JPH0361108B2

JPH0361108B2 -

Info

Publication number: JPH0361108B2
Application number: JP17443786A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Iguchi
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1986-07-24
Filing date: 1986-07-24
Publication date: 1991-09-18
Also published as: JPS6332262A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、水素吸蔵合金を利用したヒートポン
プ式給湯機に係り、特には、貯湯タンク内の水を
加熱するタンク用熱交換器と、熱源用熱交換器
と、前記タンク用熱交換器から前記熱源用熱交換
器にわたつて冷媒を循環流動する圧縮機と、前記
貯湯タンク内に備えられた、第１水素吸蔵合金と
水素とを内蔵した第１補助熱交換器と、前記第１
補助熱交換器に接続されて前記貯湯タンク外に備
えられた、前記第１水素吸蔵合金とは温度−水素
圧力特性の異なる第２水素吸蔵合金と水素とを内
蔵した第２補助熱交換器とから成る水素吸蔵合金
を利用したヒートポンプ式給湯機に関する。

（従来の技術）この種のヒートポンプ式給湯機としては、特開
昭60−8648号公報に示されるものがある。

第３図はその構成図で、貯湯タンク１０１内の
水を加熱するタンク用熱交換器１０２を設け、そ
のタンク用熱交換器１０２と熱源用熱交換器１０
３とにわたつて、圧縮機１０４により冷媒を循環
流動するように構成されている。

貯湯タンク１０１内には、水素吸蔵合金と水素
を貯蔵した第１補助熱交換器１０５が設けられる
とともに、貯湯タンク１０１外に前記第１補助熱
交換器１０５内のものとは温度−圧力特性の異な
る水素吸蔵合金と水素を貯蔵した第２補助熱交換
器１０６が設けられ、第１補助熱交換器１０５と
第２補助熱交換器１０６とが気密に接続されてい
る。

そして、通常の湯沸かし運転時には、第１バル
ブ１０７のみを開いた状態でポンプ１０８を駆動
し、タンク用熱交換器１０２で放熱される熱によ
つて貯湯タンク１０１内の水を設定温度まで加熱
する。このとき、第１補助熱交換器１０５内の水
素吸蔵合金が加熱によつて水素を放出し、その放
出した水素を第２補助熱交換器１０６内の水素吸
蔵合金が吸蔵して反応熱を発生し、その反応熱は
第２補助熱交換器１０６に付設されたフイン１０
９から外部に放出している。

設定温度まで加熱された後には圧縮機１０４を
停止し、第２バルブ１１０のみを開き、その状態
でポンプ１０８を駆動して貯湯タンク１０１内の
湯を第２補助熱交換器１０６を通じて流動し、第
２補助熱交換器１０６内の水素吸蔵合金が水素を
放出し、その放出した水素を、第１補助熱交換器
１０５内の水素吸蔵合金が吸蔵し、それに伴なう
反応熱により貯湯タンク１０１内の湯を一層高温
に加熱する。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような構成を有する従来例
の場合では、通常の湯沸かし運転時に、第２補助
熱交換器１０６側に水素を吸蔵するときの反応熱
を外部に放出するから、熱エネルギーを外部に無
駄に放出し、成績係数が低下して不経済である欠
点があつた。

また、第１補助熱交換器１０５側での水素吸蔵
による放熱を行なわせるのに、貯湯タンク１０１
内の湯を利用するだけであるから、設定温度の湯
（低温湯）の温度によつてしか第２補助熱交換器
１０６での水素放出を行なえず、貯湯タンク１０
１内の湯温を設定温度以上に上昇できるものの、
余り高温にはできない欠点があつた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
のであつて、第２補助熱交換器での水素吸蔵の際
に放出される熱を冷媒の加熱に有効利用して、貯
湯タンク内の設定温度までの加熱を効率良く行な
えるようにするとともに、第２補助熱交換器での
水素放出を貯湯タンクに対して設定された設定温
度よりも高い温度で行なえるようにして、貯湯タ
ンク内の湯温を経済的に上昇できるとともに、一
層高温にできるようにすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、このような目的を達成するために、
冒頭に記載した水素吸蔵合金を利用したヒートポ
ンプ式給湯機において、前記第２補助熱交換器９
に接続されて熱交換を行なう熱交換用冷媒回路１
２と、前記熱交換用冷媒回路１２を、前記圧縮機
８の吐出側と前記タンク用熱交換器２の入口側と
の間に接続する状態と、前記熱源用熱交換器７の
出口側と前記圧縮機８の吸入側との間に接続する
状態とに切り換える切換機構１５とを備える構成
としたものである。

（作用）上記した構成によつて、本発明は通常湯沸か
し運転時と高温用湯沸かし運転時において下記
のように作用する。

通常湯沸かし運転時切換機構１５により、熱交換用冷媒回路１２
を熱源用熱交換器７の出口側と圧縮機８の吸入
側に接続し、圧縮機８の作動により、圧縮機８
→タンク用熱交換器２→熱源用熱交換器７→第
２補助熱交換器９→圧縮機８と冷媒を流動し、
低温冷媒を第２補助熱交換器９に流動して、そ
れに内蔵の第２水素吸蔵合金Ｍ２を冷却する。
これにより、第１補助熱交換器３に内蔵の第１
水素吸蔵合金Ｍ１と第１水素吸蔵合金Ｍ２との
間に移動差圧を発生させて水素を移動し、第２
水素吸蔵合金Ｍ２によつて水素を吸蔵し、その
吸蔵時に発生する反応熱を低温冷媒に与える。

高温用湯沸かし運転時切換機構１５により、熱交換用冷媒回路１２
を圧縮機８の吐出側とタンク用熱交換器２の入
口側との間に接続し、圧縮機８の作動により、
圧縮機８→第２補助熱交換器９→タンク用熱交
換器１０２→熱源用熱交換器７→圧縮機８と冷
媒を流動し、高温冷媒を第２補助熱交換器９に
流動して、それに内蔵の第２水素吸蔵合金Ｍ２
を加熱する。これにより、第２水素吸蔵合金Ｍ
２に水素を放出させ、この水素を第１補助熱交
換器３に移動させるとともに、それに内蔵の第
１水素吸蔵合金Ｍ１に吸蔵させて反応熱を発生
させ、タンク内湯温を上昇させる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第１図は、本発明のヒートポンプ式給
湯機の配管構成図である。

１は貯湯タンクであり、底部に水を加熱するた
めのタンク用熱交換器２が配置され、上部に高温
用湯沸かし運転時に貯湯を加熱するための第１補
助熱交換器３が配置されている。第１補助熱交換
器３には、第１水素吸蔵合金Ｍ１と水素とが内蔵
されている。４は給湯パイプであり、貯湯タンク
１の上部から一旦外方へ導出されたのち、第１補
助熱交換器３に導かれ、さらに貯湯タンク１外に
導出されるように設けられている。給湯パイプ４
の端部には給湯栓５が付設され、給湯栓５の前段
には給湯ポンプ６が付設されていて、給湯栓５を
開き、給湯ポンプ６を駆動させることにより、貯
湯タンク１内の湯が得られるようになつている。

７は熱源用熱交換器としての室外側熱交換器で
あり、蒸発器として作用して貯湯タンク１の熱源
機能を果たす。８は圧縮機であり、前記タンク用
熱交換器２から熱源用熱交換器７にわたつて冷媒
を循環流動する。

９は第２補助熱交換器であり、前記第１水素吸
蔵合金Ｍ１と温度−水素圧力特性が第２図に示す
ように異なる第２水素吸蔵合金Ｍ２と水素とを内
蔵している。第２補助熱交換器９は、前記第１補
助熱交換器３と水素流動パイプ１０で気密に接続
されており、水素流動パイプ１０には開閉弁１１
が備えられている。

１２は、前記第２補助熱交換器９に接続されて
熱交換を行う熱交換用冷媒回路であり、１３，１
４は第１，第２の四路切換弁であり、この一対の
四路切換弁１３，１４によつて、前記熱交換用冷
媒回路１２を、圧縮機８の吐出側とタンク用熱交
換器２の入口側との間に接続する状態と、熱源用
熱交換器７の出口側と圧縮機８の吸入側との間に
接続する状態とに切り換える切換機構１５が構成
されている。

図中、１６は膨張弁、１７はアキユムレータ、
１８は、貯湯タンク１へ給水するための給水パイ
プである。

次に、この実施例の作用について説明する。

通常湯沸かし運転時この通常湯沸かし運転時は、高温用湯沸かし
運転時以外の低温用湯沸かし運転時を意味す
る。

第１、第２の四路切換弁１３，１４を点線で
示すように切り換え、圧縮機８を運転すること
により、圧縮機８→第１四路切換弁１３→第２
四路切換弁１４→タンク用熱交換器２→膨張弁
１６→熱源用熱交換器７→第２四路切換弁１４
→第２補助熱交換器９→第１四路切換弁１３→
アキユムレータ１７→圧縮機８と冷媒を流動
し、熱源用熱交換器７に外部から集めた熱をタ
ンク用熱交換器２で貯湯タンク１内に放出し、
水を例えば50℃の設定温度にまで加熱する。

一方、圧縮機８に吸い込まれる低温冷媒によ
り第２補助熱交換器９の第２水素吸蔵合金Ｍ２
を冷却し、加熱に伴つて第１水素吸蔵合金Ｍ１
から放出され第２補助熱交換器９に移動した水
素を第２水素吸蔵合金Ｍ２が吸蔵し、第２補助
熱交換器９において、水素吸蔵時に発生する反
応熱を低温冷媒に与える。

高温用湯沸かし運転時第１、第２の四路切換弁１３，１４を実線で
示すように切り換え、圧縮機８を運転すること
により、圧縮機８→第１四路切換弁１３→第２
補助熱交換器９→第２四路切換弁１４→タンク
用熱交換器２→膨張弁１６→熱源用熱交換器７
→第２四路切換弁１４→第１四路切換弁１３→
アキユムレータ１７→圧縮機８と冷媒を流動
し、圧縮機８から吐出される例えば90℃の高温
冷媒によつて第２補助熱交換器９の水素吸蔵合
金Ｍ２を加熱すことにより、水素吸蔵合金Ｍ２
から水素を放出させ、この水素を第１補助熱交
換器３に移動し、それに内蔵の水素吸蔵合金Ｍ
１に吸蔵そせて反応熱90℃＋αを発生させ、給
湯パイプ４内の湯温を90℃以上に上昇させる。

本発明としては、前記タンク用熱交換器２と
並列に室内側熱交換器を接続し、暖房と同時に
給湯加熱を行う場合にも適用でき、また、冷房
運転を行うときに、その室内側熱交換器を熱源
側熱交換器とし、冷房排熱を利用して給湯加熱
を行う場合にも適用できる。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば、第２補助熱交
換器９での水素吸蔵の際に放出される熱を冷媒の
加熱に有効利用するから、成績係数を高くでき、
貯湯タンク１内の設定温度までの加熱を効率良く
経済的に行なえる。

また、第２補助熱交換器９での水素放出を圧縮
機８から吐出される高温冷媒によつて行なうか
ら、貯湯タンク１内の湯の温度よりも高い温度で
水素放出を行なうことができ、貯湯タンク１内の
湯温をより一層高温にできる。

これらのことから、例えば、貯湯タンク１によ
つて同一熱容量を得る場合であれば、その湯温を
高くできるために、貯湯タンク１の貯湯量を少な
くできて貯湯タンク１を小型化でき、また、高温
湯を得る状態にすることにより高温に至らない湯
を短時間で得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の構成図、第２図は
本発明に用いる水素吸蔵合金の特性を表すグラ
フ、第３図は、従来例の構成図である。１は貯湯タンク、２はタンク用熱交換器、３は
第１補助熱交換器、７は熱源用熱交換器、８は圧
縮機、９は第２補助熱交換器、１２は熱交換用冷
媒回路、Ｍ１は第１水素吸蔵合金、Ｍ２は第２水
素吸蔵合金。

Claims

【特許請求の範囲】１貯湯タンク１内の水を加熱するタンク用熱交
換器２と、熱源用熱交換器７と、前記タンク用熱交換器２から前記熱源用熱交換
器７にわたつて冷媒を循環流動する圧縮機８と、前記貯湯タンク１内に備えられた、第１水素吸
蔵合金Ｍ１と水素とを内蔵した第１補助熱交換器
３と、前記第１補助熱交換器３に接続されて前記貯湯
タンク１外に備えられた、前記第１水素吸蔵合金
Ｍ１とは温度−水素圧力特性の異なる第２水素吸
蔵合金Ｍ２と水素とを内蔵した第２補助熱交換器
９とから成る水素吸蔵合金を利用したヒートポン
プ式給湯機において、前記第２補助熱交換器９に接続されて熱交換を
行なう熱交換用冷媒回路１２と、前記熱交換用冷媒回路１２を、前記圧縮機８の
吐出側と前記タンク用熱交換器２の入口側との間
に接続する状態と、前記熱源用熱交換器７の出口
側と前記圧縮機８の吸入側との間に接続する状態
とに切り換える切換機構１５とを備えた水素吸蔵
合金を利用したヒートポンプ式給湯機。