JP2014145498A - Heat pump type hot-water supply apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプ式給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump type hot water supply apparatus.
近年、環境問題への意識の高まりから、ヒートポンプ式給湯装置が広く普及してきている。このヒートポンプ式給湯装置は、空気から熱を吸収して給湯を行うため、ヒートアイランド現象の緩和効果があるといわれている。 In recent years, heat pump hot water supply devices have become widespread due to increasing awareness of environmental issues. Since this heat pump type hot water supply apparatus supplies hot water by absorbing heat from the air, it is said to have a mitigating effect on the heat island phenomenon.
このようなヒートポンプ式給湯装置として、ヒートポンプ式の熱源機と、湯水を貯留するための貯湯タンクを備えたものがある。このようなヒートポンプ式給湯装置によると、安価な夜間の電力を利用して加熱した湯水を貯湯タンクに貯留しておき、貯留した湯水をカランやシャワーといった給湯栓に供給することができる。そのため、給湯にかかる費用の低減が可能となる。 As such a heat pump type hot water supply apparatus, there is one provided with a heat pump type heat source machine and a hot water storage tank for storing hot water. According to such a heat pump type hot water supply apparatus, hot water heated using inexpensive nighttime electric power is stored in a hot water storage tank, and the stored hot water can be supplied to a hot water tap such as a currant or a shower. Therefore, the cost for hot water supply can be reduced.
ところで、貯湯タンクに貯留された湯水は、給湯栓に供給されるだけなく、風呂の追い焚きや暖房等の用に供される場合がある。この場合、浴槽や暖房機器を含む循環流路を形成し、浴槽の湯水や暖房機器に熱を供給するための熱媒体がこの循環流路を流れる構成とする。また、この循環流路に熱交換器を設け、循環流路が熱交換器の二次側流路を経由して延びた状態とする。さらに、貯湯タンクの上部部分に貯留された温度の高い湯水を熱交換器の一次側流路に供給可能とする。そして、熱交換器の一次側流路を流れる高温の湯水と、熱交換器の二次側流路を流れる浴槽の湯水や熱媒体との間で熱交換を行う。このことにより、浴槽の湯水や熱媒体を加熱し、風呂の追い焚きや暖房等を実施する。 By the way, the hot water stored in the hot water storage tank is not only supplied to the hot water tap, but may be used for reheating a bath, heating, or the like. In this case, a circulation channel including a bathtub and a heating device is formed, and a heat medium for supplying heat to the hot water of the bathtub and the heating device flows through the circulation channel. In addition, a heat exchanger is provided in the circulation channel, and the circulation channel extends through the secondary side channel of the heat exchanger. Furthermore, hot water stored in the upper part of the hot water storage tank can be supplied to the primary flow path of the heat exchanger. And heat exchange is performed between the hot hot water flowing through the primary flow path of the heat exchanger and the hot water or heat medium in the bathtub flowing through the secondary flow path of the heat exchanger. In this way, hot water and a heat medium in the bathtub are heated, and bathing and heating are performed.
ここで、給湯栓に湯水を供給するときに必要とされる湯水の温度は、浴槽の湯水や熱媒体を加熱する際に必要な湯水の温度よりも低い温度となる。したがって、ヒートポンプ式給湯装置において、給湯栓への湯水の供給と、風呂の追い焚きや暖房等の運転とをいずれも実施可能な構成とするには、風呂の追い焚きや暖房等の運転で必要とされる高温の湯水を貯湯タンクに貯留する必要がある。 Here, the temperature of hot water required when supplying hot water to the hot water tap is lower than the temperature of hot water required when heating the hot water or the heat medium in the bathtub. Therefore, in a heat pump type hot water supply device, it is necessary for the operation of reheating the bath or heating, etc., in order to make it possible to perform both the supply of hot water to the hot water tap and the operation of reheating the bath and heating. It is necessary to store hot water that is said to be stored in a hot water storage tank.
具体的に説明すると、このような構成のヒートポンプ式給湯装置で給湯栓に湯水を供給する場合には、貯湯タンクから出湯された高温の湯水と、給水源から供給される低温の湯水とを混合して給湯栓へと供給する。その一方、風呂の追い焚きや暖房等を実施する場合には、貯湯タンクから出湯された高温の湯水をそのまま熱交換器に供給する。すなわち、給湯栓に湯水を供給する運転と風呂の追い焚き運転のように、必要とされる湯温が異なる複数の運転を実施可能な構成とする場合、ヒートポンプ式給湯装置では、複数の運転のそれぞれで要求される湯水の温度のうち、最も高い温度の湯水を貯湯タンクに貯留する必要がある。そして、必要とされる湯温が低い運転(例えば、給湯栓に湯水を供給する運転)を実施する場合には、高温の湯水と低温の湯水を混合して湯水の温度を下げる必要がある。 Specifically, when hot water is supplied to the hot water tap with the heat pump type hot water supply apparatus having such a configuration, the hot water discharged from the hot water storage tank is mixed with the low temperature hot water supplied from the water supply source. Then supply to the hot water tap. On the other hand, when bathing or heating is performed, hot hot water discharged from the hot water storage tank is supplied to the heat exchanger as it is. That is, in the case of a configuration in which a plurality of operations with different required hot water temperatures can be performed, such as an operation for supplying hot water to a hot-water tap and a reheating operation for a bath, It is necessary to store hot water at the highest temperature among hot water temperatures required for each in a hot water storage tank. When performing an operation with a low required hot water temperature (for example, an operation of supplying hot water to the hot water tap), it is necessary to mix the hot and cold hot water and lower the temperature of the hot water.
しかしながら、このような構成では、給湯栓への湯水の供給を効率よく実施できないという問題がある。 However, with such a configuration, there is a problem that the hot water cannot be efficiently supplied to the hot water tap.
例を挙げて詳細に説明すると、仮に貯湯タンクに貯留されている湯水の温度が、給湯栓で要求された湯温と同一の温度である場合、貯湯タンクの湯水をそのまま給湯栓に供給するだけで給湯栓への湯水の供給が可能となる。これに対し、貯湯タンクに貯留されている湯水の温度が給湯栓で要求される湯温よりも高い場合は、上述したように、貯湯タンクから出湯した湯水と低温の湯水を混合し、湯水の温度を下げる必要がある。 Explaining in detail with an example, if the temperature of hot water stored in the hot water storage tank is the same as the temperature required for the hot water tap, just supply the hot water in the hot water storage tank to the hot water tap as it is This makes it possible to supply hot water to the hot water tap. On the other hand, when the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank is higher than that required by the hot water tap, as described above, the hot water discharged from the hot water storage tank is mixed with the low temperature hot water, It is necessary to lower the temperature.
ここで、必要とされる温度よりも高温となるまで湯水を昇温し、昇温した湯水の温度を下げるために低温の湯水と混合して供給する場合、湯水を必要以上に昇温することとなるので、湯水を昇温するために消費するエネルギーが無駄になってしまうという問題がある。 Here, when the temperature of hot water is raised to a temperature higher than the required temperature and mixed with low-temperature hot water to supply the heated hot water, the temperature of the hot water should be raised more than necessary. Therefore, there is a problem that the energy consumed to raise the temperature of the hot water is wasted.
そこで、このような問題を解決するための技術として、特許文献1に開示された技術がある。 Therefore, there is a technique disclosed in Patent Document 1 as a technique for solving such a problem.
まず、特許文献1に開示されたヒートポンプ式給湯装置(ヒートポンプ給湯器)が備える貯湯タンク(給湯タンク)は、ヒートポンプ式給湯装置を使用するとき、内部に温度成層が形成されるタンクとなっている。すなわち、上部から導入された湯水が一定の温度差ごとに層状となっており、各層の温度は、上部側から底側に向かうにつれて低温となっている。 First, the hot water storage tank (hot water tank) provided in the heat pump hot water supply device (heat pump water heater) disclosed in Patent Document 1 is a tank in which temperature stratification is formed when the heat pump hot water supply device is used. . That is, the hot and cold water introduced from the top is layered at a certain temperature difference, and the temperature of each layer becomes lower from the upper side toward the bottom side.
そして、特許文献1に開示されたヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タンクの上部に貯留した高温の湯水を給湯栓(蛇口)から出湯可能な構成となっている。その一方、熱交換器の一次側流路に湯水を供給する場合には、ヒートポンプ式の熱源機で加熱した湯水を貯湯タンクに流入させず、熱交換器に直接供給している。 And in the heat pump type hot water supply apparatus disclosed in Patent Document 1, the hot water stored in the upper part of the hot water storage tank can be discharged from a hot water tap (faucet). On the other hand, when hot water is supplied to the primary flow path of the heat exchanger, the hot water heated by the heat pump type heat source device is supplied directly to the heat exchanger without flowing into the hot water storage tank.
つまり、特許文献1に開示されたヒートポンプ式給湯装置では、湯水を給湯栓から出湯する場合には、貯湯タンクの上部に貯留された高温の湯水を使用している。これに対し、熱交換器で熱媒体を加熱する場合には、低温の湯水をヒートポンプ式の熱源機で昇温してから使用している。すなわち、貯湯タンクの上部に貯留された高温の湯水は、給湯栓から出湯する場合には使用されるが、熱媒体を加熱する場合には使用されない構成となっている。そして、熱媒体を加熱する場合には、外部の給水源から供給された貯湯タンクの下部に貯留されている低温の湯水を、貯湯タンクから流出させた後に加熱して使用する構成となっている。 That is, in the heat pump hot water supply apparatus disclosed in Patent Document 1, when hot water is discharged from a hot water tap, high-temperature hot water stored in the upper part of the hot water storage tank is used. On the other hand, when heating a heat medium with a heat exchanger, low-temperature hot water is used after being heated with a heat pump type heat source. That is, the hot water stored in the upper part of the hot water storage tank is used when the hot water is discharged from the hot water tap, but is not used when the heat medium is heated. And when heating a heat medium, it has the composition which heats and uses the low-temperature hot water stored in the lower part of the hot water storage tank supplied from the external water supply source, after flowing out from the hot water storage tank. .
具体的に説明すると、この場合、給湯栓から出湯するときには、貯湯タンクの湯水を出湯すればよく、熱交換器で熱媒体を加熱するときには、必要な温度まで昇温した湯水を熱交換器の一次側流路に供給すればよい。つまり、給湯栓へ湯水を供給するとき、又は熱交換器で熱媒体を加熱するときの双方の場合において、過剰に加熱した湯水を多くの低温の湯水と混合してから供給する必要がない。すなわち、いずれの場合においても、必要とされる温度よりも非常に大きな温度まで湯水を加熱してしまうことがない。したがって、ヒートポンプ式給湯装置の各種運転において、湯水を効率よく加熱することが可能となる。そのため、ヒートポンプ式給湯装置の使用時におけるエネルギー効率の向上が可能となる。 Specifically, in this case, when the hot water is discharged from the hot water tap, the hot water in the hot water storage tank may be discharged, and when the heat medium is heated by the heat exchanger, the hot water heated to the required temperature is supplied to the heat exchanger. What is necessary is just to supply to a primary side flow path. That is, in both cases of supplying hot water to the hot water tap or heating the heat medium with a heat exchanger, it is not necessary to supply the hot water after mixing it with many low-temperature hot water. That is, in any case, the hot water is not heated to a temperature much higher than the required temperature. Therefore, hot water can be efficiently heated in various operations of the heat pump type hot water supply apparatus. Therefore, it is possible to improve energy efficiency when using the heat pump hot water supply apparatus.
ところで、特許文献1に開示されているヒートポンプ式給湯装置では、熱媒体を加熱する際、熱交換器を通過して降温した湯水を再びヒートポンプ式の熱源機に向かって流したり、貯湯タンクの上部以外の部分に流入させたりしている。 By the way, in the heat pump type hot water supply apparatus disclosed in Patent Document 1, when heating the heat medium, the hot water that has passed through the heat exchanger and cooled down is made to flow again toward the heat pump type heat source unit, or the upper part of the hot water storage tank. Or flow into other parts.
ここで、貯湯タンクの上部以外の部分に流入させる場合について説明する。
特許文献1に、「タンク上部に蓄えられている高温の湯の温度を低下させない位置に(第2給水配管が)接続してあればどこでもかまわない」と記載されているように、特許文献1に開示されたヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タンクの上部側の一部を除いたいずれかの部分から、熱交換器を通過して降温した湯水を流入させている。このことにより、貯湯タンクの上部に蓄えられている高温の湯の温度を低下させないようにしている。
Here, the case where it flows in into parts other than the upper part of a hot water storage tank is demonstrated.
As described in Patent Document 1, “It does not matter where the second hot water pipe is connected to a position where the temperature of the hot water stored in the upper part of the tank is not lowered”. In the heat pump hot water supply apparatus disclosed in 1), hot water that has been cooled and passed through a heat exchanger is caused to flow from any part except for a part on the upper side of the hot water storage tank. This prevents the temperature of the hot water stored in the upper part of the hot water storage tank from being lowered.
詳細に説明すると、熱交換器を通過して降温した湯水は、貯湯タンクの上部に貯留されている湯水の温度よりは低く、給水源から供給される湯水の温度よりは高い中温の湯水となる。したがって、このような中温の湯水を貯湯タンクの上部から流入させてしまうと、この中温の湯水と、貯湯タンクの上部に貯留された高温の湯水とが混ざり合い、結果、貯湯タンクの上部に貯留された湯水の温度が低下してしまう可能性がある。そこで、特許文献1に開示されているヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タンクの上部側でない部分に中温の湯水を流入させ、貯湯タンクの上部に貯留された湯水の温度が低下しないようにしている。 More specifically, the hot water that has cooled down after passing through the heat exchanger becomes an intermediate temperature hot water that is lower than the temperature of the hot water stored in the upper part of the hot water storage tank and higher than the temperature of the hot water supplied from the water supply source. . Therefore, if such medium-temperature hot water flows from the upper part of the hot water storage tank, the medium-temperature hot water and hot hot water stored in the upper part of the hot water storage tank mix, resulting in storage in the upper part of the hot water storage tank. There is a possibility that the temperature of the hot water will decrease. Therefore, in the heat pump hot water supply apparatus disclosed in Patent Document 1, medium temperature hot water is introduced into a portion that is not on the upper side of the hot water storage tank so that the temperature of the hot water stored in the upper portion of the hot water storage tank does not decrease.
しかしながら、このような構成では、貯湯タンクの内部に形成される温度成層が乱れてしまうという問題がある。 However, in such a structure, there exists a problem that the temperature stratification formed in the hot water storage tank will be disturbed.
具体的に説明すると、熱交換器を通過して降温した湯水の温度は一定ではなく、熱交換器を通過させる毎に異なる温度となることがある。また、貯湯タンクの内部のうち、熱交換器を通過した湯水を流入させる部分に予め貯留されている湯水の温度もまた、ヒートポンプ式給湯装置の使用状況に応じて変化することがある。
そのため、熱交換器を通過した湯水を貯湯タンク内部に流入させると、新たに流入する湯水の温度と、湯水が流入する部分に予め貯留されている湯水の温度が異なる温度となる場合がある。この場合、熱交換器を通過した湯水を貯湯タンク内に流入させると、貯湯タンク内では、湯水が流入した部分の近傍(湯水の流入口が形成されている部分の近傍)で、2つの異なる温度の湯水が混ざり合うこととなる。その結果、湯水が流入した部分の近傍に貯留されている湯水の温度が変化することとなる。すなわち、温度成層を形成する各層のうちの少なくとも1層で温度が変化してしまうこととなる。そして、温度が変化した層の位置によっては、貯湯タンク内に形成されている温度成層が大きく乱れてしまうこととなる。
If it demonstrates concretely, the temperature of the hot water which fell through the heat exchanger will not be constant, and may become a different temperature every time it passes a heat exchanger. Moreover, the temperature of the hot water previously stored in the part into which the hot water that has passed through the heat exchanger is allowed to flow inside the hot water storage tank may also vary depending on the usage status of the heat pump hot water supply apparatus.
Therefore, when the hot water that has passed through the heat exchanger is caused to flow into the hot water storage tank, the temperature of the hot water that newly flows in may be different from the temperature of the hot water that is stored in advance in the portion where the hot water flows. In this case, when hot water that has passed through the heat exchanger is caused to flow into the hot water storage tank, in the hot water storage tank, in the vicinity of the portion where the hot water has flowed (in the vicinity of the portion where the hot water inlet is formed), there are two different things. The hot and cold water will be mixed. As a result, the temperature of the hot water stored near the portion into which the hot water has flowed changes. That is, the temperature changes in at least one of the layers forming the temperature stratification. And depending on the position of the layer where the temperature has changed, the temperature stratification formed in the hot water storage tank will be greatly disturbed.
このように貯湯タンクで温度成層が乱れると、ヒートポンプ式給湯装置の貯湯効率が低下するといった問題が生じ、ヒートポンプ式給湯装置の運用上のエネルギー効率が低下してしまうので、好ましくない。 If the temperature stratification is disturbed in the hot water storage tank in this way, there arises a problem that the hot water storage efficiency of the heat pump type hot water supply apparatus is lowered, and the energy efficiency in operation of the heat pump type hot water supply apparatus is lowered, which is not preferable.
そこで本発明は、上記した従来技術の問題に鑑み、さらにエネルギー効率のよい運転が可能なヒートポンプ式給湯装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the heat pump type hot-water supply apparatus which can operate | move more efficiently in view of the problem of the above-mentioned prior art.
上記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、膨張手段、蒸発手段、圧縮手段及び凝縮手段が環状に接続された循環経路を有し、当該循環経路で熱媒体を循環させるヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置によって加熱された湯水を頂部側から貯湯可能であり、内部に温度成層を形成させた状態で湯水を貯留可能な貯湯タンクと、前記ヒートポンプ装置によって加熱された湯水が一次側流路を通過することにより熱交換を行う熱交換器とを備えたヒートポンプ式給湯装置であって、前記ヒートポンプ装置によって加熱された湯水を、前記貯湯タンクを通過させることなく前記熱交換器へと供給可能な湯水供給流路を有し、前記ヒートポンプ装置によって加熱され、前記湯水供給流路によって前記熱交換器の一次側流路に供給された湯水を、前記熱交換器を通過させた後に前記貯湯タンクの底部から流入させ、前記貯湯タンクの底部側部分を通過させてから前記ヒートポンプ装置側へ流出させることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置である。 The invention according to claim 1 for solving the above-mentioned problems has a circulation path in which an expansion means, an evaporation means, a compression means, and a condensation means are annularly connected, and the heat pump device circulates the heat medium in the circulation path. Hot water heated by the heat pump device can be stored from the top side, a hot water storage tank capable of storing hot water in a state in which temperature stratification is formed therein, and hot water heated by the heat pump device A heat pump type hot water supply apparatus comprising a heat exchanger that exchanges heat by passing through a path, wherein hot water heated by the heat pump apparatus is supplied to the heat exchanger without passing through the hot water storage tank A hot water supply flow path that can be heated by the heat pump device and supplied to the primary flow path of the heat exchanger by the hot water supply flow path; A heat pump type hot water supply apparatus characterized in that water passes through the heat exchanger and then flows in from the bottom of the hot water storage tank, passes through the bottom side portion of the hot water storage tank and then flows out to the heat pump apparatus side. is there.
本発明のヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タンクを通過させることなく熱交換器へと供給した湯水を、貯湯タンクの底部から流入させている。
ここで、ヒートポンプ式給湯装置で貯湯タンク内の湯水を加熱する場合には、貯湯タンク内の温度成層を乱さないために、底部側の低温の湯水を流出させ、外部で加熱した後に、頂部側から流入させている。すなわち、貯湯タンク内の底部付近に貯留された湯水は、貯湯タンク内の湯水を加熱するとき、最初に外部へと流出する湯水となっている。
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、この貯湯タンク内の底部付近に熱交換器を通過した湯水を流入させている。したがって、湯水を流入させることにより、貯湯タンク内の底部付近の一部で温度成層が乱れたとしても、温度成層が乱れた部分の湯水は、いち早く外部へと流出することとなる。そのため、貯湯タンクの頂部から底部よりもやや上側までの間に形成される温度成層が乱れることはない。つまり、熱交換器を通過した湯水を貯湯タンクへと流入させても、貯湯タンク内の全体に亘って形成される温度成層が大部分に亘って維持され、温度成層が大きく乱れることがない。このことにより、温度成層の乱れに起因するヒートポンプ式給湯装置の貯湯効率の低下を防止可能であり、エネルギー効率のよい運転が可能となる。
In the heat pump hot water supply apparatus of the present invention, hot water supplied to the heat exchanger without passing through the hot water storage tank is caused to flow from the bottom of the hot water storage tank.
Here, when heating the hot water in the hot water storage tank with a heat pump type hot water supply device, in order not to disturb the temperature stratification in the hot water storage tank, let the low temperature hot water on the bottom side flow out and heat outside, then the top side The inflow from. That is, the hot water stored near the bottom of the hot water storage tank becomes hot water that flows out to the outside first when the hot water in the hot water storage tank is heated.
In the heat pump hot water supply apparatus of the present invention, hot water that has passed through the heat exchanger is caused to flow near the bottom of the hot water storage tank. Therefore, even if the temperature stratification is disturbed at a part near the bottom in the hot water storage tank by flowing in the hot water, the hot water at the portion where the temperature stratification is disturbed quickly flows out to the outside. Therefore, the temperature stratification formed between the top of the hot water storage tank and the upper side of the bottom is not disturbed. That is, even if hot water that has passed through the heat exchanger flows into the hot water storage tank, the temperature stratification formed over the entire hot water storage tank is maintained over a large portion, and the temperature stratification is not greatly disturbed. As a result, it is possible to prevent a decrease in hot water storage efficiency of the heat pump type hot water supply apparatus due to disturbance of temperature stratification, and an energy efficient operation is possible.
さらに、本発明のヒートポンプ式給湯装置では、ヒートポンプ装置によって加熱され、熱交換器に供給された湯水を、貯湯タンクの底部側部分を通過させてからヒートポンプ装置側へ流出させている。
ここで、貯湯タンクの底部側部分は、貯湯タンクの内部に温度成層が形成された状態で湯水が貯留される際、最も低温となる湯水が貯留される部分となっている。また、熱交換器を通過した湯水は、熱交換器を通過することで温度が低下するものの、貯湯タンク内で最も低温の湯水よりは温度が高くなる。そして、ヒートポンプ装置によって湯水の沸き上げを行うとき、温度の高い湯水を加熱すると、低温の湯水を加熱する場合に比べて加熱効率(COP)が悪くなることが知られている。
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、熱交換器を通過した湯水をヒートポンプ装置へ戻す前に、貯湯タンクの底部側部分を通過させている。このため、熱交換器を通過した湯水は、貯湯タンク内の底部側部分を通過するときに低温の湯水と混ざり合い、温度が低下することとなる。このことにより、熱交換器を通過した湯水をそのままヒートポンプ装置に戻す場合と比べて、ヒートポンプ装置に戻す湯水の温度を低い温度とすることができる。つまり、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、ヒートポンプ装置に戻す湯水の温度を低い温度にすることができるので、エネルギー効率(加熱効率)のよい運転が可能となる。
Furthermore, in the heat pump hot water supply apparatus of the present invention, the hot water heated by the heat pump apparatus and supplied to the heat exchanger passes through the bottom side portion of the hot water storage tank and then flows out to the heat pump apparatus side.
Here, when the hot water is stored in the state where the temperature stratification is formed inside the hot water storage tank, the bottom side portion of the hot water storage tank is a part where hot water having the lowest temperature is stored. Moreover, although the temperature of the hot water that has passed through the heat exchanger decreases as it passes through the heat exchanger, the temperature is higher than that of the coldest hot water in the hot water storage tank. And when boiling hot water with a heat pump device, it is known that heating hot water with a high temperature will deteriorate the heating efficiency (COP) compared with heating low temperature hot water.
The heat pump type hot water supply apparatus of the present invention allows the hot water passing through the heat exchanger to pass through the bottom side portion of the hot water storage tank before returning it to the heat pump apparatus. For this reason, hot water that has passed through the heat exchanger mixes with low-temperature hot water when passing through the bottom side portion in the hot water storage tank, and the temperature is lowered. Thereby, compared with the case where the hot water which passed the heat exchanger is returned to a heat pump apparatus as it is, the temperature of the hot water returned to a heat pump apparatus can be made into a low temperature. That is, since the temperature of the hot water returned to the heat pump device can be lowered, the heat pump hot water supply device of the present invention can be operated with good energy efficiency (heating efficiency).
請求項2に記載の発明は、外部の給水源から前記貯湯タンクの内部へ湯水を供給するためのタンク給水配管を有し、当該タンク給水配管の一端が前記貯湯タンクの底部に接続され、前記タンク給水配管に前記湯水供給流路が接続され、前記熱交換器の一次側流路を通過した湯水が前記タンク給水配管を介して前記貯湯タンクに流入されることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ式給湯装置である。
The invention according to
かかる構成によると、貯湯タンクに新たな接続口を設けることなく、熱交換器の一次側流路を通過した湯水を貯湯タンクに流入させることができる。
具体的に説明すると、通常、熱交換器の一次側流路を通過した湯水を貯湯タンクに流入させるには、熱交換器の下流側に接続された配管を貯湯タンクに接続する必要がある。しかしながら、この場合、熱交換器の下流側に接続された配管を接続するための接続口を貯湯タンクに形成する必要がある。
これに対し、タンク給水配管に湯水供給流路を接続し、熱交換器の一次側流路を通過した湯水をタンク給水配管を介して貯湯タンクに流入させる構成によると、タンク給水配管が接続された接続口から、貯湯タンク内に湯水を流入させることができる。すなわち、貯湯タンクに新たな接続口を設けることなく、熱交換器の一次側流路を通過した湯水を貯湯タンクに流入させることができる。
つまり、このような構成によると、貯湯タンクを加工することなく、熱交換器の一次側流路を通過した湯水を貯湯タンクに流入させることができるので、本発明のヒートポンプ式給湯装置を安価に提供できる。
According to this configuration, hot water that has passed through the primary flow path of the heat exchanger can be allowed to flow into the hot water storage tank without providing a new connection port in the hot water storage tank.
Specifically, in order to allow hot water that has passed through the primary flow path of the heat exchanger to flow into the hot water storage tank, it is necessary to connect a pipe connected to the downstream side of the heat exchanger to the hot water storage tank. However, in this case, it is necessary to form a connection port in the hot water storage tank for connecting a pipe connected to the downstream side of the heat exchanger.
On the other hand, according to the configuration in which the hot water supply flow path is connected to the tank water supply pipe and the hot water that has passed through the primary side flow path of the heat exchanger flows into the hot water storage tank through the tank water supply pipe, the tank water supply pipe is connected. Hot water can flow into the hot water storage tank from the connection port. That is, hot water that has passed through the primary flow path of the heat exchanger can be allowed to flow into the hot water storage tank without providing a new connection port in the hot water storage tank.
That is, according to such a configuration, the hot water passing through the primary flow path of the heat exchanger can be allowed to flow into the hot water storage tank without processing the hot water storage tank, so that the heat pump hot water supply device of the present invention can be made inexpensively. Can be provided.
請求項3に記載の発明は、前記貯湯タンクの内部には、底部側に貯留された湯水の頂部側への移動を制限するバッフル板が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のヒートポンプ式給湯装置である。
The invention according to
かかる構成では、貯湯タンクの内部にバッフル板が設けられており、底部側に貯留された湯水が頂部側への移動を制限されている。すなわち、底側から貯湯タンク内に流入した湯水が、貯湯タンクの上部側に貯留された湯水と混ざり難い構造となっている。このため、貯湯タンク内の上側の大部分に亘って形成された温度成層の乱れをより確実に阻止できる。 In such a configuration, the baffle plate is provided inside the hot water storage tank, and the hot water stored on the bottom side is restricted from moving to the top side. That is, the hot water that has flowed into the hot water storage tank from the bottom side is not easily mixed with the hot water stored on the upper side of the hot water storage tank. For this reason, disturbance of the temperature stratification formed over most of the upper side in the hot water storage tank can be more reliably prevented.
本発明は、貯湯タンク内の全体に亘って形成される温度成層を大きく乱すことなく、熱交換器を通過した湯水を貯湯タンクの内部に流入させることができる。このことにより、温度成層の乱れに起因するヒートポンプ式給湯装置の貯湯効率の低下を防止可能となり、エネルギー効率のよい運転が可能となる。 According to the present invention, hot water that has passed through a heat exchanger can be caused to flow into the hot water storage tank without greatly disturbing the temperature stratification formed throughout the hot water storage tank. As a result, it is possible to prevent a decrease in hot water storage efficiency of the heat pump type hot water supply apparatus due to disturbance of temperature stratification, and an energy efficient operation is possible.
以下、本発明の実施形態にかかる給湯装置1(ヒートポンプ式給湯装置)について詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。 Hereinafter, although the hot-water supply apparatus 1 (heat pump type hot-water supply apparatus) concerning embodiment of this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these examples.
本実施形態の給湯装置1は、図1で示されるように、ヒートポンプユニット2(ヒートポンプ装置)と熱回収装置3とを配管接続して形成されている。
As shown in FIG. 1, the hot water supply device 1 of the present embodiment is formed by connecting a heat pump unit 2 (heat pump device) and a
また、給湯装置1は、図示しない制御装置を備えており、この制御装置は各部に設けた各種センサからの信号を受信可能となっている。
この制御装置は、演算手段としてのCPUと、記憶手段としてのメモリを備えている。さらに、給湯装置1の制御に必要なプログラムが記憶され、各センサ等により検知された情報、並びに、各センサ等が検知した情報に基づいて演算手段が算出した情報を記憶可能となっている。そして、この制御装置が給湯装置1の各部に動作指令を送信することにより、給湯装置1が各種運転を実施可能な構成となっている。
Moreover, the hot water supply device 1 includes a control device (not shown), and this control device can receive signals from various sensors provided in the respective units.
This control device includes a CPU as a calculation means and a memory as a storage means. Further, a program necessary for controlling the hot water supply device 1 is stored, and information detected by each sensor or the like and information calculated by the calculation means based on information detected by each sensor or the like can be stored. And when this control apparatus transmits an operation command to each part of the hot water supply device 1, the hot water supply device 1 is configured to perform various operations.
ヒートポンプユニット2は、図2で示されるように、筐体11の内部に循環経路12を形成している。この循環経路12は、膨張弁13(膨張手段)、蒸発器14(蒸発手段)、コンプレッサ15(圧縮手段)、凝縮器16(凝縮手段)がこの順で環状に配管結合されたものであり、相変化する熱媒体を封入して循環させている。
As shown in FIG. 2, the
凝縮器16は、熱媒体が流れる一次側流路と、湯水が流れる二次側流路とを有する熱交換器であり、熱交換によって湯水を加熱するように設けられている。
具体的に説明すると、凝縮器16の二次側流路は、熱回収装置3(図1参照)から延びる往復配管18が接続された状態となっている。このため、ヒートポンプユニット2と熱回収装置3の間には、凝縮器16の二次側流路を経由して延びる湯水の流路が形成されることとなる。つまり、凝縮器16は、熱回収装置3から供給された低温の湯水を加熱し、加熱した湯水を熱回収装置3に戻すことが可能な構成となっている。
The
If it demonstrates concretely, the secondary side flow path of the
熱回収装置3は、図1で示されるように、貯湯タンク23と、追焚用熱交換器24(熱交換器)とを主要な構成要素として備えている。
As shown in FIG. 1, the
貯湯タンク23は、内部に湯水を貯留可能な密閉タンクである。この貯湯タンク23には、上下方向の最頂部又はその近傍に2つの配管接続部(以下、頂部接続部28、頂部接続部29とも称す)が形成されている。そして、上下方向の最下部又はその近傍にもまた、2つの配管接続部(以下、底部接続部30、底部接続部31とも称す)が形成されている。そして、これら配管接続部に、蓄熱系統40、給湯系統41、熱供給系統42(いずれも詳しくは後述する)を構成する配管が接続された状態となっている。
The hot
また、貯湯タンク23は、内部に貯留される湯水の水位上昇方向(高さ方向)に複数のタンク温度センサ35a乃至35eが配された構成とされている。このタンク温度センサ35a乃至35eは、それぞれ貯湯タンク23内の湯水の温度を検知するための温度検知手段として機能する。さらに、このタンク温度センサ35a乃至35eは、貯湯タンク23内における所定温度の湯水の残留量、又は、湯温が所定の温度範囲に属する温度となる湯水の残留量を検知するための残量検知手段としても機能する。
The hot
ここで、貯湯タンク23の内部に液体を貯留する場合、その液体の温度差が所定の閾値(湯水では摂氏約10度程度)以上であると、液体が温度ごとに層状に分かれる。そのため、蓄熱系統40(詳しくは後述する)を流れる湯水が、貯湯タンク23内の湯水の温度に対して前記閾温度以上高温に加熱され、貯湯タンク23内の湯水を掻き乱さない程度にゆっくりと戻されると、貯湯タンク23内に貯留されている湯水が温度ごとに層状に分かれることとなる。つまり、貯湯タンク23の内部に温度成層が形成されることとなる。別言すると、貯湯タンク23は、内部に温度成層を形成可能なタンクであるといえる。
なお、貯湯タンク23に設置されたタンク温度センサ35a〜35eの検知した値に基づき、湯温が所定の温度範囲に属する温度となる湯水の貯留量を算出できる。すなわち、貯湯タンク23内に所望の温度範囲に加熱された湯水がどれだけ貯留されているかを検知することができる。
Here, when the liquid is stored in the hot
Note that, based on the values detected by the
ここで、貯湯タンク23の内部に注目すると、底部分よりやや上側の部分にバッフル板36が設けられている。
Here, when attention is paid to the inside of the hot
バッフル板36は、2つの底部接続部30,31のやや上方に位置するものであり、2つの底部接続部30,31との間に所定の間隔を空けて配された板体となっている。そして、このバッフル板36は、貯湯タンク23内の空間を上下方向で区分するように設けられており、下端側に貯留されている湯水の上方への移動を規制している。
The
つまり、貯湯タンク23内の空間は、バッフル板36を境界として、上側の大部分からなる上側大領域と、下端側の一部からなる下側小領域に区分けされることとなる。そして、この上側大領域と下側小領域の境界部分では、大部分がバッフル板36によって液体の上下方向への移動ができなくなっており、一部が上下方向で連通した状態となっている
このため、貯湯タンク23の内部では、下側小領域に貯留されている湯水と、上側大領域に貯留されている湯水とが混ざり難い構成となっている。
That is, the space in the hot
追焚用熱交換器24は、所謂液液熱交換器であり、浴槽(図示せず)の湯水を循環させて適宜加熱する追い焚き運転で使用するための熱交換器である。すなわち、この追焚用熱交換器24の一次側流路には、高温の湯水が流れる高温水供給配管63(湯水供給流路)が接続されており、二次側流路には、浴槽内の湯水が流れる浴槽水循環用配管64が接続されている。このため、追焚用熱交換器24では一次側流路を流れる高温の湯水によって、二次側流路を流れる浴槽の湯水を加熱可能となっている。
The reheating
次に、本実施形態の給湯装置1において、主要な流路を形成する各系統について説明する。本実施形態の給湯装置1は、主に蓄熱系統40、給湯系統41、熱供給系統42を備えている。
Next, in the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment, each system that forms a main flow path will be described. The hot water supply apparatus 1 of the present embodiment mainly includes a
蓄熱系統40は、図3の太線で示すように、ヒートポンプユニット2と貯湯タンク23とを含んで環状に連続する流路を形成するものである。この蓄熱系統40は、蓄熱往き管45、往復配管18、蓄熱戻り管46、タンク接続管47を備えている。
The
蓄熱往き管45は、貯湯タンク23の底部接続部31からヒートポンプユニット2に向かって湯水が流れる配管である。この蓄熱往き管45には、沸上ポンプ48が設けられている。
The heat
往復配管18は、上述したように、ヒートポンプユニット2と熱回収装置3とを接続する配管であり、ヒートポンプユニット2の内部に設けられた凝縮器16の二次側流路を含んで延びる配管となっている。なお、往復配管18の一端側は蓄熱往き管45と連続しており、他端側は蓄熱戻り管46と連続している。
As described above, the reciprocating
蓄熱戻り管46は、ヒートポンプユニット2側から貯湯タンク23側に湯水が流れる配管である。
The heat
タンク接続管47は、蓄熱戻り管46の貯湯タンク23側の端部と、貯湯タンク23の頂部接続部28とを接続する配管である。ここで、蓄熱戻り管46とタンク接続管47の間には、三方弁49が設けられている。
The
三方弁49は、3つのポートを有しており、各ポートには、蓄熱戻り管46、タンク接続管47、高温水供給配管63がそれぞれ接続されている。そして、この三方弁49は、3つのポートのうちの適宜なポートを閉塞することにより、流路を切り替えるための流路切替手段として機能する。
具体的に説明すると、高温水供給配管63が接続されたポートを閉塞することにより、蓄熱戻り管46からタンク接続管47へ連なる流路が連通された状態となる。このとき、蓄熱戻り管46から高温水供給配管63へは湯水が流れない状態となる。
対して、タンク接続管47が接続されたポートを閉塞することにより、蓄熱戻り管46から高温水供給配管63へ連なる流路が連通された状態となる。このとき、蓄熱戻り管46からタンク接続管47へは湯水が流れない状態となる。
The three-
More specifically, by closing the port to which the high temperature
On the other hand, by closing the port to which the
給湯系統41は、図4の太線で示すように、外部に所望の温度の湯水を出湯するための流路を形成するものである。この給湯系統41は、入水管52、タンク給水配管53、タンク出湯管54、出湯管55、一般給湯管56を備えている。
The hot
入水管52は、図示しない給水源から供給される湯水を熱回収装置3の内部へ流すための配管である。
The
タンク給水配管53は、入水管52の中途部分から分岐して貯湯タンク23の底部接続部30まで延びる配管である。すなわち、図示しない給水源から入水管52に流入した湯水を貯湯タンク23の底部から流入させるための配管となっている。
The tank
タンク出湯管54は、貯湯タンク23の頂部接続部29から延びる配管であり、その一端が頂部接続部29に、他端が湯水混合弁58にそれぞれ接続されている。
The
湯水混合弁58は、3つのポートを備えており、入水管52、タンク出湯管54、出湯管55がそれぞれ接続されている。このことから、入水管52から流入する低温の湯水と、タンク出湯管54から流入する高温の湯水とが湯水混合弁58で混ざり合い、出湯管55へ流出する構成となっている。
The hot
出湯管55は、湯水の流れ方向下流側で一般給湯管56と風呂落とし込み管57に分岐している。すなわち、この出湯管55は、一般給湯管56や風呂落とし込み管57に湯水混合弁58を通過した湯水を供給するための配管である。
The hot
一般給湯管56は、シャワーやカラン等の外部の給湯栓(図示せず)に湯水を供給するための配管である。この一般給湯管56には、水量調整弁59が設けられており、出湯される湯水の流量を調整可能となっている。
The general hot
風呂落とし込み管57は、上述した出湯管55と、熱供給系統42の浴槽水循環用配管64とを接続する配管であり、落とし込み運転(詳しくは後述する)において浴槽(図示せず)に湯水を供給するときに使用される配管である。
The
熱供給系統42は、図5の太線で示すように、ヒートポンプユニット2と追焚用熱交換器24の一次側流路とを含むように形成された熱媒循環流路61と、浴槽(図示せず)と追焚用熱交換器24の二次側流路とを含むように形成された浴槽水循環流路62とを備え、浴槽(図示せず)に貯留された湯水を加熱するためのものである。
The
すなわち、熱供給系統42は、熱媒循環流路61を形成する配管として、蓄熱往き管45、往復配管18、蓄熱戻り管46、高温水供給配管63、タンク給水配管53を備えている。また、浴槽水循環流路62を形成する配管として、浴槽水循環用配管64を備えている。
以下の説明では、上述した蓄熱往き管45、往復配管18、蓄熱戻り管46、タンク給水配管53については重複する説明を省略する。
That is, the
In the following description, overlapping description of the above-described heat
高温水供給配管63は、三方弁49からタンク給水配管53の中途部分までの間を延びる配管であり、その一端がタンク給水配管53に接続されている。また、高温水供給配管63の中途部分は、追焚用熱交換器24の一次側流路と一体となっている。すなわち、高温水供給配管63は、追焚用熱交換器24の一次側流路を含んで延びるものであり、高温水供給配管63を流れる湯水は、追焚用熱交換器24の一次側流路を通過することとなる。
The high-temperature
この高温水供給配管63には、追焚用熱交換器24よりも湯水の流れ方向下流側に、追焚ポンプ68が設けられており、追焚ポンプ68よりもさらに湯水の流れ方向下流側に逆止弁69が設けられている。そして、この逆止弁69によって、高温水供給配管63側からタンク給水配管53側へは湯水が流れるが、タンク給水配管53側から高温水供給配管63側へ湯水が流れない構造となっている。
The high-temperature
浴槽水循環用配管64は、図示しない浴槽の湯水吸入口から熱回収装置3の内部を経て、図示しない浴槽の湯水供給口まで延びる配管であり、その中途部分に追焚用熱交換器24の二次側流路が接続されている。すなわち、浴槽水循環用配管64は、追焚用熱交換器24の二次側流路を含んで延びるものであり、浴槽水循環用配管64を流れる浴槽水は、追焚用熱交換器24の二次側流路を通過することとなる。
The bathtub
この浴槽水循環用配管64には、風呂循環ポンプ70が設けられている。そして、風呂循環ポンプ70を駆動させると、浴槽(図示せず)に貯留された湯水が浴槽水循環用配管64を流れることとなる。すなわち、浴槽水循環用配管64と浴槽(図示せず)を含んで形成される浴槽水循環流路62を湯水が循環する。
The bathtub
続いて、本実施形態の給湯装置1で実施可能な各種運転について説明する。本実施形態の給湯装置1は、蓄熱運転、一般給湯運転、落とし込み運転、追焚運転を実施可能となっている。 Next, various operations that can be performed by the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment will be described. The hot water supply device 1 of the present embodiment can perform a heat storage operation, a general hot water supply operation, a dropping operation, and a memorial operation.
[蓄熱運転]
蓄熱運転は、図3で示されるように、沸上ポンプ48を作動させることにより、貯湯タンク23の内部に貯留された湯水を蓄熱系統40で循環させ、加熱する運転である。より詳細には、貯湯タンク23の底部側から流出させた低温の湯水をヒートポンプユニット2へと流入させ、凝縮器16(図2参照)で加熱した後、往復配管18、蓄熱戻り管46、タンク接続管47を介して貯湯タンク23の頂部側から流入させる動作を実施する。そして、このような動作が連続的に行われることにより、貯湯タンク23に加熱された湯水が徐々に貯留されることとなる。つまり、この蓄熱運転では、貯湯タンク23の底部を始点としてヒートポンプユニット2を介して貯湯タンク23の頂部に向かうように湯水の循環流が発生することとなる。
この蓄熱運転を実施する場合、予め三方弁49の高温水供給配管63が接続されたポートを閉塞し、蓄熱戻り管46側からタンク接続管47側へ湯水を流入可能な状態としておく。その上で、沸上ポンプ48を作動させ、蓄熱運転を実施する。
[Heat storage operation]
As shown in FIG. 3, the heat storage operation is an operation in which hot water stored in the hot
When this heat storage operation is performed, the port to which the high-temperature
[一般給湯運転]
一般給湯運転は、図4で示されるように、上述した蓄熱運転によって貯湯タンク23内に貯留された高温の湯水を利用し、給湯を行う運転である。以下、具体的な動作について説明する。
[General hot water supply operation]
As shown in FIG. 4, the general hot water supply operation is an operation in which hot water is supplied using the high-temperature hot water stored in the hot
カランやシャワー等の外部の給湯栓(図示せず)が操作されると、外部の給水源から供給された低温の湯水が入水管52へと流入する。このとき、この低温の湯水の一部は、湯水混合弁58に向かって流れる。また、低温の湯水の残部は、タンク給水配管53を介して貯湯タンク23に底部から流入する。貯湯タンク23の底部側から低温の湯水が流入すると、頂部側に貯留された高温の湯水が押し出され、タンク出湯管54へと流出する。そして、タンク出湯管54を流れた高温の湯水と、入水管52から湯水混合弁58に向かって流れた低温の湯水が湯水混合弁58で混ざり合い、所定の温度に調整される。続いて、湯水混合弁58側から出湯管55に流出した湯水が、一般給湯管56を流れ、外部の給湯栓(図示せず)に供給される。
When an external hot-water tap (not shown) such as a currant or shower is operated, low-temperature hot water supplied from an external water supply source flows into the
[落とし込み運転]
落とし込み運転は、上述した一般給湯運転と同様に、貯湯タンク23内に貯留された高温の湯水を利用し、浴槽(図示せず)への湯張りを行う運転である。
落とし込み運転では、上述した一般給湯運転と同様の動作により、出湯管55に所定温度の湯水を出湯させる。そして、出湯管55から風呂落とし込み管57へ、風呂落とし込み管57から浴槽水循環用配管64へと湯水を流し、浴槽水循環用配管64から浴槽の内部へと湯水を供給する(図示は省略する)。
[Drop operation]
The drop-in operation is an operation of filling a bathtub (not shown) with hot water stored in the hot
In the drop-in operation, hot water at a predetermined temperature is discharged from the hot
[追焚運転]
追焚運転は、貯湯タンク23内に貯留された高温の湯水を利用せず、ヒートポンプユニット2で加熱した湯水により、浴槽(図示せず)に貯留した湯水を昇温させる運転である。まず、この追焚運転の概要について説明する。
[Memorial operation]
The memorial operation is an operation in which the hot water stored in the bathtub (not shown) is heated by the hot water heated by the
追焚運転を実施する際、予め三方弁49のタンク接続管47が接続されたポートを閉塞し、蓄熱戻り管46側から高温水供給配管63側へ湯水を流入可能な状態としておく。そして、図5で示されるように、熱媒循環流路61で湯水を循環させ、ヒートポンプユニット2で加熱した湯水を貯湯タンク23を通過させずに追焚用熱交換器24へ供給する。このことにより、追焚用熱交換器24の一次側流路を加熱した湯水が流れることとなる。なお、追焚用熱交換器24を通過して降温した湯水は、貯湯タンク23の底部側を通過し、ヒートポンプユニット2へと戻され再び加熱されることとなる。
When carrying out the follow-up operation, the port to which the
この一方、風呂循環ポンプ70を駆動させ、浴槽水循環流路62で浴槽(図示せず)に貯留された湯水を循環させる。このことにより、浴槽(図示せず)に貯留された湯水は、追焚用熱交換器24の二次側流路を流れることとなる。そして、追焚用熱交換器24の内部において、熱媒循環流路61を流れる湯水との間で熱交換が行われ、浴槽(図示せず)から二次側流路に流入した湯水が加熱される。すなわち、熱媒循環流路61を流れる湯水が持つ熱量が放出され、その熱量を浴槽水循環流路62を流れる湯水が回収する。このことにより、浴槽(図示せず)から追焚用熱交換器24に向かって流れる湯水が追焚用熱交換器24を通過する際に加熱され、加熱された湯水が浴槽(図示せず)に戻される。このような動作が継続して実施される結果、浴槽(図示せず)内の湯水が所望の温度まで昇温されることとなる。
On the other hand, the
ここで、熱媒循環流路61で湯水を循環させる動作に注目する。
Here, attention is paid to the operation of circulating hot water in the heat
本実施形態の追焚運転では、上述したように、追焚用熱交換器24を通過して降温した湯水が高温水供給配管63から、タンク給水配管53を経て、貯湯タンク23の底部から流入することとなる。このとき、上述したように、貯湯タンク23の内部にはバッフル板36が形成されており、貯湯タンク23内で底部側に貯留された湯水が頂部側へと流れにくい構造となっている。このため、新たに貯湯タンク23に底部側から流入した湯水が、バッフル板36よりも上方に形成されている温度成層を乱さない(又は殆ど乱さない)構造となっている。
In the remedy operation of the present embodiment, as described above, the hot water that has passed through the
さらにまた、貯湯タンク23内の底部側に位置する領域に貯留されている湯水は、貯湯タンク23の内部からヒートポンプユニット2側へ湯水を流出させるとき、初めに流出することとなる。すなわち、新たに湯水が流入した底部側の一部の領域でのみ温度成層が乱れても、温度成層が乱れている部分の湯水が外部へと流出されることから、上方に形成されている温度成層を乱さない(又は殆ど乱さない)構造となっている。
Furthermore, the hot water stored in the region located on the bottom side in the hot
すなわち、底部側の一部の領域でのみ温度成層が乱れても、他の大部分で温度成層が維持されるので、貯湯タンク23内の全体に亘って形成される温度成層が大きく影響を受けることはない。つまり、底部側の一部の領域で温度成層が僅かに乱れても、これによって各種運転(蓄熱運転、一般給湯運転、落とし込み運転、追焚運転)の効率が悪くなることはない。
したがって、本実施形態の給湯装置1は、追焚用熱交換器24を通過した湯水を貯湯タンク23へ流入しても、温度成層の乱れに起因する運転効率の低下が発生しない構成となっている。
That is, even if the temperature stratification is disturbed only in a part of the region on the bottom side, the temperature stratification is maintained in the other most part, so that the temperature stratification formed throughout the hot
Therefore, the hot water supply apparatus 1 according to the present embodiment has a configuration in which even if hot water that has passed through the heat exchanger for
さらにこのとき、追焚用熱交換器24を通過して降温した湯水が貯湯タンク23の底部側を通過した後に、ヒートポンプユニット2へと戻されることとなる。
ここで、貯湯タンク23の内部で温度成層が形成されているとき、内部の底部側の部分は、温度の低い湯水が貯留される部分となる。そのため、追焚用熱交換器24を通過した湯水は、貯湯タンク23の底部側を通過するときに低温の湯水と混ざり合い、温度が低下することとなる。つまり、本実施形態の給湯装置1は、ヒートポンプユニット2へ戻される湯水を比較的低温の湯水にできる構造となっている。このことから、比較的温度の高い湯水をそのままヒートポンプユニット2へ戻すような構造と比べて、加熱効率(COP)のよい運転が可能となっている。
Further, at this time, the hot water cooled by passing through the heat exchanger for
Here, when the temperature stratification is formed inside the hot
続いて、本実施形態の追焚運転の具体的な動作について、図6を主に参照しつつ詳細に説明する。 Next, a specific operation of the chasing operation of the present embodiment will be described in detail with reference mainly to FIG.
使用者が図示しないリモコン等を操作する等して、追焚運転が要求されると(ステップ1でYes)、ヒートポンプユニット2が起動され(ステップ2)、追焚運転が開始される。
When the user operates a remote control (not shown) or the like to request a chasing operation (Yes in Step 1), the
このとき、三方弁49において、蓄熱戻り管46から追焚用熱交換器24側へ湯水が流れるように流路が切替えられる(ステップ3)。すなわち、タンク接続管47が接続されたポートが閉塞され、蓄熱戻り管46が接続されたポートと、高温水供給配管63が接続されたポートが開放される。
At this time, in the three-
そして、浴槽水の加熱動作を開始する(ステップ4)。
具体的には、上述したように、沸上ポンプ48と追焚ポンプ68を駆動させ、熱媒循環流路61で湯水を循環させることにより、ヒートポンプユニット2で加熱した湯水を追焚用熱交換器24に供給する。その一方、風呂循環ポンプ70を駆動させ、浴槽水循環流路62で浴槽(図示せず)に貯留された湯水を循環させ、追焚用熱交換器24を通過させる。そして、追焚用熱交換器24で熱交換を行うことにより、浴槽水循環流路62を流れる湯水を加熱する。
And the heating operation of bathtub water is started (step 4).
Specifically, as described above, the boiling
このような浴槽水の加熱動作は、例えば使用者によってリモコン等が操作される等して、追焚運転の停止が要求されるまで(ステップ5でYesとなるまで)継続される。 Such a bath water heating operation is continued until a stop of the chasing operation is requested (e.g., Yes in step 5), for example, when a user operates a remote controller or the like.
そして、例えば使用者によってリモコン等が操作される等して、追焚運転の停止が要求されると(ステップ5でYes)、風呂循環ポンプ70を停止し、浴槽水循環流路62での浴槽(図示せず)に貯留された湯水の循環を停止する(ステップ6)。
Then, for example, when the user performs a remote control operation or the like to stop the chasing operation (Yes in Step 5), the
ここで、本実施形態の給湯装置1では、追焚運転の停止が要求されても、熱媒循環流路61での湯水の循環を即座に停止させない構成となっている。すなわち、追焚運転の停止が要求され、浴槽水循環流路62での浴槽(図示せず)に貯留された湯水の循環を停止しても、所定時間t1が経過するまでの間(ステップ7でYesとなるまでの間)、熱媒循環流路61での湯水の循環を停止させない構成となっている。
Here, the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment has a configuration in which the circulation of the hot water in the heat
すなわち、使用者が短時間内にスイッチの入切を繰り返すといった操作をしてしまい、短時間内にヒートポンプユニット2が起動と停止を繰り返すと、ヒートポンプユニット2に予期せぬ不具合が生じてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、このような不具合の発生を防止すべく、追焚運転の停止が要求されても、所定時間t1が経過するまでの間(ステップ7でYesとなるまでの間)、熱媒循環流路61での湯水の循環を停止させない構成としている。このことにより、ヒートポンプユニット2が短時間内に起動と停止を繰り返すことに起因して発生する不具合を防止している。
That is, if the user performs an operation of repeatedly turning on and off the switch within a short time, and the
そして、追焚運転の停止要求から所定時間t1が経過すると(ステップ7でYes)、熱媒循環流路61での湯水の循環を停止し(ステップ12)、追焚運転を停止させる。
より具体的には、ヒートポンプユニット2に対して停止要求信号を発信し、ヒートポンプユニット2を停止し始める。さらに、沸上ポンプ48と追焚ポンプ68とを停止させ、熱媒循環流路61での湯水の循環を停止させる。また、蓄熱戻り管46から貯湯タンク23側へ湯水が流れるように流路を切替えておく。すなわち、高温水供給配管63が接続されたポートが閉塞され、蓄熱戻り管46が接続されたポートと、タンク接続管47が接続されたポートが開放される。
When a predetermined time t1 has elapsed from the request for stopping the chasing operation (Yes in Step 7), the hot water circulation in the heat
More specifically, a stop request signal is transmitted to the
また、追焚運転の停止要求から所定時間t1が経過する前に、ヒートポンプユニット2から出湯される湯水の温度Ta(出湯温度Ta)が予め設定された貯湯設定温度Tbを上回った場合(ステップ7でNo、ステップ8でYes)、貯湯タンク23に高温の湯水を貯湯する動作を実施している。すなわち、蓄熱戻り管46から貯湯タンク23側へ湯水が流れるように流路を切替え(ステップ9)、貯湯タンク23に湯水を流入させている。
Further, when the predetermined temperature t1 has elapsed from the request for stopping the chasing operation, the temperature Ta of the hot water discharged from the heat pump unit 2 (the hot water temperature Ta) exceeds the preset hot water storage set temperature Tb (step 7). No, Yes in step 8), the hot
具体的に説明すると、熱媒循環流路61での湯水の循環を即座に停止させず、所定時間t1が経過するまで待機させている間であっても、ヒートポンプユニット2で湯水が加熱されることとなる。そこで、本実施形態では、ヒートポンプユニット2から出湯される湯水の温度Ta(出湯温度Ta)が貯湯タンク23に貯湯可能な温度、すなわち、貯湯タンク23に頂部側から流入させても貯湯タンク23の内部で温度成層が乱れない温度であった場合、貯湯タンク23に湯水を流入させている。このように、本実施形態の給湯装置1では、停止までの待機中に湯水に加えられた熱をも無駄にせず、貯湯タンク23に蓄熱できるので、運用時のエネルギー効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では、ヒートポンプユニット2から出湯される湯水の温度Taは、図示しない温度センサによって検知された蓄熱戻り管46を流れる湯水の温度となっている。
More specifically, hot water is heated in the
In the present embodiment, the temperature Ta of the hot water discharged from the
なお、停止までの待機中に貯湯タンク23へ湯水を流入させているとき、例えば、使用者によってリモコン等が操作される等して、再度の追焚運転の開始要求があった場合(ステップ10でYesの場合)、蓄熱戻り管46から追焚用熱交換器24側へ湯水が流れるように流路を切替え(ステップ3)、浴槽水の加熱動作を実施する(ステップ4以降の動作を実施する)。
In addition, when hot water is flowing into the hot
対して、停止までの待機中に貯湯タンク23へ湯水を流入させているとき、使用者によって再度の追焚運転の開始要求がなく(ステップ10でNoの場合)、追焚運転の停止要求から所定時間t1が経過すると(ステップ11でYesの場合)、熱媒循環流路61での湯水の循環を停止し(ステップ12)、追焚運転を停止させる。
すなわち、上述した場合と同様に、ヒートポンプユニット2を停止し始めると共に、熱媒循環流路61での湯水の循環を停止させ、蓄熱戻り管46から貯湯タンク23側へ湯水が流れるように流路を切替えておく。
On the other hand, when hot water is allowed to flow into the hot
That is, as in the case described above, the
ところで、上述したように、本実施形態の給湯装置1では、一般給湯運転や落とし込み運転を実施するときに貯湯タンク23内の高温の湯水を利用している。また、追焚運転を実施するときには、貯湯タンク23内から高温の湯水を出湯させない構成となっている。
By the way, as mentioned above, in the hot water supply apparatus 1 of this embodiment, the hot water in the hot
ここで、一般給湯運転や落とし込み運転で必要とされる高温の湯水の温度は、摂氏50度程度であるのに対し、追焚運転で浴槽水を加熱するために必要とされる高温の湯水の温度は摂氏80度程度となる。 Here, the temperature of the hot water required for the general hot water supply operation and the dropping operation is about 50 degrees Celsius, whereas the high temperature hot water required for heating the bath water in the memorial operation. The temperature is about 80 degrees Celsius.
そして、本実施形態の給湯装置1では、追焚運転で貯湯タンク23内の高温の湯水を使用しないことから、貯湯タンク23内に貯留しておく湯水を摂氏80度程度まで昇温させる必要はなく、貯湯タンク23内で最も高温の湯水を摂氏50度程度とすることができる。すなわち、摂氏80度程度に昇温した湯水を貯湯タンク23内に貯留することなく、追焚運転を実施可能な構成となっている。したがって、一般給湯運転や落とし込み運転を実施する際に効率のよい運転が可能となっている。
And in the hot water supply apparatus 1 of this embodiment, since hot water in the hot
このことにつき、例を挙げて具体的に説明すると、仮に貯湯タンク23内に摂氏80度の湯水を貯湯していた場合、摂氏40度の湯水が要求されると、摂氏80度の湯水を湯水混合弁58で低温の湯水と混ぜ合わせ、摂氏40度まで降温させる必要がある。これに対し、貯湯タンク23内に摂氏50度の湯水を貯湯していた場合は、摂氏50度の湯水を摂氏40度に降温させるだけでよく、湯水を降温させるために多くの低温の湯水を必要としない。このとき、降温させる前後で温度差が大きければ大きい程、多くの熱が無駄になることとなる。
本実施形態では、貯湯タンク23内で最も高温の湯水を一般給湯運転や落とし込み運転に適した温度(摂氏50度程度)としておくことが可能であり、一般給湯運転や落とし込み運転を実施するとき、多くの熱が無駄になることのない効率のよい運転が可能となっている。
This will be described in detail with an example. If hot water of 80 degrees Celsius is stored in the hot
In the present embodiment, the hottest hot water in the hot
さらにまた、貯湯タンク23に貯留する湯水が高い温度であるほど、湯水が貯湯タンク23内に貯湯された状態を維持するとき、又は、一般給湯運転や落とし込み運転等の各種運転を実施するときにおける熱損失が大きくなってしまう。
本実施形態では、貯湯タンク23内で最も高温の湯水を摂氏50度程度とすることができるので、大きな熱損失のない効率のよい運転が可能となっている。
Furthermore, when the hot water stored in the hot
In the present embodiment, since the hottest hot water in the hot
本実施形態の給湯装置1では、高温水供給配管63をタンク給水配管53の中途部分に接続し、追焚用熱交換器24を通過して降温した湯水をタンク給水配管53を介して貯湯タンク23へと流入させている。このような構成によると、追焚用熱交換器24を通過して延びる配管(上記した実施形態では高温水供給配管63)の一端を貯湯タンク23に直接接続させるような構成に比べて、貯湯タンク23に接続する配管の数を少なくすることができる。このことから、貯湯タンク23に多くの配管接続口を形成しなくてもよく、貯湯タンク23の構造を簡易化できるので望ましい。
In the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment, the hot
また、高温水供給配管63をタンク給水配管53の中途部分に接続する構成によると、熱媒循環流路61で湯水を循環させる際、追焚用熱交換器24を通過して降温した湯水がタンク給水配管53を流れることとなる。ここで、追焚用熱交換器24を通過した湯水は低温の湯水ではあるが、通常、図示しない給水源から供給される湯水よりも高温の湯水となる。このため、熱媒循環流路61で湯水を循環させると、図示しない給水源から流れる湯水を貯湯タンク23に供給する場合よりも、タンク給水配管53の内部を高温の湯水が流れることとなる。このことから、熱媒循環流路61で湯水を循環させるだけでタンク給水配管53を暖めることが可能となり、給湯装置1を寒冷地等で使用する場合において、タンク給水配管53内での液体の凍結を予防することができる。
Further, according to the configuration in which the high temperature
つまり、本実施形態の給湯装置1は、入水管52に設けられた入水温度センサ等により、外部の給水源から入水管52に流入した湯水が所定温度以下であることが検知されたことを条件として、熱媒循環流路61で湯水を循環させる凍結防止運転を実施可能となっている。別言すると、入水管52に流入した湯水が所定温度以下である場合、ヒートポンプユニット2、沸上ポンプ48(及び/又は追焚ポンプ68)等を駆動させて高温水供給配管63を含む流路で高温の湯水を循環させる凍結防止運転を実施可能となっている。そして、凍結防止運転の実施により、タンク給水配管53の所定の一部において、配管内での液体凍結を防止することが可能となっている。
That is, the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment is based on the condition that the hot water flowing into the
上記した実施形態では、熱媒循環流路61を循環する湯水が持つ熱により、浴槽(図示せず)に貯留した湯水を加熱した例を示したが、本発明はこれに限るものではない。
例えば、熱媒循環流路61に暖房用熱交換器を設け、熱媒循環流路61を形成する配管を暖房用熱交換器の一次側流路に接続してもよい。すなわち、熱媒循環流路61を暖房用熱交換器の一次側流路を含む循環流路としてもよい。このとき、暖房機器と暖房用熱交換器の二次側流路とを含む循環流路を形成して暖房用循環流路とし、湯水(又は不凍液)等の熱媒体をこの暖房用循環流路で循環させてもよい。つまり、熱媒循環流路61を流れる高温の湯水によって、暖房用熱交換器の二次側流路を流れる熱媒体を加熱可能としてもよい。換言すると、熱媒循環流路61を流れる湯水が持つ熱量が放出され、その熱量を暖房用循環流路を流れる湯水が回収する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the hot water stored in the bathtub (not shown) is heated by the heat of the hot water circulating through the heat
For example, a heat exchanger for heating may be provided in the heat medium
すなわち、本実施形態の給湯装置1は、上記した実施形態の熱媒循環流路61を分岐させる等して、追焚用熱交換器24の一次側流路が接続された循環流路と、暖房用熱交換器の一次側流路が接続された循環流路を並列するように形成してもよい。換言すると、追焚用熱交換器24の一次側流路を含んで延びる循環流路と、暖房用熱交換器の一次側流路を含んで延びる循環流路とを並列するように形成してもよい。
そしてまた、上記した実施形態の熱媒循環流路61に代わって、暖房用熱交換器の一次側流路が接続された循環流路、別言すると、暖房用熱交換器の一次側流路を含んで延びる循環流路を形成してもよい。
That is, the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment branches the heat medium
In addition, instead of the heat
この場合、熱媒体を暖房機器に熱を供給可能な程度に加熱するためには、熱媒循環流路61を流れる湯水を摂氏65度程度に加熱する必要がある。しかしながら、ヒートポンプユニット2で加熱した湯水を貯湯タンク23を通過させずに暖房用熱交換器へ供給する構成であるので、上述の場合と同様に、貯湯タンク23の内部に暖房用の高温の湯水(摂氏65度程度の湯水)を貯留する必要がない。すなわち、貯湯タンク23内に貯留された湯水のうち、最も高温となる湯水の温度を一般給湯運転や落とし込み運転で必要とされる温度(摂氏50度程度)に止めることができる。このことにより、上述した場合と同様に、大きな熱損失のない効率のよい運転が可能となる。
In this case, in order to heat the heat medium to such an extent that heat can be supplied to the heating device, it is necessary to heat the hot water flowing through the heat
上記した実施形態では、熱媒循環流路61に沸上ポンプ48と追焚ポンプ68を設け、双方を駆動させて湯水を循環させる例を示したが、本発明はこれに限るものでない。
追焚ポンプ68を設けず、沸上ポンプ48のみを駆動させることで、熱媒循環流路61で湯水を循環させる構成であってもかまわない。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the boiling
A configuration may be adopted in which hot water is circulated in the heat
上述した蓄熱運転は、図示しない温度センサによって検知された蓄熱戻り管46を流れる湯温が所定温度以上であることを条件として実施される運転となっている。
ここで、蓄熱戻り管46を流れる湯温が低い場合には、タンク接続管47を介して貯湯タンク23に湯水を導入すると、貯湯タンク23の頂部から温度の低い湯水が流入することとなり、貯湯タンク23の内部に形成される温度成層が乱れてしまうおそれがある。
そこで、蓄熱戻り管46を流れる湯温が低い場合には、追焚運転時のように、蓄熱戻り管46側から高温水供給配管63へと湯水を流し、タンク給水配管53を介して貯湯タンク23の底部側に湯水を流入させてもよい(図5参照)。すなわち、蓄熱戻り管46を流れる湯温が低い場合、三方弁49で流路を切り替え、高温水供給配管63へと湯水を流す蓄熱運転を実施してもかまわない。この場合、浴槽水循環用配管64で浴槽(図示せず)内の湯水が循環していないので、追焚用熱交換器24を通過した湯水が熱交換により低温化することはない。そして、蓄熱戻り管46を流れる湯温が上昇したことが確認されると、三方弁49で流路の切り替えを行い、上述した通常の蓄熱運転を実施してもよい。
The heat storage operation described above is an operation that is performed on condition that the temperature of the hot water flowing through the heat
Here, when the temperature of the hot water flowing through the heat
Therefore, when the temperature of the hot water flowing through the heat
本実施形態の追焚運転は、上記した動作のみに限るものではない。例えば、追焚運転中に貯湯タンク23に加熱した湯水を流入させる運転を実施してもよい。すなわち、追焚運転と蓄熱運転とを並行して実施してもよい。
The memorial operation of the present embodiment is not limited to the above-described operation. For example, an operation in which heated hot water flows into the hot
具体的に説明すると、この動作では、高温水供給配管63のうち、追焚用熱交換器24より湯水の流れ方向上流側に熱交入側温度センサ75を設け、追焚用熱交換器24より湯水の流れ方向下流側に熱交出側温度センサ76を設ける。そして、追焚用熱交換器24の一次側流路に流入する湯水の温度と、追焚用熱交換器24の一次側流路を通過した後の湯水の温度を検知可能な構成とする。
More specifically, in this operation, the heat input
そして、熱交入側温度センサ75で検知された湯水の温度が貯湯設定温度Tb以上であり、さらに熱交出側温度センサ76で検知された湯水の温度が所定温度Tα以上である場合、追焚運転と蓄熱運転とを並行して実施する運転を開始する。
具体的には、このとき、熱交入側温度センサ75で検知した値により、湯水を貯湯タンク23に頂部から流入させても温度成層が乱れない温度であることが確認される。そして、熱交出側温度センサ76で検知した値により、追焚用熱交換器24を通過した湯水の温度が十分に高く、熱交換において熱を放出したにも関わらずいまだ所定温度Tα以上である状態、つまり、所謂熱余り状態であることが確認される。そして、これらが確認されたことを条件として、追焚運転と蓄熱運転とを並行して実施する運転が開始される。
When the temperature of the hot water detected by the heat exchange
Specifically, at this time, it is confirmed from the value detected by the heat input
この動作が開始されると、三方弁49の3つのポートがいずれも開状態となる。すなわち、蓄熱戻り管46からタンク接続管47へ湯水が流入可能であり、且つ、蓄熱戻り管46から高温水供給配管63へ湯水が流入可能な状態となる。この状態で、上述した追焚運転と同様の動作を実施する。すると、蓄熱戻り管46を通過した高温の湯水のうちの一部が、貯湯タンク23を通過することなく追焚用熱交換器24の一次側流路へと供給されることとなる。さらに、高温の湯水のうちの残部が、タンク接続管47を経て貯湯タンク23の頂部から流入されることとなる。このことにより、追焚運転と蓄熱運転とが並行して実施されることとなる。
When this operation is started, all three ports of the three-
1 給湯装置(ヒートポンプ式給湯装置)
2 ヒートポンプユニット(ヒートポンプ装置)
12 循環経路
13 膨張弁(膨張手段)
14 蒸発器(蒸発手段)
15 コンプレッサ(圧縮手段)
16 凝縮器(凝縮手段)
23 貯湯タンク
24 追焚用熱交換器(熱交換器)
36 バッフル板
53 タンク給水配管
63 高温水供給配管(湯水供給流路)
1 Hot water supply device (heat pump type hot water supply device)
2 Heat pump unit (heat pump device)
12
14 Evaporator (evaporation means)
15 Compressor (compression means)
16 Condenser (condensing means)
23 Hot
36
Claims (3)
前記ヒートポンプ装置によって加熱された湯水を頂部側から貯湯可能であり、内部に温度成層を形成させた状態で湯水を貯留可能な貯湯タンクと、
前記ヒートポンプ装置によって加熱された湯水が一次側流路を通過することにより熱交換を行う熱交換器とを備えたヒートポンプ式給湯装置であって、
前記ヒートポンプ装置によって加熱された湯水を、前記貯湯タンクを通過させることなく前記熱交換器へと供給可能な湯水供給流路を有し、
前記ヒートポンプ装置によって加熱され、前記湯水供給流路によって前記熱交換器の一次側流路に供給された湯水を、前記熱交換器を通過させた後に前記貯湯タンクの底部から流入させ、前記貯湯タンクの底部側部分を通過させてから前記ヒートポンプ装置側へ流出させることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 A heat pump device having a circulation path in which the expansion means, the evaporation means, the compression means, and the condensation means are connected in an annular shape, and circulates the heat medium in the circulation path;
A hot water storage tank that can store hot water heated by the heat pump device from the top side, and can store hot water in a state in which temperature stratification is formed inside,
A heat pump type hot water supply apparatus comprising a heat exchanger for exchanging heat by passing hot water heated by the heat pump device through a primary channel,
Hot water supplied by the heat pump device has a hot water supply flow path that can supply the heat exchanger without passing through the hot water storage tank,
Hot water heated by the heat pump device and supplied to the primary flow path of the heat exchanger by the hot water supply flow path is allowed to flow from the bottom of the hot water storage tank after passing through the heat exchanger, and the hot water storage tank A heat pump type hot water supply apparatus, wherein the heat pump type hot water supply apparatus flows out to the heat pump apparatus side after passing through a bottom side portion of the heat pump.
前記タンク給水配管に前記湯水供給流路が接続され、前記熱交換器の一次側流路を通過した湯水が前記タンク給水配管を介して前記貯湯タンクに流入されることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ式給湯装置。 It has a tank water supply pipe for supplying hot water from an external water supply source into the hot water storage tank, and one end of the tank water supply pipe is connected to the bottom of the hot water storage tank,
The hot water supply flow path is connected to the tank water supply pipe, and hot water that has passed through the primary side flow path of the heat exchanger flows into the hot water storage tank through the tank water supply pipe. The heat pump type hot water supply apparatus described in 1.
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JP2009150612A (en) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Panasonic Corp | Heat pump type water heater |
JP2010139174A (en) * | 2008-12-12 | 2010-06-24 | Corona Corp | Storage water heater |
JP2012042166A (en) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Hitachi Appliances Inc | Water heater |
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- 2013-01-28 JP JP2013013085A patent/JP2014145498A/en active Pending
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