JP2015203509A - 温水生成装置 - Google Patents

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研一 渡邉
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Abstract

【課題】設置面積の省スペース化を図りつつ施工性、メンテナンス性に優れた温水生成装置を提供すること。【解決手段】圧縮機3、水冷媒熱交換器4、減圧装置5、蒸発器6aが冷媒配管で環状に接続されたヒートポンプ装置と、水冷媒熱交換器4で加熱される熱媒体が流れる熱媒体経路12aと、熱媒体、又は、熱媒体によって加熱される温水が貯留される貯湯タンク15と、熱媒体経路12aの内部の圧力が所定圧力以上となった場合に圧力を逃す過圧逃し弁11と、少なくとも、水冷媒熱交換器4、熱媒体経路12a、貯湯タンク15を収容して貯湯タンクユニット2を構成する筐体29と、を備え、筐体29には、筐体29から開閉自在または着脱自在な操作部カバー25が設けられ、操作部カバー25が開状態であるときに、過圧逃し弁11が貯湯タンクユニット2の外部に露出することを特徴とする温水生成装置。【選択図】図3

Description

本発明は、ヒートポンプ技術を用いて生成した温水を貯湯する温水生成装置に関するものである。
従来では石油やガスなどの燃焼系の燃料を熱源とした暖房機器の利用が大半を占めていたが、近年ではヒートポンプ技術を利用した暖房市場が急激に拡大している。
そして、ヒートポンプ技術を利用した温水暖房装置では、高温冷媒と水とを熱交換し、その熱交換して昇温した温水を、給湯に利用、あるいは、床暖房パネル等の暖房端末における暖房に利用している。
なお、そのヒートポンプ式温水暖房装置の構成としては、屋外にヒートポンプ装置を設置し、一方、前記ヒートポンプ装置で生成した高温冷媒と水とを熱交換し温水を生成する熱交換ユニットと、その生成された温水を貯湯する貯湯タンクを有する貯湯タンクユニットとを、別々に屋内に設置するものが多い(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2005/106346号
しかしながら、前記従来の構成では、ヒートポンプ装置で生成した高温冷媒と水とを熱交換し温水を生成する熱交換ユニットと、生成された温水を貯湯する貯湯タンクユニットとを、別々に屋内に設置しているため、設置面積が大きくなってしまうという課題があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、設置面積を省スペース化して、設置施工性及びメンテナンス性に優れた温水生成装置を提供できる。
前記従来の課題を解決するために、本発明の温水生成装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧装置、蒸発器が冷媒配管で環状に接続されたヒートポンプ装置と、前記水冷媒熱交換器で加熱された熱媒体が流れる熱媒体経路と、前記熱媒体、又は、前記熱媒体によって加熱される温水が貯留される貯湯タンクと、前記熱媒体経路の内部の圧力が所定圧力以上となった場合に圧力を逃す過圧逃し弁と、前記熱媒体経路の内部の空気を抜くための空気抜き弁と、少なくとも、前記水冷媒熱交換器、前記熱媒体経路、前記貯湯タンクを収容して貯湯タンクユニットを構成する第1の筐体と、を備え、前記第1の筐体には、前記第1の筐体から開閉自在または着脱自在な操作部カバーが設けられ、前記操作部カバーが開状態であるときに、前記過圧逃し弁、前記空気抜き弁が前記貯湯タンクユニットの外部に露出することを特徴とするものである。
これにより、設置面積を省スペース化できる。また、設置施工時やメンテナンス時に用いられる過圧逃し弁及び空気抜き弁を、筐体と開閉自在または着脱自在に設けた操作部カバーによって容易に露出可能な構成としたことで、温水生成装置の設置施工性、メンテナンス性を向上させることができる。また、操作部カバーが閉状態のときには、過圧逃し弁
、空気抜き弁は、使用者の目に触れないため、温水生成装置の美観性を向上させることができる。
本発明によれば、設置面積を省スペース化して、設置施工性、メンテナンス性に優れた温水生成装置を提供できる。
本発明の実施の形態1における温水生成装置の構成図 同温水生成装置の接続関係を示す概略構成図 同温水生成装置の貯湯タンクユニットの斜視図 同温水生成装置の貯湯タンクユニットの内部構造を示す正面図 同温水生成装置の貯湯タンクユニットの内部構造を示す斜視図
第1の発明の温水生成装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧装置、蒸発器が冷媒配管で環状に接続されたヒートポンプ装置と、前記水冷媒熱交換器で加熱される熱媒体が流れる熱媒体経路と、前記熱媒体、又は、前記熱媒体によって加熱される温水が貯留される貯湯タンクと、前記熱媒体経路の内部の圧力が所定圧力以上となった場合に圧力を逃す過圧逃し弁と、前記熱媒体経路の内部の空気を抜くための空気抜き弁と、少なくとも、前記水冷媒熱交換器、前記熱媒体経路、前記貯湯タンクを収容して貯湯タンクユニットを構成する第1の筐体と、を備え、前記第1の筐体には、前記第1の筐体から開閉自在または着脱自在な操作部カバーが設けられ、前記操作部カバーが開状態であるときに、前記過圧逃し弁、前記空気抜き弁が前記貯湯タンクユニットの外部に露出することを特徴とするものである。
これにより、貯湯タンク及び水冷媒熱交換器を一体の筐体の内部に収容したので、温水生成装置の設置面積を削減できる。また、設置施工時やメンテナンス時に用いられる過圧逃し弁及び空気抜き弁を、筐体と開閉自在または着脱自在に設けた操作部カバーによって容易に露出可能な構成としたことで温水生成装置の設置施工性、メンテナンス性を向上させることができる。また、操作部カバーが閉状態のときには、過圧逃し弁、空気抜き弁は使用者の目に触れないため、温水生成装置の美観性を向上させることができる。
第2の発明は、特に第1の発明において、前記熱媒体経路の内部の圧力を測定する圧力計と、前記熱媒体、又は、前記温水の温度を調整する機能を有するリモコンと、を備え、前記操作部カバーが開状態であるときに、前記過圧逃し弁、前記空気抜き弁、前記圧力計、前記リモコンが前記貯湯タンクユニットの外部に露出することを特徴とするものである。
これにより、操作部カバーの内方側であって操作部カバーに対向する部分に、リモコンを配置したことにより、リモコンの誤操作ならびに外的要因による破損を防止でき、リモコンの使用性および耐久性が向上した温水生成装置を提供することができる。
また、操作部カバーが閉状態となって、リモコン、圧力計、空気抜き弁、過圧逃し弁を覆ったときには、圧力計、空気抜き弁、リモコンは使用者の目に触れないため、装置自体の美観性を向上させることができる。
なお、熱媒体及び温水の温度の調整機能を有するリモコンを設けて、リモコンを、貯湯タンクユニットの外部に露出する位置に配置してもよい。リモコンは、熱媒体、及び、給湯端末に供給される水の温度を調整するために、使用者が使用するものである。よって、
リモコンが常時貯湯タンクユニットの外部に露出する位置に配置されることで、使用者の使用性を向上させることができる。さらに、熱媒体経路の内部の圧力を測定する圧力計を設けて、圧力計を、常時、貯湯タンクユニットの外部に露出する位置に配置してもよい。圧力計は、温水生成装置の異常を認識するために、容易に視認できる位置に配置されていることが好ましいものである。よって、圧力計が常時貯湯タンクユニットの外部に露出する位置に配置されることで、異常時にはその異常に迅速に対応することができる。
第3の発明は、特に第1または第2の発明において、前記操作部カバーは、前記筐体の高さ方向において、中央よりも上側に設けられていることを特徴とするものである。
これにより、使用者の操作し易い位置、装置設置施工者の作業しやすい位置(例えば、人間の目の高さの位置)に、過圧逃し弁や、圧力計、空気抜き弁、リモコンが集約して配置されることとなるので、使用性ならびに設置作業性に優れた温水生成装置を提供することができる。
第4の発明は、特に第1から第3のいずれかの発明において、前記圧縮機、前記水冷媒熱交換器、前記減圧装置、前記蒸発器は、第2の筐体に収容されてヒートポンプユニットを構成し、前記貯湯タンクユニットには、前記ヒートポンプユニットとの接続を行うための冷媒配管が接続される冷媒接続部と、前記熱媒体を暖房端末に供給するための熱媒体配管が接続される暖房接続部とが設けられ、前記操作部カバーの下方には、前記第1の筐体を構成する前面パネルが設けられ、前記冷媒接続部と前記暖房接続部とは、前記前面パネルの内方に配設されることを特徴とするものである。
これにより、高さ制限のある地下室等の室内に設置する場合、室内空間の上限を構成する面(天井部)を気にすることなく設置工事ができることで、設置作業性に優れた温水生成装置を提供することができる。
また、冷媒接続部と暖房接続部とに配管を接続した後は、締結部材等により前面パネルを固定することができる。ここで、前面パネルの内面に対向する部分に、冷媒接続部と暖房接続部とを配置したことで、配管の接続後は、冷媒接続部と暖房接続部は使用者の目に触れないため、装置自体の美観性を向上させた温水生成装置を提供することができる。
なお、貯湯タンクユニットに、貯湯タンクへ水を供給する給水配管、貯湯タンクから給湯端末へと湯を供給する給湯配管が接続される場合には、冷媒接続部、暖房接続部に加え、給湯配管が接続される給湯接続部についても、前面パネルの内面に対向する部分に配置する。
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、本発明の実施の形態における温水生成装置の回路構成図である。本実施の形態の温水生成装置は、屋外に配置されるヒートポンプユニット1と、屋内に設置される貯湯タンクユニット2を有する。また、貯湯タンクユニット2は、熱媒体配管20により、暖房端末19に接続される。さらに、貯湯タンクユニット2には、水道管等から貯湯タンクユニット2に水を供給する給水配管31と、給湯端末33に温水を供給する出湯配管33とが接続されている。
図2は、本実施の形態における温水生成装置の接続構成を示す図である。温水生成装置のヒートポンプユニット1と貯湯タンクユニット2とは、冷媒配管8によって互いに接続
される。また、ヒートポンプユニット1と貯湯タンクユニット2とは電気配線18により互いに接続される。電気配線18を通じて、貯湯タンクユニット2内部に設けられた制御装置21からヒートポンプユニット1に対して制御信号が伝達される。また、貯湯タンクユニット2と暖房端末19(例えば、床暖房)とは熱媒体配管20により互いに接続される。さらに、貯湯タンクユニット2には出湯配管30が接続される。出湯配管30を介して給湯端末33に温水が供給される。また、貯湯タンクユニット2には、給水配管31が接続されている。給水配管31を介して、貯湯タンク15に水が供給される。
ヒートポンプユニット1は、冷媒を圧縮して高温冷媒を吐出する圧縮機3と、冷媒を減圧する減圧装置5と、空気と冷媒とで熱交換を行う蒸発器6aと、冷媒の流路を変更する四方弁7とを備えている。圧縮機3、減圧装置5、蒸発器6a、四方弁7は、冷媒配管で互いに接続されている。減圧装置5としては、電磁膨張弁やキャピラリーチューブが用いられる。さらに、ヒートポンプユニット1には、蒸発器6aに送風を行い、空気と冷媒との熱交換を促進させる送風ファン6bを設けている。ヒートポンプユニット1は、圧縮機3、減圧装置5、蒸発器6a、送風ファン6b、四方弁7を覆う筐体が設けられている。
また、貯湯タンクユニット2内には、熱媒体と高温冷媒とを熱交換して高温の熱媒体を生成する水冷媒熱交換器4が配置されている。水冷媒熱交換器4は、圧縮機3、減圧装置5、蒸発器6a、四方弁7と冷媒配管によって環状に接続されてヒートポンプサイクル(ヒートポンプ装置)を構成する。水冷媒熱交換器4としては、例えば、プレート式の熱交換器を用いることができる。また、水冷媒熱交換器4としては、熱媒体が流れる熱媒体配管の内部に、冷媒が流れる冷媒管を配設した二重管式の熱交換器を用いることができる。
貯湯タンクユニット2内に配置された水冷媒熱交換器4と、ヒートポンプユニット1内に配置された四方弁7及び減圧装置5とは、互いに冷媒配管8で接続される。ここで、ヒートポンプユニット1は屋外に、貯湯タンクユニット2は屋外に配置されることが好ましい。
なお、ヒートポンプユニット1と貯湯タンクユニット2と一体化して設けてもよい。また、ヒートポンプ装置を貯湯タンクユニット2に収容して一体化して設けてもよい。これらの場合、温水生成装置は、室内または室外に配置される。
ヒートポンプ装置を循環する冷媒としては、R410A、R407C等のフロン系冷媒、CO2等の自然冷媒を用いることができる。冷媒の種類は特に限定されない。
貯湯タンクユニット2は、高温の温水を貯留する貯湯タンク15が配設されている。貯湯タンク15は、発泡材等の断熱材で覆われており、これにより貯湯タンク15内に貯留される水の保温性を高めている。
また、貯湯タンクユニット2には、冷媒の放熱により、高温の熱媒体を生成する水冷媒熱交換器4が配設されている。さらに、貯湯タンクユニット2には、熱媒体が流れる熱媒体経路12aが配設されている。熱媒体経路12aは、熱媒体経路12aに設けられた三方弁16から分岐して、貯湯タンク15の内部に設けられた熱交換器15aを介して、三方弁16よりも上流側の熱媒体経路12aに接続されるバイパス経路12bを有している。熱媒体経路12aは、暖房接続部(20a、20b)を介して、暖房端末19と接続され、熱媒体回路12を構成する。熱媒体経路12aは、貯湯タンクユニット2の外部から熱媒体が流入する暖房接続部20aと、貯湯タンクユニット2の内部から熱媒体が流出する暖房接続部20bとの間を接続する。
熱媒体経路12aの途中には、熱媒体の流れ方向に対して上流側(暖房接続部20a側
)から、循環ポンプ9、水冷媒熱交換器4、ヒータ部14、三方弁16、がこの順に設けられている。また、熱媒体経路12aの途中には、フロースイッチ10、過圧逃し弁11、膨張タンク13、空気抜き弁17、圧力計23が設けられている。
フロースイッチ10は湯水の流れを検知するもので、循環ポンプ9や水冷媒熱交換器4よりも下流側、すなわち、水冷媒熱交換器4で熱交換をした後の熱媒体が流れる位置に配置している。このようにフロースイッチ10を循環ポンプ9よりも下流に配置することで、循環ポンプ9の作動状態を検出することができる。また、フロースイッチ10を水冷媒熱交換器4よりも下流側に配置することで、例えば水冷媒熱交換器4の内部で熱媒体が凍結し、熱媒体の流量が減少したことを検知することができる。本実施の形態では、フロースイッチ10は、水冷媒熱交換器4とヒータ部14との間の熱媒体配管に設けられている。なお、フロースイッチ10は、熱媒体回路12を流れる熱媒体の流量を検知するものであってもよい。
本実施の形態では、循環ポンプ9としてDCポンプを用いている。温水生成装置の設置施工時には、熱媒体回路12に設けられている暖房端末19の大きさや放熱量に応じて、熱媒体回路12を流れる熱媒体の流量を所定の範囲に設定する必要がある。この設定は、温水生成装置の設置時において、リモコン22によって行われる。本実施の形態では、循環ポンプ9による熱媒体の循環量は、リモコン22によって7段階の中から選択して設定できるように構成されている。
熱媒体回路12には、熱媒体が流れる流路を形成するケースの内部に電気的加熱手段(ヒータ)を配置したヒータ部14が設けられている。ヒータ部14を熱媒体が流れることで、熱媒体がヒータによって所定温度まで加熱される。
ヒータ部14は、例えば、外気温度が低く、ヒートポンプ装置の加熱能力が低下して、水冷媒熱交換器4における冷媒の放熱によっては、熱媒体を十分に加熱することができない場合に用いることができる。また、ヒータ部14は、ヒートポンプ装置が故障した場合にも用いることができる。
また、ヒータ部14は、例えばヒートポンプ装置が除霜運転を行って、熱媒体回路12を流れる熱媒体の温度が低下することで、熱媒体回路12内部の熱媒体が凍結してしまう条件で用いることができる。これにより、特に、死水域が生じて、熱媒体が凍結しやすい水冷媒熱交換器4における熱媒体の凍結を防止することができる。さらに、ヒータ部14は、貯湯タンク15内の水を、ヒートポンプ装置で加熱することができない高い温度(例えば70度以上)まで加熱するときに用いることができる。さらに、ヒータ部14は、貯湯タンク15内の水の殺菌を行うときに用いることができる。貯湯タンク15内部の水の殺菌を行う場合には、熱媒体は、ヒータ部14によって60度以上まで加熱されることが好ましい。
なお、貯湯タンク15にさらに別のヒータを設けて、貯湯タンク15の内部の水を直接加熱する構成としてもよい。
熱媒体経路12aには、圧力調整を行う膨張タンク13および過圧逃し弁11が設けられている。水冷媒熱交換器4にて熱媒体を加熱することで、熱媒体回路12内部の熱媒体の体積が膨張すると、その体積膨張分の熱媒体を膨張タンク13で吸収する。また、熱媒体回路12の内圧が所定圧力以上にまで上昇した場合には、過圧逃し弁11により、熱媒体回路12内部の熱媒体を、熱媒体回路12の外部に排水することができる。本実施の形態では、膨張タンク13は、三方弁16よりも下流側の熱媒体配管に設けられている。また、過圧逃し弁11は、ヒータ部14に取り付けられている。
また、貯湯タンクユニット2の内部の熱媒体回路12には、空気抜き弁17が設けられている。空気抜き弁17は、弁の内部に滞留する空気を自動的に外部へと排出する機能を有する。したがって、熱媒体回路12の途中に空気抜き弁17を配置することで、熱媒体回路12の内部の残存空気を、熱媒体回路12の外部に排出することができる。空気抜き弁17は、熱媒体経路12aのうち、最も高い位置に設けられていることが好ましい。熱媒体回路12内部の空気は、その浮力によって熱媒体回路12の内部で高い位置に滞留するので、熱媒体回路12の最上部の位置に空気抜き弁17を設けることで、熱媒体回路12内の空気を容易に抜くことができる。本実施の形態において、空気抜き弁17は、ヒータ部14に取り付けられているが、熱媒体回路12の最上部にあれば、その位置は特に限定されない。
また、熱媒体経路12aには圧力計23が設けられている。これにより、熱媒体回路12内の圧力を確認することができる。本実施の形態において、圧力計23は、三方弁16と暖房接続部20bとの間の熱媒体経路12aに設けられているが、特にその位置は限定されない。
また、貯湯タンクユニット2の内部には、熱媒体回路12の一部を構成するバイパス経路12bが設けられている。バイパス経路12bは、三方弁16から分岐して、貯湯タンク15内部に設けられた熱交換器15aを介して、暖房接続部20aと循環ポンプ9との間の熱媒体経路12aに接続される。
ヒータ部14の下流側の熱媒体経路12aには、三方弁16が設けられている。三方弁16は、水冷媒熱交換器4で加熱された熱媒体を、貯湯タンク15側に流すか、熱媒体経路12aの下流側に流すかを切り替えることができる。これにより、熱媒体を貯湯タンク15側に流せば、熱交換器15aによって、貯湯タンク15に貯留している水を加熱することができる。また、熱媒体経路12aの下流側に熱媒体を流せば、貯湯タンクユニット2の外部の熱媒体回路12の途中に設けられた暖房端末19(例えば、暖房端末)に熱媒体を流して、暖房運転を行うことができる。なお、三方弁16は、水冷媒熱交換器から流出した熱媒体のうち、貯湯タンク15側に流す熱媒体の流量と、熱媒体経路12aの下流側に流す流量とを調整することができるものであってもよい。
バイパス経路12bを流れる熱媒体は、貯湯タンク15の高さ方向に対して、相対的に上側の接続口15bから流入し、熱交換器15aで熱交換した後の熱媒体は、相対的に下側の接続口15cから流出することが好ましい。これにより効率よく貯湯タンク15内部の水を加熱することができる。
貯湯タンク15には、水道管等からの水が流れる給水配管31が接続されている。水道管等からの水は、減圧弁32、貯湯タンクユニット2に設けられた給湯接続部30aを介して、貯湯タンク15の下方に流入する。また、貯湯タンク15には、貯湯タンク15内部の水を流出させる出湯管30が、給水配管31よりも上方に接続されている。貯湯タンク15内部の水(温水)は、貯湯タンク15の上部から出湯管30に流出する。その後、給湯接続部30bから貯湯タンクユニット2の外部へと流出して、カランやシャワー等の給湯端末33に供給される。なお、給湯端末33の上流側には、給水配管31からの水と出湯管30からの温水とを混合させる混合水栓34が設けられていることが好ましい。なお、減圧弁32は、貯湯タンクユニット2の外部に設けられていても、貯湯タンクユニット2の内部に設けられていてもよい。
なお、本実施の形態では、水冷媒熱交換器4にて熱媒体を加熱し、加熱した熱媒体を熱交換器15aに流すことで貯湯タンク15内の水を加熱する構成、すなわち、ヒートポン
プ装置を循環する冷媒の熱を用い、熱媒体を介して、間接的に貯湯タンク15内部の水を加熱する構成としている。しかしながら、水冷媒熱交換器4によって加熱された熱媒体を、そのまま貯湯タンク15に貯湯する構成としてもよい。すなわち、水冷媒熱交換器4によって加熱された熱媒体を、貯湯タンク15に直接貯湯することとしてもよい。この場合、熱媒体回路12の途中に、水道管などから水を供給するための配管が接続されていることが好ましい。
水冷媒熱交換器4によって加熱された熱媒体を貯湯タンク15に直接貯湯する場合には、貯湯タンク15の内部に、給水配管31と出湯配管30とが配管によって接続された熱交換器が配置されることが好ましい。すなわち、給水配管31を流れた水が、この熱交換器を流れる間に貯湯タンク15の内部に貯留された熱媒体によって加熱され、出湯管30から流出し、給湯端末33に供給されるように構成されていることが好ましい。これにより、貯湯タンク15に高温の熱媒体を貯留しておけば、給湯端末33で温水が必要になった場合に、熱交換器によって水を加熱して、給湯端末33に供給することができる。
貯湯タンクユニット2に設けられた暖房接続部(20a、20b)は、熱媒体配管20によって、ラジエタ、床暖房パネル等の暖房端末19と接続される。これにより、熱媒体経路12aは、熱媒体回路12を構成する。暖房接続部(20a、20b)は、熱媒体配管20と着脱自在に構成される。
次に、本発明の実施の形態における温水生成装置の動作について以下に説明する。
本実施の形態における温水生成装置は、熱媒体回路12の途中に設けられた暖房端末19に熱媒体を供給して、室内の暖房を行う暖房運転、貯湯タンク15に高温の熱媒体または温水を蓄える貯湯運転、蒸発器6aに付着した霜を融解させる除霜運転を少なくとも実行することができる。これらの運転は、使用者がリモコン22によって運転開始を指示した場合、もしくは、温水生成装置の制御装置21が、時間帯、温水生成装置の周囲の温度等によって実行する必要があると判断した場合に、開始される。
暖房運転の開始が使用者のリモコン22操作により指示された場合、もしくは、制御装置21が室内の温度等から暖房運転が必要であると判断した場合には、制御装置21は暖房運転を開始する。制御装置21は、暖房運転において、ヒートポンプ装置の圧縮機3、熱媒体回路12に設けられた循環ポンプ9を駆動させる。制御装置21は、減圧装置5が電磁膨張弁である場合には、その弁開度を調整する。
また、制御装置21は、三方弁16を、熱媒体回路12の下流側に切り替える。これにより、冷媒がヒートポンプ装置を循環する。また、熱媒体が熱媒体回路12を循環して、暖房端末19を流れる。なお、使用者は、リモコン22により、熱媒体回路12を流れて暖房端末19に供給される熱媒体の温度を調整することができる。ここで、リモコン22による熱媒体の温度の調整は、所定の温度を具体的に指定するものであってもよく、複数の段階(例えば、「強」「中」「弱」)を指定するものであってもよい。
圧縮機3が駆動されると、冷媒がヒートポンプ装置を循環する。また、冷媒は圧縮機3によって圧縮され、高温高圧の状態となる。そして、高温高圧の冷媒は、四方弁7を介して水冷媒熱交換器4へと流入し、熱媒体に熱を放出する。水冷媒熱交換器4から流出した冷媒は、減圧装置5によって減圧される。減圧装置5から流出した冷媒は、蒸発器6aにおいて、送風ファン6bによって送風された空気と熱交換して蒸発する。その後、蒸発器6aから流出した冷媒は、四方弁7を介して圧縮機3に流入し、再度圧縮される。このようにして、冷媒がヒートポンプ装置を循環する。
一方、熱媒体回路12には、循環ポンプ6が駆動することによって熱媒体が循環する。熱媒体回路12を循環する熱媒体は、水冷媒熱交換器4で、冷媒が有する熱によって加熱され、高温になる。ここで、三方弁16は、熱媒体回路12の下流側に熱媒体が流れるように設定されている。よって、水冷媒熱交換器4から流出し、ヒータ部14を流れた熱媒体は、三方弁16、暖房接続部20aを介して貯湯タンクユニット2の外部の熱媒体回路12へと流出し、熱利用端末19(例えば、床暖房)へと流入する。熱媒体は、暖房端末19で放熱した後、暖房接続部20aから、再度、熱媒体経路12aに流入する。このようにして、熱媒体が熱媒体回路12を循環する。
制御装置21は、暖房端末19に供給される熱媒体の温度が所定の温度となるように、ヒートポンプ装置、循環ポンプ9を制御する。例えば、水冷媒熱交換器4から流出する熱媒体の温度(出湯温度)が目標温度となるように圧縮機3の回転数及び減圧装置5を制御するとともに、水冷媒熱交換器4に流入する熱媒体の温度(入水温度)が所定温度となるように循環ポンプ9の回転数を制御することができる。すなわち、ヒートポンプ装置は、圧縮機3から吐出される冷媒の温度(吐出温度)を所定温度とする吐出温度を実行し、循環ポンプは、水冷媒熱交換器4に流入する熱媒体の温度(入水温度)を調整する入水温度制御を行う。また、制御装置21は、ヒートポンプ装置のみでは、熱媒体を十分に加熱することができない場合に、ヒータ部14を用いて熱媒体を加熱する。
貯湯運転の開始が、使用者のリモコン22操作により指示された場合、もしくは、制御装置21が貯湯タンク15内の水の温度や時間帯等から貯湯運転が必要であると判断した場合には、制御装置21は貯湯運転を開始する。制御装置21は、貯湯運転において、ヒートポンプ装置の圧縮機3、熱媒体回路12に設けられた循環ポンプ9を駆動させる。制御装置21は、減圧装置5が電磁膨張弁である場合には、その弁開度を調整する。
また、制御装置21は、貯湯運転において、三方弁16を、バイパス経路12b側に切り替える。これにより、冷媒がヒートポンプ装置を循環し、熱媒体が熱交換器15aを流れる。なお、使用者は、リモコン22により、熱交換器15aに供給される熱媒体の温度を調整することができる。ここで、リモコン22による熱媒体の温度の調整は、所定の温度を具体的に指定するものであってもよく、複数の段階(例えば、「強」「中」「弱」)を指定するものであってもよい。
バイパス経路12bに流入し、熱交換器15aを流れる熱媒体は、貯湯タンク15に貯留されている水に放熱して加熱する。これにより、貯湯タンク15の内部に高温の水が貯留される。給湯運転においては、加熱された水は、出湯管30に流出し、給湯接続部30bを介して貯湯タンクユニット2の外部に流出し、給湯端末33に供給される。すなわち、貯湯タンク15に貯留された高温の水を用いて、給湯運転が行われる。
制御装置21は、貯湯運転において、熱交換器15aに供給される熱媒体の温度が所定の温度となるように、ヒートポンプ装置、循環ポンプ9を制御する。例えば、水冷媒熱交換器4から流出する熱媒体の温度(出湯温度)が目標温度となるように圧縮機3の回転数及び減圧装置5を制御するとともに、水冷媒熱交換器4に流入する熱媒体の温度(入水温度)が所定温度となるように循環ポンプ9の回転数を制御することができる。また、制御装置21は、ヒートポンプ装置のみでは、熱媒体を十分に加熱することができない場合に、ヒータ部14を用いて熱媒体を加熱する。
また、制御装置21は、外気温度が所定温度以下となった場合や、蒸発器6aを流れる冷媒の温度が所定温度以下となった場合に、蒸発器6aに霜が付着したと判断し、その霜を除去する除霜運転を実行する。除霜運転において、制御装置21は、四方弁7によって冷媒の循環方向を切り替える。これにより、冷媒は、圧縮機3、四方弁7、蒸発器6a、
減圧装置5、水冷媒熱交換器4、四方弁7、圧縮機3の順に流れる。その結果、蒸発器6aに高温高圧の冷媒が流入し、除霜が行われる。
除霜運転においては、水冷媒熱交換器4に低温低圧の冷媒が流入する。これにより、熱媒体回路12内部の熱媒体の温度が低下する。特に、水冷媒熱交換器4の内部の死水域では、熱媒体の流動が生じにくいので、熱媒体が凍結してしまう場合がある。そこで、制御装置21は、例えば、水冷媒熱交換器4に流入する熱媒体の温度が所定温度未満の場合に、ヒータ部14を起動して、熱媒体を加熱し、加熱した熱媒体を熱媒体回路12に循環させる。これにより、熱媒体回路12内部の熱媒体の凍結を防止することができる。また暖房運転、貯湯運転の実行中に除霜運転を行う場合には、暖房端末19や熱交換器15aに供給される熱媒体の温度低下を抑制することができ、使用性が向上する。
次に、温水生成装置のうち、特に貯湯タンクユニット2の機能部品の配置構成について説明する。
図3は、貯湯タンクユニット2外観を示す斜視図、図4は、貯湯タンクユニット2の前面パネル29aを取り外した場合の内部構造を示す斜視図、図5は、貯湯タンクユニット2の前面パネル29a、上面パネル29b、側面パネル(29c、29d)、制御装置21が固定された固定板21aを取り外した場合の、内部構造を示す斜視図である。
本発明における機能部品の配置構成は、貯湯タンク15、水冷媒熱交換器4、熱媒体経路12aを1つの筐体29内に収容して貯湯タンクユニット2を構成した場合において、温水生成装置の設置時における施工性、メンテナンス性及び美観性を向上させるためのものである。
ここで、まず温水生成装置の設置工事及びメンテナンス方法について説明する。
温水生成装置の設置施工者は、その設置施工時において、まず、屋内に貯湯タンクユニット2を設置し、屋外にヒートポンプユニット1を設置する。そして、ヒートポンプユニット1と、貯湯タンクユニット2とを冷媒配管8で互いに接続する。また、暖房端末19(例えば、床暖房)へ熱媒体が循環するように、貯湯タンクユニット2と暖房端末19とを熱媒体配管20により互いに接続する。さらに、貯湯タンク15に水を供給し、また、貯湯タンク15から出湯させるために、貯湯タンクユニット2に給水配管31及び出湯配管30を接続する。
次に、熱媒体回路12に熱媒体を流入させる運転を行う。熱媒体回路12内に存在する空気を抜くために、空気抜き弁17に設けられたキャップを緩めた状態で循環ポンプ9を起動し、熱媒体回路12に熱媒体を循環させる。これにより熱媒体回路12の内部の空気が抜かれる。試運転時の循環ポンプ9の操作はリモコン22によって行われる。
空気抜き弁17によっても空気が完全に抜けない場合には、熱媒体回路12に熱媒体を循環させた状態で過圧逃し弁11のレバーを倒して、過圧逃し弁11を介して熱媒体回路12内部の残存空気が抜けるようにする。過圧逃し弁11のレバーを倒して所定時間経過後、過圧逃し弁11のレバーを元の位置に戻す。この動作を空気を、完全に抜けるまで繰り返す。この時に、過圧逃し弁11が適切に動作しているか確認を行う。
次に、熱媒体回路12の内部の水圧が適切かどうか、圧力計23により確認する。次に、暖房運転が適切に行われるかを確認するため、暖房運転の試運転を行う。このとき、循環ポンプ9を先に起動させ、所定時間経過後にヒートポンプ装置を起動させる。これにより、熱媒体回路12に熱媒体が循環している状態でヒートポンプ装置を起動させるので、ヒートポンプ装置の内部に過大圧力が生じることを防止する。
試運転時には、リモコン22に表示される熱媒体の現在の温度が上昇するかどうか、熱媒体回路12内部の空気が完全に抜けているか、暖房端末19が十分に暖まっているか、過圧逃し弁11から熱媒体が漏れていないか、圧力計23が示す値が適切(例えば、0.1〜0.19MPa)かどうか、リモコン22に異常表示が出ていないか等を確認する。
以上のように、温水生成装置の設置工事のおいては、冷媒配管8、熱媒体配管20、給水配管31、出湯配管30等の配管の接続、空気抜き弁17、過圧逃し弁11、圧力計23の動作確認、試運転、を行う必要がある。したがって、設置施工者が、設置施工を行い易いように、これらの機能部品が配置されていることが好ましい。
また、空気抜き弁17及び過圧逃し弁11は、温水生成装置の設置施工後のメンテナンスにおいても、比較的頻繁に使用されるものであるから、容易に操作可能な位置に設置されていることが好ましい。
以上のような観点から、本発明では、図3に示すように、筐体29に開閉自在もしくは着脱自在な操作部カバー25を設け、操作部カバー25の内方側に空気抜き弁17及び過圧逃し弁11を配置するようにしている。また、操作部カバー25の下方に配置される前面パネル29aの内方に冷媒配管8、熱媒体配管20、給水配管31、出湯配管30が接続される配管接続部40を設けている。
以下、貯湯タンクユニット2における機能部品の配置構成について、詳細に説明する。図3に示すように、貯湯タンクユニットの周囲は、ステンレス製の板金で構成された筐体29によって覆われている。筐体29は、貯湯タンクユニット2の前面を覆う前面パネル29a、上面を覆う上面パネル29b、側面を覆う側面パネル29c、後面を覆う後面パネル29dを有する。また、前面パネル29aの上方には、前面パネル29aの外表面から貯湯タンクユニット2の内方側に所定距離オフセットさせた操作部パネル29eが設けられている。筐体29を構成するそれぞれのパネル(29a〜29e)は、ボルト等の締結部材により、互いに、もしくは、枠体(図示せず)に固定される。なお、側面パネル29cは、前面パネル29a側から見て、右側の側面パネルと左側の側面パネル(図示せず)との双方を指す。
また、前面パネル29aの上方の筐体29もしくは枠体には、前面パネル29a側に開閉自在に設けられた操作部カバー25が取り付けられている。操作部カバー25は、筐体29のうち、前面パネル29a、上面パネル29b、側面パネル29c、枠体のいずれかにその一部が固定されている。本実施の形態では、操作部カバー25は、回動自在なヒンジ(図示せず)を介して、前面パネル29aと右側の側面パネル29cとが固定される枠体に接続されている。操作部カバー25は、操作部カバー25が固定された枠体と平行な軸Z周りに、閉位置から開位置まで回動する。操作部カバー25は、使用者や設置施工者が、工具等を用いず、手動で開閉または着脱できる構成のものである。なお、操作部カバー25が固定される位置、操作部カバー25の回動する軸の方向及び位置は、特に限定されない。例えば、操作部カバー25を、前面パネル29aの上端に固定して、この上端と平行な水平方向の軸周りに回動する構成としてもよい。
操作部カバー25が閉位置にある(閉状態)と、操作部カバー25の外周面は、筐体29の外周面と同一の面を構成する。これにより、貯湯タンクユニット2の美観性が向上する。また、操作部カバー25が閉位置にあるとき、操作部カバー25と操作部パネル29eとが対向する。一方、図3に示すように、操作部カバー25が開位置にある(開状態)と操作部パネル29eが外部に露出する。
操作部パネル29eには、少なくとも、過圧逃し弁11、空気抜き弁17が配置されている。したがって、操作部カバー25が閉位置にあると、過圧逃し弁11、空気抜き弁17、操作部カバー25に覆われた状態となって外部に露出せず、操作部カバー25が開位置にあると、過圧逃し弁11、空気抜き弁17、外部に露出する。
また、本実施の形態では、操作部パネル29eには、リモコン22及び圧力計23も操作部パネル29eに配置されている。したがって、操作部カバー25が閉位置にあると、過圧逃し弁11、空気抜き弁17、リモコン22、圧力計23は、操作部カバー25に覆われた状態となって外部に露出せず、操作部カバー25が開位置にあると、過圧逃し弁11、空気抜き弁17、リモコン22、圧力計23は、外部に露出する。
このように、貯湯タンクユニット2の筐体29に設けられた開閉自在な操作部カバー25により、施工時およびメンテナンス時に使用する過圧逃し弁11及び空気抜き弁17を容易に露出させ、操作を行うことができる。特に、熱媒体回路12の内圧が過度に上昇している場合などには、操作部カバー25を開状態として、過圧逃し弁11を操作することができるので、温水生成装置の異常に対して迅速に対応することができる。よって、設置施工性、メンテナンス性が向上する。
また、本実施の形態では、操作部パネル29eに、過圧逃し弁11、空気抜き弁17、リモコン22、圧力計23が集約して配置されている。したがって、操作部カバー25が閉状態の場合には、貯湯タンクユニット2の外表面にはこれらの機能部品が露出しない。よって、貯湯タンクユニット2の美観性を向上させることができる。
また、操作部カバー25が閉状態のときに、リモコン22が操作部カバー25で覆われるため、リモコン22の誤操作や破損を防止できる。その結果、リモコン22の耐久性を向上させることができる。
なお、操作部カバー25の内方側に、過圧逃し弁11とリモコン22とが配置される場合には、リモコン22は、過圧逃し弁11の下方側以外の位置に配置されることが好ましい。過圧逃し弁11からは、熱媒体回路12を流れる熱媒体が流出する場合がある。したがって、リモコン22を過圧逃し弁11の下方側以外の位置には位置することで、過圧逃し弁11から流出する熱媒体がリモコン22に付着することを防止できる。その結果、リモコンの不具合を防止できる。
なお、操作部カバー25は、貯湯タンクユニット2の高さ方向において中央よりも上側に設けられていることが好ましい。本実施の形態では、操作部カバー25は、貯湯タンクユニット2の前面側において、前面パネル29aの上方であって、貯湯タンクユニット2の最も上方に配置されている。これにより、過圧逃し弁11、空気抜き弁17、リモコン22、圧力計23が、使用者及び設置施工者から視認しやすく、かつ、操作しやすい位置に配置されることとなる。したがって、設置施工性、メンテナンス性が向上する。なお、操作部カバー25は、貯湯タンクユニット2の高さ方向において最も上方に配置されていなくてもよい。すなわち、操作部カバー25のさらに上方に、筐体29の一部を構成するパネルを設けてもよい。
なお、本実施の形態では、操作部カバー25を、前面パネル29a側から見て右側に設けた所定の軸Z周りに回動自在に構成して、貯湯タンクユニット2の前面側に開閉自在としたが、これ以外の構成としてもよい。例えば、操作部カバー25をスライド式に構成することで、貯湯タンクユニット2の前面側の一部が開閉自在に構成されていてもよい。また、操作部カバー25にフックを設けて、このフックを筐体29又は枠体のいずれかに引っ掛けることで、筐体29と着脱自在な構成としてもよい。すなわち、操作部カバー25
は、筐体29と開閉自在もしくは着脱自在に構成され、閉状態と開状態とで、操作部パネル29eの露出の有無を切り替えることができるものであればよい。
なお、本実施の形態では、過圧逃し弁11と空気抜き弁17とを操作部パネル29eに配置する構成としたが、過圧逃し弁11と空気抜き弁17とは、操作部パネル29eに固定されていなくてもよい。すなわち、操作部カバー25が閉状態のときに、操作部カバー25の内面と対向する位置にあり、操作部カバー25が開状態となった時に外部に露出する構成とすればよい。例えば、図4に示すように、操作部パネル29eの一部に切り欠きを設けて、この切り欠き部に過圧逃し弁11及び空気抜き弁17を設けることができる。
なお、過圧逃し弁11、空気抜き弁17、リモコン22、圧力計23をカバーで覆う場合には、過圧逃し弁11及び空気抜き弁17を覆うカバーと、リモコン22、圧力計23とを覆うカバーを別に設けてもよい。
なお、本実施の形態では、前面パネル29aの上方に操作部パネル29eを設けたが、操作部パネル29eは、側面パネル29cの上方に設けられていてもよい。
なお、リモコン22及び圧力計23は、筐体29と同一面に配置されていてもよい。すなわち、リモコン22及び圧力計23は、常時、貯湯タンクユニット2の外部に露出する位置に配置されていてもよい。リモコン22は、熱媒体、及び、給湯端末33に供給される水の温度を調整するために常時使用するものである。また、圧力計23は、温水生成装置の異常を認識するために、常時視認できる位置に配置されていることが好ましいものである。よって、リモコン22及び圧力計23を、常時外部に露出する位置に配置することで、使用者の使用性を向上させることができるとともに、異常時にはその異常に迅速に対応することができる。
次に、貯湯タンクユニット2の内部構造について説明する。図4は、前面パネル29aを取り外した状態の貯湯タンクユニット2の内部構造を示す正面図である。また、図5は、前面パネル29a、上面パネル29b、側方パネル29c、制御装置21が固定される固定板21aを取り外した際の貯湯タンクユニット2の内部構造を示す斜視図である。
前面パネル29aを取り外すと、貯湯タンクユニット2の内部に設けられた制御装置21及び、配管接続部40が外部に露出する。配管接続部40は、暖房接続部(20a、20b)と給湯接続部(30a、30b)と冷媒接続部(8a、8b)とを指す。
制御装置21は、固定板21aに固定される。また、固定板21aは、支持具21aを介して、筐体29のいずれか、または、枠体に、ボルト等の締結部材を用いて固定される。制御装置21よりも下方側であって、貯湯タンクユニット2の設置面から所定の高さLとなる位置に、配管接続部40が設けられている。以上の構成により、貯湯タンクユニット2の前面側には、操作部パネル29e、制御装置21、配管接続部40が上から順に配置される。これにより、操作部カバー25を開状態とし、かつ、前面パネル29aを取り外せば、設置施工及びメンテナンスに必要な、過圧逃し弁11、空気抜き弁17、リモコン22、圧力計23、配管接続部40を全て外部に露出することができる。
配管接続部40は、それぞれの配管の端部が、下方を向いて構成される。これにより、配管接続部40に接続する各配管を、配管接続部40の下方側から容易に接続することができる。
このように、制御装置21及び配管接続部40が、前面パネル29aの内面と対向する位置に配置されているので、前面パネル29aを取り外すのみで、制御装置21及び配管
接続部40を外部に露出させることができる。制御装置21及び配管接続部40は、過圧逃し弁11及び空気抜き弁17よりも、メンテナンスにおける使用頻度が少なく、使用者が直接触れる必要がないものである。したがって、これらを前面パネル29aの内面側に配置すると、使用者の目に触れることがない。したがって、美観性が向上する。また、設置施工者にとっては、設置施工時、メンテナンス時に前面パネル29aを取り外すのみで制御装置21及び配管接続部40を容易に露出させることができるので、設置施工性、メンテナンス性が向上する。
また、制御装置21よりも下方側に配管接続部40が設けられているので、配管の接続を行った際に熱媒体や水が漏れたとしても、制御装置21に触れることを防止できる。さらに、配管接続部40、貯湯タンクユニット2の設置面から所定の高さLの位置に配置されているので、貯湯タンクユニット2を設置する際に、設置空間の天井を気にすることなく設置工事を行うことができ、配管の接続が容易になる。
また、図4に示すように、貯湯タンクユニット2の内部の上面パネル29b側かつ後面パネル29d側には、水冷媒熱交換器4、膨張タンク13が配設されている。水冷媒熱交換器4及び膨張タンク13よりも前面パネル29a側(前方側)には、循環ポンプ9と三方弁16とが配置されている、さらに、循環ポンプ9と三方弁16よりも前方側には、ヒータ部14、過圧逃し弁11、空気抜き弁17が配置されている。空気抜き弁17は、熱媒体経路12aのうち最も上方側に配置される。
過圧逃し弁11及び空気抜き弁17は、ヒータ部14の上方に取り付けられている。ヒータ部14の熱媒体の流路断面積は、その他の熱媒体経路12aよりも大きいから、過圧逃し弁11をヒータ部14に取り付けることで、熱媒体経路12aの内圧を確実に減圧させることができる。また、ヒータ部14の熱媒体の流路断面積は、その他の熱媒体経路12aよりも大きいので、ヒータ部14では空気がその浮力にしたがって上方に移動しやすい。したがって、空気抜き弁17をヒータ部14に取り付けることで、熱媒体回路12内部に存在する空気を空気抜き弁17へと集結させて、熱媒体回路12の外部に容易に排出することができる。なお、空気抜き弁17は、熱媒体回路12の最上部の位置に設けることで、熱媒体回路12内の空気を容易に抜くことができる。
水冷媒熱交換器4、循環ポンプ9、膨張タンク13、ヒータ部14、三方弁16よりも下方には、貯湯タンク15が配置されている。貯湯タンク15は、周囲が断熱材により覆われている。水冷媒熱交換器4、循環ポンプ9、膨張タンク13、ヒータ部14、三方弁16と、貯湯タンク15との間には仕切板39が設けられている。仕切板39は、筐体29のいずれか、もしくは、枠体と接続され固定される。
水冷媒熱交換器4及び膨張タンク13は、筐体29(本実施の形態では後面パネル29d)と、仕切板39とに接続され固定される。水冷媒熱交換器4及び膨張タンク13は重量物であるので、筐体29と仕切板39との双方に接続することで、強固に固定できる。
循環ポンプ9及び三方弁16は、仕切板39に接続され固定される。循環ポンプ9は駆動すると振動を生じさせるが、循環ポンプ9を仕切板39に強固に固定することで振動を抑制するとともに、振動が生じても仕切板39を伝って筐体29の全体に拡散して減衰するので、騒音の発生を抑制できる。
以上のように、本発明によれば、省スペースで設置施工性、メンテナンス性に優れた温水生成装置を提供することができるので、給湯器や温水暖房機等に適用できる。
1 ヒートポンプユニット
2 貯湯タンクユニット
3 圧縮機
4 水冷媒熱交換器
5 減圧装置
6a 蒸発器
8 冷媒配管
8a、8b 冷媒接続部
11 過圧逃し弁
12 熱媒体回路
12a 熱媒体経路
12b バイパス経路
15 貯湯タンク
15a 熱交換器
17 空気抜き弁
19 暖房端末
20 熱媒体配管
20a、20b 暖房接続部
21 制御装置
22 リモコン
23 圧力計
25 操作部カバー
29 筐体
29a 前面パネル
29e 操作部パネル
30a、30b 給湯接続部
40 配管接続部

Claims (4)

  1. 圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧装置、蒸発器が冷媒配管で環状に接続されたヒートポンプ装置と、
    前記水冷媒熱交換器で加熱される熱媒体が流れる熱媒体経路と、
    前記熱媒体、又は、前記熱媒体によって加熱される温水が貯留される貯湯タンクと、
    前記熱媒体経路の内部の圧力が所定圧力以上となった場合に圧力を逃す過圧逃し弁と、
    前記熱媒体経路の内部の空気を抜くための空気抜き弁と、
    少なくとも、前記水冷媒熱交換器、前記熱媒体経路、前記貯湯タンクを収容して貯湯タンクユニットを構成する第1の筐体と、を備え、
    前記第1の筐体には、前記第1の筐体から開閉自在または着脱自在な操作部カバーが設けられ、
    前記操作部カバーが開状態であるときに、前記過圧逃し弁、前記空気抜き弁が前記貯湯タンクユニットの外部に露出することを特徴とする温水生成装置。
  2. 前記熱媒体経路の内部の圧力を測定する圧力計と、
    前記熱媒体、又は、前記温水の温度を調整する機能を有するリモコンと、を備え、
    前記操作部カバーが開状態であるときに、前記過圧逃し弁、前記空気抜き弁、前記圧力計、前記リモコンが前記貯湯タンクユニットの外部に露出することを特徴とする請求項1に記載の温水生成装置。
  3. 前記操作部カバーは、前記筐体の高さ方向において、中央よりも上側に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の温水生成装置。
  4. 前記圧縮機、前記水冷媒熱交換器、前記減圧装置、前記蒸発器は、第2の筐体に収容されてヒートポンプユニットを構成し、
    前記貯湯タンクユニットには、前記ヒートポンプユニットとの接続を行うための冷媒配管が接続される冷媒接続部と、前記熱媒体を暖房端末に供給するための熱媒体配管が接続される暖房接続部とが設けられ、
    前記操作部カバーの下方には、前記第1の筐体を構成する前面パネルが設けられ、
    前記冷媒接続部と前記暖房接続部とは、前記前面パネルの内方に配設されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の温水生成装置。
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