JPS5896946A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽熱、大気熱等の自然エネルギーを利用した
給湯装置に関するものである。

従来自然エネルギーを利用した給湯装置としては、太陽
熱利用の給湯装置が一般によく知られているが、これら
は給湯水を直接又は集熱媒体（不凍液等）を介して集熱
器により太陽熱を吸収し、給湯水を加熱するものである
。

このような給湯装置では、太陽熱エネルギーが希薄であ
ることから、集熱量を確保するために、集熱器の表面積
が大きくなる。

また集熱効率を高めるのに集熱器に設けられた集熱板を
透過ガラスや断熱材で覆うなどするため、高価で、かつ
重いものとなシ、給湯設備のコストアップを招く要因と
なるので好ましくない。

また集熱媒体の温度が上昇するに伴い集熱効率が低下す
ること、集熱媒体の循環するパイプには断熱材が必要で
あることなどの欠点があった。

更に当然のことながら日射のない時には集熱量が得られ
ず、従って補助熱源での給湯運転となり、ランニングコ
ストが高くなるという欠点もあった。

本発明は集熱器、冷媒圧縮機、凝縮器、減圧機構を環状
に連結した冷媒集熱回路と、貯湯槽、循環ポンプ・水加
熱器を環状に連結した給湯水加熱回路とを構成し、前記
凝縮器と水加熱器を熱的に接触するとともに、前記冷媒
圧縮機を能力制御方式とし、前記集熱器を冷媒の蒸発器
として外気温度よシも低い温度で蒸発させることにより
、上記従来の欠点を解消するものである。

以下本発明の一実施例を第１図、第２図にもとづいて説
明する。

第１図において１は集熱器で１例えばフィンチューブ等
で構成され直接大気に接触している０２は冷媒圧縮機、
３２Ｌは凝縮器、４は減圧機構として用いた膨張弁であ
り、これらを配管で順次環状に連結して冷媒集熱回路６
を構成し、この冷媒集熱回路５には冷媒が封入されてい
る。前記冷媒圧縮機２は第２図に示す如く、シリンダ６
に能力制御バルブ７を有し、この能力制御バルブ７は吸
入側配管８及び凝縮器３ａの吐出側高圧配管９に開閉弁
１０．１１を介して接続された能力制御方式の圧縮機で
ある。１２は貯湯槽、３ｂは水加熱器、１３は回転数可
変の水循環ポンプであり、これらを順次環状に連結し、
て給湯水加熱回路１４を構成している。そして凝縮器３
ａと水加熱器３ｂとは熱的に接触して伝熱関係にある。

次に本発明の実施例の作用を説明する。まず冷媒圧縮機
２で圧縮された高温、高圧のガス冷媒は関係にある水加
熱器３ｂに貯湯槽１２内の水が水循環ポンプ１３によっ
て送水されているため、凝縮器３２Ｌ内を流動するガス
冷媒の熱は、水加熱器３ｂ内を流動する水に伝熱し加熱
する。加熱されて昇温した温水は、貯湯槽１２の上部よ
り順次貯湯される。

なお水循環ポンプ１３は水加熱器３ｂの出口温水温度が
一定になるよう回転数を制御し、水加熱器３ｂ内に送る
水量を調節している。

一方凝縮器３ａＫで給湯水に放熱したガス冷媒は、凝縮
液化した後、膨張弁４で減圧されて低温。

低圧となり集熱器１に流入する。この集熱器１で冷媒の
蒸発温度は外気温より低い温度で蒸発するように調節さ
れているので、日射の少ない場合でも太陽熱及び大気熱
を効率よく吸熱して蒸発気化し、冷媒圧縮機２へ流入す
るのである。

次に冷媒圧縮機２が能力制御運転する場合の作用につい
て説明する。冷媒圧縮機２が全能力運転時には、開閉弁
１ｏが閉じて開閉弁１１が開く。

これにより高圧圧力が能力制御バルブ７に作用して、能
力制御バルブ７が閉じ、冷媒圧縮機２の吸入口１５から
吸入された冷媒の全てが吐出口１６より押し出される。

そして能力制御運転時には、開閉弁１０が開き、開閉弁
１１が閉じる。従って能力制御バルブ７には高圧圧力が
加わらないので能力制御バルブ７が開き、圧縮過程の冷
媒の一部が開閉弁１ｏより吸入口１５側へバイパスされ
る。

その結果、冷媒圧縮機２の吐出口１６での冷媒循環量が
全能力時よりも減少するが、冷媒圧縮機２の仕事量も減
少するので、消費電力を低減することができる。

冷媒圧縮機２の能力制御運転は、給湯負荷が減少する外
気温の高い夏季や外気温が低く集熱器１に着霜するよう
な場合に行うよう構成されている。

この結果冷媒圧縮機２の圧縮能力は減少するが集熱容量
が同一であるため、冷媒蒸発温度が上昇し、集熱運転効
率（集熱量／消費電力）を向上させることができる。

また外気温が低く集熱器１に着霜が生じるような時は、
能力制御運転をして冷媒蒸発温度を上昇させることによ
り、集熱器１への着霜を防止し、集熱運転を継続させる
ことができる等の利点がある０ 以上の説明から明らかな如く本発明の給湯装置は、集熱
器、能力制御方式の冷媒圧縮機、凝縮器。

減圧機構を環状に連結した冷媒集熱回路と、貯湯槽、循
環ポンプ、水加熱器を環状に連結した給湯水加熱回路と
を具備し、前記凝縮器と水加熱器を熱的に接触させて給
湯装置を構成したことにより、下記の効果が得られる。

（１）集熱器が冷媒の蒸発器として作用し、冷媒の蒸発
温度が外気温度よりも低い温度で蒸発するように調節さ
れているため、集熱器では太陽熱はもとより大気熱をも
吸熱するので、集熱効率が高く集熱量を増大することが
できる。従って集熱器の大きさは、水が循環する従来の
集熱方式と比較してｙ、、偽の大きさでよく、しかも集
熱器はフィンチューブ式熱交換器を大気に露出した構成
にできるので、ガラスや断熱材等が全〈不要となり、軽
量で安価Ｚｉ湯装置を提供できる０ （２）　　日射の少ない場合でも大気熱を効率よく吸熱
し集熱運転することが可能であるため、他の補助熱源が
不必要となる。この集熱運転のために冷媒圧縮機の動力
が必要となるが、集熱運転効率（集熱量／圧縮機消費電
力）が３ｏｏ〜６００チと高く、石油ボイラーやガスボ
イラーを補助熱源とする給湯装置よりもはるかに経済的
である。

（３）給湯負荷の減少する夏季に冷媒圧縮機を能力制御
運転することにより、消費電力を低減することができる
とともに、集熱運転効率を更に高め−ることが可能とな
る。

（４）デ気温度が低くなって集熱器に着霜が生じるよう
な場合は、冷媒圧縮機を能力制御運転することによジ、
冷媒蒸発温度を上昇して集熱器への着霜を防止し、集熱
運転を継続することができるので、集熱量の増加が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

ステム図、第２図は同第１図の冷媒圧縮機の要部を示す
断面図である。 １・・・・・・集熱器、２・・・・・・冷媒圧縮機、３
＋ａ・・・・・・凝縮器、３ｂ・・・・・・水加熱器、
４・・・・・・膨張弁（減圧機構）、５・・・・・・冷
媒集熱回路、７・・・・・・能力制御バルブ、８・・・
・・・吸入側配管、９・・・・・・吐出側（高圧）配管
、１０．１１・・・・・・開閉弁、１２　・・・・貯湯
槽、１３・・・・・・（水）循環ポンプ、１４・・・・
・・給湯水加熱回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 □□■ 第２図 ←ｆ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 集熱器、冷媒圧縮機、凝縮器、減圧機構を環状に連結し
   た冷媒集熱回路と、貯湯槽、循環ポンプ。 水加熱器を環状に連結した給湯水加熱回路とを構成し、
   前記凝縮器と水加熱器を熱的に接触するとともに、前記
   冷媒圧縮機のシリンダーに設けられた能力制御バルブを
   前記集熱器からの冷媒の吸入側配管及び凝縮器への吐出
   側配管に開閉弁を介して接続して構成した給湯装置。