JP5990771B2 - ヒートポンプ温水暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は、水あるいは不凍液などの熱媒を加熱して暖房を行うことができるヒートポンプ温水暖房装置に関するものである。

従来、この種のヒートポンプ温水暖房装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧手段および蒸発器を環状に接続した冷媒回路と、この冷媒回路から冷媒の供給を受けて熱交換により低温の水あるいは不凍液などの熱媒を加熱することで、高温の水あるいは不凍液などの熱媒とする水冷媒熱交換器と、この水冷媒熱交換器で加熱された水あるいは不凍液などの熱媒を搬送する循環ポンプと、加熱された水あるいは不凍液などの熱媒を貯めるシスターンタンクを備え、前記水冷媒熱交換器は、ヒートポンプ装置の上に載置されているものがある（例えば、特許文献１参照）。

図９は、特許文献１に記載の、従来のヒートポンプ温水暖房装置１００の上面内観図と正面要部内観図を示すものであり、下方に冷媒回路からなるヒートポンプ装置１０５を配し、その上方に、水あるいは不凍液などの熱媒と冷媒を熱交換する水冷媒熱交換器１０１と、水あるいは不凍液などの熱媒の補給、および、膨張した水あるいは不凍液などの熱媒のバッファの役目をするシスターンタンク１０２と、高温となった熱媒を離れた所に設置した外部放熱器（輻射暖冷房やファンコンベクターなど）に供給する循環ポンプ１０３と、を備え、それら全周を外装枠１０４で覆い、また、室外機１０５との間を、上下仕切板１０６で上下に分割して、上方に載置したことを特徴としている。

また、外部放熱器と配管を接続するための複数の接続口を有する熱媒往きポート１０７、熱媒戻りポート１０８も同じく水平仕切板１０６の上方に載置され、複数の接続口は水平方向に、後方に向いて配されている。また、室外機１０５の右側方には、電源線などを収納する配管カバー１０９が設けられている。

なお、この際の水冷媒熱交換器１０１には、２重管方式が採用され、これは、内管を水あるいは不凍液などの熱媒流体が流通し、同心状に配された外管と内管の間を冷媒が流通するものである。

また、図１０は、水冷媒熱交換器にプレート式熱交換器を採用したものである。ただし、図９に示す構成とは異なり、シスターンタンクや循環ポンプは、別体に設ける仕様となっている。

この構成では、ヒートポンプ温水暖房装置１１０として、水冷媒熱交換器にプレート式水冷媒熱交換器１１１を採用し、仕切板（セパレータ）１１２により、機械室と送風機室とを隔離する。そして、機械室に圧縮機１１３、プレート式水冷媒熱交換器１１１、膨張弁１１４、アキュムレータ１１５と冷媒配管を配置したものであり、セパレート式空気調和機と部品の流用で、コストダウン、設備の共用化を図り、安価で省エネ性に優れた温水暖房用室外機を提供しようというものである（例えば、特許文献２参照）。

なお、このヒートポンプ温水暖房装置１１０の外部に設けられる、循環ポンプ、シスターンタンクとプレート式水冷媒熱交換器１１１とは、プレート式水冷媒熱交換器１１１の背面に設けられた、温水往きポート１１１ａ、温水戻りポート１１１ｂを介して配管により接続される。

特開２０１０−１４４９８６号公報 特開２００８−１９６７７７号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、水あるいは不凍液などの熱媒を加熱する水冷媒熱交換器１０１が、室外機１０５の上方にあるために、高さ寸法が大きくなる。

したがって、設置可能な箇所が限られ、また、室外機１０５上方に別体を構成して、水冷媒熱交換器１０１などの部品を納めることで、コストが増大するという課題を有していた。

また、特許文献２の構成では、プレート式水冷媒熱交換器１１１がヒートポンプ温水暖房装置１１０の背面に位置にあるために、機器の接続および分解が困難となる。

したがって、施工時間が増大するとともに、機器のメンテナンス性が低下するという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、水冷媒熱交換器を一体の外装体に収納して小型化を図りつつ、メンテナンス性と省エネルギー性に優れたヒートポンプ温水暖房装置を提供することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ温水暖房装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発器が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記蒸発器に送風する送風ファンと、前記水冷媒熱交換器、外部放熱器が配管で接続される温水回路と、少なくとも前記圧縮機および前記水冷媒熱交換器が配設される機械室と、前記送風ファンが配設される送風室と、前記機械室および前記送風室を覆う外装体と、を備え、前記水冷媒熱交換器は、前記冷媒回路と接続される冷媒入口部および冷媒出口部と、前記温水回路と接続される熱媒入口部および熱媒出口部と、を有し、前記外部放熱器へと熱媒を誘導する往きポートおよび戻りポートは、前記外装体の外方かつ前記機械室側の側方に配設され、前記水冷媒熱交換器は、前記機械室内で、前方かつ前記往きポートおよび前記戻りポート側に配設され、前記冷媒入口部と、前記冷媒出口部と、前記熱媒入口部と、前記熱媒出口部とは、前記水冷媒熱交換器の同一面に配設され、かつ、前記外装体後方に向けて形成されていることを特徴とするものである。

これにより、水冷媒熱交換器およびポートを、外装体の前方側および側方に近接配置してメンテナンス性を向上させるとともに、水冷媒熱交換器とポートとの間を短配管によって接続して、放熱ロスおよび熱媒流体の圧力損失を低減することで、エネルギー効率を向上させることができる。

本発明によれば、メンテナンス性と省エネルギー性に優れたヒートポンプ温水暖房装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ温水暖房装置の内観平面図 同ヒートポンプ温水暖房装置の内観斜視図 同ヒートポンプ温水暖房装置の下面からの一部内観斜視図 （ａ）同ヒートポンプ温水暖房装置の水冷媒熱交保持板接合体の組立右方斜視図（ｂ）同ヒートポンプ温水暖房装置の水冷媒熱交保持板接合体の組立左方斜視図（ｃ）同ヒートポンプ温水暖房装置の水冷媒熱交保持板接合体の斜視図 （ａ）同ヒートポンプ温水暖房装置の前方外観斜視図（ｂ）同ヒートポンプ温水暖房装置の後方外観斜視図 同ヒートポンプ温水暖房装置の内観要部側面図 同ヒートポンプ温水暖房装置の冷媒回路、温水回路図 同ヒートポンプ温水暖房装置の冷媒回路、温水回路図 （ａ）従来のヒートポンプ温水暖房装置の内観上面図（ｂ）従来のヒートポンプ温水暖房装置の正面図 従来のヒートポンプ温水暖房装置の内観斜視図

第１の発明は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発器が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記蒸発器に送風する送風ファンと、前記水冷媒熱交換器、外部放熱器が配管で接続される温水回路と、少なくとも前記圧縮機および前記水冷媒熱交換器が配設される機械室と、前記送風ファンが配設される送風室と、前記機械室および前記送風室を覆う外装体と、を備え、前記水冷媒熱交換器は、前記冷媒回路と接続される冷媒入口部および冷媒出口部と、前記温水回路と接続される熱媒入口部および熱媒出口部と、を有し、前記外部放熱器へと熱媒を誘導する往きポートおよび戻りポートは、前記外装体の外方かつ前記機械室側の側方に配設され、前記水冷媒熱交換器は、前記機械室内で、前方かつ前記往きポートおよび前記戻りポート側に配設され、前記冷媒入口部と、前記冷媒出口部と、前記熱媒入口部と、前記熱媒出口部とは、前記水冷媒熱交換器の同一面に配設され、かつ、前記外装体後方に向けて形成されていることを特徴とするヒートポンプ温水暖房装置である。

これにより、水冷媒熱交換器、往きポート、戻りポートを外装体前方あるいは外装体側方に配しているので、分解および接続が容易となり、メンテナンス性を向上させることができる。

また、水冷媒熱交換器と、往きポートおよび戻りポートとは近設して配置されているので、水冷媒熱交換器で熱交換された熱媒は、短距離で往きポートへ導かれ、外部放熱器へと導かれることとなり、熱媒の放熱ロスを低減することが可能となる。

さらに、水冷媒熱交換器と往きポートあるいは戻りポートをつなぐ配管を短配管とすることができ、また、曲げ数も減らすことが可能であることから、熱媒流体の圧力損失を低減して循環ポンプの動力を低減し、その結果、消費電力を減らすことができる。よって、省エネルギーで高効率なヒートポンプ温水暖房装置を実現することができる。

また、これにより、水冷媒熱交換器を、外装体の前面に配し、冷媒入口部、冷媒出口部、熱媒入口部、熱媒出口部を同一面に設け、ヒートポンプ装置の後方に向けて形成することで、水冷媒熱交換器と外装体後方に配された冷媒回路の配管のうち、水冷媒熱交換器につながる配管のみを変えることで、水冷媒熱交換器の能力の増減に対応することができる
。

よって、多機種展開を行う際の能力、ＣＯＰ性能のバリエーションに容易に対応することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記水冷媒熱交換器を、プレート式熱交換器とすることを特徴とするものであり、水冷媒熱交換器としてプレート式水冷媒熱交換器を用いることで、その性能、ＣＯＰを高めることが可能となる。

すなわち、プレート式水冷媒熱交換器はその積層枚数を増すことで、熱交換性能が向上するとともに水圧損も減じる傾向がある。これは、プレート式水冷媒熱交換器では、積層枚数が増すと、流路が増えることとなり、圧損が減るためである。よって、プレートの積層枚数を増減させて熱交換効率を変更させることが可能なプレート式熱交換器を、外装体前方に配置することで、外装体内のスペースを有効活用して用途に応じた汎用性の高いヒートポンプ温水暖房装置を実現することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記水冷媒熱交換器は、前記外装体の前方側に保持部を備え、前記水冷媒熱交換器の外方に配設されて前記外装体にて保持される保持板と前記保持部とを固定することにより、前記保持板を介して前記外装体に固定されることを特徴とするものである。

水冷媒熱交換器は質量の大きな重量物であり、その強度を保つことは非常に重要である。それに対して、外装体と保持板を固定することで、保持板と水冷媒熱交換器保持部で一体化された水冷媒熱交換器は、外装体と強固に保持されることとなり、高い強度を有するヒートポンプ装置を形成することができる。

第４の発明は、特に第３の発明において、前記保持板は、少なくとも前記外装体を構成する底板によって保持されることを特徴とするものであり、保持板と一体化された質量の大きな過重量物である水冷媒熱交換器を、本体下方にあり、外装体の中で強度面で最も強固な底板と保持することで、高強度なヒートポンプ装置を形成することができる。

第５の発明は、特に第１から第４のいずれかの発明において、前記水冷媒熱交換器は、前記圧縮機の側方に配設されることを特徴とするものであり、圧縮機から水冷媒熱交換器へつながる配管を短くすることができ、低コスト化を実現するとともに、圧損を減ずることで、ＣＯＰ性能を向上させることが可能となる。

また、水冷媒熱交換器を、加振源となる圧縮機の側方に配することで、圧縮機が動作している際の、外装体、特に底板の振動が低減され、それにより、騒音の低減、外装体本体振動の低減を実現することができる。

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り本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ装置について、図１〜図７に基づいて、以下に説明する。

まず、図７のヒートポンプ温水暖房装置の冷凍サイクル、水回路図で説明を行う。

１は循環される水あるいは不凍液などの熱媒を加熱するためのヒートポンプ装置の室外
機であり、２は、ヒートポンプ装置の室外機１と熱媒配管３で接続された外部放熱器であり、図では輻射暖冷房などのパネル状の外部放熱器としているが、パネルヒーターや、送風ファンを備えたファンコンベクターなどでも構わない。

ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１で加熱あるいは冷却された温水あるいは冷水が、熱媒配管３を通り、外部放熱器２へと送られ、外部放熱器２の設置された居室を暖房あるいは冷房するのが、冷温水冷暖房である。

このヒートポンプ熱源機の室外機１内に組み込まれている部品は以下の様になっている。

室外機１には、冷媒を圧縮、循環させる圧縮機４、水あるいは不凍液などの熱媒と冷媒の熱交換を行う水冷媒熱交換器５、減圧手段である膨張弁６、蒸発器である空気冷媒熱交換器７があり、圧縮機４、水冷媒熱交換器５、減圧器としての膨張弁６、空気冷媒熱交換器７を順次環状に接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させる冷媒回路８を構成している。

このうち、水冷媒熱交換器５は、プレート式水冷媒熱交換器として、凹凸を設けたステンレス板を複数枚を積層して、それらをブレージングで一体化し、冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂ、熱媒入口部５ｃ、熱媒出口部５ｄを設け、水あるいは不凍液などの熱媒と冷媒の熱交換を行い、熱媒を加熱するものである。

また、プレート式水冷媒熱交換器５の構成には公知のプレート式水冷媒熱交換器を、一部形状を変更して使用する。この内容に関しては後述する。

９は、蒸発器である空気冷媒熱交換器７に空気を搬送する送風ファンであり、蒸発器である空気冷媒熱交換器７の熱交換能力を促進している。

１０は、冷媒回路８の中で、冷媒圧力を検知するために設けられた圧力センサ、１１は、圧縮機４の圧縮機吐出配管１２に設けられた圧縮機出口温度センサ、１３は、空気冷媒熱交換器７の空気熱交出口配管１４に設けられた冷媒出口温度センサである。

一方、プレート式水冷媒熱交換器５に水あるいは不凍液などの熱媒を循環し、冷媒と熱交換を行うのが温水回路１５である。

１６は、温水回路１５内の水あるいは不凍液などの熱媒を強制的に循環する循環ポンプであり、プレート式水冷媒熱交換器５の上流側に配されている。

また、このプレート式水冷媒熱交換器５には、冷媒回路８と接続する冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂと、温水回路１５と接続する熱媒入口部５ｃ、熱媒出口部５ｄ配設されている。

また、この図７では、プレート式水冷媒熱交換器５において、温水を生成し、暖房を行う際の冷媒は下方から上方へ、熱媒流体は上方から下方へ流れるように記載してあるが、これは冷媒回路、水回路図を記載したためであり、実際には、冷媒はプレート式水冷媒熱交換器５の上方から下方へ、熱媒流体はプレート式水冷媒熱交換器の下方から上方へ流れることとなる。この内容に関しては、詳細な本体構成の中で説明を行う。

１７は、循環ポンプ１６の上流に配された水あるいは不凍液などの熱媒の補給と、膨張した水あるいは不凍液などの熱媒のバッファの役目をするシスターンタンクであり、この
シスターンタンク１７には、水あるいは不凍液などの熱媒を補給するために開口するキャップ１８、シスターンタンク１７内の水位を検出する水位センサ１９が設けられている。

２０は、プレート式水冷媒熱交換器５で加熱された温水を外部放熱器２に送るために温水回路１５の往き側の末端部に設けられた熱動弁であり、使用される外部放熱器２に準じて、開放、閉止が行われ、必要な外部放熱器２にのみ、温水が流れるように制御される。

２１は、熱動弁２０の先に設けられた熱媒往きポートであり、この熱媒往きポート２１に熱媒配管３が接続される。図７では、熱動弁２０は４箇所あるが、熱媒配管３は２箇所のみ接続されており、外部放熱器２も二つとなっている。全ての外部放熱器２が使用されない時は、熱動弁２０は閉止されている。

２２は、温水回路１５と、熱動弁２０を接続する往きヘッダ管であり、温水回路１５の一箇所が、熱動弁２０の数量に応じた複数個所へと分岐される。熱動弁２０が一個の場合は、そのまま熱動弁に接続されることとなる。

２３は、外部放熱器２で放熱されて、温度の低下した温水が温水回路１５に戻ってくる際の熱媒戻りポートであり、この熱媒戻りポート２３の数量は、熱動弁２０の数量と同じとなり、この図７では４箇所となっている。

この熱媒戻りポート２３には、戻りヘッダ管２４があり、熱媒戻りポート２３の複数個所が、一箇所の温水回路１５へと合流する。熱動弁２０、熱媒戻りポート２３が一個の場合は、ヘッダはなく、そのまま接続される。

２５は、プレート式水冷媒熱交換器５に入る温水の温度を測定する熱媒入口温度センサ、２６は、往きヘッダ管２２と、プレート式水冷媒熱交換器５の熱媒出口部５ｄをつなぐ熱媒配管３に配設され、プレート式水冷媒熱交換器５の出口側の水あるいは不凍液などの熱媒の温度を測定するための熱媒出口温度センサである。

２７は、室外機１の各種アクチュエータやセンサの制御を行う制御装置、２８は使用者がヒートポンプ温水暖房装置の運転を行い、各種設定を行うためのリモコンである。

図７のヒートポンプ温水暖房装置の冷媒回路及び温水回路図で示した部品をレイアウトしたものが図１〜図２であり、図１は内観平面図、図２は内観斜視図を示している。また付与した番号は図７と同じである。

図１、図２に示すように、室外機１の最下部には底板２９があり、この底板２９の右方に圧縮機４が載置されている。この圧縮機４の近傍であり、右側方前に、プレート式水冷媒熱交換器５が配されている。

また、図１、図４に示すように、プレート式水冷媒熱交換器５には、冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂ、熱媒入口部５ｃ、熱媒出口部５ｄがあるが、これらはプレート式水冷媒熱交換器５の同一面にあり、本体の後方に向けて形成している。

このプレート式水冷媒熱交換器５は、図３および図４で示すように構成され、保持されている。図４は、プレート式水冷媒熱交換器５の構成及び、その周囲の保持構成を示している。

５は、複数の凹凸状板金を積層したプレート式水冷媒熱交換器であり、冷媒入口部５ａが上方に、冷媒出口部５ｂがその下方に、熱媒入口部５ｃは冷媒出口部５ｂの側方に、熱
媒出口部５ｄは熱媒入口部５ｃの上方に設けてあり、それらは同一面に配されている。

また、冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂ、熱媒入口部５ｃ、熱媒出口部５ｄの反対面には、水冷媒熱交換器の保持部として保持ピン５ｅが２箇所設けてあり、タップが切られて、オネジとなっている。

３０は、プレート式水冷媒熱交換器５の外周面のうちの五面を覆い、断熱性を保持するために設けられた発泡スチロール製の主発泡断熱材である。主発泡断熱材３０には、保持ピン５ｅのための貫通孔３０ａおよび３０ｂが設けられている。

３１は、主発泡断熱材３０の外方に設けられた保持板であり、主発泡断熱材３０の５面を覆う構成となっており、箱状に構成してある。

３２はプレート式水冷媒熱交換器５の保持ピン５ｅと、熱交保持板３１を固定する固定ナットであり、プレート式水冷媒熱交換器５と保持板３１の間に、主発泡断熱材３０を挟み込んで固定される。（破線で示した方向で保持される）
３３は、プレート式水冷媒熱交換器５の冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂ、熱媒入口部５ｃ、熱媒出口部５ｄのある面を断熱する、発泡スチロール製の前断熱材である。この前断熱材３３は、冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂと相対する部分はＵ字カット形状、熱媒入口部５ｃ、熱媒出口部５ｄと相対する部分は丸抜き穴形状としてある。

このようにして形成された、水冷媒熱交保持板接合体５Ａが圧縮機４の右側方前に配されていることとなる。固定方法に関しては後述する。

冷媒回路８に含まれる冷媒管においては、圧縮機４にて高圧まで圧縮されて吐出された高温の冷媒は、最上部から、プレート式水冷媒熱交換器５の上方に配された、冷媒入口部５ａと圧縮機吐出配管１２で結ばれている。

そして、図１に示すように、全体構成では、底板の前方にプレート式水冷媒熱交換器５が配されており、後方に向かって、冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂ、熱媒入口部５ｃ，熱媒出口部５ｄが向いていることとなる。

７は蒸発器である空気冷媒熱交換器であり、Ｌ字状に折り曲げられた形をしており、底板２９に載置されている。

９は、空気冷媒熱交換器７の内方に配された送風ファンであり、空気冷媒熱交換器７を強制的に空気を通過させ、空気と冷媒の熱交換を促進する。

３４は、送風ファン９を駆動する送風モータ、３５は、送風モータ３０を保持するモータ台であり、モータ台３５は、底板２９に固定されている。

３６は、送風ファン９の部分と、圧縮機４、プレート式水冷媒熱交換器５、減圧手段である膨張弁６の部分を隔離するための、仕切板であり、仕切板３６で、送風室３７（一点鎖線で記載した範囲）と機械室３８（点線で記載した範囲）に区分けされていることとなる。

膨張弁６はプレート式水冷媒熱交換器５の冷媒出口部５ｂ（冷媒入口部５ａの下方にあるが図示せず）とつながり、その先に、空気冷媒熱交換器７が結ばれている。

このような冷媒回路８を構成する冷媒配管は、機械室３８内の圧縮機４の上方及び側方
であり、プレート式水冷媒熱交換器５の後方に配されている。

以上のように、各種部品、アクチュエータが、室外機１の筐体である外装体６０に収納されている。

図５は、外装体６０を取り付けた状態の、ヒートポンプ温水暖房装置の室外機１の外観斜視図である。この外装体６０は、底板２９に取り付けられた、前方を覆う前板３９、右側方及び右後方を覆う右側板４０、左側方を覆う左側板（図示せず）、前板３９、右側板４０、左側板に載置されて上方を覆う天板６１で構成されている。

前述した、循環ポンプ１６、シスターンタンク１７は、圧縮機４後方で、外装体６０の右側板４０後方に凸状に飛び出した、後方外装体４７に覆われており、循環ポンプ１６、シスターンタンク１７に外部から水が浸入することを防いでいる。この後方外装体４７は、後方底板４７ａ、後方側板４７ｂ、後方上板４７ｃで構成されている。

右側板４０の右方外方には、配管カバー５０が設けられ、この配管カバー５０内方の右側板４０には、図２に示すポート取付具４１とポート取付具カバー（図示せず）が取り付けられており、ポート取付具４１に、熱動弁２０と熱媒往きポート２１と熱媒戻りポート２３とが取り付けられており、同じく外部から水が浸入することを防いでいる。

この外装体６０を構成する前板３９には、送風ファン９と同心円状の吹出し口３９ａがあり、この吹出し口３９ａには、送風ファン９と同心円状に内周面から径方向外方に向かって、略半円状に湾曲する絞り形状のベルマウス３９ｂを設けている。

このベルマウス３９ｂは、送風ファン９を回転させ、送風ファン９上流にある空気冷媒熱交換器７から吸引して、送風ファン前方にある前板３９の吹出し口３９ａから、吹出し風を放出することにより、熱交換を行っている。

３９ｃは、送風ファン９からの吹出し風を通過させるための格子状の開口部を有する吹出しグリルであり、前板３９の吹出し口３９ａ前方に出っ張り状に設けられて、吹出し風を整流することで低騒音化を図るとともに、送風ファン９に手が触れないように保護の役割をしている。

図６に、内観側方図を記載しているが、シスターンタンク１７下方に配された循環ポンプ１６は、後方底板４７ａに固定された、ポンプ台４８上に載置されている。このポンプ台４８は、後方底板４７ａに固定されている。

そして、このポンプ台４８の上方に、防振ゴム４９を取り付けて、この防振ゴム４９上に、循環ポンプ１６は載置されている。循環ポンプ１６は、ポンプ往き配管４５ａと、ポンプ出口配管４５ｂで上方に付勢されており、下方は防振ゴム４９上に載置されているだけで、ビスで固定されるなどといった形態ではなく、自由度の高い保持構成で保持されている。

熱動弁２０は、図２に示すように、外装体の右側方かつ、圧縮機４の右外方で、水冷媒熱交保持板接合体５Ａの右外方にあたり、右側板４０の外に飛び出た形で複数の熱動弁２０が縦に並ぶように配されている。

ここで、熱動弁２０が一個の場合は、右側板４０の外方に一個配されていることとなる。この熱動弁２０は、プレート式水冷媒熱交換器５で加熱または冷却された熱媒を、外部放熱器２へと、熱媒配管３を介して、室外機１から送る通過点となる。

また、熱動弁２０の側方で、同じく右側板４０の外方に突出する部位には、同じく縦に並んだ、熱媒戻りポート２３が配されており、外部放熱器２からの熱媒が、室外機１へ戻って来る際の通過口の役目をしている。

４１は、熱動弁２０と熱媒往きポート２１と熱媒戻りポート２３が取り付けられている、ポート取付具であり、このポート取付具４１は、右側板４０の外方に飛び出た形状で取り付けてある。

つまり、熱動弁２０、熱媒往きポート２１、熱媒戻りポート２３、およびこれらが取り付けられたポート取付具４１は、室外機１の外装体から側方にはみ出した箇所に配され、かつ、水冷媒熱交保持板接合体５Ａの側後方に配されていることとなる。

１７は、圧縮機４の後方、プレート式水冷媒熱交換器５の後方の右側板４０の後方に飛び出した形状で設けられたシスターンタンクである。シスターンタンク１７は、低温から高温となり、体積が増した水あるいは不凍液などの熱媒の、体積膨張分を吸収する役目も持っている。特に体積膨張率の大きな不凍液を使用する際に、水あるいは不凍液などの熱媒が溢れないように容積が決めてある。

１９は、シスターンタンク１７に設けられた、水位センサであり、シスターンタンク１７内の水位を検知し、水位が下がると、警告を使用者に知らせ、リモコン２８に表示することで、水あるいは不凍液などの熱媒の補給を使用者に促す。

循環ポンプ１６は、シスターンタンク１７の下方に配され、シスターンタンク１７と同じく、圧縮機４後方の右側板４０の背面に飛び出した形状で設けられている。

つまり、シスターンタンク１７、循環ポンプ１６はいずれも、圧縮機４後方であり、水冷媒熱交保持板接合体５Ａの後方に当る位置に、右側板４０の外装体６０の背面に飛び出した位置に配されていることとなる。

循環ポンプ１６は、温水回路１５内を、温水が強制的に循環するように、運転を行う。そして、この循環ポンプ１６は、プレート式水冷媒熱交換器５の熱媒入口部５ｃとつながっている。

図７の、ヒートポンプ装置の冷凍サイクル、水回路図で見れば、破線Ａで囲まれた範囲が、後方外装体４７の内方に収められていることとなり、破線Ｂで囲まれた範囲が、プレート式水冷媒熱交換器５の側方に凸状にレイアウトされた位置に配されていることとなる。

図３には、水冷媒熱交保持板接合体５Ａの固定方法を記載している。水冷媒熱交保持板接合体５Ａは、底板２９上に載置され、底板２９とプレート式水冷媒熱交換器５を保持している保持板３１がビス４４ａで固定され、さらに右側板４０と熱交保持板３１がビス４４ｂで側方から固定されていることで強度を確保している。

以下、図７に基づいて、上記ヒートポンプ装置の動作を説明する。

圧縮機４を運転すると、高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、圧縮機吐出配管１２を通り、プレート式水冷媒熱交換器５に送られ、循環ポンプ１６により送られてきた水あるいは不凍液などの熱媒と熱交換して放熱する。これにより、加熱された水あるいは不凍液などの熱媒は低温の熱媒から高温の熱媒となる。

プレート式水冷媒熱交換器５から流出する冷媒は、減圧手段である膨張弁６にて減圧膨張され、蒸発器である蒸発器７に送られ、送風ファン９にて送られた空気と熱交換して、蒸発器である空気冷媒熱交換器７を通過する間に、蒸発してガス化する。このガス化した冷媒は、再度、圧縮機４に吸入され、再度圧縮される過程を繰り返し、プレート式水冷媒熱交換器５を通過する低温の水あるいは不凍液などの熱媒は徐々に加熱され、高温の水あるいは不凍液などの熱媒となる。

温水回路１５に関しては、循環ポンプ１６を運転することで、プレート式水冷媒熱交換器５において、冷媒回路８で加熱された水あるいは不凍液などの熱媒は、強制的に、往きヘッダ管２２に送られ、この往きヘッダ管で２２で複数個所（図７および図８では４箇所、１箇所で分岐されないケースもある）に分岐され熱動弁２０に送られる。

熱動弁２０は、リモコン２８で設定された外部放熱器２へと流れる箇所が開放され、それ以外の箇所は閉止されており、熱動弁２０、熱媒往きポート２１を介して、室外機１の外部の熱媒配管３を通り、外部放熱器２へと導かれる。外部放熱器２では放熱が行われ、外部放熱器２が設置された居室などを暖房する。

外部放熱器２で放熱し、低温となった水あるいは不凍液などの熱媒は、熱媒配管３を通り、熱媒戻りポート２３へと流れてくる。熱媒戻りポート２３、戻りヘッダ管２４を通過して、シスターンタンク１７の下面よりシスターンタンク１７へと入ってくる。このシスターンタンク１７には内部上方に空気層を有するように、一定量の水あるいは不凍液などの熱媒が入っている。

その後、同じくシスターンタンク１７の下面より、循環ポンプ１６へと強制的に吸引され、循環ポンプ１６にて強制的にプレート式水冷媒熱交換器５に送られ、低温となった水あるいは不凍液などの熱媒は、プレート式水冷媒熱交換器５で加熱されて、再び外部放熱器２へと導かれる動作を繰り返す、つまり、温水回路１５を循環することで、外部放熱器２で放熱した水あるいは不凍液などの熱媒で、居室の暖房が行われることとなる。

この際に、室外機１の後方にシスターンタンク１７、循環ポンプ１６を配し、室外機１側方に熱動弁２０を配し、冷媒と水あるいは不凍液などの熱媒の熱交換を行うプレート式水冷媒熱交換器５を前方に配することで、それらを一体の本体に納めた構成がコンパクトに実現でき、設置汎用性の高い、ヒートポンプ温水暖房装置とすることができる。

これは、プレート式水冷媒熱交換器５は、室外機１の右前方に配され、室外機１の後方にシスターンタンク１７、循環ポンプ１６を配し、室外機１側方に熱動弁２０、往きポート２１、戻りポート２３を配していることで、プレート式水冷媒熱交換器５とシスターンタンク１７、循環ポンプ１６の間には、冷媒回路８や温水回路１５を構成する配管を配設することができるからである。

これにより、一体の室外機１だけで、そのまま外部放熱器２へと接続して使用できる、コンパクトなヒートポンプ温水暖房装置とすることができるわけである。

これは、シスターンタンク１７、循環ポンプ１６、熱動弁２０と干渉しない、圧縮機４の側方かつ、室外機１の前方にプレート式水冷媒熱交換器５を配していることで可能となっている。

そして、一体の本体としていることで、室外に設置する際に必要となる面積の縮小化（室外に設置するのは外装体の本体面積となる）を図ることができ、また、設置の際の施工
時間の短縮を図ることができる。

また、プレート式水冷媒熱交換器５と、往きポート２１あるいは戻りポート２３を近接して配していることで、プレート式水冷媒熱交換器５で熱交換された水あるいは不凍液などの熱媒は、短距離で往きポート２１へ導かれ、熱媒配管３を通り、外部放熱器２へと導かれることとなり、熱媒の放熱ロスを低減することが可能となり、効率向上を図ることで、省エネで高効率なヒートポンプ装置とすることができる。

また、水冷媒熱交換器として、プレート式水冷媒熱交換器５を用いていることで、その性能、ＣＯＰを高めることが可能となる。これは、プレート式水冷媒熱交換器５は、その積層枚数を増すことで、性能向上を図ることができるためである。従来例で示した、２重管式水冷媒熱交換器は、性能、ＣＯＰ、能力を上げようとその長さを長くすると、水圧損が増してしまい、実際に使用できる外部負荷である外部放熱器２の圧損を低く抑える、あるいは循環ポンプの揚程を上げることが必要となる。

しかし、外部放熱器２の圧損を抑えるのは、床暖房の場合であれば、その設置面積を小さくすることであり、暖房できる面積が小さくなってしまう。また、循環ポンプ１６の揚程を上げれば、振動が大きくなり、また、循環ポンプ１６が大きくなることで、コストが増大するという課題がある。

一方、プレート式水冷媒熱交換器５の場合は、性能を上げる、あるいは能力を上げるために、その積層枚数を上げると、水圧損も減じる傾向がある。これは、プレート式水冷媒熱交換器５では、積層枚数が増すと、流路が増えることとなり、圧損が減るためである。

そのため、能力を上げるために積層枚数を増やし、それに応じて、外部負荷である外部放熱器２の水圧損が増加しても、循環ポンプ１６を変更することなく容易に対応できることとなり、床暖房の場合であればその設置面積を増すことが可能となり、使用性が大幅に向上する。

ここで、プレート式水冷媒熱交換器５を前方に配し、後方外装体４７にシスターンタンク１７、循環ポンプ１６を配していることで、プレート式水冷媒熱交換器５とシスターンタンク１７、循環ポンプ１６の間に設けた冷媒回路８あるいは温水回路１５の配管を変更することで、容易に積層枚数の増減を行うことができる。

特に、冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂ、熱媒入口部５ｃ、熱媒出口部５ｄを同一面に設け、室外機１の後方に向かって、入口、出口が形成されていることで、積層枚数の増減をより容易に行うことができる。

つまり、積層枚数の増加によって、プレート式水冷媒熱交換器５の、機械室３８内での占有体積が大きくなるが、冷媒回路８、温水回路１５の配管が配設されている箇所の設計的配慮により対応することができる。

また、コストダウンのために積層枚数を減ずる際にも、冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂ、熱媒入口部５ｃ、熱媒出口部５ｄに接続される配管の長さを変更して対応できるので、新たな金型投資、設備投資も不要で容易に対応することが可能となる。

よって、多機種展開を行う際の能力、能力やＣＯＰ性能のバリエーション対応が、本体構成を変えずとも可能となり、汎用性の高いヒートポンプ温水暖房装置とすることができる。

また、プレート式水冷媒熱交換器５の保持に関する強度については、プレート式水冷媒熱交換器５に設けた複数の保持ピン５ｅを保持板３１と固定し、水冷媒熱交保持板接合体５Ａとし、さらにこの水冷媒熱交保持板接合体５Ａの保持板３１を、外装体６０を構成する底板２９で保持することで、水冷媒熱交保持板接合体５Ａは本体に強固に保持されることとなる。

つまり、外装体６０の構成要素である、底板２９、右側板４０で強固に保持されることとなり、高い強度を有する室外機１とすることができる。

また、底板２９と右側板４０との双方で固定を行うと、保持板３１の二面を外装体６０に固定できることで、さらに強度向上を図ることができる。

また、前板３９と相対する面は、熱交保持板３１であり、平面な箇所であるために、室外機１本体を誤って落下させた際であっても、部分的な打痕が生じることを防ぐことができる。

また、主発泡断熱材３０はプレート式水冷媒熱交換器５の五面を覆い、さらに前断熱材３３で一面を覆っており、プレート式水冷媒熱交換器５の保温性能を確保することができる。プレート式水冷媒熱交換器５は、冷媒と熱媒との熱交換を行うので、その際の方熱ロスを低減することは、性能を向上させるために重要である。

また、プレート式水冷媒熱交換器５（水冷媒熱交保持板接合体５Ａ）を、機械室３８内の、圧縮機４の側方に配し、さらにプレート式水冷媒熱交換器５側方には、熱動弁２０を配していることで、プレート式水冷媒熱交換器５で熱交換された熱媒は、短距離で熱動弁２０へと導かれ、その後、熱媒配管３を通って外部放熱器２へと導かれることとなり、熱媒配管３での放熱ロスを低減して、効率向上を図り、高効率のヒートポンプ温水暖房装置とすることができる。

また、水冷媒熱交保持板接合体５Ａを圧縮機４の側方に配し、いずれも底板２９に載置し、固定していることで、加振源である圧縮機４の振動が大きくなると、それを載置してる底板２９も振動し、それが室外機１全体にいきわたり、室外機１の振動が大きくなるが、水冷媒熱交保持板接合体５Ａも底板に固定されていることで、振動が伝播しにくく、ひいては室外機１本体の振動低減となる。

これは振動のみならず、圧縮機４や室外機１の騒音値の上昇、および、異常音の発生に対してもその低減効果があり、低騒音で低振動のヒートポンプ温水暖房装置を提供することができる。

また、プレート式水冷媒熱交換器５（水冷媒熱交保持板接合体５Ａ）を、圧縮機４の右前方に配しており、かつ、室外機１の右前方に配しているので、例えば、プレート式水冷媒熱交換器５が目詰まりなどをした場合、特に、熱媒の循環する温水回路１５側にコンタミネーションが詰まった場合にも、前板３９を外すことで、視野内にとらえることができるので、分解および接続が容易である。

このときには、冷媒回路８にあたる、冷媒入口部５ａ、冷媒出口部５ｂにロウ付けされた冷媒配管をはずすことが必要となるが、これも、右側板４０を外すことで、視認できるため、本体をそのままの場所で、移動させずに交換可能となり、メンテナンス性に優れた室外機１とすることができる。

また、プレート式水冷媒熱交換器５が、機械室３８内にあることで、送風室３７には、
水冷媒熱交換器５がないこととなり、送風ファン９の性能を十分に発揮することができるので、効率の高い、室外機１とすることができる。

なお、今まではヒートポンプ装置として、暖房専用であるヒートポンプ温水暖房装置に関して説明を行ってきたが、図８に示すように、圧縮機４とプレート式水冷媒熱交換器５の間に四方弁４６を配し、この四方弁４６を切り替えることで、冷暖房も可能にしてもよい。

以上のように、本発明は、ヒートポンプ温水暖房装置をコンパクトに維持しつつ、騒音、振動を低減し、性能を向上させるとともに、メンテナンス性を向上させるために、非常に有効であると言える。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ装置は、家庭用のみならず業務用等にも適用できる。

１ 室外機
４ 圧縮機
５ プレート式水冷媒熱交換器（水冷媒熱交換器）
５ａ 冷媒入口部
５ｂ 冷媒出口部
５ｃ 熱媒入口部
５ｄ 熱媒出口部
５ｅ 保持ピン（保持部）
５Ａ 水冷媒熱交保持板接合体
６ 膨張弁（減圧器）
７ 空気冷媒熱交換器（蒸発器）
８ 冷媒回路
１５ 温水回路
１６ 循環ポンプ
１７ シスターンタンク
２１ 往きポート
２３ 戻りポート
２９ 底板
３７ 送風室
３８ 機械室
４７ 後方外装体
６０ 外装体

Claims (5)

1. 圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発器が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
   前記蒸発器に送風する送風ファンと、
   前記水冷媒熱交換器、外部放熱器が配管で接続される温水回路と、
   少なくとも前記圧縮機および前記水冷媒熱交換器が配設される機械室と、
   前記送風ファンが配設される送風室と、
   前記機械室および前記送風室を覆う外装体と、を備え、
   前記水冷媒熱交換器は、前記冷媒回路と接続される冷媒入口部および冷媒出口部と、前記温水回路と接続される熱媒入口部および熱媒出口部と、を有し、
   前記外部放熱器へと熱媒を誘導する往きポートおよび戻りポートは、前記外装体の外方かつ前記機械室側の側方に配設され、
   前記水冷媒熱交換器は、前記機械室内で、前方かつ前記往きポートおよび前記戻りポート側に配設され、
   前記冷媒入口部と、前記冷媒出口部と、前記熱媒入口部と、前記熱媒出口部とは、前記水冷媒熱交換器の同一面に配設され、かつ、前記外装体後方に向けて形成されていることを特徴とするヒートポンプ温水暖房装置。
2. 前記水冷媒熱交換器を、プレート式熱交換器とすることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房装置。
3. 前記水冷媒熱交換器は、前記外装体の前方側に保持部を備え、前記水冷媒熱交換器の外方に配設されて前記外装体にて保持される保持板と前記保持部とを固定することにより、前記保持板を介して前記外装体に固定される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温水暖房装置。
4. 前記保持板は、少なくとも前記外装体を構成する底板によって保持されることを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ温水暖房装置。
5. 前記水冷媒熱交換器は、前記圧縮機の側方に配設されることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１項に記載のヒートポンプ温水暖房装置。