JP5040571B2 - Hot water storage water heater - Google Patents
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Description
本発明は、加熱手段で加熱した水を貯湯タンクへ貯湯し、給湯、風呂湯張りと保温、暖房、乾燥など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 water heated by a heating means in a hot water storage tank and uses it for hot water supply, bath hot water filling and heat insulation, heating, drying, and the like.
従来のこの種の貯湯式給湯装置は、加熱手段によって水を高温の湯に加熱し、断熱材で被覆された貯湯タンクへ貯留して、給湯端末で利用している(例えば、特許文献1参照)。図14は、特許文献1に記載された従来の貯湯式給湯装置を示すものである。
A conventional hot water storage type hot water supply apparatus of this type heats water to high temperature hot water by a heating means, stores it in a hot water storage tank covered with a heat insulating material, and uses it at a hot water supply terminal (see, for example, Patent Document 1). ). FIG. 14 shows a conventional hot water storage type hot water supply apparatus described in
図14で示すように、貯湯タンク2に給水管路5から供給されて貯留されている温度の低い水は、入水管路7に配した水ポンプ9により、入水配管12を介して加熱手段1へ搬送される。加熱手段1によって加熱されて高温となった湯は、加熱手段1に接続される出湯配管13と、出湯配管13に接続して貯湯タンク2へ湯を導く出湯管路8によって、貯湯タンク2の上部より貯留される。
As shown in FIG. 14, the low temperature water supplied and stored in the hot
シャワーなどの給湯端末16で給湯利用する場合は、給水配管14に接続された給水管路5から供給される給水と、貯湯タンク2に接続された給湯上部管路4から供給される湯を、混合弁3でリモコン(図示せず)等で設定された温度の給湯水となるように、給水と湯を混合し、設定温度となった給湯水は、給湯管路6、給湯管路6に接続する給湯配管15を順に経由して、給湯端末16へ供給される。また、貯湯タンク2には、貯湯タンク2から雰囲気への放熱熱量を抑えるために、貯湯タンク用断熱材17が被覆されている。貯湯タンク2、混合弁3、給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8、水ポンプ9などは、天面部の外装体10a、側面部の外装体10b、底面部の外装体10cによって包囲されることにより、貯湯式給湯装置として形成される。
When hot water is used at a hot
貯湯タンク用断熱材17には、断熱性能の高い(熱伝導率が低い)断熱材を利用している。そのため、貯湯タンク2の放熱熱量が低減し、貯湯タンク2の熱容量を比較的長い時間保持することができる。また、貯湯タンク2の放熱熱量の低減に伴い、加熱・保温などに必要な電力量が低減する。貯湯タンク用断熱材17の材質は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂、または、グラスウール、グラスファイバーなどの繊維材料などが用いられる。
しかしながら、前記従来の構成では、貯湯タンク用断熱材17は貯湯タンク2のみを断熱する構成であって、貯湯タンク用断熱材17と外装体10a、10b、10cの間の雰囲気は、外装体10a、10b、10cを介して外気から冷却されるため、外気とほぼ同等の温度となり、以下のような課題を有していた。貯湯式給湯装置を零下温度条件で設置すると、零下温度の雰囲気に給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8が曝露されるため、これらの管路には内部の水の凍結防止のための断熱材が必要となっていた。
However, in the conventional configuration, the hot water storage tank
また、給湯上部管路4、出湯管路8は、高温の湯が流れるため、同様に雰囲気との温度差から生じる放熱ロスを防ぐ断熱材が必要となり、この断熱が不十分な場合は、貯湯タンク2に蓄熱している熱量が、管路4、8を経由して、雰囲気へ放熱し、機器の効率を低下させていた。貯湯タンク2に蓄えられた湯からの放熱熱量が増加すると、貯湯タンク2の熱容量が保持できなくなるため、水を加熱するために必要な電力量が上昇するとともに、
利用者が湯として給湯、風呂、暖房などへ利用できる量が減少する。特に、湯の利用量が多い場合は、貯湯タンク2の残湯が無くなり、給湯ができない湯切れ状態になってしまう。また、貯湯タンク2からの放熱ロスを削減しようとした場合は、貯湯タンク用断熱材17の厚みを増す必要が有り、その場合、貯湯タンク2を包囲する外装のサイズが大きくなるため、設置スペースが増大する。
In addition, since hot water flows through the hot water supply
The amount that the user can use as hot water for hot water supply, bathing, heating, etc. decreases. In particular, when the amount of hot water used is large, there is no remaining hot water in the hot
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、貯湯タンクからの放熱ロスを低減させて機器の高効率化と、湯切れを防止することで使用性が高く、外装サイズがコンパクトな貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and reduces the heat dissipation loss from the hot water storage tank to increase the efficiency of the equipment and prevent hot water from running out, and the hot water storage type has a compact exterior size. It aims at providing a hot-water supply apparatus.
前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱した湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの外周面を被覆する貯湯タンク用断熱材と、前記貯湯タンクの湯と給水とを混合する混合弁と、前記混合弁にて混合した湯を給湯端末へ供給する給湯管路と、前記貯湯タンク、前記混合弁、前記給湯管路を包囲する外装体と、外装用断熱材とを備え、前記外装用断熱材の少なくとも1面が、貯湯タンク用断熱材に当接するとともに、前記貯湯タンク用断熱材の熱伝導率Kiと厚さLiは、前記外装用断熱材の熱伝導率Koと厚さLoに対して、Li/Ki<Lo/Koとなる関係を有することを特徴とするものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a hot water storage type hot water supply apparatus of the present invention includes a heating unit that heats water, a hot water storage tank that stores hot water heated by the heating unit, and a hot water storage that covers an outer peripheral surface of the hot water storage tank. Insulating material for tank, mixing valve for mixing hot water and hot water in the hot water storage tank, hot water supply line for supplying hot water mixed by the mixing valve to a hot water supply terminal, the hot water storage tank, the mixing valve, and the hot water supply An exterior body that surrounds the pipeline, and an exterior heat insulating material, and at least one surface of the exterior heat insulating material is in contact with the hot water storage tank heat insulating material, and a thermal conductivity Ki of the hot water storage tank heat insulating material, The thickness Li has a relationship of Li / Ki <Lo / Ko with respect to the thermal conductivity Ko and the thickness Lo of the exterior heat insulating material.
これによって、外装用断熱材は、外装体内部の雰囲気と外気との間の熱抵抗となり、雰囲気と外気の熱交換が抑制される。従って、外装体内部の雰囲気の温度は、従来の構成に比べて上昇するため、貯湯式給湯装置を零下温度条件で設置しても、雰囲気は零下温度以下には下がらず、給湯管路が曝露されても管路内の水は凍結しない。また、雰囲気の温度上昇により湯と雰囲気の温度差は、従来の構成に比べ小さくなるため、貯湯タンクに貯留する高温の湯から、給湯管路を経由して雰囲気へ放熱する熱量も低下する。また、外装用断熱材の少なくとも1面が、貯湯タンク用断熱材に当接することとしたことにより、内部の空気層に閉空間を設けて、自然対流循環による放熱ロスを抑え、さらには、外装とタンク断熱材との空間が無い部分を削減したことにより、外装サイズを最小となる。 Thereby, the heat insulating material for exterior becomes a thermal resistance between the atmosphere inside the exterior body and the outside air, and the heat exchange between the atmosphere and the outside air is suppressed. Therefore, since the temperature of the atmosphere inside the exterior body rises compared to the conventional configuration, even if the hot water storage type hot water supply device is installed under a subzero temperature condition, the atmosphere does not drop below the subzero temperature, and the hot water supply pipe line is exposed. However, the water in the pipeline will not freeze. Moreover, since the temperature difference between hot water and the atmosphere becomes smaller as the temperature of the atmosphere increases, the amount of heat dissipated from the hot water stored in the hot water storage tank to the atmosphere via the hot water supply conduit is also reduced. In addition, since at least one surface of the heat insulating material for the exterior is in contact with the heat insulating material for the hot water storage tank, a closed space is provided in the internal air layer to suppress heat loss due to natural convection circulation. The size of the exterior is minimized by reducing the space where there is no space between the tank and the insulation.
また、給湯管路ならびに貯湯タンク用断熱材の削減による材料費の削減と、貯湯タンクから雰囲気への放熱ロスのさらなる削減により、貯湯タンクの熱容量がさらに長時間に渡って保持されるため、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置となるとともに、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。 In addition, the heat capacity of the hot water storage tank can be maintained for a longer period of time by reducing the material cost by reducing the hot water supply pipelines and the heat insulating material for the hot water storage tank, and further reducing the heat loss from the hot water storage tank to the atmosphere. It becomes a hot water storage type hot water supply device with improved usability by preventing cutting, and the amount of electric power necessary for heating water can be reduced, thereby improving the efficiency of the device.
また、熱抵抗値(Lo/Ko)を外装用断熱材が大きいものとして、貯湯タンク用断熱材の熱抵抗値(Li/Ki)の最適化を図り、貯湯タンク用断熱材の厚みを削減による材料費の削減、並びに、本体寸法のコンパクト化を実現することができる。 In addition, the heat resistance value (Lo / Ko) is assumed to be large for the exterior heat insulating material, and the heat resistance value (Li / Ki) of the hot water storage tank heat insulating material is optimized to reduce the thickness of the hot water storage tank heat insulating material. Reduction of material cost and downsizing of the main body can be realized.
本発明によれば、貯湯タンクからの放熱ロスを低減させて機器の高効率化と、湯切れを防止することで使用性の高い貯湯式給湯装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hot water storage type hot water supply apparatus having high usability by reducing the heat dissipation loss from the hot water storage tank and improving the efficiency of the equipment and preventing hot water from running out.
第1の発明は、水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱した湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの外周面を被覆する貯湯タンク用断熱材と、前記貯湯タンクの湯と給水とを混合する混合弁と、前記混合弁にて混合した湯を給湯端末へ供給する給湯管路と、前記貯湯タンク、前記混合弁、前記給湯管路を包囲する外装体と、外装用断熱材とを備え、前記外装用断熱材の少なくとも1面が、貯湯タンク用断熱材に当接するとともに、前
記貯湯タンク用断熱材の熱伝導率Kiと厚さLiは、前記外装用断熱材の熱伝導率Koと厚さLoに対して、Li/Ki<Lo/Koとなる関係を有することを特徴とする貯湯式給湯装置で、給湯管路の断熱材の削減による材料費の削減と、給湯管路から雰囲気への放熱ロス削減より、貯湯タンクの熱容量が保持されるため、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置を提供できると同時に、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。また、外装用断熱材の少なくとも1面が、貯湯タンク用断熱材に当接することとしたことにより、内部の空気層に閉空間を設けて、自然対流循環による放熱ロスを抑え、さらには、外装とタンク断熱材との空間が無い部分を削減したことにより、外装サイズを最小となる。
A first aspect of the invention is a heating means for heating water, a hot water storage tank for storing hot water heated by the heating means, a hot water storage tank insulation covering the outer peripheral surface of the hot water storage tank, hot water and water supply of the hot water storage tank A mixing valve, a hot water supply line for supplying hot water mixed in the mixing valve to a hot water supply terminal, an exterior body surrounding the hot water storage tank, the mixing valve, and the hot water supply line, and an exterior heat insulating material And at least one surface of the heat insulating material for the exterior is in contact with the heat insulating material for the hot water storage tank, and the thermal conductivity Ki and the thickness Li of the heat insulating material for the hot water storage tank are It is a hot water storage hot water supply device characterized by having a relationship of Li / Ki <Lo / Ko with respect to the rate Ko and the thickness Lo. Reduction of material costs by reducing heat insulating material of the hot water supply pipe line and hot water supply pipe Reducing heat loss from the road to the atmosphere, Since the capacity is maintained, it is possible to provide a hot water storage type hot water supply device that has improved usability by preventing hot water from running out, and at the same time, the amount of power required to heat the water is reduced, improving the efficiency of the equipment can do. In addition, since at least one surface of the heat insulating material for the exterior is in contact with the heat insulating material for the hot water storage tank, a closed space is provided in the internal air layer to suppress heat loss due to natural convection circulation. The size of the exterior is minimized by reducing the space where there is no space between the tank and the insulation.
また、給湯管路ならびに貯湯タンク用断熱材の削減による材料費の削減と、貯湯タンクから雰囲気への放熱ロスのさらなる削減により、貯湯タンクの熱容量がさらに長時間に渡って保持されるため、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置となるとともに、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。また、熱抵抗値(Lo/Ko)を外装用断熱材が大きいものとして、貯湯タンク用断熱材の熱抵抗値(Li/Ki)の最適化を図り、貯湯タンク用断熱材の厚みを削減による材料費の削減、並びに、本体寸法のコンパクト化を実現することができる。 In addition, the heat capacity of the hot water storage tank can be maintained for a longer period of time by reducing the material cost by reducing the hot water supply pipelines and the heat insulating material for the hot water storage tank, and further reducing the heat loss from the hot water storage tank to the atmosphere. It becomes a hot water storage type hot water supply device with improved usability by preventing cutting, and the amount of electric power necessary for heating water can be reduced, thereby improving the efficiency of the device. In addition, the heat resistance value (Lo / Ko) is assumed to be large for the exterior heat insulating material, and the heat resistance value (Li / Ki) of the hot water storage tank heat insulating material is optimized to reduce the thickness of the hot water storage tank heat insulating material. Reduction of material cost and downsizing of the main body can be realized.
第2の発明は、外装用断熱材は、貯湯タンクの天面部および側面部の少なくとも上部および給湯管路の少なくとも一部の外装体の対向部位に設けたことを特徴とするもので、長時間に渡って高温の湯が貯留されている貯湯タンクの上方部分に対向する外装体の部位および高温の給湯管路の少なくとも一部に対向する外装体の部位には、必ず外装用断熱材を配置することで、最適、且つ、最小限の外装用断熱材の設置により、廉価で機器の効率向上を実現することができる。 The second invention is characterized in that the heat insulating material for the exterior is provided at the top portion of the hot water storage tank, at least the upper portion of the side surface portion, and at least a part of the exterior body of the hot water supply pipe. Heat insulation material for the exterior is always placed on the part of the exterior body that faces the upper part of the hot water storage tank where hot water is stored over and the part of the exterior body that faces at least part of the hot water supply pipe By doing so, it is possible to improve the efficiency of the equipment at a low price by installing the optimum and minimum exterior heat insulating material.
第3の発明は、加熱手段の動作を制御する電装基盤を備え、前記電装基盤の近傍部の外装体には、外装用断熱材は設けないことを特徴とするもので、電装基盤の雰囲気は外気と熱交換し、近傍の雰囲気温度の上昇は抑制されるから、温度上昇により電装基盤の信頼性を損なうことなく品質を保証することができる。 According to a third aspect of the invention, there is provided an electrical base that controls the operation of the heating means, and the exterior body in the vicinity of the electrical base is not provided with an exterior heat insulating material. Since heat is exchanged with the outside air and the increase in the ambient temperature in the vicinity is suppressed, the quality can be guaranteed without impairing the reliability of the electrical equipment substrate due to the temperature increase.
第4の発明は、外装用断熱材は真空断熱材であることを特徴とするもので、給湯装置の小型化、または、貯湯タンクの大容量化を図ることができる。 The fourth invention is characterized in that the exterior heat insulating material is a vacuum heat insulating material, and it is possible to reduce the size of the hot water supply device or increase the capacity of the hot water storage tank.
第5の発明は、貯湯タンク用断熱材は真空断熱材であるもので、給湯装置の小型化または貯湯タンクの大容量化を図ることができる。 In the fifth invention, the hot water storage tank heat insulating material is a vacuum heat insulating material, and it is possible to reduce the size of the hot water supply device or increase the capacity of the hot water storage tank.
第6の発明は、加熱手段として二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプを用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転するものとすることにより、貯湯式給湯装置を高温で利用することができ、貯湯タンクの熱容量の増大と、湯切れ防止性をさらに向上することができる。 The sixth invention uses a heat pump using carbon dioxide as a refrigerant as a heating means, and operates on a high pressure side in a state exceeding the critical pressure, whereby the hot water storage type hot water supply apparatus can be used at a high temperature. The increase in the heat capacity of the tank and the ability to prevent hot water can be further improved.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described 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貯湯式給湯装置の構成図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a hot water storage type hot water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図1において、加熱手段1は、貯湯タンク2に貯留された水を高温に加熱する加熱熱源で有り、混合弁3は、給水配管14に接続された給水管路5から供給される給水と、貯湯
タンク2に接続された給湯上部管路4から供給される湯を、リモコン(図示せず)等で設定された温度の給湯水となるように、給水と湯を混合するもので有る。設定温度となった給湯水は、給湯管路6、給湯管路6に接続する給湯配管15を順に経由して、給湯端末16へ供給される。貯湯タンク2の外周面には、放熱ロスを低減させるため、貯湯タンク用断熱材17が被覆されている。
In FIG. 1, the heating means 1 is a heating heat source that heats the water stored in the hot
図14の従来の構成と同様に、貯湯タンク2に給水管路5から供給されて貯留されている給水は、入水管路7の水ポンプ9により、入水配管12を介して加熱手段1へ搬送される。加熱手段1によって加熱されて高温となった湯は、加熱手段1に接続される出湯配管13と、出湯配管13に接続して貯湯タンク2へ湯を導く出湯管路8によって、貯湯タンク2の上部から貯留する。このとき、貯湯タンク2の内部では、上部に高温の湯水、下部では低温の水が積層状態に蓄えられている。貯湯タンク2、混合弁3、給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8、水ポンプ9、貯湯タンク用断熱材17などは、天面部の外装体10a、側面部の外装体10b、底面部の外装体10cによって包囲されることにより、貯湯式給湯装置として形成される。
As in the conventional configuration of FIG. 14, the water supplied to and stored in the hot
ここで、天面部の外装体10a、側面部の外装体10bの内面には、それぞれの外装体の形状に成型された断熱材、外装用断熱材11a、11bを備えている。また、貯湯タンク2の表面と貯湯タンク用断熱材17の間には、貯湯タンクに積層状態で貯留されている湯量を検知するための温度センサー20を湯の積層貯湯方向に複数個(20a、20b、20c、20d・・・)を備えている。この複数個の温度センサー20の検知する温度によって、貯湯タンクに残る湯量を計算し、この値が予め設定された所定値より少なくなった場合は、加熱手段1の運転動作を行い、貯湯タンク2の貯湯熱量を増加させる。図1において、側面部の外装用断熱材11bは、貯湯タンク用断熱材17と当接するように設置されている。
Here, on the inner surface of the
図2は、本実施の形態の貯湯式給湯装置の斜視図であり、図3は、本実施の形態の貯湯式給湯装置の上面からの透視図である。図2の外装用断熱材11aは天面部の外装体10aの内側形状に成型され、図2、図3の外装用断熱材11bは4面の側面部の外装体10bの内側形状に成型されて、底面部の外装体10cと併せた6面で、貯湯タンク2、給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8などを包囲する。さらに、側面部の外装用断熱材11bは貯湯タンク用断熱材17と一部が当接するように設置されている。
FIG. 2 is a perspective view of the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment, and FIG. 3 is a perspective view from the upper surface of the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment. The exterior
以下に、本実施の形態による貯湯式給湯装置の動作、作用を説明する。 Below, operation | movement and an effect | action of the hot water storage type hot-water supply apparatus by this Embodiment are demonstrated.
貯湯タンク2に貯留された高温の湯(熱)は、外装体10a、10bと貯湯タンク2の断熱材17と間の雰囲気、外装用断熱材11a、11b、外装体10a、10bを経由して外気へ放熱し、時間経過と共に温度降下していく。図14に示す従来の貯湯式給湯装置の構成であっても、同様に、貯湯タンク用断熱材17、雰囲気、外装体10a、10bを経由して外気へ放熱する。
The hot water (heat) stored in the hot
図4は、このときの側面部の外装用断熱材11bと貯湯タンク用断熱材17とが当接しない放熱経路(貯湯タンク→雰囲気→外気)の温度分布を示す図である。本発明の構成の温度分布は、貯湯タンク2に滞留する湯の温度T_in2から、貯湯タンク用断熱材17の熱抵抗を介して、雰囲気に放熱してT_m3となり、外装用断熱材10bの熱抵抗を介して、外気温度T_outとなる。従来の構成の温度分布は、貯湯タンク2に滞留する湯の温度T_inから、貯湯タンク2の貯湯タンク用断熱材17の熱抵抗を介して、雰囲気の温度T_m2となり、外気温度T_outとなる。このとき、雰囲気の温度T_m3、T_m2は、熱抵抗となる断熱材を低温側となる外気に接する外装体10bに設ける本発
明の構成の方が高くなる(T_m3>T_m2)。
FIG. 4 is a diagram showing a temperature distribution of a heat radiation path (hot water storage tank → atmosphere → outside air) where the exterior
また、雰囲気の温度上昇により湯と雰囲気の温度差は、従来の構成に比べ小さくなるため、貯湯タンク2に貯留する高温の湯から、給湯上部管路4、出湯管路8を経由して雰囲気へ放熱する熱量も低下する。さらに、放熱経路(貯湯タンク→雰囲気→外気)全体の熱抵抗値は、本発明の構成において外装用断熱材を設けて大きくしているため、貯湯タンク2から外気への放熱熱量が抑制され、貯湯タンク2の湯の温度T_in2は、従来の貯湯タンクの湯の温度T_inに対して、T_in2>T_inとすることができる。
Moreover, since the temperature difference between hot water and the atmosphere becomes smaller than the conventional configuration due to the rise in the temperature of the atmosphere, the atmosphere from the hot water stored in the hot
以上のように、本実施の形態の形態では、貯湯タンク用断熱材と外装用断熱材を備えることにより、外装用断熱材11a、11bは、外装体10a、10b、10c内部の雰囲気と外気との間の熱抵抗となり、従来の構成と比較して、雰囲気と外気の熱交換が抑制される。従って、外装体内部の雰囲気の温度は、従来の構成に比べて上昇するため、貯湯式給湯装置を零下温度条件で設置しても、雰囲気は零下温度以下には下がらず、給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8が曝露されても管路内の水は凍結しない。
As described above, in the form of the present embodiment, by providing the hot water storage tank heat insulating material and the external heat insulating material, the external
また、雰囲気の温度上昇により湯と雰囲気の温度差は、従来の構成に比べ小さくなるため、貯湯タンク2に貯留する高温の湯から、給湯上部管路4、出湯管路8を経由して雰囲気へ放熱する熱量も低下する。即ち、給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8の断熱材の削減による材料費の削減と、給湯上部管路4、出湯管路8から雰囲気への放熱ロス削減より貯湯タンク2の熱容量が保持されるため、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置となると同時に、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。
Moreover, since the temperature difference between hot water and the atmosphere becomes smaller than the conventional configuration due to the rise in the temperature of the atmosphere, the atmosphere from the hot water stored in the hot
また、貯湯タンク用断熱材17の材質としては、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂、または、グラスウール、グラスファイバーなどの繊維材料などが用いるが、ここで、特に真空断熱材を用いることにより、以下の効果を得ることができる。断熱材の外袋内部を真空(1〜200Pa)とする真空断熱材の熱伝導率は、外袋内部が大気圧でグラスウール、グラスファイバー、ポリウレタン、ポリエチレン等の材料を用いるシート状の断熱材の熱伝導率と比較して1/10〜1/100である。
Moreover, as a material of the
従って、真空断熱材を用いた貯湯タンク用断熱材と、シート状の断熱材を用いた場合において、貯湯タンク2からの放熱熱量を同じとしたとき、シート状の断熱材の必要な厚さは、真空断熱材の厚さの10〜100倍となる。従って、真空断熱材とすることで貯湯タンク用断熱材の厚さを薄くすることができるので、機器のコンパクト化を図ることができる。あるいは、同一の機器サイズとした場合は、貯湯タンク2を大きくすることができ、貯湯タンク2の残湯量が減り難くなるため、給湯ができない湯切れ状態を回避することができる。
Therefore, in the case of using the heat insulating material for the hot water storage tank using the vacuum heat insulating material and the sheet-like heat insulating material, when the heat radiation amount from the hot
また、側面部の外装用断熱材11bを貯湯タンク用断熱材17と一部が当接するように設置したことにより、円筒状の貯湯タンク2と四角状の外装体との間に形成されている空間が、当接面によって各々独立空間として仕切ることできる。従来は各空間ごとに温度差が生じた場合には、空間同士で自然対流が発生し、放熱ロスを増加させていた。しかしながら、外装用断熱材11bと貯湯タンク用断熱材17の当接面を設けたことよって、空間同士の自然対流が制限されるため、自然対流による放熱ロスを抑制することが出来る。また、当接させることによって、外装体のサイズを最小とすることが出来る。
Further, the exterior
以上のように、本実施の形態の形態では、給湯管路と、貯湯タンク、混合弁、給湯管路を包囲する外装体と、外装体の形状に成型された外装用断熱材を備えることにより、外装
用断熱材11a、11bは、外装体10a、10b、10c内部の雰囲気と外気との間の熱抵抗となり、雰囲気と外気の熱交換が抑制される。従って、外装体内部の雰囲気の温度は、従来の構成に比べて上昇するため、貯湯式給湯装置を零下温度条件で設置しても、雰囲気は零下温度以下には下がらず、給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8が曝露されても管路内の水は凍結しない。
As described above, in the form of the present embodiment, by including a hot water supply pipe, a hot water storage tank, a mixing valve, an exterior body surrounding the hot water supply pipe, and an exterior heat insulating material molded into the shape of the exterior body The
また、雰囲気の温度上昇により湯と雰囲気の温度差は、従来の構成に比べ小さくなるため、貯湯タンク2に貯留する高温の湯から、給湯上部管路4、出湯管路8を経由して雰囲気へ放熱する熱量も低下する。即ち、給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8の断熱材の削減による材料費の削減と、給湯上部管路4、出湯管路8から雰囲気への放熱ロス削減より貯湯タンク2の熱容量が保持されるため、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置となると同時に、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。
Moreover, since the temperature difference between hot water and the atmosphere becomes smaller than the conventional configuration due to the rise in the temperature of the atmosphere, the atmosphere from the hot water stored in the hot
また、側面部の外装用断熱材11bを貯湯タンク用断熱材17と一部が当接するように設置したことにより、自然対流による放熱ロスを抑制することが出来る。また、当接させることによって、外装体のサイズは最小となるから、機器の運転効率とコンパクト性を両立した貯湯式給湯装置とすることが出来る。
Moreover, the heat insulation loss by natural convection can be suppressed by installing the
図5は、本実施の形態の貯湯式給湯装置の上面からの透視図であり、図5では、複数の貯湯タンク2a、2bを備える構成である。複数の貯湯タンクを有する貯湯式給湯装置においても、外装体用断熱材11a、11b、並びに、貯湯タンク用断熱材17を配することにより、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置となると同時に、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。
FIG. 5 is a perspective view from the upper surface of the hot water storage type hot water supply apparatus according to the present embodiment, and FIG. 5 is a configuration including a plurality of hot
また、図5においても、側面部の外装用断熱材11bを貯湯タンク用断熱材17と一部が当接するように設置したことにより、自然対流による放熱ロスを抑制することが出来る。また、当接させることによって、外装体のサイズは最小となるから、機器の運転効率とコンパクト性を両立した貯湯式給湯装置とすることが出来る。
Also, in FIG. 5, the heat-dissipation loss due to natural convection can be suppressed by installing the exterior
図10は、貯湯タンク用断熱材(熱伝導率Ki、厚さLi)の熱抵抗値Li/Kiと外装用断熱材(熱伝導率Ko、厚さLo)の熱抵抗値Lo/Koの大小関係を変えた場合の放熱経路(貯湯タンク→雰囲気→外気)の温度分布を示す図である。貯湯タンク用断熱材の熱抵抗値Li/Kiが外装用断熱材の熱抵抗値Lo/Koよりも小さい場合、雰囲気の温度T_m4は、湯と外気の平均温度{T_in+T_out)/2}より高くなる。また、貯湯タンク用断熱材の熱抵抗値Li/Kiが外装用断熱材の熱抵抗値Lo/Koよりも大きい場合、雰囲気の温度T_m5は、湯と外気の平均温度{T_in+T_out)/2}より低くなる。 FIG. 10 shows the magnitude of the thermal resistance value Li / Ki of the heat insulation material for hot water storage tanks (thermal conductivity Ki, thickness Li) and the thermal resistance value Lo / Ko of the thermal insulation material for exteriors (thermal conductivity Ko, thickness Lo). It is a figure which shows the temperature distribution of the thermal radiation path | route (hot water storage tank-> atmosphere-> external air) at the time of changing a relationship. When the heat resistance value Li / Ki of the hot water storage tank heat insulating material is smaller than the heat resistance value Lo / Ko of the heat insulating material for exterior, the atmospheric temperature T_m4 is higher than the average temperature {T_in + T_out) / 2} of hot water and outside air. . When the thermal resistance value Li / Ki of the hot water storage tank heat insulating material is larger than the thermal resistance value Lo / Ko of the outer heat insulating material, the atmospheric temperature T_m5 is determined from the average temperature of hot water and outside air {T_in + T_out) / 2}. Lower.
即ち、放熱経路全体の総熱抵抗値が同じでも、貯湯タンク用断熱材の熱抵抗値Li/Kiが外装用断熱材の熱抵抗値Lo/Koよりも小さくする方が、雰囲気の温度T_m4をより高くすることができる。従って、外装体内部の雰囲気の温度を、従来の構成に比べて上昇させて、給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8の断熱材の削減による材料費の削減を図る場合、あるいは、貯湯タンク2に貯留する高温の湯から、給湯上部管路4、出湯管路8を経由して雰囲気へ放熱する熱量を低下させる場合、Li/Ki<Lo/Koとなるような貯湯タンク用断熱材と外装用断熱材とすることで、断熱材の材料費を最小限として、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置となると同時に、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。
That is, even if the total heat resistance value of the entire heat dissipation path is the same, the temperature T_m4 of the atmosphere is reduced when the heat resistance value Li / Ki of the hot water storage tank heat insulating material is smaller than the heat resistance value Lo / Ko of the heat insulating material for the exterior. Can be higher. Accordingly, the temperature of the atmosphere inside the exterior body is raised as compared with the conventional configuration, and the insulation of the hot water supply
(実施の形態2)
図7は、本発明の第2の実施の形態のおける貯湯式給湯装置の構成図を示すものであり、図8は、本実施の形態の貯湯式給湯装置の斜視図である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a configuration diagram of a hot water storage type hot water supply apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view of the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment.
図7、図8において、貯湯タンク2の天面部、側面部の高さ方向で略中央部以上、給湯管路の近傍のまたは一部に対向する外装体10a、側面部の外装体10bの内面に外装用断熱材11a、11bを貯湯タンク用断熱材17に当接するように配設したものであり、長時間に渡って貯湯タンク2の高温の湯が貯留されている上部部分に限定した外装用断熱材11a、10bの配置としている。図7、図8において、同様の番号を付した構成については、実施の形態1または実施の形態2と同様であり、説明を省略する。
7 and 8, the
以下に、本実施の形態による貯湯式給湯装置の動作、作用を説明する。
貯湯式給湯装置は、深夜時間帯の安価な電気代を利用して貯湯タンク2の湯を高温に加熱し、日中から夜間にかけて、利用者が台所、あるいは、風呂への湯張りなどに利用する形態が一般的である。従って、貯湯タンク2は常時全量が湯の状態ではなく、給湯端末16からの利用に応じて、貯湯タンク2の下部から上部へ向けて給水の量が増えていく。従って、給湯端末16からの利用によって、貯湯タンク2の下部が温度の低い水となった場合は、外装用断熱材11bによる放熱ロス低減効果は少なくなる。
Below, operation | movement and an effect | action of the hot water storage type hot-water supply apparatus by this Embodiment are demonstrated.
The hot water storage hot water supply system uses hot electricity in the midnight hours to heat the hot water in the hot
ここで、側面部の外装体の一部に備える場合において、例えば、図7、図8に示すように、大量の給湯負荷である風呂湯張りなどに必要な湯量位置に対してのみ、外装用断熱材11bを備えることにより、給湯端末の利用で貯湯タンク2の下部が温度の低い水となりやすく断熱効果が得られにくい部分の断熱材を省くことができる。風呂への湯張りに使う貯湯タンク2の湯量は、1日で利用する量の多くを占め、さらに、深夜の加熱動作完了から湯張りを行う時間(例えば、夕方〜夜)となり、保温する時間が長くなるため、この量に対して外装用断熱材11bを備えることすることにより、材料費に対する貯湯タンク2の断熱効果が最大となる。
Here, in the case where it is provided in a part of the exterior body of the side surface portion, for example, as shown in FIGS. 7 and 8, only for the hot water amount position necessary for bath hot water filling that is a large amount of hot water supply load, etc. By providing the
このとき、外装用断熱材11bを省いた部分において、温度の高くなった雰囲気と外気の熱交換量の増加が想定されるが、温度の高くなった雰囲気は密度差により外装体で包囲された上層部に移動するため、貯湯タンク2下方部において、外装用断熱材11bを省略しても放熱ロスは増加しない。尚、貯湯タンク2の温度の低い給水の加熱動作の開始は、複数個の温度センサー20の検知する温度によって、貯湯タンクに残る湯量を計算し、この値が予め設定された所定値より少なくなった場合に、加熱手段1の運転動作を行うものである。
At this time, in the portion where the
以上のように、本実施の形態の形態では、外装用断熱材11a、11bを、貯湯タンク2の天面部、側面部の高さ方向で略中央部以上、給湯管路6の近傍のまたは一部に対向する外装体10a、側面部の外装体10bの内面に外装用断熱材11a、11bを配設したものであり、特に長時間に渡って貯湯タンク2の高温の湯が貯留されている上部部分に対向した外装体の部位に限定して外装用断熱材を配置することで、最適、且つ、最小限の外装用断熱材の設置で、廉価で機器の効率向上を実現することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、側面部の外装用断熱材11bを貯湯タンク用断熱材17と一部が当接するように設置したことにより、自然対流による放熱ロスを抑制することが出来る。また、当接させることによって、外装体のサイズは最小となるから、機器の運転効率とコンパクト性を両立した貯湯式給湯装置とすることが出来る。
Moreover, the heat insulation loss by natural convection can be suppressed by installing the
(実施の形態3)
図9は、本発明の第4の実施の形態のおける貯湯式給湯装置の構成図を示すものであり
、図10は、本実施の形態の貯湯式給湯装置の斜視図である。
(Embodiment 3)
FIG. 9 shows a configuration diagram of a hot water storage type hot water supply apparatus in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a perspective view of the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment.
図9、図10において、外装体内部の雰囲気に配されている電装基盤18は、加熱手段1、混合弁3、水ポンプ9、各部のサーミスタ(図示せず)などの動作を制御する電子制御回路であり、コンデンサー、CPU、電気抵抗、高圧電気配線などで構成される。電装基盤18近傍には外装用断熱材11bは配していない。図1と同様の番号を付した構成については、実施の形態1から3と同様であり、説明を省略する。
9 and 10, the
以下に、本実施の形態による貯湯式給湯装置の動作、作用を説明する。 Below, operation | movement and an effect | action of the hot water storage type hot-water supply apparatus by this Embodiment are demonstrated.
外装用断熱材11a、11bの設置により、実施の形態1から3に記載した作用により、雰囲気温度は上昇する。コンデンサー、CPU、電気抵抗、高圧電気配線などで構成される電装基盤18は、放熱部材であり、雰囲気温度が上昇すると放熱熱量が減り、コンデンサー、CPUなどの本体温度が上昇し、動作エラーなどの発生、若しくは寿命を短くするなどの信頼性が低下してしまう。そこで、電装基盤18近傍の外装体には、外装体断熱材11bは配さないとすることにより、電装基盤18近傍の雰囲気温度は低下するため、電装基盤18から雰囲気への放熱熱量を確保することができる。
By the installation of the
以上のように、本実施の形態の形態では、電装基盤の近傍部の外装には外装用断熱材は設けないものであり、電装基盤の雰囲気は外気と熱交換し、近傍の雰囲気温度の上昇は抑制されるから、電装基盤の信頼性は従来構成と同じように保証することが出来ので、信頼性の高い貯湯式給湯装置とすることができる。また、側面部の外装用断熱材11bを貯湯タンク用断熱材17と一部が当接するように設置したことにより、自然対流による放熱ロスを抑制することが出来る。また、当接させることによって、外装体のサイズは最小となるから、機器の運転効率とコンパクト性を両立した貯湯式給湯装置とすることが出来る。
As described above, in the present embodiment, the exterior heat insulating material is not provided in the exterior of the vicinity of the electrical board, and the atmosphere of the electrical board exchanges heat with the outside air, and the ambient temperature rises. Therefore, the reliability of the electrical equipment base can be ensured in the same manner as in the conventional configuration, so that a highly reliable hot water storage type hot water supply apparatus can be obtained. Moreover, the heat insulation loss by natural convection can be suppressed by installing the
(実施の形態4)
図11は、本発明の第4の実施の形態のおける貯湯式給湯装置の構成図を示すものである。
(Embodiment 4)
FIG. 11 shows a configuration diagram of a hot water storage type hot water supply apparatus in the fourth embodiment of the present invention.
図11において、同様の番号を付した構成については、実施の形態1〜3と同様であり、説明を省略する。混合弁31と電磁弁32を浴槽水注湯回路36で連通され、浴槽水循環回路37に接続されている。浴槽水循環回路37には、貯湯タンク2の高温の給湯水と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器33と、浴槽水ポンプ38を設けている。貯湯タンク2の高温の給湯水は、貯湯タンク2の上下を連通する浴槽水加熱回路35に設けた、浴槽水加熱ポンプ34の運転によって、風呂熱交換器33へ搬送される。また、本実施の形態においても、側面部の外装用断熱材11bは、貯湯タンク用断熱材17と当接するように設置されている。
In FIG. 11, configurations with the same numbers are the same as those in
以下に、本実施の形態による貯湯式給湯装置の動作、作用を説明する。
浴槽30内の浴槽水の保温、追いだきは、次のような動作となる。浴槽水ポンプ38を動作させて、浴槽30内の浴槽水を風呂熱交換器33に搬送する。一方、風呂熱交換器33で浴槽水を加熱する貯湯タンク2の給湯水は、浴槽水加熱ポンプ34を動作させて、風呂熱交換器33へ導入する。浴槽水は風呂熱交換器33で加熱されて、浴槽33へ戻り、浴槽33の浴槽水の温度がリモコン(図示せず)などで設定された温度となるまで継続される。風呂熱交換器33は高温の給湯水と浴槽水が循環するため、熱交換器本体の表面温度は雰囲気温度より高くなるため、放熱ロスが生じる。従って、風呂熱交換器33、及び、浴槽水循環回路37、浴槽水加熱回路35などには、放熱ロスを抑えるためと、凍結防止のための断熱材が必要となる。
Below, operation | movement and an effect | action of the hot water storage type hot-water supply apparatus by this Embodiment are demonstrated.
The warming and chasing of the bathtub water in the
本実施の形態の形態では、貯湯タンク用断熱材と外装用断熱材を備えることにより、外装用断熱材11a、11bは、外装体10a、10b、10c内部の雰囲気と外気との間の熱抵抗となり、従来の構成と比較して、雰囲気と外気の熱交換が抑制される。従って、外装体内部の雰囲気の温度は、従来の構成に比べて上昇するため、貯湯式給湯装置を零下温度条件で設置しても、雰囲気は零下温度以下には下がらず、風呂熱交換器33、及び、浴槽水循環回路37、浴槽水加熱回路35などが曝露されても管路内の水は凍結しない。
In the form of this Embodiment, by providing the heat insulating material for hot water storage tanks and the heat insulating material for exterior, the
また、雰囲気の温度上昇により湯と雰囲気の温度差は、従来の構成に比べ小さくなるため、貯湯タンク2に貯留する高温の湯から、風呂熱交換器33、及び、浴槽水循環回路37、浴槽水加熱回路35を経由して雰囲気へ放熱する熱量も低下する。即ち、風呂熱交換器33、及び、浴槽水循環回路37、浴槽水加熱回路35の断熱材の削減による材料費の削減と、風呂熱交換器33、及び、浴槽水循環回路37、浴槽水加熱回路35から雰囲気への放熱ロス削減より貯湯タンク2の熱容量が保持されるため、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置となると同時に、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。
Moreover, since the temperature difference between hot water and the atmosphere becomes smaller than the conventional configuration due to the rise in the temperature of the atmosphere, the
また、側面部の外装用断熱材11bを貯湯タンク用断熱材17と一部が当接するように設置したことにより、円筒状の貯湯タンク2と四角状の外装体との間に形成されている空間が、当接面によって各々独立空間として仕切ることできる。従来は各空間ごとに温度差が生じた場合には、空間同士で自然対流が発生し、放熱ロスを増加させていた。しかしながら、外装用断熱材11bと貯湯タンク用断熱材17の当接面を設けたことよって、空間同士の自然対流が制限されるため、自然対流による放熱ロスを抑制することが出来る。また、当接させることによって、外装体のサイズを最小とすることが出来る。
Further, the exterior
尚、上記実施の形態1から4で、外装用断熱材11a、11bの材質としては、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂、または、グラスウール、グラスファイバーなどの繊維材料などが用い、給湯上部管路4、給水管路5、給湯管路6、入水管路7、出湯管路8の断熱材には、柔軟性のあるシート状の断熱材などを用いるが、ここで、外装用断熱材11a、11bとして特に真空断熱材を用いることにより、以下の効果を得ることができる。断熱材の外袋内部を真空(1〜200Pa)とする真空断熱材の熱伝導率は、外袋内部が大気圧でグラスウール、グラスファイバー、ポリウレタン、ポリエチレン等の材料を用いるシート状の断熱材の熱伝導率と比較して1/10〜1/100である。
In the first to fourth embodiments, the exterior
従って、真空断熱材を用いた外装用断熱材と、シート状の断熱材を用いた場合において、貯湯タンク2からの放熱熱量を同じとしたとき、シート状の断熱材の必要な厚さは、真空断熱材の厚さの10〜100倍となる。従って、真空断熱材とすることで外装用断熱材の厚さを薄くすることができるので、機器のコンパクト化を図ることができる。あるいは、同一の機器サイズとした場合は、貯湯タンク2を大きくすることができ、貯湯タンク2の残湯量が減り難くなるため、給湯ができない湯切れ状態を回避することができる。
Therefore, in the case of using the heat insulating material for exterior using the vacuum heat insulating material and the sheet-like heat insulating material, when the heat radiation amount from the hot
尚、上記実施の形態1から4で、加熱手段1として図12に示すような、加熱ヒーターを用い、貯湯タンク2に貯留する給水を直接加熱する方式であってもよい。さらに、加熱手段1として、図13に示したようなヒートポンプを用い、圧縮機21、給湯熱交換器22、減圧手段23、空気熱交換器24を順に冷媒回路25で環状に接続するものであってもよい。貯湯タンク2の水は、給湯熱交換器22で高温に加熱された後、再び、貯湯タンク2の上部へ戻される。冷凍サイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。二酸化炭素を冷媒として用いることで、貯湯式給湯装置を高温で利用することができ、貯湯タンク2の熱容量の増大と、湯切れ防止性をさらに向上することができる。
In the first to fourth embodiments, a
本発明にかかる貯湯式給湯装置は、貯湯タンクの放熱ロスに伴う消費電力量の上昇、湯として利用可能な量の低下などの不具合の防止に繋がり、給湯、風呂への他、暖房、または、廃熱源利用貯湯式給湯装置等の用途にも利用できる。 The hot water storage type hot water supply apparatus according to the present invention leads to prevention of problems such as an increase in power consumption due to heat dissipation loss of the hot water storage tank, a decrease in the amount usable as hot water, and in addition to hot water, bath, heating, or It can also be used for applications such as waste heat source hot water storage hot water supply devices.
1 加熱手段
2 貯湯タンク
3 混合弁
5 給水管路
6 給湯管路
10a 外装体
10b 外装体
10c 外装体
11a 外装用断熱材
11b 外装用断熱材
11c 外装用断熱材
16 給湯端末
17 貯湯タンク用断熱材
18 電装基盤
19 加熱手段
21 圧縮機
22 給湯熱交換器
23 減圧手段
24 空気熱熱交換器
25 冷媒回路
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