(57)【要約】【課題】蒸発器の大幅なコスト低減が図れ、性能低下を最小限に抑えつつ、安価なヒートポンプ装置を提供すること。【解決手段】本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機１１、放熱器１２、減圧装置１３、大気より吸熱する蒸発器１４を冷媒配管によって環状に接続して構成された冷媒回路と、蒸発器１４の風下側に設けられたファン１９とを備え、蒸発器１４は伝熱管と、風上側１列と風下側１列の２列で構成されるプレートフィンとを有するフィンチューブ熱交換器で構成され、前記蒸発器を配設する基板から前記風下側１列の最下端までの高さを、前記蒸発器の風下側にある風下側抵抗物の高さ以上とすることを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、減圧装置、大気より吸熱する蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成された冷媒回路と、前記蒸発器の風下側に設けられたファンとを備え、前記蒸発器は伝熱管と、風上側１列と風下側１列の２列で構成されるプレートフィンとを有するフィンチューブ熱交換器で構成され、前記蒸発器を配設する基板から前記風下側１列の最下端までの高さを、前記蒸発器の風下側にある風下側抵抗物の高さ以上とすることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
風下側１列の最上端を、風上側１列の最上端より高さ方向において下方に位置させる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】
風下側１列に伝熱管を配しない伝熱管抜き部を設けないことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
圧縮機、放熱器、減圧装置、大気より吸熱する蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成された冷媒回路と、前記蒸発器の風下側に設けられたファンとを備え、前記蒸発器は伝熱管と、１列で構成されたプレートフィンとで構成されることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項５】
プレートフィンの幅を、伝熱管の外径の３．５倍以上とすることを特徴とする請求項４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、ヒートポンプ装置に関するものであり、特に、ヒートポンプ装置を構成する蒸発器の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、ヒートポンプ式給湯装置は図９に示すような圧縮機、放熱器１２、減圧装置１３、大気より吸熱する蒸発器１４を冷媒配管によって環状に接続して構成された冷媒回路と、蒸発器１４の風下側に設けられたファン１９とを備え、蒸発器１４は伝熱管とプレートフィンとを複数列有するフィンチューブ熱交換器で、複数列のうち、一方の列のプレートフィンの最下端を他の列の最下端より、高さ方向において上方に位置させるとともに、前記一方の列において蒸発器下部の伝熱管の段数を減じることで、蒸発器１４の下部の通風抵抗を減少させ、蒸発器を配設する基板２２から一方の列におけるプレートフィンの最下端までの高さが、基板２２から蒸発器の風下側抵抗物（放熱器１２）までの高さ以下となるよう構成されている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−１４７４４１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、上記のような伝熱管とプレートフィンとを複数列有するフィンチューブ熱交換器では蒸発器を配設する基板から前記一方の列におけるプレートフィンの最下端までの高さが、前記蒸発器の風下側抵抗物の高さ以下としていることで、風下側抵抗物に凝縮水がかかることを防止している一方で、蒸発器の大幅なコスト低減ができないという課題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蒸発器の大幅なコスト低減が図れ、性能低下を最小限に抑えつつ、安価な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】
上記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、放熱器、減圧装置、大気より吸熱する蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成された冷媒回路と、前記蒸発器の風下側に設けられたファンとを備え、前記蒸発器は伝熱管と、風上側１列と風下側１列の２列で構成されるプレートフィンとを有するフィンチューブ熱交換器で構成され、前記蒸発器を配設する基板から前記風下側１列の最下端までの高さを、前記蒸発器の風下側にある風下側抵抗物の高さ以上とすることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置、大気より吸熱する蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成された冷媒回路と、前記蒸発器の風下側に設けられたファンとを備え、前記蒸発器は伝熱管と、１列で構成されたプレートフィンとで構成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、蒸発器の大幅なコスト低減が図れ、性能低下を最小限に抑えつつ安価なヒートポンプ式給湯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置、大気より吸熱する蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成された冷媒回路と、前記蒸発器の風下側に設けられたファンとを備
え、前記蒸発器は伝熱管と、風上側１列と風下側１列の２列で構成されるプレートフィンとを有するフィンチューブ熱交換器で構成され、前記蒸発器を配設する基板から前記風下側１列の最下端までの高さを、前記蒸発器の風下側にある風下側抵抗物の高さ以上とすることにより、金属物で構成される蒸発器を削減するので、ヒートポンプ装置の性能における蒸発器単体性能の寄与率が約１０分の１である蒸発器のコスト低減が図れ、性能低下を最小限に抑えつつ安価なヒートポンプ式給湯装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明のヒートポンプ装置において、風下側１列の最上端を、風上側１列の最上端より高さ方向において下方に位置させることにより、さらなるコスト低減を図ることができ、性能低下を最小限に抑えつつ安価なヒートポンプ装置を提供することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に第１または第２の発明のヒートポンプ装置において、風下側１列に伝熱管を配しない伝熱管抜き部を設けないことにより、プレートフィンの面積を小さくすることができ、さらなる蒸発器のコスト低減が図れ、性能低下を最小限に抑えつつ安価なヒートポンプ式給湯装置を提供することができる。
【００１１】
第４の発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置、大気より吸熱する蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成された冷媒回路と、前記蒸発器の風下側に設けられたファンとを備え、前記蒸発器は伝熱管と、１列で構成されたプレートフィンとで構成されることにより、ヒートポンプ装置の性能における蒸発器単体性能の寄与率が約１０分の１である蒸発器の大幅なコスト低減が図れ、性能低下を抑えつつ安価なヒートポンプ装置を提供することができる。
【００１２】
第５の発明は、特に第４の発明のヒートポンプ式給湯装置において、プレートフィンの幅を伝熱管の外径の３．５倍以上とすることにより、蒸発器の１列化による能力ダウンを抑えることができ、性能低下を最小限に抑えつつ安価なヒートポンプ装置を提供することができる。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるであるヒートポンプ装置を使用したヒートポンプ式給湯装置の構成を示す図である。
【００１４】
図１に示すヒートポンプ式給湯装置において、圧縮機１１、給湯用熱交換器としての放熱器１２の冷媒流路１２ａ、減圧装置１３、蒸発器１４などからなる冷媒回路と、循環量が可変である給水ポンプ１７、放熱器１２の流体流路１２ｂ、および貯湯タンク１６などからなる流体回路とから構成されている。また、１９は蒸発器１４に外気を送風する送風ファン、２０は送風ファンを駆動するファンモータである。
【００１５】
図２及び図３は、第１の実施例におけるヒートポンプ装置の断面図を示したものである。図２は、蒸発器１４の風下側にファン１９ 、ファンモータ２０ 、ファンモータ取付台２１ 、放熱器１２が設けられ、基板２２、前板２３、天板２４で構成されているヒートポンプ装置の断面図である。図３は第１の実施例における蒸発器１４の横断面図であり、プレートフィン３１と伝熱管３２（銅管）から成る風上側と風下側の２列を有するフィンチューブ式熱交換器である。
【００１６】
そして、蒸発器１４の伝熱管３２は、冷媒分岐管入口３３ 、伝熱管Ｕベンド３４ 、冷媒分岐管出口３５を溶接することにより、冷媒通路（以下パスと呼ぶ）を構成している。蒸発器１４を配設する基板２２から風下側のプレートフィンの最下端を風上側の最下端より高さ方向において上方に位置させ、蒸発器下部の伝熱管３２の段数を減じるとともに、
風下側のプレートフィンの最下端を基板２２から蒸発器１４の風下側の抵抗物（放熱器１２）の高さ以上にして前記蒸発器１４の風上側下部を１列としている。
【００１７】
次に、本実施例の作用を説明する。図４は、ヒートポンプ式給湯装置における蒸発器単体性能のシステム性能の相関を表した蒸発器単体性能の寄与度を示すグラフである。これによれば、蒸発器単体性能が１０％変化しても、システム性能はおよそ１％程度しか変化しておらず、システム性能に対して蒸発器全体の性能が占める寄与率は約１０％と極めて低いことが分かる。
【００１８】
これに対し、蒸発器以外の圧縮機、放熱器の寄与率は７０〜９０％程度であり、システム性能を向上するには、圧縮機、放熱器等の性能を向上させることが、蒸発器の性能を向上させるよりも効果が非常に小さいということになる。
【００１９】
従って、風下側蒸発器下部の伝熱管３２の段数を減じるとともに、風下側のプレートフィンの最下端を基板２２から蒸発器１４の風下側の抵抗物（放熱器１２）の高さ以上にすることで、ヒートポンプ式給湯装置の性能における蒸発器単体性能の寄与率が約１０分の１である蒸発器のコスト低減が図れ、性能低下を最小限に抑えつつ安価なヒートポンプ式給湯装置を提供することができる。
【００２０】
また、図５はヒートポンプ式給湯装置の蒸発器１４の横断面図と風速分布であり、蒸発器１４の風下側１列のプレートフィン３１の最下端を、風上側１列の最下端より高さ方向において上方に位置させ蒸発器下部の伝熱管３２の段数を減じるとともに、最上端を風上側１列の最上端より高さ方向において下方に位置させ、蒸発器１４の風下側１列の蒸発器上部の伝熱管３２の段数を減じるようにして、風速の弱い蒸発器の上下を１列に構成している。
【００２１】
次に、これによる作用を説明する。ヒートポンプ式給湯装置における蒸発器単体性能のシステム性能の相関を表した蒸発器単体性能の寄与度を示すグラフは図４と同様である。これによれば、蒸発器単体性能の寄与率が約１０分の１である蒸発器のコスト低減を、風速の弱い部分で図れるため、性能低下を最小限に抑えつつ安価なヒートポンプを提供することができる。
【００２２】
また、図６は従来技術と本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯装置の蒸発器１４の横断面図であり、蒸発器１４の風下側の１列に伝熱管３２を配しない伝熱管抜き部３６を設けないことにより、従来技術に対して伝熱管３２を集中させプレートフィンの面積を小さくすることができ、さらなる蒸発器のコスト低減が図れ、性能低下を最小限に抑えつつ安価なヒートポンプ式給湯装置を提供することができる。
【００２３】
また、本実施の形態において、比較的安価で、かつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用することにより、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。
【００２４】
また、圧縮機１１がアキュームレータのない圧縮機構成とすることにより、アキュームレータがないためヒートポンプ式給湯装置本体の小型化、軽量化が可能となる。
【００２５】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯装置について説明する。本実施の形態の概略構成、断面図は実施の形態１における図１〜２と同様であるため、構成の説明は省略する。図７は、第２の実施例におけるヒートポンプ式給湯装置の蒸発器１４の横
断面図を示したものであり、蒸発器１４は伝熱管３２とプレートフィン３１とを有するフィンチューブ熱交換器で、フィンチューブ熱交換器を１列している。
【００２６】
図８は、ヒートポンプ式給湯装置の蒸発器１４の横断面図を示したものであり、プレートフィンの幅Ｌを伝熱管の外径ｄの３．５倍以上とすることにより、蒸発器１４の１列化による能力ダウンを抑えることができ、性能低下を最小限に抑えつつ安価なヒートポンプ式給湯装置を提供することができる。
【００２７】
以上のように、ヒートポンプ式給湯装置のシステム性能における蒸発器単体性能の寄与率が約１０分の１である蒸発器の大幅なコスト低減が図れ、寄与率の比較的大きい放熱器の高効率化を図ることで、性能低下を抑えつつ安価なヒートポンプ式給湯装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、フィンチューブ式熱交換器である蒸発器の風下側の伝熱管の段数を減じることで性能低下を抑えながらコスト低減を図ることができるため、貯湯タンクの沸き上げを行うヒートポンプ給湯機や貯湯タンクとヒートポンプサイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ給湯機等の用途の適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯装置を示す構成図
【図２】同ヒートポンプ式給湯装置の横断面図
【図３】同実施の形態における蒸発器の横断面図
【図４】蒸発器単体性能とシステム性能の相関（寄与率）を示す図
【図５】同実施の形態における蒸発器の横断面図と風速分布図
【図６】同実施の形態における蒸発器の横断面図
【図７】本発明の実施の形態２における蒸発器の横断面図
【図８】同実施の形態における蒸発器の横断面図
【図９】従来の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯装置を示す構成図
【符号の説明】
【００３０】
１１  圧縮機
１２  放熱器（給湯用熱交換器）
１３  減圧装置
１４  蒸発器
１５  冷媒配管
１６  貯湯タンク
１７  給水ポンプ
１８  液体配管
１９  送風ファン
２０  ファンモータ
２１  ファンモータ取付台
２２  基板
２３  前板
２４  天板
３１  プレートフィン
３２  伝熱管
３３  冷媒分岐管入口
３４  伝熱管Ｕベンド
３５  冷媒分岐管出口
３６  伝熱管抜き部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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