JP5929585B2 - Hot water storage water heater - Google Patents
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Description
本発明は、貯湯式給湯機に関する。 The present invention relates to a hot water storage type water heater.
貯湯タンクの下部から低温水を流出させ、この低温水をヒートポンプ式加熱源等の加熱手段にて沸き上げて貯湯タンクの上部に戻す沸き上げ運転を行うことにより、貯湯タンク内に湯を貯える貯湯式給湯機において、被加熱物(例えば、浴槽から循環する浴槽水)を加熱するための利用側熱交換器を備え、貯湯タンクまたは加熱手段から供給される湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転を行うことにより、浴槽の追焚き(保温または昇温)等を可能とする技術が知られている。 Hot water that stores hot water in the hot water storage tank by performing a boiling operation in which low temperature water flows out from the lower part of the hot water storage tank, and the low temperature water is heated by heating means such as a heat pump heating source and returned to the upper part of the hot water storage tank. Type hot water supply apparatus comprising a use side heat exchanger for heating an object to be heated (for example, bath water circulating from a bathtub), and using a hot water supplied from a hot water storage tank or heating means as a heat source water, a use side heat exchanger There is known a technique that enables a bath to be chased (insulated or heated) by performing an operation to be sent to a tub.
また、特許文献1には、給湯混合弁と、風呂混合弁と、風呂用熱交換器と、風呂用熱交換器と浴槽とを接続する風呂往き管および風呂戻り管と、風呂戻り管に設けた四方弁と、この四方弁の弁体位置を切り替える制御部とを備え、四方弁の第一弁口は風呂混合弁に連通する湯張り管に接続し、第二弁口は風呂戻り管の浴槽側と接続し、第3弁口は風呂往き管と接続し、第4弁口は風呂戻り管の風呂熱交換器側と接続し、給湯中に湯張り指令が発生した時は、四方弁の開度を低速で変化させ、湯張り流量を徐々に変化させることで、湯張りの開始時、停止時に使用中のシャワーや給湯栓から思わぬ高温の湯が放出されるような事態を防止するようにした貯湯式給湯機が開示されている。 Further, in Patent Document 1, a hot water supply mixing valve, a bath mixing valve, a bath heat exchanger, a bath heat exchanger connecting the bath heat exchanger and a bathtub, a bath return pipe, and a bath return pipe are provided. A four-way valve and a controller for switching the valve body position of the four-way valve, the first valve port of the four-way valve is connected to a hot water pipe connected to the bath mixing valve, and the second valve port is a bath return pipe Connected to the bathtub side, the third valve port is connected to the bath outlet pipe, the fourth valve port is connected to the bath heat exchanger side of the bath return pipe, and when a hot water filling command occurs during hot water supply, a four-way valve By changing the opening degree of the hot water at a low speed and gradually changing the filling water flow rate, unexpected hot water can be prevented from being discharged from the shower or hot water tap that is in use when the filling is started or stopped. A hot water storage-type water heater that is configured to be used is disclosed.
貯湯タンク内に貯留された湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転と、加熱手段により加熱された湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転とを選択可能な貯湯式給湯機において、貯湯タンクの下部から流出させた低温水を加熱手段で加熱して生成した湯を貯湯タンクの上部に戻す沸き上げ運転の実行中に追焚き要求が発生した場合に、加熱手段により加熱された湯の送り先が貯湯タンクの上部から利用側熱交換器に切り替わるように流路を切り替える制御を行うことが考えられる。しかしながら、このような場合に、加熱手段により加熱された湯は、貯湯タンク内に貯留された湯よりも高温であるため、加熱手段により加熱された高温の湯が利用側熱交換器に流入することにより、利用側熱交換器内で浴槽水が過剰に加熱され、浴槽内の入浴者が不快に感じるような温度の湯が利用側熱交換器から浴槽へ供給される可能性がある。 A hot water storage type hot water heater capable of selecting an operation of sending hot water stored in a hot water storage tank to the use side heat exchanger as heat source water and an operation of sending hot water heated by the heating means to the use side heat exchanger as heat source water In this case, when a reheating request is generated during the boiling operation for returning the hot water generated by heating the low temperature water flowing out from the lower part of the hot water storage tank to the upper part of the hot water storage tank, it is heated by the heating means. It is conceivable to perform control to switch the flow path so that the hot water destination is switched from the upper part of the hot water storage tank to the use side heat exchanger. However, in such a case, the hot water heated by the heating means is at a higher temperature than the hot water stored in the hot water storage tank, so the hot water heated by the heating means flows into the use side heat exchanger. Accordingly, the bath water is heated excessively in the use side heat exchanger, and there is a possibility that hot water having a temperature that makes the bather in the bathtub feel uncomfortable is supplied from the use side heat exchanger to the bathtub.
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、利用側熱交換器における被加熱物の過剰な加熱を確実に防止可能な貯湯式給湯機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 an object of the present invention is to provide a hot water storage type water heater that can reliably prevent excessive heating of an object to be heated in a use side heat exchanger. .
本発明に係る貯湯式給湯機は、湯水を貯留する貯湯タンクと、水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、湯水を循環させる循環ポンプと、被加熱物と熱源水とを熱交換させることにより被加熱物を加熱する利用側熱交換器と、貯湯タンクの下部領域から取り出した水を加熱手段に送り、加熱手段で加熱されて生成した湯を貯湯タンクに送って貯湯タンクの上部領域に流入させる沸き上げ水循環流路と、加熱手段で加熱されて生成した湯を熱源水として利用側熱交換器に送り、利用側熱交換器を通過した熱源水を加熱手段に送って再循環させる熱源水循環流路とを形成可能な流路系と、弁体を有し、弁体の変位により、沸き上げ水循環流路を形成させる第一流路形態と、熱源水循環流路を形成させる第二流路形態とに切り替え可能な流路切替手段と、沸き上げ水循環流路に循環ポンプにより湯水を循環させる沸き上げ運転の実行中に、流路切替手段を第一流路形態から第二流路形態に切り替えて、熱源水循環流路に循環ポンプにより熱源水を循環させて被加熱物を加熱する熱源水循環運転に移行する場合に、沸き上げ運転の非実行時に流路切替手段を第一流路形態から第二流路形態に切り替える場合に比べて、弁体が第一流路形態の位置から第二流路形態の位置に変位するまでの時間が長くなるように流路切替手段の動作を制御するスロー切替制御を行う制御手段と、利用側熱交換器による加熱後の被加熱物の温度を検知する温度検知手段と、を備え、制御手段は、スロー切替制御において、弁体が第一流路形態の位置と第二流路形態の位置との間の複数の段階で一時停止するように弁体を断続的に変位させ、制御手段は、スロー切替制御において、加熱後の被加熱物の温度が目標温度以下に安定している場合には弁体を一段階進め、加熱後の被加熱物の温度が目標温度以下に安定しない場合には、加熱後の被加熱物の温度が目標温度以下に安定するまで、または所定の待機時間が経過するまで、弁体を一時停止させ、制御手段は、スロー切替制御の実行中に、温度検知手段により検知された加熱後の被加熱物の温度に基づいて加熱手段により供給される熱量が不足しているか否かを判断し、加熱手段により供給される熱量が不足していると判断した場合には、スロー切替制御を中止して弁体を通常の速さで第二流路形態の位置まで変位させるものである。
また、本発明に係る貯湯式給湯機は、湯水を貯留する貯湯タンクと、水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、湯水を循環させる循環ポンプと、被加熱物と熱源水とを熱交換させることにより被加熱物を加熱する利用側熱交換器と、貯湯タンクの下部領域から取り出した水を加熱手段に送り、加熱手段で加熱されて生成した湯を貯湯タンクに送って貯湯タンクの上部領域に流入させる沸き上げ水循環流路と、加熱手段で加熱されて生成した湯を熱源水として利用側熱交換器に送り、利用側熱交換器を通過した熱源水を加熱手段に送って再循環させる熱源水循環流路とを形成可能な流路系と、弁体を有し、弁体の変位により、沸き上げ水循環流路を形成させる第一流路形態と、熱源水循環流路を形成させる第二流路形態とに切り替え可能な流路切替手段と、沸き上げ水循環流路に循環ポンプにより湯水を循環させる沸き上げ運転の実行中に、流路切替手段を第一流路形態から第二流路形態に切り替えて、熱源水循環流路に循環ポンプにより熱源水を循環させて被加熱物を加熱する熱源水循環運転に移行する場合に、沸き上げ運転の非実行時に流路切替手段を第一流路形態から第二流路形態に切り替える場合に比べて、弁体が第一流路形態の位置から第二流路形態の位置に変位するまでの時間が長くなるように流路切替手段の動作を制御するスロー切替制御を行う制御手段と、を備え、制御手段は、スロー切替制御において、弁体が第一流路形態の位置と第二流路形態の位置との間の複数の段階で一時停止するように弁体を断続的に変位させ、制御手段は、スロー切替制御において、弁体の一段階当たりの変位量を変化させるものである。
また、本発明に係る貯湯式給湯機は、湯水を貯留する貯湯タンクと、水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、湯水を循環させる循環ポンプと、被加熱物と熱源水とを熱交換させることにより被加熱物を加熱する利用側熱交換器と、貯湯タンクの下部領域から取り出した水を加熱手段に送り、加熱手段で加熱されて生成した湯を貯湯タンクに送って貯湯タンクの上部領域に流入させる沸き上げ水循環流路と、加熱手段で加熱されて生成した湯を熱源水として利用側熱交換器に送り、利用側熱交換器を通過した熱源水を加熱手段に送って再循環させる熱源水循環流路とを形成可能な流路系と、弁体を有し、弁体の変位により、沸き上げ水循環流路を形成させる第一流路形態と、熱源水循環流路を形成させる第二流路形態とに切り替え可能な流路切替手段と、沸き上げ水循環流路に循環ポンプにより湯水を循環させる沸き上げ運転の実行中に、流路切替手段を第一流路形態から第二流路形態に切り替えて、熱源水循環流路に循環ポンプにより熱源水を循環させて被加熱物を加熱する熱源水循環運転に移行する場合に、沸き上げ運転の非実行時に流路切替手段を第一流路形態から第二流路形態に切り替える場合に比べて、弁体が第一流路形態の位置から第二流路形態の位置に変位するまでの時間が長くなるように流路切替手段の動作を制御するスロー切替制御を行う制御手段と、を備え、制御手段は、スロー切替制御において、弁体が第一流路形態の位置と第二流路形態の位置との間の複数の段階で一時停止するように弁体を断続的に変位させ、制御手段は、スロー切替制御において、弁体が第一流路形態の位置から第二流路形態の位置に変位するまでの間を第一領域、第二領域および第三領域の順に分け、第二領域における弁体の一段階当たりの変位量を第一領域における弁体の一段階当たりの変位量より小さくし、第三領域における弁体の一段階当たりの変位量を第二領域における弁体の一段階当たりの変位量より大きくするものである。
The hot water storage type hot water heater according to the present invention performs heat exchange between a hot water storage tank for storing hot water, heating means capable of generating hot water by heating water, a circulation pump for circulating hot water, and an object to be heated and heat source water. The heat exchanger that heats the object to be heated and the water extracted from the lower area of the hot water storage tank are sent to the heating means, and the hot water generated by the heating means is sent to the hot water storage tank to the upper part of the hot water storage tank. Boiled water circulation flow path that flows into the area, hot water generated by heating means is sent to the use side heat exchanger as heat source water, and heat source water that has passed through the use side heat exchanger is sent to the heating means for recirculation A heat source water circulation flow path that can form a heat source water circulation flow path, a first flow path configuration that has a valve body and that forms a boiling water circulation flow path by displacement of the valve body, and a second heat source water circulation flow path that forms a heat source water circulation flow path Channel switching hand that can switch to channel configuration And during the boiling operation in which hot water is circulated through the boiling water circulation channel by the circulation pump, the channel switching means is switched from the first channel configuration to the second channel configuration, and the heat source water circulation channel is connected to the heat source water circulation channel by the circulation pump. When shifting to heat source water circulation operation that circulates heat source water and heats the object to be heated, compared to the case where the flow path switching means is switched from the first flow path form to the second flow path form when the boiling operation is not performed, Control means for performing slow switching control for controlling the operation of the flow path switching means so that the time until the valve body is displaced from the position of the first flow path form to the position of the second flow path form, and use side heat exchange Temperature detecting means for detecting the temperature of the object to be heated after being heated by the vessel, and the control means, in the slow switching control, between the position of the first flow path form and the position of the second flow path form in the valve body To pause at multiple stages of The body is intermittently displaced, and in the slow switching control, the control means advances the valve body one step when the temperature of the heated object after heating is stable below the target temperature, and the heated object after heating If the temperature of is not stable below the target temperature, the valve body is temporarily stopped until the temperature of the heated object is stabilized below the target temperature or until a predetermined waiting time elapses. Then, during the execution of the slow switching control, it is determined whether the amount of heat supplied by the heating means is insufficient based on the temperature of the heated object detected by the temperature detection means, and is supplied by the heating means. If it is determined that the amount of heat generated is insufficient, the slow switching control is stopped and the valve body is displaced to the position of the second flow path form at a normal speed .
The hot water storage type hot water heater according to the present invention includes a hot water storage tank for storing hot water, heating means capable of heating the water to generate hot water, a circulation pump for circulating hot water, an object to be heated, and heat source water. Use side heat exchanger that heats the object to be heated by heat exchange and water taken out from the lower area of the hot water storage tank to the heating means, and hot water generated by the heating means is sent to the hot water storage tank Boiled water circulation flow path that flows into the upper region of the water, and hot water generated by heating means is sent to the use side heat exchanger as heat source water, and the heat source water that has passed through the use side heat exchanger is sent to the heating means. A flow path system capable of forming a heat source water circulation flow path for recirculation, a first flow path configuration having a valve body and forming a boiling water circulation flow path by displacement of the valve body, and a heat source water circulation flow path are formed. Channel that can be switched to the second channel configuration During the execution of the replacement means and the boiling operation in which hot water is circulated through the boiling water circulation flow path by the circulation pump, the flow path switching means is switched from the first flow path form to the second flow path form and circulated to the heat source water circulation flow path. Compared to switching the flow path switching means from the first flow path configuration to the second flow path configuration when the boiling operation is not performed when shifting to the heat source water circulation operation in which the heat source water is circulated by the pump to heat the object to be heated. Control means for performing slow switching control for controlling the operation of the flow path switching means so that the time until the valve body is displaced from the position of the first flow path form to the position of the second flow path form is increased. In the slow switching control, the control means intermittently displaces the valve body so that the valve body temporarily stops at a plurality of stages between the position of the first flow path configuration and the position of the second flow path configuration. In the slow switching control, the means is a valve It is intended to vary the displacement amount per one step of.
The hot water storage type hot water heater according to the present invention includes a hot water storage tank for storing hot water, heating means capable of heating the water to generate hot water, a circulation pump for circulating hot water, an object to be heated, and heat source water. Use side heat exchanger that heats the object to be heated by heat exchange and water taken out from the lower area of the hot water storage tank to the heating means, and hot water generated by the heating means is sent to the hot water storage tank Boiled water circulation flow path that flows into the upper region of the water, and hot water generated by heating means is sent to the use side heat exchanger as heat source water, and the heat source water that has passed through the use side heat exchanger is sent to the heating means. A flow path system capable of forming a heat source water circulation flow path for recirculation, a first flow path configuration having a valve body and forming a boiling water circulation flow path by displacement of the valve body, and a heat source water circulation flow path are formed. Channel that can be switched to the second channel configuration During the execution of the replacement means and the boiling operation in which hot water is circulated through the boiling water circulation flow path by the circulation pump, the flow path switching means is switched from the first flow path form to the second flow path form and circulated to the heat source water circulation flow path. Compared to switching the flow path switching means from the first flow path configuration to the second flow path configuration when the boiling operation is not performed when shifting to the heat source water circulation operation in which the heat source water is circulated by the pump to heat the object to be heated. Control means for performing slow switching control for controlling the operation of the flow path switching means so that the time until the valve body is displaced from the position of the first flow path form to the position of the second flow path form is increased. In the slow switching control, the control means intermittently displaces the valve body so that the valve body temporarily stops at a plurality of stages between the position of the first flow path configuration and the position of the second flow path configuration. In the slow switching control, the means is a valve The first region, the second region, and the third region are divided in order from the position of the first flow path form to the position of the second flow path form, and the displacement amount per stage of the valve body in the second area Is smaller than the displacement per stage of the valve body in the first area, and the displacement per stage of the valve body in the third area is larger than the displacement per stage of the valve body in the second area. is there.
本発明によれば、利用側熱交換器における被加熱物の過剰な加熱を確実に防止することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to prevent reliably the excessive heating of the to-be-heated material in a utilization side heat exchanger.
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の貯湯式給湯機を示す構成図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a hot water storage type water heater according to Embodiment 1 of the present invention.
図1は、本発明の実施の形態1における貯湯式給湯機100の構成図である。図1に示す貯湯式給湯機100は、貯湯タンクユニット1と、ヒートポンプサイクルを利用するように構成されたヒートポンプユニット60とを備えている。貯湯タンクユニット1と、ヒートポンプユニット60とは、ヒートポンプ入口配管41とヒートポンプ出口配管42と図示しない電気配線とを介して接続されている。また、貯湯タンクユニット1には、制御部70(制御手段)が内蔵されている。貯湯タンクユニット1およびヒートポンプユニット60が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部70により制御される。制御部70は、例えば浴室や台所に設置されるリモコン装置等のユーザーインターフェース装置と相互に通信可能に接続される。以下、貯湯式給湯機100の各構成要素について説明する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a hot water storage
ヒートポンプユニット60は、貯湯タンクユニット1から導かれた水を加熱する(沸き上げる)ための加熱手段として機能するものである。ヒートポンプユニット60は、圧縮機61、沸き上げ用熱交換器62、膨張弁63、空気熱交換器64を冷媒循環配管65にて環状に接続した冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を搭載している。沸き上げ用熱交換器62は、冷媒循環配管65を流れる冷媒と貯湯タンクユニット1から導かれた水との間で熱交換を行うためのものである。また、HP出口側温度センサ66は、沸き上げ用熱交換器62で加熱された湯(高温水)の温度を検知するセンサであり、ヒートポンプ出口配管42に設けられている。ヒートポンプユニット60で高温水を得るためには、ヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。
The
一方、貯湯タンクユニット1には、以下の各種部品や流路系を形成するための配管などが内蔵されている。貯湯タンク10は、湯水を貯留するためのものである。貯湯タンク10の下部に設けられた給水口14には、水道等の外部の水源からの水を供給するための給水配管2が接続されている。貯湯タンク10の上部領域(中間より上側の領域)に設けられた上部口15には、タンク上部配管43の一端が接続されている。タンク上部配管43の途中から分岐した給湯配管3と、給水配管2から分岐した給水配管4とは、給湯混合弁33にそれぞれ接続されている。給湯混合弁33は、貯湯タンク10の上部口15から取り出されて給湯配管3を通って供給される高温の湯と、給水配管4から供給される低温水とを混合し、ユーザーが設定した給湯温度となるようにその混合比を調整する。給湯混合弁33で混合された湯は、混合給湯配管5を経由して、例えば蛇口、シャワー等の外部給湯栓(図示せず)または浴槽50へ供給される。なお、図示の構成と異なり、給湯配管3の上流端がタンク上部配管43とは別個に貯湯タンク10の上部に接続されていてもよい。
On the other hand, the hot water storage tank unit 1 incorporates the following various parts and piping for forming a flow path system. The hot
ヒートポンプユニット60を用いて加熱されて生成された湯(高温水)が上部口15から貯湯タンク10内に流入し、給水配管2からの低温水が給水口14から貯湯タンク10内に流入することにより、貯湯タンク10内には、上層側が高温で下層側が低温となるように温度成層が形成されて湯水を貯留可能になっている。貯湯タンク10の表面には、貯湯タンク10内の湯水の温度分布を検出するため、複数の貯湯温度センサ11,12がそれぞれ異なる高さ位置に取り付けられている。制御部70は、それらの貯湯温度センサ11,12により取得された貯湯タンク10内の高さ方向の温度分布に基づいて、貯湯タンク10内の貯湯量(蓄熱量)を算出することができ、その貯湯量に基づいて、後述する沸き上げ運転の開始および停止などが制御される。
Hot water (hot water) generated by heating using the
また、貯湯タンクユニット1内には、循環ポンプ21および利用側熱交換器22が内蔵されている。循環ポンプ21は、各種配管に湯水を循環させるためのポンプである。利用側熱交換器22は、貯湯タンク10あるいはヒートポンプユニット60から供給される湯を熱源水とし、この熱源水と熱交換することにより被加熱物を加熱するための熱交換器である。浴槽水循環回路51は、浴槽50から導出した湯水(浴槽水)を、利用側熱交換器22を経由させて、浴槽50に戻すように配設されている。浴槽水循環回路51の途中には、浴槽水を循環させるための二次側循環ポンプ52と、浴槽50から出た浴槽水の温度を検知する浴槽出口側温度センサ53と、利用側熱交換器22から出て浴槽50に戻る浴槽水の温度を検知する浴槽入口側温度センサ55(温度検知手段)とが設置されている。このように、本実施形態では、利用側熱交換器22の二次側の構成として、浴槽50内の浴槽水を循環させる浴槽水循環回路51を備え、利用側熱交換器22にて浴槽水を加熱するものを例に説明するが、本発明における利用側熱交換器は、浴槽水以外の被加熱物(例えば、暖房用循環水など)を加熱するものであってもよい。
The hot water storage tank unit 1 includes a
次に、貯湯タンクユニット1が備える弁類および配管類について説明する。貯湯タンクユニット1は、三方弁31(流路切替手段、第一流路切替弁)と、四方弁32(第二流路切替弁)とを有している。三方弁31は、湯水が流入する2つの入口(aポート、bポート)と、湯水が流出する1つの出口(cポート)とを有し、aポートもしくはbポートのどちらかから湯水が流入するように湯水の経路を切り替え可能(すなわち、a−c経路、b−c経路の何れかに切り替え可能)に構成されている。四方弁32は、湯水が流入する2つの入口(bポート、cポート)と、湯水が流出する2つの出口(aポート、dポート)とを有し、3つの経路、すなわち、b−a経路、c−a経路、c−d経路の間で流路形態を切り替え可能に構成されている。
Next, the valves and piping included in the hot water storage tank unit 1 will be described. The hot water storage tank unit 1 has a three-way valve 31 (flow path switching means, first flow path switching valve) and a four-way valve 32 (second flow path switching valve). The three-
また、貯湯タンクユニット1は、タンク下部配管40、タンク戻し配管44(熱源水戻し流路)、利用側熱交換器一次側入口配管45、利用側熱交換器一次側出口配管46およびバイパス配管47(バイパス流路)を更に備えている。
The hot water storage tank unit 1 includes a tank
タンク下部配管40は、貯湯タンク10の下部領域(中間より下側の領域)に設けられた下部口16と、三方弁31のaポートとを接続する流路である。ヒートポンプ入口配管41は、三方弁31のcポートと、ヒートポンプユニット60の入水口(すなわち沸き上げ用熱交換器62の入水口)とを接続する流路である。循環ポンプ21は、ヒートポンプ入口配管41の途中に設けられている。ヒートポンプ出口配管42は、ヒートポンプユニット60の出湯口(すなわち沸き上げ用熱交換器62の出湯口)と、四方弁32のcポートとを接続する流路である。タンク上部配管43は、四方弁32のdポートと、貯湯タンク10の上部口15とを接続する流路である。タンク戻し配管44は、四方弁32のaポートと、貯湯タンク10の好ましくは中間部から下部の間に設けられた戻し口17(熱源水戻し口)とを接続する流路である。利用側熱交換器一次側入口配管45は、タンク上部配管43の途中から分岐し、利用側熱交換器22の一次側入口に接続される流路である。利用側熱交換器一次側出口配管46は、利用側熱交換器22の一次側出口と、三方弁31のbポートとを接続する流路である。バイパス配管47は、ヒートポンプ入口配管41における循環ポンプ21の吐出口とヒートポンプユニット60の入水口との間から分岐し、四方弁32のbポートに接続される流路である。
The tank
本実施形態の貯湯式給湯機100では、以下の図2乃至4に示す運転状態に応じて三方弁31を制御して、次の第一および第二の2つの流路形態の間で、貯湯タンクユニット1内の湯水の流路を切り替えて使用するようになっている。より具体的には、三方弁31により選択可能な「第一流路形態」とは、貯湯タンク10の下部口16とヒートポンプユニット60の入水口とがタンク下部配管40、循環ポンプ21およびヒートポンプ入口配管41を介して連通し、利用側熱交換器一次側出口配管46を遮断する流路形態(すなわちa−c経路)である。三方弁31により選択可能な「第二流路形態」とは、利用側熱交換器一次側出口配管46とヒートポンプユニット60の入水口とが、循環ポンプ21およびヒートポンプ入口配管41を介して連通し、貯湯タンク10の下部口16とヒートポンプユニット60の入水口との間を遮断する流路形態(すなわちb−c経路)である。
In the hot water storage
また、本実施形態の貯湯式給湯機100では、以下の図2乃至図4に示す運転状態に応じて四方弁32を制御して、次の第一および第二の2つの流路形態の間で、流路を切り替えられるようになっている。より具体的には、四方弁32により選択可能な「第一流路形態」とは、ヒートポンプユニット60の出湯口と貯湯タンク10の上部口15とがヒートポンプ出口配管42およびタンク上部配管43を介して連通し、バイパス配管47およびタンク戻し配管44を遮断する流路形態(すなわちc−d経路)である。四方弁32により選択可能な「第二流路形態」とは、バイパス配管47とタンク戻し配管44とが連通し、ヒートポンプユニット60の出湯口と貯湯タンク10の上部口15との間を遮断する流路形態(すなわちb−a経路)である。
Further, in the hot water storage type
図2は、本発明の実施の形態1における貯湯式給湯機100の沸き上げ運転時の回路構成図である。沸き上げ運転(貯湯運転)とは、ヒートポンプユニット60を利用して貯湯タンク10内の水を沸き上げて湯とすることにより貯湯タンク10内の貯湯量(蓄熱量)を増加させる運転である。この沸き上げ運転時には、三方弁31は、aポートとcポートとが連通し、bポートが閉状態となるように(すなわち、三方弁31の上記第一流路形態が選択されるように)制御される。これにより、タンク下部配管40とヒートポンプ入口配管41とが連通するとともに、利用側熱交換器一次側出口配管46側を閉として利用側熱交換器22からの流路が遮断される。また、沸き上げ運転時には、四方弁32は、cポートとdポートとが連通し、aポートとbポートとが閉状態となるように(すなわち、四方弁32の上記第一流路形態が選択されるように)制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管42とタンク上部配管43とが連通するとともに、タンク戻し配管44側を閉として貯湯タンク10の戻し口17への流路が遮断される。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the hot water
沸き上げ運転は、上記のように三方弁31および四方弁32が制御されることによって沸き上げ水循環流路が形成された状態で、循環ポンプ21およびヒートポンプユニット60を稼動させることにより実行される。その結果、貯湯タンク10の下部口16から流出する低温水は、タンク下部配管40、三方弁31、循環ポンプ21およびヒートポンプ入口配管41を経由してヒートポンプユニット60に導かれ、沸き上げ用熱交換器62において加熱された後、高温水となってヒートポンプ出口配管42、四方弁32およびタンク上部配管43を経由して、貯湯タンク10の上部口15から貯湯タンク10内に流入し貯えられる。このような沸き上げ運転が実行されることで、貯湯タンク10の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなる。
The boiling operation is executed by operating the
図3は、本発明の実施の形態1における貯湯式給湯機100のタンク戻し追い焚き運転時の回路構成図である。タンク戻し追い焚き運転(熱源水タンク戻し運転)とは、二次側循環ポンプ52を稼動させて浴槽50内の浴槽水を浴槽水循環回路51により利用側熱交換器22の二次側に導くとともに、貯湯タンク10の内部に貯えられた湯(高温水)を熱源水として利用側熱交換器22の一次側に導くことで双方を熱交換させ、利用側熱交換器22で加熱された浴槽水を浴槽50内に戻すことにより、浴槽50の温度をユーザーが設定した浴槽目標温度に保温または昇温する運転である。このタンク戻し追い焚き運転時には、四方弁32は、aポートとbポートが連通し、cポートとdポートが閉状態となるように(すなわち、四方弁32の第二流路形態が選択されるように)制御される。また、三方弁31は、bポートとcポートが連通し、aポートが閉状態となるように(すなわち、三方弁31の第二の流路形態が選択されるように)制御される。これにより、バイパス配管47とタンク戻し配管44とが連通し、ヒートポンプ出口配管42およびタンク上部配管43が遮断されるとともに、利用側熱交換器一次側出口配管46とヒートポンプ入口配管41とが連通し、タンク下部配管40が遮断される。タンク戻し追い焚き運転は、上記のように三方弁31および四方弁32が制御された状態で、循環ポンプ21を稼動させることにより実行される。これにより、貯湯タンク10の上部口15から取り出された湯が熱源水としてタンク上部配管43および利用側熱交換器一次側入口配管45を通って利用側熱交換器22に供給される。そして、利用側熱交換器22で浴槽水に熱を与えて温度低下した熱源水は、利用側熱交換器一次側出口配管46、三方弁31、循環ポンプ21、ヒートポンプ入口配管41、バイパス配管47、四方弁32およびタンク戻し配管44の順に通過し、戻し口17から貯湯タンク10内に流入する。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the hot water storage
タンク戻し追い焚き運転の実行中、制御部70は、浴槽水循環回路51において利用側熱交換器22の手前に設置してある浴槽出口側温度センサ53により浴槽50内の浴槽水の温度を常に監視するとともに、浴槽入口側温度センサ55により検知される追い焚き湯温(利用側熱交換器22で加熱されて浴槽50へ送られる浴槽水の温度)に基づいて追い焚き加熱能力を制御する追い焚き湯温補正制御を行う。この追い焚き湯温補正制御では、制御部70は、浴槽入口側温度センサ55により検知される追い焚き湯温が、目標温度(例えば、ユーザーが設定した浴槽目標温度+5℃)となるように、循環ポンプ21の出力(例えば回転数)を制御する。すなわち、制御部70は、追い焚き湯温が目標温度未満である場合には循環ポンプ21の出力を増加させることにより追い焚き加熱能力を増加させ、追い焚き湯温が目標温度を超えている場合には循環ポンプ21の出力を減少させることにより追い焚き加熱能力を減少させる。このような追い焚き湯温補正制御を行うことにより、利用側熱交換器22から浴槽50内に流入する湯水の温度を適温に制御することができ、タンク戻し追い焚き運転の実行中も浴槽50内の入浴者が快適に入浴することができる。また、制御部70は、浴槽出口側温度センサ53で検知した浴槽50内の浴槽水の温度がユーザーにより設定された浴槽目標温度に到達した場合には、タンク戻し追い焚き運転を停止する。
During execution of the tank return chasing operation, the
図4は、本発明の実施の形態1における貯湯式給湯機100のヒートポンプ追い焚き運転時の回路構成図である。ヒートポンプ追い焚き運転(熱源水循環運転)とは、二次側循環ポンプ52を稼動させて浴槽50内の浴槽水を浴槽水循環回路51により利用側熱交換器22の二次側に導くとともに、ヒートポンプユニット60を稼動させて沸き上げた湯(高温水)を熱源水として利用側熱交換器22の一次側に導くことで双方を熱交換させ、利用側熱交換器22で加熱された浴槽水を浴槽50内に戻すことにより、浴槽50の温度をユーザーが設定した浴槽目標温度に保温または昇温する運転である。このヒートポンプ追い焚き運転時には、四方弁32は、cポートとdポートが連通し、aポートとbポートが閉状態となるように(すなわち、四方弁32の第一流路形態が選択されるように)制御される。また、三方弁31は、bポートとcポートが連通し、aポートが閉状態となるように(すなわち、三方弁31の第二の流路形態が選択されるように)制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管42と利用側熱交換器一次側入口配管45、利用側熱交換器一次側出口配管46、ヒートポンプ入口配管41が連通し、タンク戻し配管44側を閉として貯湯タンク10の戻し口17への流路が遮断される。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the hot water storage
ヒートポンプ追い焚き運転は、上記のように三方弁31および四方弁32が制御されることによって熱源水循環流路が形成された状態で、循環ポンプ21およびヒートポンプユニット60を稼動させることにより実行される。これにより、ヒートポンプユニット60の沸き上げ用熱交換器62において加熱された高温の湯が熱源水としてヒートポンプ出口配管42、四方弁32、タンク上部配管43および利用側熱交換器一次側入口配管45を順次経由して利用側熱交換器22に供給される。そして、利用側熱交換器22で浴槽水に熱を与えて温度低下した熱源水は、利用側熱交換器一次側出口配管46、三方弁31、循環ポンプ21およびヒートポンプ入口配管41を順次経由してヒートポンプユニット60の沸き上げ用熱交換器62に送られ、再加熱されて再循環する。
The heat pump chasing operation is executed by operating the
ヒートポンプ追い焚き運転の実行中、制御部70は、浴槽出口側温度センサ53により浴槽50内の浴槽水の温度を常に監視するとともに、タンク戻し追い焚き運転の実行時と同様にして追い焚き湯温補正制御を行う。また、制御部70は、浴槽出口側温度センサ53で検知した浴槽50内の浴槽水がユーザーにより設定された浴槽目標温度に到達した場合には、ヒートポンプ追い焚き運転を停止する。
During the execution of the heat pump reheating operation, the
追い焚き運転の実施要求が発生した場合には、制御部70は、貯湯式給湯機100の状態等の条件に基づき、上述したタンク戻し追い焚き運転とヒートポンプ追い焚き運転との何れか一方を所定の規則に従って選択して実行する。ここで、「追い焚き運転の実施要求が発生した場合」とは、例えば、浴槽50の温度をユーザーにより設定された浴槽目標温度に保温する保温モードの実施中に、浴槽出口側温度センサ53にて計測される浴槽50の温度と浴槽目標温度との差が所定値より大きくなって追い焚き運転を自動的に開始する場合や、あるいは、ユーザーがリモコン装置に追い焚き運転の実施指令を入力し、その実施指令の信号をリモコン装置から制御部70が受信した場合などである。
When a request for performing the reheating operation is generated, the
次に、三方弁31について図5乃至図8に基づいて詳細に説明する。図5は、三方弁31の斜視図である。図6乃至図8は、それぞれ、図5中の平面Aでの断面図である。図5に示すように、三方弁31は、aポート31a、bポート31bおよびcポート31cが設けられた弁枠31eと、弁枠31eの上部に設けられたステッピングモータ31fとを有している。図6乃至図8に示すように、弁枠31eの内部には、略円柱形状または略球形状の弁体31hが設けられている。弁体31hは、回転軸31gを介してステッピングモータ31fに接続されている。弁体31hの内部には、T字状の連通部31iが形成されている。このような三方弁31は、ステッピングモータ31fの駆動により、回転軸31gを中心として弁体31hが回転して、流路形態の切り替えを行う構成となっている。なお、図6乃至図8では、弁体31hの周囲に設置されるシール部材の図示を省略しているため、弁体31hと弁枠31eの内壁との間に隙間が生じているが、実際にはこの隙間は図示しないシール部材により封止される。
Next, the three-
図6は、aポート31aとcポート31cとが連通し、bポート31bが閉となる第一流路形態の状態を表している。このときの弁体31hの位置(以下、「弁体位置」と称する)を0°とする。沸き上げ運転時には、三方弁31は、図6に示す弁体位置0°の状態となる。また、本実施形態の貯湯式給湯機100では、上述した沸き上げ運転、タンク戻し追い焚き運転、ヒートポンプ追い焚き運転等の循環ポンプ21を稼動する運転を実行していない待機状態においては、三方弁31を弁体位置0°の状態で待機させる。
FIG. 6 shows a state of the first flow path configuration in which the a
図7は、bポート31bとcポート31cとが連通し、aポートが閉となる第二流路形態の状態を表している。このときの弁体位置は、図6に示す位置から180°回転しているので、180°となる。ヒートポンプ追い焚き運転時、あるいはタンク戻し追い焚き運転時には、三方弁31は、図7に示す弁体位置180°の状態となる。
FIG. 7 shows a state of the second flow path configuration in which the
図8は、三方弁31が図6の弁体位置0°(すなわち第一流路形態の位置)から図7の弁体位置180°(すなわち第二流路形態の位置)へ切り替わる途中の、弁体位置90°の状態を表している。この状態では、aポート31aとbポート31bとcポート31cとが連通する。
FIG. 8 shows the valve in the middle of switching of the three-
図9は、三方弁31の弁体位置と、aポート31aおよびbポート31bの各々の循環流量との関係を示す循環流量特性図である。図9に示されるように、この三方弁31では、例えば図6に示す弁体位置0°から図7に示す弁体位置180°へ切り替える過程において、aポート31aの循環流量は、図9(A)に示すように、弁体31hの変位に伴って減少する傾向となり、最終的に弁体位置180°までに閉塞状態となる。逆に、bポート31bの循環流量は、図9(B)に示すように、弁体31hの変位に伴って増加する傾向となり、最終的に弁体位置180°で最大流量に達する。
FIG. 9 is a circulation flow characteristic diagram showing the relationship between the valve body position of the three-
図10は、三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へ通常の切り替え制御を行う場合の弁体位置変化特性を示す図である。図10に示すように、本実施形態では、制御部70が三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へ通常の切り替え制御を行う場合には、弁体31hは10秒で弁体位置0°から弁体位置180°まで変位する。ここで、制御部70が三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へ通常の切り替え制御を行う場合とは、例えば、待機状態にて追い焚き運転の実施要求が発生したときにタンク戻し追い焚き運転を開始するために三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へ切り替える場合、あるいは待機状態にて追い焚き運転の実施要求が発生したときにヒートポンプ追い焚き運転を開始するために三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へ切り替える場合などである。なお、本実施形態では、図10に示すように、三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へ通常の切り替え制御を行う場合、弁体31hは一定速度で連続的に変位(回転)する。
FIG. 10 is a diagram showing valve body position change characteristics when the normal switching control of the three-
図11は、三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へスロー切替制御を行う場合の弁体位置変化特性を示す図である。図11に示すように、本実施形態では、制御部70が三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へスロー切替制御(スローステップ制御)を行う場合には、図10に示す通常の切り替え制御の場合に比べて、弁体31hが弁体位置0°から弁体位置180°に変位するまでの時間が長くなる(本実施形態では、通常の切り替え制御と比べて4倍の40秒)ように三方弁31のステッピングモータ31fの動作を制御する。また、図11に示すように、本実施形態では、三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へスロー切替制御を行う場合、弁体31hを一定速度で連続的に変位(回転)させている。
FIG. 11 is a diagram showing a valve body position change characteristic when the three-
制御部70は、沸き上げ運転の実行中に追い焚き運転の実施要求が発生し、三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へ切り替えることによって沸き上げ運転からヒートポンプ追い焚き運転に移行する場合には、上述したスロー切替制御により三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へ切り替える。これにより、三方弁31の通常の切り替え制御を行う場合と比較して、三方弁31のbポート31bの循環流量の極端な流量変動を抑制可能となる。
The
ヒートポンプユニット60で沸き上げられた湯は、貯湯タンク10に貯えられた湯よりも高温であるため、沸き上げ運転からヒートポンプ追い焚き運転に移行した際に、仮に、三方弁31のbポート31bの循環流量が急激に上昇し、ヒートポンプユニット60で沸き上げられた高温の湯が一気に利用側熱交換器22に流入したとすると、利用側熱交換器22内の浴槽水が過剰に加熱される。このような場合には、前述した追い焚き湯温補正制御による補正が追従できないので、浴槽50内の入浴者が不快に感じるような温度の湯が利用側熱交換器22から浴槽50へ流入する可能性がある。
The hot water boiled by the
これに対し、本実施形態によれば、沸き上げ運転からヒートポンプ追い焚き運転に移行する際に、上述したスロー切替制御により三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へ切り替えることにより、三方弁31のbポート31bの循環流量を緩やかに上昇させ、ヒートポンプユニット60で沸き上げられた高温の湯が利用側熱交換器22に流れる流量を徐々に上昇させることができる。このため、利用側熱交換器22内の浴槽水が過剰に加熱されることを確実に抑制することができ、前述した追い焚き湯温補正制御による補正が十分に追従できるため、浴槽50内の入浴者が不快に感じるような温度の湯が利用側熱交換器22から浴槽50へ流入することを確実に抑制することができる。
On the other hand, according to the present embodiment, when shifting from the heating operation to the heat pump reheating operation, the three-
上述した実施の形態では、スロー切替制御において弁体31hが弁体位置0°から弁体位置180°に変位するまでの時間を所定値(40秒)としたが、この時間をユーザーが設定した浴槽目標温度に基づいて調整しても良い。例えば、ユーザーが設定した浴槽目標温度が42℃の場合にはスロー切替制御において弁体31hが弁体位置0°から弁体位置180°に変位するまでの時間を60秒とし、ユーザーが設定した浴槽目標温度が38℃の場合にはスロー切替制御において弁体31hが弁体位置0°から弁体位置180°に変位するまでの時間を40秒とする。これにより、浴槽目標温度が高い場合であっても、浴槽50内の入浴者が不快に感じるような温度の湯が利用側熱交換器22から浴槽50へ流入することをより確実に抑制することができる。
In the embodiment described above, the time until the
なお、沸き上げ運転の実行中に追い焚き運転の実施要求が発生し、三方弁31および四方弁32の流路形態を切り替えることによって沸き上げ運転からタンク戻し追い焚き運転に移行する場合には、スロー切替制御を行わなくても良い。貯湯タンク10に貯えられた湯は、ヒートポンプユニット60で沸き上げられた湯より低温であるので、三方弁31のbポート31bの循環流量が急激に上昇したとしても、利用側熱交換器22内の浴槽水が過剰に加熱される可能性は低いからである。
In addition, when the execution request of the reheating operation is generated during the execution of the boiling operation and the flow mode of the three-
また、本実施形態の貯湯式給湯機100では、沸き上げ運転、タンク戻し追い焚き運転、ヒートポンプ追い焚き運転の何れの運転においても、共通の循環ポンプ21を用いて湯水を循環させることができるので、必要なポンプの数が少なく、製造コストの低減、装置の重量軽減および小型化を図ることができる。
In the hot water storage type
また、本発明における流路切替手段は、上述した三方弁31のように弁体を回転させることによって流路形態を切り替える構造のものに限定されるものではなく、例えば弁体を直線的に変位させることによって流路形態を切り替える構造のものでも良い。
Further, the flow path switching means in the present invention is not limited to a structure that switches the flow path form by rotating the valve body as in the above-described three-
実施の形態2.
次に、図12を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態2の貯湯式給湯機100のハードウェア構成は、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 12. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same or corresponding parts will be denoted by the same reference numerals. Is omitted. Since the hardware configuration of the hot water storage type
図12は、本実施の形態2の貯湯式給湯機100において三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へスロー切替制御を行う場合の弁体位置変化特性を示す図である。図12に示すように、本実施の形態2におけるスロー切替制御では、三方弁31の弁体31hが弁体位置0°と弁体位置180°との間の複数の段階で一時停止するように弁体31hを断続的に変位(回転)させる。図12に示す例では、弁体31hを所定角度(例えば36°)または所定時間(例えば5秒間)回転させた後に弁体31hを所定時間(例えば5秒間)一時停止させることを繰り返し、弁体位置0°から弁体位置180°まで45秒間で弁体31hを変位させている。このような本実施の形態2のスロー切替制御の方法によっても、実施の形態1と同様の効果が得られる。
FIG. 12 is a diagram showing valve body position change characteristics when the three-
また、スロー切替制御において、図12に示すように所定時間毎に弁体31hを一時停止させることに代えて、浴槽入口側温度センサ55により検知される追い焚き湯温を常に監視し、追い焚き湯温が目標温度(例えば、ユーザーが設定した浴槽目標温度+5℃)以下に安定している場合には、弁体31hを一段階(例えば10°)進める方向に回転させ、追い焚き湯温が目標温度以下に安定していない場合には、追い焚き湯温が目標温度以下に安定するまで、または所定の待機時間が経過するまで、弁体31hを停止させるようにしてもよい。これにより、利用側熱交換器22から浴槽50に流入する浴槽水の温度が上記目標温度を超えることをより確実に抑制することができる。
Further, in the slow switching control, instead of temporarily stopping the
また、制御部70は、スロー切替制御の実行中に、浴槽入口側温度センサ55により検知される追い焚き湯温に基づいて、ヒートポンプユニット60により供給される熱量(ヒートポンプユニット60の加熱能力)が不足しているかどうかを判断し、ヒートポンプユニット60により供給される熱量が不足していると判断した場合(例えば、弁体31hを一段階または複数段階連続して回転させた後にも追い焚き湯温が目標温度以下に安定している場合)には、スロー切替制御を中止して、弁体31hを通常の速さで弁体位置180°まで変位させるようにしても良い。これにより、ヒートポンプユニット60により供給される熱量が不足しており、利用側熱交換器22内の浴槽水が過剰に加熱されるおそれがない場合には、三方弁31の切り替えを迅速に行い、ヒートポンプユニット60から利用側熱交換器22への循環流量を素早く上昇させることにより、追い焚き加熱能力を向上させることができる。
In addition, the
実施の形態3.
次に、図13を参照して、本発明の実施の形態3について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態3の貯湯式給湯機100のハードウェア構成は、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13. The description will focus on the differences from the above-described embodiment, and the same or corresponding parts will be described with the same reference numerals. Omitted. Since the hardware configuration of the hot water storage type
図13は、本実施の形態3の貯湯式給湯機100において三方弁31を弁体位置0°から弁体位置180°へスロー切替制御を行う場合の弁体位置変化特性を示す図である。図13に示すように、本実施の形態3におけるスロー切替制御では、三方弁31の弁体31hが弁体位置0°と弁体位置180°との間の複数の段階で一時停止するように弁体31hを断続的に変位(回転)させる点では実施の形態2と同様であるが、一段階当たりの弁体31hの変位量(ここでは回転角度)を途中で変化させる点で実施の形態2と相違する。
FIG. 13 is a diagram illustrating a valve body position change characteristic when the three-
図9に示すように、三方弁31の弁体31hの変位に伴って流量はリニアに変化するのではなく、弁体31hの位置によって、弁体31hの変位に対して流量が急激に変化する領域と流量変化が緩やかな領域とが存在する。すなわち、弁体位置90°を含む中間領域では弁体31hの変位に対して流量が急激に変化する。これに対し、切替初期の領域および切替完了付近の領域では、弁体31hの変位に対して流量変化が緩やかである。
As shown in FIG. 9, the flow rate does not change linearly with the displacement of the
上記の事項に鑑み、本実施の形態3のスロー切替制御では、以下のような制御を行う。図13に示すように、切替開始から切替完了までの動作を複数の領域に分割し、切替初期から極端な流量変動が発生するまでの領域(例えば弁体位置0°〜60°)を第一領域とし、この第一領域では1回の動作で三方弁31を動作させる。すなわち、第一領域では、一段階当たりの弁体31hの回転角度を60°とする。その後、弁体31hを一定時間(例えば7.5秒)停止させる。次に、第一領域の終点(ここでは弁体位置60°)から極端な流量変動が発生する領域(例えば弁体位置60°〜160°)を第二領域とする。この第二領域では、一段階当たりの弁体31hの回転角度を第一領域よりも小さい回転角度(例えば10°)とし、複数回に分けて弁体31hを断続的に動作させ、各回の動作後は各々一定時間(例えば2.5秒)弁体31hを停止させる。最後に、第二領域の終点(ここでは弁体位置160°)から切替完了までの領域(ここでは弁体位置160°〜180°)を第三領域とする。この第三領域では、一段階当たりの弁体31hの回転角度を第二領域のよりも大きい回転角度(ここでは20°)とし、第三領域の終点(ここでは弁体位置180°)まで1回の動作で切り替える。このような本実施の形態3のスロー切替制御によれば、弁体31hの変位に対して流量が急激に変化し、利用側熱交換器22内の浴槽水を過剰に加熱する可能性のある領域のみ弁体31hを緩慢に動作させることで、利用側熱交換器22内の浴槽水を過剰に加熱することを確実に防止しつつ、三方弁31の切替開始から切替完了までの時間を実施の形態1および2と比べて短縮することができる。
In view of the above matters, in the slow switching control of the third embodiment, the following control is performed. As shown in FIG. 13, the operation from the start of switching to the completion of switching is divided into a plurality of regions, and a region (for example,
また、スロー切替制御では、上記と同様の考え方に基づき、予め実験で得られた三方弁31の弁体31hの位置による流量特性に応じて、所定時間毎(例えば10秒毎)に弁体31hを一段階回転させる場合の一段階当たりの回転角度を可変とし、利用側熱交換器22に流入する流量が極端に増加する弁体位置領域では弁体31hの一段階当たりの回転角度を小さい角度(例えば5°)とし、利用側熱交換器22に流入する流量が極端に変化しない弁体位置領域では弁体31hの一段階当たりの回転角度を大きい角度(例えば20°)とするように制御しても良い。これにより、上記と同様の効果が得られる。また、この場合において、三方弁31の切替途中の、ヒートポンプユニット60からタンク上部配管43および上部口15を経由して貯湯タンク10の上部領域へ流入する流量と、ヒートポンプユニット60からタンク上部配管43および利用側熱交換器一次側入口配管45を経由して利用側熱交換器22へ流入する流量との比率を予め実験で把握し、その流量比に基づき、流量比率が急激に変化することのないように、弁体31hの一段階当たりの回転角度を設定することが好ましい。これにより、ヒートポンプユニット60から利用側熱交換器22へ流入する流量の急増をより確実に防止することができる。さらに、その実験で把握された流量比率に基づき、弁体31hの一段階当たりの回転角度を、利用側熱交換器22から浴槽50へ供給される浴槽水の温度(すなわち追い焚き湯温)の温度変動が最も小さくなる回転角度に設定してもよい。
Further, in the slow switching control, based on the same concept as described above, the
また、上述した各実施の形態では、三方弁31を弁体位置0°から180°へ切り替える場合について説明したが、三方弁31を弁体位置180°から0°へ切り替える時にも、利用側熱交換器22内の浴槽水の過剰加熱、もしくは、加熱能力不足が発生する場合には、同様のスロー切替制御を適用してもよい。
In each of the above-described embodiments, the case where the three-
さらに、上述した各実施の形態では、沸き上げ運転の実行中に発生した追い焚き運転の実施要求に応じるためにヒートポンプ追い焚き運転に移行する場合の三方弁31のスロー切替制御について説明したが、給湯混合弁33からの給湯動作中に発生した追い焚き運転の実施要求に応じるためにヒートポンプ追い焚き運転またはタンク戻し追い焚き運転を開始する場合に、給湯配管3の流量が極端に減少し、給湯混合弁33から外部給湯栓に供給する湯水の温度が極端に変動するといった課題への対処においても、三方弁31の切り替えにスロー切替制御を適用することで、外部給湯栓に供給する湯水の温度の変動を抑制することが可能である。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the slow switching control of the three-
1 貯湯タンクユニット、2,4 給水配管、3 給湯配管、5 混合給湯配管、
10 貯湯タンク、11,12 貯湯温度センサ、14 給水口、15 上部口、
16 下部口、17 戻し口、21 循環ポンプ、22 利用側熱交換器、
31 三方弁、31a aポート、31b bポート、31c cポート、
31e 弁枠、31f ステッピングモータ、31g 回転軸、31h 弁体、
31i 連通部、32 四方弁、33 給湯混合弁、40 タンク下部配管、
41 ヒートポンプ入口配管、42 ヒートポンプ出口配管、43 タンク上部配管、
44 タンク戻し配管、45 利用側熱交換器一次側入口配管、
46 利用側熱交換器一次側出口配管、47 バイパス配管、50 浴槽、
51 浴槽水循環回路、52 二次側循環ポンプ、53 浴槽出口側温度センサ、
55 浴槽入口側温度センサ、60 ヒートポンプユニット、61 圧縮機、
62 沸き上げ用熱交換器、63 膨張弁、64 空気熱交換器、65 冷媒循環配管、
66 HP出口側温度センサ、70 制御部、100 貯湯式給湯機
1 Hot water storage tank unit, 2, 4 Hot water supply piping, 3 Hot water supply piping, 5 Mixed hot water supply piping,
10 Hot water storage tank, 11, 12 Hot water storage temperature sensor, 14 Water supply port, 15 Upper port,
16 Lower port, 17 Return port, 21 Circulation pump, 22 User side heat exchanger,
31 three-way valve, 31a port a, 31b port b, 31c port c,
31e Valve frame, 31f Stepping motor, 31g Rotating shaft, 31h Valve body,
31i communication part, 32 four-way valve, 33 hot water mixing valve, 40 tank lower pipe,
41 Heat pump inlet piping, 42 Heat pump outlet piping, 43 Tank upper piping,
44 Tank return piping, 45 User side heat exchanger primary side inlet piping,
46 user side heat exchanger primary side outlet piping, 47 bypass piping, 50 bathtubs,
51 Bath water circulation circuit, 52 Secondary circulation pump, 53 Bath outlet temperature sensor,
55 Bathtub inlet side temperature sensor, 60 Heat pump unit, 61 Compressor,
62 heat exchanger for boiling, 63 expansion valve, 64 air heat exchanger, 65 refrigerant circulation piping,
66 HP outlet side temperature sensor, 70 control unit, 100 hot water storage type hot water supply machine
Claims (8)
水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、
湯水を循環させる循環ポンプと、
被加熱物と熱源水とを熱交換させることにより前記被加熱物を加熱する利用側熱交換器と、
前記貯湯タンクの下部領域から取り出した水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記貯湯タンクに送って前記貯湯タンクの上部領域に流入させる沸き上げ水循環流路と、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記熱源水として前記利用側熱交換器に送り、前記利用側熱交換器を通過した前記熱源水を前記加熱手段に送って再循環させる熱源水循環流路とを形成可能な流路系と、
弁体を有し、前記弁体の変位により、前記沸き上げ水循環流路を形成させる第一流路形態と、前記熱源水循環流路を形成させる第二流路形態とに切り替え可能な流路切替手段と、
前記沸き上げ水循環流路に前記循環ポンプにより湯水を循環させる沸き上げ運転の実行中に、前記流路切替手段を前記第一流路形態から前記第二流路形態に切り替えて、前記熱源水循環流路に前記循環ポンプにより前記熱源水を循環させて前記被加熱物を加熱する熱源水循環運転に移行する場合に、前記沸き上げ運転の非実行時に前記流路切替手段を前記第一流路形態から前記第二流路形態に切り替える場合に比べて、前記弁体が前記第一流路形態の位置から前記第二流路形態の位置に変位するまでの時間が長くなるように前記流路切替手段の動作を制御するスロー切替制御を行う制御手段と、
前記利用側熱交換器による加熱後の前記被加熱物の温度を検知する温度検知手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記スロー切替制御において、前記弁体が前記第一流路形態の位置と前記第二流路形態の位置との間の複数の段階で一時停止するように前記弁体を断続的に変位させ、
前記制御手段は、前記スロー切替制御において、前記加熱後の前記被加熱物の温度が目標温度以下に安定している場合には前記弁体を一段階進め、前記加熱後の前記被加熱物の温度が前記目標温度以下に安定しない場合には、前記加熱後の前記被加熱物の温度が前記目標温度以下に安定するまで、または所定の待機時間が経過するまで、前記弁体を一時停止させ、
前記制御手段は、前記スロー切替制御の実行中に、前記温度検知手段により検知された前記加熱後の前記被加熱物の温度に基づいて前記加熱手段により供給される熱量が不足しているか否かを判断し、前記加熱手段により供給される熱量が不足していると判断した場合には、前記スロー切替制御を中止して前記弁体を通常の速さで前記第二流路形態の位置まで変位させる貯湯式給湯機。 A hot water storage tank for storing hot water,
Heating means capable of generating water by heating water;
A circulation pump for circulating hot water,
A use side heat exchanger that heats the object to be heated by exchanging heat between the object to be heated and the heat source water;
Boiled water circulation passage for sending water taken out from the lower region of the hot water storage tank to the heating means, sending hot water heated by the heating means to the hot water storage tank and flowing into the upper region of the hot water storage tank; Heat source water circulation flow path for sending hot water generated by heating by the heating means to the use side heat exchanger as the heat source water and sending the heat source water that has passed through the use side heat exchanger to the heating means for recirculation A flow path system capable of forming
A flow path switching means having a valve body and capable of switching between a first flow path form for forming the boiling water circulation flow path and a second flow path form for forming the heat source water circulation flow path by displacement of the valve body When,
During the boiling operation in which hot water is circulated by the circulation pump to the boiling water circulation channel, the channel switching means is switched from the first channel configuration to the second channel configuration, and the heat source water circulation channel When the heat source water is circulated by the circulation pump to shift to the heat source water circulation operation in which the object to be heated is heated, the flow path switching means is moved from the first flow path configuration to the first flow path when the boiling operation is not performed. Compared with the case of switching to the two-channel configuration, the operation of the channel switching means is performed so that the time until the valve body is displaced from the position of the first channel configuration to the position of the second channel configuration is increased. Control means for performing slow switching control to be controlled;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the object to be heated after heating by the use side heat exchanger;
Equipped with a,
In the slow switching control, the control means intermittently stops the valve body so that the valve body temporarily stops at a plurality of stages between the position of the first flow path form and the position of the second flow path form. Is displaced to
In the slow switching control, when the temperature of the heated object after heating is stable below a target temperature in the slow switching control, the control unit advances the valve body by one step, and the heated object of the heated object is heated. When the temperature is not stable below the target temperature, the valve body is temporarily stopped until the temperature of the heated object after the heating stabilizes below the target temperature or until a predetermined waiting time elapses. ,
Whether the control means is short of the amount of heat supplied by the heating means based on the temperature of the heated object detected by the temperature detection means during execution of the slow switching control. If it is determined that the amount of heat supplied by the heating means is insufficient, the slow switching control is stopped and the valve body is moved to the position of the second flow path form at a normal speed. hot-water storage type water heater Ru is displaced.
水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、
湯水を循環させる循環ポンプと、
被加熱物と熱源水とを熱交換させることにより前記被加熱物を加熱する利用側熱交換器と、
前記貯湯タンクの下部領域から取り出した水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記貯湯タンクに送って前記貯湯タンクの上部領域に流入させる沸き上げ水循環流路と、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記熱源水として前記利用側熱交換器に送り、前記利用側熱交換器を通過した前記熱源水を前記加熱手段に送って再循環させる熱源水循環流路とを形成可能な流路系と、
弁体を有し、前記弁体の変位により、前記沸き上げ水循環流路を形成させる第一流路形態と、前記熱源水循環流路を形成させる第二流路形態とに切り替え可能な流路切替手段と、
前記沸き上げ水循環流路に前記循環ポンプにより湯水を循環させる沸き上げ運転の実行中に、前記流路切替手段を前記第一流路形態から前記第二流路形態に切り替えて、前記熱源水循環流路に前記循環ポンプにより前記熱源水を循環させて前記被加熱物を加熱する熱源水循環運転に移行する場合に、前記沸き上げ運転の非実行時に前記流路切替手段を前記第一流路形態から前記第二流路形態に切り替える場合に比べて、前記弁体が前記第一流路形態の位置から前記第二流路形態の位置に変位するまでの時間が長くなるように前記流路切替手段の動作を制御するスロー切替制御を行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記スロー切替制御において、前記弁体が前記第一流路形態の位置と前記第二流路形態の位置との間の複数の段階で一時停止するように前記弁体を断続的に変位させ、
前記制御手段は、前記スロー切替制御において、前記弁体の一段階当たりの変位量を変化させる貯湯式給湯機。 A hot water storage tank for storing hot water,
Heating means capable of generating water by heating water;
A circulation pump for circulating hot water,
A use side heat exchanger that heats the object to be heated by exchanging heat between the object to be heated and the heat source water;
Boiled water circulation passage for sending water taken out from the lower region of the hot water storage tank to the heating means, sending hot water heated by the heating means to the hot water storage tank and flowing into the upper region of the hot water storage tank; Heat source water circulation flow path for sending hot water generated by heating by the heating means to the use side heat exchanger as the heat source water and sending the heat source water that has passed through the use side heat exchanger to the heating means for recirculation A flow path system capable of forming
A flow path switching means having a valve body and capable of switching between a first flow path form for forming the boiling water circulation flow path and a second flow path form for forming the heat source water circulation flow path by displacement of the valve body When,
During the boiling operation in which hot water is circulated by the circulation pump to the boiling water circulation channel, the channel switching means is switched from the first channel configuration to the second channel configuration, and the heat source water circulation channel When the heat source water is circulated by the circulation pump to shift to the heat source water circulation operation in which the object to be heated is heated, the flow path switching means is moved from the first flow path configuration to the first flow path when the boiling operation is not performed. Compared with the case of switching to the two-channel configuration, the operation of the channel switching means is performed so that the time until the valve body is displaced from the position of the first channel configuration to the position of the second channel configuration is increased. Control means for performing slow switching control to be controlled;
Equipped with a,
In the slow switching control, the control means intermittently stops the valve body so that the valve body temporarily stops at a plurality of stages between the position of the first flow path form and the position of the second flow path form. Is displaced to
Wherein, in the slow-switching control, hot-water storage type water heater Ru changing the displacement of one step per the valve body.
水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、
湯水を循環させる循環ポンプと、
被加熱物と熱源水とを熱交換させることにより前記被加熱物を加熱する利用側熱交換器と、
前記貯湯タンクの下部領域から取り出した水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記貯湯タンクに送って前記貯湯タンクの上部領域に流入させる沸き上げ水循環流路と、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記熱源水として前記利用側熱交換器に送り、前記利用側熱交換器を通過した前記熱源水を前記加熱手段に送って再循環させる熱源水循環流路とを形成可能な流路系と、
弁体を有し、前記弁体の変位により、前記沸き上げ水循環流路を形成させる第一流路形態と、前記熱源水循環流路を形成させる第二流路形態とに切り替え可能な流路切替手段と、
前記沸き上げ水循環流路に前記循環ポンプにより湯水を循環させる沸き上げ運転の実行中に、前記流路切替手段を前記第一流路形態から前記第二流路形態に切り替えて、前記熱源水循環流路に前記循環ポンプにより前記熱源水を循環させて前記被加熱物を加熱する熱源水循環運転に移行する場合に、前記沸き上げ運転の非実行時に前記流路切替手段を前記第一流路形態から前記第二流路形態に切り替える場合に比べて、前記弁体が前記第一流路形態の位置から前記第二流路形態の位置に変位するまでの時間が長くなるように前記流路切替手段の動作を制御するスロー切替制御を行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記スロー切替制御において、前記弁体が前記第一流路形態の位置と前記第二流路形態の位置との間の複数の段階で一時停止するように前記弁体を断続的に変位させ、
前記制御手段は、前記スロー切替制御において、前記弁体が前記第一流路形態の位置から前記第二流路形態の位置に変位するまでの間を第一領域、第二領域および第三領域の順に分け、前記第二領域における前記弁体の一段階当たりの変位量を前記第一領域における前記弁体の一段階当たりの変位量より小さくし、前記第三領域における前記弁体の一段階当たりの変位量を前記第二領域における前記弁体の一段階当たりの変位量より大きくする貯湯式給湯機。 A hot water storage tank for storing hot water,
Heating means capable of generating water by heating water;
A circulation pump for circulating hot water,
A use side heat exchanger that heats the object to be heated by exchanging heat between the object to be heated and the heat source water;
Boiled water circulation passage for sending water taken out from the lower region of the hot water storage tank to the heating means, sending hot water heated by the heating means to the hot water storage tank and flowing into the upper region of the hot water storage tank; Heat source water circulation flow path for sending hot water generated by heating by the heating means to the use side heat exchanger as the heat source water and sending the heat source water that has passed through the use side heat exchanger to the heating means for recirculation A flow path system capable of forming
A flow path switching means having a valve body and capable of switching between a first flow path form for forming the boiling water circulation flow path and a second flow path form for forming the heat source water circulation flow path by displacement of the valve body When,
During the boiling operation in which hot water is circulated by the circulation pump to the boiling water circulation channel, the channel switching means is switched from the first channel configuration to the second channel configuration, and the heat source water circulation channel When the heat source water is circulated by the circulation pump to shift to the heat source water circulation operation in which the object to be heated is heated, the flow path switching means is moved from the first flow path configuration to the first flow path when the boiling operation is not performed. Compared with the case of switching to the two-channel configuration, the operation of the channel switching means is performed so that the time until the valve body is displaced from the position of the first channel configuration to the position of the second channel configuration is increased. Control means for performing slow switching control to be controlled;
Equipped with a,
In the slow switching control, the control means intermittently stops the valve body so that the valve body temporarily stops at a plurality of stages between the position of the first flow path form and the position of the second flow path form. Is displaced to
In the slow switching control, the control means includes a first region, a second region, and a third region until the valve body is displaced from the position in the first flow path form to the position in the second flow path form. Dividing in order, the amount of displacement per stage of the valve body in the second region is smaller than the amount of displacement per stage of the valve body in the first region, and per stage of the valve body in the third region water storage type water heater that be greater than the amount of displacement of one step per the valve body in the displacement the second area of the.
前記加熱手段の出湯口と前記貯湯タンクの前記上部領域とを接続する流路の途中に設けられた第二流路切替弁と、
前記第二流路切替弁と前記貯湯タンクの前記上部領域とを接続する流路から分岐して、前記利用側熱交換器に接続された利用側熱交換器一次側入口配管と、
前記利用側熱交換器と、前記第一流路切替弁とを接続する利用側熱交換器一次側出口配管と、
前記貯湯タンクに設けられた熱源水戻し口と前記第二流路切替弁とを接続する熱源水戻し流路と、
前記循環ポンプの吐出口と前記加熱手段の入水口とを接続する流路から分岐して前記第二流路切替弁に接続されたバイパス流路と、
を備え、
前記第一流路切替弁の前記第一流路形態は、前記貯湯タンクの前記下部領域を前記循環ポンプを介して前記加熱手段の入水口に連通させて前記利用側熱交換器一次側出口配管を遮断する流路形態であり、
前記第一流路切替弁の前記第二流路形態は、前記利用側熱交換器一次側出口配管を前記循環ポンプを介して前記加熱手段の入水口に連通させて前記貯湯タンクの前記下部領域と前記加熱手段の入水口との間を遮断する流路形態であり、
前記第二流路切替弁は、前記加熱手段の出湯口を前記貯湯タンクの前記上部領域に連通させて前記バイパス流路および前記熱源水戻し流路を遮断する流路形態と、前記バイパス流路を前記熱源水戻し流路に連通させて前記加熱手段の出湯口と前記貯湯タンクの前記上部領域との間を遮断する流路形態とを選択可能であり、
前記第一流路切替弁を前記第二流路形態に切り替え、前記第二流路切替弁により前記バイパス流路を前記熱源水戻し流路に連通させて前記加熱手段の出湯口と前記貯湯タンクの前記上部領域との間を遮断し、前記循環ポンプを稼動させることにより、前記貯湯タンクの前記上部領域から取り出された湯を前記利用側熱交換器一次側入口配管を通して前記熱源水として前記利用側熱交換器に送り、前記利用側熱交換器を通過した前記熱源水を前記利用側熱交換器一次側出口配管、前記第一流路切替弁、前記循環ポンプ、前記バイパス流路、前記第二流路切替弁および前記熱源水戻し流路の順に通過させて前記熱源水戻し口から前記貯湯タンク内に流入させる熱源水タンク戻し運転を実行可能である請求項1乃至3の何れか1項記載の貯湯式給湯機。 A first flow path switching valve provided as the flow path switching means in the middle of the flow path connecting the lower region of the hot water storage tank and the suction port of the circulation pump;
A second flow path switching valve provided in the middle of the flow path connecting the hot water outlet of the heating means and the upper region of the hot water storage tank;
A use side heat exchanger primary side inlet pipe branched from a flow path connecting the second flow path switching valve and the upper region of the hot water storage tank, and connected to the use side heat exchanger;
A use side heat exchanger primary side outlet pipe connecting the use side heat exchanger and the first flow path switching valve;
A heat source water return flow path connecting the heat source water return port provided in the hot water storage tank and the second flow path switching valve;
A bypass flow path branched from the flow path connecting the discharge port of the circulation pump and the water inlet of the heating means and connected to the second flow path switching valve;
With
The first flow path configuration of the first flow path switching valve is such that the lower area of the hot water storage tank is communicated with the water inlet of the heating means via the circulation pump to shut off the use side heat exchanger primary side outlet pipe. The flow path form
The second flow path configuration of the first flow path switching valve is such that the use side heat exchanger primary side outlet pipe communicates with the water inlet of the heating means via the circulation pump and the lower region of the hot water storage tank. It is a flow path configuration for blocking between the water inlet of the heating means,
The second flow path switching valve has a flow path configuration in which a hot water outlet of the heating means is communicated with the upper region of the hot water storage tank to block the bypass flow path and the heat source water return flow path, and the bypass flow path A flow path configuration that allows communication between the heat source water return flow path and a gap between the hot water outlet of the heating means and the upper region of the hot water storage tank can be selected.
The first flow path switching valve is switched to the second flow path configuration, and the second flow path switching valve allows the bypass flow path to communicate with the heat source water return flow path so that the outlet of the heating means and the hot water storage tank By shutting off from the upper region and operating the circulation pump, the hot water taken out from the upper region of the hot water storage tank is used as the heat source water through the user side heat exchanger primary side inlet pipe as the heat source water. The heat source water that has been sent to the heat exchanger and passed through the use side heat exchanger, the use side heat exchanger primary side outlet pipe, the first flow path switching valve, the circulation pump, the bypass flow path, the second flow by passing the road switching valve and the order of the heat source water return flow path of any one of claims 1 to 3 wherein the possible is performed a heat source water tank return operation to flow into the hot water storage tank from the heat source water return opening Hot water storage hot water supply .
前記制御手段は、前記スロー切替制御において、前記加熱後の前記被加熱物の温度が目標温度以下に安定している場合には前記弁体を一段階進め、前記加熱後の前記被加熱物の温度が前記目標温度以下に安定しない場合には、前記加熱後の前記被加熱物の温度が前記目標温度以下に安定するまで、または所定の待機時間が経過するまで、前記弁体を一時停止させる請求項2または3記載の貯湯式給湯機。 A temperature detecting means for detecting the temperature of the object to be heated after being heated by the use side heat exchanger;
In the slow switching control, when the temperature of the heated object after heating is stable below a target temperature in the slow switching control, the control unit advances the valve body by one step, and the heated object of the heated object is heated. When the temperature is not stable below the target temperature, the valve body is temporarily stopped until the temperature of the heated object after the heating stabilizes below the target temperature or until a predetermined waiting time elapses. The hot water storage type water heater according to claim 2 or 3 .
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