JP2009085528A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

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Noriho Okaza
典穂 岡座
Yoshiki Yamaoka
由樹 山岡
Yasuhiko Isayama
安彦 諌山
Akira Fujitaka
章 藤高
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Abstract

【課題】製造コストの増大や機器の大型化をすることなく圧縮機や冷媒配管の周囲空間を断熱することで、効率よく水を加熱できるヒートポンプ給湯機を提供する。
【解決手段】蒸発器24へ送風する送風回路を形成する仕切板27と筐体外装板32とから形成され、圧縮機21を配設した圧縮機収納部111と、少なくとも前記圧縮機21を断熱材(41、43)で包囲した冷凍サイクル部品断熱部113とを備え、前記冷凍サイクル部品断熱部113の一面を構成する断熱部材43が、前記仕切板27または前記外装板32に接するとともに、前記仕切板27または前記筐体外装板32に接する断熱部材43と同一部材43または前記断熱部材に延設して設けた部材が、前記冷凍サイクル部品断熱部113の他面を構成することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【選択図】図3

Description

本発明は、加熱した湯を貯湯タンクに蓄えて給湯を行うヒートポンプ給湯機に関する。
従来のヒートポンプ給湯機について、図13を用いて説明する。ヒートポンプ給湯機は、冷凍サイクル回路を利用して水を加熱する熱源ユニット100と貯湯タンクユニット200とから構成されている。熱源ユニット100は、冷媒を高温、高圧に圧縮する圧縮機11と、圧縮機11で圧縮された冷媒により水を加熱する水冷媒熱交換器12と、水冷媒熱交換器12で冷却された冷媒を減圧する減圧器13と、減圧器13で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器14とを備えている。圧縮機11、放熱器12、減圧器13および蒸発器14は、この順番で冷媒が循環するように冷媒配管16によって相互に接続され冷凍サイクル回路を構成している。冷凍サイクル回路には、二酸化炭素(R744)が冷媒として充填されている。また、蒸発器14に隣接する形でファン15が設けられている。ファン15は、蒸発器14で冷媒と熱交換するべき空気を蒸発器14に供給する。
熱源ユニット100と貯湯タンクユニット200とは、貯湯タンクユニット200内に備えられた貯湯タンク17の下部の水が、熱源ユニット100内の水冷媒熱交換器12に供給され、その後、水冷媒熱交換器12で加熱された湯が、貯湯タンク17の上部に供給されるように、循環ポンプ18を介して水配管19により接続されている。
熱源ユニット100内において、圧縮機11や冷媒配管16に断熱材20を巻くことで、圧縮機11から周囲空気への放熱を低減し、水冷媒熱交換器12で効率よく水を加熱する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−221088号公報
しかしながら、上記の従来技術では、以下のような課題があった。圧縮機11には、冷媒配管16との接続口や、圧縮機11内の電動機に電気を供給する電線の接続口などの突起物がある。また、冷媒配管16は、圧縮機11の振動等を防止するために複雑な形状となっている。これらのことから、熱源ユニット110の製造時に、圧縮機11や冷媒配管16のそれぞれに断熱材20を巻きつけることに手間がかかり、製造コストが増大していた。
さらに、より大きな断熱効果を得るためには断熱材20の厚さを増す必要があり、圧縮機11の周囲や、冷媒配管16の周囲に大きな空間が必要となり、熱源ユニット110が大型化したり、製造コストが増大していた。
上記課題を解決するために本発明は、製造コストの増大や機器の大型化をすることなく圧縮機や冷媒配管を断熱することで、効率よく水を加熱できる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は、蒸発器へ送風する送風回路を形成する仕切板と筐体外装板とから形成され、圧縮機を配設した圧縮機収納部と、少なくとも前記圧縮機を断熱材で包囲した冷凍サイクル部品断熱部とを備え、前記冷凍サイクル部品断熱部の一面を構成する断熱部材が、前記仕切板または前記外装板に接するとともに、前記仕切板または前記筐体外装板に接する断熱部材と同一部材または前記断熱部材に延設して設けた
部材が、前記冷凍サイクル部品断熱部の他面を構成することを特徴とするヒートポンプ給湯機で、複雑な構成の圧縮機や冷媒配管を個別に断熱材を設置することなく、圧縮機や冷媒配管を収納した空間全体を断熱できるので、断熱材の設置に手間がかかり製造コストが増大したり、圧縮機の周囲や冷媒配管の周囲に大きな空間が必要となりヒートポンプ給湯機が大型化したりすることなく、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、ヒートポンプ給湯機の高効率化を図ることが出来る。
さらに、仕切板または外装板に接した部分の断熱材から延長されたシート状の断熱材で構成されているため、これらの箇所において断熱材を固定する新たな部材が必要とせず、製造コストの増大を防止できる。
本発明によれば、製造コストの増大や機器の大型化をすることなく圧縮機や冷媒配管の周囲空間を断熱することで、効率よく水を加熱できるヒートポンプ給湯機を提供できる。
第1の発明は、蒸発器へ送風する送風回路を形成する仕切板と筐体外装板とから形成され、圧縮機を配設した圧縮機収納部と、少なくとも前記圧縮機を断熱材で包囲した冷凍サイクル部品断熱部とを備え、前記冷凍サイクル部品断熱部の一面を構成する断熱部材が、前記仕切板または前記外装板に接するとともに、前記仕切板または前記筐体外装板に接する断熱部材と同一部材または前記断熱部材に延設して設けた部材が、前記冷凍サイクル部品断熱部の他面を構成することを特徴とするもので、冷凍サイクル部品断熱部の少なくとも一面の断熱材は、仕切板または外装板に接しており、冷凍サイクル部品断熱部の他の面は、仕切板、または、筐体外装板に接した断熱材と連続したシート状の断熱材で構成されているため、複雑な構成の圧縮機や冷媒配管を個別に断熱材を設置することなく、圧縮機や冷媒配管を収納した空間全体を断熱できる。
また、断熱材の設置に手間がかかり製造コストが増大したり、圧縮機の周囲や冷媒配管の周囲に大きな空間が必要となりヒートポンプ給湯機が大型化したりすることなく、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供でき、さらに、一部の断熱材は、仕切板または外装板に接した部分の断熱材から延長されたシート状の断熱材で構成されているため、これらの箇所において断熱材を固定する新たな部材が必要とせず、製造コストの増大を防止できる。
第2の発明は、仕切板または筐体外装板に接する断熱部材は、圧縮機収納部の内面側に接するように構成したことを特徴とするもので、仕切板の外面側(送風回路側)の容積を減少させることがないため、蒸発器の性能を低下させることなく、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供できる。
第3の発明は、冷凍サイクル部品断熱部の他面を構成する断熱部材は、圧縮機と制御用電装部とを区画する構成としたことを特徴とするもので、過度の温度上昇により電装品が誤作動を生じるようなことがなく、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供できる。
第4の発明は、冷凍サイクル部品断熱部の他面を構成する断熱部材は、圧縮機と蒸発器の接続配管部とを区画する構成としたことを特徴とするもので、複雑な構成となっている箇所に断熱材の設置に手間がかかり製造コストが増大することなく、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供できる。
第5の発明は、少なくとも圧縮機の最底部には、断熱部材を対向させていないことを特
徴とするもので、圧縮機のうち比較的低温となる底部近傍断熱材を省略することで、コストの増加を低減しつつ、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供できる。
第6の発明は、圧縮機の上方近傍を包囲する断熱部材の方が、圧縮機の下方近傍を包囲する断熱部材より、断熱効果が高い構成としたことを特徴とするもので、自然対流により比較的高温となる冷凍サイクル部品断熱部の上部を効率的に断熱できるために、コストの増加を低減しつつ、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供できる。
第7の発明は、仕切板または筐体外装板に接する断熱部材、あるいは、仕切板または筐体外装板に接する断熱部材および前記断熱材に延設して設けた部材の外側に、シート状の樹脂、ゴム系の防振材のいずれかを設けたことを特徴とするもので、断熱材自体がある程度の強度を備えるために、これらの箇所において断熱材を固定する新たな部材が必要とせず、さらに、製造コストの増大を防止できるとともに、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機
第8の発明は、冷凍サイクル部品断熱部内に配設された冷媒配管および/または水配管部の低温部を断熱部材で包囲することを特徴とするもので、冷媒や水が流れる冷媒配管や水配管に、冷凍サイクル部品断熱部内の熱が移動することが防止でき、さらに、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供できる。
第9の発明は、仕切板または筐体外装板に接する断熱部材、あるいは、仕切板または筐体外装板に接する断熱部材および前記断熱材に延設して設けた部材は、冷凍サイクルを構成する配管が接続された後に、前記圧縮機収納部内に挿入することを特徴とするもので、コストの増加を低減しつつ、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供できる。
第10の発明は、断熱材を、グラスウール、発泡系ウレタン、真空断熱材、吸音効果と断熱効果のあるフエルト系の吸音断熱材の少なくとも一つで構成したことを特徴とするもので、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供できる。
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。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、本実施の形態にかかるヒートポンプ給湯機の熱源ユニット110の構成概略図である。図2は、図1におけるAA’断面の断面図である。熱源ユニット110は、冷媒を高温、高圧に圧縮する圧縮機21と、圧縮機21で圧縮された冷媒により水を加熱する水冷媒熱交換器22と、水冷媒熱交換器22で冷却された冷媒を減圧する減圧器23と、減圧器23で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器24とを備えている。圧縮機21、水熱交換器22、減圧器23および蒸発器24は、この順番で冷媒が循環するように冷媒配管26によって相互に接続され冷凍サイクル回路を構成している。冷凍サイクル回路には、二酸化炭素(R744)が冷媒として充填されている。
また、蒸発器24に隣接する形でファン25が設けられている。ファン25は、蒸発器24で冷媒と熱交換するべき空気を蒸発器24に供給する。仕切板27は、ファン25が蒸発器24へ送風する送風回路の一部を形成しており、ファン25が送風する空気が、圧縮機21や減圧器23やそれらの接続配管26に当たらないように構成されている。
水熱交換器22は、冷媒入口部22a、冷媒出口部22b、水入口部22c、水出口部22dを有している。冷媒は、圧縮機21より冷媒配管26の一部を通って冷媒入口部22aから流入し、冷媒出口部22bより流出し、冷媒配管26の一部を通って、減圧器23に導入される。一方、貯湯タンクユニット(図示せず)の水は、水配管(図示せず)を通って水入口部22cから流入し、水出口部22dよりお湯となって流出し、再び、貯湯タンクユニットに戻る。
熱源ユニット110の底部は基板30により構成されている。圧縮機22、水熱交換器22、蒸発器24などの冷凍サイクル回路の主要構成要素や仕切板27は、基板30に固定されている。また、熱源ユニット110の天部は天板31により覆われている。さらに、熱源ユニット110の周囲は、蒸発器24で構成されている部分を除いて、筐体外装板32により覆われている。圧縮機収納部111は、四方を仕切板27と筐体外装板32の一部とにより仕切られ、上下を天板31の一部と基板30の一部により仕切られた空間である。
圧縮機21やファン25の駆動や回転数調整、減圧器23の開度調整を行う電装品が収納された電装品収納部28は、圧縮機収納部111の上部に設置されている。また、圧縮機21の上部には、電線接続口21aが設けられており、電装品収納部28内の電装品と電線29により接続されている。なお、圧縮機21には、スクロール式、レシプロ式、ロータリ式などの容積式の流体機構を採用できる。水冷媒熱交換器22には、二重管式、プレート式などの熱交換器が採用できる。蒸発器24は、フィンチューブ型熱交換器に代表される空気熱交換器である。
次に、本実施の形態の特徴である熱源ユニット110の圧縮機収納部111の断熱構成について、図3、図4を用いて説明する。図3は、圧縮機収納部111の断熱構成を説明する概略構成図であり、図4は、図3におけるBB’断面の断面図である。図3、図4では、簡単のため、図1、図2に記載した冷媒配管26の大部分や電線29は省略した。
図3、図4において、圧縮機収納部111はそれを構成する仕切板27や筐体外装板32の内面側に接するように設けられたシート状の断熱材で構成された冷凍サイクル部品断熱部113を有している。すなわち、仕切板27の内面側に接するように第1断熱材41と第2断熱材42が設けられている。第2断熱材42は仕切板27に接した部分から延長され、圧縮機収納部111のうち蒸発器の接続配管部112を除くように設置されている。第3断熱材43は、筐体外装板32の内面側に接した部分から延長され、圧縮機収納部111内の電装品収納部28を除くように設置されている。第4断熱材44は筐体外装板32の内面側に接するように設けられている。
なお、これらの断熱材はグラスウール、発泡系ウレタン、真空断熱材、吸音効果と断熱効果のあるフエルト系の吸音断熱材の少なくとも一つで構成されている。また、冷媒配管26や電線29などが、断熱材を貫通する箇所には穴が形成されている。
以上の構成により、圧縮機21や冷媒配管26のそれぞれに断熱材を巻きつけることなく、冷凍サイクル部品断熱部113の空間全体を断熱できるので、断熱材の設置に手間がかかり製造コストが増大したり、圧縮機21の周囲や冷媒配管26の周囲に大きな空間が必要となり熱源ユニット110が大型化したりすることなく、圧縮機21や冷媒配管26の高温部からの熱漏洩を低減し、熱源ユニット110の高効率化を図ることが出来る。さらに、第2断熱材42や第3断熱材43は、圧縮機収納部111の構成部材に接した部分から延長されたシート状の断熱材で構成されているため、これらの箇所において断熱材を固定する新たな部材が必要とせず、製造コストの増大を防止できる。
また、これらの断熱材は、圧縮機収納部111の内面側に設置されているために、例えば、仕切板27の外面側(送風回路側)の容積を減少させることがないため、蒸発器24の性能を低下させることなく、圧縮機21や冷媒配管26の高温部からの熱漏洩を低減し、熱源ユニット110の高効率化を図ることが出来る。
また、第2断熱材42は圧縮機収納部111のうち、複雑な構成となっている蒸発器24の接続配管部112を除くように設置されているために、断熱材の設置に手間がかかり製造コストが増大することなく、圧縮機21や冷媒配管26の高温部からの熱漏洩を低減し、熱源ユニット110の高効率化を図ることが出来る。
また、第3断熱材43は圧縮機収納部111内の電装品収納部28を除くように設置されている。このため、過度の温度上昇により電装品が誤作動を生じるようなことがなく、圧縮機21や冷媒配管26の高温部からの熱漏洩を低減し、熱源ユニット110の高効率化を図ることが出来る。
また、冷凍サイクル部品断熱部113において、圧縮機21の底面近傍、すなわち、基板20の一部で圧縮機収納部111が構成される面には、断熱材を設けなくてもよい。あるいは、圧縮機21の上部近傍は、全面を断熱材で覆うように構成しているのに対し、圧縮機21の底部近傍は、全面を断熱材で覆わなくてもよい。
これによれば、圧縮機21内にオイルが滞留しているため、圧縮機21のうち比較的低温となる底部近傍の断熱材や、自然対流により比較的低温となる冷凍サイクル部品断熱部113の下部の断熱材を省略することで、コストの増加を低減することと、圧縮機21や冷媒配管26の高温部からの熱漏洩を低減し、熱源ユニット110の高効率化を両立することが出来る。
また、図5において、第5断熱材45は圧縮機収納部111の上部に位置する断熱材の厚みが他の部分の厚みより厚くなっている。これによれば、自然対流により比較的高温となる冷凍サイクル部品断熱部113の上部を効率的に断熱できるために、コストの増加を低減することと、圧縮機21や冷媒配管26の高温部からの熱漏洩を低減し、熱源ユニット110の高効率化を両立することが出来る。
また、図6において、第6断熱材46はシート状の断熱材で構成された面の外側に、シート状の樹脂46Aが設けられている。なお、シート状の樹脂46Aのかわりにゴム系の防振材であってもよい。
これによれば、第6断熱材46自体がある程度の強度を備えているために、これらの箇所において断熱材を固定する新たな部材が必要とせず、さらに、製造コストの増大を防止できるとともに、圧縮機21や冷媒配管26の高温部からの熱漏洩を低減し、熱源ユニット110の高効率化を図ることが出来る。
また、図7において、第1配管断熱材51は、減圧器23出口から蒸発器24入口までの冷媒配管のうち冷凍サイクル部品断熱部113内にある配管を覆う断熱材である。また、第2配管断熱材52は、蒸発器24出口から圧縮機21入口までの冷媒配管のうち冷凍サイクル部品断熱部113内にある配管を覆う断熱材である。さらに、第3配管断熱材53は、水熱交換器22の水入口部22cを含む水配管のうち冷凍サイクル部品断熱部113内にある配管を覆う断熱材である。
これによれば、低温の冷媒が流れる減圧器23出口から蒸発器24入口までの冷媒配管
や、蒸発器24出口から圧縮機21入口までの冷媒配管、かつ/または、低温の水が流れる水熱交換器22の水入口部22cを含む水配管に、冷凍サイクル部品断熱部113内の熱が移動することが防止できるために、さらに、圧縮機21や冷媒配管26の高温部からの熱漏洩を低減し、熱源ユニット110の高効率化を図ることが出来る。
また、図8は、圧縮機収納部111の別の断熱構成を説明する概略構成図である。図8は、圧縮機収納部111の断熱構成を説明する概略構成図であり、図9は、図8におけるBB’断面の断面図である。
図8、図9において、第7断熱材61、第8断熱材62、第9断熱材63は、圧縮機21などの冷凍サイクル部品が配管26により接続されたのち、圧縮機収納部111内に挿入可能な構成となっている。具体的には、図10に示すように、第7断熱材61は、凹部61Aを有している。このため、水冷媒熱交換器22の接続部である冷媒入口部22a、冷媒出口部22b、水入口部22c、水出口部22dの配管に干渉することなく、圧縮機収納部111の上部から第7断熱材61を挿入できる。
また、図11に示すように、第8断熱材62は、凹部62Aを有している。このため、蒸発器24の接続部の配管に干渉することなく、圧縮機収納部111の上部から第8断熱材62を挿入できる。さらに、図12に示すように、第9断熱材63は、蒸発器24出口から圧縮機21入口までの冷媒配管が貫通する箇所に穴63Aと、切込み64Bを有している。このため、蒸発器24出口から圧縮機21入口までの冷媒配管に干渉することなく、圧縮機収納部111に手前から第9断熱材63を挿入できる。
これによれば、冷凍サイクル部品の配管接続後に断熱材を挿入できるために、組立作業が複雑になることがないため、製造コストの増大を防止できるとともに、圧縮機21や冷媒配管26の高温部からの熱漏洩を低減し、熱源ユニット110の高効率化を図ることが出来る。
本発明のヒートポンプ給湯機は、家庭用、業務用を問わず広い用途に適用することができる。
本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯機の熱源ユニットの概略正面図 図1のAA’断面図 本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯機の熱源ユニットの他の概略正面図 図3のBB’断面図 本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯機の熱源ユニットの他の概略正面図 本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯機の熱源ユニットの他の概略正面図 本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯機の熱源ユニットの他の概略正面図 本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯機の熱源ユニットの他の概略正面図 図8のBB’断面図 本発明の実施の形態1における断熱材を示す概略斜視図 同他の断熱材を示す概略斜視図 同他の断熱材を示す概略斜視図 従来のヒートポンプ給湯機の回路図
符号の説明
21 圧縮機
22 水冷媒熱交換器
23 減圧器
24 蒸発器
25 ファン
26 冷媒配管
27 仕切板
32 筐体外装板
41 第1断熱材
42 第2断熱材
43 第3断熱材
44 第4断熱材
111 圧縮機収納部
113 冷凍サイクル部品断熱部

Claims (10)

  1. 蒸発器へ送風する送風回路を形成する仕切板と筐体外装板とから形成され、圧縮機を配設した圧縮機収納部と、少なくとも前記圧縮機を断熱材で包囲した冷凍サイクル部品断熱部とを備え、前記冷凍サイクル部品断熱部の一面を構成する断熱部材が、前記仕切板または前記外装板に接するとともに、前記仕切板または前記筐体外装板に接する断熱部材と同一部材または前記断熱部材に延設して設けた部材が、前記冷凍サイクル部品断熱部の他面を構成することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
  2. 仕切板または筐体外装板に接する断熱部材は、圧縮機収納部の内面側に接するように構成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. 冷凍サイクル部品断熱部の他面を構成する断熱部材は、圧縮機と制御用電装部とを区画する構成としたことを特徴とする請求項1または2記載のヒートポンプ給湯機。
  4. 冷凍サイクル部品断熱部の他面を構成する断熱部材は、圧縮機と蒸発器の接続配管部とを区画する構成としたことを特徴とする請求項1または2記載のヒートポンプ給湯機。
  5. 少なくとも圧縮機の最底部には、断熱部材を対向させていないことを特徴とする請求項1または2記載のヒートポンプ給湯機。
  6. 圧縮機の上方近傍を包囲する断熱部材の方が、圧縮機の下方近傍を包囲する断熱部材より、断熱効果が高い構成としたことを特徴とする請求項1または2記載のヒートポンプ給湯機。
  7. 仕切板または筐体外装板に接する断熱部材、あるいは、仕切板または筐体外装板に接する断熱部材および前記断熱材に延設して設けた部材の外側に、シート状の樹脂、ゴム系の防振材のいずれかを設けたことを特徴とする請求項1または2記載のヒートポンプ給湯機。
  8. 冷凍サイクル部品断熱部内に配設された冷媒配管および/または水配管部の低温部を断熱部材で包囲することを特徴とする請求項1または2記載のヒートポンプ給湯機。
  9. 仕切板または筐体外装板に接する断熱部材、あるいは、仕切板または筐体外装板に接する断熱部材および前記断熱材に延設して設けた部材は、冷凍サイクルを構成する配管が接続された後に、前記圧縮機収納部内に挿入することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のヒートポンプ給湯機。
  10. 断熱材を、グラスウール、発泡系ウレタン、真空断熱材、吸音効果と断熱効果のあるフエルト系の吸音断熱材の少なくとも一つで構成したことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のヒートポンプ給湯機。
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