JP2010007936A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて設置性に優れ、しかも軽量化、低コスト化を実現できるヒートポンプ給湯機を提供する。
【解決手段】図示しない圧縮機、水−冷媒熱交換器、絞り弁、空気−冷媒熱交換器などを環状に接続して構成された冷凍サイクル及び空気−冷媒熱交換器に空気を送る送風機を内蔵したヒートポンプユニット３０１と、貯湯タンク６、混合弁、電磁弁、循環ポンプなどを配管で接続して構成されたタンクユニット４０１とを備え、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１を一体および分離設置可能とし、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１を一体設置するときは、タンクユニット４０１にヒートポンプユニット３０１を載置し、固定するもので、極めて設置性に優れ、しかも軽量化、低コスト化を実現できる。
【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ヒートポンプ給湯機に関するものである。

従来のヒートポンプ給湯機としては、冷凍サイクルを具備したヒートポンプユニットと、タンク回路を具備したタンクユニットから構成された分離型のヒートポンプ給湯機がある（例えば、特許文献１参照）。

以下に、従来の分離型のヒートポンプ給湯機について説明する。

従来のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、アルミフィンと銅管から成る水−冷媒熱交換器、絞り弁、空気−冷媒熱交換器などを環状に接続して冷媒を充填して構成された冷凍サイクルを内蔵したヒートポンプユニットと、貯湯タンクと、混合弁、電磁弁、循環ポンプなどを配管で接続して構成された水回路から構成されたタンクユニットから構成され、冷凍サイクルで湯を生成して、貯湯タンクに貯湯し、その貯湯を蛇口や浴槽などの給湯端末に給湯するものである。
特開２００５−１４７６１６号公報

しかしながら、上記従来の分離型のヒートポンプ給湯機は、効率が良くランニングコスト（電気代）が安いという反面、タンクユニットが大きく、狭いところには設置し難いという課題があった。

その課題を解決するために、湯切れ耐力を確保してタンクユニットを小さくして、ヒートポンプユニットの加熱能力を増大すると、昼間の追い焚き比率が多くなり、夜間電力に比べてランニングコストが高くなると共に、ヒートポンプユニットへの材料投入量が増大して、ヒートポンプ給湯機の価格がアップするという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、安価な構成で、設置性に優れ、かつ軽量化を図った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、圧縮機、水−冷媒熱交換器、絞り弁、空気−冷媒熱交換器から構成された冷凍サイクルを有するヒートポンプユニットと、貯湯タンク、循環ポンプから構成された水回路を有するタンクユニットとを備え、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットを一体設置および分離設置可能とし、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットを一体設置するときは、前記タンクユニットに前記ヒートポンプユニットを載置し、固定するようにしたことを特徴とするもので、ヒートポンプユニットとタンクユニットを一体および分離して設置できるので、極めて設置性に優れ、しかも軽量化が図れ、又、ヒートポンプユニットが分離型のヒートポンプ給湯機のそれと共通化が図れるので、新機種開発用の投資を抑えることができ、低コスト化を実現できる。

本発明のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニットとタンクユニットを一体および
分離して設置できるので、極めて設置性に優れ、しかも軽量化が図れ、又、ヒートポンプユニットが分離型のヒートポンプ給湯機のそれと共通化が図れるので、新機種開発用の投資を抑えることができ、低コスト化を実現できる。

第１の発明は、圧縮機、水−冷媒熱交換器、絞り弁、空気−冷媒熱交換器から構成された冷凍サイクルを有するヒートポンプユニットと、貯湯タンク、循環ポンプから構成された水回路を有するタンクユニットとを備え、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットを一体設置および分離設置可能とし、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットを一体設置するときは、前記タンクユニットに前記ヒートポンプユニットを載置し、固定するようにしたことを特徴とするもので、ヒートポンプユニットとタンクユニットを一体および分離して設置できるので、極めて設置性に優れ、しかも軽量化が図れ、又、ヒートポンプユニットが分離型のヒートポンプ給湯機のそれと共通化が図れるので、新機種開発用の投資を抑えることができ、低コスト化を実現できる。

第２の発明は、特に、第１の発明のヒートポンプユニットとタンクユニットを一体設置するときに、両者を、タンクユニットの上面に設けたアンカーボルトで固定するようにしたもので、ヒートポンプユニットとタンクユニットを簡単に合体することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明のヒートポンプユニットとタンクユニットを一体設置するときに、前記タンクユニットの上部の前方または後方のいずれか一方に設けたフックと、他方に設けたアンカーボルトで、両者を固定するようにしたもので、ヒートポンプユニットとタンクユニットを簡単に合体できるとともに、固定方法の簡素化、さらには低コスト化を図ることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明のヒートポンプユニットの側面に、タンクユニットから延設された配管が接続される接続部を設け、前記接続部を覆う配管接続部カバーの高さを、前記ヒートポンプユニットのそれと略同じとしたもので、合体設置した場合のヒートポンプ給湯機のデザイン性の向上を図ることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の空気−冷媒熱交換器を構成するフィンと管をアルミ製としたもので、ヒートポンプ給湯機本体の軽量化や低コスト化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冷凍サイクルに充填される冷媒として、二酸化炭素を用いたもので、Ｒ４１０Ａなどのフロンに対して温暖化係数を低減でき、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ヒートポンプ給湯機の概略図であり、タンクユニットの内部を透したものである。尚、従来のヒートポンプ給湯機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。

尚、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の回路構成は、従来例と同一なので、その説明を省略する。

図１において、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、タンクユニット４０１と
ヒートポンプユニット３０１を、設置現場の状況に応じて、一体にして設置或いは、分離して設置できるようにしたもので、特に、一体にして設置するときは、タンクユニット４０１の上部にヒートポンプユニット３０１を載置し、タンクユニット４０１の上面の前後に２本ずつ設けたアンカーボルト２１と、ナット２２とで固定するようにしたものである。

ヒートポンプユニット３０１の一側面には、タンクユニット４０１から延設された配管（図示せず）とヒートポンプユニット３０１との接続部５００が設けられ、その接続部５００は、ヒートポンプユニット３０１の側面に固着された配管接続部カバー５０１で覆われている。

以上のように構成された本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の動作を以下に説明する。

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、絞り弁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。タンク回路では、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７ａ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。

リモコンの風呂注湯スイッチ（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７ｂにより水と混合されて目標温度にされ、風呂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、風呂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、本実施の形態においては、従来の貯湯式の分離型のヒートポンプ給湯機のヒートポンプユニットと少なくとも同一仕様の本体外装品を用いたヒートポンプユニット３０１を、タンクユニット４０１の上部へ搭載できる構造にしているので、分離型のヒートポンプ給湯機のヒートポンプユニットと共通化が図れ、新機種開発用の投資を抑えることができ、低コスト化を図ることができる。また、前記タンクユニット４０１の上面にアンカーボルト２１を配設し、ナット２２で固定することによって、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１を簡単に一体設置も分割設置もすることができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の概略図である。尚、
上記第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機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。

本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と、上記第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機とは、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１の固定方法と、配管接続部カバーの形状と、空気−冷媒熱交換器４の材質が異なるもので、その異なる構成のみについて図２を用いて説明する。

まず、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１を一体化する際の固定方法について説明する。第１の実施の形態では、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１の固定は、タンクユニット４０１の上面の前後にアンカーボルト２１を２本ずつ配設して、ナット２２で固定したが、本実施の形態では、タンクユニット４０１の上部の前方にフック２３を設け、そのフック２３に、ヒートポンプユニット３０１の前部の下縁を引っ掛けた後、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１の後部を、第１の実施の形態同様にアンカーボルト２１とナット２２で固定するようにしたものである。なお、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１の後部を、フック２３で固定し、前部を、アンカーボルト２１とナット２２で固定するようにしてもよい。

また、上記第１の実施の形態では、配管接続部カバー５０１の高さは、ヒートポンプユニット３０１の高さより低いが、本実施の形態では、ヒートポンプユニット３０１の高さと同じに設定している。

また、本実施の形態では、空気−冷媒熱交換器４を、アルミ製のフィン（図示せず）と管（図示せず）で構成している。

以上のように、本実施の形態においては、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１を、タンクユニット４０１の上部の、前方または後方のどちらか一方にフック２３を配設し、他方にアンカーボルト２１を配設して固定する構成にしたことにより、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１を簡単に合体できるとともに、固定方法の簡素化、さらには低コスト化を図ることができる。

また、ヒートポンプユニット３０１の配管接続口側の側面に、前記ヒートポンプユニットと略同じ高さの配管接続部カバー５０１を設けたことにより、ヒートポンプユニット３０１とタンクユニット４０１を合体設置した場合の、ヒートポンプ給湯機のデザイン性の向上を図ることができる。

また、ヒートポンプユニット３０１の空気−冷媒熱交換器４のフィンと管をアルミ製にしたことにより、ヒートポンプ給湯機の軽量化や低コスト化を図ることができる。

また、冷凍サイクルに充填される冷媒として、二酸化炭素を用いるようにすれば、Ｒ４１０Ａなどのフロンに対して温暖化係数を低減でき、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、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニットとタンクユニットを一体および分離して設置できるので、極めて設置性に優れ、しかも軽量化が図れ、又、ヒートポンプユニットが分離型のヒートポンプ給湯機のそれと共通化が図れるので、新機種開発用の投資を抑えることができ、低コスト化を実現できるもので、家庭用の給湯機や、業務用の給湯装置などに適している。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の概略図 本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯機の概略図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 水−冷媒熱交換器
３ 絞り弁
４ 空気−冷媒熱交換器
５ 送風機
６ 貯湯タンク
７ａ、７ｂ 混合弁
８ 電磁弁
９ 循環ポンプ
１４ 蛇口
１５ 浴槽
３０１ ヒートポンプユニット
４０１ タンクユニット

Claims (6)

1. 圧縮機、水−冷媒熱交換器、絞り弁、空気−冷媒熱交換器から構成された冷凍サイクルを有するヒートポンプユニットと、貯湯タンク、循環ポンプから構成された水回路を有するタンクユニットとを備え、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットを一体設置および分離設置可能とし、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットを一体設置するときは、前記タンクユニットに前記ヒートポンプユニットを載置し、固定するようにしたことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. ヒートポンプユニットとタンクユニットを一体設置するときに、両者を、タンクユニットの上面に設けたアンカーボルトで固定するように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. ヒートポンプユニットとタンクユニットを一体設置するときに、前記タンクユニットの上部の前方または後方のいずれか一方に設けたフックと、他方に設けたアンカーボルトで、両者を固定するように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。
4. ヒートポンプユニットの側面に、タンクユニットから延設された配管が接続される接続部を設け、前記接続部を覆う配管接続部カバーの高さを、前記ヒートポンプユニットのそれと略同じとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
5. 空気−冷媒熱交換器を構成するフィンと管をアルミ製としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
6. 冷凍サイクルに充填される冷媒として、二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。

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