JP6207108B1

JP6207108B1 - 空気熱源式ヒートポンプユニット

Info

Publication number: JP6207108B1
Application number: JP2016095700A
Authority: JP
Inventors: 誠安部; 慎二皿池
Original assignee: 木村工機株式会社
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2036-05-12
Also published as: JP2017203589A

Abstract

【課題】熱交換器の着霜抑制と熱交換能力向上を両立できる空気熱源ヒートポンプユニットを得る。【解決手段】面状の空気入口９を有すると共にヒートポンプ２の冷媒と空気入口９から流れ込む空気とを熱伝達させる熱交換器６と、空気入口９が遮られるようにかつ空気を分流させて空気入口９の全域へ流れ込ませるように設けられた整流部材５と、を備える。整流部材５が、空気入口９に対して間を隔てて対面しかつ空気入口９に沿って隣合うように設けられた複数のプレート１０を、備える。空気入口９とプレート１０の間隔部と、互いに隣合うプレート１０、１０の間隔部と、を通って空気が空気入口９へ流れ込むようにプレート１０を配置する。【選択図】図１

Description

本発明は空気熱源式ヒートポンプユニットに関するものである。

空気熱源式ヒートポンプユニットは空調機や室外機として利用されている。その一例である空調機を図１０に示す。この空調機は、空気入口ａを有すると共にヒートポンプｂの冷媒と空気入口ａからの空気とを熱伝達させる熱交換器ｃと、熱交換器ｃの空気入口ａが遮られるように熱交換器ｃの空気入口ａに対して間を隔てて対面するように設けられた１つのプレートｄと、を備え、屋外に設置される。このプレートｄによって、熱交換器ｃの空気入口ａが屋外に剥き出しにならないので、冬期の熱交換器ｃへの着霜を抑制し、風雨の直吹き込みや夏期の直射日光による熱交換能力低下を防ぐ効果がある。

特開２００６−２９８５号公報

ところが、空気は、熱交換器ｃの空気入口ａとプレートｄの外端部の間隔部のみから空気入口ａへ流れるために、熱交換器ｃの空気入口ａの中央部に空気が流れ込み難くく、熱交換ムラが生じる問題があった。

本発明は上記課題を解決するため、面状の空気入口を有すると共にヒートポンプの冷媒と前記空気入口から流れ込む前記空気とを熱伝達させる熱交換器と、前記空気入口が遮られるようにかつ前記空気を分流させて前記空気入口の全域へ流れ込ませるように設けられた整流部材と、を備え、前記整流部材が、前記空気入口に対して間を隔てて対面しかつ前記空気入口に沿って隣合うように設けられた複数のプレートを、備え、前記空気入口と前記プレートの間隔部と、互いに隣合う前記プレートの間隔部と、を通って前記空気が前記空気入口へ流れ込むように、前記プレートが配置されていることを最も主要な特徴とする。

請求項１の発明によれば、整流部材のプレートによって、熱交換器の空気入口を遮ぎりながら空気を空気入口の全域へ流れ込ませるので、熱交換器の着霜抑制と熱交換能力の低下防止効果が維持されつつ、熱交換ムラが無くなって熱交換効率が向上する。しかも、プレートを設けるだけの簡易構造なので製作コストが安価となる。
さらに、第１のプレートと第２のプレートの面積比率が６：４〜７：３なので、送風機から離れたところからも空気入口の中央部に空気が流れ込み易い。かつ、プレートと熱交換器の空気入口との間隔が送風機から離れるにしたがって拡がっているので、空気入口の中央部に空気が流れ込み易い。これらの相乗効果で熱交換器の空気入口全域の風量分布が均等化されて、熱交換の効率及び能力が確実に向上する。
請求項２の発明によれば、第１のプレートの端部と第２のプレートの端部との間隔部を通った空気と、第２のプレートの端部と空気入口との間隔部を通った空気と、が合流して乱流を生じながら熱交換器の空気入口に流れ込むので、熱交換器をバイパスする空気が減少して熱交換効率が高まる。
請求項３の発明によれば、楕円管なので熱交換器の圧力損失が減少して熱交換効率が一層向上する。

図１〜図５は、本発明の空気熱源ヒートポンプユニットの一実施例である空調機Ａを示している。この空気熱源ヒートポンプユニットは、ケーシング１、ヒートポンプ２、第１の送風機３、第２の送風機４及び整流部材５を備えている。ヒートポンプ２、第１の送風機３及び第２の送風機４はケーシング１に設けられる。

ヒートポンプ２は、冷媒に対して圧縮・凝縮・膨張・蒸発の工程順を繰返し、この冷媒と熱交換する空気に対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を担う第１の熱交換器６及び第２の熱交換器７と、冷媒を圧縮して搬送する圧縮機８と、冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構（図示省略）と、第１の熱交換器６および第２の熱交換器７の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構（図示省略）と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。

第１の熱交換器６は、面状の空気入口９を有すると共にヒートポンプ２の冷媒と空気入口９から流れ込む空気とを熱伝達させる。第２の熱交換器７は、ヒートポンプ２の冷媒と給気用の空気とを熱伝達させて、給気用の空気を冷却又は加熱する。図示省略するが、第１と第２の熱交換器６、７は、空気が通り抜けられるように設けられた多数のプレート状の伝熱板と、伝熱板に挿着された多数の冷媒流通用伝熱管と、を備える。この伝熱管内を流れる冷媒と通過空気が伝熱管及び伝熱板を介して熱交換する。伝熱管は楕円管にするのが好ましいが円形管でもよい。

整流部材５は、第１の熱交換器６の空気入口９が遮られるように、かつ空気を分流させて空気入口９の外周部から中央部に至る全域へ流れ込ませるように、設けられる。整流部材５は、第１の熱交換器６の空気入口９に対して間を隔てて対面しかつ空気入口９に沿って隣合うように設けられた複数の平板状のプレート１０を、備える。各プレート１０は、空気入口９とプレート１０の間隔部と、互いに隣合うプレート１０、１０の間隔部と、を通って空気が空気入口９へ流れ込むように、配置される。

一方のプレート１０（１０ａ）の端部と第１の熱交換器６の空気入口９の間隔部に、他方のプレート１０（１０ｂ）の端部が、一方のプレート１０（１０ａ）と空気入口９に対して互いに間を隔てて配置されている。この一方のプレート１０（１０ａ）の端部と他方のプレート１０（１０ｂ）の端部の間隔部を通った空気と、他方のプレート１０（１０ｂ）の端部と空気入口９の間隔部を通った空気と、が合流して乱流を生じながら第１の熱交換器６の空気入口９に流れ込む。各図において、プレート１０と第１の熱交換器６を通る点線矢印は空気の流れる方向を示す。

第１の送風機３は、空気をプレート１０の側から第１の熱交換器６へ流れ込ませるように第１の熱交換器６の空気出口１１の下流域であって空気出口１１の外方（図例では上方）に設けられる。整流部材５は、第１のプレート１０（１０ａ）と第２のプレート１０（１０ｂ）から成る。第１のプレート１０（１０ａ）と第２のプレート１０（１０ｂ）が、第１のプレート１０（１０ａ）よりも第２のプレート１０（１０ｂ）の方が第１の送風機３から離れかつ第１の熱交換器６の空気入口９と対面する部位の面積比率が第１のプレート１０（１０ａ）：第２のプレート１０（１０ｂ）＝６：４〜７：３になるように、構成される。第２のプレート１０（１０ｂ）は、第１の熱交換器６の空気入口９と第２のプレート１０（１０ｂ）との間隔が第１の送風機３から離れるにしたがって拡がるように、構成される。

なお、本発明は上述の実施例に限定されない。たとえば図６と図７に示すように、整流部材５を３つ以上のプレート１０で構成したり、プレート１０の向きを変えて隣合わせて構成してもよい。その他の構成は上述の実施例と同様であるので省略する。

図８と図９は、本発明の空気熱源ヒートポンプユニットの他の実施例である室外機Ｂを示している。この空気熱源ヒートポンプユニットは、ケーシング１、ヒートポンプ２、第１の送風機３及び整流部材５を備えている。ヒートポンプ２の圧縮機８と第１の送風機３はケーシング１内に設けられる。第２の送風機４と第２の熱交換器７は室内機Ｃに設けられる。第１の熱交換器６、第２の熱交換器７、圧縮機８、減圧機構（図示省略）及び切換機構（図示省略）を冷媒が循環するように、室外機Ｂと室内機Ｃは配管接続される。その他の構成は上述の実施例と同様であるので省略する。また、整流部材５と第１の熱交換器６を対にしたものを二組設けているが組数の増減は自由である。

本発明の空気熱源ヒートポンプユニットを示す縦断面図である。図１の全体を示す斜視図である。図２の平面図である。図２の側面図である。整流部材と第１の熱交換器の要部縦断面図である。整流部材の構成を変更した実施例の斜視図である。整流部材の構成を変更した別の実施例の斜視図である。他の実施例を示す縦断面図である。図８の室外機の斜視図である。従来例を示す縦断面図である。

１ケーシング
２ヒートポンプ
３送風機
５整流部材
６熱交換器
９空気入口
１０プレート

Claims

面状の空気入口を有すると共にヒートポンプの冷媒と前記空気入口から流れ込む空気とを熱伝達させる熱交換器と、前記空気を前記熱交換器の前記空気入口へ流れ込ませる送風機と、前記空気入口が遮られるようにかつ前記空気を分流させて前記空気入口の全域へ流れ込ませるように設けられた整流部材と、を備え、
前記整流部材が、前記空気入口に対して間を隔てて対面しかつ前記空気入口に沿って隣合うように設けられた第１のプレートと第２のプレートを、備え、
前記空気入口と前記各プレートとの間隔部と、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間隔部と、を通って前記空気が前記空気入口へ流れ込むように、前記プレートが配置され、
前記第１のプレートと前記第２のプレートが、前記第１のプレートよりも前記第２のプレートの方が前記送風機から離れかつ前記プレートの面積比率が前記第１のプレート：前記第２のプレート＝６：４〜７：３となるように、構成され、
前記第２のプレートが、前記空気入口と前記第２のプレートとの間隔が前記送風機から離れるにしたがって拡がるように、構成されていることを特徴とする空気熱源式ヒートポンプユニット。
前記第１のプレートの端部と前記熱交換器の前記空気入口との間隔部に、前記第２のプレートの端部が、前記第１のプレートと前記空気入口に対して互いに間を隔てて配置されている請求項１記載の空気熱源式ヒートポンプユニット。
前記熱交換器が伝熱管を備え、前記伝熱管が楕円管にて構成されている請求項１又は２記載の空気熱源式ヒートポンプユニット。