JP5737256B2

JP5737256B2 - 熱源ユニットおよび給湯システム

Info

Publication number: JP5737256B2
Application number: JP2012216721A
Authority: JP
Inventors: 徹濱中
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014070787A

Description

この発明は、熱源ユニットおよび給湯システムに関する。

従来、熱源ユニットとしては、特開２０１０−１４３６８号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この熱源ユニットは、ドレン水を受ける底フレームと、上記底フレーム上に配置された水熱交換器および空気熱交換器とを備えている。

ところで、上記従来の熱源ユニットを、気温の低いところで使用すると、底フレーム内のドレン水が凍結する問題があった。そこで、底フレーム上にヒータを設け、このヒータにより底フレーム自体を温めて、ドレン水の凍結を防止することが考えられる。

しかしながら、上記ヒータにより底フレーム自体を温めると、上記ヒータの消費電流が増大して、ヒータの容量が大きくなる問題があった。

特開２０１０−１４３６８号公報

そこで、この発明の課題は、ヒータの容量を小さくしつつドレン水の凍結を防止できる熱源ユニットおよび給湯システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の熱源ユニットは、
ドレン水を受ける底フレームと、
上記底フレーム上に配置された空気熱交換器と、
上記ドレン水の凍結を防止するための電気ヒータと
を備え、
上記電気ヒータの発熱部は、上記空気熱交換器の下に位置し、
上記電気ヒータの上記発熱部の大部分は、上記底フレームと接触しないで離隔し、
上記電気ヒータは、
始端から終端へ第１方向に延在する往路部と、
始端から終端へ上記第１方向と反対の第２方向に延在する復路部と、
上記往路部の上記終端と上記復路部の上記始端とを接続する折返し部と
を有し、
上記往路部と上記復路部とは、段違いに配置されていることを特徴としている。

ここで、発熱部の大部分とは、発熱部の全領域の５０％以上をいい、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上をいう。

この発明の熱源ユニットによれば、上記電気ヒータの発熱部は、上記空気熱交換器の下に位置するので、空気熱交換器から落下した結露水を、電気ヒータに接触させて、電気ヒータにより加熱できる。このため、結露水は、底フレームに到達しても凍結せず、ドレン水として排出される。

また、上記電気ヒータの発熱部の大部分は、上記底フレームと接触しないで離隔しているので、電気ヒータの熱が底フレームに放熱されず、電気ヒータの消費電流を低減でき、電気ヒータの容量を小さくできる。
また、上記往路部と上記復路部とは、段違いに配置されているので、上記折返し部の曲率半径を設計上の最小半径よりも小さくしなくても、電気ヒータを空気熱交換器の下の狭いスペースに配置することができる。

また、一実施形態の熱源ユニットでは、上記電気ヒータの上記発熱部は、平面視、上記空気熱交換器の下面の大部分に重なる。

ここで、空気熱交換器の下面の大部分とは、下面の全領域の５０％以上をいい、好ましくは７０％以上をいう。

この実施形態の熱源ユニットによれば、上記電気ヒータの発熱部は、平面視、上記空気熱交換器の下面の大部分に重なるので、空気熱交換器から落下する結露水の多くを、電気ヒータにより加熱できる。

また、一実施形態の熱源ユニットでは、上記電気ヒータの上記発熱部は、平面視、上記空気熱交換器の下面内に収まっている。

この実施形態の熱源ユニットによれば、上記電気ヒータの発熱部は、平面視、上記空気熱交換器の下面内に収まっているので、電気ヒータの容量を一層小さくできる。

また、一実施形態の熱源ユニットでは、上記空気熱交換器および上記電気ヒータは、平面視、略Ｌ字状に形成されている。

この実施形態の熱源ユニットによれば、上記空気熱交換器および上記電気ヒータは、平面視、略Ｌ字状に形成されているので、空気熱交換器の能力を大きくしつつ、空気熱交換器から落下する結露水の凍結を防止できる。

また、一実施形態の給湯システムでは、
上記熱源ユニットと、
上記熱源ユニットで加熱された温水を貯留する貯湯タンクと
を備える。

この実施形態の給湯システムによれば、上記熱源ユニットを備えるので、電気ヒータの容量が小さくなって消費電流を低減し、ドレン水の凍結を防止して凍結のメンテナンスを省略できる。

この発明の熱源ユニットによれば、上記電気ヒータの発熱部は、上記空気熱交換器の下に位置し、上記電気ヒータの発熱部の大部分は、上記底フレームと接触しないで離隔しているので、電気ヒータの容量を小さくしつつドレン水の凍結を防止できる。

この発明の給湯システムによれば、上記熱源ユニットを備えるので、電気ヒータの容量が小さくなって消費電流を低減し、ドレン水の凍結を防止して凍結のメンテナンスを省略できる。

本発明の一実施形態の給湯システムを示す簡略構成図である。熱源ユニットの正面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。熱源ユニットの平面図である。図４のＢ−Ｂ断面図である。図４のＣ−Ｃ断面図である。図４のＤ方向からみた斜視図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態の給湯システムを示す簡略構成図である。図１に示すように、この給湯システムは、熱源ユニット１と、この熱源ユニット１で加熱された温水を貯留する貯湯タンク２とを備える。

上記熱源ユニット１は、圧縮機１３と、水熱交換器８（凝縮器）と、膨張弁（減圧機構）１４と、空気熱交換器（蒸発器）１５とを有する。圧縮機１３、水熱交換器８、膨張弁１４および空気熱交換器１５は、冷媒通路１６を介して、順に接続される。冷媒として、例えば、ＣＯ_２冷媒を用いる。空気熱交換器１５に対向して、ファン２０と、このファン２０を駆動するモータ２１が配置されている。

上記貯湯タンク２の底部には、給水源Ｅに接続される給水流路５から分岐した一方の入水流路５ａが、接続されている。これにより、給水源Ｅから供給される市水が、入水流路５ａを介して、貯湯タンク２の底部に導入される。また、貯湯タンク２の底部には、循環路６の一端が、接続されている。この循環路６には、循環ポンプ７および上記水熱交換器８が接続されている。

上記貯湯タンク２の頂部には、上記循環路６の他端が接続されている。また、貯湯タンク２の頂部には、出湯経路１２を介して、混合弁１１が接続されている。この混合弁１１には、給水流路５から分岐した他方の入水流路５ｂと、給湯端末Ｔとが接続されている。これにより、貯湯タンク２の頂部から出湯された温湯を、給水源Ｅから供給される水と混合することが可能となり、給湯端末Ｔにおいて、所望の温度の温湯を供給できる。

上記構成の給湯システムでは、上記圧縮機１３および上記循環ポンプ７を駆動させると、貯湯タンク２内の水が、貯湯タンク２の底部から循環路６を流れる。このとき、循環路６を流れる水は、水熱交換器８によって加熱され（沸き上げられ）、貯湯タンク２の頂部に返流される。このような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク２に高温の温湯を貯留することができる。貯湯タンク２内の温湯は、給湯端末Ｔに供給される。

図２は、熱源ユニットの正面図を示す。図３は、図２のＡ−Ａ断面図を示す。図２と図３に示すように、上記熱源ユニット１は、ケーシング３０を有し、このケーシング３０は、図示しない天井パネル、図示しない前面パネル、側面パネル３１および底フレーム３２から構成される。なお、図２では、天井パネルおよび前面パネルを取り外した状態を示す。

上記ケーシング３０の内部には、上下方向に沿って配置された仕切板３３が設けられ、この仕切板３３によって、ケーシング３０内は、左右に、圧縮機室３０ａと熱交換器室３０ｂに区画されている。上記圧縮機室３０ａには、圧縮機１３および図示しない膨張弁１４が配置されている。圧縮機１３は、カバー部材３５で覆われている。

上記熱交換器室３０ｂには、水熱交換器８、空気熱交換器１５、ファン２０およびモータ２１が配置されている。水熱交換器８は、断熱材３６で覆われている。空気熱交換器１５は、平面視略Ｌ字状に形成され、ケーシング３０の側面および後面から露出している。モータ２１は、取付台３０を介して、空気熱交換器１５に支持される。

図４は、熱源ユニットの簡略平面図を示す。なお、図４では、冷媒配管や水配管を省略して描いている。

図４に示すように、上記底フレーム３２は、空気熱交換器１５で発生した結露水等のドレン水を、受ける。底フレーム３２には、この後端辺（ケーシング３０の後面側）の近傍に、ドレン孔３２ａが設けられる。ドレン孔３２ａは、空気熱交換器１５の直下に位置する。ドレン水は、ドレン孔３２ａから排出される。

上記底フレーム３２上に上記水熱交換器８が配置され、水熱交換器８を覆う断熱材３６の側方には、ヒータ４０が配置される。断熱材３６は、例えば、発泡スチロールからなる。ヒータ４０は、例えば、シーズヒータである。

上記ヒータ４０は、平面視略Ｌ字状に形成され、略Ｌ字状の空気熱交換器１５の直下に配置される。そして、上記空気熱交換器１５から落下した結露水は、上記ヒータ４０に接触し加熱されて、底フレーム３２に到達する。底フレーム３２に到達した結露水は、ドレン孔３２ａから外部に排出される。このように、ヒータ４０は、底フレーム３２のドレン水の凍結を防止する。

図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。図６は、図４のＣ−Ｃ断面図である。図７は、図４のＤ方向からみた斜視図である。

図４〜図７に示すように、上記ヒータ４０は、始端から終端へ第１方向に延在する往路部４１と、始端から終端へ上記第１方向と反対の第２方向に延在する復路部４２と、上記往路部４１の上記終端と上記復路部４２の上記始端とを接続する折返し部４３とを有する。往路部４１は、底フレーム３２の後端辺から側端辺に沿って延在する。復路部４２は、底フレーム３２の側端辺から後端辺に沿って延在する。折返し部４３は、Ｕ字状に湾曲している。

上記ヒータ４０の両端部分に、発熱しない非発熱部４１ａ，４２ａを有する。つまり、上記往路部４１の始端部分に、非発熱部４１ａを有し、上記復路部４２の終端部分に、非発熱部４２ａを有する。ヒータ４０の両端には、図示しない電源コネクタが接続される。非発熱部４１ａ，４２ａは、底フレーム３２に対して略直交するように延在する。

上記ヒータ４０の両端部分を除く部分に、発熱する発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを有する。つまり、上記往路部４１の始端部分を除く部分に、発熱部４１ｂを有し、上記復路部４２の終端部分を除く部分に、発熱部４２ｂを有し、上記折返し部４３に、発熱部４３ｂを有する。発熱部４１ｂ，４２ｂは、底フレーム３２に対して略平行となるように延在する。

上記往路部４１の発熱部４１ｂは、上記復路部４２の発熱部４２ｂよりも、高い位置にある。往路部４１の発熱部４１ｂは、復路部４２の発熱部４２ｂよりも、底フレーム３２の内側に位置している。上記折返し部４３は、底フレーム３２に対して傾斜するように延在している。

上記ヒータ４０の上記発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、平面視、空気熱交換器１５の下面１５ａの大部分に重なる。この下面１５ａの大部分とは、下面１５ａの全領域の５０％以上をいい、好ましくは７０％以上をいう。上記発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、平面視、空気熱交換器１５の下面１５ａ内に収まっている。

上記発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの大部分は、底フレーム３２と接触しないで離隔している。つまり、発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの大部分は、底フレーム３２の上面３２１や、底フレーム３２の周縁の周壁面３２２に接触していない。この発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの大部分とは、発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの全領域の５０％以上をいい、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上をいう。

上記発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、断熱材３６の側面から離隔している。一方、上記非発熱部４１ａ，４２ａは、断熱材３６の側面に接触して、ヒータ４０は、断熱材３６の側面に支えられる。

上記ヒータ４０の下側には、複数の支持部材５０が設けられる。この支持部材５０は、復路部４２の発熱部４２ｂと底フレーム３２の間に位置して、ヒータ４０を支持する。支持部材５０は、断熱性および耐熱性のある弾性体からなる。

上記構成の熱源ユニット１によれば、上記ヒータ４０の発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、上記空気熱交換器１５の下に位置するので、空気熱交換器１５から落下した結露水を、ヒータ４０に接触させて、ヒータ４０により加熱できる。このため、結露水は、底フレーム３２に到達しても凍結せず、ドレン水として排出される。これに対して、空気熱交換器１５の下にヒータ４０がないと、空気熱交換器１５から落下した結露水は、そのまま、冷却された底フレーム３２に到達し、この底フレーム３２上で凍結する。

また、上記ヒータ４０の発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの大部分は、上記底フレーム３２と接触しないで離隔しているので、ヒータ４０の熱が底フレーム３２に放熱されず、ヒータ４０の消費電流を低減でき、ヒータ４０の容量を小さくできる。

また、上記ヒータ４０の発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、平面視、上記空気熱交換器１５の下面１５ａの大部分に重なるので、空気熱交換器１５から落下する結露水の多くを、ヒータ４０により加熱できる。

また、上記ヒータ４０の発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、平面視、上記空気熱交換器１５の下面１５ａ内に収まっているので、ヒータ４０の容量を一層小さくできる。

また、上記往路部４１と上記復路部４２とは、段違いに配置されているので、上記折返し部４３の曲率半径を設計上の最小半径よりも小さくしなくても、ヒータ４０を空気熱交換器１５の下の狭いスペースに配置することができる。これに対して、上記往路部４１と上記復路部４２とを同一平面に配置すると、上記折返し部４３の曲率半径を設計上の最小半径よりも小さくできないため、ヒータ４０を空気熱交換器１５の下の狭いスペースに配置することが困難となる。

また、上記空気熱交換器１５および上記ヒータ４０は、平面視、略Ｌ字状に形成されているので、空気熱交換器１５の能力を大きくしつつ、空気熱交換器１５から落下する結露水の凍結を防止できる。

上記構成の給湯システムによれば、上記熱源ユニット１を備えるので、ヒータ４０の容量が小さくなって消費電流を低減し、ドレン水の凍結を防止して凍結のメンテナンスを省略できる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、ヒータ４０は、１本の棒状であったが、複数に分割された構造であってもよい。このとき、分割された部材のそれぞれの発熱部が、空気熱交換器１５の下に位置し、かつ、この発熱部の大部分が、底フレーム３２と接触しないものとする。

上記実施形態では、ヒータ４０の発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、平面視、空気熱交換器１５の下面１５ａ内に収まっていたが、発熱部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの一部が、平面視、下面１５ａの外側にはみだしていてもよい。

上記実施形態では、往路部４１の発熱部４１ｂは、復路部４２の発熱部４２ｂよりも、高い位置にあるが、低い位置にあってもよく、段違いに配置されていればよい。

上記実施形態では、空気熱交換器１５およびヒータ４０は、平面視、略Ｌ字状に形成されていたが、Ｉ字状など他の形状であってもよい。

上記実施形態では、貯湯タンク２は、１つであったが、２つ以上としてもよい。

１熱源ユニット
２貯湯タンク
８水熱交換器
１３圧縮機
１４膨張弁
１５空気熱交換器
１５ａ下面
２０ファン
３２底フレーム
３２ａドレン孔
３６断熱材
４０ヒータ
４１往路部
４２復路部
４３折返し部
４１ａ，４２ａ非発熱部
４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ発熱部
５０支持部材

Claims

ドレン水を受ける底フレーム（３２）と、
上記底フレーム（３２）上に配置された空気熱交換器（１５）と、
上記ドレン水の凍結を防止するための電気ヒータ（４０）と
を備え、
上記電気ヒータ（４０）の発熱部（４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ）は、上記空気熱交換器（１５）の下に位置し、
上記電気ヒータ（４０）の上記発熱部（４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ）の大部分は、上記底フレーム（３２）と接触しないで離隔し、
上記電気ヒータ（４０）は、
始端から終端へ第１方向に延在する往路部（４１）と、
始端から終端へ上記第１方向と反対の第２方向に延在する復路部（４２）と、
上記往路部（４１）の上記終端と上記復路部（４２）の上記始端とを接続する折返し部（４３）と
を有し、
上記往路部（４１）と上記復路部（４２）とは、段違いに配置されていることを特徴とする熱源ユニット。
請求項１に記載の熱源ユニットにおいて、
上記電気ヒータ（４０）の上記発熱部（４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ）は、平面視、上記空気熱交換器（１５）の下面（１５ａ）の大部分に重なることを特徴とする熱源ユニット。
請求項１または２に記載の熱源ユニットにおいて、
上記電気ヒータ（４０）の上記発熱部（４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ）は、平面視、上記空気熱交換器（１５）の下面（１５ａ）内に収まっていることを特徴とする熱源ユニット。
請求項１から３の何れか一つに記載の熱源ユニットにおいて、
上記空気熱交換器（１５）および上記電気ヒータ（４０）は、平面視、略Ｌ字状に形成されていることを特徴とする熱源ユニット。
請求項１から４までの何れか一つに記載の熱源ユニット（１）と、
上記熱源ユニット（１）で加熱された温水を貯留する貯湯タンク（２）と
を備えることを特徴とする給湯システム。