JP2006057916A - 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を利用して湯を沸かし、貯湯タンク上部より積層状態で貯湯していくヒートポンプ式給湯機に関するものである。 The present invention relates to a heat pump type hot water heater that uses a heat pump cycle to boil hot water and store hot water in a stacked state from the upper part of the hot water storage tank.
従来、この種の貯湯式温水器に関し、ヒートポンプサイクルを用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を給湯機本体の貯湯タンク上部より蓄え、貯湯タンク下部より加熱源であるヒートポンプ本体に戻し、貯湯タンク又はヒートポンプ本体に戻す液体の温度が貯湯温度より低い予め設定された所定温度になると、ヒートポンプ本体の加熱動作を停止し、使用湯量に基づいて貯湯タンクの沸き上げ湯量を変化させ、一方、貯湯タンクの残湯量が所定量以下になると、ヒートポンプ本体の加熱動作を開始するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、加熱源としてヒートポンプサイクルを用いるものにおいては、温水を熱交換して加熱する冷媒−水熱交換器への給水温度が高くなると冷媒−水熱交換器での冷媒と温水との温度差が減少して加熱能力が低下する。 However, in the case of using a heat pump cycle as a heating source, when the feed water temperature to the refrigerant-water heat exchanger that heats hot water by exchanging heat increases, the temperature difference between the refrigerant and hot water in the refrigerant-water heat exchanger increases. Decreases and heating capacity decreases.
特に冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した貯湯式温水器にあっては、ヒートポンプの高圧側圧力が高いため給水温度が高くなるとヒートポンプの運転効率(COP)の低下度合いが顕著になり、最適なCOPでの運転を行うために特許文献1に開示されているような、使用湯量に基づいて沸き上げ湯量を変化させるという制御が必要となってくる。
In particular, in a hot water storage water heater using a heat pump cycle using carbon dioxide as a refrigerant, since the high pressure side pressure of the heat pump is high, when the feed water temperature is high, the degree of decrease in the operating efficiency (COP) of the heat pump becomes significant, In order to perform the operation with the optimum COP, it is necessary to perform control for changing the amount of boiling water based on the amount of hot water used, as disclosed in
ここで、一般的にCOPを上げるためには、沸き上げ温度を下げること、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒−水熱交換器への流入水温を下げること、ヒートポンプサイクルを構成する圧縮機の運転停止回数を減少することが重要となる。 Here, generally, in order to raise COP, lowering the boiling temperature, lowering the temperature of the inflow water to the refrigerant-water heat exchanger constituting the heat pump cycle, the number of shutdowns of the compressor constituting the heat pump cycle It is important to reduce.
しかし、これらの要因は、いずれも湯量不足を生じてしまう不都合があり、単純に採用することはできない。 However, all of these factors have the disadvantage of causing a shortage of hot water and cannot be simply adopted.
そこで本発明は、使用過程で発生する貯湯タンク内の中温水を要求出湯温度に応じて優先的に出湯することで、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒−水熱交換器への流入水温を抑えつつ、貯湯式温水器の特徴である豊富な貯湯量を効果的に使用することで、最適なCOPを確保しつつ、湯量不足の解消を図ることを目的とする。 Therefore, the present invention preferentially discharges the hot water in the hot water storage tank generated in the process of use according to the required hot water temperature, while suppressing the inflow water temperature to the refrigerant-water heat exchanger constituting the heat pump cycle, The purpose is to eliminate the shortage of hot water while ensuring the optimum COP by effectively using the abundant hot water storage that is a feature of the hot water heater.
前記従来の課題を解決するため本発明の貯湯式温水器は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部と上部を連通して前記貯湯タンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の混合層から湯を取り出す流出口を有する出湯管とを備えたものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, a hot water storage type hot water heater according to the present invention includes a hot water storage tank, a heating pipe that communicates a lower part and an upper part of the hot water storage tank and distributes water in the lower part of the hot water storage tank, and the heating pipe. A heating pump disposed in the heating pipe, heating means for heating water supplied by the boiling pump, and an outlet for extracting hot water from the mixed layer in the hot water storage tank It is equipped with a tapping pipe.
また、本発明の貯湯式温水器は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部と上部を連通してタンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の所定高さの湯を任意に取り出し可能な流出口を有する出湯管と、前記貯湯タンクに貯えられる湯温を検出する残湯温度検出器とを備え、前記流出口は前記残湯温度検出器で検出される温度に応じて選定される湯を取り込むものである。 Further, the hot water storage type water heater of the present invention includes a hot water storage tank, a heating pipe that communicates a lower part and an upper part of the hot water storage tank and distributes water in the lower part of the tank, and a heating pump disposed in the heating pipe. A heating means that is disposed in the middle of the boiling pipe and heats water supplied by a boiling pump; and a hot water outlet pipe having an outlet through which hot water of a predetermined height in the hot water storage tank can be taken out arbitrarily. A hot water temperature detector for detecting the hot water temperature stored in the hot water storage tank, and the outlet takes in hot water selected according to the temperature detected by the hot water temperature detector.
これによって、出湯管は貯湯タンク内の任意の温度の湯が取り出せるので、最適なCOPを確保し、湯量不足の解消を図ることができる。 As a result, the tapping pipe can take out hot water at an arbitrary temperature in the hot water storage tank, so that an optimum COP can be secured and the lack of hot water amount can be solved.
本発明によれば、貯湯タンク内の中途半端な温水を要求出湯温度に応じて優先的に使用することができるため、ヒートポンプサイクルを利用した加熱手段に供給する貯湯タンク下部の水温を可能な限り下げた状態で保持することが可能となり、ヒートポンプサイクルを加熱源として加熱動作を行う場合に、冷媒−水熱交換器への流入水温を下げることができ、最適なCOPでの運転が可能になる。 According to the present invention, halfway hot water in the hot water storage tank can be preferentially used according to the required hot water temperature, so that the water temperature in the lower part of the hot water tank supplied to the heating means using the heat pump cycle is as much as possible. It becomes possible to hold in a lowered state, and when performing a heating operation using a heat pump cycle as a heating source, the temperature of the water flowing into the refrigerant-water heat exchanger can be lowered, and operation with an optimum COP becomes possible. .
第1の発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部と上部を連通して前記貯湯タンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の混合層から湯を取り出す流出口を有する出湯管とを備えたものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a hot water storage tank, a heating pipe that communicates a lower part and an upper part of the hot water storage tank and distributes water in the lower part of the hot water storage tank, a boiling pump disposed in the heating pipe, and the boiling The heating means is provided in the middle of the raising pipe to heat the water supplied by the boiling pump, and the hot water outlet pipe has an outlet for taking out hot water from the mixed layer in the hot water storage tank.
これによって、貯湯タンク内の中途半端な温水を優先的に使用することができ、給水管より供給される水と入れ替えることで、上部に蓄えられる高温水と下部に蓄えられる低温水の中間部に混合層として蓄えられる中温水を極力少なくすることができ、ヒートポンプサイクルを利用した加熱手段に低温水を継続して供給することが可能となり、実使用状態におけるCOPを最適な状態に維持することができるとともに、貯湯タンク内における温水の貯湯形態として混合層のない積層状態での貯湯を確保することができる。 This allows preferential use of half-way hot water in the hot water storage tank, and by replacing it with water supplied from the water supply pipe, it can be used as an intermediate part between the high-temperature water stored in the upper part and the low-temperature water stored in the lower part. Medium temperature water stored as a mixed layer can be reduced as much as possible, low temperature water can be continuously supplied to heating means using a heat pump cycle, and COP in an actual use state can be maintained in an optimum state. In addition, hot water storage in a stacked state without a mixed layer can be secured as a hot water storage form in the hot water storage tank.
第2の発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部と上部を連通してタンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の所定高さの湯を任意に取り出し可能な流出口を有する出湯管と、前記貯湯タンクに貯えられる湯温を検出する残湯温度検出器とを備え、前記出湯管は前記残湯温度検出器で検出される温度に応じて選定される湯を流出口から取り出すものである。 A second aspect of the invention is a hot water storage tank, a heating pipe that communicates a lower part and an upper part of the hot water storage tank and distributes water in the lower part of the tank, a heating pump disposed in the heating pipe, and the heating pipe A heating means that heats water supplied by a boiling pump disposed in the middle of the hot water, a hot water pipe having an outlet that can arbitrarily take out hot water of a predetermined height in the hot water storage tank, and the hot water storage tank A remaining hot water temperature detector for detecting the temperature of the stored hot water, and the hot water pipe takes out hot water selected from the outlet according to the temperature detected by the remaining hot water temperature detector.
これによって、貯湯タンク内の中途半端な温水を優先的に使用することができ、給水管より供給される水と入れ替えることで、上部に蓄えられる高温水と下部に蓄えられる低温水の中間部に混合層として蓄えられる中温水を極力少なくすることができ、ヒートポンプサイクルを利用した加熱手段に低温水を継続して供給することが可能となり、実使用状態におけるCOPを最適な状態に維持することができるとともに、貯湯タンク内における温水の貯湯形態として混合層のない積層状態での貯湯を確保することができる。 This allows preferential use of half-way hot water in the hot water storage tank, and by replacing it with water supplied from the water supply pipe, it can be used as an intermediate part between the high-temperature water stored in the upper part and the low-temperature water stored in the lower part. Medium temperature water stored as a mixed layer can be reduced as much as possible, low temperature water can be continuously supplied to heating means using a heat pump cycle, and COP in an actual use state can be maintained in an optimum state. In addition, hot water storage in a stacked state without a mixed layer can be secured as a hot water storage form in the hot water storage tank.
第3の発明は、第1の発明と第2の発明との貯湯式温水器において、流出口の位置を貯湯タンクの高さ方向に調整可能であるとしたものである。これによって、流出口の高さ位置を変更し、任意の温度の湯を取り出すことが可能となる。 According to a third invention, in the hot water heater of the first invention and the second invention, the position of the outlet can be adjusted in the height direction of the hot water storage tank. This makes it possible to change the height position of the outlet and take out hot water at an arbitrary temperature.
第4の発明は、第3の発明の貯湯式温水器において、外筒と内筒を備え、前記外筒または内筒は回動自在に構成され、前記外筒および内筒の周囲には所定の回動位置で互いに連通可能な流出口を異なる高さ位置に設け、前記外筒または内筒が回動することにより所定の高さ位置で外筒と内筒の流出口が連通するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a hot water storage water heater according to the third aspect of the present invention, comprising an outer tube and an inner tube, wherein the outer tube or the inner tube is configured to be rotatable, and a predetermined area is provided around the outer tube and the inner tube. The outlets that can communicate with each other at different rotational positions are provided at different height positions, and the outer cylinder and the inner cylinder communicate with each other at the predetermined height position by rotating the outer cylinder or the inner cylinder. is there.
これによって、貯湯タンク内に挿入した出湯管を回動自在な2重管とし、その円周方向に内管と外管が連通する流出口を設けた構成としているため、高さ方向の任意の箇所に複数の流出口を設けることが可能となり、貯湯タンク内の任意の位置から容易に所望の温水を取り出すことができるとともに、回動動作により任意の流出口を選定できるため応答性がよく、構成も比較的簡単にできる。 As a result, the outlet hot water pipe inserted into the hot water storage tank is a rotatable double pipe, and the outlet is provided in the circumferential direction so that the inner pipe and the outer pipe communicate with each other. It is possible to provide a plurality of outlets at the location, the desired hot water can be easily taken out from any position in the hot water storage tank, and any outlet can be selected by a turning operation, so that the responsiveness is good. The configuration can also be made relatively simple.
外筒または内筒を回動する手段としてパルス駆動式モータを用いる。これによって、出湯管の外筒と内筒の流出口が連通しない回動位置を基本に所定条件のパルスを出力することで所定の流出口を連通することができるため、制御性がよく、精度の高い出湯制御が簡単な構成で実現できる。 A pulse drive motor is used as means for rotating the outer cylinder or the inner cylinder. As a result, a predetermined outlet can be communicated by outputting a pulse of a predetermined condition based on a rotation position where the outer cylinder of the tapping pipe and the outlet of the inner cylinder do not communicate with each other. Can be realized with a simple configuration.
また、本発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの下部と上部を連通してタンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水をヒートポンプサイクルを利用して加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの上部から挿入しタンク内の所定高さの湯を任意に取り出し可能な流出口を有する出湯管と、前記貯湯タンクの高さ方向の各部温度を検出する残湯温度検出器とを備え、出湯指示がなされたとき、設定温度と前記残湯温度検出器で検出される温度から取り出し可能な流出口を選定し出湯するようにしてもよい。 Further, the present invention provides a hot water storage tank, a water supply pipe provided at a lower part of the hot water storage tank, a heating pipe that communicates the lower part and the upper part of the hot water storage tank and distributes water in the lower part of the tank, and the heating pipe. A heating pump disposed in the middle of the heating piping, heating means for heating the water supplied by the heating pump using a heat pump cycle, and inserted from above the hot water storage tank. A hot water pipe having an outlet that can arbitrarily take out hot water of a predetermined height, and a remaining hot water temperature detector that detects the temperature of each part in the height direction of the hot water storage tank. An outlet that can be taken out from the temperature and the temperature detected by the remaining hot water temperature detector may be selected and discharged.
これによれば、要求出湯温度に応じて設定温度と残湯温度検出器で検出される温度から貯湯タンク内の所定高さの湯を任意に取り出すことが可能となるため、貯湯タンク内の中途半端な温水を優先的に使用することができ、給水管より供給される水と入れ替えることで、上部に蓄えられる高温水の層と下部に蓄えられる低温水の層の中間部に混合層として蓄えられる中温水を極力少なくすることができ、ヒートポンプサイクルを利用した加熱手段に低温水を継続して供給することが可能となり、実使用状態におけるCOPを最適な状態に維持することができるとともに、貯湯タンク内における温水の貯湯形態として混合層のない積層状態での貯湯を確保することができる。 According to this, since it becomes possible to take out hot water of a predetermined height in the hot water storage tank arbitrarily from the set temperature and the temperature detected by the remaining hot water temperature detector according to the required hot water temperature, It is possible to preferentially use odd hot water and replace it with water supplied from the water supply pipe, so that it can be stored as a mixed layer in the middle of the high-temperature water layer stored in the upper part and the low-temperature water layer stored in the lower part. Medium temperature hot water can be reduced as much as possible, low temperature water can be continuously supplied to the heating means using the heat pump cycle, COP in the actual use state can be maintained in an optimum state, and hot water storage As a hot water hot water storage form in the tank, hot water storage in a stacked state without a mixed layer can be secured.
また、出湯管は外筒と内筒を備え、前記外筒または内筒は回動自在に構成され、かつ、前記外筒および内筒は所定の回動位置で互いに連通しない箇所を設けたものである。これによって、貯湯タンク内に挿入した出湯管を回動自在な2重管とし、その円周方向適所に内管と外管が連通しない箇所を設けた構成としているため、出湯停止状態において、貯湯タンク内の温水を出湯管に流出させない構造を確保することができ、出湯管の下流側で洩れ等が発生しても確実に閉止させることができるとともに、閉止位置を初期位置と設定することで回動制御を容易に行うことができる。 Further, the hot water pipe includes an outer cylinder and an inner cylinder, the outer cylinder or the inner cylinder is configured to be rotatable, and the outer cylinder and the inner cylinder are provided with portions that do not communicate with each other at a predetermined rotation position. It is. As a result, the hot water discharge pipe inserted into the hot water storage tank is a rotatable double pipe, and a place where the inner pipe and the outer pipe do not communicate with each other in the circumferential direction is provided. A structure that prevents the warm water in the tank from flowing into the hot water discharge pipe can be secured, and even if leakage occurs on the downstream side of the hot water discharge pipe, it can be reliably closed, and the closing position can be set as the initial position. The rotation control can be easily performed.
そして、外筒または内筒を回動する手段としてパルス駆動式モータを用い、出湯停止状態では外筒と内筒の流出口が連通しない回動位置に制御し、出湯指示がなされたときは設定温度と残湯温度検出器で検出される温度から決定されるパルス条件を出力し、前記パルス駆動式モータにより所定の流出口を連通することで、所望の湯温の出湯を行うようにした。それによれば、出湯管の外筒と内筒の流出口が連通しない回動位置を基本に所定条件のパルスを出力することで所定の流出口を連通することができるため、制御性がよく、精度の高い出湯制御が簡単な構成で実現できる。 Then, a pulse-driven motor is used as a means for rotating the outer cylinder or the inner cylinder. When the hot water is stopped, the outer cylinder and the inner cylinder are controlled so that the outlet of the outer cylinder and the inner cylinder do not communicate with each other. A pulse condition determined from the temperature and the temperature detected by the remaining hot water temperature detector is output, and a predetermined outlet is connected by the pulse drive motor, so that hot water is discharged at a desired hot water temperature. According to it, since the predetermined outlet can be communicated by outputting a pulse of a predetermined condition based on the rotation position where the outer cylinder of the hot water pipe and the outlet of the inner cylinder do not communicate with each other, the controllability is good. Accurate hot water control can be realized with a simple configuration.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態による貯湯式温水器の構成図である。図2(a)は同貯湯式温水器の出湯管の断面図、図2(b)は同貯湯式温水器の出湯管の分解斜視図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a hot water storage type water heater according to an embodiment of the present invention. Fig.2 (a) is sectional drawing of the tap pipe of the hot water storage type water heater, and FIG.2 (b) is an exploded perspective view of the hot water pipe of the hot water storage type water heater.
本実施の形態による二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した貯湯式温水器は、貯湯ユニット1と、加熱手段であるヒートポンプユニット50とから構成されている。
A hot water storage type water heater using a heat pump cycle using carbon dioxide according to the present embodiment includes a hot
貯湯ユニット1は、温水を貯留する貯湯タンク2と、この貯湯タンク2の下部より低温の一般水道水を供給する給水管3と、貯湯タンク2の下部と上部を連通して貯湯タンク2下部の低温水をヒートポンプユニット50に導き、このヒートポンプユニット50で加熱した温水を貯湯タンク2に戻すための沸き上げ配管4と、この沸き上げ配管4の途中に配設された沸き上げポンプ5を備えている。
The hot
出湯管6は貯湯タンク2の上部から挿入された回動自在な二重管構造であり、貯湯タンク2内の所定高さの湯を任意に取り出せるようになっている。この出湯管6は、パルス駆動式モータ7により回動する有底状の内筒8と、貯湯タンク2に一体的に取り付けられた外筒9より為り、内筒8と外筒9の円周方向には、所定の回動位置で互いに連通する流出口10を異なる高さ位置に備えている。
The hot
さらに、出湯停止状態では内筒8と外筒9の流出口10が一組も連通しない出湯管6が閉止状態となる所定の回動位置になるように制御してあり、この出湯管6の閉止位置を初期位置として設定することで回動制御を容易に行えるようにしている。また、回動動作であるので応答性も良く構造も簡単である。
Further, in the state where the hot water is stopped, the
図1と図2では、4つの流出口10A、10B、10C、10Dを、内筒8と外筒9の上部と下部との間で、異なる高さ位置に設けたものを示している。すなわち、内筒8の流出口10Aと外筒9の流出口10Aが所定の回動位置で連通し、他の10B、10C、10Dについてもそれぞれ異なる所定の回動位置で互いに連通するようになっている。
1 and 2 show four
また、貯湯タンク2には、異なる高さ位置の湯温を検出する残湯温度検出器11を設けている。図1では、4つの残湯温度検出器11A、11B、11C、11Dを、貯湯タンク2の上部と下部との間で、異なる高さ位置に設けたものを示している。本実施の形態では、第一の残湯温度検出器11Aは、第一の流出口10Aと第二の流出口10Bとの間に設け、第二の残湯温度検出器11Bは、第二の流出口10Bと第三の流出口10Cとの間に設け、第三の残湯温度検出器11Cは、第三の流出口10Cと第四の流出口10Dとの間に設け、第四の残湯温度検出口11Dは、第四の流出口10Dよりも低い位置に設けている。
Further, the hot
温度センサMは貯湯タンク2下部の湯温を検出し、沸き上げ運転の停止、あるいは、沸き上げ運転を行うかどうかの判定に使用している。
The temperature sensor M detects the hot water temperature in the lower part of the hot
混合弁12は電動式で、出湯管6より供給される湯と、給水管3より供給される低温の一般水道水を設定温度に応じて内蔵されている弁体(図示せず)の開度比率を制御することで所望の温度の混合水を得る構成としてある。また、給湯管13には、混合弁12で混合された混合水の温度を検出する混合サーミスタ14、給湯管13に接続されたカラン15が取り付けられている。
The mixing
ヒートポンプユニット50は、冷媒を加熱する圧縮機51と、加熱された冷媒を熱交換させて貯湯タンク2から導かれた低温水を温める給湯用熱交換器52と、冷媒を減圧膨張させる膨張弁53と、大気熱より熱を回収し、冷媒を気化蒸発させる大気熱交換器54を環状に接続し、ヒートポンプサイクルを構成している。
The
次に、以上のような構成にて、貯湯タンクの沸き上げ運転について説明する。 Next, the boiling operation of the hot water storage tank will be described with the above configuration.
沸き上げポンプ5を運転することにより、貯湯タンク2の下部から沸き上げ配管4を介して流出する低温水は、給湯用熱交換器52を流通し、再び貯湯タンク2の上部から流入する。
By operating the boiling
一方、ヒートポンプユニット50も運転を行う。圧縮機51で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器52で放熱し、膨張弁53で減圧膨張した後、大気熱交換器54で熱回収された大気熱により気化蒸発させられ、再び圧縮機51に流入して1サイクルの運転となる。従って、給湯用熱交換器52では、冷媒加熱回路を流れる冷媒の熱が、沸き上げ配管4を流れる低温水に伝導し、加熱された低温水は温水となり貯湯タンク2に蓄えられる。
On the other hand, the
このとき、温水は貯湯タンク2の上部から流入させ、低温水を貯湯タンク2の下部から流出させるため、貯湯タンク2内では、上層部に温水が蓄えられ、この温水層が徐々に厚くなる。そして、貯湯タンク2の下部側に設けた温度センサMによって貯湯タンク2内に十分な温水が蓄積された状態を検知し、沸き上げ運転を終了する。
At this time, since warm water flows in from the upper part of the hot
このように、ヒートポンプ給湯機は、大気熱を回収し、さらに圧縮機で高温に加熱した冷媒を熱交換させることにより効率的に高温の湯を沸き上げるとともに、安価な深夜電力を利用してランニングコストでメリットを出そうというものであり、通常は、夜間時間帯での沸き上げを一日に一回行う。 In this way, the heat pump water heater efficiently collects atmospheric heat and heat-exchanges the refrigerant heated to a high temperature by the compressor to efficiently boil high-temperature hot water and run using low-cost electric power at midnight. It is intended to provide merit in terms of cost, and is usually heated once a day at night.
しかしながら、貯湯タンク2内の残湯量が所定量以下になると、昼間電力を利用して湯を沸き上げることも可能である。
However, when the remaining hot water amount in the hot
沸き上げ運転終了時の貯湯タンク2の湯温は、温度センサMより上の上層部が最も高く、下部は低温水が貯められるので温度が最も低く、温度センサM近傍の高温の湯と低温水の境界には僅かな範囲で高温の湯と低温水が混ざり合った中途半端な温度の温水の混合層を形成する。ここで、混合層とは、貯湯タンク2内の高温層(例えば90度)と低温層(例えば20度)の間に形成される温度勾配を持つ温度層である。
At the end of the boiling operation, the hot water temperature in the hot
もし、沸き上げ運転終了後に全くお湯を使用しなかったり、湯の使用量が少なかった場合には、貯湯タンク2表面からの自然放熱等により湯温が低下し、混合層もさらに拡大する。
If hot water is not used at the end of the boiling operation or if the amount of hot water used is small, the hot water temperature decreases due to natural heat dissipation from the surface of the hot
この混合層の中途半端な温度の中温水は水道水よりも温度が高いために、再びヒートポンプユニッツトで沸き上げを行おうとすると、給湯用熱交換器52での熱交換効率が低下し、結果としてCOP(運転効率)が低下し、ランニングコストが低下する。中温水の温度が温度センサMにより所定の温度以上を検出された場合には、COPが1以下となることを防ぐために沸き上げ運転を行わないように制御している。
Since the intermediate temperature water at the halfway temperature of this mixed layer has a higher temperature than tap water, when it is attempted to boil again with the heat pump unit, the heat exchange efficiency in the
次に給湯動作について説明する。まず、カラン15が開けられ出湯指示が出されると、流出口10Aから10Dのどの流出口を連通させるかを決定するために、例えば使用者が設定する給湯設定温度と貯湯タンク2に設けられた残湯温度検出器11の11Aと、11Bと、11Cと、11Dの検出温度を比較する。
Next, the hot water supply operation will be described. First, when the
そして、給湯設定温度以上で、かつ給湯設定温度との温度差が最小となるように、湯温を検出した残湯温度検出器11直上の流出口10より湯を取り出すようにパルス条件を出力し、パルス駆動式モータ7により流出口10が閉塞された初期位置から内筒8を回動させ、外筒9と流出口10を互いに連通させる。
Then, a pulse condition is output so that hot water is taken out from the
一例として、給湯動作中において、残湯温度検出器11Aと11Bと11Cと11Dが同じ温度を検出した場合には、最も中温水のある混合層に近い下方にある流出口10Dより湯を取り出し、混合弁12で設定温度になるように一般水道水と混合し、給湯管13を介してカラン15から出湯する。
As an example, in the hot water supply operation, when the remaining hot water temperature detectors 11A, 11B, 11C, and 11D detect the same temperature, the hot water is taken out from the outlet 10D below the mixed layer with the middle temperature water, The tap water is mixed with general tap water so as to reach a set temperature by the mixing
また、出湯と同時に貯湯タンク2の下部には給水管3を介して低温水が供給され、貯湯タンク2の上層部には高温の湯が貯留され、下部には低温水が貯留されるようになっている。
At the same time as the hot water, low temperature water is supplied to the lower part of the hot
もし、カラン15からの出湯中に残湯温度検出器11Dが給湯設定温度よりも予め設定された温度だけ低い温度を検出すると、湯を一つ上の流出口10Cから取り出すように、パルス駆動式モータ7が内筒8を回動させるようになっている。
If the remaining hot water temperature detector 11D detects a temperature that is lower than the preset hot water supply temperature during hot water from the
同様に、残湯温度検出器11Cが給湯設定温度よりも予め設定された温度だけ低い温度を検出すると、湯を一つ上の流出口10Bから取り出すように、パルス駆動式モータ7が内筒8を回動させるようになっている。
Similarly, when the remaining hot water temperature detector 11C detects a temperature lower than the preset hot water supply temperature by a preset temperature, the
このように、出湯指示が出た場合には、貯湯タンク2内の湯温の低い下部の混合層の湯を優先的に出湯することにより、中温水と給水管3より供給される低温水を入れ替え、貯湯タンク2下部には温度の低い水道水が確実に貯留されるようにしている。
In this way, when a hot water instruction is issued, the hot water in the lower mixed layer in the hot
従って、最適なCOPでの運転が可能となるように、できるだけ低温の水道水を沸かしランニングコストでメリットが出せるようにしている。さらに、積層状態での貯湯を確保することにより、貯湯タンク2内の高温の湯の割合を増加させ、お湯をたっぷりと使いたいというユ−ザーの期待に応えるとともに、小さな貯湯タンクでも効率よくお湯を貯溜することにより、機器本体が小型化できるようにしている。
Therefore, in order to enable operation with the optimum COP, tap water as low as possible is boiled so that a merit can be obtained at a running cost. Furthermore, by securing hot water storage in a stacked state, the ratio of hot water in the hot
次にカラン15が閉じられ給湯動作が終了すると、パルス駆動式モータ7を回動し、内筒8と外筒9の流出口10が互いに一組も連通しない初期位置に戻るように制御される。このことにより、カラン15の閉止機能が損なわれる等、出湯管6の下流側で漏れが発生したとしても、出湯停止状態において出湯管6には貯湯タンク2内の湯が流出しないので、高温の湯の漏れによる事故や、湯切れを防止することができる。
Next, when the
なお、本実施の形態では回転動力としてパルス駆動式モータ7を用いて、内筒8をパルス駆動式モータ7により回動する構成としたがそれ以外の回転動力であってもよい。また、外筒9を回動させる構成としても同様の効果が得られる。
In this embodiment, the
本発明の貯湯式温水器は、特に冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した貯湯式温水器に有用であり、その他ヒータやガスを熱源とする貯湯式温水器にも適用できる。 The hot water storage water heater of the present invention is particularly useful for a hot water storage water heater using a heat pump cycle using carbon dioxide as a refrigerant, and can also be applied to a hot water storage water heater using a heater or gas as a heat source.
2 貯湯タンク
3 給水管
4 沸き上げ配管
5 沸き上げポンプ
6 出湯管
7 パルス駆動式モータ
10 流出口
11 残湯温度検出器
50 ヒートポンプユニット
2 Hot
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