JP5705455B2

JP5705455B2 - Ｃｏ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置

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Publication number: JP5705455B2
Application number: JP2010103827A
Authority: JP
Inventors: 岡田　拓也; 拓也岡田; 吉田　茂; 茂吉田; 陽一上藤; 峰正大村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2030-04-28
Also published as: EP2581682A4; WO2011136064A1; EP2581682A1; JP2011232000A

Description

本発明は、給湯用熱交換器に対して、冷媒循環回路が複数系統パラレルに設けられているＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置に関するものである。

冷凍装置または空調装置を大容量化する手法として、（１）熱源機を複数台並列に接続する方法、（２）一台の熱源機内に圧縮機を複数台並列に設置する方法、の２通りが一般的である。（１）の方法は、均油用の配管や制御が必要となるが、容易に大容量化することができる。しかし、コストメリットはあまり期待できない。一方、（２）の方法は、同一ユニット内に冷媒回路を設けることができるため、キャビネットが一つで済み、コスト低減を期待することができる。しかし、冷媒は一つの回路に合流させて使われるため、冷媒量が倍となり、圧縮機、オイルセパレータ、レシーバ等の容器を大型化しなければならない。

ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置においても、今後、大容量化が進むと予想されるが、現状は、（１）の方法が主体である。理由は、Ｒ４１０Ａ冷媒の場合、設計圧力が高圧側４．１５ＭＰａ、低圧側２．２１ＭＰａであるのに対し、ＣＯ２冷媒の場合、設計圧力が高圧側１４ＭＰａ、低圧側８．５ＭＰａと数倍高くなるためである。それにも係わらず、（２）の方法として、特許文献１，２に示されるように、圧縮機を複数台並列に接続した超臨界サイクルのヒートポンプ給湯装置、あるいは圧縮機、放熱器、減圧手段、吸熱器、放熱器と熱交換する水流路を備えた給湯用熱交換器、水流路等の少なくともいずれか一つが複数設けられるＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置が提案されている。

特許第４０１６８７５号公報特開２００３−３４３９１４号公報

しかしながら、特許文献１に示されるように、単に圧縮機を複数台並列に接続した構成とした場合、設計圧力が低圧側でも８．５ＭＰａと高く、圧縮機、オイルセパレータ、レシーバ、アキュームレータ等について、容器の肉厚を厚くしなければならず、大容量化する程その傾向が強くなるため、大きなコストアップ要因となるとともに、製造上の難易度が高くなるという課題があった。特に、冷凍能力が３トン以上になると、高圧ガス保安法に準拠する必要があり、内径が１６０ｍｍ以上の容器については、高圧ガス保安法で規定される容器に該当することから、製造コストや試験費用が大幅にアップし、大容量化する上でのネックとなっている。

一方、特許文献２に示されるように、圧縮機を複数台とした場合でも、冷媒を合流させずに、圧縮機毎に独立した複数系統の冷媒循環回路を構成（図９参照）すれば、オイルセパレータ、レシーバ、アキュームレータ等の容器をあまり大きくせずに、大容量化することができる。しかし、個々のヒートポンプの冷凍能力が大きくなり、必要冷媒量が多くなると、各容器のサイズを内径１６０ｍｍ以上に大きくせざるを得なくなり、高圧ガス保安法に準拠する必要が生じるため、熱交換器の大型化を含め、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置を如何にして大容量化するかが一つの課題となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、構成機器の容器を高圧ガス保安法で規定される一定サイズ以下の大きさに抑えたまま、大容量化することができるＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、放熱器、減圧手段および吸熱器を含むＣＯ２冷媒を用いた冷媒循環回路と、前記放熱器と熱交換する水流路を有する給湯用熱交換器と、を備え、前記給湯用熱交換器に対して前記冷媒循環回路が複数系統パラレルに設けられているＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置において、前記複数系統の冷媒循環回路により構成される各ヒートポンプの各々の構成機器の少なくとも前記圧縮機、オイルセパレータ、レシーバ、アキュームレータの容器を含む容器のサイズが全て内径１６０ｍｍ以下とされ、そのトータルの冷凍能力が３冷凍トン以上とされていることを特徴とする。

本発明によれば、給湯用熱交換器に対して冷媒循環回路が複数系統パラレルに設けられているＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置において、複数系統の冷媒循環回路により構成される各ヒートポンプの各々の構成機器の少なくとも圧縮機、オイルセパレータ、レシーバ、アキュームレータの容器を含む容器のサイズが全て内径１６０ｍｍ以下とされ、そのトータルの冷凍能力が３冷凍トン以上とされているため、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置を大容量化する場合、給湯用熱交換器に対して、冷媒循環回路を構成する機器の容器サイズを全て内径１６０ｍｍ以下の容器としたヒートポンプを２系統以上パラレルに接続して構成することによって、トータルの冷凍能力が３冷凍トン以上の大容量のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置を構成することができる。従って、設計圧力が高圧側１４ＭＰａ、低圧側で８．５ＭＰａと高いＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプを構成する機器の容器を一定サイズ以下の大きさに抑えたまま、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置を大容量化することができ、容器の大型化に伴う様々な問題を解消することができる。しかも、個々のヒートポンプを構成する機器の容器サイズが全て内径１６０ｍｍ以下の容器とされているため、高圧ガス保安法に規定する容器に該当せず、製造工程の簡素化、各種試験の省略化等により製造コストを大幅に低減することができる。さらに、複数系統の冷媒循環回路がパラレルに設けられているため、複数台の圧縮機間の均油機構や均油制御を不要化し、構成の簡素化および個々のヒートポンプの信頼性向上を図ることができる。

さらに、本発明のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置は、上記のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置において、前記複数系統の冷媒循環回路の前記圧縮機は、それぞれ２段圧縮機とされ、前記放熱器の下流側に設けられている中間圧レシーバで分離されたガス冷媒を中間圧に圧縮された冷媒中にインジェクションするガスインジェクション回路を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、複数系統の冷媒循環回路の圧縮機は、それぞれ２段圧縮機とされ、放熱器の下流側に設けられている中間圧レシーバで分離されたガス冷媒を中間圧に圧縮された冷媒中にインジェクションするガスインジェクション回路を備えているため、ＣＯ２冷媒を２段圧縮することによる圧縮効率の向上とガスインジェクション回路によるエコノマイザ効果とにより、ヒートポンプの加熱能力および成績係数（ＣＯＰ）の向上を図ることができ、従って、給湯性能を一段と向上することができる。また、ガスインジェクション回路も冷媒循環回路毎にそれぞれ設けられるため、各圧縮機に対して略同等にガスインジェクションすることができ、圧縮機間のガスインジェクション量のアンバランスを解消することができる。

さらに、本発明のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置は、上述のいずれかのＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置において、前記複数系統の冷媒循環回路のうち、２系統の冷媒循環回路にて構成されるヒートポンプと前記給湯用熱交換器とが一体化されてメインユニットとしてモジュール化され、３系統目以降のヒートポンプは、それぞれサブユニットとしてモジュール化され、必要な冷凍能力に応じて前記メインユニットと組み合わされて用いられることを特徴とする。

本発明によれば、複数系統の冷媒循環回路のうち、２系統の冷媒循環回路にて構成されるヒートポンプと給湯用熱交換器とが一体化されてメインユニットとしてモジュール化され、３系統目以降のヒートポンプが、それぞれサブユニットとしてモジュール化され、必要な冷凍能力に応じてメインユニットと組み合わされて用いられるため、給湯装置を冷凍能力毎にシリーズ化する場合、サブユニットの組み合わせ台数を変えるだけで冷凍能力を変えシリーズ化することができる。従って、容易に大容量化することが可能となり、生産性を向上することができる。

さらに、本発明のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置は、上記のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置において、前記メインユニットは、平面形状またはＬ字形状もしくはコの字形状に折り曲げ形成された空気熱交換器により構成される２台の吸熱器が、他の機器が収容される下部ユニット上に互いに対向配置されて四方形状に組立てられた構成とされ、前記サブユニットは、コの字形状に折り曲げて形成された空気熱交換器により構成される吸熱器が、他の機器が収容される下部ユニット上に配置された構成とされ、前記メインユニットおよび前記サブユニットが適宜台数並設されて用いられることを特徴とする。

本発明によれば、メインユニットは、平面形状またはＬ字形状もしくはコの字形状に折り曲げ形成された空気熱交換器により構成される２台の吸熱器が、他の機器が収容される下部ユニット上に互いに対向配置されて四方形状に組立てられた構成とされ、サブユニットは、コの字形状に折り曲げて形成された空気熱交換器により構成される吸熱器が、他の機器が収容される下部ユニット上に配置された構成とされ、メインユニットおよびサブユニットが適宜台数並設されて用いられるため、サブユニットの幅寸法をメインユニットの幅寸法の概ね半分の寸法に構成して、それぞれのユニットをモジュール化することができる。従って、冷凍能力毎の給湯装置の大きさを予め規定でき、据付けスペースの確保や据付けを容易化することができる。

本発明によると、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置を大容量化する場合、給湯用熱交換器に対して、冷媒循環回路を構成する機器の容器サイズを全て内径１６０ｍｍ以下の容器としたヒートポンプを２系統以上パラレルに接続して構成することによって、トータルの冷凍能力が３冷凍トン以上の大容量のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置を構成することができるため、設計圧力が高圧側１４ＭＰａ、低圧側で８．５ＭＰａと高いＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプを構成する機器の容器を一定サイズ以下の大きさに抑えたまま、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置を大容量化することができ、容器の大型化に伴う様々な問題を解消することができる。しかも、個々のヒートポンプを構成する機器の容器サイズが全て内径１６０ｍｍ以下の容器とされているため、高圧ガス保安法に規定する容器に該当せず、製造工程の簡素化、各種試験の省略化等により製造コストを大幅に低減することができる。さらに、複数系統の冷媒循環回路がパラレルに設けられているため、複数台の圧縮機間の均油機構や均油制御を不要化し、構成の簡素化および個々のヒートポンプの信頼性向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係るＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。本発明の第２実施形態に係るＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置のユニット構成例の分解斜視図である。図２に示すユニット構成例の変形例の分解斜視図である。図２に示すユニット構成例の他の変形例の分解斜視図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係るＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置の回路構成図が示されている。
本実施形態に係るＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置１は、独立した複数系統の冷媒循環回路３Ａ，３Ｂにて構成されるＣＯ２冷媒を用いた超臨界サイクルのヒートポンプ２Ａ，２Ｂを備えている。

各ヒートポンプ２Ａ，２Ｂは、例えば低段側がロータリ圧縮機構、高段側がスクロール圧縮機構とされている冷媒を２段圧縮する２段圧縮機４Ａ，４Ｂと、冷媒ガス中の潤滑油を分離するオイルセパレータ５Ａ，５Ｂと、冷媒ガスを放熱する放熱器（ガスクーラ）６Ａ，６Ｂと、放熱器６Ａ，６Ｂの出口側冷媒温度をコントロールする第１電子膨張弁（減圧手段）７Ａ，７Ｂと、冷媒を気液分離する中間圧レシーバ８Ａ，８Ｂと、中間圧冷媒と圧縮機４Ａ，４Ｂへの吸入冷媒ガスとを熱交換するインタークーラ９Ａ，９Ｂと、中間圧冷媒を減圧する第２電子膨張弁（減圧手段）１０Ａ，１０Ｂと、過冷却コイル１１Ａ，１１Ｂと、ファン１２Ａ，１２Ｂからの外気と冷媒とを熱交換する吸熱器（空気熱交換器）１３Ａ，１３Ｂとをこの順に冷媒配管にて接続した閉サイクルの冷媒循環回路３Ａ，３Ｂにより構成されている。

また、各ヒートポンプ２Ａ，２Ｂには、オイルセパレータ５Ａ，５Ｂで分離された油を２段圧縮機４Ａ，４Ｂに戻す油戻し回路１４Ａ，１４Ｂと、低外気温時、吸熱器（空気熱交換器）１３Ａ，１３Ｂに堆積した霜を、２段圧縮機４Ａ，４Ｂから吐出されたホットガス冷媒を吸熱器（空気熱交換器）１３Ａ，１３Ｂに導入して除霜する電磁弁１５Ａ，１５Ｂを備えたホットガスバイパス回路１６Ａ，１６Ｂと、中間圧レシーバ８Ａ，８Ｂで分離された中間圧の冷媒ガスを２段圧縮機４Ａ，４Ｂの高段側のスクロール圧縮機構に吸込まれる中間圧の冷媒ガス中にインジェクション（注入）する電磁弁１７Ａ，１７Ｂを備えたガスインジェクション回路１８Ａ，１８Ｂと、が設けられている。

上記ヒートポンプ２Ａ，２Ｂの放熱器（ガスクーラ）６Ａ，６Ｂは、水流路１９Ａ側を流れる水と冷媒とを熱交換させ、水を加熱して温水を製造する給湯用熱交換器１９を構成している。この給湯用熱交換器１９は、その水流路１９Ａと貯湯タンク２０とが水循環ポンプ２１および電磁弁２２を備えた水循環回路２３を介して接続され、貯湯タンク２０から水循環ポンプ２１を介して循環される水を所定温度の温水に加熱し、貯湯タンク２０内に蓄えるように構成されている。なお、水循環回路２３には、水道水等の給水配管（図示省略）が接続されるとともに、貯湯タンク２０には、温水を所要箇所に給水するための給湯配管（図示省略）が接続されるようになっている。

このように、本実施形態のヒートポンプ給湯装置１は、給湯用熱交換器１９に対して、それぞれ独立した複数系統のヒートポンプ２Ａ，２Ｂの冷媒循環回路３Ａ，３Ｂがパラレルに接続された構成とされており、各ヒートポンプ２Ａ，２Ｂの放熱器６Ａ，６Ｂを介して給湯用熱交換器１９で水を加熱できるようになっている。また、個々のヒートポンプ２Ａ，２Ｂは、冷媒循環回路３Ａ，３Ｂを構成する２段圧縮機４Ａ，４Ｂ、オイルセパレータ５Ａ，５Ｂ、中間圧レシーバ８Ａ，８Ｂ、図示省略のアキュームレータ等の容器サイズが全て内径１６０ｍｍ以下の容器とされている。そして、ヒートポンプ給湯装置１を大容量化する場合において、その冷凍能力が３冷凍トン以上とされるときは、それぞれ冷媒循環回路３Ａ，３Ｂを構成する機器の容器サイズを全て内径１６０ｍｍ以下の容器としたヒートポンプ２Ａ，２Ｂを少なくとも２台以上、パラレルに接続して大容量のヒートポンプ給湯装置１を構成するようにしている。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置１において、２段圧縮機４Ａ，４Ｂで２段圧縮された冷媒は、オイルセパレータ５Ａ，５Ｂで冷媒中の油が分離された後、放熱器（ガスクーラ）６Ａ，６Ｂに導入され、ここで給湯用熱交換器１９の水流路１９Ａ側を流れる水と熱交換される。この水は、冷媒からの放熱により加熱、昇温された後、貯湯タンク２０に戻り、貯湯タンク２０内の温水温度が所定の温度に到達するまで、貯湯タンク２０と給湯用熱交換器１９との間を循環され、温水温度が所定の温度に到達した時点で貯湯運転が終了される。

給湯用熱交換器１９で水と熱交換して冷却された冷媒は、第１電子膨張弁（減圧手段）７Ａ，７Ｂで減圧され、中間圧レシーバ８Ａ，８Ｂに至り、気液分離される。ここで分離されたガス冷媒は、電磁弁１７Ａ，１７Ｂおよびガスインジェクション回路１８Ａ，１８Ｂを介して２段圧縮機４Ａ，４Ｂの低段側圧縮機構で中間圧に圧縮された冷媒ガス中にインジェクションされる。一方、液冷媒は冷却された後、インタークーラ９Ａ，９Ｂを経て第２電子膨張弁（減圧手段）１０Ａ，１０Ｂにより減圧され、低温低圧の冷媒となって吸熱器（空気熱交換器）１３Ａ，１３Ｂに流入される。このガスインジェクションによるエコノマイザ効果により、各ヒートポンプ２Ａ，２Ｂの加熱能力および成績係数（ＣＯＰ）の向上を図り、給湯性能を向上することができる。

吸熱器（空気熱交換器）１３Ａ，１３Ｂに流入した冷媒は、ファン１２Ａ，１２Ｂを介して送風される外気と熱交換され、外気から吸熱して蒸発ガス化される。このガス化された冷媒は、インタークーラ９Ａ，９Ｂを経て２段圧縮機４Ａ，４Ｂに吸い込まれ、再圧縮される。以下、同様の動作を繰り返すことにより、温水の製造に供される。なお、貯湯運転時、低外気温により吸熱器１３Ａ，１３Ｂに霜が堆積した場合、電磁弁１５Ａ，１５Ｂを開とし、２段圧縮機４Ａ，４Ｂで圧縮された高温高圧のホットガスをホットガスバイパス回路１６Ａ，１６Ｂを介して吸熱器１３Ａ，１３Ｂに導入することにより、除霜運転が行われることになる。

しかして、上記ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置１を大容量化する場合、給湯用熱交換器に対して、冷媒循環回路３Ａ，３Ｂを構成する機器の容器サイズを全て内径１６０ｍｍ以下の容器としたヒートポンプ２Ａ，２Ｂを２系統以上パラレルに接続した構成とすることによって、トータルの冷凍能力が３冷凍トン以上の大容量のヒートポンプ給湯装置１を構成することができる。これによって、設計圧力が高圧側１４ＭＰａ、低圧側で８．５ＭＰａと高いＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ２Ａ，２Ｂを構成する機器の容器を一定サイズ以下の大きさに抑えたまま、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置を大容量化することができ、各容器サイズを大型化することに伴う肉厚増大等による耐圧強度アップ、製造の難易度向上、コスト上昇等の様々な問題を解消することができる。

しかも、個々のヒートポンプ２Ａ，２Ｂを構成する機器の容器サイズが全て内径１６０ｍｍ以下の容器とされているため、高圧ガス保安法に規定する容器に該当せず、製造工程の簡素化、各種試験の省略化等によって製造コストを大幅に低減することができる。さらに、冷媒循環回路３Ａ，３Ｂが複数系統パラレルに接続された構成とされているため、複数台の２段圧縮機４Ａ，４Ｂ間の均油機構、均油制御等を不要とし、構成の簡素化および個々のヒートポンプ２Ａ，２Ｂに対する信頼性の向上を図ることができる。

また、複数系統の冷媒循環回路３Ａ，３Ｂが、それぞれ中間圧レシーバ８Ａ，８Ｂで分離されたガス冷媒を２段圧縮機４Ａ，４Ｂで中間圧の冷媒ガス中にインジェクションするガスインジェクション回路１８Ａ，１８Ｂを備えているため、ＣＯ２冷媒を２段圧縮することによる圧縮効率の向上とガスインジェクション回路１８Ａ，１８Ｂによるエコノマイザ効果とによって、ヒートポンプ２Ａ，２Ｂの加熱能力および成績係数（ＣＯＰ）の向上を図ることができる。従って、給湯性能を一段と向上することができるとともに、ガスインジェクション回路１８Ａ，１８Ｂも冷媒循環回路３Ａ，３Ｂ毎に設けられるため、各２段圧縮機４Ａ，４Ｂに対して略同等にガスインジェクションすることができ、各圧縮機間のガスインジェクション量のアンバランスを解消することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図２ないし図４を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置１を具体的にユニット化する場合の構成を示している点で異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、２系統の冷媒循環回路３Ａ，３Ｂにて構成される、各々の構成機器の容器が内径１６０ｍｍ以下の容器とされたヒートポンプ２Ａ，２Ｂと、給湯用熱交換器１９とが一体化されることにより、図２ないし図４に示されるように、メインユニット３０としてモジュール化され、３系統目以降の構成機器の容器が内径１６０ｍｍ以下の容器とされたヒートポンプ３Ｃ（図示省略）は、サブユニット３１としてモジュール化され、必要な冷凍能力に応じて適宜台数、メインユニット３０と組み合わされて用いられる構成とされている。

メインユニット３０は、上部ユニット３０Ａ内に、ファン１２Ａ，１２Ｂと、図２に示されるように、Ｌ字形状に折り曲げ形成された空気熱交換器により構成される２台の吸熱器１３Ａ，１３Ｂ、または図３に示されるように、平面形状とされた空気熱交換器からなる２台の吸熱器１３Ａ’，１３Ｂ’、もしくは図４に示されるように、コの字形状に折り曲げ形成された空気熱交換器からなる２台の吸熱器１３Ａ’’，１３Ｂ’’が互いに対向配置されて四方形状に組立てられ、その下部に設置される下部ユニット３０Ｂ内に、その他の機器類が収容配設される構成とされている。また、サブユニット３１は、ファン１２Ｃ（図示省略）およびコの字形状に折り曲げて形成された空気熱交換器により構成される吸熱器１３Ｃが上部ユニット３１Ａ内に収容配置され、その下部に設置される下部ユニット３０Ｂ内に、その他の機器類が収容配設される構成とされている。

上記のように、パラレルに接続される複数系統の冷媒循環回路３Ａ，３Ｂのうち、２系統の冷媒循環回路３Ａ，３Ｂにて構成される、各々の構成機器の容器が内径１６０ｍｍ以下の容器とされたヒートポンプ２Ａ，２Ｂと給湯用熱交換器１９とが一体化されてメインユニット３０としてモジュール化され、３系統目以降の構成機器の容器が内径１６０ｍｍ以下の容器とされたヒートポンプ３Ｃ（図示省略）が、サブユニット３１としてモジュール化され、必要な冷凍能力に応じメインユニット３０と組み合わせ使用する構成とすることにより、ヒートポンプ給湯装置１を冷凍能力毎にシリーズ化する場合、サブユニット３１の組み合わせ台数を変えるだけで冷凍能力を変えシリーズ化することができる。これによって、容易に大容量化することが可能となり、生産性を向上することができる。

また、メインユニット３０は、平面形状またはＬ字形状もしくはコの字形状に折り曲げ形成された空気熱交換器によって構成される２台の吸熱器１３Ａ，１３Ｂ、１３Ａ’，１３Ｂ’、１３Ａ’’，１３Ｂ’’が、他の機器が収容される下部ユニット３０Ｂ上に互いに対向配置されて四方形状に組立てられた構成とされ、サブユニット３１は、コの字形状に折り曲げて形成された空気熱交換器により構成される吸熱器１３Ｃが、他の機器が収容される下部ユニット３１Ｂ上に配置された構成とされ、これらメインユニット３０およびサブユニット３１が適宜台数並設されて用いられる構成とされているため、サブユニット３１の幅寸法をメインユニット３０の幅寸法の概ね半分の寸法とし、各々のユニット３０，３１をモジュール化することができる。従って、冷凍能力毎のヒートポンプ給湯装置１の大きさを予め規定でき、据付けスペースの確保や据付けを容易化することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、各ヒートポンプ２Ａ，２Ｂに２段圧縮機４Ａ，４Ｂを用いた例について説明したが、圧縮機は単段圧縮機であってもよい。また、ガスインジェクション回路１８Ａ，１８Ｂは、必須のものではなく、ガスインジェクション回路なしの構成としてもよい。更には、ガスインジェクション回路１８Ａ，１８Ｂとして気液分離器（中間圧レシーバ８Ａ，８Ｂ）を用いた例について説明したが、これに代えて中間熱交換器を用いた構成としてもよい。

１ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置
２Ａ，２Ｂヒートポンプ
３Ａ，３Ｂ冷媒循環回路
４Ａ，４Ｂ２段圧縮機
６Ａ，６Ｂ放熱器
７Ａ，７Ｂ第１電子膨張弁（減圧手段）
８Ａ，８Ｂ中間圧レシーバ
１０Ａ，１０Ｂ第２電子膨張弁（減圧手段）
１３Ａ，１３Ａ’，１３Ａ’’，１３Ｂ，１３Ｂ’，１３Ｂ’’，１３Ｃ吸熱器
１８Ａ，１８Ｂガスインジェクション回路
１９給湯用熱交換器
１９Ａ水流路
３０メインユニット
３０Ｂ下部ユニット
３１サブユニット
３１Ｂ下部ユニット

Claims

圧縮機、放熱器、減圧手段および吸熱器を含むＣＯ２冷媒を用いた冷媒循環回路と、前記放熱器と熱交換する水流路を有する給湯用熱交換器と、を備え、
前記給湯用熱交換器に対して前記冷媒循環回路が複数系統パラレルに設けられているＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置において、
前記複数系統の冷媒循環回路により構成される各ヒートポンプの各々の構成機器の少なくとも前記圧縮機、オイルセパレータ、レシーバ、アキュームレータの容器を含む容器のサイズが全て内径１６０ｍｍ以下とされ、そのトータルの冷凍能力が３冷凍トン以上とされていることを特徴とするＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置。
前記複数系統の冷媒循環回路の前記圧縮機は、それぞれ２段圧縮機とされ、前記放熱器の下流側に設けられている中間圧レシーバで分離されたガス冷媒を中間圧に圧縮された冷媒中にインジェクションするガスインジェクション回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置。
前記複数系統の冷媒循環回路のうち、２系統の冷媒循環回路にて構成されるヒートポンプと前記給湯用熱交換器とが一体化されてメインユニットとしてモジュール化され、３系統目以降のヒートポンプは、それぞれサブユニットとしてモジュール化され、必要な冷凍能力に応じて前記メインユニットと組み合わされて用いられることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置。
前記メインユニットは、平面形状またはＬ字形状もしくはコの字形状に折り曲げ形成された空気熱交換器により構成される２台の吸熱器が、他の機器が収容される下部ユニット上に互いに対向配置されて四方形状に組立てられた構成とされ、前記サブユニットは、コの字形状に折り曲げて形成された空気熱交換器により構成される吸熱器が、他の機器が収容される下部ユニット上に配置された構成とされ、前記メインユニットおよび前記サブユニットが適宜台数並設されて用いられることを特徴とする請求項３に記載のＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置。