JP2005172264A

JP2005172264A - 水熱源ヒートポンプ式空調機

Info

Publication number: JP2005172264A
Application number: JP2003408741A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Kimura; 恵一木村; Nobuo Urata; 暢夫浦田
Original assignee: Kimura Kohki Co Ltd
Current assignee: Kimura Kohki Co Ltd
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】空調機のコンパクト化と信頼性向上を図り、水熱交換器のメンテナンスを容易にする。
【解決手段】ケーシング４内に、循環冷媒を介して熱源水と空調用空気を熱交換する圧縮式の水熱源ヒートポンプ６と、空調用空気を被空調空間へ給気する送風機７と、を備える。水熱源ヒートポンプ６が、熱源水で循環冷媒の熱交換をするプレート式の水熱交換器８と、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする空気熱交換器９と、圧縮機１０と、を備える。ケーシング４の内部の上側に給気送風路Ａを設け、給気送風路Ａに空気熱交換器９と送風機７を配置し、送風機７の下に制御装置１２を収納する空室部１３を設けかつ空室部１３と給気送風路Ａとを通気可能に構成して排熱風路Ｂを形成する。給気送風路Ａと排熱風路Ｂ以外の空きスペースに他の部品を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は水熱源ヒートポンプ式空調機に関するものである。

循環冷媒を介して熱源水と空調用空気を熱交換する水熱源ヒートポンプ式空調機は、空調用空気を給気するための送風機、熱源水で循環冷媒の熱交換をする水熱交換器、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする空気熱交換器、圧縮機、などを備えている。

空調用空気の給気による室温調整のため、上記送風機や圧縮機の容量を制御する各種の制御基板やスイッチ、インバータなどにて構成される制御装置が、設けられるが、この制御装置などをケーシング内部に設けた場合、熱がこもって制御装置が故障する恐れがあり、放熱スペースや専用の冷却ファンなどを設けると空調機が大型化する。また、水熱交換器は能力維持のため定期的に分解清掃が必要でメンテナンスに手間がかかる問題がある。

特開平１１−１４２９６号公報

解決しようとする問題点は、空調機が大型化し、空調機制御の信頼性が低くなる点と、水熱交換器のメンテナンスが面倒な点である。

本発明は、上記課題を解決するため、ケーシング内に、循環冷媒を介して熱源水と空調用空気を熱交換する圧縮式の水熱源ヒートポンプと、前記空調用空気を被空調空間へ給気する送風機と、を備え、前記水熱源ヒートポンプが、熱源水で循環冷媒の熱交換をするプレート式の水熱交換器と、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする空気熱交換器と、圧縮機と、を備え、前記ケーシングの内部の上側に給気送風路を設け、この給気送風路に前記空気熱交換器と前記送風機を配置し、この送風機の下に制御装置を収納する空室部を設けかつこの空室部と前記給気送風路とを通気可能に構成して排熱風路を形成し、前記給気送風路と前記排熱風路を以外の空きスペースに他の部品を配置したことを最も主要な特徴とする。

請求項１の発明によれば、ケーシング４内のスペースを無駄なく活用でき、かつ送風機７を給気と排熱に兼用でき部品点数の削減とコンパクト化を図れ、スムーズな排熱を行える。制御装置１２をケーシング４内に設けることにより、酷暑や極寒など外部温度変化の影響を受けずにすみ故障予防を図れ、信頼性が向上する。
請求項２の発明によれば、プレート式の水熱交換器８を分解せずに洗浄による清掃ができメンテナンスが容易となる。
請求項３の発明によれば、部品が少なく簡単な構造で通水機構Ｄを構成でき、製作が容易でコスト節減を図れ、スペースをとらなくて済む。洗浄流路Ｅへの熱源水の流入を遮断して薬品洗浄でき、洗浄効果が大となる。
請求項４の発明によれば、ストレーナ１９を熱源流路Ｆと洗浄流路Ｅの異物除去に兼用でき、個別にストレーナを設ける必要がなくコストダウンを図れる。
請求項５の発明によれば、圧力損失が減少して熱交換効率が向上するので小型の送風機７を用いることができ騒音低減を図れる。空気熱交換器９も小型化でき空調機をコンパクト化できる。

図１〜図３は、本発明の水熱源ヒートポンプ式空調機の一実施例を示しており、この水熱源ヒートポンプ式空調機は、ケーシング４内に、循環冷媒を介して熱源水と空調用空気を熱交換する圧縮式の水熱源ヒートポンプ６と、空調用空気を被空調空間へ給気する送風機７と、送風機７や水熱源ヒートポンプ６の圧縮機１０などの容量を制御する各種の制御基板やスイッチ、インバータなどにて構成される制御装置１２と、を備えている。水熱源ヒートポンプ６は、水熱交換器８と、空気熱交換器９と、圧縮機１０と、を備える。ケーシング４の内部の上側には給気送風路Ａを設け、この給気送風路Ａに空気熱交換器９と加湿器５と送風機７などを配置し、この送風機７の下に制御装置１２を収納する空室部１３を設けかつこの空室部１３と給気送風路Ａとを通気可能に構成して排熱風路Ｂを形成し、給気送風路Ａと排熱風路Ｂ以外の空きスペースに他の部品を配置する。送風機７の下の空室部１３と給気送風路Ａはその仕切部１１に適数の貫孔などを形成して通気可能に構成し、空室部１３はケーシング４の外部と電線管孔などを利用して通気可能に構成する。送風機７は空調用空気出口付近に吸込式に設け、排熱風路Ｂはケーシング４の側端に配設し、給気送風路Ａと排熱風路Ｂを合わせて倒立Ｌ字状をなすようにし、その隅部側に空きスペースができるようにする。各図において白抜き矢印は風向きを示す。水熱源ヒートポンプ６は、熱源機１で温度調整された熱源水が流れる熱源水回路２に接続される。熱源機１は、温水用のボイラーと冷水用の冷却塔又はチラーなどと切換機構とにより熱源水を温水と冷水に切換え自在として構成する。

水熱源ヒートポンプ６は、熱源水で循環冷媒の熱交換をするプレート式の水熱交換器８と、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする空気熱交換器９と、圧縮機１０と、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁（四方弁）と、図示省略の受液器等と、を備え、これらを配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により水熱交換器８と空気熱交換器９の吸熱と放熱（蒸発機能と凝縮機能）を切換自在に構成する。この水熱源ヒートポンプ６の空気熱交換器９にて空調用空気を冷却又は加熱し、冷房と暖房を行う。図例では空気熱交換器９を２つ設け、風上側の空気熱交換器９が蒸発器として機能する場合に風下側の空気熱交換器９が再熱器として機能するように、たとえば水熱交換器８に流れる冷媒（ホットガス）の一部を風下側の空気熱交換器９にバイパスさせて過冷却・除湿・再熱自在に構成しているが、２つの空気熱交換器９のうち再熱器として機能する風下側の空気熱交換器９を省略し、空気熱交換器９を１つとして水熱源ヒートポンプ６を構成するも自由である。この水熱源ヒートポンプ６で冷房と暖房を行うときの熱源水の使用限界水温範囲の一例を上げると１０℃〜４５℃である。空気熱交換器９のフィンチューブは圧損の少ない楕円管にするのが好ましいが円形管でもよい。プレート式の水熱交換器８は、幾枚もの伝熱板（プレート）を重ねその伝熱板と伝熱板の間を熱源水と冷媒が交互に流れて互いに熱交換するように構成された公知のものである。

ケーシング４の空調用空気入口は還気取入用や外気取入用としてダクトなどを介して室内などの被空調空間や屋外と連通させ、ケーシング４の空調用空気出口は給気用としてダクトなどを介して室内などの被空調空間に連通させる。この水熱源ヒートポンプ６の水熱交換器８に熱源水を流し、送風機７で送風することにより、水熱源ヒートポンプ６の空気熱交換器９にて外気や還気などの空調用空気を熱交換して被空調空間に給気し、冷房運転や暖房運転などを行う。冷房運転の場合は、循環冷媒が水熱交換器８で凝縮（放熱）し風上側空気熱交換器９で蒸発（吸熱）するように機能させ、空気熱交換器９で冷風にする。暖房運転の場合は、循環冷媒が水熱交換器８で蒸発（吸熱）し風上側空気熱交換器９で凝縮（放熱）するように機能させ、空気熱交換器９で温風にする。このとき、空室部１３の空気（熱気）は送風機７にて吸気され、排熱風路Ｂを通ってケーシング４の空調用空気出口から排出されるが、熱気が上昇する方向に流れるのでスムーズかつ確実に排熱させることができる。

ケーシング４内には、熱源水回路２からの熱源水と洗浄装置３からの洗浄液とを選択的に水熱交換器８に流通自在とする通水機構Ｄを、設ける。図３（ｂ）は、水熱交換器８を清掃する洗浄装置３を接続した状態を示し、図３（ａ）は洗浄装置３を外した状態を示している。通水機構Ｄは、熱源水回路２と水熱交換器８を接続する熱源水入口路１６ａ及び熱源水出口路１６ｂと、熱源水入口路１６ａと熱源水出口路１６ｂに個別に設けられて洗浄装置３の洗浄液入口路２０ａ及び洗浄液出口路２０ｂを接続・分離自在なプラグ付接続口１７、１７と、洗浄装置３と水熱交換器８を洗浄液入口路２０ａ及び洗浄液出口路２０ｂで接続することにより構成される洗浄流路Ｅへの熱源水の流入を遮断する開閉弁１８、１８と、を備え、熱源水回路２と水熱交換器８を熱源水入口路１６ａ及び熱源水出口路１６ｂで接続して成る熱源流路Ｆと、洗浄流路Ｅとの共用部にストレーナ１９を設ける。空調運転時は図３（ａ）の状態で接続口１７、１７のプラグを閉め、開閉弁１８、１８を開いて熱源水を流し、ストレーナ１９は適宜清掃する。水熱交換器８の清掃時はケーシング４内を露出させ、図３（ｂ）のように接続口１７、１７のプラグを外して洗浄装置３の洗浄液入口路２０ａ及び洗浄液出口路２０ｂを接続し、開閉弁１８、１８を閉じて水熱交換器８に洗浄液を流して洗浄し、洗浄後にストレーナ１９を清掃する。なお、ストレーナ１９は図例以外の位置に変更自由である。また、通水機構Ｄは、ケーシング４内でなく、全て外部に設けたり、一部を外部に設けるも自由である。

水熱源ヒートポンプ式空調機の実施例を示す断面図。水熱源ヒートポンプ式空調機の斜視図。水熱源ヒートポンプの簡略説明図。

符号の説明

２熱源水回路
３洗浄装置
４ケーシング
６水熱源ヒートポンプ
７送風機
８水熱交換器
９空気熱交換器
１０圧縮機
１２制御装置
１３空室部
１６ａ熱源水入口路
１６ｂ熱源水出口路
１７プラグ付接続口
１８開閉弁
１９ストレーナ
２０ａ洗浄液入口路
２０ｂ洗浄液出口路
Ａ給気送風路
Ｂ排熱風路
Ｄ通水機構
Ｅ洗浄流路
Ｆ熱源流路

Claims

ケーシング４内に、循環冷媒を介して熱源水と空調用空気を熱交換する圧縮式の水熱源ヒートポンプ６と、前記空調用空気を被空調空間へ給気する送風機７と、を備え、前記水熱源ヒートポンプ６が、熱源水で循環冷媒の熱交換をするプレート式の水熱交換器８と、循環冷媒で空調用空気の熱交換をする空気熱交換器９と、圧縮機１０と、を備え、前記ケーシング４の内部の上側に給気送風路Ａを設け、この給気送風路Ａに前記空気熱交換器９と前記送風機７を配置し、この送風機７の下に制御装置１２を収納する空室部１３を設けかつこの空室部１３と前記給気送風路Ａとを通気可能に構成して排熱風路Ｂを形成し、前記給気送風路Ａと前記排熱風路Ｂ以外の空きスペースに他の部品を配置したことを特徴とする水熱源ヒートポンプ式空調機。
熱源水回路２からの熱源水と洗浄装置３からの洗浄液とを選択的に水熱交換器８に流通自在とする通水機構Ｄを、設けた請求項１記載の水熱源ヒートポンプ式空調機。
通水機構Ｄが、熱源水回路２と水熱交換器８を接続する熱源水入口路１６ａ及び熱源水出口路１６ｂと、前記熱源水入口路１６ａと前記熱源水出口路１６ｂに個別に設けられて洗浄装置３の洗浄液入口路２０ａ及び洗浄液出口路２０ｂを接続・分離自在なプラグ付接続口１７、１７と、前記洗浄装置３と前記水熱交換器８を前記洗浄液入口路２０ａ及び前記洗浄液出口路２０ｂで接続することにより構成される洗浄流路Ｅへの熱源水の流入を遮断する開閉弁１８、１８と、を備えた請求項２記載の水熱源ヒートポンプ式空調機。
熱源水回路２と水熱交換器８を熱源水入口路１６ａ及び熱源水出口路１６ｂで接続して成る熱源流路Ｆと、洗浄流路Ｅとの共用部にストレーナ１９を設けた請求項３記載の水熱源ヒートポンプ式空調機。
空気熱交換器９のフィンチューブを楕円管にした請求項１、２、３又は４記載の水熱源ヒートポンプ式空調機。