JP2012247186A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増大や機器の大型化を抑制して圧縮機や冷媒配管の周囲空間を断熱し、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。
【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および筐体外装板３２とで形成され、圧縮機２１を配設した圧縮機収納部１１１と、圧縮機収納部１１１の上部に配設される電装品収納部２８と、仕切板２７および筐体外装板３２の内面側に接する断熱材が、電装品収納部２８を除き、少なくとも圧縮機２１を包囲する冷凍サイクル部品断熱部１１３とを備え、冷凍サイクル部品断熱部１１３を構成する断熱部材は、圧縮機２１と蒸発器２４との接続配管部１１２を除くように配置されるので、複雑な構成の接続配管部１１２を除いて冷凍サイクル部品断熱部１１３内の空間全体を断熱でき、コストを増大させることなく断熱して効率を向上させることができる。
【選択図】図４

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、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒により水を加熱する水冷媒熱交換器と、前記水冷媒熱交換器で冷却された冷媒を減圧する減
圧器と、前記減圧器で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器に空気を送風するファンと、前記蒸発器へ空気を送風する送風回路を形成する仕切板、および、筐体外装板とから形成され、前記圧縮機を配設した圧縮機収納部と、前記圧縮機収納部の上部に配設される電装品収納部と、前記仕切板、および、前記筐体外装板の内面側に接する断熱材が、前記電装品収納部を除き、少なくとも前記圧縮機を包囲する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を構成する断熱部材は、前記圧縮機と前記蒸発器との接続配管部を除くように配置されることを特徴とするヒートポンプ給湯機である。

これにより、圧縮機や冷媒配管に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、また、断熱材は圧縮機収納部のうち、複雑な構成となっている蒸発器の接続配管部１１２を除くように設置されるので、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できる。

また、断熱材は圧縮機収納部内の電装品収納部を除くように設置されているため、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、圧縮機や冷媒配管の高温部からの熱漏洩を低減し、高効率化を図ることが出来る。

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。

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

第１の発明は、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒により水を加熱する水冷媒熱交換器と、前記水冷媒熱交換器で冷却された冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器に空気を送風するファンと、前記蒸発器へ空気を送風する送風回路を形成する仕切板、および、筐体外装板とから形成され、前記圧縮機を配設した圧縮機収納部と、前記圧縮機収納部の上部に配設される電装品収納部と、前記
仕切板、および、前記筐体外装板の内面側に接する断熱材が、前記電装品収納部を除き、少なくとも前記圧縮機を包囲する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を構成する断熱部材は、前記圧縮機と前記蒸発器との接続配管部を除くように配置されることを特徴とするヒートポンプ給湯機である。

これにより、冷凍サイクル部品断熱部の少なくとも一面の断熱部材は、圧縮機収納部の内面側の、仕切板または外装板に接しているため、複雑な構成の圧縮機や冷媒配管に個別に断熱材を設置することなく、また、仕切板の外面側（送風回路側）の容積が減少して蒸発器の性能を低下させることなく、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、冷凍サイクル部品断熱部を構成する断熱部材は、複雑な構成となっている蒸発器の接続配管部を除くように設置されているので、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、高効率化が可能なヒートポンプ給湯機を提供できる。

さらに、冷凍サイクル部品断熱部を構成する断熱部材は、圧縮機収納部内の電装品収納部を除くように設置されているので、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もない。

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、水冷媒熱交換器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。

水冷媒熱交換器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２１、水冷媒熱交換器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３
２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３０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、水冷媒熱交換器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冷媒熱交換器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冷媒配管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２２
Ａ、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。

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 (1)

1. 圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮された冷媒により水を加熱する水冷媒熱交換器と、
   前記水冷媒熱交換器で冷却された冷媒を減圧する減圧器と、
   前記減圧器で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
   前記蒸発器に空気を送風するファンと、
   前記蒸発器へ空気を送風する送風回路を形成する仕切板、および、筐体外装板とから形成され、前記圧縮機を配設した圧縮機収納部と、
   前記圧縮機収納部の上部に配設される電装品収納部と、
   前記仕切板、および、前記筐体外装板の内面側に接する断熱材が、前記電装品収納部を除き、少なくとも前記圧縮機を包囲する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を構成する断熱部材は、前記圧縮機と前記蒸発器との接続配管部を除くように配置されることを特徴とするヒートポンプ給湯機。

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