(57)【要約】【課題】熱交換量を高めるとともに、コンパクトな熱交換器を提供すること。【解決手段】本発明の熱交換器は、第１流体（水）が流通する筐体１１と、第２流体（冷媒）が流通する内管１７とを備え、筐体１１内に内管１７を配設するとともに、内管１７に密着した放熱板１８を備えたことを特徴としたものであり、これによって、中央部にデッドスペースを作ることなく、第１流体（水）と第２流体（冷媒）との間で熱交換を行うことができ、さらに、放熱板１８により熱交換量を高めることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が流通する筐体と、第２流体が流通する内管とを備え、前記筐体内に前記内管を配設するとともに、前記内管に密着した放熱板を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
筐体内に流路を設けるとともに、内管を流路に沿って配設することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
筐体を略箱型形状とするとともに、前記筐体の底部に放熱板を配設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】
筐体を略円柱形状とするとともに、前記筐体の底部に放熱板を配設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】
筐体内で、内管が複数に分岐していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
第１流体と第２流体が対交流であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
第１流体を水、第２流体を冷媒とし、冷媒入口が、水出口および水入口および冷媒出口よりも低い位置に配設されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯装置の熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ給湯装置は、冷媒回路と給湯回路から構成されている。
【０００３】
図６は、従来のヒートポンプ給湯装置の構成図、図７は、従来のヒートポンプ給湯装置の水−冷媒熱交換器の構成図である。図６に示すように、水−冷媒熱交換器１０１、減圧手段１０２、蒸発器１０３、圧縮機１０４を順次冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路と、水−冷媒熱交換器１０１、水ポンプ１０５、貯湯タンク１０６を順次配管で環状に接続してなる給湯回路から構成される。また、水−冷媒熱交換器１０１は図７に示すように、水流路１０７、冷媒流路１０８を有し、水流路１０７および冷媒流路１０８の断面形状は扁平形状となっており、両流路が平行に並設され、熱接触すると共に、積み重ね巻かれている（例えば、特許文献１参照）。
【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、上記従来の構成では、図７に示すように、水流路１０７と冷媒流路１０８が接触面１０９を介して熱接触しているが、冷媒流路１０８の片側と水流路１０７の片側でしか接しておらず、伝熱面積が限定され、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】
また、螺旋形状に巻かれた水−冷媒熱交換器１０１の中央部には、中空部１１０が形成され、デッドスペースとなっている。そのため、ヒートポンプユニットが大型化してしまうという課題も有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、熱交換量を高めるとともに、コンパクトな熱交換器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、本発明の熱交換器は、第１流体が流通する筐体と、第２流体が流通する内管とを備え、前記筐体内に前記内管を配設するとともに、前記内管に密着した放熱板を備えたことを特徴としたものである。
【０００８】
これによって、熱交換器のデッドスペースが無くなるとともに、熱交換量を高めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
熱交換量を高めるとともに、コンパクトな熱交換器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明の熱交換器は、第１流体が流通する筐体と、第２流体が流通する内管とを備え、前記筐体内に前記内管を配設するとともに、前記内管に密着した放熱板を備えたことにより、第１流体が流通する筐体の内部に、第２流体が流通する内管を配設することで、中央部にデッドスペースを作ることなく、第１流体と第２流体の間で熱交換を行うことができ、さらに、放熱板により熱交換量を高めることができる。
【００１１】
第２の発明の熱交換器は、特に第１の発明において、筐体内に流路を設けるとともに、内管を流路に沿って配設することにより、第１の流体と第２の流体間で効率のよい熱交換を実現できる。
【００１２】
第３の発明の熱交換器は、特に第１または第２の発明において、筐体を略箱型形状とするとともに、前記筐体の底部に放熱板を配設したことにより、比較的重量物の放熱板を底部に配するので重心が下方部になり、熱交換器を安定して配設することができるので、設置性が向上する。
【００１３】
第４の発明の熱交換器は、特に第１または第２の発明において、筐体を略円柱形状とするとともに、前記筐体の底部に放熱板を配設したことにより、円柱形上とすることで内部を流通する第１の流体の筐体に加わる圧力が均一となるので、耐圧性が向上するとともに、比較的重量物の放熱板を底部に配するので重心が下方部になり、熱交換器を安定して配設することができるので、設置性も向上する。
【００１４】
第５の発明の熱交換器は、特に第１〜第４のいずれかの発明において、筐体内で、内管が複数に分岐していることにより、第１流体と第２流体間での熱交換量が増加するため、より短時間で広範囲に熱交換を行うことができる。
【００１５】
第６の発明の熱交換器は、特に第２〜第５のいずれかの発明において、第１流体と第２流体が対交流であることにより、効率のよい熱交換を行うことができる。
【００１６】
第７の発明の熱交換器は、特に第１〜第６のいずれかの発明において、第１流体を水、第２流体を冷媒とし、冷媒入口が、水出口および水入口および冷媒出口よりも低い位置に配設されていることにより、筐体上方部より熱が逃げにくい構成となるので、熱交換効率を向上させることができる。
【００１７】
第８の発明の熱交換器は、特に第７の発明において、冷媒が二酸化炭素であることにより、冷媒は臨界圧力以上に加圧されるので、熱交換器の水により熱を奪われて温度が低下しても凝縮することがなく、熱交換器の全域で冷媒と水との間の温度差を形成しやすくなるので、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。さらに、二酸化炭素は比較的安価であり、かつ安定であるので、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。またオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。
【００１８】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成を示す図である。図１において、実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機は、水−冷媒熱交換器１、減圧手段２、蒸発器３、圧縮機４を順次冷媒配管で環状に接続する冷媒回路９と、水−冷媒熱交換器１、水を搬送する手段である水ポンプ５、貯湯する貯湯槽６を順次配管で環状に接続する給湯回路１０とで構成され、水−冷媒熱交換器１にて、冷媒と水との熱交換を行う。本実施の形態においては、冷媒として二酸化炭素を用いている。また貯湯槽６に蓄えられた湯は給湯端末７から蛇口やシャワーを介してユーザーに供給される。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施の形態における水−冷媒熱交換器の斜視図、図３は本発明の第１の実施の形態における水−冷媒熱交換器のＡＡ断面図である。図２、図３において
、水−冷媒熱交換器１は、略直方体形状の筐体１１内に、通路壁１２を用いて水が流通する流路を形成し、水の入口には給湯配管と接続できるように水入口部１３、水の出口には給湯配管と接続できるように水出口部１４、冷媒の入口には冷媒配管と接続できるように冷媒入口部１５、冷媒の出口には冷媒配管と接続できるように冷媒出口部１６が設けられている。
【００２１】
また、筐体１１内には、冷媒が流通する内管１７が、通路壁１２によって形成された水流路に沿って配設されており、水と冷媒が対交流をなして熱交換している。また、筐体１１の底部には、内管と密着して放熱板１８が配設されている。
【００２２】
図４は、本発明の第１の実施の形態における水−冷媒熱交換器のＢＢ断面図である。図４において、内管１７は、分配器１９によって冷媒入口部１５から流入する冷媒を３つの流路に分かれるように分配されている。
【００２３】
以上のように構成された水−冷媒熱交換器について、以下その動作・作用を説明する。
【００２４】
まず、水−冷媒熱交換器に水入口部１３から流入した水は、通路壁１２によって形成された流路に沿って筐体１１の内部を循環し、水出口部１４から出て行く。一方、圧縮機４により高温に圧縮された二酸化炭素冷媒は、冷媒入口部１５から流入し、分配器１９によって分配された内管１７内を流通し、筐体１１内に流通している水と熱交換しながら冷媒出口部１６から出て行く。このとき、冷媒および水の温度は、冷媒出口部＞水入口部、冷媒入口部＞水出口部となるので、水の出入口部を冷媒の出入口部よりも上部に配設することで、熱を効率的に伝達することができる。さらに、放熱板１８が、内管１７に密着して配設されているので、冷媒の保有する熱が水に効率よく伝達され、水−冷媒熱交換器の天井部から熱が逃げにくくなり、熱交換効率が高くなる。
【００２５】
また、本実施の形態においては、冷媒の流通方向と水の流通方向を対向流とすることで、水と冷媒との間での熱交換効率が高くなる。
【００２６】
また、本実施の形態においては、筐体１１内部では内管１７は３つの流路に分岐されているので、水を加熱する面積が増えるとともに、より広範囲な水を短時間で加熱することができる。さらに、放熱板１８は筐体１１の底部に、内管１７と密着するように配設されているので、伝熱を促進すると共に、内管１７を固定することで内管１７は安定して配設され、なおかつ比較的重量物である放熱板１８を底部に配設することで、熱交換器自体も安定して設置される。なお、本実施の形態においては、内管１７を３つの流路に分岐したが、これは、３つに限定されるものではない。また、本実施の形態においては、筐体１１の形状を、略直方体形状としたが、略円柱形状としてもよく、この場合には、内部を流通する水の圧力を均一に分散することができるので、耐圧性能が向上する。
【００２７】
また、図５は放熱板１８の他の実施例である。図５に示すように、放熱板１８に凹凸部２０を設けることで、熱交換面積が増加するとともに、水が乱れ熱交換効率が高まる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においては、熱交換効率を高めつつ、デッドスペースをなくしたコンパクトな熱交換器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明に係る熱交換器は、ヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機の水−冷媒熱交換器に適用でき、給湯機能の他に、浴槽
給湯、暖房機能、乾燥機能を有するヒートポンプ装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における熱交換器のＡＡ断面図
【図４】本発明の実施の形態１における熱交換器のＢＢ断面図
【図５】本発明の実施の形態１における熱交換器の他の実施例の断面図
【図６】従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【図７】従来の熱交換器の構成図
【符号の説明】
【００３１】
１  水−冷媒熱交換器
２  減圧手段
３  蒸発器
４  圧縮機
５  水ポンプ
６  貯湯槽
７  給湯端末
９  冷媒回路
１０  給湯回路
１１  筐体
１２  通路壁
１３  水入口部
１４  水出口部
１５  冷媒入口部
１６  冷媒出口部
１７  内管
１８  放熱板
１９  分配器
２０  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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【図６】
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【図７】
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