JP3868908B2

JP3868908B2 - Hot water storage water heater

Info

Publication number: JP3868908B2
Application number: JP2003015325A
Authority: JP
Inventors: 英樹石田; 和幸小林; 香也子氏家; 和俊草刈
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Denso Corp
Current assignee: Denso Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP2004226010A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段により加熱した給湯用の湯を貯える貯湯タンクを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に貯えられた湯の熱量を用いて浴槽内の浴水を追い焚きに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートポンプを構成する凝縮器に貯湯タンク内の給湯水を循環させて沸き上げて、この給湯水を貯湯タンク内に貯め、少なくとも浴槽に給湯可能に構成したこの種のヒートポンプ式の貯湯式給湯装置では、浴槽内の浴水を循環させて追い焚き可能に構成した追い焚き用熱交換器を貯湯タンク内に設け、この貯湯タンク内の給湯水の熱を浴水の追い焚きの熱源としている。
【０００３】
しかも、上記追い焚き用熱交換器を二重管構造として、外管または内管のいずれか一方に浴槽内の浴水を循環させ、他方に上記給湯水の熱の他に、ガスまたは石油を燃料とした別体の熱源機で生成される温水を循環させる構成としている。これにより、貯湯タンク内の給湯水の熱量が低下したときや冬場などの外気温度の低いときにも、ヒートポンプを構成する凝縮器以外からの熱源装置によって、浴水の水温を高めることができるので能力不足がなく充分な追い焚きが実行できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２２６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１によれば、浴水の追い焚きの熱源として、ヒートポンプを構成する凝縮器以外にガスまたは石油を燃料とした熱源装置を設けることは、給湯装置が複雑、かつ大掛かりとなるとともに、設備費および維持費が高くなる問題がある。
【０００６】
そこで、貯湯タンク内に追い焚き用熱交換器を設けて貯湯タンク内の湯の熱量を利用する簡素な構成が望ましい。また、この種の貯湯式給湯装置は、概して一日当たりに消費する給湯対象個所への給湯および浴水の追い焚きのための必要熱量相当分の貯湯熱量を予め貯湯タンク１内に貯湯量として貯えている。
【０００７】
ところが、浴水を追い焚きするときには、浴槽への湯張りなどによる多量の給湯水を出湯した後に実行されることが多い。このときの貯湯タンク内は、貯湯量が低下してくることで湯と水との境界をなす温度境界位置が追い焚き用熱交換器近傍に達すると、貯湯熱量が不十分となり追い焚き時間が非常に長くなることや給湯水の貯湯温度の低下による給湯水の湯切れを起こすなどの問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献１のほかにも浴水の追い焚き機能を備える貯湯式給湯装置として、電力料金が昼間より安い深夜電力を用いて、ヒートポンプからなる加熱手段を深夜時間帯に沸き上げ運転して貯湯タンク内に高温の給湯水を蓄えておく貯湯式給湯装置が知られている。
【０００９】
ところで、深夜電力を用いる加熱手段では、沸き上げ運転した後のときに、給湯水の使用量が多くなってくると貯湯温度が低下してくる。つまり、貯湯温度が低下すると給湯および追い焚きするための必要熱量分が不足することがある。このときには、深夜時間帯以外の昼間時間帯による加熱手段の運転が課せられ電力の維持費が割高となる。また、所望する給湯温度による給湯水が得られず湯切れを起こすなどの問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、浴水の追い焚きに必要とする追い焚き熱量を求める追い焚き熱量演算手段を配設させることで、維持費が安くしかも湯切れを防止する貯湯式給湯装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項７に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、この貯湯タンク（１）内の水を沸き上げ運転する加熱手段（２）と、貯湯タンク（１）内に熱交換器（４１）を配設し、この熱交換器（４１）に浴槽内の浴水を循環させて追い焚きする浴水追い焚き手段（４０）と、この浴水追い焚き手段（４０）および加熱手段（２）を制御する制御手段（２００）とを備える貯湯式給湯装置において、
浴水追い焚き手段（４０）には、熱交換器（４１）の受熱量を求めるための温度情報および流量情報もしくは受熱情報を検出する熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）が設けられるとともに、制御手段（２００）は、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）により検出された温度情報および流量情報もしくは受熱情報に基づいて追い焚き熱量を求める追い焚き熱量演算手段（２００ａ）を有し、制御手段（２００）は、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）により求められた追い焚き熱量相当分を貯湯タンク（１）内に蓄熱するように加熱手段（２）を沸き上げ運転させることを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、この種の貯湯式給湯装置では、一日当たりに消費する給湯対象個所への給湯および浴水の追い焚きのための必要熱量相当分の貯湯熱量を予め貯湯タンク（１）内に貯湯量として貯えている。ところが、浴水を追い焚きするときは、概して浴槽への湯張りなどによる多量の給湯水を出湯した後に実行されることが多い。
【００１３】
このときの貯湯タンク（１）内は、貯湯量が低下してくることで湯と水との境界をなす温度境界位置が熱交換器（４１）近傍に達すると、貯湯熱量が不十分となり追い焚き時間が非常に長くなることや給湯水の湯温の低下による給湯水の湯切れを起こすなどの問題がある。
【００１４】
そこで、本発明では、貯湯タンク（１）内に配設される熱交換器（４１）の受熱量を求めるための温度情報および流量情報もしくは受熱情報を検出する熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）を設けて、この熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）により検出された温度情報および流量情報もしくは受熱情報に基づいて追い焚き熱量を求める追い焚き熱量演算手段（２００ａ）を有することにより、追い焚き熱量が熱交換器（４１）の受熱量から容易に求めることができるため、浴水を加熱するための熱量のほか、例えば、浴水を循環する配管からの漏洩熱量なども含めた精度の高い追い焚き熱量を求めることができる。
【００１５】
追い焚き熱量演算手段（２００ａ）により求められた追い焚き熱量相当分を貯湯タンク（１）内に蓄熱するように加熱手段（２）を沸き上げ運転させることにより、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、熱交換器（４１）の下流に設けられ、この熱交換器（４１）の受熱情報を検出する熱量計（４９）であって、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、熱量計（４９）より検出された受熱情報に基づいて求めることを特徴としている。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、熱交換器（４１）の下流に熱量計（４９）を設け、この熱量計（４９）より検出された受熱情報に基づいて求めることにより、追い焚き熱量が容易に、かつ精度良く求めることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、熱交換器（４１）の上下流にそれぞれ設けられ、熱交換器（４１）の出入口温度情報を検出する温度検出手段（４５、４６）であって、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、温度検出手段（４５、４６）より検出された温度情報に基づいて求めることを特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１で述べた熱量計（４９）の他に、温度検出手段（４５、４６）により検出された出入口温度情報に基づいて求めることにより、追い焚き熱量が容易に、かつ精度良く求めることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、熱交換器（４１）の上流もしくは下流に設けられ、熱交換器（４１）を流通する流量情報を検出する流量検出手段（４８）であって、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、流量検出手段（４８）より検出された流量情報に基づいて求めることを特徴としている。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、上述した熱量計（４９）、温度検出手段（４５、４６）の他に、流量検出手段（４８）により検出された流量情報に基づいて求めることにより、追い焚き熱量が容易に、かつ精度良く求めることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、熱交換器（４１）を流通する浴水温を検出する温度検出手段（４６）であって、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、温度検出手段（４６）より検出された浴水温および追い焚き設定温度に基づいて求めることを特徴としている。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、また、温度検出手段（４６）より検出された浴水温および追い焚き設定温度に基づいて求めることにより、追い焚き熱量が容易に求めることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、加熱手段（２）は、電源に深夜電力を用いて貯湯タンク（１）内の水を沸き上げ運転する加熱手段であって、制御手段（２００）は、浴水を追い焚きする前日の深夜時間帯に、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）により求められた追い焚き熱量相当分を貯湯タンク（１）内に蓄熱するように加熱手段（２）を沸き上げ運転させることを特徴としている。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）により求められた追い焚き熱量相当分を貯湯タンク（１）内に蓄熱するように加熱手段（２）を沸き上げ運転させることにより、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。
【００２６】
また、追い焚き熱量相当分を貯湯タンク（１）内に蓄熱することにより、深夜時間帯以外において加熱手段（２）が作動することがないのでランニングコストの低減が図れる。
【００２７】
請求項７に記載の発明では、加熱手段（２）は、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプユニット（２）であって、冷媒が二酸化炭素であることを特徴としている。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、冷媒に二酸化炭素を用いることで、超臨界ヒートポンプサイクルを形成できる。これによれば、フロン系の冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８０〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができるため追い焚き時間を短縮できる。
【００２９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態の貯湯式給湯装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は、貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態の貯湯式給湯装置は、図１に示すように、１は耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）の貯湯タンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯用の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。貯湯タンク１は縦長形状であり、その底面には導入口１１が設けられ、この導入口１１には貯湯タンク１内および後述する混合弁１６に水道水を導入する給水経路である導入管１２が接続されている。
【００３１】
また、この導入管１２には、導入管１２を流れる水道水の水温を検出する図示しない給水サーミスタ、および導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する図示しない減圧逆止弁が設けられている。
【００３２】
なお、給水サーミスタは導入管１２を流れる水道水の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。そして、導入管１２の途中には給水分岐点１２ａが設けられ、この給水分岐点１２ａと後述する混合弁１６とはバイパス経路である給水配管１５により繋がれている。
【００３３】
一方、貯湯タンク１の最上部には導出口１３が設けられ、導出口１３には貯湯タンク１内の湯を導出するための給湯経路である導出管１４が接続されている。導出管１４の経路途中には逃がし弁５３が配設された排出配管５２を接続しており、貯湯タンク１内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク１内の湯を外部に排出して、貯湯タンク１等にダメージを与えないようになっている。
【００３４】
１６は混合手段である混合弁であり、導出管１４と給水配管１５との合流点に配置されている。そして、混合弁１６は開口面積比（導出管１４に連通する湯側の開度と給水配管１５に連通する水側の開度の比率）を調節することにより、導出管１４からの湯と給水配管１５からの水道水との混合比を調節できるようになっている。
【００３５】
なお、混合弁１６はサーボモータ等の駆動源により弁体を駆動して各経路の開度を調節する電動弁であり、後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００３６】
混合弁１６の出口側には、混合湯経路である配管１７ａとその配管１７ｂから分岐した配管１７ｂが接続されている。一方の配管１７ａは、下流端に図示しない給湯水栓、シャワー水栓等へ混合された給湯水を導く配管であり、他方の配管１７ｂは後述する浴水追い焚き手段４０に繋がれている。そして、配管１７ａには、混合された給湯水の温度を検出する図示しない給湯サーミスタと混合された給湯水の流量を検出する図示しない流量カウンタとが設けられている。そして、これらの給湯サーミスタ（図示せず）は配管１７ａ内に流れる給水の温度情報および流量カウンタ（図示せず）は配管１７ｂ内の流量情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００３７】
なお、図示しない流量カウンタが配管１７ａ内の水の流れを検出したときには、給湯水栓、シャワー水栓等のいずれかで湯が使用されようとしているということである。このとき制御装置２００は、給湯設定温度に応じて、まず上述した給水サーミスタ（図示しない）からの温度情報と後述する出湯サーミスタ３２からの温度情報とから混合弁１６の開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ（図示せず）からの温度情報に基づいて給湯温度が設定温度となるように混合弁１６の開口面積比を微細制御するようになっている。
【００３８】
また、貯湯タンク１の下部には、貯湯タンク１内の水を吸入するための吸入口１８が設けられ、貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内に湯を吐出する吐出口１９が設けられている。吸入口１８と吐出口１９とは循環回路２０で接続されており、循環回路２０の一部はヒートポンプユニット２内に配置されている。
【００３９】
循環回路２０のヒートポンプユニット２内に配置された部分には、図示しない熱交換器が設けられており、吸入口１８から吸入した貯湯タンク１内の水を高温冷媒との熱交換により加熱し、吐出口１９から貯湯タンク１内に戻すことにより貯湯タンク１内の水を沸き上げることができるようになっている。
【００４０】
なお、本実施形態の加熱手段であるヒートポンプユニット２は、図示しない圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプであり、電源に深夜時間帯の深夜電力を用いて貯湯タンク１内の水を沸き上げて貯湯させるようにしている。
【００４１】
超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。
【００４２】
因みに、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができる。また、ヒートポンプユニット２は後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００４３】
次に、貯湯タンク１の上部外壁面には、貯湯タンク１内上部の水温を検出する出湯サーミスタ３２が設けられており、導出口１３から導出される水の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００４４】
また、貯湯タンク１の外壁面には複数の（本例では６つの）水位サーミスタ３３が縦方向にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１内に満たされた水の各水位レベルでの温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。従って、後述する制御装置２００は、水位サーミスタ３３からの温度情報に基づいて、貯湯タンク１内上方の沸き上げられた湯と貯湯タンク１内下方の沸き上げられる前の水との温度境界位置を検出できるようになっている。
【００４５】
次に、浴水追い焚き手段４０は、熱交換器４１、循環ポンプ４３、三方弁４７および浴槽３内の浴水を熱交換器４１に循環させて浴槽３内に戻す浴水循環水経路４２から構成されている。熱交換器４１は、貯湯タンク１内の上方に配設され、浴水を加熱するための熱交換器であって、ヒートポンプユニット２により沸き上げられた湯を熱源としている。
【００４６】
循環ポンプ４３は電動ポンプであり、後述する制御装置２００により制御され、ハウジング内のインペラを回転させることにより浴水を浴槽３から熱交換器４１に圧送して浴槽３内に戻すために用いられている。三方弁４７は、後述する制御装置２００により制御され、浴槽３内の浴水を熱交換器４１に流通する流れ方向（図中に示す矢印ａ）と、熱交換器４１を迂回する流れ方向（図中に示す矢印ｂ）とのいずれか一方に切り換えるための三方弁である。
【００４７】
また、浴水循環水経路４２の上流側には、浴槽３内に湯張りされた浴水の湯量、言い換えれば、浴槽３内の浴水の水位レベルを求めるための水圧を検出する水圧スイッチ４４が設けられている。この水圧スイッチ４４は、浴槽３内の浴水の流量情報として後述する制御装置２００に出力されるように構成している。
【００４８】
循環ポンプ４３の下流側には、浴水循環水経路４２を循環する浴水の浴水温を検出する温度検出手段である第１浴水温サーミスタ４６が設けられている。さらに、熱交換器４１の下流側に、この熱交換器４１を流通した後の浴水温を検出する温度検出手段である第２浴水温サーミスタ４５が設けられている。因みに、本実施形態では、第１浴水温サーミスタ４６により検出された浴水温が熱交換器４１の往き温度（Ｔ１）であって、一方の第２浴水温サーミスタ４５により検出された浴水温が熱交換器４１の戻り温度（Ｔ２）である。
【００４９】
そして、これらの第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５は浴槽３内の浴水の温度情報として後述する制御装置２００に出力するようになっている。なお、第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５は本発明の熱量検出手段である。
【００５０】
次に、配管１７ｂは浴槽３内へのお湯張り、差し湯、たし湯するための混合湯が流れる配管であって浴水循環水経路４２に繋げられている。そして、この配管１７ｂには、湯張り弁５１および図示しない流量カウンタが設けられている。
【００５１】
この湯張り弁５１は、後述する制御装置２００により制御され、配管１７ｂに流れる混合湯を開閉する電磁弁である。図示しない流量カウンタは配管１７ｂ内の流量情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００５２】
次に、２００は制御手段である制御装置であり、各サーミスタ３２、３３、４５、４６からの温度情報、流量カウンタ（図示しない）からの流量情報、水圧スイッチ４４からの流量情報および図示しない操作盤に設けられた操作スイッチからの操作信号等に基づいて、ヒートポンプユニット２、混合弁１６、循環ポンプ４３、三方弁４７、および湯張り弁５１等を制御するように構成されている。
【００５３】
また、制御装置２００には、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された本発明による追い焚き熱量演算手段である追い焚き制御手段２００ａが設けられており、この追い焚き制御手段２００ａによりヒートポンプユニット２および浴水追い焚き手段４０を制御して浴槽３内の浴水を追い焚きするようにしている。
【００５４】
なお、図示しない操作盤には、操作スイッチとして、電源スイッチ、給湯設定温度スイッチ、湯張りスイッチ、湯張り設定温度スイッチ、追い焚きスイッチ、追い焚き設定温度スイッチなどが設けられている。また、図示しない操作盤は、浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置され、操作盤以外は、屋外等の適所に設置されている。
【００５５】
次に、上記構成による貯湯式給湯装置の作動について説明する。まず、図示しない電源スイッチがオンされると、制御装置２００は、ヒートポンプユニット２を制御させて通常の温調給湯制御を行なう。この温調給湯制御が実行されると、制御装置２００は、貯湯タンク１に設けられた各サーミスタ３２、３３からの温度情報等や、図示しない操作盤により設定された時刻情報（例えば、深夜時間帯）等に基づいて、適宜ヒートポンプサイクル２を作動させ貯湯タンク１内の水を加熱して高温（例えば８５℃の湯）の給湯水を貯えておく。
【００５６】
そして、貯えられた高温の給湯水を水と混合させて台所、洗面所、浴槽３などの給湯対象個所に給湯するとともに、給湯水の熱量を用いて浴水を追い焚きするものである。ところで、貯湯式給湯装置の作動は、給湯の用途に供するときと、浴水を追い焚きするときでは制御装置２００および各構成部品の作動が異なるため、給湯の用途に供する一例として、浴槽３内に湯張りするときと、浴水を追い焚きするときの作動について述べる。
【００５７】
まず、浴槽３内に給湯水を湯張りするときには、湯張りスイッチ（図示せず）を操作することにより、制御装置２００は、湯張り弁５１を開弁させるとともに、湯張り設定温度に応じて、給水サーミスタ（図示せず）からの温度情報と出湯サーミスタ３２からの温度情報とから混合弁１６の開口面積比を概略調節し、その後第１浴水温サーミスタ４６からの温度情報に基づいて出湯温度が湯張り設定温度となるように混合弁１６の開口面積比を微細制御する。
【００５８】
これにより、貯湯タンク１内の高温の給湯水と給水配管１５からの水との混合された混合湯が配管１７ｂおよび浴水循環水経路４２を介して浴槽３内に出湯する。そして、浴槽３内の浴水の水位が予め設定した水位レベルに達すると、この水位レベルを水圧スイッチ４４が検出することにより湯張り弁５１を閉弁させて所定量の湯張りが完了するものである。なお、流量カウンタ（図示せず）は、湯張り弁５１が開弁している間のときの浴槽３内に出湯した湯量が検出されている。
【００５９】
この湯張りにより、貯湯タンク１内は、上部から高温の給湯水が導出されることにより、導入管１２より水道水が貯湯タンク１の下方に導入される。従って、温度境界位置が貯湯タンク１内上方に移動する。つまり、給湯の用途に供するときには、順次温度境界位置が上方に変動するとともに、貯湯タンク１内の貯湯量が低下していく。
【００６０】
次に、浴水を追い焚きするときの作動を図２に基づいて説明する。図２は、制御装置２００の追い焚き制御手段２００ａの制御処理を示すフローチャートである。まず、スタートによりデータ処理用メモリー（ＲＡＭ）の記憶内容などの初期化を行う。そして、ステップ２０１にて、追い焚きスイッチ（図示せず）が操作しているか否かを判定する。追い焚きスイッチ（図示せず）が操作しておれば、ステップ２０２にて、三方弁４７の流れ方向をｂ方向（図１参照）に切り換えるとともに循環ポンプ４３を作動させる。これにより、浴槽３内の浴水が熱交換器４１を迂回して循環水経路４２を循環する。
【００６１】
そして、次のステップ２０３にて、所定時間後に浴水の往き温度（Ｔ１）が追い焚き設定温度より低いか否かを判定する。ここで、ＹＥＳであれば、ステップ２０４に移行し、三方弁４７の流れ方向をａ方向（図１参照）に切り換えることで追い焚き温度制御を開始する。これにより、浴水が熱交換器４１に流通されて加熱される。
【００６２】
そして、次のステップ２０５にて追い焚き温度制御を開始した直後の温度情報、つまり、熱交換器４１の往き温度（Ｔ１）および熱交換器４１の戻り温度（Ｔ２）を読み込んで記憶しておく。そして、次のステップ２０６にて往き温度（Ｔ１）が追い焚き設定温度に達したか否かを判定するまでは、所定時間毎に上記温度情報を読み込みこんで記憶することを継続させる。
【００６３】
そして、次のステップ２０６の判定手段において、往き温度（Ｔ１）が追い焚き設定温度に達したときには、次のステップ２０７に移行して三方弁４７の流れ方向をｂ方向（図１参照）に切り換える。なお、ステップ２０６において、往き温度（Ｔ１）が追い焚き設定温度に達したと判定したときが追い焚き温度制御が終了したものである。
【００６４】
そして、次のステップ２０８では、ステップ２０５において、記憶された温度情報（Ｔ２−Ｔ１）および予め循環ポンプ４３の仕様値から求めた所定の流量値（Ｇｒ）に基づいて追い焚き熱量（Ｑ）を求めるとともに、求めた追い焚き熱量（Ｑ）を記憶するものである。因みに本実施形態では、この追い焚き熱量（Ｑ）を下記、数式（１）よって求めた。
【００６５】
【数式１】
Ｑ＝（Ｔ２−Ｔ１）×Ｇｒ
ここで、Ｔ２およびＴ１は、追い焚き制御を開始した直後の温度情報（Ｔ１、Ｔ２）と、追い焚き制御が終了した直前の温度情報（Ｔ１、Ｔ２）から平均値を求めたものである。この追い焚き熱量（Ｑ）は、熱交換器４１が貯湯タンク１内の貯湯熱量から受熱した受熱量である。
【００６６】
なお、その後、暫くして往き温度（Ｔ１）が低下して追い焚き設定温度よりも下回ると再びステップ２０３の判定により追い焚き温度制御が開始され、ステップ２０４〜ステップ２０８が繰り返されて次の追い焚き熱量（Ｑ）が求められる。従って、ステップ２０８では、先に求めた追い焚き熱量（Ｑ）に今回の追い焚き熱量（Ｑ）が加算されて記憶されるようになっている。
【００６７】
そして、追い焚きスイッチ（図示せず）が停止操作されることにより、ステップ２０１において、ＮＯと判定されてステップ２０９にて循環ポンプ４３が停止されるとともに、ステップ２１０において累計された追い焚き累計熱量（ＱＴ）が記憶するようにしている。これにより、追い焚きスイッチ（図示せず）を操作して浴水を追い焚きしたときの追い焚き累計熱量（ＱＴ）が記憶されている。
【００６８】
ところで、本実施形態のヒートポンプユニット２は、浴水を追い焚きする前日の深夜時間帯に稼動させて給湯の用途に供する必要給湯熱量と、追い焚きするために必要とする追い焚き熱量とを見込んで貯湯タンク１内に貯湯熱量として貯える貯湯式給湯装置においては、追い焚きに消費する一日あたりの追い焚き熱量を求めて記憶させることにより、その後の深夜時間帯に作動するヒートポンプユニット２の沸き上げ運転において、上記求められた一日あたりの追い焚き熱量相当分を沸き上げるように制御することが可能となる。
【００６９】
なお、本実施形態では、ステップ２０８において、Ｔ２およびＴ１が追い焚き制御を開始した直後の温度情報（Ｔ１、Ｔ２）と、追い焚き制御が終了した直前の温度情報（Ｔ１、Ｔ２）から平均値から求めたが、これに限らず、温度情報（Ｔ１、Ｔ２）を時間あたりの変化量を積分などによって求めて平均値を算出しても良い。これによれば、精度の高い追い焚き熱量（Ｑ）が求めることができる。
【００７０】
以上の第１実施形態の貯湯式給湯装置によれば、この種の貯湯式給湯装置では、一日当たりに消費する給湯対象個所への給湯および浴水の追い焚きのための必要熱量相当分の貯湯熱量を予め貯湯タンク１内に貯湯量として貯えている。ところが、浴水を追い焚きするときは、概して浴槽への湯張りなどによる多量の給湯水を出湯した後に実行されることが多い。
【００７１】
このときの貯湯タンク１内は、貯湯量が低下してくることで湯と水との境界をなす温度境界位置が熱交換器４１近傍に達すると、貯湯熱量が不十分となり追い焚き時間が非常に長くなることや給湯水の湯温の低下による給湯水の湯切れを起こすなどの問題がある。
【００７２】
そこで、本発明では、貯湯タンク１内に配設される熱交換器４１の受熱量を求めるための第１浴水温サーミスタ４６と第２浴水温サーミスタ４５とを設けて、この第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５により温度情報（Ｔ１、Ｔ２）および流量情報（Ｇｒ）に基づいて追い焚き熱量（Ｑ）を求める追い焚き熱量演算手段である追い焚き制御手段２００ａを有することにより、追い焚き熱量（Ｑ）が熱交換器（４１）の受熱量から容易に求めることができる。
【００７３】
従って、追い焚き制御手段２００ａにより求められた追い焚き熱量相当分を予めこの求められた追い焚き熱量を見込んで深夜時間帯に貯湯タンク１内に蓄熱するようにヒートポンプユニット２を沸き上げ運転させることにより、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。さらに、消費する追い焚き熱量が深夜電力を用いて貯湯することが可能なため維持費が安くできる。
【００７４】
また、上記追い焚き熱量相当分を貯湯タンク１内に蓄熱することにより、深夜時間帯以外においてヒートポンプユニット２が作動することがないのでランニングコストの低減が図れる。
【００７５】
また、ヒートポンプユニット２の冷媒に二酸化炭素を用いることで、超臨界ヒートポンプサイクルを形成できる。これによれば、フロン系の冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８０〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができるため追い焚き時間を短縮できる。
【００７６】
なお、第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５は、できるだけ熱交換器４１の近傍に設けることで、浴水を循環する配管からの漏洩熱量なども含めた精度の高い追い焚き熱量を求めることができる。
【００７７】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、追い焚き熱量（Ｑ）を求めるために熱交換器４１への往き温度（Ｔ１）を検出する第１浴水温サーミスタ４６および戻り温度（Ｔ２）を検出する第２浴水温サーミスタ４５を設けたが、これに限らず、熱交換器４１を流通した後の浴水の受熱量を検出する熱量計を設けても良い。
【００７８】
具体的には、図３に示すように、浴水循環経路４２において、熱交換器４１の下流に、第１実施形態では第２浴水温サーミスタ４５が設けられた部位に熱量検出手段である熱量計４９を設けたものである。なお、第１実施形態と同様の構成は同一の符合を付して説明は省略する。以上の構成によれば、熱交換器４１を流通した直後の浴水循環水経路４２を流れる浴水の熱量を熱量計４９により直接検出できるので精度の高い追い焚き熱量（Ｑ）が容易に求めることができる。
【００７９】
（他の実施形態）
以上の第１実施形態では、追い焚き熱量（Ｑ）を求めるための流量情報を循環ポンプ４３の仕様値から求めた所定の流量値（Ｇｒ）と設定したが、図４に示すように、浴水循環水経路４２の循環ポンプ４３の下流に、浴水循環水経路４２を流れる流量を検出する熱量検出手段である流量検出手段４８を設け、流量検出手段４８より検出された流量情報に基づいて追い焚き熱量（Ｑ）を求めても良い。
【００８０】
これによれば、流量情報の検出が第１実施形態よりも精度が高いので、精度の高い追い焚き熱量（Ｑ）が容易に求めることができる。
【００８１】
また、以上の実施形態では、追い焚き熱量（Ｑ）を求めるための熱量検出手段である第２浴水温サーミスタ４５、熱量計４９または流量検出手段４８などを浴水循環水経路４２に設けたが、水圧センサ４４より検出される流量情報および追い焚き開始時に第１浴水温サーミスタ４６より検出される往き温度（Ｔ１）と追い焚き設定温度とに基づいて追い焚き熱量（Ｑ）を演算しても良い。
【００８２】
因みに、Ｑ＝（設定温度―追い焚き開始時Ｔ１）×浴水量により求めることができる。なお、このときには、配管などの漏洩熱量を係数として加算することにより精度の高い追い焚き熱量（Ｑ）を求めることができる。以上の構成によれば、追い焚き熱量（Ｑ）を求めるための熱量検出手段が最小限となるため部品点数を増加しなくても良い。
【００８３】
また、以上の実施形態では、本発明を圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプからなるヒートポンプユニット２に適用したが、これに限らず、一般のヒートポンプサイクルを構成する加熱手段に適用しても良い。さらに、貯湯タンク１内に電気ヒータが配設され、深夜電力を用いて給湯水を蓄える電気温水器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における制御装置２００の追い焚き制御手段の制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図４】他の実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１…貯湯タンク
２…ヒートポンプユニット（加熱手段）
４０…浴水追い焚き手段
４１…熱交換器
４５…第２浴水温サーミスタ（熱量検出手段、温度検出手段）
４６…第１浴水温サーミスタ（熱量検出手段、温度検出手段）
４８…流量検出手段（熱量検出手段）
４９…熱量計（熱量検出手段）
２００…制御装置（制御手段）
２００ａ…追い焚き制御手段（追い焚き熱量演算手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot water storage type hot water supply apparatus including a hot water storage tank for storing hot water for hot water supply heated by a heating means, and particularly relates to replenishing bath water in a bathtub using the amount of heat of the stored hot water.
[0002]
[Prior art]
In this type of heat pump type hot water storage type hot water supply device, the hot water in the hot water storage tank is circulated and boiled up in the condenser that constitutes the heat pump, the hot water is stored in the hot water storage tank, and at least the hot water can be supplied to the bathtub. In addition, a reheating heat exchanger configured to circulate the bath water in the bathtub so as to be reheated is provided in the hot water storage tank, and the heat of the hot water in the hot water storage tank is used as a heat source for reheating the bath water.
[0003]
In addition, the reheating heat exchanger has a double-pipe structure, and the bath water in the bathtub is circulated in either the outer pipe or the inner pipe, and in addition to the heat of the hot water, gas or oil is supplied to the other. It is configured to circulate hot water generated by a separate heat source machine as fuel. As a result, even when the amount of hot water in the hot water storage tank decreases or when the outside air temperature is low such as in winter, the water temperature of the bath water can be increased by the heat source device other than the condenser that constitutes the heat pump. There is no shortage of capability so that sufficient chasing can be performed (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-22266 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-mentioned Patent Document 1, providing a heat source device using gas or petroleum as a fuel other than the condenser constituting the heat pump as a heat source for replenishing the bath water is complicated and large-scale. In addition, there is a problem that the equipment cost and the maintenance cost become high.
[0006]
Therefore, a simple configuration in which a reheating heat exchanger is provided in the hot water storage tank and the amount of hot water in the hot water storage tank is used is desirable. In addition, this type of hot water storage type hot water supply apparatus generally stores in the hot water storage tank 1 a hot water storage amount corresponding to a necessary heat amount for hot water supply to a hot water supply target area and a replenishment of bath water as hot water storage amount in advance. ing.
[0007]
However, when the bath water is replenished, it is often executed after a large amount of hot water is supplied by hot water filling a bathtub. At this time, if the temperature boundary position that forms the boundary between hot water and water reaches the vicinity of the reheating heat exchanger due to the decrease in the amount of stored hot water, the amount of stored hot water becomes insufficient and the reheating time becomes shorter. There is a problem that the hot water supply runs out due to a very long time or a decrease in hot water storage temperature.
[0008]
In addition to the above-mentioned Patent Document 1, as a hot water storage type hot water supply device having a function of replenishing bath water, the heating means consisting of a heat pump is heated up at midnight hours using midnight power, which is cheaper than the daytime. A hot water storage type hot water supply device that stores hot hot water in a hot water storage tank is known.
[0009]
By the way, in the heating means using midnight power, the hot water storage temperature decreases when the amount of hot water used increases after the boiling operation. In other words, when the hot water storage temperature is lowered, there may be a shortage of the necessary amount of heat for hot water supply and chasing. At this time, the heating means is operated in the daytime period other than the midnight time period, and the maintenance cost of the electric power is higher. In addition, there is a problem that hot water supply due to a desired hot water supply temperature cannot be obtained and hot water runs out.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above points, and by providing a reheating heat amount calculation means for obtaining reheating heat amount required for reheating the bath water, the maintenance cost is low and the hot water runs out. It is an object of the present invention to provide a hot water storage type hot water supply apparatus that prevents the above.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the technical means described in claims 1 to 7 are employed. That is, according to the first aspect of the present invention, a hot water storage tank (1) for storing hot water for hot water supply therein, a heating means (2) for boiling up water in the hot water storage tank (1), a hot water storage tank ( 1) A heat exchanger (41) is disposed in the bath, and a bath water replenishing means (40) for circulating the bath water in the bathtub through the heat exchanger (41) and retreating the bath water. In a hot water storage type hot water supply apparatus comprising a control means (200) for controlling the means (40) and the heating means (2),
The bath water replenishing means (40) is provided with heat amount detection means (45, 46, 48, 49) for detecting temperature information and flow rate information or heat reception information for obtaining the heat reception amount of the heat exchanger (41). At the same time, the control means (200) has a reheating heat amount calculating means (200a) for obtaining reheating heat quantity based on the temperature information and flow rate information or heat receiving information detected by the heat quantity detection means (45, 46, 48, 49).And the control means (200) causes the heating means (2) to boil up so that the amount corresponding to the reheating heat quantity obtained by the reheating heat quantity calculation means (200a) is stored in the hot water storage tank (1).It is characterized by that.
[0012]
According to the first aspect of the present invention, in this type of hot water storage type hot water supply apparatus, a hot water storage amount corresponding to a necessary heat amount for hot water supply to a hot water supply target area and replenishment of bath water consumed per day is stored in advance. It is stored in the tank (1) as hot water storage. However, when the bath water is replenished, it is generally executed after a large amount of hot water supplied by hot water filling a bathtub or the like is discharged.
[0013]
In the hot water storage tank (1) at this time, if the temperature boundary position that forms the boundary between hot water and water reaches the vicinity of the heat exchanger (41) due to a decrease in the amount of stored hot water, the amount of stored hot water becomes insufficient and will follow up. There are problems such as a very long burning time and running out of hot water due to a decrease in hot water temperature.
[0014]
Therefore, in the present invention, the heat amount detection means (45, 46, 48) for detecting temperature information and flow rate information or heat reception information for obtaining the heat reception amount of the heat exchanger (41) disposed in the hot water storage tank (1). 49) and a reheating heat amount calculating means (200a) for obtaining a reheating heat amount based on temperature information and flow rate information or heat receiving information detected by the heat amount detecting means (45, 46, 48, 49). Therefore, the amount of reheating heat can be easily obtained from the amount of heat received by the heat exchanger (41). In addition to the amount of heat for heating the bath water, for example, the amount of heat leaked from the piping through which the bath water is circulated It is possible to determine the amount of reheating heat with high accuracy.
[0015]
ChaseBy heating up the heating means (2) so that the amount equivalent to the amount of reheating heat determined by the amount of heat calculating means (200a) is stored in the hot water storage tank (1), the hot water supply runs out during reheating. It is possible to refill the bathing water without causing trouble.Become.
[0016]
In the invention according to claim 2, the calorimeter is provided at the downstream of the heat exchanger (41) and the heat quantity detecting means (45, 46, 48, 49) detects heat reception information of the heat exchanger (41). (49), and the reheating calorie calculating means (200a) is characterized in that the reheating calorie calculating means (200a) obtains it based on the heat receiving information detected by the calorimeter (49) when reheating the bath water.
[0017]
According to invention of Claim 2, a calorimeter (49) is provided in the downstream of a heat exchanger (41), and it calculates | requires based on the heat-receiving information detected from this calorimeter (49), By reheating heat amount Can be obtained easily and accurately.
[0018]
In the invention according to claim 3, the heat quantity detection means (45, 46, 48, 49) is provided on the upstream and downstream sides of the heat exchanger (41), respectively, and detects the inlet / outlet temperature information of the heat exchanger (41). The temperature detection means (45, 46), the reheating heat amount calculation means (200a), obtains the temperature based on the temperature information detected by the temperature detection means (45, 46) when reheating the bath water. It is characterized by.
[0019]
According to the third aspect of the present invention, in addition to the calorimeter (49) described in the first aspect, the determination is made based on the inlet / outlet temperature information detected by the temperature detecting means (45, 46). The amount of heat can be determined easily and accurately.
[0020]
In the invention according to claim 4, the heat quantity detection means (45, 46, 48, 49) is provided upstream or downstream of the heat exchanger (41) and detects flow rate information flowing through the heat exchanger (41). A flow rate detecting means (48) for reheating, wherein the reheating heat amount calculating means (200a) obtains based on flow rate information detected by the flow rate detecting means (48) when reheating the bath water. Yes.
[0021]
According to the invention described in claim 4, in addition to the calorimeter (49) and the temperature detection means (45, 46) described above, by obtaining based on the flow rate information detected by the flow rate detection means (48), The amount of reheating heat can be determined easily and accurately.
[0022]
In the invention according to claim 5, the calorific value detecting means (45, 46, 48, 49) is a temperature detecting means (46) for detecting the temperature of the bath water flowing through the heat exchanger (41), and is a reheating heat quantity. The calculating means (200a) is characterized in that, when bathing water, the calculating means (200a) obtains it based on the bath water temperature and the chasing set temperature detected by the temperature detecting means (46).
[0023]
According to the fifth aspect of the present invention, the amount of reheating heat can be easily obtained by obtaining it based on the bath water temperature and the reheating set temperature detected by the temperature detecting means (46).
[0024]
In the invention described in claim 6, the heating means (2) is a heating means for boiling up water in the hot water storage tank (1) using midnight power as a power source, and the control means (200) is a bath. The heating means (2) is heated up so that the reheating heat amount equivalent to the reheating heat quantity calculation means (200a) is stored in the hot water storage tank (1) during the midnight time the day before the water is reclaimed. It is characterized by letting.
[0025]
According to the sixth aspect of the present invention, the heating means (2) is caused to boil up so that the reheating heat amount equivalent to the reheating heat quantity calculation means (200a) is stored in the hot water storage tank (1). Thus, it is possible to reliably reheat the bath water without running out of hot water during reheating.
[0026]
Further, by storing the amount corresponding to the amount of reheating heat in the hot water storage tank (1), the heating means (2) does not operate except in the midnight time zone, so that the running cost can be reduced.
[0027]
In the invention according to claim 7, the heating means (2) is a heat pump unit (2) comprising a heat pump cycle, and the refrigerant is carbon dioxide.
[0028]
According to invention of Claim 7, a supercritical heat pump cycle can be formed by using a carbon dioxide for a refrigerant | coolant. According to this, hot water supply water having a higher temperature (for example, about 80 to 90 ° C.) than a general heat pump cycle using a chlorofluorocarbon refrigerant can be boiled, so that the reheating time can be shortened.
[0029]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a hot water storage type hot water supply apparatus according to a first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus. In the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 1, reference numeral 1 is a metal (for example, stainless steel) hot water storage tank excellent in corrosion resistance, and a heat insulating material (not shown) is arranged on the outer periphery. Hot water for hot water supply can be kept warm for a long time. The hot water storage tank 1 has a vertically long shape, and an introduction port 11 is provided on the bottom surface thereof, and an introduction pipe 12 serving as a water supply path for introducing tap water into the hot water storage tank 1 and a mixing valve 16 described later. It is connected.
[0031]
In addition, the introduction pipe 12 adjusts the water pressure thermistor (not shown) for detecting the temperature of the tap water flowing through the introduction pipe 12 and the water pressure of the introduced tap water to a predetermined pressure, A decompression check valve (not shown) that prevents backflow is provided.
[0032]
The water supply thermistor outputs temperature information of tap water flowing through the introduction pipe 12 to the control device 200 described later. A water supply branch point 12a is provided in the middle of the introduction pipe 12, and the water supply branch point 12a and a mixing valve 16 described later are connected by a water supply pipe 15 serving as a bypass path.
[0033]
On the other hand, a lead-out port 13 is provided at the top of the hot water storage tank 1, and a lead-out pipe 14, which is a hot water supply path for leading out hot water in the hot water storage tank 1, is connected to the lead-out port 13. A discharge pipe 52 provided with a relief valve 53 is connected midway along the outlet pipe 14, and when the pressure in the hot water storage tank 1 rises above a predetermined pressure, the hot water in the hot water storage tank 1 is externally connected. The hot water storage tank 1 and the like are not damaged.
[0034]
Reference numeral 16 denotes a mixing valve, which is a mixing means, and is arranged at the junction of the outlet pipe 14 and the water supply pipe 15. The mixing valve 16 adjusts the opening area ratio (the ratio of the opening degree on the hot water side communicating with the outlet pipe 14 and the opening degree on the water side communicating with the feed water pipe 15) to thereby provide hot water and water supply from the outlet pipe 14. The mixing ratio with the tap water from the pipe 15 can be adjusted.
[0035]
The mixing valve 16 is an electric valve that adjusts the opening degree of each path by driving a valve body by a drive source such as a servo motor, and is operated by a control signal from a control device 200 to be described later and controls the operating state. The data is output to the apparatus 200.
[0036]
Connected to the outlet side of the mixing valve 16 are a pipe 17a which is a mixed hot water path and a pipe 17b branched from the pipe 17b. One pipe 17a is a pipe for introducing hot water mixed into a hot water faucet, a shower faucet, etc. (not shown) to the downstream end, and the other pipe 17b is connected to bath water replenishing means 40 described later. The pipe 17a is provided with a hot water thermistor (not shown) that detects the temperature of the mixed hot water and a flow rate counter (not shown) that detects the flow of the mixed hot water. And these hot water supply thermistors (not shown) output the temperature information of the water supply which flows in the piping 17a, and the flow rate counter (not shown) outputs the flow rate information in the piping 17b to the control apparatus 200 mentioned later. .
[0037]
Note that when a flow counter (not shown) detects the flow of water in the pipe 17a, hot water is about to be used in either a hot water tap or a shower tap. At this time, the control device 200 roughly adjusts the opening area ratio of the mixing valve 16 from the temperature information from the water supply thermistor (not shown) described above and the temperature information from the hot water thermistor 32 described later according to the hot water supply set temperature. Then, based on temperature information from a hot water supply thermistor (not shown), the opening area ratio of the mixing valve 16 is finely controlled so that the hot water supply temperature becomes a set temperature.
[0038]
A suction port 18 for sucking water in the hot water storage tank 1 is provided at the lower part of the hot water storage tank 1, and a discharge port 19 for discharging hot water into the hot water storage tank 1 is provided at the upper part of the hot water storage tank 1. It has been. The suction port 18 and the discharge port 19 are connected by a circulation circuit 20, and a part of the circulation circuit 20 is disposed in the heat pump unit 2.
[0039]
A heat exchanger (not shown) is provided in a portion of the circulation circuit 20 disposed in the heat pump unit 2, and heats the water in the hot water storage tank 1 sucked from the suction port 18 by heat exchange with the high-temperature refrigerant, The water in the hot water storage tank 1 can be boiled by returning it from the discharge port 19 into the hot water storage tank 1.
[0040]
In addition, the heat pump unit 2 which is a heating means of the present embodiment is a supercritical heat pump composed of refrigerant functional parts constituting a heat pump cycle such as a compressor, a condenser, a decompressor, and an evaporator (not shown), and the power source is midnight The water in the hot water storage tank 1 is boiled and stored using the midnight power of the belt.
[0041]
The supercritical heat pump refers to a heat pump cycle in which the refrigerant pressure on the high pressure side is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. For example, the heat pump cycle uses carbon dioxide, ethylene, ethane, nitrogen oxide, or the like as the refrigerant.
[0042]
Incidentally, according to the supercritical heat pump, hot water can be boiled at a higher temperature (for example, about 85 ° C. to 90 ° C.) than a general heat pump cycle. The heat pump unit 2 is operated by a control signal from a control device 200 described later, and outputs an operation state to the control device 200.
[0043]
Next, a hot water thermistor 32 for detecting the water temperature in the upper part of the hot water storage tank 1 is provided on the upper outer wall surface of the hot water storage tank 1, and the temperature information of the water derived from the outlet 13 is transmitted to the control device 200 described later. It is designed to output.
[0044]
In addition, a plurality of (six in this example) water level thermistors 33 are arranged on the outer wall surface of the hot water storage tank 1 at substantially equal intervals in the vertical direction, and temperature information at each water level filled in the hot water storage tank 1 is obtained. Is output to the control device 200 described later. Therefore, the control device 200 described later determines the temperature boundary position between the hot water heated up in the hot water storage tank 1 and the water before boiling in the hot water storage tank 1 based on the temperature information from the water level thermistor 33. It can be detected.
[0045]
Next, the bath water replenishing means 40 circulates the heat exchanger 41, the circulation pump 43, the three-way valve 47, and the bath water circulation water path 42 that circulates the bath water in the bathtub 3 through the heat exchanger 41 and returns it to the bathtub 3. It is configured. The heat exchanger 41 is disposed above the hot water storage tank 1 and is a heat exchanger for heating the bath water, and uses hot water boiled by the heat pump unit 2 as a heat source.
[0046]
The circulation pump 43 is an electric pump, which is controlled by a control device 200 described later, and is used to pump bath water from the bathtub 3 to the heat exchanger 41 and return it to the bathtub 3 by rotating an impeller in the housing. ing. The three-way valve 47 is controlled by the control device 200 to be described later, and the flow direction (arrow a shown in the figure) for flowing the bath water in the bathtub 3 to the heat exchanger 41 and the flow direction (circular to the heat exchanger 41) ( It is a three-way valve for switching to one of the arrows b) shown in the figure.
[0047]
Further, on the upstream side of the bath water circulation water path 42, there is a water pressure switch 44 for detecting the amount of hot water of the bath water filled in the bathtub 3, in other words, the water pressure for obtaining the water level level of the bath water in the bathtub 3. Is provided. The water pressure switch 44 is configured to be output to the control device 200 described later as flow rate information of the bath water in the bathtub 3.
[0048]
On the downstream side of the circulation pump 43, a first bath water temperature thermistor 46, which is a temperature detecting means for detecting the bath water temperature of the bath water circulating through the bath water circulation water passage 42, is provided. Further, on the downstream side of the heat exchanger 41, a second bath water temperature thermistor 45, which is a temperature detecting means for detecting the bath water temperature after flowing through the heat exchanger 41, is provided. Incidentally, in this embodiment, the bath water temperature detected by the first bath water temperature thermistor 46 is the forward temperature (T1) of the heat exchanger 41, and the bath water temperature detected by one of the second bath water temperature thermistors 45 is hot. This is the return temperature (T2) of the exchanger 41.
[0049]
And these 1st, 2nd bath water temperature thermistors 46 and 45 are output to the control apparatus 200 mentioned later as the temperature information of the bath water in the bathtub 3. FIG. The first and second bath water temperature thermistors 46 and 45 are the heat quantity detection means of the present invention.
[0050]
Next, the pipe 17 b is a pipe through which hot water is filled into the bathtub 3, hot water, and mixed hot water for hot water, and is connected to the bath water circulation water path 42. The piping 17b is provided with a hot water filling valve 51 and a flow rate counter (not shown).
[0051]
The hot water filling valve 51 is an electromagnetic valve that is controlled by a control device 200 described later and opens and closes the hot water flowing through the pipe 17b. A flow rate counter (not shown) outputs flow rate information in the pipe 17b to the control device 200 described later.
[0052]
Next, reference numeral 200 denotes a control device as control means, which includes temperature information from each thermistor 32, 33, 45, 46, flow rate information from a flow rate counter (not shown), flow rate information from the water pressure switch 44, and operation not shown. The heat pump unit 2, the mixing valve 16, the circulation pump 43, the three-way valve 47, the hot water filling valve 51, and the like are controlled based on operation signals from operation switches provided on the panel.
[0053]
The control device 200 is mainly composed of a microcomputer, and a built-in ROM (not shown) is provided with a reheating control means 200a which is a reheating heat amount calculating means according to the present invention set in advance. The reheating control means 200a controls the heat pump unit 2 and the bath water replenishing means 40 to retreat the bath water in the bathtub 3.
[0054]
The operation panel (not shown) is provided with a power switch, a hot water supply set temperature switch, a hot water switch, a hot water set temperature switch, a reheating switch, a reheating set temperature switch, and the like as operation switches. An operation panel (not shown) is installed in the vicinity of a place where hot water is used such as in a bathroom or kitchen, and the operation panel other than the operation panel is installed in a suitable place such as outdoors.
[0055]
Next, the operation of the hot water storage type hot water supply apparatus having the above configuration will be described. First, when a power switch (not shown) is turned on, the control device 200 controls the heat pump unit 2 to perform normal temperature-controlled hot water supply control. When this temperature control hot water supply control is executed, the control device 200 displays temperature information from the thermistors 32 and 33 provided in the hot water storage tank 1 and time information (for example, midnight time) set by an operation panel (not shown). The heat pump cycle 2 is appropriately operated based on the belt) to heat the water in the hot water storage tank 1 and store hot water (for example, 85 ° C. hot water).
[0056]
Then, the stored hot water supply water is mixed with water to supply hot water to the hot water supply target places such as the kitchen, the washroom, and the bathtub 3, and the hot water is used to replenish the bath water. By the way, the operation of the hot water storage type hot water supply apparatus is different from the operation of the control device 200 and each component when the hot water supply is used and when the bath water is replenished. The operation when filling the bath with water and chasing the bath water will be described.
[0057]
First, when hot water is filled in the bathtub 3, by operating a hot water switch (not shown), the control device 200 opens the hot water valve 51 and according to the hot water set temperature. The opening area ratio of the mixing valve 16 is roughly adjusted from the temperature information from the feed water thermistor (not shown) and the temperature information from the hot water thermistor 32, and then the hot water temperature based on the temperature information from the first bath water temperature thermistor 46. Is finely controlled so that the opening area ratio of the mixing valve 16 becomes the set temperature of hot water filling.
[0058]
As a result, the hot water mixed with the hot hot water in the hot water storage tank 1 and the water from the water supply pipe 15 is discharged into the bathtub 3 through the pipe 17b and the bath water circulation water path. When the water level in the bathtub 3 reaches a preset water level, the water pressure switch 44 detects the water level to close the hot water valve 51 and complete a predetermined amount of hot water. It is. The flow rate counter (not shown) detects the amount of hot water discharged into the bathtub 3 while the hot water filling valve 51 is open.
[0059]
Due to this hot water filling, hot water in the hot water storage tank 1 is led out from the upper part, so that tap water is introduced below the hot water storage tank 1 from the introduction pipe 12. Accordingly, the temperature boundary position moves upward in the hot water storage tank 1. That is, when using it for the purpose of hot water supply, the temperature boundary position sequentially changes upward and the amount of hot water stored in the hot water storage tank 1 decreases.
[0060]
Next, the operation when chasing the bath water will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the control processing of the chase control means 200a of the control device 200. First, the contents of the data processing memory (RAM) are initialized by starting. In step 201, it is determined whether or not a reheating switch (not shown) is operated. If the reheating switch (not shown) has been operated, in step 202, the flow direction of the three-way valve 47 is switched to the b direction (see FIG. 1) and the circulation pump 43 is operated. Thereby, the bath water in the bathtub 3 bypasses the heat exchanger 41 and circulates in the circulating water path 42.
[0061]
Then, in the next step 203, it is determined whether or not the bath water going temperature (T1) is lower than the reheating set temperature after a predetermined time. If “YES” here, the process proceeds to a step 204, and the reheating temperature control is started by switching the flow direction of the three-way valve 47 to the a direction (see FIG. 1). Thereby, bath water is distribute | circulated to the heat exchanger 41, and is heated.
[0062]
Then, the temperature information immediately after starting the reheating temperature control in the next step 205, that is, the forward temperature (T1) of the heat exchanger 41 and the return temperature (T2) of the heat exchanger 41 are read and stored. . Then, until it is determined in the next step 206 whether or not the forward temperature (T1) has reached the reheating set temperature, the temperature information is read and stored every predetermined time.
[0063]
Then, in the determination means in the next step 206, when the forward temperature (T1) reaches the reheating set temperature, the flow proceeds to the next step 207 to switch the flow direction of the three-way valve 47 to the b direction (see FIG. 1). . In step 206, when it is determined that the forward temperature (T1) has reached the reheating set temperature, the reheating temperature control is completed.
[0064]
In the next step 208, the reheating heat quantity (Q) is calculated based on the temperature information (T2-T1) stored in step 205 and the predetermined flow rate value (Gr) previously obtained from the specification value of the circulation pump 43. In addition to obtaining, the obtained amount of reheating heat (Q) is stored. Incidentally, in this embodiment, this reheating heat quantity (Q) was obtained by the following formula (1).
[0065]
[Formula 1]
Q = (T2-T1) × Gr
Here, T2 and T1 are average values obtained from the temperature information (T1, T2) immediately after the start-up control and the temperature information (T1, T2) immediately before the end-up control is finished. This reheating heat amount (Q) is the amount of heat received by the heat exchanger 41 from the amount of stored hot water in the hot water storage tank 1.
[0066]
After that, when the forward temperature (T1) decreases for a while and falls below the reheating set temperature, the reheating temperature control is started again by the determination at step 203, and steps 204 to 208 are repeated to repeat the next recharging. The amount of burning heat (Q) is required. Accordingly, in step 208, the current reheating heat amount (Q) is added to the previously determined reheating heat amount (Q) and stored.
[0067]
When the reheating switch (not shown) is stopped, NO is determined in step 201, the circulation pump 43 is stopped in step 209, and the renewal accumulated heat amount accumulated in step 210. (QT) is memorized. As a result, the reheating cumulative heat quantity (QT) when the reheating switch (not shown) is operated to retreat the bath water is stored.
[0068]
By the way, the heat pump unit 2 of the present embodiment expects the required amount of hot water to be used for hot water supply by operating in the midnight time the day before the bath water is replenished, and the amount of reheating heat necessary for reheating. In the hot water storage type hot water storage device that stores hot water in the hot water storage tank 1 as a heat source, the boiling heat of the heat pump unit 2 that operates in the later midnight time period is obtained by determining and storing the reheating heat amount per day consumed for reheating. In the raising operation, it is possible to control so as to boil up the amount equivalent to the calculated amount of reheating heat per day.
[0069]
In the present embodiment, in step 208, the average value is calculated from the temperature information (T1, T2) immediately after T2 and T1 start the tracking control and the temperature information (T1, T2) immediately before the tracking control ends. However, the present invention is not limited to this, and the average value may be calculated by calculating the amount of change per time for the temperature information (T1, T2) by integration or the like. According to this, it is possible to obtain an accurate reheating heat quantity (Q).
[0070]
According to the hot water storage type hot water supply apparatus of the first embodiment described above, in this type of hot water storage type hot water supply apparatus, hot water storage corresponding to the amount of heat necessary for hot water supply to the hot water supply target area and replenishment of the bath water consumed per day. The amount of heat is stored in advance in the hot water storage tank 1 as a hot water storage amount. However, when the bath water is replenished, it is generally executed after a large amount of hot water supplied by hot water filling a bathtub or the like is discharged.
[0071]
At this time, if the temperature boundary position that forms the boundary between hot water and water reaches the vicinity of the heat exchanger 41 due to a decrease in the amount of stored hot water in the hot water storage tank 1, the amount of stored hot water becomes insufficient and the reheating time is extremely short. However, there is a problem that the hot water supply runs out due to a long time or a decrease in the hot water temperature.
[0072]
Therefore, in the present invention, a first bath water temperature thermistor 46 and a second bath water temperature thermistor 45 for obtaining the amount of heat received by the heat exchanger 41 disposed in the hot water storage tank 1 are provided. By having reheating control means 200a which is reheating heat quantity calculating means for obtaining reheating heat quantity (Q) based on temperature information (T1, T2) and flow rate information (Gr) by bath water temperature thermistors 46, 45, reheating is achieved. The amount of heat (Q) can be easily determined from the amount of heat received by the heat exchanger (41).
[0073]
Accordingly, the heat pump unit 2 is heated up so as to store heat in the hot water storage tank 1 in the late-night time period in consideration of the reheating heat amount calculated in advance by the reheating control means 200a. Accordingly, it is possible to reliably recharge the bath water without running out of hot water during reheating. Furthermore, since the amount of additional heat consumed can be stored using late-night power, maintenance costs can be reduced.
[0074]
Further, by storing the amount corresponding to the amount of reheating heat in the hot water storage tank 1, the heat pump unit 2 does not operate outside the midnight time zone, so that the running cost can be reduced.
[0075]
Moreover, a supercritical heat pump cycle can be formed by using carbon dioxide as the refrigerant of the heat pump unit 2. According to this, hot water supply water having a higher temperature (for example, about 80 to 90 ° C.) than a general heat pump cycle using a chlorofluorocarbon refrigerant can be boiled, so that the reheating time can be shortened.
[0076]
The first and second bath water temperature thermistors 46 and 45 are provided in the vicinity of the heat exchanger 41 as much as possible to obtain a high-accuracy reheating heat amount including a leakage heat amount from a pipe circulating the bath water. Can do.
[0077]
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the first bath water temperature thermistor 46 that detects the return temperature (T1) to the heat exchanger 41 and the second bath that detects the return temperature (T2) in order to obtain the reheating heat quantity (Q). Although the water temperature thermistor 45 is provided, the present invention is not limited thereto, and a calorimeter that detects the amount of heat received by the bath water after flowing through the heat exchanger 41 may be provided.
[0078]
Specifically, as shown in FIG. 3, in the bath water circulation path 42, a calorimeter that is a calorimeter detecting means at a site where the second bath water temperature thermistor 45 is provided downstream of the heat exchanger 41 in the first embodiment. 49 is provided. In addition, the same structure as 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description. According to the above configuration, the calorimeter 49 can directly detect the amount of heat of the bath water flowing in the bath water circulation water path 42 immediately after flowing through the heat exchanger 41, so that it is possible to easily obtain a precise reheating heat amount (Q). Can do.
[0079]
(Other embodiments)
In the first embodiment described above, the flow rate information for obtaining the reheating heat quantity (Q) is set as the predetermined flow rate value (Gr) obtained from the specification value of the circulation pump 43. However, as shown in FIG. A flow rate detection means 48 that is a calorific value detection means for detecting a flow rate flowing through the bath water circulation water path 42 is provided downstream of the circulation pump 43 in the water circulation water path 42, and retreats based on the flow rate information detected by the flow rate detection means 48. The amount of heat (Q) may be obtained.
[0080]
According to this, since the detection of flow rate information is more accurate than in the first embodiment, it is possible to easily obtain a recurring heat quantity (Q) with high accuracy.
[0081]
In the above embodiment, the second bath water temperature thermistor 45, the calorimeter 49, the flow rate detecting means 48, etc., which are calorific value detecting means for obtaining the reheating heat quantity (Q), are provided in the bath water circulating water path 42. The reheating heat quantity (Q) may be calculated based on the flow rate information detected by the water pressure sensor 44 and the forward temperature (T1) detected by the first bath water temperature thermistor 46 at the start of reheating and the reheating set temperature. .
[0082]
Incidentally, it can be obtained by Q = (set temperature−starting time T1) × the amount of bath water. At this time, it is possible to obtain a recurring heat quantity (Q) with high accuracy by adding the amount of heat leaked from the piping or the like as a coefficient. According to the above configuration, the heat quantity detecting means for obtaining the reheating heat quantity (Q) is minimized, so that it is not necessary to increase the number of parts.
[0083]
In the above embodiment, the present invention is applied to the heat pump unit 2 composed of a supercritical heat pump composed of refrigerant functional parts constituting a heat pump cycle such as a compressor, a condenser, a decompressor, and an evaporator. Instead, it may be applied to heating means constituting a general heat pump cycle. Furthermore, an electric heater may be provided in the hot water storage tank 1 and applied to an electric water heater that stores hot water using late-night power.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control process of a chase control unit of the control device 200 in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Hot water storage tank
2 ... Heat pump unit (heating means)
40. Bathing water pursuit means
41 ... Heat exchanger
45. Second bath water temperature thermistor (heat quantity detection means, temperature detection means)
46. First bath water temperature thermistor (heat quantity detection means, temperature detection means)
48 ... Flow rate detection means (heat quantity detection means)
49 ... Calorimeter (heat quantity detection means)
200: Control device (control means)
200a ... reheating control means (reheating calorie calculating means

Claims

A hot water storage tank (1) for storing hot water for hot water supply inside,
Heating means (2) for boiling water of the hot water storage tank (1);
A heat exchanger (41) disposed in the hot water storage tank (1), and bath water replenishing means (40) for circulating the bath water in the bathtub through the heat exchanger (41) and repelling it;
In the hot water storage type hot water supply apparatus comprising the bath water replenishing means (40) and the control means (200) for controlling the heating means (2).
The bath water replenishing means (40) is provided with heat quantity detection means (45, 46, 48, 49) for detecting temperature information and flow rate information or heat reception information for obtaining the amount of heat received by the heat exchanger (41). As well as
The control means (200) includes a reheating heat amount calculation means (200a) for obtaining a reheating heat amount based on the temperature information and flow rate information or heat receiving information detected by the heat amount detection means (45, 46, 48, 49). Have
The control means (200) causes the heating means (2) to boil up so that the amount corresponding to the reheating heat quantity obtained by the reheating heat quantity calculation means (200a) is stored in the hot water storage tank (1). This is a hot water storage type hot water supply device.

The heat quantity detection means (45, 46, 48, 49) is a calorimeter (49) that is provided downstream of the heat exchanger (41) and detects heat reception information of the heat exchanger (41), The hot water storage type hot water supply according to claim 1, wherein the reheating heat amount calculating means (200a) obtains the reheating heat based on heat reception information detected by the calorimeter (49) when reheating the bath water. apparatus.

The heat quantity detection means (45, 46, 48, 49) are provided upstream and downstream of the heat exchanger (41), respectively, and temperature detection means (45, 45) for detecting inlet / outlet temperature information of the heat exchanger (41). 46), and the reheating calorie calculating means (200a) obtains it based on the temperature information detected by the temperature detecting means (45, 46) when reheating the bath water. The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 1.

The heat quantity detection means (45, 46, 48, 49) is provided upstream or downstream of the heat exchanger (41), and detects the flow information flowing through the heat exchanger (41). The reheating calorific value calculating means (200a) obtains it based on the flow rate information detected by the flow rate detecting means (48) when reheating the bath water. The hot water storage type hot water supply apparatus described in 1.

The heat quantity detection means (45, 46, 48, 49) is a temperature detection means (46) for detecting the temperature of the bath water flowing through the heat exchanger (41), and the reheating heat quantity calculation means (200a) The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 1, wherein when the bath water is replenished, it is obtained based on the bath water temperature and the reheat set temperature detected by the temperature detecting means (46).

The heating means (2) is a device for boiling water in the hot water storage tank (1) using midnight power as a power source, and the control means (200) is for the day before the bath water is replenished. The heating means (2) is boiled and operated so as to store heat in the hot water storage tank (1) corresponding to the reheating heat quantity calculated by the reheating heat quantity calculation means (200a) during midnight. The hot water storage type hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 5.

The hot water storage hot water supply apparatus according to claim 6, wherein the heating means (2) is a heat pump unit (2) including a heat pump cycle, and the refrigerant is carbon dioxide.