JP2007315620A - Water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばヒートポンプサイクルのガスクーラ等の加熱部において加熱された高温水を貯湯タンクに貯える給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water supply apparatus that stores hot water heated in a heating section such as a gas cooler of a heat pump cycle in a hot water storage tank.
従来、この種の給湯装置としては、水を加熱する加熱部として設けられ、ヒートポンプサイクルが構成される冷媒回路と、加熱部によって加熱された高温水を貯える貯湯タンクとを備え、貯湯タンクに貯えられた高温水を例えば台所の流し台や浴室の浴槽等に供給するようにしたものが知られている。 Conventionally, this type of hot water supply apparatus includes a refrigerant circuit that is provided as a heating unit that heats water and that constitutes a heat pump cycle, and a hot water storage tank that stores high-temperature water heated by the heating unit. For example, a high temperature water supplied to a kitchen sink or a bathroom tub is known.
また、例えば入浴後の浴槽の残湯等、所定の用途に利用された温水の熱エネルギーを、貯湯タンクに貯える水を加熱する熱エネルギーとして回収する方法として、冷媒回路を流通する冷媒と浴槽の残湯とを熱交換可能な熱回収用の熱交換器を設け、熱回収用の熱交換器によって浴槽の残湯の熱エネルギーを冷媒に回収させるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記給湯装置では、浴槽の残湯の熱エネルギーを回収するために、熱回収用の熱交換器と通常の運転時に大気中の熱エネルギーを冷媒に吸収させる熱交換器がそれぞれ必要となり、冷媒回路の配管も複雑になることから製造コストが高くなるという問題点があった。 However, in the hot water supply device, in order to recover the thermal energy of the remaining hot water in the bathtub, a heat exchanger for heat recovery and a heat exchanger that absorbs the heat energy in the atmosphere during normal operation are required, respectively. Since the piping of the refrigerant circuit is complicated, there is a problem that the manufacturing cost increases.
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えば浴槽の残湯等、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを簡単な構造によって水の加熱に利用することのできる給湯装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to heat water remaining in hot water used for a predetermined application, such as remaining hot water in a bathtub, with a simple structure. It is in providing the hot water supply apparatus which can be utilized.
本発明は前記目的を達成するために、水を加熱する加熱部と、加熱部において加熱された高温水を貯える貯湯タンクとを備えた給湯装置において、所定の用途に利用された温水と加熱部において加熱される水とを熱交換することにより、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを加熱部において加熱される水に回収させる熱回収手段を備えている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a hot water supply apparatus including a heating unit that heats water and a hot water storage tank that stores high-temperature water heated in the heating unit. The heat recovery means is provided for recovering the heat energy remaining in the hot water used for a predetermined application to the water heated in the heating unit by exchanging heat with the water heated in.
これにより、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーが加熱部において加熱される水に回収されることから、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路を流通する冷媒に所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを回収させる必要はない。 As a result, the heat energy remaining in the hot water used for the predetermined application is recovered in the water heated in the heating unit, so that, for example, the hot water used for the predetermined application is used for the refrigerant flowing through the refrigerant circuit of the heat pump unit. There is no need to recover the remaining thermal energy.
また、本発明は前記目的を達成するために、給湯用の水を貯える貯湯タンクと、水を加熱する加熱部と、貯湯タンク内の下部の水を加熱部に流入させ、加熱部において加熱された水を貯湯タンク内の上部に戻す第1の循環回路と、貯湯タンク内の水と所定の用途に利用される水とを熱交換する熱交換器と、貯湯タンク内の上部の水を熱交換器に流入させ、熱交換器において熱交換した水を貯湯タンク内に戻す第2の循環回路と、所定の用途に利用される水を熱交換器に流通させる第3の循環回路とを備えた給湯装置において、前記貯湯タンク内の下部の水を、第2の循環回路に流入させて第3の循環回路を流通する所定の用途に利用された水と熱交換器において熱交換させ、所定の用途に利用された水と熱交換した第2の循環回路を流通する水を、第1の循環回路に流入させて加熱部において加熱して貯湯タンク内の上部に戻す熱回収手段を備えている。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention allows a hot water storage tank for storing hot water supply water, a heating unit for heating water, and water in the lower part of the hot water storage tank to flow into the heating unit, and is heated in the heating unit. The first circulation circuit for returning the hot water to the upper part of the hot water storage tank, the heat exchanger for exchanging heat between the water in the hot water storage tank and the water used for a predetermined use, A second circulation circuit that flows into the exchanger and returns the heat exchanged in the heat exchanger to the hot water storage tank; and a third circulation circuit that circulates water used for a predetermined application to the heat exchanger. In the hot water supply apparatus, water in the lower part of the hot water storage tank is allowed to flow into the second circulation circuit and heat exchange is performed in a heat exchanger with water used for a predetermined application flowing through the third circulation circuit. Circulates in the second circulation circuit that exchanges heat with water used for The, a heat recovery means for returning to the top of the hot water storage tank is heated in the heating section by entering the first circulation circuit.
これにより、浴槽の残湯の熱エネルギーが熱交換器において貯湯タンクの下部の水によって回収され、浴槽の残湯の熱エネルギーを回収した水が加熱部において加熱されて貯湯タンクの上部に戻されることから、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路を流通する冷媒に浴槽の残湯の熱エネルギーを回収させる必要はなく、所定の用途に利用される水を加熱するための熱交換器によって浴槽の残湯の熱エネルギーが回収される。 Thereby, the heat energy of the remaining hot water in the bathtub is recovered by the water in the lower part of the hot water storage tank in the heat exchanger, and the water recovered from the thermal energy of the remaining hot water in the bathtub is heated in the heating unit and returned to the upper part of the hot water storage tank. Therefore, for example, it is not necessary for the refrigerant circulating in the refrigerant circuit of the heat pump unit to recover the thermal energy of the remaining hot water in the bathtub, and the heat exchanger for heating the water used for a predetermined application Thermal energy is recovered.
本発明によれば、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路を流通する冷媒に所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを回収させる必要はなく、水流通用の配管のみの簡単な構造によって例えば浴槽の残湯等、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを貯湯タンクに貯えられる水の加熱に利用することが可能となる。 According to the present invention, for example, it is not necessary for the refrigerant flowing through the refrigerant circuit of the heat pump unit to recover the thermal energy remaining in the hot water used for a predetermined application, and the remaining of the bathtub, for example, has a simple structure with only the water distribution pipe. The heat energy remaining in the hot water used for a predetermined application such as hot water can be used to heat the water stored in the hot water storage tank.
図1乃至図4は本発明の一実施形態を示すもので、図1は給湯装置の概略構成図、図2は貯湯運転時の冷媒及び水の流路を示す給湯装置の概略構成図、図3は追焚き運転時の水の流路を示す給湯装置の概略構成図、図4は熱回収貯湯運転時の冷媒及び水の流路を示す給湯装置の概略構成図である。 1 to 4 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device showing refrigerant and water flow paths during hot water storage operation, and FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device showing a flow path of water during a chasing operation, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the hot water supply device showing a flow path of refrigerant and water during a heat recovery hot water storage operation.
この給湯装置は、給湯用の水を貯えるための貯湯タンク10と、貯湯タンク10に貯えられた水を加熱するためのヒートポンプユニット20とを備え、貯湯タンク10に貯えられた高温水を、例えば入浴や洗い物等の給湯用の温水として利用する他、浴槽30に貯められた湯の追焚きや暖房設備の熱源として利用することが可能なものである。
This hot water supply apparatus includes a hot
貯湯タンク10は、ステンレス等の部材からなり、上端及び下端が閉塞された上下方向に延びる円筒状に形成されている。また、貯湯タンク10は、グラスウールまたは発泡ウレタン等の断熱材によって外部が覆われており、貯湯タンク10の内部と外部との熱の移動が遮断されるようになっている。
The hot
ヒートポンプユニット20は、電動の圧縮機21、加熱部としてのガスクーラ22、膨張弁23及び蒸発器24を備え、これらを銅またはステンレス等の冷媒配管によって順次接続することにより冷媒回路が構成されている。また、冷媒回路には、高圧側が超臨界状態となる二酸化炭素が冷媒として充填されている。更に、蒸発器24には、冷媒と熱交換する空気を流通させるための送風機24aが設けられている。
The
また、貯湯タンク10には、上水道から貯湯タンク10に水を供給するための給水配管11と、給湯用の高温水を浴室や台所などに供給するための給湯配管12と、貯湯タンク10の低温水をガスクーラ22において加熱して貯湯タンク10に戻すための第1の循環回路13と、浴槽30に貯められた温水を貯湯タンク10の高温水によって追焚きするための第2の循環回路14が接続されている。
The hot
給水配管11は、貯湯タンク10の下部に接続されており、減圧弁11aによって所定の圧力に減圧された水を貯湯タンク10内に流入させるようになっている。また、給水配管11は、貯湯タンク10以外に給湯配管12に接続されている。
The water supply pipe 11 is connected to the lower part of the hot
給湯配管12は、貯湯タンク10の上部に接続され、貯湯タンク10内に流入する給水の圧力によって上部の高温水が給湯配管12を流通するようになっている。また、給湯配管12には、第1の混合弁12aを介して給水配管11が接続され、給湯配管12を流通する高温水と給水配管11を流通する水を混合することにより得られた所定温度の温水を浴室や台所等に供給するようになっている。
The hot water supply pipe 12 is connected to the upper part of the hot
第1の循環配管13は、貯湯タンク10の下部、循環ポンプとしての第1の循環ポンプ13a、ガスクーラ22及び貯湯タンク10の上部が順次配管によって接続され、第1の循環ポンプ13aによって貯湯タンク10の下部の水がガスクーラ22を流通して貯湯タンク10の上部に流入するようになっている。
The first circulation pipe 13 has a lower part of the hot
第2の循環回路14は、貯湯タンク10の上部、熱交換器14a、第2の循環ポンプ14b、逆止弁14c及び貯湯タンク10の上下方向略中央部が順次接続され、第2の循環ポンプ14bによって貯湯タンク10の上部の高温水が熱交換器14aを流通して貯湯タンク10内の上下方向略中央部に流入するようになっている。熱交換器14aは、第2の循環回路14を流通する水と後述する第3の循環回路15を流通する浴槽30内の温水とを熱交換するものである。
The
第3の循環回路15は、浴槽30、第3の循環ポンプ15a及び熱交換器14aが順次接続され、第3の循環ポンプ15aによって浴槽30の温水が熱交換器14aを流通して浴槽30に流入するようになっている。また、第3の循環回路15には、浴槽30に湯を供給するための湯張り配管16の一端側が第1の三方弁16aを介して接続されている。
In the
湯張り配管16は、一端側が第1の三方弁16aを介して第3の循環回路15に接続され、他端側が第2の混合弁16bを介して給水配管11及び給湯配管12に接続されている。即ち、第1の三方弁16aによって第3の循環回路15と湯張り配管16とを連通すると、給水配管11の水と給湯配管12の高温水は、第1の混合弁16bによって混合されて湯張り配管16及び第3の循環回路15を流通し、浴槽30内に供給される。
One end of the hot water filled pipe 16 is connected to the
また、第2の循環回路14には、一端側が貯湯タンク10の下部に接続された第1の連通管としての配管17の他端側が貯湯タンク10の上部と熱交換器14aの流入側との間の流路に第1の流路切替弁としての第2の三方弁17aを介して接続されている。即ち、熱交換器14aには、貯湯タンク10の上部の高温水または下部の低温水が第2の三方弁17aの切換えによって流入するようになっている。更に、第2の循環回路14には、一端側が第1の循環回路13の貯湯タンク10の下部と第1の循環ポンプ13aとの間の流路に第2の流路切替弁としての第3の三方弁18aを介して接続された第2の連通管としての配管18の他端側が熱交換器14aの流出側と第2の循環ポンプ14bの吸入側との間の流路に接続されている。即ち、第2の循環回路14の熱交換器14aの流出側の流路は、第3の三方弁18aの切換えによって配管18を介して第1の循環回路13の第1の循環ポンプ13aの吸入側と連通し、第2の循環ポンプ14bを停止して第1の循環ポンプ13aを運転すると、第2の循環回路14の熱交換器14aから流出する水は第1の循環ポンプ13aに吸引されて第1の循環回路13に流入する。
Further, the
以上のように構成された給湯装置において、通常の貯湯運転を行う場合には、第1の循環ポンプ13a及び圧縮機21を運転する。このとき、第3の三方弁18aは、貯湯タンク10の下部と第1の循環ポンプ13aの吸入側を連通する流路に設定する。これにより、図2に示すように、圧縮機21から吐出された冷媒は、ガスクーラ22を流通した後に膨張弁23を介して蒸発器24に流入し、蒸発器24から流出した冷媒は、圧縮機21に吸入される。また、貯湯タンク10の下部の水は、第1の循環ポンプ13aによって第1の循環回路13を流通し、ガスクーラ22において熱交換することにより加熱され、貯湯タンク10の上部に貯えられる。貯湯タンク10内の高温水が所定量になると、第1の循環ポンプ14a及び圧縮機21を停止する。
In the hot water supply apparatus configured as described above, when the normal hot water storage operation is performed, the first circulation pump 13a and the compressor 21 are operated. At this time, the third three-way valve 18a is set to a flow path that connects the lower part of the hot
貯湯タンク10の上部の高温水は、給湯配管12を流通し、第1の混合弁12aによって給水配管11を流通する水と混合され、浴室のシャワーや台所の水栓から所定温度の温水として供給される。また、貯湯タンク10の上部の高温水は、第1の三方弁16aによって湯張り配管16と第3の循環回路15を連通することにより、第2の混合弁16bによって給水配管11を流通する水と混合され、第3の循環回路15を介して浴槽30に所定温度の温水として供給される。貯湯タンク10の高温水が消費されると、貯湯タンク10内には、給水配管11の水が流入するため、貯湯タンク10内は常に満水状態が保持される。
The hot water in the upper part of the hot
また、浴槽30内の温水を加熱する追焚き運転を行う場合には、第2の循環ポンプ14b及び第3の循環ポンプ15aを運転する。このとき、第1の三方弁16aは、熱交換器14aと浴槽30を連通する流路に設定する。また、第2の三方弁17aは、貯湯タンク10の上部と熱交換器14aの流入側を連通する流路に設定する。更に、第3の三方弁18aは、貯湯タンク10の下部と第1の循環ポンプ13aの吸入側を連通する流路に設定する。これにより、図3に示すように、熱交換器14aにおいて第2の循環回路14を流通する高温水と第3の循環回路15を流通する浴槽30内の温水とが熱交換し、浴槽30内の温水が加熱される。第2の循環回路14を流通する高温水は、熱交換器14aにおいて熱交換することにより冷却され、貯湯タンク10内の上下方向略中央部に戻される。
Moreover, when performing the reheating operation which heats the hot water in the
また、浴槽30内の残湯の熱エネルギーを回収しながら貯湯タンク10内に高温水を貯える熱回収貯湯運転を行う場合には、第2の循環ポンプ14bを停止して第1の循環ポンプ13a及び第3の循環ポンプ15aを運転する。このとき、第1の三方弁16aは、熱交換器14aと浴槽30を連通する流路に設定する。また、第2の三方弁17aは、配管17と熱交換器14aの流入側を連通する流路に設定する。更に、第3の三方弁18aは、配管18と第1の循環ポンプ13aの吸入側を連通する流路に設定する。これにより、図4に示すように、貯湯タンク10の下部の水は、第1の循環ポンプ13aによって配管17を流通して熱交換器14aに流入し、熱交換器14aにおいて第3の循環回路15を流通する浴槽30の残湯と熱交換することにより加熱される。浴槽30の残湯と熱交換して加熱された水は、配管18を流通してガスクーラ22において加熱され、貯湯タンク10の上部に貯えられる。
In addition, when performing a heat recovery hot water storage operation in which high temperature water is stored in the hot
このように、本実施形態の給湯装置によれば、ガスクーラ22によって加熱される貯湯タンク10の下部から流出する水に浴槽30内の残湯の熱エネルギーを回収させるようにしたので、ヒートポンプユニット20の冷媒回路を流通する冷媒に浴槽30内の残湯の熱エネルギーを回収させる必要はなく、水流通用の配管のみの簡単な構造によって浴槽30の残湯の熱エネルギーを水の加熱に利用することが可能となる。
As described above, according to the hot water supply apparatus of the present embodiment, the heat energy of the remaining hot water in the
また、貯湯タンク10内の下部の水を、第2の循環回路14に流入させて第3の循環回路を流通する浴槽30内の残湯と熱交換器14aにおいて熱交換させ、浴槽30内の残湯と熱交換した第2の循環回路14を流通する水を、第1の循環回路13に流入させてガスクーラ22において加熱して貯湯タンク10内の上部に戻すようにしたので、別途熱回収用の熱交換器を必要とすることなく追焚き用の熱交換器14aによって浴槽30内の残湯の熱エネルギーを回収することができ、部品点数を低減することにより製造コストの低減を図ることが可能となる。
Further, the water in the lower part of the hot
また、貯湯タンク10内の下部を第2の循環回路14の熱交換器14aの流入側に流通させる配管17と、第2の循環回路14の熱交換器14aの流入側の流路を第2の循環回路14側または配管17側に切換える第2の三方弁17aと、第2の循環回路14の熱交換器14aの流出側を第1の循環回路13のガスクーラ22の流入側に連通させる配管18と、第2の循環回路14の熱交換器14aの流出側の流路を第2の循環回路14側または配管18側に切換える第3の三方弁18aと、第1の循環ポンプ13aとから浴槽30内の残湯の熱エネルギーを回収するようにしたので、簡単な構成によって残湯の熱エネルギーの回収を行うことができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。
In addition, a
尚、前記実施形態では、ガスクーラ22によって加熱される貯湯タンク10の下部から流出する水に浴槽30の残湯の熱エネルギーを回収させるようにしたものを示したが、例えば、ガスクーラ22によって加熱される貯湯タンク10の下部から流出する水に床暖房や空気調和機等の熱源となる温水の熱エネルギーを回収させるようにしてもよい。
In the above embodiment, the water flowing out from the lower part of the hot
10…貯湯タンク、13…第1の循環回路、14…第2の循環回路、14a…熱交換器、15…第3の循環回路、17…配管、17a…第2の三方弁、18…配管、18a…第3の三方弁、20…ヒートポンプユニット、22…ガスクーラ、30…浴槽。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
所定の用途に利用された温水と加熱部において加熱される水とを熱交換することにより、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを加熱部において加熱される水に回収させる熱回収手段を備えた
ことを特徴とする給湯装置。 In a hot water supply apparatus comprising a heating unit for heating water and a hot water storage tank for storing high-temperature water heated in the heating unit,
Heat recovery means for recovering the heat energy remaining in the hot water used in the predetermined application to the water heated in the heating part by exchanging heat between the hot water used in the predetermined application and the water heated in the heating unit A hot water supply apparatus characterized by comprising:
前記貯湯タンク内の下部の水を、第2の循環回路に流入させて第3の循環回路を流通する所定の用途に利用された水と熱交換器において熱交換させ、所定の用途に利用された水と熱交換した第2の循環回路を流通する水を、第1の循環回路に流入させて加熱部において加熱して貯湯タンク内の上部に戻す熱回収手段を備えた
ことを特徴とする給湯装置。 A hot water storage tank that stores water for hot water supply, a heating unit that heats water, and water in the lower part of the hot water storage tank is allowed to flow into the heating part, and the water heated in the heating part is returned to the upper part of the hot water storage tank. A heat exchanger that exchanges heat between the circulation circuit, the water in the hot water storage tank and the water that is used for a predetermined purpose, and the water in the upper part of the hot water storage tank flow into the heat exchanger and exchange heat in the heat exchanger. In a hot water supply apparatus comprising: a second circulation circuit that returns water into the hot water storage tank; and a third circulation circuit that circulates water used for a predetermined application to the heat exchanger.
The water in the lower part of the hot water storage tank flows into the second circulation circuit and is exchanged in the heat exchanger with the water used for the predetermined use flowing through the third circulation circuit, and is used for the predetermined use. Heat recovery means for supplying water flowing through the second circulation circuit exchanged with the water into the first circulation circuit, heating it in the heating section, and returning it to the upper part of the hot water storage tank. Hot water supply device.
ことを特徴とする請求項2記載の給湯装置。 The heat recovery means includes a first communication pipe that communicates the lower part of the hot water storage tank with the inflow side of the heat exchanger of the second circulation circuit, and a flow path on the inflow side of the heat exchanger of the second circulation circuit. The first flow path switching valve that switches to the second circulation circuit side or the first communication pipe side and the outflow side of the heat exchanger of the second circulation circuit communicate with the inflow side of the heater of the first circulation circuit A second communication pipe, a second flow path switching valve for switching the flow path on the outflow side of the heat exchanger of the second circulation circuit to the second circulation circuit side or the second communication pipe side, The hot water supply device according to claim 2, comprising a circulation pump connected to the circulation circuit.
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の給湯装置。 The hot water supply apparatus according to claim 1, 2, or 3, wherein the remaining hot water stored in the bathtub is used as the water used for the predetermined application.
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の給湯装置。 The hot water supply apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein hot water used for floor heating or heating operation of an air conditioner is used as the water used for the predetermined application.
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