JP2005147543A - ヒートポンプ給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置工事での配管誤接続を運転開始後早い時間に検出を可能とするヒートポンプ給湯装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路と貯湯槽、流体循環ポンプを配管で接続した流体回路を有したヒートポンプ給湯装置であって、給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、給湯用熱交換器で熱交換された後の出湯温度を検出する出湯温度検出手段を有し、入水温度が出湯温度に比べ所定の温度以上高ければ、給湯用熱交換器との流体回路の接続が誤接続状態と判断することにより、誤接続を運転開始後早い時間に検出することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路と貯湯槽、流体循環ポンプを配管で接続した流体回路を有したヒートポンプ給湯装置に関する。

従来、この種のヒートポンプ給湯装置では、給湯用熱交換器に供給される入水温度が高くなってきたときにヒートポンプ回路の冷媒圧力の過度の上昇を抑えるため、入水温度が所定温度より高くなると運転能力を下げるよう制御している。具体的には、入水温度が所定温度より高い場合は能力可変型の圧縮機の能力を下げる制御手段を設けているものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−４８４２０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、設置工事で行わなければならない給湯用熱交換器への入水と出湯の配管接続の際に、入水側と出湯側を誤って入れ違いに接続してしまう場合があり、この場合、運転開始してしばらくすると入水温度の検出温度が高くなってくるため、実際には貯湯槽からの入水温度は低いのに運転能力を下げるよう制御されてしまい、高温度に沸かすことができなくなり、またこの不良現象を設置直後の試運転程度の時間では見つけることが難しく、ユーザーが使うまでわからないという課題を有していた。

本発明は、前記課題を解決するもので、運転開始後早い時間に配管誤接続検出を可能とするヒートポンプ給湯装置を提供するものである。またさらには、誤接続であっても制御を自動的に修正し、配管を直さなくても運転を可能とするヒートポンプ給湯装置を提供するものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を順次接続したヒートポンプ回路と貯湯槽、循環ポンプを配管で接続した流体回路を有したヒートポンプ給湯装置であって、給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、給湯用熱交換器で熱交換された後の出湯温度を検出する出湯温度検出手段を有し、入水温度が出湯温度に比べ所定の温度以上高ければ、記給湯用熱交換器との流体回路の接続が誤接続状態と判定することを特徴としたものである。

また、本発明のヒートポンプ給湯装置は、前記誤接続状態と判定した場合に、入水温度検出手段による検出温度を出湯検出温度に、出湯温度検出手段による検出温度を入水検出温度に置き換えて運転制御を行うことを特徴としたものである。

本発明のヒートポンプ給湯装置は、給湯用熱交換器への入水側と出湯側との配管の誤接続を、運転開始後早い時間に検出することが可能となり、誤接続の早期発見が可能である。また、配管の誤接続を検出した場合に、検出温度の入水側と出湯側を入れ替えた検出値とすることにより、誤接続を直さなくても運転を可能となる。

本願第１の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路と貯湯槽、流体循環ポンプを配管で接続した流体回路を有したヒートポンプ給湯装置であって、給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、給湯用熱交換器で熱交換された後の出湯温度を検出する出湯温度検出手段を有し、入水温度が出湯温度に比べ所定の温度以上高ければ、給湯用熱交換器との流体回路の接続が誤接続状態と判断することにより、誤接続を運転開始後早い時間に検出することが可能となる。

第２の発明は、誤接続状態と判断した場合に、故障表示手段にて故障表示を行うと共に、運転を中止することにより、工事業者やユーザーに簡単確実に誤接続であることを知らしめることが可能となる。

第３の発明は、誤接続状態と判断した場合に、入水温度検出手段による検出温度を出湯検出温度に、出湯温度検出手段による検出温度を入水検出温度に置き換えて運転制御を行うため、誤接続を直さなくても運転が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が左右されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。まず、ヒートポンプ給湯装置のヒートポンプ回路について説明する。ヒートポンプ回路１０は、圧縮機１１、給湯用熱交換器１２、メイン膨張弁１３Ａ、キャピラリーチューブ１３Ｂ、及び蒸発器１４を順に配管で接続して構成されている。

次に、ヒートポンプ給湯装置の貯湯回路について説明する。貯湯タンク２０の底部配管から、流量調整弁３１を介して水道管等の水供給配管３２に接続されている。また貯湯タンク２０の底部配管から、循環ポンプ２３を介して給湯用熱交換器１２内の水用配管１２Ａの入水側と接続されている。また、貯湯タンク２０の上部循環用配管２４は、水用配管１２Ａの出湯側と接続されている。

さらに、貯湯回路には、この給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａへの入水温度を検出する温度センサ（入水温度検出手段）４０Ｅと、給湯用熱交換器１２で熱交換された後の出湯温度を検出する温度センサ（出湯温度検出手段）４０Ｆが設けられている。

また、ヒートポンプ給湯装置は図１で示すようにタンクユニットとヒートポンプユニットに分かれており、現場での設置工事で、入水側接続配管４０Ａと出湯側接続配管４０Ｂにて２つのユニットを接続するようになっている。この接続を間違ってしまうと、破線で示すように入水側接続配管４０Ｃと出湯側接続配管４０Ｄの状態になってしまい、その場合の給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａを流れる水の流れは図１の矢印方向とは逆となる。

なお、貯湯タンク２０は、積層式の貯湯タンクであり、タンク内での撹拌が防止され、上部に高温水が底部に低温水が蓄積されるように構成されている。一方、貯湯タンク２０の上部出湯用配管３３は、混合弁３４に接続されている。混合弁３４の流出側の出湯回路は、キッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口３６に接続されている。なお、貯湯タンクに関しては、本願と直接関係がないため説明は省略する。

以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置について、以下その運転動作を説明する。貯湯タンクからの運転信号を受信してヒートポンプユニットの運転が開始される。ヒー
トポンプ回路１０では、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器１２で放熱し、メイン膨張弁１３Ａ及びキャピラリーチューブ１３Ｂで減圧された後、蒸発器１４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機１１に吸入される。

一方、循環ポンプ２３の運転により、貯湯タンク２０内の底部の比較的温度が低い水は、底部配管を通って給湯用熱交換器１２内の水用配管１２Ａに導かれて前記ヒートポンプ回路により加熱され、その温水は、上部循環用配管２４を通って貯湯タンク２０に戻される。

次に、給湯用熱交換器との流体回路の誤接続検出制御について図２、図３を用いて説明する。図２は流体回路の誤接続検出制御のブロック図である。

入水温度検出手段（温度センサ）４０Ｅと出湯温度検出手段（温度センサ）４０Ｆによる検出温度を、入水温度と出湯温度比較手段４１にて比較し、流水回路誤接続判定手段４２にてその温度差が所定の値以上であれば誤接続と判断し、運転停止手段４３にて圧縮機の運転を停止させ、同時に故障表示手段４４で誤接続であることを表示する。

図３は流体回路の誤接続検出制御のフローチャートである。まずタンクユニットから圧縮機運転開始の信号を受信して圧縮機運転が開始する（Ｓ５１）。次ぎに運転時間の記憶を行い（Ｓ５２）、運転開始からの運転時間が所定の計時時間Ｔｉｍｅを経過する（Ｓ５３）と次に移行する。この際の所定の計時時刻Ｔｉｍｅは、圧縮機が起動してヒートポンプ回路の冷媒の循環が行き渡り不安定な状態から脱する時間以上であればよく、例えば５分というように設定する。

次に入水温度（Ｔａ）と出湯温度（Ｔｂ）を比較し、入水温度（Ｔａ）が出湯温度（Ｔｂ）より所定の温度（Ｔｃ）以上高ければ、次のステップ（Ｓ５４）に移行し、流水回路誤接続と判定する（Ｓ５５）。この判定がなされると圧縮機の運転を停止し（Ｓ５６）、誤接続であることの故障表示を行なう（Ｓ５７）。

所定の温度（Ｔｃ）については、例えば１０Ｋというような値に設定されるもので、本来、誤接続がなく正常に運転されているときには入水温度が出湯温度より高くなることはないので所定の温度（Ｔｃ）を０とすれば良いところであるが、温度センサ自体のバラツキやその取付によるバラツキ等があり誤判断してしまうことを防止するためその値を設定している。

以上のように、本実施の形態においては、給湯用熱交換器への入水と出湯の検出温度を比較し、入水温度が出湯温度より所定温度以上高ければ誤接続と判断するようにして、運転開始後早い時間に検出することが可能となる。

また、本実施の形態では、流水回路誤接続検出の開始時間は計時時刻Ｔｉｍｅとして規定し、いつまでその検出制御を行なっているかについては説明しなかったが、終了計時時刻Ｔｉｍｅを設定して、その時刻を過ぎると流水回路誤接続検出制御から抜け出すようにしても良いことは言うまでもない。

（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態のヒートポンプ給湯装置における流体回路の誤接続検出制御のブロック図である。回路構成図は第１の実施の形態での図１と同じなので省略する。

流水回路誤接続判定までは第１の実施の形態での図２と同じなので説明は省略する。流
水回路誤接続判定手段４２にて入水温度が出湯温度より所定の温度以上であれば誤接続と判断し、この判断に基づき流水回路誤接続補正制御手段４５にて出湯温度検出温度を入水温度へ、入水温度検出温度を出湯温度へと置き換えて、以降は通常の運転制御を行なうものである。

図５は流体回路の誤接続検出制御のフローチャートである。この場合も流水回路誤接続判定（Ｓ５５）までは、第１の実施の形態での図３と同じなのでその部分の説明は省略する。この誤接続判定がなされると、この時点以後の出湯温度検出手段での検出温度を入水温度と、入水温度検出手段での検出温度を出湯温度とみなし（Ｓ５８）て、以降はヒートポンプ回路の各種運転制御を行なう（Ｓ５９）。

以上のように、本実施の形態においては、給湯用熱交換器への入水と出湯の検出温度を比較し、入水温度が出湯温度より所定温度以上高ければ誤接続と判断し、誤接続と判断されれば入水温度と出湯温度を置き換えて運転することにより、誤接続の状態を更なる工事で直さなくても自動的に継続した運転が可能となる。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、流水回路誤接続の検知や誤接続の自動修正が可能なため、貯湯タンクの沸き上げ運転を行なうものの他、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する、瞬間湯沸かし運転タイプにも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図 本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置のブロック図 本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置のフローチャート 本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯装置のブロック図 本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯装置のフローチャート

符号の説明

１０ ヒートポンプ回路
１１ 圧縮機
１２ 給湯用熱交換器
１４ 蒸発器
２０ 貯湯タンク
２３ 流体循環ポンプ
４０Ａ 入水側接続配管
４０Ｂ 出湯側接続配管
４０Ｅ 入水温度検出手段
４０Ｆ 出湯温度検出手段

Claims (3)

1. 圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を順次接続したヒートポンプ回路と、貯湯槽、循環ポンプを配管で接続した流体回路を有したヒートポンプ給湯装置であって、前記給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、前記給湯用熱交換器で熱交換された後の出湯温度を検出する出湯温度検出手段を有し、前記入水温度が前記出湯温度に比べ、所定値より高ければ、前記給湯用熱交換器との流体回路の接続が誤接続状態と判定することを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
2. 前記誤接続状態と判定した場合に、ヒートポンプ給湯装置の運転を中止すると共に、故障表示手段にて故障表示を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
3. 前記誤接続状態と判断した場合に、前記入水温度検出手段による検出温度を出湯検出温度に、前記出湯温度検出手段による検出温度を入水検出温度に置き換えて運転制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。

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