專利名稱：水冷熱泵式空調(diào)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水冷熱泵式空調(diào)機。
背景技術(shù)：
如日本特開2005-226922號公報以及日本特開平10-232000號公報涉及的一體具有壓縮機和供氣側(cè)空氣熱交換器以及熱源側(cè)水熱交換器的水冷熱泵式空調(diào)機，如果需要大風量和大功率，則該空調(diào)機的體積將會很大。
因此，不僅制作過程費時費力，而且將設(shè)備搬入設(shè)置場所或搬出，以及制冷劑回路的現(xiàn)場維護等都相當麻煩。此外，需要將由熱源機進行溫度調(diào)節(jié)的熱源水所流過的熱源水回路的水路分成多路，對于在各水路連接有冷熱水旋管式空調(diào)機的空調(diào)系統(tǒng)，熱源水就會并行流過各水路。因此，需要很多熱源水，導(dǎo)致熱源機以及熱源水回路的配管直徑或泵的容量增大，從而提高了設(shè)備成本以及熱源機等設(shè)備的運行成本。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決上述問題而提出，其最主要特征是，具有機殼和相對機殼并列的、能夠取出或收納自如的多個水冷熱泵單元；該水冷熱泵單元至少包括壓縮循環(huán)制冷劑的多個壓縮機、多個壓縮機共用的供氣側(cè)空氣熱交換器以及熱源側(cè)水熱交換器、膨脹循環(huán)制冷劑的減壓裝置、和安裝這些部件的框架；在上述空氣熱交換器的空氣入口側(cè)將多個壓縮機上下分開設(shè)置，在上側(cè)壓縮機的下方設(shè)置上方排水板，同時在下側(cè)壓縮機和空氣熱交換器以及水熱交換器的下方設(shè)置下方排水板，并使水熱交換器能夠自由地與機殼內(nèi)部設(shè)置的熱源水導(dǎo)入管和熱源水排出管連接或分離。
本發(fā)明的第1方面是，將空氣熱交換器和水熱交換器共用于多個壓縮機，從而減少部件數(shù)量，而且將水熱交換器和壓縮機分兩段設(shè)置，使水冷熱泵單元更加緊湊，從而在保證大風量、大功率的同時實現(xiàn)空調(diào)機小型化，使制造變得簡單。不僅如此，將水冷熱泵單元模塊化，從而能夠簡單快捷地進行熱泵的修理、更換、制冷劑回收作業(yè)等維護工作。即使其中1個水冷熱泵單元出現(xiàn)故障，也能夠依靠其它單元來應(yīng)急性地繼續(xù)運轉(zhuǎn)空調(diào)機。任意水冷熱泵單元僅僅單獨運轉(zhuǎn)、停止，就能夠容易控制功率調(diào)節(jié)。此外，由于只需更換水冷熱泵單元，因此能夠降低更新成本。
本發(fā)明第2方面是，將空調(diào)機分成幾個模塊，實現(xiàn)了模塊化，因此方便搬入或搬出設(shè)置場所，能夠快捷地進行設(shè)置作業(yè)。當機殼包括風扇模塊和多個熱泵模塊時，通過用空氣熱交換器進行多次空氣冷卻，可以提供低溫空氣，從而減小風量。因此，能夠縮小空氣輸送管直徑，大幅降低送風功率，從而節(jié)約能源。此外，如果作為室外空調(diào)機使用，可以通過多次空氣冷卻來強力除濕，由此減輕室內(nèi)空調(diào)機(Circulation air conditioner)的負擔，從而減少室內(nèi)空調(diào)機的數(shù)量，或?qū)崿F(xiàn)輻射空氣調(diào)節(jié)(Air conditioning by radiation)，以改善室內(nèi)空調(diào)環(huán)境。此外，能夠根據(jù)四季以及白天、夜間等負荷變化，進行多階段適應(yīng)運轉(zhuǎn)，因此能夠節(jié)省能源。
本發(fā)明第3方面是，將空調(diào)機分成幾個模塊，實現(xiàn)了模塊化，因此方便搬入或搬出設(shè)置場所，能夠快捷地進行設(shè)置作業(yè)。通過用冷熱水旋管以及水冷熱泵單元的空氣熱交換器進行二階段空氣冷卻，可以提供低溫空氣，從而減小風量。因此，能夠縮小空氣輸送管直徑，大幅降低送風功率，從而節(jié)約能源。此外，如果作為室外空調(diào)機使用，可以通過二階段空氣冷卻來強力除濕，由此減輕室內(nèi)空調(diào)機的負擔，從而減少室內(nèi)空調(diào)機的數(shù)量，或?qū)崿F(xiàn)輻射空氣調(diào)節(jié)，以改善室內(nèi)空調(diào)環(huán)境。此外，能夠根據(jù)四季以及白天、夜間等負荷變化，進行多階段適應(yīng)運轉(zhuǎn)，因此能夠節(jié)省能源。
本發(fā)明第4方面是，從1路上游側(cè)水路分流熱源水，流向多個下游側(cè)水路，相比不進行分流且多個水路并列流過熱源水的情形，只需1路水量(1/水路數(shù))即可，從而能夠減小熱源機或熱源水回路的配管直徑以及泵的容量，進一步降低設(shè)備成本和熱源機等運行成本。例如，在熱源水回路的上游側(cè)水路中連接1臺或多臺冷熱水旋管式空調(diào)機，在下游側(cè)水路連接1臺或多臺水冷熱泵式空調(diào)機，使熱源水回路的出口和入口的水溫相差15～20℃，從而提高熱源水的放射效率(Exergy efficiency)，實現(xiàn)小水量化、提高熱源機效率、降低泵的功率，并實現(xiàn)配管設(shè)置的合理化。
本發(fā)明第5方面是，即使使用高風速，也不會增加壓力損失，不會降低熱交換能力，因此能夠使用小型的空氣熱交換器，從而大幅減小空調(diào)機尺寸。此外，對于一般風速，能夠降低壓力損失，提高熱交換效率，從而能夠使用小型的送風機，降低噪聲。
參照附圖，閱讀下面的詳細說明，有助于深入理解本發(fā)明的上述及其他目的和特征。

圖1是本發(fā)明的水冷熱泵式空調(diào)機的一種實施方式的側(cè)面示意圖。
圖2是水冷熱泵單元的簡略立體圖。
圖3是水冷熱泵式空調(diào)機整體的簡略立體圖。
圖4是水冷熱泵單元的簡略說明圖。
圖5是空氣熱交換器的剖面示意圖。
圖6是水冷熱泵式空調(diào)機另一種實施方式的側(cè)面示意圖。
圖7是水冷熱泵式空調(diào)機又一種實施方式的側(cè)面示意圖。
圖8是使用水冷熱泵式空調(diào)機的使用實例簡略說明圖。
具體實施方式圖1至圖4所示為本發(fā)明的水冷熱泵式空調(diào)機的一種實施方式，這種空調(diào)機具有機殼1和相對機殼1并列(相對白色向上箭頭所示的送風方向橫向排列)的、能夠取出或收納自如以及裝卸自如的多個水冷熱泵單元2。機殼1至少將風扇模塊A和熱泵模塊B可自由連接或分離地設(shè)置而成，在熱泵模塊B上設(shè)置有多個能夠自由取出或收納的水冷熱泵單元2。圖1和圖3所示的機殼1，由內(nèi)設(shè)有過濾器18的過濾模塊D、熱泵模塊B、內(nèi)設(shè)有送風機17的風扇模塊A組合而成，部件之間可以自由連接或分離。
水冷熱泵單元2是對循環(huán)制冷劑依次反復(fù)進行蒸發(fā)、壓縮、冷凝、膨脹等工藝，并在制冷劑蒸發(fā)過程中從與上述循環(huán)制冷劑進行熱交換的空氣或熱源水吸熱，而在制冷劑冷凝過程中放熱的裝置。該水冷熱泵單元2至少包括壓縮上述循環(huán)制冷劑的多個壓縮機3、共用于多個壓縮機3并在循環(huán)制冷劑的蒸發(fā)過程和冷凝過程中進行不同作業(yè)的供氣側(cè)空氣熱交換器4以及熱源側(cè)水熱交換器5、用于膨脹循環(huán)制冷劑的膨脹盒等減壓裝置6、切換空氣熱交換器4以及水熱交換器5的蒸發(fā)過程和冷凝過程的閥等切換裝置19、以及安裝上述部件的框架7。并且空氣熱交換器4、水熱交換器5、壓縮機3、減壓裝置6以及切換裝置19等通過配管連接，以使制冷劑循環(huán)。22為加濕器。此外，雖然附圖中進行了省略，但也可以在水冷熱泵單元2中設(shè)置二次加熱器。
在上述空氣熱交換器4的空氣入口側(cè)將多個(圖1、2和4中為2個)壓縮機3上下分開設(shè)置，在上側(cè)壓縮機3的下方水平設(shè)置兼有輔助支撐框架作用的上方排水板8，同時在下側(cè)壓縮機3和下側(cè)空氣熱交換器4以及下側(cè)水熱交換器5的下方水平設(shè)置兼有輔助支撐框架作用的下方排水板9，使水熱交換器5的熱源水連接口可以自由地與機殼1內(nèi)設(shè)置的熱源水導(dǎo)入管10和熱源水排出管11連接或分離?？諝鉄峤粨Q器4的翅片管16優(yōu)選采用壓損較小的橢圓管(參照圖5)，也可以是圓形管?？諝鉄峤粨Q器4的散熱片為多個壓縮機3的制冷劑循環(huán)回路的翅片管16所共用。水熱交換器5為板式熱交換器，為多個壓縮機3的制冷劑循環(huán)回路所共用，在水熱交換器5內(nèi)部配置熱源水通路和多個制冷劑通路，并使其能夠自由進行熱交換。上述板式熱交換器，可以例如將幾個導(dǎo)熱板(板)層疊，使熱源水和2個制冷劑從導(dǎo)熱板和導(dǎo)熱板之間流過，相互進行熱交換。
機殼1(熱泵模塊B)上形成有取出或放入水冷熱泵單元2的開口部，并將上述開口部設(shè)置于能夠自由裝卸或開關(guān)的外裝板上，并設(shè)置滑動裝置，以便于取出或放入水冷熱泵單元2。圖3中，雖然為了方便進行組裝和維護作業(yè)，采用了將多個水冷熱泵單元2從側(cè)面依次放入的結(jié)構(gòu)，但也可以采用從其它方向放入的結(jié)構(gòu)。附圖中省略了滑動裝置，例如，可以通過在框架7上設(shè)置多個滾輪，并在機殼1(熱泵模塊B)上設(shè)置引導(dǎo)滾輪的導(dǎo)軌而構(gòu)成，當然也可以采取其它多種變形方案。此外，還可以通過與上述結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)取出或放入水冷熱泵單元2。機殼1上形成有空氣輸入口和供氣口，通過輸送管等與屋內(nèi)、屋外連通，并通過空氣熱交換器4冷卻或加熱空調(diào)用空氣，從而自由切換冷房運轉(zhuǎn)和暖房運轉(zhuǎn)，對需要進行空氣溫度調(diào)節(jié)的空間供氣，以進行空氣溫度調(diào)節(jié)。如圖6所示，如果至少將風扇模塊A和多個熱泵模塊B可自由連接或分離地設(shè)置來構(gòu)成機殼1，則可以通過多個熱泵模塊B的空氣熱交換器4進行多次空氣冷卻，由此提供低溫空氣，從而減小風量。此外，如果作為室外空調(diào)機使用，則可以在多次空氣冷卻過程中進行強力除濕。
圖7所示為，至少將風扇模塊A和熱泵模塊B和旋管模塊C可自由連接或分離地設(shè)置來構(gòu)成機殼1，并在旋管模塊C設(shè)置與水冷熱泵單元2共用熱源水的冷熱水旋管12的實施方式，其它結(jié)構(gòu)與上述實施方式完全相同。對于這種情形，通過冷熱水旋管12以及水冷熱泵單元2的空氣熱交換器4進行2次空氣冷卻，由此提供低溫空氣，從而降低風量。此外，如果作為室外空調(diào)機使用，可以在2次空氣冷卻過程中進行強力除濕。如上所述，至少具有可自由連接或分離的風扇模塊A和多個熱泵模塊B以及旋管模塊C，將從中選取的模塊連接構(gòu)成機殼1，這樣僅通過選擇規(guī)定的模塊進行組裝，即可方便地制作如圖1、6和圖7中實施方式所示的具有不同功能的空調(diào)機。
圖8所示為應(yīng)用本發(fā)明空調(diào)機的系統(tǒng)實例，由于將上游側(cè)水路13分成多個下游側(cè)水路14組成熱源水回路15，其中只將下游側(cè)水路14連接到1個或多個機殼1的熱源水出入口，所以相對上游側(cè)水路13的水量，下游側(cè)水路14的水量變?yōu)?1/水路數(shù))，使熱源水回路15出入口的水溫相差15～30℃，從而提高熱源機21的工作效率，并節(jié)省能源。上游側(cè)水路13連接1臺或多臺冷熱水旋管式空調(diào)機20。冷熱水旋管式空調(diào)機20可以適用空氣調(diào)節(jié)單元或風扇旋管單元等多種類型。熱源水回路15的熱源水通過熱源機21進行溫度調(diào)節(jié)，通過送水泵沿箭頭方向傳送進行循環(huán)。熱源機21可以通過加熱水的鍋爐和冷卻水的冷卻塔或冷卻器等圖中省略的切換裝置，將熱源水自由地切換為熱水和冷水。
對于這個系統(tǒng)，用所有空調(diào)機進行冷房運轉(zhuǎn)時，例如通過以7℃的冷水作為熱源水進行循環(huán)，上游側(cè)水路13中通過冷熱水旋管式空調(diào)機20的冷熱水旋管將熱源水從例如7℃升溫到12℃(水溫相差5℃)。此時，相對上游側(cè)水路13的水量，各下游側(cè)水路14的水量將會減少為1/2，所以在空調(diào)運轉(zhuǎn)過程中上游側(cè)水路13和下游側(cè)水路14、14需要相同的熱量時，相對上游側(cè)水路13的水溫差，各下游側(cè)水路14的水溫差將變?yōu)?倍，因此下游側(cè)水路14、14中通過水冷熱泵單元2使熱源水的溫度從例如12℃升溫到22℃(水溫差10℃)，這樣熱源水回路15的出入口水溫差將變?yōu)?5℃。返回熱源機21的熱源水經(jīng)過溫度調(diào)節(jié)，在熱源水回路15中循環(huán)。
同理，進行暖房運轉(zhuǎn)時，例如通過以45℃的熱水作為熱源水進行循環(huán)，上游側(cè)水路13中通過冷熱水旋管式空調(diào)機20的冷熱水旋管將熱源水從例如45℃降溫到40℃(水溫相差5℃)，下游側(cè)水路14、14中通過水冷熱泵單元2使熱源水的溫度從例如40℃降溫到30℃(水溫差10℃)，這樣熱源水回路15的出入口水溫差將變?yōu)?5℃。熱源水回路15出入口的水溫差可以自由地增減或變更設(shè)定溫度(例如40℃以下)，但考慮到熱源機21的工作效率，優(yōu)選設(shè)定在15℃～30℃范圍內(nèi)。
此外，也可以在上游側(cè)水路13和下游側(cè)水路14上同時連接1個或多個機殼1的熱源水出入口，還可以隨意增減下游側(cè)水路14的數(shù)量。此外，也可以自由更換每個水路上設(shè)置的空調(diào)機種類。上游側(cè)水路13內(nèi)部、下游側(cè)水路14內(nèi)部可以采用直接返回方式、反轉(zhuǎn)返回方式或同時使用這兩種方式等。此外，可以自由增減水冷熱泵單元2、壓縮機3、熱泵模塊B以及旋管模塊C的數(shù)量。
以上，本發(fā)明詳細說明中敘述的實施方式只是用于明確本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容，本發(fā)明并不局限于此，在本發(fā)明要旨和權(quán)利要求范圍內(nèi)，可以進行多種變形。
權(quán)利要求
1.一種水冷熱泵式空調(diào)機，其特征是，具有機殼(1)和相對所述機殼(1)并列的、能夠取出或收納自如的多個水冷熱泵單元(2)；所述水冷熱泵單元(2)至少包括用于壓縮循環(huán)制冷劑的多個壓縮機(3)、共用于多個壓縮機(3)的供氣側(cè)空氣熱交換器(4)以及熱源側(cè)水熱交換器(5)、膨脹循環(huán)制冷劑的減壓裝置(6)、安裝以上部件的框架(7)；在所述空氣熱交換器(4)的空氣入口側(cè)將多個壓縮機(3)上下分開設(shè)置，在上側(cè)的所述壓縮機(3)的下方設(shè)置上方排水板(8)，同時在下側(cè)的所述壓縮機(3)和所述空氣熱交換器(4)和所述水熱交換器(5)的下方設(shè)置下方排水板(9)，使所述水熱交換器(5)能夠自由地與所述機殼(1)內(nèi)部設(shè)置的熱源水導(dǎo)入管(10)和熱源水排出管(11)連接或分離。
2.如權(quán)利要求1所述的水冷熱泵式空調(diào)機，其中，所述機殼(1)能夠自由連接或分離地至少設(shè)置有風扇模塊(A)和1個或多個熱泵模塊(B)，并在所述熱泵模塊(B)上設(shè)置有所述多個水冷熱泵單元(2)。
3.如權(quán)利要求1所述的水冷熱泵式空調(diào)機，其中，所述機殼(1)能夠自由連接或分離地至少設(shè)置有風扇模塊(A)和熱泵模塊(B)以及旋管模塊(C)，在所述熱泵模塊(B)上設(shè)置有所述多個水冷熱泵單元(2)，同時在所述旋管模塊(C)上設(shè)置有與所述水冷熱泵單元(2)共用熱源水的冷熱水旋管(12)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的水冷熱泵式空調(diào)機，其中，所述1個或多個機殼(1)的熱源水出入口，在具有從上游側(cè)水路(13)分支的多個下游側(cè)水路(14)的熱源水回路(15)中，僅僅連接于所述下游側(cè)水路(14)，或同時連接于所述上游側(cè)水路(13)和下游側(cè)水路(14)。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的水冷熱泵式空調(diào)機，其中，所述空氣熱交換器(4)的翅片管(16)為橢圓管。
全文摘要
一種水冷熱泵式空調(diào)機，具有機殼(1)和相對機殼(1)并列的、能夠取出或收納自如的多個水冷熱泵單元(2)。水冷熱泵單元(2)至少包括多個壓縮機(3)、共用于多個壓縮機(3)的空氣熱交換器(4)以及水熱交換器(5)、減壓裝置、以及安裝以上部件的框架(7)。在空氣熱交換器(4)的空氣入口側(cè)將多個壓縮機(3)上下分開設(shè)置。使水熱交換器(5)的熱源水出入口能夠自由地與機殼(1)內(nèi)部設(shè)置的熱源水導(dǎo)入管(10)和熱源水排出管(11)連接或分離。
文檔編號F24F3/00GK1967093SQ20061008130
公開日2007年5月23日 申請日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
發(fā)明者木村惠一, 森田滿津雄, 浦田暢夫 申請人:木村工機株式會社