JP4949818B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は、給湯装置に関し、詳しくは、即時給湯を可能とした貯湯槽を備える給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water supply apparatus, and more particularly, to a hot water supply apparatus including a hot water storage tank that enables immediate hot water supply.
従来、ヒートポンプを用いた給湯装置が多々提案されている。ヒートポンプを用いた貯湯式の給湯装置は、家庭用の小型のものが一般的であったが、近年では、大衆浴場や所謂スパ(温泉などを中心としたリラクゼーション施設)などの業務用にも採用されてきている。 Conventionally, many hot water supply apparatuses using a heat pump have been proposed. Hot water storage water heaters using heat pumps are generally small for home use, but in recent years, they have also been adopted for commercial use in public baths and so-called spas (relaxation facilities centered on hot springs). Has been.
業務用の給湯では、即時給湯が求められる。そのため、例えば、ヒートポンプと、このヒートポンプで加熱された温水を蓄える貯湯タンクと、この貯湯タンクと給湯部との間を循環する循環流路とを備える循環式の給湯装置が採用されている(例えば、特許文献1を参照。)。 In commercial hot water supply, immediate hot water supply is required. Therefore, for example, a circulation type hot water supply apparatus including a heat pump, a hot water storage tank that stores hot water heated by the heat pump, and a circulation channel that circulates between the hot water storage tank and the hot water supply unit is employed (for example, , See Patent Document 1).
しかし、このような循環式の場合、循環流路内の温水は循環している間に放熱されて温度低下してしまうため、これを加温し、所定の温度範囲に保持する必要が生じる。 However, in the case of such a circulation type, the hot water in the circulation flow path is radiated while being circulated and the temperature is lowered, so that it is necessary to heat it and keep it in a predetermined temperature range.
そこで、特許文献1の給湯装置では、前記循環流路を循環する温水を加熱するための熱交換部を貯湯タンク内に配設している。かかる構成により、循環流路を循環する温水は、熱交換部でタンク内の温水から熱供給を受けて加熱される。
Therefore, in the hot water supply apparatus of
しかし、特許文献1の構成では、貯湯タンク内に配設した熱交換部により、この貯湯槽内の高温湯と循環流路を常時循環している温水との間で熱交換するため、高温湯の温度低下がはなはだしくなるおそれがあり、しかも、この特許文献1の構成では、循環流路内へ流入させる湯や水の流量の調整を行うことがきわめて面倒な複雑な構成となってしまい、イニシャルコストなどが増加するおそれがあった。
However, in the configuration of
他方、図9に示す給湯装置のように、循環流路に昇温ヒータなどの加熱装置を配設して温度低下を防ぐ構成とすることが考えられる。 On the other hand, like the hot water supply apparatus shown in FIG. 9, it can be considered that a heating apparatus such as a temperature rising heater is provided in the circulation flow path to prevent a temperature drop.
かかる給湯装置は、図9に示すように、原水供給路110と連通連結した貯湯槽100に、貯湯用の循環流路210を介してヒートポンプユニット200を連通連結し、このヒートポンプユニット200により加熱した湯を前記貯湯槽100内に貯留するとともに、前記貯湯槽100に連通連結した給湯路120に、蛇口、シャワーヘッド等の各種出湯用端末300を取り付けた給湯用の循環流路400を連通させ、前記出湯用端末300から給湯可能とした構成としている。
As shown in FIG. 9, such a hot water supply apparatus has a
図中、410は循環流路用ポンプ、420は混合弁であり、前記給湯路120と給湯用の循環流路400とは、この混合弁420を介して連通連結されている。そして、この混合弁420を介して前記循環流路400内に原水を流入させ、循環流路400内の湯温を適宜低下させ、使用に適するようにしている。
In the figure, 410 is a circulation flow path pump, and 420 is a mixing valve. The hot
上記構成の従来の給湯装置では、図示するように、給湯用の循環流路400内の湯温低下を防止するために、当該循環流路400の中途に加熱装置である電気ヒータ500を設け、循環流路400における放熱ロス分をこの電気ヒータ500を用いて加温するようにしている。
しかし、上述してきたように、ヒートポンプを用いた従来の業務用給湯装置において、循環流路内の湯温低下を防止するために、ヒートポンプ以外に、図9に示した電気ヒータなどを用いるとなると、流量調整などは不要となる代わりにランニングコストが著しく増加してしまう。 However, as has been described above, in the conventional commercial water heater using a heat pump, in order to prevent a decrease hot water temperature in the circulation flow path, in addition to the heat pump, comes the use of an electric heater shown in FIG. 9 However, instead of adjusting the flow rate, the running cost is remarkably increased.
特に、業務用などに用いる給湯装置は、コスト削減が大きな課題となるため、市場からは、装置全体のイニシャルコスト及びランニングコスト共に有利となる給湯装置が望まれている。 In particular, since the cost reduction of a hot water supply apparatus used for business use is a major issue, a hot water supply apparatus that is advantageous in terms of both initial cost and running cost of the entire apparatus is desired from the market.
本発明は上記課題を解決することのできる給湯装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a hot water supply apparatus that can solve the above-described problems.
(1)本発明では、原水供給路と連通連結した貯湯槽に、貯湯用循環流路を介してヒートポンプを連通連結し、このヒートポンプにより加熱した湯を前記貯湯槽内に貯留するとともに、前記貯湯槽に連通連結した給湯路に、出湯用端末を取り付けた循環給湯回路を連通させ、前記出湯用端末から給湯可能とした給湯装置において、前記給湯路と循環給湯回路とを混合弁を介して連通連結するとともに、前記循環給湯回路の中途から分岐させて前記貯湯槽の底部側に連通連結した返湯路の中途に、返し湯を一時的に貯留するサブタンクを設け、このサブタンクに前記循環給湯回路から流入した返し湯の分だけ、前記貯湯槽内に貯留した湯を前記循環給湯回路内に流入させ、当該循環給湯回路内の湯を所定温度範囲に保持可能な給湯装置とした。 ( 1 ) In the present invention, a heat pump is connected in communication with a hot water storage tank connected to the raw water supply path through a hot water storage circulation channel, and hot water heated by the heat pump is stored in the hot water storage tank. In a hot water supply apparatus in which a circulating hot water supply circuit having a hot water terminal attached is connected to a hot water supply path that is connected to the tank so that hot water can be supplied from the hot water terminal, the hot water supply path and the circulating hot water circuit are communicated via a mixing valve. A sub-tank that temporarily stores hot water is provided in the middle of the hot water return path that is connected to and connected to the bottom side of the hot water tank by branching from the middle of the circulating hot water supply circuit. The hot water stored in the hot water storage tank is made to flow into the circulating hot water supply circuit by the amount of returned hot water that has flowed from the hot water supply device, and the hot water in the circulating hot water supply circuit can be maintained within a predetermined temperature range.
(2)さらに、本発明は、上記(1)に記載の給湯装置において、前記貯湯槽に、貯湯用補助循環流路を介して燃料を用いたヒータを連通連結したことを特徴とする。 ( 2 ) Further, the present invention is characterized in that, in the hot water supply apparatus according to (1), a heater using fuel is connected to the hot water storage tank via an auxiliary circulation channel for hot water storage.
本発明によれば、貯湯用循環回路に、回路内の湯温低下を防止するための他の専用熱源機器などを設ける必要がなく、また、流路構成も簡単で流量調整なども容易に行えるために、イニシャルコスト、ランニングコストの増加が防止でき、低コストでの設備が可能となる。 According to the present invention, it is not necessary to provide other dedicated heat source equipment for preventing a decrease in hot water temperature in the hot water circulation circuit, and the flow path configuration is simple and the flow rate can be easily adjusted. Therefore, increase in initial cost and running cost can be prevented, and low-cost equipment becomes possible.
また、貯湯槽に、貯湯用補助循環流路を介して燃料を用いたヒータを連通連結した場合、低コストの夜間電力を利用したヒートポンプと、大容量の給湯が可能な燃料を用いたヒータの双方の利点を生かした給湯装置の提供が可能となる。 In addition, when a heater using fuel is connected to a hot water storage tank via an auxiliary circulation channel for hot water storage, a heat pump that uses low-cost night electricity and a heater that uses fuel that can supply a large volume of hot water It is possible to provide a hot water supply apparatus that takes advantage of both advantages.
本実施形態に係る給湯装置は、原水供給路と連通連結した貯湯槽に、貯湯用循環流路を介してヒートポンプを連通連結し、このヒートポンプにより加熱した湯を前記貯湯槽内に貯留するとともに、前記貯湯槽に連通連結した給湯路に、出湯用端末を取り付けた循環給湯回路を連通させ、前記出湯用端末から給湯可能とした給湯装置において、前記給湯路と循環給湯回路とを混合弁を介して連通連結するとともに、前記循環給湯回路の中途から返湯路を分岐させて前記貯湯槽に連通連結し、前記返湯路から前記貯湯槽内に流入した分だけ、前記貯湯槽内に貯留した湯を前記循環給湯回路内に流入させ、当該循環給湯回路内の湯を所定温度範囲に保持可能としたものである。 The hot water supply apparatus according to the present embodiment is connected to a hot water storage tank connected in communication with the raw water supply path via a hot water circulation channel, and stores hot water heated by the heat pump in the hot water storage tank. In a hot water supply apparatus in which a hot water supply circuit connected to the hot water storage tank is connected to a circulating hot water supply circuit attached with a hot water discharge terminal, and hot water can be supplied from the hot water discharge terminal, the hot water supply path and the circulating hot water supply circuit are connected via a mixing valve. In addition, the hot water supply path is branched from the middle of the circulating hot water supply circuit and connected to the hot water storage tank, and the amount of water flowing from the hot water return path into the hot water storage tank is stored in the hot water storage tank. Hot water is allowed to flow into the circulating hot water supply circuit so that the hot water in the circulating hot water supply circuit can be maintained within a predetermined temperature range.
ヒートポンプは、例えば化石燃料を燃焼させて加熱するボイラなどの加熱装置に比べて効率がよく、環境への負荷も低いシステムであり、省エネルギ効果が期待できる。すなわち、ヒートポンプによれば、安価な夜間電力を利用して高温貯湯を行うことができ、貯湯して蓄えた熱を利用して貯湯温度よりも低い温度で循環給湯を行うため、ランニングコストの低減を図ることができる給湯装置の提供が可能となっている。 The heat pump is a system that is more efficient than a heating device such as a boiler that burns and heats fossil fuel, and has a low environmental load, and an energy saving effect can be expected. That is, according to the heat pump, high-temperature hot water can be stored using cheap nighttime electric power, and circulating hot water is supplied at a temperature lower than the hot water temperature using the heat stored and stored, thereby reducing running costs. It is possible to provide a hot water supply device that can achieve the above.
そして、貯湯槽内に貯留した高温湯を循環給湯回路内に流入させ、当該循環給湯回路内の湯を所定温度範囲に保持できるため、従来のように、循環給湯回路に、回路内の湯温低下を防止するための他の専用熱源機器などを設けたりする必要がない。したがって、専用熱源機器のイニシャルコスト、ランニングコストの増加を防止し、メンテナンス費用も不要となるため、低コストとなり、しかも、専用熱源機器の設置スペースについても考慮する必要がないので、省スペースになるとともに、設備のための設計自由度が向上する。 Then, the hot water stored in the hot water storage tank is allowed to flow into the circulating hot water supply circuit, and the hot water in the circulating hot water supply circuit can be kept in a predetermined temperature range. There is no need to provide other dedicated heat source equipment to prevent the deterioration. Therefore, the initial cost and running cost of the dedicated heat source device are prevented from increasing, and maintenance costs are not required. Therefore, the cost is reduced, and the installation space for the dedicated heat source device does not need to be considered. At the same time, the degree of design freedom for the equipment is improved.
なお、前記貯湯用循環流路は、始端を前記貯湯槽の底部に連通連結し、終端を前記ヒートポンプに連通連結した取水管と、始端を前記ヒートポンプに連通連結し、終端を前記貯湯槽の天井部に連通連結した注湯管を備えた構成とすればよい。 The hot water storage circulation flow path has a start end connected to the bottom of the hot water storage tank, a terminal end connected to the heat pump, a start pipe connected to the heat pump, and a terminal end connected to the ceiling of the hot water tank. What is necessary is just to set it as the structure provided with the pouring pipe connected to the part in communication.
そして、前記貯湯槽内の天井側に、前記貯湯用循環流路から流入する湯と前記返湯路から流入する湯とを一旦受けて、減速させつつ貯湯槽内の天井側へ導く上側筒状整流部材を配設するとともに、前記貯湯槽の底部側に、前記原水供給路から流入する水を一旦受け、減速させつつ貯湯槽内の底部側へ導く下側筒状整流部材を配設した構成とするとよい。 An upper cylindrical shape that once receives the hot water flowing from the hot water circulation passage and the hot water flowing from the return hot water passage to the ceiling side in the hot water storage tank and guides it to the ceiling side in the hot water storage tank while decelerating. A configuration in which a rectifying member is provided and a lower cylindrical rectifying member is provided on the bottom side of the hot water storage tank, which once receives water flowing from the raw water supply path and guides it to the bottom side of the hot water storage tank while decelerating. It is good to do.
すなわち、貯湯槽に、上側筒状整流部材と下側筒状整流部材とを設けたため、貯湯槽内で撹拌・対流が生じることを可及的に防止することができ、ヒートポンプで例えば90℃程度まで加熱され、貯湯用循環流路を介して注入される湯は、貯湯槽の天井から底部へ順次積層される態様、すなわち、原水との界面を保った状態で貯えられて行く。 That is, since the upper cylindrical rectifying member and the lower cylindrical rectifying member are provided in the hot water storage tank, it is possible to prevent stirring and convection from occurring in the hot water storage tank as much as possible. The hot water that is heated up to and injected through the hot water storage circulation channel is stored in such a manner that it is sequentially stacked from the ceiling to the bottom of the hot water tank, that is, while maintaining the interface with the raw water.
また、給湯した分だけ原水供給路から貯湯槽内部に供給されて、貯湯槽内は常に満たされた状態となるが、追加された原水は、下側筒状整流部材によって、貯湯槽内で撹拌・対流を生じることが可及的に防止されるために貯湯槽の底部に留まり、高温湯と原水との界面は乱れることなく保持された状態となる、このように、貯湯槽内では、高温湯と原水とが層状に貯蓄されるものの、高温湯と原水との間では熱交換がなされるため、高温湯と原水との間には小幅ではあるが中温域の層も形成されることになる。 In addition, the hot water is supplied from the raw water supply path to the inside of the hot water tank, and the hot water tank is always filled, but the added raw water is stirred in the hot water tank by the lower cylindrical rectifying member.・ In order to prevent convection as much as possible, it stays at the bottom of the hot water tank, and the interface between the hot water and raw water remains undisturbed. Although hot water and raw water are stored in layers, heat is exchanged between high temperature hot water and raw water, so a small but medium temperature layer is also formed between high temperature hot water and raw water. Become.
なお、本実施形態に係る貯湯槽では、前述したように夜間電力を用いてヒートポンプにより加熱して貯湯する場合、低温の原水は貯湯用循環流路を循環して高温湯となって貯湯槽内に還流されるため、貯湯槽内のほとんどの領域を湯にすることができ、従来と同じ容積の貯湯槽で有効温度の湯水をより多量に貯蔵することができる。 In the hot water storage tank according to the present embodiment, as described above, when hot water is stored by heating with a heat pump using nighttime electric power, the low-temperature raw water circulates in the hot water circulation flow path to become hot water in the hot water storage tank. Therefore, most of the area in the hot water tank can be used as hot water, and a large amount of hot water having an effective temperature can be stored in the hot water tank having the same volume as the conventional one.
したがって、本実施形態の給湯設備を、前述したスパなどに適用して、業務用に用いる場合であっても、より少ない容量の貯湯槽を使用することができ、貯湯槽に要する部品コストを低減できるとともに、より狭い設置スペースに設置することができる。 Therefore, even when the hot water supply facility of the present embodiment is applied to the spa described above and used for business purposes, a hot water storage tank having a smaller capacity can be used, and the cost of parts required for the hot water storage tank is reduced. It can be installed in a narrower installation space.
ところで、前記上側筒状整流部材内の流路の断面面積は、前記貯湯槽に設けられ、前記注湯路に連通した注湯口の断面面積より大きく、前記下側筒状整流部材内の流路の断面面積は、前記貯湯槽に設けられ、前記原水供給路と連通した給水口の断面面積より大きくすることが望ましい。 By the way, the cross-sectional area of the flow path in the upper cylindrical rectifying member is larger than the cross-sectional area of the pouring port provided in the hot water storage tank and communicating with the pouring channel, and the flow path in the lower cylindrical rectifying member It is desirable that the cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of the water supply port provided in the hot water storage tank and communicating with the raw water supply path.
かかる構成により、注湯口から貯湯槽内に注入される湯は、上側筒状整流部材内に流入するとその流速が低減され、緩やかな流れとなって貯湯槽内の天井へと導かれ、同様に、給水口から供給される原水は、下側筒状整流部材内に流入するとその流速が低減され、緩やかな流れとなって貯湯槽内の底部へ導かれることになる。したがって、貯湯槽内で撹拌・対流が生じることをより効果的に抑制することができ、高温湯と低温水との境界が乱され難くなる。 With this configuration, the hot water poured into the hot water storage tank from the pouring port is reduced in flow rate when it flows into the upper cylindrical rectifying member, and is led to the ceiling in the hot water tank as a gentle flow. When the raw water supplied from the water supply port flows into the lower cylindrical rectifying member, the flow velocity thereof is reduced, and the raw water is led to the bottom of the hot water tank in a gentle flow. Therefore, it can suppress more effectively that stirring and a convection arise in a hot water storage tank, and the boundary between high temperature hot water and low temperature water becomes difficult to be disturbed.
さらに、本実施形態に係る給湯装置は、上述の循環給湯回路を複数設け、異なる給湯箇所へ、異なる循環給湯温度で出湯させることも可能となる。したがって、例えばスパなどのような入浴施設を充実させたリラクゼーション施設などに好適である。 Furthermore, the hot water supply apparatus according to the present embodiment is provided with a plurality of the above-described circulating hot water supply circuits, and can also discharge hot water to different hot water supply locations at different circulating hot water supply temperatures. Therefore, it is suitable for relaxation facilities where bathing facilities such as spas are enhanced.
また、前記給湯路と循環給湯回路との間に介設された混合弁には、前記原水供給路から分岐させた分岐供給路の終端とを連通連結させるとよい。 In addition, the mixing valve interposed between the hot water supply path and the circulating hot water supply circuit may be connected to the end of the branch supply path branched from the raw water supply path.
すなわち、ヒートポンプにより加熱されて貯えられた貯湯槽内の湯は高温(例えば90℃程度)であり、出湯の際に必要な湯は、例えば入浴などであれば40℃前後であることから、循環給湯回路内の湯は65℃程度の所定温度に保持されていればよい。そこで、循環給湯回路内に低温の原水を混入させて所定温度にして用いることで、貯湯槽内の湯の大量消費を抑制することができる。 That is, the hot water in the hot water storage tank heated and stored by the heat pump is high temperature (for example, about 90 ° C.), and the hot water required for tapping is about 40 ° C. for bathing, for example. The hot water in the hot water supply circuit may be maintained at a predetermined temperature of about 65 ° C. Then, mass consumption of the hot water in a hot water storage tank can be suppressed by mixing low temperature raw | natural water in a circulating hot-water supply circuit and using it by making it into predetermined temperature.
また、循環給湯回路内の湯を所定温度範囲に保持するためには、当該循環給湯回路内の温度を検出する温度検出器と、この温度検出器が検出した温度に基づいて、前記混合弁の弁開度を制御する制御器とを備えた構成とすることが望ましい。すなわち、制御器によって、循環給湯回路内の湯温度は自動的に略一定に保持されることになる。 Further, in order to keep the hot water in the circulating hot water supply circuit in a predetermined temperature range, a temperature detector for detecting the temperature in the circulating hot water supply circuit, and the temperature of the mixing valve based on the temperature detected by the temperature detector. It is desirable to have a configuration including a controller that controls the valve opening. In other words, the hot water temperature in the circulating hot water supply circuit is automatically kept substantially constant by the controller.
また、給湯装置の他の実施形態として、前記循環給湯回路と前記返湯路とを、三方弁を介して連通連結することもできる。この際、三方弁の開度についても、上記制御器によって自動制御可能とするとよい。 Further, as another embodiment of the hot water supply apparatus, the circulating hot water supply circuit and the return hot water passage can be connected to each other via a three-way valve. At this time, the opening degree of the three-way valve may be automatically controlled by the controller.
さらに、返湯路から貯湯槽への戻す湯量を制御する形態としては、その他にも、例えば返湯路に電磁弁を設けてON−OFF制御したり、返湯路に流量調整バルブを設けて流量調整を自動制御したり、あるいは、返湯路に手動バルブを設けて、一定量に調整することなども考えられる。 Furthermore, other forms of controlling the amount of hot water returned from the hot water return path to the hot water storage tank include, for example, an electromagnetic valve provided in the hot water return path for ON-OFF control, or a flow rate adjusting valve provided in the hot water return path. It is conceivable that the flow rate adjustment is automatically controlled, or that a manual valve is provided in the hot water return path to adjust to a certain amount.
また、給湯装置のさらなる他の実施形態として、前記貯湯槽に、貯湯用補助循環流路を介して燃料を用いたヒータを連通連結することができる。 As still another embodiment of the hot water supply apparatus, a heater using fuel can be connected to the hot water storage tank via an auxiliary circulation channel for hot water storage.
すなわち、ヒートポンプに加え、例えば大気圧ヒータ(無圧ヒータ)なども使用可能としたもので、かかるヒータを用いれば大量の湯を短時間で貯湯槽内に満たすことが可能となり、湯を大量消費する場合、あるいは停電などが発生した場合などに対応することができる。 In other words, in addition to the heat pump, for example, an atmospheric pressure heater (pressureless heater) can be used. With such a heater, a large amount of hot water can be filled in the hot water tank in a short time, and a large amount of hot water is consumed. It is possible to cope with the case where a power failure occurs.
このように、本実施形態によれば、ヒートポンプでランニングコストの低減を図りつつ、低温時の能力不足や湯切れの不安を解消することができるため、業務用として好適となる。 As described above, according to the present embodiment, the running cost can be reduced with the heat pump, and the lack of capability at low temperatures and the fear of running out of hot water can be solved, which is suitable for business use.
また、ヒートポンプの場合、浴槽の湯を昇温させるような、中温から高温へ加温することがその特性上、難しいが、大気圧ヒータを用いれば簡単に対応することができる。 Further, in the case of a heat pump, it is difficult to heat from a medium temperature to a high temperature, such as raising the temperature of hot water in a bathtub, but it can be easily handled by using an atmospheric pressure heater.
なお、ここで大気圧ヒータ(無圧ヒータ)とは、缶体を大気に開放し、この缶体に缶水を循環させる循環流路を設けるとともに、この循環流路の中途に加熱装置を設けたもので、本実施形態では、減圧ボイラ(真空ヒータ)などを含むものである。これらは、原理的に100℃を超えないこと、大気圧以上にならないことから一般のボイラのような特別な取扱資格などが不要のため、前述のスパなどにおいて広く普及している。かかる大気圧ヒータについては、例えば、本出願人により出願され公開された特開2002−267266号に詳述されている。 Here, the atmospheric pressure heater (pressureless heater) means that a can body is opened to the atmosphere, a circulation passage for circulating can water is provided in the can body, and a heating device is provided in the middle of the circulation passage. In this embodiment, a decompression boiler (vacuum heater) and the like are included. Since these do not in principle exceed 100 ° C. and do not exceed atmospheric pressure, they do not require special handling qualifications such as general boilers. Such an atmospheric pressure heater is described in detail, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-267266 filed and published by the present applicant.
さらに、装置全体のイニシャルコスト及びランニングコストを共に有利とするための給湯装置の他の実施形態として、以下の構成とすることができる。 Furthermore, as another embodiment of the hot water supply apparatus for making both the initial cost and the running cost of the entire apparatus advantageous, the following configuration can be adopted.
すなわち、原水供給路と連通連結した貯湯槽に、貯湯用循環流路を介してヒートポンプを連通連結し、このヒートポンプにより加熱した湯を前記貯湯槽内に貯留するとともに、前記貯湯槽に連通連結した給湯路に、出湯用端末を取り付けた循環給湯回路を連通させ、前記出湯用端末から給湯可能とした給湯装置において、前記給湯路と循環給湯回路とを混合弁を介して連通連結するとともに、前記循環給湯回路の中途から分岐させて前記貯湯槽の底部側に連通連結した返湯路の中途に、返し湯を一時的に貯留するサブタンクを設け、このサブタンクに前記循環給湯回路から流入した返し湯の分だけ、前記貯湯槽内に貯留した湯を前記循環給湯回路内に流入させ、当該循環給湯回路内の湯を所定温度範囲に保持可能に構成したものである。 That is, a heat pump is connected to a hot water tank connected to the raw water supply path via a hot water circulation channel, and hot water heated by the heat pump is stored in the hot water tank and is connected to the hot water tank. In a hot water supply apparatus that allows a hot water supply circuit to communicate with a circulating hot water supply circuit having a hot water supply terminal attached thereto, and enables hot water supply from the hot water discharge terminal, the hot water supply path and the circulating hot water supply circuit are connected to each other via a mixing valve, and A sub-tank for temporarily storing the hot water is provided in the middle of the hot water path branched from the middle of the circulating hot water circuit and connected to the bottom side of the hot water storage tank, and the hot water flowing into the sub tank from the circulating hot water circuit. Accordingly, the hot water stored in the hot water storage tank is allowed to flow into the circulating hot water supply circuit so that the hot water in the circulating hot water supply circuit can be maintained within a predetermined temperature range.
かかる構成とすれば、循環給湯回路内で放熱などにより温度低下した湯は、直接貯湯槽には戻らずに、一旦、サブタンク内に貯留され、循環給湯回路からこのサブタンク内に流入した中温湯の分だけ、高温湯が貯湯槽から循環給湯回路に送られて、例えば65℃程度の循環湯として保温されることになる。 With such a configuration, the hot water whose temperature has decreased in the circulating hot water supply circuit due to heat dissipation or the like does not directly return to the hot water storage tank, but is temporarily stored in the sub tank, and the medium hot water flowing into the sub tank from the circulating hot water supply circuit. Therefore, hot water is sent from the hot water storage tank to the circulating hot water supply circuit, and is kept warm, for example, as circulating hot water at about 65 ° C.
すなわち、貯湯槽内に貯留されている高温湯に、循環給湯回路からの中温湯が直接混じることがないために、高温湯と中温湯とが混ざり合って中温の湯による中温域の層が占める割合の増加を防止できる。 That is, since the hot water stored in the hot water tank is not directly mixed with the hot water from the circulating hot water supply circuit, the hot water and the hot water are mixed and the medium temperature region is occupied by the hot water. An increase in the ratio can be prevented.
したがって、給湯使用状況や放熱負荷の温度影響を受けることがなく、貯湯槽内においては高温湯による蓄熱量を確保でき、貯湯槽の容量を十分に活用しながら、貯湯量循環給湯回路へ確実に高温湯を供給することが可能となる。また、ヒートポンプで加熱する場合、その特性上、水温が上昇するとCOP(Coefficient Of Performance)は低下してしまうが、サブタンクを設けたことによって、貯湯槽内の中温湯の生成が防止され、ひいてはCOPの低下を防止することが可能となる。 Therefore, it is not affected by the temperature of hot water usage or heat radiation load, and the amount of heat stored by hot water can be secured in the hot water tank, and the hot water tank capacity can be fully utilized while reliably supplying the hot water volume circulation hot water supply circuit. It becomes possible to supply hot water. In addition, when heating with a heat pump, COP (Coefficient Of Performance) decreases due to the characteristics of the water temperature, but by providing a sub tank, the production of medium temperature hot water in the hot water tank is prevented, and as a result COP It is possible to prevent a decrease in the above.
なお、サブタンクの構成は、必要量の容積を有するものであれば特に限定するものではない。必要な容積としては、給湯負荷、放熱負荷、及び給湯パターンなどを考慮して決定すればよいが、通常は貯湯槽の容積に対して10〜20%程度あればよい。また、サブタンク内には、必要に応じ、前述した筒状整流部材を設けることもできる。 The configuration of the sub tank is not particularly limited as long as it has a necessary volume. The necessary volume may be determined in consideration of a hot water supply load, a heat radiation load, a hot water supply pattern, and the like, but normally it may be about 10 to 20% with respect to the volume of the hot water tank. In addition, the above-described cylindrical rectifying member can be provided in the sub tank as necessary.
以下、本発明に係る給湯装置の実施形態を、図面に基づいてより具体的に説明する。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式的説明図、図2は本実施形態に係る給湯装置が供えた貯湯槽1の内部構造の概略を示す説明図である。
Hereinafter, an embodiment of a hot water supply apparatus according to the present invention will be described more specifically based on the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a configuration of a hot water supply apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view showing an outline of an internal structure of a hot
図1において、1は貯湯槽であり、円筒状の本体部10aの上下端を外側へ湾曲させた天井部10b及び底部10cで封止した竪型の槽本体10を備えている。なお、模式的に示した図1はでは省略したが、前記底部10cには複数の脚部が設けてあり、貯湯槽1は起立状に配設されている。
In FIG. 1,
また、本体部10aの底部10c近傍の位置には、水道水等の原水を供給する原水供給路である給水管50を連結しており、この給水管50から貯湯槽1内に原水が加圧供給される。これによって、貯湯槽1内は加圧状態に維持されている。
Further, a
また、貯湯槽1の底部10cには、貯湯槽1内の貯蔵水を昇温するために取水する取水管53の始端を連結しており、この取水管53の終端はヒートポンプユニット40の入水口に連結している。また、ヒートポンプユニット40には、加熱昇温した湯水を出水する出水口を設けており、この出水口には、前記貯湯槽1へ湯水を注入する注湯管54の始端を連結し、この注湯管54の終端を貯湯槽1の天井部10bに連通している。すなわち、貯湯槽1の天井部10b中央には、この貯湯槽1内に貯えられた湯水を使用場所へ供給する給湯路となる給湯管51が連結してあり、この給湯管51に前記注湯管54の終端を連通連結している。なお、給湯管51と注湯管54とは貯湯槽1に独立して連通連結しても構わない。
The bottom 10c of the
ヒートポンプユニット40は、周知のヒートポンプ及び貯湯用循環ポンプを具備しており、このヒートポンプユニット40、取水管53及び注湯管54によって、貯湯槽1内の貯蔵水を加熱・昇温する貯湯用循環流路が形成されている。したがって、例えば深夜などにおいて、給湯する必要のない間に、貯湯槽1内の水は、貯湯槽1→取水管53→ヒートポンプユニット40→注湯管54→給湯管51→貯湯槽1と循環しながら安価な深夜電力によって90℃程度までの高温湯として貯えられることになる。
The
貯湯槽1の天井部10b中央に連結された前記給湯管51には、電磁弁などからなる混合弁2を介して循環給湯管30を連通連結して循環給湯回路3を構成している。この循環給湯管30には、蛇口・シャワーヘッド等の各種出湯用端末4を連通連結させており、貯湯槽1の内部圧力によって貯湯槽1内の湯水が前記給湯管51内に吐出され、前記混合弁2を介して循環給湯管30に供給されることになる。
The hot
ところで、混合弁2には、前述した給水管50に連通連結した分岐給水管52の終端も接続されており、混合弁2を介して高温湯と冷水である原水とを混合することによって、循環給湯回路3内を、例えば60〜70℃の温度範囲の湯で常時満たすようにしている。なお、混合弁2は、弁駆動によって、給湯管51から循環給湯管30への流入量、分岐給水管52からの原水の流入量を制御可能となっている。
By the way, the mixing
また、図1に示すように、循環給湯回路3には循環給湯回路用ポンプ31を設けており、この循環給湯回路用ポンプ31を駆動することで循環給湯回路3内の湯を当該循環給湯回路3内で巡回させることができる。したがって、前記出湯用端末4からの要求に応じて即時給湯することが可能となっている。なお、図示しないが、出湯用端末4には、その内部の取水路中に原水を取り込むことのできる湯水混合機構を備えており、使用者は所望する温度の湯水をいつでも取水することができる。
As shown in FIG. 1, the circulating hot
上述してきた構成において、本実施形態において特徴的な構成となるのは、前記給湯管51と循環給湯管30とを前記混合弁2を介して連通連結するとともに、前記循環給湯管30の中途から返湯路となる返湯管32を分岐させて貯湯槽1に連通連結し、前記返湯管32から貯湯槽1内に流入した分だけ、貯湯槽1内に貯留した高温湯を循環給湯管30内に流入させ、循環給湯回路3内の湯を、前述した60〜70℃の温度範囲に保持可能としたことにある。
In the configuration described above, the characteristic configuration in the present embodiment is that the hot
すなわち、循環給湯回路3内の湯は、貯湯槽1内の高温湯(例えば90℃)に原水を混ぜて所定温度の温湯としたものであり、当然ながら貯湯槽1内の湯よりも低温である。そして、図示するように、循環給湯管30の中途から返湯路となる返湯管32を分岐させて貯湯槽1に連通連結していることから、循環給湯回路3内の湯を循環させたときに、その一部を貯湯槽1内に返流させることができ、給湯管51と循環給湯管30とを連通させる混合弁2が閉成されていない限り、この返流した湯量に応じた量の貯湯槽1内の高温湯を循環給湯管30に流入させることができる。
That is, the hot water in the circulating hot
したがって、循環給湯回路3内の温湯が放熱などによって温度低下しても、別途専用の加熱装置などを設けることなく昇温させることが可能である。
Therefore, even if the temperature of the hot water in the circulating hot
また、本実施形態では、循環給湯回路3内の温度を検出する温度検出器6と、この温度検出器6が検出した温度に基づいて、前記混合弁2の弁開度を制御する制御器7とを設けた構成としている。
In this embodiment, the
すなわち、図示するように、循環給湯管30の所定箇所に温度検出器6を配設し、この温度検出器6と制御器7とを電気的に配線接続しており、温度検出器6によって循環給湯回路3内の湯温を検出しながら、その検出温度に基いて、制御器7は混合弁2の弁の駆動制御を実行し、返湯管32から貯湯槽1内への返流量と、循環給湯回路3内での再循環量の割合を連続的に制御して、所定温度範囲に保持することが可能となっている。
That is, as shown in the figure, the
そして、例えば温度検出器6により検出した湯温が60℃以下になった場合、制御器7は、返湯管32から貯湯槽1への返流量を増加させ、これに伴って貯湯槽1内の高温湯が循環給湯管30に流入する量が増加するため、循環給湯回路3内の湯温が上昇する。このとき、貯湯槽1内では、高温湯が循環給湯回路3へ供給されて減少していくため、貯湯槽1内の温度は漸次低下していくが、その温度が循環給湯回路3の設定温度(60〜70℃)よりも高い状態を維持している限り、循環給湯回路3内の湯の加温は可能であり、設定温度の保持も可能となる。
For example, when the hot water temperature detected by the
また、本実施形態に係る貯湯槽1は、図2に示すように、その内部の天井部10b側に、注湯管54から流入する湯と返湯管32から流入する湯とを一旦受けて、減速させつつ貯湯槽1内の天井部10b側へ導く上側筒状整流部材8を配設するとともに、前記貯湯槽1の底部10c側には、給水管50から流入する水を一旦受け、減速させつつ貯湯槽1内の底部10c側へ導く下側筒状整流部材9を配設している。
Further, as shown in FIG. 2, the hot
上側・下側筒状整流部材8,9は、それぞれ有底筒状に形成されており、それぞれ開口を天井部10b及び底部10cに向けるとともに、その中心軸を貯湯槽1の中心軸と略一致させて配設している。なお、上側筒状整流部材8の開口端と天井部10bの内面との間及び下側筒状整流部材9の開口端と底部10cの内面との間には適宜寸法の間隙がそれぞれ形成してある。
The upper and lower
そして、貯湯槽1の本体部10aにおける天井部10b近傍位置に、上側筒状整流部材8の口径より小さい口径を有する第1貫通管81を、また、下側筒状整流部材9の底部(貯湯槽1の天井部10b側をなす面)近傍に、下側筒状整流部材9の口径より小さい口径を有する第2貫通管91を貫通させて取付け、第1貫通管81には返湯管32を連通連結する一方、第2貫通管91には給水管50を連通連結している。
And the
また、第1、第2貫通管81,91の先端部分は斜断されるとともに、上側及び下側筒状整流部材8,9の底部近傍の周面にそれぞれ貫通させており、第1貫通管81から吐出される循環給湯回路3内の湯は、上側筒状整流部材8の周面に衝突した後、緩やかに上昇するようにしている。一方、第2貫通管91から吐出される原水は、下側筒状整流部材9の周面に衝突した後、緩やかに下降する。したがって、原水と他の湯とが撹拌混合されることなく、冷たい原水は貯湯槽1の底部10c側に層状に貯えられることになる。
In addition, the tip portions of the first and second through
また、貯湯槽1の天井部10bから流入する注湯管54からの高温湯は、上述の上側筒状整流部材8内へ上部開口から一旦流入し、底部に衝突した後、緩やかに上昇して貯湯槽1内に移動する。そして、前記第1貫通管81から上側筒状整流部材8内に流入してきた湯と上側筒状整流部材8内で混合されて上昇し、貯湯槽1内の他の湯と撹拌混合されることなく、貯湯槽1の天井部10b側に層状に貯えられていくことになる。
Moreover, the hot water from the pouring
特に、本実施形態では、上側筒状整流部材8の口径は、当該上側筒状整流部材8の流速が、第1貫通管81の流速の1/4〜1/10程度になるようにしている。したがって、第1貫通管81から吐出される湯の流速は低下し、注湯管54からの高温湯と十分に混合されつつ、より緩やかに上昇して上側筒状整流部材8の開口から貯湯槽1内部へ流出されることになるため、貯湯槽1内で対流・撹拌を生じることが可及的に防止され、循環給湯回路3からの返し湯と高温湯との混合湯は、貯湯槽1の天井部10bから底部10cへ、順次積層される態様で貯えられて行くのである。
In particular, in the present embodiment, the diameter of the upper
一方、下側筒状整流部材9の口径についても、当該下側筒状整流部材9の流速が、第2貫通管91の流速の1/4〜1/10程度になるようにしてあるため、原水は下側筒状整流部材9内へ緩やかに流入することになり、対流の発生がより抑制されることになり、相対的に、湯と水との界面を保った状態を維持することができる。
On the other hand, also for the diameter of the lower
本実施形態における貯湯槽1を、上述の構成としたことにより、循環給湯回路3内の湯の一部を貯湯槽1内に戻した場合、戻された湯は、返湯管32→第1貫通管81→上側筒状整流部材8と流れ、給湯管51からの高温湯と混合されることになる。このように、循環給湯回路3から戻された湯と高温湯との混合湯は、上側筒状整流部材8を通過して貯湯槽1内に層状に貯留されていくため、貯湯槽1内に形成された温度に応じた湯の層が乱されることがなく、例えば、対流や撹拌現象が生じて、貯湯槽1の下部側に貯留された低温水と急激に混合されて湯温が低下するなどのおそれがない。したがって、循環給湯回路3に対して、相対的に高温湯を常時供給することが可能となり、給湯装置として効率的な給湯が可能となる。
Since the hot
(第1の変形例)
図3は、第1の変形例に係る給湯装置の説明図である。本実施形態において、第1の実施形態と異なる点は、前記循環給湯回路3と前記返湯管32とを、三方弁2’を介して連通連結したことにある。
(First modification)
FIG. 3 is an explanatory diagram of a hot water supply apparatus according to a first modification. The present embodiment is different from the first embodiment in that the circulating hot
なお、本変形例では、前述した第1の実施形態と同じ構成要素については同じ符号で示し、その説明については省略する。また、図示してはいないが、貯湯槽1の内部には、第1の実施形態同様に、上側・下側筒状整流部材8,9が配設されているものとする。
In this modification, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Although not shown in the figure, it is assumed that upper and lower
図示するように、三方弁2’は、循環給湯回路3内の温度を検出する温度検出器6と電気的に接続された制御器7’によって弁駆動制御が行われる構成となっており、温度検出器6が検出した温度に基づいて三方弁2’の弁が駆動される。
As shown in the figure, the three-way valve 2 'is configured such that valve drive control is performed by a controller 7' electrically connected to a
本変形例によれば、返湯管32から貯湯槽1内に戻される湯量、すなわち、貯湯槽1から循環給湯回路3内に流入される高温の湯量の制御を細緻に行うことが可能なため、循環給湯回路3内の湯温を所定範囲に保持する制御をより正確に行える。
According to this modification, the amount of hot water returned from the hot
(第2の変形例)
図4は、第2の変形例に係る給湯装置の説明図である。本変形例において、前述した第1の実施形態と異なる点は、前記貯湯槽1に、貯湯用補助循環流路を介して燃料を用いた無圧ヒータ41を連通連結したことにある。ここで、例示した無圧ヒータ41は、減圧ボイラ(真空ヒータ)を含むものであり、燃料としては、例えば、灯油、重油などの化石燃料を用いることができる。
(Second modification)
FIG. 4 is an explanatory diagram of a hot water supply apparatus according to a second modification. In this modification, the difference from the first embodiment described above is that a
なお、本変形例では、第1の実施形態と同じ構成要素については同じ符号で示し、その説明については省略する。また、図示してはいないが、貯湯槽1の内部には、第1、第2の実施形態同様に、上側・下側筒状整流部材8,9が配設されているものとする。
In this modification, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Although not shown, it is assumed that the upper and lower
すなわち、図示するように、貯湯槽1の本体部10aの底部10c側に、貯湯槽1内の貯蔵水を取水する緊急用取水管42の始端を連結するとともに、この緊急用取水管42の終端を無圧ヒータ41の入水口に連結している。また、無圧ヒータ41には、加熱昇温した湯を出湯する出湯口を設けており、この出湯口には、前記貯湯槽1へ湯を注入する補助注湯管45の始端を連結し、この補助注湯管45の終端を貯湯槽1の本体部10aの天井部10b側に連通連結している。
That is, as shown in the figure, the start end of an
また、緊急用取水管42の中途には、流路切換弁43を取付けており、この流路切換弁43には、貯湯槽1の上側で、前記補助注湯管45の下部位置に基端を連通連結した補助取水管44の先端を連通連結している。
Further, a flow
46は緊急用取水管42の前記流路切換弁43の下流側に設けた循環ポンプであり、この循環ポンプ46を駆動した場合、流路切換弁43による流路切換によって、貯湯槽1内の湯水は、貯湯槽1→緊急用取水管42→無圧ヒータ41→補助注湯管45→貯湯槽1と流れる緊急補助循環流路と、貯湯槽1→補助取水管44→無圧ヒータ41→補助注湯管45→貯湯槽1と流れる通常補助循環流路とが形成されることになる。
46 is a circulation pump provided on the downstream side of the flow
緊急補助循環流路は、例えば、ヒートポンプユニット40が故障したり、メンテナンス時であったりした場合の緊急時に、全量貯湯する際に適用されるものであり、給水管50から給水された原水を高温加熱して短時間で貯湯することができる。
The emergency auxiliary circulation channel is applied, for example, when storing the entire amount of hot water in the event of an emergency when the
他方、通常補助循環流路は、給湯量が著しく増加した場合(例えば業務用の場合における冬季や繁忙期など)、不足分の湯を貯湯槽1の上部に確保する際に適用されるものであり、湯切れを防止することが可能である。
On the other hand, the normal auxiliary circulation flow path is applied when securing a shortage of hot water in the upper part of the
このように、本実施形態では、通常は安価な夜間電力を用いてヒートポンプユニット40で貯湯し、給湯量が著しく増加した場合は無圧ヒータ41を補助的に用いて湯量を確保して湯切れを防止するとともに、ヒートポンプユニット40の故障時などの緊急時には、無圧ヒータ41を用いて貯湯することができるため、銭湯やスパなどの業務用に好適である。
As described above, in the present embodiment, hot water is normally stored in the
ところで、緊急用取水管42は、例えば、第1の実施形態で説明した第2貫通管91と同様の貫通管を介して下側筒状整流部材9の内部と連通させ、補助注湯管45は、第1貫通管81と同様の貫通管を介して上側筒状整流部材8の内部と連通させる構成にすることができ、かかる構成とすれば、無圧ヒータ41を用いた場合も貯湯槽1内における撹拌や対流を可及的に防止できるため、効率的な高温湯の貯留が可能となる。
By the way, the emergency
上述してきた実施形態より、以下の給湯装置が実現する。 From the embodiment described above, the following hot water supply apparatus is realized.
原水供給路(例えば、給水管50)と連通連結した貯湯槽1に、貯湯用循環流路(例えば、取水管53、注湯管54、給湯管51からなり、貯湯槽1→取水管53→ヒートポンプユニット40→注湯管54→給湯管51→貯湯槽1と循環する流路)を介してヒートポンプ(例えば、ヒートポンプユニット40)を連通連結し、このヒートポンプにより加熱した湯を前記貯湯槽1内に貯留するとともに、前記貯湯槽1に連通連結した給湯路(例えば給湯管51)に、出湯用端末4(例えば、蛇口やシャワーヘッドなど)を取り付けた循環給湯回路3を連通させ、前記出湯用端末4から給湯可能とした給湯装置において、前記給湯路と循環給湯回路とを混合弁2を介して連通連結するとともに、前記循環給湯回路3の中途から返湯路(例えば返湯管32)を分岐させて前記貯湯槽1に連通連結し、前記返湯路から前記貯湯槽1内に流入した分だけ、前記貯湯槽1内に貯留した湯(高温湯)を前記循環給湯回路3内に流入させ、当該循環給湯回路3内の湯を所定温度範囲(例えば、65〜70℃)に保持可能な給湯装置。
A hot
前記貯湯槽1内の天井部10b側に、前記貯湯用循環流路から流入する湯と前記返湯路から流入する湯とを一旦受けて、減速させつつ貯湯槽1内の天井部10b側へ導く上側筒状整流部材8を配設するとともに、前記貯湯槽1の底部10c側に、前記原水供給路から流入する水を一旦受け、減速させつつ貯湯槽1内の底部側へ導く下側筒状整流部材9を配設した給湯装置。
The hot water flowing in from the hot water circulation channel and the hot water flowing in from the hot water return channel are once received on the
前記混合弁2に、前記原水供給路から分岐させた分岐供給路(分岐給水管52)の終端を連通連結した給湯装置。
The hot water supply apparatus which connected to the said
前記循環給湯回路3と前記返湯管32とを、三方弁2’を介して連通連結した給湯装置。
A hot water supply apparatus in which the circulating hot
前記上側筒状整流部材8内の流路の断面面積は、前記貯湯槽1に設けられ、前記注湯路に連通した注湯口の断面面積より大きく、前記下側筒状整流部材9内の流路の断面面積は、前記貯湯槽1に設けられ、前記原水供給路と連通した給水口の断面面積より大きい給湯装置。
The cross-sectional area of the flow path in the upper
前記循環給湯回路3内の温度を検出する温度検出器6と、この温度検出器6が検出した温度に基づいて、前記混合弁2の弁開度を制御する制御器7とを備えた給湯装置。
A water heater comprising a
前記貯湯槽1に、貯湯用補助循環流路(例えば、緊急用取水管42、補助注湯管45からなる緊急補助循環流路、補助取水管44、補助注湯管45からなる通常補助循環流路)を介して燃料を用いたヒータ(例えば、無圧ヒータ41)を連通連結した給湯装置。なお、燃料を用いたヒータとして例示した無圧ヒータ41は、減圧ボイラ(真空ヒータ)を含むものである。
In the hot
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る給湯装置について、図5〜図7を参照しながら説明する。なお、この第2の実施形態の説明に用いる符号は、第1の実施形態と同一構成要素については同一符号を用い、その説明は省略する場合がある。図5は第2の実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式的説明図、図6及び図7は貯湯槽の残り湯量と残り湯温度の推移をシミュレーションした結果を示すグラフである。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a hot water supply apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the code | symbol used for description of this 2nd Embodiment uses the same code | symbol about the same component as 1st Embodiment, The description may be abbreviate | omitted. FIG. 5 is a schematic explanatory view showing the configuration of the hot water supply apparatus according to the second embodiment, and FIGS. 6 and 7 are graphs showing the results of simulating the transition of the remaining hot water amount and the remaining hot water temperature in the hot water tank.
図5に示すように、本実施形態において用いる貯湯槽1は、第1の実施形態と同様な構成を有し、円筒状の本体部10aの上下端を外側へ湾曲させた天井部10b及び底部10cで封止した竪型の槽本体10を備えている。なお、当然ながら、貯湯槽1は横型のものを用いても構わない。
As shown in FIG. 5, the
そして、貯湯槽1の本体部10aの底部10cに、原水供給路である給水管50を連結し、この給水管50から貯湯槽1内に原水が加圧供給され、貯湯槽1内は加圧状態に維持される。
And the water supply pipe |
また、貯湯槽1の底部10cには、貯湯槽1内の貯蔵水を昇温するために取水する取水管53の始端が連通連結され、終端はヒートポンプユニット40の入水口に連結している。また、ヒートポンプユニット40には、加熱昇温した湯水を出水する出水口を設けており、この出水口には、前記貯湯槽1へ湯水を注入する注湯管54の始端を連結し、この注湯管54の終端を貯湯槽1の天井部10bに連通している。すなわち、貯湯槽1の天井部10b中央には、この貯湯槽1内に貯えられた湯水を使用場所へ供給する給湯路となる給湯管51が連結してあり、この給湯管51に前記注湯管54の終端を連通連結している。なお、給湯管51と注湯管54とは貯湯槽1に独立して連通連結しても構わない。
In addition, the
ヒートポンプユニット40は、第1の実施形態と同様な構成であって、深夜などにおいて、給湯する必要のない間に、貯湯槽1内の水は、貯湯槽1→取水管53→ヒートポンプユニット40→注湯管54→給湯管51→貯湯槽1と、貯湯用循環流路を循環しながら安価な深夜電力によって90℃程度までの高温湯として貯えられる。
The
貯湯槽1の天井部10b中央に連結された前記給湯管51には、混合弁としてのサーモバルブ20を介して循環給湯管30を連通連結して循環給湯回路3を構成している。この循環給湯管30には、蛇口・シャワーヘッド等の各種出湯用端末4を連通連結させており、貯湯槽1の内部圧力によって貯湯槽1内の湯水が前記給湯管51内に吐出され、前記サーモバルブ20を介して循環給湯管30に供給されることになる。
The hot
かかる構成において、本実施形態において特徴となるのは、前記循環給湯回路3の中途から分岐させて前記貯湯槽1の底部10c側に連通連結した返湯管33の中途に、返し湯を一時的に貯留するサブタンク34を設け、このサブタンク34に前記循環給湯回路3から流入した返し湯の分だけ、前記貯湯槽1内に貯留した湯を前記循環給湯回路3内に流入させ、当該循環給湯回路3内の湯を所定温度範囲に保持可能としたことにある。
In this configuration, the present embodiment is characterized in that the return hot water is temporarily placed in the middle of the return
すなわち、先に説明した第1の実施形態に係る給湯装置は、循環給湯回路3に、当該循環給湯回路3内の湯温低下を防止するための他の専用熱源機器などを設けたりする必要がなく、イニシャルコスト、ランニングコストの増加を防止し、メンテナンス費用も不要となるため、低コストでの設備を可能とするものの、貯湯槽1内に循環給湯回路3からの中温の湯が直接流入してくるため、使用条件によっては貯湯槽1内に中温域が多く形成され、その分についてはヒートポンプの特性上、高温にすることが困難となり、その結果、蓄熱量(貯湯効率)の低下を招くおそれがあった。
That is, in the hot water supply apparatus according to the first embodiment described above, it is necessary to provide the circulating hot
ここで、ヒートポンプの特性について簡単に説明すると、ヒートポンプは、通常、CO2冷媒を用いており、これは冷媒サイクル上、低温(例えば20℃以下)から高温(例えば90℃)への加温は可能であるが、中温(例えば、50〜65度)から高温への加温は極めて非効率的であるとされている。 Here, the characteristics of the heat pump will be briefly described. The heat pump normally uses a CO 2 refrigerant, which is heated from a low temperature (for example, 20 ° C. or less) to a high temperature (for example, 90 ° C.) on the refrigerant cycle. Although possible, warming from medium temperatures (eg, 50-65 degrees) to high temperatures is considered extremely inefficient.
したがって、かかるヒートポンプを用いている以上、給湯装置の使用を繰り返している間に、図6に示すように、貯湯槽1内の残り湯の温度が65℃を切る場合が生じるおそれがある。そうなると、循環給湯回路3内を循環する湯の温度を65℃に維持することができなくなってしまう。すなわち、給湯使用状況が夜間蓄熱量に影響を与え、それが翌日に影響するということが繰り返されて残り湯の温度低下を招くのである。
Therefore, as long as such a heat pump is used, the temperature of the remaining hot water in the
かかる事態を回避するためには、放熱量の制限をより厳しくしたり、貯湯槽1内に可及的に中温の湯を残さないようにしたりする、などの制約が生じる。したがって、給湯装置を設置する場合、これらを勘案しつつ、予め、循環放熱量負荷や給湯使用量などを想定して給湯装置の規模を決定しなければならない。
In order to avoid such a situation, restrictions such as making the restriction of the heat radiation amount more strict or keeping the hot water in the hot
しかし、業務用途の場合、負荷変動が大きく、その予測も困難なことから使い勝手が良いとはいえず、そのために、蓄熱量の低下を見越して1ランク上の設備を導入するか、昼間の追い焚き運転などで対応しなければならなくなる。 However, for business use, the load fluctuation is large and its prediction is difficult, so it cannot be said that it is convenient to use. You will have to deal with whispering.
その点、本実施形態においては、温度低下した循環給湯回路3からの湯はサブタンク34に貯えられ、貯湯槽1内には直接流入しないため、図7に示すように、中温域が大きく形成されることがなく、高温湯による蓄熱量を確保できるために残り湯温度も65℃以下に低下するような事態が生じない。
In this respect, in the present embodiment, the hot water from the circulating hot
より具体的に説明すると、循環給湯回路3内の湯を加温するために、貯湯槽1から給湯管51を通って高温湯が循環給湯回路3に流入すると、その分だけ循環している湯の一部が返湯管33からサブタンク34の上部に流入し、それに伴い、当該サブタンク34の下側部に貯留されている水が貯湯槽1の底部1c近傍に流入する。これらの連続した流れによって、循環給湯回路3内の湯温が所定温度(例えば、65℃)に保持される。このように、本実施形態によれば、サブタンク34を設けない先の実施形態に比べて高COPの維持が図れる。
More specifically, when hot water flows from the hot
また、出湯用端末4から出湯されて給湯使用がなされると、サブタンク34からの中温の湯と貯湯槽1からの高温湯とがサーモバルブ20を介して適宜混合され、循環給湯回路3内に流入するため、サブタンク34内の湯は消費され、消費された分は給水管50から補充される。すなわち、ここでは、サブタンク34は水温が高めの給水管として機能することになる。
When hot water is used after being discharged from the
なお、サブタンク34の容量は、給湯負荷、放熱負荷、及び給湯パターンなどを考慮して決定すればよいが、通常は、貯湯槽1の容積の10〜20%程度でよい。本実施形態では、貯湯槽1の容積3000Lに対し、450Lの容積のサブタンク34としている。
The capacity of the sub-tank 34 may be determined in consideration of a hot water supply load, a heat radiation load, a hot water supply pattern, and the like, but is usually about 10 to 20% of the volume of the
このように、本実施形態によれば、貯湯槽1内における必要な蓄熱量を給湯使用量の影響を受けることなく確保でき、ヒートポンプユニット40による夜間電力を用いて貯湯した高温湯を効率的に利用できるため、貯湯槽1の容量も必要最小限にとどめることができ、イニシャルコスト、ランニングコストの低減を図りつつ、大きな給湯負荷や給湯負荷変動にも十分に対応できる給湯装置を提供することができる。
Thus, according to this embodiment, the necessary heat storage amount in the hot
なお、本実施形態に係る貯湯槽1にも、先の第1の実施形態で説明した上側筒状整流部材8や下側筒状整流部材9を必要に応じて配設することができる。
In the
その場合、その内部の天井部10b側に配設した上側筒状整流部材8で注湯管54から流入する湯を一旦受けて、減速させつつ貯湯槽1内の天井部10b側へ導くとともに、貯湯槽1の底部10c側に設けた下側筒状整流部材9で給水管50から流入する水を一旦受けて、減速させつつ貯湯槽1内の底部10c側へ導くようにするとよい。また、この下側筒状整流部材9に、サブタンク34の下流側をなす返湯管33の先端を貫通させて、サブタンク34から流入する低温水を一旦受けるようにしてもよい。
In that case, while receiving the hot water flowing in from the pouring
(変形例)
図8は第2の実施形態に係る給湯装置の変形例を示す模式的説明図であり、この図8を参照しながら本実施形態の変形例について説明する。
(Modification)
FIG. 8 is a schematic explanatory view showing a modification of the hot water supply apparatus according to the second embodiment, and a modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図示するように、本変形例では、貯湯槽1を単一のタンク構造とするのではなく、複数の小型貯湯槽11を直列的に連通連結して構成している。
As shown in the figure, in this modification, the
すなわち、本実施形態では、第1の実施形態のように、循環給湯回路3からの湯を直接貯湯槽1に戻すのではなく、一旦サブタンク34に貯留するため、給湯装置の設計自由度を高めることができ、複数の小型貯湯槽11a〜11eを用いた構成としている。
That is, in this embodiment, since the hot water from the circulating hot
本変形例では、循環給湯回路3からの湯がサブタンク34に流入すると、図8に示すように、サブタンク34の下側部の低温水が最終段の小型貯湯槽11eに流入して、貯留された湯が漸次押し上げられ、先頭段の小型貯湯槽11aから高温湯が循環給湯回路3に流入されることになる。
In this modification, when hot water from the circulating hot
かかる構成とすることにより、以下の効果が生じる。 With this configuration, the following effects are produced.
すなわち、ヒートポンプを用いた給湯装置としては、家庭用などのような小規模のシステムに用いられることが多いため、小型貯湯槽11は既に量産化されている。量産化された低コストの小型貯湯槽11を適宜数連結して必要な容量を確保するようにすれば、設備規模に合わせ、その都度大型の貯湯槽を構築するよりもコスト低減が可能となる。 That is, since the hot water supply device using a heat pump is often used in a small-scale system such as home use, the small hot water tank 11 has already been mass-produced. If a necessary number of small-sized hot water storage tanks 11 that are mass-produced are connected to ensure the required capacity, the cost can be reduced as compared with the construction of a large hot water tank each time according to the scale of the equipment. .
ところで、本実施形態においては混合弁として、サーモバルブを用いたが、電動式のバルブを用いてもよい。その場合は、循環給湯回路3内の温度を検出する温度検出器と、この温度検出器が検出した温度に基づいて、前記電動式バルブの弁開度を制御する制御器とを設けておくことは当然である。
By the way, although a thermo valve is used as a mixing valve in the present embodiment, an electric valve may be used. In that case, a temperature detector for detecting the temperature in the circulating hot
また、前記貯湯槽1(小型貯湯槽11を複数連結したものも含む)に、実施形態1の第2変形例(図4参照)同様、貯湯用補助循環流路を介して燃料を用いたヒータを連通連結することもできる。 Moreover, the heater which used the fuel via the auxiliary | assistant circulation flow path for hot water storage to the said hot water storage tank 1 (including what connected multiple small hot water storage tank 11) similarly to the 2nd modification of Embodiment 1 (refer FIG. 4). Can be connected in communication.
上述してきた第2の実施形態より以下の給湯装置が実現する。 The following hot water supply apparatus is realized from the second embodiment described above.
すなわち、原水供給路(例えば、給水管50)と連通連結した貯湯槽1に、貯湯用循環流路(例えば、取水管53、注湯管54、給湯管51からなり、貯湯槽1→取水管53→ヒートポンプユニット40→注湯管54→給湯管51→貯湯槽1と循環する流路)を介してヒートポンプ(例えば、ヒートポンプユニット40)を連通連結し、このヒートポンプにより加熱した湯を前記貯湯槽1内に貯留するとともに、前記貯湯槽1に連通連結した給湯路(例えば、給湯管51)に、出湯用端末4(例えば、蛇口やシャワーヘッドなど)を取り付けた循環給湯回路3を連通させ、前記出湯用端末4から給湯可能とした給湯装置において、前記給湯路と循環給湯回路とを混合弁(例えば、サーモバルブ20)を介して連通連結するとともに、前記循環給湯回路3の中途から分岐させて前記貯湯槽1の底部10c側に連通連結した返湯管33の中途に、返し湯を一時的に貯留するサブタンク34を設け、このサブタンク34に前記循環給湯回路3から流入した返し湯の分だけ、前記貯湯槽1内に貯留した湯(高温湯)を前記循環給湯回路3内に流入させ、当該循環給湯回路3内の湯を所定温度範囲(例えば、65〜70℃)に保持可能な給湯装置。
That is, a hot
以上、各実施形態を透して本発明を説明してきたが、実施形態では具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated through each embodiment, only the specific example was illustrated in embodiment, and this invention is not specifically limited.
すなわち、貯湯槽1の形状、各流路の配管、混合弁2などの具体的構造などは適宜設計変更可能である。
That is, the design of the shape of the
また、例えば、混合弁2は、第1の実施形態で説明したように電気的に制御されるものや、第2の実施形態で説明したサーモバルブ20のように、温度を感知するサーモエレメントを備え、このサーモエレメントが温度により膨縮して弁体の開度を自動調整する構成のものなど、適宜決定してよい。
Further, for example, the mixing
さらには、循環給湯回路3内へ流入させる貯湯槽1からの高温湯や、給水管50から流入させる原水の割合などを調整するためには、例えば、電磁弁や流路切換弁や定流量弁などを適宜組合せた構成とすることもできる。
Furthermore, in order to adjust the ratio of high-temperature hot water from the
また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、上述してきた実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 In addition, the effects described in the embodiments are merely a list of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the above-described embodiments.
1 貯湯槽
2 混合弁
3 循環給湯回路
4 取水用端末
6 温度検出器
7,7’ 制御器
8 上側筒状整流部材
9 下側筒状整流部材
20 サーモバルブ
32,33 返湯管(返湯路)
40 ヒートポンプユニット
44 無圧ヒータ
50 給水管(原水供給路)
51 給湯管(給湯路)
DESCRIPTION OF
40 Heat pump unit 44
51 Hot water supply pipe (hot water supply path)
Claims (2)
前記給湯路と循環給湯回路とを混合弁を介して連通連結するとともに、前記循環給湯回路の中途から分岐させて前記貯湯槽の底部側に連通連結した返湯路の中途に、返し湯を一時的に貯留するサブタンクを設け、このサブタンクに前記循環給湯回路から流入した返し湯の分だけ、前記貯湯槽内に貯留した湯を前記循環給湯回路内に流入させ、当該循環給湯回路内の湯を所定温度範囲に保持可能としたことを特徴とする給湯装置。 A hot water tank connected in communication with the raw water supply path is connected to a heat pump through a hot water circulation channel, and hot water heated by the heat pump is stored in the hot water tank and connected to the hot water tank. In a hot water supply apparatus that allows a circulating hot water supply circuit attached with a hot water terminal to communicate with the hot water terminal,
The hot water supply passage and the circulating hot water supply circuit are connected and connected through a mixing valve, and the return hot water is temporarily placed in the middle of the return hot water passage branched from the middle of the circulating hot water supply circuit and connected to the bottom side of the hot water storage tank. A sub-tank for storing the water is provided, and hot water stored in the hot water storage tank is caused to flow into the circulating hot water supply circuit by the amount of returned hot water flowing into the sub tank from the circulating hot water supply circuit. A hot water supply apparatus characterized in that it can be maintained in a predetermined temperature range.
特徴とする請求項1に記載の給湯装置。 The hot water supply apparatus according to claim 1, wherein a heater using fuel is connected to the hot water storage tank through an auxiliary circulation channel for hot water storage.
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