JP2008175519A - Heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプで沸き上げたお湯を貯湯タンクに貯えて、給湯に利用できるヒートポンプ給湯機に関するものである。 The present invention relates to a heat pump water heater that stores hot water boiled by a heat pump in a hot water storage tank and can be used for hot water supply.
従来、ヒートポンプで沸き上げたお湯を給湯に利用できるヒートポンプ給湯機として、図3に示すようなものがある(例えば、非特許文献1参照)。図3に示すように、このヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット101とタンクユニット102とを、水側配管111とお湯側配管112とで接続して構成されている。
Conventionally, there is a heat pump water heater as shown in FIG. 3 that can use hot water boiled by a heat pump for hot water supply (see, for example, Non-Patent Document 1). As shown in FIG. 3, the heat pump water heater is configured by connecting a
ヒートポンプユニット101は、圧縮機103、給湯熱交換器104、膨張弁105、蒸発器106を順次環状に接続してヒートポンプサイクルを構成している。タンクユニット102は、貯湯タンク108、ポンプ109、温調弁110を備えている。107は、蒸発器106の風を送るファンである。
The
貯湯タンク108内の水は、ポンプ109によりタンクユニット102の水側配管接続部115、水側配管111、ヒートポンプユニット101の水側配管接続部113を介して給湯熱交換器104に搬送され、ヒートポンプサイクルの高温冷媒と熱交換して自身は高温の湯となり、その後ヒートポンプユニット101のお湯側配管接続部114、お湯側配管112、タンクユニット102のお湯側配管接続部116を介して、貯湯タンク108に湯として貯えられる。貯湯タンク108に貯えられたお湯と給水とを温調弁110で混合して所定の温度に調節し、給湯として利用するものである。
The water in the hot
119は、外部の水道管(図示せず)に接続される給水接続部、120は、浴室、台所、洗面所などに給湯するための給湯配管(図示せず)が接続される給湯接続部である。
しかしながら、前記従来のヒートポンプ給湯機の構成では、給湯熱交換器104で加熱された高温(65℃〜90℃)の湯が貯湯タンク108内に搬送されるまでの間に、ヒートポンプユニット101のお湯側配管接続部114から熱伝導によりヒートポンプユニット101のケーシング117に熱が伝わり、その後、ヒートポンプユニット101のケーシング117から空気中に放熱され、熱損失が生じる。
However, in the configuration of the conventional heat pump water heater, hot water of the
また、タンクユニット102のお湯側配管接続部116から熱伝導によりタンクユニット102のケーシング118に熱が伝わり、その後、タンクユニット102のケーシング118から空気中に放熱され、熱損失が生じる。通常、お湯側配管112及び水側配管111の外周には放熱ロス防止のために断熱材(図示せず)が設置されるが、ヒートポンプユニット101のケーシング117やタンクユニット102のケーシング118には断熱材は設置されない。
In addition, heat is transferred from the hot water
さらに、ヒートポンプユニット101のお湯側配管接続部114からヒートポンプユニット101のケーシング117に熱伝導した熱量の一部は、ヒートポンプユニット101の水側配管接続部113を介して、水側配管111内の水に伝わると共に、タンクユニット102のお湯側配管接続部116からタンクユニット102のケーシング118に熱伝導した熱量の一部は、タンクユニット102の水側配管接続部115を介して水側配管1
11内の水に伝わることにより、給湯熱交換器104の入口水温が上昇する。
Further, a part of the amount of heat conducted from the hot water side
11, the temperature of the inlet water of the hot water
ヒートポンプの特性上、給湯熱交換器104の入口水温が上昇すると、ヒートポンプサイクルの運転効率(COP)が低下してしまう。即ち、お湯側配管112からヒートポンプユニット101のケーシング117及びタンクユニット102のケーシング118を介した熱伝導により、ヒートポンプユニット101で沸き上げた熱量の一部が熱損失として空気中に放出されるだけでなく、ヒートポンプサイクルの運転効率(COP)の低下をも招くという課題があった。
Due to the characteristics of the heat pump, if the inlet water temperature of the hot water
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、お湯側配管からヒートポンプユニット及びタンクユニットのそれぞれのケーシングを介した熱損失を低減し、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能なヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and reduces heat loss from the hot water side piping through the casings of the heat pump unit and the tank unit, and enables heat pump hot water operation with high efficiency by the heat pump unit. The purpose is to provide a machine.
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、冷媒回路を有すると共に水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクを備えたタンクユニットとを、前記貯湯タンク内の水を前記ヒートポンプユニットに搬送する水側配管と、前記ヒートポンプユニットでつくられたお湯を前記貯湯タンク内に搬送するお湯側配管とで接続して構成され、前記ヒートポンプユニットと前記お湯側配管との接続部を、熱伝導防止手段を介して前記ヒートポンプユニットのケーシングに設置したもので、ヒートポンプユニットで沸き上げたお湯を貯湯タンクに貯える際、お湯側配管からヒートポンプユニットのお湯側配管接続部とヒートポンプユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減でき、省エネルギー化を図ると共に高効率な沸き上げ運転が可能となる。 In order to solve the above-described conventional problems, a heat pump water heater of the present invention includes a heat pump unit that has a refrigerant circuit and heats water, and a tank unit that includes a hot water storage tank. Water in the hot water storage tank is used as the heat pump. A water-side pipe transported to the unit and a hot-water side pipe transporting hot water produced by the heat pump unit into the hot water storage tank are configured, and a connection portion between the heat pump unit and the hot-water side pipe is provided. When the hot water boiled by the heat pump unit is stored in the hot water storage tank through the heat conduction prevention means, when the hot water boiled in the hot water storage tank, the hot pump side pipe connection part of the heat pump unit and the casing of the heat pump unit Reduces heat loss that dissipates heat into the air through the air, and saves energy High-efficiency water heating operation is possible both.
また、本発明のヒートポンプ給湯機は、冷媒回路を有すると共に水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクを備えたタンクユニットとを、前記貯湯タンク内の水を前記ヒートポンプユニットに搬送する水側配管と、前記ヒートポンプユニットでつくられたお湯を前記貯湯タンク内に搬送するお湯側配管とで接続して構成され、前記ヒートポンプユニットと前記お湯側配管との接続部及び、前記ヒートポンプユニットと前記水側配管との接続部を、熱伝導防止手段を介して前記ヒートポンプユニットのケーシングに設置したもので、お湯側配管からヒートポンプユニットのお湯側配管接続部とヒートポンプユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。 The heat pump water heater of the present invention includes a heat pump unit that has a refrigerant circuit and heats water, and a tank unit that includes a hot water storage tank, and a water side pipe that transports water in the hot water storage tank to the heat pump unit. The hot water produced by the heat pump unit is connected to a hot water side pipe that conveys the hot water into the hot water storage tank, and a connection part between the heat pump unit and the hot water side pipe, and the heat pump unit and the water side pipe. Is connected to the casing of the heat pump unit through heat conduction prevention means, and heat is radiated from the hot water side pipe to the air via the hot water side pipe connecting part of the heat pump unit and the casing of the heat pump unit. Not only can heat loss be reduced, but also high-efficiency boiling with a heat pump unit Enables operation, it is possible to achieve energy saving.
また、本発明のヒートポンプ給湯機は、冷媒回路を有すると共に水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクを備えたタンクユニットとを、前記貯湯タンク内の水を前記ヒートポンプユニットに搬送する水側配管と、前記ヒートポンプユニットでつくられたお湯を前記貯湯タンク内に搬送するお湯側配管とで接続して構成され、前記タンクユニットと前記お湯側配管との接続部を、熱伝導防止手段を介して前記タンクユニットのケーシングに設置したもので、お湯側配管からタンクユニットのお湯側配管接続部とタンクユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減でき、省エネルギー化を図ることができる。 The heat pump water heater of the present invention includes a heat pump unit that has a refrigerant circuit and heats water, and a tank unit that includes a hot water storage tank, and a water-side pipe that transports water in the hot water storage tank to the heat pump unit. The hot water produced by the heat pump unit is connected to a hot water side pipe that conveys the hot water into the hot water storage tank, and the connecting portion between the tank unit and the hot water side pipe is connected via the heat conduction preventing means. It is installed in the casing of the tank unit, and heat loss radiated from the hot water side pipe to the air via the hot water side pipe connection part of the tank unit and the casing of the tank unit can be reduced, and energy saving can be achieved.
また、本発明のヒートポンプ給湯機は、冷媒回路を有すると共に水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクを備えたタンクユニットとを、前記貯湯タンク内の水を前記ヒートポンプユニットに搬送する水側配管と、前記ヒートポンプユニットでつくられたお湯を前記貯湯タンク内に搬送するお湯側配管とで接続して構成され、前記タンクユニットと前記お湯側配管との接続部及び前記タンクユニットと前記水側配管との接続部を、熱伝
導防止手段を介して前記タンクユニットのケーシングに設置したもので、お湯側配管からタンクユニットのお湯側配管接続部とタンクユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。
The heat pump water heater of the present invention includes a heat pump unit that has a refrigerant circuit and heats water, and a tank unit that includes a hot water storage tank, and a water side pipe that transports water in the hot water storage tank to the heat pump unit. The hot water produced by the heat pump unit is connected to a hot water side pipe that conveys the hot water into the hot water storage tank, and a connection portion between the tank unit and the hot water side pipe, and the tank unit and the water side pipe. Is connected to the tank unit casing through heat conduction prevention means, and heat is radiated from the hot water side pipe to the air through the tank unit hot water side pipe connection part and the tank unit casing. Not only can losses be reduced, but also high-efficiency boiling operation with heat pump units is possible, saving energy. It can be achieved.
本発明のヒートポンプ給湯機は、お湯側配管からヒートポンプユニットのお湯側配管接続部とヒートポンプユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。 The heat pump water heater of the present invention not only can reduce the heat loss radiating from the hot water side pipe to the air via the hot water side pipe connection part of the heat pump unit and the casing of the heat pump unit, but also raises the heat efficiently by the heat pump unit. Operation is possible and energy saving can be achieved.
第1の発明は、冷媒回路を有すると共に水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクを備えたタンクユニットとを、前記貯湯タンク内の水を前記ヒートポンプユニットに搬送する水側配管と、前記ヒートポンプユニットでつくられたお湯を前記貯湯タンク内に搬送するお湯側配管とで接続して構成され、前記ヒートポンプユニットと前記お湯側配管との接続部を、熱伝導防止手段を介して前記ヒートポンプユニットのケーシングに設置したもので、ヒートポンプユニットで沸き上げたお湯を貯湯タンクに貯える際、お湯側配管からヒートポンプユニットのお湯側配管接続部とヒートポンプユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減でき、省エネルギー化を図ると共に高効率な沸き上げ運転が可能となる。 A first invention includes a heat pump unit that has a refrigerant circuit and heats water, a tank unit that includes a hot water storage tank, a water side pipe that conveys water in the hot water storage tank to the heat pump unit, and the heat pump unit The hot water produced in 1 is connected with a hot water side pipe that conveys the hot water into the hot water storage tank, and the connecting portion between the heat pump unit and the hot water side pipe is connected to the casing of the heat pump unit via a heat conduction preventing means. When storing the hot water boiled by the heat pump unit in the hot water storage tank, heat loss radiated from the hot water side piping to the hot pump side hot water side piping connection and the casing of the heat pump unit is reduced. In addition, energy saving and high-efficiency boiling operation are possible.
第2の発明は、冷媒回路を有すると共に水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクを備えたタンクユニットとを、前記貯湯タンク内の水を前記ヒートポンプユニットに搬送する水側配管と、前記ヒートポンプユニットでつくられたお湯を前記貯湯タンク内に搬送するお湯側配管とで接続して構成され、前記ヒートポンプユニットと前記お湯側配管との接続部及び、前記ヒートポンプユニットと前記水側配管との接続部を、熱伝導防止手段を介して前記ヒートポンプユニットのケーシングに設置したもので、お湯側配管からヒートポンプユニットのお湯側配管接続部とヒートポンプユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a heat pump unit having a refrigerant circuit and heating water, a tank unit having a hot water storage tank, a water side pipe for transporting water in the hot water storage tank to the heat pump unit, and the heat pump unit. Connected to the hot water side pipe that conveys the hot water produced in the hot water storage tank, a connection part between the heat pump unit and the hot water side pipe, and a connection part between the heat pump unit and the water side pipe Is installed in the casing of the heat pump unit through the heat conduction prevention means, reducing the heat loss that dissipates heat into the air from the hot water side piping through the hot water side piping connection part of the heat pump unit and the casing of the heat pump unit. In addition to being able to perform high-efficiency boiling operation using a heat pump unit, It is possible to achieve the energy reduction.
第3の発明は、冷媒回路を有すると共に水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクを備えたタンクユニットとを、前記貯湯タンク内の水を前記ヒートポンプユニットに搬送する水側配管と、前記ヒートポンプユニットでつくられたお湯を前記貯湯タンク内に搬送するお湯側配管とで接続して構成され、前記タンクユニットと前記お湯側配管との接続部を、熱伝導防止手段を介して前記タンクユニットのケーシングに設置したもので、お湯側配管からタンクユニットのお湯側配管接続部とタンクユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減でき、省エネルギー化を図ることができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a heat pump unit having a refrigerant circuit and heating water, a tank unit having a hot water storage tank, a water side pipe for transporting water in the hot water storage tank to the heat pump unit, and the heat pump unit. The hot water produced in
第4の発明は、冷媒回路を有すると共に水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクを備えたタンクユニットとを、前記貯湯タンク内の水を前記ヒートポンプユニットに搬送する水側配管と、前記ヒートポンプユニットでつくられたお湯を前記貯湯タンク内に搬送するお湯側配管とで接続して構成され、前記タンクユニットと前記お湯側配管との接続部及び前記タンクユニットと前記水側配管との接続部を、熱伝導防止手段を介して前記タンクユニットのケーシングに設置したもので、お湯側配管からタンクユニットのお湯側配管接続部とタンクユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a heat pump unit having a refrigerant circuit and heating water, a tank unit having a hot water storage tank, a water side pipe for transporting water in the hot water storage tank to the heat pump unit, and the heat pump unit. The hot water produced in
第5の発明は、特に、第1又は第2の発明の熱伝導防止手段を、ヒートポンプユニットとお湯側配管との接続部と、前記ヒートポンプユニットのケーシングとの間に発泡ウレタン系の断熱材を挿入して構成したもので、簡易な構成でお湯側配管からヒートポンプユニットのお湯側配管接続部とヒートポンプユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。 In particular, the fifth aspect of the invention relates to the heat conduction preventing means of the first or second aspect of the invention, in which a urethane foam-based heat insulating material is provided between the connection portion of the heat pump unit and the hot water side pipe and the casing of the heat pump unit. The heat pump unit not only reduces the heat loss that is dissipated into the air from the hot water side piping through the hot water side piping connection part of the heat pump unit and the casing of the heat pump unit, but also increases the Efficient boiling operation is possible and energy saving can be achieved.
第6の発明は、特に、第1又は第2の発明の熱伝導防止手段を、ヒートポンプユニットとお湯側配管との接続部と、前記ヒートポンプユニットのケーシングとの間にノンアスベスト系の繊維断熱材を挿入して構成したもので、簡易かつ耐久性に優れた構成でお湯側配管からヒートポンプユニットのお湯側配管接続部とヒートポンプユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。 In the sixth invention, in particular, the heat conduction preventing means of the first or second invention is a non-asbestos fiber heat insulating material between the connection portion between the heat pump unit and the hot water side pipe and the casing of the heat pump unit. It is possible to reduce the heat loss that dissipates heat into the air from the hot water side piping through the hot water side piping connection part of the heat pump unit and the casing of the heat pump unit with a simple and durable configuration. In addition, highly efficient boiling operation by the heat pump unit becomes possible, and energy saving can be achieved.
第7の発明は、特に、第1又は第2の発明の熱伝導防止手段を、ヒートポンプユニットとお湯側配管との接続部と、前記ヒートポンプユニットのケーシングとの間にパッキン状のゴム成型品を挿入して構成したもので、簡易かつ加工性に優れた構成でお湯側配管からヒートポンプユニットのお湯側配管接続部とヒートポンプユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。 According to a seventh aspect of the present invention, in particular, the heat conduction preventing means of the first or second aspect of the present invention is a packing-like rubber molded product between the connection between the heat pump unit and the hot water side pipe and the casing of the heat pump unit. It is constructed by inserting, and not only can reduce heat loss from the hot water side piping to the hot water side piping connection of the heat pump unit and the heat pump unit casing to the air with a simple and excellent workability configuration. In addition, high-efficiency boiling operation by the heat pump unit becomes possible, and energy saving can be achieved.
第8の発明は、特に、第3又は第4の発明の熱伝導防止手段を、タンクユニットとお湯側配管との接続部と、前記タンクユニットのケーシングとの間に発泡ウレタン系の断熱材を挿入して構成したもので、簡易な構成でお湯側配管からタンクユニットのお湯側配管接続部とタンクユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。 In an eighth aspect of the invention, in particular, the heat conduction preventing means according to the third or fourth aspect of the invention is provided with a urethane-based heat insulating material between a connecting portion between a tank unit and a hot water side pipe and a casing of the tank unit. With a simple configuration, not only can heat loss from the hot water side piping to the hot water side piping connection of the tank unit and the casing of the tank unit to be released into the air reduced, Efficient boiling operation is possible and energy saving can be achieved.
第9の発明は、特に、第3又は第4の発明の熱伝導防止手段を、タンクユニットとお湯側配管との接続部と、前記タンクユニットのケーシングとの間にノンアスベスト系の繊維断熱材を挿入して構成したもので、簡易かつ耐久性に優れた構成でお湯側配管からタンクユニットのお湯側配管接続部とタンクユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。 According to a ninth invention, in particular, the heat conduction preventing means of the third or fourth invention is a non-asbestos fiber heat insulating material between a connecting portion between a tank unit and a hot water side pipe and a casing of the tank unit. It is possible to reduce the heat loss that radiates heat from the hot water side piping to the hot water side piping connection of the tank unit and the casing of the tank unit with a simple and durable configuration. In addition, high-efficiency boiling operation by a heat pump unit is possible, and energy saving can be achieved.
第10の発明は、特に、第3又は第4の発明の熱伝導防止手段を、タンクユニットとお湯側配管との接続部と、前記タンクユニットのケーシングとの間にパッキン状のゴム成型品を挿入して構成したもので、簡易かつ加工性に優れた構成でお湯側配管からタンクユニットのお湯側配管接続部とタンクユニットのケーシングとを介して空気中に放熱する熱損失を低減できるだけでなく、ヒートポンプユニットによる高効率な沸き上げ運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。 According to a tenth aspect of the invention, in particular, the heat conduction preventing means of the third or fourth aspect of the present invention is a packing-like rubber molded product between a connecting portion between a tank unit and a hot water side pipe and a casing of the tank unit. It is constructed by inserting, and not only can reduce heat loss from the hot water side piping to the hot water side piping connection of the tank unit and the casing of the tank unit to the air with a simple and excellent workability. In addition, high-efficiency boiling operation by the heat pump unit becomes possible, and energy saving can be achieved.
第11の発明は、特に、第1〜10のいずれか1つの発明の冷媒回路を、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたもので、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により給湯熱交換器内の水を加熱することにより、前記給湯熱交換器内の冷媒は臨界圧力以上に加圧されているので、前記給湯熱交換器内の水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。従って、前記給湯熱交換器の全域で冷媒と水との間の温度差を形成しやすくなり、熱交換効率を高くできる。 In the eleventh aspect of the invention, in particular, the refrigerant circuit according to any one of the first to tenth aspects of the invention is a supercritical heat pump cycle in which the refrigerant pressure on the high pressure side is equal to or higher than the critical pressure. Since the refrigerant in the hot water supply heat exchanger is pressurized to a critical pressure or higher by heating the water in the hot water supply heat exchanger with the refrigerant, the water is deprived of the temperature by the water in the hot water supply heat exchanger. Even if it falls, it does not condense. Therefore, it becomes easy to form a temperature difference between the refrigerant and water in the entire area of the hot water heat exchanger, and the heat exchange efficiency can be increased.
第12の発明は、特に、特に、第1〜10のいずれか1つの発明の冷媒回路内の冷媒と
して二酸化炭素を用いるもので、比較的安価でかつ安定した二酸化炭素を冷媒に使用することで製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒HFC−407Cの約1700分の1と非常に小さいため、地球環境に優しいヒートポンプ給湯機を提供することができる。
In particular, the twelfth invention uses carbon dioxide as the refrigerant in the refrigerant circuit of any one of the first to tenth inventions, and uses relatively inexpensive and stable carbon dioxide as the refrigerant. Product costs can be reduced and reliability can be improved. In addition, since carbon dioxide has an ozone depletion coefficient of zero and a global warming coefficient of about 1/700 that of the alternative refrigerant HFC-407C, it can provide a heat pump water heater that is friendly to the global environment.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図、図2は、同ヒートポンプ給湯機のヒートポンプユニット側の配管接続部の断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump water heater in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a pipe connection portion on the heat pump unit side of the heat pump water heater.
図1において、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、水を加熱するヒートポンプユニット1と、貯湯タンク8を備えたタンクユニット2との間を、貯湯タンク8内の水をヒートポンプユニット1に搬送する水側配管11と、ヒートポンプユニット1でつくられたお湯を貯湯タンク8内に搬送するお湯側配管12とで接続して構成されている。
1, the heat pump water heater in the present embodiment conveys water in the hot water storage tank 8 to the
ヒートポンプユニット1には、圧縮機3、給湯熱交換器4、膨張弁5、蒸発器6を環状に接続した冷媒回路25が備えられている。本実施の形態では、冷媒回路25に充填する冷媒として、二酸化炭素を用いている。
The
タンクユニット2には、お湯を貯える貯湯タンク8、貯湯タンク8内の水をヒートポンプユニット1に搬送する循環ポンプ9、貯湯タンク8内の湯と水とを混合して所定温度の湯を作り出す混合弁10が備えられている。
The tank unit 2 includes a hot water storage tank 8 for storing hot water, a circulation pump 9 for transporting the water in the hot water storage tank 8 to the
ヒートポンプユニット1のケーシング17には、図2に示すように、熱伝導防止手段である断熱材21a、21bを介してヒートポンプユニット1の水側配管接続部13と、ヒートポンプユニット1のお湯側配管接続部14とが設置されている。また、タンクユニット2のケーシング18には、同じく熱伝導防止手段である断熱材21c、21dを介してタンクユニット2の水側配管接続部15とタンクユニットのお湯側配管接続部16とが設置されている。
As shown in FIG. 2, the
断熱材21a〜21dは、例えば、発泡ウレタン系の材料など断熱性能に優れた材料から形成されている。
The
水側配管11の一端は、ヒートポンプユニット1の水側配管接続部13に、他端はタンクユニット2の水側配管接続部15に接続されており、お湯側配管12の一端は、ヒートポンプユニット1のお湯側配管接続部14に、他端はタンクユニット2のお湯側配管接続部16に接続されている。
One end of the
19は、外部の水道管(図示せず)に接続される給水口、20は、浴室、台所、洗面所などに給湯するための給湯配管(図示せず)が接続される給湯口である。
以上のように構成された本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat pump water heater in this Embodiment comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
圧縮機3から吐出された高温高圧のガス冷媒は、給湯熱交換器4において貯湯タンク8から搬送された水と熱交換して液または液ガス二相状態となり、膨張弁5で減圧されて低温低圧の液ガス二相冷媒となる。その後、蒸発器6において、送風機7により蒸発器6に
供給された空気と熱交換し、冷媒は空気より吸熱して圧縮機3に戻るというヒートポンプサイクルの動作を繰り返す。
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
貯湯タンク8底部の水は、循環ポンプ9によって水側配管11を介して給湯熱交換器4に搬送され、ここでヒートポンプサイクルの冷媒と熱交換して自身は高温の湯となり、お湯側配管12を介して貯湯タンク8の上部に戻される。
The water at the bottom of the hot water storage tank 8 is conveyed by the circulation pump 9 to the hot water supply heat exchanger 4 through the
ヒートポンプユニット1のお湯側配管接続部14とヒートポンプユニットのケーシング17との間には、発泡ウレタン系の断熱材21bが備えられているため、給湯熱交換器4で加熱された高温(65〜90℃)の湯が、ヒートポンプユニット1のお湯側配管接続部14を通過する際に、ヒートポンプユニット1のケーシング17への熱伝導を介して空気中に放熱される熱損失を低減できる。
Between the hot water
また、タンクユニット2のお湯側配管接続部16とタンクユニット2のケーシング18との間には断熱材21dが備えられているため、給湯熱交換器4で加熱された高温(65〜90℃)の湯がタンクユニット2のお湯側配管接続部16を通過する際に、タンクユニット2のケーシング18への熱伝導を介して空気中に放熱される熱損失を低減できる。
Moreover, since the
更には、お湯側配管12内を流れる高温(65〜90℃)の湯の熱が、ヒートポンプユニット1のケーシング17やタンクユニットのケーシング18を介して水側配管11内を流れる水に伝わって水の温度が上昇するのを防止できる。
Furthermore, the heat of the hot water (65 to 90 ° C.) flowing through the hot
即ち、給湯熱交換器4の入口水温の上昇を防止できるため、ヒートポンプユニット1による高効率な沸き上げ運転が可能となるのである。
That is, since the rise of the inlet water temperature of the hot water supply heat exchanger 4 can be prevented, a high-efficiency boiling operation by the
また、貯湯タンク8内の水を全てお湯に沸き上げる運転(全量沸き上げ)を行う場合には、運転終了前の給湯熱交換器4の入口水温(水側配管11内の水温)は50〜60℃と比較的高温になる。そこで、ヒートポンプユニット1の水側配管接続部13とヒートポンプユニット1のケーシング17との間に断熱材21aを、タンクユニット2の水側配管接続部15とタンクユニット2のケーシング18との間に断熱材21cを備えることにより、比較的高温となった水側配管11内の水の熱がヒートポンプユニット1のケーシング17やタンクユニット2のケーシング18への熱伝導を介して空気中に放熱される熱損失を低減できる。
In addition, when performing an operation of boiling all the water in the hot water storage tank 8 into hot water (boiling of the whole amount), the inlet water temperature (water temperature in the water-side pipe 11) of the hot water supply heat exchanger 4 before the operation is finished is 50 to 50. It becomes a relatively high temperature of 60 ° C. Therefore, a
以上のように、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機によれば、お湯側配管12内の湯の熱がヒートポンプユニット1のケーシング17やタンクユニット2のケーシング18への熱伝導を介して空気中に放熱される熱損失を低減できると共に、お湯側配管12内の湯の熱が水側配管11内の水に伝わって温度を上昇させてヒートポンプユニット1の沸き上げ運転効率が低下することを防止できるのである。
As described above, according to the heat pump water heater in the present embodiment, the heat of the hot water in the hot
なお、上記実施の形態1では、熱伝導防止手段として発泡ウレタン系の断熱材を使用しているが、もちろんこの他にもセラミック系断熱材や真空断熱材の他、ノンアスベスト系の繊維断熱材、ゴムなどを使用してもよい。発泡ウレタン系断熱材は比較的安価で加工性が良いため、ヒートポンプ給湯機の材料コストや組み立てコストを抑えることができる。また、発泡ウレタン系断熱材には振動吸収効果があるため、ヒートポンプユニット1のケーシング17やタンクユニット2のケーシング18の振動を防止して騒音の発生を抑制することもできる。セラミック系断熱材は強度や耐久性に優れており、真空断熱材は価格が高いものの断熱性能が優れている。ノンアスベスト系の繊維断熱材は耐久性と断熱性を兼ね備えており、ゴムは断熱性能に加えて加工性に優れ安価である。このように、断熱材の種類に応じて様々な効果を期待できる。
In the first embodiment, the urethane foam heat insulating material is used as the heat conduction preventing means. Of course, in addition to the ceramic heat insulating material and the vacuum heat insulating material, non-asbestos fiber heat insulating material is also used. Rubber or the like may be used. Since the urethane-based heat insulating material is relatively inexpensive and has good workability, the material cost and assembly cost of the heat pump water heater can be suppressed. In addition, since the urethane foam heat insulating material has a vibration absorbing effect, the vibration of the
また、ヒートポンプユニット1のお湯側配管接続部14を、ヒートポンプユニット1のケーシング17へ固定する際には金属ビスやボルト(図示していない)を使用するのが一般的であるが、金属ビスやボルトの代わりにセラミック系ビスやボルトを使用すればビスやボルトを介した熱伝導損失を更に低減することが可能になる。もちろん、ビスやボルトではなく、接着剤により固定しても良く、接着剤で固定すればビスやボルト部分の熱伝導がなくなるため、更なる熱損失低減を図ることができる。
Moreover, when fixing the hot water side
なお、本実施の形態では、冷媒回路のサイクルを、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしているが、もちろん高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以下のヒートポンプサイクルでもよい。またこの場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニアなどを用いても良い。 In the present embodiment, the cycle of the refrigerant circuit is a supercritical heat pump cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure is equal to or higher than the critical pressure. However, the high-pressure side refrigerant pressure may of course be a critical pressure or lower. In this case, chlorofluorocarbon, ammonia, or the like may be used as the refrigerant.
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯機は、高効率な沸き上げ運転ができるもので、ヒートポンプユニットとタンクユニットとが分離したヒートポンプ給湯機に対して有効である。 As described above, the heat pump water heater according to the present invention can perform a highly efficient boiling operation, and is effective for a heat pump water heater in which the heat pump unit and the tank unit are separated.
1 ヒートポンプユニット
2 タンクユニット
3 圧縮機
4 給湯熱交換器
5 膨張弁
6 蒸発器
7 送風機
8 貯湯タンク
9 循環ポンプ
10 混合弁
11 水側配管
12 お湯側配管
13、15 水側配管接続部(接続部)
14、16 お湯側配管接続部(接続部)
17、18 ケーシング
19 給水口
20 給湯口
21a〜21d 断熱材(熱伝導防止手段)
25 冷媒回路
DESCRIPTION OF
14, 16 Hot water side piping connection (connection)
17, 18
25 Refrigerant circuit
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- 2007-11-27 JP JP2007305415A patent/JP2008175519A/en active Pending
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