JP4155136B2 - Hot water storage type water heater with heating function - Google Patents

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Description

本発明は、ヒートポンプユニットのような加熱手段によって加熱した高温の湯を貯えると共に、貯えられた高温の湯を用いて暖房も可能とする暖房機能付き貯湯式給湯装置に関するものである。   The present invention relates to a hot water storage type hot-water supply apparatus with a heating function that stores high-temperature hot water heated by a heating means such as a heat pump unit and also enables heating using the stored high-temperature hot water.

従来の暖房機能を有する貯湯式給湯装置として、例えば特許文献1に示されるものが知られている。即ち、この貯湯式給湯装置は、加熱手段としてのヒートポンプサイクルによって、貯湯タンクの下側に補充された給湯水を加熱し高温の湯として貯湯タンクの上側から貯めて、高温の湯を蛇口、シャワー、風呂等で使用可能とする共に、この高温の湯を例えば床暖房ユニットの熱媒体を加熱する熱交換器に循環させて、暖房機能を果たすようにしている。そして、床暖房ユニットの熱媒体と熱交換した後の低温の湯を貯湯タンク内の高温の湯と給湯水との間に戻すようにしている。   As a conventional hot water storage type hot water supply device having a heating function, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. That is, this hot water storage type hot water supply apparatus heats hot water supplied to the lower side of the hot water storage tank by a heat pump cycle as a heating means and stores it as hot hot water from the upper side of the hot water storage tank. The hot water can be used in a bath or the like, and this high temperature hot water is circulated through, for example, a heat exchanger that heats the heat medium of the floor heating unit to perform a heating function. The low temperature hot water after heat exchange with the heat medium of the floor heating unit is returned between the high temperature hot water in the hot water storage tank and the hot water supply water.

これにより、熱交換後の低温の湯が給湯水と混合しにくくなり、ヒートポンプユニットは、貯湯タンクの下側の給湯水を優先的に加熱することができ、ヒートポンプユニット内の高温冷媒との温度差が大きくなるように維持してヒートポンプユニットの熱交換性能の低下を防止するようにしている。   This makes it difficult for the low-temperature hot water after heat exchange to mix with the hot water, and the heat pump unit can preferentially heat the hot water on the lower side of the hot water storage tank, and the temperature with the high-temperature refrigerant in the heat pump unit. The difference is maintained so as to prevent the heat exchange performance of the heat pump unit from deteriorating.

しかしながら、床暖房ユニットの作動制御については、高温の湯から床暖房ユニットへの熱交換が良好に行われるように所定部位における検出温度に基づいて高温の湯および熱媒体の循環用ポンプを作動させる、と言う記載にとどまっている。即ち、床暖房ユニットの使用時間に伴って、当然のことながら貯湯タンク内の高温の湯量が単純に低下していき、新たに給湯水を加熱するためにヒートポンプサイクルでの使用エネルギーが増加することになるが、積極的にこの使用エネルギーの増加を抑えるところまでは至っていない。
特開２００３−１１４０５３号公報 However, with regard to the operation control of the floor heating unit, the hot water and heat medium circulation pumps are operated based on the detected temperature at a predetermined portion so that heat exchange from the hot water to the floor heating unit is performed satisfactorily. It is only a statement to say. In other words, as the floor heating unit is used, the amount of hot water in the hot water storage tank simply decreases as a matter of course, and the energy used in the heat pump cycle increases to newly heat the hot water supply water. However, it has not yet reached a point where it actively suppresses the increase in energy consumption.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-114053

本発明は、上記点に鑑みてなされたもので、暖房のための高温の湯の使用量を極力減らして、加熱手段の使用エネルギーを低減可能とする暖房機能付き貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a hot water storage type hot water supply device with a heating function that can reduce the amount of high-temperature hot water used for heating as much as possible and reduce the energy used by the heating means. With the goal.

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.

請求項１に記載の発明では、下側部に補充される給湯水が外部に設けられる加熱手段（１２０）によって高温の湯に加熱され、この高温の湯を給湯水の上側部に貯える貯湯タンク（１１０）と、
貯湯タンク（１１０）内の高温の湯が外部に流出し、貯湯タンク（１１０）内の給湯水側に戻るように循環する第１循環回路（１３０）と、
内部を熱媒体が循環する第２循環回路（１４１）を有し、熱媒体を加熱源として暖房を行う暖房装置（１４０）と、
第１循環回路（１３０）に設けられて、高温の湯によって熱媒体を加熱する熱交換器（１５０）と、
暖房装置（１４０）の所定部位（１４２）の温度に応じて第２循環回路（１４１）内を開閉し、所定部位（１４２）の温度を使用者の設定する設定温度に基づく目標温度に維持する弁機構（１４４）とを有する暖房機能付き貯湯式給湯装置において、
所定部位（１４２）の温度が目標温度に飽和した後に、
弁機構（１４４）の開閉サイクル時間が予め定めた所定サイクル時間より短い時に、
暖房装置（１４０）側に供給される熱媒体の温度が所定部位（１４２）の温度に近づくように、開閉サイクル時間が所定サイクル時間となるまで、第１循環回路（１３０）の循環流量を段階的に低下させる制御手段（１６０）を設けたことを特徴としている。 In the first aspect of the present invention, the hot water storage tank for storing hot water in the upper portion of the hot water by heating the hot water supplied to the lower portion to the hot water by the heating means (120) provided outside. (110),
A first circulation circuit (130) that circulates so that hot water in the hot water storage tank (110) flows out to the outside and returns to the hot water supply side in the hot water storage tank (110);
A heating device (140) having a second circulation circuit (141) in which the heat medium circulates inside, and performing heating using the heat medium as a heating source;
A heat exchanger (150) provided in the first circulation circuit (130) for heating the heat medium with hot water;
The inside of the second circulation circuit (141) is opened and closed according to the temperature of the predetermined part (142) of the heating device (140), and the temperature of the predetermined part (142) is maintained at the target temperature based on the set temperature set by the user. In a hot water storage type hot water supply apparatus having a heating function having a valve mechanism (144),
After the temperature of the predetermined part (142) is saturated to the target temperature,
When the open / close cycle time of the valve mechanism (144) is shorter than a predetermined cycle time,
The circulation flow rate of the first circulation circuit (130) is stepped until the switching cycle time reaches a predetermined cycle time so that the temperature of the heat medium supplied to the heating device (140) side approaches the temperature of the predetermined part (142). The control means (160) which reduces automatically is provided.

暖房装置（１４０）の所定部位（１４２）の温度が目標温度に飽和した後は、暖房装置（１４０）から放熱する分の熱量を熱媒体に与えていけば良いので、開閉サイクル時間が所定サイクル時間となるように、暖房装置（１４０）側に供給される熱媒体の温度を低下させていくことができる。よって、第１循環回路（１３０）側においては、熱交換器（１５０）における高温の湯の温度に対して熱交換後の湯の温度を低くしてやれば良く、そのために第１循環回路（１３０）の循環流量を低下させることができ、貯湯タンク（１１０）内の高温の湯の使用量を低減して、加熱手段（１２０）のエネルギー使用量を低減することができる。 After the temperature of the predetermined part (142) of the heating device (140) is saturated to the target temperature, the heat amount of heat radiated from the heating device (140) may be given to the heat medium, so the switching cycle time is a predetermined cycle. The temperature of the heat medium supplied to the heating device (140) side can be lowered so that time is reached. Therefore, on the first circulation circuit (130) side, the temperature of the hot water after the heat exchange may be lowered with respect to the temperature of the hot water in the heat exchanger (150), and for this purpose, the first circulation circuit (130). , The amount of hot water in the hot water storage tank (110) used can be reduced, and the amount of energy used by the heating means (120) can be reduced.

加えて、熱媒体の温度が低下することによって、弁機構（１４４）の開閉サイクル時間を長くすることができ、所定部位（１４２）の目標温度近傍における温度ハンチングを滑らかにして、使用者に対する暖房フィーリングを向上させることができる。この時、開閉サイクル時間が所定サイクル時間となるように、第１循環回路（１３０）の流量、熱媒体の温度をフィードバックしながら適切な制御が可能となる。 In addition, since the temperature of the heat medium is lowered, the opening / closing cycle time of the valve mechanism (144) can be lengthened, and the temperature hunting in the vicinity of the target temperature of the predetermined portion (142) is smoothed to heat the user. Feeling can be improved. At this time, appropriate control can be performed while feeding back the flow rate of the first circulation circuit (130) and the temperature of the heat medium so that the open / close cycle time becomes a predetermined cycle time.

尚、熱媒体の温度が低下しすぎると暖房性能を落としてしまうので、その時は、逆に第１循環回路（１３０）の流量を上げる側にして熱媒体の温度を上げるようにしてやれば良い。   In addition, if the temperature of the heat medium is too low, the heating performance is deteriorated. In this case, the temperature of the heat medium may be increased by increasing the flow rate of the first circulation circuit (130).

尚、所定部位（１４２）の温度は、請求項２に記載の発明のように、暖房装置（１４０）の暖房温度、暖房装置（１４０）側から熱交換器（１５０）側に戻される熱媒体の温度、暖房装置（１５０）が設置される部屋の室内温度の少なくとも１つを選定すれば良い。 The temperature of the predetermined portion (142) is the heating temperature of the heating device (140), the heating medium returned from the heating device (140) side to the heat exchanger (150) side, as in the invention of claim 2. And at least one of the room temperature of the room in which the heating device (150) is installed may be selected.

請求項３に記載の発明では、加熱手段（１２０）は、高温高圧に圧縮された冷媒からの放熱作用を用いたヒートポンプユニット（１２０）としたことを特徴としている。 The invention according to claim 3 is characterized in that the heating means (120) is a heat pump unit (120) using a heat radiation action from a refrigerant compressed to a high temperature and a high pressure.

上記請求項１に記載の発明で説明したように、第１循環回路（１３０）の流量を低下させることにより、熱交換器（１５０）通過後の高温の湯は、温度低下分を大きくして貯湯タンク（１１０）に戻るので、下側部の給湯水の上昇を抑制することができる。よって、加熱手段をヒートポンプユニット（１２０）とした場合に、ヒートポンプユニット（１２０）内の冷媒と給湯水との温度差を大きくして、ヒートポンプユニット（１２０）の成績係数（冷媒圧縮エネルギーに対する放熱エネルギーの比）を向上することができる。   As described in the first aspect of the present invention, by reducing the flow rate of the first circulation circuit (130), the hot water after passing through the heat exchanger (150) increases the temperature decrease. Since it returns to the hot water storage tank (110), the rise of the hot water supply water of a lower side part can be suppressed. Therefore, when the heating means is the heat pump unit (120), the temperature difference between the refrigerant in the heat pump unit (120) and the hot water supply is increased, and the coefficient of performance (heat radiation energy relative to the refrigerant compression energy) of the heat pump unit (120) is increased. Ratio) can be improved.

請求項４に記載の発明では、ヒートポンプユニット（１２０）の冷媒は、二酸化炭素としたことを特徴としている。 The invention according to claim 4 is characterized in that the refrigerant of the heat pump unit (120) is carbon dioxide.

ヒートポンプユニット（１２０）の冷媒に二酸化炭素を採用すると、超臨界域を用いることで給湯水を加熱する冷媒の温度を高くすることができ、高温の湯を効率良く沸き上げることが可能となるが、二酸化炭素は給湯水との温度差による成績係数への影響を受けやすい面がある。しかし、本発明においては、上記のようにその温度差の影響を抑制することができるので、二酸化炭素を冷媒として用いるヒートポンプユニット（１２０）本来のメリットを生かすことができる。   When carbon dioxide is adopted as the refrigerant of the heat pump unit (120), the temperature of the refrigerant that heats the hot water supply can be increased by using the supercritical region, and hot water can be efficiently boiled. Carbon dioxide is susceptible to the coefficient of performance due to the temperature difference with hot water. However, in the present invention, since the influence of the temperature difference can be suppressed as described above, the original merit of the heat pump unit (120) using carbon dioxide as a refrigerant can be utilized.

尚、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す。   In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means shows the correspondence with the specific means of embodiment description later mentioned.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は第１実施形態における暖房機能付き貯湯式給湯装置（以下、給湯装置）１００の概略構成を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus (hereinafter referred to as a hot water supply apparatus) 100 with a heating function in the first embodiment.

給湯装置１００は、ヒートポンプユニット１２０によって加熱された高温の湯を貯める貯湯タンク１１０を有し、蛇口、シャワー、風呂等への給湯を行うと共に、貯湯タンク１１０内の高温の湯を用いた暖房機能を有するものとしている。   The hot water supply apparatus 100 includes a hot water storage tank 110 that stores high temperature hot water heated by the heat pump unit 120, and supplies hot water to a faucet, a shower, a bath, and the like, and a heating function using the high temperature hot water in the hot water storage tank 110. It is supposed to have.

貯湯タンク１１０は、耐食性に優れた金属製（例えばステンレス製）のタンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の湯を長時間に渡って保温することができるようにしている。貯湯タンク１１０は縦長形状であり、その底面には導入口１１１が設けられ、この導入口１１１には貯湯タンク１１０内の下側部に給湯水（水道水）を導入する導入管１１２が接続されている。   The hot water storage tank 110 is a metal tank (for example, made of stainless steel) having excellent corrosion resistance, and a heat insulating material (not shown) is arranged on the outer periphery so that hot water can be kept warm for a long time. ing. The hot water storage tank 110 has a vertically long shape, and an introduction port 111 is provided on the bottom surface thereof, and an introduction pipe 112 for introducing hot water (tap water) is connected to the lower side of the hot water storage tank 110. ing.

一方、貯湯タンク１１０の上面には導出口１１３が設けられ、導出口１１３には貯湯タンク１１０内の高温の湯を導出するための導出管１１４が接続されている。そして、導出管１１４の出口側は蛇口、シャワー、風呂等へ接続されている。   On the other hand, a lead-out port 113 is provided on the upper surface of the hot water storage tank 110, and a lead-out pipe 114 for connecting the hot water in the hot water storage tank 110 is connected to the lead-out port 113. The outlet side of the outlet pipe 114 is connected to a faucet, a shower, a bath, and the like.

また、導出管１１４には、導入管１１２から分岐する配管１１５が接続されており、導出管１１４および配管１１５の合流点には混合弁１１６が配設されている。混合弁１１６は開口面積比を調節することにより、導出管１１４からの高温の湯と配管１１５からの水道水との混合比を調節できるようにしている。   A pipe 115 branched from the introduction pipe 112 is connected to the outlet pipe 114, and a mixing valve 116 is provided at the junction of the outlet pipe 114 and the pipe 115. The mixing valve 116 can adjust the mixing ratio of hot water from the outlet pipe 114 and tap water from the pipe 115 by adjusting the opening area ratio.

尚、混合弁１１６はサーボモータ等の駆動源により弁体を駆動して導出管１１４および配管１１５の開度を調節する電動弁であり、後述する制御装置１６０からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置１６０に出力するようにしている。   The mixing valve 116 is an electric valve that adjusts the opening degree of the outlet pipe 114 and the pipe 115 by driving a valve body by a drive source such as a servo motor, and is operated by a control signal from a control device 160 described later. The operating state is output to the control device 160.

貯湯タンク１１０の底面には、貯湯タンク１１０内の下側部の給湯水を吐出するための吐出口１１７が設けられ、貯湯タンク１１０の上面には、貯湯タンク１１０内の給湯水の上側部に湯を吸入する（貯える）吸入口１１８が設けられている。吐出口１１７と吸入口１１８とはヒートポンプ循環回路１１９で接続されており、ヒートポンプ循環回路１１９の一部はヒートポンプユニット（本発明の加熱手段に対応）１２０内に配置されている。   On the bottom surface of the hot water storage tank 110, a discharge port 117 for discharging hot water of the lower side in the hot water storage tank 110 is provided, and on the upper surface of the hot water storage tank 110, on the upper side of the hot water supply water in the hot water storage tank 110. An inlet 118 for sucking (storing) hot water is provided. The discharge port 117 and the suction port 118 are connected by a heat pump circulation circuit 119, and a part of the heat pump circulation circuit 119 is disposed in a heat pump unit (corresponding to the heating means of the present invention) 120.

ヒートポンプユニット１２０は、周知のヒートポンプサイクルを形成するものであり、ここでは冷媒として二酸化炭素を用いて、冷媒を臨界圧力以上に圧縮するようにしている。ヒートポンプ循環回路１１９のヒートポンプユニット１２０内に配置された部分には、図示しない熱交換器が設けられており、吐出口１１７から吐出された貯湯タンク１１０内の給湯水を高温に圧縮された冷媒との熱交換により加熱し、吸入口１１８から貯湯タンク１１０内に戻すことにより貯湯タンク１１０内の給湯水を沸き上げる（高温の湯とする）ことができるようにしている。   The heat pump unit 120 forms a known heat pump cycle. Here, carbon dioxide is used as the refrigerant, and the refrigerant is compressed to a critical pressure or higher. A heat exchanger (not shown) is provided in a portion of the heat pump circulation circuit 119 disposed in the heat pump unit 120, and a hot water supply water in the hot water storage tank 110 discharged from the discharge port 117 is compressed to a high temperature. The hot water in the hot water storage tank 110 can be boiled (high temperature hot water) by heating it through the heat exchange and returning it to the hot water storage tank 110 from the suction port 118.

本実施形態のように、ヒートポンプユニット１２０において超臨界域を用いることで図示しない圧縮機からの冷媒吐出温度を高くすることができる。従って、フロン冷媒等を採用した場合より高温の湯（例えば９０℃）を効率良く沸き上げることが可能である。尚、ヒートポンプユニット１２０は、後述する制御装置１６０からの制御信号により作動すると共に、作動状態を制御装置１６０に出力するようにしている。   As in this embodiment, by using the supercritical region in the heat pump unit 120, the refrigerant discharge temperature from a compressor (not shown) can be increased. Therefore, hot water (eg, 90 ° C.) can be efficiently boiled up more efficiently than when a chlorofluorocarbon refrigerant or the like is employed. The heat pump unit 120 is operated by a control signal from a control device 160 described later, and outputs an operation state to the control device 160.

導出管１１４における混合弁１１６の上流側と導入管１１２とは循環回路（本発明の第１循環回路に対応）１３０によって接続されており、この循環回路１３０内には１次ポンプ１３１が設けられている。１次ポンプ１３１の作動によって、貯湯タンク１１０の導出口１１３から高温の湯が導出され、貯湯タンク１１０の導入口１１１（給湯水側）に戻されるようにしている。   The upstream side of the mixing valve 116 in the outlet pipe 114 and the inlet pipe 112 are connected by a circulation circuit (corresponding to the first circulation circuit of the present invention) 130, and a primary pump 131 is provided in the circulation circuit 130. ing. By the operation of the primary pump 131, hot water is led out from the outlet 113 of the hot water storage tank 110 and returned to the inlet 111 (hot water supply side) of the hot water storage tank 110.

尚、１次ポンプ１３１は回転数可変式のポンプとしており、後述する制御装置１６０からの制御信号によって循環回路１３０内の循環流量を可変可能として作動すると共に、作動状態を制御装置１６０に出力するようにしている。   The primary pump 131 is a variable speed pump and operates so that the circulation flow rate in the circulation circuit 130 can be changed by a control signal from the control device 160 described later and outputs the operation state to the control device 160. I am doing so.

そして、循環回路１３０の途中には熱交換器１５０が配置されている。熱交換器１５０は対向流型の熱交換器としており、循環回路１３０を流れる高温の湯と後述する暖房用循環回路１４１を流れる熱媒体との間で熱交換を行い、熱媒体を加熱するようにしている。   A heat exchanger 150 is disposed in the middle of the circulation circuit 130. The heat exchanger 150 is a counter flow type heat exchanger, and performs heat exchange between high-temperature hot water flowing through the circulation circuit 130 and a heat medium flowing through a heating circulation circuit 141 described later to heat the heat medium. I have to.

床暖房ユニット（本発明における暖房装置に対応）１４０は、室内用の暖房装置としており、暖房用循環回路１４１、床パネル１４２、床センサ１４３、熱動弁１４４等により構成されている。   The floor heating unit (corresponding to the heating device in the present invention) 140 is an indoor heating device, and includes a heating circulation circuit 141, a floor panel 142, a floor sensor 143, a thermal valve 144, and the like.

暖房用循環回路（本発明の第２循環回路に対応）１４１には、２次ポンプ１４７が設けられており、この２次ポンプ１４７によって内部の熱媒体（本実施形態では水）が循環するようにしている。床パネル（本発明における所定部位に対応）１４２は、熱媒体を加熱源として加熱され室内を暖房する。そして、床パネル１４２には床センサ１４３が設けられており、加熱される床パネル１４２の温度信号を後述する制御装置１６０に出力するようにしている。   The heating circulation circuit (corresponding to the second circulation circuit of the present invention) 141 is provided with a secondary pump 147 so that the internal heat medium (water in this embodiment) is circulated by the secondary pump 147. I have to. The floor panel (corresponding to a predetermined portion in the present invention) 142 is heated using a heat medium as a heating source to heat the room. The floor panel 142 is provided with a floor sensor 143 so as to output a temperature signal of the heated floor panel 142 to the control device 160 described later.

更に、暖房用循環回路１４１には、熱動弁（本発明の弁機構に対応）１４４が設けられており、後述する制御装置１６０によって、弁の開閉が制御される。この弁の開閉によって暖房用循環回路１４１内の熱媒体が循環あるいは停止され、床パネル１４２の温度が後述する暖房リモコン１６２に入力された暖房設定温度に基づく目標温度に維持されるようにしている。   Further, the heating circulation circuit 141 is provided with a thermally operated valve (corresponding to the valve mechanism of the present invention) 144, and the opening and closing of the valve is controlled by the control device 160 described later. By opening and closing the valve, the heat medium in the heating circulation circuit 141 is circulated or stopped, and the temperature of the floor panel 142 is maintained at the target temperature based on the heating set temperature input to the heating remote controller 162 described later. .

そして、暖房用循環回路１４１のうち、熱交換器１５０で加熱された熱媒体が床パネル１４２に流出する側（以下、供給部１４１ａ）、および熱媒体が床パネル１４２から熱交換器１５０へ流入する側（以下、戻り部１４１ｂ）にはセンサ１４５、１４６が設けられており、それぞれの部位における熱媒体の温度信号（例えば、供給部１４１ａで５５℃、戻り部１４１ｂで５０℃）を後述する制御装置１６０に出力するようにしている。   In the heating circulation circuit 141, the heat medium heated by the heat exchanger 150 flows out to the floor panel 142 (hereinafter referred to as a supply unit 141 a), and the heat medium flows from the floor panel 142 to the heat exchanger 150. Sensors 145 and 146 are provided on the side (hereinafter referred to as return part 141b), and the temperature signal of the heat medium at each part (for example, 55 ° C. for supply part 141a and 50 ° C. for return part 141b) will be described later. The data is output to the control device 160.

制御装置（本発明の制御手段に対応）１６０は、各センサ１４３、１４５、１４６からの温度信号、ユーザが給湯リモコン１６１に入力する給湯スイッチ信号、給湯設定温度信号、ユーザが暖房リモコン１６２に入力する暖房スイッチ信号、暖房設定温度信号等に基づいて、混合弁１１６、ヒートポンプユニット１２０、各ポンプ１３１、１４７、熱動弁１４４の作動を制御するようにしている。   A control device (corresponding to the control means of the present invention) 160 includes temperature signals from the sensors 143, 145, and 146, a hot water switch signal input by the user to the hot water remote controller 161, a hot water set temperature signal, and a user input to the heating remote controller 162. The operation of the mixing valve 116, the heat pump unit 120, each pump 131, 147, and the thermal valve 144 is controlled based on the heating switch signal, the heating set temperature signal, and the like.

尚、給湯リモコン１６１は浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置され、暖房リモコン１６２は床暖房ユニット１４０が設けられる部屋に設置され、制御装置１６０本体は、貯湯タンク１１０に設置されている。   The hot water remote controller 161 is installed near a place where hot water is used, such as in a bathroom or kitchen, the heating remote controller 162 is installed in a room where the floor heating unit 140 is provided, and the main body of the controller 160 is installed in the hot water storage tank 110. Has been.

次に、上記構成に基づく給湯装置１００の作動を説明する。   Next, the operation of hot water supply apparatus 100 based on the above configuration will be described.

ユーザによって給湯リモコン１６１の給湯スイッチがＯＮされている場合には、制御装置１６０は、主に電力料金の安価な深夜の時間帯（例えば、当日の２３時から翌日の７時）にヒートポンプユニット１２０を作動させ貯湯タンク１１０内の給湯水を加熱して高温の湯として貯える。ユーザが蛇口、シャワー、風呂等で湯を使用する場合は、給湯設定温度に応じて混合弁１１６の弁開度を調整し、高温の湯と水道水とを混合して導出管１１４の先端部から出湯する。   When the hot water supply switch of the hot water remote controller 161 is turned on by the user, the control device 160 mainly uses the heat pump unit 120 in the late-night time zone (for example, from 23:00 on the current day to 7 o'clock on the next day) when the power rate is inexpensive. Is operated to heat the hot water in the hot water storage tank 110 and store it as hot water. When the user uses hot water in a faucet, shower, bath, etc., the valve opening of the mixing valve 116 is adjusted in accordance with the hot water supply set temperature, and the hot water and tap water are mixed to the tip of the outlet pipe 114. Take out the hot water from.

尚、貯湯タンク１１０内の高温の湯が所定量以下になると、深夜の時間帯外でもヒートポンプユニット１２０を作動させ、湯の沸き増しを行う。   When the hot water in the hot water storage tank 110 falls below a predetermined amount, the heat pump unit 120 is operated even outside the midnight time zone to increase boiling water.

そして、本発明においては床暖房ユニット１４０を作動させる際の制御に特徴を持たせており、以下、図２に示す制御フローチャートを用いて説明する。   And in this invention, the control at the time of operating the floor heating unit 140 is given, and it demonstrates below using the control flowchart shown in FIG.

まず、ステップＳ１００で暖房リモコン１６２のスイッチがＯＮか否かを判定し、ＯＮであればステップＳ１１０で１次ポンプ１３１、２次ポンプ１４７を作動させる。尚、ステップＳ１００で否と判定すれば、スイッチＯＮの確認を継続する。   First, it is determined in step S100 whether or not the switch of the heating remote controller 162 is ON. If it is ON, the primary pump 131 and the secondary pump 147 are operated in step S110. If it is determined NO in step S100, the switch ON confirmation is continued.

そして、ステップＳ１２０で床センサ１４３の温度信号より床パネル１４２の温度が目標温度に飽和したか否かを判定する。否と判定した場合は飽和の確認が継続される。ここで目標温度というのは、ユーザが暖房リモコン１６２によって設定する暖房設定温度（例えば、３０℃）に応じて算出される温度としているが、ここでは暖房装置として直接的な温度を示す床パネル１４２の温度を用いているので、目標温度は暖房設定温度と等しいものとしている。   In step S120, it is determined from the temperature signal of the floor sensor 143 whether or not the temperature of the floor panel 142 is saturated to the target temperature. If it is determined as NO, the saturation check is continued. Here, the target temperature is a temperature calculated according to a heating set temperature (for example, 30 ° C.) set by the user with the heating remote controller 162, but here, the floor panel 142 showing a direct temperature as a heating device. Therefore, the target temperature is assumed to be equal to the heating set temperature.

ステップＳ１２０で床パネル１４２（床センサ１４３）の温度が飽和したと判定すると、ステップＳ１３０でセンサ１４５から得られる供給部１４１ａにおける熱媒体の温度を所定分（ここでは２度）下げるように、１次ポンプ１３１の回転数を所定量低下させる。   If it is determined in step S120 that the temperature of the floor panel 142 (floor sensor 143) is saturated, the temperature of the heat medium in the supply unit 141a obtained from the sensor 145 is decreased by a predetermined amount (here, 2 degrees) in step S130. The rotational speed of the next pump 131 is decreased by a predetermined amount.

この１次ポンプ１３１の回転数を低下させる理由は、以下の考えによるものである。即ち、床パネル１４２の温度が目標温度に飽和した後は、床パネル１４２から室内に放熱する分の熱量を熱媒体に与えていけば良いので、センサ１４５、１４６間の温度差は同一にしつつも、熱媒体の温度の絶対値を床パネル１４２に近づくように低下させても良いことになる。このためには、循環回路１３０における熱交換器１５０の流出側の湯の温度を低下（例えば、５１℃を３６℃）させてやれば良く（熱交換器１５０の流入側と流出側の温度差を大きくする）、循環回路１３０の循環流量を低下させる訳である。   The reason for reducing the rotational speed of the primary pump 131 is based on the following idea. That is, after the temperature of the floor panel 142 saturates to the target temperature, the amount of heat radiated from the floor panel 142 into the room may be given to the heat medium, so that the temperature difference between the sensors 145 and 146 is the same. However, the absolute value of the temperature of the heat medium may be lowered so as to approach the floor panel 142. For this purpose, the temperature of the hot water on the outflow side of the heat exchanger 150 in the circulation circuit 130 may be reduced (for example, the temperature difference between the inflow side and the outflow side of the heat exchanger 150). This increases the circulation flow rate of the circulation circuit 130.

そして、ステップＳ１４０で熱動弁１４４の開閉サイクル時間が予め定めた所定サイクル時間（ここでは、３０分〜１時間としている）と比較し、開閉サイクル時間が所定サイクル時間より短ければ、ステップＳ１３０に戻って更に１次ポンプ１３１の回転数を所定量低下させる。   Then, in step S140, the opening / closing cycle time of the thermal valve 144 is compared with a predetermined cycle time determined in advance (here, 30 minutes to 1 hour). If the opening / closing cycle time is shorter than the predetermined cycle time, the process proceeds to step S130. Then, the rotational speed of the primary pump 131 is further reduced by a predetermined amount.

この繰り返しによって、ステップＳ１４０で開閉サイクル時間が所定サイクル時間と等しくなったと判定すると、ステップ１５０に進み、暖房スイッチがＯＦＦとなるまでこの開閉サイクル時間が維持される。   If it is determined in step S140 that the open / close cycle time has become equal to the predetermined cycle time, the process proceeds to step 150, and the open / close cycle time is maintained until the heating switch is turned off.

尚、ステップＳ１４０で開閉サイクル時間が所定サイクル時間より長くなったと判定した時は、ステップＳ１６０でセンサ１４５から得られる熱媒体の温度を所定分（ここでは２度）上げるように１次ポンプ１３１の回転数を上昇させるようにしている。   When it is determined in step S140 that the opening / closing cycle time has become longer than the predetermined cycle time, the temperature of the heat medium obtained from the sensor 145 is increased by a predetermined amount (here, 2 degrees) in step S160. The rotational speed is increased.

そして、ステップＳ１５０で暖房スイッチがＯＦＦになったと判定すれば、ステップＳ１７０で１次ポンプ１３１、２次ポンプ１４７の両者を停止させて、本暖房制御を終了する。   If it is determined in step S150 that the heating switch has been turned off, both the primary pump 131 and the secondary pump 147 are stopped in step S170, and the heating control is terminated.

以上の構成説明および作動説明より、本発明においては床パネル１４２の温度が暖房設定温度（目標温度）に飽和した後に供給部１４１ａの熱媒体の温度を下げるように循環回路１３０の循環流量を低下させて、熱動弁１４４の開閉サイクル時間を所定サイクル時間になるようにしているので、貯湯タンク１１０内の高温の湯の使用量を低減して、ヒートポンプユニット１２０のエネルギー（電力）使用量を低減することができる。即ち、深夜時間帯外での湯の沸き増しを抑えて、極力、深夜時間帯における安価な電力による沸き上げ分での対応ができるようになる。   From the above configuration explanation and operation explanation, in the present invention, the circulation flow rate of the circulation circuit 130 is lowered so as to lower the temperature of the heat medium of the supply unit 141a after the temperature of the floor panel 142 is saturated to the heating set temperature (target temperature). Since the opening / closing cycle time of the thermal valve 144 is set to a predetermined cycle time, the amount of hot water in the hot water storage tank 110 is reduced and the amount of energy (electric power) used by the heat pump unit 120 is reduced. Can be reduced. That is, it is possible to suppress the boiling of hot water outside the midnight time zone and to cope with the boiling up by cheap electric power in the midnight time zone as much as possible.

加えて、供給部１４１ａにおける熱媒体の温度が低下することによって、熱動弁１４４の開閉サイクル時間を長くすることができ、床パネル１４２の目標温度近傍における温度ハンチングを滑らかにして、使用者に対する暖房フィーリングを向上させることができる。この時、開閉サイクル時間が所定サイクル時間となるように循環回路１３０の流量、熱媒体の温度をフィードバックすることで適切な制御が可能となる。尚、熱媒体の温度が低下しすぎると暖房性能を落としてしまうので、その時は、逆に循環回路１３０の流量を上げる側にして熱媒体の温度を上げるようにしてやれば良い。   In addition, since the temperature of the heat medium in the supply unit 141a is lowered, the open / close cycle time of the thermal valve 144 can be lengthened, and the temperature hunting in the vicinity of the target temperature of the floor panel 142 can be smoothed to the user. Heating feeling can be improved. At this time, appropriate control can be performed by feeding back the flow rate of the circulation circuit 130 and the temperature of the heat medium so that the open / close cycle time becomes a predetermined cycle time. In addition, if the temperature of the heat medium is too low, the heating performance is deteriorated. At that time, the temperature of the heat medium may be increased by increasing the flow rate of the circulation circuit 130.

図３は、上記制御に基づく供給部１４１ａにおける熱媒体の温度、床パネル１４２（代表部位における３点のデータ）、熱動弁１４４の開閉サイクル時間を温度飽和後の所定時間分について確認した結果を示したものである。熱媒体の温度低下と共に、熱動弁１４４の開閉サイクル時間が延び、床パネル１４２の温度変化（温度ハンチング）も滑らかになっている。   FIG. 3 shows the result of confirming the temperature of the heat medium in the supply unit 141a based on the above control, the floor panel 142 (data at three points in the representative part), and the opening / closing cycle time of the thermal valve 144 for a predetermined time after temperature saturation. Is shown. As the temperature of the heat medium decreases, the open / close cycle time of the thermal valve 144 increases, and the temperature change (temperature hunting) of the floor panel 142 also becomes smooth.

更には、循環回路１３０の循環流量を低下させることにより、熱交換器１５０通過後の高温の湯は、温度低下分を大きくして貯湯タンク１１０に戻るので、下側部の給湯水の上昇を抑制することができる。よって、加熱手段をヒートポンプユニット１２０とした場合に、ヒートポンプユニット１２０内の冷媒と給湯水との温度差を大きくして、ヒートポンプユニット１２０の成績係数（冷媒圧縮エネルギーに対する放熱エネルギーの比）を向上することができる。   Further, by reducing the circulation flow rate of the circulation circuit 130, the hot water after passing through the heat exchanger 150 increases the temperature drop and returns to the hot water storage tank 110, so that the hot water supply at the lower side is increased. Can be suppressed. Therefore, when the heating means is the heat pump unit 120, the temperature difference between the refrigerant in the heat pump unit 120 and the hot water supply is increased to improve the coefficient of performance (the ratio of the heat radiation energy to the refrigerant compression energy) of the heat pump unit 120. be able to.

本実施形態ではヒートポンプユニット１２０の冷媒に二酸化炭素を採用しているが、超臨界域を用いることで給湯水を加熱する冷媒の温度を高くすることができ、高温の湯を効率良く沸き上げることが可能となるが、二酸化炭素は給湯水との温度差による成績係数への影響を受けやすい面がある。しかし、本発明においては、上記のようにその温度差の影響を抑制することができるので、二酸化炭素を冷媒として用いるヒートポンプユニット１２０本来のメリットを生かすことができる。   In the present embodiment, carbon dioxide is adopted as the refrigerant of the heat pump unit 120, but the temperature of the refrigerant that heats the hot water supply can be increased by using the supercritical region, and the hot water is efficiently boiled. However, carbon dioxide is susceptible to the coefficient of performance due to the temperature difference with hot water. However, in the present invention, since the influence of the temperature difference can be suppressed as described above, the original merit of the heat pump unit 120 using carbon dioxide as a refrigerant can be utilized.

（その他の実施形態）
上記第１実施形態においては、暖房設定温度に対する目標温度が飽和したか否かを判定するために所定部位として床パネル１４２の温度を用いたが、これに限らず、戻り部１４１ｂにおける熱媒体温度（センサ１４６）、床暖房ユニット１４０が設置される部屋の室温、更には図４に示すように床パネル１４２の温度と室温とを組み合わせたもの等としても良い。因みに、図４は、床暖房のアメニティ評価に関する研究委員会から出展されているものであり、本発明に図４中の斜線部で示した温度領域を制御に取り入れることでより快適な暖房を行うことができる。 (Other embodiments)
In the first embodiment, the temperature of the floor panel 142 is used as a predetermined portion in order to determine whether or not the target temperature with respect to the heating set temperature is saturated. However, the temperature is not limited to this, and the heat medium temperature in the return portion 141b. (Sensor 146), the room temperature of the room in which the floor heating unit 140 is installed, and a combination of the temperature of the floor panel 142 and the room temperature as shown in FIG. Incidentally, FIG. 4 is exhibited by the Research Committee on Amenity Evaluation of Floor Heating, and more comfortable heating is performed by incorporating the temperature range indicated by the hatched portion in FIG. be able to.

また、暖房装置として床暖房ユニット１４０に適用したものとして説明したが、その他にも、浴室乾燥機、パネルヒータ、ファンコンベクター、床下放熱器等に適用しても良い。   Moreover, although demonstrated as what was applied to the floor heating unit 140 as a heating apparatus, you may apply to a bathroom dryer, a panel heater, a fan convector, an underfloor heat radiator, etc. in addition to this.

また、ヒートポンプユニット１２０の冷媒として二酸化炭素を用いるものとしたが、これに限らず、フロン冷媒（Ｒ４１０等）を用いるものとしても良い。   Further, although carbon dioxide is used as the refrigerant of the heat pump unit 120, the invention is not limited to this, and a CFC refrigerant (R410 or the like) may be used.

更に、加熱手段としてヒートポンプユニット１２０に限らず、電気ヒータ等としても良い。   Furthermore, the heating means is not limited to the heat pump unit 120 but may be an electric heater or the like.

本発明の第１実施形態における暖房機能付き貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the hot water storage type hot water supply apparatus with a heating function in 1st Embodiment of this invention. 暖房機能付き貯湯式給湯装置の暖房時における制御フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control flow at the time of the heating of the hot water storage type hot water supply apparatus with a heating function. 図２に示す制御を実施した際の、熱媒体の温度、床パネルの温度、熱動弁の開閉状態を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the temperature of a heat medium, the temperature of a floor panel, and the open / close state of a thermal valve when the control shown in FIG. 2 is performed. 床パネル温度と室温とにおける暖房時の快適範囲を示すマップである。It is a map which shows the comfortable range at the time of heating in floor panel temperature and room temperature.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 暖房機能付き貯湯式給湯装置
１１０ 貯湯タンク
１２０ ヒートポンプユニット（加熱手段）
１３０ 循環回路（第１循環回路）
１４０ 床暖房ユニット（暖房装置）
１４１ 暖房用循環回路（第２循環回路）
１４２ 床パネル（所定部位）
１４４ 熱動弁（弁機構）
１５０ 熱交換器
１６０ 制御装置（制御手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Hot water storage type hot water supply apparatus with a heating function 110 Hot water storage tank 120 Heat pump unit (heating means)
130 Circulation circuit (first circulation circuit)
140 Floor heating unit (heating device)
141 Circulation circuit for heating (second circulation circuit)
142 Floor panel (predetermined part)
144 Thermally operated valve (valve mechanism)
150 heat exchanger 160 control device (control means)

Claims (4)

下側部に補充される給湯水が外部に設けられる加熱手段（１２０）によって高温の湯に加熱され、この高温の湯を前記給湯水の上側部に貯える貯湯タンク（１１０）と、
前記貯湯タンク（１１０）内の高温の湯が外部に流出し、前記貯湯タンク（１１０）内の前記給湯水側に戻るように循環する第１循環回路（１３０）と、
内部を熱媒体が循環する第２循環回路（１４１）を有し、前記熱媒体を加熱源として暖房を行う暖房装置（１４０）と、
前記第１循環回路（１３０）に設けられて、前記高温の湯によって前記熱媒体を加熱する熱交換器（１５０）と、
前記暖房装置（１４０）の所定部位（１４２）の温度に応じて前記第２循環回路（１４１）内を開閉し、前記所定部位（１４２）の温度を使用者の設定する設定温度に基づく目標温度に維持する弁機構（１４４）とを有する暖房機能付き貯湯式給湯装置において、
前記所定部位（１４２）の温度が前記目標温度に飽和した後に、
前記弁機構（１４４）の開閉サイクル時間が予め定めた所定サイクル時間より短い時に、
前記暖房装置（１４０）側に供給される前記熱媒体の温度が前記所定部位（１４２）の温度に近づくように、前記開閉サイクル時間が前記所定サイクル時間となるまで、前記第１循環回路（１３０）の循環流量を段階的に低下させる制御手段（１６０）を設けたことを特徴とする暖房機能付き貯湯式給湯装置。 A hot water storage tank (110) for storing hot water in the hot water by the heating means (120) provided outside is heated to hot water by replenishing the lower side, and storing the hot water in the upper side of the hot water.
A first circulation circuit (130) that circulates so that hot water in the hot water storage tank (110) flows out to the outside and returns to the hot water supply side in the hot water storage tank (110);
A heating device (140) having a second circulation circuit (141) in which a heat medium circulates inside, and performing heating using the heat medium as a heating source;
A heat exchanger (150) provided in the first circulation circuit (130) for heating the heat medium with the hot water;
The inside of the second circulation circuit (141) is opened / closed according to the temperature of the predetermined part (142) of the heating device (140), and the temperature of the predetermined part (142) is based on the set temperature set by the user. In a hot water storage hot water supply apparatus with a heating function having a valve mechanism (144) for maintaining
After the temperature of the predetermined portion (142) is saturated with the target temperature,
When the opening / closing cycle time of the valve mechanism (144) is shorter than a predetermined cycle time,
The first circulation circuit (130) until the opening / closing cycle time reaches the predetermined cycle time so that the temperature of the heat medium supplied to the heating device (140) side approaches the temperature of the predetermined portion (142). ) Is provided with control means (160) for stepwise reduction of the circulating flow rate . 前記所定部位（１４２）の温度は、前記暖房装置（１４０）の暖房温度、前記暖房装置（１４０）側から前記熱交換器（１５０）側に戻される前記熱媒体の温度、前記暖房装置（１５０）が設置される部屋の室内温度の少なくとも１つとしたことを特徴とする請求項１に記載の暖房機能付き貯湯式給湯装置。 The temperature of the predetermined part (142) includes the heating temperature of the heating device (140), the temperature of the heat medium returned from the heating device (140) side to the heat exchanger (150) side, and the heating device (150). The hot water storage type hot-water supply apparatus with a heating function according to claim 1 , wherein the temperature is set to at least one of the room temperatures of a room in which is installed. 前記加熱手段（１２０）は、高温高圧に圧縮された冷媒からの放熱作用を用いたヒートポンプユニット（１２０）としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の暖房機能付き貯湯式給湯装置。 The hot water storage type hot water supply with heating function according to claim 1 or 2 , wherein the heating means (120) is a heat pump unit (120) using a heat radiation action from a refrigerant compressed to a high temperature and a high pressure. apparatus. 前記冷媒は、二酸化炭素としたことを特徴とする請求項３に記載の暖房機能付き貯湯式給湯装置。 The hot water storage type hot water supply apparatus with a heating function according to claim 3 , wherein the refrigerant is carbon dioxide.
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