JP6237452B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は、貯湯式の給湯機に関する。 The present invention relates to a hot water storage type water heater.
従来、給湯機として、例えば特許文献1のように、加熱手段に該当するヒートポンプ装置と貯湯タンクとを備えたものがある。この種の給湯機は、貯湯タンク内の湯水を加熱手段に流し、加熱手段で高温の湯にして貯湯タンク内に戻す沸き上げ運転を行うことで貯湯タンク内に高温の湯を貯留できる。貯湯タンク内の高温の湯は、浴槽の湯張り、浴槽内の湯水の追い焚き運転に使用される。また、貯湯タンク内の湯水の温度が低下するなどの理由で貯湯タンク内の湯を用いて追い焚き運転ができない場合には、加熱手段で沸き上げた高温の湯をそのまま浴槽内の湯水の追い焚きに用いることで低温になった湯水を再び加熱手段で高温の湯に沸き上げて循環させる追い焚き運転が可能である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a water heater, there is one provided with a heat pump device corresponding to a heating means and a hot water storage tank as disclosed in
特許文献1のように加熱手段を用いた追い焚き運転では、加熱手段で沸き上げる加熱熱量と、浴槽内の湯水からの放熱熱量では、加熱熱量の方が大きい場合が多く、この場合では浴槽内の湯水の温度が設定温度に達しても、更に温度が上がり続けてしまう問題が生じてしまう。この問題に対して、特許文献1では、加熱手段の運転を停止させ、また浴槽内の湯水の温度が下がると再び加熱手段を運転させることにより回避していた。しかし、特許文献1の方法では、加熱手段の運転の発停が頻繁に起きてしまう。加熱手段の運転が停止している間には、加熱手段自体の温度が低くなり、加熱手段の運転を再開する時に加熱手段自体を温めなおす熱量が必要となってしまう。そのため、頻繁な加熱手段の運転の発停はCOP(エネルギー消費効率)を低下させる要因となっていた。特に加熱手段がヒートポンプである場合は、ヒートポンプ起動から追い焚き運転に必要な熱量になるまでに相応の時間を有するため、COPの低下が顕著であった。
In the reheating operation using the heating means as in
本発明は、上記を鑑みてなされたものであって、頻繁な加熱手段の運転の発停を抑制し、COPの高い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 in view of the above, and an object of the present invention is to provide a hot water storage type hot water heater having a high COP by suppressing frequent start and stop of the heating means.
本発明の給湯機は、流入した熱源側湯水を加熱して流出する加熱手段と、上部から加熱手段により加熱された熱源側湯水が流入し、下部から水源より熱源側湯水となる水が供給される貯湯タンクと、加熱手段により加熱された熱源側湯水と、利用側湯水とが流入し、流入した熱源側湯水を利用側湯水と熱交換を行わせる利用側熱交換器と、貯湯タンクに貯留されている熱源側湯水が流入する第1流入口と、利用側熱交換器より流出した熱源側湯水が流入する第2流入口と、第1流入口及び第2流入口より流入した熱源側湯水が加熱手段へ流出する流出口と、を有する流量調整手段と、利用側熱交換器に流入する前の利用側湯水の温度を測定する利用側温度センサと、流量調整手段の第1流入口の開度と、第2流入口の開度を制御することで、加熱手段より流出する熱源側温水の、利用側熱交換器に流入する流量と、貯湯タンクに流入する流量と、を調整可能な制御装置と、を有しており、制御装置には、利用側湯水の設定温度と、設定温度よりも低い温度に設定された第1の閾温度と、設定温度と同じ又は設定温度よりも高い温度に設定された第2の閾温度が予め設定されており、制御装置は、利用側温度センサの測定温度が第1の閾温度以下の場合には、加熱手段で加熱された熱源側湯水が利用側熱交換器に流入するように流量調整手段を制御し、利用側温度センサの測定温度が第1の閾温度よりも高く第2の閾温度よりも低い場合には、加熱手段で加熱された熱源側湯水が利用側熱交換器と貯湯タンクの両方に流入するように流量調整手段を制御し、利用側温度センサの測定温度が第2の閾温度以上の場合には、加熱手段で加熱された熱源側湯水が貯湯タンクに流入するように流量調整手段を制御する。 The hot water supply apparatus of the present invention is supplied with heating means for heating and flowing out the flowing heat source side hot water, heat source side hot water heated by the heating means from the upper part, and water serving as the heat source side hot water from the lower part. The hot water storage tank, the hot water on the heat source side heated by the heating means, and the hot water on the usage side flow in, and the hot water on the heat source side that performs the heat exchange with the hot water on the usage side is stored in the hot water storage tank. The first inlet into which the heat-source-side hot water is introduced, the second inlet into which the heat-source-side hot water that has flowed out from the use-side heat exchanger flows, and the heat-source-side hot water that has flowed in from the first inlet and the second inlet A flow rate adjusting means having a flow outlet to the heating means, a usage side temperature sensor for measuring the temperature of the usage side hot water before flowing into the usage side heat exchanger, and a first inlet of the flow rate adjustment means . By controlling the opening and the opening of the second inlet, A heat source side hot water flowing out from the heat means, and a control device capable of adjusting a flow rate flowing into the use side heat exchanger and a flow rate flowing into the hot water storage tank. A preset temperature of hot water, a first threshold temperature set to a temperature lower than the set temperature, and a second threshold temperature set to a temperature equal to or higher than the set temperature are preset, The control device controls the flow rate adjusting means so that the heat source side hot water heated by the heating means flows into the usage side heat exchanger when the measurement temperature of the usage side temperature sensor is equal to or lower than the first threshold temperature, When the temperature measured by the use side temperature sensor is higher than the first threshold temperature and lower than the second threshold temperature, the heat source side hot water heated by the heating means flows into both the use side heat exchanger and the hot water storage tank. Control the flow rate adjustment means so that the measured temperature of the user side temperature sensor There the case of more than the second threshold temperature, heated by a heating means heat source side hot water to control the flow rate adjusting means so as to flow into the hot water storage tank.
本発明に係る給湯機は、加熱手段から流出する高温の湯は、利用側温度センサで測定した利用側熱交換器に流入する前の利用側湯水の温度が第1の閾温度以下の場合には利用側熱交換器に流入するよう制御を行い、第1の閾温度よりも高く第2の閾温度よりも低い場合には利用側熱交換器と貯湯タンクの両方に流入するよう制御を行い、第2の閾温度以上の場合には貯湯タンクに流入するよう制御を行うため、加熱手段の発停を行わずに利用側湯水への加熱量を調整することができ、加熱手段の発停による損失分を低減し、給湯機のCOPの向上を図ることができる。 In the hot water supply apparatus according to the present invention, the hot water flowing out from the heating means is used when the temperature of the use side hot water before flowing into the use side heat exchanger measured by the use side temperature sensor is equal to or lower than the first threshold temperature. Controls to flow into the use side heat exchanger, and controls to flow into both the use side heat exchanger and the hot water storage tank when the temperature is higher than the first threshold temperature and lower than the second threshold temperature. When the temperature is equal to or higher than the second threshold temperature, control is performed so as to flow into the hot water storage tank, so that the heating amount to the user-side hot water can be adjusted without starting and stopping the heating means. The loss due to the water can be reduced, and the COP of the water heater can be improved.
以下、本発明について図とともに説明するが、各図において同一または相当部分は同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
実施の形態1
図1は、本発明に係る給湯機の構成図である。まず、給湯機1の全体の構成について説明する。給湯機1は、給湯機1内を循環する熱源側湯水を沸き上げる加熱ユニット10(本発明の加熱手段に相当)と、熱源側湯水を貯湯するタンクユニット20と、給湯温度など給湯機1の設定の変更又は運転動作指令を使用者が入力可能なリモコン21とを備えている。加熱ユニット10と、タンクユニット20は、加熱ユニット往き配管40と、加熱ユニット戻り配管41と、電気配線(図示省略)によって接続されている。また、タンクユニット20は、利用側往き配管42と、利用側戻り配管43によって浴槽60と接続されている。浴槽60内の湯水が、本発明の利用側湯水に該当する。さらに、リモコン21は、タンクユニット20に内蔵された制御装置22と通信可能に接続されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a water heater according to the present invention. First, the overall configuration of the
次に加熱ユニット10について説明する。加熱ユニット10の内部には、圧縮機11、沸き上げ用熱交換器12、膨張弁13、空気熱交換器14を、冷媒配管15によって環状に接続され冷媒が循環するヒートポンプサイクルが構成されている。また、沸き上げ用熱交換器12には、一端が加熱ユニット往き配管40に繋がり、もう一端が加熱ユニット戻り配管41に繋がる流路が形成されている。沸き上げ用熱交換器12の流路には加熱ユニット往き配管40から熱源側湯水が流れ、圧縮機11によって高温高圧になった冷媒と熱交換することで熱源側湯水が加熱される。
Next, the
次にタンクユニット20について説明する。タンクユニット20には、熱源側湯水を貯留する貯湯タンク23が備えられている。貯湯タンク23の下部には、水道等の水源から供給される水を熱源側湯水として貯湯タンク23下部へ流入させるための水流入口23aが設けられている。また、貯湯タンク23の上部には、加熱ユニット10により加熱された熱源側湯水を貯湯タンク23内部へ流入又は貯湯タンク23上部の熱源側湯水を流出させるための温水流入出口23dが設けられている。貯湯タンク23には、下部より水源から供給される水が流入し、上部より熱源ユニット10により加熱された熱源側湯水がそれぞれ流入することにより、上部に高温の熱源側湯水の層が生じ、下部に低温の熱源側湯水の層が生じるように熱源側湯水が貯留されている。また、貯湯タンク23の表面には、制御装置22に接続された複数のタンク用温度センサ23eが高さを変えて取り付けられている。制御装置22は複数のタンク用温度センサ23eにより貯湯タンク23内の熱源側湯水の温度分布を検出することができ、この温度分布を基に貯湯タンク23内の高温の熱源側湯水の残湯量を把握することができる。
Next, the
貯湯タンク23の下部には、貯湯タンク23の下部に貯留されている熱源側湯水を加熱ユニット10へ流出させる水流出口23bが設けられている。また、貯湯タンク23の中央部から下部の間には、加熱ユニット10により加熱された熱源側湯水を貯湯タンク23内部へ流入させるための中温水流入口23cが設けられている。
A
また、タンクユニット20内には、加熱ユニット10により沸き上げられた熱源側湯水を利用して、浴槽60の湯を加熱する利用側熱交換器24が備えられている。利用側熱交換器24には、2つの独立した流路が構成されており、それぞれの流路に流れる湯水同士で熱交換を行う。本発明では、片方の流路にはタンクユニット20内の熱源側湯水が流れ、もう片方の流路には利用側湯水である浴槽60内の湯水が流れ、タンクユニット20内の高温の熱源側湯水が浴槽60内の湯水と熱交換することによって、浴槽60内の湯水が加熱されるように構成されている。
In the
次に、タンクユニット20内の配管について説明する。まず、タンクユニット20内部には、上水道等の水源から供給される水をタンクユニット20に流入させる給水管路44が構成されている。給水管路44は、一端が水源に接続され他端が減圧弁25に接続されている第1給水配管44aと、一端が減圧弁25に接続され他端が分岐しそれぞれ給湯用混合弁26と利用側混合弁27に接続されている第2給水配管44bと、一端が減圧弁25に接続され他端が貯湯タンク23の水流入口23aに接続されている第3給水配管44cより構成されている。そのため、水源から供給される水は、水源から第1給水配管44aへ流入し、第1給水配管44aを通過した後に減圧弁25により所定の水圧に調圧され、第3給水配管44cを介して貯湯タンク23の下部へ流入される。
Next, the piping in the
また、タンクユニット20は三方弁28(本発明の流量調整手段に相当)を有している。三方弁28は、熱源側湯水が流入する第1流入口(aポート)及び第2流入口(bポート)と、流入した熱源側湯水が流出する流出口(cポート)を有しており、第1流入口と、第2流入口の開度を調整することが可能である。そのため、三方弁28は、第1流入口から流出口へ流れる流量と、第2流入口から流出口へ流れる流量の比率を調整可能に構成されている。なお、三方弁28は、第1流入口と第2流入口のそれぞれの開度を0とする、つまり第1流入口と第2流入口をそれぞれ閉鎖することも可能である。三方弁28の第1流入口は、水流出口配管45を介して水流出口23bと接続されている。また、三方弁28の第2流入口は温水流出配管46を介して利用側熱交換器24の熱源側湯水が流れる流路と接続されている。さらに、三方弁28の流出口は加熱ユニット往き配管40を介して加熱ユニット10に接続されている。
The
タンクユニット20の内部であり、加熱ユニット往き配管40の途中には熱源ポンプ29が設置されている。熱源ポンプ29の吸込口は三方弁28の流出口側に接続されており、吐出口は加熱ユニット10側に接続されている。つまり、熱源ポンプ29は、加熱ユニット往き配管40内の熱源側湯水を三方弁28の流出口より加熱ユニット10へ流すように設けられている。
A
さらに、タンクユニット20は四方弁30を有している。四方弁30は、熱源側湯水が流入する第1流入口(bポート)及び第2流入口(cポート)と、流入した熱源側湯水が流出する第1流出口(aポート)及び第2流出口(dポート)を有しており、第1流入口と第1流出口を繋ぐ流路(b−a流路)と、第1流入口と第2流出口を繋ぐ流路(b−d流路)と、第2流入口と第1流出口を繋ぐ流路(c−a流路)と、第2流入口と第2流出口を繋ぐ流路(c−d流路)をそれぞれ切り替え可能に構成されている。四方弁30の第1流入口は、加熱ユニット戻り配管41を介して加熱ユニット10に接続されている。四方弁30の第2流入口は、第1バイパス配管47を介して加熱ユニット往き配管40の熱源ポンプ29よりも加熱ユニット10側の箇所に接続されている。四方弁30の第1流出口は、第2バイパス配管48を介して貯湯タンク23の中温水流入口23cに接続されている。四方弁30の第2流出口は、送湯配管49を介して温水流入出口23dに接続されている。
Further, the
送湯配管49の途中には、温水流入配管50と接続されている分岐点と、第1給湯配管51に接続されている分岐点が設けられている。温水流入配管50の一端は送湯配管49に接続され、もう一端は利用側熱交換器24の熱源側湯水が流れる流路に接続されており、利用側熱交換器24を介して温水流出配管46に接続されている。また、第1給湯配管51の一端は送湯配管49に接続され、もう一端は分岐しそれぞれ給湯用混合弁26と利用側混合弁27に接続されている。
In the middle of the hot
給湯用混合弁26及び利用側混合弁27は、第2給水配管44bから流入する水源から供給された水と、第1給湯配管51から流入する熱源側湯水との流量比を調整することで温度調整を行い、温度調整を行われた熱源側湯水をそれぞれの流出口より流出させる。給湯用混合弁26の流出口から流出された熱源側湯水は、第2給湯配管52を経由して、シャワー又はカラン等へ向かう配管が接続される水栓31に供給される。また、利用側混合弁27の流出口から流出された熱源側湯水は、第3給湯配管53と、利用側往き配管42を経由して利用側湯水として浴槽60に供給される。第3給湯配管53の途中には、第3給湯配管53を通る熱源側湯水の流量を検出する利用側流量センサ32と、第3給湯配管53を開閉する利用側電磁弁33と、が設けられている。
The hot water
利用側往き配管42の一端は、利用側熱交換器24の利用側湯水が流れる流路、つまり温水流出配管46及び温水流入配管50と接続された流路とは異なる利用側熱交換器24の流路に接続されている。利用側往き配管42のもう一端は、浴槽60に接続されている。また、利用側戻り配管43の一端は浴槽60に接続され、もう一端は利用側熱交換器24の利用側往き配管42が接続された流路に接続されている。また、利用側戻り配管43の途中には、浴槽60、利用側戻り配管43、利用側熱交換器24、利用側往き配管42、浴槽60の順で浴槽60の湯水を循環させる利用側循環ポンプ34が設けられている。さらに、利用側往き配管42の途中には、利用側熱交換器24より流出した後の浴槽60の湯水の温度を測定する利用側往き温度センサ35が設けられ、利用側戻り配管43の途中には、利用側熱交換器24に流入する前の浴槽60の湯水の温度を検出する利用側戻り温度センサ36(本発明の利用側温度センサに相当)が設けられている。なお、利用側戻り温度センサ36は、利用側熱交換器24に流入する前の浴槽60の温度を検出できればよく、例えば、浴槽60内に設けられ、浴槽60の温度を直接測定しても良い。
One end of the use side forward
次に、給湯機1の運転状態について説明する。本発明の給湯機1は少なくとも沸き上げ単独運転と、追い焚き単独運転と、沸き上げ・追い焚き同時運転との三種類の運転状態を切り替えることができる。これら三種類の運転は、三方弁28と四方弁30によって切り替えられる。なお、給湯機1の運転状態を示している図2〜4において熱源側湯水が流れる配管を、他の配管より太い実線で示している。
Next, the operating state of the
図2は、本発明に係る給湯機の沸き上げ単独運転時の構成図である。沸き上げ単独運転の場合には、三方弁28は第1流入口から流出口へ流れる流量の比率を100%とし、第2流入口から流出口へ流れる流量の比率を0%とする。つまり、三方弁28は、第1流入口を流出口に連通させ、第2流入口を閉鎖させた状態になる。また、四方弁30は、第1流入口と第2流出口を繋ぐ流路が選択されており、第2流入口と第1流出口は閉鎖されている。また、沸き上げ単独運転時には、少なくとも加熱ユニット10及び熱源ポンプ29は動作している。
FIG. 2 is a configuration diagram of the hot water heater according to the present invention during a single heating operation. In the case of the boiling-only operation, the three-
沸き上げ単独運転時において、貯湯タンク23の下部に貯留された熱源側湯水は、水流出口23bより貯湯タンク23から流出し、水流出口配管45と、三方弁28と、加熱ユニット往き配管40と、熱源ポンプ29とを介して加熱ユニット10内の沸き上げ用熱交換器12に流入する。熱源側湯水は、沸き上げ用熱交換器12により加熱される。加熱された熱源側湯水は、加熱ユニット戻り配管41と、四方弁30と、送湯配管49とを介して温水流入出口23dより貯湯タンク23へ流入し、貯湯タンク23の上部に貯えられる。このように沸き上げ単独運転を実行することにより、貯湯タンク23内は下部の低温の熱源側湯水が流出し、上部に高温の熱源側湯水が流入するため、高温の熱源側湯水の層が厚くなっていき、低温の熱源側湯水の層は薄くなっていく。
During the boiling-only operation, the hot water on the heat source side stored in the lower part of the hot
図3は、本発明に係る給湯機の追い焚き単独運転時の構成図である。追い焚き単独運転の場合には、三方弁28は第1流入口から流出口へ流れる流量の比率を0%とし、第2流入口から流出口へ流れる流量の比率を100%とする。つまり、三方弁28は、第2流入口を流出口に連通させ、第1流入口を閉鎖させた状態になる。また、四方弁30は、第1流入口と第2流出口を繋ぐ流路が選択されており、第2流入口と第1流出口は閉鎖されている。また、追い焚き単独運転時には、加熱ユニット10、熱源ポンプ29及び利用側循環ポンプ34は動作している。
FIG. 3 is a configuration diagram of the hot water supply apparatus according to the present invention during a single-run operation. In the case of the reheating independent operation, the three-
追い焚き単独運転時において、浴槽60の湯水は、利用側循環ポンプ34によって利用側戻り配管43、利用側熱交換器24、利用側往き配管42を経由して循環している。また、沸き上げ用熱交換器12で加熱された熱源側湯水は、加熱ユニット戻り配管41と、四方弁30と、送湯配管49と、温水流入配管50とを介して利用側熱交換器24に流入する。そのため、沸き上げ用熱交換器12で加熱された熱源側湯水によって、利用側熱交換器24を流れる浴槽60の湯水は温められ、浴槽60内の湯水の追い焚きが行われる。利用側熱交換器24で熱交換を行った熱源側湯水は、温度が下がり中温水となって、利用側熱交換器24より流出する。流出した熱源側湯水は、温水流出配管46と、三方弁28と、加熱ユニット往き配管40と、熱源ポンプ29とを介して沸き上げ用熱交換器12へ流入し、再度加熱される。このように中温水を再度沸き上げ用熱交換器12へ流入させるため、沸き上げ用熱交換器12で熱交換を行った熱源側湯水が貯湯タンク23の下部に流入せず、沸き上げ単独運転時の際に加熱ユニット10で加熱する貯湯タンク23下部の熱源側湯水の温度を低く維持することが可能であり、沸き上げ単独運転の運転効率を高く維持することができる。なお、追い焚き単独運転は、利用側湯水の温度、つまり浴槽60の湯水の温度を上げることが目的であるため、浴槽60の湯水から放熱される熱量よりも多い熱量を利用側熱交換器24より浴槽60の湯水に与える必要がある。
During the reheating independent operation, the hot water in the
図4は、本発明に係る給湯機の沸き上げ・追い焚き同時運転時の構成図である。沸き上げ・追い焚き同時運転の場合には、三方弁28は第1流入口から流出口へ流れる流量と、第2流入口から流出口へ流れる流量とを予め定められた比率に調整する。つまり、三方弁28は、第1流入口及び第2流入口の両方を流出口に連通させた状態になる。また、四方弁30は、第1流入口と第2流出口を繋ぐ流路が選択されており、第2流入口と第1流出口は閉鎖されている。また、沸き上げ・追い焚き同時運転時には、加熱ユニット10、熱源ポンプ29及び利用側循環ポンプ34は動作している。
FIG. 4 is a configuration diagram of the water heater according to the present invention at the time of simultaneous boiling and reheating operation. In the case of simultaneous heating and reheating operation, the three-
沸き上げ・追い焚き同時運転時において、貯湯タンク23の下部に貯留された熱源側湯水は、水流出口23bより貯湯タンク23から流出し、水流出口配管45を介して三方弁28の第1流入口より流入する。また、三方弁28の第2流入口には、利用側熱交換器24より流出した熱源側湯水が流入するため、三方弁28の流出口からは第1流入口より流入した熱源側湯水と第2流入口より流入した熱源側湯水とが混合されて流出する。三方弁28の流出口から流出した熱源側湯水は、加熱ユニット往き配管40と、熱源ポンプ29とを介して加熱ユニット10内の沸き上げ用熱交換器12に流入し、沸き上げ用熱交換器12で加熱される。沸き上げ用熱交換器12で加熱された熱源側湯水は、加熱ユニット戻り配管41と、四方弁30とを介して送湯配管49へ流れる。送湯配管49の途中で、熱源側湯水は、温水流入出口23dより貯湯タンク23へ流入する熱源側湯水と、温水流入配管50とを介して利用側熱交換器24に流入する熱源側湯水に分かれる。貯湯タンク23へ流入する熱源側湯水は、貯湯タンク23の上部に貯えられる。利用側熱交換器24に流入する熱源側湯水は、浴槽60の湯水と熱交換が行われ、温水流出配管46を介して三方弁28の第2流入口に流入する。このように、貯湯タンク23の上部に高温の熱源側湯水を貯留させていくとともに、浴槽60内の湯水の追い焚きを行うことができる。
During simultaneous boiling and reheating operation, the hot water on the heat source side stored in the lower part of the hot
また、沸き上げ・追い焚き同時運転では、沸き上げ用熱交換器12で加熱後の熱源側湯水は、温水流入出口23dより貯湯タンク23へ流入する熱源側湯水と、温水流入配管50とを介して利用側熱交換器24に流入する熱源側湯水に分かれている。そのため、沸き上げ用熱交換器12で加熱熱量の一部は貯湯タンク23へ流入する熱源側湯水に用いられるため、追い焚き単独運転に比べて利用側熱交換器24により浴槽60の湯水に与える熱量は少なくなる。
In the simultaneous heating and reheating operation, the hot water on the heat source side after being heated by the boiling
なお、沸き上げ・追い焚き同時運転時に、加熱ユニット10から貯湯タンク23へ流入する熱源側湯水と、利用側熱交換器24に流入する熱源側湯水との比率は、三方弁28の第1流入口から流出口へ流れる流量と、第2流入口から流出口へ流れる流量の比率に依存する。例えば、三方弁28の第2流入口から流出口へ流れる流量よりも第1流入口から流出口へ流れる流量が多い場合は、利用側熱交換器24に流入する熱源側湯水の流量よりも貯湯タンク23へ流入する熱源側湯水の流量が多くなる。
The ratio of the heat source side hot water flowing from the
図5は、本発明に係る給湯機のブロック線図である。次に給湯機1内の信号の流れについて説明する。制御装置22は、リモコン21と、複数のタンク用温度センサ23eと、利用側流量センサ32と、利用側往き温度センサ35と、利用側戻り温度センサ36と、に接続されている。制御装置22は、リモコン21からの浴槽60内の湯水の設定温度である利用側設定温度Tmなどの設定値又は加熱ユニット10のオン/オフなどの運転動作指令の情報を含んだ信号と、複数のタンク用温度センサ23e、利用側往き温度センサ35及び利用側戻り温度センサ36が測定する温度の情報を含んだ信号と、利用側流量センサ32が測定した第3給湯配管53を通る熱源側湯水の流量を受信することができる。
FIG. 5 is a block diagram of a water heater according to the present invention. Next, the flow of signals in the
また、制御装置22は、圧縮機11と、三方弁28と、給湯用混合弁26と、利用側混合弁27と、熱源ポンプ29と、四方弁30と、利用側電磁弁33と、利用側循環ポンプ34とに接続されており、各々の機器に制御信号を送信することができる。例えば、制御装置22は、圧縮機11の回転数、三方弁28の第1流入口の開度と、第2流入口の開度を制御することができる。
The
制御装置22は、給湯機1の制御のために必要な情報を記憶する記憶部22aと、制御装置22が受信する信号が有する情報と記憶部22aに記憶された情報を用いてどのように制御を行うか判断を行う判断部22bを有している。記憶部22aには、第1の閾温度T1と、第2の閾温度T2とを記憶している。第1の閾温度T1と、第2の閾温度T2は、リモコン21から設定された浴槽60の設定温度である利用側設定温度Tmに関連付けて制御装置22内で設定され、第1の閾温度T1は利用側設定温度Tmよりも低い温度に設定され、第2の閾温度T2は利用側設定温度Tmよりも高い温度又は利用側設定温度Tmと同じ温度に設定される。つまり、T1<Tm≦T2の関係式が成り立つ。
The
図6は、本発明に係る給湯機の自動運転制御のフローチャートである。次に、給湯機1の自動運転制御について説明を行う。なお、自動運転制御を開始する段階では、既に浴槽60には湯張りがなされており、利用側循環ポンプ34は動作しているとする。
FIG. 6 is a flowchart of the automatic operation control of the water heater according to the present invention. Next, automatic operation control of the
ステップS1では、制御装置22は、浴槽60の湯水の温度である利用側温度Tを取得する。実施の形態1では、利用側循環ポンプ34が動作している場合、浴槽60の湯水は、利用側熱交換器24に流入する前に利用側戻り温度センサ36を通過するため、制御装置22は利用側戻り温度センサ36の測定値を利用側温度Tとして取得する。利用側温度Tの取得後、ステップS2に進む。
In step S <b> 1, the
ステップS2では、判断部22bは、利用側温度Tと記憶部22aが記憶している第1の閾温度T1とを比較し、利用側温度Tが第1の閾温度T1以下であるか、つまりT≦T1の条件を満たすかを判定する。条件を満たす場合はステップS4に進み、条件を満たさない場合はステップS3に進む。
In step S2, the determination unit 22b compares the use side temperature T with the first threshold temperature T1 stored in the
ステップS3では、判断部22bは、利用側温度Tと記憶部22aが記憶している第2の閾温度T2とを比較し第2の閾温度の方が高いか、つまりT<T2の条件を満たすかを判定する。条件を満たす場合はステップS5に進み、条件を満たさない場合はステップS6に進む。
In step S3, the determination unit 22b compares the use side temperature T with the second threshold temperature T2 stored in the
ステップS4では、制御装置22は、給湯機1の運転状態を追い焚き単独運転にする。具体的には、制御装置22は、三方弁28を第2流入口と流出口を連通させ、第1流入口を閉鎖する状態に制御し、さらに四方弁30を第1流入口と第2流出口を繋ぐ流路が選択されている状態に制御する。給湯機1の運転状態を追い焚き単独運転にした後、ステップS1へ戻る。ステップS4が実行される場合の利用側温度Tは、第1の閾温度T1以下であるため、利用側温度Tは利用側設定温度Tmよりも低下している。そのため、追い焚き単独運転を行うことで、浴槽60の湯に熱量を与えて、早急に利用側温度Tを上昇させ利用側設定温度Tmに近づけることができる。
In step S4, the
ステップS5では、制御装置22は、給湯機1の運転状態を沸き上げ・追い焚き同時運転にする。具体的には、制御装置22は、三方弁28を第1流入口と流出口を連通させ、さらに第2流入口と流出口も連通させた状態に制御し、さらに四方弁30を第1流入口と第2流出口を繋ぐ流路が選択されている状態に制御する。給湯機1の運転状態を沸き上げ・追い焚き同時運転にした後、ステップS1へ戻る。ステップS5が実行される場合の利用側温度Tは、第1の閾温度T1よりも大きく、第2の閾温度T2よりも小さい温度、つまりT1<T<T2の関係が成り立つ場合である。この場合、利用側温度Tは利用側設定温度Tmに近いため、浴槽60の湯に与える熱量は、浴槽60の湯より放熱される熱量分だけでよく、追い焚き単独運転ほどの熱量を与える必要はない。そのため、沸き上げ・追い焚き同時運転を行うことで、追い焚き単独運転よりも低い熱量を浴槽60の湯に与え、利用側設定温度Tmを維持することができる。
In step S <b> 5, the
ステップS6では、制御装置22は、給湯機1の運転状態を沸き上げ単独運転にする。具体的には、制御装置22は、三方弁28を第1流入口と流出口を連通させ、第2流入口を閉鎖する状態に制御し、さらに四方弁30を第1流入口と第2流出口を繋ぐ流路が選択されている状態に制御する。給湯機1の運転状態を沸き上げ単独運転にした後、ステップS1へ戻る。ステップS6が実行される場合の利用側温度Tは、第2の閾温度T2以上であるため、利用側温度Tは利用側設定温度Tmよりも上昇している。そのため、沸き上げ単独運転を行うことで、利用側熱交換器24に加熱された熱源側湯水を流入させないようにして、浴槽60の湯に熱量を与えないようにする。
In step S6, the
また、沸き上げ単独運転、追い焚き単独運転及び沸き上げ・追い焚き同時運転は、加熱ユニット10は運転し続けるため、加熱ユニット10は停止しない。そのため、加熱ユニット10の運転の発停を行わずに浴槽60の湯の温度を調整するため、加熱ユニット10の発停に起因するCOPの低下を防止することができる。
In addition, the
さらに、浴槽60内の湯の温度調整を行う場合は浴槽60に既に湯張りが成されており、一般的に浴槽60の湯張りに用いる湯は貯湯タンク23の上部の高温の熱源側湯水を用いる。そのため、浴槽60内の湯の温度調整を行う際には貯湯タンク23の高温の熱源側湯水の残湯量は少なくなっていることが多い。加えて、入浴時に使用者はシャワー及びカランから貯湯タンク23の高温の熱源側湯水を使用することがある。そのため、貯湯タンク23内の高温の熱源側湯水が不足する場合がある。しかし、実施の形態1の給湯機1は、浴槽60の湯の温度を調整する際に沸き上げ単独運転、追い焚き単独運転及び沸き上げ・追い焚き同時運転の三種類の運転を切り替えるため、浴槽60の湯の温度の調整と同時に貯湯タンク23に高温の熱源側湯水を供給することができ、使用者が入浴中に高温の熱源側湯水が不足する事態を回避することができる。
Furthermore, when the temperature of the hot water in the
以上のように、実施の形態1の給湯機は、利用側温度Tを第1の閾温度T1及び第2の閾温度T2と比較し、その比較結果によって沸き上げ単独運転、追い焚き単独運転及び沸き上げ・追い焚き同時運転の三種類の運転を切り替えるため、加熱手段の発停による損失分を低減し、給湯機のCOPの向上を図ることができる。また、利用側温度Tの調整の際に、貯湯タンクに高温の熱源側湯水を供給するため、使用者が入浴時に高温の熱源側湯水が不足する事態を回避することができる。 As described above, the water heater of the first embodiment compares the use side temperature T with the first threshold temperature T1 and the second threshold temperature T2, and according to the comparison result, the boiling-up single operation, the reheating single operation, Since switching between the three types of operation of boiling-up and chasing simultaneous operation is performed, the loss due to the start and stop of the heating means can be reduced, and the COP of the water heater can be improved. Moreover, since the high temperature heat source side hot water is supplied to the hot water storage tank when the use side temperature T is adjusted, it is possible to avoid a situation where the user is short of the high temperature heat source side hot water during bathing.
なお、実施の形態1では、加熱ユニット10はヒートポンプサイクルによって熱源側湯水を加熱しているが、これに限らず、例えば石油又はガスのような燃料を燃焼させた際の熱によって熱源側湯水を加熱するような構成にしてもよい。ただし、ヒートポンプは起動から追い焚き運転に必要な熱量になるまでに相応の時間を有するため、実施の形態1の発明は特に加熱ユニット10がヒートポンプである場合に特段の効果を発揮する。
In the first embodiment, the
また、実施の形態1では、加熱ユニット戻り配管41と、送湯配管49とは四方弁30を介して接続されている。しかし、本発明の特徴である沸き上げ単独運転、追い焚き単独運転及び沸き上げ・追い焚き同時運転の場合には、常に四方弁30は加熱ユニット戻り配管41と送湯配管49を繋ぐ流路が選択されている。そのため、四方弁30が無く、加熱ユニット戻り配管41と送湯配管49が直接接続された構成であっても構わない。
In the first embodiment, the heating
また、実施の形態1では、利用側往き配管42と利用側戻り配管43は浴槽60に接続されていたが、これに限らず、例えば利用側往き配管42と利用側戻り配管43は温水暖房に繋がっても構わない。さらに温水暖房の場合は、利用側往き配管42と利用側戻り配管43を流れる利用側湯水は不凍液などの一般的な水ではない場合があるため、利用側混合弁27と、利用側流量センサ32と、利用側電磁弁33と、第3給湯配管53は無くても構わない。
In the first embodiment, the use-
図7は、実施の形態1の第1の変形例に係る給湯機の自動運転制御のフローチャートである。実施の形態1では利用側温度Tを第1の閾温度T1及び第2の閾温度T2と比較し、その比較結果によって沸き上げ単独運転、追い焚き単独運転及び沸き上げ・追い焚き同時運転の三種類の運転を切り替えている。これに限らず、実施の形態1の第1の変形例ではステップS20のように、利用側温度Tと、利用側設定温度Tm以上に予め設定された第3の閾温度T3と、を比較し、利用側温度Tが第3の閾温度T3以下の場合は追い焚き単独運転に、利用側温度Tが第3の閾温度より高い場合は沸き上げ・追い焚き同時運転に、切り替えるように構成しており、これでも構わない。なお、実施の形態1の第1の変形例では、沸き上げ・追い焚き同時運転時の浴槽60の湯に与える熱量が浴槽60の湯が放熱する熱量を上回らないなど、沸き上げ・追い焚き同時運転時に浴槽60の湯の温度が上昇し続けないように、制御装置22は給湯器1を制御している。
FIG. 7 is a flowchart of automatic operation control of a water heater according to a first modification of the first embodiment. In the first embodiment, the use side temperature T is compared with the first threshold temperature T1 and the second threshold temperature T2, and according to the comparison result, the boiling single operation, the reheating single operation, and the simultaneous boiling and reheating operation are performed. Switching the type of operation. Not only this but the 1st modification of
図8は、実施の形態1の第2の変形例に係る給湯機の自動運転制御のフローチャートである。実施の形態1の第2の変形例ではステップS30のように、利用側温度Tと、利用側設定温度Tm以下に予め設定された第4の閾温度T4と比較し、利用側温度Tが第4の閾温度T4以下の場合は沸き上げ・追い焚き同時運転に、利用側温度Tが第3の閾温度より高い場合は沸き上げ単独運転に切り替えるように構成しており、これでも構わない。ただし、この場合は第2の閾温度T2は利用側設定温度Tmと同じ温度又は利用側設定温度Tmよりも低い温度に設定される。なお、沸き上げ・追い焚き同時運転時の浴槽60の湯に与える熱量が浴槽60の湯が放熱する熱量を下回らないなど、沸き上げ・追い焚き同時運転時に浴槽60の湯の温度が低下し続けないように、制御装置22は給湯器1を制御している。
FIG. 8 is a flowchart of automatic operation control of the water heater according to the second modification of the first embodiment. In the second modification of the first embodiment, as shown in step S30, the use side temperature T is compared with the fourth threshold temperature T4 set in advance below the use side set temperature Tm. When the temperature is lower than the threshold temperature T4 of 4, the heating and reheating operation is simultaneously performed, and when the use side temperature T is higher than the third threshold temperature, the operation is switched to the heating only operation. However, in this case, the second threshold temperature T2 is set to the same temperature as the use side set temperature Tm or a temperature lower than the use side set temperature Tm. It should be noted that the temperature of the hot water in the
実施の形態2
次に実施の形態2の給湯機について説明をする。実施の形態2の給湯機1では、実施の形態1の制御に加えて、沸き上げ・追い焚き同時運転時において、制御装置22は、加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量と、貯湯タンク23へ流入する流量と、の比率を利用側温度Tに基づいて制御を行う。
Next, a hot water heater according to
図9は、実施の形態2における加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流れる流量の比率と利用側温度Tとの関係を示したグラフである。グラフ中のX1は予め設定された第1の比率であり、またX2は予め設定された第2の比率である。少なくとも第1の比率X1と第2の比率X2は、100%>X1>X2>0%の条件を満たすように設定されている。なお、加熱ユニット10から貯湯タンク23へ流れる流量の比率は、(100−利用側熱交換器24へ流れる流量の比率)で計算することができ、例えば加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流れる流量の比率が20%の場合は、加熱ユニット10から貯湯タンク23へ流れる流量の比率は80%となる。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the ratio of the flow rate flowing from the
利用側温度Tが、第1の閾温度T1以下の場合、つまりT≦T1の領域では、制御装置22は、給湯機1を追い焚き単独運転で運転するよう制御しているため、加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率が100%になるよう三方弁28の第1流入口と第2流入口の開度を制御している。沸き上げ用熱交換器12による加熱熱量は全て利用側熱交換器24に供給されるため、早急に利用側温度Tを上げることができる。
When the use side temperature T is equal to or lower than the first threshold temperature T1, that is, in the region of T ≦ T1, the
利用側温度Tが、第1の閾温度T1よりも高く利用側設定温度Tmよりも低い場合、つまりT1<T<Tmの領域では、制御装置22は、給湯機1を沸き上げ・追い焚き同時運転で運転させ、さらに加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率が予め設定された第1の比率X1%になるように三方弁28の第1流入口と第2流入口の開度を制御する。そのため、沸き上げ用熱交換器12による加熱熱量のうち、第1の比率X1%の熱量が利用側熱交換器24で利用される。利用側温度Tは第1の閾温度T1よりも利用側設定温度Tmに近づいているため、追い焚き単独運転時よりも少ない熱量を利用側熱交換器24に供給することで、緩やかな温度変化で利用側温度Tを上げることができる。
In the case where the use side temperature T is higher than the first threshold temperature T1 and lower than the use side set temperature Tm, that is, in the region of T1 <T <Tm, the
利用側温度Tが、利用側設定温度Tm以上で第2の閾温度T2よりも低い場合、つまりTm≦T<T2の領域では、制御装置22は、給湯機1を沸き上げ・追い焚き同時運転で運転させ、さらに加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率が予め設定された第2の比率X2%になるように三方弁28の第1流入口と第2流入口の開度を制御する。そのため、沸き上げ用熱交換器12による加熱熱量のうち、第2の比率X2%の熱量が利用側熱交換器24で利用される。利用側温度Tは利用側設定温度Tmよりも高い温度であるため、T1<T<Tmの領域の場合よりも更に少ない熱量を供給することで浴槽60の湯水からの放熱熱量を補い、利用側温度Tを維持することができる。
When the use side temperature T is equal to or higher than the use side set temperature Tm and lower than the second threshold temperature T2, that is, in the region of Tm ≦ T <T2, the
利用側温度Tが、第2の閾温度T2以上の場合、つまりT2≦Tの領域では、制御装置22は、給湯機1を沸き上げ単独運転で運転するよう制御しているため、加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率が0%になるよう第1流入口と第2流入口の開度を制御している。そのため、沸き上げ用熱交換器12による加熱熱量は利用側熱交換器24に供給されない。
In the case where the use side temperature T is equal to or higher than the second threshold temperature T2, that is, in the region of T2 ≦ T, the
以上のように、利用側温度Tに基づいて、沸き上げ・追い焚き同時運転時における加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量と、加熱ユニット10から貯湯タンク23へ流入する流量との比率を制御することによって、利用側温度Tを利用側設定温度Tmにより近づけることができる。
As described above, based on the use side temperature T, the flow rate flowing from the
また、図9のグラフ中のXmは、利用側温度Tが利用側設定温度Tmと等しい場合の浴槽60の湯水からの放熱熱量と同じ熱量を利用側熱交換器24に供給するような加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率であり、均衡比率Xmと名付ける。均衡比率Xmは、加熱ユニット10の加熱能力と、利用側設定温度Tmにおける放熱熱量によって決定される。例えば、加熱ユニット10の加熱能力が3kW、利用側設定温度が40℃であり、40℃における放熱熱量が0.6kWとすると、放熱熱量は加熱ユニット10の加熱能力の20%の熱量であるため、均衡比率Xmは20%となる。実施の形態2では、第1の比率X1と、第2の比率X2は少なくとも100%>X1>X2>0%の条件を満たすように設定されていればよいが、さらに均衡比率Xmと比較して、X2<Xm<X1の条件を満たすように第1の比率X1と第2の比率X2を設定されていれば、利用側温度Tを利用側設定温度Tmに更に精度良く近づけることができる。
Further, Xm in the graph of FIG. 9 is a heating unit that supplies the usage-
均衡比率Xmは、利用側設定温度Tmによって変わるため、より精密に利用側温度Tを利用側設定温度Tmを近づける場合は、記憶部22aに設定可能な利用側設定温度Tmに対応した均衡比率Xmを記憶させておき、リモコン21より設定された利用側設定温度Tmに応じて均衡比率Xmを設定しても構わない。
Since the equilibrium ratio Xm varies depending on the use side set temperature Tm, when the use side temperature T is brought closer to the use side set temperature Tm, the balance ratio Xm corresponding to the use side set temperature Tm that can be set in the
図10は、実施の形態2の変形例における加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率と利用側温度Tとの関係を示したグラフである。実施の形態2では、加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率を断続的に変更しているが、これは三方弁28の第1流入口及び第2流入口の開度の制御を容易にするためである。そのため、三方弁28の第1流入口及び第2流入口の開度の制御が精密にできるのであれば、図10のように加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率を、利用側温度Tに応じて連続的に変更しても構わない。また、図10は直線的に変更しているが、これに限らず、T1<T<T2の領域において利用側温度Tが上昇するほど加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率が低くなるように変更するならば曲線でもよい。さらに、利用側温度Tが利用側設定温度Tmと等しい場合の加熱ユニット10から利用側熱交換器24へ流入する流量の比率を均衡比率Xmと等しくすることにより、十分時間が経過すると利用側温度Tは利用側設定温度Tmとほぼ同じ温度になる。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the ratio of the flow rate flowing from the
実施の形態3
次に実施の形態3の給湯機について説明をする。実施の形態3の給湯機1では、実施の形態1の制御に加えて、沸き上げ単独運転時、追い焚き単独運転時及び沸き上げ・追い焚き同時運転時のそれぞれの運転に応じて、制御装置22は加熱ユニット10の加熱能力を変更する。加熱能力の変更の具体的な手段としては、圧縮機11の回転数を変更する方法が挙げられ、回転数を低くすることによって加熱能力の低減が可能であり、回転数を高くすることで加熱能力の上昇が可能である。
Next, a water heater according to
まず、沸き上げ・追い焚き同時運転時の圧縮機11の回転数について他の運転と比較して説明する。沸き上げ・追い焚き同時運転の場合は、浴槽60の湯より放熱される熱量分だけ浴槽60の湯に与えられればよいため、沸き上げ単独運転と追い焚き単独運転よりも熱量は必要ではなく、圧縮機11の回転数も低くてよい。そのため、沸き上げ・追い焚き同時運転時の圧縮機11の回転数は、沸き上げ単独運転時及び追い焚き単独運転時の回転数よりも低く設定した方が、圧縮機11の消費電力が低減する。また、一般的な圧縮機には信頼性の観点から運転可能な最低回転数が設定されており、運転可能な最低回転数であっても加熱ユニット10の加熱能力が、浴槽60からの放熱熱量と比較して過大である場合がある。そのため、圧縮機11の回転数は、運転可能な最低回転数付近に設定される場合もある。
First, the rotation speed of the
次に、沸き上げ単独運転時の圧縮機11の回転数と、追い焚き単独運転時の圧縮機11の回転数について比較して説明する。沸き上げ単独運転の場合は、貯湯タンク23下部の低温の熱源側湯水を加熱ユニット10によって高温の熱源側湯水に沸き上げる必要がある。また、追い焚き単独運転の場合は、利用側熱交換器24で熱交換を行った熱源側湯水を加熱ユニット10によって高温の湯に沸き上げる必要がある。貯湯タンク23下部の低温の熱源側湯水と、利用側熱交換器24で熱交換を行った熱源側湯水とを比較すると、一般的に貯湯タンク23下部の低温の熱源側湯水の方が温度は低い。そのため、貯湯タンク23下部の低温の熱源側湯水と利用側熱交換器24で熱交換を行った熱源側湯水では、同じ高温の熱源側湯水に沸き上げるために必要な熱量が異なり、貯湯タンク23下部の低温の熱源側湯水の方が多くの熱量を必要とする。そのため、沸き上げ単独運転時と追い焚き単独運転時では、沸き上げ単独運転時の方が加熱ユニット10の加熱能力を高くする必要があり、圧縮機11の回転数は沸き上げ単独運転時の方が高くなければならない。
Next, the number of rotations of the
以上より、沸き上げ単独運転、追い焚き単独運転及び沸き上げ・追い焚き同時運転のそれぞれの運転で必要とする熱量は、沸き上げ単独運転>追い焚き単独運転>沸き上げ・追い焚き同時運転、の関係が成り立つ。よって、実施の形態3の給湯機1は、圧縮機11の回転数が、沸き上げ単独運転>追い焚き単独運転>沸き上げ・追い焚き同時運転、の関係が成り立つように、それぞれの運転時の圧縮機11の回転数を設定し、制御装置22は運転が切り替わる際に圧縮機11の回転数も同時に切り替えるよう制御を行う。特に、沸き上げ単独運転又は追い焚き単独運転から沸き上げ・追い焚き同時運転に切り替える際に、圧縮機11の回転数が下がるため、沸き上げ・追い焚き同時運転時の圧縮機11の消費電力も下がる。
In view of the above, the amount of heat required for each of the boiling single operation, the reheating single operation, and the simultaneous boiling and reheating operation is as follows: boiling single operation> reheating single operation> simultaneous boiling and reheating operation A relationship is established. Therefore, the
なお、一般的に圧縮機11の回転数は、他にも外気温度や入水温度に応じて決められ、加熱ユニット10で同じ熱量を発生させる場合でも圧縮機11の回転数が異なることがある。例えば、外気温度が低い冬季と、外気温度が高い夏季では、同じ熱量を発生させるには冬季の方が圧縮機11の回転数を高く設定しなければならない。そのため、加熱ユニット11が設置される場所において想定される状況から、各運転時に必要な熱量を確保するための最高回転数と最低回転数が求められ、各運転時の最高回転数から最低回転数までの回転数範囲も決定される。この時、各運転時の最高回転数及び最低回転数同士を比較すると、沸き上げ単独運転>追い焚き単独運転>沸き上げ・追い焚き同時運転、の関係は成り立つが、回転数範囲に着目すると、例えば、沸き上げ単独運転の最低回転数が沸き上げ・追い焚き同時運転の最高回転数よりも高く、沸き上げ単独運転の回転数範囲の一部と沸き上げ・追い焚き同時運転の回転数範囲の一部が重なるような場合もある。このように一方の運転からもう一方の運転に切り替わる際に、一方の運転時の回転数がもう一方の運転の回転数範囲内である場合には、回転数を変更しなくても良い。
In general, the rotational speed of the
実施の形態4
次に実施の形態4の給湯機について説明をする。実施の形態4の給湯機1では、貯湯タンク23の上部に貯留させる高温の熱源側湯水の沸き上げ温度を、制御装置22が制御している。なお、沸き上げ温度は、リモコン21から入力されるなどの手段で既に記憶部22aに記憶されているものとする。
Next, a water heater according to
また、制御装置22は、タイマーを有しており、制御装置22はタイマーに基づいて予め記憶部22aに記憶されている時刻になると、記憶部22aに記憶された沸き上げ温度で沸き上げ単独運転を行うように設定されており、貯湯タンク23の上部の高温の熱源側湯水は定期的に補充されている。この定期的に行われる沸き上げ単独運転は、深夜などの電気代の安い時間帯に設定されることが多い。一方、沸き上げ・追い焚き同時運転は、使用者が浴槽60を使用している場合に行われるため、主に夕方や夜間など深夜よりも前の時間帯に使用されることが多い。そのため、定期的に沸き上げ単独運転で沸き上げた高温の熱源側湯水は、沸き上げ・追い焚き同時運転が使用される時間帯には温度が低下していることが多い。この場合に、沸き上げ・追い焚き同時運転時に、記憶部22aに記憶された沸き上げ温度で高温の熱源側湯水を沸き上げても、貯湯タンク23に流入した際に高温の熱源側湯水よりも低い温度である貯湯タンク23上部の熱源側湯水と混合して高温の熱源側湯水の層を形成することは難しい。そのため、沸き上げ・追い焚き同時運転時の、沸き上げ温度は記憶部22aに記憶された沸き上げ温度よりも低温になるよう、制御装置22を制御することで、冷媒吐出温度を低くすることができ、COPを高めることができる。
Further, the
このように沸き上げ・追い焚き同時運転の沸き上げ温度は、定期的に行われる沸き上げ単独運転時の沸き上げ温度よりも低下させることにより、加熱ユニット10の消費電力を低減させることができ、COPの増大に寄与することができる。
In this way, the boiling temperature of the simultaneous boiling and reheating operation can be reduced by lowering the boiling temperature at the time of the single heating operation performed periodically, thereby reducing the power consumption of the
なお、沸き上げ・追い焚き同時運転の場合の沸き上げ温度は、運転切り替え時の貯湯タンク23上部の熱源側湯水の温度であることが望ましい。運転切り替え時の貯湯タンク23上部の熱源側湯水の温度は、例えば貯湯タンク23の表面に取り付けられた複数のタンク用温度センサ23eのうち最も上部に取り付けられたタンク用温度センサ23eの温度を参照する方法がある。また、沸き上げ単独運転からの経過時間と低下した温度の関係と、前回実行された深夜の沸き上げ単独運転の終了時間とを記憶部22aに記憶させ、判断部22bが運転切り替え時の現在時間と記憶部22aに記憶されている終了時間を比較して経過時間を求め、経過時間より沸き上げ温度より低下した温度分を減算することで運転切り替え時の貯湯タンク23上部の熱源側湯水の温度を算出する方法もある。
In addition, it is desirable that the boiling temperature in the case of simultaneous boiling and reheating operation is the temperature of the hot water on the heat source side above the hot
1 給湯機、10 加熱ユニット、11 圧縮機、12 沸き上げ用熱交換器、13 膨張弁、14 空気熱交換器、15 冷媒配管、20 タンクユニット、21 リモコン、22 制御装置、22a 記憶部、22b 判断部、23 貯湯タンク、23a 水流入口、23b 水流出口、23c 中温水流入口、23d 温水流入出口、23e タンク用温度センサ、24 利用側熱交換器、25 減圧弁、26 給湯用混合弁、27 利用側混合弁、28 三方弁、29 熱源ポンプ、30 四方弁、31 水栓、32 利用側流量センサ、33 利用側電磁弁、34 利用側循環ポンプ、35 利用側往き温度センサ、36 利用側戻り温度センサ、40 加熱ユニット往き配管、41 加熱ユニット戻り配管、42 利用側往き配管、43 利用側戻り配管、44 給水管路、44a 第1給水配管、44b 第2給水配管、44c 第3給水配管、45 水流出口配管、46 温水流出配管、47 第1バイパス配管、48 第2バイパス配管、49 送湯配管、50 温水流入配管、51 第1給湯配管、52 第2給湯配管、53 第3給湯配管、60 浴槽 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water heater, 10 Heating unit, 11 Compressor, 12 Heat exchanger for boiling, 13 Expansion valve, 14 Air heat exchanger, 15 Refrigerant piping, 20 Tank unit, 21 Remote control, 22 Control apparatus, 22a Memory | storage part, 22b Judgment unit, 23 hot water storage tank, 23a water inlet, 23b water outlet, 23c medium temperature water inlet, 23d warm water inlet, 23e tank temperature sensor, 24 use side heat exchanger, 25 pressure reducing valve, 26 hot water mixing valve, 27 Use side mixing valve, 28 Three-way valve, 29 Heat source pump, 30 Four-way valve, 31 Water tap, 32 Use side flow sensor, 33 Use side solenoid valve, 34 Use side circulation pump, 35 Use side forward temperature sensor, 36 Use side return Temperature sensor, 40 Heating unit return piping, 41 Heating unit return piping, 42 User side return piping, 43 User side return piping 44 water supply pipe, 44a first water supply pipe, 44b second water supply pipe, 44c third water supply pipe, 45 water outlet pipe, 46 hot water outflow pipe, 47 first bypass pipe, 48 second bypass pipe, 49 hot water supply pipe 50 hot water inflow piping, 51 first hot water supply piping, 52 second hot water supply piping, 53 third hot water supply piping, 60 bathtub
Claims (8)
上部から前記加熱手段により加熱された前記熱源側湯水が流入し、下部から水源より前記熱源側湯水となる水が供給される貯湯タンクと、
前記加熱手段により加熱された前記熱源側湯水と、利用側湯水とが流入し、流入した前記熱源側湯水を前記利用側湯水と熱交換を行わせる利用側熱交換器と、
前記貯湯タンクに貯留されている前記熱源側湯水が流入する第1流入口と、前記利用側熱交換器より流出した前記熱源側湯水が流入する第2流入口と、前記第1流入口及び前記第2流入口より流入した前記熱源側湯水が前記加熱手段へ流出する流出口と、を有する流量調整手段と、
前記利用側熱交換器に流入する前の前記利用側湯水の温度を測定する利用側温度センサと、
前記流量調整手段の前記第1流入口の開度と、前記第2流入口の開度を制御することで、前記加熱手段より流出する熱源側温水の、前記利用側熱交換器に流入する流量と、前記貯湯タンクに流入する流量と、を調整可能な制御装置と、を有しており、
前記制御装置には、前記利用側湯水の設定温度と、前記設定温度よりも低い温度に設定された第1の閾温度と、前記設定温度と同じ又は前記設定温度よりも高い温度に設定された第2の閾温度が予め設定されており、
前記制御装置は、前記利用側温度センサの測定温度が前記第1の閾温度以下の場合には、前記加熱手段で加熱された前記熱源側湯水が前記利用側熱交換器に流入するように前記流量調整手段を制御し、前記利用側温度センサの測定温度が前記第1の閾温度よりも高く前記第2の閾温度よりも低い場合には、前記加熱手段で加熱された前記熱源側湯水が前記利用側熱交換器と前記貯湯タンクの両方に流入するように前記流量調整手段を制御し、前記利用側温度センサの測定温度が前記第2の閾温度以上の場合には、前記加熱手段で加熱された前記熱源側湯水が前記貯湯タンクに流入するように前記流量調整手段を制御することを特徴とする給湯機。 Heating means for heating and flowing out the flowing hot water on the heat source side,
A hot water storage tank into which the heat source side hot water heated by the heating means flows from the upper part, and water serving as the heat source side hot water from the lower part is supplied from the lower part;
The heat-source-side hot water heated by the heating means and the use-side hot water flow in, and the use-side heat exchanger that exchanges heat between the heat-source-side hot water and the use-side hot water,
A first inlet into which the heat source side hot water stored in the hot water storage tank flows, a second inlet into which the heat source side hot water flowing out from the use side heat exchanger flows, the first inlet, and the A flow rate adjusting means having an outlet through which the hot water on the heat source side flowing in from the second inlet flows out to the heating means;
A use side temperature sensor for measuring a temperature of the use side hot water before flowing into the use side heat exchanger;
By controlling the opening degree of the first inlet and the opening degree of the second inlet of the flow rate adjusting means, the flow rate of the heat source side hot water flowing out from the heating means and flowing into the use side heat exchanger And a control device capable of adjusting the flow rate flowing into the hot water storage tank,
The control device is set to the set temperature of the use-side hot water, the first threshold temperature set to a temperature lower than the set temperature, and the same temperature as the set temperature or higher than the set temperature. A second threshold temperature is preset,
When the measured temperature of the use side temperature sensor is equal to or lower than the first threshold temperature, the control device is configured so that the heat source side hot water heated by the heating unit flows into the use side heat exchanger. When the flow rate adjustment means is controlled and the measured temperature of the use side temperature sensor is higher than the first threshold temperature and lower than the second threshold temperature, the heat source side hot water heated by the heating means is The flow rate adjusting means is controlled to flow into both the use side heat exchanger and the hot water storage tank, and when the measured temperature of the use side temperature sensor is equal to or higher than the second threshold temperature, the heating means A hot water supply apparatus, wherein the flow rate adjusting means is controlled so that the heated hot water on the heat source side flows into the hot water storage tank.
前記制御装置は、前記利用側温度センサの測定温度が前記利用側湯水の設定温度よりも低い場合には、前記加熱手段から前記利用側熱交換器に流入する流量が前記均衡比率における前記加熱手段から前記利用側熱交換器に流入する流量よりも多くなるように前記流量調整手段を制御し、前記利用側温度センサの測定温度が前記利用側湯水の設定温度よりも高い場合には、前記加熱手段から前記利用側熱交換器に流入する流量が前記均衡比率における前記加熱手段から前記利用側熱交換器に流入する流量よりも少なくなるように前記流量調整手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の給湯機。 The heating capacity of the heating means is determined by the set temperature of the use side hot water, and the amount of heat given to the use side hot water by the use side heat exchanger is equal to the amount of heat radiated from the use side hot water. An equilibrium ratio that is a ratio between a flow rate flowing from the heating means into the use side heat exchanger and a flow rate flowing from the heating means into the hot water storage tank is determined,
When the measured temperature of the use side temperature sensor is lower than the set temperature of the use side hot water, the control device is configured such that the flow rate flowing from the heating means into the use side heat exchanger is the heating means at the equilibrium ratio. The flow rate adjusting means is controlled to be greater than the flow rate flowing into the usage side heat exchanger from the heating side, and when the measured temperature of the usage side temperature sensor is higher than the set temperature of the usage side hot water, the heating The flow rate adjusting means is controlled such that the flow rate flowing from the heating means into the usage side heat exchanger is less than the flow rate flowing from the heating means to the usage side heat exchanger at the equilibrium ratio. Item 3. A water heater according to item 2.
前記加熱手段で流出する熱源側湯水が、前記利用側熱交換器と前記貯湯タンクの両方に流入する場合よりも、前記利用側熱交換器に流入する場合の方が、前記加熱能力が高くなるように制御することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の給湯機。 The control device is capable of controlling the heating capacity of the heating means,
The heating capacity is higher when the heat source side hot water flowing out by the heating means flows into the use side heat exchanger than when flowing into both the use side heat exchanger and the hot water storage tank. It controls as follows, The hot water supply apparatus as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
前記加熱手段で流出する熱源側湯水が、前記利用側熱交換器に流入する場合よりも、前記貯湯タンクに流入する場合の方が、前記加熱能力が高くなるように制御することを特徴とする請求項4に記載の給湯機。 The controller is
The heat source side hot water flowing out by the heating means is controlled so that the heating capacity is higher when flowing into the hot water storage tank than when flowing into the use side heat exchanger. The water heater according to claim 4.
前記制御装置は、前記圧縮機の回転数を制御することにより前記加熱手段の加熱能力を制御することを特徴とする請求項4又は5に記載の給湯機。 The heating means heats the flowing hot water on the heat source side by a heat pump cycle constituted by a compressor, a heat exchanger for boiling, an expansion valve, and an air heat exchanger,
The hot water heater according to claim 4 or 5, wherein the control device controls a heating capacity of the heating means by controlling a rotation speed of the compressor.
前記制御装置は、前記タイマーが予め定められた時刻になった場合における加熱手段の加熱能力よりも、前記利用側温度センサの測定温度が前記第1の閾温度よりも高く前記第2の閾温度よりも低い場合における前記加熱手段の加熱能力の方が低くなるように制御することを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の給湯機。 The control device has a timer and stores a predetermined time. When the timer reaches a predetermined time, the heating means heats the hot water on the heat source side and is heated by the heating means. And controlling the opening of the first inlet of the flow rate adjusting means and the opening of the second inlet so that the heat source side hot water flows into the upper part of the hot water storage tank,
The control device is configured such that the measured temperature of the use-side temperature sensor is higher than the first threshold temperature than the heating capability of the heating unit when the timer has reached a predetermined time, and the second threshold temperature. The hot water heater according to any one of claims 1 to 6, wherein the heating capacity of the heating means is controlled to be lower when the temperature is lower.
上部から前記加熱手段により加熱された前記熱源側湯水が流入し、下部から水源より前記熱源側湯水となる水が供給される貯湯タンクと、A hot water storage tank into which the heat source side hot water heated by the heating means flows from the upper part, and water serving as the heat source side hot water from the lower part is supplied from the lower part;
前記加熱手段により加熱された前記熱源側湯水と、利用側湯水とが流入し、流入した前記熱源側湯水を前記利用側湯水と熱交換を行う利用側熱交換器と、The heat source side hot water heated by the heating means and the use side hot water flow in, and the use side heat exchanger that performs heat exchange between the heat source side hot water and the inflow hot water with the use side hot water,
前記貯湯タンクに貯留されている前記熱源側湯水が流入する第1流入口と、前記利用側熱交換器より流出した前記熱源側湯水が流入する第2流入口と、前記第1流入口及び前記第2流入口より流入した前記熱源側湯水を前記加熱手段へ流出させる流出口と、を有する流量調整手段と、A first inlet into which the heat source side hot water stored in the hot water storage tank flows, a second inlet into which the heat source side hot water flowing out from the use side heat exchanger flows, the first inlet, and the A flow rate adjusting means having an outlet for allowing the heat source side hot water flowing in from the second inlet to flow out to the heating means;
前記利用側熱交換器に流入する前の前記利用側湯水の温度を測定する利用側温度センサと、A use side temperature sensor for measuring a temperature of the use side hot water before flowing into the use side heat exchanger;
前記流量調整手段の前記第1流入口の開度と、前記第2流入口の開度を制御することで、前記加熱手段より流出する熱源側温水の、前記利用側熱交換器に流入する流量と、前記貯湯タンクに流入する流量と、を調整可能な制御装置と、を有しており、By controlling the opening degree of the first inlet and the opening degree of the second inlet of the flow rate adjusting means, the flow rate of the heat source side hot water flowing out from the heating means and flowing into the use side heat exchanger And a control device capable of adjusting the flow rate flowing into the hot water storage tank,
前記制御装置には、前記利用側湯水の設定温度と、前記設定温度以上に設定された閾温度が予め設定されており、The control device is preset with a set temperature of the user-side hot water and a threshold temperature set higher than the set temperature,
前記制御装置は、前記利用側温度センサの測定温度が前記閾温度よりも低い場合には、前記加熱手段で加熱された前記熱源側湯水が前記利用側熱交換器と前記貯湯タンクの両方に流入するよう前記流量調整手段を制御し、前記利用側温度センサの測定温度が前記閾温度以上の場合には、前記加熱手段で加熱された前記熱源側湯水が前記貯湯タンクに流入するよう前記流量調整手段を制御することを特徴とする給湯機。When the measured temperature of the use side temperature sensor is lower than the threshold temperature, the control device causes the heat source side hot water heated by the heating means to flow into both the use side heat exchanger and the hot water storage tank. The flow rate adjusting means is controlled so that the heat source side hot water heated by the heating means flows into the hot water storage tank when the measured temperature of the use side temperature sensor is equal to or higher than the threshold temperature. A water heater characterized by controlling the means.
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