JP2011226732A - ヒートポンプ熱源機 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器である空気−冷媒熱交換器の効率を向上することができ、低騒音化も実現できるヒートポンプ熱源機を提供すること。
【解決手段】圧縮機４、水冷媒熱交換器５（１１）、減圧器６、蒸発器７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８と、前記水冷媒熱交換器５（１１）の外方を覆うカバー体１９と、前記蒸発器７に空気を搬送し前記カバー体１９の上方に配された送風ファン９と、前記送風ファン９の外周側に配した湾曲状のベルマウス２８ｂと、外装体とを備え、前記ベルマウス２８ｂの最外周位置と前記カバー体１９との間隙Ａが、前記ベルマウス２８ｂの最外周位置と前記外装体の上板２７との間隙Ｂよりも小さくなるように構成したことを特徴とするヒートポンプ熱源機。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ熱源機に関するものである。

従来、この種のヒートポンプ熱源機は、圧縮機、放熱器、減圧手段および蒸発器である空気−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−冷媒熱交換器下流側に備え、この送風ファンを固定する送風ファン固定具と、送風ファン固定具下方で、空気−冷媒熱交換器下方に放熱器を覆うカバー体を設けており、空気−冷媒熱交換器は複数の列のフィンチューブ熱交換器とし、内側列のフィンチューブ熱交換器の下方部を、外側列のフィンチューブ熱交換器よりも所定長さ短くしている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

図８、図９は、特許文献１、特許文献２に記載された従来のヒートポンプ熱源機を示すものであり、図８は正面内観図、図９は内観斜視図を示している。

図８、図９に示すように、ヒートポンプ熱源機１０１には、底板１０２の上に略Ｌ字状に曲げて形成された複数列の蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３を配置し、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３の内方には送風手段である送風ファン１０４が配されている。放熱器（水−冷媒熱交換器）１０５は送風ファン１０４の下方に配置されている。

また、底板１０２に載置されている蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３は、連結桟１０６の座部１０６ａに載置されており、底板１０２と蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３のフィンの最下端との間には隙間が生じている。

さらに、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３は複数列の集熱熱交換器で構成されており、外側列には１０３ａ、内側列１０３ｂがあり、内側列１０３ｂの下方部は外側列１０３ａ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。また、送風ファン１０４は、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３の縦方向の中心に対して、送風ファン１０４の最上部が、ヒートポンプ熱源機１０１の上端に位置するほど上方に配されている。

水−冷媒熱交換器１０５の外方には、水−冷媒熱交換器１０５をカバーするカバー体１０７があり、このカバー体１０７は蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３と対向する側面１０７ａと上面１０７ｂとを連結する傾斜部１０７ｃを有しており、この傾斜部は側面１０７ａ側端部が、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３の内側列１０３ｂの下端部よりも下方になるように構成されている。また、送風手段である送風ファン１０４と、仕切板１０８を介して隔離された位置には、圧縮機１０９が配されている。

特許第３７７２８８１号公報 特許第４２２５１７０号公報 特開２００３−１８４７９７号公報

しかしながら、送風ファン１０４の位置が蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３の縦
方向の中心に対して、上方に配されているために、送風ファン１０４の中心より下方側は、風量が減じてしまう傾向がある。

そこで、それを防ぐと言う目的もあり、カバー体１０７の投影面にある蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３の内側列集熱熱交換器１０３ｂを外側列集熱熱交換器１０３ａよりも所定長さ短くして、通風抵抗を減じているのだが、それは蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３の面積を減じることであり、効率をダウンさせる要因となってしまう。

さらに、従来の構成では、底板１０２と蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３の間に間隙１１０が設けられているために、送風ファン１０５で強制的に送られた空気は、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３の外側列集熱熱交換器１０３ａ、内側列集熱熱交換器１０３ｂを通過する空気と、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３下方の間隙１１０を通過する空気と分けられる。ところが、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０２下方の間隙１１０を通過する空気は、熱交換に寄与しないための、同じく効率が落ちてしまうと言う課題を有していた。

また、送風ファン１０５にて、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３を通過した空気は、前板の吹出し口に設けられた送風ファン１０５と同心円で、内周面から径方向外方に向かって略半円状に湾曲する形状としたベルマウス１１１を通して外方に排出される。このベルマウス１１１は、吸い込み側壁部での空気の衝突を緩和し、また、空気の剥離を抑制することにより、送風音を低減させ、高い送風性能を得るものである。

ところが、送風ファン１０５の位置が蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３の縦方向の中心に対して、上方に配されているために、カバー体１０７と送風ファン１０５の間には大きな間隙が生じており、送風ファン１０５と上板の隙間は小さくなっていると言うアンバランスな形になっている。

上記特許文献３の従来の技術に、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３から、ベルマウス１１１周囲の流れが記載されており、これは一般的なベルマウス１１１付近の流れを記載したものである。これを図１０に記載しているが、ベルマウス１１１下方には、ベルマウス１１１下方の面を迂回しながら、生じる流れ１１２がある。特に、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３は蒸発器となるために、蒸発器である空気−冷媒熱交換器１０３を通過する空気は気温よりも低温となる。

そのため、流れ１１２により、ベルマウス１１１下方にある、カバー体１０７が冷却され、その内部に配されている放熱器（水−冷媒熱交換器）１０５が冷却されることとなり、そのため、放熱器（水−冷媒熱交換器）１０５での効率が落ちてしまうと言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、蒸発器の効率を向上することができ、低騒音化も実現できるヒートポンプ熱源機を提供することを目的とする。

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機は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発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カバー体と、前記蒸発器に空気を搬送し前記カバー体の上方に配された送風ファンと、前記送風ファンの外周側に配した湾曲状のベルマウスと、外装体とを備え、前記ベルマウスの最外周位置と前記カバー体との間隙が、前記ベルマウスの最外周位置と前記外装体の上板との間隙よりも小さくなるように構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、蒸発器の効率を向上することができ、低騒音化も実現できるヒートポンプ熱源機を提供できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ熱源機の断面図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ熱源機の上面図（ｂ）同ヒートポンプ熱源機の正面図 同ヒートポンプ熱源機の回路図 同ヒートポンプ熱源機におけるベルマウスの最外周位置とカバー体との間隙寸法とカバー体の表面温度との関係図 本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ熱源機の後面内観斜視図 本発明の実施の形態３におけるヒートポンプ熱源機の後面内観斜視図 同ヒートポンプ熱源機の前板の後面図 従来のヒートポンプ熱源機の正面図 同ヒートポンプ熱源機の要部断面図 同ヒートポンプ熱源機の風向図

第１の発明は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発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カバー体と、前記蒸発器に空気を搬送し前記カバー体の上方に配された送風ファンと、前記送風ファンの外周側に配した湾曲状のベルマウスと、外装体とを備え、前記ベルマウスの最外周位置と前記カバー体との間隙が、前記ベルマウスの最外周位置と前記外装体の上板との間隙よりも小さくなるように構成したことを特徴とするヒートポンプ熱源機ものである。

これにより、送風ファンとカバー体の間隙を、送風ファンと上板の間隙より狭くしていることで、カバー体上方に配された送風ファンの位置は、蒸発器である空気−冷媒熱交換器の高さ方向に対して、中心に近くレイアウトされることとなり、送風ファンの上下で風量を同一に近くすることができることで、蒸発器である空気−冷媒熱交換器を全域高い熱交換性能で使用することが可能となり、効率向上を実現できる。

第２の発明は、前記ベルマウスの最外周位置と前記カバー体との間隙を１０ｍｍ以下としたことを特徴とするもので、送風ファンに吸引され、蒸発器である空気−冷媒熱交換器を通過した気温よりも低下している空気が、ベルマウス下方であり、カバー体上方にて、旋回流を生じないで、前板の吹出し口に吸引されるために、放熱器（水−冷媒熱交換器）が冷却され、温度が低下する、ひいては効率がダウンすることを防ぐことが出来、効率の良いヒートポンプ熱源機とすることができるなど、性能向上を実現できるヒートポンプ熱源機とすることができる。

第３の発明は、前記ベルマウスの湾曲状の下方端部を、略直線形状としたことを特徴とするもので、ベルマウスの略直線部を通過し、吹出し口へ導かれる空気は、よりスムーズな流れとなり、騒音低減をさらに良化することができる。このことは、同一騒音であれば、送風ファンの回転数を上げ、風量を増すことができることとなり、それは、蒸発器である空気−冷媒熱交換器を通過する風量を上げることとなり、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の熱交換特性を向上すること、ひいてはヒートポンプ熱源機のＣＯＰを向上することができることとなる。

また、略直線部より前方には、送風ファンによる、旋回流が生じなくなり、ベルマウス
より前下方にあるカバー体が冷却されることがなくなり、それは、放熱器である水−冷媒熱交換器の高温部が冷却されることがなくなることであり、放熱器の熱交換効率が減ずることを防ぎ、熱効率の高いヒートポンプ熱源機とすることができる。

第４の発明は、前記外装体のベルマウスの外周部に、平面部を設けたことを特徴とするもので、ベルマウスの平面部の長い空間を通過して、吹出し口に導かれるために、その長い空間の間で剥離が抑制されることとなり、空気の衝突が緩和されることで、空気の流れの衝突により生じていた騒音を低減することが可能となる。

また、平面部より前方には、送風ファンによる、旋回流が生じなくなる。平面部を有していることで、ベルマウスの最後端より前下方にあるカバー体が蒸発器である空気−冷媒熱交換器を通過する気温より低音の空気で冷却されることがなくなり、それは、放熱器である水−冷媒熱交換器の高音部が冷却されることがなくなることであり、放熱器の熱交換効率が減ずることを防ぎ、熱効率の高いヒートポンプ熱源機とすることができる。

第５の発明は、前記平面部を、前記ベルマウスの少なくとも下方外周部に設けたことを特徴とするもので、ベルマウスの略正方形形状とすることで構成される平面部の長い空間を通過して、吹出し口に導かれるために、その長い空間の間で剥離が抑制されることとなり、空気の衝突が緩和されることで、空気の流れの衝突により生じていた騒音を低減することが可能となる。

このことは、同一騒音であれば、送風ファンの回転数を上げ、風量を増すことができることとなり、それは、蒸発器である空気−冷媒熱交換器を通過する風量を上げることとなり、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の熱交換特性を向上すること、ひいてはヒートポンプ熱源機のＣＯＰを向上することができることとなる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ熱源機の要部断面図、図２は同ヒートポンプ熱源機の上面内観図と正面内観図、図３は、冷媒回路と給湯サイクルを記した配管回路図である。

まず、図３の配管回路図で説明を行うが、１は水道水を加熱するためのヒートポンプ熱源機、２はヒートポンプ熱源機１と配管３で繋がった加熱された温水を貯湯し、貯湯された温水と水道水を混合して所定の温度の温水を供給するためのタンクユニットである。

ヒートポンプ熱源機１には、圧縮機４、熱伝導率の高い銅管で構成された放熱器（水−冷媒熱交換器）５、減圧手段である膨張弁６、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７があり、圧縮機４、放熱器（水−冷媒熱交換器）５、減圧手段６、空気−冷媒熱交換器７を順次環状に接続して閉回路を構成し、冷媒を循環させ、冷媒回路８を構成している。９は蒸発器である空気−冷媒熱交換器７に空気を搬送する送風ファンであり、空気−冷媒熱交換器７の熱交換能力を促進している。

一方、タンクユニット２を構成する給湯サイクル１０は、ヒートポンプ熱源機１内にある放熱器５と熱交換を行って水道水などを温水に変える水−冷媒熱交換器１１（例えば、熱伝導率の高い銅で構成され放熱器５と一体形状となっている二重管構造の熱交換器）と、水−冷媒熱交換器１１にて得た温水を貯める貯湯タンク１２と、貯湯タンク１２や水−冷媒熱交換器１１に水道水を入水する入水管１３と、貯湯タンク１２や水−冷媒熱交換器
１１から温水を蛇口やシャワーの給湯端末１４に給湯する給湯管１５と、貯湯タンク１２内の低温の水を、水−冷媒熱交換器９に送水する給湯循環水ポンプ１６などで構成されている。

図３で示した部品をレイアウトしたヒートポンプ熱源機が図１と図２であり、図１は図２の破断線部分を示した断面図であり、付与した番号は図３と同じである。ここでは、図１、図２で説明を行う。

放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）は冷媒管５ａを内方に配し、外方に水管５ｂを配した二重管構造の熱交換器であり、コンパクトになるように螺旋形状で構成され、底板１７上に載置されている。また、ヒートポンプ熱源機１の最下部には底板１７があり、この底板１７に圧縮機４が載置されている。

この冷媒管５ａと水管５ｂの流体の流れは、対向流となっており、冷媒回路８に含まれる冷媒管５ａにおいては、圧縮機４にて高圧まで圧縮されて吐出された高温の冷媒は最上部前面側から、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）につながっている。水管５ｂにおいても、水は、最下部から上方へと加熱され、最上部前面側から、配管３へと導かれる。

これは、高温になり密度の下がった水を、上部から導くことで、浮力も加えて、給湯循環水ポンプ１６の動力を減ずることができるためである。そのため、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）とつながっている、放熱器５の往きと戻りの冷媒管５ａ、往きと戻りの水管５ｂは、圧縮機４の前面を通してある。

１８は、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）の断熱性を高めるために、発泡スチロールで構成された放熱器断熱材であり、放熱器断熱材上１８ａと放熱器断熱材下１８ｂで放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）を挟み込んだ形をしており、放熱器断熱材下１８ｂは、底板１７の平面部の凹凸部に係合するように底板１７上に載置されている。

１９は、放熱器断熱材１８の外方に配されたカバー体あり、放熱器断熱材上１８ａ、下１８ｂの前後左右上面を覆う形になっている。ただし、ここではカバー体１９として放熱器断熱材１８と別部品を用いた構成を図示しているが、カバー体１９を放熱器断熱材１８と兼用することも可能である。

７は蒸発器である空気−冷媒熱交換器であり、上面図で図示するように、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）の後横部を覆うようにＬ字状に折り曲げられた形をしており、底板１７に載置されている。

この空気−冷媒熱交換器７は複数枚のフィン７ｃを複数本の配管７ｄで貫通して形成した集熱熱交換器で構成されており、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７ａ、前方が内側列集熱熱交換器７ｂとなっており、この二つの集熱熱交換器の高さは、図１で示すようにほぼ同じとし、底板１７との隙間を故意に設けるような形にはしていない。

９は、空気−冷媒熱交換器７の内方、カバー体１９の上方に配された送風ファンであり、空気−冷媒熱交換器７を強制的に空気を通過させ、空気と冷媒の熱交換を促進する。２０は送風ファン９を駆動する送風モータ、２１は送風モータ２０を保持するモータ台であり、モータ台２１は、カバー体１９上面に固定されている。２２は、送風ファン８、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）の部分と、圧縮機４、減圧手段である膨張弁６の部分を隔離するための、仕切板である。この仕切板２２の前面下方を、放熱器５の往きと戻りの冷媒管５ａ、往きと戻りの水管５ｂが通過している。

２３、２４は、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）の往きと戻りの水管５ｂと、配管３をつなぐための配管接続具往き、配管接続具戻りである。２５は、ヒートポンプ熱源機１外郭を覆う外装体のうち、右側方から覆うための右板、２６は左側方から覆うための左板、２７は上方から覆うための上板、２８は前方から覆うための前板である。

この外装体である前板２８には、送風ファン９と同心円状の吹出し口２８ａがあり、この吹出し口２８ａには、送風ファン９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２８ｂを設けている。

このベルマウス２８ｂは、送風ファン９を回転させ、送風ファン９上流にある空気−冷媒熱交換器７から吸引して、送風ファン前方にある前板２８の吹出し口２８ａから、吹出し風を放出することにより、熱交換を行っている。この送風ファン９の外周を覆うように配されたベルマウス２８ｂにより、送風ファン９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。

２９は、送風ファン９からの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出しグリルであり、前板２８の吹出し口２８ａ前方に出っ張り状に設けられて、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９に手が触れないように保護の役割をしている。

また、底板１７、カバー体１９、送風ファン９、送風モータ２０を支持するモータ台２１、上板２７は、ヒートポンプ熱源機１内方で上下左右に保持され、外郭部品としては、底板１７と前板２８とが上下左右に保持されている。これにより、送風ファン９と前板２８のベルマウスとの同心円を確保できるようになっており、同心円がずれることで生じる違和音の発生を防いで、低騒音化を図っている。

この際に、ベルマウス２８ｂの最外周位置２８ｃとカバー体１９の間隙Ａと、ベルマウス２８ｂの最外周位置２８ｃと上板２７の間隙Ｂとは、Ａ＜Ｂの関係となるようにしており、特にＡ寸法は１０ｍｍ以下としている。

以下、図面に基づいて、上記ヒートポンプ熱源機の動作を説明する。

圧縮機４を運転すると、高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）に送られ、貯湯タンク１２の下方より、給湯循環水ポンプ１６の動力にて接続管３を通ってきた低温水と熱交換して放熱する。これにより、加熱された低温水は、高温水となり、配管３をお通り、貯湯タンク１２に送られ、高温の温水として貯湯される。

放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）から流出する冷媒は、減圧手段である膨張弁６にて減圧膨張され、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７に送られ、送風ファン９にて送られた空気と熱交換して、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７を通過する間に、蒸発してガス化する。

このガス化した冷媒は、再度圧縮機４に吸入され、再度圧縮される過程を繰り返し、低温水は徐々に加熱される。加熱され貯湯タンク１２に貯湯された温水は、入水管１３を通ってきた低温水と混合され、所定の温度の温水となって給湯管１５を通り、蛇口やシャワーの給湯端末１４から給湯されることで、給湯機としての動作を行う。

この時に、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７に関しては、送風ファン９にて送られた空気と熱交換を行うことになるので、その面積は大きい方が効率は上がることとなる。そ
のため、外側列集熱熱交換器７ａのフィン７ｅの最下端７ｆ、内側列週熱熱交換器７ｂのフィン７ｇの最下端７ｈがいずれも底板１７に載置していることで、その間隙をほとんどなくしていることとなり、放熱器５を備えた室外機のサイズが同じ場合に、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の高さを高くすることができ、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の面積を最大に生かすことができる。

その際に、送風ファン９とカバー体１９の間隙Ａを、送風ファン９と上板２７の間隙Ｂより狭くしていることで、カバー体１９上方に配された送風ファン９の位置は、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の高さ方向に対して、中心に近くレイアウトされることとなる。

図１に記載しているが、送風ファン８の中心と、外側列集熱熱交換器７ａのフィン７ｅの最下端７ｆ（内側列週熱熱交換器７ｂのフィン７ｇの最下端７ｈ）の寸法Ｃと、送風ファンの中心と、外側列集熱熱交換器７ａのフィン７ｅの最上端７ｇ（内側列週熱熱交換器７ｂのフィン７ｇの最上端７ｉ）の寸法Ｄとは、１：１に近づく形となる。

そのため、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７に対して、送風ファン９の上下で風量を同一に近くすることができ、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７を全域高い熱交換性能で使用することが可能となる。そのため、従来の技術のように、内側列週熱熱交換器７ｂのフィン７ｇの長さを短くすることが不要となり、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の面積を大きくすることで、ヒートポンプ熱源機のＣＯＰを向上させることができる。

また、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の中心に近くレイアウトされることは、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７下方側の吸引力を増すことになる。蒸発器である空気−冷媒熱交換器７下方側は、カバー体１９があるために、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７とカバー体１９の隙間が狭い部分（寸法Ｅで記載）があり、通風抵抗となってしまい、熱交換効率が落ちている箇所である。それに対して、吸引力を増すことで、カバー体１９の投影面にある蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の熱交換効率を高めることができる。

また、ベルマウス２８ｂの最外周位置２８ｃとカバー体１９の間隙Ａ寸法は１０ｍｍ以下としている。これにより、送風ファン９に吸引され、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７を通過した気温よりも低下している空気は、ベルマウス下方であり、カバー体上方にて、旋回流を生じないで、前板の吹出し口２８ｂに吸引される流れ３０となる。

特に、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）は、仕切板２２手前の切り欠き部分を通過させるために、高温の冷媒管５ａ、水管５ｂは、上方前部に配されている。この上方前部は、ベルマウス２８ｂの内方にあたるために、上記した旋回流がほとんど生じないこととなる。この流れは図１に破線で示している吹出し口２８ｂに吸引される流れ３０を見れば、従来の技術で示した図１０と比較すればよくわかることである。

そのため、高温となった放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）が冷却され、温度が低下する、ひいては効率がダウンすることを防ぐことが出来、効率の良いヒートポンプ熱源機とすることができる。

そのために、ベルマウス２８ｂの最外周位置２８ｃとカバー体１９の間隙Ａ寸法は１０ｍｍ以下と設定しているわけだが、これに関しては、図４で示しているように、同一能力、同一送風ファン９の回転数で、隙間Ａ寸法とカバー体１９表面温度のグラフを記載している。

この様に１０ｍｍを下回ると、カバー体１９の温度は低下しにくくなることで、効果が
見て取れる。これは上述したように、ベルマウス２８ｂ周囲の特にカバー体１９上面の空気の流れが影響しており、ベルマウス下方に空気の流れが生じていないためと考えられる。

これに対して、放熱器断熱材１８ａの厚さを上げることで、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）への冷却を防ぐ方法も考えられる。ところが、放熱器断熱材１８ａが厚くなれば、その上方のカバー体１９が上方にシフトし、その結果、カバー体と一定の間隙が必要なベルマウス２８ｂが上方にシフトし、結果、本体そのものが大きくなってしまう。これは、コンパクト性を損ね、設置スペースに制限が加わるとともに、その分材料費も上がり、コストアップにつながるという課題がある。

本体をなるべくコンパクトに維持しつつ、性能を向上させるためには、今回の発明内容は非常に有効であると言える。

以上のことは、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の集熱熱交換器が複数列の場合に説明したが、単列であっても同じであり、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７を底板１７に載置しても、効率を向上させることができる。

なお、このヒートポンプ熱源機１の冷媒回路は冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。二酸化炭素を冷媒として用いることで沸き上げ温度を高温にできるので、利用できる熱量の増大と湯切れ防止性を向上することができる。

比較的安価でかつ安定している二酸化炭素を冷媒に使用することで製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。

ただし、その他の冷媒であっても、この発明の構成に関しては特に規定はしない。また、貯湯タンク１２に貯湯するのみならず、加熱保温が必要な暖房用タンク、床暖房、温水暖房のような暖房機器に用いても良い。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ熱源機の後方斜視図であり、わかりやすくするために、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７とモータ台２１は取り除いた形としている。冷媒回路８の動作に関しては実施の形態１と同じである。

２８ｂは外装体である前板２８のベルマウスであり、このベルマウス２８ｂのカバー体１９と近い位置にある下方端部２８ｄに略直線部２８ｅ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２８ｂの下方端部２８ｄは、平面状のカバー体１９上面とはほぼ平行になっている。

また、このベルマウス２８ｂの最外周位置２８ｃと放熱器５を覆うカバー体１９との間隙を、ベルマウス２８ｂの最外周位置２８ｃと外装体の上板２７との間隙よりも小さくし、特に、ベルマウス２８ｂの最外周位置２８ｃとカバー体１９の間隙を１０ｍｍ以下としておけば、カバー体１９から、ベルマウス２８ｂの略直線部２８ｅを通過し、吹出し口２８ａへ導かれる空気は、よりスムーズな流れとなり、騒音低減をさらに良化することができる。

このことは、同一騒音であれば、送風ファン９の回転数を上げ、風量を増すことができることとなり、それは、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７を通過する風量を上げること
となり、蒸発器である空気−冷媒熱交換器７の熱交換特性を向上すること、ひいてはヒートポンプ熱源機１のＣＯＰを向上することができることとなる。

また、略直線部２８ｅより前方には、図１の断面図でわかるように、送風ファンによる、旋回流が生じなくなる。略直線部２８ｅを設けていることで、ベルマウス２８ｂの最後端より前下方にあるカバー体１９が蒸発器である空気−冷媒熱交換器７を通過する気温より低温の空気で冷却されることがなくなり、それは、放熱器である水−冷媒熱交換器７の高温部が冷却されることがなくなることであり、放熱器の熱交換効率が減ずることを防ぎ、熱効率の高いヒートポンプ熱源機とすることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態におけるヒートポンプ熱源機の後方斜視図であり、蒸発器である空気−冷媒熱交換器５とモータ台２１は取り除いた形としている。冷媒回路８、動作に関しては実施の形態１と同じである。

図７は図６の外装体である前板をヒートポンプ熱源機１の内方から見た平面図であり、２８ｂは前板２８のベルマウス、このベルマウス２８ｂの蒸発器である空気−冷媒熱交換器に近い、いわゆる上流側は略正方形形状としており、各コーナーに平面部２８ｆが設けられている。

この平面部により、湾曲状のベルマウスを通過する空気が、ベルマウスのエッジ上の端部にて剥離していたものが、平面部の長い空間を通過して、ベルマウスに導かれるために、その長い空間の間で剥離が抑制されることとなり、空気の衝突が緩和されることで、空気の流れの衝突により生じていた騒音を低減することも可能であり、乱れにより生じる風量の減衰を防ぐことも可能となる。

従来の技術を図１０にて記載してあるが、この平面部２８ｆのない形状では、吸い込み側壁部での空気の衝突を緩和し、また空気の剥離を抑制することにより、送風音を低減させるベルマウス１１１であるが、ベルマウス１１１の端部（いわゆるエッジ部）で発生した流れの剥離が、ベルマウス１１１内方で乱れ１１３を生じ、風量の減衰や、違和音の発生を引き起こす面があった。それに対して、平面部２８ｆを有することで、この剥離を低減することができるわけである。

特に、このベルマウスの最外周位置と放熱器を覆うカバー体との間隙を、ベルマウスの最外周位置と外装体の上板との間隙よりも小さくし、特に、ベルマウスの最外周位置とカバー体の間隙を１０ｍｍ以下としておけば、ベルマウスの直下近傍に、平面部を有するカバー体があることで、カバー体から、ベルマウスの平面部を通過し、ベルマウスへ導かれる空気は、よりスムーズな流れとなり、騒音低減をさらに良化する。

このことは、同一騒音であれば、送風ファンの回転数を上げ、風量を増すことができることとなり、それは、蒸発器である空気−冷媒熱交換器を通過する風量を上げることとなり、蒸発器である空気−冷媒熱交換器の熱交換特性を向上すること、ひいてはＣＯＰを向上することができる。

また、平面部２８ｆより前方には、図１の断面図でわかるように、送風ファンによる、旋回流が生じなくなる。平面部を有していることで、ベルマウスの最後端より前下方にあるカバー体が蒸発器である空気−冷媒熱交換器を通過する気温より低音の空気で冷却されることがなくなり、それは、放熱器である水−冷媒熱交換器の高音部が冷却されることがなくなることであり、放熱器の熱交換効率が減ずることを防ぎ、熱効率の高いヒートポンプ熱源機とすることができる。

また、図７では、平面部２８ｆは四方にあるが、これは下左右方向の２箇所が必要であり、上方のない場合においては、放熱器５（水−冷媒熱交換器１１）の冷却を防ぐと言う効果は得られるが、気流の剥離を防ぎ、低騒音化を図るという効果は減じてしまう。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ熱源機は、効率の向上したコンパクトなヒートポンプ熱源機となるため、貯湯タンクを有した給湯機、暖房用貯湯タンク、床暖房あるいは温水暖房などの暖房機器の用いられるほか、暖房用装置、設備に用いても良く、高い効率向上を実現できる。

４ 圧縮機
５ 放熱器（水−冷媒熱交換器）
６ 減圧手段
７ 蒸発器（空気−冷媒熱交換器）
８ 冷媒回路
９ 送風ファン
１１ 水−冷媒熱交換器
１９ カバー体
２７ 上板
２８ 前板
２８ｂ ベルマウス
Ａ ベルマウス２８ｂの最外周位置２８ｃとカバー体１９の間隙
Ｂ ベルマウス２８ｂの最外周位置２８ｃと上板２７の間隙

Claims (5)

1. 圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発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カバー体と、前記蒸発器に空気を搬送し前記カバー体の上方に配された送風ファンと、前記送風ファンの外周側に配した湾曲状のベルマウスと、外装体とを備え、前記ベルマウスの最外周位置と前記カバー体との間隙が、前記ベルマウスの最外周位置と前記外装体の上板との間隙よりも小さくなるように構成したことを特徴とするヒートポンプ熱源機。
2. 前記ベルマウスの最外周位置と前記カバー体との間隙を１０ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ熱源機。
3. 前記ベルマウスの湾曲状の下方端部を、略直線形状としたことを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ熱源機。
4. 前記外装体のベルマウスの外周部に、平面部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ熱源機。
5. 前記平面部を、前記ベルマウスの少なくとも下方外周部に設けたことを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ熱源機。