JP3857951B2 - Bath equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒の凝縮熱を利用したヒートポンプユニット等の加熱用熱源により加熱した高温水を貯湯槽に供給すると共に、この貯湯槽から給湯する風呂装置に関する。詳述すれば、風呂水を追焚きする熱交換器を備えた風呂装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ヒートポンプユニット、燃料電池などを加熱用熱源とし、循環ポンプを使用して貯湯槽内の水を加熱用熱源との間で循環させ、給湯用の温水を生成して貯湯槽内に貯湯し、この貯湯槽から風呂へ給湯する風呂装置においては、風呂の浴槽に給湯した後、浴槽内の湯温が低下すると、貯湯槽内の温水と浴槽内の温水とを熱交換器にて熱交換して浴槽の水を加熱、すなわち追焚きして入浴できるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記風呂装置では、追焚きの熱源に貯湯槽内の湯を使用するため、給湯などにより貯湯槽内の湯の温度が低下して低くなると、貯湯槽内の湯を追焚きに利用できなくなる。このため、追焚き時には、上記加熱用熱源を運転して加熱された高温水を貯湯槽内に供給することにより貯湯槽内の湯の温度を上昇させ、追焚きに利用できるようにしていたので、貯湯槽内の湯を加熱して温度上昇させる分、追焚き時の効率が非常に悪く、電力消費も多くなり不経済であるという問題が発生する。
【0004】
また、追焚きを開始してから貯湯槽内の湯の温度が上昇し、この温度上昇した湯を利用した追焚きにより浴槽の湯の温度が上昇始めるまでに時間が掛かり、即ち追焚き時のレスポンスが悪いという問題が発生する。
【0005】
特に、貯湯槽を備えた給湯機では、電力料金が安い夜間(例えば午後11時から午前7時まで)の間に熱源を運転し、貯湯槽内の水を加熱して温度を上昇させて貯湯しておき、貯湯槽内の温水を電力料金が高い夜間以外の昼間に使用することで、使用者が負担する電力料金を抑えている。
【0006】
しかしながら、昼間に加熱用熱源を運転して風呂の追焚きを行うと、電力料金が高い昼間の電力を消費することになり、使用者の電力料金の負担が大幅に増加するという問題が発生する。
【0007】
そこで本発明は、電力消費の上昇を極力抑え、効率よく追焚きを行い、また、追焚き時間を短縮することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、少なくとも圧縮機、冷媒対水熱交換器、膨張装置及び蒸発器を備えたヒートポンプ冷媒回路、循環ポンプにより貯湯槽下部の水が前記冷媒対水熱交換器に供給されて加熱された高温水を前記貯湯槽上部に戻して該貯湯槽内に貯留し該貯湯槽から出湯可能とする給湯回路と、風呂水を追焚きする追焚き用熱交換器とを備えた風呂装置において、前記ヒートポンプ冷媒回路の前記冷媒対水熱交換器で加熱された高温の水を前記貯湯槽上部に戻すか前記追焚き用熱交換器に供給するかに切り替え可能な第1の三方弁と、前記冷媒対水熱交換器に前記貯湯槽下部の水を供給するか前記追焚き用熱交換器で追焚きされた温水を供給するかに切り替え可能な第2の三方弁とを備え、風呂水の追焚き運転時には、前記第1及び三方弁を切り替えて前記ヒートポンプ冷媒回路の前記冷媒対水熱交換器で加熱された高温の水を前記追焚き用熱交換器に供給すると共に前記追焚き用熱交換器で追焚きされた温水を前記冷媒対水熱交換器に供給するようにしたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して、以下説明する。図1は本発明が適用される貯湯式給湯機としてのヒートポンプ給湯機を浴槽と配管接続した風呂装置の回路説明図で、風呂装置は圧縮機にて圧縮された冷媒と水とを加熱用熱交換器により熱交換させる冷媒回路を備えた加熱用熱源としてのヒートポンプユニット100と、ヒートポンプユニット100にて温度上昇した高温水を貯留する貯湯槽などを備えた貯湯槽ユニット200と、循環ポンプにより水を貯湯槽と前記加熱用熱交換器との間を循環させると共に前記貯湯槽から出湯可能とする給湯回路300と、浴槽の湯の追焚き回路400とを主要構成としている。
【0012】
前記ヒートポンプユニット100に設けられた冷媒回路は、冷媒を吸入圧縮し高温高圧にする圧縮機1、冷媒と水とを熱交換させる加熱用の冷媒対水熱交換器2、電動式の膨張弁3、外気と冷媒との熱交換を行う室外側熱交換器としての蒸発器4、アキュムレータ5等を有している。
【0013】
前記貯湯槽ユニット200は、台所で操作される台所リモコン(リモートコントローラ)7及び風呂場で操作される風呂リモコン(リモートコントローラ)8が接続された貯湯槽側の制御基板9及びお湯を貯湯する貯湯槽10を備え、制御基板9には風呂装置を制御する制御手段としてマイクロコンピュータ(以下「マイコン」という)等が搭載される。尚、台所リモコン7及び風呂リモコン8には時刻表示装置等が設けられている。
【0014】
前記給湯回路300は、前記貯湯槽10に水道水を供給する逆止弁付き水道減圧弁11、貯湯槽10からお湯を取出す出湯管12、水道減圧弁11の出口側から出湯管12に接続された混合弁13に至るバイパス管14、出湯管12から分岐したお湯張り管15、該お湯張り管15に接続された逆止弁15a及び流量調整弁16、前記混合弁13より上流側の出湯管12に接続される圧力逃がし弁17、貯湯槽10の下端部と前記冷媒対水熱交換器2の入口側との間に接続された往き管18、この往き管18の途中に接続されて貯湯槽10から前記冷媒対水熱交換器2に水を供給するための第1の循環ポンプ19、この第1の循環ポンプ19の上流側に接続された切替弁又は混合弁であり冷媒対水熱交換器2の入口側切替弁としての第1の三方弁20、冷媒対水熱交換器2の出口側と貯湯槽10の上端部との間に接続された戻り管21、この戻り管21の途中に接続された流量調整手段としての流量調整弁22及び切替弁又は混合弁であり冷媒対水熱交換器2の出口側切替弁としての第2の三方弁23を配管接続して構成されている。
【0015】
前記第1の三方弁20は入口側を貯湯槽10の底部側或いは後述する追焚き用熱交換器側にするかを切り替えるか、または貯湯槽10の底部10bからの低温水と追焚き用熱交換器からの温水とを混合して冷媒対水熱交換器2へ流出する。前記第2の三方弁23は冷媒対水熱交換器2からの高温水が流入し、出口側を後述する追焚き用熱交換器24或いは貯湯槽10の上部10aにするかを切り替えるか、または流入した高温水を貯湯槽10の上部10a側と冷媒対水熱交換器2側とに配分する。
【0016】
また、追焚き回路400は追焚き用熱交換器24、第2の三方弁23から追焚き用熱交換器24に至る往き管25、追焚き用温水温度センサ38を途中に備えた追焚き用温水往き管26、追焚き用熱交換器24から第1の三方弁20に至る第1の追焚き用温水戻り管27、この第1の追焚き用温水戻り管27の途中に設けられた第2の循環ポンプ28、第2の循環ポンプ28の下流側の第1の追焚き用温水戻り管27の途中から分岐して貯湯槽10の中間部10cに至り逆止弁29aを途中に接続した第2の追焚き用温水戻り管29、追焚き用熱交換器24と浴槽30との間に接続された追焚き往き管31及び追焚き戻り管32、追焚き往き管31の途中に設けられた第3の循環ポンプ33を配管接続して構成されている。そして、第3の循環ポンプ33の入口側の追焚き往き管31の途中に風呂温度センサ34が設けられ、出口側の追焚き往き管31の途中にお湯張り管15が接続されている。
【0017】
また、冷媒対水熱交換器2の入口側及び出口側には温度センサ(以下、「熱源入口温度センサ」という)35及び温度センサ(以下、「熱源出口温度センサ」という)36が設けられ、冷媒対水熱交換器2の入口側の貯湯槽ユニット200内に外気温度センサ37が設けられ、更に前記貯湯槽10に水道水を供給する水温を検出する給水温度センサ39が設けられている。
【0018】
次に図2の制御ブロック図に基づいて説明する。貯湯槽ユニット200側の制御基板9に設けられたマイコン40は、本風呂装置の貯湯槽ユニット200、給湯回路300及び追焚き回路400に係る動作を統括制御するCPU(セントラル・プロセッシング・ユニット)41、各種データを記憶する記憶装置としてのRAM(ランダム・アクセス・メモリ)42、給湯動作及び追焚き運転の動作に係るプログラムを格納するROM(リ−ド・オンリー・メモリ)43から構成されている。ROM43には図3に示したテーブルのような、貯湯槽10内の例えば深夜電力を使用して深夜に沸き上げるときの最大貯湯量である最大沸上量、沸き増しを開始する最低貯湯量及び沸き増しを停止する貯湯量である沸き増し終了の貯湯量が沸き上げ(沸き増し)制御のモードとしてモード1からモード7まで格納され、また、これらのモードを貯湯量の変化に基づいて変更するプログラムが設定されている。そして、CPU21は前記RAM42に記憶されたデータに基づき、前記ROM43に格納されたプログラム及び上記モードに従い、本風呂装置の給湯及び追焚きに係る動作を統括制御する。そして、通常は貯湯槽10内の容量全てを所定の温度に沸き上げるようにマイコン40は給湯機を制御する。
【0019】
また、台所リモコンCPU7aがマイコン40に信号線にて接続され、台所リモコンCPU7aには浴槽30への給湯時にお湯張りの量を設定するための沸き上げ量設定スイッチ7b及び上記モードを切り替えるためのモード切替スイッチ7cが接続されている。
【0020】
また、風呂リモコン8がマイコン40に信号線にて接続され、風呂リモコン8には浴槽30の追焚きを開始或いは停止する時に使用者が操作する追焚きスイッチ8aが設けられている。
【0021】
また、ヒートポンプユニット100側のマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)50は、ヒートポンプユニット100に係る動作を統括制御するCPU51、各種データを記憶する記憶する記憶装置としてのRAM52、ヒートポンプユニット100の動作に係るプログラムを格納するROM53から構成されている。そして、圧縮機1、膨張弁3、熱源入口温度センサ35及び熱源出口温度センサ36がマイコン50に信号線にて接続されている。
【0022】
マイコン40とマイコン50とは信号線55にて接続され、前記入口温度センサ35及び出口温度センサ36の検出温度はマイコン50及び信号線55を介してマイコン40に送信され、RAM42に随時記憶される。また、RAM42には、後述する貯湯槽10への高温水の供給時の冷媒対水熱交換器2の出口側設定温度である第1の設定温度(例えば85℃)及び追焚き時の冷媒対水熱交換器2の出口側設定温度である第2の設定温度(例えば90℃)、追焚き時の冷媒対水熱交換器2の入口側設定温度である第3の設定温度が記憶されている。ここで、追焚き時の第3の設定温度は、例えば上記第2の設定温度を90℃とした場合に、この90℃の温水を冷媒対水熱交換器2から吐出するための冷媒対水熱交換器2の出力、即ち音冷媒対水熱交換器2の加熱能力が40degであるときは、90−40=50℃である。
【0023】
そして、前記貯湯槽10の容量が、例えば370リットルであり、貯湯槽10には、湯温検出センサTS1、TS2、TS3、TS4、TS5、TS6及びTS7が貯湯槽10の下部から上部まで上下間隔を存して設けられ、本給湯機がその沸き上げ可能温度が55℃までのため、前記各センサの検出湯温が55℃以上の場合には貯湯槽10内の上端からその位置までは貯湯されており残湯ありと判断する。このとき、検出センサTS1の配置箇所は残湯量が350リットル、TS2が同じく300リットル、TS3が250リットル、TS4が200リットル、TS5が150リットル、TS6が100リットル、TS7が50リットルの位置である。
【0024】
ここで、外気温度センサ37による外気温度(例えば25℃)、ヒートポンプユニット100の能力(例えば5.0kW)、沸き上げ温度(例えば75℃)、給水温度センサ39により検出された逆止弁付き水道減圧弁11を介して貯湯槽10に供給する水道水の給水温度(例えば20℃)、湯温検出センサTS3の検出温度(例えば63℃)、湯温検出センサTS1及びTS2の検出温度(例えば50℃)等のデータは、前記マイコン40のRAM42に格納され、これらのデータに基づいてマイコン40が貯湯槽10内の貯湯量を判断する。
【0025】
即ち、初めに7個の湯温検出センサの中から沸き上げ湯温55℃を2個の検出センサ間に含む検出センサの組み合わせをマイコン40が探索し、55℃より高い温度を検出している検出センサの検出温度をThi、その残湯量をLhiとし、低い温度を検出している検出センサの検出温度をTlo、その残湯量をLloとして、55℃に到達している前記貯湯槽10内の貯湯量(残湯量)Lzを、Lz=(Thi−55)/(Thi−Tlo)×(Llo−Lhi)+Lhiからマイコン40が算出する。
【0026】
従って、55℃に到達している残湯量Lzは(63−55)/(63−50)×(300−250)+250から約286リットルであると、マイコン40は判断する。
【0027】
次に循環流量(1分間当りの沸き上げ量)を、ヒートポンプによる1分間当りの加熱量を沸き上げ温度から水温を引いた温度で割り算して算出するが、具体的には循環流量=(ヒートポンプ能力P×860(Kcal)/60(分間)/(沸き上げ温度Tp−(外気温度Tt×0.8+3))からマイコン40が算出する。即ち、所定能力が一定に出る給水温度(冷媒対水熱交換器2に入る水温)は、外気温度値を用いて、各種性能試験で得られた換算式より算出している。
【0028】
従って、循環流量は、(5×860/60/(75−(25×0.8+3)から約1.38リットル/分と、マイコン40は判断する。即ち、ヒートポンプの特性上(特に冷媒がCO2の場合)、沸き上げ温度を固定で、給水温度(冷媒対水熱交換器2に入る水温)が上昇すると圧縮機1の周波数を一定に保っていても徐々に加熱能力が低下し、また水温の上昇と能力の低下のカーブは完全にはリニアにはならないため、本給湯機で圧縮機1の保護も含め、入口水温に合わせて圧縮機1の周波数を段階的に下げる動作を行い、結果的に入口水温が変動しても同じ外気温度条件なら略一定の循環流量を維持する運転を行なうように制御することとなる。
【0029】
以上のようにマイコン40により、貯湯槽10内の貯湯量が判断されると共に、沸き上げ時(沸き増し時)の循環量が算出される。
【0030】
以下、貯湯槽10からの給湯時の制御について説明する。
【0031】
図4の(a)に示したような貯湯槽10内の貯湯状態(ハッチングされた部分が全体の容量の内の貯湯量を表す。)から給湯され、湯使用された時には、貯湯槽10に水が一杯になるように逆止弁付き水道減圧弁11から水が給水される。湯が使用され貯湯量が次第に少なくなり(b)に示した貯湯状態になる。さらに、給湯され貯湯量が少なくなり(c)に示したように最低貯湯量(例えばモード4の場合においては150リットル)より少なくなり、検出センサTS6の検出温度が貯湯状態と判断する温度である55℃より低下すると、マイコン40は貯湯量が検出センサの位置より少なくなったと判断し、ヒートポンプユニット100側のマイコン50に運転信号を出力し、ヒートポンプユニット100に沸き増し運転を開始させる。
【0032】
即ち、圧縮機1が運転を開始し、圧縮機1で圧縮されて高温になった冷媒が冷媒対水熱交換器2に供給される。そして、第1の三方弁20及び第2の三方弁23は共に図1に実線矢印にて示したような流路に切り替わっており、循環ポンプ19が起動されて貯湯槽10の底部10bの水が冷媒対水熱交換器2に給水されて、冷媒と水との熱交換が開始される。これにより、冷媒は熱を失って凝縮し、また水は冷媒の凝縮熱により温度が上昇して、高温水すなわち湯となって貯湯槽10(その上部10a)に戻る。
【0033】
このとき、熱源出口温度センサ36の検出温度に基づいてマイコン40が動作し、流量調整弁22の開度を制御することにより、ほぼ設定温度(例えば85℃)まで温度上昇した湯が戻り管21から貯湯槽10の上部10aへ供給される。これにより貯湯槽10内の上層は湯で下層は水となり、時間の経過と共にお湯の層と水の層とが混じることなく、湯の層が増え水の層が少なくなる。そして、通常の運転状態(モード7のときに相当)では、最終的に貯湯槽10が湯で満たされるが、例えば沸き上げ制御のモードがモード4の場合には、図4の(c)に示したように貯湯量が設定された沸き増し終了の量である200リットルまで上昇し、検出センサTS5の検出温度が55℃以上になると、CPU41が動作しマイコン40が第1の循環ポンプ19へ停止信号を出力すると共に、マイコン50を介して圧縮機1へ停止信号を出力し、沸き増し運転が終了する。
【0034】
上記のように沸き増し運転時には図3に示した沸き上げ制御のモードに従い、沸き増し運転が制御されるが、以下、沸き上げ制御のモードを変更するときの制御について、図5のフローチャートに基づいて説明する。
【0035】
まず、沸き上げ制御のモード(運転モード)が手動か自動かが判断され、手動の場合には、前記沸き上げ量設定スイッチ7bの操作に基づいて、沸き上げ制御のモードがモード1乃至3までの間にて設定される。即ち、沸き上げ量を例えば多い、中間、少ない場合の3段階に分け、多い場合にはモード3、中間の場合にはモード2、少ない場合にはモード1が設定され、その後、沸き上げ運転時には設定されたモードに従って風呂装置の特にヒートポンプユニット100、貯湯槽ユニット200及び給湯回路300が制御される。
【0036】
沸き上げ制御のモード(運転モード)が自動の場合には、例えば貯湯槽ユニット100及びヒートポンプユニット200への電源投入時に標準モードである沸き上げ制御のモード3が自動的に設定される。このため、貯湯槽10からの給湯により貯湯量が減少し、検出センサTS6の検出温度が55℃より低くなり、貯湯量が100リットルをより少なくなったとマイコン40が判断する(判断A)。この判断に伴いマイコン40に設けられた図示しないタイマが動作を開始する。そして、その後、貯湯量が50リットル以下にならず、即ち検出センサTS7が55℃以上の温度を検出し続けた場合には、沸き上げ制御のモード3がタイマに予め設定されている所定時間(例えば3日間)維持される。
【0037】
尚、所定時間が経過する前に貯湯量が減少し、検出センサTS7の検出温度が55℃より低くなった場合には、貯湯量が50リットルより少なくなったとマイコン40が判断し(判断B)、沸き上げ制御のモードを一ランク上のモード、即ち、モード番号の大きいモードであるモード4へ移行する。このため、沸き増し開始の最低貯湯量が100リットルから150リットルへ増加し、かつ沸き増し運転の終了貯湯量が150リットルから200リットルに増加する。
【0038】
また、検出センサTS6の検出温度に基づいて貯湯槽10に100リットル以上の貯湯量があるとマイコン40が判断した(判断C)場合には、図示しないタイマが動作する。そして、100リットル以上の貯湯量が予め設定されていた所定期間(例えば3日間)維持された場合には、タイマがカウントアップし、マイコン40が動作し、一ランク下のモード、即ち、モード番号が小さいモードであるモード2へ移行する。この結果、最大沸上量が370リットルから300リットルへ減少する。
【0039】
各沸き上げ制御のモードにおいて、上記モード3と同様の判断が行われ、例えばモード5においては、100リットル以上の貯湯量が所定期間維持された場合には、タイマがカウントアップし、マイコン40が動作し、一ランク下のモード、即ち、モード番号が小さいモードであるモード4へ移行する。この結果、沸き増し開始の最低貯湯量が200リットルから150リットルへ減少し、かつ沸き増し運転の終了貯湯量が250リットルから200リットルに減少する。同様に、モード4からモード7においては、100リットル以上の貯湯量が所定期間維持された場合には、タイマがカウントアップし、マイコン40が動作し、一ランク下のモード、即ち、モード番号が小さいモードであるモードへ移行する。この結果、沸き増し開始の最低貯湯量と沸き増し運転の終了貯湯量との双方が50リットルずつ減少する。
【0040】
この結果、給湯量が多いとき、即ち使用負荷が多いときにはモード番号を大きい方へ移行させ、負荷に適切に対応することが可能であることはもちろん、給湯量が少なく使用負荷が少ないときには、モード番号を小さい方へ移行させ、深夜の最大沸上量を減少させ、また、沸き増し開始の最低貯湯量と沸き増し運転の終了貯湯量との双方を減少させることにより、1つの貯湯槽10の容量で使用負荷に対応した幅広い運転、即ち、貯湯量或いは沸き増し量の制御が可能であり、放熱よる熱ロスを極力少なくし、ヒートポンプ給湯機の運転効率、即ち湯の供給効率が向上する。
【0041】
以下、上記のように給湯運転が制御される本風呂装置の追焚き時の動作について説明する。
【0042】
使用者が入浴中に浴槽30の湯の温度が低下し、風呂リモコン8の追焚きスイッチ8aを操作すると、風呂リモコン8は追焚き運転信号を制御基板9に出力する。制御基板9は追焚き運転信号を受信すると、マイコン40が動作して第1の三方弁20及び第2の三方弁23を図1に破線矢印にて示したように追焚き用熱交換器24側の流路に切り替え、その後、流量調整弁22を全開状態にすると共に第1の循環ポンプ19及び第2の循環ポンプ28の運転を開始させる。このため、冷媒対水熱交換器2にて温度上昇した高温水は戻り管21、往き管25を経て追焚き用熱交換器24へ流れ、浴槽30からの温水と熱交換して追焚きを行い温度低下した水は第2の循環ポンプ28、第1の三方弁20及び第1の循環ポンプ19を経て冷媒対水熱交換器2へ循環する。また、マイコン40は第3の循環ポンプ33の運転を開始させ、第3の循環ポンプ33の運転により浴槽30の湯は追焚き用熱交換器24に流れ、冷媒対水熱交換器2からの高温水と熱交換して温度上昇し、浴槽30へ戻り、追焚きが行われる。このため、ヒートポンプユニット100を熱源とした追焚き運転が行われ、追焚き運転には貯湯槽100内の高温水を使用しないので、追焚き運転時の貯湯槽ユニット200及び給湯回路300からの放熱を極力少なくし、追焚き運転の効率を向上することができる。また、追焚き時間を短縮し、ヒートポンプユニット100での消費電力を削減することができる。
【0043】
また、マイコン40は冷媒対水熱交換器2の吐出温度を追焚き温度の設定温度である第2の設定温度まで上昇させるために効率が良い冷媒対水熱交換器2の入口側の温度になるように、第1の三方弁20の入口側の開度を制御する。例えば、追焚き時の冷媒対水熱交換器2の吐出温度である第2の設定温度を90℃とした場合に、上記のように冷媒対水熱交換器2の入口側の温度が第3の設定温度になるように第1の三方弁20の貯湯槽10側の開度及び追焚き用熱交換器側の開度を制御する。このとき、追焚き用熱交換器24から流出した湯のうちの一部が上記開度に応じて第2の追焚き用温水戻り管29を介して貯湯槽10の中間部10cに戻される。
【0044】
このため、追焚き時の冷媒対水熱交換器2での加熱効率を良好に保ち、追焚き運転の効率を一層向上することができ、また、追焚き用熱交換器24の吐出温度を適温に保つことも可能になる。
【0045】
次に、追焚きを行っているときに、給湯を同時に行う動作について説明する。
【0046】
上記のように追焚きを行っているときに、貯湯槽10に設けられている、例えば湯温検出線センサTS4が設定温度である例えば60℃を検出すると、マイコン40が動作し、流量調整弁22の開度を制御し、冷媒対水熱交換器2の流量を調節しヒートポンプユニット100から貯湯槽10に供給する高温水の温度を第1の設定温度(85℃)に制御する。冷媒対水熱交換器2から流出した高温水は第2の三方弁23にて、例えば貯湯槽10からの高温水の供給量に応じて追焚き熱交換器24と貯湯槽10とに適宜配分される。このため、追焚き運転を行いつつ、貯湯槽10に給湯用の高温水を供給して給湯用の温水を貯留することができ、使用者は風呂の追焚きをしながら、貯湯槽10からの湯を使用することができる。
【0047】
また、追焚き用熱交換器24からの戻り水を貯湯槽10に極力送らずに冷媒対水熱交換器2に戻して加熱するように、第1の三方弁20の入口側の開度を制御することにより、貯湯槽10での放熱ロスを極力少なくし、追焚き時の熱効率を向上することができ、また追焚き時間の短縮により消費電力を低減することができる。
【0048】
また、第2の三方弁23を冷媒対水熱交換器2にて加熱された高温水と、貯湯槽10に貯留され追焚き用温水往き管26を介して流れてきた高温水とを混合して追焚き用熱交換器24へ送る混合弁とした場合には、冷媒対水熱交換器2からの高温水の温度と、追焚き用温水温度センサ38の検出温度である貯湯槽10からの高温水の温度とのうち何れか高い温度の高温水を主に利用して追焚きすることが可能になり、追焚き時間を一層短縮し、消費電力を大幅に低減でき、しかも使用者にとって大変使い勝手が良い風呂装置を提供することができる。
【0049】
尚、上記実施の形態において、加熱用熱源としてヒートポンプユニットについて説明したが、加熱用熱源に燃料電池などを用いた場合にも、同様の作用効果を得ることができる。
【0050】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【0051】
【発明の効果】
従来は、追焚きの熱源に貯湯槽内の湯を使用するため、給湯などにより貯湯槽内の湯の温度が低下して低くなると、貯湯槽内の湯を追焚きに利用できなくなることがあったので、追焚き時には上記加熱用熱源を運転して加熱された高温水を貯湯槽内に供給することにより貯湯槽内の湯の温度を上昇させ、追焚きに利用していたので、貯湯槽内の湯を加熱して温度上昇させる分、追焚き時の効率が非常に悪く、電力消費も多くなり不経済であるという問題があったが、本発明によれば、電力消費の上昇を極力抑え、効率よく追焚きを行い、また追焚き時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒートポンプ給湯機の回路説明図である。
【図2】制御ブロック図である。
【図3】各モード毎の最大沸上量、沸き増し開始時の最低貯湯量及び沸き増し終了時の貯湯量のテーブルを示す図である。
【図4】沸き増し運転時の貯湯量の変化を説明する図である。
【図5】フローチャートを示す図である。
【符号の説明】
1 圧縮機
2 冷媒対水熱交換器(加熱用熱交換器)
10 貯湯槽
18 往き管
20 第1の切替弁(混合弁)
21 戻り管
23 第2の切替弁(混合弁)
24 追焚き用熱交換器
25 第2の戻り管
30 浴槽
40 マイコン
41 CPU
42 RAM
43 ROM
50 マイコン
100 ヒートポンプユニット
200 貯湯槽ユニット
300 給湯回路
400 追焚き回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bath apparatus that supplies high-temperature water heated by a heat source for heating such as a heat pump unit using the heat of condensation of a refrigerant to a hot water storage tank and supplies hot water from the hot water storage tank. More specifically, the present invention relates to a bath apparatus provided with a heat exchanger for pursuing bath water.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, heat pump units, fuel cells, etc. have been used as heating heat sources, and circulation pumps are used to circulate the water in the hot water storage tanks with the heating heat source to generate hot water for hot water supply and store the hot water in the hot water storage tanks. In the bath device that supplies hot water from the hot water tank to the bath, when the hot water temperature in the bathtub drops after the hot water is supplied to the bath tub, heat is exchanged between the hot water in the hot water tank and the hot water in the bathtub with a heat exchanger. The water in the bathtub is heated, that is, it can be used for bathing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above bath equipment, the hot water in the hot water tank is used as a heat source for reheating. Therefore, when the temperature of the hot water in the hot water tank decreases due to hot water supply or the like, the hot water in the hot water tank can be used for reheating. Disappear. For this reason, at the time of reheating, the temperature of the hot water in the hot water tank is raised by operating the heating heat source and supplying the heated hot water into the hot water tank so that it can be used for reheating. Since the hot water in the hot water tank is heated to raise the temperature, there is a problem that the efficiency at the time of reheating is very poor and the power consumption is increased, which is uneconomical.
[0004]
In addition, the temperature of the hot water in the hot water tank rises after the start of reheating, and it takes time until the temperature of the hot water in the bathtub starts to rise due to reheating using the hot water whose temperature has increased. The problem of poor response occurs.
[0005]
In particular, in a water heater equipped with a hot water tank, the heat source is operated during the night when the electricity rate is low (for example, from 11:00 pm to 7:00 am), and the water in the hot water tank is heated to raise the temperature. In addition, by using the hot water in the hot water tank in the daytime other than the nighttime when the electricity rate is high, the electricity rate burdened by the user is suppressed.
[0006]
However, if a heating heat source is operated during the daytime to replenish the bath, it will consume daytime power, which has a high power charge, and the burden of the user's power charge will increase significantly. .
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to suppress an increase in power consumption as much as possible, perform an efficient tracking, and shorten a tracking time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention provides a heat pump refrigerant circuit including at least a compressor, a refrigerant-to-water heat exchanger, an expansion device, and an evaporator, and water in the lower part of the hot water tank is supplied to the refrigerant-to-water heat exchanger by a circulation pump and heated. In a bath apparatus comprising a hot water supply circuit for returning the hot water to the upper part of the hot water tank and storing the hot water in the hot water tank so that the hot water can be discharged from the hot water tank, and a heat exchanger for reheating the bath water A first three-way valve that can be switched to return the hot water heated by the refrigerant-to-water heat exchanger of the heat pump refrigerant circuit to the upper part of the hot water tank or to supply the reheating heat exchanger; A second three-way valve that can be switched between supplying water below the hot water tank to the refrigerant-to-water heat exchanger or supplying hot water reheated by the reheating heat exchanger, During the follow-up operation, turn off the first and three-way valves. Instead, the hot water heated by the refrigerant-to-water heat exchanger of the heat pump refrigerant circuit is supplied to the reheating heat exchanger and the hot water reheated by the reheating heat exchanger is supplied to the refrigerant pair. It is characterized in that it is supplied to the water heat exchanger .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a bath apparatus in which a heat pump water heater as a hot water storage type hot water heater to which the present invention is applied is connected to a bathtub by piping, and the bath apparatus heats the refrigerant and water compressed by the compressor. A
[0012]
The refrigerant circuit provided in the
[0013]
The hot
[0014]
The hot
[0015]
The first three-
[0016]
Further, the
[0017]
Further, a temperature sensor (hereinafter referred to as “heat source inlet temperature sensor”) 35 and a temperature sensor (hereinafter referred to as “heat source outlet temperature sensor”) 36 are provided on the inlet side and the outlet side of the refrigerant-to-
[0018]
Next, description will be made based on the control block diagram of FIG. A
[0019]
A kitchen
[0020]
A bath
[0021]
Further, a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) 50 on the
[0022]
The
[0023]
And the capacity | capacitance of the said
[0024]
Here, the outside air temperature by the outside air temperature sensor 37 (for example, 25 ° C.), the capacity of the heat pump unit 100 (for example, 5.0 kW), the boiling temperature (for example, 75 ° C.), and the tap water with a check valve detected by the feed
[0025]
That is, first, the
[0026]
Therefore, the
[0027]
Next, the circulation flow rate (boiling amount per minute) is calculated by dividing the heating amount per minute by the heat pump by the temperature obtained by subtracting the water temperature from the boiling temperature. Specifically, the circulation flow rate = (heat pump The
[0028]
Therefore, the
[0029]
As described above, the
[0030]
Hereinafter, control during hot water supply from the
[0031]
When hot water is supplied from the hot water storage state (the hatched portion indicates the amount of hot water stored in the entire capacity) as shown in (a) of FIG. Water is supplied from the water
[0032]
That is, the
[0033]
At this time, the
[0034]
As described above, during the heating operation, the heating operation is controlled according to the heating control mode shown in FIG. 3. Hereinafter, the control when changing the heating control mode will be described based on the flowchart of FIG. I will explain.
[0035]
First, it is determined whether the boiling control mode (operation mode) is manual or automatic. If the mode is manual, the boiling control mode is set to
[0036]
When the heating control mode (operation mode) is automatic, for example, when the power to the hot
[0037]
Note that when the amount of stored hot water decreases before the predetermined time elapses and the detection temperature of the detection sensor TS7 becomes lower than 55 ° C., the
[0038]
When the
[0039]
In each boiling control mode, the same determination as in the
[0040]
As a result, when the amount of hot water supply is large, that is, when the usage load is large, the mode number can be shifted to the larger one and, of course, it is possible to appropriately cope with the load. The number is shifted to the smaller one, the maximum boiling amount at midnight is reduced, and both the minimum hot water amount at the start of boiling and the hot water amount at the end of heating operation are reduced, thereby reducing the number of
[0041]
Hereinafter, the operation at the time of reheating of the bath apparatus in which the hot water supply operation is controlled as described above will be described.
[0042]
When the temperature of the hot water in the
[0043]
In addition, the
[0044]
For this reason, the heating efficiency in the refrigerant-to-
[0045]
Next, an operation for simultaneously supplying hot water while performing reheating will be described.
[0046]
When the reheating is performed as described above, for example, when the hot water temperature detection line sensor TS4 provided in the hot
[0047]
Further, the opening degree on the inlet side of the first three-
[0048]
Further, the high temperature water heated by the refrigerant-to-
[0049]
In the above-described embodiment, the heat pump unit has been described as the heat source for heating. However, similar effects can be obtained when a fuel cell or the like is used as the heat source for heating.
[0050]
Although the embodiments of the present invention have been described above, various alternatives, modifications, and variations can be made by those skilled in the art based on the above description, and the various alternatives and modifications described above are within the scope of the present invention. Or a modification is included.
[0051]
【The invention's effect】
Conventionally, hot water in the hot water tank is used as a heat source for reheating, so if the temperature of the hot water in the hot water tank decreases due to hot water supply, etc., the hot water in the hot water tank may not be used for reheating. Therefore, at the time of reheating, the temperature of the hot water in the hot water tank was raised by operating the above heat source for heating and supplying heated hot water into the hot water tank, which was used for reheating. However, according to the present invention, the increase in power consumption was as much as possible. It is possible to suppress, efficiently perform chasing, and shorten chasing time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit explanatory diagram of a heat pump water heater.
FIG. 2 is a control block diagram.
FIG. 3 is a table showing a maximum boiling amount, a minimum hot water storage amount at the start of boiling increase, and a hot water storage amount at the end of boiling increase for each mode;
FIG. 4 is a diagram for explaining a change in the amount of stored hot water during a boiling increase operation.
FIG. 5 is a flowchart.
[Explanation of symbols]
1 Compressor
2 Refrigerant-to-water heat exchanger (heat exchanger for heating)
10 Hot water tank
18 Outward pipe
20 First switching valve (mixing valve)
21 Return pipe
23 Second switching valve (mixing valve)
24 Heat exchanger for reheating
25 Second return pipe
30 Bathtub
40 Microcomputer
41 CPU
42 RAM
43 ROM
50 microcomputer
100 heat pump unit
200 Hot water tank unit
300 Hot water supply circuit
400 memory circuit
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