JPH0136045Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は冷凍サイクルの凝縮熱を利用する給湯
装置において、寒冷時冷凍サイクルの性能低下を
防止するために、補助加熱器を設けると共に、加
熱用水路にバイパスを付設して凝縮温度を低下さ
せるようにするものである。

冷凍サイクルの凝縮熱を利用する給湯装置に用
いられる従来方式の１例は第１図に示すようなも
のである。同図において、蓄熱槽ユニツトＡと室
外ユニツトＢとを結んで構成される冷凍サイクル
は圧縮機１、給湯用水熱交換器２、膨張弁３及び
熱源側空気熱交換器４を具備し、これらは冷媒配
管によりリング状に接続される。熱源側空気熱交
換器４に近接してフアン５が設置され、蓄熱槽６
は給湯用水熱交換器２に近接して設置される。槽
６の下部開口と熱交換器２の底部開口とを結ぶ水
路に給水用ポンプ７が挿置され、熱交換器２の頂
部開口と槽６の頂部給湯口とを結ぶ水路に水流量
調整器８が挿置される。槽６の他の下部開口に給
水管６ａが接続され、頂部給湯口は給湯器具９へ
導出される。

水流量調整器例えば弁８は冷凍サイクルの高圧
側圧力に応動してこの圧力を略一定に保持するよ
うに作動する。即ちこの圧力は水熱交換器２の出
口側水温と関連して高下し、この水温は水熱交換
器２内を流れる水の量に応じて変化しこの流量が
多いほど低下するので、弁８は上記高圧側圧力が
予定の設定値より高いときには弁の開度を大きく
して流量を大きくし設定値より低いときには弁開
度を小さくして流量を小さくするように自動的に
制御される。給水用ポンプ７は槽６の下部開口か
らの低温の水を水熱交換器２の下部開口へ導入
し、その中で低温の水は加熱されて上部開口から
弁８へ導出されるが、この低温水の温度は季節に
応じ外気温度の変化に応じて高低変化するに拘ら
ず、上記弁８の自動調整作用により水熱交換器２
の出口側水温即ち槽６の頂上に入る湯の温度は略
一定の設定値になる。この槽６の上部湯は下部の
低温水より比重が軽いので、下の水とさほど混合
することなく上部に貯まり、冷凍サイクルの運転
が進むにつれて徐々に上部から下部へと貯まつて
行き、最後に下部出口の近くまで貯まつたとき温
度センサーの作動により冷凍サイクルは自動的に
運転を停止する。このようにして加熱された温水
は所要時給湯器具９を開にすることにより槽６の
上部から取出され、それと同時に下部給水管６ａ
から低温水が同量だけ給水される。

上記の方式においては、冷凍サイクルの加熱能
力は外気温度に応じて変化する。その関係は第３
図に示す通りであり、同図において横軸T_pは外
気温度を表わし、縦軸εは蓄熱槽６の容積が470
で、取出し湯温を65℃とした場合、加熱性能即
ち加熱量（Kcal）を入力電力（KW）×860で除
した値を実験値で表わす。またこのような加熱能
力ばかりでなく各需要家における給湯負荷自体も
外気温度に応じて変化する。その関係は例えば第
４図に示す通りであり、同図において縦軸Ｐは４
人家族で外気温冷水を65℃にまで加熱して使用す
る場合の給湯負荷をKcal／日で表わす。これら
両図から明かなように、冬期に最も大きい入力電
力が必要になり、この冬期の最大給湯負荷に対応
するためには大きい室外ユニツトを選定する必要
があり、従つてそのための設備費及び設置場所等
が大きなものとなる。

第２図に示す従来の方式は上記の点を改善する
ため、第１図示方式に補助加熱器として電気ヒー
ター１０を附加したものである。これによれば、
冬期の加熱をヒーター１０で補うので、それだけ
室外ユニツトの設備費及び設置場所を小さくする
ことができる。但しヒーター１０の性能即ち加熱
量を入力電力×860で除した値は約0.95程度であ
り、これを第３図に示す冷凍サイクルの性能εと
比較すれば悪いため、室外ユニツトの設備費と入
力電力の電気料金とを比較勘案して適切な補助加
熱割合を選ぶ必要がある。しかしこのような改善
によつてもなお冬期の給湯負荷が大きく、それに
対して冷凍サイクルの加熱能力が小さい欠点を免
れない。その原因は第２図においても弁８を制御
する入力として冷凍サイクルの高圧側圧力を冬期
でも夏期と同じ条件で使用する点に存し、そのた
め冷凍サイクルの加熱性能が低いことが第３図に
示す通り依然として改善されていないからであ
る。

本考案は上記の点に鑑み、冬期電気ヒーター１
０が作動している間は給湯用水熱交換器２の出口
水温を中程度の温度に選定し、この中温の水をヒ
ーター１０により加熱して所望の高温の湯とし、
それにより冬期冷凍サイクルの性能を改善し、加
熱能力を増大させるものである。

本考案の１実施例を示す第５図において、第２
図におけると同様な水流量調整弁８にこれをバイ
パスする水路１１が付設され、このバイパス水路
に電磁弁１２が挿置される。制御部１３は外気温
度が予定値以下のときヒーター１０を作動させる
と同時に電磁弁１２を閉路から開路へ変える制御
を行う。電磁弁１２が開くと水路１１に弁８をバ
イパスする水が流れ、その分だけ熱交換器２を流
れる水量が増大する。この水量増大により熱交換
器２の水側熱伝達率が大きくなり、そのため冷凍
サイクルの高圧側圧力及び凝縮温度が下がり、そ
れにより加熱能力が増大する。

第６図は上記の高圧側圧力に相応する凝縮温度
T₁と冷凍サイクルの性能（計算値）ε_hとの関係
を示す曲線図であり、数個の曲線は冷凍サイクル
の蒸発温度T₂を種々異ならしめた場合に対応す
るものである。同図から明かなように、冬期蒸発
温度T₂が−５℃のとき、熱交換器２の流水量を
２倍にすることにより凝縮温度T₁が55℃から40
℃に下がつたとすれば、性能ε_hは約2.7から3.8ま
で増大する。圧縮仕事量を略一定とすれば、加熱
量も理論値で（3.8／2.7）＝1.4倍に増える。この
とき熱交換器２の出口水温は上記凝縮温度T₁よ
り幾分低いので、流水量の増大により、例えば給
水温５℃のとき、50℃から36℃になる。このよう
な36℃という中温の温水は給湯温度としては低過
ぎて使用できないが、本考案においてはヒーター
１０の入力電力容量を冷凍サイクルの加熱能力に
合わせて36℃から50℃以上まで加熱できるように
選定しておくことによつて所望の高温湯が得られ
るので、何等支障はない。なお凝縮温度の低下に
伴う蒸発温度の低下を避けるために蒸発器の伝熱
面積を予め幾分大きくしておくことが望ましい。

第７図に示す本考案の他の実施例において、調
整弁８及び電磁弁１２の各出口は槽６の側面の、
ヒーター１０の下のレベルにある開口へ接続され
る。これによつてヒーター１０の容量を冷凍サイ
クルの加熱能力と関係なく選定しても、ヒーター
１０によつて加熱された高温の温水と給湯用水熱
交換器２から出る中温の温水との混合が避けられ
る。また更に他の実施例として、第５図又は第７
図においてバイパス水路１１に電磁弁１２と直列
に弁８と同様な弁でそれより高圧側圧力の設定値
が１段低い他の弁を挿入してもよく、それにより
冬期給水温度の変化に拘らず性能εを適切に改善
することができる。

本考案によれば、冬期電気ヒーターにより補助
加熱を行うとき、冷凍サイクルの性能及び加熱能
力を顕著に増大すると同時に、給湯に必要な高温
の湯を確保することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給湯装置の構成図、第２図はそ
れを改良した従来の給湯装置の構成図、第３図及
び第４図は第１図に関連する作用の説明用曲線
図、第５図は本考案による給湯装置の構成図、第
６図はその作用の説明用曲線図、第７図は第５図
の変型を示す構成図である。 ２…給湯用水熱交換器、６…蓄熱槽、７…給水
用ポンプ、８…水流量調整器、１０…補助加熱
器、１１…バイパス水路、１２…電磁弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷凍サイクルの凝縮熱を利用する給湯装置にお
   いて、蓄熱槽と連通する給湯用水熱交換器の水路
   に給水用ポンプ及び冷凍サイクルの高圧側圧力を
   略一定に保持する水流量調整器を挿入し、蓄熱槽
   の中に補助加熱器を設置し、且つ上記水流量調整
   器にバイパス水路を付設し、外気温度が予定値以
   下のとき上記補助加熱器を作動させると同時に上
   記バイパス水路を閉路から開路へ変えるようにし
   た給湯装置。