JP2012177545A - Heat pump unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水と冷媒との間で熱交換を行う水熱交換器を内蔵するヒートポンプユニットに関し、特に、ヒートポンプユニットの内部構造に関するものである。 The present invention relates to a heat pump unit including a water heat exchanger that performs heat exchange between water and a refrigerant, and more particularly to an internal structure of the heat pump unit.
ヒートポンプ式給湯機に用いられるヒートポンプユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器、前記冷媒を膨張させる膨張器、前記冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器などを有するヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)を内蔵している(例えば特許文献1参照)。また、前記ヒートポンプユニットには、外部から供給される水を前記水熱交換器を経由させて外部に供給するための配管や循環ポンプなどを含む水回路(水流通経路)が設けられている。前記ヒートポンプユニットでは、前記水回路の水が、前記水熱交換器において前記ヒートポンプサイクルを循環する冷媒との間の熱交換によって加熱される。 A heat pump unit used for a heat pump type hot water heater includes a compressor that compresses a refrigerant, a water heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and water, an expander that expands the refrigerant, and the refrigerant and outdoor air. A heat pump cycle (refrigeration cycle) having an air heat exchanger or the like that performs heat exchange between them is incorporated (see, for example, Patent Document 1). The heat pump unit is provided with a water circuit (water flow path) including piping and a circulation pump for supplying water supplied from the outside to the outside via the water heat exchanger. In the heat pump unit, water in the water circuit is heated by heat exchange with the refrigerant circulating in the heat pump cycle in the water heat exchanger.
一方、特許文献1には、前記空気熱交換器に室外空気を送風する送風機の下方に前記水熱交換器を配置することにより省スペース化を実現することが提案されている。また、前記特許文献1では、前記水熱交換器にカバーが設けられているため、該水熱交換器で水漏れが生じたとしても、その水が、ヒートポンプユニットを制御する電装機器などの他の機器に飛散して悪影響を及ぼすことは無い。 On the other hand, Patent Document 1 proposes to realize space saving by arranging the water heat exchanger below a blower for blowing outdoor air to the air heat exchanger. Further, in Patent Document 1, since the water heat exchanger is provided with a cover, even if a water leak occurs in the water heat exchanger, the water is not limited to electrical equipment that controls the heat pump unit. Will not be adversely affected by splashing.
しかしながら、前記特許文献1の構成では、前記水熱交換器だけにカバーが設けられているため、前記水回路において水漏れが生じた場合には、その水が、前記電装機器などの他の機器に飛散して悪影響を及ぼすおそれがあるという問題がある。 However, in the configuration of Patent Document 1, since only the water heat exchanger is provided with a cover, when water leaks in the water circuit, the water is transferred to other equipment such as the electrical equipment. There is a problem that it may be scattered and adversely affected.
従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外部と水熱交換器とを接続する水流通経路上で水漏れが生じた場合における電装機器などの他の機器への悪影響を防止することのできるヒートポンプユニットを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is other than electrical equipment in the case where water leakage occurs on the water flow path connecting the outside and the water heat exchanger. An object of the present invention is to provide a heat pump unit capable of preventing adverse effects on the equipment.
上記目的を達成するために本発明は、冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器と、外部から供給された水を前記水熱交換器を経由させて外部に供給するための水流通経路と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器と、前記圧縮機、前記水熱交換器および前記空気熱交換器を接続し、前記冷媒が循環される冷媒配管とを備えたヒートポンプユニットであって、前記水熱交換器が、当該ヒートポンプユニットの底部に配置され、前記水流通経路および前記圧縮機が、前記水熱交換器に隣接して当該ヒートポンプユニットの側部に設けられ、当該ヒートポンプユニットを制御する電装機器が、前記冷媒配管の上方の位置に設けられる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a water heat exchanger for exchanging heat between refrigerant and water, and supplying water supplied from the outside to the outside via the water heat exchanger. A water flow path, a compressor that compresses the refrigerant, an air heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and outdoor air, and the compressor, the water heat exchanger, and the air heat exchanger are connected. A heat pump unit including a refrigerant pipe through which the refrigerant is circulated, wherein the water heat exchanger is disposed at a bottom of the heat pump unit, and the water flow path and the compressor are connected to the water heat exchanger. An electrical equipment that is provided on the side of the heat pump unit adjacent to the container and controls the heat pump unit is provided at a position above the refrigerant pipe.
また、圧縮機を、当該ヒートポンプユニットの底板に載置することが望ましい。これにより、前記ヒートポンプユニットの重心が低くなるため安定性が良い。 Moreover, it is desirable to place the compressor on the bottom plate of the heat pump unit. Thereby, since the center of gravity of the heat pump unit is lowered, the stability is good.
本発明によれば、上述した目的を達成でき、水漏れ等が生じた場合における電装機器などの他の機器への悪影響を防止することができる。 According to the present invention, the above-described object can be achieved, and adverse effects on other equipment such as electrical equipment can be prevented when water leakage or the like occurs.
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, Comprising: It is not the thing of the character which limits the technical scope of this invention.
ここに、図1Aおよび図1Bは、本発明の実施の形態に係るヒートポンプユニットXの内部構成図であって、図1Aは外観図、図1BはヒートポンプユニットXの前面パネル10aを取り外した状態を示す内部構成図である。 1A and 1B are internal configuration diagrams of the heat pump unit X according to the embodiment of the present invention. FIG. 1A is an external view, and FIG. 1B is a state in which the front panel 10a of the heat pump unit X is removed. It is an internal block diagram shown.
図1Aおよび図1Bに示すように、本発明の実施の形態に係るヒートポンプユニットXは、冷媒を圧縮する圧縮機1と、当該ヒートポンプユニットXの底部に設けられてなり、冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器2と、冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器3と、空気熱交換器3に室外空気を送風する送風ファンや駆動モータなどを有する送風機4と、当該ヒートポンプユニットX全体を制御するための電子回路などを有する電装機器5と、を本体筐体10に内蔵している。ヒートポンプユニットXは、水熱交換器2で加熱された後の温水を貯湯する貯湯タンクを有する貯湯タンクユニット等(不図示)と接続されることにより、ヒートポンプ式給湯機を構成する。なお、前記冷媒は、例えばCO2冷媒などの炭酸ガス冷媒やR410A冷媒などのHFC冷媒である。
As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the heat pump unit X according to the embodiment of the present invention is provided on the compressor 1 that compresses the refrigerant and the bottom of the heat pump unit X, and between the refrigerant and water. A water heat exchanger 2 for exchanging heat in the air, an air heat exchanger 3 for exchanging heat between the refrigerant and the outdoor air, and a blower fan and a drive motor for blowing outdoor air to the air heat exchanger 3 The
また、ヒートポンプユニットXには、外部に設けられた前記貯湯タンクユニット等(不図示)との間で水を流通させる外部配管(不図示)を接続するための外部接続口21と、外部接続口21及び水熱交換器2の間で水を流通させるための水回路20(水流通経路の一例)と、が設けられている。水回路20は、外部接続口21から供給される水を、水熱交換器2を経由させた後、外部接続口21に供給するための水配管22や循環ポンプ23などを含んでいる。
In addition, the heat pump unit X has an external connection port 21 for connecting an external pipe (not shown) for circulating water between the hot water storage tank unit and the like (not shown) provided outside, and an external connection port 21 and a water circuit 20 (an example of a water flow path) for flowing water between the water heat exchanger 2 and the water heat exchanger 2 are provided. The
一方、圧縮機1や水熱交換器2、空気熱交換器3、不図示の膨張器などは、冷媒が循環される冷媒配管6で接続されることにより、ヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)を形成する。 On the other hand, the compressor 1, the water heat exchanger 2, the air heat exchanger 3, an expander (not shown), and the like are connected by a refrigerant pipe 6 through which refrigerant is circulated, thereby forming a heat pump cycle (refrigeration cycle). .
前記ヒートポンプサイクルでは、圧縮機1において圧縮して吐出された高温高圧の冷媒が、水熱交換器2において水と熱交換されて冷却された後、不図示の膨張器において膨張する。その後、前記膨張器(不図示)で膨張した低温低圧の冷媒は、空気熱交換器3において室外空気と熱交換されて吸熱し気化した後、再度圧縮機1に流入する。このように冷媒が循環されることにより、水回路20から水熱交換器2に流れ込んだ水は、該水熱交換器2における冷媒との熱交換によって65〜90℃程度まで加熱される。
In the heat pump cycle, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed and discharged in the compressor 1 is cooled by exchanging heat with water in the water heat exchanger 2 and then expanded in an expander (not shown). Thereafter, the low-temperature and low-pressure refrigerant expanded in the expander (not shown) is heat-exchanged with the outdoor air in the air heat exchanger 3 to absorb heat and vaporize, and then flows into the compressor 1 again. As the refrigerant is circulated in this way, the water flowing into the water heat exchanger 2 from the
本体筐体10の内部には、該本体筐体10内を、水熱交換器2が収容される下収容室11と該下収容室11の上方に位置する上収容室12とに仕切る仕切板13が設けられている。なお、仕切板13は、ヒートポンプユニットXの底板10bと同じものを用いてもかまわない。
Inside the
下収容室11には、水熱交換器2に加えて水回路20が収容されている。ここで、外部接続口21は、水熱交換器2が収容された下収容室11の背部、即ち仕切板13よりも下方に設けられている。これにより、水回路20を、上収容室12を経由することなく、外部接続口21と水熱交換器2とを接続するように構成することができる。
In the
一方、上収容室12には、空気熱交換器3や送風機4、電装機器5などが収容されている。
On the other hand, the
このように、ヒートポンプユニットXでは、水熱交換器2及び水回路20が収容された下収容室11が、仕切板13によって上収容室12と離隔されているため、該下収容室11において水熱交換器2や水回路20において水漏れが生じても、その水の上収用室12への飛散が仕切板13によって阻止される。したがって、水熱交換器2や水回路20の水漏れによる電装機器5などの他の機器への悪影響を防止することができる。
Thus, in the heat pump unit X, the
ところで、仕切板13には、圧縮機1を挿入するための開口(不図示)が形成されており、該圧縮機1は、仕切板13の開口(不図示)に挿入され、本体筐体10の底板10bに載置されている。
Incidentally, an opening (not shown) for inserting the compressor 1 is formed in the partition plate 13, and the compressor 1 is inserted into an opening (not shown) of the partition plate 13, and the
このように、圧縮機1を本体筐体10の底板10bに載置することで、ヒートポンプユニットXの重心を低く維持することによって安定性を確保することができる。また、圧縮機1が仕切板13に載置されないため、仕切板13に高い強度が要求されない。なお、仕切板13に高い強度を持たせておいて、圧縮機1を仕切板13に載置することも他の実施例として考えられる。
In this manner, by placing the compressor 1 on the bottom plate 10b of the
このとき、前記開口(不図示)と圧縮機1との隙間を、例えば断熱材(不図示)で塞ぐことによって、圧縮機1と前記開口の縁部との間の振動音の発生を防止することもできる。また、仕切板13の開口(不図示)には、圧縮機1が挿入されているため、下収容室11から上収容室12へ水が飛散する可能性は低いが、前記断熱材を設けることで、圧縮機1と前記開口の縁部との隙間を通る水の飛散を阻止することができる。
At this time, the gap between the opening (not shown) and the compressor 1 is blocked with, for example, a heat insulating material (not shown) to prevent generation of vibration noise between the compressor 1 and the edge of the opening. You can also Further, since the compressor 1 is inserted into the opening (not shown) of the partition plate 13, it is unlikely that water will scatter from the
また、仕切板13は、上収容室12に収容された空気熱交換器3から滴る凝縮水(ドレン水)を受けるドレンパンを兼ねている。これにより、部品点数の増加が抑制される。なお、仕切板13とドレンパンを個別に設けてもかまわない。
The partition plate 13 also serves as a drain pan that receives condensed water (drain water) dripping from the air heat exchanger 3 accommodated in the
本体筐体10の背面10cには、仕切板13(或いはドレンパン)の凝縮水を排水するための排水口14が設けられている。排水口14は、下収容室11の背部に位置している。空気熱交換器3からの凝縮水は、ドレンパンとして機能する仕切板13を介して排水口14に接続された外部配管(不図示)から外部に排水される。
A drain port 14 for draining the condensed water of the partition plate 13 (or drain pan) is provided on the
ここで、従来、空気熱交換器3は、熱交換面積をできるだけ大きく確保するべく、本体筐体10の高さ方向の全域に亘って設けられていた。そのため、本体筐体10の背面10cに排水口14を設けることはできず、排水口14は、本体筐体10の底板10bに設けれる。しかし、ヒートポンプユニットXでは、空気熱交換器3が上収容室12内に収容されているため、下収容室11の背部に排水口14を設けることが可能である。
Here, conventionally, the air heat exchanger 3 has been provided over the entire region of the
このように排水口14がヒートポンプユニットXの背面10cに設けられた構成は、特に寒冷地において好適である。具体的には、排水口14が、下収容室11の背部において底部よりも高い位置に配置されているため、排水口14に接続される外部配管(不図示)を直接暖かい室内に導くことができるため、該外部配管(不図示)に流れる凝縮水を室外空気に触れさせずに室内に導いて排水することができ、その外部配管(不図示)内の凝縮水の凍結を防止することができる。また、このとき、排水口14を、例えばφ25〜35mm程度の大きさで形成すると共に、上収容室12側の出口、即ち仕切板13側の出口が、送風機4による空気熱交換器3への送風空気の上流側に位置するように設けておけば、送風機4によってその外部配管(不図示)を通じて室内の暖かい空気が吸い込まれるため、その外部配管(不図示)内だけではなく、上収容室12の仕切板13上における凝縮水の凍結を防止することができる。なお、排水口14や前記外部配管(不図示)の径は、前記凝縮水が通過しているときに室内空気が流通し得る程度のサイズであればよい。
Thus, the structure in which the drain outlet 14 is provided in the
さらに、仕切板13は、水熱交換器2の上方に近設されている。これにより、仕切板13は水熱交換器2からの放熱を十分に受けることが可能である。したがって、仕切板13上の凝縮水が温められるため該凝縮水の凍結が防止される。なお、一般に水熱交換器2は重量が大きいものであるため、該水熱交換器2を底部に設けることで、ヒートポンプユニットXの重心を低くして該ヒートポンプユニットXを安定させることができることはいうまでもない。 Furthermore, the partition plate 13 is provided above the water heat exchanger 2. Thereby, the partition plate 13 can receive the heat radiation from the water heat exchanger 2 sufficiently. Therefore, since the condensed water on the partition plate 13 is warmed, freezing of the condensed water is prevented. Since the water heat exchanger 2 is generally heavy, it is possible to stabilize the heat pump unit X by lowering the center of gravity of the heat pump unit X by providing the water heat exchanger 2 at the bottom. Needless to say.
また、本発明に関連する関連技術としては、冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器と、外部から供給された水を前記水熱交換器を経由させて外部に供給するための水流通経路と、を備えてなり、前記水熱交換器が当該ヒートポンプユニットの底部に配置されてなるヒートポンプユニットに適用されるものであって、当該ヒートポンプユニット内を前記水熱交換器が収容される下収容室と該下収容室の上方に位置する上収容室とに仕切る仕切板を備えてなり、前記水流通経路が前記下収容室に収容されてなることを特徴とする技術がある。ここで、前記上収容室には、例えば、当該ヒートポンプユニットを制御する電子回路などの電装機器が収容される。 In addition, as a related technique related to the present invention, a water heat exchanger that performs heat exchange between a refrigerant and water, and water supplied from outside through the water heat exchanger are supplied to the outside. And the water heat exchanger is applied to a heat pump unit arranged at the bottom of the heat pump unit, and the water heat exchanger accommodates the heat pump unit. There is a technique characterized in that a partition plate is provided for partitioning into a lower storage chamber and an upper storage chamber located above the lower storage chamber, and the water flow path is stored in the lower storage chamber. . Here, for example, electrical equipment such as an electronic circuit that controls the heat pump unit is accommodated in the upper accommodation chamber.
上記関連技術によれば、前記水熱交換器だけではなく前記水流通経路も、前記仕切板によって前記上収容室と隔てられた前記下収容室に収容されているため、該水流通経路における水漏れの発生時に、その水の前記上収容室への飛散が前記仕切板によって阻止されるため、前記電装機器などの他の機器への悪影響を防止することができる。 According to the related art, since not only the water heat exchanger but also the water flow path is accommodated in the lower storage chamber separated from the upper storage chamber by the partition plate, the water in the water flow path is When the leakage occurs, the splashing of the water into the upper storage chamber is blocked by the partition plate, so that it is possible to prevent adverse effects on other equipment such as the electrical equipment.
また、前記空気熱交換器を前記上収容室に収容すれば、前記空気熱交換器からの凝縮水を排水するための排水口を、前記下収容室の背面に設けることにより、例えば、寒冷地などでは、前記排水口に接続する配管を外気に触れないように直接暖かい室内に導くことができるため、その配管内における凝縮水の凍結を防止することができる。また、前記排水口を大きくする(例えば約φ25〜35mm)と共に、前記排水口の前記上収容室側の出口を、送風ファンによる前記空気熱交換器への送風空気の上流側に設ければ、その送風ファンによって室内側の暖かい空気が前記排水口に接続された配管を通じて吸い込まれるため、その配管内だけではなく前記上収容室における前記凝縮水の凍結を防止することができる。 Further, if the air heat exchanger is accommodated in the upper accommodation chamber, a drain outlet for draining condensed water from the air heat exchanger is provided on the back surface of the lower accommodation chamber, for example, in a cold district. In such a case, the pipe connected to the drain port can be led directly into a warm room so as not to be exposed to the outside air, so that the condensed water in the pipe can be prevented from freezing. Further, if the outlet is enlarged (for example, about φ25 to 35 mm) and the outlet on the upper storage chamber side of the outlet is provided on the upstream side of the air blown to the air heat exchanger by the blower fan, Since the warm air on the indoor side is sucked in through the pipe connected to the drain outlet by the blower fan, it is possible to prevent freezing of the condensed water not only in the pipe but also in the upper storage chamber.
また、前記仕切板が前記空気熱交換器の凝縮水を受けるドレンパンを兼ねる構成が考えられる。これにより、部品点数の増加を抑制することができる。 Moreover, the structure which the said partition plate serves as the drain pan which receives the condensed water of the said air heat exchanger can be considered. Thereby, the increase in a number of parts can be suppressed.
このとき、前記仕切板を前記水熱交換器に近設しておくことで、該水熱交換器からの放熱によって前記仕切板を加熱して、該仕切板上における凝縮水の凍結を防止することができる。 At this time, by keeping the partition plate close to the water heat exchanger, the partition plate is heated by heat radiation from the water heat exchanger to prevent the condensed water from freezing on the partition plate. be able to.
ところで、前記冷媒を圧縮する圧縮機は一般に重量が大きく、また振動するものであるため、前記圧縮機を前記仕切板に載置するためには該仕切板に十分な強度を持たせる必要がある。また、前記圧縮機が前記上収容室に収容される構成では、当該ヒートポンプユニットの重心が高くなり安定性が悪くなるという問題がある。 By the way, since the compressor which compresses the refrigerant is generally heavy and vibrates, it is necessary to give the partition plate sufficient strength in order to place the compressor on the partition plate. . Further, in the configuration in which the compressor is accommodated in the upper accommodating chamber, there is a problem that the center of gravity of the heat pump unit is increased and stability is deteriorated.
そこで、前記仕切板に、前記冷媒を圧縮する圧縮機を挿入するための開口を形成しておき、前記圧縮機を、前記仕切板の開口に挿入して、当該ヒートポンプユニットの底板に載置することが望ましい。これにより、前記仕切板に高い強度が要求されず、また、前記ヒートポンプユニットの重心が低くなるため安定性が良い。 Therefore, an opening for inserting a compressor for compressing the refrigerant is formed in the partition plate, and the compressor is inserted into the opening of the partition plate and placed on the bottom plate of the heat pump unit. It is desirable. Thereby, high intensity | strength is not requested | required of the said partition plate, and since the gravity center of the said heat pump unit becomes low, stability is good.
1…圧縮機、2…水熱交換器、3…空気熱交換器、4…送風機、5…電装機器、6…冷媒配管、10…筐体、10a…前面パネル、10b…底板、10c…背面、11…下収容室、12…上収容室、13…仕切板、14…排水口、20…水回路(水流通経路の一例)、21…外部接続口、22…水配管、23…循環ポンプ、X…ヒートポンプユニット。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor, 2 ... Water heat exchanger, 3 ... Air heat exchanger, 4 ... Blower, 5 ... Electrical equipment, 6 ... Refrigerant piping, 10 ... Housing, 10a ... Front panel, 10b ... Bottom plate, 10c ... Back surface DESCRIPTION OF
Claims (3)
外部から供給された水を前記水熱交換器を経由させて外部に供給するための水流通経路と、
前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器と、
前記圧縮機、前記水熱交換器および前記空気熱交換器を接続し、前記冷媒が循環される冷媒配管とを備えたヒートポンプユニットであって、
前記水熱交換器が、当該ヒートポンプユニットの底部に配置され、
前記水流通経路および前記圧縮機が、前記水熱交換器に隣接して当該ヒートポンプユニットの側部に設けられ、
当該ヒートポンプユニットを制御する電装機器が、前記冷媒配管の上方の位置に設けられている、ヒートポンプユニット。 A water heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and water;
A water flow path for supplying water supplied from the outside to the outside via the water heat exchanger;
A compressor for compressing the refrigerant;
An air heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and outdoor air;
A heat pump unit that connects the compressor, the water heat exchanger, and the air heat exchanger, and includes a refrigerant pipe through which the refrigerant is circulated,
The water heat exchanger is disposed at the bottom of the heat pump unit;
The water flow path and the compressor are provided on the side of the heat pump unit adjacent to the water heat exchanger,
The heat pump unit, wherein the electrical equipment that controls the heat pump unit is provided at a position above the refrigerant pipe.
前記空気熱交換器および前記送風機が、前記水熱交換器の上方の位置に設けられている、請求項1または2に記載のヒートポンプユニット。 The air heat exchanger further includes a blower for blowing outdoor air,
The heat pump unit according to claim 1 or 2, wherein the air heat exchanger and the blower are provided at a position above the water heat exchanger.
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