JP2003121001A - 貯湯システム - Google Patents

貯湯システム

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JP2003121001A
JP2003121001A JP2001311765A JP2001311765A JP2003121001A JP 2003121001 A JP2003121001 A JP 2003121001A JP 2001311765 A JP2001311765 A JP 2001311765A JP 2001311765 A JP2001311765 A JP 2001311765A JP 2003121001 A JP2003121001 A JP 2003121001A
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JP
Japan
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hot water
water storage
heat exchanger
storage tank
temperature
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Application number
JP2001311765A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Mizukami
和明 水上
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯湯運転の立ち上がり時に、貯湯タンク内で
の温度成層が破壊されることのない、貯湯システムを提
供する。 【解決手段】 外部熱源を利用して水を加熱する熱交換
器3と、この熱交換器に供給する低温水と該熱交換器で
加熱された高温水とをタンク本体11A内に共存させ、
温度成層を形成させて貯える貯湯タンク11とを備え、
貯湯運転の立ち上がり時に、熱交換器3と貯湯タンク1
1とを接続する配管21,22内に溜まった低温水を、
貯湯タンク11内の高温水領域以外に導く手段を備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温水と高温水と
を共存させ、温度成層を形成させて貯える貯湯タンクを
備えた貯湯システムに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、圧縮機、高温側熱交換器(凝縮
器)、減圧装置および蒸発器を有する冷凍サイクルを備
え、この高温側熱交換器で加熱した水を給湯可能に構成
したヒートポンプ式給湯装置が知られている。
【0003】この種のものでは、高温側熱交換器に供給
する低温水と該高温側熱交換器で加熱された高温水とを
タンク本体内に共存させ、温度成層を形成させて貯える
貯湯タンクを備えたものが提案されている。
【0004】つまり、この貯湯タンクでは、上部に高温
のお湯が溜まり、下部に比較的低温のお湯が溜まり、貯
湯運転時には、タンク下部から高温側熱交換器に給水
し、ここで加熱してタンク上部に戻す構成となってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、ヒートポンプ式給湯装置では、安価な深夜電力を利
用した貯湯運転が行われる。
【0006】例えば冬期に、高温側熱交換器と貯湯タン
クとを接続する配管内に低温水が溜まっており、ヒート
ポンプ式給湯装置の貯湯運転の立ち上がり時に、この低
温水が、いきなりタンク上部に戻されると、貯湯タンク
内での温度成層が破壊され、温度境界層を乱すという問
題がある。
【0007】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、貯湯運転の立ち上がり時
に、貯湯タンク内での温度成層が破壊されることのな
い、貯湯システムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
外部熱源を利用して水を加熱する熱交換器と、この熱交
換器に供給する低温水と該熱交換器で加熱された高温水
とをタンク本体内に共存させ、温度成層を形成させて貯
える貯湯タンクとを備え、貯湯運転の立ち上がり時に、
熱交換器と貯湯タンクとを接続する配管内に溜まった低
温水を、貯湯タンク内の高温水領域以外に導く手段を備
えたことを特徴とする。
【0009】請求項2記載の発明は、外部熱源を利用し
て水を加熱する熱交換器と、この熱交換器に供給する低
温水と該熱交換器で加熱された高温水とをタンク本体内
に共存させ、温度成層を形成させて貯える貯湯タンクと
を備え、貯湯運転の立ち上がり時に、熱交換器と貯湯タ
ンクとを接続する配管内に溜まった低温水を、貯湯タン
ク内の低温水領域に導く手段を備えたことを特徴とす
る。
【0010】請求項3記載の発明は、外部熱源を利用し
て水を加熱する熱交換器と、この熱交換器に供給する低
温水と該熱交換器で加熱された高温水とをタンク本体内
に共存させ、温度成層を形成させて貯える貯湯タンクと
を備え、貯湯運転の立ち上がり時に、熱交換器と貯湯タ
ンクとを接続する配管内に溜まった低温水を、貯湯タン
ク内に戻さず、外部に排水する手段を備えたことを特徴
とする。
【0011】請求項4記載の発明は、請求項1ないし3
のいずれか一項記載のものにおいて、前記外部熱源が冷
凍サイクルの放熱熱源であることを特とする。
【0012】請求項5記載の発明は、請求項1ないし3
のいずれか一項記載のものにおいて、前記外部熱源が燃
料電池の放熱熱源であることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面に基づいて説明する。
【0014】図1は、ヒートポンプ式給湯装置を示して
いる。1は圧縮機を示し、この圧縮機1には、実線で示
す冷媒配管を介して、ガスクーラ(高圧側熱交換器)
3、減圧装置(弁装置)5、蒸発器(低圧側熱交換器)
7が順に接続されて、冷凍サイクルが構成されている。
【0015】この冷凍サイクルにはCO2冷媒が使用さ
れる。CO2冷媒はオゾン破壊係数が0で、地球温暖化
係数が1であるため、環境への負荷が小さく、毒性、可
燃性がなく安全で安価である。
【0016】このCO2冷媒を使用した場合、冷凍サイ
クルの高圧側が超臨界となる遷臨界サイクル(Transcri
tical Cycle)になるため、ヒートポンプ式給湯装置に
おける給湯のように、水の昇温幅が大きい加熱プロセス
では高い成績係数(COP)を期待することができる。
【0017】一方、上記ガスクーラ3は、CO2冷媒が
流れる冷媒コイル9と、水が流れる水コイル10とから
なり、この水コイル10は水配管21,23を介して貯
湯タンク11に接続されている。
【0018】この貯湯タンク11からガスクーラ3に低
温水を供給する水配管21には、循環ポンプ13が接続
され、この循環ポンプ13が運転されると、貯湯タンク
11の水がガスクーラ3を循環し、ここで加熱された
後、水配管23を経て、貯湯タンク11に貯湯される。
【0019】この貯湯タンク11はタンク本体11Aを
備え、このタンク本体11A内には、ガスクーラ3に供
給される低温水Xと、ガスクーラ3で加熱された高温水
Yとが共存し、温度成層が形成される。
【0020】つまり、この貯湯タンク11では、温度境
界層11Bを境界にして、タンク本体11Aの上部に高
温のお湯が溜まり、下部に比較的低温のお湯が溜まり、
貯湯運転時には、循環ポンプ13の運転によって、水配
管21を経て、タンク下部からガスクーラ3に給水さ
れ、ここで加熱された後、水配管23を経て、高温水が
ガスクーラ3からタンク上部に戻される。
【0021】上述したヒートポンプ式給湯装置では、一
般に、貯湯運転を行う場合、安価な深夜電力を利用して
行われる。
【0022】例えば冬期に、ガスクーラ3と貯湯タンク
11とを接続する配管21,23内に低温水が溜まって
おり、ヒートポンプ式給湯装置の貯湯運転の立ち上がり
時に、この低温水がいきなりタンク上部に戻されると、
貯湯タンク11内での温度成層が破壊され、温度境界層
11Bを乱す。
【0023】本実施形態では、貯湯運転の立ち上がり時
に、ガスクーラ3と貯湯タンク11とを接続する配管2
1,23内に溜まった低温水を、貯湯タンク11内の高
温水領域(温度境界層11Bよりも上位領域)以外に導
く手段が設けられる。
【0024】この手段は、図1において、水配管23に
設けられた開閉弁25と、この開閉弁25をバイパス
し、ガスクーラ3を経た低温水Zを、貯湯タンク11内
の低温水領域(温度境界層11Bよりも下位領域)に導
く、バイパス管26並びに開閉弁27とを備えて構成さ
れている。
【0025】バイパス管26のタンクへの接続位置11
Cは、温度境界層11Bよりもかなり低い位置であるこ
とが望ましい。
【0026】本実施形態では、貯湯運転の立ち上がり時
に、図示を省略したコントローラの制御によって、開閉
弁25が閉じられると共に、開閉弁27が開けられる。
これによると、貯湯運転の立ち上がり時、水配管21,
23内に溜まった低温水はバイパス管26を通じて、貯
湯タンク11内の低温水領域に導かれる。
【0027】従って、従来のように、低温水がいきなり
貯湯タンク11の上部に戻されることがなく、貯湯タン
ク11内の温度成層が破壊されることがなく、温度境界
層11Bが乱されることがない。
【0028】貯湯運転の立ち上がりから、例えば、所定
時間経過した後は、図示を省略したコントローラの制御
によって、開閉弁25が開かれ、開閉弁27が閉じられ
て、通常の貯湯運転に切り換えられる。切換のタイミン
グは、ガスクーラ3のガスクーラ出口温度に基づいて決
定することが望ましい。
【0029】図2は、別の実施形態を示す。
【0030】この実施形態では、貯湯運転の立ち上がり
時、水配管21,23内に溜まった低温水が、該水配管
21,23内を逆流して、貯湯タンク11内の上記低温
水領域に戻される。これを逆流させる手段として、循環
ポンプ13の上流(ガスクーラ3側)および下流(貯湯
タンク11側)に設置された三方弁31,32と、上流
に位置する三方弁31と貯湯タンク11の下部とを接続
したバイパス管33と、このバイパス管33に設けられ
た開閉弁34と、下流に位置する三方弁32とガスクー
ラ3とを接続したバイパス管35と、このバイパス管3
5に設けられた開閉弁36とを備えて構成される。
【0031】貯湯運転の立ち上がり時、開閉弁34,3
6が開かれ、三方弁31のポートA,Cが連通し、三方
弁32のポートB,Cが連通する。
【0032】これによると、貯湯運転の立ち上がり時、
水配管21,23内に溜まった低温水は、バイパス管3
5を通じて循環ポンプ13の吸い込み口に吸い込まれ、
吐出口から吐出された後、バイパス管33を通じて貯湯
タンク11内の低温水領域に導かれる。従って、従来の
ように、低温水がいきなり貯湯タンク11の上部に戻さ
れることがなく、貯湯タンク11内の温度成層が破壊さ
れることがなく、温度境界層11Bが乱されることがな
い。
【0033】貯湯運転の立ち上がりから、例えば、所定
時間経過した後は、図示を省略したコントローラの制御
によって、開閉弁34,36が閉じられると共に、三方
弁31のポートA,Bが連通され、三方弁32のポート
A,Bが連通されて、通常の貯湯運転に切り換えられ
る。
【0034】図3は、別の実施形態を示す。
【0035】本実施形態では、貯湯運転の立ち上がり
時、ガスクーラ3と貯湯タンク11とを接続する配管2
1,22内に溜まった低温水を、貯湯タンク11に戻さ
ず、外部に排水する構成が採用される。外部に排水する
手段として、循環ポンプ13の上流(ガスクーラ3側)
および下流(貯湯タンク11側)に設置された三方弁4
1,42と、上流に位置する三方弁41に接続された配
水管44と、下流に位置する三方弁42とガスクーラ3
とを接続したバイパス管45と、このバイパス管45に
設けられた開閉弁46とを備えて構成される。
【0036】貯湯運転の立ち上がり時、開閉弁46が開
かれ、三方弁41のポートA,Cが連通し、三方弁42
のポートB,Cが連通する。
【0037】これによると、貯湯運転の立ち上がり時、
水配管21,23内に溜まった低温水は、バイパス管4
5を通じて循環ポンプ13の吸い込み口に吸い込まれ、
吐出口から吐出された後、三方弁41のポートA,Cを
経て配水管44に導かれ、貯湯タンク11に戻ることな
く外部に排水される。
【0038】従って、従来のように、低温水がいきなり
貯湯タンク11の上部に戻されることがなく、貯湯タン
ク11内の温度成層が破壊されることがなく、温度境界
層11Bが乱されることがない。
【0039】貯湯運転の立ち上がりから、例えば、所定
時間経過した後は、図示を省略したコントローラの制御
によって、開閉弁46が閉じられると共に、三方弁41
のポートA,Bが連通し、三方弁42のポートA,Bが
連通して、通常の貯湯運転に切り換えられる。
【0040】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。上記実施形態では、外部熱源が冷凍サイ
クルの放熱熱源であったが、これに限定されず、燃料電
池の放熱熱源であってもよいことは明らかである。
【0041】
【発明の効果】本発明では、貯湯運転の立ち上がり時
に、熱交換器と貯湯タンクとを接続する配管内に溜まっ
た低温水を、貯湯タンク内の高温水領域以外に導く手段
を備えたため、貯湯タンク内での温度成層が破壊される
ことがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による貯湯システムの一実施形態を示す
回路図である。
【図2】別の実施形態を示す回路図である。
【図3】別の実施形態を示す回路図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 3 ガスクーラ 5 減圧装置(弁装置) 7 蒸発器 11 貯湯タンク 11A タンク本体 11B 温度境界層 13 循環ポンプ 21,23 水配管

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部熱源を利用して水を加熱する熱交換
    器と、この熱交換器に供給する低温水と該熱交換器で加
    熱された高温水とをタンク本体内に共存させ、温度成層
    を形成させて貯える貯湯タンクとを備え、貯湯運転の立
    ち上がり時に、熱交換器と貯湯タンクとを接続する配管
    内に溜まった低温水を、貯湯タンク内の高温水領域以外
    に導く手段を備えたことを特徴とする貯湯システム。
  2. 【請求項2】 外部熱源を利用して水を加熱する熱交換
    器と、この熱交換器に供給する低温水と該熱交換器で加
    熱された高温水とをタンク本体内に共存させ、温度成層
    を形成させて貯える貯湯タンクとを備え、貯湯運転の立
    ち上がり時に、熱交換器と貯湯タンクとを接続する配管
    内に溜まった低温水を、貯湯タンク内の低温水領域に導
    く手段を備えたことを特徴とする貯湯システム。
  3. 【請求項3】 外部熱源を利用して水を加熱する熱交換
    器と、この熱交換器に供給する低温水と該熱交換器で加
    熱された高温水とをタンク本体内に共存させ、温度成層
    を形成させて貯える貯湯タンクとを備え、貯湯運転の立
    ち上がり時に、熱交換器と貯湯タンクとを接続する配管
    内に溜まった低温水を、貯湯タンク内に戻さず、外部に
    排水する手段を備えたことを特徴とする貯湯システム。
  4. 【請求項4】 前記外部熱源が冷凍サイクルの放熱熱源
    であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一
    項記載の貯湯システム。
  5. 【請求項5】 前記外部熱源が燃料電池の放熱熱源であ
    ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項記
    載の貯湯システム。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009024919A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Denso Corp ヒートポンプ式給湯装置
JP2010156495A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Daikin Ind Ltd 給湯機、および給湯機の空気抜き方法
JP2015068539A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 三菱重工業株式会社 給湯システムおよびその制御方法
JP2015232425A (ja) * 2014-06-10 2015-12-24 三菱電機株式会社 貯湯式給湯機

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