JP4482580B2 - Hot water storage water heater - Google Patents
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Description
この発明は、例えばヒートポンプサイクルを用いて湯水を沸かし、沸かした湯を貯湯タンクに貯留する貯湯式給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water storage type hot water supply apparatus that boils hot water using, for example, a heat pump cycle and stores the boiled hot water in a hot water storage tank.
従来、この種の貯湯式給湯装置として、貯湯タンクの下側から低温水(例えば5℃)の湯水を取り出し、ヒートポンプサイクルを用いて沸かした高温水(例えば90℃)の湯水を、貯湯タンクの上側から貯湯タンクに戻すとともに、貯湯タンク内の湯水が温度拡散して生じた中温水を、貯湯タンク内に上下方向に延びて設けられた取水管により外部に取り出して給湯へ利用したものが知られている(例えば特許文献1)。
このものの場合、取水管は外筒または中筒が回転自在な二重管構造であり、外筒及び中筒の周囲に所定の回動位置で互いに連通可能な取水穴を異なる高さ位置に設け、外筒または中筒が回動することにより貯湯タンク内の所定高さに貯留する中温水を取り出すようになっている。
Conventionally, as this type of hot water storage type hot water supply device, hot water of low temperature water (for example, 5 ° C.) is taken out from the lower side of the hot water storage tank, and hot water (for example, 90 ° C.) boiled using a heat pump cycle is used in the hot water storage tank. It is known that the hot water is returned from the upper side to the hot water storage tank, and the medium temperature water generated by the temperature diffusion of the hot water in the hot water storage tank is taken out to the outside by a water intake pipe extending vertically in the hot water storage tank and used for hot water supply. (For example, Patent Document 1).
In this case, the intake pipe has a double pipe structure in which the outer cylinder or the inner cylinder is rotatable, and intake holes that can communicate with each other at predetermined rotation positions are provided at different height positions around the outer cylinder and the inner cylinder. In addition, the warm water stored at a predetermined height in the hot water storage tank is taken out by rotating the outer cylinder or the middle cylinder.
しかしながら、このような貯湯式給湯装置は、所定の高さの一箇所からしか中温水を取り出すことができない。
そのため、貯湯タンク内の中温水の温度が、要求給湯温度(例えば50℃)よりも低下した場合には、その中温水を貯湯タンクから取り出して給湯水として利用することができず、そのまま密閉された貯湯タンク内に貯留されてしまい、貯湯タンク内では要求給湯温度以下の中温水の割合が占める割合が大きくなってしまい、それだけ貯湯タンク内に占める高温水の割合が低下し、高温水が不足するという問題点があった。
また、高温水の不足を解消すべく、この中温水をヒートポンプによりおよそ90℃まで加熱しようとしたときには、加熱量/消費電力量で示されるエネルギー消費効率(COP)は、低温水を加熱する場合と比較して温度差が小さく、COPが低いという問題点もあった。
However, such a hot water storage type hot water supply apparatus can take out the medium-temperature water only from one place of a predetermined height.
Therefore, when the temperature of the medium temperature water in the hot water storage tank is lower than the required hot water supply temperature (for example, 50 ° C.), the medium temperature water cannot be taken out from the hot water storage tank and used as hot water, and is sealed as it is. Stored in the hot water storage tank, the proportion of medium-temperature water below the required hot water supply temperature in the hot water storage tank increases, and the proportion of hot water in the hot water storage tank decreases accordingly, resulting in a lack of high-temperature water. There was a problem of doing.
In addition, when trying to heat this medium temperature water to about 90 ° C. with a heat pump in order to eliminate the shortage of high temperature water, the energy consumption efficiency (COP) indicated by the amount of heating / power consumption is when heating the low temperature water. There are also problems that the temperature difference is small and the COP is low.
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、貯湯タンク内に発生した中温水が要求給湯温度よりも低い場合であっても、この中温水を貯湯タンク内に貯留することなく、外部に取り出して給湯水として利用でき、貯湯タンク内の高温水の不足を解消でき、またCOPが高い貯湯式給湯装置を得ることを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and even if the medium temperature water generated in the hot water storage tank is lower than the required hot water supply temperature, the medium temperature water is stored in the hot water storage tank. An object of the present invention is to obtain a hot water storage type hot water supply apparatus that can be taken out and used as hot water without being stored inside, can solve the shortage of high temperature water in the hot water storage tank, and has a high COP.
この発明に係る貯湯式給湯装置は、湯水が貯留される貯湯タンクと、この貯湯タンクから送られた前記湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内に上下方向に延びて設けられ前記湯水を外部に導く取水管体と、前記貯湯タンクの外部に取り出された後の前記湯水が導かれる給湯栓とを備え、前記取水管体には、少なくとも前記貯湯タンクの上部の近傍に形成された上側取水穴、前記上側取水穴より下側に形成された中間取水穴がそれぞれ形成されている。 A hot water storage type hot water supply apparatus according to the present invention comprises a hot water storage tank in which hot water is stored, a heating means for heating the hot water sent from the hot water storage tank, and the hot water provided in the hot water storage tank so as to extend vertically. An intake pipe that leads to the outside, and a hot water tap that guides the hot water after being taken out of the hot water storage tank, and the intake pipe has an upper side formed at least in the vicinity of the upper part of the hot water storage tank A water intake hole and an intermediate water intake hole formed below the upper water intake hole are formed.
この発明に係る貯湯式給湯装置によれば、貯湯タンク内の中温水の温度が、要求給湯温度よりも低下した場合であっても、この中温水を貯湯タンクから取り出して給湯水として利用できるため、貯湯タンク内に占める中温水の割合を大幅に減量することができ、貯湯タンク内の高温水不足を解消でき、また高いCOPが確保されるという効果がある。 According to the hot water storage type hot water supply apparatus according to the present invention, even if the temperature of the intermediate temperature water in the hot water storage tank is lower than the required hot water temperature, the intermediate temperature water can be taken out from the hot water storage tank and used as hot water. The ratio of the medium temperature water in the hot water storage tank can be greatly reduced, the shortage of hot water in the hot water storage tank can be solved, and a high COP can be ensured.
以下、この発明の各実施の形態に図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態1。
図1はこの発明の実施の形態1による貯湯式給湯装置を示す構成図である。
この貯湯式給湯装置は、湯水が貯留される貯湯タンク2を有する貯湯タンクユニット1と、貯湯タンク2内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット3と、台所や洗面所などで使用する給湯栓4とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent members and parts will be described with the same reference numerals.
1 is a block diagram showing a hot water storage type hot water supply apparatus according to
This hot water storage type hot water supply apparatus includes a hot water
ヒートポンプユニット3のヒートポンプ冷媒回路は、圧縮機、凝縮機である冷媒−水熱交換器、電子膨張弁、及び強制空冷式の蒸発器で構成されている。
圧縮機で圧縮された自然冷媒である二酸化炭素は、冷媒−水熱交換器で放熱して液化し、電子膨張弁で減圧膨張した後、蒸発器で大気熱により気化蒸発され、再び圧縮機に流入して1サイクルの運転となる。
貯湯タンク2の下部とヒートポンプユニット3との間は、低温水取り出し配管9で接続されている。また、貯湯タンク2の上部とヒートポンプユニット3との間は、高温水戻り配管10で接続されている。高温水戻り配管10には、温度センサ23及び高温水流入弁6が取り付けられている。
この1サイクルの運転の際、ヒートポンプ冷媒回路では、低温水(例えば5℃)は、冷媒−水熱交換器を介して高温水(例えば90℃)まで加熱される。
The heat pump refrigerant circuit of the heat pump unit 3 includes a compressor, a refrigerant-water heat exchanger that is a condenser, an electronic expansion valve, and a forced air-cooled evaporator.
Carbon dioxide, which is a natural refrigerant compressed by the compressor, dissipates and liquefies by the refrigerant-water heat exchanger, expands under reduced pressure by the electronic expansion valve, vaporizes and evaporates by atmospheric heat in the evaporator, and returns to the compressor again. It flows and becomes 1 cycle operation.
The lower part of the hot
During this one-cycle operation, in the heat pump refrigerant circuit, low-temperature water (for example, 5 ° C.) is heated to high-temperature water (for example, 90 ° C.) via a refrigerant-water heat exchanger.
貯湯タンク2内には、上下方向(鉛直方向)に延びた底部が封止された円筒形状の取水管38が設けられている。貯湯タンク2の外周面には、貯湯タンク2内の湯水の上下方向の温度を検出する湯温センサ34が設けられている。この実施の形態では5個の湯温センサ34a,34b,34c,34d,34eが上下方向に所定の間隔をおいて取り付けられている。
In the hot
また、取水管体である取水管38の上端部には取水流通配管27の一端部が接続されている。取水流通配管27の他端部は高温水混合三方弁28の第1の弁部と接続されている。この高温水混合三方弁28の第2の弁部は出湯配管7の一端部と接続されている。出湯配管7の他端部は貯湯タンク2の上部に接続され、この出湯配管7を通じて貯湯タンク2内の高温水が外部に流出する。高温水混合三方弁28の第3の弁部は第1の弁下流配管5の一端部と接続されている。この第1の弁下流配管5には、第1の弁下流配管5を流通する湯水の温度を検出する湯水温度センサ29が取り付けられている。
この第1の弁下流配管5の他端部は低温水混合三方弁30の第1の弁部と接続されている。低温水混合三方弁30の第2の弁部は第2の弁下流配管32と接続されている。この第2の弁下流配管32の低温水混合三方弁30近傍では、給湯温度センサ33が取り付けられており、また下流には給湯栓4が取り付けられている。低温水混合三方弁30の第3の弁部は給湯用給水管31と接続されている。
Further, one end portion of the intake
The other end portion of the first valve
この給湯用給水管31は給水管8と接続されている。給水管8には加圧ポンプ(図示せず)が取り付けられており、この加圧ポンプの駆動により、低温水は、貯湯タンク2内に圧送されるともに、給湯用給水管31内にも流れる。この低温水の温度は、給水管8に取り付けられた給水温度センサ37で検知される。
The hot water
図2は図1に示した取水管体である取水管38の全体斜視図である。
取水管38は、高温水15のある貯湯タンク2の上部の近傍に上側取水穴40が形成され、上側取水穴より下側に中間取水穴43が形成されている。中間取水穴43は,中温水16が貯湯タンク2内に溜まりやすい高さに設けられる。また、上側取水穴40の開口面積は、中間取水穴43の開口面積よりも大きい。
FIG. 2 is an overall perspective view of the
The
次に、上記構成の貯湯式給湯装置の動作について説明する。
貯湯タンク2内には湯水が満たされており、上から高温水15、中温水16、低温水17が貯留される。
この実施の形態では、例えば高温水15の温度は、ヒートポンプユニット3によって加熱された温度でおよそ90℃、低温水17の温度は、給水管8を流通する湯水の温度でおよそ5℃である。中温水16は、高温水15からの熱拡散により温度勾配を有して貯留されている。
ここで、中温水16は、低温水17を加熱する場合と比較して温度差が小さく、それだけ湯水を加熱する場合と比較してヒートポンプユニット3のCOPが低い。そのため、この中温水16については、ヒートポンプユニット3に送られ、そこで加熱されるのではなく、給湯水として利用することが高いCOPを確保するために求められる。
Next, the operation of the hot water storage type hot water supply apparatus having the above configuration will be described.
The hot
In this embodiment, for example, the temperature of the
Here, the
給湯の利用者が、要求する給湯温度、例えば50℃に設定すると、貯湯タンク2の側面に、高さ方向に設けられた湯温センサ34aから34eを用いて、中間取水穴43の位置に中温水が存在するか判断する。ここで、中間取水穴43と湯温センサ34cの高さは等しい。
例えば、湯温センサ34bが90℃、湯温センサ34cが40℃、湯温センサ34dが5℃であれば、湯温センサ34cの温度が5℃より大きく、90℃よりも小さいことから,湯温センサ34cの高さ近くに中温水が存在すると判断できる。また、複数の温度センサ34において、5℃より大きく、90℃よりも小さい場合は、要求給湯設定温度に近い値を示す温度センサ34の位置に、中温水が存在すると判断してもよい。さらに、湯温センサ34cが90℃、湯温センサ34dが5℃となるような場合であって、温度が5℃よりも大きく90℃よりも小さい値を示す湯温センサ34が存在しない場合には、温度差が最も大きくなる湯温センサ34cと湯温センサ34dとの中間に中温水が存在すると判断してもよい。
湯温センサ34cの高さに、40℃の中温水16が存在すると判断された場合、中間取水穴43から取水管38を用いて中温水16を取り出す。このとき、上側取水穴40は、タンク内の上側に設けられているため、上側取水穴40から高温水15も同時に取り出される。
When the user of the hot water supply sets the required hot water supply temperature, for example, 50 ° C., the hot
For example, if the hot
When it is determined that the
図3は、本願発明者が貯湯タンク2内の湯水を取水管38を用いて取り出した場合の湯水温度の経時変化を図である。
横軸は、取水管38から湯水の取り出しを開始してからの経過時間を示し、縦軸は、取水管38から取り出した湯水の温度変化を示す。図中の太線は、この実施の形態である、上側取水穴40と中間取水穴43から湯水を取り出した場合、細線は、中間取水穴43のみから湯水を取り出した場合に相当する。
FIG. 3 is a graph showing changes with time in the hot water temperature when the inventor takes out hot water in the hot
The horizontal axis shows the elapsed time since the start of taking out hot water from the
中温水16の高さ方向の温度分布は、およそ5℃から90℃まで大きく変化する。また、中温水16の量は、貯湯式給湯装置の運用方法にもよるが、タンク全体に蓄える湯水量に対して少量の場合がある。このため、図3に示すように、中間取水穴43のみから湯水を取り出した場合、貯湯タンク2から流出した湯水量分だけ、給水管8を通じて低温水17が補充され、中間取水穴43の水位には低温水17が達してしまい、湯水の温度は時間経過とともに急激に低下する。当然に、取り出した湯水の温度は、すぐに要求給湯温度である50℃よりも低くなる。
The temperature distribution in the height direction of the medium-
一方、高温水15の温度は、加熱に設定した温度90℃で、ほぼ一定となっており、上側取水穴40と中間取水穴43から湯水を取り出す場合、温度変化の大きな中温水16と、ほぼ一定温度の高温水15を同時に取り出するため、湯水の温度低下が緩やかになるとともに、要求給湯温度に到達するまでの時間が長くなる。
なお、取り出した湯水が、要求給湯温度以下になるかどうかは、高温水15と中温水16の温度及び流量比と、要求給湯温度によって決まるが、上側取水穴40と中間取水穴43の開口面積比を調整することにより、取り出す湯水の温度を、要求給湯温度以上となるようにすることもができる。
On the other hand, the temperature of the high-
Whether or not the extracted hot water falls below the required hot water temperature depends on the temperature and flow rate ratio of the high-
この実施の形態では、取水管38から取り出された湯水の温度は、緩やかに低下しながら要求給湯温度に近づくが、湯水の温度が要求給湯温度である50℃よりも高いときには、給湯温度センサ33からの信号により、低温水混合三方弁30が作動し、取水管38から取り出した湯水が給湯用給水管31から供給される低温水と混合し、要求給湯温度の湯水が短時間で第2の弁下流配管32、給湯栓4を通じて給湯水に供される。
In this embodiment, the temperature of the hot water taken out from the
一方、中間取水穴43と同じ高さに配置された湯温センサ34cの位置、即ち取水管38の中間取水穴43の位置に中温水16が存在せず、低温水が存在すると判断された場合は、高温水混合三方弁28が作動し、取水管38からではなく、出湯配管7から高温水15が取り出される。この高温水15は、低温水混合三方弁30で給湯用給水管31から供給される低温水と混合し、第2の弁下流配管32、給湯栓4を通じて給湯水に供される。
給湯温度の調整は、給湯温度センサ33からの信号により、低温水混合三方弁30の第1の弁部及び第3の弁部のそれぞれの開口面積を調整することで行われる。
なお、湯温センサ34cにより、取水管38の中間取水穴43の位置に高温水15が存在すると判断された場合は、出湯配管7からではなく、取水管38から高温水15を取り出すこともできる。
On the other hand, when it is determined that the hot
The hot water supply temperature is adjusted by adjusting the respective opening areas of the first valve portion and the third valve portion of the low-temperature water mixing three-
When the hot
貯湯タンク2内には、貯湯タンク2から取り出された湯水の分だけ、給水管8により貯湯タンク2の下側から低温水17が供給される。
また、貯湯タンク内2内の高温水15の量が低下したとき、貯湯タンク2の下側から、低温水取り出し配管9を介して低温水17を取り出し、ヒートポンプユニット3で加熱した高温水を、高温水戻り配管10、高温水流入弁6を介して、貯湯タンク2の上側から戻す。
ここで、ヒートポンプユニット3には、自然冷媒である二酸化炭素が用いられており、ヒートポンプ冷媒回路に設けた冷媒−水熱交換器を介して低温水をおよそ90℃の高温水まで加熱することができる。超臨界となる二酸化炭素をヒートポンプサイクルに用いることにより、エネルギー効率が良い状態で低温水を高温水まで加熱することができる。
Low-
Further, when the amount of the
Here, carbon dioxide, which is a natural refrigerant, is used for the heat pump unit 3, and the low-temperature water can be heated to about 90 ° C. high-temperature water via a refrigerant-water heat exchanger provided in the heat pump refrigerant circuit. it can. By using supercritical carbon dioxide in the heat pump cycle, low temperature water can be heated to high temperature water with good energy efficiency.
以上のように、貯湯タンク2の内部に、上側取水穴40及び中間取水穴43を有する取水管38を設けることにより、貯湯タンク2内から高温水15及び中温水16を取り出すことで、貯湯タンク2から取り出される湯水の時間の経過に伴う温度変化を小さくすることができる。その結果、要求給湯温度に調整するための低温水混合三方弁30による温度制御が容易になる。
また、中温水16の温度が、要求給湯温度よりも低い場合であっても、この中温水16は、高温水15と同時に取り出されて給湯水に供される。そのため、密閉された貯湯タンク内に占める中温水16の割合が増大することで、その分高温水の割合が低下することはなく、貯湯タンク2内の高温水15の不足が解消され、またヒートポンプユニット3は高いCOPが確保される。
As described above, by providing the
Further, even when the temperature of the intermediate
なお、この実施の形態では、取水管38を用いて貯湯タンク2から取り出す湯水を要求設定温度以上にすることを説明したが、高温水混合三方弁28の作動により、取水管38及び出湯配管7を用いることで、取水管38から取り出した湯水と、出湯配管7から取り出した高温水を高温水混合三方弁28で混合することで、要求設定温度以上の給湯水を得ることもできる。
この場合、取水管38から取り出した湯水の温度が、要求給湯温度以下であっても、高温水混合三方弁28の作動により、出湯配管7からの高温水15を増量させることで、要求給湯温度以上まで温度を上げることができる。
そのため、貯湯タンク2内の中温水16のほとんどを取り出して給湯水に利用することができ、貯湯タンク2内の高温水15の不足がさらに解消され、ヒートポンプユニット3は高いCOPがさらに確保される。
In this embodiment, it has been explained that the hot water taken out from the hot
In this case, even if the temperature of the hot water taken out from the
Therefore, most of the
また、高温水混合三方弁28、低温水混合三方弁30などの三方弁を用いて、貯湯タンク2から取り出した湯水と高温水または低温水との流量比を調整することを説明したが、三方弁の変わりに2つの弁を用いてそれぞれの流量比を調整してもよい。
また、この実施の形態では、上側取水穴40の開口面積が中間取水穴43の開港面積よりも大きい場合で説明したが、上側取水穴40と中間取水穴43との開口面積が等しくてもよく、さらに、図4に示すように、中間取水穴43の開口面積を上側取水穴40の開口面積より大きくしても構わない。
この場合、取水管38から取り出す湯水の温度は、要求給湯温度よりも低くなる可能性が高くなるが、中温水16のみを取り出す場合に比べて、取水管38から取り出す湯水の温度変化を小さくすることができ、給湯水の温度制御は容易になる。
また、図5、図6に示すように、上側取水穴40の数や中間取水穴43の数を変えることで、取水管38から取り出す高温水15と中温水16との流量割合を調整してもよい。 また、図7に示すように、取水管38の下端部を閉じ加工せず、下端面を中間取水穴40として中温水16を取り出すようにしてもよい。この場合、取水管の下端部の閉じ加工及び中間取水穴43の穴加工が不要となり、加工コストを削減することができる。
さらに、図24に示すように、下端部をクロージング加工することにより、中間取水穴43の開口面積を容易に調整することができる。
In addition, it has been described that the flow rate ratio between hot water taken out of the hot
Further, in this embodiment, the case where the opening area of the
In this case, the temperature of the hot water taken out from the
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, by changing the number of the upper intake holes 40 and the number of the intermediate intake holes 43, the flow rate ratio of the
Furthermore, as shown in FIG. 24, the opening area of the intermediate
また、図1に示すように、5個の湯温センサ34a,34b,34c,34d,34eを貯湯タンク2の周側面に設けた場合を示したが、より多くの湯温センサ34を設けることで、中温水16の位置と温度を精度よく検知することができる。例えば、代表的な中温水の層厚みであるおよそ100mmに合わせて、中間取水穴43の中心位置を中心に、湯温センサ34を100mm以下の間隔で高さ方向に設置すると効果的である。
また、湯温センサ34a,34b,34c,34d,34eを高さ方向に一定間隔で配置しても、高さ方向にランダムに配置してもかまわない。
さらに、ここでは3つの湯温センサ34b,34c,34dの測定点を用いて中温水16の位置を判断したが、より多くの測定点を用いることで中温水16の位置をより正確に判断することができる。また、測定精度は低下するが1つの温度センサを用いて、中温水の位置を判断してもよい。この場合、多数の測定点を比較する制御が不要となるため、制御の簡易化と処理速度の向上を図ることができる。
また、貯湯タンク2の外周面(側面)に設置した湯温センサ34で測定した貯湯タンク2の壁面の温度を貯湯タンク2内の湯水の温度としたが、湯温センサ34を貯湯タンク2の内周面(側面)に設置し、貯湯タンク2内の湯水の温度を直接的に測定してもよい。
Moreover, as shown in FIG. 1, although the case where the five hot
The hot
Furthermore, here, the position of the intermediate
The temperature of the wall surface of the hot
また、図8、図9に示すように、Lの字形状の取水管38を用いてもよい。
この取水管38は、貯湯タンク2の側壁から先端部が突出しており、貯湯タンク2内の上側に対応した位置に上側取水穴40、貯湯タンク2の中間に対応した位置に中間取水穴43が形成されている。この取水管38を用いることにより、取水管38を貯湯タンク2の側壁から取り出すことができるため、設計の自由度が高くなる。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, an L-shaped
The
実施の形態2.
図10はこの発明の実施の形態2の貯湯式給湯装置を示す構成図であり、この実施の形態では、図11,12に示すように、外筒25と中筒26とを重ねた、取水管体である取水管38が用いられている。
取水管38は、外筒25とこの外筒25の内側に周方向に摺動可能に設けられた中筒26とから構成されている。
中筒26の上部には、上側連通穴42が形成されており、中筒81の上部は、上側連通部21で覆われている。上側連通部21の側面には、取水流通配管27の先端部が貫通している。また、中筒26の天部には、駆動モータ35が取り付けられており、この駆動モータ35の駆動によって、中筒81は周方向に回転する。
この実施の形態では、駆動モータ35の駆動によって、中筒26が回転し、外筒25に形成された上側穴部39a、中間穴部39bと、中筒26に形成された上側穴部41a、中間穴部41bの重なりによってできる、取水管38の上側取水穴12a、中間取水穴12bの開口面積を変化させることができる。
10 is a block diagram showing a hot water storage type hot water supply apparatus according to
The
An
In this embodiment, the
湯温センサ34a,34b,34c,34d,34eにより、貯湯タンク2内の中温水16が、中間取水穴12bの位置に存在すると判断された場合、上側取水穴12aから高温水15を、中間取水穴12bから中温水16を取水し、中筒26の上側連通穴42、上側連通口21を介して貯湯タンク2から湯水を取り出す。
湯水温度センサ29で、貯湯タンク2から取り出した湯水の温度を検知しながら、湯水の温度が要求給湯温度より小さくならないように、駆動モータにより上側取水穴12aと中間取水穴12bとの開口面積を変化させて、上側取水穴12aから取り出す高温水15と、中間取水穴12bから取り出す中温水16との流量比を調整する。
取り出された湯水は、取水流通配管27、高温水混合三方弁28を通って低温水混合三方弁30に達する。この低温水混合三方弁30では、取り出された湯水と給湯用給水管8から供給される低温水と混合され、混合された湯水は、第2の弁下流配管32、給湯栓4を通じて給湯水に供される。
なお、要求給湯温度の調整は、給湯温度センサ33の信号により低温水混合三方弁30が作動し、湯水と低温水との混合比を変えることで行われる。
When the
While detecting the temperature of hot water taken out from the hot
The extracted hot water reaches the low-temperature water mixing three-
The required hot water supply temperature is adjusted by operating the low temperature water mixing three-
この実施の形態では、上側取水穴12aと中間取水穴12bとの開口面積を変化させて、貯湯タンク2から取り出す高温水15と中温水16の流量比を調整することで、取り出す湯温の経時変化をより小さくできるため、要求給湯温度に調整するための低温水混合三方弁30による温度制御をさらに容易にすることができる。
また、駆動モータ25を調整して、中間取水穴12bを完全に閉じて、上側取水穴12aのみから高温水15を取り出すことも可能となる。
このため、図13に示すように、貯湯タンク2の上側から高温水15を取り出すための出湯配管7と、高温水混合三方弁28を取り除いて、構成を簡素化することができる。
In this embodiment, the opening area of the upper
It is also possible to adjust the
For this reason, as shown in FIG. 13, the hot
また、図14に示す取水管38のように、貯湯タンク2内の中間位置に、外筒25の高さ位置の異なる中間穴部39b、下部穴部39cと、中筒26の高さ位置の異なる中間穴部41b、下部穴部41cを形成し、貯湯タンク2内の中温水16の領域にあわせて駆動モータ25を調整して、中間取水穴12bの高さを変化させるようにしてもよい。
この場合、中温水16を貯湯タンク2の2箇所の位置から選択して取り出すことができるため、中温水16は効率よく貯湯タンク2から取り出すことができる。そのため、貯湯タンク2内に占める中温水16の容積割合が低減できる分、貯湯タンク2内に占める高温水15の容積を増量することができ、またヒートポンプユニット3は高いCOPが確保される。
なお、外筒25および中筒26に、高さ位置の異なる中間穴部を2箇所設けた例を示したが、中間穴部の数は3箇所以上であってもよく、中間穴部の数が多いほど、より的確に中温水を取り出すことが可能となる。
また、駆動モータ35の駆動によって、取水管38の上側取水穴12a、中間取水穴12bの開口面積を変化させることを説明したが、開口面積を微調整せずに、上側取水穴12a、中間取水穴12bを開閉させるだけでもよく、中間取水穴12bの高さ位置を変更させるだけでもよい。
さらに、駆動モータ35によって中筒26を回転させて、中筒26と外筒25とを相対移動させ、取水管38の上側取水穴12a、中間取水穴12bの開口面積を変化させることを説明したが、駆動モータ35によって外筒25を回転させて、中筒26と外筒25とを相対移動させて、取水管38の上側取水穴12a、中間取水穴12bの開口面積を変化させてもよい。
Further, as in the
In this case, since the intermediate
In addition, although the example which provided the intermediate hole part in which the height position differs in two places was shown in the
In addition, it has been described that the opening area of the
Further, it has been explained that the
また、図15に示す取水管38のように、外筒25の同一高さに開口面積の異なる上側穴部39a,39a'、中間穴部39b,39b'を形成してもよい。
このものの場合、駆動モータ25を駆動して、上側取水穴12aと中間取水穴12bとが異なる面積比となるように選択可能であり、上側取水穴12aを通過する高温水15と、中間取水穴12bを通過する中温水16との流量比を調整することができる。この取水管38では、決まった上側取水穴12a、下側取水穴12bの面積比を選択することになるが、駆動モータ35の位置決め制御を容易にして、高温水15と中温水16との流量比を変化させることができる。
Further, like the
In this case, the
なお、各上記取水管38は、外筒25の穴部39a,39b、中筒26の穴部41a,41bの穴形状は何れも円形の場合を示したが、穴形状は、楕円、三角形、長方形、多角形でもよく、外筒25の穴部39a,39b、中筒26の穴部41a,41bのそれぞれの開口面積を変化させることで、上側取水穴12a、中間取水穴12bを流通する湯水の流量を変化できる構造であればよい。
例えば、図16に示すように、外筒25の穴部41a,41bの高さ方向の開口長さを、回転方向に単純増加または単純減少させ、中筒26の穴部39a,39bを軸線方向が長手の矩形形状に形成することで、回転角度に対して上側取水穴12a、下側取水穴12bの開口面積をほぼ比例的に変化させることができる。
これにより、取水管38により貯湯タンク2の外部に取り出される、高温水15及び中温水16の流量は精度よく制御される。
In each of the
For example, as shown in FIG. 16, the opening length in the height direction of the
Thus, the flow rates of the
実施の形態3.
図17はこの発明の実施の形態3の貯湯式給湯装置を示す構成図である。
この実施の形態では、図17−図19に示すように、取水管38は、貯湯タンク2の底部まで延びており、凹状の受け部44により支持されている。
なお、取水管38は、貯湯タンク2を貫通して、貯湯タンク2の外側で支持されてもよい。
駆動モータ35で、中筒26を回転することにより、外筒25に形成された穴部39a,39b,39cと、中筒26に形成された穴部41a,41b,41cの重なりによってできる取水穴12a,12b,12cの開口面積を変化させることができる。ここで、穴部39a、穴部41aは貯湯タンク2内の上側に位置しており、穴部39b、穴部41bは貯湯タンク2内の中間に位置しており、穴部39c、穴部41cは貯湯タンク2内の下側に位置している。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 17 is a block diagram showing a hot water storage type hot water supply apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
In this embodiment, as shown in FIGS. 17 to 19, the
The
A water intake hole formed by overlapping
この実施の形態では、湯温センサ34a,34b,34c,34d,34eにより、貯湯タンク2内の中温水16が、中間穴部39bの位置に存在すると判断された場合、上側取水穴12aからは高温水15を、中間取水穴12bからは中温水16を、下側取水穴12cからは低温水17を取水し、上側連通穴42、上側連通口21を介して貯湯タンク2から湯水を取り出す。湯水温度センサ29では、貯湯タンク2から取り出した湯水の温度を検知しながら、湯水の温度が要求給湯温度より小さくならないように、駆動モータ35の駆動により取水穴12a,12b,12cの開口面積を変化させて、上側取水穴12aから取り出す高温水15と、中間取水穴12bから取り出す中温水16と、下側取水穴12cから取り出す低温水17の流量比を調整する。
取り出された湯水は、取水流通配管27、高温水混合三方弁28を通って低温水混合三方弁30に達する。この低温水混合三方弁30では、取り出された湯水と給湯用給水管8から供給される低温水と混合され、混合された湯水は、第2の弁下流配管32、給湯栓4を通じて給湯水に供される。
なお、要求給湯温度の調整は、給湯温度センサ33の信号により低温水混合三方弁30が作動し、第1の弁下流配管5を流通する湯水と給湯用給水管31を流通する低温水との混合比を変えることで行われる。
In this embodiment, when it is determined by the hot
The extracted hot water reaches the low-temperature water mixing three-
The required hot water supply temperature is adjusted by operating the low-temperature water mixing three-
この実施の形態による貯湯式給湯装置によれば、取水穴12a,12b,12cの開口面積を変化させて、貯湯タンク2から取り出す、高温水15、中温水16及び低温水17の流量比を調整することで、取り出す湯温の経時変化をより要求給湯温度に近づけることができ、要求給湯温度を調整するための、低温水混合三方弁30による温度制御をさらに容易にすることができる。
また、駆動モータ25を調整することにより、高温水15と中温水16との組合せ、高温水15と低温水17との組合せ、中温水16と低温水17との組合せ、高温水15、中温水16及び低温水17の全ての組合せが可能になる。
従って、図20に示すように、貯湯タンク2の上側から高温水15を取り出すための出湯配管7、高温水混合三方弁28、湯水温度センサ29、低温水混合三方弁30を取り除いて構成をさらに簡素化することができる。
According to the hot water storage type hot water supply apparatus according to this embodiment, the flow areas of the
Further, by adjusting the
Therefore, as shown in FIG. 20, the hot
また、図21に示す取水管38のように、駆動モータ25の変わりに、中筒26をスライドできる機構を用いて、中筒26を上下にスライドさせることにより、外筒25に形成した穴部39a,39b,39cと、中筒26に形成した穴部41a,41b,41cの重なりによってできる取水穴12a,12b,12cの開口面積を変化させてもよい。
また、スライドと回転を組み合わせて、取水穴12a,12b,12cの開口面積を変化させてもよく、この場合、取水穴12a,12b,12cの開口面積の組合せが多くなり、より精度の高い流量制御と温度制御が可能となる。
また、図25に示す取水管38のように、貯湯タンク2内の中間位置に、外筒25の高さ位置の異なる中間穴部39b,39dと、中筒26の高さ位置の異なる中間穴部41b,41dを形成し、貯湯タンク2内の中温水16の領域にあわせて駆動モータ25を調整して、中間取水穴12bの高さを変化させるようにしてもよい。
この場合、中温水16を貯湯タンク2の2箇所の位置から選択して取り出すことができるため、中温水16は効率よく貯湯タンク2から取り出すことができる。そのため、貯湯タンク2内に占める中温水16の容積割合が低減できる分、貯湯タンク2内に占める高温水15の容積を増量することができ、またヒートポンプユニット3は高いCOPが確保される。
なお、外筒25および中筒26に、高さ位置の異なる中間穴部を2箇所設けた例を示したが、中間穴部の数は3箇所以上であってもよく、中間穴部の数が多いほど、より的確に中温水を取り出すことが可能となる。
また、駆動モータ35の駆動により、取水管38の上側取水穴12a、中間取水穴12bおよび下側取水穴12cの開口面積を変化させることを説明したが、開口面積を微調整せずに、上側取水穴12a、中間取水穴12b、下側取水穴12cの開閉や、中間取水穴12bの高さ位置を変更させるだけであってもよい。
Further, a hole formed in the
Further, the opening area of the
Moreover, like the
In this case, since the intermediate
In addition, although the example which provided the intermediate hole part in which the height position differs in two places was shown in the
Further, it has been described that the opening area of the
実施の形態4.
図22はこの発明の実施の形態4の貯湯式給湯装置を示す構成図であり、この実施の形態では、図23に示す取水管体が貯湯タンク2内に設けられている。
この取水管体は、並立されているとともに異なる高さにそれぞれ取水穴12a,12b,12c,12d,12eが形成された5本の筒11a,11b,11c,11d,11eで構成されている。各上端面に連通穴20a,20b,20c,20d,20eを有する各筒11a,11b,11c,11d,11eは、連通穴20a,20b,20c,20d,20eの部位で外筒部13と連結されている。この外筒部13の内側には、中筒部14が摺動可能に設けられている。この中筒部14には、筒11a,11b,11c,11d,11eに対応して連通穴18a,18b,18c,18d,18eが形成されている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 22 is a configuration diagram showing a hot water storage type hot water supply apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In this embodiment, the water intake pipe shown in FIG. 23 is provided in the hot
This intake pipe body is composed of five
この実施の形態では、実施の形態1に示した取水管38の代わりに、取水穴12a,12b,12c,12d,12eの高さ方向の位置が異なる筒11a,11b,11c,11d,11eを設けて、貯湯タンク2内の中温水16を選択できるようにしたものである。
この実施の形態では、駆動モータ22の駆動させることにより、外筒部13に形成された連通穴20a,20b,20c,20d,20eと、中筒部14に形成された連通穴18a,18b,18c,18d,18eを1箇所または、複数箇所で連通することができる。
例えば、湯温センサ34により、貯湯タンク2内の中温水16が、取水穴12cの位置に存在すると判断された場合、駆動モータ22の駆動で中筒部14を回転させて、外筒部13の連通穴20cと中筒部14の連通穴18c、外筒部13の連通穴20aと中筒部14の連通穴18aとを連通させ、取水穴12cから中温水16を、取水穴12aから高温水15をそれぞれ取水し、上側連通穴19を介して取り出すことができる。
これにより、貯湯タンク2内に存在する中温水16の位置にあわせて、取水穴の位置を高さ方向に変化させることができるとともに、中温水16を取り出すと同時に、高温水15、低温水17を取り出すこともできる。
In this embodiment, instead of the
In this embodiment, by driving the drive motor 22, the communication holes 20 a, 20 b, 20 c, 20 d, and 20 e formed in the
For example, when it is determined by the hot
Accordingly, the position of the water intake hole can be changed in the height direction in accordance with the position of the intermediate
また、回転動作を行う外筒部13及び中筒部14の長さを、貯湯タンク2の高さ方向に配置するよりも短くすることができるため、回転時の摩擦を軽減することができ、駆動モータ22の消費電力を低減できるとともに、回転角度の位置決め精度を向上することができる。
なお、筒11a,11b,11c,11d,11eを5本用いた例を示したが、設置する本数は任意である。
また、外筒部13に対して中筒部14を回転させる構造としたが、中筒部14をスライドさせることにより、外筒部13の連通穴20a,20b,20c,20d,20eと中筒部14の連通穴18a,18b,18c,18d,18eを連通させる構造であってもよい。
Moreover, since the length of the
In addition, although the example using five
Further, although the
なお、上記各実施の形態では、加熱手段として、ヒートポンプユニット3を用いた場合について説明したが、勿論ヒートポンプユニット3に限定されるものではなく、ガス、或いは電気ヒータを用いてもよい。
また,ヒートポンプユニット3に使用する冷媒として、二酸化炭素を用いた場合について説明したが、勿論、二酸化炭素に限定されるものではなく、その他の自然冷媒である炭化水素、フロンなどを用いてもよい。
また、取水配管38を金属のような熱伝導率の高い材料ではなく、樹脂材料のような熱伝導性の低い材料で構成してもよい。この場合、取水配管38を熱伝導体として、貯湯タンク2内の高温水45,中温水46,低温水47のそれぞれの領域間を熱が移動することがなくなるため、高温水45の温度低下を防ぐことができ、貯湯タンク2内の高温水不足を解消することができる。また、低温水47の温度上昇を防ぐことができ、高いCOPが確保される。
In each of the above embodiments, the case where the heat pump unit 3 is used as the heating means has been described. However, the present invention is not limited to the heat pump unit 3, and a gas or an electric heater may be used.
Moreover, although the case where carbon dioxide was used as the refrigerant used in the heat pump unit 3 was described, of course, it is not limited to carbon dioxide, and other natural refrigerants such as hydrocarbons and chlorofluorocarbons may be used. .
Further, the
1 貯湯タンクユニット、2 貯湯タンク、3 ヒートポンプユニット(加熱手段)、4 給湯栓、5 第1の弁下流配管(弁下流配管)、6 高温水流入弁、7 出湯配管、8 給水管、9 低温水取り出し配管、10 高温水戻り配管、11a,11b,11c,11d,11e 筒、12a 上側取水穴、12b 中間取水穴、12c 下側取水穴、13 外筒部、14 中筒部、15 高温水、16 中温水、17 低温水、18a,18b,18c,18d,18e 連通穴、21 上側連通部、23 加熱温度センサ、25 外筒、26 中筒、27 取水流通配管、28 高温水混合三方弁、29 湯水温度センサ、30 低温水混合三方弁、31 給湯用給水管、32 第2の弁下流配管(弁下流配管)、33 給湯温度センサ、34a,34b,34c,34d,34e 湯温センサ、35 駆動モータ、37 給水温度センサ、38 取水管(取水管体)、39a 上側穴部、39b 中間穴部、39c 下側穴部、40 上側取水穴、41a 上側穴部、41b 中間穴部、42 上側連通中間取水穴、44 受け部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot water storage tank unit, 2 Hot water storage tank, 3 Heat pump unit (heating means), 4 Hot water tap, 5 1st valve downstream piping (valve downstream piping), 6 Hot water inflow valve, 7 Hot water piping, 8 Water supply pipe, 9 Low temperature Water extraction pipe, 10 high temperature water return pipe, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e cylinder, 12a upper intake hole, 12b intermediate intake hole, 12c lower intake hole, 13 outer cylinder part, 14 intermediate cylinder part, 15 hot water , 16 Medium temperature water, 17 Low temperature water, 18a, 18b, 18c, 18d, 18e Communication hole, 21 Upper communication part, 23 Heating temperature sensor, 25 Outer cylinder, 26 Medium cylinder, 27 Water intake distribution pipe, 28 High temperature water mixing three-way valve , 29 hot water temperature sensor, 30 cold water mixing three-way valve, a water supply pipe 31 hot-water supply, 32 a second valve downstream pipe (valve downstream pipe), 33 hot water temperature sensor, 34a, 34b, 34c, 34d, 34 e Hot water temperature sensor, 35 drive motor, 37 water supply temperature sensor, 38 intake pipe (intake pipe body), 39a upper hole, 39b intermediate hole, 39c lower hole, 40 upper intake hole, 41a upper hole, 41b Intermediate hole part, 4 2 Upper communication intermediate water intake hole, 44 receiving part.
Claims (11)
この貯湯タンクから送られた前記湯水を加熱する加熱手段と、
前記貯湯タンク内に上下方向に延びて設けられ前記湯水を外部に導く取水管体と、
前記貯湯タンクの外部に取り出された後の前記湯水が導かれる給湯栓とを備え、
前記取水管体には、少なくとも前記貯湯タンクの上部の近傍に形成された上側取水穴、前記上側取水穴より下側に形成された中間取水穴がそれぞれ形成されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。 A hot water storage tank for storing hot water,
Heating means for heating the hot water sent from the hot water storage tank;
A water intake pipe that extends vertically in the hot water storage tank and guides the hot water to the outside;
A hot water tap to which the hot water after being taken out of the hot water storage tank is guided,
The hot water storage type, wherein the intake pipe body is formed with at least an upper intake hole formed near the upper portion of the hot water storage tank and an intermediate intake hole formed below the upper intake hole. Hot water supply device.
一端部が前記貯湯タンクの上部に接続され、前記高温水が流出する出湯配管と、
前記取水管体に一端部が接続され前記貯湯タンクの外部に取り出された前記湯水が流通する取水流通配管とを備え、
前記出湯配管を流通する高温水と前記取水流通配管を流通する湯水とを混合し、前記給湯温度センサでの検出温度から、前記給湯栓に送られる湯水の温度を調整することを特徴とする請求項1に記載の貯湯式給湯装置。 A hot water temperature sensor for detecting the temperature of the hot water sent to the hot water tap;
One end part is connected to the upper part of the hot water storage tank, and the hot water piping from which the high temperature water flows out,
One end is connected to the intake pipe body, and the intake water distribution pipe through which the hot water taken out to the outside of the hot water storage tank circulates,
The hot water flowing through the hot water supply pipe and hot water flowing through the intake water distribution pipe are mixed, and the temperature of the hot water sent to the hot water tap is adjusted from the temperature detected by the hot water supply temperature sensor. Item 2. A hot water storage type hot water supply apparatus according to item 1.
前記貯湯タンクの外部に取り出された湯水と前記給湯用給水管を流通する低温水とを混合し、前記給湯温度センサでの検出温度から、前記給湯栓に送られる湯水の温度を調整することを特徴とする請求項1または2に記載の貯湯式給湯装置。 One end of the hot water storage pipe connected to the lower part of the hot water storage tank is branched from a water supply pipe that sends the low temperature water to the lower part of the hot water storage tank, and includes a hot water supply water supply pipe through which the low temperature water flows.
Mixing hot water taken out of the hot water storage tank with low temperature water flowing through the hot water supply pipe, and adjusting the temperature of the hot water sent to the hot water tap from the temperature detected by the hot water temperature sensor; The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that
前記外筒及び前記中筒の相対移動により、外筒の上側穴部と中筒の上側穴部、外筒の中間穴部と中筒の中間穴部、及び外筒の下側穴部と中筒の下側穴部との重なり程度を変えることで、前記上側取水穴、前記中間取水穴及び前記下側取水穴の開口面積が調整されることを特徴とする請求項6に記載の貯湯式給湯装置。 The outer cylinder and the middle cylinder are each formed with a lower hole portion constituting a lower water intake hole formed at a position corresponding to the lower side of the hot water storage tank,
By the relative movement of the outer cylinder and the middle cylinder, the upper hole part of the outer cylinder and the upper hole part of the middle cylinder, the middle hole part of the outer cylinder and the middle hole part of the middle cylinder, and the lower hole part of the outer cylinder and the middle The hot water storage system according to claim 6, wherein opening areas of the upper water intake hole, the intermediate water intake hole, and the lower water intake hole are adjusted by changing a degree of overlap with a lower hole portion of the cylinder. Hot water supply device.
前記取水管体の前記取水穴は、各前記筒の両端部をそれぞれ連結した外筒部の内側に摺動可能に設けられているとともに前記筒に対応して形成された連通穴を有する中筒部の移動により、選択されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の貯湯式給湯装置。 The intake pipe body is composed of a plurality of tubes that are arranged side by side and each have intake holes formed at different heights.
The water intake hole of the water intake tube body is slidably provided on the inner side of the outer cylinder part that connects both ends of the cylinders, and has a communication hole formed corresponding to the cylinder. The hot water storage type hot water supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein the hot water storage type hot water supply device is selected by movement of a portion.
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