JP2014077592A - Hot water supply heating system, heat pump and condenser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給湯暖房システム、ヒートポンプおよび凝縮器に関する。 The present invention relates to a hot water supply / heating system, a heat pump, and a condenser.
特許文献1に、冷媒を加圧する圧縮機と、浴槽水および/または給湯用水との間の熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を減圧する膨張器と、冷媒を気化させる蒸発器を備えるヒートポンプと、浴槽水を凝縮器と浴槽の間で循環させる追い焚き機構と、給湯用水を給水源から凝縮器を経由して給湯箇所へ供給する給湯機を備える風呂給湯システムが開示されている。この風呂給湯システムによれば、エネルギー効率の高いヒートポンプによる加熱を利用して、給湯箇所への給湯と風呂の追い焚きの双方を行うことができる。 Patent Document 1 discloses a compressor that pressurizes a refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant by heat exchange between bath water and / or hot water, an expander that decompresses the refrigerant, and an evaporator that vaporizes the refrigerant. A hot water supply system including a heat pump, a reheating mechanism that circulates bathtub water between the condenser and the bathtub, and a hot water supply system that supplies hot water from the water supply source to the hot water supply location via the condenser is disclosed. . According to this bath hot water supply system, it is possible to perform both hot water supply to the hot water supply location and reheating of the bath by using heating by an energy efficient heat pump.
ヒートポンプによる加熱を利用して、暖房端末での暖房と給湯箇所への給湯の双方を行いたい場合がある。特許文献1の技術において、浴槽水を凝縮器と浴槽の間で循環させる代わりに、暖房用熱媒を凝縮器と暖房端末の間で循環させる構成とすれば、ヒートポンプによる加熱を利用して、暖房端末での暖房と給湯箇所への給湯の双方を行うことができる。しかしながら、このような構成とすると、下記のような問題を生じる。 There is a case where it is desired to perform both heating at a heating terminal and hot water supply to a hot water supply location using heating by a heat pump. In the technique of Patent Document 1, instead of circulating the bathtub water between the condenser and the bathtub, if the heating medium is circulated between the condenser and the heating terminal, the heating by the heat pump is used. Both heating at the heating terminal and hot water supply to the hot water supply location can be performed. However, such a configuration causes the following problems.
一般に、給水源から凝縮器に送られる給湯用水の温度は十分に低温であるが、暖房端末から凝縮器に戻される暖房用熱媒は余熱を含んでおり、それほど低温にはなっていない。このため、上記のような構成では、暖房端末から凝縮器に戻されるそれほど低温ではない暖房用熱媒から、凝縮器の出口近傍の低温の冷媒への熱の移動が生じてしまい、凝縮器から膨張器へ送られる冷媒の温度上昇を招いている。凝縮器から膨張器へ送られる冷媒の温度が高くなってしまうと、ヒートポンプのCOPが低下してしまう。 In general, the temperature of hot water supplied from the water supply source to the condenser is sufficiently low, but the heating medium returned from the heating terminal to the condenser contains residual heat and is not so low. For this reason, in the configuration as described above, the heat transfer from the heating medium returned from the heating terminal to the condenser to the low-temperature refrigerant near the outlet of the condenser is caused by heat transfer from the condenser. The temperature of the refrigerant sent to the expander is increased. If the temperature of the refrigerant sent from the condenser to the expander increases, the COP of the heat pump will decrease.
本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、ヒートポンプを利用して暖房と給湯を行う給湯暖房システムにおいて、ヒートポンプを高いCOPで動作させることが可能な技術を提供する。 The present specification provides a technique for solving the above problems. The present specification provides a technique capable of operating a heat pump at a high COP in a hot water supply and heating system that performs heating and hot water supply using a heat pump.
本明細書が開示する給湯暖房システムは、冷媒を加圧する圧縮機と、暖房用熱媒および/または給湯用水との間の熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を減圧する膨張器と、冷媒を気化させる蒸発器を備えるヒートポンプと、暖房用熱媒を凝縮器と暖房端末の間で循環させる暖房機と、給湯用水を給水源から凝縮器を経由して給湯箇所へ供給する給湯機を備えている。その給湯暖房システムでは、凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れる。その給湯暖房システムでは、凝縮器が、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備えている。 A hot water supply and heating system disclosed in the present specification includes a compressor that pressurizes the refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant by heat exchange between the heating medium and / or hot water, and an expander that decompresses the refrigerant. , A heat pump having an evaporator for vaporizing the refrigerant, a heater for circulating a heating medium between the condenser and the heating terminal, and a water heater for supplying hot water from a water supply source to the hot water supply location via the condenser It has. In the hot water supply and heating system, in the condenser, the refrigerant and the heating medium flow as a counter flow, and the refrigerant and the hot water supply water flow as a counter flow. In the hot water supply and heating system, the condenser includes a three-fluid heat exchanger that performs both heat exchange between the refrigerant and the heating medium, and heat exchange between the refrigerant and the hot water, and a three-fluid heat exchanger. A two-fluid heat exchanger that performs only heat exchange between the refrigerant and the hot water supply water is provided downstream of the fluid heat exchanger.
上記の給湯暖房システムでは、凝縮器において、冷媒の流れから見て上流側の三流体熱交換器では、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行い、冷媒の流れから見て下流側の二流体熱交換器では、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う。このような構成とすることで、暖房端末から凝縮器へ送られてくるそれほど低温ではない暖房用熱媒から、凝縮器の出口近傍の低温の冷媒への熱の移動を防ぎ、凝縮器から膨張器へ送られる冷媒の温度を十分に低くすることができる。ヒートポンプのCOPを向上することができる。 In the above hot water supply and heating system, in the condenser, in the upstream three-fluid heat exchanger as viewed from the refrigerant flow, heat exchange between the refrigerant and the heating medium and heat exchange between the refrigerant and the hot water supply water are performed. Both are performed, and the two-fluid heat exchanger on the downstream side as viewed from the refrigerant flow only performs heat exchange between the refrigerant and the hot water supply water. By adopting such a configuration, heat transfer from the heating medium that is not so low temperature that is sent from the heating terminal to the condenser is prevented from being transferred to the low-temperature refrigerant in the vicinity of the outlet of the condenser, and the condenser expands. The temperature of the refrigerant sent to the vessel can be made sufficiently low. The COP of the heat pump can be improved.
上記の給湯暖房システムは、凝縮器が、内部に冷媒が流れる冷媒管と、冷媒管よりも短い長さに形成されており、内部に暖房用熱媒が流れる暖房管と、冷媒管とほぼ同じ長さに形成されており、内部に給湯用水が流れる給湯管を備えており、冷媒管の上流側では、冷媒管と、暖房管と、給湯管によって三流体熱交換器が形成されており、冷媒管の下流側では、冷媒管と給湯管によって二流体熱交換器が形成されているように構成することができる。 In the above hot water supply and heating system, the condenser is formed with a refrigerant pipe through which the refrigerant flows and a length shorter than the refrigerant pipe, and is substantially the same as the heating pipe through which the heating heat medium flows and the refrigerant pipe. It is formed in length and includes a hot water supply pipe through which hot water supply water flows, and on the upstream side of the refrigerant pipe, a three-fluid heat exchanger is formed by the refrigerant pipe, the heating pipe, and the hot water supply pipe, On the downstream side of the refrigerant pipe, a two-fluid heat exchanger can be configured by the refrigerant pipe and the hot water supply pipe.
上記の給湯暖房システムによれば、簡素な構造と少ない部品点数で、三流体熱交換器と二流体熱交換器を備える凝縮器を実現することができる。 According to the hot water supply and heating system, a condenser including a three-fluid heat exchanger and a two-fluid heat exchanger can be realized with a simple structure and a small number of parts.
上記の給湯暖房システムでは、暖房管が冷媒管の内部を通過するように配置されており、給湯管が冷媒管と互いに外壁面が接するように配置されているように構成することができる。 In the hot water supply and heating system, the heating pipe is arranged so as to pass through the inside of the refrigerant pipe, and the hot water supply pipe can be arranged such that the refrigerant pipe and the outer wall surface are in contact with each other.
上記の給湯暖房システムでは、冷媒と暖房用熱媒との間で大きな伝熱面積を確保することができる。また、上記の給湯暖房システムでは、冷媒管および給湯管の一方の外壁面に腐食等によって損傷が生じた場合であっても、冷媒管および給湯管の他方の外壁面によって、冷媒と給湯用水の混合を防ぐことができる。冷媒と給湯用水の間でのクロスコネクションの発生を防止することができる。 In the hot water supply and heating system, a large heat transfer area can be ensured between the refrigerant and the heating medium. Further, in the above hot water supply and heating system, even when one outer wall surface of the refrigerant pipe and the hot water supply pipe is damaged due to corrosion or the like, the refrigerant and the hot water supply water are separated by the other outer wall surface of the refrigerant pipe and the hot water supply pipe. Mixing can be prevented. The occurrence of cross connection between the refrigerant and the hot water supply water can be prevented.
本明細書は、ヒートポンプも開示する。そのヒートポンプは、冷媒を加圧する圧縮機と、暖房用熱媒および/または給湯用水との間の熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を減圧する膨張器と、冷媒を気化させる蒸発器を備えている。そのヒートポンプでは、凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れる。そのヒートポンプでは、凝縮器が、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備えている。 The present specification also discloses a heat pump. The heat pump includes a compressor that pressurizes the refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant by heat exchange between the heating medium and / or hot water supply water, an expander that decompresses the refrigerant, and an evaporator that vaporizes the refrigerant. It has. In the heat pump, in the condenser, the refrigerant and the heating medium flow as a counter flow, and the refrigerant and hot water supply water flow as a counter flow. In the heat pump, the condenser includes a three-fluid heat exchanger that performs both heat exchange between the refrigerant and the heating medium, and heat exchange between the refrigerant and hot water, and three-fluid heat as viewed from the refrigerant flow. A two-fluid heat exchanger that performs only heat exchange between the refrigerant and the hot water supply water is provided downstream of the exchanger.
本明細書は、凝縮器も開示する。その凝縮器は、暖房用熱媒および/または給湯用水との間の熱交換によってヒートポンプの冷媒を凝縮させる。その凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れる。その凝縮器は、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備えている。 This specification also discloses a condenser. The condenser condenses the refrigerant of the heat pump by heat exchange with the heating medium and / or hot water supply water. In the condenser, the refrigerant and the heating medium flow as a counter flow, and the refrigerant and hot water supply water flow as a counter flow. The condenser is composed of a three-fluid heat exchanger that performs both heat exchange between the refrigerant and the heating medium, and heat exchange between the refrigerant and hot water, and a three-fluid heat exchanger as viewed from the refrigerant flow. On the downstream side, a two-fluid heat exchanger that performs only heat exchange between the refrigerant and the hot water supply water is provided.
(実施例1)
図1は、本実施例の給湯暖房システム2を示している。給湯暖房システム2は、タンクユニット4(給湯機に相当する)と、ヒートポンプユニット6と、熱源機ユニット8(暖房機に相当する)と、制御装置100を備えている。
Example 1
FIG. 1 shows a hot water supply /
ヒートポンプユニット6は、ヒートポンプ50と、給湯用水循環ポンプ22を備えている。ヒートポンプ50は、冷媒(例えばR410AといったHFC冷媒や、R744といったCO2冷媒)を循環させるための冷媒循環路52と、蒸発器54と、ファン56と、圧縮機62と、凝縮器58と、膨張器60を備えるヒートポンプサイクルである。
The heat pump unit 6 includes a
蒸発器54は、ファン56によって送風された外気と冷媒循環路52内の冷媒との間で熱交換させる。蒸発器54には、膨張器60を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。蒸発器54は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。
The
圧縮機62には、蒸発器54を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機62には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機62によって冷媒が加圧されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機62は、加圧後の高温高圧の気体状態の冷媒を、凝縮器58に送り出す。
The refrigerant after passing through the
凝縮器58には、圧縮機62から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。凝縮器58は、冷媒循環路52内の冷媒と、後述のタンク水循環路20内の水(以下では給湯用水ともいう)との間で熱交換を行うことができる。さらに、凝縮器58は、冷媒循環路52内の冷媒と、後述の第2暖房加熱路84内の水(以下では暖房用水ともいう)との間で熱交換を行うことができる。冷媒は、凝縮器58での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。
The
膨張器60には、凝縮器58を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張器60を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張器60としては、例えば膨張弁やキャピラリーチューブを使用することができる。膨張器60を通過した冷媒は、上記の通り、蒸発器54に送られる。
The
ヒートポンプ50において、圧縮機62を作動させると、冷媒循環路52内の冷媒は、蒸発器54、圧縮機62、凝縮器58、膨張器60の順に循環する。この場合、凝縮器58において、タンク水循環路20内の給湯用水、又は、第2暖房加熱路84内の暖房用水が加熱される。
When the
タンクユニット4は、タンク10を備えている。タンク10は、ヒートポンプ50によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク10は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク10内には満水まで給湯用水が貯留される。
The
タンク水循環路20は、上流端がタンク10の下部に接続されており、ヒートポンプユニット6の凝縮器58を通過して、下流端がタンク10の上部に接続されている。タンク水循環路20には、ヒートポンプユニット6の給湯用水循環ポンプ22が介装されている。ヒートポンプユニット6において、ヒートポンプ50を作動させて、給湯用水循環ポンプ22を駆動すると、タンク10の下部の給湯用水が凝縮器58に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク10の上部に戻される。タンク10の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。
The tank
水道水導入路24は、上流端が給湯暖房システム2の外部の水道水供給源32(給水源に相当する)に接続されている。水道水導入路24の下流側は、第1導入路24aと第2導入路24bに分岐している。第1導入路24aの下流端は、タンク10の下部に接続されている。第2導入路24bの下流端は、第1給湯路36の途中に接続されている。
The upstream end of the tap
第1給湯路36は、上流端がタンク10の上部に接続されている。上述したように、第1給湯路36の途中には、水道水導入路24の第2導入路24bが接続されている。第1給湯路36と第2導入路24bの接続部には、混合弁30が介装されている。混合弁30は、タンク10の上部から第1給湯路36へ流入する高温の給湯用水の流量と、第2導入路24bから第1給湯路36へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第2導入路24bとの接続部より下流側の第1給湯路36は、熱源機ユニット8の給湯加熱路37を通過して、第2給湯路39へ接続している。第1給湯路36と第2給湯路39の間は、熱源機バイパス路33によって接続されている。熱源機バイパス路33にはバイパス弁34が介装されている。第2給湯路39の下流端は給湯栓38(給湯箇所に相当する)に接続されている。
An upstream end of the first hot
熱源機ユニット8は、シスターン70と、暖房用バーナ82と、給湯用バーナ81を備えている。シスターン70は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水(暖房用熱媒に相当する)を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン70には、暖房往路72の上流端が接続されている。暖房往路72には、暖房用水循環ポンプ74が介装されている。暖房用水循環ポンプ74を駆動すると、シスターン70内の暖房用水が暖房往路72に流れ込む。
The heat source unit 8 includes a
暖房往路72の下流端は、第1暖房加熱路73と、低温暖房循環路75に分岐している。低温暖房循環路75には、低温暖房端末78が取り付けられる。本実施例の低温暖房端末78は、例えば床暖房機である。低温暖房端末78は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。第1暖房加熱路73には、暖房用バーナ82が介装されている。暖房用バーナ82は、第1暖房加熱路73内の暖房用水を加熱する。第1暖房加熱路73の下流端は、高温暖房循環路77と追い焚き循環路79に分岐している。高温暖房循環路77には、高温暖房端末76が取り付けられる。本実施例の高温暖房端末76は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房端末76は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。低温暖房循環路75と高温暖房循環路77は、それぞれの下流端で合流して、第2暖房加熱路84の上流端へ接続している。
The downstream end of the
第2暖房加熱路84の下流端は、ヒートポンプユニット6の凝縮器58を通過して、暖房復路96の上流端へ接続している。暖房復路96は、下流端が熱源機ユニット8のシスターン70に接続している。
The downstream end of the second heating /
追い焚き循環路79には、追い焚き熱動弁83と、追い焚き熱交換器97が介装されている。追い焚き熱動弁83は、追い焚き循環路79を開閉する。追い焚き熱交換器97では、追い焚き循環路79を流れる暖房用水と、浴槽水循環路91を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路79の下流端は、暖房復路96に接続している。
A reheating
浴槽水循環路91の上流端は、浴槽98の底部に接続している。浴槽水循環路91の下流端は、浴槽98の側部に接続している。浴槽水循環路91には、浴槽水循環ポンプ99が介装されている。浴槽水循環ポンプ99が駆動すると、浴槽98の底部から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器97を通過して、浴槽98の側部へ戻される。
The upstream end of the bathtub
給湯加熱路37には、給湯用バーナ81が介装されている。給湯加熱路37の給湯用バーナ81よりも下流側から、浴槽注湯路40が分岐している。浴槽注湯路40には、浴槽注湯路40を開閉する注湯電磁弁42が介装されている。浴槽注湯路40の下流端は、浴槽水循環ポンプ99に接続している。
A hot
制御装置100は、タンクユニット4、ヒートポンプユニット6、熱源機ユニット8の各構成要素の動作を制御する。
The
給湯暖房システム2は、以下のように、蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、湯はり運転および追い焚き運転を実施することができる。
The hot water supply /
(蓄熱運転)
蓄熱運転では、タンク10内の給湯用水をヒートポンプ50で加熱し、高温となった給湯用水をタンク10に戻す。蓄熱運転を実行する際には、制御装置100は圧縮機62およびファン56を駆動してヒートポンプ50を作動させるとともに、給湯用水循環ポンプ22を駆動する。
(Heat storage operation)
In the heat storage operation, the hot water supply water in the
圧縮機62の駆動により、冷媒循環路52内の冷媒は、蒸発器54、圧縮機62、凝縮器58、膨張器60の順に循環する。この場合、凝縮器58を通過する冷媒循環路52内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、給湯用水循環ポンプ22の駆動により、タンク水循環路20内をタンク10内の給湯用水が循環する。即ち、タンク10の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路20内に導入され、導入された給湯用水が凝縮器58を通過する際に、冷媒循環路52内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク10の上部に戻される。これにより、タンク10に高温の給湯用水が貯められる。タンク10の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、蓄熱運転を終了する。
By driving the
(給湯運転)
給湯運転は、タンク10内の給湯用水を給湯栓38に供給する運転である。給湯運転は、上記の蓄熱運転と並行して行うこともできる。給湯栓38が開かれると、水道水供給源32からの水圧によって、水道水導入路24(第1導入路24a)からタンク10の下部に水道水が流入する。同時に、タンク10上部の給湯用水が、第1給湯路36を介して給湯栓38に供給される。
(Hot water operation)
The hot water supply operation is an operation of supplying hot water in the
制御装置100は、タンク10から第1給湯路36に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁30を駆動して第2導入路24bから第1給湯路36に水道水を導入する。従って、タンク10から供給された給湯用水と第2導入路24bから供給された水道水とが、第1給湯路36内で混合される。制御装置100は、給湯栓38に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁30の開度を調整する。一方、制御装置100は、タンク10から第1給湯路36に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ81によって第1給湯路36を通過する水を加熱する。制御装置100は、給湯栓38に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ81の出力を制御する。
When the temperature of the hot water supplied from the
(暖房運転)
暖房運転は、ヒートポンプ50によって暖房用水を加熱し、高温となった暖房用水を用いて低温暖房端末78や高温暖房端末76によって暖房する運転である。利用者によって暖房運転の実行が指示されると、制御装置100は、暖房用水循環ポンプ74を回転させる。さらに、制御装置100は、圧縮機62を駆動する。これによって、凝縮器58で加熱された暖房用水が、シスターン70を経て、低温暖房端末78や高温暖房端末76に供給される。さらに、制御装置100は、必要に応じて暖房用バーナ82を作動する。これにより、高温暖房端末76には、暖房用バーナ82での加熱によってさらに高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、低温暖房端末78に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房端末76に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、ヒートポンプ50の動作や、暖房用バーナ82の出力が調整される。
(Heating operation)
The heating operation is an operation in which heating water is heated by the
(湯はり運転)
湯はり運転は浴槽98に湯はりをする運転である。利用者が湯はり運転の開始を指示すると、給湯暖房システム2は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、注湯電磁弁42を開く。注湯電磁弁42が開くと、水道水供給源32からの水圧によって、水道水導入路24(第1導入路24a)からタンク10の下部に水道水が流入する。同時に、タンク10上部の給湯用水が、第1給湯路36、給湯加熱路37、浴槽注湯路40、浴槽水循環路91を介して浴槽98に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路40に供給される水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽98に供給される水の流量が湯はり設定水量に達すると、湯はり運転を終了する。
(Hot water operation)
The hot water operation is an operation in which hot water is applied to the
(追い焚き運転)
追い焚き運転は、浴槽98に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。利用者が追い焚き運転の開始を指示すると、給湯暖房システム2は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、浴槽水循環ポンプ99を駆動する。また、追い焚き熱動弁83を開いて、暖房用水循環ポンプ74を駆動する。これにより、浴槽98の底部から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器97で暖房用水との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽98の側部へ戻される。追い焚き運転においては、暖房運転と同様にして、ヒートポンプ50による暖房用水の加熱と、暖房用バーナ82による暖房用水の加熱が行われる。
(Reaping driving)
The chasing operation is an operation for chasing the bathtub water stored in the
(凝縮器の構成)
図2、図3および図4に示すように、凝縮器58は、主に、第1管102と、第2管104と、第3管106から構成されている。第1管102には第2暖房加熱路84の暖房用水が流れ、第2管104には冷媒循環路52の冷媒が流れ、第3管106にはタンク水循環路20の給湯用水が流れる。図2に示すように、凝縮器58は、これらの配管を組み合わせたものを、らせん状に捲回することで形成されている。
(Condenser configuration)
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the
図3に示すように、第1管102は小口径の配管から構成されており、第2管104は大口径の配管から構成されている。第1管102は第2管104の内部を通過するように配置されている。言い換えると、第1管102と第2管104によって、二重管が形成されている。図2に示すように、第1管102の上流端および下流端は第2管104の外部に露出しており、それぞれ暖房用水入口102aおよび暖房用水出口102bを構成している。第2管104の上流端および下流端には、それぞれ冷媒入口104aおよび冷媒出口104bが形成されている。第1管102は第2管104よりも短く形成されており、第1管102の暖房用水出口102bと第2管104の冷媒入口104aは近接した箇所に形成されているが、第1管102の暖房用水入口102aと第2管104の冷媒出口104bは離れた箇所に形成されている。第1管102の暖房用水入口102aと第2管104の冷媒出口104bの間の区間では、図4に示すように、第2管104の内部に第1管102は配置されていない。従って、第1管102を流れる暖房用水と、第2管104を流れる冷媒は、暖房用水入口102aから暖房用水出口102bまでの区間においてのみ熱交換を行う。この区間において、第1管102を流れる暖房用水と、第2管104を流れる冷媒は、対向流として流れる。
As shown in FIG. 3, the 1st pipe |
図3に示すように、第3管106は第1管102とほぼ同じ口径の配管から構成されている。図3および図4に示すように、第2管104と第3管106は、外壁面同士が接する状態で、互いにロウ付けされている。図2に示すように、第3管106の上流端および下流端には、それぞれ給湯用水入口106aおよび給湯用水出口106bが形成されている。第3管106は第2管104とほぼ同じ長さに形成されており、第3管106の給湯用水出口106bと第2管104の冷媒入口104aは近接した箇所に形成されており、第3管106の給湯用水入口106aと第2管104の冷媒出口104bは近接した箇所に形成されている。従って、第3管106を流れる給湯用水と、第2管104を流れる冷媒は、給湯用水入口106aから給湯用水出口106bまでの区間、すなわち凝縮器58のほぼ全長にわたる区間において熱交換を行う。第3管106を流れる給湯用水と、第2管104を流れる冷媒は、対向流として流れる。
As shown in FIG. 3, the
一般に、タンク10の下部には水道水と同程度に低温の給湯用水が貯えられているから、タンク水循環路20から凝縮器58へ流入する給湯用水の温度は十分に低温となっている。これに対して、低温暖房端末78や高温暖房端末76で放熱した後の暖房用水は余熱を含んでおり、第2暖房加熱路84から凝縮器58へ流入する暖房用水の温度はそれほど低温にはなっていない。このため、仮に従来技術のように、凝縮器58の全区間にわたって、冷媒と給湯用水の間の熱交換と、冷媒と暖房用水の間の熱交換の双方を行う構成とすると、冷媒出口104bの近傍において、それほど低温ではない暖房用水から低温の冷媒への熱の移動が生じてしまい、冷媒出口104bから膨張器60へ送られる冷媒の温度が上昇してしまう。冷媒出口104bから膨張器60へ送られる冷媒の温度が高くなってしまうと、ヒートポンプ50のCOPが低下してしまう。
In general, hot water for hot water as low as tap water is stored in the lower part of the
そこで、本実施例では、凝縮器58において、冷媒の流れから見て上流側の部分(第2管104の内部に第1管102が配置されている部分)では、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行い、冷媒の流れから見て下流側の部分(第2管104の内部に第1管102が配置されていない部分)では、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う構成としている。このような構成とすることで、第2暖房加熱路84から凝縮器58へ流入するそれほど低温ではない暖房用水から、冷媒出口104bの近傍の低温の冷媒への熱の移動を防ぎ、冷媒出口104bから膨張器60へ送られる冷媒の温度を十分に低くすることができる。ヒートポンプ50のCOPを向上することができる。
Therefore, in the present embodiment, in the
図5は、本実施例の給湯暖房システム2における、ヒートポンプ50のTh線図(モリエル線図)を示している。また、図6は、従来技術のように、凝縮器58の全区間にわたって、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う構成とした場合の、ヒートポンプ50のTh線図を示している。図6に示すように、凝縮器58の全区間にわたって、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う構成とした場合、冷媒出口の近傍(すなわち暖房用水入口の近傍)において、暖房用水の温度が冷媒の温度よりも高くなり、暖房用水から冷媒への熱の移動が生じて、冷媒出口での冷媒の温度が高くなってしまう。これに対して、図5に示すように、冷媒の流れから見て上流側の部分では、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行い、冷媒の流れから見て下流側の部分では、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う構成とした場合、暖房用水の温度が冷媒の温度よりも高くなる領域が存在しないため、暖房用水から冷媒への熱の移動が生じることがない。冷媒出口における冷媒の温度を低くすることができ、ヒートポンプ50のCOPを向上することができる。
FIG. 5 shows a Th diagram (Mollier diagram) of the
(実施例2)
本実施例の給湯暖房システム202は、実施例1の給湯暖房システム2とほぼ同様の構成を備えている。以下では実施例1の給湯暖房システム2と相違する点のみについて説明する。
(Example 2)
The hot water supply /
本実施例では、ヒートポンプ50の凝縮器58が、三流体熱交換器である第1凝縮器58aと、二流体熱交換器である第2凝縮器58bから構成されている。第1凝縮器58aでは、冷媒と暖房用水の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方が行われる。第2凝縮器58bでは、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみが行われる。冷媒の流れから見て、上流側に第1凝縮器58aが配置されており、下流側に第2凝縮器58bが配置されている。
In the present embodiment, the
本実施例の給湯暖房システム202においても、第2暖房加熱路84から凝縮器58へ流入するそれほど低温ではない暖房用水から、凝縮器58の出口近傍の低温の冷媒への熱の移動を防ぎ、凝縮器58から膨張器60へ送られる冷媒の温度を十分に低くすることができる。ヒートポンプ50のCOPを向上することができる。
Also in the hot water supply and
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
例えば、上記の実施例では、暖房用水を加熱する暖房用バーナ82や、給湯用水を加熱する給湯用バーナ81を備えている構成について説明したが、暖房用バーナ82や給湯用バーナ81を備えていない、ヒートポンプ50を単独の熱源とする構成としてもよい。このような場合でも、従来技術に比べて、ヒートポンプ50のCOPを向上することができる。
For example, in the above-described embodiment, the configuration including the
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2 給湯暖房システム
4 タンクユニット
6 ヒートポンプユニット
8 熱源機ユニット
10 タンク
20 タンク水循環路
22 給湯用水循環ポンプ
24 水道水導入路
24a 第1導入路
24b 第2導入路
30 混合弁
32 水道水供給源
33 熱源機バイパス路
34 バイパス弁
36 第1給湯路
37 給湯加熱路
38 給湯栓
39 第2給湯路
40 浴槽注湯路
42 注湯電磁弁
50 ヒートポンプ
52 冷媒循環路
54 蒸発器
56 ファン
58 凝縮器
58a 第1熱交換器
58b 第2熱交換器
60 膨張器
62 圧縮機
70 シスターン
72 暖房往路
73 第1暖房加熱路
74 暖房用水循環ポンプ
75 低温暖房循環路
76 高温暖房端末
77 高温暖房循環路
78 低温暖房端末
79 追い焚き循環路
81 給湯用バーナ
82 暖房用バーナ
83 追い焚き熱動弁
84 第2暖房加熱路
91 浴槽水循環路
96 暖房復路
97 追い焚き熱交換器
98 浴槽
99 浴槽水循環ポンプ
100 制御装置
102 第1管
102a 暖房用水入口
102b 暖房用水出口
104 第2管
104a 冷媒入口
104b 冷媒出口
106 第3管
106a 給湯用水入口
106b 給湯用水出口
202 給湯暖房システム
2 Hot water supply and
Claims (5)
暖房用熱媒を凝縮器と暖房端末の間で循環させる暖房機と、
給湯用水を給水源から凝縮器を経由して給湯箇所へ供給する給湯機を備えており、
凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れ、
凝縮器が、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備える給湯暖房システム。 A compressor that pressurizes the refrigerant; a condenser that condenses the refrigerant by heat exchange between the heating medium and / or hot water supply water; an expander that depressurizes the refrigerant; and a heat pump that includes an evaporator that vaporizes the refrigerant. ,
A heater that circulates a heating medium between the condenser and the heating terminal;
It has a water heater that supplies hot water from a water supply source to a hot water supply location via a condenser,
In the condenser, the refrigerant and the heating medium flow as a counter flow, and the refrigerant and hot water supply water flow as a counter flow,
The condenser is more than a three-fluid heat exchanger that performs both heat exchange between the refrigerant and the heating medium, and heat exchange between the refrigerant and hot water, and a three-fluid heat exchanger as viewed from the refrigerant flow. A hot water supply / heating system including a two-fluid heat exchanger that performs only heat exchange between a refrigerant and hot water supply water on the downstream side.
内部に冷媒が流れる冷媒管と、
冷媒管よりも短い長さに形成されており、内部に暖房用熱媒が流れる暖房管と、
冷媒管とほぼ同じ長さに形成されており、内部に給湯用水が流れる給湯管を備えており、
冷媒管の上流側では、冷媒管と、暖房管と、給湯管によって三流体熱交換器が形成されており、冷媒管の下流側では、冷媒管と給湯管によって二流体熱交換器が形成されている請求項1の給湯暖房システム。 The condenser
A refrigerant pipe through which refrigerant flows,
A heating pipe that is formed to be shorter than the refrigerant pipe, and in which the heating medium flows,
It is formed to be almost the same length as the refrigerant pipe, and has a hot water supply pipe through which hot water is supplied.
A three-fluid heat exchanger is formed by the refrigerant pipe, the heating pipe, and the hot water supply pipe on the upstream side of the refrigerant pipe, and a two-fluid heat exchanger is formed by the refrigerant pipe and the hot water supply pipe on the downstream side of the refrigerant pipe. The hot water heating / heating system according to claim 1.
給湯管が冷媒管と互いに外壁面が接するように配置されている請求項2の給湯暖房システム。 It is arranged so that the heating pipe passes through the inside of the refrigerant pipe,
The hot water supply and heating system according to claim 2, wherein the hot water supply pipe is arranged so that the outer wall surface is in contact with the refrigerant pipe.
凝縮器において、冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れ、
凝縮器が、冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備えるヒートポンプ。 A heat pump including a compressor that pressurizes the refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant by heat exchange between the heating medium and / or hot water supply water, an expander that decompresses the refrigerant, and an evaporator that vaporizes the refrigerant. There,
In the condenser, the refrigerant and the heating medium flow as a counter flow, and the refrigerant and hot water supply water flow as a counter flow,
The condenser is more than a three-fluid heat exchanger that performs both heat exchange between the refrigerant and the heating medium, and heat exchange between the refrigerant and hot water, and a three-fluid heat exchanger as viewed from the refrigerant flow. A heat pump including a two-fluid heat exchanger that performs only heat exchange between the refrigerant and hot water supply water on the downstream side.
冷媒と暖房用熱媒が対向流として流れ、かつ冷媒と給湯用水が対向流として流れ、
冷媒と暖房用熱媒の間の熱交換と、冷媒と給湯用水の間の熱交換の双方を行う三流体熱交換器と、冷媒の流れから見て三流体熱交換器よりも下流側で、冷媒と給湯用水の間の熱交換のみを行う二流体熱交換器を備える凝縮器。 A condenser that condenses the refrigerant of the heat pump by heat exchange with a heating medium and / or hot water supply water,
The refrigerant and the heating medium flow as a counter flow, and the refrigerant and hot water supply water flow as a counter flow,
A three-fluid heat exchanger that performs both heat exchange between the refrigerant and the heating medium, and heat exchange between the refrigerant and hot water, and downstream of the three-fluid heat exchanger as viewed from the refrigerant flow, A condenser including a two-fluid heat exchanger that performs only heat exchange between a refrigerant and hot water supply water.
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JP2019035562A (en) * | 2017-08-21 | 2019-03-07 | リンナイ株式会社 | Hot water supply and heating system |
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