JPH04103571U - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は効率よく高温の給湯水を供給する手
段を提供しようとするものである。 【構成】 低段圧縮機、中間熱交換器、第１熱交換器、
第１絞り装置、および蒸発器がこの順に接続され第１の
冷媒が循環する低段側冷媒回路と、高段圧縮機、凝縮
器、第２絞り装置、および上記中間熱交換器がこの順に
接続され第２の冷媒が循環する高段側冷媒回路と、給湯
水を上記第１熱交換器と上記凝縮器とをこの順に通流さ
せる給湯経路とを備え、この給湯経路を通流する給湯水
の流量を増減することにより上記凝縮器を流過する給湯
水の温度を所定値に制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はヒートポンプ式給湯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は従来のヒートポンプ式給湯装置１に関するものである。図において、４ は冷媒回路、５は給湯経路である。冷媒回路４は次の機器によって構成される。 すなわち、４１は圧縮機、４２は凝縮機、４３は絞り装置、４４は蒸発器である 。給湯経路は次の機器によって構成される。すなわち、５１は貯湯槽、５２は水 を循環させるポンプ、４２は前記冷媒回路と共通の凝縮器である。

【０００３】 上記の装置において、圧縮機４１から吐出された冷媒ガスは、冷媒回路４を循 環する過程で凝縮器４２に入り、ここで凝縮液化した後、絞り装置４３で断熱膨 張し、次いで蒸発器４４で蒸発気化した後、圧縮機４１に戻って圧縮される。一 方ポンプ５２により給湯経路５内を通流する給湯水は凝縮器４２を通流する過程 で冷媒と熱交換することによって加熱され、次いで貯湯槽５１内に貯溜された後 需要先へ供給される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来のヒートポンプ式給湯装置によって高温の湯を得るためには圧縮機４ １における圧縮比を大きくする必要があるが、圧縮効率の低下ひいては給湯性能 の低下を招くこととなる。一方給湯経路５内を循環させて給湯水を徐々に昇温さ せる場合には高温に達するまでに長時間を要する。

【０００５】 本考案は上記従来技術の欠点を解消し、効率よく高温の給湯水を供給する手段 を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 本考案は前記課題を解決したものであって、低段圧縮機、中間熱交換器、第１ 熱交換器、第１絞り装置、および蒸発器が、この順に接続され第１の冷媒が循環 する低段側冷媒回路と、高段圧縮器、凝縮器、第２絞り装置、および上記中間熱 交換器がこの順に接続され第２の冷媒が循環する高段側冷媒回路と、給湯水を上 記第１熱交換器と上記凝縮器とをこの順に通流させる給湯経路とを備え、この給 湯経路に通流する給湯水の流量を増減することにより上記凝縮器を流過する給湯 水の温度を所定値に制御し、さらに上記給湯経路に流入する給湯水の温度が上記 第１熱交換器における上記第１の冷媒の凝縮温度以上のときはこの第１熱交換器 に対して並列に接続されたバイパス路に給湯水を通流させることを特徴とするヒ ートポンプ式給湯装置に関するものである。

【０００７】

【作用】

低段圧縮機から吐出された中温・中圧の第１の冷媒ガスは、低段側冷媒回路を 循環する過程で中間熱交換器および第１熱交換器で凝縮液化し、第１絞り装置で 断熱膨張し、蒸発器で蒸発気化した後、低段圧縮機に吸入されて再び圧縮される 。高段圧縮機で吐出された高温・高圧の第２の冷媒ガスは高段側冷媒回路を循環 する過程で、凝縮器で凝縮液化し、第２絞り装置で断熱膨張し、中間熱交換器で 第１の冷媒から吸熱することによって蒸発気化した後、高段圧縮機に吸入されて 再び圧縮される。

【０００８】 給湯水は給湯経路を通流する過程で第１熱交換器において第１の冷媒から吸熱 することによって予熱された後、凝縮器において第２の冷媒から吸熱して更に加 熱されて熱湯水となる。また給湯経路を通流する給湯水の流量が増減変更されて 凝縮器を流過する給湯水の温度が所定温度に調節される。

【０００９】 さらに、給湯経路を流入する給湯水の温度が、第１熱交換器における第１の冷 媒の凝縮温度以上のときは給湯水は第１熱交換器を迂回してバイパス路を経て凝 縮器へ流入させられる。

【００１０】

【実施例】

図は本考案の一実施例のヒートポンプ式給湯装置の系統図である。本給湯装置 は低段側冷媒回路１及び高段側冷媒回路２からなる二元式冷凍サイクルと給湯経 路３とから構成されている。

【００１１】 低段側冷媒回路１は低段圧縮機１１、中間熱交換器１２、第１熱交換器１３、 第１絞り装置１４及び蒸発器１５がこの順に冷媒配管により接続して形成されて おり、この冷媒回路１には第１の冷媒例えば低沸点のＲ２２が循環するようにな っている。

【００１２】 高段側冷媒回路２は高段圧縮機２１、凝縮器２２、第２絞り装置２３及び中間 熱交換器１２がこの順に冷媒配管により接続して形成されており、この冷媒回路 ２には第２の冷媒例えば高沸点のＲ１１４が循環するようになっている。なお、 第１の冷媒及び第２の冷媒は同一種類の冷媒であってもよい。

【００１３】 給湯経路３は貯湯槽３１、ポンプ３２、第１熱交換器１３及び凝縮器２２がこ の順に配管で接続されており、給湯水がこの給湯経路３を流過して貯湯槽３１を 経て需要先へ供給されるようになっている。

【００１４】 給湯経路３には制御弁３３が介装されており、凝縮器２２の出口配管に装着さ れた温度センサ３４からの信号によって制御弁３３の開度が増減変更されて給湯 水の流量が調節されるようになっている。また制御弁３３と第１熱交換器１３と の間に三方切換弁３５が介装され、この三方切換弁３５から第１熱交換器１３と 並列にバイパス環３６が接続されている。三方切換弁３５は貯湯槽３１の出口配 管に装着され給湯水の温度を検知する第２の温度センサ３７及び第１熱交換器１ ３に装着され第１の冷媒の凝縮温度を検知する第３の温度センサ３８からの信号 によって切換えられて、給湯水の流路が変更されるようになっている。

【００１５】 以上述べた装置において、低段側冷媒回路１において、低段圧縮機１１から吐 出された中温・中圧の第１の冷媒ガスは中間熱交換器１２及び第１熱交換器１３ で凝縮液化され、第１絞り装置１４で断熱膨張した後、蒸発器１５に入り、ここ で蒸発気化されて冷媒ガスとなり、低段圧縮機１１に吸引されてここで再び圧縮 される。また高段側冷媒回路２において、高段圧縮機２１から吐出された高温・ 高圧の第２の冷媒ガスは凝縮器２２で凝縮液化され、第２絞り装置２３で断熱膨 張した後、中間熱交換器１２に入り、ここで第１の冷媒と熱交換することによっ て蒸発気化して冷媒ガスとなり、高段圧縮機２１に吸引されて、ここで再び圧縮 される。給湯経路３において、この経路３に流入する給湯水の温度が第１熱交換 器１３における第１の冷媒の凝縮温度よりも低い場合には第２の温度センサ３７ 及び第３の温度センサ３８からの信号によって三方切換弁３５が実線で示すよう に切換えられる。すると貯湯槽３１よりポンプ３２で供給された低温の給湯水は 制御弁３３及び三方切換弁３５を経て第１熱交換器１３に入り、ここで中間熱交 換器１２より流出した中温の第１の冷媒と熱交換することによって予熱された後 凝縮器２２に入り、ここで高段圧縮機２１から吐出された高温の第２の冷媒と熱 交換することによって更に昇温して熱湯水となり貯湯槽３１を経て重要先へ供給 される。

【００１６】 凝縮器２２を流出した給湯水の温度は第１の温度センサ３４により検知され所 定温度より高いときには制御弁３３の開度が増大して給湯水の流量が増加させら れ、また所定温度より低いときには制御弁３３の開度が減少して給湯水の流量が 低下させられる。かくして、給湯水の温度（又は凝縮器２２における第２の冷媒 の凝縮温度）が所定温度に調節される。

【００１７】 一方、給湯経路３に流入する給湯水の温度が第１の熱交換器１３における第１ の冷媒の凝縮温度よりも低い場合（例えば、一旦給湯運転が終了し貯湯槽３１内 の温度が所定温度よりも若干降下した状態の下で再び給湯運転が開始されるよう な場合）には第２の温度センサ３７及び第３の温度センサ３８からの信号によっ て三方切換弁３５が破線で示すように切換えられる。すると貯湯槽３１よりポン プ３２で供給された中温の給湯水は制御弁３３及び三方切換弁３５を経てバイパ ス路３６を通流して凝縮器２２に入り、ここで高温の第２の冷媒より吸熱して熱 湯水となり、貯湯槽３１を経て需要先へ送られる。ここに上記同様に制御弁３３ により給湯水の流量が増減されて、凝縮器２２を流出する給湯水は所定温度に調 節される。

【００１８】 以上より給湯装置は低段側冷媒回路１及び高段側冷媒回路２からなる二元冷凍 方式によるため、各冷媒回路１及び２における圧縮機１１及び２１の圧縮比が小 さくなり、高給湯性能が得られる他、高温の給湯水を得ることができる。また低 段側冷媒回路１に第１熱交換器１３が設けられ、ここで給湯水が予熱されるため 、高段側冷媒回路２における凝縮器２２で熱交換量が低減されるので単なる二元 冷凍方式に比べ更に給湯性能が向上する。また給湯経路３を通流する給湯水の流 量が増減変更されて凝縮器２２を流出する給湯水の温度が所定温度に調節される のでそのまま需要先へ所望する温度の高温水を送ることができる。さらに給湯経 路３に流入する給湯水の温度が第１熱交換器１３における冷媒の凝縮温度よりも 高い場合には、給湯水は第１熱交換器２３を迂回して通流させられるため、給湯 水から第１の冷媒へ放熱されるという事態が防止される。

【００１９】

【考案の効果】

本考案の給湯装置においては冷媒回路は低段側冷媒回路及び高段側冷媒回路か らなる二元冷凍方式になっているため、各冷媒回路における圧縮機へ圧縮比が小 さくなる他、低段側冷媒回路に給湯水を予熱する第１熱交換器を設けたことによ り、高段側冷媒回路における凝縮器での熱交換量が低減するので給湯性能が向上 するとともに高温の給湯水が得られる。また給湯経路を通流する給湯水の流量が 増減させられて給湯水の温度が所定値に制御されるので、そのまま需要先へ所望 する温度の高温水を供給できる。さらに、給湯経路に流入する給湯水の温度が第 １熱交換器における第１の冷媒の凝縮温度以上のときは給湯水は第１熱交換器を 迂回して通流するので、給湯水から第１の冷媒へ放熱される事態が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の系統図である。

【図２】従来のヒートポンプ式給湯装置の系統図であ
る。

【符号の説明】

１ 低段側冷媒回路 ２ 高段側冷媒回路 ３ 給湯経路 ４ 冷媒回路 ５ 給湯経路 １１ 低段圧縮機 １２ 中間熱交換器 １３ 第１熱交換器 １４ 第１絞り装置 １５ 蒸発器 ２１ 高段圧縮機 ２２ 凝縮器 ２３ 第２絞り装置 ３１ 貯湯槽 ３２ ポンプ ３３ 制御弁 ３４ 温度センサ ３５ 三方切換弁 ３６ バイパス管 ３７ 温度センサ ３８ 温度センサ ４１ 圧縮機 ４２ 凝縮器 ４３ 絞り装置 ４４ 蒸発器 ５１ 貯湯槽 ５２ ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 水野 博国 尼崎市若王寺３丁目11番20号 関西電力株 式会社総合技術研究所内 (72)考案者 松下 清嗣 福岡市南区塩原２丁目１番47号 九州電力 株式会社総合研究所内 (72)考案者 岩坪 哲四郎 横須賀市長坂２丁目６番１号 財団法人電 力中央研究所横須賀研究所内 (72)考案者 小島 晋 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町３丁目 １番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 低段圧縮機、中間熱交換器、第１熱交換
   器、第１絞り装置、および蒸発器がこの順に接続され第
   １の冷媒が循環する低段側冷媒回路と、高段圧縮機、凝
   縮器、第２絞り装置、および上記中間熱交換器がこの順
   に接続され第２の冷媒が循環する高段側冷媒回路と、給
   湯水を上記第１熱交換器と上記凝縮器とをこの順に通流
   させる給湯経路とを備え、この給湯経路を通流する給湯
   水の流量を増減することにより上記凝縮器を流過する給
   湯水の温度を所定値に制御し、さらに上記給湯経路に流
   入する給湯水の温度が上記第１熱交換器における上記第
   １の冷媒の凝縮温度以上のときはこの第１熱交換器に対
   して並列に接続されたバイパス路に給湯水を通流させる
   ことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。