JP2009036487A - 給湯装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 水を密閉型タンク43に供給し、その密閉型タンク43内の水を各熱源機1で加熱して温水とし、その温水を密閉型タンク43に一旦貯え、その密閉型タンク43内の温水を開放型タンク5に供給して貯える。密閉型タンク43から開放型タンク5への温水の流路に流量調整弁51,52,53を設けるとともに、密閉型タンク43内の温水の温度を温度センサT1〜T5で検知し、その検知温度に応じて流量調整弁51,52,53の開度を制御する。
【選択図】 図1
Description
図1に示すように、複数台の熱源機1が給水側主配管2と給湯側主配管3との間に並列に接続されるとともに、その給水側主配管2および給湯側主配管3との間に温水を密閉型タンクユニット4が接続されている。
すなわち、圧縮機11から吐出される冷媒が四方弁12を介して水熱交換器13に流れ、その水熱交換器13を経た冷媒が減圧器である膨張弁14、室外熱交換器15、および上記四方弁12を通って圧縮機11に吸込まれる。室外熱交換器15に外気を供給するための室外ファン16がその室外熱交換器15の近傍に設けられている。これら圧縮機11から室外ファン16までの機器により、ヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。
上記給水側主配管2から第1三方弁22の第1流路の一端に第1配管21が接続され、その第1三方弁22の第1流路および第2流路のそれぞれ他端から上記水熱交換器13の水入口にポンプ24を介して第2配管23が接続されている。さらに、水熱交換器13の水出口から第2三方弁26の第3流路および第4流路のそれぞれ一端に第3配管25が接続され、その第3流路の他端から第1三方弁22の第2流路の一端に第4配管27が接続されている。また、第4配管27の中途部から給湯側主配管3に第5配管28が接続されるとともに、第2三方弁26の第4流路の他端から上記第1配管21に第6配管29が接続されている。これら第1配管21から第6配管29までの部品により、水サイクルが構成されている。
(1)熱源機1の運転開始に際し、ヒートポンプ式冷凍サイクルの運転およびポンプ24の運転を開始し、熱交換器温度センサ31の検知温度Tcまたは流入側温度センサ32の検知温度Twiが設定値に達するまで、第2三方弁26の第3流路を閉じて第4流路を開き、かつ第1三方弁22の第1流路を開いて第2流路を閉じることにより、ポンプ24、水熱交換器13、第3配管25、第2三方弁26の第4流路、第6配管29、第1配管21、第1三方弁22の第1流路を通して水が循環する初期循環回路を形成する初期制御手段。
(a)初期循環回路および出湯回路
熱源機1の運転開始に際し、ヒートポンプ式冷凍サイクルの運転およびポンプ24の運転が開始され、図3に示す条件に基づき、熱交換器温度センサ31の検知温度Tcが設定値Tcsに達するまで、または流入側温度センサ32の検知温度Twiが設定値Twisに達するまで、第2三方弁26の第3流路が閉じられて第4流路が開かれ、かつ第1三方弁22の第1流路が開かれて第2流路が閉じられる。これにより、図2に矢印で示すように、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、圧縮機11の吐出冷媒が四方弁12、水熱交換器13、膨張弁14、室外熱交換器15、四方弁12を通って圧縮機11に吸込まれる流れが生じて水熱交換器が凝縮器として機能する。水サイクルでは、水がポンプ24、水熱交換器13、第3配管25、第2三方弁26の第4流路、第6配管29、第1配管21、第1三方弁22の第1流路を通って循環する初期循環回路が形成される。
(b)停止中の熱源機1への温水の流入阻止
停止中の熱源機1では、第2三方弁26の第3流路が閉じられて第4流路が開かれ、かつ第1三方弁22の第1流路が開かれて第2流路が閉じられ、給湯回路が解除されて図2の初期循環回路が準備される。これにより、運転中の熱源機1で作られた給湯側主配管3内の温水が停止中の熱源機1の水サイクルに流入することがなくなり、運転中の熱源機1で作られた温水およびその熱エネルギを無駄なく密閉型タンク43に供給して貯えることができ、省エネルギ性および信頼性の向上が図れる。
熱源機1の運転中、蒸発器として機能する室外熱交換器15の表面に徐々に霜が付着する。そこで、運転中、熱交換器温度センサ43の検知温度Teが監視され、その検知温度Teが設定値未満(例えば0℃)の状態を所定時間以上にわたり継続すると、室外熱交換器15が着霜していると判定される。
運転が開始されると、密閉型タンク43には給水側主管2からの水と給湯側主管3からの温水とが共に流入する。この密閉型タンク43内の水および温水の温度が温度センサT1,T2,T3,T4,T5で検知され、これら温度センサのうち上方側に位置する温度センサT4の検知温度(つまり温水温度)が設定値を維持するように、各熱源機1の運転台数および流量調整弁51,52,53の開度が制御される。
開放型タンク5が満水に近くなると、開放型タンク5からの逆圧により、流量調整弁51,52,53を全開にしても、開放型タンク5に流れる温水の流量が減ってしまう。このままでは、密閉型タンク43が温水で満杯となり、密閉型タンク43内の上層域に高温の温水が存して下層域に低温の水が存するという理想的な温水温度分布が崩れて、密閉型タンク43の下部から各熱源機1側に温水が流れ出てしまう。この温水の流出は、熱エネルギの無駄であると同時に、各熱源機1におけるヒートポンプ式冷凍サイクルが過給湯負荷運転となってその高圧側圧力の異常上昇を招くなど、好ましくない。
水位検出手段6の検出水位が満水に達していない場合の各熱源機1の運転停止に際しては、密閉型タンク43に貯まった温水を有効に利用するため、最上部の温度センサT5の検知温度が所定値未満たとえば30℃未満または35℃未満の状態を一定時間たとえば3分間継続するまで、流量調整弁51,52,53の開状態が維持される。これにより、密閉型タンク43内の温水が開放型タンク5に導かれる。その後(3分間経過後)、流量調整弁51,52,53が全閉され、温度のあまり高くない温水が密閉型タンク43から開放型タンク5へ流れる不具合が未然に防止される。
流量調整弁51,52,53のいずれかに異常が生じた場合には、上記温度センサT4の検知温度に応じた制御に関わらず、残りの流量調整弁が全開される。この場合、出湯温度の制御ができなくなるが、密閉型タンク43の温水が各熱源機1側に逆流して開放型タンク5に流れなくなるといった事態を回避することができ、開放型タンク5の湯切れを防ぐことができる。
なお、上記実施形態では、3つの流量調整弁を用いたが、複数であれば、その数に限定はない。その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
Claims (7)
- 水を密閉型タンクに供給し、その密閉型タンク内の水を各熱源機で加熱して温水とし、その温水を前記密閉型タンクに一旦貯え、その密閉型タンク内の温水を開放型タンクに供給して貯える給湯装置において、
前記密閉型タンクから前記開放型タンクへの温水の流路に設けられた流量調整弁と、
前記密閉型タンク内の温水の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサの検知温度に応じて前記流量調整弁の開度を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする給湯装置。 - 前記密閉型タンクは、供給される水の流入口および前記各熱源機への水の流出口を下部に有するとともに、前記各熱源機からの温水の流入口および前記開放型タンクへの温水の流出口を上部に有することを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。
- 前記制御手段は、前記温度センサの検知温度に応じて前記各熱源機の運転台数および前記流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。
- 前記開放型タンク内の水位を検出する水位検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度センサの検知温度に応じて前記各熱源機の運転台数および前記流量調整弁の開度を制御する第1制御手段と、前記水位検出手段の検出水位が満水近くに達した場合に前記第1制御手段の制御に関わらず前記各熱源機の運転台数を減らす第2制御手段と、前記水位検出手段の検出水位が満水に達した場合に前記第1制御手段の制御に関わらず前記各熱源機の運転を停止する第3制御手段と、前記水位検出手段の検出水位が満水に達していない場合の前記各熱源機の運転停止に際し前記温度センサの検知温度が所定値未満の状態を一定時間継続するまで前記流量調整弁の開状態を維持して前記密閉型タンク内の温水を前記開放型タンクに導きその後に前記流量調整弁を全閉する第4制御手段と、を有することを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。 - 前記温度センサは、前記密閉型タンクの深さ方向に沿って順次に設けられた複数の温度センサであり、
前記制御手段は、前記各温度センサのうち上方側に位置する温度センサの検知温度が設定値を維持するように前記各熱源機の運転台数および前記流量調整弁の開度を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。 - 前記制御手段は、前記各温度センサのいずれかに異常が生じたとき、その異常が生じた温度センサを除く温度センサのうち、なるべく上方側に位置する温度センサの検知温度に応じて前記各熱源機の運転台数および前記流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項5に記載の給湯装置。
- 前記流量調整弁は、互いに並列に接続された複数の流量調整弁であり、
前記制御手段は、前記温度センサの検知温度に応じて前記各熱源機の運転台数および前記各流量調整弁の開度を制御する第1制御手段と、前記各流量調整弁のいずれかに異常が生じた場合に前記第1制御手段の制御に関わらず残りの流量調整弁を全開する第5制御手段と、を有することを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。
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