JP4904856B2 - ヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯機の構成に関するものである。

図６は、従来のヒートポンプ式給湯機の構成図である。従来、冷凍サイクルと貯湯タンクを備えたヒートポンプ式給湯機は図６に示すように、製品底部を形成する第１基盤１０１に、圧縮機１０２、貯湯タンク１０３、発泡断熱容器１０５に収納された水−冷媒熱交換器１０６が配設されており、その上部に、第２基板１０７と、遮音板１０８によって隔てられたスペースに、循環ポンプ１０４、送風ファン１０９、蒸発器１１０を配設している（例えば、特許文献１参照）。

さらに、図７は、従来のヒートポンプ式給湯機の側面図である。図７において、第１基板１０１と第２基板１０７とを筒状パイプ１１１で連通させて構成されており、蒸発器１１０から発生する凝縮水および除霜水が、第２基板１０７へと流れ落ちる。流れ落ちた凝縮水および除霜水は、筒状パイプ１１１をつたって、第１基板１０１を貫通し、ドレン水として製品外部へ排出される構成となっている。
特開２００５−１７２３８４号公報

しかしながら、従来の構成では、冬季などに外気温度が氷点下以下になり、その外気温度のもとでヒートポンプ式給湯機を運転させると、蒸発器から発生する凝縮水および除霜水が、第２基板へ流れ落ち、その後、第２基板に接続された筒状パイプ内部をつたうが、筒状パイプは外気により、屋外の外気温度と同じ温度にまで冷やされて、筒状パイプ内に残留付着した凝縮水または除霜水が凍結して氷に成長し、排水処理を繰り返し行うことで、氷が更に成長し、筒状パイプ内部がやがて氷で閉塞され、ついには第２基板へオーバーフローし成長した氷が、蒸発器を閉塞し、加熱性能が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、凝縮水および除霜水が凍結することなく、確実に排水することができる、排水性に優れたヒートポンプ式給湯機を提供することを目的とする。

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式給湯機は、圧縮機、発泡断熱容器に収納した水−冷媒熱交換器、減圧手段および蒸発器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒循環回路と、前記水−冷媒熱交換器を配設する第１基板と、前記蒸発器を配設する第２基板とを備え、前記第２基板を前記第１基板の上方に配設するとともに、前記第２基板上で前記水−冷媒熱交換器と対向する位置に排水口を設け、かつ、前記発泡断熱容器の上部および側部に前記排水口から排水された水が流れる溝を設けたことを特徴とするものである。

凝縮水および除霜水が凍結することなく、確実に排水することができる、排水性に優れたヒートポンプ式給湯機を提供することができる。

第１の発明は、圧縮機、発泡断熱容器に収納した水−冷媒熱交換器、減圧手段および蒸発器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒循環回路と、前記水−冷媒熱交換器を配設する第１基板と、前記蒸発器を配設する第２基板とを備え、前記第２基板を前記第１基板の上方に配設するとともに、前記第２基板上で前記水−冷媒熱交換器と対向する位置に排水口を設け、かつ、前記発泡断熱容器の上部および側部に前記排水口から排水された水が流れる溝を設けたことにより、運転時常時高温となる水−冷媒熱交換器の表面は、その熱伝導
により常に外気温度よりも高い状態に保たれ、外気温度よりも温度の高い気流が排水口付近に滞留することで、凝縮水および除霜水が製品内部において凍結しない構成となるので、製品内部での氷の成長による加熱性能の低下を防止することができる。

また、水−冷媒熱交換器からの放熱ロスを減ずることができる上に、発泡断熱容器に収納しても、通常運転時には、外気温度よりも温度の高い気流が排水口付近に滞留するので、放熱ロスを減じ効率を向上するとともに、高い排水性も備える。

また、排水口から流れ落ちる凝縮水および除霜水を溝で受ける構成となっており、溝内に落ちた凝縮水および除霜水は、発泡断熱容器の上部および側部に設けた溝に沿って流れ落ち、確実に外部へ排出することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、貯湯タンク、循環ポンプ、水−冷媒熱交換器を順次接続して水を循環させる貯湯回路を備え、前記貯湯回路と冷媒循環回路とを一つの筐体内に収納したことにより、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットに分離しない構成なので、ヒートポンプユニットと貯湯タンクユニットを結ぶ水配管などがなくなるため、防水性を確保することができ、安全性に優れた製品とすることができる。また、圧縮機、水−冷媒熱交換器、水ポンプを第１基板と第２基板の間の同一区画内に配設する構成なので、各種機器を連結する冷媒配管および給湯配管の長さを短くすることができ、配管での放熱ロスを減ずることで、給湯効率の向上を図ることができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、発泡断熱容器の上部を傾斜させたことにより、発泡断熱容器に流れ落ちた凝縮水および除霜水が、その傾斜に沿って円滑に排出され、発泡断熱容器上に滞留することを防止する。

第４の発明は、特に第１〜３の発明において、排水口にフランジ形状を設けたことにより、蒸発器より流れ落ちた凝縮水および除霜水を確実に、発泡断熱容器の所定の位置に排出することができる。

第５の発明は、特に第４の発明において、フランジ形状にテーパを設けたことにより、フランジ形状へ付着した水滴の滞留を防止し、水切れ性を向上し、排水口に付着した水分が、氷に成長し排水口を閉塞することを防止することができる。

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。

（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ヒートポンプ式給湯機の構成正面図である。図１において、ヒートポンプ式給湯機は、第１基板１上に、圧縮機２、貯湯タンク３、循環ポンプ４および発泡断熱容器５に収納された水−冷媒熱交換器６を配設し、その上部に、第２基板７と遮音板８にて区画されたスペースに送風ファン９、蒸発器１０を配置している。

図２は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機の構成側面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機の水−冷媒熱交換器６を覆う発泡断熱容器の斜視図である。図２において、蒸発器１０が配設される第２基板７に、蒸発器１０から発生する凝縮水および除霜水を排水する排水口１２を設ける。この時、排水口１２は、第１基板１に配設した水−冷媒熱交換器６と対向する位置に設けられる。

また図３において、発泡断熱容器５の上面には傾斜部１４が設けられており、排水口１２と対向する位置に、溝の凹部１６を合わせて、凸部１３を形成することで、溝形状１５を構成している。なお、溝形状１５は、凸部１３によって形成する他に、発泡断熱容器５の本体に凹部を削りだして加工することで、溝形状を形成してもよい。発泡断熱容器５の上面の傾斜部１４により、排水口１２から排水された凝縮水および除霜水が、発泡断熱容器５の上面へ流れ落ち、流れ落ちた凝縮水および除霜水は傾斜部１４の傾斜方向に沿って流れ落ちるため、発泡断熱容器５の上面に溜まることがなくなる。また排水口１２と対向する位置に、溝形状１５の凹部１６を合わせて設けているので、溝形状１５の凹部に沿って、凝縮水および除霜水が外部へ確実に流れ出る。よって、図２の矢印方向に排水口１２から凝縮水および除霜水が滴下し、水−冷媒熱交換器６を覆う発泡断熱容器５の上面および側面に形成された溝形状１５に沿って外部へ流れ出る構成となる。

図４は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機の第２基板の斜視図であり、図５は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機の第２基板のＡＡ断面図である。図４において、排水口１２が、第２基板７上に設けられている。本実施の形態では、排水口１２を１つだけ設けている構成であるが、発泡断熱容器５に対向する位置であれば、複数個設けてもよい。なお、複数個設ける時には、発泡断熱容器５に設ける溝形状を、排水口の数に合わせて設けることが望ましく、そのときには、溝形状の凹部を、各々の排水口に対向する位置に設ける。

また図５において、排水口１２の出口構成は、フランジ形状１７で構成され、さらにフランジ形状１７の端部にはテーパ部１８を設けている。

以上のように構成されたヒートポンプ式給湯機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、蒸発器１０より凝縮水および除霜水が発生すると、蒸発器１０より流れ落ち、第２基板７上に設けた排水口１２に凝縮水および除霜水が集約され、排水口１２より下部に滴下する。そのとき、排水口１２にはフランジ形状１７が設けられているので、フランジ形状に沿って凝縮水および除霜水が滴下されるので、確実に溝形状１５の凹部１６に凝縮水および除霜水が滴下する。またフランジ形状１７の端部にはテーパ部１８を設けているので、テーパ部１８のテーパ方向に沿って水が集約され、滴下する構成となるので、フランジ形状１７での水滴の滞留を防ぎ、滞留した水分が氷に成長して排水口１２を塞ぐことがないので、水滴の処理性が向上する。また凹部１６へ確実に凝縮水および除霜水を滴下させるので、製品内部の排水経路以外に飛散することがない。この排水口１２は、水−冷媒熱交換器６を収納した発泡断熱容器５の上部に設けられているため、発泡断熱容器５から放出される熱によって、排水口１２付近に、外気温度よりも高温の空気が滞留するため、排水口１２での氷の成長が防止され、製品内部において、凍結しない構成となり、氷の成長による加熱性能の低下を防止することができる。

次に、排水口１２と凹部１６が対向する位置にあるので、凝縮水および除霜水は、凹部１６に滴下し、そのまま凸部１３によって限定的に形成された溝形状に沿って外部へと流れ出る。この時、発泡断熱容器５の上面１４は溝形状１５に沿って凝縮水および除霜水が流れ出る方向に傾斜しているため、溝形状１５に沿って水が流れ出やすい構成となっており、発泡断熱容器５に滞留することなく氷の成長を防げるほか、水が外部へと流れ出る時間の短縮化を図ることができる。

以上のように、本実施の形態においては、蒸発器１０より発生する凝縮水および除霜水を、第２基板７上で、かつ、発泡断熱容器５の上部に排水口１２を設けることで、水−冷媒熱交換器の熱の影響により暖められた発泡断熱容器５の外壁から放出される熱によって
、排水口１２での氷の成長を防ぎ、尚且つ、発泡断熱容器５に設けた溝形状１５に凝縮水および除霜水が集約され、発泡断熱容器５の上面は、凝縮水が流れ出る方向に傾斜部を有しているので、凝縮水の処理時間を短縮化できるとともに、発泡断熱容器５の上面に凝縮水が滞留することがないため、氷点下以下の低外気温の影響を受けて、製品内部で凍結することなく絶えず製品外部へ円滑に処理することが可能となり、製品内部での氷の成長を防止し、低温時における加熱性能を安定的に確保することができる。

以上のように、本発明に係るヒートポンプ式給湯機の構成は、ヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機の水−冷媒熱交換器に適用でき、給湯機能の他に、浴槽給湯、暖房機能、乾燥機能を有するヒートポンプ装置にも適用できる。

本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機の構成正面図 同実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機の構成側面図 同実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機を構成する発泡断熱容器の斜視図 同実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機を構成する第２基板の斜視図 ＡＡ断面図 従来のヒートポンプ式給湯機の構成正面図 従来のヒートポンプ式給湯機の構成側面図

１ 第１基板
２ 圧縮機
３ 貯湯タンク
４ 循環ポンプ
５ 発泡断熱容器
６ 水−冷媒熱交換器
７ 第２基板
８ 遮音板
９ 送風ファン
１０ 蒸発器
１２ 排水口
１３ 凸部
１４ 傾斜部
１５ 溝形状
１６ 凹部
１７ フランジ形状
１８ テーパ部

Claims (5)

1. 圧縮機、発泡断熱容器に収納した水−冷媒熱交換器、減圧手段および蒸発器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒循環回路と、前記水−冷媒熱交換器を配設する第１基板と、前記蒸発器を配設する第２基板とを備え、前記第２基板を前記第１基板の上方に配設するとともに、前記第２基板上で前記水−冷媒熱交換器と対向する位置に排水口を設け、かつ、前記発泡断熱容器の上部および側部に前記排水口から排水された水が流れる溝を設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
2. 貯湯タンク、循環ポンプ、水−冷媒熱交換器を順次接続して水を循環させる貯湯回路を備え、前記貯湯回路と冷媒循環回路とを一つの筐体内に収納したことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機。
3. 発泡断熱容器の上部を傾斜させ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給湯機。
4. 排水口にフランジ形状を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式給湯機。
5. フランジ形状にテーパを設けたことを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ式給湯機。

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