JP4779260B2 - Heat supply device and water heater - Google Patents
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- Y02B30/62—Absorption based systems
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒の関係湿度に応じて冷媒を吸着・脱離する吸着剤を有して熱を回収する吸着式ヒートポンプを備える熱供給装置に関するもので、給湯器に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
吸着式ヒートポンプを備える熱供給装置(給湯器)として、出願人は、既に特願平11−320190号を出願しているが、この出願では、貯湯タンクに温水を消費するユーザが必要とする最高温度の温水を蓄える必要があった。
【0003】
すなわち、一般家庭で必要とされる温水の温度は、通常、43℃〜44℃程度であるが、浴槽への差し湯等の特殊な温水要求時では、60℃程度の温水が必要とされる。一方、給湯器から見ると、差し湯等の特殊な温水要求時が何時発生するか分からないので、上記出願においては、貯湯タンクに60℃以上の温水を常に蓄える必要があった。
【0004】
しかも、上記出願では、貯湯タンク内の温水量が減少したときには、高温の温水を生成して貯湯タンクに供給する必要があるので、温水生成に時間を要し、貯湯タンク内の温水量が減少したときに、差し湯等の特殊な温水要求があると、高温の温水を応答性良く供給することができないおそれがある。
【0005】
また、ユーザからの温水要求のうち、差し湯等の特殊な温水要求以外の多くの場合は、貯湯タンクに蓄えるべき温水温度(例えば、60℃)より低い温度(例えば、43℃〜44℃)であるので、貯湯タンク内にユーザが必要とする最高温度の温水を蓄えることは、省エネルギーの観点から、必ずしも得策とは言えない。
【0006】
本発明は、上記点に鑑み、熱供給装置おいて、省エネルギー化を図りつつ、熱を安定的に供給することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、ケーシング内に封入された冷媒の関係湿度に応じて、冷媒を吸着・脱離する吸着剤が収納された吸着器(20)を有し、第1の熱源から熱を回収する吸着式ヒートポンプ(50)と、第1の熱源より高い温度を有し、吸着式ヒートポンプ(50)に熱を供給する第2の熱源(10)と、吸着式ヒートポンプ(50)に回収された第1の熱源の熱、及び吸着式ヒートポンプ(50)に供給された第2の熱源(10)の熱により加熱された熱媒体を保温貯蔵する蓄熱手段(30)と、蓄熱手段(30)に蓄えられた熱媒体を第2の熱源(10)の熱により加熱して供給する加熱手段(10b)と、第1の熱源の熱により熱媒体を加熱する手段(21c、22c)と第2の熱源の熱により熱媒体を加熱する手段(22d、21d)とが熱媒体流れに対して直列に配置された熱媒体流通回路と、蓄熱手段(30)から取り出した熱媒体を加熱手段(10b)に供給する追い炊き回路(72)と、蓄熱手段(30)から取り出した熱媒体を加熱手段(10b)を迂回させるバイパス回路(73)と、蓄熱手段(30)から取り出した熱媒体を追い炊き回路(72)に流通させる場合と、バイパス回路(73)に流通させる場合とを切り替える切換弁(V5)とを備えることを特徴とする。
【0008】
これにより、蓄熱手段(30)内の熱媒体温度を必要以上に高めることなく、要求温度に応じて熱媒体を再加熱することにより、要求温度の熱を供給することができる。したがって、例えば本発明を給湯器に適用すれば、蓄熱手段(貯湯タンク)にユーザが必要とする最高温度(例えば60℃)の温水を蓄える場合に比べて、熱(熱媒体)を生成するための熱量を減らすことができるので、必要な投入熱量の低減を図りつつ、安定的に熱(温水)を供給することができる。
【0009】
なお、請求項2に記載の発明のごとく加熱手段(10b)は、第2の熱源(10)から熱を得て熱媒体を加熱してもよい。
【0010】
また、吸着式ヒートポンプ(50)は、請求項3に記載の発明のごとく、第1の吸着剤が熱媒体から吸熱して吸着していた冷媒を気相冷媒として放出し、第2の吸着剤がその放出した気相冷媒を吸着しながら熱を発することにより、低温側から高温側に熱を移動させるように構成してもよい。
【0011】
請求項4に記載の発明では、吸着式ヒートポンプ(50)は、吸着剤及び冷媒が封入された少なくとも2個の吸着ユニット(21、22)、及び吸着ユニット(21、22)内を循環する熱媒体と第1の熱源との間で熱交換させる熱交換器(40)を有しているとともに、2個の吸着ユニット(21、22)を交互に切り換えて作動させることにより熱交換器(40)を介して第1の熱源から熱を回収しており、さらに、2個の吸着ユニット(21、22)の作動を切り換えた時から所定時間の間は、熱交換器(40)に熱媒体を循環させることを停止することを特徴とする。
【0012】
これにより、吸着ユニット(21、22)の作動を切り換えた直後において、吸着ユニット(21、22)内に保持されていた熱媒体の熱が熱交換器(40)を介して第1の熱源側に放熱されてしまうことを防止できる。
【0013】
また、請求項5に記載の発明のごとく、第2の熱源(10)を燃料を燃焼させることにより熱を発生する燃焼バーナとし、第1の熱源を自然界に存在する自然熱エネルギーとしてもよい。
【0014】
請求項6に記載の発明では、第2の熱源の熱により熱媒体を加熱する手段(22d、21d)、第1の熱源の熱により熱媒体を加熱する手段(21c、22c)、蓄熱手段(30)の順に熱媒体が流れるように熱媒体流通回路が構成されていることを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱供給装置にて温水を供給することを特徴とする。
【0015】
これにより、温水生成に必要な投入熱量(化石燃料の量)の低減を図りつつ、安定的に温水を供給することができる。
【0016】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本実施形態は、本発明に係る熱供給装置を一般家庭用の給湯器に適用したものであり、図1は、本実施形態に係る給湯器の模式図である。
【0018】
10は灯油やガス等の化石燃料を燃焼させることにより熱を発生する燃焼バーナ(第2の熱源)であり、10aは燃焼バーナ10(以下、バーナ10と略す。)の燃焼ガスと熱媒体(本実施形態では、エチレングリコール系の不凍液が混入された水)とを熱交換して熱媒体を加熱する第1加熱器であり、10bは後述する貯湯タンク30から供給される温水とバーナ10の燃焼ガスとを熱交換して温水を再加熱する第2加熱器(加熱手段)である。
【0019】
20は冷媒(本実施形態では、水)の蒸発及び凝縮を利用して熱を移動させる吸着器であり、この吸着器20は、図2に示すように、第1、2吸着ユニット21、22及び熱媒体流れを切り換える第1〜4切換弁V1〜V4を有して構成されたものである。
【0020】
ここで、第1、2吸着ユニット21、22は、冷媒が封入された略真空のケーシング21a、22a、このケーシング21a、22a内に収納された冷媒を吸着・脱離する吸着剤(本実施形態では、シリカゲル)21b、22b、熱媒体と吸着剤21b、22bとを熱交換する第1熱交換器21c、22c、及びケーシング21a、22a内に封入された冷媒と熱媒体とを熱交換する第2熱交換器21d、22d等からなる周知のものである。
【0021】
なお、吸着剤21b、22bは、周知のごとく、吸着剤21b、22bの関係湿度(吸着剤の表面近傍における相対湿度)に応じて冷媒を吸着・脱離するもので、通常、関係湿度が大きくなると気相冷媒を吸着し、関係湿度が小さくなると吸着していた冷媒を脱離する。このため、吸着剤に吸着していた冷媒を脱離させるときには、一般的に、吸着剤を加熱して関係湿度を小さくする。
【0022】
また、図1中、30は給湯用の温水(給湯水)を保温貯蔵する貯湯タンク(蓄熱手段)であり、この貯湯タンク30内には、常に所定以上の温水量が蓄えられるように自動的に給水されている。
【0023】
そして、40は熱媒体と室外空気(外気)とを熱交換する室外熱交換器(以下、室外器と略す。)であり、本実施形態では、この室外器40及び吸着器20により、外気(第1の熱源)から熱を回収する吸着式ヒートポンプ50(図1の一転鎖線で囲まれた範囲)が構成されている。
【0024】
なお、60は熱媒体と貯湯タンク30内の温水とを熱交換するタンク内熱交換器であり、71は貯湯タンク30の上方側から貯湯タンク30内の温水を取り出す出湯回路であり、72は貯湯タンク30から取り出した温水を第2加熱器10bに供給する追い炊き回路であり、73は貯湯タンク30から取り出した温水を第2加熱器10bを迂回させて後述する混合水栓75に供給するバイパス回路である。74は水道から供給される冷水を混合栓75に供給する冷水回路であり、混合栓75は冷水と温水との混合比を調節することにより給湯水の温度を調節するものである。
【0025】
また、P1〜P3は熱媒体を循環させる第1〜3ポンプであり、V5は貯湯タンク30から取り出した温水を追い炊き回路72に流通させる場合と、バイパス回路73に流通させる場合とを切り替える切換弁である。そして、第1〜3ポンプP1〜P3、第1〜5切換弁V1〜V5及びバーナ10は、電子制御装置(図示せず。)により制御されている。
【0026】
次に、本実施形態に係る給湯器の作動、及びその特徴について述べる。
【0027】
温水を生成するには、第1〜3ポンプP1〜P3及びバーナ10を稼働させるとともに、吸着器20内の第1〜4切換弁V1〜V4を、所定時間毎に図2の実線で示す状態と破線で示す状態とを切り換える。なお、この所定時間は、吸着剤21b、22bの水分吸着量が飽和するまでの必要な時間、及び吸着した水分脱離するに必要な時間等を考慮して適宜選定されるものである。
【0028】
これにより、冷媒が蒸発する際に外気から回収(吸熱)した熱は、冷媒が吸着剤21b、22bに吸着される際に発生する凝縮熱相当の吸着熱として、第1熱交換器21c、22cを介して貯湯タンク30内の温水の加熱に消費される。
【0029】
一方、バーナ10から吸着式ヒートポンプ50(吸着剤21b、22b)に供給(投入)された熱により、吸着剤21b、22bから蒸気冷媒が脱離する。
【0030】
そして、第2熱交換器21d、22dにて蒸気冷媒が冷却凝縮される際に発生する凝縮熱として第2熱交換器21d、22dを介して熱媒体に回収され、その回収された熱が外気から回収した熱と共に貯湯タンク30の温水に与えられる。
【0031】
このとき、吸着式ヒートポンプ50の成績係数を1.6とすると、バーナ10から供給された熱量がQ(J)に対して、外気から回収した熱量が0.6Q(J)となり、貯湯タンク30内の温水に与えられた熱量は1.6Q(J)となる。
【0032】
また、貯湯タンク30内の温水に与えらる熱の多くは、吸着器20(吸着式ヒートポンプ50)内の冷媒の凝縮熱として与えられるので、その熱の温度(貯湯タンク30内の温水温度)は、外気温度によって変化するものの、外気温度(第1の熱源の温度)より高く、かつ、バーナ10から与えられる熱の温度より低い温度である。
【0033】
具体的には、バーナ10から吸着式ヒートポンプ50(吸着剤21b、22b)に供給(投入)された熱の温度を80℃とすると、外気温度が30℃のときには、貯湯タンク30内の温水温度が約50℃となり、外気温度が10℃のときには、貯湯タンク30内の温水温度が約30℃となる。
【0034】
このため、夏場等の外気温度が高いとき(例えば、外気温度が30℃以上のとき)であって、差し湯等の特殊な温水要求以外のとき(要求温水温度が43℃程度のとき)には、貯湯タンク30から取り出した温水を第2加熱器10bを迂回させてそのまま混合水栓75に供給すればよい。
【0035】
また、夏場等の外気温度が高いとき(例えば、外気温度が30℃以上のとき)であって、差し湯等の特殊な温水要求のとき(要求温水温度が60℃程度のとき)には、貯湯タンク30から取り出した温水を第2加熱器10bにて再加熱して混合水栓75に供給すればよい。
【0036】
一方、冬場等の外気温度が低いとき(例えば、外気温度が10℃以下のとき)には、貯湯タンク30内の温水温度が要求温水温度以上のときには、貯湯タンク30内の温水を第2加熱器10bを迂回させてそのまま混合水栓75に供給し、貯湯タンク30内の温水温度が要求温水温度未満のときには、貯湯タンク30内の温水を第2加熱器10bにて再加熱した後、混合水栓75に供給すればよい。
【0037】
以上に述べたように、本実施形態では、貯湯タンク30内の温水温度を必要以上に高めることなく、要求温水温度に応じて再加熱(追い炊き)することにより、要求温水温度の温水を供給するので、貯湯タンク30にユーザが必要とする最高温度(例えば60℃)の温水を蓄える場合に比べて、温水を生成するための熱量を減らすことができる。
【0038】
したがって、本実施形態では、外気から熱を回収して温水生成に必要な投入熱量(化石燃料の量)の低減を図りつつ、安定的に温水を供給することができる。
【0039】
因みに、発明者等の試算によれば、水道水の温度を7℃とし、60℃の温水を100リットル、43℃の温水を100リットル供給し、かつ、吸着式ヒートポンプ50の成績係数を1.6とし、貯湯タンク30内の温水温度30℃とすると、従来の技術に係る給湯器では8900kcalの熱量を必要とするのに対して、本実施形態では7200kcalでよい。したがって、本実施形態では、従来に比べて、約20%、消費エネルギを低減することができる。
【0040】
(第2実施形態)
上述の実施形態では、貯湯タンク30から取り出した温水を加熱する熱源(バーナ10)と吸着式ヒートポンプ50に供給する熱源(バーナ10)とが共通化されていたが、本実施形態は、図3に示すように、貯湯タンク30から取り出した温水を加熱する第2加熱器10b用の熱源(バーナ10)と吸着式ヒートポンプ50に供給する第1加熱器10a用の熱源(バーナ10)とをそれぞれ独立に設けたものである。
【0041】
(第3実施形態)
上述の実施形態では、液相状態の冷媒を吸着ユニット21、22内に封入したが、本実施形態は、気相状態の冷媒を吸着ユニット21、22内に封入するとともに、図4に示すように、第2熱交換器21d、22d内を循環する熱媒体と熱交換する吸着剤21e、22eを第2熱交換器21d、22dの表面に充填接着したものである。なお、吸着剤21e、22eと吸着剤21b、22bとは同じ吸着剤に限定されるものではない。
【0042】
これにより、吸着剤21e、22eは第2熱交換器21d、22d内を循環する熱媒体から奪って吸着していた冷媒を脱離するので、第2熱交換器21d、22d内を循環する熱媒体が冷却される。
【0043】
つまり、本実施形態では、吸着ユニット21、22内において、吸着剤21e、22eが熱媒体から吸熱して吸着していた冷媒を気相冷媒として放出し、吸着剤21b、22bがその放出した気相冷媒を吸着しながら熱を発することにより、吸着器20にて低温側から高温側に熱を移動させている。
【0044】
(第4実施形態)
本実施形態は、図5に示すように、上述の実施形態に対して室外器40を迂回させて熱媒体を循環させるバイパス回路76、バイパス回路76を開閉する電磁弁V11、及び熱媒体が室外器40内を流通することを阻止するための電磁弁V12を設けたものである。
【0045】
次に、本実施形態の特徴的作動及びその効果を述べる。
【0046】
吸着器20は、前述のごとく、吸着器20内の第1〜4切換弁V1〜V4を所定時間毎に切り換えることにより、室外器40にて外気から連続的に熱を吸収したが、第1〜4切換弁V1〜V4を切り換えた直後においては、第2熱交換器21d、22d内に貯湯タンク30内の温水と同等温度を有する熱媒体が存在するので、この貯湯タンク30内の温水と同等温度を有する熱媒体の熱が室外器40から外気中に放熱されてしまう。
【0047】
そこで、本実施形態では、第1〜4切換弁V1〜V4を切り換えた時から所定時間の間は、電磁弁V11を開き、電磁弁V12を閉じることにより、第2熱交換器21d、22内の貯湯タンク30内の温水と同等温度を有する熱媒体が室外器40に流入することを阻止して貯湯タンク30内の温水と同等温度を有する熱媒体の熱が外気中に放熱されてしまうことを抑制している。
【0048】
因みに、前記の所定時間は、第2熱交換器21d、22内の熱媒体が完全に入り替わるに必要な時間に基づいて決定される。
【0049】
なお、図4は第1実施形態(図1)に対して本実施形態を適用したものであるが、当然ながら、本実施形態は第2、3実施形態に対しても適用することができる。
【0050】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、第1の熱源として外気から熱を回収したが、本発明はこれに限定されるものではなく、河川、地熱、太陽熱等の自然界に存在する自然熱エネルギー、又は発電機のエンジンや燃料電池等の機器からの廃熱を回収して温水を加熱してもよい。
【0051】
また、上述の実施形態では、第2の熱源として化石燃料を燃焼させるバーナ10を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第2の熱源は第1の熱源より温度が高いものであればよく、例えば電気ヒータとしてもよい。
【0052】
また、上述の実施形態では、給湯器に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば暖房装置等に適用してもよい。
【0053】
また、上述の実施形態では、吸着剤としてシリカゲルを用いたが、本発明はこれに限定されるものでなく、吸着剤として活性炭、ゼオライト、活性アルミナなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る冷房及び温水加熱時の給湯・空調システムの模式図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る冷房及び温水加熱時の吸着器の模式図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る冷房及び温水加熱時の給湯・空調システムの模式図である。
【図4】本発明の第3実施形態に係る冷房及び温水加熱時の吸着器の模式図である。
【図5】本発明の第4実施形態に係る冷房及び温水加熱時の給湯・空調システムの模式図である。
【符号の説明】
10…バーナ(第2の熱源)、20…吸着器、
30…貯湯タンク(蓄熱手段)、40…室外熱交換器、
50…吸着式ヒートポンプ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat supply device including an adsorption heat pump that has an adsorbent that adsorbs and desorbs refrigerant according to the relative humidity of the refrigerant and recovers heat, and is effective when applied to a water heater.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
The applicant has already filed Japanese Patent Application No. 11-320190 as a heat supply device (hot water heater) equipped with an adsorption heat pump. In this application, the highest required by a user who consumes hot water in a hot water storage tank. It was necessary to store hot water of temperature.
[0003]
That is, the temperature of hot water required in ordinary households is usually about 43 ° C. to 44 ° C., but when special hot water such as hot water for a bathtub is required, hot water of about 60 ° C. is required. . On the other hand, since it is not known when a special hot water request such as hot water occurs when viewed from the water heater, in the above application, it is necessary to always store hot water of 60 ° C. or higher in the hot water storage tank.
[0004]
In addition, in the above application, when the amount of hot water in the hot water storage tank decreases, it is necessary to generate hot hot water and supply it to the hot water storage tank, so it takes time to generate hot water and the amount of hot water in the hot water storage tank decreases. If there is a special hot water requirement such as hot water, the hot hot water may not be supplied with good responsiveness.
[0005]
Moreover, in many cases other than special hot water requests such as hot water among hot water requests from the user, a temperature (for example, 43 ° C. to 44 ° C.) lower than the hot water temperature (for example, 60 ° C.) to be stored in the hot water storage tank. Therefore, storing hot water having the highest temperature required by the user in the hot water storage tank is not necessarily a good measure from the viewpoint of energy saving.
[0006]
An object of this invention is to supply heat stably, aiming at energy saving in a heat supply apparatus in view of the said point.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, an adsorber in which an adsorbent that adsorbs and desorbs a refrigerant according to the relative humidity of the refrigerant enclosed in the casing is stored. An adsorption heat pump (50) that recovers heat from the first heat source and a second heat source that has a higher temperature than the first heat source and supplies heat to the adsorption heat pump (50) (10) and the heat medium heated by the heat of the first heat source recovered by the adsorption heat pump (50) and the heat of the second heat source (10) supplied to the adsorption heat pump (50) are kept warm. Heat storage means (30) for storing, heating means (10b) for supplying the heat medium stored in the heat storage means (30) by heating with heat of the second heat source (10), and heat of the first heat source Means (21c, 22c) for heating the heat medium and the second heat source Supplying means for heating the heat medium (22 d, 21d) and the heat medium circulation circuit disposed in series with the thermocompression medium flows, the heat medium taken out from the heat storage means (30) to the heating means (10b) by The reheating circuit (72), the bypass circuit (73) for bypassing the heating medium (10b) with the heat medium taken out from the heat storage means (30), and the reheating circuit (72) with respect to the heat medium taken out from the heat storage means (30) ) And a switching valve (V5) for switching between the case where it flows to the bypass circuit (73) .
[0008]
Thereby, the heat of the required temperature can be supplied by reheating the heat medium according to the required temperature without increasing the temperature of the heat medium in the heat storage means (30) more than necessary. Therefore, for example, when the present invention is applied to a water heater, heat (heat medium) is generated as compared with a case where hot water at a maximum temperature (for example, 60 ° C.) required by a user is stored in a heat storage means (hot water storage tank). Therefore, heat (warm water) can be stably supplied while reducing the necessary input heat amount.
[0009]
The heating means (10b) may obtain heat from the second heat source (10) and heat the heat medium as in the invention described in claim 2.
[0010]
Further, as in the invention according to claim 3, the adsorption heat pump (50) releases the refrigerant adsorbed by the first adsorbent by absorbing heat from the heat medium as a gas-phase refrigerant, and the second adsorbent. However, the heat may be transferred from the low temperature side to the high temperature side by generating heat while adsorbing the released gas-phase refrigerant.
[0011]
In the invention according to claim 4, the adsorption heat pump (50) includes at least two adsorption units (21, 22) enclosing an adsorbent and a refrigerant, and heat circulating in the adsorption unit (21, 22). A heat exchanger (40) that exchanges heat between the medium and the first heat source is provided, and the two adsorption units (21, 22) are alternately switched to operate, whereby the heat exchanger (40 ) Is recovered from the first heat source, and the heat exchanger (40) is heated to the heat medium for a predetermined time after the operation of the two adsorption units (21, 22) is switched. It is characterized by stopping circulating.
[0012]
Thereby, immediately after switching the operation of the adsorption unit (21, 22), the heat of the heat medium held in the adsorption unit (21, 22) is transferred to the first heat source side via the heat exchanger (40). Can be prevented from being dissipated.
[0013]
Further, as in the invention described in claim 5, the second heat source (10) may be a combustion burner that generates heat by burning fuel, and the first heat source may be natural heat energy existing in nature.
[0014]
In the invention according to claim 6, means (22d, 21d) for heating the heat medium by the heat of the second heat source, means (21c, 22c) for heating the heat medium by the heat of the first heat source, heat storage means ( The heat medium circulation circuit is configured so that the heat medium flows in the order of 30).
The invention according to claim 7 is characterized in that hot water is supplied by the heat supply device according to any one of claims 1 to 6 .
[0015]
Thereby, warm water can be supplied stably, aiming at reduction of the input calorie | heat amount (fossil fuel amount) required for warm water production | generation.
[0016]
Incidentally, the reference numerals in parentheses of each means described above are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
In the present embodiment, the heat supply apparatus according to the present invention is applied to a general household water heater, and FIG. 1 is a schematic diagram of the water heater according to the present embodiment.
[0018]
[0019]
[0020]
Here, the first and
[0021]
As is well known, the
[0022]
In FIG. 1,
[0023]
[0024]
[0025]
P1 to P3 are first to third pumps that circulate the heat medium, and V5 is a switch that switches between a case where the hot water taken out from the hot
[0026]
Next, the operation of the water heater according to the present embodiment and its features will be described.
[0027]
In order to generate warm water, the first to third pumps P1 to P3 and the
[0028]
Thereby, the heat recovered (absorbed) from the outside air when the refrigerant evaporates is the heat of adsorption equivalent to the heat of condensation generated when the refrigerant is adsorbed by the
[0029]
On the other hand, the vapor refrigerant is desorbed from the
[0030]
And it collect | recovers by the heat medium via
[0031]
At this time, if the coefficient of performance of the
[0032]
Further, most of the heat given to the hot water in the hot
[0033]
Specifically, assuming that the temperature of heat supplied (input) from the
[0034]
For this reason, when the outside air temperature is high in summer (for example, when the outside air temperature is 30 ° C. or higher), and other than a special hot water request such as hot water (when the required hot water temperature is about 43 ° C.) The hot water taken out from the hot
[0035]
In addition, when the outside air temperature is high in summer (for example, when the outside air temperature is 30 ° C. or higher), and when there is a special hot water request such as hot water (when the required hot water temperature is about 60 ° C.), What is necessary is just to reheat the hot water taken out from the hot
[0036]
On the other hand, when the outside air temperature is low in winter or the like (for example, when the outside air temperature is 10 ° C. or lower), when the hot water temperature in the hot
[0037]
As described above, in this embodiment, hot water at the required hot water temperature is supplied by reheating (cooking) according to the required hot water temperature without increasing the hot water temperature in the hot
[0038]
Therefore, in the present embodiment, hot water can be stably supplied while recovering heat from the outside air and reducing the amount of input heat (fossil fuel amount) necessary for generating hot water.
[0039]
Incidentally, according to the inventors' calculations, the temperature of tap water is set to 7 ° C., 100 liters of hot water at 60 ° C. and 100 liters of hot water at 43 ° C. are supplied, and the coefficient of performance of the
[0040]
(Second Embodiment)
In the above-described embodiment, the heat source (burner 10) for heating the hot water taken out from the hot
[0041]
(Third embodiment)
In the above-described embodiment, the refrigerant in the liquid phase state is enclosed in the
[0042]
As a result, the
[0043]
That is, in the present embodiment, in the
[0044]
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
[0045]
Next, the characteristic operation of this embodiment and its effect will be described.
[0046]
As described above, the
[0047]
Therefore, in the present embodiment, the electromagnetic valve V11 is opened and the electromagnetic valve V12 is closed for a predetermined time from when the first to fourth switching valves V1 to V4 are switched, whereby the
[0048]
Incidentally, the predetermined time is determined based on the time required for the heat medium in the
[0049]
FIG. 4 shows the case where the present embodiment is applied to the first embodiment (FIG. 1), but the present embodiment can also be applied to the second and third embodiments.
[0050]
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, heat is recovered from the outside air as the first heat source. However, the present invention is not limited to this, and natural heat energy existing in the natural world such as rivers, geothermal heat, solar heat, etc. The hot water may be heated by collecting waste heat from equipment such as an engine or a fuel cell.
[0051]
In the above-described embodiment, the
[0052]
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although this invention was applied to the water heater, this invention is not limited to this, For example, you may apply to a heating apparatus etc.
[0053]
In the above-described embodiment, silica gel is used as the adsorbent. However, the present invention is not limited to this, and activated carbon, zeolite, activated alumina, or the like may be used as the adsorbent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a hot water supply / air conditioning system during cooling and warm water heating according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of an adsorber during cooling and warm water heating according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram of a hot water supply / air conditioning system during cooling and warm water heating according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of an adsorber during cooling and warm water heating according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of a hot water supply / air conditioning system during cooling and warm water heating according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Burner (second heat source), 20 ... Adsorber,
30 ... Hot water storage tank (heat storage means), 40 ... Outdoor heat exchanger,
50: Adsorption heat pump.
Claims (7)
前記第1の熱源より高い温度を有し、前記吸着式ヒートポンプ(50)に熱を供給する第2の熱源(10)と、
前記吸着式ヒートポンプ(50)に回収された前記第1の熱源の熱、及び前記吸着式ヒートポンプ(50)に供給された前記第2の熱源(10)の熱により加熱された熱媒体を保温貯蔵する蓄熱手段(30)と、
前記蓄熱手段(30)に蓄えられた熱媒体を前記第2の熱源(10)の熱により加熱して供給する加熱手段(10b)と、
前記第1の熱源の熱により熱媒体を加熱する手段(21c、22c)と前記第2の熱源の熱により熱媒体を加熱する手段(22d、21d)とが熱媒体流れに対して直列に配置された熱媒体流通回路と、
前記蓄熱手段(30)から取り出した熱媒体を前記加熱手段(10b)に供給する追い炊き回路(72)と、
前記蓄熱手段(30)から取り出した熱媒体を前記加熱手段(10b)を迂回させるバイパス回路(73)と、
前記蓄熱手段(30)から取り出した熱媒体を前記追い炊き回路(72)に流通させる場合と、前記バイパス回路(73)に流通させる場合とを切り替える切換弁(V5)とを備えることを特徴とする熱供給装置。It has an adsorber (20) containing an adsorbent that adsorbs and desorbs the refrigerant in accordance with the relative humidity of the refrigerant sealed in the casing (21a, 22a), and recovers heat from the first heat source. Adsorption heat pump (50);
A second heat source (10) having a higher temperature than the first heat source and supplying heat to the adsorption heat pump (50);
The heat medium heated by the heat of the first heat source recovered by the adsorption heat pump (50) and the heat of the second heat source (10) supplied to the adsorption heat pump (50) is kept warm. Heat storage means (30) to perform,
Heating means (10b) for heating and supplying the heat medium stored in the heat storage means (30) with the heat of the second heat source (10) ;
Means (21c, 22c) for heating the heat medium by the heat of the first heat source and means (22d, 21d) for heating the heat medium by the heat of the second heat source are arranged in series with respect to the heat medium flow. Heat medium distribution circuit,
An additional cooking circuit (72) for supplying the heating medium (10b) with the heat medium taken out from the heat storage means (30);
A bypass circuit (73) for bypassing the heating means (10b) with the heat medium taken out from the heat storage means (30);
A switching valve (V5) for switching between a case where the heat medium taken out from the heat storage means (30) is distributed to the additional cooking circuit (72) and a case where the heat medium is distributed to the bypass circuit (73) is provided. Heat supply device.
さらに、前記加熱手段(10b)は、前記第2の熱源(10)から熱を得て熱媒体を加熱することを特徴とする請求項1に記載の熱供給装置。The second heat source (10) can supply heat having a temperature higher than the temperature of the heat medium stored in the heat storage means (30),
The heat supply device according to claim 1, wherein the heating means (10b) heats the heat medium by obtaining heat from the second heat source (10).
さらに、前記2個の吸着ユニット(21、22)の作動を切り換えた時から所定時間の間は、前記熱交換器(40)に前記熱媒体を循環させることを停止することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱供給装置。The adsorption heat pump (50) includes at least two adsorption units (21, 22) in which an adsorbent and a refrigerant are enclosed, a heat medium circulating in the adsorption unit (21, 22), and the first heat source. Through the heat exchanger (40) by switching the two adsorption units (21, 22) alternately and operating them. Recovering heat from the first heat source;
Further, the circulation of the heat medium to the heat exchanger (40) is stopped for a predetermined time after the operation of the two adsorption units (21, 22) is switched. Item 4. The heat supply device according to any one of Items 1 to 3.
前記第1の熱源は、自然界に存在する自然熱エネルギーであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱供給装置。The second heat source (10) is a combustion burner that generates heat by burning fuel,
The heat supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first heat source is natural heat energy existing in nature.
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