JP4306635B2 - Heat pump water heater - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関するものである。 The present invention relates to a heat pump water heater.
従来、ヒータやヒートポンプ等の熱源を用いて貯湯タンク内の水を沸き上げ、高温に沸き上げた湯を貯湯タンクとは別に設けた熱交換器に供給し、浴槽水あるいは暖房水と熱交換して風呂追い焚きや暖房運転を行い、熱交換後の湯水を貯湯タンクの下部に戻すように構成している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, water in a hot water storage tank is boiled using a heat source such as a heater or a heat pump, and hot water heated to a high temperature is supplied to a heat exchanger provided separately from the hot water storage tank to exchange heat with bathtub water or heating water. In this way, bathing or heating operation is performed, and the hot water after heat exchange is returned to the lower part of the hot water storage tank (see, for example, Patent Document 1).
図4は、特許文献1に記載された従来のヒートポンプを熱源とした風呂追い焚き給湯装置を示すものである。図4に示すように、1は貯湯タンクで、ヒートポンプ往き口2、ヒートポンプ戻り口3、熱交換器往き口4、熱交換器戻り口5を有し、前記熱交換器往き口4と熱交換器戻り口5の間で貯湯タンク1内の高温水を循環させるタンク循環回路Aを形成している。6はヒートポンプユニット、7は沸き上げポンプ、8は追い焚き熱交換器でタンク1内の高温水を熱交換させる熱交1次入り口9、熱交1次出口10、浴槽水を熱交換させる熱交2次入り口11、熱交2次出口12を有し、前記熱交2次入り口11と熱交2次出口12を経由して風呂循環回路Bを形成している。13はタンク循環ポンプ、14は風呂循環ポンプ、15は浴槽である。
FIG. 4 shows a bath-heating hot water supply apparatus using a conventional heat pump described in
従来は上記構成において、貯湯タンク1の湯水沸き上げ時には、貯湯タンク1下部の低温水をヒートポンプ往き口2より沸きあげポンプ7でヒートポンプユニット6に送り、ヒートポンプユニット6で高温水にして貯湯タンク1上部のヒートポンプ戻り口3より供給し、貯湯タンク1の上部から徐々にタンク全体を高温水にしていた。
Conventionally, in the above-described configuration, when boiling hot water in the hot
そして風呂追い焚き時には、貯湯タンク1上部の高温水を熱交換器往き口4からタンク循環ポンプ13で追い焚き熱交換器8の熱交1次入り口9に供給し、熱交換され低温になった温水を熱交1次出口から貯湯タンク1の熱交換器戻り口5に戻し、熱交換器8の1次側で貯湯タンク1内の高温水の循環回路を形成している。そして、浴槽15の温水を風呂循環ポンプ14で追い焚き熱交換器8の熱交2次入り口11に供給し、前記1次側の高温水と熱交換して温度上昇させて熱交2次出口12から浴槽15に戻して追い焚きを行っていた。
At the time of bathing, the hot water in the upper part of the hot
そして、貯湯タンク1下部に戻された熱交換後の中温水になったものをヒートポンプユニット6へ供給し、再び沸き上げを行っていた。
しかしながら、前記従来の構成で、風呂追い焚き時に貯湯タンク1上部の高温水を熱交換器往き口4からタンク循環ポンプ13で追い焚き熱交換器8の熱交1次入り口9に供給し、熱交換され中温になった温水を熱交1次出口から貯湯タンク1の熱交換器戻り口5に戻している。
However, in the conventional configuration, when the bath is reheated, the hot water in the upper part of the hot
この場合、タンク循環ポンプ13の回転数が低く、流量が少なければ風呂循環回路への熱交換量が少なく、沸き上げに時間がかかり、また、タンク循環ポンプ13の回転数が高く流量が多いと風呂循環回路への熱交換量が多く、沸き上げ時間が早くなる。しかし、沸き上げ時間を早くするために循環流量を多くすると、貯湯タンク1下部には十分熱交換されなかった中温水が戻ってくることになり、貯湯タンク1内には中温水が貯湯されることになる。
In this case, if the number of revolutions of the
貯湯タンク1から比較的温度の高い中温水がヒートポンプユニット6に供給されると、ヒ−トポンプの特性としてヒートポンプユニット6への入水温度が高い場合、効率が悪いので高効率な沸き上げ運転ができないという課題を有していた。また、ヒートポンプユニット6への入水温度がさらに高く(例えば約60℃)なると、沸き上げ運転が停止してしまうという課題も有していた。
When medium temperature water having a relatively high temperature is supplied from the hot
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、風呂追い焚き時に貯湯タンク上部の高温水が追い焚き熱交換器に供給され、熱交換され温水が比較的高い中温になった場合、温水をバイパス経路に供給し、比較的低い温度にして貯湯タンクの熱交換器戻り口に戻すようにすることで高効率なヒートポンプによる沸き上げ運転を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and when hot water is reheated, hot water at the top of the hot water storage tank is supplied to the reheating heat exchanger and heat exchange is performed, and when hot water reaches a relatively high intermediate temperature, An object of the present invention is to provide a boiling operation by a highly efficient heat pump by supplying it to the bypass path and returning it to a heat exchanger return port of the hot water storage tank at a relatively low temperature.
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクと、貯湯タンクの水を加熱する加熱手段と、貯湯タンクの下部から加熱手段と経由して貯湯タンクの上部を接続する沸き上げ経路と、貯湯タンクの上部から風呂熱交換器を経由して貯湯タンクの下部を接続する1次側風呂循環経路と、風呂熱交換器及び浴槽を接続した2次側風呂循環経路と、貯湯タンクの上部から暖房熱交換器を経由して貯湯タンクの下部を接続する1次側暖房循環経路と、暖房熱交換器、放熱体及び補助熱交換器を接続した2次側暖房循環経路と、1次側風呂循環経路上の風呂熱交換器の出口側に設けた流路切換弁と、流路切換弁から補助熱交換器を介して貯湯タンクの下部を接続するバイパス経路とを備えるものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the heat pump water heater of the present invention connects a hot water storage tank, a heating means for heating water in the hot water storage tank, and an upper part of the hot water storage tank from the lower part of the hot water storage tank via the heating means. A boiling path to be connected, a primary side bath circulation path connecting the lower part of the hot water storage tank from the upper part of the hot water storage tank via a bath heat exchanger, and a secondary side bath circulation path connecting the bath heat exchanger and the bathtub The primary side heating circulation path connecting the lower part of the hot water storage tank from the upper part of the hot water storage tank via the heating heat exchanger, and the secondary side heating circulation path connecting the heating heat exchanger, the radiator and the auxiliary heat exchanger And a flow path switching valve provided on the outlet side of the bath heat exchanger on the primary side bath circulation path, and a bypass path connecting the lower part of the hot water storage tank from the flow path switching valve via the auxiliary heat exchanger Is.
これにより、風呂追い焚き時に貯湯タンク上部の高温水が追い焚き熱交換器に供給され、熱交換され温水が比較的高い中温になった場合、温水をバイパス経路に供給し、比較的低い温度にして貯湯タンクの熱交換器戻り口に戻すようにすることで高効率なヒートポンプによる沸き上げ運転をすることができる。 As a result, when the hot water at the top of the hot water storage tank is supplied to the reheating heat exchanger when the bath is reheated and the heat is exchanged and the hot water becomes a relatively high medium temperature, the hot water is supplied to the bypass path to a relatively low temperature. By returning to the heat exchanger return port of the hot water storage tank, boiling operation with a highly efficient heat pump can be performed.
本発明のヒートポンプ給湯機は、風呂追い焚き時に貯湯タンク上部の高温水が追い焚き熱交換器に供給され、熱交換され温水が比較的高い中温になった場合、温水をバイパス経路に供給し、比較的低い温度にして貯湯タンクの熱交換器戻り口に戻すようにすることで高効率なヒートポンプによる沸き上げ運転をすることができる。 The heat pump water heater of the present invention supplies hot water to the bypass path when the hot water at the top of the hot water storage tank is supplied to the reheating heat exchanger when the bath is reheated, and when the heat exchange is performed and the warm water becomes a relatively high intermediate temperature, By raising the temperature to a relatively low temperature and returning it to the heat exchanger return port of the hot water storage tank, it is possible to perform a boiling operation with a highly efficient heat pump.
第1の発明は、貯湯タンクと、貯湯タンクの水を加熱する加熱手段と、貯湯タンクの下部から加熱手段と経由して貯湯タンクの上部を接続する沸き上げ経路と、貯湯タンクの上部から風呂熱交換器を経由して貯湯タンクの下部を接続する1次側風呂循環経路と、風呂熱交換器及び浴槽を接続した2次側風呂循環経路と、貯湯タンクの上部から暖房熱交換器を経由して貯湯タンクの下部を接続する1次側暖房循環経路と、暖房熱交換器、放熱体及び補助熱交換器を接続した2次側暖房循環経路と、1次側風呂循環経路上の風呂熱交換器の出口側に設けた流路切換弁と、流路切換弁から補助熱交換器を介して貯湯タンクの下部を接続するバイパス経路とを備えるヒートポンプ給湯機である。 The first invention includes a hot water storage tank, heating means for heating the water in the hot water storage tank, a heating path connecting the upper part of the hot water storage tank from the lower part of the hot water storage tank via the heating means, and a bath from the upper part of the hot water storage tank The primary side bath circulation path connecting the lower part of the hot water storage tank via the heat exchanger, the secondary side bath circulation path connecting the bath heat exchanger and the bathtub, and the upper part of the hot water storage tank via the heating heat exchanger The primary side heating circulation path connecting the lower part of the hot water storage tank, the secondary side heating circulation path connecting the heating heat exchanger, the radiator and the auxiliary heat exchanger, and the bath heat on the primary side bath circulation path It is a heat pump water heater provided with a flow path switching valve provided on the outlet side of the exchanger, and a bypass path connecting the lower part of the hot water storage tank from the flow path switching valve via an auxiliary heat exchanger.
これによって、風呂追い焚き時に貯湯タンク上部の高温水が追い焚き熱交換器に供給され、熱交換され温水が比較的高い中温になった場合、温水をバイパス経路に供給し、比較的低い温度にして貯湯タンクの熱交換器戻り口に戻すようにすることで高効率なヒートポンプによる沸き上げ運転をすることができる。 As a result, when the hot water at the top of the hot water storage tank is supplied to the reheating heat exchanger when the bath is reheated and the heat is exchanged and the hot water reaches a relatively high intermediate temperature, the hot water is supplied to the bypass path to a relatively low temperature. By returning to the heat exchanger return port of the hot water storage tank, boiling operation with a highly efficient heat pump can be performed.
第2の発明は、特に、第1の発明において、1次側風呂循環経路上の風呂熱交換器の出口側に湯水の温度を検出する1次側出口温度検出部を備え、1次側出口温度検出部による検出温度が所定温度よりも高いとき流路切換弁を補助熱交換器側に切り替え、1次側出口温度検出部による検出温度が所定温度よりも低いとき流路切換弁を貯湯タンク側に切り替えるものである。 In particular, the second invention includes, in the first invention, a primary-side outlet temperature detection unit that detects the temperature of hot water on the outlet side of the bath heat exchanger on the primary-side bath circulation path. When the temperature detected by the temperature detection unit is higher than the predetermined temperature, the flow path switching valve is switched to the auxiliary heat exchanger side. When the temperature detected by the primary outlet temperature detection unit is lower than the predetermined temperature, the flow path switching valve is switched to the hot water storage tank. Switch to the side.
これによって、風呂追い焚き時に貯湯タンク上部の高温水が追い焚き熱交換器に供給され、熱交換され温水が所定の温度より高い中温になった場合、温水をバイパス経路の補助熱交換器に供給し、比較的低い温度にして貯湯タンクの熱交換器戻り口に戻すようにすることで高効率なヒートポンプによる沸き上げ運転をすることができる。 As a result, the hot water at the top of the hot water storage tank is supplied to the reheating heat exchanger when the bath is reheated, and when the heat is exchanged and the hot water becomes a medium temperature higher than the predetermined temperature, the hot water is supplied to the auxiliary heat exchanger of the bypass path. In addition, when the temperature is set to a relatively low temperature and returned to the heat exchanger return port of the hot water storage tank, a boiling operation by a highly efficient heat pump can be performed.
第3の発明は、特に、第2の発明において、2次側暖房循環経路上の暖房熱交換器の入口側に湯水の温度を検出する2次側入口温度検出部を備え、1次側出口温度検出部による検出温度が2次側入口温度検出部による検出温度よりも低いときは流路切換弁を貯湯タンク側に切り替え、1次側出口温度検出部による検出温度が2次側入口温度検出部による検出温度よりも高いときは流路切換弁を補助熱交換器側に切り替えるものである。 In particular, the third invention includes, in the second invention, a secondary side inlet temperature detection unit for detecting the temperature of hot water on the inlet side of the heating heat exchanger on the secondary side heating circulation path, and a primary side outlet. When the temperature detected by the temperature detector is lower than the temperature detected by the secondary inlet temperature detector, the flow path switching valve is switched to the hot water tank side, and the temperature detected by the primary outlet temperature detector is detected by the secondary inlet temperature. When the temperature is higher than the detected temperature by the section, the flow path switching valve is switched to the auxiliary heat exchanger side.
これによって、暖房熱交換器側の温水温度の低下を防ぐことが出来て高効率なヒートポンプによる沸き上げ運転をすることができる。 As a result, it is possible to prevent the hot water temperature on the heating heat exchanger side from being lowered and to perform a boiling operation with a highly efficient heat pump.
第4の発明は、特に、第1から第3のうちいずれか1つの発明において、2次側暖房循環経路上に、2次側暖房循環経路を循環する流体の補充を行うエアタンクを備え、補助熱交換器をエアタンク内に設けるものであり、コストパフォーマンスの高い構成にすることが出来る。 According to a fourth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to third aspects of the present invention, an air tank is provided on the secondary side heating circulation path to replenish the fluid circulating in the secondary side heating circulation path. The heat exchanger is provided in the air tank and can be configured with high cost performance.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
図1は、本発明の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の図を示すものである。 FIG. 1 shows a diagram of a heat pump water heater in an embodiment of the present invention.
図1において、20はお湯を貯湯する貯湯タンク、21は貯湯タンク20の水を加熱する加熱手段、22は貯湯タンク20の下部から加熱手段21を経由して貯湯タンク20の上部を接続する沸き上げ経路である。加熱手段21は、例えば二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプユニットである。
In FIG. 1, 20 is a hot water storage tank for storing hot water, 21 is a heating means for heating water in the hot
また、23は風呂熱交換器、24は貯湯タンク20の上部から風呂熱交換器23を経由して貯湯タンク20の下部を接続する1次循環経路、25は浴槽、26は風呂熱交換器23及び浴槽25を接続した2次側風呂循環経路である。
また、27は暖房熱交換器、28は貯湯タンク20上部から暖房熱交換器27を経由して貯湯タンク20の下部を接続する1次側暖房経路、29は放熱体、30は補助熱交換器、31は暖房熱交換器27、放熱体29及び補助熱交換器30を接続した2次側暖房循環経路、32は流路切換弁であり風呂熱交換器23の1次側風呂循環経路24上に設ける。放熱体29は、例えば床暖房用放熱プレートや浴室乾燥用放熱プレートであり、また浴槽の追い炊きに対して用いることもできる。
In addition, 27 is a heating heat exchanger, 28 is a primary heating path connecting the upper part of the hot
33は流路切換弁32から補助熱交換器30を介して貯湯タンク20の下部を接続するバイパス経路、34は1次側風呂循環回路24の風呂熱交換器23の出口温度を検出する1次側出口温度検出部、35は2次側暖房経路31上の暖房熱交換器27の入り口側の温水温度を検出する2次側入り口温度検出部、36は2次側暖房循環経路31上に、循環する液体を補充するエアタンクで内部に補助熱交換器30が設けてある。なお、補助熱交換器30をエアタンク36内に設けることにより設計上低コストで実現できるという効果が期待できるが、補助熱交換器30は2次側暖房循環経路31上であって暖房熱交換器27の上流側にあればよい。
33 is a bypass path connecting the lower part of the hot
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat pump water heater comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
図2は、本発明の実施の形態における流路切換弁32の処理手順を示したものである。
FIG. 2 shows a processing procedure of the flow
まず、1次側出口温度検出部34が、湯水の温度を検出する(ステップ201)。そして、制御手段(図示せず)はステップ201で検出した1次側出口温度検出部34による検出温度と、予め設定された所定温度とを比較する(ステップ202)。もし、1次側出口温度検出部34による検出温度の方が所定温度よりも低ければ、流路切換弁32を切換えて貯湯タンク側10へ流れるようにする(ステップ203)。また、1次側出口温度検出部34による検出温度の方が所定温度よりも高ければ、流路切換弁32を切換えて補助熱交換器側30へ流れるようにする(ステップ204)。
First, the primary side outlet
このように、1次側出口温度検出部34による検出温度に応じて流路切換弁を切換えることにより、風呂追い焚き時に貯湯タンク上部の高温水が追い焚き熱交換器に供給され、熱交換され温水が所定の温度より高い中温になった場合、温水をバイパス経路の補助熱交換器に供給し、比較的低い温度にして貯湯タンクの熱交換器戻り口に戻すようにすることで高効率なヒートポンプによる沸き上げ運転をすることができる。
In this way, by switching the flow path switching valve in accordance with the temperature detected by the primary side outlet
また、流路切換弁32の制御を図3に示すような処理手順により行ってもよい。図3において、まず、1次側出口温度検出部34が、湯水の温度を検出する(ステップ301)。次に2次側出口温度検出部35が、湯水の温度を検出する(ステップ302)そして、制御手段(図示せず)はステップ301で検出した1次側出口温度検出部34による検出温度と、ステップ302で検出した2次側入口温度検出部35による検出温度とを比較する(ステップ303)。もし、1次側出口温度検出部34による検出温度の方が2次側入口温度検出部35より低ければ、流路切換弁32を切換えて貯湯タンク側10へ流れるようにする(ステップ304)。また、1次側出口温度検出部34による検出温度の方が次側入口温度検出部35よりも高ければ、流路切換弁32を切換えて補助熱交換器側30へ流れるようにする(ステップ305)。なお、ステップ301とステップ302の処理順序については、どちらを先に行ってもよい。
Further, the flow
このように、1次側出口温度検出部と2次側入口温度検出部による検出温度に基づいて流路切換弁を切換えることにより、暖房熱交換器側の温水温度の低下を防ぐことが出来て高効率なヒートポンプによる沸き上げ運転をすることができる。 In this way, by switching the flow path switching valve based on the temperatures detected by the primary side outlet temperature detection unit and the secondary side inlet temperature detection unit, it is possible to prevent a decrease in the hot water temperature on the heating heat exchanger side. Boiling operation with a high-efficiency heat pump can be performed.
以上のように、本発明にかかる貯湯式温水器は、貯湯タンクに戻される温度を所定の温度以下に抑えられ、貯湯タンクの湯水を加熱する熱源がヒートポンプで構成されているときは、低い温度の湯水を高温のお湯に再加熱することになるので、効率の良い運転が可能となり、浴槽湯水の加熱に直接ヒートポンプを用いる等の用途にも適用できる。 As described above, the hot water storage type water heater according to the present invention has a low temperature when the temperature returned to the hot water storage tank is suppressed to a predetermined temperature or less and the heat source for heating the hot water in the hot water storage tank is constituted by a heat pump. Since hot water is reheated to hot water, efficient operation is possible, and it can be applied to uses such as using a heat pump directly for heating bath water.
20 貯湯タンク
21 加熱手段
22 沸き上げ経路
23 風呂熱交換器
24 1次側風呂循環経路
26 2次側風呂循環経路
27 暖房熱交換器
28 1次側暖房循環経路
29 放熱体
30 補助熱交換器
31 2次側暖房循環経路
32 流路切換弁
33 バイパス経路
34 1次側出口温度検出部
35 2次側入り口温度検出部
36 エアタンク
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