JP2010175223A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】風路室内に水冷媒熱交換器を配設した構成において、ファンと空気熱交換器との間を流れる空気の流れを妨害しない空間に水冷媒熱交換器を配置することで、水冷媒熱交換器による通風抵抗を低減し、空気熱交換器の能力向上を図ることが可能なヒートポンプ給湯機を提供する。
【解決手段】圧縮機２、水冷媒熱交換器３、膨張弁４及び空気熱交換器５が順次配管で接続された冷媒回路と、空気熱交換器５に空気を通過させるためのファン６と、冷媒回路及びファン６を内部に収納する筐体１と、筐体１内を機械室２０と風路室３０とに分離するセパレーターとを備え、機械室２０内に圧縮機と膨張弁４とを配置し、風路室３０内に水冷媒熱交換器３、空気熱交換器５、ファン６及びファン６の風路を形成するベルマウス４１ａを配置し、ベルマウス４１ａの外周に水冷媒熱交換器３を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、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、底面パネル上の後方側に配設された空気熱交換器と、空気熱交換器の前方に配置され、空気熱交換器に通風させるファンと、前記空気熱交換器及び前記ファンを内部に備える風路室と、冷媒と液状熱媒体（湯水）との熱交換を行なう水冷媒熱交換器とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１において、水冷媒熱交換器は風路室の通風と遮蔽されるように水冷媒熱交換器カバーに覆われており、水冷媒熱交換器カバーで覆われた状態で、風路室内において空気熱交換器の後流側下方に配設されている。また、空気熱交換器は複数列のフィンチューブ熱交換器で構成されている。

従来のヒートポンプ給湯機は、上述したように水冷媒熱交換器を風路室内に設置する形態が一般的である。しかし、水冷媒熱交換器は風路室内で障害物となり、空気熱交換器を通過する空気の流れを妨害する。水冷媒熱交換器を風路室の後流側下方に配置した構造では、特に空気熱交換器の下方部の流れを妨害する。このため、空気熱交換器の性能を十分に発揮できない。この課題に対して、特許文献１のヒートポンプ給湯機では、空気熱交換器を構成する複数列のフィンチューブ熱交換器のうち、内側列（すなわちファンと対向する側）のフィンチューブ熱交換器の下方部を、外側列のフィンチューブ熱交換器の下方部より所定長さだけ短く構成している。この構成とすることで、空気熱交換器下方部の空気流れを改善している。

特許第３７７２８８１号公報（第５頁、第２図）

しかしながら、特許文献１のヒートポンプ給湯機は、空気熱交換器の内側列の下方部を短くしているため、空気熱交換器の設置空間があるにもかかわらず、空気熱交換器を小さく構成していることとなり、熱交換効率が低下する課題があった。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、風路室内に水冷媒熱交換器を配設した構成において、ファンと空気熱交換器との間を流れる空気の流れを妨害しない空間に水冷媒熱交換器を配置することで、水冷媒熱交換器による通風抵抗を低減し、空気熱交換器の能力向上を図ることが可能なヒートポンプ給湯機を得ることを目的とする。

本発明に係るヒートポンプ給湯機は、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁及び空気熱交換器が順次配管で接続された冷媒回路と、空気熱交換器に空気を通過させるための送風機と、冷媒回路及び送風機を内部に収納する筐体と、筐体内を機械室と風路室とに分離するセパレーターとを備え、機械室内に圧縮機と膨張弁とを配置し、風路室内に水冷媒熱交換器、空気熱交換器、送風機及び送風機の風路を形成するベルマウスを配置し、ベルマウスの外周に水冷媒熱交換器を配置したものである。

本発明のヒートポンプ給湯機によれば、水冷媒熱交換器を空気の流れのない空間であるベルマウスの外周に配置するようにしたため、空気熱交換器の通風が水冷媒熱交換器で妨害されるのを防止できる。よって、空気熱交換器全体の伝熱面積を有効に熱交換に使用でき、効率の良い運転が可能となる。

本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の平面図である。 図１の断面図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の概略斜視図である。 図１の要部の分解斜視図である。 図４の断熱部材８のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の冷媒回路の概略図である。 従来のベルマウスの説明図である。 ベルマウスと水冷媒熱交換器との配置関係を説明するための平面図である。 図１の断熱部材８の他の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機の冷媒回路の概略図である。 本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図（その１）である。 本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図（その２）である。 本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図（その３）である。 本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図である。 本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図である。 本発明の実施の形態５に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図である。

実施の形態１．
図６は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の冷媒回路の概略図である。
冷媒回路は、圧縮機２、水冷媒熱交換器３、膨張弁４及び空気熱交換器５が、順次配管１０ａ〜１０ｄで接続されて構成されている。また、空気熱交換器５に空気を通過させるための送風機としてのファン６が設けられている。

次に、冷媒回路の動作について説明する。圧縮機２で高温高圧に圧縮された冷媒は、水冷媒熱交換器３に流入する。水冷媒熱交換器３には、図示しないポンプ等によって送水された水が水配管１１ａから流入している。このため、水配管１１ａからの水と圧縮機２からの高温高圧の冷媒とが熱交換し、水が加熱されて温水となり水配管１１ｂから流出する。また、高温高圧の冷媒は水との熱交換により冷却され、低温高圧状態となって膨張弁４に流入する。そして、冷媒は膨張弁４で低圧状態に減圧され、空気熱交換器５に流入する。

空気熱交換器５に流入した低温低圧の冷媒は、ファン６により送風される空気と熱交換して加熱され、蒸発してガス化する。そして、ガス化された冷媒は、空気熱交換器５から流出して圧縮機２へ吸入される。以上によりヒートポンプサイクルが構成されている。

図１は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の概略斜視図であり、主要な構成部品のみを示している。図４は、図１の要部の分解斜視図である。図５は、図４の断熱部材８のＢ−Ｂ断面図である。なお、以下では、図１の手前側をヒートポンプ給湯機の前方側、奥側を後方側として説明する。
ヒートポンプ給湯機は、筐体１内に、圧縮機２と、水冷媒熱交換器３と、膨張弁４と、空気熱交換器５と、ファン６と、ファン６を駆動するファンモータ７とを備えている。また、ヒートポンプ給湯機には更に、水冷媒熱交換器３が埋設された断熱部材８と、ファン６及びファンモータ７を支持する支持台９とを備えている。

筐体１は、図３及び図４に示すように、底面パネル１ａ上に、前面パネル１ｂと、左右側面及び背面を構成する各側面パネル１ｃが装着され、これらの天面を天面パネル１ｄで覆うことにより構成されている。底面パネル１ａ上にはセパレーター１０が立設されており、筐体１内を左右方向（長手方向）に機械室２０と風路室３０とに区画している。機械室２０には圧縮機２と膨張弁４とが配置され、風路室３０には水冷媒熱交換器３と、空気熱交換器５と、ファン６と、ファンモータ７と、断熱部材８と、支持台９とが配置されている。

空気熱交換器５は、平面視略Ｌ字状に折曲されたフィンチューブ型熱交換器で構成され、風路室３０の後方に配置されており、筐体１の背面に沿う背面部５ａと、曲げ部５ｂと、筐体１の側面に沿う平面部５ｃとを有している。支持台９は板状部材を底面パネル１ａ上に立設して上部を前方に折曲した構成を有し、空気熱交換器５の手前に配置され、前面パネル１ｂと底面パネル１ａとに固定されている。そして、この支持台９にファン６及びファンモータ７が固定されている。

筐体１の前面パネル１ｂは、図４に示すように風路室３０内のファン６により空気を外部に排出するための円形状の開口１２を有している。断熱部材８は、直方体状の断熱材８ａの上部を円弧状に切り欠いた形状を有し、断熱部材８において開口１２に対応する部分には、奥行き方向に貫通する開口４１が穿設されている。この円筒状の開口４１の内周面は、空気熱交換器５を通過した空気を開口１２から排出する風路となるベルマウス４１ａとして機能する。

断熱部材８は、図５に示すように断熱材８ａの表面全体が樹脂又は金属製の保護カバー８ｂで覆われており、ファン取り付け時等に、ファン６で断熱材８ａの表面が破損するのを防止し、破損による空気流れ悪化による騒音増加等の防止を図っている。

このように構成された断熱部材８は、図２に示すように支持台９に設けられたリブ１２ａ（筐体１の天面パネル１ｄに設けたリブでもよい）と、筐体１の底面パネル１ａに立設されたリブ１２ｂとにより位置決めされ、図示しない固定手段により底面パネル１ａと支持台９（筐体１の天面パネル１ｄでもよい）とに固定されている。すなわち断熱部材８は、その底部と上部とで筐体１に直接的又は間接的に固定された構成となっている。また、断熱部材８のセパレーター１０側の端面は、図１に示すようにセパレーター１０側に延出されてセパレーター１０に接触するように構成されており、圧縮機２と水冷媒熱交換器３とを接続する接続配管１０ａが断熱部材８から露出するのを防止している。これにより、配管放熱を低減する効果がある。

水冷媒熱交換器３は、配管３ａを螺旋状に巻回して略円筒状を成すように構成されており、断熱部材８内に埋設されている。すなわち、本例では、ベルマウス４１ａの外周に、水冷媒熱交換器３を配置した構成を有している。なお、図示省略しているが、配管３ａは水が流れる配管と冷媒が流れる配管とを有し、両配管が接触した状態で螺旋状に巻回されている。

ベルマウス４１ａの外周の環状領域は、言わばファン６の気流から隔離された空間であり、デッドスペースである。このスペースに水冷媒熱交換器３を配置することにより、風路室３０を大きくすることなく、水冷媒熱交換器３による通風抵抗の低減効果、引いては空気熱交換器５の能力向上効果が得られている。

また、水冷媒熱交換器３は、ベルマウス４１ａの外周のデッドスペース内において最大限の巻数で配管３ａが巻回された構成を有している。具体的には、前面パネル１ｂの近傍からファン６の羽根の奥行き方向の端部近傍に至るまで配管３ａが巻回されて構成されている。このように、デッドスペース内において、可能な限り水冷媒熱交換器３を大きく構成することにより、高い熱交換効率を得ることが可能となっている。

ところで、従来のベルマウスは、気流損失を低減するため、図７に示すように気流入口部を広げた構造となっており、前面パネル１ｂを絞り加工して一体成形されているのが一般的である。図７に示すベルマウス構造において、単純にベルマウス４１ａの外周に、ベルマウス４１ａの形状に沿うように水冷媒熱交換器３の配管を巻回させた構成とすると、製造時及びメンテナンス時に作業性の低下を招く。すなわち、製造時及びメンテナンス時に前面パネル１ｂのつけ外しを行う際に、水冷媒熱交換器の配管が気流入口部に引っかかってしまい、作業がしづらくなる。この点に対する対策を図った場合と、本例の構造の場合とを、次の図８を用いて比較する。

図８は、ベルマウスと水冷媒熱交換器との配置関係を説明するための平面図で、図中、実線が本例の水冷媒熱交換器３の配管３ａ、点線が従来のベルマウス構造における水冷媒熱交換器の配置位置を示している。
前面パネル１ｂのつけ外しの作業性を考慮すると、従来構造の場合、図８の点線に示すように、ベルマウス４１ａの気流入口部の開口の直径よりも大きく水冷媒熱交換器３の配管を巻回させる必要がある。このため、筐体１のコンパクト化が難しい。これに対し、本例では、ベルマウス４１ａ自体を断熱部材８で構成し、断熱部材８に水冷媒熱交換器３を埋設した構成としたので、図８中の矢印ａで示すように水冷媒熱交換器３の内径を小さくすることができ、コンパクト化が可能である。また、本構成とすることで、前面パネル１ｂ付け外しの際の作業性も向上する。更に、前面パネル１ｂから絞り加工部を削除することで加工費を低減できる効果も得られる。

次に、筐体１内の各要素の具体的な配管接続について説明する。
機械室２０と風路室３０とを分離するセパレーター１０には、両室に分けて配置された各要素を接続するための複数の貫通穴（図示せず）が形成されており、各貫通穴に接続配管が貫通されて各要素同士を接続している。具体的には、機械室２０側に設けた圧縮機２と風路室３０に設けた水冷媒熱交換器３とがセパレーター１０の貫通穴を介して接続配管１０ａで接続されている。また、風路室３０側に設けた水冷媒熱交換器３と機械室２０側に設けた膨張弁４とがセパレーター１０の貫通穴を介して接続配管１０ｂで接続されている。また、膨張弁４と空気熱交換器５とが接続配管１０ｃで接続され、空気熱交換器５と圧縮機２とが接続配管１０ｄで接続されている。なお、セパレーター１０に設けた各貫通穴と、その貫通穴を通過する各接続配管１０ａ、１０ｂとは、貫通穴と接続配管との間の隙間を介して機械室２０と風路室３０との間で気流が生じないように、例えばロウ付けにより隙間を気密に保つように構成されている。

筐体１外部と接続される水配管１１ａ、１１ｂのそれぞれは、水冷媒熱交換器３と接続されている。水配管１１ａ、１１ｂが貫通するセパレーター１０の各貫通穴に関しても、接続配管１０ａ、１０ｂが通過する貫通穴と同様に、ロウ付け等により隙間部分を気密に保つように構成されている。

以上のように本実施の形態１によれば、水冷媒熱交換器３を空気の流れに影響されないベルマウス４１ａの外周に配置するようにしたので、従来のように空気熱交換器５を通過する空気の流れを水冷媒熱交換器３によって妨害することが無い。このため、空気熱交換器全体の伝熱面積を有効に熱交換に使用でき、空気熱交換器５の性能を十分に発揮することが可能となる。また、従来のように空気熱交換器５の下方部の通風を良好にするために空気熱交換器５の下部を一部削除するといった対応が不要であるため、空気熱交換器５の伝熱面積を確保でき、空気熱交換器５の性能を十分に発揮することが可能となる。その結果、ヒートポンプ給湯機の性能向上を図ることが可能となり、効率の良い運転が可能で、省エネにも効果がある。

また、ベルマウス４１ａの外周のデットスペースに水冷媒熱交換器３を配置し、水冷媒熱交換器３を断熱部材８に埋設した構成とし、断熱部材８でベルマウスを形成したので、筐体１のコンパクト化が可能である。

また、圧縮機２と水冷媒熱交換器３とを接続する接続配管１０ａの一部は、断熱部材８内に埋設されているが、断熱部材８のセパレーター１０側の端面を、セパレーター１０側に延出してセパレーター１０に接触又は近接するように構成したので、以下の効果が得られる。すなわち、接続配管１０ａがむき出しで露出する長さを低減し、配管放熱を低減することが可能である。

また、断熱部材８は、断熱材８ａの表面全体を樹脂又は金属保護カバー８ｂで覆った構成としているため、ファン取り付け時等にベルマウス４１ａをファン６で破損するのを防止でき、破損による空気流れ悪化による騒音増加等を防ぐことが可能である。なお、本例では、断熱材８ａの表面全体を樹脂又は金属保護カバー８ｂで覆った構成とした例を示したが、図９に示すように、少なくとも風路側表面（ベルマウス４１ａとなる表面）が樹脂又は金属の保護カバー８ｂで覆われていれば良く、必ずしも断熱材８ａの表面全体が覆われていなくても良い。但し、断熱材８ａと保護カバー８ｂとを一体化する構成上、断熱材８ａの表面全体を覆う構成とする方が実際の製造上、容易であるため好ましい。

また、水冷媒熱交換器３が埋設された断熱部材８を、その底部と上部とで、筐体１に直接的又は間接的に固定したので、圧縮機２の振動に伴う水冷媒熱交換器３の揺れを低減でき、全体として振動音の低減が可能である。また、断熱部材８内に水冷媒熱交換器３を埋設し、その断熱部材８を底面パネル１ａに固定することで水冷媒熱交換器３をベルマウス周囲に位置させるようにしたので、水冷媒熱交換器３を支える配管強度を低くすることができ、コストを低減する効果がある。

また、水冷媒熱交換器３を、ベルマウス４１ａの外周のデッドスペース内において最大限の巻数で配管３ａを巻回した構成とし、デッドスペース内において、可能な限り水冷媒熱交換器３を大きく構成するようにしたため、高い熱交換効率を得ることが期待できる。

なお、本例では水冷媒熱交換器３を略円状に巻回するように構成したが、略矩形状に巻回するように構成してもよい。この場合、略円状とする場合に比べて４隅の角部をベルマウス４１ａから離れた位置とすることができる。このため、水冷媒熱交換器３の配管３ａの熱が断熱材８ａを通じてベルマウス表面から放熱する放熱量を低減する効果がある。

実施の形態２．
実施の形態２のヒートポンプ給湯機は、図１及び図２に示した実施の形態１のヒートポンプ給湯機に、更に高低圧熱交換器５０を追加した構成である。

図１０は、本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機の冷媒回路の概略図である。図１０において、図６と同一部分には同一符号を付す。
実施の形態２のヒートポンプ給湯機の冷媒回路は、空気熱交換器５と圧縮機２との間に高低圧熱交換器５０が配置されている。高低圧熱交換器５０は、圧縮機２に吸入される低圧冷媒が通過する低圧側配管と膨張弁４へ流入する高圧冷媒が通過する高圧側配管とを備えた二重管熱交換器で構成されており、高圧側配管を通過する冷媒と低圧側配管を通過する冷媒とが互いに熱交換する構成となっている。

次に、冷媒回路の動作について説明する。圧縮機２で高温高圧に圧縮された冷媒は、水冷媒熱交換器３に流入する。水冷媒熱交換器３には、図示しないポンプ等によって送水された水が水配管１１ａから流入している。このため、水配管１１ａからの水と圧縮機２からの高温高圧の冷媒とが熱交換し、水が加熱されて温水となり水配管１１ｂから流出する。また、高温高圧の冷媒は水との熱交換により冷却され、低温高圧状態で高低圧熱交換器５０の高圧側配管に流入する。高圧側配管に流入した低温高圧冷媒は、低圧側配管の低圧冷媒と熱交換して更に冷却された後、膨張弁４で低温低圧の冷媒とされ、空気熱交換器５に流入する。

空気熱交換器５に流入した低温低圧の冷媒は、ファン６により送風される空気から吸熱し、蒸発してガス化する。そして、空気熱交換器５から流出した低圧冷媒は、高低圧熱交換器５０の低圧側配管に流入し、高低圧熱交換器５０の高圧側配管と熱交換して加熱ガス化した後、圧縮機２に吸入される。以上によりヒートポンプサイクルが構成されている。

このように構成された実施の形態２のヒートポンプサイクルは、高低圧熱交換器５０を追加したことによって、圧縮機吸入温度が上昇し、圧縮機吐出温度も上昇する。そして、吐出温度の上昇に伴い、水冷媒熱交換器３の入口の冷媒温度も上昇するため、冷媒と水との温度差が大きくなる。従って、高低圧熱交換器５０により、冷媒と水の温度差が大きくなり、その分、高圧を下げることができ、実施の形態１に比べてサイクル効率の高いヒートポンプ給湯機を実現できる。

図１１〜図１３は、本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図である。以下、図１１を参照して筐体１内の各要素の配置について説明する。
実施の形態２のヒートポンプ給湯機は、高低圧熱交換器５０以外の要素の配置位置は実施の形態１と同様であるため、ここでは高低圧熱交換器５０の配置位置を説明する。
高低圧熱交換器５０は、風路室３０内の断熱部材８に埋設される。その埋設位置は、水冷媒熱交換器３の外周に配管を螺旋状に巻回して配置（図１１参照）するか、ベルマウス下部に配置（図１２参照）するか、ベルマウス４１ａの外周で且つ水冷媒熱交換器３の風上に配管を巻回して配置（図１３参照）する。なお、ベルマウス下部に配置する場合には、例えば配管を筐体１の底面パネル１ａに沿って螺旋状に旋回させるような構成とすることができる。

図１１〜図１３に示した高低圧熱交換器５０の各配置位置は、図２と比較して明かなように、ベルマウス４１ａの外周の空き領域、つまり断熱部材８において水冷媒熱交換器３が埋設されていない空き領域部分である。このように空き領域部分に配置するため、断熱部材８の設置スペースを有効に活用して高低圧熱交換器５０を追加できる。すなわち、筐体１を大きくすることなく高低圧熱交換器５０を追加でき、サイクル効率の高いヒートポンプ給湯機を実現することが可能である。

次に、筐体１内の各要素の配管接続について説明する。
機械室２０と風路室３０とを分離するセパレーター１０には、両室に分けて配置された各要素を接続するための複数の貫通穴が形成されており、各貫通穴に接続配管が貫通されて各要素同士を接続している。具体的には、機械室２０側に設けた圧縮機２と風路室３０に設けた水冷媒熱交換器３とがセパレーター１０の貫通穴を介して接続配管１０ａで接続されている。また、機械室２０側に設けた圧縮機２と風路室３０に設けた高低圧熱交換器５０の低圧側配管出口とがセパレーター１０の貫通穴を介して接続配管１０ｅで接続されている。また、空気熱交換器５と高低圧熱交換器５０の低圧側配管入口とがセパレーター１０の貫通穴を介して接続配管１０ｆを介して接続されている。更に、機械室２０側に設けた膨張弁４と風路室３０側に設けた高低圧熱交換器５０の高圧側配管出口とがセパレーター１０の貫通穴を介して接続配管１０ｇで接続されている。

また、水冷媒熱交換器３と高低圧熱交換器５０の高圧側配管入口とは、断熱部材８内部で接続配管１０ｈにより接続される。また、膨張弁４と空気熱交換器５とは機械室２０内で接続配管１０ｃで接続されている。

なお、セパレーター１０に設けた各貫通穴は、その貫通穴を通過する接続配管との間の隙間を介して機械室２０と風路室３０との間で気流が生じないように、例えばロウ付けにより隙間を気密に保つように構成されている。

筐体１外部と接続される水配管１１ａ、１１ｂは、セパレーター１０の貫通穴を通して断熱部材８内部の水冷媒熱交換器３と接続されており、冷媒配管と同様に機械室２０及び風路室３０間の気流を遮断して気密を保つように構成されている。

以上のように本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の作用効果が得られると共に、高低圧熱交換器５０を追加搭載したことにより、更にサイクル効率向上が図れる。また、高低圧熱交換器５０を断熱部材８内の空き領域部分に埋設したので、筐体１を大きくすることなく高低圧熱交換器５０を追加することができる。

実施の形態３．
図１４は、本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図である。
実施の形態３のヒートポンプ給湯機は、図１１〜図１３に示した実施の形態２のヒートポンプ給湯機において、機械室２０に設けていた膨張弁４を風路室３０側に設けたもので、その他の構成は実施の形態２と同様である。なお、図１４では、高低圧熱交換器５０をベルマウス４１ａの外周で且つ水冷媒熱交換器３の風上に配管を巻回して配置した例（図１３の配置に対応）を示している。なお、冷媒回路は実施の形態２の図１０と同様であるため、実施の形態２を参照されたい。

次に、筐体１内の各要素の配管接続について説明する。
機械室２０と風路室３０とを分離するセパレーター１０には、両室に分けて配置された各要素を接続するための複数の貫通穴が形成されており、各貫通穴に接続配管が貫通されて要素同士を接続している。具体的には、機械室２０側に設けた圧縮機２と風路室３０に設けた水冷媒熱交換器３とが接続配管１０ａで接続されている。また、機械室２０側に設けた圧縮機２と風路室３０側に設けた高低圧熱交換器５０の低圧側配管出口とが接続配管１０ｅで接続されている。なお、セパレーター１０に設けた各貫通穴は、その貫通穴を通過する接続配管１０ａ、１０ｅとの間の隙間を介して機械室２０と風路室３０との間で気流が生じないように、例えばロウ付けにより隙間を気密に保つように構成されている。

また、風路室３０内においては、高低圧熱交換器５０の高圧側配管出口と膨張弁４とが接続配管１０ｇで接続され、膨張弁４と空気熱交換器５とが接続配管１０ｃで接続されている。風路室３０内において更に、空気熱交換器５と高低圧熱交換器５０の低圧側配管入口とが接続配管１０ｆで接続されている。また、水冷媒熱交換器３と高低圧熱交換器５０の高圧側配管入口は、断熱部材８内部で接続配管１０ｈ（図１４には図示せず）で接続されている。

以上のように本実施の形態３によれば、膨張弁４を、従来無駄な空間であったベルマウスと風路室３０側面との間に配置することで機械室２０内の空間を小さくでき、筐体１の小型化を図れる効果がある。また、セパレーター１０を貫通する接続配管が少なくなり、ロウ付け箇所を少なくできるため、製造が容易となり、また、機械室２０と風路室３０との間の気流遮断を高める効果もある。

実施の形態４．
図１５は、本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図である。図１５において、図１４と同一部分には同一符号を付す。
上記実施の形態３では、機械室２０内の後方に設けていた膨張弁４を風路室３０側に設けたことにより機械室２０内の後方に空き空間が形成される。実施の形態４のヒートポンプ給湯機では、この空き空間を機械室２０に代えて風路室３０側の空間とするように実施の形態２のセパレーター１０に代えてセパレーター１０Ａを設け、風路室３０の後方空間を拡大する。そして、その拡大分の空間を利用して空気熱交換器５の大きさを拡大するようにしたものである。なお、冷媒回路は実施の形態２（図１０参照）と同様であり、各要素の接続は実施の形態３（図１４参照）と同様である。

以上のように本実施の形態４によれば、実施の形態３と同様の作用効果が得られると共に、風路室３０の後方空間を拡大し、その拡大された空間を利用して空気熱交換器５の大きさを拡大するようにしたので、空気熱交換器５の熱交換効率を高めることできる。その結果、ヒートポンプ給湯機の性能向上を図ることが可能となり、省エネ効果も得られる。

実施の形態５．
図１６は、本発明の実施の形態５に係るヒートポンプ給湯機の概略断面図である。図１６において、図１５と同一部分には同一符号を付す。なお、冷媒回路は実施の形態２（図１０参照）と同様である。
上記実施の形態３では、機械室（第１機械室）２０内の後方に設けていた膨張弁４を風路室３０側に設けたことにより機械室２０内の後方に空き空間が形成される。実施の形態５のヒートポンプ給湯機では、実施の形態４と同様に、この空き空間を機械室２０に代えて風路室３０側の空間とするように実施の形態２のセパレーター１０に代えてセパレーター１０Ａを設け、風路室３０の後方空間を拡大する。そして、拡大された空間を利用して空気熱交換器５の大きさを拡大する。

実施の形態５では更に、図１４に示した実施の形態３のヒートポンプ給湯機においてＬ字状に構成していた空気熱交換器５から曲げ部５ｂと平面部５ｃとを削除し、直線状の構成に変更する。そして、空気熱交換器５の形状変更に伴い風路室３０内に形成された空間を利用して、セパレーター１０Ａと同形状のセパレーター１０Ｂを風路室３０内に配置する。これにより、風路室３０内に、ファン６の回転軸を中心として左右対称の形状を有する新風路室３１と、第２機械室２１とを形成する。第２機械室２１には膨張弁４を配置する。

筐体１内の各要素の接続は、実施の形態３（図１４参照）と同様であるが、接続配管１０ｆ及び接続配管１０ｇがセパレーター１０Ｂを貫通するように配置される点が唯一異なっている。接続配管１０ｆ及び接続配管１０ｇとセパレーター１０Ｂとの貫通部分も、上記と同様に第２機械室２１と新風路室３１間の気流を遮断するように、気密を保つよう構成されている。

以上のように本実施の形態５によれば、実施の形態３と同様の作用効果が得られると共に、新風路室３１をファン６の回転軸を中心として左右対称の形状としたので、風路内の風速分布の均一化を図ることが可能となる。その結果、ヒートポンプ給湯機の性能向上を図ることが可能となり、省エネ効果も得られる。

ところで、上記実施の形態１〜４では、空気熱交換器５の伝熱面積を大きくするため、空気熱交換器５をＬ字状に曲げて配置していた。曲げ部５ｂではフィンが扇状に配置されるため内側の間隔が外側に比べて狭くなる。このため、内側部分で通風抵抗が増加し、必要な風量を確保できない。また、空気熱交換器５の非対称性から風速分布が不均一となり、十分な性能を発揮できていなかった。

これに対し、本実施の形態５では、筐体１の後方空間を拡大した分、背面部５ａの形状を拡大することができるため、伝熱面積を減らすことなく直線状に配置することができる。よって、Ｌ字状に配置したことによる上記不都合を解消することができ、風速分布の均一化及び性能向上を図ることが可能となる。

１ 筐体、１ａ 底面パネル、１ｂ 前面パネル、１ｃ 各側面パネル、１ｄ 天面パネル、２ 圧縮機、３ 水冷媒熱交換器、３ａ 配管、４ 膨張弁、５ 空気熱交換器、５ａ 背面部、５ｂ 曲げ部、５ｃ 平面部、６ ファン、７ ファンモータ、８ 断熱部材、８ａ 断熱材、８ｂ 保護カバー、９ 支持台、１０ セパレーター、１０Ａ セパレーター、１０Ｂ セパレーター、１０ａ 接続配管、１０ｂ 接続配管、１０ｃ 接続配管、１０ｄ 接続配管、１０ｅ 接続配管、１０ｆ 接続配管、１０ｇ 接続配管、１０ｈ 接続配管、１１ａ 水配管、１１ｂ 水配管、１２ 開口、１２ａ リブ、１２ｂ リブ、２０ 機械室（第１機械室）、２１ 第２機械室、３０ 風路室、３１ 新風路室、４１ 開口、４１ａ ベルマウス、５０ 高低圧熱交換器。

Claims (15)

1. 圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁及び空気熱交換器が順次配管で接続された冷媒回路と、
   前記空気熱交換器に空気を通過させるための送風機と、
   前記冷媒回路及び前記送風機を内部に収納する筐体と、
   該筐体内を機械室と風路室とに区画するセパレーターと
   を備え、
   前記機械室内に前記圧縮機と前記膨張弁とを配置し、
   前記風路室内に前記水冷媒熱交換器、前記空気熱交換器、前記送風機及び該送風機の風路を形成するベルマウスを配置し、
   前記ベルマウスの外周に前記水冷媒熱交換器を配置したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. 前記圧縮機に吸入される低圧冷媒と前記膨張弁へ流入する高圧冷媒とを熱交換する高低圧熱交換器を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
3. 前記高低圧熱交換器を前記風路室内において前記ベルマウスの外周の空き領域に配置したことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
4. 前記高低圧熱交換器を前記ベルマウスの下部に配置したことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ給湯機。
5. 前記水冷媒熱交換器は断熱材に埋設され、該断熱材は前記送風機の送風方向に貫通する開口を有し、該開口の内周面が前記ベルマウスとして機能することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。
6. 前記断熱材を、その底部と上部とで、前記筐体に直接的又は間接的に固定したことを特徴とする請求項５記載のヒートポンプ給湯機。
7. 前記断熱材は、前記開口の内周面が樹脂又は金属の保護カバーで覆われていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載のヒートポンプ給湯機。
8. 前記断熱材は、前記開口の内周面を含む表面全体が樹脂又は金属の保護カバーで覆われていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載のヒートポンプ給湯機。
9. 前記断熱材のセパレーター側の端面が前記セパレーターに接触又は近接するように構成され、前記断熱材内に前記水冷媒熱交換器と前記圧縮機とを接続する配管の一部が埋設されていることを特徴とする請求項５乃至請求項８の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。
10. 前記高低圧熱交換器と前記水冷媒熱交換器とを同一の断熱材内に埋設したことを特徴とする請求項２乃至請求項９の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。
11. 前記水冷媒熱交換器は、湯水が流れる流路と冷媒が流れる流路とを有する配管を前記ベルマウスの外周に螺旋状に巻回して略円筒状を成すように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。
12. 前記水冷媒熱交換器は、湯水が流れる流路と冷媒が流れる流路とを有する配管を前記ベルマウスの外周に略矩形状に巻回して構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。
13. 前記膨張弁を、前記機械室に配置するのに代えて前記風路室において前記ベルマウスと前記筐体との間の空き領域に配置した構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。
14. 前記セパレーターは、前記膨張弁を前記風路室側に配置した構成としたことにより前記機械室内に形成される空き空間を前記機械室に代えて風路室側の空間とする形状を有し、前記空気熱交換器は、風路室の拡大分の空間を利用して大きさが拡大されていることを特徴とする請求項１３記載のヒートポンプ給湯機。
15. 前記セパレーターは、前記筐体内を左右方向に前記機械室である第１機械室と前記風路室とに分離し、前記空気熱交換器は、前記筐体の前記風路室の後方に直線状に配置され、前記送風機は、前記風路室の前記空気熱交換器の前方に配置されており、
    前記セパレーターと同形状のセパレーターが前記風路室内に配置され、前記風路室を、前記水冷媒熱交換器、前記空気熱交換器、前記送風機及び前記ベルマウスを有する新風路室と前記膨張弁を有する第２機械室とに分離し、前記新風路室の前後方向に延びる前記送風機の回転軸を中心として前記新風路室の形状が左右対称になるように構成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項１４の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。

Images