JP2012177545A

JP2012177545A - ヒートポンプユニット

Info

Publication number: JP2012177545A
Application number: JP2012138772A
Authority: JP
Inventors: Yuji Shimamura; 島村　　裕二
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2012-09-13

Abstract

【課題】外部と水熱交換器とを接続する水流通経路上で水漏れが生じた場合における電装機器などの他の機器への悪影響を防止するとともに、そのメンテナンスが容易にかつ安全にできるヒートポンプユニットを提供する。
【解決手段】ヒートポンプユニットＸは、冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器２と、外部から供給された水を水熱交換器２を経由させて外部に供給するための水回路２０と、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器３と、圧縮機１、水熱交換器２および空気熱交換器３を接続し、冷媒が循環される冷媒配管６とを備える。水熱交換器２は、ヒートポンプユニットＸの底部に配置され、水回路２０および圧縮機１は、水熱交換器２に隣接してヒートポンプユニットＸの側部に設けられ、ヒートポンプユニットＸを制御する電装機器５が、冷媒配管６の上方の位置に設けられる。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、水と冷媒との間で熱交換を行う水熱交換器を内蔵するヒートポンプユニットに関し、特に、ヒートポンプユニットの内部構造に関するものである。

ヒートポンプ式給湯機に用いられるヒートポンプユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器、前記冷媒を膨張させる膨張器、前記冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器などを有するヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）を内蔵している（例えば特許文献１参照）。また、前記ヒートポンプユニットには、外部から供給される水を前記水熱交換器を経由させて外部に供給するための配管や循環ポンプなどを含む水回路（水流通経路）が設けられている。前記ヒートポンプユニットでは、前記水回路の水が、前記水熱交換器において前記ヒートポンプサイクルを循環する冷媒との間の熱交換によって加熱される。

一方、特許文献１には、前記空気熱交換器に室外空気を送風する送風機の下方に前記水熱交換器を配置することにより省スペース化を実現することが提案されている。また、前記特許文献１では、前記水熱交換器にカバーが設けられているため、該水熱交換器で水漏れが生じたとしても、その水が、ヒートポンプユニットを制御する電装機器などの他の機器に飛散して悪影響を及ぼすことは無い。

特開２００５−１４７４６７号公報

しかしながら、前記特許文献１の構成では、前記水熱交換器だけにカバーが設けられているため、前記水回路において水漏れが生じた場合には、その水が、前記電装機器などの他の機器に飛散して悪影響を及ぼすおそれがあるという問題がある。

従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外部と水熱交換器とを接続する水流通経路上で水漏れが生じた場合における電装機器などの他の機器への悪影響を防止することのできるヒートポンプユニットを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器と、外部から供給された水を前記水熱交換器を経由させて外部に供給するための水流通経路と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器と、前記圧縮機、前記水熱交換器および前記空気熱交換器を接続し、前記冷媒が循環される冷媒配管とを備えたヒートポンプユニットであって、前記水熱交換器が、当該ヒートポンプユニットの底部に配置され、前記水流通経路および前記圧縮機が、前記水熱交換器に隣接して当該ヒートポンプユニットの側部に設けられ、当該ヒートポンプユニットを制御する電装機器が、前記冷媒配管の上方の位置に設けられる。

また、圧縮機を、当該ヒートポンプユニットの底板に載置することが望ましい。これにより、前記ヒートポンプユニットの重心が低くなるため安定性が良い。

本発明によれば、上述した目的を達成でき、水漏れ等が生じた場合における電装機器などの他の機器への悪影響を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るヒートポンプユニットの概略構成図であり、より特定的には当該ヒートポンプユニットの外観図である。本発明の実施の形態に係るヒートポンプユニットの概略構成図であり、より特定的には当該ヒートポンプユニットの前面パネルを取り外した状態を示す内部構造図である。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

ここに、図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施の形態に係るヒートポンプユニットＸの内部構成図であって、図１Ａは外観図、図１ＢはヒートポンプユニットＸの前面パネル１０ａを取り外した状態を示す内部構成図である。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本発明の実施の形態に係るヒートポンプユニットＸは、冷媒を圧縮する圧縮機１と、当該ヒートポンプユニットＸの底部に設けられてなり、冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器２と、冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器３と、空気熱交換器３に室外空気を送風する送風ファンや駆動モータなどを有する送風機４と、当該ヒートポンプユニットＸ全体を制御するための電子回路などを有する電装機器５と、を本体筐体１０に内蔵している。ヒートポンプユニットＸは、水熱交換器２で加熱された後の温水を貯湯する貯湯タンクを有する貯湯タンクユニット等（不図示）と接続されることにより、ヒートポンプ式給湯機を構成する。なお、前記冷媒は、例えばＣＯ₂冷媒などの炭酸ガス冷媒やＲ４１０Ａ冷媒などのＨＦＣ冷媒である。

また、ヒートポンプユニットＸには、外部に設けられた前記貯湯タンクユニット等（不図示）との間で水を流通させる外部配管（不図示）を接続するための外部接続口２１と、外部接続口２１及び水熱交換器２の間で水を流通させるための水回路２０（水流通経路の一例）と、が設けられている。水回路２０は、外部接続口２１から供給される水を、水熱交換器２を経由させた後、外部接続口２１に供給するための水配管２２や循環ポンプ２３などを含んでいる。

一方、圧縮機１や水熱交換器２、空気熱交換器３、不図示の膨張器などは、冷媒が循環される冷媒配管６で接続されることにより、ヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）を形成する。

前記ヒートポンプサイクルでは、圧縮機１において圧縮して吐出された高温高圧の冷媒が、水熱交換器２において水と熱交換されて冷却された後、不図示の膨張器において膨張する。その後、前記膨張器（不図示）で膨張した低温低圧の冷媒は、空気熱交換器３において室外空気と熱交換されて吸熱し気化した後、再度圧縮機１に流入する。このように冷媒が循環されることにより、水回路２０から水熱交換器２に流れ込んだ水は、該水熱交換器２における冷媒との熱交換によって６５〜９０℃程度まで加熱される。

本体筐体１０の内部には、該本体筐体１０内を、水熱交換器２が収容される下収容室１１と該下収容室１１の上方に位置する上収容室１２とに仕切る仕切板１３が設けられている。なお、仕切板１３は、ヒートポンプユニットＸの底板１０ｂと同じものを用いてもかまわない。

下収容室１１には、水熱交換器２に加えて水回路２０が収容されている。ここで、外部接続口２１は、水熱交換器２が収容された下収容室１１の背部、即ち仕切板１３よりも下方に設けられている。これにより、水回路２０を、上収容室１２を経由することなく、外部接続口２１と水熱交換器２とを接続するように構成することができる。

一方、上収容室１２には、空気熱交換器３や送風機４、電装機器５などが収容されている。

このように、ヒートポンプユニットＸでは、水熱交換器２及び水回路２０が収容された下収容室１１が、仕切板１３によって上収容室１２と離隔されているため、該下収容室１１において水熱交換器２や水回路２０において水漏れが生じても、その水の上収用室１２への飛散が仕切板１３によって阻止される。したがって、水熱交換器２や水回路２０の水漏れによる電装機器５などの他の機器への悪影響を防止することができる。

ところで、仕切板１３には、圧縮機１を挿入するための開口（不図示）が形成されており、該圧縮機１は、仕切板１３の開口（不図示）に挿入され、本体筐体１０の底板１０ｂに載置されている。

このように、圧縮機１を本体筐体１０の底板１０ｂに載置することで、ヒートポンプユニットＸの重心を低く維持することによって安定性を確保することができる。また、圧縮機１が仕切板１３に載置されないため、仕切板１３に高い強度が要求されない。なお、仕切板１３に高い強度を持たせておいて、圧縮機１を仕切板１３に載置することも他の実施例として考えられる。

このとき、前記開口（不図示）と圧縮機１との隙間を、例えば断熱材（不図示）で塞ぐことによって、圧縮機１と前記開口の縁部との間の振動音の発生を防止することもできる。また、仕切板１３の開口（不図示）には、圧縮機１が挿入されているため、下収容室１１から上収容室１２へ水が飛散する可能性は低いが、前記断熱材を設けることで、圧縮機１と前記開口の縁部との隙間を通る水の飛散を阻止することができる。

また、仕切板１３は、上収容室１２に収容された空気熱交換器３から滴る凝縮水（ドレン水）を受けるドレンパンを兼ねている。これにより、部品点数の増加が抑制される。なお、仕切板１３とドレンパンを個別に設けてもかまわない。

本体筐体１０の背面１０ｃには、仕切板１３（或いはドレンパン）の凝縮水を排水するための排水口１４が設けられている。排水口１４は、下収容室１１の背部に位置している。空気熱交換器３からの凝縮水は、ドレンパンとして機能する仕切板１３を介して排水口１４に接続された外部配管（不図示）から外部に排水される。

ここで、従来、空気熱交換器３は、熱交換面積をできるだけ大きく確保するべく、本体筐体１０の高さ方向の全域に亘って設けられていた。そのため、本体筐体１０の背面１０ｃに排水口１４を設けることはできず、排水口１４は、本体筐体１０の底板１０ｂに設けれる。しかし、ヒートポンプユニットＸでは、空気熱交換器３が上収容室１２内に収容されているため、下収容室１１の背部に排水口１４を設けることが可能である。

このように排水口１４がヒートポンプユニットＸの背面１０ｃに設けられた構成は、特に寒冷地において好適である。具体的には、排水口１４が、下収容室１１の背部において底部よりも高い位置に配置されているため、排水口１４に接続される外部配管（不図示）を直接暖かい室内に導くことができるため、該外部配管（不図示）に流れる凝縮水を室外空気に触れさせずに室内に導いて排水することができ、その外部配管（不図示）内の凝縮水の凍結を防止することができる。また、このとき、排水口１４を、例えばφ２５〜３５ｍｍ程度の大きさで形成すると共に、上収容室１２側の出口、即ち仕切板１３側の出口が、送風機４による空気熱交換器３への送風空気の上流側に位置するように設けておけば、送風機４によってその外部配管（不図示）を通じて室内の暖かい空気が吸い込まれるため、その外部配管（不図示）内だけではなく、上収容室１２の仕切板１３上における凝縮水の凍結を防止することができる。なお、排水口１４や前記外部配管（不図示）の径は、前記凝縮水が通過しているときに室内空気が流通し得る程度のサイズであればよい。

さらに、仕切板１３は、水熱交換器２の上方に近設されている。これにより、仕切板１３は水熱交換器２からの放熱を十分に受けることが可能である。したがって、仕切板１３上の凝縮水が温められるため該凝縮水の凍結が防止される。なお、一般に水熱交換器２は重量が大きいものであるため、該水熱交換器２を底部に設けることで、ヒートポンプユニットＸの重心を低くして該ヒートポンプユニットＸを安定させることができることはいうまでもない。

また、本発明に関連する関連技術としては、冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器と、外部から供給された水を前記水熱交換器を経由させて外部に供給するための水流通経路と、を備えてなり、前記水熱交換器が当該ヒートポンプユニットの底部に配置されてなるヒートポンプユニットに適用されるものであって、当該ヒートポンプユニット内を前記水熱交換器が収容される下収容室と該下収容室の上方に位置する上収容室とに仕切る仕切板を備えてなり、前記水流通経路が前記下収容室に収容されてなることを特徴とする技術がある。ここで、前記上収容室には、例えば、当該ヒートポンプユニットを制御する電子回路などの電装機器が収容される。

上記関連技術によれば、前記水熱交換器だけではなく前記水流通経路も、前記仕切板によって前記上収容室と隔てられた前記下収容室に収容されているため、該水流通経路における水漏れの発生時に、その水の前記上収容室への飛散が前記仕切板によって阻止されるため、前記電装機器などの他の機器への悪影響を防止することができる。

また、前記空気熱交換器を前記上収容室に収容すれば、前記空気熱交換器からの凝縮水を排水するための排水口を、前記下収容室の背面に設けることにより、例えば、寒冷地などでは、前記排水口に接続する配管を外気に触れないように直接暖かい室内に導くことができるため、その配管内における凝縮水の凍結を防止することができる。また、前記排水口を大きくする（例えば約φ２５〜３５ｍｍ）と共に、前記排水口の前記上収容室側の出口を、送風ファンによる前記空気熱交換器への送風空気の上流側に設ければ、その送風ファンによって室内側の暖かい空気が前記排水口に接続された配管を通じて吸い込まれるため、その配管内だけではなく前記上収容室における前記凝縮水の凍結を防止することができる。

また、前記仕切板が前記空気熱交換器の凝縮水を受けるドレンパンを兼ねる構成が考えられる。これにより、部品点数の増加を抑制することができる。

このとき、前記仕切板を前記水熱交換器に近設しておくことで、該水熱交換器からの放熱によって前記仕切板を加熱して、該仕切板上における凝縮水の凍結を防止することができる。

ところで、前記冷媒を圧縮する圧縮機は一般に重量が大きく、また振動するものであるため、前記圧縮機を前記仕切板に載置するためには該仕切板に十分な強度を持たせる必要がある。また、前記圧縮機が前記上収容室に収容される構成では、当該ヒートポンプユニットの重心が高くなり安定性が悪くなるという問題がある。

そこで、前記仕切板に、前記冷媒を圧縮する圧縮機を挿入するための開口を形成しておき、前記圧縮機を、前記仕切板の開口に挿入して、当該ヒートポンプユニットの底板に載置することが望ましい。これにより、前記仕切板に高い強度が要求されず、また、前記ヒートポンプユニットの重心が低くなるため安定性が良い。

１…圧縮機、２…水熱交換器、３…空気熱交換器、４…送風機、５…電装機器、６…冷媒配管、１０…筐体、１０ａ…前面パネル、１０ｂ…底板、１０ｃ…背面、１１…下収容室、１２…上収容室、１３…仕切板、１４…排水口、２０…水回路（水流通経路の一例）、２１…外部接続口、２２…水配管、２３…循環ポンプ、Ｘ…ヒートポンプユニット。

Claims

冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器と、
外部から供給された水を前記水熱交換器を経由させて外部に供給するための水流通経路と、
前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器と、
前記圧縮機、前記水熱交換器および前記空気熱交換器を接続し、前記冷媒が循環される冷媒配管とを備えたヒートポンプユニットであって、
前記水熱交換器が、当該ヒートポンプユニットの底部に配置され、
前記水流通経路および前記圧縮機が、前記水熱交換器に隣接して当該ヒートポンプユニットの側部に設けられ、
当該ヒートポンプユニットを制御する電装機器が、前記冷媒配管の上方の位置に設けられている、ヒートポンプユニット。
前記冷媒配管が、前記水流通経路および前記圧縮機の上方の位置に設けられている、請求項１に記載のヒートポンプユニット。
前記空気熱交換器に室外空気を送風する送風機をさらに備え、
前記空気熱交換器および前記送風機が、前記水熱交換器の上方の位置に設けられている、請求項１または２に記載のヒートポンプユニット。