(57)【要約】      （修正有）【課題】冷媒使用量の低減を実現したヒートポンプ給湯機を提供すること。【解決手段】圧縮機１、放熱器２、膨張機構３、蒸発器４から形成されるヒートポンプサイクルと、貯湯タンク６とを備え、放熱器２を貯湯タンク６の外周に螺旋状に配設するとともに、放熱器２を、異なる内径の冷媒管７から構成することを特徴とするヒートポンプ給湯機で、貯湯タンク６の外周に螺旋状に配されたヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７の冷媒密度が小さい領域の内径を、冷媒密度の大きい領域の冷媒配管の内径よりも大きくすることで、冷媒密度が大きい領域において、冷媒の使用量の低減を実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、膨張機構、蒸発器から形成されるヒートポンプサイクルと、貯湯タンクとを備え、前記放熱器を前記貯湯タンクの外周に螺旋状に配設するとともに、前記放熱器を、異なる内径の配管から構成することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記貯湯タンクに配設された出湯部と、前記出湯部より下方に配設された給水部とを備え、前記放熱器を構成する配管の内径を変更した部位が、前記出湯部より下方に位置す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】
前記貯湯タンクに配設された出湯部と、前記出湯部より下方に配設された給水部とを備え、前記放熱器を構成する配管の内径を変更した部位が、前記給水部より下方に位置することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記貯湯タンクに配設された温度検出部を備え、前記放熱器を構成する配管の内径を変更した部位が、前記温度検出部より下方に位置することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記貯湯タンクに配設された出湯部と、前記出湯部より下方かつ前記貯湯タンクの下方部に配設された給水部とを備え、前記貯湯タンクを、円筒状の胴板の少なくとも下部に半球状の下部板を接合して形成するとともに、前記放熱器を構成する配管の内径を変更した部位が、前記接合部より下方に位置することを特徴とする請求項１または２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、この種のヒートポンプサイクルの放熱器である配管を、貯湯タンクの外周に螺旋状に配設したヒートポンプ給湯機においては、その配管の冷媒管の内径が一定値であるものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９９／０２４７６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記従来の構成では、貯湯タンクの外周に螺旋状に配されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管内を、冷媒が前記貯湯タンク内の水に放熱しながら流れていくうちに、冷媒の温度は低下していくため、冷媒の状態が変化し密度が高くなっていくが、冷媒管の内径は一定値であるために、冷媒の使用量が多くなってしまうという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冷媒使用量の低減を実現し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】
【０００６】
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、放熱器、膨張機構、蒸発器から形成されるヒートポンプサイクルと、貯湯タンクとを備え、前記放熱器を前記貯湯タンクの外周に螺旋状に配設するとともに、前記放熱器を、異なる内径の配管から構成することを特徴とするものである。
【０００７】
これによれば、ガス冷媒は液冷媒より圧力損失は大きいため、貯湯タンクの外周に螺旋状に配されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管の冷媒密度が小さい領域の冷媒配管の内径を、冷媒密度の大きい領域の冷媒配管の内径よりも大きくする、すなわち、冷媒流路の断面積を大きくすれば、冷媒密度が小さい領域においては、冷媒の圧力損失を低減できることで、冷媒の流れる流量を大きくでき、その結果、熱伝達率の向上を実現できる。
【０００８】
また、冷媒密度が大きい領域においては、冷媒密度が小さい領域よりも冷媒流路の断面積が小さいため、冷媒の使用量の低減を実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷媒の圧力損失低減、熱交換効率向上、冷媒の使用量の低減を実現したヒートポンプ給湯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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全体図
【図２】本発明の実施の形態１における貯湯タンクの構成図
【図３】本発明の実施の形態１におけるタンクユニットの構成図
【図４】本発明の実施の形態１における貯湯タンク内の温度分布と冷媒の密度と冷媒の圧力損失との関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における他の貯湯タンクの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、膨張機構、蒸発器から形成されるヒートポンプサイクルと、貯湯タンクとを備え、前記放熱器を前記貯湯タンクの外周に螺旋状に配設するとともに、前記放熱器を、異なる内径の配管から構成することを特徴とするヒートポンプ給湯機である。
【００１２】
これによれば、ガス冷媒は液冷媒より圧力損失は大きいため、貯湯タンクの外周に螺旋状に配されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管の冷媒密度が小さい領域の冷媒配管の内径を、冷媒密度の大きい領域の冷媒配管の内径よりも大きくする、すなわち、冷媒流路の断面積を大きくすれば、冷媒密度が小さい領域においては、冷媒の圧力損失を低減できることで、冷媒の流れる流量を大きくでき、その結果、熱伝達率の向上を実現できる。
【００１３】
また、冷媒密度が大きい領域においては、冷媒密度が小さい領域よりも冷媒流路の断面積が小さいため、冷媒の使用量の低減を実現できる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明のヒートポンプ給湯機において、前記貯湯タンクに配設された出湯部と、前記出湯部より下方に配設された給水部とを備え、前記放熱器を構成する配管の内径を変更した部位が、前記出湯部より下方に位置することを特徴とするものである。
【００１５】
これにより、貯湯タンクに配設された出湯部付近には高温の湯が貯湯されるため、貯湯タンクの出湯部付近に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である冷媒配管内の冷媒は高温となり冷媒密度が低く、一方、出湯部より出湯すると出湯部より下方に配設された給水部より貯湯タンク内に給水されることで、出湯部より下方側には温度の低い水が貯留される。
【００１６】
したがって、出湯部より下方側の貯湯タンクの外周に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管内の冷媒の温度は、出湯部付近に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管内の冷媒の温度より低いため、冷媒の状態が変化し密度が高くなる。
【００１７】
すなわち、貯湯タンク内の湯の温度変化と冷媒の密度との関係に対応するように、貯湯タンクの出湯部より下方側に、ヒートポンプサイクルの放熱器である冷媒配管の内径を小さくさせた部分を位置させる、すなわち、冷媒流路の断面積を小さくすることで、冷媒の使用量の低減を実現できる。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明のヒートポンプ給湯機において、前記貯湯タンクに配設された出湯部と、前記出湯部より下方に配設された給水部とを備え、前記放熱器を構成する配管の内径を変更した部位が、前記給水部より下方に位置することを特徴とするものである。
【００１９】
これにより、貯湯タンクに配設された出湯部付近には高温の湯が貯湯されるため、貯湯タンクの出湯部付近に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である冷媒配管内の冷媒は高温となり冷媒密度が低く、一方、出湯部より出湯すると出湯部より下方に配設された給水部より貯湯タンク内に給水されることで、給水部より下方側には温度の低い水が貯留される。
【００２０】
したがって、給水部より下方側の貯湯タンクの外周に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管内の冷媒の温度は、給水部より上方側に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管内の冷媒の温度より低いため、冷媒の状態が変化し密度が高くなる。
【００２１】
すなわち、その温度変化と冷媒の密度との関係に対応するように、貯湯タンクの給水部より下方側に、ヒートポンプサイクルの放熱器である冷媒配管の内径を小さくさせた部分を位置させる、すなわち、冷媒流路の断面積を小さくすることで、冷媒の使用量の低減を実現できる。
【００２２】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明のヒートポンプ給湯機において、前記貯湯タンクに配設された温度検出部を備え、前記放熱器を構成する配管の内径を変更した部位が、前記温度検出部より下方に位置することを特徴とするものである。
【００２３】
これにより、温度検出部が検出する温度を、貯湯タンク内に貯湯する湯の設定温度としたとき、貯湯タンク内の温度検出部よりも下方側の湯は低温となる。
【００２４】
したがって、温度検出部より下方側の貯湯タンクの外周に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管内の冷媒の温度は、温度検出部より上方側に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管内の冷媒の温度より低いため、冷媒の状態が変化し密度が高くなる。
【００２５】
すなわち、その温度変化と冷媒の密度との関係に対応するように、貯湯タンクの温度検出部より下方側に、ヒートポンプサイクルの放熱器である冷媒配管の内径を小さくさせた部分を位置させる、すなわち、冷媒流路の断面積を小さくすることで、冷媒の使用量の低減を実現できる。
【００２６】
第５の発明は、特に、第１または第２の発明のヒートポンプ給湯機において、前記貯湯タンクに配設された出湯部と、前記出湯部より下方かつ前記貯湯タンクの下方部に配設された給水部とを備え、前記貯湯タンクを、円筒状の胴板の少なくとも下部に半球状の下部板を接合して形成するとともに、前記放熱器を構成する配管の内径を変更した部位が、前記接合部より下方に位置することを特徴とするものである。
【００２７】
これにより、貯湯タンクに配設された出湯部付近には高温の湯が貯湯されるため、貯湯タンクの出湯部付近に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である冷媒配管内の冷媒は高温となり冷媒密度が低く、一方、出湯部より出湯すると出湯部より下方に配設された給水部より貯湯タンク内に給水されることで、貯湯タンクの底部、すなわち、貯湯タンクの円筒状の胴板と半球状の下部板との接合部より下方側には温度の低い水が貯留される。
【００２８】
したがって、貯湯タンクの底部、すなわち、貯湯タンクの円筒状の胴板と半球状の下部板との接合部より下方側の貯湯タンクの外周に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管内の冷媒の温度は、貯湯タンクの上方側に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器である配管内の冷媒の温度より低いため、冷媒の状態が変化し密度が高くなる。
【００２９】
すなわち、その温度変化と冷媒の密度との関係に対応するように、貯湯タンクの円筒状の胴板と半球状の下部板との接合部より下方側に、ヒートポンプサイクルの放熱器である冷媒配管の内径を小さくさせた部分を位置させる、すなわち、冷媒流路の断面積を小さくすることで、冷媒の使用量の低減を実現できる。
【００３０】
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。
【００３１】
（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構成図を示すものである。ヒートポンプサイクルは、圧縮機１、放熱器２、膨張機構３、蒸発器４から形成されている。放熱器２は、冷媒管７で貯湯タンク６の外周に螺旋状に配設されている。
【００３２】
出湯部９より出湯されると、出湯部９より下方に配設された給水部８より貯湯タンク６内に給水されることで、貯湯タンク６内の上方には温度の高い湯が残り、貯湯タンク６内の下方には温度の低い水が貯留される。
【００３３】
そして、貯湯タンク６内に貯留されている湯および水を加熱する場合には、圧縮機１を起動させることで、圧縮機１にて圧縮された冷媒は、貯湯タンク６の外周に螺旋状に配設された冷媒管７内を、貯湯タンク６の上方側から下流側に向かって流れ、貯湯タンク６内に貯留されている水を、貯湯タンク６の上方側から加熱して湯を生成し、膨張弁等の膨張機構３に減圧され、蒸発器４にて吸熱して、再度圧縮機１に流入する。
【００３４】
したがって、出湯部９より下方側の貯湯タンク６の外周に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７内の冷媒の温度は、出湯部９付近に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７内の冷媒の温度より低いため、冷媒の状態が変化し密度が高くなる。
【００３５】
すなわち、図４に示す貯湯タンク内の湯の温度変化と冷媒の密度との関係に対応するように、貯湯タンク６の出湯部９より下方側に位置するヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７の内径を小さくしている、すなわち、冷媒管７の断面積を小さくすることで、冷媒の使用量の低減を実現している。
【００３６】
なお、図１においては、出湯部９より貯湯タンク６内の湯が出湯されたとき、必然的に水が貯留する給水部８より下方側に配設されている冷媒管７の内径を、貯湯タンク６の上方部に配設されている冷媒管７の内径より小さくしている、すなわち冷媒流路の断面積を小さくすることで、冷媒の使用量の低減を実現している。
【００３７】
次に、図２〜図４に記載したヒートポンプ給湯機の構成について説明する。
【００３８】
貯湯タンク６の高さ方向略中央部に、温度センサ挿入部１０を配設し、前記温度センサ挿入部１０に挿入された温度検出部１６が所定温度を検出すると、貯湯タンク６内に貯留されている湯および水を加熱するヒートポンプサイクルの運転を停止するように構成されている。
【００３９】
そして、貯湯タンク６の温度検出部１６より上方側に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２は、２本の並列冷媒管７ａから形成され、貯湯タンク６の温度検出部１６より下方側に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２は、１本の冷媒管７ｂから形成され、冷媒管管径変更部１３にて接続されており、貯湯タンク６の温度検出部１６より下方側に位置するヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７の内径を小さくしている、すなわち、冷媒流路の断面積を小さくしている。
【００４０】
これにより、温度検出部１６が検出する温度を、貯湯タンク６内に貯湯する湯の設定温度としたとき、貯湯タンク６内の温度検出部１６付近よりも下方側の湯は低温となる。
【００４１】
したがって、圧縮機１にて圧縮された冷媒は、貯湯タンク６の外周に螺旋状に配設された冷媒管７内を、貯湯タンク６の上方側から下流側に向かって流れる構成のため、温度検出部１６付近より下方側の貯湯タンク６の外周に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７内の冷媒の温度は、温度検出部１６より上方側に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７内の冷媒の温度より低くなるため、冷媒の状態が変化し密度が高くなる。
【００４２】
すなわち、図４に示すその温度変化と冷媒の密度との関係に対応するように、貯湯タンク６の温度検出部１６より下方側に位置するヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７の内径を、貯湯タンク６の上方部に配設されている冷媒管７の内径より小さくしている、すなわち、冷媒流路の断面積を小さくすることで、冷媒の使用量の低減を実現している。
【００４３】
最後に、図５に記載したヒートポンプ給湯機の構成について説明する。
【００４４】
貯湯タンクを、円筒状のタンク胴部１４の上部と下部のそれぞれに、半球状のタンク鏡板部１５を接合して形成している。
【００４５】
そして、下部側に配設されたタンク鏡板部１５とタンク胴部１４との接合部１７より上方側に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２は、２本の並列冷媒管７から形成され、下部側に配設されたタンク鏡板部１５とタンク胴部１４との接合部１７より下方側に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２は、１本の冷媒管７から形成され、冷媒管管径変更部１３にて接続されており、接合部１７より下方側に位置するヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７の内径を小さくしている、すなわち、冷媒流路の断面積を小さくしている。
【００４６】
したがって、出湯部９より貯湯タンク６内の湯が出湯されたとき、給水部８より給水されることで、必然的に水が貯留する貯湯タンク６の底部、すなわち下部側に配設されたタンク鏡板部１５とタンク胴部１４との接合部１７より下方側の貯湯タンク６の外周に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７内の冷媒の温度は、貯湯タンク６の上方側に配設されたヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７内の冷媒の温度より低いため、冷媒の状態が変化し密度が高くなる。
【００４７】
すなわち、図４に示すその温度変化と冷媒の密度との関係に対応するように、貯湯タンク６の下部側に配設されたタンク鏡板部１５とタンク胴部１４との接合部１７より下方側に位置するヒートポンプサイクルの放熱器２である冷媒管７の内径を、貯湯タンク６の上方部に配設されている冷媒管７の内径より小さくしている、すなわち、冷媒流路の断面積を小さくすることで、冷媒の使用量の低減を実現している。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクの外周に螺旋状に配設したヒートポンプサイクルの放熱器である配管の内径を変更することで、冷媒の使用量の低減できるため、ヒートポンプサイクルの放熱器である配管を貯湯タンクの外周に螺旋状に配設したヒートポンプ給湯機に適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１  圧縮機
２  放熱器
３  膨張機構
４  蒸発器
５  タンクユニット
６  貯湯タンク
７、７ａ、７ｂ  冷媒管
８  給水部
９  出湯部
１０  温度センサ挿入部
１１  冷媒管配管接続部
１３  冷媒管管径変更部
１４  タンク胴部
１５  タンク鏡板部
１６  温度検出部
１８  接続配管
【図４】
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【図１】
2014145552.tif 000004
【図２】
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【図３】
2014145552.tif 000006
【図５】
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