JP5954511B1 - ヒートポンプ式蒸気生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体内に収容した機器を効率的に冷却することができるヒートポンプ式蒸気生成装置を提供する。【解決手段】ヒートポンプ式蒸気生成装置１２は、ヒートポンプ部１８及び蒸気生成部１６の運転を制御する電装部品４５を収納した電装ボックス４６を筐体１４の内面に設置し、筐体１４は、電装ボックス４６へ外気を供給するボックス側吸気口４８と、筐体１４の下部に設けられた吸気口４９と、筐体１４の上部に設けられた排気口５０と、吸気口４９から筐体１４内へ外気を取り込む吸気ファン５２と、筐体１４内の空気を排気口５０から外部へと排出する排気ファン５３とを有し、電装ボックス４６は、ボックス側吸気口４８から供給された外気を該電装ボックス４６外へと排出するボックス排気口５４を、ボックス側吸気口４８より上部に設けている。【選択図】図３

Description

本発明は、外部熱源から熱を回収して蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成装置に関する。

蒸気生成装置の一つとして、工場排水や使用済冷却水等の排温水等の温水から熱を回収して蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成装置がある（例えば、特許文献１）。ヒートポンプ式蒸気生成装置は、ヒートポンプ部の蒸発器を排熱回収器として機能させ、ここで熱源温水から熱を冷媒に回収し、回収した熱を利用して凝縮器で被加熱水を加熱して蒸気を生成するため、ボイラ設備等を利用して蒸気を発生させる燃焼系蒸気生成装置に比べてランニングコストやＣＯ_２の排出量を低減できるメリットがある。

特開２０１２−２４７１４６号公報

ところで、上記のようなヒートポンプ式蒸気生成装置では、例えば蒸気生成部を構成する水蒸気分離器や水配管からの放熱を抑えつつ、ヒートポンプ部を構成する圧縮機のモータや制御用の電装部品等を十分に冷却する必要がある。このため、これら冷却要否の異なる機器が混在したヒートポンプ式蒸気生成装置を１つの筐体内に収容した構成では、筐体内での冷却構造を各機器の特性に応じて適切に構築する必要がある。

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、筐体内に収容した機器を効率的に冷却することができるヒートポンプ式蒸気生成装置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蒸気生成装置は、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器を環状に接続し、前記蒸発器で外部熱源から熱を回収するヒートポンプ部と、前記凝縮器に被加熱水を供給し、該被加熱水を冷媒によって加熱して蒸気を生成する蒸気生成部と、前記ヒートポンプ部及び前記蒸気生成部を内部に収容する筐体とを備えるヒートポンプ式蒸気生成装置であって、前記ヒートポンプ部及び前記蒸気生成部の運転を制御する電装部品を収納した電装ボックスを前記筐体の内面に設置し、前記筐体は、前記電装ボックスへ外気を供給するボックス側吸気口と、該筐体の下部に設けられた吸気口と、該筐体の上部に設けられた排気口と、前記吸気口から該筐体内へ外気を取り込む吸気ファンと、該筐体内の空気を前記排気口から外部へと排出する排気ファンとを有し、前記電装ボックスは、前記ボックス側吸気口から供給された外気を該電装ボックス外へと排出するボックス排気口を、前記ボックス側吸気口より上部に設けたことを特徴とする。

このような構成によれば、筐体下部の吸気口から筐体内へ取り込まれた外気を筐体上部の排気口から外部に排出すると共に、ボックス側吸気口から電装ボックス内に取り込まれた外気をボックス側吸気口より上部にあるボックス排気口から電装ボックス外へと排出する。これにより、吸気口から排気口までの空気の流通経路と、ボックス側吸気口からボックス排気口までの空気の流通経路とが、いずれも下部から上部へと向かう流れとなり、またボックス側吸気口からボックス排気口までの空気の流通経路は電装ボックスの壁部によって筐体内の圧縮機等の他の機器と隔てられる。その結果、筐体内部における吸気口と排気口との間となる高さ位置に空気の流通がほとんどない空間が形成されるため、例えば水蒸気分離器のように放熱を抑える必要があって積極的な冷却を避ける必要のある機器をこの空間に配置することができる。これにより、放熱を避けたい水蒸気分離器等と共に、積極的な冷却を必要とする圧縮機のモータや電装部品を１つの筐体内に収容しつつ、各機器に適した効率的な冷却が可能となる。

前記電装ボックスを、前記筐体の内面に固定された枠体に対して取り付けることで、該電装ボックスと前記筐体の内面との間に空隙を形成し、前記ボックス側吸気口は、前記空隙に対して開口しており、前記電装ボックスは、前記ボックス側吸気口から前記空隙に供給された外気を内部に取り込む開口部を有する構成としてもよい。そうすると、ボックス側吸気口から吸入した空気によって電装ボックス内の電装部品を効率的に冷却することができる。また、ボックス側吸気口から電装ボックスへと流入する空気が流通する空隙はその周囲が枠体によって囲まれるため、圧縮機等から発せられた筐体内の熱気が電装ボックス内に吸入されることが防止される。

前記蒸気生成部は、給水経路から前記凝縮器に供給された被加熱水が前記冷媒によって加熱されることで生成された気液二相流を水と水蒸気とに分離し、分離した水を前記給水経路からの被加熱水と共に前記凝縮器へと循環させる水蒸気分離器を有し、前記水蒸気分離器は、前記筐体内で前記吸気口と前記排気口との間となる高さ位置に配置された構成としてもよい。そうすると、外部の蒸気利用設備に送り出される直前の蒸気を分離する水蒸気分離器が吸気ファン及び排気ファンによって筐体内を流通する空気によって冷却されることを抑制できる。

前記筐体内で前記吸気口と前記排気口との間となる高さ位置には、前記蒸気生成部の水配管と、前記ヒートポンプ部の冷媒配管とが設けられてもよい。そうすると、これら水配管及び冷媒配管が吸気ファン及び排気ファンによって筐体内を流通する空気によって冷却されることを抑制できる。

前記吸気口は、前記筐体の前記電装ボックスを取り付けた壁面と対向する壁面の下部に設けられていてもよい。そうすると、吸気口から筐体内に流入した空気は、筐体の底面に配置された機器、例えば圧縮機のモータを冷却しつつ、対向側にある電装ボックスの背面壁に沿って上昇し、排気口から円滑に外部へと排出される。このため、この空気の流通経路の背面側に空気の流通がほとんどない空間をより確実に形成できる。

前記排気口は、前記吸気口を設けた前記筐体の壁面の上部に設けられていてもよい。そうすると、吸気口から筐体内に流入し、電装ボックスの背面壁に沿って上昇した空気の流通経路の下方にも空気の流通がほとんどない空間を形成できる。

前記電装ボックスの背面側に、前記吸気ファンによって前記吸気口から前記筐体内に取り込んだ空気が流通する通気空間を設けた構成としてもよい。そうすると、吸気口から筐体内に流入した空気をより円滑に排気口へと流通させることができる。

前記電装ボックスには、内部の空気を前記ボックス排気口から該電装ボックス外へと排出するボックスファンが設けられ、前記排気ファンの通過風量が前記ボックスファンの通過風量よりも大きい構成であってもよい。そうすると、筐体の上部空間におけるボックスファンから排気ファンまでの間に負圧領域が形成されるため、自然対流の効果も相まって、筐体内のモータ等から発せられる熱気を効率的に上部に集めて排気口から排出することができる。

前記筐体の内部に、前記水蒸気分離器、前記水配管及び前記冷媒配管のうちの少なくとも一部を覆う隔壁を設けた構成としてもよい。そうすると、この隔壁によって空気の流通がほとんどない空間をより確実に区画することができる。

本発明によれば、筐体内部に空気が円滑に流通する流路空間と空気の流通がほとんどない空間とが形成されるため、例えば水蒸気分離器のように放熱を抑える必要があって積極的な冷却を避ける必要のある機器をこの空間に配置することができる。これにより、放熱を避けたい水蒸気分離器等と共に、積極的な冷却を必要とする圧縮機のモータや電装部品を１つの筐体内に収容しつつ、各機器に適した効率的な冷却が可能となる。

本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置の外観構造を示す斜視図であり、図１（Ａ）は、正面側から見た図であり、図１（Ｂ）は、背面側から見た図である。 図１に示すヒートポンプ式蒸気生成装置の回路構造を模式的に示す構成図である。 図１に示す筐体の内部構造を模式的に示す側面断面図である。 図３に示す筐体の内部構造を模式的に示す平面断面図である。 扉及び電装ボックスを正面側から見た分解斜視図である。 扉及び電装ボックスを背面側から見た分解斜視図である。 変形例に係る排気ファンを設けた構成例を模式的に示す側面断面図である。 排気口とボックス側吸気口の開口面積を異ならせた構成例を模式的に示す側面断面図である。 ボックスファンを電装ボックスの天面壁に設けた構成例を模式的に示す側面断面図である。 図９に示す構成で筐体の天面に傾斜面を設けた構成例を模式的に示す側面断面図である。 図９に示す構成で筐体の隅部に傾斜板を設けた構成例を模式的に示す側面断面図である。 圧縮機への空気流通の構成例を示す一部断面側面図である。

以下、本発明に係るヒートポンプ式蒸気生成装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１２の外観構造を示す斜視図であり、図１（Ａ）は、正面側から見た図であり、図１（Ｂ）は、背面側から見た図である。図２は、図１に示すヒートポンプ式蒸気生成装置１２の回路構造を模式的に示す構成図である。ヒートポンプ式蒸気生成装置１２は、工場排水等の温水から回収した排熱を利用して水蒸気を生成するシステムであり、生成した水蒸気は乾燥装置や殺菌装置等の外部の蒸気利用設備に送られる。

先ず、ヒートポンプ式蒸気生成装置１２の回路構造の構成例について説明する。

図２に示すように、ヒートポンプ式蒸気生成装置１２は、水を蒸発させて水蒸気を生成し、外部へと送り出す蒸気生成部１６と、温水供給部１７によって供給される温水（熱源温水）から熱を回収し、この熱を蒸気生成部１６での蒸気生成のための熱源として供給するヒートポンプ部１８と、システムの制御を行う制御部２０とを備える。

ヒートポンプ部１８は、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、圧縮機２１で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器２２と、凝縮器２２を出た冷媒を減圧する膨張機構２４と、温水から熱を回収して冷媒を蒸発させる蒸発器２６とを冷媒配管２７を用いて環状に接続し、冷媒を循環させる冷凍サイクル装置である。本実施形態では、凝縮器２２の出口側と膨張機構２４の入口側との間に給水を予備加熱する加熱器２８を接続している。膨張機構２４は、例えば電子膨張弁であり、制御部２０の制御下に開度を調整可能である。

圧縮機２１で圧縮されて高温高圧となった冷媒は、凝縮器２２で蒸気生成部１６を循環する水と熱交換して冷却され凝縮する。凝縮器２２を出た冷媒は、加熱器２８で給水管（給水経路）３０ａを流れる水を予熱してさらに冷却された後、膨張機構２４で断熱膨張され、蒸発器２６で温水供給部１７を流れる温水から吸熱して蒸発して圧縮機２１に戻る。圧縮機２１は、制御部２０の制御下に、その吸入側や吐出側の冷媒の圧力及び温度に基づきインバータを介してその運転回転数が制御される。

蒸気生成部１６は、ヒートポンプ部１８を循環する冷媒を熱源として水を蒸発させて蒸気を生成する凝縮器２２と、凝縮器２２で生成される水蒸気と水を含む気液二相流を蒸気と水とに分離する水蒸気分離器３１と、水蒸気分離器３１で分離された水を給水管３０ａから供給される被加熱水と合流させて凝縮器２２に導入する循環管３０ｂと、凝縮器２２からの気液二相流を水蒸気分離器３１へと導く蒸気管３０ｃと、水蒸気分離器３１で分離された蒸気を外部の蒸気利用設備へと送り出す送出管３０ｄとを有する。

水蒸気分離器３１は、鉛直方向に沿った円筒状容器で構成され、下端壁に接続された循環管３０ｂに接続された給水管３０ａから水が給水補給されることで容器内部に水を貯留する。給水管３０ａは、図示しない水道管や水タンクからの水（被加熱水）を給水ポンプ３７によって循環管３０ｂまで導入する。給水ポンプ３７は制御部２０によって運転制御される。循環管３０ｂは、水蒸気分離器３１の下端壁から凝縮器２２までを連通する経路である。蒸気管３０ｃは、凝縮器２２から水蒸気分離器３１の上部側壁までを連通し、気液二相流が流通する経路である。

送出管３０ｄは、水蒸気分離器３１の上端壁に接続され、蒸気管３０ｃから当該水蒸気分離器３１内に供給され、ここで水が分離された後の蒸気を外部に送り出す経路である。送出管３０ｄには、制御部２０の制御下にその開度が適宜調整されることにより、当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１２から外部に送り出される蒸気の流量や圧力を制御する圧力調整弁３８が設けられている。

蒸気生成部１６では、水蒸気分離器３１の水面と凝縮器２２の水面との高低差により、水蒸気分離器３１から凝縮器２２へと循環管３０ｂを介して水が供給されると共に、凝縮器２２で生成された水蒸気が蒸気管３０ｃから水蒸気分離器３１を介して送出管３０ｄへと送り出されるサーモサイフォン回路が形成される。その結果、循環管３０ｂ、蒸気管３０ｃ及び水蒸気分離器３１で形成される水循環系統内に循環ポンプ等の動力源を設けることなく、水を循環させることができる。以下では、水が液相から気相に相変化しつつ流通する給水管３０ａ、循環管３０ｂ、蒸気管３０ｃ及び送出管３０ｄについて、まとめて水配管３０と呼ぶこともある。

温水供給部１７は、蒸発器２６に温水を供給する温水供給経路１７ａと、蒸発器２６から温水を排出する温水排出経路１７ｂとを有する。温水供給経路１７ａには、外部の温水タンク等の温水供給源から供給される温水を所定の流量で送水する図示しない温水ポンプが設けられる。

本実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１２では、このような蒸気生成部１６、温水供給部１７及びヒートポンプ部１８を構成する各要素を筐体１４の内部に収容している（図１参照）。

そこで、次に、筐体１４の内部構造について説明する。

図３は、図１に示す筐体１４の内部構造を模式的に示す側面断面図であり、図４は、図３に示す筐体１４の内部構造を模式的に示す平面断面図である。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図３及び図４に示すように、筐体１４は、脚部３９を介して地面や床面上に設置される箱状構造であり、正面に設けられた開口を扉４０によって開閉可能である一方、正面以外の５面（上面、底面、背面、左右側面）がパネル４２によって閉塞されている。筐体１４の内部には、蒸気生成部１６、温水供給部１７及びヒートポンプ部１８を構成する各機器や配管等が収容されている。

図３及び図４に示すように、先ず、ヒートポンプ部１８では、圧縮機２１及びその駆動用のモータ２１ｍが筐体１４の底面上で正面側（扉４０側）に沿って左右に並んで配置され、凝縮器２２が筐体１４の底面上で圧縮機２１の背面側に配置されている。一方、蒸発器２６及び加熱器２８は筐体１４の天面と床面との間となる高さ位置に梁材等を用いて並んで配設されている。図４に示す平面視において、蒸発器２６がモータ２１ｍの背面側に位置し、加熱器２８が蒸発器２６の側部に位置している。さらに、このように配置されたヒートポンプ部１８の各機器を接続する冷媒配管２７は、その大部分が筐体１４内で天面と床面との間となる高さ位置に配設されている（図３参照）。本実施形態では、別体のモータ２１ｍからの動力がベルト４３を介して伝達される開放型構造の圧縮機２１を用いているが、モータ２１ｍを一体に組み込んだ密閉型構造の圧縮機を用いてもよい。

次に、蒸気生成部１６では、給水ポンプ３７が筐体１４の底面上でモータ２１ｍの背面側に配置されている。一方、水蒸気分離器３１は筐体１４の天面と床面との間となる高さ位置に梁材等を用いて配設され、凝縮器２２の上方に位置している。図４に示す平面視において、水蒸気分離器３１は圧縮機２１の背面側であって加熱器２８の側部に位置している。また、このように配置された蒸気生成部１６の各機器を接続する水配管３０（各管３０ａ〜３０ｄ）は、その大部分が筐体１４内で天面と床面との間となる高さ位置に配設されている（図３参照）。

図３及び図４に図示はしていないが、温水供給部１７の温水供給経路１７ａ及び温水排出経路１７ｂも筐体１４外から筐体１４内へと配設され、筐体１４内の高位置に設置された蒸発器２６に接続されている。なお、本実施形態では、水蒸気分離器３１、蒸発器２６、凝縮器２２、水配管３０及び冷媒配管２７を適宜断熱材で覆っており、温水供給経路１７ａ及び温水排出経路１７ｂについても同様に断熱材で覆っている。

図１及び図３に示すように、このような筐体１４の正面壁となる扉４０には、操作者が当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１２の制御部２０に対する各種設定や運転指令等を行う際に操作する操作盤４４が設けられている。また、扉４０の内面には、制御部２０を構成する電装部品４５を収納した電装ボックス４６が取り付けられている。すなわち、電装ボックス４６は筐体１４の内部に設置されているが、電装部品４５は電装ボックス４６の壁面によって圧縮機２１等の他の機器と隔てられている。

図１、図３及び図４に示すように、筐体１４では、その正面壁となる扉４０の略中央に外部の空気を吸入するボックス側吸気口４８が設けられ、筐体１４の背面壁となるパネル４２の下部に外部の空気を吸入する吸気口４９が設けられ、筐体１４の背面壁となるパネル４２の上部に外部へと空気を排出する排気口５０が設けられている。

吸気口４９の近傍には、該吸気口４９から外気を吸入するための吸気ファン５２が設けられている。図４に示す平面視において、吸気口４９及び吸気ファン５２は、モータ２１ｍの背面側に位置している。排気口５０の近傍には、該排気口５０から外気を排出するための排気ファン５３が設けられている。排気ファン５３は１つの排気口５０に対して左右一対設けられている。図４に示す平面視において、排気口５０及び排気ファン５３は、圧縮機２１の背面側に位置している。排気口５０の外面側には庇部材５１が設けられており、排気口５０から筐体１４内への雨水等の浸入を防止している。

ボックス側吸気口４８は、扉４０の略中央やや下寄りの位置に設けられている。ボックス側吸気口４８は、扉４０の内面と電装ボックス４６との間に形成された空隙であるダクト領域Ｄを介して電装ボックス４６内へと外気を取り入れる吸気口である。電装ボックス４６の背面上部には筐体１４内に開口するボックス排気口５４が設けられている。ボックス排気口５４の近傍には、ボックス側吸気口４８からダクト領域Ｄ及び電装ボックス４６内へと外気を吸入し、該ボックス排気口５４から筐体１４内へと排出するボックスファン５５が設けられている。ボックス排気口５４及びボックスファン５５は電装ボックス４６上部で左右一対設けられており、電装ボックス４６内へと外気を供給するボックス側吸気口４８より上部に配置されている。

図５は、扉４０及び電装ボックス４６を正面側から見た分解斜視図であり、図６は、扉４０及び電装ボックス４６を背面側から見た分解斜視図である。

図６に示すように、扉４０の内面には、電装ボックス４６の外形に対応した矩形枠形状を有する枠体５６がねじ止め固定されている。電装ボックス４６は、枠体５６を介して扉４０に取り付けられることで、その正面壁４６ａと扉４０の内面との間に枠体５６の深さ分の空隙（ダクト領域Ｄ）を形成する。ダクト領域Ｄの上下左右は枠体５６によって閉塞されている。

図５に示すように、電装ボックス４６の正面壁４６ａには、上下方向に沿って複数（図５では３個）の開口部５８が開口形成されている。さらに、正面壁４６ａの適宜箇所には小径細孔状の小形開口部５９が多数形成されている。開口部５８及び小形開口部５９はダクト領域Ｄに開口することで、ボックス側吸気口４８からダクト領域Ｄに吸入された外気を電装ボックス４６内へと吸入する。本実施形態では、３個の開口部５８のうちの最下部で最も大きく開口した開口部５８の内側に、電装ボックス４６の電装部品４５のうちで最も発熱量の大きなインバータ（電装部品４５ａ）を配置している。また、操作盤４４の裏側に突出した電装部品４５ｂは、ダクト領域Ｄに配設される（図３及び図６参照）。

図３及び図６に示すように、ボックス側吸気口４８には防塵用のフィルタ部材６０が配設されている。フィルタ部材６０は、その背面側がボックス側吸気口４８（扉４０）の内面に取り付けられたフィルタ支持部材６２によって支持され、その正面側がカバー部材６４によって支持されることでボックス側吸気口４８を覆うように設けられる。カバー部材６４は、板厚方向に空気を流通可能な複数の開口であるカバー吸気口６４ａが形成された金属板であり、扉４０の外面にねじ止め固定される（図５参照）。各カバー吸気口６４ａの外面側には、雨水等の浸入を防止するための庇状部６４ｂがそれぞれ膨出形成されている。なお、筐体１４の吸気口４９にもカバー部材６４と同様なカバー部材６４が装着されている（図１（Ｂ）及び図３参照）。

このようなヒートポンプ式蒸気生成装置１２では、その運転時に吸気ファン５２、ボックスファン５５及び排気ファン５３が駆動される。これにより、図３及び図４に示すように、吸気ファン５２によって吸気口４９から筐体１４内に吸入された空気Ａ１は、給水ポンプ３７、モータ２１ｍ及び圧縮機２１の一部を冷却しつつ、電装ボックス４６の背面壁４６ｂに沿って筐体１４内を上昇する。また、ボックスファン５５によってボックス側吸気口４８から吸入される空気Ａ２は、フィルタ部材６０を通過してダクト領域Ｄに流入する。このダクト領域Ｄに流入した空気Ａ２はダクト領域Ｄを上昇しつつ、一部が電装ボックス４６の正面壁４６ａに形成された開口部５８及び小形開口部５９から電装ボックス４６内へと流入し、電装部品４５（４５ａ）を冷却し、ダクト領域Ｄを上昇して電装部品４５ｂを冷却してから電装ボックス４６内へと流入した空気Ａ２と共にボックス排気口５４から筐体１４内へと排出される。そして、筐体１４内を上昇する空気Ａ１と、電装ボックス４６内を冷却した空気Ａ２とは、筐体１４の上部で合流し、排気口５０から筐体１４外へと排出される。

この場合、本実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１２では、ヒートポンプ部１８及び蒸気生成部１６の運転を制御する電装部品４５を収納した電装ボックス４６を筐体１４の内面に設置し、筐体１４は、電装ボックス４６へ外気を供給するボックス側吸気口４８と、筐体１４の下部に設けられた吸気口４９と、筐体１４の上部に設けられた排気口５０と、吸気口４９から筐体１４内へ外気（空気Ａ１）を取り込む吸気ファン５２と、筐体１４内の空気を排気口５０から外部へと排出する排気ファン５３とを有し、電装ボックス４６は、ボックス側吸気口４８から供給された外気（空気Ａ２）を該電装ボックス４６外へと排出するボックス排気口５４を、ボックス側吸気口４８より上部に設けている。

従って、筐体１４下部の吸気口４９から筐体１４内へ取り込まれた外気を筐体１４上部の排気口５０から外部に排出すると共に、ボックス側吸気口４８から電装ボックス４６内に取り込まれた外気をボックス側吸気口４８より上部にあるボックス排気口５４から電装ボックス４６外へと排出する。これにより、吸気口４９から排気口５０までの空気の流通経路と、ボックス側吸気口４８からボックス排気口５４までの空気の流通経路とが、いずれも下部から上部へと向かう流れとなり、またボックス側吸気口４８からボックス排気口５４までの空気の流通経路は電装ボックス４６の壁部によって筐体１４内の圧縮機２１等の他の機器と隔てられている（図３参照）。その結果、筐体１４の内部における吸気口４９と排気口５０（ボックス排気口５４）との間となる高さ位置、つまり筐体１４内部の高さ方向で中央付近に空気の流通がほとんどない空間（非冷却領域Ｒ）が形成される（図３参照）。そこで、当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１２では、例えば水蒸気分離器３１や水配管３０、冷媒配管２７のように放熱を抑える必要があって積極的な冷却を避ける必要のある機器をこの非冷却領域Ｒに配置している。これにより、放熱を避けたい水蒸気分離器３１や水配管３０等と共に、積極的な冷却を必要とするモータ２１ｍや電装部品４５を１つの筐体１４内に収容しつつ、各機器に適した効率的な冷却が可能となっている。

なお、図３中に２点鎖線で示すように、筐体１４の内部に、特に放熱を抑制したい機器である水蒸気分離器３１、水配管３０及び冷媒配管２７のうちの少なくとも一部を覆う隔壁６８を設け、隔壁６８と筐体１４の背面壁との間に非冷却領域Ｒを明確に形成してもよい。

当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１２では、電装ボックス４６を筐体１４の内面に固定された枠体５６に対して取り付けることで、該電装ボックス４６と筐体１４の内面との間に空隙（ダクト領域Ｄ）を形成している。そして、ボックス側吸気口４８はこの空隙に対して開口しており、電装ボックス４６はボックス側吸気口４８からこの空隙に供給された外気（空気Ａ２）を内部に取り込む開口部５８（５９）を有する。

従って、ボックス側吸気口４８から吸入した空気Ａ２によって電装ボックス４６内の電装部品４５を効率的に冷却することができる。また、ボックス側吸気口４８から空隙（ダクト領域Ｄ）に流入した空気Ａ２は、開口部５８（５９）から適宜電装ボックス４６内に流入するため、電装ボックス４６内で上下方向に複数並んだ各電装部品４５のそれぞれに適切に新しい冷気を当てることができる。さらに、ボックス側吸気口４８から電装ボックス４６へと流入する空気Ａ２が流通するダクト領域Ｄは、その周囲が扉４０の内面と電装ボックス４６の正面壁４６ａと枠体５６とによって囲まれているため、圧縮機２１等から発せられた筐体１４内の熱気が電装ボックス４６内に吸入されることが防止されている。しかも、電装ボックス４６と扉４０の内面との間に空隙（ダクト領域Ｄ）を設けたことで、万一ボックス側吸気口４８から筐体１４内に雨水等が浸入した場合であってもこの浸入した雨水等は空隙（ダクト領域Ｄ）を流れるため、電装ボックス４６内に浸水することがない。

筐体１４において、吸気口４９は、該筐体１４の電装ボックス４６を取り付けた壁面である正面壁（扉４０）と対向する壁面である背面壁の下部に設けられている。これにより、吸気口４９から筐体１４内に流入した空気Ａ１は、筐体１４の底面に配置されたモータ２１ｍを冷却しつつ、対向側にある電装ボックス４６の背面壁４６ｂに沿って上昇し、排気口５０から円滑に外部へと排出される。換言すれば、電装ボックス４６の背面壁４６ｂに沿うように、吸気口４９から筐体１４内に流入した空気Ａ１が流通する通気空間ＲＡが形成されるため（図３参照）、この通気空間ＲＡの背面側に空気が流通しない非冷却領域Ｒを確実に形成することができる。つまり、通気空間ＲＡには、ヒートポンプ部１８や蒸気生成部１６の各機器を配置せず、円滑な空気の流通を確保することが望ましい。

この際、放熱を抑えたい凝縮器２２は、筐体１４の底面にモータ２１ｍ等と共に設置されてはいるが、吸気口４９に設けた吸気ファン５２の送風経路から外れた位置に配置されている（図４参照）。このため、吸気ファン５２からの送風が凝縮器２２に直接的に当たることがなく、換言すれば凝縮器２２付近も非冷却領域Ｒと同様に空気の流通が抑えられた領域となり、放熱が抑制される。

当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１２において、排気口５０は、吸気口４９を設けた筐体１４の背面壁の上部に設けられているため、前記通気空間ＲＡからの排気口５０への空気の流通経路の下方にも非冷却領域Ｒを確保できる。

当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１２では、排気ファン５３を２台構成とすることでその通過風量がボックスファン５５の通過風量よりも大きくなるように設定している。その結果、筐体１４の上部空間におけるボックスファン５５から排気ファン５３までの間に負圧領域が形成され、自然対流の効果も相まって、筐体１４内のモータ２１ｍ等から発せられる熱気を効率的に上部に集めて排気口５０から排出することができる。

図７に示すように、排気ファン５３に代えて、より風量の大きな排気ファン５３ａを用いてもよい。そうすると、例えば排気ファン５３ａを１台構成とした場合であってもその通過風量をボックスファン５５の通過風量よりも大きく設定できる。また、図８に示すように、排気口５０の開口面積Ｓ１をボックス側吸気口４８の開口面積Ｓ２より大きく設定すれば、仮に排気ファン５３を１台構成とした場合であってもその通過風量をボックスファン５５の通過風量よりも大きく設定できる。

なお、図３に示す構成例では、電装ボックス４６のボックス排気口５４及びボックスファン５５を背面壁４６ｂの上部に設けた構成としたが、図９に示すようにボックス排気口５４及びボックスファン５５を電装ボックス４６の天面壁４６ｃに上向きに設けてもよい。そうすると、電装ボックス４６内を流通した空気Ａ２はボックスファン５５によって筐体１４の天面に向かって排出されて圧力損失を生じるため、例えば排気ファン５３を１台構成としてもその通過風量をボックスファン５５の通過風量よりも大きく設定することができる。また、このように電装ボックス４６の天面壁４６ｃにボックス排気口５４及びボックスファン５５を設けた構成とした場合、筐体１４の天面を後上がりの傾斜面１４ａで構成し（図１０参照）、或いは筐体１４の正面上部の隅部に傾斜板６９を設けた構成としてもよい（図１１参照）。そうすると、ボックスファン５５によって筐体１４の天面に向かって排出され、排気口５０に向かう空気の流通がより円滑になり、自然対流による筐体１４内の熱気の排出効果を高めることができる。

ところで、圧縮機２１は、冷媒が流通する圧縮室周りでの放熱は抑制したい反面、ピストンを駆動する機構部周りは十分に冷却する必要がある。本実施形態の場合、例えば図１２に示すように、ピストン２１ａが進退可能に配設された複数の圧縮室２１ｂを形成したシリンダヘッド２１ｃと、各ピストン２１ａを進退駆動する機構部であるクランクシャフト２１ｄを収容したクランクケース２１ｅとを有する開放型且つ多気筒往復式の圧縮機２１を用いている。そこで、このような圧縮機２１の場合には、シリンダヘッド２１ｃとクランクケース２１ｅとの間に筐体１４の吸気口４９の上端縁部から延在したダクト板７０を配設するとよい。そうすると、吸気口４９からの空気Ａ１をクランクケース２１ｅ周りに十分に当てつつ、圧縮室２１ｂ周りに直接的に当たることを防止できる。また、シリンダヘッド２１ｃ周りを断熱材７２で囲って放熱を抑制する構成としてもよい。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１２ ヒートポンプ式蒸気生成装置
１４ 筐体
１６ 蒸気生成部
１７ 温水供給部
１８ ヒートポンプ部
２０ 制御部
２１ 圧縮機
２１ｍ モータ
２２ 凝縮器
２４ 膨張機構
２６ 蒸発器
２７ 冷媒配管
２８ 加熱器
３０ａ 給水管
３０ｂ 循環管
３０ｃ 蒸気管
３０ｄ 送出管
３１ 水蒸気分離器
３７ 給水ポンプ
４０ 扉
４２ パネル
４４ 操作盤
４５，４５ａ，４５ｂ 電装部品
４６ 電装ボックス
４８ ボックス側吸気口
４９ 吸気口
５０ 排気口
５２ 吸気ファン
５３，５３ａ 排気ファン
５４ ボックス排気口
５５ ボックスファン
５６ 枠体
５８ 開口部
５９ 小形開口部
６０ フィルタ部材
６４ カバー部材
６８ 隔壁
Ａ１，Ａ２ 空気
Ｄ ダクト領域（空隙）
Ｒ 非冷却領域
ＲＡ 通気空間

Claims (11)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器を環状に接続し、前記蒸発器で外部熱源から熱を回収するヒートポンプ部と、
   前記凝縮器に被加熱水を供給し、該被加熱水を冷媒によって加熱し、水蒸気分離器により蒸気を分離生成する蒸気生成部と、
   前記ヒートポンプ部及び前記蒸気生成部を内部に収容する筐体と、
   を備えるヒートポンプ式蒸気生成装置であって、
   前記筐体は、該筐体の所定壁面側の下部に設けられた吸気口及び前記所定壁面側の上部に設けられた排気口と、少なくとも前記吸気口から該筐体内へ外気を取り込む吸気ファンとを有し、
   前記圧縮機のモータが、前記筐体の底面側で、前記吸気ファンの送風経路の位置に配置されることを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
2. 請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記水蒸気分離器が前記筐体内で前記吸気口と前記排気口との間となる高さ位置で、前記所定壁面側に配置されることを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
3. 請求項２に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記蒸気生成部の水配管と前記ヒートポンプ部の冷媒配管とが前記筐体内で前記吸気口と前記排気口との間となる高さ位置で、前記所定壁面側に配置されることを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
4. 請求項２又は３に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記筐体の内部に、前記吸気ファンからの空気に対して少なくとも前記水蒸気分離器を覆う隔壁を設けたことを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記凝縮器が、前記筐体の底面側で、前記吸気ファンの送風経路から外れた位置に配置されることを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記筐体内の空気を前記排気口から外部へと排出する排気ファンを設けたことを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記ヒートポンプ部及び前記蒸気生成部の運転を制御する電装部品を収納した電装ボックスを前記筐体の前記所定壁面とは異なる内面に設置し、
   前記筐体は、前記電装ボックスへ外気を供給するボックス側吸気口を有し、
   前記電装ボックスは、前記ボックス側吸気口から供給された外気を該電装ボックス外へと排出するボックス排気口を、前記ボックス側吸気口より上部に設けたことを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
8. 請求項７に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記ボックス排気口は、前記ボックス側吸気口から供給された外気を前記筐体内へと排出することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
9. 請求項７又は８に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記電装ボックスは、前記筐体の前記所定壁面とは反対側の内面に設置することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
10. 請求項７〜９のいずれか１項に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
    前記電装ボックスは、該電装ボックスの正面壁と前記筐体の内面との間に空隙を形成した状態で前記筐体内に設置されることを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
11. 請求項７〜１０のいずれか１項に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
    前記ボックス排気口にボックス排気ファンを設けたことを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。

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