JP2005164158A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで、低コストで、使い勝手の良いヒートポンプ給湯機を提供する。
【解決手段】ヒートポンプ給湯機は、縦置き形の圧縮機２、放熱器３、減圧手段４、蒸発器５を接続した冷媒循環回路と、蒸発器５に風を送る送風ファン７と、放熱器３と一体となって水を温水に変える水−冷媒熱交換器８と、水を送る水ポンプ１２と、温水を貯湯する貯湯タンク９とから構成され、圧縮機２と水−冷媒熱交換器８とを送風ファン７の下方で、且つ本体ユニット１の左方に配設し、また貯湯タンク９を本体ユニット１の右方に配設して、本体ユニット１に一体化収納し、制御装置３８が判定する冷媒循環回路の立ち上がり状態に応じて、貯湯タンク９から蛇口３２等へ給湯したり、水−冷媒熱交換器８から蛇口３２等へ直接給湯したりするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヒートポンプ方式の給湯機に関するものである。

従来、給湯機としては、ガスや石油を燃料として用い、その燃焼熱で水道水を加熱する給湯機が使用されてきた。これらは、速湯性に優れているという利点がある半面、ガス、石油といった燃料が必要でその供給が不可欠であること、燃焼後の排気ガスが大気に放出され大気汚染を招くこと、燃焼させるので不安全性を常に内在していること、燃焼時の音が大きいことなどの課題があった。特に近年増えている、エネルギー源を全て電気で行うというオール電化の住宅やマンションでは、燃料を供給する方法がないため、使用できないケースも増えてきているのが現状である。
そこで、貯湯タンクを備えた貯湯式のヒートポンプ式給湯機が開発されている。これは、燃焼による給湯機の問題を解決し、オール電化の住宅、マンションでも新たなインフラ整備を必要とせず手軽に設置することができ、ヒートポンプ式であるため、入力に対する能力は３倍以上確保することが可能となるなど熱効率が良く、運転に際しては安価な深夜電力を用いて、貯湯タンクに高温の湯を貯めることが可能となり、ランニングコストも安価となるなどと言った特長を持ち、徐々に普及してきている。
このような給湯機として、例えば特許文献１に示されるヒートポンプ式給湯機がある。このヒートポンプ式給湯機は、図４に示すように、給湯サイクル５１と冷媒サイクル５２を備える。この給湯サイクル５１は、底壁に設けられた給水口５５と上壁に設けられた給湯口５６を有する貯湯タンク５３と、熱交換路５４と、水循環用ポンプ５７とを備え、熱交換路５４と水循環用ポンプ５７が、貯湯タンク５３の取水口５９と湯入口６０とを連結する循環路５８に介設されている。また、冷媒サイクル５２は、圧縮機６５と、熱交換路５４を構成する水熱交換器６６と、減圧機構６７と、空気熱交換器６８とを順に冷媒通路６９で接続して構成する冷媒循環回路を備える。更に、給湯サイクル５１と冷媒サイクル５２は、室外側に配設されている連絡配管６２，６３にて連結される。そして、給水口５５から給水し、水循環用ポンプ５７にて循環路５８に流出させた低温水を水熱交換器６６（即ち、水熱交換路５４）で沸き上げ、給湯口５６から出湯する構成となっている。
上記ヒートポンプ式給湯機の冷媒サイクルの部分をユニット化した一例として、図５、図６に示すようなヒートポンプユニットがある。このヒートポンプユニットでは、圧縮機１０３と水−冷媒熱交換器１０４と蒸発器である空気熱交換器１０５とが冷媒循環用配管（図示せず）にて順次接続されている。そして、ユニット装置の底面を支持する基板１１３の上部が、騒音防止用の遮音板１１４によって区画され、一方の区画には縦置き形の圧縮機１０３が搭載され、他方の区画である送風回路内には、送風ファン１１５と、送風ファン１１５の背面に位置する空気熱交換器１０５と、送風ファン１１５の下に位置する水−冷媒熱交換器１０４とが搭載されている。
また、例えば特許文献２には、横置き形圧縮機を送風ファンの下方に設置し、室外ユニットの外郭を構成する外箱の間に収納することにより、コンパクト化を図る空気調和機が開示されている。
特開２００３−２２２３９２号公報 特開平５−１３３５６４号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、給湯サイクルと冷媒サイクルが分かれているので、それぞれが別個に必要であり、また、それぞれをユニット化した場合、それらのユニット寸法が大きく、かつ重量も重いために、設置場所が限られるという面があった。また、連絡配管を室外側に配設するので、凍結防水等が必要であり、施工性やコスト性に課題を有していた。
一方、図５、図６のヒートポンプユニットでは、基板上部を遮音板によって区画し、一方に圧縮機を搭載し、他方に送風ファンと空気熱交換器と水−冷媒熱交換器を搭載しているために、横に長い形状となり、設置スペースが必要となる。さらに、ヒートポンプ能力を高めるために空気熱交換器の面積を大きくしようとすると、横幅が大きくなり、設置スペースがさらに必要となるという面を持っていた。
加えて、水−冷媒熱交換器、送風ファン及び空気熱交換器が外部に、圧縮機が内部にあるために、その間をつなぐ冷媒配管を防水することが必要となり、コストアップに繋がっていた。その上、上記のような高重量となるために、施工上も住宅、マンションそのものが耐荷重性に優れたものとしなくてはならず、そのため建築費が高くなる、複雑となるなど、設置性、施工性、コスト性の面で課題を有していた。
また、特許文献２に示される室外ユニットの横置き形圧縮機は汎用的でなく、コストアップに繋がっていた。
さらに、貯湯タンク内の湯量が限られるため、人が多く集まった際などには使用湯量が多くなり、貯湯タンク内の湯量がなくなってしまう場合があり、その際には再度沸き上げを行うことが必要となるが、元来深夜電力を用いて、小能力で長時間かけて湯を貯めるという商品であるために、貯湯するまでに相当長い時間を要すること、さらに、昼間の電力を用いて運転を行うため、深夜電力利用のメリットがなくなり、電気代が多くかかることなど、使い勝手に課題があった。

したがって本発明は、コンパクトで、低コストで、使い勝手の良いヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、放熱器、減圧手段および蒸発器を順次接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させる冷媒循環回路と、前記蒸発器に送風する送風ファンと、前記放熱器と熱交換を行う水−冷媒熱交換器とを備えるヒートポンプ給湯機であって、前記圧縮機と前記水−冷媒熱交換器とを前記送風ファン下方に配設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機において、前記水−冷媒熱交換器で所定の温度に暖められた水道水を貯湯する貯湯タンクを備え、当該貯湯タンクと前記圧縮機と前記水−冷媒熱交換器とを一体型の本体ユニットに収納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機において、前記貯湯タンクを前記本体ユニットの一方の側方に配し、前記圧縮機と前記水−冷媒熱交換器とを前記本体ユニットの他方の側方に配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機において、前記蒸発器を前記水−冷媒熱交換器の上方に中間基板を介して配設し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３のいずれかに記載のヒートポンプ給湯機において、前記圧縮機を縦置き形としたことを特徴とする。
請求項６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機において、前記圧縮機の側方に前記水−冷媒熱交換器に送水する水ポンプを配設したことを特徴とする。
請求項７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機において、前記水−冷媒熱交換器で暖められた前記水道水は、前記貯湯タンクに給湯されると共に、前記貯湯タンクを介さずに給湯端末へ直接通水するように構成したことを特徴とする。
請求項８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機において、前記貯湯タンクが当たる前記本体ユニット後方に外方向へ張り出す膨らみ部を設けたことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項１から請求項８のいずれかにのヒートポンプ給湯機において、前記冷媒として炭酸ガスを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、送風ファンの下方に、圧縮機、水−冷媒熱交換器、水ポンプを配することにより、本体ユニットの横幅を狭くすることを可能とし、設置面積を大きく減ずることができ、設置自由度が大きく向上する。
特に、貯湯タンクを備え、この貯湯タンクを右方に配し、圧縮機、水−冷媒熱交換器、水ポンプを左方に配することにより、内部空間が有効に使え、本体寸法を大きくしなくても、貯湯タンクの容量を大きくすることが可能となる。
さらに、ヒートポンプ能力を高め、貯湯タンクを介さないで、ヒートポンプ単独の運転で給湯運転をするために、蒸発器である空気熱交換器の面積を大きくするために上方へ延伸しても、設置面積はまったく変わらないようにすることができ、その分高さ方向に貯湯タンクの容量を増すことができ、設置自由度を向上させつつ、使用性を向上させることが可能となる。
さらに、圧縮機、水−冷媒熱交換器と配置上の干渉のない貯湯タンクは、本体ユニット後方が外方へ張り出すように配設していることにより、本体設置必要スペースに影響が出ない範囲で、貯湯タンクを極力大きくすることができ、低温時にも速湯性を確保することが可能となる。
加えて、圧縮機と水−冷媒熱交換器を同一区画内に配することができ、防水関連の部品が不要となると共に、配管長を短くすることも可能となリ、配管経路での熱ロスを減じ、効率向上を図ると共に、コスト面でも低下させることが可能となる。これにより、瞬間湯沸かしの性能を向上させ、広い能力幅と、優れた制御性を有する、瞬間湯沸かし型のヒートポンプ給湯機を安価に提供することが可能となる効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態によるヒートポンプ給湯機は、圧縮機と水−冷媒熱交換器とを送風ファン下方に配設したものである。本実施の形態によれば、本体ユニットの横寸法を短くすることを可能とし、コンパクトなヒートポンプ給湯機とすることができる。また、圧縮機と水−冷媒熱交換器とを最短距離で繋ぐことを可能とし、配管ロスを軽減することにより、熱効率を高く維持することができる。
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機おいて、水−冷媒熱交換器で所定の温度に暖められた水道水を貯湯する貯湯タンクを備え、当該貯湯タンクと圧縮機と水−冷媒熱交換器とを一体型の本体ユニットに収納したものである。本実施の形態によれば、一体型の本体ユニットに収納することにより、防水性を確保することができ、安全性に優れた製品とすることができる。また、運転立ち上がり当初は貯湯タンクから給湯し、圧縮機が最適運転周波数になった後には、ダイレクトに給湯するという瞬間湯沸かし型のヒートポンプ給湯機とすることが可能となる。
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機おいて、貯湯タンクを本体ユニットの一方の側方に配し、圧縮機と水−冷媒熱交換器とを本体ユニットの他方の側方に配したものである。本実施の形態によれば、ユニット内部空間を有効に活用することができ、ユニット寸法を大きくしなくても大容量の貯湯タンクを設置することができる。
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機おいて、蒸発器を水−冷媒熱交換器の上方に中間基板を介して配設したものである。本実施の形態によれば、中間基板を介して、水−冷媒熱交換器を蒸発器の下方に配したことにより、水−冷媒熱交換器の大きさを本体奥行き寸法の全てを用いて大きく構成することが可能となり、ヒートポンプ性能の向上を図ることができる。これにより、ヒートポンプの立ち上がりの悪さを補い、速湯性を高めることが可能となるとともに、ＣＯＰの向上を図り、電気代によるランニングコストの低減、地球環境への負荷の低減を図ることが可能となる。
本発明の第５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機おいて、圧縮機を縦置き形としたものである。本実施の形態によれば、圧縮機を汎用的な縦置き形とすることにより、コストダウンを実現することができる。また、縦置き形の圧縮機であることにより、冷媒中のオイル量を減ずることも可能となり、冷媒中にオイルが混じったことによる、ヒートポンプ能力の低下を防ぐことが可能となり、能力確保ができる。
本発明の第６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機おいて、圧縮機の側方に水−冷媒熱交換器に送水する水ポンプを配設したものである。本実施の形態によれば、騒音源、震動源である圧縮機や水ポンプを近い位置に配設することにより、どちらにも共通の防音、防振対策を同時に行うことが可能となり、防音、防振へかかる材料費の合理化ができ、機器のコストダウンにつながる。
本発明の第７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機おいて、水−冷媒熱交換器で暖められた水道水は、貯湯タンクに給湯されると共に、貯湯タンクを介さずに給湯端末へ直接通水するように構成したものである。本実施の形態によれば、水−冷媒熱交換器で暖められた水道水は、貯湯タンクに給湯することができるとともに、一方で貯湯タンクを介さずに蛇口やシャワー等の給湯端末へ直接通水されるので、速湯性に優れ、使い勝手が良く、湯切れの心配もないヒートポンプ給湯機を提供することができる。
本発明の第８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機おいて、貯湯タンクが当たる本体ユニット後方に外方向へ張り出す膨らみ部を設けたものである。本実施の形態によれば、膨らみ部を利用して貯湯タンクを本体ユニット後方へ張り出すように配設して貯湯タンク前方を空けることにより、この空けた部分に例えば給湯回路部品を配設して本体の薄型化を実現することができ、施工性、設置性の大幅な向上を図ることが可能となる。
本発明の第９の実施の形態は、第１から第８の実施の形態によるヒートポンプ給湯機おいて、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、高温給湯の際の熱効率を高めると共に、冷媒が外部に漏れても、地球温暖化に及ぼす影響を、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して大幅に低減することができ、環境に優しく、リサイクル性にも優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。

以下に、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施例によって本発明が限定されるものではない。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機の回路構成図である。
本実施例のヒートポンプ給湯機は、本体ユニット１に冷媒循環回路と給湯回路とを一体に収納して構成される。この冷媒循環回路は、本体ユニット１内部に配設された縦置き形の圧縮機２と、放熱器３と、例えば電動膨張弁から成る減圧手段４と、Ｌ字形状の空気熱交換器から成る蒸発器５とが冷媒配管６で接続されて構成されている。また、蒸発器５に風を当て、蒸発能力を高めるための送風ファン７が設けられている。
一方、給湯回路は、放熱器３と熱交換を行って水道水などを温水に変える水−冷媒熱交換器８（例えば、放熱器３と一体形状となっている二重管構造の熱交換器）と、水−冷媒熱交換器８にて得た温水を貯める貯湯タンク９と、貯湯タンク９や水−冷媒熱交換器８に水道水を入水する入水管１０と、貯湯タンク９や水−冷媒熱交換器８から温水を蛇口３２や風呂３３の給湯端末に給湯する給湯管１１と、貯湯タンク９内の低温の水を送水する水ポンプ１２とから構成されている。

更に、上記給湯回路の構成について説明する。
タンク入水管１９は、入水管１０から水道水を貯湯タンク９に送る配管であり、途中にタンク入水逆止弁２０が設けられている。水道水供給管２１は、入水管１０から水−冷媒熱交換器８に水道水を直接供給する配管であり、この水道水給水管２１に逆止弁２２が設けられている。熱交給水管２３は、貯湯タンク９から水−冷媒熱交換器８に、水ポンプ１２の運転により、貯湯タンク９内の下方に貯まった低温水を送る配管であり、貯湯管２４は、水−冷媒熱交換器８で暖めた水道水を貯湯タンク９や元混合弁２７に送る配管であり、貯湯タンク側配管２４ａの途中には貯湯電磁弁２５が、また元混合弁側配管２４ｂの途中には逆止弁Ａ２８が設けられている。
また、タンク給湯管２６は、貯湯タンク９から高温水（通常は６０℃〜９０℃）を元混合弁２７へ給湯する配管であり、元混合弁２７は、貯湯管２４（元混合弁側配管２４ｂ）とタンク給湯管２６とから来る温水や水を混合させる弁であり、逆止弁Ａ２８は、元混合弁２７手前に設けられた弁である。また、先混合弁２９は、元混合弁２７を通過した温水と、入水管１０から供給される水道水とを混合し、適切な給湯温度を得る弁であり、先混合弁２９と入水管１０の間には逆流防止の逆止弁Ｂ３０が設けられている。そして、先混合弁２９にて最適温度となった温水が、注湯管３１及び給湯管１１を介して、蛇口３２や風呂３３に注湯される。
また、入水流量計３４は入水流量を測定する計器であり、給湯流量計３５は給湯流量を測定する計器である。排出弁３６は、寒冷地等にて長期間使用しない場合に、凍結防止等でタンク内の水を抜くために用いる弁であり、制御弁３７は入水流量を制御する弁である。そして、制御装置３８は、冷媒循環回路の高圧側の冷媒温度を検出し、その温度の高低から冷媒循環回路の立ち上がり状態を判定し、元混合弁２７や先混合弁２９の開度を制御する手段である。

次に、本体ユニット１に一体化収納されている冷媒循環回路及び給湯回路の各要素の配置構成について、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、図１に示すヒートポンプ給湯機の正面内観図であり、本体ユニット１を鉛直に切断し、前方から見た透視図である。
本体ユニット１内には、縦置き形の圧縮機２と、放熱器３（水−冷媒熱交換器８）と、蒸発器５と、送風ファン７と、水ポンプ１２とが、左方（即ち、本体ユニット１の一方の側方）に配されている。また、圧縮機２、放熱器３（水−冷媒熱交換器８）及び水ポンプ１２は、送風ファン７の下方に配されている。また、圧縮機２の側方に水ポンプ１２を配して、圧縮機２と放熱器３（水−冷媒熱交換器８）とを近づけて配した構成としている。
さらに、貯湯タンク９は、蒸発器５や、圧縮機２の右方（即ち、本体ユニット１の他方の側方）に配設されている。そして、入水管１０と給湯管１１は、貯湯タンク９の前方に配されている。

図３は、図１に示すヒートポンプ給湯機の平面内観図であり、図２に示す本体ユニット１を部分ごとに水平に切断し、上方から見た透視図である。
図３（ｃ）は、下方のＸ−Ｘ矢視で切断した透視図であり、圧縮機２、放熱器３（水−冷媒熱交換器８）等を示している。貯湯タンク９は、基板１３上に載置されているが、本体ユニット１後方に飛びださせており、その部分の外装部品は外側に膨らませた膨らみ部１ａを設けている。放熱器３（水−冷媒熱交換器８）は、蜷局状に巻かれており、全高をできる限り低くしつつ、配管長を長くするようにしている。入水管１０、給湯管１１は、本体ユニット１の前方であり、貯湯タンク９の前方に配されており、ここで、施工時に配管接続が行われる。
図３（ｂ）は、ほぼ中央のＹ−Ｙ矢視で切断し、上方から見た透視図であり、縦置き形の圧縮機２、蒸発器５、水ポンプ１２等が示されている。蒸発器５、水ポンプ１２は、放熱器３（水−冷媒熱交換器８）の上方に配された中間基板１４上に載置されている。中間基板１４は、例えば板金製であり、縦置き形の圧縮機２を上方に延伸するために、その右前方部分に切り欠き部１４ａを有している。
また、蒸発器５はＬ字形状となっており、貯湯タンク９の近傍まで伸ばしている。中間基板１４には水抜き穴１４ｂが設けられて、蒸発器５の凝縮水を排水処理するようになっている。そのため、中間基板１４は、水抜き穴１４ｂに向かって１度から２度の傾斜が付いており、本体ユニット１外部へ排水するようになっている。仕り切板１５は、圧縮機２や水ポンプ１２と、貯湯タンク９とを区画分けしている。
図３（ａ）は、本体ユニット１の上方のＺ−Ｚ矢視で切断し、上方から見た透視図である。中間基板１４上に中間カバー１６を取付け、その中間カバー１６上に、取付け金具１６ａを取付ける。更に、取付け金具１６ａに送風モータ台１６ｂを取付け、その送風モータ台１６ｂに送風モータ１７を取付け、その送風モータ１７に送風ファン７を取付けている。送風ファン７を回転させて蒸発器５の蒸発能力と送風能力を高めるために、ベルマウス１８が本体ユニット１に設けられている。

以下、図面に基づいて、上記ヒートポンプ給湯機の動作を説明する。
圧縮機２を運転すると、高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器３（水−冷媒熱交換器８）に送られ、水道水供給管２１を通ってきた水道水と熱交換して放熱する。これにより、貯湯管２４、元混合弁２７に流れる水道水は高温に加熱される。放熱器３から流出する冷媒は、減圧手段４にて減圧膨張され、蒸発器５に送られ、送風ファン７にて送られた空気と熱交換して、蒸発器５を通過する間に、蒸発してガス化する。このガス化した冷媒は、再度圧縮機２に吸入され、再度圧縮される過程を繰り返し、徐々に加熱された水道水は、注湯管３１、給湯管１１、蛇口３２を通り、風呂３３に注湯される。
そして、冷媒循環回路は立ち上がりが遅く、速湯性に劣っているため、貯湯タンク９によってその立ち上がりの悪さを補っている。すなわち、冷媒循環回路が立ち上がり、所定の給湯温度となるまでの間は、高温に保たれた貯湯タンク９からタンク給湯管２６を通過してきた温水と、まだ立ち上がっていない水−冷媒熱交換器８を通過してきた水（徐々に温度が上がり高温となる水）とを、元混合弁２７で混合し、さらに先混合弁２９で入水管１０を通ってきた水道水と混合して、所定の給湯を行う。
次に冷媒循環回路が立ち上がってくると、元混合弁２７の開度を調整し、貯湯タンク９からの高温の温水と、水−冷媒熱交換器８からの温水を適温に混合し、先混合弁２９に送り、さらに先混合弁２９で入水管１０を通ってきた水道水と混合して給湯する。
最終的には、貯湯タンク９からタンク給湯管２６を通過してきた温水は用いず、水道水供給管２１を通ってきた水道水を冷媒循環回路の水−冷媒熱交換器８で加熱して得た温水と、入水管１０を通ってきた水道水とを、先混合弁２９で混合し、所定の給湯を行う。即ち、制御装置３８によって、冷媒循環回路の立ち上がり状態を把握し、元混合弁２７や先混合弁２９の開度を調整し、所定温度の温水を給湯端末に供給する制御が行われる。
また、使用者が、蛇口３２を閉じるか、あるいは風呂３３に適量のお湯が溜まって給湯する必要がなくなると、水ポンプ１２を駆動させ、貯湯電磁弁２５を開き、次回の給湯運転のために、貯湯タンク９に高温の温水を貯湯する貯湯運転が行われる。

このように冷媒循環回路の立ち上がり状態に応じて、貯湯タンク９に貯めた温水を用いて給湯端末へ給湯したり、貯湯タンク９を介さずに水−冷媒熱交換器８で加熱して得た温水を給湯端末へ直接給湯したりすることができる構成としている。これにより本実施例では、リアルタイム給湯を可能とし、使用者が給湯したいときに給湯ができる速湯性能を確保することができ、使い勝手の良いヒートポンプ給湯機を提供することができる。換言すれば、この速湯性能の確保によって、貯湯タンク９の容量を貯湯式のヒートポンプ給湯機のそれよりも小さいものとすることができ、設置性の大幅な向上、コストダウン、使用性の向上を実現できることにもなる。

以上のように、本実施例のヒートポンプ給湯機では、送風ファン７の下方に、圧縮機２、放熱器３（水−冷媒熱交換器８）を配設した構成としている。これによって、本体ユニット１の横幅を狭くすることが可能になり、設置面積を大きく減ずることができる。従って、コンパクトで、設置自由度が大きく向上するヒートポンプ給湯機を提供することができる。また、本実施例では、同じ空間内で圧縮機２と水−冷媒熱交換器８とを最短距離で繋ぐことが可能であり、配管ロスを軽減することにより、熱効率を高く維持することができる。
また、本実施例では、圧縮機２、水−冷媒熱交換器３、貯湯タンク９などを、一体型の本体ユニット１に収納した構成としている。一体化することによって、配管等の防水対策が不要となり、低コストや安全性に優れた製品とすることができる。
また、図２及び図３で示しているように、貯湯タンク９を本体ユニット１の右方に配し、圧縮機２、放熱器３（水−冷媒熱交換器８）及び水ポンプ１２を左方に配した構成としている。これによって、本体ユニット１の上下左右寸法を目一杯活用することができるために、貯湯タンク９の大きさを可能な範囲で大きくすることができる。換言すれば、本体ユニット１の寸法を大きくしなくても、大容量の貯湯タンク９を設置することができる。従って、コンパクトで且つ給湯性の良いヒートポンプ給湯機を提供することができる。
なお、従来の貯湯式のヒートポンプ給湯機よりは小さくできるが、気温が低く冷媒循環回路の立ち上がりが遅い場合などには、貯湯タンク９から給湯する時間が長くなったり、湯切れを起こしたりするので、これを回避するためには、貯湯タンク９は大きい方が望ましい。それに対して、本実施例であれば、圧縮機２、水−冷媒熱交換器９、水ポンプ１２を一方（左方）に配し、他方（右方）の貯湯タンク９とは離れた位置に配していることにより、本体ユニット１の内法寸法を最大限活用して、大きな貯湯タンク９を設置できるのである。
また、本実施例では、蒸発器５を水−冷媒熱交換器８の上方に中間基板１４を介して配設した構成としている。この構成により、本体ユニット１の奥行き寸法に合わせて、水−冷媒熱交換器８（放熱器３）の寸法を目一杯に大きくすることができる。従って、水−冷媒熱交換器８（放熱器３）の熱交換面積が増えてヒートポンプ性能の向上を図ることができる。

また、本実施例では、貯湯タンク９を横（側方）に配設して全高をある程度高くすることにより、縦に長い縦置き形の圧縮機２を送風ファン７の下方に配設することを可能としている。この圧縮機２を汎用的で低コストな縦置き形とした構成により、コストダウンを実現している。また、縦置き形の圧縮機であることにより、冷媒中のオイル量を減ずることも可能となり、冷媒中にオイルが混じることによるヒートポンプ能力の低下を防ぐことができる。
また、本実施例では、圧縮機２の側方に水−冷媒熱交換器８に水を送る水ポンプ１２を配設した構成としている。この構成により、本体ユニット１の騒音源や震動源は、圧縮機２、送風ファン７及び水ポンプ１２であるが、その部位を纏めることができ、その部位に共通の防音対策を施すことが可能となる。例えば、圧縮機２と水ポンプ１２の前方の本体ユニット１内側に防音材を貼ることや、送風ファン７を固定している送風モータ台１６ｂや中間カバー１６に、防振鋼鈑を用いることなどして、振動を抑えるといった際に、共用部品として対応することが可能となる。これにより、低騒音、低振動への部品材料コストを大幅に低減することができ、機器のコストダウンに結びつけることが可能となる。
さらに、本実施例では、仕切り板１５で、貯湯タンク９と圧縮機２、水ポンプ１２を区分けしていることにより、高温となる貯湯タンクから遮熱した状態で圧縮機２、水ポンプ１２を配設でき、貯湯タンク９から受熱し、さらに自己発熱も加わり、温度が異常に上昇することを防ぐことができ、機器の信頼性を向上させることが可能となる。

また、本実施例では、本体ユニット１の貯湯タンク９後方に当たる部位に膨らみ部１ａを設け、貯湯タンク９の容量を確保している。そして、この膨らみ部１ａを貯湯タンク９の後方に飛び出させることにより、貯湯タンク９と本体ユニット１の前方との間にスペースを確保する。このスペースに、入水管１０や給湯管１１を配するとともに、その他の給湯回路の部品や配管を配することが可能となり、非常にコンパクトにまとめることができ、設置性を向上させ、コストダウンを図ることが可能となる。なお、冷媒循環回路では、蒸発器５に風を通過させて、熱交換することが必要であり、後方に一定の寸法を空けて設置するが、この膨らみ部１ａはその設置スペースに影響のない寸法としている。
また、本実施例では、冷媒として炭酸ガスを用いたヒートポンプ給湯機としている。これにより冷媒循環回路は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷媒循環回路であり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により冷媒−水熱交換器の水流路の流水を加熱する構成となり、冷媒−水熱交換器の放熱器を流れる冷媒は、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、冷媒−水熱交換器の水流路の流水により熱を奪われて温度が低下しても凝縮することがなく、冷媒−水熱交換器全域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。加えて、炭酸ガスであるので、万一冷媒が外部に漏れたとしても、地球温暖化に及ぼす影響を、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して大幅に低減することができ、環境に優しいヒートポンプ給湯機とすることができる。

以上のように、本発明は、ヒートポンプサイクルで湯を生成して給湯するヒートポンプ給湯機に適用され、例えば、家庭用の瞬間湯沸し器や、業務用の給湯装置などに適している。

本発明の第１の実施例におけるヒートポンプ給湯機の回路構成図 図１に示すヒートポンプ給湯機の正面内観図 図１に示すヒートポンプ給湯機の平面内観図 従来のヒートポンプ給湯機の回路構成図 従来のヒートポンプ給湯機（ヒートポンプユニット）の正面内観図 従来のヒートポンプ給湯機（ヒートポンプユニット）の平面内観図

符号の説明

１ 本体ユニット
１ａ 膨らみ部
２ 圧縮機
３ 放熱器
４ 減圧手段
５ 蒸発器
６ 冷媒配管
７ 送風ファン
８ 水−冷媒熱交換器
９ 貯湯タンク
１０ 入水管
１１ 給湯管
１２ 水ポンプ
１４ 中間基板
３２ 蛇口
３８ 制御装置

Claims (9)

1. 圧縮機、放熱器、減圧手段および蒸発器を順次接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させる冷媒循環回路と、前記蒸発器に送風する送風ファンと、前記放熱器と熱交換を行う水−冷媒熱交換器とを備えるヒートポンプ給湯機であって、前記圧縮機と前記水−冷媒熱交換器とを前記送風ファン下方に配設したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. 前記水−冷媒熱交換器で所定の温度に暖められた水道水を貯湯する貯湯タンクを備え、当該貯湯タンクと前記圧縮機と前記水−冷媒熱交換器とを一体型の本体ユニットに収納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機。
3. 前記貯湯タンクを前記本体ユニットの一方の側方に配し、前記圧縮機と前記水−冷媒熱交換器とを前記本体ユニットの他方の側方に配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機。
4. 前記蒸発器を前記水−冷媒熱交換器の上方に中間基板を介して配設し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機。
5. 前記圧縮機を縦置き形とし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機。
6. 前記圧縮機の側方に前記水−冷媒熱交換器に送水する水ポンプを配設し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機。
7. 前記水−冷媒熱交換器で暖められた前記水道水は、前記貯湯タンクに給湯されると共に、前記貯湯タンクを介さずに給湯端末へ直接通水するように構成し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機。
8. 前記貯湯タンクが当たる前記本体ユニット後方に外方向へ張り出す膨らみ部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機。
9. 前記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８のいずれかに記載のヒートポンプ給湯機。
   

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