JP2004101002A - Water heater - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯装置は、圧縮機、放熱器、膨張弁及び蒸発器等によって構成されたヒートポンプを有する冷媒回路と、水回路と、湯を貯える貯湯タンクとを備えている（例えば、特許文献１参照）。そして、ヒートポンプの放熱器において、放熱された冷媒が、水回路を流通する水に放熱する。それにより、水は加熱され、加熱された水が貯湯タンクに導入される。
【０００３】
ところで、水を効率良く加熱するには、放熱器において放出させる熱量を増大させること、すなわち、ヒートポンプの加熱能力を向上させることが好ましい。また、ヒートポンプの加熱能力を向上させるには、冷媒の凝縮温度と水の温度との差が大きいこと、あるいは、冷媒の循環量が大きいことが望ましい。したがって、水を効率良く加熱するには、冷媒の凝縮温度を高くすること、あるいは、冷媒の循環量を増加させることが好ましい。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１１１０１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷媒の凝縮温度を高くすると、ヒートポンプの圧縮機が行う仕事量が大きくなるため、ヒートポンプのＣＯＰが低下する。また、冷媒の循環量を増加させた場合においても、ヒートポンプのＣＯＰが低下する。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒートポンプを有する給湯装置において、ヒートポンプの加熱能力を向上させながら、ヒートポンプのＣＯＰの向上を図る技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、潜熱蓄熱材が封入された第１の蓄熱手段と、該第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材より融点が低い潜熱蓄熱材が封入された第２の蓄熱手段と、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、該圧縮手段により圧縮された熱媒体を上記第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段と、該放熱手段により放熱された熱媒体を上記第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて過冷却させる過冷却放熱手段と、該過冷却放熱手段により過冷却された熱媒体を減圧させる減圧手段と、該減圧手段により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段とを有する第１の熱媒体回路と、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、該圧縮手段により圧縮された熱媒体を上記第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段と、該放熱手段により放熱された熱媒体を減圧させる減圧手段と、該減圧手段により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段とを有する第２の熱媒体回路と、水を上記第１及び第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて加熱する熱交換手段を有する水回路と、を備えている給湯装置である。
【０００８】
これにより、過冷却放熱手段が、第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換して放熱された熱媒体を、第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させるため、上記熱媒体は第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材により熱を奪われ過冷却される。よって、第１熱媒体回路から放出される熱量が大きくなる。また、このとき、第１熱媒体回路の圧縮手段の仕事量は増加しない。したがって、本発明によれば、第１熱媒体回路の加熱能力を向上させながら、第１熱媒体回路のＣＯＰの向上を図ることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、潜熱蓄熱材が封入された第１の蓄熱手段と、該第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材より融点が低い潜熱蓄熱材が封入された第２の蓄熱手段と、水を上記第１及び第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて加熱する熱交換手段を有する水回路と、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、該圧縮手段により圧縮された熱媒体を上記第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段と、該放熱手段により放熱された熱媒体を減圧させる減圧手段と、該減圧手段により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段とを有する第１の熱媒体回路と、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、該圧縮手段により圧縮された熱媒体を上記第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段と、該放熱手段により放熱された熱媒体を上記水回路の熱交換手段に流入する前の水と熱交換させて過冷却させる過冷却熱交換手段と、該過冷却熱交換手段により過冷却された熱媒体を減圧させる減圧手段と、該減圧手段により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段とを有する第２の熱媒体回路と、を備える給湯装置である。
【００１０】
これにより、蓄熱運転及び利用運転が同時に行われる場合、過冷却熱交換手段が、第２熱媒体回路の放熱手段により第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換して放熱された熱媒体を、水回路の熱交換手段に流入する前の水と熱交換させるため、上記熱媒体は上記水により熱を奪われ過冷却される。よって、第２熱媒体回路から放出される熱量が大きくなる。また、このとき、第２熱媒体回路の圧縮手段の仕事量は増加しない。したがって、本発明によれば、第２熱媒体回路の加熱能力を向上させながら、第２熱媒体回路のＣＯＰの向上を図ることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、潜熱蓄熱材が封入された第１の蓄熱手段と、該第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材より融点が低い潜熱蓄熱材が封入された第２の蓄熱手段と、水を上記第１及び第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて加熱する熱交換手段を有する水回路と、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、該圧縮手段により圧縮された熱媒体を上記第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段と、該放熱手段により放熱された熱媒体を上記水回路の熱交換手段に流入する前の水と熱交換させて過冷却させる過冷却熱交換手段と、該過冷却熱交換手段により過冷却された熱媒体を減圧させる減圧手段と、該減圧手段により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段とを有する第１の熱媒体回路と、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、該圧縮手段により圧縮された熱媒体を上記第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段と、該放熱手段により放熱された熱媒体を減圧させる減圧手段と、該減圧手段により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段とを有する第２の熱媒体回路と、を備える給湯装置である。
【００１２】
これにより、蓄熱運転及び利用運転が同時に行われる場合、過冷却熱交換手段が、第１熱媒体回路の放熱手段により第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換して放熱された熱媒体を、水回路の熱交換手段に流入する前の水と熱交換させるため、上記熱媒体は上記水により熱を奪われ過冷却される。よって、第１熱媒体回路から放出される熱量が大きくなる。また、このとき、第１熱媒体回路の圧縮手段の仕事量は増加しない。したがって、本発明によれば、第１熱媒体回路の加熱能力を向上させながら、第１熱媒体回路のＣＯＰの向上を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態のヒートポンプ給湯機（１）は、第１及び第２熱源機（３，５）、蓄熱装置（７）、第１及び第２蓄熱用回路（９，１１）、給湯用回路（１３）、及び追焚き用回路（１５）を備えている。なお、本発明でいうところの第１熱媒体回路は第１蓄熱用回路（９）に対応し、水回路は給湯用回路（１３）に対応する。
【００１５】
第１及び第２熱源機（３，５）は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行うヒートポンプであって、冷媒回路（１７）を備えている。この冷媒回路（１７）には、レシーバ（１９）、フィルタ（２１）、キャピラリチューブ（２３）、膨張弁（２５）、室外熱交換器（２７）、アキュムレータ（２９）、圧縮機（３１）、除霜用電磁弁（３３）及び除霜用キャピラリチューブ（３５）が設けられている。また、冷媒回路（１７）には、ＨＦＣ系又はＨＣ系の冷媒が充填されている。
【００１６】
レシーバ（１９）は、放熱した冷媒を一時貯めておくものである。フィルタ（２１）は、冷媒からその中に含まれている固形物等を除去するものである。キャピラリチューブ（２３）は、主に冷媒回路（１７）の冷媒の流量を調整するものである。
【００１７】
膨張弁（２５）は、主に冷媒回路（１７）の冷媒を減圧し、体積増加させるものである。また、膨張弁（２５）は、冷媒回路（１７）の冷媒の流量を調整する機能も有する。なお、本発明でいうところの減圧手段は膨張弁（２５）に対応する。
【００１８】
室外熱交換器（２７）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成されている。この室外熱交換器（２７）は、冷媒回路（１７）の冷媒を室外空気と熱交換させる。なお、本発明でいうところの蒸発手段は室外熱交換器（２７）に対応する。
【００１９】
アキュムレータ（２９）は、冷媒回路（１７）の冷媒を一時貯めておくものである。
【００２０】
圧縮機（３１）は、冷媒回路（１７）の冷媒を圧縮するものである。なお、本発明でいうところの圧縮手段は圧縮機（３１）に対応する。
【００２１】
また、この冷媒回路（１７）では、冷媒の循環方向において、レシーバ（１９）と、フィルタ（２１）と、キャピラリチューブ（２３）と、膨張弁（２５）と、室外熱交換器（２７）と、アキュムレータ（２９）と、圧縮機（３１）とが順に配置されている。
【００２２】
蓄熱装置（７）は、第１蓄熱ユニット（３７）及び第２蓄熱ユニット（３９）を備えている。なお、本発明でいうところの第１蓄熱手段は第１蓄熱ユニット（３７）に対応し、第２蓄熱手段は第２蓄熱ユニット（３９）に対応する。
【００２３】
第１蓄熱ユニット（３７）には第１蓄熱材が充填されるとともに、第１蓄熱用伝熱管（４１ａ）と第１出湯用伝熱管（４３）と追焚き用伝熱管（４５）とが設けられている。一方、第２蓄熱ユニット（３９）には第２蓄熱材が充填されるとともに、第１蓄熱用伝熱管（４１ｂ）と第２蓄熱用伝熱管（４７）と第２出湯用伝熱管（４９）とが設けられている。なお、本発明でいうところの過冷却放熱手段は、第２蓄熱ユニット（３９）に設けられた第１蓄熱用伝熱管（４１ｂ）に対応する。
【００２４】
第１及び第２蓄熱材は潜熱蓄熱用の蓄熱物質である。具体的には、第１蓄熱材は、融点５５℃の酢酸ナトリウム３水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）によって形成されている。この第１蓄熱材としては、融点が５０℃以上９０℃以下の物質を用いるのが望ましい。一方、第２蓄熱材は、融点３１℃の硫酸ナトリウム１０水和物（Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ）によって形成されている。この第２蓄熱材としては、融点が２０℃以上４０℃以下の物質を用いるのが望ましい。
【００２５】
第１及び第２蓄熱用伝熱管（４１，４７）は銅で形成されている。第１蓄熱用伝熱管（４１）には第１冷媒が流通し、第２蓄熱用伝熱管（４７）には第２冷媒が流通する。そして、第１蓄熱材と第１蓄熱用伝熱管（４１ａ）を流通する第１冷媒とが熱交換を行うとともに、第２蓄熱材と第１蓄熱用伝熱管（４１ｂ）を流通する第１冷媒及び第２蓄熱用伝熱管（４７）を流通する第２冷媒とが熱交換を行うように、第１及び第２蓄熱ユニット（３７，３９）は構成されている。
【００２６】
第１及び第２出湯用伝熱管（４３，４９）は銅で形成され、それぞれの一端が接続されている。第１及び第２出湯用伝熱管（４３，４９）には水道水が流通する。そして、第１蓄熱材と第１出湯用伝熱管（４３）を流通する水道水とが熱交換を行うとともに、第２蓄熱材と第２出湯用伝熱管（４９）を流通する水道水とが熱交換を行うように、第１及び第２蓄熱ユニット（３７，３９）は構成されている。
【００２７】
追焚き用伝熱管（４５）は銅で形成されている。追焚き用伝熱管（４５）には浴槽（６５）からの温水が流通する。そして、第１蓄熱材と追焚き用伝熱管（４５）を流通する温水とが熱交換を行うように、第１蓄熱ユニット（３７）は構成されている。
【００２８】
第１蓄熱用回路（９）は、第１熱源機（３）の冷媒回路（１７）と第１蓄熱ユニット（３７）の第１蓄熱用伝熱管（４１ａ）と第２蓄熱ユニット（３９）の第１蓄熱用伝熱管（４１ｂ）とを接続して構成された閉回路である。この第１蓄熱用回路（９）では第１冷媒が循環する。そして、第１蓄熱用回路（９）では、第１冷媒の循環方向において、第１熱源機（３）の冷媒回路（１７）と第１蓄熱ユニット（３７）の第１蓄熱用伝熱管（４１ａ）と第２蓄熱ユニット（３９）の第１蓄熱用伝熱管（４１ｂ）とが順に配置されている。
【００２９】
第２蓄熱用回路（１１）は、第２熱源機（５）の冷媒回路（１７）と第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱用伝熱管（４７）とを接続して構成された閉回路である。この第２蓄熱用回路（１１）では第２冷媒が循環する。
【００３０】
また、第２蓄熱用回路（１１）には、熱交換器（５１）が設けられている。この熱交換器（５１）内には、第２蓄熱用回路（１１）の一部と給湯用回路（１３）の一部とが並行に延びている。そして、熱交換器（５１）は、第２蓄熱用伝熱管（４７）を流出した第２冷媒と第２出湯用伝熱管（４９）に流入する前の水道水とを熱交換させる。なお、本発明でいうところの過冷却熱交換手段は熱交換器（５１）に対応する。
【００３１】
第２蓄熱用回路（１１）では、第２冷媒の循環方向において、第２熱源機（５）の冷媒回路（１７）と第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱用伝熱管（４７）と熱交換器（５１）とが順に配置されている。
【００３２】
給湯用回路（１３）は、その始端が上水道に接続され、終端が給水栓（５３）に接続されている。この給湯用回路（１３）では、水道水が流通する。給湯用回路（１３）には、第１蓄熱ユニット（３７）の第１出湯用伝熱管（４３）と第２蓄熱ユニット（３９）の第２出湯用伝熱管（４９）とが接続されている。また、給湯用回路（１３）には、前出の熱交換器（５１）と出湯サーミスタ（５５）と流量センサ（５７）とが設けられている。そして、給湯用回路（１３）では、水の流通方向において、熱交換器（５１）と第２蓄熱ユニット（３９）の第２出湯用伝熱管（４９）と第１蓄熱ユニット（３７）の第１出湯用伝熱管（４３）と出湯サーミスタ（５５）と流量センサ（５７）とが順に配置されている。
【００３３】
また、給湯用回路（１３）には、バイパス管（５９）が設けられている。このバイパス管（５９）は、その一端が熱交換器（５１）の上流に接続され、その他端が第１蓄熱ユニット（３７）の第１出湯用伝熱管（４３）の下流に混合弁（６１）を介して接続されている。そして、この混合弁（６１）を操作することにより、第１蓄熱ユニット（３７）からの温水とバイパス管（５９）からの水道水との混合割合が変化する。
【００３４】
さらに、給湯用回路（１３）には、風呂注湯管（６３）が接続されている。風呂注湯管（６３）は、その始端が給湯用回路（１３）における出湯サーミスタ（５５）と流量センサ（５７）との間に接続され、その終端が追焚き用回路（１５）を介して浴槽（６５）に接続されている。この風呂注湯管（６３）には、風呂注湯弁（６７）が設けられている。
【００３５】
追焚き用回路（１５）は、その両端が浴槽（６５）に接続されている。また、この追焚き用回路（１５）には、第１蓄熱ユニット（３７）の追焚き用伝熱管（４５）と追焚き用ポンプ（６９）と風呂サーミスタ（７１）とが設けられている。そして、この追焚き用回路（１５）では、浴槽（６５）から送り出された温水が流通する。
【００３６】
−ヒートポンプ給湯機の運転動作−
本実施形態のヒートポンプ給湯機（１）では、蓄熱装置（７）に温熱を蓄える蓄熱運転と、蓄熱装置（７）に蓄えた温熱を利用して給湯等を行う利用運転とが行われる。ここでは、ヒートポンプ給湯機（１）の運転動作について、図１及び第１蓄熱用回路のＰｉ線図（モリエル線図）を示す図２を参照しながら説明する。
【００３７】
《蓄熱運転》
蓄熱運転時には、第１及び第２熱源機（３，５）が運転され、除霜用電磁弁（３３）が閉じられる。
【００３８】
第１及び第２熱源機（３，５）ではそれぞれ圧縮機（３１）が運転され、第１及び第２蓄熱用回路（９，１１）においてそれぞれ第１及び第２冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。
【００３９】
具体的には、第１熱源機（３）の圧縮機（３１）から吐出された第１冷媒は、第１蓄熱ユニット（３７）の第１蓄熱用伝熱管（４１ａ）へ導入され、第１蓄熱ユニット（３７）の第１蓄熱材に対して放熱し凝縮する。第１蓄熱材は、第１冷媒から吸熱して融解し、第１冷媒から付与された温熱を蓄える。
【００４０】
第１蓄熱材へ放熱した第１冷媒は、第２蓄熱ユニット（３９）の第１蓄熱用伝熱管（４１ｂ）へ導入され、第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱材に対して放熱し過冷却される。第２蓄熱材は、第１冷媒から吸熱して融解し、第１冷媒から付与された温熱を蓄える。
【００４１】
第２蓄熱ユニット（３９）で過冷却された第１冷媒は、第１熱源機（３）のレシーバ（１９）へ導入される。
【００４２】
レシーバ（１９）から流出した第１冷媒は、キャピラリチューブ（２３）及び膨張弁（２５）を通過する際に減圧され、その後に室外熱交換器（２７）へ導入される。室外熱交換器（２７）では、第１冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（２７）で蒸発した第１冷媒は、その後に圧縮機（３１）へ導入される。圧縮機（３１）では、吸入した第１冷媒を圧縮して吐出する。
【００４３】
一方、第２熱源機（５）の圧縮機（３１）から吐出された第２冷媒は、第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱用伝熱管（４７）へ導入され、第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱材に対して放熱し凝縮する。第２蓄熱材は、第２冷媒から吸熱して融解し、第２冷媒から付与された温熱を蓄える。
【００４４】
第２蓄熱材に放熱した第２冷媒は、第２熱源機（５）のレシーバ（１９）へ導入される。
【００４５】
レシーバ（１９）から流出した第２冷媒は、キャピラリチューブ（２３）及び膨張弁（２５）を通過する際に減圧され、その後に室外熱交換器（２７）へ導入される。室外熱交換器（２７）では、第２冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（２７）で蒸発した冷媒は、その後に圧縮機（３１）へ導入される。圧縮機（３１）では、吸入した第２冷媒を圧縮して吐出する。
【００４６】
このように、蓄熱運転時の蓄熱装置（７）において、第１熱源機（３）で加熱された第１冷媒は、先に第１蓄熱ユニット（３７）の第１蓄熱用伝熱管（４１ａ）へ導入されて第１蓄熱材へ放熱し、第２蓄熱ユニット（３９）の第１蓄熱用伝熱管（４１ｂ）へ導入されて第２蓄熱材へ更に放熱する。一方、第２熱源機（５）で加熱された第２冷媒は、第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱用伝熱管（４７）へ導入されて第２蓄熱材へ放熱する。
【００４７】
《利用運転》
利用運転時において、第１及び第２熱源機（３，５）は停止され、除霜用電磁弁（３３）は引き続き閉じられている。そして、給水栓（５３）や風呂注湯弁（６７）を開くと、上水道から圧送された水道水が給湯用回路（１３）を流通する。
【００４８】
具体的には、上水道から給湯用回路（１３）へ流入した水道水は、第２蓄熱ユニット（３９）の第２出湯用伝熱管（４９）へ導入され、第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱材から吸熱する。第２蓄熱材は、第２出湯用伝熱管（４９）の水道水へ放熱して凝固する。
【００４９】
第２蓄熱材から吸熱した水道水は、第１蓄熱ユニット（３７）の第１出湯用伝熱管（４３）へ導入され、第１蓄熱ユニット（３７）の第１蓄熱材から吸熱する。第１蓄熱材は、第１出湯用伝熱管（４３）の水道水へ放熱して凝固する。
【００５０】
そして、第１蓄熱材と第２蓄熱材の両方から吸熱した水道水は、温水として給水栓（５３）や浴槽（６５）へ供給される。その際、混合弁（６１）を操作することにより、バイパス管（５９）を通じて混入される水道水の量が変化し、給水栓（５３）や浴槽（６５）へ送られる温水の温度が調節される。
【００５１】
このように、利用運転時の蓄熱装置（７）において、上水道からの水道水は、先に第２蓄熱ユニット（３９）の第２出湯用伝熱管（４９）へ導入されて第２蓄熱材から吸熱し、その温度がやや上昇した後に第１蓄熱ユニット（３７）の第１出湯用伝熱管（４３）へ導入されて第１蓄熱材から更に吸熱する。そして、水道水は、低融点の第２蓄熱材に蓄えられた温熱によって暖められた後、高融点の第１蓄熱材に蓄えられた温熱によって更に暖められ、比較的高温の温水となって給水栓（５３）や浴槽（６５）へ供給される。
【００５２】
また、利用運転時において、浴槽（６５）の温水を再加熱する必要が生じると、追焚き用ポンプ（６９）が運転される。追焚き用ポンプ（６９）を運転すると、浴槽（６５）から温水が追焚き用回路（１５）へ取り込まれ、この温水が第１蓄熱ユニット（３７）の追焚き用伝熱管（４５）へ導入される。そして、この温水は、追焚き用伝熱管（４５）を流れる間に第１蓄熱材から吸熱し、その温度が上昇した後に浴槽（６５）へ送り返される。
【００５３】
なお、水道水は第２蓄熱材及び第１蓄熱材から吸熱し、温水となって給水栓（５３）や浴槽（６５）へ供給されているが、第１及び第２蓄熱材に蓄えられた温熱が切れているときには、水道水が第１及び第２蓄熱用伝熱管（４１，４７）から直接吸熱することが可能なように、第１及び第２蓄熱ユニット（３７，３９）は構成されている。
【００５４】
本実施形態では、第２蓄熱ユニット（３９）の第１蓄熱用伝熱管（４１ｂ）において、第１蓄熱ユニット（３７）の第１蓄熱材に対して放熱し凝縮された第１冷媒が、第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱材に対して放熱するため、上記第１冷媒は第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱材により吸熱され過冷却される。よって、第１蓄熱用回路（９）の第１蓄熱用伝熱管（４１）から放出される熱量が大きくなる。すなわち、第１蓄熱用回路（９）の第１蓄熱用伝熱管（４１）の入口と出口とにおける第１冷媒のエンタルピー差が拡大する。また、このとき、第１熱源機（３）の圧縮機（３１）の仕事量は増加しない。したがって、本実施形態によれば、第１蓄熱用回路（９）の加熱能力を向上させながら、第１蓄熱用回路（９）のＣＯＰの向上を図ることができる。
【００５５】
（実施形態２）
本実施形態のヒートポンプ給湯機（１）では、蓄熱装置（７）に温熱を蓄える蓄熱運転と、蓄熱装置（７）に蓄えた温熱を利用して給湯等を行う利用運転とが同時に行われる。つまり、第１蓄熱ユニット（３７）の第１蓄熱材及び第２蓄熱ユニット（３９）の第２蓄熱材に温熱を蓄えながら、水道水が第２蓄熱材及び第１蓄熱材から吸熱し、温水となって給水栓（５３）や浴槽（６５）へ供給される。ここでは、実施形態１と異なるヒートポンプ給湯機（１）の運転動作について、図１及び第２蓄熱用回路のＰｉ線図（モリエル線図）を示す図３を参照しながら説明する。
【００５６】
第２蓄熱材へ放熱した第２冷媒は、熱交換器（５１）へ導入され、第２蓄熱ユニット（３９）の第２出湯用伝熱管（４９）に流入する前の水道水と熱交換を行い過冷却される。一方、第２出湯用伝熱管（４９）に流入する前の水道水は加熱される。
【００５７】
熱交換器（５１）で過冷却された第２冷媒は、第２熱源機（５）のレシーバ（１９）へ導入される。
【００５８】
本実施形態では、蓄熱運転及び利用運転が同時に行われる場合、熱交換器（５１）が、第２蓄熱材へ放熱し凝縮した第２冷媒を、第２蓄熱ユニット（３９）の第２出湯用伝熱管（４９）に流入する前の水道水と熱交換させるため、上記第２冷媒は水道水により熱を奪われ過冷却される。よって、第２蓄熱用回路（１１）の第２蓄熱用伝熱管（４７）から放出される熱量が大きくなる。すなわち、第２蓄熱用回路（１１）の第２蓄熱用伝熱管（４７）の入口と出口とにおける第２冷媒のエンタルピー差が拡大する。また、このとき、第２熱源機（５）の圧縮機（３１）の仕事量は増加しない。したがって、本実施形態によれば、第２蓄熱用回路（１１）の加熱能力を向上させながら、第２蓄熱用回路（１１）のＣＯＰの向上を図ることができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、第２蓄熱材へ放熱した第２冷媒が、熱交換器（５１）で第２蓄熱ユニット（３９）の第２出湯用伝熱管（４９）に流入する前の水道水と熱交換を行うように構成されているが、蓄熱材へ放熱した第１冷媒が第２出湯用伝熱管（４９）に流入する前の水道水と熱交換を行うように、熱交換器を構成しても良い。このとき、第１蓄熱用回路（９）の加熱能力が向上するとともに、第１蓄熱用回路（９）のＣＯＰが向上する。
【００６０】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、蓄熱用回路及び蓄熱ユニットがそれぞれ２つずつ設けられているが、熱源機及び蓄熱ユニットがそれぞれ３つ以上設けられても良い。
【００６１】
また、上記各実施形態では、室外熱交換器（２７）において、冷媒回路（１７）の冷媒と室外空気とを熱交換させているが、冷媒回路（１７）の冷媒を地下水や工場排水と熱交換させても良い。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、過冷却放熱手段が、第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換して放熱された熱媒体を、第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換させるため、上記熱媒体は第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材により熱を奪われ過冷却される。よって、第１熱媒体回路から放出される熱量が大きくなる。また、このとき、第１熱媒体回路の圧縮手段の仕事量は増加しない。したがって、第１熱媒体回路の加熱能力を向上させながら、第１熱媒体回路のＣＯＰの向上を図ることができる。
【００６３】
請求項２の発明によれば、蓄熱運転及び利用運転が同時に行われる場合、過冷却熱交換手段が、第２熱媒体回路の放熱手段により第２蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換して放熱された熱媒体を、水回路の熱交換手段に流入する前の水と熱交換させるため、上記熱媒体は上記水により熱を奪われ過冷却される。よって、第２熱媒体回路から放出される熱量が大きくなる。また、このとき、第２熱媒体回路の圧縮手段の仕事量は増加しない。したがって、第２熱媒体回路の加熱能力を向上させながら、第２熱媒体回路のＣＯＰの向上を図ることができる。
【００６４】
請求項３の発明によれば、蓄熱運転及び利用運転が同時に行われる場合、過冷却熱交換手段が、第１熱媒体回路の放熱手段により第１蓄熱手段の潜熱蓄熱材と熱交換して放熱された熱媒体を、水回路の熱交換手段に流入する前の水と熱交換させるため、上記熱媒体は上記水により熱を奪われ過冷却される。よって、第１熱媒体回路から放出される熱量が大きくなる。また、このとき、第１熱媒体回路の圧縮手段の仕事量は増加しない。したがって、第１熱媒体回路の加熱能力を向上させながら、第１熱媒体回路のＣＯＰの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るヒートポンプ給湯機の概略構成図である。
【図２】実施形態に係る第１蓄熱用回路のＰｉ線図である。
【図３】実施形態に係る第２蓄熱用回路のＰｉ線図である。
【符号の説明】
（１） ヒートポンプ給湯機
（３） 第１熱源機
（５） 第２熱源機
（９） 第１蓄熱用回路（第１熱媒体回路）
（１１） 第２蓄熱用回路（第２熱媒体回路）
（１３） 給湯用回路（水回路）
（３７） 第１蓄熱ユニット（第１蓄熱手段）
（３９） 第２蓄熱ユニット（第２蓄熱手段）
（４１ａ） 第１蓄熱ユニットの第１蓄熱用伝熱管
（４１ｂ） 第２蓄熱ユニットの第１蓄熱用伝熱管（過冷却放熱手段）
（４３） 第１出湯用伝熱管（熱交換手段）
（４７） 第２蓄熱用伝熱管
（４９） 第２出湯用伝熱管（熱交換手段）
（５１） 熱交換器（過冷却熱交換手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot water supply apparatus.
[0002]
[Prior art]
A conventional hot water supply apparatus includes a refrigerant circuit having a heat pump including a compressor, a radiator, an expansion valve, an evaporator, and the like, a water circuit, and a hot water storage tank for storing hot water (see, for example, Patent Document 1). ). And in the heat pump radiator, the radiated refrigerant radiates heat to the water flowing through the water circuit. Thereby, the water is heated, and the heated water is introduced into the hot water storage tank.
[0003]
By the way, in order to heat water efficiently, it is preferable to increase the amount of heat released in the radiator, that is, to improve the heating capacity of the heat pump. In order to improve the heating capacity of the heat pump, it is desirable that the difference between the refrigerant condensing temperature and the water temperature is large, or that the refrigerant circulation amount is large. Therefore, in order to heat water efficiently, it is preferable to raise the condensation temperature of the refrigerant or increase the circulation amount of the refrigerant.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-1111018
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the condensation temperature of the refrigerant is increased, the amount of work performed by the compressor of the heat pump increases, so that the COP of the heat pump decreases. Further, even when the circulation amount of the refrigerant is increased, the COP of the heat pump is lowered.
[0006]
This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is providing the technique which aims at the improvement of COP of a heat pump, improving the heating capability of a heat pump in the hot water supply apparatus which has a heat pump. It is in.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 includes a first heat storage means in which a latent heat storage material is enclosed, a second heat storage means in which a latent heat storage material having a melting point lower than that of the latent heat storage material of the first heat storage means, and a heat medium Compression means for compressing the heat medium, heat dissipation means for exchanging heat by heat exchange of the heat medium compressed by the compression means with the latent heat storage material of the first heat storage means, and the heat medium radiated by the heat dissipation means for the second heat Supercooling heat radiation means for supercooling by heat exchange with the latent heat storage material of the heat storage means, decompression means for decompressing the heat medium supercooled by the supercooling heat radiation means, and evaporating the heat medium decompressed by the decompression means A first heat medium circuit having an evaporation means; a compression means for compressing the heat medium; and a heat dissipation means for radiating heat by exchanging heat between the heat medium compressed by the compression means and the latent heat storage material of the second heat storage means. And the heat radiating means A second heat medium circuit having a depressurizing means for depressurizing the medium; an evaporating means for evaporating the heat medium depressurized by the depressurizing means; and water for heat exchange with the latent heat storage material of the first and second heat storage means. And a water circuit having a heat exchanging means for heating.
[0008]
Thus, the supercooling heat radiating means exchanges heat with the latent heat storage material of the second heat storage means so that the heat medium radiated by exchanging heat with the latent heat storage material of the first heat storage means is exchanged with the latent heat storage material of the second heat storage means. Heat is taken away by the latent heat storage material of the means and subcooled. Therefore, the amount of heat released from the first heat medium circuit is increased. At this time, the work amount of the compression means of the first heat medium circuit does not increase. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the COP of the first heat medium circuit while improving the heating capability of the first heat medium circuit.
[0009]
The invention of
[0010]
Thereby, when the heat storage operation and the use operation are performed at the same time, the supercooling heat exchanging means exchanges the heat medium radiated by exchanging heat with the latent heat storage material of the second heat storage means by the heat dissipation means of the second heat medium circuit. In order to exchange heat with the water before flowing into the heat exchanging means of the water circuit, the heat medium is deprived of heat by the water and is supercooled. Therefore, the amount of heat released from the second heat medium circuit is increased. At this time, the work amount of the compression means of the second heat medium circuit does not increase. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the COP of the second heat medium circuit while improving the heating capability of the second heat medium circuit.
[0011]
The invention of
[0012]
Thereby, when the heat storage operation and the use operation are performed at the same time, the supercooling heat exchange means performs heat exchange with the latent heat storage material of the first heat storage means by the heat dissipation means of the first heat medium circuit. In order to exchange heat with the water before flowing into the heat exchanging means of the water circuit, the heat medium is deprived of heat by the water and is supercooled. Therefore, the amount of heat released from the first heat medium circuit is increased. At this time, the work amount of the compression means of the first heat medium circuit does not increase. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the COP of the first heat medium circuit while improving the heating capability of the first heat medium circuit.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
As shown in FIG. 1, the heat pump water heater (1) of the present embodiment includes first and second heat source machines (3, 5), a heat storage device (7), and first and second heat storage circuits (9, 11). ), A hot water supply circuit (13), and a chase circuit (15). In the present invention, the first heat medium circuit corresponds to the first heat storage circuit (9), and the water circuit corresponds to the hot water supply circuit (13).
[0015]
The first and second heat source units (3, 5) are heat pumps that perform a vapor compression refrigeration cycle, and include a refrigerant circuit (17). The refrigerant circuit (17) includes a receiver (19), a filter (21), a capillary tube (23), an expansion valve (25), an outdoor heat exchanger (27), an accumulator (29), a compressor (31), A defrosting solenoid valve (33) and a defrosting capillary tube (35) are provided. The refrigerant circuit (17) is filled with HFC or HC refrigerant.
[0016]
The receiver (19) temporarily stores the radiated refrigerant. The filter (21) removes solids and the like contained therein from the refrigerant. The capillary tube (23) mainly adjusts the flow rate of the refrigerant in the refrigerant circuit (17).
[0017]
The expansion valve (25) mainly decompresses the refrigerant in the refrigerant circuit (17) to increase the volume. The expansion valve (25) also has a function of adjusting the flow rate of the refrigerant in the refrigerant circuit (17). Note that the decompression means in the present invention corresponds to the expansion valve (25).
[0018]
The outdoor heat exchanger (27) is a so-called cross fin type fin-and-tube heat exchanger. The outdoor heat exchanger (27) exchanges heat between the refrigerant in the refrigerant circuit (17) and outdoor air. The evaporation means in the present invention corresponds to the outdoor heat exchanger (27).
[0019]
The accumulator (29) temporarily stores the refrigerant in the refrigerant circuit (17).
[0020]
The compressor (31) compresses the refrigerant in the refrigerant circuit (17). The compression means in the present invention corresponds to the compressor (31).
[0021]
In the refrigerant circuit (17), the receiver (19), the filter (21), the capillary tube (23), the expansion valve (25), and the outdoor heat exchanger (27) are arranged in the refrigerant circulation direction. The accumulator (29) and the compressor (31) are arranged in this order.
[0022]
The heat storage device (7) includes a first heat storage unit (37) and a second heat storage unit (39). In the present invention, the first heat storage means corresponds to the first heat storage unit (37), and the second heat storage means corresponds to the second heat storage unit (39).
[0023]
The first heat storage unit (37) is filled with the first heat storage material, and is provided with a first heat storage heat transfer pipe (41a), a first hot water heat transfer pipe (43), and a reheating heat transfer pipe (45). It has been. On the other hand, the second heat storage unit (39) is filled with the second heat storage material, and the first heat storage heat transfer pipe (41b), the second heat storage heat transfer pipe (47), and the second hot water heat transfer pipe (49). And are provided. In addition, the supercooling heat radiation means in the present invention corresponds to the first heat storage heat transfer tube (41b) provided in the second heat storage unit (39).
[0024]
The first and second heat storage materials are heat storage materials for latent heat storage. Specifically, the first heat storage material is sodium acetate trihydrate (CH 3 COONa 3H 2 O). As the first heat storage material, it is desirable to use a substance having a melting point of 50 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. On the other hand, the second heat storage material is sodium sulfate decahydrate (Na 2 SO 4 ・ 10H 2 O). As the second heat storage material, it is desirable to use a substance having a melting point of 20 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.
[0025]
The first and second heat storage tubes (41, 47) are made of copper. The first refrigerant flows through the first heat storage heat transfer pipe (41), and the second refrigerant flows through the second heat storage heat transfer pipe (47). And while the 1st heat storage material and the 1st refrigerant | coolant which distribute | circulates the 1st heat storage heat exchanger tube (41a) perform heat exchange, the 1st refrigerant | coolant which distribute | circulates a 2nd heat storage material and the 1st heat storage heat exchanger tube (41b). And the 1st and 2nd heat storage unit (37, 39) is comprised so that the 2nd refrigerant | coolant which distribute | circulates the 2nd heat storage heat exchanger tube (47) may perform heat exchange.
[0026]
The first and second hot water heat transfer tubes (43, 49) are made of copper, and one end of each is connected. Tap water circulates through the first and second hot water transfer tubes (43, 49). And while the tap water which distribute | circulates the 1st heat storage material and the 1st heat exchanger tube for hot water (43) performs heat exchange, the 2nd heat storage material and the tap water which distribute | circulates the 2nd heat exchanger tube for hot water (49) The first and second heat storage units (37, 39) are configured to perform heat exchange.
[0027]
The reheating heat transfer tube (45) is made of copper. Hot water from the bathtub (65) circulates in the reheating heat transfer tube (45). And the 1st heat storage unit (37) is comprised so that the 1st heat storage material and the warm water which distribute | circulates the heat exchanger tube for heating (45) may perform heat exchange.
[0028]
The first heat storage circuit (9) includes the refrigerant circuit (17) of the first heat source machine (3), the first heat storage heat transfer pipe (41a) of the first heat storage unit (37), and the second heat storage unit (39). It is a closed circuit comprised by connecting the 1st heat storage heat exchanger tube (41b). In the first heat storage circuit (9), the first refrigerant circulates. In the first heat storage circuit (9), in the circulation direction of the first refrigerant, the refrigerant circuit (17) of the first heat source unit (3) and the first heat storage heat transfer tube (41a of the first heat storage unit (37)). ) And the first heat storage heat transfer pipe (41b) of the second heat storage unit (39).
[0029]
The second heat storage circuit (11) is a closed circuit configured by connecting the refrigerant circuit (17) of the second heat source machine (5) and the second heat storage heat transfer tube (47) of the second heat storage unit (39). Circuit. In the second heat storage circuit (11), the second refrigerant circulates.
[0030]
The second heat storage circuit (11) is provided with a heat exchanger (51). In the heat exchanger (51), a part of the second heat storage circuit (11) and a part of the hot water supply circuit (13) extend in parallel. And a heat exchanger (51) heat-exchanges the 2nd refrigerant | coolant which flowed out the 2nd heat storage heat exchanger tube (47), and the tap water before flowing in into the 2nd hot water heat exchanger tube (49). The supercooling heat exchanging means in the present invention corresponds to the heat exchanger (51).
[0031]
In the second heat storage circuit (11), in the circulation direction of the second refrigerant, the refrigerant circuit (17) of the second heat source unit (5) and the second heat storage heat transfer pipe (47) of the second heat storage unit (39) A heat exchanger (51) is arranged in order.
[0032]
The hot water supply circuit (13) has its start end connected to the water supply and its end connected to the water tap (53). In this hot water supply circuit (13), tap water circulates. The hot water supply circuit (13) is connected to the first hot water transfer pipe (43) of the first heat storage unit (37) and the second hot water transfer pipe (49) of the second heat storage unit (39). . The hot water supply circuit (13) is provided with the heat exchanger (51), the hot water thermistor (55), and the flow rate sensor (57). And in the hot water supply circuit (13), the heat exchanger (51), the second heat storage pipe (49) of the second heat storage unit (39), and the first heat storage unit (37) of the first heat storage unit (37) in the direction of water flow. One hot water transfer pipe (43), a hot water thermistor (55), and a flow rate sensor (57) are arranged in this order.
[0033]
The hot water supply circuit (13) is provided with a bypass pipe (59). The bypass pipe (59) has one end connected upstream of the heat exchanger (51) and the other end downstream of the first hot water transfer pipe (43) of the first heat storage unit (37). ) Is connected through. And the mixing ratio of the hot water from a 1st heat storage unit (37) and the tap water from a bypass pipe (59) changes by operating this mixing valve (61).
[0034]
Furthermore, a bath pouring pipe (63) is connected to the hot water supply circuit (13). The bath pouring pipe (63) has its starting end connected between the hot water thermistor (55) and the flow rate sensor (57) in the hot water supply circuit (13), and its terminal end via the reheating circuit (15). It is connected to the bathtub (65). The bath pouring pipe (63) is provided with a bath pouring valve (67).
[0035]
The chasing circuit (15) has both ends connected to the bathtub (65). The reheating circuit (15) is provided with a reheating heat transfer tube (45), a reheating pump (69), and a bath thermistor (71) of the first heat storage unit (37). And in this chase circuit (15), the hot water sent out from the bathtub (65) distribute | circulates.
[0036]
-Operation of heat pump water heater-
In the heat pump water heater (1) of the present embodiment, a heat storage operation for storing warm heat in the heat storage device (7) and a use operation for supplying hot water using the heat stored in the heat storage device (7) are performed. Here, the operation of the heat pump water heater (1) will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2 showing the Pi diagram (Mollier diagram) of the first heat storage circuit.
[0037]
《Heat storage operation》
During the heat storage operation, the first and second heat source units (3, 5) are operated, and the defrosting solenoid valve (33) is closed.
[0038]
The compressor (31) is operated in each of the first and second heat source units (3, 5), and the first and second refrigerants are circulated in the first and second heat storage circuits (9, 11), respectively, thereby refrigeration cycle. Is done.
[0039]
Specifically, the first refrigerant discharged from the compressor (31) of the first heat source unit (3) is introduced into the first heat storage heat transfer tube (41a) of the first heat storage unit (37), and the first It radiates and condenses with respect to the 1st thermal storage material of a thermal storage unit (37). The first heat storage material absorbs heat from the first refrigerant and melts, and stores the warm heat imparted from the first refrigerant.
[0040]
The first refrigerant that has radiated heat to the first heat storage material is introduced into the first heat storage heat transfer pipe (41b) of the second heat storage unit (39), and radiates heat to the second heat storage material of the second heat storage unit (39). Undercooled. The second heat storage material absorbs heat from the first refrigerant and melts, and stores the warm heat imparted from the first refrigerant.
[0041]
The first refrigerant supercooled by the second heat storage unit (39) is introduced into the receiver (19) of the first heat source machine (3).
[0042]
The first refrigerant flowing out of the receiver (19) is decompressed when passing through the capillary tube (23) and the expansion valve (25), and then introduced into the outdoor heat exchanger (27). In the outdoor heat exchanger (27), the first refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates. The first refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (27) is then introduced into the compressor (31). In the compressor (31), the sucked first refrigerant is compressed and discharged.
[0043]
On the other hand, the second refrigerant discharged from the compressor (31) of the second heat source unit (5) is introduced into the second heat storage heat transfer pipe (47) of the second heat storage unit (39), and the second heat storage unit ( 39) heat is dissipated and condensed with respect to the second heat storage material. The second heat storage material absorbs heat from the second refrigerant and melts, and stores the warm heat imparted from the second refrigerant.
[0044]
The second refrigerant that has radiated heat to the second heat storage material is introduced into the receiver (19) of the second heat source machine (5).
[0045]
The second refrigerant flowing out of the receiver (19) is decompressed when passing through the capillary tube (23) and the expansion valve (25), and then introduced into the outdoor heat exchanger (27). In the outdoor heat exchanger (27), the second refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates. The refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (27) is then introduced into the compressor (31). In the compressor (31), the sucked second refrigerant is compressed and discharged.
[0046]
Thus, in the heat storage device (7) during the heat storage operation, the first refrigerant heated by the first heat source unit (3) is the first heat storage tube (41a) for the first heat storage of the first heat storage unit (37). Is introduced into the first heat storage material, and is then radiated to the first heat storage material, and is then introduced into the first heat storage heat transfer tube (41b) of the second heat storage unit (39) to further radiate the heat to the second heat storage material. On the other hand, the second refrigerant heated by the second heat source device (5) is introduced into the second heat storage heat transfer tube (47) of the second heat storage unit (39) and radiates heat to the second heat storage material.
[0047]
《Used operation》
During the use operation, the first and second heat source machines (3, 5) are stopped, and the defrosting solenoid valve (33) is continuously closed. And if a water tap (53) and a bath pouring valve (67) are opened, the tap water pumped from the water supply will distribute | circulate the hot water supply circuit (13).
[0048]
Specifically, the tap water flowing into the hot water supply circuit (13) from the water supply is introduced into the second hot water transfer pipe (49) of the second heat storage unit (39), and the second heat storage unit (39) of the second heat storage unit (39). 2 Absorbs heat from the heat storage material. The second heat storage material dissipates heat to the tap water of the second hot water transfer pipe (49) and solidifies.
[0049]
The tap water absorbed from the second heat storage material is introduced into the first heat transfer pipe (43) of the first heat storage unit (37) and absorbs heat from the first heat storage material of the first heat storage unit (37). The first heat storage material dissipates heat to the tap water of the first heat transfer pipe for hot water (43) and solidifies.
[0050]
And the tap water which absorbed heat from both the 1st heat storage material and the 2nd heat storage material is supplied to a water tap (53) or a bathtub (65) as warm water. At that time, by operating the mixing valve (61), the amount of tap water mixed through the bypass pipe (59) changes, and the temperature of the hot water sent to the faucet (53) and the bathtub (65) is adjusted. The
[0051]
Thus, in the heat storage device (7) at the time of use operation, the tap water from the water supply is first introduced into the second hot water transfer pipe (49) of the second heat storage unit (39) and from the second heat storage material. After the heat is absorbed and the temperature rises slightly, it is introduced into the first heat transfer pipe (43) for the first hot water storage unit (37) to further absorb heat from the first heat storage material. Then, the tap water is warmed by the heat stored in the low-melting-point second heat storage material, and then further warmed by the heat stored in the high-melting-point first heat storage material. It is supplied to the stopper (53) and the bathtub (65).
[0052]
Further, when it becomes necessary to reheat the hot water in the bathtub (65) during the use operation, the reheating pump (69) is operated. When the reheating pump (69) is operated, warm water is taken from the bathtub (65) into the reheating circuit (15), and this warm water is introduced into the reheating heat transfer tube (45) of the first heat storage unit (37). Is done. This hot water absorbs heat from the first heat storage material while flowing through the reheating heat transfer tube (45), and is sent back to the bathtub (65) after the temperature rises.
[0053]
The tap water absorbs heat from the second heat storage material and the first heat storage material and is supplied as hot water to the faucet (53) and the bathtub (65), but is stored in the first and second heat storage materials. The first and second heat storage units (37, 39) are configured so that the tap water can directly absorb heat from the first and second heat storage tubes (41, 47) when the heat is cut off. ing.
[0054]
In the present embodiment, in the first heat storage heat transfer tube (41b) of the second heat storage unit (39), the first refrigerant radiated and condensed with respect to the first heat storage material of the first heat storage unit (37) is the first refrigerant. In order to dissipate heat to the second heat storage material of the two heat storage units (39), the first refrigerant is absorbed by the second heat storage material of the second heat storage unit (39) and is supercooled. Therefore, the amount of heat released from the first heat storage heat transfer tube (41) of the first heat storage circuit (9) increases. That is, the enthalpy difference of the first refrigerant at the inlet and the outlet of the first heat storage heat transfer pipe (41) of the first heat storage circuit (9) is increased. At this time, the work of the compressor (31) of the first heat source machine (3) does not increase. Therefore, according to this embodiment, it is possible to improve the COP of the first heat storage circuit (9) while improving the heating capacity of the first heat storage circuit (9).
[0055]
(Embodiment 2)
In the heat pump water heater (1) of the present embodiment, a heat storage operation that stores warm heat in the heat storage device (7) and a use operation that performs hot water supply using the heat stored in the heat storage device (7) are performed simultaneously. That is, tap water absorbs heat from the second heat storage material and the first heat storage material while storing heat in the first heat storage material of the first heat storage unit (37) and the second heat storage material of the second heat storage unit (39), And supplied to the faucet (53) and the bathtub (65). Here, the operation of the heat pump water heater (1) different from the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 3 showing the Pi diagram (Mollier diagram) of the second heat storage circuit.
[0056]
The second refrigerant radiated to the second heat storage material is introduced into the heat exchanger (51) and exchanges heat with the tap water before flowing into the second heat transfer pipe (49) of the second heat storage unit (39). Done and supercooled. On the other hand, the tap water before flowing into the second hot water transfer pipe (49) is heated.
[0057]
The second refrigerant supercooled by the heat exchanger (51) is introduced into the receiver (19) of the second heat source machine (5).
[0058]
In the present embodiment, when the heat storage operation and the use operation are performed at the same time, the heat exchanger (51) uses the second refrigerant that has radiated and condensed heat to the second heat storage material for the second hot water of the second heat storage unit (39). In order to exchange heat with tap water before flowing into the heat transfer pipe (49), the second refrigerant is deprived of heat by the tap water and is supercooled. Therefore, the amount of heat released from the second heat storage heat transfer tube (47) of the second heat storage circuit (11) increases. That is, the enthalpy difference of the second refrigerant at the inlet and the outlet of the second heat storage heat transfer tube (47) of the second heat storage circuit (11) increases. At this time, the work of the compressor (31) of the second heat source machine (5) does not increase. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the COP of the second heat storage circuit (11) while improving the heating capacity of the second heat storage circuit (11).
[0059]
In the present embodiment, the tap water before the second refrigerant radiated to the second heat storage material flows into the second hot water transfer pipe (49) of the second heat storage unit (39) by the heat exchanger (51). The heat exchanger is configured to exchange heat with tap water before the first refrigerant radiated to the heat storage material flows into the second hot water transfer pipe (49). It may be configured. At this time, the heating capacity of the first heat storage circuit (9) is improved, and the COP of the first heat storage circuit (9) is improved.
[0060]
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, two heat storage circuits and two heat storage units are provided, but three or more heat source units and three heat storage units may be provided.
[0061]
Moreover, in each said embodiment, in the outdoor heat exchanger (27), the refrigerant | coolant of a refrigerant circuit (17) and outdoor air are heat-exchanged, However, A refrigerant | coolant of a refrigerant circuit (17) is made into heat with groundwater or factory waste water. It may be exchanged.
[0062]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the supercooling heat radiating means exchanges heat with the latent heat storage material of the second heat storage means for heat exchange with the latent heat storage material of the second heat storage means. The heat medium is deprived of heat by the latent heat storage material of the second heat storage means and is supercooled. Therefore, the amount of heat released from the first heat medium circuit is increased. At this time, the work amount of the compression means of the first heat medium circuit does not increase. Therefore, the COP of the first heat medium circuit can be improved while improving the heating capacity of the first heat medium circuit.
[0063]
According to the invention of
[0064]
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat pump water heater according to an embodiment.
FIG. 2 is a Pi diagram of a first heat storage circuit according to the embodiment.
FIG. 3 is a Pi diagram of a second heat storage circuit according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
(1) Heat pump water heater
(3) First heat source machine
(5) Second heat source machine
(9) First heat storage circuit (first heat medium circuit)
(11) Second heat storage circuit (second heat medium circuit)
(13) Hot water supply circuit (water circuit)
(37) First heat storage unit (first heat storage means)
(39) Second heat storage unit (second heat storage means)
(41a) The first heat storage heat transfer tube of the first heat storage unit
(41b) First heat storage heat transfer tube (supercooling heat radiating means) of the second heat storage unit
(43) Heat transfer pipe for first hot water (heat exchange means)
(47) Second heat storage heat transfer tube
(49) Second heat transfer pipe for hot water (heat exchange means)
(51) Heat exchanger (supercooling heat exchange means)
Claims (3)
該第１蓄熱手段（３７）の潜熱蓄熱材より融点が低い潜熱蓄熱材が封入された第２の蓄熱手段（３９）と、
熱媒体を圧縮する圧縮手段（３１）と、該圧縮手段（３１）により圧縮された熱媒体を上記第１蓄熱手段（３７）の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段（４１ａ）と、該放熱手段（４１ａ）により放熱された熱媒体を上記第２蓄熱手段（３９）の潜熱蓄熱材と熱交換させて過冷却させる過冷却放熱手段（４１ｂ）と、該過冷却放熱手段（４１ｂ）により過冷却された熱媒体を減圧させる減圧手段（２５）と、該減圧手段（２５）により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段（２７）とを有する第１の熱媒体回路（９）と、
熱媒体を圧縮する圧縮手段（３１）と、該圧縮手段（３１）により圧縮された熱媒体を上記第２蓄熱手段（３９）の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段（４７）と、該放熱手段（４７）により放熱された熱媒体を減圧させる減圧手段（２５）と、該減圧手段（２５）により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段（２７）とを有する第２の熱媒体回路（１１）と、
水を上記第１及び第２蓄熱手段（３７，３９）の潜熱蓄熱材と熱交換させて加熱する熱交換手段（４３，４９）を有する水回路（１３）と、
を備えている給湯装置。First heat storage means (37) in which a latent heat storage material is enclosed;
A second heat storage means (39) in which a latent heat storage material having a melting point lower than that of the latent heat storage material of the first heat storage means (37) is enclosed;
A compressing means (31) for compressing the heat medium; and a heat dissipating means (41a) for causing the heat medium compressed by the compressing means (31) to exchange heat with the latent heat storage material of the first heat storage means (37) to dissipate heat. A supercooling heat dissipation means (41b) for supercooling the heat medium radiated by the heat dissipation means (41a) by exchanging heat with the latent heat storage material of the second heat storage means (39), and the supercooling heat dissipation means (41b). A first heat medium circuit (9) having a pressure reducing means (25) for reducing the pressure of the heat medium supercooled by the pressure reducing means (25) and an evaporation means (27) for evaporating the heat medium reduced in pressure by the pressure reducing means (25); ,
A compressing means (31) for compressing the heat medium; and a heat dissipating means (47) for exchanging heat with the latent heat storage material of the second heat storage means (39) to dissipate the heat medium compressed by the compression means (31). A second heat medium having a pressure reducing means (25) for depressurizing the heat medium radiated by the heat radiating means (47) and an evaporation means (27) for evaporating the heat medium depressurized by the pressure reducing means (25). A circuit (11);
A water circuit (13) having heat exchanging means (43, 49) for heating water by exchanging heat with the latent heat storage material of the first and second heat storage means (37, 39);
A water heater equipped with.
該第１蓄熱手段（３７）の潜熱蓄熱材より融点が低い潜熱蓄熱材が封入された第２の蓄熱手段（３９）と、
水を上記第１及び第２蓄熱手段（３７，３９）の潜熱蓄熱材と熱交換させて加熱する熱交換手段（４９）を有する水回路（１３）と、
熱媒体を圧縮する圧縮手段（３１）と、該圧縮手段（３１）により圧縮された熱媒体を上記第１蓄熱手段（３７）の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段（４１）と、該放熱手段（４１）により放熱された熱媒体を減圧させる減圧手段（２５）と、該減圧手段（２５）により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段（２７）とを有する第１の熱媒体回路（９）と、
熱媒体を圧縮する圧縮手段（３１）と、該圧縮手段（３１）により圧縮された熱媒体を上記第２蓄熱手段（３９）の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段（４７）と、該放熱手段（４７）により放熱された熱媒体を上記水回路（１３）の熱交換手段（４９）に流入する前の水と熱交換させて過冷却させる過冷却熱交換手段（５１）と、該過冷却熱交換手段（５１）により過冷却された熱媒体を減圧させる減圧手段（２５）と、該減圧手段（２５）により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段（２７）とを有する第２の熱媒体回路（１１）と、
を備える給湯装置。First heat storage means (37) in which a latent heat storage material is enclosed;
A second heat storage means (39) in which a latent heat storage material having a melting point lower than that of the latent heat storage material of the first heat storage means (37) is enclosed;
A water circuit (13) having heat exchanging means (49) for heating water by exchanging heat with the latent heat storage material of the first and second heat storage means (37, 39);
A compressing means (31) for compressing the heat medium; and a heat dissipating means (41) for causing the heat medium compressed by the compressing means (31) to radiate heat by exchanging heat with the latent heat storage material of the first heat storage means (37). A first heat medium having a pressure reducing means (25) for depressurizing the heat medium radiated by the heat radiating means (41) and an evaporation means (27) for evaporating the heat medium depressurized by the pressure reducing means (25). Circuit (9);
A compressing means (31) for compressing the heat medium; and a heat dissipating means (47) for exchanging heat with the latent heat storage material of the second heat storage means (39) to dissipate the heat medium compressed by the compression means (31). And a supercooling heat exchanging means (51) for exchanging heat with the water before flowing into the heat exchanging means (49) of the water circuit (13) to supercool the heat medium radiated by the heat radiating means (47). A pressure reducing means (25) for depressurizing the heat medium supercooled by the supercooling heat exchange means (51), and an evaporating means (27) for evaporating the heat medium depressurized by the pressure reducing means (25). Two heat carrier circuits (11);
A hot water supply device comprising:
該第１蓄熱手段（３７）の潜熱蓄熱材より融点が低い潜熱蓄熱材が封入された第２の蓄熱手段（３９）と、
水を上記第１及び第２蓄熱手段（３７，３９）の潜熱蓄熱材と熱交換させて加熱する熱交換手段（４９）を有する水回路（１３）と、
熱媒体を圧縮する圧縮手段（３１）と、該圧縮手段（３１）により圧縮された熱媒体を上記第１蓄熱手段（３７）の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段（４１）と、該放熱手段（４１）により放熱された熱媒体を上記水回路（１３）の熱交換手段（４９）に流入する前の水と熱交換させて過冷却させる過冷却熱交換手段と、該過冷却熱交換手段により過冷却された熱媒体を減圧させる減圧手段（２５）と、該減圧手段（２５）により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段（２７）とを有する第１の熱媒体回路（９）と、
熱媒体を圧縮する圧縮手段（３１）と、該圧縮手段（３１）により圧縮された熱媒体を上記第２蓄熱手段（３９）の潜熱蓄熱材と熱交換させて放熱させる放熱手段（４７）と、該放熱手段（４７）により放熱された熱媒体を減圧させる減圧手段（２５）と、該減圧手段（２５）により減圧した熱媒体を蒸発させる蒸発手段（２７）とを有する第２の熱媒体回路（１１）と、
を備える給湯装置。First heat storage means (37) in which a latent heat storage material is enclosed;
A second heat storage means (39) in which a latent heat storage material having a melting point lower than that of the latent heat storage material of the first heat storage means (37) is enclosed;
A water circuit (13) having heat exchanging means (49) for heating water by exchanging heat with the latent heat storage material of the first and second heat storage means (37, 39);
A compressing means (31) for compressing the heat medium; and a heat dissipating means (41) for causing the heat medium compressed by the compressing means (31) to radiate heat by exchanging heat with the latent heat storage material of the first heat storage means (37). A supercooling heat exchanging means for exchanging heat with the water before flowing into the heat exchanging means (49) of the water circuit (13) to supercool the heat medium radiated by the heat dissipating means (41); A first heat medium circuit having a pressure reducing means (25) for depressurizing the heat medium supercooled by the cooling heat exchange means, and an evaporation means (27) for evaporating the heat medium depressurized by the pressure reducing means (25) ( 9)
A compressing means (31) for compressing the heat medium; and a heat dissipating means (47) for exchanging heat with the latent heat storage material of the second heat storage means (39) to dissipate the heat medium compressed by the compression means (31). A second heat medium having a pressure reducing means (25) for depressurizing the heat medium radiated by the heat radiating means (47) and an evaporation means (27) for evaporating the heat medium depressurized by the pressure reducing means (25). A circuit (11);
A hot water supply device comprising:
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| JP2010043864A (en) * | 2009-11-27 | 2010-02-25 | Panasonic Corp | Heat pump heat storage device |
| JPWO2020202487A1 (en) * | 2019-04-03 | 2021-04-30 | 三菱電機株式会社 | Heat storage device |
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