプユニット２の加熱性能が向上する。
【００４７】
さらに、この実施形態の給湯装置では、上記パドル１１を上下方向に離間して複数個配置しているので、上記利用側熱交換器１０の高さ方向の略全域で管外熱伝達率の向上作用が得られ、その熱交換器能力がさらに向上することになる。
【００４８】
一方、この実施形態の給湯装置では、上記パドル１１の回転方向を上記利用側熱交換器１０の伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１の流れ方向と逆方向に設定するとともに、上記利用側熱交換器１０の軸心方向において隣接する伝熱管１６相互間に仕切板８を配置しているので、図２に示すように、隣接する上下一対の仕切板８間に位置する伝熱管１６においては、該仕切板８に案内されて上記伝熱管１６に沿ってその管外を流れる貯留水Ｗ０と該伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１の流れ方向が対向する対向流れ状態となり、これによって上記利用側熱交換器１０の管外熱伝達率がさらに向上する。
【００４９】
また、この場合、この実施形態のように、上記仕切板８を、上記水タンク内熱交換器１０の下部１ｂ寄りの領域に設ければ、該利用側熱交換器１０のうちでも、特にその下部１ｂ寄りの領域において管外熱伝達率が向上することから、上記貯水タンク１の底部寄りの貯留水Ｗ０の水温がより低温化され、上記ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４側への入水温度がより低く抑えられることで、上記ヒートポンプユニット２の加熱性能がさらに向上する。
【００５０】
これらの相乗効果として、この実施形態の給湯装置においては、従来の給湯装置に比して、格段に高い給湯能力を保有することになる。
【００５１】
ＩＩ：第２の実施形態
図４には、本願発明の第２の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置のシステム図を示している。この給湯装置は、上記第１の実施形態に係る給湯装置と基本システムを同じにするものであって、これと異なる点は、上記第１の実施形態では上記利用側熱交換器１０に上記仕切板８とパドル１１を付設していたのに対して、これらを備えない代わりに、上記利用側熱交換器１０の伝熱管１６の外表面に多数の管外フィン７を設けた点である。
【００５２】
このように、上記利用側熱交換器１０の伝熱管１６の外表面に所定ピッチで多数の管外フィン７を設けると、上記管外フィン７の伝熱作用によって上記伝熱管１６の管外熱伝達率が向上する。この結果、上記利用側熱交換器１０の伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１と該伝熱管１６の外側を流れる貯留水Ｗ０との管における熱交換性能が格段に向上する。
【００５３】
また、このように上記利用側熱交換器１０の熱交換性能が向上することで、該利用側熱交換器１０による上記貯留水Ｗ０からの除熱量が増加し、それだけ上記貯留水Ｗ０の水温が低下し、上記ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４側への入水温度が低く抑えられる。この結果、上記放熱側熱交換器４における凝縮冷媒と被加熱水との温度差が大きくとれ、上記ヒートポンプユニット２の加熱性能が向上することになる。
【００５４】
これらの相乗効果として、この実施形態の給湯装置によれば、においては、従来の給湯装置に比して、格段に高い給湯能力を保有することになる。
【００５５】
尚、上記管外フィン７の大きさ及び形状、配置個数等については、上記実施形態における設定に限定されるものではなく、任意に設定できるものである。
【００５６】
また、上記以外の構成については上記第１の実施形態に係る給湯装置の場合と同様であるので、該第１の実施形態の該当説明を援用することで、ここでの説明を省略する。
【００５７】
ＩＩＩ：第３の実施形態
図５には、本願発明の第３の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置のシステム図を示している。この給湯装置は、上記第１の実施形態に係る給湯装置と基本システムを同じにするものであって、これと異なる点は、上記第１の実施形態では上記利用側熱交換器１０に上記仕切板８とパドル１１を付設していたのに対して、これらを備えない代わりに、上記貯水タンク１の内表面１ｃ上に半球状の突起９を設けた点である。
【００５８】
この実施形態では、図５及び図６に示すように、上記突起９を、上記貯水タンク１の内表面の上下方向に離間した三位置に、且つ該各位置において直径方向に対向するようにして、それぞれ設けている。
【００５９】
このように、上記水タンク内熱交換器１０を、伝熱管１６をコイル状に巻回した形体としその軸心を上下方向に向けて上記貯水タンク１内に配置するとともに、上記貯水タンク１の内表面１ｃに突起９を設けることで、該貯留水Ｗ０の自然対流による流れが上記突起９の表面に衝突し、これによって、図６に流線Ｌで示すように、上記各突起９のそれぞれにおいて、該突起９を挟んでその両側に旋回する二次流れＬｂが誘起され、この二次流れＬｂが上記利用側熱交換器１０の伝熱管１６に接触しながら自然対流の流れに乗って順次上記貯水タンク１の底部１ｂ側へ移動する。
【００６０】
この結果、上記伝熱管１６の管外における水流速が増大し、該伝熱管１６の管外熱伝達率が向上し、上記水タンク内熱交換器１０の伝熱管１６内を流れる貫流水Ｗ１と該伝熱管１６の外側を流れる貯留水Ｗ０との管における熱交換作用が促進され、その熱交換性能が格段に向上することになる。
【００６１】
また、上記水タンク内熱交換器１０の熱交換性能が向上することで、該水タンク内熱交換器１０による上記貯留水Ｗ０からの除熱量が増加し、それだけ上記貯留水Ｗ０の水温が低下し、上記ヒートポンプユニット２の上記放熱側熱交換器４側への入水温度が低く抑えられる。その結果、上記放熱側熱交換器４における凝縮冷媒と被加熱水との温度差が大きくとれ、上記ヒートポンプユニット２の加熱性能が向上することになる。
【００６２】
これらの相乗効果として、上記ヒートポンプユニット２によって上記貯水タンク１内の貯留水Ｗ０をより効率的に加熱でき、さらに該貯留水Ｗ０によって貫流水Ｗ１を効率的に加熱できることから、給湯装置全体としての給湯能力が格段に向上することになる。
【００６３】
尚、上記突起９の大きさ及び形状、上記貯水タンク１への取付位置、配置個数等については、上記実施形態における設定に限定されるものではなく、任意に設定できるものである。
【００６４】
また、上記以外の構成については上記第１の実施形態に係る給湯装置の場合と同様であるので、該第１の実施形態の該当説明を援用することで、ここでの説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本願発明の第１の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯装置のシステム図である。
【図２】図１に示した利用側熱交換器の要部斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ拡大断面図である。
【図４】本願発明の第２の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯装置のシステム図である。
【図５】本願発明の第３の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯装置のシステム図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ拡大断面図である。
【図７】従来のヒートポンプ式給湯装置のシステム図である。
【符号の説明】
【００６６】
１      ・・貯水タンク
２      ・・ヒートポンプユニット
３      ・・圧縮機
４      ・・放熱側熱交換器
５      ・・膨張機構
６      ・・吸熱側熱交換器
７      ・・管外フィン
８      ・・仕切板
９      ・・突起
１０    ・・利用側熱交換器（水タンク内熱交換器）
１１    ・・パドル
１２    ・・回転軸
１４    ・・給水管
１５    ・・給湯管
１６    ・・伝熱管
２１    ・・低位置水配管
２２    ・・高位置側水配管
３０    ・・ラジエータ
３１    ・・配管
３２    ・・配管
４０    ・・補助ヒータ
Ｗ０    ・・被加熱水（貯留水）
Ｗ１    ・・貫流水
Ｗ２    ・・湯水
【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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【図６】
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【図７】
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