JPH01212863A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は給湯システムに係り、さらに詳しく言えば、
非共沸混合冷媒を使用するヒートポンプによる給湯シス
テムに関するものである。

〔従来例とその解決すべき課題〕

フロンＲ２２を冷媒とするヒートポンプにおいては、大
体４５℃位までの温水しか得られない。

これに対して、非共沸混合冷媒によると７０〜７５℃位
までの温水が得られるが、立上がりの低水温時に特に効
率が悪い。また、低沸点冷媒回路と高沸点冷媒回路とを
カスケード接続してなるものは、８５〜１００℃の高温
が得られるが、やはり効率が悪いという問題点を抱えて
いる。

この発明は上記した従来の事情に鑑みなされたもので、
その目的は、非共沸混合冷媒の低沸点冷媒と高沸点冷媒
の比率を水温に応じて変化させて効率よく温度の高い温
水が得られるようにした給湯システムを提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明においては。

非共沸混合冷媒を使用するヒートポンプによる給湯シス
テムにおいて、圧縮機、利用側熱交換器、および熱源側
熱交換器を含む主冷媒回路と、蒸溜塔を含み上記利用側
熱交換器と熱源側熱交換器との間に接続される冷媒分離
手段と、上記利用側熱交換器の吐出側に接続される気液
分離器およびその後段しこ接続される冷媒−冷媒熱交換
器を含むカスケード運転手段と、上記利用側熱交換器の
吐出側を上記冷媒分離手段とカスケード運転手段のいず
れか一方に切替える切替え弁と、所定の配管を介して上
記利用側熱交換器に接続される給湯タンクとを備えてい
る。

〔作　　　用〕

低温水時しこけ主として低沸点冷媒による運転が行なわ
れる。中温水時には非共沸混合冷媒を用い、さらに高温
水時には気液分離器にて低沸点冷媒と高沸点冷媒とを分
離してカスケード運転を行う。

これにより、低温から高温までより高い成績係数（ｃｏ
ｐ）での運転が可能となる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら詳細
に説明する。

この給湯システムは、主冷媒回路■と、冷媒分離手段■
と、カスケード運転手段■とを備え、その冷媒としては
例えばフロンＲ２２（低沸点冷媒）とフロンＲ１１４（
高沸点冷媒）を含む非共沸混合冷媒が用いられている。

主冷媒回路Ｉは、圧縮機１と、その吐出側に接続された
利用側熱交換器２と、膨脹弁４と、熱源側熱交換器３と
を順次接続してなる。

冷媒分離手段■は、三方切替え弁５を介して利用側熱交
換器２の吐出側に接続される蒸溜塔１０と、その塔底に
接続される塔底タンク１１とを備えている。この塔底タ
ンク１１から蒸溜塔１０に至るリターン路には加熱手段
１２が設けられている。この場合、この加熱手段１２の
熱源には圧縮機１からの吐出ガスが用いられている。ま
た、塔底タンク１１の底部はキャピラリチューブ１３と
開閉弁１４を介して熱源側熱交換器３の流入側配管２４
に接続されている。

一方、蒸溜塔１０の上部はキャピラリチューブ１５を介
して熱源側熱交換器３の流入側配管２４に接続されてい
る。

カスケード運転手段■は、上記三方切替え弁５を介して
利用側熱交換ｌ１２の吐出側に接続される気液分離器７
を備えている。同気液分離器７の後段には冷媒−冷媒熱
交換器１６が設けられている。

すなわち、気液分離器７の気体側吐出口には冷媒−冷媒
熱交換鉛工６の一方１６ａが接続され、同分離器７の液
体側吐出口には膨脹弁６を介して上記冷媒−冷媒熱交換
器の他方１６ｂが接続される。なお、上記一方の熱交換
器１６ａは膨脹弁１７を介して熱源側熱交換器３の冷媒
流入口側に接続される。また、他方の熱交換器１６ｂは
そのまま直接圧縮機１の冷媒流入口側に戻される。

利用側熱交換器２には所定の配管を介して給湯タンク２
１が接続されている。なお、１８は利用側熱交換器２へ
のの送水ポンプ、１９は給湯タンク２１への送水ポンプ
、２０は例えば家庭内における給湯蛇口である。

上記の構成において、この給湯システムは水温に応じて
次のように運転される。

■低温モード；タンク２１内の水温が低い時には、三方
切替え弁５を冷媒分離手段■の配管９側に切替える。開
閉弁１４を閉とし、加熱手段１２に圧縮機１の吐出ガス
を供給する。

これにより、蒸溜塔ＩＯが動作し、塔底タンク１１には
主として高沸点冷媒であるフロンＲ１１４が貯溜される
。したがって、主冷媒回路Ｉにはキャピラリチューブ１
５を介して主に低沸点冷媒であるフロンＲ２２が供給さ
れる。このように、低水温時に低沸点冷媒を用いること
により、成績係数（Ｃ０Ｐ）が高められる。

■中温モード：タンク２１内の水温が上昇してくると、
低沸点冷媒のみを循環させていたのでは同冷媒が利用側
熱交換器２で凝縮し得なくなるため、この時には混合冷
媒で運転する。

すなわち、三方切替え弁５は低温モードと同じとし、開
閉弁１４を開き、加熱手段１２への吐出ガスの供給を停
止する。

これにより、主冷媒回路■にフロンＲ２２とフロンＲ１
１４の混合冷媒が循環し、タンク２１内の水温を中温程
度にまで上昇させることができる。

■高温モード；さらにタンク２１の水温が上昇してくる
と、混合冷媒の一部が凝縮できなくなるため、この時は
三方切替え弁５を配管８側に切替えてカスケード運転手
段■を作動させる。なお、開閉弁１４は開、閉いずれで
もよいが、加熱手段１２への吐出ガスの供給は停止する
。

この高温モードが選択されると、混合冷媒が気液分離器
７に導かれ、低沸点冷媒に富む気体と高沸点冷媒に富む
液体とに分離される。気体は配管２５を介して冷媒−冷
媒熱交換器１６の一方］、６ａに供給される。液体は膨
脹弁６を含む配管２６を介して冷媒−冷媒熱交換器１６
の他方１６ｂに供給され、同熱交換器１６ｂ内で蒸発し
、その寒冷により熱交換器１６ａ内の低沸点冷媒を液化
させる。しかるのち、低沸点冷媒は膨脹弁１７により圧
力を低下されて配管２３を介して熱源側熱交換器３に導
かれ同熱交換器３にて蒸発し、圧縮機１に吸入される。

一方、高沸点冷媒は配管２２を介して圧縮機１に吸入さ
れる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、水温に応じて非
共沸混合冷媒の低沸点成分と高沸点成分の比率を変化さ
せるとともに、高温時にはカスケード運転を行なわせる
ようにしたことにより、低温から高温までより高いＣＯ
Ｐでの運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示す系統図である。 図中、１は圧縮機、２は利用側熱交換器、３は熱源側熱
交換器、４，６．１７は膨脹弁、５は三方切替え弁、７
は気液分離器、ｌＯは蒸溜塔、１１は塔底タンク、１２
は加熱手段、１３．１５はキャピラリチューブ、１４は
開閉弁、Ｉ６は冷媒−冷媒熱交換器、１８、１９はポン
プ、２０は蛇口、　２１は給湯タンクである。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）非共沸混合冷媒を使用するヒートポンプによる給
   湯システムにおいて、 圧縮機、利用側熱交換器、および熱源側熱交換器を含む
   主冷媒回路と、 蒸溜塔を含み上記利用側熱交換器と熱源側熱交換器との
   間に接続される冷媒分離手段と、 上記利用側熱交換器の吐出側に接続される気液分離器お
   よびその後段に接続される冷媒−冷媒熱交換器を含むカ
   スケード運転手段と、 上記利用側熱交換器の吐出側を上記冷媒分離手段とカス
   ケード運転手段のいずれか一方に切替える切替え弁と、 所定の配管を介して上記利用側熱交換器に接続される給
   湯タンクとを備え、 低温水時には上記冷媒分離手段にて低沸点冷媒を抽出し
   て、同低沸点冷媒による運転を行い、中温水時には非共
   沸混合冷媒とし、高温水時には上記気液分離器にて低沸
   点冷媒と高沸点冷媒を分離して上記カスケード運転手段
   を作動させてなることを特徴とする給湯システム。
2. （２）上記蒸溜塔には高沸点冷媒用の塔底タンクが接続
   されている請求項１記載の給湯システム。
3. （３）上記塔底タンクはキャピラリチューブおよび開閉
   弁を介して主冷媒回路の熱源側熱交換器に接続される請
   求項２記載の給湯システム。
4. （４）上記塔底タンクから上記蒸溜塔に至るリターン路
   には加熱手段が設けられている請求項２記載の給湯シス
   テム。
5. （５）上記加熱手段の熱源は上記圧縮機から吐出される
   ガスである請求項４記載の給湯システム。
6. （６）上記気液分離器の液体吐出側には膨脹弁が接続さ
   れている請求項１記載の給湯システム。
7. （７）上記気液分離器にて分離された液冷媒は膨脹弁お
   よび上記冷媒−冷媒熱交換器の一方を経て上記圧縮機に
   戻される請求項１記載の給湯システム。
8. （８）上記気液分離器にて分離された冷媒ガスは上記冷
   媒−冷媒熱交換器の他方および膨脹弁を介して上記熱源
   側熱交換器に戻される請求項１記載の給湯システム。