JP6051615B2 - ヒートポンプ式熱源機 - Google Patents

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本発明はヒートポンプ式熱源機に関し、特に送風ファンを駆動して外装ケース内に外気を取り込む場合に、換気用開口部から雨水や埃などの進入を極力防止可能なヒートポンプ式熱源機に関する。
従来、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。この種のヒートポンプ式給湯装置は、温水を貯留する大容量の貯湯タンクと、外装ケースに収容されたヒートポンプ回路を有するヒートポンプ式熱源機とを備え、夜間割引の安価な電力を利用して、貯湯タンク内の湯水を循環させてヒートポンプ式熱源機で加熱して、その加熱された湯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。
上記のヒートポンプ式熱源機において、圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器が冷媒配管を介して接続されてヒートポンプ回路が構成され、冷媒配管に封入された可燃性冷媒を利用して給湯加熱運転が行われる。この給湯加熱運転では、圧縮機と蒸発器用の送風ファンが駆動され、凝縮器により冷媒と湯水との間で熱交換が行われて湯水が加熱される。
ところで、ヒートポンプ式熱源機に限らず空調装置や冷蔵庫などの冷媒として可燃性冷媒(例えば、炭化水素系の冷媒)を使用する機器において、可燃性冷媒の使用にあたっては安全性を確保するために、漏洩した可燃性冷媒を検知可能なガスセンサが搭載されている。ガスセンサが可燃性冷媒の漏洩を検知した場合には、送風ファンを駆動して外装ケース内に外気を取り込んで漏洩した可燃性冷媒を拡散させる。
一般的に、外装ケース内に外気を取り込んで可燃性冷媒を拡散させるために、外装ケースには熱交換用の開口部以外にも換気用の開口部が設けられている。例えば、特許文献1の空気調和機では、各種機器を収容した外装ケースを備え、この外装ケースの内部を仕切り板によって送風ファンと蒸発器とを配置した熱交換室と圧縮機と凝縮器とを配置した機械室とに区画し、外装ケースの機械室側の前面や側面に又は機械室側の側面に取り付けられた配管カバーに、換気用の開口部として複数の水平なスリット(所謂ガラリ)が形成されている。
特開平11−94291号公報
しかし、特許文献1の換気用開口部の構造においては、開口部を構成する複数のスリットは外部に直接晒されている構造であるので、送風ファンを駆動して外装ケース内に外気を取り込む場合に、雨水や埃などが外装ケース内に侵入し易いという問題がある。
このため、換気用開口部から雨水や埃などが侵入しないように、一般的に、外装ケース内には換気用開口部に対向状に仕切り板(防雨板)が配設されている。しかし、外装ケース内に防雨板や防滴部材を追加すると、製造コストが高くなるが、防雨板や防滴部材等を省略すると、上述のように外装ケース内に雨水などの侵入が増加してしまう。
また、特許文献1の換気用開口部のような外装ケースに形成された複数のスリットは、ケース外方に向けて切り起し形成されている場合が多く、施工時や搬送時にスリットのエッジによって作業者が怪我をする虞があり、安全性には問題がある。
本発明は、新たに防雨板や防滴部材等を追加せずに、防水性能の向上を図ったヒートポンプ式熱源機を提供すること、施工時や搬送時の安全性の向上を図ったヒートポンプ式熱源機を提供すること、などである。
請求項1のヒートポンプ式熱源機は、可燃性冷媒を使用し且つ外装ケース内に蒸発器用ファンと前記可燃性冷媒の漏洩を検知するガスセンサとを有するヒートポンプ式熱源機であって、前記ガスセンサにより前記可燃性冷媒の漏洩を検知した場合に、前記蒸発器用ファンを駆動して前記外装ケースに設けられた開口部から外気を取り込んで漏洩した前記可燃性冷媒を拡散させるヒートポンプ式熱源機において、前記外装ケースの側面に、外部からの配管が接続される配管接続部を覆う配管カバーが取り付けられ、この配管カバーの内側において、前記開口部が前記外装ケースの前記配管接続部よりも下方位置に設けられ、前記配管カバーの内側に滞留した水を前記開口部から前記外装ケース内に設けられたドレン水の受皿を介して前記外装ケースの底部に設けられた排出口へ排出可能に構成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、請求項1の発明において、前記開口部は、前記外装ケースの内方に向けて切り起された複数の切起し片を介して形成された複数の水平なスリットで構成されたことを特徴としている。
請求項1の発明によれば、外装ケースの側面に、外部からの配管が接続される配管接続部を覆う配管カバーが取り付けられ、この配管カバーの内側において、開口部が外装ケースに設けられたので、開口部は配管カバーによって覆われることで直接風雨に晒されない構造となる。従って、外装ケース内に雨水や埃などが進入し難い構造になるので、外装ケース内に防雨板や防滴部材等を追加することなく、防水性能を向上させることができると共にその製造コストも抑制することができる。
その上、開口部は、配管接続部よりも下方に設けられたので、外装ケース内に取り込まれた外気は、外装ケース内の下部近傍部を流れることになる。従って、外装ケース内の各種配管や各種機器へ外気が直接触れにくい構造となり、無駄な放熱を防止することができる。可燃性冷媒が漏洩した場合、空気の比重より重い可燃性冷媒は、外装ケース内の下部近傍部に滞留するので、取り込まれた外気により効率良く可燃性冷媒を拡散させることができる。配管カバーの内側において、仮に配管接続部からの水の漏洩や雨水の進入などにより水が滞留した場合には、この滞留した水を開口部から外装ケース内に設けられたドレン水の受皿を介して、外装ケースの底部の排出口から外部へ排出することができる。
請求項の発明によれば、開口部は、外装ケースの内方に向けて切り起された複数の切起し片を介して形成された複数の水平なスリットで構成されたので、施工時や搬送時にスリットのエッジによって作業者が怪我をする可能性を低減し、施工時や搬送時における安全性の向上を図ることができる。
本発明の実施例に係るヒートポンプ式熱源機を備えたヒートポンプ給湯装置の概略構成図である。 ヒートポンプ式熱源機の斜視図である。 外装ケースの前側板と配管カバーを取り外した状態のヒートポンプ式熱源機の斜視図である。 外装ケースの前側板と配管カバーを取り外した状態のヒートポンプ式熱源機の正面図である。 ヒートポンプ式熱源機の要部拡大断面図である。 図5のa部拡大断面図である。
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。
先ず、ヒートポンプ給湯装置1の全体構成について説明する。
図1に示すように、ヒートポンプ給湯装置1は、温水を貯留する大容量の貯湯タンク12を備えた貯湯タンクユニット2、ヒートポンプ回路を有するヒートポンプ式熱源機3、貯湯タンクユニット2とヒートポンプ式熱源機3との間に湯水を循環させる温水循環用配管9a,9bから構成されている。
次に、貯湯タンクユニット2について説明する。
図1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、各種の配管6,7,8,9a,9b,10、主制御ユニット11、外装ケース14などを備えている。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ている。
貯湯タンク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、通常は開閉弁15が開弁されていて、水道水を貯湯タンク12内に補充するようになっている。
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の温水加熱用熱交換器21で加熱された温水は温水循環用配管9bへ流れる。
貯湯タンク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。通常は開閉弁17が開弁されていて、温水循環用配管9bから上部配管10を通って戻された高温の温水(例えば、80〜90℃)を貯湯タンク12内に貯留することができ、給湯時には貯湯タンク12内の高温の温水を上部配管10に供給することができる。
貯湯タンク12の外面側を覆う保温材13は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレンなど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。
貯湯タンク12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は主制御ユニット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ユニット11に供給される。
外装ケース14は、薄鋼板製の箱状に形成され、主制御ユニット11、貯湯タンク12、配管類6,7,8,10、温水循環用配管9a,9bの大部分、液送ポンプ16、開閉弁15,17、混合弁27、複数の温度センサ28〜30などを収容している。
次に、ヒートポンプ式熱源機3について説明する。
図1〜図6に示すように、ヒートポンプ式熱源機3は、蒸発器としての外気熱吸収用熱交換器18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温度と圧力を下げる膨張弁22とを有し、これら機器18,20,21,22が冷媒配管23を介して接続されヒートポンプ回路を構成し、冷媒配管23に収容された冷媒を利用して給湯加熱運転を行う。
ヒートポンプ式熱源機3は、さらに送風モータ19aで駆動される蒸発器用の送風ファン19と、主制御ユニット11に接続され且つヒートポンプ式熱源機3を制御する補助制御ユニット24と、可燃性冷媒の漏洩を検知可能なガスセンサ48と、これらを収納する外装ケース25などを備えている。
図2〜図6に示すように、外装ケース25は、薄鋼板製の箱状に形成され、左右1対の側板35,36と、前側板37と、後側板38と、天板40と、底板41とを備えている。外装ケース25内には、垂直な縦仕切り板42と水平な横仕切り板43とが設けられ、夫々が薄鋼板製のものである。
左右1対の側板35,36は、平面視にてL字形に夫々構成され、左右対称に設置されている。右側板36のカバー取付部36aには、下側が膨出した形状の配管カバー52が取り付けられ、この配管カバー52により右側板36の配管接続部50が覆われている。尚、配管接続部50や配管カバー52の構成については後述する。
前側板37には、外装ケース25内の空気を排出する空気排出口としての開口部37aが形成され、この開口部37aの前面には金網状のカバー部材37bが設けられている。前側板37の内面側には空気流をガイドするベルマウス37cが設けられている。送風ファン19を駆動すると、左側板35と後側板38に夫々形成された大きな矩形状の開口部から外気が取り込まれ、外気熱吸収用熱交換器18で冷媒と熱交換されて低温の空気となり、前側の開口部37aから外部に排出される。
縦仕切り板42は、底板41の右側約1/3部分から鉛直に立設され且つ左右1対の側板35,36と略平行に設けられている。縦仕切り板42は、外装ケース25内を外気熱吸収用熱交換器18や送風ファン19等が配置された左側の送風室44と、圧縮機20や膨張弁22等が配置された右側の機械室45とに区画している。縦仕切り板42の上端側部分に、補助制御装置24が装着されている。尚、縦仕切り板42と底板41との間には、機械室45側から送風室44側への空気流を形成する為の隙間が設けられている。
横仕切り板43は、縦仕切り板42の上側に天板40と平行に左右方向に延びるように設けられ、横仕切り板43は、左右両端部が左右側板35,36の内側面に固定され、外装ケース25内の上端側部分を区画している。
送風ファン19(蒸発器用ファンに相当する)は、送風モータ19aと、この送風モータ19aによって回動駆動される複数の羽根部材19bとを有し、支持金具19cを介して底板41と横仕切り板43とに支持されている。圧縮機20は、気相状態の冷媒を断熱圧縮して温度上昇させる公知の密閉型圧縮機である。
外気熱吸収用熱交換器18は、左側板35と後側板38の内面に沿うように平面視L字状に構成されている。外気熱吸収用熱交換器18は、冷媒配管23に含まれる蒸発器通路部18aを有し、この蒸発器通路部18aは複数のフィンを有し、この外気熱吸収用熱交換器18において、蒸発器通路部18aを流れる冷媒と外気との間で熱交換され、冷媒は外気から吸熱して気化する。
温水加熱用熱交換器21は、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49で覆われている。温水加熱用熱交換器21は、横仕切り板43の上面側に配置されている。発泡断熱材49は温水加熱用熱交換器21が効率良く熱交換する為の断熱機能を有する。
温水加熱用熱交換器21は、熱交換器通路部21aと冷媒配管23の一部となる内部通路21bとを有する銅製の二重管で構成されている。この温水加熱用熱交換器21において、内部通路21bを流れる冷媒と温水循環用配管9aから熱交換器通路部21aに供給される湯水との間で熱交換され、湯水は加熱され冷媒は冷却され液化する。
膨張弁22は液相状態の冷媒を断熱膨張させ温度低下させる。この膨張弁22は絞り量が可変な制御弁からなる。尚、膨張弁22の代わりに絞り量が一定の膨張弁を採用しても良い。
冷媒配管23は、外気熱吸収用熱交換器18と圧縮機20間を接続する冷媒配管23a、圧縮機20と温水加熱用熱交換器21間を接続する冷媒配管23b、温水加熱用熱交換器21と膨張弁22間を接続する冷媒配管23c、膨張弁22と外気熱吸収用熱交換器18間を接続する冷媒配管23d等を備えている(図1参照)。
ガスセンサ48は、可燃性冷媒が空気の比重より重いことを考慮して、ヒートポンプ式熱源機3の機械室45の下部に設置されている。仮に可燃性冷媒の漏洩が発生した場合、ガスセンサ48が漏洩した冷媒を検知し、補助制御ユニット24に検知信号を送信して送風ファン19を駆動した後にユーザーに報知するので、ヒートポンプ式熱源機3の安全性を確保することができる。
ヒートポンプ式熱源機3において、圧縮機20により高圧に圧縮された加熱状態の可燃性冷媒は、温水加熱用熱交換器21に送られ、液送ポンプ16の駆動により貯湯タンク12の下端部から下部配管8と温水循環用配管9aを経て熱交換器通路部21a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。
主制御ユニット11は、ユーザー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、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から主制御ユニット11に送信される。
ユーザーが給湯操作を行なうと、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ユニット11に供給されている。主制御ユニット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して給湯する。
さらに、主制御ユニット11は、給湯加熱運転時には、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、補助制御ユニット24にその加熱温度を指示する。
補助制御ユニット24は、主制御ユニット11との間でデータ通信可能であり、主制御ユニット11からの指令に従っ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)の駆動制御を行う。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ユニット11に供給され、補助制御ユニット24は、指令温度と温度検知データを主制御ユニット11から受けて、温水の加熱温度が指令された温度となるように、ヒートポンプ式熱源機3を作動させる。
さらに、補助制御ユニット24は、ガスセンサ48により可燃性冷媒の漏洩を検知した場合に、ヒートポンプ給湯装置1の運転状態に関わらず、送風ファン19を駆動して外装ケース25内に外気を取り込むことで漏洩した可燃性冷媒を拡散させると共に、主制御ユニット11へ可燃性冷媒漏洩報知の指令信号を送信して、報知手段により可燃性冷媒の漏洩をユーザーに報知する。
次に、本発明に係る開口部51とこれを覆う配管カバー52について説明する。
図2〜図6に示すように、外装ケース25の右側面を構成する右側板36に、外部からの配管が接続される配管接続部50を覆う配管カバー52が取り付けられ、この配管カバー52の内側において、開口部51が設けられている。開口部51は、右側板36に設けられた配管接続部50よりも下方であって右側板36の下端部に設けられている。
配管接続部50は、右側板36の下部に設けられ、カバー取付部36aの表面より僅かに外側に突出し且つ側面視にて長方形状に形成されている。配管接続部50は、温水循環用配管9a,9bのヒートポンプ式熱源機3外の配管部分とヒートポンプ式熱源機3内の配管部分とを接続する為の1対の継手50a,50bを備えている。1対の継手50a,50bは、水抜き栓50cが夫々設けられた同じ形状のものである。
図2,図5に示すように、配管カバー52は、下側の配管収容部52aと、この配管収容部52aの上端から上方に延びる縦板部52bと、この縦板部52bの上端部に形成され且つ水平方向に突出する上端突出部52cと、これらの周縁部を覆う外周フランジ部52dとから一体的に形成されている。配管カバー52は、正面視にて略b字形に形成され且つ側面視にて縦長の長方形状に形成されている。配管カバー52は、外周フランジ部52dの裏面側(右側板36側)に形成された複数の係合部が右側板36のカバー取付部36aの被係合部へ係合され複数のビスを介して右側板36に固定されている。
配管収容部52aには、1対の継手50a,50bが収納されている。配管収容部52aの後側面部には、配管挿通口52eが形成され、この配管挿通口52eに温水循環用配管9a,9bのヒートポンプ式熱源機3外の配管部分の端部が夫々挿通されて対応する1対の継手50a,50bに夫々接続されている。
図6に示すように、開口部51は、機械室45内の下部近傍部に外気を取り込む為のものであり、複数の水平なスリット55で構成されている。複数の水平なスリット55は、外装ケース25の内方に向けて切り起され且つ前後方向に延びる複数の切起し片56を介して形成されている。複数の切起し片56は、縦方向に4つ等間隔に配置された整列状態に形成されている。各切起し片56の自由端側は、外装ケース25の内方であって天板40側に向けて突出している。各切起し片56の傾斜角度は、右側板36に対して約30度程度に設定されているが、この傾斜角度に限定するものではない。
次に、本発明に係るヒートポンプ式熱源機3の作用及び効果について説明する。
図4に示すように、送風ファン19の駆動に伴い、外装ケース25内に空気が取り込まれる場合、配管カバー52の配管挿通口52eを通って開口部51(複数のスリット55)から外装ケース25内に流入した空気は、先ずは、機械室45内の下部を流れ、次に、底板41と縦仕切り板42との間の隙間を通って送風室44内に流れ、前側の開口部37aから外部に排出される。このような流路で空気が流れることで、可燃性冷媒が漏洩した場合は、外装ケース25内の下部に滞留した可燃性冷媒を拡散して外装ケース25の外部に排出することができる。
以上の説明によれば、外装ケース25の側面(右側板36)に、外部からの配管(温水循環用配管9a,9b)が接続される配管接続部50を覆う配管カバー52が取り付けられ、この配管カバー52の内側において、開口部51が外装ケース25に設けられたので、開口部51は配管カバー52によって覆われて直接風雨に晒されない構造となる。従って、外装ケース25内に雨水や埃などが進入し難い構造になるので、外装ケース25内に防雨板や防滴部材等を追加することなく、防水性能を向上させることができると共にその製造コストも抑制することができる。
また、開口部51は、配管接続部50よりも下方に設けられたので、外装ケース25内に取り込まれた外気は外装ケース25内の下部近傍部を流れることになる。従って、外装ケース25内の各種配管や各種機器へ外気が直接触れにくい構造となり、無駄な放熱を防止することができる。可燃性冷媒が漏洩した場合、空気の比重より重い可燃性冷媒は、外装ケース25内の下部近傍部に滞留するので、取り込まれた外気により効率良く可燃性冷媒を拡散させることができる。配管カバー52の内側において、仮に配管接続部50からの水の漏洩や雨水の進入などにより水が滞留した場合には、この滞留した水を開口部51を介して外装ケース25内の例えば圧縮機20のドレン水回収用の受皿に流し、この受皿を介して外装ケース25の底板41(底部)に設けられた排出口から外部へ排出することができる。
さらに、開口部51は、外装ケース25の内方に向けて切り起された複数の切起し片56を介して形成された複数の水平なスリット55で構成されたので、施工時や搬送時にスリット55のエッジによって作業者が怪我をする可能性を低減し、施工時や搬送時における安全性の向上を図ることができる。
次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
[1]前記開口部51を構成するスリット55の数や配置は、上記の構成に限定するものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。
[2]前記開口部51は、配管接続部50よりも下方に設けられているが、この位置に限定する必要はなく、配管カバー52の内側であれば、配管接続部50よりも上方に設けられても良い。
[3]前記開口部51は、外装ケース25の内方に向けて切り起された複数の切起し片56を介して形成された複数の水平なスリット55で構成されているが、特にこのような形状に限定する必要はなく、複数の切起し片56を省略して、例えば、複数の水平な長孔で構成されても良い。
[4]その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
3 ヒートポンプ式熱源機
19 送風ファン(蒸発器用ファン)
25 外装ケース
48 ガスセンサ
50 配管接続部
51 開口部
52 配管カバー
55 スリット
56 切起し片

Claims (2)

  1. 可燃性冷媒を使用し且つ外装ケース内に蒸発器用ファンと前記可燃性冷媒の漏洩を検知するガスセンサとを有するヒートポンプ式熱源機であって、前記ガスセンサにより前記可燃性冷媒の漏洩を検知した場合に、前記蒸発器用ファンを駆動して前記外装ケースに設けられた開口部から外気を取り込んで漏洩した前記可燃性冷媒を拡散させるヒートポンプ式熱源機において、
    前記外装ケースの側面に、外部からの配管が接続される配管接続部を覆う配管カバーが取り付けられ、この配管カバーの内側において、前記開口部が前記外装ケースの前記配管接続部よりも下方位置に設けられ
    前記配管カバーの内側に滞留した水を前記開口部から前記外装ケース内に設けられたドレン水の受皿を介して前記外装ケースの底部に設けられた排出口へ排出可能に構成されたことを特徴とするヒートポンプ式熱源機。
  2. 前記開口部は、前記外装ケースの内方に向けて切り起された複数の切起し片を介して形成された複数の水平なスリットで構成されたことを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ式熱源機。
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