JP5368175B2 - Water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばCO2を冷媒としヒートポンプサイクルを構成する給湯器において、ハウジング内に設けられた機器類の保守点検を容易にした給湯器に関する。 The present invention relates to a water heater that facilitates maintenance and inspection of devices provided in a housing in a water heater that constitutes a heat pump cycle using, for example, CO 2 as a refrigerant.
本出願人等は、先に、圧縮機、ガスクーラ、キャピラリチューブ等の膨張器、及び蒸発器(例えば、空気を熱源とする熱交換器)を備え、CO2を冷媒としてヒートポンプサイクルを構成し、CO2を圧縮機の吐出側で超臨界状態とすることにより、90℃程度の高温水を供給可能な給湯装置を提案している(特許文献1)。 The present applicants first include an expander such as a compressor, a gas cooler, a capillary tube, and an evaporator (for example, a heat exchanger using air as a heat source), and configures a heat pump cycle using CO 2 as a refrigerant. A hot water supply apparatus that can supply high-temperature water of about 90 ° C. by making CO 2 into a supercritical state on the discharge side of the compressor has been proposed (Patent Document 1).
このような給湯装置は、通常ハウジング内の基礎面に前記機器類が配設されたユニット構造の給湯器となっている。空気熱源熱蒸発器を備えた給湯器は、蒸発器を流れる冷媒に蒸発潜熱を供給する空気流を形成するための空間をハウジング内に設ける必要がある。その分ハウジングの容積が大型化する傾向にあるが、逆にヒートポンプサイクルを構成する機器類をハウジング内に収納する場合に、スペースにある程度余裕がある。 Such a water heater is usually a unit-type water heater in which the devices are arranged on a basic surface in a housing. In a water heater provided with an air heat source heat evaporator, it is necessary to provide a space in the housing for forming an air flow for supplying latent heat of evaporation to the refrigerant flowing through the evaporator. Accordingly, the volume of the housing tends to increase, but conversely, when the devices constituting the heat pump cycle are accommodated in the housing, there is some room in the space.
一方、水熱源蒸発器を備えた給湯器は、蒸発器に給水配管を接続するだけでよく、ハウジング内に外気流を形成する必要がないので、ハウジングを小型化できる。しかし、逆に、ヒートポンプサイクルを構成する機器類を狭いハウジング内に収納する場合に、各機器の配置に工夫を要する。 On the other hand, a water heater provided with a water heat source evaporator only needs to connect a water supply pipe to the evaporator, and it is not necessary to form an external airflow in the housing, so that the housing can be downsized. However, conversely, when the devices constituting the heat pump cycle are stored in a narrow housing, a device is required for the arrangement of the devices.
前述のように、水熱源蒸発器を備えた給湯器の場合、ハウジング内の狭いスペースに構成機器類を収納するため、ハウジング内の狭いスペースに作業員の手が届かず、保守点検作業が面倒になるという問題がある。また、狭いハウジング内での保守点検作業は、場合によっては危険を伴う。 As mentioned above, in the case of a water heater equipped with a water heat source evaporator, the components are stored in a narrow space in the housing, so that workers cannot reach the narrow space in the housing, and maintenance work is troublesome. There is a problem of becoming. In addition, maintenance work in a narrow housing is dangerous in some cases.
そこで、本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、水熱源蒸発器を備えた給湯器において、狭いハウジング内の空間を有効利用して構成機器の配置を容易にすると共に、構成機器の保守点検作業を安全かつ容易にできるようにすることを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention facilitates the arrangement of the component devices by effectively using the space in the narrow housing in the water heater provided with the water heat source evaporator, and the maintenance inspection of the component devices. The purpose is to be able to work safely and easily.
かかる目的を達成するため、本発明の給湯器は、
方形のハウジング内に給湯用の冷媒が循環する圧縮機、ガスクーラ、膨張器、及び水熱源蒸発器を含むヒートポンプサイクルを内包してなる給湯器において、
前記ハウジングの一側面を、端側に位置し上下方向に延在して遮蔽された幅狭の配管領域と、該配管領域以外の開放可能な保守点検領域とに区画し、
ガスクーラ及び水熱源蒸発器に接続された給排水管を該配管領域を通してハウジングの外部へ導設し、
該ハウジング内の基板上で該ガスクーラ及び圧縮機を該ガスクーラを該一側面寄りにして並列配置すると共に、該ガスクーラの上方に前記水熱源蒸発器を配置し、
該ガスクーラ及び圧縮機にハウジング外にスライド可能とするスライド機構を設け、該ガスクーラを保守点検領域からハウジング外へ引き出し可能とすると共に、該圧縮機を該一側面と対向する側面からハウジング外へ引き出し可能に構成したものである。
In order to achieve this object, the water heater of the present invention is
In a water heater including a heat pump cycle including a compressor, a gas cooler, an expander, and a water heat source evaporator in which a refrigerant for hot water supply circulates in a rectangular housing,
One side surface of the housing is partitioned into a narrow piping region that is located on the end side and extends in the vertical direction and is shielded, and an openable maintenance inspection region other than the piping region,
A water supply / drain pipe connected to the gas cooler and the water heat source evaporator is led to the outside of the housing through the piping area,
The gas cooler and the compressor are arranged in parallel on the substrate in the housing with the gas cooler close to the one side surface, and the water heat source evaporator is arranged above the gas cooler,
The gas cooler and the compressor are provided with a slide mechanism that allows the gas cooler to slide out of the housing, the gas cooler can be pulled out of the housing from the maintenance inspection area, and the compressor is pulled out of the housing from the side opposite to the one side. It is configured to be possible.
本発明の給湯器では、前記構成により、保守点検作業に、ガスクーラ及び水熱源蒸発器を前記保守点検領域からハウジング外に引き出し、圧縮機を該保守点検領域と反対側からハウジング外に引き出すことができる。これによって、保守点検作業が容易になる。
また、保守点検領域に配置されたガスクーラ及び水熱源蒸発器に向けて配管領域から給排水管を導設しているので、ガスクーラ及び水熱源蒸発器の引き出し進路に給排水管が交差しない。そのため、ガスクーラ及び水熱源蒸発器の引き出し時給排水管がじゃまにならない。
In the water heater according to the present invention, the gas cooler and the water heat source evaporator are drawn out of the housing from the maintenance / inspection area and the compressor is drawn out of the housing from the opposite side of the maintenance / inspection area. it can. This facilitates maintenance and inspection work.
Moreover, since the water supply / drainage pipe is led from the piping area toward the gas cooler and the water heat source evaporator arranged in the maintenance / inspection area, the water supply / drainage pipe does not intersect the drawing path of the gas cooler and the water heat source evaporator. For this reason, the water supply and drainage pipes of the gas cooler and the water heat source evaporator are not disturbed.
また、最重量で大型の圧縮機は、配管領域のない反対側の側面からハウジング外へ引き出すようにしているので、引き出し幅を十分取ることができる。
さらに、ガスクーラの上方に水熱源蒸発器を配置したことにより、ハウジング内の床面積を低減できると共に、圧縮機より背が低いガスクーラの上方に水熱源蒸発器を配置したことにより、ハウジングの高さを抑えることができる。
In addition, since the heaviest and largest compressor is drawn out of the housing from the opposite side surface having no piping region, a sufficient drawing width can be obtained.
Furthermore, the floor area in the housing can be reduced by arranging the water heat source evaporator above the gas cooler, and the height of the housing can be increased by arranging the water heat source evaporator above the gas cooler which is shorter than the compressor. Can be suppressed.
本発明において、前記ガスクーラが、並列に配置された複数の熱交換管群と、該複数の熱交換管群の入口側及び出口側に設けられた冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダと、該複数の熱交換管群、該冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダが収納されたケーシングとからなり、該冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダが該熱交換管群の上方に配置されてなるようにするとよい。
冷媒入口ヘッダ及び冷媒出口ヘッダを熱交換管群の上方に配置することによって、該ケーシングの外形寸法を短縮できる。そのため、ガスクーラを保守点検領域より幅狭とすることが容易になり、ガスクーラを保守点検領域からハウジング外に引き出すのが容易になる。
In the present invention, the gas cooler includes a plurality of heat exchange pipe groups arranged in parallel, a refrigerant inlet header and a refrigerant outlet header provided on an inlet side and an outlet side of the plurality of heat exchange pipe groups, and the plurality of the heat exchanger pipe groups. It is preferable that the heat exchange pipe group includes a casing in which the refrigerant inlet header and the refrigerant outlet header are housed, and the refrigerant inlet header and the refrigerant outlet header are arranged above the heat exchange pipe group.
By disposing the refrigerant inlet header and the refrigerant outlet header above the heat exchange tube group, the outer dimensions of the casing can be shortened. Therefore, it becomes easy to make the gas cooler narrower than the maintenance / inspection area, and the gas cooler can be easily pulled out of the housing from the maintenance / inspection area.
本発明において、水熱源蒸発器を複数のプレート型熱交換器を並列配置するようにすれば、必要能力を低下させることなく、水熱源蒸発器をコンパクトにできる。
また、給排水管を少なくともハウジング内で可撓管で構成すれば、ガスクーラや水熱源蒸発器から給排水管を外すことなく、ガスクーラや水熱源蒸発器の引き出しが可能となる。
In the present invention, if a plurality of plate heat exchangers are arranged in parallel in the water heat source evaporator, the water heat source evaporator can be made compact without reducing the required capacity.
Further, if the water supply / drainage pipe is formed of a flexible pipe at least in the housing, the gas cooler or the water heat source evaporator can be pulled out without removing the water supply / drainage pipe from the gas cooler or the water heat source evaporator.
本発明において、ガスクーラのスライド機構が、該ガスクーラの下部に固定され基板に当接するスライド面を有する低摩擦材で構成されるようにするとよい。これによって、該スライド機構を低コストにすることができる。
本発明において、圧縮機のスライド機構が、圧縮機の下部で前記基板に対向配置された凹部と、該凹部に嵌合固定され該基板に当接するスライド面を有する低摩擦材とからなるようにするとよい。該スライド機構を低コストにすることができる。
In the present invention, the slide mechanism of the gas cooler may be made of a low friction material having a slide surface fixed to the lower portion of the gas cooler and abutting against the substrate. Thereby, the cost of the slide mechanism can be reduced.
In the present invention, the slide mechanism of the compressor is composed of a recess disposed opposite to the substrate at a lower portion of the compressor, and a low friction material having a slide surface that is fitted and fixed to the recess and contacts the substrate. Good. The slide mechanism can be reduced in cost.
本発明において、冷媒がCO2であり、圧縮機の出口側でCO2が超臨界状態となるヒートポンプサイクルを構成するとよい。これによって、ガスクーラで90℃を越える用途の広い高温水を高効率で製造可能になる。 In the present invention, a heat pump cycle in which the refrigerant is CO 2 and CO 2 is in a supercritical state on the outlet side of the compressor may be configured. This makes it possible to produce high-temperature water with a wide range of uses exceeding 90 ° C. with a gas cooler with high efficiency.
本発明の給湯器によれば、方形のハウジング内に給湯用の冷媒が循環する圧縮機、ガスクーラ、膨張器、及び水熱源蒸発器を含むヒートポンプサイクルを内包してなる給湯器において、前記ハウジングの一側面を、端側に位置し上下方向に延在して遮蔽された幅狭の配管領域と、該配管領域以外の開放可能な保守点検領域とに区画し、ガスクーラ及び水熱源蒸発器に接続された給排水管を該配管領域を通してハウジングの外部へ導設し、該ハウジング内の基板上で該ガスクーラ及び圧縮機を該ガスクーラを該一側面寄りにして並列配置すると共に、該ガスクーラの上方に前記水熱源蒸発器を配置し、該ガスクーラ及び圧縮機にハウジング外にスライド可能とするスライド機構を設け、該ガスクーラを保守点検領域からハウジング外へ引き出し可能とすると共に、該圧縮機を該一側面と対向する側面からハウジング外へ引き出し可能に構成したことにより、ハウジングを省スペース化できると共に、ハウジング内に配置された構成機器の保守点検作業を安全かつ容易に行なうことができる。また、複数の水熱源蒸発器(給湯器)を設置する場合に、前記ハウジングの一側面及び該一側面と対向する側面を除くその他の側面の内側に、該水熱源蒸発器を並列配置し、省スペース化することができる。 According to the water heater of the present invention, in a water heater including a heat pump cycle including a compressor, a gas cooler, an expander, and a water heat source evaporator in which a hot water supply refrigerant circulates in a rectangular housing, One side is divided into a narrow piping area that is located on the end side and extends in the vertical direction and is shielded, and an openable maintenance inspection area other than the piping area, and is connected to a gas cooler and a water heat source evaporator The water supply / drainage pipe is led to the outside of the housing through the piping region, the gas cooler and the compressor are arranged in parallel on the substrate in the housing with the gas cooler close to the one side surface, and the gas cooler is disposed above the gas cooler. A water heat source evaporator is installed, and the gas cooler and compressor are provided with a slide mechanism that allows the gas cooler to slide out of the housing. In addition, the compressor can be pulled out of the housing from the side opposite to the one side, so that the housing can be saved and the maintenance and inspection work of the components arranged in the housing can be safely performed. And can be done easily. Further, when installing a plurality of water heat source evaporators (hot water heaters), the water heat source evaporators are arranged in parallel on the inside of one side of the housing and the other side except the side facing the one side, Space can be saved.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
本発明をCO2を冷媒としてヒートポンプサイクルを構成する給湯器に適用した一実施形態を図1〜図11に基づいて説明する。
まず、図1及び図2で本実施形態に係る給湯器10の全体構成を説明する。図1及び図2において、給湯器10のハウジング12内には、ハウジング12の底面を構成し平坦面を有する基板14が設けられている。ハウジング12の上面12aは正方形をなし、四方側面は上下方向に長辺を有する長方形をなしている。該上面12aは閉鎖壁面をなし、四隅にフック等の吊り具を引っ掛けるためのアイボルト16が固着されている。
One embodiment in which the present invention is applied to a water heater constituting a heat pump cycle using CO 2 as a refrigerant will be described with reference to FIGS.
First, the whole structure of the
ハウジング12の四方側面は、背面の一部に設けられた配管板20を除き、化粧板等の開閉可能に構成されたパネル板18で遮蔽されている。基板14上には圧縮機22とガスクーラユニット24とが正面12b又は背面12dに略平行に並列に配置されている。即ち、正面12b寄りに圧縮機22が配置され、背面12d寄りにガスクーラユニット24が配置されている。圧縮機22とガスクーラユニット24との中間で右側面12c近傍に円筒状の超臨界タンク26が上下方向に立設されている。
The four side surfaces of the
ガスクーラユニット24の四隅外側には4本の脚27が立設され、脚27の上端は横フレーム28で接続され、横フレーム28には支持フレーム30が架設されている。支持フレーム30の上面に一対のプレート型熱交換器32a及び32bが固定されている。
パネル板18は取り外し可能になっており、後述するように、パネル板18を取り外した後の開放空間から、圧縮機22、ガスクーラユニット24及びプレート型熱交換器32a、32b等をハウジング外に引き出し可能に構成されている。
Four
The
背面12dに設けられた配管板20は、狭幅L1を有して、上下方向に延在している。取り外し可能なパネル板18の配置領域は幅広の保守点検領域L2を形成している。保守点検領域L2は配管板20の幅L1よりずっと大きく、かつ脚26間の間隔L3又はガスクーラユニット24の長辺L4より若干大きい。即ち、L2>L3>L4の関係になっている。
ガスクーラユニット24の配管板20には上下方向に一列に4個の通管孔34a〜dが穿設されている。最上部にある通管孔34aにはハウジング外から熱源給水管36が挿通され、熱源給水管36はハウジング12内で2本に分岐し、各分岐管は夫々一対のプレート型熱交換器32a及び32bの給水口に接続されている。通管孔34bにはハウジング外から熱源排水管38が挿通され、熱源排水管38はハウジング内で2本に分岐し、各分岐管は夫々一対のプレート型熱交換器32a及び32bの排水口に接続されている。
The
通管孔34cにはハウジング外から給湯用水供給管40が挿通され、給湯用水供給管40はハウジング内でガスクーラユニット24の上面隅部に接続されている。通管孔34dにはハウジング外から出湯管42が挿通され、出湯管42はハウジング上面の給湯用水供給管40の傍に接続されている。なお、熱源給水管36、熱源排水管38、給湯用水供給管40及び出湯管42はフレキシブルな可撓管で構成されている。
A hot water supply
図3及び図4において、ガスクーラユニット24は、6個のコイル状に形成された熱交換管群46と、熱交換管群46の上部に配置された冷媒入口ヘッダ48及び冷媒出口ヘッダ50と、各熱交換管群46を冷媒入口ヘッダ48及び冷媒出口ヘッダ50に並列に接続する枝管52と、これらの機器を収納した直方体状のケーシング44とからなる。冷媒入口ヘッダ48は、冷媒入口配管49に接続され、冷媒出口ヘッダ50は冷媒出口配管51に接続されている。
給湯用水供給管40からガスクーラユニット24に供給された給湯用水は、熱交換管群46でCO2冷媒と熱交換し、90℃程度の高温水に加熱され、出湯管42からハウジング外へ運ばれる。
3 and 4, the
The hot water supplied to the
次に、ガスクーラユニット24のスライド機構を図3〜図6により説明する。ガスクーラユニット24のケーシング44の下部には、四隅に4個のスティ54が配置されている。図5及び図6において、スティ54には長孔56がもうけられ、スティ54は該長孔56に挿入されたボルト58によってケーシング44に取り付けられている。長孔56によってスティ54の取付け高さを調節できる。スティ54の底辺がボルト60によって基板14に固定される。ケーシング44の底面の両端に、背面12dと直角方向に箱形断面の脚桁62が固設されている。
Next, the slide mechanism of the
脚桁62の底面には直方体状の低摩擦台66がボルト64で結合されている。低摩擦台66は、例えば高分子量ポリエチレン等のような低摩擦係数を有する合成樹脂からなる。ボルト60を外すことによって、ガスクーラユニット24は基板14に対して非固定状態となり、背面12d側に向かってスライド可能な状態となる。
図5に示すように、スティ54はガスクーラユニット24の長辺の端より内側に配置されているので、スティ54の存在によってガスクーラユニット24の長辺が長くなることはない。
A rectangular parallelepiped low friction table 66 is coupled to the bottom surface of the leg girder 62 with
As shown in FIG. 5, the
プレート型熱交換器32a及び32bが固定された脚27は、その下端で図示省略のボルト等の固定手段により基板14に固定されている。プレート型熱交換器32a及び32bは軽量であるので、該固定手段を解除することにより、スライド可能な状態となる。従って、脚27をスライドさせるのに特別なスライド機構を必要としない。
The
次に、圧縮機22の基板14への据付構造を図7〜図9により説明する。図7及び図8において、圧縮機22のケーシング70の下部には、ケーシング70を支えるスティ72が一体に形成されている。スティ72と基板14との間にコの字形状の断面を有する脚桁74を正面12bと直角方向に配置すると共に、スティ72と脚桁74の上面との間にワッシャ76と防振板78とを介在させている。防振板78は、ゴム板80の中央に鉄板82を介在させ、ゴム板80と鉄板92とを加硫接着してなる。
Next, the installation structure of the compressor 22 on the
そして、スティ72、ワッシャ76、防振板78及び脚桁74の上辺74aをボルト84と2重ナット86とで締め付け固定している。2重ナット86とスティ72間にワッシャ88及びゴム板90を介在させ、スティ72の振動が2重ナット86を介して脚桁74に伝達するのを防止している。
脚桁74の先端には、四隅に突壁を有する凹部を形成したケース92が固着され、該ケース92には、図9に示す直方体をなす低摩擦台94が嵌着されている。低摩擦台94は、例えば高分子量ポリエチレン等の低摩擦係数を有する合成樹脂からなる。
Then, the
A
ケース92及び低摩擦台94には、夫々ボルト挿入用凹部92a及び94aが設けられ、脚桁74は、ボルト96及びナット98により、低摩擦台94を介して基板14に固定されている。
圧縮機22は、ボルト96を取り外すことにより非固定状態となり、ハウジング12の正面12bに向けてスライド可能な状態となる。
The
The compressor 22 is brought into an unfixed state by removing the
次に、給湯器10のヒートポンプサイクル及び作動方法を図10及び図11により説明する。図10において、圧縮機22には圧縮機22の回転数を制御するインバータ装置104が設けられている。圧縮機22から吐出されたCO2冷媒は、CO2の臨界圧力及び臨界温度を超えた高温高圧の超臨界状態となるように運転される。超臨界状態のCO2冷媒は、圧縮機吐出側冷媒流路100からガスクーラユニット24に達し、ここで給湯用水供給管40から送られた給湯用水によって超臨界状態で冷却される。
Next, the heat pump cycle and operation method of the
ガスクーラユニット24で加熱された給湯用水は、超臨界状態のCO2冷媒と熱交換することによって、90℃程度の温度にまで達する。高温になった該給湯用水は出湯管42から排出されて、使用先に送られる。ガスクーラユニット24の出口側で冷媒流路100は、2つの分岐流路100a及び100bに分岐し、分岐流路100a及び100bには夫々膨張弁106a及び106bが介設されている。分岐流路100a又は100bは、該膨張弁106a、106bの下流側で、プレート型熱交換器32a又は32bに接続されている。
The hot-water supply water heated by the
プレート型熱交換器32a、32bにはCO2冷媒に蒸発熱源を与える熱源水が熱源給水管36から分岐管36a又は36bを介して供給される。該熱源水は、例えば地下水であり、あるいは工場で使用された排水等が使用される。分岐流路100a又は100bを流れるCO2冷媒は、膨張弁106a又は106bで減圧され、プレート型熱交換器32a、32bで熱源水と熱交換し蒸発潜熱を得て蒸発する。蒸発したCO2冷媒は、プレート型熱交換器32a又は32bの出口側で冷媒流路100c又は100dに流れ、さらに圧縮機22に戻される。一方、プレート型熱交換器32a、32bを出た熱源水は、枝管38a又は38bを通って熱源排水管38に排出される。
The plate-
圧縮機22から吐出されたCO2冷媒の一部は、分岐流路102を通って超臨界タンク26に分流する。これによって、ガスクーラユニット24に流入する冷媒量を調整できる。このように、冷媒循環路を流れる冷媒量を調節することによって、熱源水温度等の運転条件の変動があっても、圧縮機入口の過熱度や、圧縮機出口の吐出ガス温度や圧力の変動を抑え、安定した給湯運転を可能にする。
A part of the CO 2 refrigerant discharged from the compressor 22 is branched into the
超臨界タンク26は、断熱材で覆われ、さらに図示省略の加熱ヒータによってCO2冷媒の臨界温度以上の32℃以上に常時加熱され、超臨界タンク26内のCO2冷媒は常時超臨界状態に保持される。超臨界タンク26の出口側分岐流路102は、分岐流路102aと分岐流路102bとに分岐し、分岐流路102a又は102bは、膨張弁106a又は106bの出口側分岐流路100a又は100bに接続されている。
超臨界タンク26の上流側及び下流側には流量調整弁108及び110が介設され、上流側流量調整弁108によって超臨界タンク26に流入する冷媒量が調整されると共に、下流側流量調整弁110によって超臨界タンク26から流出する冷媒量が調節される。
The
このように、超臨界タンク26から超臨界状態で高温高圧のCO2冷媒を低圧の膨張弁出口側分岐流路100a、100bに放出するので、圧力差によって確実にCO2冷媒を該分岐流路に放出できる。また、液体状態又は湿り度の大きい飽和気液相状態で放出する場合と比べて、圧縮機入口側での過熱度に与える影響が少ないため、圧縮機吐出側の温度及び圧力の変動を早く適正値に収束でき、ガスクーラユニット24よる加熱能力が安定する。
Thus, the
また、超臨界状態のCO2冷媒を放出するので、気液分離用アキュムレータや加熱用熱交換器等を設ける必要がなく、装置を簡素化できる。超臨界状態で膨張弁106a又は106bの出口側分岐流路100a又は100bに放出されたCO2冷媒は、プレート型熱交換器32a又は32b、圧縮機22、そしてガスクーラユニット24へと高圧側冷媒流路への移動が早く行なわれるため応答性が良く、給湯器の不安定状態を早く解消できる。
Further, since the supercritical CO 2 refrigerant is discharged, it is not necessary to provide a gas-liquid separation accumulator, a heat exchanger for heating, and the like, and the apparatus can be simplified. The CO 2 refrigerant discharged to the outlet side
図10において、熱源給水管36、熱源排水管38、給湯用水供給管40、出湯管42、プレート型熱交換器32a又は32bの入口側及び出口側冷媒流路に、温度センサ112〜126が設けられている。また、圧縮機22の吐出側冷媒流路100に圧力センサ128が設けられている。
温度センサ120及び122の温度検出値T5及びT6をコントローラ130に入力し、コントローラ130で、これら2つの温度検出値の差を演算し、この演算値に基づいて、膨張弁106aの開度を調節し、プレート型熱交換器32aへのCO2冷媒供給量を調整する。同様に、温度センサ124及び126の温度検出値T7及びT8をコントローラ130に入力し、コントローラ130で、これら2つの温度検出値の差を演算し、この演算値に基づいて、膨張弁106bの開度を調節し、プレート型熱交換器32bへのCO2冷媒供給量を調整する。
In FIG. 10,
A temperature detection value T 5 and T 6 of the
次に、給湯器10の運転手順を図11に示すフローチャートに基づいて説明する。図11において、まず給湯器10の運転を開始し、圧縮機22の吐出圧力の設定値Psetを次の算出式(1)から算出する(ステップ1)。算出式(1)は、給湯用給水入口温度T3(給湯用水供給管40中を流れる水温)、熱源水入口温度T1(熱源給水管36中を流れる水温)及び熱源水出口温度T2(熱源排水管38中を流れる水温)を独立変数として、高COPを得られる圧縮機吐出圧力値を算出するものである。
Next, the operation procedure of the
Pset = a×T3+b (1)
但し、T3;給湯用給水入口温度(温度センサ116の検出値)
a ;a1×Tave 2+a2×Tave+a3
b ;b1×Tave 2+b2×Tave+b3
Tave;(熱源水入口温度T1+熱源水出口温度T2)/2
ここで、係数a1〜3及びb1〜3は、出湯温度T4(温度センサ118の検出値)に基づいて決定される数値である。また、熱源水入口温度T1は温度センサ112の検出値であり、熱源水出口温度T2は温度センサ114の検出値である。
P set = a × T 3 + b (1)
However, T 3; hot water supply feed water inlet temperature (detection value of the temperature sensor 116)
a; a 1 × T ave 2 + a 2 × T ave + a 3
b; b 1 × T ave 2 + b 2 × T ave + b 3
T ave ; (heat source water inlet temperature T 1 + heat source water outlet temperature T 2 ) / 2
Here, the coefficient a 1 to 3 and b 1 to 3 is a numerical value is determined based on the hot water temperature T 4 (the detected value of the temperature sensor 118). Further, the heat source water inlet temperature T 1 is a detected value of the
次に、圧縮機22が運転中であることを確認した後(ステップ2)、圧力センサ128で圧縮機吐出圧力Pdを検出する(ステップ3)。吐出圧力Pdが上限値Pmaxを超えている場合には、流量調整弁108を開いて冷媒の一部を超臨界タンク26に流入させる(ステップ4)。これによって、ガスクーラユニット24に流入する冷媒量が減少し、給湯器10の冷媒循環量が減少することによって、圧縮機吐出圧力Pdも減少する。そして、Pd≦Pset−ΔP1(ある設定値)となれば(ステップ5)、流量調整弁108を閉じる(ステップ6)。
Next, after confirming that the compressor 22 is in operation (step 2), the compressor discharge pressure Pd is detected by the pressure sensor 128 (step 3). If the discharge pressure P d exceeds the upper limit value P max, open the
一方、吐出圧力Pdが下限値Pminを下回っている場合には、図示省略の圧縮機運転タイマにより、圧縮機22の運転時間が3分を超えているかどうかを判定する(ステップ7)。3分を超えていない場合には、ステップ11を経てステップ2に戻る。3分を超えている場合には、流量調整弁110を開く(ステップ8)。流量調整弁110を開くことにより、分岐流路102a又は102bに流入する冷媒量が増加するため、圧縮機吐出圧力Pdが増大する。そこでPd≧Pmix+ΔP2(ある設定値)となると、流量調整弁110を閉じて,給湯器10の冷媒循環路中の冷媒量の増加を止める。
On the other hand, when the discharge pressure Pd is lower than the lower limit value Pmin , it is determined by the compressor operation timer (not shown) whether or not the operation time of the compressor 22 exceeds 3 minutes (step 7). If it does not exceed 3 minutes, the process returns to step 2 via step 11. If it exceeds 3 minutes, the flow
前記手順を繰り返し、圧力センサ128で圧縮機吐出圧力Pdを連続的に計測しながら、算出式(1)に基づいて高COPが得られる吐出圧力Pdとなるように、冷媒循環路を流れる冷媒量を制御する。
Repeat the procedure, while continuously measuring the compressor discharge pressure P d by the
本実施形態において、ガスクーラユニット24を保守点検する場合には、まず、ハウジング12の背面12dに設けられたパネル板18を取り外して背面12dを開放する。次に、スティ54を基板14に固定しているボルト60を外してガスクーラユニット24を非固定状態とする。そして、ガスクーラユニット24を背面12d側に引き出して保守点検作業を行なう。このように、ガスクーラユニット24の保守点検作業をハウジング外で行なうことができるため、ガスクーラユニット24の保守点検作業が容易になる。
In the present embodiment, when the
本実施形態では、冷媒入口ヘッダ48及び冷媒出口ヘッダ50をケーシング44の内部で熱交換管群44の上部に配置しているので、ガスクーラユニット24の長辺L4を開放された保守点検領域L2より小とすることができる。また、スティ54もガスクーラユニット24の長辺の長さを増加させない。そのため、ガスクーラユニット24のハウジング12外への引き出しが可能となる。
In the present embodiment, since the placed on top of the heat
次に、プレート型熱交換器32a、32bを保守点検する場合には、脚26の固定手段を解除し、脚27を非固定状態とする。次に、脚27を背面12d側にスライドさせて、ハウジング12外に引き出す。こうしてプレート型熱交換器32a、32bをハウジング12外に引き出して保守点検作業を行なうので、保守点検作業が容易になる。
脚27間の間隔L3は保守点検領域L2より小さいので、脚27のハウジング外への引き出しが可能になる。また、プレート型熱交換器32a、32bは軽量であるので、圧縮機22やガスクーラユニット24のように特別のスライド機構を必要とせず引き出しが可能になる。
Next, when the plate-
Since the distance L 3 between the
次に、圧縮機22の保守点検を行なう場合には、まず、ハウジング12の正面12bのパネル板18を取り外して正面12bを開放する。次に、圧縮機22を基板14に固定しているボルト96を取り外して、圧縮機22を非固定状態とする。
次に、圧縮機22を正面12b側へスライドさせて、ハウジング12外に引き出す。そして、ハウジング12外で圧縮機22の保守点検作業を行なう。そのため、圧縮機22の保守点検作業が容易になる。なお、正面12bはパネル板18を取り外すことにより全面開放されるので、圧縮機22の長辺より開放空間のほうが大きくなり、大型の圧縮機22でもその引き出しは可能である。
Next, when performing maintenance and inspection of the compressor 22, first, the
Next, the compressor 22 is slid to the front surface 12 b side and pulled out of the
このように、各機器をそれらの配置位置に近いハウジング12の側面からハウジング12外へ引き出すようにしているので、各機器のハウジング12外への引き出しが容易になる。
As described above, since each device is pulled out of the
本実施形態では、各熱源及び給湯用給排水管36〜42を配管板20を通してハウジング12内に導設しているので、ハウジング12内での各給排水管の配置領域とガスクーラユニット24及びプレート型熱交換器32a、32bのスライド方向とが干渉しない。また、ガスクーラユニット24の入口ヘッダ48及び出口ヘッダ50の接続口と、プレート型熱交換器32a、32bの接続口とを各熱源及び給湯用給排水管36〜42側に向けて配置しているので、ガスクーラユニット24やプレート型熱交換器32a、32bの引き出し時に、各熱源及び給湯用給排水管36〜42が邪魔にならない。
In the present embodiment, since each heat source and hot water supply /
また、各熱源及び給湯用給排水管36〜42を可撓管で構成しているので、各熱源及び給湯用給排水管36〜42をガスクーラユニット24又はプレート型熱交換器32a、32bに接続したままで、ガスクーラユニット24やプレート型熱交換器32a、32bの引き出しが可能になる。そのため、保守点検作業時に各給排水管36〜42の着脱作業を要しない。
Moreover, since each heat source and the hot water supply /
また、水熱源蒸発器として2台のプレート型熱交換器32a及び32bを用い、これらを右側面12cの内側に並列配置しているので、必要能力を低下させることなく、省スペース化が可能になる。
また、最重量で大型の圧縮機22は、配管板20を配置していない正面12bからハウジング外へ引き出すようにしているので、開放幅を十分取ることができる。
さらに、ガスクーラユニット24の上方にプレート型熱交換器32a、32bを配置したことにより、ハウジング12内の床面積を低減できると共に、圧縮機22より背が低いガスクーラユニット24の上方にプレート型熱交換器32a、32bを配置したことにより、ハウジング12の高さを抑えることができる。
In addition, since two plate-
In addition, since the heaviest and largest compressor 22 is pulled out of the housing from the front surface 12b on which the
Furthermore, the plate-
なお、プレート型熱交換器32a、32bをガスクーラユニット24の上面に直接固定するようにしてもよい。これによって、ガスクーラユニット24とプレート型熱交換器32a、32bの引き出しを同時に行なうことができる。
The
また、圧縮機22のケーシング70を防振板88を介して脚桁84に固定しているので、圧縮機22の振動が基板14に伝達するのを低減できる。また、ガスクーラユニット24や圧縮機22のスライド機構を、低摩擦台66又は低摩擦台104を介して基板14上をスライドさせるようにしているので、低コストな構造で円滑な引き出しが可能になる。
In addition, since the
また、本実施形態は、冷媒がCO2であり、圧縮機22の出口側でCO2が超臨界状態となるヒートポンプサイクルを構成しているので、ガスクーラユニット24で90℃を越える用途の広い高温水を製造可能になる。
Further, in the present embodiment, since the refrigerant is CO 2 and the heat pump cycle in which CO 2 is in a supercritical state on the outlet side of the compressor 22 is configured, the
また、本実施形態によれば、図11のフローチャートに示す運転制御を行ない、プレート型熱交換器32a、32bに供給される熱源水の入口温度T1及び出口温度T2と、ガスクーラユニット24に供給される給湯用給水の入口温度T3を連続的に検出しながら、これらの温度検出値から高COP運転が可能になる圧縮機吐出圧力値Pdを算出するようにしているので、プレート型熱交換器32a、32b出口側の熱源水温度T2を凍結温度より高い温度に維持できる。これによって、プレート型熱交換器32a、32bの出口熱源水の凍結を防止できると共に、許容値以上の高いCOP運転を続行できる。
Further, according to the present embodiment, the operation control shown in the flowchart of FIG. 11 is performed, and the inlet temperature T 1 and outlet temperature T 2 of the heat source water supplied to the
また、算出式(1)に示すように、給湯用給水入口温度T3(温度センサ116の検出値)と、プレート型熱交換器32a、32bに供給される冷水入口温度T1(温度センサ112の検出値)とプレート型熱交換器32a、32bの熱源水出口温度T2(温度センサ114の検出値)との平均値とを元に圧縮機吐出圧力値Pdを算出するようにしているので、圧縮機吐出圧力値Pdを算出するための変数が3個から2個に減り、圧縮機吐出圧力値Pdの算出が容易になる。
Further, as shown in the calculation formula (1), the hot water supply water inlet temperature T 3 (detected value of the temperature sensor 116) and the cold water inlet temperature T 1 (temperature sensor 112) supplied to the
また、CO2冷媒を超臨界タンク26内で超臨界状態で貯留し、超臨界タンク26から超臨界状態のCO2冷媒を膨張弁出口側の冷媒流路に供給しているので、前述のとおりの作用効果を得ることができる。
Since the CO 2 refrigerant is stored in the supercritical state in the
本発明によれば、水熱源蒸発器を備えた給湯器のハウジングをコンパクト化できると共に、ハウジング内に配置された構成機器の保守点検作業を安全かつ容易に行なうことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to make compact the housing of the water heater provided with the water-heat-source evaporator, the maintenance inspection work of the component apparatus arrange | positioned in a housing can be performed safely and easily.
10 給湯器
12 ハウジング
12b 正面
12d 背面
14 基板
18 動力制御盤
20 配管板
22 圧縮機
24 ガスクーラユニット
26 超臨界タンク
27 足場
32a、32b プレート型熱交換器(水熱源蒸発器)
34a〜d 通管孔
36 熱源給水管
38 熱源排水管
40 給湯用水供給管
42 出湯管
44 ケーシング
46 熱交換管群
48 冷媒入口ヘッダ
50 冷媒出口ヘッダ
54,72 スティ
62、74 脚桁
66、94 低摩擦台
78 防振板
90 ゴム板
92 ケース
108、110 流量調整弁
112〜126 温度センサ
128 圧力センサ
130 コントローラ
DESCRIPTION OF
34a-d Through-
Claims (7)
前記ハウジングの一側面を、端側に位置し上下方向に延在して遮蔽された幅狭の配管領域と、該配管領域以外の開放可能な保守点検領域とに区画し、
ガスクーラ及び水熱源蒸発器に接続された給排水管を該配管領域を通してハウジングの外部へ導設し、
該ハウジング内の基板上で該ガスクーラ及び圧縮機を該ガスクーラを該一側面寄りにして並列配置すると共に、該ガスクーラの上方に前記水熱源蒸発器を配置し、
該ガスクーラ及び圧縮機にハウジング外にスライド可能とするスライド機構を設け、該ガスクーラを保守点検領域からハウジング外へ引き出し可能とすると共に、該圧縮機を該一側面と対向する側面からハウジング外へ引き出し可能に構成したことを特徴とする給湯器。 In a water heater including a heat pump cycle including a compressor, a gas cooler, an expander, and a water heat source evaporator in which a refrigerant for hot water supply circulates in a rectangular housing,
One side surface of the housing is partitioned into a narrow piping region that is located on the end side and extends in the vertical direction and is shielded, and an openable maintenance inspection region other than the piping region,
A water supply / drain pipe connected to the gas cooler and the water heat source evaporator is led to the outside of the housing through the piping area,
The gas cooler and the compressor are arranged in parallel on the substrate in the housing with the gas cooler close to the one side surface, and the water heat source evaporator is arranged above the gas cooler,
The gas cooler and the compressor are provided with a slide mechanism that allows the gas cooler to slide out of the housing, the gas cooler can be pulled out of the housing from the maintenance inspection area, and the compressor is pulled out of the housing from the side opposite to the one side. A water heater that is configured to be possible.
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