JP2009068761A - Hot water storage type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプユニットの沸き上げ用熱交換器によって加熱された湯を貯湯タンクの上部に戻し、貯湯タンクの下部へ給水することにより、上部と下部とで温度差が生じるように貯湯タンクに湯及び水を貯える貯湯式給湯機に関するものである。 In the present invention, the hot water heated by the heat exchanger for boiling of the heat pump unit is returned to the upper part of the hot water storage tank and supplied to the lower part of the hot water storage tank so that a temperature difference occurs between the upper part and the lower part. The present invention relates to hot water and a hot water storage type water heater that stores water.
従来、冷凍サイクルを用いたヒートポンプ貯湯式給湯機において、貯湯タンク内の温水を沸き上げ用熱交換器に循環させる回路と、貯湯タンク内の湯を浴槽湯の追い炊きや暖房ユニットでの暖房を行う利用側熱交換器に循環させる回路とを、1台の循環ポンプにより循環させるものがある。 Conventionally, in a heat pump hot water storage type water heater using a refrigeration cycle, a circuit that circulates the hot water in the hot water storage tank to the heat exchanger for boiling, and the hot water in the hot water storage tank are reheated in the bath water or heated by the heating unit. Some circuits circulate through the use side heat exchanger to be circulated by a single circulation pump.
この貯湯式給湯器は、温水を貯留させる貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の温水を加熱する給湯用熱交換器と、前記貯湯タンク内の湯を用いて浴槽での追い炊きや暖房ユニットでの暖房を行なう利用側熱交換器と、を備えた給湯機であって、一端が前記貯湯タンクの下部に、他端が前記貯湯タンクの上部に接続され、前記給湯用熱交換器の利用側配管を構成する給湯用配管と、一端が前記貯湯タンクの上部に、他端が前記貯湯タンクの下部に接続され、前記利用側熱交換器の熱源側配管を構成する熱源側配管と、前記給湯用配管の一端と熱源側配管の他端との接続部に設けた第1の制御弁と、一端が前記給湯用配管の他端側に第2の制御弁を介して接続され、他端が前記貯湯タンクの下部に接続された下部戻し管とを有し、前記第1の制御弁から前記第2の制御弁までの間の前記給湯用配管に、循環ポンプを設け、前記給湯タンクの沸き上げ運転では、前記循環ポンプを運転することにより、前記貯湯タンクの下部から流出させた水を、前記第1の制御弁、前記循環ポンプ、前記給湯用熱交換器、前記第2の制御弁を経由させ、前記貯湯タンクの上部から戻し、前記浴槽の追い炊きや暖房では、前記循環ポンプを運転することにより、前記利用側熱交換器で放熱させた湯を、前記第1の制御弁、前記循環ポンプ、前記給湯用熱交換器、前記第2の制御弁を経由させ、前記戻し管から前記貯湯タンクに戻す(例えば、特許文献1参照)。 This hot water storage type water heater has a hot water storage tank for storing hot water, a heat exchanger for hot water supply for heating the hot water in the hot water storage tank, reheating in a bathtub using hot water in the hot water storage tank, and a heating unit. A water heater having a use side heat exchanger for heating, wherein one end is connected to the lower part of the hot water storage tank, the other end is connected to the upper part of the hot water storage tank, and the use side piping of the heat exchanger for hot water supply A hot water supply pipe, one end of which is connected to the upper part of the hot water storage tank, the other end of which is connected to the lower part of the hot water storage tank, and which constitutes the heat source side pipe of the use side heat exchanger, and the hot water supply A first control valve provided at a connection portion between one end of the pipe and the other end of the heat source side pipe; one end is connected to the other end of the hot water supply pipe via a second control valve; A lower return pipe connected to the lower part of the hot water storage tank, and the first control valve The hot water supply pipe between the second control valve and the second control valve is provided with a circulation pump, and in the boiling operation of the hot water supply tank, the water discharged from the lower part of the hot water storage tank by operating the circulation pump. Through the first control valve, the circulation pump, the hot water supply heat exchanger, and the second control valve, and return from the upper part of the hot water storage tank. The hot water radiated by the use side heat exchanger is passed through the first control valve, the circulation pump, the hot water heat exchanger, the second control valve, and the return pipe. To the hot water storage tank (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の技術によれば、浴槽湯の追焚きや暖房ユニットでの暖房時に、循環ポンプを運転すると、必ず、利用側熱交換器で放熱した後の温水が、沸き上げ用配管及び沸き上げ用熱交換器を経由して貯湯タンクに戻る。そのため、貯湯式給湯機の据付場所によっては、非常に配管が長くなったり、戻り温水の放熱ロスが大きくなる、という問題があった。また、貯湯タンクの沸き上げ運転と、浴槽湯の追焚きや暖房ユニットでの暖房運転とを同時に行うことができない、という問題があった。 However, according to the above-described conventional technique, when the circulation pump is operated during reheating of bath water or heating by a heating unit, the hot water after radiating heat from the use side heat exchanger is always heated. Return to hot water storage tank via heat exchanger for raising. Therefore, depending on the installation location of the hot water storage type hot water heater, there is a problem that the piping becomes very long and the heat dissipation loss of the return hot water becomes large. In addition, there is a problem that the hot water tank heating operation and the bath water reheating and the heating operation in the heating unit cannot be performed simultaneously.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、1台のタンク循環ポンプにより、貯湯タンクの沸き上げ運転と、浴槽湯の追焚き運転や暖房ユニットでの暖房運転と、を効率よく行うことができ、かつ、貯湯タンクの沸き上げ運転と、浴槽湯の追焚き運転や暖房ユニットでの暖房運転と、を同時に行うことができる貯湯式給湯機を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and efficiently performs a heating operation of a hot water storage tank, a reheating operation of bath water, and a heating operation in a heating unit by a single tank circulation pump. An object of the present invention is to obtain a hot water storage type hot water heater that can perform a boiling operation of a hot water storage tank, a reheating operation of bathtub water, and a heating operation of a heating unit at the same time.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、加熱された湯及び給水された水を貯える貯湯タンクと、該貯湯タンクの下部に第1の流入口が接続された第1の三方弁と、該第1の三方弁の流出口に吸込口が接続されたタンク循環ポンプと、該タンク循環ポンプの吐出口に流入口が接続された第2の三方弁と、該第2の三方弁の第1の流出口に流入口が接続され流出口が前記貯湯タンクの上部に接続された沸き上げ用熱交換器と、を含んで成る沸き上げ回路と、前記貯湯タンクの上部に第2の流入口が接続された前記第1の三方弁と、該第1の三方弁の流出口に吸込口が接続された前記タンク循環ポンプと、該タンク循環ポンプの吐出口に流入口が接続され第2の流出口が前記貯湯タンクの下部に接続された前記第2の三方弁と、を含んで成る熱源回路と、該熱源回路中に直列に接続された利用側熱交換器と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a hot water storage tank for storing heated hot water and supplied water, and a first inflow port connected to a lower portion of the hot water storage tank. A three-way valve, a tank circulation pump having a suction port connected to an outlet of the first three-way valve, a second three-way valve having an inlet connected to a discharge port of the tank circulation pump, and the second A boiling heat exchanger including an inlet connected to a first outlet of the three-way valve and an outlet connected to an upper portion of the hot water storage tank; and a heating circuit including an upper portion of the hot water storage tank; The first three-way valve connected to the second inlet, the tank circulation pump connected to the outlet of the first three-way valve, and the inlet to the outlet of the tank circulation pump The second three-way valve connected and having a second outlet connected to the lower part of the hot water storage tank; A heat source circuit formed comprise, characterized in that it comprises a utilization side heat exchanger connected in series, the in heat source circuit.
この発明によれば、1台のタンク循環ポンプにより、貯湯タンクの沸き上げ運転と、浴槽湯の追焚き運転や暖房ユニットでの暖房運転と、を効率よく行うことができ、かつ、貯湯タンクの沸き上げ運転と、浴槽湯の追焚き運転や暖房ユニットでの暖房運転と、を同時に行うことができる貯湯式給湯機が得られる、という効果を奏する。 According to the present invention, the heating operation of the hot water storage tank, the reheating operation of the bathtub hot water, and the heating operation of the heating unit can be efficiently performed by one tank circulation pump. There is an effect that a hot water storage type water heater capable of simultaneously performing a boiling operation, a bath water reheating operation, and a heating operation in a heating unit can be obtained.
以下に、本発明にかかる貯湯式給湯機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a hot water storage type water heater according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる貯湯式給湯機の実施の形態1を示す回路図であり、図2は、実施の形態1の貯湯式給湯機の沸き上げ運転時の温水の流れを示す図であり、図3は、実施の形態1の貯湯式給湯機の浴槽追焚き運転時の湯の流れを示す図であり、図4は、実施の形態1の貯湯式給湯機の、浴槽追焚き及び沸き上げ同時運転時の温水の流れを示す図である。図1に示すように、実施の形態1の貯湯式給湯機100は、給湯ユニット1と、ヒートポンプユニット60と、浴槽50と、を備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a hot water storage type hot water heater according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a flow of hot water during a boiling operation of the hot water storage type water heater of the first embodiment. Yes, FIG. 3 is a diagram showing the flow of hot water during the bathtub reheating operation of the hot water storage hot water supply apparatus according to the first embodiment, and FIG. It is a figure which shows the flow of the warm water at the time of a boiling simultaneous operation. As shown in FIG. 1, a hot water storage
給湯ユニット1は、加熱された湯及び給水管3から給水された水を貯え、給湯管5を介して外部に給湯する貯湯タンク10と、貯湯タンク10の下部に貯えられた温水を吸出してヒートポンプユニット60に送水し、ヒートポンプユニット60で加熱された湯を貯湯タンク10の上部に戻すタンク循環ポンプ11と、貯湯タンク10の上部に貯えられた湯を浴槽50の追い炊きに利用するための利用側熱交換器12と、を備えている。
The hot water supply unit 1 stores heated hot water and water supplied from the
ヒートポンプユニット60は、圧縮機61と、沸き上げ用熱交換器62と、膨張弁63と、蒸発器64と、をヒートポンプ回路65として環状に接続して成り、冷凍サイクルを構成している。
The
沸き上げ用熱交換器62は、冷凍サイクルを構成するヒートポンプ回路65と、給湯ユニット1の沸き上げ回路41との間で熱交換を行う。沸き上げ回路41の温水を湯に沸き上げるために、冷凍サイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転される。
The boiling
浴槽50は、利用側熱交換器12と浴槽循環ポンプ52とを、環状に接続して成る浴槽循環回路51を備えている。
The
沸き上げ回路41は、貯湯タンク10の下部(底部)に第1の流入口31aが接続された第1の三方弁31と、第1の三方弁31の流出口31cに吸込口が接続されたタンク循環ポンプ11と、タンク循環ポンプ11の吐出口に流入口32aが接続された第2の三方弁32と、第2の三方弁32の第1の流出口32cに流入口が接続され流出口が貯湯タンク10の上部に接続されたヒートポンプユニット60の沸き上げ用熱交換器62と、を含んで成る。
The
熱源回路45は、貯油タンク10の上部に流入口が接続された利用側熱交換器12と、利用側熱交換器12の流出口に第2の流入口31bが接続された第1の三方弁31と、第1の三方弁31の流出口31cに吸込口が接続されたタンク循環ポンプ11と、タンク循環ポンプ11の吐出口に流入口32aが接続され第2の流出口32bが貯湯タンク10の下部に接続された第2の三方弁32と、を含んで成る。
The
実施の形態1の貯湯式給湯器100においては、上記のように、利用側熱交換器12は、第1の三方弁31の上流側に直列に接続されている。第2の三方弁32は、第1、第2の流出口32c、32bの分配比率を調整可能なものを用いる。
In the hot water storage type
次に、図2を参照して、沸き上げ回路41による貯湯タンク10の温水の沸き上げ運転について説明する。まず、第1の三方弁31を操作して、第1の流入口31aと流出口31cとを連通させ、第2の流入口31bを閉じる。また、第2の三方弁32を操作して、流入口32aと第1の流出口32cとを連通させ、第2の流出口32bを閉じる。
Next, with reference to FIG. 2, an operation of boiling hot water in the hot
上記の第1、第2の三方弁31、32の操作、設定の後、タンク循環ポンプ11を運転すると、貯湯タンク10の下部(底部)から吸出された温水は、第1の三方弁31、循環ポンプ11、第2の三方弁32、沸き上げ用熱交換器62を経由して、貯湯タンク10の上部に戻される。
After the operation and setting of the first and second three-
同時に、ヒートポンプユニット60が運転され、圧縮機61で圧縮された冷媒が、沸き上げ用熱交換器62で放熱し、膨張弁63で減圧され、蒸発器64で吸熱し、ガス状態で圧縮機61に吸入される。
At the same time, the
沸き上げ用熱交換器62では、沸き上げ用熱交換器62内を流れる冷媒の熱が、沸き上げ回路41を流れる温水を加熱し、加熱された温水は高温湯となり、貯湯タンク10の上部に戻されて蓄えられる。
In the boiling
高温湯が、貯湯タンク10の上部に貯えられ、温水が、貯湯タンク10の下部(底部)から吸出されるので、貯湯タンク10内では、上層部に高温湯が蓄えられ、この高温湯層が徐々に厚くなる。貯湯タンク10の下部側に設置した温度センサ(図示せず)により、貯湯タンク10内に十分な高温湯が貯えられたことを検出したら、沸き上げ運転を終了する。
The hot water is stored in the upper part of the hot
次に、図3を参照して、熱源回路45による貯湯タンク10の高温湯を利用した浴槽50の追焚き運転について説明する。この浴槽50の追焚き運転では、第1の三方弁31は、第1の流入口31aを閉じ、第2の流入口31bと流出口31cとを連通させる。また、第2の三方弁32は、流入口32aと第2の流出口32bとを連通させ、第1の流出口32cを閉じる。
Next, with reference to FIG. 3, the reheating operation of the
上記の第1、第2の三方弁31、32の操作、設定の後、タンク循環ポンプ11を運転すると、貯湯タンク10の上部から吸出された高温湯は、利用側熱交換器12、第1の三方弁31、タンク循環ポンプ11及び第2の三方弁32を経由して、貯湯タンク10の下部に戻される。なお、このとき、ヒートポンプユニット60は、運転しない。一方、浴槽循環ポンプ52を運転し、利用側熱交換器12で、熱源回路45を流れる高温湯の熱を、浴槽循環回路51を流れる浴槽50の湯に伝達し、浴槽50を追い炊きする。
When the
貯湯タンク10の上部に貯えられた高温湯を吸出し、利用側熱交換器12で熱を奪われた温水を貯湯タンク10の下部に戻すので、貯湯タンク10内では、上部高温湯層が徐々に薄くなる。貯湯タンク10の上部側に設置した温度センサ(図示せず)により、貯湯タンク10の高温湯量が所定量以下となったことが検出されると、浴槽50の追焚き運転と貯湯タンク10の沸き上げ運転とを同時に行い、貯湯タンク10の蓄熱量を維持するようにする。
The hot water stored in the upper part of the hot
次に、図4を参照して、熱源回路45及び沸き上げ回路41による浴槽50の追焚き運転及び貯湯タンク10の沸き上げ運転の同時運転について説明する。浴槽50の追焚き運転及び貯湯タンク10の沸き上げ運転の同時運転では、第2の三方弁32を分配弁として機能させる。分配弁32は、1つの流入口32aと、第1、第2の2つの流出口32c、32bとを有し、2つの流出口32c、32bに流出させる流量の分配比率を任意に変えることができる。
Next, with reference to FIG. 4, the simultaneous operation of the reheating operation of the
同時運転を行なうときは、第1の三方弁31は、第1の流入口31aを閉じ、第2の流入口31bと流出口31cとを連通させる。第2の三方弁32は、流入口32aと第1、第2の2つの流出口32c、32bとを連通させる。
When performing the simultaneous operation, the first three-
タンク循環ポンプ11を運転し、高温湯が、貯湯タンク10上部から利用側熱交換器12、第1の三方弁31、タンク循環ポンプ11及び第2の三方弁32の第2の流出口32bを経由して貯湯タンク10の下部に戻る熱源回路45と、高温湯が、貯湯タンク10上部から利用側熱交換器12、第1の三方弁31、タンク循環ポンプ11、第2の三方弁32の第1の流出口32c及び沸き上げ用熱交換器62を経由して貯湯タンク10の上部に戻る沸き上げ回路41と、の2回路に流れる流量配分を、第2の三方弁32の分配比率を調整することにより調整する。
The
浴槽50の追焚きの必要加熱能力と、ヒートポンプユニット60の加熱能力と、に基づいて2回路の流量配分を調整し、浴槽循環ポンプ12の回転数を調整し、第2の三方弁32で分配比率を調整する。
The flow distribution of the two circuits is adjusted based on the required heating capacity of the
以上のように、実施の形態1の貯湯式給湯機100は、貯湯タンク10の沸き上げ運転と、浴槽50の追焚き運転とを1つのタンク循環ポンプ11で効率的に行なうことができ、また、貯湯タンク10の沸き上げ運転と浴槽50の追焚き運転を同時に行うこともでき、使い勝手がよい。
As described above, the hot water storage
実施の形態2.
図5は、本発明にかかる貯湯式給湯機の実施の形態2を示す回路図であり、図6は、実施の形態2の貯湯式給湯機の浴槽湯の熱回収運転時の温水の流れを示す図である。図5において、実施の形態1の貯湯式給湯機100と同等の構成部分については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing Embodiment 2 of the hot water storage type hot water heater according to the present invention, and FIG. 6 shows the flow of hot water during the heat recovery operation of the bathtub hot water of the hot water storage type water heater of Embodiment 2. FIG. In FIG. 5, the same components as those of the hot water storage type
図5に示すように、実施の形態2の貯湯式給湯機200が実施の形態1の貯湯式給湯機100と異なるところは、利用側熱交換器12を、第1の三方弁31の下流側に接続していることであり、これにより、貯湯タンク10の沸き上げ運転及び浴槽50の追焚き運転が行なえるとともに、浴槽50の熱の回収運転が可能となる。
As shown in FIG. 5, the hot water
浴槽50の熱の回収運転時は、第1の三方弁31は、第2の流入口31bを閉じ、第1の流入口31aを開いて熱源回路45を熱回収回路に切替え、利用側熱交換器12に接続された浴槽循環回路51から浴槽50の湯の熱を貯湯タンク10に回収する。
During the heat recovery operation of the
第2の三方弁32は、流入口32aと第2の流出口32bとを連通させ、第1の流出口32cを閉じる。図6に示すように、タンク循環ポンプ11を運転すると、貯湯タンク10下部(底部)から吸出された温水は、第1の三方弁31、利用側熱交換器12、タンク循環ポンプ11及び第2の三方弁32を経由して、貯湯タンク10の下部へ戻される。
The second three-
このとき、浴槽循環ポンプ52を運転し、浴槽循環回路51に設置された温度センサ(図示せず)の検出温度と貯湯タンク10の下部に設置された温度センサ(図示せず)の検出温度との比較を行なう。浴槽50の湯の温度の方が高い場合には、浴槽50の湯から熱回収を行なうことが可能であり、利用側熱交換器12で、浴槽循環回路51の湯の熱を熱回収回路側45へ伝達し、浴槽50の湯の熱を、タンク循環ポンプ11及び第2の三方弁32を経由して、貯湯タンク10に回収することができる。
At this time, the
なお、実施の形態1及び実施の形態2の貯湯式給湯機100、200では、ヒートポンプサイクルを、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたが、ヒートポンプサイクルは、一般の、臨界圧力以下のヒートポンプサイクルとしてもよい。この場合、冷媒として、フロンガス、アンモニア等を用いてもよい。
In the hot water storage
また、利用側熱交換器12に、浴槽循環回路51を介して浴槽50を接続する替わりに、暖房ユニットを接続してもよいし、別の利用側熱交換器を設け、これに暖房ユニットを接続してもよい。
Moreover, instead of connecting the
以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯装置は、1台のタンク循環ポンプにより、貯湯タンクの沸き上げ運転と、浴槽の追焚き運転や暖房ユニットでの暖房運転と、を効率よく行なえるものとして有用である。 As described above, the hot water storage type hot water supply apparatus according to the present invention can efficiently perform the heating operation of the hot water storage tank, the reheating operation of the bathtub, and the heating operation of the heating unit by one tank circulation pump. Useful as a thing.
1 給湯ユニット
3 給水管
5 給湯管
10 貯湯タンク
11 タンク循環ポンプ
12 利用側熱交換器
31 三方弁
31a 第1の流入口
31b 第2の流入口
31c 流出口
32 三方弁(分配弁)
32a 流入口
32b 第2の流出口
32c 第1の流出口
41 沸き上げ回路
45 熱源回路
50 浴槽
51 浴槽循環回路
52 浴槽循環ポンプ
60 ヒートポンプユニット
61 圧縮機
62 沸き上げ用熱交換器
63 膨張弁
64 蒸発器
65 ヒートポンプ回路
100,200 貯湯式給湯機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot
Claims (5)
該貯湯タンクの下部に第1の流入口が接続された第1の三方弁と、該第1の三方弁の流出口に吸込口が接続されたタンク循環ポンプと、該タンク循環ポンプの吐出口に流入口が接続された第2の三方弁と、該第2の三方弁の第1の流出口に流入口が接続され流出口が前記貯湯タンクの上部に接続された沸き上げ用熱交換器と、を含んで成る沸き上げ回路と、
前記貯湯タンクの上部に第2の流入口が接続された前記第1の三方弁と、該第1の三方弁の流出口に吸込口が接続された前記タンク循環ポンプと、該タンク循環ポンプの吐出口に流入口が接続され第2の流出口が前記貯湯タンクの下部に接続された前記第2の三方弁と、を含んで成る熱源回路と、
該熱源回路中に直列に接続された利用側熱交換器と、
を備えることを特徴とする貯湯式給湯機。 A hot water storage tank for storing heated hot water and supplied water;
A first three-way valve having a first inlet connected to a lower portion of the hot water storage tank; a tank circulation pump having a suction port connected to an outlet of the first three-way valve; and a discharge port of the tank circulation pump A second three-way valve having an inlet connected thereto, and a boiling heat exchanger having an inlet connected to a first outlet of the second three-way valve and an outlet connected to an upper portion of the hot water storage tank A boiling circuit comprising:
The first three-way valve having a second inlet connected to the upper part of the hot water storage tank, the tank circulation pump having an inlet connected to the outlet of the first three-way valve, and the tank circulation pump A heat source circuit comprising: the second three-way valve having an inlet connected to the discharge port and a second outlet connected to a lower portion of the hot water storage tank;
A use side heat exchanger connected in series in the heat source circuit;
A hot water storage type water heater characterized by comprising:
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