CN104011473A - 热泵式热源机 - Google Patents

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Abstract

能够实现空气用热交换器的热交换效率的提高，并且能够容易地进行热泵构成设备的保养、检查作业。本发明是在壳体(2)内收纳有空气用热交换器(7)、压缩机(3)以及热交换器(5)等热泵构成设备的热泵式热源机(1)。壳体(2)由上部壳体(20)和下部壳体(21)构成，该上部壳体(20)倾斜地形成为两个侧面朝向下方宽度缩小，该下部壳体(21)连续设置在该上部壳体的下面，空气用热交换器(7)安装在所述上部壳体(20)中，下部壳体(21)的宽度被设定为比上部壳体(20)的宽度小，其差被设定为400mm以上。

Description

热泵式热源机
技术领域
本发明涉及热水器、空调装置、冷冻装置等中使用的热泵式热源机。
背景技术
例如，如图14(a)和(b)所示，向热水储存槽循环提供规定温度的热水的热泵式热源机100在长方体形状的壳体101中装入热泵循环。即，在壳体101的下部收纳有：压缩机103，其压缩制冷剂；水热交换器104，其在水与制冷剂之间进行热交换；以及膨胀阀105，其使制冷剂膨胀。并且，在壳体101的上部配置有互相平行的一对空气用热交换器106、106以及送风机107。
该热源机100有时按照输出能力而并列设置多台来进行使用。当这样并列设置多台热源机100时，穿过空气用热交换器106、106的空气如何对热交换做出贡献在提高热交换效率方面是很重要的。
因此，现状是将热源机100之间设置成具有规定的间隔，使得从送风机107吸入的空气被容易地从平行的壳体侧面引入。这样，在将热源机100之间设置成具有规定的间隔的情况下，由于设置空间变大，所以设置场所受到制约。
因此，公知有如下的热源机：即使在按照热源机互相邻接的方式并列设置多台的情况下，也设法防止热交换器的热交换能力下降。如图15所示，该热源机100在正面看为矩形的下部壳体101A的上部配置有呈V字排列的水热交换器106、106。
但是，在上述图15所示的热源机100中，由于下部壳体101A的两端部比热交换器106、106的下部突出，所以存在穿过热交换器106、106的空气的速度分布恶化的问题。即，下部壳体101A的两端部成为穿过热交换器106、106下部的空气的障碍，存在空气容易产生滞留的缺点。其结果，存在热交换器的下部比上部的热交换率低的倾向。
因此，提出有如下的热源机：在并列设置了多台热源机100的情况下，防止空气的速度分布恶化(例如，参照专利文献1)。
该热源机的壳体从正面和背面看都呈现X形(中间变细的鼓形)。即，壳体由热交换室和机械室构成，该热交换室形成为在两个侧面设置有空气吸入口，并且两个侧面按照朝向下方宽度缩小的方式倾斜，该机械室形成为连续设置在热交换室的下面，且两个侧面按照朝向下方宽度扩大的方式倾斜。并且，在热交换室中呈V字状安装有一对空气用热交换器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-163017号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述专利文献1中所述的热源机由于其壳体呈中间变细的鼓形，所以在并列设置了多台这种鼓形形状的热源机的情况下，两个热源机之间形成菱形形状的空间，因此能够从该空间将空气引入壳体内。
但是，由于机械室的两个侧面是朝向下方宽度扩大的形状，所以机械室之间朝向下方而彼此接近。因此，在进行被收纳在机械室中的热泵构成设备的保养、检查作业时，不能充分确保作业空间，存在热泵构成设备的保养、检查作业困难的问题。
本发明是鉴于该问题而完成的，其目的在于提供一种热泵式热源机：实现空气用热交换器的热交换效率的提高，并且能够容易地进行热泵构成设备的保养、检查作业。
用于解决问题的手段
本发明采取的解决手段是提供一种热泵式热源机，该热泵式热源机在壳体内收纳有空气用热交换器、压缩机以及热交换器等热泵构成设备，其中，所述壳体由上部壳体和下部壳体构成，该上部壳体倾斜地形成为两个侧面朝向下方宽度缩小，该下部壳体连续设置在该上部壳体的下面，所述空气用热交换器安装在所述上部壳体中，所述下部壳体的宽度被设定为比所述上部壳体的宽度小，所述上部壳体的宽度与所述下部壳体的宽度之间的差被设定为400mm以上。
并且，热泵式热源机通过设置多台所述热泵式热源机而成。
所述本发明的热源机即使热源机之间的上部以接触的形式设置，在其构造上两者之间也形成有间隔，因此能够在热源机间确保空气的引入空间。并且，由于上部壳体的宽度与下部壳体的宽度之间的差被设定为400mm以上，因此能够充分确保作业者进入热源机间的空间。其结果，利用该空间，能够容易并且迅速地进行收纳在下部壳体内的热泵构成设备的保养、检查作业。
另外，上部壳体的宽度与下部壳体的宽度是并列设置热源机的方向上的长度，且分别是宽度方向的最大长度。因此，在设置有多台热泵式热源机的情况下，各热源机的下部壳体之间的间隔能够设定为400mm以上。
本发明提供一种热泵式热源机，其在壳体内收纳有空气用热交换器、压缩机以及热交换器等热泵构成设备，其中，所述壳体由上部壳体和下部壳体构成，该上部壳体倾斜地形成为两个侧面朝向下方宽度缩小，该下部壳体连续设置在该上部壳体的下面，所述空气用热交换器安装在所述上部壳体中，所述下部壳体的宽度被设定为比所述上部壳体的宽度小，热泵式热源机设置有多台，下部壳体之间的间隔被设定为一定值以上。
本发明还提供一种热泵式热源机，其特征在于，设置有多台所述热泵式热源机，所述热源机确保有供作业者进入的空间，在所述空间的下部壳体之间形成有矩形状的开口。
发明效果
本发明能够实现空气用热交换器的热交换效率的提高，并且能够容易地进行热泵构成设备的保养、检查作业。
附图说明
图1是示出并列设置了多台本发明的一个实施方式的热泵式热源机的状态的立体图。
图2是示出并列设置了多台该热源机的状态的主视图。
图3是该热源机的主视剖面图。
图4是该热源机的侧视剖面图。
图5是该热源机的俯视剖面图。
图6是该热源机的俯视图。
图7是在风速实验中使用的本发明的热源机的主视图。
图8是示出该热源机的空气用热交换器的主视图。
图9的(a)～(d)是分别示出本发明的热源机的风速实验的结果的图。
图10是在风速实验中使用的以往的热源机的主视图。
图11是示出该热源机的空气用热交换器的主视图。
图12的(a)和(b)是分别示出以往的热源机的风速实验的结果的图。
图13是示出水热交换器的其他实施方式的图，其中(a)是俯视图，(b)是示出主要部位的剖面图。
图14是示出以往的热源机的图，其中(a)是俯视剖面图，(b)是主视剖面图。
图15是示出以往的热源机的主视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。
图1～图6示出例如在热水器和冷水供给装置中使用的本发明的热泵式热源机的一个实施方式。另外，在本实施方式中，举例示出了并列设置3台热泵式热源机1的情况，但是，也可以设置其他的2台、4台等多台热泵式热源机。
热泵式热源机1构成为在壳体2中装入了由热泵构成设备构成的热泵循环。壳体2由上方的热交换室(上部壳体)20和下方的机械室(下部壳体)21构成。
下部壳体21在长方体形状的框架21a上分别安装有前后左右侧壁21b、21c、21d。如图3～图5所示，该下部壳体21内收纳有：压缩机3，其压缩制冷剂；水热交换器5，其作为热交换器进行水与制冷剂之间的热交换；膨胀阀(省略图示)，其使制冷剂膨胀；变频器(Inverter)9；储液器(Accumulator)8；以及控制盒10。
水热交换器5例如采用将内外双重管5a卷绕成线圈状来构成制冷剂流路和水流路的水热交换器。如图3和图5所示，该水热交换器5被并列设置在控制盒10的侧面一侧。并且，内外双重管5a沿下部壳体21的长边方向(下部壳体21的前后方向)设置。即，内外双重管5a由沿着下部壳体21的长边方向的一对直线部5b、5b以及连接直线部件5b、5b的两端的圆弧部5c、5c组成。这样，通过配置内外双重管5a，能够使水热交换器5的宽度(直线部5b、5b的间隔)变窄，由此使得设置空间变小。
另外，水热交换器5也可以采用如下公知的结构：通过重叠多个金属板来形成制冷剂流路和水流路。该水热交换器5由于由多个金属板组成，所以能够构成小型。
上部壳体20在框架20a上分别安装有前后壁20b、20c以及顶壁20d。上部壳体20的两个侧面开有开口，且被设置为朝向下方宽度逐渐变窄的倾斜状(v字状)。并且，在两个侧面安装有呈v字排列的一对空气用热交换器7、7，该空气用热交换器7、7封闭各开口。
并且，在所述上部壳体20的顶壁20d，在位于所述空气用热交换器7、7的上方而形成的空气吹出口25处设置有由风扇构成的送风机26。因此，通过该送风机26从上部壳体20的两侧吸入的空气分别穿过空气用热交换器7、7，从上部壳体20的上方排出。
如图2所示，下部壳体21的宽度W2被设定为比上部壳体20的顶壁20d的宽度W1短。此处，上部壳体20的顶壁20d的宽度W1以及下部壳体21的宽度W2是并列设置热源机1的方向上的长度，分别是指宽度方向的最大长度。并且，下部壳体21上下表面的宽度W2被设定为相同，从正面看呈矩形状。
并且，如图5及图6所示，上部壳体20和下部壳体21被形成为俯视长方形，上部壳体20的顶壁20d的宽度W1与下部壳体21的宽度W2的差(W1-W2)被设定为400mm以上(一定值以上)。并且，下部壳体21被设置在上部壳体20的宽度方向的中央位置。
这样，上部壳体20成为朝向下方宽度变窄的形状，进而，通过将上部壳体20的下表面的宽度与下部壳体21的上表面的宽度W2设定为相同，壳体2从正面看和从背面看都呈Y字状。
另外，在本实施方式中，以将上部壳体20和下部壳体21的短边作为宽度、在上部壳体20的长边侧配置有空气用热交换器7、7的情况为例子进行了示出，但是也可以是相反地，将上部壳体20和下部壳体21的长边作为宽度、在上部壳体20的短边侧配置有空气用热交换器7、7的结构。
并且，互相邻接的热泵式热源机1的上部壳体20的上边缘部分之间接触或者接近，下部壳体21之间的间隔L3被设定为400mm以上。这样，通过将下部壳体21的间隔L3设定为400mm以上，在进行收纳于下部壳体21中的压缩机3和水热交换器5等热泵构成设备的保养、检查工作时，能够确保适于作业者进入壳体间、从下部壳体21中抽出热泵构成设备的空间(space)K。即，在空间K的下部壳体21之间，形成有大致为长方形或者正方形等矩形状的开口。并且，该形状的开口跨越空间K的全长而形成。
本实施方式的热泵式热源机1由以上结构组成，接着，对使用该热源机1的情况进行说明。
首先，在用水热交换器5对水进行加热的情况(在热水器中使用的情况)下，用送风机26从空气中吸收热量，在空气用热交换器7中聚集空气热量，向制冷剂传递热量。升高了温度的制冷剂被压缩机3压缩，进一步升高温度。升高了温度的制冷剂的热量通过水热交换器5传递给水，使其变热。失去了热量的制冷剂经由膨胀阀再次被送往空气用热交换器7。
接下来，在用水热交换器5冷却水的情况(在冷水提供装置中使用的情况)下，换掉省略图示的四方阀，而使被压缩机3压缩的制冷剂流入各空气用热交换器7中。另一方面，通过送风机26的工作，从壳体2的侧部被吸入的空气穿过空气用热交换器7，与在空气用热交换器7中流动的高温制冷剂进行热交换而被加热，被排出到壳体2外。
如上所述，无论在用热源机1提供热水的情况下还是提供冷水的情况下，由于确保了热源机1之间的空间K，该热源机1不会成为障碍，空气能够顺畅地经由空间K而充分地引入到空气用热交换器7中。因此，能够高效地进行各热源机1的空气用热交换器7、7的热交换。
并且，在进行收纳于下部壳体21中的压缩机3和水热交换器5等热泵构成设备的保养、检查工作时，由于热源机1之间所确保的空间K在下部壳体21间的上下方向上被设定为相同的宽度，因此，与以往的朝向机械室下方宽度扩大的热源机不同，能够充分确保作业者进入热源机1之间的空间。因此，作业者进入热源机1之间所确保的空间K，拆装下部壳体21的侧壁21d，能够容易且迅速地进行部件的保养、检查作业。
接下来，由于进行了本实施方式的热源机1和以往的热源机的性能比较实验，针对其结果进行说明。
如图7所示，本实施方式并列设置了三台热源机。并且，各热源机1A、1B、1C的空气用热交换器7、7相对于竖直方向的倾斜角度θ被设定为11°，并且，下部壳体21之间的间隔L1被大致设定为400mm。
图8示出安装于本实施方式的热源机1A、1B、1C上的空气用热交换器7。空气用热交换器7由1～4行且A～E列的20个组件7a构成。另外，在热源机1A、1B、1C的左右侧面安装有同样的空气用热交换器7、7。
并且，图9中示出使送风机26进行动作而穿过空气用热交换器7的空气的送风测量结果。在该图中，(a)示出开放侧热源机(图7所示的左侧的热源机)1A的左侧面的各组件7a的风速值。(b)示出开放侧热源机1A的右侧面的各组件7a的风速值。(c)示出中央侧热源机1B的左侧面的各组件7a的风速值。(d)示出中央侧热源机1B的右侧面的各组件7a的风速值。
如(a)～(d)的这些表所示，在开放侧热源机1A和中央侧热源机1B的各组件7a中，测出了大致相同的风速。从该实验结果可知，在开放侧热源机1A、1C以及中央侧热源机1B中几乎没有风量差，能够确认在任意的热源机1A、1B、1C中均有平均的风量流过。
并且，如图10所示，将图14中示出的以往的热源机100设置规定的间隔。如图11所示，空气用热交换器106由1～3行且A～C列的9个组件106a构成。
并且，图12中示出穿过以往的热源机100的空气用热交换器106的空气的送风测量结果。在该图中，(a)示出热源机100的左侧面的各组件106a的风速值。(b)示出热源机100的右侧面的各组件106a的风速值。
如上所示，与以往的热源机100的热交换器106的面积(能力系统)相比，本实施方式的热源机1的空气用热交换器7的面积约为其2倍，与其成比例地，本实施方式的热源机1的各空气用热交换器7的平均风量为以往的热源机100的空气用热交换器106的平均风量的2倍以上。
另外，能够用平均风量Fa＝空气用热交换器的面积×平均风速求出。例如，在图8和图9中，空气用热交换器的正面面积Afr＝1.766m2、平均风速Uav＝1.97m/s。
因此，如果求解平均风量Fa，则Fa＝1.766m2×1.97m/s×60s/min＝208.74m3/min≒209m3/min。
根据该实验结果，能够确认出即使是使空气用热交换器倾斜的本实施方式的热源机也能确保与平行配置空气用热交换器的以往的热源机同等以上的风量。
并且，在空气用热交换器按照两面与竖直方向平行的方式配置的以往的热源机中，为了确保空气的引入空间，热源机间要确保一定的距离。
但是，在本实施方式的热源机中，即使在热源机之间的上部以接触的方式设置的情况下，两者之间在结构上也能够确保空气的引入空间。
本发明不限于上述实施方式。例如如图13(a)所示，水热交换器5也可以由内外多个卷管构成。具体来讲，内外双重管5a由外侧的卷管5A和内侧的卷管5B构成。因此，与图14所示的以往的情况相比，本实施方式由于在作为空间的外侧卷管5A的内侧配置有内侧卷管5B，所以能够有效利用空间，实现设置空间的有效利用。并且，能够延长热交换用的卷管的长度，从而能够实现热交换率的提高。
如图13(b)所示，水热交换器5也可以采用多重管式的水热交换器。即，多重管5D由长条状的外管5D1和设置在该外管5D1中的多条内管5D2组成，这些内外管被卷成线圈状而构成多重管。并且，由内管5D2形成制冷剂流路，并且由各内管5D2间的空间、内管5D2和外管5D1之间的空间形成水流路。由于该水热交换器5即便是做成小型，热交换效率也很良好，因此能够实现小空间化。
并且，图3和图4示出水热交换器5分为上下3段，并且各个水热交换器5并列配置的情况，但是，水热交换器5也可以是4段或5段等其他的多段，也可以是单体。
并且，考虑设置空间，也能够将水热交换器5设置到压缩机3等的上方，不在下部壳体21的宽度方向占用空间。
在上述图7中示出了各热源机1A、1B、1C的空气用热交换器7、7的倾斜角度θ为11°的情况，但是该倾斜角度θ可以根据空气用热交换器7、7的高度(上下方向的长度)等任意设定，优选设定为10～45°，进而，也可以设定为15～20°。
本实施方式除了热泵式热水器之外，也可以构成空调装置、冷藏装置、冷冻装置等。
本发明在不脱离其精神或主要特征的情况下，能够以其它各种方式实施。因此，上述的实施例不过是所谓观点的简单例示，不是限定性的解释。本发明的范围由权利要求书表示，不拘束于说明书文本。而且，属于权利要求书的均等范围的变形和变更全部都在本发明的范围内。
工业上可利用性
如上所述，本发明在用于热水器、空调装置、冷冻装置等的热泵式热源机中有用。特别是，能够实现空气用热交换器的热交换效率的提高，并且能够容易地进行热泵构成设备的保养、检查作业。
符号说明
1：      热泵式热源机；
2：      壳体；
3：      压缩机；
5：      水热交换器(热交换器)；
7：      空气用热交换器(热交换器)；
20：     上部壳体；
21：     下部壳体；
26：     送风机。

Claims (5)

1.一种热泵式热源机，其在壳体内收纳有空气用热交换器、压缩机以及热交换器等热泵构成设备，其特征在于，
所述壳体由上部壳体和下部壳体构成，该上部壳体倾斜地形成为两个侧面朝向下方宽度缩小，该下部壳体连续设置在该上部壳体的下面，所述空气用热交换器安装在所述上部壳体中，
所述下部壳体的宽度被设定为比所述上部壳体的宽度小，所述上部壳体的宽度与所述下部壳体的宽度之间的差被设定为400mm以上。
2.一种热泵式热源机，其特征在于，
该热泵式热源机是通过设置多台权利要求1所述的热泵式热源机而成的。
3.一种热泵式热源机，其在壳体内收纳有空气用热交换器、压缩机以及热交换器等热泵构成设备，其特征在于，
所述壳体由上部壳体和下部壳体构成，该上部壳体倾斜地形成为两个侧面朝向下方宽度缩小，该下部壳体连续设置在该上部壳体的下面，所述空气用热交换器安装在所述上部壳体中，
所述下部壳体的宽度被设定为比所述上部壳体的宽度小，热泵式热源机设置有多台，下部壳体之间的间隔被设定为一定值以上。
4.一种热泵式热源机，其特征在于，
该热泵式热源机是通过设置多台权利要求3所述的热泵式热源机而成的。
5.根据权利要求4所述的热泵式热源机，其特征在于，
所述热泵式热源机确保有供作业者进入的空间，在所述空间的下部壳体之间形成有矩形状的开口。
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