JP5423509B2 - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Description

この発明は、ヒートポンプを利用して湯を沸き上げるヒートポンプ給湯機に関する。

従来、例えば特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、蒸発器に送風する蒸発器用ファンの送風を案内する風路を形成するベルマウスを設け、ベルマウスによって風路から隔離された空間に内部熱交換器を配置している。このような構成によれば、ベルマウスのデッドスペースを有効利用してヒートポンプ回路を収納する筐体を大きくすることなく、内部熱交換器を付加できるようになる。また、上記従来のヒートポンプ給湯機の筐体は、仕切部材によって送風室と機械室とに区画されており、水冷媒熱交換器は、機械室内におけるヒートポンプ給湯機の前面側の端部に設置されている。

特開２００８−２４９３１２号公報

従来のヒートポンプ給湯機では、水冷媒熱交換器は、機械室内におけるヒートポンプ給湯機の前面側の端部に設置されている。このため、重心位置の偏りによる設置性および運搬性などの悪化が懸念される。また、内部熱交換器がベルマウスに配置されていることから、冷媒流動音や配管振動などが遮音されずに騒音が大きくなることも懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、重心位置の改善と遮音性の改善とを実現させるヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

この発明に係るヒートポンプ給湯機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、水と冷媒とを熱交換させる水冷媒熱交換器と、冷媒の流れを調整する膨張弁と、冷媒と大気とを熱交換させる蒸発器と、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁、および蒸発器を、この順で環状に接続し、冷媒が循環可能に構成された冷媒配管と、を備えるヒートポンプ給湯機であって、ヒートポンプ給湯機内を、圧縮機および水冷媒熱交換器を収納する機械室と、蒸発器を収納する送風室とに区画するセパレータを更に備え、セパレータと水冷媒熱交換器とを一体的に構成したものである。

この発明によれば、重心位置の改善と遮音性の改善とを実現させるヒートポンプ給湯機を得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機のシステム構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機における各機器の具体的な配置の一例を表した図である。

実施の形態１．
先ず、図１を参照して、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の基本構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機のシステム構成を示す模式図である。図１に示すヒートポンプ給湯機は、例えば、図示省略する貯湯タンクに貯留される湯を沸き上げるための装置として用いられるものであり、ヒートポンプ給湯機本体１を備えている。

ヒートポンプ給湯機本体１は、ヒートポンプ給湯機本体１へ水を流入させるための接続部である入水バルブ２と、入水バルブ２を介して供給される水をヒートポンプ給湯機本体１内において輸送するための入水管３とを備えている。入水管３は、冷媒の熱を入水された水へ受け渡すための水冷媒熱交換器４に接続されている。また、水冷媒熱交換器４には、水冷媒熱交換器４で作り出された湯を輸送するための出湯管５が接続されている。出湯管５の端部には、ヒートポンプ給湯機本体１から湯を流出させるための接続部である出湯バルブ６が接続されている。

ヒートポンプ給湯機本体１は、圧縮機７、上記水冷媒熱交換器４、内部熱交換器８、膨張弁９、および蒸発器１０を、この順で環状に接続して構成された冷媒回路を備えている。圧縮機７は、冷媒を圧縮させるための機器である。内部熱交換器８は、冷媒回路の効率向上のために設けられた機器であり、より具体的には、水冷媒熱交換器４を通過して膨張弁９に向かう冷媒と、蒸発器１０を通過して圧縮機７に向かう冷媒とを熱交換させる機器である。膨張弁９は、冷媒の流れを調整する機器、より具体的には圧縮機７で圧縮された冷媒を低圧にするための弁である。蒸発器１０は、大気から熱を吸収し冷媒を蒸発させるための機器である。

水冷媒熱交換器４側における圧縮機７と膨張弁９との間は、圧縮機７で圧縮された高圧冷媒を輸送するための高圧側冷媒配管１１により接続されており、蒸発器１０側における膨張弁９と圧縮機７との間は、低圧冷媒を輸送するための低圧側冷媒配管１２により接続されている。また、図１に示す冷媒回路には、高圧側冷媒配管１１における水冷媒熱交換器４と内部熱交換器８との間の部位と、低圧側冷媒配管１２における膨張弁９と蒸発器１０との間の部位とを接続するバイパス配管１３が設けられている。バイパス配管１３の途中には、当該バイパス配管１３を開閉するための電磁弁１４が設置されている。

また、ヒートポンプ給湯機本体１は、蒸発器１０に外気を送り込むための蒸発器用ファン１５と、蒸発器用ファン１５を駆動する蒸発器用ファンモーター１６とを備えている。更に、ヒートポンプ給湯機本体１の内部は、水冷媒熱交換器４と一体形としたセパレータ１７によって、機械室と送風室とに区画されている。このセパレータ１７に関係する構成は、本実施形態の特徴部分であるので、図１とともに新たに図２を加えて後で詳述する。また、本実施形態のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプ給湯機本体１の運転を制御する制御部１８と、制御部１８へ運転を指示する操作部１９とを備えている。

次に、本実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の動作について説明する。ヒートポンプ給湯機本体１に電源が投入されると、使用者により操作部１９を用いて設定された温度（例えば９０℃）にまで湯水を沸き上げるために、制御部１８は、ヒートポンプ給湯機本体１の制御を開始する。

供給元の貯湯タンク（図示せず）から入水バルブ２を介してヒートポンプ給湯機本体１に供給された水は、水冷媒熱交換器４において高温高圧の冷媒から熱を受け取り、加熱されて湯となる。加熱された湯は、出湯バルブ６から、図示が省略された蛇口若しくは貯湯タンクに出湯される。一方、図１に示す冷媒回路においては、圧縮機７で圧縮されて高温高圧となった冷媒が、水冷媒熱交換器４において熱を水に受け渡し、低温高圧の冷媒となる。この低温高圧となった冷媒は、内部熱交換器８において低圧側冷媒配管１２を流れる冷媒に更に熱を受け渡した後に、膨張弁９において減圧され、低温低圧の冷媒となる。その後、この低温低圧の冷媒は、蒸発器１０において大気から吸熱することで加熱されて蒸発した後に、再び圧縮機７で圧縮され、高温高圧の冷媒となる。

次に、図１とともに新たに図２を参照して、水冷媒熱交換器４と一体形としたセパレータ１７に関する詳細な説明を行う。図２は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機における各機器の具体的な配置の一例を表した図である。より具体的には、図２（ａ）はヒートポンプ給湯機本体１の外郭ケースを透過し、内部を示した部分透視斜視図であり、図２（ｂ）はヒートポンプ給湯機本体１を図２（ａ）の矢視Ａ方向から見た図である。

図１、２に示すように、送風室には、蒸発器１０、蒸発器用ファン１５、および蒸発器用ファンモーター１６が収納されている。また、機械室には、その他の機器、具体的には、圧縮機７、水冷媒熱交換器４、内部熱交換器８、膨張弁９、電磁弁１４、および制御部１８が収納されている。このように、機械室側には、冷媒回路中の蒸発器１０以外の他の機器が収納されている。また、機械室には、図１から分かるように、高圧側冷媒配管１１および低圧側冷媒配管１２のほとんどの部位が収納されている。

図２に示すように、送風室と機械室とを区画する上記セパレータ１７は、ヒートポンプ給湯機本体１の中央近傍に設置されている。ただし、蒸発器１０に大気を導く風の流路を確保する必要があるため、セパレータ１７は、図２（ｂ）に示すように、ストレート形状ではなく、折れ曲がった形状となっている。そこで、本実施形態では、図２に示すように、水冷媒熱交換器４を、機械室側においてセパレータ１７の形状に沿わせるようにして当該セパレータ１７と一体化させている。そして、セパレータ１７の機械室側に、水冷媒熱交換器４に接続される高圧側冷媒配管１１が配置されるようにしている。

また、図２に示すように、セパレータ１７と水冷媒熱交換器４の間には、両者の間に介在するように断熱材２０が設置されている。更に、図２に示すように、水冷媒熱交換器４の一部が、圧縮機７と蒸発器用ファン１５とを仕切るようにして、圧縮機７よりもヒートポンプ給湯機本体１の中央側に配置されている。更に、水冷媒熱交換器４は、薄い板状に、より具体的には、高さ寸法および奥行寸法に比して厚さ寸法の小さい外形を有するように形成されている。

以上説明したように、本実施形態では、重量のある水冷媒熱交換器４を、従来のように機械室内におけるヒートポンプ給湯機本体１の前面側の端部に設置するのではなく、よりヒートポンプ給湯機本体１の中心部分に近いセパレータ１７と一体的に構成するようにしている。これにより、上記従来の構成に比してヒートポンプ給湯機本体１の重心の偏りを抑えることができ、施工性や搬入性の改善が可能となる。

また、本実施形態の構成は、送風室には蒸発器用ファン１５、蒸発器用ファンモーター１６、および蒸発器１０のみを設置し、水冷媒熱交換器４はセパレータ１７と一体形とし、更に残りの機能部品を機械室へ設置する構造であるが、水冷媒熱交換器４をセパレータ１７と一体化することによって、セパレータ１７自身の剛性が向上し、機械室全体の音の遮音性を向上させることができる。

また、本実施形態では、蒸発器１０以外の冷媒回路の構成部品を械室側に配置するようにしたので、製品高さは単純に蒸発器１０と当該蒸発器１０に外気を送り込む蒸発器用ファン１５の大きさのみに制約されることとなる。このため、筐体全体の寸法制約を緩和でき、設置制約の緩和が可能となるだけでなく、冷媒配管１１、１２を接続する部品の多くが機械室に収納されるため、冷媒配管１１、１２の短縮化や削減が可能となる。これにより、ヒートポンプ給湯機の原価低減を図ることができる。更に、蒸発器１０以外の冷媒回路の構成部品（内部熱交換器８など）を従来のように仕切部材を介して送風室と機械室の両方に配置していないため、メンテナンス性の低下を防止することが可能である。

また、セパレータ１７は、送風室に流れる空気の影響で冷却されることになるが、本実施形態では、一体型に構成されるセパレータ１７と水冷媒熱交換器４との間に、断熱材２０を介在させている。これにより、水冷媒熱交換器４からの放熱によるエネルギーロスを防ぐことが可能となり、水冷媒熱交換器４の熱交換効率の低下を防ぐことが可能となる。更に、同じ機械室内で圧縮機７の近傍に水冷媒熱交換器４が設置されることから、圧縮機７からの放熱を水冷媒熱交換器４で吸収することが可能となり、熱交換効率の向上にもつながる。

１ ヒートポンプ給湯機本体
４ 水冷媒熱交換器
７ 圧縮機
８ 内部熱交換器
９ 膨張弁
１０ 蒸発器
１１ 高圧側冷媒配管
１２ 低圧側冷媒配管
１５ 蒸発器用ファン
１７ セパレータ
１８ 制御部
２０ 断熱材

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   水と冷媒とを熱交換させる水冷媒熱交換器と、
   冷媒の流れを調整する膨張弁と、
   冷媒と大気とを熱交換させる蒸発器と、
   前記圧縮機、前記水冷媒熱交換器、前記膨張弁、および前記蒸発器を、この順で環状に接続し、冷媒が循環可能に構成された冷媒配管と、
   を備えるヒートポンプ給湯機であって、
   前記ヒートポンプ給湯機内を、前記圧縮機および前記水冷媒熱交換器を収納する機械室と、前記蒸発器を収納する送風室とに区画するセパレータを更に備え、
   前記セパレータと前記水冷媒熱交換器とを一体的に構成したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. 前記水冷媒熱交換器は、前記機械室側において前記セパレータに沿って配置されている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. 前記セパレータと前記水冷媒熱交換器との間に介在する断熱材を更に備える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. 前記水冷媒熱交換器の少なくとも一部が、前記圧縮機よりも前記ヒートポンプ給湯機の中央側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヒートポンプ給湯機。

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