JP5171868B2 - Hot water storage water heater - Google Patents
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Description
本発明は、貯湯式給湯装置に関するものである。特に給湯タンク内の高温水を熱源にして、浴槽の湯などの追いだき運転を実施することができる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. In particular, the present invention relates to an apparatus capable of performing a chasing operation such as hot water in a bathtub using hot water in a hot water tank as a heat source.
例えば、事前に加熱手段により沸上げた給湯用の湯水（湯又は水）を貯湯タンクに貯めておき、貯湯タンクから給湯を行う貯湯式給湯装置において、追いだき運転を実施することができるものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の装置では、追いだき運転を実施する際に、給湯タンクの上部の高温水と浴槽内の浴槽水とを追いだき熱交換器で熱交換させ浴槽水を加熱するとともに、熱交換により温度が低下した中温水（タンク上部の高温水より温度が低く、給水等によりタンク下部に貯留する低温水より温度が高い水）を給湯タンク下部に戻す構成としていた。
For example, in a hot water storage type hot water supply apparatus that stores hot water (hot water or water) boiled in advance by a heating means in a hot water storage tank and supplies hot water from the hot water storage tank, it is possible to carry out a chasing operation. Yes (see, for example, Patent Document 1). In the apparatus of
上記のように、熱交換により温度が低下した多量の中温水を給湯タンクに流入させることにより、例えば、給湯タンク内の高温水と低温水との密度の違いで形成される温度成層に変化が生じる。そのため、給湯タンク内の湯水の温度分布が変化し、例えば出湯に係る給湯タンク上部の高温水の温度が低下して無効熱量が増加する等、効率が低下してしまう。 As described above, by flowing a large amount of medium temperature water whose temperature has decreased due to heat exchange into the hot water supply tank, for example, the temperature stratification formed by the difference in density between the high temperature water and the low temperature water in the hot water tank changes. Arise. Therefore, the temperature distribution of the hot water in the hot water supply tank changes, and the efficiency decreases, for example, the temperature of the hot water in the upper part of the hot water supply tank relating to the hot water decreases and the amount of ineffective heat increases.
特に冷凍サイクル回路により水を加熱して高温水を生成する場合については、一般に、熱交換器に流入する水の温度が低いほど熱交換に係る熱量が大きくなるので運転効率が高く、高いほど運転効率が低下する。特に冷凍サイクル回路の冷媒に二酸化炭素（ＣＯ2 ）を用いる場合はこの特徴が顕著になる。従来の装置では、追いだき熱交換器での熱交換により温度が低下した中温水を給湯タンク下部に戻す構成としていたため、給湯タンク下部に存在する低温水と混合して、給湯タンク下部の低温水の温度が追いだき運転実施時に上昇していた。そのため、冷凍サイクルにより給湯タンク内下部の低温水を加熱し高温水として給湯タンク上部から流入させる沸上げ運転を実施する場合、給湯タンク下部の低温水温度上昇に伴い冷凍サイクル回路の運転効率が低下し、装置の運転効率が低下するという問題があった。 In particular, when water is heated by a refrigeration cycle circuit to generate high-temperature water, in general, the lower the temperature of the water flowing into the heat exchanger, the greater the amount of heat related to heat exchange, so the higher the operating efficiency, the higher the operation. Efficiency is reduced. In particular, when carbon dioxide (CO 2 ) is used as the refrigerant in the refrigeration cycle circuit, this feature becomes significant. In the conventional device, the medium temperature water whose temperature has decreased due to the heat exchange in the follow-up heat exchanger is returned to the lower part of the hot water supply tank, so it is mixed with the low temperature water present in the lower part of the hot water tank, The temperature of the water was rising during the follow-up operation. Therefore, when the boiling operation is performed in which the low temperature water in the lower part of the hot water tank is heated by the refrigeration cycle and the hot water flows from the upper part of the hot water tank, the operating efficiency of the refrigeration cycle circuit decreases as the temperature of the low temperature water at the lower part of the hot water tank increases. However, there has been a problem that the operating efficiency of the apparatus is lowered.
本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、追いだき運転時に給湯タンクの中央部分及び下部に流入する中温水を低減することで、効率のよい運転を行うことができる貯湯式給湯装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce the amount of medium-temperature water flowing into the central portion and the lower portion of the hot water supply tank during the follow-up operation, thereby enabling efficient operation. It aims at obtaining a hot water storage type hot water supply apparatus.
本発明に係る貯湯式給湯装置は、湯水を貯める給湯タンクと、給湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、給湯タンクの湯水と熱交換させて被加熱媒体を加熱する追いだき熱交換器とを備え、追いだき熱交換器を通過した給湯タンクの湯水の一部又は全部を、加熱手段が加熱した湯水と合流させて給湯タンクの上部から流入させる追いだき回路を形成する。 A hot water storage type hot water supply apparatus according to the present invention includes a hot water supply tank for storing hot water, heating means for heating the hot water in the hot water supply tank, and a follow-up heat exchanger that heats the heated medium by exchanging heat with the hot water in the hot water tank. A chasing circuit is formed in which part or all of hot water in the hot water tank that has passed through the chasing heat exchanger is combined with hot water heated by the heating means and flows from the upper portion of the hot water tank.
本発明によれば、追いだき熱交換器において被加熱媒体を加熱することで温度が低下した湯水を加熱手段が加熱した湯水と合流させて給湯タンクの上部から流入させるようにしたので、給湯タンクの中央部分及び下部に、温度が低下した湯水を多量に流入させなくてもよくなる。そのため、給湯タンク内の湯水の温度分布を変化させず、出湯に係る温度を下げずにすみ、効率を維持することができる。特に冷凍サイクル回路を用いて湯水を加熱している場合、下部の低温水の温度上昇を抑制することで、運転効率低下を回避することができ、高効率の運転を実現できる。 According to the present invention, the hot water whose temperature has been lowered by heating the medium to be heated in the follow-up heat exchanger is joined with the hot water heated by the heating means and flows from the upper part of the hot water tank. It is not necessary to flow a large amount of hot and cold water into the central part and the lower part of the water. Therefore, it is possible to maintain the efficiency without changing the temperature distribution of the hot water in the hot water tank and without lowering the temperature related to the hot water. In particular, when hot water is heated using a refrigeration cycle circuit, it is possible to avoid a decrease in operating efficiency by suppressing a rise in the temperature of the low-temperature water in the lower portion, thereby realizing a highly efficient operation.
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る貯湯式給湯装置を中心とする構成を表す図である。図１に基づいて、本発明に係る貯湯式給湯装置の構成等について説明する。図１の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とで構成する。ヒートポンプユニット１内には圧縮機３、放熱器である水冷媒熱交換器４、膨張弁５、蒸発器である空気熱交換器６が搭載される。そして、圧縮機３、水冷媒熱交換器４、膨張弁５及び空気熱交換器６を環状に配管接続して冷凍サイクル回路（冷媒回路）を構成する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration centering on a hot water storage type hot water supply apparatus according to
圧縮機３は、例えば駆動周波数を任意に変化させることにより容量（単位時間あたりの送り出し量）を変化させることができる、インバータ回路を備えた容量可変の圧縮機である。水冷媒熱交換器４は、プレート式あるいは二重管式などの熱交換器であり、流入する冷媒と水（低温水）との間で熱交換を行う。水冷媒熱交換器４における熱交換により、冷媒は放熱し、水は吸熱する。膨張弁５は開度が可変である電子膨張弁である。空気熱交換器６はファン６Ａにより流れてきた外気と冷媒との間で熱交換を行う。空気熱交換器６における熱交換により冷媒は吸熱し、外気は放熱する。
The
一方、タンクユニット２内には、湯水を貯める給湯タンク７、ポンプ８ａ、８ｂ及び８ｃ、追いだき熱交換器９並びに三方弁（三方流量調整弁）１０が搭載される。また、タンクユニット２に関する計測、制御処理等を実施する計測制御装置１４ｂが搭載される。本実施の形態においては、ポンプ８ａ、８ｂ及び８ｃはインバータ回路を有し、駆動回転数により容量可変できる。
On the other hand, a hot
ここで、タンクユニット２内では、給湯タンク７下部を起点に、沸上げ（加熱）用のポンプ８ａ、水冷媒熱交換器４を経て給湯タンク７の上部に戻ることで、ヒートポンプユニット１、タンクユニット２を湯水が循環するように沸上げ回路Ａが構成される。また、追いだき回路Ｂが構成される。追いだき回路Ｂは、給湯タンク７上部を起点に、追いだき熱交換器９、追いだき用のポンプ８ｂ、三方弁１０に至り、三方弁１０により分岐される。分岐された一方の湯水は、給湯タンク７の中央部分に設けられた中温水流入部から給湯タンク７に戻り、もう一方は沸上げ回路Ａにおいて沸き上げられた高温水と合流して上部から給湯タンク７に戻るような構成となる。
Here, in the
また、給湯タンク７には出湯管２０と給水管２１とが接続されており、給水管２１により給湯タンク７下部から給水し、出湯管２０により浴槽１１への湯張りなど各種の給湯用途に応じて給湯タンク７より出湯がなされる。また浴槽１１の浴槽水（被加熱媒体）について追いだきを行うため、浴槽１１、浴槽水（被加熱媒体）用のポンプ８ｃ、追いだき熱交換器９で浴槽水を循環させる浴槽循環回路Ｃが構成される。
A hot
ヒートポンプユニット１内には、圧縮機３の吐出側、吸入側に圧力センサ１２ａ、１２ｂが配置されており、それぞれ配置場所における冷媒圧力を検知した信号を計測制御装置１４ａに送信する。また、圧縮機３の吐出側、吸入側に温度センサ１３ａ、１３ｂが配置されており、それぞれ配置場所における冷媒温度を検知した信号を計測制御装置１４ａに送信する。
In the
また、タンクユニット２には、温度センサ１３ｃが沸上げ回路Ａの水冷媒熱交換器出口側、温度センサ１３ｄが沸上げ回路Ａと追いだき回路Ｂの合流点の下流側、温度センサ１３ｋが浴槽１１内の湯の循環回路の追いだき熱交換器９の下流側に設けられている。それぞれ配置場所の水温を検知し、計測制御装置１４ｂに信号を送信する。また温度センサ１３ｅ〜１３ｊが給湯タンク７の高さ方向について上部から下部にかけて設けられ、それぞれ設置された位置（高さ）の水温を検知した信号を計測制御装置１４ｂに送信する。
Further, the
ヒートポンプユニット１内の計測制御装置１４ａは、圧力センサ１２ａ、１２ｂ及び温度センサ１３ａ、１３ｂの検知（計測）に係るデータ、装置使用者から入力手段（図示せず）を介して指示される運転内容等に基づいて、圧縮機３の運転、膨張弁５の開度、空気熱交換器６のファン送風量等、ヒートポンプユニット１（冷凍サイクル回路）の各手段（アクチュエーター）の制御処理を行う。
The
また、タンクユニット２内の計測制御装置１４ｂは、温度センサ１３ｃ〜１３ｋの計測（検知）に係るデータ、装置使用者から指示される運転内容等に基づいて、ポンプ８ａ、８ｂ、８ｃの運転、三方弁１０の開度等のタンクユニット２内の各手段を制御する。ここで、計測制御装置１４ａと計測制御装置１４ｂとは、データ等を含む信号の通信を行うことができるものとする。ここでは計測制御装置１４ａと計測制御装置１４ｂとに分けて構成しているが、ヒートポンプユニット１及びタンクユニット２における計測制御を１台の装置で行うようにしてもよい。
In addition, the
次に本実施の形態における貯湯式給湯装置の運転動作について説明する。本装置では、給湯タンク７に高温水を貯湯するための沸上げ運転、給湯タンク７内の高温水を負荷に出湯するための出湯運転、給湯タンク７内の湯を熱源にして被加熱媒体である浴槽１１内の浴槽水を加熱するための追いだき運転を行うことができる。
Next, the operation | movement operation | movement of the hot water storage type hot-water supply apparatus in this Embodiment is demonstrated. In this apparatus, a boiling operation for storing hot water in the
まず始めに沸上げ運転の動作について説明する。沸上げ運転時の冷凍サイクル回路においては、ヒートポンプユニット１内の計測制御装置１４ａが、圧縮機３、空気熱交換器６のファン６Ａを駆動させる。圧縮機３により昇圧された高温高圧のガス冷媒が水冷媒熱交換器４に流入する。水冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、熱交換により低温水を加熱しながら放熱冷却し、高圧低温の冷媒となる。その後、冷媒は膨張弁５で減圧されて低圧の気液二相冷媒となり、空気熱交換器６にて外気と熱交換を行って吸熱して蒸発し、低圧低温のガスとなり、再び圧縮機３に吸入される。
First, the operation of the boiling operation will be described. In the refrigeration cycle circuit during the boiling operation, the
一方、タンクユニット２内の計測制御装置１４ｂは、ポンプ８ａを駆動させて給湯タンク７内の下部にある低温水を水冷媒熱交換器４に搬送する。そして、水冷媒熱交換器４において、冷媒との熱交換により、低温水は加熱され、高温水として生成されて給湯タンク７の上部に戻される。ここで、給湯タンク７内では上部に高温水、下部に低温水が滞留して温度成層が形成され、高温水と低温水との間には温度境界層が生成される。沸上げ運転が進むにつれて、低温水の割合が減少し、高温水の割合が増加するため、温度境界層は、給湯タンク７の下部に移動する。
On the other hand, the
沸上げ運転を行う際、給湯タンク７における貯湯温度の目標値が装置使用者により設定される。その貯湯温度の目標値に応じて、計測制御装置１４ａ、１４ｂが運転制御を行う。ここで、貯湯温度はレジオネラ菌の繁殖回避するため６５℃を下限、９０℃を上限とする範囲で、出湯管２０からの出湯量などを勘案して設定されることになる。タンクユニット２内の計測制御装置１４ｂは、ポンプ８ａで搬送される水流量について、温度センサ１３ｃ（又は１３ｄ）が検知する水冷媒熱交換器４出口の湯水の温度が貯湯温度の目標値になるように流量制御する。例えば、水冷媒熱交換器４出口の湯水の温度が目標値よりも低い場合は、ポンプ８ａで搬送される水流量が少なくなるようにポンプ８ａの容量を低く制御する。逆に、水冷媒熱交換器４出口の湯水の温度が貯湯温度の目標値よりも高い場合は、ポンプ８ａで搬送される水流量が多くなるようにポンプ８ａの容量を高く制御する。
When the boiling operation is performed, a target value of the hot water storage temperature in the hot
ヒートポンプユニット１では、計測制御装置１４ａが、貯湯温度の目標値に応じて圧縮機３の容量及び膨張弁５の開度の制御を行う。圧縮機３の容量制御は、冷媒回路内の高圧側となる圧縮機３の吐出側における圧力が、貯湯温度の目標値に応じて設定される圧力目標値となるように制御する。このため、圧力センサ１２ａの検知による圧力が圧力目標値よりも低い場合は圧縮機３の容量を高く制御する。そして、圧力センサ１２ａの検知による圧力が圧力目標値よりも高い場合は圧縮機３の容量を低く制御する。また、膨張弁５の開度制御は、冷媒回路内の高温側となる圧縮機３の吐出側における温度が、貯湯温度の目標値に応じて設定される温度目標値となるように制御する。このため、温度センサ１３ａの検知に係る温度が温度目標値よりも低い場合は膨張弁５の開度を小さくする制御を行う。温度センサ１３ａの検知に係る温度が温度目標値よりも高い場合は膨張弁５の開度を大きくする制御を行う。
In the
次に出湯運転の動作について説明する。出湯運転では、出湯管２０から給湯タンク７内に貯まった高温水を供給する。このとき、給水管２１から水道水などの低温水が流入し、給湯タンク７内の貯水量を一定に保つようにする。これにより、出湯運転を実施すると、給湯タンク７内の低温水と高温水との間にできる温度境界層が出湯量に応じて給湯タンク７上部に移動する。
Next, the operation of the hot water operation will be described. In the hot water operation, hot water stored in the hot
次に追いだき運転の動作について説明する。追いだき運転では、ポンプ８ｂ、８ｃを駆動し、給湯タンク７内の高温水を熱源にして被加熱媒体である浴槽１１内の浴槽水を加熱する。また、追いだき運転時には、ポンプ８ａ及び圧縮機３も駆動して、上述した沸上げ運転も実施する。
Next, the operation of the chasing operation will be described. In the chasing operation, the
ここで、追いだき回路Ｂ、浴槽循環回路Ｃにおける湯水の流れを中心に、被加熱媒体である浴槽１１内の湯の加熱動作について説明する。計測制御装置１４ｂはポンプ８ｂを駆動させる。ポンプ８ｂが駆動すると、給湯タンク７上部の高温水が追いだき熱交換器９に流入する。また、計測制御装置１４ｂはポンプ８ｃを駆動させる。ポンプ８ｃの駆動により、浴槽水も追いだき熱交換器９に流入する。給湯タンク７上部から追いだき熱交換器９に流入した高温水は、浴槽水と熱交換して放熱し、温度が低下して中温水となる。一方、浴槽水は吸熱して昇温する。例えば給湯タンク７からの高温水の温度が６５℃、浴槽１１からの浴槽水の温度が３０℃である場合に、給湯タンク７からの高温水が６５℃から４５℃に温度が低下し、浴槽水は３０℃から４０℃に昇温する。
Here, the heating operation of hot water in the
追いだき熱交換器９にて、温度が低下した中温水は、ポンプ８ｂを経て三方弁１０にて二分岐される。分岐された一方の中温水は、中温水流入部から給湯タンク７に戻される。もう一方の中温水は沸上げ運転にて生成される高温水と合流し、給湯タンク７の上部に戻される。
The medium-temperature water whose temperature has decreased in the follow-
図２は追いだき運転時における計測制御装置１４ａ、１４ｂが行う制御を表す図である。追いだき運転時に行う制御処理について図２に基づいて説明する。まず、計測制御装置１４ａ、１４ｂは目標温度を設定する（ステップＳ１）。ここで、例えば、上述した沸き上げ運転においては、装置使用者が設定を行ったが、追いだき運転では、貯湯温度の目標値については、温度センサ１３ｅの検知に係る給湯タンク７上部の湯の温度よりも高くなるように計測制御装置１４ｂが設定する。基本的には、ヒートポンプユニット１で沸上げ可能な最大温度、例えば９０℃に設定する。また、追いだき温度（浴槽水の温度）の目標値については、装置使用者が決定した温度に基づいて設定する。ここでは、装置使用者が決定した温度を追いだき温度の目標値として設定する。
FIG. 2 is a diagram illustrating the control performed by the
次に、計測制御装置１４ａ、１４ｂは、追いだき運転時に動作させる各手段の初期設定を行う（ステップＳ２）。例えば、計測制御装置１４ａは、貯湯温度の目標値に基づいて圧縮機３の容量及び膨張弁５の開度を初期設定する。また、計測制御装置１４ｂは、貯湯温度の目標値及び追いだき温度の目標値に基づいて、ポンプ８ａ、８ｂ及び８ｃの容量並びに三方弁１０の開度を設定する。そして、上述した追いだき運転の動作を各手段に行わせる（ステップＳ３）。
Next, the
所定時間が経過したものと判断すると（ステップＳ４）、計測制御装置１４ａ、１４ｂによる、沸上げ運転の制御については、上述した沸上げ運転単独の場合と同様に、設定した貯湯温度の目標値に基づいて処理を実施する（ステップＳ５）。このとき、計測制御装置１４ａは、圧縮機３の吐出側における圧力が、貯湯温度の目標値に応じた圧力目標値となるように圧縮機３の容量を制御する。そして、冷凍サイクル回路内の高温側となる圧縮機３の吐出側における温度が、貯湯温度の目標値に応じた温度目標値となるように膨張弁５の開度を制御する。また、計測制御装置１４ｂは、ポンプ８ａで搬送される水流量について、温度センサ１３ｃが検知する水冷媒熱交換器４出口の湯水の温度が貯湯温度の目標値になるように流量制御する。また、ポンプ８ｂは、所定の搬送流量が得られるように容量を制御する。
When it is determined that the predetermined time has elapsed (step S4), the boiling operation control by the
さらに、計測制御装置１４ｂは、ポンプ８ｃについて、温度センサ１３ｋが検知した追いだき熱交換器９において昇温された浴槽水の温度と追いだき温度の目標値とを対比し、浴槽水の温度が追いだき温度の目標値と同じであるかどうかを判断する（ステップＳ６）。浴槽水の温度が追いだき温度の目標値であれば、ポンプ８ｃの容量をそのままにしておく。一方、浴槽水の温度が目標値よりも高いと判断すると（ステップＳ７）、ポンプ８ｃの容量を増加させ（ステップＳ８）、また、浴槽水の温度が目標値よりも低い（浴槽水の温度が目標値よりも高くないと判断した）場合はポンプ８ｃの容量を減少させる（ステップＳ９）。
Further, for the
また、計測制御装置１４ｂは、三方弁１０の開度制御について、温度センサ１３ｄの検知に係る給湯タンク７上部に戻される合流した湯水の温度と温度センサ１３ｅで検知される給湯タンク７上部の高温水の温度とを対比し、合流した湯水の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度と同じであるかどうかを判断する（ステップＳ１０）。合流した湯水の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度であれば三方弁１０の開度をそのままにしておく。一方、合流した湯水の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度より高いと判断すると（ステップＳ１１）、給湯タンク７の上部から戻す分の中温水がより多くなるようにして、合流した湯水の温度が下がるようにする。そのため、給湯タンク７上部に戻る流路の方の開度を大きくする（給湯タンク７中温水流入部に戻る流路の方の開度は小さくなる）ように三方弁１０の開度を制御する（ステップＳ１２）。逆に、合流した湯水の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度より低い（合流した湯水の温度が高温水の温度よりも高くないと判断した）場合、給湯タンク７の上部から戻す分の中温水が少なくなるようにして、合流した湯水の温度が上がるようにする。そのため、給湯タンク７上部に戻る流路の方の開度を小さくする（給湯タンク７中温水流入部に戻る流路の方の開度は大きくなる）ように三方弁１０の開度を制御する（ステップＳ１３）。そして、ステップＳ４に戻り、以上の動作を所定の時間が経過する度に繰り返し行う。ここで、本実施の形態においては、ステップＳ１０において、合流した湯水の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度と同じであるかどうかを判断することで、給湯タンク７の上部から戻す分の中温水が多くなるようにしたが、これに限定するものではない。例えば合流した湯水の温度が高温水の温度を下げることを避けるために、合流した湯水の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度以上であるかどうかを判断するようにしてもよい。
Further, the
次に、追いだき運転実施時の給湯タンク７に関連する温度状況について説明する。上述したとおり、給湯タンク７上部の高温水は追いだき熱交換器９で放熱して温度が低下し、中温水となる。このときの中温水の温度は浴槽水の温度に近接するため、給湯タンク７上部に貯留される高温水よりも温度が低く、給湯タンク７下部の低温水よりも温度が高くなる。この中温水がそのまま給湯タンク７の中温水流入部から流入すると以下の作用をもたらす。
Next, the temperature situation related to the hot
まず、給湯タンク７の中温水流入部に高温水がある場合、流入した中温水と混合することで、その箇所の湯水の温度が低下する。ここで、給湯タンク７の湯水は貯湯される時間が長くなるにつれて温度が低下するが、給湯に用いられる高温水等の温度、例えば４２℃より温度が低下すると、その湯水の熱は給湯に用いることのできない無効熱量となる。このため、給湯タンク７内の湯水の温度を低下させることは、無効となる湯量を増加させる要因となり、その分沸上げ運転時に余分な運転を行うことになり、装置の運転効率を低下させてしまう。
First, when there is high-temperature water in the intermediate temperature water inflow portion of the hot
また、給湯タンク７の中温水流入部に低温水がある場合、流入される中温水と混合することで、その箇所の湯温は上昇する。給湯タンク７下部の低温水は、後に沸上げ運転により昇温されるが、このとき水冷媒熱交換器４に流入する低温水の温度がより加熱しやすい低温であればあるほど、冷媒回路における運転効率が上昇する。逆に、中温水との混合により給湯タンク７下部の低温水の温度を上昇させることは、冷凍サイクル回路の運転効率低下をもたらし、装置の運転効率を低下させることになる。
Moreover, when there is low-temperature water in the hot water inflow section of the hot
また、給湯タンク７の上部に高温水が滞留し、下部に低温水が滞留するように形成される温度成層を、できるだけ維持するようにしておくことが、上述の高温水の温度低下や低温水の温度上昇を回避できるために望ましいことである。温度成層は上下の水温差が大きく、高温の湯の密度が低く、低温水の密度が高い状態にすると維持されやすくなるが、上述のように中温水が混合すると、上下の密度差を小さくするように作用するため、高温水と低温水との混合が促進される。そのため、給湯タンク７内の温度混合を促進し、無効熱量の増加や沸上げ運転時の効率低下をもたらし、装置の運転効率を低下させるように作用する。
In addition, it is possible to maintain the temperature stratification formed so that the high temperature water stays in the upper part of the
そこで、本発明では、追いだき熱交換器９にて生成される中温水の一部を、最も高温の水が貯留されている給湯タンク７上部から戻すように追いだき回路Ｂを構成する。そして、中温水を給湯タンク７の上部に戻す際、三方弁１０により分岐した中温水の一部と沸上げ運転にて加熱された湯を合流し、合流した湯の温度が給湯タンク７上部の湯の温度よりも高い状態で、給湯タンク７上部に戻すようにする。中温水の温度は、給湯タンク７上部の高温水の温度よりも低いので、沸上げ運転で生成される高温水の温度の目標値は、上述したように給湯タンク７上部の高温水の温度より高くなるように設定する。例えば温度センサ１３ｅの検知に係る高温水の温度が６５℃、中温水の温度が４５℃である場合には、沸上げ運転で生成される高温水の温度が９０℃となるようにし、中温水と沸上げ運転で生成される高温水とが合流した湯の温度が６５℃以上となるように運転する。
Therefore, in the present invention, the tracking circuit B is configured so that a part of the medium-temperature water generated by the tracking
以上のように、実施の形態１の貯湯式給湯装置によれば、追いだき運転において、追いだき熱交換器９において、被加熱媒体である水槽水との熱交換により生成された中温水を、三方弁１０で分岐させ、沸き上げた高温水と合流させて給湯タンク７上部から合流した湯を流入させるようにしたので、多量の中温水が中温水流入部から流入することを回避できる。従って給湯タンク７内の温度成層を維持するとともに、給湯タンク７内の湯水の温度の低下を回避できるにようになり、装置の運転効率を高く維持することができる。また、中温水流入部から給湯タンク７に流入する中温水の量を抑制できるので、中温水と給湯タンク７内の湯水との混合を抑制することができる。このため、無効熱量の増加や沸上げ運転時の効率低下を回避し、より装置の運転効率を高く維持できる。特に本実施の形態の装置においては、冷凍サイクル回路による沸き上げを行うが、給湯タンク７の下部を低温水にしておくことで熱交換を効率よく行うことができるため、運転効率をさらによくすることができる。
As described above, according to the hot water storage type hot water supply apparatus of the first embodiment, in the follow-up operation, in the follow-
また、中温水流入部から給湯タンク７に戻す中温水の量が少ないほど、給湯タンク７内において、上述した中温水混合による効率低下を抑制できる。また、沸上げ運転で生成される高温水の温度と給湯タンク７上部の高温水の温度との温度差が大きいほど、多量の中温水を合流させても、合流した湯の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度より低くならないようにすることができる。そのため、本実施の形態では、沸上げ運転における貯湯温度の目標値を、例えば上述したように、ヒートポンプユニット１で沸上げ可能な最大温度である９０℃に設定する等、できるだけ高く設定するようにしたので、より多くの中温水と合流させて給湯タンク７上部に戻すようにすることができる。
In addition, the smaller the amount of intermediate warm water returned from the intermediate warm water inflow portion to the hot
合流した湯の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度よりも低くならないようにし、給湯タンク７上部に戻す中温水を、できるだけ多く戻すようにしたので、給湯タンク７内の無効熱量の増加や沸きあげ運転時の効率低下を回避することができる。このとき、本実施の形態のように、三方弁１０を設け、計測制御装置１４ｂが開度制御を行うことで、常に適切な中温水の量を配分することができ、装置の運転効率を高く維持することができる。
The temperature of the joined hot water is not lowered below the temperature of the hot water in the upper part of the
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係る貯湯式給湯装置の構成を表す図である。図３において、図１と同じ符号を付している手段等は、実施の形態１で説明したことと同様の動作を行う。図１では追いだき回路Ｂと沸上げ回路Ａとを循環する湯を合流させて給湯タンク７上部から戻すように構成としていた。図３では、給湯タンク７上部の近傍部に独立して流入口３０及び３１を設け、それぞれ独立して給湯タンク７に流入させる構成としてもよい。この場合、給湯タンク７に流入後に直ぐに中温水と沸上げ運転で生成された湯が混合することになるので、図１の場合と同様の効果を得ることができ、高効率の装置とすることができる。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus according to
実施の形態３．
上述の実施の形態では、三方弁１０を設け、開度を制御して、給湯タンク７上部から戻す中温水と中温水流入部から戻す中温水都に分岐させるようにした。ここで、例えばヒートポンプユニット１における沸上げ能力が追いだき運転に必要な給湯負荷よりも大きい場合には、中温水の全量を、給湯タンク７上部から戻しても、合流等した湯水の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度となるようにすることができる。このような場合には、三方弁１０を設けずに、中温水を全量、給湯タンク７上部から戻すようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the three-
また、上述の実施の形態１等では、中温水と合流等させても、給湯タンク７上部の高温水の温度を維持できるようにするため、貯湯温度の目標値を高く設定することについて説明した。ここで、例えば中温水の全量を全量給湯タンク７上部に戻しても、合流した湯水の温度が給湯タンク７上部の高温水の温度より高くなってしまう場合がある。このような場合は、貯湯温度の目標値を過度に高く設定していることになる。そのため、貯湯温度の目標値を高く設定していても、上述したような場合には、例えば計測制御装置１４ｂは、貯湯温度の目標値を下げるような制御処理を行うようにしてもよい。このような運転制御を行うことにより、追いだき運転時における沸上げ運転の運転効率を高くでき、より運転効率の高い装置とすることができる。
Further, in the above-described first embodiment, etc., it has been described that the target value of the hot water storage temperature is set high so that the temperature of the hot water in the upper part of the hot
実施の形態４．
図４〜７は本発明の実施の形態４に係る貯湯式給湯装置の構成を表す図である。図４〜７において、図１等と同じ符号を付している手段等は、実施の形態１で説明したことと同様の動作を行う。
4-7 is a figure showing the structure of the hot water storage type hot water supply apparatus which concerns on
図４〜７の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプユニット１で沸き上げた高温水を、追いだき熱交換器９にて浴槽水と熱交換することで放熱により冷却した後、給湯タンク７へ戻すような水回路構成となっている。ここで、給湯タンク７に戻る湯水の戻り温度を給湯タンク７上部における湯水の温度程度とすれば、給湯タンク７の上部の湯水を冷却することなく、追いだきと貯湯とを同時に行うことが可能となる。また、給湯タンク７の上部へ戻る湯水の温度を、湯水として有効な温度下限付近（例えば４５℃など）まで下げるように運転を行えば、より追いだき能力を大きくすることができる。この場合には、ヒートポンプユニット１で沸上げた湯水に加え、給湯タンク７上部の湯水も併用して行うようにすることで、より多くの高温水を追いだき熱交換器９へ供給することが可能となり追いだき能力を大きくすることができる。
The hot water storage type hot water supply apparatus shown in FIGS. 4 to 7 is cooled by heat dissipation by exchanging the hot water boiled by the
《機器構成》
次に本実施の形態の貯湯式給湯装置の詳細な構成について説明する。本実施の形態では、出湯管２０を追いだき回路Ｂ上の配管と接続している。そして、沸上げ回路Ａから出湯管２０への湯水を供給する際の湯水の流路として追いだき回路Ｂの一部を利用する。これにより、例えば浴槽１１の浴槽水について追いだきを行うために追いだき熱交換器９において熱交換した後の湯水を出湯管２０から出湯させることができる。また、追いだき回路Ｂを流れる湯水を給湯タンク７側に流すかどうかを制御するための切り替え手段（開閉弁）となる電磁弁３３ａを給湯タンク７側の流路となる配管Ｅに設けている。また、混合弁３２ａ、３２ｂは、出湯設定温度（例えば４２℃。図示しないリモートコントローラなどによりユーザーが設定する温度など）に基づいて、出湯管２０を通過した湯水と給水管２１からの湯水とを混合するための弁である。混合した湯水は、それぞれ浴槽１１、混合栓３４（シャワー、蛇口などに繋がる）にユーザーの要求に合わせて供給される。浴槽１１へは電磁弁３３ｂを開くことで、混合栓３４からはユーザーの蛇口開動作により最終的に出湯が行われる。
"Equipment configuration"
Next, a detailed configuration of the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment will be described. In the present embodiment, the tapping
ここで、図４では図１に記載したヒートポンプユニット１内のヒートポンプ構成部品類の記載を省略しているが、図４の貯湯式給湯装置においても同様の構成を有しており、実施の形態１等で説明したことと同様の動作を実現可能である。また、本実施の形態の貯湯式給湯装置では、追いだき熱交換器９を通過した湯水が配管Ｅを経由して給湯タンク７上部に戻る。このため、配管Ｅが接続する給湯タンク７内部の上部側には給湯タンク７内に流入する湯水噴流を水平方向に拡散させるバッフル板（図示せず）を設けるものとする。これにより、給湯タンク７の上部に温度境界層（高温水と低温水の境界部）が存在した場合でも、湯水の噴流により温度境界層が攪拌されて高温水部分が低温水部分と混合してしまって高温水部分が消滅する不都合を回避することができる。また、本実施の形態では、さらに温度センサ１３ｍ〜１３ｐを有している。さらに、流量センサ４０ａ〜４０ｃを有し、水の流量を検出している。
Here, in FIG. 4, the description of the heat pump components in the
《動作「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」》
図４は追いだきと貯湯のための運転を同時に行うことが可能な、「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」における装置の動作と貯湯式給湯装置における水の流れとを表す図である。本実施の形態の動作制御については、上記の実施の形態と同様に計測制御装置１４ｂ等が行う（以下、同じ）。ヒートポンプユニット１における沸上げ運転にて生成される湯水（高温水）と給湯タンク７上部の湯水（高温水）とが混合されて追いだき熱交換器９へ流入する。追いだき熱交換器９では、流入した湯水とポンプ８ｃの循環に係る浴槽１１の浴槽水との熱交換が行われる。これにより浴槽水が昇温し追いだきが行われる。一方、追いだき熱交換器９の熱交換により放熱した（冷却された）湯水はポンプ８ｂ、開いている電磁弁３３ａを経て給湯タンク７上部へ流入する。ここで、沸上げ回路Ａを流れる湯水の流量はポンプ８ａにて調整され、追いだき回路Ｂの流量はポンプ８ｂにて調整される。このとき、ヒートポンプユニット１の沸上げ温度（温度センサ１３ｃの検出に係る温度）を目標値に合わせるようにポンプ８ａを駆動制御するようにする。また、給湯タンク７へ戻る湯水の温度（温度センサ１３ｍの検出に係る温度）を目標値に合わせるようにポンプ８ｂを駆動制御する。
<Operation "Heat pump hot water storage mode">>
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the apparatus in the “heat pump hot water storage and pouring mode” and the flow of water in the hot water storage type hot water supply apparatus that can simultaneously perform the operation for chasing and hot water storage. The operation control of the present embodiment is performed by the
《効果「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」》
例えば、給湯タンク７上部における湯水の温度が６５℃であった場合、ヒートポンプユニット１の沸上げに係る湯水の温度を７５℃に設定する。そして、給湯タンク７へ戻る湯水の温度（温度センサ１３ｍの検出に係る温度）を６５℃に設定することで、７５℃と６５℃との差となる１０℃分の熱を、浴槽１１の浴槽水を昇温するために与え、かつ給湯タンク７へは貯湯温度と同じ６５℃での貯湯が可能となる。これにより追いだきと、中温水を生成させずに温度を維持したまま給湯タンク７に湯水を戻す貯湯と同時に行う運転が可能となる。ここで、前述のように温度差が１０℃分であるため、追いだき能力は大きくないが、浴槽１１が温度低下したときに自動的に昇温を行い、所定温度での保温を維持する、大きな追いだき能力を必要としない自動保温運転には適する。以上のように、図４に示すような運転モードでは、給湯タンク７内に中温水を生成しないため、中温水沸上げによるヒートポンプ運転効率低下を防ぐことが可能となり、貯湯システム効率（給湯、追いだきなどの給湯システム全体での運転効率）の向上が可能となる。
《Effect `` Heat pump hot water storage mode ''》
For example, when the temperature of the hot water in the upper part of the hot
《動作「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」》
図５はヒートポンプを利用した追いだきと給湯のための運転を同時に行うことが可能な、「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」のときの装置の動作と貯湯式給湯装置における水の流れとを表す図である。ヒートポンプユニット１における沸上げ運転にて生成される湯水（高温水）と給湯タンク７上部の湯水（高温水）とが混合されて追いだき熱交換器９へ流入する。追いだき熱交換器９では、追いだき回路Ｂ側の湯水とポンプ８ｃによる浴槽循環回路Ｃ側の湯水である浴槽水との熱交換が行われる。これにより浴槽水が昇温し追いだきが行われる。一方、追いだき熱交換器９の熱交換により放熱した（冷却された）追いだき回路Ｂ側の湯水はポンプ８ｂ、混合弁３２を経て出湯端末へ出湯される。図５では混合弁３２ａを介して混合栓３４側へ出湯されるようにしている。また、混合弁３２ｂを介して浴槽１１側へ出湯することもできる。このとき電磁弁３３ａは閉じている。
<< Operation "Heat pump chasing + Hot water supply mode">>
FIG. 5 is a diagram showing the operation of the apparatus and the flow of water in the hot water storage type hot water supply apparatus in the “heat pump follow-up + hot water supply mode” that can simultaneously perform the operation using the heat pump and the hot water supply. It is. Hot water (high temperature water) generated by the boiling operation in the
ここで、沸上げ回路Ａを流れる湯水の流量はポンプ８ａにて調整され、追いだき回路Ｂを流れる湯水（出湯管２０に流れる湯水）の流量は出湯端末で出湯される流量に依存する。ポンプ８ｂは、停止時でも順方向に流通可能なポンプであれば停止させておいてもよいし、運転を行い昇圧を行ってもよい。昇圧を行う場合には出湯端末における湯水の圧力が高まるため、出湯流量を大きくしたり、高所への出湯が可能となる。
Here, the flow rate of the hot water flowing through the boiling circuit A is adjusted by the
本運転モードでは、追いだき熱交換器９における追いだき回路Ｂ側の湯水が混合弁３２ａ又は混合弁３２ｂに流れるため、熱交換により温度が下がっても給湯タンク７へ戻ることがない。そこで、通過後の追いだき回路Ｂ側における湯水の温度が給湯に必要な最低限の温度（例えば４５℃程度）となるように追いだき熱交換器９において熱交換する。これにより、追いだき熱交換器９での放熱温度差を大きくし（例えば６５℃→４５℃の２０℃差）、追いだき能力を大きくすることができる。追いだき熱交換器９を通過する湯水の温度（温度センサ１３ｍの検出に係る温度）の制御方法については、ポンプ８ｃにより浴槽循環回路Ｃを循環する浴槽水の流量を制御することにより行う。浴槽循環回路Ｃを循環する浴槽水の流量を大きくすれば、追いだき回路Ｂを流れる湯水の温度は下がる。一方、浴槽水の流量を小さくすれば、追いだき回路Ｂを流れる湯水の温度は上昇する。これにより追いだき回路Ｂを流れる湯水の温度を目標とする温度に制御することができる。
In this operation mode, the hot water on the follow-up circuit B side in the follow-
また、ヒートポンプユニット１の沸上げ温度（温度センサ１３ｃの検出に係る温度）について、温度センサ１３ｍの検出に係る温度が給湯に必要な最低限の温度（例えば４５℃程度）以上になるようにポンプ８ａを駆動制御するようにする。ヒートポンプユニット１においては、沸き上げる湯水の温度が低いほど効率が上昇するため、本運転モードの場合には沸上げ温度を、貯湯を行う際の沸上げ温度よりも低くするような運転（例えば６５℃→４５℃）を行う。これにより、給湯タンク７の貯湯熱に低沸上げの高効率ヒートポンプ熱を加える高効率の追いだき運転が可能となる。ここで、出湯管２０から出湯又は出湯停止が頻繁に行われる場合などにおいては、ヒートポンプユニット１において、沸上げ温度変更制御が追従できない場合などがある。このような場合には、沸上げ温度を通常の貯湯温度に固定することで、ヒートポンプユニット１における運転の安定化をはかるようにしてもよい。
Moreover, about the boiling temperature (temperature which concerns on the detection of the temperature sensor 13c) of the
《効果「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」》
図５に示す運転モードでは、追いだき熱交換器９を通過した湯水（中温水）を出湯管２０から出湯端末側に直接出湯させるようにしたので、中温水が給湯タンク７に戻ることがない。このため、給湯タンク７内における中温水の沸上げ等によるヒートポンプユニット１の運転効率低下を防ぎ、貯湯システム効率（給湯、追いだきなどの給湯システム全体での運転効率）を向上させることができる。また、追いだき熱交換器９において、浴槽循環回路Ｃを循環する浴槽水に多くの熱量を与えることができ、追いだき回路Ｂを流れる湯水の温度を、図４において説明した「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」よりも下げることができる（例えば６５→４５℃）。このため、「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」に比べて追いだき能力を大きくすることが可能となる。また、追いだき熱交換器９通過後の追いだき回路Ｂ側における湯水の温度（温度センサ１３ｍの検出に係る温度）の制御を、ポンプ８ｃにより浴槽水の流量を制御することで行っている。このため、例えば過渡状態のヒートポンプユニット１において沸上げ温度変更制御が追従できない場合などであっても、出湯管２０から混合弁３２ａ、３２ｂ側に供給する湯水の温度を安定させることができる。さらに、ヒートポンプユニット１における湯水の沸上げ温度を、貯湯のための沸上げ運転よりも低く抑えられるため、ヒートポンプの高効率運転が可能となる。加えて、本運転モードではヒートポンプユニット１が沸き上げた湯水を直接出湯させることができるため、一旦給湯タンク７に貯めるために生じる貯湯式給湯装置特有の放熱ロスがない。このため、ヒートポンプユニット１の沸き上げに係る熱量をロスすることなく利用することができる。
<Effect “Heat pump chasing + Hot water supply mode” >>
In the operation mode shown in FIG. 5, the hot water (medium temperature water) that has passed through the follow-
《動作「追いだき＋給湯モード」》
図６は追いだきと給湯のための運転を同時に行うことが可能な、「追いだき＋給湯モード」のときの装置の動作と貯湯式給湯装置における水の流れとを表す図である。図５に示す「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」との違いは、ヒートポンプユニット１がオフしており、また、ポンプ８ａが停止して沸上げ回路Ａに湯水が流れていない点である。その他、基本的な動作等については、前述した「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」と同じである。このため、追いだき熱交換器９通過後の追いだき回路Ｂ側における湯水の温度（温度センサ１３ｍの検出に係る温度）の制御を、ポンプ８ｃにより浴槽水の流量を制御することで行う。
《Operation “Catch-up + Hot-water supply mode”》
FIG. 6 is a diagram showing the operation of the apparatus and the flow of water in the hot water storage type hot water supply apparatus in the “chasing + hot water supply mode” that can simultaneously perform the operation for chasing and hot water supply. The difference from the “heat pump chasing + hot water supply mode” shown in FIG. 5 is that the
《効果「追いだき＋給湯モード」》
本運転モードでは、図５に示す「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」と同様に、追いだき熱交換器９を通過した湯水（中温水）を出湯管２０から出湯端末側に直接出湯させるようにしたので、中温水が給湯タンク７に戻ることがない。このため、給湯タンク７内における中温水の沸上げ等によるヒートポンプユニット１の運転効率低下を防ぎ、貯湯システム効率（給湯、追いだきなどの給湯システム全体での運転効率）を向上させることができる。本運転モードでは、ヒートポンプユニット１を動作させずに運転を行うため、ヒートポンプユニット１の運転の立上がり遅れ（沸上げ温度が安定するまでの過渡状態）を気にすることなく、追いだきと給湯のための運転を同時に行うことができる。このため、ユーザー動作による出湯管２０からの出湯又は出湯停止が頻繁に行われる場合などにおいても対応が容易である。
《Effect `` Driving + Hot water supply mode ''》
In this operation mode, hot water (medium temperature water) that has passed through the follow-
《動作「追いだきモード」》
図７は図６に示すモードにおいて給湯を行わない「追いだきモード」のときの装置の動作と貯湯式給湯装置における水の流れとを表す図である。図６に示す「追いだき＋給湯モード」との違いは、出湯管２０からの湯水の流れがないこと、電磁弁３３ａを開にすることで、追いだき熱交換器９を通過した湯水を給湯タンク７上部へ戻すことである。本運転モードでは、給湯タンク７上部からの湯水（高温水）を追いだき回路Ｂにより追いだき熱交換器９へ導き、浴槽循環回路Ｃの浴槽水と熱交換して冷却された後に給湯タンク７上部へ戻す。このため、追いだき熱交換器９通過後の追いだき回路Ｂ側における湯水の温度（給湯タンク７に戻る湯水の温度）は給湯タンク７の上部における湯水の温度より低くなる。給湯タンク７に戻る湯水の温度を、出湯目的に利用可能な４５℃以上とすることで、給湯タンク７内の有効貯湯量を大きく減らすことなく追いだき運転を行うことが可能となる。例えば、４５℃以下の水を給湯タンク７に戻すと、給湯タンク７で混合した後の温度が給湯有効温度以下となり、給湯有効蓄熱量を大きく減らす可能性がある（３０℃の湯水と６５℃の湯水を混合すれば、給湯タンク７の残湯量によっては給湯タンク７上部における湯水の温度が４５℃以下になってしまう可能性がある）。一方、４５℃以上であれば、混合しても、湯水の温度は給湯有効温度以上となるため、混合により給湯有効蓄熱量が大きく下がることはない（４５℃の湯水と６５℃の湯水が混合しても４５℃以下になることはない）。
《Operation `` Catch mode ''》
FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of the apparatus and the flow of water in the hot water storage type hot water supply apparatus in the “chasing mode” in which hot water supply is not performed in the mode shown in FIG. 6. The difference from the “chasing / hot water supply mode” shown in FIG. 6 is that there is no flow of hot water from the tapping
《動作「モード遷移」》
前述した各モードについては、給湯の有無により容易に切り替えることが可能である。例えば、ヒートポンプユニット１による追いだきを行っている場合に、給湯がなければ図４に示す「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」を行い、給湯があれば図５に示す「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」を行う。また、ヒートポンプユニット１による追いだきを行わない場合に、給湯がなければ図７に示す「追いだきモード」を行い、給湯があれば図６に示す「追いだき＋給湯モード」を行う。
<< Operation "Mode Transition">>
Each mode described above can be easily switched depending on the presence or absence of hot water supply. For example, in the case of chasing by the
次に、「ヒートポンプ追いだきモード」と「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」との関係について説明する。例えば給水管２１からの給水により、貯湯タンク７の湯水を追加沸上げが必要で、かつ浴槽１１の追いだきを行う場合（例えば浴槽１１の浴槽水の温度が目標値より少しでも低下した場合。また、±１℃などのオフセットを考慮する場合には目標温度より高くても早めに追いだき運転を開始してもよい）には、「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」による運転を行う。この運転モードでは前述のように貯湯タンク７の上部の湯水を高温に保つため、追いだき熱交換器９から給湯タンク７に戻る湯水の温度と給湯タンク７上部温度との温度差を少なくするように運転することが可能である。この場合には、追いだき能力が大きくないため、追いだきによる浴槽水の加熱速度は遅くなる。浴槽１１の湯温を一定に保つ目的の自動保温運転では大きな能力を必要としないため、浴槽１１の湯水の温度を保温するための運転に適している。ここで、ユーザーからの要求により出湯管２０からの出湯があった場合には、「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」にモード遷移する。このモードでは中温水を給湯タンク７へ戻さず出湯するため、追いだき熱交換器９通過後の追いだき回路Ｂ側における湯水の温度を下げて大きな追いだき能力の運転を行うことが可能となる。
Next, the relationship between the “heat pump chasing mode” and the “heat pump chasing + hot water supply mode” will be described. For example, when the hot water in the hot
《効果「モード遷移」》
例えば「ヒートポンプ追いだきモード」と「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」を組み合わせることにより、同一熱量の追いだきを行う場合でも、給湯連動による高効率運転の比率を高めることが可能となりシステム効率の向上が可能となる。このような運転方法は追いだきのオンオフを機器（浴槽１１）側で制御することができる自動保温運転に適している。
《Effect `` Mode transition ''》
For example, by combining “heat pump chasing mode” and “heat pump chasing + hot water supply mode”, even when chasing the same amount of heat, it is possible to increase the ratio of high-efficiency operation linked to hot water supply and improve system efficiency. It becomes possible. Such an operation method is suitable for an automatic heat insulation operation in which the on / off of the tracking can be controlled on the equipment (tub 11) side.
図８は各モードによる運転パターンの時系列変化の例、給湯負荷有無と運転モード遷移、追いだき能力の関係を示す図である。図８ではヒートポンプユニット１による沸上げ運転については常に行っている場合を想定している。また、図８では、最初はヒートポンプユニット１の沸上げ運転により貯湯タンク７への貯湯のみを行っている。時間αにおいて追いだき（保温）運転を開始することで「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」となる。そして時間β、γ、θにおいて、給湯管２０を介して出湯端末への出湯が行われるため、このタイミングで「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」にモードが遷移する。ここで、最後の時間θにおける出湯はシャワーにおける負荷を想定している。「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」に遷移したときには追いだき能力は大きくなる。出湯が終わると、モードが再度「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」に遷移する。「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」時のように、出湯負荷がある場合には、中温水を給湯タンク７に戻さない高効率運転が可能となる。時間θから後、追いだき（保温）運転は浴槽１１における浴槽水の温度が目標値となると、「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」が終了となる。その後は再び貯湯タンク７への貯湯のみを行う沸上げ運転が行われる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a time-series change of the operation pattern in each mode, the relationship between hot water supply load presence / absence, operation mode transition, and tracking ability. In FIG. 8, it is assumed that the boiling operation by the
以上のようにして、浴槽１１の浴槽水の追いだきを行う場合に、「ヒートポンプ追いだき＋給湯モード」では、システム効率が高くなる能力を大きくした追いだき（保温）を行う。一方、出湯管２０からの出湯がない場合には「ヒートポンプ貯湯追いだきモード」として能力を小さくして次の出湯に備えることで、追いだき時に極力効率の高い運転の比率を高めることが可能となり、システム全体としての効率を向上させることができる。ここで、図８に基づく運転パターンの説明では、ヒートポンプユニット１が沸上げ運転を行う場合について説明した。特に沸上げ運転が必要ない場合（給湯タンク７に十分な蓄熱量がある場合）には、図６に示す「追いだき＋給湯モード」と図７に示す「追いだきモード」との間でモードを遷移させることで、出湯時の高効率運転を有効に利用することに対応できる。この場合はヒートポンプユニット１を利用した沸上げ運転が不要で、追いだき運転のみを行う必要がある場合である。給湯管２０を介して出湯端末への出湯がない場合には、図７に示す「追いだきモード」による運転を行う。出湯がある場合には、図６に示す「追いだき＋給湯モード」による運転を行う。これにより沸上げ運転が不要な場合でも、追いだき熱交換器９を通過した追いだき回路Ｂ側の湯水（中温水）を直接出湯管２０から出湯させることでシステム効率向上に有利な追いだき運転が可能となる。
As described above, when the bath water of the
実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５に係る貯湯式給湯装置の構成を表す図である。図９において、図４〜７と同じ符号を付している手段等は、実施の形態１、４で説明したことと同様の動作を行う。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 9, means and the like having the same reference numerals as in FIGS. 4 to 7 perform the same operations as those described in the first and fourth embodiments.
図９に示す本実施の形態の貯湯式給湯装置は、実施の形態４において説明した貯湯式給湯装置と同じ機能を実現する。実施の形態４の貯湯式給湯装置との相違点は、ポンプ８ａを有しておらず、その代わりに三方弁５０ａを有している点である。三方弁５０ａは、開度制御により２方向から流入する水を所定の比率で混合させる。本実施の形態では、沸上げ回路Ａを流れる湯水と配管Ｄを流れる湯水とを合流させて追いだき熱交換器９側に流出させる。ここで、本実施の形態では、三方弁５０ａの混合比率を制御することにより、追いだき熱交換器９において熱交換の熱量を制御することができるため、ポンプ８ｂの流量が固定であってもよい。本実施の形態の貯湯式給湯装置における基本的な動作は実施の形態４の各モードにおける動作等と同じである。ここでは、本実施の形態の装置における特徴である三方弁５０ａの動作について説明する。
The hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment shown in FIG. 9 realizes the same function as the hot water storage type hot water supply apparatus described in the fourth embodiment. The difference from the hot water storage type hot water supply apparatus of the fourth embodiment is that the
実施の形態４の貯湯式給湯装置では、沸上げ回路Ａを流れる湯水の流量をポンプ８ａで制御していた。本実施の形態では沸上げ回路Ａを流れる湯水の流量と配管Ｄを流れる湯水の流量との比を三方弁５０ａの開度を制御することにより行っている。三方弁５０ａの開度を沸上げ回路Ａに大きく開けることで沸上げ回路Ａの流量が大きく、小さくすることで沸上げ回路Ａの流量を小さくすることができる。開度制御は、例えば計測制御装置１４ｂが行う。これにより、高価なポンプ８ａを削減することができるため、装置の低コスト化が可能となる。また、実施の形態４と同様に、給湯タンク７内に中温水を生成しないため、中温水沸上げによるヒートポンプ運転効率低下を防ぐことが可能となり、貯湯システム効率（給湯、追いだきなどの給湯システム全体での運転効率）の向上が可能となる。
In the hot water storage type hot water supply apparatus of the fourth embodiment, the flow rate of hot water flowing through the boiling circuit A is controlled by the
実施の形態６．
図１０は本発明の実施の形態６に係る貯湯式給湯装置の構成を表す図である。図１０において、図４〜７と同じ符号を付している手段等は、実施の形態１、４で説明したことと同様の動作を行う。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus according to
図１０に示す本実施の形態の貯湯式給湯装置は、実施の形態４において説明した貯湯式給湯装置と同じ機能を実現する。実施の形態４の貯湯式給湯装置との相違点は、切り替え手段となる三方弁５０ｂを有している点である。三方弁５０ｂは、追いだき熱交換器９を通過した追いだき回路Ｂ側の湯水を、配管Ｅを介して給湯タンク７の上部に戻す若しくは配管Ｇを介してヒートポンプユニット１へ流す又は三方を閉じてどちらにも流さない（出湯管２０を通過させる）という３パターンの切り替えを行うことができる。このため、本実施の形態では、追いだき熱交換器９を通過した追いだき回路Ｂ側の湯水を、ヒートポンプユニット１に流すことができる。したがって、ヒートポンプユニット１で沸き上げた湯水（高温水）を追いだき熱交換器９へ導き、追いだきに利用した後、再びヒートポンプユニット１に流す閉回路を形成することができる。これにより、貯湯タンク７における湯水の流入出を行うことなく、ヒートポンプユニット１を利用した追いだき運転を行うことができる。このため、例えば追いだき熱交換器９を通過した追いだき回路Ｂ側の湯水（中温水）が給湯タンク７へ流入することがない。したがって、給湯タンク７内に中温水を生成しないため、中温水沸上げによるヒートポンプ運転効率低下を防ぐことが可能となり、貯湯システム効率（給湯、追いだきなどの給湯システム全体での運転効率）の向上が可能となる。
The hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment shown in FIG. 10 realizes the same function as the hot water storage type hot water supply apparatus described in the fourth embodiment. The difference from the hot water storage type hot water supply apparatus of the fourth embodiment is that it has a three-
１ ヒートポンプユニット、２ タンクユニット、３ 圧縮機、４ 水冷媒熱交換器、５ 膨張弁、６ 空気熱交換器、６Ａ ファン、７ 給湯タンク、８ａ、８ｂ、８ｃ ポンプ、９ 追いだき熱交換器、１０ 三方弁、１１ 浴槽、１２ａ，１２ｂ 圧力センサ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊ，１３ｋ，１３Ｌ，１３ｍ，１３ｎ，１３ｏ，１３ｐ 温度センサ、１４ａ，１４ｂ 計測制御装置、２０ 出湯管、２１ 給水管、３０，３１ 流入口、３２ａ，３２ｂ 混合弁、３３ａ，３３ｂ 電磁弁、３４ 混合栓、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 流量センサ、５０ａ，５０ｂ 三方弁、Ａ 沸上げ回路、Ｂ 追いだき回路、Ｃ 浴槽循環回路。 1 heat pump unit, 2 tank unit, 3 compressor, 4 water refrigerant heat exchanger, 5 expansion valve, 6 air heat exchanger, 6A fan, 7 hot water tank, 8a, 8b, 8c pump, 9 follow-up heat exchanger, 10 Three-way valve, 11 Bath, 12a, 12b Pressure sensor, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g, 13h, 13i, 13j, 13k, 13L, 13m, 13n, 13o, 13p Temperature sensor, 14a, 14b Measurement control device, 20 tap pipe, 21 water supply pipe, 30, 31 inlet, 32a, 32b mixing valve, 33a, 33b solenoid valve, 34 mixing plug, 40a, 40b, 40c flow sensor, 50a, 50b three-way valve, A boiling Raising circuit, B tracking circuit, C bathtub circulation circuit.
Claims (17)
該給湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、
前記給湯タンクの湯水と熱交換させて被加熱媒体を加熱する追いだき熱交換器と
を備え、
前記追いだき熱交換器を通過した前記給湯タンクの湯水の一部又は全部を、前記加熱手段が加熱した湯水と合流させた湯水を前記給湯タンクの上部から流入させる追いだき回路を形成することを特徴とする貯湯式給湯装置。 A hot water tank for storing hot water,
Heating means for heating the hot water in the hot water tank;
A follow-up heat exchanger that heats the medium to be heated by exchanging heat with hot water in the hot water tank;
Forming a chasing circuit for causing a part or all of the hot water in the hot water tank that has passed through the chasing heat exchanger to flow from the upper part of the hot water tank into which hot water merged with hot water heated by the heating means is introduced. Hot water storage type hot water supply device.
圧縮機、膨張弁及び蒸発器とともに、冷媒を循環させる冷凍サイクル回路を構成し、前記給湯タンクの湯水と前記冷媒とを熱交換させて加熱する水冷媒熱交換器と、
前記給湯タンクの湯水と熱交換させて被加熱媒体を加熱する追いだき熱交換器と
該追いだき熱交換器を通過した湯水を、前記水冷媒熱交換器が加熱した湯水と合流させて前記給湯タンクの上部から流入させるための流路と、前記給湯タンクの中央部分又は該中央部分より下方から流入させる流路とに分岐させる三方弁と
を備えることを特徴とする貯湯式給湯装置。 A hot water tank for storing hot water,
A water refrigerant heat exchanger that, together with the compressor, the expansion valve, and the evaporator, constitutes a refrigeration cycle circuit that circulates the refrigerant, heats the hot water in the hot water tank and the refrigerant to heat them, and
A follow-up heat exchanger that heats the heated medium by exchanging heat with hot water in the hot water tank, and hot water that has passed through the follow-up heat exchanger is joined with hot water heated by the water-refrigerant heat exchanger. A hot water storage type hot water supply apparatus comprising: a flow path for flowing in from an upper part of the tank; and a three-way valve for branching into a central portion of the hot water supply tank or a flow path for flowing in from below the central portion.
該給湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、
前記給湯タンクの湯水との熱交換により被加熱媒体を加熱する追いだき熱交換器と、
前記加熱手段を通過する前記湯水の流量と前記追いだき熱交換器を通過する前記湯水の流量の比を変化させる流量比制御手段と
を備え、
前記給湯タンクの下部から前記加熱手段を通過させて加熱した湯水と前記給湯タンク上部から導いた湯水とを混合させて前記追いだき熱交換器を通過させ、前記貯湯タンクの上部から流入させる追いだき回路を形成することを特徴とする貯湯式給湯装置。 A hot water tank for storing hot water,
Heating means for heating the hot water in the hot water tank;
A follow-up heat exchanger that heats the medium to be heated by heat exchange with hot water in the hot water supply tank;
Flow rate ratio control means for changing a ratio of the flow rate of the hot water passing through the heating means and the flow rate of the hot water passing through the follow-up heat exchanger;
Hot water that has been heated by passing through the heating means from the lower part of the hot water tank and hot water that has been introduced from the upper part of the hot water tank, passed through the follow-up heat exchanger, and fed from the upper part of the hot water tank A hot water storage type hot water supply apparatus characterized by forming a circuit.
前記追いだき熱交換器を通過させる湯水の流量を制御するための追いだき用ポンプと、
前記加熱手段を通過させる湯水の流量を制御するための加熱用ポンプと
を有することを特徴とする請求項７記載の貯湯式給湯装置。 The flow rate control means includes:
A pump for driving to control the flow rate of hot water passing through the heating heat exchanger;
The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 7 , further comprising a heating pump for controlling a flow rate of hot water passing through the heating means.
前記追いだき熱交換器に湯水を通過させるための追いだき用ポンプと、
前記給湯タンクの下部から前記加熱手段を通過させて加熱した湯水と前記給湯タンク上部から導いた湯水とを比率を制御しながら混合させるための混合弁と
を有することを特徴とする請求項７記載の貯湯式給湯装置。 The flow rate control means includes:
A pump for passing hot water through the follow-up heat exchanger;
According to claim 7, characterized in that it comprises a mixing valve for mixing while controlling the ratio of the hot water which led hot water heated by passing through the heating means from the lower portion of the hot water tank from the hot water supply tank top Hot water storage system.
前記出湯端末に前記湯水を送るか否かに基づいて、前記給湯タンクに流入させる湯水の温度の目標温度を判定することを特徴とする請求項１１記載の貯湯式給湯装置。 The measurement control device
The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 11 , wherein a target temperature of hot water flowing into the hot water supply tank is determined based on whether or not the hot water is sent to the hot water terminal.
前記追いだき熱交換器を通過した湯水を出湯管に流すか又は前記給湯タンクに流入させるかを切り替えるための切り替え手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の貯湯式給湯装置。 A hot water pipe for branching from a flow path between the hot water outlet of the follow-up heat exchanger and the upper part of the hot water storage tank, and for sending hot water to a hot water terminal;
The switch according to any one of claims 8 to 12 , further comprising switching means for switching whether the hot water passing through the follow-up heat exchanger flows into a hot water discharge pipe or flows into the hot water supply tank. Hot water storage water heater.
前記給湯タンクに流入させるか、前記加熱手段に流すか又は前記追いだき熱交換器を通過した湯水を出湯管に流すかを切り替えるための切り替え手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の貯湯式給湯装置。 A hot water pipe for branching from a flow path between the hot water outlet of the follow-up heat exchanger and the upper part of the hot water storage tank, and for sending hot water to a hot water terminal;
Or allowed to flow into the hot water supply tank, according to claim 8, characterized in, further comprising a switching means for switching between the flow of hot water that has passed through or the chase fired heat exchanger flowing through said heating means tapping tube - The hot water storage type hot water supply apparatus according to any one of 12 .
前記給湯タンクの上部の湯水を所定の温度にして前記出湯管に送るため、前記媒体用ポンプにより前記追いだき熱交換器を通過する前記被加熱媒体の流量を制御する計測制御装置とをさらに備えることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の貯湯式給湯装置。 A medium pump for passing the heated medium through the follow-up heat exchanger;
To send to the tapping tube hot water at the top and a predetermined temperature of the hot water tank, further comprising a measurement control unit for controlling the flow rate of the heated medium passing through the chase fired heat exchanger by the medium pump The hot water storage type hot water supply apparatus according to any one of claims 13 to 16 .
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