(57)【要約】【課題】  従来の構成において、重量物である圧縮機と給湯熱交換器を機体の片側（右部）に配置しているため、機体重心が片側に位置し、運搬性と施工性が悪い。【解決手段】  圧縮機、給湯熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を配管で順に環状に接続するとともに、空気を空気熱交換器へ搬送する送風手段を備えたヒートポンプ装置であって、空気熱交換器は、複数枚のフィン（Ａ）を複数本の配管で貫通して形成する集熱熱交換器（Ａ）と複数枚のフィン（Ｂ）を複数本の配管で貫通して形成する集熱熱交換器（Ｂ）とから構成され、フィン（Ａ）の鉛直方向の高さＬ（Ａ）は、フィン（Ｂ）の鉛直方向の高さＬ（Ｂ）に対して、Ｌ（Ａ）＞Ｌ（Ｂ）なる関係を有するとともに、給湯熱交換器は、空気熱交換器に対して、空気の下流側空間に設けたことを特徴とするヒートポンプ装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、給湯熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を配管で順に環状に接続するとともに、空気を空気熱交換器へ搬送する送風手段を備え、前記空気熱交換器は、複数枚のフィン（Ａ）を複数本の配管で貫通して形成する集熱熱交換器（Ａ）と複数枚のフィン（Ｂ）を複数本の配管で貫通して形成する集熱熱交換器（Ｂ）とから構成され、フィン（Ａ）の鉛直方向の高さＬ（Ａ）は、フィン（Ｂ）の鉛直方向の高さＬ（Ｂ）に対して、Ｌ（Ａ）＞Ｌ（Ｂ）なる関係を有するとともに、給湯熱交換器は、空気熱交換器に対して、空気の下流側空間に設けたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
集熱熱交換器（Ａ）は、集熱熱交換器（Ｂ）に対して、空気の上流側となるように設けたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
給湯熱交換器の最上面部は、集熱熱交換器（Ｂ）の最下端部より上部に位置することを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
膨張弁から空気熱交換器へと導く配管は、集熱熱交換器（Ａ）を貫通する最下段の配管と接続されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転す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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯熱交換器を備えたヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷凍サイクルを用いたヒートポンプ式給湯機が提案されており、例えば図２に示すように、冷凍サイクルを利用して給湯タンク５内に温水を貯留するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４３２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来技術は、重量物である圧縮機１と給湯熱交換器２を機体の片側（右部）に配置しているため、機体４の重心が片側に位置し、運搬性と施工性が悪い。
【０００４】
そこで、本発明は、給湯熱交換器を機体のおよそ中心部にある空気熱交換器の下流側空間に設けて、機体重心を中央に位置させ、機体の床面積が小さいヒートポンプ装置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】
【０００５】
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装置は、圧縮機、給湯熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を配管で順に環状に接続するとともに、空気を空気熱交換器へ搬送する送風手段を備えたヒートポンプ装置であって、空気熱交換器は、複数枚のフィン（Ａ）を複数本の配管で貫通して形成する集熱熱交換器（Ａ）と複数枚のフィン（Ｂ）を複数本の配管で貫通して形成する集熱熱交換器（Ｂ）とから構成され、フィン（Ａ）の鉛直方向の高さＬ（Ａ）は、フィン（Ｂ）の鉛直方向の高さＬ（Ｂ）に対して、Ｌ（Ａ）＞Ｌ（Ｂ）なる関係を有するとともに、給湯熱交換器は、空気熱交換器に対して、空気の下流側空間に設けたことを特徴とする。
【０００６】
これによって、重量物である給湯熱交換器を機体重心を中央に位置させ、運搬性と施工性が向上するとともに、従来の給湯熱交換器の設置スペースが不要となるため機体の床面積が小さいヒートポンプ装置となる。また、フィンの全周長が異なる集熱熱交換器で空気熱交換器を構成するため、空気の通風性能とフィン上に結露したドレン水の流動性と離水性を向上さることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、重量物である給湯熱交換器を機体重心を中央に位置させ、運搬性と施工性が向上するとともに、従来の給湯熱交換器の設置スペースが不要となるため機体の床面積が小さいヒートポンプ装置となる。また、フィンの鉛直方向の高さが異なる集熱熱交換器で空気熱交換器を構成するため、空気の通風性能とフィン上に結露したドレン水の流動性と離水性を向上さることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、空気熱交換器は、複数枚のフィン（Ａ）を複数本の配管で貫通して形成する集熱熱交換器（Ａ）と複数枚のフィン（Ｂ）を複数本の配管で貫通して形成する集熱熱交換器（Ｂ）とから構成され、フィン（Ａ）の鉛直方向の高さＬ（Ａ）は、フィン（Ｂ）の鉛直方向の高さＬ（Ｂ）に対して、Ｌ（Ａ）＞Ｌ（Ｂ）なる関係を有するとともに、給湯熱交換器は、空気熱交換器に対して、空気の下流側空間に設けたものである。本実施の形態によれば、重量物である給湯熱交換器を機体重心を中央に位置させ、運搬性と施工性が向上するとともに、従来の給湯熱交換器の設置スペースが不要となるため機体の床面積が小さいヒートポンプ装置となる。また、フィンの全周長が異なる集熱熱交換器で空気熱交換器を構成するため、給湯熱交換器の背面にあたる空気熱交換器の空気の通風性能とフィン上に結露したドレン水の流動性を向上さることができる。
【０００９】
第２の発明は、集熱熱交換器（Ａ）は、集熱熱交換器（Ｂ）に対して、空気の上流側となるように設けたものである。本実施の形態によれば、フィンの鉛直方向の高さが短い集熱熱交換器（Ｂ）を下流側に配した空気熱交換器を構成するため、空気の通風性能とフィン上に結露したドレン水の流動性を向上さることができる。
【００１０】
第３の発明は、給湯熱交換器の最上面部は、集熱熱交換器（Ｂ）の最下端部より上部に位置するものである。本実施の形態によれば、フィンから流出したドレン水を効率よく機体外に排出することができる。
【００１１】
第４の発明は、膨張弁から空気熱交換器へと導く配管は、集熱熱交換器（Ａ）を貫通する最下段の配管と接続されているものである。本実施の形態によれば、除霜運転を効率よく行い、霜の融け残りがないヒートポンプ装置とすることができる。
【００１２】
第５の発明は、第１から第４の発明によるヒートポンプ装置において、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転するものである。本実施の形態によれば、二酸化炭素を冷媒として用いることで、ヒートポンプ装置を高温で利用することができ、貯湯機能や沸上機能を向上することができる。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の一実施例によるヒートポンプ装置について図面を用いて説明する。図１は、本実施例によるヒートポンプ装置の構成図である。
【００１４】
本実施例によるヒートポンプ装置は、圧縮機１１、給湯熱交換器１２、膨張弁１３、空気熱交換器１４を配管１６、１７、１８で順に環状に接続して冷凍サイクルを構成し、空気熱交換器１４に空気を搬送する送風手段１５を備え、それぞれ機体の基盤２２で一体構成されている。
【００１５】
空気熱交換器１４は、複数枚のフィン（Ａ）を配管で貫通して構成している集熱熱交換器（Ａ）と、複数枚のフィン（Ｂ）を配管で貫通して構成している集熱熱交換器（Ｂ）より構成され、フィン（Ａ）の全周長Ｌ（Ａ）は、フィン（Ｂ）の全周長Ｌ（Ｂ）に対して、Ｌ（Ａ）＞Ｌ（Ｂ）となる関係を有している。特に、本実施例においては、フィン（Ａ）、フィン（Ｂ）に対して同一幅のフィンを用いているため、図１に示すように基盤２２に対して鉛直方向に長さが異なるフィンとなる。さらに、集熱熱交換器（Ｂ）は集熱熱交換器（Ａ）に対して、空気の上流側となるように設けている。またフィン幅が（Ａ）、（Ｂ）で異なる場合であっても、鉛直方向のフィン（Ａ）の長さがフィン（Ｂ）の長さより長くなる、Ｌ（Ａ）＞Ｌ（Ｂ）を満たす集熱熱交換器（Ａ）、（Ｂ）を用いる。
【００１６】
給湯熱交換器１２は、基盤２２上の空気熱交換器１４を通過した空気が流れる空間に設置し、特に本実施例では、送風手段１５の下部の基盤２２に配置した形態となっている。給湯熱交換器１２の利用側は、低温水を給湯熱交換器１２に導く配管２０と、この給湯熱交換器１２で加熱した温水が流れる配管２１が接続されている。
【００１７】
給湯熱交換器１２の最上面部（Ｕ）の高さは、機体の基盤２２よりＨであり、フィン（Ｂ）の最下端部の高さｈに対して、Ｈ＞ｈとなる関係を有している。
【００１８】
膨張弁１３から冷媒を空気熱交換器１２へ導く配管１８は、集熱熱交換器（Ａ）の最下段の配管と接合されている。
【００１９】
給湯熱交換器１２の利用側配管２１で高温の給湯水を得るためには、冷凍サイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。
【００２０】
以下に、本実施例によるヒートポンプ装置の動作、作用を説明する。重量物である給湯熱交換器１２を、送風手段１５の下部の基盤２２に配置することによって、機体の重心位置を図２の従来の装置より、より中心位置とすることができるので、ヒートポンプ装置の運搬性と施工性が向上する。また、給湯熱交換器１２の設置スペースと空気の通風空間を共用する構成であるため、装置の床面積を小さくすることができる。
【００２１】
給湯熱交換器１２を空気の通風空間に設置することにより、給湯熱交換器１２の背面部分にあたる空気熱交換器１４の通風性能が低下する。空気熱交換器１４の通風性能が低下すると、空気からの集熱熱量が低下するばかりでなく、フィンに付着した結露水の流動性とフィンからの離水性が悪化し、ヒートポンプ装置の効率が低下する。そこで、フィン（Ａ）、フィン（Ｂ）に対して鉛直方向に長さが異なるフィンを用いると、給湯熱交換器１２の背面部分にあたる空気熱交換器１４の通風性能の低下を抑制することができる。従って、空気の通風性能とフィン上に結露したドレン水の流動性と離水性を向上さることができる。
【００２２】
図１の構成に於いて、集熱熱交換器（Ｂ）で結露したドレン水はフィン（Ｂ）の最下端部より滴下し、その高さは集熱熱交換器（Ａ）のフィン（Ａ）の最下端部より上部となる。フィン（Ｂ）の最下端部より滴下したドレン水が、集熱熱交換器（Ａ）に付着すると、集熱熱交換器（Ａ）の集熱熱量、及び除霜時に霜の融け残りが発生する。しかし、集熱熱交換器（Ａ）を集熱熱交換器（Ｂ）の上流側に配するため、フィン（Ｂ）より滴下したドレン水は空気の流れに沿って落下し、フィン（Ｂ）のドレン水は上流側のフィン（Ａ）に再付着しない。したがって、集熱熱交換器（Ａ）の集熱熱量の低下と除霜時に霜の融け残りの発生を防止することができる。
【００２３】
図１の構成に於いて、フィン（Ｂ）の最下端部より滴下したドレン水が、給湯熱交換器１２の最上面部（Ｕ）に流下すると、機体外にドレン水を排出できないなるばかりでなく、外気が低温の場合は給湯熱交換器を氷結させてしまうため、装置の効率が低下する。しかし、給湯熱交換器１２の最上面部（Ｕ）の高さＨを、フィン（Ｂ）の最下端部の高さｈに対して、Ｈ＞ｈとすることにより、集熱熱交換器（Ｂ）で結露したドレン水はフィン（Ｂ）の最下端部より滴下し、給湯熱交換器１２の最上面部（Ｕ）へ流下しなくなる。従って、ドレン水を効率よく機体外へ排出することができる。
【００２４】
また図１の構成に於いて、集熱熱交換器（Ａ）に冷媒を導く配管１８は、集熱熱交換器の最下段を貫通する配管と接合されている。除霜時は、フィン（Ａ）、（Ｂ）の上部のフィン部に氷結した水分が融解して流下するため、フィン（Ａ）の最下部が最もドレン水が滞留しやすくなり、霜の融け残りが発生する。そこで、最も冷媒のエンタルピーの高い状態をフィン（Ａ）の最下部へ流入させることによって、霜の融け残りの発生を予防することができる。
【００２５】
給湯熱交換器１２は基盤２２に設置したが、空気が通過する空間の上部、即ち装置の天板（図示せず）に設置する形態としても、機体の重心位置を図２の従来の装置より、より中心位置とすることができるので、ヒートポンプ装置の運搬性と施工性が向上する。また、給湯熱交換器１２の設置スペースと空気の通風空間を共用する構成であるため、装置の床面積を小さくすることができる。
【００２６】
また、二酸化炭素を冷媒として用いることで、ヒートポンプ装置を高温で利用することができ、貯湯タンク（図示せず）を用いて、加熱した給湯水を高温の湯として貯湯する場合は、貯湯タンクに貯湯可能な熱量を向上することができる。
【００２７】
なお、上記実施例では、給湯熱交換器１２の利用側配管には、水を流通させる場合で説明したが、給湯タンク等を設けてこの水をヒートポンプ装置に搬送する形態としても良い。また給湯回路内に、水のほかに、例えば、冷媒、又はオイルなどの熱媒体を流通させてもよい。
【００２８】
また、上記実施例では、給湯熱交換器１２は給湯用として説明したが、加熱保温が必要な、例えば、温水プール、暖房用貯湯タンク、又は床暖房などの暖房機器のような、保温用装置若しくは設備、加熱用装置若しくは設備、又は暖房用装置若しくは設備に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように本発明に係るヒートポンプ装置は、機体の床面積が小さいヒートポンプ装置となるため、温水プール、暖房用貯湯タンク、又は床暖房などの暖房機器のような、保温用装置若しくは設備、加熱用装置若しくは設備、又は暖房用装置若しくは設備に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例によるヒートポンプ装置の構成図
【図２】従来のヒートポンプ装置の構成図
【符号の説明】
【００３１】
１１  圧縮機
１２  給湯熱交換器
１３  膨張弁
１４  空気熱交換器
１５  送風手段
１８  配管
（Ａ）  フィン
（Ｂ）  フィン
【図１】
2005083584.tif 000003
【図２】
2005083584.tif 000004