JP4367350B2 - Heat pump water heater - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプ給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump water heater.
従来のヒートポンプ給湯装置として、図7に示すように、1は冷媒が循環してヒートポンプサイクル運転を行う冷媒回路、この冷媒回路1では、圧縮機2と冷媒対水熱交換器3と蒸発器4とを含んでいる。5は冷媒対水熱交換器3で加熱された高温の湯を貯留する貯湯タンク、6はこの貯湯タンク5の頭頂部に設けた出湯管、7は貯湯タンク5の頭頂部から湯を取り出す温水行路、8は温水行路7と連通し温水を貯湯タンク5に戻す温水復路、9は温水行路7と温水復路8との間に位置し温水を駆動する循環ポンプである。10は温水復路8と隣接するところに設けた中間出湯管である。
As a conventional heat pump hot water supply apparatus, as shown in FIG. 7,
11は放熱端末12を含む熱媒回路で、13はこの熱媒回路中の熱媒を駆動するポンプ、14は温水行路7からの湯と熱媒回路の熱媒とを熱交換を行う熱交換器である。
11 is a heat medium circuit including the heat radiating terminal 12, 13 is a pump for driving the heat medium in the heat medium circuit, and 14 is a heat exchange for exchanging heat between the hot water from the
そして、このように、貯湯タンク5の湯は循環ポンプ9によって、温水行路7から流れて熱交換器14にて熱媒と熱交換して温度低下し温水復路8から貯湯タンク5に戻される。一方、熱交換器14で貯湯タンク5の湯から熱を受けた熱媒は所定温度となり、熱媒回路11を介して放熱端末12へ供給され放熱し、ユーザーに例えば暖房機能を提供できるようになっていた。そして、給湯する時に、温水復路8から貯湯タンク5に戻される湯温に応じて、出湯管6或いは中間出湯管10を選択的に使用し、貯湯タンク5から湯を出湯していた(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装置では、温水復路から貯湯タンクに戻される温水は熱交換されて温度低下し、いわゆる中温水となる。従って、そのままにすると、貯湯タンク内の貯留熱量の低下による湯切れや冷媒対水熱交換器の入口温度上昇によるヒートポンプサイクル高圧上昇と効率低下が起きてしまう。 However, in the above-described conventional heat pump hot water supply apparatus, the hot water returned from the hot water return path to the hot water storage tank is subjected to heat exchange to lower the temperature, and becomes so-called medium hot water. Therefore, if it is left as it is, the hot pump runs out due to a decrease in the amount of stored heat in the hot water storage tank, and the heat pump cycle pressure increases due to a rise in the inlet temperature of the refrigerant-to-water heat exchanger and the efficiency decreases.
そこで、中間出湯管によってこの中温水を先行出湯してエネルギー効率の向上を図ることが考えられるが、長時間暖房運転の後にすぐユーザーから給湯の要請が発生する場合に備えて、湯切れしない貯留熱量を確保する必要があり、そのため貯湯タンクが大型化となる課題があった。また、特に温水復路に対応する貯湯タンク内部は低い温度であった時に、この中温水は貯湯タンク内に戻されると、混合して混合層は広がり、ヒートポンプサイクルによる貯湯タンクの混合層沸かし直しが強いられるため、この中温水を高温まで沸かす時に、ヒートポンプサイクル効率が大変悪くなるという課題もあった。 Therefore, it may be possible to improve the energy efficiency by using the intermediate hot water pipe to preheat this medium-temperature water, but in case the user requests hot water immediately after a long heating operation, the hot water storage will not run out. It was necessary to secure the amount of heat, and there was a problem that the hot water storage tank was enlarged. In particular, when the inside of the hot water tank corresponding to the hot water return path is at a low temperature, when this medium hot water is returned to the hot water tank, it is mixed and the mixed layer expands, and the hot water tank reheats the mixed layer by the heat pump cycle. For this reason, there is a problem that the heat pump cycle efficiency becomes very poor when boiling the medium temperature water to a high temperature.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するもので、湯切れやヒートポンプサイクル効率低下することなく、高性能のヒートポンプ給湯装置を提供する。 Therefore, the present invention solves the above-described conventional problems, and provides a high-performance heat pump hot water supply apparatus without running out of hot water or reducing heat pump cycle efficiency.
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装置は、貯湯タンクと、圧縮機と放熱器とを備える冷媒循環回路と、前記放熱器と熱交換関係にある水/冷媒熱交換器と、前記貯湯タンクの底部から取り出した水を前記水/冷媒熱交換器を介して加熱して前記貯湯タンクの上部へ戻す積層ポンプと、前記貯湯タンクの上部から取り出した湯水を放熱熱交換器を介して前記貯湯タンクの下部へ戻す温水ポンプと、前記貯湯タンクの下部から給水を行う給水管と、前記放熱熱交換器から流出する水を熱交換して前記貯湯タンクの下部へ流す第1の流水路と前記給水管から給水される水と熱交換して出湯する第2の流水路とから少なくとも構成される蓄熱手段と、前記貯湯タンクに貯えられた湯を出湯する出湯管を前記貯湯タンクの上部に設け、前記第2の流水路と前記出湯管とを接続する出湯バイパス管とを備え、前記蓄熱手段は、潜熱蓄熱剤を内包する蓄熱プレートと前記蓄熱プレートを積層して形成した流水路とから構成され、前記第1の流水路と前記第2の流水路と
をそれぞれ複数有するとともに、これらを交互に積層して構成したことを特徴とするものである。
In order to solve the conventional problems, a heat pump water heater of the present invention includes a hot water storage tank, a refrigerant circulation circuit including a compressor and a radiator, a water / refrigerant heat exchanger in heat exchange relation with the radiator. A stacking pump for heating the water taken out from the bottom of the hot water storage tank through the water / refrigerant heat exchanger and returning it to the upper part of the hot water storage tank; A hot water pump that returns to the lower part of the hot water storage tank, a water supply pipe that supplies water from the lower part of the hot water storage tank, and a first water that exchanges heat flowing out from the heat dissipation heat exchanger and flows to the lower part of the hot water storage tank Heat storage means comprising at least a second water flow path for heat exchange with the water supplied from the water supply pipe and water supplied from the water supply pipe, and a hot water discharge pipe for discharging hot water stored in the hot water storage tank. At the top of And a hot water bypass pipe connecting the second water flow path and the hot water pipe, and the heat storage means includes a heat storage plate containing a latent heat storage agent and a flow path formed by laminating the heat storage plate. Configured, the first flow channel and the second flow channel
And a plurality of these layers are alternately stacked .
これによって、蓄熱手段は、温水戻り管を介して吸熱手段から流出する40℃〜60℃の水と熱交換を行い、20℃〜30℃程度まで抑えることができるので、水/冷媒熱交換器の入口の水温を低く抑え、冷媒回路のCOP低下を防ぐことができる。また、取り込んだ熱と給水管からの低温水とを熱交換して出湯利用できる。 As a result, the heat storage means can exchange heat with water at 40 ° C. to 60 ° C. flowing out from the heat absorption means via the hot water return pipe, and can be suppressed to about 20 ° C. to 30 ° C., so that the water / refrigerant heat exchanger The water temperature at the inlet of the refrigerant can be kept low, and the COP drop of the refrigerant circuit can be prevented. Moreover, the heat taken in and the low temperature water from a water supply pipe can be heat-exchanged and used for hot water.
本発明によれば、湯切れやヒートポンプサイクル効率低下することなく、高性能のヒートポンプ給湯装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-performance heat pump hot water supply apparatus without running out of hot water or reducing heat pump cycle efficiency.
第1の発明は、貯湯タンクと、圧縮機と放熱器とを備える冷媒循環回路と、前記放熱器と熱交換関係にある水/冷媒熱交換器と、前記貯湯タンクの底部から取り出した水を前記水/冷媒熱交換器を介して加熱して前記貯湯タンクの上部へ戻す積層ポンプと、前記貯湯タンクの上部から取り出した湯水を放熱熱交換器を介して前記貯湯タンクの下部へ戻す温水ポンプと、前記貯湯タンクの下部から給水を行う給水管と、前記放熱熱交換器から流出する水を熱交換して前記貯湯タンクの下部へ流す第1の流水路と前記給水管から給水される水と熱交換して出湯する第2の流水路とから少なくとも構成される蓄熱手段と、前記貯湯タンクに貯えられた湯を出湯する出湯管を前記貯湯タンクの上部に設け、前記第2の流水路と前記出湯管とを接続する出湯バイパス管とを備え、前記蓄熱手段は、潜熱蓄熱剤を内包する蓄熱プレートと前記蓄熱プレートを積層して形成した流水路とから構成され、前記第1の流水路と前記第2の流水路とをそれぞれ複数有するとともに、これらを交互に積層して構成したことを特徴とするものである。 A first aspect of the present invention is a refrigerant circulation circuit including a hot water storage tank, a compressor and a radiator, a water / refrigerant heat exchanger in a heat exchange relationship with the radiator, and water taken from the bottom of the hot water storage tank. A stacking pump that heats and returns to the upper part of the hot water storage tank through the water / refrigerant heat exchanger, and a hot water pump that returns hot water taken out from the upper part of the hot water storage tank to the lower part of the hot water storage tank through a heat radiation heat exchanger And a water supply pipe for supplying water from the lower part of the hot water storage tank , a first flow channel for exchanging heat flowing out from the heat dissipation heat exchanger and flowing to the lower part of the hot water storage tank, and water supplied from the water supply pipe A heat storage means comprising at least a second flowing water passage for exchanging heat with the hot water, and a hot water discharge pipe for discharging the hot water stored in the hot water storage tank provided at an upper portion of the hot water storage tank, and the second flowing water passage And the hot water pipe A hot water bypass pipe, and the heat storage means includes a heat storage plate containing a latent heat storage agent and a flow channel formed by stacking the heat storage plates, and the first flow channel and the second flow channel. And a plurality of these layers are alternately stacked .
これによって、放熱熱交換器で熱媒と熱交換して温度が下がり、中温水例えば40℃〜60℃となった温水は、更に温度が下げられて比較的低い温度レベル例えば20℃〜30℃で貯蔵されることになる。このため、貯湯タンク内に中温水が存在しないため、温水戻り管から戻ってきた部分の温水を再度沸かし直す時に、ヒートポンプサイクルの水/冷媒熱交換器の入水温度は低くなっており、ヒートポンプサイクルの高効率運転を実現ことができる。このように、長時間暖房運転の後にすぐユーザーから給湯の要請はない場合でも、中温水を低温化とすることにより、高効率のヒートポンプ給湯装置を提供することができる。 As a result, the temperature is lowered by heat exchange with the heat medium in the heat radiating heat exchanger, and the warm water having a medium temperature water, for example, 40 ° C. to 60 ° C., is further lowered to a relatively low temperature level, for example 20 ° C. to 30 ° C. Will be stored. For this reason, since there is no medium-temperature water in the hot water storage tank, the water / refrigerant heat exchanger input temperature of the heat pump cycle is low when the portion of the warm water returned from the hot water return pipe is boiled again. High-efficiency operation can be realized. Thus, even when there is no request for hot water supply from the user immediately after the long-time heating operation, it is possible to provide a high-efficiency heat pump hot-water supply device by lowering the intermediate temperature water.
また、蓄熱手段で中温水の温度が下がった分に対応する熱量は、相応手段によって有効利用することにより、有効熱量を確保し湯切れのしないヒートポンプ給湯装置を提供することができる。 Further, by effectively using the amount of heat corresponding to the temperature of the intermediate temperature water lowered by the heat storage means, it is possible to provide a heat pump hot water supply device that secures an effective amount of heat and does not run out of hot water .
これによって、潜熱蓄熱剤は融点付近で潜熱吸熱するため、中温水は潜熱蓄熱剤と熱交換した後、温度低下して融点に対応する所定の比較的低い温度レベルとなり、貯湯タンク内に貯蔵されることになる。このように、温水戻り管から戻ってきた中温水が所有する熱量の一部は熱交換を通じ潜熱て蓄熱剤で貯蔵される、一方、この中温水の温度が低下することによって、温水戻り管から戻ってきた部分の温水を再度沸かし直す時に、ヒートポンプサイクルの水/冷媒熱交換器の入水温度は低くなっており、ヒートポンプサイクルの高効率運転を実現ことができる。また、蓄熱手段で貯蔵される熱量は出湯バイパス管を通じて、給水を予熱するように有効利用し、高効率とコンパクトを両立した高性能ヒートポンプ給湯装置を提供することができる。 As a result, since the latent heat storage agent absorbs latent heat near the melting point, the medium temperature water is subjected to heat exchange with the latent heat storage agent, and then the temperature drops to a predetermined relatively low temperature level corresponding to the melting point, and is stored in the hot water storage tank. Will be. In this way, a part of the amount of heat possessed by the intermediate warm water returned from the warm water return pipe is latently heat-stored through heat exchange and stored in the heat storage agent. When the heated water in the returned part is boiled again, the incoming temperature of the water / refrigerant heat exchanger of the heat pump cycle is low, and high efficiency operation of the heat pump cycle can be realized. In addition, the amount of heat stored in the heat storage means can be effectively used to preheat the water supply through the hot water bypass pipe, and a high-performance heat pump hot water supply device that achieves both high efficiency and compactness can be provided .
これによって、蓄熱プレートを積層する工程だけで第1、第2の流水路が形成され、複
雑な作業工程を廃し、製造時間も短縮される。
As a result, the first and second flow channels are formed only by the process of laminating the heat storage plates, and the complicated work process is eliminated and the manufacturing time is shortened .
第2の発明は、特に、第1のヒートポンプ給湯装置において、蓄熱手段は貯湯タンクと別設したものである。 In particular, according to the second invention, in the first heat pump hot water supply apparatus, the heat storage means is provided separately from the hot water storage tank.
これによって、蓄熱手段の容量を放熱端末などの能力や使用頻度に合わせて設定できるので、蓄熱量と温度レベルを最適値に設計でき、湯切れのしない高効率ヒートポンプ給湯装置を提供することができる。また、別設とすることで、ヒートポンプ給湯装置の設置性やメンテ性などをよくすることができ、より信頼性の高い高性能ヒートポンプ給湯装置を提供することができる。 As a result, the capacity of the heat storage means can be set according to the capacity and frequency of use of the heat radiating terminal, etc., so that the heat storage amount and the temperature level can be designed to optimum values, and a high-efficiency heat pump hot water supply device that does not run out of hot water can be provided. . Moreover, by installing separately, the installation property of a heat pump hot-water supply apparatus, maintainability, etc. can be improved, and a more reliable high-performance heat pump hot-water supply apparatus can be provided .
第3の発明は、特に、第1から第2のいずれか一つの発明のヒートポンプ給湯装置において、冷媒は二酸化炭素、圧力は臨界圧力以上としたことである。 In particular, the third invention is that in the heat pump hot water supply apparatus according to any one of the first to second inventions, the refrigerant is carbon dioxide, and the pressure is equal to or higher than the critical pressure.
本実施の形態によれば、臨界圧力以上とすることによって、冷媒の二酸化炭素は水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することなく、水/冷媒熱交換器全域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、必要な高温度レベルまで水を効率的に加熱できるため、高温度レベルを必要とする放熱端末へ対応できるとともに、水/冷媒熱交換器の入水温度を低温化とすることで、ヒートポンプサイクルの高効率運転を実現でき、高効率のヒートポンプ給湯装置を提供することができる。 According to the present embodiment, by setting the pressure to be equal to or higher than the critical pressure, the refrigerant carbon dioxide in the entire water / refrigerant heat exchanger is not condensed even if the temperature is lowered due to heat deprived by water. It is easy to form a temperature difference in the water, and the water can be efficiently heated to the required high temperature level, so it can be used for heat dissipation terminals that require a high temperature level, and the water / refrigerant heat exchanger water temperature can be lowered. By doing so, high-efficiency operation of the heat pump cycle can be realized, and a high-efficiency heat pump water heater can be provided.
(参考例1)
図1は、本発明の参考例1におけるヒートポンプ給湯装置のシステム構成図、図2は同ヒートポンプ給湯装置の要部構成拡大図、図3は単位容積あたりの蓄熱量を示す蓄熱密度比較図である。
( Reference Example 1 )
FIG. 1 is a system configuration diagram of a heat pump water heater in Reference Example 1 of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a main part configuration of the heat pump water heater, and FIG. 3 is a heat storage density comparison diagram showing a heat storage amount per unit volume. .
図1と図2において、冷媒循環回路20は圧縮機21と放熱器22と減圧手段23と吸熱器24からなる。そして、この冷媒循環回路20はヒートポンプサイクルを構成し、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる例えば二酸化炭素のような冷媒を封入している。25は循環ポンプ、26は放熱器22を流れる冷媒と熱交換して高温となった湯を輸送する貯湯管、27は貯湯管26と連通する貯湯タンクで、下部から給水管28を通って低温水である水道水を給水し、上部の出湯管29から出湯する。30は貯湯タンク27の下部から循環ポンプ25によって送られてきた水が放熱器22で冷媒と熱交換する水/冷媒熱交換器であり、この水/冷媒熱交換器30で水は所定高温となり貯湯管26を経由し貯湯タンク27へ輸送される。31は給湯管29からの湯と給水管28からの給水を混合する混合弁であり、この混合弁31を通って所定の流量と温度の温水が給湯端末32へ送られる。
1 and 2, the
33は貯湯タンク27の上部に設けた貯湯タンク27の内部と連通し高温の湯が流れる温水行き管であり、34はこの高温の湯が温度低下した後貯湯タンク27へ戻る温水戻り管であり、35はこの温水行き管33と温水戻り管34の間に設けた放熱熱交換器である。そして、貯湯タンク27と温水行き管33と放熱熱交換器35と温水戻り管34とが温水回路36を構成し、37はこの温水回路に設けた流量調節手段の電磁弁、38はこの温水回路に設けた温水ポンプである。そして、貯湯タンク27から高温の湯を温水行き管33経由で取出し、放熱熱交換器35へ送り、放熱熱交換器35で熱交換し温度低下した温水を温水戻り管34から貯湯タンク27へ戻すようになっている。39は放熱熱交換器35に備えて、放熱熱交換器35を流れる温水から吸熱するための風を送る吸熱手段の温風機である。
Reference numeral 33 denotes a hot water pipe which is connected to the hot
40は貯湯タンク27内に温水戻り管34に対応して設けた蓄熱手段である潜熱蓄熱部
である、この潜熱蓄熱部40には、例えば硫酸ナトリウム水和物のような潜熱蓄熱剤を内包する蓄熱プレート41と、これら蓄熱プレート41を積層して構成する水通路42とを含む。蓄熱プレート41に内包される潜熱蓄熱剤の融点は低く設定され、例えば年間平均水温付近に設定されている。43はこの潜熱蓄熱部40に対応して設けた出湯管29と連通する出湯バイパス管、44はこの出湯バイパス管43に設けた流量を調整するバイパス流量電磁弁である。
図3の蓄熱密度比較図において、横軸は使用温度、縦軸は単位容積あたりの蓄熱量を表している。図中、それぞれ水と硫酸ナトリウム水和物の温度に対する蓄熱量をグラフで表示している。硫酸ナトリウム水和物の場合では、単位容積内に充填した硫酸ナトリウム水和物の比率(充填率)を74%とし、残りの26%を水として計算を行った。図中、用いた硫酸ナトリウム水和物の融点を32℃としているが、本実施例はその融点のものに限らない。 In the heat storage density comparison diagram of FIG. 3, the horizontal axis represents the operating temperature, and the vertical axis represents the heat storage amount per unit volume. In the figure, the amount of heat storage with respect to the temperature of water and sodium sulfate hydrate is displayed in a graph. In the case of sodium sulfate hydrate, the calculation was performed assuming that the ratio (filling rate) of sodium sulfate hydrate filled in a unit volume was 74% and the remaining 26% was water. In the figure, the melting point of the used sodium sulfate hydrate is 32 ° C., but this example is not limited to the melting point.
次に動作、作用について説明すると、温風機39が運転した場合、温水回路36において、流量調節手段である電磁弁37が所定の開度で開き、温水ポンプ38が貯湯タンク27から放熱熱交換器35へ高温例えば80℃〜90℃の湯を送るようになっている。そして、温風機39の駆動によって、風は放熱熱交換器35で温水ポンプ38から送ってきたこの高温の湯から吸熱し所定の温風温度となり、所定の場所へ送られ温風暖房を実現する。
Next, the operation and action will be described. When the
一方、放熱熱交換器35で熱交換し例えば50〜60℃程度まで低下し、中温水となった温水は、温水戻り管34を経て、蓄熱手段である潜熱蓄熱部40へ戻される。この潜熱蓄熱部40では、この戻された中温水は水通路42を流れて、蓄熱プレート41に内包される潜熱蓄熱剤の硫酸ナトリウム水和物と熱交換するようになっている。そして、硫酸ナトリウム水和物が中温水から吸熱し、融点付近において潜熱を吸熱した。一方、この中温水は硫酸ナトリウム水和物へ放熱したことによって、さらに温度が低下し、年間平均水温に近い温度レベルよりやや高く例えば20℃〜30℃程度となる。
On the other hand, the hot water that has been heat-exchanged by the heat radiating
図3にも示すように、一定の蓄熱量例えば200kJ/Lを確保するために、水の場合は65℃までとする必要があるのに対して、硫酸ナトリウム水和物の場合は約32℃で実現できる。また、同温度レベルで比較した場合、温度帯によるが、硫酸ナトリウム水和物は水より倍ぐらいの蓄熱量を有している。このように、潜熱蓄熱剤を用いた場合、低い温度レベルで所定の熱量を貯蔵することができる。 As shown in FIG. 3, in order to secure a constant heat storage amount, for example, 200 kJ / L, water needs to be up to 65 ° C., whereas sodium sulfate hydrate is about 32 ° C. Can be realized. Further, when compared at the same temperature level, although depending on the temperature zone, sodium sulfate hydrate has a heat storage amount about twice that of water. Thus, when the latent heat storage agent is used, a predetermined amount of heat can be stored at a low temperature level.
また、給湯端末32からの出湯要請があった時に、バイパス流量電磁弁44が所定開度で開き、出湯バイパス管43は給水管28から通水されるようになる。このようにして、給水を潜熱蓄熱部40の水通路41を通過させることによって、潜熱蓄熱部40の潜熱蓄熱剤に貯蔵される中温水の一部の熱量を給水予熱するようにする。そして、潜熱蓄熱剤によって予熱された給水は、出湯管29からきた高温湯とまたは給水管28からきた給水とミキシングして、所望の給湯温度となり、給湯端末32へ供給される。
Further, when there is a hot water request from the hot
このように、温水戻り管34から戻ってきた中温水と熱交換を行う蓄熱プレート41を備える潜熱蓄熱部40を設けたことによって、温水戻り管34から戻ってきた中温水の温度さらに低下させることができるため、温水戻り管34から戻ってきた部分の温水を再度沸かし直す時に、ヒートポンプサイクルの水/冷媒熱交換器の入水温度は低くなっており、ヒートポンプサイクルの高効率運転を実現ことができる。特に、潜熱蓄熱部40は低い温度となった後、長時間暖房運転をした後にすぐユーザーから給湯の要請はなくても、潜熱吸熱の働きで中温水を低温化とすることができ、高効率のヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
As described above, by providing the latent
また、潜熱蓄熱部40で貯蔵される熱量は出湯バイパス管43を通じて、給水を予熱するように有効利用することによって、熱量を無駄なく利用できるので、湯切れすることなく、高効率とコンパクトを両立した高性能ヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
In addition, the amount of heat stored in the latent
また、潜熱蓄熱剤の融点を年間平均水温付近に設定することによって、温水戻り管34から戻ってきた中温水は蓄熱プレート41と熱交換する際に、温度差を取りやすくなる。また、熱交換性能の向上を図ることによって、コンパクト軽量化の蓄熱部を実現できるとともに、中温水は年間平均水温付近まで温度低下できる。さらに、再度沸かし直す時に、ヒートポンプサイクルの水/冷媒熱交換器の入水温度は低く確保できるため、ヒートポンプサイクルの高効率運転を確実に実現ことができる。
In addition, by setting the melting point of the latent heat storage agent to around the annual average water temperature, it becomes easy to take a temperature difference when the intermediate warm water returned from the warm
また、ヒートポンプサイクルの冷媒を二酸化炭素とすることによって、地球環境保全を実現するとともに、臨界圧力以上とすることによって、冷媒の二酸化炭素は水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することなく、水/冷媒熱交換器全域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、必要な高温度レベルまで水を効率的に加熱できるため、高温度レベルを必要とする放熱端末へ対応できるとともに、水/冷媒熱交換器の入水温度を低温化とすることで、ヒートポンプサイクルの高効率運転を実現でき、高効率のヒートポンプ給湯装置を提供することができる。 In addition, by using carbon dioxide as the refrigerant in the heat pump cycle, it is possible to conserve the global environment, and by setting the pressure above the critical pressure, the carbon dioxide in the refrigerant will condense even if the temperature drops due to water being deprived of heat. In addition, it becomes easier to form a temperature difference between the refrigerant and water throughout the water / refrigerant heat exchanger, and the water can be efficiently heated to the required high temperature level, so it can be used for heat dissipation terminals that require high temperature levels. At the same time, by lowering the incoming water temperature of the water / refrigerant heat exchanger, a highly efficient operation of the heat pump cycle can be realized, and a highly efficient heat pump water heater can be provided.
(参考例2)
図4は本発明の参考例2におけるヒートポンプ給湯装置を示すシステム構成図である。
( Reference Example 2 )
FIG. 4 is a system configuration diagram showing a heat pump water heater in Reference Example 2 of the present invention.
本参考例2において、参考例1と異なる点は、貯湯タンク27と別設して、温水戻り管34の管路に潜熱蓄熱部45を設けたことである。この潜熱蓄熱部45は内部に実施例1の潜熱蓄熱部40と同様な構成を有し、そして、それぞれ給水管28を介して給水元と、戻り管46を介して貯湯タンク27と、混合管47を介して混合弁31と連通している。
This reference example 2 is different from the reference example 1 in that a latent heat storage unit 45 is provided in the pipeline of the hot
なお、参考例1と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。 In addition, the thing of the same code | symbol as the reference example 1 has the same structure, and abbreviate | omits description.
次に動作、作用を説明すると、放熱熱交換器35で熱交換し温度例えば50〜60℃程度まで低下し、中温水となった温水は、温水戻り管34を経て、蓄熱手段である潜熱蓄熱部45へ戻される。この潜熱蓄熱部45では、この戻された中温水は水通路42を流れて、蓄熱プレート41に内包される潜熱蓄熱剤の硫酸ナトリウム水和物と熱交換するようになっている。そして、硫酸ナトリウム水和物が中温水から吸熱し、融点付近において特に潜熱を吸熱した。一方、この中温水は硫酸ナトリウム水和物へ放熱したことによって、さらに温度が低下し、年間平均水温に近い温度レベルよりやや高く例えば20℃〜30℃程度となってから、戻り管46を通じて貯湯タンク27へ戻される。そして、貯湯タンク27の水を再度沸かし直す時に、ヒートポンプサイクルの水/冷媒熱交換器の入水温度は低くなっており、ヒートポンプサイクルの高効率運転を実現ことができる。特に、潜熱蓄熱部45は低い温度となった後、長時間暖房運転をした後にすぐユーザーから給湯の要請はなくても、潜熱吸熱の働きで中温水を低温化とすることができ、高効率のヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
Next, the operation and action will be described. The hot water that has been heat-exchanged by the heat-dissipating
また、給湯端末32からの出湯要請があった時に、給水は給水管28から潜熱蓄熱部45の水通路41を流れながら、潜熱蓄熱部45の潜熱蓄熱剤に貯蔵される中温水の一部の熱量を給水予熱するようになる。そして、潜熱蓄熱剤によって予熱された給水は、混合管47を経て、出湯管29からきた高温湯とミキシングして、所望の給湯温度となり、給湯端末32へ供給される。
In addition, when there is a hot water discharge request from the hot
このように、潜熱蓄熱部45を貯湯タンク27と別設することによって、潜熱蓄熱部45の容量、大きさ、設置形態などを放熱端末などの能力や使用頻度に合わせて設定できるので、蓄熱量と温度レベルを最適値に設計でき、設計自由度の高い湯切れのしない高効率ヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
In this way, by separately installing the latent heat storage unit 45 from the hot
また、別設とすることで、ヒートポンプ給湯装置の設置性やメンテ性などをよくすることができ、より信頼性の高い高性能ヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
また、貯湯タンク27にバイパス出湯管43の出口を設ける必要がなくなり、貯湯タンク27の製作コストを削減することができる。
Moreover, by installing separately, the installation property of a heat pump hot-water supply apparatus, maintainability, etc. can be improved, and a more reliable high-performance heat pump hot-water supply apparatus can be provided.
Moreover, it is not necessary to provide the outlet of the bypass hot water discharge pipe 43 in the hot
(実施の形態1)
図5は本発明の第1の実施形態におけるヒートポンプ給湯装置の要部構成図である。
( Embodiment 1 )
FIG. 5 is a configuration diagram of a main part of the heat pump water heater in the first embodiment of the present invention.
本実施形態において、参考例2と異なる点は、潜熱蓄熱部48を新設したことである。この潜熱蓄熱部48は、混合管47と連通する先行出湯流路50と、潜熱蓄熱剤を内包した蓄熱プレート49と、温水戻り管34と連通する戻り流路51とが交互に積層して構成されている。
In this embodiment, the difference from the reference example 2 is that a latent
なお、参考例2と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。 In addition, the thing of the same code | symbol as the reference example 2 has the same structure, and abbreviate | omits description.
次に動作、作用を説明すると、放熱熱交換器35で熱交換し温度例えば50〜60℃程度まで低下し、中温水となった温水は、温水戻り管34を経て、蓄熱手段である潜熱蓄熱部48へ戻される。蓄熱部48では、この戻された中温水は戻り流路51を流れて、蓄熱プレート49に内包される潜熱蓄熱剤の硫酸ナトリウム水和物と熱交換するようになっている。そして、硫酸ナトリウム水和物が中温水から吸熱し、特に融点付近において潜熱を吸熱した。一方、この中温水は硫酸ナトリウム水和物へ放熱したことによって、さらに温度が低下し、年間平均水温に近い温度レベルよりやや高く例えば20℃〜30℃程度となってから、戻り管46を通じて貯湯タンク27へ戻される。そして、貯湯タンク27の水を再度沸かし直す時に、ヒートポンプサイクルの水/冷媒熱交換器の入水温度は低くなっており、ヒートポンプサイクルの高効率運転を実現ことができる。特に、給湯端末32から給湯する時、必ず給水管28から潜熱蓄熱部48の先行出湯流路50を経て混合弁31へ給水若しくは予温水が流れるため、潜熱蓄熱部48の常時低い温度レベルを保つことができるため、暖房運転から来た中温水から潜熱吸熱に備えることができる。長時間暖房運転をした後にすぐユーザーから給湯の要請はなくても、潜熱吸熱の働きで中温水を低温化とすることができ、高効率のヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
Next, the operation and action will be described. The hot water that has been heat-exchanged by the heat-dissipating
また、このように、潜熱蓄熱部48の内部において、混合管47と連通する先行出湯流路50と温水戻り管34と連通する戻り流路51とをそれぞれ設けたことによって、中温水が温水戻り管34から戻り流路51を流れ貯湯タンクへ戻される回路と、給水管28から給水が先行出湯流路50を流れ混合管47へ流れる回路とは完全別回路となるので、それぞれの回路の流量などを個別に制御できるため、使用状況に応じた制御精度を高めることができる。特に、暖房運転と給水運動が同時に行われる場合、中温水と給水が別回路であるため、潜熱蓄熱部48内部で混合、干渉することがなく、適切な温度と流量でそれぞれの暖房運転と給湯運転に対応できるため、より使い勝手のよいヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
In addition, in this way, by providing the preceding hot
(参考例3)
図6は本発明の参考例3におけるヒートポンプ給湯装置のシステム構成図である。
( Reference Example 3 )
FIG. 6 is a system configuration diagram of the heat pump water heater in Reference Example 3 of the present invention.
本参考例3において、参考例1と異なる点は、温水回路36の温水行き管33と温水戻り管34の間に中間熱交換器52と、この中間熱交換器52に対応して、熱媒例えば水を駆動循環する暖房ポンプ53と放熱端末である温風機54とを備える熱媒回路55とを新設したことである。
This reference example 3 is different from the reference example 1 in that an intermediate heat exchanger 52 is provided between the hot water going pipe 33 and the hot
なお、参考例1と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。 In addition, the thing of the same code | symbol as the reference example 1 has the same structure, and abbreviate | omits description.
次に動作、作用を説明すると、中間熱交換器52では、温水ポンプ38によって送られてきた高温の湯と暖房ポンプ53によって送られてきた熱媒の間に、熱交換が行われる。熱媒は高温の湯から吸熱し所定の温度となり、温風機54へ流れる。そして、この熱媒は温風機54で風と熱交換して温度低下し中間熱交換器52へ戻る。一方、温風機54で風が熱媒から熱を受けて所定温度の温風となり所定場所へ送られ温風暖房を実現する。
Next, the operation and action will be described. In the intermediate heat exchanger 52, heat exchange is performed between the hot water sent by the
なお、上記各実施の形態において、蓄熱手段は蓄熱プレートにより構成される潜熱蓄熱部としたが、例えば蓄熱プレートの代わりに潜熱蓄熱材を詰め込んだ球体カプセル状のものにより構成される潜熱蓄熱部としてもよい。 In each of the above embodiments, the heat storage means is a latent heat storage unit configured by a heat storage plate. For example, as a latent heat storage unit configured by a spherical capsule packed with a latent heat storage material instead of the heat storage plate. Also good.
このように、中間熱交換器52を介して、貯湯タンク27の高温湯と熱媒回路55の熱媒とを熱交換を行うことによって、貯湯タンク27の高温湯の熱は間接的に温風機39へ伝わることになるので、高温の湯を温風機39端末のユーザーに近いところまで持っていく必要がないため、安全性の高いヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
As described above, the heat of the hot water in the hot
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、湯切れやヒートポンプサイクル効率低下することなく、高性能のヒートポンプ給湯装置を提供することができる。その他、幅広く熱交換、熱搬送などの用途にも適用できる。 As described above, the heat pump hot water supply apparatus according to the present invention can provide a high-performance heat pump hot water supply apparatus without running out of hot water or reducing heat pump cycle efficiency. In addition, it can be widely applied to applications such as heat exchange and heat transfer.
20 冷媒循環回路
21 圧縮機
22 放熱器
23 減圧手段
24 吸熱器
27 貯湯タンク
30 水/冷媒熱交換器
33 温水行き管
34 温水戻り管
35 放熱熱交換器
36 温水回路
38 温水ポンプ
39、54 温風機
40、45、48 潜熱蓄熱部
43 出湯バイパス管
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102645024A (en) * | 2012-04-28 | 2012-08-22 | 华南理工大学 | Outer-disk micro channel type thermal storage water tank for heat pump water heater |
CN102645024B (en) * | 2012-04-28 | 2014-11-12 | 华南理工大学 | Outer-disk micro channel type thermal storage water tank for heat pump water heater |
CN103629658A (en) * | 2013-11-07 | 2014-03-12 | 浙江红宇新材料有限公司 | Hot water exchanger |
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