(57)【要約】【課題】省スペース化を図りながらも熱交換性能を維持することが可能なヒートポンプ給湯機を提供する。【解決手段】筐体１０を構成するベース１１上に配置され、冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器３１と、蒸発器３１に送風させるファン３２と、蒸発器３１の風下側に、蒸発器３１の下方部と対向して放熱器収納箱６０に収納された状態で配置され、冷媒と液状熱媒体との熱交換を行う放熱器３３と、放熱器収納箱６０上に固定され、ファン３２を固定するファン固定具とを備え、蒸発器３１は、風上側から風下側に複数列のフィンチューブ熱交換器が並設された構成を有し、蒸発器３１の風下側列３１ｂにおいて放熱器収納箱６０と対向する下方部は所定の長さだけ短く、且つ、蒸発器３１の風下側列３１ｂはフィン幅が蒸発器３１の風上側列３１ａのフィン幅より大きいものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体を構成するベース上に配置され、冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器と、
前記蒸発器に送風させる送風機と、
前記蒸発器の風下側に、前記蒸発器の下方部と対向して放熱器収納箱に収納された状態で配置され、冷媒と液状熱媒体との熱交換を行う放熱器と、
前記放熱器収納箱上に固定され、前記送風機を固定するファン固定具とを備え、
前記蒸発器は、風上側から風下側に複数列のフィンチューブ熱交換器が並設された構成を有し、前記蒸発器の風下側列において前記放熱器収納箱と対向する下方部は所定の長さだけ短く、且つ、前記蒸発器の風下側列はフィン幅が前記蒸発器の風上側列のフィン幅より大きいことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記蒸発器の風上側列のフィン幅は、前記蒸発器の風下側列を短くしたことによる熱交換性能の低下を補うように設定された幅を有することを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記蒸発器の前記風下側列の下端を前記風上側列に固定する固定具を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記蒸発器の前記風下側列の下端を、風下側に向けて上方に傾斜する傾斜部としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記放熱器収納箱において前記蒸発器の前記傾斜部と対向する部分を、前記傾斜部と同程度の傾斜を有する傾斜部としたことを特徴とする請求項４記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
前記蒸発器の風上側列のフィン幅を、前記蒸発器の風下側列のフィン幅を大きくした分だけ小さくし、前記蒸発器の風上側列のフィン幅を小さくした分、放熱器収納箱の設置スペースを拡大するように前記蒸発器を配置構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
前記蒸発器の風下側の空きスペース内において、前記蒸発器に更に最風下側列を追加して設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項８】
前記最風下側列の高さ方向の長さは、前記所定の長さと同程度の長さを有し、前記風下側列の下端部に設けられていることを特徴とする請求項７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、ヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、筐体内を空気熱交換器（蒸発器）及びファン（送風機）を収納する送風室と圧縮機等を収納する機械室とに区画したヒートポンプ給湯機がある。この種のヒートポンプ給湯機において、送風室内の風上側に蒸発器を配置し、蒸発器の風下側にファンを配置し、蒸発器の風下側の下方部に放熱器収納箱で覆った状態で水熱交換器（放熱器）を配置したものがある。なお、蒸発器としては複数列のフィンチューブ熱交換器が用いられている。
【０００３】
かかる配置構成のヒートポンプ給湯機において、全体の省スペース化を図りながらも、その省スペースの範囲内で極力大きな放熱器を載置することを目的としたヒートポンプ給湯機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、ファンを固定するファン固定具を放熱器収納箱上に固定するようにすることで、ファン固定具を蒸発器と放熱器との間に配置固定する場合に比べて奥行き方向での省スペース化を図っている。加えて、蒸発器の風下側列において放熱器収納箱と対向する下方部を、風上側列より所定長さだけ短く構成している。これにより、奥行き方向の幅を大きくすることなく放熱器の配置空間を大きく取ることを可能としている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４７４６７号公報（第３頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では放熱器の設置スペースは拡大できるが、蒸発器の風下側列の下方部を風上側列よりも所定の長さだけ短くしているため、蒸発器の風下側列の伝熱面積が小さくなり、その分、熱交換性能が低下する。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、省スペース化を図りながらも熱交換性能を維持することが可能な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】
本発明に係るヒートポンプ給湯機は、筐体を構成するベース上に配置され、冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器と、蒸発器に送風させる送風機と、蒸発器の風下側に、蒸発器の下方部と対向して放熱器収納箱に収納された状態で配置され、冷媒と液状熱媒体との熱交換を行う放熱器と、放熱器収納箱上に固定され、送風機を固定するファン固定具とを備え、蒸発器は、風上側から風下側に複数列のフィンチューブ熱交換器が並設された構成を有し、蒸発器の風下側列において放熱器収納箱と対向する下方部は所定の長さだけ短く、且つ、蒸発器の風下側列はフィン幅が蒸発器の風上側列のフィン幅より大きいものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、蒸発器の風下側列の下方部を所定の長さ短くすると共に、蒸発器の風下側列の放熱器収納箱のフィン幅を風上側列のフィン幅に比べて大きくしたので、蒸発器の熱交換性能の低下を抑えながら省スペース化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の斜視図である。
【図２】図１のヒートポンプ給湯機の正面内部詳細図である。
【図３】図２のａで囲んだ部分の拡大図である。
【図４】図２の蒸発器の風下側列の変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機の要部断面詳細図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機の上面内部詳細図(ｂ)と正面内部詳細図(ａ)である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のヒートポンプ給湯機の斜視図である。図２は、図１のヒートポンプ給湯機の正面内部詳細図である。図３は、図２のａで囲んだ部分の拡大図である。なお、以下の説明において、正面側とは図１の手前側を指し、背面側とは図１の後方側を指すものとする。
ヒートポンプ給湯機は、筐体１０の底面となるベース１１上に側壁を構成する外装パネル１２が装着され、これらの上面に天板１３が装着されて構成された筐体１０を有している。筐体１０内は、ベース１１上に立設された仕切板２０により左右に区画され、送風室１００と機械室２００とが構成されている。
【００１１】
送風室１００には、冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器３１、蒸発器３１に送風させる送風機（ファン）３２及び放熱器３３等が配置されている。また、機械室２００には圧縮機４１等が配置されている。筐体１０の前方側において、仕切板２０の上部には各アクチューエータ（圧縮機４１及びファン３２等）を制御するための回路基盤を収納した電気品箱５０が配置されている。
【００１２】
ファン３２は、外気を背面側から吸い込んで蒸発器３１に通過させ、筐体１０の前面から筐体１０外部へと排出させる空気流を生成している。ファン３２は、ファン固定具７０に固定されて蒸発器３１の風下側に配置されている。なお、ファン固定具７０は、放熱器収納箱６０の上に固定されており、蒸発器３１と放熱器収納箱６０との間に配置固定する場合に比べて奥行き方向での省スペース化が図られている。以下、図１において後方側を風上側、手前側を風下側として説明を行う。
【００１３】
蒸発器３１は、複数並設された板状フィンに複数の伝熱管が貫設されたフィンチューブ熱交換器で構成され、フィンチューブ熱交換器を複数列前後に並べた構成を有している。蒸発器３１は、Ｌ字状に折り曲げられて筐体１０の送風室１００内の背面から側面にかけて配置されている。蒸発器３１はここでは２列構成であり、風上側列３１ａ及び風下側列３１ｂとして適宜、区別する。
【００１４】
放熱器３３は、圧縮機４１から吐出された高圧冷媒と水（液状熱媒体）とを熱交換して水を温水に変換するもので、送風室１００内において通風と遮蔽されるように放熱器収納箱６０に収納された状態でベース１１上に配置される。その配置位置は、蒸発器３１の風下側において蒸発器３１の下方部と対向して配置される。また、省スペース化のため、蒸発器３１と放熱器３３とは、正面方向から見て（ファン３２の回転軸方向から見て）互いに重複するように配置されている。
【００１５】
ところで、蒸発器３１は、風下側列３１ｂの下方部のうち、少なくとも放熱器収納箱６０と対向する部分が省略され、風上側列３１ａに比べて風下側列３１ｂの方を所定の長さ短くしている。所定の長さは、風下側列３１ｂと放熱器収納箱６０との間の通風性の観点から、放熱器収納箱６０の高さ以上とすることが好ましい。このような構成により、風下側列３１ｂを短くしない構成に比べて放熱器収納箱６０の設置スペースが拡大されている。
【００１６】
ここで、上記の特許文献１では、ヒートポンプ給湯機の小型化のために、上述したように蒸発器の風下側列の下方部を風上側列より所定の長さだけ短くしている。すなわち、蒸発器の風下側列の下方部の伝熱管を省略することで全体の長さを短くしている。このように風下側列を所定の長さだけ短くしたことにより、蒸発器の下部を通過する風量は改善するが、風下側列の伝熱管が省略されることにより熱交換面積が小さくなり、十分な熱交換性が得られない。
【００１７】
これに対し、本例では、図３に示すように風下側列３１ｂのフィン幅Ｂを風上側列３１ａのフィン幅Ａに比べて大きく構成している（Ａ＜Ｂ）。これにより、風下側列３１ｂの熱交換性能を上げることが可能となり、風下側列３１ｂの省略された伝熱管の分の性能低減を補うことができる。なお、フィン幅Ｂの寸法は特に限定するものではないが、風下側列３１ｂを短くしたことによる熱交換効率の低下を補うように設定された幅とすることが好ましい。このように構成することにより、放熱器収納箱６０の設置スペースを確保したまま、熱交換面積を大きくでき、空力性能の低減を抑えながら熱交換性能の低減も抑えることが可能となる。
【００１８】
風下側列３１ｂのフィン幅Ｂを拡大することで熱交換性能を向上することが可能となる一方で、蒸発器３１全体の通風抵抗は若干増大する。しかしながら、空気流れの方向において放熱器収納箱６０と重複しない部分は元々風速の速い部分であるため、その部分の通風抵抗の増大により、逆に放熱器収納箱６０と重なる部分との風速分布の均一化が図れる。よって、騒音低減効果が得られる。
【００１９】
また、特許文献１では、蒸発器の風下側列を所定の長さだけ短くしているため、蒸発器の風下側列の下端は、ベースとの接触がなくなり自由端となる。したがって、風力により風下側列の下端が風上側列から離れる方向に開いたり閉じたりして振動する。このため、風下側列の下端と風上側列とが接触して音が発生する可能性がある。
【００２０】
これに対し、本例のヒートポンプ給湯機では、自由端となっている風下側列３１ｂの下端を蒸発器固定具８０により風上側列３１ａに固定するようにしている。蒸発器固定具８０は、板金を折曲して風上側列３１ａの風下面、風下側列３１ｂの下端面及び風下側列３１ｂの風下面に接触するように構成され、蒸発器固定具８０の下端はベース１１上に固定されている。このように蒸発器固定具８０を用いて蒸発器３１の風下側列３１ｂを風上側列３１ａに固定することで、風下側列３１ｂの振動及び音の発生を抑えることが可能となる。
【００２１】
また、図３では、蒸発器３１の風下側列３１ｂの下端を略水平とした例を示しているが、これに代えて、図４に示すように風下側に向かって（外側から内側に向けて）上方に傾斜する傾斜部３５としてもよい。この場合、蒸発器３１の風下側列３１ｂと対向する放熱器収納箱６０の風上側の上端部に、風下側に向かって上方に傾斜する傾斜部６１を設ける。傾斜部６１の傾斜は、傾斜部３５と同程度の傾斜とすることが好ましい。このように構成することで、図４の矢印に示す空気流れの方向に沿って風路幅を確保することができるため、更に風速分布のバラツキを抑えることが可能となる。なお、蒸発器固定具８０も傾斜部３５と同程度の傾斜を有する形状に変更する。
【００２２】
このように本実施の形態１によれば、蒸発器３１の風下側列３１ｂのフィン幅Ｂを風上側列３１ａのフィン幅Ａに比べて大きくしたので、フィン幅Ｂを大きくした分、風下側列３１ｂの熱交換性能を上げることができる。従って、風下側列３１ｂの下方部を短くした分の熱交換性能の低減を補うことができる。また、本例の構造は、ファン固定具７０を放熱器収納箱６０上に固定し、奥行き方向での省スペース化を図った構造であるため、省スペース化を図りながらも熱交換性能を維持することが可能なヒートポンプ給湯機を得ることができる。
【００２３】
また、蒸発器固定具８０を用いて蒸発器３１の風下側列３１ｂを風上側列３１ａに固定するようにしたので、空気流による風下側列３１ｂの振動及び音の発生を抑えることが可能となる。
【００２４】
また、蒸発器３１の風下側列３１ｂの下端を、風下側に向けて上方に傾斜する傾斜部３５としたので、空気流の方向に沿った風路を確保でき、風速分布のバラツキを抑えることができる。
【００２５】
また、更に、放熱器収納箱６０において蒸発器３１の傾斜部３５と対向する部分を、傾斜部３５と同程度の傾斜を有する傾斜部６１とすることにより、風下側列３１ｂのみに傾斜部３５を設ける場合に比べて更に良好な風路を確保でき、より風速分布のバラツキを抑えることが可能となる。
【００２６】
実施の形態２．
実施の形態１は、風下側列３１ｂのフィン幅をフィン幅Ａよりも大きくすることで熱交換効率の向上を図るものであった。実施の形態２は、実施の形態１と同様に風下側列３１ｂのフィン幅をフィン幅Ａよりも大きくする。そして、熱交換効率を向上した分、風上側列３１ａのフィン幅を薄くし、筐体１０の大きさはそのままで放熱器収納箱６０の設置スペースの増大を図るようにしたものである。
【００２７】
図５は、本発明の実施の形態２に係るヒートポンプユニットの要部詳細図である。図５において図３と同一部分には同一符号を付す。
図５に示すように、風上側列３１ａのフィン幅Ｃが実施の形態１のフィン幅Ａに比べて小さく構成されている（Ａ＞Ｃ）。なお、風下側列３１ｂのフィン幅Ｂは実施の形態１と同様である。よって、蒸発器３１の空気流れの方向の厚みが実施の形態１でＡ＋ＢだったものがＣ＋Ｂに減少することになる。このため、筐体１０の大きさを実施の形態１と同じとした場合、蒸発器３１を筐体１０の外郭側に寄せて配置することにより、風上側列３１ａのフィン幅を減少した分、放熱器収納箱６０の設置スペースを増大させることができる。また、空気流れ方向の厚みが減った分、通風抵抗を減少させることも可能となる。
【００２８】
また、実施の形態２の構成は、言い換えれば風下側列３１ｂのフィン幅をフィン幅Ａに比べて大きくし、その分、風上側列３１ａのフィン幅を薄くした構成である。すなわち、風下側列３１ｂのフィン幅を大きくする長さと、風上側列３１ａを短くする長さとを略同じとしている。従って、風上側列３１ａ及び風下側列３１ｂの両方をフィン幅Ａとした場合と比較すると、蒸発器３１全体としてのフィン幅は略同じである。このため、熱交換効率を維持しつつ、放熱器収納箱６０の設置スペースの増大化が可能である。
【００２９】
ここで、風上側列３１ａのフィン幅Ｃは、板状フィンの強度を保つため、少なくとも伝熱管の外形に対して５ｍｍ以上長くすることが望ましい。具体的には例えば、伝熱管の外径を７ｍｍとすると、フィン幅Ｃは１２ｍｍ以上とすることが望ましい。一方、フィン幅Ａを２２ｍｍとすると、フィン幅Ｂはフィン幅Ａよりも大きいため、この例の場合、Ｂ＋Ｃは最小で３４ｍｍ以上となる。従って、風上側列３１ａと風下側列３１ｂを同じフィン幅Ａとした場合に比べて最大で１０ｍｍ程度小さくすることができ、その分、放熱器収納箱６０の設置スペースを確保することができる。
【００３０】
このように本実施の形態２によれば、風上側列３１ａのフィン幅を小さくした分、実施の形態２に比べて放熱器収納箱６０の設置スペースを拡大することが可能となる。
【００３１】
実施の形態３．
実施の形態１では、蒸発器３１の風下側列３１ｂを所定の長さだけ短くしたことによる熱交換性能の低下を改善するため、風下側列３１ｂのフィン幅を大きくしていた。本実施の形態３では、風下側列３１ｂを所定の長さ短くした分と同程度の長さの第３列（最風下側列）を新たに蒸発器３１に追加したものである。
【００３２】
図６（ａ）は、本発明の形態３に係るヒートポンプ給湯機の上面内部詳細図、図６（ｂ）は、正面内部詳細図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、本実施の形態３の蒸発器３１は、風上側列３１ａと風下側列３１ｂに加えて、更に最風上側列３１ｃが新たに設けられている。最風上側列３１ｃの高さ方向の長さＨは、実施の形態１において風下側列３１ｂを短くした所定の長さと同程度とするが、ファン３２と接触する恐れがあるので、最大でもファン３２と接触しない長さとする。また、図６（ａ）より、最風上側列３１ｃの奥行き方向の長さＬは蒸発器３１のＬ字曲げの直線部分までとする。なお、図６（ｂ）において最風上側列３１ｃは、風下側列３１ｂの伝熱管が最風上側列３１ｃへと折り返された部分が図示されている。
【００３３】
最風上側列３１ｃは、この例では風下側列３１ｂの下端部に追加した構成を例示しているが、異なる位置に構成してもよい。例えば、風下側列３１ｂの上端部に構成してもよい。また、風下側列３１ｂの下端部と上端部、両方に取り付けることもできる。更に、スペースが確保できれば、風上側列３１ａ及び風下側列３１ｂと同程度の構成としてもよい。熱交換性能の面からすると、最風上側列３１ｃを風上側列３１ａ及び風下側列３１ｂと同程度の構成とすることが望ましい。しかしながら、この場合、機械室２００内に新たなスペースが必要となり、機械室２００の拡大化を招き、逆に放熱器収納箱６０のスペースが狭くなる可能性がある。このため、最風上側列３１ｃは、あくまでも送風室１００内の空きスペースを活用して設けることを前提としている。
【００３４】
なお、蒸発器３１に最風上側列３１ｃを追加したことにより、蒸発器３１と放熱器収納箱６０との間の隙間が狭くなり、空力性能が低下する恐れがある。このため、風下側列３１ｂと最風上側列３１ｃの下端を、風下側に向かって（外側から内側に向けて）上方に傾斜する傾斜部３６としている。また、放熱器収納箱６０において蒸発器３１の傾斜部３６と対向する部分に、傾斜部３６と同様の傾斜を有する傾斜部６１を設ける。このように構成することで、空気流れの方向に沿って風路幅を確保することができるので、更に風速分布のバラツキを抑えることができる。また、蒸発器固定具８０も、傾斜部３６と同程度の傾斜を持つ形状に変更する。
【００３５】
このように本実施の形態３によれば、蒸発器３１の風下側の空きスペース内において、蒸発器３１に更に最風下側列３１ｃを追加して設けたので、蒸発器３１の風下側列３１ｂを所定の長さだけ短くしたことによる熱交換性能の低下を改善することが可能である。
【００３６】
また、最風上側列３１ｃの追加位置は送風室１００の空きスペース内であれば良いが、蒸発器３１の風下側列３１ｂの下端部とした場合、蒸発器固定具８０により風下側列３１ｂとまとめて固定できるため、設置が簡単である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  筐体、１１  ベース、１２  外装パネル、１３  天板、２０  仕切板、３１  蒸発器、３１ａ  風上側列、３１ｂ  風下側列、３１ｃ  最風下側列、３２  ファン、３３  放熱器、３５  傾斜部、３６  傾斜部、４１  圧縮機、５０  電気品箱、６０  放熱器収納箱、６１  傾斜部、７０  ファン固定具、８０  蒸発器固定具、１００  送風室、２００  機械室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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