JP2020190347A - Hot water storage type hot water supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯湯式給湯装置に関する。 The present invention relates to a hot water storage type hot water supply device.
下記特許文献1に開示された貯湯式給湯装置では、入浴後の浴槽内の残り湯の廃熱を貯湯タンクに回収する風呂熱回収運転を行うことにより、エネルギー効率を向上することができる。 In the hot water storage type hot water supply device disclosed in Patent Document 1 below, energy efficiency can be improved by performing a bath heat recovery operation for recovering the waste heat of the remaining hot water in the bathtub after bathing in the hot water storage tank.
貯湯式給湯装置において、エネルギー効率のさらなる向上が求められている。また、冬季においては、外気にさらされる配管などの凍結を予防することが求められる。 Further improvement in energy efficiency is required for hot water storage type water heaters. Further, in winter, it is required to prevent freezing of pipes exposed to the outside air.
本発明は、エネルギー効率の向上と、配管の凍結の予防とを図る上で有利になる貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hot water storage type hot water supply device which is advantageous in improving energy efficiency and preventing freezing of pipes.
本発明に係る貯湯式給湯装置は、水を加熱する加熱手段と、加熱手段により加熱された湯を貯留可能であり、上部と、下部と、上部と下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、一次側流路及び二次側流路を有し、一次側流路を流れる一次流体と二次側流路を流れる二次流体との間で熱を交換する熱交換器と、湯水の回路を切り替え可能な回路切替手段と、熱交換器において一次流体により二次流体を加熱する加熱運転と、加熱運転の後の熱回収運転とを実行可能な制御手段と、を備え、回路切替手段は、貯湯タンクの上部から、加熱手段を通らずに、一次側流路を通って貯湯タンクの中間部に至るタンク利用加熱回路と、貯湯タンクの下部から、加熱手段を通らずに、一次側流路を通って貯湯タンクの中間部に至る第一熱回収回路と、貯湯タンクの下部から、加熱手段と一次側流路とを通って貯湯タンクの中間部に至る第二熱回収回路と、を切り替え可能であり、制御手段は、熱回収運転を実行する際に、加熱手段に接続された水配管が凍結する可能性がない場合には第一熱回収回路に水を流れさせる第一熱回収運転を実行し、可能性がある場合には第二熱回収回路に水を流れさせる第二熱回収運転を実行するものである。 The hot water storage type hot water supply device according to the present invention can store hot water heated by a heating means for heating water and hot water heated by the heating means, and has a hot water storage having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion. A heat exchanger having a tank, a primary side flow path and a secondary side flow path, and exchanging heat between a primary fluid flowing through the primary side flow path and a secondary fluid flowing through the secondary side flow path, and hot water. Circuit switching means that can switch the circuit of the above, and a control means that can execute a heating operation in which the secondary fluid is heated by the primary fluid in the heat exchanger and a heat recovery operation after the heating operation are provided. The means are a tank-utilizing heating circuit that reaches the middle part of the hot water storage tank from the upper part of the hot water storage tank through the primary side flow path without passing through the heating means, and the primary from the lower part of the hot water storage tank without passing through the heating means. A first heat recovery circuit that reaches the middle part of the hot water storage tank through the side flow path, and a second heat recovery circuit that reaches the middle part of the hot water storage tank from the lower part of the hot water storage tank through the heating means and the primary side flow path. ,, And the control means, when performing the heat recovery operation, causes water to flow to the first heat recovery circuit when there is no possibility that the water pipe connected to the heating means freezes. The heat recovery operation is executed, and if there is a possibility, the second heat recovery operation in which water flows through the second heat recovery circuit is executed.
本発明によれば、エネルギー効率の向上と、配管の凍結の予防とを図る上で有利になる貯湯式給湯装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a hot water storage type hot water supply device which is advantageous in improving energy efficiency and preventing freezing of pipes.
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Common or corresponding elements in the drawings are designated by the same reference numerals to simplify or omit duplicate description.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による貯湯式給湯装置35を示す図である。図1に示すように、本実施の形態1の貯湯式給湯装置35は、タンクユニット33、HP(ヒートポンプ)ユニット7、及びリモコン装置44を備える。HPユニット7とタンクユニット33との間は、HP往き配管14とHP戻り配管15と図示しない電気配線とを介して接続されている。タンクユニット33には、制御装置36が内蔵されている。タンクユニット33及びHPユニット7が備える各種弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御装置36により制御される。制御装置36は、例えば、少なくとも一つのメモリと少なくとも一つのプロセッサとを有するマイクロコンピュータを備える。制御装置36は、貯湯式給湯装置35の運転を制御する制御手段に相当する。制御装置36は、日時を管理するタイマー機能を有している。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a hot water storage type hot
リモコン装置44は、運転動作指令及び設定値の変更などに関する使用者の操作を受け付ける機能を有する。リモコン装置44は、ユーザーインターフェースの例である。制御装置36とリモコン装置44の間は、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。図示を省略するが、リモコン装置44には、貯湯式給湯装置35の状態等の情報を表示する表示部、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。リモコン装置44の表示部は、使用者に情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン装置44は、表示部を報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。
The
本実施の形態において、リモコン装置44は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。複数のリモコン装置44が制御装置36に対して通信可能でもよい。また、例えばスマートフォンのような携帯端末をリモコン装置44として使用可能となるように構成してもよい。当該携帯端末と制御装置36とがネットワークを介して通信してもよい。
In the present embodiment, the
HPユニット7は、水を加熱する加熱手段の例である。HPユニット7は、圧縮機1、水冷媒熱交換器3、膨張弁4、空気熱交換器6を冷媒配管5にて環状に接続した冷媒回路を備える。HPユニット7は、この冷媒回路によりヒートポンプサイクルの運転を行う。水冷媒熱交換器3では、圧縮機1により圧縮された冷媒と、タンクユニット33から導かれた水との間で熱を交換することで、水が加熱される。
The HP
HPユニット7は、水冷媒熱交換器3の出湯口または当該出湯口に連通する配管に設けられた出湯温度センサ39と、水冷媒熱交換器3の入水口または当該入水口に連通する配管に設けられた入水温度センサ40とを備える。出湯温度センサ39は、水冷媒熱交換器3から流出する湯の温度を検出する。入水温度センサ40は、水冷媒熱交換器3に流入する水の温度を検出する。
The HP
タンクユニット33には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク8は、湯水を貯留する。貯湯タンク8の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。
The
図1に示すように、貯湯タンク8は、上部、中間部、及び下部を備える。貯湯タンク8の中間部は、貯湯タンク8の上部と、貯湯タンク8の下部との間の高さの部分である。なお、貯湯タンク8は、図示のような単一のタンクで構成されるものに限らず、直列に接続された複数のタンクを備えるものでもよい。本開示では、貯湯タンク8の高さ方向すなわち上下方向の位置についての記載に関して、貯湯タンク8が直列に接続された複数のタンクを備えるものである場合には、最上位のタンクから最下位のタンクまでの全体の階層において、上下方向の位置が特定されるものとする。
As shown in FIG. 1, the hot
貯湯タンク8の下部には、水導入口8aと、水導出口8bと、水導入口8cとが設けられている。貯湯タンク8の上部には、温水導入出口8dと、温水導入出口8eとが設けられている。貯湯タンク8の中間部には、中温水導入口8gと、中温水導入出口8fとが設けられている。本実施の形態では、中温水導入口8gは、中温水導入出口8fよりも高い位置にある。
A
水導入口8aには、第三給水配管9cが接続されている。水道等の水源から第一給水配管9aを通って供給される水は、減圧弁31で所定圧力に調圧された上で、第三給水配管9cを通って貯湯タンク8内に流入する。貯湯タンク8の表面には、複数の貯湯温度センサ41,42,43が、互いに異なる高さの位置に取り付けられている。貯湯温度センサ41は、貯湯タンク8の中間部の水温を検出する。図示の例では、貯湯温度センサ41は、中温水導入出口8fと同じ高さの位置、または中温水導入出口8fに近い高さの位置における水温を検出する。貯湯温度センサ42は、貯湯タンク8の上部の水温を検出する。貯湯温度センサ43は、貯湯タンク8の下部の水温を検出する。制御装置36は、これらの貯湯温度センサ41,42,43で貯湯タンク8内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク8内の残湯量及び蓄熱量を検出できる。なお、図示の例に限らず、4個以上の貯湯温度センサを貯湯タンク8に設けてもよい。
A third
タンクユニット33には、風呂用熱交換器60及び風呂循環ポンプ29が内蔵されている。風呂用熱交換器60は、一次側流路60a及び二次側流路60bを有する。風呂用熱交換器60は、一次側流路60aを流れる一次流体と二次側流路60bを流れる二次流体との間で熱を交換する熱交換器に相当する。本実施の形態では、風呂の浴槽30から循環する浴水が二次流体として二次側流路60bを流れる例について説明する。この例に代えて、本開示における二次側流体は、浴水以外の流体でもよい。例えば、二次側流体は、暖房用の熱媒体でもよいし、水源から供給される水でもよい。
The
風呂往き配管27は、二次側流路60bの出口と浴槽30との間を接続している。風呂往き配管27の途中には、風呂用熱交換器60から流出する浴水の温度を検出するための風呂往き温度センサ37が設置されている。風呂戻り配管28は、二次側流路60bの入口と浴槽30との間を接続している。風呂戻り配管28の途中には、浴水を二次側流路60bに循環させるための風呂循環ポンプ29と、浴槽30から出た浴水の温度を検出するための風呂戻り温度センサ38と、浴槽30内の水位レベルを検出するための水位センサ46と、浴水の循環の有無を検出するためのフロースイッチ47とが設けられている。風呂循環ポンプ29は、二次側流路60bに二次流体を流れさせる二次流体ポンプに相当する。
The
タンクユニット33には、三方弁11、循環ポンプ12、四方弁16、及び四方弁18がさらに内蔵されている。三方弁11、四方弁16、及び四方弁18のそれぞれは、湯水の流路を切り替え可能な流路切替手段に相当する。貯湯式給湯装置35は、これらの流路切替手段と、HP往き配管14及びHP戻り配管15と、後述する配管類とを含む配管装置を備える。循環ポンプ12は、この配管装置に湯水を循環させるためのポンプである。
The
三方弁11は、入口となるaポート及びbポートと、出口となるcポートとを有する。三方弁11は、a−c、b−cの2つの経路の間で流路切替可能に構成されている。四方弁16は、入口となるaポート及びbポートと、出口となるcポート及びdポートとを有する。四方弁16は、a−c、a−d、b−c、b−dの4つの経路の間で流路切替可能に構成されている。四方弁18は、入口となるaポートと、出口となるbポート、cポート、及びdポートとを有する。四方弁18は、a−b、a−c、a−dの3つの経路の間で流路切替可能に構成されている。
The three-
タンクユニット33は、低温配管10、第一送水配管13a、第一温水配管17a、第二温水配管17b、第三温水配管19a、第四温水配管19b、及び第五温水配管19cを有している。低温配管10は、水導出口8bと、三方弁11のaポートとの間を接続している。第一送水配管13aは、三方弁11のcポートと、循環ポンプ12の入口との間を接続している。HP往き配管14は、循環ポンプ12の出口と、水冷媒熱交換器3の入水口との間を接続している。HP戻り配管15は、水冷媒熱交換器3の出湯口と、四方弁16のbポートとの間を接続している。第一温水配管17aは、四方弁16のdポートと、四方弁18のaポートとの間を接続している。第二温水配管17bは、四方弁16のcポートと、水導入口8cとの間を接続している。第三温水配管19aは、四方弁18のbポートと、温水導入出口8eとの間を接続している。第四温水配管19bは、四方弁18のdポートと、温水導入出口8dとの間を接続している。第五温水配管19cは、四方弁18のcポートと、中温水導入口8gとの間を接続している。
The
配管20aは、温水導入出口8eと、一次側流路60aの入口との間を接続している。配管20cは、一次側流路60aの出口と、三方弁11のbポートとの間を接続している。第二送水配管13bは、HP往き配管14の途中に形成された分岐部51から分岐し、四方弁16のaポートに接続されている。
The
タンクユニット33は、中温配管79、第一給水配管9a、第二給水配管9b、第三給水配管9c、第四給水配管9d、給湯用混合弁22、風呂用混合弁23、中温水切替弁78、給湯配管24、風呂配管25、配管20b、及び逆止弁50を有している。
The
中温水切替弁78は、入口となるaポート及びbポートと、出口となるcポートとを有する流路切替手段である。中温水切替弁78は、a−c、b−cの2つの経路の間で流路切替可能に構成されている。
The medium-temperature
給湯用混合弁22は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。風呂用混合弁23は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。
The hot water
第一給水配管9aの一端は水道等の水源に接続される。第一給水配管9aの他端には減圧弁31を介して第二給水配管9b及び第三給水配管9cが接続される。第二給水配管9bは、中温水切替弁78のaポートに接続されている。中温配管79は、中温水導入出口8fと、中温水切替弁78のbポートとの間を接続している。配管20bの一端は、配管20cの途中に形成された分岐部52に接続されている。配管20bの他端は、中温配管79の途中に形成された分岐部53に接続されている。逆止弁50は、配管20bの途中に設置されている。逆止弁50は、貯湯タンク8の中間部の水が、配管20bを通って貯湯タンク8の下部へ流れることを阻止する。第四給水配管9dの一端は、中温水切替弁78のcポートに接続されている。第四給水配管9dの他端は、給湯用混合弁22及び風呂用混合弁23のそれぞれの第一入口に接続されている。高温配管21の一端は、温水導入出口8dに連通する。高温配管21の他端は、給湯用混合弁22及び風呂用混合弁23のそれぞれの第二入口に接続されている。
One end of the first
中温水切替弁78は、第二給水配管9bと第四給水配管9dとが連通する第一流路状態と、中温配管79と第四給水配管9dとが連通する第二流路状態の2つの流路状態を切替えて使用する。中温水切替弁78を第一流路状態にすると、水源から供給される低温水が、第二給水配管9b及び第四給水配管9dを通って、給湯用混合弁22及び風呂用混合弁23へ供給される状態になる。中温水切替弁78を第二流路状態にすると、中温水導入出口8f及び中温配管79を通って貯湯タンク8から供給される中温水が、第四給水配管9dを通って、給湯用混合弁22及び風呂用混合弁23へ供給される状態になる。
The medium temperature
給湯用混合弁22は、貯湯タンク8から高温配管21を通って供給される高温水と、第四給水配管9dから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置44にて設定した設定温度の湯を生成し、給湯配管24に流入させる。給湯用混合弁22で温度調整された湯は、給湯配管24から給湯栓34を経由して、例えばシャワー、カラン等の蛇口(図示省略)に供給される。
The hot water
風呂用混合弁23は、貯湯タンク8から高温配管21を通って供給される高温水と、第四給水配管9dから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置44にて設定した設定温度の湯を生成し、風呂配管25に流入させる。風呂用混合弁23で設定温度に調整された湯は、風呂用流量センサ45、風呂用電磁弁26、風呂往き配管27、風呂戻り配管28を経て、浴槽30へ流入する。
The
制御装置36は、風呂用流量センサ45及び水位センサ46により検出される情報に基づいて浴槽30の湯張りの完了を判定することにより、湯張り完了時の浴槽30内の浴水の量である湯張り湯量が、使用者がリモコン装置44にて設定した湯量に等しくなるように制御できる。本実施の形態の貯湯式給湯装置35は、風呂自動運転を実行可能なものでもよい。リモコン装置44にて風呂自動運転が設定されると、制御装置36は、湯張りの完了後、浴槽30内の浴水の温度及び量が、リモコン装置44で設定された温度及び量に維持されるように、必要に応じて、浴水の昇温、冷却、たし湯、さし水を行う。
The
貯湯式給湯装置35は、貯湯運転を実行可能である。貯湯運転は、貯湯タンク8の下部からHPユニット7を通って貯湯タンク8の上部に至る貯湯回路を形成し、HPユニット7により加熱された湯すなわち高温水を貯湯タンク8に蓄積する運転である。制御装置36は、貯湯タンク8内の残湯量または蓄熱量に応じて、貯湯運転の開始及び停止などを制御する。貯湯運転においては、HPユニット7及び循環ポンプ12が運転され、以下のようになる。貯湯タンク8の下部にある低温水が、水導出口8b、低温配管10、三方弁11、第一送水配管13a、循環ポンプ12、及びHP往き配管14を経由して水冷媒熱交換器3に流入する。この低温水が水冷媒熱交換器3内で加熱されることで生成した高温水は、HP戻り配管15、四方弁16、第一温水配管17a、四方弁18、及び第四温水配管19bを経由して、温水導入出口8dから貯湯タンク8内に流入する。このように湯水が循環する回路が貯湯回路に相当する。貯湯運転が実行されると、貯湯タンク8の内の上部から下部へ向かって高温水が貯えられていき、この高温水の層が徐々に厚くなっていく。制御装置36は、貯湯温度センサ41,42,43により検出される貯湯タンク8内の貯湯量または蓄熱量が所定量を超えると、貯湯運転を終了する。
The hot water storage type hot
制御装置36は、浴槽30から循環する浴水を風呂用熱交換器60により加熱する追いだき運転を実行可能である。図2は、追いだき運転のときに湯水が循環する回路を示す図である。制御装置36は、浴槽30に溜められた浴水の温度を保つために追いだき運転を行ってもよいし、浴槽30に溜められた浴水の温度を上昇させるために追いだき運転を行ってもよい。本実施の形態における追いだき運転は、風呂用熱交換器60において一次流体により二次流体を加熱する加熱運転に相当する。
The
追いだき運転のとき、制御装置36は、以下のように制御する。三方弁11は、bポートとcポートとが連通し、aポートが閉状態になる。四方弁16は、aポートとdポートとが連通し、bポートとcポートとが閉状態になる。四方弁18は、aポートとcポートとが連通し、bポートとdポートとが閉状態となる。循環ポンプ12及び風呂循環ポンプ29が運転される。貯湯タンク8の上部から温水導入出口8eを通って流出した湯が、一次流体として、配管20aを通って一次側流路60aに供給される。一次側流路60aを通過した一次流体は、配管20c、三方弁11、第一送水配管13a、循環ポンプ12、分岐部51、第二送水配管13b、四方弁16、第一温水配管17a、四方弁18、及び第五温水配管19cの順に流れて、中温水導入口8gから貯湯タンク8の中間部に流入する。このようにして湯水が循環する回路は、貯湯タンク8の上部から、HPユニット7を通らずに、一次側流路60aを通って貯湯タンク8の中間部に至るタンク利用加熱回路に相当する。浴槽30から風呂戻り配管28を通って二次側流路60bに流入した浴水は、一次側流路60aを流れる湯の熱を受けて加熱される。加熱された浴水は、風呂往き配管27を通って浴槽30に戻る。
At the time of repelling operation, the
以下の説明では、配管内に残留している湯水のうち、水源から供給される低温水よりも高い温度の湯水を「残留温水」と称する。残留温水は、低温水よりも温度が高いので、有効な熱量を有していると言える。配管内の残留温水がそのまま放置されると、残留温水は周囲に熱を散逸して温度が低下する。その結果、残留温水が持っていた熱は無駄に消失する。これに対し、配管内の残留温水を貯湯タンク8内に回収できれば、深夜時間帯の貯湯運転においてHPユニット7で生成する必要熱量を低減できるので、エネルギー効率を向上できる。
In the following description, among the hot water remaining in the pipe, the hot water having a temperature higher than the low temperature water supplied from the water source is referred to as "residual hot water". Since the residual hot water has a higher temperature than the low temperature water, it can be said that it has an effective amount of heat. If the residual hot water in the pipe is left as it is, the residual hot water dissipates heat to the surroundings and the temperature drops. As a result, the heat possessed by the residual hot water is wasted. On the other hand, if the residual hot water in the pipe can be recovered in the hot
制御装置36は、追いだき運転の終了後に、熱回収運転を続けて実行可能である。追いだき運転の終了後は、タンク利用加熱回路の配管内に残留温水がある。本実施の形態であれば、追いだき運転の終了後に熱回収運転を行うことにより、タンク利用加熱回路の少なくとも一部の配管内の残留温水を貯湯タンク8の中間部に流入させることができる。これにより、残留温水が持つ熱を貯湯タンク8の中間部に回収することができるので、エネルギー効率を向上できる。
The
本実施の形態では、熱回収運転のときに湯水が流れる回路として、第一熱回収回路と、第二熱回収回路とを形成可能である。第一熱回収回路と第二熱回収回路とは、四方弁16及び四方弁18により切り替え可能である。第一熱回収回路は、貯湯タンク8の下部から、HPユニット7を通らずに、一次側流路60aを通って貯湯タンク8の中間部に至る回路である。第二熱回収回路は、貯湯タンク8の下部から、HPユニット7と一次側流路60aとを通って貯湯タンク8の中間部に至る回路である。第二熱回収回路は、HP往き配管14及びHP戻り配管15を通る。第一熱回収回路は、HP往き配管14及びHP戻り配管15を通らないので、第二熱回収回路よりも回路長が短い。
In the present embodiment, a first heat recovery circuit and a second heat recovery circuit can be formed as a circuit through which hot water flows during the heat recovery operation. The first heat recovery circuit and the second heat recovery circuit can be switched by the four-
以下の説明では、第一熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を「第一熱回収運転」と称し、第二熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を「第二熱回収運転」と称する。 In the following explanation, the heat recovery operation in which water flows through the first heat recovery circuit is referred to as "first heat recovery operation", and the heat recovery operation in which water flows through the second heat recovery circuit is referred to as "second heat recovery operation". It is called.
外気温の低い冬季においては、HP往き配管14及びHP戻り配管15の内部に残留している水が外気によって冷却されることで、HP往き配管14及びHP戻り配管15が凍結する可能性がある。HP往き配管14及びHP戻り配管15が凍結する可能性を以下「凍結可能性」と称する。制御装置36は、熱回収運転を実行する際に、凍結可能性がない場合には第一熱回収運転を実行し、凍結可能性がある場合には第二熱回収回路に水を流れさせる第二熱回収運転を実行する。これにより、以下の効果が得られる。
In winter when the outside air temperature is low, the water remaining inside the
凍結可能性がある場合には、第二熱回収運転を実行することで、貯湯タンク8内の水をHP往き配管14及びHP戻り配管15に流れさせることができる。これにより、残留温水の熱を貯湯タンク8内に回収しつつ、HP往き配管14及びHP戻り配管15の凍結を確実に予防できる。これに対し、凍結可能性がない場合には、回路長の短い第一熱回収回路による第一熱回収運転を実行することで、循環ポンプ12の駆動負荷を軽減しつつ、残留温水の熱を貯湯タンク8内に回収できる。このため、循環ポンプ12の電力消費を低減できる。
When there is a possibility of freezing, the water in the hot
制御装置36は、HPユニット7に設けられた温度センサを用いて、凍結可能性があるかどうかを判定してもよい。例えば、制御装置36は、出湯温度センサ39の検出温度あるいは入水温度センサ40の検出温度が、基準値(例えば3℃)よりも低い場合には凍結可能性があると判定し、そうでない場合には凍結可能性がないと判定してもよい。
The
図3は、第一熱回収回路の湯水の流れを示す図である。第一熱回収運転では、図3に示すとおり、以下のようになる。三方弁11は、aポートとcポートとが連通し、bポートが閉状態となる。四方弁16は、aポートとdポートとが連通し、bポートとcポートとが閉状態となる。四方弁18は、aポートとbポートとが連通し、cポートとdポートとが閉状態となる。循環ポンプ12が運転される。水は、水導出口8b、低温配管10、三方弁11、第一送水配管13a、循環ポンプ12、分岐部51、第二送水配管13b、四方弁16、第一温水配管17a、四方弁18、第三温水配管19a、配管20a、一次側流路60a、分岐部52、配管20b、分岐部53、中温配管79の順に流れて、中温水導入出口8fから貯湯タンク8の中間部に流入する。このようにして湯水が循環する回路が第一熱回収回路に相当する。第一熱回収運転が行われると、追いだき運転終了後の配管内の残留温水が、中温水導入出口8fから貯湯タンク8内に流入し、貯湯タンク8の中間部に貯留される。
FIG. 3 is a diagram showing the flow of hot water in the first heat recovery circuit. In the first heat recovery operation, as shown in FIG. 3, it is as follows. In the three-
図4は、第二熱回収回路の湯水の流れを示す図である。第二熱回収運転では、図4に示すとおり、以下のようになる。三方弁11は、aポートとcポートとが連通し、bポートが閉状態となる。四方弁16は、bポートとdポートとが連通し、aポートとcポートとが閉状態となる。四方弁18は、aポートとbポートとが連通し、cポートとdポートとが閉状態となる。循環ポンプ12が運転される。水は、水導出口8b、低温配管10、三方弁11、第一送水配管13a、循環ポンプ12、HP往き配管14、水冷媒熱交換器3、HP戻り配管15、四方弁16、第一温水配管17a、四方弁18、第三温水配管19a、配管20a、一次側流路60a、分岐部52、配管20b、分岐部53、中温配管79の順に流れて、中温水導入出口8fから貯湯タンク8の中間部に流入する。このようにして湯水が循環する回路が第二熱回収回路に相当する。第二熱回収運転が行われると、追いだき運転終了後の配管内の残留温水が、中温水導入出口8fから貯湯タンク8内に流入し、貯湯タンク8の中間部に貯留される。
FIG. 4 is a diagram showing the flow of hot water in the second heat recovery circuit. In the second heat recovery operation, as shown in FIG. 4, it is as follows. In the three-
本実施の形態では、三方弁11、四方弁16、及び四方弁18により、貯湯回路と、タンク利用加熱回路と、第一熱回収回路と、第二熱回収回路とを切り替え可能である。三方弁11、四方弁16、及び四方弁18は、湯水の回路を切り替え可能な回路切替手段に相当する。
In the present embodiment, the hot water storage circuit, the tank utilization heating circuit, the first heat recovery circuit, and the second heat recovery circuit can be switched by the three-
本実施の形態では、貯湯回路と、タンク利用加熱回路と、第一熱回収回路と、第二熱回収回路とに共通の流路となる第一送水配管13aに循環ポンプ12が配置されている。これにより、単一の循環ポンプ12で、いずれの回路にも湯水を循環させることができるので、ポンプの設置個数を少なくできるという利点がある。
In the present embodiment, the
第二熱回収運転の開始前には、凍結する可能性のある冷水が、HP往き配管14、水冷媒熱交換器3、及びHP戻り配管15の内部に満たされている。この冷水を以下「極低温水」と称する。第二熱回収運転において、極低温水が中温水導入出口8fから貯湯タンク8内に流入したと仮定すると、貯湯タンク8の中間部の温度が低下し、エネルギー効率の低下につながる可能性がある。この点に鑑みて、制御装置36は、第二熱回収運転において、極低温水がなるべく貯湯タンク8に流入しないように制御することが好ましい。これにより、上記のようなエネルギー効率の低下を確実に防止できる。例えば、制御装置36は、極低温水が貯湯タンク8に流入する前に循環ポンプ12を停止し、第二熱回収運転を終了してもよい。
Before the start of the second heat recovery operation, cold water that may freeze is filled inside the
制御装置36は、第二熱回収運転を継続する時間を、第一熱回収運転を継続する時間よりも短くしてもよい。これにより、極低温水が貯湯タンク8に流入することを確実に抑制できる。
The
制御装置36は、第二熱回収運転を継続する時間が上限時間を超えないように制限してもよい。これにより、極低温水が貯湯タンク8に流入することを確実に抑制できる。
The
以下の説明では、第二熱回収回路の流路が第一熱回収回路の流路に合流する位置を「合流位置」と称する。本実施の形態では、四方弁16が合流位置に相当する。四方弁16よりも下流側では、第一熱回収回路の流路と第二熱回収回路の流路とは共通である。第二熱回収運転において、制御装置36は、当該第二熱回収運転の開始前に四方弁16よりも上流の第二熱回収回路の中にあった水が貯湯タンク8に流入する前に、当該第二熱回収運転を終了することが好ましい。すなわち、制御装置36は、第二熱回収運転の開始前にHP戻り配管15内にあった極低温水が貯湯タンク8に流入する前に循環ポンプ12を停止して第二熱回収運転を終了することが好ましい。これにより、極低温水が貯湯タンク8に流入することをより確実に防止できる。
In the following description, the position where the flow path of the second heat recovery circuit merges with the flow path of the first heat recovery circuit is referred to as a “merging position”. In the present embodiment, the four-
熱回収運転において中温水導入出口8fから貯湯タンク8内に流入する水の総体積を以下「回収水量」と称する。第二熱回収運転において、合流位置である四方弁16から中温水導入出口8fまでの流路の容積を回収水量が超えなければ、極低温水が貯湯タンク8内に流入することを確実に防止できる。四方弁16から中温水導入出口8fまでの流路の容積を以下「流路総容積」と称する。本実施の形態では、第一温水配管17a、四方弁18、第三温水配管19a、配管20a、一次側流路60a、分岐部52、配管20b、逆止弁50、分岐部53、及び中温配管79を通る流路の内径と長さとから、流路総容積を計算することができる。例として、流路の内径が10mm、総延長が2mとすると、次式により流路総容積を算出できる。
流路総容積=(1/2)2×π×200/1000≒0.157[L]
この例において、第二熱回収回路の水流量が2L/minとなるように制御装置36が循環ポンプ12を運転すると仮定すると、次式により、第二熱回収運転を継続する上限時間を算出できる。
上限時間=0.157/2×60=4.7[秒]
したがって、この例において、制御装置36は、第二熱回収運転を継続する時間が、上限時間である4.7秒を超える前に循環ポンプ12を停止すれば、回収水量が流路総容積以下となるので、極低温水が貯湯タンク8に流入することを確実に防止できる。
In the heat recovery operation, the total volume of water flowing into the hot
Total flow path volume = (1/2) 2 × π × 200/1000 ≒ 0.157 [L]
In this example, assuming that the
Upper limit time = 0.157 / 2 x 60 = 4.7 [seconds]
Therefore, in this example, if the
上述したように、制御装置36は、流路総容積と、第二熱回収回路の水流量とに基づいて、第二熱回収運転を継続する上限時間を算出することにより、回収水量を流路総容積以下に制限できる。すなわち、極低温水が貯湯タンク8に流入することを確実に防止できる。
As described above, the
第二熱回収回路の水流量は、循環ポンプ12の回転速度に応じて変化する。制御装置36は、第二熱回収回路の水流量が所定の目標値に等しくなるような循環ポンプ12の回転速度を目標回転速度としてメモリに記憶しておき、第二熱回収運転のときに循環ポンプ12の回転速度が当該目標回転速度に等しくなるように制御してもよい。
The water flow rate of the second heat recovery circuit changes according to the rotation speed of the
制御装置36は、貯湯運転のときの貯湯回路の循環流量を学習し、学習した循環流量に応じて、第二熱回収運転を継続する時間を変更してもよい。第二熱回収回路の総延長は貯湯回路の総延長にほぼ等しいので、循環ポンプ12の回転速度が同じであれば、第二熱回収運転のときの水流量は貯湯運転のときの循環流量にほぼ等しい。よって、制御装置36は、貯湯運転のときの循環流量を学習することで、第二熱回収運転のときの水流量を推定できる。貯湯運転のときの循環流量が比較的高い場合には、第二熱回収運転のときの水流量が比較的高いと推定できるので、制御装置36は、第二熱回収運転を継続する時間を比較的短くする。これにより、極低温水が貯湯タンク8に流入することをより確実に抑制できる。逆に、貯湯運転のときの循環流量が比較的低い場合には、第二熱回収運転のときの水流量が比較的低いと推定できるので、比較的長い時間第二熱回収運転を継続しても、極低温水が貯湯タンク8に流入しないと言える。そこで、この場合には、制御装置36は、第二熱回収運転を継続する時間を比較的長くする。
The
貯湯運転のときに、制御装置36は、例えば、貯湯タンク8に湯が貯まる速さを、貯湯温度センサ41,42,43を用いて検出し、その検出値と貯湯タンク8の容量とに基づいて、貯湯回路の循環流量を算出できる。この場合、制御装置36は、循環流量算出手段に相当する。
During the hot water storage operation, the
第一熱回収運転においては、合流位置である四方弁16よりも上流の第一熱回収回路の中にあった水が貯湯タンク8に流入しても問題ない。このため、制御装置36は、第一熱回収運転を継続する上限時間を、第二熱回収運転を継続する上限時間よりも長くしてもよい。すなわち、制御装置36は、第一熱回収運転における回収水量を、第二熱回収運転における回収水量よりも多くしてもよい。第一熱回収運転の開始前に、四方弁16よりも上流の、水導出口8b、低温配管10、第一送水配管13a、及び第二送水配管13bの中にある水は、元々は貯湯タンク8内に貯留されていた水である。それゆえ、第一熱回収運転において、四方弁16よりも上流の第一熱回収回路の中にあった水が貯湯タンク8に流入しても、貯湯タンク8内の温度は低下しにくいので、問題はない。
In the first heat recovery operation, there is no problem even if the water in the first heat recovery circuit upstream of the four-
以下の説明では、貯湯温度センサ41により検出される温度を「タンク中間部水温」と称し、貯湯温度センサ43により検出される温度を「タンク下部水温」と称する。熱回収運転の実行中にタンク中間部水温がタンク下部水温以下になった場合には、制御装置36は、上限時間にかかわらず、熱回収運転を終了する。例えば、制御装置36は、タンク下部水温が9℃でタンク中間部水温が40℃のときには熱回収運転を継続するが、タンク下部水温が15℃でタンク中間部水温が10℃の場合には熱回収運転を終了する。
In the following description, the temperature detected by the hot water
1 圧縮機、 3 水冷媒熱交換器、 4 膨張弁、 5 冷媒配管、 6 空気熱交換器、 7 HPユニット、 8 貯湯タンク、 8a 水導入口、 8b 水導出口、 8c 水導入口、 8d 温水導入出口、 8e 温水導入出口、 8f 中温水導入出口、 8g 中温水導入口、 9a 第一給水配管、 9b 第二給水配管、 9c 第三給水配管、 9d 第四給水配管、 10 低温配管、 11 三方弁、 12 循環ポンプ、 13a 第一送水配管、 13b 第二送水配管、 14 HP往き配管、 15 HP戻り配管、 16 四方弁、 17a 第一温水配管、 17b 第二温水配管、 18 四方弁、 19a 第三温水配管、 19b 第四温水配管、 19c 第五温水配管、 20a 配管、 20b 配管、 20c 配管、 21 高温配管、 22 給湯用混合弁、 23 風呂用混合弁、 24 給湯配管、 25 風呂配管、 26 風呂用電磁弁、 27 風呂往き配管、 28 風呂戻り配管、 29 風呂循環ポンプ、 30 浴槽、 31 減圧弁、 33 タンクユニット、 34 給湯栓、 35 貯湯式給湯装置、 36 制御装置、 37 風呂往き温度センサ、 38 風呂戻り温度センサ、 39 出湯温度センサ、 40 入水温度センサ、 41,42,43 貯湯温度センサ、 44 リモコン装置、 45 風呂用流量センサ、 46 水位センサ、 47 フロースイッチ、 50 逆止弁、 51 分岐部、 52 分岐部、 53 分岐部、 60 風呂用熱交換器、 60a 一次側流路、 60b 二次側流路、 78 中温水切替弁、 79 中温配管 1 Compressor, 3 Water refrigerant heat exchanger, 4 Expansion valve, 5 Refrigerator piping, 6 Air heat exchanger, 7 HP unit, 8 Hot water storage tank, 8a Water inlet, 8b Water outlet, 8c Water inlet, 8d Hot water Introductory outlet, 8e hot water inlet, 8f medium hot water inlet, 8g medium hot water inlet, 9a first water supply pipe, 9b second water supply pipe, 9c third water supply pipe, 9d fourth water supply pipe, 10 low temperature pipe, 11 three-way Valve, 12 Circulation pump, 13a 1st water supply pipe, 13b 2nd water supply pipe, 14 HP going pipe, 15 HP return pipe, 16 4-way valve, 17a 1st hot water pipe, 17b 2nd hot water pipe, 18 4-way valve, 19a 1st 3 hot water piping, 19b 4th hot water piping, 19c 5th hot water piping, 20a piping, 20b piping, 20c piping, 21 high temperature piping, 22 hot water supply mixing valve, 23 bath mixing valve, 24 hot water supply piping, 25 bath piping, 26 Electromagnetic valve for bath, 27 Bath going pipe, 28 Bath return piping, 29 Bath circulation pump, 30 Bath, 31 Pressure reducing valve, 33 Tank unit, 34 Hot water tap, 35 Hot water storage type hot water supply device, 36 Control device, 37 Bath going temperature sensor , 38 Bath return temperature sensor, 39 Outlet temperature sensor, 40 Inflow temperature sensor, 41, 42, 43 Hot water storage temperature sensor, 44 Remote control device, 45 Bath flow sensor, 46 Water level sensor, 47 Flow switch, 50 Check valve, 51 Branch part, 52 branch part, 53 branch part, 60 bath heat exchanger, 60a primary side flow path, 60b secondary side flow path, 78 medium temperature water switching valve, 79 medium temperature piping
Claims (6)
前記加熱手段により加熱された湯を貯留可能であり、上部と、下部と、前記上部と前記下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、
一次側流路及び二次側流路を有し、前記一次側流路を流れる一次流体と前記二次側流路を流れる二次流体との間で熱を交換する熱交換器と、
湯水の回路を切り替え可能な回路切替手段と、
前記熱交換器において前記一次流体により前記二次流体を加熱する加熱運転と、前記加熱運転の後の熱回収運転とを実行可能な制御手段と、
を備え、
前記回路切替手段は、
前記貯湯タンクの前記上部から、前記加熱手段を通らずに、前記一次側流路を通って前記貯湯タンクの前記中間部に至るタンク利用加熱回路と、
前記貯湯タンクの前記下部から、前記加熱手段を通らずに、前記一次側流路を通って前記貯湯タンクの前記中間部に至る第一熱回収回路と、
前記貯湯タンクの前記下部から、前記加熱手段と前記一次側流路とを通って前記貯湯タンクの前記中間部に至る第二熱回収回路と、
を切り替え可能であり、
前記制御手段は、前記熱回収運転を実行する際に、前記加熱手段に接続された水配管が凍結する可能性がない場合には前記第一熱回収回路に水を流れさせる第一熱回収運転を実行し、前記可能性がある場合には前記第二熱回収回路に水を流れさせる第二熱回収運転を実行する貯湯式給湯装置。 A heating means to heat water and
A hot water storage tank capable of storing hot water heated by the heating means and having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion.
A heat exchanger having a primary side flow path and a secondary side flow path and exchanging heat between the primary fluid flowing through the primary side flow path and the secondary fluid flowing through the secondary side flow path.
A circuit switching means that can switch the hot and cold water circuit,
A control means capable of performing a heating operation in which the secondary fluid is heated by the primary fluid in the heat exchanger and a heat recovery operation after the heating operation.
With
The circuit switching means
A tank-utilizing heating circuit that reaches the intermediate portion of the hot water storage tank from the upper part of the hot water storage tank through the primary side flow path without passing through the heating means.
A first heat recovery circuit from the lower portion of the hot water storage tank to the intermediate portion of the hot water storage tank through the primary side flow path without passing through the heating means.
A second heat recovery circuit that reaches the intermediate portion of the hot water storage tank from the lower portion of the hot water storage tank through the heating means and the primary side flow path.
Can be switched,
When the control means executes the heat recovery operation, the first heat recovery operation causes water to flow through the first heat recovery circuit when there is no possibility that the water pipe connected to the heating means freezes. A hot water storage type hot water supply device that executes a second heat recovery operation in which water flows through the second heat recovery circuit when there is a possibility of the above.
前記上限時間は、前記合流位置から前記貯湯タンクの前記中間部までの流路の容積と、前記第二熱回収回路の水流量とに基づいて算出される時間である請求項3に記載の貯湯式給湯装置。 The merging position is a position where the flow path of the second heat recovery circuit merges with the flow path of the first heat recovery circuit.
The hot water storage according to claim 3, wherein the upper limit time is a time calculated based on the volume of the flow path from the confluence position to the intermediate portion of the hot water storage tank and the water flow rate of the second heat recovery circuit. Type hot water supply device.
前記第二熱回収運転において、前記制御手段は、当該第二熱回収運転の開始前に前記合流位置よりも上流の前記第二熱回収回路の中にあった水が前記貯湯タンクの前記中間部に流入する前に当該第二熱回収運転を終了する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。 The merging position is a position where the flow path of the second heat recovery circuit merges with the flow path of the first heat recovery circuit.
In the second heat recovery operation, in the control means, the water in the second heat recovery circuit upstream of the confluence position before the start of the second heat recovery operation is the intermediate portion of the hot water storage tank. The hot water storage type hot water supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second heat recovery operation is terminated before flowing into the water.
前記貯湯回路と前記第二熱回収回路とに共通の流路に配置された循環ポンプと、
前記加熱手段により加熱された湯を前記貯湯タンクに蓄積する貯湯運転のときの前記貯湯回路の循環流量を算出する循環流量算出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第二熱回収運転を継続する時間を、前記循環流量に応じて変更する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。 The circuit switching means can be switched to a hot water storage circuit from the lower part of the hot water storage tank to the upper part of the hot water storage tank through the heating means.
A circulation pump arranged in a flow path common to the hot water storage circuit and the second heat recovery circuit,
A circulation flow rate calculation means for calculating the circulation flow rate of the hot water storage circuit during a hot water storage operation in which hot water heated by the heating means is stored in the hot water storage tank.
With
The hot water storage type hot water supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control means changes the time for continuing the second heat recovery operation according to the circulating flow rate.
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