蒸气生成热泵装置的制作方法

本发明涉及一种蒸气生成热泵装置，即使在设置有进行压缩机的油的温度调节的热交换器的情况下，也能在装置内有效利用热交换器排出的热量。

背景技术：

作为蒸气生成装置之一，存在利用热泵装置的蒸气生成热泵装置。蒸气生成热泵装置从工厂排水、用完的冷却水等排热水(热水)回收排出热量而生成蒸气。即，蒸气生成热泵装置中，使热泵装置的蒸发器作为排出热量回收器发挥作用，此处从排热水向制冷剂回收排出热量，利用回收的热量在冷凝器中加热被加热水而生成蒸气，因此与利用锅炉设备等产生蒸气的燃烧类蒸气生成装置相比，具有能减少运行成本、co2的排出量的优点。

例如专利文献1公开了如下结构：在蒸气生成热泵装置中，将作为热源的热水储存于热源水箱(热水箱)，并将上述热水从该热水箱向排出热量回收器供给。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-210118号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

在蒸气生成热泵装置中，使用了压缩制冷剂的压缩机。为了提高压缩机的可靠性，需要使用润滑用的油来抑制磨损。油在温度高时会失去粘性，导致油膜被破坏而促进磨损。另一方面，当油的温度较低时，粘性变高，使油的循环不充分，会产生油无法到达的部位，促进磨损。

因此，考虑设置用于对压缩机的油进行温度调节的热交换器。此处，例如，当使用热交换器来冷却压缩机的油时，因热交换而生成的热量向外部空气排出。上述热量向外部空气的排出成为使蒸气生成热泵装置的效率变差的主要原因。

本发明是鉴于上述情况作出的，其目的在于提供一种蒸气生成热泵装置，即使在设置有进行压缩机的油的温度调节的热交换器的情况下，也能在装置内有效利用热交换器排出的热量。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题实现目的，本发明的蒸气生成热泵装置使用热泵从热源热水经由蒸发器向制冷剂回收热量，利用压缩机压缩该制冷剂，经由冷凝器从压缩了的制冷剂向被加热水传递热量而生成蒸气，将生成的蒸气向蒸气利用设备供给，蒸气生成热泵装置包括：壳体，该壳体收容所述蒸气生成热泵装置；进气口，该进气口配置于所述壳体的侧面中的底部侧；排气口，该排气口配置于所述壳体的侧面中的上部侧；油热交换器，该油热交换器配置于所述压缩机的主体外部，并且经由连接到所述压缩机和油泵的油循环配管来冷却所述压缩机的油；以及进气风扇，该进气风扇设于所述进气口，吸入外部空气并且将吸入的所述外部空气朝向所述油热交换器吹送。

此外，本发明的蒸气生成热泵装置在上述的发明中，包括设于所述油循环配管的温度传感器和对从所述进气风扇吹送的风量进行控制的进气风扇控制部，当所述温度传感器检测到的温度在规定值以上时，所述进气风扇控制部使所述进气风扇的风量增大。

此外，本发明的蒸气生成热泵装置在上述的发明中，所述温度传感器设于所述油循环配管中的回油配管，该回油配管使油从所述油热交换器回到所述压缩机的主体侧。

此外，本发明的蒸气生成热泵装置在上述的发明中，所述油循环配管的油输送配管和回油配管分别包括弯曲部，该弯曲部至少向三个轴向弯曲并且弯曲为u字形。

此外，本发明的蒸气生成热泵装置在上述的发明中，所述压缩机的主体的储油的液面配置于比所述油热交换器的最下部低的位置。

此外，本发明的蒸气生成热泵装置在上述的发明中，在所述进气风扇的出口侧包括了朝向气液分离器侧排气的向上盖。

此外，本发明的蒸气生成热泵装置在上述的发明中，在所述壳体的与驱动所述压缩机的驱动马达的配置位置相对应的位置设置有进气口。

发明效果

根据本发明，即使在设置有进行压缩机的油的温度调节的热交换器的情况下，也能在装置内有效利用热交换器排出的热量，并且提高了装置的效率。

附图说明

图1是表示本发明实施方式一的蒸气生成热泵装置的结构的框图。

图2是表示图1所示的蒸气生成热泵装置的装置壳体内的配置结构的立体图。

图3是从左侧面观察到的图1所示的蒸气生成热泵装置的剖视图。

图4是示出了油循环配管的形状的图。

图5是表示压缩机主体内的储油的压缩机油液面与油热交换器的配置关系的图。

图6是表示分解结合时的油热交换器、进气风扇和向上盖的位置关系的分解立体图。

图7是表示本发明实施方式二的蒸气生成热泵装置的装置壳体内的配置结构的立体图。

图8是从左侧面观察到的图7所示的蒸气生成热泵装置的剖视图。

图9是从斜正面观察到的图7所示的蒸气生成热泵装置的立体图。

图10是从斜背面观察到的图7所示的蒸气生成热泵装置的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式一)

(整体结构)

图1是表示本发明实施方式一的蒸气生成热泵装置10的结构的框图。蒸气生成热泵装置10是从热源热水回收热量并利用回收的热量生成水蒸气的系统，生成的水蒸气被送至外部的蒸气利用设备100。

如图1所示，蒸气生成热泵装置10具有：供给用于蒸气生成的热源的热泵20；在蒸气生成时使用的气液分离器31；对热泵20的压缩机22的油的温度进行调节的油热交换器40；以及控制部50。

热泵20是利用制冷剂配管依次将蒸发器21、压缩机22、冷凝器23以及节流膨胀器24连接为环形，使制冷剂循环的制冷循环装置，上述蒸发器21从热源热水回收热量并加热制冷剂，上述压缩机22对被蒸发器21加热过的制冷剂进行压缩，上述冷凝器23使被压缩机22压缩过的制冷剂散热并冷凝，上述节流膨胀器24使从冷凝器23输出的制冷剂膨胀。

被压缩机22压缩而成为高温高压的制冷剂在冷凝器23中，和从被加热水供给管l2和被加热水供给泵p2供给并在经由气液分离器31的蒸气循环管(蒸气循环配管)l3、l4中循环的被加热水进行热交换，从而被冷却冷凝。从冷凝器23输出的制冷剂被电子膨胀阀即节流膨胀器24节流膨胀，在蒸发器21中从经由热源热水供给管l1和热源热水供给泵p1供给的热源热水吸热而蒸发，并再次回到压缩机22。

气液分离器31由沿着铅锤方向的圆筒状容器构成，通过从与蒸气循环管l4连接的被加热水供给管l2给水补给被加热水而将水储存于容器内部，上述蒸气循环管l4连接到气液分离器31的下部壁。被加热水供给管l2的被加热水既可以是热水也可以是未图示的水道管、水箱等给水源的水。

在气液分离器31的上端壁连接有将生成的水蒸气向外部的蒸气利用设备100侧输送的蒸气输送管l5。混合了通过冷凝器23的水和水蒸气的二相流从冷凝器23的出口侧的蒸气循环管l3向气液分离器31内导入，在此处分离水后的水蒸气向蒸气输送管l5输送。

输送到蒸气输送管l5的蒸气被蒸气压缩机p3压缩并升压。升压过的蒸气被输送到蒸气利用设备100侧。另外，从蒸气输送管l5供给的蒸气例如是120℃。此外，冷凝器23、气液分离器31、蒸气循环管l3、l4、蒸气输送管l5和蒸气压缩机p3构成蒸气生成部30。

油热交换器40经由油循环配管41使压缩机22内的油的一部分循环，并在循环的油与由吸入外部气体的进气风扇42吸入的外部气体之间进行热交换。油热交换器40配置于装置壳体的底部侧。热交换过的外部气体通过进气风扇42朝向配置于装置壳体的上部侧的蒸气循环配管l3吹送，维持蒸气循环配管l3内的气液两相状态的高温状态，从而防止蒸气的干燥度的降低。另外，在油循环管41中的、使油从油热交换器40回到压缩机22的主体侧的回油配管，配置有温度传感器45。此外，由油热交换器40进行的油的温度调节主要进行油的冷却。

控制部50与热泵20、热源热水供给泵p1、被加热水供给泵p2、温度传感器45、进气风扇42连接。控制部50具有热泵控制部51和进气风扇控制部52。

热泵控制部51以过热度控制进行运转，以使例如通常运转时、压缩行程中的制冷剂为规定的过热度以上，在过热度控制中，对压缩机22的驱动转数和节流膨胀器24的开度进行调节。基于例如设于压缩机22的吸入侧、排出侧的一方或者双方的未图示的压力传感器和温度传感器的检测值(吸入压力、吸入温度、排出压力和排出温度)执行上述过热度控制。另外，热泵控制部51进行与热源热水的温度相对应的输出控制。

当温度传感器45检测到的温度在规定值以上时，进气风扇控制部52进行增大进气风扇42的风量而增大热交换量的控制。上述控制也可以是如下控制：当设置多台进气风扇42且温度传感器45检测到的温度在规定值以上时，增加运转台数来增大风量；或者利用单个风扇的逆变器控制来增大转数。

(配置结构)

图2是表示图1所示的蒸气生成热泵装置10的装置壳体内的配置结构的立体图。此外，图3是从左侧面观察到的图1所示的蒸气生成热泵装置10的剖视图。

如图2和图3所示，蒸气生成热泵装置10配置于装置壳体1内。装置壳体1的前面板1a是能打开关闭的门。在底板1b上，在前面板1a侧配置有压缩机22，在后面板1c侧配置有热源热水供给泵p1、油热交换器40和冷凝器23。

在冷凝器23的上部且装置壳体1的上部侧配置有气液分离器31。在冷凝器23与气液分离器31之间连接有蒸气循环配管l3。在油热交换器40的上部且装置壳体1的中部配置有蒸发器21。

油热交换器40经由设于后面板1c的底部侧的进气口44吸入外部空气。在油热交换器40的内部侧依次配置有进气风扇42和向上盖43。

在装置壳体1的后面板1c的上部配置有经由排气口将装置壳体1内部的空气排出的排气风扇62。此外，在前面板1a的上部设有用于对配置于前面板1a的内侧的未图示的电子设备等进行冷却的排气风扇61。

被油热交换器40热交换过的外部空气通过向上盖43朝上侧的蒸气循环配管l3的方向a1流动，进而沿着上侧的方向a2在蒸气循环配管l3的附近流动，沿着朝向排气风扇62的方向a3流动，从装置壳体1向外部排出。

因此，油热交换器40冷却压缩机22的油，并且使用热交换过的热量防止蒸气循环配管l3内的蒸气的温度降低。能够将热交换过的热量直接有效地用于防止蒸气的温度降低，并且通过防止蒸气的温度降低来提高产生蒸气的效率。

另外，通过在向上盖43设置整流板能更容易地控制流动。

(油循环配管的形状)

图4是示出了油循环配管41的形状的图。如图4所示，油循环配管41具有油泵22a、油输送配管41a和回油配管41b，使压缩机22的主体内的油在压缩机22主体与油热交换器40之间循环。油泵22a设于油输送配管41a，经由油输送配管41a将压缩机22主体内的油向油热交换器40供给。在油热交换器40流通的油通过与空气的热交换而被冷却。另外，油泵22a也可以配置于压缩机22主体内。

此处，油输送配管41a和回油配管41b呈相对于x轴、y轴和z轴的伸缩方向以及围绕x轴、y轴和z轴的旋转方向这六个轴具有余量的形状。油输送配管41a和回油配管41b分别形成至少向三个轴(x轴、y轴、z轴)方向弯曲并且弯曲成u字形的弯曲部。

具体地，油输送配管41b从油交换器侧沿y方向延伸，之后向-z方向弯曲延伸，在yz平面形成包含了上述弯曲部分的u字形的弯曲部，之后向x方向弯曲，进而向y方向弯曲。弯曲部对油热交换器40与压缩机22主体之间的伸缩进行缓冲，进而将该缓冲向x轴、y轴和z轴这三轴方向传递。

虽然油循环配管41的直径比蒸气循环配管l3等其他配管的直径细，但是通过具有上述形状，可以缓冲变形并维持强度。

(油液面与油热交换器的配置关系)

图5是表示压缩机22主体内的储油的压缩机油液面与油热交换器40的配置关系的图。如图5所示，油热交换器40配置为使压缩机油液面位于油热交换器40内的储存油的部分的最下部的下方。

通过设为上述配置，克服了在启动压缩机22时油不足，从而容易启动压缩机22。

(油热交换器的维护容易性)

图6是表示在分解结合时油热交换器40、进气风扇42和向上盖43的位置关系的分解立体图。如图6所示，依次安装于油热交换器40的进气风扇42和向上盖43分别仅通过在y方向上的螺钉紧固的结合而组装。具体地，经由油热交换器40的引导罩40a、进气风扇42的撑条42a以及向上盖43的两侧的凸缘进行分解、结合。另外，在图6中，示出了仅-x方向的侧面的螺钉紧固，但是在x方向的其他侧面也进行螺钉紧固。

如图2和图3所示，油热交换器40设于没有打开的后面板1c侧，但是由于进行仅从前面板1a的方向(y方向)的螺钉紧固，因此分解、组装时的作业变得容易。

(实施方式二)

图7是表示本发明实施方式二的蒸气生成热泵装置11的装置壳体内的配置结构的立体图。此外，图8是从左侧面观察到的图7所示的蒸气生成热泵装置11的剖视图。图9是从斜正面观察到的图7所示的蒸气生成热泵装置11的立体图。图10是从斜背面观察到的图7所示的蒸气生成热泵装置11的立体图。

本实施方式二的蒸气生成热泵装置11与实施方式一的蒸气生成热泵装置10不同的点是，在前面板1a的下部且与驱动压缩机22的驱动马达22b对应的位置设置有进气口71。另外，为了确保打开前面板1a时的安全性，在压缩机22的前面板1a侧设有覆盖压缩机22的罩构件70。而且，在罩构件70形成有多个通气孔70a，该通气孔70a具有手指等不能进入靠近驱动马达22b的位置的程度的大小。通气孔70a确保了经由进气口71流入的空气向驱动马达22b侧流入的空气流路。

另外，在实施方式二中没有设置向上盖43。因此，经由进气口44、油热交换器40和进气风扇42进行了热交换的外部空气朝向压缩机22侧流出。

此处，虽然是与实施方式一相同的结构，但是对设于前面板1a的内部的电器箱86的结构和冷却动作进行说明。装置壳体1的前面板1a是门体，并且设有在操作者对蒸气生成热泵装置11的控制部50进行各种设定、运转指令时操作的操作盘84。此外，在前面板1a的内表面安装有对构成控制部50的电器元件85进行收纳的电器箱86。即，电器箱86设置于前面板1a的内部，但是电器元件85通过电器箱86的壁面与压缩机22等其他设备隔开。

电器箱86安装于在前面板1a的内表面固定的框体87，在电器箱86与前面板1a的内表面之间形成有空隙(管道区域d)。设于前面板1a的进气口81向上述管道区域d开口，电器箱86具有开口82，该开口82将从进气口81供给到管道区域d的外部空气吸入电器箱86的内部。

因此，电器箱86内的电器元件85被从进气口81流入的外部空气有效地冷却。此外，由于从进气口81流入管道区域d的空气从开口部82适当向电器箱86内流入，因此能够向在电器箱86内沿上下方向排列多个的各电器元件85适当地供应新的冷气。另外，电器元件85a是逆变器。此外，由于供从进气口81向电器箱86流入的空气流通的管道区域d的周围由前面板1a的内表面、电器箱86的正面壁86a和框体87包围，因此能防止从压缩机22等发出的装置壳体1内的热气吸入到电器箱86内。并且，通过在电器箱86与前面板1a的内表面之间设置管道区域d，即使在万一雨水等从进气口81浸入到装置壳体1内的情况下，上述浸入的雨水等会在管道区域d中流动，因此不会向电器箱86内浸水。

利用排气风扇61从进气口81吸入的空气穿过过滤构件90流入管道区域d。流入上述管道区域d的空气在管道区域d中上升，一部分从形成于电器箱86的正面壁86a的开口部82向电器箱86内流入，冷却电器元件85，并且和在管道区域d中上升并冷却电器元件85b后向电器箱86内流入的空气一起从排气风扇61向装置壳体1内排出。另外，在电器元件85b形成有供空气向电器元件内流动的小开口部。

如图9所示，罩构件101形成为覆盖进气口81。罩构件101是形成有多个罩进气口101a的金属板，螺钉紧固固定于前面板1a的外表面，上述罩进气口101a是能使空气在板厚方向上流通的开口。在各罩进气口101a的外表面侧分别隆起形成有用于防止雨水等的浸入的帽檐状部101b。同样地，罩构件102形成为覆盖进气口71。罩构件102是形成有多个罩进气口102a的金属板，螺钉紧固固定于前面板1a的外表面，上述罩进气口102a是能使空气在板厚方向上流通的开口。在各罩进气口102a的外表面侧分别隆起形成有用于防止雨水等的浸入的帽檐状部102b。

如图10所示，在排气风扇62的外表面侧设有帽檐构件62a，防止雨水等从排气风扇62向装置壳体1内浸入。同样地，在进气口44的外表面侧设有帽檐构件44a，防止雨水等从进气口44向装置壳体1内浸入。

(空气的流动)

如图8所示，流入进气口44的空气a11成为经由油热交换器40和进气风扇42进行了热交换的空气a12，朝向压缩机22侧流动，之后向铅锤上方流动。另一方面，流入进气口71的空气a13成为经由罩构件70的通气口70a冷却驱动马达22b，之后向铅锤上方流动的空气a14，与空气a12汇流。

空气a12和空气a14汇流后的空气a15沿着电器箱86的背面壁86b在装置壳体1内上升。在装置壳体1内部的高度方向上在中央附近形成有几乎不流通空气的空间(非冷却区域e)。在上述非冷却区域e配置有例如像气液分离器31、蒸气循环配管l3这样的需要抑制散热并且需要避免主动冷却的设备。空气a15由于沿着背面壁86b流动，因此穿过背面壁86b与非冷却区域e之间的区域r并上升。因此，空气a15不会对非冷却区域e的保温状态产生影响。

从进气口81流入的空气a16经由电器箱86作为空气a17从排气风扇61流出。

空气a15成为与从电器箱86的排气风扇61流出的空气a17汇流的空气a18，朝向排气风扇62流动。空气a18从排气风扇62作为空气a19排出。

另外，由于设有进气风扇42、排气风扇61，因此为了确保从进气口71的进气，排气风扇62需要使装置壳体1内成为负压的排气能力。

在本实施方式二中，除了压缩机22之外还能冷却驱动马达22b并且不会对非冷却区域e的保温产生影响。

另外，不限定于前面板1a，进气口71还可以设于靠近驱动马达22b的侧板1d、底板1b、后面板1c。此外，也可以安装向上盖43。

此外，在上述实施方式中图示的各结构是功能示意性的，并不一定需要在物理上成为图示的结构。即，各装置和构成要素的分散合并的方式不限定于图示的结构，能够根据各种使用情况等将其全部或者一部分以任意的单位构成为在功能上或者物理上分散、合并。

符号说明

1装置壳体

1a前面板

1b底板

1c后面板

1d侧板

10、11蒸气生成热泵装置

20热泵

21蒸发器

22压缩机

22a油泵

22b驱动马达

23冷凝器

24膨胀器

30蒸气生成部

31气液分离器

40油热交换器

40a引导罩

41油循环配管

41a油输送配管

41b回油配管

42进气风扇

42a撑条

43向上盖

44、71、81进气口

44a、62a帽檐构件

45温度传感器

50控制部

51热泵控制部

52进气风扇控制部

61、62排气风扇

70、101、102罩构件

70a通气口

82开口部

84操作盘

85、85a、85b电器元件

86电器箱

86a正面壁

86b背面壁

87框体

90过滤构件

100蒸气利用设备

101a、102a罩进气口

101b、102b帽檐状部

a1、a2、a3方向

a11～a19空气

d管道区域

e非冷却区域

l1热源热水供给管

l2被加热水供给管

l3、l4蒸气循环管(蒸气循环配管)

l5蒸气送出管

p1热源热水供给泵

p2被加热水供给泵

p3蒸气压缩机

r区域

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种蒸气生成热泵装置，使用热泵从热源热水经由蒸发器向制冷剂回收热量，利用压缩机压缩该制冷剂，经由冷凝器从压缩了的制冷剂向被加热水传递热量而生成蒸气，并将生成的蒸气向蒸气利用设备供给，所述蒸气生成热泵装置的特征在于，包括：

壳体，该壳体收容所述蒸气生成热泵装置；

进气口，该进气口配置于所述壳体的侧面中的底部侧；

排气口，该排气口配置于所述壳体的侧面中的上部侧；

油热交换器，该油热交换器配置于所述压缩机的主体外部，并且经由连接到所述压缩机和油泵的油循环配管来冷却所述压缩机的油；以及

进气风扇，该进气风扇设于所述进气口，吸入外部空气并且将吸入的所述外部空气朝向所述油热交换器吹送，

所述压缩机的主体的储油的液面配置于比所述油热交换器的最下部低的位置。

2.如权利要求1所述的蒸气生成热泵装置，其特征在于，

包括：设于所述油循环配管的温度传感器；以及对从所述进气风扇吹送的风量进行控制的进气风扇控制部，

当所述温度传感器检测到的温度在规定值以上时，所述进气风扇控制部使所述进气风扇的风量增大。

3.如权利要求2所述的蒸气生成热泵装置，其特征在于，

所述温度传感器设于所述油循环配管中的回油配管，该回油配管使油从所述油热交换器回到所述压缩机的主体侧。

4.如权利要求1～3中任一项所述的蒸气生成热泵装置，其特征在于，

所述油循环配管的油输送配管和回油配管分别包括弯曲部，该弯曲部至少向三个轴向弯曲并且弯曲为u字形。

5.如权利要求1～4中任一项所述的蒸气生成热泵装置，其特征在于，

在所述进气风扇的出口侧包括朝向气液分离器侧排气的向上盖。

6.如权利要求1～5中任一项所述的蒸气生成热泵装置，其特征在于，

在所述壳体的与驱动所述压缩机的驱动马达的配置位置相对应的位置设置有进气口。