JP5997057B2 - Heat pump type heating device - Google Patents
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Description
この発明は、一般的には、ヒートポンプ式加熱装置に関し、より特定的には、凍結防止機能を備えたヒートポンプ式加熱装置に関する。 The present invention generally relates to a heat pump type heating device, and more particularly to a heat pump type heating device having a freeze prevention function.
従来のヒートポンプ式加熱装置に関して、たとえば、特開２００５−２４１０９２号公報には、ポンプを廃して消費電力を低減するとともに、水回路での放熱ロスを抑制することによって、機器効率を向上し、運転効率を高めることを目的とした、ヒートポンプ給湯装置が開示されている（特許文献１）。 Regarding a conventional heat pump type heating device, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-241092 discloses that the pump is abolished to reduce power consumption, and the heat dissipation loss in the water circuit is suppressed, thereby improving the equipment efficiency and operating. A heat pump hot water supply device for the purpose of increasing efficiency is disclosed (Patent Document 1).
特許文献１に開示されたヒートポンプ給湯装置においては、ヒートポンプサイクルの経路上に、高温側熱交換器、中温側熱交換器および低温側熱交換器から構成される放熱器が設けられている。高温側熱交換器、中温側熱交換器および低温側熱交換器には、それぞれ、互いに異なる融点を有する高温側潜熱蓄熱材、中温側潜熱蓄熱材および低温側潜熱蓄熱材が接触して設けられている。高温の冷媒が高温側熱交換器、中温側熱交換器および低温側熱交換器を順に通過すると、高温側潜熱蓄熱材、中温側潜熱蓄熱材および低温側潜熱蓄熱材が蓄熱する。給水原から供給された水が、低温側熱交換器、中温側熱交換器および高温側熱交換器を順に通過すると、低温側潜熱蓄熱材、中温側潜熱蓄熱材および高温側潜熱蓄熱材に蓄熱された熱を吸熱して、徐々に高温の湯となる。
In the heat pump hot water supply apparatus disclosed in
また、特開２００５−３２６０７８号公報には、ポンプを廃して消費電力を低減するとともに、水回路での放熱ロスを抑制することによって、機器効率が高く、かつ利便性を向上することを目的とした、ヒートポンプ給湯装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたヒートポンプ給湯装置は、特許文献１に開示されたヒートポンプ給湯装置の構成に加えて、蓄熱材で蓄熱した熱を吸熱する利用側吸熱手段と、利用側吸熱手段で吸熱した熱を放熱する利用側放熱手段とをさらに備える。
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-326078 aims to improve equipment efficiency and convenience by eliminating pumps and reducing power consumption and suppressing heat dissipation loss in a water circuit. A heat pump hot-water supply apparatus has been disclosed (Patent Document 2). In addition to the configuration of the heat pump water heater disclosed in
また、特開２００７−１２０７９９号公報には、外気温が低下して凍結温度下になった場合であっても、凍結防止用の電気ヒータを備えることなく、切り換え弁と貯湯タンク下部との間の配管の凍結を防止することを目的とした、貯湯式給湯機が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示された貯湯式給湯機においては、外気温が低下して外気温検出部が予め設定された温度以下を検知した場合に、タンク側風呂追い焚き循環ポンプの運転を行なうことによって、温水を切り換え弁と貯湯タンク下部との間に接続する。 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-120799 discloses that even when the outside air temperature decreases and becomes a freezing temperature, an electric heater for preventing freezing is not provided between the switching valve and the lower part of the hot water storage tank. There has been disclosed a hot water storage type water heater intended to prevent freezing of the pipes (Patent Document 3). In the hot water storage type water heater disclosed in Patent Document 3, when the outside air temperature decreases and the outside air temperature detecting unit detects a temperature lower than a preset temperature, the tank side bath recirculation pump is operated. Connect hot water between the switching valve and the bottom of the hot water storage tank.
また、特開２００５−２４９２６４号公報には、低外気温での運転時の消費電力を低減することを目的とした、貯湯式給湯装置が開示されている（特許文献４）。特許文献４に開示された貯湯式給湯装置においては、蒸発器と、蒸発器の下方の排水口との間に、凍結防止熱交換器が設けられている。凍結防止熱交換器とタンクの出湯管とが、開閉弁を介してドレン熱交入管により接続され、凍結防止熱交換器とタンクの入水管とが、ドレン熱交出管により接続されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-249264 discloses a hot water storage type hot water supply apparatus for the purpose of reducing power consumption during operation at a low outside temperature (Patent Document 4). In the hot water storage type hot water supply apparatus disclosed in
また、特開２００１−６６００１号公報には、冷暖房システムに使用される熱交換器の排気熱を利用して圧縮機の負荷を低減させ、結果的に消費電力を節約することを目的とした、排熱利用式冷暖房システムが開示されている（特許文献５）。特許文献５に開示された排熱利用式冷暖房システムにおいては、圧縮機に、熱交換器（室外側）から排出される排熱を吸収蓄熱して高温高圧となった熱媒体（冷媒）を投入する。 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-66001 aims to reduce the load on the compressor by using the exhaust heat of the heat exchanger used in the air conditioning system, and consequently to save power consumption. An exhaust heat utilization type air conditioning system is disclosed (Patent Document 5). In the exhaust heat utilization type air conditioning system disclosed in Patent Document 5, a heat medium (refrigerant) that has become a high temperature and high pressure by absorbing and storing exhaust heat exhausted from the heat exchanger (outside) is input to the compressor. To do.
また、特開２０１２−１７２９４４号公報には、沸き上げ運転終了直前の貯湯タンク下部の中温水を中温蓄熱材を通過させることで蓄熱し、この熱で凍結予防運転時の低温水を加熱する、ヒートポンプ式給湯機が開示されている（特許文献６）。 In addition, in JP 2012-172944 A, heat is stored by allowing the intermediate temperature heat storage material to pass through the intermediate temperature water at the bottom of the hot water storage tank immediately before the end of the boiling operation, and this heat heats the low temperature water during the freeze prevention operation. A heat pump type water heater is disclosed (Patent Document 6).
また、特開２０１２−１１２５３６号公報には、蓄熱容器内で蓄熱溶液を安定して保持し、取扱性を高めることを目的とした、蓄熱装置およびこれを備える空気調和機が開示されている（特許文献７）。特許文献７に開示された蓄熱装置においては、蓄熱容器内に、蓄熱溶液層、蒸発防止層および空気層が順に形成されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-112536 discloses a heat storage device and an air conditioner equipped with the heat storage device for the purpose of stably holding a heat storage solution in a heat storage container and enhancing the handleability ( Patent Document 7). In the heat storage device disclosed in Patent Document 7, a heat storage solution layer, an evaporation prevention layer, and an air layer are sequentially formed in a heat storage container.
上述の特許文献に開示されるように、ヒートポンプサイクルを利用して水を加熱するヒートポンプ式給湯機が知られている。ヒートポンプ式給湯機においては、寒冷地等において、室外に設置された熱交換器内で水が凍結することを防ぐため、凍結防止用のシステムを設ける必要がある。 As disclosed in the above-mentioned patent documents, a heat pump type hot water heater that heats water using a heat pump cycle is known. In a heat pump type water heater, it is necessary to provide a system for preventing freezing in order to prevent water from freezing in a heat exchanger installed outdoors in a cold district.
このような凍結防止用のシステムとしては、まず、熱交換器内にヒータを設け、低温時にヒータにより配管内の水を加温する方法が考えられる。しかしながら、この場合、ヒータへの通電により電気費用が増大したり、発火源となり得るヒータに対して安全装置を装備する必要が生じたりする。 As such a freeze prevention system, first, a method is conceivable in which a heater is provided in the heat exchanger and water in the piping is heated by the heater at a low temperature. However, in this case, the electricity cost increases due to the energization of the heater, and it is necessary to equip the heater that can be an ignition source with a safety device.
また、別のシステムとして、低温時に、ポンプを駆動させることによって、温水を配管内で循環させる方法が考えられる。しかしながら、この場合、低温の水がタンク上部に溜まるため、給湯時に必要温度の湯が得られない懸念がある。低温の水は利用されずに捨てられるため、ユーザの不満の一因となっている。また、ヒートポンプサイクルの運転により水の凍結を防ぐことは可能であるが、この場合、電気費用の増大を招く。 As another system, a method of circulating hot water in a pipe by driving a pump at a low temperature can be considered. However, in this case, low-temperature water accumulates in the upper part of the tank, so there is a concern that hot water at a necessary temperature cannot be obtained when hot water is supplied. Since low-temperature water is discarded without being used, it contributes to user dissatisfaction. In addition, it is possible to prevent water from freezing by operating the heat pump cycle, but in this case, the cost of electricity is increased.
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、運転コストの増大を抑えつつ、低温時における被加熱流体の凍結を防止するヒートポンプ式加熱装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a heat pump type heating device that prevents freezing of a fluid to be heated at a low temperature while suppressing an increase in operating cost.
この発明に従ったヒートポンプ式加熱装置は、室外に設置され、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路から導かれる冷媒と、被加熱流体との間で熱交換を行なうことによって、被加熱流体を加熱する熱交換器と、熱交換器を覆うように設けられる蓄熱材と、蓄熱材と接触して設けられ、冷媒が流れる蓄熱用冷媒配管とを備える。蓄熱材は、熱交換器と非接触の状態で設けられ、蓄熱用冷媒配管を流れる冷媒からの放熱により熱を蓄える。 The heat pump type heating device according to the present invention is a heat which heats a fluid to be heated by exchanging heat between the refrigerant to be heated and a refrigerant introduced from a refrigeration circuit constituting a heat pump cycle. An exchanger, a heat storage material provided so as to cover the heat exchanger, and a heat storage refrigerant pipe that is provided in contact with the heat storage material and through which the refrigerant flows. The heat storage material is provided in a non-contact state with the heat exchanger, and stores heat by heat radiation from the refrigerant flowing through the heat storage refrigerant pipe.
このように構成されたヒートポンプ式加熱装置によれば、熱交換器が、蓄熱用冷媒配管を流れる冷媒からの放熱により熱を蓄える蓄熱材によって覆われるため、熱交換器の保温性を高めることができる。この際、蓄熱材は、熱交換器と非接触の状態で設けられるため、熱交換器における被加熱流体の加熱効率が損なわれることを抑制できる。したがって、本発明によれば、運転コストを増大を抑えつつ、熱交換器内の被加熱流体が凍結することを防止できる。 According to the heat pump type heating device configured as described above, the heat exchanger is covered with the heat storage material that stores heat by radiating heat from the refrigerant flowing through the heat storage refrigerant pipe, thereby improving the heat retention of the heat exchanger. it can. At this time, since the heat storage material is provided in a non-contact state with the heat exchanger, the heating efficiency of the heated fluid in the heat exchanger can be suppressed from being impaired. Therefore, according to this invention, it can prevent that the to-be-heated fluid in a heat exchanger freezes, suppressing an increase in operating cost.
また好ましくは、蓄熱用冷媒配管は、熱交換器よりも冷凍回路における冷媒流れの下流側に配置される。このように構成されたヒートポンプ式加熱装置によれば、蓄熱材は、熱交換器内で被加熱流体との熱交換を終えた冷媒から熱を受けるため、熱交換器における被加熱流体の加熱効率が損なわれることを抑制できる。 Preferably, the heat storage refrigerant pipe is disposed downstream of the refrigerant flow in the refrigeration circuit with respect to the heat exchanger. According to the heat pump type heating device configured as described above, the heat storage material receives heat from the refrigerant that has finished heat exchange with the heated fluid in the heat exchanger, and thus the heating efficiency of the heated fluid in the heat exchanger Can be prevented from being damaged.
また好ましくは、蓄熱用冷媒配管は、蓄熱材内部を進行方向を変えながら延びる。このように構成されたヒートポンプ式加熱装置によれば、蓄熱用冷媒配管を流れる冷媒から蓄熱材への放熱により、蓄熱材に熱をより効率的に蓄えることができる。 Preferably, the heat storage refrigerant pipe extends inside the heat storage material while changing the traveling direction. According to the heat pump type heating device configured as described above, heat can be more efficiently stored in the heat storage material by radiating heat from the refrigerant flowing through the heat storage refrigerant pipe to the heat storage material.
また好ましくは、ヒートポンプ式加熱装置は、熱交換器に接続され、熱交換器に冷媒を供給するための供給用冷媒配管と、供給用冷媒配管と蓄熱材との間に介挿される断熱材とをさらに備える。このように構成されたヒートポンプ式加熱装置によれば、熱交換器内で被加熱流体との熱交換を行なう前の冷媒から蓄熱材への放熱を抑えることにより、熱交換器における被加熱流体の加熱効率が損なわれることを抑制できる。 Preferably, the heat pump heating device is connected to the heat exchanger, and supply refrigerant piping for supplying the refrigerant to the heat exchanger, and a heat insulating material interposed between the supply refrigerant piping and the heat storage material, Is further provided. According to the heat pump type heating apparatus configured as described above, by suppressing heat radiation from the refrigerant to the heat storage material before heat exchange with the heated fluid in the heat exchanger, the heated fluid in the heat exchanger is reduced. It can suppress that heating efficiency is impaired.
また好ましくは、熱交換器は、冷媒が流れる冷媒配管と、被加熱流体が流れ、冷媒と被加熱流体との間で熱交換可能なように冷媒配管に対して設けられる被加熱流体配管とを含む。ヒートポンプ式加熱装置は、冷媒配管および被加熱流体配管を取り囲むように設けられ、内部空間を有するケース体を備える。蓄熱材は、その内部空間に配置される。 Preferably, the heat exchanger includes a refrigerant pipe through which the refrigerant flows and a heated fluid pipe provided to the refrigerant pipe so that the heated fluid flows and heat exchange is possible between the refrigerant and the heated fluid. Including. The heat pump heating device is provided so as to surround the refrigerant pipe and the heated fluid pipe, and includes a case body having an internal space. The heat storage material is disposed in the internal space.
このように構成されたヒートポンプ式加熱装置によれば、蓄熱材が、熱交換器を構成する冷媒配管および被加熱流体配管を覆うように、かつ、熱交換器を構成する冷媒配管および被加熱流体配管と非接触となるように設けられる。 According to the heat pump type heating device configured as described above, the heat storage material covers the refrigerant pipe and the heated fluid pipe constituting the heat exchanger, and the refrigerant pipe and the heated fluid constituting the heat exchanger. It is provided so as not to contact the piping.
また好ましくは、ヒートポンプ式加熱装置は、冷媒配管および被加熱流体配管を取り囲むように設けられ、熱交換器とケース体との間に配置されるカバー体をさらに備える。カバー体とケース体との間に空気層が形成される。このように構成されたヒートポンプ式加熱装置によれば、カバー体とケース体との間に形成される空気層によって、熱交換器の保温性をさらに高めることができる。 Preferably, the heat pump heating device further includes a cover body that is provided so as to surround the refrigerant pipe and the heated fluid pipe and is disposed between the heat exchanger and the case body. An air layer is formed between the cover body and the case body. According to the heat pump type heating apparatus configured as described above, the heat retention of the heat exchanger can be further enhanced by the air layer formed between the cover body and the case body.
以上に説明したように、この発明に従えば、運転コストの増大を抑えつつ、低温時における被加熱流体の凍結を防止するヒートポンプ式加熱装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a heat pump type heating device that prevents freezing of a fluid to be heated at a low temperature while suppressing an increase in operating cost.
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals.
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯機の回路構成を示す図である。
(Embodiment 1)
1 is a diagram showing a circuit configuration of a heat pump type hot water heater in
図１を参照して、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機１０は、その回路構成として、ヒートポンプサイクルを構成し、冷媒が循環する冷凍回路２１と、被加熱流体としての水（本実施の形態では、水道水）が流通する給湯回路３１とを有する。給湯回路３１を流通する水は、冷凍回路２１を循環する冷媒との熱交換によって加熱される。
Referring to FIG. 1, heat pump
冷凍回路２１は、環状の循環路をなす。冷凍回路２１を循環する冷媒としては、たとえば、ＨＣ（ハイドロカーボン）やＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）などが利用されている。
The
冷凍回路２１の経路上には、空気熱交換器（冷媒−空気熱交換器）２５、水熱交換器（冷媒−水熱交換器）３２、圧縮機２２および膨張弁２４が設けられている。空気熱交換器２５、水熱交換器３２、圧縮機２２および膨張弁２４は、室外に設置された筐体（室外機）内に収容されている。図１中には、給湯時の冷媒の流れ方向および水の流れ方向が矢印によって示されている。
An air heat exchanger (refrigerant-air heat exchanger) 25, a water heat exchanger (refrigerant-water heat exchanger) 32, a
空気熱交換器２５は、冷凍回路２１を循環する冷媒と、室外空気との間で熱交換を行なう。空気熱交換器２５と向かい合って、空気熱交換器２５に室外空気を供給するためのファン２７が設けられている。一例として、ファン２７はプロペラファンである。空気熱交換器２５には、外気温を測定するためのセンサ８１が併設されている。
The
冷凍回路２１の経路上において、圧縮機２２は、空気熱交換器２５と水熱交換器３２との間に配置されている。圧縮機２２は、空気熱交換器２５から送られる冷媒を圧縮する。冷凍回路２１の経路上において、膨張弁２４は、水熱交換器３２と空気熱交換器２５との間に配置されている。膨張弁２４は、空気熱交換器２５および水熱交換器３２を挟んで、圧縮機２２の反対側に配置されている。膨張弁２４は、水熱交換器３２から送られる冷媒を減圧する減圧装置として設けられている。
On the path of the
水熱交換器３２は、冷凍回路２１を流れる冷媒と、給湯回路３１を流れる水との間で熱交換を行なう。水熱交換器３２は、冷凍回路２１を流れる冷媒から給湯回路３１を流れる水への熱伝達によって、水を加熱する。
The
給湯回路３１の経路上には、水熱交換器３２が設けられている。給湯回路３１の一端（給湯回路３１における水流れの上流端）には、給湯回路３１に水を供給するための水接続口（低温側）３５が設けられ、給湯回路３１の他端（給湯回路３１における水流れの下流端）には、給湯回路３１から水を排出するための水接続口（高温側）３４が設けられている。水接続口（低温側）３５および水接続口（高温側）３４は、水（湯）を貯留可能な図示しない貯留タンクに接続されている。代表的な例として、水接続口（低温側）３５は、貯留タンクの下部に接続され、水接続口（高温側）３４は、貯留タンクの上部に接続されている。
A
給湯回路３１の経路上には、ポンプ３６が設けられている。本実施の形態では、ポンプ３６が、水接続口（低温側）３５と水熱交換器３２との間に設けられている。ポンプ３６の駆動に伴って、貯留タンク内の水が水接続口（低温側）３５を通じて給湯回路３１に導入され、水接続口（高温側）３４に向けて流通する。
A
図２は、図１中の水熱交換器における冷媒配管および水配管を示す斜視図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った冷媒配管および水配管を示す断面図である。 FIG. 2 is a perspective view showing refrigerant piping and water piping in the water heat exchanger in FIG. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the refrigerant pipe and the water pipe along the line III-III in FIG.
図２および図３を参照して、水熱交換器３２は、冷媒が流れる冷媒配管６１と、水が流れる水配管７１とから構成されている。冷媒配管６１を流れる冷媒と水配管７１を流れる水との間で熱交換が可能なように、冷媒配管６１と水配管７１とは互いに接触して設けられている。
2 and 3, the
水熱交換器３２において、冷媒配管６１および水配管７１は、それぞれ冷凍回路２１および給湯回路３１を構成している。冷媒配管６１は、螺旋状に周回するように配索されている。水配管７１は、冷媒配管６１と接触しながら螺旋状に周回するように配索されている。水配管７１と冷媒配管６１とは、積層されている。水配管７１と冷媒配管６１とは、交互に積み重なるように設けられている。
In the
なお、水配管７１および冷媒配管６１の構造は、上記に限られず、たとえば、水配管７１および冷媒配管６１が互いに接触しながら往復を繰り返す構造であってもよい。また、水熱交換器３２の方式は、水配管７１および冷媒配管６１を互いに接触させる接触式に限られず、たとえば、水配管７１および冷媒配管６１が複数枚のフィンを貫くフィンアンドチューブ式であってもよい。
In addition, the structure of the
図１から図３を参照して、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機１０は、蓄熱材４１をさらに有する。
With reference to FIGS. 1 to 3, heat pump type
蓄熱材４１は、水熱交換器３２を覆うように設けられている。蓄熱材４１は、水熱交換器３２を完全に覆うように設けられている。蓄熱材４１は、水熱交換器３２を外気から遮蔽するように設けられている。蓄熱材４１は、水熱交換器３２を、上下、左右、前後の六方向から取り囲むように設けられている。蓄熱材４１は、水熱交換器３２と非接触の状態で設けられている。
The
蓄熱材４１は、相変化により蓄熱または放熱する潜熱蓄熱物質から形成されている。一例を挙げれば、蓄熱材４１は、ポリエチレングリコール（Polyethylene Glycol）から形成されている。
The
蓄熱材４１が設けられる形態についてさらに具体的に説明すると、蓄熱材４１は、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１および水配管７１を覆うように設けられている。蓄熱材４１は、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１および水配管７１と非接触の状態で設けられている。蓄熱材４１は、水熱交換器３２において互いに接触して設けられた冷媒配管６１および水配管７１と非接触の状態で設けられている。
The embodiment in which the
ヒートポンプ式給湯機１０は、ケース体としての蓄熱槽４２を有する。蓄熱槽４２は、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１および水配管７１を取り囲むように設けられている。蓄熱槽４２は、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１および水配管７１を収容する空間４５を形成している。蓄熱槽４２は、断熱材から形成されている。蓄熱槽４２は、金属から形成されてもよい。
The heat pump type
蓄熱槽４２は、内部空間を形成し、その内部空間に蓄熱材４１が配置されている。蓄熱槽４２は、内壁４３および外壁４４を有する。内壁４３は、冷媒配管６１および水配管７１を取り囲むように設けられている。内壁４３は、空間４５を区画形成している。外壁４４は、内壁４３に対して空間４５の反対側であって、内壁４３から距離を隔てて設けられている。内壁４３と外壁４４との間に、蓄熱材４１を配置するための内部空間が形成されている。
The
ヒートポンプ式給湯機１０は、冷媒が流れる蓄熱用冷媒配管６６をさらに有する。蓄熱用冷媒配管６６は、冷凍回路２１を構成している。蓄熱用冷媒配管６６は、蓄熱材４１と接触して設けられている。
The heat pump
蓄熱用冷媒配管６６は、水熱交換器３２よりも冷凍回路２１における冷媒流れの下流側に設けられている。蓄熱用冷媒配管６６は、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１の出口側に連なっている。蓄熱用冷媒配管６６は、蓄熱槽４２の内部空間で進行方向を変えながら蓄熱材４１と接触して延びている。蓄熱用冷媒配管６６は、蓄熱槽４２の内部空間でジグザグ状に延びている。蓄熱用冷媒配管６６は、蓄熱槽４２の内部空間で蓄熱材４１との接触面積を積極的に増大させるような形態により設けられている。
The heat
ヒートポンプ式給湯機１０の給湯運転時における冷媒流れについて説明すると、まず、圧縮機２２にて冷媒が断熱圧縮される。圧縮されるに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、高温高圧の過熱蒸気になって、冷媒は圧縮機２２から吐出される。圧縮機２２から流出した冷媒は、水熱交換器３２に流入する。冷媒は、水熱交換器３２において給湯回路３１を流れる水に放熱し、冷却されることによって、凝縮（液化）する。水熱交換器３２において加熱された水は、湯となって水接続口（高温側）３４に向かう。水熱交換器３２から流出した冷媒は、膨張弁２４に向かう。
The refrigerant flow during the hot water supply operation of the heat pump type
膨張弁２４において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる。膨張弁２４から流出した冷媒は、空気熱交換器２５に向かう。膨張弁２４から送られた気液混合状態の冷媒は、空気熱交換器２５において室外空気から吸熱することによって、蒸発する。その後、気相の冷媒は、圧縮機２２において再び断熱圧縮される。
In the
冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。 In accordance with such a cycle, the refrigerant continuously repeats the compression, condensation, throttle expansion, and evaporation state changes.
本実施の形態では、水熱交換器３２から流出した冷媒が蓄熱用冷媒配管６６を流れる間、冷媒から蓄熱材４１への放熱によって蓄熱材４１が蓄熱する。この際、蓄熱材４１は、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１および水配管７１を覆うように設けられているため、水熱交換器３２の保温性が高められる。これにより、外気温が極低温である場合であっても、水熱交換器３２が配置される空間４５を、水が凍結しない温度に保つことができる。
In the present embodiment, while the refrigerant that has flowed out of the
このような構成においては、水配管７１が局所的に加熱されるわけではなく、水熱交換器３２が配置される空間４５の全体が一定温度以上に保たれる。この際、蓄熱材４１の厚みを、ヒートポンプ式給湯機１０が設置される温度環境に応じて調整することにより、最適な保温性能を得ることができる。
In such a configuration, the
また、本実施の形態では、蓄熱材４１が、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１および水配管７１と非接触の状態で設けられている。このような構成によれば、水熱交換器３２において、冷媒配管６１を流れる冷媒から蓄熱材４１への放熱が抑制される。さらに本実施の形態では、蓄熱用冷媒配管６６が、水熱交換器３２よりも冷凍回路２１における冷媒流れの下流側に設けられている。このような構成により、水熱交換器３２内で水との熱交換を行なう前の冷媒から蓄熱材４１への放熱が抑制される。したがって、蓄熱材４１による保温機能が設けられたにもかかわらず、水熱交換器３２において、水の加熱効率を高く維持することができる。
In the present embodiment, the
以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯機１０の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるヒートポンプ式加熱装置としてのヒートポンプ式給湯機１０は、室外に設置され、ヒートポンプサイクルを構成する冷凍回路２１から導かれる冷媒と、被加熱流体としての水との間で熱交換を行なうことによって、水を加熱する熱交換器としての水熱交換器３２と、水熱交換器３２を覆うように設けられる蓄熱材４１と、蓄熱材４１と接触して設けられ、冷媒が流れる蓄熱用冷媒配管６６とを備える。蓄熱材４１は、水熱交換器３２と非接触の状態で設けられ、蓄熱用冷媒配管６６を流れる冷媒からの放熱により熱を蓄える。
The structure of the heat pump type
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯機１０によれば、ヒートポンプサイクルの運転時に蓄熱用冷媒配管６６を流れる冷媒から放熱された熱を蓄熱材４１に蓄えることによって、外気温が極低温となった時に蓄熱材４１からの放熱を開始する。これにより、蓄熱材４１により覆われた水熱交換器３２の保温性が高められ、水熱交換器３２内における水の凍結を防ぐことができる。本実施の形態では、ヒータを用いることがなく、また本来廃棄していた熱量を利用するため、ヒートポンプ式給湯機１０の運転コストの増大を抑えることができる。
According to the heat pump
（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２におけるヒートポンプ式給湯機の回路構成を示す図である。本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機は、実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯機１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of the heat pump type water heater in
図４を参照して、ヒートポンプ式給湯機は、供給用冷媒配管６７を有する。供給用冷媒配管６７は、水熱交換器３２に冷媒を供給するための配管であって、水熱交換器３２に接続されている。供給用冷媒配管６７は、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１の入口側に連なっている。供給用冷媒配管６７は、冷凍回路２１の経路上の圧縮機２２と水熱交換器３２との間において、蓄熱槽４２の内部空間を延びている。
Referring to FIG. 4, the heat pump type hot water heater has a
本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機においては、供給用冷媒配管６７と蓄熱材４１との間に断熱材６８が介挿されている。断熱材６８は、供給用冷媒配管６７の外周上を覆うように設けられている。供給用冷媒配管６７は、蓄熱材４１と非接触の状態で設けられている。断熱材６８は、断熱性に優れた材料から形成されている。断熱材６８は、たとえば、ポリスチレンフォームから形成されている。なお、断熱材６８に替えて、供給用冷媒配管６７の周りに空気層が設けられてもよい。
In the heat pump hot water heater in the present embodiment, a
このような構成によれば、水熱交換器３２内で水との熱交換を行なう前の冷媒から蓄熱材４１への放熱が抑制される。これにより、水熱交換器３２において、水の加熱効率をさらに高く維持することができる。
According to such a configuration, heat radiation from the refrigerant before heat exchange with water in the
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるヒートポンプ式給湯機によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。 According to the heat pump type water heater in the second embodiment of the present invention configured as described above, the effects described in the first embodiment can be similarly obtained.
（実施の形態３）
図５は、この発明の実施の形態３におけるヒートポンプ式給湯機の回路構成を示す図である。本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機は、実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯機１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of a heat pump hot water supply apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The heat pump type hot water heater in the present embodiment basically has the same structure as that of the heat pump type
図５を参照して、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯機は、カバー体としての水熱交換器ケース４６をさらに有する。水熱交換器ケース４６は、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１および水配管７１を取り囲むように設けられている。水熱交換器ケース４６は、水熱交換器３２を構成する冷媒配管６１および水配管７１を収容する空間４８を形成している。水熱交換器ケース４６は、水熱交換器３２と蓄熱槽４２との間に配置されている。水熱交換器ケース４６は、蓄熱槽４２の内壁４３の内側で水熱交換器３２を取り囲んでいる。水熱交換器ケース４６と蓄熱槽４２との間には、空気層４７が形成されている。
Referring to FIG. 5, the heat pump type water heater in the present embodiment further includes a water
このような構成によれば、水熱交換器ケース４６と蓄熱槽４２との間に形成される空気層４７によって、水熱交換器３２の保温性をさらに高めることができる。
According to such a configuration, the heat retention of the
このように構成された、この発明の実施の形態３におけるヒートポンプ式給湯機によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。 According to the heat pump type water heater in the third embodiment of the present invention configured as described above, the effects described in the first embodiment can be obtained similarly.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、主に、ヒートポンプ式給湯機に適用される。 The present invention is mainly applied to a heat pump type water heater.
１０ ヒートポンプ式給湯機、２１ 冷凍回路、２２ 圧縮機、２４ 膨張弁、２５ 空気熱交換器、２７ ファン、３１ 給湯回路、３２ 水熱交換器、３６ ポンプ、４１ 蓄熱材、４２ 蓄熱槽、４３ 内壁、４４ 外壁、４５，４８ 空間、４６ 水熱交換器ケース、４７ 空気層、６１ 冷媒配管、６６ 蓄熱用冷媒配管、６７ 供給用冷媒配管、６８ 断熱材、７１ 水配管、８１ センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記熱交換器を覆うように設けられる蓄熱材と、
前記蓄熱材と接触して設けられ、冷媒が流れる蓄熱用冷媒配管とを備え、
前記蓄熱材は、前記熱交換器と非接触の状態で設けられ、前記蓄熱用冷媒配管を流れる冷媒からの放熱により熱を蓄える、ヒートポンプ式加熱装置。 A heat exchanger that heats the fluid to be heated by exchanging heat between the refrigerant to be heated and the refrigerant that is installed outside and led from the refrigeration circuit that constitutes the heat pump cycle;
A heat storage material provided to cover the heat exchanger;
A heat storage refrigerant pipe provided in contact with the heat storage material and through which a refrigerant flows;
The heat storage material is provided in a non-contact state with the heat exchanger, and stores heat by radiating heat from a refrigerant flowing through the heat storage refrigerant pipe.
前記供給用冷媒配管と前記蓄熱材との間に介挿される断熱材とをさらに備える、請求項１または２に記載のヒートポンプ式加熱装置。 A supply refrigerant pipe connected to the heat exchanger for supplying refrigerant to the heat exchanger;
The heat pump heating device according to claim 1 or 2, further comprising a heat insulating material interposed between the supply refrigerant pipe and the heat storage material.
前記冷媒配管および前記被加熱流体配管を取り囲むように設けられ、内部空間を有するケース体を備え、
前記蓄熱材は、前記内部空間に配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載のヒートポンプ式加熱装置。 The heat exchanger includes a refrigerant pipe through which the refrigerant flows, and a heated fluid pipe provided to the refrigerant pipe so that the heated fluid flows and heat exchange is possible between the refrigerant and the heated fluid, further,
Provided so as to surround the refrigerant pipe and the heated fluid pipe, and provided with a case body having an internal space,
The heat pump heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat storage material is disposed in the internal space.
前記カバー体と前記ケース体との間に空気層が形成される、請求項４に記載のヒートポンプ式加熱装置。 A cover body provided so as to surround the refrigerant pipe and the heated fluid pipe, and further disposed between the heat exchanger and the case body;
The heat pump heating device according to claim 4, wherein an air layer is formed between the cover body and the case body.
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