JPS63127057A - ヒ−トポンプ給湯機 - 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 本発明はヒートポンプを用いた給湯機に関するものであ
る。

従来の技術 従来この種のヒートポンプ給湯機は、貯湯槽に２　′　
− 埋設した単一の熱交換器、又は、貯湯槽と熱交換器の間
で温水循環を行う構成のために、高温湯を得ようとする
と冷媒の凝縮圧力が上昇して効率の低下を生じていた。

以上の様な従来の問題点を解決するために、特開昭６０
−５３７３１号公報の様に高温ガス域での冷媒との熱交
換器と２相域、液域での冷媒との熱交換器を設けて、高
温湯と中温湯の２温度レベルの温水を得るようにしたも
のが提案されている。

発明が解決しようとする問題点 この様な２つの熱交換器を構成するものにおいては、所
定の高温湯と中温湯を得るためには各々の熱交換器へ入
る冷媒ガス温度の制御方法に問題を有していた。

本発明はかかる従来の問題を解消するもので、ヒートポ
ンプのいか彦る運転条件においても所定の高温湯を得る
とともに、凝縮圧力を上昇させることなく高効率運転を
行なうようにすることを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明のヒートポンプ給湯
機は、圧縮機、高温採湯用第１熱交換器、中温採湯用第
２熱交換器、絞り装置、蒸発器を冷媒管路にて順次結合
してなるヒートポンプ回路を構成し、蒸発器入口冷媒温
度検知部、圧縮機入口冷媒温度検知部を設け、圧縮機吐
出温度が所定の温度になる蒸発器入口冷媒温度と圧縮機
入口冷媒温度の相関値を記憶し、この相関値になるごと
く絞り装置の開度を制御する制御機構を有する構成とし
たものである。

作　　用 本発明は上記した構成によって、高温採湯用第１熱交換
器で高温の冷媒ガス域との熱交換により所定の高温湯が
得られ、中温採湯用第２熱交換器では２相域、液域との
熱交換で所定の中温湯が得られるものであり、絞り装置
の開度を制御する制御機構により圧縮機の吐出温度を常
に所定の温度に保つことができるため、高温採湯用第１
熱交換器の入口冷媒ガス温度が常に一定となシ、採湯温
度が所定の高温湯として安定して得られるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図において、１は圧縮機、２は高温採湯用第１熱交
換器、３は中温採湯用第２熱交換器、４は絞り装置、５
は蒸発器でこれらを冷媒回路にて順次結合してヒートポ
ンプ回路を形成する。６は蒸発器５用の送風機である。

７は蒸発器５の入口冷媒温度を検知する蒸発器入口冷媒
温度検知部、８は圧縮機１の入口冷媒温度を検知する圧
縮機入口冷媒温度検知部、９は絞り装置４の開度を制御
する制御機構で、この制御機構９は圧縮機１の吐出温度
が所定の設定温度になる蒸発器入口冷媒温度と圧縮機入
口温度の相関値を記憶させておき、この相関値になるご
とく、絞り装置４の開度を制御するごとく制御回路が構
成されている。１０は貯湯槽、１１は循環ポンプで、貯
湯槽１ｏ下部と中温採湯用第２熱交換器３の入口との水
回路に設ける。１２は三方流量制御弁で中温採湯用第２
熱５　パ− 交換器３と高温採湯用第１熱交換器２との間に位置せし
め、三方流量制御弁１２の一方は貯湯槽１０の中間部と
結ぶ。１３は中温採湯用第２熱交換器３の出口水温検知
部、１４は高温採湯用第１熱交換器２の出口水温検知部
、１５は湯温調節混合栓、１６は出湯管、１７は給水管
である。

上記構成において、圧縮機１からの高温冷媒ガスは高温
採湯用第１熱交換器２に流入し、３方流量制御弁１２で
分流した中温採湯用第２熱交換器３からの中温湯を高温
に加熱する。この時、高温採湯用第１熱交換器２の出口
湯温が所定の高温湯になるように、検知部１４によシ三
方流量制御弁１２を作動し、高温採湯用第１熱交換器２
への分流量を制御しているので、高温採湯用第１熱交換
器２では一定の高温湯が得られ、これで貯湯槽１０の貯
部から次々と貯湯して行く、高温採湯用第１熱交換器２
で高温湯を作った冷媒ガスは中温採湯用第２熱交換器３
に流入し、循環ポンプ１１により送入する水と熱交換し
て中温湯を作る。つまり、中温採湯用第２熱交換器３を
流れる冷媒は凝縮過６′ゝ−・′ 程の気液２相状態から凝縮完了後の液相になる。

中温採湯用第２熱交換器３を流れる循環水量は、中温採
湯用第２熱交換器３の出口水温検知部１３による循環ポ
ンプ１１の回転数で制御されるので、中温採湯用第２熱
交換器３の出口では常に所定の中温湯が得られる。この
中温湯は三方流量制御弁１２にて、高温採湯用第１熱交
換器２へと貯湯槽１０の中間部へと分流し、貯湯槽１０
への分流中温湯は貯湯槽１０の中間部下方に中温湯層と
して貯湯される。

第２図に上記、高温採湯用第１熱交換器２と中温採湯用
第２熱交換器３における冷媒と水との熱交換による温度
特性を示している。縦軸Ｔは温度、横方向は高温採湯用
第１熱交換器２の管長Ｌ１　　と、中温採湯用第２熱交
換器３の管長Ｌ２を示している。冷媒の温度特性を実線
、水の温度特性を破線で示し、矢印は流れ方向を示して
いる。つまり、高温採湯用第１熱交換器２、即ち管長Ｌ
１の高温採湯用第１熱交換器を流れる間に、高温冷媒ガ
スＡからＢの温度変化により中温湯Ｆの分流水量をＦか
らＧへと高温湯にする。この時、中温湯Ｆの他の分流は
Ｆとして貯湯槽１０へ流入している。

又、管長Ｌ２の中温採湯用第２熱交換器３においては、
冷媒はＢからＣへと凝縮２相域と、ＣからＤへの液相へ
となり、この間に循環ポンプ１１より流れてくる水温Ｅ
を加熱して中温湯Ｆにすることになる。

ここで、中温採湯用第２熱交換器３の出口湯温Ｆを所定
の一定温度に制御することで、冷媒の凝縮温度であるＢ
又はＣはサイクルの負荷変動に関係なくほぼ一定の温度
となる。即ち凝縮圧力もほぼ一定となる。また、高温採
湯用第１熱交換器２の出口湯温であるＧを所定の高温湯
として採湯するためには、圧縮機１の吐出ガス温度であ
るＡは湯温Ｇよりも所定の温度差だけ高温に保つ必要が
ある。

第３図にヒートポンプサイクル動作説明のためのモリエ
ル線図を示す。縦軸は圧力Ｐ、横軸はエンタルピｈであ
り、Ｍ−Ｍは飽和液線、Ｎ−Ｎは飽和ガス線であり、モ
リエル線図上で圧縮機吐出ガスＡが高温採湯用第１熱交
換器２で飽和ガス線上のＢ点まで熱交換し、さらに中温
採湯用第２熱交換器３で飽和液線Ｃから液相Ｄ−ｉで熱
交換される。ここで、前述したごとく、凝縮圧力である
Ｐｄは負荷変動に関係なくほぼ一定である。液化された
Ｄ点から絞り装置４によりＰｌｉｌｌのＨ点まで減圧さ
れ蒸発器６に導かれ、１点まで熱交換される。

蒸発器５より出た冷媒ガスエは圧縮機１により温度Ｔの
Ａ、ａまで昇温昇圧される。Ｔ、’ｒ′、’ｒ“は等温
線である。従来、蒸発器５の出口冷媒工はスーパーヒー
トをほぼ一定になるごとく制御されていた。

したがって、蒸発器４の熱源側条件が低温側へ変化する
と蒸発圧力はＰ８からｐ　、　／へと低温側へ移行し蒸
発器５の出口温はＴ′となり、圧縮機１の吐出状態はＡ
′となるため吐出温度はＴからＴ′へと高温となる。逆
に蒸発器４の熱源側条件が高温側へ変化すると蒸発圧力
はｐｓ／／へと高温側へ移行し蒸発器６の出口温はＩ“
となり、圧縮機１の吐出状態はＡ“となるため吐出温度
はＴからＴ“へと低温となる。このように、蒸発器５の
出口冷媒のスーパーヒートを一定にする方式では蒸発器
５の熱源側条件変化によって圧縮機１の吐出温度も変化
する。

圧縮機１の吐出温度を一定に保つためには、蒸発圧力（
蒸発温度）に応じてスーパーヒートを変化させる必要が
ある。この時の蒸発温度とスーパーヒートとはある相関
性があるため、本実施例においては、蒸発温度の代表点
である蒸発器５の入口冷媒温度と、スーパーヒートの代
表点である圧縮機１の入口冷媒温度の相関値を利用する
ことにより、制御機構９内に記憶させておき、上記各温
度が記憶された相関値になるごとく絞り装置４の開度を
制御することで圧縮機１の吐出温度を所定の温度に保持
できる。従って、あらゆる負荷変動に対しても吐出温度
を一定に保持できることで、常に高温の安定した湯温か
得られる。

上記、蒸発器入口冷媒温度は、絞り装置４の出口から蒸
発器内の二相域部分の所であればどこの位置で検知して
も同等であり、また、圧縮機入口冷媒温度は、蒸発器５
の出口から圧縮機１の吸入口までのどこの位置で検知し
ても同等であること１０”’−／ は明白である。

発明の効果 以上のように本発明のヒートポンプ給湯機によれば、圧
縮機、高温採湯用第１熱交換器、中温採湯用第２熱交換
器、絞り装置、蒸発器を冷媒回路で順次結合したヒート
ポンプ回路の蒸発器入口冷媒温度検知部、圧縮機入口冷
媒温度検知部を設け、圧縮機吐出温度が所定の設定温度
となる各温度の相関値を記憶し、この相関値になるごと
く、絞り装置の開度を制御機構を有する構成であるため
、いかなる負荷変動に対しても圧縮機吐出温度を常に一
定に保持することができ、しだがって、安定した所定の
高温湯が確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すヒートポンプ。 給湯機の構成図、第２図は高温採湯用第１熱交換器と中
温採湯用第２熱交換器における冷媒と水との温度特性図
、第３図は同ヒートポンプサイクル動作説明のだめのモ
リエル線図である。 １・・・圧縮機、２−・　高温採湯用第１熱交４Ｓ　Ｒ
％、１１　−　・ ３・・・・中温採湯用第２熱交換器、４・・・・絞り装
置、５・・・・蒸発器、７・・−蒸発器入口冷媒温度検
知部、８・・・圧縮機入口冷媒温度検知部、９・・−・
・制御機構。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 第２図 −〉水−〉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、高温採湯用第１熱交換器、中温採湯用第２熱交
   換器、絞り装置、蒸発器を冷媒管路にて順次結合してな
   るヒートポンプ回路を設け、前記蒸発器の入口に設けた
   冷媒温度検知部と、前記圧縮機の入口に設けた冷媒温度
   検知部とを有し、前記圧縮機の吐出温度が所定の設定温
   度になる前記蒸発器の入口の冷媒温度と前記圧縮機の入
   口の冷媒温度の相関値を記憶し、この相関値になるごと
   く、前記絞り装置の開度を制御する制御機構を有してな
   るヒートポンプ給湯機。