JP5659782B2 - ヒートポンプ式熱源機 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ式熱源機に関し、特に、圧縮機と蒸発器と凝縮器と送風機とを搭載する外装ケースの底板部の構造を改良したものである。

近年、貯湯式給湯装置として、貯湯式のヒートポンプ式給湯装置が実用に供されている。この給湯装置は、温水を貯留する大容量の貯湯タンクと、ヒートポンプ回路を有するヒートポンプ式熱源機を備え、夜間割引の安価な電力を利用して、ヒートポンプ式熱源機で水道水を温水に加熱して、その温水を貯湯タンクに貯留しておき、蛇口や風呂などの所望の給湯先に給湯するものである。ヒートポンプ式熱源機は、大気に含まれる熱エネルギーを利用して水道水を加熱しているので、燃焼式熱源機や電気ヒータ式熱源機よりもエネルギー効率が良く、給湯コストの低減を図ることができる。

ところで、図６に示すように、従来のヒートポンプ式熱源機１００は、圧縮機１０１と、蒸発器１０２と、凝縮器としての温水加熱用熱交換器１０３と、送風機１０６と、これらを収納する外装ケース１０４などを備えている。圧縮機１０１と、蒸発器１０２と、温水加熱用熱交換器１０３と、送風機１０６は、外装ケース１０４の底板部１０７の上面に載置されている。

外装ケース１０４内において、温水加熱用熱交換器１０３は、発泡断熱材（図示略）で覆われ、発泡断熱材の周囲が保護カバー１０５で覆われている。保護カバー１０５の側壁部の下端部分には、保護カバー１０５内に連通した開口部が形成され、温水加熱用熱交換器１０３の接続配管１０８が開口部から延びて圧縮機１０１と接続する冷媒循環用配管に接続されている。尚、特許文献１のヒートポンプ式熱源装置も、凝縮器が保護カバーで覆われ、保護カバーの側壁部分の開口部から凝縮器の接続配管が延びて圧縮機と接続する冷媒循環用配管に接続されている。

特許第３９３１８７８号公報

従来のヒートポンプ式熱源機においては、外装ケースにおいて各種機器が底板部に配置され、凝縮器や圧縮機の運転時における振動が、底板部や複数の冷媒循環用配管に伝播するため、振動や騒音が増大し、共振により振動や騒音が著しく悪化する場合もある。特許文献１のヒートポンプ式熱源機においても同様の問題がある。

本発明の目的は、凝縮器や圧縮機の運転時における外装ケースの底板部の振動や騒音を抑制でき、共振も防止可能なヒートポンプ式熱源機を提供することである。

請求項１のヒートポンプ式熱源機は、圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、送風機と、これらを収納する外装ケースとを備えたヒートポンプ式熱源機において、前記外装ケースの底板部は、前記圧縮機と蒸発器と送風機とを搭載する為の第１板部材と、この第１板部材とは分断状の別部材に構成され且つ前記凝縮器を搭載する為の第２板部材を有し、前記第１，第２板部材の下面に夫々支持脚が設けられ、前記ヒートポンプ式熱源機を据え付けた状態では、前記第１，第２板部材が非接触状態に配置されたことを特徴としている。

請求項２のヒートポンプ式熱源機は、圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、送風機と、これらを収納する外装ケースとを備えたヒートポンプ式熱源機において、前記外装ケースの底板部は、前記圧縮機と蒸発器と送風機とを搭載する為の第１板部材と、この第１板部材とは分断状の別部材に構成され且つ前記凝縮器を搭載する為の第２板部材を有し、前記第１板部材は下端開放状の凹入部が形成された箱形部を有し、前記凹入部に前記凝縮器を収容し、前記第２板部材は前記凹入部の下端の開口部の大部分を塞ぐように配置されることを特徴としている。

請求項３のヒートポンプ式熱源機は、請求項１又は２の発明において、前記ヒートポンプ式熱源機の据え付け前には、前記第２板部材を第１板部材に仮固定可能であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、外装ケースの底板部は、圧縮機と蒸発器と送風機とを搭載する為の第１板部材と、この第１板部材とは分断状の別部材に構成され且つ前記凝縮器を搭載する為の第２板部材を有するので、底板部の第１，第２板部材が分断されているため、運転時に圧縮機や凝縮器で発生する振動が第１板部材から第２板部材へまたは第２板部材から第１板部材へ伝播して、振動や騒音が増大するのを防止し、共振現象が発生するのを確実に防止することができる。

そして、第１，第２板部材の下面に夫々支持脚が設けられたので、第１，第２板部材を安定した状態で据え付け面に載置することができる。また、ヒートポンプ式熱源機を据え付けた状態では、第１，第２板部材が非接触状態に配置されたので、圧縮器で発生した振動が第１板部材から第２板部材へ伝播するのを防止でき、凝縮器で発生した振動が第２板部材から第１板部材へ伝播するのを防止でき、第１，第２板部材の振動が共振により悪化するのを確実に防止することができる。

請求項２の発明によれば、前記段落［００１２］に記載した効果と同様の効果が得られる上、第１板部材は下端開放状の凹入部が形成された箱形部を有し、その凹入部に凝縮器を収容し、第２板部材は凹入部の開口部の大部分を塞ぐように配置されるので、凝縮器で発生した振動音が外部へ漏れるのを抑制できる。

請求項３の発明によれば、ヒートポンプ式熱源機の据え付け前には、第２板部材を第１板部材に仮固定可能であるので、第１，第２板部材を別々に搬送する必要がないため、ヒートポンプ式熱源機の搬送作業をスムーズに行うことができる。

貯湯式給湯装置の概略構成図である。 ヒートポンプ式熱源機の各種機器の配置を示した斜視図である。 凝縮器の収納構造を示す分解斜視図である。 凝縮器の収納構造を示す断面図である。 搬送時における第２板部材を第１板部材に仮固定した状態を示す断面図である。 従来のヒートポンプ式熱源機の各種機器の配置を示した斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

図１に示すように、貯湯式ヒートポンプ式給湯装置１は、貯湯タンクユニット２と、ヒートポンプ式熱源機３と、配管類６，７，８，９ａ，９ｂ，１０と、主制御部１１などを有する。

図１、図２に示すように、貯湯タンクユニット２は、縦長筒状の外周面を有する貯湯タンク１２と、この貯湯タンク１２の外面側を覆う保温材１３と、貯湯タンク１２と保温材１３を収容可能な外装ケース１４とを備えている。貯湯タンク１２は、ヒートポンプ式熱源機３で加熱された高温の温水を貯留するものであり、耐腐食性に優れたステンレス製の板材で構成され、半球状に形成された上下１対のタンク上部及びタンク下部と、縦長の円筒状のタンク胴部とが溶接により一体化されている。

タンク１２の下端部には、水道管などの給水管７と温水循環用配管９ａに接続される下部配管８が接続されている。給水管７には、貯湯タンク１２へ水道水を補充する為の開閉弁１５が設けられており、開閉弁１５が開いて水道水を貯湯タンク１２内に補充するようになっている。その貯湯タンク１２から液送ポンプ１６を介して温水（貯留水）が下部配管８、温水循環用配管９ａを通りヒートポンプ式熱源機３に送られる。ヒートポンプ式熱源機３で加熱された温水は温水循環用配管９ｂへ流れる。

タンク１２の上端部には、温水循環用配管９ｂと出湯用配管６に接続される上部配管１０が接続されている。上部配管１０には開閉弁１７が設けられている。開閉弁１５，１７を開くと、貯湯タンク１２内に貯留された高温の温水（例えば、８０〜９０℃）を上部配管１０に供給することができる。

保温材１３は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン等の樹脂を発泡成形した発泡断熱材で構成され、貯湯タンク１２の外面側を覆って貯湯タンク１２に貯留された温水の温度低下を防ぐ断熱機能を有する。

保温材１３には、タンク軸心方向に複数の収容凹部が所定間隔おきに形成されている。これら複数の収容凹部には、複数の温度センサ３１〜３４が高さ方向所定間隔おきの位置に配置されている。温度センサ３１〜３４は主制御部１１に接続されており、温度センサ３１〜３４の温度検出信号が主制御部１１に供給される。

外装ケース１４は、薄鋼板製で貯湯タンク１２の軸心方向に所定の長さを有する断面矩形の直方体の箱状に形成され、４つの側板部（つまり、左右の側板部、前後の側板部）と、上面板（天板）と、下面板とから構成されている。

ヒートポンプ式熱源機３は、炭化水素系などの冷媒の循環流通経路上に、蒸発器としての空気熱交換器１８と、送風モータ１９ａで駆動される送風機１９と、圧縮機２０と、凝縮器としての温水加熱用熱交換器２１と、高圧の冷媒を急膨張させて圧力を下げる膨張弁２２とが順次接続されたヒートポンプ回路２３と、主制御部１１に接続された補助制御部２４と、これらを収納する外装ケース２５とを備えている。

ヒートポンプ式熱源機３において、圧縮機２０を駆動することにより高圧まで圧縮された加熱状態の冷媒は、温水加熱用熱交換器２１に送られ、液送ポンプ１６の駆動によりタンク１２の下端部から下部配管８を経て温水循環用配管９ａに流入した温水又は水と熱交換してその温水又は水を暖め、加熱された温水が温水循環用配管９ｂ、上部配管１０を通って貯湯タンクユニット２の貯湯タンク１２に貯留され、ヒートポンプ式熱源機３を経由する加熱動作を繰り返すことで貯湯タンク１２に高温の温水が貯留される。

補助制御部２４は、主制御部１１との間でデータ通信可能であり、主制御部１１からの指令に従ってヒートポンプ回路２３の各種機器（送風モータ１９ａ、圧縮機２０など）の動作制御を実行する。温水加熱用熱交換器２１の出口側部分において、温水循環用配管９ｂには、温水温度を検知するための温度センサ２６が設けられ、その検出信号が主制御部１１に供給されている。補助制御部２４は、温水の加熱温度が主制御部１１から指示された温度となるまで、ヒートポンプ式熱源機３を作動させる。

ユーザによる給湯操作が行われると、貯湯タンク１２に貯留された温水が出湯用配管６に流れ、その温水と給水管７から供給される水道水とが混合弁２７で混合され、所定の温度となって蛇口などの給湯栓４に給湯される。混合弁２７の上流部、下流部、給水管７の途中部には、夫々、温水温度又は入水温度を検知するための温度センサ２８〜３０が設けられ、これら温度センサ２８〜３０の検出信号が主制御部１１に供給されている。主制御部１１は、これら温度センサ２８〜３０で検知された温度検知データに基づいて、混合弁２７を制御して温水と水の混合比を調節することで給湯する温水の温度を調整する。

主制御部１１は、ユーザが操作可能な操作リモコン３５との間でデータ通信可能であり、ユーザによる操作リモコン３５のスイッチ操作により目標給湯温度が設定されると、その目標給湯温度データが操作リモコン３５から主制御部１１に送信される。主制御部１１は、給湯動作時には、目標給湯温度データ及び温度センサ３１〜３４からの温度検知データに基づいて、ヒートポンプ式熱源機３で温水を加熱する加熱温度を決定し、補助制御部２４にその加熱温度を指示する。

次に、本願特有の外装ケース２５の構造について説明する。
外装ケース２５は、薄鋼板製で縦長の断面矩形の直方体の箱状に形成され、左右１対の側板部３６と、前側板部３７と、後側板部３８と、上板部（天板部）４０と、底板部４１とで構成されている。

図２〜図５に示すように、底板部４１は、空気熱交換器１８と、送風機１９と、圧縮機２０を搭載する為の第１板部材４２と、この第１板部材４２とは分断状の別部材に構成され且つ温水加熱用熱交換器２１を搭載する為の第２板部材４３を有する。

第１板部材４２は、下端開放状の凹入部４４が形成された平面視横長矩形の箱形部４５と、この箱形部４５の下端部の外周側に形成された底壁部４６とを備え、これら箱形部４５と底壁部４６とがプレス成形により一体品に構成されている。箱形部４５は、上壁部４７と、上壁部４７の前後両端から略直角に下方に屈曲され所定長さ延びる前壁部４８及び後壁部（図示略）と、上壁部４７の左右両端から略直角に下方に屈曲され所定長さ延びる左右１対の側壁部４９とを備えている。

底壁部４６は、箱形部４５の壁部４８，４９の下端に連なり、凹入部４４の下端の開口部４４ａの外周側にフランジ状に形成されている。尚、上壁部４７と４つの壁部４８，４９とをプレス成形にて一体成形したものを底壁部４６の上面に溶接して形成してもよい。

第１板部材４２において、凹入部４４は、横長矩形状の開口部４４ａから上方へ向かって所定の深さを有し、この凹入部４４には、温水加熱用熱交換器２１と、温水加熱用熱交換器２１を覆う保温材５０とが収容されている。

保温材５０は、上下に２分割された１対の分割体５０ａ，５０ｂで構成され、それらの内部には、温水加熱用熱交換器２１を収容する収容凹部が形成されている。保温材５０は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン等の樹脂を発泡成形した発泡断熱材で構成されている。

上壁部４７には、前記凹入部４４に連通した開口部４７ａが設けられている。温水加熱用熱交換器２１の複数の接続配管２１ａは、前記の開口部４７ａから上方へ延びて、圧縮機２０と接続する冷媒循環用配管２３ａに接続されている。第１板部材４２の底壁部４６の右端側部分の上には、圧縮機２０等が搭載されている。

第１板部材４２の箱形部４５の上壁部４７には、送風機１９を支持する支持板５１を固定する為の固定部材５２がビスで固定されている。支持板５１は、上下方向に所定の長さを有する本体板部５１ａと、本体板部５１ａの上端部から直角に後方に屈曲された上板部５１ｂと、本体板部５１ａの下端部から直角に前方に屈曲された底板部５１ｃとを備えている。

送風機１９は、送風モータ１９ａを介して支持板５１の本体板部５１ａの中段部分に取り付けられ、上板部５１ｂが外装ケース２５の後側板部３８の上端部に固定され、底板部５１ｃが前記の固定部材５２に固定されている。送風機１９の背面と左側面に亙る平面視にてＬ形の空気熱交換器１８が第１板部材４２の底壁部４６の上に装備されている。

底壁部４６の下面の左右両端部分には、前後方向に所定の長さを有する左右１対の金属製の支持脚５３ａ，５３ｂがビスで固定されている。これら１対の支持脚５３ａ，５３ｂを所定のコンクリート製の設置台５４の据え付け面５４ａに設置することにより、第１板部材４２が１対の支持脚５３ａ，５３ｂを介して設置台５４の据え付け面５４ａに据え付けられる。

第１板部材４２の凹入部４４の下端には、開口部４４ａの大部分を塞ぐように第２板部材４３が配置されている。第２板部材４３は、横長矩形の平板状に形成されている。第２板部材４３の左右方向の長さは、開口部４４ａの左右長よりも小さく設定されている。第２板部材４３の前後方向の長さは、開口部４４ａの前後長よりも小さく設定されている。

第２板部材４３の下面の左右両端寄り部分には、前後方向に所定の長さを有する左右１対の支持脚５５ａ，５５ｂがビスで固定されている。これら１対の支持脚５５ａ，５５ｂは、前記の支持脚５３ａ，５３ｂと同様のものである。これら１対の支持脚５５ａ，５５ｂを前記の設置台５４の据え付け面５４ａに据え付けることにより、第２板部材４３が第１板部材４２とは別個独立に１対の支持脚５５ａ，５５ｂを介して設置台５４の据え付け面５４ａに据え付けられる。温水加熱用熱交換器２１は、保温材５０を介して第２板部材４３の上に載置されている。

図４に示すように、ヒートポンプ式熱源機３を設置台５４の据え付け面５４ａに据え付けた状態において、第２板部材４３の前後両端部及び左右両端部と凹入部４４の開口部４４ａの周縁部との間に隙間５６が形成され、第１板部材４２と第２板部材４３とが非接触状態に配置されている。

図５に示すように、ヒートポンプ式熱源機３を設置場所まで搬送するまでの据え付け前の状態では、第２板部材４３の左右両端部が第１板部材４２の下面に取り付けた１対の支持脚５３ａ，５３ｂのフランジ部の上に載置され、フランジ部に形成された複数のビス孔に複数のビスで仮固定されている。ヒートポンプ式熱源機３を設置台５４に据え付けるときには、前記ビスを取り外して第１，第２板部材４２, ４３の固定状態を解除する。

以上説明したヒートポンプ式熱源機３の作用、効果について説明する。
貯湯式ヒートポンプ式給湯装置１においては、夜間割引の安価な電力を利用して、ヒートポンプ式熱源機３の各種機器（送風モータ１９ａ、圧縮機２０など）を駆動して、ヒートポンプ式熱源機３で一日に必要な量の温水を作り、その蓄熱した高温の温水を貯湯タンク１２に貯留しておき、出湯する際、高温の温水と水道水とを混合して、ユーザの欲する所望の温度にして、蛇口や風呂などの給湯先に給湯する。

外装ケース２５の底板部４１は、空気熱交換器１８と送風機１９と圧縮機２０を搭載する為の第１板部材４２と、この第１板部材４２とは分断状の別部材に構成され且つ温水加熱用熱交換器２１を搭載する為の第２板部材４３を有する。このように、底板部４１の第１，第２板部材４２，４３が分断されているため、送風機１９と圧縮機２０で発生した振動が第１板部材４２から第２板部材４３へ伝播して振動や騒音が増大するのを防止し、共振現象が発生するのを確実に防止することができる。同様に、温水加熱用熱交換器２１で発生した振動が第２板部材４３から第１板部材４２へ伝播して、振動や騒音が増大するのを防止し、共振現象が発生するのを確実に防止することができる。

第１板部材４２の下面に１対の支持脚５３ａ，５３ｂを設け、第２板部材４３の下面に１対の支持脚５５ａ，５５ｂを設けたので、第１，第２板部材４２，４３を安定した状態で据え付け面５４ａに載置することができる。

また、ヒートポンプ式熱源機３を据え付けた状態では、第１，第２板部材４２，４３が非接触状態に配置されたので、圧縮器２０で発生した振動が第１板部材４２から第２板部材４３へ伝播するのを防止でき、温水加熱用熱交換器２１で発生した振動が第２板部材４３から第１板部材４２へ伝播するのを防止でき、第１，第２板部材４２, ４３の振動が共振により悪化するのを確実に防止することができる。

第１板部材４２は下端開放状の凹入部４４が形成された箱形部４５を有し、その凹入部４４に温水加熱用熱交換器２１と保温材５０を収容し、第２板部材４３は凹入部４４の開口部４４ａの大部分を塞ぐように配置されるので、温水加熱用熱交換器２１で発生した振動音が外部へ漏れるのを抑制できる。

ヒートポンプ式熱源機３の据え付け前には、第２板部材４３を第１板部材４２に仮固定可能であるので、第１，第２板部材４２，４３を別々に搬送する必要がないため、ヒートポンプ式熱源機３の搬送作業をスムーズに行うことができる。

尚、前記実施例を次のように部分的に変更してもよい。
（１）前記底板部４１における、箱形部４５と底壁部４６を一体的にプレス成形する代わりに、前記の箱形部４５と底壁部４６を一体的な樹脂成形品で構成してもよい。
（２）第２板部材４３の下面に１対の支持脚５５ａ，５５ｂを設ける代わりに、第２板部材４３の長手方向向きに１又は複数の支持脚を設けてもよい。

（３）振動により第１，第２板部材４２，４３の水平方向の相対的な位置関係がずれるのを防止する為に、第１板部材４２に形成した凹入部４４の下端の開口部４４ａの内周面と、第２板部材４３の外周面との間に、複数のゴム製のスペーサを設けてもよい。
（４）その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、前記の実施例に種々の変更を付加して実施可能である。

３ ヒートポンプ式熱源機
１８ 空気熱交換器（蒸発器）
１９ 送風機
２０ 圧縮機
２１ 温水加熱用熱交換器（凝縮器）
２５ 外装ケース
４１ 底板部
４２ 第１板部材
４３ 第２板部材
４４ 凹入部
４４ａ 開口部
４５ 箱形部
５３ａ，５３ｂ，５５ａ，５５ｂ 支持脚

Claims (3)

1. 圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、送風機と、これらを収納する外装ケースとを備えたヒートポンプ式熱源機において、
   前記外装ケースの底板部は、前記圧縮機と蒸発器と送風機とを搭載する為の第１板部材と、この第１板部材とは分断状の別部材に構成され且つ前記凝縮器を搭載する為の第２板部材を有し、
   前記第１，第２板部材の下面に夫々支持脚が設けられ、前記ヒートポンプ式熱源機を据え付けた状態では、前記第１，第２板部材が非接触状態に配置されたことを特徴とするヒートポンプ式熱源機。
2. 圧縮機と、蒸発器と、凝縮器と、送風機と、これらを収納する外装ケースとを備えたヒートポンプ式熱源機において、
   前記外装ケースの底板部は、前記圧縮機と蒸発器と送風機とを搭載する為の第１板部材と、この第１板部材とは分断状の別部材に構成され且つ前記凝縮器を搭載する為の第２板部材を有し、
   前記第１板部材は下端開放状の凹入部が形成された箱形部を有し、前記凹入部に前記凝縮器を収容し、前記第２板部材は前記凹入部の下端の開口部の大部分を塞ぐように配置されることを特徴とするヒートポンプ式熱源機。
3. 前記ヒートポンプ式熱源機の据え付け前には、前記第２板部材を第１板部材に仮固定可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ式熱源機。