JP4882876B2 - ヒートポンプ式貯湯温水装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプユニットと貯湯用のタンクとを筐体内に収納した一体型のヒートポンプ式貯湯温水装置に関する。

従来のヒートポンプ式貯湯温水装置としては、圧縮機、熱交換器などの部品を環状に接続した冷媒サイクルと、沸き上げた温水を貯え給湯用水として供給するタンク回路と、を１個の筐体内に収納して一体に構成した装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このヒートポンプ式貯湯温水装置は、圧縮機とタンクとを配設した第１基板の上に第１基板よりも面積が小さい第２基板を設け、第１基板の上でかつ第２基板の下に水−冷媒熱交換器を配設し、第２基板の上に空気−冷媒熱交換器を配設したものである。したがって、この構成により、水−冷媒熱交換器の独立収納が可能となり、本体の小型化を図り、水−冷媒熱交換器の収納性向上や交換などのメンテナンス性向上を図っている。
特開２００５−１７２３８４号公報

上記従来のヒートポンプ式貯湯温水装置において、冷媒サイクルおよびタンク回路を一体に収納した筐体の高さを低くするためには、筐体を基礎等の設置面から浮かして支える脚部を短くする必要がある。しかし、この脚部を短くすると、筐体と設置面との間の距離が短くなり排水スペースが十分に取れないので、脚部が設置される基礎等に排水溝や排水トラップを埋設する必要がある。このため、筐体設置上の自由度や配管の施工性が著しく低下するという問題がある。

逆に脚部を長くすると、筐体と設置面との間の排水スペースが大きくなるとともに、配管の施工性が向上することになるが、装置全体の高さが高くなってしまい、装置の設置スペースが大型化し、さらにはユーザーに対して圧迫感を与えてしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、排水スペースと配管施工性を確保するとともに、ヒートポンプユニットの能力を確保して装置全体の高さを抑えたヒートポンプ式貯湯温水装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、ヒートポンプ式貯湯温水装置にかかる第１の発明は、高温高圧の冷媒と熱交換させて給湯用水を沸き上げるヒートポンプユニット（１００）と、ヒートポンプユニット（１００）によって加熱された給湯用水を貯えるタンク（２）を有するタンクユニットと、ヒートポンプユニット（１００）が収納されるヒートポンプ側筐体部（１１１、１１１Ａ）と、タンクユニットが収納されるタンク側筐体部（１１２、１１２Ａ）と、ヒートポンプ側筐体部（１１１、１１１Ａ）を支えるヒートポンプ側脚部（１１３）と、タンク側筐体部（１１２、１１２Ａ）を支えるタンク側脚部（１１４）と、を備え、
ヒートポンプ側筐体部（１１１、１１１Ａ）とタンク側筐体部（１１２、１１２Ａ）は一つの筐体を構成しており、
タンク側筐体部（１１２、１１２Ａ）の底部であるタンク側ベース部（１１７、１１７Ａ）は、ヒートポンプ側筐体部（１１１、１１１Ａ）の底部であるヒートポンプ側ベース部（１１５、１１５Ａ）よりも高い位置に配置されているとともに、
タンク側脚部（１１４）が設置される設置面（２００）とタンク側ベース部（１１７、１１７Ａ）との距離は、ヒートポンプ側脚部（１１３）が設置される設置面（２００）とヒートポンプ側ベース部（１１５、１１５Ａ）との距離よりも長いことを特徴としている。

この発明によれば、排水スペースと配管施工性を確保に加え、ヒートポンプユニットの能力を確保して装置全体の高さを抑えたヒートポンプ式貯湯温水装置を提供できる。

また、ヒートポンプユニット（１００）は水−冷媒熱交換器（１）を有し、タンク側ベース部（１１７、１１７Ａ）とヒートポンプ側ベース部（１１５、１１５Ａ）は連結部（１１６、１１６Ａ）により一体に連結されており、連結部（１１６、１１６Ａ）は水−冷媒熱交換器（１）の下端部（１ｃ）を支持していることが好ましい。

この発明によれば、水−冷媒熱交換器の鉛直方向下方への移動や位置ずれを抑制し、熱交換器の安定した設置が図れる。また、水−冷媒熱交換器の下端部側の固定構造を簡単化でき、設置のための部品点数を低減することができる。

また、ヒートポンプユニット（１００）によって加熱された給湯用水が出湯される給湯使用側端末に接続される配管とタンク（２）に接続される配管とを連結する配管接続部（１１９）を備え、配管接続部（１１９）をタンク側筐体部（１１２）の側面寄りに設けたことが好ましい。

この発明によれば、メンテナンスや配管組み付け作業を筐体の側方からまとめて行うことができ、作業性が向上する。

またヒートポンプユニット（１００）によって加熱された給湯用水が出湯される給湯使用側端末に接続される配管と前記タンク（２）に接続される配管とを連結する配管接続部（１１９）を備え、配管接続部（１１９）を前記タンク側筐体部（１１２）の天面寄りに設けたことが好ましい。

この発明によれば、配管接続部がタンクから近い場所に配置されるので、配管の長さや配管の圧損を低減でき、さらに、メンテナンスや配管組み付け作業を筐体の上部でまとめて行うことができる。

また、ヒートポンプユニット（１００）は蒸発器（１０３）と、蒸発器（１０３）を通過する空気を形成する送風機（１０７）とを有し、
ヒートポンプ側筐体部（１１１Ａ）は、前面または背面のいずれか一方に当該空気の吸込口を備えるとともに他方に当該空気の吹出口を備えており、奥行き方向の幅がタンク側筐体部（１１２Ａ）よりも短いことが好ましい。この発明によれば、装置が奥行き方向に狭い場所に設置された場合には、ヒートポンプ側筐体部に形成される吹出口の周辺に吹き出し空間を確保できるので、吹き出された空気が吸込口側に回りこむショートサーキットを防止することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
第１実施形態におけるヒートポンプ式貯湯温水装置１１０の構成および各部の配置構成を図１および図２を用いて説明する。図１は本実施形態におけるヒートポンプ式貯湯温水装置１１０および配管構成を示した模式図である。

本実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置１１０は、貯湯式のヒートポンプ式給湯装置であり、主に一般家庭用として使用されるものであり、タンク２内に蓄えられた給湯用の温水や、ヒートポンプユニット１００で沸き上げられた温水を台所、洗面所、浴室などへの給湯使用側端末に供給するものである。なお、給湯使用側端末は、シャワー、カラン、手洗い栓などの給湯用水栓や、風呂の浴槽である。

図１に示すように、ヒートポンプ式貯湯温水装置は、水−冷媒熱交換器１で水を高温高圧の冷媒と熱交換させて加熱するヒートポンプユニット１００と、水−冷媒熱交換器１の水流路１ａで加熱された温水を貯えるタンク２と、本温水装置の作動を制御する制御手段である制御装置１０６と、を備えている。

そして、ヒートポンプ式貯湯温水装置１１０は、給湯用水が流れる主な配管として、タンク２内の水が水−冷媒熱交換器１の水流路１ａを通ってタンク２内上部の高温水部に戻るようにタンク２と水−冷媒熱交換器１とを連絡する循環配管１０と、タンク２内の高温水部の温水が流出して給湯使用側端末まで流れる給湯配管２２と、水−冷媒熱交換器１の水流路１ａで加熱された温水がタンク２に至るまでの間の循環配管１０と給湯配管２２とを連絡する直接出湯配管３と、タンク２内の中温水部と直接出湯配管３を連絡する中温水配管３６と、を備えている。

また、給湯配管２２は、シャワー、カラン、手洗い栓などに連通しており、途中で分岐する配管は風呂用配管１８であり、風呂の浴槽内に連通する配管である。タンク２の下部には、水道水などの市水を取り入れる市水配管１４から分岐した市水流入配管１５が接続されている。循環配管１０には、市水配管１４と連通する給水用配管１６が接続されている。市水配管１４には、給水を停止できる止水栓２１が設けられ、さらに給水の水温を検出する給水温サーミスタ３４が設けられている。

タンク２は、給湯用の湯を蓄える容器であり、耐食性に優れた金属製、例えば、ステンレス製からなり、その外周部に断熱材が設けられ、給湯用の高温水を長時間に渡って保温することができる。タンク２は縦長形状であり、その底面に導入口６が設けられている。本実施形態のタンク２は、３〜４人の一般家庭の平均給湯量（４３℃、４３０Ｌ）程度を充足できる容量を備えた小型のタンクである。

タンク２には、タンク２内部の貯湯量および貯湯温度を検出するために高さ方向に４個並んだサーミスタからなる水温サーミスタ３０が設けられている。各水位におけるタンク２内に満たされた湯もしくは水の温度情報は、制御装置１０６に出力される。したがって、制御装置１０６は、水温サーミスタ３０からの温度情報に基づいて、タンク２内上方の沸き上げられた湯とタンク２内下方の沸き上げられる前の水との境界位置を検出できるとともに、これにより貯湯量が検出できるようになっている。

この導入口６にはタンク２内に市水を供給する市水流入配管１５が接続されている。市水流入配管１５とつながっている市水配管１４には、導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する減圧弁１３が設けられている。この市水配管１４は、後述する湯張り用混合弁１７および給湯用混合弁２３につながっている。また、市水流入配管１５には、排水のための排水バルブを設けてもよい。

タンク２の底面にはタンク内の最下部の水を吸入するための吸入口８が設けられ、タンク２の上部にはタンク内の最上部に温水を吐出する吐出口１２が設けられている。吸入口８と吐出口１２は、水−冷媒熱交換器１を介在させて循環配管１０と接続されることで連通している。循環配管１０の一部は水−冷媒熱交換器１の水流路１ａを構成している。

吸入口８と水−冷媒熱交換器１との間の循環配管１０には、水−冷媒熱交換器１に供給される水の温度を検出する入水温度サーミスタ３１と、逆止弁２８と、循環配管１０の水を強制的に流動させる循環ポンプ９と、が設けられている。また、逆止弁２８の上流側には、所定圧力値で作動する缶体保護弁を設けてもよい。

さらに、水−冷媒熱交換器１の水流路１ａの出口には、水−冷媒熱交換器１で加熱された水の温度を検出する沸上げ温度サーミスタ３２が設けられている。そして、いずれのサーミスタによって検出された温度情報も制御装置１０６に出力される。また、市水を取り入れる給水用配管１６には、逆止弁２９が設けられている。

ヒートポンプユニット１００は、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用するヒートポンプサイクルを有しており、少なくとも圧縮機１０１、放熱器としての水−冷媒熱交換器１、可変式減圧器１０２、蒸発器１０３および気液分離器１０５が閉回路を構成するように接続されている。また、蒸発器１０３の下流側には、蒸発器下流側の温度を検出する蒸発器温度サーミスタ１０４が設けられている。制御装置１０６は、蒸発器温度サーミスタ１０４から検出情報を受け取るとともに、可変式減圧器１０２や圧縮機１０１の運転を制御している。

ヒートポンプユニット１００は、水−冷媒熱交換器１の冷媒流路１ｂを流れる高温高圧の冷媒と、水−冷媒熱交換器１の水流路１ａを流れる水との間で熱交換を行うことにより、温水を沸き上げることができる。また、ヒートポンプユニット１００は、電気式エジェクタを用いたエジェクタ式サイクルで構成してもよい。

ヒートポンプサイクルを超臨界ヒートポンプで構成した場合、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、例えば、８５℃〜９０℃程度の湯をタンク２内に蓄えることができる。ヒートポンプサイクルは、主に、タンク２内に貯まっている温水が不足しているときや料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用してタンク２内の湯を沸き上げる沸上げ給湯運転を行う。

水−冷媒熱交換器１の水流路出口とタンク２の吐出口１２との間は、温水戻り配管１０ａで接続されている。温水戻り配管１０ａは、水−冷媒熱交換器１で加熱された後の温水が流れ、循環配管１０の一部を構成する配管であり、その途中には直接出湯配管３が接続されている。この直接出湯配管３と温水戻り配管１０ａ循環配管１０との合流部には切替弁１１が設けられている。つまり、切替弁１１は、水−冷媒熱交換器１で加熱された温水をその水温に応じて直接出湯配管３側、またはタンク２側に流すことができる流れ方向切換手段である。

この切替弁１１は検出した流体の温度に応じて流れ方向を切り替える温度切替弁であることが好ましい。この温度切替弁は、流体がサーモエレメントに接触すると熱膨張体が流体の温度を検知してその温度に応じて流体の流れ方向を切り替える弁である。

タンク２の最上部には導出口７が設けられ、導出口７にはタンク２内に蓄えられた給湯用の温水のうち、高温水を導出するための給湯配管２２が接続されている。また、この給湯配管２２の経路途中には、逃がし弁３５が配設された排出配管が接続され、タンク２内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、タンク２内の温水を外部に排出して、タンク２等に損害を与えないように構成されている。

タンク２内のほぼ中間部である中温水部は、タンク２内に蓄えられた給湯用の温水のうち、中温水を導出するための中温水配管３６と連絡されている。直接出湯配管３と中温水配管３６の合流部には、第１混合弁４が設けられている。第１混合弁４は、直接出湯配管３を流れてきた温水を給湯配管２２側に流すか、後述する第２混合弁５の閉弁と連動してタンク２内の中温水部側に流すかを制御することができる。

さらに、第１混合弁４よりも下流部位であって直接出湯配管３と給湯配管２２の合流部には、第２混合弁５が設けられている。第２混合弁５は、湯張り用混合弁１７および給湯用混合弁２３に流通させる給湯用水の湯温を調節する温度調節弁であり、それぞれの開口面積比を調節することで、給湯配管２２から取り出した高温水と直接出湯配管３から取り出した中温水との混合比を調節することができる。

第１混合弁４および第２混合弁５は、制御装置１０６に電気的に接続されており、水温サーミスタ３０および湯温サーミスタ３３によって検出される温度情報に基づいて制御される。湯温サーミスタ３３は、第２混合弁５の下流側に設けられ、第２混合弁５で混合された温水の温度を検出する。第２混合弁５よりも下流部位には、給湯配管２２と分岐した風呂用配管１８とが接続されている。ここでは、湯温サーミスタ３３で検出された温度情報が、浴槽設定温度、シャワー設定温度などに対して＋２℃程度となるように温度調節している。

このように第１混合弁４および第２混合弁５は、水−冷媒熱交換器１を経て直接出湯配管３を流れてきた温水をタンク２内の中温水部側または給湯配管２２側に流す切替手段として機能する。

給湯用混合弁２３および湯張り用混合弁１７は、それぞれ給湯配管２２、風呂用配管１８の末端で出湯する給湯用水の湯温を調節する温度調節弁である。これらは、それぞれの開口面積比、つまり、第２混合弁５で温度調節された給湯用水側の開度と市水配管１４に連通する水側の開度の比率を調節することによって、出湯する湯温を設定温度に調節する。

給湯用混合弁２３と湯張り用混合弁１７は、制御装置１０６に電気的に連絡されており、給水サーミスタ３４、湯温サーミスタ３３、給湯サーミスタ２４、循環用給湯サーミスタ４４によって検出される温度情報に基づいて制御される。

給湯サーミスタ２４は給湯配管２２内の温度情報を、流量カウンタ２５は給湯配管２２内の流量情報を、循環用給湯サーミスタ４４は風呂用配管１８内の温度情報を、湯張り用流量カウンタ４２は風呂用配管１８内の流量情報を、それぞれ制御装置１０６に出力する。

また、第２混合弁５、給湯用混合弁２３および湯張り用混合弁１７は、それぞれの出口側に設けられた湯温サーミスタ３３、給湯サーミスタ２４、循環用給湯サーミスタ４４等によって検出される給湯用水の湯温に基づいてフィードバック制御が行われている。

また、流量カウンタ２５、湯張り用流量カウンタ４２がそれぞれ給湯配管２２、風呂用配管１８内の水の流れを検出したときは、それぞれの配管の末端にある給湯水栓、シャワーまたは後述する湯張り用電磁弁４１が開弁されて給湯用水を出湯している状態である。

給湯配管２２は、下流端に接続されたシャワー、カラン、手洗い栓などの給湯水栓へ設定温度に温度調節された給湯用水を導く配管である。この配管の中途には給湯用混合弁２３、給湯サーミスタ２４および流量カウンタ２５が設けられている。

風呂用配管１８は、その下流端が浴槽流出配管５０と浴槽流入配管５１からなる循環回路に繋がれ、浴槽内に湯張り、差し湯、たし湯などを行うときに、所定温度に温度調節された給湯用水を導く配管である。風呂用配管１８の中途には、温度調節手段である湯張り用混合弁１７が設けられている。

さらに湯張り用混合弁１７よりも下流側の風呂用配管１８には、湯張り用開閉弁である湯張り用電磁弁４１と、湯張り用流量カウンタ４２と、循環回路内の浴水が風呂用配管１８を通って逆流させないための逆止弁４３と、湯張り用開電磁弁４１に流入する逆流水を逃がして外部に排出するための逆流水開放弁４６と、が設けられている。

浴槽流入配管５１とともに循環回路を構成する浴槽流出配管５０には、上流側、つまり浴槽に近い側から順に、水圧センサ４７、風呂循環用電動弁４８、循環ポンプ４９が設けられている。浴槽流出配管５０と浴槽流入配管５１との連結部は、給湯配管２２との合流部でもあり、この合流部に循環用給湯サーミスタ４４が設けられている。また、浴槽流入配管５１には、合流部から下流の浴槽に向かって順に、流水スイッチ４５、風呂三方弁５５、および浴槽流入温度サーミスタ３９が設けられている。

水圧センサ４７は、浴槽内に湯張りされた浴水の湯量、言い換えれば浴槽内の水位レベルを求めるための水圧を検出するセンサである。風呂循環用電動弁４８は循環回路を開閉する電磁弁である。循環用給湯サーミスタ４４は、浴槽流出配管５０を流通する浴水の湯温を検出する水温センサである。

流水スイッチ４５は、循環ポンプ４９が駆動することにより循環回路内を循環する浴水を検知する流水センサであり、制御装置がこのスイッチのＯＮ時間によって浴槽内の浴水の有無を判断するために用いられる。循環ポンプ４９は浴槽内の浴水を循環回路内で強制的に循環させる電動ポンプである。

また、湯張り用電磁弁４１、湯張り用流量カウンタ４２、逆止弁４３、逆流水開放弁４６、循環用給湯サーミスタ４４および流水スイッチ４５は、これらを接続する配管とともに一体化したモジュールにより構成してもよい。このモジュールは各給湯機能部品のアッシィであり、配管長さを可能な限り短くして圧力損失や流路抵抗を低減した箱体状のユニット部品として構成することができる。このモジュールは、タンク２の天面よりも上方と、タンク２の側面の径方向外方とに配置されている。また、このモジュールは各給湯機能部品や配管等を樹脂材料で形成することにより構成することができ、軽量化して施工性、メンテナンス性を高めることができる。

ここで給湯機能部品としては、給湯用水の流れを制御する働きを有する流路上に配設される部品であり、流体の流れを停止したり、流れ方向を変えたり、配管内の圧力を制御したりする弁や、流体を強制的に動かす駆動部品（ポンプ）や、流体を加熱するための装置である。

例えば、給湯機能部品は、水が停留しやすい混合弁である第１混合弁４、第２混合弁５、湯張り用混合弁１７、給湯用混合弁２３や、その他の弁機構を有する減圧弁１３、逃がし弁３５、湯張り用電磁弁４１、逆流水開放弁４６、風呂循環用電動弁４８、風呂三方弁５５や、循環ポンプである循環ポンプ９、風呂循環ポンプ４９や、追焚き用熱交換器などである。

また、給湯機能部品の上記モジュールは、種々の給湯機能部品の中から適宜選択した複数個の部品を、各部品を接続する配管と一体化することにより、ブロック状に形成した給湯機能部品ユニット１１８としてもよい（図２参照）。

浴槽流入温度サーミスタ３９は、浴槽流入配管５１を流れて浴槽内に流入する湯温を検出する水温センサである。また、水圧センサ４７、流水スイッチ４５、循環用給湯サーミスタ４４および浴槽流入温度サーミスタ３９は、それぞれの容積情報、流水情報および温度情報を制御装置１０６に出力し、風呂循環用電動弁４８および循環ポンプ４９は制御装置１０６によって制御される。

湯張り後に浴槽内の浴水の温度を検出するときは、湯張り用電磁弁４１を閉じるとともに、循環ポンプ４９を作動させる。そして、浴槽内の浴水を浴槽流出配管５０、浴槽流入配管５１、浴槽内の順に循環させながら循環用給湯サーミスタ４４によって浴水の温度を検出する。

制御装置１０６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、記憶手段として内蔵するＲＯＭまたはＲＡＭには、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムが備えられている。制御装置１０６は、各サーミスタ２４、３０、３１〜３４、３９、４４からの温度情報、各流量カウンタ２５、４２および流水スイッチ４５からの流量情報、および台所リモコン（図示せず）や風呂リモコン（図示せず）の操作スイッチからの操作信号等に基づいて、ヒートポンプユニット１００、各混合弁４、５、１７、２３、湯張り用電磁弁４１、切替弁１１、風呂三方弁５５、循環ポンプ９および循環ポンプ４９などのアクチュエータ類を制御する。

また、台所リモコンや風呂リモコンには、電源操作部、給湯設定温度操作部、湯張り操作部、湯張り設定温度操作部などが設けられている。

また、ヒートポンプ式貯湯温水装置１１０は、風呂の浴槽の湯を熱交換によって追い焚きする追焚き用熱交換器を備えるように構成してもよい。この追い焚き運転を実施する場合には、制御装置１０６は、循環用給湯サーミスタ４４によって検出される浴水の温度が所定温度になるまで追い焚き運転を継続する。

図２は、ヒートポンプ式貯湯温水装置１１０を構成する各部品の筐体内における配置が分かるように示された模式図である。図２に示すように、ヒートポンプ式貯湯温水装置１１０は、タンクユニットおよびヒートポンプユニットから構成されている。両ユニットは筐体内に収納されて外観上一体化した状態で設置されている。この筐体は、各ユニットを収納する筐体同士を一体に結合して構成してもよいし、本実施形態のようにヒートポンプ側筐体部１１１とタンク側筐体部１１２とから形成される１個の箱体で構成してもよい。

ヒートポンプ式貯湯温水装置１１０は、例えば、家庭用空調装置の室外ユニットのように、家屋の軒下または集合住宅のベランダなどの室外に設置され装置である。そして、この種の装置は、家屋の軒下またはベランダなどの狭隘地に設置する場合には、奥行き方向が薄くなるような向きに配置されることになる。

タンクユニットは、主に、タンク２内と給湯使用側端末または浴槽とを接続するとともに給湯用水の流れを制御する働きを有する給湯機能部品、タンク２および配管により構成され、鋼板で形成されたタンク側筐体部１１２の内部に格納されている。

タンク側筐体部１１２は、ヒートポンプ式貯湯温水装置１１０のタンク側の外殻を構成する筐体部であり、天面、側面、背面、前面およびタンク側ベース部１１７により囲まれ、ヒートポンプ側が開放されている容器である。タンク側筐体部１１２は、下部に底部であるタンク側ベース部１１７から鉛直方向下方に向けて伸長するタンク側脚部１１４を備えている。タンク側脚部１１４は設置用の基礎２００にアンカーボルト等で固定されている。

ヒートポンプユニット１００は鋼板で形成されたヒートポンプ側筐体部１１１の内部に格納されている。ヒートポンプ側筐体部１１１の内部には、背面側全体を覆う蒸発器１０３が設けられ、蒸発器１０３の正面側に蒸発器１０３に送風を行う２個の送風機１０７が上下に並んで設けられ、下部に圧縮機１０１が設けられ、タンク側の全体を覆うように水−冷媒熱交換器１が設けられている。送風機１０７による通風方向は、図２の手前から奥行きに向かう方向である。

ヒートポンプ側筐体部１１１は、ヒートポンプ式貯湯温水装置１１０のヒートポンプユニット側の外殻を構成する筐体部であり、天面、側面、背面、前面およびヒートポンプ側ベース部１１５により囲まれ、タンク側が開放されている容器である。ヒートポンプ側筐体部１１１には、下部に底部であるヒートポンプ側ベース部１１５から鉛直方向下方に向けて伸長するヒートポンプ側脚部１１３が設けられている。ヒートポンプ側脚部１１３はタンク側脚部１１４と同様に基礎２００にアンカーボルト等で固定されている。このように基礎２００はヒートポンプ側脚部１１３およびタンク側脚部１１４が固定される設置面である。

ヒートポンプ側ベース部１１５はタンク側ベース部１１７よりも基礎２００から近い位置、つまり下方に位置しており、これに対応してヒートポンプ側脚部１１３はタンク側脚部１１４よりも鉛直方向長さが短くなっている。

この構成により、ヒートポンプ側筐体部１１１の高さ方向寸法はタンク側筐体部１１２よりも大きくなり、蒸発器１０３の伝熱面積を大きく形成できるので、ヒートポンプユニットの能力を確保することができる。さらにタンク側ベース部１１７下方に排水スペースを確保できるので配管施工の作業性が向上するとともに、装置全体の高さを抑えて装置の占めるスペースを小さくしてユーザーに圧迫感を与えない装置を提供できる。また、タンク２は、高さ方向寸法が小さくなるので小型になるとともにその重心位置が下がり安定する。したがって、基礎２００の小型化により重量も小さくなり、設置に係る費用を低減でき作業性も向上する。

ヒートポンプ側ベース部１１５とタンク側ベース部１１７は、両者を連結する連結部１１６により一体になっている。連結部１１６は、両ベース部１１５、１１７が全体を渡って連結される形状である。したがって、ヒートポンプ式貯湯温水装置１１０の外殻を構成する筐体の下面全体は、両ベース部１１５、１１７および連結部１１６によって形成されている。

連結部１１６は、両ベース部１１５、１１７を一直線上で連結する斜板により形成してもよい。また、連結部１１６は、両ベース部１１５、１１７から延びる二つの斜板を途中で水平部により連結する形状に形成してもよい。また、連結部１１６は、途中に湾曲部を有するように形成したり、階段状の段差部により形成したりしてもよい。いずれの形状においても、鉛直方向高さの異なる二つのベース部を１個のベース部となるように一体に連結してベース部の強度向上に寄与するとともに、ヒートポンプユニットとタンクユニットが載置される強固な土台部を構成するものである。

図２に示すように、連結部１１６は、水−冷媒熱交換器の下端部１ｃを支持しており、水−冷媒熱交換器１の鉛直方向下方への移動や位置ずれを抑制し、熱交換器の安定した設置に寄与している。また、この支持構造により、水−冷媒熱交換器の下端部側の固定構造を簡単化でき、設置のための螺子締め等の個数を低減することができる。

ヒートポンプ側脚部１１３は、例えば、基礎２００の表面からヒートポンプ側ベース部１１５までの距離が少なくとも５０ｍｍ以上有するような鉛直方向長さを備えていることが好ましい。また、タンク側脚部１１４は、基礎２００の表面からタンク側ベース部１１７までの距離が少なくとも１５０ｍｍ以上有するような鉛直方向長さを備えていることが好ましい。また、ヒートポンプ側ベース部１１５とタンク側ベース部１１７との高さの差は１００ｍｍ以上とするのが好ましい。

タンク側筐体部１１２内において給湯機能部品ユニット１１８は、タンク２の上部表面２ａより高い位置から、タンク側筐体部１１２内部の筐体の側面（反ヒートポンプユニット側の側面）に沿って筐体内部の下方まで延設されている。タンク２の上部表面２ａとは、タンク２を形成する表面部のうち、上方に向いた面であり、例えば、タンクの天井部を構成する天面を構成する。

この構成により、給湯配管２２にタンク内最上部の高温水が流れるときに上方に放出される熱はタンク２の頂部と筐体の天面部との間に滞留するので、この空間の空気温度が上昇して給湯機能部品をさらに温め、凍結を防止できる。さらに筐体の側面（反ヒートポンプユニット側の側面）を形成する鋼板を取り外してメンテナンス作業ができるので、作業性が向上する。

タンク側筐体部１１２内部の下方で筐体の側面（反ヒートポンプユニット側の側面）寄りには、給湯機能部品ユニット１１８と給湯使用側端末に連通する配管とを連結するための配管接続部１１９が複数個設けられている。配管接続部１１９は、例えば、給水配管、風呂用配管、電気引き込み用配管等を接続するものである。

図３に示すように、複数個の配管接続部１１９は、タンク側筐体部１１２の内壁面に固定されて、タンク側筐体部１１２の背面側と正面側を橋渡しする支持部材１２１に固定されている。配管接続部１１９を筐体の側面（反ヒートポンプユニット側の側面）寄りに集中して設けることにより、筐体の前後方向（奥図２の行き方向、図３の左右方向）の長さを小さくすることができ、隣地との間隔が狭い場所での設置（例えば隣地境界５００ｍｍ）が可能になる。また、配管接続部１１９が筐体内の下方に位置することにより、配管の長さや配管の圧損を低減でき、さらに配管組み付け作業を低所でまとめて行うことができる。

また、タンク２下部には排水ドレン１２０が設けられている。排水ドレン１２０はタンク側ベース部１１７を貫通してさらに下方にまで延設されている。図３は、タンク側筐体部１１２を反ヒートポンプユニット側からみたときの模式的側面図である。

次に、タンク２上部における各給湯機能部品の配置の一例について図４を用いて説明する。図４はタンク２上部と水−冷媒熱交換器１との位置関係を示した部分的拡大図である。図４に示すように、切替弁１１はタンク２の頂部に当たる吐出口１２や配管取出しフランジよりも高い位置に配置されており、さらに、タンク２を平面視したとき、タンク２の外周縁上、または外周縁よりも内側に位置している。また、タンク２は、鉛直方向に伸長する側部、上部表面２ａ、配管取出しフランジを含む天面、頂部およびタンクから突出する配管の周囲が断熱材２０で覆われている。

水−冷媒熱交換器１の冷媒流出部１９は、上記吐出口１２および配管取出しフランジとほぼ同じ高さに設けられている。水−冷媒熱交換器１の上端部は、温水戻り配管１０ａや切替弁１１とほぼ同じ高さ位置に配置されており、ヒートポンプユニットの上端部とタンクユニットの上端部はその高さをあわせるように配置されている。

水−冷媒熱交換器の下端部１ｃが連結部１１６により支持される構成と上記構成とにより、水−冷媒熱交換器１の高さ方向長さはタンク２の高さ方向長さよりも大きくなり、限られた筐体内のスペースを有効利用してヒートポンプユニットの加熱能力を大きくできる。さらに、水−冷媒熱交換器１の流出部１９から吐出口１２に至る配管の長さを短くすることができるので、その間の流路抵抗を小さくでき、配管部の放熱を低減してエネルギー損失を低減できる。

また、タンク２の頂部、上部表面２ａ、肩部等の上方には、複数個の混合弁を配置し、これらの混合弁を同じ高さに位置させることが好ましい。これは、複数の混合弁をユニット化して配置することができるので、給湯回路内の凍結低減の効果を向上させることができ、混合弁間の圧力バランスが保ちやすいからである。

本実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置は、ヒートポンプユニット１００と、タンクユニットと、ヒートポンプユニット１００が収納されるヒートポンプ側筐体部１１１、１１１Ａと、タンクユニットが収納されるタンク側筐体部１１２、１１２Ａと、ヒートポンプ側筐体部１１１、１１１Ａを支えるヒートポンプ側脚部１１３と、タンク側筐体部１１２、１１２Ａを支えるタンク側脚部１１４と、を備えている。

ヒートポンプ側筐体部１１１、１１１Ａとタンク側筐体部１１２、１１２Ａは一つの筐体を構成しており、タンク側ベース部１１７、１１７Ａは、ヒートポンプ側ベース部１１５、１１５Ａよりも高い位置に配置されている。さらに、タンク側脚部１１４が設置される基礎２００とタンク側ベース部１１７、１１７Ａとの距離は、ヒートポンプ側脚部１１３が設置される基礎２００とヒートポンプ側ベース部１１５、１１５Ａとの距離よりも長くなっている。

この構成によれば、タンクユニット側に排水ドレン１２０と排水ホッパ等の排水口との間の距離（排水スペース）や施工時およびメンテナンス時の作業スペースを確保できるので、装置が設置される基礎の内部に排水溝や排水トラップを埋め込まなくても排水通路を形成することができるとともに、配管の接続作業や配管に断熱材を巻く作業がやり易くなる。さらに、タンクユニットの格納スペースに比べてヒートポンプユニットの格納スペースを大きくできるので、蒸発器１０３や水−冷媒熱交換器１の伝熱面積を可能な限り大きくしてヒートポンプユニットの能力を確保できるとともに、タンクユニットの方の格納スペースを小さくして装置全体の高さを抑えることができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対する給湯機能部品ユニットの変形例を示している。その他の構成については第１実施形態と同様である。図５は、本実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置１１０Ａを構成する各部品の筐体内における配置を示した模式図である。

図５に示すように、各給湯機能部品のアッシィを構成する給湯機能部品ユニット１１８Ａは、タンク側筐体部１１２内において、タンク２の上部表面２ａよりも高い位置に集中して配置されている。この構成により、給湯配管２２にタンク内最上部の高温水が流れるときに上方に放出される熱はタンク２の頂部と筐体の天面部との間に滞留するので、この空間の空気温度が上昇して給湯機能部品をさらに温め、さらに凍結を防止効果が顕著になる。また、給湯機能部品ユニット１１８Ａと配管接続部１１９とは所定本数の配管により接続されている。

（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態に対する配管接続部の設置箇所の変形例を示している。その他の構成については第１実施形態および第２実施形態と同様である。図６は、本実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置１１０Ｂを構成する各部品の筐体内における配置を示した模式図である。

図６に示すように、本実施形態の配管接続部１１９は、タンク２より上方で筐体の天面から突出するように配置されている。この構成により、配管接続部１１９が給湯機能部品の配置箇所から近い場所に配置されるので、配管の長さや配管の圧損を低減でき、さらに、メンテナンスや配管組み付け作業を筐体の上部でまとめて行うことができる。

（第４実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対する、ヒートポンプ式貯湯温水装置の外殻となる筐体の変形例を示している。その他の構成については第１実施形態と同様である。図７は本実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置１１０Ｃを収納する筐体の外観を示した斜視図である。当該筐体は、タンク側筐体部１１２Ａの底部であるタンク側ベース部１１７Ａがヒートポンプ側筐体部１１１Ａの底部であるヒートポンプ側ベース部１１５Ａよりも高い位置に配置されている構成の他に、以下に示す構成を備えている。

図７に示しように、ヒートポンプ式貯湯温水装置１１０Ｃのヒートポンプ側の外殻を構成するヒートポンプ側筐体部１１１Ａは、内部の蒸発器１０３と対向する前面に、外部から蒸発器１０３へと空気を流入させる送風機１０７の吸込口を備えている。そして、当該吸込口が形成された前面と対向する背面には、蒸発器１０３を通過した空気を外部へと吹き出す吹出口（図示せず）が形成されている。

蒸発器１０３と送風機１０７とが配されるヒートポンプ側筐体部１１１Ａは、タンク側筐体部１１２Ａよりも奥行き方向（送風機１０７の通風方向）の幅が短く形成されている。そして、ヒートポンプ側筐体部１１１Ａの前面とタンク側筐体部１１２Ａの前面は、ヒートポンプ側筐体部１１１Ａ側からタンク側筐体部１１２Ａ側に向かうにつれて前方に突出するように傾斜した連結板１３０によって滑らかに連結されている。

また、ヒートポンプ側筐体部１１１Ａは背面に吸込口を備え、前面に吹出口を備えるように構成してもよい。また、ヒートポンプ側筐体部１１１Ａとタンク側筐体部１１２Ａは、図７のようにそれぞれの背面が合わさってフラットな一平面を構成してもよいし、それぞれの前面が合わさってフラットな一平面を構成してもよい。また、ヒートポンプ側ベース部１１５Ａ、連結部１１６Ａおよびタンク側ベース部１１７Ａはそれぞれ第１実施形態のヒートポンプ側ベース部１１５、連結部１１６、タンク側ベース部１１７と同様の構成および作用効果を有するものである。

家屋の軒下、集合住宅のベランダなどの狭い場所にヒートポンプ式貯湯温水装置１１０Ｃを設置する場合、装置は背面側に風路（例えば、壁から１０ｃｍ以上の空間）を確保して設置される。ヒートポンプ側筐体部１１１Ａをタンク側筐体部１１２Ａよりも奥行き方向長さが短くなるように形成することにより、吹出口の周辺に吹き出し空間を形成できるので、送風機１０７によって吹き出された空気を確実に外部に吐き出すことができる。したがって、装置が狭い場所に設置された場合、吹き出された熱交換後の空気が蒸発器１０３の吸込み側に回り込むショートサーキットを防止することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

例えば、ヒートポンプユニット１００の回路を流れる作動冷媒は、二酸化炭素に限定されるものではなく、フロン等の他の冷媒であってもよい。

また、上記実施形態のヒートポンプユニット１００は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルによるものであるが、これに限定されるものではなく、冷媒の圧力が臨界圧力未満のヒートポンプサイクルによるものよい。

第１実施形態から第４実施形態におけるヒートポンプ式貯湯温水装置およびこれに関わる配管構成を示した配管図である。 第１実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置を構成する各部品の筐体内における配置を示した模式図である。 第１実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置の外殻を構成する筐体を反ヒートポンプユニット側からみた模式的側面図である。 第１実施形態におけるタンク上部と水−冷媒熱交換器との位置関係を示した部分的拡大図である。 第２実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置を構成する各部品の筐体内における配置を示した模式図である。 第３実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置を構成する各部品の筐体内における配置構成を示した模式図である。 第４実施形態のヒートポンプ式貯湯温水装置の外殻を構成する筐体の外観を示した斜視図である。

符号の説明

１…水−冷媒熱交換器
１ｃ…水−冷媒熱交換器の下端部
２…タンク
１００…ヒートポンプユニット
１１１、１１１Ａ…ヒートポンプ側筐体部
１１２、１１２Ａ…タンク側筐体部
１１３…ヒートポンプ側脚部
１１４…タンク側脚部
１１５、１１５Ａ…ヒートポンプ側ベース部
１１６、１１６Ａ…連結部
１１７、１１７Ａ…タンク側ベース部
１１９…配管接続部
２００…基礎（設置面）

Claims (5)

1. 高温高圧の冷媒と熱交換させて給湯用水を沸き上げるヒートポンプユニット（１００）と、
   前記ヒートポンプユニット（１００）によって加熱された給湯用水を貯えるタンク（２）を有するタンクユニットと、
   前記ヒートポンプユニット（１００）が収納されるヒートポンプ側筐体部（１１１、１１１Ａ）と、
   前記タンクユニットが収納されるタンク側筐体部（１１２、１１２Ａ）と、
   前記ヒートポンプ側筐体部（１１１、１１１Ａ）を支えるヒートポンプ側脚部（１１３）と、
   前記タンク側筐体部（１１２、１１２Ａ）を支えるタンク側脚部（１１４）と、を備え、
   前記ヒートポンプ側筐体部（１１１、１１１Ａ）と前記タンク側筐体部（１１２、１１２Ａ）は一つの筐体を構成しており、
   前記タンク側筐体部（１１２、１１２Ａ）の底部であるタンク側ベース部（１１７、１１７Ａ）は、前記ヒートポンプ側筐体部（１１１、１１１Ａ）の底部であるヒートポンプ側ベース部（１１５、１１５Ａ）よりも高い位置に配置されているとともに、
   前記タンク側脚部（１１４）が設置されている設置面（２００）と前記タンク側ベース部（１１７、１１７Ａ）との距離は、前記ヒートポンプ側脚部（１１３）が設置されている設置面（２００）と前記ヒートポンプ側ベース部（１１５、１１５Ａ）との距離よりも長いことを特徴とするヒートポンプ式貯湯温水装置。
2. 前記ヒートポンプユニット（１００）は水−冷媒熱交換器（１）を有し、
   前記タンク側ベース部（１１７、１１７Ａ）と前記ヒートポンプ側ベース部（１１５、１１５Ａ）は連結部（１１６）により一体に連結されており、
   前記連結部（１１６、１１６Ａ）は前記水−冷媒熱交換器（１）の下端部（１ｃ）を支持していることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式貯湯温水装置。
3. 前記ヒートポンプユニット（１００）によって加熱された給湯用水が出湯される給湯使用側端末に接続される配管と前記タンク（２）に接続される配管とを連結する配管接続部（１１９）を備え、
   前記配管接続部（１１９）を前記タンク側筐体部（１１２）の側面寄りに設けた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式貯湯温水装置。
4. 前記ヒートポンプユニット（１００）によって加熱された給湯用水が出湯される給湯使用側端末に接続される配管と前記タンク（２）に接続される配管とを連結する配管接続部（１１９）を備え、
   前記配管接続部（１１９）を前記タンク側筐体部（１１２）の天面寄りに設けた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式貯湯温水装置。
5. 前記ヒートポンプユニット（１００）は蒸発器（１０３）と、前記蒸発器（１０３）を通過する空気を形成する送風機（１０７）とを有し、
   前記ヒートポンプ側筐体部（１１１Ａ）は前面または背面のいずれか一方に前記空気の吸込口を備えるとともに他方に吹出口を備えており、奥行き方向の幅が前記タンク側筐体部（１１２Ａ）よりも短いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のヒートポンプ式貯湯温水装置。

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