JP2004226011A

JP2004226011A - Storage type water heater

Info

Publication number: JP2004226011A
Application number: JP2003015326A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kaneda; 哲生金田; Hideki Ishida; 英樹石田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP3868909B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a storage type water heater capable of carrying out reheating of bath water without causing hot water shortage by carrying out boiling operation of a heating means based upon a necessary reheating caloric value. <P>SOLUTION: A controller 200 has a reheating caloric value calculating means (a step 205) for determining the necessary reheating caloric value Q1 for reheating bath water, and a remaining hot water caloric value calculating means (a step 206) for determining a remaining hot water caloric value Q2 stored in a hot water storage tank 1, and it controls a heat pump unit 2 to carry out the boiling operation when controlling a bath water reheating means 40 to reheat the bath water and the remaining hot water caloric value Q2 determined by the remaining hot water caloric value calculating means (the step 206) is smaller than the necessary reheating caloric value Q1 determined by the reheating caloric value calculating means (the step 205). By this, the bath water can be reheated without causing hot water shortage. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段により加熱した給湯用の湯を貯える貯湯タンクを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に貯えられた湯の熱量を用いて浴槽内の浴水を追い焚きに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートポンプを構成する凝縮器に貯湯タンク内の給湯水を循環させて沸き上げて、この給湯水を貯湯タンク内に貯め、少なくとも浴槽に給湯可能に構成したこの種のヒートポンプ式の貯湯式給湯装置では、浴槽内の浴水を循環させて追い焚き可能に構成した追い焚き用熱交換器を貯湯タンク内に設け、この貯湯タンク内の給湯水の熱を浴水の追い焚きの熱源としている。
【０００３】
しかも、上記追い焚き用熱交換器を二重管構造として、外管または内管のいずれか一方に浴槽内の浴水を循環させ、他方に上記給湯水の熱の他に、ガスまたは石油を燃料とした別体の熱源機で生成される温水を循環させる構成としている。これにより、貯湯タンク内の給湯水の熱量が低下したときや冬場などの外気温度の低いときにも、ヒートポンプを構成する凝縮器以外からの熱源装置によって、浴水の水温を高めることができるので能力不足がなく充分な追い焚きが実行できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２２６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１によれば、浴水の追い焚きの熱源として、ヒートポンプを構成する凝縮器以外にガスまたは石油を燃料とした熱源装置を設けることは、給湯装置が複雑、かつ大掛かりとなるとともに、設備費および維持費が高くなる問題がある。
【０００６】
そこで、貯湯タンク内に追い焚き用熱交換器を設けて貯湯タンク内の湯の熱量を利用する簡素な構成が望ましい。ところが、浴水を追い焚きするときは、概して浴槽への湯張りなどによる多量の給湯水を出湯した後に実行されることが多い。このときの貯湯タンク内は、貯湯量が低下してくることで湯と水との境界をなす温度境界位置が追い焚き用熱交換器近傍に達すると、貯湯熱量が不十分となり追い焚き時間が非常に長くなることや給湯水の湯温の低下による給湯水の湯切れを起こすなどの問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、必要追い焚き熱量に基づいた加熱手段の沸き上げ運転させることで、湯切れを起こすことなく浴水の追い焚きが可能な貯湯式給湯装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項８に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、この貯湯タンク（１）内の水を沸き上げ運転する加熱手段（２）と、貯湯タンク（１）内に熱交換器（４１）を配設し、この熱交換器（４１）に浴槽内の浴水を循環させて追い焚きする浴水追い焚き手段（４０）とを備える貯湯式給湯装置において、
浴水追い焚き手段（４０）および加熱手段（２）を制御する制御手段（２００）が設けられ、この制御手段（２００）は、浴水を追い焚きするための必要追い焚き熱量（Ｑ１）を求める追い焚き熱量演算手段（２０５）と、貯湯タンク（１）内に貯えられた残湯熱量（Ｑ２）を求める残湯熱量演算手段（２０６）とを有し、浴水追い焚き手段（４０）を制御させて浴水を追い焚きするときに、残湯熱量演算手段（２０６）により求められた残湯熱量（Ｑ２）が追い焚き熱量演算手段（２０５）により求められた必要追い焚き熱量（Ｑ１）より小さいときに加熱手段（２）を制御して沸き上げ運転させることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、浴水を追い焚きするときは、概して浴槽への湯張りなどによる多量の給湯水を出湯した後に実行されることが多い。このときの貯湯タンク（１）内は、貯湯量が低下してくることで湯と水との境界をなす温度境界位置が熱交換器（４１）近傍に達すると、貯湯熱量が不十分となり追い焚き時間が非常に長くなることや給湯水の湯温の低下による湯切れを起こすなどの問題がある。
【００１０】
そこで、本発明では、浴水を追い焚きするときには、残湯熱量演算手段（２０６）により求められた残湯熱量（Ｑ２）が追い焚き熱量演算手段（２０５）により求められた必要追い焚き熱量（Ｑ１）より小さいときに加熱手段（２）を制御して沸き上げ運転させることにより、必要追い焚き熱量（Ｑ１）に基づいて沸き上げ運転させることで、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。しかも、追い焚き時間が短縮できる。
【００１１】
また、浴水の追い焚きを可能とするために、必要追い焚き熱量（Ｑ１）を見込んで予め熱量を貯湯タンク（１）内に貯湯させる方策もあるが、本発明の方が加熱手段（２）を効率よく沸き上げ運転ができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、貯湯タンク（１）には、残湯熱量（Ｑ２）を求めるための温度情報および容積情報を検出する残湯熱量検出手段（３２、３３）が設けられ、残湯熱量演算手段（２０６）は、予め設定された所定の貯湯温度（Ｔ_Ｓ）および残湯熱量検出手段（３２、３３）より検出された温度情報および容積情報に基づいて残湯熱量（Ｑ２）を求めることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、この種の貯湯タンク（１）は、湯と水との比重関係により湯と水との境界をなす温度境界位置が変動するものである。従って、貯湯タンク（１）内の高さ方向の湯温を検出することで、容易に貯湯タンク（１）内の残湯熱量（Ｑ２）を求めることができる。
【００１４】
そこで、本発明では、予め設定された所定の貯湯温度（Ｔ_Ｓ）および残湯熱量検出手段（３２、３３）より検出された温度情報および容積情報に基づいて残湯熱量（Ｑ２）を求めることにより、例えば、残湯熱量（Ｑ２）＝（湯温―Ｔ_Ｓ）×容積より容易に求めることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、制御手段（２００）は、残湯熱量検出手段（３２、３３）より検出された温度情報が、所定の貯湯温度（Ｔ_Ｓ）より下回ったときに、加熱手段（２）を制御して沸き上げ運転させることを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項４に記載したように所定の貯湯温度（Ｔ_Ｓ）を４５〜６０℃と設定して、例えば熱交換器（４１）近傍の温度情報が、この４５〜６０℃下回ったときに、沸き上げ運転させることにより、給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。しかも、追い焚き時間が短縮できる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、浴水追い焚き手段（４０）には、必要追い焚き熱量（Ｑ１）を求めるための温度情報および容積情報を検出する追い焚き熱量検出手段（４５、４６、４８）が設けられ、追い焚き熱量演算手段（２０５）は、給湯設定温度および追い焚き熱量検出手段（４５、４６、４８）より検出された温度情報および容積情報に基づいて求めることを特徴としている。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、必要追い焚き熱量（Ｑ１）は、浴槽内に湯張りされた浴水の温度情報および容積情報と給湯設定温度により容易に求めることができる。そこで、本発明では、設定された給湯設定温度および追い焚き熱量検出手段（４５、４６、４８）より検出された温度情報および容積情報に基づいて必要追い焚き熱量（Ｑ１）を求めることで、例えば、必要追い焚き熱量（Ｑ１）＝（浴水温―設定温度）×容積より容易に求めることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、制御手段（２００）は、浴水追い焚き手段（４０）によって追い焚きを行なっているときに、残湯熱量演算手段（２０６）により求められた残湯熱量（Ｑ２）が追い焚き熱量演算手段（２０５）により求められた必要追い焚き熱量（Ｑ１）より小さいときに加熱手段（２）を制御して沸き上げ運転させることを特徴としている。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、追い焚き中であっても、残湯熱量（Ｑ２）が必要追い焚き熱量（Ｑ１）より小さいときに加熱手段（２）を制御して沸き上げ運転させることにより、必要追い焚き熱量（Ｑ１）に基づいて沸き上げ運転させることで、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。しかも、追い焚き時間が短縮できる。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、制御手段（２００）は、加熱手段（２）を制御して沸き上げ運転するときに、貯湯タンク（１）内の沸き上げ温度が高めとなるように制御することを特徴としている。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、熱交換器（４１）の熱交換効率は、熱交換器（４１）近傍の温度が高いほど熱交換効率が良い。そこで、沸き上げ温度が高めとなるように制御することにより、熱交換器（４１）の配設された部位のみを上記高温の温度とすることで追い焚き時間の短縮が図れる。
【００２３】
請求項８に記載の発明では、加熱手段（２）は、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプユニット（２）であって、冷媒が二酸化炭素であることを特徴ととしている。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、冷媒に二酸化炭素を用いることで、超臨界ヒートポンプサイクルを形成できる。これによれば、フロン系の冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８０〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができる。
【００２５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の貯湯式給湯装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は、貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態の貯湯式給湯装置は、図１に示すように、１は耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）の貯湯タンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯用の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。貯湯タンク１は縦長形状であり、その底面には導入口１１が設けられ、この導入口１１には貯湯タンク１内に水道水を導入する給水経路である導入管１２が接続されている。
【００２７】
導入管１２には温度検出手段である給水サーミスタ２１が設けられており、導入管１２内の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。また、導入管１２には導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する減圧逆止弁５１が設けられている。そして、導入管１２の給水サーミスタ２１および減圧逆止弁５１が設けられた位置より下流の給水分岐点１２ａと後述する混合弁１６とはバイパス経路である給水配管１５により繋がれている。
【００２８】
一方、貯湯タンク１の最上部には導出口１３が設けられ、導出口１３には貯湯タンク１内の湯を導出するための給湯経路である導出管１４が接続されている。導出管１４の経路途中には逃がし弁５３が配設された排出配管５２を接続しており、貯湯タンク１内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク１内の湯を外部に排出して、貯湯タンク１等にダメージを与えないようになっている。
【００２９】
１６は混合手段である混合弁であり、導出管１４と給水配管１５との合流点に配置されている。そして、混合弁１６は開口面積比（導出管１４に連通する湯側の開度と給水配管１５に連通する水側の開度の比率）を調節することにより、導出管１４からの湯と給水配管１５からの水道水との混合比を調節できるようになっている。
【００３０】
なお、混合弁１６はサーボモータ等の駆動源により弁体を駆動して各経路の開度を調節する電動弁であり、後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００３１】
混合弁１６の出口側には、混合湯経路である配管１７ａとその配管１７ｂから分岐した配管１７ｂが接続されている。一方の配管１７ａは図示しない給湯水栓、シャワー水栓等へ混合された給湯水を導く配管であり、他方の配管１７ｂは後述する浴水追い焚き手段４０に繋がれている。そして、配管１７ａには温度検出手段である給湯サーミスタ７１と給湯検出手段である流量カウンタ７２が設けられており、給湯サーミスタ７１は配管１７ａ内の温度情報を、流量カウンタ７２は配管１７ａ内の流量情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００３２】
なお、流量カウンタ７２が配管１７ａ内の水の流れを検出したときには、給湯水栓、シャワー水栓等のいずれかで湯が使用されようとしているということである。このとき制御装置２００は、給湯設定温度に応じて、まず給水サーミスタ２１からの温度情報と後述する出湯サーミスタ３２からの温度情報とから混合弁１６の開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ７１からの温度情報に基づいて給湯温度が設定温度となるように混合弁１６の開口面積比を微細制御するようになっている。
【００３３】
また、貯湯タンク１の下部には、貯湯タンク１内の水を吸入するための吸入口１８が設けられ、貯湯タンク１の上部側面には、貯湯タンク１内に湯を吐出する吐出口１９が設けられている。吸入口１８と吐出口１９とは循環回路２０で接続されており、循環回路２０の一部はヒートポンプユニット２内に配置されている。
【００３４】
循環回路２０のヒートポンプユニット２内に配置された部分には、図示しない熱交換器が設けられており、吸入口１８から吸入した貯湯タンク１内の水を高温冷媒との熱交換により加熱し、吐出口１９から貯湯タンク１内に戻すことにより貯湯タンク１内の水を沸き上げることができるようになっている。
【００３５】
なお、本実施形態の加熱手段であるヒートポンプユニット２は、図示しない圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプである。この超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。
【００３６】
因みに、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができる。また、ヒートポンプユニット２は後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００３７】
次に、貯湯タンク１の上部外壁面には、貯湯タンク１内上部の水温を検出する出湯サーミスタ３２が設けられており、導出口１３から導出される水の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００３８】
また、貯湯タンク１の外壁面には複数の（本例では６つの）水位サーミスタ３３が縦方向にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１内に満たされた水の各水位レベルでの温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。従って、後述する制御装置２００は、水位サーミスタ３３からの温度情報に基づいて、貯湯タンク１内上方の沸き上げられた湯と貯湯タンク１内下方の沸き上げられる前の水との温度境界位置を検出できるようになっている。
【００３９】
なお、水位サーミスタ３３によって温度境界位置を検出することが可能なことにより、温度情報のほかに貯湯タンク１内の残湯容積を求めることができる。ここで、出湯サーミスタ３２および水位サーミスタ３３は、後述する残湯熱量を求めるための温度情報および容積情報を検出する残湯熱量検出手段である。
【００４０】
次に、浴水追い焚き手段４０は、熱交換器４１、循環ポンプ４３、および浴槽３内の浴水を熱交換器４１に循環させて浴槽３内に戻す浴水循環水経路４９から構成されている。熱交換器４１は、貯湯タンク１内の上方、つまり、給湯水の湯温が高温となる部位に配設され浴水を加熱するための熱交換器であって、ヒートポンプユニット２により沸き上げられた給湯水の熱量を熱源としている。
【００４１】
循環ポンプ４３は電動ポンプであり、後述する制御装置２００により制御され、ハウジング内のインペラを回転させることにより浴水を浴槽３から熱交換器４１に圧送して浴槽３内に戻すために用いられている。また、浴水循環水経路４９の上流側には、浴槽３内に湯張りされた浴水の湯量、言い換えれば、浴槽３内の浴水の水位レベルを求めるために、水圧を検出する水圧スイッチ４８が設けられている。この水圧スイッチ４８は、浴槽３内の浴水の容積情報として後述する制御装置２００に出力されるように構成している。
【００４２】
水圧スイッチ４８の下流側には、浴水循環水経路４９を開閉する開閉弁４７および浴水循環水経路４９に流れる浴水温を検出する温度検出手段である浴水温サーミスタ４６が設けられている。開閉弁４７は後述する制御装置２００により制御され、浴水温サーミスタ４６は浴槽３内の浴水の温度情報として後述する制御装置２００に出力されるように構成している。
【００４３】
また、熱交換器４１の手前には、熱交換器４１を流通する流れ方向（図中に示す矢印ａ）と、熱交換器４１を迂回する流れ方向（図中に示す矢印ｂ）とのいずれか一方に切り換えるための三方弁４２が設けられている。この三方弁４２は、追い焚きのときにおいて、浴水を加熱するときに図中に示す矢印ａの流れ方向に切り換えられ、浴水を加熱する前の浴水温を検出するときに、図中に示す矢印ｂの流れ方向に切り換えられるように後述する制御装置２００により制御される。
【００４４】
次に、配管１７ｂは浴槽３内へのお湯張り、差し湯、たし湯するための混合湯が流れる配管であって浴水循環水経路４９に繋げられている。そして、この配管１７ｂには、湯張り弁４４および給湯検出手段である流量カウンタ４５が設けられている。
【００４５】
湯張り弁４４は、後述する制御装置２００により制御され、配管１７ｂに流れる混合湯を開閉する電磁弁である。流量カウンタ４５は配管１７ｂ内の流量情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。なお、湯張り弁４４が開弁して浴槽３にお湯張り、差し湯、たし湯するときには、開閉弁４７も開弁するように制御されるものである。
【００４６】
ここで、流量カウンタ４５、浴水温サーミスタ４６および水圧スイッチ４８は、後述する必要追い焚き熱量（Ｑ１）を求めるための温度情報および容積情報を検出する追い焚き熱量検出手段である。
【００４７】
次に、２００は制御手段である制御装置であり、各サーミスタ２１、３２、３３、４６、７１からの温度情報、流量カウンタ４５、７２からの流量情報、水圧スイッチ４８からの容積情報および図示しない操作盤に設けられた操作スイッチからの操作信号等に基づいて、ヒートポンプユニット２、混合弁１６、三方弁４２、循環ポンプ４３、湯張り弁４４および開閉弁４７等を制御するように構成されている。
【００４８】
また、制御装置２００には、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された追い焚き制御プログラムが設けられており、この追い焚き制御プログラムによりヒートポンプユニット２および浴水追い焚き手段４０を制御して浴槽３内の浴水を追い焚きするようにしている。
【００４９】
なお、図示しない操作盤には、操作スイッチとして、電源スイッチ、湯張りスイッチ、湯張り設定温度スイッチ、追い焚きスイッチ、追い焚き設定温度スイッチなどが設けられている。また、図示しない操作盤は、浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置され、操作盤以外は、屋外等の適所に設置されている。
【００５０】
次に、上記構成による貯湯式給湯装置の作動について説明する。まず、図示しない電源スイッチがオンされると、制御装置２００は、ヒートポンプユニット２を制御させて通常の温調給湯制御を行なう。この温調給湯制御が実行されると、制御装置２００は、貯湯タンク１に設けられた各サーミスタ３２、３３からの温度情報等や、図示しない操作盤により設定された時刻情報等に基づいて、適宜ヒートポンプサイクル２を作動させ貯湯タンク１内の水を加熱して高温（例えば８５℃の湯）の給湯水を貯えておく。
【００５１】
そして、貯えられた高温の給湯水を水と混合させて台所、洗面所、浴槽３などの給湯対象個所に給湯するとともに、給湯水の熱量を用いて浴水を追い焚きするものである。ところで、貯湯式給湯装置の作動は、給湯の用途に供するときと、浴水を追い焚きするときでは制御装置２００および各構成部品の作動が異なるため、給湯の用途に供する一例として、浴槽３内に湯張りするときと、浴水を追い焚きするときの作動について述べる。
【００５２】
まず、浴槽３内に給湯水を湯張りするときには、湯張りスイッチ（図示せず）を操作することにより、制御装置２００は、湯張り弁４４、開閉弁４７を開弁させるとともに、湯張り設定温度に応じて、給水サーミスタ２１からの温度情報と出湯サーミスタ３２からの温度情報とから混合弁１６の開口面積比を概略調節し、その後浴水温サーミスタ４６からの温度情報に基づいて出湯温度が湯張り設定温度となるように混合弁１６の開口面積比を微細制御する。
【００５３】
これにより、貯湯タンク１内の高温の給湯水と給水配管１５からの水との混合された混合湯が配管１７ｂおよび浴水循環水経路４９を介して浴槽３内に出湯する。そして、浴槽３内の浴水の水位が予め設定した水位レベルに達すると、この水位レベルを水圧スイッチ４８が検出することにより湯張り弁３７を閉弁させて所定量の湯張りが完了するものである。なお、流量カウンタ４５は、湯張り弁３７が開弁している間のときの浴槽内に出湯した湯量が検出される。
【００５４】
この湯張りにより、貯湯タンク１では、上部から高温の給湯水が導出されることにより、導入管１２より水道水が貯湯タンク１の下方に導入される。従って、温度境界位置が貯湯タンク１内上方に移動する。つまり、給湯の用途に供するときには、順次温度境界位置が上方に変動するとともに、貯湯タンク１内の貯湯量が低下していく。
【００５５】
次に、浴水を追い焚きするときの作動を図２に基づいて説明する。図２は、制御装置２００の追い焚き制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。まず、ステップ２０１にて、追い焚きスイッチ（図示せず）が操作しているか否かを判定する。追い焚きスイッチ（図示せず）が操作しておれば、ステップ２０２にて、貯湯タンク（１）内の熱交換器（４１）近傍の貯湯温度（Ｔ_Ｓ）が所定値以上か否かを判定する。
【００５６】
この貯湯温度（Ｔ_Ｓ）は、例えば、４５〜６０℃程度のいずれかの温度を予め設定したものであって、この貯湯温度（Ｔ_Ｓ）が所定値以下のときは追い焚きをさせないように制御する。なお、このときには、制御装置２００によりヒートポンプユニット２の沸き上げ運転を実行するように制御させて貯湯温度（Ｔ_Ｓ）が所定値以上となるようにしてある。
【００５７】
従って、貯湯温度が所定値以上であれば、次のステップ２０３にて、三方弁４２の流れ方向をｂ方向（図１参照）に切り換え、かつ開閉弁を開弁させて循環ポンプ４３を作動させる。これにより、浴槽３内の浴水が熱交換器４１を迂回して循環水経路４９を循環する。
【００５８】
次に、ステップ２０４において、追い焚き熱量検出手段である流量カウンタ４５、浴水温サーミスタ４６および水圧スイッチ４８から入力される温度情報および容積情報と、残湯熱量検出手段である出湯サーミスタ３２および水位サーミスタ３３から入力される温度情報および容積情報とを読み込む。
【００５９】
そして、次のステップ２０５にて、浴水を追い焚きするための必要追い焚き熱量（Ｑ１）を求める。因みに、必要追い焚き熱量（Ｑ１）＝（浴水温―設定温度）×容積より容易に求めることができる。ここで、設定温度は、湯張り設定温度スイッチ（図示せず）にて設定された温度であり、容積は、予め流量カウンタ４５および水圧スイッチ４８により、単位湯量あたりの水位の上昇量を求めてその値を制御装置２００内に記憶させておくことにより、水圧スイッチ４８からの検出値から浴槽３内の浴水の容積を求めることができる。
【００６０】
そして、次のステップ２０６では、貯湯タンク（１）内に貯えられた残湯熱量（Ｑ２）を求める。因みに、本実施形態の残湯熱量（Ｑ２）は、貯湯タンク（１）内の給湯水が浴水を追い焚きするための必要熱量を求めるものであり、残湯熱量（Ｑ２）＝（湯温―所定の貯湯温度Ｔ_Ｓ）×容積より容易に求めることができる。
【００６１】
なお、上述のステップ２０５が本発明による追い焚き熱量演算手段であり、ステップ２０６が本発明による残湯熱量演算手段である。
【００６２】
そして、次のステップ２０７において、求めた必要追い焚き熱量（Ｑ１）と残湯熱量（Ｑ２）とを比較して、残湯熱量（Ｑ２）が必要追い焚き熱量（Ｑ１）よりも小さい否かを判定する。ここで、残湯熱量（Ｑ２）が必要追い焚き熱量（Ｑ１）よりも小さいとき（Ｑ２≦Ｑ１）には、ステップ２０８の沸き上げ運転を実行するとともに、ステップ２０９の追い焚き制御を実行する。逆に、残湯熱量（Ｑ２）が必要追い焚き熱量（Ｑ１）よりも大きいとき（Ｑ２≧Ｑ１）には、ステップ２０９にて追い焚き制御を実行する。
【００６３】
ここで、ステップ２０９の追い焚き制御は、三方弁４２の流れ方向をａ方向（図１参照）に切り換えて浴水を熱交換器４１に循環させて浴水を加熱する。そして、湯張り設定温度に達したら三方弁４２の流れ方向をｂ方向（図１参照）に切り換えて熱交換器４１を迂回させるように温度調整している。
【００６４】
また、ステップ２０８の沸き上げ運転は、熱交換器４１近傍の貯湯温度を、例えば、８５℃程度の高温の貯湯温度に沸き上げるようにヒートポンプを制御することにより、この種の熱交換器４１の熱交換効率を高めることができる。
【００６５】
以上の一実施形態の貯湯式給湯装置によれば、浴水を追い焚きするときは、概して、浴槽３への湯張りなどによる多量の給湯水を出湯した後に実行されることが多い。このときの貯湯タンク１内は、貯湯量が低下してくることで湯と水との境界をなす温度境界位置が熱交換器４１近傍に達すると、貯湯熱量が不十分となり追い焚き時間が非常に長くなることや給湯水の湯温の低下による湯切れを起こすなどの問題がある。
【００６６】
そこで、本発明では、浴水を追い焚きするときには、残湯熱量演算手段（ステップ２０６）により求められた残湯熱量（Ｑ２）が追い焚き熱量演算手段（ステップ２０５）により求められた必要追い焚き熱量（Ｑ１）より小さいときにヒートポンプユニット２を制御して沸き上げ運転させることにより、必要追い焚き熱量（Ｑ１）に基づいて沸き上げ運転させることで、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。しかも、追い焚き時間が短縮できる。
【００６７】
また、浴水の追い焚きを可能とするために、必要追い焚き熱量（Ｑ１）を見込んで予め熱量を貯湯タンク１内に貯湯させる方策もあるが、本発明の方がヒートポンプユニット２を効率よく沸き上げ運転ができる。
【００６８】
また、この種の貯湯タンク１は、湯と水との比重関係により湯と水との境界をなす温度境界位置が変動するものである。従って、貯湯タンク１内の高さ方向の湯温を水位サーミスタ３３により検出することで、容易に貯湯タンク１内の残湯熱量（Ｑ２）を求めることができる。
【００６９】
そこで、本発明では、予め設定された所定の貯湯温度（Ｔ_Ｓ）および残湯熱量検出手段である出湯サーミスタ３２、水位サーミスタ３３より検出された温度情報および容積情報に基づいて残湯熱量（Ｑ２）を求めることにより、例えば、残湯熱量（Ｑ２）＝（湯温―Ｔ_Ｓ）×容積より容易に求めることができる。
【００７０】
同じように、必要追い焚き熱量（Ｑ１）においても、浴槽３内に湯張りされた浴水の温度情報および容積情報と給湯設定温度により容易に求めることができる。そこで、本発明では、設定された給湯設定温度および追い焚き熱量検出手段である流量カウンタ４５、浴水温サーミスタ４６および水圧スイッチ４８より検出された温度情報および容積情報に基づいて必要追い焚き熱量（Ｑ１）を求めることで、例えば、必要追い焚き熱量（Ｑ１）＝（浴水温―設定温度）×容積より容易に求めることができる。
【００７１】
また、所定の貯湯温度（Ｔ_Ｓ）を４５〜６０℃と設定して、例えば熱交換器４１近傍の温度が、この４５〜６０℃下回ったときに、沸き上げ運転させることにより、給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。しかも、追い焚き時間が短縮できる。
【００７２】
また、この種の熱交換器４１の熱交換効率は、熱交換器４１近傍の温度が高いほど（例えば、８５℃程度）熱交換効率が良い。そこで、沸き上げ温度が高めとなるように制御することにより、熱交換器４１の配設された部位のみを上記高温の温度とすることで追い焚き時間の短縮が図れる。しかも、この温度を得るために二酸化炭素の冷媒を用いることで、超臨界ヒートポンプサイクルを形成できる。これによれば、フロン系の冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８０〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができる。
【００７３】
（他の実施形態）
なお、浴水追い焚き手段４０によって追い焚きを行なっているときに、残湯熱量演算手段（ステップ２０６）により求められた残湯熱量（Ｑ２）が追い焚き熱量演算手段（ステップ２０５）により求められた必要追い焚き熱量（Ｑ１）より小さいときにヒートポンプユニット２を制御して沸き上げ運転させるように制御装置２００を構成しても良い。
【００７４】
これによれば、追い焚き中であっても、ヒートポンプユニット２を制御して沸き上げ運転させることにより、必要追い焚き熱量（Ｑ１）に基づいて沸き上げ運転させることで、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。しかも、追い焚き時間が短縮できる。
【００７５】
また、以上の実施形態では、本発明を圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプからなるヒートポンプユニット２に適用したが、これに限らず、一般のヒートポンプサイクルを構成する加熱手段に適用しても良い。さらに、貯湯タンク１内に電気ヒータが配設され、深夜電力を用いて給湯水を蓄える電気温水器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における制御装置２００の追い焚き制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…貯湯タンク
２…ヒートポンプユニット（加熱手段）
３２…出湯サーミスタ（残湯熱量検出手段）
３３…水位サーミスタ（残湯熱量検出手段）
４０…浴水追い焚き手段
４１…熱交換器
４５…流量カウンタ（追い焚き熱量検出手段）
４６…浴水温サーミスタ（追い焚き熱量検出手段）
４８…水圧スイッチ（追い焚き熱量検出手段）
２００…制御装置（制御手段）
２０５…追い焚き熱量演算手段
２０６…残湯熱量演算手段
Ｑ１…必要追い焚き熱量
Ｑ２…残湯熱量
Ｔ_Ｓ…所定の貯湯温度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot water storage type hot water supply apparatus provided with a hot water storage tank for storing hot water for hot water supply, which is heated by a heating means, and more particularly to reheating of bath water in a bathtub using the calorific value of the stored hot water.
[0002]
[Prior art]
In this type of heat pump hot water storage type hot water supply device configured to circulate hot water in a hot water storage tank to a condenser constituting a heat pump, boil the hot water, store the hot water in the hot water storage tank, and at least supply hot water to the bathtub. A reheating heat exchanger configured to recirculate bath water in the bath tub so as to be reheatable is provided in the hot water storage tank, and the heat of hot water in the hot water storage tank is used as a heat source for reheating the bath water.
[0003]
Moreover, the reheating heat exchanger has a double-pipe structure, and circulates bath water in a bath tub through either the outer pipe or the inner pipe, and supplies gas or oil in addition to the heat of the hot water to the other. It is configured to circulate hot water generated by a separate heat source unit used as fuel. Thereby, even when the amount of heat of the hot water in the hot water storage tank is reduced or the outside air temperature is low such as in winter, the temperature of the bath water can be raised by a heat source device other than the condenser constituting the heat pump. Sufficient reheating can be performed without lack of ability (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-22266
[Problems to be solved by the invention]
However, according to Patent Document 1 described above, as a heat source for reheating the bath water, providing a heat source device using gas or oil as fuel in addition to the condenser constituting the heat pump requires a complicated and large-scale hot water supply device. In addition, there is a problem that equipment costs and maintenance costs increase.
[0006]
Therefore, it is desirable to provide a simple configuration in which a heat exchanger for reheating is provided in the hot water storage tank and the amount of heat of the hot water in the hot water storage tank is used. However, reheating of bath water is generally performed after a large amount of hot water is supplied from a bath tub, for example. In the hot water storage tank at this time, when the temperature boundary position that forms a boundary between hot water and water reaches the vicinity of the reheating heat exchanger due to a decrease in the amount of stored hot water, the amount of stored hot water becomes insufficient and the reheating time becomes longer. There is a problem that the length of the hot water becomes too long and the hot water drops due to a decrease in the hot water temperature.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a hot water storage type capable of reheating the bath water without running out of hot water by operating the heating means on the basis of the required reheating heat amount to perform a boiling operation. A hot water supply device is provided.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the technical means described in claims 1 to 8 is adopted. That is, according to the first aspect of the invention, a hot water storage tank (1) for storing hot water for hot water supply therein, a heating means (2) for boiling water in the hot water storage tank (1) and a hot water storage tank (1) are provided. 1) A heat exchanger (41) is disposed in the heat exchanger (41), and a bath water reheating unit (40) for circulating bath water in the bathtub and reheating the heat exchanger (41) is provided. At
A control means (200) for controlling the bath water reheating means (40) and the heating means (2) is provided. The control means (200) determines a necessary reheating heat quantity (Q1) for reheating the bath water. A means for calculating the amount of additional hot water to be calculated (205) and a means for calculating the amount of residual hot water (Q2) stored in the hot water storage tank (1) (206); Is controlled, and the remaining hot water calorie (Q2) obtained by the remaining hot water calorific value calculation means (206) is used to replenish the bath water. The method is characterized in that the heating means (2) is controlled to perform a boiling operation when the value is smaller than (2).
[0009]
According to the first aspect of the present invention, the reheating of the bath water is often performed after a large amount of hot water is supplied by, for example, filling a bathtub with hot water. In this case, when the temperature boundary position that forms the boundary between hot water and water reaches the vicinity of the heat exchanger (41) due to a decrease in the amount of hot water stored in the hot water storage tank (1), the amount of hot water stored becomes insufficient. There are problems such as that the boil time becomes very long and the hot water runs out due to a drop in the hot water temperature.
[0010]
Therefore, in the present invention, when reheating the bath water, the remaining hot water calorie (Q2) obtained by the remaining hot water calorific value calculation means (206) is calculated by the required reheating heat quantity (Q2) obtained by the additional hot calorie calculating means (205). When the temperature is smaller than Q1), the heating means (2) is controlled to perform the boiling operation, and the heating operation is performed based on the necessary reheating heat amount (Q1), thereby causing the hot water to run out during the reheating. It is possible to reliably reheat the bath water without any need. In addition, the reheating time can be reduced.
[0011]
In order to enable the reheating of bath water, there is a method of storing the amount of heat in the hot water storage tank (1) in advance in consideration of the required amount of reheating heat (Q1). However, in the present invention, the heating means (2) is used. ) Can be operated efficiently.
[0012]
According to the second aspect of the invention, the hot water storage tank (1) is provided with remaining hot water quantity detection means (32, 33) for detecting temperature information and volume information for obtaining the remaining hot water quantity (Q2). The hot water calorie calculating means (206) is based on a predetermined hot water storage temperature (T _S ) set in advance and the temperature information and the volume information detected by the remaining hot water calorie detecting means (32, 33). It is characterized by seeking.
[0013]
According to the invention described in claim 2, in this kind of hot water storage tank (1), the temperature boundary position that forms the boundary between hot water and water fluctuates depending on the specific gravity relationship between hot water and water. Accordingly, by detecting the temperature of the hot water in the hot water storage tank (1) in the height direction, it is possible to easily obtain the remaining hot water amount (Q2) in the hot water storage tank (1).
[0014]
Therefore, in the present invention, the remaining hot water calorie (Q2) is determined based on a predetermined hot water storage temperature (T _S ) set in advance and the temperature information and the volume information detected by the remaining hot calorie detecting means (32, 33). Thus, for example, the remaining hot water calorific value (Q2) = (hot water temperature−T _S ) × volume can be easily obtained.
[0015]
According to the third aspect of the present invention, the control means (200) sets the heating means when the temperature information detected by the remaining hot water calorie detection means (32, 33) falls below a predetermined hot water storage temperature (T _S ). (2) is controlled to perform the boiling operation.
[0016]
According to the third aspect of the present invention, as described in the fourth aspect, the predetermined hot water storage temperature (T _S ) is set to 45 to 60 ° C., and for example, the temperature information near the heat exchanger (41) is When the temperature falls below 45 to 60 ° C., the boiling operation is performed, whereby the reheating of bath water can be surely performed without running out of hot water. In addition, the reheating time can be reduced.
[0017]
According to the fifth aspect of the present invention, the bath water reheating unit (40) includes the reheating heat detecting unit (45, 46, 48) for detecting temperature information and volume information for obtaining the required reheating heat amount (Q1). ) Is provided, and the additional heating calorie calculating means (205) is characterized in that it is obtained based on the hot water supply set temperature and the temperature information and the volume information detected by the additional heating calorie detecting means (45, 46, 48).
[0018]
According to the fifth aspect of the present invention, the required reheating heat quantity (Q1) can be easily obtained from the temperature information and the volume information of the bath water filled in the bathtub and the hot water supply set temperature. Therefore, in the present invention, for example, the required reheating heat amount (Q1) is obtained based on the set hot water supply set temperature and the temperature information and the volume information detected by the reheating heat amount detection means (45, 46, 48). It can be easily obtained from required reheating heat quantity (Q1) = (bath water temperature−set temperature) × volume.
[0019]
In the invention according to claim 6, the control means (200) controls the remaining hot water calorie (calculated by the remaining hot water calorific value calculating means (206) when the reheating by the bath water reheating means (40) is performed. When Q2) is smaller than the required reheating heat quantity (Q1) obtained by the reheating heat calculation means (205), the heating means (2) is controlled to perform the boiling operation.
[0020]
According to the invention as set forth in claim 6, even during reheating, when the remaining hot water heat (Q2) is smaller than the required reheating heat (Q1), the heating means (2) is controlled to perform the boiling operation. Thus, by performing the boiling operation based on the required reheating heat quantity (Q1), the reheating of the bath water can be surely performed without running out of hot water during the reheating. In addition, the reheating time can be reduced.
[0021]
In the invention described in claim 7, the control means (200) controls the heating means (2) so as to increase the boiling temperature in the hot water storage tank (1) when performing the boiling operation. It is characterized by:
[0022]
According to the seventh aspect of the present invention, the heat exchange efficiency of the heat exchanger (41) increases as the temperature near the heat exchanger (41) increases. Therefore, by controlling the boiling temperature to be higher, only the portion where the heat exchanger (41) is disposed is set to the high temperature, so that the reheating time can be reduced.
[0023]
According to an eighth aspect of the present invention, the heating means (2) is a heat pump unit (2) including a heat pump cycle, wherein the refrigerant is carbon dioxide.
[0024]
According to the invention described in claim 8, a supercritical heat pump cycle can be formed by using carbon dioxide as the refrigerant. According to this, hot water can be heated at a higher temperature (for example, about 80 to 90 ° C.) than a general heat pump cycle using a chlorofluorocarbon-based refrigerant.
[0025]
Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means of the embodiment described later.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a hot water supply type hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hot water supply type hot water supply apparatus. As shown in FIG. 1, the hot water supply type hot water supply apparatus of the present embodiment is a metal (for example, stainless steel) hot water storage tank 1 having excellent corrosion resistance, and a heat insulating material (not shown) is disposed on an outer peripheral portion thereof. The hot water for hot water supply can be kept warm for a long time. The hot water storage tank 1 has a vertically long shape, and an inlet 11 is provided on the bottom surface thereof. The inlet 11 is connected to an inlet pipe 12 which is a water supply path for introducing tap water into the hot water storage tank 1.
[0027]
The inlet pipe 12 is provided with a water supply thermistor 21 as a temperature detecting means, and outputs temperature information in the inlet pipe 12 to a control device 200 described later. In addition, the introduction pipe 12 is provided with a pressure-reducing check valve 51 for adjusting the pressure of the introduced tap water to a predetermined pressure and for preventing the backflow of hot water when the water supply is cut off. Then, a water supply branch point 12a downstream of the position where the water supply thermistor 21 and the pressure-reducing check valve 51 of the introduction pipe 12 are provided and a mixing valve 16 described later are connected by a water supply pipe 15 which is a bypass path.
[0028]
On the other hand, an outlet 13 is provided at the top of the hot water storage tank 1, and the outlet 13 is connected to an outlet pipe 14 which is a hot water supply path for discharging hot water in the hot water storage tank 1. A discharge pipe 52 provided with a relief valve 53 is connected in the middle of the outlet pipe 14. When the pressure in the hot water storage tank 1 rises to a predetermined pressure or higher, the hot water in the hot water storage tank 1 is discharged to the outside. So as not to damage the hot water storage tank 1 and the like.
[0029]
Reference numeral 16 denotes a mixing valve, which is a mixing means, and is disposed at a junction of the outlet pipe 14 and the water supply pipe 15. The mixing valve 16 adjusts the opening area ratio (the ratio between the opening degree of the hot water side communicating with the outlet pipe 14 and the opening degree of the water side communicating with the water supply pipe 15), so that the hot water from the outlet pipe 14 and the water supply are adjusted. The mixing ratio with the tap water from the pipe 15 can be adjusted.
[0030]
The mixing valve 16 is an electric valve that drives a valve body by a drive source such as a servomotor to adjust the degree of opening of each path. The mixing valve 16 is operated by a control signal from a control device 200 described later, and controls the operation state. The data is output to the device 200.
[0031]
On the outlet side of the mixing valve 16, a pipe 17a, which is a mixed hot water path, and a pipe 17b branched from the pipe 17b are connected. One pipe 17a is a pipe for guiding hot water mixed into a hot water faucet, a shower faucet and the like (not shown), and the other pipe 17b is connected to bath water reheating means 40 described later. The pipe 17a is provided with a hot water supply thermistor 71 serving as a temperature detecting means and a flow rate counter 72 serving as a hot water supply detecting means. The hot water supply thermistor 71 provides temperature information in the pipe 17a, and the flow counter 72 provides a flow rate in the pipe 17a. The information is output to the control device 200 described later.
[0032]
It should be noted that when the flow counter 72 detects the flow of water in the pipe 17a, it means that hot water is about to be used in one of a hot water faucet, a shower faucet, and the like. At this time, the control device 200 roughly adjusts the opening area ratio of the mixing valve 16 from the temperature information from the water supply thermistor 21 and the temperature information from the tap water thermistor 32, which will be described later, according to the hot water supply set temperature. The opening area ratio of the mixing valve 16 is finely controlled so that the hot water supply temperature becomes the set temperature on the basis of the temperature information received from the controller.
[0033]
In addition, a suction port 18 for sucking water in the hot water storage tank 1 is provided at a lower portion of the hot water storage tank 1, and a discharge port 19 for discharging hot water into the hot water storage tank 1 is provided on an upper side surface of the hot water storage tank 1. Is provided. The suction port 18 and the discharge port 19 are connected by a circulation circuit 20, and a part of the circulation circuit 20 is disposed in the heat pump unit 2.
[0034]
A heat exchanger (not shown) is provided in a portion of the circulation circuit 20 disposed in the heat pump unit 2, and heats the water in the hot water storage tank 1 sucked from the suction port 18 by heat exchange with the high-temperature refrigerant. By returning the water from the discharge port 19 into the hot water storage tank 1, the water in the hot water storage tank 1 can be boiled.
[0035]
The heat pump unit 2, which is a heating unit of the present embodiment, is a supercritical heat pump including a refrigerant functional component included in a heat pump cycle such as a compressor, a condenser, a decompressor, and an evaporator (not shown). This supercritical heat pump refers to a heat pump cycle in which the refrigerant pressure on the high pressure side is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant, and is, for example, a heat pump cycle using carbon dioxide, ethylene, ethane, nitrogen oxide, or the like as a refrigerant.
[0036]
Incidentally, according to the supercritical heat pump, hot water can be heated at a higher temperature (for example, about 85 ° C. to 90 ° C.) than a general heat pump cycle. The heat pump unit 2 is operated by a control signal from the control device 200 described later, and outputs an operation state to the control device 200.
[0037]
Next, on the upper outer wall surface of the hot water storage tank 1, a tapping thermistor 32 for detecting the temperature of the water in the upper portion of the hot water storage tank 1 is provided. Output.
[0038]
A plurality of (six in this example) water level thermistors 33 are arranged on the outer wall surface of the hot water storage tank 1 at substantially equal intervals in the vertical direction, and temperature information at each water level level of the water filled in the hot water storage tank 1 is provided. Is output to the control device 200 described later. Therefore, the control device 200 described later determines the temperature boundary position between the heated water in the upper part of the hot water storage tank 1 and the water before the lower water in the hot water storage tank 1 based on the temperature information from the water level thermistor 33. It can be detected.
[0039]
Since the temperature boundary position can be detected by the water level thermistor 33, the remaining hot water volume in the hot water storage tank 1 can be obtained in addition to the temperature information. Here, the tapping thermistor 32 and the water level thermistor 33 are residual hot water amount detecting means for detecting temperature information and volume information for obtaining a residual hot water amount to be described later.
[0040]
Next, the bath water reheating means 40 comprises a heat exchanger 41, a circulation pump 43, and a bath water circulation water path 49 for circulating bath water in the bathtub 3 to the heat exchanger 41 and returning the bathwater to the bathtub 3. I have. The heat exchanger 41 is a heat exchanger disposed above the hot water storage tank 1, that is, at a location where the temperature of the hot water becomes high, for heating the bath water, and is heated by the heat pump unit 2. The amount of hot water supplied is used as the heat source.
[0041]
The circulation pump 43 is an electric pump, and is controlled by a control device 200 described later, and is used for pumping bath water from the bathtub 3 to the heat exchanger 41 by rotating an impeller in the housing and returning the bathwater to the bathtub 3. ing. Further, on the upstream side of the bath water circulating water path 49, a water pressure switch 48 for detecting a water pressure in order to obtain the amount of bath water filled in the bath tub 3, in other words, the level of the bath water in the bath tub 3. Is provided. The water pressure switch 48 is configured to be output to a control device 200 described later as volume information of the bath water in the bathtub 3.
[0042]
On the downstream side of the water pressure switch 48, there are provided an on-off valve 47 for opening and closing the bath water circulating water path 49 and a bath water temperature thermistor 46 as temperature detecting means for detecting the temperature of the bath water flowing through the bath water circulating water path 49. The on-off valve 47 is controlled by a control device 200 described later, and the bath water temperature thermistor 46 is configured to be output to the control device 200 described later as temperature information of the bath water in the bathtub 3.
[0043]
Before the heat exchanger 41, either the flow direction flowing through the heat exchanger 41 (arrow a shown in the drawing) or the flow direction bypassing the heat exchanger 41 (arrow b shown in the drawing). A three-way valve 42 is provided for switching between the two. The three-way valve 42 is switched in the flow direction of the arrow a shown in the drawing when heating the bath water during reheating, and when the bath water temperature before heating the bath water is detected, Control is performed by a control device 200, which will be described later, so as to be switched to the flow direction indicated by the arrow b.
[0044]
Next, the pipe 17 b is a pipe through which a mixed hot water for filling hot water into the bathtub 3, filling hot water, and adding hot water flows, and is connected to a bath water circulating water passage 49. The pipe 17b is provided with a hot water filling valve 44 and a flow rate counter 45 as hot water supply detecting means.
[0045]
The hot water filling valve 44 is an electromagnetic valve that is controlled by a control device 200 described later and opens and closes the mixed hot water flowing through the pipe 17b. The flow counter 45 outputs flow rate information in the pipe 17b to a control device 200 described later. When the hot water filling valve 44 is opened and hot water is supplied to the bathtub 3, hot water or hot water is supplied, the on-off valve 47 is controlled to open.
[0046]
Here, the flow counter 45, the bath water temperature thermistor 46, and the water pressure switch 48 are additional heating heat amount detecting means for detecting temperature information and volume information for obtaining a necessary additional heating amount (Q1) described later.
[0047]
Next, reference numeral 200 denotes a control device serving as control means, which includes temperature information from the thermistors 21, 32, 33, 46, 71, flow information from the flow counters 45, 72, volume information from the water pressure switch 48, and not shown. The heat pump unit 2, the mixing valve 16, the three-way valve 42, the circulation pump 43, the filling valve 44, the on-off valve 47, and the like are controlled based on an operation signal from an operation switch provided on the operation panel. I have.
[0048]
The control device 200 is mainly configured by a microcomputer, and a built-in ROM (not shown) is provided with a preset reheating control program, and the heat pump unit 2 is controlled by the reheating control program. Further, the control means controls the reheating means 40 for reheating the bath water in the bathtub 3.
[0049]
The operation panel (not shown) includes a power switch, a hot water switch, a hot water setting temperature switch, a reheating switch, a reheating setting temperature switch, and the like as operation switches. An operation panel (not shown) is installed near a place where hot water is used, such as a bathroom or a kitchen, and other than the operation panel, it is installed in an appropriate place such as outdoors.
[0050]
Next, the operation of the hot water supply type hot water supply apparatus having the above configuration will be described. First, when a power switch (not shown) is turned on, control device 200 controls heat pump unit 2 to perform normal temperature control hot water supply control. When the temperature control hot water supply control is executed, control device 200 performs control based on temperature information and the like from thermistors 32 and 33 provided in hot water storage tank 1 and time information and the like set by an operation panel (not shown). The heat pump cycle 2 is appropriately operated to heat the water in the hot water storage tank 1 to store hot (eg, 85 ° C.) hot water.
[0051]
Then, the stored high-temperature hot water is mixed with water to supply hot water to a hot water supply target location such as a kitchen, a washroom, or a bathtub 3 and to reheat the hot water using the calorific value of the hot water. By the way, the operation of the hot water supply type hot water supply device is different from the operation of the control device 200 and each component when the hot water supply is used and when the bath water is reheated. The operation at the time of hot water filling and the reheating of bath water will be described.
[0052]
First, when hot water is filled in the bathtub 3, the control device 200 operates the hot water switch (not shown) to open the hot water valve 44 and the open / close valve 47, and set the hot water setting. In accordance with the temperature, the opening area ratio of the mixing valve 16 is roughly adjusted from the temperature information from the water supply thermistor 21 and the temperature information from the tap water thermistor 32, and then the tap water temperature is adjusted based on the temperature information from the bath water temperature thermistor 46. The opening area ratio of the mixing valve 16 is finely controlled so as to reach the tension setting temperature.
[0053]
Thus, the mixed hot water in which the high-temperature hot water in the hot water storage tank 1 and the water from the water supply pipe 15 are mixed flows out into the bathtub 3 via the pipe 17b and the bath water circulating water path 49. When the water level of the bath water in the bathtub 3 reaches a predetermined water level, the water pressure switch 48 detects the water level and closes the filling valve 37 to complete a predetermined amount of filling. It is. In addition, the flow counter 45 detects the amount of hot water discharged into the bathtub while the hot water filling valve 37 is open.
[0054]
By this hot water filling, in the hot water storage tank 1, high-temperature hot water is drawn out from the upper portion, so that tap water is introduced below the hot water storage tank 1 through the introduction pipe 12. Accordingly, the temperature boundary position moves upward in the hot water storage tank 1. That is, when used for hot water supply, the temperature boundary position sequentially changes upward, and the amount of hot water stored in the hot water storage tank 1 decreases.
[0055]
Next, the operation of reheating the bath water will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart illustrating a control process of the reheating control program of the control device 200. First, in step 201, it is determined whether or not a reheating switch (not shown) is operated. If I reheating switch (not shown) operates, in step 202, it determines the hot water storage tank (1) heat exchanger in (41) near the hot water temperature (T _S) as to whether or not more than a predetermined value I do.
[0056]
The hot-water storage temperature (T _S ) is, for example, a preset temperature of about 45 to 60 ° C. When the hot-water storage temperature (T _S ) is equal to or lower than a predetermined value, reheating is not performed. Control. Incidentally, at this time, control is brought to the hot-water temperature to perform the boiling operation of the heat pump unit 2 (T _S) is are set to be a predetermined value or more by the controller 200.
[0057]
Therefore, if the hot water storage temperature is equal to or higher than the predetermined value, in the next step 203, the flow direction of the three-way valve 42 is switched to the direction b (see FIG. 1), the on-off valve is opened, and the circulation pump 43 is operated. . Thereby, the bath water in the bathtub 3 bypasses the heat exchanger 41 and circulates in the circulating water path 49.
[0058]
Next, in step 204, temperature information and volume information inputted from the flow counter 45, the bath water temperature thermistor 46 and the water pressure switch 48 as the reheating heat amount detecting means, the tap water thermistor 32 and the water level thermistor as the remaining hot water heat amount detecting means. The temperature information and the volume information input from 33 are read.
[0059]
Then, in the next step 205, a necessary reheating heat quantity (Q1) for reheating the bath water is obtained. Incidentally, it can be easily obtained from the necessary reheating heat quantity (Q1) = (bath water temperature−set temperature) × volume. Here, the set temperature is a temperature set by a hot water setting temperature switch (not shown), and the volume is obtained by previously obtaining an amount of rise in water level per unit hot water by a flow counter 45 and a water pressure switch 48. By storing the value in the control device 200, the volume of the bath water in the bathtub 3 can be obtained from the detection value from the water pressure switch 48.
[0060]
Then, in the next step 206, the remaining hot water calorie (Q2) stored in the hot water storage tank (1) is determined. Incidentally, the remaining hot water calorific value (Q2) of the present embodiment is a value for calculating the necessary heat amount for the hot water in the hot water storage tank (1) to reheat the bath water, and the remaining hot water calorie (Q2) = (hot water temperature) -It can be easily obtained from the predetermined hot water storage temperature T _S ) × volume.
[0061]
Step 205 described above is a reheating heat amount calculating means according to the present invention, and step 206 is a residual hot water amount calculating means according to the present invention.
[0062]
Then, in the next step 207, the obtained required reheating heat quantity (Q1) is compared with the remaining hot water heat quantity (Q2) to determine whether the remaining hot water heat quantity (Q2) is smaller than the required reheating heat quantity (Q1). judge. Here, when the remaining hot water heat quantity (Q2) is smaller than the required reheating heat quantity (Q1) (Q2 ≦ Q1), the boiling operation of step 208 is executed and the reheating control of step 209 is executed. Conversely, when the remaining hot water heat quantity (Q2) is larger than the required reheating heat quantity (Q1) (Q2 ≧ Q1), the reheating control is executed in step 209.
[0063]
Here, the reheating control in step 209 switches the flow direction of the three-way valve 42 to the direction a (see FIG. 1), circulates the bath water through the heat exchanger 41, and heats the bath water. When the temperature reaches the hot water setting temperature, the flow direction of the three-way valve 42 is switched to the direction b (see FIG. 1), and the temperature is adjusted so as to bypass the heat exchanger 41.
[0064]
Further, the boiling operation in step 208 is performed by controlling the heat pump so as to raise the hot water storage temperature near the heat exchanger 41 to, for example, a high-temperature hot water storage temperature of about 85 ° C. Heat exchange efficiency can be increased.
[0065]
According to the hot water supply type hot water supply apparatus of the above embodiment, the reheating of bath water is generally performed after a large amount of hot water is supplied by filling the bathtub 3 with hot water. In this case, when the temperature boundary position which forms the boundary between the hot water and the water reaches the vicinity of the heat exchanger 41 due to the decrease of the hot water storage amount, the hot water storage heat amount becomes insufficient and the reheating time becomes very short. However, there is a problem that the water becomes too long and the hot water runs out due to a drop in the temperature of the hot water.
[0066]
Therefore, in the present invention, when reheating the bath water, the remaining hot water calorie (Q2) obtained by the remaining hot water calorie calculating means (step 206) is required reheating by the reheating hot calorie calculating means (step 205). By controlling the heat pump unit 2 to perform the boiling operation when the heat amount is smaller than the heat amount (Q1), the boiling operation is performed based on the necessary additional heating heat amount (Q1), so that the hot water supply runs out during the additional heating. It is possible to reliably reheat the bath water without any need. In addition, the reheating time can be reduced.
[0067]
In order to enable the reheating of the bath water, there is a method of storing the amount of heat in the hot water storage tank 1 in advance in consideration of the required amount of reheating heat (Q1), but the heat pump unit 2 of the present invention is more efficient. Boiling operation is possible.
[0068]
In this type of hot water storage tank 1, the temperature boundary position that forms the boundary between hot water and water fluctuates due to the specific gravity relationship between hot water and water. Therefore, by detecting the temperature of the hot water in the hot water storage tank 1 in the height direction with the water level thermistor 33, the remaining hot water heat (Q2) in the hot water storage tank 1 can be easily obtained.
[0069]
Therefore, in the present invention, the remaining hot water calorie (Q2) is determined based on a predetermined hot water storage temperature (T _S ) set in advance and the temperature information and volume information detected by the tapping thermistor 32 and the water level thermistor 33 which are the remaining hot calorie detecting means. ) Can be easily obtained from, for example, residual hot water calorie (Q2) = (hot water temperature−T _S ) × volume.
[0070]
Similarly, the required reheating heat quantity (Q1) can be easily obtained from the temperature information and volume information of the bath water filled in the bathtub 3 and the hot water supply set temperature. Therefore, in the present invention, based on the set hot water supply set temperature and the temperature information and the volume information detected by the flow counter 45, the bath water temperature thermistor 46, and the water pressure switch 48 as the reheating heat quantity detection means, the necessary reheating heat quantity (Q1 ) Can be easily calculated from, for example, the required additional heating heat quantity (Q1) = (bath water temperature−set temperature) × volume.
[0071]
Also, by setting the predetermined hot water storage temperature (T _S ) to 45 to 60 ° C., for example, when the temperature in the vicinity of the heat exchanger 41 falls below 45 to 60 ° C., the water is heated up and the hot water is supplied. It is possible to reheat the bath water without running out of hot water. In addition, the reheating time can be reduced.
[0072]
As for the heat exchange efficiency of this type of heat exchanger 41, the higher the temperature near the heat exchanger 41 (for example, about 85 ° C.), the better the heat exchange efficiency. Therefore, by controlling the boiling temperature to be higher, only the portion where the heat exchanger 41 is disposed is set to the high temperature, so that the reheating time can be reduced. Moreover, a supercritical heat pump cycle can be formed by using a refrigerant of carbon dioxide to obtain this temperature. According to this, hot water can be heated at a higher temperature (for example, about 80 to 90 ° C.) than a general heat pump cycle using a chlorofluorocarbon-based refrigerant.
[0073]
(Other embodiments)
In addition, when the reheating is performed by the bath water reheating unit 40, the remaining hot water calorie (Q2) obtained by the remaining hot water calorie calculating unit (step 206) is obtained by the reheating calorie calculating unit (step 205). The control device 200 may be configured so that the heat pump unit 2 is controlled to perform the boiling operation when the required reheating heat amount (Q1) is smaller than the required amount.
[0074]
According to this, even during reheating, by controlling the heat pump unit 2 to perform the boiling operation, the heating operation is performed based on the required reheating heat amount (Q1), so that the hot water supply during the reheating is performed. It is possible to reliably reheat the bath water without running out of hot water. In addition, the reheating time can be reduced.
[0075]
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to the heat pump unit 2 including the supercritical heat pump including the refrigerant functional parts constituting the heat pump cycle such as the compressor, the condenser, the decompressor, and the evaporator, but is not limited thereto. Instead, the present invention may be applied to a heating means constituting a general heat pump cycle. Further, an electric heater may be provided in the hot water storage tank 1 and applied to an electric water heater that stores hot water using late-night electric power.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hot water supply type hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control process of a reheating control program of a control device 200 according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Hot water storage tank 2. Heat pump unit (heating means)
32. Hot water thermistor (residual hot water detection means)
33: Water level thermistor (residual hot water calorie detection means)
40 ... bath water reheating means 41 ... heat exchanger 45 ... flow counter (reheating heat quantity detecting means)
46 ... bath water temperature thermistor
48 ... Hydraulic pressure switch (means for detecting reheating heat)
200: control device (control means)
205 ... reheating heat calculating means 206 ... remaining hot water heat calculating means Q1 ... need reheating heat Q2 ... remaining hot water heat T S _... predetermined hot-water temperature

Claims

A hot water storage tank (1) for storing hot water for hot water supply inside,
Heating means (2) for boiling water in the hot water storage tank (1) and operating;
A heat exchanger (41) is provided in the hot water storage tank (1), and a bath water reheating unit (40) for circulating bath water in a bathtub and reheating the heat exchanger (41) is provided. In the hot water storage system,
A control means (200) for controlling the bath water reheating means (40) and the heating means (2) is provided, and the control means (200) supplies a necessary reheating heat quantity (Q1) for reheating the bath water. ) For calculating the remaining hot water calorie (Q2) stored in the hot water storage tank (1), and the remaining hot water calorific value calculating means (206) for calculating the remaining hot water calorie (Q2). When the means (40) is controlled to reheat the bath water, the remaining hot water calorie (Q2) obtained by the remaining hot water calorie calculating means (206) is obtained by the additional hot calorie calculating means (205). A hot-water storage type hot-water supply device characterized in that the heating means (2) is controlled to perform a boiling operation when the required reheating heat amount (Q1) is smaller than the required amount.

The hot water storage tank (1) is provided with remaining hot water quantity detecting means (32, 33) for detecting temperature information and volume information for obtaining the remaining hot water quantity (Q2). ) Determines that the remaining hot water calorie (Q2) is obtained based on a predetermined hot water storage temperature (T _S ) set in advance and the temperature information and volume information detected by the remaining hot water calorie detecting means (32, 33). The hot water supply type hot water supply apparatus according to claim 1, wherein

The control means (200) controls the heating means (2) when the temperature information detected by the remaining hot water calorie detection means (32, 33) falls below the predetermined hot water storage temperature (T _S ). The hot-water storage type hot-water supply device according to claim 2, wherein the hot-water storage device is operated by heating.

The predetermined hot-water temperature (T _S) is storage-type water heater according to claim 3, characterized in that set between 45 to 60 ° C..

The bath water reheating unit (40) is provided with a reheating unit (45, 46, 48) for detecting temperature information and volume information for obtaining the required reheating heat amount (Q1). 2. The hot water storage according to claim 1, wherein the calorie calculating means (205) calculates the hot water supply set temperature and the temperature information and volume information detected by the additional heating calorie detecting means (45, 46, 48). 3. Water heater.

The control means (200) controls the remaining hot water calorie (Q2) obtained by the remaining hot water calorie calculating means (206) during the reheating by the bath water reheating means (40). 6. A heating operation according to claim 1, wherein the heating means is controlled to perform a heating operation when the required additional heating heat quantity obtained by the heating heat quantity calculating means is smaller than the required additional heating heat quantity. The hot water storage type hot water supply device according to any one of the above.

The control means (200) controls the heating means (2) so as to increase the boiling temperature in the hot water storage tank (1) when performing the boiling operation. The hot water supply type hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 6.

The hot water supply according to any one of claims 1 to 7, wherein the heating means (2) is a heat pump unit (2) including a heat pump cycle, and the refrigerant is carbon dioxide. apparatus.