WO2016157305A1 - ヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置 - Google Patents

ヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016157305A1
WO2016157305A1 PCT/JP2015/059660 JP2015059660W WO2016157305A1 WO 2016157305 A1 WO2016157305 A1 WO 2016157305A1 JP 2015059660 W JP2015059660 W JP 2015059660W WO 2016157305 A1 WO2016157305 A1 WO 2016157305A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hot water
refrigerant
water supply
heat pump
outdoor unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/059660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
周二 茂木
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2017508839A priority Critical patent/JPWO2016157305A1/ja
Priority to PCT/JP2015/059660 priority patent/WO2016157305A1/ja
Priority to SG11201707921TA priority patent/SG11201707921TA/en
Priority to EP15887460.2A priority patent/EP3276279B1/en
Publication of WO2016157305A1 publication Critical patent/WO2016157305A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02Water heaters
    • F24H4/04Storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1051Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/20Electric components for separate outdoor units
    • F24F1/24Cooling of electric components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/20Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2021Storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/02Heat pumps of the compression type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006Accumulators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022Compressor control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12Heat pump
    • F24D2200/123Compression type heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/08Storage tanks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/047Water-cooled condensers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Definitions

  • the present invention relates to a heat pump hot water supply outdoor unit and a hot water supply apparatus using this as a heating source.
  • a heat pump hot water supply outdoor unit as described in Patent Document 1 is known.
  • a conventional heat pump hot water supply outdoor unit includes a heat pump cycle constituted by a refrigerant circuit.
  • a heat pump hot-water supply outdoor unit heats the hot water for hot-water supply, etc. by collecting the heat in the air using a heat pump cycle.
  • the heat pump hot water supply outdoor unit is operated, the refrigerant condition changes according to the environmental conditions such as the outside air temperature, the water temperature at the time of boiling, and the setting conditions such as the boiling temperature.
  • the circulation amount of the refrigerant is likely to change. For this reason, in the prior art refrigerant circuit, one accumulator for storing excess liquid refrigerant is installed.
  • An object of the present invention is to provide a heat pump hot water supply outdoor unit and a hot water supply device that can be used.
  • a heat pump hot water supply outdoor unit connects a casing constituting an outer casing and a compressor, an air refrigerant heat exchanger, an expansion valve, and a water refrigerant heat exchanger incorporated in the casing in an annular shape by a refrigerant pipe.
  • the enlargement of the heat pump hot water supply outdoor unit can be suppressed while the total volume of the entire accumulator is expanded by a plurality of accumulators.
  • the heat pump hot water supply outdoor unit can be improved in performance at low cost.
  • FIG. 1 is a front view of the heat pump hot water supply outdoor unit according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the front with the housing removed.
  • FIG.2 and FIG.3 is the perspective view which looked at the heat pump hot-water supply outdoor unit from diagonally forward and back.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a heat pump type hot water supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the hot water supply apparatus of the present embodiment includes a heat pump hot water supply outdoor unit 1 and a tank unit 11.
  • the heat pump hot water supply outdoor unit 1 heats (boils) hot water using a heat pump cycle, and includes a housing 2, a compressor 3, a suction pipe 4, a discharge pipe 5, and a blower 6 built in the housing 2.
  • hot water is a generic term for high temperature water (hot water) and low temperature water (water).
  • the “medium temperature water” means hot water having a temperature between high temperature water and low temperature water.
  • the casing 2 constitutes the outline of the heat pump hot water supply outdoor unit 1, and is formed in, for example, a rectangular box shape. As shown in FIGS. 2 and 3, the front surface portion 2a, the rear surface portion 2b, the upper surface portion 2c, the right side A surface portion 2d and a left side surface portion 2e are provided. A service panel 2f that covers a terminal block 12a, a water inlet valve 28, a hot water outlet valve 29 and the like, which will be described later, is detachably attached to the right side surface portion 2d of the housing 2.
  • front-rear direction the direction in which the front surface portion 2a and the rear surface portion 2b of the housing 2 face each other
  • left-right direction the direction in which the right side surface portion 2d faces the left side surface portion 2e
  • left-right direction the direction in which the left-right direction is made into the horizontal specific direction
  • the compressor 3 the air refrigerant heat exchanger 7, the water refrigerant heat exchanger 8, the expansion valve 9, and the accumulators 10A and 10B are connected in a ring shape using the suction pipe 4 and the discharge pipe 5, and a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates. It is composed.
  • the suction pipe 4 and the discharge pipe 5 correspond to the refrigerant pipe of the present embodiment.
  • the suction pipe 4 connects the suction port of the compressor 3 and the outflow port of the expansion valve 9.
  • the discharge pipe 5 connects the discharge port of the compressor 3 and the inflow port of the expansion valve 9.
  • the compressor 3 sucks and compresses the refrigerant and then discharges the refrigerant.
  • the compressor 3 includes a compression unit that performs a refrigerant compression operation and a motor (none of which is shown) that drives the compression unit.
  • the suction port of the compressor 3 is connected to the refrigerant outlet of the air refrigerant heat exchanger 7 via the suction pipe 4 and the accumulators 10A and 10B.
  • the discharge port of the compressor 3 is connected to the refrigerant inlet of the water refrigerant heat exchanger 8 through the discharge pipe 5.
  • the compressor 3 operates by being supplied with electric power from the outside via an electrical product storage box 12 described later.
  • the air refrigerant heat exchanger 7 takes in heat in the air and heats the refrigerant.
  • the water refrigerant heat exchanger 8 heats the heating target water by exchanging heat between the high-temperature refrigerant discharged from the compressor and the heating target water introduced from the tank unit 11.
  • the expansion valve 9 is connected to the refrigerant inlet of the air refrigerant heat exchanger 7 via the suction pipe 4 and is connected to the refrigerant outlet of the water refrigerant heat exchanger 8 via the discharge pipe 5.
  • the expansion valve 9 is configured to adjust the flow rate of the refrigerant passing through the expansion valve 9 by being energized from the outside, and to adjust the pressure difference of the refrigerant generated between the suction pipe 4 and the discharge pipe 5.
  • the accumulators 10A and 10B store the refrigerant flowing from the upstream side (air refrigerant heat exchanger 7 side) of the refrigerant circuit in the accumulators 10A and 10B, and separate the refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant, Is discharged toward the compressor 3. Thereby, accumulator 10A, 10B suppresses that the liquid refrigerant which became surplus according to a situation flows into the compressor 3.
  • the suction pipe 4 is branched into two pipe lines 4 a and 4 b which are parallel to each other between the compressor 3 and the air refrigerant heat exchanger 7.
  • the accumulators 10A and 10B are provided in the pipe lines 4a and 4b, respectively, and are connected in parallel to each other in the middle of the refrigerant circuit.
  • the total volume of the two accumulators 10A and 10B is set to about several liters to several tens of liters, for example.
  • a refrigerant such as a CO2 refrigerant is sealed in the refrigerant circuit configured as described above.
  • parts other than the above may be attached to the refrigerant pipe.
  • a partition plate 16 extending in the front-rear direction and the vertical direction of the heat pump hot water supply outdoor unit 1 is provided inside the housing 2.
  • the partition plate 16 is erected almost vertically on a flat plate-like base 17 constituting the lower surface portion of the heat pump hot water supply outdoor unit 1.
  • An upper end portion 16 a of the partition plate 16 is abutted against the electrical component storage box 12.
  • the internal space of the housing 2 is separated into a machine chamber 14 located on the right side of the partition plate 16 and a blower chamber 15 located on the left side of the partition plate 16.
  • a compressor 3, accumulators 10A and 10B, an electrical component storage box 12, and the like are accommodated.
  • the compressor 3 is housed in the lower part of the machine room 14 while being placed on the base 17.
  • the electrical product storage box 12 controls actuators such as the compressor 3, the expansion valve 9, and the blower 6, and is disposed in the upper part of the machine room 14.
  • the electrical product storage box 12 is disposed above the compressor 3 with a gap, and a terminal block 12 a connected to an external power source or the like is provided at the lower right side of the electrical product storage box 12.
  • a space is formed between the electrical component storage box 12 and the upper surface 2c of the housing 2, and the accumulators 10A and 10B are arranged in the horizontal direction in this space.
  • an electronic board 24 on which various electronic components are mounted is accommodated in an almost horizontal state on the upper side of the electrical component storage box 12.
  • Each electronic component mounted on the electronic substrate 24 constitutes a plurality of modules for controlling the actuators.
  • the inverter module 23 that drives the compressor 3 is mounted on the upper surface 24 a of the electronic substrate 24.
  • Other electronic components except the inverter module 23 are mounted on the lower surface 24 b of the electronic substrate 24.
  • the inverter module 23 is composed of a wide band gap semiconductor capable of supplying a large current to the compressor 3. For this reason, the inverter module 23 is held in a state of being in contact with the accumulator 10B that is at a low temperature by storing the refrigerant.
  • the inverter module 23 and the accumulator 10B are preferably brought into surface contact with each other in close contact with each other in order to increase the thermal conductivity between them.
  • the accumulator 10B functions as a heat dissipation component of the inverter module 23, the dedicated heat dissipation component required for the inverter module of the prior art is abolished.
  • a space can be secured between the electrical component storage box 12 and the upper surface portion 2 c of the housing 2.
  • two accumulators 10A and 10B can be arranged compactly in a state where they are arranged in the horizontal direction.
  • the machine chamber 14 houses a suction pipe 4, a discharge pipe 5, an expansion valve 9 (not shown in FIG. 1), and the like.
  • the blower chamber 15 located on the left side of the partition plate 16 has a large space for securing an air passage.
  • the blower chamber 15 accommodates a blower 6, an air refrigerant heat exchanger 7, a water refrigerant heat exchanger 8, and the like.
  • the blower 6 includes, for example, two to three propeller blades and a motor that rotationally drives the propeller blades, and is disposed on the front side of the blower chamber 15.
  • the blower 6 operates by being supplied with power from the outside, and allows air to pass through the air refrigerant heat exchanger 7 disposed on the rear surface side of the blower chamber 15.
  • the air refrigerant heat exchanger 7 is formed in a rectangular flat plate shape as a whole by combining a large number of aluminum thin plate fins and a long refrigerant flow pipe that is in close contact with the fins.
  • the air refrigerant heat exchanger 7 heats the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant flowing through the refrigerant flow pipe and the air present around the fins. The amount of heat exchange at this time is adjusted according to the amount of air blown by the blower 6 and the like.
  • the water refrigerant heat exchanger 8 is disposed on the base 17 below the blower chamber 15.
  • the water-refrigerant heat exchanger 8 includes a water circulation pipe and a refrigerant circulation pipe that are bent in a crank shape in close contact with each other, and generates hot water by exchanging heat between these circulation pipes.
  • a water inlet valve 28 and a hot water outlet valve 29 are provided on the right side surface portion of the heat pump hot water supply outdoor unit 1 as shown in FIG.
  • the water inlet valve 28 is a connection port for introducing water from the tank unit 11 to the water refrigerant heat exchanger 8.
  • the water inlet valve 28 is connected to the hot water inlet of the water-refrigerant heat exchanger 8 through an internal inflow pipe 30.
  • the hot water outlet valve 29 is a connection port for sending warm water toward the tank unit 11.
  • the hot water outlet valve 29 is connected to the hot water outlet of the water-refrigerant heat exchanger 8 via the internal outlet pipe 32.
  • the internal inflow pipe 30 and the internal outflow pipe 32 are accommodated in the machine room 14.
  • the tank unit 11 includes a hot water storage tank 34, a water pump 35, an outgoing pipe 36, a return pipe 37, a switching valve 38, a hot water supply pipe 39, a water supply pipe 40, a mixing valve 41, and the like.
  • the hot water storage tank 34 stores hot water heated by the heat pump hot water supply outdoor unit 1, and has a capacity of, for example, several hundred liters.
  • the water pump 35 is a pump for circulating hot water between the water-refrigerant heat exchanger 8 of the heat pump hot water supply outdoor unit 1 and the hot water storage tank 34, and is provided in, for example, the outgoing pipe 36.
  • the forward piping 36 connects the lower part of the hot water storage tank 34 and the water inlet valve 28 of the heat pump hot water supply outdoor unit 1.
  • the return pipe 37 connects the hot water outlet valve 29 and the switching valve 38 of the heat pump hot water supply outdoor unit 1.
  • the upper part of the hot water storage tank 34 is connected to a return pipe 37 and a hot water supply pipe 39 via a switching valve 38.
  • the switching valve 38 is constituted by an electromagnetic three-way valve or the like, and switches the pipe communicating with the upper part of the hot water storage tank 34 to either the return pipe 37 or the hot water supply pipe 39.
  • the hot water supply pipe 39 is a pipe for supplying hot water in the hot water storage tank 34 to a hot water supply target (not shown), and connects the switching valve 38 and the mixing valve 41.
  • the water supply pipe 40 is a pipe for supplying low temperature water such as tap water to the hot water storage tank 34 and the mixing valve 41. One end of the water supply pipe 40 is connected to an external water source (not shown).
  • the other end of the water supply pipe 40 branches into two and is connected to the lower part of the hot water storage tank 34 and the mixing valve 41.
  • the mixing valve 41 mixes high temperature water supplied from the hot water supply pipe 39 and low temperature water supplied from the water supply pipe 40 to generate hot water at a desired temperature, and supplies the generated hot water to a hot water supply target. .
  • This low-temperature water flows into the water refrigerant heat exchanger 8 via the forward pipe 36, the water pump 35, and the internal inflow pipe 30, and is heated by the water refrigerant heat exchanger 8.
  • the high-temperature water that has flowed out of the water-refrigerant heat exchanger 8 flows into the upper part of the hot water storage tank 34 via the internal outlet pipe 32, the return pipe 37, and the switching valve 38.
  • the hot water heated by the heat pump hot water supply outdoor unit 1 is stored in the hot water storage tank 34.
  • the heat pump hot water supply outdoor unit 1 operates as follows. First, when the compressor 3 is operated, the low-pressure refrigerant is sucked into the compressor 3 from the suction pipe 4. The low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 3 to become a high-temperature and high-pressure refrigerant and is discharged to the discharge pipe 5. The high-temperature and high-pressure refrigerant flows into the refrigerant inlet of the water refrigerant heat exchanger 8 and heats the heating target water introduced from the hot water storage tank 34 to the water refrigerant heat exchanger 8. Thereby, in the water refrigerant
  • the refrigerant that has flowed out of the water refrigerant heat exchanger 8 flows into the expansion valve 9 and is depressurized. After the temperature further decreases to become a low-temperature and low-pressure refrigerant, the refrigerant flows into the air refrigerant heat exchanger 7 inlet. This low-temperature and low-pressure refrigerant exchanges heat with air in the air-refrigerant heat exchanger 7, thereby increasing the enthalpy and temperature, and in this state flows into the accumulators 10A and 10B, respectively.
  • the accumulators 10A and 10B separate the refrigerant into liquid refrigerant and gas refrigerant while storing the refrigerant that has flowed in.
  • the separated gaseous refrigerant flows into the compressor 3 from the accumulators 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B through the suction pipe 4 and is compressed again by the compressor 3.
  • the heat pump cycle is realized by circulating the refrigerant through the refrigerant circuit.
  • the rotation speed of the compressor 3, the rotation speed of the blower 6, the flow rate of the expansion valve 9, and the like are controlled according to the installation environment, usage conditions, and the like of the heat pump hot water supply outdoor unit 1. More specifically, the inverter power supply including the inverter module 23 changes the rotation speed of the motor within a range of about several tens of rps (Hz) to one hundred rps (Hz) while supplying power to the motor of the compressor 3. Thereby, the circulation speed and circulation amount of the refrigerant
  • modules mounted on the electronic board 24 change the rotational speed of the blower 6 within a range of several hundred rpm to 1,000 rpm while supplying power to the motor of the blower 6. Thereby, air is sucked in from the rear surface portion 2b of the housing 2, and after passing through the air refrigerant heat exchanger 7, the front surface portion 2a of the housing 2 flows out to the outside.
  • the amount of heat exchange between the refrigerant and air in the air refrigerant heat exchanger 7 is controlled according to the flow rate of air passing through the air refrigerant heat exchanger 7.
  • another module mounted on the electronic board 24 adjusts the degree of throttling of the refrigerant flow path by the expansion valve 9 while supplying power to the expansion valve 9, and controls the pressure difference before and after the expansion valve 9.
  • the hot water supply operation when the user's hot water supply operation or the like is detected, the upper portion of the hot water storage tank 34 and the hot water supply pipe 39 are communicated by the switching valve 38. Thereby, high temperature water flows out from the upper part of the hot water storage tank 34 to the hot water supply pipe 39 by the action of water pressure applied to the hot water storage tank 34 from the water supply pipe 40. This high-temperature water is mixed with low-temperature water supplied from the water supply pipe 40 in the mixing valve 41 to become medium-temperature water at a desired temperature. And this middle temperature water is supplied toward the hot water supply object from the mixing valve 41.
  • the hot water supply pipe 39, the water supply pipe 40, and the mixing valve 41 are specific examples of the hot water supply circuit.
  • the enlargement of the heat pump hot water supply outdoor unit 1 can be suppressed while the total volume of the entire accumulator is expanded by the two accumulators 10A and 10B.
  • the high performance of the heat pump hot water supply outdoor unit 1 can be achieved at low cost.
  • the heat pump hot water supply outdoor unit 1 that can be easily installed and transported can be realized. Therefore, in the hot water supply device, it is possible to increase the operation efficiency during the hot water storage operation and improve the convenience for the user.
  • the ambient conditions such as the outside air temperature, the water temperature at the time of boiling, and the setting conditions such as the boiling temperature change, thereby circulating the refrigerant necessary for the operation.
  • the amount is easy to change.
  • increasing the size of the accumulator is limited by the external dimensions of the heat pump hot water supply outdoor unit 1, the extra space in the housing 2, and the like.
  • two accumulators 10A and 10B are used, and these accumulators 10A and 10B are connected in parallel to each other in the middle of the refrigerant circuit. Thereby, the volume of an accumulator can be disperse
  • accumulators 10A and 10B which are cooled by storing the refrigerant, are arranged above compressor 3 and electrical component storage box 12 (inverter module 23).
  • the cool air whose temperature has been lowered by contacting the accumulators 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B can be lowered around the compressor 3 and the electrical component storage box 12.
  • the compressor 3 becomes hot during operation of the heat pump hot water supply outdoor unit 1.
  • the electrical product storage box 12 is a component whose temperature rises when a current flows through each electronic component.
  • the inverter module 23 becomes high temperature by supplying a large drive current to the compressor 3.
  • the compressor 3, the electrical goods storage box 12, and the inverter module 23 can be efficiently cooled with the cold air which descends from the accumulator 10A, 10B.
  • the heat resistance of the heat pump hot water supply outdoor unit 1 can be improved.
  • At least one of the accumulators 10A and 10B is in contact (preferably in close contact) with the inverter module 23.
  • the inverter module 23 can be efficiently cooled using the low temperature accumulator 10B.
  • the heat conducted from the inverter module 23 to the accumulator 10B increases the refrigerant temperature in the accumulator 10B.
  • inhaled by the compressor 3 can be reduced and the capability of the heat pump hot water supply outdoor unit 1 can be improved.
  • the heat resistance performance of the inverter module 23 can be improved, and the dedicated heat radiating component can be eliminated or miniaturized.
  • a space can be secured above the electrical component storage box 12, and the accumulators 10A and 10B can be compactly arranged in this space in a state where they are arranged in the horizontal direction.
  • the heat pump hot water supply outdoor unit 1 that is excellent in terms of performance, reliability, and cost can be realized.
  • the present embodiment can significantly improve the merchantability of the heat pump hot water supply outdoor unit 1.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a main part of the heat pump hot water supply outdoor unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • a heat conducting member 50 is disposed between both accumulators 10A, 10B and the inverter module 23.
  • the heat conducting member 50 is made of a material having high heat conductivity such as metal.
  • the inverter module 23 is connected to both accumulators 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B through the heat conducting member 50 so as to be able to conduct heat.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the positional relationship between the accumulators 10A and 10B and the inverter module 23 can be adjusted according to the size, shape, and the like of the heat conducting member 50, and when the components are laid out in the housing 2.
  • the degree of freedom in design can be improved.
  • the inverter module 23 may be composed of a wide band gap semiconductor such as a SiC semiconductor.
  • a wide band gap semiconductor is a generic term for semiconductors having a wider band gap (forbidden band) than silicon.
  • silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), diamond and the like are known.
  • the heat resistance of the inverter module 23 itself can be improved in addition to the heat resistance improvement effect of the first and second embodiments. Therefore, for example, it is possible to prevent the inverter module 23 from being damaged due to a temperature rise without arranging a heat dissipation component in the vicinity of the inverter module 23.
  • the accumulators 10A and 10B do not necessarily need to be in close contact with the inverter module 23, so that the degree of freedom in designing the component layout and the like can be increased.
  • the case where two accumulators 10A and 10B are used has been exemplified.
  • the present invention is not limited to this.
  • three or more accumulators may be connected to the refrigerant pipe, and these accumulators may be disposed above the compressor 3.
  • only the right accumulator 10B is brought into contact with the inverter module 23.
  • the present invention is not limited to this, and only the left accumulator 10 ⁇ / b> A may be brought into contact with the inverter module 23, or all the accumulators 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B may be brought into contact with the inverter module 23.
  • the present invention is not limited to this, and only a part of the plurality of accumulators may be connected to the inverter module 23 by the heat conducting member 50 and another accumulator may be in direct contact with the inverter module 23. Furthermore, in the present invention, the plurality of accumulators may be disposed above the compressor 3 even if they are not in contact with or connected to the electronic component.
  • the “horizontal specific direction” is the left-right direction of the heat pump hot water supply outdoor unit 1
  • the accumulators 10A and 10B and the electrical component storage box 12 are arranged on one side upper part (right upper part) in the left-right direction, and the air refrigerant heat exchanger 7 is arranged on the other side (left side) in the left-right direction.
  • the present invention is not limited to this, and the accumulators 10A and 10B and the electrical component storage box 12 may be disposed on the left side, and the air refrigerant heat exchanger 7 may be disposed on the right side.
  • the “horizontal specific direction” may be other horizontal directions including the front-rear direction.
  • FIG. 4 shows an example of the hot water supply apparatus, and the present invention is not limited to this hot water supply apparatus. That is, the present invention can be applied to various heat pump hot water supply apparatuses having a configuration different from that shown in FIG.
  • Heat pump hot water outdoor unit 2 housing, 2a front surface, 2b rear surface, 2c top surface, 2d right side, 2e left side, 2f service panel, 3 compressor (refrigerant circuit), 4 suction pipe (refrigerant piping, refrigerant) Circuit), 4a, 4b pipe, 5 discharge pipe (refrigerant piping, refrigerant circuit), 6 blower, 7 air refrigerant heat exchanger (refrigerant circuit), 8 water refrigerant heat exchanger (refrigerant circuit), 9 expansion valve (refrigerant) Circuit), 10A, 10B accumulator (refrigerant circuit), 11 tank unit, 12 electrical goods storage box, 12a terminal block, 14 machine room, 15 blower room, 16 partition plate, 16a upper end, 17 base, 23 inverter module (electronic) Parts), 24 electronic board, 24a upper surface, 24b lower surface, 28 water inlet valve, 29 hot water outlet valve, 30 internal inflow piping, 2 Internal outflow piping, 34 hot water

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

 アキュムレータの容積を拡大しながらも、外形寸法の大型化を抑制し、低コストで高い効率と利便性を実現する。ヒートポンプ給湯室外機(1)の筐体(2)内には、圧縮機(3)、吸入管(4)、吐出管(5)、空気冷媒熱交換器(7)、水冷媒熱交換器(8)、膨張弁(9)及び2個のアキュムレータ(10A,10B)を収容し、これらの機器により冷媒回路を構成する。アキュムレータ(10A,10B)は、圧縮機(3)及び電気品収納箱(12)の上方に配置する。この構成によれば、筐体(2)を大型化しなくても、複数のアキュムレータ(10A,10B)によりアキュムレータ全体の容積を拡大することができる。また、アキュムレータ(10A,10B)と接触することで温度が低下した冷気により、下方に配置された圧縮機(3)、電気品収納箱(12)及びインバータモジュール(23)を効率よく冷却することができる。

Description

ヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置
 本発明は、ヒートポンプ給湯室外機及びこれを加熱源とする給湯装置に関する。
 従来技術として、例えば特許文献1に記載されているようなヒートポンプ給湯室外機が知られている。従来技術のヒートポンプ給湯室外機は、冷媒回路により構成されたヒートポンプサイクルを備えている。そして、ヒートポンプ給湯室外機は、ヒートポンプサイクルを利用して空気中の熱を採熱することにより、給湯用の湯水等を加熱する。ここで、ヒートポンプ給湯室外機の運転時には、例えば外気温、沸上げ時の水温等の環境条件、及び、沸上げ温度等の設定条件に応じて冷媒の状態が変化することで、運転に必要な冷媒の循環量が変化し易い。このため、従来技術の冷媒回路には、余剰となった液体冷媒を貯留する1個のアキュムレータが設置されている。
日本特開平5-66028号公報
 上述した従来技術では、アキュムレータの容積を大きくすると、前述の各種条件が大きく変化した場合の適応範囲が拡大し、ヒートポンプ給湯室外機の効率が大幅に向上する。このため、従来技術では、大型のアキュムレータを採用したいという要求がある。しかしながら、アキュムレータを大型化すると、ヒートポンプ給湯室外機の外形寸法も大型化せざるを得ないため、材料コストが増加する上に、設置場所の確保及び運搬時の取扱いが難しくなり、ユーザの利便性が低下するという問題がある。
 本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アキュムレータの容積を拡大しながらも、外形寸法の大型化を抑制することができ、低コストで高い効率と利便性を実現することが可能なヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置を提供することを目的とする。
 本発明に係るヒートポンプ給湯室外機は、外郭を構成する筐体と、筐体に内蔵された圧縮機、空気冷媒熱交換器、膨張弁及び水冷媒熱交換器を冷媒配管にて環状に接続することにより構成され、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒配管に接続されて冷媒回路の一部を構成すると共に、筐体の内部で圧縮機の上方に配置された複数個のアキュムレータと、を備えている。
 本発明によれば、複数個のアキュムレータによりアキュムレータ全体の総容積を拡大しながらも、ヒートポンプ給湯室外機の大型化を抑制することができる。これにより、ヒートポンプ給湯室外機を低コストで高性能化することができる。また、設置及び運搬が容易なヒートポンプ給湯室外機を実現することができる。
本発明の実施の形態1によるヒートポンプ給湯室外機を、筐体を取外した状態で前方からみた正面図である。 本発明の実施の形態1によるヒートポンプ給湯室外機を斜め前方からみた斜視図である。 本発明の実施の形態1によるヒートポンプ給湯室外機を斜め後方からみた斜視図である。 本発明の実施の形態1によるヒートポンプ式の給湯装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態2によるヒートポンプ給湯室外機の上部右側を拡大して示す要部拡大図である。
実施の形態1.
 以下、図1から図4を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。なお、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。また、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。図1は、本発明の実施の形態1によるヒートポンプ給湯室外機を、筐体を取外した状態で前方からみた正面図である。図2及び図3は、ヒートポンプ給湯室外機を斜め前方及び後方からみた斜視図である。図4は、本発明の実施の形態1によるヒートポンプ式の給湯装置を示す構成図である。
 図1から図4に示すように、本実施の形態の給湯装置は、ヒートポンプ給湯室外機1と、タンクユニット11とを備えている。ヒートポンプ給湯室外機1は、ヒートポンプサイクルを利用して湯水を加熱する(沸上げる)もので、筐体2と、筐体2に内蔵された圧縮機3、吸入管4、吐出管5、送風機6、空気冷媒熱交換器7、水冷媒熱交換器8、膨張弁9及びアキュムレータ10A,10Bとを備えている。なお、本明細書おいて、「湯水」とは、高温水(湯)及び低温水(水)を総称したものとする。また、「中温水」とは、高温水と低温水との間の温度を有する温水を意味している。
 筐体2は、ヒートポンプ給湯室外機1の外郭を構成するもので、例えば四角形の箱形状に形成され、図2及び図3に示すように、前面部2a、後面部2b、上面部2c、右側面部2d及び左側面部2eを備えている。また、筐体2の右側面部2dには、後述の端子台12a、水入口バルブ28、湯出口バルブ29等を覆うサービスパネル2fが着脱可能に取付けられている。なお、本明細書では、筐体2の前面部2aと後面部2bとが対向する方向を「前後方向」と表記し、右側面部2dと左側面部2eとが対向する方向を「左右方向」と表記する。また、本実施の形態では、左右方向を水平な特定方向とした場合を例示している。
(冷媒回路の構成)
 まず、図4を参照して、冷媒回路の回路構成について説明する。圧縮機3、空気冷媒熱交換器7、水冷媒熱交換器8、膨張弁9及びアキュムレータ10A,10Bは、吸入管4及び吐出管5を用いて環状に接続され、冷媒が循環する冷媒回路を構成している。吸入管4及び吐出管5は、本実施の形態の冷媒配管に相当するものである。吸入管4は、圧縮機3の吸込口と膨張弁9の流出口とを接続している。吐出管5は、圧縮機3の吐出口と膨張弁9の流入口とを接続している。圧縮機3は、冷媒を吸込んで圧縮した後に吐出するもので、冷媒の圧縮動作を行う圧縮部と、圧縮部を駆動するモータ(何れも図示せず)とを備えている。
 圧縮機3の吸込口は、吸入管4及びアキュムレータ10A,10Bを介して空気冷媒熱交換器7の冷媒出口に接続されている。圧縮機3の吐出口は、吐出管5を介して水冷媒熱交換器8の冷媒入口に接続されている。圧縮機3は、後述の電気品収納箱12を介して外部から給電されることにより作動する。空気冷媒熱交換器7は、空気中の熱を取込んで冷媒を加熱する。水冷媒熱交換器8は、圧縮機から吐出された高温の冷媒と、タンクユニット11から導入される加熱対象水との間で熱交換を行うことにより、加熱対象水を加熱する。膨張弁9は、吸入管4を介して空気冷媒熱交換器7の冷媒入口に接続されると共に、吐出管5を介して水冷媒熱交換器8の冷媒出口に接続されている。膨張弁9は、外部から通電されることにより、膨張弁9を通過する冷媒の流量を調整し、吸入管4と吐出管5との間に生じる冷媒の圧力差を調整するものである。
 アキュムレータ10A,10Bは、冷媒回路の上流側(空気冷媒熱交換器7側)から流入する冷媒をアキュムレータ10A,10Bの内部に貯留しつつ、当該冷媒を気体冷媒と液体冷媒に分離し、気体冷媒を圧縮機3に向けて流出させる。これにより、アキュムレータ10A,10Bは、状況に応じて余剰となった液体冷媒が圧縮機3に流入するのを抑制するものである。吸入管4は、圧縮機3と空気冷媒熱交換器7との間において、互いに並列な2つの管路4a,4bに分岐している。アキュムレータ10A,10Bは、管路4a,4bにそれぞれ設けられ、冷媒回路の途中に互いに並列に接続されている。また、2個のアキュムレータ10A,10Bを合わせた総容積は、例えば数リットル~数十リットル程度に設定されている。このように構成される冷媒回路には、例えばCO2冷媒等の冷媒が封入されている。なお、冷媒配管には、上記以外の部品が取付けられる場合もある。
(筐体内の配置)
 次に、図1を参照して、筐体2内の配置構成について説明する。筐体2の内部には、ヒートポンプ給湯室外機1の前後方向及び上下方向に延びる仕切板16が設けられている。仕切板16は、ヒートポンプ給湯室外機1の下面部を構成する平板状のベース17上にほぼ垂直に立てられている。仕切板16の上端部16aは、電気品収納箱12に突き当てられている。筐体2の内部空間は、仕切板16の右側に位置する機械室14と、仕切板16の左側に位置する送風機室15とに分離されている。
 機械室14には、圧縮機3、アキュムレータ10A,10B、電気品収納箱12等が収容されている。圧縮機3は、ベース17上に載置された状態で、機械室14の下部に収容されている。また、電気品収納箱12は、圧縮機3、膨張弁9、送風機6等のアクチュエータを制御するもので、機械室14の上部に配置されている。電気品収納箱12は、圧縮機3の上方に間隔をもって配置され、電気品収納箱12の右側下部には、外部電源等に接続される端子台12aが設けられている。また、電気品収納箱12の上側には、筐体2の上面部2cとの間に空間が形成され、この空間には、アキュムレータ10A,10Bが水平方向に並べた状態で配置されている。
 より詳しく述べると、電気品収納箱12の上部側には、各種の電子部品を搭載した電子基板24がほぼ水平な状態で収容されている。電子基板24に搭載された各電子部品は、上記各アクチュエータを制御する複数のモジュールを構成している。これらの電子部品のうち、圧縮機3を駆動するインバータモジュール23は、電子基板24の上面24aに搭載されている。また、インバータモジュール23を除いた他の電子部品は、電子基板24の下面24bに搭載されている。インバータモジュール23は、圧縮機3に大電流を供給することが可能なワイドバンドギャップ半導体により構成されている。このため、インバータモジュール23は、冷媒が貯留されることで低温となるアキュムレータ10Bと接触した状態に保持されている。インバータモジュール23とアキュムレータ10Bとは、両者間の熱伝導性を高めるために互いに密着した状態で面接触させるのが好ましい。
 このように、本実施の形態では、アキュムレータ10Bがインバータモジュール23の放熱部品として機能するので、従来技術のインバータモジュールに必要であった専用の放熱部品が廃止されている。これにより、専用の放熱部品と送風機6との干渉を考慮する必要がないので、電気品収納箱12と筐体2の上面部2cとの間に空間を確保することができる。そして、この空間には、2個のアキュムレータ10A,10Bを水平方向に並べた状態でコンパクトに配置することができる。なお、機械室14には、上記部品の他にも、吸入管4、吐出管5、膨張弁9(図1では図示を省略)等が収容されている。
 一方、仕切板16の左側に位置する送風機室15は、風路を確保するため大きな空間を有している。送風機室15には、送風機6、空気冷媒熱交換器7、水冷媒熱交換器8等が収容されている。送風機6は、例えば2~3枚のプロペラ翼と、プロペラ翼を回転駆動するモータとを備え、送風機室15の前面側に配置されている。そして、送風機6は、外部から給電されることにより作動し、送風機室15の後面側に配置された空気冷媒熱交換器7に空気を通過させる。空気冷媒熱交換器7は、多数のアルミ薄板のフィンと、フィンに密着した長い冷媒流通管とを組合わせることにより、全体として四角形の平板状に形成されている。空気冷媒熱交換器7は、冷媒流通管を流れる冷媒と、フィンの周囲に存在する空気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を加熱する。このときの熱交換量は、送風機6による送風量等に応じて調整される。水冷媒熱交換器8は、送風機室15の下部でベース17上に配置されている。水冷媒熱交換器8は、互いに密着した状態でクランク状に折曲げられた水流通管及び冷媒流通管を備え、これらの流通管の間で熱交換を行うことで温水を生成する。
 また、ヒートポンプ給湯室外機1の右側面部には、図1に示すように、水入口バルブ28及び湯出口バルブ29が設けられている。水入口バルブ28は、タンクユニット11から水冷媒熱交換器8に水を導入するための接続口である。水入口バルブ28は、図4に示すように、内部流入配管30を介して水冷媒熱交換器8の湯水入口に接続されている。また、湯出口バルブ29は、タンクユニット11に向けて温水を送出するための接続口である。湯出口バルブ29は、内部流出配管32を介して水冷媒熱交換器8の湯水出口に接続されている。内部流入配管30及び内部流出配管32は、機械室14に収容されている。
(タンクユニットの構成)
 次に、図4を参照して、タンクユニット11の構成について説明する。タンクユニット11は、貯湯タンク34、水ポンプ35、往き配管36、戻り配管37、切換弁38、給湯配管39、給水配管40、混合弁41等を備えている。貯湯タンク34は、ヒートポンプ給湯室外機1により加熱した温水を貯留するもので、例えば数百リットル程度の容量を有している。水ポンプ35は、ヒートポンプ給湯室外機1の水冷媒熱交換器8と貯湯タンク34との間に湯水を循環させるためのポンプであり、例えば往き配管36に設けられている。往き配管36は、貯湯タンク34の下部とヒートポンプ給湯室外機1の水入口バルブ28とを接続している。戻り配管37は、ヒートポンプ給湯室外機1の湯出口バルブ29と切換弁38とを接続している。
 貯湯タンク34の上部は、切換弁38を介して戻り配管37と給湯配管39とに接続されている。切換弁38は、電磁式の三方弁等により構成され、貯湯タンク34の上部と連通される配管を、戻り配管37と給湯配管39の何れか一方に切換えるものである。給湯配管39は、貯湯タンク34内の温水を給湯対象(図示せず)に供給するための配管であり、切換弁38と混合弁41とを接続している。給水配管40は、水道水等の低温水を貯湯タンク34及び混合弁41に供給するための配管である。給水配管40の一端は、外部の水源(図示せず)に接続されている。給水配管40の他端は2本に分岐し、貯湯タンク34の下部及び混合弁41にそれぞれ接続されている。混合弁41は、給湯配管39から供給される高温水と、給水配管40から供給される低温水とを混合して所望温度の温水を生成し、生成した温水を給湯対象に供給するものである。
(給湯装置の作動)
 次に、図4を参照して、本実施の形態による給湯装置の貯湯運転及び給湯運転について説明する。なお、図4中の白矢印は、貯湯運転時の湯水及び冷媒の流れを示し、黒矢印は、給湯運転時の湯水の流れを示している。まず、貯湯運転では、切換弁38により貯湯タンク34の上部と戻り配管37とを連通させた状態で、ヒートポンプ給湯室外機1及び水ポンプ35を作動させる。これにより、貯湯タンク34の下部から往き配管36に低温水が流出する。この低温水は、往き配管36、水ポンプ35、内部流入配管30を経由して水冷媒熱交換器8に流入し、水冷媒熱交換器8により加熱される。そして、水冷媒熱交換器8から流出した高温水は、内部流出配管32、戻り配管37及び切換弁38を経由して貯湯タンク34の上部に流入する。このように、貯湯運転では、ヒートポンプ給湯室外機1により加熱した温水を貯湯タンク34に貯留する。
 また、貯湯運転では、ヒートポンプ給湯室外機1が次のように作動する。まず、圧縮機3が作動すると、低圧冷媒が吸入管4から圧縮機3に吸込まれる。この低圧冷媒は、圧縮機3により圧縮されて高温高圧冷媒となり、吐出管5に吐出される。そして、高温高圧冷媒は、水冷媒熱交換器8の冷媒入口に流入し、貯湯タンク34から水冷媒熱交換器8に導入される加熱対象水を加熱する。これにより、水冷媒熱交換器8では、冷媒のエンタルピ及び温度が低下する。そして、水冷媒熱交換器8から流出した冷媒は、膨張弁9に流入して減圧され、温度が更に低下して低温低圧冷媒となった後に、空気冷媒熱交換器7入口部に流入する。この低温低圧冷媒は、空気冷媒熱交換器7で空気と熱交換することにより、エンタルピ及び温度が上昇し、この状態でアキュムレータ10A,10Bにそれぞれ流入する。アキュムレータ10A,10Bでは、流入した冷媒を貯留しながら、当該冷媒を液体冷媒と気体冷媒に分離する。分離された気体冷媒は、アキュムレータ10A,10Bから吸入管4を介して圧縮機3に流入し、圧縮機3で再び圧縮される。このようにして、冷媒が冷媒回路を循環することにより、ヒートポンプサイクルが実現される。
 また、貯湯運転では、ヒートポンプ給湯室外機1の設置環境、使用条件等に応じて、圧縮機3の回転数、送風機6の回転数、膨張弁9の流路絞り度等が制御される。詳しく述べると、インバータモジュール23を含むインバータ電源は、圧縮機3のモータに給電しつつ、モータの回転数を数十rps(Hz)~百rps(Hz)程度の範囲内で変化させる。これにより、ヒートポンプサイクルにおける冷媒の循環速度及び循環量を調整し、ヒートポンプ給湯室外機1の加熱能力を制御する。また、電子基板24に搭載された他のモジュールは、送風機6のモータに給電しつつ、送風機6の回転数を数百rpm~千rpm程度の範囲内で変化させる。これにより、筐体2の後面部2bから空気が吸込まれ、この空気は、空気冷媒熱交換器7を通過した後に、筐体2の前面部2aが外部に流出する。そして、空気冷媒熱交換器7における冷媒と空気の熱交換量は、空気冷媒熱交換器7を通過する空気の流量に応じて制御される。また、電子基板24に搭載された他のモジュールは、膨張弁9に給電しつつ、膨張弁9による冷媒流路の絞り度を調整し、膨張弁9の前後の圧力差を制御する。
 次に、給湯運転について説明する。給湯運転では、ユーザの給湯動作等が検出されたときに、切換弁38により貯湯タンク34の上部と給湯配管39とを連通させる。これにより、給水配管40から貯湯タンク34に加わる水圧の作用で、貯湯タンク34の上部から給湯配管39に高温水が流出する。この高温水は、混合弁41において、給水配管40から供給される低温水と混合されて所望温度の中温水となる。そして、この中温水は、混合弁41から給湯対象に向けて供給される。なお、本実施の形態では、給湯配管39、給水配管40及び混合弁41が給湯回路の具体例を示している。
 以上詳述した通り、本実施の形態によれば、2個のアキュムレータ10A,10Bによりアキュムレータ全体の総容積を拡大しながらも、ヒートポンプ給湯室外機1の大型化を抑制することができる。これにより、ヒートポンプ給湯室外機1を低コストで高性能化することができる。また、設置及び運搬が容易なヒートポンプ給湯室外機1を実現することができる。従って、給湯装置においては、貯湯運転時の運転効率を高め、ユーザの利便性を向上させることができる。
 具体的に述べると、ヒートポンプ給湯室外機1の運転時には、外気温、沸上げ時の水温等の環境条件、及び、沸上げ温度等の設定条件が変化することで、運転に必要な冷媒の循環量が変化し易い。しかしながら、アキュムレータを大型化することは、ヒートポンプ給湯室外機1の外形寸法、筐体2内の余剰スペース等により制約がある。これに対し、本実施の形態では、2個のアキュムレータ10A,10Bを使用し、これらのアキュムレータ10A,10Bを冷媒回路の途中に互いに並列に接続している。これにより、筐体2内の余剰スペースを利用してアキュムレータの容積を分散させることができる。そして、筐体2を大型化しなくても、アキュムレータ10A,10Bの総容積を増加させることができ、大型化に必要なコストを削減することができる。従って、前述の各種条件が大きく変化した場合の適応範囲を拡大し、ヒートポンプ給湯室外機1を高性能化することができる。
 また、本実施の形態では、冷媒を貯留することで低温となるアキュムレータ10A,10Bを、圧縮機3及び電気品収納箱12(インバータモジュール23)の上方に配置している。これにより、アキュムレータ10A,10Bと接触することで温度が低下した冷気を、圧縮機3及び電気品収納箱12の周囲に下降させることができる。圧縮機3は、ヒートポンプ給湯室外機1の運転中に高温となる。また、電気品収納箱12は、各電子部品に電流が流れることで温度が上昇する部品である。特に、インバータモジュール23は、圧縮機3に大きな駆動電流を供給することで高温となる。従って、上記構成によれば、アキュムレータ10A,10Bから下降する冷気により、圧縮機3、電気品収納箱12及びインバータモジュール23を効率よく冷却することができる。この結果、ヒートポンプ給湯室外機1の耐熱性を向上させることができる。
 しかも、アキュムレータ10A,10Bのうち、少なくとも一方のアキュムレータ10Bは、インバータモジュール23と接触(好ましくは、密着)させている。これにより、低温のアキュムレータ10Bを利用してインバータモジュール23を効率よく冷却することができる。一方、インバータモジュール23からアキュムレータ10Bに伝導する熱は、アキュムレータ10B内の冷媒温度を上昇させる。これにより、貯湯運転時等には、圧縮機3に吸込まれる冷媒の温度を低下させ、ヒートポンプ給湯室外機1の能力を向上させることができる。
 また、アキュムレータ10Bをインバータモジュール23の放熱部品として利用することにより、インバータモジュール23の耐熱性能を向上させ、専用の放熱部品を廃止または小型化することができる。これにより、電気品収納箱12の上方に空間を確保し、この空間には、アキュムレータ10A,10Bを水平方向に並べた状態でコンパクトに配置することができる。
 このように、本実施の形態によれば、性能、信頼性及びコストの面で優れたヒートポンプ給湯室外機1を実現することができる。特に、深夜電力で貯湯運転を行うヒートポンプ給湯室外機1の運転効率については、ユーザの関心が高いので、本実施の形態によりヒートポンプ給湯室外機1の商品性を顕著に向上させることができる。
実施の形態2.
 次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態の特徴は、アキュムレータと電子部品との間に熱伝導可能な部材を介在させたことにある。図5は、本発明の実施の形態2によるヒートポンプ給湯室外機の上部右側を拡大して示す要部拡大図である。この図に示すように、本実施の形態では、両方のアキュムレータ10A,10Bとインバータモジュール23との間に熱伝導部材50が配置されている。熱伝導部材50は、例えば金属等のように熱伝導性が高い材料により形成されている。インバータモジュール23は、熱伝導部材50を介して両方のアキュムレータ10A,10Bと熱伝導可能に接続されている。
 このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、熱伝導部材50の寸法、形状等に応じて、アキュムレータ10A,10Bとインバータモジュール23の位置関係を調整することができ、筐体2内に部品をレイアウトするときの設計自由度を向上させることができる。
 なお、前記実施の形態1,2において、インバータモジュール23は、例えばSiC半導体等のワイドバンドギャップ半導体により構成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体とは、シリコンと比較してバンドギャップ(禁制帯)の幅が大きい半導体の総称である。ワイドバンドギャップ半導体の具体例としては、炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンド等が知られている。この構成によれば、ワイドバンドギャップ半導体は耐熱性が高いので、前記実施の形態1,2による耐熱性の向上効果に加えて、インバータモジュール23自体の耐熱性を向上させることができる。従って、例えばインバータモジュール23の近傍に放熱部品を配置しなくても、インバータモジュール23が温度上昇により損傷するのを抑制することができる。また、アキュムレータ10A,10Bを必ずしもインバータモジュール23と密着させる必要がなくなるので、部品レイアウト等の設計自由度を高めることができる。
 また、前記実施の形態1,2では、2個のアキュムレータ10A,10Bを用いる場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば3個以上のアキュムレータを冷媒配管に接続し、これらのアキュムレータを圧縮機3の上方に配置してもよい。また、実施の形態1では、右側のアキュムレータ10Bのみをインバータモジュール23と接触させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、左側のアキュムレータ10Aのみをインバータモジュール23と接触させてもよいし、全てのアキュムレータ10A,10Bをインバータモジュール23と接触させてもよい。また、本発明では、インバータモジュール23と熱伝導を行わないアキュムレータが存在してもよい。
 また、実施の形態2では、熱伝導部材50により両方のアキュムレータ10A,10Bをインバータモジュール23と熱伝導可能に接続する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、複数個のアキュムレータのうち一部のみを熱伝導部材50によりインバータモジュール23と接続し、他のアキュムレータをインバータモジュール23と直接接触させる構成としてもよい。更に言えば、本発明において、複数個のアキュムレータは、電子部品と接触及び接続してなくても、圧縮機3の上方に配置されていればよい。
 また、実施の形態1,2では、「水平な特定方向」がヒートポンプ給湯室外機1の左右方向である場合を例示した。そして、左右方向の一側上部(右側上部)にアキュムレータ10A,10B及び電気品収納箱12を配置し、左右方向の他側(左側)に空気冷媒熱交換器7を配置するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、アキュムレータ10A,10B及び電気品収納箱12を左側に配置し、空気冷媒熱交換器7を右側に配置してもよい。また、本発明において、「水平な特定方向」は、前後方向を含む他の水平方向であってもよい。
 また、実施の形態1において、図4は、給湯装置の一例を示すものであり、本発明は、この給湯装置に限定されるものではない。即ち、本発明は、図4と異なる構成を有する各種のヒートポンプ式給湯装置に適用することができる。
1 ヒートポンプ給湯室外機,2 筐体,2a 前面部,2b 後面部,2c 上面部,2d 右側面部,2e 左側面部,2f サービスパネル,3 圧縮機(冷媒回路),4 吸入管(冷媒配管、冷媒回路),4a,4b 管路,5 吐出管(冷媒配管、冷媒回路),6 送風機,7 空気冷媒熱交換器(冷媒回路),8 水冷媒熱交換器(冷媒回路),9 膨張弁(冷媒回路),10A,10B アキュムレータ(冷媒回路),11 タンクユニット,12 電気品収納箱,12a 端子台,14 機械室,15 送風機室,16 仕切板,16a 上端部,17 ベース,23 インバータモジュール(電子部品),24 電子基板,24a 上面,24b 下面,28 水入口バルブ,29 湯出口バルブ,30 内部流入配管,32 内部流出配管,34 貯湯タンク,35 水ポンプ,36 往き配管,37 戻り配管,38 切換弁,39 給湯配管(給湯回路),40 給水配管(給湯回路),41 混合弁(給湯回路),50 熱伝導部材

Claims (8)

  1.  外郭を構成する筐体と、
     前記筐体に内蔵された圧縮機、空気冷媒熱交換器、膨張弁及び水冷媒熱交換器を冷媒配管にて環状に接続することにより構成され、冷媒が循環する冷媒回路と、
     前記冷媒配管に接続されて前記冷媒回路の一部を構成すると共に、前記筐体の内部で前記圧縮機の上方に配置された複数個のアキュムレータと、
     を備えたヒートポンプ給湯室外機。
  2.  前記複数個のアキュムレータは、前記冷媒回路の途中に互いに並列に接続する構成とした請求項1に記載のヒートポンプ給湯室外機。
  3.  前記圧縮機を駆動する電子部品を備え、
     前記電子部品は、少なくとも1個の前記アキュムレータと接触させた状態で、前記筐体の内部に配置した請求項1または2に記載のヒートポンプ給湯室外機。
  4.  前記圧縮機を駆動する電子部品を備え、
     前記圧縮機は、水平な特定方向を基準として、前記筐体の内部で前記特定方向の一側下部に配置し、
     前記複数個のアキュムレータ及び前記電子部品は、前記筐体の内部で前記特定方向の一側上部に配置すると共に、互いに接触させた状態に保持し、
     前記空気冷媒熱交換器は、前記筐体の内部で前記特定方向の他側に配置した請求項1または2に記載のヒートポンプ給湯室外機。
  5.  前記圧縮機を駆動する電子部品を備え、
     前記電子部品は、熱伝導可能な部材を介して少なくとも1個の前記アキュムレータと接続する構成とした請求項1または2に記載のヒートポンプ給湯室外機。
  6.  前記電子部品は、ワイドバンドギャップ半導体である請求項3から5のうち何れか1項に記載のヒートポンプ給湯室外機。
  7.  前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)及びダイヤモンドの何れかである請求項6に記載のヒートポンプ給湯室外機。
  8.  請求項1から7のうち何れか1項に記載のヒートポンプ給湯室外機と、
     前記ヒートポンプ給湯室外機により加熱した温水を貯留する貯湯タンクと、
     前記貯湯タンクに貯留された温水を外部の給湯対象に供給する給湯回路と、
     を備えた給湯装置。
PCT/JP2015/059660 2015-03-27 2015-03-27 ヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置 WO2016157305A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017508839A JPWO2016157305A1 (ja) 2015-03-27 2015-03-27 ヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置
PCT/JP2015/059660 WO2016157305A1 (ja) 2015-03-27 2015-03-27 ヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置
SG11201707921TA SG11201707921TA (en) 2015-03-27 2015-03-27 Heat pump water-heater outdoor unit and water heater
EP15887460.2A EP3276279B1 (en) 2015-03-27 2015-03-27 Heat pump hot-water-supply outdoor device, and hot-water-supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/059660 WO2016157305A1 (ja) 2015-03-27 2015-03-27 ヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016157305A1 true WO2016157305A1 (ja) 2016-10-06

Family

ID=57003984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/059660 WO2016157305A1 (ja) 2015-03-27 2015-03-27 ヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3276279B1 (ja)
JP (1) JPWO2016157305A1 (ja)
SG (1) SG11201707921TA (ja)
WO (1) WO2016157305A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3734194A4 (en) * 2017-12-26 2020-12-30 Mitsubishi Electric Corporation OUTDOOR HEAT PUMP HOT WATER SUPPLY UNIT
CN114034093A (zh) * 2021-11-09 2022-02-11 珠海格力电器股份有限公司 一种可适应异常环境温度的空调系统和空调器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107940832A (zh) * 2017-11-15 2018-04-20 广东美的制冷设备有限公司 降低空调器电控发热温度的装置和空调器
US11841148B2 (en) 2017-12-13 2023-12-12 Electrolux Appliances Aktiebolag Window-type air conditioner
WO2019229914A1 (ja) * 2018-05-31 2019-12-05 三菱電機株式会社 室外機及び冷凍サイクル装置
WO2021110251A1 (en) * 2019-12-04 2021-06-10 Electrolux Appliances Aktiebolag Air-conditioner with fluid tank
US11879647B2 (en) 2021-12-22 2024-01-23 Electrolux Appliances Aktiebolag Portable air conditioning unit window installation system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085201A (ja) * 1994-06-21 1996-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 冷凍サイクル装置
JPH0814709A (ja) * 1994-06-27 1996-01-19 Nippondenso Co Ltd 空調装置
JP2005345006A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Kansai Electric Power Co Inc:The ヒートポンプ式給湯暖房装置
JP2013064538A (ja) * 2011-09-16 2013-04-11 Mitsubishi Electric Corp ヒートポンプ給湯室外機
JP2014066372A (ja) * 2012-09-24 2014-04-17 Panasonic Corp 車両用ヒートポンプ装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005265381A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Sanyo Electric Co Ltd 冷媒サイクル装置
ES2524302T3 (es) * 2005-02-03 2014-12-05 Daikin Industries, Ltd. Unidad de exterior de acondicionador de aire
JP2010145054A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Daikin Ind Ltd 冷凍装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085201A (ja) * 1994-06-21 1996-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 冷凍サイクル装置
JPH0814709A (ja) * 1994-06-27 1996-01-19 Nippondenso Co Ltd 空調装置
JP2005345006A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Kansai Electric Power Co Inc:The ヒートポンプ式給湯暖房装置
JP2013064538A (ja) * 2011-09-16 2013-04-11 Mitsubishi Electric Corp ヒートポンプ給湯室外機
JP2014066372A (ja) * 2012-09-24 2014-04-17 Panasonic Corp 車両用ヒートポンプ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3734194A4 (en) * 2017-12-26 2020-12-30 Mitsubishi Electric Corporation OUTDOOR HEAT PUMP HOT WATER SUPPLY UNIT
CN114034093A (zh) * 2021-11-09 2022-02-11 珠海格力电器股份有限公司 一种可适应异常环境温度的空调系统和空调器

Also Published As

Publication number Publication date
SG11201707921TA (en) 2017-10-30
EP3276279B1 (en) 2020-08-12
EP3276279A1 (en) 2018-01-31
JPWO2016157305A1 (ja) 2017-06-29
EP3276279A4 (en) 2018-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016157305A1 (ja) ヒートポンプ給湯室外機及び給湯装置
JP3821153B2 (ja) 空気調和装置の室外ユニット
JP4325714B2 (ja) 冷凍装置
US20040196628A1 (en) Electronic apparatus having heat-generating components to be cooled with liquid coolant
JP5842905B2 (ja) 冷凍装置
JP6070273B2 (ja) ヒートポンプ給湯室外機およびヒートポンプ給湯システム
JP5640938B2 (ja) ヒートポンプ給湯室外機
WO2014203514A1 (ja) ヒートポンプ装置
JP2014234992A (ja) 冷却システム、冷却式コンピュータシステムおよびコンピュータ設備
JPWO2018062054A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2007010211A (ja) 電子機器の冷却装置
JP2006214635A (ja) 空気調和装置の室外ユニット
RU2008136778A (ru) Тепловая установка
JP2006214633A (ja) 空気調和装置の室外ユニット
JP2014167367A5 (ja)
JP6155465B2 (ja) ヒートポンプ装置
JP5609832B2 (ja) ヒートポンプ室外機
JP2017048960A (ja) 空気調和機の室外機、およびそれを用いた空気調和機
JP2008106958A (ja) 熱交換器
JP5571607B2 (ja) 温水暖房装置
WO2019116525A1 (ja) ヒートポンプ給湯機
JP6187885B2 (ja) 温度調整パネル
WO2019167136A1 (ja) ヒートポンプ装置
JP2015172473A (ja) ヒートポンプ給湯室外機
JP7344130B2 (ja) ヒートポンプ式温水暖房装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15887460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017508839

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11201707921T

Country of ref document: SG

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE