JP2005121330A - Hot water supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱手段で加熱した温水を貯湯槽に貯え、貯湯槽に貯湯した湯で風呂浴槽水を追焚加熱する、あるいは暖房循環水の加熱に利用する給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water supply apparatus that stores hot water heated by a heating means in a hot water storage tank, heats the bath tub water with the hot water stored in the hot water storage tank, or uses it for heating circulating heating water.
従来、この種の給湯装置は、主として深夜時間帯にヒートポンプで加熱した温水を貯湯槽に貯え、貯湯槽上部に設けた熱交換器に浴槽水あるいは暖房循環水を循環し、風呂追焚きあるいは暖房に利用するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of hot water supply apparatus mainly stores hot water heated by a heat pump in the midnight hours in a hot water storage tank, circulates bath water or heating circulating water in a heat exchanger provided in the upper part of the hot water storage tank, and reheats or heats the bath (See, for example, Patent Document 1).
図9は、特許文献1に記載された従来の給湯装置を示すものである。図9に示すように、加熱手段1と、加熱手段1で加熱された湯を貯湯する貯湯槽2と、貯湯槽2の中の上部に設けた熱交換器3と、浴槽4の水を熱交換器3に流して風呂保温、追焚きをおこなうように構成されている。
しかしながら、前記従来の構成では、例えば、貯湯槽の高温湯を用いて風呂追焚きに利用する場合、貯湯槽の高温湯(65〜90℃)と浴槽水と熱交換することによって熱交換器近傍の高温の貯湯水が温度低下し、密度差による下降流が生じる。そのため、熱交換器から下部の高温の貯湯水全体が中間温度(40〜60℃)まで低下し、中間温度の湯と浴槽水の温度差が小さくなり、風呂追焚能力が低下する。そして、図10に示すように、ヒートポンプに流入する水温が高い程、ヒートポンプの加熱能力が低下し、運転効率(COP)が低下する。従って、貯湯槽に高温湯を沸き上げる貯湯運転時、風呂追焚き後の中間温度の残湯水を高温湯に沸き上げる際にヒートポンプの運転効率および加熱能力は著しく低下するという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, for example, when using hot water in a hot water tank for bath renewal, the heat exchanger vicinity is obtained by exchanging heat with hot water (65 to 90 ° C.) in the hot water tank and bath water. The hot water stored in the water drops in temperature, and a downward flow occurs due to the density difference. Therefore, the entire hot water storage at the lower part from the heat exchanger is lowered to an intermediate temperature (40 to 60 ° C.), the temperature difference between the hot water and the bath water at the intermediate temperature is reduced, and the bath chasing capacity is lowered. As shown in FIG. 10, the higher the water temperature flowing into the heat pump, the lower the heating capacity of the heat pump and the lower the operating efficiency (COP). Therefore, during hot water storage operation to boil high-temperature hot water in a hot water storage tank, there is a problem that the operating efficiency and heating capacity of the heat pump are remarkably reduced when boiling the remaining hot water at an intermediate temperature after reheating the bath into high-temperature hot water. .
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、風呂追焚きあるいは暖房に利用した後の貯湯槽内の中間温度の残湯水を少なくして省エネルギーを実現する給湯装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a hot water supply device that realizes energy saving by reducing the remaining hot water at an intermediate temperature in a hot water tank after being used for bathing or heating. To do.
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、加熱手段と、加熱手段で加熱した温水を上部から貯湯する第1貯湯槽と、下部から給水する第2貯湯槽と、前記第1貯湯槽と前記第2貯湯槽を接続する連結管と、前記第2貯湯槽の水を加熱手段に循環供給する循環ポンプと、放熱手段と、前記第1貯湯槽の湯と前記放熱手段の循環水とを熱交換する熱交換器と、前記熱交換器で熱交換した前記第1貯湯槽の湯を前記第2貯湯槽に流入するようにした貯湯水循環回路と、前記第1貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第1出湯回路と、前記第2貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第2出湯回路と、前記第1出湯回路による出湯モードと前記第2出湯回路による出湯モードを制御する制御手段とを備えた給湯装置とするものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a hot water supply apparatus of the present invention includes a heating means, a first hot water tank that stores hot water heated by the heating means from above, a second hot water tank that supplies water from below, A connecting pipe that connects the first hot water tank and the second hot water tank, a circulation pump that circulates and supplies the water in the second hot water tank to the heating means, a heat radiating means, hot water in the first hot water tank, and the heat radiating means. A heat exchanger for exchanging heat with the circulating water, a hot water circulation circuit configured to allow the hot water in the first hot water tank that has been heat exchanged by the heat exchanger to flow into the second hot water tank, and the first hot water tank A first hot water circuit for discharging hot water to the terminal means from the upper part, a second hot water circuit for hot water discharging from the upper part of the second hot water storage tank to the terminal means, a hot water mode by the first hot water circuit, and a hot water mode by the second hot water circuit. The hot water supply apparatus includes a control means for controlling.
これによって、第1貯湯槽の高温湯と浴槽水と熱交換して中間温度に低下した第1貯湯槽の湯を第2貯湯槽に戻し、出湯負荷が発生した時、第2貯湯槽上部の第2出湯回路から給湯端末へ出湯できるようにして第2貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現する。 As a result, the hot water in the first hot water tank and the bath water are exchanged with heat, and the hot water in the first hot water tank lowered to the intermediate temperature is returned to the second hot water tank. Energy can be saved by reducing the amount of hot water at the intermediate temperature in the second hot water storage tank so that hot water can be discharged from the second hot water supply circuit to the hot water supply terminal.
本発明の給湯装置は、風呂追焚きあるいは暖房に利用した後の貯湯槽内の中間温度の残湯水を少なくして、省エネルギーを実現することができる。 The hot water supply apparatus of the present invention can realize energy saving by reducing the remaining hot water at an intermediate temperature in the hot water tank after being used for bathing or heating.
第1の発明は、加熱手段と、加熱手段で加熱した温水を上部から貯湯する第1貯湯槽と、下部から給水する第2貯湯槽と、第1貯湯槽と第2貯湯槽を接続する連結管と、第2貯湯槽の水を加熱手段に循環供給する循環ポンプと、放熱手段と、第1貯湯槽の湯と放熱手段の循環水と熱交換する熱交換器と、熱交換器で熱交換した第1貯湯槽の湯を第2貯湯槽に流入するようにした貯湯水循環回路と、第1貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第1出湯回路と、第2貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第2出湯回路と、第1出湯回路による出湯と第2出湯回路による出湯を制御することにより、第1貯湯槽の高温湯と浴槽水と熱交換して中間温度に低下した第1貯湯槽の湯を第2貯湯槽に戻し、出湯時に第2貯湯槽上部の第2出湯回路から給湯端末手段へ出湯できるようにして第2貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現することができる。 1st invention is the connection which connects a heating means, the 1st hot water tank which stores hot water heated with the heating means from the upper part, the 2nd hot water tank which supplies water from the lower part, and the 1st hot water tank and the 2nd hot water tank A pipe, a circulation pump that circulates and supplies the water in the second hot water tank to the heating means, a heat radiating means, a heat exchanger that exchanges heat with the hot water in the first hot water tank and the circulating water in the heat radiating means, and heat generated by the heat exchanger A hot water circulation circuit in which the hot water of the replaced first hot water tank flows into the second hot water tank, a first hot water circuit for discharging hot water to the terminal means from the upper part of the first hot water tank, and a terminal from the upper part of the second hot water tank By controlling the second hot water circuit for discharging hot water to the means, the hot water discharged by the first hot water circuit and the hot water discharged by the second hot water circuit, the hot water and the bath water in the first hot water storage tank are heat-exchanged and lowered to an intermediate temperature. Return the hot water from 1 hot water tank to the 2nd hot water tank, and at the time of hot water, the hot water supply end from the 2nd hot water circuit above the 2nd hot water tank Energy can be saved by reducing the amount of hot water at the intermediate temperature in the second hot water tank so that the hot water can be discharged to the end means.
第2の発明は、特に、第1の発明の制御手段を第1貯湯槽の蓄熱状態と第2貯湯槽の蓄熱状態の少なくとも1つの蓄熱状態を検出して第1出湯回路による出湯と第2出湯回路による出湯を制御するようにしたことにより、風呂追焚き後の第2貯湯槽の中間温度の湯を有効に出湯して、第2貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現することができる。 In the second invention, in particular, the control means according to the first invention detects at least one heat storage state of the heat storage state of the first hot water storage tank and the heat storage state of the second hot water storage tank, and uses the first hot water circuit to discharge hot water and second. By controlling the hot water supply by the hot water supply circuit, the hot water at the intermediate temperature in the second hot water tank after the bath is replenished effectively, the amount of hot water at the intermediate temperature in the second hot water tank is reduced, and energy is saved. Can be realized.
第3の発明は、特に、第1の発明の制御手段を第2貯湯槽の上部の水温が第1貯湯槽の下部の水温より高温かつ所定温度より高い場合に第2出湯回路による出湯モードで出湯するように制御したことにより、第2貯湯槽の上部の湯が追焚き運転後の湯であることを認識して第2出湯回路から給湯端末手段へ出湯できるようにして第2貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現することができる。 According to a third aspect of the invention, in particular, the control means according to the first aspect of the present invention is used in the hot water discharge mode by the second hot water discharge circuit when the water temperature in the upper part of the second hot water tank is higher than the water temperature in the lower part of the first hot water tank and higher than a predetermined temperature. By controlling so that the hot water is discharged, the hot water in the upper part of the second hot water tank is recognized as the hot water after the reheating operation, and the hot water can be discharged from the second hot water circuit to the hot water supply terminal means. The amount of hot water at the intermediate temperature can be reduced and energy saving can be realized.
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明の制御手段を第2貯湯槽の蓄熱量が予め設定された蓄熱量に達している場合に第2出湯回路による出湯モードで出湯するように制御したことにより、第2貯湯槽上部に所定湯量かつ所定温度以上の湯がある場合に、第2出湯回路から優先して所定蓄熱量を連続出湯し、第2貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現することができる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, when the heat storage amount of the second hot water storage tank reaches the preset heat storage amount, the hot water discharge mode by the second hot water discharge circuit is used in the control means of any one of the first to third aspects of the invention. When there is hot water with a predetermined amount of hot water and a predetermined temperature or more at the upper part of the second hot water tank, the hot water is continuously discharged from the second hot water circuit, and the predetermined heat storage amount is preferentially discharged in the second hot water tank. The amount of hot water at the intermediate temperature can be reduced and energy saving can be realized.
第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明の制御手段を第1貯湯槽の蓄熱量が所定蓄熱量より少ない時、第2貯湯槽の蓄熱量が所定蓄熱量以上ある場合に第2出湯回路による出湯モードで出湯するように制御したことりより、第1貯湯槽の蓄熱量が少なくなった場合に第2貯湯槽の上部の中間温度の湯を出湯して、第2貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現することができる。 In the fifth aspect of the invention, in particular, when the heat storage amount of the first hot water tank is less than the predetermined heat storage amount, the heat storage amount of the second hot water tank is equal to or greater than the predetermined heat storage amount. In some cases, the hot water is controlled to be discharged in the hot water discharge mode of the second hot water circuit, so that when the amount of heat stored in the first hot water tank decreases, the hot water at the intermediate temperature in the upper part of the second hot water tank is discharged, 2 The amount of hot water at the intermediate temperature in the hot water tank can be reduced, and energy saving can be realized.
第6の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明の制御手段を第1出湯回路による湯と第2出湯回路による湯をミキシングする出湯モードで出湯するように制御したことにより、第2貯湯槽上部の湯温が所定温度に達していない場合でも第2貯湯槽内の中間温度の湯を消費して湯量を低減できるようになり、省エネルギーを実現することができる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, the control means of any one of the first to fifth aspects of the invention is controlled so that the hot water discharged from the first hot water circuit and the hot water from the second hot water circuit are mixed in the hot water mode. Even when the hot water temperature in the upper part of the second hot water tank does not reach the predetermined temperature, the hot water at the intermediate temperature in the second hot water tank can be consumed to reduce the amount of hot water, thereby realizing energy saving.
第7の発明は、特に、第1〜第6のいずれか1つの発明の制御手段を第1出湯回路による湯と第2出湯回路の湯をミキシングした湯が所定温度となるように第1出湯回路による出湯と第2出湯回路による出湯を制御するようにしたことにより、第2貯湯槽上部の湯温が所定温度に達していない場合でも第1貯湯槽上部の高温湯とミキシングして所定温度で給湯端末に出湯することができるため、使い勝手がよくなる。 In the seventh invention, in particular, the control means of any one of the first to sixth inventions uses the first tapping water so that the hot water obtained by mixing the hot water from the first tapping circuit and the hot water from the second tapping circuit reaches a predetermined temperature. By controlling the hot water by the circuit and the hot water by the second hot water circuit, even when the hot water temperature at the upper part of the second hot water tank does not reach the predetermined temperature, the hot water at the upper part of the first hot water tank is mixed to the predetermined temperature. Since the hot water can be discharged to the hot water supply terminal, it is easy to use.
第8の発明は、特に、第1〜第7のいずれか1つの発明の加熱手段を圧縮機を備えたヒートポンプとしたことにより、大気熱を利用して低消費電力量で湯をつくることができるため、熱交換効率を高くできるとともに、省エネルギー、大能力で水を加熱できる。 In the eighth invention, in particular, the heating means of any one of the first to seventh inventions is a heat pump provided with a compressor, so that hot water can be produced with low power consumption using atmospheric heat. Therefore, heat exchange efficiency can be increased and water can be heated with energy saving and large capacity.
第9の発明は、特に請求項8に記載のヒートポンプを冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとして、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により温水を加熱する構成としたことにより、圧縮機で臨界圧力以上に加圧された冷媒は水を加熱する際に熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。したがって、冷媒と水を熱交換する際に全熱交換領域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。
According to a ninth aspect of the invention, in particular, the heat pump according to
第10の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の加熱手段として燃料電池の排熱とすることにより、排熱を貯湯するとともに、比較的低温水を燃料電池装置に送水し、燃料電池装置を冷却することになり、省エネルギー化と燃料電池装置の耐久信頼性が高まる。
According to a tenth aspect of the present invention, the exhaust heat of the fuel cell is used as the heating means according to any one of
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。図1において、実線矢印は出湯時の水の流れ方向を表し、破線矢印は風呂追焚き運転時の水の流れ方向を表し、一点鎖線矢印は貯湯槽に蓄熱する貯湯運転時の水の流れ方向を表す。加熱手段1は、例えば圧縮機5、放熱器6、減圧手段7、吸熱器8を接続したヒートポンプ回路で構成する。そして、ヒートポンプ回路1は、例えば炭酸ガス(CO2)を冷媒として使用し、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを使用している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a hot water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the solid line arrow indicates the direction of water flow during hot water, the broken line arrow indicates the direction of water flow during bath reheating operation, and the alternate long and short dash line arrow indicates the direction of water flow during hot water storage operation that stores heat in the hot water storage tank. Represents. The heating means 1 is composed of, for example, a heat pump circuit in which a
また、水熱交換器9は放熱器6と対向流で熱交換する構成をしたものであり、第1貯湯槽10はヒートポンプ1で加熱した水熱交換器9の温水を第1貯湯槽10の上部から貯湯し、第2貯湯槽11は給水管12の水を下部から給水する。そして、連結管13は第1貯湯槽10の下部と第2貯湯槽11の上部を接続する。循環ポンプ14は流量可変型構成をしたものであり、第2貯湯槽11下部の水を水熱交換器9に循環供給する。放熱手段15は浴槽であり、他の用途として暖房放熱器、衣類乾燥機等でもよい。熱交換器16は第1貯湯槽10の上部の高温湯と放熱手段15の循環水と熱交換するものであり、熱交換器16に流入する第1貯湯槽10の高温湯と熱交換器16から流出する浴槽15の循環水が熱交換する対向流式で熱交換する構成をしたものである。貯湯水循環回路17は第1貯湯槽10と熱交換器16と第2貯湯槽11を接続し、第1貯湯槽10の湯を貯湯水循環ポンプ18の作用で熱交換器16および第2貯湯槽11に流入するように構成したものである。放熱手段用循環ポンプ19は放熱手段15の循環水を熱交換器16に循環する。第1出湯回路20は第1貯湯槽10の上部から蛇口などの給湯端末手段に出湯する回路であり、第2出湯回路21は第2貯湯槽11の上部から蛇口などの給湯端末手段に出湯する回路である。第1貯湯温度センサー22は第1貯湯槽10に貯湯されている下部の水温あるいは第1貯湯槽10の下部に流入する連結管13内の水温を検出する。第2貯湯温度センサー23は第2貯湯槽11に貯湯されている上部の水温を検出する。出湯制御手段24は弁開度を変更して、第1出湯回路から給湯端末に単独で出湯する出湯回路と第2出湯回路から給湯端末に単独で出湯する出湯回路と第1出湯回路と第2出湯回路の併用による給湯端末に出湯する出湯回路の切換えをおこなう。
Further, the
制御手段25は第1出湯回路20から出湯する出湯モードと第2出湯回路21から出湯する出湯モードを制御し、出湯時に第1貯湯槽10に貯湯されている下部の水温を検出する第1貯湯温度センサー22の検出信号と第2貯湯槽11に貯湯されている上部の水温を検出する第2貯湯温度センサー23の検出信号と比較して、第2貯湯槽11に貯湯されている上部の水温が第1貯湯槽10に貯湯されている下部の水温より高温であり、かつ所定温度より高い場合に第2出湯回路21から出湯するように出湯制御手段24を制御する。ここで、所定温度とは給湯端末から要求されている出湯温度とする。出湯モードは第1出湯回路20のみから出湯するモード、第2出湯回路21のみから出湯するモードの他、第1出湯回路20と第2出湯回路21両方から出湯するモードがある。
The control means 25 controls the hot water discharge mode discharged from the first hot
また、湯温センサー26は水熱交換器9と第1貯湯槽10上部の接続配管途中に設けられ、水熱交換器9の出口水温を検出する。湯温制御手段27は湯温センサー26の検出信号から水熱交換器9の出口の水温が所定温度となるように循環ポンプ14の流量を制御する。ミキシングバルブ28は第1貯湯槽10の湯と第2貯湯槽11の少なくともいずれかの湯と給水管12の水を所定温度となるように混合するものであり、所定温度に混合した湯を蛇口などの給湯端末手段から出湯する。29は開閉弁であり、放熱手段として浴槽の場合に第1貯湯槽10の湯と第2貯湯槽11の湯の少なくともいずれかの湯を浴槽15に湯張りする時に開放となる。
The hot
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、深夜時間帯にヒートポンプで加熱した湯を第1貯湯槽10および第2貯湯槽11に貯湯した高温湯を給湯端末手段から出湯する場合について述べる。蛇口が開かれると給水管12からの給水圧によって第2貯湯槽11の下部から給水し、第2貯湯槽11の上部の高温湯が連結管12を通り、第1貯湯槽10の下部に流れる。そして、第1貯湯槽上部の高温湯が出湯し、給水管の水とミキシングバルブ28で所定温度に混合して蛇口から出湯する。この出湯を繰り返すごとに第2貯湯槽11の高温湯量が減少し、第2貯湯槽11下部に低温水が貯水される。そして、さらに出湯すると第2貯湯槽11上部から連結管13を通り第1貯湯槽10の下部に給水された低温水が貯水される。そして、第1貯湯槽10の上部に高温湯が貯湯され、下部に低温水が貯水されて温度成層を形成して貯められる。また、第2貯湯槽11には給水された低温水のみが貯水される。
About the hot water supply apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. First, a case will be described in which hot water heated by a heat pump in the midnight time zone is discharged from the hot water supply terminal means as hot water stored in the first
また、出湯時に第1貯湯槽10上部の湯を出湯するように説明したが、風呂追焚きする前に給湯端末手段へ出湯する場合、第2貯湯温度センサー23の検出信号が給湯端末手段の要求出湯温度より高温の信号の場合には第2貯湯槽11から出湯しても何ら同じ作用となる。
In addition, the hot water in the upper part of the first
また、浴槽15に湯張りする場合には、開閉弁29を開放して、第1貯湯槽10の湯と第2貯湯槽11の少なくともいずれかの湯を浴槽15に湯張りする。
When filling the
次に、風呂追焚きする場合について述べる。風呂追焚きの信号を検出して(図示せず)、第1貯湯槽10上部の高温湯(65℃〜90℃)を熱交換器16に導き浴槽15の水を加熱する。そして、温度低下して中間温度(35〜60℃)となった第1貯湯槽10の湯を第2貯湯槽11に戻す。この時、第2貯湯槽11に戻る湯温は浴槽15の水温によって異なるが、一般的には熱交換器16に流入する浴槽水温に対して約5℃程度高い。そして、第2貯湯槽11全域に低温水が貯水されている場合には、第2貯湯槽11内では熱交換器16からきた中間温度の湯と第2貯湯槽11内の低温水の密度差によって、熱交換器16から第2貯湯槽11に流入する接続口より上部に中間温度の湯が貯えられる。また、熱交換器16から第2貯湯槽11に流入する接続口近傍より上部に高温湯が貯湯されている場合には、第2貯湯槽11内では熱交換器16からきた中間温度の湯は第2貯湯槽11に流入する接続口より下部に貯えられる。そして、風呂追焚きを繰り返すたびに、第1貯湯槽10上部の高温湯量は少なくなり、第2貯湯槽11に中間温度の湯が増加する。しかし、風呂追焚きする第1貯湯槽上部の高温湯の温度は一定のため所定の風呂追焚き能力を確保することができる。
Next, the case of bathing will be described. A bath reheating signal is detected (not shown), and hot water (65 ° C. to 90 ° C.) at the top of the first
次に、風呂追焚きした後に給湯端末手段に出湯する場合について述べる。出湯時に第1貯湯槽10下部に低温水が貯水されていることを第1温度センサー22が検出し、第2貯湯槽11上部は中間温度の湯が貯湯されていることを第2温度センサー23が検出して第2貯湯槽上部の中間温度の湯を第2出湯回路21から出湯し、第2貯湯槽11の中間温度の湯量が減少する。そして、第2貯湯槽11の中間温度の湯量がなくなり所定温度未満の湯温となった場合には第1貯湯槽10の第1出湯回路20から出湯する。よって、第2貯湯槽11上部の中間温度の湯を有効に出湯利用して中間温度の湯量を少なくすることができる。
Next, the case where the hot water is discharged to the hot water supply terminal means after bathing will be described. The
次に、主に深夜時刻帯に貯湯槽内に高温湯を蓄熱する貯湯運転について述べる。圧縮機5で高温高圧に圧縮された冷媒は放熱器6に流入し、ここで放熱して水熱交換器9に流入する水を加熱する。そして、減圧手段7で減圧されて吸熱器8に流入して大気熱を吸熱して圧縮機5に戻る。一方、水熱交換器9で加熱される水は水熱交換器9の出口湯温が所定温度となるように流量制御され、所定温度となって第1貯湯槽10の上部に流入して貯湯される。そして、このサイクルを繰り返すことによって、第1貯湯槽10では上部から下部まで所定の高温湯が貯えられ、下部の高温湯は連結管13を介して第2貯湯槽11の上部に移動して第2貯湯槽11上部から貯湯されていく。そして、第2貯湯槽11上部から高温湯が貯湯されると同時に第2貯湯槽11下部の水が水熱交換器9へ流出する。そして、第2貯湯槽11上部にあった中間温度の湯が水熱交換器9へ流出し始めると水熱交換器9の出口湯温が所定温度となるように循環水量を増加する。その際に、第2貯湯槽11上部にあった中間温度の湯は出量されているため湯量は少なく、あるいは無いため、ほとんど低温水を加熱することになり高効率運転となる。
Next, hot water storage operation for storing hot water in a hot water tank mainly at midnight will be described. The refrigerant compressed to a high temperature and high pressure by the
従って、風呂追焚きを繰り返し利用した場合でも所定の風呂追焚き能力は維持されるとともに、貯湯槽内に高温湯を蓄熱する貯湯運転の運転効率(COP)を高めることができる。 Therefore, even when the bath reheating is repeatedly used, the predetermined bath renewing ability is maintained, and the operation efficiency (COP) of the hot water storage operation for storing the hot water in the hot water storage tank can be increased.
また、高温湯を風呂追焚きに利用した後に給湯利用することができるため、省エネルギーとなる。 Further, since hot water can be used after hot water is used for bathing, energy is saved.
また、第2貯湯槽11の第2出湯回路21から出湯できることによって、連結管13および第1貯湯槽10を介して出湯しないため出湯圧力が高まり、シャワー利用時のシャワー圧アップによる利便性、快適性がよくなる。さらに、貯湯運転時に第2出湯回路21から出湯することにより、給水が第2貯湯槽11から水熱交換器9に流れることがなくなり、貯湯運転時の水熱交換器出口の湯温制御が安定する。
Further, since the hot water can be discharged from the second
また、図2に示すように、第1出湯回路20から給湯端末手段へ出湯するモードを制御する第1出湯制御手段30と、第2出湯回路21から給湯端末手段へ出湯するモードを制御する第2出湯制御手段31を備え、給湯端末手段への要求出湯温度と第2貯湯温度センサー23の検出信号に基づく湯温と比較して、制御手段32が第1出湯制御手段30と第2出湯制御手段31を切り換えても同様の効果がある。この場合には、比較的高温の出湯温度が要求される風呂の差し湯などに第1出湯回路20から出湯し、比較的中低温の出湯温度が要求されるキッチン、洗面などの給湯端末手段に第2出湯回路21から出湯することによって、給湯端末からの要求温度に対応して風呂の差し湯とキッチンなどへの同時出湯が実現できる。
In addition, as shown in FIG. 2, the first hot water control means 30 for controlling the mode for discharging hot water from the first
また、図3に示すように、放熱手段として暖房機33を用いた場合に、暖房機33の循環水と第1貯湯槽10の湯を熱交換して循環水を追焚きしても同様の効果がある。そして、暖房機に利用する場合には、貯湯槽循環回路17を第2貯湯槽11の下部に接続することによって、第1貯湯槽10の湯を早朝から暖房加熱に用いても第2貯湯槽11の下部に中間温度の湯を貯湯できるため、第2貯湯槽11の温度低下する高温湯量が少なくなり、高温湯を有効に出湯に利用できる。
Further, as shown in FIG. 3, when the
また、図4に示すように、流量可変型循環ポンプ(DCポンプ)14の代わりに流量制御手段34とAC電源用循環ポンプ35を用いて流量制御しても同様の効果がある。
As shown in FIG. 4, the same effect can be obtained by controlling the flow rate using the flow rate control means 34 and the AC power
また、加熱手段としてヒートポンプを利用しているため、低消費電力で運転が可能となり高効率運転が実現できる。そして、ヒータに比べて同じ消費電力で加熱する場合に大能力化が実現できる。 In addition, since a heat pump is used as the heating means, it is possible to operate with low power consumption and realize high efficiency operation. And when it heats with the same power consumption compared with a heater, large capacity realization is realizable.
また、ヒートポンプサイクルを、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとして、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により温水を加熱する構成とするため、水熱交換器の放熱器を流れる冷媒は、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、水熱交換器の水流路の流水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。したがって水熱交換器全域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。 In addition, since the heat pump cycle is configured as a supercritical heat pump cycle in which the pressure of the refrigerant is equal to or higher than the critical pressure, the hot water is heated by the refrigerant whose pressure is increased to the critical pressure or higher, so the refrigerant flowing through the radiator of the water heat exchanger is Since the compressor is pressurized to a critical pressure or higher, it does not condense even if the temperature drops due to the removal of heat by the flowing water in the water flow path of the water heat exchanger. Therefore, it becomes easy to form a temperature difference between the refrigerant and water in the entire area of the water heat exchanger, high-temperature hot water can be obtained, and heat exchange efficiency can be increased.
また、図5に示す如く、加熱手段として燃料電池装置36の排熱を用いて水を加熱して第1貯湯槽10および第2貯湯槽11に貯湯する場合に、第2貯湯槽11から燃料電池装置36に中間温度の湯を流すことが少ないため、燃料電池の機器信頼性が高まり、かつ省エネルギー化が実現できる。
Further, as shown in FIG. 5, when water is heated using the exhaust heat of the
また、ヒートポンプサイクルを、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたが、もちろん一般の臨界圧力以下のヒートポンプサイクルでもよい。またこの場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニアなどを用いても良い。 In addition, the heat pump cycle is a supercritical heat pump cycle in which the pressure of the refrigerant is equal to or higher than the critical pressure. However, the heat pump cycle may be of a general critical pressure or lower. In this case, chlorofluorocarbon, ammonia, or the like may be used as the refrigerant.
(実施の形態2)
図6は本発明の第2の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。図6において、蓄熱温度センサー37は第2貯湯槽11上部の予め設定した貯湯量の位置の内部湯温を検出する。制御手段38は第1出湯回路20による出湯モードと第2出湯回路21による出湯モードを制御し、出湯時に蓄熱温度センサー37の検出信号が所定温度以上の場合に第2出湯回路21から出湯するように出湯制御手段24を制御する。また、出湯時に蓄熱温度センサー37の検出信号が所定温度未満の場合に第1出湯回路20から出湯するように出湯制御手段24を制御する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 shows a configuration diagram of a hot water supply apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the heat
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用について説明する。出湯を検出して制御手段38は第2貯湯槽11の蓄熱量を蓄熱温度センサー37の検出信号から認識する。そして、蓄熱量が所定量ある場合には第2貯湯槽11から出湯するように出湯制御手段24を制御し、第2出湯回路21から給湯端末手段へ出湯する。その際、第2出湯回路21から出湯する湯温が給湯端末手段からの要求出湯温度より高い場合にはミキシングバルブ28で給水管12から流れる水と混合して出湯する。また、蓄熱量が所定量未満の場合には第1貯湯槽10から出湯するように出湯温度制御手段24を制御して、ミキシングバルブ28で給水管から流れる水と混合して出湯する。従って、1つの温度センサーを用いて簡単な装置で所定の蓄熱量を連続して出湯できるようになり、中間温度の湯量が少なくなり、貯湯運転時の運転効率を高めることができる。
About the hot water supply apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. By detecting the hot water, the control means 38 recognizes the heat storage amount of the second hot
(実施の形態3)
図6は本発明の第3の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。図6において、第1湯温センサー39は第1貯湯槽10上部の予め設定した貯湯量の位置の内部湯温を検出する。第2湯温センサー40は第2貯湯槽11上部の予め設定した貯湯量の位置の内部湯温を検出する。制御手段41は第1湯温センサー39で検出した湯温が所定温度より低温となる、すなわち第1貯湯槽10の蓄熱量が所定蓄熱量より少ない時、かつ第2湯温センサー40で検出した湯温が所定温度より高温となる、すなわち第2貯湯槽11の蓄熱量が所定蓄熱量以上ある場合に第2出湯回路による出湯モードで出湯するように出湯温度制御手段24を制御する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows a block diagram of a hot water supply apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 6, the 1st hot
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用について説明する。出湯を検出すると制御手段41は第1湯温センサー39の検出信号と第2湯温センサー40の検出信号を検出して第1貯湯槽10の蓄熱量と第2貯湯槽11の蓄熱量を比較する。そして、第1貯湯槽10の蓄熱量が所定蓄熱量より少なく、第2貯湯槽11の蓄熱量が所定蓄熱量より多い場合に第2出湯回路21による出湯モードで出湯する。そして、第1貯湯槽10の蓄熱量が所定蓄熱量より少なくなった場合でも、ヒートポンプを運転して無駄に第1貯湯槽10に高温湯を蓄熱する貯湯運転をおこなうこともなく、また、第1貯湯槽10の所定蓄熱量を確保したまま第2貯湯槽の中間温度の湯を出湯して給湯負荷に対応する。従って、中間温度の湯量を少なくして、貯湯運転時の運転効率を高めることができる。
About the hot water supply apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. When the hot water is detected, the control means 41 detects the detection signal of the first hot
また、当然ながら、第1貯湯槽10の蓄熱量が所定蓄熱量より少なくなった場合に、ヒートポンプを運転して第1貯湯槽に高温湯を蓄熱する貯湯運転をおこなっても出湯に影響はないので同様の効果がある。
Of course, when the heat storage amount of the first hot
(実施の形態4)
図8は本発明の第4の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。図8において、出湯温度センサー42は出湯温度制御手段24下流の出湯温度を検出する。制御手段43は出湯時に出湯温度センサー42の検出信号が所定温度となるように第1出湯回路20の流量と第2出湯回路21の流量の割合を制御するよう出湯温度制御手段24を制御する。
(Embodiment 4)
FIG. 8 shows a configuration diagram of a hot water supply apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8, the tapping
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用について説明する。出湯を検出すると制御手段43は出湯温度センサー42の検出信号を検出する。そして、出湯温度センサー42の検出信号が所定温度より低温の場合には、高温の湯を出湯する第1出湯回路20の流量を増加し、中間温度の湯を出湯する第2出湯回路21の流量を減少して、出湯温度センサー42の検出信号が所定温度となるように出湯温度制御手段24を制御する。また、出湯温度センサー42の検出信号が所定温度より高温の場合には、第1出湯回路20の流量を減少し、第2出湯回路21の流量を増加して、出湯温度センサー42の検出信号が所定温度となるように出湯温度制御手段24を制御する。従って、第2貯湯槽上部の中間温度の湯が給湯端末手段から要望されている湯温より低温の場合でも、第2貯湯槽の中間温度の湯を出湯できるため、中間温度の湯量が少なくなり、貯湯運転時の運転効率を高めることができる。
About the hot water supply apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. When detecting the hot water, the control means 43 detects the detection signal of the hot
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、風呂追焚きあるいは暖房に利用した後の貯湯槽内の中間温度の残湯水を少なくしてヒートポンプによる貯湯運転時の運転効率(COP)の向上をはかり、省エネルギー化が可能となるので、温水循環式の暖房機器、衣類乾燥機器等の用途にも適用できる。 As described above, the hot water supply apparatus according to the present invention reduces the remaining hot water at the intermediate temperature in the hot water tank after being used for bathing or heating, and improves the operating efficiency (COP) during hot water storage operation by the heat pump. Since scales and energy savings are possible, it can also be applied to uses such as warm water circulation type heating equipment and clothes drying equipment.
1 ヒートポンプ
5 圧縮機
6 放熱器
7 減圧手段
8 吸熱器
9 水熱交換器
10 第1貯湯槽
11 第1貯湯槽
12 給水管
13 連結管
14 循環ポンプ
15 放熱手段(浴槽)
16 熱交換器
17 貯湯水循環回路
18 貯湯水循環ポンプ
19 放熱手段用循環ポンプ
20 第1出湯回路
21 第2出湯回路
22 第1貯湯温度センサー
23 第2貯湯温度センサー
24 出湯制御手段
25、32、38、41、43 制御手段
26 湯温センサー
27 湯温制御手段
28 ミキシングバルブ
29 開閉弁
30 第1出湯制御手段
31 第2出湯制御手段
33 暖房機
34 流量制御手段
35 循環ポンプ
36 燃料電池装置
37 蓄熱温度センサー
39 第1湯温センサー
40 第2湯温センサー
42 出湯温度センサー
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