JP2004198037A - 給湯システム - Google Patents
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Abstract
【課題】湯切れの少ない給湯システムを提供する。
【解決手段】貯湯タンク11と、この貯湯タンク内の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンク11に環流させる利用側サイクルと、貯湯タンク11内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段27と、出湯時の湯温T1が所定温度以下の場合、貯湯タンク11内の上部の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンク11に環流させる瞬間給湯サイクルとを備えた。
【選択図】 図1
【解決手段】貯湯タンク11と、この貯湯タンク内の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンク11に環流させる利用側サイクルと、貯湯タンク11内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段27と、出湯時の湯温T1が所定温度以下の場合、貯湯タンク11内の上部の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンク11に環流させる瞬間給湯サイクルとを備えた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内側に溜まる湯が上下方向に温度勾配を持って貯められる貯湯タンクを備えた給湯システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルを備え、この熱源側サイクルのガスクーラで加熱した水を貯湯タンク内に貯湯可能に構成した給湯システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。この種のものでは、近年、フロンのような合成物ではなく、自然界に存在する物質を熱源側サイクルに冷媒として使用する動きが高まり、特に、熱源側サイクルにCO2冷媒を使用する検討が進められている。このCO2冷媒を使用した場合、熱源側サイクルの高圧側が超臨界となる遷臨界サイクル(Transcritical Cycle)になるため、ヒートポンプ給湯機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。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−174456号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の給湯システムでは、一般に、貯湯タンク内の下部から冷たい水を取り出して、ガスクーラで加熱した後、昇温させた湯を貯湯タンク内に環流させて貯湯するため、例えば、貯湯タンクから外部への出湯量が多くなった場合、湯切れする恐れがある。
【0005】
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、湯切れの少ない給湯システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする。
【0007】
請求項2記載の発明は、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルと、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のものにおいて、上記熱源側サイクルにCO2冷媒を封入したことを特徴とする。
【0009】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項記載のものにおいて、上記利用側サイクルと上記瞬間給湯サイクルの各配管が、切換弁を介して、接続されていることを特徴とする。
【0010】
請求項5記載の発明は、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルを備え、この熱源側サイクルのガスクーラで加熱した水を貯湯タンク内に貯湯可能に構成した給湯システムにおいて、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項6記載の発明は、請求項2又は5記載のものにおいて、前記熱源側サイクルにおいてガスクーラの出口側冷媒と圧縮機の吸込側冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器を備えたことを特徴とする。
【0012】
【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。
【0013】
図1は、給湯サイクルを示している。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、熱源側サイクルが構成されている。この熱源側サイクルには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。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(Transcritical Cycle)になるため、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。
【0014】
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。
【0015】
この貯湯タンク11からガスクーラ3に冷水を供給する水配管21には、循環ポンプ13、三方向切換弁15が接続され、循環ポンプ13が運転されると、貯湯タンク11の水が、三方向切換弁15のポートa,cを経てガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管23、流量調整弁17を経て、貯湯タンク11の上部に環流される。一方の水配管21は、貯湯タンク11内の下部に接続され、他方の水配管23は、貯湯タンク11内の上部に接続されている。以上が、利用側サイクルを構成している。なお、この貯湯タンク11内の下部には水配管19が接続され、この水配管19を通じて、当該貯湯タンク11内には市水が供給されている。
【0016】
本実施形態では、貯湯タンク11内に、お湯が上下方向に温度勾配を持って貯湯されている。そして、貯湯タンク11内の設計上定められる基準位置Hに、水配管25が接続され、この水配管25が、三方向切換弁15のポートbに接続されている。この水配管25、ガスクーラ3、流量調整弁17を通るルートが、瞬間給湯サイクルを構成する。
【0017】
つぎに、動作を説明する。
【0018】
通常の運転時には、利用側サイクルにおいて、循環ポンプ13が運転されると、貯湯タンク11の水が、三方向切換弁15のポートa,cを経てガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管23、流量調整弁17を経て、貯湯タンク11の上部に環流される。お湯は上層部に溜まり、下層部に行くほど湯温が低下する。
【0019】
貯湯タンク11内の上部に溜まった湯は、貯湯タンク11の上部に接続された出湯管27を通じて外部に出湯される。
【0020】
流量調整弁17の下流には温度センサ31が設置されており、通常時には、温度センサ31で検出される湯温T2が、所定温度になるように流量調整弁17の弁開度が制御される。この場合、流量調整弁17が大きく絞られると、給湯量が減少し、湯切れの恐れが生じる。
【0021】
本実施形態では、出湯管27からの出湯量が増大し、出湯時に、この出湯管27の温度センサ29で検出される湯温T1が、所定温度以下になった場合、三方向切換弁15が切り換えられる。この切り換えにより、三方向切換弁15のポートb,cが連通する。この場合、瞬間給湯サイクルにおいて、循環ポンプ13が運転されると、貯湯タンク11内の基準位置Hのお湯が、三方向切換弁15のポートb,cを経てガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管23、流量調整弁17を経て、貯湯タンク11の上部に環流される。この構成では、比較的温度が高い基準位置Hのお湯が、ガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管23、流量調整弁17を経て、貯湯タンク11の上部に環流されるため、利用側サイクルを用いての給湯に比べて、短時間の内に、給湯温度を高めることができる。
【0022】
本実施形態では、出湯時に、出湯管27の温度センサ29で検出される湯温T1が、所定温度以下になった場合、瞬間給湯サイクルに切り換えられるため、利用側サイクルを用いての給湯に比べ、短時間の内に、給湯温度を高めることができ、給湯量の減少が抑制され、湯切れの少ないものとなる。
【0023】
図2は、別の実施形態を示す。
【0024】
この実施形態では、熱源側サイクルにおいて、ガスクーラ3の出口側冷媒と圧縮機1の吸込側冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器32を備えて構成されている。この内部熱交換器32は、圧縮機1の吸込管30とガスクーラ3の出口管31とを含み、ガスクーラ3の出口の熱を吸込管30側に回収して当該吸込冷媒の温度を上昇させ、これにより圧縮機1の吐出温度を上昇させて、ガスクーラ3での冷媒温度を上昇させることができる。
【0025】
この構成によれば、利用側サイクルを用いての給湯時であれ、瞬間給湯サイクル時であれ、ガスクーラ3での冷媒温度が上昇するので、短時間の内に湯温を上昇させることができ、図1の実施形態に示すものよりも更に湯切れの少ない給湯システムを提供することができる。
【0026】
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。
【0027】
【発明の効果】
本発明では、湯切れの少ない給湯システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による給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。
【符号の説明】
1 圧縮機
3 ガスクーラ
5 減圧装置
7 蒸発器
11 貯湯タンク
13 環ポンプ
15 三方向切換弁
17 流量調整弁
32 内部熱交換器
【発明の属する技術分野】
本発明は、内側に溜まる湯が上下方向に温度勾配を持って貯められる貯湯タンクを備えた給湯システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルを備え、この熱源側サイクルのガスクーラで加熱した水を貯湯タンク内に貯湯可能に構成した給湯システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。この種のものでは、近年、フロンのような合成物ではなく、自然界に存在する物質を熱源側サイクルに冷媒として使用する動きが高まり、特に、熱源側サイクルにCO2冷媒を使用する検討が進められている。このCO2冷媒を使用した場合、熱源側サイクルの高圧側が超臨界となる遷臨界サイクル(Transcritical Cycle)になるため、ヒートポンプ給湯機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。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−174456号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の給湯システムでは、一般に、貯湯タンク内の下部から冷たい水を取り出して、ガスクーラで加熱した後、昇温させた湯を貯湯タンク内に環流させて貯湯するため、例えば、貯湯タンクから外部への出湯量が多くなった場合、湯切れする恐れがある。
【0005】
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、湯切れの少ない給湯システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする。
【0007】
請求項2記載の発明は、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルと、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のものにおいて、上記熱源側サイクルにCO2冷媒を封入したことを特徴とする。
【0009】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項記載のものにおいて、上記利用側サイクルと上記瞬間給湯サイクルの各配管が、切換弁を介して、接続されていることを特徴とする。
【0010】
請求項5記載の発明は、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルを備え、この熱源側サイクルのガスクーラで加熱した水を貯湯タンク内に貯湯可能に構成した給湯システムにおいて、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項6記載の発明は、請求項2又は5記載のものにおいて、前記熱源側サイクルにおいてガスクーラの出口側冷媒と圧縮機の吸込側冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器を備えたことを特徴とする。
【0012】
【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。
【0013】
図1は、給湯サイクルを示している。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、熱源側サイクルが構成されている。この熱源側サイクルには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。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(Transcritical Cycle)になるため、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。
【0014】
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。
【0015】
この貯湯タンク11からガスクーラ3に冷水を供給する水配管21には、循環ポンプ13、三方向切換弁15が接続され、循環ポンプ13が運転されると、貯湯タンク11の水が、三方向切換弁15のポートa,cを経てガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管23、流量調整弁17を経て、貯湯タンク11の上部に環流される。一方の水配管21は、貯湯タンク11内の下部に接続され、他方の水配管23は、貯湯タンク11内の上部に接続されている。以上が、利用側サイクルを構成している。なお、この貯湯タンク11内の下部には水配管19が接続され、この水配管19を通じて、当該貯湯タンク11内には市水が供給されている。
【0016】
本実施形態では、貯湯タンク11内に、お湯が上下方向に温度勾配を持って貯湯されている。そして、貯湯タンク11内の設計上定められる基準位置Hに、水配管25が接続され、この水配管25が、三方向切換弁15のポートbに接続されている。この水配管25、ガスクーラ3、流量調整弁17を通るルートが、瞬間給湯サイクルを構成する。
【0017】
つぎに、動作を説明する。
【0018】
通常の運転時には、利用側サイクルにおいて、循環ポンプ13が運転されると、貯湯タンク11の水が、三方向切換弁15のポートa,cを経てガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管23、流量調整弁17を経て、貯湯タンク11の上部に環流される。お湯は上層部に溜まり、下層部に行くほど湯温が低下する。
【0019】
貯湯タンク11内の上部に溜まった湯は、貯湯タンク11の上部に接続された出湯管27を通じて外部に出湯される。
【0020】
流量調整弁17の下流には温度センサ31が設置されており、通常時には、温度センサ31で検出される湯温T2が、所定温度になるように流量調整弁17の弁開度が制御される。この場合、流量調整弁17が大きく絞られると、給湯量が減少し、湯切れの恐れが生じる。
【0021】
本実施形態では、出湯管27からの出湯量が増大し、出湯時に、この出湯管27の温度センサ29で検出される湯温T1が、所定温度以下になった場合、三方向切換弁15が切り換えられる。この切り換えにより、三方向切換弁15のポートb,cが連通する。この場合、瞬間給湯サイクルにおいて、循環ポンプ13が運転されると、貯湯タンク11内の基準位置Hのお湯が、三方向切換弁15のポートb,cを経てガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管23、流量調整弁17を経て、貯湯タンク11の上部に環流される。この構成では、比較的温度が高い基準位置Hのお湯が、ガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて昇温された後、水配管23、流量調整弁17を経て、貯湯タンク11の上部に環流されるため、利用側サイクルを用いての給湯に比べて、短時間の内に、給湯温度を高めることができる。
【0022】
本実施形態では、出湯時に、出湯管27の温度センサ29で検出される湯温T1が、所定温度以下になった場合、瞬間給湯サイクルに切り換えられるため、利用側サイクルを用いての給湯に比べ、短時間の内に、給湯温度を高めることができ、給湯量の減少が抑制され、湯切れの少ないものとなる。
【0023】
図2は、別の実施形態を示す。
【0024】
この実施形態では、熱源側サイクルにおいて、ガスクーラ3の出口側冷媒と圧縮機1の吸込側冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器32を備えて構成されている。この内部熱交換器32は、圧縮機1の吸込管30とガスクーラ3の出口管31とを含み、ガスクーラ3の出口の熱を吸込管30側に回収して当該吸込冷媒の温度を上昇させ、これにより圧縮機1の吐出温度を上昇させて、ガスクーラ3での冷媒温度を上昇させることができる。
【0025】
この構成によれば、利用側サイクルを用いての給湯時であれ、瞬間給湯サイクル時であれ、ガスクーラ3での冷媒温度が上昇するので、短時間の内に湯温を上昇させることができ、図1の実施形態に示すものよりも更に湯切れの少ない給湯システムを提供することができる。
【0026】
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。
【0027】
【発明の効果】
本発明では、湯切れの少ない給湯システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による給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。
【符号の説明】
1 圧縮機
3 ガスクーラ
5 減圧装置
7 蒸発器
11 貯湯タンク
13 環ポンプ
15 三方向切換弁
17 流量調整弁
32 内部熱交換器
Claims (6)
- 貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記熱源側に循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする給湯システム。
- 圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルと、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる利用側サイクルと、上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする給湯システム。
- 上記熱源側サイクルにCO2冷媒を封入したことを特徴とする請求項2記載の給湯システム。
- 上記利用側サイクルと上記瞬間給湯サイクルの各配管が、切換弁を介して、接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載の給湯システム。
- 圧縮機、ガスクーラ、減圧装置および蒸発器を含む熱源側サイクルを備え、この熱源側サイクルのガスクーラで加熱した水を貯湯タンク内に貯湯可能に構成した給湯システムにおいて、
上記貯湯タンク内の上部に貯留された湯を出湯する出湯手段と、出湯時の湯温が所定温度以下の場合、貯湯タンク内の上部の水を上記ガスクーラに循環し、昇温させて貯湯タンクに環流させる瞬間給湯サイクルとを備えたことを特徴とする給湯システム。 - 前記熱源側サイクルにおいてガスクーラの出口側冷媒と圧縮機の吸込側冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器を備えたことを特徴とする請求項2又は5記載の給湯システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002367669A JP2004198037A (ja) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | 給湯システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002367669A JP2004198037A (ja) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | 給湯システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004198037A true JP2004198037A (ja) | 2004-07-15 |
Family
ID=32764484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002367669A Pending JP2004198037A (ja) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | 給湯システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004198037A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009275953A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Chofu Seisakusho Co Ltd | 給湯機 |
WO2009148011A1 (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | ダイキン工業株式会社 | 温水システム |
WO2018158827A1 (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 三菱電機株式会社 | 熱媒体システム |
-
2002
- 2002-12-19 JP JP2002367669A patent/JP2004198037A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009275953A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Chofu Seisakusho Co Ltd | 給湯機 |
WO2009148011A1 (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | ダイキン工業株式会社 | 温水システム |
WO2018158827A1 (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 三菱電機株式会社 | 熱媒体システム |
JPWO2018158827A1 (ja) * | 2017-02-28 | 2019-06-27 | 三菱電機株式会社 | 熱媒体システム |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040819 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040819 |