JP5838295B2 - ヒートポンプ温水暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は、水あるいは不凍液などの熱媒を加熱して暖房を行うことができるヒートポン
プ温水暖房装置に関するものである。

従来、この種のヒートポンプ温水暖房装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧手段および蒸発器である蒸発器を環状に接続した冷凍回路と、この冷媒回路から冷媒の供給を受けて熱交換により低温の水あるいは不凍液などの熱媒を加熱し高温の水あるいは不凍液などの熱媒とする水冷媒熱交換器と、この水冷媒熱交換器で加熱された水あるいは不凍液などの熱媒を搬送する循環ポンプと、加熱された水あるいは不凍液などの熱媒を貯めるシスターンタンクを備え、前記シスターンタンクと循環ポンプはヒートポンプ装置の上に載置されている。

図１０は、従来のヒートポンプ温水暖房装置１００の上面内観図と正面要部内観図を示すものであり、水あるいは不凍液などの熱媒の補給と、膨張した水あるいは不凍液などの熱媒のバッファの役目をするシスターンタンク１０１と、温水を離れた所に設置した外部放熱器（床暖房やファンコンベクターなど）に供給する循環ポンプ１０２を備え、それらを全周を外装枠１０３で覆い、ヒートポンプ装置１０４を上下仕切板１０５で上下に分割した上方に載置したことを特徴としている。

また、外部放熱器と配管を接続するための複数の接続口を有する熱媒往きポート１０６、熱媒戻りポート１０７も同じく水平仕切板１０５の上方で、複数の接続口は水平方向に、後方に向いて配されている。また、ヒートポンプ装置１０４の右側方には、電源線などを収納する配管カバー１０８が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

また、図１１は、ヒートポンプ温水暖房装置ではなく、温水加熱機能付き冷暖房用エアコン１１１であり、圧縮機１１２を含む冷凍回路を室外ケーシング１１１に収納し、室外ケーシング１１１の背面にユニットボックス１１３を設け、このユニットボックス１１３にシスターンタンク１１４を収納している。

また、循環ポンプ１１５は、室外ケーシング１１１内の圧縮機１１２側方の配されている。また、外部放熱器と接続する熱媒往きポート１１６、熱媒戻りポート１１７は、シスターンタンク１１４下方の室外ケーシング１１３下面に配されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−１４４９８６号公報 特許第４０４９６０２号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、水を貯めるシスターンタンク１０１、水を搬送する循環ポンプ１０２が、ヒートポンプ装置の上方にあることは、シスターンタンク１０１から膨張した水が溢れて漏れた場合、あるいは、循環ポンプ１０２の配管接合部から漏れた場合などに、ヒートポンプ装置１００に流れ、ヒートポンプ装置１００内部に侵入することで可能性がある。

それを防ぐために、ヒートポンプ装置上方のシスターンタンク１０１周囲に堰を設けるなどの対策を行うことが必要だが、そのことは部品点数の増加、ひいてはコストアップにつながることとなるなど、コスト面で課題を有している。

また、特許文献２の構成では、温水加熱機能付き冷暖房用エアコン１１１のため構成が異なっているだが、循環ポンプ１１５は室外機ケーシング１１１内に収納されており、シスターンタンク１１４と距離が長くなるので効率低下や、圧損上昇の可能性があるとともに、循環ポンプ１１５が、室外機のケーシング１１１内に収納されており、その近傍に圧縮機１１２があるために、振動が共振して異常音となる恐れがある。また、循環ポンプ１１５が室外ケーシング１１１内にあるために、その交換が困難であるという課題も有していた。

本発明は上記課題を解決するもので、低騒音化およびメンテナンス性の向上を実現したヒートポンプ温水暖房装置を提供することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ温水暖房装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発器を接続した冷媒回路と、前記水冷媒熱交換器にて加熱された熱媒を外部放熱器へと循環させる循環ポンプと、前記熱媒を貯湯するシスターンタンクとを備え、前記シスターンタンクの下方に前記循環ポンプを配設し、前記循環ポンプは、前記シスターンタンクと連結する配管で上方に付勢され保持されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、低騒音化およびメンテナンス性の向上を実現したヒートポンプ温水暖房装置を提供できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ温水暖房装置の後方内観斜視図 同ヒートポンプ温水暖房装置の前方内観斜視図 同ヒートポンプ温水暖房装置の後方内斜視観図 同ヒートポンプ温水暖房装置の前方内観斜視図 （ａ）同ヒートポンプ温水暖房装置の前方外観斜視図（ｂ）同ヒートポンプ温水暖房装置の後方外観斜視図 同ヒートポンプ温水暖房装置の内観要部側面図 同ヒートポンプ温水暖房装置の冷媒回路、温水回路図 同ヒートポンプ温水暖房装置の後方外観施工図 同ヒートポンプ温水暖房装置の冷媒回路、温水回路図 （ａ）従来のヒートポンプ温水暖房装置の内観上面図（ｂ）従来のヒートポンプ温水暖房装置の正面図 （ａ）従来のヒートポンプ温水暖房装置の後方外観斜視図（ｂ）従来のヒートポンプ温水暖房装置の正面図

第１の発明は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発器を接続した冷媒回路と、前記水冷媒熱交換器にて加熱された熱媒を外部放熱器へと循環させる循環ポンプと、前記熱媒を貯湯するシスターンタンクとを備え、前記シスターンタンクの下方に前記循環ポンプを配設し、前記循環ポンプは、前記シスターンタンクと連結する配管で上方に付勢され保持されていることを特徴とするヒートポンプ温水暖房装置ものである。

これにより、シスターンタンクと循環ポンプを接続する配管を短配管とすることができ、曲げ数も減らすことが可能であることから、循環ポンプの動力を低減でき、その結果、消費電力を減らし、省エネとすることができ、効率向上を図ることができる。

また、設置の際には、運転させる前に、シスターンタンク内部の水あるいは不凍液などの熱媒が、まずは循環ポンプに入り、循環ポンプにエアー噛みが生じないこととなり、エアー噛みのない状態で、全配管経路に万遍に水あるいは不凍液などの熱媒を行きわたらせることが容易に出来、施工時間の短縮化を図ることができる。また、循環ポンプの自由度を高くすることで、振動の低減を図ることができる。

第２の発明は、前記冷媒回路を収納する外装体を備え、前記外装体は外方へ突出した後方外装体を有し、前記後方外装体内に、前記シスターンタンクと前記循環ポンプとを収納したことを特徴とするものである。

これにより、後方の外装体より凸状に飛び出した後方外装体にシスターンタンクと循環ポンプとを配していることで、振動、騒音源である圧縮機から、循環ポンプを離して設置することが可能であり、循環ポンプと圧縮機が共振し、異常な音となることを防ぐことができ、騒音、振動を少なくすることができる。

特に、圧縮機から離して、循環ポンプをレイアウトしていることは、圧縮機周辺に十分な配管スペースを確保できることが可能となることを意味しており、配管の引き回しに余裕を持たして行うことができ、振動低減、騒音低減を容易に図ることができる。

第３の発明は、前記循環ポンプを、前記後方外装体の底板に載置していることを特徴とするもので、外装体の底板に載置されている振動源である圧縮機と、別の後方外装体の後方底板に載置されていることで、循環ポンプと圧縮機が共振し、異常な音となることを防ぐことが出来、騒音、振動を少なくすることができる。

第４の発明は、前記循環ポンプは、防振部材上に載置されたことを特徴とするものである。

これにより、循環ポンプの自由度を高くすることで、振動の低減を図ることができるとともに、循環ポンプが故障した際に、循環ポンプの交換の必要が生じた際に、後方外装体を外すことで、循環ポンプが外方から見ることができるようになり、クッションゴム上に載置してあるだけで、ビスなどで固定されていないために、容易に取り外すことができる。

さらに新しい循環ポンプを容易に取り付けることが可能となり、メンテナンス性の高いヒートポンプ温水暖房装置とすることができる。

第５の発明は、前記後方外装体の底部は、前記外装体最下部より上方に位置し、前記外装体と前記外部放熱器とを配管で接続する熱媒往きポート、熱媒戻りポートを、前記外装体の側方に配設したことを特徴とするその底部を外装体最下部と間隙を設けて配し、熱媒往きポート、熱媒戻りポートは、前記圧縮機側方である外装体右側方に配したことものである。

これにより、熱媒往きポートと熱媒戻りポートに接続される熱媒配管を、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機の左方向へ引き回した際に、蒸発器を熱媒配管が塞いでしまう恐れがあるが、ヒートポンプ温水暖房装置の外装体右側方に、熱媒配管を取り付け、その熱媒配管を本体後方に凸状に飛び出ている、後方外装板の下方を通すことで、熱媒配管が上方に行くことを防ぐことが可能となり、熱媒配管が、蒸発器を塞ぐことを防ぐことができる。

すなわち、蒸発器を通過する空気量が減じて、性能が低下する、消費電力量が上がるこ
となどを防ぐことができ、省エネ性に秀でたヒートポンプ温水暖房装置とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ温水暖房装置について、図１〜図８に基づいて、以下に説明する。

まず、図７のヒートポンプ温水暖房装置の冷媒回路、水回路図で説明を行う。

１は循環される水あるいは不凍液などの熱媒を加熱するためのヒートポンプ温水暖房装置の室外機本体であり、２はヒートポンプ温水暖房装置の室外機１と熱媒配管３で接続された外部放熱器であり、図では床暖房などのパネル状の外部放熱器としているが、パネルヒーターや、送風ファンを備えたファンコンベクターなどでも構わない。

ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１で加熱された温水が、熱媒配管３を通り、外部放熱器２へと送られ、外部放熱器２の設置された居室を暖房するのが、温水暖房であり、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１はその熱源となるものである。

このヒートポンプ熱源機の室外機１内に組み込まれている部品は以下の様になっている。

ヒートポンプ温水暖房装置１には、冷媒を圧縮、循環する圧縮機４、熱伝導率の高い銅管で構成された、水あるいは不凍液などの熱媒と冷媒の熱交換を行う水冷媒熱交換器５、減圧手段である膨張弁６、蒸発器である蒸発器７があり、圧縮機４、水冷媒熱交換器５、減圧手段６、蒸発器７を順次環状に接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させる冷媒回路８を構成している。

水冷媒熱交換器５は、銅管で構成され、冷媒管５ａを外方に配し、内方に水管５ｂを配した二重管構造の熱交換器であり、外方を冷媒が通過し、内方を水あるいは不凍液などの熱媒が冷媒の流れと逆方向から流入し流れ、熱交換を行い、水あるいは不凍液などの熱媒を加熱するようになっている。

９は蒸発器である蒸発器７に空気を搬送する送風ファンであり、蒸発器７の熱交換能力を促進している。

１０は冷媒回路８の中で、水冷媒熱交換器５にロウ付けされて取り付けられた凝縮温センサー、１１は圧縮機４の圧縮機吐出配管１２に設けられた圧縮機出口温センサー、１３は蒸発器７の空気熱交出口配管１４に設けられた空気熱交出口温センサーである。

一方、水冷媒熱交換器５に水あるいは不凍液などの熱媒を循環し、冷媒と熱交換を行うのが温水回路１５である。１６は、温水回路１５内の水あるいは不凍液などの熱媒を強制的に循環する循環ポンプであり、水冷媒熱交換器５の上流側に配されている。

１７は、循環ポンプ１６の上流に配された水あるいは不凍液などの熱媒の補給と、膨張した水あるいは不凍液などの熱媒のバッファの役目をするシスターンタンクであり、そのシスターンタンク１７には、水あるいは不凍液などの熱媒を補給するために開口するキャップ１８、シスターンタンク１７内の水位を検出する水位センサー１９が設けられている
。

２０は、水冷媒熱交換器５で加熱された温水を外部放熱器２に送るために温水回路１５の往き側の末端部に設けられた熱動弁であり、使用される外部放熱器２に準じて、開放、閉止が行われ、必要な外部放熱器２にのみ、温水が流れるように制御される。

２１は熱動弁２０の先に設けられた熱媒往きポートであり、この熱媒往きポート２１に熱媒配管３が接続される。図７では、熱動弁２０は４箇所あるが、熱媒配管３は２箇所のみ接続されており、外部放熱器２も２ケとなっている。全ての外部放熱器２が使用されない時は、熱動弁２０は閉止されている。

２２は、温水回路１５と、熱動弁２０を接続する往きヘッダ管であり、温水回路１５の１箇所が、熱動弁２０の数量に応じた複数個所へと分岐される。熱動弁２０が一個の場合は、そのまま熱動弁に接続されることとなる。

２３は、外部放熱器２で放熱されて、温度の低下した温水が温水回路１５に戻ってくる際の熱媒戻りポートであり、この熱媒戻りポートの数量は、熱動弁２０の数量と同じとなり、この図７では４箇所となっている。

この熱媒戻りポート２３には、戻りヘッダ２４があり、熱媒戻りポート２３の複数個所が、１箇所の温水回路１５へと合流する。熱動弁２０、熱媒戻りポート２３が一個の場合は、ヘッダ形状ではなく、そのまま接続される。

２５は、水冷媒熱交換器５に入る温水の温度を測定する水冷媒熱交換器入口温センサー、２６は、水冷媒熱交換器５の出口側の水あるいは不凍液などの熱媒の温度を測定するための水冷媒熱交換器出口温センサーである。

２７は、ヒートポンプ温水暖房装置１の各種アクチュエーターやセンサーの制御を行う制御装置、２８は使用者がヒートポンプ給湯機１の運転を行い、各種設定を行うためのリモコンである。

この図７のヒートポンプ温水暖房装置の冷凍回路及び温水回路図で示した部品をレイアウトしたヒートポンプ温水暖房装置が図１〜図６であり、図１〜図４は内観斜視図を示し、図５は外観斜視図を示し、図６は内観要部側面図を示している。また、付与した番号は図７と同じである。

図１、図２より、ヒートポンプ温水暖房装置１の最下部には底板２９があり、この底板２９の右方に圧縮機４が載置されている。水冷媒熱交換器５は冷媒管５ａを外方に配し、外方に水管５ｂを配した二重管構造の熱交換器であり、コンパクトになるように螺旋形状で構成され、底板２７上に載置されている。この冷媒管５ａと水管５ｂの流体の流れは、対向流となっている。

冷媒回路８に含まれる冷媒管５ａにおいては、圧縮機４にて高圧まで圧縮されて吐出された高温の冷媒は最上部前面側から、水冷媒熱交換器５に圧縮機吐出配管１２で結ばれている。

水管５ｂにおいても、水は、最下部から上方へと加熱され、最上部前面側から、熱媒配管３へと導かれている。これは、高温になり密度の下がった水を、上部から導くことで、浮力も加えて、循環ポンプ１６の動力を減ずることができるためである。また、水冷媒熱交換器５とつながっている、熱動弁２０あるいは、熱媒戻りポート２３を結ぶ温水回路１
５は、圧縮機４の前面を通してある。

図２には記載していないが、図４にある３０は、水冷媒熱交換器５の断熱性を高めるために、発泡スチロールなどの断熱材で構成された放熱器断熱材であり、放熱器断熱材上３０ａと放熱器断熱材下３０ｂで水冷媒熱交換器５を挟み込んだ形をしており、放熱器断熱材下３０ｂは、底板２９の平面部の凹凸部に係合するように底板２９上に載置されている。

３１（これも図２を参照）は、放熱器断熱材３０の外上方に配されたカバー体あり、放熱器断熱材上３０ａ、下３０ｂの前後左右上面を覆う形になっている。ただし、ここではカバー体３１として放熱器断熱材３０と別部品を用いた構成を図示しているが、カバー体３１を放熱器断熱材３０と兼用することも可能である（図４では、水冷媒熱交換器５が見えるように、放熱器断熱材３０、カバー体３１の一部をカットしている、実際にはこのようにカットされている形状ではない）。

７は蒸発器である蒸発器であり、水冷媒熱交換器５の後横部を覆うようにＬ字状に折り曲げられた形をしており、底板２９に載置されている。

９は、蒸発器７の内方、カバー体２９の上方に配された送風ファンであり、蒸発器７を強制的に空気を通過させ、空気と冷媒の熱交換を促進する。３２は送風ファン９を駆動する送風モータ、３３は送風モータ３２を保持するモータ台であり、モータ台３３は、カバー体３１上面に固定されている。

３４は、送風ファン９、水冷媒熱交換器５の部分と、圧縮機４、減圧手段である膨張弁６の部分を隔離するための、仕切板である。

制御装置２７は、仕切版３４の上方に載置されおり、この制御装置２７から、右側方に電源線接続ターミナル３５ａ、リモコン接続ターミナル３５ｂが取り出されている。

そして、ここまで記載した各種部品が、ヒートポンプ温水暖房装置本体１の外装体３６に収納されている。この外装体は、図５の外観斜視図で示すが、底板２９に取り付けられた、前方を覆う前板３７、右側方及び右後方を覆う右側板３８、左側方を覆う左側板３９があり、前板３７、右側板３８、左側板３９に載置されて上方を覆う天板４０で構成されている。

熱動弁２０は、外装体３６の右側方、圧縮機４の右外方で、右側板３８の外に飛び出た形で複数の熱動弁が縦に並ぶように配されている。もちろん熱動弁２０が一個の場合は、右側板３８の外に一個配されていることとなる。この熱動弁２０は、水冷媒熱交換器５で加熱され、温水となった水あるいは不凍液などの熱媒を外部放熱器２へ熱媒配管３を通して、ヒートポンプ温水暖房装置１から送る。

また、熱動弁２０の側方で、同じく右側板３８の外に飛び出た部分には、同じく縦に並んだ、熱媒戻りポート２３が配されており、外部放熱器２で放熱され、低温となった、水あるいは不凍液などの熱媒を温水回路１５へ戻って来る際の通過口の役目をしている。

４１は、熱動弁２０と熱媒戻りポート２３を取り付けているポート取付具であり、４２はポート取付具４１をカバーする形状となっているポート取付具カバーである。そして、このポート取付具４１とポート取付具カバー４２は、右側板３８の外方に飛び出た形状で取り付けてある。また、メンテナンスを行う際は、ポート取付具カバー４２を外すことで、温水回路１５の配管を触ることができるようになっている。

つまり、熱動弁２０と熱媒戻りポート２３、それらが取り付けられたポート取付具４１、ポート取付具カバー４２は、ヒートポンプ温水暖房装置の外装体３６から側方にはみ出した箇所に配されていることとなる。

２２は熱動弁２０に接続された往きヘッダ管であり、この往きヘッダ管２２と、水冷媒熱交換器５の水管５ｂを接続する温水回路１５である、熱動弁配管４３であり、この熱動弁配管４３には水冷媒熱交換器出口温センサー２６が取り付けられている。

１７は、圧縮機４後方の右側板３８の後方に飛び出した形状で設けられたシスターンタンクである。このシスターンタンク１７の下面には、熱媒戻りポート２３と一体化された戻りヘッダ管２４に接続された戻りポート熱媒配管４４が接続されており、外部放熱器２により、放熱され温度の低下した水あるいは不凍液などの熱媒が、シスターンタンク１７に導かれることとなる。

このシスターンタンク１７は、低温から高温となり、体積が増した水あるいは不凍液などの熱媒の、体積膨張分を吸収する役目も持っている。特に体積膨張率の大きな不凍液を使用する際に、水あるいは不凍液などの熱媒が溢れないように容積が決めてある。

１８は、シスターンタンク１７上方に設けられた、キャップであり、このキャップ１８を外して水あるいは不凍液などの熱媒を補給する。また、このキャップ１８には、一部に切れ込みがあり、シスターンタンク１７内の上昇した圧力を逃がすこともできる。

また、シスターンタンク１７に規定以上の水あるいは不凍液などの熱媒が入れられた際は、このキャップ１８より膨張した水あるいは不凍液などの熱媒が溢れることとなり、それを外方に逃がすこととしている。

１９は、シスターンタンク１７に設けられた、水位センサーであり、シスターンタンク１７内の水位を検知し、水位が下がると、警告を使用者に知らせ、リモコン２８に表示することで、水あるいは不凍液などの熱媒の補給を使用者に促す。

循環ポンプ１６はシスターンタンク１７の下方に配され、シスターンタンク１７と同じく、圧縮機４後方の右側板３８の背面に飛び出した形状で設けられている。

４５は、シスターンタンク１７の下方から引き出された、ポンプ往き配管であり、このポンプ往き配管４５は、シスターンタンク１７の下方に配された循環ポンプ１６と接続されており、上方から下方へと水あるいは不凍液などの熱媒が流通する形状となっている。

つまり、シスターンタンク１７、ポンプ往き配管４５、循環ポンプ１６はいずれも、圧縮機４後方の右側板３８の背面に飛び出した位置に配されていることとなる。

循環ポンプ１６は、温水回路１５内を、温水が強制的に循環するように、運転を行う。そして、この循環ポンプ１６は、水冷媒熱交換器５と、ポンプ出口配管４６でつながっており、このポンプ出口配管４６に、水冷媒熱交換器５に入る温水の温度を測定する水冷媒熱交換器入口温センサー２５が取り付けてある。

図５は、外装体３６を取り付けた状態の、ヒートポンプ温水暖房装置の外観斜視図である。前述した、循環ポンプ１６、シスターンタンク１７は、圧縮機４後方で、外装体３６の右側板３８後方に凸状に飛び出した、後方外装体４７に覆われており、循環ポンプ１６、シスターンタンク１７に外部から水が浸入することを防いでいる。この後方外装体４７
は、後方底板４７ａ、後方側板４７ｂ、後方上板４７ｃで構成されている。

図６に、内観側方図を記載しているが、シスターンタンク１７下方に配された循環ポンプ１６は、後方底板４７ａに固定された、ポンプ台４８上に載置されている。このポンプ台４８は、後方底板４７ａに固定されている（図６では後方底板４７ａの記載がない、図３を参照）。

そして、このポンプ台４８の上方に、防振ゴム４９を取り付けて、この防振ゴム４９上に、循環ポンプ１６は載置されている。循環ポンプ１６は、ポンプ往き配管３４と、ポンプ出口配管４６で上方に付勢されており、下方は防振ゴム４９上に載置されているだけで、ビスで固定されるなどといった形態ではなく、自由度の高い保持構成で保持されている。

図７の、ヒートポンプ温水暖房装置の冷媒回路、水回路図で見れば、破線Ａで囲まれた範囲が、圧縮機４後方にレイアウトされた、後方外装体４７の内方に収められていることとなる。

再び、図５に戻って、右側板３８の右方外方には、配管カバー５０が設けられ、この配管かバー５０内方の、右側板３８に、ポート取付具４１とポート取付具カバー４２が取り付けられており、ポート取付具４１に、熱動弁２０と熱媒戻りポート２３が取り付けられており、同じく見外部から水が浸入することを防いでいる。

この外装体３６である前板３７には、送風ファン９と同心円状の吹出し口３７ａがあり、この吹出し口３７ａには、送風ファン９と同心円状に内周面から径方向外方に向かって、略半円状に湾曲する絞り形状のベルマウス３７ｂを設けている。

このベルマウス３７ｂは、送風ファン９を回転させ、送風ファン９上流にある蒸発器７から吸引して、送風ファン前方にある前板３７の吹出し口３７ａから、吹出し風を放出することにより、熱交換を行っている。

５１は、送風ファン９からの吹出し風を通過させるための格子状の開口部を有する吹出しグリルであり、前板３７の吹出し口３７ａ前方に出っ張り状に設けられて、吹出し風を整流することで低騒音化を図るとともに、送風ファン９に手が触れないように保護の役割をしている。

このヒートポンプ温水暖房装置の室外機１に、熱媒配管３を取り付けた施工図が図８である。

５２は、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１を載置し、１００ｍｍ程度浮かして本体を保持する、ブロックベースであり、一般的にはコンクリートや、樹脂などでできている。

３は、熱媒往きポート２１、熱媒戻りポート２３に取り付けられた熱媒配管であり、この熱媒配管は、内部に架橋ＰＥ管となっており、その外方に断熱材が設けられている。

そして、この熱媒配管３を外部放熱器２と接続して、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機で加熱された水あるいは不凍液などの熱媒を、熱媒往きポート２１から、熱媒往き配管３ａを通り、外部放熱器２へと送り、暖房を行い、そこで熱交換されて低温となった、水あるいは不凍液などの熱媒が、熱媒戻り配管３ｂを通り、熱媒戻りポート２３へと戻され、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１の中で、再度加熱されることとなり、この動作を
繰り返すこととなる。

この図８では、熱媒配管３が本体左方向に回した状態を記載してあるが、左方向の場合も、そのまま真っ直ぐに引き回す場合もある。

以下、図面に基づいて、上記ヒートポンプ温水暖房装置の動作を説明する。

圧縮機４を運転すると、高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、圧縮機吐出配管１２を通り、水冷媒熱交換器５に送られ、循環ポンプ１６により送られてきた水あるいは不凍液などの熱媒と熱交関して放熱する。これにより、加熱された水あるいは不凍液などの熱媒は低温の熱媒から高温の熱媒となる。

水冷媒熱交換器５から流出する冷媒は、減圧手段である膨張弁６にて減圧膨張され、蒸発器である蒸発器７に送られ、送風ファン９にて送られた空気と熱交換して、蒸発器である蒸発器７を通過する間に、蒸発してガス化する。このガス化した冷媒は、再度圧縮機４に吸入され、再度圧縮される過程を繰り返し、水冷媒熱交換器５を通過する低温の熱媒は徐々に加熱される。

温水回路１５に関しては、循環ポンプ１６を運転することで、水冷媒熱交換器５において、冷媒回路８で加熱され水あるいは不凍液などの熱媒は、強制的に、往きヘッダ管２２に送られ、この往きヘッダ管で２２で複数個所（図で４箇所、１箇所で分岐されないケースもある）に分岐され熱動弁２０に送られる。

熱動弁２０は、リモコン２８で設定された外部放熱器２へと流れる箇所が開放され、それ以外の箇所は閉止されており、この熱動弁２０、熱媒往きポート２１を介して、ヒートポンプ温水暖房装置１の外部に取り付けられた配管を通り、外部放熱器２へと導かれる。外部放熱器２では放熱が行われ、外部放熱器２が設置された居室などを暖房する。

外部放熱器２で放熱し、低温となった水あるいは不凍液などの熱媒は、熱媒配管３を通り、熱媒戻りポート２３へと流れてくる。熱媒戻りポート２３、戻りヘッダ管２４を通過して、戻りポート熱媒配管４４を通り、シスターンタンク１７の下面よりシスターンタンク１７へと入ってくる。このシスターンタンク１７には上方に空気層を有するように、一定量の水あるいは不凍液などの熱媒が入っている。

その後、同じくシスターンタンク１７の下面より、ポンプ往き配管４５を通り、循環ポンプ１６へと強制的に吸引され、循環ポンプ１６にて強制的にポンプ出口配管４６に送られ、低温となった水あるいは不凍液などの熱媒は、水冷媒熱交換器５で加熱されて、再び外部放熱器２へと導かれる動作を繰り返すことで、外部放熱器２で放熱した水あるいは不凍液などの熱媒で、居室の暖房が行われることとなる。

この際に、運転を行っているアクチュエータは、圧縮機４と、循環ポンプ１６、送風モータ９（送風ファン７）、膨張弁６であり、この中で、圧縮機４、循環ポンプ１６、送風モータ９（送風ファン７）の三つが主たる騒音源となり、特に圧縮機４が最も大きな騒音源となる。

また、電力を消費しているのは、最も消費電力の大きな圧縮機４、循環ポンプ１６、送風モータ、熱動弁２０である。このうち、熱動弁２０は、温水回路を開放する際に通電されるので、開放している熱動弁２０の数量により、消費電力は変わってくる。

この際に、シスターンタンク１７の下方に循環ポンプ１６を配することで、ポンプ往き
配管４５を短配管とすることができ、循環ポンプ１６の動力を低減することができ、その結果、入力を減らすことで、消費電力を減らし、ひいてはヒートポンプ温水暖房装置のＣＯＰを向上し、省エネとすることができる。

さらに、重力でシスターンタンク１７から循環ポンプ１６へ水あるいは不凍液などの熱媒を導くこともできることとなり、循環ポンプ１６の動力を低減できることも、消費電力の削減、ひいては省エネへと効果を出すことができる。また、シスターンタンク１７の下方に循環ポンプ１６を置くことは、そのポンプ往き配管４５を略直線状にする、あるいは曲がり数を減らすことができることも消費電力の低減に効果がある。

また、循環ポンプ１６の騒音に関しても、入力を減らすことができることは、循環ポンプ１６の回転数を下げることができることを意味し、その結果、循環ポンプ１６の騒音を低減できることとなる。

また、シスターンタンク１７と循環ポンプ１６を圧縮機４後方であり、外装体３６後方である、右側板３８背面に配し、右側板３８の後方に飛び出した形状で設けていることから、圧縮機４から、循環ポンプ１６を離して設置することが可能となる。

前述したように、最も振動、騒音の大きな部品は圧縮機４であり、その振動が、底板２９や外装体３６へ伝わり、ヒートポンプ温水暖房装置１の騒音、振動として外に出てくる。

その際に、圧縮機４同様に運転動作を行っている、循環ポンプ１６が圧縮機４と共振するとさらに振動、騒音が大きくなるが、それに対して、圧縮機４から離して、循環ポンプ１６を設置していることで、共振しにくくなり、騒音、振動の低減を図ることができる。

その際に循環ポンプ１６は、右側板３８の後方に飛び出た後方外装体４７の、後方底板４７ａに載置していることで、圧縮機４を載置している底板２９と同じ箇所に載置していないために、共振することがほとんどなく、低振動のヒートポンプ温水暖房装置とすることができる。

また、循環ポンプ１６を後方底板４７ａに固定された、ポンプ台４８上の防振ゴム４９に載置しているだけで、ビスで固定されるなどといった形態ではなく、自由度の高い保持構成で保持してることは、循環ポンプ１６の振動を低くする、あるいは外装体などへの振動が伝わることを防ぐという点でも効果がある。

また、循環ポンプ１６、シスターンタンク１７を、右側板３８の後方に飛び出た後方外装体４７の中に配していることで、圧縮機４から離れていることは、圧縮機４周辺に十分な配管スペースを確保できることが可能となる。

最も、振動、騒音の大きなアクチュエータである圧縮機４には、圧縮機吐出配管１２などの各種配管が接続され、冷媒回路を形作る。

それに対して、圧縮機４周囲に十分なスペースを確保することは、配管の引き回しを余裕を持たして行うことができ、振動低減、騒音低減を容易に図ることができる。図１に、圧縮機４に接続される圧縮機吐出配管１２を記載しているが、Ｕ字上に屈曲させて、振動を吸収するような形状としている。これと同じ形状の配管を、圧縮機４周囲に設けることが出来、振動、騒音を低減できることとなる。

また、シスターンタンク１７には、水あるいは不凍液などの熱媒が減って、水位センサ
ー１９で警告が出た時には、キャップ１８を空けて、水あるいは不凍液などの熱媒を補給しなくてはならない。それに対して、ヒートポンプ温水暖房装置の本体高さが、循環ポンプ１６やシスターンタンク１７を有しない、その他のヒートポンプ熱源機と同じ高さなので、容易に補給することが可能となる。

また、熱媒配管３（熱媒往き配管３ａ、熱媒戻り配管３ｂ）を、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１の左方向へ引き回した際に、蒸発器７を熱媒配管３が塞いでしまう恐れがあるが、図８の施工図で示すように、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１の右側方に、後方に向かって熱媒配管３を取り付け、その熱媒配管３を本体後方に凸状に飛び出ている、後方外装体４７の下方を通すことで、熱媒配管３が上方に行くことを防ぐことが可能となり、熱媒配管３が、蒸発器７を塞ぐことを防ぐことができ、蒸発器７を通過する空気量が減じて、性能が低下する、消費電力量が上がるなどを防ぐことができ、省エネ性に秀でたヒートポンプ温水暖房装置とすることができる。

これは、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１の左方に熱媒配管３を引き回す例を示したが、右方に引き回す際は、蒸発器７を塞がないので、特に問題とはならないし、後方へ引き回す場合も同等であり、性能面で問題となるのは右方向に熱媒配管３を引き回す場合である。

蒸発器７の背面には、空気を流通させるために、一定の間隙が必要であるが、凸状になった後方外装体４７を設けていても、後方に間隙を設けることが必要なため、無駄になることはない。むしろ、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１の後方に壁がある場合には、この後方外装体４７を目安にして設置すれば、蒸発器７後方に一定の空間が確保でき、性能を害しないという効果がある。

また、循環ポンプ１６、シスターンタンク１７を右側板３８の後方に飛び出た後方外装体４７の内方に配していることで、ヒートポンプ温水暖房装置の本体高さは、シスターンタンク１７や循環ポンプ１６を有していない、ヒートポンプ熱源機と同じ高さとすることができ、コンパクトにすることができる。

これは、ヒートポンプ温水暖房装置設置する際に、例えば、２段置き台を用いて、下方にヒートポンプ温水暖房装置、上方にエアコンを設置する場合も、エアコンの設置された高さがそれほど高くならず、家屋の外方から見えることとなりエクステリアを損ねるということを回避できなど、低背であることのメリットを現出すことができる。

加えて、設置の際には、運転させる前に、シスターンタンク１７のキャップ１８を空けて、シスターンタンク１７の内部に水あるいは不凍液などの熱媒を入れることが必要となる。その後、循環ポンプ１６を動作させて、水冷媒熱交換器５から外部放熱器２まで、水あるいは不凍液などの熱媒を万遍に行きわたらせることが必要となる。

その際に、シスターンタンク１７の下方に、強制的に熱媒を循環させる循環ポンプ１６を配していることで、シスターンタンク１７に入れた水あるいは不凍液などの熱媒が、まずは循環ポンプ１６にも入ることとなり、循環ポンプ１６にエアー噛みが生じないこととなり、エアー噛みのない状態で、全配管経路に万遍に水あるいは不凍液などの熱媒を行きわたらせることが容易に出来、ヒートポンプ温水暖房装置１と、外部放熱器２を施工する施工業者の作業性の向上、工事の短時間化を図ることができる。

また、循環ポンプ１６が故障した際に、循環ポンプ１６の交換の必要が生じた際に、後方外装体４７を外すことで、循環ポンプ１６が外方から見ることができるようになり、図６で示すような形になることで、防振ゴム４９上に載置してあるだけで、ビスなどで固定
されていないために、容易に取り外すことができる。

さらに新しい循環ポンプ１６を容易に取り付けることが可能となり、メンテナンス性の高いヒートポンプ温水暖房装置とすることができる。

ところで、図４に記載した、ヒートポンプ温水暖房装置の冷凍回路及び水回路を用いて、熱媒戻りポート２３、シスターンタンク１７、循環ポンプ１６、水冷媒熱交換器５、熱媒往きポート２１と流れる温水回路１５を示したが、シスターンタンク１７、循環ポンプ１６の位置は、図９に示すように、水冷媒熱交換器５の下流側に配していても良い。

この際は、シスターンタンク１７に加熱された後の水あるいは不凍液などの熱媒が貯湯されることとなり、冷媒回路８の除霜の際に、この高温の水を使用することが可能となる。

以上のように、本発明は、ヒートポンプ温水暖房装置本体をなるべくコンパクトに維持しつつ、騒音、振動を低減し、性能を向上させるとともに、メンテナンス性を向上させるために、非常に有効であると言える。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ温水暖房装置は、家庭用のみならず業務用等にも適用できる。

２ 外部放熱器
３ 熱媒配管
４ 圧縮機
５ 水冷媒熱交換器
７ 蒸発器
８ 冷媒回路
９ 送風ファン
１５ 温水回路
１６ 循環ポンプ
１７ シスターンタンク
２１ 熱媒往きポート
２３ 熱媒戻りポート
３６ 外装体
４７ 後方外装体
４９ 防振ゴム

Claims (5)

1. 圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発器を接続した冷媒回路と、前記水冷媒熱交換器にて加熱された熱媒を外部放熱器へと循環させる循環ポンプと、前記熱媒を貯湯するシスターンタンクとを備え、前記シスターンタンクの下方に前記循環ポンプを配設し、前記循環ポンプは、前記シスターンタンクと連結する配管で上方に付勢され保持されていることを特徴とするヒートポンプ温水暖房装置。
2. 前記冷媒回路を収納する外装体を備え、前記外装体は外方へ突出した後方外装体を有し、前記後方外装体内に、前記シスターンタンクと前記循環ポンプとを収納したことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房装置。
3. 前記循環ポンプを、前記後方外装体の底板に載置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温水暖房装置。
4. 前記循環ポンプは、防振部材上に載置されたことを特徴とする請求項２または３に記載のヒートポンプ温水暖房装置。
5. 前記後方外装体の底部は、前記外装体最下部より上方に位置し、前記外装体と前記外部放熱器とを配管で接続する熱媒往きポート、熱媒戻りポートを、前記外装体の側方に配設したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ温水暖房装置。