(57)【要約】  圧縮機（１１ａ）、四方弁（１１ｂ）、水熱交換器（１１ｃ）、膨張弁（１１ｄ）、熱源側熱交換器（２０ａ）を順次配管接続した冷媒回路（３０）と、この水熱交換器（１１ｃ）の水回路（１２）に連結しこの水熱交換器（１１ｃ）で生成した湯を供給し貯留する貯湯タンク（１３）とから構成するヒートポンプ式給湯システム（１）において、冷媒回路（３０）を構成する少なくとも圧縮機（１１ａ）、四方弁（１１ｂ）、水熱交換器（１１ｃ）と、水熱交換器（１１ｃ）に接続される水回路（１２）及び貯湯タンク（１３）とを１つの筐体にまとめたメインユニット（１０）とし、熱源側熱交換器（２０ａ）をメインユニット（１０）とは配管接続により分離して構成させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、水熱交換器、膨張弁、熱源側熱交換器を順次配管接続した冷媒回路と、この水熱交換器の水回路に連結しこの水熱交換器で生成した湯を供給し貯留する貯湯タンクとから構成するヒートポンプ式給湯システムにおいて、前記冷媒回路を構成する少なくとも圧縮機、四方弁、水熱交換器と、水熱交換器に接続される水回路及び貯湯タンクとを１つの筐体にまとめたメインユニットとし、
前記熱源側熱交換器を上記メインユニットとは配管接続により分離して構成させたことを特徴とするヒートポンプ給湯システム。
【請求項２】
前記メインユニットは、圧縮機、四方弁、水熱交換器、膨張弁を備えた熱源ユニットと前記貯湯タンクとを分離して設置が可能に構成させたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項３】
前記熱源側熱交換器として太陽熱集熱器を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ給湯システム。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ給湯システムは、通常、圧縮機（コンプレッサ）、四方弁、水熱交換器（凝縮器）、膨張弁、熱源側熱交換器（蒸発器）が順次接続された冷凍サイクルと、この水熱交換器に貯湯タンク及びポンプが接続された水サイクルから構成されている。図６のサイクル図に示されるように、ヒートポンプ給湯システム１００は、冷凍サイクルを構成するヒートポンプ熱源ユニット１１０と水サイクルを構成する貯湯タンクユニット１２０とが水配管１３０で接続されて構成されている。【０００３】
このヒートポンプ給湯システムにおける冷凍サイクルについて簡単に説明する。実線の矢印に示されているように、まず、気体である冷媒は圧縮機１１１において圧力が掛けられて高温高圧にされ、四方弁１１２を介して水熱交換器１１３に供給される。一方、水道から供給された水は、点線の矢印に示されているように貯湯タンクユニット１２０を構成する減圧弁１２１及び貯湯タンク１２２から水配管１３０を介してポンプ１２３にて水熱交換器１１３に送られる。水熱交換器１１３内では、冷媒と水との間で熱交換が行われる。すなわち、冷媒の熱がポンプ１２３によって水熱交換器１１３に送り込まれた水を熱し、冷媒はこの水によって冷やされて気体から液体に変化する。熱せられた水は、湯となって貯湯タンク１２２に貯えられる。また、この湯は混合バルブ１２４を通って、例えば風呂場に供給される。水熱交換器１１３によって熱を奪われ液体になった冷媒は膨張弁１１４、熱源側熱交換器１１５によって再び気体になってこれまでのサイクルを繰り返す。
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、例えば、特開２００１−８２８１８号公報に開示されているようにヒートポンプ熱源ユニット１１０と貯湯タンクユニット１２０に分かれて、これらが水配管で接続される構成を採用すると、屋外、屋内を問わずヒートポンプ給湯システム１００を設置するためにはかなり広い設置スペースが必要となる。特に、マンション等の集合住宅においては、貯湯タンクユニット１２０はガスメータ等が配設されるメータボックス内に設置されることもあるが、この場合はヒートポンプ熱源ユニット１１０の設置場所が問題となる。多くはこのヒートポンプ熱源ユニット１１０をベランダに設置するが、ベランダの床に設置するとベランダの使用面積が小さくなる。一方、ベランダの天井に設置するとヒートポンプ熱源ユニット１１０の重量、大きさ等から設置工事が大変であるとともに見栄えも良くない。
【０００５】
このようなヒートポンプ熱源ユニット１１０の設置の困難性を解消するため、ヒートポンプ熱源ユニット１１０を貯湯タンクユニット１２０と一体としてメータボックス内に設置することも考えられる。しかし、この場合は、メータボックス内の空気の流れが良くないため、熱源側熱交換器の性能が低下し、ヒートポンプ熱源ユニット１１０の効率が低下する。
【０００６】
さらに、ヒートポンプ熱源ユニット１１０と貯湯タンクユニット１２０とを結ぶ水配管１３０が屋外で配管されると、この部分での放熱ロスや凍結を防止するための対応が必要となる。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ヒートポンプ給湯システムを構成する各構成要素の組合せを再構成することにより、設置の自由度を確保し、高めるとともに、各構成要素の能力を低下させず、美観を損なわずに設置可能なヒートポンプ給湯システムを提供することである。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の実施の形態に係る特徴は、圧縮機、四方弁、水熱交換器、膨張弁、熱源側熱交換器を順次配管接続した冷媒回路と、この水熱交換器の水回路に連結しこの水熱交換器で生成した湯を供給し貯留する貯湯タンクとから構成するヒートポンプ式給湯システムにおいて、冷媒回路を構成する少なくとも圧縮機、四方弁、水熱交換器とを有する熱源ユニットと、この水熱交換器に接続される水回路及び貯湯タンクから構成されるメインユニットと、熱源ユニットとは分離して接続される熱源側熱交換器とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るヒートポンプ給湯システムを示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るヒートポンプ給湯システムを集合住宅の一室に設置した例を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の熱源側実施の形態に係るヒートポンプ給湯システムを示す構成図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態に係るヒートポンプ給湯システムを示す構成図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施の形態に係るヒートポンプ給湯システムを示す構成図である。
【図６】図６は、従来のヒートポンプ給湯システムを示す構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。【００１１】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプ給湯システム１は、大きく分けてメインユニット１０と、熱源側熱交換ユニット２０及びこれらメインユニット１０と熱源側熱交換ユニット２０とを接続する冷媒配管３０とから構成されている。【００１２】
メインユニット１０は、熱源ユニット１１と、水回路１２と、貯湯タンク１３とから構成されている。第１の実施の形態においてはこれらは１つの筐体内に収められている。熱源ユニット１１には、冷凍サイクルにおいてサイクル内を循環する冷媒を圧縮する圧縮機１１ａ、冷媒の流れる方向を調節する四方弁１１ｂ、冷媒の熱を利用して水を温める水熱交換器１１ｃ、膨張弁１１ｄが組み込まれている。【００１３】
水回路１２は、メインユニット１０内を循環する水（湯）の流れる経路（回路）である。水道から供給される水は減圧弁１２ａから一旦貯湯タンク１３内に入り、その後ポンプ１２ｂを介して水熱交換器１１ｃに供給される。ここで水は熱せられた冷媒との間で熱交換を行うことにより水から湯になり、貯湯タンク１３に貯えられる。そしてこの湯が、混合バルブ１２ｃを介して、例えば風呂や台所に供給される。【００１４】
熱源側熱交換ユニット２０は、熱源側熱交換器２０ａと、送風ファン２０ｂとから構成されている。熱源側熱交換器２０ａは、メインユニット１０とは別体として四方弁１１ｂと膨張弁１１ｄに冷媒配管３０を介して接続されている。熱源側熱交換器２０ａは、水熱交換器１１ｃで液体となり膨張弁１１ｄを通ってきた冷媒を気体にする。この冷媒は、図１の矢印に示すように、圧縮機１１ａ、四方弁１１ｂ、水熱交換器１１ｃ、膨張弁１１ｄ、熱源側熱交換器２０ａ、四方弁１１ｂ、圧縮機１１ａの順で循環し、冷凍サイクルを構成している。【００１５】
図２は、第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯システムを集合住宅の一室に設置した例を示す模式図である。図２において壁、梁、床等は斜線を引いて表わしている。集合住宅６０は、例えば、ベランダ６１、リビング６２、風呂場６３、共通通路６４から構成されている。メインユニット１０が風呂場６３と共通通路６４との間の空間にメイン設置されている。メインユニット１０からは水回路１２を介して、例えば、風呂場６３へ温水が供給されるようになっている。また、共通通路６４の上部に熱源側熱交換ユニット２０が設置される。熱源側熱交換ユニット２０は、メインユニット１０と冷媒配管３０とを介して接続されている。【００１６】
第１の実施の形態においては、熱源側熱交換器２０ａがメインユニット１０内の熱源ユニット１１から分離されてメインユニット１０とは別体としてメインユニット１０の外部に設置されることになる。従って、熱源側熱交換ユニット２０のみの設置ならばその筐体も軽量、コンパクトにすることができるので、従来のように熱源ユニット１１全体を設置するためのスペースを確保する必要はない。また、設置の自由度が高くなるため、熱源側熱交換ユニット２０を天井から吊り下げる、天井に埋め込む、或いは壁掛けにする、等の設置方法も採用することができる。これまでと同様、熱源側熱交換器２０ａの性能を確保することができるので、メインユニット１０内に設けられている熱源ユニット１１の効率も維持できる。また、上述のように、熱源側熱交換器２０ａとメインユニット１０とは水回路１２ではなく冷媒配管３０とで接続されるので、水回路１２における放熱ロスの防止や凍結防止策が不要とされる。【００１７】
このようにして、ヒートポンプ給湯システムを構成する各構成要素の組合せを再構成することにより、設置の自由度を確保するとともに、各構成要素の能力を低下させず、美観を損なわずに設置可能なヒートポンプ給湯システムを提供することができる。【００１８】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、上述の第１の実施形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。【００１９】
第２の実施の形態においては、第１の実施の形態に示したメインユニット１０の構成中、貯湯タンク１３を熱源ユニット１１から分離して設置することとしている点に特徴がある。熱源ユニット１１と貯湯タンク１３とは水回路１２で互いに接続されている。【００２０】
このように構成することにより、第１の実施の形態で述べた効果を備えた上で、さらに熱源ユニット１１から貯湯タンク１３が分離されて設置される。従って、ヒートポンプ給湯システム１を設置する際の、特に高さ寸法の設置自由度が高まるとともに、熱源ユニット１１の設置時の搬入及び工事、メンテナンス性の改善を図ることも可能となる。【００２１】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。【００２２】
第３の実施の形態においては、上述の各実施の形態における熱源側熱交換ユニット２０に替えて太陽熱集熱器４０をメインユニット１０に接続したことを特徴とする。【００２３】
熱源側熱交換器２０ａは膨張弁１１ｄを通過してきた冷媒を液体から気体へと変化させる。このとき、通常の熱源側熱交換器２０ａでは送風ファン２０ｂを回転させて外気を冷媒配管３０に当てて冷媒を低温低圧の状態にする。このファンを回転させるためには様々な電装品が必要であり、これらの電装品を駆動させるための電力も必要となる。【００２４】
第３の実施の形態においては、熱源側熱交換ユニット２０を太陽熱集熱器４０とすることで、太陽熱エネルギーにより、集熱パネルが加熱され、集熱パネル内を流れる冷媒を加熱させて蒸発作用を行わせることができる。そのため、熱源側熱交換ユニット２０に設けられていた熱交換器に熱交換用の空気を送るための送風ファン２０ｂが不要となり、したがって、このファンを駆動させる電装品が不要となる。さらに、部品点数を減らすとともにこれらの電装品を駆動させるための電力も不要とすることができる。【００２５】
このようにして、ヒートポンプ給湯システムを構成する各構成要素の組合せを再構成することにより、設置の自由度を確保しつつ部品点数を減らすとともに、各構成要素の能力を低下させず、美観を損なわずに設置可能なヒートポンプ給湯システムを提供することができる。【００２６】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。【００２７】
第１の実施の形態においては、膨張弁１１ｄがメインユニット１０内の熱源ユニット１１内に設けられていた。第４の実施の形態においては、例えば図５に示すように、メインこの膨張弁１１ｄを熱源ユニット１１から分離し、熱源側熱交換ユニット２０と同じユニット側に設けたものである。【００２８】
膨張弁１１ｄをこのような位置に設けることにより、膨張弁１１ｄと熱源側熱交換器２０ａとの距離を短くすることができるため、膨張弁１１ｄの開閉による熱源側熱交換器２０ａの応答性を向上させることができる。【００２９】
また、膨張弁１１ｄを熱源側熱交換ユニット２０と同じユニット内に構成しても設置の自由度は確保することができるとともに、各構成要素の能力を低下させず、美観を損なわずに設置可能なヒートポンプ給湯システムを提供することができる。【００３０】
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用の可能性】
【００３１】
本発明は、種々のヒートポンプ給湯システムに用いることができる。
【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】
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【国際調査報告】
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