JP2003240341A - 給湯機 - Google Patents
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- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F04C18/356—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
- F04C18/3562—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation
- F04C18/3564—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/047—Water-cooled condensers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯＰが向上し、省エネ、電気料金の低減を
図れる給湯機を提供する。 【解決手段】 冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用
いた冷媒回路にて、温湯を沸き上げる給湯機である。冷
媒回路に膨張機１２を備え、この膨張機１２で発生した
動力の回収を可能とした。膨張機１２と圧縮機１０とは
共通の駆動軸１９を有し、膨張機１２で発生した動力を
駆動軸１９を介して圧縮機１０に伝達する。冷媒回路に
て沸き上げられた温湯を、床暖房に使用する。
図れる給湯機を提供する。 【解決手段】 冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用
いた冷媒回路にて、温湯を沸き上げる給湯機である。冷
媒回路に膨張機１２を備え、この膨張機１２で発生した
動力の回収を可能とした。膨張機１２と圧縮機１０とは
共通の駆動軸１９を有し、膨張機１２で発生した動力を
駆動軸１９を介して圧縮機１０に伝達する。冷媒回路に
て沸き上げられた温湯を、床暖房に使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、給湯機に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の給湯機としては、図６に示すよう
に、熱源側サイクル８１と、給湯側サイクル８２とを備
えるものがある。熱源側サイクル８１は冷媒回路を備
え、この冷媒回路は、圧縮機８３に、順次、水熱交換器
８４と、膨張弁８５と、空気熱交換器８６等が接続され
て構成される。また、給湯側サイクル８２は、貯湯タン
ク８７と循環路８８とを備える。そして、この循環路８
８に水循環用ポンプ８９と熱交換路９０とが介設されて
いる。この場合、熱交換路９０は水熱交換器８４にて構
成される。
に、熱源側サイクル８１と、給湯側サイクル８２とを備
えるものがある。熱源側サイクル８１は冷媒回路を備
え、この冷媒回路は、圧縮機８３に、順次、水熱交換器
８４と、膨張弁８５と、空気熱交換器８６等が接続され
て構成される。また、給湯側サイクル８２は、貯湯タン
ク８７と循環路８８とを備える。そして、この循環路８
８に水循環用ポンプ８９と熱交換路９０とが介設されて
いる。この場合、熱交換路９０は水熱交換器８４にて構
成される。
【０００３】冷媒回路の冷媒としては、近年、環境上の
問題等から、超臨界で使用する超臨界冷媒（例えば、炭
酸ガス）を用いる場合がある。従って、この炭酸ガスを
使用した単純サイクルでは、モリエル線図が図７に示す
ものとなる。
問題等から、超臨界で使用する超臨界冷媒（例えば、炭
酸ガス）を用いる場合がある。従って、この炭酸ガスを
使用した単純サイクルでは、モリエル線図が図７に示す
ものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記給湯機
では、圧縮機８３を駆動させると共に、ポンプ８９を駆
動（作動）させると、給湯側サイクル８２においては、
貯湯タンク８７の取水口から貯溜水（温湯）が循環路８
８に流出し、これが熱交換路９０を流通して、湯入口か
ら貯湯タンク８７の上部に返流される。
では、圧縮機８３を駆動させると共に、ポンプ８９を駆
動（作動）させると、給湯側サイクル８２においては、
貯湯タンク８７の取水口から貯溜水（温湯）が循環路８
８に流出し、これが熱交換路９０を流通して、湯入口か
ら貯湯タンク８７の上部に返流される。
【０００５】また、熱源側サイクル８１においては、図
７に示すように、の状態の高圧冷媒が圧縮機８３から
吐出され、この高圧冷媒が水熱交換器８４に導入され
る。水熱交換器８４では、熱交換路９０と通過する水と
熱交換を行う。これによって、この通過する水は加熱さ
れる（沸き上げられる）。そして、この熱交換により、
高圧冷媒は水に対して放熱し、そのエンタルピがから
の状態にまで低下する。このの状態の高圧冷媒は、
膨張弁８５へ送られる。この膨張弁８５では、高圧冷媒
が減圧され、その圧力がからの状態まで低下する。
そして、このの状態の冷媒は、空気熱交換器８６へ導
入される。空気熱交換器８６では、この低圧冷媒が空気
と熱交換を行う。この熱交換により、低圧冷媒は吸熱し
て蒸発して、そのエンタルピがの状態からの状態に
まで増大する。このの状態の低圧冷媒が圧縮機８３へ
送られる。
７に示すように、の状態の高圧冷媒が圧縮機８３から
吐出され、この高圧冷媒が水熱交換器８４に導入され
る。水熱交換器８４では、熱交換路９０と通過する水と
熱交換を行う。これによって、この通過する水は加熱さ
れる（沸き上げられる）。そして、この熱交換により、
高圧冷媒は水に対して放熱し、そのエンタルピがから
の状態にまで低下する。このの状態の高圧冷媒は、
膨張弁８５へ送られる。この膨張弁８５では、高圧冷媒
が減圧され、その圧力がからの状態まで低下する。
そして、このの状態の冷媒は、空気熱交換器８６へ導
入される。空気熱交換器８６では、この低圧冷媒が空気
と熱交換を行う。この熱交換により、低圧冷媒は吸熱し
て蒸発して、そのエンタルピがの状態からの状態に
まで増大する。このの状態の低圧冷媒が圧縮機８３へ
送られる。
【０００６】このため、超臨界で使用する超臨界冷媒
（例えば、炭酸ガス）を用いる場合には、ととのエ
ンタルピ差は小さく冷凍サイクル効率が悪いことになっ
ていた。従って、大量の湯の沸き上げを必要とする給湯
機では、大型化され、製造コスト及びランニングコスト
高となっていた。
（例えば、炭酸ガス）を用いる場合には、ととのエ
ンタルピ差は小さく冷凍サイクル効率が悪いことになっ
ていた。従って、大量の湯の沸き上げを必要とする給湯
機では、大型化され、製造コスト及びランニングコスト
高となっていた。
【０００７】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、ＣＯＰが向上
し、省エネ、電気料金の低減を図れる給湯機を提供する
ことにある。
めになされたものであって、その目的は、ＣＯＰが向上
し、省エネ、電気料金の低減を図れる給湯機を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで請求項１の給湯機
は、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用いた冷媒回
路にて、温湯を沸き上げる給湯機であって、上記冷媒回
路に膨張機１２を備え、この膨張機１２で発生した動力
の回収を可能としたことを特徴としている。
は、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用いた冷媒回
路にて、温湯を沸き上げる給湯機であって、上記冷媒回
路に膨張機１２を備え、この膨張機１２で発生した動力
の回収を可能としたことを特徴としている。
【０００９】請求項１の給湯機では、冷媒回路に膨張機
１２を備えているので、冷凍サイクルの膨張過程が等エ
ントロピー変化となり、この膨張機１２で発生した動力
の回収が可能となると共に、蒸発能力が増大する。これ
によって、ＣＯＰが向上する。さらに、冷媒に超臨界で
使用する超臨界冷媒を用いるので、オゾン層の破壊、環
境汚染等の問題がなく、地球環境にやさしい給湯機とな
る。
１２を備えているので、冷凍サイクルの膨張過程が等エ
ントロピー変化となり、この膨張機１２で発生した動力
の回収が可能となると共に、蒸発能力が増大する。これ
によって、ＣＯＰが向上する。さらに、冷媒に超臨界で
使用する超臨界冷媒を用いるので、オゾン層の破壊、環
境汚染等の問題がなく、地球環境にやさしい給湯機とな
る。
【００１０】請求項２の給湯機は、上記動力を、上記冷
媒回路の圧縮機１０に入力することを特徴としている。
媒回路の圧縮機１０に入力することを特徴としている。
【００１１】上記請求項２の給湯機では、膨張機１２で
発生した動力を、上記冷媒回路の圧縮機に入力すること
ができるので、圧縮機１０を駆動させる外部入力を低減
することができる。これによって、膨張機構に膨張弁を
使用したものと同一の能力を発揮させる場合には、圧縮
機１０の小型化を図ることができる。
発生した動力を、上記冷媒回路の圧縮機に入力すること
ができるので、圧縮機１０を駆動させる外部入力を低減
することができる。これによって、膨張機構に膨張弁を
使用したものと同一の能力を発揮させる場合には、圧縮
機１０の小型化を図ることができる。
【００１２】請求項３の給湯機は、上記膨張機１２と圧
縮機１０とは共通の駆動軸を有し、この膨張機１２で発
生した動力を上記駆動軸１９を介して圧縮機１０に伝達
することを特徴としている。
縮機１０とは共通の駆動軸を有し、この膨張機１２で発
生した動力を上記駆動軸１９を介して圧縮機１０に伝達
することを特徴としている。
【００１３】上記請求項３の給湯機では、膨張機１２で
発生した動力を、膨張機１２と圧縮機１０との共通の駆
動軸１９にて圧縮機１０に伝達するので、膨張機１２で
発生した動力を圧縮機１０に確実に伝達することができ
る。
発生した動力を、膨張機１２と圧縮機１０との共通の駆
動軸１９にて圧縮機１０に伝達するので、膨張機１２で
発生した動力を圧縮機１０に確実に伝達することができ
る。
【００１４】請求項４の給湯機は、上記冷媒回路にて沸
き上げられた温湯を、床暖房に使用することを特徴とし
ている。
き上げられた温湯を、床暖房に使用することを特徴とし
ている。
【００１５】上記請求項４の給湯機では、効率良く沸き
上げた湯を、床暖房に使用するので、効率のよい床暖房
を行うことができる。
上げた湯を、床暖房に使用するので、効率のよい床暖房
を行うことができる。
【００１６】請求項５の給湯機は、上記冷媒回路にて沸
き上げられた温湯を、浴槽等への給湯と、床暖房とに使
用することを特徴としている。
き上げられた温湯を、浴槽等への給湯と、床暖房とに使
用することを特徴としている。
【００１７】上記請求項５の給湯機では、効率良く沸き
上げた湯を、浴槽等への給湯と、床暖房に使用するの
で、効率のよい給湯及び床暖房を行うことができる。
上げた湯を、浴槽等への給湯と、床暖房に使用するの
で、効率のよい給湯及び床暖房を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、この発明の給湯機の具体的
な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。図１はこの給湯機の簡略図を示す。この給湯機は、
給湯側サイクル１と熱源側サイクル２とを備える。給湯
側サイクル１は、貯湯タンク３を備え、この貯湯タンク
３に貯湯された温湯が図示省略の浴槽等に供給される。
すなわち、貯湯タンク３には、その下部側に給水口（図
示省略）が設けられると共に、その上部側に給湯口（図
示省略）が設けられている。そして、給水口から貯湯タ
ンク３に水道水が供給され、給湯口から高温の温湯が出
湯される。また、貯湯タンク３には、その下部側に取水
口４が開設されると共に、その上部側に湯入口５が開設
され、取水口４と湯入口５とが循環路６にて連結されて
いる。そして、この循環路６に水循環用ポンプ７と熱交
換路８とが介設されている。
な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。図１はこの給湯機の簡略図を示す。この給湯機は、
給湯側サイクル１と熱源側サイクル２とを備える。給湯
側サイクル１は、貯湯タンク３を備え、この貯湯タンク
３に貯湯された温湯が図示省略の浴槽等に供給される。
すなわち、貯湯タンク３には、その下部側に給水口（図
示省略）が設けられると共に、その上部側に給湯口（図
示省略）が設けられている。そして、給水口から貯湯タ
ンク３に水道水が供給され、給湯口から高温の温湯が出
湯される。また、貯湯タンク３には、その下部側に取水
口４が開設されると共に、その上部側に湯入口５が開設
され、取水口４と湯入口５とが循環路６にて連結されて
いる。そして、この循環路６に水循環用ポンプ７と熱交
換路８とが介設されている。
【００１９】そして、加熱側サイクル（ヒートポンプ式
加熱源）２は冷媒回路を備え、この冷媒回路は、圧縮機
１０と、熱交換路８を構成する水熱交換器１１と、減圧
機構としての膨張機１２と、空気熱交換器１３とを順に
接続して構成される。すなわち、圧縮機１０の吐出管１
４を水熱交換器１１に接続し、水熱交換器１１と膨張機
１２とを冷媒通路１５にて接続し、膨張機１２と空気熱
交換器１３とを冷媒通路１６にて接続し、空気熱交換器
１３と圧縮機１０と冷媒通路１７にて接続している。ま
た、冷媒としては、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒
（例えば、炭酸ガス、その他、エチレン、エタン、酸化
窒素等）を用いる。
加熱源）２は冷媒回路を備え、この冷媒回路は、圧縮機
１０と、熱交換路８を構成する水熱交換器１１と、減圧
機構としての膨張機１２と、空気熱交換器１３とを順に
接続して構成される。すなわち、圧縮機１０の吐出管１
４を水熱交換器１１に接続し、水熱交換器１１と膨張機
１２とを冷媒通路１５にて接続し、膨張機１２と空気熱
交換器１３とを冷媒通路１６にて接続し、空気熱交換器
１３と圧縮機１０と冷媒通路１７にて接続している。ま
た、冷媒としては、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒
（例えば、炭酸ガス、その他、エチレン、エタン、酸化
窒素等）を用いる。
【００２０】ところで、上記冷媒回路では、圧縮機１０
と膨張機１２とが一体とされた圧縮・膨張ユニット体１
８が使用されている。すなわち、圧縮・膨張ユニット体
１８は、図２に示すように、冷媒を臨界圧以上に圧縮し
て送り出す圧縮機１０と、冷媒を膨張させる膨張機１２
と、圧縮機１０及び膨張機１２に駆動軸１９を通じて動
力を供給する電動機（モータ）２０とがケーシングＡ内
に密封状態で収納されたものである。このため、圧縮機
１０、電動機２０、及び膨張機１２はこの共通の駆動軸
１９により連結されている。
と膨張機１２とが一体とされた圧縮・膨張ユニット体１
８が使用されている。すなわち、圧縮・膨張ユニット体
１８は、図２に示すように、冷媒を臨界圧以上に圧縮し
て送り出す圧縮機１０と、冷媒を膨張させる膨張機１２
と、圧縮機１０及び膨張機１２に駆動軸１９を通じて動
力を供給する電動機（モータ）２０とがケーシングＡ内
に密封状態で収納されたものである。このため、圧縮機
１０、電動機２０、及び膨張機１２はこの共通の駆動軸
１９により連結されている。
【００２１】この場合、ケーシングＡの内部が、圧縮機
１０及び電動機２０側の第１空間部２１と、膨張機１２
側の第２空間部２２とに断熱材２３等にて区画されてい
る。そして、圧縮機１０としては、いわゆる揺動ピスト
ン型ロータリ圧縮機にて構成され、第１・第２シリンダ
機構２４、２５を備える。すなわち、第１・第２シリン
ダ機構２４、２５は、それぞれ、上記駆動軸１９に装着
されるクランク軸２６、２７と、このクランク軸２６、
２７に外嵌されるピストン２８、２９と、このピストン
２８、２９が収納されるシリンダ室３０、３１を有する
シリンダ３２、３３とを備える。
１０及び電動機２０側の第１空間部２１と、膨張機１２
側の第２空間部２２とに断熱材２３等にて区画されてい
る。そして、圧縮機１０としては、いわゆる揺動ピスト
ン型ロータリ圧縮機にて構成され、第１・第２シリンダ
機構２４、２５を備える。すなわち、第１・第２シリン
ダ機構２４、２５は、それぞれ、上記駆動軸１９に装着
されるクランク軸２６、２７と、このクランク軸２６、
２７に外嵌されるピストン２８、２９と、このピストン
２８、２９が収納されるシリンダ室３０、３１を有する
シリンダ３２、３３とを備える。
【００２２】第１シリンダ機構２４のシリンダ３２は、
シリンダ本体３４と、このシリンダ本体３４の一方の端
面に装着される蓋部材３５と、シリンダ本体３４の他方
の端面に装着される介在体３６等にて構成される。この
蓋部材３５は上記駆動軸１９の一端部を支持している。
また、第２シリンダ機構２５のシリンダ３３は、シリン
ダ本体３８と、上記介在体３６と、シリンダ本体３８の
モータ２０側の端面に装着される蓋部材３９等にて構成
される。そして、各シリンダ本体３４、３８には吸入ポ
ート４０、４１が連設されている。
シリンダ本体３４と、このシリンダ本体３４の一方の端
面に装着される蓋部材３５と、シリンダ本体３４の他方
の端面に装着される介在体３６等にて構成される。この
蓋部材３５は上記駆動軸１９の一端部を支持している。
また、第２シリンダ機構２５のシリンダ３３は、シリン
ダ本体３８と、上記介在体３６と、シリンダ本体３８の
モータ２０側の端面に装着される蓋部材３９等にて構成
される。そして、各シリンダ本体３４、３８には吸入ポ
ート４０、４１が連設されている。
【００２３】次に、膨張機１２は、この場合、揺動ピス
トン型膨張機にて構成される。すなわち、上記駆動軸１
９に装着されるクランク軸４３と、このクランク軸４３
に外嵌されるピストン４４と、このピストン４４が収納
されるシリンダ室４５を有するシリンダ４６とを備え
る。シリンダ４６は、シリンダ本体４７と、上記駆動軸
１９の他端部を支持する支持体４８と、断熱材２３側の
仕切プレート４９等で構成することができる。また、シ
リンダ本体４７には吐出ポート５０が連設され、さら
に、シリンダ室４５には吸入管５１が接続されている。
トン型膨張機にて構成される。すなわち、上記駆動軸１
９に装着されるクランク軸４３と、このクランク軸４３
に外嵌されるピストン４４と、このピストン４４が収納
されるシリンダ室４５を有するシリンダ４６とを備え
る。シリンダ４６は、シリンダ本体４７と、上記駆動軸
１９の他端部を支持する支持体４８と、断熱材２３側の
仕切プレート４９等で構成することができる。また、シ
リンダ本体４７には吐出ポート５０が連設され、さら
に、シリンダ室４５には吸入管５１が接続されている。
【００２４】上記のように構成された圧縮・膨張ユニッ
ト体１８の圧縮機１０は、モータ２０によって駆動され
る。すなわち、駆動軸１９を回転駆動させることによっ
て、この駆動軸１９に連設されたクランク軸２６、２７
を回動させて、ピストン２８、２９をシリンダ室３０、
３１内で揺動運動をさせる。そのため、この揺動運動に
従って吸入ポート４０、４１からシリンダ室３０、３１
内に冷媒を吸入し、この冷媒を、このシリンダ室３０、
３１でピストン２８、２９が揺動することによって、臨
界圧力以上の所定圧力まで圧縮し、この高温高圧となっ
た冷媒を、ケーシングＡに設けられた吐出ポート４２か
ら吐出配管１４へと吐出する。
ト体１８の圧縮機１０は、モータ２０によって駆動され
る。すなわち、駆動軸１９を回転駆動させることによっ
て、この駆動軸１９に連設されたクランク軸２６、２７
を回動させて、ピストン２８、２９をシリンダ室３０、
３１内で揺動運動をさせる。そのため、この揺動運動に
従って吸入ポート４０、４１からシリンダ室３０、３１
内に冷媒を吸入し、この冷媒を、このシリンダ室３０、
３１でピストン２８、２９が揺動することによって、臨
界圧力以上の所定圧力まで圧縮し、この高温高圧となっ
た冷媒を、ケーシングＡに設けられた吐出ポート４２か
ら吐出配管１４へと吐出する。
【００２５】また、膨張機１２では、駆動軸１９を回転
駆動させることによって、この駆動軸１９に連設された
クランク軸４３を回動させて、ピストン４４をシリンダ
室４５内で揺動運動をさせる。そのため、この揺動運動
に従って吸入管５２からシリンダ室４５内に冷媒を吸入
し、この冷媒を、このシリンダ室４５でピストン４４が
揺動することによって、冷媒を膨張させ、その膨張した
冷媒を吐出ポート５０から冷媒通路１６へ流出させる。
駆動させることによって、この駆動軸１９に連設された
クランク軸４３を回動させて、ピストン４４をシリンダ
室４５内で揺動運動をさせる。そのため、この揺動運動
に従って吸入管５２からシリンダ室４５内に冷媒を吸入
し、この冷媒を、このシリンダ室４５でピストン４４が
揺動することによって、冷媒を膨張させ、その膨張した
冷媒を吐出ポート５０から冷媒通路１６へ流出させる。
【００２６】上記のように構成された給湯機によれば、
圧縮機１０を駆動させる（モータ２０を通電することに
よって、駆動軸１９を回転駆動させる）と共に、水循環
用ポンプ１３を駆動（作動）させると、圧縮機１０から
の高圧高温の冷媒が水熱交換器１１に流入すると共に、
貯湯タンク３の取水口４からの貯溜水（低温水）が循環
路６の熱交換路８を流通する。これによって、高圧高温
の冷媒と循環路６の循環水とで熱交換が行われ、この循
環水は加熱され（沸き上げられ）、湯入口５から貯湯タ
ンク３に返流（流入）され、貯湯タンク３に高温の温湯
を貯湯することができる。
圧縮機１０を駆動させる（モータ２０を通電することに
よって、駆動軸１９を回転駆動させる）と共に、水循環
用ポンプ１３を駆動（作動）させると、圧縮機１０から
の高圧高温の冷媒が水熱交換器１１に流入すると共に、
貯湯タンク３の取水口４からの貯溜水（低温水）が循環
路６の熱交換路８を流通する。これによって、高圧高温
の冷媒と循環路６の循環水とで熱交換が行われ、この循
環水は加熱され（沸き上げられ）、湯入口５から貯湯タ
ンク３に返流（流入）され、貯湯タンク３に高温の温湯
を貯湯することができる。
【００２７】この際の冷媒回路の冷凍サイクルは図３の
ようになる。すなわち、の状態の高圧冷媒が圧縮機１
０から吐出され、この高圧冷媒が水熱交換器１１に導入
される。水熱交換器１１では熱交換路１４と通過する水
との熱交換を行う。この熱交換により、高圧冷媒は水に
対して放熱し、そのエンタルピがからの状態にまで
低下する。このの状態の高圧冷媒は、膨張機１２へ送
られる。この膨張機１２では、高圧冷媒が減圧され、そ
の圧力がから´の状態まで低下する。この際、膨張
機構として膨張機１２を使用しているので、等エントロ
ピー変化となって、この´と（は、膨張機１２を
使用せずに膨張弁を使用した減圧状態である）のエンタ
ルピ差の動力回収が可能となる。そして、この´の状
態の冷媒は、空気熱交換器１３へ導入される。空気熱交
換器１３では、この低圧冷媒が空気と熱交換を行う。こ
の熱交換により、低圧冷媒は吸熱して蒸発してそのエン
タルピが´の状態からの状態にまで増大する。この
の状態の低圧冷媒が圧縮機１０へ送られる。なお、図
３の網掛け部は単純サイクルの場合を示している。
ようになる。すなわち、の状態の高圧冷媒が圧縮機１
０から吐出され、この高圧冷媒が水熱交換器１１に導入
される。水熱交換器１１では熱交換路１４と通過する水
との熱交換を行う。この熱交換により、高圧冷媒は水に
対して放熱し、そのエンタルピがからの状態にまで
低下する。このの状態の高圧冷媒は、膨張機１２へ送
られる。この膨張機１２では、高圧冷媒が減圧され、そ
の圧力がから´の状態まで低下する。この際、膨張
機構として膨張機１２を使用しているので、等エントロ
ピー変化となって、この´と（は、膨張機１２を
使用せずに膨張弁を使用した減圧状態である）のエンタ
ルピ差の動力回収が可能となる。そして、この´の状
態の冷媒は、空気熱交換器１３へ導入される。空気熱交
換器１３では、この低圧冷媒が空気と熱交換を行う。こ
の熱交換により、低圧冷媒は吸熱して蒸発してそのエン
タルピが´の状態からの状態にまで増大する。この
の状態の低圧冷媒が圧縮機１０へ送られる。なお、図
３の網掛け部は単純サイクルの場合を示している。
【００２８】この場合、上記動力回収は、上記駆動軸１
９によって圧縮機１０へ伝達され、この圧縮機１０の駆
動力に伝達される。すなわち、圧縮機１０としては、図
３に示すように、からまでの入力を必要とし、この
うち、´からの差分を、回収してから´までの
入力値として圧縮機１０の入力に使用することができ、
圧縮機１０への外部からの入力を低減することができ
る。このため、ＣＯＰが向上して、省エネ、電気料金の
低減を図ることができる。しかも、蒸発能力も増加する
ので、膨張弁を使用したものよりも小型の圧縮機を使用
しても、同一の能力を得ることができ、製造コスト及び
ランニングコストの低減を図ることができる。
９によって圧縮機１０へ伝達され、この圧縮機１０の駆
動力に伝達される。すなわち、圧縮機１０としては、図
３に示すように、からまでの入力を必要とし、この
うち、´からの差分を、回収してから´までの
入力値として圧縮機１０の入力に使用することができ、
圧縮機１０への外部からの入力を低減することができ
る。このため、ＣＯＰが向上して、省エネ、電気料金の
低減を図ることができる。しかも、蒸発能力も増加する
ので、膨張弁を使用したものよりも小型の圧縮機を使用
しても、同一の能力を得ることができ、製造コスト及び
ランニングコストの低減を図ることができる。
【００２９】次に、図４は他の実施の形態を示し、この
場合、貯湯タンク３に貯湯された湯を、床暖房に使用し
ている。すなわち、この給湯機は、床暖パネル５２を有
する床暖房ユニット５３を備える。床暖パネル５２の内
部には、循環パイプ５４が配設され、この循環パイプ５
４の入口５４ａに往き配管５６が接続され、循環パイプ
５４の出口５４ｂに戻り配管５７が接続されている。ま
た、往き配管５６は貯湯タンク３の上部の給湯口５８に
接続され、戻り配管５７は貯湯タンク３の下部の返流口
５９に接続されている。そして、往き配管５６に循環用
ポンプ６０が介設されている。なお、他の構成は、図１
に示した空気調和機と同様であるので、同一部分を同一
の符号で示してその説明を省略する。
場合、貯湯タンク３に貯湯された湯を、床暖房に使用し
ている。すなわち、この給湯機は、床暖パネル５２を有
する床暖房ユニット５３を備える。床暖パネル５２の内
部には、循環パイプ５４が配設され、この循環パイプ５
４の入口５４ａに往き配管５６が接続され、循環パイプ
５４の出口５４ｂに戻り配管５７が接続されている。ま
た、往き配管５６は貯湯タンク３の上部の給湯口５８に
接続され、戻り配管５７は貯湯タンク３の下部の返流口
５９に接続されている。そして、往き配管５６に循環用
ポンプ６０が介設されている。なお、他の構成は、図１
に示した空気調和機と同様であるので、同一部分を同一
の符号で示してその説明を省略する。
【００３０】従って、循環用ポンプ６０を駆動すること
によって、貯湯タンク３の湯が給湯口５８から流出し
て、往き配管５６を介して循環パイプ５４を流れ、戻り
配管５７を介して返流口５９から貯湯タンク３に戻る。
この際、この循環パイプ５４を流れる湯によって、床暖
パネル５２が暖められ、床暖房を行うことができる。
によって、貯湯タンク３の湯が給湯口５８から流出し
て、往き配管５６を介して循環パイプ５４を流れ、戻り
配管５７を介して返流口５９から貯湯タンク３に戻る。
この際、この循環パイプ５４を流れる湯によって、床暖
パネル５２が暖められ、床暖房を行うことができる。
【００３１】従って、この図４の給湯機では、給湯側ユ
ニット１及び熱源側ユニット２は図１と同様の構成であ
るので、給湯機として、ＣＯＰが向上して、省エネ、電
気料金の低減を図ることができる。しかも、蒸発能力も
増加するので、膨張弁を使用したものよりも小型の圧縮
機を使用しても、同一の能力を得ることができ、製造コ
スト及びランニングコストの低減を図ることができる。
そして、このように効率良く沸き上げた湯を床暖房に利
用することができ、全体として、高効率のシステムを構
成することができる。ところで、現状の電気料金は深夜
（例えば、２３時から７時までの時間帯）の電気料金単
価が昼間に比べて安価に設定されているので、この貯湯
タンク３に湯を貯めるための運転をこの深夜に行えば、
節電を図ることができる。
ニット１及び熱源側ユニット２は図１と同様の構成であ
るので、給湯機として、ＣＯＰが向上して、省エネ、電
気料金の低減を図ることができる。しかも、蒸発能力も
増加するので、膨張弁を使用したものよりも小型の圧縮
機を使用しても、同一の能力を得ることができ、製造コ
スト及びランニングコストの低減を図ることができる。
そして、このように効率良く沸き上げた湯を床暖房に利
用することができ、全体として、高効率のシステムを構
成することができる。ところで、現状の電気料金は深夜
（例えば、２３時から７時までの時間帯）の電気料金単
価が昼間に比べて安価に設定されているので、この貯湯
タンク３に湯を貯めるための運転をこの深夜に行えば、
節電を図ることができる。
【００３２】また、図５に示すように、往き配管５６等
に浴槽等へ給湯を行う配管６１を接続することによっ
て、床暖房に加え、浴槽等への給湯（以下、単に給湯と
呼ぶ場合がある）も可能となる。この場合、往き配管５
６において、配管６１の合流部６２よりも下流側に開閉
バルブ６３を介設すると共に、配管６１に開閉バルブ６
４を介設している。これによって、床暖房のみを行う場
合と、給湯のみを行う場合と、床暖房及び給湯を行う場
合とに切換ることができる。なお、他の構成は、図１に
示した空気調和機と同様であるので、同一部分を同一の
符号で示してその説明を省略する。
に浴槽等へ給湯を行う配管６１を接続することによっ
て、床暖房に加え、浴槽等への給湯（以下、単に給湯と
呼ぶ場合がある）も可能となる。この場合、往き配管５
６において、配管６１の合流部６２よりも下流側に開閉
バルブ６３を介設すると共に、配管６１に開閉バルブ６
４を介設している。これによって、床暖房のみを行う場
合と、給湯のみを行う場合と、床暖房及び給湯を行う場
合とに切換ることができる。なお、他の構成は、図１に
示した空気調和機と同様であるので、同一部分を同一の
符号で示してその説明を省略する。
【００３３】すなわち、開閉バルブ６３を開状態とする
と共に、開閉バルブ６４を閉状態とすれば、床暖房のみ
を行うことができ、開閉バルブ６３を閉状態とすると共
に、開閉バルブ６４を開状態とすれば、給湯のみを行う
ことができ、開閉バルブ６３、６４を開状態とすれば、
床暖房及び給湯を行うことができる。
と共に、開閉バルブ６４を閉状態とすれば、床暖房のみ
を行うことができ、開閉バルブ６３を閉状態とすると共
に、開閉バルブ６４を開状態とすれば、給湯のみを行う
ことができ、開閉バルブ６３、６４を開状態とすれば、
床暖房及び給湯を行うことができる。
【００３４】従って、この図５の給湯機によれば、上記
図４の給湯機と同様、給湯機として、ＣＯＰが向上し
て、省エネ、電気料金の低減を図ることができる。しか
も、蒸発能力も増加するので、膨張弁を使用したものよ
りも小型の圧縮機を使用しても、同一の能力を得ること
ができ、製造コスト及びランニングコストの低減を図る
ことができる。しかも、このように効率良く沸き上げた
湯を床暖房及び浴槽等への給湯に利用することができ、
全体として、きわめて高効率のシステムを構成すること
ができる。そして、この床暖房及び給湯に使用する湯を
深夜に沸き上げておけば、電気料金を大幅に節約するこ
とができ、ユーザにとっては好適の給湯機となる。な
お、図５の給湯機に給湯には、台所や洗面所等への給湯
も含まれる。
図４の給湯機と同様、給湯機として、ＣＯＰが向上し
て、省エネ、電気料金の低減を図ることができる。しか
も、蒸発能力も増加するので、膨張弁を使用したものよ
りも小型の圧縮機を使用しても、同一の能力を得ること
ができ、製造コスト及びランニングコストの低減を図る
ことができる。しかも、このように効率良く沸き上げた
湯を床暖房及び浴槽等への給湯に利用することができ、
全体として、きわめて高効率のシステムを構成すること
ができる。そして、この床暖房及び給湯に使用する湯を
深夜に沸き上げておけば、電気料金を大幅に節約するこ
とができ、ユーザにとっては好適の給湯機となる。な
お、図５の給湯機に給湯には、台所や洗面所等への給湯
も含まれる。
【００３５】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。例えば、膨張機１２として、圧縮機１０と
駆動軸１９が共通化されていないものであってもよい。
すなわち、膨張機１２で発生した動力を、一旦、電気エ
ネルギに変換して取出し、この電気エネルギを圧縮機１
０の駆動電力として入力する等の構成であってもよい。
また、膨張機１２としては、スクロール式の膨張機であ
ってもよい。ここで、スクロール式の膨張機とは、固定
スクロールと、旋回スクロールとを備えたものであり、
その流入口から高圧の冷媒が流入すると、冷媒は旋回ス
クロールに旋回動力を生じさせながら次第に減圧膨張
し、その流出口から流出する。このため、このようなス
クロール式の膨張機でも発生した動力を、圧縮機１へ伝
達して、この圧縮機１の駆動に利用することができるよ
うにすればよい。さらに、膨張機１２としては、その
他、歯車型、スクリュ−型等の各種の膨張機も使用する
ことができる。なお、圧縮機１０としても、スクロール
式やスクリュ−式等の各種の圧縮機を使用することがで
きる。
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。例えば、膨張機１２として、圧縮機１０と
駆動軸１９が共通化されていないものであってもよい。
すなわち、膨張機１２で発生した動力を、一旦、電気エ
ネルギに変換して取出し、この電気エネルギを圧縮機１
０の駆動電力として入力する等の構成であってもよい。
また、膨張機１２としては、スクロール式の膨張機であ
ってもよい。ここで、スクロール式の膨張機とは、固定
スクロールと、旋回スクロールとを備えたものであり、
その流入口から高圧の冷媒が流入すると、冷媒は旋回ス
クロールに旋回動力を生じさせながら次第に減圧膨張
し、その流出口から流出する。このため、このようなス
クロール式の膨張機でも発生した動力を、圧縮機１へ伝
達して、この圧縮機１の駆動に利用することができるよ
うにすればよい。さらに、膨張機１２としては、その
他、歯車型、スクリュ−型等の各種の膨張機も使用する
ことができる。なお、圧縮機１０としても、スクロール
式やスクリュ−式等の各種の圧縮機を使用することがで
きる。
【００３６】
【発明の効果】請求項１の給湯機によれば、この膨張機
で発生した動力の回収が可能となると共に、蒸発能力が
増大する。これによって、ＣＯＰが向上して、無駄のな
い効率のよい運転が可能となる。さらに、冷媒に超臨界
で使用する超臨界冷媒を用いるので、オゾン層の破壊、
環境汚染等の問題がなく、地球環境にやさしい給湯機と
なる。
で発生した動力の回収が可能となると共に、蒸発能力が
増大する。これによって、ＣＯＰが向上して、無駄のな
い効率のよい運転が可能となる。さらに、冷媒に超臨界
で使用する超臨界冷媒を用いるので、オゾン層の破壊、
環境汚染等の問題がなく、地球環境にやさしい給湯機と
なる。
【００３７】請求項２の給湯機によれば、圧縮機を駆動
させる外部入力を低減することができる。これによっ
て、膨張機構に膨張弁を使用したものと同一の能力を発
揮させる場合には、圧縮機の小型化を図ることができ、
製造コスト及びランニングコストの低減を達成できる。
させる外部入力を低減することができる。これによっ
て、膨張機構に膨張弁を使用したものと同一の能力を発
揮させる場合には、圧縮機の小型化を図ることができ、
製造コスト及びランニングコストの低減を達成できる。
【００３８】請求項３の給湯機によれば、膨張機で発生
した動力を確実に圧縮機に伝達することができる。これ
によって、より効率の良い運転が可能となって、省エ
ネ、電気料金の低減を図ることができる。
した動力を確実に圧縮機に伝達することができる。これ
によって、より効率の良い運転が可能となって、省エ
ネ、電気料金の低減を図ることができる。
【００３９】請求項４の給湯機によれば、効率良く沸き
上げた湯を、床暖房に使用するので、効率のよい床暖房
を行うことができる。すなわち、給湯機として高効率の
システムを構成することができ、ランニングコストの低
減を図ることができる。
上げた湯を、床暖房に使用するので、効率のよい床暖房
を行うことができる。すなわち、給湯機として高効率の
システムを構成することができ、ランニングコストの低
減を図ることができる。
【００４０】請求項５の給湯機によれば、効率良く沸き
上げた湯を、浴槽等への給湯と、床暖房に使用するの
で、効率のよい給湯及び床暖房を行うことができる。給
湯機として高効率のシステムを構成することができ、ラ
ンニングコストの低減を図ることができる。しかも、ユ
ーザは給湯及び床暖房にて快適に過ごすことができる。
上げた湯を、浴槽等への給湯と、床暖房に使用するの
で、効率のよい給湯及び床暖房を行うことができる。給
湯機として高効率のシステムを構成することができ、ラ
ンニングコストの低減を図ることができる。しかも、ユ
ーザは給湯及び床暖房にて快適に過ごすことができる。
【図１】この発明の給湯機の実施の形態を示す簡略図で
ある。
ある。
【図２】上記給湯機の圧縮機と膨張機の断面図である。
【図３】上記給湯機のモリエル線図である。
【図４】この発明の給湯機の他の実施の形態を示す簡略
図である。
図である。
【図５】この発明の給湯機の別の実施の形態を示す簡略
図である。
図である。
【図６】従来の給湯機の簡略図である。
【図７】従来の給湯機のモリエル線図である。
１０ 圧縮機
１２ 膨張機
１９ 駆動軸
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 原 日出樹
大阪府堺市金岡1304番地 ダイキン工業株
式会社堺製作所金岡工場内
Ｆターム(参考） 3L071 BB02 BC02 BD01
Claims (5)
- 【請求項１】 冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用
いた冷媒回路にて、温湯を沸き上げる給湯機であって、
上記冷媒回路に膨張機（１２）を備え、この膨張機（１
２）で発生した動力の回収を可能としたことを特徴とす
る給湯機。 - 【請求項２】 上記動力を、上記冷媒回路の圧縮機（１
０）に入力することを特徴とする請求項１の給湯機。 - 【請求項３】 上記膨張機（１２）と圧縮機（１０）と
は共通の駆動軸（１９）を有し、この膨張機（１２）で
発生した動力を上記駆動軸（１９）を介して圧縮機（１
０）に伝達することを特徴とする請求項２の給湯機。 - 【請求項４】 上記冷媒回路にて沸き上げられた温湯
を、床暖房に使用することを特徴とする請求項１〜請求
項３のいずれかの給湯機。 - 【請求項５】 上記冷媒回路にて沸き上げられた温湯
を、浴槽等への給湯と、床暖房とに使用することを特徴
とする請求項１〜請求項３のいずれかの給湯機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042928A JP3915538B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 給湯機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042928A JP3915538B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 給湯機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003240341A true JP2003240341A (ja) | 2003-08-27 |
| JP3915538B2 JP3915538B2 (ja) | 2007-05-16 |
Family
ID=27782876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002042928A Expired - Fee Related JP3915538B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 給湯機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3915538B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006132329A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Daikin Ind Ltd | 流体機械 |
| JP2006132818A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置の制御方法およびそれを用いた冷凍サイクル装置 |
| JP2007132541A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Daikin Ind Ltd | ヒートポンプ給湯装置 |
| JP2008224118A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置 |
| EP2093374A1 (en) * | 2007-01-18 | 2009-08-26 | Panasonic Corporation | Fluid machine and refrigeration cycle device |
| KR20130083814A (ko) | 2012-01-13 | 2013-07-23 | 린나이가부시기가이샤 | 난방장치 및 급탕장치 |
| KR20140039997A (ko) | 2012-09-24 | 2014-04-02 | 린나이가부시기가이샤 | 난방장치 및 급탕장치 |
| EP2090745A4 (en) * | 2006-11-24 | 2016-10-26 | Daikin Ind Ltd | FLUID EQUIPMENT |
| CN108981160B (zh) * | 2018-08-10 | 2020-10-30 | 大连民族大学 | 一种空气循环的开式热泵的供热方法 |
-
2002
- 2002-02-20 JP JP2002042928A patent/JP3915538B2/ja not_active Expired - Fee Related
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