JP4787284B2 - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents
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Description
水を加熱するための熱源側のヒートポンプユニットと、
上記熱源側のヒートポンプユニットにより加熱された温水を貯える温水タンクと、
上記温水タンク内の底部から上部に亘って配置され、かつ、上記温水タンクの内壁面に沿って旋回しながらコイル状に設けられていて、内部を下側から上側に向かって水が流れる給湯用熱交換器と
を備え、
上記給湯用熱交換器は、内部を下側から上側に向かって流れる水が、上記温水タンク内の下側領域から上側領域の温水と順に熱交換されるものであって、
上記給湯用熱交換器の下段側部分の熱交換性能を、上段側部分の熱交換性能よりも高くし、
上記温水タンクの底部から水を上記熱源側のヒートポンプユニットに送る配管を備えたことを特徴とする。
また、上下方向に延びる環状コイル型の給湯用熱交換器の下段側部分の貯留水に対する冷却性能(吸熱性能)が上段側部分よりも高くなり、同部分の貯留水の温度が下がりやすくなる。
その結果、それだけヒートポンプユニット側の放熱熱交換器に対応する給湯ユニット側の吸熱熱交換器内を流れる貯留水の温度を低くすることができ、ヒートポンプユニット側の放熱熱交換器の凝縮冷媒との有効な温度差を確保することができる。
冷媒を凝縮することによって冷媒からの熱を放熱する放熱熱交換器を有する上記熱源側のヒートポンプユニットと、
水を貯留した上記温水タンクと、上記温水タンクの底部側と上部側に連通し、上記温水タンク内の水を底部側から上部側にバイパス状態で循環させる上記配管と、上記配管の途中にあって上記熱源側のヒートポンプユニットの上記放熱熱交換器に対して吸熱可能に結合された吸熱熱交換器と、外部から水が貫流状態で流入、流出する環状コイル型の上記給湯用熱交換器よりなる給湯ユニットと
を備え、
上記配管途中の上記吸熱熱交換器を介して上記熱源側のヒートポンプユニットの上記放熱熱交換器により上記温水タンク内の水を加熱する一方、上記温水タンク内の水によって上記給湯用熱交換器内を流れる被加熱水を加熱するようにしてなる。
先ず図1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を用いた暖房給湯装置の構成を示している。この暖房給湯装置は、給湯ユニットとしての温水タンク1、給湯用熱交換器10、吸熱熱交換器42、ヒートポンプユニット2としての圧縮機3、放熱熱交換器41、膨張弁5、吸熱熱交換器6、および、暖房端末の一例としてのラジエータ30等を備えて構成されている。
次に図4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を用いた暖房給湯装置の構成を示している。この暖房給湯装置は、上記第1の実施形態に係る暖房給湯装置と基本的な構成を同じにするものであって、異なる点は、上記第1の実施形態の暖房給湯装置では、給湯用熱交換器10の管径をその上段側部分10aから下段側部分10bまでの全域において同径に設定していたのに対して、この実施の形態では下段側部分10bの管径をそれ以外の上段側部分10aの管径よりも細径とした点である。
次に図5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を用いた暖房給湯装置の構成を示している。この暖房給湯装置も、上記第1の実施形態に係る暖房給湯装置と基本的な構成を同じにするものであって、異なる点は、上記第1の実施形態の暖房給湯装置では、給湯用熱交換器10のコイル部のピッチ及び伝熱管コイル部の外径をその上端から下端までの全域において均等に設定していたのに対して、この実施形態では下段側部分10bにおいては、同コイル部のピッチを上段側部分10aよりも小さく設定するとともに、同コイル部の外径を下端側へ移行するに伴って次第に小さくなるように縮小して螺旋状に巻成した点にある。
ところで、以上のように伝熱管コイル部の外径を縮小させて巻成し、同部分にバッフル機能を持たせる構成としては、上述のように螺旋状に巻成する場合だけでなく、同伝熱管コイルの外径を平面位置で中心軸方向に小さくすることより、平面渦巻き状態に巻成することも可能である。
また、この第3の実施形態では、上記給湯用熱交換器10の下段側部分10bにおいて、その伝熱管コイル部のピッチ及び外径を共に変化させているが、他の実施形態としては、例えば図6に示すように、伝熱管コイルの外径自体は変化させずに、同伝熱管コイルのピッチのみをその上段側部分10aのものより小さく設定することもできる。
2…ヒートポンプユニット
3…圧縮機
5…膨張弁
6…吸熱熱交換器
10…給湯用熱交換器
14…給水管
15…給湯管
21…低位置側水循環配管
22…高位置側水循環配管
30…ラジエータ
40…補助ヒータ
41…放熱熱交換器
42…吸熱熱交換器
W0…貯留水
W1…貫流水
W2…湯
Claims (7)
- 水を加熱するための熱源側のヒートポンプユニット(2)と、
上記熱源側のヒートポンプユニット(2)により加熱された温水を貯える温水タンク(1)と、
上記温水タンク(1)内の底部(1b)から上部(1a)に亘って配置され、かつ、上記温水タンク(1)の内壁面に沿って旋回しながらコイル状に設けられていて、内部を下側から上側に向かって水が流れる給湯用熱交換器(10)と
を備え、
上記給湯用熱交換器(10)は、内部を下側から上側に向かって流れる水が、上記温水タンク(1)内の下側領域から上側領域の温水と順に熱交換されるものであって、
上記給湯用熱交換器(10)の下段側部分(10b)の熱交換性能を、上段側部分(10a)の熱交換性能よりも高くし、
上記温水タンク(1)の底部(1b)から水(W 0 )を上記熱源側のヒートポンプユニット(2)に送る配管(21)を備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 - 冷媒を凝縮することによって冷媒からの熱を放熱する放熱熱交換器(41)を有する上記熱源側のヒートポンプユニット(2)と、
水(W0)を貯留した上記温水タンク(1)と、上記温水タンク(1)の底部(1b)側と上部(1a)側に連通し、上記温水タンク(1)内の水(W0)を底部(1b)側から上部(1a)側にバイパス状態で循環させる上記配管(21),(22)と、上記配管(21),(22)の途中にあって上記熱源側のヒートポンプユニット(2)の上記放熱熱交換器(41)に対して吸熱可能に結合された吸熱熱交換器(42)と、外部から水(W1)が貫流状態で流入、流出する環状コイル型の上記給湯用熱交換器(10)よりなる給湯ユニットと
を備え、
上記配管(21),(22)途中の上記吸熱熱交換器(42)を介して上記熱源側のヒートポンプユニット(2)の上記放熱熱交換器(41)により上記温水タンク(1)内の水(W0)を加熱する一方、上記温水タンク(1)内の水(W0)によって上記給湯用熱交換器(10)内を流れる被加熱水(W1)を加熱するようにしてなることを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ式給湯装置。 - 上記給湯用熱交換器(10)の下段側部分(10b)の環状コイルの伝熱管に内面加工管を用いることによって、上記下段側部分(10b)の伝熱管部分の熱伝達率を、上記上段側部分(10a)よりも向上させたことを特徴とする請求項2記載のヒートポンプ式給湯装置。
- 上記給湯用熱交換器(10)の下段側部分(10b)の環状コイルの伝熱管の内径を、上記上段側部分(10a)の環状コイルの伝熱管の内径よりも小径として、伝熱管内部を貫流する水の流速を高くすることによって、上記下段側部分(10b)の伝熱管部分の熱伝達率を、上記上段側部分(10a)よりも向上させたことを特徴とする請求項2記載のヒートポンプ式給湯装置。
- 上記給湯用熱交換器(10)の下段側部分(10b)の環状コイルの巻成ピッチを、上記上段側部分(10a)の環状コイルの巻成ピッチよりも小さくすることによって、上記下段側部分(10b)の環状コイルの伝熱面積を、上記上段側部分(10a)の環状コイルの伝熱面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項2記載のヒートポンプ式給湯装置。
- 上記給湯用熱交換器(10)の下段側部分(10b)の環状コイルの下部は、次第に環状コイルの外径を小さくすることより螺旋状に巻成されていることを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載のヒートポンプ式給湯装置。
- 上記給湯用熱交換器(10)の下段側部分(10b)の環状コイルの下部は、次第に環状コイルの外径を小さくすることにより平面渦巻き状に巻成されていることを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載のヒートポンプ式給湯装置。
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