JP2005164157A - ヒートポンプ給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ給湯装置の搬送性と設置性の向上を図る。
【解決手段】ヒートポンプ給湯装置は、圧縮機３１、放熱器３２、絞り装置３３、蒸発器３４を順次冷媒配管により接続して構成された冷媒回路と、放熱器３２と熱交換を行う水流路７３と、その熱交換によって生成される温水を蓄える第一の貯湯タンク３６及び第二の貯湯タンク３７とから構成され、これら構成要素を収容する箱体を、冷媒回路と第一の貯湯タンク３６とを収納する第一の箱体７１と、第二の貯湯タンク３７を収納する第二の箱体７２とに分離し、タンク給湯量を確保しながら個々の箱体を小型軽量化して、搬送性と設置性の向上を図ったものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ヒートポンプによって水を加熱し、所望の温水を得るヒートポンプ給湯装置に関する。

従来の給湯装置としては、ガスや石油の燃焼を用いた給湯機が使用されてきており、これらは温度立上りが早く、大能力が出せる特徴がある反面、排ガスによる大気汚染などの課題を抱えていた。これに対し、冷凍サイクルとタンク回路を備えた「瞬間式ヒートポンプ給湯機」が商品化されている。例えば、瞬間式ヒートポンプ給湯機（日立製：ＲＨＫ−２３ＢＡＶ）がある。
図５は、従来の瞬間式ヒートポンプ給湯機の構成図である。この瞬間式ヒートポンプ給湯機（非特許文献１）は、圧縮機１、放熱器２、絞り装置３、蒸発器４を環状に接続した冷媒回路に冷媒を充填して第１冷凍サイクルを構成し、同様にして圧縮機２１、放熱器２２、絞り装置２３、蒸発器２４を環状に接続した冷媒回路に冷媒を充填して第２冷凍サイクルを構成している。また、貯湯タンク６、混合弁７、電磁弁８、給湯用循環ポンプ９、風呂追焚き用循環ポンプ１０などを配管で接続してタンク回路を構成し、第１及び第２冷凍サイクルとタンク回路を１個のユニットに収納している。
そして、２個の冷凍サイクルで湯を生成して蛇口１１や浴槽１２に直接給湯し、または湯を蓄えた貯湯タンク６から給湯するものである。
週刊エアコン流通人２００３年５月１５日号（ＶＯＬ．２４−Ｎｏ．８９６）

しかしながら、上記従来の構成では、次のような課題がある。即ち、給湯能力を高めるために２個の冷凍サイクルを有し、また大きな放熱器などを有しており、コスト的に高くなると同時に、冷凍サイクルやタンク回路を全て１個のユニット内に収納した一体型で構成されているために重量が重くなり、搬送性が悪かった。また、本体高さ、幅、奥行きなどのユニットサイズが大きくなり、設置の自由度も少なく、場所によっては設置できない場合がある等の課題があった。

したがって本発明は、このような従来の課題を解決すものであり、ヒートポンプ給湯装置を軽量、コンパクトにすることよって、搬送性と設置性の向上を図ることを目的とするものである。

請求項１記載の本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、放熱器、絞り装置、および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成した冷媒回路と、前記放熱器と熱交換を行う水流路と、前記放熱器によって生成される温水を蓄える貯湯タンクとを備えたヒートポンプ給湯装置であって、前記貯湯タンクを、第一の貯湯タンクと第二の貯湯タンクで構成し、前記冷媒回路、前記水流路、前記第一の貯湯タンク、および前記第二の貯湯タンクを箱体に収納したことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置において、前記箱体を、前記冷媒回路と前記第一の貯湯タンクとを収納する第一の箱体と、前記第二の貯湯タンクを収納する第二の箱体とに分離したことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載のヒートポンプ給湯装置において、前記第一の箱体に、副放熱器と当該副放熱器と熱交換を行う副水流路とを収納したことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、前記第一の貯湯タンクまたは前記第二の貯湯タンクの少なくとも一方に加熱ヒータを設けたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、前記冷媒回路の冷媒として炭酸ガスを用いたことを特徴とする。

以上のように、本発明のヒートポンプ給湯装置は、給湯能力を向上させると同時に小型軽量化できるので、搬送性が向上すると共に、設置の自由度を向上できる効果がある。

本発明の第１の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置は、冷媒回路、水流路、第一の貯湯タンク、および第二の貯湯タンクを箱体に収納したものである。本実施の形態によれば、貯湯タンクを第一の貯湯タンクと第二の貯湯タンクで構成したことにより、貯湯量を増やすことが可能となり、給湯負荷の増大に対応できると同時に、貯湯量を増やしたことにより、冷凍サイクルによる温水生成能力を小さくできるために、給湯機本体を小型軽量化できるので、搬送性が向上すると共に、設置の自由度を向上させることができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、箱体を、冷媒回路と第一の貯湯タンクを収納する第一の箱体と、第二の貯湯タンクを収納する第二の箱体とに分離したものである。本実施の形態によれば、箱体を分離したことにより、給湯量を確保しながら一つ一つの箱体を小型軽量化できるので、搬送性が向上すると共に、設置の自由度を向上させることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、第一の箱体に、副放熱器とこの副放熱器と熱交換を行う副水流路とを収納したものである。本実施の形態によれば、副放熱器と副水流路で生成した温水を、たとえば床暖房や風呂追い焚きに利用することによって、ヒートポンプ給湯装置の高付加価値化ができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、第一の貯湯タンクまたは第二の貯湯タンクの少なくとも一方に加熱ヒータを設けたものである。本実施の形態によれば、低外気温時などヒートポンプ能力が低下した場合、あるいは給湯負荷が急激に増加した場合に、加熱ヒータに通電することにより給湯能力を高めて、温水が不足すること防止することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、冷媒回路の冷媒として炭酸ガスを用いたものである。本実施の形態によれば、万一、冷媒が外部に漏れた場合にも、地球温暖化に及ぼす影響が低くなる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。以下、図面に基づいて、上記ヒートポンプ給湯装置の構成と動作について説明する。
図１に示すヒートポンプ給湯装置の構成は、圧縮機３１，放熱器３２，絞り装置３３，蒸発器３４を順次配管で接続して冷媒を充填し、冷凍サイクルを形成している冷媒回路と、蒸発器３４に外気を送風するファン３５と、放熱器３２に市水を供給してその市水を放熱器３２で加熱し、温水を得る水流路７３と、水流路７３に配設して給水する循環ポンプ３９と、放熱器３２での熱交換によって生成した温水を蓄える第一の貯湯タンク３６及び第二の貯湯タンク３７と、第一の貯湯タンク３６及び第二の貯湯タンク３７に蓄えた温水と分岐した水流路７３から供給された市水とを混合する混合弁３８とを備え、これらの構成要素を１個の箱体７０内に収納した構成である。

次に、上記ヒートポンプ給湯装置の動作について説明する。
圧縮機３１で高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器３２に導入され、水流路７３を通って流れてきた市水と、ここで熱交換して放熱する。そして、放熱器３２で第一の水流路７３の水は、高温まで加熱されて温水となる。
放熱器３２から流出する冷媒は、絞り装置３３において減圧膨張され、蒸発器３４に送られ、ファン３５によって空気と間接的に熱交換し、蒸発器３４を流れる間に蒸発してガス冷媒となり、さらにガス冷媒は圧縮機２１に吸入され、再度圧縮される過程を繰り返す。
一方、放熱器３２で冷媒と間接的に熱交換し、高温となった温水は、第一の貯湯タンク３６及び第二の貯湯タンク３７に蓄えられる。そして、蛇口７４の開栓により、混合弁３８により、第一の貯湯タンク３６及び第二の貯湯タンク３７に蓄えられた温水と、水流路７３からの分岐水とが混合され、設定された温度の湯が出湯する。

このような第１の実施例のヒートポンプ給湯装置では、貯湯タンクを２個設けることにより、貯湯量が２倍になって湯が十分に利用できるため、冷凍サイクルによる瞬間的な給湯能力をその分小さくできる。そのため、冷媒回路の小型軽量化が可能となり、製品本体の搬送性が向上する。
また、本実施例では、貯湯量が２倍となるため、急激な給湯負荷の増加に対する対応力が向上する。そのため湯切れの不安がなくなる。
なお、本実施例では、２個の貯湯タンクを持つ構成の場合を説明したが、２個以上の貯湯タンクを持つ構成にしても良く、これらも本発明に含まれるものである。

図２は、本発明の第２の実施例におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。本実施例について、第１の実施例と同様の機能を有し、同様の作用を行うものについては同一符号を付与し、それらの説明は省略する。
本実施例のヒートポンプ給湯装置は、冷媒回路、第一の貯湯タンク３６、循環ポンプ３９、水流路７３の一部などを第一の箱体７１に収納し、第二の貯湯タンク３７、混合弁３８、水流路７３の残部などを第二の箱体７２に収納している構成である。すなわち、第一の貯湯タンク３６と第二の貯湯タンク３７とを分離し、それぞれを第一の箱体７１と第二の箱体７２とに分納した構成としている。換言すれば、第一の貯湯タンク３６を第二の箱体７２に、第二の貯湯タンク３７を第一の箱体７１に収納する構成でも良く、本体の寸法と重量を左右する貯湯タンクを分けて箱体に収納することによって、一つ一つの箱体を小型軽量化するものである。
即ち、第２の実施例のヒートポンプ給湯装置では、冷媒回路及び第一の貯湯タンク３６を収納した第一の箱体７１と、第二の貯湯タンク３７を収納した第二の箱体７２の２個に分離することによって、個々の箱体を小型軽量化できるので、搬送性を向上させると共に設置の自由度を向上させることができる。

図３は、本発明の第３の実施例におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。本実施例について、第１の実施例と同様の機能を有し、同様の作用を行うものについては、その説明を省略する。
本実施例のヒートポンプ給湯装置は、放熱器３２と絞り装置３３の間に配設した副放熱器８１と、副放熱器８１と熱交換を行う副水流路８２とを備え、第一の箱体７１の内部にそれらを収納した構成である。この副水流路８２は、たとえば風呂追い焚き端末や床暖房端末（図示せず）への給湯に利用される。
このような第３の実施例のヒートポンプ給湯装置では、副放熱器８２を設けることにより、給湯に加えて、風呂の追い焚き機能、さらには床暖房機能などを付加することができ、製品の高付加価値化が可能となる。
なお、本実施例では、副放熱器８２を放熱器４２と絞り装置４３の間に設けたが、圧縮機４１と放熱器４２の間に設けた構成でも良い。

図4は、本発明の第４の実施例におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。本実施例について、第３の実施例と同様の機能を有し、同様の作用を行うものについては、その説明を省略する。
本実施例のヒートポンプ給湯装置は、第二の貯湯タンク３７の内部に、加熱ヒータ８４を備えた構成である。
このような第４の実施例のヒートポンプ給湯装置では、外気温等の負荷変化に応じて制御装置（図示せず）から送られた通電指令により、加熱ヒータ８４が、第二の貯湯タンク内３７の温水を加熱し、給湯能力を高めることが可能となる。
なお、第１及び第２の実施例の第二の貯湯タンク３７に、加熱ヒータ８４を設ける構成でも良く、同様の効果が得られる。

本発明の第５の実施例によるヒートポンプ給湯装置（図示せず）は、第１から第４の実施例のヒートポンプ給湯装置の冷凍サイクルに、冷媒として炭酸ガスを充填した構成である。
本実施例によれば、冷媒として炭酸ガスを用いたので、万一、冷媒が洩れた場合にも、地球温暖化に及ぼす影響が極めて小さくなる効果がある。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、小型軽量で搬送性、設置性に優れ、また副放熱器を設けることにより床暖房も可能となる。そして、本発明の小型軽量化技術と多機能化技術は、小型軽量な空調機等への適用が可能となる。

本発明の第１の実施例におけるヒートポンプ給湯装置の構成図 本発明の第２の実施例におけるヒートポンプ給湯装置の構成図 本発明の第３の実施例におけるヒートポンプ給湯装置の構成図 本発明の第４の実施例におけるヒートポンプ給湯装置の構成図 従来の瞬間式ヒートポンプ給湯機の構成図

符号の説明

３１ 圧縮機
３２ 放熱器
３３ 絞り装置
３４ 蒸発器
３５ ファン
３６ 第一の貯湯タンク
３７ 第二の貯湯タンク
３８ 混合弁
３９ 循環ポンプ
７０ 箱体
７１ 第一の箱体
７２ 第二の箱体
７３ 水流路
７４ 蛇口
８１ 副放熱器
８２ 副水流路
８４ 加熱ヒータ

Claims (5)

1. 圧縮機、放熱器、絞り装置、および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成した冷媒回路と、前記放熱器と熱交換を行う水流路と、前記放熱器によって生成される温水を蓄える貯湯タンクとを備えたヒートポンプ給湯装置であって、前記貯湯タンクを、第一の貯湯タンクと第二の貯湯タンクで構成し、前記冷媒回路、前記水流路、前記第一の貯湯タンク、および前記第二の貯湯タンクを箱体に収納したことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
2. 前記箱体を、前記冷媒回路と前記第一の貯湯タンクとを収納する第一の箱体と、前記第二の貯湯タンクを収納する第二の箱体とに分離したことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
3. 前記第一の箱体に、副放熱器と当該副放熱器と熱交換を行う副水流路とを収納したことを特徴とする請求項2に記載のヒートポンプ給湯装置。
4. 前記第一の貯湯タンクまたは前記第二の貯湯タンクの少なくとも一方に加熱ヒータを設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
5. 前記冷媒回路の冷媒として炭酸ガスを用いたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
   

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