JP2009121790A - Heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクルと、貯湯タンクや水回路を具備したヒートポンプ給湯機に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle and a heat pump water heater equipped with a hot water storage tank and a water circuit.
従来のヒートポンプ給湯機としては、冷凍サイクルを具備したヒートポンプユニットとタンク回路を具備したタンクユニットから構成された分離型ヒートポンプ給湯機がある。 As a conventional heat pump water heater, there is a separation type heat pump water heater constituted by a heat pump unit having a refrigeration cycle and a tank unit having a tank circuit.
以下に、従来の分離型ヒートポンプ給湯機について説明する。図4は、従来の分離型ヒートポンプ給湯機の外観図、図5はその従来のヒートポンプ給湯機の回路構成図である。 Hereinafter, a conventional separation type heat pump water heater will be described. FIG. 4 is an external view of a conventional separated heat pump water heater, and FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the conventional heat pump water heater.
図5に示すように従来の分離型ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機1、水−冷媒熱交換器2、減圧手段3、空気−冷媒熱交換器4などで構成した冷凍サイクルを具備したヒートポンプユニットと、貯湯タンク6、混合弁7−a、7−b、電磁弁8、給湯用循環ポンプ9、減圧弁10、三方弁11、逃し弁12、排水弁13で構成されたタンク回路を具備したタンクユニットより構成され、冷凍サイクルで湯を生成して貯湯タンクに貯湯し、その貯湯を蛇口や浴槽に給湯するものである(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来のヒートポンプ給湯機は、効率が良くランニングコスト(電気代)が安いという反面、タンクユニットが大きく、狭いところには設置し難いという課題があった。その課題を解決するために湯切れ耐力を確保してタンクユニットを小さくするには、貯湯タンクの小型化と、ヒートポンプユニットの加熱能力を増大する必要があるが、ここで貯湯タンクを小さくすると昼間の追い焚きが必要になり、夜間電力に比べてランニングコストが高くなるという課題があった。 However, the above-described conventional heat pump water heater is efficient and has a low running cost (electricity cost), but has a problem that the tank unit is large and difficult to install in a narrow space. In order to solve the problem, in order to secure the hot water resistance and make the tank unit smaller, it is necessary to reduce the size of the hot water storage tank and increase the heating capacity of the heat pump unit. There was a problem that running cost was higher than night electricity.
また、ヒートポンプユニットの加熱能力を増大すると、消費電力が増大して電流容量を上げる必要があり、契約電力量アップや、電気工事が伴うなどで工事性が悪くなるという課題があった。 Further, when the heating capacity of the heat pump unit is increased, it is necessary to increase the power consumption and increase the current capacity, and there is a problem that the workability is deteriorated due to an increase in the contract power consumption and electric work.
本発明はこのような従来の課題を解決すものであり、貯湯タンクの容積を低減することなく、機器の小型化を実現するヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。 This invention solves such a conventional subject, and it aims at providing the heat pump water heater which implement | achieves size reduction of an apparatus, without reducing the volume of a hot water storage tank.
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、圧縮機、水−冷媒熱交換器、減圧手段、空気−冷媒熱交換器を環状に接続して形成した冷凍サイクルと、前記水−冷媒熱交換器に接続され横断面が略円形のメイン貯湯タンクとを備え、前記メイン貯湯タンクの外装部材の側板と前板または後板とが形成する隅部で、かつ、前記メイン貯湯タンクの近傍に、前記メイン貯湯タンクより小容量のサブ貯湯タンクを配設したことを特徴とするもので、同一タンク容積におけるタンクユニットの小型化を図ることができるとともに、タンクユニットの設置性向上を図ることができる。 In order to solve the conventional problem, a heat pump water heater of the present invention includes a refrigeration cycle formed by connecting a compressor, a water-refrigerant heat exchanger, a decompression unit, and an air-refrigerant heat exchanger in an annular shape, A main hot water storage tank connected to a water-refrigerant heat exchanger and having a substantially circular cross section, a corner formed by a side plate and a front plate or a rear plate of an exterior member of the main hot water tank, and the main hot water storage A sub hot water storage tank having a capacity smaller than that of the main hot water storage tank is provided in the vicinity of the tank, so that the tank unit can be downsized with the same tank volume and the installation of the tank unit is improved. Can be achieved.
本発明によれば、貯湯タンクの容積を低減することなく、機器の小型化を実現するヒートポンプ給湯機を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat pump water heater which implement | achieves size reduction of an apparatus can be provided, without reducing the volume of a hot water storage tank.
第1の発明は、圧縮機、水−冷媒熱交換器、減圧手段、空気−冷媒熱交換器を環状に接続して形成した冷凍サイクルと、前記水−冷媒熱交換器に接続され横断面が略円形のメイン貯湯タンクとを備え、前記メイン貯湯タンクの外装部材の側板と前板または後板とが形成する隅部で、かつ、前記メイン貯湯タンクの近傍に、前記メイン貯湯タンクより小容量のサブ貯湯タンクを配設したことを特徴とするもので、機器本体の体積当たりのタンク容積(タンクの充填密度)をアップすることができ、機器本体の小型化を図ることができるとともに、設置性向上を図ることができる。 The first aspect of the present invention is a refrigeration cycle formed by annularly connecting a compressor, a water-refrigerant heat exchanger, a decompression means, an air-refrigerant heat exchanger, and a cross section connected to the water-refrigerant heat exchanger. A main circular hot water storage tank having a smaller volume than the main hot water storage tank at a corner formed by a side plate and a front plate or a rear plate of an exterior member of the main hot water storage tank and in the vicinity of the main hot water storage tank The sub hot water storage tank is provided, and the tank volume per unit volume (filling density of the tank) can be increased, and the equipment body can be downsized and installed. It is possible to improve the performance.
第2の発明は、サブ貯湯タンクの横断面形状は、略円形であることを特徴とするもので、サブ貯湯タンクの耐圧性を向上することができるとともに、低コストで製造することができる。また、機器本体の体積当たりのタンク容積をアップすることができ、タンクユニットの小型化を図ることができとともに、設置性向上を図ることができる。 The second invention is characterized in that the cross-sectional shape of the sub hot water storage tank is substantially circular, and the pressure resistance of the sub hot water storage tank can be improved and can be manufactured at low cost. In addition, the tank volume per volume of the device main body can be increased, the tank unit can be reduced in size, and the installability can be improved.
第3の発明は、サブ貯湯タンクの横断面形状は、略四角形であることを特徴とするもので、略円筒形にするよりもタンクの充填効率をアップすることができ、機器本体の小型化を図ることができとともに、設置性向上を図ることができる。 The third aspect of the invention is characterized in that the cross-sectional shape of the sub hot water storage tank is substantially rectangular, which can improve the filling efficiency of the tank rather than making it substantially cylindrical, and reduce the size of the equipment body. It is possible to improve the installability.
第4の発明は、サブ貯湯タンクは、メイン貯湯タンクの外装部材の側板と前板または後板とが形成する隅部に沿って配設されたことを特徴とするもので、略円形や略四角形にするよりもタンクの充填密度をアップすることができ、機器本体のさらなる小型化を図ることができるとともに、設置性向上を図ることができる。 The fourth invention is characterized in that the sub hot water storage tank is arranged along a corner formed by the side plate and the front plate or the rear plate of the exterior member of the main hot water storage tank. The filling density of the tank can be increased as compared with the rectangular shape, the apparatus main body can be further reduced in size, and the installation property can be improved.
第5の発明は、メイン貯湯タンクとサブ貯湯タンクの少なくともどちらか一方は、潜熱蓄熱材を有することを特徴とするもので、タンクの単位容積当たりの蓄熱量を水よりアップすることができ、機器本体の小型化を図ることができるとともに、設置性向上を図ることができる。 The fifth invention is characterized in that at least one of the main hot water storage tank and the sub hot water storage tank has a latent heat storage material, and the heat storage amount per unit volume of the tank can be increased from water, It is possible to reduce the size of the device main body and improve the installability.
第6の発明は、メイン貯湯タンクとサブ貯湯タンクとを一体で断熱する構成としたことを特徴とするもので、効率よく断熱をすることができ、機器本体の小型化を図ることができるとともに、設置性向上を図ることができる。 The sixth invention is characterized in that the main hot water storage tank and the sub hot water storage tank are integrally insulated, which can efficiently insulate and reduce the size of the device body. Thus, it is possible to improve the installation property.
第7の発明は、冷凍サイクルに、二酸化炭素を充填したことを特徴とするもので、従来のR410Aなどのフロンに対して温暖化係数を低減でき、貯湯タンクを小さくして小型化を図るとともに、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。 The seventh invention is characterized in that the refrigeration cycle is filled with carbon dioxide. The global warming coefficient can be reduced with respect to conventional chlorofluorocarbons such as R410A, and the hot water storage tank is made smaller and downsized. It is possible to provide an environmentally friendly heat pump water heater.
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タンクユニットの断面図、図2は同ヒートポンプ給湯機の回路構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sectional view of a tank unit of a heat pump water heater in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the heat pump water heater.
図1、図2に示す第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、圧縮機1、水−冷媒熱交換器2、減圧手段3、空気−冷媒熱交換器4などを環状に接続して冷媒を充填して構成されたヒートポンプユニットと、円筒形のメイン貯湯タンク6−a、弟1サブ貯湯タンク6−b、第2サブ貯湯タンク6−c、混合弁7−a、7−b、電磁弁8、循環ポンプ9、減圧弁10、三方弁11、逃がし弁12、排水弁13を配管で接続して構成されたタンクユニットを具備している。
The heat pump water heater in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is formed by connecting the compressor 1, the water-refrigerant heat exchanger 2, the decompression means 3, the air-refrigerant heat exchanger 4 and the like in a ring shape. Pump main body storage tank 6-a, brother 1 sub hot water storage tank 6-b, second sub hot water storage tank 6-c, mixing valves 7-a, 7-b, electromagnetic The tank unit is configured by connecting the
そして、図1に示すように、タンクユニット101の内部には、メイン貯湯タンク6−aとタンクユニット外装部材の後板101−aと側板101−b、101−cで仕切られた空間の少なくともどちらか一方に、前記円筒形のメイン貯湯タンク6−aより容積が小さない略円筒形のサブタンク6−b、6−cが、メイン貯湯タンク6−aと並列に設けられてる。
As shown in FIG. 1, the
さらに、前記メイン貯湯タンク6−aは断熱材20−a、サブ貯湯タンク6−bは断熱材20−b、サブ貯湯タンク20−cは断熱材20−cでそれぞれ断熱されている。 Further, the main hot water storage tank 6-a is insulated by a heat insulating material 20-a, the sub hot water storage tank 6-b is insulated by a heat insulating material 20-b, and the sub hot water storage tank 20-c is insulated by a heat insulating material 20-c.
なお、送風機5は、空気−冷媒熱交換器4に空気を送る機能を果たし、水−冷媒熱交換器2は凝縮器として、空気−冷媒熱交換器4は蒸発器として機能する。 The blower 5 functions to send air to the air-refrigerant heat exchanger 4, the water-refrigerant heat exchanger 2 functions as a condenser, and the air-refrigerant heat exchanger 4 functions as an evaporator.
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機において、図1、図2を用いて、以下その動作を説明する。 The operation of the heat pump water heater configured as described above will be described below with reference to FIGS.
まず、貯湯タンク6に貯湯する場合(貯湯運転)について説明する。 First, the case where hot water is stored in the hot water storage tank 6 (hot water storage operation) will be described.
サーミスタ(図示せず)などで貯湯タンク6−a、b、cの残湯量を検出し、残湯量が少なくなると、圧縮機1、送風機5および給湯用循環ポンプ9を運転して貯湯運転を開始する。冷凍サイクルでは、圧縮機1で圧縮された冷媒は、水−冷媒熱交換器2で放熱して凝縮し、減圧手段3に流入して膨張し、空気−冷媒熱交換器4で送風機5にて送られた空気と熱交換して蒸発し、ガス冷媒となる。
A thermistor (not shown) or the like detects the amount of remaining hot water in the hot water storage tanks 6-a, b, c, and when the remaining hot water amount decreases, the compressor 1, the blower 5 and the hot water
このガス冷媒は、圧縮機1に吸入されて再び圧縮される。タンク回路では、水−冷媒熱交換器2で水を加熱して湯を生成し、この湯を貯湯側に切り換えられた三方弁11を介してメイン貯湯タンク6−aの上部から貯湯する。 This gas refrigerant is sucked into the compressor 1 and compressed again. In the tank circuit, water is heated by the water-refrigerant heat exchanger 2 to generate hot water, and the hot water is stored from the upper part of the main hot water storage tank 6-a via the three-way valve 11 switched to the hot water storage side.
次に、給湯(出湯)をする場合(給湯運転)について説明する。 Next, the case of hot water supply (outflow) (hot water supply operation) will be described.
蛇口14を開けると、タンク/水回路の水圧が低下してメイン貯湯タンク6−aの下部から水が流入し、メイン貯湯タンク6−aの上部から湯が押し出され、混合弁7−aにより水と混合されて目標温度にされ、蛇口14から出湯される。ここで、貯湯タンク6の残湯量が少なくなると、給湯と並行して圧縮機1および送風機5を運転して貯湯運転を開する。そして、蛇口14を閉じると、圧縮機1などを停止して給湯運転を終了する。
When the
次に、風呂注湯をする場合(風呂注湯運転)について説明する。 Next, the case of bath pouring (bath pouring operation) will be described.
リモコンの風呂注湯スイッチ(図示せず)を押すと、電磁弁8が開き上記給湯運転と同様に、タンク/水回路の水圧が低下して、メイン貯湯タンク6−aの下部から水が流入し、貯湯タンク6−aの上部から湯が押し出され、混合弁7−bにより水と混合されて目標温度にされ、風呂15から注湯される。ここで、残湯量が少なくなると、風呂注湯と並行して、圧縮機1および送風機5を運転して貯湯運転を開始する。
When the bath pouring switch (not shown) on the remote control is pressed, the
そして、風呂15に一定量の湯を張り終えると電磁弁8を閉じて、圧縮機1などを停止して風呂注湯運転を終了する。
When the
以上のように、本実施例の形態においては、断面が略円形のメイン貯湯タンク6−aの後方の2つの空間の少なくともどちらか一方に、前記メイン貯湯タンク6−aより小容量で断面が略円形のサブ貯湯タンク6−b、6−cを設ける構成にすることにより、サブ貯
湯タンクを比較的低コストで製作することができる。また、機器本体の体積当たりのタンク容積をアップすることができ、機器本体の小型化を図ることができとともに、設置性向上を図ることができる。
As described above, in this embodiment, at least one of the two spaces behind the main hot water storage tank 6-a having a substantially circular cross section has a smaller capacity and a cross section than the main hot water storage tank 6-a. By adopting a configuration in which the substantially circular sub hot water storage tanks 6-b and 6-c are provided, the sub hot water storage tank can be manufactured at a relatively low cost. Further, the tank volume per volume of the device main body can be increased, the device main body can be reduced in size, and the installability can be improved.
なお、本実施の形態においては、メイン貯湯タンク6−aの外装部材の側板101−cと後板101−aとが形成する隅部で、かつ、メイン貯湯タンク6−aの近傍にサブタンク6−cを設けているが、メイン貯湯タンク6−aの外装部材の側板101−cと前板101−dとが形成する隅部で、かつ、メイン貯湯タンク6−aの近傍にサブタンクを設けても良い。
(実施の形態2)
図3は、本発明の第2の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機のタンクユニットの断面図である。
In the present embodiment, the
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a sectional view of the tank unit of the heat pump water heater in the second embodiment of the present invention.
本発明の第2の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、第1の実施の形態とは一部構成が異なるのみであり、異なる点のみ説明し、その動作については説明を省略する。 The heat pump water heater in the second embodiment of the present invention is only partially different in configuration from the first embodiment, and only the differences will be described, and the description of the operation will be omitted.
図3に示すように、第1の実施の形態と異なる点は、サブ貯湯タンク60−b、60−cの形状が、円筒形のメイン貯湯タンク6−aとタンクユニット101の外装部材の側板101−b、101−cと後板101−aで仕切られた前記メイン貯湯タンク6−aの後方の2つの空間の形状に合わせた形状で構成されている。
As shown in FIG. 3, the difference from the first embodiment is that the sub hot water storage tanks 60-b and 60-c are shaped like cylindrical main hot water storage tanks 6-a and side plates of exterior members of the
さらに、前記メイン貯湯タンク6−aと前記サブ貯湯タンク60−b、60−cの周りに、断熱材20−dが巻かれている。 Further, a heat insulating material 20-d is wound around the main hot water storage tank 6-a and the sub hot water storage tanks 60-b, 60-c.
以上のように、本実施例の形態においては、サブ貯湯タンクを上記構成にすることにより、円筒形や略直方体にするよりもタンクの充填効率をアップすることができ、タンクユニットのさらなる小型化を図ることができるとともに、設置性向上を図ることができる。 As described above, in the embodiment of the present embodiment, the sub hot water storage tank is configured as described above, so that the tank can be filled more efficiently than a cylindrical or substantially rectangular parallelepiped, and the tank unit can be further downsized. It is possible to improve the installation property.
以上のように、本実施例の形態においては、サブ貯湯タンクを上記構成にすることにより、円筒形や略直方体にするよりもタンクの充填効率をアップすることができ、タンク回路部、しいては給湯機本体のさらなる小型化を図ることができるとともに、設置性向上を図ることができる。 As described above, in the embodiment of the present embodiment, the sub hot water storage tank has the above-described configuration, so that the tank can be filled more efficiently than the cylindrical or substantially rectangular parallelepiped. Can further reduce the size of the main body of the water heater and improve the installation.
上記説明においては、サブ貯湯タンクに水を沸かして蓄える貯湯方式について説明したが、サブ貯湯タンクに潜熱蓄熱材を充填すると、さらにタンクの充填効率を向上でき、タンク回路の小型化、本体の小型化を図ることができる。 In the above description, the hot water storage system in which water is boiled and stored in the sub hot water storage tank has been described, but if the sub hot water storage tank is filled with a latent heat storage material, the tank filling efficiency can be further improved, the tank circuit can be made smaller, and the main body can be made smaller. Can be achieved.
また、上記説明においてはメイン貯湯タンクを1つ使用するタイプについて説明したが、メイン貯湯タンクを2つ使う、所謂、ツインタンクに適用しても良い。 In the above description, the type using one main hot water storage tank has been described. However, the present invention may be applied to a so-called twin tank using two main hot water storage tanks.
以上のように、本発明は、ヒートポンプサイクルで湯を生成して給湯するヒートポンプ給湯機に適用され、例えば、家庭用の給湯機や、業務用の給湯装置などに適している。 As described above, the present invention is applied to a heat pump water heater that generates and supplies hot water by a heat pump cycle, and is suitable for, for example, a domestic water heater or a commercial water heater.
1 圧縮機
2 水−冷媒熱交換器
3 減圧弁
4 空気−冷媒熱交換器
5 送風機
6 貯湯タンク
7 混合弁
8 電磁弁
9 給湯用循環ポンプ
14 蛇口
15 浴槽
20 断熱材
101 タンクユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Water-
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