(57)【要約】【課題】コンパクトで、低コストで、メンテナンス性に優れたヒートポンプ給湯機を提供する。【解決手段】圧縮機２、放熱器３、減圧手段５および蒸発器６を順次接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させる冷媒循環回路７と、前記蒸発器６に送風する送風ファン８と、前記放熱器３と熱交換を行う水−冷媒熱交換器９と、前記水−冷媒熱交換器９と接続され、水道水を供給する入水管１１と、前記水−冷媒熱交換器で加熱された温水を貯湯する貯湯タンク（１０ａ、１０ｂ）と、前記加熱された温水を給湯端末（１２、１３）へ通水するように接続した給湯管（３０、３１）とを備え、前記冷媒循環回路７、前記送風ファン８、前記水−冷媒熱交換器９からなるユニットと、前記入水管１１、前記貯湯タンク（１０ａ、１０ｂ）、前記給湯管（３０、３１）からなるユニットとで本体ユニット１を形成するとともに、各ユニットとが分離する構成としたヒートポンプ給湯機である。【選択図】図２
2005337673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、減圧手段および蒸発器を順次接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させる冷媒循環回路と、前記蒸発器に送風する送風ファンと、前記放熱器と熱交換を行う水−冷媒熱交換器と、前記水−冷媒熱交換器と接続され、水道水を供給する入水管と、前記水−冷媒熱交換器で加熱された温水を貯湯する貯湯タンクと、前記加熱された温水を給湯端末へ通水するように接続した給湯管とを備え、前記冷媒循環回路、前記送風ファン、前記水−冷媒熱交換器からなるユニットと、前記入水管、前記貯湯タンク、前記給湯管からなるユニットとで本体ユニットを形成するとともに、前記冷媒循環回路、前記送風ファン、前記水−冷媒熱交換器で構成したユニットと、前記入水管、前記貯湯タンク、前記給湯管で構成したユニットとが分離する構成としたヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
少なくとも水−冷媒熱交換器と貯湯タンクとを載置する基板を備え、前記基板が分離することで、冷媒循環回路、送風ファン、前記水−冷媒熱交換器で構成したユニットと、入水管、前記貯湯タンク、給湯管で構成したユニットとが分離する構成とした請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
水−冷媒熱交換器と入水管、貯湯タンク、給湯管とを連結する配管を、着脱できるように構成した請求項１または２記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
水−冷媒熱交換器で加熱された水道水は、貯湯タンクに給湯されるとともに、前記貯湯タンクを介さずに給湯端末へ直接通水するようにも構成した請求項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】
冷媒として炭酸ガスを用いた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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ方式の給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯機としては、ガスや石油を燃料として用い、その燃焼熱で水道水を加熱する給湯機が使用されてきた。これらは、速湯性に優れているという利点がある半面、ガス、石油といった燃料が必要でその供給が不可欠であること、燃焼後の排気ガスが大気に放出され大気汚染を招くこと、燃焼させるので不安全性を常に内在していること、燃焼時の音が大きいことなどの課題があった。特に近年増えている、エネルギー源を全て電気で行うというオール電化の住宅やマンションでは、燃料を供給する方法がないため、使用できないケースも増えてきているのが現状である。
【０００３】
そこで、貯湯タンクを備えた貯湯式のヒートポンプ式給湯機が開発されている。これは、燃焼による給湯機の問題を解決し、オール電化の住宅、マンションでも新たなインフラ整備を必要とせず手軽に設置することができ、ヒートポンプ式であるため、入力に対する能力は３倍以上確保することが可能となるなど熱効率が良く、運転に際しては安価な深夜電力を用いて、貯湯タンクに高温の湯を貯めることが可能となり、ランニングコストも安価となるなどと言った特長を持ち、徐々に普及してきている。
【０００４】
このような給湯機として、以下に示されるヒートポンプ給湯機がある。このヒートポンプ給湯機は、図６に示すように、給湯サイクル７１と冷媒サイクル７２を備え、それぞれ別の本体ユニットである、貯湯ユニットとヒートポンプユニットの二箱に入れられている。この給湯サイクル７１は、底壁に設けられた給水口７３と上壁に設けられた給湯口７４を有する貯湯タンク７５と、水熱交換路７６と、水循環用ポンプ７７とを備え、水熱交換路７６と水循環用ポンプ７７が、貯湯タンク７５の取水口７８と湯入口７９とを連結する循環路８０に介設されている。また、冷媒サイクル７２は、圧縮機８１と、熱交換路７６を構成する水熱交換器８２と、減圧機構８３と、空気熱交換器としての蒸発器８４とを順に冷媒通路８５で接続して構成する冷媒循環回路を備える。更に、給湯サイクル７１と冷媒サイクル７２は、室外側に配設されている連絡配管８６、８７にて連結される。そして、給水口７３から給水し、水循環用ポンプ７７にて循環路７８に流出させた低温水を水熱交換器８２（即ち、水熱交換路７６）で沸き上げ、給湯口７４から出湯する構成となっている。
【０００５】
そして、このヒートポンプ式給湯機は、夜間の安価な電力を利用してエネルギー効率の良いヒートポンプ回路を運転し、貯湯タンク７５内の水を水循環ポンプ７７で循環させながら水熱交換器８２で所定の湯温になるまで温め、所定の湯温に達したことを検知して冷媒サイクルの運転を停止するようにしている。通常、給湯口７４で湯を使用する際には、水道水と混合して、使用者の所望する適切な温度にして、温水を供給することになるので、貯湯タンク７５に貯湯する湯の温度はできるだけ高くする方がよく、それにより温度を下げるために加える水道水の量を多くし、貯湯タンク７５から取り出す湯の量を少なくするようにし、湯切れなどの不具合が生じにくいようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ヒートポンプユニットと貯湯ユニットを一体型としたものとして、例えば、以下に示されるヒートポンプ式給湯機がある。これは、給湯サイクルと冷媒サイクルを一つの箱体内に収納したものであり、圧縮機、放熱器、減圧手段および蒸発器を順次接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させる冷媒サイクルと、貯湯タンク、この貯湯タンクの水を循
環させる水循環ポンプ、前記水循環ポンプで循環される水を前記凝縮器と熱交換させる水熱交換器と、前記貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから給湯する給湯管を備え、前記給水管を前記貯湯タンクの入口側と前記水熱交換器の入口側とに分岐して接続し、前記給湯管を前記貯湯タンクの出口側と前記水熱交換器の出口側とに分岐して接続し、前記貯湯タンクからの給湯と前記水熱交換器からの給湯とを切換える弁を設け、前記水熱交換器及び前記凝縮器からなる水−冷媒熱交換器を、螺旋状に巻いて円筒状に形成するとともに、前記貯湯タンクを囲むように設置し、前記冷媒サイクル及び前記給湯サイクルを一つの箱体内に収納したものである（例えば、特許文献２、非特許文献１参照）。
【０００７】
図７は、そのようなヒートポンプ給湯機の概略構成図、図８は、同じく他のヒートポンプ給湯機の回路構成図を示している。
【０００８】
図７に示すヒートポンプ給湯機は、冷媒サイクル１１０、水循環回路１１１、給水管１１２、給湯管１１３を備え、給水管１１２を給湯タンク１１４の入口側と水−冷媒熱交換器１１５の出口側とに分岐して接続し、給湯タンク１１４からの給湯と水−冷媒熱交換器１１５からの給湯とを切りかえる弁１１６、１１７を備え、水−冷媒熱交換器１１５を螺旋状に巻いて円筒状にするとともに、給湯タンク１１４を囲むように設置し、冷媒サイクル１１０及び水循環回路１１１を一つの箱内に収納したものである。
【０００９】
また、図８に示すヒートポンプ給湯機は、冷媒サイクルとして圧縮機１２０、１２１、水−冷媒熱交換器１２２、１２３、減圧弁１２４、１２５、蒸発器１２６、１２７および送風機１２８、１２９などで構成した冷媒サイクルと、貯湯タンク１３０、混合弁１３１、電磁弁１３２、給湯循環水ポンプ１３３、風呂保温追炊き用循環水ポンプ１３４などを配管で構成した給湯サイクルとを備え、冷媒サイクルで湯を生成して蛇口１３５や風呂１３６に直接給湯し、または給湯回路から貯湯を給湯するものである。そして、このヒートポンプ給湯機は、図９に示すように、冷媒サイクルや給湯サイクルを全て１つのユニット内に収納した一体型で構成されている。
【特許文献１】特開２００３−２２２３９２号公報
【特許文献２】特開２００３−３１４８９２号公報
【非特許文献１】週刊エアコン流通人２００３年５月１５日号（ＶＯＬ．２４−Ｎｏ．８９６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記特許文献１のようなヒートポンプ式給湯機では、貯湯ユニットとヒートポンプユニットが分かれており、深夜電力を用いて大容量の貯湯タンクに貯湯する構成を取っているために、大容量の貯湯タンクが必要となリ、給湯サイクル７１を貯湯ユニットとし、それとは別に冷媒サイクル７２を備えたヒートポンプユニットの二つの本体ユニットにしなくてはならず、それらのユニットを設置するために充分な広さの設置スペースが必要となっていた。そのため設置場所が限られるという課題があった。
【００１１】
また、ファミリーで使用する場合を想定するとその湯量は、３７０Ｌ以上が必要となリ、貯湯タンクの容量一杯に湯を貯めた場合を考えると、その質量は、貯湯ユニット、ヒートポンプユニット合わせて４００ｋｇを超える重さになるので、設置場所の基礎工事、補強を行なって充分な強度を確保しなければならなかった。特にマンションのバルコニーに設置しようとすれば、バルコニーの耐荷重強度増さなくてはならず、マンションの建築費用が高くなることもあった。さらには、ヒートポンプ給湯機を顧客の設置場所に運搬する際にも２個のユニットを運搬しなければならず、その費用や手間を多く要するものであった。また、連絡配管を室外側に配設するので、凍結防水等が必要であり、施工性やコスト性に課題を有していた。
【００１２】
さらに、貯湯タンク内の湯量が限られるため、人が多く集まった際などには使用湯量が多くなり、貯湯タンク内の湯量がなくなってしまう場合があり、その際には再度沸き上げを行うことが必要となるが、元来深夜電力を用いて、小能力で長時間かけて湯を貯めるという商品であるために、貯湯するまでに相当長い時間を要すること、さらに、昼間の電力を用いて運転を行うため、深夜電力利用のメリットがなくなり、電気代が多くかかることなど、使い勝手に課題があった。
【００１３】
また、特許文献２、非特許文献１に示されるヒートポンプ給湯機は、冷媒サイクルや給湯サイクルを全て一つのユニット内に収納した一体型で構成されており、配管接続が少ないなど施工性は優れているが、ユニット自体が大きく重量も重いため、設置性が悪く搬送もし難いという課題があった。特に非特許文献１に示すものは、重量が１８０ｋｇもあり、搬送に際しては、多くの人手を要するために、施工費用が高くなることがあった。
【００１４】
また、冷媒サイクルの故障などの際に、本体ユニットを交換しようとしても、本体全てを搬送しなくてはならず、多大の費用が発生してしまうということがあった。特に、冷媒として炭酸ガスを用いた場合には、冷媒の圧力が臨界圧力以上で使用されるために、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して３倍以上の圧力が生じる。
【００１５】
そのため、配管をロー付け等の補修を行った場合は、確実な漏れ検査が必要不可欠となり、施工されている現地で修理を行うことは、困難であり、メーカーのサービス部門へ持ちかえって修理を行うことが必要である。
【００１６】
ところが、上記の様に、一体化された本体が大きく、かつ重いことはメンテナンス性の課題を有していることとなる。また、図１３で示されているように、本体ユニットの小型化を図るために給湯用水−冷媒熱交換器は貯湯タンクの周りに巻き付けられているために、給湯用水−冷媒熱交換器を交換しにくいことも、メンテナンス性の課題としてあった。
【００１７】
本発明は、このような従来の課題を解決すものであり、水−冷媒熱交換器や蒸発器の収納性とメンテナンス性の向上を図ることができ、小型化を図りつつ能力向上を図ることができ、低コストで、使い勝手の良い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】
【００１８】
上記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、減圧手段および蒸発器を順次接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させる冷媒循環回路と、前記蒸発器に送風する送風ファンと、前記放熱器と熱交換を行う水−冷媒熱交換器と、前記水−冷媒熱交換器と接続され、水道水を供給する入水管と、前記水−冷媒熱交換器で加熱された温水を貯湯する貯湯タンクと、前記加熱された温水を給湯端末へ通水するように接続した給湯管とを備え、前記冷媒循環回路、前記送風ファン、前記水−冷媒熱交換器からなるユニットと、前記入水管、前記貯湯タンク、前記給湯管からなるユニットとで本体ユニットを形成するとともに、前記冷媒循環回路、前記送風ファン、前記水−冷媒熱交換器で構成したユニットと、前記入水管、前記貯湯タンク、前記給湯管で構成したユニットとが分離する構成としたものである。
【００１９】
これにより、搬送、設置やメンテナンスの際には、分離することができるために、作業性が大幅に向上する。特に、冷媒として炭酸ガスを用いた場合には、冷媒の圧力が臨界圧力以上で使用されるために、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して３倍以上の圧力が生じる。そのため、配管をロー付け等の補修を行った場合は、確実な漏れ検査が必要不可欠となり、施工されている現地で修理を行うことは、困難であり、メーカーのサービス部門へ持ちかえって修理を行うことが必要である。その際に、冷媒循環
回路、水−冷媒熱交換器を分解しないで、着脱、搬送することが可能となリ、またその重量も軽量なものとなり、安全性、メンテナンス性が大幅に向上する。
【００２０】
また、商品の搬送、設置に際しても、冷媒循環回路、水−冷媒熱交換器を触ることなく、一つの箱体の本体ユニットにすることができるため、搬送、設置時の製品の軽量化が図れ、作業性の向上と、設置費用の削減を図ることができる。。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、水−冷媒熱交換器や蒸発器の収納性とメンテナンス性の向上を図ることができ、小型化を図りつつ能力向上を図ることができ、低コストで、使い勝手の良いヒートポンプ給湯機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、減圧手段および蒸発器を順次接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させる冷媒循環回路と、前記蒸発器に送風する送風ファンと、前記放熱器と熱交換を行う水−冷媒熱交換器と、前記水−冷媒熱交換器と接続され、水道水を供給する入水管と、前記水−冷媒熱交換器で加熱された温水を貯湯する貯湯タンクと、前記加熱された温水を給湯端末へ通水するように接続した給湯管とを備え、前記冷媒循環回路、前記送風ファン、前記水−冷媒熱交換器からなるユニットと、前記入水管、前記貯湯タンク、前記給湯管からなるユニットとで本体ユニットを形成するとともに、前記冷媒循環回路、前記送風ファン、前記水−冷媒熱交換器で構成したユニットと、前記入水管、前記貯湯タンク、前記給湯管で構成したユニットとが分離する構成としたものである。
【００２３】
これにより、搬送、設置やメンテナンスの際には、分離することができるために、作業性が大幅に向上する。特に、冷媒として炭酸ガスを用いた場合には、冷媒の圧力が臨界圧力以上で使用されるために、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して３倍以上の圧力が生じる。
【００２４】
そのため、配管をロー付け等の補修を行った場合は、確実な漏れ検査が必要不可欠となり、施工されている現地で修理を行うことは、困難であり、メーカーのサービス部門へ持ちかえって修理を行うことが必要である。その際に、冷媒循環回路、水−冷媒熱交換器を分解しないで、着脱、搬送することが可能となリ、またその重量も軽量なものとなり、安全性、メンテナンス性が大幅に向上する。また、商品の搬送、設置に際しても、冷媒循環回路、水−冷媒熱交換器を触ることなく、一つの箱体の本体ユニットにすることができるため、搬送、設置時の製品の軽量化が図れ、作業性の向上と、設置費用の削減を図ることができる。
【００２５】
第２の発明は、少なくとも水−冷媒熱交換器と貯湯タンクとを載置する基板を備え、前記基板が分離することで、冷媒循環回路、送風ファン、前記水−冷媒熱交換器で構成したユニットと、入水管、前記貯湯タンク、給湯管で構成したユニットとが分離する構成としたもので、最も強度の高い基板を分離する構成としていることにより、分離した後の強度を十分に確保することができ、冷媒循環回路と送風ファンと水−冷媒熱交換器のない状態での本体ユニットを強度的に問題のないものとしないことができる。
【００２６】
第３の発明は、水−冷媒熱交換器と入水管、貯湯タンク、給湯管とを連結する配管を、着脱できるように構成したもので、施工性の向上、メンテナンス性の向上を図ることができる。特に、水循環回路に関しては、分解したとしても水が出るだけであり、安全面での問題は生じにくい。
【００２７】
第４の発明は、水−冷媒熱交換器で加熱された水道水は、貯湯タンクに給湯されるとと
もに、前記貯湯タンクを介さずに給湯端末へ直接通水するようにも構成したもので、水−冷媒熱交換器で暖められた水道水は、貯湯タンクに給湯することができるとともに、一方で貯湯タンクを介さずに蛇口やシャワー等の給湯端末へ直接通水されるので、速湯性に優れ、使い勝手が良く、湯切れの心配もないヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【００２８】
第５の発明は、冷媒として炭酸ガスを用いたもので、高温給湯の際の熱効率を高めるとともに、冷媒が外部に漏れても、地球温暖化に及ぼす影響を、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して大幅に低減することができ、環境に優しく、リサイクル性にも優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００２９】
（実施の形態１）
以下に、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。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回路構成図である。
【００３０】
本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、本体ユニット１に冷媒循環回路と給湯回路とを一体に収納して構成される。この冷媒循環回路は、本体ユニット１内部に配設された縦置き形の圧縮機２と、放熱器である給湯用水−冷媒熱交換器３と、給湯用水−冷媒熱交換器３と直列に配置された、同じく放熱器である風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器４と、例えば電動膨張弁から成る減圧手段５と、Ｌ字形状の空気熱交換器からなる蒸発器から成る蒸発器６とが冷媒配管７で接続されて構成されている。また、蒸発器６に風を当て、蒸発能力を高めるための送風ファン８が設けられている。
【００３１】
一方、給湯回路は、放熱器３と熱交換を行って水道水などを温水に変える給湯用水−冷媒熱交換器９（例えば、放熱器３と一体形状となっている二重管構造の熱交換器）と、給湯用水−冷媒熱交換器９にて得た温水を貯める貯湯タンクの１０ａ、１０ｂ、接続管１０cと、貯湯タンク１０ａ、１０ｂ、や給湯用水−冷媒熱交換器９に水道水を入水する入水管１１と、貯湯タンク１０ａ、１０ｂや給湯用水−冷媒熱交換器９から温水を蛇口１２や風呂１３の給湯端末に給湯する給湯管１４と、貯湯タンク１０ａ、１０ｂ内の低温の水を送水する給湯循環水ポンプ１５と、風呂１３に溜まっている温水を保温あるいは追炊きするために、風呂の温水を循環し、加熱するための風呂追炊き管１６と、風呂追炊き管１６に接続された風呂の温水をさらに加熱するための風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７（例えば放熱器４と一体形状となっている二重管構造の熱交換器）と、風呂の温水を循環する風呂循環水ポンプ１８から構成されている。
【００３２】
更に、上記給湯回路の構成について説明する。
【００３３】
タンク入水管１９は、入水管１１から水道水を低温側の貯湯タンク１０ａの下方にに送る配管であり、途中にタンク入水逆止弁２０が設けられている。水道水供給管２１は、入水管１１から給湯用水−冷媒熱交換器９に水道水を直接供給する配管であり、この水道水給水管２１に逆止弁２２が設けられている。熱交給水管２３は、低温側の貯湯タンク１０ａから給湯用水−冷媒熱交換器９に、給湯循環水ポンプ１５の運転により、低温側の貯湯タンク１０ａ内の下方に貯まった低温水を送る配管であり、貯湯管２４は、給湯用水−冷媒熱交換器９で暖めた水道水を貯湯タンク１０ａ、、１０ｂや元混合弁２５に送る配管であり、貯湯タンク側配管２４ａの途中には貯湯三方弁２６が、また元混合弁側配管２４ｂの途中には逆止弁Ａ２７が設けられている。
【００３４】
また、タンク給湯管２８は、高温側の貯湯タンク１０ｂから高温水（通常は６０℃〜９０℃）を元混合弁２５へ給湯する配管であり、元混合弁２５は、貯湯管２４（元混合弁側配管２４ｂ）とタンク給湯管２８とから来る温水や水を混合させる弁であり、逆止弁Ａ２
７は、元混合弁２５手前に設けられた弁である。また、給湯混合弁２９は、元混合弁２５を通過した温水と、入水管１１から供給される水道水とを混合し、適切な給湯温度を得る、蛇口１２に供給する弁であり、給湯混合弁２９と入水管１１の間には逆流防止の逆止弁Ｂ２９ｂが設けられている。そして、給湯混合弁２９にて最適温度となった温水が、給湯管１４を介して、蛇口１２や風呂１３に注湯される。
【００３５】
３０は風呂注湯混合弁であり、同じく元混合弁２５を通過した温水と、入水管１１から供給される水道水とを混合し、適切な給湯温度を得る、風呂１３に注湯する弁であり、給風呂注湯混合弁３０と入水管１１の間には逆流防止の逆止弁Ｃ３０ｂが設けられている。風呂注湯混合弁３０にて最適温度となった温水が、風呂注湯管３１を介し、逆流防止弁３２を通過して、風呂三方弁３３を介し、風呂追炊き管１６を通過し、風呂１３に注湯される。
【００３６】
また、入水流量計３４は入水流量を測定する計器であり、給湯流量計３５は給湯流量を測定する計器である。排出弁３６は、寒冷地等にて長期間使用しない場合に、凍結防止等でタンク内の水を抜くために用いる弁であり、制御弁３７は入水流量を制御する弁である。
【００３７】
更に、風呂保温追炊き用のサイクルについて説明する。風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器４は、冷凍サイクルにて直列に接続されている給湯用水−冷媒熱交換器３の圧縮機から見て下流側に配設されている。３８は、風呂１３から温水を風呂循環水ポンプ１８を駆動させて入水する風呂入水管であり、風呂入水管３８から、入水した風呂のお湯は、風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７で加熱され、再度追炊き管１６を通り、風呂１３に戻され、風呂の温度を一定に保つ保温運転や、風呂の湯量を足さなくても湯温を上昇させる追炊き運転を行う。
【００３８】
また、制御装置３９は、冷媒循環回路の高圧側の冷媒温度を検出し、その温度の高低から冷媒循環回路の立ち上がり状態を判定し、元混合弁２５や給湯混合弁２９の開度を制御する手段である。
【００３９】
次に、本体ユニット１に一体化収納されている冷媒循環回路及び給湯回路の各要素の配置構成について、図２〜図５を参照して説明する。
【００４０】
図２は、図１に示すヒートポンプ給湯機の正面内観図であり、本体ユニット１を鉛直に切断し、前方から見た透視図である。
【００４１】
本体ユニット１内の左方には、冷媒循環回路である、縦置き形の圧縮機２と、放熱器３（給湯用水−冷媒熱交換器９）と、放熱器３（給湯用水−冷媒熱交換器９）上方に放熱器３（給湯用水−冷媒熱交換器９）より小型化された、放熱器４（風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７）と、減圧手段である膨張弁５と、蒸発器であるＬ字形状の空気熱交換器からなる蒸発器６が、環状に結ばれ配されている。また、空気熱交換器からなる蒸発器６の蒸発能力を高めるための、送風ファン８も左方に配されている。送風ファン８の下方には、給湯循環水ポンプ１５と、風呂循環水ポンプ１８が配されている。
【００４２】
放熱器３（給湯用水−冷媒熱交換器９）の上方には、中間基板４１があり、その空気熱交換器からなる蒸発器６はその中間基板４１の上に配設されている。中間基板４１の上方には、空気熱交換器からなる蒸発器６の下方と水平方向でほぼ同じ高さになるように、箱状板金４２があり、放熱器４（風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７）はその箱状板金４２の下方に配設されている。この箱状板金４２は、その上方コーナ部をＲ形状としており、蒸発器６からの風の流れがスムーズに流れるようにしている。また、蒸発器６はＬ字
状となっているために、蒸発器６の内方に、箱状板金４２を介して、放熱器４（風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７）が配設されている形状となる。
【００４３】
箱状板金４２の上方には、給湯循環水ポンプ１５が配設され、その上方にはポンプカバー板金４３があり、ポンプカバー板金４３の右上方には、風呂循環水ポンプ１８が配されている。風呂循環水ポンプ１８の設置されている位置は、送風ファン８の右下方であり、送風ファン８に影響のない位置としてある。
【００４４】
本体ユニット１の右方には、給湯回路を構成する部品が配されている。貯湯タンク１０ａ、１０ｂは、空気熱交換器からなる蒸発器６や、圧縮機２の右方（即ち、本体ユニット１の他方の側方）に配設されている。そして、入水管１１と給湯管１４は、貯湯タンク１０ａ、１０ｂの前方に配されている。４４は、それらの各部品を載置している基板である。貯湯タンク１０ａ、１０ｂの前方には、タンク入水管１９、元混合弁２５、給湯混合弁２９、風呂注湯混合弁３０、風呂逆流防止弁３２、風呂三方弁３３などの給湯回路も配されている。
【００４５】
図３は、ほぼ中央のＡ−Ａ矢視で切断し、上方から見た透視図であり、縦置き形の圧縮機２、蒸発器６、風呂循環水ポンプ１８、中間基板４１、箱状板金４２等が示されている。Ｌ字状の空気熱交換器からなる蒸発器６は、放熱器３（給湯用水−冷媒熱交換器９）の上方に配された、Ｌ字状の中間基板４１の上方に配設され、空気熱交換器からなる蒸発器６内方には、箱状板金４２が配され、その下方に、放熱器４（風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７）は配設されている。箱状板金４２上方には風呂循環水ポンプ１８が配されている。
【００４６】
図４は、本体を分割した状態をほぼ中央のＡ−Ａ矢視で切断し、上方から見た透視図であり、左方には、縦置き形の圧縮機２、放熱器である水−冷媒熱交換器９、減圧手段である膨張弁５（図示せず）、蒸発器である空気熱交換器６、送風ファン９がある。また、風呂循環水ポンプ１８、中間基板４１、箱状板金４２も左方の冷媒循環回路側に含まれていることになる。これを図１の回路構成図で示せば、冷媒循環回路側部品として、分離ユニット５０の部分で分離していることになる。貯湯タンク１０ａは、分離した本体よりも左方に飛び出ているが、これは分離した状態は一時の状態であり、すぐに分離ユニット５０を取りつけるということにしているためである。それは、分離ユニット５０をそれだけで、完成しているユニットとすれば、それそのものに外装部品が必要となリ、本体ユニット１を完成した際には不要の部品が増えてしまいコストアップを招くことを避けているためである。
【００４７】
図５は、正面外観図であり、分離ユニット５０は、分割ライン５１で分割されることとなる。この際に、本体ユニット１の天板５２は一体物となっており、基板４４は分離する構成となっている。そのため、メンテナンスに際しては、天板５２を外した状態で、設置し、その後天板５２を取りつけることとなる。
【００４８】
以下、図面に基づいて、上記ヒートポンプ給湯機の動作を説明する。
【００４９】
圧縮機２を運転すると、高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器３（水−冷媒熱交換器９）に送られ、水道水供給管２１を通ってきた水道水と熱交換して放熱する。これにより、貯湯管２４、元混合弁２５に流れる水道水は高温に加熱される。放熱器３（水−冷媒熱交換器９）から流出する冷媒は、減圧手段５にて減圧膨張され、蒸発器６に送られ、送風ファン８にて送られた空気と熱交換して、蒸発器６を通過する間に、蒸発してガス化する。このガス化した冷媒は、再度圧縮機２に吸入され、再度圧縮される過程を繰り返し、徐々に加熱された水道水は、給湯管３０、給湯管１４、蛇口１２を通り給湯される。
あるいは、風呂注湯管３１、風呂三方弁３３、風呂追炊き管１６を通り、風呂１３に注湯される。
【００５０】
その際に、冷媒サイクルは立ち上がりが遅く、速湯性に劣っているため、貯湯タンク１０ａ、１０ｂによってその立ち上がりの悪さを補っている。すなわち、冷媒サイクルが立ち上がり、所定の給湯温度となるまでの間は、高温に保たれた貯湯タンク１０ａ、１０ｂからタンク給湯管２７を通過してきた温水と、まだ立ち上がっていない給湯用水−冷媒熱交換器９を通過してきた水（徐々に温度が上がり高温となる水）とを、元混合弁２５で混合し、さらに給湯混合弁２９、あるいは風呂注湯混合弁３０で入水管１１を通ってきた水道水と混合して、使用者が希望する温度の給湯、あるいは注湯を行う。
【００５１】
次に冷媒循環回路が立ち上がってくると、元混合弁２５の開度を調整し、貯湯タンク１０ａ、１０ｂ（特に高温側の１０ｂ）からの高温の温水と、放熱器３（給湯用水−冷媒熱交換器９）からの温水を適温に混合し、給湯用混合弁２９、あるいは風呂注湯用混合弁３０に送り、入水管１１を通ってきた水道水と混合して給湯、あるいは注湯する。
【００５２】
最終的には、貯湯タンク１０ｂからタンク給湯管２８を通過してきた温水は用いず、水道水供給管２１を通ってきた水道水を冷媒サイクルの給湯用水−冷媒熱交換器９で加熱して得た温水と、入水管１１を通ってきた水道水とを、給湯用混合弁２９、あるいは風呂注湯用混合弁３０で混合し、所定の温度の給湯を行う。即ち、制御装置３９によって、冷媒サイクルの立ち上がり状態を把握し、元混合弁２７や給湯混合弁２９、風呂注湯用混合弁３０の開度を調整し、所定温度の温水を給湯端末に供給する制御が行われる。
【００５３】
また、使用者が、蛇口１２を閉じるか、あるいは風呂１３に適量のお湯が溜まって給湯あるいは注湯する必要がなくなると、給湯循環水ポンプ１５を駆動させ、貯湯三方弁２６にて、温度の低い時には、貯湯タンク１０ａの下方に、貯湯タンク下配管２６ｂにて、貯湯し、温度が高くなると、貯湯タンク側配管２４ａから、、次の給湯運転のために、貯湯タンク１０ｂに高温の温水を貯湯する貯湯運転が行われる。
【００５４】
このように冷媒サイクルの立ち上がり状態に応じて、貯湯タンク１０ａ、１０ｂに貯めた温水を用いて給湯端末へ給湯したり、貯湯タンク１０ａ、１０ｂを介さずに給湯用水−冷媒熱交換器９で加熱して得た温水を給湯端末へ直接給湯したりすることができる構成としている。これにより本実施の形態では、リアルタイム給湯を可能とし、使用者が給湯したいときに給湯ができる速湯性能を確保することができ、使い勝手の良いヒートポンプ給湯機を提供することができる。換言すれば、この速湯性能の確保によって、貯湯タンク１０ａ、１０ｂの容量を貯湯式のヒートポンプ給湯機のそれよりも小さいものとすることができ、設置性の大幅な向上、コストダウン、使用性の向上を実現できることにもなる。
【００５５】
貯湯管２４、元混合弁２５に流れる水道水は高温に加熱される。放熱器３（水−冷媒熱交換器９）から流出する冷媒は、減圧手段５にて減圧膨張され、蒸発器６に送られ、送風ファン８にて送られた空気と熱交換して、蒸発器６を通過する間に、蒸発してガス化する。このガス化した冷媒は、再度圧縮機２に吸入され、再度圧縮される過程を繰り返し、徐々に加熱された水道水は、給湯管１４、風呂注湯管３１、蛇口１２、風呂追炊き管１６を通り、風呂１３に注湯される。
【００５６】
また、風呂１３の湯温が低下すると、保温運転や追炊き運転を行うことになる。保温運転は風呂１３の湯温が低下したことを検知すると、風呂循環水ポンプ１８が動作し、風呂１３のお湯を放熱器４（風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７）に送る。圧縮機２を運転し、高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器４（風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７）に送られ、風呂循環水ポンプ１８を通ってきた風呂１３のお湯と熱交換して放
熱する。
【００５７】
これにより、お湯は加熱され、風呂追炊き管１６を通り風呂１３に戻されることにより保温運転がされる。風呂１３のお湯の温度が著しく低下し、注湯せずにお湯の温度を上げたい時には、追炊き運転が行われる。これもまた、同様であり、風呂循環水ポンプ１８が動作し、風呂１３のお湯を放熱器４（風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７）に送る。圧縮機２を運転し、高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器４（風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７）に送られ、風呂循環水ポンプ１８を通ってきた風呂１３のお湯と熱交換して放熱する。これにより、風呂の湯は加熱され、風呂追炊き管１６を通り風呂１３に戻されることにより追炊き運転がされる。この際には、風呂三方弁３３は、風呂へ注湯する場合とは異なり、放熱器４（風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器１７）へ流れるように切り替わることになる。
【００５８】
本実施の形態のヒートポンプ給湯器では、冷媒循環回路を構成する、圧縮機２、放熱器である給湯用水−冷媒熱交換器３、同じく放熱器である風呂保温追炊き用水−冷媒熱交換器４、電動膨張弁５、空気熱交換器から成る蒸発器６、及び蒸発能力を高めるための送風ファン８を本体ユニット１の左方に配し、本体ユニットの右方には給湯回路を構成する部品として、貯湯タンク１０ａ、１０ｂ、入水管１１、給湯管１４、風呂追炊き管１６、風呂入水管３８、タンク入水管１９、元混合弁２５、給湯混合弁２９、風呂注湯混合弁３０、風呂逆流防止弁３２、風呂三方弁３３、風呂入水管３８を配し、分離ユニット５０で分離することが可能な構成としてるために、冷媒循環回路を分解せずとも、小型の複数個のユニットに分離することが可能となっており、搬送、設置に際して、軽量な状態で運ぶことが可能となリ、施工性の向上を図ることができる。
【００５９】
また、冷媒循環回路の故障が生じ、本体を交換しなくてはならないような自体が生じたときも、分離ユニット５０を交換すればよく、冷媒循環回路を触ることが必要ないために、メンテナンスの間違いや作業ミスをなくすことができ、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００６０】
特に、冷媒に炭酸ガスを用いたヒートポンプ給湯機において、一つの箱体に納めた本体ユニットの中で、圧縮機２、放熱器３、減圧手段５および蒸発器６を環状につないだ冷媒循環回路と送風ファン８と水−冷媒熱交換器９を、搬送、設置やメンテナンスの際には、分離することができるために、作業性が大幅に向上する。冷媒として炭酸ガスを用いた場合には、冷媒の圧力が臨界圧力以上で使用されるために、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して３倍以上の圧力が生じる。そのため、配管をロー付け等の補修を行った場合は、確実な漏れ検査が必要不可欠となり、施工されている現地で修理を行うことは、困難であり、メーカーのサービス部門へ持ちかえって修理を行うことが必要である。その際に、分離ユニット５０で分離することにより、冷媒循環回路、水−冷媒熱交換器を分解しないで、着脱、搬送することが可能となリ、またその重量も軽量なものとなり、安全性、メンテナンス性が大幅に向上する。
【００６１】
また、分離ユニットで分離できる構成としていることは冷媒循環回路と給湯回路を構成上分離することが可能となリ、本体ユニットの横幅を狭くすることを可能とし、設置面積を大幅に減ずることができ、設置自由度が大幅に向上する。特に、貯湯タンク１０ａ、１０ｂを備え、この貯湯タンク１０ａ、１０ｂを右方に配し、圧縮機２、水−冷媒熱交換器９、水ポンプ１５を左方に配することにより、内部空間が有効に使え、本体寸法を大きくしなくても、貯湯タンクの容量を大きくすることが可能となる。さらに、ヒートポンプ能力を高め、貯湯タンクを介さないで、ヒートポンプ単独の運転で給湯運転をするために、蒸発器である空気熱交換器としての蒸発器の面積を大きくするために上方へ延伸しても、設置面積はまったく変わらないようにすることができ、その分高さ方向に貯湯タンク１０
ａ、１０ｂの容量を増すことができ、設置自由度を向上させつつ、使用性を向上させることが可能となる。
【００６２】
また、メンテナンスの際に、冷媒関連と水関連をそれぞれを干渉しないように行えるために、メンテナンスの間違いがなくなり、他方に影響する（例えば給湯回路を触っている時に、配管内の水が冷媒循環回路の部品にかかってしまい、絶縁性を損ねると言うようなこと）ことがなくなり、メンテナンスの時間短縮が図れる。
【００６３】
さらに、圧縮機、水−冷媒熱交換器と配置上の干渉のない貯湯タンクと、給湯回路は本体ユニットの他方に配しているために、本体設置必要スペースに影響が出ない範囲で、貯湯タンクを極力大きくすることができ、低温時にも速湯性を確保することが可能となる。
【００６４】
加えて、圧縮機と水−冷媒熱交換器を同一区画内に配することができ、防水関連の部品が不要となるとともに、配管長を短くすることも可能となリ、配管経路での熱ロスを減じ、効率向上を図るとともに、コスト面でも低下させることが可能となる。これにより、瞬間湯沸かしの性能を向上させ、広い能力幅と、優れた制御性を有する、瞬間湯沸かし型のヒートポンプ給湯機を安価に提供することが可能となる効果を奏する。
【００６５】
また本実施の形態では、分離ユニット５０を分離するに際し、基板４４を分離する構成としている。基板４４は、その上方に圧縮機２、放熱器３、蒸発器６、貯湯タンク１０ａ、１０ｂなどの高重量の部品が載置している。そのため、基板４４の強度は十分に高いものであり、その基板４４で分離して、貯湯タンク１０ａ、１０ｂが飛び出ている不安定な状態であっても、保形していられるためである。
【００６６】
また、本実施の形態では、分離ユニット５０をつなぐ配管を搬送、設置、メンテナンスに際しては容易に着脱できるようにしている。それは、図１の分離ユニット５０を見てもわかるが、すべて水回路としているものである。そのため、水回路は簡易の金具で接続することも外すことも可能であり、作業性の向上を図ることができる。特に、水循環回路に関しては、分解したとしても水が出るだけであり、安全面での問題は生じにくい。
【００６７】
また本実施の形態では、水−冷媒熱交換器で暖められた水道水は、貯湯タンクに給湯されるとともに、貯湯タンクを介さずに給湯端末へ直接通水するように構成している。本実施の形態によれば、水−冷媒熱交換器で暖められた水道水は、貯湯タンクに給湯することができるとともに、一方で貯湯タンクを介さずに蛇口やシャワー等の給湯端末へ直接通水されるので、速湯性に優れ、使い勝手が良く、湯切れの心配もないヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【００６８】
また本実施の形態では、冷媒として炭酸ガスを用いている。これにより冷媒循環回路は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷媒循環回路であり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により冷媒−水熱交換器の水流路の流水を加熱する構成となり、冷媒−水熱交換器の放熱器を流れる冷媒は、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、冷媒−水熱交換器の水流路の流水により熱を奪われて温度が低下しても凝縮することがなく、冷媒−水熱交換器全域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。加えて、炭酸ガスであるので、万一冷媒が外部に漏れたとしても、地球温暖化に及ぼす影響を、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して大幅に低減することができ、環境に優しいヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００６９】
以上より、本発明のヒートポンプ給湯機は、一つの箱体に納めた本体ユニットの中で、圧縮機、放熱器、減圧手段および蒸発器を環状につないだ冷媒循環回路と送風ファンと水−冷媒熱交換器を、搬送、設置やメンテナンスの際には、分離することができるために、
作業性が大幅に向上する。特に、冷媒として炭酸ガスを用いた場合には、冷媒の圧力が臨界圧力以上で使用されるために、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して３倍以上の圧力が生じる。
【００７０】
そのため、配管をロー付け等の補修を行った場合は、確実な漏れ検査が必要不可欠となり、施工されている現地で修理を行うことは、困難であり、メーカーのサービス部門へ持ちかえって修理を行うことが必要である。その際に、冷媒循環回路、水−冷媒熱交換器を分解しないで、着脱、搬送することが可能となリ、またその重量も軽量なものとなり、安全性、メンテナンス性が大幅に向上する。また、商品の搬送、設置に際しても、冷媒循環回路、水−冷媒熱交換器を触ることなく、一つの箱体の本体ユニットにすることができるため、搬送、設置時の製品の軽量化が図れ、作業性の向上と、設置費用の削減を図ることができる。
【００７１】
また、メンテナンスの際に、冷媒関連と水関連をそれぞれを干渉しないように行えるために、メンテナンスの間違いがなくなり、他方に影響する（例えば給湯回路を触っている時に、配管内の水が冷媒循環回路の部品にかかってしまい、絶縁性を損ねると言うようなこと）ことがなくなり、メンテナンスの時間短縮が図れる。
【００７２】
また、冷媒循環回路を構成する、圧縮機、水−冷媒熱交換器、減圧装置、蒸発器を一方に配することにより、本体ユニットの横幅を狭くすることを可能とし、設置面積を大きく減ずることができ、設置自由度が大きく向上する。
【００７３】
さらに、ヒートポンプ能力を高め、貯湯タンクを介さないで、ヒートポンプ単独の運転で給湯運転をするために、蒸発器である空気熱交換器からなる蒸発器の面積を大きくするために上方へ延伸しても、設置面積はまったく変わらないようにすることができ、その分高さ方向に貯湯タンクの容量を増すことができ、設置自由度を向上させつつ、使用性を向上させることが可能となる。
【００７４】
さらに、圧縮機、水−冷媒熱交換器と配置上の干渉のない貯湯タンクと、給湯回路は本体ユニットの他方に配しているために、本体設置必要スペースに影響が出ない範囲で、貯湯タンクを極力大きくすることができ、低温時にも速湯性を確保することが可能となる。
【００７５】
加えて、圧縮機と水−冷媒熱交換器を同一区画内に配することができ、防水関連の部品が不要となるとともに、配管長を短くすることも可能となリ、配管経路での熱ロスを減じ、効率向上を図るとともに、コスト面でも低下させることが可能となる。これにより、瞬間湯沸かしの性能を向上させ、広い能力幅と、優れた制御性を有する、瞬間湯沸かし型のヒートポンプ給湯機を安価に提供することが可能となる効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明は、ヒートポンプサイクルで湯を生成して給湯するヒートポンプ給湯機に適用され、特に家庭用の瞬間湯沸し器や、業務用の給湯装置などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】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回路構成図
【図２】図１に示すヒートポンプ給湯機の正面内観図
【図３】図１に示すヒートポンプ給湯機の正面外観図
【図４】図１に示すヒートポンプ給湯機の平面内観図
【図５】図１に示すヒートポンプ給湯機の平面内観図
【図６】従来のヒートポンプ給湯機の回路構成図
【図７】同他のヒートポンプ給湯機の概略構成図
【図８】同他のヒートポンプ給湯機の回路構成図
【図９】図８のヒートポンプ給湯機の立体内観図
【符号の説明】
【００７８】
１  本体ユニット
２  圧縮機
３  放熱器（給湯用水−冷媒熱交換器）
４  放熱器（風呂用水−冷媒熱交換器）
５  減圧手段
６  蒸発器
７  冷媒循環回路
８  送風ファン
９  給湯用水−冷媒熱交換器
１０ａ、１０ｂ  貯湯タンク
１１  入水管
１２  蛇口（給湯端末）
１３  風呂（給湯端末）
３０  給湯管
３１  給湯管
【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】
2005337673.tif 000008
【図７】
2005337673.tif 000009
【図８】
2005337673.tif 000010
【図９】
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