JP2008045851A

JP2008045851A - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP2008045851A
Application number: JP2006223703A
Authority: JP
Inventors: Takashi Magara; 隆志真柄; Kotaro Watanabe; 耕太郎渡辺
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2006-08-19
Filing date: 2006-08-19
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】中温水によるＣＯＰの低下を防止する。
【解決手段】ヒーポン往き管９とヒーポン戻り管１０が接続され湯水を貯湯する貯湯タンク２と、貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段３と、貯湯タンク２とヒートポンプ式加熱手段３を湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、このヒーポン循環回路に設けられ湯水を循環させるヒーポン循環ポンプ１６と、貯湯タンク内のふろ熱交換器と浴槽６をふろ往き管２１とふろ戻り管２３にて接続しふろ循環回路を形成するし、このふろ循環回路にふろ循環ポンプ２２を設け、ふろ往き管９に三方弁Ａ２７を設け、三方弁Ａとふろ戻り管を接続してふろバイパス回路２８を形成し、三方弁Ａの下流側にふろ往き管と熱交換する中温水熱交換器３１を設け、ヒーポン往き管に三方弁Ｂを設け、貯湯タンク中央と中温水熱交換器と三方弁Ｂを接続して中温水回路３０を設けたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、ヒートポンプ給湯機等の貯湯式給湯装置に関するものである。

従来より、この種のものにおいては、例えば、本出願人が先に出願した、給水管と給湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクを内部に備えた貯湯タンクユニットと、能力可変の圧縮機と冷媒−水熱交換器と膨脹弁と空気熱交換器等を備え、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクと冷媒−水熱交換器とを入水管と出湯管で接続して循環回路を形成し、前記循環回路途中に湯水を循環させる能力可変の循環ポンプとを備え、前記貯湯タンク内の湯水を前記循環ポンプの駆動により前記循環回路を介して前記加熱手段の冷媒−水熱交換器に循環させて加熱し、再び貯湯タンクに戻す事で貯湯タンク内の温水を加熱すると共に、前記貯湯タンク内にふろ循環ポンプを備え、浴槽の湯水を循環させるふろ循環回路と、このふろ循環回路途中に設けられ浴槽水を前記貯湯タンクに貯められた温水で加熱するふろ熱交換器とを備え、前記ふろ循環ポンプを駆動して浴槽水を前記ふろ熱交換器に循環させて追い焚き運転するようにした貯湯式給湯装置に於いて、前記加熱手段の電流値ｄ１を検知する電流センサを設けると共に、前記冷媒−水熱交換器入り口又は入水管に入水温センサを、前記冷媒−水熱交換器出口又は出湯管に出湯温センサを設け、前記入水温センサの値と出湯温センサの値の温度差を算出し、しれを所定値に保つ制御手段を設け、この制御手段によって前記圧縮機の回転数と膨脹弁の開度を制御して、ふろ追い焚き運転によって、中温水が発生した場合でも自動的に循環ポンプの流量や圧縮機の回転数等を調節し極めて高効率な給湯機を提供することができるものである。（例えば、特許文献１参照）
特開２００５−２４１０８８号公報

しかしながら、この従来のものは、発生した中温水に対して循環ポンプの流量や圧縮機の回転数を調節するのみでＣＯＰを上昇させるには限界が有った。

この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、ヒーポン往き管とヒーポン戻り管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクとヒートポンプ式加熱手段とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、このヒーポン循環回路に設けられ湯水を循環させるヒーポン循環ポンプと、前記貯湯タンク内にふろ用熱交換器を設け、このふろ用熱交換器と浴槽をふろ往き管とふろ戻り管にて接続してふろ循環回路を形成すると共に、このふろ循環回路にふろ循環ポンプを設け、前記ふろ往き管に三方弁Ａを設け、この三方弁Ａとふろ戻り管を接続してバイパス回路を形成すると共に、前記三方弁Ａの下流側に前記ふろ往き管と熱交換する中温水熱交換器を設け、前記ヒーポン往き管に三方弁Ｂを設け、前記貯湯タンクの略中央と中温水熱交換器と三方弁Ｂを接続して中温水回路を設けたものである。

また、前記貯湯タンクにはタンク内の湯温を検知する貯湯温度センサを設け、貯湯タンクへの貯湯開始時に貯湯温度センサにて中温水の存在を検知した時には、前記三方弁Ａをバイパス回路側に、前記三方弁Ｂを中温水回路側に切換ると共に前記ヒーポン循環ポンプとふろ循環ポンプを作動して貯湯運転を開始し、前記貯湯温度センサにて中温水がなくなった時には、前記三方弁Ａをふろ熱交換器側に、前記三方弁Ｂをヒーポン循環回路側に切換ると共に前記ふろ循環ポンプを停止するものである。

この発明によれば、貯湯開始時に中温水が残っている場合でも、この中温水の熱を浴槽内の湯に排出して中温水の温度を給水温度近くまで低下した後、ヒーポン往き配管に送るので、ヒートポンプのＣＯＰを高めることができるものである。

次に、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

この貯湯式給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いるもので、１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えた貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、５はこの貯湯式給湯装置を遠隔操作するリモコン、６は浴槽である。
前記貯湯タンクユニット１の貯湯タンク２は、上端に給湯管７と、下端に給水管８とが接続され、さらに、下部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン往き管９と、上部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン戻り管１０とが接続され、前記ヒートポンプユニット３によってヒーポン往き管９から取り出した貯湯タンク２内の湯水を沸き上げてヒーポン戻り管１０から貯湯タンク２内に戻して貯湯され、前記給湯栓４の使用により給水管８から給水され、貯湯タンク２内の湯水が押し上げられて貯湯タンク２内上部の高温水が給湯管７から給湯されるものである。

前記ヒートポンプユニット３は、回転数可変の圧縮機１１と凝縮器としての冷媒−水熱交換器１２と膨張弁１３と強制空冷式の蒸発器１４で構成されたヒートポンプ回路１５と、貯湯タンク２内の湯水を前記ヒーポン往き管９およびヒーポン戻り管１０を介して冷媒−水熱交換器１２に循環させるヒーポン循環ポンプ１６と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部１７とを備えており、ヒートポンプ回路１５内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。なお、冷媒に二酸化炭素を用いているので、低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。

１８は前記ヒーポン往き管９又は冷媒−水熱交換器１２入り口に取り付けられた入水温センサで、冷媒−水熱交換器１２で加熱する前の水温をサーミスタセンサ等により検知するものである。
１９は前記ヒーポン戻り管１０又は冷媒−水熱交換器１２出口に取り付けられた出湯温センサで、冷媒−水熱交換器１２で加熱後の湯温をサーミスタセンサ等によって検知するものである。

ここで、前記冷媒−水熱交換器１２は冷媒と被加熱水たる貯湯タンク２内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率良く高温まで被加熱水を加熱することができ、被加熱水の冷媒−水熱交換器１２入口温度ｂと冷媒の出口温度ａとの温度差ｔに応じて前記膨張弁１３または圧縮機１１の回転数を制御すると共に、前記ヒーポン循環ポンプ１６の流量ｃを制御することで、ＣＯＰがとても良い状態で被加熱水を加熱することが可能なものである。

次に、２０は前記浴槽６の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなるふろ熱交換器で、貯湯タンク２内の上部に配置されていると共に、このふろ熱交換器２０にはふろ往き管２１およびふろ循環ポンプ２２を備えたふろ戻り管２３よりなるふろ循環回路２４が接続されて浴槽６の湯水が循環可能にされ、浴槽６内の湯水が貯湯タンク２内の高温水により加熱されて保温あるいは追い焚きが行われるものである。

２５はふろ戻り管２３を介してふろ熱交換器２０に流入する浴槽水の温度を検出するふろ戻り温度センサ、２６はふろ熱交換器２０を流出してふろ往き管２１を介して浴槽６へ流れる浴槽水の温度を検出するふろ往き温度センサである。

２７は前記ふろ往き管２１の貯湯タンク２近くに設けた三方弁Ａで、この三方弁Ａ２７からふろ戻り管３３を連通してふろバイパス回路２８を形成している。
前記ヒーポン往き管９の貯湯タンク２とヒーポン循環ポンプ１６の間に三方弁Ｂ２９を設け、この三方弁Ｂ２９と貯湯タンク２の略中央を配管で接続して中温水回路３０を形成し、この中温水回路３０の一部を前記ふろ往き管２１と熱交換器する中温水熱交換器３１を設けている。
前記三方弁Ａ２７は通常ふろ往き管２１とふろ熱交換器２０を連通するようにセットされ、前記三方弁Ｂ２９は通常貯湯タンク２と冷媒−水熱交換器１２を連通するようにセットされている。そして三方弁Ａ２７を切換ると、ふろ往き管２１とふろバイパス回路２８とふろ戻り管２３を連通し、三方弁Ｂ２９を切換ると、前記中温水回路３０とヒーポン往き管９が連通させることで、前記中温水熱交換器３１にて貯湯タンク２内の中温水（約２０〜５０℃の温水）が浴槽６の浴槽水に放熱する事で、中温水の温度を低下させＣＯＰを向上させることができるものである。

３３は中温水を給湯に使用するための中温水給湯管で、給湯管７からの湯とを混合する電動ミキシング弁より構成された給湯混合弁Ａ３４を備えている。
次に、３５は給湯混合弁Ａ３４からの湯と給水管８から分岐された給水バイパス管３６からの低温水を混合する電動ミキシング弁より構成された給湯混合弁Ｂであり、その下流の給湯管７に設けた給湯温度センサ３７で検出した湯温がリモコン５でユーザーが設定した給湯設定温度になるように混合比率が制御されるものである。

３８は給湯管７から分岐されてふろ戻り管２３に連通された湯張り管で、この湯張り管３８には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３９と、浴槽６への湯張り量をカウントするふろ流量カウンタ４０と、浴槽水が給湯管７へ逆流するのを防止する逆止弁４１とが設けられているものである。

次に、４２は貯湯タンク２の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では５つの貯湯温度センサが配置され上から４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅと呼び、この貯湯温度センサ４２が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけの熱量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。

４３は貯湯タンクユニット１内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する給湯制御部である。この給湯制御部４３に前記リモコン５が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度およびふろ設定温度を設定できるようにしているものである。

また、前記給湯制御部４３には、前記複数の貯湯温度センサ４２ａ〜４２ｅの出力が入力され、これらの検出温度を基に貯湯タンク２内の中温水の量や残熱量を判断する残熱量判断部４４が設けられている。

前記リモコン５には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４５、およびふろ設定温度を設定するふろ温度設定スイッチ４６がそれぞれ設けられていると共に、浴槽６へふろ設定温度の湯をリモコン５の湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量だけ湯張りし所定時間保温させるふろ自動スイッチ４７と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ４８と、貯湯タンク２内の湯水を昼間時間帯においても一定量沸き増しさせる沸き増しスイッチ４９とが設けられているものである。また、このリモコン５にはドットマトリクスの表示部５０と、ブザー音や音声案内を出力するスピーカ５１と、これらを制御するリモコン制御部５２とが設けられているものである。

また、前記表示部５０の一部領域には、貯湯タンク２内の残湯量を視覚的に表示する貯湯量表示部５３が設けられているもので、前記残熱量判断部４４にて算出される残湯量に応じて貯湯タンク２を模した図形内に残湯を示すバー表示の点灯数を変化させるものである。

なお、５４は貯湯タンク２の過圧を逃す過圧逃し弁、５５は給水の圧力を減圧する減圧弁、５６は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタである。５７は浴槽６の水位を検出する水位センサである。

次に、この実施例１の作動を説明する。深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ４２が貯湯タンク２内の残湯の温度分布を測定し、中温水の残量と翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、中温水が残っている場合には、給湯制御部４３はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ開始指令を発する。そして三方弁Ａ２７を切換え、ふろ往き管２１とふろバイパス回路２８とふろ戻り管２３を連通し、三方弁Ｂ２９を切換え、中温水回路３０とヒーポン往き管９が連通させると共に、ヒーポン循環ポンプ１６とふろ循環ポンプ２２を運転することで、中温水熱交換器３１にて貯湯タンク２内の中温水が浴槽６の浴槽水に放熱して温度低下した後、ヒーポン往き管９を通って貯湯が行われる。中温水がなくなれば、三方弁Ａ２７と三方弁Ｂ２９を切換て、貯湯タンク２下部に接続されたヒーポン往き管９から取り出した５〜２０℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器１２で６５〜９０℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク２上部に接続されたヒーポン戻り管１０から貯湯タンク２内に戻し、貯湯タンク２の上部から順次積層して高温水を貯湯していく。貯湯温度センサ４２や出湯温センサ１９が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、給湯制御部４３はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部１７は圧縮機１１を停止すると共に循環ポンプ１６も停止して沸き上げ動作を終了するものである。

次に、給湯運転について説明すると、給湯栓４を開くと、給水管８からの給水が貯湯タンク２内に流れ込む。そして貯湯タンク２に貯められた高温水が給湯管７を介して給湯混合弁Ａ３４へ流入し、中温水が有る場合は、中温水給湯管３３からの中温水と混合されたのち、給湯混合弁Ｂ３５へ送られ、給水バイパス管３６からの低温水と混合され、給湯制御部４３により給湯混合弁３４・３５の混合比率が調整されて給湯設定温度の湯が給湯栓４から給湯される。そして、給湯栓４の閉止によって給湯が終了するものである。

次に、浴槽６への湯張り運転について説明すると、リモコン５のふろ自動スイッチ４７が操作されると、給湯制御部４３が湯張り弁３９を開弁する。そして、給湯混合弁３４・３５によってふろ設定温度に調整された湯水が湯張り管３８からふろ戻り管２３を介して浴槽６へ湯張りされ、湯張り管３８途中に設けられたふろ流量カウンタ４０が所定の湯張り量をカウントすると給湯制御部４３が湯張り弁３９を閉弁して湯張り運転を終了するものである。

尚、貯湯開始時に浴槽水の水位が低かったり、中温水の温度よりも浴槽水の温度が高い場合には、中温水回路３０による放熱運転は行わないものである。

この発明の実施例の貯湯式給湯装置の概略構成図。

符号の説明

１貯湯タンクユニット
２貯湯タンク
３ヒートポンプユニト
６浴槽
９ヒーポン往き管
１０ヒーポン戻り管
１６ヒーポン循環ポンプ
２１ふろ往き管
２２ふろ循環ポンプ
２３ふろ戻り管
２７三方弁Ａ
２８ふろバイパス回路
２９三方弁Ｂ
３０中温水回路
３１中温水熱交換器

Claims

ヒーポン往き管とヒーポン戻り管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクとヒートポンプ式加熱手段とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、このヒーポン循環回路に設けられ湯水を循環させるヒーポン循環ポンプと、前記貯湯タンク内にふろ熱交換器を設け、このふろ熱交換器と浴槽をふろ往き管とふろ戻り管にて接続してふろ循環回路を形成すると共に、このふろ循環回路にふろ循環ポンプを設け、前記ふろ往き管に三方弁Ａを設け、この三方弁Ａとふろ戻り管を接続してバイパス回路を形成すると共に、前記三方弁Ａの下流側に前記ふろ往き管と熱交換する中温水熱交換器を設け、前記ヒーポン往き管に三方弁Ｂを設け、前記貯湯タンクの略中央と中温水熱交換器と三方弁Ｂを接続して中温水回路を設けた事を特徴とする貯湯式給湯装置。
前記貯湯タンクにはタンク内の湯温を検知する貯湯温度センサを設け、貯湯タンクへの貯湯開始時に貯湯温度センサにて中温水の存在を検知した時には、前記三方弁Ａをバイパス回路側に、前記三方弁Ｂを中温水回路側に切換ると共に前記ヒーポン循環ポンプとふろ循環ポンプを作動して貯湯運転を開始し、前記貯湯温度センサにて中温水がなくなった時には、前記三方弁Ａをふろ熱交換器側に、前記三方弁Ｂをヒーポン循環回路側に切換ると共に前記ふろ循環ポンプを停止する事を特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。