JPH0599534A

JPH0599534A - 給湯用ヒートポンプ装置

Info

Publication number: JPH0599534A
Application number: JP25894691A
Authority: JP
Inventors: Akira Ozawa; 明小澤; Kazuhiro Ueda; 和弘上田; Naoki Tanaka; 直樹田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-10-07
Filing date: 1991-10-07
Publication date: 1993-04-20

Abstract

(57)【要約】【目的】従来装置より高い出湯温度が得られ、かつ効
率の高いヒートポンプ式給湯装置を得る。【構成】第１圧縮機、第１熱交換器、第２熱交換器、
第１絞り装置、第３熱交換器を順次連通した第１冷凍サ
イクルと、第２圧縮機、第４熱交換器、第５熱交換器、
第２絞り装置、第６熱交換器を順次連通した第２冷凍サ
イクルとを形成する。給湯水を第２熱交換器、第５熱交
換器、第１熱交換器、第４熱交換器の順に流すと共に第
１圧縮機に吸入される冷媒ガスと第２熱交換器から流出
する液冷媒とが熱交換する第７熱交換器を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は給湯用ヒートポンプ装
置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の給湯用ヒートポンプ装置
を示す図であり、図中１は圧縮機、２は給湯水用熱交換
器、３は絞り装置、４は熱源用熱交換器である。この装
置に於ては、給湯源（図示せず）から供給された給湯水
が熱交換器２にて圧縮機１より吐出された冷媒との熱交
換によって加温され、貯湯タンク（図示せず）に送られ
る。この従来の給湯用ヒートポンプ装置には次の欠点が
あった。給湯水温度を充分に高くできない。給湯水温度が高くなると効率が低下する。

【０００３】この原因は次の通りである。熱交換器２に於ける冷媒の状態で区分すると、流れの
上流から過熱ガス域、凝縮域、過冷却域の順になるが、
熱伝達上は、凝縮域が支配的であり、冷凍サイクルの高
圧側圧力は、熱交換器２での凝縮温度の飽和圧力にな
る。また、この冷媒と熱交換する給湯水の温度は、凝縮
温度よりも低くなる。凝縮温度は、冷媒や冷凍機油等の
制約上、例えばフロン22を冷媒として用いる場合、60〜
65℃が上限である。従って、給湯水温度の上限は60℃前
後を越えられない。冷媒サイクルの効率は、圧縮機１への入力当りの加熱
能力によって求められるが、その特性上、高圧と低圧の
圧力比が大きくなると、効率は低下する。従って、給湯
水温度が高くなるにつれ、高圧側圧力が高くなるので、
効率が低下する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ヒートポンプ装置では、60℃以上の出湯温度が得られな
い。また、高出湯温度時の効率が良くないと云う問題が
あった。

【０００５】この発明は、上記のような問題を解決する
為になされたもので、従来の装置よりも、高い出湯温度
と高い効率を得んとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る給湯用ヒ
ートポンプ装置は、第１圧縮機、第１熱交換器、第２熱
交換器、第１絞り装置、第３熱交換器を順次連通した第
１冷凍サイクルと、第２圧縮機、第４熱交換器、第５熱
交換器、第２絞り装置、第６熱交換器を順次連通した第
２冷凍サイクルとを有し、かつ給湯水を上記第２熱交換
器、第５熱交換器、第１熱交換器、第４熱交換器の順に
流すと共に上記第１圧縮機に吸入される冷媒ガスと第２
熱交換器から流出する液冷媒とが熱交換する第７熱交換
器を備えたものである。

【０００７】

【作用】この発明による給湯用ヒートポンプ装置では、
第２及び第５給湯用熱交換器によって、給湯水を順次、
昇温した後、第１及び第４給湯用熱交換器によって、更
に、順次加温する。

【０００８】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図によって説明
する。図１に於て、10は第１の冷凍サイクルで、第１圧
縮機11、第１熱交換器12、第２熱交換器13、第１絞り装
置14、第３熱交換器15及び第７熱交換器17が冷媒配管16
によって、図の如く連通されている。20は第２の冷凍サ
イクルで第２圧縮機21、第４熱交換器22、第５熱交換器
23、第２絞り装置24、第６熱交換器25が冷媒配管26によ
って、順次連通されている。給湯配管30は、第１冷凍サ
イクル10の第２熱交換器13、第２冷凍サイクル20の第５
熱交換器23、第１冷凍サイクルの第１熱交換器12、第２
冷凍サイクル20の第４熱交換器22の順に、直列に接続さ
れており、給湯水は第２熱交換器13の方から順に流れて
行くようになっている。尚、圧縮機11, 21は、共に従来
の装置の圧縮機１の１／２の容量になっている。また、
第２熱交換器13、第５熱交換器23の熱交換能力もそれぞ
れ従来の装置の給湯水用熱交換器２の熱交換能力の１／
２になっている。更に、第１熱交換器12、第４熱交換器
22の熱交換能力は第２熱交換器13、第５熱交換器23の熱
交換能力より小さく、10〜20％程度のものが選定されて
いる。

【０００９】給湯配管30は第１冷凍サイクル10の第２熱
交換器13、第２冷凍サイクル20の第５熱交換器23、第１
冷凍サイクルの第１熱交換器12、第２冷凍サイクル20の
第４熱交換器22の順に、直列に接続されており、給湯水
は第２熱交換器２の方から順に流れて行くようになって
いる。この給湯水の流量は従来の装置と同一である。

【００１０】次いで、作用を、図２に示すモリエル線図
によって説明する。まず、第１冷凍サイクル10について
説明する。圧縮機11を吐出された冷媒は、（イ）の状態
にて第１熱交換器12に流入し、ここで第２熱交換器13、
第５熱交換器23にて加温された給湯水と熱交換し、
（ロ）の状態にまで、温度が下がる。加温された給湯水
と熱交換し、かつ熱交換能力が小さいので、（ロ）は、
まだ過熱域であり、飽和圧力、即ち、凝縮温度には関与
しない。（ロ）の状態にて、第２熱交換器13に流入した
冷媒は給水源（貯水槽等）から供給された給湯水と熱交
換して、（ハ）の状態になる。即ち、（ロ）の過熱域か
ら、飽和域を経て、（ハ）の過冷却域にまで至る。飽和
域での温度が、第１冷凍サイクル10の凝縮温度になるが
低温の給湯水と熱交換するので、凝縮温度が従来の装置
の場合よりも低くなる。従って、第１冷凍サイクル10の
高低圧力差が小さくなり、その分だけ、加熱効率が良く
なる。（ハ）の冷媒は第７熱交換器17に流入し、ここで
圧縮機11への吸入ガスと熱交換して、（ニ）の状態にな
る。（ニ）の冷媒は絞り装置14で減圧されて（ホ）の状
態になり、第３熱交換器15に流入する。ここで熱源であ
る空気と熱交換して（ヘ）の状態になる。（ヘ）の冷媒
は第７熱交換器17に流入し、上述した様に第２熱交換器
13から流出して来た冷媒（ハ）と熱交換し、過熱度が増
加して（ト）の状態になり、圧縮機11に吸入、圧縮され
て、初めの（イ）へ戻る。この時、第７熱交換器17で吸
入ガスの過熱度が大きくなっているので、（イ）の吐出
冷媒温度も高くなる。従って、第１熱交換器12での加熱
量が第７熱交換器17が無い場合に較べ、大きくなる。も
し、第７熱交換器17が無い場合には、第１冷凍サイクル
10の凝縮温度が低いので（イ）の温度が低くなる。この
結果、第１熱交換器22に流入する給湯水の温度が高くな
る。

【００１１】以上の説明をまとめると、圧縮機11, 21か
ら吐出された冷媒は、第１熱交換器12, 22に流入する
が、これの熱交換能力が第２熱交換器13, 23の能力の15
〜20％しかなく、かつ、熱交換する水（給湯水）の温度
が第２熱交換器13, 23の出口における値より高くなって
いる事の相乗で、過熱域での熱交換に止まる。一方、第
２熱交換器13, 23の合計能力は従来の給湯水用熱交換器
２と同じである為、ここに於て冷媒の凝縮が行なわれる
と共に、第２熱交換器23の出口水温が従来の給湯水用熱
交換器２の出口水温と、ほぼ等しくなる。従って、第２
冷媒サイクル20の凝縮温度が従来の装置の凝縮温度とほ
ぼ等しくなる。従って、第４熱交換器22から、出る給湯
水温度は、明らかに、従来の装置より高い温度になる。
また、第２冷媒サイクル20の効率は従来の装置とほぼ同
一であるが、第１冷媒サイクル10の効率は明らかに、従
来の装置より高いので、装置全体としては、従来よりも
良い値が得られる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、この発明では、２個の給
湯用熱交換器を有する複数個の冷媒サイクルによって構
成すると共に、２個の給湯用熱交換器の内、一方の熱交
換器にて、冷媒の凝縮作用を行なわせ、他の一方の熱交
換器では、給湯水と過熱冷媒ガスとの熱交換をさせるよ
うにすると共に、給水源から送られてくる給湯水と熱交
換する方の冷媒サイクルに凝縮液冷媒と吸入ガスとの熱
交換を行なわせ、吐出ガス温度を高めているので、過熱
ガスによる昇温効果が大きく、従来の装置よりも高い温
度の給湯水が得られる。また、第２冷凍サイクル20の凝
縮温度は従来の装置と同一になるので入力当り加熱効
率、即ち効率が同一であるが、冷凍サイクル10は、凝縮
温度が低いので、その分、効率が良い。従って、総合の
効率も従来の装置より良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す給湯水用ヒートポン
プ装置の構成図である。

【図２】図１に示す給湯水用ヒートポンプ装置の作動を
示すモリエル線図である。

【図３】従来の給湯用ヒートポンプ装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

10 第１冷凍サイクル 11 第１圧縮機 12 第１熱交換器 13 第２熱交換器 14 第１絞り装置 15 第３熱交換器 17 第７熱交換器 20 第２冷凍サイクル 21 第２圧縮機 22 第４熱交換器 23 第５熱交換器 24 第２絞り装置 25 第６熱交換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１圧縮機、第１熱交換器、第２熱交換
器、第１絞り装置、第３熱交換器を順次連通した第１冷
凍サイクルと、第２圧縮機、第４熱交換器、第５熱交換
器、第２絞り装置、第６熱交換器を順次連通した第２冷
凍サイクルとを有し、かつ給湯水を上記第２熱交換器、
第５熱交換器、第１熱交換器、第４熱交換器の順に流す
と共に上記第１圧縮機に吸入される冷媒ガスと第２熱交
換器から流出する液冷媒とが熱交換する第７熱交換器を
備えた事を特徴とする給湯用ヒートポンプ装置。