JP2007333270A

JP2007333270A - ヒートポンプ熱源機

Info

Publication number: JP2007333270A
Application number: JP2006164189A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Tsukue; 重男机
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】アキュームレータを冷媒対冷媒用或いは冷媒対水用などの、螺旋形状の熱交換器の取り付け部材として活用し、その熱交換器の専用取り付け部材を不要にしつつ、機器の省スペース化を図ることを目的とする。
【解決手段】機器本体１Ａ内に圧縮機３、放熱器、熱交換器６、減圧装置、蒸発器８及びアキュームレータ９を含むヒートポンプ冷凍サイクルの主要構成部品を収容して成るヒートポンプ熱源機である。そして、機器本体１Ａ内の底部に支持具２９を介してアキュームレータ９を固定支持し、このアキュームレータ９の外周に螺旋形状の熱交換器６を巻回状態に配置して、その螺旋形状の熱交換器６をアキュームレータ９により保持する構成としている。
【選択図】図４

Description

本発明は、二酸化炭素などを冷媒とするヒートポンプ式給湯機、ヒートポンプ式給湯暖房機、ヒートポンプ式暖房機、ヒートポンプ式冷暖房機等のヒートポンプ熱源機に関し、特にヒートポンプ冷凍サイクル部品であるアキュームレータと冷媒対冷媒用或いは冷媒対水用の熱交換器との配置、並びにその取り付け構造に関するものである。

この種のヒートポンプ熱源機におけるヒートポンプ冷凍サイクル部品であるアキュームレータは、機器の底板に設置固定された圧縮機に、その圧縮機の外周壁に固定された固定具とアキュームレータに取り付けられた取付具からなる固定装置を介して固定されている（特許文献１参照）。そして、例えば、特許文献１に記載された冷媒対水用の熱交換器は、圧縮機が設置された圧縮機部に隣接する熱交換器部に設置されている。

また、冷媒対水用の熱交換器としては、内部を冷媒が流れる伝熱管と内部を給湯用の水が流れる伝熱管とを互いに熱交換関係に接触させると共に、それら両伝熱管を螺旋形状に巻回し、機器の底板上に固定具を用いて固定するようにしたもの（特許文献２参照）が知られている。

また出願人は、特許文献３に開示されているように、この種のヒートポンプ熱源機において、外気温度が極めて低い場合の冷凍サイクルのエネルギー効率を高めるため、冷媒対水用の熱交換器のほかに、冷媒対冷媒用の熱交換器を用いた冷凍サイクルを備えたものを提案している。
特開２００３−１８５３０３特開２００３−２１４７７８特願２００５−３２８２１５

しかしながら、前記従来の構成では、冷媒対冷媒用の熱交換器や、冷媒対水用の熱交換器など、複数の熱交換器の収容スペースを確保することが難しく、圧縮機を収容するスペースなどを広げて、その収容スペースを確保しなければならない。そのため、機器の底板自体の面積が拡大し、その結果、機器の設置スペースも拡大して、設置場所における配管接続作業にも支障を生じる懸念がある。また、前記した熱交換器は、それぞれ固定装置を用いて機器の内部に設置固定する必要がある。

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、アキュームレータを冷媒対冷媒用或いは冷媒対水用などの、螺旋形状の熱交換器の取り付け部材として活用し、その熱交換器の専用取り付け部材を不要にしつつ、機器の省スペース化を図ることを目的としている。

請求項１に記載の本発明では、機器本体内に圧縮機、放熱器、熱交換器、減圧装置、蒸発器及びアキュームレータを含むヒートポンプ冷凍サイクルの主要構成部品を収容して成るヒートポンプ熱源機において、前記機器本体内の底部に支持具を介してアキュームレータを固定支持し、このアキュームレータの外周に螺旋形状の熱交換器を巻回状態に配置して、その螺旋形状の熱交換器をアキュームレータにより保持したことを特徴とする。

請求項２に記載の本発明では、請求項１に記載のヒートポンプ熱源機において、前記螺旋形状の熱交換器は、前記アキュームレータの外周に断熱材を介して配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明では、請求項１に記載のヒートポンプ熱源機において、前記螺旋形状の熱交換器は、第１流体が流れる第１流路を有する第１伝熱管と、第２流体が流れる第２流路を有する第２伝熱管とを、互いに熱交換関係に一体化して成ることを特徴とする。

請求項４に記載の本発明では、請求項３に記載のヒートポンプ熱源機において、前記第１伝熱管の第１流路に流れる第１流体と、第２伝熱管の第２流路を流れる第２流体の双方が、前記ヒートポンプ冷凍サイクルの放熱器を通過させた後に分流させた冷媒であることを特徴とする。

請求項５に記載の本発明では、請求項３に記載のヒートポンプ熱源機において、前記第１伝熱管の第１流路に流れる第１流体がヒートポンプ冷凍サイクル中を流れる冷媒であり、第２伝熱管の第２流路を流れる第２流体が、給湯用水または暖房用水であることを特徴とする。

本発明のヒートポンプ熱源機では、ヒートポンプ冷凍サイクルのアキュームレータを、螺旋形状の熱交換器の取り付け部材として活用することにより、その熱交換器の専用取り付け部材を不要にしつつ、機器の省スペース化を図ることができる。

本発明は、機器本体内に圧縮機、放熱器、熱交換器、減圧装置、蒸発器及びアキュームレータを含むヒートポンプ冷凍サイクルの主要構成部品を収容して成るヒートポンプ熱源機において、前記機器本体内の底部に支持具を介してアキュームレータを固定支持し、このアキュームレータの外周に螺旋形状の熱交換器を巻回状態に配置して、その螺旋形状の熱交換器をアキュームレータにより保持した構成であり、以下に本発明の実施形態について説明する。

次に、本発明に係る給湯装置の一実施例について、図１〜図８に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示すヒートポンプ式給湯機の設置状態を説明する説明図、図２はヒートポンプ冷凍サイクルを示す図、図３はヒートポンプ熱源機の要部正面図、図４はヒートポンプ熱源機の要部斜視図、図５はヒートポンプ熱源機の要部平面図、図６はアキュムアキュームレータの外周に取り付けられた状態を示す冷媒対冷媒用熱交換器の斜視図、図７は図６の縦断面図、図８は第１伝熱管と第２伝熱管の拡大断面図である。

図１において、ヒートポンプ式給湯機Ａは、ヒートポンプ熱源機１と、このヒートポンプ熱源機１に配管接続される貯湯タンクユニット２とで構成され、これらヒートポンプ熱源機１及び貯湯タンクユニット２は、通常、屋外に設置される。

次に、図１〜図４を用いて説明すると、前記ヒートポンプ熱源機１は、機器本体１Ａ内に、ロータリー２段圧縮機などの能力可変の圧縮機３、冷媒対水用熱交換器４、電動膨張弁にてなる第１の減圧装置５、冷媒対冷媒用熱交換器６、電動膨張弁にてなる第２の減圧装置７、蒸発器８、アキュームレータ９、除霜用の電動開閉弁１０及び前記蒸発器８に通風して空気と熱交換させる熱交換用送風機１１等が収容されている。

前記圧縮機３は、共通の密閉容器３Ａ内に低圧側圧縮部３Ｂと高圧側圧縮部３Ｃとを有し、これら低圧側圧縮部３Ｂと高圧側圧縮部３Ｃとの間の冷媒流路は、中間圧部３Ｄと成されている。

そして、前記圧縮機３、冷媒対水用熱交換器４の放熱部４Ａ、冷媒対冷媒用熱交換器６の放熱部６Ａ、第２の減圧装置７、蒸発器８及びアキュームレータ９は、冷媒配管１２にて環状に接続されて、二酸化炭素を冷媒として圧縮機３で超臨界圧に圧縮するヒートポンプ冷凍サイクル１Ｘを構成している。

また、前記ヒートポンプ冷凍サイクル１Ｘには、前記冷媒対水熱交換器４の放熱部４Ａと前記冷媒対冷媒用熱交換器６の放熱部６Ａとの間に第１の分流部１３が設けられ、この第１の分流部１３に基端側がつながれると共に、その途中に前記第１の減圧装置５と前記冷媒対冷媒用熱交換器６の受熱部６Ｂが介装され、この受熱部６Ｂの下流に設けられた第２の分流部１４を介して前記圧縮機３の中間圧部３Ｄに至る冷媒経路を持つ中間インジェクション回路１５が形成されている。この中間インジェクション回路１５は、図２中において太線で示している。

１６は外気温度を検出する外気温度センサであり、この外気温度センサ１６の検出温度に応じて、前記第１の減圧装置５及び第２の減圧装置７の開度がそれぞれ制御される。

１７は除霜回路であり、この除霜回路１７は、一端が前記中間インジェクション回路１５の第２の分流部１４に接続されると共に、その途中には前記除霜用の電動開閉弁１０が介装されおり、他端が前記第２の減圧装置７と蒸発器８との間の冷媒経路に設けられた合流部１８に接続されている。

前記冷媒対水用熱交換器４の受熱部４Ｂには、前記貯湯タンクユニット２内に収容された貯湯タンク（図示せず）内の底部の水が、循環ポンプ（図示せず）の駆動によって送り込まれる。この前記受熱部４Ｂを流れる貯湯タンクからの水は、前記放熱部４Ａを流れる高温高圧の冷媒の熱と熱交換して高温の湯となり、その湯は、貯湯タンク内の頂部に戻されて給湯に供される。

本実施例では、冷媒対水用熱交換器４の受熱部４Ｂを給湯用に用いたヒートポンプ式給湯機を一例として説明しているが、前記冷媒対水用熱交換器４の受熱部４Ｂに、例えば、床暖房や浴室暖房などの温水暖房システムの暖房用循環水を流して、冷媒対水用熱交換器４を温水暖房用熱源とすることも可能である。

次に、図１及び図３〜図８を用いて、前記した冷媒対冷媒用熱交換器６の構造、並びにその取り付け構造について詳述する。

図１及び図３〜図５において、前記ヒートポンプ熱源機１の機器本体１Ａは、天板２０、前記熱交換用送風機１１の送風口２１が設けられた前板２２、左右の側板２３、背板２４及び底板２５にて横長箱体状となされている。

２６は前記機器本体１Ａ内において機器本体１Ａ内の底板２５上に立設された仕切り板、２８は前記底板２５の一側部の上に設けられ圧縮機３の固定基板であり、この固定基板２８上には、前記圧縮機３が固定されると共に、前記アキュームレータ９がそれに設けられた複数の支持具２９、２９を介して縦向きに固定支持されている。

即ち、前記アキュームレータ固定用の支持具２９、２９は、アキュームレータ９の下部から下方へ延びるようにアキュームレータ９と一体に成形されており、そして、図４に示すように、これら支持具２９、２９の下端に形成された外向き片２９Ａ、２９Ａを、前記圧縮機３と隣接する圧縮機３の斜め前方位置の固定基板２８上にネジ止め固定している。そのため、アキュームレータ９は、機器本体１Ａ内の底部に支持具２９、２９を介して安定的に固定支持される。

そして、前記アキュームレータ９の外周に螺旋形状の前記冷媒対冷媒用熱交換器６を巻回状態に配置して、その螺旋形状の冷媒対冷媒用熱交換器６をアキュームレータ９により保持する構成としている。そのため、ヒートポンプ冷凍サイクル１Ｘの主要構成部品であるアキュームレータ９を、螺旋形状の冷媒対冷媒用熱交換器６の取り付け部材として活用し、その冷媒対冷媒用熱交換器６の専用の取り付け部材を不要となせるばかりでなく、冷媒対冷媒用熱交換器６の設置スペースを広く確保する必要が無いため、その分、機器本体１Ａの底板２５の面積を小さくでき、機器の省スペース化を図ることができる。

また、前記螺旋形状の冷媒対冷媒用熱交換器６は、図７に示すように、アキュームレータ９の外周に断熱材３０を介して配置されている。このようにすると、冷媒対冷媒用熱交換器６の熱がアキュームレータ９に伝わるのを極力防止することができる。

ここで、前記冷媒対冷媒用熱交換器６について、さらに詳述する。図８に示すように、前記冷媒対冷媒用熱交換器６は、第１流体（前記第１の分流部１３から直接、放熱部６Ａ側へ流れる冷媒）が流れる第１流路３１を内部に有する第１伝熱管３２と、第２流体（第１の分流部１３から中間インジェクション回路１５へ流れる冷媒）が流れる第２流路３３を内部に有する第２伝熱管３４とから構成されている。そして、前記第１及び第２の伝熱管３２、３４は、互いに熱交換関係となるように配して、ロウＲ付けにより一体化された後、螺旋形状に巻回される。前記第１及び第２の伝熱管３２、３４は、ロウＲ付けにより伝熱面積が拡大されて熱交換が促進される。

また、前記冷媒対冷媒用熱交換器６は、第１伝熱管３２の第１流路３１を流れる第１流体としての冷媒と、第２伝熱管３４の第２流路３３を流れる第２流体としての冷媒とが、互いに対向流となるように配管接続されるため、冷媒同士の熱交換が促進される。

そして、前記第１伝熱管３２の第１流路３１を流れる第１流体と、前記第２伝熱管３４の第２流路３３を流れる第２流体の双方が、前記ヒートポンプ冷凍サイクル１Ｘにおける冷媒対水用熱交換器４の放熱部４Ａを通過した後、前記第１の分流部１３で分流した冷媒である。

即ち、前記第１伝熱管３２が前記放熱部６Ａを構成し、また、前記第２伝熱管が前記受熱部６Ｂを構成するものである。

また、アキュームレータ９の外周に配置された冷媒対冷媒用熱交換器６の外周には、平板状の外側断熱材３５が巻き付けられており、この外側断熱材３５によって前記冷媒対冷媒用熱交換器６の外周を覆う構成とし、さらに、前記外側断熱材３５はそれに巻き付けた締着バンド３６により固定される。このように構成すると、外側断熱材３５により前記冷媒対冷媒用熱交換器６の熱が大気中へ放熱されるのを抑えることができる。

また、図４に示すように、前記冷媒対水用熱交換器４は、断熱性の熱交換器カバー３７で周囲を覆われて、前記熱交換器用送風機１１の直下の底板２５上に配置されている。

尚、上述の一実施例では、冷媒対冷媒用熱交換器６をアキュームレータ９の外周に配置して、その冷媒対冷媒用熱交換器６をアキュームレータ９により保持する構成としたが、冷媒対冷媒用熱交換器６に代えて、例えば、冷媒対水用熱交換器４をアキュームレータ９の外周に配置して、その冷媒対水用熱交換器４をアキュームレータ９により保持する構成としても良い。

以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

本発明の一実施例を示すヒートポンプ式給湯機の設置状態を説明する説明図である。同じくヒートポンプ冷凍サイクルを示す図である。本発明によるヒートポンプ熱源機の要部正面図である。同じくヒートポンプ熱源機の要部斜視図である。同じくヒートポンプ熱源機の要部平面図である。同じくアキュムアキュームレータの外周に取り付けられた状態を示す冷媒対冷媒用熱交換器の斜視図である。図６の縦断面図である。第１伝熱管と第２伝熱管の拡大断面図である。

符号の説明

Ａヒートポンプ式給湯機
１ヒートポンプ熱源機
１Ａ機器本体
１Ｘヒートポンプ冷凍サイクル
２貯湯タンクユニット
３圧縮機
４冷媒対水用熱交換器（熱交換器）
４Ａ放熱部（放熱器）
５第１の減圧装置（減圧装置）
６冷媒対冷媒用熱交換器（熱交換器）
６Ａ冷媒対冷媒用熱交換器の放熱部
６Ｂ冷媒対冷媒用熱交換器の受熱部
７第２の減圧装置（減圧装置）
８蒸発器
９アキュームレータ
２８固定基板
２９支持具
３０断熱材
３１第１流路
３２第１伝熱管
３３第２流路
３４第２伝熱管
３５外側断熱材

Claims

機器本体内に圧縮機、放熱器、熱交換器、減圧装置、蒸発器及びアキュームレータを含むヒートポンプ冷凍サイクルの主要構成部品を収容して成るヒートポンプ熱源機において、
前記機器本体内の底部に支持具を介してアキュームレータを固定支持し、このアキュームレータの外周に螺旋形状の熱交換器を巻回状態に配置して、その螺旋形状の熱交換器をアキュームレータにより保持したことを特徴とするヒートポンプ熱源機。
前記螺旋形状の熱交換器は、前記アキュームレータの外周に断熱材を介して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ熱源機。
前記螺旋形状の熱交換器は、第１流体が流れる第１流路を有する第１伝熱管と、第２流体が流れる第２流路を有する第２伝熱管とを、互いに熱交換関係に一体化して成ることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ熱源機。
前記第１伝熱管の第１流路に流れる第１流体と、第２伝熱管の第２流路を流れる第２流体の双方が、前記ヒートポンプ冷凍サイクルの放熱器を通過させた後に分流させた冷媒であることを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ熱源機。
前記第１伝熱管の第１流路に流れる第１流体がヒートポンプ冷凍サイクル中を流れる冷媒であり、第２伝熱管の第２流路を流れる第２流体が、給湯用水または暖房用水であることを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ熱源機。