(57)【要約】【課題】コストの増大を抑制しつつ、給湯装置の効率向上を図る。【解決手段】空気熱交換器（21）、圧縮機（22）及び膨張弁（24）（膨張機構）を収容する第１ケーシング（61）を設ける。水熱交換器（23）を収容する第２ケーシング（51）を設ける。第１ケーシング（61）と第２ケーシング（51）の間で、圧縮機（22）と水熱交換器（23）との間の冷媒流路を形成するガス配管（25）と、第１ケーシング（61）と第２ケーシング（51）の間で、水熱交換器（23）と膨張弁（24）との間の冷媒流路を形成する液配管（26）を設け、ガス配管（25）のみを断熱材（70）で覆う。【選択図】図１
2016038157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と冷媒の熱交換を行う空気熱交換器（21）、圧縮機（22）、上記冷媒と水との熱交換を行う水熱交換器（23）、及び膨張機構（24）が接続された冷媒回路（20）と、
上記水熱交換器（23）によって加熱された水を蓄える貯湯タンク（30）と、
上記空気熱交換器（21）、上記圧縮機（22）及び上記膨張機構（24）を収容する第１ケーシング（61）と、
上記水熱交換器（23）を収容する第２ケーシング（51）と、
上記第１ケーシング（61）と上記第２ケーシング（51）の間に設けられて、上記圧縮機（22）と上記水熱交換器（23）との間の冷媒流路を形成するガス配管（25）と、
上記第１ケーシング（61）と上記第２ケーシング（51）の間に設けられて、上記水熱交換器（23）と上記膨張機構（24）との間の冷媒流路を形成する液配管（26）と、
を備え、
上記ガス配管（25）及び上記液配管（26）のうち、上記ガス配管（25）のみが断熱材（70）によって覆われていることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
空気と冷媒の熱交換を行う空気熱交換器（21）、圧縮機（22）、上記冷媒と水との熱交換を行う水熱交換器（23）、及び膨張機構（24）が接続された冷媒回路（20）と、
上記水熱交換器（23）によって加熱された水を蓄える貯湯タンク（30）と、
上記空気熱交換器（21）、上記圧縮機（22）及び上記膨張機構（24）を収容する第１ケーシング（61）と、
上記水熱交換器（23）を収容する第２ケーシング（51）と、
上記第１ケーシング（61）と上記第２ケーシング（51）の間に設けられて、上記圧縮機（22）と上記水熱交換器（23）との間の冷媒流路を形成するガス配管（25）と、
上記第１ケーシング（61）と上記第２ケーシング（51）の間に設けられて、上記水熱交換器（23）と上記膨張機構（24）との間の冷媒流路を形成する液配管（26）と、
上記ガス配管（25）を覆うガス配管カバー（70）と、
上記液配管（26）を覆う液配管カバー（71）と、
を備え、
上記液配管カバー（71）は、上記ガス配管カバー（70）よりも断熱性が小さいことを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記液配管（26）は、上記ガス配管（25）よりも長いことを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるヒートポンプを用いた給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給湯装置の中には、いわゆるヒートポンプを用いて水を加熱するものがある（例えば特許文献１を参照）。この文献の給湯装置は、空気と冷媒の熱交換を行う熱交換器（空気熱交換器）、圧縮機、冷媒と水との熱交換を行う熱交換器（水熱交換器）、及び膨張機構が接続された冷媒回路を備えている。そして、水熱交換器から流出して膨張機構に流入する液冷媒と、空気熱交換器から流出して圧縮機に流入するガス冷媒との熱交換を行う液ガス熱交換器を更に設けることによって、膨張機構の能力の低下を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７１２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の例では、液冷媒の温度を下げるために、専用の熱交換器を設けているので、給湯装置のコストは増大しがちである。
【０００５】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、コストの増大を抑制しつつ、給湯装置の効率向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
空気と冷媒の熱交換を行う空気熱交換器（21）、圧縮機（22）、上記冷媒と水との熱交換を行う水熱交換器（23）、及び膨張弁（24）が接続された冷媒回路（20）と、
上記水熱交換器（23）によって加熱された水を蓄える貯湯タンク（30）と、
上記空気熱交換器（21）、上記圧縮機（22）及び上記膨張弁（24）を収容する第１ケーシング（61）と、
上記水熱交換器（23）を収容する第２ケーシング（51）と、
上記第１ケーシング（61）と上記第２ケーシング（51）の間に設けられて、上記圧縮機（22）と上記水熱交換器（23）との間の冷媒流路を形成するガス配管（25）と、
上記第１ケーシング（61）と上記第２ケーシング（51）の間に設けられて、上記水熱交換器（23）と上記膨張弁（24）との間の冷媒流路を形成する液配管（26）と、
を備え、
上記ガス配管（25）及び上記液配管（26）のうち、上記ガス配管（25）のみが断熱材（70）によって覆われていることを特徴とする。
【０００７】
この構成では、液配管（26）を通過する液冷媒は、液配管（26）を介して室外空気に放熱する。
【０００８】
また、第２の発明は、
空気と冷媒の熱交換を行う空気熱交換器（21）、圧縮機（22）、上記冷媒と水との熱交換を行う水熱交換器（23）、及び膨張弁（24）が接続された冷媒回路（20）と、
上記水熱交換器（23）によって加熱された水を蓄える貯湯タンク（30）と、
上記空気熱交換器（21）、上記圧縮機（22）及び上記膨張弁（24）を収容する第１ケーシング（61）と、
上記水熱交換器（23）を収容する第２ケーシング（51）と、
上記第１ケーシング（61）と上記第２ケーシング（51）の間に設けられて、上記圧縮機（22）と上記水熱交換器（23）との間の冷媒流路を形成するガス配管（25）と、
上記第１ケーシング（61）と上記第２ケーシング（51）の間に設けられて、上記水熱交換器（23）と上記膨張弁（24）との間の冷媒流路を形成する液配管（26）と、
上記ガス配管（25）を覆うガス配管カバー（70）と、
上記液配管（26）を覆う液配管カバー（71）と、
を備え、
上記液配管カバー（71）は、上記ガス配管カバー（70）よりも断熱性が小さいことを特徴とする。
【０００９】
この構成では、液配管（26）を通過する液冷媒は、液配管（26）及び液配管カバー（71）を介して空気に放熱する。
【００１０】
また、第３の発明は、
第１又は第２の発明において、
上記液配管（26）は、上記ガス配管（25）よりも長いことを特徴とする。
【００１１】
この構成では、液配管（26）を通過する液冷媒をより効率よく放熱させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明や第２の発明によれば、コストの増大を抑制しつつ、給湯装置の効率向上を図ることが可能になる。
【００１３】
また、第３の発明によれば、より効果的に給湯装置の効率向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態１の給湯装置の構成を示す。
【図２】図２は、実施形態２の給湯装置の構成を示す。
【図３】図３は、実施形態３の給湯装置の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、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、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１６】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１の給湯装置（10）の構成を示す。同図に示すように、給湯装置（10）は、貯湯ユニット（50）と熱源ユニット（60）とを備え、貯湯タンク（30）と後述の水循環路（40）が貯湯ユニット（50）に配置されるとともに、冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）の構成要素（後述）が熱源ユニット（60）と貯湯ユニット（50）とに分散して配置されている。
【００１７】
〈冷媒回路〉
冷媒回路（20）は、空気熱交換器（21）、圧縮機（22）、水熱交換器（23）、及び膨張弁（24）がこの順で接続されている。冷媒回路（20）は、冷媒が充填された閉回路である。この例では、冷媒としてＨＦＣを採用している。なお、図１では、冷媒回路（20）における冷媒の流れの向きを矢印で示した。
【００１８】
圧縮機（22）は、上記冷媒を圧縮する。圧縮機（22）は、吐出ポートが水熱交換器（23）に接続され、吸入ポートが空気熱交換器（21）に接続されている。圧縮機（22）には、種々の形式の圧縮機を採用できる。圧縮機（22）の一例としては、スクロール型圧縮機やロータリ型圧縮機が挙げられる。
【００１９】
空気熱交換器（21）は、室外ファン（図示は省略）によって供給された室外空気と冷媒とを熱交換させる。この例では、空気熱交換器（21）は、クロスフィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。また、膨張弁（24）は、本発明の膨張機構の一例であり、この例では、開度が可変の、いわゆる電子膨張弁である。膨張弁（24）は、空気熱交換器（21）と配管で接続されている。
【００２０】
水熱交換器（23）は、冷媒の入り口、冷媒の出口、水の入り口、及び水の出口を有し、後述する水循環路（40）から送られてきた水と、冷媒とを熱交換させる。水熱交換器（23）は、例えばプレート式熱交換器によって構成する。
【００２１】
〈貯湯タンク〉
貯湯タンク（30）は、水を貯留するための円筒状の密閉容器である。この貯湯タンク（30）は、底部に給水口（31）と取水口（32）が形成され、上部に出湯口（33）と入湯口（34）が形成されている。
【００２２】
貯湯タンク（30）の給水口（31）には、市水を貯湯タンク（30）に供給するための給水管（35）が接続されている。また、貯湯タンク（30）の出湯口（33）には、貯湯タンク（30）の上部に溜まった高温の温水を取り出すための給湯管（36）が接続されている。また、貯湯タンク（30）は、水循環路（40）に接続されている。
【００２３】
〈水循環路〉
水循環路（40）は、貯湯ユニット（50）に設けられた水(湯)の流路であり、流路の途中にはポンプ（41）と水熱交換器（23）が接続されている。より具体的には、貯湯タンク（30）の取水口（32）と、ポンプ（41）の吸入ポートが配管で接続され、ポンプ（41）の吐出ポートが水熱交換器（23）の水入り口に配管で接続されている。また、水熱交換器（23）の水出口は、貯湯タンク（30）の入湯口（34）に接続されている。それにより、水循環路（40）では、貯湯タンク（30）の底部の水が、取水口（32）からポンプ（41）によって水熱交換器（23）へ送られた後、水熱交換器（23）から流出した水が貯湯タンク（30）の上部の入湯口（34）へ戻される。図１では、水循環路（40）における水（湯）の流れの向きを矢印で示した。
【００２４】
〈各機器の配置〉
給湯装置（10）では、空気熱交換器（21）、圧縮機（22）、及び膨張弁（24）は、熱源ユニット（60）のケーシング（61）に収容されている。また、貯湯タンク（30）と水熱交換器（23）とは、貯湯ユニット（50）のケーシング（51）に収容されている。熱源ユニット（60）のケーシング（61）は、本発明の第１ケーシングの一例であり、貯湯ユニット（50）のケーシング（51）は、本発明の第２ケーシングの一例である。なお、一般的な、給湯装置では、熱源ユニット内に水熱交換器も収容される場合が多い。
【００２５】
また、給湯装置（10）では、熱源ユニット（60）のケーシング（61）と、貯湯ユニット（50）のケーシング（51）との間は、ガス配管（25）及び液配管（26）の２つの配管（例えば銅管）で互いに結ばれている。
【００２６】
より詳しくは、熱源ユニット（60）のケーシング（61）には、ガス側封止弁（27）と液側封止弁（28）が取り付けられている。このガス側封止弁（27）は、配管を介して圧縮機（22）の吐出ポートに接続され、液側封止弁（28）は、配管を介して膨張弁（24）に接続されている。そして、ガス配管（25）は、一端がガス側封止弁（27）に接続され、他端が管継手を介して水熱交換器（23）の冷媒入り口に接続されている。また、液配管（26）は、一端が液側封止弁（28）に接続され、他端が管継手を介して水熱交換器（23）の冷媒出口に接続されている。
【００２７】
すなわち、ガス配管（25）は、ケーシング（61）とケーシング（51）の間に設けられて、圧縮機（22）と水熱交換器（23）との間の冷媒流路を形成する。また、液配管（26）は、ケーシング（61）とケーシング（51）の間に設けられて、水熱交換器（23）と膨張弁（24）との間の冷媒流路を形成する。
【００２８】
ガス配管（25）及び液配管（26）は、給湯装置（10）の設置時に、作業者が設置現場で取り付ける。なお、ガス配管（25）や液配管（26）の長さは、給湯装置（10）の設置場所等の諸条件にもよるが、１．５ｍから２０ｍの範囲となる場合が多いと考えられる。
【００２９】
そして、本実施形態では、ガス配管（25）は、断熱性を有したガス配管カバー（70）、すなわち断熱材によって覆われている。このガス配管カバー（70）は本発明の断熱材の一例である。一方、液配管（26）は、断熱材が設けられておらず、液配管（26）の外周面は、室外空気に接触する。
【００３０】
〈給湯装置の動作〉
給湯装置（10）において、貯湯タンク（30）の水の加熱を行うには、圧縮機（22）及びポンプ（41）を稼働させる。そうすると、水循環路（40）では、ポンプ（41）によって、貯湯タンク（30）の底部の水が水熱交換器（23）に送られる。
【００３１】
一方、冷媒回路（20）では、圧縮機（22）が、吸入した冷媒を圧縮して、高圧のガス冷媒を吐出する。ガス冷媒は、ガス配管（25）等を介して水熱交換器（23）に送られる。そして、水熱交換器（23）では、ガス配管（25）を介して送られてきたガス冷媒と、貯湯タンク（30）から送られてきた水とが熱交換する。すなわち、水熱交換器（23）において水が加熱される。水熱交換器（23）において加熱された水は、入湯口（34）から貯湯タンク（30）の上部に戻される。
【００３２】
水熱交換器（23）において水と熱交換した後の冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となっている。液冷媒は、液配管（26）等を介して膨張弁（24）に流入する。膨張弁（24）に流入した冷媒は減圧され、その後、空気熱交換器（21）で蒸発する。空気熱交換器（21）を出た冷媒は、再び圧縮機（22）に吸入される。このような動作を継続することで、貯湯タンク（30）には、高温の湯が貯留される。
【００３３】
ところで、本実施形態では、ガス配管（25）及び液配管（26）のうち、ガス配管（25）のみが断熱材によって覆われ、液配管（26）には、断熱材が設けられていない。そのため、液配管（26）を通過する液冷媒は、液配管（26）を介して室外空気に放熱し、その結果、膨張弁（24）の入り口における冷媒の温度が低下する。すなわち、空気熱交換器（21）（蒸発器）に送られる液冷媒の過冷却度が大きくなる。このように冷媒の温度が低下すると、空気熱交換器（21）の冷媒入り口におけるエンタルピーが低下し、空気熱交換器（21）における冷媒の乾き度が低下する。冷媒の乾き度の低下により、空気熱交換器（21）では、熱伝達率が向上し、熱交換の効率が改善する。また、液冷媒の過冷却度が大きくなると、配管内でのフラッシュガスの発生を防止できるので、膨張弁（24）の能力低下を防止できる。なお、ガス配管（25）は、断熱性を有したガス配管カバー（70）で覆われているので、ガス配管（25）におけるガス冷媒の放熱は抑制される。
【００３４】
〈本実施形態における効果〉
以上のように本実施形態の給湯装置（10）では、液冷媒の過冷却度を大きくするために、熱交換器などを別途設ける必要がない。したがって、本実施形態によれば、コストの増大を抑えつつ、給湯装置の効率向上を図ることが可能になる。
【００３５】
《発明の実施形態２》
図２は、実施形態２の給湯装置（10）の構成を示す。本実施形態では、ガス配管（25）を覆うガス配管カバー（70）とともに、液配管（26）を覆う液配管カバー（71）が設けられている。ただし、液配管カバー（71）の断熱性は、ガス配管カバー（70）の断熱性よりも小さい。そのため、本実施形態でも、液配管（26）を通過する液冷媒は、液配管（26）及び液配管カバー（71）を介して空気に放熱する。したがって、本実施形態でも、液冷媒の過冷却度を高めることができる。
【００３６】
本実施形態では、液配管カバー（71）を設けたことにより若干のコストアップはあり得るが、従来例のように熱交換器を用いて液冷媒の過冷却度を高めるものと比べると、無視しうる程度のコストアップである。したがって、本実施形態でも、コストの増大を抑えつつ、給湯装置の効率向上を図ることが可能になる。また、液配管カバー（71）が設けられたことにより、液配管（26）の保護（腐食や損傷などの防止）が容易になる。
【００３７】
《発明の実施形態３》
図３は、実施形態３の給湯装置（10）の構成を示す。本実施形態では、液配管（26）の長さが、ガス配管（25）よりも長い点に特徴がある。また、本実施形態でも、ガス配管（25）及び液配管（26）のうち、ガス配管（25）のみが、断熱性を有したガス配管カバー（70）によって覆われており、液配管（26）には、断熱材が設けられていない。したがって、本実施形態でも、液配管（26）を通過する液冷媒は、液配管（26）を介して空気に放熱することができる。
【００３８】
しかも、液配管（26）をガス配管（25）よりも長くしてあるので、液配管（26）において、液冷媒の温度をより効果的に低下させることが可能になる。このように液配管（26）を長くしたことにより、若干のコストアップはあり得るが、従来例のように熱交換器を用いて液冷媒の過冷却度を高めるものと比べると、無視しうる程度のコストアップである。すなわち、本実施形態でも、コストの増大を抑えつつ、給湯装置の効率向上を図ることが可能になる。
【００３９】
なお、本実施形態でも実施形態２と同様に、液配管（26）に液配管カバー（71）を設けることは可能である。この場合も液配管カバー（71）の断熱性は、ガス配管カバー（70）の断熱性よりも小さくする。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、いわゆるヒートポンプを用いた給湯装置として有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      給湯装置
２０      冷媒回路
２１      空気熱交換器
２２      圧縮機
２３      水熱交換器
２４      膨張弁（膨張機構）
２５      ガス配管
２６      液配管
３０      貯湯タンク
５１      ケーシング（第２ケーシング）
６１      ケーシング（第１ケーシング）
７０      ガス配管カバー（断熱材）
７１      液配管カバー
【図１】
2016038157.tif 000003
【図２】
2016038157.tif 000004
【図３】
2016038157.tif 000005