JPS60175969A

JPS60175969A - ヒ−トポンプ式太陽熱温水器

Info

Publication number: JPS60175969A
Application number: JP59032207A
Authority: JP
Inventors: Norio Mayama; 間山　典夫; Susumu Kawakami; 川上　享; Masaharu Miyanari; 宮成　正治
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1984-02-21
Filing date: 1984-02-21
Publication date: 1985-09-10

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】〔技術分野〕この発明はヒートポンプ式太陽熱温水器に関するもので
ある。

〔背景技術〕

ソーラーシステムおよびヒートポンプ装置を個々に用い
たシステムによる給湯装置は多くあるが、ソーラーシス
テムとヒートポンプ装置とを有機的に組み合わせた給湯
装置は少ない。

第１図は両者を組み合せた給湯器の一例を示す。

図において、１は貯湯槽であり、集熱器２に集熱循環路
３および循環ポンプ４を介して接続された熱交換器５と
、ヒートポンプ６の凝縮器７および蒸発器８とが内部に
設けられている。９はヒ　−トポンプの圧縮機、１０は
膨張弁である。貯湯槽１の底部には給水管１１が　上部
には給湯管１２が接続されている。１３は安全弁である
。なお、貯湯槽１の外部は断熱材で覆れている。

これによると、ヒートポンプ６の熱源を貯湯槽１内の下
部の温水とし、上部の温水を加熱するので、上部に高温
の温水を得ることができる。しかし、集熱循環路３とヒ
ートポンプ６の系は独立しており、その係りは貯湯槽１
の下部の湯水を介してはいるものの循環液は比較的高い
温度で集熱器２へ至る。そのため、充分な集熱がなされ
ないという問題があった。

−〔発明の目的〕この発明は、太陽熱集熱器による集熱効率を向ヒさせ、
かつ集熱した熱で効率良く高温の湯を得ることのできる
ヒートポンプ式太陽熱温水器を提供することを目的とす
る。

〔発明の開示〕

この発明のヒートポンプ式太陽熱温水器は、ヒートポン
プの蒸発器の冷媒と太陽熱集熱循環路内の循環液とを直
接に熱交換させるようにしたものである。

第１の発明は、貯湯槽内にヒートポンプの蒸発器を設け
、この蒸発器に接して集熱循環路を設けている。

第２の発明は、貯湯槽にジャケット式熱交換器を設け、
その中に貯湯槽の外周面に接してヒートポンプのジャケ
ット式の蒸発器および凝縮器を設けている。

第３の発明は、貯湯槽にジャケット式の熱交換器を設け
、その上部の循環液をヒートポンプの凝縮機に送る第１
補助循環路と、下部の循環液を蒸発器に送る第２補助循
環路とを設けたものである。

実施例第１の発明の一実施例を第２図外よび第２図に示す。こ
のヒートポンプ式太陽熱温水器は、集熱器２に集熱循環
路３を介して接続した熱交換器１５を貯湯槽１内の高さ
方向略中央に配置し、その下方にヒートポンプ１６の蒸
発器１７を配置するとともに、上方に凝縮器１８を配置
している。蒸発器１７は螺旋状の２重管からなり、その
内管１７ｆ＆を集熱循環路３の−ｇ１１とし、外管１７
ｂをヒートポンプ１６の冷媒循環路１９の一部としてい
る。２０は圧縮機である。ヒートポンプ１６の膨張弁２
１は貯湯槽ｌ内に設けている。その他の構成は第１図の
例と同様である。

動作集熱器２を出た高温の循環液は、貯湯槽１の中央部の熱
交換器１５により、直接に貯湯槽ｌ内の湯水へ熱を放出
し、その後蒸発器１７に卦いて、と−トポンプ１６の冷
媒に熱を与えて充分に低湛となり、再び集熱器２へ戻る
。そのため、貯湯槽１の上部に高温の温水が得られる。

この場合に、凝ｍ器１８、熱交換器１５、蒸発器１７を
各々貯湯槽１の上部、中央部、下部へ位置させているた
め、温度成層がつきやすく、安定した高温給湯が得られ
る。また、集熱器２の循環液を直接にヒートポンプ１６
の冷媒と蒸発器１７で熱交換するようにしたため、循環
液の塩度低下が大きい。そのため、集熱器２での集熱が
低温採熱となり、集熱効率が向上し７て集熱量が増大す
る。

日射が弱く、ヒートポンプ１６の熱源として循環液の放
出熱だけでは不充分の時は、自ら貯湯槽１内の湯水の熱
を受けるので、ヒートポンプ１６は、日射の変動に影響
されず安定した運転をする。

すなわち、ヒートポンプ１６の熱源を循環液とした場合
でも、貯湯槽１の下部の湯水とした場合でも、凝縮器１
８の熱交換性能が賓わらない。また、日射が強く、ヒー
トポンプ１６の運転を要しない時でも、蒸発器１７の部
分は、冷媒を介Ｌ７て、ヒートパイプと同様の作用によ
り放熱器として働き、集熱循環路３における熱交換機能
を高める。このように、集熱器２の集熱循環路３および
ヒートポンプ１６が単独で作動した場合にも、各々の性
能が発揮される。さらに、膨張弁２１を貯湯槽１の内部
に収納しているた、め、貯湯槽１の貫通部分が少なくな
り、そのため加工コストの低減、信頼性の向上が得られ
る。

第４図は第２の発明の一実施例を示す。この例は貯湯槽
１の外周にジャケット式熱交換器２２を設け、ヒートポ
ンプ２３の凝縮器２４と蒸発器２５とをジャケット式と
して、ジャケット式熱交換器２２内で貯湯槽１の外周面
に接して上下に配置したものである。膨張弁２６け貯湯
槽１の外部に設けである。２７は冷媒循環路である。そ
の他は第２図の例と同様である。

動作を説明する。集熱循環路３において、循環液はポン
プ４により集熱器２へ導かれ、高温となり、ジャケット
式熱交換器２２へ戻り、ここでヒートポンプ２３の蒸発
器２５の冷媒および貯湯槽１の湯水との間で熱交換し、
低温となり、再び集熱器２への循環を繰り返す。このた
め、集熱器２け常に低温採熱となり効率が良い。一方、
ヒートポンプ２３の冷媒循環路２７において、蒸発器２
５にて循環液および貯湯槽１の湯水より熱を得た冷媒は
、圧縮機２０により凝縮器２４へ送られ、ここで貯湯槽
１の湯水およびジャケット式熱交換器２２の循環液に熱
を与える。そのため貯湯槽１の上部に高温の温水が得ら
れる。凝縮器２４で放熱した冷媒は、膨張弁２６を通っ
て、再び蒸発器２５へ至る。この蒸発器２５において、
ジャケット状にして貯湯槽１に密着しているので、循環
液および貯湯槽１のどちらとも熱交換性能がよく効率よ
く熱を得られる。また、ジャケット状にしているのでア
キュムレータの機能を兼用できる。凝縮器２４において
は、ジャケット状にして貯湯槽１に密着しているので、
熱交換性能がよく、また受液器を兼用できる。また、凝
縮器２５は外部との間に循環液および外装断熱材があり
、外部への放熱が少なく、貯湯槽１内の湯はより確実に
保温される。また、ヒートポンプ２３を運転せずに、集
熱循環路３のみにより運転する場合でも、凝縮器２４お
よび蒸発器２５は、ヒートパイプの作用により貯湯槽１
内の湯と循環液との間の熱の授受を行なう。このように
動作するが、前記のように蒸発器２５および凝縮器２４
がジャケット状であってそれぞれ７キ、ムト一夕訃よび
受液器の機能を兼用できるので、ヒートポンプ２３の構
造が簡単になる。

第５図および第６図は第３の発明の一実施例を示す。こ
の例は、貯湯槽１にジャケット式熱交換器２２を設け、
ジャケット式熱交換器２２の上部の０８　ｆ’Ｊｔ、　
液をヒートポンプ２８の凝縮器２９へ導く第１補助循環
路３０と、ジャケット式熱交換器２２の下部の循環液を
ヒートポンプ２８の蒸発器３１に導く第２補助循環路３
２とを設けたものである。

第１補助循環路３０と第２補助循環路３２とは往路部分
３３を共用し、その部分３３に循環ポンプ３４を設ける
。第２補助循環路３２には蒸発器３１と並列にバイパス
路３５を設け、その分岐部に混合弁３６を設ける。

動作を説明する。ジャケット式熱交換器２２の中ψより
ｗｉ環ポンプ３４により送られた循環液は、分流して蒸
発器３１および凝縮器２９へ行に、各々ジャケット式熱
交換器２２の下部層および上部層へと戻る。このとき、
蒸発器３１の入口部分に混合弁３６があり、蒸発器３１
の出口の循環液と混合するので、Ｒ縮器２９への循環量
と蒸発器３１への循騨量とが調節されて分流する。すな
わち、蒸発器３１での循環液からの熱の放出と、凝縮器
２９での循環液への熱の受け渡し、とのパ→ンスが何ら
特別な装！＃なシに得られる。また、循環ピンプ３４と
往路部分３３とが１台ですむ。その他はｔｊｃ２の発明
の前記実施例と同様である。

印、７図は第３の発明の他の実施例を示す。この例け、
第２補助循環路３２′を集熱循環路３の一部で構成１−
２、第２補助循環路３２′に集熱循環路３用の循環ポン
プ４′を設けたものである。第１補助循環路３０′にも
循環ポンプ３４′を設ける６３５′はバイパス路、３６
′は混合弁である。

動作につき説明する。ジャケット式熱交換器２２の下部
よゆ、循環ポンプ４′により送られた循環液は、蒸発器
３１において熱を放出して低温になり、集熱器２へ行微
高温となって、ジャケット式熱交換器２２へ戻る。これ
により、集熱器２での採熱が常に低温採熱状態となり、
大きな採熱量が得られる。集熱器２より戻る循環液の温
度は、給湯に充分な高温ではない場合もあるが、採熱量
が大きいので、ヒートポンプ２８により、高温でかつ充
分な給湯量が得られる。その他は第２の発明の前記実施
例と同様である。

〔発明の効果〕

この発明のヒートポンプ式太陽熱温水器は、太陽熱集熱
器による集熱効率が向上し、かつ効率良く高温の湛水を
得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成説明図、第２図は第１の発明の一
実施例の構成説明図、第３図はその蒸発器の斜視図、第
４図は第２の発明の一実施例の構成説明図、第５図は第
３の発明の一実施例の構成説明図、第６図はその補助循
環路の説明図、第７図は第３の発明の他の実施・列の構
成説明図であ２１・・・貯湯槽、２・・・集熱器、３・
・・集熱循環路、４・・・循環ポンプ、１５・・・熱交
換器、１６・・・ヒートポンプ、１７・・・蒸発器、１
８・・・凝縮器、２０・・・圧締機、２１・・・膨張弁
、２２・・・ジャケット式熱交換床２３・・・ビートポ
ンプ、２４・・・凝縮器、２５・・・蒸釜器、２８・・
・ヒートポンプ、２９・・・凝ｍ器、３０゜３０′・・
・第１補助１１ａ環路、：う１・・蒸発器、３２１３　
／・・・第２補助循環路、３４・・循環ポンプ、３５．
３Ｆ・・・バイパス路代　理　人　弁理士　宮　井　暎　夫第４図１１第６図第７図手　続　：１ｒｒｉ　ｉｌ三　７ｙト　（自発）昭和５
９年　６月　４［１特許庁長官殿適１、事（／１の表示昭［０５９年４＆　：’、’＋　願第０３２２０７男２
、発明の名称ヒートポンプ」（太陽ｊ；Ｊ謀水ｚ：）３　補正をする
者事件との関１系　１［１１臥４、代理人５、補正命令のロイ」自発補正に、補正の対象明細書７、補正の内容方式帛明細書第６頁第４行目、［第２図および第２図」とある
を「第２図および第３図」と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】（１）貯湯槽と、この貯湯槽内に設けられた熱交換器と
、この熱交換器に集熱循環路およびポンプを介して接続
された集熱器と、前記貯湯槽内の上部に設けられた凝縮
器および前記貯湯槽内の下部で前記集熱循環路に接して
設けられた蒸発器を有するヒートポンプとを備えたヒー
トポンプ式太陽熱温水器。（２）　前記熱交換器を前記貯湯槽の高さ方向略中央に
配置し、前記蒸発器を前記熱交換器の下方に配置し、前
記集熱循環路の流れ方向を前記集熱器、から前記熱交換
器を経て前記蒸発器へ流れる方向とし九特許請求の範Ｆ
！Ｅ第（１）項記載のビートポンプ式太陽熱温水器。（３）　前記凝縮器を前記熱交換器よりも上方に配置し
た特許請求の範囲第（１）項記載のヒートポンプ式太陽
熱温水器。（４）前記蒸発器を２重管で形成し、その内管な前記集
熱循環路の一部とし、外管に前記ヒートポンプの冷媒を
通した特許請求の範囲第（１）項記載のヒートポンプ式
太陽熱温水器。、（５）前記ヒートポンプの膨張弁を前記貯湯槽内に配
置した特許請求の範囲第（１）項記載のヒートポンプ式
太陽熱温水器。（６）貯湯槽と、この貯湯槽の外周に設けたジャケット
式熱交換器と、このジャケット式熱交換器に集熱循環路
とポンプを介して接続された集熱器と、それぞれ前記ジ
ャケット式熱交換器内で前記貯湯槽の外周面に接して上
下に配置されたジャケット式の凝縮器および蒸発器を有
するヒートポンプとを備えたヒートポンプ式太陽熱温水
器。（７）　貯湯槽と、この貯湯槽の外周に設けられたジャ
ケット式熱交換器と、このジャケット式熱交換器に集熱
循環路およびポンプを介して接続された集熱器と、ヒー
トポンプと、このヒートポンプの凝縮器に前記ジャケッ
ト式熱交換器の上層部の熱媒を導いて熱交換させる第１
補助循環路と、前記ヒートポンプの蒸発器に前記ジャケ
ット式熱交換器の下層部の熱媒を導いて熱交換させる第
２補助循環路とを備えたヒートポンプ式太陽熱温水器。（８）前記第１補助循環路および第２補助循環路の前記
凝縮器および、蒸発器への往路部分を共用し、この共用
した往路部分に循環ポンプを設けた特許請求の範囲第（
７）項記載のヒートポンプ式太陽熱温水器。（９）前記第２補助循環路を前記集熱循環路の一部とし
た特許請求の範囲第（７）項記載のヒートポンプ式太陽
熱温水器。 ■　前記第２補助循環路に蒸発器と並列にバイパス路を
設け、このバイパス路と前記蒸発器側との分岐部に混合
弁を設けた特許請求の範囲第（７）項記載のヒートポン
プ式太陽熱温水器。