JP2011002121A - Storage type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水を加熱して生成した湯水を貯湯し、貯湯した湯水を給湯設備に供給する貯湯式給湯装置に関する。 The present invention relates to a hot water storage type hot water supply apparatus that stores hot water generated by heating water and supplies the stored hot water to a hot water supply facility.
近年、住宅等における熱源の一つとして、湯水(温水)を貯湯槽(貯湯タンクと称されることもある。)に貯湯しておき、必要に応じて貯湯槽から給湯設備等に供給する貯湯式給湯装置の普及が進んでいる。従来は熱源として電気やガスなどのエネルギーを用いて直接的に熱を用いていたところ、住宅等で使用される熱の温度が必ずしも数百度といった高温ではなく、例えば風呂やシャワーでは40℃程度、台所の湯沸かし器でも80℃〜90℃程度、床暖房でも35℃〜55℃程度である。したがって、水を十分に熱媒体として利用することができ、これに蓄熱することにより、熱の受給に時間差を設けたり、排熱の回収を行うことによって効率の向上を図ったりすることができる。 In recent years, hot water (hot water) is stored in a hot water tank (sometimes called a hot water tank) as one of the heat sources in houses, etc., and hot water is supplied from the hot water tank to hot water facilities as necessary. Widespread use of hot water heaters. Conventionally, heat was directly used by using energy such as electricity or gas as a heat source, but the temperature of heat used in a house or the like is not necessarily as high as several hundred degrees, for example, about 40 ° C. in a bath or shower, It is about 80-90 degreeC also in a water heater of a kitchen, and it is about 35-55 degreeC also in floor heating. Therefore, water can be sufficiently used as a heat medium, and by storing heat in this, it is possible to provide a time difference in receiving heat or to improve efficiency by collecting exhaust heat.
このような給湯装置における湯水生成装置として、ヒートポンプの普及が進んでいる。ヒートポンプは内部に熱媒体(冷媒)が循環しており、熱媒体を電力を利用して循環させることにより、空気熱とポンプ仕事をあわせた熱量で水を加熱することができるため、高い効率で湯水を生成することができる。さらに、水を蓄熱材として熱の受給に時間差を設けることができるため、安価な夜間電力を利用して生成した湯水を貯湯槽に貯湯し、貯湯された湯水を日中使用すれば、使用者(需要家)は電気に要するコストを削減することができる。 As a hot water generator in such a hot water supply apparatus, a heat pump is widely used. In heat pumps, a heat medium (refrigerant) circulates inside, and by circulating the heat medium using electric power, water can be heated with a heat quantity that combines air heat and pump work. Hot water can be generated. In addition, since water can be used as a heat storage material, there is a time difference in receiving heat, so hot water generated using inexpensive nighttime electricity can be stored in a hot water storage tank and the stored hot water can be used during the day. (Customers) can reduce the cost of electricity.
例えば、特許文献1には、ヒートポンプを用いた、温水暖房、風呂追いだきなどの複数の機能を有する貯湯式給湯器が開示されている。特許文献1の技術によれば、同じ温水を熱源とした1つの循環回路に複数の熱交換器を配置することで、軽量、コンパクトで安価な貯湯式給湯器を提供できるとされている。 For example, Patent Document 1 discloses a hot water storage type water heater having a plurality of functions such as hot water heating and bath chase using a heat pump. According to the technique of Patent Document 1, it is said that a light-weight, compact and inexpensive hot water storage type hot water heater can be provided by arranging a plurality of heat exchangers in one circulation circuit using the same hot water as a heat source.
しかし、上述したように安価な夜間電力を用いることでコストの削減を可能とする貯湯式給湯装置であっても、さらなる省エネ効果の向上のためにはCOP(Coefficient Of Performance:成績係数)を向上させる必要があった。そして、貯湯式給湯装置の湯水生成装置におけるCOPでは、中温水を高温水に加熱するよりも、低温水を高温水に加熱するほうがCOPの値が良いことがわかっている。 However, as mentioned above, even with hot water storage water heaters that can reduce costs by using inexpensive nighttime electricity, COP (Coefficient Of Performance) is improved to further improve the energy saving effect. It was necessary to let them. And in COP in the hot water production | generation apparatus of a hot water storage type hot water supply apparatus, it turns out that the value of COP is better to heat low temperature water to high temperature water than to heat medium temperature water to high temperature water.
特許文献1の貯湯式給湯装置では、貯湯槽の下部の湯水を加熱手段(湯水生成装置等)で加熱しているが、加熱後の湯水は、暖房熱交換器および風呂熱交換器を通過した後に再び下部へ戻されている。熱交換によって温度が低下した湯水であっても、風呂の浴水の追いだき前の温度以下にはならないため、中温水であるか、または少なくとも低温水ではない。ここで、上述したCOPを鑑みると、湯水生成装置等による加熱の対象である貯湯槽下部の低温水の温度を上げてしまうことは、COPの低下につながると考えられる。 In the hot water storage type hot water supply apparatus of Patent Document 1, the hot water at the lower part of the hot water tank is heated by a heating means (hot water generator, etc.), but the heated hot water has passed through the heating heat exchanger and the bath heat exchanger. It is returned to the bottom again later. Even hot water whose temperature has decreased due to heat exchange does not fall below the temperature before bathing in the bath, so it is medium temperature water, or at least not low temperature water. Here, in view of the above-mentioned COP, increasing the temperature of the low-temperature water in the lower part of the hot water tank that is the target of heating by the hot water generator or the like is thought to lead to a decrease in COP.
本発明は、このような課題に鑑み、COPの向上した省エネ効果の高い貯湯式給湯装置を提供することを目的としている。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a hot water storage type hot-water supply device with improved COP and high energy saving effect.
上記課題を解決するために、本発明にかかる貯湯式給湯装置の代表的な構成は、低温水を加熱することにより高温水を生成する湯水生成装置と、湯水を貯湯する貯湯槽と、風呂の浴水を加熱する追いだき熱交換器と、湯水生成装置から貯湯槽に接続された蓄熱配管と、湯水生成装置から追いだき熱交換器に接続された追いだき配管と、追いだき熱交換器から熱交換後の余熱水を貯湯槽へ導く余熱配管と、を備え、余熱配管は、貯湯槽の高さ方向の中途部である中温域に接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus according to the present invention includes a hot water generation apparatus that generates high temperature water by heating low temperature water, a hot water storage tank that stores hot water, and a bath. From the follow-up heat exchanger that heats the bath water, the heat storage pipe connected from the hot water generator to the hot water tank, the follow-up pipe connected from the hot water generator to the follow-up heat exchanger, and the follow-up heat exchanger And a remaining heat pipe that guides the remaining heat water after heat exchange to the hot water storage tank, and the remaining heat pipe is connected to an intermediate temperature region that is a midway in the height direction of the hot water storage tank.
上記構成によれば、熱交換後の余熱水は貯湯槽の中温域へ戻されるため、湯水生成装置によって加熱される低温域に滞留する低温水を温めることがない。よって、湯水生成装置の入水温度が上昇することによっておこるCOPの低下を防ぎ、ひいてはCOPを向上させることができる。したがって、省エネ効果の高い貯湯式給湯装置を提供することが可能となる。 According to the said structure, since the remaining heat water after heat exchange is returned to the intermediate temperature range of a hot water storage tank, the low temperature water which retains in the low temperature range heated by the hot water generator is not warmed. Therefore, it is possible to prevent a decrease in COP caused by an increase in the incoming water temperature of the hot water generator, thereby improving the COP. Therefore, it is possible to provide a hot water storage type hot water supply device having a high energy saving effect.
湯水生成装置は、追いだき熱交換器へ高温水を供給するときは、貯湯槽へ高温水を供給するときよりも高い温度の高温水を生成するとよい。 When supplying high temperature water to the follow-up heat exchanger, the hot water generating device may generate high temperature water having a temperature higher than that when supplying high temperature water to the hot water storage tank.
上記構成によれば、追いだき熱交換器による追いだきの熱源として用いられる高温水の温度をさらに高温にすることで、追いだきを短時間で完了させ、使用する水量を抑えることができる。また、貯湯槽へ流通する余熱水の温度も高くなるため、貯湯槽内の中温域に戻されても、低温水よりも比重が軽いために低温域に流れ込むことがない。そのため、貯湯槽の低温水を温めることなく、湯水生成装置の入水温度が上昇することによっておこるCOPの低下をさらに防ぐことができる。 According to the above configuration, the temperature of the high-temperature water used as the heat source for the follow-up by the follow-up heat exchanger is further increased, so that the follow-up can be completed in a short time and the amount of water used can be suppressed. In addition, since the temperature of the remaining heat water flowing into the hot water storage tank becomes high, even if it is returned to the middle temperature range in the hot water storage tank, it does not flow into the low temperature range because its specific gravity is lighter than that of the low temperature water. Therefore, it is possible to further prevent a decrease in COP caused by an increase in the incoming water temperature of the hot water generator without warming the low temperature water in the hot water tank.
当該貯湯式給湯装置は、貯湯槽の下部に給水を行う給水配管と、貯湯槽の高さ方向の上部である高温域から高温水を取り出す高温水取出配管と、中温域から中温水を取り出す中温水取出配管と、高温水取出配管と中温水取出配管と給水配管とから、高温水または中温水、もしくは給水を混合して出湯する混合配管と、を備えるとよい。 The hot water storage type hot water supply device includes a water supply pipe for supplying water to the lower part of the hot water tank, a high temperature water extraction pipe for taking out high temperature water from the high temperature area at the top in the height direction of the hot water tank, and a medium temperature water from the middle temperature area. A hot water extraction pipe, a high temperature water extraction pipe, a medium temperature water extraction pipe, and a water supply pipe may be provided with high temperature water, medium temperature water, or a mixing pipe that mixes and supplies hot water.
上記構成によれば、高温水と中温水を混合して所望する温度の湯水に調節できるため、追いだき熱交換器から戻された貯湯槽内の中温水を積極的に消費することができる。そして貯湯槽には、消費量分の給水(低温水)が貯湯槽の下部に新たに供給されるため、湯水生成装置はより低温の水を加熱して高温水を生成することができる。これらのことから、当該貯湯式給湯装置のCOPをさらに向上させることが可能となる。 According to the above configuration, hot water and medium temperature water can be mixed and adjusted to hot water having a desired temperature, so that the medium temperature water in the hot water tank returned from the follow-up heat exchanger can be actively consumed. Since the hot water storage tank is newly supplied with water consumption (low temperature water) for the amount of consumption, the hot water generator can heat the cold water to generate high temperature water. From these things, it becomes possible to further improve the COP of the hot water storage type hot water supply apparatus.
湯水生成装置はヒートポンプであるとよい。ヒートポンプは、物質間の熱移動(熱伝導)により熱(エネルギー)を取得する熱交換サイクルを利用している。このため、かかるヒートポンプを用いた給湯装置は、化石燃料等を燃焼する従来の給湯器と比較し、省エネルギーおよび二酸化炭素排出量の削減が可能である。したがって、上記構成によれば、当該湯水生成装置を、環境負荷が低減された湯水生成装置とすることができる。 The hot water generator is preferably a heat pump. The heat pump uses a heat exchange cycle in which heat (energy) is acquired by heat transfer (heat conduction) between substances. For this reason, a hot water supply apparatus using such a heat pump can save energy and reduce carbon dioxide emissions as compared with a conventional hot water heater that burns fossil fuel or the like. Therefore, according to the said structure, the said hot-water production | generation apparatus can be used as the hot-water production | generation apparatus by which environmental load was reduced.
本発明によれば、COPの向上した省エネ効果の高い貯湯式給湯装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the hot water storage type hot-water supply apparatus with the high COP and the high energy-saving effect.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
なお以下の説明において、本実施形態では、湯水生成装置としてヒートポンプを備えたヒートポンプ式給湯装置を貯湯式給湯装置として例示するが、これに限らず、湯水を一時的にタンク等に貯湯し、貯湯されている湯水を供給する貯湯式の給湯装置であればよい。 In the following description, in the present embodiment, a heat pump type hot water supply apparatus provided with a heat pump as a hot water generation apparatus is exemplified as a hot water storage type hot water supply apparatus. However, the present invention is not limited thereto, and hot water is temporarily stored in a tank or the like. Any hot water storage device that supplies hot and cold water may be used.
図1は、本実施形態にかかる貯湯式給湯装置の構成を説明する図である。なお、図1において、黒色の太い実線は熱媒体が循環する配管を表しており、白抜きの線は水または湯水が流通する配管を示している。図1(a)に示すように、貯湯式給湯装置(以下、給湯装置100と称する)は、湯水生成装置であるヒートポンプユニット110と、貯湯ユニット130から構成される。
Drawing 1 is a figure explaining the composition of the hot water storage type hot-water supply device concerning this embodiment. In FIG. 1, a thick black solid line represents a pipe through which the heat medium circulates, and a white line represents a pipe through which water or hot water flows. As shown in FIG. 1A, a hot water storage type hot water supply apparatus (hereinafter referred to as a hot water supply apparatus 100) includes a
ヒートポンプユニット110は、内部に自然冷媒である二酸化炭素(以下、熱媒体と称する)が循環しており、熱媒体の熱を用いて水または湯水を加熱することにより後述する貯湯槽132および追いだき熱交換器へ供給する高温水を生成する。またヒートポンプユニット110は、貯湯槽132内に貯湯された湯水の温度低下によりかかる湯水の使用に支障をきたす場合には、その湯水の再加熱を行うこともある。
In the
かかるヒートポンプユニット110は熱交換サイクルを利用しているため、省エネルギーおよび二酸化炭素排出量の削減が可能である。したがって、当該給湯装置100を、従来の燃焼式給湯装置よりも環境負荷が低減された給湯装置とすることができる。
Since the
上述したように、本実施形態では熱媒体として自然冷媒である二酸化炭素を用いるため、ヒートポンプユニット110は、後述する圧縮機114による圧縮過程と、放熱器116による放熱過程の間に熱媒体が超臨界状態となる超臨界サイクルを行う。超臨界サイクルは高圧で動作し、動作温度範囲内で相変化(気液変化)を行わないために、自由で幅の広い温度範囲と大きな熱搬送を設定することができる。また二酸化炭素は自然冷媒であるため、環境に対して無害である。したがって、環境への負荷を低減することが可能となる。
As described above, since carbon dioxide, which is a natural refrigerant, is used as the heat medium in this embodiment, the
かかるヒートポンプユニット110は、蒸発器112と、圧縮機114と、放熱器116と、膨張手段118とを含んで構成される。
The
蒸発器112は、ヒートポンプユニット110内を循環する熱媒体と外気との熱交換を行う。かかる蒸発器112は空気熱交換器とも呼ばれる。これにより、熱媒体は、外気(大気中)の熱を吸熱して蒸発し、水を加熱するための熱を得ることができる。
The
圧縮機114は、外気の熱を吸熱して蒸発した熱媒体を電力を利用して圧縮する。これにより、熱媒体は高圧状態となり高熱を発生し、かかる熱を用いて後述する放熱器116において水を加熱することが可能となる。
The
放熱器116は、後述する貯湯槽132から供給された水を加熱し、湯水を生成する。かかる放熱器116は水熱交換器とも呼ばれる。放熱器116は、圧縮機114により圧縮されて高温となった熱媒体と、貯湯槽132から供給された水との熱交換を行う。これにより、熱媒体の熱を用いて水を加熱し湯水を生成することができる。
The
さらに、後述するように、本実施形態では、追いだき運転時において、放熱器116は追いだき熱交換器150へ高温水を供給するときは、貯湯槽132へ高温水を供給するときよりも高い温度の高温水を生成することができる。この場合、高い温度の高温水は、圧縮器114でより高圧縮された熱媒体を熱交換に用いることで生成できる。
Furthermore, as will be described later, in this embodiment, during the follow-up operation, the
膨張手段118は、放熱器116において水と熱交換を行った後の熱媒体を減圧状態とし、膨張冷却する。これにより、かかる熱媒体が再度外気の熱を吸収することが可能となり、熱媒体を再利用することができる。なお、本実施形態では膨張手段118として膨張弁を用いるが、これに限定されるものではなく、水と熱交換を行った後の熱媒体を膨張冷却できるものであればよい。
The
貯湯ユニット130は、ヒートポンプユニット110により生成された湯水を貯湯し、使用者が必要とするときに、風呂200や、台所、洗面所等の給湯設備(図示せず)に湯水を供給する。かかる貯湯ユニット130は、貯湯槽132と、給湯ポンプ134と、給湯弁136と、追いだき熱交換器150と、風呂循環ポンプ138と、高温水取出ポンプ160と、中温水取出ポンプ162と、混合弁156a、156bと、複数の配管とを含んで構成される。
The hot
貯湯槽132は、ヒートポンプユニット110により生成された湯水を貯湯する。貯湯槽132に貯湯される湯水には温度分布があり、上部に高温水が滞留する高温域、下部に低温水が滞留する低温域が存在し、中途部には中温水が滞留する中温域が存在する。
The hot
追いだき熱交換器150は、給湯設備から風呂200に供給された浴水を追いだきして加熱するための熱交換器である。かかる追いだき熱交換器150は、ヒートポンプユニット110により供給された高温水と、風呂200に貯湯された浴水との熱交換を行う。これにより、高湯水の熱を用いて風呂200の湯水を加熱し、かかる湯水の追いだきを行うことができる。
The chasing
給湯ポンプ134は、給湯配管140上に設けられ、貯湯槽132の下部からの低温水(水または湯水)を放熱器116へと送出し循環させる。
The hot
給湯弁136は、給湯配管140の分岐部であり、放熱器116から給湯配管140を通じて供給された高温水を、追いだき配管142または蓄熱配管146に切り替える。
The hot
風呂循環ポンプ138は、風呂循環配管164上に設けられ、風呂200の浴水を追いだき熱交換器150へと送出し循環させる。
The
高温水取出ポンプ160は、高温水取出配管148上に設けられ、貯湯槽132の上部である高温域から高温水を混合弁156a、156bへと送り出し混合させる。
The high-temperature
中温水取出ポンプ162は、中温水取出配管152上に設けられ、貯湯槽132の中途部である中温域から中温水を混合弁156a、156bへと送り出し、前述の高温水と混合させる。
The intermediate temperature
混合弁156aは、高温水取出配管148および中温水取出配管152の合流部に設けられる。混合弁156bは、混合弁156aの下流側に配置され、混合配管154と給水配管158の合流部に設けられる。混合弁156a、156bは開度を調節することができ、高温水または中温水、もしくは給水を混合する比率を変更することにより、混合して出湯する混合湯水の温度を使用者が所望する温度に調節する。
The mixing
また貯湯ユニット130内には、湯水が流通する複数の配管が配置されている。主たる配管としては、給湯配管140と、追いだき配管142と、余熱配管144と、蓄熱配管146と、高温水取出配管148と、中温水取出配管152と、混合配管154と、風呂循環配管164と、給水配管158が備えられている。
In the hot
給湯配管140は、貯湯槽132とヒートポンプユニット110の放熱器116とにおいて水または湯水を循環させる配管である。給湯配管140は、送り配管140aと戻り配管140bとからなる。送り配管140aは、一端が貯湯槽132の下部に、他端が放熱器116の入口に接続されており、貯湯槽132の下部の低温水を放熱器116に送出する。戻り配管140bは、一端が放熱器116の出口に、他端が給湯弁136に接続されており、放熱器116において生成された高温水を給湯弁136を介して、追いだき配管142または蓄熱配管146に供給する。
The hot
追いだき配管142は、給湯弁136に接続され、放熱器116および給湯配管140を通じて給湯弁136へ供給された高温水を、追いだき熱交換器150へ供給する。
The follow-up
余熱配管144は、一端が追いだき熱交換器150の出口に、他端が貯湯槽132の中途部である中温域に接続されており、追いだき熱交換器150による熱交換後の余熱水を貯湯槽132の中温域に戻す。
One end of the
蓄熱配管146は、給湯弁136に接続され、放熱器116および給湯配管140を通じて給湯弁136へ供給された高温水を、貯湯槽132に供給する。蓄熱配管146は、貯湯槽132の上方に接続され、高温水を貯湯槽132の上層の高温域に供給する。
The
高温水取出配管148は、貯湯槽132の上部である高温域に接続され、貯湯槽132から高温水を取り出して混合弁156a、156bへ供給する。高温水取出配管148による高温水の取出量は、混合弁156a、156bの開度により調節される。
The high temperature
中温水取出配管152は、貯湯槽132の中途部である中温域に接続され、中温域から中温水を取り出して混合弁156aへ供給する。中温水取出配管152による中温水の取出量も高温水取出配管148と同様に、混合弁156aの開度により調節される。
The intermediate temperature
また混合配管154には、給水配管158と接続される混合弁156bも配置されている。混合弁156bは、本実施形態では混合配管154上において混合弁156aよりも下流側に配置しているが、上流側に配置していてもよい。使用者が主に中温水よりも低い温度を指定した場合には、混合弁156a、156bの開度を調節して適温の湯水を生成する。
The mixing
通常、貯湯槽132内であっても貯湯水は徐々に放熱し、また下方の低温水と対流によって混合し、もしくは伝熱して、下部の低温水の温度を上げてしまう。しかし、中温水取出配管152が貯湯槽132内の中温水を積極的に消費することにより、低温水の温度を上げることなく、かつ貯湯槽132内の消費量を増やすことができる。
Normally, even in the hot
換言すれば、給水配管158による貯湯槽132の下部への、消費量に対応した給水量(給水)を増やすことができる。これにより、放熱器116は、放熱して温度が低下した湯水(給水よりも温度が高い湯水)ではなく、さらに温度の低い給水を対象に加熱を行うことができる。これらのことから、給湯装置100のCOPをさらに向上させることができる。
In other words, the amount of water supply (water supply) corresponding to the amount of consumption to the lower part of the hot
混合配管154は、混合弁156a、156bに接続され、混合弁156a、156bによって使用者の所望する温度に調節された混合湯水を給湯設備に供給する。
The mixing
給水配管158は、貯湯槽132の下部に接続され、貯湯槽132内に補充用の水(給水)を供給する。給水配管158による給水の供給量は、貯湯槽132の湯水の消費量に応じて調節される。
The
風呂循環配管164は、追いだき熱交換器150と風呂200とにおいて浴水を循環させる配管である。かかる風呂循環配管164は、風呂水送り配管164aと風呂水戻り配管164bとからなる。風呂水送り配管164aは、一端が風呂164に、他端が追いだき熱交換器150の入口に接続されており、風呂200に湯張りされた浴水を追いだき熱交換器150に送出する。風呂水戻り配管164bは、一端が追いだき熱交換器150の出口に、他端が風呂200に接続されており、追いだき熱交換器150において追いだきされた湯水を風呂200に供給する。
The
(追いだき運転)
当該給湯装置100において湯水を生成して貯湯する通常運転の場合、図1(a)に示す黒い矢印のように、まず、貯湯槽132の下方の低温の湯水が送り配管140a(給湯配管140)を通じて放熱器116に送出される。そして、かかる低温の湯水は、放熱器116における熱媒体との熱交換により高温水となる。放熱器116において生成された高温水は、戻り配管140b(給湯配管140)から給湯弁136を通じて貯湯槽132の上部の高温域に供給され、貯湯される。風呂200を使用する場合には、混合配管154から分岐した湯張り配管155から風呂200に適温の湯を供給する。
(Driving driving)
In the case of normal operation in which hot water is generated and stored in the hot
図1(b)は、本実施形態にかかる貯湯式給湯装置の追いだき運転を説明する図である。本実施形態において、風呂200の追いだき運転を行う場合、上記のように放熱器116により生成された高温水は、図1(b)に示す黒い矢印のように、給湯弁136から追いだき配管142を通じて追いだき熱交換器150に供給される。風呂200の浴水と熱交換をした後、追いだき熱交換器150からは熱交換後の高温水である余熱水が排出される。そして、排出された余熱水は、余熱配管144を通じて貯湯槽132の中温域に戻される。
FIG.1 (b) is a figure explaining the chasing operation of the hot water storage type hot-water supply apparatus concerning this embodiment. In the present embodiment, when performing the chasing operation of the
上記構成において本実施形態の1つめの特徴は、熱交換後の余熱水を貯湯槽132の中温域へ戻すことである。追いだき熱交換器150において熱を失った余熱水は、熱を失ったとしても、ぬるくなった風呂の温度(例えば30℃)以下には下がらない。このため、仮に余熱水を貯湯槽132の下部に戻すと、下部の温度が上昇してしまうことになる。しかし上記構成のように中温域に戻すことにより、貯湯槽132の下部の低温域に滞留する低温水を温めることがない。
In the above configuration, the first feature of the present embodiment is to return the remaining heat water after heat exchange to the middle temperature range of the hot
本実施形態の2つめの特徴は、追いだきを行うに際して貯湯槽132の高温域の湯を用いるのではなく、ヒートポンプユニット110で加熱した湯を直接用いることである。仮に貯湯槽132に既に蓄えられた高温水を用いるとしても、家庭用に設置される貯湯槽132の容量は大きなものではないため、追いだきをする際にはヒートポンプユニット110の追加運転を余儀なくされる場合が多い。したがって追いだきのためにヒートポンプユニット110を動かすこととしても使用エネルギーの無駄になることはない。むしろ、加熱水を直接利用することによって貯湯槽132全体を暖めるよりも応答性がはるかに高く、かつ貯湯槽132全体を加熱するよりも必要分だけ運転すればよいことから使用エネルギーの削減を図ることができる。なお、応答性がよいとは、風呂200の湯を迅速に再加熱できることを意味している。
The second feature of the present embodiment is that the hot water heated by the
さらに本実施形態の3つめの特徴は、追いだきを行うに際して、通常運転時よりも高い温度の高温水を生成することにある。これにより追いだきをさらに短時間で完了させることができ、使用する水量を抑えると共に、応答性も向上させることができる。また、熱交換後の余熱水も温度が高くなるため、貯湯槽132の中温域に戻されても、低温水よりも比重が軽いために低温域に流れ込むことがなく、また貯湯槽132内の全体的な温度を低下させることがない。
Furthermore, the third feature of the present embodiment is that high temperature water having a temperature higher than that during normal operation is generated during the pursuit. As a result, chasing can be completed in a shorter time, the amount of water used can be reduced, and responsiveness can be improved. In addition, since the temperature of the remaining hot water after the heat exchange is also increased, even if it is returned to the middle temperature range of the hot
これらによって、貯湯槽132の下部の低温水を温めることなく、ヒートポンプユニット110へ入水温度が上昇することによっておこるCOPの低下を防ぎ、ひいてはCOPを向上させることができる。
By these, without lowering the low temperature water in the lower part of the
ところで、ヒートポンプユニット110を高温で動作させるということは、COPが低下することが懸念される。しかし以下に述べるように、貯湯槽132の下部が温度上昇してしまう場合に比較すれば、COPの低下は抑えられる。
By the way, operating the
図2は比較例の装置構成を説明する図、図3は、ヒートポンプユニットの熱媒体であるCO2のモリエル線図(TH線図)である。図3の実施例と比較例を参照して、ヒートポンプユニット110の入水温度の上昇によるCOPの低下について説明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining a device configuration of a comparative example, and FIG. 3 is a Mollier diagram (TH diagram) of CO 2 which is a heat medium of the heat pump unit. With reference to the example of FIG. 3 and a comparative example, a description will be given of a decrease in COP due to an increase in the incoming water temperature of the
実施例は、装置構成は上記説明した構成であって、給水温度である9℃から、通常運転時よりも高い温度である90℃まで加熱するものと仮定する。実施例における、A→Bは圧縮(等エントロピー変化)、B→Cは放熱(等圧変化)、C→Dは膨張(等エンタルピー変化)、D→Aは蒸発(等圧変化)である。なお、外気温は冬期条件に合わせて7℃とし、給水温度は9℃とする。 In the embodiment, it is assumed that the apparatus configuration is the configuration described above, and the heating is performed from 9 ° C., which is a feed water temperature, to 90 ° C., which is a higher temperature than during normal operation. In the embodiment, A → B is compression (isentropic change), B → C is heat release (isobaric change), C → D is expansion (isoenthalpy change), and D → A is evaporation (isobaric change). The outside air temperature is 7 ° C according to winter conditions, and the water supply temperature is 9 ° C.
比較例は、図2に示すように、貯湯槽132の上部から追いだき熱交換器150に高温水を供給する追いだき配管242と、また追いだき熱交換器150から貯湯槽132の下部に戻す余熱配管244とを備えている。比較例においては、追いだきによって貯湯槽132の下部の温度が28℃にまで上昇しており、通常運転時の高温水の温度である65℃まで加熱するものと仮定する。図3において比較例の状態変化はA´、B´、C´、D´として記載する。
As shown in FIG. 2, the comparative example returns to the bottom of the
上記のようなヒートポンプを用いた貯湯式給湯装置において、膨張弁で膨張冷却された熱媒体(湿り蒸気)の温度Dは、放熱器116の出口温度(ヒートポンプユニット)の影響を受ける。例えば、比較例で示すように、28℃付近にまで温度上昇した低温水(中温水と呼ぶべきである)を放熱器116に供給して加熱した場合、熱交換を行うヒートポンプユニット110の熱媒体は、少なくとも28℃以下にはならずに膨張手段118(膨張弁)に送られる。膨張弁では減圧され膨張冷却されるものの、エンタルピーHは一定のままである(C´→D´)。
In the hot water storage hot water supply apparatus using the heat pump as described above, the temperature D of the heat medium (wet steam) expanded and cooled by the expansion valve is affected by the outlet temperature (heat pump unit) of the
そして、比較例のように28℃付近の中温水を65℃程度の高温水に加熱した場合のCOP(放熱ΔI2/ポンプ仕事ΔL2)は、実施例のように9℃付近の低温水を90℃程度の高温水に加熱した場合のCOP(放熱ΔI1/ポンプ仕事ΔL2)よりも著しく低いものとなる。すなわち、実施例のように、低温水を通常運転時よりも高い温度の高温水に加熱するほうが、中温水を通常運転時の高温水に加熱するよりもCOPを向上させられることがわかる。 Then, COP (heat radiation ΔI2 / pump work ΔL2) when medium temperature water near 28 ° C. is heated to high temperature water of about 65 ° C. as in the comparative example is 90 ° C. of low temperature water near 9 ° C. as in the example. It is significantly lower than COP (heat dissipation ΔI1 / pump work ΔL2) when heated to a high temperature water. That is, it can be seen that heating the low-temperature water to high-temperature water having a higher temperature than during normal operation can improve the COP than heating the medium-temperature water to high-temperature water during normal operation.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、水を加熱して生成した湯水を貯湯し、貯湯した湯水を給湯設備に供給する貯湯式給湯装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a hot water storage type hot water supply apparatus that stores hot water generated by heating water and supplies the stored hot water to a hot water supply facility.
100 …給湯装置
110 …ヒートポンプユニット
112 …蒸発器
114 …圧縮機
116 …放熱器
118 …膨張手段
130 …貯湯ユニット
132 …貯湯槽
134 …給湯ポンプ
136 …給湯弁
138 …風呂循環ポンプ
140 …給湯配管
142 …追いだき配管
144 …余熱配管
146 …蓄熱配管
148 …高温水取出配管
150 …追いだき熱交換器
152 …中温水取出配管
154 …混合配管
155 …湯張り配管
156a、156b …混合弁
158 …給水配管
160 …高温水取出ポンプ
162 …中温水取出ポンプ
164 …風呂循環配管
200 …風呂
242 …追いだき配管
244 …余熱配管
DESCRIPTION OF
Claims (4)
湯水を貯湯する貯湯槽と、
風呂の浴水を加熱する追いだき熱交換器と、
前記湯水生成装置から前記貯湯槽に接続された蓄熱配管と、
前記湯水生成装置から前記追いだき熱交換器に接続された追いだき配管と
前記追いだき熱交換器から熱交換後の余熱水を前記貯湯槽へ導く余熱配管と、
を備え、
前記余熱配管は、前記貯湯槽の高さ方向の中途部である中温域に接続されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。 A hot water generator that generates high temperature water by heating low temperature water;
A hot water storage tank for storing hot water,
A follow-up heat exchanger that heats the bath water,
A heat storage pipe connected from the hot water generator to the hot water tank;
A follow-up pipe connected to the follow-up heat exchanger from the hot water generator, and a keep-heat pipe leading the remaining heat water after heat exchange from the follow-up heat exchanger to the hot water storage tank;
With
The hot water storage type hot water supply apparatus, wherein the remaining heat pipe is connected to an intermediate temperature region that is a midway in the height direction of the hot water storage tank.
前記貯湯槽の下部に給水を行う給水配管と、
前記貯湯槽の高さ方向の上部である高温域から高温水を取り出す高温水取出配管と、
前記中温域から中温水を取り出す中温水取出配管と、
前記高温水取出配管と前記中温水取出配管と前記給水配管とから、高温水または中温水、もしくは給水を混合して出湯する混合配管と、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の貯湯式給湯装置。 The hot water storage water heater is
A water supply pipe for supplying water to the lower part of the hot water tank;
A high-temperature water extraction pipe for extracting high-temperature water from a high-temperature region that is the upper part of the hot water tank in the height direction;
An intermediate temperature water extraction pipe for extracting intermediate temperature water from the intermediate temperature range;
From the high-temperature water extraction pipe, the medium-temperature water extraction pipe and the water supply pipe, high-temperature water or medium-temperature water, or a mixing pipe for mixing and feeding hot water,
The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 1 or 2, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009143750A JP2011002121A (en) | 2009-06-16 | 2009-06-16 | Storage type water heater |
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ID=43560221
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015033435A1 (en) | 2013-09-06 | 2015-03-12 | 三菱電機株式会社 | Heat storage system |
-
2009
- 2009-06-16 JP JP2009143750A patent/JP2011002121A/en active Pending
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