JP5989481B2 - Hot water storage water heater - Google Patents
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Description
本発明は、貯湯タンク内の湯を給湯外熱交換器の一次側に循環させて二次側を流れる流水を加熱して給湯する貯湯式給湯機に関するものである。 The present invention relates to a hot water storage type hot water heater that circulates hot water in a hot water storage tank to a primary side of a hot water supply external heat exchanger and heats flowing water flowing on a secondary side to supply hot water.
従来よりこの種の給湯外熱交換器を有した貯湯式給湯機においては、特許文献1のように、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、一次側を循環する前記貯湯タンク内の湯水を熱源として二次側の流水を加熱して給湯する給湯外熱交換器と、前記貯湯タンク上部と前記給湯外熱交換器の一次側入口とを接続する一次側往き管と、前記給湯外熱交換器の一次側出口と前記貯湯タンクとを接続する一次側戻り管と、前記一次側戻り管の途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を前記給湯外熱交換器の一次側に循環させる一次側ポンプと、前記給湯外熱交換器の二次側入口に接続される給水管と、前記給湯外熱交換器の二次側出口に接続される給湯管とを備えたものがあった。
Conventionally, in a hot water storage type water heater having an external heat exchanger of this type, as in
しかし、このような従来のものでは、給湯要求熱量が小さく、かつ熱源となる貯湯温度が高い場合に、給湯外熱交換器の一次側の流量を少なくする必要があり、一次側ポンプの最低作動流量の制約によって給湯設定温度より高い給湯温度で給湯されてしまう、あるいは給湯温度が不安定となる場合があった。 However, in such a conventional type, when the required amount of hot water supply heat is small and the hot water storage temperature as a heat source is high, it is necessary to reduce the flow rate on the primary side of the hot water external heat exchanger, and the minimum operation of the primary side pump There are cases where hot water is supplied at a hot water supply temperature higher than the hot water supply set temperature due to flow rate restrictions, or the hot water supply temperature becomes unstable.
そこで、本発明は上記課題を解決するために、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、一次側を循環する前記貯湯タンク内の湯水を熱源として二次側の流水を加熱して給湯する給湯外熱交換器と、前記貯湯タンク上部と前記給湯外熱交換器の一次側入口とを接続する一次側往き管と、前記給湯外熱交換器の一次側出口と前記貯湯タンクとを接続する一次側戻り管と、前記一次側戻り管の途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を前記給湯外熱交換器の一次側に循環させる一次側ポンプと、前記給湯外熱交換器の二次側入口に接続される給水管と、前記給湯外熱交換器の二次側出口に接続される給湯管と、前記給湯外熱交換器の二次側出口温度を検出する二次出口温度センサと、前記二次出口温度が目標温度に一致するように前記一次側ポンプの回転数を制御する制御手段と、を備えた貯湯式給湯機において、前記一次側ポンプの下流側の前記一次側戻り管から分岐して前記一次側往き管へ接続されて前記給湯外熱交換器の一次側に前記一次側ポンプの下流からの湯水を合流させる再循環管と、前記給湯外熱交換器の一次側に流入する前記再循環管からの湯水と前記一次側往き管からの湯水との混合比率を調整する混合比調整弁と、を設け、前記制御手段は、前記一次側ポンプの回転数が所定の最小回転数となり、かつ前記二次側出口温度が前記目標温度を上回ったら、前記一次側ポンプの回転数を前記所定の最小回転数に維持すると共に、前記混合比調整弁の混合比を前記二次側出口温度が前記目標温度と一致するように制御し、前記混合比調整弁の混合比が高温側の比率が大きい所定比率となり、かつ前記二次側出口温度が前記目標温度を下回ったら、前記混合比調整弁の混合比を固定すると共に、前記二次出口温度が前記目標温度に一致するように前記一次側ポンプの回転数を制御するようにした。 Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a hot water storage tank for storing hot water, heating means for heating the hot water in the hot water storage tank, and hot water in the hot water storage tank circulating in the primary side as a heat source as a secondary source. A hot water external heat exchanger that heats and supplies hot water to the hot water, a primary forward pipe that connects the upper part of the hot water storage tank and the primary inlet of the hot water external heat exchanger, and a primary side of the hot water external heat exchanger A primary side return pipe connecting an outlet and the hot water storage tank, a primary side pump provided in the middle of the primary side return pipe for circulating hot water in the hot water storage tank to a primary side of the hot water supply external heat exchanger, A hot water supply pipe connected to a secondary side inlet of the hot water supply external heat exchanger, a hot water supply pipe connected to a secondary side outlet of the hot water supply external heat exchanger, and a secondary side outlet temperature of the hot water supply external heat exchanger A secondary outlet temperature sensor for detecting the temperature and the secondary outlet temperature And a control means for controlling the rotational speed of the primary pump so as to coincide with the temperature, in a hot water storage type water heater, branched from the primary return pipe downstream of the primary pump, A recirculation pipe connected to a pipe to join hot water from a downstream side of the primary pump to the primary side of the hot water supply external heat exchanger, and a recirculation pipe flowing into the primary side of the hot water supply heat exchanger A mixing ratio adjustment valve that adjusts a mixing ratio of hot water and hot water from the primary-side forward pipe, and the control means has a rotation speed of the primary-side pump at a predetermined minimum rotation speed, and the secondary When the side outlet temperature exceeds the target temperature, the rotational speed of the primary pump is maintained at the predetermined minimum rotational speed, and the mixing ratio of the mixing ratio adjusting valve is set so that the secondary outlet temperature is equal to the target temperature. Control to match and mix When the mixing ratio of the regulating valve is a predetermined ratio in which the ratio on the high temperature side is large and the secondary side outlet temperature is lower than the target temperature, the mixing ratio of the mixing ratio regulating valve is fixed and the secondary outlet temperature is The rotational speed of the primary pump is controlled so as to match the target temperature .
また、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、一次側を循環する前記貯湯タンク内の湯水を熱源として二次側の流水を加熱して給湯する給湯外熱交換器と、前記貯湯タンク上部と前記給湯外熱交換器の一次側入口とを接続する一次側往き管と、前記給湯外熱交換器の一次側出口と前記貯湯タンクとを接続する一次側戻り管と、前記一次側戻り管の途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を前記給湯外熱交換器の一次側に循環させる一次側ポンプと、前記給湯外熱交換器の二次側入口に接続される給水管と、前記給湯外熱交換器の二次側出口に接続される給湯管とを備えた貯湯式給湯機において、一次側ポンプの下流側の一次側戻り管から分岐して一次側往き管へ接続されて給湯外熱交換器の一次側に一次側ポンプの下流からの湯水を合流させる再循環管と、給湯外熱交換器の一次側に流入する湯水に再循環管からの湯水を合流させるための開閉弁と、を設け、前記一次側ポンプの回転数が第1所定回転数以下となったら、前記再循環管からの湯水を前記給湯外熱交換器の一次側に流入するように前記開閉弁を開くようにした。 Also, a hot water storage tank for storing hot water, heating means for heating the hot water in the hot water storage tank, and hot water outside the hot water supply for supplying hot water by heating the secondary water using the hot water in the hot water tank circulating in the primary side as a heat source A primary side connecting the primary side outlet pipe connecting the heat exchanger, the hot water storage tank upper part and the primary inlet of the hot water external heat exchanger, and the primary outlet of the hot water external heat exchanger and the hot water storage tank A return pipe, a primary pump provided in the middle of the primary return pipe to circulate hot water in the hot water storage tank to a primary side of the hot water supply external heat exchanger, and a secondary inlet of the hot water supply external heat exchanger In the hot water storage type hot water heater having a hot water supply pipe connected to the secondary side outlet of the hot water supply external heat exchanger, a branch from a primary return pipe downstream of the primary pump Connected to the primary side forward pipe to the primary side of the hot water supply external heat exchanger A recirculation pipe for combining the hot water from the downstream following side pump, opening and closing valve for merging the hot water from the recirculation tube to the hot water flowing into the primary side of the hot water out of the heat exchanger, the provided, the primary side When the number of rotations of the pump is equal to or less than the first predetermined number of rotations, the on-off valve is opened so that hot water from the recirculation pipe flows into the primary side of the hot water supply external heat exchanger .
また、前記一次側ポンプの回転数が第1所定回転数より高い第2所定回転数以上となったら、前記再循環管からの湯水を前記給湯外熱交換器の一次側に流入させないよう前記開閉弁を閉じるようにした。 In addition, when the rotational speed of the primary side pump becomes equal to or higher than a second predetermined rotational speed that is higher than the first predetermined rotational speed, the opening / closing is prevented so that hot water from the recirculation pipe does not flow into the primary side of the hot water supply external heat exchanger. The valve was closed.
本発明によれば、給湯外熱交換器の一次側から流出した放熱後の湯水を給湯外熱交換器の一次側に再循環させるので、給湯外熱交換器の一次側に供給する湯水の温度を貯湯温度が高くとも給湯水の加熱に必要な温度まで低下させることができ、給湯要求熱量が小さい時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができる。 According to the present invention, since the hot water after heat dissipation flowing out from the primary side of the hot water supply heat exchanger is recirculated to the primary side of the hot water supply heat exchanger, the temperature of the hot water supplied to the primary side of the hot water supply heat exchanger Even when the hot water storage temperature is high, the hot water can be lowered to a temperature required for heating the hot water, and hot water at a desired hot water supply set temperature can be stably supplied even when the required amount of hot water supply is small.
<第1の実施形態>
次に、本発明の第1の実施形態の貯湯式給湯機を図面に基づいて説明する。
1は湯水を貯湯する貯湯タンク2を備えたタンクユニット、3は貯湯タンク2内の湯水を熱源として給水を加熱するためのプレート式熱交換器よりなる給湯外熱交換器、4は貯湯タンク2内の湯水を給湯外熱交換器3の一次側に循環させる一次側循環回路で、この一次側循環回路4は、給湯外熱交換器3の一側入口3aと貯湯タンク2上部とを接続する一次側往き管5と、給湯外熱交換器3の一次側出口3bと貯湯タンク2下部とを接続する一次側戻り管6とから構成され、一次側戻り管6途中には、貯湯タンク2上部から取り出した高温湯を給湯外熱交換器3の一次側に循環させる一次側ポンプ7が設けられている。
<First Embodiment>
Next, a hot water storage type water heater according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a tank unit having a hot
8は給湯外熱交換器3の二次側入口3cに接続される給水管、9は給湯外熱交換器3の二次側出口3dと給湯栓10とを接続する給湯管である。ここで、給水管8は市水から減圧弁を介することなく給湯外熱交換器3に直接接続されているものである。
8 is a water supply pipe connected to the
ここで、給湯外熱交換器3は、公知のプレート式熱交換器を立てた姿勢でタンクユニット1内に配置固定されており、一面のエンドプレートの下部に一次側入口3aと二次側出口3dとが配置され、また同一面のエンドプレートの上部に一次側出口3bと二次側入口3cとが配置され、一次側と二次側とが略対向流で熱交換するものである。なお、この給湯外熱交換器3としては、プレート式熱交換器に限定されるものではない。
Here, the hot water supply external heat exchanger 3 is arranged and fixed in the
11は貯湯タンク2内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、12は貯湯タンク2内の湯水をヒートポンプユニット11に循環させる加熱循環回路で、この加熱循環回路12は、ヒートポンプユニット11の入口側と貯湯タンク2下部とを接続する加熱往き管13と、ヒートポンプユニット11の出口側と貯湯タンク2上部とを接続する加熱戻り管14とから構成され、加熱往き管13途中には、貯湯タンク2下部から取り出した湯水をヒートポンプユニット11の冷媒水熱交換器15の水側に循環させる加熱循環ポンプ16が設けられているものである。
11 is a heat pump unit as a heating means for heating the hot water in the hot
17は冷媒を圧縮する圧縮機、18は冷媒の圧力を減圧膨張する膨張弁、19は液冷媒を蒸発させる蒸発器、20は蒸発器19へ熱源となる外気を送風する送風機、21は冷媒水熱交換器15の水側に流入する貯湯タンク2からの湯水の温度を検出する入水温度センサ、22は冷媒水熱交換器15の水側から流出するヒートポンプユニット11で沸き上げられた湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサ、23は外気温度を検出する外気温度センサで、ヒートポンプユニット11は蒸発器19で吸熱した冷媒を圧縮機17で圧縮して冷媒水熱交換器15を介して水を加熱するようにしているものである。
17 is a compressor that compresses refrigerant, 18 is an expansion valve that decompresses and expands the pressure of the refrigerant, 19 is an evaporator that evaporates liquid refrigerant, 20 is a blower that blows outside air as a heat source to the
24は加熱戻り管14途中から分岐されて一次側戻り管6に接続される加熱分岐管、25は加熱戻り管14と加熱分岐管24の分岐点に設けられて、ヒートポンプユニット11からの湯水を貯湯タンク2上部に戻すか、加熱分岐管24および一次側戻り管6を介して貯湯タンク2下部に戻すかを切り替える加熱切り替え弁である。
26は一次側戻り管6の一次側ポンプ7下流側から分岐して一次側往き管5に接続された再循環管で、給湯外熱交換器3で熱交換して温度低下した一次側の湯水を再度給湯外熱交換器3へ循環させるものである。
27は給湯外熱交換器3の一次側に流入する再循環管26からの低温の湯水と一次側往き管5からの高温の湯水との混合比率を調整する混合比調節弁としての一次側混合弁で、一次側往き管5と再循環管26の合流点に設けられているものである。
28は給湯管9から分岐されて一次側往き管5途中に接続される補水管、29は補水管28途中に設けられて給水圧を減圧する減圧弁、30は一次側往き管5途中に接続され貯湯タンク2内の過圧を逃がす過圧逃がし弁である。
28 is a supplementary water pipe branched from the hot
31は給水管8途中に設けられて給水温度を検出する給水温度センサ、32は給湯管9途中に設けられて給湯外熱交換器3の二次側出口の給湯温度(二次側出口温度)を検出する二次出口温度センサとしての給湯温度センサ、33は給湯管9途中に設けられて給湯流量を検出する給湯流量センサ、34は一次側往き管5と再循環管26の合流点と給湯外熱交換器3の間に設けられ給湯外熱交換器3へ流入する熱源としての湯水の温度を検出する一次入口温度センサ、35は一次側戻り管6途中に設けられ給湯外熱交換器3から流出する一次側の湯水の温度を検出する一次出口温度センサ、36は貯湯タンク2の側面上下に複数設けられてそれぞれ貯湯温度を検出する貯湯温度センサである。
A water
37は、所望の給湯設定温度を設定する操作スイッチや給湯設定温度を表示する表示部を備えたリモコンである。
38は入水温度センサ21、沸き上げ温度センサ22、外気温度センサ23、給水温度センサ31、給湯温度センサ32、給湯流量センサ33、一次入口温度センサ34、一次出口温度センサ35、貯湯温度センサ36の検出値が入力され、一次側ポンプ7、ヒートポンプユニット11、加熱循環ポンプ16、圧縮機17、膨張弁18、送風機20、加熱切り替え弁25、一次側混合弁27の作動を制御すると共に、リモコン37と通信可能に接続された制御手段である。この制御手段38は、予め給湯機の作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、時計機能を有しているものである。
この制御手段38には、一次側ポンプ7の回転数を制御する一次側ポンプ制御手段39と、一次側混合弁27の開度を制御する一次側混合弁制御手段40とが設けられているものである。
The control means 38 is provided with a primary pump control means 39 for controlling the rotation speed of the
一次側ポンプ制御手段39は、給湯外熱交換器3の二次側の目標温度としてのリモコン37で設定された給湯設定温度と給水温度センサ31で検出した給水温度と給湯流量センサ33で検出した給湯流量(熱交二次側流量)とから給湯要求熱量を算出し、給水温度から推定した給湯外熱交換器3の一次側出口温度(推定一次側出口温度)と給湯要求熱量とから給湯外熱交換器3の一次側を流通させる流量(熱交一次側流量)を算出し、この熱交一次側流量を一次側ポンプ7の回転数(指示回転数)に換算し、一次側ポンプ7の回転数が指示回転数となるように制御することで給湯温度が給湯設定温度となるようにフィードフォワード制御すると共に、一次側ポンプ7の実回転数が指示回転数に達すると、給湯設定温度と給湯温度センサ32で検出した給湯温度とから温度偏差を算出し、温度偏差から所定制御周期のPI演算によって一次側ポンプ7の回転数(指示回転数)を算出し、一次側ポンプ7の回転数が指示回転数となるように制御することで給湯温度が給湯設定温度となるようにフィードバック制御するものである。
The primary pump control means 39 detects the hot water supply temperature set by the
また、一次側混合弁制御手段40は、一次側ポンプ制御手段39の指示する一次側ポンプ7の指示回転数が所定の最小回転数となり、かつ給湯温度センサ32で検出する給湯温度(二次側出口温度)が給湯設定温度(目標出口温度)を所定値(ここでは1℃)以上上回った状態を所定時間(ここでは1秒)継続したら、一次側ポンプ7の回転数を所定の最小回転数に維持するよう一次側ポンプ制御手段39に指示すると共に、給湯温度が給湯設定温度と一致するように一次側混合弁27の開度を制御し、その後、一次側混合弁27の開度が高温側100%の開度となり、かつ給湯温度が給湯設定温度を所定値(ここでは1℃)以上下回った状態を所定時間(ここでは1秒)継続したら、一次側混合弁27の開度を高温側100%の状態で固定すると共に、一次側ポンプ制御手段39に指示していた一次側ポンプ7の回転数を所定の最小回転数に維持させる指示を取り消して、給湯温度が給湯設定温度に一致するように一次側ポンプ7の回転数を制御させるようにしたものである。
Further, the primary side mixing valve control means 40 has a specified rotational speed of the
<沸き上げ動作>
電力料金単価の安価な所定時間帯(深夜時間帯)の開始時刻になると、制御手段36はそれまでの給湯負荷量に見合う湯量を沸き上げ開始するべく、ヒートポンプユニット11と加熱循環ポンプ16を駆動開始して貯湯タンク2下部から取り出した湯水を沸き上げ設定温度まで加熱開始する。
<Boiling operation>
At the start time of a predetermined time zone (midnight time zone) at which the power unit price is cheap, the control means 36 drives the
このとき、制御手段38は、沸き上げ温度センサ22が検出する沸き上げ温度が沸き上げ設定温度より低い所定温度未満の間は、加熱切り替え弁25を加熱分岐管24側にしておき、温度の低い湯が貯湯タンク2上部から流入して貯湯温度を低下してしまうことを防止し、沸き上げ温度が沸き上げ設定温度より低い所定温度以上にまで達したら、加熱切り替え弁25を貯湯タンク2上部側を連通するようにして沸き上げた湯を貯湯タンク2上部へ戻し、貯湯タンク2上部から沸き上げ設定温度の湯を積層状に貯湯する。
At this time, the control means 38 keeps the
そして、最下部の貯湯温度センサ36が所定の沸き上げ終了判定温度を検出すると、制御手段38は、ヒートポンプユニット11と加熱循環ポンプ16を駆動停止して沸き上げ運転を終了する。
When the lowermost hot water
このとき、貯湯タンク2内の湯水の温度上昇に伴って貯湯されている湯水が膨張し、貯湯タンク2内の圧力が過圧逃がし弁30の設定圧力を超過すると過圧逃がし弁30が開いて膨張水が排水され、貯湯タンク2内の圧力が過圧逃がし弁30の設定圧力以下になると過圧逃がし弁30が閉じて排水が停止して、貯湯タンク2内を適正圧力に保つようにしている。
At this time, the hot water stored as the temperature of the hot water in the
そして、時間経過による貯湯タンク2内の湯水の自然放熱や後述する給湯に伴う貯湯タンク2内の湯水の温度低下に伴って貯湯されている湯水が収縮し、貯湯タンク2内の圧力が減圧弁29の設定圧力より低くなると減圧弁29を介して補水管28から市水が貯湯タンク2内に流入し、貯湯タンク2内の圧力が減圧弁29の設定圧力以上となると補水管28からの市水の流入が停止して貯湯タンク2内を適正圧力での満水状態に保つようにしている。
Then, the hot water stored in the hot
<給湯動作>
次に、給湯動作について説明すると、給湯栓10が開かれると、給湯外熱交換器3の二次側に給水管8から市水が流入し、給湯外熱交換器3の二次側を通過した湯水が給湯管9から給湯栓10に向けて流出する。このとき、給湯流量センサ33が所定の最小作動水量以上を検出すると、一次側ポンプ制御手段39は、給水温度センサ31で検出している給水温度と、リモコン37で設定された給湯設定温度と、給湯流量センサ33で検出している給湯流量とから給湯要求熱量を算出し、給水温度から給湯外熱交換器3から流出する一次側の湯水の温度(推定一次側出口温度)を推定し、貯湯タンク2の最上部の貯湯温度センサ36で検出する貯湯温度と推定一次側出口温度と給湯要求熱量とから給湯外熱交換器3の一次側を流す湯水の流量(一次側流量)を算出し、算出した一次側流量に応じた回転数(指示回転数)で一次側ポンプ7を駆動開始する。
<Hot-water supply operation>
Next, the hot water supply operation will be described. When the
そして、一次側ポンプ制御手段39は、一次側ポンプ7の実回転数が指示回転数に達したことを検知すると、給湯設定温度と給湯温度センサ32で検出した給湯温度とから温度偏差を算出し、温度偏差から所定のPI演算によって一次側ポンプ7の回転数(指示回転数)を算出し、一次側ポンプ7の回転数が指示回転数となるように制御することで給湯温度が給湯設定温度となるようにフィードバック制御して、給湯設定温度の給湯を行う。
When the primary pump control means 39 detects that the actual rotational speed of the
このとき、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い状況で、一次側ポンプ7を最小回転数で駆動しても給湯温度が給湯設定温度よりも上回ってしまう場合がある。この場合には、一次側ポンプ制御手段39の指示する一次側ポンプ7の指示回転数が所定の最小回転数となり、かつ給湯温度センサ32で検出する給湯温度が給湯設定温度を所定値(ここでは1℃)以上上回った状態を所定時間(ここでは1秒)継続したことを一次側混合弁制御手段40が検知したら、一次側混合弁制御手段40は、一次側ポンプ7の回転数を所定の最小回転数に維持するよう一次側ポンプ制御手段39に指示すると共に、給湯温度センサ32で検出する給湯温度が給湯設定温度と一致するように一次側混合弁27の開度をフィードバック制御する。
At this time, the hot water supply temperature may exceed the hot water supply set temperature even if the
このようにして、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い状況で、一次側ポンプ7を最小回転数で駆動しても給湯温度が給湯設定温度よりも上回ってしまう場合には、一次側ポンプ制御手段39は一次側ポンプ7の指示回転数を最小回転数に維持し、一次側混合弁制御手段40は給湯温度と給湯設定温度と一致するように温度偏差から所定のPI演算によって一次側混合弁27の開度をフィードバック制御するので、給湯外熱交換器3の一次側から流出した温度低下した湯水が再循環管26を介して給湯外熱交換器3の一次側の入口に再度循環されるため、給湯外熱交換器3の一次側入口から流入する湯水の温度が適切な温度まで低下され、一次側ポンプ7の回転数を最小回転数以下に落とすことなく、給湯外熱交換器3の加熱量を低下させることができ、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができる。
In this way, when the required hot water supply amount is small and the hot water storage temperature is high, even if the
このとき、給湯外熱交換器3の一次側に流入する湯水の温度を低下させるために用いられるのは、給湯外熱交換器3の一次側を流通して温度低下した湯水であるため、貯湯タンク2内が全て高温の湯水で満たされている状況においても、一次側ポンプ7の回転数を最小回転数以下に落とすことなく、給湯外熱交換器3の加熱量を低下させることができ、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができるものである。
At this time, since the hot water flowing through the primary side of the hot water supply external heat exchanger 3 is used to reduce the temperature of the hot water flowing into the primary side of the hot water supply heat exchanger 3, Even in a situation where the
ここで、一次側混合弁制御手段40による給湯温度制御が開始された後に、一次側混合弁27の開度が高温側100%の開度となり、かつ給湯温度が給湯設定温度を所定値(ここでは1℃)以上下回った状態を所定時間(ここでは1秒)継続したら、一次側ポンプ7を最小回転数より高い回転数で制御できる状況に復帰したと判断して、一次側混合弁27の開度を高温側100%の状態で固定すると共に、一次側ポンプ制御手段39に指示していた一次側ポンプ7の回転数を所定の最小回転数に維持させる指示を取り消して、一次側ポンプ制御手段39によって給湯温度が給湯設定温度に一致するように一次側ポンプ7の回転数を制御させるようにしている。
Here, after the hot water supply temperature control by the primary side mixing valve control means 40 is started, the opening degree of the primary
このように、給湯要求熱量が大きくなって、一次側混合弁27の開度が高温側100%の開度となると、給湯外熱交換器3の一次側に流入する湯水の温度が低温の再循環分がなくなるために元の貯湯タンク2内の湯水の温度まで上昇するため、一次側ポンプ7の回転数が低下して、一次側ポンプ7の最大回転数を抑えることができる。
In this way, when the required amount of hot water supply becomes large and the opening of the primary
そして、給湯栓10が閉じられる等によって給湯流量センサ33で検出する給湯流量が最小作動水量未満まで低下すると、制御手段38は、一次側ポンプ7と一次側混合弁27の作動を停止して給湯を終了する。
When the hot water flow rate detected by the hot water
このようにして、給湯外熱交換器3の一次側から流出した放熱後の湯水を給湯外熱交換器3の一次側に再循環管26を介して再循環させるので、貯湯タンク2内の湯水が全量高温であったとしても、給湯外熱交換器3の一次側に供給する湯水の温度を給湯水の加熱に必要な温度まで低下させることができ、給湯要求熱量が小さい時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができる。
In this way, the hot water after heat dissipation flowing out from the primary side of the hot water supply heat exchanger 3 is recirculated to the primary side of the hot water supply heat exchanger 3 via the
なお、この第1の実施形態では、混合比調整弁としての一次側混合弁27を一次側往き管5と再循環管26との合流点に配置したが、混合比調整弁の実施形態としてはこれに限らず、一次側混合弁27を一次側戻り管6と再循環管26の分岐点に配置してもよく、また、一次側混合弁27の代わりに、流量調整弁を再循環管26に設けるか、あるいは、合流前の一次側往き管5または分岐後の一次側戻り管6のいずれか一方と、再循環管26と、に設けるようにしても第1の実施形態の一次側混合弁27と同等の作用を発揮させることができるものである。
In the first embodiment, the primary
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について図3、4に基づいて説明する。この第2の実施形態では、先の第1の実施形態の一次側混合弁27に代えて、再循環管26途中に開閉弁41と流量制限用のオリフィス42を配置し、一次側混合弁制御手段40に代えて開閉弁41の開閉を制御する開閉弁制御手段43を設けたもので、先の第1の実施形態と同一のものには同一の符号を付してその説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, instead of the primary
ここで開閉弁41は、制御手段38中に設けられた開閉弁制御手段43により開閉が制御されるもので、開閉弁制御手段43は、一次側ポンプ制御手段39の指示する一次側ポンプ7の指示回転数が最小回転数より大きい所定の第1回転数以下となると、開閉弁41を開弁し、開閉弁41を開いた状態において、一次側ポンプ制御手段39の指示する一次側ポンプ7の指示回転数が第1回転数より大きい所定の第2回転数以上となると、開閉弁41を閉弁するようにしている。
Here, the on-off
ここで、オリフィス42は、予め試験等によって開閉弁41が開いたときに給湯外熱交換器3で温度低下した湯水が再循環管26を適切な量だけ流れるものが選択されるものである。
Here, the
<給湯動作>
次に、給湯動作について説明すると、給湯栓10が開かれると、給湯外熱交換器3の二次側に給水管8から市水が流入し、給湯外熱交換器3の二次側を通過した湯水が給湯管9から給湯栓10に向けて流出する。このとき、給湯流量センサ33が所定の最小作動水量以上を検出すると、一次側ポンプ制御手段39は、給水温度センサ31で検出している給水温度と、リモコン37で設定された給湯設定温度と、給湯流量センサ33で検出している給湯流量とから給湯要求熱量を算出し、給水温度から給湯外熱交換器3から流出する一次側の湯水の温度(推定一次側出口温度)を推定し、貯湯タンク2の最上部の貯湯温度センサ36で検出する貯湯温度と推定一次側出口温度と給湯要求熱量とから給湯外熱交換器3の一次側を流す湯水の流量(一次側流量)を算出し、算出した一次側流量に応じた回転数(指示回転数)で一次側ポンプ7を駆動開始する。
<Hot-water supply operation>
Next, the hot water supply operation will be described. When the
そして、一次側ポンプ制御手段39は、一次側ポンプ7の実回転数が指示回転数に達したことを検知すると、給湯設定温度と給湯温度センサ32で検出した給湯温度とから温度偏差を算出し、温度偏差から所定のPI演算によって一次側ポンプ7の回転数(指示回転数)を算出し、一次側ポンプ7の回転数が指示回転数となるように制御することで給湯温度が給湯設定温度となるようにフィードバック制御して、給湯設定温度の給湯を行う。
When the primary pump control means 39 detects that the actual rotational speed of the
このとき、一次側ポンプ7の指示回転数が最小回転数よりも大きい第1所定回転数を下回ったことを開閉弁制御手段43が検知したら、開閉弁制御手段43は開閉弁41を開弁し、一次側ポンプ制御手段39はそれまでと同様に給湯温度が給湯設定温度となるように一次側ポンプ7の回転数をフィードバック制御して、給湯設定温度の給湯を行う。
At this time, if the on-off valve control means 43 detects that the command speed of the
このようにして、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い状況において、一次側ポンプ7の回転数が第1回転数を下回ってしまう場合には、開閉弁制御手段43は開閉弁41を開弁して、給湯外熱交換器3の一次側から流出した温度低下した湯水が再循環管26を介して給湯外熱交換器3の一次側の入口に再度循環されるため、給湯外熱交換器3の一次側入口から流入する湯水の温度が適切な温度範囲まで低下され、一次側ポンプ7の回転数を最小回転数以下に落とすことなく、給湯外熱交換器3の加熱量を低下させることができ、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができる。
In this way, when the rotational speed of the
このとき、給湯外熱交換器3の一次側に流入する湯水の温度を低下させるために用いられるのは、給湯外熱交換器3の一次側を流通して温度低下した湯水であるため、貯湯タンク2内が全て高温の湯水で満たされている状況においても、一次側ポンプ7の回転数を最小回転数以下に落とすことなく、給湯外熱交換器3の加熱量を低下させることができ、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができるものである。
At this time, since the hot water flowing through the primary side of the hot water supply external heat exchanger 3 is used to reduce the temperature of the hot water flowing into the primary side of the hot water supply heat exchanger 3, Even in a situation where the
そして、開閉弁制御手段43によって開閉弁41が開弁された後に、一次側ポンプ7の指示回転数が第1回転数よりも大きい第2所定回転数を上回ったことを開閉弁制御手段43が検知したら、開閉弁制御手段43は開閉弁41を閉弁し、一次側ポンプ制御手段39はそれまでと同様に給湯温度が給湯設定温度となるように一次側ポンプ7の回転数をフィードバック制御して、給湯設定温度の給湯を行う。
Then, after the opening / closing
ここで、一次側ポンプ7の指示回転数が第2回転数を上回ると開閉弁41を閉じると、給湯外熱交換器3の一次側に流入する湯水の温度が低温の再循環分がなくなるために元の貯湯タンク2内の湯水の温度まで上昇するため、一次側ポンプ7の回転数が低下して、一次側ポンプ7の最大回転数を抑えることができる。
Here, when the indicated rotational speed of the
そして、給湯栓10が閉じられる等によって給湯流量センサ33で検出する給湯流量が最小作動水量未満まで低下すると、制御手段38は、一次側ポンプ7と開閉弁41の作動を停止して給湯を終了する。
When the hot water flow rate detected by the hot water
このようにして、給湯外熱交換器3の一次側から流出した放熱後の湯水を給湯外熱交換器3の一次側に再循環管26を介して再循環させるので、貯湯タンク2内の湯水が全量高温であったとしても、給湯外熱交換器3の一次側に供給する湯水の温度を給湯水の加熱に必要な温度まで低下させることができ、給湯要求熱量が小さい時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができる。
In this way, the hot water after heat dissipation flowing out from the primary side of the hot water supply heat exchanger 3 is recirculated to the primary side of the hot water supply heat exchanger 3 via the
なお、本発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で改変可能なものであり、例えば、加熱手段はヒートポンプユニット11のみに限られず、例えば、コージェネレーションによる排熱や太陽熱、あるいは電熱ヒータを加熱手段として用いても良いものである。
In addition, this invention is not limited to the said one Embodiment, It can modify | change within the range which does not change the summary of invention, For example, a heating means is not restricted only to the
2 貯湯タンク
3 給湯外熱交換器
3a 一次側入口
3b 一次側出口
3c 二次側入口
3d 二次側出口
5 一次側往き管
6 一次側戻り管
7 一次側ポンプ
8 給水管
9 給湯管
11 ヒートポンプユニット(加熱手段)
26 再循環管
27 一次側混合弁(混合比調整弁)
32 給湯温度センサ(二次出口温度センサ)
38 制御手段
DESCRIPTION OF
26
32 Hot water temperature sensor (secondary outlet temperature sensor)
38 Control means
Claims (3)
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