JP5630421B2 - ヒートポンプ式給湯熱源機 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯熱源機に関する。

空気の熱を吸収して湯を沸かすことのできる、エネルギー効率に優れたヒートポンプ式の給湯熱源機が広く用いられている。ヒートポンプ式給湯熱源機には、圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒により水を加熱する冷媒−水熱交換器と、冷媒−水熱交換器から流出した冷媒を減圧する減圧装置と、減圧装置から流出した冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とを含む冷凍サイクルが搭載されている。また、圧縮機の入口側の冷媒経路には、圧縮機に吸入される冷媒によって生ずる音を低減するための吸入マフラーが設けられている。

従来のヒートポンプ式給湯熱源機においては、一般に、吸入マフラーは圧縮機に近接して配置され、下部は冷媒配管により圧縮機と接合しており、上部は吸入マフラーと圧縮機のシェルとの間に設けられた金具により固定されており、吸入マフラーと圧縮機のシェルとを両方同時に覆うように断熱材が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、空調室外機において、冷媒容器（アキュームレータ）に取り付け板を取り付け、取り付け板と底板とを固定することで冷媒容器を固定させた構成のものが開示されている。

特開２００９−８３６３号公報（図３） 特開２００９−８３２１号公報（図１）

吸入マフラーには低温冷媒が流れる。一方、圧縮機には高温冷媒が流れるため、圧縮機は高温となる。このため、従来のヒートポンプ式給湯熱源機のように、吸入マフラーと圧縮機とが近接して配置されていると、吸入マフラーと圧縮機の両方を同時に覆う断熱材を設けたとしても、圧縮機から吸入マフラーへの熱移動が生じて圧縮機のシェルの温度が低下し、圧縮機内を流れる高温冷媒の温度低下による熱損失が生じて、ヒートポンプ式給湯熱源機の沸き上げ効率が低下するという問題がある。ヒートポンプ式給湯熱源機では、圧縮機から吐出された高温冷媒によって湯を沸かすため、空調室外機と比べて、圧縮機内を流れる冷媒の温度がより高温となり、圧縮機もより高温となる。このため、圧縮機と吸入マフラーとが近接して配置されていると、断熱材で覆ったとしても、圧縮機から吸入マフラーへの熱移動を完全に防止することは困難であり、熱損失を十分に抑制することができない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機からの放熱を低減して沸き上げ効率を向上することができるとともに、圧縮機からの振動伝達による振動や騒音の発生を確実に抑制することができるヒートポンプ式給湯熱源機を提供することを目的とする。

本発明に係るヒートポンプ式給湯熱源機は、圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒により水を加熱する冷媒−水熱交換器と、冷媒−水熱交換器から流出した冷媒を減圧する減圧装置と、減圧装置から流出した冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器と、圧縮機に吸入される冷媒が通過する冷媒配管の途中に設けられた吸入マフラーとを含む冷凍サイクルを有するヒートポンプ式給湯熱源機であって、吸入マフラーには固定具が取り付けられ、吸入マフラーは、圧縮機からは独立して、ヒートポンプ式給湯熱源機のベースに対し固定具を介して固定され、固定具はサブフレームに固定され、サブフレームがベースに固定され、圧縮機は、サブフレームを介さずにベースに固定されているものである。

本発明によれば、高温となる圧縮機から、低温である吸入マフラーへの熱移動を確実に抑制することができる。このため、圧縮機の内部を流れる高温冷媒の温度の低下を防ぐことができ、熱損失を確実に低減し、沸き上げ効率を向上することが可能となる。更に、本発明によれば、吸入マフラーが固定具に支持されるため、圧縮機からの振動伝達による吸入マフラーや冷媒配管の振動を抑制することができ、ヒートポンプ式給湯熱源機の騒音を確実に抑制することが可能となる。

本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態１における回路構成を示す図である。 本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態１における圧縮機および吸入マフラーの設置態様を示す図である。 固定具のホルダーを示す斜視図である。 固定具の支柱を示す斜視図である。 本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態２における吸入マフラーの設置態様を示す図である。 本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態３における吸入マフラーの設置態様を示す図である。 固定具を取り付けるサブフレームを示す斜視図である。 サブフレームに取り付けられた固定具の支柱を示す斜視図である。 本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態４における吸入マフラーの設置態様を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態１における回路構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態のヒートポンプ式給湯熱源機は、冷媒回路（冷凍サイクル）１を有している。冷媒回路１は、圧縮機３と、冷媒−水熱交換器４と、減圧装置６と、蒸発器７とを冷媒配管により順次接続して構成されている。冷媒には、高圧が超臨界圧力で運転するＣＯ_２等が好ましく用いられる。水回路２は、貯湯タンク（図示せず）から取り出された低温水を冷媒−水熱交換器４に送り、冷媒−水熱交換器４で加熱された高温水を貯湯タンクに戻す回路となっている。冷媒−水熱交換器４では、冷媒の流れと水の流れとが対向流となるように配置されている。

冷媒回路１において、圧縮機３は、吸入した冷媒を、運転時には臨界圧力以上まで圧縮し吐出する。冷媒−水熱交換器４は、圧縮機３より吐出された高温高圧のガス冷媒の熱を水回路２の水に放熱させることにより、水回路２の水を加熱する。減圧装置６は、冷媒−水熱交換器４より流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する装置で、制御装置（図示せず）によって電気的に制御される。蒸発器７は、減圧装置６で減圧された冷媒に、ファン８によって送風される外気（空気）の熱を吸熱させる。

冷媒回路１には、内部熱交換器１０と、吸入マフラー５とが更に設けられている。内部熱交換器１０は、蒸発器７において外気と熱交換した後の低圧側冷媒と、冷媒−水熱交換器４において水と熱交換した後の高圧側冷媒とを熱交換する熱交換器である。この内部熱交換器１０により、低圧側冷媒のエンタルピを増加させ、冷媒−水熱交換器４の加熱能力を向上させることができる。

吸入マフラー５は、内部熱交換器１０の低圧側冷媒の出口と、圧縮機３との間に設けられている。吸入マフラー５と圧縮機３とは、冷媒配管１１により接続されている。吸入マフラー５と内部熱交換器１０とは、冷媒配管１２により接続されている。内部熱交換器１０で高圧冷媒と熱交換した低圧冷媒は、冷媒配管１２、吸入マフラー５、冷媒配管１１を順次通過して、圧縮機３に吸入される。この吸入マフラー５により、圧縮機３の吸入口から伝播する音を低減させることができる。本実施形態の吸入マフラー５は、略円筒形状をなしている。

図２は、本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態１における圧縮機３および吸入マフラー５の設置態様を示す図である。図２に示すように、吸入マフラー５は、圧縮機３のシェル（外殻）とは別体となっており、圧縮機３に近接した位置ではなく、圧縮機３のシェルから離れた位置に設けられている。圧縮機３のシェルは、断熱材９により覆われている。

このように、圧縮機３のシェルと、吸入マフラー５との間に距離を設けることにより、高温となる圧縮機３のシェルから、低温である吸入マフラー５への熱移動を確実に抑制することができる。このため、圧縮機３の内部を流れる高温冷媒の温度の低下を防ぐことができ、熱損失が確実に低減するので、ヒートポンプ式給湯熱源機の沸き上げ効率を向上することができる。

また、圧縮機３と吸入マフラー５とを接続する冷媒配管１１の途中には、複数の湾曲部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設けられている。このうち、湾曲部１１ａ，１１ｂは、それぞれ、ほぼ１８０°湾曲しており、湾曲部１１ｃは、ほぼ９０°湾曲している。このように、圧縮機３と吸入マフラー５とを接続する冷媒配管１１の途中に複数の湾曲部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを設けたことにより、圧縮機３の振動は、冷媒配管１１の湾曲部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって吸収され、吸入マフラー５に伝達しにくい。このため、吸入マフラー５の振動を抑制することができるので、振動や騒音の発生を確実に抑制することができる。

また、本実施形態では、圧縮機３を覆う断熱材９を設けたことにより、圧縮機３のシェルから周囲の空気への放熱を確実に低減することができる。このため、圧縮機３の内部を流れる高温冷媒の温度の低下をより確実に防止することができ、熱損失をより確実に低減することができる。特に、本実施形態では、断熱材９と吸入マフラー５とが接触しておらず、吸入マフラー５が断熱材９から離れている。このため、高温となる圧縮機３のシェルから、低温である吸入マフラー５への熱移動をより確実に防止することができる。また、断熱材９は、吸入マフラー５まで覆うものではないので、圧縮機３のシェルのみを覆うのに必要な最低限のサイズでよい。このため、断熱材９を小さくすることができ、コスト低減が図れる。

本実施形態のヒートポンプ式給湯熱源機は、前述した冷媒回路１の各構成機器が搭載されるメインフレームとなるベース（底板）１４を有している。圧縮機３の下部は、ベース１４に固定されている。一方、圧縮機３のシェルと分離されて配置された吸入マフラー５には、固定具１３が取り付けられ、この固定具１３がベース１４に対し固定されている。このように、吸入マフラー５は、圧縮機３とは独立して、固定具１３を介してベース１４に固定されている。

固定具１３は、吸入マフラー５を保持するホルダー１３ａと、複数の支柱１３ｂとを有している。図３に示すように、ホルダー１３ａは、吸入マフラー５の側周面に対応した円形のリング状をなしている。このホルダー１３ａは、溶接または粘着テープ等の接着手段により、吸入マフラー５の側面に取り付けられている。支柱１３ｂの上端部は、溶接等によりホルダー１３ａの外周部に固着されている。複数の支柱１３ｂは、ホルダー１３ａの外周に沿って、間隔をおいて配置されている。図４に示すように、支柱１３ｂの下端部には、ベース１４と平行になるように折れ曲がった折れ曲がり部１３ｃが形成されている。折れ曲がり部１３ｃには、小穴１５が設けられ、この小穴１５を通すようにねじ締めもしくはボルトとナットによる固定などの方法で、支柱１３ｂがベース１４に固定されている。

本実施形態では、固定具１３を介して吸入マフラー５をベース１４に固定したことにより、圧縮機３からの振動が伝達することによって生じる吸入マフラー５の振動や、吸入マフラー５と連結する冷媒配管の振動を確実に抑制することができる。このため、ヒートポンプ式給湯熱源機の振動や騒音を確実に抑制することができる。

なお、防振ゴム等の緩衝部材を介して吸入マフラー５に固定具１３を取り付けるようにしてもよい。すなわち、ホルダー１３ａと吸入マフラー５との間に緩衝部材を設けても良い。これにより、吸入マフラー５から固定具１３への振動伝達が軽減される。

また、吸入マフラー５の上下方向に対するホルダー１３ａの取り付け位置は、吸入マフラー５の側面とホルダー１３ａの内側とで接触可能な面積があれば取り付けることが可能であるが、吸入マフラー５の重心位置の付近にホルダー１３ａを取り付けることが好ましい。これにより、吸入マフラー５の安定性をより向上することができる。

また、支柱１３ｂの折れ曲がり部１３ｃの面積を増加させることにより、固定具１３とベース１４との取り付け面積が増加し、吸入マフラー５の取り付けがさらに安定し、吸入マフラー５と連結する冷媒配管との溶接の作業性が改善する。

実施の形態２．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図５は、本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態２における吸入マフラー５の設置態様を示す図である。図５に示すように、本実施の形態２では、固定具１３の支柱１３ｂの折れ曲がり部１３ｃと、ベース１４との間に、例えば防振ゴム等の緩衝部材１６を設置した構成となっている。このような構成により、吸入マフラー５や冷媒配管からベース１４への振動伝達により発生する、ヒートポンプ式給湯熱源機の振動や騒音を更に低減することができる。

実施の形態３．
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図６は、本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態３における吸入マフラー５の設置態様を示す図である。図６に示すように、本実施の形態３では、実施の形態１で説明した固定具１３をベース１４に直接に取り付けるのではなく、固定具１３をサブフレーム１７に取り付け、サブフレーム１７をベース１４に固定することで吸入マフラー５をベース１４に固定する構成である。

図７に示すように、サブフレーム１７には、固定具１３の支柱１３ｂ１個当たりに少なくとも２個の小穴１８ａ，１８ｂが設けられている。図８に示すように、支柱１３ｂの折れ曲がり部１３ｃの小穴１５と、サブフレーム１７の一方の小穴１８ａとが、ねじ締めもしくはボルトとナットにより固定されることにより、支柱１３ｂとサブフレーム１７とが連結される。そして、サブフレーム１７とベース１４とは、サブフレーム１７のもう一方の小穴１８ｂを通すようにねじ締めもしくはボルトとナットにより固定される。

このように、支柱１３ｂとサブフレーム１７との固定ねじと、サブフレーム１７とベース１４との固定ねじとを、同一場所にねじ締めするのではなく、異なる場所に独立して固定する構成としたことにより、ベース１４の形状による設置位置の制約がなくなり、固定具１３を任意の場所に固定すること可能となり、設置位置の自由度を高くすることができる。

本実施の形態３によれば、サブフレーム１７に固定することによって固定具１３の剛性が上がるので、吸入マフラー５を更に安定的に設置することができる。

実施の形態４．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図９は、本発明のヒートポンプ式給湯熱源機の実施の形態４における吸入マフラー５の設置態様を示す図である。図９に示すように、本実施の形態４では、前述した実施の形態３で説明したサブフレーム１７とベース１４との間に、例えば防振ゴム等の緩衝部材１９を設けた構成となっている。このような構成により、吸入マフラー５や冷媒配管からベース１４への振動伝達により発生する、ヒートポンプ式給湯熱源機の振動や騒音を更に低減することができる。

１ 冷媒回路
２ 水回路
３ 圧縮機
４ 冷媒−水熱交換器
５ 吸入マフラー
６ 減圧装置
７ 蒸発器
８ ファン
９ 断熱材
１０ 内部熱交換器
１１，１２ 冷媒配管
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 湾曲部
１３ 固定具
１３ａ ホルダー
１３ｂ 支柱
１３ｃ 折れ曲がり部
１４ ベース
１５ 小穴
１６，１９ 緩衝部材
１７ サブフレーム
１８ａ，１８ｂ 小穴

Claims (5)

1. 圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒により水を加熱する冷媒−水熱交換器と、前記冷媒−水熱交換器から流出した冷媒を減圧する減圧装置と、前記減圧装置から流出した冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器と、前記圧縮機に吸入される冷媒が通過する冷媒配管の途中に設けられた吸入マフラーとを含む冷凍サイクルを有するヒートポンプ式給湯熱源機であって、
   前記吸入マフラーには固定具が取り付けられ、前記吸入マフラーは、前記圧縮機からは独立して、前記ヒートポンプ式給湯熱源機のベースに対し前記固定具を介して固定され、
   前記固定具はサブフレームに固定され、前記サブフレームが前記ベースに固定され、
   前記圧縮機は、前記サブフレームを介さずに前記ベースに固定されているヒートポンプ式給湯熱源機。
2. 前記サブフレームと前記ベースとの間に緩衝部材が設けられている請求項１記載のヒートポンプ式給湯熱源機。
3. 前記吸入マフラーと前記圧縮機とを接続する冷媒配管は、その途中に複数の湾曲部を有している請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯熱源機。
4. 前記圧縮機を覆う断熱材を有し、該断熱材と前記吸入マフラーとが接触していない請求項１乃至３の何れか１項記載のヒートポンプ式給湯熱源機。
5. 前記固定具は、前記吸入マフラーを保持するホルダーと、前記ホルダーに固定された支柱とを有し、
   前記吸入マフラーの上下方向に対する前記ホルダーの取り付け位置が前記吸入マフラーの重心位置の付近である請求項１乃至４の何れか１項記載のヒートポンプ式給湯熱源機。

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