(57)【要約】【課題】冷媒対水（または冷媒対被熱交換液）熱交換器の形状を改良し、ヒートポンプ給湯機の小形化を図る。【解決手段】第１流体が流動する流路を有する第１伝熱管７と、第２流体が流動する流路を有する第２伝熱管１２とを備え、この第２伝熱管１２に第１伝熱管７を埋設一体化して結合管２４として結合管２４と成し、この結合管２４を渦巻き状に折曲加工して構成し、かつ、前記渦巻き状の熱交換器本体を平面形状を呈するように形成した熱交換器３である。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が流動する流路を有する第１伝熱管と、第２流体が流動する流路を有する第２伝熱管とを備え、この第２伝熱管に第１伝熱管を埋設一体化して結合管と成し、この結合管を渦巻き状に折曲形成して構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
第１流体が流動する流路を有する第１伝熱管と、第２流体が流動する流路を有する第２伝熱管とを備え、この第２伝熱管に第１伝熱管を埋設一体化して結合管と成し、この結合管を蛇行状に折曲形成して構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
前記渦巻き状の熱交換器本体を平面形状を呈するように形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記渦巻き状の熱交換器本体を曲面形状を呈するように形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項５】
請求項１または２に記載の前記熱交換器を、外装ケースの側板内側に配設したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
請求項１または２に記載の前記熱交換器を、外装ケースの底板内側または天板内側に配設したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
請求項１または２に記載の前記熱交換器を、外装ケース内に設けられた隔壁面に沿って配設したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項８】
請求項４に記載の前記熱交換器を、貯湯タンクの外周面に沿って配設したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関し、特にヒートポンプ給湯機内に配設される熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給湯機としてはガスや電気ヒータを熱源とするものが大勢的であるが、近年エネルギ利用の効率化の要望や、ガスや電気ヒータによる火災等の防止の観点からヒートポンプ給湯機が提案されている。
【０００３】
このようなヒートポンプ給湯機は、例えば、圧縮機、蒸発器、膨張弁、及び熱交換器等を有するヒートポンプユニット（以下ＨＰユニットという）と、貯湯タンクを有するタンクユニットとに分離された２つのユニットを備えており、凝縮器で冷媒と水とを熱交換させて貯湯し、この湯を供給できるようにしている。
【０００４】
以下、前記凝縮器を熱交換器という。かかる熱交換器の構成例として例えば特開２００２−１０７０６９号公報に、図８に示すようなものが開示されている。この熱交換器５１は、冷媒が流動する冷媒伝熱管（第１伝熱管）５２、水が流動する水伝熱管（第２伝熱管）５３、及びこれらを支持する図示しない支持部材等により構成されている。これら冷媒伝熱管５２及び水伝熱管５３は、外観が扁平になるように形成されており、それぞれ冷媒と水とが内部を流動するようになっている。そして、冷媒伝熱管５２と水伝熱管５３との扁平面を合わせて螺旋状に巻き、支持部材によりこれらを支持している。
【０００５】
図９は、前記熱交換器を内部に配置したＨＰユニットの内部構造を示す正面図である。このような構成の熱交換器５１は、螺旋状に積み重ねられて円筒形をしているため、広い底面積と一定の高さを有し、ＨＰユニット５４内の大きなスペースを占めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記ＨＰユニット５４を含むヒートポンプ給湯機は、従来から小形化することを要望されており、大きなスペースを占める熱交換器５１がＨＰユニット５４の外形寸法を大きくする一因になっていた。
【０００７】
本発明は上述のような従来の課題を解消するために成されたものであり、冷媒対水（または冷媒対被熱交換液）熱交換器の形状を改良し、ヒートポンプ給湯機の小形化を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、第１流体が流動する流路を有する第１伝熱管と、第２流体が流動する流路を有する第２伝熱管とを備え、この第２伝熱管に第１伝熱管を埋設一体化して結合管と成し、この結合管を渦巻き状に折曲形成して構成した熱交換器であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、第１流体が流動する流路を有する第１伝熱管と、第２流体が流動する流路を有する第２伝熱管とを備え、この第２伝熱管に第１伝熱管を埋設一体化して結合管と成し、この結合管を蛇行状に折曲形成して構成した熱交換器であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の熱交換器において、前記渦巻き状の熱交換器本体を平面形状を呈するように形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の熱交換器において、前記渦巻き状の熱交換器本体を曲面形状を呈するように形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記熱交換器を、外装ケースの側板内側に配設したヒートポンプ給湯機であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記熱交換器を、外装ケースの底板内側または天板内側に配設したヒートポンプ給湯機であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記熱交換器を、外装ケース内に設けられた隔壁面に沿って配設したヒートポンプ給湯機であることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項４に記載の前記熱交換器を、貯湯タンクの外周面に沿って配設したヒートポンプ給湯機であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態１におけるヒートポンプ給湯機の回路図である。
【００１７】
図１において、ヒートポンプ給湯機１は、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒と水とを熱交換させる冷媒対水熱交換器（以下、単に熱交換器という）３、冷媒を膨張させる膨張弁４、冷媒と外気等とを熱交換させる蒸発器５、冷媒の気液分離を行うアキュームレータ６等を有し、これらの構成部品を順次冷媒伝熱管（第１伝熱管）７にて接続してなる冷媒循環回路Ａと、貯湯タンク８、循環ポンプ９、及び前記熱交換器３を有し、これらの構成部品を順次水伝熱管（第２伝熱管）１２にて接続してなる給湯回路Ｂとから構成されている。
【００１８】
また、このヒートポンプ給湯機１は、ＨＰユニット１３とタンクユニット１４との２つのユニットを備え、ＨＰユニット１３には、前記圧縮機２、熱交換器３、膨張弁４、及び蒸発器５等を収容し、タンクユニット１４には、貯湯タンク８及び循環ポンプ９等を収容している。
【００１９】
図２は熱交換器の概略構成図、図３は熱交換器のＡ−Ａ´断面図である。
【００２０】
図２、図３において、前記熱交換器３内は、冷媒が流動する冷媒伝熱管（第１伝熱管）７と、水が流動する水伝熱管（第２伝熱管）１２とを有し、これらを支持する図示しない支持部材等により構成されている。前記熱交換器３は、３本の冷媒伝熱管７、７、７と、この冷媒伝熱管７より内径の大きな水伝熱管１２とを有し、これら伝熱管７、１２は、銅のように加工性及び熱伝導性に優れた部材を材料として作製されている。水伝熱管１２は、両端部が縮径されるとともに、両端部を除く略全長にわたって３本の冷媒伝熱管７、７、７を埋設している。この水伝熱管１２と冷媒伝熱管７、７、７とを一体化した結合管２４は、所定の長さを有し、図４に示すように、渦巻き状に巻加工され、渦巻き状の熱交換器本体が平面形状を呈するように形成される。この熱交換器本体は、巻加工を調整することにより円形や長円形にすることができ、さらに長円形の長径と短径を設定することができる。そして熱交換器本体が支持部材（図示せず）により支持される。
【００２１】
図４は前記熱交換器を備えたヒートポンプユニットの内部構造を示す正面図、図５はその側面図である。
【００２２】
図４において、ＨＰユニット１３の外装ケース１５内には略中央に隔壁１６が設けられ、この隔壁１６の左側には、送風機１７及び蒸発器５等を有する蒸発器室２１、右側には圧縮機２、アキュームレータ６等を有する機械室２２が設けられる。機械室２２の右端には、右側板の内側に沿って熱交換器３が配設されており、この熱交換器３は、図５に示すように、外装ケース１５の右側板にほぼ内接する円盤状をし、全体に断熱材が被せられている。
【００２３】
このように本発明の熱交換器３は、渦巻き状に折曲形成したことにより、従来の円筒形の熱交換器５１（図７、図８参照）に比べ、容積を小さくすることができ、また、収納するスペースの形状に合わせて形成しているので、従来の円筒形の熱交換器５１に比べ、ＨＰユニット１３内の収納率を上げて収納できる。これにより、ＨＰユニット１３の小形化を図ることができる。
【００２４】
以上実施形態１に基づいて、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態１では、熱交換器３を、ＨＰユニット１３の右側板の内側スペース形状に合わせて作製しこのスペースに配置しているが、熱交換器を蒸発器室２１の底面内側または天面内側形状に合わせて作製し、この底面内側または天面内側に配置するようにしても良い。また、熱交換器を隔壁１６の側面形状に合わせて作製してそこに配置するようにしても良い。
【００２５】
〔実施形態２〕以下、本発明の実施形態２を図面に基づいて説明する。図７は、実施形態２におけるヒートポンプ給湯機である。なお、実施形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２６】
図７において、ヒートポンプ給湯機は、実施形態１におけるＨＰユニット１３とタンクユニット１４とを一体にした給湯ユニット３２を備えている。この給湯ユニット３２は、圧縮機２、熱交換器３３、膨張弁、蒸発器５、貯湯タンク８、及び循環ポンプ９を有し、これらの構成部品が外装ケース３４内に収容されている。この外装ケース３４には、上室３５Ａと下室３５Ｂを仕切る仕切り壁３６、ならびに底板としての架台３７が設けられており、上室３５Ａ内には圧縮機２、蒸発器５、及びこの蒸発器５に送風する送風機１７等が配置され、下室３５Ｂ内には熱交換器３３、貯湯タンク８、循環ポンプ９等が配置されている。
【００２７】
前記貯湯タンク８は、上下部が球面形をした縦長円筒形をしており、支持脚８Ａを介して架台３７に載置固定されている。
【００２８】
前記熱交換器３３は、結合管２４を渦巻き状に巻回して作製され、この渦巻き状の熱交換器本体が貯湯タンク８底面部の球面形状に合わせた曲面形状を呈するように形成されている。そして、貯湯タンク８の下方に支持部材３３Ａを介して架台３７に載置固定されている。
【００２９】
このように熱交換器３３を貯湯タンク８の形状に合わせて形成したことにより、貯湯タンク８の下方のスペースに配置してスペースを有効に利用しているので、外装ケース３４内の収納性を向上させることができる。これにより、給湯ユニット３２の小形化を図ることができる。
【００３０】
以上実施形態２に基づいて、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。実施形態２においては、熱交換器３３を貯湯タンク８の下方のスペースに配設しているが、貯湯タンク８外周面の曲面形状に合わせて熱交換器本体を曲面形状に形成し、貯湯タンク８の外周面に配設するようにしても良い。
【００３１】
実施形態１及び２において、熱交換器３、３３は、１本の水伝熱管１２と３本の冷媒伝熱管７、７、７を埋設一体化した結合管２４を使用して作製されているが、この結合管は、例えば１本の水伝熱管１２と２本の冷媒伝熱管７、７を埋設一体化したものであっても良く、それぞれの伝熱管の本数は限定されるものではない。
【００３２】
また、熱交換器３、３３は、渦巻き状に折曲加工しているが、例えば、図６に示すように、蛇行状に折曲加工しても良い。
【００３３】
また、熱交換器３、３３に冷媒（第１流体）と水（第２流体）とが循環してこれらの間で熱交換する場合について説明しているが、本発明は「冷媒」、「水」により限定を受けるものではないことを付言する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ヒートポンプ給湯機の冷媒対水熱交換器を渦巻き状、あるいは蛇行状に折曲形成したことにより、従来の円筒形の熱交換器に比べ容積を小さくすることができるとともに、収納するスペースの形状に合わせて形成できるので、ヒートポンプ給湯機のユニット内に収納しやすくし、且つ収納率を向上させることができる。これにより、ヒートポンプ給湯機のユニットの小形化を図ることができる。
【００３５】
また、冷媒対水熱交換器本体を、給湯タンク等ユニット内の構造物の外周形状に合わせて形成したことにより、ユニット内のスペースを無駄なく活用することができ、ユニットの小形化を図ることができる。
【００３６】
そして、ヒートポンプ給湯機が小形化されることにより、ヒートポンプ給湯機の設置条件を良くして設置場所の選定をしやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１におけるヒートポンプ給湯機の回路図である。
【図２】図１のヒートポンプユニットの内部構造を示す正面図である。
【図３】図１のヒートポンプユニットの内部構造を示す側面図である。
【図４】図１の熱交換器の概略構成図である。
【図５】図４の熱交換器のＡ−Ａ´断面図である。
【図６】図４と別の形態における熱交換器の概略構成図である。
【図７】本発明の実施形態２における室外機の内部構造を示す正面図である。
【図８】従来の熱交換器の斜視図である。
【図９】従来の熱交換器を内部に配置したヒートポンプユニットの一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１　ヒートポンプ給湯機
３、３３　冷媒対水熱交換器
７　　冷媒伝熱管（第１伝熱管）
８　貯湯タンク
１２　　水伝熱管（第２伝熱管）
１３　ヒートポンプユニット（ＨＰユニット）
１４　タンクユニット
１６　隔壁
２４　結合管
３２　給湯ユニット
【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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【図８】
2004060906.tif 000010
【図９】
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