JP4985341B2 - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

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１０〜図１２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など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を介して配管１９により接続されている。

図１１は、熱源ユニット１００の構成概略図であり、図１２は、図１１におけるＡＡ’断面の断面図である。圧縮機１１の周囲に断熱材２０や、圧縮機１１と水冷媒熱交換器１２との間の冷媒配管１６に断熱材２１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）。
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。冷媒配管１６は、圧縮機１１の振動等を防止するために立体的に屈曲した複雑な形状となっている。このことから、熱源ユニット１００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や断熱材２１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や断熱材２１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１００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、水冷媒熱交換器、減圧器、空気冷媒熱交換器を環状に冷媒配管で接続して冷媒を充填した冷凍サイクルを有する熱源ユニットを備えたヒートポンプ給湯機において、前記圧縮機と前記水冷媒熱交換器との間の配管を、複数のシート状断熱材で包囲するとともに、前記断熱材の少なくとも１面は、前記熱源ユニットの筐体外装板の内面側に接するように構成したことを特徴とするヒートポンプ給湯機で、圧縮機や複雑な構成の圧縮機と水冷媒熱交換器との間の冷媒配管に個別に断熱材を設置することなく、冷媒配管の大部分を覆い、冷媒配管を周囲の空気から断熱できる
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出来る。

さらに、外装板に接した部分の断熱材や圧縮機周囲の断熱材やお湯が流れる配管の周囲の断熱材と兼用した断熱材で構成されているため、これらの箇所において新たな断熱材を必要とせず、製造コストの増大を防止できる。

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と水冷媒熱交換器との間の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。

第１の発明は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、空気冷媒熱交換器を環状に冷媒配管で接続して冷媒を充填した冷凍サイクルを有する熱源ユニットを備えたヒートポンプ給湯機において、前記圧縮機と前記水冷媒熱交換器との間の配管を、複数のシート状断熱材で包囲するとともに、前記断熱材の少なくとも１面は、前記熱源ユニットの筐体外装板の内面側に接するように構成したことを特徴とするもので、圧縮機や複雑な構成の圧縮機と水冷媒熱交換器との間の冷媒配管に個別に断熱材を設置することなく、冷媒配管の大部分を覆い、冷媒配管を周囲の空気から断熱できるので、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、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。

また、外装板に接した部分の断熱材と兼用した断熱材で構成されているため、これらの箇所において新たな断熱材を必要とせず、製造コストの増大を防止ししつつ、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。

第２の発明は、断熱材の少なくとも１面の端面は、筐体外装板の内面側に接するように構成したことを特徴とするもので、外装板に接した部分の断熱材と兼用した断熱材で構成されているため、これらの箇所において新たな断熱材を必要とせず、製造コストの増大を防止ししつつ、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。

第３の発明は、断熱材の少なくとも１面は、圧縮機の周囲の断熱材と同一部材または断熱材に延設して設けた部材と連続するように構成したことを特徴とするもので、圧縮機周囲の断熱材と兼用した断熱材で構成されているため、これらの箇所において新たな断熱材を必要とせず、製造コストの増大を防止ししつつ、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。

第４の発明は、複数のシート状断熱材が、水冷媒熱交換器の水出口部と湯配管接続部の間の配管も含めて包囲することを特徴とするもので、水冷媒熱交換器の水出口部と湯配管接続部の間の配管の断熱材と兼用した断熱材で構成されているため、これらの箇所において新たな断熱材を必要とせず、製造コストの増大を防止ししつつ、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。

第５の発明は、断熱材を、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したことを特徴とするもの
で、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。

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３１と、圧縮機３１で圧縮された冷媒により水を加熱する水冷媒熱交換器３２と、水冷媒熱交換器３２で冷却された冷媒を減圧する減圧器３３と、減圧器３３で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器３４とを備えている。圧縮機３１、水冷媒熱交換器３２、減圧器３３および蒸発器３４は、この順番で冷媒が循環するように冷媒配管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３４に隣接する形でファン３５が設けられている。ファン３５は、蒸発器３４で冷媒と熱交換するべき空気を蒸発器３４に供給する。仕切板４１は、ファン３５が蒸発器３４へ送風する送風回路の一部を形成しており、ファン３５が送風する空気が、圧縮機３１や減圧器３３やそれらの接続配管に当たらないように構成されている。

熱源ユニット１１０は、筐体の外側に水配管接続口３７、湯配管接続口３８を有しており、水冷媒熱交換器３２は、冷媒入口部３２ａ、冷媒出口部３２ｂ、水入口部３２ｃ、水出口部３２ｄを有している。冷媒は、圧縮機３１より冷媒配管３６を通って冷媒入口部３２ａから流入し、冷媒出口部３２ｂより流出し、冷媒配管３６を通って、減圧器３３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、水配管接続口３７から熱源ユニット１１０に導入され、水入口部３２ｃから水冷媒熱交換器３２に流入し、水出口部３２ｄよりお湯となって流出する。その後、お湯は、湯配管接続口３８から、熱源ユニット１１０から出て、湯配管（図示せず）を通って、再び、貯湯タンクユニット（図示せず）に戻る。

熱源ユニット１１０の底部は基板４２により構成されている。圧縮機３１、水冷媒熱交換器３２、蒸発器３４などの冷凍サイクル回路の主要構成要素や仕切板４１は、基板４２に固定されている。また、熱源ユニット１１０の天部は天板４３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３４で構成されている部分を除いて、筐体外装板４４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３２の一部とにより仕切られ、上下を天板４４の一部と基板４２の一部により仕切られた空間である。

圧縮機３１は、圧縮機断熱部材５０に周囲を覆われている。圧縮機３１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３２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３４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内の冷媒配管３６の断熱構成について説明する。図１および図２に示すように、第１断熱部材５１と第２断熱部材５２は、ともにシート状の断熱材である。第１断熱部材５１は、立体的に屈曲した冷媒配管３６のうち圧縮機３１の側面に沿った面と圧縮機３１の側面との間に設けられている。また、第２断熱部材５２は、立体的に屈曲した冷媒配管３６のうち筐体外装板４０の前面に沿った面と筐体外装板４０の前面との間に設けられている。すなわち、第１断熱部材５１と第２
断熱部材５２とは、冷媒配管３６の大部分を覆うように設置され、冷媒配管３６を周囲の空気から断熱している。

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。

以上の構成により、冷媒配管３６に断熱材を巻きつけることなく、冷媒配管３６の大部分を断熱できるので、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３１の周囲や冷媒配管３６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、冷媒配管３６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、本実施の形態の変形例を図３および図４を用いて説明する。図３は、図４におけるＢＢ’断面の垂直断面図であり、図４は、図３におけるＡＡ’断面の水平断面図である。図３および図４において、第３断熱部材５３は、仕切板４１の圧縮機収納部１１１内面側に接するように設けられている。また、第４断熱部材５４は、筐体外装板４０の側面の内面側に接した部分から延長され、圧縮機３１の上部空間を覆うように設けられている。

さらに、第５断熱部材５５は、筐体外装板４０の前面の内面側に接するとともに、立体的に屈曲した冷媒配管３６のうち筐体外装板４０の前面に沿った面と筐体外装板４０の前面との間に設けられている。すなわち、第３断熱部材５３と第４断熱部材５４と第５断熱部材５５とは、圧縮機３１の周囲空間を覆うように設置され、圧縮機収納部１１１を周囲の空気から断熱している。

また、第１断熱部材５１と第５断熱部材５５とは、冷媒配管３６の大部分を含む空間を覆うように設置され、冷媒配管３６を周囲の空気から断熱している。これによれば、圧縮機収納部１１１の前面を断熱するシート状の断熱材（第５断熱部材５５）を兼用して、冷媒配管３６を周囲の空気から断熱できるために、これらの箇所において新たな断熱材が必要とせず、製造コストの増大を防止できる。

あるいは、冷媒配管３６と筐体外装板４０の前面を別々の断熱材で覆う場合と比べて、筐体外装板４０の前面の断熱材厚さを厚くできるために、圧縮機３１や冷媒配管３６からの熱漏洩をより低減し、熱源ユニット１１０の高効率化することが出来る。

さらに、本実施の形態の別の変形例を図５および図６を用いて説明する。図５は、図６におけるＢＢ’断面の垂直断面図であり、図６は、図５におけるＡＡ’断面の水平断面図である。図５および図６において、第６断熱部材５６は、その端面が筐体外装板４０の側面の内面側に接するとともに、立体的に屈曲した冷媒配管３６のうち圧縮機３１の側面に沿った面と圧縮機３１の側面との間に設けられている。

すなわち、第３断熱部材５３と第４断熱部材５４と第６断熱部材５６とは、圧縮機３１の周囲空間を覆うように設置され、圧縮機収納部１１１を周囲の空気から断熱している。また、第２断熱部材５２と第６断熱部材５６とは、冷媒配管３６の大部分を含む空間を覆うように設置され、冷媒配管３６を周囲の空気から断熱している。これによれば、圧縮機収納部１１１の前面を断熱するシート状の断熱材（第６断熱部材５６）を兼用して、冷媒配管３６を周囲の空気から断熱できるために、これらの箇所において新たな断熱材が必要とせず、製造コストの増大を防止できる。

また、本実施の形態の別の変形例を図７を用いて説明する。図７において、第７断熱部材５７は、立体的に屈曲した冷媒配管３６のうち圧縮機３１の側面に沿った面と圧縮機３
１の側面との間に、圧縮機断熱部材５０の一部を延長して構成される。すなわち、第２断熱部材５２と第７断熱部材５７とは、冷媒配管３６の大部分を含む空間を覆うように設置され、冷媒配管３６を周囲の空気から断熱している。これによれば、圧縮機３１の周囲を断熱するとともに、冷媒配管３６を周囲の空気から断熱できるために、コストの増加を低減することと、圧縮機３１や冷媒配管３６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、本実施の形態の別の変形例を図８および図９を用いて説明する。図８は、図９におけるＢＢ’断面の垂直断面図であり、図９は、図８におけるＡＡ’断面の水平断面図である。図８および図９において、第８断熱部材５８は、立体的に屈曲した冷媒配管３６、および、水出口部３２ｄと湯配管接続口３８との間の配管のうち圧縮機３１の側面に沿った面と圧縮機３１の側面との間に設けられている。

また、第９断熱部材５９は、立体的に屈曲した冷媒配管３６、および、水出口部３２ｄと湯配管接続口３８との間の配管のうち筐体外装板４０の前面に沿った面と筐体外装板４０の前面との間に設けられている。すなわち、第８断熱部材５８と第９断熱部材５９とは、冷媒配管３６、および、水出口部３２ｄと湯配管接続口３８との間の配管の大部分を含む空間を覆うように設置され、冷媒配管３６、および、水出口部３２ｄと湯配管接続口３８との間の配管を周囲の空気から断熱している。

これによれば、高温のお湯が流れる水出口部３２ｄと湯配管接続口３８との間の配管を断熱するとともに、冷媒配管３６を周囲の空気から断熱できるために、コストの増加を低減することと、圧縮機３１や冷媒配管３６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。

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。

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垂直断面図 図３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垂直断面図 図５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垂直断面図 図８のＡＡ’断面図 従来のヒートポンプ給湯機の回路図 従来のヒートポンプ給湯機の熱源ユニットの概略正面図 図９のＡＡ’断面図

３１ 圧縮機
３２ 水冷媒熱交換器
３３ 減圧器
３４ 蒸発器
３５ ファン
３６ 冷媒配管
４１ 仕切板
４４ 筐体外装板
５０ 圧縮機断熱部材
５１ 第１断熱部材
５２ 第２断熱部材
５３ 第３断熱部材
５４ 第４断熱部材
５５ 第５断熱部材
５６ 第６断熱部材
５７ 第７断熱部材
５８ 第８断熱部材
５９ 第９断熱部材
１１１ 圧縮機収納部

Claims (5)

1. 圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、空気冷媒熱交換器を環状に冷媒配管で接続して冷媒を充填した冷凍サイクルを有する熱源ユニットを備えたヒートポンプ給湯機において、前記圧縮機と前記水冷媒熱交換器との間の配管を、複数のシート状断熱材で包囲するとともに、前記断熱材の少なくとも１面は、前記熱源ユニットの筐体外装板の内面側に接するように構成したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. 断熱材の少なくとも１面の端面は、熱源ユニットの筐体外装板の内面側に接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給湯機。
3. 断熱材の少なくとも１面は、圧縮機の周囲の断熱材と同一部材または前記断熱材に延設して設けた部材と連続するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯機。
4. 複数のシート状断熱材が、水冷媒熱交換器の水出口部と湯配管接続部の間の配管も含めて包囲する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. 断熱材を、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。

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