JP5685886B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は、給湯装置に関し、特に、効率向上対策に係るものである。 The present invention relates to a hot water supply apparatus, and particularly relates to measures for improving efficiency.
従来、冷媒回路に接続された凝縮器と水流路に接続された加熱器との間に、電流の供給によって凝縮器側が吸熱部となり加熱器側が放熱部となるペルチェ素子を伝熱可能に配置した給湯装置が提案されている（下記特許文献１を参照）。該給湯装置では、ペルチェ素子が、冷媒回路の凝縮器を流通する高圧冷媒から吸熱して水流路の加熱器を流通する水に移送することによって、水流路の水を加熱している。
Conventionally, between the condenser connected to the refrigerant circuit and the heater connected to the water flow path, a Peltier element in which the condenser side becomes a heat absorbing portion and the heater side becomes a heat radiating portion by supplying current is arranged to be able to transfer heat. A hot water supply apparatus has been proposed (see
しかしながら、上記給湯装置では、ペルチェ素子を用いることによって、冷媒の物性によらずに広い温度範囲で給湯装置の使用が可能となるものの、加熱能力の向上を図ることができる訳ではなかった。 However, in the above-described hot water supply apparatus, the use of the Peltier element enables the use of the hot water supply apparatus in a wide temperature range regardless of the physical properties of the refrigerant, but the heating capacity cannot be improved.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、給湯装置の加熱能力及び加熱効率の向上を図ることにある。 This invention is made | formed in view of this point, The objective is to aim at the improvement of the heating capability and heating efficiency of a hot water supply apparatus.
第１の発明は、圧縮機（11）と水冷式熱交換器からなる放熱器（12）と膨張機構（13）と蒸発器（14）とを有する冷媒回路（2）と、上記放熱器（12）を流れる冷媒と熱交換するように水が流通する水流路（3）とを備えた給湯装置であって、上記冷媒回路（2）の上記放熱器（12）で放熱した高圧冷媒から吸熱する吸熱側の第１伝熱部（21a）と、上記水流路（3）の水を加熱する発熱側の第２伝熱部（21b）とを有し、上記第１伝熱部（21a）から上記第２伝熱部（21b）へ熱を移動させるペルチェ素子（21）を備え、上記ペルチェ素子（21）は、上記第２伝熱部（21b）から放出される熱によって、上記水流路（3）の上記放熱器（12）の上流側の水が加熱されるように設けられている。 A first invention includes a refrigerant circuit (2) including a compressor (11), a radiator (12) including a water-cooled heat exchanger, an expansion mechanism (13), and an evaporator (14), and the radiator ( 12) A water heater having a water flow path (3) through which water flows so as to exchange heat with the refrigerant flowing through the refrigerant, and absorbs heat from the high-pressure refrigerant radiated by the radiator (12) of the refrigerant circuit (2). the first heat transfer portion of the heat absorption side to (21a), said water passage (3) second heat transfer portion of the heating side to heat the water (21b) possess a, the first heat transfer portion (21a) with the second heat transfer unit Peltier element (21) Before moving the heat to (21b) from the Peltier element (21), the heat emitted from the second heat transfer portion (21b), said water flow It is provided so that water on the upstream side of the radiator (12) in the path (3) is heated .
第１の発明では、放熱器（12）において冷媒回路（2）の冷媒と水流路（3）の水とが熱交換することにより、水流路（3）の水が加熱される。また、ペルチェ素子（21）の吸熱側の第１伝熱部（21a）が放熱器（12）で放熱後の高圧冷媒から吸熱し、発熱側の第２伝熱部（21b）から水流路（3）の水に放熱することにより、水流路（3）の水が加熱される。つまり、放熱器（12）及びペルチェ素子（21）のそれぞれにおいて、冷媒回路（2）側から水流路（3）側へ熱が移動することによって、水流路（3）の水が加熱される。また、冷媒回路（2）では、放熱器（12）で放熱後の高圧冷媒がペルチェ素子（21）の第１伝熱部（21a）に吸熱されてエンタルピが低下することにより、蒸発器（14）における吸熱量が増大する。 In the first invention, the heat in the water flow path (3) is heated by heat exchange between the refrigerant in the refrigerant circuit (2) and the water in the water flow path (3) in the radiator (12). In addition, the first heat transfer section (21a) on the heat absorption side of the Peltier element (21) absorbs heat from the high-pressure refrigerant after heat radiation by the radiator (12), and the water flow path (from the second heat transfer section (21b) on the heat generation side ( By dissipating heat to the water in 3), the water in the water channel (3) is heated. That is, in each of the radiator (12) and the Peltier element (21), heat moves from the refrigerant circuit (2) side to the water channel (3) side, thereby heating the water in the water channel (3). Further, in the refrigerant circuit (2), the high-pressure refrigerant radiated by the radiator (12) is absorbed by the first heat transfer part (21a) of the Peltier element (21) and the enthalpy is reduced, whereby the evaporator (14 The endothermic amount in) increases.
また、第１の発明では、水流路（3）の水は、ペルチェ素子（21）の第２伝熱部（21b）から放出される熱によって加熱された後、放熱器（12）に流入して冷媒回路（2）の圧縮機（11）から吐出された高温の冷媒によってさらに加熱される。 In the first invention, the water in the water flow path (3) is heated by the heat released from the second heat transfer section (21b) of the Peltier element (21) and then flows into the radiator (12). And further heated by the high-temperature refrigerant discharged from the compressor (11) of the refrigerant circuit (2).
第２の発明は、第１の発明において、上記冷媒回路（2）には、上記冷媒として二酸化炭素が充填されている。 In a second aspect based on the first aspect , the refrigerant circuit (2) is filled with carbon dioxide as the refrigerant.
第２の発明では、冷媒として二酸化炭素を用いることにより、冷媒が圧縮機（11）において臨界圧力を超えるまで圧縮され、冷媒回路（2）において蒸気圧縮式の超臨界サイクルが行われる。ここで、二酸化炭素を冷媒とする場合、例えばＨＦＣ系の冷媒と比較して、冷媒配管を流れる際の圧力損失が小さくなる。そのため、冷媒として二酸化炭素を用いることによって、放熱器（12）や蒸発器（14）における圧力損失が低減され、放熱器（12）や蒸発器（14）において効率よく熱交換が行われる。 In the second invention, by using carbon dioxide as the refrigerant, the refrigerant is compressed in the compressor (11) until it exceeds a critical pressure, and a vapor compression supercritical cycle is performed in the refrigerant circuit (2). Here, when carbon dioxide is used as the refrigerant, for example, the pressure loss when flowing through the refrigerant pipe is smaller than that of the HFC refrigerant. Therefore, by using carbon dioxide as the refrigerant, pressure loss in the radiator (12) and the evaporator (14) is reduced, and heat exchange is performed efficiently in the radiator (12) and the evaporator (14).
第１の発明によれば、放熱器（12）及びペルチェ素子（21）のそれぞれにおいて、冷媒回路（2）側から水流路（3）側へ熱を移動させることができる。つまり、ペルチェ素子（21）によって放熱器（12）を補助するのではなく、放熱器（12）に加えてペルチェ素子（21）によっても別途、冷媒回路（2）側から水流路（3）側へ熱を移動させることができる。また、冷媒回路（2）では、放熱器（12）で放熱後の高圧冷媒をペルチェ素子（21）でさらに冷却することにより、蒸発器（14）において冷媒により多くの熱量を吸収させることができる。つまり、冷媒回路（2）の冷媒は、蒸発器（14）において、放熱器（12）及びペルチェ素子（21）において水流路（3）に放熱するための熱量を十分に確保することができる。以上より、ペルチェ素子（21）を上述のように設けることにより、冷媒回路（2）の高圧冷媒から水流路（3）の水への放熱量を増大させることができ、給湯装置（1）の加熱能力及び加熱効率を増大させることができる。 According to the first invention, heat can be transferred from the refrigerant circuit (2) side to the water flow path (3) side in each of the radiator (12) and the Peltier element (21). In other words, the Peltier element (21) does not assist the radiator (12), but in addition to the radiator (12), the Peltier element (21) separately separates from the refrigerant circuit (2) side to the water flow path (3) side. Heat can be transferred to Further, in the refrigerant circuit (2), the refrigerant (12) further absorbs the high-pressure refrigerant after being radiated by the Peltier element (21), so that the refrigerant can absorb more heat in the evaporator (14). . That is, the refrigerant of the refrigerant circuit (2) can secure a sufficient amount of heat for radiating heat to the water flow path (3) in the radiator (12) and the Peltier element (21) in the evaporator (14). From the above, by providing the Peltier element (21) as described above, the amount of heat released from the high-pressure refrigerant in the refrigerant circuit (2) to the water in the water flow path (3) can be increased, and the hot water supply device (1) Heating capacity and heating efficiency can be increased.
また、第１の発明によれば、水流路（3）の水を、放熱器（12）において冷媒回路（2）の高圧冷媒によって加熱する前に、ペルチェ素子（21）の第２伝熱部（21b）から放出される熱によって予備的に加熱することができる。よって、水流路（3）の水を効率よく加熱することができ、給湯装置（1）の加熱能力及び加熱効率のさらなる向上を図ることができる。 Moreover, according to 1st invention, before heating the water of a water flow path (3) with the high voltage | pressure refrigerant | coolant of a refrigerant circuit (2) in a radiator (12), the 2nd heat-transfer part of a Peltier device (21) It can be preliminarily heated by the heat released from (21b). Therefore, the water in the water channel (3) can be efficiently heated, and the heating capacity and heating efficiency of the hot water supply device (1) can be further improved.
また、ペルチェ素子（21）の第２伝熱部（21b）が熱交換する水流路（3）の水は、放熱器（12）において放熱後の高圧冷媒によって加熱される前であるため水温が比較的低い。そのため、第２の発明によれば、ペルチェ素子（21）の第１伝熱部（21a）と第２伝熱部（21b）との温度差を小さくすることができ、ペルチェ素子（21）の効率を向上させることができる。このことからも、給湯装置（1）の加熱能力及び加熱効率のさらなる向上を図ることができる。 Moreover, since the water of the water flow path (3) with which the second heat transfer section (21b) of the Peltier element (21) exchanges heat is not heated by the high-pressure refrigerant after heat dissipation in the radiator (12), Relatively low. Therefore, according to the second invention, the temperature difference between the first heat transfer section (21a) and the second heat transfer section (21b) of the Peltier element (21) can be reduced, and the Peltier element (21) Efficiency can be improved. Also from this, the heating capability and heating efficiency of the hot water supply device (1) can be further improved.
また、第２の発明によれば、冷媒回路（2）において冷媒として二酸化炭素を用いることにより、冷媒が放熱器（12）や蒸発器（14）を通過する際の圧力損失を低減して、放熱器（12）や蒸発器（14）における熱交換効率を向上させることができる。従って、給湯装置（1）における加熱能力及び加熱効率の向上をより図ることができる。 According to the second invention, by using carbon dioxide as the refrigerant in the refrigerant circuit (2), the pressure loss when the refrigerant passes through the radiator (12) and the evaporator (14) is reduced, The heat exchange efficiency in the radiator (12) and the evaporator (14) can be improved. Therefore, it is possible to further improve the heating capacity and the heating efficiency in the hot water supply device (1).
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《実施形態》
−全体構成−
図１に示すように、本実施形態では、本発明の実施形態に係る給湯装置（1）について説明する。
<Embodiment>
-Overall configuration-
As shown in FIG. 1, this embodiment demonstrates the hot water supply apparatus (1) which concerns on embodiment of this invention.
上記給湯装置（1）は、冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（2）と、水が流通する水流路（3）とを備えている。 The hot water supply device (1) includes a refrigerant circuit (2) that performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant, and a water flow path (3) through which water flows.
上記冷媒回路（2）は、圧縮機（11）、放熱器（12）、膨張機構（13）及び蒸発器（14）を有している。また、冷媒回路（2）には、二酸化炭素（ＣＯ２）が冷媒として充填されている。なお、冷媒回路（2）に充填される冷媒は二酸化炭素以外のものであっても勿論よいが、二酸化炭素は、例えばＨＦＣ系の冷媒と比較して、冷媒配管を流れる際の圧力損失が小さくなる特性を有している。そのため、冷媒として二酸化炭素を用いることにより、放熱器（12）や蒸発器（14）を流通する際の圧力損失を低減して、熱交換を効率よく行わせることができる。 The refrigerant circuit (2) includes a compressor (11), a radiator (12), an expansion mechanism (13), and an evaporator (14). The refrigerant circuit (2) is filled with carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant. Of course, the refrigerant charged in the refrigerant circuit (2) may be other than carbon dioxide. However, carbon dioxide has a smaller pressure loss when flowing through the refrigerant pipe than, for example, HFC refrigerant. It has the characteristic which becomes. Therefore, by using carbon dioxide as a refrigerant, pressure loss when circulating through the radiator (12) and the evaporator (14) can be reduced, and heat exchange can be performed efficiently.
上記圧縮機（11）は、冷媒配管によって、吐出側が放熱器（12）の後述する第１流路（12a）に接続される一方、吸入側が蒸発器（14）に接続されている。なお、本実施形態では、圧縮機（11）の吸入側と蒸発器（14）との間にアキュムレータ（15）が設けられている。該アキュムレータ（15）は、圧縮機（11）に吸入される冷媒中に含まれる液冷媒を除去し、ガス冷媒のみを圧縮機（11）に吸入させる。圧縮機（11）に吸入された冷媒（二酸化炭素（ＣＯ２））は、圧縮機（11）において臨界圧力以上の圧力に圧縮される。 The compressor (11) has a discharge pipe connected to a first flow path (12a) (described later) of the radiator (12) and a suction side connected to the evaporator (14) by a refrigerant pipe. In the present embodiment, an accumulator (15) is provided between the suction side of the compressor (11) and the evaporator (14). The accumulator (15) removes the liquid refrigerant contained in the refrigerant sucked into the compressor (11) and causes only the gas refrigerant to be sucked into the compressor (11). The refrigerant (carbon dioxide (CO 2 )) sucked into the compressor (11) is compressed to a pressure equal to or higher than the critical pressure in the compressor (11).
上記放熱器（12）は、水冷式の熱交換器によって構成されている。具体的には、放熱器（12）は、冷媒回路（2）の冷媒が流通する第１流路（12a）と、水流路（3）の水が流通する第２流路（12b）とを有し、第１流路（12a）の冷媒と第２流路（12b）の水との間で熱交換が行われるように構成されている。第１流路（12a）は、上述のように上流側端が冷媒配管によって上記圧縮機（11）の吐出側に接続される一方、下流側端が冷媒配管によって膨張機構（13）に接続されている。本実施形態では、放熱器（12）は、第１流路（12a）の冷媒と第２流路（12b）の水が対向して流れるように構成されている。 The radiator (12) is a water-cooled heat exchanger. Specifically, the radiator (12) includes a first channel (12a) through which the refrigerant in the refrigerant circuit (2) flows and a second channel (12b) through which water in the water channel (3) flows. And heat exchange is performed between the refrigerant in the first flow path (12a) and the water in the second flow path (12b). As described above, the upstream end of the first flow path (12a) is connected to the discharge side of the compressor (11) by the refrigerant pipe, while the downstream end is connected to the expansion mechanism (13) by the refrigerant pipe. ing. In the present embodiment, the radiator (12) is configured such that the refrigerant in the first flow path (12a) and the water in the second flow path (12b) flow oppositely.
上記膨張機構（13）は、放熱器（12）と蒸発器（14）との間に設けられ、開度が調節可能に構成された電動弁によって構成されている。該電動弁は、冷媒回路（2）の蒸発圧力が所定の圧力になるように開度調節される。膨張機構（13）は、流入端が冷媒配管によって放熱器（12）に接続される一方、流出端が冷媒配管によって蒸発器（14）に接続されている。 The expansion mechanism (13) is provided between the radiator (12) and the evaporator (14), and is constituted by an electric valve configured to be adjustable in opening. The opening degree of the motor-operated valve is adjusted so that the evaporation pressure of the refrigerant circuit (2) becomes a predetermined pressure. The expansion mechanism (13) has an inflow end connected to the radiator (12) by a refrigerant pipe, and an outflow end connected to the evaporator (14) by a refrigerant pipe.
上記蒸発器（14）は、空冷式の熱交換器によって構成されている。蒸発器（14）には、図示を省略するファンによって空気が供給され、蒸発器（14）では、供給された空気と冷媒回路（2）の冷媒との間において熱交換が行われる。上述のように、蒸発器（14）は、流入側端が冷媒配管によって膨張機構（13）の流出側端に接続され、流出側端が冷媒配管によって圧縮機（11）の吸入側に接続されている。 The evaporator (14) is an air-cooled heat exchanger. Air is supplied to the evaporator (14) by a fan (not shown), and the evaporator (14) exchanges heat between the supplied air and the refrigerant in the refrigerant circuit (2). As described above, the evaporator (14) has an inflow side end connected to the outflow side end of the expansion mechanism (13) by the refrigerant pipe, and an outflow side end connected to the suction side of the compressor (11) by the refrigerant pipe. ing.
上記冷媒回路（2）の放熱器（12）と膨張機構（13）との間には、ペルチェ熱交換器（20）が接続されている。ペルチェ熱交換器（20）は、ペルチェ素子（21）と冷却用部材（22）と加熱用部材（23）とを有している。 A Peltier heat exchanger (20) is connected between the radiator (12) and the expansion mechanism (13) of the refrigerant circuit (2). The Peltier heat exchanger (20) includes a Peltier element (21), a cooling member (22), and a heating member (23).
上記ペルチェ素子（21）は、２種類の金属部材の接続部に直流電流を供給すると、一方の金属部材から他方の金属部材へ熱が移動する所謂ペルチェ効果を利用した素子であり、一方の金属部材側の第１伝熱部（21a）と、他方の金属部材側の第２伝熱部（21b）とを有している。なお、図示を省略しているが、ペルチェ素子（21）の第１伝熱部（21a）と第２伝熱部（21b）との接続部には、直流電流を供給する電源が接続されている。また、本実施形態では、第１伝熱部（21a）が吸熱側となり、第２伝熱部（21b）が発熱側となるように電源から直流電流が供給される。 The Peltier element (21) is an element utilizing a so-called Peltier effect in which heat is transferred from one metal member to the other metal member when a direct current is supplied to the connection part of two types of metal members. It has a first heat transfer part (21a) on the member side and a second heat transfer part (21b) on the other metal member side. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the power supply which supplies a direct current is connected to the connection part of the 1st heat-transfer part (21a) and 2nd heat-transfer part (21b) of a Peltier device (21). Yes. In the present embodiment, a direct current is supplied from the power source so that the first heat transfer section (21a) is on the heat absorption side and the second heat transfer section (21b) is on the heat generation side.
上記冷却用部材（22）は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなる本体部（22a）と、同様に熱伝導率の高い金属からなり、上記本体部（22a）に埋設された冷媒管（22b）とを備えている。冷媒管（22b）は、放熱器（12）と膨張機構（13）との間に接続されている。また、冷却用部材（22）は、冷媒管（22b）内を流れる冷媒とペルチェ素子（21）の第１伝熱部（21a）との熱交換が可能になるように、本体部（22a）が第１伝熱部（21a）に接触するように設けられている。なお、冷却用部材（22）は、本体部（22a）と冷媒管（22b）が一体に形成されたものであってもよい。 The cooling member (22) is made of, for example, a main body (22a) made of a metal having a high thermal conductivity such as aluminum, and is similarly made of a metal having a high thermal conductivity, and is embedded in the main body (22a). And a refrigerant pipe (22b). The refrigerant pipe (22b) is connected between the radiator (12) and the expansion mechanism (13). Further, the cooling member (22) has a main body portion (22a) so that heat exchange between the refrigerant flowing in the refrigerant pipe (22b) and the first heat transfer portion (21a) of the Peltier element (21) is possible. Is provided in contact with the first heat transfer section (21a). The cooling member (22) may be one in which the main body (22a) and the refrigerant pipe (22b) are integrally formed.
上記加熱用部材（23）は、上記水流路（3）の上記放熱器（12）の第２流路（12b）よりも上流側に設けられている。加熱用部材（23）は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなる本体部（23a）と、同様に熱伝導率の高い金属からなり、上記本体部（23a）に埋設された水管（23b）とを備えている。また、加熱用部材（23）は、水管（23b）内を流れる水とペルチェ素子（21）の第２伝熱部（21b）との熱交換が可能になるように、本体部（23a）がペルチェ素子（21）の第２伝熱部（21b）に接触するように設けられている。なお、加熱用部材（23）は、本体部（23a）と水管（23b）が一体に形成されたものであってもよい。 The heating member (23) is provided upstream of the second flow path (12b) of the radiator (12) of the water flow path (3). The heating member (23) includes, for example, a main body (23a) made of a metal having a high thermal conductivity such as aluminum, and a water pipe embedded in the main body (23a), which is also made of a metal having a high thermal conductivity. (23b). The heating member (23) has a body portion (23a) so that heat exchange between the water flowing in the water pipe (23b) and the second heat transfer portion (21b) of the Peltier element (21) is possible. It is provided in contact with the second heat transfer section (21b) of the Peltier element (21). The heating member (23) may be one in which the main body (23a) and the water pipe (23b) are integrally formed.
上記水流路（3）には、図示を省略しているが、水流路（3）に水を供給する給水源と、水流路（3）を流通後の水が貯留される貯留タンクとが接続されている。上記放熱器（12）の第２流路（12b）及び上記加熱用部材（23）の水管（23b）は、上記水流路（3）において給水源と貯留タンクとの間に接続されている。 Although not shown in the figure, the water channel (3) is connected to a water supply source for supplying water to the water channel (3) and a storage tank for storing water after flowing through the water channel (3). Has been. The second flow path (12b) of the radiator (12) and the water pipe (23b) of the heating member (23) are connected between the water supply source and the storage tank in the water flow path (3).
−運転動作−
図１に示すように、圧縮機（11）を駆動すると、冷媒回路（2）において冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。また、圧縮機（11）の駆動と共に、ペルチェ素子（21）に直流電流を供給する。一方、水流路（3）では、例えば、ポンプ等を用いて水を流動させる。
-Driving action-
As shown in FIG. 1, when the compressor (11) is driven, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (2) to perform a vapor compression refrigeration cycle. Further, along with driving of the compressor (11), a direct current is supplied to the Peltier element (21). On the other hand, in the water flow path (3), for example, water is caused to flow using a pump or the like.
冷媒回路（2）では、圧縮機（11）から吐出された高圧冷媒は、放熱器（12）の第１流路（12a）に流入する。第１流路（12a）に流入した高圧冷媒は、放熱器（12）において、第２流路（12b）を流れる水流路（3）の水と熱交換を行う。具体的には、第１流路（12a）に流入した高圧冷媒が、第２流路（12b）を流れる水流路（3）の水に放熱する。 In the refrigerant circuit (2), the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11) flows into the first flow path (12a) of the radiator (12). The high-pressure refrigerant that has flowed into the first flow path (12a) exchanges heat with water in the water flow path (3) flowing through the second flow path (12b) in the radiator (12). Specifically, the high-pressure refrigerant that has flowed into the first flow path (12a) radiates heat to the water in the water flow path (3) that flows through the second flow path (12b).
第１流路（12a）から流出した高圧冷媒は、ペルチェ熱交換器（20）の冷却用部材（22）の冷媒管（22b）に流入する。 The high-pressure refrigerant that has flowed out of the first flow path (12a) flows into the refrigerant pipe (22b) of the cooling member (22) of the Peltier heat exchanger (20).
ここで、上記ペルチェ素子（21）には直流電流が供給され、第１伝熱部（21a）が吸熱側となり、第２伝熱部（21b）が発熱側となっている。これにより、ペルチェ熱交換器（20）の冷媒管（22b）に流入した高圧冷媒は、第１伝熱部（21a）によって吸熱されて冷却される。そして、第１伝熱部（21a）によって冷却された高圧冷媒は、冷媒管（22b）から流出して膨張機構（13）に流入する。上記膨張機構（13）に流入した高圧冷媒は、該膨張機構（13）において減圧されて低圧冷媒となり、冷媒配管を介して蒸発器（14）に流入する。 Here, a direct current is supplied to the Peltier element (21), the first heat transfer section (21a) is on the heat absorption side, and the second heat transfer section (21b) is on the heat generation side. As a result, the high-pressure refrigerant flowing into the refrigerant pipe (22b) of the Peltier heat exchanger (20) is absorbed by the first heat transfer section (21a) and cooled. Then, the high-pressure refrigerant cooled by the first heat transfer section (21a) flows out from the refrigerant pipe (22b) and flows into the expansion mechanism (13). The high-pressure refrigerant that has flowed into the expansion mechanism (13) is decompressed by the expansion mechanism (13) to become low-pressure refrigerant, and flows into the evaporator (14) through the refrigerant pipe.
蒸発器（14）に流入した低圧冷媒は、該蒸発器（14）を通過する空気と熱交換を行い、該空気から吸熱して蒸発する。蒸発器（14）において蒸発した低圧ガス冷媒は、蒸発器（14）から流出してアキュムレータ（15）を通過した後、再び圧縮機（11）に吸入される。圧縮機（11）に吸入された低圧ガス冷媒は、臨界圧力以上の高圧圧力状態になるまで圧縮されて高圧冷媒となって圧縮機（11）から吐出される。 The low-pressure refrigerant flowing into the evaporator (14) exchanges heat with the air passing through the evaporator (14) and absorbs heat from the air to evaporate. The low-pressure gas refrigerant evaporated in the evaporator (14) flows out of the evaporator (14), passes through the accumulator (15), and is again sucked into the compressor (11). The low-pressure gas refrigerant sucked into the compressor (11) is compressed until it becomes a high-pressure state that is equal to or higher than the critical pressure, becomes high-pressure refrigerant, and is discharged from the compressor (11).
一方、水流路（3）では、供給源から流出した水が、まず、ペルチェ熱交換器（20）の加熱用部材（23）の水管（23b）に流入する。該加熱用部材（23）の水管（23b）に流入した水は、第２伝熱部（21b）から放出された熱を吸収することによって加熱される。そして、第２伝熱部（21b）によって加熱された水は、水管（23b）から流出して放熱器（12）の第２流路（12b）に流入する。 On the other hand, in the water channel (3), the water flowing out from the supply source first flows into the water pipe (23b) of the heating member (23) of the Peltier heat exchanger (20). The water flowing into the water pipe (23b) of the heating member (23) is heated by absorbing the heat released from the second heat transfer section (21b). And the water heated by the 2nd heat-transfer part (21b) flows out out of a water pipe (23b), and flows in into the 2nd flow path (12b) of a heat radiator (12).
放熱器（12）の第２流路（12b）に流入した水は、放熱器（12）において第１流路（12a）を流れる高圧冷媒から放出された熱によってさらに加熱されて温水となる。そして、該温水は、水流路（3）を流れて貯留タンクに供給される。 The water flowing into the second flow path (12b) of the radiator (12) is further heated by the heat released from the high-pressure refrigerant flowing through the first flow path (12a) in the radiator (12) to become warm water. The hot water flows through the water flow path (3) and is supplied to the storage tank.
−実施形態の効果−
以上のように、上記実施形態では、放熱器（12）において冷媒回路（2）の冷媒と水流路（3）の水とが熱交換することにより、水流路（3）の水が加熱される。また、ペルチェ素子（21）の吸熱側の第１伝熱部（21a）が放熱器（12）で放熱後の高圧冷媒から吸熱し、発熱側の第２伝熱部（21b）から水流路（3）の水に放熱することにより、水流路（3）の水が加熱される。つまり、ペルチェ熱交換器（20）を設けたことにより、放熱器（12）だけでなくペルチェ素子（21）によっても、冷媒回路（2）側から水流路（3）側へ熱を移動させることができる。また、冷媒回路（2）では、放熱器（12）で放熱後の高圧冷媒をペルチェ素子（21）でさらに冷却することにより、蒸発器（14）において冷媒により多くの熱量を吸収させることができる。つまり、冷媒回路（2）の冷媒は、蒸発器（14）において、放熱器（12）及びペルチェ素子（21）において水流路（3）に放熱するための熱量を十分に確保することができる。従って、ペルチェ素子（21）を上述のように設けることによって冷媒回路（2）の高圧冷媒から水流路（3）の水への放熱量を増大させることができ、給湯装置（1）の加熱能力及び加熱効率を増大させることができる。
-Effect of the embodiment-
As described above, in the above embodiment, the water in the water channel (3) is heated by heat exchange between the refrigerant in the refrigerant circuit (2) and the water in the water channel (3) in the radiator (12). . In addition, the first heat transfer section (21a) on the heat absorption side of the Peltier element (21) absorbs heat from the high-pressure refrigerant after heat radiation by the radiator (12), and the water flow path (from the second heat transfer section (21b) on the heat generation side ( By dissipating heat to the water in 3), the water in the water channel (3) is heated. In other words, by providing the Peltier heat exchanger (20), not only the radiator (12) but also the Peltier element (21) can transfer heat from the refrigerant circuit (2) side to the water flow path (3) side. Can do. Further, in the refrigerant circuit (2), the refrigerant (12) further absorbs the high-pressure refrigerant after being radiated by the Peltier element (21), so that the refrigerant can absorb more heat in the evaporator (14). . That is, the refrigerant of the refrigerant circuit (2) can secure a sufficient amount of heat for radiating heat to the water flow path (3) in the radiator (12) and the Peltier element (21) in the evaporator (14). Therefore, by providing the Peltier element (21) as described above, the amount of heat released from the high-pressure refrigerant in the refrigerant circuit (2) to the water in the water channel (3) can be increased, and the heating capacity of the hot water supply device (1) And the heating efficiency can be increased.
また、上記実施形態では、水流路（3）の水が、ペルチェ熱交換器（20）、放熱器（12）の順に通過するように構成されている。これにより、水流路（3）の水は、まず、ペルチェ熱交換器（20）においてペルチェ素子（21）の第２伝熱部（21b）から放出される熱によって加熱された後、放熱器（12）に流入して冷媒回路（2）の圧縮機（11）から吐出された高温の冷媒によってさらに加熱される。つまり、水流路（3）の水を、放熱器（12）において冷媒回路（2）の高圧冷媒によって加熱する前に、ペルチェ熱交換器（20）においてペルチェ素子（21）の第２伝熱部（21b）から放出される熱によって予備的に加熱することができる。よって、水流路（3）の水を効率よく加熱することができ、給湯装置（1）の加熱能力及び加熱効率のさらなる向上を図ることができる。 Moreover, in the said embodiment, it is comprised so that the water of a water flow path (3) may pass in order of a Peltier heat exchanger (20) and a heat radiator (12). Thus, the water in the water channel (3) is first heated by the heat released from the second heat transfer section (21b) of the Peltier element (21) in the Peltier heat exchanger (20), and then the radiator ( It is further heated by the high-temperature refrigerant that flows into the refrigerant circuit (2) and is discharged from the compressor (11). That is, before the water in the water flow path (3) is heated by the high-pressure refrigerant in the refrigerant circuit (2) in the radiator (12), the second heat transfer section of the Peltier element (21) in the Peltier heat exchanger (20). It can be preliminarily heated by the heat released from (21b). Therefore, the water in the water channel (3) can be efficiently heated, and the heating capacity and heating efficiency of the hot water supply device (1) can be further improved.
また、ペルチェ素子（21）の第２伝熱部（21b）が熱交換する水流路（3）の水は、放熱器（12）において放熱後の高圧冷媒によって加熱される前であるため水温が比較的低い。そのため、上記構成によれば、ペルチェ素子（21）の第１伝熱部（21a）と第２伝熱部（21b）との温度差を小さくすることができ、ペルチェ素子（21）の効率を向上させることができる。このことからも、給湯装置（1）の加熱能力及び加熱効率のさらなる向上を図ることができる。 Moreover, since the water of the water flow path (3) with which the second heat transfer section (21b) of the Peltier element (21) exchanges heat is not heated by the high-pressure refrigerant after heat dissipation in the radiator (12), Relatively low. Therefore, according to the above configuration, the temperature difference between the first heat transfer section (21a) and the second heat transfer section (21b) of the Peltier element (21) can be reduced, and the efficiency of the Peltier element (21) can be reduced. Can be improved. Also from this, the heating capability and heating efficiency of the hot water supply device (1) can be further improved.
また、上記実施形態によれば、冷媒回路（2）において冷媒として二酸化炭素を用いることにより、冷媒が放熱器（12）や蒸発器（14）を通過する際の圧力損失を低減して、放熱器（12）や蒸発器（14）における熱交換効率を向上させることができる。従って、給湯装置（1）の加熱能力及び加熱効率の向上をより図ることができる。 Moreover, according to the said embodiment, by using a carbon dioxide as a refrigerant | coolant in a refrigerant circuit (2), the pressure loss at the time of a refrigerant | coolant passing a heat radiator (12) or an evaporator (14) is reduced, and heat dissipation is carried out. The heat exchange efficiency in the evaporator (12) and the evaporator (14) can be improved. Therefore, the heating capacity and heating efficiency of the hot water supply device (1) can be further improved.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、給湯装置について有用である。 As described above, the present invention is useful for a hot water supply apparatus.
１ 給湯装置
２ 冷媒回路
３ 水流路
１１ 圧縮機
１２ 放熱器
１３ 膨張機構
１４ 蒸発器
２０ ペルチェ熱交換器
２１ ペルチェ素子
２１ａ 第１伝熱部
２１ｂ 第２伝熱部
1 Water heater
2 Refrigerant circuit
3 Water flow path
11 Compressor
12 Heatsink
13 Expansion mechanism
14 Evaporator
20 Peltier heat exchanger
21 Peltier elements
21a First heat transfer section
21b Second heat transfer section
Claims (2)
上記冷媒回路（2）の上記放熱器（12）で放熱した高圧冷媒から吸熱する吸熱側の第１伝熱部（21a）と、上記水流路（3）の水を加熱する発熱側の第２伝熱部（21b）とを有し、上記第１伝熱部（21a）から上記第２伝熱部（21b）へ熱を移動させるペルチェ素子（21）を備え、
上記ペルチェ素子（21）は、上記第２伝熱部（21b）から放出される熱によって、上記水流路（3）の上記放熱器（12）の上流側の水が加熱されるように設けられている
ことを特徴とする給湯装置。 A refrigerant circuit (2) including a compressor (11), a radiator (12) including a water-cooled heat exchanger, an expansion mechanism (13), and an evaporator (14); and a refrigerant flowing through the radiator (12) A hot water supply device comprising a water flow path (3) through which water flows so as to exchange heat,
A first heat transfer section (21a) on the heat absorption side that absorbs heat from the high-pressure refrigerant that has radiated heat from the radiator (12) of the refrigerant circuit (2), and a second heat generation side that heats the water in the water flow path (3). possess a heat transfer portion (21b), with the first heat transfer portion of the second heat transfer unit from (21a) Peltier element Before moving heat to (21b) (21),
The Peltier element (21) is provided such that water upstream of the radiator (12) in the water flow path (3) is heated by heat released from the second heat transfer section (21b). and has <br/> that the water heater according to claim.
上記冷媒回路（2）には、上記冷媒として二酸化炭素が充填されている
ことを特徴とする給湯装置。 In claim 1 ,
The hot water supply apparatus, wherein the refrigerant circuit (2) is filled with carbon dioxide as the refrigerant.
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