JP5617946B2 - Hot water storage water heater - Google Patents
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Description
本発明は、貯湯式給湯装置に関する。 The present invention relates to a hot water storage type hot water supply apparatus.
特許文献1には、深夜にはヒートポンプ装置で加熱した高温の湯を貯湯タンク内の上部に貯湯し、昼間にはヒートポンプ装置で加熱した中温の湯を貯湯タンク内の中間部に貯湯し、湯の使用時に貯湯タンクから出湯するときにはこの中間部の中温の湯から出湯するヒートポンプ式給湯装置が開示されている。 In Patent Document 1, hot water heated by a heat pump device is stored in the upper part of a hot water storage tank at midnight, and intermediate temperature hot water heated by a heat pump device is stored in an intermediate part of the hot water tank in the daytime. A heat pump type hot water supply apparatus is disclosed in which the hot water is discharged from the intermediate temperature hot water when the hot water is discharged from the hot water storage tank during use.
冷凍サイクルで温水を生成する運転を行う場合、一般に、加熱後の温水の温度(以下、「加熱後温度」と称する)が低いほど運転効率が高く、加熱後温度が高いほど運転効率が低下する。特許文献1の装置では、昼間には中温水を貯湯する運転を行うことで、深夜に比べて加熱後温度を低くすることにより、貯湯タンク内への貯湯をすべて高温の湯で行う場合に比べて、効率を改善している。 When performing operation to generate hot water in a refrigeration cycle, generally, the lower the temperature of heated water after heating (hereinafter referred to as “heated temperature”), the higher the operating efficiency, and the higher the temperature after heating, the lower the operating efficiency. . In the device of Patent Document 1, by performing an operation of storing hot water during the daytime, by lowering the temperature after heating compared to midnight, compared with the case where all hot water is stored in the hot water storage tank with hot water. Improving efficiency.
特許文献1の装置では、深夜には高温の湯を貯湯タンク内の上部のみに貯湯し、昼間には貯湯タンク内の上部に貯められた高温の湯と下部に貯められた水との間に中温の湯を貯湯していくので、上部から順に高温の湯、中温の湯、水からなる層を乱すことなく貯湯することができる、としている(特許文献1の段落0059参照)。しかしながら、特許文献1の装置では、深夜には高温の湯を貯湯タンク内の上部のみに貯湯するので、電力コストの安い深夜の間に貯湯タンク内に貯えることのできる蓄熱量が小さくなる。このため、電力コストの高い昼間に生成しなければならない熱量が多くなるので、電力料金が高くなる。 In the device of Patent Document 1, hot water is stored only in the upper part of the hot water storage tank at midnight, and between hot water stored in the upper part of the hot water storage tank and water stored in the lower part in the daytime. Since hot water of medium temperature is stored, hot water can be stored in order from the top without disturbing the layer of hot water, medium temperature hot water, and water (see paragraph 0059 of Patent Document 1). However, in the apparatus of Patent Document 1, hot water is stored only in the upper part of the hot water storage tank at midnight, so that the amount of heat stored in the hot water storage tank can be reduced during the midnight when the power cost is low. For this reason, the amount of heat that must be generated during the daytime when the power cost is high increases, resulting in a high power charge.
また、特許文献1の装置では、昼間に生成する中温水の温度を50℃〜65℃としている(特許文献1の段落0068参照)。このように、加熱後温度が50℃〜65℃程度の場合には、効率の改善幅は必ずしも十分に大きくはない。 Moreover, in the apparatus of patent document 1, the temperature of the intermediate temperature water produced | generated in the daytime is 50 degreeC-65 degreeC (refer paragraph 0068 of patent document 1). Thus, when the temperature after heating is about 50 ° C. to 65 ° C., the improvement in efficiency is not necessarily sufficiently large.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンクに多くの熱量を蓄熱できるとともに、装置の運転効率を向上させることができ、低コストで運転することのできる貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can store a large amount of heat in a hot water storage tank, improve the operation efficiency of the apparatus, and can be operated at low cost. An object is to provide a hot water supply apparatus.
本発明に係る貯湯式給湯装置は、水を加熱する加熱手段と、上部側が高温、下部側が低温になるように、温度の異なる水を成層して貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクから流出させた水を加熱手段に送り、加熱手段により加熱された温水を貯湯タンクの上部に設けられた上部流入口から貯湯タンクに流入させる第1の貯湯経路と、貯湯タンクから流出させた水を加熱手段に送り、加熱手段により加熱された温水を貯湯タンクの上部流入口よりも低い位置に設けられた中間部流入口から貯湯タンクに流入させる第2の貯湯経路と、貯湯タンクの上部に設けられた上部流出口から流出する温水と、貯湯タンクの上部流出口よりも低い位置に設けられた中間部流出口から流出する温水と、貯湯タンクの下部または外部から供給される低温水とのうちの少なくとも二つを混合させて出湯可能な出湯経路と、出湯経路による出湯温度を使用者により設定可能とする出湯温度設定手段と、を備え、第1の貯湯経路で貯湯運転を行う場合には加熱手段の出口側での温水の温度を出湯温度設定手段の設定温度よりも高くし、第2の貯湯経路で貯湯運転を行う場合には加熱手段の出口側での温水の温度を設定温度よりも低くするものである。 The hot water storage type hot water supply apparatus according to the present invention is made to flow out of a heating means for heating water, a hot water storage tank for stratifying and storing water having different temperatures so that the upper side is hot and the lower side is low temperature, and the hot water storage tank. A first hot water storage path for sending water to the heating means, and allowing the hot water heated by the heating means to flow into the hot water storage tank from the upper inlet provided in the upper part of the hot water storage tank, and the water discharged from the hot water storage tank to the heating means A second hot water storage path for feeding hot water heated by the feeding means and flowing into the hot water storage tank from an intermediate inlet provided at a position lower than the upper inlet of the hot water storage tank, and an upper portion provided above the hot water storage tank Hot water flowing out from the outlet, hot water flowing out from the intermediate outlet provided at a position lower than the upper outlet of the hot water tank, and low temperature water supplied from the lower part of the hot water tank or outside A hot water supply path capable of hot water mixing by mixing at least two, and a hot water temperature setting means that allows a user to set the temperature of the hot water discharged from the hot water supply path, and heating when performing hot water storage operation in the first hot water storage path When the temperature of the hot water on the outlet side of the means is set higher than the set temperature of the hot water temperature setting means, and the hot water storage operation is performed in the second hot water storage path, the temperature of the hot water on the outlet side of the heating means is higher than the set temperature. To lower.
本発明によれば、貯湯タンクに多くの熱量を蓄熱できるとともに、装置の運転効率を向上させることができ、低コストで運転することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to store a large amount of heat in the hot water storage tank, improve the operation efficiency of the apparatus, and operate at a low cost.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の貯湯式給湯装置を示す構成図である。図1に示すように、本実施の形態1の貯湯式給湯装置1は、水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット10と、貯湯タンク7を内蔵したタンクユニット2とを有している。ヒートポンプユニット10と、タンクユニット2とは、水配管および電気配線(図示せず)を介して、接続されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a hot water storage type hot water supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the hot water storage type hot water supply apparatus 1 according to the first embodiment includes a
ヒートポンプユニット10内には、冷媒を圧縮する圧縮機3と、冷媒の熱によって水を加熱する水冷媒熱交換器4と、冷媒を膨張させる膨張弁5と、空気の熱を冷媒に吸熱させる空気熱交換器6と、空気熱交換器6に送風する送風機15とが搭載されている。圧縮機3、水冷媒熱交換器4、膨張弁5、空気熱交換器6は、冷媒配管を介して環状に接続され、冷凍サイクルを構成する。ヒートポンプユニット10内には、ヒートポンプユニット10における計測および制御を実施する計測制御装置11aが更に搭載されている。
In the
圧縮機3は、インバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプであることが好ましい。水冷媒熱交換器4は、プレート式あるいは二重管式などの熱交換器であることが好ましく、流入する冷媒と水とが熱交換を行う。膨張弁5は、開度が可変である電子膨張弁であることが好ましい。空気熱交換器6は、送風機15により送風される外気と冷媒との間で熱交換を行う。
The
タンクユニット2内には、貯湯タンク7と、湯水を循環させるポンプ8と、流路切替弁9aと、混合弁9bと、混合弁9cと、混合弁9dと、電磁弁14と、タンクユニット2における計測および制御を実施する計測制御装置11bとが搭載されている。貯湯タンク7内には、上部側が高温、下部側が低温になるように、湯水を成層して貯留可能である。ポンプ8は、インバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプであることが好ましい。計測制御装置11bは、ヒートポンプユニット10の計測制御装置11aに対し相互に通信可能に接続されている。
In the
貯湯タンク7の上部には、上部流出入口7aが設けられている。貯湯タンク7の、上部流出入口7aよりも低い位置には、中間部流入口7bと、中間部流出口7cとが設けられている。中間部流入口7bと、中間部流出口7cとは、貯湯タンク7の中間部の、ほぼ同程度の高さ位置に設けられている。貯湯タンク7の下部には、下部流出口7dと、下部流入口7eとが設けられている。貯湯タンク7の下部流出口7dと、ポンプ8の吸入口とは、配管16を介して接続されている。ポンプ8の吐出口と、水冷媒熱交換器4の入水口とは、配管17を介して接続されている。水冷媒熱交換器4の出水口と、流路切替弁9aの流入口とは、配管18を介して接続されている。流路切替弁9aの第1流出口と、貯湯タンク7の上部流出入口7aとは、配管19を介して接続されている。流路切替弁9aの第2流出口と、貯湯タンク7の中間部流入口7bとは、配管20を介して接続されている。
An
本実施の形態1の貯湯式給湯装置1では、ヒートポンプユニット10およびタンクユニット2を循環する第1の貯湯経路および第2の貯湯経路を形成可能になっている。第1の貯湯経路は、貯湯タンク7の下部流出口7dを起点とし、配管16、ポンプ8、配管17、水冷媒熱交換器4、配管18、流路切替弁9a、配管19を経て、貯湯タンク7の上部流出入口7aに至る構成となる。第2の貯湯経路は、貯湯タンク7の下部流出口7dを起点とし、配管16、ポンプ8、配管17、水冷媒熱交換器4、配管18、流路切替弁9a、配管20を経て、貯湯タンク7の中間部流入口7bに至る構成となる。第1の貯湯経路と、第2の貯湯経路との切り替えは、流路切替弁9aの流路の切り替えにより実施される。
In the hot water storage type hot water supply apparatus 1 according to the first embodiment, a first hot water storage path and a second hot water storage path that circulate through the
タンクユニット2には、外部から市水等の低温水を供給する給水配管21が接続されている。給水配管21は、貯湯タンク7の下部流入口7eに接続されている。給水配管21を通る水は、下部流入口7eから貯湯タンク7内に流入する。
A
また、本実施の形態1の貯湯式給湯装置1には、外部に出湯する出湯経路として、浴槽50へ出湯する湯張り経路と、例えばシャワー、カラン、流し台、洗面台などの給湯端末60に出湯する給湯経路とを有している。この湯張り経路および給湯経路の構成について説明する。配管19の途中から分岐した配管22は、混合弁9bの第1流入口に接続されている。混合弁9bの第2流入口と、貯湯タンク7の中間部流出口7cとは、配管23を介して接続されている。混合弁9bの流出口には、配管24の一端が接続されている。配管24の他端は、二つに分岐し、混合弁9cの第1流入口と、混合弁9dの第1流入口とにそれぞれ接続されている。給水配管21から分岐した給水分岐管25の末端は、二つに分岐し、混合弁9cの第2流入口と、混合弁9dの第2流入口とにそれぞれ接続されている。混合弁9cの流出口は、配管26を介して、浴槽50に接続されている。配管26の途中には、電磁弁14が設けられている。混合弁9dの流出口は、配管27を介して、給湯端末60に接続されている。なお、本実施の形態1では、給水配管21から分岐した給水分岐管25からの低温水を混合弁9cおよび混合弁9dに供給するように構成しているが、貯湯タンク7内の下部の低温水を混合弁9cおよび混合弁9dに供給するように構成しても良い。
Further, in the hot water storage type hot water supply apparatus 1 according to the first embodiment, the hot water supply route for the hot water supply to the
湯張り経路は、貯湯タンク7の上部流出入口7aから流出する高温水と、中間部流出口7cから流出する中温水とを混合弁9bにて混合させた後、更に混合弁9cにて低温水と混合し、電磁弁14を経て、浴槽50に出湯することができる。湯張り経路では、混合弁9bにおける混合比、および、混合弁9cにおける混合比を調整することにより、浴槽50への出湯温度を制御することができる。
The hot water filling path is such that high temperature water flowing out from the upper outlet /
給湯経路は、貯湯タンク7の上部流出入口7aから流出する高温水と、中間部流出口7cから流出する中温水とを混合弁9bにて混合させた後、更に混合弁9dにて低温水と混合し、給湯端末60に出湯することができる。給湯経路では、混合弁9bにおける混合比、および、混合弁9dにおける混合比を調整することにより、給湯端末60への出湯温度を制御することができる。
The hot water supply path is such that high temperature water flowing out from the upper outlet /
ヒートポンプユニット10には、圧縮機3の吐出側の圧力を計測する圧力センサ12aと、圧縮機3の吸入側の圧力を計測する圧力センサ12bとが設けられている。また、ヒートポンプユニット10には、圧縮機3の吐出側の温度を計測する温度センサ13aと、圧縮機3の吸入側の温度を計測する温度センサ13bとが設けられている。
The
タンクユニット2には、配管18を通る温水の温度を計測する温度センサ13cと、混合弁9bの下流側の配管24を通る温水の温度を計測する温度センサ13dと、湯張り経路の混合弁9cの下流側の配管26を通る温水の温度を計測する温度センサ13eと、給湯経路の混合弁9dの下流側の配管27を通る温水の温度を計測する温度センサ13fとが設けられている。温度センサ13cが計測する温度は、ヒートポンプユニット10(水冷媒熱交換器4)の出口側での温水の温度に相当する。また、貯湯タンク7の上部から下部にかけて、複数の温度センサ13g〜13kが互いに異なる高さ位置に設けられており、それぞれの設置高さ位置における貯湯タンク7内の水温を計測する。このうち、温度センサ13h(中間部温度計測手段)は、貯湯タンク7の中間部流入口7bおよび中間部流出口7cと同程度の高さに設けられている。
The
本実施の形態1の貯湯式給湯装置1には、ユーザーインターフェース装置として、リモコン装置30が接続されている。リモコン装置30は、浴室あるいは台所などに設置され、タンクユニット2内の計測制御装置11bと相互に通信可能に接続されている。本貯湯式給湯装置1の使用者は、リモコン装置30を操作することにより、運転内容等を指示することができる。例えば、使用者は、リモコン装置30を操作することにより、浴槽50の湯張り温度を設定したり、給湯端末60への給湯温度を設定したり、浴槽50に自動で湯張りを行う時刻を予約したりすることができる。
A
ヒートポンプユニット10内の計測制御装置11aは、圧力センサ12a,12b、温度センサ13a,13bの計測情報や、使用者から指示される運転内容などに基づいて、圧縮機3の運転方法、膨張弁5の開度、送風機15の送風量などを制御する。
The
タンクユニット2内の計測制御装置11bは、温度センサ13c〜13kの計測情報や、使用者から指示される運転内容などに基づいて、ポンプ8の運転方法、流路切替弁9aの流路切り替え、混合弁9b〜9dの開度(混合比)、電磁弁14の開閉などを制御する。
The
次に、本貯湯式給湯装置1の運転動作について説明する。本貯湯式給湯装置1では、第1の貯湯運転、第2の貯湯運転、湯張り運転、給湯運転を行うことができる。 Next, the operation of the hot water storage type hot water supply apparatus 1 will be described. The hot water storage type hot water supply apparatus 1 can perform a first hot water storage operation, a second hot water storage operation, a hot water filling operation, and a hot water supply operation.
まず、第1の貯湯運転、第2の貯湯運転の動作について説明する。第1の貯湯運転と、第2の貯湯運転とは、流路切替弁9aの流路切り替えにより、選択的に実施される。第1の貯湯運転は、第1の貯湯経路により実施される。第2の貯湯運転は、第2の貯湯経路により実施される。第1の貯湯運転および第2の貯湯運転では、双方に共通する動作として、圧縮機3およびポンプ8を駆動し、ポンプ8により貯湯タンク7内の下部の低温水をヒートポンプユニット10へ搬送し、ヒートポンプユニット10内の水冷媒熱交換器4にて加熱する。ヒートポンプユニット10では、圧縮機3により昇圧された高温高圧のガス冷媒が水冷媒熱交換器4に流入し、水冷媒熱交換器4に流入する低温水を加熱しながら、放熱冷却され、高圧低温の冷媒となる。その後、冷媒は膨張弁5で減圧され低圧の二相冷媒となり、空気熱交換器6にて外気より吸熱して蒸発し、低圧低温のガスとなった後で圧縮機3に吸入される。
First, the operation of the first hot water storage operation and the second hot water storage operation will be described. The first hot water storage operation and the second hot water storage operation are selectively performed by switching the flow path of the flow
貯湯タンク7内の下部にあった低温水は、下部流出口7dから流出してポンプ8により搬送され、水冷媒熱交換器4にて加熱された後で、貯湯タンク7に戻される。この貯湯タンク7に戻される過程が、第1の貯湯運転と、第2の貯湯運転とで異なる。第1の貯湯運転では、水冷媒熱交換器4にて加熱された温水が上部流出入口7aから貯湯タンク7内に流入する。第2の貯湯運転では、水冷媒熱交換器4にて加熱された温水が中間部流入口7bから貯湯タンク7内に流入する。
The low temperature water in the lower part of the hot
第1の貯湯運転を実施した場合、貯湯タンク7内では、上部に高温水(湯)、下部に低温水が滞留して温度成層が形成され、高温水と低温水との間に温度境界層が生成される。第1の貯湯運転が進むにつれて、低温水の割合が減少し、高温水の割合が増加し、温度境界層は、貯湯タンク7の下方へ移動する。
When the first hot water storage operation is performed, in the hot
第2の貯湯運転を実施した場合、貯湯タンク7内では、中間部流入口7bから流入する温水が中間部流入口7bから下方に滞留し、貯湯タンク7の下部に低温水が滞留して温度成層が形成され、温水と低温水との間に温度境界層が生成される。第2の貯湯運転が進むにつれて、低温水の割合が減少し、温水の割合が増加し、温度境界層は、貯湯タンク7の下方へ移動する。また、第2の貯湯運転を実施する前に中間部流入口7bより下方に既に高温水が貯留している場合には、第2の貯湯運転を実施すると、中間部流入口7bから流入する温水と貯湯タンク7内の高温水とが混合した混合温水が中間部流入口7bから下方に滞留する。そして、第2の貯湯運転が進むにつれて、混合温水の割合が増加し、貯湯タンク7の下部の低温水の割合が減少する。
When the second hot water storage operation is performed, in the hot
本実施の形態1では、第1の貯湯運転と、第2の貯湯運転とで、ヒートポンプユニット10(水冷媒熱交換器4)の出口側での水温(以下、「加熱後温度」と称する)の設定を異ならせる。本実施の形態1では、第1の貯湯運転での加熱後温度の下限を65℃とし、第1の貯湯運転での加熱後温度の上限を90℃とし、この範囲において、使用湯量などを勘案して、第1の貯湯運転での加熱後温度が設定される。加熱後温度が低いほど、ヒートポンプユニット10の運転効率が高くなる。このため、最も効率のよい運転を実施させる場合には、第1の貯湯運転の加熱後温度を下限である65℃に設定する。なお、65℃以上の温度であれば、貯湯タンク7内に長時間貯留した場合であっても、レジオネラ菌の繁殖を確実に回避することができる。
In the first embodiment, the water temperature at the outlet side of the heat pump unit 10 (water refrigerant heat exchanger 4) (hereinafter referred to as “heated temperature”) in the first hot water storage operation and the second hot water storage operation. Change the setting of. In Embodiment 1, the lower limit of the temperature after heating in the first hot water storage operation is set to 65 ° C., and the upper limit of the temperature after heating in the first hot water storage operation is set to 90 ° C. In this range, the amount of hot water used is taken into consideration. Then, the temperature after heating in the first hot water storage operation is set. The lower the temperature after heating, the higher the operating efficiency of the
第2の貯湯運転では、出湯温度設定手段としてのリモコン装置30にて使用者が設定する湯張り温度(あるいは給湯端末60への給湯温度)に応じ、この設定温度より低温となるように加熱後温度が設定される。例えば、湯張り温度(あるいは給湯端末60への給湯温度)の設定温度が42℃である場合は、第2の貯湯運転の加熱後温度は、それよりも低温である25℃に設定される。
In the second hot water storage operation, after heating so as to be lower than this set temperature in accordance with the hot water filling temperature (or the hot water supply temperature to the hot water supply terminal 60) set by the user with the
ポンプ8で搬送される水流量は、温度センサ13cにより計測される水冷媒熱交換器4の出口側の水温が、加熱後温度の設定値になるように、流量制御される。例えば、水冷媒熱交換器4の出口側の水温が加熱後温度の設定値よりも低い場合には、ポンプ8で搬送される水流量が少なくなるようにポンプ8の運転容量を低く制御し、水冷媒熱交換器4の出口側の水温が加熱後温度の設定値よりも高い場合には、ポンプ8で搬送される水流量が多くなるようにポンプ8の運転容量を高く制御する。
The flow rate of water transported by the pump 8 is controlled so that the water temperature on the outlet side of the water-refrigerant heat exchanger 4 measured by the
ヒートポンプユニット10では、加熱後温度の設定値に応じて、圧縮機3の容量制御および膨張弁5の開度制御がなされる。圧縮機3の容量制御は、冷凍サイクルの高圧が、加熱後温度の設定値に応じて設定される目標値となるように制御される。すなわち、圧力センサ12aで計測される冷凍サイクルの高圧が目標値よりも低い場合には圧縮機3の運転容量を高く制御し、圧力センサ12aで計測される冷凍サイクルの高圧が目標値よりも高い場合には圧縮機3の運転容量を低く制御する。膨張弁5の開度制御は、冷凍サイクルの吐出温度が、加熱後温度の設定値に応じて設定される目標値となるように制御される。すなわち、温度センサ13aで計測される冷凍サイクルの吐出温度が目標値よりも低い場合には膨張弁5の開度を小さく制御し、温度センサ13aで計測される冷凍サイクルの吐出温度が目標値よりも高い場合には膨張弁5の開度を大きく制御する。ヒートポンプユニット10では、このようにして加熱後温度に応じた制御を行い、各加熱後温度で効率最大となる運転がなされるように制御される。
In the
次に、浴槽50に湯張りを行う湯張り運転の動作について説明する。湯張り運転では、通常時は閉にされている電磁弁14の開度が、開にされる。次いで、貯湯タンク7の上部流出入口7aから流出する高温水と、中間部流出口7cから流出する中温水とが混合弁9bで混合される。続いて、混合弁9bから流出した混合温水と、給水分岐管25から供給される低温水とが混合弁9cにて混合される。そして、温度センサ13eで計測される混合弁9cの下流の温水の温度が、使用者が設定した湯張り温度になるように、混合弁9bおよび混合弁9cの開度がそれぞれ調整される。この際、混合弁9bは、貯湯タンク7の上部流出入口7aから供給される高温水と、中間部流出口7cから供給される中温水との何れか一方の混合比をゼロにしても良い。すなわち、混合弁9bは、上部流出入口7aから供給される高温水と、中間部流出口7cから供給される中温水との何れか一方のみを下流側に流しても良い。また、混合弁9cは、給水分岐管25から供給される低温水の混合比をゼロにしても良い。
Next, the operation of the filling operation for filling the
次に、給湯端末60に出湯する給湯運転の動作について説明する。給湯運転では、貯湯タンク7の上部流出入口7aから流出する高温水と、中間部流出口7cから流出する中温水とが混合弁9bで混合される。続いて、混合弁9bから流出した混合温水と、給水分岐管25から供給される低温水とが混合弁9dにて混合される。そして、温度センサ13fで計測される混合弁9dの下流の温水の温度が、使用者が設定した給湯温度になるように、混合弁9bおよび混合弁9dの開度がそれぞれ調整される。この際、混合弁9bは、貯湯タンク7の上部流出入口7aから供給される高温水と、中間部流出口7cから供給される中温水との何れか一方の混合比をゼロにしても良い。すなわち、混合弁9bは、上部流出入口7aから供給される高温水と、中間部流出口7cから供給される中温水との何れか一方のみを下流側に流しても良い。また、混合弁9dは、給水分岐管25から供給される低温水の混合比をゼロにしても良い。
Next, the operation of the hot water supply operation for discharging hot water to the hot water supply terminal 60 will be described. In the hot water supply operation, high-temperature water flowing out from the upper outlet /
湯張り運転、給湯運転では、貯湯タンク7内の湯が外部に供給され、その供給された湯と同量の低温水が給水配管21を通って下部流入口7eから貯湯タンク7内に流入する。そのため、湯張り運転あるいは給湯運転を実施すると、貯湯タンク7内の湯と低温水との温度境界層が、出湯量に応じて、上方へ移動する。
In the hot water filling operation and the hot water supply operation, hot water in the hot
次に、本実施の形態1の貯湯式給湯装置1における、第1の貯湯運転および第2の貯湯運転を組み合わせた1日の運転方法について説明する。図2は、本実施の形態1の貯湯式給湯装置1における、貯湯タンク7内の温度分布の1日の変化を模式的に示す図である。なお、図2においては、給水配管21から流入する低温水の温度を9℃とする。
Next, a one-day operation method in which the first hot water storage operation and the second hot water storage operation are combined in the hot water storage type hot water supply apparatus 1 of the first embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram schematically showing a daily change in the temperature distribution in the hot
図2(e)は、電力コストの低い時間帯である深夜電力料金適用時間帯(本実施の形態1では、深夜23時から翌朝7時までとする)の直前の状態を示している。この状態は、1日の終わりの状態、すなわち、当日の出湯がほとんど終了した状態に相当している。この図2(e)の状態では、貯湯タンク7内の温度分布は、少量の高温水が上部に残っているのみで、それ以外の領域は給水配管21から流入した低温水によって占められている。
FIG. 2 (e) shows a state immediately before the late-night power charge application time zone (in the first embodiment, from midnight to 7:00 the next morning), which is a time zone where the power cost is low. This state corresponds to a state at the end of the day, that is, a state in which the hot water for the day is almost finished. In the state of FIG. 2 (e), the temperature distribution in the hot
図2(e)の状態から、深夜電力料金適用時間帯になった場合には、第1の貯湯運転を実施する。図2においては、第1の貯湯運転の加熱後温度が65℃に設定されたものとする。この第1の貯湯運転により、貯湯タンク7の上部から高温水(65℃)が貯えられていき、貯湯タンク7内の温度分布は、深夜電力料金適用時間帯の終了時までに、図2(a)の状態となる。すなわち、図2(a)は、深夜電力料金適用時間帯が終了する、朝7時頃の温度分布を示している。第1の貯湯運転は、少なくとも、貯湯タンク7内の高温水の領域が中間部流入口7bより低い高さにまで到達するように、実施される。これにより、図2(a)の状態では、貯湯タンク7内の高温水と低温水との温度境界層は、貯湯タンク7の中間部流入口7bより低い位置にある。
In the state of FIG. 2 (e), when the midnight power rate application time zone is reached, the first hot water storage operation is performed. In FIG. 2, it is assumed that the temperature after heating in the first hot water storage operation is set to 65 ° C. By this first hot water storage operation, high-temperature water (65 ° C.) is stored from the upper part of the hot
また、深夜電力料金適用時間帯における第1の貯湯運転により貯湯タンク7内に貯えられる蓄熱量は、使用者の過去所定期間の平均使用湯量の実績などに応じて設定されることが望ましい。その場合、例えば、平均使用湯量の80〜90%程度に相当する熱量が貯えられるように第1の貯湯運転を実施することが好ましい。また、貯湯タンク7内の蓄熱量は、温度センサ13g〜13kの計測温度から把握される貯湯タンク7内の温度分布より推算することができる。
In addition, it is desirable that the amount of heat stored in the hot
昼間時間帯には、通常、1日の全平均使用湯量の10%程度が、給湯運転により、貯湯タンク7から出湯される。この出湯した分だけ貯湯タンク7内の高温水が減少し、給水配管21から低温水が流入するため、貯湯タンク7内の温度分布は、図2(b)のようになる。なお、この給湯運転では、貯湯タンク7の上部流出入口7aから流出する高温水と、給水分岐管25から供給される低温水とを混合して、使用者が設定した給湯温度の温水を出湯するように運転される。すなわち、この給湯運転では、混合弁9bの開度は、貯湯タンク7の上部流出入口7aからの高温水が100%下流側に流出し、中間部流出口7cからの温水は流出しないように開度制御される。また、混合弁9dは、温度センサ13fで計測される温度が使用者が設定した給湯温度になるように、高温水と低温水との混合比を開度制御により調節する。
In the daytime period, about 10% of the total daily hot water usage is usually discharged from the hot
次に、湯張り運転の前に行われる第2の貯湯運転について説明する。一般に、入浴は、夕刻もしくは夜間に実施される。入浴前の浴槽50への湯張りは、貯湯タンク7からの出湯量としては1日の中で最大となる集中的な出湯であり、全体の40〜50%程度を占める。本実施の形態1では、この湯張りの前に、第2の貯湯運転を実施する。第2の貯湯運転では、加熱後温度を、使用者が設定した湯張り温度(例えば42℃程度)よりも低い温度に設定する。図2では、第2の貯湯運転の加熱後温度を25℃とする。第2の貯湯運転を開始する時刻としては、使用者の過去所定期間の湯張り実績に基づいて、その平均的な時刻よりも所定時間(例えば1〜2時間)前に第2の貯湯運転を開始することが望ましい。また、自動湯張りの予約がなされている場合には、その予約時刻までに第2の貯湯運転が完了するように、第2の貯湯運転の開始時刻を決定しても良い。
Next, a second hot water storage operation performed before the hot water filling operation will be described. In general, bathing is performed in the evening or at night. The hot water filling to the
第2の貯湯運転を行うと、貯湯タンク7の中間部流入口7bから25℃の中温水が流入し、もともと貯湯タンク7内にある65℃の高温水と混合する。これにより、貯湯タンク7内の中間部流入口7b以下の高さの領域に、45℃の中温水が生成される。そのため、貯湯タンク7内の温度分布は、図2(c)のようになる。このように、本実施の形態1では、第2の貯湯運転の開始前に貯湯タンク7内の中間部流入口7b以下の高さの領域にある高温水(図2では65℃)と、第2の貯湯運転により中間部流入口7bから流入する中温水(図2では25℃)とが貯湯タンク7の内部で混合して生成される温水の温度(図2では45℃)が、使用者が設定した湯張り温度(例えば42℃程度)と同等かそれ以上になるように、第2の貯湯運転の加熱後温度および運転時間等を制御する。
When the second hot water storage operation is performed, medium temperature water of 25 ° C. flows from the
第2の貯湯運転の実施後、湯張り運転が実施される。湯張り運転では、第2の貯湯運転の実施により貯湯タンク7内に生成した45℃の中温水を出湯するように運転する。すなわち、湯張り運転では、貯湯タンク7の中間部流出口7cから流出する45℃の中温水と、給水分岐管25から供給される低温水とを混合して、使用者が設定した湯張り温度の温水を出湯するように運転される。この際、混合弁9bの開度は、貯湯タンク7の中間部流出口7cからの中温水が100%下流側に流出し、上部流出入口7aからの高温水は流出しないように開度制御される。また、混合弁9cは、温度センサ13eで計測される温度が使用者が設定した湯張り温度になるように、45℃の中温水と低温水との混合比を開度制御により調節する。このような湯張り運転により、貯湯タンク7内の45℃の中温水の領域が減少するため、湯張り運転終了後の貯湯タンク7内の温度分布は、図2(d)のようになる。
After performing the second hot water storage operation, the hot water filling operation is performed. In the hot water filling operation, the operation is performed so as to discharge hot water of 45 ° C. generated in the hot
次に、湯張り運転終了後の給湯運転について説明する。湯張り運転終了後の給湯運転では、湯張り運転前の第2の貯湯運転で貯湯タンク7内に生成した中温水がまだ残っている場合には、この中温水を優先して出湯するように運転する。具体的には、次のように運転する。まず、温度センサ13hで計測される、中間部流出口7cの高さ位置の温水温度が、使用者が設定した給湯温度よりも高い場合(例えば、中間部流出口7cの高さ位置の温水温度が43℃、使用者が設定した給湯温度が42℃の場合)には、貯湯タンク7の中間部流出口7cから流出する中温水と、給水分岐管25から供給される低温水を混合して、使用者が設定した給湯温度の温水を出湯するように運転する。この場合、混合弁9bの開度は、貯湯タンク7の中間部流出口7cから流出する中温水が100%下流側に流出し、上部流出入口7aからの高温水は流出しないように開度制御される。また、混合弁9dは、温度センサ13fで計測される温度が使用者が設定した給湯温度になるように、中温水と低温水との混合比を開度制御により調節する。中間部流出口7cからの中温水の出湯に伴い、貯湯タンク7内の中温水量が減少すると、中間部流出口7cの高さ位置の温水温度が低下する。そこで、温度センサ13hで計測される、中間部流出口7cの高さ位置の温水温度が、使用者が設定した給湯温度よりも低くなった場合には、上部流出入口7aから流出する高温水と、中間部流出口7cから流出する温水とを混合して出湯し、給水分岐管25から供給される低温水は混合しないようにする。この場合、混合弁9bの開度は、温度センサ13fで計測される温度が使用者が設定した給湯温度になるように、上部流出入口7aからの高温水と中間部流出口7cからの温水との混合比を開度制御により調節する。混合弁9dでは、混合弁9bからの温水がそのまま出湯されるように開度制御され、給水分岐管25からの低温水は混合されないようにする。この運転に伴い、貯湯タンク7内の65℃の高温水の量も減少するため、貯湯タンク7内の温度分布は図2(e)のようになる。
Next, the hot water supply operation after the hot water filling operation will be described. In the hot water supply operation after the hot water filling operation is completed, when the intermediate hot water generated in the hot
以上のようにして、1日の運転が終了し、深夜電力料金適用時間帯になった場合には、再び第1の貯湯運転が実施される。 As described above, the first hot water storage operation is performed again when the one-day operation ends and the midnight power charge application time zone is reached.
上述した本実施の形態1の貯湯式給湯装置1の効果について説明する。まず、本貯湯式給湯装置1では、第2の貯湯運転において使用者の設定温度より低い温度(例えば25℃程度)に加熱した中温水と、貯湯タンク7内の高温水(例えば65℃)とが混合することによって貯湯タンク7内に生成した中温水を、湯張り運転の大量出湯に用いることができる。ヒートポンプユニット10の運転効率は、温水の加熱後温度が低いほど高くなる。第2の貯湯運転では、加熱後温度を使用者の設定温度より低い温度にするので、通常の沸き上げに比べて加熱後温度を極めて低い温度(例えば25℃)にできることから、ヒートポンプユニット10の運転効率を極めて高くすることができる。そして、本実施の形態1の貯湯式給湯装置1によれば、浴槽50の湯張りに使用する熱量のうちの一部を、そのような極めて高効率の第2の貯湯運転で生成した熱量でまかなうことができる。このため、湯張りに使用する熱量を、第1の貯湯運転により生成した熱量(すなわち貯湯タンク7内の高温水)のみでまかなう場合に比べて、装置全体としての運転効率が高くなり、省エネルギーが図れ、コストも低減することができる。
The effect of the hot water storage type hot water supply apparatus 1 according to the first embodiment will be described. First, in the hot water storage type hot water supply apparatus 1, medium temperature water heated to a temperature (for example, about 25 ° C.) lower than a user set temperature in the second hot water storage operation, and high temperature water (for example, 65 ° C.) in the hot
また、深夜電力料金適用時間帯には、加熱後温度を使用者の設定温度より高い温度にする第1の貯湯運転を行うことにより、貯湯タンク7内に高温水を貯えることができるので、貯湯タンク7内に多くの熱量を蓄熱することができる。このように、電力コストの低い深夜電力料金適用時間帯に貯湯タンク7内に多くの熱量を蓄熱するので、電力コストの高い昼間時間帯に生成する熱量を抑制し、全体としての電力料金を十分に低減することができる。特に、本実施の形態1では、貯湯タンク7内の高温水の領域が中間部流入口7bより低い高さにまで到達するように第1の貯湯運転を実施するので、深夜電力料金適用時間帯に貯湯タンク7内に十分な熱量を蓄熱することができる。
In addition, during the midnight power charge application time period, by performing the first hot water storage operation in which the temperature after heating is higher than the set temperature of the user, high temperature water can be stored in the hot
また、本実施の形態1では、第2の貯湯運転の開始前に貯湯タンク7内の中間部流入口7b以下の高さの領域にある高温水(図2では65℃)と、第2の貯湯運転により中間部流入口7bから流入する中温水(図2では25℃)とが貯湯タンク7の内部で混合して生成される温水の温度(図2では45℃)が、使用者が設定した湯張り温度(例えば42℃程度)と同等かそれ以上になるように、第2の貯湯運転の加熱後温度および運転時間等を制御する。これにより、使用者が設定した温度以上での大量出湯を可能にしつつ、第2の貯湯運転の効率をできる限り高くすることができる。
Moreover, in this Embodiment 1, the high temperature water (65 degreeC in FIG. 2) in the area | region below the intermediate
また、本実施形態1では、45℃の中温水を貯湯タンク7内に生成する第2の貯湯運転が、集中的な出湯となる湯張り運転の直前に実施される。そのため、レジオネラ菌が繁殖し得る温度帯となる中温水が貯湯タンク7内に貯留される時間を極力短くすることができるので、レジオネラ菌の繁殖を確実に抑制することができ、より信頼性の高い装置とすることができる。
Moreover, in this Embodiment 1, the 2nd hot water storage operation | movement which produces | generates 45 degreeC medium temperature water in the hot
また、本実施形態1では、上述したように、湯張り運転終了後の給湯運転では、貯湯タンク7の中間部流出口7cより、貯湯タンク7内に残留する中温水を優先して排出する運転を実施する。これにより、深夜に行う第1の貯湯運転の開始前には、貯湯タンク7内の中温水を使い尽くし、高温水と低温水のみが貯湯タンク7内に残留する状態(図2(e)の状態)を実現することができる。ヒートポンプユニット10で水を加熱する際には、加熱対象の水の温度が低いほど、高効率な運転となる。このため、第1の貯湯運転の際に、貯湯タンク7内に中温水が残留し、その中温水をヒートポンプユニット10で加熱する運転を行うと、低効率の運転となる。本実施の形態1によれば、このような運転を避けることができるため、より高効率の運転とすることができる。
In the first embodiment, as described above, in the hot water supply operation after the completion of the hot water filling operation, the operation for discharging the hot water remaining in the hot
なお、本実施の形態1では、ヒートポンプユニット10で加熱された高温水を貯湯タンク7に流入させる上部流入口と、貯湯タンク7内の高温水を貯湯タンク7外に流出される上部流出口とを共通化した上部流出入口7aを設ける構成にしているが、上部流入口と上部流出口とを別々に貯湯タンク7に設けても良い。また、本実施の形態1では、中間部流入口7bと中間部流出口7cとを別々に貯湯タンク7に設けているが、両者を共通化しても良い。
In the first embodiment, an upper inlet through which the hot water heated by the
1 貯湯式給湯装置、2 タンクユニット、3 圧縮機、4 水冷媒熱交換器、5 膨張弁、6 空気熱交換器、7 貯湯タンク、7a 上部流出入口、7b 中間部流入口、7c 中間部流出口、7d 下部流出口、7e 下部流入口、8 ポンプ、9a 流路切替弁、9b,9c,9d 混合弁、10 ヒートポンプユニット、11a,11b 計測制御装置、12a,12b 圧力センサ、13a〜13k 温度センサ、14 電磁弁、15 送風機、16,17,18,19,20,22,23,24,26,27 配管、21 給水配管、25 給水分岐管、30 リモコン装置、50 浴槽、60 給湯端末 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot water storage type hot water supply apparatus, 2 Tank unit, 3 Compressor, 4 Water refrigerant heat exchanger, 5 Expansion valve, 6 Air heat exchanger, 7 Hot water storage tank, 7a Upper outflow inlet, 7b Middle part inflow, 7c Middle part flow Outlet, 7d Lower outlet, 7e Lower inlet, 8 pump, 9a Flow path switching valve, 9b, 9c, 9d Mixing valve, 10 Heat pump unit, 11a, 11b Measurement controller, 12a, 12b Pressure sensor, 13a-13k Temperature Sensor, 14 Solenoid valve, 15 Blower, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23, 24, 26, 27 Piping, 21 Water supply piping, 25 Water supply branch pipe, 30 Remote control device, 50 Bathtub, 60 Hot water supply terminal
Claims (4)
上部側が高温、下部側が低温になるように、温度の異なる水を成層して貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから流出させた水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段により加熱された温水を前記貯湯タンクの上部に設けられた上部流入口から前記貯湯タンクに流入させる第1の貯湯経路と、
前記貯湯タンクから流出させた水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段により加熱された温水を前記貯湯タンクの前記上部流入口よりも低い位置に設けられた中間部流入口から前記貯湯タンクに流入させる第2の貯湯経路と、
前記貯湯タンクの上部に設けられた上部流出口から流出する温水と、前記貯湯タンクの前記上部流出口よりも低い位置に設けられた中間部流出口から流出する温水と、前記貯湯タンクの下部または外部から供給される低温水とのうちの少なくとも二つを混合させて出湯可能な出湯経路と、
前記出湯経路による出湯温度を使用者により設定可能とする出湯温度設定手段と、
を備え、
前記第1の貯湯経路で貯湯運転を行う場合には前記加熱手段の出口側での温水の温度を前記出湯温度設定手段の設定温度よりも高くし、前記第2の貯湯経路で貯湯運転を行う場合には前記加熱手段の出口側での温水の温度を前記設定温度よりも低くする貯湯式給湯装置。 Heating means for heating water;
A hot water storage tank that stratifies and stores water at different temperatures so that the upper side is hot and the lower side is cold;
A first hot water storage path for sending water that has flowed out of the hot water storage tank to the heating means, and allowing hot water heated by the heating means to flow into the hot water storage tank from an upper inflow port provided at an upper portion of the hot water storage tank;
The water discharged from the hot water storage tank is sent to the heating means, and the hot water heated by the heating means flows into the hot water storage tank from an intermediate inlet provided at a position lower than the upper inlet of the hot water storage tank. A second hot water storage path
Hot water flowing out from an upper outlet provided in the upper part of the hot water tank, hot water flowing out from an intermediate outlet provided in a position lower than the upper outlet of the hot water tank, and a lower part of the hot water tank or A hot water discharge path capable of mixing hot water by mixing at least two of the low-temperature water supplied from the outside;
A hot water temperature setting means for allowing a user to set a hot water temperature by the hot water route;
With
When the hot water storage operation is performed in the first hot water storage path, the temperature of the hot water at the outlet side of the heating means is set higher than the set temperature of the hot water temperature setting means, and the hot water storage operation is performed in the second hot water storage path. In this case, a hot water storage type hot water supply apparatus that lowers the temperature of hot water on the outlet side of the heating means below the set temperature.
前記第1の貯湯経路での貯湯運転の実施後、前記第2の貯湯経路で貯湯運転を行う場合には、前記貯湯タンク内の前記中間部流入口以下の高さの領域にある高温水と、前記中間部流入口から流入する温水とが前記貯湯タンクの内部で混合して生成される温水の温度が、前記設定温度と同等、または前記設定温度以上になるように運転する請求項1記載の貯湯式給湯装置。 When performing hot water storage operation in the first hot water storage path, the hot water storage area in the hot water storage tank is operated so as to reach a height lower than the intermediate part inlet,
After performing the hot water storage operation in the first hot water storage path, when performing the hot water storage operation in the second hot water storage path, hot water in a region below the intermediate inlet in the hot water storage tank, The operation is performed such that the temperature of the hot water generated by mixing the hot water flowing in from the intermediate portion inlet in the hot water storage tank is equal to or higher than the set temperature. Hot water storage system.
前記出湯経路により出湯する際に、前記中間部温度計測手段により計測される温度が前記設定温度以上である場合には、前記中間部流出口から流出する温水と前記低温水とを混合させることによって前記設定温度の温水を生成して出湯する請求項1または2記載の貯湯式給湯装置。 An intermediate temperature measuring means for measuring the temperature in the hot water storage tank at a height position equivalent to the intermediate outlet;
When the temperature measured by the intermediate part temperature measuring means is equal to or higher than the set temperature when the hot water is discharged through the hot water path, the hot water flowing out from the intermediate part outlet and the low temperature water are mixed together. The hot water storage hot water supply apparatus according to claim 1 or 2, wherein hot water having the set temperature is generated and discharged.
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