JP2005134077A - Hot water storage type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプサイクルからなる熱源装置により沸き上げた給湯水を蓄える第1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、太陽熱で熱せられた給湯水を蓄える第2貯湯タンクを併設しいずれか一方の貯湯タンクより給湯水を出湯する給湯装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot water storage hot water supply apparatus including a first hot water storage tank that stores hot water heated by a heat source device that includes a heat pump cycle, and more particularly to a second hot water storage tank that stores hot water heated by solar heat. The present invention also relates to a hot water supply apparatus for discharging hot water from either one of the hot water storage tanks.
従来、太陽熱を利用した貯湯式給湯装置として、例えば、特許文献1に示すように、太陽熱集熱器と、送風手段と、能力可変圧縮機を有したヒートポンプ回路と、太陽熱集熱器を通過した空気と熱交換するヒートポンプ回路の蒸発器と、集熱器入口空気温度センサーと、蒸発器出口空気温度センサーと、蒸発器出口空気温度を集熱器入口空気温度と略同一とするように圧縮機の回転数設定を行う圧縮機能力可変制御手段とから構成しており、天気の良い晴天日には、太陽熱集熱器により太陽熱を受けた高温の空気が蒸発器へ供給されることにより蒸発温度が高くなりヒートポンプサイクルの効率を向上させている。
Conventionally, as a hot water storage type hot water supply apparatus using solar heat, for example, as shown in
また、天気の悪い曇天日や雨天日などでは、上記圧縮機能力可変制御手段を、予め設定した圧縮機回転数に従って圧縮機を運転させる構成としている。これにより、日射量が少ないか、または全くない場合でも、必要な加熱能力、効率の良い最適な状態における圧縮機の回転数を予め設定して運転させることができるため、ヒートポンプ回路の加熱能力を確保して、かつ効率の良い加熱運転ができるようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記特許文献1によれば、太陽熱を蒸発器にあてる温風に変換させて蒸発器を小型化にしてヒートポンプサイクルの効率を向上させるとともに、日射量が全くない場合にも圧縮機の回転数を変更して上記効率の良い加熱運転をさせて省エネ・低維持費が得られるようにしているが、電力料金の最も安い深夜時間帯に高温の給湯水を蓄える貯湯式給湯装置に構成されるヒートポンプサイクルからなる熱源装置においては、日射量が全くない深夜時間帯に運転するために太陽熱を利用することができない問題がある。
However, according to the above-mentioned
また、この種の貯湯式給湯装置は、貯湯タンク上方に高温の給湯水が蓄えられて、この部分から出湯するように構成されているため、上方の給湯水が出湯するたびに下方から水道水が給水されるようになっている。従って、時間の経過とともに、貯湯タンク中央部近傍の湯温が低下(これを中温水と称している)してくる。このときに予想される給湯負荷に対して貯湯熱量が不足していると判定されたときには熱源装置を沸き上げ運転を行なうようになっている。このような場合の熱源装置に吸入される給水温度は水道水よりも高温であるためヒートポンプサイクルの効率を低下するという問題がある。 In addition, since this type of hot water storage type hot water supply device is configured to store hot hot water in the upper part of the hot water storage tank and to discharge hot water from this portion, tap water from the lower side every time the upper hot water is discharged. Is being supplied with water. Accordingly, the hot water temperature in the vicinity of the central portion of the hot water storage tank decreases with time (this is referred to as medium hot water). When it is determined that the amount of stored hot water is insufficient with respect to the expected hot water supply load at this time, the heat source device is heated. In such a case, there is a problem that the feed water temperature sucked into the heat source device is higher than the tap water, so that the efficiency of the heat pump cycle is lowered.
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、太陽熱を利用した給湯装置とヒートポンプサイクルからなる給湯装置とを併設させることで省エネ・低維持費が図れる貯湯式給湯装置を提供することにある。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a hot water storage type hot water supply apparatus that can achieve energy saving and low maintenance cost by providing a hot water supply apparatus that uses solar heat and a hot water supply apparatus that includes a heat pump cycle. There is.
上記、目的を達成するために、請求項1ないし請求項7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、太陽熱集熱器(12)と、給湯用の水道水を給水する給水手段(13)に接続され、太陽熱集熱器(12)で熱せられた給湯水を蓄える第1貯湯タンク(11)と、この第1貯湯タンク(11)と並列に設置され、給湯水を蓄える第2貯湯タンク(21)と、ヒートポンプサイクルからなり第2貯湯タンク(21)内の給湯水を循環させて沸き上げ運転する熱源装置(22)と、第1貯湯タンク(11)および第2貯湯タンク(21)の給湯水出湯回路(16、26)に接続され、第1貯湯タンク(11)に蓄えられた給湯水の湯温に基づいて、第1貯湯タンク(11)より出湯する給湯水および第2貯湯タンク(21)より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯する給湯水切換装置(30)とを有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the technical means according to
請求項1に記載の発明によれば、第1貯湯タンク(11)に蓄えられた給湯水の湯温に基づいて、第1貯湯タンク(11)より出湯する給湯水および第2貯湯タンク(21)より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯する給湯水切換装置(30)を有することにより、天気の良い日には、太陽熱集熱器(12)で熱せられた給湯水を出湯することで熱源装置(22)の沸き上げの総運転時間が大幅に短縮されるため省エネ・低維持費が図れる。しかも、太陽熱を利用することのできない天気の悪い日には、ヒートポンプサイクルからなる熱源装置(22)で沸き上げられた給湯水を出湯できるため給湯機能における快適性が損なわれることはない。
According to invention of
請求項2に記載の発明では、給湯水切換装置(30)は、第1貯湯タンク(11)に蓄えられた給湯水の湯温が必要給湯温度よりも高いときに、第1貯湯タンク(11)側の給湯水が出湯するように制御することを特徴としている。請求項2に記載の発明によれば、具体的に、第1貯湯タンク(11)側の給湯水を優先して出湯することで熱源装置(22)の沸き上げの総運転時間が短縮できる。 In the invention described in claim 2, when the hot water temperature of the hot water stored in the first hot water storage tank (11) is higher than the required hot water temperature, the hot water switching device (30) ) Side hot water supply is controlled to discharge. According to the second aspect of the invention, specifically, the total operation time for boiling of the heat source device (22) can be shortened by preferentially discharging hot water on the first hot water storage tank (11) side.
請求項3に記載の発明では、給湯水切換装置(30)は、第1貯湯タンク(11)に蓄えられた給湯水の湯温が給水手段(13)より給水される水道水の水温より高く、かつ必要給湯温度よりも低いときに、第1貯湯タンク(11)側の給湯水と第2貯湯タンク(21)とが出湯するように制御することを特徴としている。請求項3に記載の発明によれば、第2貯湯タンク(21)側の給湯水の出湯を少なくすることができるため熱源装置(22)の沸き上げの総運転時間が短縮できる。 In the invention according to claim 3, the hot water supply switching device (30) is such that the hot water temperature of the hot water stored in the first hot water storage tank (11) is higher than the temperature of the tap water supplied from the water supply means (13). And when the temperature is lower than the required hot water supply temperature, the hot water supply on the first hot water storage tank (11) side and the second hot water storage tank (21) are controlled to discharge. According to the third aspect of the invention, since the amount of hot water supplied from the second hot water storage tank (21) can be reduced, the total operation time for boiling the heat source device (22) can be shortened.
請求項4に記載の発明では、給湯水切換装置(30)は、第1貯湯タンク(11)に蓄えられた給湯水の湯温が給水手段(13)より給水される水道水の水温より低いときに、第2貯湯タンク(21)側の給湯水が出湯するように制御することを特徴としている。請求項4に記載の発明によれば、太陽熱を利用することのできない天気の悪い日、および太陽熱を利用した給湯装置側の停止していることを容易に検知するとともに、熱源装置(22)で沸き上げられた給湯水を出湯できるため給湯機能における快適性が損なわれることはない。 In the invention according to claim 4, the hot water supply switching device (30) is such that the hot water temperature of the hot water stored in the first hot water storage tank (11) is lower than the temperature of the tap water supplied from the water supply means (13). In some cases, the hot water supply water on the second hot water storage tank (21) side is controlled to be discharged. According to the invention described in claim 4, it is possible to easily detect a bad day when solar heat cannot be used and that the hot water supply device using solar heat is stopped, and at the heat source device (22). Since the heated hot water can be discharged, the comfort in the hot water supply function is not impaired.
請求項5に記載の発明では、給湯水切換装置(30)には、第1貯湯タンク(11)より出湯する給湯水および第2貯湯タンク(21)より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水と、給水手段(13)より給水する水道水とを混合させて必要給湯温度を調節する湯水混合手段(33)が設けられていることを特徴としている。 In the fifth aspect of the present invention, the hot water supply switching device (30) includes at least one of hot water discharged from the first hot water storage tank (11) and hot water discharged from the second hot water storage tank (21). And hot water mixing means (33) for adjusting the required hot water supply temperature by mixing tap water supplied from the water supply means (13).
請求項5に記載の発明によれば、貯湯タンク(11、21)内の湯温が必要給湯温度以上であれば蓄えられた給湯水を使い切ることが可能となる。従って、一日の給湯使用量を予め設定しておいて、電力料金の安い深夜時間帯に沸き上げ運転する熱源装置(22)においては、深夜時間帯以外に沸き上げを行なう運転時間を少なくすることができる。これにより、省エネ・低維持費が図れる。 According to the fifth aspect of the present invention, if the hot water temperature in the hot water storage tank (11, 21) is equal to or higher than the required hot water temperature, the stored hot water can be used up. Therefore, in the heat source device (22) in which the hot water use amount for the day is set in advance and the heating operation is performed in the midnight time zone where the power rate is low, the operation time for boiling is reduced in addition to the midnight time zone. be able to. As a result, energy saving and low maintenance costs can be achieved.
請求項6に記載の発明では、第2貯湯タンク(21)内の中温水の給湯水を第1貯湯タンク(11)に供給する中温水供給手段(18)と、第1貯湯タンク(11)内の給湯水を太陽熱集熱器(12)に循環させて太陽熱集熱器(12)で熱せられた給湯水を第1貯湯タンク(11)内に蓄える制御を行なう集熱制御手段(15)とが設けられ、この集熱制御手段(15)は、第2貯湯タンク(21)内の給湯水が所定の中温水領域に達したときに、給水手段(13)からの給水を停止して中温水供給手段(18)から中温水を供給するように制御することを特徴としている。 According to the sixth aspect of the present invention, the medium hot water supply means (18) for supplying hot water in the second hot water storage tank (21) to the first hot water tank (11) and the first hot water storage tank (11). Heat collection control means (15) for performing control to circulate the hot water supply water in the solar heat collector (12) and store hot water heated in the solar heat collector (12) in the first hot water storage tank (11) The heat collection control means (15) stops the water supply from the water supply means (13) when the hot water in the second hot water storage tank (21) reaches a predetermined medium temperature water region. Control is performed so that the medium-temperature water is supplied from the medium-temperature water supply means (18).
請求項6に記載の発明によれば、第2貯湯タンク(21)内の中温水の給湯水を第1貯湯タンク(11)側に供給することにより、第2貯湯タンク(21)側に水道水が給水されるため、熱源装置(22)が沸き上げ運転のときに中温水の給湯水よりも湯温の低い水道水を吸入して運転することでヒートポンプサイクルの効率が図れる。 According to the sixth aspect of the present invention, hot water in the second hot water storage tank (21) is supplied to the first hot water storage tank (11) side, thereby supplying water to the second hot water storage tank (21) side. Since water is supplied, the efficiency of the heat pump cycle can be improved by inhaling and operating tap water whose hot water temperature is lower than that of hot water of medium temperature water when the heat source device (22) is in a boiling operation.
請求項7に記載の発明では、熱源装置(22)は、冷媒が二酸化炭素を用いられたヒートポンプサイクルであることを特徴としている。請求項7に記載の発明によれば、二酸化炭素を用いる熱源装置(22)は、超臨界ヒートポンプサイクルであるため給湯水を高温(例えば、85〜90℃程度)にすることができるとともに、周知のフロン、代替フロンの冷媒を用いたヒートポンプサイクルよりも第2貯湯タンク(21)の小型化が図れ、かつ経済性が優れる。 In a seventh aspect of the invention, the heat source device (22) is a heat pump cycle in which carbon dioxide is used as a refrigerant. According to the invention described in claim 7, since the heat source device (22) using carbon dioxide is a supercritical heat pump cycle, the hot water can be heated to a high temperature (for example, about 85 to 90 ° C.) and is well known. The second hot water storage tank (21) can be made smaller and more economical than the heat pump cycle using the refrigerant of chlorofluorocarbon or chlorofluorocarbon alternative.
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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態による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、太陽熱により熱せられた給湯水を出湯する太陽熱給湯装置10と、ヒートポンプサイクルからなる熱源装置であるヒートポンプユニット22により沸き上げられた給湯水を出湯するヒートポンプ給湯装置20と、これらの給湯装置10、20の少なくともいずれか一方を出湯する給湯水切換装置30から構成している。
(First embodiment)
Hereinafter, a hot water storage type hot water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus. As shown in FIG. 1, the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment is a hot water supply boiled up by a solar hot
太陽熱給湯装置10は、第1貯湯タンク11、建物の屋根などに設置される太陽熱集熱器12、第1貯湯タンク11より太陽熱集熱器12に流通させて第1貯湯タンク11に戻す水回路を形成する循環水回路17、および集熱制御手段である集熱制御装置15から構成されている。第1貯湯タンク11は、耐食性に優れた金属製(例えば、ステンレス製)のタンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、太陽熱により熱せられた給湯水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。
The
また、第1貯湯タンク11は縦長形状であり、その底面には導入口11aが設けられ、この導入口11aには、第1貯湯タンク11に水道水を導入する給水手段である給水配管13が接続されている。この給水配管13には温度検出手段である給水温センサ13aが設けられており、給水配管13内の温度情報を後述する給湯水切換制御装置35に出力するようになっている。なお、給湯水切換制御装置35は後述する集熱制御装置15に電気的に接続されており、給水配管13内の温度情報を後述する集熱制御装置15にも出力するようになっている。
The first hot
一方、第1貯湯タンク11の最上部には導出口11bが設けられ、この導出口11bには第1貯湯タンク11内の給湯水を出湯するための給湯水出湯回路である導出管16が接続されている。そして、導出口11bの近傍には、第1貯湯タンク11内の湯温T2を検出する出湯温度センサ11eが設けられており、第1貯湯タンク11内の湯温T2情報を後述する集熱制御装置15に出力するようになっている。
On the other hand, a lead-out
また、導入口11aの近傍には、第1貯湯タンク11内の水道水を吸入するための吸入口11cが設けられ、第1貯湯タンク11の上部には太陽熱集熱器12で熱せられた給湯水を吐出するための吐出口11dが設けられている。吸入口11cと吐出口11dとは、循環水回路17に接続されている。循環水回路17には、吸入口11cから吸い込んだ水道水を太陽熱集熱器12に循環させて吐出口11dに戻す循環ポンプ17aが設けられており、後述する集熱制御装置15により制御されるように電気的に接続されている。
In addition, a
太陽熱集熱器12は、内部に日射により熱せられる水回路が形成されており、吸入口11cから吸い込んだ水道水を流通させることで熱せられるようになっている。水回路の水温を検出する図示しない水温センサが設けられており、太陽熱集熱器12の水温情報を後述する集熱制御装置15に出力するようになっている。
The
集熱制御手段である集熱制御装置15は、上述した循環ポンプ17aを制御するマイクロコンピュータであって、後述する給湯水切換制御装置35に電気的に接続されている。そして、給水温センサ13a、出湯温度センサ11e、図示しない水温センサからの温度情報および図示しない操作パネルからの操作信号を入力するようにしている。
The heat
次に、ヒートポンプ給湯装置20は、第1貯湯タンク11に並列に設置され、給湯水を蓄える第2貯湯タンク21、ヒートポンプサイクルからなり第2貯湯タンク21内の給湯水を循環させて沸き上げ運転する熱源装置であるヒートポンプユニット22、第2貯湯タンク21の下部から吸い込んだ水道水をヒートポンプユニット22に循環させて、第2貯湯タンク21の上部に戻す水回路を形成する循環水回路23、および熱源制御装置25から構成されている。
Next, the heat pump hot
第2貯湯タンク21は、第1貯湯タンク11と同様に耐食性に優れた金属製(例えば、ステンレス製)のタンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯水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。また、第2貯湯タンク21は縦長形状であり、その底面には導入口21aが設けられ、この導入口21aには第2貯湯タンク21内に水道水を導入する給水配管13が接続されている。
The second hot
なお、この給水配管13の上端には、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図示しない減圧逆止弁が設けられている。一方、第2貯湯タンク21の最上部には導出口21bが設けられ、この導出口21bには第2貯湯タンク21内の給湯水を導出するための給湯水出湯回路である導出管26が接続されている。
A pressure reducing check valve (not shown) is provided at the upper end of the
なお、この導出管26の経路途中には図示しない逃がし弁が配設された排出配管を接続しており、第2貯湯タンク21内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、第2貯湯タンク21内の給湯水を外部に排出して、第2貯湯タンク21などにダメージを与えないようになっている。
A discharge pipe provided with a relief valve (not shown) is connected in the middle of the route of the
そして、導入口21aの近傍には、第2貯湯タンク21内の水道水を吸入するための吸入口21cが設けられ、第2貯湯タンク21の上部には、第2貯湯タンク21内に湯を吐出する吐出口21dが設けられている。吸入口21cと吐出口21dとは循環水回路23で接続されており、循環水回路23の一部は熱源装置であるヒートポンプユニット22内に配置されている。
A
また、循環水回路23のヒートポンプユニット22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21cから吸入した第2貯湯タンク21内の水道水を高温冷媒との熱交換により加熱し、吐出口21dから第2貯湯タンク21内に戻すことにより第2貯湯タンク21内の給湯水を沸き上げることができるようになっている。
In addition, a heat exchanger (not shown) is provided in a portion of the circulating
なお、本実施形態のヒートポンプユニット22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。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。
The
また、ヒートポンプユニット22は後述する熱源制御装置25からの制御信号により作動するとともに、作動状態を熱源制御装置25に出力するようになっている。さらに、第2貯湯タンク21の上部外壁面には、第2貯湯タンク21内の上部の湯温を検出する出湯温度センサ21eが設けられており、導出口21bから導出される湯温の温度情報を後述する熱源制御装置25に出力するようになっている。
Further, the
なお、第2貯湯タンク21の外壁面には、図示しない複数の水位サーミスタが縦方向にほぼ等間隔に配置され、第2貯湯タンク21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熱源制御装置25に出力するようになっている。これは、図示しない水位サーミスタからの温度情報に基づいて、第2貯湯タンク21内上方の沸き上げられた給湯水と第2貯湯タンク21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。
A plurality of water level thermistors (not shown) are arranged in the vertical direction on the outer wall surface of the second hot
熱源制御装置25は、上記、ヒートポンプユニット22を制御するマイクロコンピュータであって、後述する給湯水切換制御装置35に電気的に接続されている。そして、給水温センサ13a、出湯温度センサ21e、図示しない水位サーミスタからの温度情報および図示しない操作パネルからの操作信号を入力するようにしている。
The heat
なお、本実施形態のヒートポンプユニット22は、電力料金が最も安い深夜時間帯(例えば、午後10:00〜翌朝7:00)に沸き上げ運転を行なうとともに、その沸き上げ運転は、予め一日に使用する給湯使用量に応じた貯湯量を確保できるように、第2貯湯タンク21内に高温の給湯水を蓄えられている。ただし、上記深夜時間帯以外において、予め設定した貯湯量を超過して使用したときは、沸き増し運転がなされるように設定されている。
In addition, the
次に本発明の要部となる給湯水切換装置30について説明する。給湯水切換装置30は、導出管16の末端に設けられた第1流量調節弁31、導出管26の末端に設けられた第2流量調節弁32、湯水混合手段である混合弁33、およびこれらの弁を制御する給湯水切換制御装置35から構成されており、第1貯湯タンク11内の湯温T2に基づいて、第1貯湯タンク11より出湯する給湯水および第2貯湯タンク21より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯するとともに、給湯栓から出湯する給湯温度が使用者の所望する給湯必要温度である設定温度になるように温度調節するものである。第1流量調節弁31は第1貯湯タンク11内の給湯水の出湯を開閉および流量調節する弁であり、第2流量調節弁32は第2貯湯タンク21内の給湯水の出湯を開閉および流量調節する弁である。
Next, a hot water
また、混合弁33は、一方が水道水を流入する給水配管13に接続され、もう一方が第1流量調節弁31および第2流量調節弁32の下流側に接続された三方弁であり、給水温センサ13aより検出される給水温度T1と給湯水の湯温(第1貯湯タンク11内の湯温T2および第2貯湯タンク11内の湯温)との温度情報に基づいて開口面積比を調節することにより、導出管16、26から出湯された高温の給湯水と給水配管13から流入された水道水との混合比率を調節して使用者の所望する給湯必要温度である設定温度になるように温度調節している。
The mixing
なお、混合弁33の下流側には、末端に給湯栓(図示せず)、その途中に出湯温度を検出する出湯サーミスタ(図示せず)が設けられており、この出湯サーミスタの温度情報が給湯水切換制御装置35に出力するようにして上記混合弁33の温度調節をフィードバックするように構成している。また、本実施形態では、給湯個所を1ケ所で説明したが、これに限らず、第1流量調節弁31および第2流量調節弁32の下流側に複数の給湯栓や混合弁33を設置しても良い。
On the downstream side of the mixing
給湯水切換制御装置35は、第1流量調節弁31、第2流量調節弁32、および混合弁33を制御するマイクロコンピュータであって、集熱制御装置15および熱源制御装置25に電気的に接続されている。さらに、給水温センサ13a、出湯温度センサ11e、21eからの温度情報および図示しない操作パネルからの操作信号を入力するようにしている。そして、給湯水切換制御装置35には、第1流量調節弁31および第2流量調節弁32を制御する給湯水切換制御プログラムが設けられている。
The hot water supply
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、熱源制御装置25は、ヒートポンプユニット22を制御させて通常の温調給湯制御を行なう。この温調給湯制御は、深夜時間帯に達すると各サーミスタ(図示せず)、温度センサからの温度情報に基づいて、ヒートポンプユニット22を作動させて第2貯湯タンク11内の水道水を加熱して高温(例えば85℃の湯)の給湯水を蓄えておく。従って、深夜時間帯終了後(例えば、午前7:00)には、一日に使用する給湯使用量に応じた貯湯量が第2貯湯タンク21内に蓄えられている。
Next, the operation of the hot water storage type hot water supply apparatus having the above configuration will be described. First, when a power switch (not shown) is turned on, the heat
一方、太陽熱給湯装置10は、図示しない電源スイッチがオンされていると、集熱制御装置15により、例えば天気の良い日には、太陽熱集熱器12に設けられた図示しない水温センサが所定温度以上に達すると循環ポンプ17aを作動させて、第1タンク11内の水道水が太陽熱集熱器12に循環され、この太陽熱集熱器12で熱せられた給湯水が第1タンク11内に蓄えられる。これにより、第1タンク11内の湯温T2が太陽熱により温められる。なお、天気の悪い曇天および雨天などのときは、図示しない水温センサが所定温度以下であれば循環ポンプ17aは停止しており太陽熱集熱器12に第1タンク11内の水道水が循環されず湯温T2が上昇することはない。
On the other hand, when a power switch (not shown) is turned on, the
そして、いずれかの給湯栓(図示せず)が開弁されると、給湯水切換装置30における給湯水切換制御装置35により、第1貯湯タンク11に蓄えられた給湯水の湯温T2に基づいて、第1貯湯タンク11より出湯する給湯水および第2貯湯タンク21より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯するように制御される。具体的には、図2に示す給湯水切換制御プログラムに基づいて制御される。
When one of the hot water taps (not shown) is opened, the hot water
この制御プログラムを説明すると、図2に示すように、ステップ351にて、出湯温度センサ11eより検出された第1貯湯タンク11内の湯温T2が給湯設定温度Tsより高いか否かを判定し、湯温T2が給湯設定温度Tsより高ければ、ステップ352にて第1流量調整弁31が開弁される。これにより、第1貯湯タンク11内の給湯水が混合弁33に流出され、混合弁33により第1貯湯タンク11から供給される給湯水と給水配管13から供給される水道水とを混合させて給湯設定温度Tsに温度調節されて給湯栓より給湯される。
Explaining this control program, as shown in FIG. 2, it is determined in
また、ステップ351にて、湯温T2が給湯設定温度Tsより低ければ、ステップ353にて、湯温T2が給水温度T1より高いか否かを判定し、湯温T2が給水温度T1より高ければ、ステップ354にて第1流量調整弁31および第2調整弁32がともに開弁され、かつ流量調節される。なお、この流量調節では、第2調整弁32が第1流量調整弁31から出湯する湯量が給湯設定温度Ts以上になるように調節されることにしている。これにより、第1貯湯タンク11内の給湯水と第2貯湯タンク21内の給湯水とが混合されて混合弁33に流出され、混合弁33により、さらに、給水配管13から供給される水道水とを混合させて給湯設定温度Tsに温度調節されて給湯栓より給湯される。従って、第1貯湯タンク11側の給湯水を積極的に使用することができる。
In
そして、ステップ353にて、湯温T2が給水温度T1より低ければ、ステップ355にて第2流量調整弁32が開弁される。これにより、第1貯湯タンク11内の給湯水が混合弁33に流出され、混合弁33により第2貯湯タンク21から供給される給湯水と給水配管13から供給される水道水とを混合させて給湯設定温度Tsに温度調節されて給湯栓より給湯される。
If the hot water temperature T2 is lower than the feed water temperature T1 in
以上の第1実施形態の貯湯式給湯装置によれば、第1貯湯タンク11に蓄えられた給湯水の湯温T2に基づいて、第1貯湯タンク11より出湯する給湯水および第2貯湯タンク21より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯する給湯水切換装置30を有することにより、天気の良い日には、太陽熱集熱器12で熱せられた給湯水を出湯することでヒートポンプユニット22の沸き上げの総運転時間が大幅に短縮されるため省エネ・低維持費が図れる。
According to the hot water storage type hot water supply apparatus of the first embodiment described above, the hot water discharged from the first hot
しかも、太陽熱を利用することのできない天気の悪い日には、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプユニット22で沸き上げられた給湯水を出湯できるため給湯機能における快適性が損なわれることはない。具体的に、第1貯湯タンク11に蓄えられた給湯水の湯温T2が必要給湯温度Tsよりも高いときに、第1貯湯タンク11側の給湯水が出湯するように制御することにより、第1貯湯タンク11側の給湯水を優先して出湯することでヒートポンプユニット22の沸き上げの総運転時間が短縮できる。
Moreover, on hot days when the solar heat cannot be used, the hot water heated by the
また、湯温T2が給水温度T1より高く、かつ必要給湯温度Tsよりも低いときに、第1貯湯タンク11側の給湯水と第2貯湯タンク21とが出湯するように制御するとともに、第1貯湯タンク11側を積極的に流量を多くするように制御することにより、第2貯湯タンク21側の給湯水の出湯を少なくすることができるためヒートポンプユニット22の沸き上げの総運転時間が短縮できる。
In addition, when the hot water temperature T2 is higher than the water supply temperature T1 and lower than the required hot water supply temperature Ts, the hot water supply on the first hot
さらに、湯温T2が給水温度T1より低いときに、第2貯湯タンク21側の給湯水が出湯するように制御することにより、太陽熱を利用することのできない天気の悪い日、および太陽熱を利用した給湯装置側の停止していることを容易に検知するとともに、ヒートポンプユニット22で沸き上げられた給湯水を出湯できるため給湯機能における快適性が損なわれることはない。
Furthermore, when the hot water temperature T2 is lower than the feed water temperature T1, the hot water on the second hot
また、ヒートポンプユニット22は、冷媒が二酸化炭素を用いられたヒートポンプサイクルであることにより、二酸化炭素を用いるヒートポンプユニット22は、超臨界ヒートポンプサイクルであるため給湯水を高温(例えば、85〜90℃程度)にすることができるとともに、周知のフロン、代替フロンの冷媒を用いたヒートポンプサイクルよりも第2貯湯タンク21の小型化が図れ、かつ経済性が優れる。
Moreover, since the
なお、第1流量調整弁31および第2流量調整弁32の下流側に混合弁33を設けることにより、第1、第2貯湯タンク11、21内の湯温が給湯設定温度Ts以上であれば蓄えられた給湯水を使い切ることが可能となる。従って、一日の給湯使用量を予め設定しておいて、電力料金の安い深夜時間帯に沸き上げ運転するヒートポンプユニット22においては、深夜時間帯以外に沸き上げを行なう運転時間を少なくすることができる。これにより、省エネ・低維持費が図れる。
In addition, by providing the mixing
(第2実施形態)
ところで、第2貯湯タンク21は、導出管26より第2貯湯タンク21内の給湯水が出湯すると、給水配管13より水道水が流入されて、時間の経過とともに、第2貯湯タンク21中央部近傍の湯温が低下(これを中温水と称している)してくる。このときに予想される給湯負荷に対して貯湯熱量が不足していると判定されたときにはヒートポンプユニット22が深夜時間帯以外であっても沸き上げ運転を行なうようになっている。
(Second Embodiment)
By the way, in the second hot
このようなときは、ヒートポンプユニット22に吸入される給水温度は水道水よりも高温であるためヒートポンプサイクルの効率を低下するという問題がある。そこで、本実施形態では、この中温水を第1貯湯タンク11側に供給するように構成したものである。具体的には、図3に示すように、第2貯湯タンク21中央部から第1貯湯タンク11の下方部に向けて中温水供給手段である供給配管を設けるとともに、第1貯湯タンク11側の給水配管13に開閉弁13bを設けたものである。
In such a case, since the temperature of the water supply sucked into the
そして、第2貯湯タンク21中央部には、中央部の湯温を検出する水温センサ21fを設けるとともに、その水温センサ21fの温度情報が熱源制御装置25に入力するように電気的に接続されている。なお、開閉弁13bは集熱制御装置15に電気的に接続され、水温センサ21fの温度情報に基づいて開閉制御が行なわれる。因みに、水温センサ21fより検出された第2貯湯タンク21中央部の湯温が所定温度以下となったときに開閉弁13bが開弁されるようにしている。
A
これにより、第1貯湯タンク21内の湯温T2が給水温度T1以上のときに、第1貯湯タンク21内の給湯水が導出管16より出湯するときに、開閉弁13bが閉弁され、第2貯湯タンク21内から中温水が供給される。従って、第2貯湯タンク21内には給水配管13から水道水を流入させることができる。
Thus, when the hot water temperature T2 in the first hot
以上の構成による貯湯式給湯装置によれば、第2貯湯タンク21内の中温水の給湯水を第1貯湯タンク11側に供給することにより、第2貯湯タンク21側に水道水が給水されるため、ヒートポンプユニット22)が沸き上げ運転のときに中温水の給湯水よりも湯温の低い水道水を吸入して運転することでヒートポンプサイクルの効率が図れる。
According to the hot water storage type hot water supply apparatus having the above configuration, hot water in the second hot
(他の実施形態)
以上の実施形態では、太陽熱給湯装置10において、第1貯湯タンク11内の給湯水を直接太陽熱集熱器12に循環させるように構成したが、これに限らず、図4に示すように、第1貯湯タンク11内に熱交換器19を配設させるとともに、この熱交換器19と太陽熱集熱器12とを循環する循環水回路17内に不凍液を熱媒体として用いて第1貯湯タンク11内の水道水と熱交換させる構成でも良い。これによれば冬季に循環水回路17内の凍結防止のための水抜きが不要となる。これにより、省エネが図れる。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the
また、以上の実施形態では、給湯水切換装置30を二つの流量調整弁31、32で構成したが、これに限らず、図5に示すように、切換弁34を設けても良い。ただし、このときには第1貯湯タンク11内の湯温T2が給湯設定温度Tsよりも高いときに第1貯湯タンク11側の給湯水を出湯させ、湯温T2が給湯設定温度Tsよりも低いときに第2貯湯タンク21側の給湯水を出湯させると良い。
Moreover, in the above embodiment, although the hot water
また、以上の実施形態では、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプユニット20を熱源装置として説明したが、これに限らず、フロン、代替フロンなどの冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルでも良い。
In the above embodiment, the
11…第1貯湯タンク
12…太陽熱集熱器
13…給水配管(給水手段)
15…集熱制御装置(集熱制御手段)
18…供給管(中温水供給手段)
21…第2貯湯タンク
22…ヒートポンプユニット(熱源装置)
30…給湯水切換装置
33…混合弁(湯水混合手段)
DESCRIPTION OF
15 ... Heat collection control device (heat collection control means)
18 ... Supply pipe (medium temperature water supply means)
21 ... Second hot
30 ... Hot water
Claims (7)
給湯用の水道水を給水する給水手段(13)に接続され、前記太陽熱集熱器(12)で熱せられた給湯水を蓄える第1貯湯タンク(11)と、
前記第1貯湯タンク(11)と並列に設置され、給湯水を蓄える第2貯湯タンク(21)と、
ヒートポンプサイクルからなり前記第2貯湯タンク(21)内の給湯水を循環させて沸き上げ運転する熱源装置(22)と、
前記第1貯湯タンク(11)および前記第2貯湯タンク(21)の給湯水出湯回路(16、26)に接続され、前記第1貯湯タンク(11)に蓄えられた給湯水の湯温に基づいて、前記第1貯湯タンク(11)より出湯する給湯水および前記第2貯湯タンク(21)より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯する給湯水切換装置(30)とを有することを特徴とする貯湯式給湯装置。 Solar collector (12),
A first hot water storage tank (11) for storing hot water heated by the solar heat collector (12), connected to a water supply means (13) for supplying tap water for hot water supply;
A second hot water storage tank (21) that is installed in parallel with the first hot water storage tank (11) and stores hot water;
A heat source device (22) which comprises a heat pump cycle and circulates hot water in the second hot water storage tank (21) to perform a boiling operation;
Based on the hot water temperature of hot water stored in the first hot water storage tank (11), connected to the hot water and hot water discharge circuits (16, 26) of the first hot water storage tank (11) and the second hot water storage tank (21). A hot water supply switching device (30) for discharging hot water from the first hot water storage tank (11) and hot water discharged from the second hot water storage tank (21). Hot water storage type hot water supply device.
前記集熱制御手段(15)は、前記第2貯湯タンク(21)内の給湯水が所定の中温水領域に達したときに、前記給水手段(13)からの給水を停止して前記中温水供給手段(18)から中温水を供給するように制御することを特徴とする請求項1に記載の貯湯式給湯装置。 Medium hot water supply means (18) for supplying hot hot water in the second hot water storage tank (21) to the first hot water storage tank (11), and hot water in the first hot water storage tank (11) There is provided a heat collection control means (15) for controlling the hot water supplied to the solar heat collector (12) to be circulated and heated by the solar heat collector (12) in the first hot water storage tank (11). And
The heat collection control means (15) stops the water supply from the water supply means (13) when the hot water in the second hot water storage tank (21) reaches a predetermined medium temperature water area, and the medium temperature water The hot water storage type hot water supply device according to claim 1, wherein the hot water supply device is controlled so as to supply medium temperature water from the supply means (18).
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