(57)【要約】【課題】本発明の課題は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができるヒートポンプ式給湯装置を提供することにある。【解決手段】ヒートポンプ給湯装置１は、貯湯タンク７１ａ，７１ｂ、ヒートポンプ１０ａ，１０ｂ、および電装品２７を備える。ヒートポンプは、貯湯タンクの上方または下方に配置される。電装品は、貯湯タンクとヒートポンプとの上下間に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンク（７１ａ，７１ｂ）と、
前記貯湯タンクの上方または下方に配置されるヒートポンプ（１０ａ，１０ｂ）と、
前記貯湯タンクと前記ヒートポンプとの間に配置される電装品（２７）と、
を備える、ヒートポンプ給湯装置（１）。
【請求項２】
前記ヒートポンプには、圧縮機（３１ａ，３１ｂ）が設けられ、
前記電装品は、前記貯湯タンクと前記圧縮機との間に配置される、
請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
第１貯湯タンク（７１ｂ）と、
第１貯湯タンクの上方に配置される第２貯湯タンク（７１ａ）と、
前記第１貯湯タンクと前記第２貯湯タンクとの間に配置される電装品（２７）と、
を備える、ヒートポンプ給湯装置（２）。
【請求項４】
第１ヒートポンプ（１０ｂ）と、
第１ヒートポンプの上方に配置される第２ヒートポンプ（１０ａ）と、
前記第１ヒートポンプと前記第２ヒートポンプとの間に配置される電装品（２７）と、
を備える、ヒートポンプ給湯装置（３）。
【請求項５】
前記第１ヒートポンプには、第１圧縮機（３１ｂ）が設けられ、
前記第２ヒートポンプには、第２圧縮機（３１ａ）が設けられ、
前記電装品は、前記第１圧縮機と前記第２圧縮機との間に配置される、
請求項４に記載のヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去に「ヒートポンプ式給湯装置において、送風機の取付板の上に熱交換器との緩衝を避けて電装品を配設する」という発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１７２３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このようなヒートポンプ式給湯装置を寒冷地に設置すると、電装品が凍結してしまうという不具合が生じるおそれがある。
本発明の課題は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができるヒートポンプ式給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１発明に係るヒートポンプ給湯装置は、貯湯タンク、ヒートポンプ、および電装品を備える。ヒートポンプは、貯湯タンクの上方または下方に配置される。電装品は、貯湯タンクとヒートポンプとの間に配置される。なお、ここにいう「電装品」とは、ヒートポンプに搭載される圧縮機や、膨張弁、冷媒制御用電磁弁、ファン等、およびヒートポンプ又は貯湯タンクに搭載される水ポンプや水路制御用電磁弁などの制御に必要な電子部品群や、電子回路、電線、ハーネスなどである。
このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、貯湯タンクとヒートポンプとの間に配置される。このため、このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、貯湯タンクから放出される熱およびヒートポンプからの廃熱を利用することにより暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
【０００５】
第２発明に係るヒートポンプ給湯装置は、第１発明に係るヒートポンプ給湯装置であって、ヒートポンプには、圧縮機が設けられる。また、電装品は、貯湯タンクと圧縮機との間に配置される。
このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、貯湯タンクと圧縮機との間に配置される。のため、このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、貯湯タンクから放出される熱および圧縮機からの廃熱の利用によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
【０００６】
第３発明に係るヒートポンプ給湯装置は、第１貯湯タンク、第２貯湯タンク、および電装品を備える。第２貯湯タンクは、第１貯湯タンクの上方に配置される。電装品は、第１貯湯タンクと第２貯湯タンクとの間に配置される。
このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、第１貯湯タンクと第２貯湯タンクとの間に配置される。このため、このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、上下の貯湯タンクから放出される熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
【０００７】
第４発明に係るヒートポンプ給湯装置は、第１ヒートポンプ、第２ヒートポンプ、電装品を備える。第２ヒートポンプは、第１ヒートポンプの上方に配置される。電装品は、第１ヒートポンプと第２ヒートポンプとの間に配置される。
このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、第１ヒートポンプと第２ヒートポンプとの間に配置される。このため、このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、上下のヒートポンプからの廃熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
【０００８】
第５発明に係るヒートポンプ給湯装置は、第４発明に係るヒートポンプ給湯装置であって、第１ヒートポンプには、第１圧縮機が設けられる。また、第２ヒートポンプには、第２圧縮機が設けられる。そして、電装品は、第１圧縮機と第２圧縮機との間に配置される。
【０００９】
このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、第１圧縮機と第２圧縮機との間に配置される。このため、このヒートポンプ給湯装置では、電装品が、上下の圧縮機からの廃熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明に係るヒートポンプ給湯装置では、電装品が、貯湯タンクから放出される熱およびヒートポンプからの廃熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
第２発明に係るヒートポンプ給湯装置では、電装品が、貯湯タンクから放出される熱および圧縮機からの廃熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
【００１１】
第３発明に係るヒートポンプ給湯装置では、電装品が、上下の貯湯タンクから放出される熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
第４発明に係るヒートポンプ給湯装置では、電装品が、上下のヒートポンプからの廃熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
【００１２】
第５発明に係るヒートポンプ給湯装置では、電装品が、上下の圧縮機からの廃熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、寒冷地に設置されても電装品の凍結を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
ここでは、図１および図２を用いて本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ給湯装置１について説明する。
〔ヒートポンプ給湯装置の構成〕
本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１は、図１および図２に示されるように、主に、２つの冷媒回路１０ａ，１０ｂ、２つの冷媒回路１０ａ，１０ｂそれぞれに接続される２つの給湯回路７９ａ，７９ｂ、ならびに冷媒回路１０ａ，１０ｂおよび給湯回路７９ａ，７９ｂを収容するケーシング５から構成される。なお、以下、符号１０ａで示される冷媒回路を第１冷媒回路と称し、符号１０ｂで示される冷媒回路を第２冷媒回路と称する。また、以下、符号７９ａで示されるよう給湯回路を第１給湯回路と称し、符号７９ｂで示される給湯回路を第２給湯回路と称する。
【００１４】
以下、冷媒回路１０ａ，１０ｂ、給湯回路７９ａ，７９ｂについてそれぞれ詳述する。
（１）冷媒回路
本実施の形態において第１冷媒回路１０ａと第２冷媒回路１０ｂとは同一の構成であるので、ここでは、両冷媒回路１０ａ，１０ｂをまとめて説明する。
冷媒回路１０ａ，１０ｂは、図１に示されるように、主に、圧縮機１１ａ，１１ｂ、水熱交換器１２ａ，１２ｂ、電子膨張弁１３ａ，１３ｂ、空気熱交換器１４ａ，１４ｂ、各機器１１ａ〜１４ａ，１１ｂ〜１４ｂを接続する接続用冷媒配管１５ａ〜１８ａ，１５ｂ〜１８ｂ、およびファン２０ａ，２０ｂから構成される。なお、これらの冷媒回路１０ａ，１０ｂには冷媒としてＣＯ2（二酸化炭素）が封入されており、これらの冷媒回路１９ａ，１９ｂでは高圧側でＣＯ2が超臨界圧力となるようにコントロールされる。
【００１５】
圧縮機１１ａ，１１ｂは、インバータ制御される圧縮機であって、吐出側が第１接続用冷媒配管１８ａ，１８ｂを介して水熱交換器１２ａ，１２ｂの伝熱管（後述）の入口側に接続され、吸入側が第２接続用冷媒配管１７ａ，１７ｂを介して空気熱交換器１４ａ，１４ｂの出口側に接続されている。
水熱交換器１２ａ，１２ｂは、主に、水ジャケット（図示せず）と、水ジャケット内に配置される複数回折り返された伝熱管（図示せず）とを備えている。そして、水ジャケットは、入口側が第１水配管７４ａ，７４ｂに接続され、出口側が第２水配管７３ａ，７３ｂに接続されている。また、伝熱管は、入口側が第１接続用冷媒配管１８ａ，１８ｂを介して圧縮機１１ａ，１１ｂの吐出側に接続され、出口側が第３接続用冷媒配管１５ａ，１５ｂを介して電子膨張弁１３ａ，１３ｂの入口側に接続されている。そして、この水熱交換器１２ａ，１２ｂでは、第１水配管７４ａ，７４ｂから水ジャケットに流入する水または温水が、圧縮機１１ａ，１１ｂから第１接続用冷媒配管１８ａ，１８ｂを通って伝熱管に流入する高温の超臨界冷媒と熱交換して高温の温水（湯）となると同時に伝熱管に流れる超臨界冷媒が冷却される。そして、超臨界冷媒との熱交換を終えた高温の温水（湯）は、その後、第２水配管７３ａ，７３ｂに流入する。
【００１６】
電子膨張弁１３ａ，１３ｂは、水熱交換器１２ａ，１２ｂの伝熱管から流出する冷媒を減圧するための弁であって、入口側が第３接続用冷媒配管１５ａ，１５ｂを介して水熱交換器１２ａ，１２ｂの出口側に接続され、出口側が第４接続用冷媒配管１６ａ，１６ｂを介して空気熱交換器１４ａ，１４ｂの入口側に接続されている。
空気熱交換器１４ａ，１４ｂは、クロスフィン・アンド・チューブ式の熱交換器であって、入口側が第４接続用冷媒配管１６ａ，１６ｂを介して電子膨張弁１３ａ，１３ｂの出口側に接続され、出口側が第２接続用冷媒配管１７ａ，１７ｂを介して圧縮機１１ａ，１１ｂの吸入側に接続されている。そして、この空気熱交換器１４ａ，１４ｂでは、電子膨張弁１３ａ，１３ｂにより減圧された超臨界冷媒がファン２０ａ，２０ｂにより送風される空気と熱交換してガス冷媒となると同時にその空気が冷却される。なお、ファン２０ａ，２０ｂは、図１に示されるように、主に、羽根車２１ａ，２１ｂとファンモータ２２ａ，２２ｂとから構成されており、羽根車２１ａ，２１ｂがファンモータ２２ａ，２２ｂにより回転駆動されることにより送風機能を発揮する。
【００１７】
なお、図２に示されるように、圧縮機１１ａ，１１ｂのモータ、ファンモータ２２ａ，２２ｂ、電子膨張弁１３ａ，１３ｂ、および水ポンプ７２ａ，７２ｂ（後述）のモータ等を制御するための電装品２７がケーシング５の中央付近に配置されている。なお、この電装品２７は、主に、圧縮機３１ａ，３１ｂのモータ、ファンモータ２２ａ，２２ｂ、および水ポンプ７２ａ，７２ｂのモータの回転数を制御したり電子膨張弁１３ａ，１３ｂの開度を制御したりする。
【００１８】
（２）給湯回路
本実施の形態において第１給湯回路７９ａと第２給湯回路７９ｂとは同一の構成であるので、ここでは、両給湯回路７９ａ，７９ｂをまとめて説明する。
給湯回路７９ａ，７９ｂは、図１に示されるように、主に、貯湯タンク７１ａ，７１ｂ、水ポンプ７２ａ，７２ｂ、および複数の水配管７３ａ〜７６ａ，７３ｂ〜７６ｂから構成されている。
【００１９】
貯湯タンク７１ａ，７１ｂは、貯湯タンク７１ａ，７１ｂ内に貯蔵される水または温水を水熱交換器１２ａ，１２ｂの水ジャケットに供給するための第１水配管７４ａ，７４ｂに接続されていると共に、水熱交換器１２ａ，１２ｂの水ジャケットから流出される高温の温水あるいは湯を貯湯タンク７１ａ，７１ｂに戻すための第２水配管７３ａ，７３ｂと接続されている。なお、ここで、第１水配管７４ａ，７４ｂは貯湯タンク７１ａ，７１ｂの下部から延びており、第２水配管７３ａ，７３ｂは貯湯タンク７１ａ，７１ｂの上部から延びている。また、この貯湯タンク７１ａ，７１ｂは、外部からの水を貯湯タンク７１ａ，７１ｂに供給するための給水配管７５ａ，７５ｂに接続されると共に、住戸に高温の温水または湯を供給するための給湯配管７６ａ，７６ｂに接続されている。なお、ここで、給水配管７５ａ，７５ｂは貯湯タンク７１ａ，７１ｂの上部から延びており、給湯配管７６ａ，７６ｂは貯湯タンク５１の中央部付近から延びている。また、この貯湯タンク７１ａ，７１ｂには内部に図示しない温度センサが挿入されており、温度センサの信号値が所定の閾値（設定湯温）を下回ると、圧縮機１１ａ，１１ｂおよび水ポンプ７２ａ，７２ｂが運転されるようになっている。
水ポンプ７２ａ，７２ｂは、第１水配管７４ａ，７４ｂに設けられており、貯湯タンク７１ａ，７１ｂに貯蔵されている水あるいは温水を水熱交換器１２ａ，１２ｂの水ジャケットに供給する駆動源となる。
【００２０】
〔ヒートポンプ給湯装置内における部品の配置〕
このヒートポンプ給湯装置１では、図２に示されるように、貯湯タンク７１ａ，７１ｂがケーシング５の下部に、電装品２７がケーシング５の中央に、冷媒回路１０ａ，１０ｂが上部に配置される。つまり、このヒートポンプ給湯装置１では、電装品２７が、冷媒回路１０ａ，１０ｂ、特に圧縮機１１ａ，１１ｂと貯湯タンク７１ａ，７１ｂとに上下に挟まれる構造になっている。
【００２１】
〔ヒートポンプ給湯装置の運転〕
圧縮機３１ａ，３１ｂが運転を開始し出すと、ガス冷媒が、圧縮機３１ａ，３１ｂに吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１接続用冷媒配管１８ａ，１８ｂを通って水熱交換器１２ａ，１２ｂの伝熱管に送られ、水熱交換器１２ａ，１２ｂの水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。つまり、このとき、水熱交換器１２ａ，１２ｂの伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）は、水ポンプ７２ａ，７２ｂにより貯湯タンク７１ａ，７１ｂに送られる。そして、貯湯タンク７１ａ，７１ｂに送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達しない場合は、更にその温水（湯）が水ポンプ７２ａ，７２ｂにより水熱交換器１２ａ，１２ｂに送られることになる。逆に、貯湯タンク７１ａ，７１ｂに送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達した場合は、圧縮機３１ａ，３１ｂおよび水ポンプ７２ａ，７２ｂが停止させられることになる。
【００２２】
そして、冷却された超臨界冷媒が、第３接続用冷媒配管１５ａ，１５ｂを通って電子膨張弁１３ａ，１３ｂに送られ、減圧された後に第４接続用冷媒配管１６ａ，１６ｂを通って空気熱交換器１４ａ，１４ｂに供給され、ファン２０ａ，２０ｂから送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となる。
そして、空気熱交換器１４ａ，１４ｂから流出したガス冷媒が、第２接続用冷媒配管１７ａ，１７ｂを通って、再び、圧縮機３１ａ，３１ｂに吸入される。
このようにして、貯湯タンク７１ａ，７１ｂ内の水の沸き上げ運転が行われる。
なお、本実施の形態では、圧縮機３１ａ，３１ｂのいずれかが停止しているような状態があってもかまわない。
【００２３】
〔ヒートポンプ給湯装置の特徴〕
本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、電装品２７が、貯湯タンク７１ａ，７１ｂと冷媒回路１０ａ，１０ｂ、特に圧縮機１１ａ，１１ｂとの間に配置される。このため、このヒートポンプ給湯装置１では、電装品２７の下部に位置する圧縮機１１ａ，１１ｂからの廃熱が上昇して電装品２７が暖められる（熱は下から上に上昇する）。したがって、このヒートポンプ給湯装置１は、寒冷地に設置されても電装品２７の凍結を抑制することができる。
【００２４】
〔変形例〕
（Ａ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、電装品２７の上に冷媒回路１０ａ，１０ｂが配置され、電装品２７の下に貯湯タンク７１ａ，７１ｂが配置されたが、これに代えて、図３に示されるヒートポンプ給湯装置１Ａのように、電装品２７の下に冷媒回路１０ａ，１０ｂが配置され、電装品２７の上に貯湯タンク７１ａ，７１ｂが配置されてもかまわない。
【００２５】
（Ｂ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、インバータ制御される圧縮機１１ａ，１１ｂが採用されたが、これに代えて、定速運転される圧縮機を採用してもかまわない。
（Ｃ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、空気熱交換器１３ａ，１３ｂとしてクロスフィン・アンド・チューブ式の熱交換器が採用されたが、これに代えて、代替用の空気冷媒の熱交換器が空気熱交換器１３ａ，１３ｂとして採用されてもよい。
【００２６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係るヒートポンプ給湯装置２は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯装置１を冷媒回路１０ａ，１０ｂを含むヒートポンプユニット６と、第１給湯回路７９ａを含む第１貯湯タンクユニット７０ａと、第２給湯回路７９ｂを含む第２貯湯タンクユニット７０ｂとに分割したものである（図４参照）。
【００２７】
そして、このヒートポンプ給湯装置２では、図５に示されるように、ヒートポンプユニット６のケーシング１０６内において、電装品２７の上に第１冷媒回路１０ａが配置され、電装品２７の下に第２冷媒回路１０ｂが配置されている。つまり、このヒートポンプ給湯装置２では、電装品２７が、第１冷媒回路１０ａと第２冷媒回路１０ｂとに上下に挟まれる構造になっている。また、このヒートポンプ給湯装置２では、図５に示されるように、各貯湯タンク７１ａ，７１ｂがそれぞれのケーシング１７０ａ，１７０ｂに収容されており、第２貯湯タンクユニット７０ｂの上に第１貯湯タンクユニット７０ａが積まれるようになっている。
このため、このヒートポンプ給湯装置２では、電装品２７が、上下の圧縮機１１ａ，１１ｂからの廃熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置２は、寒冷地に設置されても電装品２７の凍結を抑制することができる。
【００２８】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るヒートポンプ給湯装置３は、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯装置１を第１冷媒回路１０ａを含む第１ヒートポンプユニット７ａと、第２冷媒回路１０ｂを含む第２ヒートポンプユニット７ｂと、給湯回路７９ａ，７９ｂを含む貯湯タンクユニット７０に分割したものである（図６参照）。
【００２９】
そして、このヒートポンプ給湯装置３では、図７に示されるように、貯湯タンクユニット７０のケーシング１７０内において、電装品２７の上に第１貯湯タンク７１ａが配置され、電装品２７の下に第２貯湯タンク７１ｂが配置されている。つまり、このヒートポンプ給湯装置３では、電装品２７が、第１貯湯タンク７１ａと第２貯湯タンク７１ｂとに上下に挟まれる構造になっている。また、このヒートポンプ給湯装置３では、図７に示されるように、各冷媒回路１０ａ，１０ｂがそれぞれのケーシング１０７ａ，１０７ｂに収容されており、第２ヒートポンプユニット７ｂの上に第１ヒートポンプユニット７ａが積まれるようになっている。
【００３０】
このため、このヒートポンプ給湯装置３では、電装品２７が、上下の貯湯タンク７１ａ，７１ｂから放出される熱によって暖められる。したがって、このヒートポンプ給湯装置３は、寒冷地に設置されても電装品２７の凍結を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置は、電装品の凍結を抑制することができるという特徴を有し、寒冷地向けの給湯装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の簡易構成図である。
【図２】第１実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の配置図である。
【図３】第１実施形態の変形例（Ａ）に係るヒートポンプ給湯装置の配置図である。
【図４】第２実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の簡易構成図である。
【図５】第２実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の配置図である。
【図６】第３実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の簡易構成図である。
【図７】第３実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の配置図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，２，３        ヒートポンプ給湯装置
１０ａ，１０ｂ      冷媒回路（ヒートポンプ）
２７                電装品
７１ａ，７１ｂ      貯湯タンク
【図１】
2007132542.tif 000003
【図２】
2007132542.tif 000004
【図３】
2007132542.tif 000005
【図４】
2007132542.tif 000006
【図５】
2007132542.tif 000007
【図６】
2007132542.tif 000008
【図７】
2007132542.tif 000009