JPS63156992A - 熱交換機並びにこれを用いた給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、三重管ｈη造からなる熱ズ換磯と該熱交換
機を用いた給湯装置に関する。

（従来の技術） 従来、圧縮機、室内外熱交換機、膨張弁等を含む回路で
、７レオンガス等の冷媒の圧縮、膨張、凝縮サイクルに
より、冷暖房を行うようにした冷＠房回路に、給湯用熱
交換機を組み込んで冷暖房を行いつつ給湯をも可能とし
た冷暖房・給湯装置は公知である。

このような、冷暖房給湯装置に組み込まれる給湯用熱交
換機は、一般に高温・高圧の冷媒を通す管と被加熱流体
を通す管とが２重に組み合わされた２ｍｗｖｔ造となっ
ており、高温・高圧の冷媒と水とを向流で流して、高温
・高圧の冷媒と水との間で冷媒の凝縮潜熱をもって熱交
換を行うようになっている。そして、給湯用熱交換機は
貯湯槽の冷水側と温水側とを結んだ楯環ポンプを含む給
湯回路中に組み込まれている。

（発明が解決しようとす−る問題点） 従来公知の２重管構造の熱ズ換磯にあっては、中心に水
を通し、該木管の外周にガス管を位置させる構造とした
場合、ガス管からの放熱によりエネルギーの無駄な消費
が生じ、これを避ける為にはガス管の外周を断熱しなけ
ればならないという問題点があった。

次に、このような２重Ｗ構遺の熱交換機を用いて給湯回
路を構成した場合、生成される温水は全て飲用可能な清
水であり、これを風呂や洗浄等の生活用雑木や種々の熱
源にも利用している為、貯湯槽の容量が大きくなってし
まい、相当大きな配置スペースが必要となる問題点があ
った。特に風呂は大ｔ　ｌの温水を一度に必要とするた
めに、風呂用の温水を別途に生成するようにすれば、貯
湯槽の容量は相当に小さくすることが可能となるのであ
る。

（問題点を解決するための手段） 上記開運、貞を解決するために第１の発明が採った手段
は、第１管の外周に第２？Ｆを、第２管の外周に第３管
を配置した三重管がらなり、第１、第３Ｉｒｆに被加熱
流体を、ｉｎ２％’に高温の冷媒ガスを向流で流過させ
るようにしたことを特徴とする。

又、第２の発明が採った手段は、圧縮機、室内、室外熱
交換機及び膨張弁を含む冷暖房回路に給湯用熱交換機を
組み込んだ給湯装置において、給湯用熱交換機を第１管
の外周に第２管を、第２管の外周にＰＡａ管を配置した
三重管がらな’）、ｆ５１．１３管に被加熱流体を、第
２管に高温の冷媒ガスを向流で流過させるようにした構
造となし、第１管を貯湯槽に接続し、第３管を他の温水
利用８！器に接続したことを待量とする。

（作　用） ｔ５１の発明によれば、三重管の中央の第２管に高温の
冷媒ガスを流し、その内外の管に被加熱流体を向流で流
して冷媒ガスとの間で熱交換を行い、被加熱流体を加熱
する。冷媒ガスの外周に被加熱流体が流れる為、冷媒ガ
スの断熱が不要若しくはｒｔＪ略化出米出来 又、第２の発明によれば、第１と第３管とにより２系統
の加熱された流体を生成する回路を構成することが出来
、一方を貯湯槽に貯湯して必要に応じて使用可能となし
、他方を例えば風呂等に供給して風呂の湯温を一定に保
持する保温手段としてｍいることが出来る。

（発明の効果） 第１の発明によれば、冷媒ガスの管の内外で２系統の加
熱された流体を生成することが出来る為、熱交換効率が
向上し、冷ｔＩＸガスの有する温度エネルギーを有効に
活用することが出来ると共に、外部を流れる被加熱流体
が冷媒が入管の断熱作用をはなすため、断熱構造が不要
若しくは簡略となり、配管の為のコストの低下を図るこ
とが出来る。

Ｐｔ５２の発明によれば、２Ｊ％統の加熱された流体を
生成して、各系統の流体を、例えば一方を貯湯し、他方
を保温の為に利用することが出来るため、被加熱流体の
用途に応じた給湯が可能となり、貯湯槽の必要容量を小
さくすることが出来るのである。

（実施例） 以下に図面を参照しつつ、この発明の好ましい実施例を
説明する。第１〜４図を参照して、この発明に係る熱交
換ｆｉ（１）は、中心の第１管（２）、該第１管（２）
の外周に位置する第２管（３）、及び第２　Ｗ（３）の
外周に位置する第３　ｆｆ（４）の三重のＷ構造からな
り、ｆｆｉ　Ｉ　Ｗ（２）及び第３管（４）には被加熱
流体である水（５）（７）が、第２管（３）には冷媒ガ
ス（６）がそれぞれ流される。第１管（２）は管からの
水又はガスの漏洩を検知可能な漏洩検知溝付のｗ４管か
らなり、飲用に供し得る清水を得ることが出来る。第３
管（４）で得られる温水は、風呂や洗濯、洗浄等の生活
用雑水に供したり、或は床暖房、放熱機、ファンコイル
、乾燥機、融雪等の熱源としても利用し得る。ｍ　１　
、＃　３管（２）（４）を流れる水（５）（７）と、第
２管（３）を流れる冷媒ガス（６）とは、第３図に示す
ように互に向かい合った向流で流され冷媒ガス（６）と
水（５）（７）との間で熱交換が行なわれる。

次に、ｆｆ１５．６図を参照して、前記熱交換機を適用
したヒートポンプ式の冷暖房・給湯装置の一例を説明す
る。

第５．６図において、（１０）は圧縮機、（１１）は室
内に配置される室内熱交換機、（１２）は室外に配置さ
れる室外熱交換機、（１３）は膨張弁、（１４）は貯湯
槽、（１５）は冷水側を該貯湯ｍ　（１４）の下部に、
温水側を貯湯ｍ　（１４）の上部にそれぞれ接続した温
水回路、（１６）は貯湯槽（１４）の下部に給水弁（１
７）を介して接続された給水パイプ、（１８）は貯湯Ｗ
ｉ（１４）の上部に一端を接続し、他端をシャワー（１
９）、風呂（２０）、流し台（２１）、洗面台（２２）
等の温水使用端末機器のカランに接続した給湯パイプで
ある。温水回路（１５）には、給湯循環ポンプ（２３）
、第１、第２給湯用熱交換機（２４）（２５）並びに流
量制御弁（２６）がこの順序で冷水側から温水側に配設
される。（２７）（２８）は第１、第２四方切換弁であ
って、圧縮ｆｆ１（１０）、室内熱交換ｆｉ（１１）、
室外熱交換機（１２）、膨張弁（１３）、第１、第２給
湯用熱交換ｆｌ！＊　（２４）（２５）を結ぶ冷媒回路
に介装され、冷房、暖房並びに給湯の運転モードに対応
して回路の切り換えを行う。（２９）は同様に冷媒回路
に介装された直列に接続された２つの逆止弁２組を並列
に接続してなるマニホールド逆止弁、（３０）はアキュ
ームレータ、（３１）はストレーナである。

第１、ｆｊＳ２四方切換弁（２７）（２８）を切り換え
ることにより、暖房サイクル又は冷房サイクルの切り換
えがなされて、暖房運転又は冷房運転を行うことが出来
ると共に、循環ポンプ（２３）を駆動して貯湯槽（１４
）から温水回路（１５）に水を流すことにより給湯運転
を行うことが出来る。したがって、これら冷房、暖房、
給湯を組み合わせることにより、冷房単独、暖房単独、
給湯単独並びに冷房・給湯併行、暖房・給湯併行の各種
の運転モーＦで運転を行うことが出来る６室内及び室外
の熱交換ｆｉ（１１）（１２）はヒートポンプ式熱交換
代であり、又圧縮機（１０）はインバータ制御により、
所要の出力に相応する作動周波数で運転制御される。室
内熱交換機（１１）には室温センサ（３２）、熱交換セ
ンサ（３３）並びに湿度センサ（３４）が取り付けられ
、室外熱交換機（１２）には熱交換センサ（３５）が取
り付けられる。

２・つの給湯用熱交換機（２４）（２５）は、前記第１
〜３図に示す三重管構造の熱交換機（１）がらなり、中
心の・第１１７（２）に給湯回路（１５）が接続され、
第２管（３）に冷媒が循環する冷暖房回路が接続される
。第３　’ｉ’（４）には風呂（２０）の低温側と高温
側とに接続された風呂循環ポンプ（３７）を含む風呂保
温回路（３８）が接続される。そして、水と高温の冷媒
とを向流させて、熱交換を行い、温水回路（１５）若し
くは風呂保温回路（３８）を流れる冷水若しくは低温水
を所望温度の温水に生成する。

第１の熱交換ｆｉ（２４）は室内熱交換Ｉ！ｌ１（１１
）と膨張弁（１３）、又は膨張弁（１３）とｆｔ５１四
方切換弁（２７）との開、すなわち膨張弁（１３）の前
において加熱冷媒と熱交換して冷水をブレヒートし、第
２の熱交換Ｉ’１ｌ（２５）は圧縮ｆｉ（１０）と第１
四方切換弁（２７）との間において高温・高圧の冷媒と
熱交換する。流量制御弁（２６）は、その受圧部を冷媒
高圧回路の圧力検出部（３６）に介設され、冷媒圧力を
検出して温水回路（１５）の流量を制御するものであり
、冷媒圧力が充分でないとき、すなわち暖房運転量が大
きく余剰の熱量がないときには、給湯運転を制限し、低
温の温水が貯湯槽に送られないようにしている。

第１、第２給湯用熱交換機（２４）（２５）と風呂保温
回路（３８）とを接続したことにより、風呂（２０）の
温水を循環させて、風呂の温度を必要に応じて一定に保
温しておくことが出来、常に風呂に入ることも可能とな
る。そして、このように風呂の温水を風呂保温回路（３
８）によって一定の温度に保温しておくことが出来る為
、風呂の湯量相当分だけ、貯Ｗ、槽（１４）の容量が不
用となり貯湯ＷＩ（１４）を小さくすることが出来る。

一般に風呂のｌｆｆ１は、貯湯槽（１４）の容量の約半
分以上を占めている為、風呂の湯量相当分を貯湯する必
要がなくなると、貯湯槽は約半分の大きさとなり、設置
スペースが小さくなるため、設置上の制約がなくなり、
住居スペースが制約されるマンション等の集合住宅にも
支障なく配置することが可能となる。

第６図は、暖房・給湯併行運転若しくは給湯単独運転モ
ードでの回路構成と、冷媒の流れを示し、暖房・給湯併
行運転モードにおいて、圧縮ｍ（１０）で圧縮された高
温・高圧の冷媒は、第２熱交換磯（２５）を通って第１
四方切換弁（２７）の第１ボートからｆ５４ボートに流
れ、第２四方切換井（２８）の１１ボートから第２ボー
トを通って室内熱交換機（１１）に至る。室内熱交換ｎ
（１１）で熱交換して室内を暖房すると共に、冷媒はマ
ニホールド逆止弁（２９）を通って第１熱交換ｆｉ（２
４）に入り、暖房の余熱がここで熱交換され、膨張弁（
１３）を経て、マニホールド逆止弁（２９）を介して、
第１四方切換弁（２７）の第２ボートから第３ボートを
通って、室外熱交換機（１２）を通り、第２四方切換弁
（２８）の第４、第３ボートを経て、アキュームレータ
（３０）に入り、圧縮ｆｉ（１０）に帰還し、暖房サイ
クルをｎ成する。この暖房サイクルにおいて給湯循環ポ
ンプ（２３）若しくは風呂循環ポンプ（３７）を駆動し
て、温水回路（１５）若しくは風呂保温回路（３８）に
水を流すと、第１、第２熱交換慨（２４）（２５）で熱
交換して貯湯槽（１４）の上部に温水が供給され、湯水
分離層を形成しつつ貯湯される。暖房負荷が大きい場合
、圧力検出部（３６）の圧力が低い為、流ｆｆｉ制御弁
（２６）の流量が制限され、温水回路（１５）の流量が
減少して、生成される温水の温度が例えば５０℃以上に
なるようにされる。

給湯単独運転モードでは、室内熱交換ｆｆ１（２）のフ
ァンが停止されるのみであって、第１、ｆｐＪ２四方切
換ｕ　（２７）（２８）の切換位置並びに冷媒の流れ方
向は暖房・給湯併行運転モードと変わりはない。

又、暖ｍ単′独運転モードでは、給湯循環ポンプ（２３
）の作動が停止し、温水回路（１５）の水の流れが停止
するのみであって、暖房・給湯併行運転モードと同様で
ある。

冷房単独運転モードでは、第１四方切換弁（２７）（２
８）は第１、第４ボートが接続され、ｖＪ２四方切換弁
（２８）は第２、ＰＩＳ３ボートが接続するように切り
換えられ、圧縮ｆｉ（１０）から吐出された高温・高圧
の冷媒は、室外・熱交換１９１（１２）で冷却、凝縮さ
れ、更に膨張弁（１３）で減圧されて、室内熱交換Ｗｌ
　（１１）で蒸発し、そのときの潜熱で室内空気を冷却
し、その後７キユームレータ（３０）を通って圧縮代（
１０）に吸入される。

冷房・給湯併行運転では、冷房単独運転回路からＰｔ５
１四方切換弁（２７）が１１、第２ボートを接続し、第
２四方切換弁（２８）は１３、ＰｌｔＪ４ボートを接続
するように切り換えられる。この結果、圧縮機（１１）
から吐出された高温・高圧の冷媒は、第１、第２熱交換
ｆｉ　（２４）（２５）を通って温水回路（１５）若し
くは風呂保温回路（３８）を流れる水と熱交換し、温水
を生成・すると共に、冷媒は冷却、凝縮、過冷却され膨
張弁（１３）で減圧され室内熱交換！（１１）で蒸発潜
熱を奪って室内空気を冷却する。その後、７キユームレ
ータ（３０）を経て圧縮Ｑ（１０）に吸入される。この
ように、冷房・給湯併行運転にあっては、冷媒は、室外
熱交換３！（１２）を通らず、冷媒が有する熱はＰｔ５
１、第２給湯用熱交換槻（２４）（２５）において熱交
換されて温水生成に利用されるため、冷房排熱の無駄な
消費がなくきわめて効率が良くなる。

尚、この冷房・給湯併行運転において室外熱交換ｆｆ１
（１２）の作動不要により、インバータのパワートラン
ジスタが過熱されるのを防止する為に、室外熱交換ｆｉ
（１２）のファンは常時作動させて、パワートランジス
タの冷却を行うようにする。

前記冷房単独運転を開始後、一定時ｒｌｌＪ　Ｉに第１
四方切換弁（２７）を自動的に切り換えて、冷房・給湯
併行運転に移行させて、冷房排熱を常に温水生成の為に
、有効に利用することは運転効率の向上のためには、き
わめて良仔な制御であろう。勿論、貯湯槽（１４）内に
温水が満水である場合、又冷房運転に支障を来す入水温
状態となった場合には、冷房単独運転に戻すように、第
１四方切換弁（２７）を切り換えるものとする。

そして、このような、冷房排熱の有効利用を図る為の運
転モードの切り換えを第１四方切換弁（２７）の切り換
えによりきわめて簡単に行うことが可能となるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る熱交換機の外観斜視図、第２図
は一部の断面斜視図、第３図は縦断正面図、第４図は縦
断側面図、第５図はこの発明に係る冷暖房給湯装置の外
観斜視図、ｆｊＳ６図は同回路図である。 （１）・・・熱交換機　　　（２）・・・ｆ５ｉ管（３
）・＃　２　ｆｆ　　　　　（４）・・・第３１ｒ！（
５）（７）・・・水　　　　（６）・・・冷　媒（１０
）・・・圧Ｊｌｉ１８！（１１）・・・室内熱交換機（
１２）・・・室外熱交換ｆｉ　　（１３）・・・膨張弁
（１４）・・・貯湯ｍ　　　　　（１５）・・・温水回
路（１６）・・・給水パイプ　　（１７）・・・給水弁
（１８）・・・給湯パイプ　　（１９）・・・シャワー
（２０）・・・風　呂　　　　　（２１）・・・流し台
（２２）・・・洗面台　　　　（２３）・・・給湯循環
ポンプ（２４）（２５）・・・給湯用熱交換機（２６）
・・・流量制御弁　　（２７）（２８）・・・四方切換
弁（２９）・・・マニホールド逆止弁 （３０）・・・７キユームレータ （３１）・・・ストレーナ　　（３２）・・・室温セン
サ（３３）・・・熱交換センサ　（３４）・・・湿度セ
ンサ（３５）・・・熱交換センサ　（３６）・・・圧力
検出部（３７）・・・風呂循環ポンプ（３８）・・・風
呂保温回路特許出願人　　　　　サンウエーブ工業株式
会社第１図 第３図 第９図 第ぢ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１管の外周に第２管を、第２管の外周に第３管
   を配置した三重管からなり、第１、第３管に被加熱流体
   を、第２管に高温の冷媒ガスを向流で流過させるように
   したことを特徴とする熱交換機。
2. （２）圧縮機、室内、室外熱交換機及び膨張弁を含む冷
   暖房回路に給湯用熱交換機を組み込んだ給湯装置におい
   て、給湯用熱交換機を第１管の外周に第２管を、第２管
   の外周に第３管を配置した三重管からなり、第１、第３
   管に被加熱流体を、第２管に高温の冷媒ガスを向流で流
   過させるようにした構造となし、第１管を貯湯槽に接続
   し、第３管を他の温水利用機器に接続したことを特徴と
   する給湯装置。