JP2006226560A - ヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】施工時に行われるエア抜き作業が極めて容易に行えるヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【解決手段】コンプレッサー２６、水冷媒交換器２７、膨張弁２８、及び室外ファン３１を有する空気熱交換器２９を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路３０と、湯を貯える貯湯タンク７を有し、この貯湯タンク７と前記水冷媒交換器２７の温水流路３３とは、どちらかに循環ポンプ３２を備えた往き管２３と戻り管２４と連通したもので、前記温水流路３３から貯湯タンク７へ戻る戻り管２４途中には、排水管３９が接続する流路切替手段３８を備え、エアー抜き運転で流路切替手段３８を戻り管２４と排水管３９の連通状態とすることで、手動操作することなく自動的にエアー抜きが行われ、しかも水道圧をかけているので、確実に且つ素早く抜くことが出来、施工時の確認作業が効率良く手間をかけずに簡単に行われるものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ヒートポンプ回路を利用して、貯湯水を加熱し給湯を行うヒートポンプ式給湯機に関するものである。

従来よりこの種のヒートポンプ式給湯機では、深夜電力を利用して、高温高圧の冷媒と低温水とを効率よく熱交換し、貯湯タンク内に翌日使用する湯水を高温水として貯湯して、順次給水とミキシングしながら、設定温度の給湯を行い経済的な給湯を実現するものであった。（例えば、特許文献１）
特許第３０５５４０６号公報

ところで、この従来のものでは、ヒーポン側のエアー抜き栓を開けて、ヒーポン内部及びヒーポン配管内のエアー抜きを行っている。しかし、この方式だとヒーポン側のエアー抜き栓から出る排水をバケツなどで受け取る必要があり、又バケツに貯まった水を処分する手間が発生し、手動でエア抜きをする為作業中は、他の作業ができないという問題点を有するものであった。

この発明はこの点に着目し、上記問題点を解決する為、請求項１では、コンプレッサー、水冷媒交換器、膨張弁、及び室外ファンを有する空気熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、湯を貯える貯湯タンクを有し、この貯湯タンクと前記水冷媒交換器の温水流路とは、どちらかに循環ポンプを備えた往き管及び戻り管と連通したものに於いて、前記温水流路から貯湯タンクへ戻る戻り管途中には、排水管が接続する流路切替手段を備え、エアー抜き運転で流路切替手段を戻り管と排水管の連通状態とするものである。

又請求項２では、前記流路切替手段を電動三方弁で構成したものであり、請求項３では、前記流路切替手段は、往き管と戻り管をバイパスするバイパス路の該戻り管との接続部分に設けた電動四方弁で構成したものである。

又請求項４によれば、前記エアー抜き運転は、リモコンに設けたエアー抜きスイッチの操作で自動的に行われるものであり、請求項５では、前記エアー抜き運転は、予め設定された時間をカウントするタイマーのカウントアップで終了するものであり、請求項６では、前記エアー抜き運転は、排気管に設けたフローセンサが流水を検知したら終了するものである。

この発明の請求項１によると、手動操作することなく自動的にエアー抜きが行われ、しかも水道圧をかけているので、確実に且つ素早く抜くことが出来、施工時の確認作業が効率良く手間をかけずに簡単に行われるものである。

又請求項２では、流路切替がスムーズに行われ、常に安心して使用出来るものであり、請求項３では、凍結防止用の電動三方弁の替わりに電動四方弁とするもので、部品の交換のみで済み極めて容易に自動のエアー抜きが行われるものである。

又請求項４では、エアー抜きスイッチをリモコンに設けることで、エアー抜き運転が室内のリコモン操作で容易に行え、極めて使用勝手が良く施工業者でなくとも行えるので、特に数が多く施工日と入居して使用する日が違う集合住宅では好適であり、請求項５では、エアー抜き運転はタイマーによる所定時間で自動的に停止するので、エアーが抜けるまでいちいち器具について見ている必要がなく、極めて使用勝手が良いものである。又請求項６では、フローセンサで水流を確認してエアー抜き運転が停止されるので、確実にエアーが抜けてから停止出来るものである。

次に、この発明の一実形態のヒートポンプ式給湯機を図面に基づいて説明する。
１は貯湯タンクユニット、２はヒートポンプ回路を構成した加熱部、３は給湯栓、４はリモコン、５は浴槽、６は電源である。

前記貯湯タンクユニット１は、湯水を貯湯する貯湯タンク７と、貯湯タンク７の上部に接続された出湯管８と、貯湯タンクの下部に接続された給水管９と、出湯管８から高温水と給水管９から分岐されたバイパス管１０から低温水とを混合するミキシング弁１１と、ミキシング弁１１の下流に接続された給湯管１２に設けられた給湯温度センサー１３と、給湯管１２に設けられた給湯センサー１４と、給水管９に設けられた給湯温度センサー１５と、給湯管１２から分岐され浴槽５に接続された湯張り管１６と、この湯張り管１６の開閉を行う、湯張り弁１７と、湯張り管１６を流れる流量を積算する、湯張り流量センサー１８と、出湯管８から分岐して、接続された貯湯タンク７の過圧を逃す過圧逃がし弁１９と、給水管９に設けられた給水圧を減圧する減圧弁２０と、貯湯タンク７の側面上下方向に複数設けられた貯湯温度センサー２１と、この貯湯タンクユニット１の制御を行うマイクロコンピューターで主に構成される給湯制御部２２と、貯湯タンク７と加熱部２とを往き管２３と戻り管２４で接続して、湯水を循環させる加熱循環回路２５を形成するものである。

前記加熱部２は、二酸化炭素冷媒を圧縮するコンプレッサー２６と凝縮器としての水冷媒交換器２７と膨張弁２８と蒸発器としての空気熱交換器２９よりなる、ヒートポンプ回路３０と、空気熱交換器２９に送風する室外ファン３１と加熱循環回路２５の往き管２３途中に設けられた能力可変の循環ポンプ３２と、水冷媒交換器２７の加熱循環回路２５を構成する一番細いパイプからな成る温水流路３３の入り口側に設けられ、温水流路３３に流水する湯水の温度を検出する熱交入口温度センサー３４と、温水流路３３の出口側に設けられ、温水流路３３から流水する湯水の温度を検出する熱交出口温度センサー３５と、外気の温度を検出する凍結防止温度センサー３６と、この加熱部２の制御を行うマイクロコンピューターで主に構成される加熱制御部３７とを備えている。

３８は貯湯タンクユニット１内の戻り管２４途中に備えられた流路切替手段を構成する電動三方弁で、通常時は戻り管２４を連通状態とし、施工後のエアー抜き運転時のみ接続している排水管３９と温水流路３３の出口側の戻り管２４を連通状態として、温水流路３３及び加熱循環回路２５内のエアーを水道圧で回路外に押し出すものである。

前記リモコン４には、給湯スイッチ４０、給湯設定温度を設定する温度設定スイッチ４１、浴槽５への湯張りを指示する湯張りスイッチ４２、湯張り量を設定する湯張り量設定スイッチ４３、エアー抜きスイッチ４４とを有した操作部４５と、ドットマトリクス型の蛍光表示管よりなる表示部４６と、これら操作部４５及び表示部４６を制御すると共に前記給湯制御部２２とを通信を行うマイクロコンピューターで主に構成されたリモコン制御部４７を備えており、通常運転時は、前記表示部４６に操作部４５で設定された給湯設定温度や時刻情報及び給湯温度センサー２１で検知する残り貯湯量等が表示されるものであり、エアー抜きスイッチ４４を押圧することで、エアー抜き運転開始の信号が給湯制御部２２に出力され、この給湯制御部２２では電動三方弁３８を戻り管２４同士の連通から、排水管３９と温水流路３３の出口側の戻り管２４を連通状態とすると共に、給水管９の止水栓４８を開栓した後、更に予め設定された所定時間ここでは３０分のカウントをタイマー４９が行い、カウントアップで電動三方弁３８を元の状態に戻し、エアー抜き運転を終了させるものである。

次に図１〜図４に示すこの一実施形態の作動について説明する。
今器具を設置し、給湯回路や風呂回路、給水管９、給湯管１２の回路をそれぞれ配管接続した後、電源６を接続して施工は終了するものであり、次に各回路に水を張って漏れ確認をした後にエアー抜き運転を行うものである。

先ずリモコン４のエアー抜きスイッチ４４を押圧すると（ステップ５０）、前記した如くエアー抜き運転開始の信号が給湯制御部２２に出力され、この給湯制御部２２がステップ５１で電動三方弁３８を戻り管２４同士の連通から、排水管３９と温水流路３３の出口側の戻り管２４を連通状態とすると共に、給水管９の止水栓４８を自動開成した後、更に予め設定された所定時間ここでは３０分のカウントをタイマー４８が開始する。

これによって、給水管９よりの給水が貯湯タンク７の底部を介して往き管２３通り、温水流路３３から戻り管２４、排水管３９と流れることで、この間のエアーを水道圧で押し出して抜くものであり、排水管３９からの水は排水路へと流される。

そしてステップ５２で、３０分が経過してタイマー４８がタイムアップすることにより、ＹＥＳでステップ５３に進み電動三方弁３８を元の状態に戻し、エアー抜き運転を終了させるものであるが、この３０分は実測値に余裕をプラスした時間であり、無駄な排水が行われる心配はなく、更に手動操作することなく自動的にエアー抜きが行われ、しかも水道圧をかけているので、確実に且つ素早く抜くことが出来、施工時の確認作業が効率良く手間をかけずに簡単に行われるものである。

一方集合住宅等への設置で使用者自身にエアー抜きを行ってもらう時にも、リモコン４のエアー抜きスイッチ４４を押圧するだけで良く、面倒な操作もなく極めて容易に行えるものである。

次に図４に示すように、このヒートポンプ式給湯機は、夜間時間帯になると、前記給湯制御部２２が翌日に必要な貯湯熱量を演算し、この目標となる貯湯熱量を夜間時間帯の終了までに沸き上げるよう加熱制御部３７に指示してヒートポンプ回路３０を作動させ、加熱循環回路２５の循環ポンプ３２を駆動開始する。そして、循環ポンプ３２駆動により貯湯タンク７下部から取り出された湯水が水冷媒熱交換器２７の細い温水流路３３に流入して加熱され、加熱循環回路２５を介して貯湯タンク７の上部に戻されることにより、高温の湯が貯湯される。

そして、貯湯タンク７の側面に設けられた貯湯温度センサー２１が所定の量の高温水が貯湯されたことを検出するか、又は、熱項入口温度センサー３４が所定温度以上を検出すると、給湯制御部２２が加熱制御部３７へ加熱動作の停止を指示し、ヒートポンプ回路３０と循環ポンプ３２の作動が停止され、夜間時間帯の終了時までに貯湯作業を終了するものである。

この状態で給湯栓３を開口すると貯湯タンク７上部の高温水が出湯管８がらミキシング弁１１で給水とミキシングされて設定温度の給湯となって給湯管１２を介して供給され、貯湯タンク７にはこの給湯で減少した分の給水が給水管９から供給されて、温水を押し上げ順次これを繰り返して良好な給湯が行われるものである。

次に図５〜図９に示す他の実施形態を説明するが、この一実施形態と同一部分は同一符号を付し説明を省略して相違点のみ説明する。
５４は流路切替手段を構成する電動四方弁で、往き管２３と戻り管２４をバイパスするバイパス路５４の該戻り管２４との接続部分に設けられ、通常時は図８に示すように戻り管２４同士を連通し、凍結防止時には図９に示すように温水流路３３側の戻り管２４とバイパス路５５を連通して、貯湯タンク７上部へ戻るながれを中止して加熱循環回路２５のみの流れとして凍結を防止するものであり、又エアー抜き運転状態ではステップ５６で温水流路３３側の戻り管２４と排水管３９を連通状態とするものである。

５７は排水管３９に備えられたフローセンサで、ステップ５８でエアー抜き完了時の流水を検知して、ＹＥＳでステップ５９に進んで電動四方弁５４を通常の状態に戻して、エアー抜きを終了させるものであり、タイマー４９よりは確実にエアー抜きの完了検知出来、水の無駄な排水も確実に防止出来るものである。

この発明の一実施形態を示すヒートポンプ式給湯機のエアー抜き状態概略構 成図。 同要部電気回路のブロック図。 同要部のフローチャート。 同通常運転状態を示す概略構成図。 他の実施形態のエアー抜き運転状態を示す概略構成図。 同他の実施形態の要部電気回路のブロック図。 同他の実施形態の要部のフローチャート。 同他の実施形態の通常運転状態を示す概略構成図。 同他の実施形態の凍結防止運転状態を示す概略構成図。

符号の説明

４ リモコン
７ 貯湯タンク
２３ 往き管
２４ 戻り管
２６ コンプレッサー
２７ 水冷媒熱交換器
２８ 膨張弁
２９ 空気熱交換器
３０ ヒートポンプ回路
３１ 室外ファン
３２ 循環ポンプ
３３ 温水流路
３８ 電動三方弁（流路切替手段）
３９ 排水管
４４ エアー抜きスイッチ
４９ タイマー
５４ 電動四方弁
５５ バイパス路
５７ フローセンサ

Claims (6)

1. コンプレッサー、水冷媒交換器、膨張弁、及び室外ファンを有する空気熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、湯を貯える貯湯タンクを有し、この貯湯タンクと前記水冷媒交換器の温水流路とは、どちらかに循環ポンプを備えた往き管及び戻り管と連通したものに於いて、前記温水流路から貯湯タンクへ戻る戻り管途中には、排水管が接続する流路切替手段を備え、エアー抜き運転で流路切替手段を戻り管と排水管の連通状態とする事を特徴とするヒートポンプ式給湯機。
2. 前記流路切替手段は、電動三方弁で構成した事を特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯機。
3. 前記流路切替手段は、往き管と戻り管をバイパスするバイパス路の該戻り管との接続部分に設けた電動四方弁で構成した事を請求項１記載のヒートポンプ式給湯機。
4. 前記エアー抜き運転は、リモコンに設けたエアー抜きスイッチの操作で自動的に行われる事を特徴とする請求項１から３記載のヒートポンプ式給湯機。
5. 前記エアー抜き運転は、予め設定された時間をカウントするタイマーのカウントアップで終了する事を特徴とする請求項１から４記載のヒートポンプ式給湯機。
6. 前記エアー抜き運転は、排気管に設けたフローセンサが流水を検知したら終了する事を特徴とする請求項１から４記載のヒートポンプ式給湯機。

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