专利名称：热泵式热水供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及热泵式热水供给装置，该装置利用热泵机组将热水箱内 的水加热，利用该热水箱内的加热水，对在设于热水箱内的热水供给用 热交换器内贯流的水进行加热而供给热水。
背景技术：
以往，热泵式热水器具有将水加热的热泵机组、和储存由热泵机组 加热后的热水的热水箱，利用热水箱内的热水进行制热和供给热水(例
如，参照日本特开2006 — 329581号公报)。
在所述热泵式热水器中，储存在热水箱内的热水直接流出，而有的 热泵式热水器考虑到卫生因素等，在热水箱内配置热水供给用热交换器， 从注水口通过热水供给用热交换器流出热水。在使用这种热水供给用热 交换器的热泵式热水器中，存在以下问题g卩，不容易实现能够在热水 箱内的热水和供给用热水之间高效地进行热交换的热水供给用热交换 器。
发明内容
本发明就是鉴于这种情况而提出的，其目的在于，提供一种热泵式 热水供给装置、及使用该热泵式热水供给装置的制热热水供给装置，能 够利用简单的结构提高热水供给用热交换器的热交换效率，能够提供高 温的热水。
为了达到上述目的，本发明构成为具有下述的有效解决课题的手段。
在本发明的热泵式热水供给装置中，其特征在于，该装置具有对 水进行加热的热源侧热泵机组；热水箱，其储存经所述热源侧的热泵机 组加热后的热水；和热水供给用热交换器，其配置在所述热水箱内，使
4水在内部从下侧朝向上侧流动，使所述热水供给用热交换器的下段侧部 分的热交换性能和上段侧部分的热交换性能不相同。
根据上述结构，在储存由热泵机组加热后的热水的热水箱中，在热 水的温度分布从下侧朝向上侧逐渐升高的状态下，从热水供给用热交换 器的下侧流入内部的温度低的热水，在热水箱内的下侧温度比较低的热 水区域中进行热交换，并随着在热水供给用热交换器的内部朝向上侧流 动，而在热水箱内的上侧的高温的热水区域中进行热交换，成为高温的 热水流出。这样，按照所述热水箱内的温度梯度，热水从下侧朝向上侧 流动同时通过热交换而被加热，所以热水箱内的温度分布不会紊乱，能 够获得较高的热交换效率。另外，在热水箱内的上下方向设计较大的温 度梯度，利用热泵机组对热水箱内的下侧的低温水进行加热，由此热泵 机组的COP (效率系数)提高。因此，能够尽可能地增大热水箱内的上 下方向的温度梯度，尽可能地提高作为热水供给装置的加热性能。
另外，例如使热水供给用热交换器的下段侧部分的热交换性能高于 上段侧部分的热交换性能，由此抑制热水箱内的下侧的热水区域的温度
上升，从而热泵机组的COP进一步提高。另外，相反，通过使热水供给
用热交换器的上段侧部分的热交换性能高于下段侧部分的热交换性能， 在热水箱内的上下方向设计较大的温度梯度，能够把储存在热水箱内的 上侧的高温区域的热源有效地用于供给热水。
另外，在一个实施方式的热泵式热水供给装置中，具有所述热源 侧的热泵机组，其具有通过使制冷剂冷凝而使来自制冷剂的热量散热的 散热热交换器；热水提供单元，其由以下部分构成储存水的所述热水 箱；水循环配管，其与所述热水箱的底部侧和上部侧连通，使所述热水 箱内的水以旁通状态从底部侧循环到上部侧；吸热热交换器，其位于所 述水循环配管的中途，以能够吸热的方式与所述热源侧的热泵机组的所 述散热热交换器接合；以及环状盘管型的所述热水供给用热交换器，水 从其外部以贯流状态流入并以贯流状态流出，借助所述水循环配管中途 的所述吸热热交换器，由所述热源侧的热泵机组的所述散热热交换器对 所述热水箱内的水进行加热，另一方面，利用所述热水箱内的水对在所述热水供给用热交换器内流动的被加热水进行加热。
根据上述实施方式，借助水循环配管中途的吸热热交换器，由热源 侧的热泵机组的散热热交换器将从热水箱的底部侧供给的水加热，并使 其返回到热水箱的上部侧，由此能够容易在热水箱内的上下方向设置温 度梯度(上侧为高温，下侧为低温)。
另外，在一个实施方式的热泵式热水供给装置中，所述热水供给用 热交换器的下段侧部分或上段侧部分中的任一方的环状盘管的传热管使 用内面加工管，由此使所述下段侧部分或上段侧部分中的任一方的传热 管部分的热导率高于所述下段侧部分或上段侧部分中的任一另一力。
根据上述实施方式，所述热水供给用热交换器的下段侧部分的环状 盘管的传热管使用内面加工管，由此根据该内面加工管的传热性能的高 低，针对热水供给用热交换器的下段侧部分的环状盘管部分的储存水的 冷却性能(吸热性能)提高，该部分的储存水的温度容易下降。
结果，相应地能够降低在与热泵机组侧的散热热交换器对应的热水 供给单元侧吸热热交换器内流动的储存水的温度，能够确保与热泵机组 侧的散热热交换器的冷凝制冷剂之间的有效温度差。
或者，所述热水供给用热交换器的上段侧部分的环状盘管的传热管 使用内面加工管，提高上段侧部分的环状盘管的传热管部分的热导率， 由此能够使热水箱内的上侧高温区域的热源有效地用于供给热水。
另外，在一个实施方式的热泵式热水供给装置中，使所述热水供给 用热交换器的下段侧部分或上段侧部分中的任一方的环状盘管的传热管 的内径，小于另一部分的环状盘管的传热管的内径，提高在传热管内部 贯流的水的流速，由此使所述下段侧部分或上段侧部分中的任一方的传 热管部分的热导率高于所述下段侧部分或上段侧部分中的任一另一方。
根据上述实施方式，热水供给用热交换器的下段侧部分的环状盘管 的传热管的内径小于上段侧部分的环状盘管的传热管的内径，在传热管 内部贯流的流体的流速大于上段侧部分的流速，所以该部分的传热管部 分的热导率提高，针对下段侧部分的环状盘管部分的储存水的冷却性能 (吸热性能)提高，该部分的储存水的温度容易下降。结果，相应地能够降低在与热泵机组侧的散热热交换器对应的热水 供给单元侧吸热热交换器内流动的储存水的温度，能够确保与热泵机组 侧的散热热交换器的冷凝制冷剂之间的有效温度差。
或者，使所述热水供给用热交换器的上段侧部分的环状盘管的传热 管的内径小于下段侧部分的环状盘管的传热管的内径，提高在传热管内 部贯流的水的流速，提高上段侧部分的环状盘管的传热管部分的热导率， 由此能够将热水箱内的上侧高温区域的热源有效地用于供给热水。
另外，在一个实施方式的热泵式热水供给装置中，使所述热水供给 用热交换器的下段侧部分或上段侧部分屮的任一方的环状盘管的盘绕节 距小于另一部分的环状盘管的盘绕节距，由此使所述下段侧部分或上段 侧部分中的任一方的环状盘管的传热面积，大于所述下段侧部分或上段 侧部分中的另一方的环状盘管的传热面积。
根据所述实施方式，热水供给用热交换器的下段侧部分的环状盘管 的盘绕节距小于上段侧部分的环状盘管的盘绕节距，所以下段侧部分的 环状盘管的传热面积大于上段侧部分的环状盘管的传热面积，针对下段 侧部分的环状盘管部分的储存水的冷却性能(吸热性能)提高，该部分 的储存水的温度容易下降。
结果，相应地能够降低在与热泵机组侧的散热热交换器对应的热水 供给单元侧吸热热交换器内流动的储存水的温度，能够确保与热泵机组 侧的散热热交换器的冷凝制冷剂之间的有效温度差。
或者，使所述热水供给用热交换器的上段侧部分的环状盘管的盘绕 节距小于下段侧部分的环状盘管的盘绕节距，使上段侧部分的环状盘管 的传热面积大于下段侧部分的环状盘管的传热面积，由此能够将热水箱 内的上侧高温区域的热源有效地用于供给热水。
另外，在一个实施方式的热泵式热水供给装置中，通过逐渐减小所 述热水供给用热交换器的下段侧部分的环状盘管的外径，该环状盘管的 下部被盘绕成螺旋状。
根据上述实施方式，通过逐渐减小热水供给用热交换器的下段侧部 分的环状盘管的下部的外径来盘绕成螺旋状，使该部分的环状盘管以下
7述状态闭塞，即，使该下段侧部分的环状盘管的底面侧开口面朝向下方 收敛的状态，由此来阻止从下方到上方、从上方到下方的储存水的自然 对流，热水箱内的底部侧的水的温度不易上升，能够有效实现水温的低 温化。
因此，如果针对该作用再结合上述任一结构的热泵机组式热水供给 装置的作用，则能够更有效地实现热水箱内底部温度的低温化。
结果，该部分的储存水的温度更容易下降，能够更有效地降低在与 热泵机组侧的散热热交换器对应的热水供给单元侧的吸热热交换器内流 动的储存水的温度，能够充分确保与散热热交换器的冷凝制冷剂之间的 有效温度差。
另外，在一个实施方式的热泵式热水供给装置中，通过逐渐减小所 述热水供给用热交换器的下段侧部分的环状盘管的外径，该环状盘管的 下部被盘绕成平面涡流状。
根据上述实施方式，通过逐渐减小热水供给用热交换器的下段侧部 分的环状盘管的外径，该环状盘管的下部被盘绕成平面涡流状态，该部 分的环状盘管以下述状态闭塞，即，使该下段侧部分的环状盘管的底面 侧开口面呈平面状收敛的状态，由此来阻止从下方到上方、从上方到下 方的储存水Wo的自然对流，热水箱内的底部侧的水的温度不易上升，能 够实现水温的低温化。
因此，如果针对该作用再结合上述任一结构的热泵机组式热水供给 装置的作用，则能够更有效地实现热水箱内底部温度的低温化。
结果，该部分的储存水的温度更容易下降，能够更有效地降低在与 热泵机组侧的散热热交换器对应的热水供给单元侧的吸热热交换器内流 动的储存水的温度，能够充分确保与散热热交换器的冷凝制冷剂之间的 有效温度差。
另外，在一个实施方式的热泵式热水供给装置中，使所述热水供给 用热交换器的下段侧部分的热交换性能高于上段侧部分的热交换性能。
根据上述实施方式，针对沿上下方向延伸的环状盘管型的热水供给 用热交换器的下段侧部分的储存水的冷却性能(吸热性能)高于上段侧部分，该下段侧部分的储存水的温度容易下降。
结果，相应地能够降低在与热泵机组侧的散热热交换器对应的热水 供给单元侧的吸热热交换器内流动的储存水的温度，能够确保与热泵机 组侧的散热热交换器的冷凝制冷剂之间的有效温度差。
如以上说明所明确的那样，根据本发明的热泵式热水供给装置，能 够实现可以利用简单的结构提高热水供给用热交换器的热交换效率，并 可以供给高温热水的热泵式热水供给装置。
图1是表示本发明的第1实施方式的热泵式热水供给装置的结构的图。
图2是图1中的II一II线切断剖面图。
图3是表示图1所示的热水箱内的热交换器主要部分的内部构造的 部分立体图。
图4是表示本发明的第2实施方式的热泵式热水供给装置的结构的图。
图5是表示本发明的第3实施方式的热泵式热水供给装置的结构的图。
图6是表示上述第3实施方式的热泵式热水供给装置的变形例2的 结构的图。
图7是表示本申请发明人等的研发示例涉及的热泵式热水供给装置 的结构的图。
图8是表示该热泵式热水供给装置的问题点和解决课题的说明图。
具体实施例方式
首先，在说明本发明的实施方式之前，使用图7说明本申请发明人 等的研发示例涉及的热泵式热水供给装置的基本结构。
在该图7的热泵式热水供给装置中，热水供给单元侧的热水箱1和 吸热热交换器42通过中间设有第1水泵Pi的低位置侧水循环配管21和高位置侧水循环配管22这两个水循环配管连接成旁通状态。并且，由第
1水泵P,将热水箱1底部的储存水WQ以循环状态提供给与热泵机组2侧 的散热侧热交换器41对应设置的吸热热交换器42，通过该吸热热交换器 42使储存水W。在预定时间内循环，由此把该储存水Wo加热到所期望的 温度(例如85。C左右)。
另一方面，在所述热水箱1内，热水供给用热交换器10的传热管首 先从热水箱1的上部la侧直线进入底部lb侧，然后从底部lb侧呈螺旋 状地旋转着延伸到上部la侧而进行迂回(U夕一y)配置，整体上形成 为在上卜方向上是相等直径的环状盘管构造。
并且，来自外部注水配管14的水W,以贯流状态流入该构造的传热 管内，并沿着旋转方向流动较长时间，同时被有效加热，成为上述的所 期望温度的热水W2，然后从供热水管15流出。
另一方面，标号30表示例如靠近室内的壁面设置的室内空间制热用 的作为辐射热交换器的散热器。该散热器30的热水导入口通过热水导入 配管32与热水箱1的上部la连接，另一个热水排出口通过热水排出配 管31与热水箱1的下部lb连接。由此，利用第2水泵P2从热水箱1的 上部la侧导入的热水的热量，经由该散热器30辐射到室内空间，实现 有效的制热作用。
可是，在上述的结构中，在热泵机组2侧的散热热交换器41和热水 供给单元侧的吸热热交换器42部分，冷凝制冷剂与被加热水W。之间的 温度差越大，对被加热水W。的加热效率越高。
但是，在上述图7所示的结构中，存在由于热水箱l内的储存水(被 加热水)Wo的自然对流，使得热水箱l内的上下方向的水的温度分布被 平均化的问题。例如，如图8中作为"现状"而示出的温度梯度曲线图所 示，温度梯度平缓，所以下部温度较高，朝向热泵机组2的入水温度升 高(参照图8的A1)。因此，热泵机组2侧的散热热交换器41的冷凝制 冷剂与吸热热交换器42侧的储存水WQ的温度差不能取较大的值，热泵 式热水供给装置的加热性能的提高存在限制。
为了改善该限制，有效提高该加热性能，例如，如图8中的曲线图中的<改善目标>所示，需要改善热水箱l内的水的上下方向的温度分布， 尽可能地降低热水箱1内的下部侧的水的温度，增大与上部侧温度的温 度梯度(参照图8的A2)。
下面，关于本发明的结构，示例几个用于实施本发明的最佳实施方 式进行具体说明。
<第1实施方式>
首先，图1表示使用了本发明的第1实施方式的热泵式热水供给装 置的制热热水供给装置的结构。该制热热水供给装置构成为具有作为热
水供给单元的热水箱l、热水供给用热交换器10、吸热热交换器42、作 为热泵机组2的压縮机3、散热热交换器41、膨胀阀5、吸热热交换器6、 和作为制热终端的一例的散热器30等。
所述热水箱1具有纵向较长的圆筒状的闭塞机体，在其内部储存有 大致到达上端附近的水W。，后面叙述的热水供给用热交换器10从上部 la—直配置到底部lb之间。
所述热水供给用热交换器IO首先把预定直径的传热管从热水箱1的 上部la侧直线插入底部lb侧，然后从底部lb侧呈螺旋状地旋转到上部 la侧，同时呈盘管状地延伸进行迂回(U夕一y)配置，整体上形成为 在上下方向上大致相等直径的环状盘管构造。并且，该热水供给用热交 换器10以立设状态被收纳在热水箱1内，其上段侧部分10a的环状盘管 的端部与外部的热水管15连接，而直管的上端部与外部的注水管14连接。
因此，来自所述注水管14的注水流到所述直管的下端部后，以贯流 状态从所述环状盘管的下段部分10b朝向上段侧部分10a旋转着流动较 长时间，在该环状盘管内流动的期间中，该来自所述注水管14的注水与 热水箱l内的水We高效地进行热交换而升温(例如达到85"C左右)，并 作为热水W2从所述热水管15流出，被用于所期望的用途。
另外，在该实施方式中，只在所述热水供给用热交换器10的所述环 状盘管(传热管)中的下段侧部分10b的上下方向的预定长度范围的部 分(例如，图1中利用斜线示出的下面起的5个)，利用在其内周面形成 有螺旋状的凹槽13、 13...的例如图3所示的内面加工管(内面带槽管)
ii构成，并且与其他部分(上段侧)相比，传热性能尤其高。另外，除该 部分以外的部分(上段侧)利用没有凹槽的普通的内面平滑管构成。
另外，在所述热水箱1内，利用例如冲孔板等多孔板构成的挡板(阻 板)9被配置成为，在俯视时例如图2所示将热水箱1内部沿径向分成两
部分，并且在侧视时例如图1所示从热水箱1的上部la—直配置到底部 lb。因此，由于该挡板9的配置，所述热水箱1形成为横宽尺寸减半的 一对半圆筒状箱体的接合构造。
另一方面，热泵机组2是对储存在热水箱1内的水W。进行加热的加 热源，具有将制冷剂进行压缩的压缩机3、使被压缩的制冷剂冷凝而散热 的散热热交换器41、使冷凝后的制冷剂膨胀的膨胀阀5、和使制冷剂蒸 发而从空气中吸热的吸热热交换器6。
并且，所述散热热交换器41通过低位置侧水循环配管21与热水箱 1的底部lb侧连接，并通过高位置侧水循环配管22与热水箱1的上部 la侧连接。储存水Wo通过所述低位置侧水循环配管21从热水箱1的底 部lb侧流入与散热热交换器41对应设置的吸热热交换器42内，该储存 水Wo经过与吸热热交换器42之间的热交换被加热，该被加热升温后的 储存水W。通过高位置侧水循环配管22向热水箱1的上部la侧回流。通 过反复该动作，所述热水箱l内的水Wo被加热到预定的温度(例如所述 的85"C左右)。
另一方面，标号30表示例如靠近室内的壁面设置的室内空间制热用 的作为辐射热交换器的散热器，该散热器30的热水导入口通过热水导入 配管32与热水箱1的上部la连接，另一个热水排出口通过热水排出配 管31与热水箱1的下部lb连接。并且，利用作为循环泵的一例的第2 水泵P2从热水箱1的上部la侧导入的热水的热量，经由该散热器30辐 射到室内空间，实现有效的制热作用。
另外，在所述热水箱1的主体部的靠近上部的位置安装有辅助加热 器40。在由热泵机组2加热的热水箱1内的储存水Wo的水温低于预定 值、上升不到设定水温的情况下、或者在特别需要高温的热水的情况下、 或者在虽然不至于再次驱动热泵机组2但为了恒温(保温)而需要辅助加热的情况下等，该辅助加热器40接通进行动作，加热所述储存水Wo。
下面，说明如上所述构成的本实施方式的热泵式热水供给装置的动 作及作用效果。
储存在所述热水箱1内的水W。通过低位置侧水循环配管21和高位 置侧水循环配管22以及吸热热交换器42，以旁通状态从底部侧向上部侧 循环，被热泵机组2侧的散热热交换器4加热到所期望的温度(85'C左 右)。
另一方面，把该热水箱1内的水W。达到所期望的温度(85°C)作为 条件，从注水管14提供给热水供给用热交换器10的供给热水用的水W,， 在从该热水供给用热交换器10的上部向下部、从下部向上部侧贯流的期 间，与热水箱l内的升温后的水Wo进行热交换，而成为所期望温度(例 如42"C)的热水Wp并通过所述热水管15提供到例如浴室或厨房等使 用热水的地方。
并且，在使用所述散热器30进行房间的制热时，热水箱l的上部侧 的高温(85°C)热水W。被导入散热器30侧循环散热。
另外，如前面所述，在所述热泵机组2中，散热热交换器41中的冷 凝制冷剂的温度与从热水箱1的底部lb侧导入吸热热交换器42的储存 水W。的温度之间的温度差越大，加热效率越高。因此，为了提高所述热 泵机组2的加热效率，需要按照图8中的改善示例所示，把热水箱1内 的储存水W。的温度分布保持为在热水箱1的上部la侧高、在下部lb侧 尽可能低。
但是，所述热水箱1内的水Wo由于因自然对流形成的温度均匀化作 用，上下方向上的温度分布容易被平均化，在该状态下提高所述热泵机 组2的加热效率是有限度的。
在此，在本实施方式的制热热水供给装置中，根据上述的结构，能 够使热水箱1的底部lb侧的水温更低，能够稳定地获得更高温的热水。
艮口，在以上所述的结构中，首先，利用例如图3所示的传热性能特 别高的内面加工管(例如内面带槽管)构成所述热水供给用热交换器10 的下段侧部分10b。这样，如果利用内面加工管构成热水供给用热交换器io的下段侧部 分10b，则在该下段侧部分10b中，由于传热面积的增加和在其内部流动
的水w,的流水的乱流，与储存水w。的热导率提高。由此，来自热水箱
1的下部侧的储存水W。的吸热量(除热量)增加，该储存水Wo的水温
被抑制得比较低，其被抑制程度与该吸热量的增加量对应。
结果，能够增大所述热泵机组2侧的散热热交换器41中的冷凝制冷 剂与在吸热热交换器42内流动的储存水W。之间的温度差，能够进一步 提高作为热泵式热水供给装置的加热性能。
并且，在以上所述的结构中，在所述热水箱1内设置沿纵向延伸的 挡板9，以便将该热水箱l内部沿径向划分为两部分。
当形成这种结构时，所述热水箱1的纵横尺寸比增大，容易形成热 水箱l内的上下方向上的温度层(上层部比较高，下层部比较低)，能够 抑制热水箱1内的水温度的平均化。因此，所述热水箱1的底部lb侧的 水温被保持得更低，热泵机组2侧的散热热交换器41中的冷凝制冷剂与 在吸热热交换器42内流动的储存水W。之间的温度差能够取较大的值。
因此，所述热泵机组2的加热性能提高，能够使热水箱l的上部la 侧的储存水WQ的温度成为更高的温度，经过与该高温储存水WQ的效率 良好的热交换，能够稳定地从所述热水管15获得更高温的热水W2。
并且，由于挡板9的存在，在进行上述的制热时，另一侧半圆筒部 的温度层不容易紊乱。
另外，以上说明的制热用的散热器30、挡板9、辅助加热器40等不 是本发明的必须结构，而只是用来提高本发明的功能和通用性的装置。
这样，根据上述热泵式热水供给装置，在储存由热泵机组2加热后 的热水的热水箱1中，在热水的温度分布从下侧朝向上侧逐渐升高的状 态下，从热水供给用热交换器10的下侧流入内部的温度较低的热水，在 热水箱1内的下侧的温度比较低的热水区域中进行热交换，并随着在热 水供给用热交换器10的内部朝向上侧流动，在热水箱1内的上侧的高温 的热水区域中进行热交换，成为高温的热水流出。这样，按照所述热水 箱1内的温度梯度，热水一边从下侧朝向上侧流动， 一边通过热交换被
14加热，所以热水箱1内的温度分布不会紊乱，能够获得比较高的热交换 效率。另外，在热水箱1内的上下方向上设置较大的温度梯度，利用热 泵机组将热水箱l内的下侧的低温水加热，由此热泵机组的COP (效率 系数)提高。由此，能够尽可能地增大热水箱1内的上下方向的温度梯 度，尽可能地提高作为热水供给装置的加热性能。
另外，通过使热水供给用热交换器10的下段侧部分10b的热交换性
能高于上段侧部分10a的热交换性能，抑制热水箱1内的下侧的热水区 域的温度上升，由此热泵机组2的COP进一步提高。 <第2实施方式〉
下面，图4表示使用了本发明的第2实施方式的热泵式热水供给装 置的制热热水供给装置的结构。该制热热水供给装置的基本结构与上述 第1实施方式的制热热水供给装置相同，不同之处是在上述第1实施方 式的制热热水供给装置中，将热水供给用热交换器10的管径在从其上段 侧部分10a到下段侧部分10b的整个区域中设定为相同直径，而在该实 施方式中，使下段侧部分10b的管径比除其之外的上段侧部分10a的管 径细。
当形成这种结构时，在所述热水供给用热交换器10的下段侧部分 10b中，在其内部流动的水W,的流速提高，相应地其热导率提高，来自 热水箱1的底部lb侧的储存水W。的吸热量(除热量)增加，该储存水 Wo的水温被抑制得比较低，其被抑制程度与该吸热量(除热量)的增加 量对应。
结果，所述热泵机组2侧的散热热交换器4中的冷凝制冷剂与在吸 热热交换器42内流动的储存水Wo之间的温度差能够取较大的值。由此， 所述热泵机组2的加热性能进一步提高，作为热泵式热水供给装置的加 热性能进一步提高。
另外，上述之外的结构及作用效果与上述第1实施方式中的情况相 同，可以引用相应的记述，所以此处省略具体说明。
<第3实施方式>
下面，图5表示使用了本发明的第3实施方式的热泵式热水供给装置的制热热水供给装置的结构。该制热热水供给装置的基本结构也与上 述第1实施方式的制热热水供给装置相同，不同之处是在上述第1实施 方式的制热热水供给装置中，将热水供给用热交换器io的盘管部的节距 和传热管盘管部的外径设定为在从其上端到下端的整个区域中为相等尺 寸，而在本实施方式中，将下段侧部分10b中的该盘管部的节距设定为
小于上段侧部分10a，并且随着朝向下端侧而逐渐减小该盘管部的外径，
并盘绕成縮小的螺旋状。
通过形成这种结构，在所述热水供给用热交换器10的下段侧部分 10b中，由于因传热管盘管状部的紧密化而导致的传热面积的增加，热导 率提高，来自热水箱1的下部侧的储存水的吸热量(除热量)增加，并 且该高密度部分发挥上下方向的开口面的缓冲作用。由此，所述热水箱l 内的储存水W。的自然对流被抑制，所以能够保持原来的温度层，根据这 些效果的相乘作用，热水箱1的下部侧的储存水W。的水温能够被抑制得 尽可能低。
结果，所述热泵机组2侧的散热热交换器41中的冷凝制冷剂与在吸 热热交换器42内流动的储存水Wo之间的温度差能够取较大的值。由此， 所述热泵机组2的加热性能进一步提高，作为热泵式热水供给装置的加 热性能进一步提高。
另外，上述之外的结构及作用效果与上述第1实施方式中的情况相 同，通过引用相应的记述，而在此省略具体说明。 (变形例1)
此外，作为按照上面所述縮小传热管盘管部的外径来进行盘绕，并 使该部分具有缓冲作用的结构，不限于如上所述盘绕成螺旋状的情况， 通过在平面位置上沿中心轴方向减小该传热管盘管的外径，也能够盘绕 成平面涡流状态。
这样，热水供给用热交换器10的下段侧部分10b的传热管盘管部的
下部，通过逐渐减小盘管的外径而盘绕成平面涡流状，该部分的盘管以
下述状态闭塞，即，使该下段侧部分10b的盘管的底面侧开口面呈平面
收敛的状态。由此，有效阻止了从下方到上方、从上方到下方的储存水Wo的自然对流，热水箱1内底部侧的水的温度不易上升，能够有效实现 水温的低温化。
(变形例2)
另外，在该第3实施方式中，在所述热水供给用热交换器10的下段 侧部分10b中，使该传热管盘管部的节距和外径都变化，但作为其他的 实施方式，例如图6所示，还能够只将该传热管盘管部的节距设定为小 于该上段侧部分10a的节距，使传热管盘管的外径自身不变。
另外，在所述热水箱1内的下侧的比较低温的热水区域中，使热水 识络、用热父俠器10的蓝官^的官的节距牧悉、，田此热父俠酡刀煶咼，仰
制了热水箱1内的下侧的热水区域的温度上升。由此，通过在热水箱1
内的上部和下部设置较大的温度梯度，利用热泵机组2对热水箱1内的 下侧的低温水进行加热，能够提高热泵机组2的COP。
另外，与此相反，也能够设定成为只使盘管部的外径变化。
根据这些结构，也能够提高下部侧的热交换性能，降低热水箱1的 底部侧的水的温度。
在上述第1 第3实施方式中，使热水供给用热交换器10的下段侧 部分10b的热交换性能高于上段侧部分10a的热交换性能，但不限于此， 也可以使热水供给用热交换器的上段侧部分的热交换性能高于下段侧部 分的热交换性能。该情况时，在热水箱内的上下方向上设置较大的温度 梯度，能够使储存在热水箱内的上侧的高温区域的热源有效地用于加热。
在上述第1、第2实施方式中，使从热水箱1的上部流入的水从热 水供给用热交换器10的下侧朝向上侧流动，但也可以把从热水箱的下部 流入的水提供给热水供给用热交换器。
并且，本发明的热泵式热水供给装置具有热源侧热泵机组，其具 有通过使制冷剂冷凝而将来自制冷剂的热量散热的散热热交换器41;和 热水提供单元，其由储存水Wo的热水箱l、水循环配管21、 22、吸热热 交换器42、和环状盘管型的热水供给用热交换器10构成，所述水循环配 管21、 22与该热水箱1的底部lb侧和上部la侧连通，使所述热水箱1 内的水W。以旁通状态从底部lb侧循环到上部la侦ij，所述吸热热交换器42位于该水循环配管21、 22的中途，与所述热源侧热泵机组的所述散热 热交换器41接合成能够吸热，所述热水供给用热交换器10从所述热水 箱1内的上部la侧向底部lb侦!l、从底部lb侧向上部la侧延伸进行迂 回(u夕一y)配置，用于使水Wj人外部以贯流状态流入、流出，通过 所述水循环配管21、 22中途的吸热热交换器42，由所述热源侧热泵机组 的散热热交换器41将所述热水箱1内的水W。加热，另一方面，利用该 热水箱1内的水Wo将在所述热水供给用热交换器10内流动的被加热水 W,加热，这种热泵式热水供给装置的特征在于，使所述热水供给用热交 换器10的下段侧部分10b的热交换性能卨于上段侧部分10a的热交换性 能。
根据这种结构，针对沿上下方向延伸的环状盘管型的热水供给用热 交换器10的下段侧部分10b的储存水W。的冷却性能(吸热性能)高于 上段侧部分，该下段侧部分的储存水W。的温度容易下降。
结果，相应地能够使在与热泵机组侧的散热热交换器41对应的热水 供给单元侧吸热热交换器42内流动的储存水Wc的温度较低，能够确保 与热泵机组侧的散热热交换器41的冷凝制冷剂的有效温度差。
另外，本发明的热泵式热水供给装置构成为，在热水供给用热交换 器10的下段侧部分10b的热交换性能高的部分中，该下段侧部分10b的 环状盘管的传热管使用内面加工管，由此提高传热管部分的热导率。
根据这种结构，根据该内面加工管的传热性能的高低，针对热水供 给用热交换器10的下段侧部分10b的环状盘管部分的储存水W。的冷却 性能(吸热性能)提高，该部分的储存水W。的温度容易下降。
结果，相应地能够使在与热泵机组2侧的散热热交换器41对应的热 水供给单元侧吸热热交换器42内流动的储存水W。的温度较低，能够确 保与热泵机组侧的散热热交换器41的冷凝制冷剂的有效温度差。
另外，本发明的热泵式热水供给装置构成为，在热水供给用热交换 器10的下段侧部分10b的热交换性能高的部分中，使该下段侧部分10b 的环状盘管的传热管的内径小于上段侧部分10a的环状盘管的传热管的 内径，提高在传热管内部贯流的流体的流速，由此提高传热管部分的热
18导率。
根据这种结构，热水供给用热交换器10的下段侧部分10b的环状盘 管的传热管的内径，小于上段侧部分10a的环状盘管的传热管的内径， 在传热管内部贯流的流体的流速高于上段侧部分10a的流速，所以该部 分的传热管部分的热导率提高，针对下段侧部分10b的环状盘管部分的 储存水W。的冷却性能(吸热性能)提高，该部分的储存水W。的温度容 易下降。
结果，相应地能够使在与热泵机组侧的散热热交换器41对应的热水 供给单元侧吸热热交换器42内流动的储存水Wo的温度较低，能够确1呆 与热泵机组侧的散热热交换器41的冷凝制冷剂的有效温度差。
并且，本发明的热泵式热水供给装置构成为，在热水供给用热交换 器10的下段侧部分10b的热交换性能高的部分中，使该下段侧部分10b 的环状盘管的盘绕节距小于上段侧部分10a的环状盘管的盘绕节距，由 此使下段侧部分10a的环状盘管的传热面积大于上段侧部分10a的环状 盘管的传热面积。
根据这种结构，热水供给用热交换器10的下段侧部分10b的环状盘 管的盘绕节距，小于上段侧部分10a的环状盘管的盘绕节距，所以下段 侧部分10b的环状盘管的传热面积大于上段侧部分10a的环状盘管的传 热面积，针对下段侧部分10b的环状盘管部分的储存水Wo的冷却性能(吸 热性能)提高，该部分的储存水W。的温度容易下降。
结果，相应地能够使在与热泵机组侧的散热热交换器41对应的热水 供给单元侧吸热热交换器42内流动的储存水Wo的温度较低，能够确保 与热泵机组侧的散热热交换器41的冷凝制冷剂之间的有效温度差。
另外，本发明的热泵式热水供给装置构成为，热水供给用热交换器 10的下段侧部分10b的环状盘管的下部，通过逐渐减小该环状盘管的外 径来盘绕成螺旋状态。
这样，通过逐渐减小热水供给用热交换器10的下段侧部分10b的环 状盘管的下部的外径来盘绕成螺旋状态，该部分的环状盘管以下述状态 闭塞，即，使该下段侧部分10b的环状盘管的底面侧开口面朝向下方收敛的状态，由此来阻止从下方到上方、从上方到下方的储存水Wo的自然 对流，热水箱1内底部侧的水的温度不易上升，能够有效实现水温的低 温化。
因此，如果针对该作用再结合上述任一结构的作用，则能够更有效 地实现热水箱内底部温度的低温化。
结果，该部分的储存水W。的温度更容易下降，能够更有效地降低在
与热泵机组侧的散热热交换器41对应的热水供给单元侧吸热热交换器42 内流动的储存水W。的温度，能够充分确保与散热热交换器41的冷凝制 冷剂之间的有效温度差。
另外，本发明的热泵式热水供给装置构成为，热水供给用热交换器 10的下段侧部分10b的环状盘管的下部通过逐渐减小该环状盘管的外径 来盘绕成平面涡流状态。
这样，热水供给用热交换器10的下段侧部分10b的环状盘管的下部， 通过逐渐减小该环状盘管的外径来盘绕成平面涡流状态，该部分的环状 盘管以下述状态闭塞，即，使该下段侧部分10b的环状盘管的底面侧开 口面呈平面状收敛的状态，由此来阻止从下方到上方、从上方到下方的 储存水W。的自然对流，热水箱l内底部侧的水的温度不易上升，能够实 现水温的低温化。
因此，如果针对该作用再结合上述任一结构的作用，则能够更有效 地实现热水箱内底部温度的低温化。
结果，该部分的储存水Wo的温度更容易下降，能够更有效地降低在 与热泵机组2侧的散热热交换器41对应的热水供给单元侧的吸热热交换 器42内流动的储存水W。的温度，能够充分确保与散热热交换器41的冷 凝制冷剂的有效温度差。
根据上述结构，如图8中的改善示例所示，能够适当改善热水箱内 的水的上下方向的温度分布，能够充分确保与热泵机组侧的散热热交换 器的冷凝制冷剂之间的有效温度差，所以能够有效提高作为热泵式热水 供给装置的水加热性能。
权利要求
1.一种热泵式热水供给装置，其特征在于，该热泵式热水供给装置具有热源侧的热泵机组(2)，其用于对水进行加热；热水箱(1)，其储存经所述热源侧的热泵机组(2)加热后的热水；以及热水供给用热交换器(10)，其配置在所述热水箱(1)内，使水在其内部从下侧朝向上侧流动，使所述热水供给用热交换器(10)的下段侧部分(10b)的热交换性能和上段侧部分(10a)的热交换性能不相同。
2. 根据权利要求1所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，该热 泵式热水供给装置具有所述热源侧的热泵机组(2)，其具有通过使制冷剂冷凝而将来自制冷剂的热量散热的散热热交换器(41);以及热水供给单元，其由以下部分构成储存水(W。)的所述热水箱(1);水循环配管(21)、 (22)，其与所述热水箱(1)的底部(lb)侧和上部 (la)侧连通，使所述热水箱(1)内的水(W。)以旁通状态从底部(lb)侧循环到上部(la)侧；吸热热交换器(42)，其位于所述水循环配管(21)、 (22)的中途，以能够吸热的方式与所述热源侧的热泵机组(2)的所述散热热交换器(41)接合；以及环状盘管型的所述热水供给用热交换器 (10)，水(W。从其外部以贯流状态流入并以贯流状态流出，借助所述水循环配管(21)、 (22)中途的所述吸热热交换器(42)，由所述热源侧的热泵机组(2)的所述散热热交换器(41)对所述热水箱 (1)内的水(Wo)进行加热，另一方面，利用所述热水箱(1)内的水 (Wo)对在所述热水供给用热交换器(10)内流动的被加热水(W,)进行加热。
3. 根据权利要求2所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，所述 热水供给用热交换器(10)的下段侧部分(10b)或上段侧部分(10a)中的任一方的环状盘管的传热管使用内面加工管，由此使所述下段侧部分(10b)或上段侧部分(10a)中的任一方的传热管部分的热导率高于 所述下段侧部分(10b)或上段侧部分(10a)中的任一另一方。
4. 根据权利要求2所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，使所 述热水供给用热交换器(10)的下段侧部分(10b)或上段侧部分(10a) 中的任一方的环状盘管的传热管的内径小于另一部分(10a、 10b)的环 状盘管的传热管的内径，提高在传热管内部贯流的水的流速，由此使所 述下段侧部分(10b)或上段侧部分(10a)中的任一方的传热管部分的 热导率高于所述下段侧部分(10b)或上段侧部分(10a)中的任一另一 方。
5. 根据权利要求2所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，使所 述热水供给用热交换器(10)的下段侧部分(10b)或上段侧部分(10a) 中的任一方的环状盘管的盘绕节距小于另一部分OOa、 10b)的环状盘 管的盘绕节距，由此使所述下段侧部分(10b)或上段侧部分(10a)中 的任一方的环状盘管的传热面积大于所述下段侧部分(10b)或上段侧部 分(10a)中的另一方的环状盘管的传热面积。
6. 根据权利要求1、 2、 3、 4或5所述的热泵式热水供给装置，其 特征在于，通过逐渐减小所述热水供给用热交换器(10)的下段侧部分(10b)的环状盘管的外径，该环状盘管的下部被盘绕成螺旋状。
7. 根据权利要求1、 2、 3、 4或5所述的热泵式热水供给装置，其 特征在于，通过逐渐减小所述热水供给用热交换器(10)的下段侧部分(10b)的环状盘管的外径，该环状盘管的下部被盘绕成平面涡流状。
8. 根据权利要求1 7中任一项所述的热泵式热水供给装置，其特 征在于，使所述热水供给用热交换器(10)的下段侧部分(10b)的热交 换性能高于上段侧部分(10a)的热交换性能。
全文摘要
一种热泵式热水供给装置，具有用于对水进行加热的热源侧的热泵机组(2)；热水箱(1)，其储存经该热源侧的热泵机组(2)加热后的热水；热水供给用热交换器(10)，其配置在所述热水箱(1)内，使水在其内部从下侧朝向上侧流动。使所述热水供给用热交换器(10)的下段侧部分(10b)的热交换性能和上段侧部分(10a)的热交换性能不相同。
文档编号F24H1/18GK101627263SQ20088000718
公开日2010年1月13日 申请日期2008年3月24日 优先权日2007年3月27日
发明者古井秀治, 沼田光春 申请人:大金工业株式会社