JP2005249264A - Hot-water storage type hot-water supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ給湯機等の貯湯式給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water storage type hot water supply apparatus such as a heat pump water heater.
従来より、この種のものにおいては、例えば、本出願人が先に出願した、入水管と出湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクと前記加熱手段とを湯水が循環可能に接続する循環回路と、前記循環回路途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプとを備え、前記貯湯タンク内の湯水を前記循環ポンプの駆動により前記循環回路を介して前記加熱手段に循環させて加熱し、再び貯湯タンクに戻すようにしたものにおいて、前記前記循環回路に温度センサを設け、この温度センサの出力に応じて前記容積形ポンプの能力を制御するようにし、循環ポンプの流量制御範囲の上限から下限まで圧力損失の影響を受け難く、循環流量を安定してコントロールすることができ、そのため、湯水を加熱する際の加熱手段の制御が容易となり、高温っの湯を安定して生成することができ、貯湯タンクの容量を最大限に利用して湯を貯えることができる貯湯式給湯装置があった。(例えば、特許文献1参照)
また、この種の貯湯式給湯装置では低外気温での貯湯運転時に前記蒸発器に発生する霜が多量になった場合、熱交換器の能力が低下してしまうために、定期的に熱交換器に付着した霜を加熱して溶かす除霜運転が必要であるが、この除霜運転で発生した水は蒸発器下方に備えた排水口から排水される。しかし低外気温であるためにいったん溶けた水が排水口へ至るまでの間に再び凍り始め排水口が塞がれてしまい排水ができなくなる。そこでこの現象を防止するために蒸発器と排水口の間に電気ヒータが設けられていた。
Further, in this type of hot water storage type hot water supply apparatus, when the amount of frost generated in the evaporator during hot water storage operation at a low outside air temperature becomes large, the capacity of the heat exchanger is reduced, so that heat exchange is performed periodically. A defrosting operation for heating and melting the frost attached to the vessel is necessary, but the water generated in this defrosting operation is drained from a drain outlet provided below the evaporator. However, due to the low outside air temperature, once the melted water reaches the drain outlet, it begins to freeze again, and the drain outlet is blocked, so that it cannot be drained. In order to prevent this phenomenon, an electric heater has been provided between the evaporator and the drain outlet.
しかしながら、この従来のものは約100wの電気ヒータによって直接凍結防止用の電力を使用するので低外気温時には消費電力が大きくなり、著しくエネルギー消費効率(COP)の低下を招く原因となっていた。 However, since this conventional device uses electric power for preventing freezing directly by an electric heater of about 100 w, the power consumption increases at a low outside temperature, which causes a significant decrease in energy consumption efficiency (COP).
この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、入水管と出湯管が接続され湯水を貯湯した貯湯タンクを内蔵する貯湯タンクユニットと、圧縮機と膨脹弁と蒸発器等を備え、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクと前記加熱手段とを湯水が循環可能に接続する循環回路と、前記循環回路途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプとを備え、前記貯湯タンク内の湯水を前記循環ポンプの駆動により前記循環回路を介して前記加熱手段に循環させて加熱し、再び貯湯タンクに戻すことで貯湯を行うと共に、低外気温での貯湯運転時に前記蒸発器に発生する霜を取り除く除霜運転手段を備えたものに於いて、前記蒸発器の下方に排水口を設け、この排水口と蒸発器の間に凍結防止熱交換器を備え、この凍結防止熱交換器と前記出湯管をドレン熱交入管にて接続すると共に、前記貯湯タンクと循環ポンプの間の入水管をドレン熱交出管にて凍結防止熱交換器と接続し、前記ドレン熱交入管又はドレン熱交出管に開閉弁を備え、前記除霜運転に応じて開閉弁を制御する凍結防止手段を備えたものである。 This invention pays attention to this point, and in order to solve the above-mentioned drawbacks, it comprises a hot water storage tank unit having a hot water storage tank in which hot water is stored by connecting a water inlet pipe and a hot water outlet pipe, a compressor, an expansion valve, an evaporator, etc. Heating means for heating hot water in a hot water storage tank, a circulation circuit for connecting the hot water storage tank and the heating means so that hot water can circulate, and a circulation pump provided in the middle of the circulation circuit for circulating hot water, Hot water in the hot water storage tank is circulated and heated to the heating means through the circulation circuit by driving the circulation pump, and returned to the hot water storage tank to store hot water, and during the hot water storage operation at a low outside temperature, the evaporation is performed. Provided with a defrosting operation means for removing frost generated in the evaporator, a drain outlet is provided below the evaporator, and an anti-freezing heat exchanger is provided between the drain outlet and the evaporator. Heat exchange And a drain heat exchange pipe, and a water inlet pipe between the hot water storage tank and the circulation pump is connected to a freeze prevention heat exchanger by a drain heat exchange pipe, and the drain heat exchange pipe or drain The heat exchanging pipe is provided with an on-off valve, and is provided with anti-freezing means for controlling the on-off valve in accordance with the defrosting operation.
この発明によれば、ドレン水凍結防止用の電気ヒータを凍結防止熱交換器に変えることで低外気温時の消費電力を低く抑え、低外気温時のCOPの低下を最小限に抑えることができるものである。 According to this invention, the electric heater for preventing freezing of drain water can be changed to an anti-freezing heat exchanger, so that the power consumption at the low outside temperature can be kept low, and the decrease in COP at the low outside temperature can be minimized. It can be done.
次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
この貯湯式給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いるもので、1は湯水を貯湯する貯湯タンク2を備えた貯湯タンクユニット、3は貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、4は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、5はこの貯湯式給湯装置を遠隔操作するリモコン、6は浴槽である。
In this hot water storage type hot water supply apparatus, hot water is boiled and stored in the midnight hours when the unit price of contracted power by time zone is low, and the hot water stored in the hot water is used for hot water supply. 1 is a hot
前記貯湯タンクユニット1の貯湯タンク2は、上端に給湯管7と、下端に給水管8とが接続され、さらに、下部にヒーポン循環回路を構成する入水管9と、上部にヒーポン循環回路を構成する出湯管10とが接続され、前記ヒートポンプユニット3によって入水管9から取り出した貯湯タンク2内の湯水を沸き上げて出湯管10から貯湯タンク2内に戻して貯湯され、給水管8からの給水により貯湯タンク2内の湯水が押し上げられて貯湯タンク2内上部の高温水が給湯管7から給湯されるものである。
The hot
前記ヒートポンプユニット3は、回転数可変の圧縮機11と凝縮器としての冷媒−水熱交換器12と膨張弁13と強制空冷式の蒸発器14で構成されたヒートポンプ回路15と、貯湯タンク2内の湯水を前記入水管9および出湯管10を介して冷媒−水熱交換器12に循環させる循環ポンプ16と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部17とを備えており、ヒートポンプ回路15内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。なお、冷媒に二酸化炭素を用いているので、低温水を電熱ヒータなしで約90℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。
前記圧縮機11又はヒートポンプユニット3の電源には電流センサ18が設けられ圧縮機11又はヒートポンプユニット3全体の電流値d1を常に検出するものである。
The heat pump unit 3 includes a
The power source of the
19は前記入水管9又は冷媒−水熱交換器12入り口に取り付けられた入水温センサで、冷媒−水熱交換器12で加熱する前の水温をサーミスタセンサ等により検知するものである。
20は前記出湯管10又は冷媒−水熱交換器12出口に取り付けられた出湯温センサで、冷媒−水熱交換器12で加熱後の湯温をサーミスタセンサ等によって検知するものである。
A hot
ここで、前記冷媒−水熱交換器12は冷媒と被加熱水たる貯湯タンク2内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率良く高温まで被加熱水を加熱することができ、被加熱水の冷媒−水熱交換器12入口温度bと冷媒の出口温度aとの温度差tに応じて前記膨張弁13または圧縮機11の回転数を制御すると共に、前記循環ポンプ16の流量cを制御するCOP制御手段21を設けたことで、COPがとても良い状態で被加熱水を加熱することが可能なものである。
Here, the refrigerant-
前記ヒーポン制御部17には、蒸発器14に霜が発生する低外気温時の運転で、蒸発器14の能力が著しく低下する事を防止するために、膨脹弁13を開く等の動作によって定期的に除霜運転を行う除霜制御手段22を備えている。
23は前記蒸発器14の下方に設けられた排水口で、この排水口23と蒸発器14の間の排水経路には凍結防止熱交換器24が設けられている。
In order to prevent the ability of the
この凍結防止熱交換器24は内部に温水を通水させる事で前記排水口23を含む排水経路の凍結を防止するもので、一方の配管であるドレン熱交入管25を開閉弁26を介して前記出湯管10と接続し、他方の配管であるドレン熱交出管27を前記循環ポンプ16の上流側の入水管9と接続することで、循環ポンプ16運転時の開閉弁26の開動作に応じて出湯管10から開閉弁26、凍結防止熱交換器24、入水管9へと温水が流れ、凍結防止熱交換器24が温水により加熱され、排水口23等の凍結を防止するものである。
This
また前記開閉弁26の作動は除霜運転終了後10分間行われるものであるが、ヒーポンユニット3の状態や気温に応じて変化させる等の制御や、除霜運転終了後所定時間から一定時間作動させる事もできるものである。
The on-off
次に、28は前記浴槽6の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなる熱交換器で、貯湯タンク2内の上部に配置されていると共に、この熱交換器28にはふろ往き管29およびふろ循環ポンプ30を備えたふろ戻り管31よりなるふろ循環回路32が接続されて浴槽6の湯水が循環可能にされ、浴槽6内の湯水が貯湯タンク2内の高温水により加熱されて保温あるいは追い焚きが行われるものである。
Next, 28 is a heat exchanger made of stainless steel for heating the hot and cold water in the bathtub 6, and is arranged at the upper part in the hot
33はふろ戻り管31を介して熱交換器28に流入する浴槽水の温度を検出するふろ戻り温度センサ、34は熱交換器28を流出してふろ往き管29を介して浴槽6へ流れる浴槽水の温度を検出するふろ往き温度センサである。
33 is a bath return temperature sensor that detects the temperature of the bath water flowing into the
次に、35は給湯管7からの湯と給水管8から分岐された給水バイパス管36からの低温水を混合する電動ミキシング弁より構成された給湯混合弁であり、その下流の給湯管7に設けた給湯温度センサ37で検出した湯温がリモコン5でユーザーが設定した給湯設定温度になるように混合比率が制御されるものである。
Next, 35 is a hot water mixing valve composed of an electric mixing valve that mixes hot water from the hot
38は給湯管7から分岐されてふろ戻り管31に連通された湯張り管で、この湯張り管38には、浴槽6への湯張りの開始/停止を行う湯張り弁39と、浴槽6への湯張り量をカウントするふろ流量カウンタ40と、浴槽水が給湯管7へ逆流するのを防止する逆止弁41とが設けられているものである。
38 is a hot water pipe branched from the hot
次に、42は貯湯タンク2の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では5つの貯湯温度センサが配置され上から42a、42b、42c、42d、42eと呼び、この貯湯温度センサ42が検出する温度情報によって、貯湯タンク2内にどれだけの熱量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク2内の上下方向の温度分布を検知するものである。
Next, a plurality of hot water
43は貯湯タンクユニット1内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する給湯制御部である。この給湯制御部43に前記リモコン5が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度およびふろ設定温度を設定できるようにしているものである。
A hot water
また、前記給湯制御部43には、前記複数の貯湯温度センサ42a〜42eの出力が入力され、これらの検出温度を基に貯湯タンク2内の残熱量が足りているかを判断する残熱量判断部44が設けられている。
The hot water
前記リモコン5には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ45、およびふろ設定温度を設定するふろ温度設定スイッチ46がそれぞれ設けられていると共に、浴槽6へふろ設定温度の湯をリモコン5の湯張り量設定スイッチ(図示せず)で設定された湯張り量だけ湯張りし所定時間保温させるふろ自動スイッチ47と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ48と、貯湯タンク2内の湯水を昼間時間帯においても一定量沸き増しさせる沸き増しスイッチ49とが設けられているものである。また、このリモコン5にはドットマトリクスの表示部50と、ブザー音や音声案内を出力するスピーカ51と、これらを制御するリモコン制御部52とが設けられているものである。
The
また、前記表示部50の一部領域には、貯湯タンク2内の残湯量を視覚的に表示する貯湯量表示部53が設けられているもので、前記残熱量判断部44にて算出される残湯量に応じて貯湯タンク2を模した図形内に残湯を示すバー表示の点灯数を変化させるものである。
Further, in a partial area of the
なお、54は貯湯タンク2の過圧を逃す過圧逃し弁、55は給水の圧力を減圧する減圧弁、56は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、57は給水の温度を検出する給水温度センサである。
58は前記蒸発器14の風上側に設けられた外気温センサで、サーミスタセンサ等から成り外気温を検知するものである。
In addition, 54 is an overpressure relief valve for releasing the overpressure of the hot
前記COP制御手段21は加熱手段としてのヒートポンプユニット3の電流値d1や、出湯温センサ20の値aと入水温センサ19の値bとの温度差t、前記循環ポンプ16の流量cからt×c/d1の演算を行う事で概略のCOPを算出して所定値xを維持するべく、圧縮機11の回転数と膨脹弁13の開度をコントロールするものである。
The COP control means 21 includes a current value d1 of the heat pump unit 3 as a heating means, a temperature difference t between the value a of the hot
次に、この実施例1の作動を説明する。深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ42が貯湯タンク2内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、給湯制御部43はヒーポン制御部17に対して沸き上げ開始指令を発する。指令を受けたヒーポン制御部17は圧縮機11を起動した後に循環ポンプ16を駆動開始し、貯湯タンク2下部に接続された入水管9から取り出した5〜20℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器12で65〜90℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク2上部に接続された出湯管10から貯湯タンク2内に戻し、貯湯タンク2の上部から順次積層して高温水を貯湯していく。貯湯温度センサ42や出湯温センサ20が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、給湯制御部43はヒーポン制御部17に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部17は圧縮機11を停止すると共に循環ポンプ16も停止して沸き上げ動作を終了するものである。
Next, the operation of the first embodiment will be described. When the hot water
外気温の低い時にはこの貯湯運転中に徐々に蒸発器14に霜が発生し、蒸発器14を覆うことで蒸発器14の熱交換効率が低下するため、膨脹弁13を開放する等を行い蒸発器14を一時的に加熱して霜を取り除く除霜運転が必要になる、そして除霜運転で発生したドレン水が再度凍結してドレンパン等の排水経路や排水口23が塞がれる事を防止するために、蒸発器14の下方に備えた凍結防止熱交換器24へ出湯管10から導いた高温水を通水して凍結を防止した後に熱交換後の水を入水管9へもどすものである。
When the outside air temperature is low, frost is gradually generated in the
凍結防止手段の作動について詳しく説明すれば、除霜制御手段22によって所定時間の除霜運転が終了後に開閉弁26を開にすれば、循環ポンプ16の運転により出湯管10からドレン熱交入管25、凍結防止熱交換器24、ドレン熱交出管27、入水管9の順に温水が流れることで凍結防止熱交換器24が加熱される、そして除霜水の排水が終了する所定時間後(約10分後)に開閉弁26を閉じて凍結防止熱交換器24への通水を終了し、この動作を除霜運転終了後に毎回繰り返す事で、排水経路や排水口23の凍結を防止するするものである。
The operation of the freeze prevention means will be described in detail. If the opening / closing
次に、給湯運転について説明すると、給湯栓4を開くと、給水管8からの給水が貯湯タンク2内に流れ込む。そして貯湯タンク2に貯められた高温水が給湯管7を介して給湯混合弁35へ流入し、給水バイパス管36からの低温水と混合され、給湯制御部43により給湯混合弁35の混合比率が調整されて給湯設定温度の湯が給湯栓4から給湯される。そして、給湯栓4の閉止によって給湯が終了するものである。
Next, the hot water supply operation will be described. When the hot water tap 4 is opened, the water supplied from the water supply pipe 8 flows into the hot
次に、浴槽6への湯張り運転について説明すると、リモコン5のふろ自動スイッチ47が操作されると、給湯制御部43が湯張り弁39を開弁する。そして、給湯混合弁35によってふろ設定温度に調整された湯水が湯張り管38からふろ戻り管31を介して浴槽6へ湯張りされ、湯張り管38途中に設けられたふろ流量カウンタ40が所定の湯張り量をカウントすると給湯制御部43が湯張り弁39を閉弁して湯張り運転を終了するものである。
Next, the hot water filling operation to the bathtub 6 will be described. When the
なお、本発明の上記の実施例1に限定されるものではなく、この実施例では前記所定時間は除霜運転終了後としたが、除霜運転終了前から開閉弁26を開いても良く、あるいは除霜運転終了一定時間経過後に開閉弁26を開いて所定時間凍結防止の運転を行うことができるものである。
また、上記の実施例1では開閉弁26をドレン熱交入管25に設けたが、開閉弁26をドレン熱交出管27に設けても同じ効果が得られるものである。
It should be noted that the present invention is not limited to the first embodiment described above, and in this embodiment, the predetermined time is after the defrosting operation, but the on-off
In the first embodiment, the open /
1 貯湯タンクユニット
2 貯湯タンク
3 ヒートポンプユニト
14 蒸発器
16 循環ポンプ
24 凍結防止熱交換器
25 ドレン熱交入管
26 開閉弁
27 ドレン熱交出管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot water
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004058972A JP2005249264A (en) | 2004-03-03 | 2004-03-03 | Hot-water storage type hot-water supply device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004058972A JP2005249264A (en) | 2004-03-03 | 2004-03-03 | Hot-water storage type hot-water supply device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008145003A (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Sharp Corp | Heat pump unit |
JP2009275958A (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Denso Corp | Hot water supply apparatus |
-
2004
- 2004-03-03 JP JP2004058972A patent/JP2005249264A/en active Pending
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