(57)【要約】【課題】必要な貯湯タンクの容積を確保しながら、設置面積を小さくして設置性を向上させたヒートポンプ給湯機を提供する。【解決手段】圧縮機１、水−冷媒熱交換器２、絞り弁３、空気−冷媒熱交換器４などを環状に接続して冷媒を充填して構成されたヒートポンプユニット１０１と、貯湯タンク６ａ、６ｂ、混合弁７ａ、７ｂ、電磁弁８、循環ポンプ９などを配管１６で接続して構成されたタンクユニット２０１とからなり、タンクユニット２０１の上部にヒートポンプユニット１０１を配設し、ヒートポンプユニット１０１とタンクユニット２０１を一体または分離設置可能な構成とするもので、合体設置して設置面積を低減できる。また、分割もできるのでユニット当りの重量を低減でき、搬送性、設置性、メンテナンス性などが向上する。【選択図】図２
2010007932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、水−冷媒熱交換器、絞り弁、空気−冷媒熱交換器を接続して形成したヒートポンプユニットと、貯湯タンク、循環ポンプを接続して形成したタンクユニットとを備え、前記タンクユニットの上部に前記ヒートポンプユニットを配設し、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットとを一体設置および分離設置可能に構成したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
タンクユニットの奥行きを、ヒートポンプユニットのそれよりも大きくし、かつ、前記タンクユニットを前記ヒートポンプユニットより後方に突出させたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
タンクユニットの奥行きを、４５０ｍｍ以下とす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給湯機。
【請求項４】
ヒートポンプユニットの奥行きを、タンクユニットの奥行きよりも約１００ｍｍ小さくしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
タンクユニットおよびヒートポンプユニットのそれぞれの幅を、９００ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
タンクユニットの上にヒートポンプユニットを搭載した時のヒートポンプ給湯機全体の高さを、１８００ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
タンクユニットのタンク容量を約２００Ｌ以下とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項８】
貯湯タンクを角型や偏平型で形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項９】
ヒートポンプユニットの最大加熱能力を、約８ｋＷ以下とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１０】
ヒートポンプ給湯機全体の電気入力を、約３ｋＷ以下で制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１１】
総合入力を約２ｋＶＡ以下とすることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１２】
ヒートポンプユニットの冷凍サイクルに、二酸化炭素を充填したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルと、貯湯タンクや水回路を具備したヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ給湯機としては、冷凍サイクルを具備したヒートポンプユニットとタンク回路を具備したタンクユニットから構成された分離型のヒートポンプ給湯機がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の分離型ヒートポンプ給湯機は、圧縮機、水−冷媒熱交換器、絞り弁、空気−冷媒熱交換器などで構成した冷凍サイクルを具備したヒートポンプユニットと、貯湯タンク等からなるタンク回路を具備したタンクユニットより構成され、冷凍サイクルで湯を生成して貯湯タンクに貯湯し、その貯湯を蛇口や浴槽に給湯するものである。
【特許文献１】特開２００５−１４７６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の分離型のヒートポンプ給湯機は、効率が良くランニングコスト（電気代）が安いという反面、タンクユニットが大きく、狭いところには設置し難いという課題があった。その課題を解決するために、湯切れ耐力を確保してタンクユニットを小さくするには、ヒートポンプユニットの加熱能力を増大する必要があるが、ここで貯湯タンクを単純に小さくすると、昼間の追い焚き比率が多くなり、夜間電力に比べてランニングコストが高くなるという課題があった。
【０００５】
また、ヒートポンプユニットの加熱能力を増大すると、材料投入量が増大して価格アップや、消費電力が増大して電流容量を上げる必要があり、契約電力量アップや電気工事が伴うなどで工事性が悪くなるという課題があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決すもので、必要な貯湯タンクの容積を確保しながら、設置面積を小さくして設置性を向上させたヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、水−冷媒熱交換器、絞り弁、空気−冷媒熱交換器を接続して形成したヒートポンプユニットと、貯湯タンク、循環ポンプを接続して形成したタンクユニットとを備え、前記タンクユニットの上部に前記ヒートポンプユニットを配設し、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットとを一体設置および分離設置可能に構成したことを特徴とするもので、合体設置して設置面積を低減できる。また、分割もできるのでユニット当りの重量を低減でき、搬送性、設置性、メンテナンス性などの向上を図ることができる。また、設置時においてタンクユニットの方が重量があり、設置時の安定性向上を図ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のヒートポンプ給湯機は、各ユニットを一体設置して設置面積を低減できる。また、分割設置もできるのでユニット当りの重量を低減でき、搬送性、設置性、メンテナンス性などの向上を図ることができる。また、設置時においてヒートポンプユニットよりもタンクユニットの方が重量が大きく、設置時の安定性向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、圧縮機、水−冷媒熱交換器、絞り弁、空気−冷媒熱交換器を接続して形成したヒートポンプユニットと、貯湯タンク、循環ポンプを接続して形成したタンクユニットとを備え、前記タンクユニットの上部に前記ヒートポンプユニットを配設し、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットとを一体設置および分離設置可能に構成したことを特徴とするもので、合体設置して設置面積を低減できる。また、分割もできるのでユニット当りの重量を低減でき、搬送性、設置性、メンテナンス性などの向上を図ることができる。また、設置時においてタンクユニットの方が重量があり、設置時の安定性向上を図ることができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明のタンクユニットの奥行きを、ヒートポンプユニットのそれよりも大きくし、かつ前記タンクユニットを前記ヒートポンプユニットより後方に突出させたもので、送風回路の吸込み部分を含めたヒートポンプユニットの設置面積と同一面積でタンク容積の増大を図ることができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１又は第２の発明のタンクユニットの奥行きを、４５０ｍｍ以下とするもので、一般のエアコンの室外機とほとんど変わらない設置面積となり、設置性向上を図ることができる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明のヒートポンプユニットの奥行きを、タンクユニットの奥行きよりも約１００ｍｍ小さくしたもので、ヒートポンプユニットの風の吸込みに必要な寸法の約１００ｍｍを有効に活用して、ヒートポンプ給湯機本体の奥行きを低減でき、設置性の向上を図ることができるとともに、タンク容積の増大を図ることができる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明のタンクユニットおよびヒートポンプユニットのそれぞれの幅を、９００ｍｍ以下とするもので、窓や柱を避けて設置できるなど、設置性の向上を図ることができる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明のタンクユニットの上にヒートポンプユニットを搭載した時のヒートポンプ給湯機全体の高さを、１８００ｍｍ以下とするもので、集合住宅のメーターボックス内への設置性向上が図れる。また、戸建設置の場合でも圧迫感が少ないなどの効果が得られる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明のタンクユニットのタンク容量を約２００Ｌ以下とするもので、薄型や小型などのコンパクト化メリットを出しつつ、昼間電力の使用比率を抑えてランニングコストの低減を図ることができるなどのバランス良いヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【００１６】
第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか一つの発明の貯湯タンクを、角型や偏平型で形成するもので、給湯機本体を薄型化できるとともに、タンク容積の増大や、表タンクの表面積低減による断熱特性向上を図ることができる。
【００１７】
第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか一つの発明のヒートポンプユニットの最大加熱能力を、約８ｋＷ以下とするもので、ヒートポンプユニットの材料投入量を比較的小さく抑えて低コスト化及び小型化を図ることができる。
【００１８】
第１０の発明は、特に、第１〜９のいずれか一つの発明のヒートポンプ給湯機全体の電気入力を、約３ｋＷ以下で制御するもので、２００Ｖ１５Ａで対応でき、既存の一般的な
電線を使えるなど、工事性向上を図ることができる。
【００１９】
第１１の発明は、特に、第１〜１０のいずれか一つの発明におけるヒートポンプ給湯機の総合入力を、約２ｋＶＡ以下とするもので、契約電力を抑えることができ、電気料金の低減を図ることができる。
【００２０】
第１２の発明は、特に、第１〜１１のいずれか一つの発明のヒートポンプユニットの冷凍サイクルに、二酸化炭素を充填したもので、貯湯タンクを小さくして小型化を図ることができるとともに、Ｒ４１０Ａなどのフロンに対して温暖化係数を低減でき、地球環境に優しいヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【００２１】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の概略図であり、タンクユニットの内部を透したものである。図２は、同ヒートポンプ給湯機の回路構成図である。
【００２３】
図１、２において、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１０１とタンクユニット２０１から構成され、ヒートポンプユニット１０１は、圧縮機１と、水−冷媒熱交換器２と、絞り弁３と、空気−冷媒熱交換器４とを環状に接続し、冷媒を充填して構成されている。５は、空気−冷媒熱交換器４に外気を送る送風機である。
【００２４】
タンクユニット２０１は、水回路的に直列に接続された円筒形の貯湯タンク６ａ、６ｂと、混合弁７ａ、７ｂと、電磁弁８と、循環ポンプ９と、減圧弁１０と、三方弁１１と、逃がし弁１２と、排水弁１３などを配管１６で接続して構成されている。
【００２５】
ここで、図１に示すように、本実施の形態では、タンクユニット２０１の上部にヒートポンプユニット１０１を載置し、ヒートポンプユニット１０１とタンクユニット２０１とは一体または分割設置が可能な構成になっている。また、タンクユニット２０１の奥行きを約４００ｍｍ、ヒートポンプユニット１０１の奥行きを約３００ｍｍとし、タンクユニット２０１の奥行きを、ヒートポンプユニット１０１の奥行きよりも約１００ｍｍ大きくし、かつ後方に突出させる構成にしている。また、タンクユニット２０１とヒートポンプユニット１０１の幅を約８５０ｍｍとし、さらに全体の高さを約１８００ｍｍとしている。
【００２６】
以上のように構成された本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機において、図１、図２を用いて、以下その動作を説明する。
【００２７】
まず、貯湯タンク６ａ、６ｂに貯湯する場合（貯湯運転）について説明する。
【００２８】
サーミスタ（図示せず）などで貯湯タンク６ａ、６ｂの残湯量を検出し、残湯量が少なくなると、圧縮機１、送風機５および循環ポンプ９を運転して貯湯運転を開始する。冷凍サイクルでは、圧縮機１で圧縮された冷媒は、水−冷媒熱交換器２で放熱して凝縮し、絞り弁３に流入して膨張し、空気−冷媒熱交換器４で送風機５にて送られた空気（矢印）と熱交換して蒸発しガス冷媒となる。このガス冷媒は、圧縮機１に吸入されて再び圧縮される。タンク回路では、水−冷媒熱交換器２で水を加熱して湯を生成し、この湯を貯湯側に切り換えられた三方弁１１を介して貯湯タンク６ａの上部から貯湯する。
【００２９】
次に、給湯（出湯）をする場合（給湯運転）について説明する。
【００３０】
蛇口１４を開けると、タンク／水回路の水圧が低下して貯湯タンク６ｂの下部から水が流入し、貯湯タンク６ａの上部から湯が押し出され、混合弁７ａにより水と混合されて目標温度に調整され、蛇口１４から出湯される。ここで、貯湯タンク６ａ、６ｂの残湯量が少なくなると、給湯と並行して圧縮機１および送風機５を運転して貯湯運転を開始する。そして、蛇口１４を閉じると、圧縮機１などを停止して給湯運転を終了する。
【００３１】
次に、風呂注湯をする場合（風呂注湯運転）について説明する。
【００３２】
リモコンの風呂注湯スイッチ（図示せず）を押すと、電磁弁８が開き上記給湯運転と同様に、タンク／水回路の水圧が低下して、貯湯タンク６ｂの下部から水が流入し、貯湯タンク６ａの上部から湯が押し出され、混合弁７ｂにより水と混合されて目標温度に調整され、風呂１５から注湯される。
【００３３】
ここで、残湯量が少なくなると、風呂注湯と並行して、圧縮機１および送風機５を運転して貯湯運転を開始する。そして、風呂１５に一定量の湯を張り終えると電磁弁８を閉じて、圧縮機１などを停止して風呂注湯運転を終了する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態においては、タンクユニット２０１を下部に、ヒートポンプユニット１０１をその上部に配設し、一体も分割設置も可能な構成とし、タンクユニット２０１の奥行き約４００ｍｍ、ヒートポンプユニット１０１の奥行きを約３００ｍｍとし、タンクユニット２０１の奥行きをヒートポンプユニット１０１の奥行きよりも約１００ｍｍ大きくし、かつ後方に突出させる構成にし、さらに、タンクユニット２０１とヒートポンプユニット１０１の幅を約８５０ｍｍ、全体の高さを約１８００ｍｍにすることにより、合体設置して設置面積を低減できる。
【００３５】
また、分割も可能であり、ユニット当りの重量を低減でき、搬送性、設置性、メンテナンス性などの向上を図ることができる。また、設置時においてもタンクユニット２０１の方が重量があるため、安定性向上を図ることができる。また、ヒートポンプユニット１０１の吸込み部分を有効に使って同一面積で貯湯タンク容積の増大を図ることができる。さらには、窓や柱を避けて設置でき、集合住宅のメーターボックス内やベランダへの設置性の向上を図ることができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の概略図であり、タンクユニットの内部を透したものである。図４は、同ヒートポンプ給湯機の回路構成図を示し、図５は、同ヒートポンプ給湯機の制御のフローチャートを示す。図６は、同ヒートポンプ給湯機のタンク容積、加熱能力とランニングコスト、本体容積の関係図である。尚、上記第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と、上記第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機とは、貯湯タンクの数や形態や容積、ヒートポンプユニットの最大加熱能力とその制御が異なるため、その異なる点のみについて図を用いて説明する。
【００３８】
第１の実施の形態では、貯湯タンクとして、貯湯タンク６ａ、６ｂの２つのタンクを用いたが、本実施の形態では、図３、４に示すように、貯湯タンク６を１タンクとし、形状を略角型とし、容積を約２００Ｌで構成し、ヒートポンプユニット１０１の最大加熱能力を８ｋＷ以下の６ｋＷとしている。３１は、圧縮機１、送風機５、循環ポンプ９、電磁弁
８、混合弁７ａ、７ｂ、三方弁１１などを制御する電子制御装置であり、ヒートポンプ給湯機全体の電気入力を３ｋＷ以下で制御するようにしている。
【００３９】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機において、以下その動作を説明する。動作において、上記第１の実施の形態と異なる点は、ヒートポンプ給湯機の最大入力を３ｋＷで制御している点である。
【００４０】
図５に、圧縮機１の制御のフローチャートを示す。総合電気入力を３ｋＷ以下にする制御方法として、例えば予め、圧縮機１以外の比較的変化が小さい電気部品の入力Ｗａ（ｃｏｍｐ除く）を把握しておき、圧縮機１の最大入力Ｗｃを決定する。ここで、例えば、Ｗａ＝２００Ｗとすると、Ｗｃ＝３０００−Ｗａより、Ｗｃ＝２８００Ｗとなる。図５のように、圧縮機１が運転している場合は、その入力を計測し、入力が２８００Ｗを超えている場合には圧縮機１の運転Ｈｚを２Ｈｚ落とし、圧縮機１の入力を計測して２８００Ｗ以下であればそのまま運転を続ける制御を行うようにしている。次に、ヒートポンプユニット１０１の最大加熱能力とタンク容積の関係を図６に示す。
【００４１】
図６に加熱能力とタンク容積とランニングコストの関係を示す。加熱能力を６ｋＷ〜８ｋＷ、タンク容積を１５０〜２００Ｌあたりで、本体容積とランニングコストの最適ポイントがあることが分かる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態においては、貯湯タンク６を角型タンクで、かつ２００Ｌにすることにより、円筒形にするよりもタンクの容積をアップするとともに本体の小型化を図れるとともにランニングコストも比較的小さいヒートポンプ給湯機を提供することができる。また、電気入力を３ｋＷ以下にすることによって、１５Ａの電線で対応でき、一般的に使用されている既存の電線を使えるなど、電気工事が比較的容易にできる。
【００４３】
尚、上記説明においては、貯湯タンク６の断面形状を角型で説明したが、偏平型を適用してもよい。また、本体の総合電気入力の制御を圧縮機１の入力から把握したが、それ以外の方法、たとえば入力測定を段階的に制御してもよいし、入力ではなく電流などで制御してもよい。
【００４４】
又、ヒートポンプ給湯機の総合入力を、約２ｋＶＡ以下になるように制御すれば、契約電力を抑えることができ、電気料金の低減を図ることができる。
【００４５】
さらに、ヒートポンプユニット１０１の冷凍サイクルに、二酸化炭素を充填するようにすれば、貯湯タンク６、６ａ、６ｂを小さくして小型化を図ることができるとともに、Ｒ４１０Ａなどのフロンに対して温暖化係数を低減でき、地球環境に優しいヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、必要な貯湯タンクの容積を確保しながら、設置面積が小さく、設置性に優れているので、家庭用、業務用の各種給湯装置などに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の概略図
【図２】同ヒートポンプ給湯機の回路構成図
【図３】本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯機の概略図
【図４】同ヒートポンプ給湯機の回路構成図
【図５】同ヒートポンプ給湯機の入力の制御フローチャート
【図６】同ヒートポンプ給湯機のタンク容積、加熱能力とランニングコスト、本体容積の関係図
【符号の説明】
【００４８】
１  圧縮機
２  水−冷媒熱交換器
３  絞り弁
４  空気−冷媒熱交換器
５  送風機
６、６ａ、６ｂ  貯湯タンク
７ａ、７ｂ  混合弁
８  電磁弁
９  循環ポンプ
１４  蛇口
１５  浴槽
１６  配管
１０１  ヒートポンプユニット
２０１  タンクユニット
【図１】
2010007932.tif 000003
【図２】
2010007932.tif 000004
【図３】
2010007932.tif 000005
【図４】
2010007932.tif 000006
【図５】
2010007932.tif 000007
【図６】
2010007932.tif 000008