(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、減圧機構、空気と冷媒とが熱交換をする蒸発器を順に接続して形成した冷媒回路と、
前記冷媒回路の一部を構成して前記放熱器から前記蒸発器へと冷媒を供給する第一冷媒配管と、
前記放熱器に水を供給する入水配管と、
前記放熱器から加熱された温水を供給する出湯配管と、
前記冷媒回路、前記入水配管、前記出湯配管を覆う筐体と、を備え、
少なくとも、前記放熱器にて水を加熱する沸き上げ運転と前記蒸発器に付着した霜を融解させる除霜運転とを実行するヒートポンプ給湯機であって、
前記圧縮機と前記第一冷媒配管との平均距離Ｌ１と、前記圧縮機と前記入水配管との平均距離Ｌ２とが、Ｌ１＞Ｌ２の関係を有し、かつ、前記圧縮機と前記第一冷媒配管との平均距離Ｌ１と、前記圧縮機と前記出湯配管との平均距離Ｌ３とが、Ｌ１＞Ｌ３の関係を有するように、前記第一冷媒配管を、前記入水配管及び前記出湯配管よりも前記筐体に近接して配設し、
前記第一冷媒配管と、前記入水配管または前記出湯配管のうち前記第一冷媒配管と近接する配管との間に第一断熱材を配設することで、前記沸き上げ運転時には、前記入水配管及び前記出湯配管の雰囲気温度を上昇させることを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記入水配管は、前記出湯配管よりも前記圧縮機の近傍に配設され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機。
【請求項３】
前記出湯配管は、前記入水配管よりも前記圧縮機の近傍に配設され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機。
【請求項４】
前記第一断熱材は、前記圧縮機の全体もしくは一部を囲い込むようにする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】
前記第一断熱材は、真空断熱材であ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】
前記圧縮機駆動時、前記冷媒回路の高圧は超臨界圧力で運転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】
前記冷媒として、二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項６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、冷凍サイクル装置を熱源とするヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、従来のヒートポンプ給湯機の構成について説明する。図６において、１は圧縮機、２は放熱器、３は膨張弁、４は蒸発器であり、これらはこの順で環状に構成され、冷媒回路５を形成している。また、図５において、６は膨張弁入口配管、７は膨張弁出口配管、８は入水配管、９は出湯配管、２２は圧縮機断熱材であり、各々が図５に示すように配されて筐体内に配されるのが代表的である。
【０００３】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、以下にその動作を説明する。
【０００４】
圧縮機１から吐出された高圧の冷媒は放熱器２へ供給され、放熱器２において水と熱交換を行って放熱した後に膨張弁３に供給される。膨張弁３にて減圧された後、蒸発器４に供給されて吸熱した後、圧縮機１へ吸入される。また、圧縮機断熱材２２は圧縮機１を断熱し、放熱器２へ供給される冷媒の温度をより高く維持する。
【０００５】
一方、放熱器２に供給される水は、積層ポンプによって貯湯タンクの底部より入水配管８経て放熱器２へと供給され、冷媒と熱交換をして温水となった後に出湯配管９を経て貯湯タンクの頂部へと還流される。
【０００６】
ヒートポンプ給湯機のエネルギー効率を高くするためには、圧縮機断熱材２２によって圧縮機１を断熱しているように、圧縮機１などの高温部からの熱漏洩量を低減する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９２４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載のヒートポンプ式給湯機においては、高温の圧縮機１からの熱漏洩を抑制しているものの、蒸発器４に付着する霜を融解させて除去する除霜運転時においては、高温となる膨張弁入口配管６や膨張弁出口配管７から入水配管８や出湯配管９などの低温配管への熱移動が発生するにもかかわらず、これに対しては特に対
策がなされていない。
【０００９】
除霜運転時に、膨張弁入口配管６や膨張弁出口配管７から熱漏洩が発生すると、蒸発器４に供給される冷媒の熱エネルギーが小さくなるため、除霜運転が長時間化してヒートポンプ給湯機の除霜運転を含む沸き上げ運転のエネルギー効率を低下させてしまうという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、除霜運転時における冷媒配管からの熱漏洩を抑制し、除霜運転の長時間化を防ぐことができる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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、放熱器、減圧機構、空気と冷媒とが熱交換をする蒸発器を順に接続して形成した冷媒回路と、前記冷媒回路の一部を構成して前記放熱器から前記蒸発器へと冷媒を供給する第一冷媒配管と、前記放熱器に水を供給する入水配管と、前記放熱器から加熱された温水を供給する出湯配管と、前記冷媒回路、前記入水配管、前記出湯配管を覆う筐体と、を備え、少なくとも、前記放熱器にて水を加熱する沸き上げ運転と前記蒸発器に付着した霜を融解させる除霜運転とを実行するヒートポンプ給湯機であって、前記圧縮機と前記第一冷媒配管との平均距離Ｌ１と、前記圧縮機と前記入水配管との平均距離Ｌ２とが、Ｌ１＞Ｌ２の関係を有し、かつ、前記圧縮機と前記第一冷媒配管との平均距離Ｌ１と、前記圧縮機と前記出湯配管との平均距離Ｌ３とが、Ｌ１＞Ｌ３の関係を有するように、前記第一冷媒配管を、前記入水配管及び前記出湯配管よりも前記筐体に近接して配設し、前記第一冷媒配管と、前記入水配管または前記出湯配管のうち前記第一冷媒配管と近接する配管との間に第一断熱材を配設することで、前記沸き上げ運転時には、前記入水配管及び前記出湯配管の雰囲気温度を上昇させることにより、除霜運転時において、高温の第一冷媒配管から低温の入水配管または出湯配管への熱移動を抑制して、蒸発器により多くの熱エネルギーを供給して除霜運転時間を短縮することが可能となり、高いエネルギー効率でヒートポンプ給湯機を運転することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、除霜運転時における冷媒配管からの熱漏洩を抑制し、除霜運転の長時間化を防ぐことができるヒートポンプ給湯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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ヒートポンプユニットの水平方向断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の他のヒートポンプユニット水平方向断面図
【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ヒートポンプユニット水平方向断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯機の他のヒートポンプユニット水平方向断面図
【図５】従来のヒートポンプ給湯機のヒートポンプユニットの水平方向断面図
【図６】従来のヒートポンプ給湯機の回路図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、減圧機構、空気と冷媒とが熱交換をする蒸発器を順に接続して形成した冷媒回路と、前記冷媒回路の一部を構成して前記放熱器から前記蒸発器へと冷媒を供給する第一冷媒配管と、前記放熱器に水を供給する入水配管と、
前記放熱器から加熱された温水を供給する出湯配管と、前記冷媒回路、前記入水配管、前記出湯配管を覆う筐体と、を備え、少なくとも、前記放熱器にて水を加熱する沸き上げ運転と前記蒸発器に付着した霜を融解させる除霜運転とを実行するヒートポンプ給湯機であって、前記圧縮機と前記第一冷媒配管との平均距離Ｌ１と、前記圧縮機と前記入水配管との平均距離Ｌ２とが、Ｌ１＞Ｌ２の関係を有し、かつ、前記圧縮機と前記第一冷媒配管との平均距離Ｌ１と、前記圧縮機と前記出湯配管との平均距離Ｌ３とが、Ｌ１＞Ｌ３の関係を有するように、前記第一冷媒配管を、前記入水配管及び前記出湯配管よりも前記筐体に近接して配設し、前記第一冷媒配管と、前記入水配管または前記出湯配管のうち前記第一冷媒配管と近接する配管との間に第一断熱材を配設することで、前記沸き上げ運転時には、前記入水配管及び前記出湯配管の雰囲気温度を上昇させることにより、除霜運転時において、高温の第一冷媒配管から低温の入水配管または出湯配管への熱移動を抑制して、蒸発器により多くの熱エネルギーを供給して除霜運転時間を短縮することが可能となり、高いエネルギー効率でヒートポンプ給湯機を運転することができる。
【００１５】
また、圧縮機と第一冷媒配管との平均距離Ｌ１と、圧縮機と入水配管との平均距離Ｌ２とが、Ｌ１＞Ｌ２の関係を有することにより、沸き上げ運転時において、圧縮機から漏洩する熱エネルギーを入水配管で受熱して、第１〜３の発明におけるヒートポンプ給湯機よりも、沸き上げ運転時のエネルギー効率を高くすることができる。
【００１６】
また、圧縮機と第一冷媒配管との平均距離Ｌ１と、圧縮機と出湯配管との平均距離Ｌ３とが、Ｌ１＞Ｌ３の関係を有することにより、沸き上げ運転時において、圧縮機から漏洩する熱エネルギーにより出湯配管の雰囲気温度を高くして出湯配管から雰囲気への熱漏洩を抑制して、第１〜４の発明におけるヒートポンプ給湯機よりも、沸き上げ運転時のエネルギー効率を高くすることができる。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記入水配管は、前記出湯配管よりも前記圧縮機の近傍に配設されることを特徴とする。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１の発明において、前記出湯配管は、前記入水配管よりも前記圧縮機の近傍に配設されることを特徴とする。
【００１９】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれかの発明において、第一断熱材を圧縮機の全体もしくはその一部を囲い込むように配設することにより、除霜運転時において、高温の第一冷媒配管から低温の入水配管または出湯配管への熱移動を抑制して除霜運転時間を短縮することができるとともに、沸き上げ運転時において、第一断熱材に包囲される空間の雰囲気温度を高くして、入水配管または出湯配管を流通する水の温度を高くすることができ、第４または第５の発明におけるヒートポンプ給湯機よりも、沸き上げ運転時のエネルギー効率を高くすることができる。
【００２０】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明に記載の第一断熱材を、真空断熱材とすることにより、断熱材を薄くすることができ、グラスウール、パイルトンや発砲樹脂系の熱伝導率が大きい断熱材を用いて断熱するときよりも、断熱によるエネルギー効率向上の効果を得ながらも配管の配置などに第一冷媒配管や入水配管または出湯配管周辺の空間を有効に利用することができる。
【００２１】
第６の発明は、圧縮機駆動時、冷媒回路の高圧は超臨界圧力で運転することにより、断熱による熱漏洩抑制に加えて、冷媒が凝縮せず高温部でも被加熱流体と十分な温度差をもつことができ、高いエネルギー効率でヒートポンプ給湯機を運転して高温の水を生成することができる。
【００２２】
第７の発明は、特に、第６の発明に記載の冷媒として、二酸化炭素を用いることにより、冷媒が漏洩しても燃焼の危険がなく、安心してヒートポンプ給湯機を運転することができる。
【００２３】
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。
【００２４】
（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ヒートポンプユニットの水平方向の断面図である。
【００２５】
図１において、１０は第一断熱材である。膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７は圧縮機１との平均距離Ｌ１が入水配管８と圧縮機１との平均距離Ｌ２よりも大きくなるように配設される。
【００２６】
また、第一断熱材１０は真空断熱材であって、膨張弁入口配管６と入水配管８との間隙、または膨張弁出口配管７と入水配管８の間隙に配設される。また、冷媒回路５は従来のヒートポンプ給湯機と同様に図６に示されるように構成され、冷媒回路５中は冷媒として二酸化炭素が循環する。
【００２７】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２８】
ヒートポンプ給湯機が除霜運転状態にあるとき、第一断熱材１０は、膨張弁入口配管６（約２５〜５０℃）や膨張弁出口配管７（約５〜１５℃）から入水配管８（約５〜１０℃）への熱移動を抑制する。
【００２９】
一方、ヒートポンプ給湯機が沸き上げ運転状態にあるとき、第一断熱材１０は、除霜運転時と逆に入水配管８（約５〜１０℃）から膨張弁出口配管７（約―５〜７℃）への熱移動を抑制する。
【００３０】
また、入水配管８（約５〜１０℃）は、膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７よりも、圧縮機１の近傍（約１０〜３０℃）に配設されることによって、入水配管８の内部を流通する水が圧縮機１から漏洩する熱エネルギーを受熱して、放熱器２よりも上流で水を昇温させている。
【００３１】
このように第一断熱材１０を配設して上述のように熱移動を抑制することによって、除霜運転時においては、圧縮機１から吐出された後の冷媒からの放熱を抑制して蒸発器４に供給される冷媒の熱エネルギーを大きく維持して蒸発器４に付着した霜を速く融解させて除去し、沸き上げ運転時においては、放熱器２に供給される水の温度を高くするように作用する。
【００３２】
以上のように、本実施の形態においては、入水配管８が膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７よりも圧縮機１の近傍に配設され、膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７と入水配管８との間に第一断熱材１０を配設することにより、除霜運転時においては、蒸発器４に供給される冷媒の熱エネルギーを大きく維持して蒸発器４に付着した霜を速く融解させて除去し、沸き上げ運転時においては、放熱器２に供給される水の温度を高くするように作用する。
【００３３】
これによって、ヒートポンプ給湯機の総沸き上げ運転時間に占める除霜運転時間の割合
を小さくすることができるとともに、沸き上げ運転時において放熱器２における水の昇温に必要な熱エネルギーを小さくすることを可能とし、ヒートポンプ給湯機を高いエネルギー効率で運転することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、入水配管８が膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７よりも圧縮機１の近傍に配設されるものとしたが、膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７が入水配管８よりも圧縮機１の近傍、または同様に近傍に配設されるものであっても、除霜運転時における膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７から入水配管８への熱移動を抑制して、除霜運転時間短縮の効果を得ることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態は、図２に示すように、膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７は、圧縮機１との平均距離Ｌ１が出湯配管９と圧縮機１との平均距離Ｌ３よりも大きくなるように出湯配管９が配設されたであってもよい。
【００３６】
このようにすることにより、除霜運転時においては、圧縮機１から吐出された後の冷媒からの放熱を抑制して、蒸発器４に供給される冷媒の熱エネルギーを大きく維持して、蒸発器４に付着した霜を速く融解させて除去するように作用することに加えて、特に、沸き上げ運転時においては、高温の出湯配管９（約６５〜９０℃）から中温の膨張弁入口配管６（約５〜３０℃）および膨張弁出口配管７（約−５〜７℃）への熱移動の抑制により、放熱器２において加熱した温水の温度低下を抑制するように作用し、ヒートポンプ給湯機を高いエネルギー効率で運転することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、第一断熱材１０を真空断熱材としたが、グラスウール、パイルトンもしくは発泡系樹脂であってもよい。なお、第一断熱材１０は、吸音材と一体となった断熱吸音材であってもよい。
【００３８】
（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ヒートポンプユニットの水平方向の断面図である。
【００３９】
図３に示すように、第一断熱材１０は圧縮機１の周囲空間を囲うように配設され、図には示さないが、第一断熱材１０は圧縮機１の鉛直方向上方にも配設されている。
【００４０】
また、冷媒回路５は従来のヒートポンプ給湯機および（実施の形態１）に記載のヒートポンプ給湯機と同様に図６に示されるように構成され、冷媒回路５中は冷媒として二酸化炭素が循環する。
【００４１】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、以下その動作、作用を説明する。
【００４２】
ヒートポンプ給湯機が除霜運転状態にあるときの動作は（実施の形態１）に記載のヒートポンプ給湯機と同様であるので詳細は省略するが、第一断熱材１０は、膨張弁入口配管６（約２５〜５０℃）や膨張弁出口配管７（約５〜１５℃）から入水配管８（約５〜１０℃）への熱移動を抑制している。
【００４３】
一方、ヒートポンプ給湯機が沸き上げ運転状態にあるとき、第一断熱材１０は入水配管８（約５〜２０℃）から膨張弁出口配管７（約―５〜７℃）への熱移動を抑制することに加えて、第一断熱材１０に包囲された圧縮機を内部に含む空間に存在する空気の対流による移動を防止して、この空間の雰囲気温度（約２０〜５０℃）を高くしている。
【００４４】
これに加えて、（実施の形態１）に記載のヒートポンプ給湯機と同様に入水配管８が、膨張弁入口配管６や膨張弁出口配管７よりも圧縮機１の近傍（約２０〜５０℃）に配設されることにより、入水配管８の内部を流通する水が圧縮機１から漏洩する熱エネルギーをより多く受熱して、放熱器２よりも上流で水を昇温させている。
【００４５】
このように第一断熱材１０を配設して上述のように熱移動を抑制することによって、除霜運転時においては、圧縮機１から吐出された後の冷媒からの放熱を抑制して蒸発器４に供給される冷媒の熱エネルギーを大きく維持して蒸発器４に付着した霜を速く融解させて除去し、沸き上げ運転時においては、放熱器２に供給される水の温度を高くするように作用する。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては入水配管８が膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７よりも圧縮機１の近傍に配設され、膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７と入水配管８との間に第一断熱材１０を配設することにより、除霜運転時においては、蒸発器４に供給される冷媒の熱エネルギーを大きく維持して蒸発器４に付着した霜を速く融解させて除去し、沸き上げ運転時においては、放熱器２に供給される水の温度を高くするように作用する。
【００４７】
これによって、ヒートポンプ給湯機の総沸き上げ運転時間に占める除霜運転時間の割合を小さくすることができるとともに、沸き上げ運転時において放熱器２における水の昇温に必要な熱エネルギーを小さくすることを可能とし、ヒートポンプ給湯機を高いエネルギー効率で運転することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態は、図４に示すように膨張弁入口配管６および膨張弁出口配管７は、圧縮機１との平均距離Ｌ１が、出湯配管９と圧縮機１との平均距離Ｌ３よりも大きくなるように出湯配管９が配設されたものであってもよい。
【００４９】
このようにすることにより、除霜運転時においては、圧縮機１から吐出された後の冷媒からの放熱を抑制して、蒸発器４に供給される冷媒の熱エネルギーを大きく維持して、蒸発器４に付着した霜を速く融解させて除去するように作用することに加えて、特に、沸き上げ運転時においては、高温の出湯配管９（約６５〜９０℃）から中温の膨張弁入口配管６（約５〜３０℃）および膨張弁出口配管７（約―５〜７℃）への熱移動の抑制に加えて、第一断熱材９に包囲された空間の雰囲気温度（約２０〜５０℃）を高くすることにより、放熱器２において加熱した温水の温度低下を抑制するように作用し、ヒートポンプ給湯機を高いエネルギー効率で運転することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、除霜運転時において除霜運転時間を短縮することができ、ヒートポンプ給湯機を高いエネルギー効率で運転することが可能となる。また、温水暖房装置など、放熱側を利用する冷凍サイクル装置のエネルギー効率向上の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１  圧縮機
２  放熱器
３  膨張弁
４  蒸発器
５  冷媒回路
６  膨張弁入口配管
７  蒸発器入口配管
８  入水配管
９  出湯配管
１０  第一断熱材
【図１】
0005445170.tif 000002
【図２】
0005445170.tif 000003
【図３】
0005445170.tif 000004
【図４】
0005445170.tif 000005
【図５】
0005445170.tif 000006
【図６】
0005445170.tif 000007