CN105579780B - 热泵供热水机 - Google Patents

Abstract

热泵供热水机(1)具备由背面侧空气热交换器(5a)和侧面侧空气热交换器(5b)构成的L形空气热交换器(5)、设置在框体(9)的底面板(9a)上且隔着间隙与背面侧空气热交换器(5a)及侧面侧空气热交换器(5b)相向的冷却箱(14)、以及具有配置在冷却箱(14)上方的螺旋桨式风扇(15)和设置在螺旋桨式风扇(15)的半径方向外侧的喇叭口(18)的送风机(7)。在该热泵供热水机中，从冷却箱(14)的上表面朝向喇叭口竖立设置防止板(21)。防止板(21)在沿着背面的方向上竖立设置，在其与喇叭口(18)的外周面之间设置有间隙。

Description

热泵供热水机

技术领域

本发明涉及热泵供热水机。

背景技术

使用制冷循环(热泵循环)来将水烧开的热泵供热水机被广泛使用。以往的热泵供热水机一般为如下结构：在配设于框体基板后方侧的作为翅片管热交换器的空气热交换器前方，配置收纳了水制冷剂热交换器的冷却箱(设备收纳箱)，在该冷却箱上配置使空气热交换器通风的螺旋桨风扇式送风机(例如参照专利文献1)。在空气热交换器与冷却箱之间，设置有供空气流动的间隙。当位于空气热交换器前方的螺旋桨式风扇旋转时，外部空气通过空气热交换器被吸入框体内，并从框体前面的风扇格栅排出到外部。

在热泵供热水机中，空气热交换器相当于制冷循环的蒸发器，水制冷剂热交换器相当于冷凝器，在水制冷剂热交换器中，从制冷剂向水传递热而形成热水。为了抑制制造成本并提高节能性能而不增大框体，提高通过空气热交换器的风量是有效的。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-53776号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述那样的热泵供热水机中，因送风机的螺旋桨式风扇旋转而产生的空气动力旋转声有时会成为噪声。根据本发明人的研究，其主要原因如下。在热泵供热水机内部的空气的流动中，从与冷却箱的背面相向的部分的空气热交换器流入的空气沿着冷却箱背面向上流动，在冷却箱的背面与上表面的拐角处剥离，靠螺旋桨式风扇的内周流入。结果，在冷却箱的上表面附近，靠螺旋桨式风扇的外周的流入量变少，其内周侧的流入量变多。也就是说，如果以旋转的叶片作为基准来看，当通过冷却箱的上部时，与其前后相比，在靠螺旋桨式风扇外周的部位，流入空气变少(旋转轴方向矢量变小)，在其内周侧，流入空气变多(旋转轴方向矢量变大)。这样的流入状态的变化引起叶片表面上的压力变动，从叶片产生与其周期相应的噪声。这样，在上述构造的热泵供热水机中，向送风机流入的空气的风速分布容易变得不均匀，因此，容易产生由送风机导致的刺耳的空气动力旋转声。

在专利文献1公开的热泵供热水机中，为了将在送风机工作时沿着冷却箱背面向上流动的气流向朝向螺旋桨式风扇的螺旋桨的外周区域的方向引导，在固定风扇马达的马达支撑件之间具备引导板。然而，在这样的结构中，不能引导从与冷却箱的侧面相向的部分的空气热交换器流入并沿着冷却箱的侧面向上流动的气流。沿着冷却箱的侧面向上流动的气流之后沿着冷却箱的上表面向背面方向流动，与上述的沿着背面的上升气流汇合，靠螺旋桨式风扇的内周流入。因此，例如当将上述引导板在左右方向上扩展时，对于使向送风机流入的空气的风速分布均匀有一定效果，但因送风负荷的增大而引起的能量效率的下降会成为问题。这样，在抑制能量的效率下降并且使向送风机流入的空气的风速分布均匀来减少空气动力旋转声这方面，上述以往的热泵供热水机尚留有改善的余地。

本发明为解决上述课题而做出，其目的在于提供一种能够抑制能量效率的下降并且减少送风机的空气动力旋转声的热泵供热水机。

用于解决课题的手段

本发明的热泵供热水机具备：背面侧空气热交换器，所述背面侧空气热交换器沿着框体内的背面设置；侧面侧空气热交换器，所述侧面侧空气热交换器沿着框体内的一个侧面设置；设备收纳箱，所述设备收纳箱设置在框体的底板上，并隔着间隙与背面侧空气热交换器及侧面侧空气热交换器相向；送风机，所述送风机具有配置在设备收纳箱的上方的螺旋桨式风扇和设置在螺旋桨式风扇的半径方向外侧的喇叭口，进行送风以使外部的空气通过背面侧空气热交换器及侧面侧空气热交换器而流入；以及防止板，所述防止板从设备收纳箱的上表面朝向喇叭口竖立设置。

发明效果

根据本发明，由于从设备收纳箱的上表面朝向喇叭口竖立设置的防止板挡住通过侧面侧空气热交换器从喇叭口的正面侧向背面侧流动的空气，所以流入螺旋桨式风扇的外周部分和内周部分的空气的流入量(流速)被均匀化。由此，可提供一种能够抑制能量效率的下降并且减少送风机的空气动力旋转声的热泵供热水机。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的热泵供热水机具备的制冷剂回路的概略图。

图2是本发明的实施方式1的热泵供热水机的外观主视图。

图3是本发明的实施方式1的热泵供热水机的正面侧的外观立体图。

图4是本发明的实施方式1的热泵供热水机的背面侧的外观立体图。

图5是图2中的热泵供热水机的A-A剖视图。

图6是图2中的热泵供热水机的B-B剖视图。

图7是表示本发明的实施方式1的热泵供热水机的螺旋桨式风扇及风扇马达的立体图。

图8是从背面侧观察本发明的实施方式1的热泵供热水机的内部的图。

图9是图8中的热泵供热水机的C-C剖视图。

图10是从背面侧观察本发明的实施方式1的热泵供热水机的内部的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。此外，对在各图中通用的要素，标注相同的附图标记并省略重复的说明。

实施方式1

图1是本发明的实施方式1的热泵供热水机1具备的制冷剂回路的概略图。如图1所示，本实施方式的热泵供热水机1具备的制冷剂回路用制冷剂配管6a～6d依次连接压缩机2、水制冷剂热交换器3、膨胀阀4以及空气热交换器5而构成。另外，热泵供热水机1具备用于使空气通过空气热交换器5的送风机7。

图2是本发明的实施方式1的热泵供热水机1的外观主视图。图3是本发明的实施方式1的热泵供热水机1的正面侧的外观立体图。图4是热泵供热水机1的背面侧的外观立体图。图5是图2中的热泵供热水机1的A-A剖视图。而且，图6是图2中的热泵供热水机1的B-B剖视图。

如图2至图6所示，本实施方式的热泵供热水机1具备大致呈长方体形状的框体9。通过在底面板9a上安装正面板9b、侧面板9c、侧面板9d以及背面板9e，并用顶面板9f覆盖它们的顶面而构成框体9。如图2所示，在正面板9b上设置有用于排出从送风机7吹出来的空气的圆形开口19，并具备网状的风扇格栅10以覆盖圆形开口19，所述送风机7由喇叭口18覆盖。此外，在图2中，为了图示送风机7，将一部分风扇格栅10的图示省略地表示风扇格栅10。如图4所示，在侧面板9d及背面板9e上分别设置大的开口部，在这些开口部具备空气热交换器5。空气热交换器5呈大致L形，并由配置在背面板9e内侧的背面侧空气热交换器5a和配置在侧面板9d内侧的侧面侧空气热交换器5b构成。此外，空气热交换器5既可以是背面侧空气热交换器5a和侧面侧空气热交换器5b呈L形一体地构成，另外，也可以是背面侧空气热交换器5a和侧面侧空气热交换器5b分别单独地构成。

在底面板9a上竖立设置有分隔件11。如图5所示，框体9内由该分隔件11划分为机械室12和风路室13。在机械室12中配置有压缩机2和膨胀阀4等，在风路室13中配置有收纳水制冷剂热交换器3的冷却箱(设备收纳箱)14、空气热交换器5以及送风机7等。

呈大致L形的空气热交换器5使背面侧空气热交换器5a与框体9的背面侧匹配并使侧面侧空气热交换器5b与框体9的一方的侧面侧匹配地配置在底面板9a上。另外，如图6所示，在底面板9a上，隔着与背面侧空气热交换器5a及侧面侧空气热交换器5b之间的间隙20a、20b配置有冷却箱14。在冷却箱14上配置有送风机7。根据这样的结构，能够在尺寸有限的框体9中搭载更大的空气热交换器5，并且使更多的空气通过空气热交换器5，能够提高空气热交换器5的热交换处理能力并提高热泵循环的效率。

送风机7具备：具有多个叶片(桨叶)的螺旋桨式风扇15、配置成覆盖螺旋桨式风扇15的半径方向外侧的喇叭口18以及作为旋转驱动螺旋桨式风扇15的电动机的风扇马达16。喇叭口18的吸入侧及吹出侧向径向外侧扩展，吸入侧端18a相比最小内径部18b位于半径方向外侧。风扇马达16固定于马达支撑件17。马达支撑件17具有一对腿部，两腿部的下端部固定于冷却箱14的上表面14c。螺旋桨式风扇15的旋转中心线在大致水平且大致垂直于背面侧空气热交换器5a的方向上配置。螺旋桨式风扇15的半径比螺旋桨式风扇15的旋转中心线到冷却箱14的上表面14c的距离稍小。旋转的螺旋桨式风扇15的叶片的前端通过冷却箱14的上表面14c的附近。

在此，说明螺旋桨式风扇15的部位的名称。图7是表示热泵供热水机1的螺旋桨式风扇15及风扇马达16的立体图。如图7所示，将面向螺旋桨式风扇15的叶片的旋转方向的面称为压力面15a，将相反侧的面称为负压面15b。另外，将面向旋转方向的叶片的边缘称为前缘15c。

图8是从背面侧观察热泵供热水机1的内部的图。此外，在图8中，表示透视背面侧空气热交换器5a及背面板9e的图。另外，在图8中，用虚线表示侧面侧空气热交换器5b的位置。图9是图8中的热泵供热水机1的C-C剖视图，是放大了比螺旋桨式风扇15的旋转中心线靠下侧的部分的图。如图9所示，冷却箱14的背面14a(相向面)隔着间隙20a与背面侧空气热交换器5a的下部区域(下侧的一部分区域)相向。另外，如图8所示，冷却箱14的侧面14b隔着间隙20b与侧面侧空气热交换器5b的下部区域(下侧的一部分区域)相向。

如图8及图9所示，在冷却箱14的上表面14c，沿着背面侧空气热交换器5a(即，沿着冷却箱14的长度方向(左右方向))设置有防止板21a、21b(以下，在不特别区别它们时，简称为“防止板21”)。防止板21是如下部件：防止送风机7工作时从与冷却箱14的背面14a相向的背面侧空气热交换器5a流入并通过背面侧空气热交换器5a和冷却箱14之间的间隙20a的上升气流与从侧面侧空气热交换器5b流入的气流发生干涉。防止板21a设置在比螺旋桨式风扇15的旋转中心更靠侧面侧空气热交换器5b侧的上表面14c上，另外，防止板21b设置在比螺旋桨式风扇15的旋转中心更靠机械室12侧的上表面14c上。此外，防止板21a、21b的高度设定为：比喇叭口18的吸入侧端18a高且相对于喇叭口18的外周面空出预先确定的间隙。

接着，参照图1及图5，说明本实施方式的热泵供热水机1的工作。首先，说明制冷剂回路的工作。由压缩机2压缩为高温高压的制冷剂通过制冷剂配管6a流入水制冷剂热交换器3。利用设置在框体9内或外部的泵(未图示)输送而来的水从水配管8a流入水制冷剂热交换器3。在水制冷剂热交换器3中，从水配管8a流入的水与从压缩机2送来的高温高压的制冷剂热交换，水被加热成热水，并从水配管8b流出。另外，高温高压的制冷剂通过与水的热交换被冷却成低温高压状态，并通过制冷剂配管6b流入膨胀阀4。然后，制冷剂由膨胀阀4减压成低压状态，并通过制冷剂配管6c流入空气热交换器5。流入到了空气热交换器5的低温低压的制冷剂与利用螺旋桨式风扇15吹送来的空气热交换而被加热，并蒸发而气化。然后，气化了的制冷剂从空气热交换器5流出，并通过制冷剂配管6d被吸入压缩机2。按以上方式构成热泵循环。

接着，说明由送风机7引起的空气的流动。当螺旋桨式风扇15由风扇马达16驱动而旋转时，螺旋桨式风扇15的压力面15a将位于叶片的旋转区域(叶片旋转的轨道)的空气从正面板9b的圆形开口19向框体9外排出，并且负压面15b侧的压力下降，空气被吸入叶片的旋转区域。由于风路室13内整体的压力因螺旋桨式风扇15的吸引作用而下降，所以框体9外的空气通过空气热交换器5被吸入风路室13内。

从图6也可知，上述那样的构造的热泵供热水机1中的空气热交换器5的、处于比螺旋桨式风扇15的旋转中心线低的区域的部分，比处于比螺旋桨式风扇15的旋转中心线高的区域的部分大。因此，风路室13的空气流量倾向于：与比螺旋桨式风扇15的旋转中心线高的区域相比，比螺旋桨式风扇15的旋转中心线低的区域的空气流量更大。

以下，参照图8及图9，说明热泵供热水机1中的冷却箱14附近的空气的流动。此外，这些图中的箭头表示流入冷却箱14的背面14a及侧面14b与空气热交换器5之间的间隙20a、20b的空气和之后的空气的流动。

如图8及图9所示，通过背面侧空气热交换器5a流入到了间隙20a的空气沿着背面14a上升(图中的气流A)。另一方面，通过侧面侧空气热交换器5b流入到了间隙20b的空气中的、从比喇叭口18的吸入侧端18a更靠背面侧流入的空气沿着侧面14b上升(图中的气流B)。气流A及气流B在冷却箱14的上表面14c的背面侧及侧面侧的角部剥离，超出上表面14c进一步上升，并流入螺旋桨式风扇15的旋转区域中的、接近中心的内周部分。

通过侧面侧空气热交换器5b流入到了间隙20b的空气中的、从比喇叭口18的吸入侧端18a更靠正面侧的侧面侧空气热交换器5b流入的空气沿着侧面14b上升(图中的气流C)。气流A及从冷却箱14的上表面14c的高度附近通过了侧面侧空气热交换器5b的空气的一部分与防止板21a碰撞。由于这些空气流从比喇叭口18的吸入侧端18a更靠正面侧流入风路室13，并从比吸入侧端18a更靠背面侧流入螺旋桨式风扇15，所以具有从正面侧向背面侧的矢量成分。

在没有设置防止板21a的情况下，从比吸入侧端18a更靠正面侧流入的气流，在冷却箱14的上表面14c与在背面14a及侧面14b与空气热交换器5之间的间隙20a及20b中上升的气流碰撞并汇合。在该情况下，来自间隙20a及20b的气流A及B在向螺旋桨式风扇15的旋转区域流入时，流入更接近中心的内周部分。结果，在螺旋桨式风扇15的冷却箱14附近，会产生向螺旋桨式风扇15的旋转区域的靠外周部分的空气的流入量变少(流速变慢)而向接近中心的内周部分的空气的流入量变多(流速变快)这样的不均匀状态。因此，每当旋转的螺旋桨式风扇15的叶片通过冷却箱14的上部时，吹到前缘15c的空气的流向及速度产生变动，叶片表面上的压力产生变动，因上述情形而从螺旋桨式风扇15的叶片产生空气动力旋转声(噪声)。

与此相对，在本实施方式的热泵供热水机1中，通过设置防止板21a，能够减少上述空气动力旋转声。即，如图9所示，从比喇叭口18的吸入侧端18a更靠正面侧流入的空气，在到达比喇叭口18的吸入侧端18a更靠背面侧之前被防止板21a挡住。因此，防止在冷却箱14的背面14a上升的气流A及从侧面14b上升的在比喇叭口18的吸入侧端18a更靠背面侧上升的气流B与从正面侧朝向背面侧的气流发生干涉。由此，气流A及气流B未被附加从正面侧向背面侧的成分，所以流入与螺旋桨式风扇15的旋转区域的外周接近的部分。结果，从螺旋桨式风扇15的旋转中心线的下方到具备空气热交换器5的侧面侧的冷却箱的上部的旋转区域中的、外周部分与内周部分的空气的流入量(流速)的不均匀的状态得到改善并均匀化。由此，旋转的螺旋桨式风扇15的叶片通过冷却箱14的上表面14c上方时的吹到前缘15c的空气的流向及速度的变动以及叶片表面上的压力变动得以抑制，所以能够抑制产生空气动力旋转声。而且，由于能够减少螺旋桨式风扇的空气动力旋转声，所以也能够提高螺旋桨式风扇的转速，并加大通过空气热交换器的空气流量。由此，可提高制冷剂循环的效率，减少压缩机输入，可构成低输入的热泵供热水机。

接着，使用图10说明防止板21b。图10是从背面侧观察热泵供热水机1的内部的图。此外，在图10中，表示透视背面侧空气热交换器5a及背面板9e的图。

与防止板21a碰撞了的上升气流C成为如下的气流D：通过由防止板21a、喇叭口18的外侧面、正面板9b以及冷却箱14的上表面14c形成的风路，绕到分隔件11侧。

在此，在没有设置防止板21b的情况下，绕到了分隔件11侧的气流D在分隔件11侧的冷却箱14的上表面14c，与在冷却箱14的背面14a和背面侧空气热交换器5a之间的间隙20a中上升的气流A碰撞并汇合。由于流入到了分隔件侧的气流D在与气流A碰撞时具有从正面侧向背面侧流动的成分，所以汇合后的气流A在向螺旋桨式风扇15的旋转区域流入时，流入更接近中心的内周部分。结果，产生向螺旋桨式风扇15的旋转区域的靠外周部分的空气的流入量变少(流速变慢)而向接近中心的内周部分的空气的流入量变多(流速变快)这样的不均匀状态。因此，每当旋转的螺旋桨式风扇15的叶片通过冷却箱14的上部时，吹到前缘15c的空气的流向及速度产生变动，叶片表面上的压力产生变动，因上述情形而从螺旋桨式风扇15的叶片产生空气动力旋转声(噪声)。

与此相对，在本实施方式的热泵供热水机1中，通过设置防止板21b，能够减少上述空气动力旋转声。即，由于绕到了分隔件11侧的气流D被防止板21b挡住，所以可防止在冷却箱14的背面14a上升的气流A与绕到了分隔件11侧的气流D发生干涉。由此，在冷却箱14的背面14a上升的气流A中未被附加从正面侧向背面侧的成分，所以气流A流入与螺旋桨式风扇15的旋转区域的外周接近的部分。结果，从螺旋桨式风扇15的旋转中心线的下方到具备空气热交换器5的侧面侧的冷却箱14的上部的旋转区域中的、外周部分与内周部分的空气的流入量(流速)的不均匀的状态得到改善并均匀化。因此，旋转的螺旋桨式风扇15的叶片通过冷却箱14的上表面14c上方时的吹到前缘15c的空气的流向及速度的变动以及叶片表面上的压力变动得以抑制，所以能够抑制产生空气动力旋转声。另外，由于能够使螺旋桨式风扇15的空气动力旋转声减少，所以也能够提高螺旋桨式风扇15的转速，并使通过空气热交换器的空气流量增大。由此，可提高制冷剂循环的效率，减少压缩机输入，可构成低输入的热泵供热水机。

这样，根据本实施方式的热泵供热水机1，通过在冷却箱14的上表面14c设置防止板21，能够抑制能量效率的下降并且减少送风机的空气动力旋转声。

另外，在本实施方式的热泵供热水机1中，防止板21的高度设定为：比喇叭口18的吸入侧端18a高且相对于喇叭口18的外周面空出预先确定的间隙。根据这样的防止板21，在被防止板21挡住的气流C流向分隔件11侧时，在从上述间隙沿周向分散的同时超出喇叭口18的吸入侧端18a流入螺旋桨式风扇15的旋转区域。由此，由于向螺旋桨式风扇15的旋转区域的流入在周向上被分散，所以向螺旋桨式风扇旋转区域的流入速度进一步被均匀化而不会成为不均匀的状态。因此，由于旋转的螺旋桨式风扇15的叶片通过冷却箱14的上表面14c上方时的吹到前缘15c的空气的流向及速度的变动以及叶片表面上的压力变动得以抑制，所以能够有效抑制产生空气动力旋转声。

此外，在上述实施方式的热泵供热水机1中，说明了设置防止板21a、21b双方的结构，但只要是至少设置防止板21a的结构，就能够得到空气动力噪声的减少效果。

附图标记说明

1热泵供热水机，2压缩机，3水制冷剂热交换器，4膨胀阀，5空气热交换器，5a背面侧空气热交换器，5b侧面侧空气热交换器，6制冷剂配管，7送风机，8水配管，9框体，9a底面板，9b正面板，9c侧面板，9d侧面板，9e背面板，9f顶面板，10风扇格栅，11分隔件，12机械室，13风路室，14冷却箱，14a背面，14b侧面，14c上表面，15螺旋桨式风扇，15a压力面，15b负压面，15c前缘，16风扇马达，17马达支撑件，18喇叭口，18a吸入侧端，18b最小内径部，19圆形开口，20间隙，21防止板。

Claims (7)

1.一种热泵供热水机，其特征在于，具备：

背面侧空气热交换器，所述背面侧空气热交换器沿着框体内的背面设置；

侧面侧空气热交换器，所述侧面侧空气热交换器沿着所述框体内的一个侧面设置；

设备收纳箱，所述设备收纳箱设置在所述框体的底板上，并隔着间隙与所述背面侧空气热交换器及所述侧面侧空气热交换器相向；

送风机，所述送风机具有配置在所述设备收纳箱的上方的螺旋桨式风扇和设置在所述螺旋桨式风扇的半径方向外侧的喇叭口，进行送风以使外部的空气通过所述背面侧空气热交换器及所述侧面侧空气热交换器而流入；以及

防止板，所述防止板从所述设备收纳箱的上表面朝向所述喇叭口竖立设置，用于防止气流的干涉。

2.根据权利要求1所述的热泵供热水机，其特征在于，

所述背面侧空气热交换器及所述侧面侧空气热交换器构成为L形状的一体型空气热交换器。

3.根据权利要求1或2所述的热泵供热水机，其特征在于，

所述防止板在沿着所述背面的方向上竖立设置。

4.根据权利要求1或2所述的热泵供热水机，其特征在于，

所述防止板设置在比所述螺旋桨式风扇的中心轴的水平位置更靠设置有所述侧面侧空气热交换器一侧的范围内。

5.根据权利要求1或2所述的热泵供热水机，其特征在于，

所述防止板设置在比所述螺旋桨式风扇的中心轴的水平位置更靠未设置所述侧面侧空气热交换器一侧的范围内。

6.根据权利要求1或2所述的热泵供热水机，其特征在于，

所述防止板在其与所述喇叭口的外周面之间具有间隙。

7.根据权利要求1或2所述的热泵供热水机，其特征在于，

所述热泵供热水机具有：

用配管依次连接压缩机、水制冷剂热交换器、膨胀阀、所述背面侧空气热交换器以及所述侧面侧空气热交换器而成的制冷剂回路；以及

将所述框体内划分为机械室和风路室的分隔件，

所述压缩机和所述膨胀阀配置在所述机械室中，

所述水制冷剂热交换器收纳在所述设备收纳箱内，

所述送风机和所述设备收纳箱配置在所述风路室中。