JP2016200368A - ヒートポンプ装置および給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱の回収効率を高めて、ヒートポンプサイクルの効率を高めることが可能なヒートポンプ装置および給湯装置を提供する。
【解決手段】圧縮機１０１、水冷媒熱交換器１０２、膨張弁、蒸発器１０４、冷媒を循環させる冷媒配管、および蒸発器１０４と圧縮機１０１とを接続する吸込配管１０の途中に設けられる排熱回収熱交換器１０６Ａ、を備え、排熱回収熱交換器１０６Ａは、圧縮機１０１、水冷媒熱交換器１０２、膨張弁および冷媒流路のいずれかの長手方向に沿う面に対向して配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヒートポンプ装置および給湯装置に関する。

低温の水を温水へと加熱するヒートポンプ式の給湯装置では、水を高温に加熱する目的から高い冷媒温度を必要とするため、冷媒を圧縮する圧縮機が高温になる。これにより、圧縮機から、圧縮機が設置されている機械室に多くの熱が放出され、この熱が排熱となって製品外部へと捨てられるという課題があった。
これに対して、従来の給湯装置では、機械室へと放出された圧縮機からの排熱を、圧縮機へと流入する吸込冷媒へと回収することで、圧縮機吐出側の冷媒圧力を低減し、ヒートポンプサイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−９２２８７号公報

特許文献１に記載の従来技術では、圧縮機に流入する吸込冷媒が流通する吸込配管を、高温の空気が滞留しやすい圧縮機の上部、または機械室内部の任意の箇所に配置していた。しかし、吸込配管を圧縮機の上部に配置した場合、吸込配管が伝熱面積の大きい圧縮機の側面領域から離れてしまうため、圧縮機の放熱が吸込配管以外の低温の部品へと容易に伝わってしまう。また、特許文献１に記載の従来技術では、吸込配管を機械室の任意の箇所に配置することを特徴としているが、どの部分に配置した場合に、回収熱量が最大化するかは明示していない。以上のように、従来技術には回収可能な吸熱量に対する吸熱効率に改善の余地がある。

本発明は、放熱の回収効率を高めて、ヒートポンプサイクルの効率を高めることが可能なヒートポンプ装置および給湯装置を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも圧縮装置、液−冷媒熱交換装置、膨張装置、蒸発装置を有してなる冷媒機器類と、前記圧縮装置、前記液−冷媒熱交換装置、前記膨張装置、前記蒸発装置の順で冷媒を循環させる冷媒流路と、前記蒸発装置と前記圧縮装置とを接続する前記冷媒流路の途中に設けられる排熱回収熱交換器と、を備え、前記排熱回収熱交換器は、前記圧縮装置、前記膨張装置、前記液−冷媒熱交換装置および前記冷媒流路のいずれかの長手方向に沿う面に対向して配置されることを特徴とする。

本発明によれば、放熱の回収効率を高めて、ヒートポンプサイクルの効率を高めることが可能なヒートポンプ装置および給湯装置を提供できる。

第１実施形態のヒートポンプユニットを備えた給湯装置を示すシステム概略図である。 第１実施形態のヒートポンプユニット内部の配置図である。 図２のＡ―Ａ線断面図である。 第１実施形態における排熱回収熱交換器を示す概略図である。 比較例としてのヒートポンプユニットの内部構成図である。 本発明と比較例のそれぞれの効果を示す熱収支の分析結果である。 第１実施形態の効果を示すＴ−Ｓ線図である。 第２実施形態のヒートポンプユニットを備えた給湯装置を示すシステム構成図である。 第２実施形態の効果を表すＴ−Ｓ線図である。 第３実施形態におけるヒートポンプユニット内部の配置図である。 第３実施形態における排熱回収熱交換器の概略図である。 第４実施形態におけるヒートポンプユニット内部の配置図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図面で共通する部材には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。正面背面上下左右の方向については、各図の記載によるものとする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のヒートポンプユニットを備えた給湯装置を示すシステム概略図である。
図１に示すように、給湯装置２１０Ａは、冷水から温水への沸上げ時等に稼動するヒートポンプサイクル１００Ａを搭載するヒートポンプユニット４０Ａ（ヒートポンプ装置）と、沸上げ運転時等に稼動する水側サイクル２００および給湯時に稼動する給湯用流路群を搭載する貯湯ユニット４１と、を備えて構成されている。

ヒートポンプサイクル１００Ａは、圧縮機１０１（圧縮装置）、水冷媒熱交換器１０２（液−冷媒熱交換装置）、膨張弁１０３（膨張装置）、蒸発器１０４（蒸発装置）等の冷媒機器類を備えるとともに、圧縮機１０１、水冷媒熱交換器１０２、膨張弁１０３、蒸発器１０４の順で冷媒を循環させる冷媒配管１１０（冷媒流路）を備えて構成されている。

冷媒配管１１０は、蒸発器１０４と圧縮機１０１とを接続する吸込配管１０と、圧縮機１０１と水冷媒熱交換器１０２とを接続する吐出配管１１と、水冷媒熱交換器１０２と膨張弁１０３とを接続する膨張弁入口配管１２と、膨張弁１０３と蒸発器１０４とを接続する膨張弁出口配管１３と、を備えて構成されている。

水側サイクル２００は、貯湯容器２０１、沸上げ用循環ポンプ２０２、水冷媒熱交換器１０２等の水側機器類を備えるとともに、これらを環状に接続する循環流路２０６を備えて構成されている。

貯湯ユニット４１の給湯用流路群は、水道管２０４、貯湯容器２０１、給湯口２０３を直列に接続した流路と、水道管２０４と給湯口２０３の入口とを直結したバイパス流路２０５と、を備えて構成されている。

本実施形態では、ヒートポンプサイクル１００ＡにＣＯ_２（二酸化炭素）冷媒であるＲ７４４を封入し、水側サイクル２００に水を満たしているが、冷媒はＲ７４４に限定されるものではなく、Ｒ４１０ＡやＲ３２など目的に応じて様々なものが選択可能である。ちなみに、ＣＯ_２冷媒を使用することで、超臨界で使用する場合に、ヒートポンプサイクルの効率をより高めることが可能になる。

また、本実施形態では、貯湯容器２０１内に溜めた水を水冷媒熱交換器１０２で加熱して給湯口２０３から給湯する場合を冷媒に挙げて説明するが、このような給湯装置に限定されるものではなく、貯湯容器２０１内に溜めた熱媒体（流体、液体）を液−冷媒熱交換器で加熱し、別の熱交換器（水−熱媒体熱交換器）を介して、加熱された熱媒体で水道水を加熱してから給湯口２０３から給湯する給湯装置に適用してもよい。

図２は、第１実施形態のヒートポンプユニット内部の配置図である。なお、図２は、ヒートポンプユニット４０Ａを上面から見た配置を示している。
図２に示すように、ヒートポンプユニット４０Ａは、仕切板２２によって機械室２０と風路空間２７とに区画されている。圧縮機１０１から膨張弁１０３（図１参照）までの冷媒配管１１０（冷媒流路）、圧縮機１０１、膨張弁１０３、水冷媒熱交換器１０２のすべてが機械室（１つの区画）内に配置されている。

風路空間２７には、蒸発器１０４と軸流ファン１０７が配置されている。蒸発器１０４は、Ｌ字型に構成され、後面と左側面に位置している。軸流ファン１０７は、背面側の蒸発器１０４の前方に位置している。

機械室２０は、仕切板２２と外板２３（側板と底板を含む）と外板蓋２４（図３参照）とで囲まれた空間である。また、機械室２０の内部には、ヒートポンプサイクル１００Ａを構成する種々の要素部品（冷媒機器類）が配置されるが、図２では代表的なものとして圧縮機１０１、水冷媒熱交換器１０２、吸込配管１０、排熱回収熱交換器１０６Ａを記載した。ここで、圧縮機１０１は、振動音が外部へと伝わるのを抑制することを目的として、防音側面カバー３１および防音上面カバー３２の素材で覆われている。

吸込配管１０は、排熱回収熱交換器１０６Ａを経由した後、圧縮機１０１に接続されている。なお、図２では説明のために省略したが、機械室２０には他にも膨張弁１０３や各種配管が設置されている。

図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
図３に示すように、ヒートポンプユニット４０Ａは、外板２３と外板蓋２４で閉じられた機械室２０を有し、この機械室２０の上部にはヒートポンプユニット４０Ａの駆動に必要な電気回路が保管されている電気品収納箱２５が設置されている。

排熱回収熱交換器１０６Ａは、並列した複数本（例えば、８本）の流路から成る受熱配管１Ａで構成された伝熱部を有している。この受熱配管１Ａは、圧縮機１０１の側面を覆う防音側面カバー３１の側面に位置している。また、受熱配管１Ａの一部は、圧縮機１０１内に設けられた圧縮機モータ部３０の側面領域に配置されている。

受熱配管１Ａは、流路分岐部（ヘッド部）３Ａと流路合流部（ヘッド部）４Ａとを有している。１本の吸込配管１０は、流路分岐部３Ａによって並列した８本の管部１ａに分岐し、流路合流部４Ａによって８本の管部１ａが１つに合流する。流路分岐部３Ａおよび流路合流部４Ａは、鉛直方向（圧縮機１０１の長手方向）に延在する縦管３ａ，４ａを有している。

また、流路分岐部３Ａの冷媒流入部３ａ１は、流路分岐部３Ａ（縦管３ａ）の鉛直方向の上端に位置している。流路合流部４Ａの冷媒流出部４ａ１は、流路合流部４Ａ（縦管４ａ）の鉛直方向の下端に位置している。これにより、冷媒とともに流れる潤滑油が管部１ａに溜まって冷媒の流れが阻害されるのを防止できる。

また、受熱配管１Ａは、冷媒の入口側（流路分岐部３Ａ）から出口側（流路合流部４Ａ）に向かって流路が下方に向かうように水平方向に対してθaだけ傾いている。これにより、受熱配管１Ａ（管部１ａ）の表面が結露して、凝縮水が付着したときに、この凝縮水が重力（自重）の影響で管部１ａに沿って流れることで、凝縮水を除去できる。

圧縮機１０１は、例えば、円筒形状のチャンバを有するものであり、内部に圧縮部（不図示）および圧縮機モータ部３０を備えたものである。排熱回収熱交換器１０６Ａは、圧縮機１０１の側面１０１ａ（長手方向に沿う面）に対向して配置されている。なお、圧縮機１０１の圧縮方式は、長手方向に沿う面を備え、その面から放出される熱で吸込配管１０内を通る冷媒を加熱できるものであれば、特に限定されるものではない。

水冷媒熱交換器１０２は、例えば、円柱形状を呈するものであり、外側に冷媒が通流するらせん状の流路が構成され、その内側に貯湯容器２０１（図１参照）内の水が通流するらせん状の流路が構成されている。また、水冷媒熱交換器１０２は、複数本を並べて配置すること（図２参照）によって構成されている。なお、図３に示す水冷媒熱交換器１０２は、一例であって、水と冷媒との間で熱交換を行うことができるものではあれば、本実施形態に限定されるものではなく、プレート式など他の方式の液−冷媒熱交換器を適用することができる。

図４は、第１実施形態における排熱回収熱交換器を示す概略図である。
図４に示すように、吸込配管１０は、流路分岐部３Ａを経て８本の並行する断面円形の管部１ａ（管状流路）を備え、各管部１ａが防音側面カバー３１の周上を略半周通過した後、流路合流部４Ａにて再度合流するように構成されている。ここで、各管部１ａは、防音側面カバー３１の周面の曲率と略同一の曲率を持つ湾曲構造であり、これにより防音側面カバー３１と各管部１ａとが密着するようになっている。なお、管部１ａの断面を半円状にして、防音側面カバー３１の表面との接触面積を断面円形の管部１ａの場合よりも大きくするように構成してもよい。

次に、第１実施形態におけるシステムの動作について主に図１を参照して説明する。
冷媒（ＣＯ_２）は、圧縮機１０１で圧縮されて高温−高圧状態になった後、水冷媒熱交換器１０２にて、貯湯容器２０１の下部から沸上げ用循環ポンプ２０２によって送られてきた冷水に熱を伝え、温水へと加熱する代わりに自身の熱を失う。そして、冷媒は、膨張弁１０３を通過することで低温−低圧状態の気液二相流になった後、蒸発器１０４にて軸流ファン１０７によって送られた空気から熱を受け取り蒸発する。最後に、蒸発器１０４から流出した冷媒は、排熱回収熱交換器１０６Ａにて機械室２０（圧縮機１０１）から熱を回収した後、再び圧縮機１０１に流入する。なお、水冷媒熱交換器１０２では、水と冷媒は対向する方向に流通し、被加熱後の温水は貯湯容器２０１の上部に戻される。

給湯装置２１０Ａでは、給湯時において、貯湯容器２０１の上部から供給される温水と、水道管２０４からバイパス流路２０５を通って供給される水道水とが、混合弁（図示省略）によって混合された後、給湯口２０３から出湯される。

次にヒートポンプユニット４０Ａ内の動作について説明する。ヒートポンプサイクル１００Ａを駆動した場合、軸流ファン１０７が回転することで、蒸発器１０４から軸流ファン１０７に向かって外気が流入し、風路空間２７において空気の流れが発生する。ここで機械室２０と風路空間２７は仕切板２２で区切られているため、機械室２０には空気はほぼ流入しない。

機械室２０では、圧縮機１０１が冷媒を高温・高圧に圧縮するために、圧縮機１０１の外壁温度が約９０℃まで上昇し、冷媒に伝え切れなかった熱が排熱となって機械室２０へ放熱する。これにより、防音側面カバー３１は約４０℃、機械室２０は約３０℃程度となる。これに対して、排熱回収熱交換器１０６Ａに流入する前の吸込配管１０の冷媒温度は約３℃であるため、機械室２０に対して約２７℃、防音側面カバー３１に対して約３７℃の温度差となっている。

吸込配管１０から排熱回収熱交換器１０６Ａへと流入した冷媒は、流路分岐部３Ａを経て８本の並列する管部１ａへと流入し、機械室２０の空気および防音側面カバー３１と熱交換を行う。ここで受熱配管１Ａは複数に分岐しているため、冷媒の圧力損失を低く抑えつつ熱を得ることができる。また、冷媒は、流路分岐部３Ａの上方から流入し、受熱配管１Ａの管部１ａを下った後、流路合流部４Ａの下方から流出するため（図３および図４参照）、特定の流路（特定の管部１ａ）内に圧縮機１０１用の潤滑油の滞留や詰まりが発生することがなく、安定した吸熱効果が得られる。

また、受熱配管１Ａ（各管部１ａ）は、防音側面カバー３１と接触しているため、圧縮機１０１の防音性を保ちつつ、圧縮機１０１から放出される熱を回収する。さらに、受熱配管１Ａの一部は、圧縮機１０１における吐出冷媒と同等の温度に達する圧縮機モータ部３０の側面領域に配置されているため（図３参照）、圧縮機モータ部３０の排熱を効果的に回収でき、圧縮機１０１のモータ温度の低減によるモータ効率の向上を図ることが可能になる。

前記した経過を経ることで、排熱回収熱交換器１０６Ａにおいて、吸込冷媒の温度が約３℃から約１０℃まで上昇した後、圧縮機１０１へと再度流入する。

ところで、機械室２０に元々存在していた空気や、機械室２０と外板２３との隙間からわずかに流入した空気の湿度が高い場合には、吸込配管１０および受熱配管１Ａの表面にて水分の凝縮が発生する。本実施形態では、図３および図４に示すように、受熱配管１Ａの管部１ａが水平方向に対して角度θa傾けて配置されているため、凝縮した水分が、管部１ａの外表面を伝って斜め下方に向けて流れ、そして各管部１ａの下端において流路合流部４Ａの外表面に沿って鉛直方向下方に向けて流れ落ちるようになっている。このように、受熱配管１Ａが傾斜した管部１ａを備えることで、凝縮した水分が落下し易くなっている。これにより、受熱配管１Ａの表面で絶えず空気中の水分を凝縮させる（凝縮を繰り返す）ことができるため、この際発生する凝縮熱による吸込冷媒の加熱効果も加わり、管部１ａを水平方向に配置する場合よりも熱回収量を向上できる。

次に本実施形態における効果について、比較例（従来技術）としての排熱回収熱交換器３０６を備えたヒートポンプユニット（図５参照）を参照して説明する。図５は、比較例としてのヒートポンプユニットの内部構成図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図５に示すように、比較例としての排熱回収熱交換器３０６は、圧縮機１０１の上部に配置され、フィン群３０１を受熱配管３０２が貫通する構成となっている。なお、比較例における水冷媒熱交換器３０７は機械室２０に無く、風路空間２７の下部に置かれた構造となっている。

図６は、本実施形態と比較例のそれぞれの効果を示す熱収支の分析結果である。
図６において、「伝熱部なし」は、排熱回収熱交換器１０６Ａ，３０６が無い場合であり、「条件１」は、排熱回収熱交換器３０６を備えた場合（従来技術の場合）の機械室の熱収支の計算結果を示す。「条件２」、「条件３」および「条件４」は、本実施形態に対応するものであり、機械室２０の熱収支の計算結果を示す。「条件２」は、排熱回収熱交換器１０６Ａ１（１０６Ａ）を、圧縮機１０１を覆う防音側面カバー３１の側面から側方に離した場合である。「条件３」は、第１実施形態に対応するものであり、排熱回収熱交換器１０６Ａを、圧縮機１０１を覆う防音側面カバー３１の側面に接触させた場合である。「条件４」は、排熱回収熱交換器１０６Ａ２（１０６Ａ）を、圧縮機１０１の側面１０１ａに直接に接触させた場合である。なお、図６の計算結果では、同一管径、同一配管長の円管を排熱回収熱交換器１０６Ａ，３０６としている。

まず、伝熱部が無い、すなわち排熱回収熱交換器１０６Ａが存在しない場合、機械室２０の熱は、約２０％が吸込冷媒に供給されるものの（図６（ａ）参照）、残りの約８０％は外気や他の要素部品へと伝わることがわかる（図６（ｂ），（ｃ）参照）。言い換えれば、吸熱効率は、約２０％であることを意味している。

次に、従来技術に代表されるような、機械室２０の上部に排熱回収熱交換器３０６を配置した場合（条件１）、「伝熱部なし」の場合に比べて吸込冷媒の受ける熱量比は増加するものの、吸熱効率は３０％程度に留まっている。

前記した「伝熱部なし」および「条件１」に対して、排熱回収熱交換器１０６Ａを圧縮機１０１の側面に対向するように配置した本実施形態では、排熱回収熱交換器１０６Ａを防音側面カバー３１の側面から離して配置した場合（条件２）、防音側面カバー３１に接触させて配置した場合（条件３）、そして圧縮機１０１に直接接触させて配置した場合（条件４）、圧縮機１０１に近づくほど吸込冷媒の受ける熱量比は増加する。それぞれの吸熱効率は約６０％、約７０％、約８０％と従来技術（条件１）の２倍以上となり、吸熱効率が向上することがわかる。

図７は、第１実施形態の効果を示すＴ−Ｓ線図である。図７は、従来技術（図５、図６の条件１参照）と本実施形態（図６の条件３）のそれぞれに対する、ヒートポンプサイクル１００Ａのサイクル線図を示す。図７の横軸は冷媒の比エンタルピ、縦軸は冷媒温度である。また、図中のＡは蒸発器１０４の出口、Ｂは圧縮機１０１の入口、Ｃは圧縮機１０１の出口、Ｄは水冷媒熱交換器１０２の出口（膨張弁１０３の入口）、Ｅは蒸発器１０４の入口（膨張弁１０３の出口）であり、図中の「○」が従来技術、「●」が本実施形態を示している。

図７に示すように、本実施形態のヒートポンプユニット４０Ａを搭載することで、従来技術（図６の条件１）に比べて、蒸発器１０４の出口から圧縮機１０１の入口までの温度上昇幅がΔＴ１からΔＴ２に増加する。これにより、水冷媒熱交換器１０２で同じ加熱能力を得るための圧縮機１０１の冷媒吐出条件が変化し、従来技術に比べて圧縮機１０１の吐出温度がΔＴ３増加する替わりに圧縮機１０１の吐出圧力がΔＰだけ低下する。この結果、圧縮前後の差圧が縮まり、圧縮動力の低減によってヒートポンプサイクル１００ＡのＣＯＰが向上する。

なお、本実施形態では、圧縮機１０１の防音側面カバー３１に受熱配管１Ａを接触させた場合について説明したが、計算結果に示すとおり、圧縮機１０１に受熱配管１Ａを直接接触させた場合（図６の条件４）や、受熱配管１Ａを防音側面カバー３１に対して離して配置した場合（図６の条件２）についても、従来技術に比べてＣＯＰ向上の効果が得られる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のヒートポンプユニット４０Ｂについて、図８および図９を参照して説明する。図８は、第２実施形態のヒートポンプユニットを備えた給湯装置を示すシステム構成図、図９は、第２実施形態の効果を表すＴ−Ｓ線図である。なお、図８において、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する（その他の実施形態についても同様）。

図８に示すように、第２実施形態の給湯装置２１０Ｂは、第１実施形態に対して、膨張弁入口配管１２と吸込配管１０とを接触させた内部熱交換器１０５（内部熱交換装置）が付加されたヒートポンプユニット４０Ｂ（ヒートポンプ装置）と、沸上げ運転時等に稼動する水側サイクル２００および給湯時に稼動する給湯用流路群を搭載する貯湯ユニット４１と、を備えて構成されている。

図９は第１実施形態と第２実施形態とを比較したサイクル図であり、横軸が冷媒の比エンタルピ、縦軸が冷媒温度を示している。また、図中の「Ａ１」は蒸発器１０４の出口、「Ａ２」は内部熱交換器１０５の出口、「Ｂ」は圧縮機１０１の入口、「Ｃ」は圧縮機１０１の出口、「Ｄ１」は水冷媒熱交換器１０２の出口、「Ｄ２」は膨張弁１０３の入口、「Ｅ」は蒸発器１０４の入口を示し、図中の「○」が第１実施形態、「●」が第２実施形態の結果を示している。

図９に示すように、第１実施形態のヒートポンプサイクル１００Ａでは、排熱回収熱交換器１０６Ａによって冷媒温度をΔＴ２上昇させた後、圧縮機１０１へと流入させている。これに対して、第２実施形態のヒートポンプサイクル１００Ｂでは、蒸発器１０４の出口冷媒を、内部熱交換器１０５において水冷媒熱交換器１０２の出口冷媒によってΔＴ４だけ加熱した後、さらに排熱回収熱交換器１０６ＡによってΔＴ５上昇させている。

一般的に水冷媒熱交換器１０２の出口冷媒の温度は、機械室２０や圧縮機１０１の温度よりも低い。そのため、熱源温度がより高い機械室２０や圧縮機１０１の排熱については、水冷媒熱交換器１０２の出口冷媒で加熱した後の冷媒の加熱に用いることで、効率的に圧縮機１０１の吸込温度を上昇させることができ、結果として圧縮機１０１の吐出圧力の低減効果を高めることができる。つまり、吸込配管１０の冷媒を、先に内部熱交換器１０５で加熱し、その後で排熱回収熱交換器１０６Ａで加熱することで、効率的に圧縮機１０１の吸込温度を上昇させることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のヒートポンプユニット４０Ｃ（ヒートポンプ装置）について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、第３実施形態におけるヒートポンプユニット内部の配置図、図１１は、第３実施形態における排熱回収熱交換器の概略図である。

図１０に示すように、第３実施形態のヒートポンプユニット４０Ｃ（ヒートポンプ装置）は、第１実施形態の排熱回収熱交換器１０６Ａに替えて排熱回収熱交換器１０６Ｂとし、圧縮機１０１から排熱回収熱交換器１０６Ｂにかけての上部に機械室カバー２１（覆い部材）を追加した構成である。

排熱回収熱交換器１０６Ｂは、圧縮機１０１の側面１０１ａ（長手方向に沿う面）に対向して配置されている。機械室カバー２１は、機械室２０内の、圧縮機１０１、排熱回収熱交換器１０６Ｂ、水冷媒熱交換器１０２、および圧縮機１０１から膨張弁１０３までの冷媒配管１１０の上部を覆うものである。なお、圧縮機１０１と排熱回収熱交換器１０６Ｂの上部に位置する機械室カバー２１の上面２１ａは、圧縮機１０１の上部および排熱回収熱交換器１０６Ｂの上部に近い位置に配置されている。

図１１に示すように、排熱回収熱交換器１０６Ｂは、アルミニウムや銅などの金属製の板状のフィンを厚み方向に複数枚並べて構成されるフィン群２と、このフィン群２を貫通する受熱配管１Ｂと、を備えて構成されている。また、第１実施形態と同様に、受熱配管１Ｂは、流路分岐部３Ｂと流路合流部４Ｂとを備え、流路分岐部３Ｂによって１４本の管部１ａに分岐した後、１４本の管部１ａが流路合流部４Ｂによって合流し、圧縮機１０１に接続されている。

また、流路分岐部３Ｂの冷媒流入部３ａ１は、流路分岐部３Ｂ（縦管３ａ）の鉛直方向の上端に位置している。流路合流部４Ｂの冷媒流出部４ａ１は、流路合流部４Ｂ（縦管４ａ）の鉛直方向の下端に位置している。これにより、冷媒とともに流れる潤滑油が管部１ａに溜まって冷媒の流れが阻害されるのを防止できる。

第３実施形態では、第２実施形態に比べて、圧縮機１０１から得られる熱は少ないものの、機械室２０の空気と吸込配管１０との伝熱面積を拡大するようにフィン群２（排熱回収熱交換器１０６Ｂ）を設けているため、熱伝達率の低い機械室２０の空気との熱交換効率が高まり、圧縮機１０１以外の部品から放出された排熱から効率的に熱を得ることができる。また、排熱回収熱交換器１０６Ｂから圧縮機１０１までの上部において機械室カバー２１で覆いをすることにより、圧縮機１０１からの排熱が機械室２０の上部へと上昇することが抑制されるため、圧縮機１０１または防音側面カバー３１に排熱回収熱交換器１０６Ｂを直接接触させずとも、圧縮機１０１からの排熱を得ることができる。

また、第３実施形態では、フィン群２と、このフィン群２を貫通する受熱配管１Ｂとで構成したので、蒸発器１０４と同様な構成にできるので、製造が容易である。

なお、第３実施形態では、機械室２０の空気からの受熱を主眼においた構成となっているため、排熱回収熱交換器１０６Ｂと圧縮機１０１または防音側面カバー３１とを非接触としたが、これらを接触させた場合においても吸込冷媒の加熱効果が得られる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態のヒートポンプユニット４０Ｄ（ヒートポンプ装置）については、図１２を参照して説明する。図１２は、第４実施形態におけるヒートポンプユニット内部の配置図である。
図１２に示すように、第４実施形態は、第３実施形態に対して高温の要素部品を機械室カバー２１Ａ内の高温部品空間２６（高温空間）に集めた点が異なっている。具体的には、圧縮機１０１、吐出配管１１、水冷媒熱交換器１０２、膨張弁入口配管１２、内部熱交換器１０５、膨張弁１０３、吸込配管１０および排熱回収熱交換器１０６Ｂが機械室カバー２１Ａによって密閉された高温部品空間２６に配置されている。

機械室カバー２１Ａは、高温部品空間２６の上部を密閉する上カバー２１ｂを備えている。これにより、高温部品空間２６と電気品収納箱２５が配置される上部空間とが区画されている。

このように、第４実施形態では、排熱回収熱交換器１０６Ｂを十分に大きくした場合、吸込冷媒に対して、高温部品空間２６の全ての要素が高温となるため、排熱回収熱交換器１０６Ｂが得る熱量が最大化する。よって、吸熱効率がさらに向上し、結果的にＣＯＰをさらに向上することができる。なお、第４実施形態では、すべての高温の要素部品を高温部品空間２６に集めたが、必ずしも全てを集める必要はなく、任意に選択可能である。

以上説明したように、前記した各実施形態では、従来技術（図５参照）に比べてより多くの機械室２０の熱を吸込冷媒へと回収することができるため、吸熱効率が向上し、結果的にＣＯＰを向上することができる。

なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々変更できる。前記した実施形態では、２種類の排熱回収熱交換器１０６Ａ，１０６Ｂを示して説明したが、熱交換器の形状を限定するものではなく、フィンで圧縮機１０１を覆うように構成するなど、目的に応じて様々なものが選択できる。

また、第１実施形態の排熱回収熱交換器１０６Ａでは、圧縮機１０１（防音側面カバー３１）の周囲に半周状に受熱配管１Ａを設けた場合を例に挙げて説明したが、分岐部や合流部を設けずに、１本の受熱配管で圧縮機１０１の側面に対向する位置において上部から下部に向けてらせん状に配置する構成であってもよく、また分岐部と合流部を設けて、らせん状に配置する構成であってもよい。また、図４に記載の排熱回収熱交換器１０６Ａを２つ組み合わせて、圧縮機１０１（防音側面カバー３１）の側面に対向する全周に設ける構成であってもよい。

また、前記した実施形態では、圧縮機１０１の側面に対向する位置に排熱回収熱交換器１０６Ａを配置した場合を例に挙げて説明したが、水冷媒熱交換器１０２の側面１０２ａ（長手方向（図３の上下方向）に沿う面）に対向して排熱回収熱交換器１０６Ａ，１０６Ｂを配置する構成であってもよい。また、膨張弁１０３の長手方向に沿う面に対向する側に、排熱回収熱交換器１０６Ａ，１０６Ｂを配置する構成であってもよい。

１Ａ，１Ｂ 受熱配管
１ａ 管部（流路）
２ フィン群
２ａ 板状のフィン
３Ａ，３Ｂ 流路分岐部（分岐部）
３ａ 縦管
３ａ１ 冷媒流入部
４Ａ，４Ｂ 流路合流部（合流部）
４ａ 縦管
４ａ１ 冷媒流出部
１０ 吸込配管
１１ 吐出配管
１２ 膨張弁入口配管
１３ 膨張弁出口配管
２０ 機械室
２１，２１Ａ 機械室カバー
２２ 仕切板
２３ 外板
２４ 外板蓋
２５ 電気品収納箱
２６ 高温部品空間（高温空間）
２７ 風路空間
３０ 圧縮機モータ部
３１ 防音側面カバー（圧縮装置を覆う素材）
３２ 防音上面カバー（圧縮装置を覆う素材）
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ ヒートポンプユニット（ヒートポンプ装置）
４１ 貯湯ユニット
１００Ａ，１００Ｂ ヒートポンプサイクル
１０１ 圧縮機（圧縮装置）
１０１ａ 側面（長手方向に沿う面）
１０２ 水冷媒熱交換器（液−冷媒熱交換装置）
１０３ 膨張弁（膨張装置）
１０４ 蒸発器（蒸発装置）
１０５ 内部熱交換器（内部熱交換装置）
１１０ 冷媒配管（冷媒流路）
１０６Ａ，１０６Ｂ 排熱回収熱交換器
１０７ 軸流ファン
２００ 水側サイクル
２０１ 貯湯容器
２０２ 沸上げ用循環ポンプ
２０３ 給湯口
２０４ 水道管
２０５ バイパス流路
２０６ 循環流路
２１０Ａ，２１０Ｂ 給湯装置
３０１ フィン群（従来技術）
３０２ 受熱配管（従来技術）
３０６ 排熱回収熱交換器（従来技術）
３０７ 水冷媒熱交換器（従来技術）

Claims (13)

1. 少なくとも圧縮装置、液−冷媒熱交換装置、膨張装置、蒸発装置を有してなる冷媒機器類と、
   前記圧縮装置、前記液−冷媒熱交換装置、前記膨張装置、前記蒸発装置の順で冷媒を循環させる冷媒流路と、
   前記蒸発装置と前記圧縮装置とを接続する前記冷媒流路の途中に設けられる排熱回収熱交換器と、を備え、
   前記排熱回収熱交換器は、前記圧縮装置、前記膨張装置、前記液−冷媒熱交換装置および前記冷媒流路のいずれかの長手方向に沿う面に対向して配置されることを特徴とするヒートポンプ装置。
2. 前記長手方向に沿う面は、前記圧縮装置の側面であることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
3. 前記排熱回収熱交換器は、前記圧縮装置を覆う素材の表面に接触していることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置
4. 前記排熱回収熱交換器は、前記圧縮装置の側面に直接接触していることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置。
5. 前記排熱回収熱交換器は、管状流路によって構成され、
   前記管状流路は、水平方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置。
6. 前記圧縮装置から前記膨張装置までの前記冷媒流路、前記圧縮装置、前記膨張装置、前記液−冷媒熱交換装置の一部またはすべてを１つの区画内に配置し、
   前記冷媒流路、前記圧縮装置、前記膨張装置、前記液−冷媒熱交換装置の上部に覆い部材を設けることで高温空間を形成し、前記排熱回収熱交換器を前記高温空間に配置したことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
7. 前記覆い部材は、前記高温空間の上部を密閉していることを特徴とする請求項６に記載のヒートポンプ装置。
8. 前記排熱回収熱交換器は、冷媒が流通する管状流路と、複数の板状のフィンを並べてなるフィン群と、を備え、前記管状流路が前記フィン群を貫通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装置。
9. 前記排熱回収熱交換器は、冷媒を分流させる分岐部と、冷媒を合流させる合流部とを備え、
   前記分岐部と前記合流部との間は、複数の並行する流路で構成されていることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置。
10. 前記排熱回収熱交換器は、鉛直方向上端に冷媒が流入する冷媒流入部と、鉛直方向下端に冷媒が流出する冷媒流出部と、を備えることを特徴とする請求項９に記載のヒートポンプ装置。
11. 前記液−冷媒熱交換装置と前記蒸発装置との間の前記冷媒流路と、前記蒸発装置と前記排熱回収熱交換器との間の前記冷媒流路との間で熱交換を行う内部熱交換装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
12. 前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置で加熱された液を蓄える貯湯容器と、を備えることを特徴とする給湯装置。