JP2007298249A - Hot water supply system - Google Patents
Hot water supply system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007298249A JP2007298249A JP2006128480A JP2006128480A JP2007298249A JP 2007298249 A JP2007298249 A JP 2007298249A JP 2006128480 A JP2006128480 A JP 2006128480A JP 2006128480 A JP2006128480 A JP 2006128480A JP 2007298249 A JP2007298249 A JP 2007298249A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot water
- water supply
- pipe
- water
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
この発明は、ビル等の建物に設備される給湯システムに関するものであって、給湯機に貯湯式ヒートポンプ給湯機を適用した循環式給湯システムに関するものである。 The present invention relates to a hot water supply system installed in a building such as a building, and relates to a circulating hot water supply system in which a hot water storage type heat pump water heater is applied to a hot water heater.
従来より、ホテルや病院等のような建物全体で使用される給湯量の多い建物においては、加熱器で加熱された給湯水を貯湯槽で所定量を確保しつつ、循環給湯管によって各出湯個所に循環供給する循環式給湯システムを適用している場合が多い。 Conventionally, in buildings with a large amount of hot water used throughout the building, such as hotels and hospitals, hot water heated by a heater is secured in a hot water storage tank, and each hot water outlet uses a circulating hot water pipe. In many cases, a circulating hot water supply system that circulates and supplies is applied.
図18は、従来の貯湯槽101を用いた循環式給湯システムの構成図である。貯湯槽101には、流入口102、流出口103、槽内の給湯水を加熱する加熱コイル104が備えられており、流入口102および流出口103には、循環給湯管105の両端が接続されている。貯湯槽101内の給湯水は出湯個所106に循環供給されている。循環給湯管105には、給湯水を強制循環する循環ポンプ107が配設されており、また、出湯個所106で給湯水が使用されたときに補給水を供給する補給水管108が接続されている。流入口102の直近の循環給湯管105には、逆流防止弁109および開閉弁110が配設されている。流出口103の上方等、エアの溜まりやすい個所の循環給湯管105には、エア抜き弁111,112がそれぞれ配設されており、貯湯槽101および循環給湯管105内の空気を系外に排除するようになっている。補給水管108には、逆流防止弁113および開閉弁114が配設されており、飲料水系統に循環給湯管105内の給湯水が逆流することを防止している。
循環給湯管105において、放熱したことあるいは補給水が補給されたことによって温度が低下した給湯水は、貯湯槽101内の加熱コイル104で昇温される。コイル状の管からなる加熱コイル104は、高温熱源と貯湯槽101内の給湯水との間で熱交換を行う熱交換器であり、高温熱源には、蒸気や高温水が使用される。これらは、蒸気を作り出す蒸気ボイラ、温水を作り出す温水ボイラ、蒸気あるいは高温水の熱源と電気を同時に作り出すコージェネレーター等から供給を受けることが多い。
FIG. 18 is a configuration diagram of a circulating hot water supply system using a conventional hot
In the circulating hot
一方、近年、夜間等の給湯使用量が少ない時間帯にヒートポンプ熱源器を稼動させて高温の給湯水を沸かして貯湯タンクに貯留しておき、日中に貯留しておいた高温の給湯水を使用する貯湯式ヒートポンプ給湯機を使用する給湯システムが開発され、普及している。 On the other hand, in recent years, the heat pump heat source device is operated at a time when the amount of hot water used is small, such as at night, to boil hot hot water and store it in a hot water storage tank, and store the hot hot water stored during the day. A hot water supply system using a hot water storage type heat pump water heater to be used has been developed and spread.
以下の特許文献1には、従来のヒートポンプ給湯機が示されている。このヒートポンプ給湯機は、圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置、蒸発器からなる冷媒回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路とからなり、前記圧縮機より吐出された高温高圧の加熱ガス冷媒は、前記冷媒対水熱交換器に流入し、ここで前記循環ポンプから送られてきた水を加熱する。水に熱を与えたことにより凝集液化した冷媒は、前記減圧装置で減圧され、前記蒸発器に流入する。そして、ここで大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、前記圧縮機に戻る。一方前記冷媒対水熱交換器で加熱された湯は前記貯湯槽の上部から次第に湯を蓄えていく。
The following
ところで、図18に示す従来における給湯システムでは、貯湯槽101内の給湯水を加熱するために、加熱コイル104の高温熱源として蒸気や高温水が必要となる。当該システムを設置した建物の空調設備が、冷温水を使用する冷暖房方式を採用している場合においては、ボイラや冷温水発生器が蒸気や高温水を生成しているので、その一部を加熱コイル104に供給してもらうことができる。しかし、最近の空調設備では、ヒートポンプの原理を利用し、冷媒配管を介して室外機から熱をくみ上げ、室内機で室内に熱を放出して空調するヒートポンプエアコンやガスヒートポンプエアコンを使用する冷暖房方式を採用するケースが増えてきている。しかし、このようなヒートポンプ式システムを採用する場合、貯湯槽101の加熱コイル104への熱供給用のためだけにボイラや冷温水発生機を設置する必要があるため、給湯システム設置のためのイニシャルコストが増大してしまい、問題となっていた。特に、ボイラを設置する場合においては、ボイラ技師の有資格者の常駐が必要であり、人件費が増大してしまう問題もあった。
Incidentally, in the conventional hot water supply system shown in FIG. 18, steam and high temperature water are required as a high temperature heat source for the
一方、ボイラや冷温水発生機等は、ガスや石油等を燃焼して直接水を加熱する加熱装置であるので、COP(エネルギー消費効率)が低い。最近では、地球温暖化対策におけるCO2削減は至上命題であり、建築設備においてもCO2削減の要求は高い。燃料を直接燃焼してCO2を発生し、しかもCOPの低い加熱装置を使用することは、環境面から問題となっている。 On the other hand, since a boiler, a cold / hot water generator, etc. are heating apparatuses which directly heat water by burning gas, oil, etc., COP (energy consumption efficiency) is low. Recently, CO 2 reduction as a countermeasure against global warming is a supreme proposition, and there is a high demand for CO 2 reduction in building facilities. It is an environmental problem to use a heating device that directly burns fuel to generate CO 2 and has a low COP.
また、従来の貯湯式ヒートポンプ給湯機の場合においては、一般住宅で使用されることがほとんどであることから、貯湯槽からあるいは冷媒対水熱交換器から配管によって給湯水を水栓、シャワー等の出湯個所に供給するのみのいわゆる局所式給湯システムとなっている。しかし、この局所式給湯システムをホテルや病院等の建物に適用すると、給湯供給源である貯湯式ヒートポンプ給湯機から出湯個所までの配管距離が長く、また湯水を使用しない時間が長く続くと湯温が低下してしまい、使用時に湯水として使用できないために排水されてしまう水が多く無駄であるので、循環式給湯システムを適用する必要がある。しかし、貯湯式ヒートポンプ給湯機は、夜間等に貯湯タンクに高温の湯水を貯留しておき、日中に、出湯個所で適温になるよう冷水と混合して使用するのに対し、従来の循環式給湯システムは、貯湯槽が循環給湯管の経路上に配設し、貯湯槽内の給湯水を循環供給する構成であり、両者の熱源及び給湯経路がそれぞれ異なるために、従来の循環式給湯システムの貯湯槽をそのまま貯湯式ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクと置き換えるだけでは適用することができず、問題となっていた。 In addition, in the case of conventional hot water storage type heat pump water heaters, since it is mostly used in ordinary houses, hot water is supplied from a hot water tank or from a refrigerant to water heat exchanger through a pipe such as a faucet or shower. This is a so-called local hot water supply system that only supplies the hot water outlet. However, when this local hot water supply system is applied to a building such as a hotel or hospital, the piping distance from the hot water storage heat pump water heater, which is the hot water supply source, to the hot water outlet is long, and if the hot water is not used for a long time, Therefore, it is necessary to apply a circulating hot water supply system because a lot of water that is drained because it cannot be used as hot water during use is wasted. However, hot water storage heat pump water heaters store hot water in hot water storage tanks at night and mix it with cold water so that the temperature is appropriate at the hot water outlet during the day. The hot water supply system is configured such that the hot water storage tank is arranged on the path of the circulating hot water supply pipe and circulates and supplies hot water in the hot water storage tank, and the heat source and the hot water supply path are different from each other. It is not possible to apply the hot water storage tank as it is with a hot water storage tank of a hot water storage type heat pump water heater.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、従来の貯湯式ヒートポンプ給湯機の構成や特性をそのまま利用して循環式給湯システムに適用することが可能な給湯システムを得ることを目的とする。 This invention was made in order to solve the above problems, and to obtain a hot water supply system that can be applied to a circulating hot water supply system by directly using the configuration and characteristics of a conventional hot water storage type heat pump water heater. With the goal.
上記の課題を解決するために、本発明の給湯システムでは、給湯水を循環供給する循環給湯管と、ヒートポンプ熱源器、貯湯タンク及び加熱水供給管を備えた貯湯式ヒートポンプ給湯機と、前記循環給湯管及び前記貯湯式ヒートポンプ給湯機に補給水を供給する補給水管と、前記循環給湯管に配設され、前記加熱水供給管および前記補給水管が接続する湯水混合弁と、前記循環給湯管に配設される循環ポンプとからなることを特徴とする。
本発明の請求項2の給湯システムは、請求項1の給湯システムを前提として、特に、循環給湯管に給湯水を昇温する昇温手段を備えることを特徴とする。
本発明の請求項3の給湯システムは、請求項1または2の給湯システムを前提として、特に、前記加熱水供給管は、前記ヒートポンプ熱源器および前記貯湯タンクがそれぞれ接続されると共に流量制御弁を備えた加熱水供給枝管と、一方に複数の前記加熱水供給枝管が並列に接続されて他方に前記循環給湯管に接続される加熱水供給主管とからなることを特徴とする。
本発明の請求項4の給湯システムは、請求項1または2の給湯システムを前提として、前記貯湯式ヒートポンプ給湯機は、直列に接続した複数の前記貯湯タンクと、複数の前記ヒートポンプ熱源器とを、前記加熱水供給管に並列に接続した構成であることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, in the hot water supply system of the present invention, a circulating hot water supply pipe that circulates and supplies hot water, a hot water storage heat pump water heater that includes a heat pump heat source device, a hot water storage tank, and a heated water supply pipe, and the circulation A hot water supply pipe and a hot water supply pipe for supplying make-up water to the hot water storage heat pump water heater, a hot water mixing valve disposed in the circulating hot water supply pipe and connected to the heated water supply pipe and the make-up water pipe, and the circulating hot water supply pipe The circulation pump is provided.
The hot water supply system according to
The hot water supply system according to
A hot water supply system according to a fourth aspect of the present invention is based on the hot water supply system according to the first or second aspect, wherein the hot water storage type heat pump water heater includes a plurality of the hot water storage tanks connected in series and a plurality of the heat pump heat source devices. The heating water supply pipe is connected in parallel.
以上のように、この発明によれば、従来、貯湯式ヒートポンプ給湯機は、夜間等の給湯水を使用しない時間帯にヒートポンプ熱源器やポンプ等を作動させて貯湯タンクに高温の加熱水を貯留して、日中等の給湯水の使用時間帯に出湯していく構成であるので、従来の貯湯槽を循環給湯管の流路上に備えた中央式給湯システムには適用することができなかったが、給湯水を循環供給する循環給湯管に湯水混合弁を配設し、当該湯水混合弁に、補給水管と貯湯式ヒートポンプ給湯機の加熱水供給管とをそれぞれ接続する構成としたことにより、貯湯タンクを循環給湯管の流路上に配設しなくても良くなるので、貯湯式ヒートポンプ給湯機の最大の利点である安価な深夜電力を使用して貯湯タンクに高温の湯水を貯留しておくことが可能となるという大きな効果がある。 As described above, according to the present invention, conventionally, a hot water storage type heat pump water heater stores hot hot water in a hot water storage tank by operating a heat pump heat source device, a pump, or the like during a time period when hot water is not used at night or the like. Since the hot water supply is used during the daytime, the hot water supply system cannot be applied to the central hot water supply system provided with the conventional hot water storage tank on the flow path of the circulating hot water supply pipe. The hot water mixing valve is disposed in the circulating hot water pipe for circulating hot water supply, and the hot water mixing valve is connected to the replenishing water pipe and the heated water supply pipe of the hot water storage heat pump water heater, respectively. Since it is not necessary to arrange the tank on the flow path of the circulating hot water supply pipe, hot water is stored in the hot water storage tank using inexpensive late-night electricity, which is the greatest advantage of the hot water storage heat pump water heater. When it becomes possible There is a large effect.
この発明によれば、通常において、電力会社が送電地域に供給する電力量は、日中は使用量が多く、夜間は使用量が少なくなるので、その電力を供給する発電所は日中の使用電力量に合わせた発電量のものを建設する必要がある。また、発電所では、日中と夜間で発電量を変えることは非効率のためにできない。このため、夜間の電力は余剰気味になっている。しかし、貯湯式ヒートポンプ給湯機は、深夜電力を使用して貯湯タンクに加熱水を貯留しておくことが可能であるから、夜間の余剰電力を活用でき、日中はほとんど電力を消費しないことから、使用電力量の平準化に大きく寄与できる。 According to the present invention, the amount of power supplied to a power transmission area by an electric power company is usually high during the day and less during the night. It is necessary to construct a power generation that matches the amount of power. In addition, power plants cannot change the amount of power generated during the day and at night due to inefficiencies. For this reason, the electric power at night is surplus. However, hot water storage heat pump water heaters can store heated water in hot water storage tanks using late-night power, so you can use surplus power at night and consume little power during the day. This can greatly contribute to the leveling of power consumption.
従来の貯湯槽を有する給湯システムでは、貯湯槽内の加熱コイルへの加熱熱源の供給元としてボイラを設置する場合、その建物にボイラ技師の有資格者の常駐が法令により義務付けられているため、人件費が増大し問題となっていたが、貯湯式ヒートポンプ給湯機を加熱熱源とした場合においては、特に有資格者の常駐義務はなく、人件費の節減に大きな効果がある。 In a hot water supply system having a conventional hot water tank, when a boiler is installed as a source of heating heat source to the heating coil in the hot water tank, it is mandatory by law to have a qualified technician of the boiler engine in that building. Labor costs have increased and have become a problem, but when a hot water storage heat pump water heater is used as a heating heat source, there is no particular duty for a qualified person to reside, which has a significant effect on labor cost savings.
貯湯式ヒートポンプ給湯機は、電気を使用してコンプレッサー等を稼動することで、給湯水を加熱するため、ボイラや冷温水発生機のような石油やガスを燃焼して加熱する方式よりもCOPが大幅に高く、エネルギーロスが非常に少ない。石油やガスを直接燃焼するよりもCO2の消費量も少なく、環境面で非常に優れており、地球温暖化対策に大きな効果がある。 Hot water storage heat pump water heaters use hot water to heat hot water by operating compressors, etc., so COP is higher than that of burning and heating oil and gas, such as boilers and cold / hot water generators. Significantly higher, with very little energy loss. It consumes less CO 2 than directly burning oil and gas, is very environmentally friendly, and has a great effect on global warming countermeasures.
特に貯湯式ヒートポンプ給湯機の冷媒にCO2を適用した場合、COPが3.0と非常に高効率であり、CO2の地球温暖化係数もフロン系冷媒HCFC22の1/1700であるので、地球温暖化対策において特に優れた効果がある。 In particular, when CO 2 is applied to the refrigerant of the hot water storage type heat pump water heater, the COP is very high at 3.0, and the global warming potential of CO 2 is 1/1700 of the chlorofluorocarbon refrigerant HCFC22. This is particularly effective in combating global warming.
また、請求項2に係る発明によれば、循環給湯管に昇温手段を備えたことにより、出湯個所から循環給湯水を使用しない時間が長く続いたときにおいても、放熱して温度の低下した循環給湯水を昇温手段によって使用に適した温度にまで昇温できる効果がある。
In addition, according to the invention according to
更に、請求項3に係る発明によれば、加熱水供給管は、並列に配置される複数の加熱水供給枝管とこれらの加熱水供給枝管が接続される加熱水供給主管とからなり、各加熱水供給枝管に、流量制御弁とヒートポンプ熱源器及び貯湯タンクが接続されているので、以下に示す効果がある。すなわち、ヒートポンプ熱源器の能力には上限があり、1台で加熱できる補給水の流量には限界がある。また、補給水を加熱して加熱水を作り出して貯湯タンクに貯留することができるのは、基本的に循環給湯水が使用されない夜間等の時間帯に制限されるが、ホテルのような出湯個所が多く、1日の給湯使用量の多い建物の場合には、複数個の並列された大容量の貯湯タンクによって大量の温水を確保できる。
Furthermore, according to the invention according to
一方、ヒートポンプ熱源器で補給水が加熱される際、補給水中に溶け込んでいる気泡が分離して加熱水供給枝管内に滞留することにより、加熱水供給枝管から加熱水供給主管へ加熱水が出湯する際に抵抗になる場合がある。しかも、各加熱水供給枝管の気泡の滞留具合にはばらつきがあることから、各加熱水供給枝管からの加熱水の出湯する量が同量にならないために各枝管からの出湯バランスが保てない状況になる場合がある。出湯バランスが保てない状況になると、特定の加熱水供給枝管の貯湯タンクから集中的に加熱水が出湯されてしまい、他の加熱水供給枝管の貯湯タンクに加熱水が十分に貯留されているにも拘わらず、その特定の加熱水供給枝管のヒートポンプ熱源器が作動してしまうという問題があった。 On the other hand, when the makeup water is heated by the heat pump heat source device, the bubbles dissolved in the makeup water are separated and stay in the heating water supply branch pipe, so that the heating water is supplied from the heating water supply branch pipe to the heating water supply main pipe. It may become resistance when taking out the hot water. In addition, since there is variation in the state of bubbles in each heating water supply branch pipe, the amount of heated water discharged from each heating water supply branch pipe does not become the same amount. There may be situations where it cannot be maintained. When the balance of the hot water supply cannot be maintained, the hot water is intensively discharged from the hot water storage tank of the specific heated water supply branch pipe, and the heated water is sufficiently stored in the hot water storage tank of the other heated water supply branch pipe. Nevertheless, there is a problem that the heat pump heat source device of the specific heated water supply branch pipe operates.
この請求項3に係る発明の給湯システムでは、各加熱水供給枝管に流量制御弁を配設したことにより、各加熱水供給枝管の加熱水の流量が制限され、所定流量以上の加熱水が加熱水供給主管へ供給される恐れがない。このため、各加熱水供給枝管の気泡による抵抗が異なる状況になった場合でも、各加熱水供給枝管の加熱水の出湯バランスが大きく崩れることはなく、特定の加熱水供給枝管の貯湯タンクから加熱水が集中的に出湯することによって、その加熱水供給枝管のヒートポンプ熱源器が作動して負担が増大するという問題を解消できるという大きな効果がある。 In the hot water supply system according to the third aspect of the present invention, the flow rate control valve is provided in each heating water supply branch pipe, whereby the flow rate of the heating water in each heating water supply branch pipe is limited, and the heating water having a predetermined flow rate or more is provided. Is not likely to be supplied to the heated water supply main pipe. For this reason, even when the resistance due to air bubbles in each heating water supply branch pipe becomes different, the balance of the heated water discharged from each heating water supply branch pipe is not greatly disrupted, and the hot water storage in a specific heating water supply branch pipe is not lost. When heated water is intensively discharged from the tank, there is a great effect that the problem that the heat pump heat source device of the heated water supply branch pipe operates to increase the burden can be solved.
また、請求項4に係る発明によれば、連結管で直列に接続した複数の貯湯タンクと、複数のヒートポンプ熱源器とを加熱水供給管にそれぞれ並列に接続した構成としたことにより、複数のヒートポンプ熱源器で多量の補給水を加熱して加熱水にすることができ、その多量の加熱水を貯湯タンクに貯留することができる。請求項4の給湯システムにより、複数の加熱水供給枝管を加熱水供給管に並列に接続した場合の出湯バランスの失調及び特定のヒートポンプ熱源器への負荷増大という問題を解消できるという大きな効果がある。
Moreover, according to the invention which concerns on
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における給湯システムの構成図である。図1の給湯システム1Aは、貯湯式ヒートポンプ給湯機2、循環給湯管3、補給水管4、湯水混合弁5、循環ポンプ6、昇温手段として昇温ヒーター7、制御器8で構成されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a hot water supply system according to
貯湯式ヒートポンプ給湯機2は、ヒートポンプ熱源器9、貯湯タンク10、加熱水供給管11で大略構成されている。ヒートポンプ熱源器9は、従来のヒートポンプ熱源器9と同様の構成とされている。ヒートポンプ熱源器9の筐体12の内部には、ループ状の冷媒管13が設けられている。その冷媒管13には、外気等の空気が保有する熱を冷媒が取り込む空気熱交換器14と、冷媒の保有する熱を水に与えて加熱する水熱交換器15と、コンプレッサー16と、膨張弁17とが、それぞれ配設された構成となっている。冷媒管13の内部には冷媒が充填されている。この冷媒としては、例えば、二酸化炭素、アンモニア、プロパン等の自然冷媒、R32、R125、R407C、R410A、HFC−32、HFC−134a、HFC−143a、HFC−152a等のHFC冷媒、HCFC−22、HCFC−123等のHCFC冷媒が適用可能である。ヒートポンプ熱源器9の冷媒としては、オゾン破壊係数が0であり、地球温暖化係数が1であるにも係わらず、高い成績係数の二酸化炭素が最適である。
The hot water storage type heat
空気熱交換器14の近くにはファン18が配置されており、貯湯式ヒートポンプ給湯機2が作動している間、空気熱交換器14の周囲には常にヒートポンプ熱源器9の外部の新鮮な空気が取り入れられているようになっている。水熱交換器15は、水側の熱交換室の流入側に補給水管4が接続されており、流出側に加熱水供給管11が接続されている。筐体12内の補給水管4には、水熱交換器15へ水を送水するためのポンプ19と、水熱交換器15への水の送水流量を調節する流量調節弁20が配設されている。外気温度や補給水温度は、季節によって比較的大きく変動する。例えば、外気温度が高ければ、空気熱交換器14で冷媒は多くの熱量を取り込むことができ、補給水に多くの熱量を与えることができる。また、補給水温が高ければ、冷媒から受ける熱量が少なくても所定温度まで昇温できる。よって、水熱交換器15へ供給する補給水の流量が一定であると、水熱交換器15から流出する加熱水の温度が、条件によって大きく変化してしまう。
A
通常のエアコンの室外機のように、コンプレッサーの回転数をインバーター制御して、空気熱交換器14での冷媒の膨張率(内部圧力)を調整することで、外気から冷媒が取り込む熱量を調整する方法も確かに可能である。しかし、本発明のヒートポンプ熱源器9のような用途で使用する場合は、コンプレッサー16の回転数を一定として外気からより多くの熱量を取り込むようにし、短時間により多くの補給水に熱を与えて加熱水を作るほうがはるかに効率的である。そこで、この実施の形態1におけるヒートポンプ熱源器9は、冷媒が多くの熱量を取り込んだときや、補給水の水温が高いときは、水熱交換器15に供給する補給水の流量を多くするようにしている。つまり、実施の形態1では、ポンプ19に吐出流量が多いものを選定し、流量調節弁20で弁の開度を調節して流路断面積を調節することで、水熱交換器15への補給水の流入水量を調節し、いつでも加熱水の水温を所定温度に加熱できるようになっている。特に、冷媒として二酸化炭素を使用する場合には、保有できる熱量が非常に多いため、外気温が高く且つ補給水温度も高い夏季においては、水熱交換器15内で補給水が100℃以上に沸騰してしまい、水熱交換器15を損傷させてしまう恐れがある。このため、夏季には、流量調節弁20の開度を大きくして水熱交換器15への補給水の供給流量を多くする必要がある。なお、流量調節弁20は、開度調節が自由にできる電動弁が最も好ましいが、開度調節が可能であれば、空気圧弁、油圧弁、水圧弁等、どのような構造の弁も使用することが可能である。
Like an ordinary outdoor unit of an air conditioner, the amount of heat that the refrigerant takes in from the outside air is adjusted by controlling the rotation speed of the compressor with the inverter and adjusting the expansion rate (internal pressure) of the refrigerant in the
加熱水供給管11は、一端がヒートポンプ熱源器9内の水熱交換器15に接続され、他端が循環給湯管3に配設されている湯水混合弁5に接続されている。加熱水供給管11には、循環給湯管3から貯湯式ヒートポンプ給湯機2への湯水の逆流を防止する逆流防止弁21、加熱水供給管11内の加熱給湯水の水流を検知するフロースイッチ22が設けられている。必要に応じて、逆流防止弁21、フロースイッチ22の前後の加熱水供給管11にバイパス管23を分岐接続し、適所に開閉弁を配設しておくと、逆流防止弁21、フロースイッチ22が故障した際においても、貯湯式ヒートポンプ給湯機2からの加熱水の供給を停止することなく交換できて好ましい。また、加熱水供給管11には、エア抜き弁24が配設されており、水熱交換器15で補給水が加熱された際に補給水内に溶存していた空気が分離した状態となっても、加熱給水管11外に自動的に排出されるようになっている。
One end of the heated
貯湯タンク10は、連結管25によって複数台連結され、連結した両端の貯湯タンク10に、補給水管4から分岐した管と、加熱水供給管11から分岐した管がそれぞれ接続されている。これによって、ヒートポンプ熱源器9と貯湯タンク10との間で循環流路が形成されている。貯湯タンク10の材質としては、鋼製やステンレス鋼等の金属、耐熱性プラスチックが適用可能である。鋼を適用する場合においては、SS400が好ましい。ステンレス鋼を適用する場合においては、オーステナイト系では、SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L、フェライト系ではSUS444、オーステナイト・フェライト系では、SUS329J1、SUS329J3L、SUS329J4L等が適用可能である。また、鋼のSS400を母材として、前記のステンレス鋼を貼り合わせたクラッド鋼板も適用可能である。耐熱性プラスチックについては、耐熱FRP、耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックが適用可能であるが、耐熱性、強度面、コスト面を総合的に判断すると耐熱性プラスチックの中では耐熱FRPが最も好ましい。なお、特に金属製の貯湯タンク10の場合、熱伝導率が高く、貯留している加熱水が放熱によって冷めやすいので、貯湯タンク10の外周を保温材で巻いて保温性を高めることが望ましい。また、貯湯タンク10を外壁層、中空層、内壁層で構成される3層構造とし、中空層を真空とした構造すると、貯留している加熱水がより冷めにくくなるので好ましい。
A plurality of hot
補給水管4は、貯湯式ヒートポンプ給湯機2内の補給水や加熱水が飲料水系統の配管に逆流することを防止する逆流防止弁26、貯湯式ヒートポンプ給湯機2への補給水の供給圧力を調整する減圧弁27、補給水中の浮遊物を除去するストレーナー28、開閉弁等が設けられている。補給水管4は3つに分岐され、その内2つは前記のとおりヒートポンプ熱源器9と貯湯タンク10に接続されており、残りの1つは、湯水混合弁5に接続されている。
The
循環給湯管3には、循環給湯水が循環しており、昇温手段としての昇温ヒーター7、湯温計測器29、湯水混合弁5、循環ポンプ6、給湯栓30a等を有する出湯個所30、気水分離器31、エア抜き弁31a、膨張タンク33、エア抜き弁33a等が配設されている。
Circulating hot water is circulated in the circulating hot
湯水混合弁5は、循環給湯管3の両端が接続する2つの接続口、加熱水供給管11が接続する接続口、補給水管4が接続する接続口の4つの接続口を備えている。湯水混合弁5は、出湯個所30において循環給湯水が使用された際に、加熱水と補給水および循環給湯水を混合した後の湯温が所定の温度となるように、加熱水および補給水の各補給量を調整して循環給湯管3に供給する。湯水混合弁5には、サーモスタットによって加熱水と補給水の各流入水量を調整するサーモスタット式と、湯温計測器で計測される混合水の湯温を基に必要な加熱水と補給水の混合比を随時算出して加熱水と補給水の各流入水量を調整する電動多方弁式とがあるが、サーモスタット式の方が湯温の変化への追従性に優れており好ましい。
The hot
図2および図3は、サーモスタット式の湯水混合弁5の一例を示す部分拡大断面図である。この湯水混合弁5は、出湯個所30を循環して図2の上側から戻って来た循環給湯水が流入する循環給湯水流入口34と、図2の右側に加熱水および補給水と適量混合された循環給湯水を吐出する循環給湯水吐出口35と、図2の左側の加熱水供給管11から流入する加熱水流入口36と、図2の下側から補給水が流入する補給水流入口37とをそれぞれ有している。各流入口34〜37には、各配管が接続可能なように接続口34a〜37aが形成されている。接続口34a〜37aの形状については、ねじ込み接続用、ロウ付け溶接接続用、差込接着接続用、フランジ接続用、メカニカル接続用等、どのような形状であってもよい。
2 and 3 are partially enlarged cross-sectional views showing an example of a thermostatic hot and cold
湯水混合弁5の内部中央には、湯水混合弁5の軸方向に延びる円筒部材39が配設されている。円筒部材39は湯水混合弁5の内壁の保持穴39aに固定されている。円筒部材39の上部壁には開口部39bが設けられており、その開口部39bには循環給湯水流入口34が連通している。湯水混合弁5の加熱水流入口36側には、温水の流れの上流側に向かって頂角部を有する円錐台形状の仕切部材40が配設されている。仕切部材40は、支持リブ41によって湯水混合弁5の内壁に支持されている。支持リブ41は接続口36aの内壁面から板状に起立して湯水混合弁5の軸方向に延びている。支持リブ41と仕切部材40とは接続されており、接続口36aの内壁面と仕切部材40との間を加熱水が通ることが出来るようになっている。また、仕切部材40と円筒部材39の間には、弁体42が配設されている。弁体42は、湯水混合弁5の内壁面の全周にわたって設けられたリング状の突起部43にスライド自在に支持されている。弁体42は、仕切部材40側および円筒部材39側の両方に移動可能に支持されている。また、突起部43には、パッキン44が埋め込まれており、パッキン44によって、突起部43と弁体42の外周面との水密性が高められている。弁体42は、円筒部材39と概ね同径の筒状の外周部42aと、外周部42aの中心に設けられた中心部42bと、外周部42aに中心部42bを支持させるリブ状の支持部42cとによって構成されている。支持部42cは外周部42aと中心部42bの間に複数個形成され、複数の支持部42c同士の間は、加熱水流入口36側からの湯水を通す通路とされる。弁体42が仕切部材40と離れているとき、加熱水流入口36から入り込んだ加熱水は、仕切部材40の周りを回り込んで外周部42aと中心部42bとの間に進入し、循環給湯水吐出口35側に通ることができるように構成されている(図3参照)。
A
一方、湯水混合弁5内部の循環給湯水吐出口35側には、内部にピストン45および封入剤46が内蔵されたシリンダ47が配設されている。シリンダ47は、中空の筒体形状を有しており、そのシリンダ47の外周には、中空でありほぼ円錐台形状の中空円錐部材47bが配設され、シリンダ47と中空円錐部材47bとはリブ状の支持部材47cで接続されているが、円筒部材39を通過した循環給湯水や加熱水、補給水が循環給湯水吐出口35に通過できるように通路を有している。中空円錐部材47bは、押圧部材48によって湯水混合弁5の内壁に支持されている。押圧部材48の一方の端部は湯水混合弁5の内壁に固定されているが、押圧部材48の他端側は、調整ネジ49によって、湯水混合弁5の内部中心側に押されている。調整ネジ49は、湯水混合弁5に切られた雌ネジ穴50に螺着されており、調整ネジ49を回すことにより、上下動するようになっている。また、パッキン50とカバー51によって、水密性が高められている。この構成により、調整ネジ49を回して下げると、調整ネジ49が押圧部材48を湯水混合弁5の中心側に押し下げる。押圧部材48が湯水混合栓5の中心側に撓んで弾性変形すると、中空円錐部材47bが循環給湯水吐出口35側に移動することにより、シリンダ47が循環給湯水吐出口35側に移動する。逆に調整ネジ49を回して上方向に上げることにより、調整ネジ49が押圧部材48を押し下げる量が低下して押圧部材48が原形復帰し中空円錐部材47bが加熱水流入口36側に移動することにより、シリンダ47が加熱水流入口36側に移動するようになっている。
On the other hand, on the side of the circulating hot
ピストン45は、外周面にパッキン53が埋め込まれ、封入剤46が漏洩しないようにシリンダ内壁と液密状態を保っている本体部54と、本体部54に接続あるいは一体形成され、加熱水流入口36側のシリンダ壁面を貫通するシャフト部55とで構成されている。シャフト部55の端部は、弁体42の中心部42bとコイルバネ56を介して接続されている。シリンダ47内の封入剤46としては、循環給湯水吐出口35から吐出される循環給湯水の目標とされる設定温度の近辺で固体と液体との間で状態変化をする物質が選択されている。この封入剤46には、例えばロウやワックス材、それらをベースにして状態変化する温度を微調整するための物質を混合した混合物等が適用可能である。封入剤46が固体と液体との間で状態変化を起こす温度は湯水混合弁5の設定温度とされる。
The
このような構成としたことによって、湯水混合弁5は以下の動作を行う。湯水混合弁5内部で混合された循環給湯水の温度が、循環給湯水吐出口35から吐出する循環給湯水の設定温度よりも高温となった場合には、封入剤46の状態変化によって弁体42は図2の位置に移動し、仕切部材40と接触して仕切部材40と弁体42との間を封鎖する。すなわち、設定温度よりも高温の循環給湯水がシリンダ47の外壁に接触すると、内部の封入剤46の温度が上昇して固体から液体に状態変化して、封入剤46が膨張する。封入剤46の膨張により体積が増えると、ピストン45の本体部54が加熱水流入口36側に押され、シャフト部55、コイルバネ56を介して、弁体42が押されて弁体42の外周部が仕切部材40に当接する。この図2の状態のときは、加熱水が流入する流路は閉じられ、補給水が流入する流路が開かれる。弁体42と仕切部材40が完全な液密状態ではないとしても、圧倒的に補給水の供給量が多いので、補給水が優先されて円筒部材39内に流入し、補給水と混合した循環給湯水の湯温は低下する。
With such a configuration, the hot and cold
一方、循環給湯水の湯温が設定温度よりも低下してしまった場合には、封入剤46が液体から固体に相転移して、弁体42は図3の位置に移動する。すなわち、前記の場合とは逆に、封入剤46の温度が低下して液体から固体に状態変化することで体積が縮小し、ピストン45の本体部54が循環給湯水吐出口35側に戻されることで、シャフト部55、コイルバネ56を介して、弁体42が戻されて弁体42の外周部が円筒部材39に当接する。この図3の状態のときは、加熱水が流入する流路は開かれ、補給水が流入する流路は閉じられる。これによって、加熱水が優先されて円筒部材39内に流入し、加熱水と混合した循環給湯水の湯温は上昇する。
On the other hand, when the hot water temperature of the circulating hot water is lower than the set temperature, the
また、循環給湯水の湯温が設置温度とほぼ同じ、あるいは若干高いか低い場合には、弁体42は、仕切部材40と円筒部材39との間の位置になり、加熱水が流入する流路、補給水が流入する流路の双方が開かれる。この両流路の開き具合によって、微妙な温度が調整されることになり、循環給湯水吐出口35から吐出する循環給湯水は、常時所定温度近辺の温度に維持されるようになっている。
When the hot water temperature of the circulating hot water is substantially the same as or slightly higher or lower than the installation temperature, the
なお、調整ネジ49を回すことによってシリンダ47が湯水混合弁5の軸方向に移動するので、調整ネジ49は、設定温度の範囲(加熱水が流入する流路と補給水が流入する流路の双方が開かれる温度範囲)を微調整する役割を果たしている。コイルバネ56は、弁体42が仕切部材40に当接するときの衝撃をやわらげる緩衝材の役割を果たしている。湯水混合弁5は、加熱水および補給水が流入することで循環給湯水の温度を調整できる構造であるので、夜間のように循環給湯水が出湯個所30から使用されない場合には、循環給湯管3内が満水状態となるため、加熱水も補給水も流入できない。このため、弁体42がどの位置にあっても循環給湯水の温度調節の役割は果たせない。このときには、昇温ヒーター7で循環給湯水の温度が調節される。
Since the
昇温ヒーター7は、夜間等、出湯個所から循環給湯水が使用されない状態が長時間継続した場合、放熱によって湯温が低下した循環給湯水を再加熱する。昇温ヒーター7は、湯温計測器29で随時計測される循環給湯水の湯温が所定温度以下に低下したときに、制御器8によってONされ、所定温度以上にまで昇温されたときに、制御器8によってOFFされるようになっている。
The
制御器8は、昇温ヒーター7、湯温計測器29、フロースイッチ22、循環ポンプ6と配線によって結線されており、湯温計測器29から発信される循環給湯水の計測温度に関する信号、フロースイッチ22から発信される加熱水の水流の有無に関する信号が制御器8内に受信され、内部のプログラムによって、昇温ヒーター7や循環ポンプ6のON/OFFを制御している。制御器8はシーケンサ、マイコン、パネルコンピュータ、ファクトリーPC等のマイクロコンピュータを備えた制御装置で構成されており、マイクロコンピュータに記憶させたプログラムで制御を行うが、湯温計測器29に所定温度以上の温度を検知したときに電流を出力する接点端子を有している場合においては、制御器8をリレー制御回路により構成し、給湯システムの制御もリレー制御回路により構成しても良い。
The
膨張タンク33は、循環給湯管3内の循環給湯水を昇温ヒーター7で昇温した時などに膨張した分の循環給湯水を一時的に退避させるために設けられている。また、安全弁33aは、膨張タンク33が故障したときに膨張した循環給湯水を管外に緊急的に排水するために設けられている。
The
次に、貯湯式ヒートポンプ給湯機2の動作について説明する。出湯個所30から給湯水が使用される日中の循環給湯水が使用される時間帯(使用時間帯)は、通常では貯湯式ヒートポンプ給湯機2は作動させず、貯湯タンク10に貯湯されている加熱水を湯水混合弁5を経由して循環給湯管3に供給する。この場合、加熱水供給管11側の貯湯タンク10から加熱水を湯水混合弁5に供給するたびに、補給水管4側の貯湯タンク10に補給水が補給されていく。貯湯式ヒートポンプ給湯機2は、夜間等の給湯水が使用されない深夜電力時間帯に作動する。ヒートポンプ熱源器9は深夜電力時間帯に補給水を加熱して加熱水を作り、貯湯タンク10に貯留する貯湯作業を行う。
Next, the operation of the hot water storage type heat
具体的には、ヒートポンプ熱源器9のコンプレッサー16、ファン18および膨張弁17を作動させる。ヒートポンプ熱源器9において、気相化された冷媒はコンプレッサー16で圧縮されて高温高圧の液相と化して水熱交換機15の一次側を通った後に、膨張弁17で気相化して冷却されて空気熱交換機14に送られる。空気熱交換機14に送られた冷媒はファン18から送られる外気の熱を取り込む。水熱交換機15の二次側では、ポンプ19および流量調節弁20を作動させて、貯湯タンク10内に補給されていた補給水を水熱交換器15に適正な流量で送り込むことで、水熱交換器15では、冷媒が保有する熱を補給水に与える。これにより、補給水は加熱される。そして、貯湯タンク10に貯留されていた補給水が水熱交換器15に供給されたこと、および出湯個所30での給湯水の使用がなく循環給湯管3が満水状態であることから、加熱された補給水である加熱水が加熱水供給管11を経由して貯湯タンク10に流入する流れが形成され、加熱水供給管11側の貯湯タンク10から補給水管4側の貯湯タンク10へ加熱水が順番に貯留されていく。全ての貯湯タンク10の水が加熱水に置き換わったとき、あるいは所定の貯湯タンク10の所定水位まで加熱水が置き換わったとき、ヒートポンプ熱源器9(ファン18、コンプレッサー16、膨張弁17、ポンプ19、流量調節弁20)を停止し、加熱水の貯湯作業が終了する。
Specifically, the
なお、貯湯式ヒートポンプ給湯機2が貯湯作業中のときに出湯個所30で給湯水が使用された場合、加熱水供給管11から湯水混合弁5に加熱水が補給されるが、このとき供給される加熱水は、水熱交換器15で加熱された加熱水がそのまま供給される。また、日中等の使用時間帯に、給湯水が設計使用量よりも大幅に多く使用されてしまい、貯湯タンク10に貯留しておいた加熱水が不足又はなくなった場合には、緊急的にヒートポンプ熱源器9を作動し、補給水を加熱して湯水混合弁5へ直接供給する。貯湯タンク10内の加熱水の残量については、貯湯タンク10の所定水位の水温を検知できる温度センサ等の温度計を適宜設置しておくことで検知できるので、この検知信号によって、緊急的にヒートポンプ熱源器9を作動させる。
If hot water is used at the
次に、給湯システム全体の動作について説明する。基本的な動作としては、出湯個所30からの給湯水の使用がないときは、循環ポンプ6を作動させて給湯水を循環させ、循環時の放熱で温度が低下した循環給湯水を昇温ヒーター7で昇温している。また、出湯個所30で給湯水が使用されたときは、湯水混合弁5により、加熱水供給管11から加熱水の供給を受け、補給水管4から補給水の供給を受け、給湯システムで要求されている設定温度となるよう循環給湯水と混合して補給している。
Next, the operation of the entire hot water supply system will be described. As a basic operation, when hot water from the
図4および図5は、制御器8のマイクロコンピュータに組み込まれている制御プログラムのフローチャートである。図4および図5の制御プログラムは、それぞれ別の記憶回路に記憶されており、それぞれ独立に作動している。図4は昇温ヒーター7を制御するため、および湯水混合弁5や昇温ヒーター7の故障を検知するための制御プログラムのフローチャートである。この制御プログラムの目的とするところは、循環給湯水の温度が給湯システムで要求されている設定温度Ts(例えば60℃)以上に維持されること、昇温ヒーター7がONの状態のまま故障して循環給湯水を加熱し続けてしまったり、湯水混合弁の温度制御機構が故障して加熱水が適量以上流入してしまったりして危険温度Td(例えば70℃)に達していることを給湯システムの管理者に通知することにある。
4 and 5 are flowcharts of a control program incorporated in the microcomputer of the
フローチャートの具体的な流れにおいて、最初に、ステップST101に進み、制御器8から昇温ヒーター7に直接電気を供給するか、若しくは、昇温ヒーター7に直接電気が供給されていてON/OFFスイッチがある場合には昇温ヒーター7に信号を送る等の処理により、昇温ヒーター7をON状態にする。次にステップST102に進み、湯温計測器29が計測する循環給湯水の計測温度Tmを、危険温度Tdと比較する。危険温度Tdとは出湯個所30から補給水等の低温水と混合されずに直接出湯されるには高温すぎるとされる循環給湯水の温度であり、制御器8に予め設定されている。計測温度Tmが危険温度Td以上である場合には、制御器8上や図示しない中央監視盤等の監視装置に給湯システムの故障を表示する(ステップST103)。なお、制御器8の制御盤は湯温計測器29の計測温度Tmの情報を常時受信している。このときの給湯システム1Aの故障が疑われる部分としては、1つは、湯水混合弁5が加熱水側の流路を全開状態(同時に補給水側の流路は全閉状態)で固定状態となってしまい、加熱水が循環給湯管3に入りっぱなしになる故障が考えられる。もう1つは昇温ヒーター7を制御する回路が故障して、昇温ヒーター7がON状態のままになる故障が考えられる。
In the specific flow of the flowchart, first, the process proceeds to step ST101, where electricity is directly supplied from the
一方、ステップST102において、計測温度Tmが危険温度Td未満であった場合には、ステップST104に進み、計測温度の測定回数を示すカウント変数C1を初期化(ゼロ)する。次のステップST105では、計測温度Tmが給湯システムで要求されている循環給湯水の温度である設定温度Tsと比較し、計測温度Tmが設定温度Ts未満であれば、ステップST106に進む。ステップST106では、所定時間だけプログラムの進行を一時停止(待ち時間処理)し、次のステップST107に進む。ステップST107では、カウント変数C1に1を加算し、次のステップST108では、カウント変数C1と予め設定されているC1maxとを比較する。ここで、カウント変数C1が計測回数上限であるC1max未満であれば、ステップST105に戻り、カウント変数C1がC1max以上であれば、ステップST103に進み故障の表示を行う。つまり、ステップST101で昇温ヒーター7をON状態としたにも拘わらず、ステップST105からステップ107までの間のループをC1maxの回数だけ繰り返した時間(例えば、待ち時間処理時間が1分で、C1maxが10回であれば10分間)の間、計測温度Tmが設定温度Tsよりも低い温度で継続しているということは、昇温ヒーター7がON状態にならないような故障が発生していると考えられるので、故障表示を行うのである。
On the other hand, if the measured temperature Tm is lower than the dangerous temperature Td in step ST102, the process proceeds to step ST104, and a count variable C1 indicating the number of times the measured temperature is measured is initialized (zero). In the next step ST105, the measured temperature Tm is compared with the set temperature Ts that is the temperature of the circulating hot water requested by the hot water supply system. If the measured temperature Tm is lower than the set temperature Ts, the process proceeds to step ST106. In step ST106, the progress of the program is temporarily stopped (waiting time process) for a predetermined time, and the process proceeds to the next step ST107. In step ST107, 1 is added to the count variable C1, and in the next step ST108, the count variable C1 is compared with C1max set in advance. If the count variable C1 is less than C1max, which is the upper limit of the number of measurements, the process returns to step ST105. If the count variable C1 is equal to or greater than C1max, the process proceeds to step ST103 to display a failure. That is, although the
一方、ステップST105において、計測温度Tmが設定温度Tsよりも高い場合、ステップST109に進み、昇温ヒーター7への電源供給を停止するか、あるいは昇温ヒーター7に信号を送るか等の処理をして昇温ヒーター7をOFF状態にする。次に、ステップST110に進み、温度計測回数を示すカウント変数C2を初期化し、ステップST111に進み、ステップST106と同様に待ち時間処理を行う。その後、ステップST112に進み、ステップST102と同様に計測温度Tmと危険温度Tdとを比較し、計測温度Tmが危険温度Td以上であれば、ステップST103に進み、故障表示を行う。
On the other hand, if the measured temperature Tm is higher than the set temperature Ts in step ST105, the process proceeds to step ST109 and processing such as whether to stop power supply to the
一方、ステップST112において、計測温度Tmが危険温度Td未満である場合には、ステップST113に進み、計測温度Tmと設定温度Tsとを比較し、計測温度Tmが設定温度Ts以上であればステップST110に戻る。つまり、循環給湯水の計測温度Tmが設定温度Ts以上であれば、ST110からST113までの間をループすることになり、その間、昇温ヒーター7はOFF状態になる。
On the other hand, if the measured temperature Tm is lower than the dangerous temperature Td in step ST112, the process proceeds to step ST113, where the measured temperature Tm is compared with the set temperature Ts. If the measured temperature Tm is equal to or higher than the set temperature Ts, step ST110 is performed. Return to. That is, if the measured temperature Tm of the circulating hot water is equal to or higher than the set temperature Ts, the loop from ST110 to ST113 is looped, and the
一方、ステップST113において、計測温度Tmが設定温度Tsよりも低い場合は、ステップST114に進み、カウント変数C2に1を加算し、次のステップST115では、カウント変数C2と予め設定されている計測回数上限であるC2maxとを比較する。ここで、カウント変数C2がC2max未満であれば、ステップST111に戻り、カウント変数C2がC2max以上であれば、ステップST101に戻り、昇温ヒーター7をON状態にして、循環給湯水を再度加熱し始める。つまり、ステップST115で、カウント変数C2がC2maxより大であるということは、計測温度Tmが、ステップST111からステップST115までの間のループをC2maxの回数だけ繰り返していた時間(例えば、待ち時間処理時間が1分で、C2maxが10回であれば10分間)、計測温度Tmが設定温度Tsよりも低い温度で継続しているということであるので、この時点で循環給湯水を昇温ヒーター7で加熱しなければならないと判断する。
On the other hand, if the measured temperature Tm is lower than the set temperature Ts in step ST113, the process proceeds to step ST114, 1 is added to the count variable C2, and in the next step ST115, the count variable C2 and the preset number of measurements. The upper limit C2max is compared. Here, if the count variable C2 is less than C2max, the process returns to step ST111. If the count variable C2 is equal to or greater than C2max, the process returns to step ST101, the
ここで、計測温度Tmが設定温度Tsよりも低くなったときに即座に昇温ヒーター7をON状態にしないのは、ハンチング状態を回避するためである。つまり、ハンチングが生じると、計測温度Tmが設定温度Tsより少しでも低くなったときに昇温ヒーター7をON状態にして循環給湯水を加熱し、計測温度Tmが設定温度Tsより少しでも高くなったときに昇温ヒーター7をOFF状態にすることになり、昇温ヒーター7が頻繁にON/OFF状態を繰り返すため、昇温ヒーター7や制御器8内の接点回路の寿命を縮めてしまうからである。以上が、図4に示す昇温ヒーター7を制御するため制御プログラムのフローチャートの流れである。
Here, the reason why the
図5は循環ポンプ6を制御するための制御プログラムのフローチャートである。この制御プログラムの目的とするところは、循環ポンプ6は通常時は常時ON状態で循環給湯管3内の給湯水を強制循環しているが、循環給湯管3に加熱水が供給されている間は、この循環ポンプ6をOFF状態にして省電力を推進することにある。循環給湯管3に加熱水が供給されるときは、出湯個所30から循環給湯水が使用されたときでもあるため、湯水混合弁5で加熱水および補給水が補給され、設定温度となるように混合された循環給湯水が出湯個所30に供給されるので、その間は循環ポンプ6で強制循環する必要がないということがこの制御を行う理由である。
FIG. 5 is a flowchart of a control program for controlling the
図5は、循環ポンプ6に関するフローチャートの具体的な流れを示す。この処理では、最初に、ステップST201に進み、制御器8から循環ポンプ6に直接電気を供給する、あるいは信号を送る等の処理をして循環ポンプ6をON状態にする。次に、ステップST202に進み、制御器8は常時受信しているフロースイッチ22の状態を見る。ここで、フロースイッチ22は、所定流量以上の加熱水が流れると、それを検知してON信号を制御器8に発信するものである。フロースイッチ22がON状態になったときは、加熱水供給管11内で加熱水が所定流量以上流れ、湯水混合弁5を経由して循環給湯管3に加熱水を供給している。このとき、湯水混合弁5から吐出する循環給湯水の温度は、概ね設定温度Tsになっており、この循環給湯水が出湯個所30から出湯されるので、循環ポンプ6を作動させて昇温ヒーター7で循環給湯水を昇温する必要性がないのである。ステップST202において、フロースイッチ22がON状態であったときは、ステップST203に進み、制御器8は循環ポンプ6をOFF状態にして、ステップST202に戻る。一方、ステップST202でフロースイッチ22がOFF状態であるときは、ステップST201に戻る。つまり、加熱水供給管11から循環給湯管3に加熱水が供給されている間は、制御器8が循環ポンプ6をOFF状態にする。以上が、図5に示す循環ポンプ6を制御するため制御プログラムのフローチャートの流れである。
FIG. 5 shows a specific flow of a flowchart relating to the
なお、図4の昇温ヒーター7用の制御プログラムのフローチャートと、図5の循環ポンプ6用の制御プログラムのフローチャートとをまとめて1つのフローチャートとし、1つの記憶回路に記憶させて、昇温ヒーター7と循環ポンプ6の両方を制御してもよい。この場合においては、制御器8をコンパクト化できるメリットがある。しかし、制御器8の設置後に制御プログラムを修正することがある場合においては、2つの記憶回路に各制御プログラムを別々に記憶させておいた方が、制御プログラムの修正が容易であり、制御プログラム修正にかかる人件費も、記憶回路が1つ多い分のイニシャルコスト分以上に低減できる場合が多いので、2つの記憶回路に別々に記憶さえておく方が望ましい。
Note that the flowchart of the control program for the
以上、この発明の実施の形態1に係る給湯システムによれば、中央式給湯システムに貯湯式ヒートポンプ給湯機2を適用する際、給湯水を循環供給する循環給湯管3に湯水混合弁5を配設し、湯水混合弁5に、補給水管4と貯湯式ヒートポンプ給湯機2の加熱水供給管11とをそれぞれ接続する構成としたことにより、貯湯タンク10を循環給湯管3の流路上に配設しなくても良くなるので、貯湯式ヒートポンプ給湯機2の最大の利点である安価な深夜電力を使用して貯湯タンク10に高温の湯水を貯留しておくことが可能となるという大きな効果がある。
As described above, according to the hot water supply system according to
また、深夜電力を使用して貯湯タンク10に加熱水を貯留しておくことが可能であるから、夜間の余剰電力を活用でき、日中はほとんど電力を消費しないことから、使用電力量の平準化に大きく寄与できる。
Moreover, since it is possible to store heated water in the hot
従来の貯湯槽を有する給湯システムでは、貯湯槽内の加熱コイルへの加熱熱源の供給元としてボイラを設置する場合、その建物にボイラ技師の有資格者の常駐が法令により義務付けられているため、人件費が増大し問題となっていたが、貯湯式ヒートポンプ給湯機2を加熱熱源とした場合においては、特に有資格者の常駐義務はなく、人件費の節減に大きな効果がある。
In a hot water supply system having a conventional hot water tank, when a boiler is installed as a source of heating heat source to the heating coil in the hot water tank, it is mandatory by law to have a qualified technician of the boiler engine in that building. The labor cost has increased, which has been a problem. However, when the hot water storage heat
貯湯式ヒートポンプ給湯機2は、電気を使用してコンプレッサー等を稼動することで、給湯水を加熱するため、ボイラや冷温水発生機のような石油やガスを燃焼して加熱する方式よりもCOPが大幅に高く、エネルギーロスが非常に少ない。石油やガスを直接燃焼するよりもCO2の消費量も少なく、環境面で非常に優れており、地球温暖化対策に大きな効果がある。
The hot water storage heat
特にヒートポンプ熱源器9の冷媒にCO2を適用した場合、COPが3.0と非常に高効率であり、CO2の地球温暖化係数もフロン系冷媒HCFC22の1/1700であるので、地球温暖化対策において特に優れた効果がある。
In particular, when CO 2 is applied to the refrigerant of the heat pump
また、循環給湯管3に給湯水を昇温する昇温手段として昇温ヒーター7を備えていることによって、出湯個所30から循環給湯水を使用しない時間が長く続いたときにおいても、放熱して温度の低下した循環給湯水を昇温ヒーター7によって使用に適した温度にまで昇温できる効果がある。
In addition, by providing the
制御器8に図4に示したフローチャートを組み込んだことにより、昇温ヒーター7や湯水混合弁5が故障を検知して制御器8上や中央監視盤等の監視装置に故障表示を行い、管理者等に故障を通知できる効果、および昇温ヒーター7のON/OFFのハンチング状態が発生することを防止できる効果がある。
By incorporating the flowchart shown in FIG. 4 into the
制御器8に図5に示したフローチャートを組み込んだことにより、湯水混合弁5に加熱水が流入して出湯される循環給湯水が適温であるときには、循環ポンプ6を停止するようになっており、消費電力の低減が図れる効果および循環ポンプ6の長寿命化を図れる効果がある。
By incorporating the flow chart shown in FIG. 5 into the
実施の形態2.
図6および図7は実施の形態2にかかる給湯システムの制御プログラムのフローチャートである。実施の形態2にかかる給湯システムの構成は、上述の第1の給湯システム1Aと同様であるので、その説明を用いるが、実施の形態2の給湯システムの制御のフローチャートが実施の形態1の給湯システムと異なる。すなわち、実施の形態2では、図4のフローチャートを、故障表示の制御プログラムのフローチャートの部分(図6参照)と、昇温ヒーター7による温度制御(昇温手段)の制御プログラムのフローチャートの部分(図7参照)に分けた点が、第1の給湯システムと大きく異なる。
実施の形態1では処理の最初に昇温ヒーター7をON状態にした後に計測温度Tmと危険温度Tdの比較を行ったが、実施の形態2においては、図6に示すように、スタート直後に湯温計測器29の計測温度Tmが危険温度Tdより低いかどうかを判断する(ステップST301)。ステップST301において、計測温度Tmが危険温度Tdより低い場合はこのチェックを繰り返して給湯水の温度を監視する。計測温度Tmが危険温度Tdより高くなったときは、故障表示を行う。
6 and 7 are flowcharts of a control program of the hot water supply system according to the second embodiment. Since the configuration of the hot water supply system according to the second embodiment is the same as that of the first hot
In the first embodiment, the measured temperature Tm and the dangerous temperature Td are compared after the
また、昇温ヒーター7による温度制御のフローチャートでは、図7に示すように、スタート直後に、昇温ヒーター7をON状態にし(ステップST401)、次のステップST402において計測温度Tmと給湯のために設定した設定温度Tsの比較を行う。この比較において計測温度Tmが設定温度Tsより低い場合には、ステップST401に戻る。ステップST402において計測温度Tmが設定温度Tsより高い場合にはステップST403に進み、昇温ヒーター7をOFFする。昇温ヒーター7をOFFした後は、ステップST404に進む。ステップST404では温度低下に要する経過時間を計るようにタイマー1をスタートする。タイマー1のスタート後にはステップST405に進み、計測温度Tmと設定温度Tsの比較を行う。ステップST405において、循環給湯水の計測温度Tmが設定温度Ts以上に高ければタイマー1をリセットしてステップST404に戻る。計測温度Tmが設定温度Tsより低くなったら、ステップST407に進んでタイマー1スタート後の経過時間M1と設定時間M1maxとの比較を行う。経過時間M1が設定時間M1maxに至らなければ、ステップST405に戻る。経過時間M1が設定時間M1maxに到達したら、湯水の温度が低下していることは明らかであるので、タイマー1をストップ(ST408)して昇温ヒーター7をON(ST401)する。
In the flowchart of temperature control by the
実施の形態1にかかる制御プログラムのフローチャートでは、制御のフローチャートが複雑であるので、シーケンサ、マイクロコンピュータ、パネルコンピュータ、ファクトリーPC等の内部に記憶回路を有するコンピュータに制御プログラムを記憶させて、昇温手段である昇温ヒーター7や故障表示を制御するようにしておくと、製作コストは多少嵩むがフローチャートを容易に変更でき、メリットも大きかった。一方、実施の形態1に係る制御プログラムのフローチャートを、コンピュータを使用せずに接点リレー等で制御回路を組んだ場合には、製作コストは抑えることはできるが、フローチャートの変更が困難であるデメリットがあり、総合的に判断すると制御器8にコンピュータを組み込む方がよいケースが多かった。これに対して、実施の形態2の給湯システムでは、制御プログラムのフローチャートは、単純な制御に細分化したことによって、コンピュータに比べて安価である接点リレーやタイマー等を用いてフローチャートに示した制御を実現する電気回路を組んでも、フローチャートの変更にも容易に対応することが可能であり、制御器8の製造コストおよびフローチャート変更の際に係るコストの両面ともに大きな効果がある。
In the flowchart of the control program according to the first embodiment, since the control flowchart is complicated, the control program is stored in a computer having a storage circuit inside a sequencer, microcomputer, panel computer, factory PC, etc. If the
実施の形態3.
図8は実施の形態3にかかる給湯システムを示す構成図である。この実施の形態3の給湯システム1Bは、電磁弁、電動弁、油圧弁、空圧弁等の制御開閉弁60を加熱水供給管11に設置して湯水混合弁5側に接続した点と、制御器8と制御開閉弁60とを信号線で接続した点、制御器8内のフローチャートで故障表示する際に同時に制御開閉弁60に信号を送信して、制御開閉弁60を閉じ、加熱水が湯水混合弁5に入らないようにした点が、図1に示した実施の形態1の給湯システム1Aと大きく異なる。
この実施の形態3の給湯システム1Bでは、湯水混合弁5が故障して、貯湯タンク10の加熱水が集中的に循環給湯管3に流れ込むようになったときに、出湯箇所30で循環給湯水が消費されても、制御器8によって制御開閉弁60を閉弁して湯水混合弁5へ加熱水が流入しないようにする。よって、出湯個所30から高温の加熱水が吐出される危険を回避できる。
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a hot water supply system according to the third embodiment. The hot
In the hot
給湯栓30aに循環給湯水と補給水等の低温水とを適温となるように自動的に混合して出湯するサーモスタッド混合栓を適用している場合においては、循環給湯管3に加熱水が集中的に流入してきても、常に適温で出湯されるので危険性は低い。これに対して、給湯栓30aに循環給湯水の吐出量を調整する湯側ハンドルと補給水等の低温水の吐出量を調節する水側ハンドルの2つのハンドルを備えて使用者が手動でハンドルを調節して吐出水の湯温を調節する2ハンドル混合栓や、循環給湯水がそのまま吐出される給湯専用水栓を適用している場合には、湯水混合栓5が故障したとき、高温の循環給湯水が吐出される危険がある。給湯栓30aにこのような危険のある2ハンドル混合栓、給湯専用水栓等が使用される場合においては、この実施の形態3に係る給湯システム1Bが適している。特に、特別養護施設、保育所、幼稚園のような老人、幼児、知的障害者等が使用する建物においては、最適である。
In the case where a thermostud mixing tap that automatically mixes hot water and low-temperature water such as make-up water at an appropriate temperature is applied to the
また、病院のような給湯システムが使用できなくなることが大きな障害となる建物においては、制御開閉弁60の構造を閉弁状態のときも加熱水が少量通過できるような隙間を設けておくことや、制御開閉弁60を電動弁のような開度調整自在な弁を適用して、湯温計測器29からの循環給湯水の湯温の信号を基に制御器8で開度を調整することで、湯水混合弁5の故障時においても循環給湯水が許容範囲内の湯温で給湯栓30aから出湯されるようにするとよい。このようにしておくと、湯水混合弁5を修理する作業員が現地に到着するまでの間、循環給湯水を出湯箇所30から使用できるメリットがある。なお、この実施の形態3の給湯システム1Bの構成は実施の形態2の給湯システムにおいても適用可能である。そのほかの構成は実施の形態1のシステム構成と同様であるので、その説明を用いる。
Further, in a building where the use of a hot water supply system such as a hospital becomes a major obstacle, the control opening / closing
実施の形態4.
図9は実施の形態4の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態4の給湯システム1Cは、実施の形態1の給湯システム1Aとは、昇温手段である昇温ヒーター7に代えて、実施の形態3の給湯システム1Bの加熱水供給管11に三方弁である制御開閉弁62を介して分岐供給管61の一端を接続し、他端を補給水管4に接続し、分岐供給管61内の加熱水と循環供給管3内の循環給湯水と間で熱交換できるように熱交換器62を配設し、さらに分岐供給管61に循環ポンプを配設して昇温手段を形成した点が大きく異なる。制御開閉弁62は湯水混合弁5に通じる加熱水供給管11の制御開閉弁60の上流側に設置されている。制御開閉弁62は制御器8によって加熱水が湯水混合弁5へ向かう流路と熱交換器63へ向かう流路とを切り替えるように制御される。熱交換器63の一次側室には、加熱水供給管11からの加熱水が出入りするように構成され、熱交換器63の二次側室には循環給湯管3の循環給湯水が出入するように構成されており、循環給湯管3の循環給湯水がヒートポンプ熱源器9または貯湯タンク10から供給される加熱水によって昇温される。制御器8は制御開閉弁60、62及び循環ポンプ6、64の駆動を制御する。
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a hot water supply system according to the fourth embodiment. The hot water supply system 1C according to the fourth embodiment is different from the hot
この実施の形態4の昇温手段の制御において、循環給湯管3側に貯湯タンク10の加熱水を供給する場合の初期状態では、制御開閉弁62を加熱水が湯水混合弁5へ向かう流路に切り替え、循環ポンプ64を停止する。これを図4の昇温ヒーター7のOFFのステップST109に置き換える。また、図4のフローチャート中における昇温ヒーター7のONのステップST101を、制御開閉弁62を加熱水が熱交換器63へ向かう流路に切り替え、かつ循環ポンプ64の駆動開始に置き換える。これによって、加熱水を熱交換機63の一次側に流入させて二次側を流れる循環給湯水を昇温することができる。
In the control of the temperature raising means of the fourth embodiment, in the initial state when the heated water of the hot
実施の形態4の給湯システム1Cでは、制御開閉弁62の設置と、分岐供給管61の配管と、熱交換器63及び循環ポンプ64の設置によって昇温ヒーター7の代わりとし、貯湯タンク10に蓄えた加熱水により循環給湯水を加温するので、運転コストを低下できる。そのほかの構成は図1の給湯システム1Aと同様であるので、その説明を援用する。なお、この実施の形態4の給湯システム1Cの構成は、実施の形態1の給湯システム1Aや実施の形態2の制御プログラムにおいても適用可能である。
In the hot water supply system 1C according to the fourth embodiment, the
この実施の形態4においては、制御プログラムのフローチャートについては、実施の形態3のフローチャートを適用しており、ステップST103の故障表示時に同時に制御開閉弁60を閉弁して湯水混合弁5への加熱水の供給を遮断するステップであったが、これを、制御開閉弁62を加熱水が熱交換器63に向かう流路に切り替え、循環ポンプ64を停止するステップに代えてもよい。この場合、制御開閉弁60を省略することができ、制御器8のコンパクト化やコストダウンを図ることができる。
In the fourth embodiment, the flowchart of the third embodiment is applied to the flowchart of the control program. At the time of failure display in step ST103, the control on / off
また、制御開閉弁62に代えて、加熱水供給管11と分岐供給管61との接続を通常の分岐継ぎ手によって行い、分岐供給管61上に制御開閉弁60と同様の構造のものを設置し、2つの制御開閉弁で流路を切り替えるようにしてもよい。三方弁の制御開閉弁は高価であるので、これによってコストダウンを図ることができる。
Further, instead of the control opening / closing
実施の形態5.
図10は実施の形態5の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態5の給湯システム1Dでは、実施の形態1の給湯システム1Aとは、昇温手段として昇温ヒーター7に代えて移送管65を設置し、移送管65に逆流防止弁66が配備されている点が大きく異なる。逆流防止弁66としては、循環給湯管3から補給水管4側に水が流れ、補給水管4から循環給湯管3には水が流れないように制御するものが適用されている。また、補給水管4の逆流防止弁26の下流側で、湯水混合弁5への分岐部と貯湯タンク10への分岐部との間に逆流防止弁66Aを配設している。この逆流防止弁66Aは、逆流防止弁26からヒートポンプ熱源器9への方向にのみ流れるように制御するようになっている。
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a hot water supply system according to the fifth embodiment. The hot water supply system 1D according to the fifth embodiment is different from the hot
この実施の形態5の昇温手段は、制御器8での制御は行わない。制御器8では、図5に示した循環ポンプ6の制御および図6に示した故障表示の制御を行う。湯水混合弁5は、前述の通り、加熱水供給管11側の流路の開度は、出湯個所30からの循環給湯水の出湯如何に係わらず湯水混合弁5内のシリンダ47を通過する循環給湯水の温度によってのみ変動する。しかし、実施の形態1の給湯システム1Aの場合においては、出湯箇所30において加熱水の使用がないときには、循環給湯管3内部は満水状態になっているため、貯湯タンク10から循環給湯管3に加熱水は流れ込まない。
The temperature raising means of the fifth embodiment is not controlled by the
これに対して、実施の形態5の給湯システム1Dでは、循環給湯水の温度が所定温度以上であるときは、湯水温合弁5内で弁体42が仕切部材40側に移動し、加熱水供給管11側の流路が閉じられる。このとき、循環ポンプ6によって移送される循環給湯水は、循環給湯管3内を循環するほかに、移送管65から加熱水供給管11や補給水管4を経由して循環給湯管3へ戻る流路で循環しようとするが、湯水混合弁5で加熱水供給管11から循環給湯管3に戻る流路は閉鎖されており、また補給水管4では逆流防止弁66により循環給湯管3に戻る流路は常時閉鎖されていることから、循環給湯水は循環給湯管3内のみ循環する。
On the other hand, in the hot water supply system 1D of the fifth embodiment, when the temperature of the circulating hot water is equal to or higher than the predetermined temperature, the
ここで、循環給湯水の温度が所定温度よりも低下したときは、湯水混合弁5内で弁体42が円筒部材39側に移動し、流路が開かれる。このとき、循環ポンプ6によって移送される循環給湯水は、循環給湯管3内を循環するほかに、移送管65から加熱水供給管11や補給水管4を経由して循環給湯管3へ戻る流路で循環しようとする。湯水混合弁5で加熱水供給管11から循環給湯管3に戻る流路は開かれていることから、循環給湯水が移送管65を流れ、補給水4側の貯湯タンク10に流入することで、加熱水が押されて加熱水供給管11側の貯湯タンクから加熱水供給管11に加熱水が出湯され、その加熱水は、湯水混合弁5に流入する。つまり、循環給湯管3内を循環する循環流に加え、循環給湯管3、移送管65、補給水管4、貯湯タンク10、加熱水供給管11、湯水混合弁5、循環給湯管3という順番で流れる循環流も形成されることになり、湯水混合弁5で循環給湯水と加熱水が混合することで循環給湯水が昇温されることになる。そのほかの構成は図1の給湯システム1Aと同様であるので、その説明を援用する。なお、実施の形態5に示した給湯システム1Dの構成は、実施の形態2において、図8に示した給湯システム1Bに対しても適用可能である。
Here, when the temperature of the circulating hot water is lower than the predetermined temperature, the
実施の形態6.
図11は実施の形態6の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態6の給湯システム1Eでは、加熱水供給管11を4本の加熱水供給枝管67を加熱水供給主管32に並列に接続して形成し、各加熱水供給枝管67にヒートポンプ熱源器9および貯湯タンク10をそれぞれ並列に配設して貯湯式ヒートポンプ給湯機2とした点、各加熱水供給枝管67に流量制御弁である定流量弁68を配設した点、各貯湯タンクおよびヒートポンプ熱源器9に補給水管4を接続した点が、実施の形態1の給湯システムシステム1Aと大きく異なる。
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a hot water supply system according to the sixth embodiment. In the hot
特に深夜電力を使用して補給水を加熱して貯湯する貯湯式ヒートポンプ給湯機2では、ヒートポンプ熱源器9が加熱水を作ることができるのが深夜電力の時間帯に決まってしまっているので、ホテル等のような適用する給湯システム1Eで1日に使用する給湯使用量が多い場合には、ヒートポンプ熱源器9を大容量化して加熱能力を上げるか、ヒートポンプ熱源器9を複数台使用する方法をとる必要がある。しかし、ヒートポンプ熱源器9を工場等で生産するにあたって、加熱能力(スペック)の異なるヒートポンプ熱源器9を複数種類生産するよりも、同じ加熱能力(スペック)のヒートポンプ熱源器9を生産する方が、工場での生産性も高く、また在庫管理も容易であり、製造コストを大幅に低減することができる。また、1台のヒートポンプ熱源器9が故障した場合でもその他の3台の正常に機能するヒートポンプ熱源器9で加熱水を生成することができるので、図11に示すような複数台のヒートポンプ熱源器9を加熱水供給枝管67を介して、加熱水供給主管32に対して並列に配置した方が、1台の大容量のヒートポンプ熱源器9で加熱水を生成するよりも機能的に優れている。
In particular, in the hot water storage heat
しかし、このような構成の貯湯式ヒートポンプ給湯機2では、以下に示す問題がある。すなわち、補給水をヒートポンプ熱源器9で加熱すると、補給水中に溶け込んでいた溶存空気が分離して気泡が発生する。この発生した気泡はエア抜き弁24から排出されるが、発生した全ての気泡をエア抜き弁24から排出することは現実的には難しく、加熱水供給枝管67内に気泡が滞留することが多い。気泡は圧縮性流体であるため、小さな気泡が集まって大きな気泡が形成されてしまうと、加熱水の水流でその気泡を加熱水供給主管32に押し出すことはより難しくなってしまう。この気泡によって、加熱水供給枝管67内の流路断面積を狭めてしまうことから、ヒートポンプ熱源器9で生成された、あるいは貯湯タンク10に貯留されていた加熱水が加熱水供給枝管67を経て加熱水供給主管32に出湯されるときの抵抗となってしまう。
However, the hot water storage type heat
ここで、各ヒートポンプ熱源器9から発生するエアの量は等量ということはまずなく、各加熱水供給枝管67に滞留する気泡量にばらつきが発生する。つまり、各加熱水供給枝管67の配管抵抗にばらつきが発生してしまうことになり、加熱水は、配管抵抗の少ない過熱水供給枝管67が接続されている貯湯タンク10から優先的に加熱水供給主管32に供給されてしまうことになる(このような現象を出湯バランスが崩れるという。)。このような状況になると、加熱水供給枝管67が接続するヒートポンプ熱源器9と貯湯タンク10のセットの中で、貯湯タンク10で貯留されていた加熱水が他のセットよりも早くなくなってしまうセットが発生してしまう。さらにそれに留まらず、他のセットの貯湯タンク10に加熱水が十分残っているのにも係わらず、その早くなくなったセットの貯湯タンク10内に加熱水がなくなったことを温度センサ等で感知してしまい、そのセットのヒートポンプ熱源器9が緊急的に作動して加熱水を作り、直接加熱水供給主管に供給してしまう現象が発生する。これでは、毎日日中にヒートポンプ熱源器9が緊急作動してしまい、深夜電力で加熱水を作ることによるメリットが失われてしまう。
Here, the amount of air generated from each heat pump
このような問題を解決するために、この実施の形態6の給湯システム1Eでは、各加熱水供給枝管67に流量制御弁である定流量弁68を設置している。これにより、出湯バランスが崩れた場合においても、貯湯タンク10から優先的に加熱水が出湯してしまうセットの出湯量を定流量弁68で所定量以下に抑えてしまうので、出湯個所30から循環給湯水が出湯されることによって発生する湯水混合弁5に供給すべき加熱水の必要量が定流量弁68の所定量よりも多い量の場合には、その不足分の加熱水が他のセットから加熱水供給主管32へ供給されることになる。つまり、定流量弁68で流量制限することによって、セット間の加熱水の出湯量の偏りを小さくすることができ、出湯バランスが崩れることを抑制できる。そのほかの構成は図1の給湯システム1Aと同様であるので、その説明を援用する。また、この実施の形態6における給湯システム1Eの構成は、実施の形態2から実施の形態5に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
In order to solve such a problem, in the hot
実施の形態7.
図12は実施の形態7の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態7の給湯システム1Fは、図11に示す実施の形態6の給湯システム1Eにおいて、定流量弁68を電動弁等の開度調整が可能な開度調整弁69に変更し、加熱水供給主管11に流量計69Bを配設し、電動弁69および流量計69Bを制御器8とそれぞれ信号線で接続し、流量計69Bによって計測される加熱水の供給量に応じて制御器8の制御によって開度調整弁69の開度を調整して各加熱水供給枝管67からの加熱水の出湯量を制御するものである。
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a hot water supply system according to the seventh embodiment. In the hot
この実施の形態7の給湯システム1Fにおいては、流量計69Bによって、加熱水供給主管11から湯水混合弁5へ供給されている加熱水の流量を計測し、制御器内8でこの計測した加熱水の流量を加熱水供給枝管67に接続するヒートポンプ熱源器9と貯湯タンクのセットのセット数で割り算し、その算出された流量に応じた流路断面積(配管抵抗)となるように、制御器8は、各セットの開度調整弁69を同じ開度に制御する。これをリアルタイムに流量計69Bで計測される流量値に応じて、開度調整弁69を制御していく。このような構成としたことによって、実施の形態7の給湯システム1Fは、実施の形態6の給湯システム1Eの効果に加えて以下の効果がある。すなわち、実施の形態6の給湯システム1Eでは、定流量弁68で所定量以上流れないように調整していたので、湯水混合弁5に供給できる加熱水の最大流量が定流量弁68で設定された所定値×セット数に制限されてしまい、貯湯式ヒートポンプ給湯機2が本来供給できる最大の加熱水の供給流量を抑制してしまう問題があった。
In the hot
これに対して、この実施の形態7の給湯システム1Fの場合においては、湯水混合弁5が必要としている加熱水の供給量を流量計69Bで計測し、それに応じて、各加熱水供給枝管67の開度調整弁69の開度を調整できる。これにより、湯水混合弁5が必要とする加熱水の供給量が少ない場合は、開度調整弁69の開度を小さくして、各加熱水供給枝管67から供給できる流量を少なくし、湯水混合弁5が必要とする加熱水の供給量が多い場合は、開度調整弁69の開度を大きくして、各加熱水供給枝管67から供給できる流量を多くすることができ、貯湯式ヒートポンプ給湯機2の加熱水の供給能力を最大限発揮できる効果がある。そのほかの構成は図11の給湯システム1Eと同様であるので、その説明を援用する。なお、流量計69Bには、電磁流量計、超音波流量計、パルス発振機能付量水器等が適用可能である。また、この実施の形態7における給湯システム1Fの構成は、実施の形態2から実施の形態5に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
On the other hand, in the case of the hot
実施の形態8.
図13は実施の形態8の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態8の給湯システム1Gは、図11に示す実施の形態6の給湯システム1Eにおいて、定流量弁68の代わりに三方弁70に変更していることに大きな特徴がある。従って、三方弁70以外の構成は図11の給湯システム1Eと同様であるので、その説明を援用する。この実施の形態8では、三方弁70の使用方法を従来の使用方法とは異なるものとしている。この三方弁70は、一般に高温水と低温水とを適量混合して設定された温度の湯水を流出する湯水混合弁として使用されているものを利用している。すなわち、図13の三方弁70は、湯水混合弁として使用した場合の混合水吐出口(図14の加熱水流入口72に該当)に貯湯タンク10側の加熱水供給枝管67aを接続し、湯水混合弁として使用した場合の高温水流入口(図14の加熱水流出口74に該当)に加熱水供給主管32側の加熱水供給枝管67bを接続し、湯水混合弁として使用した場合の低温水流入口(図14の逃し排水口73に該当)に逃し管4aを接続している。なお、逃し管4aの他端は、補給水管4に合流接続している。三方弁70の内部には、流入する加熱水の温度により逃し管4aと加熱水供給枝管67bのどちらかに流路を制御する弁体となるシリンダ76(図14,図15参照)が設けられている。このシリンダ76は、貯湯タンク10側からの加熱水の温度が所定温度より高いときには、加熱水供給枝管67bに加熱水を供給するように流路を開き、貯湯タンク10側からの加熱水の温度が所定温度より低いときには、逃し管4aに加熱水を排出するように流路を開く。逃し管4aに排出された温度が低下してしまった加熱水は、補給水管4を経て貯湯タンク10に貯留され、夜間等にヒートポンプ熱源器9が作動したときに再度所定温度まで加熱されて貯湯タンク10に貯留される。
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating the hot water supply system according to the eighth embodiment. The hot
図14および図15は流量制御弁である三方弁70において、流入する加熱水が所定温度以上である場合と、所定温度以下である場合のそれぞれの拡大断面図である。図14,図15に示すように、三方弁70の管本体71の上部には加熱水供給管67aに接続される加熱水流入口72が開口され、管本体71の下方の一方の端部には逃し管4aに接続される逃し排水口73が開口され、管本体71の下方の他方の端部には加熱水供給枝管67bに接続される加熱水流出口74が開口されている。加熱水流入口72の接続口72aには上側の加熱水供給枝管67aが接続されている。逃し排水口73の接続口73aには逃し管4aが接続されている。加熱水流出口74の接続口74aには下側の加熱水供給枝管67bが接続されている。管本体71の内部には加熱水を通す通路75が形成されており、通路75内に可動型のシリンダ76が配置されている。
14 and 15 are enlarged sectional views of the three-
シリンダ76は管本体71の片方の側壁から通路内に突出するシャフト77を保持している。シリンダ76の内部にはシャフト77の先端に形成されたピストン78が内蔵されている。ピストン78はシリンダ76内に封入剤78aを封じ込めている。シリンダ76のシャフト77側の部位には筒状のガイド部79が突出形成されており、ガイド部79の先端部外周に弁体80が形成されている。ガイド部79と弁体80の間は板状のリブ81によって一体に形成されている。リブ81はガイド部79の周りに複数枚形成されており、リブ81同士の間が加熱水の通路82とされている。弁体80は通路75の内壁面に密着しながらスライド可能とされ、加熱水流出口74を塞いだり、開いたりする。シャフト77は、一端がピストン78に接続されており、他端が管本体71に支持固定されている。また、弁体80はガイド部79を介してシリンダ76に一体に形成されて、螺合等で互いに接続されている。よって、封入剤78aが膨張収縮したときは、ピストン78はシャフト77で固定されているので、シリンダ76、ガイド部79および弁体80が動くことになり、この弁体80の動作によって加熱水流出口74の開閉を行う。78bはピストン78のパッキンである。管本体71側のシャフト77の端部にはその外周にネジが切られており、管本体71の側壁の設けられたネジ溝と螺合している。またシャフト77には、管本体71の外側に露出する部分に溝77aが設けられており、そこにドライバーを差し込んで回転させることによって、ピストン78の通路75内における位置を調節できるようになっている。これにより、ピストン78のシリンダ内の位置を微調整でき、弁体80によって加熱水流出口80を開閉する所定温度を微調整できるようになっている。
The
シリンダ76の弁体80側とは反対側の部位は、管本体71の他方の側壁を形成する栓83に接触可能とされている。栓83は円筒状の通路84を備えており、通路84の側壁に逃し排水口73に通じる開口部85が形成されている。通路84内部にはコイルバネ86が配設されており、コイルバネ86の一方の端部は栓83の通路84の底部に支持されている。コイルバネ86の他方の端部はシリンダ76の端面に接触してシリンダ76をシャフト77側に押し付けている。シリンダ76の端面にはリング状の溝87が形成されており、コイルバネ86の他方の端部はこの溝87に支持されている。封入剤78aの材料は既に封入剤46について説明した材質と同様であるので、その説明を用いる。
A portion of the
図14は加熱水流入口72から流入する加熱水の温度が高く、加熱水供給管67bに加熱水を供給する状態の三方弁70の内部状態を示す。加熱水流入口72から通路75内に入り込んだ温水が高温であると、ピストン78とシリンダ76の間で封入剤78aが膨張し、シリンダ76が栓83側に移動する。通路75内に入り込んだ加熱水が所定温度以上に高温であると、封入剤78aは更に膨張してコイルバネ86の弾性力に抗してシリンダ76を栓83に接触させ、シリンダ76の端面が栓83の通路84を閉鎖する。他方、シリンダ76と一体の弁体80が栓83側にスライドすると、弁体83が加熱水流出口74を開ける。これによって、加熱水流入口72からの温水は弁体80の通路82を通って加熱水流出口74に流れ込む。
FIG. 14 shows the internal state of the three-
図15は加熱水流入口72から流入する加熱水の温度が低い場合の三方弁70の動作を示している。通路75内に入り込んだ加熱水の温度が所定温度よりも低い場合には、封入剤78aが収縮するために、シリンダ76がコイルバネ86に押されてシャフト77の根元側にスライドする。充填剤78aの収縮量が大きい場合にはコイルバネ86の弾性力でシリンダ76が移動し、弁体80が加熱水流出口74を塞ぐと共に、栓83の通路84が開放されて通路75内の温水が開口部85を経由して逃し管4aに入り込む。逃し管4aに入り込んだ温度の低下してしまった加熱水は補給水管4を経由して貯湯タンク10に貯留され、夜間等にヒートポンプ熱源器9が作動したときに所定温度以上に加熱されて、加熱水供給枝管67aを経由して貯湯タンク10に再度貯留される。なお、貯湯タンク10から加熱水供給枝管67aを経由して供給される加熱水を加熱水流出口67bに供給するか、逃し管に排出するかを分ける基準となる所定温度であるが、貯湯タンク10内に貯留される加熱水は、放熱により時間とともに温度が低下していくが、再び夜間になりヒートポンプ熱源器9が作動し、十分に加熱された加熱水が再度貯湯タンク10に貯留されるものであり、このサイクルの間での貯湯タンク10内の加熱水の最低温度を所定温度とすると望ましい。所定温度は、最低でも循環給湯水の設定温度Ts以上である必要がある。また、この給湯システム1Gでは、逃し管4aの接続口73aに接続する端部の反対側の端部を補給水管4に接続しているが、これを開放して排水してしまったり、接続口73に栓をし、逃し排水口73を閉鎖してしまってもよい。
FIG. 15 shows the operation of the three-
この実施の形態4の給湯システム1Gにおいては、各セットの加熱水供給枝管67aと67bの間に三方弁を配設したことによって、貯湯式ヒートポンプ給湯機2内のセットの間で出湯バランスが崩れ、特定のセットの貯湯タンク10から優先的に加熱水が加熱水供給主管32に供給されてしまい、貯留されている所定温度以上の加熱水がなくなってしまい、所定温度未満の低温の水が三方弁70に流入してきた場合、その三方弁70内で加熱水流出口74側の流路を閉じ、かつ逃し排水口側の流路を開き、低温の水が加熱水供給主管32に供給されることを防止できる。さらに特定セットからの加熱水供給主管32への水の供給を遮断することにより、他のセットの貯湯タンク10から加熱水が供給されるようになるので、全ての貯湯タンク10に貯留されている加熱水を有効に使用することができる効果がある。なお、この実施の形態8における給湯システム1Gの構成は、実施の形態2から実施の形態5に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
In the hot
実施の形態9.
図16は実施の形態9の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態9の給湯システム1Hでは、補給水管4と加熱水供給主管32との間に、複数のヒートポンプ熱源器9及び加熱水供給枝管67を並列に配備する一方、補給水管4と加熱水供給主管32との間に、連結管88で直列に接続した複数の貯湯タンク10を配備したものである。この給湯システム1Hでは全ての貯湯タンク10が直列に接続されているため、加熱水供給主管32へ加熱水が出湯される際には、一カ所の貯湯タンク10から供給されることとなり、出湯バランスが崩れるという問題は発生しない効果がある。深夜等の循環給湯水が使用されない時間帯において、ヒートポンプ熱源器9で補給水を加熱して貯湯タンク10に貯留する作業時には、補給水4側の貯湯タンク10から補給水が複数のヒートポンプ熱源器9に供給され、各ヒートポンプ熱源器9で補給水が加熱されることで加熱水が生成され、加熱水供給主管32に供給され、加熱水供給主管側の貯湯タンク10から順次加熱水が貯留されていく。そのほかの構成は図11の給湯システム1Eと同様であるので、その説明を援用する。なお、この実施の形態9における給湯システム1Hの構成は、実施の形態2から実施の形態5に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
FIG. 16 is a configuration diagram illustrating a hot water supply system according to the ninth embodiment. In the hot
実施の形態10.
図17は実施の形態10の給湯システムを示す構成図である。この実施の形態10の給湯システム1Jでは、ヒートポンプ熱源器9と貯湯タンク10とを加熱水供給枝管67aに接続して構成されるセットをトーナメント配管形式で1本の加熱水供給主管に接続したものである。
FIG. 17 is a configuration diagram illustrating a hot water supply system according to the tenth embodiment. In the hot
例えば、図17に示した給湯システム1Jでは、4つのセットで構成されているが、その隣り合う2つのセット同士を合流管67cでまとめ、さらに合流管67c同士を合流管67dでまとめて、最後に加熱水供給主管32に接続した構成となっている。このような配管構成とすると、各貯湯タンク10から加熱水供給管32までの配管長が等距離となり、かつ配管の曲がり部分の数および合流個所の数も同じであることから、各貯湯タンク10の加熱水供給管32までの配管抵抗がほぼ同一になるので、出湯バランスが崩れにくくなる効果がある。そのほかの構成は実施の形態1の給湯システム1Aの構成と同様であるので、その説明を用いる。なお、この実施の形態10における給湯システム1Jの構成は、実施の形態2から実施の形態5に示した各給湯システムにおいても適用可能である。
For example, in the hot
1 給湯システム
2 貯湯式ヒートポンプ給湯機
3 循環給湯管
4 補給水管
4a 逃し管
5 湯水混合弁
6 循環ポンプ
7 昇温ヒーター(昇温手段)
8 制御器
9 ヒートポンプ熱源器
10 貯湯タンク
11 加熱水供給管
12 筐体
13 冷媒管
14 空気熱交換機
15 水熱交換機
16 コンプレッサー
17 膨張弁
18 ファン
19 ポンプ
20 流量調整弁
21 逆流防止弁
22 フロースイッチ
23 バイパス管
24 エア抜き弁
25 連結管
26 逆流防止弁
27 減圧弁
28 ストレーナー
29 湯温計測器
30 出湯箇所
30a 給湯栓
31 気水分離器
31a エア抜き弁
32 加熱水供給主管
33 膨張タンク
33a 安全弁
34 循環給湯水流入口
35 循環給湯水吐出口
36 加熱水流入口
37 補給水流入口
38 接続口
39 円筒部材
40 仕切部材
41 支持材
42 弁体
42a 外周部
42b 中心部
42c 支持部
43 突起部
44 パッキン
45 ピストン
46 封入剤
47 シリンダ
47b 中空円錐部材
47c 支持部材
48 押圧部材
49 調整ネジ
50 雌ネジ穴
51 調整ネジのパッキン
52 調整ネジのカバー
53 ピストンのパッキン
54 ピストンの本体部
55 シャフト部
56 コイルバネ
60 制御開閉弁
61 分岐供給管
62 熱交換機
63 熱交換機
64 循環ポンプ
65 移送管
66 逆流防止弁
66A 逆流防止弁
67 加熱水供給枝管
68 定流量弁
69 開度調整弁
69B 流量計
70 三方弁
71 管本体
72 加熱水流入口
73 逃し排水口
74 加熱水流出口
75 通路
76 シリンダ
77 シャフト
78 ピストン
78a 封入剤
78b パッキン
79 ガイド部
80 弁体
81 リブ
82 リブ間の通路
83 栓
84 通路
85 開口部
86 コイルバネ
87 溝
88 連絡管
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
31
62
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006128480A JP2007298249A (en) | 2006-05-02 | 2006-05-02 | Hot water supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006128480A JP2007298249A (en) | 2006-05-02 | 2006-05-02 | Hot water supply system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007298249A true JP2007298249A (en) | 2007-11-15 |
Family
ID=38767877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006128480A Pending JP2007298249A (en) | 2006-05-02 | 2006-05-02 | Hot water supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007298249A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012026709A (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-09 | Panasonic Corp | Water heater |
CN103411301A (en) * | 2013-08-12 | 2013-11-27 | 苏州市正步机器制造有限公司 | Thermal energy conversion device |
JP2014020640A (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Daikin Ind Ltd | Heat pump system |
CN104456702A (en) * | 2013-09-22 | 2015-03-25 | 苏州苏宝新能源科技有限公司 | Full-glass tube type solar centralized hot water supplying system |
CN104456914A (en) * | 2014-11-14 | 2015-03-25 | 司红康 | Thermal electricity and thermal water supply system of waste heat recycling pipeline and running method of thermal electricity and thermal water supply system |
CN112344425A (en) * | 2019-08-07 | 2021-02-09 | 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 | Gas heating equipment, heating and hot water supplying system and control method thereof |
JP2021046988A (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 三浦工業株式会社 | Heat exchange unit |
-
2006
- 2006-05-02 JP JP2006128480A patent/JP2007298249A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012026709A (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-09 | Panasonic Corp | Water heater |
JP2014020640A (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Daikin Ind Ltd | Heat pump system |
CN103411301A (en) * | 2013-08-12 | 2013-11-27 | 苏州市正步机器制造有限公司 | Thermal energy conversion device |
CN104456702A (en) * | 2013-09-22 | 2015-03-25 | 苏州苏宝新能源科技有限公司 | Full-glass tube type solar centralized hot water supplying system |
CN104456914A (en) * | 2014-11-14 | 2015-03-25 | 司红康 | Thermal electricity and thermal water supply system of waste heat recycling pipeline and running method of thermal electricity and thermal water supply system |
CN104456914B (en) * | 2014-11-14 | 2017-04-05 | 六安市胜锋暖通工程有限公司 | A kind of application system of waste heat recovery circulation line |
CN112344425A (en) * | 2019-08-07 | 2021-02-09 | 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 | Gas heating equipment, heating and hot water supplying system and control method thereof |
JP2021046988A (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 三浦工業株式会社 | Heat exchange unit |
JP7343834B2 (en) | 2019-09-20 | 2023-09-13 | 三浦工業株式会社 | heat exchange unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4215735B2 (en) | Heat pump water heater | |
JP4485406B2 (en) | Hot water storage water heater | |
JP2007298249A (en) | Hot water supply system | |
JPH10501330A (en) | Multifunctional self-contained heat pump system with microprocessor control | |
JP2008232576A (en) | Hot water supply apparatus | |
JP5277714B2 (en) | Water heater | |
JP2010007953A (en) | Hot water supply system | |
KR101155641B1 (en) | Ground heat pump for house | |
WO2017029819A1 (en) | Heat utilization apparatus | |
JP4956731B2 (en) | Hot water system | |
JP2007263523A (en) | Hot water supply system | |
JP2009270780A (en) | Heat pump water heater | |
JP2005315480A (en) | Heat pump type water heater | |
JP3864378B2 (en) | Heat pump water heater | |
KR100774241B1 (en) | A floor cooling system | |
JP2010054145A (en) | Heat pump water heater | |
KR100746894B1 (en) | Heat pump hot water supply machine | |
JP4228912B2 (en) | Water heater | |
JP2005037078A (en) | Hot-water supply system | |
KR100924639B1 (en) | A floor cooling and heating system | |
JP2008196846A (en) | Heat pump hot water supply machine | |
JP2006125837A (en) | Heat pump hot water supplier | |
JP2005147597A (en) | Hot water supply system | |
JP4045266B2 (en) | Heat pump water heater | |
JP2007085664A (en) | Hot water storage type water heater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071010 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080826 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080909 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080910 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090106 |