JP4159975B2

JP4159975B2 - Energy storage type heat pump water heater

Info

Publication number: JP4159975B2
Application number: JP2003403466A
Authority: JP
Inventors: 徹生寺島; 基啓鈴木; 芳雄盛田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: JP2005164124A

Description

本発明は、近年実用化されているヒートポンプ給湯機に関するものである。例えば、貯湯タンクによる蓄熱槽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 heat pump water heater that has been put into practical use in recent years. For example, the present invention relates to a heat pump water heater equipped with a heat storage tank using a hot water storage tank.

従来のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプサイクルによる沸きあげ能力が給湯出力に満たないこと、電力負荷平準化のために電力会社が設定した安価な深夜電力を利用することなどを理由に、電気温水器と同様、貯湯タンクによる蓄熱槽を具備した貯湯式（蓄熱式）の構成となっている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。 Conventional heat pump water heaters have the same capacity as electric water heaters because the heating capacity of the heat pump cycle is less than the hot water supply output, and the use of inexpensive late-night electricity set by electric power companies for power load leveling. Similarly, it has a hot water storage (heat storage type) configuration having a heat storage tank with a hot water storage tank (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

図８に、この従来のヒートポンプ給湯機の構成図を示す。 In FIG. 8, the block diagram of this conventional heat pump water heater is shown.

水流路６を流通する水道水は、注水部１１から貯湯タンク８に流入し、貯湯タンク８内の下部を経由して、出水部１２から流出する。蒸発器１、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、冷媒流路５を主要構成要素とするヒートポンプサイクルにおいて、圧縮機２以降の冷媒流路５で発生した高圧の冷媒は、凝縮器３で放熱することによって、出水部１２から出た水道水をお湯にする。その後、そのお湯は、注湯部７より貯湯タンク８に投入され、ここで貯蔵されるようになっている。 The tap water flowing through the water flow path 6 flows into the hot water storage tank 8 from the water injection section 11 and flows out of the water discharge section 12 via the lower part in the hot water storage tank 8. In the heat pump cycle having the evaporator 1, the compressor 2, the condenser 3, the expansion valve 4, and the refrigerant flow path 5 as main components, the high-pressure refrigerant generated in the refrigerant flow path 5 after the compressor 2 is By radiating heat, the tap water discharged from the water outlet 12 is turned into hot water. Thereafter, the hot water is introduced into the hot water storage tank 8 from the pouring section 7 and stored therein.

貯湯タンク８の大きさは、標準一般家庭で通常３７０〜４６０L程度必要とされており
、都市部の住宅事情に配慮すると、よりコンパクトに形成されることが望まれていた。そのような要求に対し、貯湯タンクを２００L前後に小型化し、給湯需要に対して貯湯タンクからの供給量が不足する場合は、昼間電力を利用して随時追い焚きを継続するなどの制御を入れて対処する方法が実用化されている。 The size of the hot water storage tank 8 is normally required to be about 370 to 460 L in a standard general household, and it has been desired that the hot water storage tank 8 be formed more compact in consideration of housing conditions in urban areas. For such requirements, miniaturized hot water storage tank back and forth 200L, the control, such as when insufficient supply from the hot water storage tank against hot water demand continues to reheating at any time by utilizing the daytime power A method to deal with it has been put into practical use.

また、以前より貯湯タンクの代わりに潜熱蓄熱材を利用した蓄熱部を形成する方法も検討されている。潜熱蓄熱材を利用した蓄熱式ヒートポンプ給湯機の構成図を図９に示す。 In addition, a method for forming a heat storage unit using a latent heat storage material instead of a hot water storage tank has been studied. FIG. 9 shows a configuration diagram of a heat storage type heat pump water heater using a latent heat storage material.

図９において、蓄熱部１５は、例えば酢酸ナトリウム三水和物（融点５８℃）、ｎ−Ｏｃｔａｃｏｓａｎｅ（融点６１℃）等のパラフィン類といった潜熱蓄熱材（例えば、非特許文献１参照）を充填したものであり、凝縮器３と熱交換することによって潜熱蓄熱材を加熱し、そのときの相変化熱および顕熱を利用して蓄熱する。注水部１１から蓄熱部１５内に入った水道水は、熱交換器１４を通過しながら潜熱蓄熱材と熱交換することによって加熱され、出湯部９を経由して、混合栓１０で温度調節されて給湯に用いられる。
特開２００２−８１７６８号公報特開２００３−１３９３９１号公報（社）化学工学会編、「蓄熱技術−理論とその応用第ＩＩ編」、信山社サイテック、２００１年８月３０日 In FIG. 9, the heat storage unit 15 is filled with a latent heat storage material (for example, refer to Non-Patent Document 1) such as paraffins such as sodium acetate trihydrate (melting point: 58 ° C.) and n-Octocosane (melting point: 61 ° C.). The latent heat storage material is heated by exchanging heat with the condenser 3 and stored using the phase change heat and sensible heat at that time. The tap water entering the heat storage unit 15 from the water injection unit 11 is heated by exchanging heat with the latent heat storage material while passing through the heat exchanger 14, and the temperature is adjusted by the mixing plug 10 via the hot water supply unit 9. Used for hot water supply.
JP 2002-81768 A JP 2003-139391 A The Society of Chemical Engineers, "Heat Storage Technology-Theory and Its Applications, Part II", Shinzansha Cytec, August 30, 2001

しかしながら、貯湯槽を小型化するために、上記従来のように昼間電力を利用して不足分を追い焚きする方法を用いると、家族数が多く給湯需要が大きい場合は、追い焚きする時間帯が多くなる。そのため、安価な深夜電力が主に用いられる大型の貯湯タンクを有するヒートポンプ給湯機に対して、高価な昼間電力を利用することになり、ランニングコストが高くなる問題があった。 However, in order to reduce the size of the hot water storage tank, if the method of chasing the shortage by using daytime power as in the conventional case is used, if the number of families is large and the demand for hot water supply is large, there is a time zone for chasing. Become more. Therefore, there is a problem that the running cost is increased because expensive daytime power is used for a heat pump water heater having a large hot water storage tank in which inexpensive late-night power is mainly used.

この問題を解消するため、できる限り深夜電力を利用して蓄熱するように、貯湯の２倍程度の蓄熱密度まで期待できる潜熱蓄熱材を用いた蓄熱槽を利用することも考えられる。しかし、この場合は、例えば、貯湯タンク４６０Ｌ相当（約１４万ｋＪ）の給湯分をすべて蓄熱することになると、必要とされる潜熱蓄熱材は数百ｋｇ以上になり、現実的には重量面などの点で設置性に不具合が生じるなどの課題が存在した。 In order to solve this problem, it is conceivable to use a heat storage tank using a latent heat storage material that can be expected to have a heat storage density that is about twice that of hot water so as to store heat using midnight power as much as possible. However, in this case, for example, if all of the hot water supply equivalent to about 460 L of hot water storage tank (about 140,000 kJ) is stored, the required latent heat storage material becomes several hundred kg or more, and in terms of weight However, there were problems such as problems in installation characteristics.

本発明は上記課題を解決するもので、安価な深夜時間帯などの電力を十分に利用しながら、経済的でコンパクトな、蓄エネ式ヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an energy storage type heat pump water heater that is economical and compact while sufficiently utilizing inexpensive electric power such as late-night hours.

上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
圧縮機、第１の放熱器、膨張弁、蒸発器を有するヒートポンプサイクルと、
系統電力を蓄電する蓄電手段と、
前記第１の放熱器の熱を利用して加熱された給湯水を貯蔵する貯湯タンクとを備え、
前記圧縮機は、少なくとも前記蓄電手段の電力により作動するものであり、
前記蒸発器は、第１の蒸発器と第２の蒸発器の２つで構成されており、前記膨張弁から冷媒が流出する側に、前記膨張弁側から前記第１の蒸発器、前記第２の蒸発器の順に配置されており、
前記第２の蒸発器は、少なくともその一部が前記蓄電手段と熱的に接触している、蓄エネ式ヒートポンプ給湯機である。 In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention provides:
A heat pump cycle having a compressor, a first radiator, an expansion valve, and an evaporator;
Power storage means for storing system power;
A hot water storage tank for storing hot water heated using the heat of the first radiator,
The compressor is operated by at least the electric power of the power storage means,
The evaporator is composed of two parts, a first evaporator and a second evaporator, and the first evaporator, the first evaporator from the expansion valve side to the side from which the refrigerant flows out from the expansion valve. Are arranged in the order of 2 evaporators,
The second evaporator is an energy storage type heat pump water heater in which at least a part thereof is in thermal contact with the power storage means .

第２の本発明は、
さらに、前記第１の蒸発器と前記圧縮機の間に、前記第２の蒸発器を経由しないで冷媒が流通できるバイパス流路と、
前記第１の蒸発器から流出した冷媒が、前記第２の蒸発器を流通する流量および前記バイパス流路を流通する流量を調整できる冷媒流量調整手段とを備え、
前記蓄電手段が充電または放電反応に伴い吸熱化学反応を生じる場合には、前記冷媒流量調整手段は、前記冷媒が前記バイパス流路を流れるように制御する、第１の本発明の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機である。 The second aspect of the present invention
Furthermore, between the first evaporator and the compressor, a bypass channel through which a refrigerant can flow without passing through the second evaporator,
A refrigerant flow rate adjusting means capable of adjusting the flow rate of the refrigerant flowing out of the first evaporator and the flow rate of flowing through the second evaporator and the flow rate of flowing through the bypass channel;
The energy storage type heat pump according to the first aspect of the present invention, wherein the refrigerant flow rate adjusting means controls the refrigerant to flow through the bypass flow path when the power storage means causes an endothermic chemical reaction accompanying a charge or discharge reaction. It is a water heater.

第３の本発明は、
前記蓄電手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記冷媒流量調整手段は、前記蓄電手段の温度が所定レベルになるように、前記第２の蒸発器を流通する冷媒の流量および前記バイパス流路を流通する冷媒の流量を調整する、第２の本発明の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機である。 The third aspect of the present invention provides
Temperature detecting means for detecting the temperature of the power storage means,
The refrigerant flow rate adjusting means adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the second evaporator and the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass flow path so that the temperature of the power storage means becomes a predetermined level. It is an energy storage type heat pump water heater of the present invention .

第４の本発明は、
圧縮機、第１の放熱器、膨張弁、蒸発器を有するヒートポンプサイクルと、
系統電力を蓄電する蓄電手段と、
前記第１の放熱器と熱的に接触し、貯蔵された熱により給湯水を加熱する第１の蓄熱部とを備え、
前記圧縮機は、少なくとも前記蓄電手段の電力により作動するものであり、
前記蒸発器は、第１の蒸発器と第２の蒸発器の２つで構成されており、前記膨張弁から冷媒が流出する側に、前記膨張弁側から前記第１の蒸発器、前記第２の蒸発器の順に配置されており、
前記第２の蒸発器は、少なくともその一部が前記蓄電手段と熱的に接触している、蓄エネ式ヒートポンプ給湯機である。 The fourth invention relates to
A heat pump cycle having a compressor, a first radiator, an expansion valve, and an evaporator;
Power storage means for storing system power;
A first heat storage unit that is in thermal contact with the first radiator and heats hot water by stored heat;
The compressor is operated by at least the electric power of the power storage means,
The evaporator is composed of two parts, a first evaporator and a second evaporator, and the first evaporator, the first evaporator from the expansion valve side to the side from which the refrigerant flows out from the expansion valve. Are arranged in the order of 2 evaporators,
The second evaporator is an energy storage type heat pump water heater in which at least a part thereof is in thermal contact with the power storage means.

第５の本発明は、
さらに、前記第１の蒸発器と前記圧縮機の間に、前記第２の蒸発器を経由しないで冷媒が流通できるバイパス流路と、
前記第１の蒸発器から流出した冷媒が、前記第２の蒸発器を流通する流量および前記バイパス流路を流通する流量を調整できる冷媒流量調整手段とを備え、
前記蓄電手段が充電または放電反応に伴い吸熱化学反応を生じる場合には、前記冷媒流量調整手段は、前記冷媒が前記バイパス流路を流れるように制御する、第４の本発明の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機である。 The fifth aspect of the present invention relates to
Furthermore, between the first evaporator and the compressor, a bypass channel through which a refrigerant can flow without passing through the second evaporator,
A refrigerant flow rate adjusting means capable of adjusting the flow rate of the refrigerant flowing out of the first evaporator and the flow rate of flowing through the second evaporator and the flow rate of flowing through the bypass channel;
The energy storage type heat pump according to the fourth aspect of the present invention, wherein the refrigerant flow rate adjusting means controls the refrigerant to flow through the bypass flow path when the power storage means causes an endothermic chemical reaction accompanying charging or discharging reaction. It is a water heater.

第６の本発明は、
前記蓄電手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記冷媒流量調整手段は、前記蓄電手段の温度が所定レベルになるように、前記第２の蒸発器を流通する冷媒の流量および前記バイパス流路を流通する冷媒の流量を調整する、第５の本発明の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機である。 The sixth invention relates to
Temperature detecting means for detecting the temperature of the power storage means,
The refrigerant flow rate adjusting means adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the second evaporator and the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass flow path so that the temperature of the power storage means becomes a predetermined level. It is an energy storage type heat pump water heater of the present invention.

本発明により、安価な深夜時間帯などの電力を十分に利用しながら、経済的でコンパクトな、蓄エネ式ヒートポンプ給湯機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an economical and compact energy storage type heat pump water heater while sufficiently using inexpensive electric power such as late-night time.

以下、本発明の実施の形態及び本発明に関連する技術である参考例について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Embodiments of the present invention and reference examples that are techniques related to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

（参考例１）
図１は、参考例１における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図である。図１を参照しながら、参考例１の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の基本構成について説明する。 ( Reference Example 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an energy storage type heat pump water heater in Reference Example 1. A basic configuration of an energy storage type heat pump water heater of Reference Example 1 will be described with reference to FIG.

蒸発器１６、圧縮機１７、凝縮器１８、膨張弁１９および冷媒流路２０からヒートポンプサイクルが構成されている。そして、圧縮機１７には、系統電源とは別に、インバータ２９を介して蓄電池２２も接続されている。蓄電池２２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１を経由して系統電源より蓄電することができるようになっている。なお、凝縮器１８は、本発明の第１の放熱器の一例である。また、蓄電池２２は、本発明の蓄電手段の一例である。 The evaporator 16, the compressor 17, the condenser 18, the expansion valve 19, and the refrigerant flow path 20 constitute a heat pump cycle. A storage battery 22 is also connected to the compressor 17 via an inverter 29 in addition to the system power supply. The storage battery 22 can be charged from the system power supply via the AC-DC converter 21. The condenser 18 is an example of the first radiator of the present invention. The storage battery 22 is an example of the power storage means of the present invention.

また、本ヒートポンプサイクルには、冷媒にＣＯ_２を用いており、１１０℃程度までの加熱をＣＯＰ３以上の高効率で加熱することができる。貯湯タンク２３には、貯湯タンク２３内に貯蔵されている水の温度を検出する温度センサ２８が、貯湯タンク２３の特定の水位方向に設けられている。なお、貯湯タンク２３の基本構成、および動作は従来と同様であり、例えば貯湯タンク２３に用いられる減圧弁などの一般的な部品の記載は省略する。なお、温度センサ２８は、本発明の第１の温度検出手段の一例である。 Further, in the present heat pump cycle, CO ₂ is used as a refrigerant, and heating up to about 110 ° C. can be performed with high efficiency of COP 3 or more. The hot water storage tank 23 is provided with a temperature sensor 28 for detecting the temperature of the water stored in the hot water storage tank 23 in a specific water level direction of the hot water storage tank 23. Note that the basic configuration and operation of the hot water storage tank 23 are the same as those in the prior art. The temperature sensor 28 is an example of the first temperature detection means of the present invention.

なお、各部に対する制御部については、図１には図示していない。また、図８に示した従来のヒートポンプ給湯機と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。 In addition, the control part with respect to each part is not illustrated in FIG. Moreover, the same code | symbol is used about the same component as the conventional heat pump water heater shown in FIG.

次に、参考例１の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の動作および運転方法について説明する。 Next, the operation and operation method of the energy storage type heat pump water heater of Reference Example 1 will be described.

図１において、貯湯タンク２３は、深夜電力（系統電源）を利用して深夜時間帯にヒートポンプサイクルを作動させることにより、発熱分を貯蔵している。そして、給湯需要があった場合は、貯湯タンク２３の出湯部９から直接出湯し、混合栓２４で水流路６を流通する水道水と混合して、所定温度の給湯水を給湯経路１３に流通させる。なお、ここに示す深夜電力は、本発明の、特定の時間帯の系統電力の一例である。 In FIG. 1, a hot water storage tank 23 stores heat generated by operating a heat pump cycle in the midnight time zone using midnight power (system power supply). When there is a demand for hot water supply, the hot water is directly discharged from the hot water discharge section 9 of the hot water storage tank 23, mixed with tap water flowing through the water flow path 6 by the mixing plug 24, and hot water having a predetermined temperature is distributed to the hot water supply path 13. Let Note that the midnight power shown here is an example of the system power in a specific time zone of the present invention.

一方、蓄電池２２は、Ｎｉ水素電池より構成されており、系統電源から安価な深夜電力を蓄電する。そして、蓄電池２２に蓄電した電力を圧縮機１７の動作に使用し、ヒートポンプサイクルを作動させることにより、凝縮器１８を発熱させ、貯湯タンク２３内の水を加熱する。 On the other hand, the storage battery 22 is composed of a Ni hydrogen battery, and stores inexpensive midnight power from the system power supply. Then, the power stored in the storage battery 22 is used for the operation of the compressor 17 and the heat pump cycle is operated to cause the condenser 18 to generate heat and heat the water in the hot water storage tank 23.

以上のようにして、安価な深夜電力を用いることができる時間帯に、ヒートポンプサイクルの作動による貯湯タンク２３への蓄熱と、蓄電池２２への蓄電を行う。 As described above, heat storage in the hot water storage tank 23 and power storage in the storage battery 22 are performed by the operation of the heat pump cycle in a time zone in which inexpensive midnight power can be used.

上記の基本構成により、昼間時において、貯湯タンク２３の熱量が給湯によって利用された場合は、蓄電池２２によって蓄えられた電力を用い、ヒートポンプサイクルを作動させることによって貯湯タンク２３内の水を加熱することができる。したがって、貯湯タンク２３では、給湯に必要なお湯をすべて深夜に沸かしておく必要がない。 With the above basic configuration, when the amount of heat in the hot water storage tank 23 is utilized by hot water supply during the daytime, the power stored in the storage battery 22 is used to heat the water in the hot water storage tank 23 by operating the heat pump cycle. be able to. Therefore, in the hot water storage tank 23, it is not necessary to boil all the hot water necessary for hot water supply at midnight.

具体的には、例えば、温度センサ２８によって検出される貯湯タンク２３内の水温が給湯温度に満たない所定温度（６０〜４５℃等）以下になった場合に、蓄電池２２からの電力を用いてヒートポンプサイクルを作動させ、貯湯タンク２３内の水を追い焚きするようになっている。このようにすることで、追い焚きで昼間電力を利用することにならないので、昼間電力を利用して追い焚きする従来のヒートポンプ給湯機の課題であるランニングコストが増大するという欠点を抑制することができる。また、上記貯湯タンク２３に対する追い焚きの際は、圧縮機１７を定格運転（最も効率の高い設計値での運転）させることが好ましい。 Specifically, for example, when the water temperature in the hot water storage tank 23 detected by the temperature sensor 28 is equal to or lower than a predetermined temperature (60 to 45 ° C.) that is less than the hot water supply temperature, the power from the storage battery 22 is used. The heat pump cycle is activated to replenish the water in the hot water storage tank 23. In this way, since daytime power is not used for reheating, it is possible to suppress the disadvantage that the running cost, which is a problem of a conventional heat pump water heater that uses daytime power, increases. it can. In addition, when the hot water storage tank 23 is replenished, it is preferable that the compressor 17 is operated at a rated operation (operation with the highest efficiency design value).

また、従来のように、深夜時間帯にヒートポンプサイクルを作動させて得た熱をすべて貯湯タンク２３で貯蔵するのではなく、ヒートポンプで汲み上げる前のエネルギー量という状態で蓄電池２２に貯蔵しておけば良いため、貯蔵しておくエネルギー量も減少することになる。 Moreover, if the heat pump cycle is operated in the middle of the night as in the prior art, not all the heat obtained by the hot water storage tank 23 is stored in the storage battery 22 in the state of energy before being pumped up by the heat pump. Because it is good, the amount of energy stored is also reduced.

このような参考例１の構成の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機にすることにより、省スペース化が可能となる。 By using the energy storage type heat pump water heater having the configuration of Reference Example 1 as described above, it is possible to save space.

従来のように、最高９０℃の貯湯タンクのみで１４万ｋＪ相当の熱量を貯蔵する場合は、内容積４６０L（外容積約９２０L）が必要になっていたのに対し、例えば、貯湯タンク２３で７５０００ｋJ、蓄電池２２で６９０００ｋＪの熱量相当、すなわちＣＯＰ＝３換算で沸き上げるための蓄電量２３０００ｋＪを貯蔵することにより、貯湯タンク２３は内容積２４０L（外容積約４８０L）、蓄電池２２は、例えばＰａｎａｓｏｎｉｃＥＶエナジー製Ｎｉ水素電池（ＥＶ２８）で５４Lとなる。つまり、従来の貯湯タンクのみで熱量を貯蔵するヒートポンプ給湯機の場合に比べて、約２／３の省スペース化が可能となる。 As in the past, when storing a heat amount equivalent to 140,000 kJ only with a hot water storage tank at a maximum of 90 ° C., an internal volume of 460 L (external volume of about 920 L) was required, whereas for example, with a hot water storage tank 23 By storing a storage amount of 23,000 kJ for heating up to 75,000 kJ and 62,000 kJ in the storage battery 22, that is, COP = 3 conversion , the hot water storage tank 23 has an internal volume of 240L (outer capacity of about 480L), and the storage battery 22 has, for example, a Panasonic EV Energy It becomes 54 L with a Ni hydrogen battery (EV28) manufactured. That is, as compared with the case of a heat pump water heater which savings built the heat only conventional hot water storage tank, it is possible to space saving of about 2/3.

ここで、極端に貯湯タンク２３を小さくし、蓄電池２２における蓄電量を多くするように構成すると、風呂給湯の場合のように多量のお湯について連続した需要があった場合には、貯湯タンク２３からの給湯量だけでは不足することが多くなる。その不足分を、蓄電池２２から瞬間的に造出する必要があるが、必要以上の圧縮機１７の大型化を招くとともに、瞬間的に熱量を大気から吸収するために、蒸発器１６に用いられる冷媒−大気熱交換器が大型化する問題が発生する。そのため、貯湯タンク２３等の蓄熱槽に貯蔵される蓄熱量は、瞬間的に多くの湯量（例えば４０℃で２００Ｌ）が必要になる風呂の湯張りに必要となる貯湯タンク相当以上の熱量を有することが好ましい。 Here, if the hot water storage tank 23 is extremely small and the amount of electricity stored in the storage battery 22 is increased, when there is a continuous demand for a large amount of hot water as in the case of bath hot water, the hot water storage tank 23 The amount of hot water supply is often insufficient. The shortage needs to be instantly created from the storage battery 22, but the compressor 17 is used for the evaporator 16 in order to increase the size of the compressor 17 more than necessary and to instantaneously absorb heat from the atmosphere. There arises a problem that the refrigerant-atmospheric heat exchanger becomes large. Therefore, the amount of heat stored in the heat storage tank such as the hot water storage tank 23 has an amount of heat that is equal to or greater than that of a hot water storage tank that is required for hot water filling in a bath that requires a large amount of hot water (for example, 200 L at 40 ° C.). It is preferable.

なお、図１に示す参考例１では、蓄電池２２は、系統電源から蓄電するようにしているが、もちろん太陽電池や風力発電機などにより自家発電した電気を蓄電するようにして、圧縮機１７の動作に利用しても構わない。 In Reference Example 1 shown in FIG. 1, the storage battery 22 is configured to store electricity from the system power supply, but of course, the electricity generated by the solar cell, wind power generator, or the like is stored in the compressor 17. You may use for operation.

また、参考例１では、蓄電池２２にＮｉ水素電池を用いているが、Ｌｉ二次電池や、安価なシール型鉛蓄電池など、条件に応じて用いることが可能である。また、特に電力を使用する圧縮機１７以外（たとえば、蒸発器用のファンや、制御部など）については、系統電力を主体的に用いても構わない。 Moreover, in the reference example 1, although the Ni hydrogen battery is used for the storage battery 22, it can be used according to conditions, such as a Li secondary battery and an inexpensive seal-type lead storage battery. In addition, system power may be mainly used for the compressors 17 other than the compressor 17 that uses power (for example, a fan for an evaporator, a control unit, etc.).

また、蓄電池２２の容量に余裕を持たせ、貯湯タンク２３の保温ヒータ（図示せず）の電力に利用することも可能である。 Moreover, it is also possible to give the capacity | capacitance of the storage battery 22 and to use for the electric power of the heat retention heater (not shown) of the hot water storage tank 23. FIG.

（参考例２）
図２は、参考例２における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図である。参考例２における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成を、図２を参照しながら説明する。なお、図１に示した参考例１の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機と同じ構成部分については、図１と同じ符号を用いている。 ( Reference Example 2)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an energy storage type heat pump water heater in Reference Example 2. The configuration of the energy storage type heat pump water heater in Reference Example 2 will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol as FIG. 1 is used about the same component as the energy storage type heat pump water heater of the reference example 1 shown in FIG.

参考例２の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機は、蓄熱装置として、参考例１では貯湯タンク２３を用いているのに対し、蓄熱部２７を用いている点が参考例１の場合と異なる。 The heat storage type heat pump water heater of the reference example 2 is different from the reference example 1 in that the heat storage tank 27 is used in the reference example 1 as the heat storage device, whereas the heat storage unit 27 is used.

蓄熱部２７は、潜熱蓄熱材である、水酸化ストロンチウム８水和物（融点８８℃、融解熱３４３ｋＪ／ｋｇ）が充填されている。潜熱蓄熱材を用いることで、蓄熱密度（単位体積あたりの蓄熱量）を２倍程度で構成することが可能であり、蓄熱部２７を貯湯タンク２３に比べて、さらに１／２程度まで小型化することが可能となる。なお、蓄熱部２７は、本発明の第１の蓄熱部の一例である。 The heat storage unit 27 is filled with strontium hydroxide octahydrate (melting point: 88 ° C., heat of fusion: 343 kJ / kg), which is a latent heat storage material. By using the latent heat storage material, it is possible to configure the heat storage density (heat storage amount per unit volume) by about twice, and the heat storage section 27 is further reduced to about 1/2 of the hot water storage tank 23. It becomes possible to do. In addition, the heat storage part 27 is an example of the 1st heat storage part of this invention.

次に、参考例２の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の動作および運転方法について説明する。 Next, the operation and operation method of the energy storage type heat pump water heater of Reference Example 2 will be described.

蓄熱部２７は、ヒートポンプサイクルを構成する凝縮器１８によって中〜下方から加熱されるようになっており、参考例１の場合と同様に、安価な深夜電力を用いてヒートポンプサイクルを作動させることによって所定温度になるまで加熱され、熱量を貯蔵する。 The heat storage unit 27 is heated from the middle to the lower side by the condenser 18 constituting the heat pump cycle, and, similarly to the case of the reference example 1, by operating the heat pump cycle using cheap midnight power. It is heated to a predetermined temperature and stores the amount of heat.

水流路３２を流通する水道水は、注水部２６から蓄熱部２７内に流入し、蓄熱部２７の下方から上方に向かって流れるようになっており、その過程で、蓄熱部２７内の潜熱蓄熱材と蓄熱部−水熱交換器３０で熱交換を行いながら出湯温度域まで加熱される。蓄熱部２７での加熱により生成されたお湯は、混合栓２４で水流路３２の水道水と混合され、給湯経路３１に流出し給湯に用いられるようになる。 The tap water flowing through the water flow path 32 flows into the heat storage unit 27 from the water injection unit 26 and flows from the lower side to the upper side of the heat storage unit 27. In this process, the latent heat storage in the heat storage unit 27 is performed. The material and the heat storage unit-water heat exchanger 30 are heated up to the hot water temperature range while exchanging heat. Hot water generated by heating in the heat storage unit 27 is mixed with tap water in the water flow path 32 by the mixing plug 24, flows out into the hot water supply path 31, and is used for hot water supply.

なお、蓄熱部２７内に蓄熱部−水熱交換器３０を備えず、潜熱蓄熱材をカプセルに封入して蓄熱部２７に充填し、蓄熱部２７に注水部２６から直接水道水を流通させて熱交換を行わせることも可能である。その他、蓄熱部２７の形態としては、本発明の目的に合致するその他の既知の形態、例えば一般的に用いられるシェル型などでも構わない。 In addition, the heat storage part 27 is not provided with the heat storage part-water heat exchanger 30, the latent heat storage material is enclosed in a capsule and filled in the heat storage part 27, and tap water is directly circulated from the water injection part 26 to the heat storage part 27. It is also possible to perform heat exchange. In addition, as a form of the heat storage part 27, other known forms that meet the object of the present invention, for example, a generally used shell type may be used.

ここで、水道水の加熱に蓄熱部２７の熱量が用いられて消費されると、蓄熱部２７のタンク中頃の潜熱蓄熱材やその影響を反映するものの温度レベルが低下してくる。この温度レベルの低下を温度センサ２８が検知すると、参考例１の場合と同様に、蓄電池２２に貯蔵された電力を用いて、ヒートポンプサイクルを作動させ、蓄熱部２７に設けられた凝縮器１８によって、蓄熱部２７で不足した熱量を補うようになっている。なお、温度センサ２８は、本発明の、蓄熱部の残熱量を検知する手段の一例である。また、上記の温度レベルが、本発明の、残熱量の所定値の一例である。 Here, when the amount of heat of the heat storage unit 27 is used for heating the tap water, the temperature level of the latent heat storage material in the middle of the tank of the heat storage unit 27 and the effect thereof is lowered. When the temperature sensor 28 detects the decrease in the temperature level, the heat pump cycle is activated using the electric power stored in the storage battery 22 as in the case of the reference example 1, and the condenser 18 provided in the heat storage unit 27 is used. The amount of heat that is insufficient in the heat storage unit 27 is compensated. The temperature sensor 28 is an example of means for detecting the amount of residual heat in the heat storage unit of the present invention. Moreover, said temperature level is an example of the predetermined value of the amount of residual heat of this invention.

このようにすることで、追い焚きで高価な昼間電力を利用することにはならないので、ランニングコストが増大するという従来の昼間電力により追い焚きするシステムの有する欠点を抑制することができる。それとともに、潜熱蓄熱材の使用量を低減することで、設置作業上の重量制限などの問題点が解消され、参考例１よりもさらに蓄熱部の小型化が可能になる。参考例２の場合は、蓄熱部２７の容積が、参考例１の貯湯タンクの約半分になるため、参考例１の貯湯タンク２３の場合に比べて、約１／３のサイズまで蓄熱部２７の容積を低減することができる。 In this way, since the expensive daytime power is not used, it is possible to suppress the disadvantages of the conventional system that uses the daytime power that increases the running cost. At the same time, by reducing the amount of use of the latent heat storage material, problems such as weight restrictions on installation work are solved, and the heat storage unit can be further reduced in size than in Reference Example 1. For Example 2, the volume of the heat storage section 27, to become about half of the hot water storage tank of Example 1, as compared with the case of the hot water storage tank 23 in Example 1, the heat storage unit 27 to approximately 1/3 the size of the The volume of can be reduced.

なお、参考例２では、潜熱蓄熱材に水酸化ストロンチウムを用いているが、給湯温度、およびヒートポンプサイクルまたはモータ等の構成部品の信頼性が十分満たされる範囲（４５℃以上〜１１０℃以下程度）で相変化温度を有するものであれば構わない。例えば、酢酸ナトリウム三水和物やその混合物、硝酸マグネシウムやその混合物、パラフィン類、脂肪酸類などを用いることができるが、より小型化するには密度の大きな無機化合物を用いることが好ましい。 In Reference Example 2, strontium hydroxide is used as the latent heat storage material, but the hot water supply temperature and the range in which the reliability of components such as a heat pump cycle or a motor is sufficiently satisfied (about 45 ° C. to 110 ° C.) Any material having a phase change temperature can be used. For example, sodium acetate trihydrate or a mixture thereof, magnesium nitrate or a mixture thereof, paraffins, fatty acids, and the like can be used, but in order to further reduce the size, it is preferable to use an inorganic compound having a high density.

（参考例３）
図３は、参考例３における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図である。参考例３における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の基本構成を、図３を参照しながら説明する。 ( Reference Example 3)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an energy storage type heat pump water heater in Reference Example 3. The basic configuration of the energy storage type heat pump water heater in Reference Example 3 will be described with reference to FIG.

参考例３における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機は、深夜電力を貯蔵した蓄電池２２の電力を利用して、昼間時にヒートポンプサイクルの圧縮機１７を作動させ、凝縮器１８で水道水を加熱することで直接出湯するようになっている点が参考例１および参考例２の場合と異なっている。 The energy storage type heat pump water heater in Reference Example 3 uses the power of the storage battery 22 that stores midnight power, operates the compressor 17 of the heat pump cycle at daytime, and directly heats tap water with the condenser 18. It differs from the cases of Reference Example 1 and Reference Example 2 in that the hot water is discharged.

一方、蓄熱部２７は、潜熱蓄熱材を充填した参考例２と同様のものであり、安価な深夜の時間帯の電力によってヒートポンプサイクルを作動させることによって得られる熱を、第２の凝縮器３４で潜熱蓄熱材と熱交換することにより蓄熱している。ここで、図３では、潜熱蓄熱材からなる蓄熱部２７を用いているが、蓄熱部２７の代わりに、参考例１と同様に貯湯タンクで構成してもよい。なお、凝縮器１８および第２の凝縮器３４は、本発明の、第２の放熱器および第１の放熱器の一例である。 On the other hand, the heat storage unit 27 is the same as the reference example 2 filled with the latent heat storage material, and the heat obtained by operating the heat pump cycle with the electric power in the late-night time is supplied to the second condenser 34. The heat is stored by exchanging heat with the latent heat storage material. Here, in FIG. 3, the heat storage unit 27 made of a latent heat storage material is used, but instead of the heat storage unit 27, a hot water storage tank may be used in the same manner as in Reference Example 1. The condenser 18 and the second condenser 34 are examples of the second radiator and the first radiator of the present invention.

冷媒流路２０には、凝縮器１８に流通させる冷媒量を調整する制御バルブ３５と、第２の凝縮器３４に流通させる冷媒量を調整する制御バルブ３６が備えられている。また、凝縮器１８と接触する水流路の下流側に、水流路を流通する水の温度を検出する温度センサ３３が設けられている。 The refrigerant flow path 20 is provided with a control valve 35 that adjusts the amount of refrigerant that is circulated through the condenser 18 and a control valve 36 that adjusts the amount of refrigerant that is circulated through the second condenser 34. In addition, a temperature sensor 33 that detects the temperature of the water flowing through the water flow path is provided on the downstream side of the water flow path that contacts the condenser 18.

次に、参考例３の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の動作および運転方法について説明する。 Next, the operation and operation method of the energy storage type heat pump water heater of Reference Example 3 will be described.

一般に、圧縮機１７における入力−出力の関係においては、設計値に応じて、最適なＣＯＰが得られる定格運転条件が存在する。参考例３では、蓄電池２２に貯蔵された電力を利用して圧縮機１７を作動させる場合に、この定格条件で作動させることにより、高いＣＯＰが得られる。そして、給湯負荷が大きい場合には、制御部（図示せず）が制御バルブ３６の開度が大きくなるように制御し、蓄熱部２７の熱量を付加供給することによって、給湯需要に対応することが可能となる。 In general, in the input-output relationship in the compressor 17, there is a rated operating condition for obtaining an optimum COP according to the design value. In Reference Example 3, when the compressor 17 is operated using the electric power stored in the storage battery 22, a high COP is obtained by operating the compressor 17 under this rated condition. And when hot water supply load is large, a control part (not shown) controls so that the opening degree of the control valve 36 may become large, and respond | corresponds to hot water supply demand by supplying the heat quantity of the heat storage part 27 additionally. Is possible.

また、圧縮機１７が定常状態に達し、凝縮器１８によって熱交換され給湯経路３１に流出する水は、所定の給湯温度に達するまでに数分程度の時間を要する。そのため、出力する給湯水の水温が安定するまでの時間は、例えば、凝縮器１８と接触する水流路の下流側に設けられた温度センサ３３で検知した水温に応じて、蓄熱部２７からの給湯出力量を多くするように制御バルブ３５の開度と制御バルブ３６の開度の比率を制御し、凝縮器１８と第２の凝縮器３４に流通する冷媒量を調整して蓄熱部２７から出湯する給湯水の量を調整することで、ヒートポンプサイクルのみで加熱するよりも速やかに所定温度が得られるようにできる。 In addition, when the compressor 17 reaches a steady state, the water that is heat-exchanged by the condenser 18 and flows out to the hot water supply passage 31 takes about several minutes to reach a predetermined hot water supply temperature. Therefore, the time until the water temperature of the output hot water is stabilized is, for example, the hot water supplied from the heat storage unit 27 according to the water temperature detected by the temperature sensor 33 provided on the downstream side of the water flow path in contact with the condenser 18. The ratio of the opening degree of the control valve 35 and the opening degree of the control valve 36 is controlled so as to increase the output amount, the amount of refrigerant flowing through the condenser 18 and the second condenser 34 is adjusted, and the hot water is discharged from the heat storage unit 27. By adjusting the amount of hot water to be used, the predetermined temperature can be obtained more quickly than when heating only by the heat pump cycle.

参考例３のようにヒートポンプサイクルで直接水流路３２内の水を加熱する制御は、特に風呂給湯などの場合のように、長時間給湯を継続する時に有効であるため、短時間の使用の場合は蓄熱部２７の熱のみで水道水を加熱するようにすることが好ましい。風呂給湯の場合は、その需要を示す信号をコントローラ（図示せず）などから制御部に対して送ることで、ヒートポンプサイクル主体の運転、および蓄熱部２７主体の運転を切り分けることができる。このとき、蓄熱部２７に貯蔵された熱量が一定値以下になったことを温度センサ２８が検知すると、ヒートポンプサイクルを作動させ、制御バルブ３６を開き、バイパス３７によって蓄熱部２７を追い焚き加熱し、所定量の蓄熱量を保持するようにすることができる。 The control for directly heating the water in the water flow path 32 in the heat pump cycle as in Reference Example 3 is effective particularly when the hot water supply is continued for a long time, such as in the case of bath hot water supply. It is preferable that the tap water is heated only by the heat of the heat storage unit 27. In the case of bath hot water supply, a signal indicating the demand is sent from a controller (not shown) or the like to the control unit, so that the operation mainly performed by the heat pump cycle and the operation mainly performed by the heat storage unit 27 can be separated. At this time, when the temperature sensor 28 detects that the amount of heat stored in the heat storage section 27 has become a certain value or less, the heat pump cycle is activated, the control valve 36 is opened, and the heat storage section 27 is reheated and heated by the bypass 37. The predetermined amount of heat storage can be held.

また、上記とは逆に、ヒートポンプサイクルによって産出される熱出力が需要に対して大きい場合は、制御バルブ３５を絞ることによって蓄熱部２７で余剰の熱量分を貯蔵することが可能になる。 Contrary to the above, when the heat output produced by the heat pump cycle is larger than the demand, it is possible to store the excess amount of heat in the heat storage unit 27 by narrowing the control valve 35.

このように参考例３のような構成にすることで、より経済的にヒートポンプで熱を得ながら、省エネでコンパクト性に優れたヒートポンプ給湯機を実現することが可能になる。 By adopting the configuration as in Reference Example 3 as described above, it is possible to realize a heat pump water heater that is energy-saving and excellent in compactness while obtaining heat more economically.

以上に説明したように、参考例３の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機を用いることで、蓄電池に貯蔵された深夜電力により、定格でヒートポンプサイクルを作動させるとともに、不足分の熱量のみ蓄熱部から供給されることになるため、蓄熱部の容積を小型化しながら、低いランニングコストを実現できる。 As described above, by using the energy storage type heat pump water heater of Reference Example 3, the midnight power stored in the storage battery activates the heat pump cycle at the rated value, and only the insufficient amount of heat is supplied from the heat storage unit. Therefore, a low running cost can be realized while reducing the volume of the heat storage unit.

なお、参考例１〜３で記載した構成において、蓄電手段として蓄電池２２を用いているが、本発明の効果を奏する上で、蓄電手段として蓄電池２２の代わりに、例えばキャパシタなどの別の作動原理の蓄電手段を用いることも可能であり、また蓄電池とキャパシタなどを併用しても構わない。 In the configurations described in Reference Examples 1 to 3, the storage battery 22 is used as the power storage means. However, in order to achieve the effects of the present invention, another operating principle such as a capacitor is used instead of the storage battery 22 as the power storage means. It is also possible to use this storage means, and a storage battery and a capacitor may be used in combination.

（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図である。本実施の形態１における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成を、図４を参照しながら説明する。 (Embodiment 1 )
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the energy storage type heat pump water heater in Embodiment 1 of the present invention. The configuration of the energy storage type heat pump water heater in the first embodiment will be described with reference to FIG.

ヒートポンプサイクルの基本構成は参考例２と同様であるが、図２に示す参考例２の蒸発器１６が、大気からの熱を汲み上げる第１の蒸発器３８と第２の蒸発器３９で構成されており、蓄電池２２が部分的に第２の蒸発器３９と熱的に接して設けられている点が、参考例２の場合と異なっている。 The basic structure of the heat pump cycle is similar to Reference Example 2, the evaporator 16 of Reference Example 2 shown in FIG. 2, is constituted by the first evaporator 38 and second evaporator 39 for pumping up heat from the air The point that the storage battery 22 is partially provided in thermal contact with the second evaporator 39 is different from the case of the reference example 2.

第１の蒸発器３８と第２の蒸発器３９の間から、圧縮機１７にいたるバイパス４０が設けられている。また、第１の蒸発器３８と第２の蒸発器３９の間に三方の制御バルブ４１が設けられており、第２の蒸発器３９とバイパス４０への冷媒の流量を調整できるようになっている。また、蓄電池２２には、蓄電池２２の温度を検知する温度センサ４２が設けられている。 A bypass 40 extending from between the first evaporator 38 and the second evaporator 39 to the compressor 17 is provided. Further, a three-way control valve 41 is provided between the first evaporator 38 and the second evaporator 39 so that the flow rate of the refrigerant to the second evaporator 39 and the bypass 40 can be adjusted. Yes. The storage battery 22 is provided with a temperature sensor 42 that detects the temperature of the storage battery 22.

次に、本実施の形態１の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の動作および運転方法について説明する。 Next, the operation and operation method of the energy storage type heat pump water heater of Embodiment 1 will be described.

蓄電池２２は、充電、あるいは放電にともなう化学反応や抵抗等によって発熱が生じることが知られている。本実施の形態１では、蓄電池２２にＮｉ水素電池を用いており、特に充電時に発熱が見られる。このような発熱は、充電の進行に伴い蓄電池２２の温度上昇を招き、耐久性や充電特性の低下を招く。 It is known that the storage battery 22 generates heat due to a chemical reaction, resistance, or the like associated with charging or discharging. In the first embodiment, a Ni hydrogen battery is used for the storage battery 22, and heat generation is observed particularly during charging. Such heat generation causes the temperature of the storage battery 22 to rise with the progress of charging, leading to deterioration of durability and charging characteristics.

本実施の形態１の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機では、蓄電池２２における発熱による温度上昇を抑制し、かつその熱を有効にヒートポンプサイクルで利用するように、蓄電池２２と第２の蒸発器３９が熱的に接触して設けられており、そのことによって蓄電池２２の温度レベルの均一性が向上する。また、蓄電池２２における蓄電量の内の熱損失分を給湯利用することでエネルギー効率が向上するとともに、ヒートポンプサイクルから見ると、大気レベルよりも高温の熱を利用することにより、高効率な蓄エネ式ヒートポンプ給湯機を形成することが可能となる。 In the energy storage type heat pump water heater of the first embodiment, the storage battery 22 and the second evaporator 39 are heated so that the temperature rise due to heat generation in the storage battery 22 is suppressed and the heat is effectively used in the heat pump cycle. The temperature level uniformity of the storage battery 22 is improved. In addition, energy efficiency is improved by using hot water for the amount of heat loss in the amount of electricity stored in the storage battery 22 and, from the heat pump cycle, by using heat at a temperature higher than the atmospheric level, high-efficiency energy storage is achieved. It becomes possible to form a heat pump water heater.

蓄電池２２にＮｉ水素電池を用いた場合、上記のように特に充電時の発熱が顕著であるため、安価な深夜電力を蓄電する際に、蓄電池２２の発熱分をヒートポンプサイクルで汲み上げ、蓄熱部２７における蓄熱に用いることになる。 When a Ni-hydrogen battery is used as the storage battery 22, the heat generation during charging is particularly significant as described above. Therefore, when storing inexpensive midnight power, the heat generated by the storage battery 22 is pumped up by a heat pump cycle, and the heat storage section 27. It will be used for heat storage.

また、この発熱は、蓄熱部２７に貯蔵される熱量に対して、ヒートポンプサイクルで必要とされる汲み上げ熱量を必ずしも満足させるものでないことが多く、大気から熱を汲み上げる第１の蒸発器３８を設けることが好ましい。この場合、第１の蒸発器３８は、相対的に高温の熱を吸収する蓄電池側の第２の蒸発器３９よりも冷媒流路の上流側に設けられていることが必要である。 Further, this heat generation often does not always satisfy the amount of heat pumped up in the heat pump cycle with respect to the amount of heat stored in the heat storage unit 27, and a first evaporator 38 that pumps up heat from the atmosphere is provided. It is preferable. In this case, the first evaporator 38 needs to be provided on the upstream side of the refrigerant flow path with respect to the second evaporator 39 on the storage battery side that absorbs relatively high-temperature heat.

また、本実施の形態１のように、Ｎｉ水素電池から放電する場合には、蓄電池２２の温度は、化学反応による放熱と、ジュール熱による発熱のバランスになる。第２の蒸発器３９による蓄電池２２からの汲み上げ熱量を一定にすると、蓄電池２２が冷却されすぎる場合が生じ、電池特性も低下することがあるため、ヒートポンプサイクルとは切り離されているほうが好ましい。 Further, when discharging from a Ni-hydrogen battery as in the first embodiment, the temperature of the storage battery 22 is a balance between heat dissipation due to a chemical reaction and heat generation due to Joule heat. If the amount of heat pumped from the storage battery 22 by the second evaporator 39 is made constant, the storage battery 22 may be cooled too much, and the battery characteristics may be deteriorated. Therefore, it is preferable to be separated from the heat pump cycle.

したがって、図４に示すように、第１の蒸発器３８と第２の蒸発器３９の間から、圧縮機１７にいたるバイパス４０を設けている。そして、蓄電池２２を放電させ、ヒートポンプサイクルを作動させて蓄熱部２７を追い焚きする場合には、バイパス４０を経由した冷媒流路に冷媒を流通させることで、蓄電池２２を過度に冷却しないように制御するようになっている。なお、バイパス４０を流通する冷媒量は、蓄電池２２に設けられた温度センサ４２によって検知された温度に基づき、制御部が三方の制御バルブ４１の開度を制御することで調整するようになっている。なお、制御バルブ４１は、本発明の冷媒流量調整手段の一例である。また、温度センサ４２は、本発明の第２の温度検出手段の一例である。また、バイパス４０は、本発明のバイパス流路の一例である。 Therefore, as shown in FIG. 4, a bypass 40 extending from between the first evaporator 38 and the second evaporator 39 to the compressor 17 is provided. And when discharging the storage battery 22, operating a heat pump cycle, and chasing the heat storage part 27, it distribute | circulates a refrigerant | coolant to the refrigerant | coolant flow path via the bypass 40, and does not overcool the storage battery 22. It comes to control. The amount of refrigerant flowing through the bypass 40 is adjusted by the control unit controlling the opening degree of the three-way control valve 41 based on the temperature detected by the temperature sensor 42 provided in the storage battery 22. Yes. The control valve 41 is an example of the refrigerant flow rate adjusting means of the present invention. The temperature sensor 42 is an example of a second temperature detection unit of the present invention. The bypass 40 is an example of a bypass flow path according to the present invention.

つまり、図４に示す構成の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機を用いることにより、大気からの熱と蓄電池からの熱を組み合わせて利用することが可能となるとともに、蓄電池を必要以上に冷却することがなく、高いエネルギー効率で給湯することが可能となる。 That is, by using the energy storage type heat pump water heater having the configuration shown in FIG. 4, it is possible to use a combination of heat from the atmosphere and heat from the storage battery, and without cooling the storage battery more than necessary. It becomes possible to supply hot water with high energy efficiency.

なお、本実施の形態１では、蓄電池２２にＮｉ水素電池を用いる場合について述べたが、Ｌｉ二次電池など、その他の蓄電池で発熱・放熱が付随するものは、その特性（充電時、放電時に対する発熱、吸熱特性）に応じて構成を変えることが可能である。 In the first embodiment, the case where a Ni hydrogen battery is used as the storage battery 22 has been described. However, other storage batteries such as a Li secondary battery that accompany heat generation and heat dissipation have their characteristics (during charging and discharging). It is possible to change the configuration according to the heat generation and endothermic characteristics).

例えば、Ｌｉ二次電池の場合は、放電時の発熱量のほうが充電時よりも大きくなることが多いため、放電時の熱量を蓄熱部２７の追い焚きに用いることができる。また、図３に示す参考例３の構成で、蓄電池２２にＬｉ二次電池を用いた場合には、放電時の熱量を、ヒートポンプ定格運転により水流路３２を加熱する際に用いることができる。 For example, in the case of a Li secondary battery, the calorific value at the time of discharging is often larger than that at the time of charging, and therefore, the amount of heat at the time of discharging can be used to replenish the heat storage unit 27. Further, in the configuration of Reference Example 3 shown in FIG. 3, when a Li secondary battery is used as the storage battery 22, the amount of heat at the time of discharge can be used when the water flow path 32 is heated by the heat pump rated operation.

一方、深夜時間帯に充電する際には、充電時に蓄電池２２内では吸熱化学反応が生じるため、ジュール熱によって発熱が生じても、大気に比べて高い温度にならない場合も生じる。この場合は、第２の蒸発器３９を経由しないバイパス４０に冷媒を流通させるように制御することで、蓄電池２２の過度な冷却を防止するように制御することができる。 On the other hand, when charging in the midnight time zone, an endothermic chemical reaction occurs in the storage battery 22 at the time of charging. Therefore, even if heat is generated by Joule heat, the temperature may not be higher than that of the atmosphere. In this case, it is possible to control to prevent excessive cooling of the storage battery 22 by controlling the refrigerant to flow through the bypass 40 that does not pass through the second evaporator 39.

また、第２の蒸発器３９側への冷媒の流通を制御バルブ４１で停止させると第１の蒸発器３８で汲み上げる熱量が不足してしまう場合には、制御バルブ４１の開度を調整することにより第２の蒸発器３９で適切な熱量を汲み上げるようにすることができる。 If the flow of the refrigerant to the second evaporator 39 side is stopped by the control valve 41, the amount of heat pumped up by the first evaporator 38 is insufficient, and the opening degree of the control valve 41 is adjusted. Thus, an appropriate amount of heat can be pumped up by the second evaporator 39.

図５は、本実施の形態１における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の他の構成の概略図を示している。 FIG. 5 shows a schematic diagram of another configuration of the energy storage type heat pump water heater in the first embodiment.

蓄電池２２の充電・放電時の熱量がそれほど顕著に変化しない場合は、図５に示すようにバイパスを設けなくてもよい。また、その場合には、第１の蒸発器３８、第２の蒸発器３９を一体化して設けても構わない（図示せず）。 When the amount of heat at the time of charging / discharging the storage battery 22 does not change so significantly, it is not necessary to provide a bypass as shown in FIG. In that case, the first evaporator 38 and the second evaporator 39 may be integrated (not shown).

図６は、本実施の形態１における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の他の構成の概略図を示している。図４の構成に対し、さらに、膨張弁１９と第１の蒸発器３８の間に、三方バルブ４５と第３の蒸発器４３とバイパス４４を設けている。三方バルブ４５により、第３の蒸発器４３とバイパス４４への冷媒の流量を調整できるようになっている。 FIG. 6 shows a schematic diagram of another configuration of the energy storage type heat pump water heater in the first embodiment. In addition to the configuration of FIG. 4, a three-way valve 45, a third evaporator 43, and a bypass 44 are provided between the expansion valve 19 and the first evaporator 38. A three-way valve 45 can adjust the flow rate of the refrigerant to the third evaporator 43 and the bypass 44.

蓄電池２２の温度レベルが大気よりも低く、第２の蒸発器３９が使用できず、さらに第１の蒸発器３８だけでは汲み上げ熱量が不足する場合は、第２の蒸発器３９への流路を閉じた際に、三方バルブ４５を第３の蒸発器４３に流れるように制御する。このようにすることで、第１の蒸発器３８と第３の蒸発器４３の２つの蒸発器によって大気から熱を汲み上げることになる。この図６に示す構成において、第２の蒸発器３９で蓄電池２２から熱を汲み上げる場合は、第１の蒸発器３８から第２の蒸発器３９へ冷媒が流れてくるように制御バルブ４１を切り替えるようになっている。 If the temperature level of the storage battery 22 is lower than the atmosphere, the second evaporator 39 cannot be used, and if the amount of heat pumped up by the first evaporator 38 alone is insufficient, a flow path to the second evaporator 39 is provided. When closed, the three-way valve 45 is controlled to flow to the third evaporator 43. By doing so, heat is pumped up from the atmosphere by the two evaporators of the first evaporator 38 and the third evaporator 43. In the configuration shown in FIG. 6, when the second evaporator 39 pumps heat from the storage battery 22, the control valve 41 is switched so that the refrigerant flows from the first evaporator 38 to the second evaporator 39. It is like that.

なお、本実施の形態１では、給湯用の熱量を蓄熱部２７で蓄熱する構成としたが、蓄熱部２７の代わりに貯湯タンクを備える構成としてもよく、貯湯タンクを用いる場合にも同様の効果が得られる。 In addition, in this Embodiment 1 , although it was set as the structure which heat-stores the amount of heat for hot water supply in the heat storage part 27, it is good also as a structure provided with a hot water storage tank instead of the heat storage part 27, and the same effect also when using a hot water storage tank. Is obtained.

以上に説明したように、本実施の形態１の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機を用いることで、充電時、あるいは放電時に発生する蓄電池の発熱をヒートポンプサイクルによって回収することが可能となり、ヒートポンプサイクルの効率を高くすることができると同時に、蓄電池の劣化の要因となる温度上昇を抑制し、蓄電池の充電または放電効率を改善するとともに、寿命をより長くすることができる。 As described above, by using the energy storage type heat pump water heater of Embodiment 1 , it becomes possible to recover the heat generated by the storage battery during charging or discharging by the heat pump cycle, and the efficiency of the heat pump cycle In addition, the temperature rise that causes deterioration of the storage battery can be suppressed, the charging or discharging efficiency of the storage battery can be improved, and the life can be extended.

（参考例４）
図７は、参考例４における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図である。参考例４における蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成を、図７を参照しながら説明する。 ( Reference Example 4 )
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an energy storage type heat pump water heater in Reference Example 4 . The configuration of the energy storage type heat pump water heater in Reference Example 4 will be described with reference to FIG.

ヒートポンプサイクルの基本構成は図２に示す参考例２と同様であるが、蓄電池２２の周囲に、本発明の第２の蓄熱部として潜熱蓄熱部４６が設けられている点が、参考例２の場合と異なっている。潜熱蓄熱部４６は、蓄熱部２７の上流側で、水流路３２熱的に接触するよう配置されている。 The basic structure of the heat pump cycle is similar to that in Reference Example 2 shown in FIG. 2, but around the battery 22, that the latent heat storage unit 46 is provided as a second thermal storage portion of the present invention, Reference Example 2 It is different from the case. The latent heat storage unit 46 is disposed on the upstream side of the heat storage unit 27 so as to be in thermal contact with the water channel 32.

次に、参考例４の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の動作および運転方法について説明する。 Next, the operation and operation method of the energy storage type heat pump water heater of Reference Example 4 will be described.

図７で、潜熱蓄熱部４６は、相変化によって、蓄電池２２の発熱分を貯蔵するとともに熱を吸収することで、蓄電池２２の温度レベルをより均一化することができる。水流路３２は、潜熱蓄熱部４６を経由した後、蓄熱部２７内の熱交換器３０で加熱されるように配置されている。水流路３２を流通する水が熱交換器３０で加熱される際に、あらかじめ潜熱蓄熱材４６により通常の水温よりも昇温されているため、ヒートポンプサイクルのＣＯＰを向上させることが可能となる。 In FIG. 7, the latent heat storage unit 46 can make the temperature level of the storage battery 22 more uniform by storing heat generated by the storage battery 22 and absorbing heat by phase change. The water channel 32 is disposed so as to be heated by the heat exchanger 30 in the heat storage unit 27 after passing through the latent heat storage unit 46. When the water flowing through the water flow path 32 is heated by the heat exchanger 30, the temperature is raised in advance from the normal water temperature by the latent heat storage material 46, so that the COP of the heat pump cycle can be improved.

潜熱蓄熱部４６は、潜熱蓄熱材が充填され、蓄電池２２の外周を囲む形状である。そして、潜熱蓄熱部４６の周囲には、略螺旋状、あるいはジャケット状に水流路３２が設けられている。蓄電池２２の温度を１５℃〜４０℃の範囲内、より好ましくは、２０℃〜３０℃の範囲で均一化することが好ましく、潜熱蓄熱部４６に用いる潜熱蓄熱材は、この領域に融点を有することが好ましい。例えば、この潜熱蓄熱材として、塩化カルシウム６水和塩やパラフィン類を用いることができる。
なお、参考例４では、給湯用の熱量を蓄熱部２７で蓄熱する構成としたが、蓄熱部２７の代わりに貯湯タンクを備える構成としてもよく、貯湯タンクを用いる場合にも同様の効果が得られる。 The latent heat storage unit 46 is filled with a latent heat storage material and has a shape surrounding the outer periphery of the storage battery 22. A water flow path 32 is provided around the latent heat storage unit 46 in a substantially spiral shape or a jacket shape. It is preferable to make the temperature of the storage battery 22 uniform within a range of 15 ° C. to 40 ° C., more preferably within a range of 20 ° C. to 30 ° C., and the latent heat storage material used for the latent heat storage unit 46 has a melting point in this region. It is preferable. For example, calcium chloride hexahydrate or paraffin can be used as the latent heat storage material.
In Reference Example 4 , the amount of heat for hot water supply is stored in the heat storage unit 27. However, a configuration having a hot water storage tank instead of the heat storage unit 27 may be used, and the same effect can be obtained when using a hot water storage tank. It is done.

参考例４の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機を用いることで、蓄電池が一定温度に保持されると同時に、放熱時に蓄電池から発せられる熱を有効利用することが可能となり、あらかじめ潜熱蓄熱材により通常の水温よりも昇温されているため、ヒートポンプサイクルのＣＯＰを向上させることが可能となる。 By using the energy storage type heat pump water heater of Reference Example 4 , the storage battery can be kept at a constant temperature, and at the same time, the heat generated from the storage battery during heat dissipation can be effectively used. Therefore, the COP of the heat pump cycle can be improved.

以上に説明したように、本発明の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成にすることにより、深夜電力などの安価な電力を利用してヒートポンプでＣＯＰ（成績係数＝発熱量／消費電力量）３以上で沸きあげた熱をすべて蓄熱部で貯蔵する必要がなく、一部を蓄電池で蓄えられることになり、蓄熱部の小型化が可能になる。さらに、蓄熱部で貯蔵した熱が給湯に使われた場合でも、蓄熱部の追い焚きに貯蔵した安価な電力を利用してヒートポンプサイクルを作動させた熱を用いるので、ランニングコストが増加することがない。したがって、トータルの蓄エネ部のサイズを最小化しながら、低いランニングコストのヒートポンプ給湯機が実現できる。 As described above, by using the configuration of the energy storage type heat pump water heater of the present invention, COP (coefficient of performance = calorific value / power consumption) 3 or more with a heat pump using inexpensive power such as midnight power. Therefore, it is not necessary to store all the heat boiled in the heat storage unit, and a part of the heat can be stored in the storage battery, and the heat storage unit can be downsized. Furthermore, even when the heat stored in the heat storage unit is used for hot water supply, the running cost can be increased because the heat pump cycle is activated by using the cheap power stored in the reheating of the heat storage unit. Absent. Therefore, a heat pump water heater with a low running cost can be realized while minimizing the size of the total energy storage unit.

本発明に関する蓄熱式ヒートポンプ給湯機は、コンパクトで設置の自由度を向上させながらも、深夜電力等の安価な電力の利用度を上げることが可能で、省エネ高効率な給湯機等として有用である。また、ヒートポンプ機器を応用した各種加熱・冷却装置等の用途にも応用が可能である。また、深夜電力以外の負荷平準化、あるいは電力自由化に伴うその他の安価な電力や、太陽電池などの自然エネルギーから発生した電力と、ヒートポンプ機器を組み合わせたエネルギーシステムへの応用も可能である。 The heat storage type heat pump water heater related to the present invention is compact and can improve the degree of freedom of installation, and can increase the utilization of inexpensive electric power such as midnight power, and is useful as an energy-saving and highly efficient water heater. . Moreover, it is applicable also to uses, such as various heating / cooling apparatuses which applied the heat pump apparatus. In addition, it can be applied to an energy system that combines heat pump equipment with other low-cost electric power due to load leveling other than midnight power or power liberalization, or power generated from natural energy such as solar cells.

参考例１の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図Schematic configuration of energy storage type heat pump water heater of Reference Example 1 参考例２の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図Schematic configuration of energy storage type heat pump water heater of Reference Example 2 参考例３の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図Schematic configuration of energy storage heat pump water heater of Reference Example 3 本発明の実施の形態１の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図Configuration schematic diagram of energy storage type heat pump water heater of Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１の、他の構成の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図Configuration schematic diagram of energy storage type heat pump water heater of other configuration of Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１の、他の構成の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図Configuration schematic diagram of energy storage type heat pump water heater of other configuration of Embodiment 1 of the present invention 参考例４の蓄エネ式ヒートポンプ給湯機の構成概略図Schematic configuration of energy storage type heat pump water heater of Reference Example 4 従来の貯湯式ヒートポンプ給湯機の構成概略図Schematic diagram of a conventional hot water storage heat pump water heater 従来の潜熱蓄熱部を有する蓄熱式ヒートポンプ給湯機の構成概略図Configuration schematic diagram of a conventional heat storage heat pump water heater having a latent heat storage unit

Explanation of symbols

１蒸発器
２圧縮機
３凝縮器
４膨張弁
５冷媒流路
６水流路
７注湯部
８貯湯タンク
９出湯部
１０混合栓
１１注水部
１２出水部
１３給湯経路
１４熱交換器
１５蓄熱部
１６蒸発器
１７圧縮機
１８凝縮器
１９膨張弁
２０冷媒流路
２１ＡＣ−ＤＣコンバータ
２２蓄電池
２３貯湯タンク
２４混合栓
２５出湯部
２６注水部
２７蓄熱部
２８温度センサ
２９インバータ
３０熱交換器
３１給湯経路
３２水流路
３３温度センサ
３４第２の凝縮器
３５制御バルブ
３６制御バルブ
３７バイパス
３８第１の蒸発器
３９第２の蒸発器
４０バイパス
４１制御バルブ
４２温度センサ
４３第３の蒸発器
４４バイパス
４５三方バルブ
４６潜熱蓄熱部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Evaporator 2 Compressor 3 Condenser 4 Expansion valve 5 Refrigerant flow path 6 Water flow path 7 Pouring part 8 Hot water storage tank 9 Hot water discharge part 10 Mixing plug 11 Pouring part 12 Outlet part 13 Hot water supply path 14 Heat exchanger 15 Heat storage part 16 Evaporation 17 Compressor 18 Condenser 19 Expansion valve 20 Refrigerant flow path 21 AC-DC converter 22 Storage battery 23 Hot water storage tank 24 Mixing tap 25 Hot water outlet 26 Water injection part 27 Heat storage part 28 Temperature sensor 29 Inverter 30 Heat exchanger 31 Hot water supply path 32 Water flow Path 33 Temperature sensor 34 Second condenser 35 Control valve 36 Control valve 37 Bypass 38 First evaporator 39 Second evaporator 40 Bypass 41 Control valve 42 Temperature sensor 43 Third evaporator 44 Bypass 45 Three-way valve 46 Latent heat storage unit

Claims

A heat pump cycle having a compressor, a first radiator, an expansion valve, and an evaporator;
Power storage means for storing system power;
A hot water storage tank for storing hot water heated using the heat of the first radiator,
The compressor is operated by at least the electric power of the power storage means,
The evaporator is composed of two parts, a first evaporator and a second evaporator, and the first evaporator, the first evaporator from the expansion valve side to the side from which the refrigerant flows out from the expansion valve. Are arranged in the order of 2 evaporators,
The second evaporator is an energy storage type heat pump water heater in which at least a part thereof is in thermal contact with the power storage means.

Furthermore, between the first evaporator and the compressor, a bypass channel through which a refrigerant can flow without passing through the second evaporator,
A refrigerant flow rate adjusting means capable of adjusting the flow rate of the refrigerant flowing out of the first evaporator and the flow rate of flowing through the second evaporator and the flow rate of flowing through the bypass channel;
When said storage means is caused an endothermic chemical reaction with the charging or discharging reaction, the refrigerant flow rate adjusting means, the refrigerant is controlled to flow the bypass passage, energy storage heat pump according to claim 1 Water heater.

Temperature detecting means for detecting the temperature of the power storage means,
The refrigerant flow rate adjusting means such that said temperature of the power storage means reaches a predetermined level, to adjust the flow rate of the coolant flowing through the flow rate and the bypass flow passage of the refrigerant flowing through the second evaporator, claim 2 The energy storage heat pump water heater described .

A heat pump cycle having a compressor, a first radiator, an expansion valve, and an evaporator;
Power storage means for storing system power;
A first heat storage unit that is in thermal contact with the first radiator and heats hot water by stored heat;
The compressor is operated by at least the electric power of the power storage means,
The evaporator is composed of two parts, a first evaporator and a second evaporator, and the first evaporator, the first evaporator from the expansion valve side to the side from which the refrigerant flows out from the expansion valve. Are arranged in the order of 2 evaporators,
The second evaporator is an energy storage type heat pump water heater in which at least a part thereof is in thermal contact with the power storage means.

Furthermore, between the first evaporator and the compressor, a bypass channel through which a refrigerant can flow without passing through the second evaporator,
A refrigerant flow rate adjusting means capable of adjusting the flow rate of the refrigerant flowing out of the first evaporator and the flow rate of flowing through the second evaporator and the flow rate of flowing through the bypass channel;
5. The energy storage type heat pump according to claim 4 , wherein the refrigerant flow rate adjusting unit controls the refrigerant to flow through the bypass flow path when the power storage unit generates an endothermic chemical reaction in association with a charge or discharge reaction. Water heater.

Temperature detecting means for detecting the temperature of the power storage means,
The refrigerant flow rate adjusting means such that said temperature of the power storage means reaches a predetermined level, to adjust the flow rate of the coolant flowing through the flow rate and the bypass flow passage of the refrigerant flowing through the second evaporator, claim 5 The energy storage heat pump water heater described .