JP2012017918A - Water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、沸き上げた湯を貯湯槽に貯えて給湯に利用する給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water supply apparatus that stores hot water in a hot water storage tank and uses it for hot water supply.
従来、この種の給湯装置は、例えば図7のようなものがある(例えば、特許文献1参照)。図7は、上記特許文献1に記載された従来の給湯装置の構成図である。
Conventionally, this kind of hot water supply apparatus has a thing like FIG. 7, for example (for example, refer patent document 1). FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional hot water supply apparatus described in
図7に示すように、従来の給湯装置は、貯湯槽1と、この貯湯槽1の湯水を加熱する加熱手段であるヒートポンプユニット2と、貯湯槽1の上部に接続された第1の出湯管3と、貯湯槽1の中間部分に接続された第2の出湯管4と、貯湯槽1からの湯を第1の出湯管3を通じて出湯するか第2の出湯管4を通じて出湯するかを切り換える三方弁5と、第2の出湯管4が接続された位置での貯湯槽1内の湯温を検知する湯温検知手段6と、給湯温度を設定する給湯温度設定手段7を備え、湯温検知手段6により検知された湯温が給湯温度設定手段7で設定された給湯設定温度以上であれば、第2の出湯管4から出湯し、給湯設定温度未満であれば第1の出湯管3から出湯するように、三方弁5の流路を切り換えるようになっている。
As shown in FIG. 7, the conventional hot water supply apparatus includes a
しかしながら、貯湯槽1の上部からの出湯と中間部分からの出湯を切り換える前記従来の給湯装置の構成では、給湯利用の過程で、熱伝導と熱対流によって貯湯槽1内の残湯と給湯時に貯湯槽1下部から補給する給水との間にできる中間的な温度となる層(以下、中温層と呼ぶ)の内、給湯設定温度以上となっている部分の湯しか利用できず、給湯設定温度以下の中温層の湯はそのまま貯湯槽1の上部へ移動する。
However, in the configuration of the conventional hot water supply apparatus that switches between the hot water from the upper part of the
ここで、図8、図9を用いてこの作用を詳しく説明する。 Here, this operation will be described in detail with reference to FIGS.
まず、図8は、中温層について説明したものであり、横軸に温度、縦軸に貯湯槽1の高さをとって温度分布を示す。使用中の貯湯槽1内は、高温の湯8と低温の水9が積み重なっている状態であるが、これら高温の湯8と低温の水9との間で熱伝導と熱対流により中間の温度となる中温層10は、時間の経過に伴って成長する。
First, FIG. 8 explains the intermediate temperature layer, and shows the temperature distribution with the horizontal axis representing the temperature and the vertical axis representing the
中温層10の大きさによる利用可能な湯量の違いとして、11の温度分布は、中温層10aの小さい状態、12は、中温層10bの大きい状態であり、たとえば温度tsを給湯利用可能な温度の下限とした場合、利用できる熱量の差を模式的に表わすと、領域13に相当する。つまり中温層10が大きくなるほど湯切れが起こりやすく、また、貯湯槽1に貯えた湯のうち利用できる熱量が少ないということはすなわち省エネルギー性が低い。
As a difference in the amount of hot water that can be used depending on the size of the intermediate temperature layer 10, the temperature distribution of 11 is a state in which the
そのため、貯湯槽1の中間部の湯を、第2の出湯管4から出湯することで中温層10の減少を図ろうとするものであり、この動作を、図9を用いて説明する。
Therefore, the hot water in the intermediate portion of the
第2の出湯管4からの出湯位置として模式的に矢印14で示し、15の温度分布は、中
温層10の上端が、第2の出湯管4の位置にかかった時点である。中温層10の大きさは10cで示している。
The position of the hot water discharged from the second hot
この後、第2の出湯管4を通じて、中温層10の湯が出湯されることで、温度分布は16となり、中温層10の大きさは10dまで減少する。第2の出湯管4の位置で貯湯槽1内の湯温が給湯に利用できる湯の下限温度ts以下になると三方弁5は、第1の出湯管3から出湯するように切り換えるため、中温層10は、そのまま貯湯槽1の上方へ向かい、温度分布も17となって減少することなく10eに示すように時間経過とともに大きくなる。
Thereafter, the hot water of the intermediate temperature layer 10 is discharged through the second hot
このように、従来の給湯装置の場合は、中温層10を減少させる効果が限定的であることから、貯湯槽1内の湯の熱量を有効に利用できないことに加え、次回の沸き上げ時に、中温層10にあった比較的高い温度の水を加熱しなければならないことになり、加熱手段としてヒートポンプユニット2を使用している場合は、水温が高いと運転効率が低下するという特性があることによって、効率的な運転に支障をきたすという問題がある。すなわち、出湯位置を切り換える構成では、混合層の湯を排出できないことによる利用可能湯量の減少と、ヒートポンプユニット2による沸き上げ時の効率低下という課題があった。
Thus, in the case of the conventional hot water supply apparatus, since the effect of reducing the intermediate temperature layer 10 is limited, in addition to not being able to effectively use the amount of hot water in the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、中温層の湯を有効利用することにより、効率よく湯を利用し、さらに加熱手段がヒートポンプである場合には、高い加熱効率を得られることで、良好な使い勝手と高い省エネルギー性とを実現する給湯装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and by efficiently using hot water in the middle temperature layer, hot water can be used efficiently, and when the heating means is a heat pump, high heating efficiency can be obtained. Then, it aims at providing the hot water supply apparatus which implement | achieves a favorable usability and high energy-saving property.
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、貯湯槽と、前記貯湯槽の上部に接続された第1の出湯管と、前記貯湯槽の下部に接続された給水管と、前記貯湯槽の上下方向において前記第1の出湯管が接続された位置と前記給水管が接続された位置との間に接続された第2の出湯管と、前記給水管から分岐された給水分岐管と、前記第1の出湯管から分岐された第1の出湯管分岐管と、前記第1の出湯管と前記給水分岐管とが入口側に接続された第1の三方弁と、前記第2の出湯管と前記第1の出湯管分岐管とが入口側に接続された第2の三方弁と、前記第1の三方弁の出口側に接続された第1の混合弁入水管と、前記第2の三方弁の出口側に接続された第2の混合弁入水管と、前記第1の混合弁入水管と前記第2の混合弁入水管とが入口側に接続された混合弁と、前記混合弁の出口側に接続された給湯管と、前記給湯管に接続された給湯口と、前記第2の出湯管が接続された前記貯湯槽の位置近傍の湯温を検知する湯温検知手段と、前記給湯口から給湯する給湯設定温度を設定する給湯温度設定手段と、前記給湯温度設定手段により設定された給湯設定温度と前記湯温検知手段との出力に基づいて、前記第1の三方弁と前記第2の三方弁と前記混合弁との動作を制御する制御手段を備えたもので、貯湯槽の中間部から、給湯設定温度より低い中温層の湯を有効に出湯することで、貯湯された湯の熱量を最大限有効に利用し、かつ沸き上げ効率の低下を防ぐことができるので、良好な使い勝手と高い省エネルギー性とを実現できるという効果がある。 In order to solve the conventional problem, a hot water supply apparatus of the present invention includes a hot water storage tank, a first hot water pipe connected to the upper part of the hot water tank, a water supply pipe connected to the lower part of the hot water tank, A second hot water discharge pipe connected between a position where the first hot water discharge pipe is connected and a position where the water supply pipe is connected in the vertical direction of the hot water storage tank, and a water supply branch branched from the water supply pipe A first hot water pipe branch pipe branched from the first hot water pipe, a first three-way valve in which the first hot water pipe and the feed water branch pipe are connected to the inlet side, and the first A second three-way valve in which two outlet pipes and the first outlet pipe branch pipe are connected to the inlet side, a first mixing valve inlet pipe connected to the outlet side of the first three-way valve, A second mixing valve inlet pipe connected to the outlet side of the second three-way valve, the first mixing valve inlet pipe and the second mixing valve inlet pipe A mixing valve connected to the inlet side, a hot water supply pipe connected to the outlet side of the mixing valve, a hot water supply port connected to the hot water supply pipe, and the hot water storage tank connected to the second hot water supply pipe A hot water temperature detecting means for detecting a hot water temperature in the vicinity of the position, a hot water temperature setting means for setting a hot water temperature setting temperature for hot water supply from the hot water supply port, a hot water supply set temperature set by the hot water supply temperature setting means and the hot water temperature detection means Is provided with control means for controlling the operation of the first three-way valve, the second three-way valve and the mixing valve, and is lower than the hot water supply set temperature from an intermediate portion of the hot water storage tank. By effectively discharging hot water in the middle temperature zone, it is possible to make the best use of the amount of heat stored in the hot water and prevent a decrease in boiling efficiency, thus realizing good usability and high energy savings. There is an effect.
本発明の給湯装置は、貯湯槽の中間部から中温層の湯を有効に出湯することにより、貯湯された湯の熱量を最大限有効に利用し、かつ沸き上げ効率の低下を防ぐことができるので、良好な使い勝手と高い省エネルギー性とを実現できるという効果がある。 The hot water supply apparatus of the present invention can effectively use the amount of heat of the hot water stored in the middle portion of the hot water tank effectively from the intermediate portion of the hot water tank, and can prevent a decrease in boiling efficiency. Therefore, there is an effect that good usability and high energy saving can be realized.
第1の発明は、貯湯槽と、前記貯湯槽の上部に接続された第1の出湯管と、前記貯湯槽の下部に接続された給水管と、前記貯湯槽の上下方向において前記第1の出湯管が接続された位置と前記給水管が接続された位置との間に接続された第2の出湯管と、前記給水管から分岐された給水分岐管と、前記第1の出湯管から分岐された第1の出湯管分岐管と、前記第1の出湯管と前記給水分岐管とが入口側に接続された第1の三方弁と、前記第2の出湯管と前記第1の出湯管分岐管とが入口側に接続された第2の三方弁と、前記第1の三方弁の出口側に接続された第1の混合弁入水管と、前記第2の三方弁の出口側に接続された第2の混合弁入水管と、前記第1の混合弁入水管と前記第2の混合弁入水管とが入口側に接続された混合弁と、前記混合弁の出口側に接続された給湯管と、前記給湯管に接続された給湯口と、前記第2の出湯管が接続された前記貯湯槽の位置近傍の湯温を検知する湯温検知手段と、前記給湯口から給湯する給湯設定温度を設定する給湯温度設定手段と、前記給湯温度設定手段により設定された給湯設定温度と前記湯温検知手段との出力に基づいて、前記第1の三方弁と前記第2の三方弁と前記混合弁との動作を制御する制御手段を備えたもので、貯湯槽の中間部から、給湯設定温度より低い中温層の湯を有効に出湯することで、貯湯された湯の熱量を最大限有効に利用し、かつ沸き上げ効率の低下を防ぐことができるので、良好な使い勝手と高い省エネルギー性とを実現できるという効果がある。 1st invention WHEREIN: The hot water storage tank, the 1st hot water pipe connected to the upper part of the said hot water storage tank, the water supply pipe connected to the lower part of the said hot water storage tank, and the said 1st in the up-down direction of the said hot water storage tank A second hot water pipe connected between a position where the hot water pipe is connected and a position where the water pipe is connected, a water supply branch pipe branched from the water pipe, and a branch from the first hot water pipe The first hot water outlet pipe branch pipe, the first three-way valve in which the first hot water outlet pipe and the feed water branch pipe are connected to the inlet side, the second hot water outlet pipe and the first hot water outlet pipe A branch pipe is connected to the second three-way valve connected to the inlet side, a first mixing valve inlet pipe connected to the outlet side of the first three-way valve, and connected to the outlet side of the second three-way valve A second mixing valve inlet pipe, a mixing valve in which the first mixing valve inlet pipe and the second mixing valve inlet pipe are connected to the inlet side; A hot water supply pipe connected to the outlet side of the valve, a hot water supply outlet connected to the hot water supply pipe, and a hot water temperature detecting means for detecting the hot water temperature in the vicinity of the hot water storage tank connected to the second hot water discharge pipe; A hot water supply temperature setting means for setting a hot water supply temperature setting for supplying hot water from the hot water supply port, and a first hot water temperature setting means set by the hot water supply temperature setting means and an output of the hot water temperature detection means. And a control means for controlling the operation of the second three-way valve and the mixing valve, and from the intermediate part of the hot water storage tank, the hot water in the middle temperature layer lower than the hot water supply set temperature is effectively discharged, Since the amount of heat of the hot water used can be used to the maximum extent and the boiling efficiency can be prevented from being lowered, there is an effect that good usability and high energy saving can be realized.
第2の発明は、特に、第1の発明の制御手段は、湯温検知手段により検知された湯温が給湯温度設定手段で設定された給湯設定温度に対して予め設定された第1の温度差以上高い場合に、第1の三方弁への入水を給水分岐管側とするとともに第2の三方弁への入水を第2の出湯管側とし、前記湯温検知手段により検知された湯温が前記給湯設定温度に対して予め設定された第2の温度差以上低い場合に、前記第1の三方弁への入水を第1の出湯管側とするとともに前記第2の三方弁への入水を前記第2の出湯管側とし、前記湯温検知手段により検知された湯温が前記給湯設定温度に対して前記第1の温度差だけ高い温度と前記第2の温度差だけ低い温度との間の場合に、前記第1の三方弁への入水を前記給水分岐管側とするとともに前記第2の三方弁への入水を第1の出湯管分岐管側とし、混合弁の出口温度を前記給湯設定温度に制御するもので、給湯温度の制御性を維持しつつ、中温層の湯を有効に利用できるという効果がある。 According to the second aspect of the invention, in particular, the control means of the first aspect of the invention is the first temperature preset by the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means with respect to the hot water supply set temperature set by the hot water supply temperature setting means. When the difference is higher than the difference, the incoming water to the first three-way valve is on the water supply branch pipe side and the incoming water to the second three-way valve is on the second outlet pipe side, and the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means Is lower than a preset second temperature difference with respect to the hot water supply set temperature, the water entering the first three-way valve is set to the first hot water outlet side and the water entering the second three-way valve. The hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means is higher than the hot water supply set temperature by the first temperature difference and lower by the second temperature difference. In the meantime, the water entering the first three-way valve is on the water supply branch pipe side and the second The water entering the three-way valve is on the first outlet pipe branch pipe side, and the outlet temperature of the mixing valve is controlled to the hot water supply set temperature, effectively using hot water in the middle temperature zone while maintaining controllability of the hot water temperature. There is an effect that can be done.
第3の発明は、特に、第1の発明の給湯口以外に少なくとも一つの追加給湯口を設け、給湯温度設定手段は、前記追加給湯口毎に追加給湯設定温度を有し、前記追加給湯口毎に対応させて、第1の混合弁入水管から分岐された第1の混合弁入水管分岐管と、第2の混合弁入水管から分岐された第2の混合弁入水管分岐管と、前記第1の混合弁入水管分岐管と前記第2の混合弁入水管分岐管とが入口側に接続された追加混合弁と、前記追加混合弁の出口側に接続された追加給湯管とを備え、制御手段は、前記給湯温度設定手段で設定された給湯設定温度と前記追加給湯設定温度と湯温検知手段の検知温度とに基づいて、第1の三方弁と第2の三方弁と混合弁と前記追加混合弁の動作を制御するもので、複数の給湯口を有する場合にも中温層の湯を有効に利用できるという効果がある。 In particular, the third invention provides at least one additional hot water supply port in addition to the hot water supply port of the first invention, and the hot water supply temperature setting means has an additional hot water supply set temperature for each additional hot water supply port, and the additional hot water supply port Corresponding to each, a first mixing valve inlet pipe branch pipe branched from the first mixing valve inlet pipe, a second mixing valve inlet pipe branch pipe branched from the second mixing valve inlet pipe, An additional mixing valve in which the first mixing valve inlet pipe branch pipe and the second mixing valve inlet pipe branch pipe are connected to the inlet side, and an additional hot water supply pipe connected to the outlet side of the additional mixing valve And the control means mixes the first three-way valve and the second three-way valve based on the hot water supply set temperature set by the hot water supply temperature setting means, the additional hot water supply set temperature, and the detected temperature of the hot water temperature detection means. Controls the operation of the valve and the additional mixing valve. There is an effect that can be effectively utilized.
第4の発明は、特に、第3の発明の制御手段は、湯温検知手段により検知された湯温が給湯温度設定手段で設定された給湯設定温度と追加給湯設定温度のうち最も高いものに対
して予め設定された第1の温度差以上高い場合に、第1の三方弁への入水を給水分岐管側とするとともに第2の三方弁への入水を第2の出湯管側とし、前記湯温検知手段により検知された湯温が前記給湯設定温度と追加給湯設定温度のうち最も低いものに対して予め設定された第2の温度差以上低い場合に、前記第1の三方弁への入水を第1の出湯管側とするとともに前記第2の三方弁への入水を前記第2の出湯管側とし、前記湯温検知手段により検知された湯温が前記給湯設定温度と前記追加給湯設定温度のうち最も高いものに対して前記第1の温度差だけ高い温度と前記給湯設定温度と前記追加給湯設定温度のうち最も低いものに対して前記第2の温度差だけ低い温度との間の場合に、前記第1の三方弁への入水を前記給水分岐管側とするとともに前記第2の三方弁への入水を第1の出湯管分岐管側とし、混合弁の出口温度を前記給湯設定温度に制御し、追加混合弁の出口温度を前記追加給湯設定温度に制御するもので、複数の給湯口を有する場合の制御性を確保しつつ、中温層の湯を有効に利用できるという効果がある。
In the fourth aspect of the invention, in particular, the control means of the third aspect of the invention is configured such that the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means is the highest among the hot water supply set temperature set by the hot water supply temperature setting means and the additional hot water supply set temperature. On the other hand, when higher than a preset first temperature difference, the water entering the first three-way valve is on the water supply branch pipe side and the water entering the second three-way valve is on the second hot water pipe side, When the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means is lower than a preset second temperature difference with respect to the lowest one of the hot water supply set temperature and the additional hot water supply set temperature, the first three-way valve is supplied to the first three-way valve. The incoming water is on the first hot water outlet side and the incoming water to the second three-way valve is on the second hot water outlet side, and the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means is the hot water supply set temperature and the additional hot water supply. A temperature that is higher by the first temperature difference than the highest set temperature. And the hot water supply set temperature and the additional hot water supply set temperature are lower than the lowest temperature by the second temperature difference, the water entering the first three-way valve is supplied to the water supply branch pipe side. In addition, the inlet water to the second three-way valve is the first outlet pipe branch pipe side, the outlet temperature of the mixing valve is controlled to the hot water supply set temperature, and the outlet temperature of the additional mixing valve is set to the additional hot water supply set temperature. It has the effect of being able to effectively use hot water in the middle temperature zone while ensuring controllability in the case of having a plurality of hot water outlets.
第5の発明は、特に、第3の発明の給湯管と追加給湯管のそれぞれに給湯の有無を検知する給湯有無検知手段を設け、制御手段は、前記給湯有無検知手段によって給湯されていることが検知された給湯口または追加給湯口に対応して、湯温検知手段により検知された湯温が給湯温度設定手段で設定された給湯設定温度または追加給湯設定温度に対して予め設定された第1の温度差以上高い場合に、第1の三方弁への入水を給水分岐管側とするとともに第2の三方弁への入水を第2の出湯管側とし、前記湯温検知手段により検知された湯温が前記給湯設定温度または前記追加給湯設定温度に対して予め設定された第2の温度差以上低い場合に、前記第1の三方弁への入水を第1の出湯管側とするとともに前記第2の三方弁への入水を前記第2の出湯管側とし、前記湯温検知手段により検知された湯温が、前記給湯設定温度または前記追加給湯設定温度に対して前記第1の温度差だけ高い温度と前記給湯設定温度または前記追加給湯設定温度に対して前記第2の温度差だけ低い温度との間の場合に、前記第1の三方弁への入水を前記給水分岐管側とするとともに前記第2の三方弁への入水を第1の出湯管分岐管側とし、混合弁または追加混合弁の出口温度を前記給湯設定温度または前記追加給湯設定温度に制御するもので、複数の給湯口がある場合に、給湯の有無に応じてきめ細かく制御することで、中温層の湯の利用効果を向上させるという効果がある。 In the fifth aspect of the invention, in particular, a hot water supply presence / absence detection means for detecting the presence or absence of hot water supply is provided in each of the hot water supply pipe and the additional hot water supply pipe of the third invention, and the control means is supplied with hot water by the hot water supply presence / absence detection means. The hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means is preset with respect to the hot water temperature setting temperature set by the hot water temperature setting means or the additional hot water temperature setting temperature corresponding to the hot water inlet or the additional hot water outlet detected. When the temperature difference is higher than 1, the incoming water to the first three-way valve is on the water supply branch pipe side and the incoming water to the second three-way valve is on the second hot water outlet pipe side, and is detected by the hot water temperature detecting means. When the hot water temperature is lower than a preset second temperature difference with respect to the hot water supply set temperature or the additional hot water set temperature, the water entering the first three-way valve is set to the first hot water outlet side. Incoming water into the second three-way valve On the hot water pipe side, the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means is higher than the hot water supply set temperature or the additional hot water set temperature by the first temperature difference and the hot water set temperature or the additional hot water set. When the temperature is lower than the temperature by the second temperature difference, the water entering the first three-way valve is on the water supply branch pipe side and the water entering the second three-way valve is the first. The outlet temperature of the hot water outlet pipe is controlled to the outlet temperature of the mixing valve or the additional mixing valve to the hot water supply set temperature or the additional hot water set temperature. By controlling, there is an effect of improving the utilization effect of the hot water in the middle temperature layer.
第6の発明は、特に、第5の発明の制御手段は、給湯有無検知手段によって給湯口と追加給湯口のうち二つ以上に給湯されていることが検知された場合、湯温検知手段により検知された湯温が、給湯されている給湯口と追加給湯口に対応する給湯設定温度または追加給湯設定温度のうち最も高いものに対して予め設定された第1の温度差以上高い場合に、第1の三方弁への入水を給水分岐管側とするとともに第2の三方弁への入水を第2の出湯管側とし、前記湯温検知手段により検知された湯温が、給湯されている前記給湯口と前記追加給湯口に対応する前記給湯設定温度または前記追加給湯設定温度のうち最も低いものに対して予め設定された第2の温度差以上低い場合に、前記第1の三方弁への入水を第1の出湯管側とするとともに前記第2の三方弁への入水を前記第2の出湯管側とし、前記湯温検知手段により検知された湯温が、給湯されている前記給湯口と前記追加給湯口に対応する前記給湯設定温度と前記追加給湯設定温度のうち最も高いものに対して前記第1の温度差だけ高い温度と前記給湯設定温度と前記追加給湯設定温度のうち最も低いものに対して前記第2の温度差だけ低い温度との間の場合に、前記第1の三方弁への入水を前記給水分岐管側とするとともに前記第2の三方弁への入水を第1の出湯管分岐管側とし、給湯されている前記給湯口と前記追加給湯口に対応する混合弁と追加混合弁の出口温度をそれぞれ前記給湯設定温度と前記追加給湯設定温度に制御するもので、複数の給湯口から同時に給湯されている場合に、給湯温度の制御性を維持しつつ、中温層の湯を有効に利用できるという効果がある。 In the sixth aspect of the invention, in particular, when the control means of the fifth aspect of the invention detects that hot water is supplied to two or more of the hot water supply port and the additional hot water supply port by the hot water supply presence / absence detection means, the hot water temperature detection means When the detected hot water temperature is higher than a preset first temperature difference with respect to the highest hot water supply set temperature or additional hot water set temperature corresponding to the hot water supply port and the additional hot water supply port, The water entering the first three-way valve is on the water supply branch pipe side and the water entering the second three-way valve is on the second hot water outlet pipe side, and the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means is supplied. When the hot water supply temperature corresponding to the hot water supply port and the additional hot water supply port or the additional hot water supply set temperature is lower than a preset second temperature difference with respect to the lowest one, the first three-way valve And the first hot water outlet side of the water Water flowing into the three-way valve of the second side is the second outlet pipe side, and the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means is the hot water supply temperature set corresponding to the hot water supply port and the additional hot water supply port. A temperature higher by the first temperature difference than the highest one of the additional hot water supply set temperatures, and a temperature lower by the second temperature difference than the lowest one of the hot water supply set temperature and the additional hot water set temperature. The water entering the first three-way valve is on the side of the feed water branch pipe and the water entering the second three-way valve is on the side of the first outlet pipe branch pipe, and the hot water is supplied. The outlet temperature of the mixing valve corresponding to the hot water supply port and the additional hot water supply port and the outlet temperature of the additional mixing valve are respectively controlled to the hot water supply set temperature and the additional hot water supply set temperature. While maintaining controllability of hot water supply temperature, There is an effect that can be effectively utilized the hot water of the layers.
第7の発明は、特に、第1〜第6の発明のいずれか1つの発明の貯湯槽内の水を加熱す
る加熱手段を設け、前記加熱手段はヒートポンプサイクルを用いたもので、貯湯槽内の湯の熱量を有効に利用できることによって低い沸き上げ温度を適用できる結果、高効率の特性を最大限に引き出せる。
The seventh invention is particularly provided with a heating means for heating the water in the hot water storage tank of any one of the first to sixth inventions, and the heating means uses a heat pump cycle. As a result of being able to apply a low boiling temperature by effectively utilizing the amount of heat of hot water, it is possible to maximize the characteristics of high efficiency.
第8の発明は、特に、第7の発明のヒートポンプサイクルは、圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷媒回路であり、前記臨界圧力以上に昇圧された冷媒により水を加熱するもので、沸き上げ温度を高温にできるので、利用できる熱量の増大と湯切れ防止性を向上することができる。 The eighth invention, in particular, is a supercritical refrigerant circuit in which the pressure of the seventh invention is a critical pressure or higher, and heats water with a refrigerant whose pressure is higher than the critical pressure. Since the temperature can be increased, it is possible to increase the amount of heat that can be used and to prevent the hot water from running out.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
本発明の第1の実施の形態における給湯装置について、図1〜4を用いて説明する。図1は、本実施の形態における給湯装置の構成図である。
(Embodiment 1)
The hot water supply apparatus in the 1st Embodiment of this invention is demonstrated using FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a hot water supply apparatus according to the present embodiment.
図1において、本実施の形態における給湯装置は、貯湯槽1と、この貯湯槽1の水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット2と、貯湯槽1の上部に接続された第1の出湯管3と、貯湯槽1の下部に接続された給水管18と、第1の出湯管3と給水管18とが接続された位置の間すなわち貯湯槽1の胴部に接続された第2の出湯管4と、給水管18から分岐された給水分岐管19と、第1の出湯管3と給水分岐管19とが入口側に接続された第1の三方弁20と、第1の出湯管3から分岐された第1の出湯管分岐管21と、第2の出湯管4と第1の出湯管分岐管21とが入口側に接続された第2の三方弁22と、第1の三方弁20の出口側に接続された第1の混合弁入水管23と、第2の三方弁22の出口側に接続された第2の混合弁入水管24と、第1の混合弁入水管23と第2の混合弁入水管24とが入口側に接続された混合弁25と、この混合弁25の出口側に接続された給湯管26と、この給湯管26に接続された給湯口27と、第1の混合弁入水管23から分岐された第1の混合弁入水管分岐管28と、第2の混合弁入水管24から分岐された第2の混合弁入水管分岐管29と、第1の混合弁入水管分岐管28と第2の混合弁入水管分岐管29とが入口側に接続された追加混合弁30と、この追加混合弁30の出口側に接続された追加給湯管31と、この追加給湯管31に接続された追加給湯口32と、第2の出湯管4が接続された位置における貯湯槽1内の湯温を検知する湯温検知手段33と、給湯口27および追加給湯口32の給湯温度を設定する給湯温度設定手段7と、湯温検知手段33の出力ならびに給湯温度設定手段7の設定に基づいて、第1の三方弁20と、第2の三方弁22と、混合弁25と、追加混合弁30とを制御する制御手段34とを有する制御装置35とを備えている。
In FIG. 1, a hot water supply apparatus in the present embodiment includes a hot
なお、混合弁25と追加混合弁30の出口側には、湯温制御のための混合弁出口湯温検知手段36と追加混合弁出口湯温検知手段37とが設けられている。
A mixing valve outlet hot water
図2は、本実施の形態における給湯装置の制御のブロック図を示し、湯温検知手段33の出力と給湯温度設定手段7の設定に基づいて、第1の三方弁20と、第2の三方弁22と、混合弁25と、追加混合弁30の制御をおこなう制御手段34からなる。
FIG. 2 shows a block diagram of the control of the hot water supply apparatus in the present embodiment. Based on the output of the hot water temperature detection means 33 and the setting of the hot water supply temperature setting means 7, the first three-
以上のように構成された本実施の形態における給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。 About the hot water supply apparatus in this Embodiment comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
基本的な動作としては、沸き上げ前は、貯湯槽1に低温の水が多く満たされており、運転を開始すると、貯湯槽1の水がヒートポンプユニット2に送出され、そこで加熱されて高温の湯が貯湯槽1に戻される。これによって貯湯槽1には高温の湯が貯えられていく。
As a basic operation, the
沸き上げ後の給湯利用の際には、第1の出湯管3と第2の出湯管4を通じて出湯される貯湯槽1の湯と、給水管18からの給水を混合弁25および追加混合弁30によってそれぞれの給湯設定温度に混合されて給湯口27ないし追加給湯口32へ供給される。また、給湯に使用された湯量相当の水が、給水管18を通じて貯湯槽1の下部から流入する。
When using the hot water supply after boiling, the mixing
ここで、この給湯利用時の動作を図3、図4を用いて詳細に説明する。給湯温度は、給湯口27、追加給湯口32ごとに給湯温度設定手段7でそれぞれ給湯設定温度ts1と追加給湯設定温度ts2として設定され、それらの高いほうの値はts1である。
Here, the operation when using the hot water supply will be described in detail with reference to FIGS. The hot water supply temperatures are respectively set as the hot water supply set temperature ts1 and the additional hot water supply set temperature ts2 by the hot water supply temperature setting means 7 for each hot
図3は、本実施の形態における給湯装置の制御のフローチャートである。tmは、湯温検知手段33による測定値であり、制御手段34は、この測定値に基づいて、第1の三方弁20と第2の三方弁22の流路を制御する。
FIG. 3 is a flowchart of control of the hot water supply apparatus in the present embodiment. tm is a measurement value by the hot water temperature detection means 33, and the control means 34 controls the flow path of the first three-
湯温検知手段33による測定値tmが、給湯設定温度のts1以上である場合(ステップ1(S1))、第1の三方弁20の入口側は、給水分岐管19が接続されている側を開き、第2の三方弁22の入口側は、第2の出湯管4が接続されている側を開く(ステップ2(S2))。tmが、追加給湯設定温度ts2−10℃以下の場合(ステップ3(S3))、第1の三方弁20の入口側は、第1の出湯管3が接続されている側を開き、第2の三方弁22の入口側は、第2の出湯管4が接続されている側を開く(ステップ4(S4))。
When the measured value tm by the hot water temperature detection means 33 is equal to or higher than the hot water supply set temperature ts1 (step 1 (S1)), the inlet side of the first three-
さらに、tmが、ts1とts2−10℃との間の場合、すなわち、ステップ1およびステップ3の条件以外の場合、第1の三方弁20の入口側は、給水分岐管19が接続されている側を開き、第2の三方弁22の入口側は、第1の出湯管分岐管21が接続されている側を開く(ステップ5(S5))。
Furthermore, when tm is between ts1 and ts2-10 ° C., that is, when conditions other than the conditions of
以上の動作によって、混合弁25と追加混合弁30の入口側の水温は、ts1とts2に対して高温と低温となるので、給湯口27で給湯された場合には、制御手段34は混合弁25を制御して、混合弁出口湯温検知手段36が給湯設定温度のts1になるように流量比を調整する(ステップ6(S6))。
With the above operation, the water temperature on the inlet side of the mixing
給湯設定温度ts1に調整された湯は、給湯管26を通じて給湯口27から給湯される。追加給湯口32で給湯された場合は、制御手段34は、追加混合弁30を制御して、追加混合弁出口湯温検知手段37が追加給湯設定温度のts2になるように流量比を調整する(ステップ6)。
Hot water adjusted to the hot water supply
なお、この説明において、給湯設定温度ts1と、湯温検知手段33による測定値との温度差は0℃を閾値として制御しているが、混合弁25の制御性や配管での温度低下を考慮してステップ1の式のts1に任意の値を加えてもよい。
In this description, the temperature difference between the hot water supply set temperature ts1 and the measured value by the hot water temperature detection means 33 is controlled using 0 ° C. as a threshold, but the controllability of the mixing
図4は、貯湯槽1内の温度分布の変化を示した図である。横軸に温度、縦軸に貯湯槽1の高さを示し、38の温度分布は、中温層10の上端が、第2の出湯管4の貯湯槽1との接続位置にある場合、つまり、中温層10の給湯利用が開始される直前の様子である。先に説明したとおり、第2の出湯管4の接続位置での湯温がts1以上の場合、出湯は、第2の出湯管4からとなり、中温層10の湯だけが利用される。
FIG. 4 is a diagram showing changes in the temperature distribution in the
この湯温がts1未満かつts2−10℃より高い間は、第1の出湯管3からの出湯となるため、中温層10は縮小せず貯湯槽1の上方へ移動する。さらに、第2の出湯管4の接続位置での湯温がts2−10℃以下になると、第1の出湯管3と第2の出湯管4から
湯を混合するので、中温層10の湯が再び使われるとともに第1の出湯管3からの出湯に伴い、中温層10は、縮小しながら貯湯槽1上方へ移動する。
While this hot water temperature is less than ts1 and higher than ts2-10 ° C., the hot water is discharged from the first hot
この結果、中温層10の大きさは当初は10fであったものが10gまで縮小する。39は、中温層10gが、第2の出湯管4の接続位置を通過した時点の温度分布である。なお、ts1以上の部分で温度勾配がついているのは、中温層10が第2の出湯管4の接続位置を通過する間の時間経過によって高温の湯から中温層10に熱移動があることによる。
As a result, the size of the intermediate temperature layer 10 is initially 10 f but is reduced to 10 g.
このように、本発明の第1の実施の形態によれば、給湯温度設定手段7で設定された給湯口27の給湯設定温度と追加給湯口32の追加給湯設定温度の値と湯温検知手段33の測定値に基づいて、第1の三方弁20と、第2の三方弁22の流路を切り換えることで中温層10の効果的な縮小を実現し、利用可能湯量の減少とヒートポンプユニット2での沸き上げ効率の低下を防ぐことができるので、良好な使い勝手と高い省エネルギー性とを実現できる。
Thus, according to the first embodiment of the present invention, the hot water supply set temperature of the hot
さらに、ヒートポンプユニット2の冷凍サイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。二酸化炭素を冷媒として用いることで沸き上げ温度を高温にできるので、貯湯槽1内の湯温を自在に制御できる。
Further, the refrigeration cycle of the
(実施の形態2)
図5は、本発明の第2の実施の形態における給湯装置の構成図である。なお、上記第1の実施の形態における給湯装置と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a configuration diagram of a hot water supply apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the hot-water supply apparatus in the said 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態における給湯装置は、上記第1の実施の形態における構成に加えて、給湯管26と追加給湯管31に、それぞれ給湯有無検知手段としての第1の流量計40と第2の流量計41とを設けたものである。
In the hot water supply apparatus in the present embodiment, in addition to the configuration in the first embodiment, the hot water supply pipe 26 and the additional hot
これにより、実際に給湯がおこなわれる設定温度に基づいて弁の制御がなされるので、より中温層10を縮小させる効果が高い。 Thereby, since the valve is controlled based on the set temperature at which hot water is actually supplied, the effect of reducing the intermediate temperature layer 10 is higher.
図6は、本実施の形態における給湯装置の制御のフローチャートである。第1の流量計40と第2の流量計41との出力に基づいて給湯設定温度ts1と追加給湯設定温度ts2のいずれかを設定温度tsとして決定する方法を示している。
FIG. 6 is a flowchart of control of the hot water supply apparatus in the present embodiment. A method of determining either the hot water supply set temperature ts1 or the additional hot water supply set temperature ts2 as the set temperature ts based on the outputs of the
まず、給湯口27における給湯設定温度ts1と追加給湯口32における追加給湯設定温度ts2とを比較し(ステップ11(S11))、高い方の値を設定温度tsとする(ステップ12(S12)、ステップ13(S13))。
First, the hot water supply set temperature ts1 at the hot
次に、第1の流量計40で給湯口27からの給湯が検出され(ステップ14(S14))、さらに第2の流量計41で追加給湯口32からの給湯も検出されると(ステップ15(S15))、給湯設定温度ts1と追加給湯設定温度ts2を比較して(ステップ16(S16))、高い方の値を設定温度tsとする(ステップ17(S17)、ステップ18(S18))。
Next, when the
追加給湯口32からの給湯がなければ(ステップ15)、給湯設定温度ts1を設定温度tsとする(ステップ19(S19))。ステップ14で給湯口27からの給湯が検出されず、追加給湯口32で給湯が検出されると(ステップ20(S20))、追加給湯設定温度ts2を設定温度tsとする(ステップ21(S21))。給湯口27でも追加給湯口32でも給湯が検出されない場合は(ステップ14、ステップ20)、ステップ12
またはステップ13で採用された値がそのまま使われる。
If there is no hot water supply from the additional hot water supply port 32 (step 15), the hot water supply set temperature ts1 is set as the set temperature ts (step 19 (S19)). If hot water supply from the hot
Alternatively, the value adopted in
このようにして決定された設定温度tsに基づき、上記第1の実施の形態で説明した弁制御(図3のフローチャート)においてts1とts2をtsに置き換えて、同様の動作がおこなわれる(ステップ22(S22))。 Based on the set temperature ts determined in this way, the same operation is performed by replacing ts1 and ts2 with ts in the valve control (flowchart of FIG. 3) described in the first embodiment (step 22). (S22)).
このように、本発明の第2の実施の形態によれば、給湯されている状態に応じてきめ細かく弁の制御がおこなわれ、中温層10を減少させる効果がより大きくなって、さらに使い勝手と省エネルギー性に優れる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, the valve is finely controlled according to the hot water supply state, the effect of reducing the intermediate temperature layer 10 is further increased, and the usability and energy saving are further increased. Excellent in properties.
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、貯湯槽内の湯の熱を利用する場合において給湯可能湯量の減少を最小限とするので、前記したような家庭用の給湯装置に適用できるほか、熱源と貯湯槽を有するシステムにおいて業務用などの規模の大きい用途にも適用し、優れた省エネルギー性を提供できる。 As described above, the hot water supply apparatus according to the present invention minimizes the decrease in the amount of hot water that can be supplied when using the heat of hot water in the hot water storage tank, so that it can be applied to the above-mentioned domestic hot water supply apparatuses. It can also be applied to large-scale applications such as business use in a system having a heat source and a hot water tank, and can provide excellent energy saving.
1 貯湯槽
2 ヒートポンプユニット(加熱手段)
3 第1の出湯管
4 第2の出湯管
7 給湯温度設定手段
18 給水管
19 給水分岐管
20 第1の三方弁
21 第1の出湯管分岐管
22 第2の三方弁
23 第1の混合弁入水管
24 第2の混合弁入水管
25 混合弁
26 給湯管
27 給湯口
28 第1の混合弁入水管分岐管
29 第2の混合弁入水管分岐管
30 追加混合弁
31 追加給湯管
32 追加給湯口
33 湯温検知手段
34 制御手段
36 混合弁出口湯温検知手段
37 追加混合弁出口湯温検知手段
40 第1の流量計(給湯有無検知手段)
41 第2の流量計(給湯有無検知手段)
1 Hot
3 First
41 2nd flow meter (hot water supply presence detection means)
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