(57)【要約】【課題】コンプレッサー自身から放出される熱を、水冷媒熱交換器を介して効率良く低温水に熱伝達することができるヒートポンプ式給湯機を提供する。【解決手段】コンプレッサー２６、水冷媒熱交換器２９、膨張弁３１、及び室外ファン３４を有する空気熱交換器３２を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路３３と、湯を貯える貯湯タンク７を有し、該貯湯タンク７と前記水冷媒熱交換器２９の温水流路２７とは、どちらかに循環ポンプ３６を備えた往き管２３及び戻り管２４で連通して構成した加熱循環回路２５とを備えたもので、前記コンプレッサー２６と前記水冷媒熱交換器２９とを近接配置することで前記コンプレッサー２６からの放熱を効率よく低温水に熱伝達でき、消費電力が多くなって効率の良い給湯を得ることができないと言う問題点を解決するものである。【選択図】図２            
2005337621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサー、水冷媒熱交換器、膨張弁、及び室外ファンを有する空気熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、湯を貯える貯湯タンクを有し、この貯湯タンクと前記水冷媒熱交換器の温水流路とは、どちらかに循環ポンプを備えた往き管及び戻り管で連通して構成した加熱循環回路とを備えたものに於いて、前記コンプレッサーと前記水冷媒熱交換器とが近接配置している事を特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記コンプレッサーと前記水冷媒熱交換器との接続配管が短い特徴をもつ請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記水冷媒熱交換器は、前記コンプレッサーの外周をコの字型に囲むように近接配置している事を特徴とする請求項１及び２記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記水冷媒熱交換器は、前記コンプレッサーの外周をリング状に囲むように近接配置している事を特徴とする請求項１及び２記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記水冷媒熱交換器は、前記コンプレッサーの側面及び上面を覆うように近接配置している事を特徴とする請求項１及び２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、ヒートポンプ回路を利用して給湯を行うヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種のヒートポンプ給湯機では、自然冷媒を投入した冷凍サイクルのコンプレッサーを電気で稼働して冷媒を高温・高圧に圧縮し、水冷媒熱交換器で水を加熱した冷媒は、膨張弁で低温低圧に膨張したあと空気熱交換器で大気から熱を吸収して気化し再びコンプレッサーへ送られる。こうして加熱された水は高温水として貯湯して、順次給水とミキシングしながら設定温度の給湯を行い、経済的な給湯を実現するものであった。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特許第３０５５４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで従来のヒートポンプ式給湯機に於いて、コンプレッサーにより作り出された高温高圧冷媒の凝縮熱は、水冷媒熱交換器により低温水に熱伝達を行っているが、前記コンプレッサーが作り出した前記高温高圧冷媒による前記コンプレッサー自体がもつ熱のほとんどが大気へと放出されていると共に、前記コンプレッサーから前記水冷媒熱交換器に接続された前記高温高圧冷媒の循環配管に於いても大気への放熱があり、無駄なエネルギーを消費している。そのために所定の高温水を所定量貯湯するまでに時間がかかったり、消費電力が多くなって効率の良い給湯を得ることができないと言う問題点を有するものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、コンプレッサー、水冷媒熱交換器、膨張弁、及び室外ファンを有する空気熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、湯を貯える貯湯タンクを有し、この貯湯タンクと前記水冷媒熱交換器の温水流路とは、どちらかに循環ポンプを備えた往き管及び戻り管で連通して構成した加熱循環回路を備えたものに於いて、前記コンプレッサーと前記水冷媒熱交換器とを近接配置したものである。
【０００５】
また、請求項２によれば、前記コンプレッサーと前記水冷媒熱交換器との接続配管を短くしたものである。
【０００６】
また、請求項３によれば、前記水冷媒熱交換器は、前記コンプレッサーの外周をコの字型に囲むように近接配置したものである。
【０００７】
また、請求項４によれば、前記水冷媒熱交換器は、前記コンプレッサーの外周をリング状に囲むように近接配置したものである。
【０００８】
また、請求項５によれば、前記水冷媒熱交換器は、前記コンプレッサーの側面及び上面を覆うように近接配置したものである。
【０００９】
上記第１の課題解決手段は次の通りである。すなわち、前記コンプレッサー自体が放出する熱を、前記コンプレッサーに近接して設けた前記水冷媒熱交換器を介して低温水に熱伝達出来るものである。また、前記水冷媒熱交換器は、前記コンプレッサーから起こる騒音に対しての遮蔽板として機能するため、騒音を抑えることができるものである。
【００１０】
また、第２の課題解決手段による作用は、前記コンプレッサーから前記水冷媒熱交換器へと接続された冷媒循環配管での放熱を極力抑える事ができるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の請求項１によれば、コンプレッサー自体の放熱を前記コンプレッサーに近接配置した水冷媒熱交換器で低温水に熱伝達できるため、エネルギー損失の少ない熱交換が可能になると共に、前記水冷媒熱交換器が前記コンプレッサーから起こる騒音に対しての遮蔽板として機能することでヒートポンプ装置に於ける騒音を抑えることができるものである。
【００１２】
また、請求項２によれば、前記コンプレッサーから前記水冷媒熱交換器へと接続された冷媒循環管での放熱を最小限に抑えることができるものである。
【００１３】
また、請求項３によれば、前記水冷媒熱交換器を前記コンプレッサーの外周にコの字型に配置することにより、更に効率よく熱伝達を行うことができる。
【００１４】
また、請求項４によれば、前記水冷媒熱交換器を前記コンプレッサーの外周にリング状に配置することにより、前記水冷媒熱交換器は前記コンプレッサーの全周を取り囲んでいるため、前記水冷媒熱交換器は無駄の無い熱伝達を行うことができる。
【００１５】
また、請求項５によれば、前記水冷媒熱交換器を前記コンプレッサーの側面及び上面を覆うように配置することにより、前記コンプレッサーから放出された熱の上昇する性質を利用し、前記水冷媒熱交換器は効率よく熱伝達を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、この発明の一実施例のヒートポンプ式給湯機を図面に基づいて説明する。１は貯湯タンクユニット、２はヒートポンプ回路を構成した加熱部、３は給湯栓、４はリモートコントローラ、５は浴槽、６は電源である。
【００１７】
前記貯湯タンクユニット１は、湯水を貯湯する貯湯タンク７と、貯湯タンク７の上部に接続された出湯管８と、貯湯タンク７の下部に接続された給水管９と、出湯管８からの高温水と給水管９から分岐されたバイパス管１０からの低温水とを混合するミキシング弁１１と、ミキシング弁１１の下流に接続された給湯管１２と、給湯管１２に設けられた給湯温度センサ１３と、給湯管１２に設けられた給湯流量センサ１４と、給水管９に設けられた給水温度センサ１５と、給湯管１２から分岐され浴槽５に接続された湯張り管１６と、この湯張り管１６の開閉を行う湯張り弁１７と、湯張り管１６を流れる流量を積算する湯張り流量センサ１８と、出湯管８から分岐して接続された貯湯タンク７の過圧を逃がす過圧逃がし弁１９と、給水管９に設けられた給水圧を減圧する減圧弁２０と、貯湯タンク７の側面上下方向に複数設けられた貯湯温度センサ２１と、この貯湯タンクユニット１の制御を行うマイクロコンピュータで主に構成される給湯制御部２２と、貯湯タンク７と加熱部２とを往き管２３と戻り管２４で接続して湯水を循環させる加熱循環回路２５とを備えて構成されている。
【００１８】
前記加熱部２は、二酸化炭素冷媒を圧縮するコンプレッサー２６と、加熱循環路２５を構成する一番細いパイプから成る温水流路２７と、コンプレッサー２６からの高温高圧冷媒を上記温水流路２７を介して熱交換するための冷媒流路２８と、該冷媒流路２８と前記温水流路２７で構成される水冷媒熱交換器２９と、前記コンプレッサー２６から前記水冷媒熱交換器２９へと高温高圧冷媒を循環するための冷媒循環配管３０と、膨張弁３１と、
蒸発器としての空気熱交換器３２よりなるヒートポンプ回路３３と、空気熱交換器３２に送風する室外ファン３４と、仕切板３５と、前記加熱循環回路２５の往き管２３途中に設けられた能力可変の循環ポンプ３６と、前記温水流路２７の入り口側に設けられ、該温水流路２７に流入する温水の温度を検出する熱交換入口温度センサ３７と、温水流路２７の出口側に設けられ、温水流路２７から流出する湯水の温度を検出する熱交換出口温度センサ３８と、この加熱部２の制御を行うマイクロコンピュータで主に構成される加熱制御部３９とを備えて構成されている。
【００１９】
前記コンプレッサー２６で高温高圧に圧縮された凝縮熱は、前記冷媒循環配管３０を通り水冷媒熱交換器２９へ循環され、該水冷媒熱交換器２９で低温水に熱伝達を行う。この時、従来の前記加熱部２に於いては前記コンプレッサー２６自体が放出する熱のほとんどは大気中に排出されてしまう。
【００２０】
この問題を解決するために、本発明に於ける上記加熱部２の装置レイアウト例を図２に示し説明する。
【００２１】
前記水冷媒熱交換器２９は図２に示すように、コンプレッサー２６から伸びる冷媒循環配管３０に接続された冷媒流路２８と、加熱循環回路２５が接続された温水流路２７とから構成され、前記水冷媒熱交換器２９は、前記コンプレッサー２６の外周にコの字型に近接配置することで、前記コンプレッサー２６が放出する熱を上記水冷媒熱交換器２９によって低温水に熱伝達することを可能にするものである。また、これにより冷媒循環配管３０を短くすることができ、該冷媒循環配管３０から大気へ放出する熱を極力少なくすることができることになる。
【００２２】
次に、本発明の加熱部２に於ける他の実施例を図３及び４に示し説明する。
【００２３】
前記温水流路２７と前記冷媒流路２８からなる前記水冷媒熱交換器２９を前記コンプレッサー２６の外周にらせん状に近接配置した場合の要部レイアウトを図３に示している。前記水冷媒熱交換器２９が前記コンプレッサー２６の全周を取り囲んでいるため、無駄の無い熱伝達を行うことができるものである。
【００２４】
また、前記温水回路２７と前記冷媒流路２８からなる前記水冷媒熱交換器２９を前記コンプレッサー２６の側面及び上面を覆うように近接配置した場合の要部レイアウトを図４に示している。これにより、前記コンプレッサー２６から放出された熱は上昇することから、上記水冷媒熱交換器２９は効率よく熱伝達を行うことができる。
【００２５】
前記電源６は時間帯別電灯であり、夜間（ここでは２３時から翌７時まで）が割安な電力料金設定となっているもので、この割安な夜間電力を用いて夜間に一日に必要な貯湯熱量を沸かし上げて使用するものであり、又この時間帯別電灯では昼間（７時から２３時まで）にも電力は供給され、残湯量が少なくなった時に追加の沸き増しが行われるものである。なお、前記電源６は給湯制御部２２に接続され、この給湯制御部２２からリモートコントローラ４及び加熱制御部３９（ヒートポンプ回路３３に必要な電力を含む）に有線にて通信信号が重畳されて電力供給されるものである。
【００２６】
そして、夜間時間帯になると前記給湯制御部２２が翌日に必要な貯湯熱量を演算し、この目標となる貯湯熱量を夜間時間帯の終了時までに沸き上げるよう加熱制御部３９に指示してヒートポンプ回路３３を作動させ、加熱循環回路２５の循環ポンプ３６を駆動開始する。そして、循環ポンプ３６の駆動により貯湯タンク７下部から取り出された湯水が水冷媒熱交換器２９の細い温水流路２７に流入して加熱され、加熱循環回路２５を介して貯湯タンク７の上部に戻されることにより、高温の湯が貯湯される。
【００２７】
そして、貯湯タンク７の側面に設けられた貯湯温度センサ２１が所定量の高温水が貯湯されたことを検出するか、または、熱交換入口温度センサ３７が所定温度以上を検出すると、給湯制御部２２が加熱制御部３９へ加熱動作の停止を指令し、ヒートポンプ回路３３と循環ポンプ３６の作動が停止され、夜間時間帯の終了までに貯湯動作を終了するものである。
【００２８】
なお、ここで、貯湯タンク７内に貯湯される熱量は給湯制御部２２により過去数日分の給湯負荷から適切と思われる熱量を目標貯湯熱量として算出されるもので、貯湯される湯水の温度は季節（または給水温度センサ１５で検出する給水温度）及び目標貯湯熱量の大小によって６０℃〜９０℃の範囲で変動するものである。
【００２９】
前記リモートコントローラ４には給湯設定温度を設定する温度設定スイッチ４０、浴槽５への湯張りを指示する湯張りスイッチ４１、湯張り量を設定する湯張り量設定スイッチ４２、及び給湯可能な残時間を表示させる残時間表示スイッチ４３とを有した操作部４４と、ドットマトリックス型の蛍光表示管より成る表示部４５が備えられている。
【００３０】
次に、給湯栓３を開くと、給湯管９からの給水圧により貯湯タンク７上部の高温水が出湯管８に押し出され、給湯制御２２により制御されるミキシング弁１１にてバイパス管１０の低温水と給湯温度センサ１３の検出する温度が前記リモートコントローラ４の操作部４４で設定された給湯設定温度になるように混合されて給湯管１２を介して給湯されるものである。
【００３１】
もしも給湯量が通常よりも多くなってしまい、昼間電力時間帯にて貯湯温度センサ２１で検出する残り貯湯量が少なくなったことを給湯制御部２２が検知し、貯湯タンク７内に貯湯された湯の湯切れが予測される場合は、その時点にて昼間電力を利用して必要な熱量の沸き増しが行われるものである。
【００３２】
次に、浴槽５に湯張りを行う際は、リモートコントローラ４の湯張りスイッチ４１が操作されると、給湯制御部２２が湯張り弁１７を開いて湯張りを開始し、湯張りを開始してからの積算流量が湯張り量に達したことを検出すると湯張り弁１７を閉じて湯張りを完了するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例のヒートポンプ式給湯機の概略構成図。
【図２】本発明のヒートポンプ装置内の配置概略図。
【図３】他の実施例を示す要部説明図。
【図４】他の実施例を示す要部説明図。
【図５】従来例のヒートポンプ装置内の配置概略図。
【符号の説明】
【００３４】
２  加熱部
７  貯湯タンク
９  給水管
２３  往き管
２４  戻り管
２５  加熱循環回路
２６  コンプレッサー
２７  温水流路
２８  冷媒流路
２９  水冷媒熱交換器
３０  冷媒循環配管
３１  膨張弁
３２  空気熱交換器
３３  ヒートポンプ回路
３４  室外ファン
３５  仕切板
３６  循環ポンプ
【図１】
2005337621.tif 000003
【図２】
2005337621.tif 000004
【図３】
2005337621.tif 000005
【図４】
2005337621.tif 000006
【図５】
2005337621.tif 000007