特許 6014435 三流体熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6014435

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】三流体熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28D 7/00 20060101AFI20161011BHJP

   F28D 7/10 20060101ALI20161011BHJP

   F24H 9/00 20060101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   F28D7/00 A

   F28D7/10 Z

   F24H9/00 A

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-206830(P2012-206830)

(22)【出願日】2012年9月20日

(65)【公開番号】特開2014-62660(P2014-62660A)

(43)【公開日】2014年4月10日

【審査請求日】2015年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今井 誠士

【審査官】 柿沼 善一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１８０４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４６−０１７３８１（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 米国特許第０６１６７７１５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００４−２１８９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１６１２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６５６０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ ７／００

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｆ２８Ｄ ７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱流体と、上水として利用されない第１被加熱流体と、上水として利用される第２被加熱流体の間で熱交換する三流体熱交換器であって、
第１流路と、
第１流路の周囲を覆うように配置された第２流路と、
外壁面が第２流路の外壁面と接するように配置された第３流路を備えており、
第１流路に第１被加熱流体が流れ、第２流路に加熱流体が流れ、第３流路に第２被加熱流体が流れるように構成されている三流体熱交換器。

【請求項2】

前記加熱流体が、ヒートポンプサイクルの冷媒である請求項１の三流体熱交換器。

【請求項3】

前記第１被加熱流体が、暖房端末との間で循環する暖房用水である請求項１の三流体熱交換器。

【請求項4】

前記第２被加熱流体が、給湯栓に供給する給湯用水である請求項１の三流体熱交換器。

【請求項5】

前記第３流路が、前記第２流路の鉛直上方に配置されている請求項１の三流体熱交換器。

【請求項6】

前記第１流路の中心が、前記第２流路の中心よりも鉛直上方にオフセットして配置されている請求項１の三流体熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三流体熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、加熱流体と、第１被加熱流体と、第２被加熱流体の間で熱交換する三流体熱交換器が開示されている。この三流体熱交換器では、第１被加熱流体が流れる配管と、第２被加熱流体が流れる配管の両方を、加熱流体が流れる配管の内部に配置している。このような構成とすることで、加熱流体と第１被加熱流体の間の伝熱面積と、加熱流体と第２被加熱流体の間の伝熱面積の両方を大きく確保することができ、それぞれについて高い加熱効率を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−６５６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

第１被加熱流体や第２被加熱流体を上水として利用する場合には、加熱流体との間でのクロスコネクションの発生が問題となる。特許文献１の三流体熱交換器では、腐食等によって第１被加熱流体や第２被加熱流体の配管が損傷すると、加熱流体との間でクロスコネクションを発生して、第１被加熱流体や第２被加熱流体に加熱流体が混合してしまう。そこで、加熱効率が良好であり、かつクロスコネクションの発生を防止することができる三流体熱交換器が期待されている。

【0005】

本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、加熱効率が良好であり、かつクロスコネクションの発生を防止することができる三流体熱交換器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書は、加熱流体と、上水として利用されない第１被加熱流体と、上水として利用される第２被加熱流体の間で熱交換する三流体熱交換器を開示する。その三流体熱交換器は、第１流路と、第１流路の周囲を覆うように配置された第２流路と、外壁面が第２流路の外壁面と接するように配置された第３流路を備えており、第１流路に第１被加熱流体が流れ、第２流路に加熱流体が流れ、第３流路に第２被加熱流体が流れるように構成されている。

【0007】

上記の三流体熱交換器では、第１被加熱流体が流れる第１流路の周囲を覆うように、加熱流体が流れる第２流路が配置されている。これによって、第１被加熱流体と加熱流体の間で大きな伝熱面積を確保し、高い加熱効率で第１被加熱流体を加熱することができる。

【0008】

上記の三流体熱交換器では、第２被加熱流体が流れる第３流路と、加熱流体が流れる第２流路は、互いの外壁面が接するように配置されている。これによって、第２流路および第３流路の一方の外壁面に腐食等によって損傷が生じた場合であっても、第２流路および第３流路の他方の外壁面によって、加熱流体と第２被加熱流体の混合を防ぐことができる。上水として利用される第２被加熱流体と加熱流体の間でのクロスコネクションの発生を防止することができる。

【0009】

上記の三流体熱交換器では、加熱流体としてヒートポンプサイクルの冷媒を用いることができる。また、上記の三流体熱交換器では、第１被加熱流体として、暖房端末との間で循環する暖房用水を用いることができる。また、上記の三流体熱交換器では、第２被加熱流体として、給湯栓に供給する給湯用水を用いることができる。

【0010】

上記の三流体熱交換器は、第３流路が第２流路の鉛直上方に配置されているように構成することができる。加熱流体が三流体熱交換器を通過する間に凝縮する場合、加熱流体は第２流路の内部で気相と液相が混合した状態となり、第２流路の下部に液体状の加熱流体が流れ、第２流路の上部に気体状の加熱流体が流れる。この場合、加熱流体は温度低下に伴う顕熱を放熱するだけではなく、凝縮に伴う潜熱についても放熱する。第２流路内部に潜熱放熱により生じた凝縮液膜は、重力および液膜の表面張力により第２流路の下部に偏在し、第２流路の上部の凝縮液膜は極めて薄くなる。上記の三流体熱交換器では、第３流路が第２流路の鉛直上方に配置されているので、第３流路を流れる第２被加熱流体と、第２流路の上部を流れる気体状の加熱流体の間で熱抵抗となる凝縮液膜が排水・薄膜化され、凝縮液膜表面温度が第２被加熱流体に近い温度まで低下し、第２被加熱流体の加熱効率を向上することができる。

【0011】

上記の三流体熱交換器は、第１流路の中心が、第２流路の中心よりも鉛直上方にオフセットして配置されているように構成することができる。加熱流体が三流体熱交換器を通過する間に凝縮する場合、加熱流体は第２流路の内部で気相と液相が混合した状態となり、第２流路の下部に液体状の加熱流体が流れ、第２流路の上部に気体状の加熱流体が流れる。この場合、加熱流体は温度低下に伴う顕熱を放熱するだけではなく、凝縮に伴う潜熱についても放熱するから、気体状の加熱流体との間での伝熱面積を大きくするほど、加熱効率は向上する。上記の三流体熱交換器では、第１流路の中心が第２流路の中心よりも鉛直上方にオフセットして配置されているので、第１流路を流れる第１被加熱流体と、第２流路の上部を流れる気体状の加熱流体の間で大きな伝熱面積を確保することができる。第１被加熱流体の加熱効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施例の三流体熱交換器５８を組み込んだ給湯暖房システム２の構成を模式的に示す図である。

【図2】実施例の三流体熱交換器５８の外観を示す斜視図である。

【図3】図２のＡ−Ａ断面についての横断面図である。

【図4】変形例の三流体熱交換器５８についての図２のＡ−Ａ断面についての横断面図である。

【図5】第２管１０４の上部に気体状の冷媒が流れ、第２管１０４の下部に液体状の冷媒が流れる場合の、図２のＡ−Ａ断面についての横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（実施例）
図１は、本実施例の三流体熱交換器５８が組み込まれる給湯暖房システム２を示している。給湯暖房システム２は、タンクユニット４と、ヒートポンプユニット６と、熱源機ユニット８と、制御装置１００を備えている。

【0014】

ヒートポンプユニット６は、ヒートポンプ５０と、給湯用水循環ポンプ２２を備えている。ヒートポンプ５０は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ_２冷媒）を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器（蒸発器）５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、三流体熱交換器５８と、膨張弁６０を備えるヒートポンプサイクルである。

【0015】

空気熱交換器５４は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。空気熱交換器５４には、膨張弁６０を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器５４は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。

【0016】

圧縮機６２には、空気熱交換器５４を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機６２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機６２によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機６２は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、三流体熱交換器５８に送り出す。

【0017】

三流体熱交換器５８には、圧縮機６２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述のタンク水循環路２０内の水（以下では給湯用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。さらに、三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述の第２暖房加熱路８４内の水（以下では暖房用水ともいう）との間で熱交換を行うことができる。冷媒は、三流体熱交換器５８での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。

【0018】

膨張弁６０には、三流体熱交換器５８を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁６０を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁６０を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器５４に送られる。

【0019】

ヒートポンプ５０において、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８において、タンク水循環路２０内の給湯用水、又は、第２暖房加熱路８４内の暖房用水が加熱される。

【0020】

タンクユニット４は、タンク１０を備えている。タンク１０は、ヒートポンプ５０によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで給湯用水が貯留される。

【0021】

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、ヒートポンプユニット６の給湯用水循環ポンプ２２が介装されている。ヒートポンプユニット６において、ヒートポンプ５０を作動させて、給湯用水循環ポンプ２２を駆動すると、タンク１０の下部の給湯用水が三流体熱交換器５８に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。タンク１０の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。

【0022】

水道水導入路２４は、上流端が給湯暖房システム２の外部の水道水供給源３２に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、第１給湯路３６の途中に接続されている。

【0023】

第１給湯路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、第１給湯路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。第１給湯路３６と第２導入路２４ｂの接続部には、混合弁３０が介装されている。混合弁３０は、タンク１０の上部から第１給湯路３６へ流入する高温の給湯用水の流量と、第２導入路２４ｂから第１給湯路３６へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の第１給湯路３６は、熱源機ユニット８の給湯加熱路３７を通過して、第２給湯路３９へ接続している。第１給湯路３６と第２給湯路３９の間は、熱源機バイパス路３３によって接続されている。熱源機バイパス路３３にはバイパス弁３４が介装されている。第２給湯路３９の下流端は給湯栓３８に接続されている。

【0024】

熱源機ユニット８は、シスターン７０と、暖房用バーナ８２と、給湯用バーナ８１を備えている。シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン７０には、暖房往路７２の上流端が接続されている。暖房往路７２には、暖房用水循環ポンプ７４が介装されている。暖房用水循環ポンプ７４を駆動すると、シスターン７０内の暖房用水が暖房往路７２に流れ込む。

【0025】

暖房往路７２の下流端は、第１暖房加熱路７３と、低温暖房循環路７５に分岐している。低温暖房循環路７５には、低温暖房機７８が取り付けられる。本実施例の低温暖房機７８は、例えば床暖房機である。低温暖房機７８は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。第１暖房加熱路７３には、暖房用バーナ８２が介装されている。暖房用バーナ８２は、第１暖房加熱路７３内の暖房用水を加熱する。第１暖房加熱路７３の下流端は、高温暖房循環路７７と追い焚き循環路７９に分岐している。高温暖房循環路７７には、高温暖房機７６が取り付けられる。本実施例の高温暖房機７６は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房機７６は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。低温暖房循環路７５と高温暖房循環路７７は、それぞれの下流端で合流して、第２暖房加熱路８４の上流端へ接続している。

【0026】

第２暖房加熱路８４の下流端は、ヒートポンプユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、暖房復路９６の上流端へ接続している。暖房復路９６は、下流端が熱源機ユニット８のシスターン７０に接続している。

【0027】

追い焚き循環路７９には、追い焚き熱動弁８３と、追い焚き熱交換器９７が介装されている。追い焚き熱動弁８３は、追い焚き循環路７９を開閉する。追い焚き熱交換器９７では、追い焚き循環路７９を流れる暖房用水と、浴槽水循環路９１を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路７９の下流端は、暖房復路９６に接続している。

【0028】

浴槽水循環路９１の上流端は、浴槽９８の底部に接続している。浴槽水循環路９１の下流端は、浴槽９８の側部に接続している。浴槽水循環路９１には、浴槽水循環ポンプ９９が介装されている。浴槽水循環ポンプ９９が駆動すると、浴槽９８の底部から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器９７を通過して、浴槽９８の側部へ戻される。

【0029】

給湯加熱路３７には、給湯用バーナ８１が介装されている。給湯加熱路３７の給湯用バーナ８１よりも下流側から、浴槽注湯路４０が分岐している。浴槽注湯路４０には、浴槽注湯路４０を開閉する注湯電磁弁４２が介装されている。浴槽注湯路４０の下流端は、浴槽水循環ポンプ９９に接続している。

【0030】

制御装置１００は、タンクユニット４、ヒートポンプユニット６、熱源機ユニット８の各構成要素の動作を制御する。

【0031】

給湯暖房システム２は、以下のように、蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、湯はり運転および追い焚き運転を実施することができる。

【0032】

（蓄熱運転）
蓄熱運転では、タンク１０内の給湯用水をヒートポンプ５０で加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に戻す。蓄熱運転を実行する際には、制御装置１００は圧縮機６２およびファン５６を駆動してヒートポンプ５０を作動させるとともに、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。

【0033】

圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、給湯用水循環ポンプ２２の駆動により、タンク水循環路２０内をタンク１０内の給湯用水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された給湯用水が三流体熱交換器５８を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、蓄熱運転を終了する。

【0034】

（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯運転は、上記の蓄熱運転と並行して行うこともできる。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６を介して給湯栓３８に供給される。

【0035】

制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから第１給湯路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された給湯用水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯路３６内で混合される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。一方、制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ８１によって第１給湯路３６を通過する水を加熱する。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ８１の出力を制御する。

【0036】

（暖房運転）
暖房運転は、ヒートポンプ５０によって暖房用水を加熱し、高温となった暖房用水を用いて低温暖房機７８や高温暖房機７６によって暖房する運転である。利用者によって暖房運転の実行が指示されると、制御装置１００は、暖房用水循環ポンプ７４を回転させる。さらに、制御装置１００は、圧縮機６２を駆動する。これによって、三流体熱交換器５８で加熱された暖房用水が、シスターン７０を経て、低温暖房機７８や高温暖房機７６に供給される。さらに、制御装置１００は、必要に応じて暖房用バーナ８２を作動する。これにより、高温暖房機７６には、暖房用バーナ８２での加熱によってさらに高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、低温暖房機７８に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房機７６に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、ヒートポンプ５０の動作や、暖房用バーナ８２の出力が調整される。

【0037】

（湯はり運転）
湯はり運転は浴槽９８に湯はりをする運転である。利用者が湯はり運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、注湯電磁弁４２を開く。注湯電磁弁４２が開くと、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６、浴槽注湯路４０、浴槽水循環路９１を介して浴槽９８に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路４０に供給される水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽９８に供給される水の水量が湯はり設定水量に達すると、湯はり運転を終了する。

【0038】

（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽９８に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。利用者が追い焚き運転の開始を指示すると、給湯暖房システム２は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、浴槽水循環ポンプ９９を駆動する。また、追い焚き熱動弁８３を開いて、暖房用水循環ポンプ７４を駆動する。これにより、浴槽９８の底部から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器９７で暖房用水との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽９８の側部へ戻される。追い焚き運転においては、暖房用バーナ８２による暖房用水の加熱が行われる。

【0039】

（三流体熱交換器の構成）
図２および図３に示すように、三流体熱交換器５８は、主に、第１管１０２と、第２管１０４と、第３管１０６から構成されている。図２に示すように、三流体熱交換器５８は、これらの配管を組み合わせたものを、らせん状に捲回することで形成されている。

【0040】

図３に示すように、第１管１０２は小口径の配管から構成されており、第２管１０４は大口径の配管から構成されている。第１管１０２は第２管１０４の内部を通過するように配置されている。言い換えると、第１管１０２と第２管１０４によって、二重管が形成されている。第３管１０６は第１管１０２とほぼ同じ口径の配管から構成されている。第２管１０４と第３管１０６は、外壁面同士が接する状態で、互いにロウ付けされている。第３管１０６は第２管１０４の鉛直上方に配置されている。

【0041】

本実施例の三流体熱交換器５８では、第１管１０２には第２暖房加熱路８４の暖房用水が流れ、第２管１０４には冷媒循環路５２の冷媒が流れ、第３管１０６にはタンク水循環路２０の給湯用水が流れる。暖房用水は低温暖房機７８や高温暖房機７６との間で循環しており、上水として利用されない。給湯用水は給湯栓３８や浴槽９８に供給され、上水として利用される。図２に示すように、第１管１０２の上流端および下流端は第２管１０４の外部へ露出しており、それぞれ暖房用水入口１０２ａおよび暖房用水出口１０２ｂを構成している。第２管１０４の上流端および下流端には、それぞれ冷媒入口１０４ａおよび冷媒出口１０４ｂが形成されている。第３管１０６の上流端および下流端には、それぞれ給湯用水入口１０６ａおよび給湯用水出口１０６ｂが形成されている。図２に示すように、三流体熱交換器５８の一方の端部（図２の右上の端部）には、第１管１０２の暖房用水入口１０２ａと、第２管１０４の冷媒出口１０４ｂと、第３管１０６の給湯用水入口１０６ａが形成されている。三流体熱交換器５８の他方の端部（図２の右下の端部）には、第１管１０２の暖房用水出口１０２ｂと、第２管１０４の冷媒入口１０４ａと、第３管１０６の給湯用水出口１０６ｂが形成されている。従って、三流体熱交換器５８において、第３管１０６を流れる給湯用水と第２管１０４を流れる冷媒は互いに対向流として流れ、かつ第１管１０２を流れる暖房用水と第２管１０４を流れる冷媒も互いに対向流として流れる。

【0042】

本実施例の三流体熱交換器５８では、加熱流体である冷媒が流れる流路が、被加熱流体である暖房用水が流れる流路の周囲を覆うように配置されている。このような構成とすることによって、暖房用水と冷媒の間で大きな伝熱面積を確保することができる。よって、冷媒による暖房用水の加熱効率を高めることができる。

【0043】

本実施例の三流体熱交換器５８では、加熱流体である冷媒が流れる流路の外壁面である第２管１０４と、被加熱流体である給湯用水が流れる流路の外壁面である第３管１０６が、互いに外面が接するように配置されている。このような構成とすることによって、第２管１０４および第３管１０６の一方に腐食等により損傷が生じた場合であっても、第２管１０４および第３管１０６の他方によって、給湯用水と冷媒とが混合することを防ぐことができる。上水として利用される給湯用水と冷媒との間でクロスコネクションが発生することを防ぐことができる。そのため、高い安全性を確保することができる。

【0044】

本実施例では、加熱流体である冷媒は三流体熱交換器５８を通過する間に凝縮する。従って、冷媒は第２管１０４の内部で気相と液相が混合した状態となり、図５の（ａ）に示すように、第２管１０４の下部に液体状の冷媒が流れ、第２管１０４の上部に気体状の冷媒が流れる。この際に、冷媒は温度低下に伴う顕熱だけではなく、凝縮に伴う潜熱についても放熱するから、気体状の冷媒との間での伝熱面積を大きくするほど、加熱効率は向上する。

【0045】

本実施例の三流体熱交換器５８では、第３管１０６が第２管１０４の鉛直上方に配置されている。このような構成とすることによって、第２管１０４の内部に生成される凝縮液膜が、第３管１０６と外接する近傍において薄膜化される。そのため、凝縮液膜の熱抵抗が低減され、第３管１０６を流れる給湯用水の加熱効率を向上することができる。

【0046】

なお、図４に示すように、第２管１０４の中心に対して、第１管１０２の中心が上方にオフセットするように、第１管１０２と第２管１０４を配置してもよい。図５の（ｂ）に示すように、第２管１０４の中心に対して第１管１０２の中心が上方にオフセットするように配置すると、第２管１０４の上部を流れる気体状の冷媒と第１管１０２を流れる暖房用水との間で大きな伝熱面積を確保することができる。そのため、第１管１０２を流れる暖房用水の加熱効率を向上することができる。

【0047】

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【0048】

上記の実施例では、三流体熱交換器５８が第１管１０２と、第２管１０４と、第３管１０６の３つの伝熱管によって構成される場合について説明したが、加熱流体の流路と、第１被加熱流体の流路と、第２被加熱流体の流路が形成されるものであれば、どのような種類の熱交換器についても本願の発明を適用することができる。

【0049】

上記の実施例では、三流体熱交換器５８がらせん状に捲回されて形成された構成について説明したが、三流体熱交換器５８はどのような全体形状に形成されていてもよく、例えば渦巻状に捲回されて形成されていてもよい。

【0050】

上記の実施例では、第３管１０６を流れる給湯用水と第２管１０４を流れる冷媒が互いに対向流として流れ、かつ第１管１０２を流れる暖房用水と第２管１０４を流れる冷媒も互いに対向流として流れる構成について説明したが、第１管１０２を流れる暖房用水と、第２管１０４を流れる冷媒と、第３管１０６を流れる給湯用水が、互いに並行流として流れる構成としてもよい。

【0051】

上記の実施例では、加熱流体としてヒートポンプ５０の冷媒を用いる場合について説明したが、これ以外にも、例えば発電装置からの排熱を回収する冷媒などを加熱流体として用いてもよい。

【0052】

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0053】

２ 給湯暖房システム
４ タンクユニット
６ ヒートポンプユニット
８ 熱源機ユニット
１０ タンク
２０ タンク水循環路
２２ 給湯用水循環ポンプ
２４ 水道水導入路
２４ａ 第１導入路
２４ｂ 第２導入路
３０ 混合弁
３２ 水道水供給源
３３ 熱源機バイパス路
３４ バイパス弁
３６ 第１給湯路
３７ 給湯加熱路
３８ 給湯栓
３９ 第２給湯路
４０ 浴槽注湯路
４２ 注湯電磁弁
５０ ヒートポンプ
５２ 冷媒循環路
５４ 空気熱交換器
５６ ファン
５８ 三流体熱交換器
６０ 膨張弁
６２ 圧縮機
７０ シスターン
７２ 暖房往路
７３ 第１暖房加熱路
７４ 暖房用水循環ポンプ
７５ 低温暖房循環路
７６ 高温暖房機
７７ 高温暖房循環路
７８ 低温暖房機
７９ 追い焚き循環路
８１ 給湯用バーナ
８２ 暖房用バーナ
８３ 追い焚き熱動弁
８４ 第２暖房加熱路
９１ 浴槽水循環路
９６ 暖房復路
９７ 追い焚き熱交換器
９８ 浴槽
９９ 浴槽水循環ポンプ
１００ 制御装置
１０２ 第１管
１０２ａ 暖房用水入口
１０２ｂ 暖房用水出口
１０４ 第２管
１０４ａ 冷媒入口
１０４ｂ 冷媒出口
１０６ 第３管
１０６ａ 給湯用水入口
１０６ｂ 給湯用水出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】