JP2005315553A - Heat exchanger unit for hot water storage type supply device - Google Patents
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Description
本発明は、貯湯タンクで貯えられた給湯用水を一次側に流通して二次側に流通する熱媒体を加熱する熱交換器を備える貯湯式給湯装置の熱交換器ユニットに関するものであり、給湯用水を加熱元として加熱される二次側を複数個配設する熱交換器の構成に関する。 The present invention relates to a heat exchanger unit of a hot water storage hot water supply apparatus including a heat exchanger that heats a hot water stored in a hot water storage tank to a primary side and heats a heat medium flowing to a secondary side. The present invention relates to a configuration of a heat exchanger in which a plurality of secondary sides heated by using water as a heating source are arranged.
従来、この種の貯湯式給湯装置の熱交換器ユニットとして、例えば、特許文献1に示すものが知られている。この特許文献1では、冷媒を凝縮するときの凝縮熱により熱媒体を加熱させる熱交換器であり、熱源ユニットに設けられた圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒を一次側に流通させて二次側に流通する貯湯タンク内の給湯用水を加熱するコイル形状からなる給湯用熱交換器と、これと同じように、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒を一次側に流通させて二次側に流通する浴槽内の浴水を加熱するコイル形状からなる追い焚き用熱交換器とを備え、追い焚き用熱交換器を給湯用熱交換器の略直上に配置した熱交換器ユニットを構成している。 Conventionally, what is shown, for example in patent document 1 is known as a heat exchanger unit of this kind of hot water storage type hot water supply apparatus. In this patent document 1, it is a heat exchanger which heats a heat medium with the heat of condensation when condensing a refrigerant, and a high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by a compressor provided in a heat source unit is circulated to the primary side. In the same manner as this, a hot water supply heat exchanger having a coil shape that heats hot water in a hot water storage tank that circulates to the secondary side, and a high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by a compressor is circulated to the primary side to form a secondary A heat exchanger unit that has a coil shape that heats the bath water in the bathtub that circulates to the side, and that constitutes a heat exchanger unit that is located just above the heat exchanger for hot water supply doing.
そして、この熱交換器ユニットは、ヒートポンプサイクルからなる加熱装置である熱源ユニット、および貯湯タンクと分離して給湯ユニット内に収容して設置されている。これにより、追い焚き用熱交換器と給湯用熱交換器とを縦方向に組み合わせることで給湯ユニットの設置空間を有効に利用するとともに、給湯ユニットの省スペース化を図っている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、特許文献1によれば、給湯用熱交換器および追い焚き用熱交換器の一次側である加熱元に冷媒を用いることで、これらの熱交換器ユニットと熱源ユニットとが分離された構成となることで、冷媒を充填した冷媒接続配管が必要であるとともに給湯装置を設置するときに熱交換器ユニットと熱源ユニットとを接続する施工工事が必要となる。これにより、部品点数が多い、施工工事費、部品費が伴うなどの問題がある。 However, according to Patent Document 1, a configuration in which the heat exchanger unit and the heat source unit are separated by using a refrigerant as a heating source that is a primary side of the hot water supply heat exchanger and the reheating heat exchanger. As a result, a refrigerant connection pipe filled with the refrigerant is required, and construction work for connecting the heat exchanger unit and the heat source unit is required when the hot water supply device is installed. As a result, there are problems such as a large number of parts, construction work costs, and parts costs.
しかも、これら熱交換器の一次側チューブは、高圧冷媒が流通することにより、例えば、板厚を厚くするなどのチューブ強度が要求されることで熱交換器の製造コストが高くなり、かつ製品重量が増加する問題がある。 In addition, the primary side tubes of these heat exchangers require a high-strength refrigerant and, for example, require tube strength such as increasing the plate thickness, which increases the manufacturing cost of the heat exchanger and increases the product weight. There is a problem that increases.
また、追い焚き用熱交換器を、例えば、コイル状に形成して貯湯タンク内に配設させて設置空間の省スペースを図る方法もあるが、この方法によれば、貯湯タンク内の上下で給湯用水の温度分布が発生することで二次側の熱媒体に十分な加熱量を得ることが困難である問題がある。 In addition, there is a method of reducing the installation space by forming a reheating heat exchanger in a coil shape in a hot water storage tank, for example. There is a problem that it is difficult to obtain a sufficient heating amount for the secondary side heat medium due to the temperature distribution of the hot water supply water.
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、貯湯タンク内の加熱された給湯用水を加熱元に流通させて複数の加熱先を加熱する熱交換器を構成させることで、加熱された熱媒体を給湯の他の用途に利用するとともに、製造コストの低減および省スペースが図れることを可能とする貯湯式給湯装置の熱交換器ユニットを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to take the above-mentioned points into consideration, and by heating the hot water supply water in the hot water storage tank to the heating source to constitute a heat exchanger that heats a plurality of heating destinations, the heating is performed. An object of the present invention is to provide a heat exchanger unit of a hot water storage type hot water supply apparatus that makes it possible to use the used heat medium for other purposes of hot water supply and to reduce manufacturing costs and save space.
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、加熱装置(20)によって加熱される給湯用水を内部に貯える貯湯タンク(10)と、この貯湯タンク(10)内の給湯用水を一次側に流通させて二次側に流通する熱媒体と熱交換する熱交換器(30)とを備える貯湯式給湯装置の熱交換器ユニットであって、熱交換器(30)は、加熱側である一次側が1回路で形成され、加熱される二次側が少なくとも2回路もしくは2回路以上で構成されることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the technical means described in claims 1 to 8 are employed. That is, according to the first aspect of the present invention, the hot water storage tank (10) for storing hot water supply water heated by the heating device (20) and the hot water supply water in the hot water storage tank (10) are circulated to the primary side. A heat exchanger unit of a hot water storage hot water supply apparatus comprising a heat exchanger (30) for exchanging heat with a heat medium circulating on the secondary side, wherein the heat exchanger (30) has one circuit on the primary side which is the heating side The secondary side to be formed and heated is composed of at least two circuits or more than two circuits.
請求項1に記載の発明によれば、貯えられた給湯用水を加熱元として、2回路もしくは2回路以上の加熱先に加熱された熱媒体を利用することができる。また、貯えられた給湯用水を加熱元にしているため冷媒を用いる従来よりも製造コストおよび製品重量の低減が図れる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to use a heating medium heated to two or more heating destinations using the stored hot water supply water as a heating source. Further, since the stored hot water supply water is used as a heating source, the manufacturing cost and the product weight can be reduced as compared with the conventional case using a refrigerant.
請求項2に記載の発明では、熱交換器(30)は、貯湯タンク(10)内の給湯用水が流れる一次側チューブ(31)と、熱媒体が流れる二次側チューブ(32、33)とがそれぞれ略同一のコイル形状に巻かれ、一次側チューブ(31)と二次側チューブ(32、33)とが交互に配置されるように構成したことを特徴としている。請求項2に記載の発明によれば、具体的には、これらのチューブ(31、32、33)が一体構成にすることができることで設置空間の省スペースが図れる。 In the invention according to claim 2, the heat exchanger (30) includes a primary side tube (31) through which hot water supply water in the hot water storage tank (10) flows, and a secondary side tube (32, 33) through which a heat medium flows. Are wound in substantially the same coil shape, and the primary side tubes (31) and the secondary side tubes (32, 33) are alternately arranged. Specifically, according to the second aspect of the invention, these tubes (31, 32, 33) can be integrated so that the installation space can be saved.
請求項3に記載の発明では、二次側チューブ(32、33)は、一次側チューブ(31)の縦方向に対して上方から下方に向けて、1回路、2回路の順に配置されてい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、より具体的には、二次側チューブ(32、33)を複数個縦方向に配置可能なため設置面積を大きく広げなくても良い。これにより、熱交換器ユニットの省スペースが図れる。 In the invention according to claim 3, the secondary side tubes (32, 33) are arranged in order of one circuit and two circuits from the upper side to the lower side with respect to the longitudinal direction of the primary side tube (31). It is characterized by that. According to the invention described in claim 3, more specifically, since a plurality of secondary side tubes (32, 33) can be arranged in the vertical direction, the installation area does not have to be greatly expanded. Thereby, the space saving of the heat exchanger unit can be achieved.
請求項4に記載の発明では、熱交換器(30)は、一次側チューブ(31)と二次側チューブ(32、33)とがろう付けで接合され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、接合加工が最も確実で製造コストも安い。また、一次側チューブ(31)と二次側チューブ(32、33)との熱交換効率も良い。 In the invention according to claim 4, the heat exchanger (30) is characterized in that the primary side tube (31) and the secondary side tube (32, 33) are joined by brazing. According to the invention described in claim 4, the joining process is the most reliable and the manufacturing cost is low. Moreover, the heat exchange efficiency of a primary side tube (31) and a secondary side tube (32, 33) is also good.
請求項5に記載の発明では、二次側チューブ(32、33)は、そのうちの一方が熱媒体として浴槽内の浴水を流通するようにその浴水を追い焚きする浴水追い焚き装置(80)に接続され、もう一方が加熱された熱媒体と被加熱流体もしくは被加熱物のいずれか一方とが熱交換する暖房装置(60、70)に接続されていることを特徴としている。 In the invention according to claim 5, the secondary tube (32, 33) is a bathing water repelling device that retreats the bathing water so that one of them circulates the bathing water in the bathtub as a heat medium ( 80), and the other is connected to a heating device (60, 70) that exchanges heat between the heated heat medium and either the heated fluid or the heated object.
請求項5に記載の発明によれば、貯湯タンク(10)内に貯えられた給湯用水が浴水を加熱する浴水追い焚き装置(80)に利用されることで好適であるとともに、さらに、暖房装置(60、70)、例えば、洗面所、台所、浴室などの給湯を欲する箇所の床暖房や浴室乾燥機などの暖房装置にも好適である。 According to the invention described in claim 5, the hot water supply water stored in the hot water storage tank (10) is suitable for use in the bath water reheating device (80) for heating the bath water, and further, It is also suitable for a heating device (60, 70), for example, a heating device such as a floor heater or a bathroom dryer in a place where hot water is required such as a bathroom, a kitchen, and a bathroom.
請求項6に記載の発明では、暖房装置(60、70)に接続される二次側チューブ(33)の方が浴水追い焚き装置(80)に接続される二次側チューブ(32)よりもコイル巻き数が多く形成されていることを特徴としている。請求項6に記載の発明によれば、用途の熱負荷に応じて二次側チューブ(32、33)が形成できる。ここでは、浴水追い焚き装置(80)よりも暖房装置(60、70)側の伝熱面積を大とすることが容易にできる。 In the invention according to claim 6, the secondary side tube (33) connected to the heating device (60, 70) is more secondary than the secondary side tube (32) connected to the bath water repelling device (80). Is also characterized by a large number of coil turns. According to invention of Claim 6, a secondary side tube (32, 33) can be formed according to the heat load of a use. Here, it is possible to easily increase the heat transfer area on the heating device (60, 70) side than the bath water reheating device (80).
請求項7に記載の発明では、浴水追い焚き装置(80)に接続される二次側チューブ(32)は、暖房装置(60、70)に接続される二次側チューブ(33)よりも先に一次側チューブ(31)と熱交換するように構成したことを特徴としている。請求項7に記載の発明によれば、暖房装置(60、70)よりも優先して貯湯タンク(10)内に貯えられた高温の給湯用水を加熱元として利用できることで浴水の追い焚き機能が確実にできる。 In the invention according to claim 7, the secondary side tube (32) connected to the bath water repelling device (80) is more than the secondary side tube (33) connected to the heating device (60, 70). It is characterized in that it is configured to exchange heat with the primary tube (31) first. According to the seventh aspect of the present invention, the hot water supply water stored in the hot water storage tank (10) in preference to the heating device (60, 70) can be used as a heating source so that the bath water can be replenished. Can be sure.
請求項8に記載の発明では、一次側チューブ(31)は、接続口が設けられるコイル形状の巻き始め、巻き終わりとなる上端および下端近傍における二次側チューブ(32、33)との接合部が未接合であることを特徴としている。請求項8に記載の発明によれば、熱交換器(30)を貯湯タンク(10)に一体構成が可能となる。 In the invention according to claim 8, the primary side tube (31) is a joint portion with the secondary side tube (32, 33) in the vicinity of the upper end and the lower end that becomes the winding start and end of the coil shape provided with the connection port. Is unbonded. According to the invention described in claim 8, the heat exchanger (30) can be integrated with the hot water storage tank (10).
言い換えれば、一次側チューブ(31)の両末端が貯湯タンク(10)に接合された状態で輸送したときに、輸送振動に対して未接合の箇所で振動が吸収されることで、一次側チューブ(31)に掛かるストレスが緩和されて一次側チューブ(31)の破損を防止できる。 In other words, when transported in a state where both ends of the primary side tube (31) are joined to the hot water storage tank (10), the vibration is absorbed at the unjoined portion with respect to the transportation vibration, so that the primary side tube The stress applied to (31) is relieved and the primary tube (31) can be prevented from being damaged.
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の熱交換器ユニットを図1ないし図4に基づいて説明する。図1は本発明を適用させた貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図であり、貯湯タンク10内に貯えられた給湯用水を台所、洗面所、浴槽などへの給湯機能に用いるとともに、貯えられた給湯用水を熱源として二次側に流通する熱媒体を加熱する熱交換器を備えて浴水の追い焚き機能や暖房機能に利用したものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a heat exchanger unit of 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 to 4. FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus to which the present invention is applied. A heat exchanger that heats a heat medium that circulates to the secondary side using the supplied hot water supply as a heat source is used for a bath water replenishment function and a heating function.
まず、給湯機能は、図1に示すように、給湯用水を内部に貯える貯湯タンク10と、この貯湯タンク10内の最下部(低温)の給湯用水を貯湯タンク10内の最上部に送る流体加熱用流路21と、この流体加熱用流路21を流れる給湯用水を加熱する加熱装置であるヒートポンプユニット20と、貯湯タンク10内に水道水を導水する給水用配管12と、貯湯タンク10内の給湯用水を導出する導出管13、給湯用配管14、14aと、本給湯システムの作動を制御する制御装置(給湯制御部41、熱源制御部42)とから構成されている。
First, as shown in FIG. 1, the hot water supply function includes a hot
一方、追い焚き機能および暖房機能においては、貯湯タンク10内の給湯用水が一次側に流通する一次側チューブ31と、二次側に熱媒体が流通する2回路の二次側チューブ32、33からなる熱交換器30と、浴水追い焚き装置80と、暖房装置である床暖房ユニット60、暖房ユニット70と、これらを接続する接続配管34、35、36、37、および制御装置(給湯制御部41)から構成されている。なお、本実施形態では、2回路の二次側チューブ32、33のうち、一つを追い焚き用熱交換器32と称し、もう一つを暖房用熱交換器33と称している。
On the other hand, in the reheating function and the heating function, from the
次に、給湯機能を構成する構成部品についてより具体的に説明すると、貯湯タンク10は、縦長形状の耐食性に優れた金属製(例えば、ステンレス製)の容器で形成され、外周部に図示しない断熱材が配設され、高温の給湯用水を長時間に渡って保温できるようになっている。また、貯湯タンク10内の底面には導入口10aが設けられ、この導入口10aに給水経路である給水用配管12が接続されている。
Next, the components constituting the hot water supply function will be described more specifically. The hot
そして、給水用配管12には、給水温度を検出する給水サーミスタ51が設けられており、給水用配管12内の温度情報を後述する給湯制御部41に出力するようになっている。また、給水用配管12には、導入口10aに導入される水道水の水圧を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。さらに、給水用配管12の下流端は、給湯用混合弁15およびお湯張り用混合弁15aの一方の入口側に繋がれている。
And the
また、貯湯タンク10の最上部には導出口10bが設けられ、この導出口10bには貯湯タンク10内に貯えられた給湯用水のうち、高温の給湯用水を導出するための給湯経路である導出管13が接続されている。なお、この導出管13の経路途中には空気逃がし弁19が配設された排出配管13aを接続しており、貯湯タンク10内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク10内の給湯用水を外部に排出して、貯湯タンク10等にダメージを与えないようになっている。
In addition, a lead-out
そして、この導出管13の下流端には給湯用混合弁15およびお湯張り用混合弁15aが設けられ、これらの下流側には混合湯経路である給湯用配管14、14aが接続されている。また、この給湯用配管14、14aには、導出される給湯用水の湯温を検出する出湯サーミスタ52、52a、および給湯用配管14、14a内を導出する給湯用水の流量情報を検出する流量カウンタ57、57aが設けられ、出湯サーミスタ52、52a、および流量カウンタ57、57aにより検出された温度情報および流量情報を後述する給湯制御部41に出力するようになっている。
A hot water
また、給湯用配管14、14aの下流端は台所、洗面、浴室などに配置された図示しない給湯水栓、シャワー水栓などに通じており、それらの給湯水栓、シャワー水栓が開弁したときに、使用者が設定した設定温度に調節された給湯用水が出湯される。なお、流量カウンタ57、57aが給湯用配管14、14a内の給湯用水の流れを検出したときは、給湯水栓、シャワー水栓等のいずれかで給湯用水が使用されていることである。また、一方の給湯用配管14aは浴槽内に浴水をお湯張りするための給湯用配管であって、お湯張り用開閉弁58、流量カウンタ57aおよび逆止弁59が設けられている。
In addition, the downstream ends of the hot
このお湯張り用開閉弁58は、後述する給湯制御部41により制御され、給湯用配管14aに流れる混合湯を開閉する電磁弁である。流量カウンタ57aは給湯用配管14a内に流れるお湯張り流量を検出するものである。そして、逆止弁59は浴水追い焚き装置80内の浴水が給湯用配管14a内に流通させないための弁である。
The hot water on / off
なお、お湯張り用開閉弁58を開弁させて浴槽にお湯張り、差し湯、たし湯をするときは、後述する開閉弁85も開弁するように制御されるとともに、水圧スイッチ84により検出された水位レベルが所定レベルに達したときに、お湯張り用開閉弁58および開閉弁85が閉弁されて設定流量の混合湯が浴槽内にお湯張りされることになる。また、差し湯、たし湯は、お湯張り用流量カウンタ57aにより検出された流量情報に基づいて所定の流量の混合湯が出湯されるように制御される。
When the hot water filling on / off
ところで、給湯用混合弁15およびお湯張り用混合弁15aは、給湯用配管14、14aに導出する給湯用水の湯温を調節する温度調節弁であり、導出管13側、給水用配管12側の開口面積比を調節することで、給湯用水と水道水との混合比を調節するようにしている。つまり、ここで、使用者が設定した設定温度となるように温度調節されている。
By the way, the hot
なお、これらの混合弁15,15aは、後述する給湯制御部41に電気的に接続されており、上記出湯サーミスタ52、52a、給水サーミスタ51および後述する貯湯サーミスタ54により検出される温度情報に基づいて制御される。また、これらの混合弁15,15aは出湯サーミスタ52、52aにより検出される温度情報に基づいてフィードバック制御を行なうように制御される。
The mixing
そして、貯湯タンク10の外壁面には、給湯用水の貯湯量、もしくは貯湯温度を検出するための水温センサである複数(本例では、5箇所)の貯湯サーミスタ54が縦方向(タンクの高さ方向)にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク10内に満たされた給湯用水の各水位レベルでの温度情報を後述する給湯制御部41に出力するようにしている。
On the outer wall surface of the hot
従って、給湯制御部41は、複数の貯湯サーミスタ54からの温度情報に基づいて、貯湯タンク10内上方の沸き上げられた湯温と、貯湯タンク10内下方の沸き上げられる前の低温の給湯用水との境界位置を検出することができるとともに、各水位レベルでの給湯用水の湯温が検出できる。なお、複数の貯湯サーミスタ54のうち、最上部に設けられた貯湯サーミスタ54は高温の給湯用水を出湯する出湯温度を検出する機能を有している。
Accordingly, the hot water
次に、貯湯タンク10内の給湯用水を加熱するヒートポンプユニット20は、例えば、炭酸ガスを冷媒として使用することにより、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを使用している。このヒートポンプサイクルは、周知のように図示しない圧縮機、蓄熱用熱交換器、膨張弁、蒸発器、およびアキュムレータ等の冷凍サイクル機能部品より構成されている。因みに、圧縮機(図示しない)は、内蔵する電動モータ(図示しない)によって駆動され、アキュムレータより吸引した気相冷媒を臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。
Next, the heat pump unit 20 that heats the hot water supply water in the hot
加熱用熱交換器(図示しない)は、冷媒と給湯用水とを熱交換するもので、例えば、冷媒が流れる冷媒通路(図示しない)と給湯用水が流れる加熱用流体通路(図示しない)とが二重管構造に設けられ、かつ冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された対向流式の加熱用熱交換器(図示しない)である。膨張弁(図示しない)は、加熱用熱交換器から流出する冷媒を減圧して蒸発器(図示しない)に供給する。蒸発器(図示しない)は、膨張弁(図示しない)で減圧された冷媒を大気との熱交換によって蒸発させる。アキュムレータ(図示しない)は、蒸発器より流出する冷媒を気液分離して、気相冷媒のみ圧縮機に吸引させるとともに、サイクル中の余剰冷媒を蓄えている。 A heating heat exchanger (not shown) exchanges heat between refrigerant and hot water supply water. For example, a refrigerant passage (not shown) through which refrigerant flows and a heating fluid passage (not shown) through which hot water flows flow. This is a counterflow heating heat exchanger (not shown) provided in the heavy pipe structure and configured so that the flow direction of the refrigerant and the flow direction of the hot water supply water face each other. The expansion valve (not shown) depressurizes the refrigerant flowing out from the heating heat exchanger and supplies it to the evaporator (not shown). The evaporator (not shown) evaporates the refrigerant decompressed by the expansion valve (not shown) by heat exchange with the atmosphere. An accumulator (not shown) gas-liquid separates the refrigerant flowing out of the evaporator, sucks only the gas-phase refrigerant into the compressor, and stores excess refrigerant in the cycle.
また、加熱用熱交換器の加熱用流体通路(図示しない)は、上述した流体加熱用流路21を介して貯湯タンク10に接続され、図示しない電動ポンプが作動することで、貯湯タンク10内の給湯用水が循環する。なお、流体加熱用流路21の上流端が貯湯タンク10の底部10cに接続され、流体加熱用流路21の下流端が貯湯タンク10の上部10dに接続されている。これにより、加熱用熱交換器(図示せず)で冷媒との熱交換により加熱された給湯用水が貯湯タンク10の上部10dへ送り込まれるため、貯湯タンク10の上部側から下部側へ向かって順次給湯用水に蓄熱されていく。
Further, a heating fluid passage (not shown) of the heating heat exchanger is connected to the hot
なお、ヒートポンプユニット20は後述する熱源制御部42からの制御信号により作動されるとともに、作動状態を熱源制御部42に出力するようになっている。また、これらの動力源として交流電力を用い、主に料金設定の最も安い深夜時間帯における深夜電力を用いて、貯湯タンク10内の給湯用水を沸き上げる蓄熱運転を行なっているが、昼間時間帯においても給湯用水の湯温が低下してくると沸き上げ運転を行なうよう制御される。因みに、超臨界ヒートポンプサイクルによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温(例えば、85〜90℃)の給湯用水を内部に貯えることができる。
The heat pump unit 20 is operated by a control signal from a heat
次に、追い焚き機能を構成する構成部品についてより具体的に説明する。浴水追い焚き装置80は、浴槽内の浴水を熱交換器30の二次側チューブである追い焚き用熱交換器32に循環させて浴水を追い焚きする装置であり、往き管82、戻り管81、およびバイパス管83から構成された循環回路に、熱交換器30の追い焚き用熱交換器32とを接続する接続配管34、35に接続されている。
Next, the component parts that constitute the tracking function will be described more specifically. The bath
因みに、往き管82側が接続配管34に接続され、戻り管81側が接続配管35に接続されている。また、往き管82には、上流側から順に、水圧スイッチ84、開閉弁85、第2循環ポンプ86、浴水温サーミスタ55、流水スイッチ87、および追い焚き三方弁88が設けられている。また、戻り管81には、下流側に追い焚きサーミスタ56が設けられている。
Incidentally, the
水圧スイッチ84は、浴槽内にお湯張りされた浴水の湯量、言い換えれば、浴槽内の水位レベルを求めるための水圧を検出するセンサである。開閉弁85は浴水循環回路を開閉する電磁弁であり、第2循環ポンプ86は浴槽内の浴水を追い焚き用熱交換器32に圧送する電動ポンプである。浴水温サーミスタ55は、往き管82を流通する浴水の湯温を検出する水温センサである。
The
流水スイッチ87は、追い焚き三方弁88側の方向に浴水および後述する給湯用水が流通しているか否かを検出するための流水センサである。この追い焚き三方弁88は、浴水を追い焚き用熱交換器32に流通させるか、追い焚き用熱交換器32を迂回するバイパス管83のいずれか一方に流通方向を切り換えるための切換弁である。追い焚きサーミスタ56は、戻り管81を流通する浴水の湯温を検出する水温センサであり、浴槽内に戻される浴水温度である。
The flowing
なお、水圧スイッチ84、流水スイッチ87、浴水温サーミスタ55および追い焚きサーミスタ56は、それぞれの容積情報、流水情報および温度情報を後述する給湯制御部41に出力するようにされ、開閉弁85、第2循環ポンプ86および追い焚き三方弁88は後述する給湯制御部41により制御される。また、お湯張り後に浴槽内の浴水の温度を検出するときは、追い焚き三方弁88をバイパス管83側に流れ方向を切り換えるとともに、第2循環ポンプ86を作動させることで、浴槽内の浴水が往き管82、バイパス管83、戻り管81、浴槽内の順に循環されて浴水温サーミスタ55により浴水の湯温を検出するようにしている。
The
また、追い焚きするときは、追い焚き三方弁88の流れ方向を追い焚き用熱交換器32側に切り換えることで、浴槽内の浴水が往き管82、追い焚き用熱交換器32、戻り管81、浴槽内の順に循環されて、浴水温サーミスタ55により検出された浴水の湯温が所定温度になるまで循環させるように制御される。なお、熱交換器30、および追い焚き用熱交換器32については後述する。
Further, when reheating, the flow direction of the recirculating three-
次に、暖房機能を構成する構成部品についてより具体的に説明する。まず、床暖房ユニット60は、例えば、洗面室や台所などの床に設置し、床パネル61内の配管61aに熱媒体を流通させて被加熱物である床パネル61を暖める暖房装置であり、配管61aに流通する熱媒体を開閉する熱動弁62、床パネル61の出口側水温を検出する水温センサ(図示せず)およびその水温センサにより検出された出口側水温に基づいて熱動弁62を制御する床暖制御部(図示せず)から構成されている。なお、本実施形態では、床暖房ユニット60を1台のみ設置したが、二つ以上の複数個それぞれが暖房用熱交換器33に対して並列に設けても良い。
Next, the component parts which comprise a heating function are demonstrated more concretely. First, the
また、暖房ユニット70は、例えば、浴室内や洗面室内の被加熱流体である室内の空気を吸い込んで放熱器71で加熱させて、温風を吹き出して室内を暖房する暖房装置であり、放熱器71、送風機72、放熱器71に流通する二次側流体を開閉する開閉弁73、吸い込み温度を検出する吸い込み温度センサ(図示せず)、および吸い込み温度センサにより検出された吸い込み温度に基づいて送風機72および開閉弁73を制御する暖房制御部(図示せず)などから構成されている。なお、本実施形態では暖房ユニット70を1台のみ設置したが、二つ以上の複数個それぞれが暖房用熱交換器33に対して並列に設けても良い。
The
接続配管36、37は、暖房用熱交換器33で熱交換された熱媒体を床暖房ユニット60、暖房ユニット70に流通させる循環回路であり、接続配管36が往き管であり、接続配管37が戻り管である。そして、接続配管36、37には、バイパス通路36a、第3循環ポンプ38、および熱交換後サーミスタ53などが設けられている。バイパス通路36aは、熱動弁62、開閉弁73がすべて閉弁したときに床暖房ユニット60、暖房ユニット70を迂回するバイパス回路である。
The
第3循環ポンプ39は、熱媒体を暖房用熱交換器33から床暖房ユニット60、暖房ユニット70に流通させる圧送手段であり、床暖房ユニット60、および暖房ユニット70の使用台数に基づいて、後述する給湯制御部41により回転数が制御される。そして、熱交換後サーミスタ53は、暖房用熱交換器33を流通した熱交換後の熱媒体の水温を検出する水温センサであり、熱交換後サーミスタ53により検出された温度情報を後述する給湯制御部41に出力するようになっている。
The third circulation pump 39 is a pressure feeding unit that circulates the heat medium from the
ここで、本発明の要部である熱交換器30について図2ないし図4に基づいて説明する。本実施形態の熱交換器30は、加熱側である一次側が1回路で形成され、加熱される側である二次側が2回路もしくは2回路以上で構成された対向流式の熱交換器である。具体的には、図3に示すように、貯湯タンク10内の貯えられた給湯用水が流通する一次側チューブと熱媒体が流通する複数個(本実施形態では二つ)の二次側チューブ32、33から構成されている。
Here, the
ここで、図中に示す31aが一次側チューブ31の流入部で、31bが一次側チューブ31の流出部であり、32aが二次側チューブ32の流入部で、32bが二次側チューブ32の流出部であり、33aが二次側チューブ33の流入部で、33bが二次側チューブ33の流出部である。
Here, 31a shown in the drawing is an inflow portion of the
そして、これらのチューブ31、32、33は、図4に示すように、断面形状が略長円状のチューブ(例えば、外径が12mm程度)からなり、略同一のコイル状(例えば、内径が120mm程度)に複数に巻かれて形成したもので、図2(b)に示すように、一次側チューブ31の上方から下方に向けて、一つの二次側チューブ32、もう一つの二次側チューブ33の順に配置するとともに、それぞれの二次側チューブ32、33と一次側チューブ31とが交互に配置するように構成されている。
As shown in FIG. 4, these
言い換えれば、一次側チューブ31の上方に一つの二次側チューブ32を構成し、その下方にもう一つの二次側チューブ33を構成したものである。さらに、一次側チューブ31と二次側チューブ32、33とが交互に配置される接合部31cには、図4に示すように、ろう付け接合により接合されている。なお、接合面31cのろう付け接合は、チューブ31、32、33の末端、つまり、コイル形状の巻き始め、巻き終わりの近傍では、後述するが、ろう付け接合させない未接合部31dを形成している。
In other words, one
ところで、本実施形態の貯湯式給湯装置では、上述したように、上方に配置した二次側チューブ32を追い焚き用熱交換器32と称して浴水追い焚き装置80に接続し、下方に配置した二次側チューブ33を暖房用熱交換器33と称して暖房装置60、70に接続している。従って、下方に配置した暖房用熱交換器33の方が上方に配置した追い焚き用熱交換器32よりも一次側チューブ31との伝熱面積を多くするためにコイル形状の巻き数を多くしてある。
By the way, in the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment, as described above, the
以上の構成による熱交換器30は、図1に示すように、一次側チューブ31に貯湯タンク10内の貯えられた給湯用水が流通するように1次側循環回路が往き管16、戻り管17および第1循環ポンプ18などから構成されている。この往き管16は、上流端が貯湯タンク10の上方部10eに接続され、下流端が一次側チューブ31の流入部31aに接続されている。
As shown in FIG. 1, the
戻し管17は、上流端が一次側チューブ31の流出部31bに接続され、下流端が第2貯湯タンク10の下方部10fに接続されている。第1循環ポンプ18は、戻し管17の中途に配置されており、貯湯タンク10内の給湯用水を一次側チューブ31に流通させるポンプである。なお、この第1循環ポンプ18は、上述した追い焚きサーミスタ56および熱交換後サーミスタ53により検出された温度情報に基づいて回転数が制御されるように後述する給湯制御部41に電気的に接続されている。
The return pipe 17 has an upstream end connected to the
一方、追い焚き用熱交換器32は、その流入部32aが接続配管35に接続され、その流出部32bが接続配管34に接続されて、一次側チューブ31の流れ方向と対向する方向に浴水が流れることになる。暖房用熱交換器33においても、同じように、その流入部33aと流出部33bとが接続配管36、37に接続されて一次側チューブ31の流れ方向と対向する方向に熱媒体が流れることになる。これにより、熱交換器30は、図1に矢印で示すように、対向流式の熱交換器を形成している。
On the other hand, the reheating
次に、給湯制御部41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、予め設定された制御プログラムが設けられており、各サーミスタ51〜56からの温度情報、各流量カウンタ57、57aからの流量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、導出管13、給湯用配管14、14a、浴水追い焚き装置80、接続配管36、37および戻り管17内の各種アクチュエータ類を制御するように構成されている。
Next, the hot water
また、熱源制御部42は、給湯制御部41と同じように、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、予め設定された制御プログラムが設けられており、図示しない各種サーミスタからの温度情報などに基づいてヒートポンプユニット20内のアクチュエータ類を制御する。この熱源制御部42では、加熱用熱交換器(図示しない)で加熱された給湯用水の湯温を一定温度に保つために、加熱後の給湯用水の温度を検出する貯湯サーミスタ(最上部)54の検出温度に基づいて電動ポンプ(図示しない)の回転数制御を行っている。
Similarly to the hot water
次に、以上の構成による貯湯式給湯装置の熱交換ユニット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、例えば、深夜時間帯に達すると、熱源制御部42によりヒートポンプユニット20内のヒートポンプサイクル部品(図示しない)と電動ポンプ(図示しない)などのアクチュエータ類を制御させて貯湯タンク10内の給湯用水を加熱して高温(例えば85℃)の給湯用水が貯えられる。
Next, the operation of the heat exchange unit 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, for example, when a midnight time zone is reached, the heat
そして、貯湯タンク10内に貯えられた給湯用水が台所、洗面所、浴室などへ給湯の用途に供されるとともに、熱交換器30の一次側チューブ31に貯えられた高温の給湯用水を流通させて、追い焚き用熱交換器32を流通する浴水、および暖房用熱交換器33を流通する熱媒体を加熱させて追い焚き機能および暖房機能の用途に供するものである。
The hot water stored in the hot
まず、浴水を追い焚きする作動について説明する。追い焚きスイッチ(図示せず)を操作しておくと、所定時間毎に浴水温度を検出して、その浴水温度が追い焚き設定温度に未達であれば浴水を加熱するように作動する。つまり、給湯制御部41により、所定時間後に追い焚き三方弁88、開閉弁85、第2循環ポンプ86が作動して浴槽内の浴水を往き管82、バイパス管83、戻り管81の順に循環させる。
First, the operation for chasing the bath water will be described. When the reheating switch (not shown) is operated, the bath water temperature is detected every predetermined time, and if the bath water temperature does not reach the reheating set temperature, the bath water is heated. To do. That is, the hot water
このときに、浴水温サーミスタ55により浴水温を検出する。検出された浴水温が追い焚き設定温度以下であると、追い焚き三方弁88の流れ方向を追い焚き用熱交換器32側に切り換えられて浴水を追い焚き用熱交換器32に流通させる。これにより、第1循環ポンプ18が運転され、給湯用水が一次側チューブ31に流通されて浴水が給湯用水熱エネルギーを受けて加熱される。また、浴水と熱交換された給湯用水は貯湯タンク10内に戻される。
At this time, the bath water temperature is detected by the bath
そして、浴水温が設定温度に達すると、追い焚き三方弁88の流れ方向がバイパス管83側に切り換えられるとともに、開閉弁85が閉弁、第2循環ポンプ86および第1ポンプ18が停止する。これにより、貯湯タンク10内の給湯用水を加熱元として浴水が追い焚き設定温度を維持するように保温されるものである。
When the bath water temperature reaches the set temperature, the flow direction of the reheating three-
次に、床暖ユニット60および暖房ユニット70を運転したときの暖房装置の作動について説明する。床暖ユニット60は、図示しない運転スイッチを操作すると熱動弁62が開弁され、第3循環ポンプ38が運転する。これにより、配管61aに加熱された熱媒体が流通する。また、暖房ユニット70は、図示しない運転スイッチを操作すると、開閉弁73が開弁され、放熱器71に加熱された熱媒体が流通され、その後に送風機72が作動して放熱器71で室内空気が加熱される。
Next, the operation of the heating device when the
そして、第3循環ポンプ38の運転により暖房用熱交換器33に熱媒体が流通すると、第1循環ポンプ18が運転されて第1貯湯タンク10内の高温の給湯用水が一次側チューブ31に流通されて、熱媒体が給湯用水熱エネルギーを受けて加熱される。また、浴水と熱交換された給湯用水は貯湯タンク10内に戻される。なお、ここでは、第1循環ポンプ18および第3循環ポンプ38は、熱交換後サーミスタ55により検出された熱媒体の湯温が所定温度となるように回転数を制御される。
Then, when the heat medium flows through the
これにより、一次側チューブ31に流通する流量が設定されるとともに、暖房用熱交換器33内を流通する熱媒体の流量が設定される。因みに、熱交換後サーミスタ55により検出された熱媒体の湯温の所定温度は、床暖ユニット60と暖房ユニット70では異なるように設定され、例えば、床暖ユニット60が運転しているときは、約60℃程度、暖房ユニット70のみが運転しているときは約80℃程度にしてある。これは、床暖房に最適となる温度帯の湯温を超えないようにしてある。
Thereby, while setting the flow volume which distribute | circulates to the
そして、設定温度に達すると、熱動弁62もしくは開閉弁73が閉弁し、このときに、熱動弁62、開閉弁73の両者が閉弁のときは、バイパス通路36aを流通するようにしている。これにより、貯湯タンク10内の給湯用水を加熱元として、暖房用熱交換器33を流通する熱媒体を加熱することで、床暖ユニット60、暖房ユニット70を暖房の用途に供することができる。
When the set temperature is reached, the
なお、本実施形態では、追い焚き用熱交換器32を暖房用熱交換器33の上方に配置したが、これに限らず、暖房用熱交換器33を追い焚き用熱交換器32の上方に配置しても良い。また、本実施形態では、暖房用熱交換器33の方が追い焚き用熱交換器32よりもコイル巻き数を多く設定されているが、これは熱負荷に基づいて適宜設定できる。また、本実施形態では、1回路からなる一次側チューブ31に対して、追い焚き用熱交換器32、暖房用熱交換器33の2回路の二次側チューブを設定したが、これに限らず、2回路以上を組み合わせても良い。
In the present embodiment, the reheating
以上の第1実施形態における貯湯式給湯装置の熱交換器ユニットによれば、貯えられた給湯用水を加熱元として、2回路もしくは2回路以上の加熱先に加熱された熱媒体を利用することができる。また、貯えられた給湯用水を加熱元にしているため冷媒を用いる従来よりも製造コストおよび製品重量の低減が図れる。 According to the heat exchanger unit of the hot water storage type hot water supply apparatus in the first embodiment described above, it is possible to use the heating medium heated to the heating destination of two circuits or two circuits or more using the stored hot water supply water as a heating source. it can. Further, since the stored hot water supply water is used as a heating source, the manufacturing cost and the product weight can be reduced as compared with the conventional case using a refrigerant.
また、熱交換器30は、貯湯タンク10内の給湯用水が流れる一次側チューブ31と、熱媒体が流れる二次側チューブである追い焚き用熱交換器32と暖房用熱交換器33とがそれぞれ略同一のコイル形状に巻かれ、一次側チューブ31と追い焚き用熱交換器32および暖房用熱交換器33とが交互に配置されるように構成したことにより、これらのチューブが一体構成にすることができることで設置空間の省スペースが図れる。
The
また、追い焚き用熱交換器32および暖房用熱交換器33は、一次側チューブ31の縦方向に対して上方から下方に向けて、1回路、2回路の順に配置されていることにより、複数個縦方向に二次側チューブを配置可能なため設置面積を大きく広げなくても良い。これにより、熱交換器ユニットの省スペースが図れる。
Further, the reheating
また、一次側チューブ31と追い焚き用熱交換器32および暖房用熱交換器33とがろう付けで接合されることにより、接合加工が最も確実で製造コストも安い。さらに、一次側チューブ31と追い焚き用熱交換器32および暖房用熱交換器33との熱交換効率も良い。
Further, the
また、追い焚き用熱交換器32および暖房用熱交換器33は、そのうちの一方が熱媒体として浴槽内の浴水を流通するようにその浴水を追い焚きする浴水追い焚き装置80に接続され、もう一方が加熱された熱媒体と被加熱流体もしくは被加熱物のいずれか一方とが熱交換する床暖ユニット60、暖房ユニット70に接続されていることにより、貯湯タンク10内に貯えられた給湯用水が浴水を加熱する浴水追い焚き装置80、床暖ユニット60、暖房ユニット70に利用されることで好適である。
Further, the reheating
しかも、床暖ユニット60、暖房ユニット70に接続される暖房用熱交換器33の方が浴水追い焚き装置80に接続される追い焚き用熱交換器32よりもコイル巻き数が多く形成されていることにより、用途の熱負荷に応じて二次側チューブが形成できる。本実施形態では、浴水追い焚き装置80よりも床暖ユニット60、暖房ユニット70側の伝熱面積を大とすることが容易にできる。
In addition, the
また、浴水追い焚き装置80に接続される追い焚き用熱交換器32は、床暖ユニット60、暖房ユニット70に接続される暖房用熱交換器33よりも先に一次側チューブ31と熱交換するように構成したことにより、床暖ユニット60、暖房ユニット70よりも優先して貯湯タンク10内に貯えられた高温の給湯用水を利用できることで浴水の追い焚き機能が確実にできる。
Further, the reheating
(第2実施形態)
以上の第1実施形態では、熱交換器30の一次側チューブ31を往き管16と戻り管17を介して貯湯タンク10に接続するように構成させたが、より具体的に、図5に示す形状の熱交換器30を構成することで、縦長形状に形成された貯湯タンク10に一体構成させることができる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the
図5に示すように、熱交換器30の縦長寸法は、貯湯タンク10の縦長寸法とほぼ同等であり、上方から下方にかけて一次側チューブ31がコイル状に形成している。そして、一次側チューブ31の上方に二次側チューブである追い焚き用熱交換器32が一次側チューブ31と略同一径のコイル状に形成して、一次側チューブ31と追い焚き用熱交換器32とが交互に配置され、その下方に、同じように暖房用熱交換器33が一次側チューブ31と略同一径のコイル状に形成して、一次側チューブ31と暖房用熱交換器33とが交互に配置されている。
As shown in FIG. 5, the vertically long dimension of the
また、図中に示す31aは一次側チューブ31の流入部であって、貯湯タンク10の外壁面に螺合により結合されている。31bは、一次側チューブ31の流出部であって、図示していないが、貯湯タンク10の外壁面に螺合により結合された第1ポンプ18の接続口に螺合により結合されている。そして、一次側チューブ31において、コイル形状の巻き始め、巻き終わりの近傍では、ろう付け接合させない未接合部31dを形成している。
Moreover, 31a shown in the figure is an inflow portion of the
これにより、熱交換器30が貯湯タンク10に一体構成ができるとともに、熱交換器30が一体構成された貯湯タンク10を設置場所に施工するときにおいて、設置場所までの物流の輸送時に、未接合部31dで振動吸収されることで、熱交換器30の損傷を防止できる。
As a result, the
なお、図中に示す32aは追い焚き用熱交換器32の流入部で、32bは追い焚き用熱交換器32の流出部であって、これらは、浴水追い焚き装置80に接続するための接続配管34、35との接続口である。また、図中に示す33aは暖房用熱交換器33の流入部で、33bは暖房用熱交換器33の流出部であって、これらは、床暖ユニット60、暖房ユニット70に接続するための接続配管36、37との接続口である。
In addition, 32a shown in the figure is an inflow portion of the reheating
そして、これらの流入部32a、33aおよび流出部32b、33bは、貯湯式給湯装置を施工するときに、接続配管34、35、36、37に接続される。
And these
以上の第2実施形態の熱交換器30によれば、一次側チューブ31は、接続口が設けられるコイル形状の巻き始め、巻き終わりとなる上端および下端近傍における追い焚き用熱交換器32および暖房用熱交換器33との接合部が未接合31dで形成したことにより、熱交換器30を貯湯タンク10に一体構成が可能となる。言い換えれば、一次側チューブ31の両末端が貯湯タンク10に接合された状態で輸送したときに、輸送振動に対して未接合の箇所で振動が吸収されることで、一次側チューブ31に掛かるストレスが緩和されて一次側チューブ31の破損を防止できる。
According to the
(他の実施形態)
以上の実施形態では、暖房ユニット70を温風器で構成したが、これらの他に浴室乾燥器、衣類乾燥器にも適用できる。また、以上の実施形態では、暖房用熱交換器33を床暖ユニット60と暖房ユニット70とに接続させたが、これに限らず、床暖ユニット60に接続する暖房用熱交換器33と暖房ユニット70に接続する暖房用熱交換器33とを別体に設けても良い。
(Other embodiments)
In the above embodiment, although the
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。また、これらの他に、太陽熱、ガス、液体燃料による給湯器や湯沸かし器などの加熱手段と貯湯タンク10とを備える給湯装置に適用される。また、水道水等を導入し、貯湯タンク10内で電気ヒータ等により加熱して高温の給湯用水として貯えるものであっても良い。
In the above embodiment, the heat pump unit 20 using carbon dioxide as a refrigerant has been described as a heat source device. However, the present invention is not limited to this, and a general heat pump cycle using a refrigerant such as chlorofluorocarbon or alternative chlorofluorocarbon may be used. In addition to these, the present invention is applied to a hot water supply apparatus including heating means such as a hot water heater and a water heater using solar heat, gas, and liquid fuel, and the hot
10…貯湯タンク
20…ヒートポンプユニット(加熱装置)
30…熱交換器
31…一次側チューブ
32…追い焚き用熱交換器(二次側チューブ)
33…暖房用熱交換器(二次側チューブ)
60…床暖房ユニット(暖房装置)
70…暖房ユニット(暖房装置)
80…浴水追い焚き装置
10 ... Hot water storage tank 20 ... Heat pump unit (heating device)
30 ...
33 ... Heat exchanger for heating (secondary tube)
60 ... Floor heating unit (heating device)
70 ... Heating unit (heating device)
80 ... Bathing water purifier
Claims (8)
前記熱交換器(30)は、加熱側である一次側が1回路で形成され、加熱される二次側が少なくとも2回路もしくは2回路以上で構成されることを特徴とする貯湯式給湯装置の熱交換器ユニット。 A hot water storage tank (10) for storing hot water supply water heated by the heating device (20) and heat exchange with a heat medium that distributes the hot water supply water in the hot water storage tank (10) to the primary side and distributes it to the secondary side. A heat exchanger unit of a hot water storage hot water supply device comprising a heat exchanger (30) for
In the heat exchanger (30), the primary side which is the heating side is formed by one circuit, and the secondary side to be heated is constituted by at least two circuits or more than two circuits. Unit.
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