JP2006275445A - Hot-water supply machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯湯タンクを有した給湯機に関する。 The present invention relates to a water heater having a hot water storage tank.
図5は従来の技術による給湯機である。図を見ながら説明する。ポンプ7は貯湯タンク8内の水を吸込管10より吸い込んで、第1加熱手段30により加熱し、沸き戻し管13により貯湯タンク8頭頂部に湯を戻す。
FIG. 5 shows a conventional water heater. This will be described with reference to the figure. The
減圧弁20は市水を適度な圧力にして給水管19を通して貯湯タンク8に供給する。
The
制御手段26は第1加熱手段30で加熱された湯水の温度を出湯温度センサー16で検知し検知した温度に従って、ポンプ7の流量を調整する。
The control means 26 detects the temperature of the hot water heated by the first heating means 30 by the tapping
従来の発明では、沸き上げを現在時刻と残湯量の状況に応じて第1の加熱手段30または第2の加熱手段31を運転し、即ち、第1の加熱手段30は昼間電力で加熱し、第2の加熱手段31は夜間電力で加熱する様に、加熱手段に応じて電力制度を切り換えるようにした。
In the conventional invention, the
これにより、第1加熱手段30で行う循環による沸き上げ頻度を大幅に少なくすることができ、配管内にスケールがたまる度合いが低くなって配管の寿命を向上させることができる(特許文献1参照)。
しかしながら、上記の構成では、第1加熱手段30あるいは第2加熱手段31で水を加熱したとき発生するスケールは、第1の加熱手段30を循環することになる。スケールがポンプ7に吸い込まれた時、ポンプ7内部で詰まりを起こし、ポンプ7による循環ができなくなると言う問題点がある。
However, in the above configuration, the scale generated when water is heated by the first heating means 30 or the second heating means 31 circulates through the first heating means 30. When the scale is sucked into the
本発明の目的は、発生したスケールのポンプ7への吸い込みを低減し、ポンプ7の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a highly reliable water heater by reducing the suction of the generated scale into the
この目的を達成するために本発明の給湯機は、 ポンプにより貯湯タンクの底部近傍に設置した前記ポンプの吸込管より水を吸入し、前記貯湯タンク内の水を加熱源に循環させることによって加熱し、高温の湯を前記貯湯タンク内に貯湯するようにした給湯機において、前記貯湯タンク内に多孔板を設置した。 In order to achieve this object, the water heater of the present invention is heated by sucking water from a pump suction pipe installed near the bottom of a hot water storage tank by a pump and circulating the water in the hot water storage tank to a heating source. And in the hot water supply apparatus which stored hot water in the said hot water storage tank, the perforated plate was installed in the said hot water storage tank.
これによって、加熱源で発生したスケールは多孔板上に堆積するため、吸込管まで到達しないので、スケールはポンプに吸い込まれるこなく、スケールによるポンプの詰まりを回避できる。 As a result, the scale generated by the heating source accumulates on the perforated plate and does not reach the suction pipe. Therefore, the scale is not sucked into the pump, and the clogging of the pump by the scale can be avoided.
本発明の給湯機は、発生したスケールのポンプへの吸い込みをなくし、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。 The water heater of the present invention can provide a highly reliable water heater by eliminating the suction of the generated scale into the pump and improving the life of the pump.
第1の発明は、ポンプにより貯湯タンクの底部近傍に設置した前記ポンプの吸込管より水を吸入し、前記貯湯タンク内の水を加熱源に循環させることによって加熱し、高温の湯を前記貯湯タンク内に貯湯するようにした給湯機において、前記貯湯タンク内に多孔板を設置した。 According to a first aspect of the present invention, water is sucked from a suction pipe of the pump installed near the bottom of the hot water storage tank by a pump, and the hot water is heated by circulating the water in the hot water storage tank to a heating source. In a water heater that stores hot water in a tank, a perforated plate was installed in the hot water storage tank.
これによって、加熱源で発生したスケールは多孔板上に堆積するため、吸込管まで到達しないので、スケールはポンプに吸い込まれるこなく、スケールによるポンプの詰まりを回避できるのでポンプ7の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
As a result, the scale generated by the heating source accumulates on the perforated plate and does not reach the suction pipe. Therefore, the scale is not sucked into the pump, and the pump can be prevented from being clogged by the scale, thereby improving the life of the
第2の発明は、特に第1の発明で、多孔板をポンプの吸込管より上部に位置し、貯湯タンク内に水平に設置した。 The second invention is the first invention, in particular, in which the perforated plate is positioned above the suction pipe of the pump and installed horizontally in the hot water storage tank.
これにより、加熱源で発生したスケールは多孔板上に堆積するため、吸込管まで到達しないので、スケールはポンプに吸い込まれるこなく、スケールによるポンプの詰まりを回避できるのでポンプ7の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
As a result, the scale generated by the heating source accumulates on the perforated plate, and therefore does not reach the suction pipe. Therefore, the scale is not sucked into the pump, and the pump can be prevented from being clogged by the scale, thereby improving the life of the
第3の発明は、特に第1、2の発明で、多孔板に開けた穴は吸込管の径より小さくした。 The third invention is the first and second inventions in particular, and the hole formed in the perforated plate is made smaller than the diameter of the suction pipe.
これにより、加熱源で発生したスケールは多孔板上に堆積し、吸込管まで到達しないので、スケールはポンプに吸い込まれるこなく、スケールによるポンプの詰まりを回避できる。さらにスケールが多孔板に開けた穴を通り抜けても、吸込管の径より細かなスケールとなるためポンプ内で詰まることはない、
よって、ポンプ7の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
Thereby, the scale generated by the heating source accumulates on the perforated plate and does not reach the suction pipe. Therefore, the scale is not sucked into the pump, and the clogging of the pump by the scale can be avoided. In addition, even if the scale passes through a hole in the perforated plate, the scale becomes finer than the diameter of the suction pipe, so it will not clog in the pump.
Therefore, a reliable hot water heater can be provided by improving the life of the
第4の発明は、特に第1〜3の発明で、吸込管を貯湯タンク側面より略水平に挿入した。 The fourth invention is the first to third inventions in particular, and the suction pipe is inserted substantially horizontally from the hot water tank side surface.
これによって、スケールが多孔板に開けた穴を通り抜けて、貯湯タンク底部まで沈降していたスケールのポンプへの吸い込みを低減できるので、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。 This reduces the suction of the scale through the hole in the perforated plate and sinks to the bottom of the hot water storage tank into the pump, thus improving the life of the pump and improving the reliability of the hot water heater. Can be provided.
第5の発明は、特に第4の発明において、吸込管の貯湯タンク底面側に吸込穴を開けた。 In the fifth aspect of the invention, in particular, in the fourth aspect of the invention, a suction hole is formed on the bottom surface side of the hot water storage tank of the suction pipe.
これによって、スケールが多孔板に開けた穴を通り抜けて、貯湯タンク底部まで沈降していたスケールのポンプへの吸い込みを低減できるので、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。 This reduces the suction of the scale through the hole in the perforated plate and sinks to the bottom of the hot water storage tank into the pump, thus improving the life of the pump and improving the reliability of the hot water heater. Can be provided.
第6の発明は、特に第4、5の発明において、吸込穴を複数開けた。 In the sixth invention, in particular, in the fourth and fifth inventions, a plurality of suction holes are formed.
これによって、ポンプの圧力損失を低減できると共に、スケールが多孔板に開けた穴を通り抜けて、貯湯タンク底部まで沈降していたスケールのポンプへの吸い込みを低減できるので、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。 As a result, the pressure loss of the pump can be reduced, and the suction of the scale that has settled down to the bottom of the hot water storage tank through the hole in the perforated plate can be reduced, thus improving the pump life. Can provide a highly reliable water heater.
第7の発明は、特に第4〜6の発明において、吸込穴を吸込管の管径より小さくした。 In the seventh invention, in particular, in the fourth to sixth inventions, the suction hole is made smaller than the diameter of the suction pipe.
これによって、スケールの吸い込みをより確実に防止できるので、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。 As a result, the suction of the scale can be prevented more reliably, and a highly reliable water heater can be provided by improving the life of the pump.
第8の発明は、特に第1〜7の発明において加熱源として圧縮機を含むヒートポンプとしたので、大気熱を吸収して湯の沸き上げができ、より効率が向上する。 Since the eighth invention is a heat pump including a compressor as a heating source in the first to seventh inventions in particular, it can absorb atmospheric heat and boil hot water, thereby improving efficiency.
第9の発明は、特に第8の発明において、ヒートポンプに臨界圧力以上に昇圧された冷媒を用いた。 In the ninth aspect of the invention, in particular, in the eighth aspect of the invention, a refrigerant whose pressure has been increased to a critical pressure or higher is used for the heat pump.
これにより、前記臨界圧力以上に昇圧された冷媒により水を加熱することにより、冷媒が、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、水を加熱することによって熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。したがって、水を冷媒で加熱する熱交換器全域で冷媒側の流路と水側の流路とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。 As a result, the water is heated by the refrigerant whose pressure has been increased to the critical pressure or higher, so that the refrigerant is pressurized to the critical pressure or higher by the compressor. Even if it does not condense. Therefore, it becomes easy to form a temperature difference between the flow path on the refrigerant side and the flow path on the water side over the entire heat exchanger that heats the water with the refrigerant, so that hot water can be obtained and the heat exchange efficiency can be increased.
(実施の形態1)
以下、実施の形態による給湯機について図面を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態おけるヒートポンプ給湯機の回路図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a water heater according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a heat pump water heater in an embodiment of the present invention.
図1は本発明の実施の形態における貯湯式ヒートポンプ給湯装置の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a hot water storage type heat pump hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
装置の概要は、低温の湯水と高温の湯水とが層を成した状態で貯えられている貯湯タンク8と、その湯水を加熱する加熱源1であるヒートポンプ6を備え、ヒートポンプ6によって貯湯タンク8の水を加熱して沸き上げて貯湯しておき、給湯に利用する。
The outline of the apparatus includes a hot
先ず、加熱源1であるヒートポンプ6の構成について説明する。
First, the configuration of the
ヒートポンプ6は、冷媒を圧縮する圧縮機2、冷媒を冷却する放熱器3、冷媒を減圧する減圧手段4、冷媒を蒸発気化する吸熱器5で構成されている。
The
このヒートポンプ6は、圧縮機2の吐出側より放熱器3を介して減圧手段4に接続し、さらに圧縮機2の吸入側に接続している。
The
このヒートポンプ6においては、冷媒として炭酸ガスが用いられており、圧縮機2によって圧縮された冷媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒として放熱器3に入り、ここで放熱して冷却する。その後、減圧手段4において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、吸熱器5において空気と熱交換して蒸発気化し圧縮機2へ戻される。
In this
一方、沸き上げに関する構成は、貯湯タンク8の下部から沸上往き管12でヒートポンプ6と接続し、ヒートポンプ6から貯湯タンク8上部へ沸上戻し管13で接続している。そして、この沸上戻し管13の途中から貯湯タンク8の下部へとバイパス管14によりバイパスしている。なお、沸上往き管12が接続されている貯湯タンク8の下部とは、貯湯タンク8の低温層の湯水が取得できる位置であればよい。
On the other hand, the structure related to boiling is connected from the lower part of the hot
バイパス管14の分岐部には三方弁9を設けて、ヒートポンプ6から貯湯タンク8への戻りを沸上戻し管13によって貯湯タンク8上部に戻すか、バイパス管14によって貯湯タンク8の下部に戻すかを任意に選択できる構成となっている。なお、沸上戻し管13が接続されている貯湯タンク上部とは、湯水が貯湯タンク8の高温層側へ戻る程度の位置であればよく、また、貯湯タンク8の下部とは、湯水が貯湯タンクの低温層側へ戻る程度の位置であればよい。
A three-
貯湯タンク8からヒートポンプ6に湯水を送り貯湯タンク8に戻すために、沸上往き管12の途中に出力を任意に変化させることができるポンプ7を設けている。ポンプ7は貯湯タンク8の底部近傍に略水平に挿入される。
In order to send hot water from the hot
また、図2に吸込管10を貯湯タンク8の底部より見た図を示す様に、複数の吸込穴11を開けた吸込管口10より貯湯タンク8底部近傍の低温水を吸い込む。尚、吸込穴11は吸込管10の管径より小さくしている。
2 shows a view of the
そして、貯湯タンク8内には多孔板27が略水平に、ポンプ7の吸込管10より上部設置されており、さらに多孔板27に開けた穴28は吸込管10の径より小さい。
In the hot
図3に多孔板27を示す。この例では穴28は丸にしているが形状について制限はない。
A
また、ヒートポンプ6において加熱する前の低湯水の温度を検知する入水温度センサー15を沸上往き管12のヒートポンプ6入口側近傍に、加熱した高湯水の温度を検知する出湯温度センサー16を沸上戻し管13におけるヒートポンプ6出口近傍に設けている。また貯湯タンク8の温度分布を把握するため、外側壁面に垂直方向等間隔に5点の貯湯温度センサー17を備えている。
Further, an incoming
出湯温度センサー16と貯湯温度センサー17は制御手段26に接続されており、制御手段26は、出湯温度センサー16と貯湯温度センサー17の検知温度を把握することができる。また、制御手段26は、出湯温度センサー16と貯湯温度センサー17の検知結果に基づいて、三方弁9の切り換えの制御を行う。
The hot
給湯に関する構成としては、貯湯タンクの底部に給水源から給水を行う給水管19が接続され、給水温度を検知するため給水温度センサー18を備えている。
As a configuration relating to hot water supply, a
貯湯タンク8上部には貯湯された高湯水を出湯し給湯に利用するための給湯管21が接続され、その途中には給水管21からの給水バイパス管22が接続されている。また、給湯管21からの高湯水と給水バイパス管22からの低湯水を任意の比率で混合可能な混合弁23が設けられている。
A hot
混合弁23の下流側には、混合された給湯温度を検知するために給湯温度センサー25が設けられ、その先に給湯端末24が接続されている。
On the downstream side of the mixing
また、貯湯タンク8の高湯水を用いた給湯に関して、給湯端末24が給湯のために開けられると、貯湯タンク8内の湯水が給湯管21から出湯されるとともに、給水管19から貯湯タンク8に給水される。給湯温度に関して、給水バイパス管22により給水を分岐し、貯湯タンク8からの高湯水と給水からの低湯水を混合弁23において混合比を変えて混合することで、給湯温度を変化させて給湯端末24に給湯する。この時の混合比は給湯温度センサー25で検知される給湯温度に応じて制御され、所定の給湯温度に保たれる。貯湯タンク8内の高湯水と水を混ぜて温度を低下させることによって給湯を行うので、これによって貯湯タンク内の高湯水温度を給湯温度である40℃から50℃程度よりも大幅に高く、65℃から90℃程度として、貯湯槽21の蓄熱密度を大きくすることが可能になる。
Further, regarding hot water supply using hot water in the hot
以上のように構成された貯湯式ヒートポンプ給湯装置において、以下にその動作、作用について説明する。 In the hot water storage type heat pump hot water supply apparatus configured as described above, its operation and action will be described below.
以下、図1に基づいて説明する。 Hereinafter, a description will be given based on FIG.
ヒートポンプ6では、圧縮機2によって圧縮された冷媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒として放熱器3に入り、ここで放熱して冷却する。その後、減圧手段4において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、吸熱器5において空気と熱交換して蒸発気化し圧縮機2へ戻される。この時、貯湯タンク8の下部にある低温層の湯水は放熱器3の熱を吸熱して加熱される。
In the
一方、貯湯タンクの下部にある低温層の湯水をヒートポンプ6により加熱し、貯湯タンク8に戻す貯湯運転においては、ヒートポンプ6の停止時に、三方弁9をバイパス管14側に切り換えておく。そして、ヒートポンプ6を立ち上げ、ポンプ7を駆動し、貯湯タンク8からの低湯水を加熱する。
On the other hand, in the hot water storage operation in which the low temperature hot water in the lower part of the hot water storage tank is heated by the
出湯温度センサー16によりヒートポンプ6で加熱された水の温度を検知し、ポンプ7の出力を変えることで、ヒートポンプ6からの出湯温度を制御して目標の温度となるように加熱を行う。
The temperature of the water heated by the
出湯温度センサー16により検知される出湯温度と、貯湯タンク8の外側面の給水温度センサー18及び放熱器3に流入部に設置された入水温度センサー15により把握される検知温度は、制御手段26に出力される。そして、制御手段26は、出湯温度と貯湯タンク下部の湯水の温度に基づいて三方弁16の沸上戻し管24側への切り換えタイミングを決定し制御する。
The detected hot water temperature detected by the hot
なお、給水温度センサー18は、図1のように貯湯槽1下部に取り付けられているが、貯湯槽1内部に形成される高温と低温の層のうち、低温層の湯水の温度を測れる程度の位置であればよい。
Although the water
出湯温度センサー16で検知した温度が所定温度よりも高く、しかも給水温度センサー18により検知された温度が所定の温度より低い場合には、制御手段26は三方弁9を沸上戻し管13側に切り換え、その検知温度が所定の温度より高い場合には三方弁9をバイパス管14側に切り換える。
When the temperature detected by the tapping
また、出湯温度センサー16で検知した温度が所定温度よりも低い場合は、給湯温度センサー18により貯湯タンク8下部の低湯層の湯水温度を検知し、その検知温度が予め設定された所定温度よりも低ければ、制御手段26は三方弁9をバイパス管14側とし、その検知温度が予め設定された所定温度よりも高ければ、三方弁9を沸上戻し管13側に切り換える。
When the temperature detected by the hot
制御手段26の処理手順は、図4に示すフロー図で表される。なお、図4中において出湯温度センサー16の検知温度をX、給水温度センサー18の検知温度をYとする。
The processing procedure of the control means 26 is represented by the flowchart shown in FIG. In FIG. 4, the detected temperature of the hot
まず、出湯温度センサー16と給水温度センサー18の出力を受ける(ステップS201)。
First, the outputs of the hot
次に、出湯温度センサー16の検知温度が予め設定された第1の所定温度と比較する(ステップS202)。
Next, the temperature detected by the tapping
その結果、第1の所定温度の方が出湯温度センサー16の検知温度よりも高ければ、給湯温度センサー18の検知温度と予め設定された第2の所定温度とを比較する(ステップS203)。
As a result, if the first predetermined temperature is higher than the detected temperature of the hot
次に、給湯温度センサー18の検知温度の方が第2の所定温度よりも高ければ、三方弁9を沸上戻し管13側に切り換える(ステップS204)。
Next, if the temperature detected by the hot water
また、第2の所定温度の方が給湯温度センサー18の検知温度よりも高ければ、三方弁9をバイパス管14側に切り換える(ステップS205)。
If the second predetermined temperature is higher than the detected temperature of the hot water
またさらにステップ202の結果、出湯温度センサー16の検知温度の方が第1の所定温度よりも高ければ、給湯温度センサー18の検知温度と予め設定された第3の所定温度とを比較する(ステップS206)。
If the detected temperature of the tapping
次に、第3の所定温度の方が給湯温度センサー18の検知温度よりも高ければ、三方弁9をバイパス管14側に切り換える(ステップS207)。
Next, if the third predetermined temperature is higher than the temperature detected by the hot water
また、給湯温度センサー18の検知温度の方が第3の所定温度よりも高ければ、三方弁9を沸上戻し管13側に切り換える(ステップS208)。
If the temperature detected by the hot water
この様に、貯湯タンク8への湯をためる貯湯運転時に、放熱器3により出湯温度センサーで検知した湯温が80℃程度以上に水が加熱されると、放熱器3の加熱部に水に融解していた不純物質がスケールとして析出し、それが剥離して沸上戻し管13を通って貯湯タンク8内に送られる。この時、貯湯タンク内を沈降してしてしてくるスケールは多孔板27上に堆積し吸込管からポンプに吸入されることはない。
In this way, during the hot water storage operation in which hot water is stored in the hot
また、スケールが多孔板に開けた穴を通り抜けて、貯湯タンク底部まで沈降していた場合においても、スケールのポンプへの吸い込みを低減でき、さらに、ポンプの圧力損失を低減できるので、ンプの寿命を向上させることができる。 In addition, even if the scale passes through the hole in the perforated plate and settles to the bottom of the hot water storage tank, the suction of the scale into the pump can be reduced, and further, the pump pressure loss can be reduced, so the life of the pump Can be improved.
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、発生したスケールのポンプ7への吸い込みをなくし、ポンプ7の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機として有用である。
As described above, the hot water supply apparatus according to the present invention is useful as a highly reliable hot water heater by eliminating the suction of the generated scale into the
1 加熱源
2 圧縮機
6 ヒートポンプ
7 ポンプ
8 貯湯タンク
10 吸込管
11 吸込穴
27 多孔板
28 穴
1
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