JP2004125306A - Hot water storage type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンクの外部で、貯湯水と外部熱負荷との間で熱交換する貯湯式給湯器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の浴槽追焚き機能を備えた貯湯式給湯器においては、浴槽の追焚き時に、循環ポンプを運転して貯湯タンクの上部より循環回路に高温水を取り出し、風呂用熱交換器で浴槽水と熱交換させ、温度の低くなった中温水を貯湯タンクの下部に戻すことで浴槽水の追焚きを行っている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−108292号公報(第4頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の構成では、循環回路を流れる高温水の流量調整は行われておらず、循環ポンプの循環能力と配管抵抗などによって一義的に循環流量が決定されてしまう。このため、浴槽水の追焚き能力は高くできるものの、風呂用熱交換器を通過して浴槽に戻る湯の温度をコントロールすることができない。この結果、タンク循環回路から貯湯タンクへの戻り温度が高くなり、蛇口等で湯が給湯されて貯湯タンク下部に供給された水と混ざり、貯湯タンクの下部に中途半端なぬるま湯が形成され、タンク循環回路からの戻り温度が高いにもかかわらず、湯として使用できないという問題があった。
【0005】
また、加熱手段として発熱体の代わりにヒートポンプサイクルを用いた室外機を利用して、貯湯タンクの下部より水を取り出し、室外機にて湯を作り、貯湯タンクの上部に沸き上げた湯を順次貯めていくように沸き上げを行なうヒートポンプ給湯器においては、風呂用熱交換器から貯湯タンクヘ戻される湯の温度が高いと、ヒートポンプ沸き上げ時の加熱効率(成績係数)が低下してしまうという問題がある。なお、ここでいう加熱効率とは、沸き上げ能力を消費電力で割ったものをさす。
【0006】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンク下部のぬるま湯の形成を防止し、かつ、ヒートポンプサイクルを用いた加熱方式においては、沸き上げ時の加熱効率(成績係数)の低下を防止できる貯湯式給湯器を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下部から給水され上部から出湯される貯湯タンクと、貯湯タンクの貯湯水を加熱する加熱手段と、貯湯タンクの上部から取り出した貯湯水を貯湯タンクに戻すタンク循環回路と、タンク循環回路を循環する貯湯水と外部熱負荷との間で熱交換を行なう熱交換器と、熱交換器の出口温度を検出する温度検出手段等とを備えた貯湯式給湯器であって、タンク循環回路に循環流量を調整する循環流量調整手段を設け、タンク循環回路の循環流量を調整して貯湯タンクに戻す貯湯水の温度を可変とし、温度を所定温度より低くすると共に、貯湯水を貯湯タンクに戻す位置を貯湯タンクの下方にしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ給湯器の構成図、図2はヒートポンプ本体の構成図である。図1において、給湯本体1内に貯湯タンク2が配設され、この貯湯タンク2の下部には給水管3が接続されて給水管3には減圧弁4が設けられ、また、貯湯タンク2の上部には給湯管5が接続されて給湯管5には逃がし弁6が設けられている。貯湯タンク2の上下部にはタンク循環回路7が接続されており、タンク循環回路7は、貯湯タンク2内に貯湯された湯と外部熱負荷である浴槽8内の湯とを熱交換する風呂用熱交換器9と、貯湯タンク2内の湯をタンク循環回路7に循環させる循環ポンプ10と、タンク循環回路7を通る湯の循環流量を調整する循環流量調整弁11とによって構成されている。
浴槽8には風呂用熱交換器9の二次側である浴槽水循環回路12が接続され、浴槽水循環回路12には浴槽水を循環させる循環ポンプ13が設けられている。ヒートポンプ本体14(後述する)には加熱循環回路15が接続され、この加熱回路15は貯湯タンク2の上下部と接続されており、加熱循環回路15には循環ポンプ16が設けられている。
【0009】
貯湯タンク2内の残湯温度は、温度センサ17a,17bで検出する。また、風呂用熱交換器9への貯湯水の入口温度は貯湯水入口温度センサ18aで検出し、風呂用熱交換器9からの貯湯水の出口温度は貯湯水出口温度センサ18bで検出し、風呂用熱交換器9への浴槽水の入口温度は浴槽水入口温度センサ18cで検出し、風呂用熱交換器9の浴槽水の出口温度は浴槽水出口温度センサ18dで検出する。さらに、ヒートポンプ本体14の加熱動作を停止するために、温度センサ19で入水温度を検出する。
そして、制御部20で、各温度センサ17,17a,17b,18a〜18dの検出値を読込み、操作部21の設定に基づいて、各循環ポンプ10,13,16、及び循環流量調整弁11を制御する。
ここで、循環流量調整弁11を絞り、貯湯水のタンク循環回路7における循環量を少なくして、貯湯タンク2への戻り温度を所定温度(例えば60℃)以下とし、貯湯タンク2下方に戻す。
【0010】
図2において、ヒートポンプ本体14は、圧縮機22、圧縮機22より吐出された高圧ガス冷媒と給湯用の水を熱交換する貯湯用熱交換器23、膨脹弁24、室外熱交換器25、アキュームレータ26、室外熱交換器25に吸熱するために取り付けられたファン27、及び貯湯タンク2の上下部とヒートポンプ本体14とを接続する加熱循環回路15によって構成されている。そして、貯湯用熱交換器23の出口温度を、沸き上げ温度センサ28で検出する。
【0011】
次に、本実施の形態1における貯湯式給湯器の動作について説明する。まず、給水管3から給水された水は減圧弁4で所定圧に減圧され、貯湯タンク2に給水される。ここで、貯湯タンク2は常に満水状態となっている。貯湯タンク2内の水は循環ポンプ16の運転により、貯湯タンク2の下部から加熱循環回路15に取り出されてヒートポンプ本体14の貯湯用熱交換器23に導かれ、貯湯用熱交換器23で熱交換されて加熱昇温され、貯湯タンク2の上部に戻される。そして、加熱循環回路15を流れる流量は、沸き上げ温度センサ28が操作部21で設定された温度(例えば90℃)になるように、循環ポンプ16で調整される。これにより、貯湯タンク2の上部より90℃の湯が少量づつ貯湯されていく。
【0012】
ヒートポンプ方式による沸き上げは、温度センサ19の温度が一定温度(例えば60℃)以上になったら、貯湯タンク2が全量沸き上がったと判断して、終了する。
このとき、ヒートポンプ方式による沸き上げ加熱性能は、貯湯用熱交換器23に入る水の温度が低いときは沸き上げの加熱効率が高いが、給湯用熱交換器23に入る水の温度が高いときは沸き上げの加熱効率は低下する特性を持っている。
なお、沸き上げ時の貯湯タンク2の膨脹水は逃し弁6より排出される。
【0013】
一般の蛇口などに給湯する場合は、蛇口を開くことによって、給湯管5を通して水源水圧により給湯され、貯湯タンク2下部には水が供給される。
【0014】
次に、浴槽水の追焚き動作について説明する。操作部21により、制御部20が浴槽8の追焚き開始の指示を受けると、追焚き動作が開始される。追焚き動作が開始されると、まず循環ポンプ13が動作して浴槽8内の湯が浴槽循環回路12に導かれ、風呂用熱交換器9を通って浴槽8内に戻される。一方、循環ポンプ10も動作して、貯湯タンク2の上部より高温の貯湯水がタンク循環回路7に導かれ、風呂用熱交換器9を通って貯湯タンク2の下部に戻される。このとき、風呂用熱交換器9は、貯湯タンク2内に貯湯された高温の貯湯水から低温の浴槽水に熱交換(伝熱)することで、浴槽水を入浴に適した温度に加熱昇温させる。
【0015】
風呂用熱交換器9の近傍には、貯湯水入口温度センサ18a、貯湯水出口温度センサ18b、浴槽水入口温度センサ18c、浴槽水出口温度センサ18dが設けられており、これらの温度センサ18a〜18dで各部の温度を検出し、この温度により、循環流量調整弁11を調整して追焚き制御を行なう。
【0016】
次に、浴槽8の追焚きの制御動作について詳細に説明する。ここで、以下の説明のため、風呂用熱交換器9の貯湯水入口温度センサ18aの検出温度である入力値をThi、貯湯水出口温度センサ18bの検出温度である入力値をTho、浴槽水入口温度センサ18cの検出温度である入力値をTci、浴槽水出口温度センサ18dの検出温度である入力値をTcoと定義する。
【0017】
操作部21の操作により、浴槽追焚きが開始されると、循環流量調整弁11を調節してタンク循環回路7の循環量を少なくし、貯湯タンク2ヘの戻り温度、すなわち、貯湯水出口温度センサ18bの入力値Thoを所定温度(例えば60℃)以下に制御して追焚きを行なう。
風呂用熱交換器9の浴槽水入口温度センサ18cの入力値Tciが、操作部21などであらかじめ設定されている浴槽8の設定温度以上か否かを確認する。Tciが設定温度以上ならば、循環ポンプ10及び循環ポンプ13をOFFにして、浴槽8の追焚きを終了する。
Tciが設定温度未満ならば、追焚きを継続する。
【0018】
ここで、循環流量調整弁11を調整し、タンク循環回路7の流量を制限しているので、追焚き加熱能力は制限され、Tcoを一定温度以下に押さえることができ、浴槽8に高温水が供給されることがなく、不快感を与えることはない。また、Thoを低く抑えることができ、貯湯タンク2下部の水温が高くなることを防ぐことにより追焚きの加熱能力が低くなるものの、貯湯タンク2下部の水温の上昇を防止し、ヒートポンプ方式による沸き上げ時の加熱効率の低下を軽減することができる。
【0019】
ところで、循環流量調整弁11を全開にし、循環ポンプ10及び循環ポンプ13をONにして、浴槽8の追焚きを行なった場合も同様の動作になるが、循環流量調整弁11を全開にしているので、追焚きの加熱能力は高くなる(すなわち、浴槽8の中の湯を設定温度まで上昇させる時間が短くなる)。一方、浴槽水出口温度センサ18dの入力値Tcoが高くなり、浴槽8内に高温水が供給されたり、貯湯水出口温度センサ18bの入力値Thoが高くなるために、貯湯タンク2下部の水温が高くなってしまい、ヒートポンプ方式による沸き上げ時の加熱効率が低くなってしまう。
【0020】
このように、実施の形態1によれば、循環流量調整弁11を調節し、タンク循環回路7の流量を制限しているため、追焚き加熱能力が制限され、Tcoを一定温度以下に抑えることができ、Thoを所定温度より低く抑えられるので、タンク循環回路7の貯湯タンク2の下方に接続しても、貯湯タンク2下部の水温が高くなることを防ぐことにより、追焚きの加熱能力が低くなるものの、ヒートポンプ方式による沸き上げ時の加熱効率の低下を軽減することができる。
【0021】
[実施の形態2]
図3は本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ給湯器の構成図である。本発明においては、実施の形態1で示した浴槽8が例えば暖房装置である外部熱負荷30に、風呂用熱交換器9が外部熱負荷用熱交換器31に、浴槽水循環回路12が外部熱循環回路32に、浴槽水入口温度センサ18cが外部熱負荷入口温度センサ33cに、浴槽水出口温度センサ18dが外部熱負荷出口温度センサ33dになっている。そして、タンク循環回路7に流路切換弁34が取付けてあり、流路切替弁34で分岐して貯湯タンク2下方に接続される第1の戻し管35aと、貯湯タンク2上方に接続される第2の戻し管35bを構成している。
【0022】
外部熱負荷30が暖房装置の場合、外部熱負荷30に送水する温度、すなわち、外部熱負荷入口温度センサ33cの入力値Tciは浴槽水の場合より高くしなければならないため、タンク循環回路7の循環量は最大で、貯湯タンク2への戻り温度は高く、Thoは所定温度(例えば60℃)以上になり、流路切換弁34によりタンク循環回路7は第2の戻し配管35bを介して貯湯タンク2の上方に接続され、貯湯タンク2上部の残湯と混ざっても湯として使用可能である。また、蛇口等で湯が給湯されて貯湯タンク2下部に供給された水と混ざることがないため、ヒートポンプ方式による沸き上げ時の加熱効率の低下を防止することができる。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る貯湯式給湯器によれば、循環流量調整弁を調節して、タンク循環回路の貯湯タンクへの戻り温度を所定温度以下に制御して貯湯タンクの下方に戻し、貯湯タンク下部の水の温度上昇を抑制することで、ヒートポンプ方式による沸き上げ時の加熱効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ式給湯器の構成図である。
【図2】図1のヒートポンプ本体の構成図である。
【図3】本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ式給湯器の構成図である。
【符号の説明】
1 給湯器本体、2 貯湯タンク、7 タンク循環回路、8 浴槽、9 風呂用熱交換器、10 循環ポンプ、11 循環流量調整弁(循環流量調整手段)、12 浴槽水循環回路、14 ヒートポンプ本体(加熱手段)、15 加熱循環回路、18a〜18d 温度センサ、30 外部熱負荷、31 外部熱負荷用熱交換器、32 外部熱負荷循環回路、33c〜33d 温度検出手段、34流路切換弁(流路切換手段)、35a,35b 戻し管。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot water supply type hot water supply device that exchanges heat between hot water and an external heat load outside a hot water storage tank.
[0002]
[Prior art]
In a conventional hot water storage type water heater with a bathtub reheating function, at the time of reheating of the bathtub, a circulation pump is operated to take out high-temperature water from the upper part of the hot water storage tank into the circulation circuit, and the bath water is exchanged with a bath heat exchanger. Heat exchange is performed, and the medium-temperature water whose temperature has become low is returned to the lower part of the hot water storage tank, thereby reheating the bathtub water (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-108292 A (
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, the flow rate of the high-temperature water flowing through the circulation circuit is not adjusted, and the circulation flow rate is uniquely determined by the circulation capacity and the pipe resistance of the circulation pump. For this reason, although the reheating capability of the bathtub water can be increased, the temperature of the hot water returning to the bathtub after passing through the bath heat exchanger cannot be controlled. As a result, the return temperature from the tank circulation circuit to the hot water storage tank increases, and hot water is supplied by a faucet or the like and mixed with the water supplied to the lower part of the hot water storage tank, so that half-way lukewarm water is formed at the lower part of the hot water storage tank, Despite the high return temperature from the circulation circuit, there is a problem that it cannot be used as hot water.
[0005]
Also, using an outdoor unit using a heat pump cycle instead of a heating element as heating means, take out water from the lower part of the hot water storage tank, make hot water with the outdoor unit, and sequentially boil the hot water to the upper part of the hot water storage tank. In the case of a heat pump water heater that heats up as it is stored, if the temperature of the hot water returned from the bath heat exchanger to the hot water storage tank is high, the heating efficiency (coefficient of performance) at the time of heat pump boiling decreases. There is. In addition, the heating efficiency mentioned here means the value obtained by dividing the boiling capacity by the power consumption.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and prevents the formation of lukewarm water at the lower part of a hot water storage tank, and, in a heating method using a heat pump cycle, a heating efficiency at the time of boiling (results). It is an object of the present invention to provide a hot water supply type water heater that can prevent a decrease in coefficient.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a hot water storage tank that is supplied with water from a lower part and discharges water from an upper part, a heating unit that heats the hot water stored in the hot water storage tank, a tank circulation circuit that returns hot water stored in the hot water storage tank to the hot water storage tank, and tank circulation. A hot-water storage type water heater comprising a heat exchanger for performing heat exchange between hot-water storage water circulating in a circuit and an external heat load, and temperature detecting means for detecting an outlet temperature of the heat exchanger. The circuit is provided with a circulating flow rate adjusting means for adjusting the circulating flow rate, the circulating flow rate of the tank circulating circuit is adjusted to make the temperature of the hot water returned to the hot water storage tank variable, the temperature is lowered below a predetermined temperature, and the hot water is stored in the hot water storage tank. The position to return to is below the hot water storage tank.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a heat pump main body. In FIG. 1, a hot water storage tank 2 is provided in a hot water supply main body 1, a
The
[0009]
The remaining hot water temperature in hot water storage tank 2 is detected by
Then, the
Here, the circulation flow
[0010]
In FIG. 2, a heat pump
[0011]
Next, the operation of the hot water supply type water heater in the first embodiment will be described. First, the water supplied from the
[0012]
When the temperature of the
At this time, when the temperature of the water entering the
The expansion water in the hot water storage tank 2 at the time of boiling is discharged from the
[0013]
When hot water is supplied to a general faucet or the like, the faucet is opened, hot water is supplied through a hot
[0014]
Next, the reheating operation of the bathtub water will be described. When the
[0015]
In the vicinity of the bath heat exchanger 9, there are provided a hot water
[0016]
Next, the control operation of the additional heating of the
[0017]
When bath tub reheating is started by operating the
It is checked whether or not the input value Tci of the bath water
If Tci is lower than the set temperature, the reheating is continued.
[0018]
Here, since the circulation flow
[0019]
By the way, the same operation is performed when the circulation
[0020]
As described above, according to the first embodiment, since the circulation flow
[0021]
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to Embodiment 2 of the present invention. In the present invention, the
[0022]
When the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the hot water supply type water heater according to the present invention, the circulation flow rate regulating valve is adjusted to control the return temperature of the tank circulation circuit to the hot water storage tank to be lower than or equal to the predetermined temperature and to return the temperature below the hot water storage tank. In addition, by suppressing a rise in the temperature of water in the lower portion of the hot water storage tank, it is possible to prevent a decrease in the heating efficiency at the time of boiling by the heat pump method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a heat pump main body of FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of a heat pump water heater according to Embodiment 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot water supply main body, 2 Hot water storage tank, 7 Tank circulation circuit, 8 Bathtub, 9 Bath heat exchanger, 10 Circulation pump, 11 Circulation flow control valve (Circulation flow control means), 12 Bath tub water circulation circuit, 14 Heat pump main unit (Heating Means, 15 heating circulation circuit, 18a-18d temperature sensor, 30 external heat load, 31 heat exchanger for external heat load, 32 external heat load circulation circuit, 33c-33d temperature detection means, 34 flow path switching valve (flow path) Switching means), 35a, 35b return pipe.
Claims (3)
前記タンク循環回路に循環流量を調整する循環流量調整手段を設け、該タンク循環回路の循環流量を調整して前記貯湯タンクに戻す貯湯水の温度を可変とし、該温度を所定温度より低くすると共に、前記貯湯水を貯湯タンクに戻す位置を前記貯湯タンクの下方にしたことを特徴とする貯湯式給湯器。A hot water tank supplied with water from a lower part and discharged from an upper part, a heating means for heating the hot water stored in the hot water storage tank, a tank circulation circuit for returning the hot water taken out from the upper part of the hot water storage tank to the hot water storage tank, and the tank circulation A heat exchanger that performs heat exchange between hot water and an external heat load that circulates in the circuit, and a hot water supply type water heater that includes a temperature detection unit and the like that detects an outlet temperature of the heat exchanger.
The tank circulation circuit is provided with a circulation flow rate adjusting means for adjusting a circulation flow rate, the temperature of the hot water returned to the hot water storage tank is adjusted by adjusting the circulation flow rate of the tank circulation circuit, and the temperature is made lower than a predetermined temperature. A hot-water storage type hot water supply device, wherein a position for returning the hot water to the hot water storage tank is below the hot water storage tank.
前記タンク循環回路の貯湯水を前記貯湯タンクに戻す戻し経路を複数設けてそのいずれかに切り替える流路切換手段を設け、外部熱負荷に応じて前記流路切換手段を切り替えるようにしたことを特徴とする貯湯式給湯器。A hot water tank supplied with water from a lower part and discharged from an upper part, a heating means for heating the hot water stored in the hot water storage tank, a tank circulation circuit for returning the hot water taken out from the upper part of the hot water storage tank to the hot water storage tank, and the tank circulation A heat exchanger that performs heat exchange between hot water and an external heat load that circulates in the circuit, and a hot water supply type water heater that includes a temperature detection unit and the like that detects an outlet temperature of the heat exchanger.
A plurality of return paths for returning the hot water of the tank circulation circuit to the hot water storage tank are provided, and flow path switching means for switching to any of the return paths is provided, and the flow path switching means is switched according to an external heat load. And hot water storage type water heater.
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