(57)【要約】【課題】冷媒サイクルと給湯サイクルを一つの本体ユニット内に納めた一体型のヒートポンプ給湯機において、機器本体寸法を機器内部の部品の最適配置により小型化することで設置性の向上および使用性、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こと。【解決手段】圧縮機４と、空気−冷媒熱交換器７と、放熱器５と、減圧手段６を接続した冷媒サイクル２と、放熱器５と熱交換を行う水−冷媒熱交換器１０と接続され、水−冷媒熱交換器１０で加熱された温水を貯湯する貯湯タンク１１とを一体の本体ユニット１に収納し、この本体ユニット１の貯湯タンク１１の後方の筐体に後方への突出部４６を設け、前記突出部４６に、空気−冷媒熱交換器１４に接続された空気−冷媒熱交入口管４２と、圧縮機４と接続され空気−冷媒熱交換器７で熱交換された冷媒を圧縮機４へ送るための空気−冷媒熱交出口管４３を収納した構成としてある。【選択図】図２
2007155257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、減圧手段および空気−冷媒熱交換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、前記放熱器と熱交換を行う水−冷媒熱交換器と、前記水−冷媒熱交換器で加熱された温水を貯湯する貯湯タンクと、前記構成部品を収納する筐体とを備え、前記筐体は外方に突出した突出部を有し、前記突出部内に前記空気−冷媒熱交換器に接続される冷媒配管と前記貯湯タンクの一部を配設したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
突出部の内壁で、空気−冷媒熱交換器に接続される冷媒配管の対向部に、防音材を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
突出部の突出寸法は、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
空気−冷媒熱交換器への冷媒の入口側配管を、冷媒の出口側配管よりも、筐体の内壁側に設けたことを特徴とする請求項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】
空気−冷媒熱交換器と接続された冷媒配管は、冷媒の入口側配管に設けた分岐管と冷媒の出口側配管に設けたヘッダ管とを有し、前記分岐管とヘッダ管と突出部に配設し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。
【請求項６】
貯湯タンクの外周に高圧縮性断熱材を配設し、前記高圧縮性断熱材の外周部と突出部の内壁との間に、隙間を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
冷媒として炭酸ガスを用いたことを特徴とする請求項１〜６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。
【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しないで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り熱効率が良く、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う特長を持ち、徐々に普及してきている。
【０００４】
このような給湯機として、以下に示されるようなヒートポンプ式給湯機がある。このヒートポンプ式給湯機は、図７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。給湯サイクル７１を含む貯湯ユニットと冷媒サイクル７２を含む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。
【０００５】
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蒸発器８４とを順に冷媒通路８５で接続して構成する冷媒サイクルを備える。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（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
そして、このヒートポンプ給湯機は、夜間の安価な電力を利用してエネルギー効率の良い冷媒サイクル（ヒートポンプ回路）７２を運転し、貯湯タンク７５内の水を水順間ポンプ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７２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、貯湯タンク７５内の湯温より低温の水道水と混合して、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良く、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て、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て、湯切れなどの不具合が生じにくいようにしている。
【０００７】
その中で、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も考案されており
、例えば、以下に示されるヒートポンプ給湯機がある。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放熱器と熱交換させる水−冷媒熱交換器と、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共に、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、特許許文献３参照）。
【０００８】
図８は、そのようなヒートポンプ給湯機の回路構成図を示している。
【０００９】
図８に示す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、冷媒サイクル１１０、給湯サイクル１１１、給水管１１２、給湯管１１３を備え、給水管１１２を貯湯タンク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、貯湯タンク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、貯湯タンク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。
【００１０】
そして、冷媒サイクル１１０には、圧縮機１１８、放熱器である水−冷媒熱交換器１１５、減圧手段１１９、蒸発器１２０が順次接続されて、閉回路が構成されている。
【００１１】
また、図９も、同じく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ヒートポンプ給湯機の本体構成図を示しており、本体左下方に圧縮機１１８、その側方上方に水−冷媒熱交換器１１５、そして水−冷媒熱交換器１１５上方に蒸発器１２０が配されて、冷媒サイクル１１０を構成しており、冷媒サイクル１１０の右方には貯湯タンク１１４を含む給湯サイクル１１１が配されている。
【特許文献１】特開２００３−２２２３９２号公報
【特許文献２】特開２００３−３１４８９２号公報
【特許文献３】特開２００５−１１４３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、給湯サイクルと冷媒サイクルが分かれているので、それぞれが別個に必要であり、また、それぞれをユニット化した場合、それらのユニット寸法が大きく、かつ重量も重いために、設置場所が限られるという面があった。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。
【００１３】
また、ファミリーで使用する場合を想定するとそのタンク湯量としては、６５℃以上のお湯を３７０Ｌ以上貯湯することが必要となり、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４３０ｋｇ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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、特許文献２、特許文献３に示されるヒートポンプ給湯機は、冷媒サイクル１１０や給湯サイクル１１１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、本体サイズを重視すると、貯湯タンク１１４の大きさをあまり大きくすることができないために、湯切れに対する耐力が不十分であり、一度に大量の湯を使用した際、例えば、風呂に湯を貼った後で（例えば、シャワーを使用するような場合）に、湯切れしてしまう可能性が高く、それを防ぐには、貯湯タンク１１４の大きさを大きくすることは、本体サイズを大きくすることにつながり、一体型としてコンパクトにするという本来趣旨とは異なる方向に進むことになっていた。
【００１６】
それを避けるために、冷媒サイクル１１０側を小さくまとめることは、ヒートポンプ能力の低下を意味しており、貯湯タンク１１４内の湯量がなくなってしまう場合に、再度沸き上げを行おうとしても、その能力不足で沸き上げが追いつかず、湯切れしてしまうという課題を内在させていた。となるという課題を有していた。
【００１７】
それを防ぐには今度は、冷媒サイクルを大きくすることが必要となり、本体寸法が大きくなってしまう。
【００１８】
そのように、マンションのベランダ等への設置は非常に困難で、必ずしも一体型のメリットを発揮できるものではなかった。
【００１９】
また、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いるものの、その大きさは大型の冷媒サイクル部分とタンクユニット部分を有しているために、冷媒サイクルの故障の際には現地にて冷媒を除去することができないため貯湯タンクユニットと一体になった機器全体を工場に持ち帰る必要があり非常にメンテ性の悪いものであった。
【００２０】
したがって本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、冷媒サイクルと給湯サイクルを一つの本体ユニット内に納めた一体型のヒートポンプ給湯機において、機器本体寸法を機器内部の部品の最適配置により小型化することで設置性の向上および使用性、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ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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、減圧手段および空気−冷媒熱交換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、前記放熱器と熱交換を行う水−冷媒熱交換器と、前記水−冷媒熱交換器で加熱された温水を貯湯する貯湯タンクと、前記構成部品を収納する筐体とを備え、前記筐体は外方に突出した突出部を有し、前記突出部内に前記空気−冷媒熱交換器に接続される冷媒配管と前記貯湯タンクの一部を配設したことを特徴とするもので、機器本体寸法を小型化しつつ、貯湯タンクの容量を大きくすることが可能となり、実使用の際に湯切れが生じなくなり、使い勝手の良い給湯機とすることができる。また、空気−冷媒熱交換器と接
続された冷媒配管を、本体外方に突出させていることにより、筐体を外すことにより容易に確認することが可能となり、メンテナンス性に向上を図ることができ、使用性、メンテンナンス性の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、機器本体寸法を機器内部の部品の最適配置により小型化することで設置性の向上および使用性、メンテナンス性に優れた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】
【００２３】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、減圧手段および空気−冷媒熱交換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、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、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、水道水を供給する入水管と、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を備え一体の筐体としたヒートポンプ給湯機であって、前記筐体の背面に外方に張り出した突出部を設け、その突出部に前記空気−冷媒熱交換器と接続された冷媒配管を配設したことを特徴とするもので、機器本体寸法を小型化しつつ、貯湯タンクの容量を大きくすることが可能となり、実使用の際に湯切れが生じなくなり、使い勝手の良い給湯機とすることができる。また、空気−冷媒熱交換器と接続された冷媒配管を、本体外方に突出させていることにより、筐体を外すことにより容易に確認することが可能となり、メンテナンス性に向上を図ることができ、使用性、メンテンナンス性の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。
【００２４】
また、特に突出部の空気−冷媒熱交換器と接続された冷媒配管の側方に、貯湯タンクの一部を納めたことで、貯湯タンクを大きくしたとしても、冷媒配管が当接することがなくなり、本体サイズをコンパクトに維持しつつ、を貯湯タンクを極力大きくすることが可能となり、湯切れ耐力の向上を図り、使用性に優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。これにより、本体をコンパクトにしつつ、貯湯タンクの容量を大きくすると共に、冷媒サイクルの大きさも十分に確保することが可能となり、湯切れ耐力の向上を図ることができる、使用性が高く、設置性にも優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００２５】
第２の発明は、第１の発明のヒートポンプ給湯機において、突出部の内壁で、空気−冷媒熱交換器に接続される冷媒配管の対向部に、防音材を設けたことを特徴とするもので、これにより低騒音化を図ることができる。特に突出部は太鼓状となっており、共鳴しやすくなっている。それに対して、防音材を貼ることにより、共鳴の防止と後方への音漏れを防ぐことができ、静音なヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００２６】
第３の発明は、第１または第２の発明のヒートポンプ給湯機において、突出部の突出寸法は、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下としたことを特徴とするもので、設置した際にヒートポンプ能力に影響のでない最小寸法とすることにより、十分なヒートポンプ能力を確保しつつ、設置スペースの狭小化を図ることが可能となヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００２７】
第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明のヒートポンプ給湯機において、空気−冷媒熱交換器への冷媒の入口側配管を、冷媒の出口側配管よりも、筐体の内壁側に設けたことを特徴とするもので、空気の流れと並行流とすることにより、ヒートポンプ能力の向上を図ることが可能となり、使用性に優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００２８】
第５の発明は、第１〜第７のいずれかの発明のヒートポンプ給湯機において、空気−冷媒熱交換器と接続された冷媒配管は、冷媒の入口側配管に設けた分岐管と冷媒の出口側配管に設けたヘッダ管とを有し、前記分岐管とヘッダ管と突出部に配設したことを特徴とす
るもので、貯湯タンクを大きくしたとしても、冷媒配管が当接することがなくなり、本体サイズをコンパクトに維持しつつ、貯湯タンクを極力大きくすることが可能となり、湯切れ耐力の向上を図り、使用性に優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００２９】
第６の発明は、第１〜第５のいずれかの発明のヒートポンプ給湯機において、貯湯タンクの外周に高圧縮性断熱材を配設し、前記高圧縮性断熱材の外周部と突出部の内壁との間に、隙間を設けたことを特徴とするもので、これにより輸送時、設置時等に機器に横方向の荷重がかかった際にも、タンクの移動量を最小限に抑えることができることで外装に打痕や傷の発生を抑えることが可能となるとともに、突出部と貯湯タンクとの間に断熱材を介在させた構成としてある為、輸送時、設置時等に機器に横方向の荷重がかかった際にも、この断熱材が緩衝材としての役割を有することでより外装に打痕や傷の発生を抑えることが可能となり、施工性に優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００３０】
第７の発明は、第１〜第６のいずれかの発明のヒートポンプ給湯機において、冷媒として炭酸ガスを用いて構成したもので、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。
【００３１】
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。
【００３２】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施形態について、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。
【００３３】
図１は、本発明の回路構成図、図２はヒートポンプ給湯機の上面内観図、図３は同じく正面内観図、図４は同じく側面内観図、図５上面外観図を示す。
【００３４】
図１より、本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、本体ユニット１内に冷媒サイクル２と給湯サイクル３とを一体に収納して構成されている。
【００３５】
冷媒サイクル２は、本体ユニット１内部に配設された圧縮機４と、放熱器５と、例えば電動膨張弁から成る減圧手段６と、Ｌ字形状の空気−冷媒熱交換器７とが冷媒配管８で接続されて構成されている。また、空気−冷媒熱交換器７に風を当て、蒸発能力を高めるための送風ファン９が設けられている。
【００３６】
一方、給湯回路は、放熱器５と熱交換を行って水道水などを温水に変える水−冷媒熱交換器１０（例えば、放熱器５と一体形状となっている二重管構造の熱交換器）と、水−冷媒熱交換器１０にて得た温水を貯める貯湯タンク１１と、貯湯タンク１１や水−冷媒熱交換器１０に水道水を入水する入水管１２と、貯湯タンク１１や水−冷媒熱交換器１０から温水を蛇口１３ａやシャワー１３ｂの給湯端末に給湯する給湯管１４と、貯湯タンク１１内の低温の水を送水する給湯循環水ポンプ１５から構成されている。
【００３７】
更に、上記給湯回路の構成について説明する。
【００３８】
タンク入水管１６は、入水管１２から水道水を貯湯タンク１１に送る配管であり、途中にタンク入水逆止弁１７が設けられている。水道水供給管１８は、入水管１２から放熱器５（水−冷媒熱交換器１０）に水道水を直接供給する配管であり、この水道水給水管１８に逆止弁１９が設けられている。熱交給水管２０は、貯湯タンク１１から水−冷媒熱交換
器１０に、給湯循環水ポンプ１５の運転により、貯湯タンク１１内の下方に貯まった低温水を送る配管であり、貯湯管２１は、水−冷媒熱交換器１０で暖めた水道水を、貯湯タンク１１や、元混合弁２２に送る配管であり、貯湯タンク側配管２１ａの途中には貯湯三方弁２３が、また元混合弁側配管２１ｂの途中には逆止弁Ａ２４が設けられている。
【００３９】
また、タンク給湯管２５は、貯湯タンク１１から高温水（通常は６０℃〜９０℃）を元混合弁２２へ給湯する配管であり、元混合弁２２は、貯湯管２１（元混合弁側配管２１ｂ）とタンク給湯管２５とから来る温水や水を混合させる弁であり、逆止弁Ａ２４は、元混合弁２２手前に設けられた弁である。また、給湯混合弁２６は、元混合弁２２を通過した温水と、入水管１２から供給される水道水とを混合し、適切な給湯温度を得、蛇口１３ａやシャワー１３ｂに供給する弁であり、給湯混合弁２６と入水管１２の間には逆流防止の逆止弁Ｂ２６ａ、２６ｂが設けられている。
【００４０】
そして、給湯混合弁２６にて最適温度となった温水が、給湯管１４を介して、蛇口１３ａやシャワー１３ｂに給湯される。
【００４１】
２７は風呂注湯混合弁であり、同じく元混合弁２２を通過した温水と、入水管１２から供給される水道水とを混合し、適切な給湯温度を得、風呂２８に注湯する弁であり、風呂注湯混合弁２７と入水管１２の間には逆流防止の逆止弁Ｃ２７ｂが設けられている。風呂注湯混合弁２７にて最適温度となった温水が、風呂注湯管２９を介し、逆流防止弁２９ａを通過して、風呂２８に注湯され、風呂に湯をはることになる。
【００４２】
３０は風呂熱交換器であり、風呂注湯混合弁２７から風呂２８へとお湯が向かう際に通過することになる。風呂熱交換器３０は、風呂２８内のお湯を追炊きする際に用いる熱交換器であり、風呂２８から、浴槽出湯管３１bを介して、風呂循環水ポンプ３２で風呂からお湯を引き込み、そのお湯と、貯湯タンク１１から追炊きポンプ３３で引き込んだ貯湯タンク１１内の高温水とを熱交換して、浴槽入湯管３１ａで風呂へ戻すことにより、風呂２８の温度を一定に保つ保温運転や、風呂２８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。つまり、風呂熱交換器３０は、水−水熱交換器となっているわけである。
【００４３】
また、３４は入水流量計であり、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。３８aは貯湯タンク１１の圧力逃がし弁、３８ｂは貯湯タンク１１の缶体保護弁である。
【００４４】
また、制御装置３９は、冷媒サイクル２の高圧側の冷媒温度を検出し、その温度の高低から冷媒サイクルの立ち上がり状態を判定し、元混合弁２２や給湯混合弁２６、風呂注湯混合弁２７の開度を制御する手段である。
【００４５】
これらの部品を本体ユニット１内に配した構成を示したのが、図１、図２、図３の内観図であり、次に、これらを用いて、各要素の配置構成について説明する。
【００４６】
図２は上面内観図を示しており、図２に付与している番号は図１と同じである。
【００４７】
筐体で囲まれた本体ユニット１内には、冷媒サイクル２と給湯サイクル３が一体に収納して構成され、主に冷媒サイクル２は本体ユニット１の略左方に、給湯サイクル３は本体ユニット１の略右方に配設されている。
【００４８】
この冷媒サイクル２は、圧縮機４、放熱器５、減圧手段６および空気−冷媒熱交換器７を順次接続して閉回路が構成されており、本体ユニット１の底部にある基板４０に、縦置き形の圧縮機４と、放熱器５が載置されている。また、減圧手段である電動膨張弁６が、圧縮機４の前方に配置されており、圧縮機４、放熱器５、膨張弁６は本体ユニット１の左下方に配置された形となっている。そして、放熱器５の上方には、上方から見て略Ｌ字状であり、後方が幅広の形状となっている中間基板４１があり、基板４０とは一定の間隙が設けられている。
【００４９】
この中間基板４１の上方に、中間基板と同じく略Ｌ字状の空気−冷媒熱交換器７が載置されており、冷媒サイクル２を構成する圧縮機４、放熱器５、膨張弁６、空気−冷媒熱交換器７は、冷媒配管８でつながれている。空気−冷媒熱交換器７の右上方には、膨張弁６から、冷媒が流れてくる空気−冷媒熱交入口管４２と、圧縮機４とつながっており、空気−冷媒熱交換器７で熱交換された冷媒を圧縮機へ送るための、空気−冷媒熱交出口管４３が設けられており、空気−冷媒熱交入口管４２と空気−冷媒熱交出口管４３は、空気−冷媒熱交換器７よりも外方まで突出している形になっている。また、空気−冷媒熱交換器７に対して、空気−冷媒熱交入口管４２は外方に、空気−冷媒熱交出口管４３は内方につながっている。この空気−冷媒熱交換器７には、送風ファン９で風を当てて、蒸発能力を高め、ヒートポンプ加熱能力を高めるようになっている。
【００５０】
本体ユニット１の右方には、放熱器５を除く、主となる給湯サイクル３を構成する部品が設けられており、１１は放熱器５で加熱された水道水を貯めておくための貯湯タンクであり、缶体状になっている。この貯湯タンク１１は空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３と同じように、空気−冷媒熱交換器７よりも外方に配設されている。また、貯湯タンク１１の外周には、高圧縮性された真空断熱材４４（斜め格子で指示している）が巻かれており、貯湯タンク１１の保温性能の向上を図っている。貯湯タンク１１の前方には、給湯サイクル３を構成する給湯回路４５が配されている。
【００５１】
本体ユニット１の空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３、貯湯タンク１１の部分は、後方に凸状に張り出した突出部４６を設けており、この突出部４６の内方に、空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３、貯湯タンク１１の一部が納まるようになっている。また、貯湯タンク１１に巻かれた断熱材４４と突出部４６は接触しない様に空隙が設けてある。また、突出部４６の、空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３の対向部分には防音材４７（斜線で記載している）が貼りつけてある。
【００５２】
図３は正面内観図を示しており、図３に付与している番号は図１、図２と同じである。
【００５３】
筐体で囲まれた本体ユニット１内には、冷媒サイクル２と給湯サイクル３が一体に収納して構成され、主に冷媒サイクル２は本体ユニット１の略左方に、給湯サイクル３は本体ユニット１の略右方に配設されている。
【００５４】
本体ユニット１内の左方には、冷媒サイクル２である、底部にある基板４０には縦置き形の圧縮機４と、放熱器５（水−冷媒熱交換器１０）が載置されており、その圧縮機４と放熱器５と、減圧手段である電動膨張弁６と、空気−冷媒熱交換器７が環状に結ばれ、冷媒サイクル２を構成している。水−冷媒熱交換器１０の上方には、中間基板４１があり、この中間基板４１に空気−冷媒熱交換器７が載置されている。そして、この中間基板４１を支えるために、上方から見て略Ｌ字状の中間基板支え板４８があり、これは基板４０に載置され、略Ｌ字状の内方に圧縮機４が配置されている。また、圧縮機４の前方には、風呂循環水ポンプ３２が配されている。
【００５５】
放熱器５（水−冷媒熱交換器１０）は中間基板支え板４８の外方にはあり、本体ユニット１の側面筐体１ａとの間で、位置規制と固定保持を行っている。圧縮機４は中間基板支え板４９上方、つまり中間基板４１よりも上方まで突出しており、その突出した圧縮機４や、冷媒サイクル２を構成する部品を覆うように、箱状の圧縮機カバー４９が、中間基板４１に載置されている。略Ｌ字状の中間基板４１の上方には、冷媒サイクル２を構成する空気−冷媒熱交換器７が載置されており、同じく略Ｌ字状で構成されている。
【００５６】
空気−冷媒熱交換器７の内方には、送風手段である送風ファン９があり、空気−冷媒熱交換器７に風を当て、蒸発能力を高め、ヒートポンプ加熱能力を高めるようになっている。５０は送風ファン９を回転させるためのファンモータであり、５１は送風ファン９、ファンモータ５０を保持しているファンモータ台であり、このファンモータ台５１は、圧縮機カバー４９に載置されている。ファンモータ台５１の上方には、制御装置３９を組み込んだ、制御装置ボックス５２があり、ファンモータ台５１は、圧縮機ボックス４９と制御装置ボックス５２の間に挟み込まれて支えられている。本体ユニット１の右方には、主となる給湯サイクル３を構成する部品が設けられており、１１は貯湯タンクであり、貯湯タンク１１の前方には給湯回路４５が配されている。
【００５７】
給湯回路４５のうち、放熱器５と一体形状となっている水−冷媒熱交換器１０は、左下に配されているが、その他の給湯回路４５は貯湯タンク１１の前方に配されており、入水管１２と給湯管１４は下方に、給湯循環水ポンプ１５は、風呂循環水ポンプ３２の上方に配されている。元混合弁２２、貯湯三方弁２３、タンク給湯管２５、給湯混合弁２６、風呂注湯混合弁２７、風呂注湯管２９、風呂熱交換器３０、浴槽入湯管３１ａ、制御弁３７、浴槽出湯管３１b、圧力逃がし弁３８ａなどが、貯湯タンク１１の上面、前面に配されている。５３は本体ユニット１の脚であり、基板４０に取り付けられ、下方に配管スペースを確保するようになっている。
【００５８】
図４は側面内観図であり、冷媒サイクル２の部分を示しており、図４に付与している番号は、図１、図２、図３と同じである。
【００５９】
本体ユニット１内の左方には、底部にある基板４８には縦置き形の圧縮機４と、放熱器５（水−冷媒熱交換器１０）が載置されており、その圧縮機４と放熱器５と、減圧手段である電動膨張弁６と、空気−冷媒熱交換器７が環状に結ばれ、冷媒サイクル２を構成している。水−冷媒熱交換器１０の上方には、中間基板４１があり、この中間基板４１に空気−冷媒熱交換器７が載置されている。圧縮機４は中間基板４１よりも上方まで突出しており、その突出した圧縮機４や、冷媒サイクル２を構成する部品を覆うように、箱状の圧縮機カバー５０が、中間基板４１に載置されている。
【００６０】
空気−冷媒熱交換器７の内方には、送風手段である送風ファン９があり、空気−冷媒熱交換器７に風を当て、蒸発能力を高め、ヒートポンプ加熱能力を高めるようになっている。５０は送風ファン９を回転させるためのファンモータであり、５１は送風ファン９、ファンモータ５０を保持しているファンモータ台であり、このファンモータ台５１は、圧縮機カバー４９に載置されている。ファンモータ台５１の上方には、制御装置３９を組み込んだ、制御装置ボックス５２があり、ファンモータ台５１は、圧縮機ボックス４９と制御装置ボックス５２の間に挟み込まれて支えられている。
【００６１】
本体ユニット１の空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３、貯湯タンク１１（この図では図示していない）の部分は、後方に凸状に張り出した突出部４６を設けており、この突出部４６の内方に、空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３、貯湯タンク１１の一部が納まるようになっている。また、突出部４６の、空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３の対向部分には防音材４７（斜線で記載して
いる）が貼りつけてある。
【００６２】
つまり、圧縮機４と、空気−冷媒熱交換器７と、放熱器５と、減圧手段６を接続した冷媒サイクル２と、放熱器５と熱交換を行う水−冷媒熱交換器１０と接続され、水−冷媒熱交換器１０で加熱された温水を貯湯する貯湯タンク１１とを一体の本体ユニット１に収納し、この本体ユニット１の貯湯タンク１１の後方の筐体に後方への突出部４６を設け、前記突出部４６に、空気−冷媒熱交換器１４に接続された空気−冷媒熱交入口管４２と、圧縮機４と接続され空気−冷媒熱交換器７で熱交換された冷媒を圧縮機４へ送るための空気−冷媒熱交出口管４３を収納した構成としてある。
【００６３】
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。
【００６４】
圧縮機４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５（水−冷媒熱交換器１０）に送られ、水道水供給管１８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２１、元混合弁２２に流れる水道水は高温に加熱される。放熱器５（水-冷媒熱交換器１０）から流出する冷媒は、減圧手段６にて減圧膨張され、空気−冷媒熱交換器７に送られ、送風ファン９にて送られた空気と熱交換して、空気−冷媒熱交換器７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４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、元混合弁側配管２１ｂ、元混合弁２２を通り、蛇口１３ａ、シャワー１３ｂに給湯したり、風呂２８に注湯される。
【００６５】
そして、冷媒サイクル２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１１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２が立上り、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１１からタンク給湯管２５を通過してきた温水と、まだ立ち上がっていない水−冷媒熱交換器１０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２２で混合し、さらに給湯混合弁２６、風呂注湯混合弁２７で入水管１２を通ってきた水道水と混合して、所定の温度の給湯あるいは注湯を行う。
【００６６】
次に冷媒サイクルが立ち上がってくると、元混合弁２２の開度を調整し、貯湯タンク１９からの高温の温水と、水−冷媒熱交換器１８からの温水を適温に混合し、給湯混合弁２６や、風呂注湯混合弁２７に送り、給湯混合弁２６や風呂注湯混合弁２７で入水管１２を通ってきた水道水と混合して給湯する。
【００６７】
最終的には、元混合弁２２の開度を調整して、タンク給湯管２５側を閉じて、貯湯タンク１１からタンク給湯管２５を通過してきた温水は用いず、入水管１２、水道水供給管１８、逆止弁１９を通ってきた水道水を冷媒サイクル２の水−冷媒熱交換器１０で加熱して得た温水を、元混合弁２２を介して、給湯混合弁２６、風呂注湯混合弁２７へ送り、入水管１２を通ってきた水道水と、混合し、所定の温度を得て、蛇口１３ａ、シャワー１３ｂへの給湯や、風呂２８への注湯を行う。即ち、制御装置３９によって、冷媒サイクル２の立ち上がり状態を把握し、元混合弁２２や給湯混合弁２６、風呂注湯混合弁２７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。
【００６８】
また、使用者が、蛇口１３ａ、シャワー１３ｂを閉じるか、あるいは風呂２８に適量のお湯が溜まって給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２３を開き、次回の給湯運転のために、貯湯タンク１１に高温の温水を貯湯する貯湯運転が行われる。
【００６９】
このように冷媒サイクル２の立ち上がり状態に応じて、貯湯タンク１１に貯めた温水を
用いて給湯端末（蛇口１３ａ、シャワー１３ｂ、風呂２８）へ給湯、注湯したり、貯湯タンク１１を介さずに水−冷媒熱交換器１０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１１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。
【００７０】
この際に、本発明のヒートポンプ給湯機は、本体ユニット１の貯湯サイクル３にある、缶体状になっている貯湯タンク１１の背面に後方に凸状に張り出した突出部４６を設け、その部位に貯湯タンク１１の後部の一部と、空気−冷媒熱交換器１０に接続された空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３を納めていることにより、本体ユニット１をコンパクトにしつつ、貯湯タンク１１の容量を大きくすることができると共に、冷媒サイクル２で構成された空気−冷媒熱交換器７の大きさも十分に確保することができ、ヒートポンプ加熱能力の向上を図ることが可能とすることができる。そのため、コンパクトな本体であるにも関わらず、湯切れ耐力の向上を図ることができ、使用性が高く、設置性にも優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００７１】
特に突出部４６に空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３を納めており、本体ユニット１よりも外方まで突出させていることにより、空気−冷媒熱交換器７を右方向の貯湯タンク１１に接する近傍まで大きくすることが可能となり、ヒートポンプ能力の向上を図ることが可能となる。また、メンテナンスに際しても、本体ユニット１の筐体の背面を外せば、空気−冷媒熱交入口管４２、空気−冷媒熱交出口管４３が露出してくることなり、その部位のロウ付けを外せば、容易に空気−冷媒熱交換器７の交換が可能となり。メンテナンス性の向上を図ることも可能となる。
【００７２】
さらに、この突出部４６に防音材４７を貼り付けることにより、圧縮機４や、冷媒サイクル２の冷媒配管８の共鳴による音の外方への漏れを防ぐことができ、低騒音化を図ることができる。特に突出部４６は太鼓状となっており、共鳴しやすくなっている。それに対して、防音材４７を貼ることにより、共鳴の防止と後方への音漏れを防ぐことができ、静音なヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００７３】
また、この突出部４６の張り出し寸法は空気−冷媒熱交換器７の最小寸法以下としている。図５に本体ユニット１を上方から見た外観図を示しているが、その寸法としては７５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下としている。これは、図６にヒートポンプ給湯機における、背面隙間と能力変化のグラフを見れば分かるが、背面距離を狭くすると、送風ファン９で強制的に送られる、空気−冷媒熱交換器７を通過する空気量が減じてしまい、ヒートポンプ能力が減ずることを示している。
【００７４】
図６でわかるように、５００ｍｍ以上開けた状態と比較すると、２００ｍｍではほとんど変わらないが、７５ｍｍでは−４．５％、５０ｍｍでは−１５％と能力ダウンを招くこととなる。そこで、この背面距離を７５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下としているわけであり、この状態であれば最大でも能力ダウンは−４．５％程度であり、大きな影響は及ぼさない範囲とすることができる。逆に１５０ｍｍ以上開けてしまうと、設置面積がその分大きくいることとなり、コンパクト性という利点と相反することとなってしまう。
【００７５】
また、元来本体ユニット１の背面には空気−冷媒熱交換器７を通過する風量を確保するための間隙が必要であり、このスペースを取ることを考えれば、７５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の突出部４６であれば、設置スペースが余分にいるということはなく、突出部４６の
ないものと同じであるといえる。また、この突出部４６を設置する背面にある壁に当接するように本体ユニット１を設置すれば、十分に能力確保ができる隙間を確保できるという点では、その目安となるというメリットもある。また、背面に隙間を確保することにより、メンテンスも可能なスペースとすることができ、メンテナンス性に優れたヒートポンプ給湯機とすることもできる。
【００７６】
また、この突出部４６は、本体ユニット１を深絞りして構成しているものであり、図２、図４を見れば分かるであろうが、外方はＲ状となっている。これは、別体で行うよりも金型代としては高くはなるが、材料費としては安価となり、トータルとしてみれば合理化が図れるためである。また、突出部４６を本体ユニット１の筐体と一体化により、筐体からの水の浸入などによる不安全性の回避を図り、安全性に優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００７７】
また、図２、図４でわかるように、本発明のヒートポンプ給湯機では減圧手段６と空気−冷媒熱交換器７をつなぐ空気−冷媒熱交入口管４２を本体ユニット１の外方とし、空気−冷媒熱交換器７と圧縮機４とつなぐ、空気−冷媒熱交出口管４３を本体ユニット１の内方とした構成としてある。これにより、空気−冷媒熱交換器７に対して、冷媒の流れを並行としており、ヒートポンプ能力の向上を図るような構成としてある。
【００７８】
さらに、図２、図４でわかるように、突出部４６に納めた空気−冷媒熱交入口管４２と、空気−冷媒熱交出口管４３は、鉛直状に配設しており、貯湯タンク１１と間隙を設けており、例え貯湯タンク１１を大きくしたとしても、冷媒配管８が当接することがなくなり、本体サイズをコンパクトに維持しつつ、貯湯タンクを極力大きくすることが可能となり、湯切れ耐力の向上を図り、使用性に優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００７９】
加えて、貯湯タンク１１には高圧縮性断熱材である真空断熱材４４を巻き付け、この高圧縮性断熱材である真空断熱材４４と突出部４６は全周空隙を設けており、輸送時、設置時等に機器に横方向の荷重がかかった際にも、タンクの移動量を最小限に抑えることができることで外装に打痕や傷の発生を抑えることが可能となるとともに、突出部４６と貯湯タンク１１との間に断熱材を介在させた構成としてあるため、輸送時、設置時等に機器に横方向の荷重がかかった際にも、この断熱材が緩衝材としての役割を有することでより外装に打痕や傷の発生を抑えることが可能となり、品質、施工性に優れたヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、冷媒として炭酸ガスを用いたヒートポンプ給湯機としている。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。
【００８１】
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。
【００８２】
本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機４と、空気−冷媒熱交換器７と、放熱器５と、圧手段６を接続した冷媒サイクル２と、放熱器５と熱交換を行う水−冷媒熱交換器１０と接続され、水−冷媒熱交換器１０で加熱された温水を貯湯する貯湯タンク１１とを一体の本体ユニット１に収納し、この本体ユニット１の貯湯タンク１１の後方の筐体に後方への
突出部４６を備え、この突出部４６に空気−冷媒熱交換器７に接続された空気−冷媒熱交入口管４２と、圧縮機４とつながっており、空気−冷媒熱交換器７で熱交換された冷媒を圧縮機４へ送るための、空気−冷媒熱交出口管４３を収納した構成としおり、冷媒サイクルと給湯サイクルを一つの本体ユニット内に納めた一体型のヒートポンプ給湯機において、そのコンパクト性を維持しつつ、貯湯タンクの容量拡大とヒートポンプ能力の向上、及び低騒音化を実現し、湯切れ耐力の向上を図り、使用性に優れたヒートポンプ給湯機とすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上のように、本発明は、ヒートポンプサイクルで温水を生成して給湯するヒートポンプ給湯機に適用され、例えば、家庭用の瞬間湯沸し器や、業務用の給湯装置などに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【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】同ヒートポンプ給湯機の上面内観図
【図３】同ヒートポンプ給湯機の正面内観図
【図４】同ヒートポンプ給湯機の側面外観図
【図５】同ヒートポンプ給湯機の上面外観図
【図６】同ヒートポンプ給湯機の背面隙間と能力変化との関係図
【図７】従来のヒートポンプ給湯機の回路構成図
【図８】従来のヒートポンプ給湯機の他の回路構成図
【図９】従来のヒートポンプ給湯機の正面内観図
【符号の説明】
【００８５】
１  本体ユニット（筐体外装）
２  冷媒サイクル
３  給湯サイクル
４  圧縮機
５  放熱器
６  減圧手段（電動膨張弁）
７  空気−冷媒熱交換器
８  冷媒回路
９  送風ファン
１０  水−冷媒熱交換器
１１  貯湯タンク
１２  入水管
１３ａ  蛇口（給湯端末）
１３ｂ  シャワー（給湯端末）
１４  給湯管
４２  空気−冷媒熱交入口管
４３  空気−冷媒熱交出口管
４４  真空断熱材
４５  給湯回路
４６  突出部
４７  防音材
【図１】
2007155257.tif 000003
【図２】
2007155257.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007155257.tif 000006
【図５】
2007155257.tif 000007
【図６】
2007155257.tif 000008
【図７】
2007155257.tif 000009
【図８】
2007155257.tif 000010
【図９】
2007155257.tif 000011