JP7086340B2 - ヒートポンプ給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯装置に関し、特に凝縮熱交換器から外装ケースに伝播する振動の軽減を図ったものに関する。

ヒートポンプ給湯装置は、貯湯タンク、配管類、バルブやポンプ類、その他の機器類を
収容した貯湯給湯ユニットと、この貯湯給湯ユニットから供給される湯水を加熱するヒートポンプユニットとを備えている。前記貯湯給湯ユニットは外装ケースで覆われている。
ヒートポンプユニットは、圧縮機と凝縮熱交換器と膨張手段と蒸発熱交換器とを冷媒配管で接続したヒートポンプ回路を備え、凝縮熱交換器は湯水配管を介して貯湯給湯ユニットに接続されている。

上記の湯水配管は、凝縮熱交換器へ湯水を供給する湯水往き配管と、凝縮熱交換器からの湯水を貯湯給湯ユニットへ戻す湯水戻り配管とからなる。
一般に、上記の湯水往き配管の下流端と湯水戻り配管の上流端は凝縮熱交換器にロウ付けにて夫々接続され、上記の湯水往き配管の上流端と湯水戻り配管の下流端は貯湯ユニットの外装ケースに固定された接続金具にクイックファスナーにより夫々接続されている。

特許文献１に記載のヒートポンプ給湯器においては、凝縮熱交換器の付近において前記往き配管と戻り配管の途中部にカップリング方式の接続部やクイックファスナー方式の接続部を設け、それらの接続部を分離することにより凝縮熱交換器を取り外し易くしてメンテナンスを容易にしている。

特開２０１１－１４９６３１号公報

ヒートポンプユニットにおいて圧縮機の作動中には圧縮機からの振動が冷媒回路を介して凝縮熱交換器に伝播し、その凝縮熱交換器の振動が、上記の往き配管と戻り配管を介して貯湯給湯ユニットの外装ケースに伝播し、ヒートポンプ給湯装置の周辺の振動と騒音が悪化する。上記圧縮機からの振動対策として、圧縮機をゴム脚を介して据付け部に固定したり、圧縮機と凝縮熱交換器の間において冷媒通路にＵ形に曲げたＵ形部を設けることも公知である。しかし、ゴム脚やＵ形部によっては、圧縮機で発生する振動のごく一部しか吸収することができない。

ここで、湯水往き配管の下流端と湯水戻り配管の上流端は凝縮熱交換器にロウ付けにて凝縮熱交換器に一体的に接続されているため、圧縮機から凝縮熱交換器に伝播した振動が湯水往き配管と湯水戻り配管を介して外装ケースに伝播しやすく、外装ケースから振動と騒音が発生するという問題は未解決のままである。
本発明の目的は、凝縮熱交換器を貯湯給湯ユニットに接続する１対の湯水配管の端部を接続する接続部を介して外装ケースへ伝播する振動を低減可能にしたヒートポンプ給湯装置を提供することである。

請求項１のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機と凝縮熱交換器と膨張手段と蒸発熱交換器とを冷媒配管で接続したヒートポンプ回路を備え、前記凝縮熱交換器に接続された湯水配管を流れる湯水を加熱するヒートポンプ給湯装置において、前記湯水配管は、外装ケースに固定された湯水接続金具と前記凝縮熱交換器とを接続するものであり、前記湯水配管は、往き配管と戻り配管の２本の配管からなり、前記２本の配管と前記湯水接続金具との１対の接続部が同一方向に向けられ、前記２本の配管と前記凝縮熱交換器との１対の接続部が同一方向に向けて同一軸線上に配設されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、前記２本の配管と前記凝縮熱交換器との前記２本の配管と前記凝縮熱交換器との１対の接続部が同一方向に向けて同一軸線上に配設されているため、その
１対の接続部を中心として凝縮熱交換器が回動可能になるから、凝縮熱交換器の振動が凝縮熱交換器の微小回動を介して減衰されるため、凝縮熱交換器から２本の配管を介して外装ケースへ伝播する振動を低減することができる。それ故、ヒートポンプ給湯装置の周辺の振動と騒音を低減することができる。

請求項２のヒートポンプ給湯装置は、請求項１の発明において、前記２本の配管と前記湯水接続金具との１対の接続部が同一方向に向けられていることを特徴としている。
上記の構成によれば、２本の配管と前記湯水接続金具との１対の接続部が同一方向に向けられているため、１対の接続部を介して凝縮熱交換器の微小移動が許容されるため、凝縮熱交換器から２本の配管へ振動が伝播しにくくなる。それ故、ヒートポンプ給湯装置の周辺の振動と騒音を低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、凝縮熱交換器から２本の湯水配管を介して外装ケースへ振動が伝播しにくくなり、ヒートポンプ給湯装置の周辺の振動と騒音が低減 される。

本発明の実施例に係る貯湯給湯装置の全体構成を示す構成図である。 凝縮熱交換器と１対の銅製湯水配管と１対のエルボ継手と１対の湯水接続金具の接続状態を示す斜視図である。 凝縮熱交換器と１対の銅製湯水配管と１対のエルボ継手と１対の湯水接続金具の側面である。 凝縮熱交換器に銅製湯水配管の上端部を接続する接続部の斜視図である。 図４のＶ－Ｖ線断面図である。 凝縮熱交換器に銅製湯水配管の下端部をエルボ継手を介して接続する接続構造の斜視図である。 図６の接続構造の要部断面図である。 実施例２に係る図２相当図である。 実施例２に係る図３相当図である。 実施例２における凝縮熱交換器に銅製湯水配管の下端部を接続する接続構造の要部断面図である。

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。

最初に、図１に基づいてヒートポンプ給湯装置１の全体構成について説明する。
ヒートポンプ給湯装置１は、貯湯給湯ユニット２と、ヒートポンプ熱源機３とを有し、貯湯給湯ユニット２は、貯湯タンク４、ガス燃焼式の補助熱源機１０、その他の機器（配管、バルブ、温度センサ等々）と、貯湯給湯ユニット２を覆う外装ケース２ａとを備えている。この貯湯給湯ユニット２は、ヒートポンプ熱源機３を駆動して加熱した湯水を貯湯タンク４に貯留し、この貯留した湯水を給湯や浴槽２９の湯張りに使用する。また、必要に応じて貯湯タンク４から取り出した湯水を補助熱源機１０により加熱して給湯や風呂追焚等に使用可能である。

貯湯タンク４の上部には、貯湯タンク４に貯留した湯水を出湯するための出湯通路１１が接続されている。貯湯タンク４の下部には、貯湯タンク４に上水源から上水を供給するための給水通路１２が接続されている。この給水通路１２から分岐したバイパス通路１３が出湯通路１１に接続され、この接続部に出湯通路１１の湯水とバイパス通路１３の上水を混合する混合比率を調整可能な湯水混合弁１４が介装されている。湯水混合弁１４には給湯通路１５が接続され、湯水混合弁１４で混合された湯水は、給湯通路１５を流通して図示外の給湯栓等に給湯可能であり、給湯通路１５から分岐して追焚通路２８に接続する湯張り通路１８を介して浴槽２９に湯張り可能である。

貯湯タンク４の下部にはヒートポンプ熱源機３に湯水を供給する往き側湯水通路５ａが接続され、このヒートポンプ熱源機３で加熱された湯水を貯湯タンク４に供給する戻り側湯水通路５ｂが貯湯タンク４の上部に接続されて、貯湯タンク４とヒートポンプ熱源機３の間で湯水が循環可能な循環加熱通路５が形成されている。

往き側湯水通路５ａには、貯湯タンク４からヒートポンプ熱源機３に入水する湯水の入水温度を検知する入水温度センサ６ａと循環ポンプ１６と切換弁１７が接続されている。戻り側湯水通路５ｂには、ヒートポンプ熱源機３で加熱された湯水の温度を検知する加熱温度センサ６ｂが接続され、往き側湯水通路５ａと戻り側湯水通路５ｂとを接続するバイパス通路５ｃが設けられ、往き側湯水通路５ａとバイパス通路５ｃとの接続部には切換弁１７が接続されている。ヒートポンプ熱源機３の起動直後等の加熱温度が低い場合に、切換弁１７を切換えてヒートポンプ熱源機３で加熱した湯水を再びヒートポンプ熱源機３に送って再加熱することができる。

貯湯タンク４の外周には、貯留された湯水の温度を検知する複数の貯湯温度センサ４ａ～４ｄが上下方向に所定間隔おきに設けられている。これら貯湯温度センサ４ａ～４ｄ及び貯湯タンク４は図示外の保温材により覆われている。出湯通路１１には、湯水混合弁１４に供給される湯水の出湯温度を検知するための出湯温度センサ１１ａが接続されている。給水通路１２には、上水源から供給される上水の温度を検知するための給水温度センサ１２ａが接続されている。給湯通路１５には、給湯温度を検知するための給湯温度センサ１５ａが接続されている。

貯湯タンク４の湯水を補助熱源機１０で加熱するための補助加熱通路２１が、出湯通路１１から分岐して補助熱源機１０に接続されている。補助熱源機１０で加熱した湯水を出湯するための補助出湯通路２２は、補助加熱通路２１の分岐部より下流側の出湯通路１１に調整弁２３を介して接続されている。調整弁２３は、補助出湯通路２２を通って出湯通路１１に供給される湯水量を調整する。補助加熱通路２１には、三方弁２４と補助熱源機１０に湯水を送るためのポンプ２５が介装されている。

補助出湯通路２２から分岐した熱交換通路２６は、三方弁２４に接続されている。三方弁２４は、貯湯タンク４の湯水又は熱交換通路２６の湯水を補助熱源機１０に供給可能となるように切換えられる。熱交換通路２６には熱交換器２６ａと開閉弁２６ｂが介装されている。熱交換器２６ａは、追焚ポンプ２７の作動により追焚通路２８を流れる浴槽２９の湯水を補助熱源機１０で加熱した湯水との熱交換により加熱する追焚運転に使用される。

給水通路１２には、逆止弁１２ｂと、給水通路１２から分岐して熱交換通路２６に接続する分岐通路部１２ｃが接続されている。バイパス通路１３には逆止弁１３ａが介装され、バイパス通路１３から分岐して給湯通路１５に接続された高温出湯回避通路３０には、高温出湯回避電磁弁３０ａが介装されている。

ヒートポンプ熱源機３は、圧縮機３２と、凝縮熱交換器３３と、膨張弁３４と、蒸発熱交換器３５とを冷媒配管３６ａにより接続したヒートポンプ回路３６を備えている。このヒートポンプ熱源機３は、冷媒配管３６ａに封入された冷媒を圧縮機３２で圧縮して昇温し、循環ポンプ１６を駆動して循環加熱回路５を流通する湯水を凝縮熱交換器３３において高温の冷媒との熱交換により加熱する。熱交換後の冷媒は、膨張弁３４で膨張して外気より低温になり、蒸発熱交換器３５において外気から吸熱した後、再び圧縮機３２に導入される。

蒸発熱交換器３５は、外気温度を検知する外気温センサ３５ａと送風機３５ｂを備えている。ヒートポンプ熱源機３は、圧縮機３２、膨張弁３４、送風機３５ｂ等を制御する補助制御部３７を備えている。補助制御部３７は、制御部７に通信可能に接続され、制御部７からの指令に従ってヒートポンプ熱源機３を制御する。外気温センサ３５ａで検知された外気温度は、補助制御部３７を介して制御部７に送信される。

次に、凝縮熱交換器３３を貯湯給湯ユニット２に接続する湯水配管について説明する。
凝縮熱交換器３３は、往き側湯水通路５ａと戻り側湯水通路５ｂを介して貯湯給湯ユニット２に接続されている。往き側湯水通路５ａの途中部には、外装ケース２ａに貫通固定された湯水接続金具３８ａが設けられ、往き側湯水通路５ａは湯水接続金具３８ａよりも下流側の銅製湯水配管３９(往き配管に相当する)を有する。戻り側湯水通路５ｂの途中部には、外装ケース２ａに貫通固定された湯水接続金具３８ｂが設けられ、戻り側湯水通路５ｂは、湯水接続金具３８ｂよりも上流側の銅製湯水配管４０(戻り配管に相当する)を有する。

凝縮熱交換器３３は、内管と外管からなる二重管３３ａを長円形状に多重に偏平に巻回してほぼ水平姿勢に配設されており、内管には冷媒が供給され、内管と外管の間の湯水通路に湯水が供給される。
銅製湯水配管３９の下流端部（上端部）は、凝縮熱交換器３３の一端部において内管と外管の間の湯水通路に接続部４１により接続され、銅製湯水配管４０の上流端部（上端部）は、凝縮熱交換器３３の他端部において内管と外管の間の湯水通路に接続部４２により接続されている。前記の１対の接続部４１，４２は、水平な同一方向（図２のＺ方向）に向けられ且つ同一軸線Ｂ上に配設されている。

銅製湯水配管３９の上流端部（下端部）は湯水接続金具３８ａにエルボ継手４３を介して接続され、銅製湯水配管４０の下流端部（下端部）は湯水接続金具３８ｂにエルボ継手４４を介して接続されている。

図２、図３に示すように、銅製湯水配管３９は、所定長さを有し、５箇所の屈曲部にて屈曲され、前記一端部の延長方向（図２のＸ方向）へ延びる水平部３９ａと、水平部３９ａの端部から下方へ立ち下がる鉛直部３９ｂとを有する。
水平部３９ａは台形の底辺以外の３辺のような形状に形成され、凝縮熱交換器３３からの振動の一部を吸収可能な構造になっている。鉛直部３９ｂは図３に図示のような形状に形成され、凝縮熱交換器３３からの振動の一部を吸収可能な構造になっている。

図２、図３に示すように、銅製湯水配管４０は、所定長さを有し、５箇所の屈曲部にて屈曲され、前記他端部の延長方向（図２のＸ方向）へ延びる水平部４０ａと、水平部４０ａの端部から下方へ立ち下がる鉛直部４０ｂとを有する。
水平部４０ａは台形の底辺以外の３辺のような形状に形成され、凝縮熱交換器３３からの振動の一部を吸収可能な構造になっている。鉛直部４０は図３に図示のような形状に形成され、凝縮熱交換器３３からの振動の一部を吸収可能な構造になっている。尚、銅製湯水配管３９，４０は、同様の形状に形成されている。

次に、銅製湯水配管３９，４０を接続する接続部４１，４２は同一の構造であるため、接続部４１について、図４、図５に基づいて説明する。
接続部４１は、銅製湯水配管３９の上端部を凝縮熱交換器３３の前記一端部の側面にクイックファスナー４５により着脱自在且つ回動自在に接続するように構成されている。クイックファスナー４５は、バネ性のある薄鋼板（例えば、ステンレス鋼板）で構成されている。クイックファスナー４５は、Ｕ形の連結部４５ａと、配管の両側部を挟持する挟持部４５ｂと、指で摘む１対の摘み部４５ｃを有する。挟持部４５ｂには、フランジ４６ａを部分的に突出させるスリット４５ｄが形成されている。

凝縮熱交換器３３側のフランジ４６ａ付きの接続口金４６に銅製湯水配管３９の端部 を内嵌可能な接続穴４６ｂが形成され、銅製湯水配管３９の端部の環状凸部４７に環状のパッキン押え４８が軸線方向に移動不能に外嵌され、この銅製湯水配管３９の端部にパッキン押え４８とＯリング４９とを外嵌した状態でそれらを接続口金４６の接続穴４６ｂに内嵌させ、クイックファスナー４５によりフランジ４６ａとパッキン押え４８とを軸線方向に挟持することで、接続口金４６と銅製湯水配管３９とが液密状にシールした状態で回動可能に接続されている。尚、Ｏリング４９は銅製湯水配管３９の端部のフランジ５０とパッキン押え４８の間に装着されている。

次に、銅製湯水配管３９，４０の端部をエルボ継手４３，４４を介して接続する接続構造について説明する。銅製湯水配管３９，４０のエルボ継手４３，４４による接続構造は同じ構造であるため、銅製湯水配管３９の端部のエルボ継手４３による接続構造について、図６、図７に基づいて説明する。
エルボ継手４３は、水平管部４３ａと鉛直管部４３ｂとを有し、水平管部４３ａの端部はクイックファスナー５１を含む水平接続部５２により接続され、鉛直管部４３ｂの端部はクイックファスナー５３を含む鉛直接続部５４により接続されている。

水平接続部５２においては、水平管部４３ａの途中部にフランジ５５が形成され、水平管部４３ａの先端近傍部にＯリング５６が外嵌され、水平管部４３ａの先端部分を湯水接続金具３８ａに内嵌させ、前記のフランジ５５を湯水接続金具３８ａのフランジ５７に当接させて、クイックファスナー５１により両フランジ５５，５７を挟持することで連結している。クイックファスナー５１は前記のクイックファスナー４５と同様のものである。

鉛直接続部５４においては、鉛直管部４３ｂの先端にフランジ５８が形成され、銅製湯水配管３９の端部の環状凸部５９に環状のパッキン押え６０が軸線方向に移動不能に外嵌され、この銅製湯水配管３９の端部にパッキン押え６０とＯリング６１とを外嵌した状態でそれらを鉛直管部４３ｂの接続穴６２に内嵌させ、クイックファスナー５３によりフランジ５８とパッキン押え６０とを軸線方向に挟持することで、エルボ継手４３と銅製湯水配管３９とが液密状にシールした状態で回動可能に接続されている。尚、Ｏリング６１は銅製湯水配管３９の端部フランジ６３とパッキン押え６０の間に装着されている。また、クイックファスナー５３は前記のクイックファスナー４５と同様のものである。

次に、以上説明したヒートポンプ給湯装置１の作用効果について説明する。
上記の銅製湯水配管３９，４０の上端部を凝縮熱交換器３３に接続する１対の接続部４１，４２が同一方向（Ｚ方向）に向けられ且つ同一軸線Ｂ上に配設されているため、その１対の接続部４１，４２において、凝縮熱交換器３３は回転拘束されず、図２の矢印Ａ方向に微小回動可能であるため、圧縮機３２から凝縮熱交換器３３に作用する振動の一部が、凝縮熱交換器３３の上下方向への微小回動により吸収される。それ故、凝縮熱交換器から外装ケースに伝播する振動を軽減し、ヒートポンプ給湯装置１の周辺の振動と騒音を低減することができる。

銅製湯水配管３９，４０の下端部を１対のエルボ継手４３，４４に接続する１対の鉛直接続部５４，５４は、銅製湯水配管３９，４０の下端部の鉛直軸回りの微小回動を許容するため、凝縮熱交換器３３の水平方向への微小移動が許容され、圧縮機３２から凝縮熱交換器３３に作用する振動の一部が凝縮熱交換器３３の微小移動により吸収される。

１対のエルボ継手４３，４４を湯水接続金具３８ａ，３８ｂに接続する１対の水平接続部５２，５２は、１対のエルボ継手４３，４４の水平軸回りの微小回動を許容するため、凝縮熱交換器３３の水平方向への微小振動が許容され、圧縮機３２から凝縮熱交換器３３に作用する振動の一部が、凝縮熱交換器３３の微小振動により吸収される。

以上のように、１対の接続部４１，４２と、１対の鉛直接続部５３，５３と、１対の水平接続部５２，５２を介して、凝縮熱交換器３３に作用する振動の一部が凝縮熱交換器３３により吸収されるため、凝縮熱交換器３３から１対の銅製湯水配管３９，４０を介して、湯水接続金具３８ａ，３８ｂ及び外装ケース２ａに伝播する振動を大幅に低減することができ、ヒートポンプ給湯装置１の周辺の振動騒音を著しく低減することができる。

実施例２について図８～図１０に基づいて説明する。
但し、実施例１と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
凝縮熱交換器３３及び１対の銅製湯水配管３９，４０及び１対の銅製湯水配管３９，４０の上端部を凝縮熱交換器３３に接続する１対の接続部４１，４２については、実施例１と同様である。１対の銅製湯水配管３９，４０の下端部を１対の湯水接続金具３８ａ，３８ｂに接続する１対のエルボ継手４３，４４は省略され、１対の銅製湯水配管３９，４０の下端部を１対の水平接続部６２，６３により１対の湯水接続金具３８ａ，３８ｂに直接接続している。１対の水平接続部６２，６３は水平な同一方向に向けられ、着脱自在且つ回転自在に接続するものである。

次に、銅製湯水配管３９の下端部を湯水接続金具３８ａに接続する上記の水平接続部 ６２の構造について図１０に基づいて説明する。
水平接続部６２は、クイックファスナー６４により着脱自在且つ回動自在に接続するように構成されている。クイックファスナー６４は、実施例１のクイックファスナー４５ と同様のものであり、連結部６４ａと、挟持部６４ｂと、１対の摘み部６４ｃと、スリット６４ｄとを有する。

湯水接続金具３９側のフランジ６５ａ付きの接続管部６５に銅製湯水配管３９の端部を内嵌可能な接続穴６６が形成され、銅製湯水配管３９の端部の環状凸部６７に環状のフランジ６８ａ付きのパッキン押え６８が軸線方向に移動不能に外嵌され、この銅製湯水配管３９の端部にパッキン押え６８とＯリング６９とを外嵌した状態でそれらを接続穴６６に内嵌させ、クイックファスナー６４によりフランジ６５ａとフランジ６８ａとを軸線方向に挟持することで、湯水接続金具３８ａの接続管部６５と銅製湯水配管３９とが液密状にシールした状態で回動可能に接続されている。尚、Ｏリング６９は銅製湯水配管３９の端部フランジ７０とパッキン押え６８の間に装着されている。

以上説明した銅製湯水配管３９，４０の接続構造の作用効果について説明する。
１対の接続部４１，４２の作用効果は実施例１と同様であり、１対の水平接続部６２，６２の作用効果は、実施例１の１対の水平接続部５２，５２の作用効果と同様である。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）前記銅製湯水配管３９，４０の形状は一例を示すものであって、図示の形状に限定されるものではない。

２）前記銅製湯水配管３９，４０の一部に所定長さのフレキシブル管（通称フレキ管）を組み込むことで、凝縮熱交換器３３から湯水接続金具３８ａ，３８ｂに伝播する振動を低減するようにしてもよい。
３）凝縮熱交換器３３の形状構造も図示のものに限定されるものではなく、種々の形状構造の凝縮熱交換器であってもよい。
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することができ、本発明はそれら変更例を包含するものである。

１ ヒートポンプ給湯装置
２ａ 外装ケース
５ａ，５ｂ 往き側湯水通路，戻り側湯水通路
３２ 圧縮機
３３ 凝縮熱交換器
３４ 膨張弁（膨張手段）
３５ 蒸発熱交換器
３６ ヒートポンプ回路
３６ａ 冷媒配管
３８ａ，３８ｂ 湯水接続金具
３９，４０ 銅製湯水配管
４１，４２ 接続部
４３，４４ エルボ継手
４５ クイックファスナー
５１，５３ クイックファスナー
５２ 水平接続部
５４ 鉛直接続部
６２，６３ 接続部

Claims (2)

1. 圧縮機と凝縮熱交換器と膨張手段と蒸発熱交換器とを冷媒配管で接続したヒートポンプ回路を備え、前記凝縮熱交換器に接続された湯水配管を流れる湯水を加熱するヒートポンプ給湯装置において、
   前記湯水配管は、外装ケースに固定された湯水接続金具と前記凝縮熱交換器とを接続するものであり、
   前記湯水配管は、往き配管と戻り配管の２本の配管からなり、
   前記２本の配管と前記凝縮熱交換器との１対の接続部が同一方向に向けて同一軸線上に配設されていることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
2. 前記２本の配管と前記湯水接続金具との１対の接続部が同一方向に向けら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装置。

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