JP5126432B1 - Water heater - Google Patents
Water heater Download PDFInfo
- Publication number
- JP5126432B1 JP5126432B1 JP2012025774A JP2012025774A JP5126432B1 JP 5126432 B1 JP5126432 B1 JP 5126432B1 JP 2012025774 A JP2012025774 A JP 2012025774A JP 2012025774 A JP2012025774 A JP 2012025774A JP 5126432 B1 JP5126432 B1 JP 5126432B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot water
- heat
- tank
- pipe
- water tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 430
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 85
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 73
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 3
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000003287 bathing Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control For Baths (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
【課題】熱回収運転をおこなう際に、貯湯槽底部の湯水の温度の上昇を防止することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供すること。
【解決手段】貯湯槽1の上部に接続された第1の出湯管3と、貯湯槽1の上下方向において第1の出湯管3が接続された位置と給水管5が接続された位置との間に接続された第2の出湯管4と、貯湯槽1に接続された風呂往配管21と、風呂往配管21に接続され、貯湯槽1外に蓄えられた熱を回収する熱交換器20と、熱交換器20と貯湯槽1に接続され、回収した熱を熱交換器20から貯湯槽1へ搬送する熱回収戻配管22とを備え、熱回収戻配管22は、貯湯槽1の上下方向において、第2の出湯管4の貯湯槽1の接続位置よりも高い位置で貯湯槽1に接続されていることを特徴とする給湯装置。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a hot water supply apparatus that improves system efficiency and energy saving by preventing an increase in the temperature of hot water at the bottom of a hot water tank when performing a heat recovery operation.
A first hot water discharge pipe 3 connected to an upper portion of a hot water storage tank 1, a position where the first hot water discharge pipe 3 is connected in a vertical direction of the hot water storage tank 1, and a position where a water supply pipe 5 is connected. A second hot water outlet pipe 4 connected in between, a hot water outlet pipe 21 connected to the hot water tank 1, and a heat exchanger 20 connected to the hot water pipe 21 for recovering heat stored outside the hot water tank 1. And a heat recovery return pipe 22 that is connected to the heat exchanger 20 and the hot water tank 1 and conveys the recovered heat from the heat exchanger 20 to the hot water tank 1, and the heat recovery return pipe 22 is located above and below the hot water tank 1. A hot water supply apparatus characterized by being connected to the hot water storage tank 1 at a position higher than the connection position of the hot water storage tank 1 of the second hot water discharge pipe 4 in the direction.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、貯湯槽の水を加熱する給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water supply apparatus for heating water in a hot water tank.
従来、この種の給湯装置は、例えば図11の様なものがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this kind of hot water supply apparatus has a thing like FIG. 11, for example (for example, refer patent document 1).
図11は、特許文献1に記載された従来の給湯装置を示すものである。
FIG. 11 shows a conventional hot water supply apparatus described in
図11に示すように、貯湯槽1と、この貯湯槽1の湯水を加熱する加熱手段2と、貯湯槽1の上部に接続された第1の出湯管3と、貯湯槽1の中間部分に接続された第2の出湯管4と、貯湯槽1の第1の出湯管3からの湯と第2の出湯管4からの湯を混合させる第1の混合弁6と、第2の出湯管4が接続された位置での貯湯槽1内の湯温を検知する湯温検知手段12と、給湯温度を設定する給湯温度設定手段30を設け、湯温検知手段12により検知された湯温が給湯温度設定手段30で設定された給湯設定温度以上であれば第2の出湯管4から出湯し、給湯設定温度未満であれば第1の出湯管3から出湯するように、第1の混合弁6の流路を切り換える。
As shown in FIG. 11, a
また、浴槽23と、貯湯槽1の熱と浴槽23内の熱を交換する熱交換器20と、貯湯槽1の上部に接続された風呂往配管21と、熱交換器20と貯湯槽1の下部に接続された風呂戻配管22と、風呂戻配管22と貯湯槽1との接続位置付近に設置された戻位置温度検出手段26と、貯湯槽1から熱交換器20へ湯を搬送するための風呂熱回収ポンプ25と、浴槽23での浴槽温度を検知する浴槽温度検知手段24と、浴槽23での利用温度を設定する浴槽温度設定手段31を設け、戻位置温度検出手段26で検出される温度が沸き上げ温度と同一の温度を検出すると夜間の沸き上げを終了し、浴槽23内の熱の回収動作を開始する。これによって、貯湯槽1の下部に浴槽23の熱を回収することができ、熱回収により上昇した30℃程度の湯は、翌日の湯使用時に、第2の出湯管4から出湯することで利用することができる。
Moreover, the
しかしながら、一般的な浴槽における湯の温度は6時間で約6℃低下し、夜間の沸き上げが終了する時刻は、深夜電力時間帯が終了する7:00である。そのため、その間に浴槽23内の熱量は約20%も放熱によって失われ、風呂の熱回収が十分にできない。
However, the temperature of hot water in a general bathtub drops by about 6 ° C. in 6 hours, and the time when boiling at night ends is 7:00 when the midnight power time period ends. Therefore, about 20% of the heat in the
また、従来のように風呂戻配管22が第2の出湯管4よりも下に接続される構成では、午前中に湯張りがされる場合、湯張り終了後に回収を行うと、存在している低温の水全体を一様に上昇させることになり、貯湯槽中間部に接続している第2の出湯管を用いても回収した熱を使い切れずに残り、次回に沸き上げを行う場合、上昇した水により加熱装置の入水温度が上昇してシステム効率が悪化する状態を招きかねない。
Further, in the configuration in which the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱回収運転をおこなう際に、貯湯槽底部の湯水の温度の上昇を防止することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and prevents a rise in the temperature of hot water at the bottom of a hot water tank when performing a heat recovery operation, thereby improving a system efficiency and improving energy saving. The purpose is to provide.
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、貯湯槽と、前記貯湯槽の上部に接続された第1の出湯管と、前記貯湯槽の下部に接続された給水管と、前記貯湯槽の上下方向において前記第1の出湯管が接続された位置と前記給水管が接続された位置との間に接続された第2の出湯管と、前記貯湯槽に接続された風呂往配管と、前記風呂往配管に接続され浴槽の湯が有する熱を回収する熱交換器と、前記熱交換器と前記貯湯槽に接続され、回収した熱を前記熱交換器から前記貯湯槽へ搬送する熱回収戻配管と、前記貯湯槽内の湯水を加熱するヒートポンプ装置とを備え、前記貯湯槽下部から取り出した湯水を前記ヒートポンプ装置にて加熱した後、前記貯湯槽上部に戻す構成の給湯装置において、前記熱回収戻配管は、前記貯湯槽の上下方向において、前記貯湯槽に前記第1の出湯管が接続された位置と前記貯湯槽に前記第2の出湯管が接続された位置との間の位置で前記貯湯槽に接続されていることを特徴とするものである。 In order to solve the conventional problem, a hot water supply apparatus of the present invention includes a hot water storage tank, a first hot water pipe connected to the upper part of the hot water tank, a water supply pipe connected to the lower part of the hot water tank, A second hot water discharge pipe connected between the position where the first hot water discharge pipe is connected and the position where the water supply pipe is connected in the vertical direction of the hot water storage tank; and a bath connection connected to the hot water storage tank. A pipe, a heat exchanger connected to the bath outlet pipe for recovering the heat of the hot water in the bathtub, and connected to the heat exchanger and the hot water storage tank to convey the recovered heat from the heat exchanger to the hot water storage tank And a heat pump device that heats the hot water in the hot water storage tank, and the hot water taken out from the lower part of the hot water tank is heated by the heat pump device and then returned to the upper part of the hot water tank. in the heat recovery return piping of the hot water tank In the downward direction, said first tapping pipe to the hot water storage tank is connected to the hot water tank at a position between the position of the second hot water pipe is connected to the hot water tank and connected position It is characterized by.
これにより、熱回収運転をおこなう際に、貯湯槽底部の湯水の温度の上昇を防止することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供できる。 Thereby, when performing heat recovery operation, by preventing the temperature of the hot water at the bottom of the hot water tank from rising, it is possible to provide a hot water supply device that improves system efficiency and improves energy saving.
本発明によれば、熱回収運転をおこなう際に、貯湯槽底部の湯水の温度の上昇を防止することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when performing heat recovery operation, the hot water supply apparatus which improved system efficiency and improved energy-saving property can be provided by preventing the raise of the temperature of the hot water of the hot water storage tank bottom part.
第1の発明は、貯湯槽と、前記貯湯槽の上部に接続された第1の出湯管と、前記貯湯槽の下部に接続された給水管と、前記貯湯槽の上下方向において前記第1の出湯管が接続された位置と前記給水管が接続された位置との間に接続された第2の出湯管と、前記貯湯槽に接続された風呂往配管と、前記風呂往配管に接続され浴槽の湯が有する熱を回収する熱交換器と、前記熱交換器と前記貯湯槽に接続され、回収した熱を前記熱交換器から前記貯湯槽へ搬送する熱回収戻配管と、前記貯湯槽内の湯水を加熱するヒートポンプ装置とを備え、前記貯湯槽下部から取り出した湯水を前記ヒートポンプ装置にて加熱した後、前記貯湯槽上部に戻す構成の給湯装置において、前記熱回収戻配管は、前記貯湯槽の上下方向において、前記貯湯槽に前記第1の出湯管が接続された位置と前記貯湯槽に前記第2の出湯管が接続された位置との間の位置で前記貯湯槽に接続されていることを特徴とする給湯装置である。 1st invention WHEREIN: The hot water storage tank, the 1st hot water pipe connected to the upper part of the said hot water storage tank, the water supply pipe connected to the lower part of the said hot water storage tank, and the said 1st in the up-down direction of the said hot water storage tank a second hot water pipe, wherein a position tapping pipe is connected a water supply pipe is connected between the connection position, the bath往配pipe connected to the hot water tank, bathtub is connected to the bath往配tube A heat exchanger that recovers the heat of the hot water, a heat recovery return pipe that is connected to the heat exchanger and the hot water storage tank and conveys the recovered heat from the heat exchanger to the hot water storage tank, and in the hot water storage tank A hot water supply device that heats the hot water taken out from the lower part of the hot water storage tank and heats the hot water from the lower part of the hot water storage tank, and then returns the hot water to the upper part of the hot water storage tank. in the vertical direction of the vessel, the said hot water tank first It is the hot water supply device according to claim the hot water pipe is connected to the hot water tank at a position between the position of the second hot water pipe is connected to the hot water tank and connected position.
これにより、熱回収により発生した中程度の湯温である水(以下、中温水)を貯湯槽の上部に流入させ、熱交換器から貯湯槽に戻る湯により発生した中温水を第2の出湯管を通じて有効に利用することにより、貯湯された湯の熱量を最大限有効に利用することができ、かつ、ヒートポンプの沸き上げ効率の低下を招く中温水が減少することにより、システム全体の効率低下を防ぐことができるので、良好な使い勝手と高い省エネルギー性とを実現できるという効果がある。 As a result, the medium hot water generated by the heat recovery (hereinafter referred to as intermediate temperature water) flows into the upper part of the hot water tank, and the intermediate hot water generated by the hot water returning from the heat exchanger to the hot water tank is used as the second hot water. By effectively using the pipe, the amount of stored hot water can be used to the maximum extent possible, and the efficiency of the entire system is reduced by reducing the amount of medium-temperature water that causes a decrease in the heating efficiency of the heat pump. Therefore, there is an effect that good usability and high energy saving can be realized.
また、前記貯湯槽下部から取り出した湯水を、前記ヒートポンプ装置にて加熱した後、前記貯湯槽上部に戻す構成としたことで、より省エネルギー効果の高い給湯装置を実現することができる効果がある。Moreover, since the hot water taken out from the lower part of the hot water tank is heated by the heat pump device and then returned to the upper part of the hot water tank, there is an effect that a hot water supply device with higher energy saving effect can be realized.
第2の発明は、前記熱交換器による熱回収運転停止後の、前記ヒートポンプ装置による加熱運転時における入力が略最小となるように、前記熱交換器による熱回収運転を停止させることを特徴とするものである。 A second invention is the post-heat recovery operation is stopped by the front Stories heat exchanger, so that the input during the heating operation by the heat pump apparatus is substantially minimized, characterized in that stopping the heat recovery operation by the heat exchanger It is what.
これにより、熱回収運転中の貯湯槽の温度分布に基づき、加熱手段によって所定の貯湯量を沸き上げるための消費熱量(消費電力)が最小となる時点を判断して、熱回収運転を停止するので、本来の目的であるシステム全体としての効率向上を実現し、省エネルギー性を高める効果がある。 Thus, based on the temperature distribution of the hot water storage tank during the heat recovery operation, the time point at which the heat consumption (power consumption) for boiling up the predetermined hot water storage amount by the heating means is judged to be minimum, and the heat recovery operation is stopped. Therefore, it is possible to improve the efficiency of the entire system, which is the original purpose, and to improve energy saving .
第3の発明は、前記ヒートポンプ装置にて加熱された湯水が前記貯湯槽内に戻るように、切換手段から前記貯湯槽に接続された沸き上げ戻り管と、制御手段とを備え、前記風呂往配管は、前記貯湯槽の略下部の湯水が前記熱交換器に流れるように、前記ヒートポンプ装置、前記切換手段を順に介して前記熱交換器に接続されるとともに、前記熱交換器により前記浴槽の湯の有する熱を前記貯湯槽の湯水に回収する熱回収運転を行うときには、前記風呂往配管、前記ヒートポンプ装置、前記切換手段、前記熱交換器、前記熱回収戻配管の順に前記貯湯槽からの湯水が流れるように、また、前記ヒートポンプ装置により前記貯湯槽内の湯水を加熱する沸き上げ運転を行うときには、前記風呂往配管、前記ヒートポンプ装置、前記切換手段、前記沸き上げ戻り管の順に前記貯湯槽からの湯が流れるように、前記制御手段が前記切換手段を切り換える構成としたことを特徴とするものである。 A third invention, as hot water heated by the pre-Symbol heat pump apparatus returns to the hot water storage tank, provided with a boiling return pipe from the switching means connected to said hot water storage tank, and control means, said bath The forward pipe is connected to the heat exchanger via the heat pump device and the switching means in order so that hot water in the lower part of the hot water tank flows to the heat exchanger, and the bathtub is moved by the heat exchanger. When performing the heat recovery operation for recovering the heat of the hot water in the hot water of the hot water storage tank, from the hot water storage tank in order of the bath outlet pipe, the heat pump device, the switching means, the heat exchanger, and the heat recovery return pipe. When the boiling operation is performed to heat the hot water in the hot water storage tank by the heat pump device, the bath outlet pipe, the heat pump device, the switching means, the boiling As flows hot water from the hot water tank in the order of raising the return pipe, is characterized in that said control means has a configuration for switching the switching means.
これにより、熱回収時に使用する配管の一部を貯湯槽内の湯水の沸き上げ運転時にも使用する構成とすることができ、低コスト化を実現した給湯装置を提供できる。 Thereby, it can be set as the structure which uses a part of piping used at the time of heat recovery also at the time of the boiling operation of the hot water in a hot water tank, and can provide the hot water supply apparatus which implement | achieved cost reduction.
第4の発明は、前記熱交換器は、プレート式の熱交換器であることを特徴とするもので、熱交換効率が高く、コンパクトであるため熱交換器自体からの放熱ロスが少ないプレート式の熱交換器を使用することにより、熱回収の効率を向上させるという効果がある。 The fourth invention is characterized in that the heat exchanger is a plate type heat exchanger, and has a high heat exchange efficiency and is compact, so that the heat loss from the heat exchanger itself is small. By using this heat exchanger, there is an effect of improving the efficiency of heat recovery.
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. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a hot water supply apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1において、給湯装置は、貯湯槽1と、この貯湯槽1の水を加熱する加熱手段2であるヒートポンプ装置と、貯湯槽1の上部に接続された第1の出湯管3と、貯湯槽1の下部に接続された給水管5と、第1の出湯管3と給水管5とが接続された位置の間、すなわち、高さ方向において貯湯槽1の胴部略中央部に接続された第2の出湯管4と、給水管5から分岐された給水分岐管10と、第1の出湯管3と第2の出湯管4とが入口側に接続された第1の混合弁6と、この第1の混合弁6の出口側に接続された出湯管合流管8と給水分岐管10とが入口側に接続された第2の混合弁7と、この第2の混合弁7の出口側に接続された混合水管9とを備えている。
In FIG. 1, a hot water supply apparatus includes a
さらに、この混合水管9に接続された給湯口11と、第2の出湯管4を流れる湯温を検知する中温検知手段12と、出湯管合流管8を流れる湯温を検知する合流温検知手段13と、混合水管9を流れる湯温を検知する給湯温度検知手段14と、貯湯槽1の下部に接続された風呂往配管21と、風呂往配管21に接続された熱交換器20と、貯湯槽1に第1の出湯管3が接続された位置と貯湯槽1に第2の出湯管4とが接続された位置との間である貯湯槽1上部に接続された風呂戻配管22と、熱交換器20に接続された浴槽23と、風呂戻配管22に流れる湯量を調整する風呂熱回収ポンプ25と、浴槽23に流れる湯温を検知する浴槽温度検知手段24とを備えている。
Furthermore, a hot
加えて、給湯口11の給湯温度を設定する給湯温度設定手段30と、中温検知手段12と合流温検知手段13と給湯温度検知手段14の出力ならびに給湯温度設定手段30の設定に基づいて第1の混合弁6と第2の混合弁7とを制御する給湯制御手段31と、風呂熱回収ポンプ25と風呂循環ポンプ26と、貯湯槽1内の水温を検知する複数の貯湯温検知手段1a〜1eと、これら複数の貯湯温検知手段1a〜1eの出力に基づいて、風呂熱回収ポンプ25、風呂循環ポンプ26を制御する熱回収運転制御手段32とを備えている。
In addition, based on the settings of the hot water supply temperature setting means 30 for setting the hot water supply temperature of the hot
図2は、熱回収運転制御手段32のブロック図を示す。熱回収運転制御手段32は、熱回収開始から湯の使用が終了するまでの負荷を予測する負荷予測部101、ヒートポンプ装置2による沸上運転を制御する沸上運転制御手段(図示せず)から貯湯後の給湯利用に必要な貯湯熱量を取得する所要貯湯熱量取得部103と、貯湯温検知手段1a〜1eと負荷予測部101で得られた負荷量とから湯の使用が終了した時点での貯湯温度分布を推定する測定する貯湯温度分布測定部103とを有している。
FIG. 2 shows a block diagram of the heat recovery operation control means 32. The heat recovery
また、熱回収運転制御手段32は、これら所要貯湯熱量取得部103と貯湯温度分布測定部103で得られた結果に基づいて必要な沸上熱量を算出する必要沸上熱量算出部104と、貯湯温度分布測定部103による現在の温度分布と必要沸上熱量算出部104から沸上完了時の温度分布を推定する沸上完了時貯湯温度分布推定部105と、さらに貯湯温度分布測定部103による温度分布から沸上完了時貯湯温度分布推定部105での沸き上げ完了時の推定温度分布に至る間のヒートポンプ装置2への入力を推定する沸上所要入力推定部106と、この沸上所要入力推定部106による入力推定値の時間変化に基づいて
風呂熱回収ポンプ25、風呂循環ポンプ26とを制御するポンプ制御部107とを有している。
The heat recovery operation control means 32 includes a required boiling heat
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。 About the hot water supply apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
一般的な家庭での湯の利用における基本的な動作として、朝には貯湯槽1にその日使う分の湯が貯えられており、活動している時間帯に順次給湯に利用される。
As a basic operation in the use of hot water in a general home, hot water for the day is stored in the
給湯利用中に貯湯量が不足する場合には必要に応じてヒートポンプ装置2を運転し、追加で貯湯運転をおこなうこともある。一日の給湯利用が終わる時点で貯湯槽1内の湯は大部分が給水と置換され、その後の深夜に再び次の利用のための貯湯運転がおこなわれる。
When the amount of stored hot water is insufficient during the use of hot water, the
このとき、入浴のために浴槽23に供給された湯は、給湯利用終了時には貯湯槽1内の水温に対して比較的高温で残されていることが多いので、ヒートポンプ装置2による深夜の貯湯運転の前、あるいは運転中に貯湯槽1に熱回収をおこなう。
At this time, the hot water supplied to the
ここで、この浴槽23に残された湯の熱回収の動作を、図3〜図5を用いて説明する。
Here, the operation | movement of the heat recovery of the hot water left in this
熱回収運転は、風呂熱回収ポンプ25と風呂循環ポンプ26の稼動により、貯湯槽1下部の水と浴槽23内の湯とが熱交換器20に送られ、この貯湯槽1下部の水を浴槽23の水で加熱して貯湯槽1上部に戻すことによって行う。
In the heat recovery operation, the water in the lower part of the
熱回収運転により貯湯槽1内の温度分布は図3に示す200、201、202の順に変化する。つまり、浴槽23内の湯は貯湯槽1上部の温度よりも低いため、混合して中温水となった水は貯湯槽1の下方に移動する。
Due to the heat recovery operation, the temperature distribution in the
特に、第2の出湯管4が風呂戻配管22の貯湯槽1への接続口である熱回収戻口よりも下部にある場合は、下がってきた中温水を効果的に利用することができる。
In particular, when the second hot
図3に示す203は、熱回収後に給湯が発生した場合の温度分布を示している。第2の出湯管4が熱回収戻口の下部にあることで、高い湯よりも中温水を先に使用することができ、無駄なく回収した熱を利用することができる。
次に、ヒートポンプ装置2の運転効率は、図4に示すように加熱前の水温が高いほど低下する。
Next, as shown in FIG. 4, the operating efficiency of the
図3に示した貯湯槽1の温度分布からわかるように、熱回収運転後のヒートポンプ装置2による加熱量は浴槽23からの回収熱量が増加するほど少なくなるが、それと同時にヒートポンプ装置2で加熱する前の水温は高くなって再加熱時の運転効率は低下するので、できるだけ多くの熱回収をおこなうことが必ずしも省エネルギーにつながらない。
As can be seen from the temperature distribution of the
すなわち、ヒートポンプ装置2への入力(消費熱量あるいは消費電力)は、所要貯湯熱量を得るための熱回収前の必要加熱量から熱回収運転によって得られた回収熱量を減じたものを、ヒートポンプ装置2による貯湯運転中の平均効率で除したものとなり、この値は図5に示すように、回収熱量に対して最小値を有する場合がある。
That is, the input (heat consumption or power consumption) to the
したがって、浴槽23からの熱回収運転を、熱回収運転停止後に行われる再加熱運転において、ヒートポンプ装置2への入力が略最小となる時点で停止することが、より高い省エネルギー効果を得るために必要である。
Therefore, in order to obtain a higher energy saving effect, it is necessary to stop the heat recovery operation from the
略最小値となる時点を見つける具体的な方法としては、所定の時間間隔で測定される貯湯槽1の温度分布に基づいて予想されるヒートポンプ装置2への入力値の刻々の変化の推移を求めて、その値の減少度合いが小さいか減少しなくなる、あるいは増加に転じることで判断する。
As a specific method for finding the time point at which the value is approximately the minimum value, the change of the input value to the
先にも述べたが、図4に示すように、貯湯槽1内の湯水をヒートポンプ装置2にて加熱する場合、貯湯槽1からヒートポンプ装置2に水を搬送させる部位の温度(本実施の形態においては、貯湯槽1の下部の温度)が低くなるにつれて、ヒートポンプ装置2の運転効率は高くなるが、浴槽23からの熱回収運転時、浴槽23からの熱回収した湯水が貯湯槽1内に入湯してくることで、貯湯槽1からヒートポンプ装置2に水を搬送させる部位の温度が上昇し始める状態が存在する。
As described above, as shown in FIG. 4, when the hot water in the
従って、浴槽23からの熱回収運転時に、貯湯槽1のヒートポンプ装置2に水を搬送させる部位の温度を測定し、その温度の上昇度合いが増加に転じる付近で、浴槽23からの熱回収運転動作を停止させることで、熱回収運転後の加熱運転時におけるヒートポンプ装置2の運転効率の略最大を実現できるのである。
Therefore, at the time of the heat recovery operation from the
図6は、熱回収運転制御手段32の動作のフローチャートである。熱回収運転中の動作は、まず、負荷予測部101で求められた負荷終了までの負荷予測と貯湯温検知手段1a〜1eにより測定された貯湯槽の温度分布に基づいて、貯湯温度分布測定部102で求めた湯の使用が終了した時点での貯湯槽1の温度分布を予測する(ステップ0)。
FIG. 6 is a flowchart of the operation of the heat recovery operation control means 32. First, the operation during the heat recovery operation is performed based on the load prediction until the end of the load obtained by the
次に、所要貯湯熱量取得部103で取得された所要貯湯熱量と、ステップ0により求められた湯の使用が終了した時点での温度分布予測、およびヒートポンプ装置2の沸き上げ温度等の運転条件から貯湯運転完了時の貯湯槽1内の温度分布を予測し、それを現在の温度分布と比較して、その時点からヒートポンプ装置2で加熱する場合の残りの加熱量Qrを求める(ステップ1)。
Next, from the required hot water storage amount acquired by the required hot water storage
次に、測定された現在の温度分布から、予測された貯湯運転完了時の温度分布に達するまでの間にヒートポンプ装置2で沸き上げる前の平均水温を推定する(ステップ2)。
Next, the average water temperature before boiling in the
さらにステップ2で求めた平均水温と図4で示したヒートポンプ装置2の特性とから貯湯運転時の平均効率を求め、ステップ1で求めた残りの加熱量Qrをこの平均効率で除して、貯湯運転時の入力Qinを推定する(ステップ3)。
Further, the average efficiency during hot water storage operation is obtained from the average water temperature obtained in
Qinは前回の評価時刻において求めた値であるQin−fとの差を求め、それがあらかじめ定めた偏差qより小さい場合、すなわち推定入力の変化が次第に小さくなって最小値と判断されたら、ステップ5で貯湯槽水搬送ポンプ5aと浴槽水搬送ポンプ5bとを停止して熱回収運転を終了する。QinとQin−fとの差がq以上の場合は熱回収運転を継続し、次の評価時刻になれば(ステップ7)、以上の動作を繰り返す。
Qin obtains a difference from Qin−f, which is a value obtained at the previous evaluation time, and if it is smaller than a predetermined deviation q, that is, if a change in the estimated input gradually becomes smaller and it is determined to be the minimum value, step In
なお、補足として熱回収運転開始後一回目の動作時は、ステップ4での比較はおこなわずにステップ6を実行する。
In addition, as a supplement, at the first operation after the start of the heat recovery operation,
ここでは、最小値の判断を減少度合いが小さくなったことでおこなっているが、評価時刻間の入力の差qが0となる場合、またはqの符号が前回の評価時刻と逆になる場合、すなわち推定入力が増加に転じるときを最小値として、熱回収運転を停止してもよい。 Here, the determination of the minimum value is performed because the degree of decrease is small, but when the input difference q between the evaluation times is 0, or when the sign of q is opposite to the previous evaluation time, That is, the heat recovery operation may be stopped with a minimum value when the estimated input starts to increase.
また、測定される貯湯槽1の温度の値の測定誤差等により、推定入力は最小値に至る間に増減のあることも多い。
In addition, the estimated input often increases or decreases while reaching the minimum value due to a measurement error of the temperature value of the
したがって、最近の数回の評価時刻における推定入力を記憶しておき、その移動平均値を用いて最小値に達したかどうかを判断することによって、最小値に達したかどうかの判定精度をより高められる場合もある。 Therefore, by storing the estimated input at the latest several evaluation times, and determining whether the minimum value has been reached by using the moving average value, the determination accuracy of whether the minimum value has been reached is further improved. Can be increased.
このように、本発明の第1の実施の形態によれば、風呂戻配管22よりも下方に第2の出湯管4を配置することで、浴槽23から回収熱した熱を優先的に使用することができ、また、回収所要貯湯熱量を沸き上げるためのヒートポンプ装置2への入力が最小となる時点で熱回収運転を停止することによって、本来の目的であるシステム全体としての効率向上を実現し、省エネルギー性を高めることができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the heat recovered from the
構成としては、貯湯槽1下部の水を取り出して熱交換器20で加熱し、貯湯槽1上部へ戻しているが、熱回収運転による貯湯槽1内の温度分布はこの取り出し位置や戻し位置の違いによって変わる。
As a configuration, the water in the lower part of the
さらに、風呂熱回収ポンプ25の能力制御によって熱回収の速度なども制御でき、これら構成や制御の違いに応じて運転効率も変化する。
Furthermore, the heat recovery speed and the like can be controlled by the capacity control of the bath
したがって、この実施の形態では、使われ方や貯湯槽1の容量、その後の湯の使用状況などを考慮して適切な取り出し位置や戻り位置を設定したり、風呂熱回収ポンプ25の能力制御をおこなえるといった最適化設計の自由度が高いために複数の異なる機種に適用しやすく、その結果、多くの使用者に提供することによって大きな省エネルギー効果を得ることができる。
Therefore, in this embodiment, an appropriate take-out position and return position are set in consideration of usage, the capacity of the hot
(実施の形態2)
図7は、本発明の第2の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a hot water supply apparatus according to the second embodiment of the present invention.
第1の実施の形態における出湯管合流管8が分岐した注湯用出湯合流管40と給水管5から分岐した注湯用給水分岐管41が、第3の混合弁42の入口に接続され、第3の混合弁42の出口側には注湯用混合水管43が接続され、風呂用混合水管43から分岐する注湯配管44を通じて浴槽23へ注湯される。
The pouring hot
第1の実施の形態における風呂往配管21は、給水管5と注湯用水分岐管41、および、注湯用混合水管43と共有されている構成としている。
The
給湯制御手段31や熱回収運転制御手段32による制御は第1の実施の形態における制御と同一であり、給水管5と注湯用水分岐管41、および、注湯用混合水管43から貯湯槽1底部の水を熱交換器20へ流出させても、第2の出湯管4から中温水を優先的に使用する効果や、中温水の影響による効率低下を防ぐ効果は同等である。
The control by the hot water supply control means 31 and the heat recovery operation control means 32 is the same as the control in the first embodiment, and the
加えて、貯湯槽1の上部に新たに接続口を設ける必要がないため、強度を保つ効果がある。
In addition, since it is not necessary to newly provide a connection port at the upper part of the
このように、本発明の第2の実施の形態によれば、貯湯槽1の強度を落とすことなく、風呂戻配管22による効率低下を防ぐことができる。
Thus, according to the 2nd Embodiment of this invention, the efficiency fall by the bath return piping 22 can be prevented, without reducing the intensity | strength of the hot
(実施の形態3)
図8は本発明の第3の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the hot water supply apparatus according to the third embodiment of the present invention.
図8において、第1の実施の形態と異なる点は、切換手段52を設け、熱交換器20の
一次側入口に、切換手段52を介して、第1の出湯管3から分岐された追い焚き運転の流路となる熱交往き管53を接続するとともに、貯湯槽1の下部と切換手段52とを、ヒートポンプ装置2を介して、風呂往配管21にて接続している。
In FIG. 8, the difference from the first embodiment is that a switching means 52 is provided, and a reheating branch branched from the
さらには、貯湯槽1の上部と切換手段52とを沸き上げ戻り管54にて接続し、風呂熱回収ポンプ25を風呂戻配管22に配設している。
Furthermore, the upper part of the
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。動作全体については第1の実施の形態で説明したものと同様であり、回路の違いによる湯水の経路が異なる部分について説明する。 About the hot water supply apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. The entire operation is the same as that described in the first embodiment, and a portion in which the hot water path differs depending on the circuit will be described.
熱交換器20により浴槽23の湯の有する熱を貯湯槽1の湯水に回収する熱回収運転を行うときには、図9に示すように、浴槽23の湯を熱交換器20の二次側流路に搬送するために風呂循環ポンプ26を運転する。
When performing a heat recovery operation in which the heat of the hot water in the
その後、貯湯槽1の下部から、風呂往配管21、ヒートポンプ装置2、切換手段52、熱交換器20の一次側流路、風呂戻配管22、貯湯槽1の略中央部へと順に貯湯槽1からの湯水を流すよう、風呂熱回収ポンプ25を運転する。これにより、浴槽23の湯が有する熱が貯湯槽1の湯水に回収される。
Thereafter, from the lower part of the
なお、風呂循環ポンプ26による湯の搬送量を風呂熱回収ポンプ25による湯水の搬送量より大きくすることで、風呂循環ポンプ26による必要流量が確保されて、浴槽23内の温度分布が均一化され、浴槽23から安定的に熱回収を行うことができるとともに、風呂熱回収ポンプ25による搬送流量が過大になって、貯湯槽1内の湯水が攪拌されることなく、温度成層を保持できるため、後述する貯湯槽1内の湯水の沸き上げ運転を効率的に行うことが可能となる。
In addition, by making the conveyance amount of hot water by the
また、ヒートポンプ装置2により、貯湯槽1内の湯水を加熱する沸き上げ運転を行うときには、図10に示すように、熱回収運転制御手段32によって切換手段52の流路方向を上述した熱回収運転時とは異なる方向に切り換えて、風呂往配管21に設けたポンプを運転することで、貯湯槽1の下部から、風呂往配管21、ヒートポンプ装置2、切換手段52、沸き上げ戻り管54、貯湯槽1の上部へと順に貯湯槽1からの湯水を流し、ヒートポンプ装置2通過後の湯が、所定の沸き上げ温度になるように、風呂往配管21に設けたポンプによる湯水の搬送量を制御する。
Further, when a heating operation for heating the hot water in the
これにより、貯湯槽1下部の水がヒートポンプ装置2で加熱されて、貯湯槽1の上部に戻され、高温湯が貯湯槽1内で貯湯される。
Thereby, the water in the lower part of the
なお、熱回収運転の場合には、熱交換器20の一次側に貯湯槽1の下部の湯水を搬送するために、風呂戻配管22に設けた風呂熱回収ポンプ25を用いたが、風呂往配管21に設けたポンプを用いてもよい。
In the case of the heat recovery operation, the bath
この実施の形態では、切換手段52を用いることで熱回収運転と沸き上げ運転の流路のかなりの部分を共用できるため、使用する配管部材を少なくできることから、省資源化、低コスト化が実現できるという効果がある。 In this embodiment, since a considerable part of the flow path of the heat recovery operation and the boiling operation can be shared by using the switching means 52, the number of piping members to be used can be reduced, thus realizing resource saving and cost reduction. There is an effect that can be done.
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、貯湯槽内の湯の熱を利用する場合において熱利用端末利用による効率の低下を減少させるので、前記したような家庭用の給湯装置に適用できるほか、熱源と貯湯槽を有するシステムにおいて業務用などの規模の大きい用途
にも適用し、優れた省エネルギー性を提供できる。
As described above, since the hot water supply apparatus according to the present invention reduces the decrease in efficiency due to the use of the heat utilization terminal when using the heat of the hot water in the hot water storage tank, it can be applied to the domestic hot water supply apparatus as described above. In addition, the system having a heat source and a hot water storage tank can be applied to large-scale applications such as for business use and can provide excellent energy saving.
1 貯湯槽
1a〜1e 貯湯温検知手段
2 加熱手段(ヒートポンプ装置)
3 第1の出湯管
4 第2の出湯管
5 給水管
6 第1の混合弁
7 第2の混合弁
8 出湯管合流管
9 混合水管
10 給水分岐管
11 給湯口
12 中温検知手段
13 合流温検知手段
14 給湯温度検知手段
15 風呂循環回路
16 沸き上げ管
20 熱交換器
21 風呂往配管
22 風呂戻配管(熱回収戻配管)
23 浴槽
24 浴槽温度検知手段
25 風呂熱回収ポンプ
26 風呂循環ポンプ
30 給湯温度設定手段
31 給湯制御手段
32 熱回収運転制御手段
52 切換手段
53 熱交往き管
54 沸き上げ戻り管
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
23
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012025774A JP5126432B1 (en) | 2011-07-06 | 2012-02-09 | Water heater |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011149809 | 2011-07-06 | ||
JP2011149809 | 2011-07-06 | ||
JP2012025774A JP5126432B1 (en) | 2011-07-06 | 2012-02-09 | Water heater |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5126432B1 true JP5126432B1 (en) | 2013-01-23 |
JP2013032900A JP2013032900A (en) | 2013-02-14 |
Family
ID=47692917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012025774A Active JP5126432B1 (en) | 2011-07-06 | 2012-02-09 | Water heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5126432B1 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06185807A (en) * | 1992-12-15 | 1994-07-08 | Kyocera Corp | Warm water device |
JP5141293B2 (en) * | 2008-02-22 | 2013-02-13 | 三菱電機株式会社 | Hot water storage hot water system, control method for hot water storage hot water system |
JP5215692B2 (en) * | 2008-03-07 | 2013-06-19 | 東芝キヤリア株式会社 | Heat pump water heater |
-
2012
- 2012-02-09 JP JP2012025774A patent/JP5126432B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013032900A (en) | 2013-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104949325A (en) | Small-sized water storage type constant-temperature electric water heater for water using terminals | |
JP5919475B2 (en) | Water heater | |
JP5126432B1 (en) | Water heater | |
JP2013032863A (en) | Water heater | |
JP2012093011A (en) | Hot water storage water heater | |
JP5126433B1 (en) | Water heater | |
JP5909637B2 (en) | Water heater | |
JP5948602B2 (en) | Water heater | |
JP2013036708A (en) | Water heater | |
JP5942087B2 (en) | Water heater | |
JP6111409B2 (en) | Water heater | |
JP5934907B2 (en) | Water heater | |
JP5163822B1 (en) | Water heater | |
JP5903654B2 (en) | Water heater | |
JP5879504B2 (en) | Water heater | |
JP5126431B1 (en) | Water heater | |
JP5927495B2 (en) | Water heater | |
JP5942088B2 (en) | Water heater | |
JP5919474B2 (en) | Water heater | |
JP2013036709A (en) | Water heating apparatus | |
JP5942089B2 (en) | Water heater | |
JP2013032892A (en) | Hot water supply apparatus | |
JP5927494B2 (en) | Water heater | |
JP5919492B2 (en) | Water heater | |
JP2011017452A (en) | Storage type water heater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121015 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5126432 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109 Year of fee payment: 3 |