JP4372094B2

JP4372094B2 - ヒートポンプ熱源機

Info

Publication number: JP4372094B2
Application number: JP2005354230A
Authority: JP
Inventors: 孝二太田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: JP2007155276A

Description

この発明は、一般的にはヒートポンプ熱源機に関し、特定的にはヒートポンプ熱源機における水熱交換器の配置に関するものである。

たとえば、特開２００５−１４７４６７号公報（特許文献１）に記載されているように、水熱交換器を搭載したヒートポンプ熱源機において、省スペース化を図り、極力大きな水熱交換器を搭載することができるヒートポンプ熱源機の構成が提案されている。

このヒートポンプ熱源機は、少なくとも空気熱交換器と、この空気熱交換器に通風させる送風ファンと、付帯する冷凍サイクルを流れる冷媒と液状熱媒体との熱交換を行う水熱交換器とを有するヒートポンプ熱源機で、水熱交換器を送風回路の空気熱交換器の後流側下方に水熱交換器カバーでカバーして配置し、ファンモータ取付具が水熱交換器カバー上に固定されている。

上記のように構成することにより、ヒートポンプ熱源機において奥行き方向の省スペース化を実現している。
特開２００５−１４７４６７号公報

しかしながら、上記のように構成された従来のヒートポンプ熱源機では機器自体の高さが大きくなるという問題があった。その結果、機器の設置スペースが拡大し、場合によってはヒートポンプ熱源機の据付場所において接続工事等の作業性に問題が生じる可能性があった。

そこで、この発明の目的は、機器自体の高さを低くすることが可能なヒートポンプ熱源機を提供することである。

この発明に従ったヒートポンプ熱源機は、送風ファンと、この送風ファンによって送られる風が通じるように配置された空気熱交換器と、冷凍サイクルにおいて冷媒と液体との間で熱交換を行う水熱交換器と、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮する圧縮機と、送風ファン、空気熱交換器、水熱交換器および圧縮機を収容する箱体とを備える。箱体内の空間は、送風ファンおよび空気熱交換器が配置される第１の空間と圧縮機が配置される第２の空間とに区画されている。箱体内で送風ファンと水熱交換器とが送風ファンの直径方向に並ぶように配置されている。この発明の一つの局面では、水熱交換器に凹部を形成し、この凹部に送風ファンの直径方向外周部の一部を収容するように配置している。この発明のもう一つの局面では、水熱交換器は箱体の下側に配置され、送風ファンは箱体の上側に配置されている。水熱交換器の上端面の位置は、送風ファンの最下部の位置より上方の位置に配置されている。

この発明に従ったヒートポンプ熱源機においては、水熱交換器の側に最も突出している送風ファンの最外周面の位置の両側の空間に水熱交換器の一部を配置することによって、箱体内の空間を有効に使用することができる。このため、所定の必要な容積の水熱交換器を箱体内に収容するという条件下で、送風ファンの直径方向に沿ったヒートポンプ熱源機の寸法を小さくすることができ、すなわち、一つの実施の形態ではヒートポンプ熱源機の高さを低くすることができる。

この発明の一つの局面に従ったヒートポンプ熱源機において、分割して配置された第１と第２の水熱交換器の間隙で上記の凹部を形成してもよい。この発明のもう一つの局面に従ったヒートポンプ熱源機において、水熱交換器は、送風ファンの最下部の両側に分割して配置された第１と第２の水熱交換器を含んでもよい。

この発明によれば、送風ファンの直径方向に沿ったヒートポンプ熱源機の寸法を小さくすることができ、すなわち、一つの実施の形態ではヒートポンプ熱源機の高さを低くすることができるので、機器の設置スペースを縮小することができ、ヒートポンプ熱源機の据付場所によっては接続工事等の作業性を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は、この発明の一つの実施の形態に従ったヒートポンプ熱源機の概略的な配置構成を示す正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）および側面図（Ｃ）である。

図１に示すように、ヒートポンプ熱源機１００は、送風ファン１０２と、送風ファン１０２によって送られる風が通じるように配置された空気熱交換器１０１と、冷凍サイクルにおいて冷媒と液体との間で熱交換を行う水熱交換器１０６と、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮する圧縮機１０９と、送風ファン１０２、空気熱交換器１０１、水熱交換器１０６および圧縮機１０９を収容する箱体とを備える。箱体は、少なくとも、外装前板１１１と外装側板１１２と基板１１３とから構成される。

箱体内の空間は、送風ファン１０２および空気熱交換器１０１が配置される送風回路を形成するための第１の空間と、圧縮機１０９が配置される第２の空間とに、遮蔽板１０８によって区画されている。箱体内で送風ファン１０２と水熱交換器１０６とが、送風ファン１０２の直径方向に並ぶように、すなわち、この実施の形態では箱体内の高さ方向、上下方向に並ぶように配置されている。水熱交換器１０６は箱体の一方側に、すなわち、この実施の形態では基板１１３の上で箱体の下部に配置され、送風ファン１０２は箱体の他方側に、この実施の形態では基板１１３の上で箱体の上部に配置されている。水熱交換器１０６の一部は、水熱交換器１０６の側に最も突出している送風ファン１０２の最外周面の位置より箱体の他方側に近い位置に配置されている。この実施の形態では、水熱交換器１０６の端面、すなわち、水熱交換器カバー１０６ａの位置が送風ファン１０２の最下部の位置より箱体内で上方の位置にある。

具体的には、水熱交換器１０６は、送風ファン１０２によって流動される送風回路の空気熱交換器１０１の後流側下方に水熱交換器断熱材（図示せず）、水熱交換器カバー１０６ａでカバーされて送風と遮蔽されて配置されている。また、水熱交換器１０６の一部は、送風ファン１０２用オリフィス１０５の最下部より上に配置されている。図１（Ａ）で示すように、水熱交換器１０６は、送風ファン１０２用オリフィス１０５の最下部にて凹部を有し、かつ、送風ファン１０２用オリフィス１０５の最下部の両側にて凸部を有する正面領域（太線で囲まれた領域）を占めるように配置されている。

ヒートポンプ熱源機１００は、内蔵する送風ファン１０２により通風される送風を吹き出す吹出グリルを正面側に有した外装前板１１１と、外装側板１１２等で外装されている。ヒートポンプ熱源機１００の一側面には、給水管（図示せず）および出湯管（図示せず）を接続する接続部が配置され、配管カバーで保護されている。

空気熱交換器１０１は、基板１１３の上でほぼＬ字状に折曲げられて形成されている。また、空気熱交換器１０１は、熱交換用冷媒管を貫通したフィンチューブ熱交換器を複数列前後に並べて構成されている。水熱交換器１０６では、ヒートポンプ熱源機１００の作動流体である冷媒と、外部から接続部を介して供給された水（液状熱媒体）との熱交換を行うことができるように管路が構成されている。水熱交換器１０６は、図１に示すように送風ファン１０２によって流動される送風回路の下方に配置され、送風回路内では通風と遮蔽されるようにして、水熱交換器断熱材（図示せず）、鋼板製の水熱交換器カバー１０６ａで覆われている。送風ファン１０２を回転させるモータを固定するためのファンモータ固定具１０４は、水熱交換器カバー１０６ａの上面または基板１１３の上面に固定されている。なお、電装ボックス１１０は、図１（Ｂ）では二点鎖線で示されるように、箱体の上部に配置されている。

以上のように構成されたヒートポンプ熱源機１００では、水熱交換器１０６の側に最も突出している送風ファン１０２の最外周面の位置の両側の空間に水熱交換器１０６の一部を配置することによって、箱体内の空間を有効に使用することができる。このため、所定の必要な容積の水熱交換器１０６を箱体内に収容するという条件下で、送風ファン１０２の直径方向に沿ったヒートポンプ熱源機１００の寸法を小さくすることができ、すなわち、この実施の形態ではヒートポンプ熱源機１００の高さを低くすることができる。言い換えれば、送風ファン１０２用オリフィス１０５の最下部より上に水熱交換器１０６の一部を配置することにより、この実施の形態では図１（Ａ）に示すように送風ファン１０２の右下および左下のスペースを有効に使うことができ、ヒートポンプ熱源機１００のユニット全体の高さを低くすることができる。

また、この実施の形態において、箱体内で水熱交換器１０６の一部と空気熱交換器１０１の一部とが送風ファン１０２の直径方向に、すなわち、この実施の形態では箱体内の高さ方向、上下方向に並ぶように配置されている。このように構成することにより、所定の必要な容積の水熱交換器１０６を箱体内に収容する条件下で、送風ファン１０２の直径方向に沿った水熱交換器１０６の寸法を小さくすることができ、すなわち、この実施の形態では水熱交換器１０６の高さを低くすることができる。これにより、ヒートポンプ熱源機１００の高さをより低くすることができる。

具体的には、空気熱交換器１０１はフィンチューブ熱交換器で構成されているとともに、空気熱交換器１０１の下部を曲げないで送風ファン１０２の背面に沿って延在させるだけにし、空気熱交換器１０１の上部をほぼＬ字状に折り曲げて送風ファン１０２の側面に沿って延在させる。このため、ほぼＬ字状に折り曲げられた空気熱交換器１０１の上部の下の空いた空間に、水熱交換器１０６をヒートポンプ熱源機１００の奥行き方向に延在させて配置することができる。図１（Ｂ）に示すように、水熱交換器１０６は、ほぼＬ字形状の平面領域（太線で囲まれた領域）を占めるように配置されている。これにより、所定の必要な容積の水熱交換器１０６を箱体内に収容する条件下で、水熱交換器１０６の設置面積を拡大することができ、水熱交換器１０６自体の高さを低くすることができるので、ヒートポンプ熱源機１００の高さをより低くすることができる。また、オリフィス１０５の裏側に水熱交換器１０６を配置することにより、ヒートポンプ熱源機１００の高さをより低くすることができる。

図２は、図１のヒートポンプ熱源機の正面部と側面部の一部を示す部分斜視図である。図２において箇所Ｐは拡大して示されている。

図１に示すように送風ファン１０２の背面側でほぼまっすぐ下方に延在する空気熱交換器１０１の下部を基板１１３に締結するとともに、図２に示すようにほぼＬ字状に折り曲げられた空気熱交換器１０１の上部を水熱交換器カバー１０６ａおよび外装側板１１２に空気熱交換板１０１ａにて箇所Ｑで締結することにより、空気熱交換器１０１を安定してより強固に固定することができる。

また、図１に示すように、水熱交換器カバー１０６ａの上部において後方の一部、または上部のすべてが前後方向に、すなわち、箱体内の奥行き方向に、傾斜を形成して配置されている。このようにすることによって、水熱交換器１０６の後方に位置する空気熱交換器１０１の下方部における通風が改善され、熱交換能力の低下を防止することができる。

なお、送風ファン１０２用オリフィス１０５の一部が水熱交換器カバー１０６ａと干渉する場合には、その一部をカットすることにより、水熱交換器１０６が配置されるスペースを縮小する必要がなくなる。

図３は、この発明のもう一つの実施の形態に従ったヒートポンプ熱源機の概略的な配置構成を示す正面図である。

図３に示すように、ヒートポンプ熱源機２００において、水熱交換器は、水熱交換器の側に最も突出している送風ファン２０２の最外周面の位置の両側に分割して配置された第１の水熱交換器２０６ａと第２の水熱交換器２０６ｂとから構成されている。言い換えれば、送風ファン２０２用オリフィス２０５の最下部の両側で水熱交換器を分割して配置することにより、この実施の形態では図３に示すように送風ファン２０２の右下および左下のスペースを有効に使うことができ、ヒートポンプ熱源機２００のユニット全体の高さを低くすることができる。なお、空気熱交換器２０１、圧縮機２０９および電装ボックス２１０は、図１に示されるヒートポンプ熱源機１００と同様にして配置されている。

図４は、この発明の参考となる実施の形態に従ったヒートポンプ熱源機の概略的な配置構成を示す正面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。

図４に示すように、ヒートポンプ熱源機３００は、送風ファン３０２と、送風ファン３０２によって送られる風が通じるように配置された空気熱交換器３０１と、冷凍サイクルにおいて冷媒と液体との間で熱交換を行う水熱交換器３０６と、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮する圧縮機３０９と、送風ファン３０２、空気熱交換器３０１、水熱交換器３０６および圧縮機３０９を収容する箱体とを備える。箱体は、少なくとも、外装前板と外装側板３１２と基板３１３とから構成される。

箱体内の空間は、送風ファン３０２および空気熱交換器３０１が配置される送風回路を形成するための第１の空間と、圧縮機３０９が配置される第２の空間とに、遮蔽板３０８によって区画されている。箱体内で送風ファン３０２と水熱交換器３０６とが、送風ファン３０２の直径方向に並ぶように、すなわち、この実施の形態では箱体内の高さ方向、上下方向に並ぶように配置されている。水熱交換器３０６は箱体の一方側に、すなわち、この実施の形態では基板３１３の上で箱体の下部に配置され、送風ファン３０２は箱体の他方側に、この実施の形態では基板３１３の上で箱体の上部に配置されている。この実施の形態では、水熱交換器３０６は、送風ファン３０２および空気熱交換器３０１が配置される第１の空間から、圧縮機３０９が配置される第２の空間まで延在するように配置されている。圧縮機３０９は、水熱交換器３０６のカバーの上に配設されたスタッドボルト３０７によって水熱交換器３０６のカバーに直接固定されて配置されている。なお、電装ボックス３１０は、図４（Ｂ）では二点鎖線で示されるように、箱体の上部に配置されている。また、送風ファン３０２の外周面を囲むようにオリフィス３０５が配置されている。送風ファン３０２を回転させるモータを固定するためのファンモータ固定具３０４は、水熱交換器３０６のカバーの上面または基板３１３の上面に固定されている。

このように水熱交換器３０６を第１の空間から第２の空間まで延びるように配置することによって、箱体内の空間を有効に使用することができる。このため、所定の必要な容積の水熱交換器３０６を箱体内に収容するという条件下で、送風ファン３０２の直径方向に沿った水熱交換器３０６の寸法を小さくすることができ、すなわち、この実施の形態では水熱交換器３０６の高さを低くすることができる。これにより、送風ファン３０２の直径方向に沿ったヒートポンプ熱源機３００の寸法を小さくすることができ、すなわち、この実施の形態ではヒートポンプ熱源機３００の高さを低くすることができる。

具体的には、底面を支持する基板３１３上に搭載された水熱交換器３０６は、遮蔽板３０８による基板３１３上での区画を超えて、圧縮機３０９側の圧縮機３０９の底面まで延在して配置されている。このように水熱交換器３０６が配置されていることにより、水熱交換器３０６の全体の高さを低減することができ、空気熱交換器３０１の下方部からの空気流れを改善することができるとともに、水熱交換器３０６のカバーに沿って流れる通風による風切り音を低減することができる。

この実施の形態のヒートポンプ熱源機３００においては、水熱交換器３０６の水循環用管に結合される水循環配管用接続口３１４ａ、３１４ｂと、水熱交換器３０６の冷媒循環用管に結合される冷媒循環配管用接続口３１５ａ、３１５ｂは、圧縮機３０９の背面側（空気熱交換器３０１に面する側）ではなく、圧縮機３０９の側面側（外装側板３１２に面する側）に配置されている。このため、水循環配管用接続口３１４ａ、３１４ｂおよび冷媒循環配管用接続口３１５ａ、３１５ｂのそれぞれに結合される接続管を圧縮機３０９の側面側に引き出すことができる。これにより、遮蔽板３０８と重複する空気熱交換器３０１の部分の通風経路を拡張して確保することができる。また、圧縮機３０９の側面側に、水熱交換器３０６の給水管に結合される給水管用接続口３１６と、水熱交換器３０６の出湯管に結合される出湯管用接続口３１７と、水循環配管用接続口３１４ａ、３１４ｂおよび冷媒循環配管用接続口３１５ａ、３１５ｂが配置されるので、組立時のロウ付け作業や各種センサ− 取付け作業が容易になり、作業性とメンテナス性を向上させることができる。また、各種の管の接続口が圧縮機３０９の側面側に集中して配置されるので、配管を簡略化することができる。

また、この実施の形態のヒートポンプ熱源機３００においては、図４（Ｂ）に示すように遮蔽板３０８の断面をほぼＣ字状に形成し、圧縮機３０９の固定脚の少なくとも一部、すなわち固定脚３０９ａを覆うように遮蔽板３０８の下端部が局部的に突出するように形成されている。このように遮蔽坂３０８を形成することにより、遮蔽坂３０８と重複する空気熱交換機３０１の部分の通風経路をさらに拡張して確保することができるとともに、送風ファン３０１によって発生した風を、遮蔽坂３０８の下端部が局部的に突出した形状の面に沿って、遮蔽坂３０８と重複する空気熱交換機３０１の部分に円滑に循環させることができる。

さらに、この実施の形態のヒートポンプ熱源機３００においては、圧縮機３０９の側面側に引き出された水熱交換器３０６の接続配管を互いに平行になるように配列することができ、圧縮機３０９と外装側面３１２との間の限定されたスペ−スに接続配管を配置することができる。このため、本発明のヒートポンプ熱源機を備えたヒ−トポンプ式給湯装置の奥行き方向の厚みを増大させることなく、遮蔽板３０８と空気熱交換器３０１と間の通風経路をさらに拡大させることができる。

なお、図１、図３および図４に示されたヒートポンプ熱源機１００、２００、３００において、水熱交換機１０６、２０６、３０６の断熱材について、従来、樹脂発泡材を使用していたものを真空断熱材に変更することにより、放熱ロスを低減することができ、水熱交換器１０６、２０６、３０６の全体の大きさを小さくすることができる。また、上記の実施の形態では、送風ファン１０２、２０２、３０２をヒートポンプ熱源機１００、２００、３００の箱体内の上部に配置し、水熱交換器１０６、２０６、３０６を下部に配置したが、逆に送風ファン１０２、２０２、３０２を下部に配置し、水熱交換器１０６、２０６、３０６を上部に配置してもよい。

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。

この発明の一つの実施の形態に従ったヒートポンプ熱源機の概略的な配置構成を示す正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）および側面図（Ｃ）である。図１のヒートポンプ熱源機の正面部と側面部の一部を示す部分斜視図である。この発明のもう一つの実施の形態に従ったヒートポンプ熱源機の概略的な配置構成を示す正面図である。この発明の参考となる実施の形態に従ったヒートポンプ熱源機の概略的な配置構成を示す正面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。

符号の説明

１００，２００，３００：ヒートポンプ熱源機、１０１，２０１，３０１：空気熱交換器、１０２，２０２，３０２：送風ファン、１０６，２０６，３０６：水熱交換器、１０８，２０８，３０８：遮蔽板、１０９，２０９，３０９：圧縮機。

Claims

送風ファンと、
この送風ファンによって送られる風が通じるように配置された空気熱交換器と、
冷凍サイクルにおいて冷媒と液体との間で熱交換を行う水熱交換器と、
前記冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記送風ファン、前記空気熱交換器、前記水熱交換器および前記圧縮機を収容する箱体とを備え、
前記箱体内の空間は、前記送風ファンおよび前記空気熱交換器が配置される第１の空間と前記圧縮機が配置される第２の空間とに区画されており、
前記箱体内で前記送風ファンと前記水熱交換器とが前記送風ファンの直径方向に並ぶように配置され、
前記水熱交換器に凹部を形成し、該凹部に前記送風ファンの直径方向外周部の一部を収容するように配置した、ヒートポンプ熱源機。
分割して配置された第１と第２の水熱交換器の間隙で前記凹部を形成した、請求項１に記載のヒートポンプ熱源機。
送風ファンと、
この送風ファンによって送られる風が通じるように配置された空気熱交換器と、
冷凍サイクルにおいて冷媒と液体との間で熱交換を行う水熱交換器と、
前記冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記送風ファン、前記空気熱交換器、前記水熱交換器および前記圧縮機を収容する箱体とを備え、
前記箱体内の空間は、前記送風ファンおよび前記空気熱交換器が配置される第１の空間と前記圧縮機が配置される第２の空間とに区画されており、
前記箱体内で前記送風ファンと前記水熱交換器とが前記送風ファンの直径方向に並ぶように配置され、前記水熱交換器は前記箱体の下側に配置され、前記送風ファンは前記箱体の上側に配置され、
前記水熱交換器の上端面の位置は、前記送風ファンの最下部の位置より上方の位置に配置されている、ヒートポンプ熱源機。
前記水熱交換器は、前記送風ファンの最下部の両側に分割して配置された第１と第２の水熱交換器を含む、請求項３に記載のヒートポンプ熱源機。