JPS5892745A - 給湯装置 - 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】 本発明は集熱回路を用いた冷媒の凝縮により給水を加熱
する給湯装置に関するものである。

第１図において、従来の給湯装置を示す。１は貯湯槽、
２は給水管、３は給水管２に設けた減圧逆止弁、４は給
湯管、５は給湯栓、６は貯湯槽１の外面に設けた断熱層
、７は強制対流型の給水加熱用熱交換器であり給水側通
路７ａと集熱回路側通路７ｂが熱的に連結されている。

８は給水加熱用熱交換器７の外面に設けた断熱層、９は
給水循環用ポンプ、１ｏは貯湯槽１の下部、ポンプ９゜
給水側通路７１Ｌ、貯湯槽１の上部を順次連結する水循
環路である。１１は集熱用熱交換器、１２は圧縮機、１
３は減圧装置であり、これら集熱用熱交換器１１．圧縮
機１２．集熱回路側通路７ｂ。

減圧装置１３が順次配管１４により連結されて密閉回路
を形成し、この密閉回路内に冷媒（例えばＲ−２２）が
適正量封入されている。

以上の構成の給湯装置において、給水加熱運転は圧縮機
１２を運転し冷媒を図中破線矢印イの方向に循環させ、
圧縮機１２から吐出された高圧高温の過熱ガス冷媒が給
水加熱用熱交換器７においてポンプ９の運転により図中
実線矢印口方向に循環する水に放熱して水を加熱し、放
熱により凝縮した冷媒は高圧液冷媒となる。この高圧液
冷媒は減圧装置１３により減圧されて低圧低温の冷媒と
なり集熱用熱交換器１１に入る。ここで外部から吸熱し
て順次蒸発し低圧のガス冷媒となり、この低圧ガス冷媒
を圧縮機１２が吸入し高圧高温の過熱ガス冷媒を吐出す
ることにより給水加熱サイクルを形成する。

第２図は縦軸を温度Ｔ１横軸を伝熱領域ムとし給水加熱
用熱交換器７内での冷媒温度Ｔｎ、ｎ温水Ｔｗの変化を
実線で示している。ｔＲｉは冷媒入口温度、ｔｙｐｅは
冷媒凝縮温度、ｔＲｏは冷媒出口温度、ｔｗｉは水入口
温度、ｔｗｏは水出口温度、Ｇは冷媒過熱ガス領域、Ｐ
は冷媒が凝縮して、ガスと液が共存する二相領域、Ｌは
過冷却液領域であり、冷媒は破線矢印ハ、水は実線矢印
二の方向に流れ、対向流となっている。

ここで、ｔＲｉは８０〜１ｂｏ０Ｃ１ｔＲＣは６０〜６
６°ｃ、ｔｗｏは４６〜６００Ｃ程度であるが、給湯装
置として要望されるのは給湯温度すなわち水出口温度ｔ
ｗｏかさらに高いことである。この従来例での水出口温
度ｔｗｏの上限は、冷媒凝縮開始域の水温ｔｗｃか冷媒
凝縮温度ｔＲＣになる時であり図中破線Ｔｗ　／で示し
た状態である。ｔｗｃ≠ｔＲｃとするには熱交換器伝熱
面積を非常に大きくすれば良いか、熱交換器を大型化す
ることによるコストアップの割には得られるｔｗｏの温
度上昇はわずかであり、この案は現実的ではない。ｔｗ
ｏを上昇させる他の方法に冷媒凝縮温度ｔＲｃを高くす
ることも考えられるが、この場合は冷媒の圧力上昇を生
じ、冷媒回路部品の信頼性確保上、凝縮温度をあまり高
くできない問題がある。

本発明は、冷媒過熱ガス領域と熱的に対向する水側回路
の水量を総循環水量より小さくすることにより高温の給
湯を得ることを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために第１給水加熱熱交
換器と第２給水加熱熱交換器を直列に配設し、上記第１
給水加熱熱交換器と第２給水加熱熱交換器を接続する水
側連結路に出湯口を設け、この構成により第１給水加熱
熱交換器内の水量を第２給水加熱熱交換器内の水量より
減少せしめ、第１給水加熱熱交換器により高温の給湯を
得るものである。

以下、本発明の一実施例について図面とともに説明する
。

第１図において、１６は貫通する穴１６をもつ仕切壁１
７により内部を上下に分けた貯湯槽で、上部の高温水槽
１６＆と下部の中温水槽１６ｂからなる。１８は高温水
用給湯管、１９は高温水用給湯栓、２ｏは中温水用給湯
管、２１は中温水用給湯栓である。２２は第１給水加熱
熱交換器、２３は第２給水加熱熱交換器であり、それぞ
れ集熱回路側通路２４．２５および給水側通路２６．２
７は熱的に結合されている。第１および第２給水加熱熱
交換器２２．２３の集熱回路側、給水側の通路は連結路
２８および２９により直列に接続されている。３０は第
２給水加熱熱交換器２３の給水入口、３１は第１給水加
熱熱交換器２２の水側出口となる第１出湯口、３２は水
側の連結路２９に設けた第２出湯口である。３３は貯湯
槽１５の下部と給水人口３ｏを連結する給水循環路、３
４は第１出湯口３１と高温水槽１６ａ１を連結する高温
水循環路、３６は第２出湯口３２と中温水槽１６ｂを連
結する中温水循環路である。３６および３７は高温水循
環路３４および中温水循環路３６に設けた流量制御弁、
３８および３９は高温水循環路３４および中温水循環路
３５に設けた水温検出器であり、流量制御弁３６．３７
と水温検出器３８゜３９とはそれぞれ電気的に連結され
ている。４゜および４１は高温水槽１６ａおよび中温水
槽１５ｂの貯湯水温検出器であり、それぞれポンプ９．
圧縮機１２と電気的に連結されている。

以上の構成において、貯湯水温検出器４０．４１の検出
値が所定値以下になると、ポンプ９．圧縮機１２が運転
されて給水加熱運転が行なわれる゛。

冷媒側の給水加熱サイクルは従来例と同様なので説明を
省略し、水側について説明する。

第４図は第２図と同様縦軸を温度Ｔ１横軸を伝熱領域ム
とじて、冷媒温度ＴＲとｎ温水Ｔｗの関係を示している
。図中ム′は第１給水加熱熱交換器ηでの伝熱領域、Ａ
“は第２給水加熱熱交換器２３での伝熱領域である。給
水人口３ｏを水温ｔｗｉで入った水は第２給水加熱熱交
換器２３で冷媒の二相領域Ｐおよび過冷却液領域りから
放出された熱（第４図では若干の過熱ガス領域Ｇも含ん
でいるが、わずかの熱量である）により加熱され、水温
ｔＷＭとなって一部は第２出湯口３２から中温水槽１５
ｂに循環し、流量の少なくなった残部は第１給水加熱熱
交換器２２で冷媒の過熱ガス領域Ｇから放出された熱で
さらに加熱されて水温ｔｗｎとなって第１出湯口３１か
ら高温水槽１６１Ｌに循環し貯湯される。

ここで冷媒入口温度ｔｎｉは８０〜１０００ｃ１冷媒Ｕ
縮温度ｔｉｃは６０〜６６°Ｃ程度と従来と同様である
が、出湯温度は流量制御弁３６．３７により水量制御さ
れるため、第２出。湯口３２でｔＷＭは４６〜６ｏＯＣ
１第１出湯口３１でｔｗａはサラニ高温の７０〜ｓｏ’
ｃとなり、従来よりも１６〜２０’Ｃ程温度上昇が可能
となる。

別表は、加熱量約４０００嘱Ａ冷媒および水の通路内径
φ８．６の平滑管とした時の冷媒および水側の熱伝達率
を示したもので、過熱ガス域と二相域では冷媒の熱伝達
率が大巾に異なり、かつ過熱ガス域では冷媒側と水側も
大巾に異なる。この事は熱交換器の設計に際して、過熱
ガス域と二相域は別に設計する方が好ましいことを示し
、過熱ガス域においては冷媒側の熱伝達率を向上させる
対策あるいは伝熱面積を増加させる専用の熱交本発明の
上記実施例では、給水加熱用熱交換器を第１および第２
給水加熱熱交換器の２っで形成しているため、過熱ガス
領域用の熱交換器の設計が容易となり、軽量コンパクト
な熱交換器を得ることができるものである。

以上のように本発明の給湯装置によれ体、第１および第
２給水加熱熱交換器を直列に配設し、画然交換器を接続
する水側連絡路に出湯口を設Ｇすたことにより、次の効
果を得ることができる。

（１）第１給湯加熱熱交換器の給水量は第２給湯加熱熱
菱換器よりも少なく、しかも冷媒温度力く高いので第１
出湯口では従来のものより１６〜２００Ｇ程温度の高い
高温の給湯か得られる。

（２）高温の給湯と同時に第２出湯口より中温の給湯が
得られるため、使い勝手が著しく向上する。

（３）第１および第２給水加熱熱交換器の２つで形成す
るため、冷媒の状態に応じた熱交換器の設計ができ、軽
量コンパクト化か計れる。

【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（ま従来の給
水加熱熱交換器内での水および冷媒の温度特性図、第３
図は本発明の一実施例である給湯装置の構成図、第４図
は同装置の第１および第２給水加熱熱交換器内での水お
よび冷媒の温度特性図である。 ９・・・・・・ポンプ、１２・・・・・圧縮機、１６・
・・・・・貯湯槽、１６＋Ｌ　　・・高温水槽、１５ｂ
・・・・中温水槽、２２・・・・・・第１給水加熱熱交
換器、２３・・・・・第２給水加熱熱交換器、３１・・
・・・・第１出湯口、３２・・・・・・第２出湯口。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ｉｔ力１１名
第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒の凝縮過程の相変化により放出される熱で加
   熱される給水側通路を有する第１給水加熱熱交換器と前
   記第１給水加熱熱交換器の前記給水側通路に直列に接続
   される一給水側通路を有する第２給水加熱熱交換器とを
   備え、前記第１給水加熱熱交換器と第２給水加熱熱交換
   のそれぞれの給水側通路を接続する連結路に出湯口を設
   けるとともに前記第１給水加熱熱交換器内の給水量を前
   記第２加熱熱交換器内の給水量より減少してなる給湯装
   置。 僻）第１給水加熱熱交換器内での冷媒は過熱ガス相とし
   、第２給水加熱熱交換内ではガスと液の二相としてなる
   前記特許請求の範囲第１項記載の給湯装置。