JP2011226731A - ヒートポンプ熱源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流通過程に加わる振動、落下などの衝撃に対して保護性に優れるヒートポンプ熱源装置を提供すること。
【解決手段】送風ファン６の最外周位置とベルマウス９の内周位置との間隙ｄ１を、ベルマウス９の最外周位置と水冷媒熱交換器カバー８との間隙ｄ２に対し、ｄ１＞ｄ２とすることにより、流通段階に落下、振動などの衝撃が加わり、送風ファン取付具７が移動、変形した場合に、送風ファン６の最外周位置とベルマウス９の最外周位置の接触よりも先に、ベルマウス９の最外周位置と水冷媒熱交換器カバー８が接触することとなるので、送風ファン６がベルマウス９に接触して起こる異音、あるいは送風ファンのロック、破損を防止することとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ熱源装置に関するものであり、より詳しくは、水冷媒熱交換器を、具備したヒートポンプ熱源装置の構造に関するものである。

従来、この種のヒートポンプ熱源装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器および空気冷媒熱交換器を環状に接続し、空気を空気冷媒熱交換器に搬送する送風手段である送風ファンを空気冷媒熱交換器前方に備え、この送風ファンを取り付ける送風ファン取付具と、送風ファン取付具下方で、空気冷媒熱交換器前方に水冷媒熱交換器が備えられている（例えば、特許文献１参照）。

図６、図７は、特許文献１に記載された従来のヒートポンプ熱源装置を示すものである。図６に示すように、ヒートポンプ熱源装置１は、冷媒を高温、高圧に圧縮する圧縮機２と、圧縮機２で圧縮された冷媒により水を加熱する水冷媒熱交換器３と、水冷媒熱交換器３で冷却された冷媒を減圧する減圧器４と、減圧器４で減圧した冷媒を蒸発させる空気冷媒熱交換器５と、空気冷媒熱交換器５で冷媒と熱交換するべき空気を供給する送風ファン６および送風ファン６を取り付ける送風ファン取付具７が空気冷媒熱交換器５の前方に備えられている。

圧縮機２、水冷媒熱交換器３、減圧器４、および空気冷媒熱交換器５は、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１０が構成されている。水冷媒熱交換器３外方には、水冷媒熱交換器３に送風ファン６からの送風が直接当たらないように、水冷媒熱交換器カバー８が設けられている。また、送風ファン６の外周には覆うようにベルマウス１６ｂが設けられている。

空気冷媒熱交換器３は、ヒートポンプ熱源装置１の基板１１に載置されている連結桟２０の座部２０ａに載置されており、基板１１と空気冷媒熱交換器５の最下端は基板１１の外周の立上り部１１ａよりも高い位置にあり、基板１１と空気冷媒熱交換器５とは基板１１の立上り部１１ａの高さ１１ｂよりも大きな、間隙２１が生じている。圧縮機２、減圧器４は仕切板１２によって送風ファン６による送風から隔離されている。

ヒートポンプ熱源装置１の外郭は、基板１１と右側方を覆う右板１３、左側方を覆う左板１４、上方を覆う上板１５、前方を覆う前板１６から構成され、前板１６には送風ファン６と同心円状の吹き出し口１６ａがあり、吹出し口１６ａには、送風ファン６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１６ｂを設けている。前板１６の吹き出し口１６ａ前方には、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き出しグリル１７を備え、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６に手が触れないように保護の役割をしている。

空気冷媒熱交換器５は複数列の集熱熱交換器で構成されており、外方に外側列集熱熱交換器５ａ、前方に内側列集熱熱交換器５ｂがあり、内側列集熱熱交換器５ｂの下方部は外側列集熱熱交換器５ａより所定長さ短く構成されており、下方部の空気の流通を良化している。

特開２００５−１４７４６７号公報

しかしながら、上記の従来の構成では、水冷媒熱交換器カバー８の上部とベルマウス９の最外周位置との間隙ｄ２がベルマウス９の内周位置と送風ファン６の最外周位置との間隙ｄ１よりも広く、流通段階に落下、振動などの衝撃が加わった場合、重量物である水冷媒熱交換器３は、水冷媒熱交換器カバー８ごと移動してしまい、送風ファン取付具７を移動、変形させてしまい、送風ファン６がベルマウス９に接触し異音を発生するという課題を有していた。

さらに前記流通段階に加わる衝撃の度合いによっては送風ファン６がベルマウス９と接触したままロックした状態となり運転が停止してしまう、あるいは送風ファン６が破損するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、送風ファンとベルマウスの接触を防止し、保護性に優れるヒートポンプ熱源装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ熱源装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、空気冷媒熱交換器を環状に冷媒配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記水冷媒熱交換器の外方を覆う水冷媒熱交換器カバーと、前記空気冷媒熱交換器に空気を搬送し、前記水冷媒熱交換器カバーの上方に配された送風ファンと、前記水冷媒熱交換器カバーの上方で、かつ、前記送風ファンの外周側に配された湾曲状のベルマウスとを備え、前記送風ファンの最外周位置と前記ベルマウスの内周位置との間隙ｄ１が、前記ベルマウスの最外周位置と前記水冷媒熱交換器カバーとの間隙ｄ２に対し、ｄ１＞ｄ２となるように配置構成したことを特徴とするものである。

これによって、流通段階に落下、振動などの衝撃が加わり、送風ファン取付具が移動、変形した場合に、送風ファンの最外周位置とベルマウスの最外周位置の接触よりも先に、ベルマウスの最外周位置と水冷媒熱交換器カバーが接触するように作用することで、ヒートポンプ熱源装置の送風ファンがベルマウスに接触して起こる異音、あるいは送風ファンのロック、破損を防止することとなる。

本発明によれば、送風ファンがベルマウスに接触して起こる異音、あるいは送風ファンのロック、破損を防止することができるヒートポンプ熱源装置を提供できる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ熱源装置の上面図（ｂ）同ヒートポンプ熱源装置の正面図 図１のＡ―Ａ’断面図 本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ熱源装置の後方斜視図 従来のヒートポンプ熱源装置のヒートポンプ熱源装置の正面図と上面図 図４のＢ―Ｂ’断面図 従来のヒートポンプ熱源装置の風向図

第１の発明は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、空気冷媒熱交換器を環状に冷媒配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記水冷媒熱交換器の外方を覆う水冷媒熱交換器カバーと、前記空気冷媒熱交換器に空気を搬送し、前記水冷媒熱交換器カバーの上方に
配された送風ファンと、前記水冷媒熱交換器カバーの上方で、かつ、前記送風ファンの外周側に配された湾曲状のベルマウスとを備え、前記送風ファンの最外周位置と前記ベルマウスの内周位置との間隙ｄ１が、前記ベルマウスの最外周位置と前記水冷媒熱交換器カバーとの間隙ｄ２に対し、ｄ１＞ｄ２となるように配置構成したことを特徴とするヒートポンプ熱源装置である。

これにより、流通段階に落下、振動などの衝撃が加わり、送風ファン取付具が移動、変形した場合に、送風ファンの最外周位置とベルマウスの最外周位置の接触よりも先に、ベルマウスの最外周位置と水冷媒熱交換器カバーが接触し、送風ファンがベルマウスに接触して起こる異音、あるいは送風ファンのロック、破損を防止することとなり、ヒートポンプ熱源装置の信頼性の向上を図ることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の前記ベルマウスの湾曲状の下方端部を略直線部とすることにより、ベルマウスの下方端部の内周位置が最外周位置と略等しくなり、ベルマウスの内周位置との距離で決まってくる送風ファンの外径を大きくできるため、送風性能を向上することができるとともに、ベルマウスの略直線部が、平面状の水冷媒熱交換器カバー上面と略平行になっていることにより、水冷媒熱交換器カバーの後方から上方を沿って流れる空気が、ベルマウスの略直線部から略直線状に吹き出し口へ導かれるため、ベルマウスの端部における空気流れの剥離が抑制されることとなり、送風騒音を低減することができる。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ熱源装置１の正面図と上面図、図２は図１のＡＡ’断面図を示すものである。

図１、図２において、ヒートポンプ熱源装置１は、冷媒を高温、高圧に圧縮する圧縮機２と、圧縮機２で圧縮された冷媒により水を加熱する水冷媒熱交換器３と、水冷媒熱交換器３で冷却された冷媒を減圧する減圧器４と、減圧器４で減圧した冷媒を蒸発させる空気冷媒熱交換器５と、空気冷媒熱交換器５で冷媒と熱交換するべき空気を供給する送風ファン６および送風ファン６を取り付ける送風ファン取付具７が空気冷媒熱交換器５の前方に備えられている。

圧縮機２、水冷媒熱交換器３、減圧器４、および空気冷媒熱交換器５は、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１０が構成されており、冷媒には炭酸ガスが用いられている。

空気冷媒熱交換器５は複数枚のフィン５ｃを複数本の配管５ｄで貫通して形成した集熱熱交換器で構成され、この集熱熱交換器を複数設け、外方が外側列集熱熱交換器５ａ、前方が内側列集熱熱交換器５ｂとなっており、図１の上面図で示すように略Ｌ字状に折り曲げられて、ヒートポンプ熱源装置１の基板１１に載置されている。水冷媒熱交換器３は空気冷媒熱交換器５前方で、送風ファン取付具７下方に、水冷媒熱交換器カバー８に外装されて備えられている。

圧縮機２、減圧器４は仕切板１２によって送風ファン６による送風から隔離されている。ヒートポンプ熱源装置１の外郭は、基板１１と右側方を覆う右板１３、左側方を覆う左板１４、上方を覆う上板１５、前方を覆う前板１６から構成され、前板１６には送風ファン６と同心円状の吹き出し口１６ａがあり、吹出し口１６ａには、送風ファン６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１６ｂを設けている。送風ファン６の外周を覆うように配されたベルマウス１６ｂにより、送風ファン６周囲に渦流が発生するのを緩和して、円滑な吹出し風を起こることで、送風効率向上と低騒音化を実現している。

前板１６の吹き出し口１６ａ前方には、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き出しグリル１７を備え、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６に手が触れないように保護の役割をしている。

また、送風ファン６と、ベルマウス１６ｂと、水冷媒熱交換器カバー８は送風ファン６の最外周位置とベルマウス１６ｂの内周位置 との間隙ｄ１を、ベルマウス１６ｂの最外周位置と水冷媒熱交換器カバー８との間隙ｄ２に対し、ｄ１＞ｄ２となるよう備えられている。

以上のように構成されたヒートポンプ熱源装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、送風ファン６の最外周位置とベルマウス９の内周位置との間隙ｄ１を、ベルマウス９の最外周位置と水冷媒熱交換器カバー８との間隙ｄ２に対し、ｄ１＞ｄ２となるよう備えることで、流通段階に落下、振動などの衝撃が加わり、送風ファン取付具７が移動、変形した場合に、送風ファン６の最外周位置とベルマウス９の最外周位置の接触よりも先に、ベルマウス９の最外周位置と水冷媒熱交換器カバー８が接触するように作用する。

以上のように、本実施の形態１においては、送風ファン６の最外周位置とベルマウス１６ｂの内周位置との間隙ｄ１を、ベルマウス１６ｂの最外周位置と水冷媒熱交換器カバー８との間隙ｄ２に対し、ｄ１＞ｄ２となるよう備えることで、流通段階に落下、振動などの衝撃が加わり、送風ファン取付具７が移動、変形した場合に、送風ファン６の最外周位置とベルマウス９の最外周位置の接触よりも先に、ベルマウス９の最外周位置と水冷媒熱交換器カバー８が接触するように作用することで、ヒートポンプ熱源装置１の送風ファン６がベルマウス９に接触して起こる異音、あるいは送風ファンのロック、破損を防止することができる。

また、本実施の形態では空気冷媒熱交換器５をヒートポンプ熱源装置１の基板１１に載置したことにより、ヒートポンプ熱源装置１のサイズが同じ場合に、空気冷媒熱交換器５の高さを高くすることができることにより、熱交換能力の向上を図ることもできる。

また、ヒートポンプ熱源装置１の本体高さに関しては、空気冷媒熱交換器５の高さで決まってくるところがあるが、空気冷媒熱交換器５のサイズが同じ場合に、空気冷媒熱交換器５を基板１１に載置することによって、ヒートポンプ熱源装置１本体高さを下げることが可能となり、ヒートポンプ熱源装置１のコンパクト化を図ることもできる。

また、低温時に空気冷媒熱交換器５に着霜した場合、除霜時に高温となる空気冷媒熱交換器５の熱が基板１１も加熱することとなり、基板１１上に氷が成長した場合に、同時に融かすように作用して、氷の成長による、ヒートポンプ熱源装置１の変形、送風ファン６との接触による破損を防止することもできる。

また、本実施の形態では、ヒートポンプ熱源装置１の冷媒回路１０の冷媒として炭酸ガスが用いられている。これにより冷媒回路１０は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷媒サイクルであり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により水冷媒熱交換器３の水流路の流水を加熱する構成となり、水冷媒熱交換器３を流れる冷媒は、圧縮機２で臨界圧力以
上に加圧されているので、水冷媒熱交換器３の水流路の流水により熱を奪われて温度が低下しても凝縮することがなく、水冷媒熱交換器３の全域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。

加えて、炭酸ガスであるので、万一冷媒が外部に漏れたとしても、地球温暖化に及ぼす影響を、一般的エアコンに用いられているＲ−４１０Ａの冷媒に比して大幅に低減することができ、環境に優しいヒートポンプ熱源装置を提供することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明における第２の実施の形態のヒートポンプ熱源装置の後方斜視図である。わかりやすくするために、空気冷媒熱交換器５と送風ファン取付具７は取り除いた形としている。符号については実施の形態１と同じである。

図３においてベルマウス１６ｂは、水冷媒熱交換器カバー８と近い位置にある下方端部に略直線部１６ｃを設けたものであり、いわゆるＤカット形状としている。そのため、ベルマウス１６ｂの下方端部の内周位置が最外周位置と略等しくなり、ベルマウス１６ｂの内周位置との距離で決まってくる送風ファン６の外径を大きくできるため、送風性能を向上することができるとともに、ベルマウス１６ｂの略直線部１６ｃが、平面状の水冷媒熱交換器カバー８上面と略平行になっていることにより、水冷媒熱交換器カバー８の後方から上方を沿って流れる空気が、ベルマウス１６ｂの略直線部１６ｃから略直線状に吹き出し口１６ａへ導かれるため、ベルマウス１６ｂの端部における空気流れの剥離が抑制されることとなり、送風騒音を低減することができる。

また、ベルマウス１６ｂの略直線部１６ｃと水冷媒熱交換器３を覆う水冷媒熱交換器カバー８との間隙を、ベルマウス１６ｂの内周位置と送風ファン６の最外周位置との間隙よりも小さくしておくことで、ベルマウス９の最外周位置と水冷媒熱交換器カバー８が接触するように作用することで、ヒートポンプ熱源装置１の送風ファン６がベルマウス９に接触して起こる異音、あるいは送風ファンのロック、破損を防止することができる。

本発明のヒートポンプ熱源装置は、家庭用、業務用を問わず広い用途に適用することができる。

１ ヒートポンプ熱源装置
２ 圧縮機
３ 水冷媒熱交換器
４ 減圧器
５ 空気冷媒熱交換器
６ 送風ファン
７ 送風ファン取付具
８ 水冷媒熱交換器カバー
１０ 冷媒回路
１６ｂ ベルマウス
１６ｃ ベルマウス下方端部の略直線部

Claims (2)

1. 圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、空気冷媒熱交換器を環状に冷媒配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記水冷媒熱交換器の外方を覆う水冷媒熱交換器カバーと、前記空気冷媒熱交換器に空気を搬送し、前記水冷媒熱交換器カバーの上方に配された送風ファンと、前記水冷媒熱交換器カバーの上方で、かつ、前記送風ファンの外周側に配された湾曲状のベルマウスとを備え、前記送風ファンの最外周位置と前記ベルマウスの内周位置との間隙ｄ１が、前記ベルマウスの最外周位置と前記水冷媒熱交換器カバーとの間隙ｄ２に対し、ｄ１＞ｄ２となるように配置構成したことを特徴とするヒートポンプ熱源装置。
2. 前記ベルマウスの湾曲状の下方端部を、略直線形状とした請求項１に記載のヒートポンプ熱源装置。