JP2008002778A - 一体型ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】タンク容積を確保しつつ、本体を小型化、薄型化でき、設置性向上を図ることができる一体型ヒートポンプ給湯機を提供する。
【解決手段】ヒートポンプ回路２０ｂとタンク／水回路２０ｃを収納した筐体２０ａを備え、ヒートポンプ回路２０ｂは、圧縮機１と、水−冷媒熱交換器２と、減圧弁（図示せず）と、空気−冷媒熱交換器４および送風機５などを環状に接続して冷媒を充填して構成され、タンク／水回路２０ｃは、貯湯タンク６と、混合弁（図示せず）などを接続して構成された水回路と、給水配管や給湯配管（図示せず）などを接続する配管接続部１６などから構成され、貯湯タンク６を角型または扁平型タンクで構成したもので、従来の円筒形の貯湯タンクに比べて収納性を向上することができ、タンク容積を確保しつつ本体を小型化、かつ薄型化することができ、さらには設置性向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルと、貯湯タンクや水回路を具備した一体型ヒートポンプ給湯機に関するものである。

従来の一体型ヒートポンプ給湯機として、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、非特許文献１に示された瞬間式ヒートポンプ給湯機（日立製：ＲＨＫ−２３ＢＡＶ）がある。

図７は、上記非特許文献１に記載された従来の一体型ヒートポンプ給湯機の回路構成図、図８は、同一体型ヒートポンプ給湯機の概略構成図である。

図７、図８において、従来の一体型ヒートポンプ給湯機は、圧縮機１、２１、水−冷媒熱交換器２、２２、減圧弁３、２３、空気−冷媒熱交換器４、２４および送風機５、２５などで構成された２個の冷凍サイクルと、貯湯タンク６、混合弁７、電磁弁８、給湯用の循環ポンプ９および風呂追炊き用の循環ポンプ１０などを配管で接続して構成されたタンク回路とを備え、冷凍サイクルで湯を生成して浴槽１５や蛇口１４に直接給湯する、または貯湯タンク６の貯湯を給湯するものである。

そして、この一体型ヒートポンプ給湯機は、図８に示すように、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、前記冷凍サイクルの圧縮機１、２１、減圧弁３、２３、送風機５、２５および前記タンク回路の混合弁７、電磁弁８、給湯用の循環ポンプ９などの制御装置は、貯湯タンク６の前面に配設されている。
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、上記従来の一体型ヒートポンプ給湯機の構成では、湯切れの耐力を確保するためにタンク容積をある程度確保する必要があるが、その貯湯タンク６が円筒形であるためにその収納性が悪く、本体が大きくなる、また奥行きが増大するため、狭いところには設置できないという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、貯湯タンクの収納効率をアップしてタンク容積を確保しつつ、本体を小さく、かつ薄型化でき、設置性向上を図ることができると共に電気代の低減を図ることができる一体型ヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプ回路とタンク／水回路を収納した筐体を備え、前記ヒートポンプ回路は、圧縮機と、水−冷媒熱交換器と、減圧弁と、空気−冷媒熱交換器および送風機などを環状に接続して冷媒を充填して構成され、前記タンク／水回路は、貯湯タンクと、混合弁と、電磁弁および循環ポンプなどを接続して構成された水回路と、給水配管や給湯配管などを接続する配管接続部などから構成され、前記貯湯タンクを角型または扁平型タンクで構成したもので、従来の円筒形の貯湯タンクに比べて収納性を向上することができ、タンク容積を確保しつつ本体を小型化、かつ薄型化することができ、さらには設置性向上を図ることができる。

本発明のヒートポンプ給湯機は、タンク容積を確保しつつ本体を小さく、かつ薄型化でき、設置性向上を図ることができる。

第１の発明は、ヒートポンプ回路とタンク／水回路を収納した筐体を備え、前記ヒートポンプ回路は、圧縮機と、水−冷媒熱交換器と、減圧弁と、空気−冷媒熱交換器および送風機などを環状に接続して冷媒を充填して構成され、前記タンク／水回路は、貯湯タンクと、混合弁と、電磁弁および循環ポンプなどを接続して構成された水回路と、給水配管や給湯配管などを接続する配管接続部などから構成され、前記貯湯タンクを角型または扁平型タンクで構成したもので、従来の円筒形の貯湯タンクに比べて収納性を向上することができ、タンク容積を確保しつつ本体を小型化、かつ薄型化することができ、さらには設置性向上を図ることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の筐体内の左右いずれか一方にヒートポンプ回路を、他方にタンク／水回路を収納すると共に、配管接続部を前記タンク／水回路の前面に設けたもので、給水配管や給湯配管などの接続が筐体の前方よりできるので、設置工事がきわめて容易で、しかも筐体の幅寸法が小さくなるので、狭い場所への設置が容易である。

第３の発明は、特に、第１の発明の筐体内の左右いずれか一方にヒートポンプ回路を、他方にタンク／水回路を収納すると共に、配管接続部を前記タンク／水回路の側面に設けたもので、前面作業をなくして側面配管接続が可能となり、狭小地での設置作業性の向上を図ることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の筐体内の上段にヒートポンプ回路を、下段にタンク／水回路をそれぞれ収納すると共に、配管接続部を前記タンク／水回路の前面に設けたもので、送風ファンの直径をアップでき、効率向上を図ることができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の筐体内の上段にヒートポンプ回路を、下段にタンク／水回路をそれぞれ収納すると共に、配管接続部を前記タンク／水回路の側面に設けたもので、前面作業をなくして側面配管接続が可能となり、狭小地での設置作業性の向上を図ることができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明の貯湯タンクを蛇腹状に形成したもので、貯湯タンクの収納効率をアップすると共に貯湯タンクの耐圧強度をアップすることができ、タンク容積を確保しつつ本体の小型化、かつ薄型化を測ることができ、設置性向上を図ることができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明の貯湯タンクを樹脂で成形して形成したもので、タンク容積を確保しつつ本体の小型化、かつ薄型化を測ることができると共に、形状の自由度アップ、低コスト化、耐腐食性向上を図ることができる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか一つの発明の冷媒として、二酸化炭素を用いたもので、従来のＲ４１０Ａなどのフロンに対して温暖化係数を低減でき、貯湯タンクを小さくして小型化を図るとともに、地球環境に優しいヒートポンプ給湯機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図と正面図、図２は、同一体型ヒートポンプ給湯機の回路構成図である。

図１、図２において、本実施の形態における一体型ヒートポンプ給湯機は、圧縮機１、水−冷媒熱交換器２、減圧弁３、空気−冷媒熱交換器４および送風機５などを環状に接続して冷媒を充填して構成されたヒートポンプ回路２０ｂを有している。また、貯湯タンク６、混合弁７−ｂ、７−ｃ、電磁弁８、循環ポンプ９、三方弁１１、減圧弁１２、排水弁１３を配管で接続して構成されたタンク／水回路２０ｃを具備している。

そして、図１に示すように、本実施の形態における一体型ヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプ回路２０ｂとタンク／水回路２０ｃを一つの筐体２０ａに収納し、ヒートポンプ回路２０ｂを左側に、タンク／水回路２０ｃを右側に配置すると共に、貯湯タンク６を角型または扁平型タンクで構成し、タンク／水回路２０ｃ側の前面に配管接続部１６が設けられている。なお、送風機５は、空気−冷媒熱交換器４に空気を送る機能を果たし、水−冷媒熱交換器２は凝縮器として、空気−冷媒熱交換器４は蒸発器として機能する。

以上のように構成された一体型ヒートポンプ給湯機において、図１、図２を用いて、以下その動作を説明する。

まず、貯湯タンク６に貯湯する場合（貯湯運転）について説明する。

サーミスタ（図示せず）などで貯湯タンク６の残湯量を検出し、残湯量が少なくなると、圧縮機１、送風機５および給湯用循環ポンプ９を運転して貯湯運転を開始する。冷凍サイクルでは、圧縮機１で圧縮された冷媒は、水−冷媒熱交換器２で放熱して凝縮し、減圧弁３に流入して膨張し、空気−冷媒熱交換器４で送風機５にて送られた空気と熱交換して蒸発し、ガス冷媒となる。このガス冷媒は、圧縮機１に吸入されて再び圧縮される。タンク／水回路２０ｃでは、水−冷媒熱交換器２で水を加熱して湯を生成し、この湯を貯湯側に切り換えられた三方弁１１を介して貯湯タンク６の上部から貯湯する。

次に、給湯（出湯）をする場合（給湯運転）について説明する。

蛇口１４を開けると、タンク／水回路２０ｃの水圧が低下して、貯湯タンク６の下部から水が流入し、貯湯タンク６の上部から湯が押し出され、混合弁７−ｃにより水と混合されて目標温度にされ、蛇口１４から出湯される。ここで、貯湯タンク６の残湯量が少なくなると、給湯と並行して圧縮機１および送風機５を運転して貯湯運転を開始する。そして、蛇口１４を閉じると、圧縮機１などを停止して給湯運転を終了する。

次に、風呂注湯をする場合（風呂注湯運転）について説明する。

リモコンのスイッチ（図示せず）を押すと電磁弁８が開き、上記給湯運転と同様に、タンク／水回路２０ｃの水圧が低下して、貯湯タンク６の下部から水が流入し、貯湯タンク６の上部から湯が押し出され、混合弁７−ｂにより水と混合されて目標温度にされ、浴槽１５に注湯される。ここで、残湯量が少なくなると、風呂注湯と並行して、圧縮機１および送風機５を運転して貯湯運転を開始する。そして、浴槽１５に一定量の湯を張り終えると電磁弁８を閉じて、圧縮機１などを停止して風呂注湯運転を終了する。

以上のように、本実施の形態によれば、貯湯タンク６を角型または扁平型タンクで構成しているので、従来の円筒形の貯湯タンクに比べて収納性を向上することができ、タンク
容積を確保しつつ本体を小型化、かつ薄型化することができ、さらには設置性向上を図ることができる。

また、配管接続部１６をタンク／水回路２０ｃの前面に設けたので、給水配管や給湯配管（図示せず）などの接続が筐体２０ａの前方よりでき、設置工事がきわめて容易で、しかも筐体２０ａの幅寸法が小さくなるので、狭い場所への設置が容易である。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図及び正面図である。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、図３に示すように、貯湯タンク６を角型または扁平型タンクで構成すると共に、配管接続部１６をタンク／水回路２０ｃの側面に配設したもので、他の構成は、上記第１の実施の形態と同じである。

以上のように、本実施の形態によれば、貯湯タンク６を角型または扁平型タンクで構成することにより、従来の円筒形の貯湯タンクに比べて収納性を向上することができ、タンク容積を確保しつつ本体を小型化、かつ薄型化することができ、さらに、配管接続部１６をタンク／水回路２０ｃの側面に配設することにより、前面のスペースが無い狭小地での設置において側面で配管工事作業ができるので、設置性の向上を図ることができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図及び正面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、図４に示すように、貯湯タンク６を角型または扁平型タンクで構成し、ヒートポンプ回路２０ｂを筐体２０ａ内の上段に、タンク／水回路２０ｃを下段にそれぞれ配設し、さらに配管接続部１６を、タンク／水回路２０ｃの前面に設けたもので、他の構成は、上記実施の形態と同一である。

以上のように、本実施の形態によれば、貯湯タンク６を角型または扁平型タンクで構成することにより従来の円筒形の貯湯タンクに比べて収納性を向上することができ、貯湯タンク６のタンク容積を確保しつつ本体を小型化、かつ薄型化することができ、さらに、ヒートポンプ回路２０ｂを上段に、タンク／水回路２０ｃを下段に配設することにより、送風機５の直径をアップでき、システム効率の向上、電気代の低減を図ることができる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の第４の実施の形態における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図及び正面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、図５に示すように、貯湯タンク６を角型または扁平型タンクで構成し、ヒートポンプ回路２０ｂを筐体２０ａ内の上段に、タンク／水回路２０ｃを下段にそれぞれ配設し、タンク／水回路２０ｃの側面に配管接続部１６を配設したもので、他の構成は、第３の実施の形態と同一である。

上記構成により、本体の奥行き寸法を小さくして薄型化を図ることができると共に、前面作業をなくして側面配管接続が可能となり、狭小地での設置作業性の向上を図ることが
できる。

（実施の形態５）
図６は、本発明の第５の実施の形態における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図及び正面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、図６に示すように、貯湯タンク６を蛇腹状に成形すると共に、角型または扁平型タンクにした点である。

以上のように、本実施の形態においては、貯湯タンク６を角型または扁平型タンクで構成し、さらに貯湯タンク６を蛇腹状に成形することにより、従来の円筒形の貯湯タンクに比べて耐圧強度の向上を図ることができる。さらに、貯湯タンク６を樹脂で形成すれば、種々の断面形状の貯湯タンク６を容易に成形することができ、貯湯タンク６の耐圧強度の向上と低コスト化を図ることができる。

また、上記実施の形態におけるヒートポンプ回路２０ｂの冷媒として、二酸化炭素を用いるようにすれば、従来のＲ４１０Ａなどのフロンに対して温暖化係数を低減でき、貯湯タンクを小さくして小型化を図るとともに、地球環境に優しいヒートポンプ給湯機を提供することができる。

以上のように、本発明に係る一体型ヒートポンプ給湯機は、タンク容積を確保しつつ本体を小さく、かつ薄型化でき、設置性向上を図ることができるもので、家庭用の給湯機や、業務用の給湯装置などに適している。

（ａ）本発明の実施の形態１における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図（ｂ）同一体型ヒートポンプ給湯機の正面図 同一体型ヒートポンプ給湯機の回路構成図 （ａ）本発明の実施の形態２における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図（ｂ）同一体型ヒートポンプ給湯機の正面図 （ａ）本発明の実施の形態３における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図（ｂ）同一体型ヒートポンプ給湯機の正面図 （ａ）本発明の実施の形態４における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図（ｂ）同一体型ヒートポンプ給湯機の正面図 （ａ）本発明の実施の形態５における一体型ヒートポンプ給湯機の平面図（ｂ）同一体型ヒートポンプ給湯機の正面図 従来の一体型ヒートポンプ給湯機の回路構成図 （ａ）従来の一体型ヒートポンプ給湯機の平面図（ｂ）同一体型ヒートポンプ給湯機の正面図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 水−冷媒熱交換器
３ 減圧弁
４ 空気−冷媒熱交換器
５ 送風機
６ 貯湯タンク
７ 混合弁
８ 電磁弁
９、１０ 循環ポンプ
１４ 蛇口
１５ 浴槽
２０ 一体型ヒートポンプ給湯機
２０ａ 筐体
２０ｂ ヒートポンプ回路
２０ｃ タンク／水回路

Claims (8)

1. ヒートポンプ回路とタンク／水回路を収納した筐体を備え、前記ヒートポンプ回路は、圧縮機と、水−冷媒熱交換器と、減圧弁と、空気−冷媒熱交換器および送風機などを環状に接続して冷媒を充填して構成され、前記タンク／水回路は、貯湯タンクと、混合弁と、電磁弁および循環ポンプなどを接続して構成された水回路と、給水配管や給湯配管などを接続する配管接続部などから構成され、前記貯湯タンクを角型または扁平型タンクで構成したことを特徴とする一体型ヒートポンプ給湯機。
2. 筐体内の左右いずれか一方にヒートポンプ回路を、他方にタンク／水回路を収納すると共に、配管接続部を前記タンク／水回路の前面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の一体型ヒートポンプ給湯機。
3. 筐体内の左右いずれか一方にヒートポンプ回路を、他方にタンク／水回路を収納すると共に、配管接続部を前記タンク／水回路の側面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の一体型ヒートポンプ給湯機。
4. 筐体内の上段にヒートポンプ回路を、下段にタンク／水回路をそれぞれ収納すると共に、配管接続部を前記タンク／水回路の前面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の一体型ヒートポンプ給湯機。
5. 筐体内の上段にヒートポンプ回路を、下段にタンク／水回路をそれぞれ収納すると共に、配管接続部を前記タンク／水回路の側面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の一体型ヒートポンプ給湯機。
6. 貯湯タンクを蛇腹状に形成した請求項１〜５のいずれか１項に記載の一体型ヒートポンプ給湯機。
7. 貯湯タンクを樹脂で成形して形成した請求項１〜６のいずれか１項に記載の一体型ヒートポンプ給湯機。
8. 冷媒として、二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の一体型ヒートポンプ給湯機。

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