JPS60218563A - 給湯機 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、家庭用あるいは産業用の給湯または、暖房に
巾広く利用するケミカルヒートポンプを用いた給湯機に
関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、給湯の熱源機での熱源は、石油やガスを燃料とし
て利用し、一部で深夜電力が利用されている。それらの
効率は、０．７〜０．８が一般的なものであり、深夜電
力を利用した温水器は、ヒータが貯湯槽内の被加熱流体
に完全につかっている時、１００％の効率となるが、深
夜電力という特殊性から早朝最高水温に沸き上がってい
る。従って給湯負荷のピークとなる夕方から夜間１で、
高温水を溜めておく必要があり、その間の放熱ロスが多
くトータルでは効率が石油やガス並に低下する。

最近、電動圧縮機によるヒートポンプ給湯機が出現し電
気入力に対して、２．７倍程度の出力を得るものがある
。そして、−次エネルギー換算（石油エネルギーによる
発電効率を０．３５とする）での効率は、０．９４５と
なシ決して高効率とは言えず、６０℃以上の高温水を得
るためには、効率はさらに低下する。また最近では、ケ
ミカルヒートポンプの給湯機への応用が検討されている
。これは石油・ガス熱源により、高効率（ＣＯＰ＝１．
０以上）な給湯機をめざすものであるが、そこでの重要
な技術的課題の内の１つは、発生器兼吸収器における効
率の良い熱交換方法の開発である。

発明の目的 本発明は、上記問題点に鑑みケミカルヒートポンプの加
熱源を間欠的に運転し、高効率の給湯機を実現するもの
である。

発明の構成 本発明は冷媒を吸収する吸収材を内蔵した発生器兼吸収
器、これに連通した凝縮器、これに連通した蒸発器とを
少なくとも構成要素として形成したケミカルヒートポン
プと、前記発生器兼吸収器の加熱部を有し、かつ、前記
発生器兼吸収器と前記加熱部との間の熱交換手段と、前
記発生器兼吸収器と給湯用の被加熱水との間の熱交換手
段とを備え、前記画然交換手段として少なくともいずれ
か一方にヒートパイプを用いた給湯機であり、またヒー
トパイプが前記発生器兼吸収器と前記加熱部との間の熱
交換手段であり、かつ前記発生器兼吸収器と給湯用の被
加熱水との間の熱交換手段でもあるように、前記ヒート
パイプが移動可能とした高効率な給湯機である。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第１図に従って具体的に説明
する。図において、１はバーナで石油あるいはガスを燃
料とする。２はヒートパイプで上下に移動が可能である
。３は発生器兼吸収器、４は吸収材で冷媒を含んでいる
。（吸収材には、ゼオライト・シリカゲル・塩化力ルシ
ュウム等が用いられ、冷媒は水である）、５は保護筒で
内部にヒートパイプ２を封入している。６はバーナ１に
より発生器兼吸収器３を加熱する加熱部である。

７は発生器兼吸収器３の発熱を被加熱水に伝える熱交換
部、８は吸収材４の吸放熱を促進させるためのフィンで
、保護筒６に設けている。９は凝縮器、１０は断熱材、
１１は蒸発器、１２は蒸発器１１と凝縮器９とを接続す
るパイプ、１３はバーナ１の燃料用の弁、１４は排気筒
、１５は貯湯槽で被加熱水で満たされている、１６は発
生器兼吸収器３、凝縮器９、蒸発器１１等を一体に構成
したケミカルヒートポンプユニットで貯湯槽１５へ着脱
自在に取付けである。１７は貯湯槽１５への給水口、１
８は貯湯槽１５からの給湯口である。

次に第２図について説明する。第２図は第１図のヒート
パイプ２を中心とした部分拡大図である。

第１図と同一番号は同じものを表わす。

１９は被加熱水と熱交換するフィンで、断熱材１Ｑ、発
生器兼吸収器３の外壁３ａを貫通した保護ｆＭ）５の部
分に設けである。２ｏはヒートパイプ２を矢印の方向へ
動かすだめの電磁コイルである。保護筒５は、熱交換部
７からの加熱部６まで発生器兼吸収器３を貫通して設け
られフィン８とは熱的に接合されている。そして、この
ような発生器兼吸収器３とこれの一端に凝縮器９、さら
にこれの一端に蒸発器１１とは気密に接続された後、真
空脱気されている。

次に本発明の給湯機の作用について説明する。

この給湯機は、ケミカルヒートポンプを用いて被加熱水
を加熱するため、２つのモードで運転される。１つは、
バーナ１の燃焼熱を熱源として運転され、他の１つは、
大気熱あるいは太陽熱・廃熱等を、蒸発器１１を介して
利用する運転とに別けられる。前者の運転モードをチャ
ージといい後者をディスチャージという。

まずチャージについて作用を説明すると、バーす１に着
火され、燃焼熱は加熱部６から保護筒５を介しヒートパ
イプ２の下部（蒸発部）に伝えられる。この時ヒートパ
イプ２の位置は加熱部６側に位置している。燃焼熱はさ
らにヒートパイプ２の作用により、発生器兼吸収器３内
部のフィン８を介して吸収材４へ伝えられ、吸収材４を
加熱する。吸収材４の被加熱水と接する側は断熱材１０
に囲まれており、またヒートパイプ２の位置がカミ熱部
６側にあるため、燃焼熱が有効に吸収材４の加熱に利用
される。吸収材４の温度が上昇してくると、吸収材４に
吸収されていた冷媒（水）の蒸発が始まる。蒸発した冷
媒蒸気は、凝縮器９で被加熱水に凝縮熱を伝え液化しパ
イプ１２を通９蒸発器１１へ溜まる。凝縮熱により加熱
された水は自然対流により貯湯槽１５の上部へ溜せる。

排気ガスは排気筒１４よシ外部へ排出される。吸収材４
に吸収されている冷媒がほぼ蒸発すると、吸収材の温度
が急激に高くなるため温度上昇率あるいは設定温度を越
えると弁１３を閉じバーナ１での燃焼を停止させる。こ
れでチャージが終了する。

次にディスチャージについて作用を説明する。

チャージ終了直後は、吸収材４の温度が高温となってい
るため、吸収材４の顕熱を利用し被加熱水を加熱する。

その方法は、通電して作動する電磁コイル２０によりヒ
ートパイプ２の位置を第２図矢印の如く熱交換部７側へ
移動させる。そうすることによシ、ヒートパイプ２の下
部（蒸発部）が発生器兼吸収器３内に入り、吸収材４０
顕熱がヒートパイプ２に効果的に伝わる。また吸収材４
の熱は加熱部６側に伝わりにくい。そして、ヒートパイ
プ２に入った熱は、ヒートパイプ２の上部（凝縮部）に
伝えられ、熱交換部７のフィン１９を介し被加熱水を加
熱する。加熱された水は貯湯槽１５上部へ自然対流によ
り溜まる。吸収材４の温度が低下してくると、吸収材４
の蒸気圧が低下すると共に強い吸湿作用が発生し、蒸発
器１１に溜った冷媒（水）のもつ蒸気圧より低下する。

そうすると冷媒が大気あるいは太陽熱・廃熱等から熱を
奪い蒸発し始める。蒸発した冷媒蒸気は、パイプ１２、
凝縮器１２を通り、吸収材４に吸収される。吸収材４が
冷媒蒸気を吸収すると、凝縮熱＋反応熱が発生し、前記
吸収材４の顕熱を被加熱水に伝えた経路で、吸収材４の
発熱が被加熱水に伝えられる。蒸発器１１内に溜った冷
媒が蒸発し終るとディスチャージの終了である。前記チ
ャージとディスチャージとを交互にくり返し運転するこ
とにより貯湯槽１５内の被加熱水を連続加熱して行く。

その時バーナ１での燃焼はチャージの時のみなので間欠
でよく、またケミカルヒートポンプユニット１６を貯湯
槽１５内に突出して設けているため、被加熱水を加熱す
る部位が、チャージ中は凝縮器９、ディスチャージ中は
熱交換部７と変わっても、効率よく被加熱水に熱を伝え
ることができる。さらに、発生器兼吸収器３では、熱交
換が必要な部位にヒートパイプ２を移動させることによ
り、　（熱交換不用部位での熱ロスを防止）効率良く被
加熱水を加熱することができる。尚ディスチャージ中は
、排気筒を閉じることにより加熱部６からの熱ロスを防
ぐことが可能でさらに効率向上する。また蒸発器１１内
に溜った冷媒を蒸発させやすくするため、内部に含浸材
（パーライト等）を入れると効果的である。

ヒートパイプ２を移動させる方法は、−例として電磁コ
イルで説明したが機械的な方法、熱による膨張力等、ヒ
ートパイプ２を移動させる機能さえあれば、いずれでも
可能であるし、保護筒６は必ずしも必要としない。

発明の効果 本発明は、吸収材からの冷媒の吸熱・放出による発熱を
ヒートパイプを用いることによシ高効率１　で熱交換可
能となり、熱・−の少ない高効率給湯機を提供するもの
である。

【図面の簡単な説明】

２・・・・・・ヒートパイプ、３・・・・・・発生器兼
吸収器、４・・・・・吸収材、６・・・・・加熱部、７
・・・・・・熱交換部、９・・・・・・凝縮器、１１・
・・・・蒸発器、１６・・・ケミカルヒートポンプユニ
ット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒を吸収する吸収材を内蔵した発生器兼吸収器
   、これに連通し、かつ給湯用の被加熱水と熱交換する凝
   縮器、これに連通した蒸発器とを少なくとも構成要素と
   して形成したケミカルヒートポンプユニットと、前記発
   生器兼吸収器の加熱部を有し、かつ前記発生器兼吸収器
   と前記加熱部との間の熱交換手段と、前記発生器兼吸収
   器と給湯用の被加熱水との間の熱交換手段とを備え、前
   記内熱交換手段としてすくなくともいずれか一方に、ヒ
   ートパイプを用いた給湯機。
2. （２）　ヒートパイプが、前記発生器兼吸収器と前記加
   熱部との間の熱交換手段でアシ、かつ前記発生器兼吸収
   器と給湯用の被加熱水との間の熱交換手段でもあるよう
   に前記ヒートパイプが移動可能とした特許請求の範囲第
   １項記載の給湯機。