JP5368175B2

JP5368175B2 - 給湯器

Info

Publication number: JP5368175B2
Application number: JP2009137741A
Authority: JP
Inventors: 弘和米田; 亨斉藤; 剛吉田; 勇樹二宮; 由記光元
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2029-06-08
Also published as: JP2010281551A

Description

本発明は、例えばＣＯ_２を冷媒としヒートポンプサイクルを構成する給湯器において、ハウジング内に設けられた機器類の保守点検を容易にした給湯器に関する。

本出願人等は、先に、圧縮機、ガスクーラ、キャピラリチューブ等の膨張器、及び蒸発器（例えば、空気を熱源とする熱交換器）を備え、ＣＯ_２を冷媒としてヒートポンプサイクルを構成し、ＣＯ_２を圧縮機の吐出側で超臨界状態とすることにより、９０℃程度の高温水を供給可能な給湯装置を提案している（特許文献１）。

このような給湯装置は、通常ハウジング内の基礎面に前記機器類が配設されたユニット構造の給湯器となっている。空気熱源熱蒸発器を備えた給湯器は、蒸発器を流れる冷媒に蒸発潜熱を供給する空気流を形成するための空間をハウジング内に設ける必要がある。その分ハウジングの容積が大型化する傾向にあるが、逆にヒートポンプサイクルを構成する機器類をハウジング内に収納する場合に、スペースにある程度余裕がある。

一方、水熱源蒸発器を備えた給湯器は、蒸発器に給水配管を接続するだけでよく、ハウジング内に外気流を形成する必要がないので、ハウジングを小型化できる。しかし、逆に、ヒートポンプサイクルを構成する機器類を狭いハウジング内に収納する場合に、各機器の配置に工夫を要する。

特開２００７−３０３８０７号公報

前述のように、水熱源蒸発器を備えた給湯器の場合、ハウジング内の狭いスペースに構成機器類を収納するため、ハウジング内の狭いスペースに作業員の手が届かず、保守点検作業が面倒になるという問題がある。また、狭いハウジング内での保守点検作業は、場合によっては危険を伴う。

そこで、本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、水熱源蒸発器を備えた給湯器において、狭いハウジング内の空間を有効利用して構成機器の配置を容易にすると共に、構成機器の保守点検作業を安全かつ容易にできるようにすることを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明の給湯器は、
方形のハウジング内に給湯用の冷媒が循環する圧縮機、ガスクーラ、膨張器、及び水熱源蒸発器を含むヒートポンプサイクルを内包してなる給湯器において、
前記ハウジングの一側面を、端側に位置し上下方向に延在して遮蔽された幅狭の配管領域と、該配管領域以外の開放可能な保守点検領域とに区画し、
ガスクーラ及び水熱源蒸発器に接続された給排水管を該配管領域を通してハウジングの外部へ導設し、
該ハウジング内の基板上で該ガスクーラ及び圧縮機を該ガスクーラを該一側面寄りにして並列配置すると共に、該ガスクーラの上方に前記水熱源蒸発器を配置し、
該ガスクーラ及び圧縮機にハウジング外にスライド可能とするスライド機構を設け、該ガスクーラを保守点検領域からハウジング外へ引き出し可能とすると共に、該圧縮機を該一側面と対向する側面からハウジング外へ引き出し可能に構成したものである。

本発明の給湯器では、前記構成により、保守点検作業に、ガスクーラ及び水熱源蒸発器を前記保守点検領域からハウジング外に引き出し、圧縮機を該保守点検領域と反対側からハウジング外に引き出すことができる。これによって、保守点検作業が容易になる。
また、保守点検領域に配置されたガスクーラ及び水熱源蒸発器に向けて配管領域から給排水管を導設しているので、ガスクーラ及び水熱源蒸発器の引き出し進路に給排水管が交差しない。そのため、ガスクーラ及び水熱源蒸発器の引き出し時給排水管がじゃまにならない。

また、最重量で大型の圧縮機は、配管領域のない反対側の側面からハウジング外へ引き出すようにしているので、引き出し幅を十分取ることができる。
さらに、ガスクーラの上方に水熱源蒸発器を配置したことにより、ハウジング内の床面積を低減できると共に、圧縮機より背が低いガスクーラの上方に水熱源蒸発器を配置したことにより、ハウジングの高さを抑えることができる。

本発明において、前記ガスクーラが、並列に配置された複数の熱交換管群と、該複数の熱交換管群の入口側及び出口側に設けられた冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダと、該複数の熱交換管群、該冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダが収納されたケーシングとからなり、該冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダが該熱交換管群の上方に配置されてなるようにするとよい。
冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダを熱交換管群の上方に配置することによって、該ケーシングの外形寸法を短縮できる。そのため、ガスクーラを保守点検領域より幅狭とすることが容易になり、ガスクーラを保守点検領域からハウジング外に引き出すのが容易になる。

本発明において、水熱源蒸発器を複数のプレート型熱交換器を並列配置するようにすれば、必要能力を低下させることなく、水熱源蒸発器をコンパクトにできる。
また、給排水管を少なくともハウジング内で可撓管で構成すれば、ガスクーラや水熱源蒸発器から給排水管を外すことなく、ガスクーラや水熱源蒸発器の引き出しが可能となる。

本発明において、ガスクーラのスライド機構が、該ガスクーラの下部に固定され基板に当接するスライド面を有する低摩擦材で構成されるようにするとよい。これによって、該スライド機構を低コストにすることができる。
本発明において、圧縮機のスライド機構が、圧縮機の下部で前記基板に対向配置された凹部と、該凹部に嵌合固定され該基板に当接するスライド面を有する低摩擦材とからなるようにするとよい。該スライド機構を低コストにすることができる。

本発明において、冷媒がＣＯ_２であり、圧縮機の出口側でＣＯ_２が超臨界状態となるヒートポンプサイクルを構成するとよい。これによって、ガスクーラで９０℃を越える用途の広い高温水を高効率で製造可能になる。

本発明の給湯器によれば、方形のハウジング内に給湯用の冷媒が循環する圧縮機、ガスクーラ、膨張器、及び水熱源蒸発器を含むヒートポンプサイクルを内包してなる給湯器において、前記ハウジングの一側面を、端側に位置し上下方向に延在して遮蔽された幅狭の配管領域と、該配管領域以外の開放可能な保守点検領域とに区画し、ガスクーラ及び水熱源蒸発器に接続された給排水管を該配管領域を通してハウジングの外部へ導設し、該ハウジング内の基板上で該ガスクーラ及び圧縮機を該ガスクーラを該一側面寄りにして並列配置すると共に、該ガスクーラの上方に前記水熱源蒸発器を配置し、該ガスクーラ及び圧縮機にハウジング外にスライド可能とするスライド機構を設け、該ガスクーラを保守点検領域からハウジング外へ引き出し可能とすると共に、該圧縮機を該一側面と対向する側面からハウジング外へ引き出し可能に構成したことにより、ハウジングを省スペース化できると共に、ハウジング内に配置された構成機器の保守点検作業を安全かつ容易に行なうことができる。また、複数の水熱源蒸発器（給湯器）を設置する場合に、前記ハウジングの一側面及び該一側面と対向する側面を除くその他の側面の内側に、該水熱源蒸発器を並列配置し、省スペース化することができる。

本発明の一実施形態に係る給湯器の全体斜視図である。ハウジングを省略した前記給湯器の平面図である。前記給湯器のガスクーラユニット２４の正面図である。前記給湯器のガスクーラユニット２４の右側面図である。図３中のＡ部詳細図である。図５中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。前記給湯器の圧縮機２２のスライド機構の斜視図である。図７中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。前記給湯器の圧縮機２２の低摩擦台９４の斜視図である。前記給湯器のヒートポンプサイクルのブロック線図である。前記給湯器の運転手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

本発明をＣＯ_２を冷媒としてヒートポンプサイクルを構成する給湯器に適用した一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
まず、図１及び図２で本実施形態に係る給湯器１０の全体構成を説明する。図１及び図２において、給湯器１０のハウジング１２内には、ハウジング１２の底面を構成し平坦面を有する基板１４が設けられている。ハウジング１２の上面１２ａは正方形をなし、四方側面は上下方向に長辺を有する長方形をなしている。該上面１２ａは閉鎖壁面をなし、四隅にフック等の吊り具を引っ掛けるためのアイボルト１６が固着されている。

ハウジング１２の四方側面は、背面の一部に設けられた配管板２０を除き、化粧板等の開閉可能に構成されたパネル板１８で遮蔽されている。基板１４上には圧縮機２２とガスクーラユニット２４とが正面１２ｂ又は背面１２ｄに略平行に並列に配置されている。即ち、正面１２ｂ寄りに圧縮機２２が配置され、背面１２ｄ寄りにガスクーラユニット２４が配置されている。圧縮機２２とガスクーラユニット２４との中間で右側面１２ｃ近傍に円筒状の超臨界タンク２６が上下方向に立設されている。

ガスクーラユニット２４の四隅外側には４本の脚２７が立設され、脚２７の上端は横フレーム２８で接続され、横フレーム２８には支持フレーム３０が架設されている。支持フレーム３０の上面に一対のプレート型熱交換器３２ａ及び３２ｂが固定されている。
パネル板１８は取り外し可能になっており、後述するように、パネル板１８を取り外した後の開放空間から、圧縮機２２、ガスクーラユニット２４及びプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂ等をハウジング外に引き出し可能に構成されている。

背面１２ｄに設けられた配管板２０は、狭幅Ｌ_１を有して、上下方向に延在している。取り外し可能なパネル板１８の配置領域は幅広の保守点検領域Ｌ_２を形成している。保守点検領域Ｌ_２は配管板２０の幅Ｌ_１よりずっと大きく、かつ脚２６間の間隔Ｌ_３又はガスクーラユニット２４の長辺Ｌ_４より若干大きい。即ち、Ｌ_２＞Ｌ_３＞Ｌ_４の関係になっている。

ガスクーラユニット２４の配管板２０には上下方向に一列に４個の通管孔３４ａ〜ｄが穿設されている。最上部にある通管孔３４ａにはハウジング外から熱源給水管３６が挿通され、熱源給水管３６はハウジング１２内で２本に分岐し、各分岐管は夫々一対のプレート型熱交換器３２ａ及び３２ｂの給水口に接続されている。通管孔３４ｂにはハウジング外から熱源排水管３８が挿通され、熱源排水管３８はハウジング内で２本に分岐し、各分岐管は夫々一対のプレート型熱交換器３２ａ及び３２ｂの排水口に接続されている。

通管孔３４ｃにはハウジング外から給湯用水供給管４０が挿通され、給湯用水供給管４０はハウジング内でガスクーラユニット２４の上面隅部に接続されている。通管孔３４ｄにはハウジング外から出湯管４２が挿通され、出湯管４２はハウジング上面の給湯用水供給管４０の傍に接続されている。なお、熱源給水管３６、熱源排水管３８、給湯用水供給管４０及び出湯管４２はフレキシブルな可撓管で構成されている。

図３及び図４において、ガスクーラユニット２４は、６個のコイル状に形成された熱交換管群４６と、熱交換管群４６の上部に配置された冷媒入口ヘッダ４８及び冷媒出口ヘッダ５０と、各熱交換管群４６を冷媒入口ヘッダ４８及び冷媒出口ヘッダ５０に並列に接続する枝管５２と、これらの機器を収納した直方体状のケーシング４４とからなる。冷媒入口ヘッダ４８は、冷媒入口配管４９に接続され、冷媒出口ヘッダ５０は冷媒出口配管５１に接続されている。
給湯用水供給管４０からガスクーラユニット２４に供給された給湯用水は、熱交換管群４６でＣＯ_２冷媒と熱交換し、９０℃程度の高温水に加熱され、出湯管４２からハウジング外へ運ばれる。

次に、ガスクーラユニット２４のスライド機構を図３〜図６により説明する。ガスクーラユニット２４のケーシング４４の下部には、四隅に４個のスティ５４が配置されている。図５及び図６において、スティ５４には長孔５６がもうけられ、スティ５４は該長孔５６に挿入されたボルト５８によってケーシング４４に取り付けられている。長孔５６によってスティ５４の取付け高さを調節できる。スティ５４の底辺がボルト６０によって基板１４に固定される。ケーシング４４の底面の両端に、背面１２ｄと直角方向に箱形断面の脚桁６２が固設されている。

脚桁６２の底面には直方体状の低摩擦台６６がボルト６４で結合されている。低摩擦台６６は、例えば高分子量ポリエチレン等のような低摩擦係数を有する合成樹脂からなる。ボルト６０を外すことによって、ガスクーラユニット２４は基板１４に対して非固定状態となり、背面１２ｄ側に向かってスライド可能な状態となる。
図５に示すように、スティ５４はガスクーラユニット２４の長辺の端より内側に配置されているので、スティ５４の存在によってガスクーラユニット２４の長辺が長くなることはない。

プレート型熱交換器３２ａ及び３２ｂが固定された脚２７は、その下端で図示省略のボルト等の固定手段により基板１４に固定されている。プレート型熱交換器３２ａ及び３２ｂは軽量であるので、該固定手段を解除することにより、スライド可能な状態となる。従って、脚２７をスライドさせるのに特別なスライド機構を必要としない。

次に、圧縮機２２の基板１４への据付構造を図７〜図９により説明する。図７及び図８において、圧縮機２２のケーシング７０の下部には、ケーシング７０を支えるスティ７２が一体に形成されている。スティ７２と基板１４との間にコの字形状の断面を有する脚桁７４を正面１２ｂと直角方向に配置すると共に、スティ７２と脚桁７４の上面との間にワッシャ７６と防振板７８とを介在させている。防振板７８は、ゴム板８０の中央に鉄板８２を介在させ、ゴム板８０と鉄板９２とを加硫接着してなる。

そして、スティ７２、ワッシャ７６、防振板７８及び脚桁７４の上辺７４ａをボルト８４と２重ナット８６とで締め付け固定している。２重ナット８６とスティ７２間にワッシャ８８及びゴム板９０を介在させ、スティ７２の振動が２重ナット８６を介して脚桁７４に伝達するのを防止している。
脚桁７４の先端には、四隅に突壁を有する凹部を形成したケース９２が固着され、該ケース９２には、図９に示す直方体をなす低摩擦台９４が嵌着されている。低摩擦台９４は、例えば高分子量ポリエチレン等の低摩擦係数を有する合成樹脂からなる。

ケース９２及び低摩擦台９４には、夫々ボルト挿入用凹部９２ａ及び９４ａが設けられ、脚桁７４は、ボルト９６及びナット９８により、低摩擦台９４を介して基板１４に固定されている。
圧縮機２２は、ボルト９６を取り外すことにより非固定状態となり、ハウジング１２の正面１２ｂに向けてスライド可能な状態となる。

次に、給湯器１０のヒートポンプサイクル及び作動方法を図１０及び図１１により説明する。図１０において、圧縮機２２には圧縮機２２の回転数を制御するインバータ装置１０４が設けられている。圧縮機２２から吐出されたＣＯ_２冷媒は、ＣＯ_２の臨界圧力及び臨界温度を超えた高温高圧の超臨界状態となるように運転される。超臨界状態のＣＯ_２冷媒は、圧縮機吐出側冷媒流路１００からガスクーラユニット２４に達し、ここで給湯用水供給管４０から送られた給湯用水によって超臨界状態で冷却される。

ガスクーラユニット２４で加熱された給湯用水は、超臨界状態のＣＯ_２冷媒と熱交換することによって、９０℃程度の温度にまで達する。高温になった該給湯用水は出湯管４２から排出されて、使用先に送られる。ガスクーラユニット２４の出口側で冷媒流路１００は、２つの分岐流路１００ａ及び１００ｂに分岐し、分岐流路１００ａ及び１００ｂには夫々膨張弁１０６ａ及び１０６ｂが介設されている。分岐流路１００ａ又は１００ｂは、該膨張弁１０６ａ、１０６ｂの下流側で、プレート型熱交換器３２ａ又は３２ｂに接続されている。

プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂにはＣＯ_２冷媒に蒸発熱源を与える熱源水が熱源給水管３６から分岐管３６ａ又は３６ｂを介して供給される。該熱源水は、例えば地下水であり、あるいは工場で使用された排水等が使用される。分岐流路１００ａ又は１００ｂを流れるＣＯ_２冷媒は、膨張弁１０６ａ又は１０６ｂで減圧され、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂで熱源水と熱交換し蒸発潜熱を得て蒸発する。蒸発したＣＯ_２冷媒は、プレート型熱交換器３２ａ又は３２ｂの出口側で冷媒流路１００ｃ又は１００ｄに流れ、さらに圧縮機２２に戻される。一方、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂを出た熱源水は、枝管３８ａ又は３８ｂを通って熱源排水管３８に排出される。

圧縮機２２から吐出されたＣＯ_２冷媒の一部は、分岐流路１０２を通って超臨界タンク２６に分流する。これによって、ガスクーラユニット２４に流入する冷媒量を調整できる。このように、冷媒循環路を流れる冷媒量を調節することによって、熱源水温度等の運転条件の変動があっても、圧縮機入口の過熱度や、圧縮機出口の吐出ガス温度や圧力の変動を抑え、安定した給湯運転を可能にする。

超臨界タンク２６は、断熱材で覆われ、さらに図示省略の加熱ヒータによってＣＯ_２冷媒の臨界温度以上の３２℃以上に常時加熱され、超臨界タンク２６内のＣＯ_２冷媒は常時超臨界状態に保持される。超臨界タンク２６の出口側分岐流路１０２は、分岐流路１０２ａと分岐流路１０２ｂとに分岐し、分岐流路１０２ａ又は１０２ｂは、膨張弁１０６ａ又は１０６ｂの出口側分岐流路１００ａ又は１００ｂに接続されている。
超臨界タンク２６の上流側及び下流側には流量調整弁１０８及び１１０が介設され、上流側流量調整弁１０８によって超臨界タンク２６に流入する冷媒量が調整されると共に、下流側流量調整弁１１０によって超臨界タンク２６から流出する冷媒量が調節される。

このように、超臨界タンク２６から超臨界状態で高温高圧のＣＯ_２冷媒を低圧の膨張弁出口側分岐流路１００ａ、１００ｂに放出するので、圧力差によって確実にＣＯ_２冷媒を該分岐流路に放出できる。また、液体状態又は湿り度の大きい飽和気液相状態で放出する場合と比べて、圧縮機入口側での過熱度に与える影響が少ないため、圧縮機吐出側の温度及び圧力の変動を早く適正値に収束でき、ガスクーラユニット２４よる加熱能力が安定する。

また、超臨界状態のＣＯ_２冷媒を放出するので、気液分離用アキュムレータや加熱用熱交換器等を設ける必要がなく、装置を簡素化できる。超臨界状態で膨張弁１０６ａ又は１０６ｂの出口側分岐流路１００ａ又は１００ｂに放出されたＣＯ_２冷媒は、プレート型熱交換器３２ａ又は３２ｂ、圧縮機２２、そしてガスクーラユニット２４へと高圧側冷媒流路への移動が早く行なわれるため応答性が良く、給湯器の不安定状態を早く解消できる。

図１０において、熱源給水管３６、熱源排水管３８、給湯用水供給管４０、出湯管４２、プレート型熱交換器３２ａ又は３２ｂの入口側及び出口側冷媒流路に、温度センサ１１２〜１２６が設けられている。また、圧縮機２２の吐出側冷媒流路１００に圧力センサ１２８が設けられている。
温度センサ１２０及び１２２の温度検出値Ｔ_５及びＴ_６をコントローラ１３０に入力し、コントローラ１３０で、これら２つの温度検出値の差を演算し、この演算値に基づいて、膨張弁１０６ａの開度を調節し、プレート型熱交換器３２ａへのＣＯ_２冷媒供給量を調整する。同様に、温度センサ１２４及び１２６の温度検出値Ｔ_７及びＴ_８をコントローラ１３０に入力し、コントローラ１３０で、これら２つの温度検出値の差を演算し、この演算値に基づいて、膨張弁１０６ｂの開度を調節し、プレート型熱交換器３２ｂへのＣＯ_２冷媒供給量を調整する。

次に、給湯器１０の運転手順を図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。図１１において、まず給湯器１０の運転を開始し、圧縮機２２の吐出圧力の設定値Ｐ_setを次の算出式（１）から算出する（ステップ１）。算出式（１）は、給湯用給水入口温度Ｔ_３（給湯用水供給管４０中を流れる水温）、熱源水入口温度Ｔ_１（熱源給水管３６中を流れる水温）及び熱源水出口温度Ｔ_２（熱源排水管３８中を流れる水温）を独立変数として、高ＣＯＰを得られる圧縮機吐出圧力値を算出するものである。

Ｐ_set ＝ａ×Ｔ_３＋ｂ（１）
但し、Ｔ_３；給湯用給水入口温度（温度センサ１１６の検出値）
ａ；ａ_１×Ｔ_ave ^２＋ａ_２×Ｔ_ave＋ａ_３
ｂ；ｂ_１×Ｔ_ave ^２＋ｂ_２×Ｔ_ave＋ｂ_３
Ｔ_ave；（熱源水入口温度Ｔ_１＋熱源水出口温度Ｔ_２）／２
ここで、係数ａ_１〜３及びｂ_１〜３は、出湯温度Ｔ_４（温度センサ１１８の検出値）に基づいて決定される数値である。また、熱源水入口温度Ｔ_１は温度センサ１１２の検出値であり、熱源水出口温度Ｔ_２は温度センサ１１４の検出値である。

次に、圧縮機２２が運転中であることを確認した後（ステップ２）、圧力センサ１２８で圧縮機吐出圧力Ｐ_ｄを検出する（ステップ３）。吐出圧力Ｐ_ｄが上限値Ｐ_maxを超えている場合には、流量調整弁１０８を開いて冷媒の一部を超臨界タンク２６に流入させる（ステップ４）。これによって、ガスクーラユニット２４に流入する冷媒量が減少し、給湯器１０の冷媒循環量が減少することによって、圧縮機吐出圧力Ｐ_ｄも減少する。そして、Ｐ_ｄ≦Ｐ_set−ΔＰ_１（ある設定値）となれば（ステップ５）、流量調整弁１０８を閉じる（ステップ６）。

一方、吐出圧力Ｐ_ｄが下限値Ｐ_minを下回っている場合には、図示省略の圧縮機運転タイマにより、圧縮機２２の運転時間が３分を超えているかどうかを判定する（ステップ７）。３分を超えていない場合には、ステップ１１を経てステップ２に戻る。３分を超えている場合には、流量調整弁１１０を開く（ステップ８）。流量調整弁１１０を開くことにより、分岐流路１０２ａ又は１０２ｂに流入する冷媒量が増加するため、圧縮機吐出圧力Ｐ_ｄが増大する。そこでＰ_ｄ≧Ｐ_mix＋ΔＰ_２（ある設定値）となると、流量調整弁１１０を閉じて，給湯器１０の冷媒循環路中の冷媒量の増加を止める。

前記手順を繰り返し、圧力センサ１２８で圧縮機吐出圧力Ｐ_ｄを連続的に計測しながら、算出式（１）に基づいて高ＣＯＰが得られる吐出圧力Ｐ_ｄとなるように、冷媒循環路を流れる冷媒量を制御する。

本実施形態において、ガスクーラユニット２４を保守点検する場合には、まず、ハウジング１２の背面１２ｄに設けられたパネル板１８を取り外して背面１２ｄを開放する。次に、スティ５４を基板１４に固定しているボルト６０を外してガスクーラユニット２４を非固定状態とする。そして、ガスクーラユニット２４を背面１２ｄ側に引き出して保守点検作業を行なう。このように、ガスクーラユニット２４の保守点検作業をハウジング外で行なうことができるため、ガスクーラユニット２４の保守点検作業が容易になる。

本実施形態では、冷媒入口ヘッダ４８及び冷媒出口ヘッダ５０をケーシング４４の内部で熱交換管群４４の上部に配置しているので、ガスクーラユニット２４の長辺Ｌ_４を開放された保守点検領域Ｌ_２より小とすることができる。また、スティ５４もガスクーラユニット２４の長辺の長さを増加させない。そのため、ガスクーラユニット２４のハウジング１２外への引き出しが可能となる。

次に、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂを保守点検する場合には、脚２６の固定手段を解除し、脚２７を非固定状態とする。次に、脚２７を背面１２ｄ側にスライドさせて、ハウジング１２外に引き出す。こうしてプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂをハウジング１２外に引き出して保守点検作業を行なうので、保守点検作業が容易になる。
脚２７間の間隔Ｌ_３は保守点検領域Ｌ_２より小さいので、脚２７のハウジング外への引き出しが可能になる。また、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂは軽量であるので、圧縮機２２やガスクーラユニット２４のように特別のスライド機構を必要とせず引き出しが可能になる。

次に、圧縮機２２の保守点検を行なう場合には、まず、ハウジング１２の正面１２ｂのパネル板１８を取り外して正面１２ｂを開放する。次に、圧縮機２２を基板１４に固定しているボルト９６を取り外して、圧縮機２２を非固定状態とする。
次に、圧縮機２２を正面１２ｂ側へスライドさせて、ハウジング１２外に引き出す。そして、ハウジング１２外で圧縮機２２の保守点検作業を行なう。そのため、圧縮機２２の保守点検作業が容易になる。なお、正面１２ｂはパネル板１８を取り外すことにより全面開放されるので、圧縮機２２の長辺より開放空間のほうが大きくなり、大型の圧縮機２２でもその引き出しは可能である。

このように、各機器をそれらの配置位置に近いハウジング１２の側面からハウジング１２外へ引き出すようにしているので、各機器のハウジング１２外への引き出しが容易になる。

本実施形態では、各熱源及び給湯用給排水管３６〜４２を配管板２０を通してハウジング１２内に導設しているので、ハウジング１２内での各給排水管の配置領域とガスクーラユニット２４及びプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂのスライド方向とが干渉しない。また、ガスクーラユニット２４の入口ヘッダ４８及び出口ヘッダ５０の接続口と、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂの接続口とを各熱源及び給湯用給排水管３６〜４２側に向けて配置しているので、ガスクーラユニット２４やプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂの引き出し時に、各熱源及び給湯用給排水管３６〜４２が邪魔にならない。

また、各熱源及び給湯用給排水管３６〜４２を可撓管で構成しているので、各熱源及び給湯用給排水管３６〜４２をガスクーラユニット２４又はプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂに接続したままで、ガスクーラユニット２４やプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂの引き出しが可能になる。そのため、保守点検作業時に各給排水管３６〜４２の着脱作業を要しない。

また、水熱源蒸発器として２台のプレート型熱交換器３２ａ及び３２ｂを用い、これらを右側面１２ｃの内側に並列配置しているので、必要能力を低下させることなく、省スペース化が可能になる。
また、最重量で大型の圧縮機２２は、配管板２０を配置していない正面１２ｂからハウジング外へ引き出すようにしているので、開放幅を十分取ることができる。
さらに、ガスクーラユニット２４の上方にプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂを配置したことにより、ハウジング１２内の床面積を低減できると共に、圧縮機２２より背が低いガスクーラユニット２４の上方にプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂを配置したことにより、ハウジング１２の高さを抑えることができる。

なお、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂをガスクーラユニット２４の上面に直接固定するようにしてもよい。これによって、ガスクーラユニット２４とプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂの引き出しを同時に行なうことができる。

また、圧縮機２２のケーシング７０を防振板８８を介して脚桁８４に固定しているので、圧縮機２２の振動が基板１４に伝達するのを低減できる。また、ガスクーラユニット２４や圧縮機２２のスライド機構を、低摩擦台６６又は低摩擦台１０４を介して基板１４上をスライドさせるようにしているので、低コストな構造で円滑な引き出しが可能になる。

また、本実施形態は、冷媒がＣＯ_２であり、圧縮機２２の出口側でＣＯ_２が超臨界状態となるヒートポンプサイクルを構成しているので、ガスクーラユニット２４で９０℃を越える用途の広い高温水を製造可能になる。

また、本実施形態によれば、図１１のフローチャートに示す運転制御を行ない、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂに供給される熱源水の入口温度Ｔ_１及び出口温度Ｔ_２と、ガスクーラユニット２４に供給される給湯用給水の入口温度Ｔ_３を連続的に検出しながら、これらの温度検出値から高ＣＯＰ運転が可能になる圧縮機吐出圧力値Ｐ_ｄを算出するようにしているので、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂ出口側の熱源水温度Ｔ_２を凍結温度より高い温度に維持できる。これによって、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂの出口熱源水の凍結を防止できると共に、許容値以上の高いＣＯＰ運転を続行できる。

また、算出式（１）に示すように、給湯用給水入口温度Ｔ_３（温度センサ１１６の検出値）と、プレート型熱交換器３２ａ、３２ｂに供給される冷水入口温度Ｔ_１（温度センサ１１２の検出値）とプレート型熱交換器３２ａ、３２ｂの熱源水出口温度Ｔ_２（温度センサ１１４の検出値）との平均値とを元に圧縮機吐出圧力値Ｐ_ｄを算出するようにしているので、圧縮機吐出圧力値Ｐ_ｄを算出するための変数が３個から２個に減り、圧縮機吐出圧力値Ｐ_ｄの算出が容易になる。

また、ＣＯ_２冷媒を超臨界タンク２６内で超臨界状態で貯留し、超臨界タンク２６から超臨界状態のＣＯ_２冷媒を膨張弁出口側の冷媒流路に供給しているので、前述のとおりの作用効果を得ることができる。

本発明によれば、水熱源蒸発器を備えた給湯器のハウジングをコンパクト化できると共に、ハウジング内に配置された構成機器の保守点検作業を安全かつ容易に行なうことができる。

１０給湯器
１２ハウジング
１２ｂ正面
１２ｄ背面
１４基板
１８動力制御盤
２０配管板
２２圧縮機
２４ガスクーラユニット
２６超臨界タンク
２７足場
３２ａ、３２ｂプレート型熱交換器（水熱源蒸発器）
３４ａ〜ｄ通管孔
３６熱源給水管
３８熱源排水管
４０給湯用水供給管
４２出湯管
４４ケーシング
４６熱交換管群
４８冷媒入口ヘッダ
５０冷媒出口ヘッダ
５４，７２スティ
６２、７４脚桁
６６、９４低摩擦台
７８防振板
９０ゴム板
９２ケース
１０８、１１０流量調整弁
１１２〜１２６温度センサ
１２８圧力センサ
１３０コントローラ

Claims

方形のハウジング内に給湯用の冷媒が循環する圧縮機、ガスクーラ、膨張器、及び水熱源蒸発器を含むヒートポンプサイクルを内包してなる給湯器において、
前記ハウジングの一側面を、端側に位置し上下方向に延在して遮蔽された幅狭の配管領域と、該配管領域以外の開放可能な保守点検領域とに区画し、
ガスクーラ及び水熱源蒸発器に接続された給排水管を該配管領域を通してハウジングの外部へ導設し、
該ハウジング内の基板上で該ガスクーラ及び圧縮機を該ガスクーラを該一側面寄りにして並列配置すると共に、該ガスクーラの上方に前記水熱源蒸発器を配置し、
該ガスクーラ及び圧縮機にハウジング外にスライド可能とするスライド機構を設け、該ガスクーラを保守点検領域からハウジング外へ引き出し可能とすると共に、該圧縮機を該一側面と対向する側面からハウジング外へ引き出し可能に構成したことを特徴とする給湯器。
前記ガスクーラが、並列に配置された複数の熱交換管群と、該複数の熱交換管群の入口側及び出口側に設けられた冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダと、該複数の熱交換管群、該冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダが収納されたケーシングとからなり、該冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダが該熱交換管群の上方に配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
前記水熱源蒸発器が並列配置された複数のプレート型熱交換器で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
前記給排水管が少なくとも前記ハウジング内で可撓管で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
前記ガスクーラのスライド機構が、該ガスクーラの下部に固定され前記基板に当接するスライド面を有する低摩擦材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
前記圧縮機のスライド機構が、圧縮機の下部で前記基板に対向配置された凹部と、該凹部に嵌合固定され該基板に当接するスライド面を有する低摩擦材とからなることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
前記冷媒がＣＯ_２であり、前記圧縮機の出口側でＣＯ_２が超臨界状態となるヒートポンプサイクルを構成することを特徴とする請求項１に記載の給湯器。