JPS6252376A - ヒ−トポンプ給湯装置 - Google Patents

ヒ−トポンプ給湯装置

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JPS6252376A
JPS6252376A JP60192830A JP19283085A JPS6252376A JP S6252376 A JPS6252376 A JP S6252376A JP 60192830 A JP60192830 A JP 60192830A JP 19283085 A JP19283085 A JP 19283085A JP S6252376 A JPS6252376 A JP S6252376A
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JP
Japan
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heat
temperature
refrigerant
fluid
heat pump
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JP60192830A
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悦雄 柴田
和明 湊
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Publication date
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    • F24D19/00—Details
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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〉 本発明はヒートポンプサイクルを用いて集熱する給湯装
置に関し、特に高温の沸上げ温度を可能にしたものであ
る。
〈従来技術〉 ゛従来、ヒートポンプサイクルを用いた給湯装置として
は、例えば第４図に示すように、圧縮機ｌ。
熱交換器２．膨張弁３及び蒸発器４を冷媒配管５で連結
して成るヒートポンプサイクル回路と、蓄熱槽６．循環
ポンプ７及び上記熱交換器２を流体配管８で連結して成
る流体循環回路とで構成されたものが知られている。ヒ
ートポンプサイクル回路にはフロン１２．フロン２２等
の冷媒Ａが真空列後封入されている。この装置の動作を
説明すると、圧縮機ｌにおいて低温低圧の冷媒蒸気が加
圧されて高温となり、熱交換器２において流体Ｂ（水、
不凍液等）に熱を伝達して凝縮液化する。
液化した冷媒は膨張弁３で減圧されて低温になった後、
蒸発器４で集熱して蒸発し、この蒸気が再度圧縮機１に
流入されるサイクルを繰返す。
しかし、上記給湯装置においては冷媒の物理的性質に起
因して以下のような問題点があった。即ち、冷媒として
フロン１２．フロン２２等を用いた場合、冷媒の温度が
高温になると高圧になるが、圧縮機等の許容圧力の制限
を受けるために高温の熱出力が得られず、蓄熱槽の沸き
上げ温度はフロン１２を冷媒とした場合６０〜７０℃、
フロン２２を冷媒とした場合５０〜６０℃が上限となっ
ていた。一方、冷媒トしてフロン１１．フロン１１３゜
フロン１１４等の高温で低圧の冷媒を用いた場合には高
温の熱出力は得られるが、冷媒蒸気の比体積がフロン１
２やフロン２２と比べて大きいため、同一能力を得るに
は圧縮機容量、冷媒配管等が大きくなるという欠点があ
った。
一方、低温の熱源から高温の熱出力を得る方法として２
元冷凍サイクルの応用が考えられる。第５図に示すよう
に、第１の圧縮機１１．第１の熱交換器１２．第１の膨
張弁１３及び蒸発器１４を第１の冷媒配管１５で連結し
て成る第１のヒートポンプサイクルと第２の圧縮機１６
．第２の熱交換器１７．第２の膨張弁１８及び上記第１
の熱交換器１２を第２の冷媒配管１９で連結して成る第
２のヒートポンプサイクル並びに蓄熱槽２０．循環ポン
プ２１及び上記第２の熱交換器１７を流体配管２２で連
結して成る流体循環回路で構成されている。この動作を
示すと、第１のヒートポンプサイクルでは第１の冷媒Ａ
が循環し、蒸発器１４で第１の冷媒Ａが集熱、蒸発し、
第１の圧縮機１１で加圧・高温状態となり、第１の熱交
換器１２で第２のヒートポンプサイクルを循環する第２
の冷媒Ｂに熱を伝えて、凝縮液化した後、第１の膨張弁
３で減圧されて低温となり再度蒸発器４に流入するサイ
クルを繰返す。第２のヒートポンプサイクルでは、第１
の熱交換器１２で受熱、蒸発した第２の冷媒Ｂが第２の
圧縮機１６で加圧されて高温となり、第２の熱交換器１
７で流体循環回路を循環する流体Ｃに熱を伝え、凝縮・
液化した後、第２の膨張弁１８で減圧されて低温となり
、再度第１の熱交換器１２に流入するサイクルを繰返す
。
このように、第１のヒートポンプサイクルである温度に
昇温し、第２のヒートポンプサイクルで更に高温度の昇
温を行うため、第１のヒートポンプサイクルでは高温に
利用できないフロン１２．フロン２２等の冷媒を使用し
、第２のヒートポンプサイクルではフロン１１．フロン
１１８．フロン１１４等の高温で利用できる冷媒を利用
して高温の熱出力を得ることができる。また、フロン１
１゜フロン１１３．フロン１１４等は比体積が大きいと
いう欠点があるが、第２のヒートポンプサイクルの温度
レベルが第１のヒートポンプサイクルよりも高いため、
温度変動範囲が小さく従って比体積が小さくなり、圧縮
機容量や冷媒配管等も１元のヒートポンプサイクルより
小型にすることができる。
しかし、上述のように２元のヒートポンプサイクルを用
いた場合、第１の熱交換器で第１の冷媒から第２の冷媒
に熱を伝える際に第１の冷媒を第２の冷媒の温度より高
くしなければならないため、この温度差分だけ１元のヒ
ートポンプサイクルより同一の熱出力に対して圧縮機の
仕事が大きくなるという欠点があり、これは蓄熱槽流体
温度が低いほど顕著であった。
〈発明の目的〉 本発明は以上の点に鑑み、蓄熱槽の流体温度が設定温度
以下のときは１元のヒートポンプサイクルによシ熱出力
を取り出し、蓄熱槽の流体温度が設定温度を越えると２
元のヒートポンプサイクルによシ熱出力を取シ・出すこ
とにより、蓄熱槽の流体を高温に沸き上げることを可能
にし、かつ蓄熱槽の流体温度を低温から高温に効率良く
昇温することができるヒートポンプ給湯装置を提供する
ことを目的とするものである。
〈実施例〉 第１図は本発明の１実施例を示すヒートポンプ給湯装置
の模式構成図である。本実施例の装置構成は第１の圧縮
機３】、第１の熱交換器３２．第３の熱交換器３３．第
１の膨張弁３４．蒸発器３５及び冷媒切換弁３６を第１
の冷媒配管３７で連結して成る第１のヒートポンプサイ
クル回路と、第２の圧縮機３８．第２の熱交換器３９．
第２の膨張弁４０及び上記第１の熱交換器３２を第２の
冷媒配管４１で連結して成る第２のヒートポンプサイク
ル回路と、蓄熱槽４２．循環ポンプ４３．上記第３の熱
交換器３３及び流体切換弁４４を流体配管４５で連結し
て成る流体循環回路とを具備して構成される。第１のヒ
ートポンプサイクルにはフロン２２等の第１の冷媒Ａが
、第２のヒートポンプサイクルにはフロン１１．フロン
１１３．フロン１１４等の第２の冷媒Ｂがそれぞれ真空
引抜封入されており、流体循環回路には水、不凍液等の
流体Ｃが流れる。また、温度センサー４６により流体Ｃ
の温度が検出され、制御装置４７を介して第２の圧縮機
３８の駆動制御並びに冷媒切換弁３６と流体切換弁４４
の切換が行なわれる。
以下実施例の給湯装置の作動原理を示す。蓄熱槽４２の
水温が設定温度以下の場合、第１の圧縮機３１．循環ポ
ンプ４３が運転しており、冷媒および流体の流れは点線
の矢印で示す如くとなり第１の冷媒Ａおよび流体Ｃはそ
れぞれ第３の熱交換器３３へ循環する。すなわち、第１
の冷媒Ａは蒸発器３５で集熱、蒸発した後、第１の圧縮
機３１で加圧されて高温となシ、冷媒切換弁３６を経た
後、第３の熱交換器３３で流体Ｃに熱を伝達して凝縮・
液化し、第１の膨張弁３４で減圧されて低温となり、再
度蒸発器３５に流入するサイクルを繰返す。ここで蒸発
器３５では空気をファン等で強制送風して空気集熱した
り、地下水、排温水を循環して水集熱するなどの方法が
ある。流体Ｃは第３の熱交換器３３で第１の冷媒Ａより
受熱し、加温されて蓄熱槽内の流体温度が上昇する。
以上の動作により蓄熱槽内の流体温度は漸次上昇してく
るが、この温度を温度センサ４６により検知し、この温
度が設定温度を越えると、制御装置４７の出力信号で冷
媒切換弁３６及び流体切換弁４４を切換えると共に第２
の圧縮機３８を運転する。冷媒切換弁３６および流体切
換弁４４を切換えることにより、冷媒および流体の流れ
は実線で示す矢印の如くとなる。即ち第１の冷媒Ａは第
１の熱交換器３２．流体Ｃは第２の熱交換器３９へそれ
ぞれ循環する。第１の冷媒Ａは蒸発器３５で集熱・蒸発
した後、第１の圧縮機３１で加圧されて高温になり、冷
媒切換弁３６を経て第１の熱交換器３２で第２の冷媒Ｂ
に熱を伝達して凝縮・液化する。その後、第１の膨張弁
３４で減圧・低温になり再度蒸発器３５へ流入するサイ
クルを繰返す。第２の冷媒Ｂは第１の熱交換器３２で第
１の冷媒Ａより受熱して蒸発した後、第２の圧縮機３８
で加圧されて高温となり、第２の熱交換器３９で流体Ｃ
へ熱を伝達して凝縮・液化する。次に第２の膨張弁４０
で減圧されて低温となり、再度第１の熱交換器３２に流
入するサイクルを繰返す。
そして、流体Ｃは第２の熱交換器３９で第２の冷媒Ｂよ
シ受熱して加温され、蓄熱槽４２内の流体温度が高温ま
で上昇する。
以上の如く、蓄熱槽４２内の流体温度に応じて制御装置
４７の出力信号でヒートポンプサイクルの動作を切換制
御し、流体温度が低温のときは第１のヒートポンプサイ
クルのみの１元動作とし、流体温度が設定値以上の高温
になると第！のヒートポンプサイクルから第２のヒート
ポンプサイクルへ熱伝達して流体を加熱する２元動作を
行なう給湯システムが確立される。
〈発明の効果〉 本発明によると以下の如き効果がある。
（１）第２のヒートポンプサイクルには高温用の冷媒（
例えばＲ１１，Ｒ１１８，Ｒ１１４等）を用いることに
よって高温の熱出力を得ることができ、高い沸き上げ温
度が可能となる。
（２）第２図にフロン２２とフロン１１４の飽和蒸気の
比体重と温度の関係を示す如くフロン１１４の比体積は
フロン２２の３倍程度ある。しかしながらこのフロンｌ
、１４は第２のヒートポンプサイクルの冷媒であるので
、比体積の大きい温度範囲で使用しなくてもよく、圧縮
機容量、冷媒配管等を大きくする必要がない。
（３）第３図は横軸に蓄熱槽流体温度をとり、縦軸に Ｃ０Ｐ＝熱出力／（第１の圧縮機仕事量十第２の圧縮機
仕事量） を示すが、蓄熱槽流体温度が低温のときは１元のヒート
ポンプサイクルで運転するため、２元ヒートポンプサイ
クルで運転する場合よりＣＯＰを大きくとることができ
、効率的に低温から高温まで流体を沸き上げることがで
きる。
以上のように２つのヒートポンプサイクルの冷媒を適宜
選択することによって、高温の熱出力を得ることができ
、また、圧縮機容量、冷媒配管等装置の大型化を防ぐこ
とができるなどの利点があり、さらに１元ヒートポンプ
サイクルの運転と２元ヒートポンプサイクルの運転を切
換えることにより効率良く熱出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例を示すヒートポンプ給湯装置
の模式構成図である。 第２図は冷媒（Ｒ２２及びＲ１１４）の温度と飽和蒸気
の比体積との関係を示す説明図である。 第３図は流体温度とＣＯＰの関係を示す説明図である。 第４図は従来のヒートポンプ給湯装置の構成図である。 第５図は従来の２元ヒートポンプサイクルの原理を説明
する構成図である。 ３１・・・第１の圧縮機、３２・・・第１の熱交換器、
３３・・・第３の熱交換器、３４・・・第１の膨張弁、
３５・・・蒸発器、３６・・・冷媒切換弁、８８・・・
第２の圧縮機、３９・・・第２の熱交換器、４０・・・
第２の膨張弁、４４・・・流体切換弁、４６・・・温度
センサ、４７・・・制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、ヒートポンプサイクルの熱を受容して流体循環回路
    の流体を昇温せしめるヒートポンプ給湯装置において、
    前記流体温度が設定値より低温のときには前記ヒートポ
    ンプサイクルを１元動作とし、前記流体温度が設定値よ
    り高温のときには前記ヒートポンプサイクルを２元動作
    とする切換制御手段を具設したことを特徴とするヒート
    ポンプ給湯装置。
JP60192830A 1985-08-29 1985-08-29 ヒ−トポンプ給湯装置 Pending JPS6252376A (ja)

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