JP2014222136A - Water heater - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress adherence of scale to a flow passage of hot water and thus elongate a service life of a component of the flow passage.SOLUTION: A water heater includes a heat pump unit 1, a hot water storage tank 8, a control device 9, a hot water supply heat exchanger 17, a heating side temperature sensor 18, hot water supply piping 23, a hot water supply pump 24 and the like. The hot water supply heat exchanger 17 and the hot water supply piping 23 constitute a hot water supply path for supplying hot water to a hot water supply target. During a hot water supply operation, hot water flowing in the hot water supply path is made to generate pulsation by using the hot water supply pump 24. As a water temperature detected by the heating side temperature sensor 18 is lower, a pulsation period T is made longer. Thus, while adherence of scale to the hot water supply path is suppressed, a load of the hot water supply pump 24 can be reduced.

Description

本発明は、高硬度水の使用時等において、熱交換器を含む温水流路にスケールが付着するのを抑制する機能を備えた給湯機に関する。   The present invention relates to a water heater having a function of suppressing scale from adhering to a hot water flow path including a heat exchanger when using high hardness water.
従来技術として、例えば特許文献1に記載されているように、スケールの付着を抑制する機能を備えたヒートポンプ式の給湯機が知られている。従来技術では、水道水、井戸水等の低温水をヒートポンプユニットにより加熱して高温水を生成し、この高温水を各種の給湯先に給湯する。このとき、ヒートポンプユニットの熱交換器内には、水に含まれるカルシウム成分が炭酸カルシウムとなって析出した固形析出物(所謂スケール)が付着することがある。   As a prior art, for example, as described in Patent Document 1, a heat pump type hot water heater having a function of suppressing adhesion of scale is known. In the prior art, low temperature water such as tap water and well water is heated by a heat pump unit to generate high temperature water, and this high temperature water is supplied to various hot water supply destinations. At this time, in the heat exchanger of the heat pump unit, a solid precipitate (so-called scale) in which the calcium component contained in water is precipitated as calcium carbonate may be attached.
このように、スケールが熱交換器の配管内に析出すると、配管内を流れる湯水に熱が伝わり難くなり、熱交換器の熱伝達性能、即ち、ヒートポンプユニットの加熱能力が低下するという問題がある。このため、従来技術では、給湯用の湯水を加熱する湯を蓄熱タンクに貯留し、蓄熱タンク内の湯が全て蓄熱タンクに戻る構成としている。この構成は、高硬度の水を使用することを目的としたものである。   Thus, when the scale is deposited in the pipe of the heat exchanger, it becomes difficult for heat to be transferred to the hot water flowing in the pipe, and there is a problem that the heat transfer performance of the heat exchanger, that is, the heating capacity of the heat pump unit is lowered. . For this reason, in the prior art, hot water for heating hot water for hot water supply is stored in the heat storage tank, and all the hot water in the heat storage tank is returned to the heat storage tank. This configuration is intended to use high hardness water.
特開2012-7802号公報JP 2012-7802 A
上述した従来技術では、蓄熱タンク内の高温水を熱源として使用し、熱交換により水を加熱して給湯する構成としている。このため、高硬度の水を使用して給湯すると、ヒートポンプユニット内の熱交換器と同様に、給湯用の熱交換器にもスケールが析出し易い。そして、この状態が長期間にわたって続くと、熱交換効率や給湯流量が低下するという問題点がある。     In the above-described conventional technology, high-temperature water in the heat storage tank is used as a heat source, and the water is heated by heat exchange to supply hot water. For this reason, when hot water is supplied using high hardness water, the scale is likely to deposit on the hot water supply heat exchanger as well as the heat exchanger in the heat pump unit. And when this state continues for a long period of time, there is a problem that the heat exchange efficiency and the hot water supply flow rate are lowered.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、スケールの付着を抑制し、流路の構成部品の寿命を延ばすことが可能な給湯機を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a water heater capable of suppressing the adhesion of scale and extending the life of components of the flow path.
本発明に係る給湯機は、温水を貯湯するための貯湯タンクと、給湯対象に温水を供給するための給湯経路と、給湯経路の途中に設けられて当該給湯経路の一部を構成し、貯湯タンクに貯湯された温水を利用して給湯経路を流れる湯水を加熱する加熱手段と、給湯経路を流れる温水の流量を変化させることが可能な流量可変手段と、流量可変手段を制御することにより、給湯経路を流れる温水の流量にスケールの付着を抑制するための変動を発生させるスケール抑制制御手段と、加熱手段を流れる湯水の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出した水温に基いて、スケール抑制制御手段による流量の変動状態を制御する流量変動制御手段と、を備えている。   A hot water supply apparatus according to the present invention comprises a hot water storage tank for storing hot water, a hot water supply path for supplying hot water to a hot water supply object, and a part of the hot water supply path provided in the middle of the hot water supply path. By controlling the heating means for heating the hot water flowing through the hot water supply path using the hot water stored in the tank, the flow rate variable means capable of changing the flow rate of the hot water flowing through the hot water supply path, and the flow rate variable means, A scale suppression control means for generating fluctuations for suppressing the adhesion of scale to the flow rate of hot water flowing through the hot water supply path, a temperature detection means for detecting the temperature of hot water flowing through the heating means, and a temperature detected by the temperature detection means. And a flow rate fluctuation control means for controlling the fluctuation state of the flow rate by the scale suppression control means.
本発明によれば、給湯経路を流れる温水の流量に変動を発生させ、給湯経路にスケールが付着するのを抑制することができる。これにより、給湯経路を構成する各種部品の寿命を延ばすことができる。また、加熱手段を流れる湯水の温度に基いて、流量の変動状態を制御することができるので、スケールが生じ難い状態にも拘らず、流量可変手段が余分な変動を発生させるのを抑制することができる。従って、流量可変手段の負荷を軽減し、その寿命を延ばすことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a fluctuation | variation can be generated in the flow volume of the warm water which flows through a hot water supply path | route, and it can suppress that a scale adheres to a hot water supply path | route. Thereby, the lifetime of the various components which comprise a hot-water supply path | route can be extended. Further, since the fluctuation state of the flow rate can be controlled on the basis of the temperature of the hot water flowing through the heating means, it is possible to suppress the flow rate variable means from generating extra fluctuations even though the scale is hardly generated. Can do. Accordingly, it is possible to reduce the load of the flow rate varying means and extend its life.
本発明の実施の形態1によるヒートポンプ式の給湯機を示す全体構成図である。It is a whole lineblock diagram showing the heat pump type hot water supply machine by Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1において、スケール抑制制御により発生させた脈動の波形例を示す特性線図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a characteristic diagram which shows the example of a waveform of the pulsation produced | generated by the scale suppression control. 給湯運転時(a)及び給湯運転の停止時(b)における給湯経路の湯水の流れを示す動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing which shows the flow of the hot water of the hot water supply path | route at the time of hot water supply operation (a) and the stop of hot water supply operation (b). 本発明の実施の形態1による流量変動制御の一例を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows an example of the flow volume fluctuation | variation control by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2において、スケール抑制制御により発生させた脈動の波形例を示す特性線図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a characteristic diagram which shows the example of a waveform of the pulsation produced | generated by the scale suppression control. 本発明の実施の形態3において、給湯目標温度が制御開始温度よりも低い場合に、スケール抑制制御を停止した状態を示す特性線図である。In Embodiment 3 of this invention, when the hot water supply target temperature is lower than control start temperature, it is a characteristic diagram which shows the state which stopped scale suppression control. 給湯目標温度が制御開始温度以上の場合に、スケール抑制制御を実行した状態を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the state which performed scale suppression control when the hot water supply target temperature is more than control start temperature. 本発明の実施の形態4によるヒートポンプ式の給湯機を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the heat pump type water heater by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5によるヒートポンプ式の給湯機を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the heat pump type water heater by Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6において、水加熱用熱交換器を流通する湯水の流量変化を示す特性線図である。In Embodiment 6 of this invention, it is a characteristic diagram which shows the flow volume change of the hot water which distribute | circulates the heat exchanger for water heating. 本発明の実施の形態7において、水加熱用熱交換器を流通する湯水の流量変化を示す特性線図である。In Embodiment 7 of this invention, it is a characteristic diagram which shows the flow volume change of the hot water which distribute | circulates the heat exchanger for water heating.
実施の形態1.
以下、図1乃至図4を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。なお、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。図1は、本発明の実施の形態1によるヒートポンプ式の給湯機を示す全体構成図である。この図に示すように、給湯機は、ヒートポンプユニット1とタンクユニット2とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. In each drawing used in this specification, common elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a heat pump type water heater according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in this figure, the water heater includes a heat pump unit 1 and a tank unit 2.
ヒートポンプユニット1は、圧縮機3、水加熱用熱交換器4、膨張弁5及び蒸発器6を冷媒循環配管7により環状に接続することによって構成され、これらの機器はケース内に収容されている。ヒートポンプユニット1は、後述の貯湯タンク8から水加熱用熱交換器4の2次側流路に導入される低温水と、冷媒循環配管7を介して水加熱用熱交換器4の1次側流路を流れる高温な冷媒との間で熱交換を行うことにより、低温水を加熱して高温水を生成するものである。ヒートポンプユニット1は、例えば自然冷媒である二酸化炭素を冷媒として用いている。   The heat pump unit 1 is configured by connecting a compressor 3, a water heating heat exchanger 4, an expansion valve 5 and an evaporator 6 in a ring shape by a refrigerant circulation pipe 7, and these devices are accommodated in a case. . The heat pump unit 1 includes low-temperature water introduced from a hot water storage tank 8 (described later) into the secondary flow path of the water heating heat exchanger 4 and the primary side of the water heating heat exchanger 4 via the refrigerant circulation pipe 7. By performing heat exchange with a high-temperature refrigerant flowing through the flow path, the low-temperature water is heated to generate high-temperature water. The heat pump unit 1 uses, for example, carbon dioxide, which is a natural refrigerant, as a refrigerant.
タンクユニット2は、貯湯タンク8、制御装置9、加熱循環用送水ポンプ10、往き配管11、戻り配管12、三方弁13、給湯加熱用配管14、給湯加熱用ポンプ16、給湯用熱交換器17、加熱側温度センサ18、逃がし弁19、バイパス配管20、給水配管21、減圧弁22、給湯配管23、給湯ポンプ24、排水弁25等を備えている。これらの機器は、タンクユニットケース内に収容されている。以下、これらの機器について説明する。   The tank unit 2 includes a hot water storage tank 8, a control device 9, a heating / circulation water supply pump 10, an outgoing pipe 11, a return pipe 12, a three-way valve 13, a hot water supply heating pipe 14, a hot water supply heating pump 16, and a hot water supply heat exchanger 17. , A heating side temperature sensor 18, a relief valve 19, a bypass pipe 20, a water supply pipe 21, a pressure reducing valve 22, a hot water supply pipe 23, a hot water supply pump 24, a drain valve 25, and the like. These devices are accommodated in a tank unit case. Hereinafter, these devices will be described.
貯湯タンク8は、ヒートポンプユニット1により加熱した温水を貯湯する密閉型のタンク等により構成されている。貯湯タンク8の上部には、温水導入口81及び温水導出口82が設けられており、温水導出口82には、圧力が過度に上昇した場合に当該圧力を逃がすための逃がし弁19が接続されている。貯湯タンク8の下部には、水導入口83、水導出口84及び水戻り口85が設けられている。給湯機の運転時には、後述のように、貯湯タンク8の上部からタンク内に高温水が流入し、貯湯タンク8の下部からタンク内に低温水が供給される。このため、貯湯タンク8の内部には、上部側に高温水が滞留し、下部側に低温水が滞留するように温度成層が形成される。   The hot water storage tank 8 is constituted by a sealed tank or the like that stores hot water heated by the heat pump unit 1. A hot water inlet 81 and a hot water outlet 82 are provided in the upper part of the hot water storage tank 8, and a relief valve 19 is connected to the hot water outlet 82 to release the pressure when the pressure rises excessively. ing. A water inlet 83, a water outlet 84, and a water return port 85 are provided at the lower part of the hot water storage tank 8. During the operation of the water heater, as will be described later, high temperature water flows into the tank from the upper part of the hot water storage tank 8, and low temperature water is supplied into the tank from the lower part of the hot water storage tank 8. For this reason, the temperature stratification is formed in the hot water storage tank 8 so that the high temperature water stays on the upper side and the low temperature water stays on the lower side.
加熱循環経路は、水加熱用熱交換器4、往き配管11、戻り配管12及び三方弁13により構成されている。往き配管11は、貯湯タンク8の水導出口84から低温水を取出して当該低温水を水加熱用熱交換器4の2次側流路に流入させる。戻り配管12は、水加熱用熱交換器4の2次側流路から流出した高温水を、三方弁13を介して貯湯タンク8の上部の温水導入口81に流入させる。加熱循環用送水ポンプ10は、貯湯タンク8と水加熱用熱交換器4との間に接続された加熱循環経路に湯水を循環させるもので、例えば往き配管11の途中に設けられている。三方弁13は、戻り配管12の途中に接続されると共に、バイパス配管20を介して貯湯タンク8の水戻り口85に接続されている。   The heating circulation path is composed of a water heating heat exchanger 4, an outgoing pipe 11, a return pipe 12, and a three-way valve 13. The forward piping 11 takes out the low temperature water from the water outlet 84 of the hot water storage tank 8 and allows the low temperature water to flow into the secondary flow path of the water heating heat exchanger 4. The return pipe 12 allows the high-temperature water flowing out from the secondary flow path of the water heating heat exchanger 4 to flow into the hot water inlet 81 at the upper part of the hot water storage tank 8 via the three-way valve 13. The water circulation pump 10 for heating circulation circulates hot water in a heating circulation path connected between the hot water storage tank 8 and the water heat exchanger 4, and is provided in the middle of the outgoing pipe 11, for example. The three-way valve 13 is connected in the middle of the return pipe 12 and is connected to the water return port 85 of the hot water storage tank 8 through the bypass pipe 20.
給湯加熱用配管14は、貯湯タンク8内の高温水を外部に取出すための配管であり、その一端側は温水導出口82に接続されている。給湯加熱用配管14の他端側は、給湯用熱交換器17の1次側流路と、後述する給水配管21の一部とを介して貯湯タンク8の水導入口83に接続されている。給湯加熱用配管14の途中には、給湯加熱用配管14に湯水を循環させる給湯加熱用ポンプ16と、加熱側温度センサ18とが設けられている。加熱側温度センサ18は、貯湯タンク8から給湯用熱交換器17の1次側流路に供給される温水の温度を検出するもので、温度検出手段の具体例を構成している。   The hot water supply heating pipe 14 is a pipe for taking out the high temperature water in the hot water storage tank 8 to the outside, and one end side thereof is connected to the hot water outlet 82. The other end side of the hot water supply heating pipe 14 is connected to the water inlet 83 of the hot water storage tank 8 through the primary flow path of the hot water supply heat exchanger 17 and a part of the water supply pipe 21 described later. . A hot water supply heating pump 16 for circulating hot water through the hot water supply heating pipe 14 and a heating side temperature sensor 18 are provided in the middle of the hot water supply heating pipe 14. The heating side temperature sensor 18 detects the temperature of the hot water supplied from the hot water storage tank 8 to the primary flow path of the hot water supply heat exchanger 17 and constitutes a specific example of temperature detection means.
給湯用熱交換器17は、貯湯タンク8に貯湯された温水を利用して後述の給湯経路を流れる湯水を加熱するもので、本実施の形態の加熱手段の具体例を構成している。詳しく述べると、給湯用熱交換器17は、貯湯タンク8の上部から給湯加熱用配管14を介して給湯用熱交換器17の1次側流路に供給される高温水と、給湯配管23を介して給湯用熱交換器17の2次側流路に供給される低温水との間で熱交換を行うことにより、2次側流路に中間温度の湯水(中温水)を生成する。なお、給湯用熱交換器17は、給湯配管23の途中に設けられ、給湯経路の一部を構成している。   The hot water supply heat exchanger 17 uses hot water stored in the hot water storage tank 8 to heat hot water flowing through a hot water supply path, which will be described later, and constitutes a specific example of the heating means of the present embodiment. More specifically, the hot water supply heat exchanger 17 includes hot water supplied from the upper part of the hot water storage tank 8 to the primary flow path of the hot water supply heat exchanger 17 via the hot water supply heating pipe 14 and the hot water supply pipe 23. Through the heat exchange with the low-temperature water supplied to the secondary flow path of the hot water supply heat exchanger 17, intermediate temperature hot water (medium temperature water) is generated in the secondary flow path. The hot water supply heat exchanger 17 is provided in the middle of the hot water supply pipe 23 and constitutes a part of the hot water supply path.
給水配管21は、水道水、井戸水等の低温水をタンクユニット2に供給するもので、貯湯タンク8の水導入口83に接続されている。給水配管21の途中には、水道等の1次圧を減圧する減圧弁22が設けられている。また、給湯配管23は減圧弁22の下流側で給水配管21から分岐し、給湯用熱交換器17の2次側流路を介して外部の給湯対象(図示せず)に接続されている。給湯対象には、給湯栓、シャワー、浴槽、温水循環暖房機等が含まれる。給湯配管23は、給湯対象に温水を供給するための給湯経路を構成しており、この給湯経路には給湯用熱交換器17の2次側流路も含まれている。   The water supply pipe 21 supplies low-temperature water such as tap water and well water to the tank unit 2 and is connected to the water inlet 83 of the hot water storage tank 8. In the middle of the water supply pipe 21, a pressure reducing valve 22 for reducing the primary pressure of water supply or the like is provided. The hot water supply pipe 23 branches off from the water supply pipe 21 on the downstream side of the pressure reducing valve 22, and is connected to an external hot water supply target (not shown) through the secondary flow path of the hot water supply heat exchanger 17. Hot water supply objects include hot water taps, showers, bathtubs, hot water circulation heaters, and the like. The hot water supply pipe 23 constitutes a hot water supply path for supplying hot water to the hot water supply target, and this hot water supply path also includes the secondary-side flow path of the heat exchanger 17 for hot water supply.
給湯配管23の途中には、給湯対象に供給する温水の量を調整することが可能な給湯ポンプ24が設けられている。給湯ポンプ24は、本実施の形態において、給湯経路を流れる温水の流量を変化させることが可能な流量可変手段の具体例を構成している。なお、他の手段として例えば流量調整弁を用いてもよい。流量調整弁の開放度合いを一部絞った状態から全開放にし、再び一部絞った状態に戻すことで、後述のポンプでの場合と同様に流量調整が可能となる。給湯機は、給湯ポンプ24により給湯流量を調整することで、所望温度の温水を給湯することができる。一方、給湯配管23には、給湯用熱交換器17の下流側に排水弁25が接続されている。排水弁25は、給湯が停止されたときに、給湯用熱交換器17の内部に滞留した温水を外部に排出するもので、温水排出手段の具体例を構成している。   A hot water supply pump 24 capable of adjusting the amount of hot water supplied to the hot water supply target is provided in the middle of the hot water supply pipe 23. In the present embodiment, hot water supply pump 24 constitutes a specific example of a flow rate variable means that can change the flow rate of hot water flowing through a hot water supply path. For example, a flow rate adjusting valve may be used as another means. By changing the degree of opening of the flow rate adjusting valve from a partially throttled state to a fully open state and returning to a partially throttled state again, the flow rate can be adjusted in the same manner as in the pump described later. The water heater can supply hot water at a desired temperature by adjusting the hot water flow rate with the hot water pump 24. On the other hand, a drain valve 25 is connected to the hot water supply pipe 23 on the downstream side of the hot water heat exchanger 17. The drain valve 25 discharges hot water staying inside the hot water supply heat exchanger 17 when hot water supply is stopped, and constitutes a specific example of hot water discharge means.
次に、本実施の形態のシステムの制御系統について説明する。制御装置9は、ROM、RAM、不揮発性メモリ等からなる記憶回路と、記憶回路に記憶されたプログラム等に基いて所定の演算処理を実行する演算処理装置(CPU)と、演算処理装置に対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを備えている。制御装置9の入力側には、加熱側温度センサ18、タンク温度センサ等を含むセンサ系統が接続されている。なお、タンク温度センサは、貯湯タンク8の複数個所で温度を検出し、当該タンク内の貯湯量(残湯量)を検出するために用いられる。   Next, a control system of the system according to the present embodiment will be described. The control device 9 includes a storage circuit composed of ROM, RAM, nonvolatile memory, etc., an arithmetic processing device (CPU) that executes predetermined arithmetic processing based on a program stored in the storage circuit, and the arithmetic processing device. And an input / output port for inputting / outputting external signals. A sensor system including a heating side temperature sensor 18 and a tank temperature sensor is connected to the input side of the control device 9. The tank temperature sensor is used to detect temperatures at a plurality of locations of the hot water storage tank 8 and to detect the amount of hot water stored in the tank (the amount of remaining hot water).
制御装置9の出力側には、圧縮機3、加熱循環用送水ポンプ10、三方弁13、給湯加熱用ポンプ16、給湯ポンプ24等を含む各種のアクチュエータが接続されている。制御装置9は、センサ系統の出力、ユーザの設定等に基いてアクチュエータを駆動することにより、沸き上げ運転、給湯運転、スケール抑制制御、給湯後冷却制御及び流量変動制御を実行する。以下、これらの運転形態について説明する。   To the output side of the control device 9, various actuators including the compressor 3, the heating / circulation water supply pump 10, the three-way valve 13, the hot water supply heating pump 16, the hot water supply pump 24, and the like are connected. The control device 9 performs the boiling operation, the hot water supply operation, the scale suppression control, the post-hot water cooling control, and the flow rate fluctuation control by driving the actuator based on the output of the sensor system, the user setting, and the like. Hereinafter, these operation modes will be described.
(沸き上げ運転)
次に、本実施の形態による給湯の作動について説明する。まず、沸き上げ運転について説明すると、沸き上げ運転は、ヒートポンプユニット1を用いて貯湯タンク8内の湯水を加熱する(沸き上げる)もので、沸き上げ運転の実行時には、ヒートポンプユニット1と、加熱循環用送水ポンプ10とを作動させる。これにより、貯湯タンク8の下部から往き配管11に流出した低温水は、往き配管11を介してヒートポンプユニット1の水加熱用熱交換器4の2次側流路に流入し、高温の冷媒と熱交換することにより加熱されて高温水となる。そして、水加熱用熱交換器4から流出した高温水は、戻り配管12及び三方弁13を経由して貯湯タンク8の上部に流入する。これにより、貯湯タンク8には、高温水が上部から順次貯湯される。
(Boiling operation)
Next, the operation of hot water supply according to the present embodiment will be described. First, the boiling operation will be described. The boiling operation heats (boils) hot water in the hot water storage tank 8 using the heat pump unit 1, and when the boiling operation is performed, the heat pump unit 1 and the heating circulation are heated. The water supply pump 10 is operated. As a result, the low-temperature water flowing out from the lower part of the hot water storage tank 8 to the outgoing pipe 11 flows into the secondary flow path of the water heating heat exchanger 4 of the heat pump unit 1 via the outgoing pipe 11, It is heated by exchanging heat to become high-temperature water. And the high temperature water which flowed out from the heat exchanger 4 for water heating flows into the upper part of the hot water storage tank 8 via the return pipe 12 and the three-way valve 13. Thereby, hot water is sequentially stored in the hot water storage tank 8 from above.
(給湯運転)
一方、ユーザが給湯操作を実行したときには、給湯運転が行われる。給湯運転では、制御装置9が給湯の流量または圧力の変化に基いて給湯操作を検出し、給湯加熱用ポンプ16が駆動される。これにより、貯湯タンク8上部から取出された高温水は、給湯加熱用配管14、給湯用熱交換器17及び給水配管21の一部を経由して貯湯タンク8の下部に戻される。また、給湯操作により給水配管21から給湯配管23に流入した低温水は、給湯用熱交換器17の2次側流路を通過するときに、1次側流路を流れる高温水と熱交換し、中温水となる。この中温水は給湯配管23を介して給湯対象に供給される。
(Hot water operation)
On the other hand, when the user performs a hot water supply operation, a hot water supply operation is performed. In the hot water supply operation, the control device 9 detects a hot water supply operation based on a change in the flow rate or pressure of the hot water supply, and the hot water supply heating pump 16 is driven. Thereby, the high temperature water taken out from the upper part of the hot water storage tank 8 is returned to the lower part of the hot water storage tank 8 via the hot water supply heating pipe 14, the hot water supply heat exchanger 17 and a part of the water supply pipe 21. Moreover, the low temperature water which flowed into the hot water supply pipe 23 from the water supply pipe 21 by the hot water supply operation exchanges heat with the high temperature water flowing through the primary side flow path when passing through the secondary side flow path of the hot water supply heat exchanger 17. It becomes medium-temperature water. This medium temperature water is supplied to the hot water supply target via the hot water supply pipe 23.
(スケール抑制制御)
また、制御装置9は、給湯運転が行われるときに、スケール抑制制御を実行する。この制御は、例えば給湯ポンプ24の吐出流量を短時間に増減させることにより、給湯経路を流れる温水の流量に脈動等の変動を発生させるものである。図2は、本発明の実施の形態1において、スケール抑制制御により発生させた脈動の波形例を示す特性線図である。この図は、給湯用熱交換器17の2次側流路における温水流量の変化を例示している。
(Scale suppression control)
Moreover, the control apparatus 9 performs scale suppression control, when hot water supply operation is performed. This control generates fluctuations such as pulsation in the flow rate of hot water flowing through the hot water supply path by increasing or decreasing the discharge flow rate of the hot water supply pump 24 in a short time, for example. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a waveform example of pulsation generated by scale suppression control in the first embodiment of the present invention. This figure illustrates the change of the hot water flow rate in the secondary side flow path of the hot water supply heat exchanger 17.
スケール抑制制御では、図2に示すように、給湯ポンプ24の吐出流量に応じて、給湯用熱交換器17の2次側流路を流れる温水の流量を基準流量Aとピーク流量AHとの間で切換える動作を繰返す。ここで、基準流量Aは、スケール抑制制御の非実行時にも用いられる基準の流量として予め設定されている。ピーク流量AHは、基準流量Aよりも大きな流量値として予め設定され、スケール抑制制御の実行時に用いられるものである。基準流量Aに対するピーク流量AHの差分は、給湯経路へのスケールの付着を抑制可能な大きさに設定される。また、脈動の周期(図2中の脈動周期T)は、スケールの付着抑制効果、給湯ポンプ24の負荷等を考慮して適切な値に設定されている。隣接する脈動の間においては、給湯経路を流れる温水の流量が基準流量Aに保持される。 In the scale suppression control, as shown in FIG. 2, the flow rate of the hot water flowing through the secondary flow path of the hot water supply heat exchanger 17 is changed between the reference flow rate A and the peak flow rate A H according to the discharge flow rate of the hot water supply pump 24. Repeat the operation to switch between. Here, the reference flow rate A is set in advance as a reference flow rate that is also used when the scale suppression control is not executed. The peak flow rate AH is set in advance as a flow rate value larger than the reference flow rate A, and is used when the scale suppression control is executed. The difference between the peak flow rate A H and the reference flow rate A is set to a size that can suppress the adhesion of scale to the hot water supply path. Further, the pulsation cycle (pulsation cycle T in FIG. 2) is set to an appropriate value in consideration of the adhesion prevention effect of the scale, the load of the hot water supply pump 24, and the like. Between adjacent pulsations, the flow rate of the hot water flowing through the hot water supply path is maintained at the reference flow rate A.
スケール抑制制御により脈動が発生した湯水は、給湯配管23を介して給湯用熱交換器17に流入し、給湯用熱交換器17内で加熱されつつ、滞留することなく給湯用熱交換器17を通過する。これにより、給湯用熱交換器17の2次側流路を含む給湯経路にスケールが付着して堆積するのを抑制することができる。従って、スケール抑制制御によれば、給湯経路にスケールが付着するのを抑制し、給湯経路を構成する各種部品の寿命を延ばすことができる。また、基準流量Aとピーク流量AHとの差分を、給湯経路へのスケールの付着が抑制される程度の大きさに設定することにより、スケールの付着抑制効果を確実に発揮することができる。 The hot water in which pulsation has occurred due to the scale suppression control flows into the hot water supply heat exchanger 17 through the hot water supply pipe 23 and is heated in the hot water supply heat exchanger 17 while the hot water supply heat exchanger 17 is not retained. pass. Thereby, it can suppress that a scale adheres and accumulates in the hot water supply path | route containing the secondary side flow path of the heat exchanger 17 for hot water supply. Therefore, according to the scale suppression control, it is possible to suppress the scale from adhering to the hot water supply path, and to extend the life of various components constituting the hot water supply path. In addition, by setting the difference between the reference flow rate A and the peak flow rate A H to a size that prevents the scale from adhering to the hot water supply path, the effect of suppressing the adhesion of the scale can be reliably exhibited.
(給湯後冷却制御)
次に、図3を参照して、給湯後冷却制御について説明する。給湯後冷却制御は、給湯運転の停止後に、給湯用熱交換器17の2次側流路に滞留した温水を排水弁25により外部に排出するものである。図3は、給湯運転時(a)及び給湯運転の停止時(b)における給湯経路の湯水の流れを示している。給湯運転時には、図3(a)に示すように、排水弁25が閉弁されている。このため、給湯用熱交換器17により加熱された温水は、その全てが給湯配管23から給湯対象に供給される。一方、給湯運転が停止した場合には、給湯用熱交換器17の2次側流路内に加熱された温水が滞留した状態となるので、2次側流路内にスケールが析出し易くなる。
(Cooling control after hot water supply)
Next, with reference to FIG. 3, the cooling control after hot water supply will be described. In the cooling control after hot water supply, the hot water staying in the secondary flow path of the hot water supply heat exchanger 17 is discharged to the outside by the drain valve 25 after the hot water supply operation is stopped. FIG. 3 shows the flow of hot water in the hot water supply path during the hot water supply operation (a) and when the hot water supply operation is stopped (b). During the hot water supply operation, the drain valve 25 is closed as shown in FIG. For this reason, all of the hot water heated by the hot water supply heat exchanger 17 is supplied from the hot water supply pipe 23 to the hot water supply target. On the other hand, when the hot water supply operation is stopped, the heated hot water stays in the secondary side flow path of the hot water supply heat exchanger 17, and therefore scale easily deposits in the secondary side flow path. .
このため、制御装置9は、図3(b)に示すように、給湯後冷却制御を実行する。給湯後冷却制御では、給湯運転の終了と同時に排水弁25を開弁し、給湯用熱交換器17の内部に滞留した温水を当該交換器内の温度が低下するまで排出する。具体的に述べると、制御装置9は、給湯用熱交換器17の2次側流路の水温がスケールの付着を抑制可能な所定の判定温度以下となるまで排水弁25を開弁する。これにより、排水弁25の開弁中には、給湯用熱交換器17の2次側流路に残留した温水が給湯配管23から排水弁25を介して排出される。   For this reason, the control apparatus 9 performs cooling control after hot water supply as shown in FIG.3 (b). In the cooling control after hot water supply, the drain valve 25 is opened simultaneously with the end of the hot water supply operation, and the hot water retained in the hot water heat exchanger 17 is discharged until the temperature in the exchanger decreases. More specifically, the control device 9 opens the drain valve 25 until the water temperature in the secondary side flow path of the hot water supply heat exchanger 17 becomes equal to or lower than a predetermined determination temperature at which scale adhesion can be suppressed. As a result, while the drain valve 25 is open, the hot water remaining in the secondary channel of the hot water supply heat exchanger 17 is discharged from the hot water supply pipe 23 through the drain valve 25.
この結果、前記2次側流路には、給水配管21及び給湯配管23を介して低温水が流入するので、2次側流路を冷却することができる。また、前記2次側流路の水温が前記判定温度以下となったときには、排水弁25が閉弁され、給湯後冷却制御が終了する。なお、給湯後冷却制御の実行中には、スケール抑制制御を並行して実行し、湯水の脈動を発生させてもよい。また、給湯用熱交換器17の2次側流路の水温は、例えば給湯配管23に配置した給湯側温度センサ等により直接検出してもよいし、加熱側温度センサ18により検出した水温(給湯用熱交換器17の1次側流路に供給される温水の水温)に基いて算出してもよい。   As a result, since the low temperature water flows into the secondary side flow path via the water supply pipe 21 and the hot water supply pipe 23, the secondary side flow path can be cooled. Further, when the water temperature in the secondary channel becomes equal to or lower than the determination temperature, the drain valve 25 is closed, and the cooling control after hot water supply ends. During the execution of the cooling control after hot water supply, the scale suppression control may be executed in parallel to generate hot water pulsation. Further, the water temperature of the secondary flow path of the hot water supply heat exchanger 17 may be directly detected by, for example, a hot water supply side temperature sensor disposed in the hot water supply pipe 23 or the water temperature detected by the heating side temperature sensor 18 (hot water supply). The temperature may be calculated based on the temperature of the hot water supplied to the primary flow path of the heat exchanger 17 for use.
給湯後冷却制御によれば、給湯運転が終了したときには、給湯用熱交換器17内に残留する温水を排水弁25から速やかに排出し、当該熱交換器を冷却することができる。これにより、給湯経路にスケールが付着するのを抑制し、給湯経路を構成する各種部品の寿命を延ばすことができる。   According to the cooling control after hot water supply, when the hot water supply operation is completed, the hot water remaining in the hot water supply heat exchanger 17 can be quickly discharged from the drain valve 25 to cool the heat exchanger. Thereby, it can suppress that a scale adheres to a hot water supply path | route, and can extend the lifetime of the various components which comprise a hot water supply path | route.
(流量変動制御)
一方、給湯運転により貯湯タンク8内の温水が消費されたり、沸き上げ運転から時間が経過して貯湯タンク8内の温水が自然放熱すると、給湯用熱交換器17に供給される温水の温度が低下する。この場合には、給湯用熱交換器17内にスケールが析出し難い温度環境となる。このため、本実施の形態では、スケール抑制制御を行うときに、給湯用熱交換器17に供給される温水の温度に基いて、スケール抑制制御による温水流量の変動状態を制御する流量変動制御を実行する。図4は、本発明の実施の形態1による流量変動制御の一例を示す特性線図である。
(Flow rate fluctuation control)
On the other hand, when the hot water in the hot water storage tank 8 is consumed by the hot water supply operation, or when the hot water in the hot water storage tank 8 naturally dissipates after a lapse of time from the boiling operation, the temperature of the hot water supplied to the hot water supply heat exchanger 17 changes. descend. In this case, it becomes a temperature environment in which scale does not easily deposit in the hot water supply heat exchanger 17. For this reason, in the present embodiment, when the scale suppression control is performed, the flow rate fluctuation control for controlling the fluctuation state of the hot water flow rate by the scale suppression control based on the temperature of the hot water supplied to the hot water supply heat exchanger 17 is performed. Run. FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of flow rate fluctuation control according to Embodiment 1 of the present invention.
流量変動制御では、例えば貯湯タンク8から給湯用熱交換器17の1次側流路に流入する温水の温度(1次側水温)を加熱側温度センサ18により検出し、1次側水温が低いほど、脈動周期T(図4参照)を長くする。脈動周期Tの変更は、給湯ポンプ24の吐出流量または吐出圧を変化させることで実現される。これにより、スケール抑制制御中には、スケールが生じ難い状態にも拘らず、給湯ポンプ24が余分な脈動を発生させるのを抑制することができる。従って、給湯ポンプ24の負荷を軽減し、当該ポンプの寿命を延ばすことができる。なお、スケール抑制制御及び流量変動制御は、給湯運転時と給湯後冷却制御の何れで実行してもよく、両方で実行する構成としてもよい。   In the flow rate fluctuation control, for example, the temperature of the hot water (primary water temperature) flowing from the hot water storage tank 8 into the primary flow path of the hot water supply heat exchanger 17 is detected by the heating temperature sensor 18, and the primary water temperature is low. Accordingly, the pulsation cycle T (see FIG. 4) is lengthened. The change of the pulsation cycle T is realized by changing the discharge flow rate or the discharge pressure of the hot water supply pump 24. Thereby, during the scale suppression control, it is possible to suppress the hot water supply pump 24 from generating extra pulsation despite the state in which the scale hardly occurs. Therefore, the load of the hot water supply pump 24 can be reduced and the life of the pump can be extended. Note that the scale suppression control and the flow rate fluctuation control may be executed either during the hot water supply operation or after the hot water supply cooling control, or may be configured to execute both.
実施の形態2.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。図5は、本発明の実施の形態2において、スケール抑制制御により発生させた脈動の波形例を示す特性線図である。本実施の形態によるスケール抑制制御では、給湯経路を流れる温水の流量を基準流量Aから減少側のピーク流量ALまで急激に減少させた後に、当該流量を増加側のピーク流量AHまで急激に増加させる動作を繰返すことにより、図5に示すような脈動を発生させる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram showing a waveform example of pulsation generated by scale suppression control in the second embodiment of the present invention. In the scale suppression control according to the present embodiment, the flow rate of hot water flowing through the hot water supply path is rapidly decreased from the reference flow rate A to the decrease-side peak flow rate A L, and then the flow rate is rapidly increased to the increase-side peak flow rate A H. By repeating the increasing operation, a pulsation as shown in FIG. 5 is generated.
この場合、隣接する脈動の間においては、給湯経路を流れる温水の流量が基準流量Aに保持される。また、ピーク流量AH,AL間の差分は、給湯経路へのスケールの付着を抑制可能な大きさに設定される。なお、ピーク流量AH,ALからなる脈動の脈動周期Tは、前記実施の形態1と同様に可変に設定してもよい。 In this case, the flow rate of the warm water flowing through the hot water supply path is maintained at the reference flow rate A between adjacent pulsations. Further, the difference between the peak flow rates A H and A L is set to a size that can suppress the adhesion of the scale to the hot water supply path. Note that the pulsation pulsation period T composed of the peak flow rates A H and A L may be variably set as in the first embodiment.
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、給湯経路を流れる温水の流量を基準流量Aに対して減少及び増加させることができ、増加側のピーク流量AHを実施の形態1と同じ大きさに保持しつつ、ピーク流量AH,AL間の差分を大きく設定することができる。従って、スケールの付着抑制効果をより顕著に発揮することができる。 In the present embodiment configured as described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In particular, in the present embodiment, the flow rate of hot water flowing through the hot water supply path can be decreased and increased with respect to the reference flow rate A, and the peak flow rate A H on the increase side is maintained at the same magnitude as in the first embodiment. However, the difference between the peak flow rates A H and A L can be set large. Therefore, the adhesion prevention effect of scale can be exhibited more remarkably.
実施の形態3.
次に、図6及び図7を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。図6は、本発明の実施の形態3において、給湯目標温度が制御開始温度よりも低い場合に、スケール抑制制御を停止した状態を示す特性線図である。また、図7は、給湯目標温度が制御開始温度以上の場合に、スケール抑制制御を実行した状態を示す特性線図である。ここで、給湯目標温度とは、例えば給湯機のユーザによりリモコン等を用いて設定されるもので、ユーザが希望する給湯の温度に対応している。制御装置9は、給湯ポンプ24の吐出流量(言い換えれば、前述の基準流量A)を変化させることにより、給湯配管23から給湯対象に供給される温水の温度が給湯目標温度と一致するように制御する。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a state in which the scale suppression control is stopped when the hot water supply target temperature is lower than the control start temperature in the third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a characteristic diagram showing a state in which scale suppression control is executed when the hot water supply target temperature is equal to or higher than the control start temperature. Here, the hot water supply target temperature is set by, for example, a remote controller or the like by a user of the water heater, and corresponds to the temperature of the hot water desired by the user. The control device 9 controls the temperature of the hot water supplied from the hot water supply pipe 23 to the hot water supply target to coincide with the target hot water supply temperature by changing the discharge flow rate of the hot water supply pump 24 (in other words, the aforementioned reference flow rate A). To do.
ここで、例えば給湯経路にスケールが付着し易い下限の温度を制御開始温度として定義すると、給湯運転時において、給湯目標温度が制御開始温度よりも低い場合には、給湯経路にスケールが付着し難いと考えられる。このため、本実施の形態では、給湯運転時において、給湯目標温度が制御開始温度よりも低い場合に、スケール抑制制御を停止する。即ち、この場合には、図6に示すように、給湯経路を流れる温水に脈動を発生させず、例えば給湯ポンプ24の吐出流量を基準流量Aに保持する。制御開始温度よりも低い給湯目標温度の一例としては、35℃程度の低温が挙げられる。   Here, for example, if the lower limit temperature at which the scale easily adheres to the hot water supply path is defined as the control start temperature, the scale hardly adheres to the hot water supply path when the hot water supply target temperature is lower than the control start temperature during the hot water supply operation. it is conceivable that. For this reason, in the present embodiment, when the hot water supply target temperature is lower than the control start temperature during the hot water supply operation, the scale suppression control is stopped. That is, in this case, as shown in FIG. 6, pulsation is not generated in the hot water flowing through the hot water supply path, and for example, the discharge flow rate of the hot water supply pump 24 is maintained at the reference flow rate A. As an example of the hot water supply target temperature lower than the control start temperature, a low temperature of about 35 ° C. may be mentioned.
一方、給湯運転時において、給湯目標温度が制御開始温度以上の場合には、給湯経路にスケールが付着し易いと考えられる。そこで、この場合には、前述のスケール抑制制御を実行し、例えば図7に示すような脈動を発生させる。なお、このときに発生させる脈動は、例えば実施の形態1(図2)と同様のものであってもよい。   On the other hand, when the hot water supply target temperature is equal to or higher than the control start temperature during the hot water supply operation, the scale is likely to adhere to the hot water supply path. Therefore, in this case, the above-described scale suppression control is executed to generate, for example, pulsation as shown in FIG. Note that the pulsation generated at this time may be the same as that in the first embodiment (FIG. 2), for example.
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態1及び2と同様の効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、目標給湯温度に基いてスケール抑制制御を実行及び停止させる構成としたので、目標給湯温度が制御開始温度よりも低い場合には、スケール抑制制御を停止することができる。これにより、スケールが生じ難いにも拘らず、不要な脈動が生成される事態を回避し、給湯ポンプ24の負荷を軽減することができる。一方、目標給湯温度が制御開始温度以上の場合には、スケール抑制制御を実行し、スケールの付着を抑制することができる。   In the present embodiment configured as described above, the same effect as in the first and second embodiments can be obtained. And especially in this Embodiment, since it was set as the structure which performs and stops scale suppression control based on target hot-water supply temperature, when target hot-water supply temperature is lower than control start temperature, scale suppression control may be stopped. it can. Thereby, although it is hard to produce a scale, the situation where an unnecessary pulsation is produced | generated can be avoided and the load of the hot water supply pump 24 can be reduced. On the other hand, when the target hot water supply temperature is equal to or higher than the control start temperature, scale suppression control can be executed to suppress scale adhesion.
実施の形態4.
次に、図8を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。図8は、本発明の実施の形態4によるヒートポンプ式の給湯機を示す全体構成図である。本実施の形態は、前記実施の形態1の構成に加えて、バッファタンク26を備えることを特徴としている。バッファタンク26は、スケール抑制制御により給湯経路に脈動が発生したときに、この脈動が給湯対象に到達しないように脈動を吸収するものである。また、バッファタンク26は、例えば可変容量型のタンクにより構成され、給湯用熱交換器17の2次側流路の下流側、さらに言えば、排水弁25よりも下流側となる位置で給湯配管23に設けられている。制御装置9は、アクチュエータ等を用いてバッファタンク26内の容積(以下、タンク容積と表記)を変化させるタンク容量制御を実行する。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an overall configuration diagram showing a heat pump type water heater according to Embodiment 4 of the present invention. The present embodiment is characterized in that a buffer tank 26 is provided in addition to the configuration of the first embodiment. The buffer tank 26 absorbs the pulsation so that the pulsation does not reach the hot water supply target when the pulsation occurs in the hot water supply path by the scale suppression control. Further, the buffer tank 26 is constituted by, for example, a variable capacity tank, and is located downstream of the secondary flow path of the hot water supply heat exchanger 17, more specifically, at a position downstream of the drain valve 25. 23. The control device 9 executes tank capacity control for changing the volume in the buffer tank 26 (hereinafter referred to as tank volume) using an actuator or the like.
詳しく述べると、制御装置9は、給湯運転を実行するときに、スケール抑制制御と共にタンク容量制御を実行し、脈動による流量の変化がタンク容積の変化により吸収されるように当該タンク容積を制御する。一例を挙げると、タンク容積は、脈動の波形に対して逆位相となるタイミングで増減される。これにより、脈動による流量の増加はタンク容積の拡大により吸収され、流量の減少はタンク容積の縮小により補償される。従って、脈動がバッファタンク26を超えて給湯対象に到達するのを抑制し、給湯対象の位置における水圧及び水量を安定させることができる。   More specifically, when performing the hot water supply operation, the control device 9 executes tank capacity control together with scale suppression control, and controls the tank volume so that the change in flow rate due to pulsation is absorbed by the change in tank volume. . As an example, the tank volume is increased or decreased at a timing that is in an opposite phase to the pulsation waveform. Thereby, the increase in the flow rate due to pulsation is absorbed by the expansion of the tank volume, and the decrease in the flow rate is compensated by the reduction of the tank volume. Therefore, it is possible to suppress the pulsation from reaching the hot water supply target beyond the buffer tank 26 and to stabilize the water pressure and the water amount at the position of the hot water supply target.
実施の形態5.
次に、図9を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。図9は、本発明の実施の形態5によるヒートポンプ式の給湯機を示す全体構成図である。本実施の形態は、前記実施の形態1の構成に加えて、バイパス通路27と、バイパス流量可変手段としてのバイパスポンプ28とを備えることを特徴としている。バイパス通路27は、給湯配管23のうち給湯用熱交換器17の流入側に位置する部位と流出側に位置する部位とを接続している。より詳しく述べると、バイパス通路27は、一端側が給湯用熱交換器17の流入側で給水配管21に接続され、他端側が給湯用熱交換器17の流出側で給湯配管23に接続されている。バイパスポンプ28は、バイパス通路27を流れる湯水の流量を変化させるもので、バイパス通路27に設けられている。
Embodiment 5 FIG.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an overall configuration diagram showing a heat pump type water heater according to Embodiment 5 of the present invention. The present embodiment is characterized in that, in addition to the configuration of the first embodiment, a bypass passage 27 and a bypass pump 28 as a bypass flow rate varying means are provided. The bypass passage 27 connects a part located on the inflow side of the hot water supply heat exchanger 17 and a part located on the outflow side of the hot water supply pipe 23. More specifically, the bypass passage 27 has one end connected to the water supply pipe 21 on the inflow side of the hot water supply heat exchanger 17 and the other end connected to the hot water supply pipe 23 on the outflow side of the hot water supply heat exchanger 17. . The bypass pump 28 changes the flow rate of hot water flowing through the bypass passage 27 and is provided in the bypass passage 27.
制御装置9は、給湯運転を実行するときに、スケール抑制制御と共にバイパス流量制御を実行する。バイパス流量制御では、脈動による流量の変化がバイパス通路27を流れる湯水の流量の変化により吸収されるように、バイパスポンプ28を制御する。これにより、給水配管21からバイパス通路27及びバイパスポンプ28を経由して温水に合流する水の量は、脈動の波形に対して逆位相となるタイミングで増減される。即ち、脈動による流量の増加はバイパス通路27から流入する水量の減少により吸収され、脈動による流量の減少はバイパス通路27から流入する水量の増加により補償される。従って、脈動がバイパス通路27を超えて給湯対象に到達するのを抑制し、給湯対象の位置における水圧及び水量を安定させることができる。   When executing the hot water supply operation, the control device 9 executes the bypass flow rate control together with the scale suppression control. In the bypass flow rate control, the bypass pump 28 is controlled so that the change in flow rate due to pulsation is absorbed by the change in the flow rate of hot water flowing through the bypass passage 27. As a result, the amount of water that joins the hot water from the water supply pipe 21 via the bypass passage 27 and the bypass pump 28 is increased or decreased at a timing that is in an opposite phase to the pulsation waveform. That is, an increase in flow rate due to pulsation is absorbed by a decrease in the amount of water flowing from the bypass passage 27, and a decrease in flow rate due to pulsation is compensated by an increase in the amount of water flowing from the bypass passage 27. Therefore, it is possible to suppress the pulsation from reaching the hot water supply target beyond the bypass passage 27 and to stabilize the water pressure and the water amount at the position of the hot water supply target.
実施の形態6.
次に、図10を参照して、本発明の実施の形態6について説明する。図10は、本発明の実施の形態6において、水加熱用熱交換器を流通する湯水の流量変化を示す特性線図である。なお、図10(a)は、初回の沸き上げ運転時における脈動の波形例を示し、図10(b)は、2回目以降の沸き上げ運転時における脈動の波形例を示している。本実施の形態は、沸き上げ運転時において、水加熱用熱交換器4を流通する湯水に対して脈動を発生し、かつ、沸き上げ運転の回数に基いて、前記脈動の発生状態を変化させることを特徴としている。
Embodiment 6 FIG.
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a characteristic diagram showing changes in the flow rate of hot water flowing through the water heating heat exchanger in the sixth embodiment of the present invention. FIG. 10A shows an example of pulsation waveforms during the first boiling operation, and FIG. 10B shows an example of pulsation waveforms during the second and subsequent boiling operations. In the present embodiment, during boiling operation, pulsation is generated with respect to hot water flowing through the water heating heat exchanger 4, and the generation state of the pulsation is changed based on the number of times of boiling operation. It is characterized by that.
給湯機に水を供給する給水源が高硬度水であり、かつ、貯湯タンク8が空の状態から満水まで給水した後に初回の沸き上げ運転を行う場合には、水加熱用熱交換器4により高硬度水を加熱する必要がある。この場合、制御装置9は、加熱循環用送水ポンプ10の吐出流量を変化させることにより、図10(a)に示すように、貯湯側スケール抑制制御を実行する。貯湯側スケール抑制制御では、貯湯タンク8と水加熱用熱交換器4との間を循環する湯水(循環湯水)の流量に脈動を発生させる。この脈動は、例えば図2に示すスケール抑制制御の脈動と同様のものである。なお、加熱循環用送水ポンプ10は、本実施の形態の貯湯側流量可変手段を構成している。   When the water supply source for supplying water to the water heater is high-hardness water and the first boiling operation is performed after the hot water storage tank 8 is supplied from empty to full water, the water heating heat exchanger 4 is used. It is necessary to heat high hardness water. In this case, the control device 9 executes the hot water storage-side scale suppression control as shown in FIG. 10A by changing the discharge flow rate of the heating circulation water pump 10. In the hot water storage-side scale suppression control, pulsation is generated in the flow rate of hot water (circulated hot water) circulating between the hot water storage tank 8 and the water heating heat exchanger 4. This pulsation is similar to, for example, the pulsation of the scale suppression control shown in FIG. The heating and circulating water pump 10 constitutes the hot water storage-side flow rate varying means of the present embodiment.
貯湯側スケール抑制制御により脈動が発生した湯水は、滞留することなく前述の加熱循環経路を流通し、水加熱用熱交換器4の2次側流路を通過する。従って、貯湯側スケール抑制制御によれば、水加熱用熱交換器4を含む加熱循環経路にスケールが付着して堆積するのを抑制することができる。   The hot water in which pulsation is generated by the hot water storage-side scale suppression control flows through the heating circulation path without stagnation and passes through the secondary flow path of the water heating heat exchanger 4. Therefore, according to the hot water storage-side scale suppression control, it is possible to suppress the scale from adhering and depositing on the heating circulation path including the water heating heat exchanger 4.
一方、貯湯タンク8が空の状態から満水まで給水した後において、2回目以降の沸き上げ運転を行うときには、貯湯タンク8内の湯水の一部が体積膨張に伴う排水により少量ずつ入れ替わった状態となっている。従って、この場合には、スケールが付着する可能性が低下する。そこで、制御装置9は、図10(b)に示すように、初回の沸き上げ運転時と比較して、貯湯側スケール抑制制御における脈動周期Tを長くするか、または、同制御における脈動の流量差(基準流量とピーク流量との差分)を小さくする。この場合には、基準流量Aに対して、脈動時の最大流量であるピーク流量をAHからAH′に減少させることにより、脈動の流量差を小さくすることができる。 On the other hand, when the second and subsequent boiling operations are performed after the hot water storage tank 8 is filled from empty to full, a part of the hot water in the hot water storage tank 8 is replaced little by little by drainage accompanying volume expansion. It has become. Therefore, in this case, the possibility that the scale adheres decreases. Therefore, as shown in FIG. 10B, the control device 9 increases the pulsation cycle T in the hot water storage-side scale suppression control, or the pulsation flow rate in the control, as compared with the first boiling operation. Reduce the difference (difference between the reference flow rate and the peak flow rate). In this case, the reference flow rate A, the peak flow is the maximum flow rate during pulsation by reducing the A H in A H ', it is possible to reduce the flow rate difference of the pulsation.
本制御によれば、スケールが生じ難いにも拘らず、不要な脈動が生成される事態を回避し、加熱循環用送水ポンプ10の負荷を軽減することができる。なお、脈動周期tの延長量、脈動の流量差の減少量は、沸き上げ運転の実行回数、水中の高硬度成分濃度等に応じて徐々に変更する構成としてもよい。また、沸き上げ運転時において、三方弁13は、水加熱用熱交換器4と貯湯タンク8とを戻り配管12により接続し、バイパス配管20を戻り配管12から遮断した状態に切換えられる。   According to this control, it is possible to avoid a situation in which unnecessary pulsation is generated despite the fact that scale does not easily occur, and it is possible to reduce the load on the water circulation pump 10 for heating circulation. The extension amount of the pulsation period t and the decrease amount of the pulsation flow rate difference may be gradually changed according to the number of times of performing the boiling operation, the high hardness component concentration in water, and the like. Further, during the boiling operation, the three-way valve 13 is switched to a state in which the water heating heat exchanger 4 and the hot water storage tank 8 are connected by the return pipe 12 and the bypass pipe 20 is disconnected from the return pipe 12.
また、沸き上げ運転の終了時には、高温水が水加熱用熱交換器4の内部に滞留するので、スケールが付着する可能性が高くなる。そこで、制御装置9は、沸き上げ運転が終了したときに、三方弁13を切換えることにより、水加熱用熱交換器4の流出側を貯湯タンク8の水戻り口85に接続する。そして、加熱循環用送水ポンプ10を運転し、貯湯タンク8と水加熱用熱交換器4との間に湯水を循環させる。これにより、水加熱用熱交換器4の内部に残留した高温水は、戻り配管12の一部、三方弁13及びバイパス配管20を介して貯湯タンク8の下部に戻される。   Further, at the end of the boiling operation, the high temperature water stays in the water heating heat exchanger 4, so that the possibility that the scale adheres becomes high. Therefore, the control device 9 connects the outflow side of the water heating heat exchanger 4 to the water return port 85 of the hot water storage tank 8 by switching the three-way valve 13 when the boiling operation is completed. Then, the heating and circulating water pump 10 is operated to circulate hot water between the hot water storage tank 8 and the water heating heat exchanger 4. As a result, the high temperature water remaining in the water heating heat exchanger 4 is returned to the lower part of the hot water storage tank 8 through a part of the return pipe 12, the three-way valve 13 and the bypass pipe 20.
そして、貯湯タンク8の水導出口84から流出した低温水が往き配管11及び加熱循環用送水ポンプ10を介して水加熱用熱交換器4の内部に流入する。従って、本制御によれば、水加熱用熱交換器4の内部に残留した湯水の温度を、スケールの付着を抑制可能な低い温度まで低下させることができる。そして、水加熱用熱交換器4内の温度が前記低い温度まで低下した時点で、加熱循環用送水ポンプ10を停止する。   Then, the low temperature water flowing out from the water outlet 84 of the hot water storage tank 8 flows into the water heating heat exchanger 4 through the forward piping 11 and the heating circulation water pump 10. Therefore, according to the present control, the temperature of the hot water remaining in the water heating heat exchanger 4 can be lowered to a low temperature at which scale adhesion can be suppressed. And when the temperature in the heat exchanger 4 for water heating falls to the said low temperature, the water pump 10 for heating circulation is stopped.
このように構成される本実施の形態によれば、前記実施の形態1乃至5の効果に加えて、加熱循環経路へのスケールの付着を抑制することができる。従って、スケールに対する給湯機の耐久性をより向上させることができる。   According to the present embodiment configured as described above, in addition to the effects of the first to fifth embodiments, adhesion of scale to the heating circulation path can be suppressed. Therefore, the durability of the water heater with respect to the scale can be further improved.
実施の形態7.
次に、図11を参照して、本発明の実施の形態7について説明する。図11は、本発明の実施の形態7において、水加熱用熱交換器を流通する湯水の流量変化を示す特性線図である。本実施の形態は、前記実施の形態6で説明した貯湯側スケール抑制制御において、前記実施の形態2(図5)と同様の波形をもつ脈動を循環湯水に発生させることを特徴としている。即ち、本実施の形態の貯湯側スケール抑制制御では、循環湯水の流量を基準流量Aから減少側のピーク流量ALまで急激に減少させた後に、当該流量を増加側のピーク流量AHまで急激に増加させる動作を繰返すことにより、図11に示すような脈動を発生させる。このように構成される本実施の形態によれば、前記実施の形態6の効果に対して、前記実施の形態2の効果を加味することができる。
Embodiment 7 FIG.
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a characteristic diagram showing changes in the flow rate of hot water flowing through the water heating heat exchanger in the seventh embodiment of the present invention. The present embodiment is characterized in that, in the hot water storage-side scale suppression control described in the sixth embodiment, a pulsation having a waveform similar to that in the second embodiment (FIG. 5) is generated in the circulating hot water. That is, in the hot water storage-side scale suppression control of the present embodiment, the flow rate of the circulating hot water is rapidly decreased from the reference flow rate A to the decreasing peak flow rate A L and then the flow rate is rapidly increased to the increasing peak flow rate A H. By repeating the increasing operation, a pulsation as shown in FIG. 11 is generated. According to the present embodiment configured as described above, the effect of the second embodiment can be added to the effect of the sixth embodiment.
なお、前記実施の形態1乃至5では、スケール抑制制御がスケール抑制制御手段の具体例を示し、流量変動制御が流量変動制御手段の具体例を示している。また、前記実施の形態6及び7では、貯湯側スケール抑制制御が貯湯側スケール抑制制御手段の具体例を示し、図10が脈動制御手段の具体例を示している。   In the first to fifth embodiments, the scale suppression control indicates a specific example of the scale suppression control means, and the flow rate fluctuation control indicates a specific example of the flow rate fluctuation control means. Moreover, in the said Embodiment 6 and 7, the hot water storage side scale suppression control shows the specific example of the hot water storage side scale suppression control means, and FIG. 10 has shown the specific example of the pulsation control means.
また、前記実施の形態1乃至7では、それぞれ個別の構成について説明した。しかし、本発明はこれに限らず、実施の形態1乃至7のうち組合せが可能な2つ以上の構成を組合わせることにより、給湯機を実現してもよい。   In the first to seventh embodiments, individual configurations have been described. However, the present invention is not limited to this, and a water heater may be realized by combining two or more configurations that can be combined among Embodiments 1 to 7.
1 ヒートポンプユニット,2 タンクユニット,3 圧縮機,4 水加熱用熱交換器,5 膨張弁,6 蒸発器,7 冷媒循環配管,8 貯湯タンク,9 制御装置,10 加熱循環用送水ポンプ(貯湯側流量可変手段),11 往き配管,12 戻り配管,13 三方弁,14 給湯加熱用配管,16 給湯加熱用ポンプ,17 給湯用熱交換器(加熱手段、給湯経路),18 加熱側温度センサ(温度検出手段),19 逃がし弁,20 バイパス配管,21 給水配管,22 減圧弁,23 給湯配管(給湯経路),24 給湯ポンプ(流量可変手段),25 排水弁(温水排出手段),26 バッファタンク,27 バイパス通路,28 バイパスポンプ(バイパス流量可変手段),81 温水導入口,82 温水導出口,83 水導入口,84 水導出口,85 水戻り口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat pump unit, 2 Tank unit, 3 Compressor, 4 Heat exchanger for water heating, 5 Expansion valve, 6 Evaporator, 7 Refrigerant circulation piping, 8 Hot water storage tank, 9 Control device, 10 Heating circulation water pump (hot water side) (Variable flow rate), 11 forward piping, 12 return piping, 13 three-way valve, 14 hot water heating piping, 16 hot water heating pump, 17 hot water heat exchanger (heating means, hot water supply path), 18 heating side temperature sensor (temperature) Detection means), 19 relief valve, 20 bypass pipe, 21 water supply pipe, 22 pressure reducing valve, 23 hot water supply pipe (hot water supply path), 24 hot water supply pump (flow rate variable means), 25 drain valve (hot water discharge means), 26 buffer tank, 27 Bypass passage, 28 Bypass pump (bypass flow variable means), 81 Hot water inlet, 82 Hot water outlet, 83 Water inlet, 84 Water guide Mouth, 85 water return port

Claims (9)

  1. 温水を貯湯するための貯湯タンクと、
    給湯対象に温水を供給するための給湯経路と、
    前記給湯経路の途中に設けられて当該給湯経路の一部を構成し、前記貯湯タンクに貯湯された温水を利用して前記給湯経路を流れる湯水を加熱する加熱手段と、
    前記給湯経路を流れる温水の流量を変化させることが可能な流量可変手段と、
    前記流量可変手段を制御することにより、前記給湯経路を流れる温水の流量にスケールの付着を抑制するための変動を発生させるスケール抑制制御手段と、
    前記加熱手段を流れる湯水の温度を検出する温度検出手段と、
    前記温度検出手段により検出した水温に基いて、前記スケール抑制制御手段による前記流量の変動状態を制御する流量変動制御手段と、
    を備えた給湯機。
    A hot water storage tank for storing hot water,
    A hot water supply path for supplying hot water to a hot water supply target,
    A heating means that is provided in the middle of the hot water supply path, constitutes a part of the hot water supply path, and heats hot water flowing through the hot water supply path using hot water stored in the hot water storage tank;
    Flow rate variable means capable of changing the flow rate of hot water flowing through the hot water supply path;
    By controlling the flow rate variable means, scale suppression control means for generating fluctuations for suppressing the adhesion of scale to the flow rate of hot water flowing through the hot water supply path;
    Temperature detecting means for detecting the temperature of hot water flowing through the heating means;
    Based on the water temperature detected by the temperature detection means, the flow rate fluctuation control means for controlling the fluctuation state of the flow rate by the scale suppression control means,
    Hot water heater equipped with.
  2. 前記スケール抑制制御手段は、前記給湯経路を流れる温水の流量を予め設定された基準流量と当該基準流量よりも大きなピーク流量との間で切換える構成とし、前記基準流量と前記ピーク流量との差分は、前記給湯経路へのスケールの付着を抑制可能な大きさに設定してなる請求項1に記載の給湯機。   The scale suppression control means is configured to switch the flow rate of hot water flowing through the hot water supply path between a preset reference flow rate and a peak flow rate larger than the reference flow rate, and the difference between the reference flow rate and the peak flow rate is The water heater according to claim 1, wherein the water heater is set to a size capable of suppressing adhesion of scale to the hot water supply path.
  3. 前記スケール抑制制御手段は、前記給湯経路を流れる温水の流量を予め設定された基準流量よりも小さな減少側のピーク流量と、前記基準流量よりも大きな増加側のピーク流量との間で切換える構成とし、
    前記減少側のピーク流量と前記増加側のピーク流量との差分は、前記給湯経路へのスケールの付着を抑制可能な大きさに設定してなる請求項1に記載の給湯機。
    The scale suppression control means is configured to switch the flow rate of hot water flowing through the hot water supply path between a decreasing peak flow rate smaller than a preset reference flow rate and an increasing peak flow rate larger than the reference flow rate. ,
    2. The water heater according to claim 1, wherein a difference between the peak flow rate on the decrease side and the peak flow rate on the increase side is set to a size capable of suppressing scale adhesion to the hot water supply path.
  4. 前記スケール抑制制御手段は、前記給湯経路を流れる温水の流量を予め設定された基準流量に対して周期的に変動させる構成とし、
    前記流量変動制御手段は、前記温度検出手段により検出した水温が低いほど、前記流量の変動周期を長くする構成としてなる請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の給湯機。
    The scale suppression control means is configured to periodically vary the flow rate of hot water flowing through the hot water supply path with respect to a preset reference flow rate,
    The hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow rate fluctuation control unit is configured to lengthen a fluctuation cycle of the flow rate as the water temperature detected by the temperature detection unit is lower.
  5. 前記給湯経路から前記給湯対象に供給される温水の目標温度である目標給湯温度に基いて、前記スケール抑制制御手段を作動させるか否かを切換える構成としてなる請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の給湯機。   5. The system according to claim 1, wherein the scale suppression control unit is switched based on a target hot water supply temperature that is a target temperature of hot water supplied from the hot water supply path to the hot water supply target. The water heater described in the paragraph.
  6. 前記加熱手段から温水を排出する温水排出手段を備え、
    前記給湯経路により前記給湯対象に向けて温水を供給する給湯運転の停止後に、前記温水排出手段により前記加熱手段から温水を排出する構成としてなる請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の給湯機。
    Comprising hot water discharge means for discharging hot water from the heating means,
    The hot water is discharged from the heating means by the hot water discharge means after the hot water supply operation for supplying hot water toward the hot water supply target through the hot water supply path is set forth in any one of claims 1 to 5. Water heater.
  7. 前記給湯経路には、前記スケール抑制制御手段により発生させた前記流量の変動を前記加熱手段の下流側で吸収する可変容量型のバッファタンクを設けてなる請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の給湯機。   7. The hot water supply path is provided with a variable capacity buffer tank that absorbs fluctuations in the flow rate generated by the scale suppression control means on the downstream side of the heating means. The water heater described in 1.
  8. 前記給湯経路のうち前記加熱手段の流入側に位置する部位と流出側に位置する部位とを接続するバイパス通路と、
    前記バイパス通路を流れる湯水の流量を変化させることが可能なバイパス流量可変手段と、
    を備えてなる請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の給湯機。
    A bypass passage connecting a portion located on the inflow side of the heating means and a portion located on the outflow side of the hot water supply path;
    Bypass flow rate variable means capable of changing the flow rate of hot water flowing through the bypass passage;
    A water heater according to any one of claims 1 to 7, comprising:
  9. 前記貯湯タンク内の湯水を加熱するための水加熱用熱交換器と、
    前記貯湯タンクと前記水加熱用熱交換器との間に湯水を循環させると共に、当該循環湯水の流量を変化させることが可能な貯湯側流量可変手段と、
    前記貯湯側流量可変手段を制御することにより、前記循環湯水の流量にスケールの付着を抑制するための脈動を発生させる貯湯側スケール抑制制御手段と、
    前記水加熱用熱交換器により湯水を加熱した回数に基いて、前記脈動の発生状態を変化させる脈動制御手段と、
    を備えてなる請求項1乃至8のうち何れか1項に記載の給湯機。
    A water heating heat exchanger for heating the hot water in the hot water storage tank;
    Hot water storage side flow rate variable means capable of circulating hot water between the hot water storage tank and the water heating heat exchanger and changing the flow rate of the circulating hot water;
    By controlling the hot water storage side flow rate variable means, hot water storage side scale suppression control means for generating pulsation for suppressing the adhesion of scale to the flow rate of the circulating hot water;
    Pulsation control means for changing the occurrence state of the pulsation based on the number of times hot water is heated by the water heating heat exchanger;
    A water heater according to any one of claims 1 to 8, comprising:
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