JP2006329566A - Water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は加熱した湯水を貯湯タンクに蓄えて給湯を行う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 that stores hot hot water in a hot water storage tank to supply hot water.
従来のこの種の貯湯式給湯装置としては、例えば、図2に示すようなものがあった(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional hot water storage type hot water supply apparatus of this type, for example, there is one as shown in FIG. 2 (see, for example, Patent Document 1).
図2に示すように、この給湯機は貯湯タンク8と、ヒートポンプ6による加熱源1を備え、貯湯タンク8の下部から沸上げ管9でヒートポンプ6と接続し、ヒートポンプ6から貯湯タンク上部へ接続している。
As shown in FIG. 2, this water heater includes a hot
また、浴槽13内の湯水を加熱するための風呂熱交換器14において、利用側は利用側ポンプ12により、浴槽13内の湯水を循環するように接続され、また熱源側は熱源側ポンプ11により貯湯タンク8上部の高温の湯を循環して貯湯タンク8の底部に環流している。
In the
この様に、利用側ポンプ12と熱源側ポンプ11を動作させることにより熱源側の高温水と利用側の低温水が風呂熱交換器14で熱交換することにより浴槽13内の湯水の保温あるいは追い焚きが行われる。また、熱源側の高温水は貯湯タンク8の上部より熱源側ポンプ11により風呂熱交換器14に送られ、利用側の低温水と熱交換した後、貯湯タンク8底部付近に環流される。
しかしながら、上記構成では、風呂熱交換器14での熱交換より30〜50℃程度の中温水が貯湯タンク8に貯まっていく。中温水は湯温が低いため風呂の追い焚き、あるいは暖房に用いることはできない。また、中温水をそのまま貯留しておくと貯湯タンク8内の蓄熱量が減少するため湯切れの原因となる。そのため、中温水をヒートポンプ6で加熱することになるが、湯水の温度が高いためヒートポンプ6の効率低下を招くと言う課題があった。
However, in the above configuration, medium temperature water of about 30 to 50 ° C. is stored in the hot
本発明の目的は、浴槽13内の湯水の温度により熱交換可能な貯湯タンク8内の中温水を選択して、浴槽13内の湯水を加熱することにより、貯湯タンク8内の中温水の温度を低下させることによりヒートポンプ6での加熱効率がより高い給湯機を提供する事にある。
The object of the present invention is to select the medium temperature water in the hot
この目的を達成するために本発明の給湯機は、貯湯タンク側面上下方向に複数の出湯口を設け、出湯口から取り出されるタンク内の湯を熱源として浴槽内の湯水を加熱するようにした。 In order to achieve this object, the hot water supply apparatus of the present invention is provided with a plurality of hot water outlets in the vertical direction of the hot water storage tank side surface, and hot water in the bathtub is heated using hot water in the tank taken out from the hot water outlet as a heat source.
これによって、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。 Accordingly, the hot water in the hot water storage tank that can exchange heat with the hot water in the bathtub can be selected, the hot water in the bathtub can be heated, and the temperature of the hot water in the hot water storage tank can be lowered.
本発明の給湯機は、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱することで、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができ、ヒートポンプ6での加熱効率がより高い給湯機を提供できる。
The water heater of the present invention can select the medium temperature water in the hot water storage tank that can exchange heat with the hot water in the bathtub, and heat the hot water in the bathtub to reduce the temperature of the medium temperature water in the hot water storage tank. It is possible to provide a water heater with higher heating efficiency in the
第1の発明は、貯湯タンク側面上下方向に複数の出湯口を設け、出湯口から取り出されるタンク内の湯を熱源として浴槽内の湯水を加熱するようにした。 In the first invention, a plurality of hot water outlets are provided in the vertical direction of the hot water storage tank side surface, and hot water in the bathtub is heated using hot water in the tank taken out from the hot water outlet as a heat source.
これによって、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。 Accordingly, the hot water in the hot water storage tank that can exchange heat with the hot water in the bathtub can be selected, the hot water in the bathtub can be heated, and the temperature of the hot water in the hot water storage tank can be lowered.
第2の発明は、特に第1の発明で、貯湯タンク内の湯を取り出すための出湯口を切り換える切換手段を設けた。 The second invention is particularly the first invention, and is provided with a switching means for switching a hot water outlet for taking out hot water in the hot water storage tank.
これによって、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。 Accordingly, the hot water in the hot water storage tank that can exchange heat with the hot water in the bathtub can be selected, the hot water in the bathtub can be heated, and the temperature of the hot water in the hot water storage tank can be lowered.
第3の発明は、特に第1,2の発明で、前記出湯口から取り出され、前記浴槽内の湯水を加熱し冷却された前記貯湯タンクへ戻る環流水は前記出湯口の何れかを通って戻るようにした。 The third aspect of the invention is particularly the first and second aspects of the invention, wherein the reflux water that is taken out from the hot water outlet and returned to the hot water storage tank heated and cooled by the hot water in the bathtub passes through any of the hot water outlets. I went back.
これによって、環流水の貯湯タンクへの戻り位置を選択でき、貯湯タンク内の湯温に近い位置に環流水を戻すことができるので貯湯タンク内で中温水が広がるのを抑制できる。 Accordingly, the return position of the circulating water to the hot water storage tank can be selected, and the circulating water can be returned to a position close to the hot water temperature in the hot water storage tank, so that the medium temperature water can be prevented from spreading in the hot water storage tank.
第4の発明は、特に第1〜3の発明で、環流水が戻る出湯口の切り換えは切換手段にて行うようにした。 The fourth aspect of the invention is particularly the first to third aspects of the invention, and switching of the outlet from which the circulating water returns is performed by the switching means.
これによって、環流水の貯湯タンクへの戻り位置を選択でき、貯湯タンク内の湯温に近い位置に環流水を戻すことができるので貯湯タンク内で中温水域が広がるのを抑制できる。 Accordingly, the return position of the circulating water to the hot water storage tank can be selected, and the circulating water can be returned to a position close to the hot water temperature in the hot water storage tank, so that it is possible to suppress the expansion of the intermediate hot water area in the hot water storage tank.
第5の発明は、特に第1〜4の発明において、浴槽内の湯水の温度により貯湯タンクより取り出される出湯口を選択し、切換手段を制御するようにした。 In the fifth invention, in particular, in the first to fourth inventions, a hot water outlet to be taken out from the hot water storage tank is selected according to the temperature of the hot water in the bathtub, and the switching means is controlled.
これによって、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。 Accordingly, the hot water in the hot water storage tank that can exchange heat with the hot water in the bathtub can be selected, the hot water in the bathtub can be heated, and the temperature of the hot water in the hot water storage tank can be lowered.
第6の発明は、特に第1〜5の発明において、出湯口近傍の貯湯タンク内の湯温を検知する貯湯温度検知手段を設け、環流水の温度との温度差が最も小さい出湯口を選択して環流水を戻す様、切換手段を制御するようにした。 The sixth invention provides a hot water storage temperature detecting means for detecting a hot water temperature in the hot water storage tank near the hot water outlet, particularly in the first to fifth inventions, and selects the hot water outlet having the smallest temperature difference from the temperature of the circulating water. Then, the switching means is controlled so as to return the reflux water.
これによって、環流水の貯湯タンクへの戻り位置を選択でき、貯湯タンク内の湯温に近い位置に環流水を戻すことができるので貯湯タンク内で中温水域が広がるのを抑制できる。 Accordingly, the return position of the circulating water to the hot water storage tank can be selected, and the circulating water can be returned to a position close to the hot water temperature in the hot water storage tank, so that it is possible to suppress the expansion of the intermediate hot water area in the hot water storage tank.
第7の発明は、特に第1〜6の発明において、加熱源は圧縮機を含むヒートポンプとした。 In the seventh invention, in particular, in the first to sixth inventions, the heat source is a heat pump including a compressor.
これによって、大気熱を主な熱源とした効率の良い加熱ができる。 Thereby, efficient heating using atmospheric heat as a main heat source can be performed.
第8の発明は、特に第6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 eighth invention, in particular, in the sixth invention, a refrigerant whose pressure is raised to a critical pressure or higher is used for the heat pump.
これにより、放熱器を流れる冷媒は、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、放熱器で熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。したがって放熱器全域で冷媒と潜熱蓄熱材とに温度差を形成しやすくなり熱交換効率を高くできる。 Thereby, since the refrigerant | coolant which flows through a radiator is pressurized more than critical pressure with the compressor, even if it takes heat with a radiator and temperature falls, it does not condense. Therefore, it is easy to form a temperature difference between the refrigerant and the latent heat storage material over the entire radiator, and the heat exchange efficiency can be increased.
(実施の形態)
以下、実施の形態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給湯機の回路図である。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a water heater in 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。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。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。
First, the configuration of the
また、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で空気と熱交換して蒸発気化し圧縮機2へ戻される。
Further, in the
一方、湯の沸き上げに関する構成は、沸上げ管9は貯湯タンク8の下部からヒートポンプ6と接続し、ヒートポンプ6から貯湯タンク8上部へ接続している。
On the other hand, in the configuration related to boiling of hot water, the boiling pipe 9 is connected to the
沸上げ管9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であればよい。
The upper part of the hot water storage tank to which the boiling pipe 9 is connected is sufficient if the hot water is on the high temperature layer side of the hot
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、沸上げ管9の途中に出力を任意に変化させることができる沸上げポンプ7を設けている。
In order to send hot water from the hot
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を沸上げ管9のヒートポンプ6(放熱器3)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を沸上げ管9におけるヒートポンプ6出口近傍に設けている。
In addition, an incoming
そして、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に貯湯温度センサー17を備えている。
And in order to grasp | ascertain the temperature distribution of the hot
給湯に関する構成としては、貯湯タンク8の底部に給水源から給水を行う給水管19が接続され、給水源からは減圧弁20にて適度な圧力に減圧されて給水管19に給水される。また、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温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19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からの高温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
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、貯湯タンク8の蓄熱密度を大きくすることが可能になる。
When the hot
風呂への給湯に関する構成としては、給湯管21の途中から分岐して、浴槽13へ注湯する注湯管28が設けられており、給湯管21と同様に、給湯管21からの高湯水と給水バイパス管22からの低温の湯水を混合して注湯できるように風呂用混合弁26が設けられ、その下流には注湯温度センサー35が設けられている。また、注湯管28は注湯電磁弁27を備え、それを任意に開閉させて自動で浴槽13に注湯を行う。
As a configuration related to hot water supply to the bath, a hot
浴槽13内の湯水を加熱、保温する風呂加熱運転の回路構成に関しては、利用側回路31においては、浴槽13内の湯水を利用側ポンプ12により風呂熱交換器14に循環させている。また、浴槽内13の温度を検知するために風呂湯温センサー32を設けている。
Regarding the circuit configuration of the bath heating operation for heating and keeping hot water in the
出湯口34は、貯湯タンク8内の湯水の取り出し及び環流の戻りに使用し、貯湯タンク8側方に略垂直方向で、貯湯温度検出手段17の近傍3カ所に取り付けられている。
The hot water outlets 34 are used for taking out hot water from the hot
出湯口34には、貯湯タンク8内の湯水の取り出し、環流の戻りの位置を変更するための切換手段10が設置されている。そして、貯湯タンク8の湯水を熱源側ポンプ11により風呂熱交換器14に循環して貯湯タンク8に環流する。
At the hot water outlet 34, switching means 10 for changing the position of taking out hot water from the hot
また、風呂熱交換器14より利用側ポンプ11で循環し環流された湯水の温度を検知するための環流温度センサー33が取り付けられており、風呂熱交換器14を循環した湯水を貯湯タンク8下部へ環流する時に開成する熱源用電磁弁29を備えている。
A circulating temperature sensor 33 for detecting the temperature of the hot water circulated and circulated from the
以上のように構成された給湯機において、以下、図1に基づいて動作、作用について説明する。 In the water heater configured as described above, the operation and action will be described below with reference to 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沸上げポンプ7により放熱器3に送られ放熱器3の熱を吸熱して加熱される。
In the
即ち、貯湯タンク8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、沸上げポンプ7を駆動し、貯湯タンク8からの低湯水を加熱し、加熱された湯は沸き上げ管9を通って貯湯タンク8の上部に送られる。
That is, in the hot water storage operation in which the hot water in the low temperature layer at the lower part of the hot
そして、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、沸上げポンプ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。
Then, the temperature of the water heated by the
なお、給水温度センサー18は、図1のように貯湯タンク8下部に取り付けられているが、貯湯タンク8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
風呂加熱運転は、貯湯タンク8内の湯水の熱を浴槽13内の湯水に放熱することで行っている。
The bath heating operation is performed by radiating the heat of the hot water in the hot
暖房ユニットセンサー32によって所定の温度より低く、加熱が必要であると判断された場合、熱源側回路30では暖房ユニットセンサー32の検知した湯温と貯湯温度検知手段17a、17c、17eの温度とを比較し、暖房ユニットセンサー32の検知温度よりも高く、かつ暖房ユニットセンサー32の検知温度と貯湯温度検知手段17(17a、17c、17e)との温度差が最も少ない貯湯温度検知手段17と対応する切換手段10を選択する。具体的には、暖房ユニットセンサー32の検知湯温と貯湯温度検知手段17aの検知した温度(>暖房ユニットセンサー32の検知温度)との差が最も小さいときは切換手段10aを選択する。以下同様に、暖房ユニットセンサー32の検知した湯温と貯湯温度検知手段17cの検知した温度(>暖房ユニットセンサー32の検知温度)との差が最も小さいときは切換手段10bを選択し、暖房ユニットセンサー32の検知した湯温と貯湯温度検知手段17eの検知した温度(>暖房ユニットセンサー32の検知温度)との差が最も小さいときは切換手段10cを選択する。そして、選択された切換手段10a、10b、10cに対応する出湯口34a、34b、34cより貯湯タンク8内の湯を暖房熱交換器14へ循環するように水路を切り換える。
When it is determined by the heating unit sensor 32 that the temperature is lower than a predetermined temperature and heating is necessary, the heat
暖房熱交換器14で放熱した湯水は温度が低下し熱源側ポンプ11を経て、その湯温を環流温度センサー33にて検知する。検知された湯水の温度と貯湯温度検知手段17a、17c、17eを比較しその差が最も小さな貯湯温度検知手段17a、17c、17eの位置に最も近い切換手段10a、10b、10cを選択し、切換手段10に対応する出湯口34を通じて貯湯タンク8に戻される。例えば、切換手段10bが選択されれば出湯口34bを通じ、切換手段10cが選択されれば出湯口34cを通じ貯湯タンク8に戻される。
The temperature of the hot water radiated by the
また、最下部の切り換え手段10cから暖房熱交換器14へ貯湯タンク8の湯が出湯するよう選択された場合、暖房熱交換器14で放熱した湯水は開成された熱源用電磁弁29を通して、貯湯タンク8下部から貯湯タンク8内へ流入する。
When the hot water in the hot
一方、利用側回路31では浴槽13内の湯水を利用側ポンプ12により風呂熱交換器14に循環させ熱源側回路30の熱を浴槽13内の湯水に吸収して温度を上昇させている。
On the other hand, in the
この一連の動作は風呂湯温センサー32によって所定の風呂湯温に達したと判断されるまで持続される。 This series of operations is continued until the bath temperature sensor 32 determines that the predetermined bath temperature has been reached.
この様に、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。また、環流水の貯湯タンクへの戻り位置を選択でき、貯湯タンク内の湯温に近い位置に環流水を戻すことができるので貯湯タンク内で中温水が広がるのを抑制でき、より高い効率のヒートポンプ運転が実現できる。 In this manner, the hot water in the hot water storage tank that can exchange heat with the hot water in the bathtub can be selected, the hot water in the bathtub can be heated, and the temperature of the hot water in the hot water tank can be lowered. In addition, the return position to the hot water storage tank can be selected, and the return water can be returned to a position close to the hot water temperature in the hot water storage tank. Heat pump operation can be realized.
以上のように、本発明にかかる給湯機は、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱することで、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができ、ヒートポンプの加熱効率がより高い給湯機として有用である。 As described above, the water heater according to the present invention selects the medium temperature water in the hot water storage tank that can exchange heat with the hot water in the bathtub, and heats the hot water in the bathtub, thereby The temperature can be lowered and the heat pump is useful as a water heater with higher heating efficiency.
1 加熱源
2 圧縮機
6 ヒートポンプ
7 沸上げポンプ
8 貯湯タンク
10 切換手段
13 浴槽
17 貯湯温度検知手段
34 出湯口
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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- 2005-05-30 JP JP2005156774A patent/JP2006329566A/en active Pending
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