JP2010025363A - Hot water supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯湯式の給湯装置に関し、特に流路を切り換えるための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, and more particularly to an apparatus for switching a flow path.
従来、この種の給湯装置は、図7に示されているように、湯水を貯える貯湯槽1と、加熱手段であるヒートポンプ熱源2とを備えており、給水源から供給された水は給水管3を通って分岐され、それぞれ貯湯槽2の下部と給湯混合弁4の水側に供給されている。
Conventionally, as shown in FIG. 7, this type of hot water supply apparatus includes a hot
そして貯湯槽1の下部から入水された水は貯湯槽1に貯まり、貯湯槽1の下部とヒートポンプ熱源2がヒートポンプ往き配管6で接続されており、貯湯槽1に貯えられた湯水は、貯湯槽1の下部からヒートポンプ往き配管6を経て、沸き上げポンプ5を介してヒートポンプ熱源2に供給される。
And the water which entered from the lower part of the
一方、ヒートポンプ熱源2にはコンプレッサー7が内蔵され、ヒートポンプ熱源2に入水された湯水を熱交換して温度を上げ、生成した高温水はヒートポンプ戻り配管8を経て、タンク上戻り配管11から貯湯槽1の上部に戻る構成となっている。
On the other hand, the heat
しかしながら、ヒートポンプ熱源2の立ち上がり時などには、ヒートポンプ熱源2で生成される湯が上がりきっていない状態で貯湯槽1の上部に戻されてしまうと、貯湯槽1の上部が低温水で満たされてしまうという課題を有していたため、従来の給湯装置においては、ヒートポンプ戻り配管8とヒートポンプ上戻り配管11との間に三方弁10が設けられており、三方弁10の一方向に貯湯槽1の下部へと湯水を送るためのタンク下戻り配管9を設けており、三方弁10を切り換えることによってタンク上戻り配管11もしくはタンク下戻り配管9のいずれかの流路を選択できるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
However, when the heat
次に、三方弁10の動作について説明する。ヒートポンプ熱源2の入口には、入水温度を測定するための入水温度センサー12と、ヒートポンプ熱源2の出口には、出湯温度を測定するための出湯温度センサー13が設けられており、測定された温度データは、制御基板14に送られる。
Next, the operation of the three-
出湯温度センサー13が低い(例えば、60度未満)場合、貯湯槽1の上部にヒートポンプ熱源2から出てくる湯水を戻してしまうと、貯湯槽1の上部に貯えられている高温水と混ざり合ってしまい、貯湯槽1の上部の湯水の温度が低下してしまうので、給湯装置全体の効率が低下してしまう。そこで、出湯温度センサー13が低い場合には、三方弁10を切り換えることによって、ヒートポンプ熱源2から出てくる湯水を貯湯槽1の下部へ戻している。
When the hot
また、出湯温度センサー13が高い(例えば、60度以上)場合には三方弁10を切り換えることによって、ヒートポンプ熱源2から出てくる湯水をタンク上戻り配管11を経て貯湯槽1の上部に供給する。そして貯湯槽1の上部に貯えられた高温水は、貯湯槽1の天部にある出湯配管から出湯し、給湯混合弁4で湯と水とが混合される。そして給湯混合弁4の下流側にある給湯温度センサー15で検知する温度が、ユーザーが設定した給湯温度となるように、給湯混合弁4がフィードバック制御される。
When the hot
次に、従来の三方弁10の構成について説明する。図8、図9は、三方弁10の要部断
面図である。図8、図9において、三方弁10は、ヒートポンプ戻り管8が接続されるヒートポンプ戻り口18、タンク下戻り配管9が接続されるタンク下戻り口20、タンク上戻り配管11が接続されるタンク上戻り口21の3つの開放口を有し、それぞれ3つの配管に接続されて流路を形成している。
Next, the configuration of the conventional three-
そして3つの開放口のいずれの口同士を通水させるかを切り換えるためのボールバルブ19が設けられており、ボールバルブ19に設けられたL字の流路を切り換えることで、ヒートポンプ戻り口18とタンク下戻り口20とを連通する流路、もしくはヒートポンプ戻り口18とタンク上戻り口21とを連通する流路とを切り換えることができる。図8は、タンク下戻り口20とヒートポンプ戻り口18とが連通するようにボールバルブ19を駆動した図であり、ヒーポン戻り口18とタンク上戻り口21とは、ボールバルブ19とパッキン22とで閉止されて湯水が流れなくなっている。また図9は、タンク上戻り口21とヒートポンプ戻り口18とが連通するようにボールバルブ19を駆動した図であり、ヒーポン戻り口18とタンク下戻り口20とはボールバルブ19とパッキン22とで閉止されて湯水が流れなくなっている。
A
次に、三方弁の駆動について説明する。ボールバルブ19とステム23はスリット嵌合で連結されており、ステム23とボールバルブ19は同時に回転する。流路を切り換える場合は、モーター24を回転させ、モーター24の回転をギア25によって減速させギア25に連結されているステム23を回転させることにより、ボールバルブ19を所定の位置まで回転させることが可能となる。前記モーター24は制御基板14に接続され、モーターの発進、停止が制御される。
しかしながら、前記従来の給湯装置においては、三方弁10の駆動にモーターを使用しているため、電力が消費されてしまうという課題を有していた。
However, since the conventional hot water supply apparatus uses a motor to drive the three-
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、流路切替時に電力を消費することのない給湯装置を提供することを目的とする。 This invention solves the said conventional subject, and it aims at providing the hot-water supply apparatus which does not consume electric power at the time of flow path switching.
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、湯水を貯える貯湯槽と、前記貯湯槽内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された湯水を前記貯湯槽の上部または下部へ送る流路切換手段とを備え、前記流路切換手段として形状記憶バネと閉止弁を用いたことにより、加熱手段によって加熱された温水の温度に応じて流路を切り替えることが可能な構成となるため、流路切替時に電力を消費することがなく、省電力化さらには低コスト化を実現することができる。 In order to solve the conventional problems, a hot water supply apparatus of the present invention includes a hot water storage tank for storing hot water, heating means for heating hot water in the hot water storage tank, and hot water heated by the heating means in the hot water storage tank. It is possible to switch the flow path according to the temperature of the hot water heated by the heating means by using a shape memory spring and a shut-off valve as the flow path switching means. Therefore, it is possible to realize power saving and cost reduction without consuming electric power at the time of switching the flow path.
本発明は、流路切替時に電力を消費することのない給湯装置を提供することができる。 The present invention can provide a hot water supply device that does not consume electric power when the flow path is switched.
第1の発明の給湯装置は、湯水を貯える貯湯槽と、前記貯湯槽内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された湯水を前記貯湯槽の上部または下部へ送る流路切換手段とを備え、前記流路切換手段として形状記憶バネと閉止弁を用いたことにより、加熱手段によって加熱された温水の温度に応じて流路を切り替えることが可能な構成となるため、流路切替時に電力を消費することがなく、省電力化さらには低コスト化を実現することができる。 A hot water supply apparatus according to a first aspect of the present invention is a hot water storage tank for storing hot water, heating means for heating the hot water in the hot water storage tank, and channel switching for sending hot water heated by the heating means to the upper or lower part of the hot water storage tank. And a shape memory spring and a stop valve are used as the flow path switching means, so that the flow path can be switched according to the temperature of the hot water heated by the heating means. No power is consumed at the time of switching, and power saving and cost reduction can be realized.
第2の発明の給湯装置は、特に第1の発明において、前記流路切換手段として温度特性が互いに異なる2種類の形状記憶バネを用いることにより、温度特性が互いに異なる2種類の形状記憶バネを使用するので、1つ当たりの形状記憶バネのサイズを小さくすることができ、流路切替手段の構造をコンパクトにすることができる。 The hot water supply apparatus according to the second invention is, in particular, in the first invention, by using two kinds of shape memory springs having different temperature characteristics as the flow path switching means, two kinds of shape memory springs having different temperature characteristics are used. Since it is used, the size of each shape memory spring can be reduced, and the structure of the flow path switching means can be made compact.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described 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、本発明の実施の形態における給湯装置の構成図である。なお、図7に示す従来の実施の形態と同じ構成部位については、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、本実施の形態と従来の実施の形態との構成の差異は、図7に示す三方弁10の代わりに、流路切替手段である流路切替装置100を用いたことである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention. In addition, about the same component as the conventional embodiment shown in FIG. 7, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The difference in configuration between the present embodiment and the conventional embodiment is that a flow path switching device 100 that is a flow path switching means is used instead of the three-
以上のように構成された給湯装置において、次に、流路切替装置100の構成について説明する。 Next, the configuration of the flow path switching device 100 in the hot water supply device configured as described above will be described.
図2、図3は、本発明の実施の形態1における流路切替装置100の断面図を示す。流路切替装置100の外壁は、左ボディ26と右ボディ27で構成され、接合部分にはOリング28でシールされている。そして、従来の給湯装置に使用されていた三方弁10と同じように、ヒートポンプ戻り管8が接続されるヒートポンプ戻り口18、タンク下戻り配管9が接続されるタンク下戻り口20、タンク上戻り配管11が接続されるタンク上戻り口21の3つの開放口を有し、それぞれ3つの配管に接続されて流路を形成している。
2 and 3 are sectional views of the flow path switching device 100 according to
右ボディ27には、軸受け29が設けられており、軸受け29の中に作動軸30が内挿され、図2の紙面に向かって左右方向にスライドするように取り付けられている。作動軸30は、閉止弁としてパッキンA31およびパッキンB32を有しており、作動軸30が左右にスライドして動くことで、パッキンA31でタンク上戻り口21に連通する流路を塞ぎ、パッキンB32でタンク下戻り口20に連通する流路を塞ぐ構成となっている。
The
図4は、作動軸30の要部拡大図である。図4に示すように、作動軸30には支持具40を備えており、支持具40と左ボディ26、支持具40と右ボディ27とをバネで連結する構成となっている。なお支持具40の形状は、特に決まった形状に限定されるわけではないが、本実施の形態では、略円形状を成しており、その径Hは、タンク下戻り口20およびタンク上戻り口21へと連通する流路の径hよりも大きい値となっている。
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the
そして支持具40と左ボディ26とは形状記憶バネ33で連結されており、支持具40と右ボディ27とはバネ34で連結されている。なお、本実施の形態では形状記憶バネ33を上下に2本設けて、左ボディと支持具40とを連結しているが、形状記憶バネ33の本数およびバネ34の本数は2本に限定されることなく、2本以上の複数本のバネを用いて連結してもよい。
The
以上のように構成された流路切替装置100を用いた本実施の形態の給湯装置について、以下その動作および作用を説明する。 The operation and action of the hot water supply apparatus of the present embodiment using the flow path switching apparatus 100 configured as described above will be described below.
本実施の形態の給湯装置は、湯水を貯える貯湯槽1と、加熱手段であるヒートポンプ熱源2を備えており、貯湯槽1の底部には、給水源からの水を供給する給水管3が接続されている。また、貯湯槽1の下部とヒートポンプ熱源2とは、沸き上げポンプ5を介してヒートポンプ往き配管6で接続されており、沸き上げポンプ5を駆動することで、ヒートポ
ンプ熱源2に貯湯槽1の底部にある低温水を送っている。
The hot water supply apparatus of the present embodiment includes a hot
ヒートポンプ熱源2は、水と冷媒とが熱交換を行う水冷媒熱交換器、冷媒を減圧する減圧装置、冷媒が大気から熱を吸熱する蒸発器、冷媒を圧縮するコンプレッサー7を有し、順次冷媒配管で環状に接続されてヒートポンプ回路を形成している。そして冷媒水熱交換器で、コンプレッサー7で圧縮されて高温高圧となった冷媒と、貯湯槽1の底部から送られてくる低温水との間で熱交換を行い、高温水を生成する。
The heat
一方、ヒートポンプ熱源2から貯湯槽1に戻ってくるヒートポンプ戻り配管8と、湯水を貯湯槽1の上部に戻すためのタンク上戻り配管11とを接続している箇所に流路切替装置100が設けられており、流路切替装置100のヒートポンプ戻り口18にヒートポンプ戻り配管8を接続し、タンク上戻り口21にタンク上戻り配管11が接続されている。さらに、流路切替装置100のタンク下戻り口20にタンク下戻り配管9を接続して、貯湯槽1の底部に温水を戻す構成となっている。
On the other hand, a flow path switching device 100 is provided at a location where a heat
そして、本実施の形態の流路切替装置100に取り付けている形状記憶バネ33は、湯水の温度が60度より低い場合には縮んでおり、湯水の温度が60度を超えると伸びでバネ34の荷重を超えるように構成されている。
The
図2には、ヒートポンプ熱源2の立ち上がり時などの流路切替装置100の状態図を示し、図3には、ヒートポンプ熱源2が立ち上がって所定時間経過後の流路切替装置100の状態図を示している。
FIG. 2 shows a state diagram of the flow path switching device 100 such as when the heat
図2に示すように、ヒートポンプ熱源2の立ち上がり時には、温水の温度が上がっていないため、ヒートポンプ戻り口18から入り、パッキンB32と右ボディ27に空いている穴35を通り、タンク下戻り口20を出て貯湯槽1の下部に戻る。
As shown in FIG. 2, when the heat
この時、ヒートポンプ熱源2からの出湯された湯水の温度が60℃より低いため、形状記憶バネ33は縮まっており、作動軸30にはほとんど力が加わっていないが、バネ34が作動軸30を左方向の力で常に押しているため、パッキンA31が左ボディ26の開口孔を塞ぐように押さえつけられ、水の流れを遮断している。
At this time, since the temperature of the hot water discharged from the heat
したがって、ヒートポンプ熱源2から戻ってくる湯水は、タンク上戻り口21側には出ず、パッキンB32と右ボディ27に空いている穴35を通り、タンク下戻り口20を出て貯湯槽1の下部に戻るようになっている。
Therefore, the hot water returning from the heat
また、図3に示すように、ヒートポンプ熱源2が立ち上がってから所定時間経過後には、生成される温水が高温となっているため、ヒートポンプ戻り口18から入り、パッキンA31が左ボディ26の開口孔を塞いでいた状態を脱し、湯水がタンク上戻り口21に流れ込む状態となる。
Further, as shown in FIG. 3, after a predetermined time has elapsed since the heat
この時、ヒートポンプ熱源2からの出湯された湯水の温度は60度よりも高いため、形状記憶バネ33は伸びて、バネ34の荷重を超えて、パッキンB32を右ボディ27の開口孔を塞ぐように押さえつける。
At this time, since the temperature of the hot water discharged from the heat
したがって、タンク下戻り口20は閉止され、反対側のパッキンA31と左ボディ26の開口孔が開くためヒートポンプ熱源2から戻ってきた湯はタンク上戻り口21から貯湯槽1の上部に戻る。
Accordingly, the tank
以上のように、本発明の給湯装置は、温度センサーなどで湯水の温度を計測しながら、
流路を切り換える必要がないため、複雑な制御を必要とすることなく、ひいては流路を切り替えるための制御装置も不要となるためコストを削減することができ、その時の温度に応じて、流路が切り替わるため、流路切替のための電力を消費することなく、効率よく貯湯槽に高温水を貯えることができる。
As described above, the hot water supply apparatus of the present invention measures the temperature of hot water with a temperature sensor or the like,
Since there is no need to switch the flow path, the control device for switching the flow path is not required without requiring complicated control, so that the cost can be reduced and the flow path can be reduced according to the temperature at that time. Therefore, high-temperature water can be efficiently stored in the hot water storage tank without consuming electric power for channel switching.
また、本実施の形態では、形状記憶バネ33と普通のバネ34とを用いて流路切替装置100を構成したが、図5、図6に示すように、形状記憶バネA36と形状記憶バネB37を用いて構成してもよい。図5には、ヒートポンプ熱源2の立ち上がり時などの流路切替装置100の状態図を示し、図6には、ヒートポンプ熱源2が立ち上がって所定時間経過後の流路切替装置100の状態図を示している。
In the present embodiment, the flow path switching device 100 is configured using the
図2および図3と異なる点は、形状記憶バネA36および形状記憶バネB37で作動軸30を動作させる点である。ヒートポンプ熱源2から戻ってくる湯水の温度が60℃より低い場合には、形状記憶バネA36は縮まり、形状記憶バネB37は伸びて、左ボディ26の開口孔をパッキンA31が塞ぎ、ヒートポンプ熱源2から戻ってきた湯はタンク下戻り口20から貯湯槽1の下部に戻る。
2 and FIG. 3 is that the operating
ヒートポンプ熱源2から戻ってくる湯水の温度が60℃より高い場合には、形状記憶バネA36は伸び、形状記憶バネB37は縮まり、右ボディ27の開口孔をパッキンB32が塞ぎ、ヒートポンプ熱源2から戻ってきた湯はタンク上戻り口21から貯湯槽1の上部に戻る。
When the temperature of the hot water returning from the heat
片方を通常のバネを使用した実施例の場合には、形状記憶バネが伸びる場合、反対側のバネの力と閉止力をあわせた力のバネ圧に、形状記憶バネの力に設定する必要がある。しかしながら、どちらのバネにも形状記憶バネを使用した場合には、特性の異なる形状記憶バネをむかえ合わせで使用することにより、相対するバネの力を考慮に入れなくてもよくなり、一つのバネの荷重を小さくすることが可能となり、バネの全長も短くでき、三方弁を小さく設計することが可能となる。 In the case of an embodiment using a normal spring on one side, when the shape memory spring extends, it is necessary to set the force of the shape memory spring to the spring pressure of the force of the opposite spring and the closing force. is there. However, when shape memory springs are used for both springs, the use of shape memory springs with different characteristics makes it unnecessary to take the force of the opposing springs into account. It is possible to reduce the total load of the spring, shorten the overall length of the spring, and design the three-way valve to be small.
以上のように、本発明に係る給湯装置は、ヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機に適用できる。 As described above, the hot water supply apparatus according to the present invention includes an integrated heat pump type hot water heater in which a heat pump cycle and a hot water supply cycle are integrally configured, a separate heat pump type hot water heater configured separately, and a heat exchanger for hot water supply. The present invention can be applied to various heat pump water heaters such as a direct hot water heat pump type hot water heater that can discharge hot water as it is.
1 貯湯槽
2 ヒートポンプ熱源
3 給水管
4 給湯混合弁
5 沸き上げポンプ
6 ヒートポンプ往き管
7 コンプレッサー
8 ヒートポンプ戻り管
9 タンク下戻り配管
10 三方弁
11 タンク上戻り配管
12 入水温度センサー
13 出湯温度センサー
14 制御基板
15 給湯温度センサー
16 流量センサー
17 蛇口
18 ヒートポンプ戻り口
19 ボールバルブ
20 タンク下戻り口
21 タンク上戻り口
22 パッキン
23 ステム
24 モーター
25 ギア
26 左ボディ
27 右ボディ
28 Oリング
29 軸受け
30 作動軸
31 パッキンA
32 パッキンB
33 形状記憶バネ
34 バネ
35 穴
36 形状記憶バネA
37 形状記憶バネB
40 支持具
100 流路切替装置
DESCRIPTION OF
32 Packing B
33
37 Shape Memory Spring B
40 support device 100 flow path switching device
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