JP4764280B2

JP4764280B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP4764280B2
Application number: JP2006207391A
Authority: JP
Inventors: 直孝藍沢; 成樹村山; 一真竹内
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: JP2008032327A

Description

この発明はヒートポンプ加熱式の貯湯式給湯及び風呂或いは暖房装置に関するものである。

従来よりこの種のものには、図２に示すように、給水管１０１と出湯管１０２が接続され湯水を貯湯する貯湯タンク１０３と、前記貯湯タンク１０３内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段１０４と、前記貯湯タンク１０３と前記ヒートポンプ式加熱手段１０４とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、前記ヒーポン循環回路に設けられ湯水を循環させるヒーポン循環ポンプ１０５と、前記ヒーポン循環回路に三方弁１０６を介して接続され前記ヒーポン循環回路をバイパスするバイパス管１０７と、前記バイパス管１０７途中に設けられ暖房用放熱器へ循環する循環水を加熱するための暖房用熱交換器１０８とを備え、前記ヒートポンプ式加熱手段１０４で加熱された温水を前記暖房用熱交換器１０８に循環させる構成とし、前記バイパス管１０７の前記暖房用熱交換器１０８の下流から分岐して前記貯湯タンク１０３の中間位置に連通する中間戻し管１０９を接続すると共に、前記貯湯タンク１０３の中間位置に中間出湯管１１０を接続し、貯湯運転時は前記三方弁１０６を前記ヒートポンプ式加熱手段１０４と前記貯湯タンク１０３とで循環するように切換え、暖房運転時は前記三方弁１０６を前記ヒートポンプ式加熱手段１０４と前記暖房用熱交換器１０８とで循環するように切換えるように構成し、前記バイパス管１０７途中、又は中間戻し管１０９に１次側暖房循環ポンプ１１１を設けることで、貯湯タンク１０３内の貯湯温水を暖房循環ポンプ１１１の駆動により暖房用熱交換器１０８に循環させることが可能となり、貯湯タンク１０３内の貯湯温水も暖房運転の熱源として用いることが可能となるものであった。（例えば、特許文献１参照）
特開２００６−１０１８７号公報

ところでこの従来のものでは、前記ヒートポンプ式加熱手段１０４を作動せずに貯湯タンク１０３内の温水のみで暖房を行うためには、ヒーポン循環ポンプ１０５と１次側暖房循環ポンプ１１１と２次側暖房循環ポンプ１１２の３台もの循環ポンプが必要であるため、暖房時の消費電力の増加や運転騒音の問題が有った。
また、タンクユニット内に３台の循環ポンプを収納しなければならないために、タンクユニットの大型化や重量増大の原因になっていた。

この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、給水管と出湯管が接続され湯水を貯湯する第１貯湯タンクと第２貯湯タンクとを備え、前記第１貯湯タンクと第２貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクと前記ヒートポンプ式加熱手段とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、このヒーポン循環回路に設けられ湯水を循環させるヒーポン循環ポンプと、前記第１貯湯タンク上部と第２貯湯タンク上部とを結ぶ１次側循環回路に、風呂や暖房用放熱器に接続して２次側循環回路を形成する外熱交換器を備えた貯湯式給湯装置に於いて、前記ヒーポン循環回路のヒーポン往き管に前記ヒーポン循環ポンプを備え、このヒーポン循環ポンプの上流側には第１貯湯タンク底部と連通するか、第２貯湯タンク底部と連通するかを切替える第１三方弁を備え、更にヒーポン循環回路のヒーポン戻り管には、第１貯湯タンク底部と連通するか、前記外熱交換器と第１貯湯タンク間の１次側循環回路と連通するかを切替える第２三方弁を備えたものである。

この発明によれば、ヒートポンプ式加熱手段による第１、第２貯湯タンク内の湯水の沸き上げ及び、風呂の沸き上げや追い焚き或いは暖房用の１次側の循環ポンプを１台で兼用出来、消費電力、運転騒音の低減やコストの低減が図られると共に、タンクユニットのコンパクト化や重量の低減も図られるものであり、しかも２次側循環回路の加熱と貯湯動作を同時に行うことも出来、効率の良い運転が行えると言う効果も有するものである。

次にこの発明の一実施形態の貯湯式給湯装置を図面に基づき説明する。
１は湯水を貯湯する第１貯湯タンク２と第２貯湯タンク３等を収納する貯湯タンクユニット、４は第１、第２貯湯タンク２、３内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプ式加熱手段で、内部には圧縮機５と凝縮器としての冷媒−水熱交換器６と電子膨張弁７と強制空冷式の蒸発器８とで構成され、このヒートポンプ式加熱手段４には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。また、前記圧縮機５や電子膨張弁７等によりヒートポンプサイクルを駆動制御するヒーポン制御部９を設けている。

１０は前記第１、第２貯湯タンク２、３の底部と冷媒−水熱交換器６を接続するヒーポン往き管で、ヒーポン循環ポンプ１１が取り付けられ、このヒーポン循環ポンプ１１の上流側には、冷媒−水熱交換器６と第１貯湯タンク２底部を連通するか、又第２貯湯タンク３底部を連通するかを切替える第１三方弁１２が備えられている。

１３は前記ヒーポン往き管１０と共にヒーポン循環回路１４を構成するヒーポン戻り管で、途中には冷媒−水熱交換器６を通過後の湯水を第１貯湯タンク２底部に戻すか、第１貯湯タンク２上部と第２貯湯タンク３上部とを結び、途中には風呂や暖房放熱器（図示せず）が接続した２次側循環回路１５と熱交換する外熱交換器１６を有した１次側循環回路１７で、第１貯湯タンク２と外熱交換器１６との間に接続した連通管１８に流通させるかを切替える第２三方弁１９が備えられている。

前記外熱交換器１６には、第１貯湯タンク２に貯湯された温水が循環したり、或いはヒートポンプ式加熱手段４で加熱されたばかりの温水を循環させ、２次側循環回路１５と熱交換させて温度低下した温水を、１次側循環回路１７で第２貯湯タンク３に戻すもので、ここで２次側循環回路１５は風呂の循環回路を構成し、途中には風呂循環ポンプ２０を有しているものである。

２１は第１、第２貯湯タンク２、３底部に接続された給水管で、第１貯湯タンク２と第２貯湯タンク３との間には第１開閉弁２２が備えられ、それぞれのタンクで出湯された分の給水を給水圧で補水するものであり、２３は第１、第２貯湯タンク２、３上部に接続し出湯を行う出湯管で、第２貯湯タンク３側には第２開閉弁２４が備えられ、それぞれ個別に出湯可能としている。

２５は出湯管２３途中に備えられたミキシング弁で、給水管２１から分岐した給水バイパス管２６が接続し、設定された出湯温度になるように温水と給水とを混合して供給するものである。

２７は第１、第２貯湯タンク２、３の各高さ毎に取り付けられた温度センサ（図示せず）からの湯温状態によって、沸き上げ開始や完了、残湯量や沸き増し等を各部品を駆動させて制御する制御部で、更にミキシング弁２５等も制御して出湯制御も行うものである。

次にこの発明一実施形態の作動について説明するが、先ず、第１貯湯タンク２内にヒートポンプ式加熱手段４で加熱された高温水を貯湯する貯湯運転について説明する。
制御部２７は深夜時刻になると電力単価が安価な深夜時間帯内で朝の所定時刻までに沸き上がるように貯湯運転を開始し、第１三方弁１２を第１貯湯タンク２底部側をヒートポンプ式加熱手段４と連通させると共に、第２三方弁１９を連通管１８と連通状態に切替えて、ヒーポン循環ポンプ１１を駆動させて第１貯湯タンク２底部の低温水（給水）を、ヒートポンプ式加熱手段４の冷媒−水熱交換器６に流入させ、ここで高温に加熱された高温水を連通管１８を介して第１貯湯タンク２上部から順次貯湯して行き、最終的には第１貯湯タンク２内を全て高温水とすることで沸き上げが完了するものである。

次に第２貯湯タンク３内にヒートポンプ式加熱手段４で加熱された高温水を貯湯する貯湯運転について説明すれば、第１三方弁１２を第２貯湯タンク３底部側をヒートポンプ式加熱手段４と連通させると共に、第２三方弁１９を連通管１８と連通状態に切替えて、ヒーポン循環ポンプ１１を駆動させて第２貯湯タンク３底部の低温水（給水）を、ヒートポンプ式加熱手段４の冷媒−水熱交換器６に流入させ、ここで高温に加熱された高温水を連通管１８及び１次側循環回路１７を介して第２貯湯タンク３上部から順次貯湯して行き、最終的には第２貯湯タンク３内を全て高温水とすることで沸き上げが完了するものである。

次にこの貯湯された高温水を出湯する場合には、給湯栓等を開栓することで、出湯管２３からの高温水がミキシング弁２５で、給水バイパス管２６からの給水と希望する設定温度になるようにミキシングされて、適宜出湯されて使用されるものであり、先ず第１開閉弁２２が開成され第２開閉弁２４が閉成されれば第１貯湯タンク２から出湯され、逆に第１開閉弁２２が閉成され第２開閉弁２４が開成されれば第２貯湯タンク３から出湯されるものである。

次に第１、第２貯湯タンク２、３に貯湯された温水を利用しての２次側循環回路１５の加熱について説明すれば、第１三方弁１２を第２貯湯タンク３底部とヒーポン循環ポンプ１１とが連通するように切替えると共に、第２三方弁１９を第１貯湯タンク２底部との連通に切替えて、ヒーポン循環ポンプ１１及び風呂循環ポンプ２０を駆動することで、第２貯湯タンク３内の高温水を底部から冷媒−水熱交換器６を流通させ、第１貯湯タンク２に流入し該第１貯湯タンク２内の高温水が１次側循環回路１７の外熱交換器１６で熱交換して、そして熱交換で温度降下した温水は、１次側循環回路１７を介して第２貯湯タンク３に上部から戻され、順次この循環を繰り返して２次側循環回路１５の風呂を沸き上げたり、追い焚きを行うものてある。

次にヒートポンプ式加熱手段４で加熱された高温水を、そのまま２次側循環回路１５の加熱に使用する直加熱について説明すれば、第１三方弁１２を第２貯湯タンク３底部側をヒートポンプ式加熱手段４と連通させると共に、第２三方弁１９を連通管１８側の連通に切替えて、ヒーポン循環ポンプ１１及びヒートポンプ式加熱手段４及び風呂循環ポンプ２０を駆動することで、第２貯湯タンク３底部の低温水をヒートポンプ式加熱手段４の冷媒−水熱交換器６で加熱してそのまま外熱交換器１６に供給して、２次側循環回路１５の風呂を沸き上げたり追い焚きをするものであり、外熱交換器１６で温度低下した温水は１次側循環回路１７を介して第２貯湯タンク３上部に戻され再び循環するもので、折角貯湯した第１貯湯タンク２内の高温水を使用することなく、或いは貯湯した高温水がなくなった場合でも、２次側循環回路１５の加熱が行われ、極めて使用勝手が良く安心して使用出来るものである。

このように極めて簡単な構成によりヒーポン循環ポンプ１１を、第１、第２貯湯タンク２、３の沸き上げ用と２次側循環回路１５の加熱用とに兼用して使用することが出来、ポンプは１台で済み安価に提供可能であり、又消費電力及び運転騒音も低減され、更にタンクユニットのコンパクト化や重量の低減が図られるものである。

尚、この一実施形態では、２次側循環回路１５には風呂を接続したが、これに限定されることなく、暖房用放熱器を接続して暖房回路としても同様な効果を得ることが出来るものであり、又第１、第２開閉弁２２、２４の開閉を制御することにより、追い焚き中の出湯及び出湯中のタンク沸き上げも可能となるものである。

この発明の一実施形態を示す貯湯式給湯装置の概略構成図。従来例の概略構成図。

符号の説明

２第１貯湯タンク
３第２貯湯タンク
４ヒートポンプ式加熱手段
１０ヒーポン往き管
１１ヒーポン循環ポンプ
１２第１三方弁
１３ヒーポン戻り管
１４ヒーポン循環回路
１５２次側循環回路
１６外熱交換器
１７１次側循環回路
１８連通管
１９第２三方弁
２１給水管
２３出湯管

Claims

給水管と出湯管が接続され湯水を貯湯する第１貯湯タンクと第２貯湯タンクとを備え、前記第１貯湯タンクと第２貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクと前記ヒートポンプ式加熱手段とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、このヒーポン循環回路に設けられ湯水を循環させるヒーポン循環ポンプと、前記第１貯湯タンク上部と第２貯湯タンク上部とを結ぶ１次側循環回路に、風呂や暖房用放熱器に接続して２次側循環回路を形成する外熱交換器を備えた貯湯式給湯装置に於いて、前記ヒーポン循環回路のヒーポン往き管に前記ヒーポン循環ポンプを備え、このヒーポン循環ポンプの上流側には第１貯湯タンク底部と連通するか、第２貯湯タンク底部と連通するかを切替える第１三方弁を備え、更にヒーポン循環回路のヒーポン戻り管には、第１貯湯タンク底部と連通するか、前記外熱交換器と第１貯湯タンク間の１次側循環回路と連通するかを切替える第２三方弁を備えた事を特徴とする貯湯式給湯装置。