JP2011257105A - Hot-water storage type water heater - Google Patents

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JP2011257105A
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Inventor
Yoshiki Nagasaki
芳樹 長崎
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc:The
東京電力株式会社
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot-water storage type water heater which can supply hot water at stable temperature and reduce the cost of manufacture and improve COP more.SOLUTION: The water heater includes a heat pump type hot-water generator (heat pump unit 110), which heats water or hot water, a hot-water reservoir 132, which reserves hot water, a bath heat exchanger 150, which heats water in a bath, a pipe 160 for a bath, which sends hot water from the top of the hot-water reservoir to the bath heat exchanger, a return pipe 162 from the bath, which sends hot water from the bath heat exchanger to the hot water reservoir, the first hot water discharge pipe 180, which discharges hot water from the top of the hot-water reservoir, the second hot-water discharge pipe 182, which discharges hot water from the middle section of the hot-water reservoir, and a middle connection port 190, which is installed in the middle section of the hot-water reservoir. The return pipe from the bath and the second hot-water discharge pipe are connected to the middle section connection port, and the hot water from the first hot-water discharge pipe, the hot water from the second hot-water discharge pipe and feed water are mixed prior to supplying hot water to outside.

Description

本発明は、水を加熱して生成した湯水を貯湯し、貯湯した湯水を浴槽などの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 such as a bathtub.
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。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。   2. Description of the Related Art In recent years, a hot water storage type hot water supply apparatus that stores hot water (hot water) in a hot water tank and supplies the hot water from the hot water tank to a hot water supply facility or the like as a heat source in a house or the like has been spreading. As a hot water generator in such a hot water supply apparatus, a heat pump is widely used.
ヒートポンプは電力を利用して内部に熱媒体(冷媒)を循環させていて、空気熱とポンプ仕事をあわせた熱量で水を加熱するため、高い効率で湯水を生成することができる。また、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、例えば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てその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の削減が可能である。   Since the heat pump circulates a heat medium (refrigerant) using electric power and heats the water with a heat amount that combines the air heat and the pump work, hot water can be generated with high efficiency. Also, since water can be used as a heat storage material to provide a time difference in receiving heat, for example, if hot water generated using inexpensive nighttime electricity is stored in a hot water tank and used in the daytime, the user ( Customers) can reduce the cost of electricity.
ところで現在では、上記のように安価な夜間電力を利用可能な貯湯式給湯装置であっても、さらなる省エネルギー推進のためにCOP(Coefficient Of Performance:成績係数)の向上が要請されている。例えばヒートポンプにおいては、被加熱流体の出口温度が一定の場合、入口温度を低くするほどCOPは向上する。このことから、貯湯式給湯装置の湯水生成装置では、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を向上可能であることが知られている。   By the way, at present, even in the case of a hot water storage type hot water supply apparatus that can use inexpensive nighttime electric power as described above, improvement of COP (Coefficient Of Performance) is demanded for further energy saving promotion. For example, in a heat pump, when the outlet temperature of the fluid to be heated is constant, the COP increases as the inlet temperature is lowered. From this, it is known that in the hot water generator of the hot water storage type hot water supply apparatus, COP can be improved by heating low temperature water to high temperature water rather than heating medium temperature water to high temperature water.
ここで、家庭で用いられる貯湯式給湯装置においては、台所などへの給湯のほか、風呂への給湯も行われている。そして、貯湯式給湯装置の風呂での用途には、空の状態から湯張りする場合のほか、追いだきも含まれている。一般に貯湯式給湯装置における追いだきは、浴槽から抜き出した浴水と貯湯槽から抜き出した高温水とを、混ぜることなく熱交換することによって行われる。この際、貯湯槽上部の高温域から出た高温水は、浴水との熱交換によって温度が低下した戻り湯水となって貯湯槽下部の低温域へと戻される。そして戻り湯水は、貯湯槽下部からヒートポンプへと送られて加熱される。しかし、追いだき時の浴水は中温であるため戻り湯水は当然に中温にまでしか下がらず、貯湯槽下部には中温の戻り湯水が流入してしまう。すると以後ヒートポンプによって加熱を行う際に、貯湯槽下部の湯水の温度が上がっているためにCOPが低下してしまう。   Here, in a hot water storage type hot water supply apparatus used at home, hot water supply to a bath is performed in addition to hot water supply to a kitchen or the like. And the use in the bath of the hot water storage type hot water supply apparatus includes not only the filling of the hot water from an empty state but also the chasing. In general, chasing in a hot water storage type hot water supply apparatus is performed by exchanging heat between bath water extracted from a bathtub and high temperature water extracted from a hot water storage tank without mixing. At this time, the high-temperature water that has come out of the high-temperature region at the upper part of the hot water tank is returned to the low-temperature region at the lower part of the hot water tank as return hot water whose temperature has decreased due to heat exchange with the bath water. Then, the return hot water is sent from the lower part of the hot water tank to the heat pump and heated. However, since the bath water at the time of chasing is at an intermediate temperature, the return hot water naturally falls only to the intermediate temperature, and the intermediate temperature return hot water flows into the lower part of the hot water tank. Then, when heating is performed by a heat pump thereafter, the temperature of hot water in the lower part of the hot water tank is raised, so that the COP is lowered.
そこで、例えば特許文献1には、風呂の追焚用熱交換器(風呂熱交換器)を通過した戻り湯水を、貯湯タンク(貯湯槽)の中温域である上下方向の中部に戻す方式のヒートポンプ式の給湯装置が開示されている。さらに特許文献1の給湯装置では、貯湯槽中部の中温水の温度が浴槽の保温や追いだきをまかなえる温度である場合、貯湯槽上部の高温水よりも先に中部の中温水を使用し、貯湯槽内の中温水の量を削減している。これらによって特許文献1では、ヒートポンプによる中温水の沸上量を減少させてCOPを向上させることが可能であるとされている。   Thus, for example, Patent Document 1 discloses a heat pump that returns the hot water that has passed through a bath heat exchanger (bath heat exchanger) to the middle of the hot water storage tank (hot water tank) in the vertical direction. A hot water supply device of the type is disclosed. Furthermore, in the hot water supply device of Patent Document 1, when the temperature of the middle temperature water in the middle of the hot water tank is a temperature that can keep the bathtub warm and follow up, the middle temperature water is used before the hot water in the upper part of the hot water tank. The amount of medium temperature water in the tank is reduced. According to these, in Patent Document 1, it is said that it is possible to improve the COP by reducing the boiling amount of medium temperature water by the heat pump.
特開2009−210205号公報JP 2009-210205 A
しかし、特許文献1の給湯装置では、風呂熱交換器からの戻り湯水、貯湯槽中部の中温水および上部の高温水を同一の経路に合流させた後に、その経路から分岐させて風呂熱交換器と外部に供給している。すると、追いだきをしているときに給湯を開始または停止した場合、もしくは給湯中に追いだきが開始または停止した場合には、相手方の影響を受けて温度が上下するおそれがある。これに対しフィードバック制御をかければ所望の温度に収束させることはできるが、どうしてもタイムラグが生じるため、使用者にとって快適さが損なわれるおそれがある。またフィードバック制御を実現するためのセンサや制御装置が複雑であるため、装置が高価になってしまう。   However, in the hot water supply apparatus disclosed in Patent Document 1, the hot water returned from the bath heat exchanger, the middle temperature water in the middle of the hot water tank, and the high temperature water in the upper part are merged into the same path, and then branched from the path to the bath heat exchanger. And supply to the outside. Then, when hot water supply is started or stopped during chasing, or when chasing starts or stops during hot water supply, the temperature may increase or decrease under the influence of the other party. On the other hand, if feedback control is performed, the temperature can be converged to a desired temperature. However, since a time lag is inevitably generated, there is a risk that comfort for the user is impaired. Further, since the sensors and control devices for realizing the feedback control are complicated, the devices become expensive.
また、追いだきに必要な温度は一般に給湯に必要な温度よりも高い。そのため、特許文献1のような配管構成で追いだきと給湯とを同時に行う場合には、貯湯層から出湯する湯水は追いだき用の温度に合わせる必要がある。したがって、このような場合には貯湯槽中部の中温水の利用率が減少するか、もしくは利用できない。このことは、ヒートポンプのCOP向上の観点から好ましくないと考えられる。   The temperature required for chasing is generally higher than the temperature required for hot water supply. For this reason, when the chasing and hot water supply are simultaneously performed with the piping configuration as in Patent Document 1, it is necessary to match the hot water discharged from the hot water storage layer with the temperature for chasing. Therefore, in such a case, the utilization rate of the middle temperature water in the hot water storage tank is reduced or cannot be used. This is considered undesirable from the viewpoint of improving the COP of the heat pump.
本発明は、このような課題に鑑み、安定した温度の湯水を供給可能であって、製造コストの低減およびCOPのさらなる向上を図ることが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a hot water storage type hot water supply apparatus capable of supplying hot water having a stable temperature and capable of reducing the manufacturing cost and further improving the COP. .
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、水または湯水を加熱するヒートポンプ式の湯水生成装置と、湯水を貯留する貯湯槽と、風呂の浴水を加熱する風呂熱交換器と、貯湯槽の上部から風呂熱交換器へ湯水を送る風呂行き配管と、風呂熱交換器から貯湯槽の中部へ湯水を送る風呂戻り配管と、貯湯槽の上部から出湯する第1出湯配管と、貯湯槽の中部から出湯する第2出湯配管と、貯湯槽の中部に設置された中部接続口と、を備え、中部接続口には風呂戻り配管と第2出湯配管とが接続され、第1出湯配管からの湯水と第2出湯配管からの湯水、および給水を混合して外部に給湯することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a typical configuration of a hot water storage hot water supply apparatus according to the present invention includes a heat pump hot water generator that heats water or hot water, a hot water storage tank that stores hot water, and a bath water of a bath. Bath heat exchanger to be heated, piping for bath that sends hot water from the top of the hot water tank to the bath heat exchanger, bath return pipe that sends hot water from the bath heat exchanger to the middle of the hot water tank, and hot water from the top of the hot water tank A first hot water supply pipe, a second hot water supply pipe discharging from the center of the hot water storage tank, and a central connection port installed in the central part of the hot water storage tank, wherein the central connection port has a bath return pipe and a second hot water supply pipe. Are connected, hot water from the first hot water piping, hot water from the second hot water piping, and feed water are mixed and supplied to the outside.
上記構成によれば、風呂行き配管と第1給湯配管とは独立しており、また風呂戻り配管と第2出湯配管とは直接には接続されていない。そのため、追いだきと給湯とを同時に行ったとしても相互間の影響は少なく、安定した温度の湯水をそれぞれに供給することが可能である。また上記構成であれば、追いだき中であっても貯湯槽内に発生した中温水を給湯に利用して積極的に消費することが可能である。したがって、湯水生成装置が中温水を加熱する機会をさらに減らしてCOP向上を図ることが可能である。   According to the above configuration, the bath-going pipe and the first hot water supply pipe are independent, and the bath return pipe and the second hot water supply pipe are not directly connected. Therefore, even if chasing and hot water supply are performed simultaneously, there is little influence between them, and hot water with a stable temperature can be supplied to each. Moreover, if it is the said structure, it can be actively consumed using hot water generated in the hot water storage tank for hot water supply even during chasing. Therefore, it is possible to further improve the COP by further reducing the opportunity for the hot water generator to heat the medium temperature water.
また、上記構成であれば、中部接続口を風呂戻り配管と第2出湯配管とに共有させることで、貯湯槽の製造に必要となる工程数を最小限に抑えている。通常、貯湯槽は圧力容器であって、剛性の高いステンレス等で製作された密閉容器である。このため切削や穴あけ加工も容易ではない上、穴を設ければ厳重な水漏れ処理が必要になる。そのため、貯湯槽の製造における接続口の増加は、製造工程のさらなる複雑化を招いて製造コストを増加させてしまう。しかし、上記構成であれば、製造工程を簡易化させて製造コストの低減を図ることが可能である。   Moreover, if it is the said structure, the number of processes required for manufacture of a hot water storage tank is suppressed to the minimum by sharing a center connection port with a bath return piping and a 2nd hot water piping. Usually, the hot water storage tank is a pressure vessel, and is a closed vessel made of stainless steel having high rigidity. For this reason, cutting and drilling are not easy, and if a hole is provided, severe water leakage treatment is required. Therefore, the increase in the number of connection ports in the manufacture of the hot water storage tank causes further complication of the manufacturing process and increases the manufacturing cost. However, if it is the said structure, it is possible to simplify a manufacturing process and to aim at reduction of manufacturing cost.
これらのように、上記構成によれば、安定した温度の湯水を供給可能であって、製造コストの低減およびCOPのさらなる向上を図ることが可能な貯湯式給湯装置を提供可能である。   As described above, according to the above-described configuration, it is possible to provide a hot water storage type hot water supply apparatus that can supply hot water having a stable temperature and can reduce the manufacturing cost and further improve the COP.
上記の貯湯式給湯装置は、貯湯槽内に上下方向に配置された貯湯槽内の湯水の温度を検知する複数の貯湯センサと、湯水生成装置の動作を制御する制御部と、をさらに備え、制御部は、貯湯センサから受ける信号に基づいて、風呂追いだきに必要な高い温度の湯水の量である第1貯湯量と、給湯に使用可能な中程度の温度以上の湯水の量である第2貯湯量とを判断し、第1貯湯量または第2貯湯量が所定量未満となった場合に湯水生成装置を動作させるとよい。   The hot water storage type hot water supply apparatus further includes a plurality of hot water storage sensors that detect the temperature of the hot water in the hot water storage tank disposed in the vertical direction in the hot water storage tank, and a control unit that controls the operation of the hot water generation apparatus, Based on a signal received from the hot water storage sensor, the control unit has a first hot water storage amount that is an amount of hot water necessary for bathing and a hot water amount that is higher than a medium temperature that can be used for hot water supply. It is good to judge 2 hot water storage amount, and to operate a hot water production | generation apparatus, when the 1st hot water storage amount or the 2nd hot water storage amount becomes less than predetermined amount.
上記構成によれば、湯水生成装置(ヒートポンプ)の炊き上げの回数を大幅に削減することができる。例えば従来は、高温水が少なくなったことのみを条件として炊き上げを行っていた。しかし本発明の構成ではまず、追いだきにも使用可能な「高温水」と、給湯に使用できない温度域である「中温水」の間の湯水を、給湯に使用可能な中程度の温度以上の「準高温水」と定義する。そして、この準高温水を中部接続口から給湯に利用することにあわせて、高温水の第1貯湯量だけでなく、準高温水と高温水をあわせた第2貯湯量も炊き上げの判断基準とする。これにより保持すべき高温水(第1貯湯量)を少なく設定することができ、炊き上げの回数を削減することができる。   According to the said structure, the frequency | count of the cooking of a hot-water production | generation apparatus (heat pump) can be reduced significantly. For example, in the past, cooking was performed only on the condition that hot water was reduced. However, in the configuration of the present invention, first, hot water between “high temperature water” that can be used for chasing and “medium temperature water” that is a temperature range that cannot be used for hot water supply has a medium temperature or higher that can be used for hot water supply. It is defined as “semi-hot water”. In addition to using this semi-high temperature water for hot water supply from the central connection port, not only the first amount of hot water stored in the hot water but also the second amount of hot water combined with the semi-high temperature water and the high temperature water is a criterion for cooking. And Thereby, the high temperature water (1st hot water storage amount) which should be kept can be set small, and the frequency | count of cooking can be reduced.
上記の中部接続口は2重管であって、内側に風呂戻り配管を接続し、外側に第2出湯配管を接続しているとよい。例えば追いだきと給湯とを同時に行った場合、追いだき後の戻り湯水は、いったん貯湯槽内の湯水と混ざった後に第2出湯配管へ流入する。この構成であれば、浴水の温度によって温度が変動する戻り湯水であっても、第2出湯配管から出湯される際には温度を安定させることが可能である。   The middle connection port is a double pipe, and it is preferable that the bath return pipe is connected to the inner side and the second hot water discharge pipe is connected to the outer side. For example, when chasing and hot water supply are performed at the same time, the returned hot water after chasing is mixed with the hot water in the hot water tank and then flows into the second hot water supply pipe. If it is this structure, even if it is return hot water from which temperature changes with the temperature of bath water, it is possible to stabilize temperature, when discharged from the 2nd hot water piping.
上記の貯湯槽は縦長の略円筒形状であって、中部接続口は、貯湯槽の円周方向に風呂戻り配管からの戻り湯水を流入させるとよい。この構成によれば、戻り湯水の貯湯槽内の上下方向への拡散を最小限に抑えることができる。したがって、貯湯槽内の温度変化を抑えて高温水の熱量損失および低温水の温度上昇によるCOP低下を防止することが可能である。   The hot water storage tank has a vertically long and substantially cylindrical shape, and the central connection port preferably allows return hot water from the bath return pipe to flow in the circumferential direction of the hot water storage tank. According to this configuration, it is possible to minimize the vertical diffusion of the return hot water in the hot water storage tank. Therefore, it is possible to suppress the temperature change in the hot water tank and prevent the loss of COP due to the heat loss of the high temperature water and the temperature increase of the low temperature water.
上記の貯湯式給湯装置は、風呂戻り配管を貯湯槽の下部へ分岐させる低温戻り配管と、風呂熱交換器の出口温度を検知する出口温度センサと、風呂熱交換器を通過した戻り湯水を風呂戻り配管および低温戻り配管に選択的に導く戻り湯水切換弁と、戻り湯水切換弁を制御することにより、風呂熱交換器の出口温度が中部接続口近傍の湯水の温度よりも所定値以下である場合に戻り湯水を低温戻り配管へ導く制御部と、をさらに備えるとよい。   The above hot water storage type hot water supply device is a low temperature return pipe that branches the bath return pipe to the lower part of the hot water tank, an outlet temperature sensor that detects the outlet temperature of the bath heat exchanger, and the return hot water that has passed through the bath heat exchanger. By controlling the return hot water switching valve that selectively leads to the return pipe and the low temperature return pipe and the return hot water switching valve, the outlet temperature of the bath heat exchanger is lower than the temperature of the hot water near the middle connection port. In this case, it is preferable to further include a control unit that guides the return hot water to the low temperature return pipe.
追いだきであれば戻り湯水は準高温水または中温水であるが、沸かし直しの場合は風呂の水が冷え切っているため、始めのうちは戻り湯水の温度が常温に近い低温水になる。本出願では、中部接続口近傍の湯水よりも所定値以下(中温水未満)の温度帯の湯水を、「準給水」と定義する。このような準給水を貯湯槽の中部に戻すと、温度成層をくずしてしまうおそれがある。しかし上記構成によれば、準給水を判断して貯湯槽の下部に戻すことから、風呂熱交換器からの戻り湯水による貯湯槽内の温度変化をさらに抑えることが可能である。   In the case of chasing, the return hot water is semi-high temperature water or medium temperature water, but in the case of re-boiling, the bath water has cooled down, so the temperature of the return hot water becomes low temperature water close to room temperature at first. In the present application, hot water in a temperature range that is equal to or lower than a predetermined value (less than medium temperature water) than the hot water in the vicinity of the middle connection port is defined as “quasi-water supply”. If such semi-water supply is returned to the center of the hot water storage tank, there is a risk that temperature stratification will be destroyed. However, according to the above configuration, the quasi-water supply is judged and returned to the lower part of the hot water tank, so that the temperature change in the hot water tank due to the hot water returned from the bath heat exchanger can be further suppressed.
上記の貯湯式給湯装置は、湯水生成装置で加熱された湯水を風呂戻り配管の湯水に混合させる戻り湯調温配管をさらに備えるとよい。この構成によれば、風呂熱交換器からの戻り湯水をあらかじめ貯湯槽の中部に適した温度、例えば給湯に使用可能な準高温水にまで上昇させてから、貯湯槽の中部に戻すことができる。これにより、貯湯槽中部に給湯温度より低い温度の湯水が増加することを防止することができる。また、さらに高めの温度にしてから戻すことにより、貯湯槽の中部に温度が低めの中温水が貯留していた場合にも、給湯に使用可能な準高温水へと温度上昇させることが可能である。   The hot water storage type hot water supply apparatus may further include a return hot water temperature adjusting pipe for mixing the hot water heated by the hot water generator with the hot water of the bath return pipe. According to this configuration, the return hot water from the bath heat exchanger can be raised to a temperature suitable for the middle of the hot water tank in advance, for example, to a semi-high temperature water that can be used for hot water supply, and then returned to the middle of the hot water tank. . Thereby, it can prevent that the hot water of the temperature lower than hot water supply temperature increases in the hot water storage tank central part. In addition, by returning to a higher temperature and then returning it, it is possible to raise the temperature to semi-high temperature water that can be used for hot water supply even when low temperature medium temperature water is stored in the middle of the hot water tank. is there.
上記の貯湯式給湯装置は、湯水生成装置で加熱された湯水を風呂熱交換器の上流側に導く直接風呂加熱配管をさらに備えるとよい。これによれば、湯水生成装置から得られる熱量を、損失することなく迅速かつ効率的に使用することが可能である。   The hot water storage type hot water supply apparatus may further include a direct bath heating pipe that guides the hot water heated by the hot water generator to the upstream side of the bath heat exchanger. According to this, the amount of heat obtained from the hot water generator can be used quickly and efficiently without loss.
上記の貯湯式給湯装置は、風呂行き配管または風呂戻り配管に逆止弁を設けるとよい。これにより、風呂熱交換器の不使用時の自然対流を防止し、貯湯槽内からの不測の熱量損失を防ぐことが可能である。   In the hot water storage type hot water supply apparatus described above, a check valve may be provided in the pipe for the bath or the pipe for the return of the bath. This prevents natural convection when the bath heat exchanger is not used, and prevents unexpected heat loss from the hot water tank.
本発明によれば、安定した温度の湯水を供給可能であって、製造コストの低減およびCOPのさらなる向上を図ることが可能な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 which can supply the hot water of the stable temperature, and can aim at the reduction of manufacturing cost and the further improvement of COP.
第1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。It is a figure explaining the composition of the hot water storage type hot water supply device concerning a 1st embodiment. 図1の断面図である。It is sectional drawing of FIG. 第2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。It is a figure explaining the structure of the hot water storage type hot-water supply apparatus concerning 2nd Embodiment. 第3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。It is a figure explaining the structure of the hot water storage type hot-water supply apparatus concerning 3rd Embodiment.
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.
[第1実施形態]
図1は第1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。図1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、湯水生成装置の例としての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。
[First embodiment]
Drawing 1 is a figure explaining the composition of the hot water storage type hot-water supply device concerning a 1st embodiment. As shown in FIG. 1, a hot water storage type hot water supply apparatus (hereinafter referred to as a hot water supply apparatus 100) includes a heat pump unit 110 as an example of a hot water generation apparatus and a hot water storage unit 130.
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。またヒートポンプユニット110は、貯湯槽132の下部から低温水を抜き出し、加熱して生成した高温水を貯湯槽132の上部へと戻す。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。   In the heat pump unit 110, carbon dioxide (hereinafter referred to as a heat medium), which is a natural refrigerant, circulates inside, and heats water or hot water using the heat of the heat medium. The heat pump unit 110 extracts low-temperature water from the lower part of the hot water tank 132 and returns the hot water generated by heating to the upper part of the hot water tank 132. Since the heat pump unit 110 uses a heat exchange cycle, it is possible to save energy and reduce carbon dioxide emissions. Therefore, the hot water supply apparatus 100 can be a hot water supply apparatus with a reduced environmental load compared to the conventional combustion hot water supply apparatus.
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、圧縮機114による圧縮過程と、凝縮器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 heat pump 110 is supercritical between the compression process by the compressor 114 and the heat release process by the condenser 116. Perform a supercritical cycle to become a state. Since the supercritical cycle operates at a high pressure and does not undergo phase change (gas-liquid change) within the operating temperature range, a wide and wide temperature range and large heat transfer can be set. Moreover, since carbon dioxide is a natural refrigerant, it is harmless to the environment. Therefore, it is possible to reduce the load on the environment.
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、凝縮器116と、膨張弁118とを含んで構成される。   The heat pump unit 110 includes an evaporator 112, a compressor 114, a condenser 116, and an expansion valve 118.
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 evaporator 112 performs heat exchange between the heat medium circulating in the heat pump unit 110 and the outside air. Such an evaporator 112 is also called an air heat exchanger. Thereby, the heat medium can absorb the heat of the outside air (in the atmosphere) and evaporate to obtain heat for heating water.
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、この熱を用いて後述する凝縮器116において水を加熱することが可能となる。   The compressor 114 compresses the heat medium evaporated by absorbing the heat of the outside air by using electric power. Thereby, the heat medium becomes a high pressure state and generates high heat, and it becomes possible to heat water in the condenser 116 described later using this heat.
凝縮器116は、後述する貯湯槽132から供給された水と熱交換してこれを加熱し、高温の湯水(高温水)を生成する。かかる凝縮器116は水熱交換器とも呼ばれる。凝縮器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 condenser 116 exchanges heat with water supplied from a hot water tank 132, which will be described later, and heats it to generate hot hot water (high temperature water). Such a condenser 116 is also called a water heat exchanger. The condenser 116 performs heat exchange between the heat medium compressed by the compressor 114 and having a high temperature and the water supplied from the hot water tank 132. Thereby, water can be heated using the heat of a heat medium, and hot water can be produced | generated.
膨張弁118は、凝縮器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。   The expansion valve 118 expands and cools the heat medium after performing heat exchange with water in the condenser 116 in a reduced pressure state. Thereby, it becomes possible for this heat medium to absorb the heat of outside air again, and a heat medium can be reused.
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120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や風呂120の追いだき用の風呂熱交換器150、制御部140および複数の配管を含んで構成される。   The hot water storage unit 130 stores hot water generated by the heat pump unit 110, and supplies hot water to a hot water supply facility (not shown) such as a bath 120, a kitchen, or a washroom when the user needs it. The hot water storage unit 130 includes a hot water storage tank 132 and a bath heat exchanger 150 for bathing the bath 120, a control unit 140, and a plurality of pipes.
貯湯槽132は、ヒートポンプユニット110によって水または湯水を加熱して生成された湯水を貯留する。貯湯槽132に貯湯される湯水には温度成層が形成される。例えば、貯湯槽132内の湯水の温度は上方になるにつれ高温となる。詳細には、貯湯槽132の上部には高温水の層、中部には中程度の中温水の層が形成される。また高温水と中温水との間には高温水未満かつ中温水以上の温度の準高温水の層が形成される。そして、貯湯槽132の下部には給水配管122からの給水によって給水の層が形成される。   The hot water storage tank 132 stores hot water generated by heating water or hot water with the heat pump unit 110. Temperature stratification is formed in the hot water stored in the hot water tank 132. For example, the temperature of hot water in the hot water tank 132 becomes higher as it goes upward. Specifically, a high-temperature water layer is formed at the upper part of the hot water storage tank 132, and an intermediate medium-temperature water layer is formed at the middle part. Further, a layer of quasi-high temperature water having a temperature lower than the high temperature water and higher than the intermediate temperature water is formed between the high temperature water and the intermediate temperature water. A water supply layer is formed in the lower part of the hot water storage tank 132 by supplying water from the water supply pipe 122.
表1は、温度域による湯水の区分の表である。高温水は湯張り温度付近の湯水を追いだき可能な温度(例えば50℃以上)の湯水として例示する。また中温水とは、給湯温度を40℃程度として、給湯温度未満(例えば20℃以上かつ40℃未満)の湯水を想定して説明する。さらに、準高温水とは給湯温度以上かつ追いだき温度未満(例えば40以上かつ50℃未満)とする。またさらに、給水(加熱していないなりゆきの温度)は15℃未満とする。準給水とは中部接続口近傍の湯水よりも所定値以下(中温水未満)の温度帯の湯水であり、給水温度以上かつ中温水未満(例えば15℃以上かつ20℃未満)である。なお、これらの温度はあくまで説明を容易にするための例示であって湯張り温度、給湯温度、給水温度、および季節または地域によって適宜設定する。   Table 1 is a table of hot water classification according to temperature range. The hot water is exemplified as hot water having a temperature (for example, 50 ° C. or higher) at which hot water near the hot water temperature can be chased. The medium hot water is described assuming hot water having a hot water supply temperature of about 40 ° C. and less than the hot water temperature (for example, 20 ° C. or more and less than 40 ° C.). Further, the semi-high temperature water is not less than the hot water supply temperature and less than the tracking temperature (for example, not less than 40 and less than 50 ° C.). Furthermore, the water supply (the temperature of the unheated temperature) is less than 15 ° C. The semi-water supply is hot water having a temperature range of a predetermined value or less (less than medium temperature water) than the hot water near the middle connection port, and is not less than the supply water temperature and less than medium temperature water (for example, 15 ° C. or more and less than 20 ° C.). Note that these temperatures are merely examples for ease of explanation, and are set as appropriate depending on the hot water filling temperature, the hot water supply temperature, the water supply temperature, and the season or region.
給水配管122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122による給水の供給量は、貯湯槽132の湯水の消費量に従う。そして貯湯槽132下部の貯留された給水は、蓄熱配管124によってヒートポンプユニット110の凝縮器116を通り、貯湯槽132の上部に戻る。蓄熱配管124上には循環ポンプ126が設けられており、ヒートポンプユニット110を稼働させながら循環ポンプ126によって水または湯水を循環させることにより、貯湯槽132内に高温の湯水が蓄積される。   The water supply pipe 122 is connected to the lower part of the hot water storage tank 132, and supplies supplementary water (water supply) into the hot water storage tank 132. The amount of water supplied through the water supply pipe 122 depends on the amount of hot water consumed in the hot water storage tank 132. The water supply stored in the lower part of the hot water tank 132 passes through the condenser 116 of the heat pump unit 110 through the heat storage pipe 124 and returns to the upper part of the hot water tank 132. A circulation pump 126 is provided on the heat storage pipe 124, and hot water is accumulated in the hot water storage tank 132 by circulating water or hot water with the circulation pump 126 while operating the heat pump unit 110.
貯湯槽132内には、湯水の温度を検知する複数の貯湯センサ134a〜134dが備えられている。これら貯湯センサ134a〜134eは、貯湯槽132内の上下方向に配置されていて、配置された位置(高さ)の湯水の温度を検知する。このような貯湯センサ134a〜134dを備えることで、貯湯槽132内の各温度成層における湯水量を把握することが可能である。   The hot water storage tank 132 is provided with a plurality of hot water storage sensors 134a to 134d that detect the temperature of the hot water. These hot water storage sensors 134a to 134e are arranged in the vertical direction in the hot water storage tank 132, and detect the temperature of the hot water at the arranged position (height). By providing such hot water storage sensors 134 a to 134 d, it is possible to grasp the amount of hot water in each temperature stratification in the hot water storage tank 132.
制御部140は、不図示のCPU(Central Processing Unit)や、プログラムを記憶させているROM(Read Only Memory)、プログラムを動作させるためのRAM(Random Access Memory)などから構成される。制御部140は、給湯装置100全体の動作を制御する。例えば、出湯する際に貯湯槽132上部の高温の湯水と給水との混合比を設定して設定温度の適温の湯を出湯する。また同様に、各種のポンプの動作と停止、弁の開閉や開度調整を行う。   The control unit 140 includes a CPU (Central Processing Unit) (not shown), a ROM (Read Only Memory) storing a program, a RAM (Random Access Memory) for operating the program, and the like. Control unit 140 controls the overall operation of hot water supply apparatus 100. For example, when the hot water is discharged, the mixing ratio of hot hot water and water supply at the upper part of the hot water storage tank 132 is set, and hot water having an appropriate temperature is discharged. Similarly, various pumps are operated and stopped, valves are opened and closed, and the opening is adjusted.
風呂熱交換器150は、風呂120の浴水を追いだきして加熱するための熱交換器である。かかる風呂熱交換器150は、貯湯槽132の上部より送出された高温水と、風呂120の浴水とを対向方向に流通させることによって熱交換を行い、浴水を加熱する。   The bath heat exchanger 150 is a heat exchanger for chasing and heating the bath water of the bath 120. The bath heat exchanger 150 heats the bath water by exchanging heat by circulating the hot water sent from the upper part of the hot water tank 132 and the bath water of the bath 120 in the opposite direction.
風呂120の浴水は、循環配管152によって風呂120と風呂熱交換器150とを循環する。循環配管152上には循環ポンプ154が設けられている。循環ポンプ154は、風呂120の浴水を風呂熱交換器150へと送出し循環させる。   Bath water in the bath 120 circulates between the bath 120 and the bath heat exchanger 150 through a circulation pipe 152. A circulation pump 154 is provided on the circulation pipe 152. The circulation pump 154 sends the bath water of the bath 120 to the bath heat exchanger 150 for circulation.
貯湯槽132と風呂熱交換器150との間における湯水の循環は、風呂行き配管160と風呂戻り配管162とによって行われる。風呂行き配管160は貯湯槽132の上部と風呂熱交換器150とに接続されていて、貯湯槽132上部の高温水を風呂熱交換器150へと送出する。一方、風呂戻り配管162は風呂熱交換器150と貯湯槽132の中部の後述する中部接続口190とに接続されていて、風呂熱交換器150を通過して温度が低下した湯水(戻り湯水)を貯湯槽132の中部へと送出する。   Circulation of hot water between the hot water storage tank 132 and the bath heat exchanger 150 is performed by a bath piping 160 and a bath return piping 162. The pipe for bath 160 is connected to the upper part of the hot water tank 132 and the bath heat exchanger 150, and sends the hot water in the upper part of the hot water tank 132 to the bath heat exchanger 150. On the other hand, the bath return pipe 162 is connected to the bath heat exchanger 150 and a middle connection port 190, which will be described later, in the middle of the hot water storage tank 132, and the hot water (returned hot water) whose temperature has decreased after passing through the bath heat exchanger 150. Is sent to the center of the hot water tank 132.
風呂行き配管160上には逆止弁164が設けられている。逆止弁164を備えることによって、風呂熱交換器150の不使用時の自然対流を防止し、貯湯槽132内からの不測の熱量損失を防ぐことが可能である。なお、逆止弁164は風呂戻り配管162上に設けてもよく、この構成によって上記熱量損失を防ぐことも可能である。   A check valve 164 is provided on the pipe 160 for the bath. By providing the check valve 164, it is possible to prevent natural convection when the bath heat exchanger 150 is not used, and to prevent unexpected heat loss from the hot water tank 132. Note that the check valve 164 may be provided on the bath return pipe 162, and this configuration can prevent the heat loss.
風呂戻り配管162上には追いだきポンプ166が設けられている。追いだきポンプ166は、当該給湯装置100が風呂120の湯水の追いだきをする際に、貯湯槽132に貯湯された湯水を風呂熱交換器150に流通させる。   A chasing pump 166 is provided on the bath return pipe 162. The chasing pump 166 causes hot water stored in the hot water storage tank 132 to flow to the bath heat exchanger 150 when the hot water supply device 100 chases hot water in the bath 120.
上述したように、風呂戻り配管162は貯湯槽132の中部に接続されていて、風呂熱交換器150を通過した戻り湯水は貯湯槽132の中部へと流入する。したがって当該給湯装置100は、ヒートポンプユニット110の加熱対象である貯湯槽132下部の温度成層を低い温度に保つことができ、ヒートポンプユニット110のCOP低下防止を図ることが可能である。   As described above, the bath return pipe 162 is connected to the middle part of the hot water tank 132, and the returned hot water that has passed through the bath heat exchanger 150 flows into the middle part of the hot water tank 132. Therefore, the hot water supply apparatus 100 can keep the temperature stratification in the lower part of the hot water storage tank 132 that is the heating target of the heat pump unit 110 at a low temperature, and can prevent the heat pump unit 110 from lowering the COP.
しかし、追いだきであれば戻り湯水は準高温水または中温水であるが、沸かし直しの場合は風呂120の水が冷え切っているため、戻り湯水の温度が給水温度に近い準給水になる(表1参照)。一方、貯湯槽132の中部では、中部接続口190よりも下の高さまで中温水の層が形成されている可能性が高い。そのような状態で準給水を貯湯槽132の中部に戻すと、温度成層をくずしてしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、風呂戻り配管162から分岐する低温戻り配管170を設け、戻り湯水の温度に応じて貯湯槽132の中部または下部に戻り湯水を選択的に導く操作を行っている。   However, in the case of chasing, the return hot water is semi-high temperature water or medium temperature water, but in the case of re-boiling, the water in the bath 120 is cold, so the temperature of the return hot water becomes semi-water supply close to the water supply temperature ( (See Table 1). On the other hand, in the middle part of the hot water storage tank 132, there is a high possibility that a layer of medium warm water is formed to a height below the middle connection port 190. If the semi-water supply is returned to the middle of the hot water storage tank 132 in such a state, there is a risk that the temperature stratification will be destroyed. Therefore, in the present embodiment, a low temperature return pipe 170 branched from the bath return pipe 162 is provided, and an operation of selectively guiding the return hot water to the middle or lower part of the hot water storage tank 132 according to the temperature of the return hot water is performed.
図1に示すように、低温戻り配管170は、風呂戻り配管162上に設けられた戻り湯水切換弁172と貯湯槽132下部との間に接続されている。戻り湯水切換弁172は、風呂熱交換器150を通過した戻り湯水を風呂戻り配管162および低温戻り配管170に選択的に導く弁である。また、風呂熱交換器150の出口付近には、出口温度を検知する出口温度センサ174が設けられている。   As shown in FIG. 1, the low temperature return pipe 170 is connected between the return hot water switching valve 172 provided on the bath return pipe 162 and the lower part of the hot water tank 132. The return hot water switching valve 172 is a valve that selectively guides the return hot water passing through the bath heat exchanger 150 to the bath return pipe 162 and the low temperature return pipe 170. In addition, an outlet temperature sensor 174 that detects the outlet temperature is provided near the outlet of the bath heat exchanger 150.
そして、前述の制御部140は、戻り湯水切換弁172を制御することにより、風呂熱交換器150の出口温度が、風呂戻り配管162が接続する中部接続口190近傍の湯水の温度よりも所定値以下である場合に(すなわち、準給水である場合に)、戻り湯水を低温戻り配管170へ導く。この構成によれば、風呂熱交換器150からの戻り湯水による貯湯槽132内の温度成層の乱れをさらに抑えることが可能である。なお、浴水が温まってきて風呂熱交換器150の出口温度が所定値を超えた場合には(準給水から中温水になった場合には)、制御部140は戻り湯水を貯湯槽132中部へ導くように戻り湯水切換弁172を制御し、貯湯層下部の温度上昇を防止する。   The control unit 140 controls the return hot water switching valve 172 so that the outlet temperature of the bath heat exchanger 150 is a predetermined value higher than the temperature of hot water near the middle connection port 190 to which the bath return pipe 162 is connected. When it is below (that is, when it is semi-water supply), the return hot water is led to the low temperature return pipe 170. According to this configuration, it is possible to further suppress the disturbance of temperature stratification in the hot water tank 132 due to the return hot water from the bath heat exchanger 150. In addition, when the bath water is heated and the outlet temperature of the bath heat exchanger 150 exceeds a predetermined value (when the semi-water supply is changed to the medium temperature water), the control unit 140 returns the return hot water to the middle of the hot water storage tank 132. The return hot water switching valve 172 is controlled so as to lead to the temperature of the hot water storage layer, thereby preventing a temperature rise in the lower part of the hot water storage layer.
貯湯槽132から外部への給湯は、第1出湯配管180と第2出湯配管182とを利用して行われる。第1出湯配管180は貯湯槽132の上部に接続され、貯湯槽132上部から高温水を混合弁184aへ出湯する。一方、第2出湯配管182は貯湯槽132の中部の中部接続口190に接続され、貯湯槽132中部の湯水、例えば準高温水または中温水を混合弁184aへ出湯する。第1出湯配管180および第2出湯配管182は、貯湯槽132にかかる給水圧を利用して湯水を混合弁184aへと送り出させることができる。   Hot water supply from the hot water storage tank 132 to the outside is performed using the first hot water supply pipe 180 and the second hot water supply pipe 182. The 1st hot water piping 180 is connected to the upper part of the hot water storage tank 132, and discharges hot water from the upper part of the hot water storage tank 132 to the mixing valve 184a. On the other hand, the second hot water discharge pipe 182 is connected to the middle connection port 190 in the middle of the hot water tank 132, and hot water in the middle of the hot water tank 132, for example, semi-high temperature water or medium temperature water is discharged into the mixing valve 184a. The first hot water supply pipe 180 and the second hot water supply pipe 182 can send hot water to the mixing valve 184a using the feed water pressure applied to the hot water storage tank 132.
混合弁184aは開度を調節することができる。これにより、第1出湯配管180からの高温水と第2出湯配管182からの湯水とを混合する比を調整可能である。混合弁184aにおいては、第2出湯配管182からの出湯を優先する。仮に中部接続口190における湯水の温度が出湯温度以上であれば(貯湯槽132中部の湯水が準高温水である場合には)、もっぱら第2出湯配管182から給湯する。中部接続口190における湯水の温度が出湯温度以下であれば(貯湯槽132中部の湯水が中温水である場合には)、第1出湯配管180の湯水と第2出湯配管182の湯水を混合して適温の湯水を生成する。   The opening of the mixing valve 184a can be adjusted. Thereby, the ratio which mixes the high temperature water from the 1st hot water piping 180 and the hot water from the 2nd hot water piping 182 can be adjusted. In the mixing valve 184a, the hot water from the second hot water piping 182 is prioritized. If the temperature of the hot water at the middle connection port 190 is equal to or higher than the hot water temperature (when the hot water in the middle of the hot water storage tank 132 is semi-high temperature water), the hot water is supplied exclusively from the second hot water supply pipe 182. If the temperature of the hot water at the middle connection port 190 is equal to or lower than the tapping temperature (when the hot water in the middle of the hot water storage tank 132 is medium temperature water), the hot water in the first tapping pipe 180 and the hot water in the second tapping pipe 182 are mixed. To produce hot water with appropriate temperature.
そして、混合弁184aに接続する給湯配管186には、さらに混合弁184bが設けられて給水配管122が接続されている。これにより、第2出湯配管182から出る湯水より低い温度にも調節が可能である。このときにも、もっぱら第2出湯配管182から出湯することにより、準高温水または中温水を優先的に消費することができる。このようにして混合弁184aおよび混合弁184bによって適温に調節された湯水は、外部の様々な給湯設備に供給可能である。また例えば、適温に調節した湯水を湯張り配管から風呂120へ出湯し、湯張りや差し湯を行うことも可能である。   The hot water supply pipe 186 connected to the mixing valve 184a is further provided with a mixing valve 184b to which the water supply pipe 122 is connected. Thereby, the temperature can be adjusted to a temperature lower than that of the hot water discharged from the second hot water discharge pipe 182. Also at this time, the semi-high temperature water or the medium temperature water can be preferentially consumed by pouring hot water from the second hot water supply pipe 182 exclusively. The hot water adjusted to an appropriate temperature by the mixing valve 184a and the mixing valve 184b in this way can be supplied to various external hot water supply facilities. In addition, for example, hot water adjusted to an appropriate temperature can be discharged from the hot water piping to the bath 120 to perform hot water filling or hot water supply.
当該給湯装置100では、第2出湯配管182と風呂戻り配管162とは、貯湯槽132の中部に設置された中部接続口190に共に接続されている。この中部接続口190を通じて、風呂戻り配管162からの戻り湯水は貯湯槽132中部に貯留され、貯湯槽132中部の湯水は第2出湯配管182から出湯される。   In the hot water supply apparatus 100, the second hot water outlet pipe 182 and the bath return pipe 162 are connected together to a middle connection port 190 installed in the middle part of the hot water storage tank 132. Return hot water from the bath return pipe 162 is stored in the central part of the hot water storage tank 132 through the central connection port 190, and hot water in the central part of the hot water storage tank 132 is discharged from the second hot water supply pipe 182.
図2は図1のA−A断面図である。図1および図2に示すように、貯湯槽132は縦長の略円筒形状である。図2に示すように、本実施形態では中部接続口190を2重管としていて、内側に風呂戻り配管162を接続し、外側に第2出湯配管182を接続している。したがって、例えば追いだきと給湯とを同時に行った場合、追いだき後の戻り湯水は、いったん貯湯槽132内の湯水と混ざった後に第2出湯配管182へ流入する。この構成であれば、浴水の温度によって温度が変動する戻り湯水であっても、第2出湯配管182から出湯される際には温度を安定させることが可能である。   2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the hot water storage tank 132 has a vertically long substantially cylindrical shape. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the middle connection port 190 is a double pipe, the bath return pipe 162 is connected to the inner side, and the second hot water discharge pipe 182 is connected to the outer side. Therefore, for example, when chasing and hot water supply are performed at the same time, the returned hot water after chasing is mixed with the hot water in the hot water storage tank 132 and then flows into the second hot water supply pipe 182. If it is this structure, even if it is return hot water from which the temperature fluctuates with the temperature of bath water, it is possible to stabilize the temperature when the hot water is discharged from the second hot water supply pipe 182.
上記構成では、中部接続口190を風呂戻り配管162と第2出湯配管182とに共有させることで、貯湯槽132の製造に必要となる工程数を最小限に抑えている。通常、貯湯槽132は圧力容器であって、剛性の高いステンレス等で製作された密閉容器である。このため切削や穴あけ加工も容易ではない上、穴を設ければ厳重な水漏れ処理が必要になる。そのため、貯湯槽132の製造における接続口の増加は、製造工程のさらなる複雑化を招いて製造コストを増加させてしまう。しかし、上記構成であれば風呂戻り配管162と第2出湯配管182が1つの中部接続口190を共用するため、製造工程を簡易化させて製造コストの低減を図ることが可能である。   In the above configuration, the number of processes required for manufacturing the hot water tank 132 is minimized by sharing the central connection port 190 between the bath return pipe 162 and the second hot water discharge pipe 182. Usually, the hot water tank 132 is a pressure vessel, and is a sealed vessel made of stainless steel having high rigidity. For this reason, cutting and drilling are not easy, and if a hole is provided, severe water leakage treatment is required. Therefore, the increase in the number of connection ports in the manufacture of the hot water tank 132 causes further complication of the manufacturing process and increases the manufacturing cost. However, if it is the said structure, since the bath return piping 162 and the 2nd hot water piping 182 share one center connection port 190, it is possible to simplify a manufacturing process and to reduce manufacturing cost.
さらに本実施形態においては、図2に示すように、中部接続口190は、貯湯槽132の円周方向に風呂戻り配管162からの戻り湯水を流入可能となっている。仮に風呂戻り配管162を貯湯槽132の外壁に法線方向に接続すると、流入した戻り湯水は反対側の内壁に衝突して四方に拡散する。しかし本実施形態の構成によれば、風呂戻り配管162から流入した戻り湯水が貯湯槽132の内壁に沿って周回するため、戻り湯水の貯湯槽132内の上下方向への拡散を最小限に抑えることができる。したがって、貯湯槽132内の温度変化を抑えて高温水の熱量損失および低温水の温度上昇によるCOP低下を防止することが可能である。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the middle connection port 190 can flow in the return hot water from the bath return pipe 162 in the circumferential direction of the hot water storage tank 132. If the bath return pipe 162 is connected to the outer wall of the hot water tank 132 in the normal direction, the returned hot water that has flowed in collides with the inner wall on the opposite side and diffuses in all directions. However, according to the configuration of the present embodiment, since the return hot water flowing in from the bath return pipe 162 circulates along the inner wall of the hot water storage tank 132, the diffusion of the return hot water in the hot water storage tank 132 in the vertical direction is minimized. be able to. Therefore, it is possible to suppress the temperature change in the hot water storage tank 132 and prevent the loss of COP due to the heat loss of the high temperature water and the temperature increase of the low temperature water.
なお中部接続口190は、中部接続口190よりも貯湯槽132内の上方に、事前に想定される一日の高温水使用量よりも多くの水量が貯湯できるような位置に設けるとよい。これにより、例えば中部接続口190付近にまで高温水が存在していてそこへ戻り温水を混合させたとしても、中部接続口190よりも上方には最低限の量の高温水が確保できる。したがって、炊き上げの回数を削減することができる。   The middle connection port 190 may be provided at a position above the middle connection port 190 in the hot water storage tank 132 so that a larger amount of hot water than the daily amount of hot water used in advance can be stored. As a result, for example, even when high-temperature water exists near the middle connection port 190 and returns to the middle connection port 190, the minimum amount of high-temperature water can be secured above the middle connection port 190. Therefore, the number of times of cooking can be reduced.
再び図1を参照する。さらに本実施形態において制御部140は、貯湯センサ134a〜134eから受ける信号に基づいて、風呂追いだきに必要な高い温度の湯水の量である第1貯湯量(高温水の量)と、給湯に使用可能な中程度の温度以上の湯水の量である第2貯湯量(高温水と準高温水との合計量)とを判断して、第1貯湯量または第2貯湯量が所定量未満となった場合にヒートポンプユニット110を動作させる。これによれば、ヒートポンプユニット110の炊き上げの回数を大幅に削減することができる。   Refer to FIG. 1 again. Furthermore, in the present embodiment, the control unit 140 uses the first hot water storage amount (the amount of high-temperature water), which is the amount of hot water required for bathing, and the hot water supply based on the signals received from the hot water storage sensors 134a to 134e. The second hot water storage amount (total amount of high-temperature water and semi-high temperature water), which is the amount of hot water having a medium temperature or higher that can be used, is determined, When this happens, the heat pump unit 110 is operated. According to this, the frequency | count of cooking of the heat pump unit 110 can be reduced significantly.
すなわち、従来は高温水のみを有効な熱源として考えていたため、高温水が少なくなったことのみを条件として炊き上げ(追加運転)を行っていた。しかし本発明の構成では、中部接続口190から第2出湯配管182を通じて準高温水を出湯し、給湯に利用する。したがって、高温水よりも温度の低い準高温水をも熱源として考えることができる。そこで制御部140は、高温水の貯湯量である第1貯湯量だけでなく、準高温水と高温水をあわせた第2貯湯量も炊き上げの判断基準とする。これにより保持すべき高温水(第1貯湯量)を少なく設定することができ、炊き上げの回数を削減することができる。   That is, conventionally, only high-temperature water was considered as an effective heat source, and thus cooking (additional operation) was performed only on the condition that the amount of high-temperature water was reduced. However, in the configuration of the present invention, the semi-high temperature water is discharged from the middle connection port 190 through the second outlet piping 182 and used for hot water supply. Therefore, quasi-high temperature water having a temperature lower than that of the high temperature water can be considered as a heat source. Therefore, the control unit 140 uses not only the first hot water storage amount, which is the hot water storage amount, but also the second hot water storage amount including the semi-high temperature water and the high temperature water as the determination criterion for cooking. Thereby, the high temperature water (1st hot water storage amount) which should be kept can be set small, and the frequency | count of cooking can be reduced.
これらのように、当該給湯装置100は第1出湯配管180からの湯水と第2出湯配管182からの湯水、および給水を混合して外部に給湯可能である。このとき上記構成では、風呂行き配管160と第1給湯配管186とは独立しており、また風呂戻り配管162と第2出湯配管182とは直接には接続されていない。そのため、追いだきと給湯とを同時に行ったとしても相互間の影響は少なく、安定した温度の湯水をそれぞれに供給することが可能である。また上記構成であれば、追いだき中であっても貯湯槽132内に発生した中温水を給湯に利用して積極的に消費することが可能である。したがって、ヒートポンプユニット110が中温水を加熱する機会をさらに減らしてCOP向上を図ることが可能である。   As described above, the hot water supply device 100 can supply hot water to the outside by mixing hot water from the first hot water supply pipe 180 with hot water from the second hot water supply pipe 182 and water supply. At this time, in the above configuration, the bath piping 160 and the first hot water supply pipe 186 are independent, and the bath return pipe 162 and the second hot water supply pipe 182 are not directly connected. Therefore, even if chasing and hot water supply are performed simultaneously, there is little influence between them, and hot water with a stable temperature can be supplied to each. Further, with the above configuration, it is possible to actively consume medium-temperature water generated in the hot water storage tank 132 for hot water supply even during the chasing. Therefore, it is possible to further improve the COP by further reducing the opportunity for the heat pump unit 110 to heat the intermediate temperature water.
上記説明した如く、本実施形態にかかる構成によれば、安定した温度の湯水を供給可能であって、製造コストの低減およびCOPのさらなる向上を図ることが可能である。   As described above, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to supply hot and cold water at a stable temperature, and it is possible to reduce the manufacturing cost and further improve the COP.
[第2実施形態]
本発明にかかる貯湯式給湯装置の第2実施形態について説明する。図3は第2実施形態にかかる貯湯式給送装置の構成を説明する図である。なお、第1実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
2nd Embodiment of the hot water storage type hot-water supply apparatus concerning this invention is described. FIG. 3 is a view for explaining the configuration of a hot water storage type feeding apparatus according to the second embodiment. In addition, about the part which overlaps with 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
第2実施形態にかかる貯湯式給湯装置(以下、給湯装置200と称する)は、ヒートポンプユニット110で加熱された湯水を風呂戻り配管162の湯水に混合させる戻り湯調温配管202を備える点において、第1実施形態と異なる。図3に示すように、戻り湯調温配管202は、ヒートポンプユニット110と貯湯槽132の間に設けられた三方弁204aと、風呂戻り配管162上に設けられた三方弁204bとに接続されている。   The hot water storage hot water supply apparatus according to the second embodiment (hereinafter referred to as a hot water supply apparatus 200) includes a return hot water temperature adjustment pipe 202 that mixes hot water heated by the heat pump unit 110 with hot water of the bath return pipe 162. Different from the first embodiment. As shown in FIG. 3, the return hot water temperature control pipe 202 is connected to a three-way valve 204 a provided between the heat pump unit 110 and the hot water storage tank 132 and a three-way valve 204 b provided on the bath return pipe 162. Yes.
第2実施形態の構成によれば、風呂熱交換器150からの戻り湯水をあらかじめ貯湯槽132の中部に適した温度、例えば給湯に使用可能な準高温水にまで上昇させてから貯湯槽132の中部に戻すことができる。これにより、貯湯槽中部に給湯温度より低い温度の湯水が増加することを防止することができる。   According to the configuration of the second embodiment, the return hot water from the bath heat exchanger 150 is raised to a temperature suitable for the middle of the hot water storage tank 132 in advance, for example, to semi-high temperature water that can be used for hot water supply, and then It can be returned to the center. Thereby, it can prevent that the hot water of the temperature lower than hot water supply temperature increases in the hot water storage tank central part.
また、さらに高めの温度にしてから戻すことにより、貯湯槽132の中部に温度が低めの中温水が貯留していた場合にも、給湯に使用可能な準高温水へと温度上昇させることが可能である。例えば、中部接続口190付近に中温水が多く存在する場合、戻り湯調温配管202を通じて高温水を貯湯槽132中部に加えて、中温水を準高温水にまで温度上昇させる。これにより、ヒートポンプユニット110が中温水を加熱する機会を減少させ、COP向上を図ることが可能である。   In addition, by returning to a higher temperature and then returning it to the middle temperature of the hot water storage tank 132, it is possible to raise the temperature to a semi-high temperature water that can be used for hot water supply even when low temperature medium temperature water is stored. It is. For example, when there is a lot of medium-temperature water in the vicinity of the middle connection port 190, high-temperature water is added to the middle part of the hot water storage tank 132 through the return hot water temperature adjustment pipe 202, and the temperature of the medium-temperature water is increased to semi-high temperature water. Thereby, the opportunity for the heat pump unit 110 to heat the medium-temperature water can be reduced, and the COP can be improved.
またさらに、ヒートポンプユニット110による夜間蓄熱開始時に、貯湯槽132の中部に温度が低めの中温水が貯留していた場合にも、風呂の追いだきや沸かし直しとは無関係に、中温水を給湯に使用可能な準高温水へと温度上昇させることが可能である。例えば、中部接続口190付近に中温水が多く存在する場合、ヒートポンプユニット110が炊き上げた高温水を戻り湯調温配管202を通じて貯湯槽132中部に加えて、貯湯槽132内の中温水を準高温水にまで温度上昇させる。これによっても、ヒートポンプユニット110が中温水を加熱する機会を減少させ、COP向上を図ることが可能である。   Furthermore, when the heat pump unit 110 starts the nighttime heat storage, even if the middle temperature water is stored in the middle of the hot water storage tank 132, the medium temperature water is used to supply hot water regardless of the bathing or reheating. It is possible to raise the temperature to usable semi-high temperature water. For example, when there is a lot of warm water near the middle connection port 190, the hot water cooked by the heat pump unit 110 is returned to the middle of the hot water tank 132 through the hot water temperature adjustment pipe 202, and the warm water in the hot water tank 132 is prepared. Raise temperature to hot water. This also makes it possible to reduce the opportunity for the heat pump unit 110 to heat the medium temperature water and improve the COP.
[第3実施形態]
本発明にかかる貯湯式給湯装置の第3実施形態について説明する。図4は第3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、上記各実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
3rd Embodiment of the hot water storage type hot-water supply apparatus concerning this invention is described. FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus according to the third embodiment. In addition, about the part which overlaps with said each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
第3実施形態にかかる貯湯式給湯装置(以下、給湯装置300と称する)は、ヒートポンプユニット110で加熱された湯水を風呂熱交換器150の上流側に導く直接風呂加熱配管302を備える点において、上記各実施形態と異なる。図4に示すように、直接風呂加熱配管302は、ヒートポンプユニット110と貯湯槽132の間に設けられた三方弁204aと、風呂行き配管160上の三方弁304とに接続されている。   The hot water storage type hot water supply apparatus according to the third embodiment (hereinafter referred to as a hot water supply apparatus 300) includes a direct bath heating pipe 302 that guides hot water heated by the heat pump unit 110 to the upstream side of the bath heat exchanger 150. Different from the above embodiments. As shown in FIG. 4, the direct bath heating pipe 302 is connected to a three-way valve 204 a provided between the heat pump unit 110 and the hot water storage tank 132 and a three-way valve 304 on the bath-bound pipe 160.
第3実施形態の構成によれば、湯水生生成装置と風呂熱交換器150とが同時に稼動している場合、ヒートポンプユニット110から得られる熱量を、損失することなく迅速かつ効率的に使用することが可能である。したがって、給湯装置300の省エネ化を促進することが可能である。   According to the configuration of the third embodiment, when the hot water production apparatus and the bath heat exchanger 150 are operating simultaneously, the heat amount obtained from the heat pump unit 110 can be used quickly and efficiently without loss. Is possible. Therefore, energy saving of the hot water supply apparatus 300 can be promoted.
上記のいずれの構成によっても、風呂熱交換器150と外部への給湯とに、それぞれ安定した温度の湯水を供給可能である。そして、製造コストの低減およびCOPのさらなる向上を図ることが可能な貯湯式給湯装置を提供することが可能である。   With any of the above configurations, hot water with a stable temperature can be supplied to the bath heat exchanger 150 and the hot water supply to the outside. And it is possible to provide the hot water storage type hot water supply apparatus which can aim at the reduction of manufacturing cost and the further improvement of COP.
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、200、300 …給湯装置、110 …ヒートポンプユニット、112 …蒸発器、114 …圧縮機、116 …凝縮器、118 …膨張弁、120 …風呂、122 …給水配管、124 …蓄熱配管、126 …循環ポンプ、130 …貯湯ユニット、132 …貯湯槽、134a …貯湯センサ、140 …制御部、150 …風呂熱交換器、152 …循環配管、154 …循環ポンプ、160 …風呂行き配管、162 …風呂戻り配管、164 …逆止弁、166 …追いだきポンプ、170 …低温戻り配管、172 …戻り湯水切換弁、174 …出口温度センサ、180 …第1出湯配管、182 …第2出湯配管、184a …混合弁、184b …混合弁、186 …給湯配管、190 …中部接続口、200 …給湯装置、202 …戻り湯調温配管、204a、204b、304 …三方弁、300 …給湯装置、302 …直接風呂加熱配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200, 300 ... Hot-water supply apparatus, 110 ... Heat pump unit, 112 ... Evaporator, 114 ... Compressor, 116 ... Condenser, 118 ... Expansion valve, 120 ... Bath, 122 ... Water supply piping, 124 ... Heat storage piping, 126 ... Circulation pump, 130 ... Hot water storage unit, 132 ... Hot water storage tank, 134a ... Hot water storage sensor, 140 ... Control unit, 150 ... Bath heat exchanger, 152 ... Circulation pipe, 154 ... Circulation pump, 160 ... Bath-going pipe, 162 ... Bath return Pipe, 164 ... Check valve, 166 ... Trailing pump, 170 ... Low temperature return pipe, 172 ... Return hot water switching valve, 174 ... Outlet temperature sensor, 180 ... First hot water pipe, 182 ... Second hot water pipe, 184a ... Mixing Valve, 184b ... mixing valve, 186 ... hot water supply pipe, 190 ... middle connection port, 200 ... hot water supply device, 02 ... return water temperature adjustment pipe, 204a, 204b, 304 ... three-way valve, 300 ... water heater, 302 ... direct bath heating pipe

Claims (8)

  1. 水または湯水を加熱するヒートポンプ式の湯水生成装置と、
    湯水を貯留する貯湯槽と、
    風呂の浴水を加熱する風呂熱交換器と、
    前記貯湯槽の上部から前記風呂熱交換器へ湯水を送る風呂行き配管と、
    前記風呂熱交換器から前記貯湯槽の中部へ湯水を送る風呂戻り配管と、
    前記貯湯槽の上部から出湯する第1出湯配管と、
    前記貯湯槽の中部から出湯する第2出湯配管と、
    前記貯湯槽の中部に設置された中部接続口と、を備え、
    前記中部接続口には前記風呂戻り配管と前記第2出湯配管とが接続され、
    前記第1出湯配管からの湯水と前記第2出湯配管からの湯水、および給水を混合して外部に給湯することを特徴とする貯湯式給湯装置。
    A heat pump type hot water generator for heating water or hot water;
    A hot water storage tank for storing hot water,
    A bath heat exchanger that heats the bath water,
    Piping for baths that sends hot water from the upper part of the hot water tank to the bath heat exchanger;
    A bath return pipe for sending hot water from the bath heat exchanger to the center of the hot water tank;
    A first tapping pipe for tapping from the upper part of the hot water storage tank;
    A second hot water supply pipe for discharging hot water from the middle of the hot water storage tank;
    A central connection port installed in the middle of the hot water storage tank,
    The bath return pipe and the second hot water supply pipe are connected to the middle connection port,
    A hot water storage type hot water supply apparatus for mixing hot water from the first hot-water supply pipe, hot water from the second hot-water supply pipe, and water supply and supplying hot water to the outside.
  2. 前記貯湯槽内に上下方向に配置された該貯湯槽内の湯水の温度を検知する複数の貯湯センサと、
    前記湯水生成装置の動作を制御する制御部と、をさらに備え、
    前記制御部は、前記貯湯センサから受ける信号に基づいて、風呂追いだきに必要な高い温度の湯水の量である第1貯湯量と、給湯に使用可能な中程度の温度以上の湯水の量である第2貯湯量とを判断し、第1貯湯量または第2貯湯量が所定量未満となった場合に前記湯水生成装置を動作させることを特徴とする請求項1に記載の貯湯式給湯装置。
    A plurality of hot water storage sensors for detecting the temperature of hot water in the hot water storage tank disposed in the vertical direction in the hot water storage tank;
    A controller for controlling the operation of the hot water generator,
    Based on a signal received from the hot water storage sensor, the control unit has a first hot water storage amount that is an amount of hot water required for bathing and an amount of hot water that is medium or higher that can be used for hot water supply. 2. The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 1, wherein the hot water generation device is operated when a second hot water storage amount is determined and the first hot water storage amount or the second hot water storage amount becomes less than a predetermined amount. .
  3. 前記中部接続口は2重管であって、内側に前記風呂戻り配管を接続し、外側に前記第2出湯配管を接続している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 type hot water supply according to claim 1 or 2, wherein the middle connection port is a double pipe, the bath return pipe is connected to the inner side, and the second hot water discharge pipe is connected to the outer side. apparatus.
  4. 前記貯湯槽は縦長の略円筒形状であって、
    前記中部接続口は、前記貯湯槽の円周方向に前記風呂戻り配管からの戻り湯水を流入させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の貯湯式給湯装置。
    The hot water storage tank has a vertically long substantially cylindrical shape,
    The hot water storage hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the middle connection port allows return hot water from the bath return pipe to flow in a circumferential direction of the hot water storage tank.
  5. 前記風呂戻り配管を前記貯湯槽の下部へ分岐させる低温戻り配管と、
    前記風呂熱交換器の出口温度を検知する出口温度センサと、
    前記風呂熱交換器を通過した戻り湯水を前記風呂戻り配管および前記低温戻り配管に選択的に導く戻り湯水切換弁と、
    前記戻り湯水切換弁を制御することにより、前記風呂熱交換器の出口温度が前記中部接続口近傍の湯水の温度よりも所定値以下である場合に前記戻り湯水を前記低温戻り配管へ導く制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の貯湯式給湯装置。
    A low temperature return pipe that branches the bath return pipe to the lower part of the hot water storage tank;
    An outlet temperature sensor for detecting an outlet temperature of the bath heat exchanger;
    A return hot water switching valve that selectively guides the return hot water passing through the bath heat exchanger to the bath return pipe and the low temperature return pipe;
    A control unit that guides the return hot water to the low temperature return pipe when the outlet temperature of the bath heat exchanger is lower than the temperature of the hot water near the middle connection port by controlling the return hot water switching valve. The hot water storage type hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
  6. 前記湯水生成装置で加熱された湯水を前記風呂戻り配管の湯水に混合させる戻り湯調温配管をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の貯湯式給湯装置。   The hot water storage hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a return hot water temperature control pipe for mixing hot water heated by the hot water generator with hot water of the bath return pipe.
  7. 前記湯水生成装置で加熱された湯水を前記風呂熱交換器の上流側に導く直接風呂加熱配管をさらに備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の貯湯式給湯装置。   The hot water storage hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a direct bath heating pipe that guides the hot water heated by the hot water generator to the upstream side of the bath heat exchanger.
  8. 前記風呂行き配管または前記風呂戻り配管に逆止弁を設けたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の貯湯式給湯装置。   The hot water storage type hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein a check valve is provided in the bath-bound pipe or the bath return pipe.
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