JPS604041Y2 - ヒ−トポンプ式給湯装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は冷凍装置における高圧ガス冷媒の顕熱及び凝縮
熱を利用して水を加熱するようにしたヒートポンプ式給
湯装置に関するものである。

第１図には、電気ヒータ１１によって水を加熱するよう
にした従来の電気温水器が示されているが、電気ヒータ
はＥＥＲが０．８６と比較的低いうえに、従来の電気温
水器は貯湯槽内の水全部が高温度（８５°Ｃ）に加熱さ
れ、しかも加熱終了後の早朝（夜間電力使用のため）か
ら入浴等のために温水を多量に使用する時間帯（夜間）
までの時間が長いため、その間の放熱損失が大きいとい
う問題がある。

本考案は、従来の電気温水器における上記の如き問題点
に鑑みてなされたもので、ヒートポンプ式冷凍機におけ
る高圧ガス冷媒の顕熱および凝縮熱を熱源とするととも
に、貯湯槽内の上層部の水のみを高温度（たとえば８５
°Ｃ）に加熱し下層部の水は比較的低温度（たとえば５
５℃）に加熱するようにして、ＥＥＲが高くしかも高温
熱水からの放熱損失が少くなるようにしたヒートポンプ
式給湯装置を提供することを目的とするものである。

以下、第２図に示す実施例により、本考案のヒートポン
プ式給湯装置を説明すると、第２図において符号１は貯
湯槽、符号Ｒは冷凍装置を示している。

貯湯槽１内には冷凍装置Ｒの凝縮器が上層部の上部凝縮
器３と底層部の下部凝縮器４とに分離されて配設されて
いる。

冷凍装置Ｒは、圧縮機２、電磁式の冷媒切換弁７、上部
凝縮器３、下部凝縮器４、膨張弁５及び蒸発器６を直列
に接続して環状冷媒回路を構成している。

第２図の実施例では、冷媒切換弁７は三方電磁弁を使用
しており、入ロアａを高圧ガス冷媒吐出管２１に、一方
の出ロアｂを上部凝縮器３の入口側に連通ずる冷媒管２
２に、他方の出ロアＣを上、下部両凝縮器３，４の間に
ある冷媒管２４に連通ずるバイパス用冷媒管２３にそれ
ぞれ接続している。

なお、貯湯槽１には、その底部に給水管１２、頂部に高
温給湯管１３、中間部（高、低温水境界面りの直下位置
）に低温給湯管１４がそれぞれ接続されており、また、
貯湯槽１内には、上部凝縮器３および下部凝縮器４とほ
ぼ同一高さ位置にそれぞれ高温用温度センサー８および
低温用温度センサー９が設置されている。

さらに、前記冷媒切換弁７は三方電磁弁を使用している
が、冷媒管２２および２３にそれぞれ電磁弁を介設して
も良く、又三方弁の感温部に温度により形状の変化する
形状記憶合金を使用した切換弁を使用しても良いことは
勿論である。

この冷媒切換弁７の出ロアｂが開、出ロアＣが閉、の状
態で、冷凍装置Ｒを運転すると、圧縮機２から吐出され
た高温度（約１２０°Ｃ）の高圧ガス冷媒（矢印Ａ）は
矢印Ｂで示すように上部凝縮器３へ供給されてそこで顕
熱を放熱した後、さらに矢印りで示すように下部凝縮器
４で凝縮して凝縮熱を放出する。

下部凝縮器４で凝縮した冷媒は矢印Ｅ、 Ｆで示すよう
に膨張弁５で膨張せしめられた後、圧縮機２へ吸入され
る。

上記の冷媒循環時には、貯湯槽１内の上層部（上部凝縮
器３より上方部分）の水Ｗ′は、高温ガス冷媒からの第
一次放熱によって所定の高温度（８５℃）に加熱され、
それより下方（温度境界面りより下方部分）の氷Ｗ″は
、下部凝縮器４における冷媒の第二次放熱によって所定
温度（５５℃）に加熱される。

温度センサー８により貯湯槽１内の上層部の水温が設定
温度（８５°Ｃ）まで上昇したことが感知されると、電
磁切換弁７が作動して該弁の出ロアｂが閉、他方の出ロ
アｃが開とされる。

この結果、高圧ガス冷媒は上部凝縮器３をバイパスし、
冷媒管２３．２４を通って矢印Ｃ，Ｃ’で示すように直
接下部凝縮器４に流入し、該下部凝縮器４においてのみ
凝縮放熱作用を行う。

温度センサー９により、貯湯槽１内の下層部の水Ｗ″が
設定温度（５５℃）まで上昇したことが感知されると、
リレー（図示省略）が作動して圧縮機２を停止させる。

ここで、貯湯槽内上層部の高温水は風呂差し温州であり
、高温が望まれるが、水温が１００°Ｃとなり沸騰によ
る水の膨張が起ると、゛貯湯槽耐圧の問題が生ずるため
、安全を見て８５℃貯湯程度が妥当である。

下層部の低温水は一般給湯用であり、放熱損失を考える
と低温が望ましいが、貯湯完了放置時の放熱損失および
給湯時の配管よりの放熱損失を考慮し、５５℃程度が妥
当である。

また、貯湯温度８５°Ｃ９５５℃は、それぞれ冷媒の顕
熱および潜熱利用により加熱可能な温度である。

次に、貯湯槽１内における高温熱水（８５℃）Ｗ′と低
温熱水（５５℃）Ｗ“の比率は上部凝縮器３の設置高さ
によって決まるが、一般家庭用であれば高温熱水６０Ｊ
に対し、抵温熱水３４０１程度とするのが好適である。

又、熱量配分は以下の如くである。

（１）必要貯湯熱量は給水の水温を０℃として、上層部
（８５℃） Ｑｓ５＝ ８５℃ｘ ６０ｆ ＝ ５１００Ｋｃａｌ／
ｈ下層部（５５℃） Ｑｓｓ ＝ ５５℃Ｘ ３４０１ ＝ １８７００Ｋｃ
ａＶｈＱ８５／Ｑ５５ ＝ １／３．７ （２）冷凍機能力配分は、 上部凝縮器 Ｑ上部（１２０°Ｃ−８５°ｃ） ｘ Ｏ，１５７Ｋｃ
ａｌ／ｈ／ｋｏ°Ｃ＝ ５．５ＫｃａＬ／ｈ ／に９下
部凝縮器 Ｑ下部 ３５．３ Ｋｃａｌ／ｈ／ｋｇ Ｑ上／Ｑ下＝１／６．４ 但し下部媒Ｒ−２２の比熱 ０．１５７Ｋｃａｌ／ｈ／
に９℃〃 潜熱 ３５．３Ｋｃａｌ／ｈ ／ ｋ
ｐ（５５°Ｃ） とし、上部凝縮器３においては、吐出ガス温度１２０℃
〜８５℃までの顕熱を利用するものとする。

本考案のヒートポンプ給湯装置は、外部の蒸発器６で吸
収する外気の熱を主熱源として水を加熱するものである
ため、電気エネルギーを直接熱エネルギーに変換する従
来の電気温水器に比してＥＥＲが格段に高（（ＥＥＲＪ
〜３）、電力の有効利用に大きく寄与する効果がある。

特に外気温度が高い夏期は外気熱の吸収量も大きく、消
費電力節減に大きな効果を発揮する。

又本考案では、貯湯槽１内の下方部分に比較的低温度の
温水を貯えるため、該温水からの放熱量が従来の電気温
水器に比して少く、放熱損失を少くし得る効果がある。

この場合、本考案では貯湯槽中間部の高、低温水境界面
の直下位置に低温給湯管１４を接続しているので、必要
に応じて高温温水を残したままで低温温水のみを取出す
ことができ、炊事等のために低温温水を使用したあとに
入浴するような場合にも差し温和の高温温水を確保して
おくことができる効果がある。

尚、本考案のヒートポンプ給湯装置は上記の如く、ＥＥ
Ｒ及び放熱損失等の面で従来の電気温水器よりも有利で
あるため、料金割引のない昼間電力で運転しても、料金
割引のある深夜電力を利用する従来の電気温水器に比し
て電力料金の面でも同等又は有利であるといえる。

このように、昼間電力を使用しても電力料金の上で不利
にならないとすれば、使用者は自由に運転時間を選択す
ることができ、温水をもつとも多量に使用する時間帯（
炊事、入浴等に使用する夕方から夜間にかけて）に合わ
せて冷凍装置Ｒを運転し、それによって温水の放熱損失
を時間的な面からもさらに一層低減させることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気温水器の縦断面図、第２図は本考案
実施例のヒートポンプ式給湯装置の縦断面図である。 １・・・・・・貯湯槽、２・・・・・・圧縮機、３・・
・・・・上部凝縮器、４・・・・・・下部凝縮器、５・
・・・・・膨張弁、６・・・・・・蒸発器、７・・・・
・・冷媒切換弁、８，９・・・・・・温度センサ、１２
・・・・・・給水管、１３・・・・・・高温給湯管、１
４・・・・・・低温給湯管、Ｒ・・・・・・冷凍装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷凍装置Ｒの凝縮器を貯湯槽１内の上層部と底層部の上
   下にそれぞれ配置する上部凝縮器３と下部凝縮器４とに
   二分割し、さらにそれらの上部凝縮器３と下部凝縮器４
   を直列に接続し、貯湯槽１の底部に給水管１２を、頂部
   に高温給湯管１３を、中間部の高・低温水境界面の直下
   位置に低温給湯管１４をそれぞれ接続する一方、前記上
   部凝縮器３の入口側に、前記冷凍装置Ｒの圧縮機２から
   の高圧ガス冷媒を前記上部凝縮器３に、又は該上部凝縮
   器３をバイパスして前記下部凝縮器４に選択的に切換供
   給する冷媒切換弁７を介設するとともに、前記貯湯槽上
   層部に配設した温度センサー８によって検知される水温
   にしたがって自動的に前記冷媒切換弁７による冷媒切換
   作用を行わしめるようにしたことを特徴とするヒートポ
   ンプ式