JP2011185564A - 給湯システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】給湯システム10は、混合器24の出口近傍の水温を検出する混合サーミスタ27aとバーナ熱交換器51近傍の水温を検出する出湯サーミスタ56とを備えている。コントローラ11のROMには、施工時に実施する試運転プログラムが記憶されている。試運転プログラムでは、(1)混合器24の混合比を変化させ、(2)混合サーミスタ27aの検出水温が所定温度に達する時期と出湯サーミスタ56の検出水温が所定温度に達する時期との時間差を特定し、(3)混合水の流量を特定し、(4)時間差と流量から混合器24の出口近傍からバーナ熱交換器51近傍までの配管容量を導出する。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、貯湯槽の温水を利用して給湯する際に、混合器出口の水温が給湯設定温度の近似値に達してから加熱部の出口の水温がこの近似値に達するまでに要した期間と、水の流量とに基づいて、混合器出口から加熱部の出口までの配管容量を求める技術が開示されている。この方法では、利用者が実際に利用してみないことには、配管容量を把握することができないため、それまでの間は配管容量を利用して加熱運転の開始時期を決定することができない。
試運転プログラムは、
(1)混合器の混合比を変化させ、
(2)第1検出手段によって検出される水温が所定温度に達する時期と第2検出手段によって検出される水温がその所定温度に達する時期との時間差を特定し、
(3)混合水の流量を特定し、
(4)前記(2)で特定した時間差と前記(4)で特定した流量から、混合器の出口近傍から加熱部の近傍までの配管容量を導出する処理を含んでいる。
加熱部は給湯器に含まれているものであってもよいし、専用に設計されたものであってもよい。加熱部の近傍とは、加熱部の入口近傍であってもよいし、加熱部の中間位置であってもよいし、出口近傍であってもよい。耐熱措置を講じることによって加熱部の中間位置に温度検出手段を設置することもできる。混合水とは混合器から流出する水をいい、温水である場合もあれば冷水であることもあり、全水量が貯水であって水道水が混合されていないこともある。
特に、施工現場で混合器と給湯器とを接続して給湯システムを構築する場合には、混合器の出口近傍から加熱部近傍までの配管容量を把握することが難しい。したがって、上記構成によって配管容量を導出することが有効である。
上記構成では、各検出手段によって検出される水温を大きく変化させることができる。したがって、各検出手段によって検出される水温が所定温度になった時期をより正確に特定することができるため、各検出手段によって検出される水温が所定温度に達する際の時間差をより正確に特定することができる。その結果、配管容量をより正確に導出することができる。
上記構成では、各検出手段が検出する水温が、水道水の温度から給湯設定温度にまで昇温する過渡期、又は給湯設定温度から水道水の温度にまで降下する過渡期に所定温度に達する。過渡期には単位時間あたりの水温変化が大きいので、各検出手段で検出される水温が所定温度に達した時期を、より正確に特定することができる。そのために、各検出手段によって検出される水温が所定温度に達する時期の時間差をより正確に特定することができる。したがって、配管容量をより正確に導出することができる。
上記構成では、第2検出手段によって検出される水温が安定してからモードが切り換えられるため、第1検出手段及び第2検出手段によって検出される水温が所定温度に達するまでに要する期間が安定化する。したがって、各検出手段によって検出される水温が所定温度に達する時期の時間差をより正確に特定することができる。
混合器から流出する混合水の温度が給湯設定温度よりも低い場合、混合器から流出した混合水が加熱部を流れる際に加熱されて給湯される。混合器から流出する混合水の温度が上昇して給湯設定温度に達すると、給湯にあたって混合水を加熱する必要がないため、加熱部の加熱が停止される。上記構成では、各検出手段によって検出される水温が上昇する際に配管容量を導出するため、運転中の加熱部を停止する状況と類似する状況で配管容量を導出することができる。したがって、この配管容量を用いて加熱停止時期を決定することで、加熱部の加熱停止時期をより適切に決定することができる。
混合器から流出する混合水の温度が給湯設定温度よりも高い場合、混合器から流出した混合水が加熱部で加熱されることなく、そのまま給湯される。混合器から流出する混合水の温度が低下して給湯設定温度よりも低くなると、給湯にあたって混合水を加熱する必要があるため、加熱部の加熱が開始される。上記構成では、混合器から流出する混合水の温度が降下する際に配管容量を導出するため、加熱部での加熱を開始する状況と類似する状況で配管容量を導出することができる。したがって、この配管容量を用いて加熱開始時期を決定することで、加熱部の加熱開始時期をより適切に決定することができる。
シャワー利用時には、給湯温度が安定していることが特に強く要求される。上記構成では、給湯温度の安定が特に強く要求されるシャワー利用時と同じ流量の水を通水することによって配管容量を導出することができる。シャワー利用時の流量で導出された配管容量に基づいて加熱部の加熱開始時期や停止時期を決定すれば、給湯温度の安定が特に強く要求されるシャワー利用時における給湯温度を安定させることができる。
(特徴1)給湯システムでは、温水モードから冷水モードへの切り換えと、冷水モードから温水モードへの切り換えの各々が複数回実行され、複数回実行される温水モードから冷水モードへの切り換えの際に、降温時配管容量が導出され、複数回実行される冷水モードから温水モードへの切り換えの際に、昇温時配管容量が導出される。
(特徴2)給湯システムでは、温水モードと冷水モードとの切り換えが複数回実行され、複数回実行される温水モードでの給湯設定温度Thが複数の温度に設定されている。
(特徴3)給湯システムは、試運転を実行するためのスイッチと、試運転実行中であることを示す表示手段とを備えている。
コントローラ11は、給湯システム10の利用者に給湯を行う利用運転を制御する。
給湯利用運転プログラムでは、
(1)ヒートポンプユニット40によって貯湯槽21の水を加熱して高温の温水とし、この温水を貯湯槽21に貯湯し;
(2)混合器24で貯湯槽21からの貯水(この場合は温水)と水道水とを混合して給湯設定温度Thの混合水となるように調整し;
(3)混合器24で給湯設定温度Thに調整された混合水を給湯バイパス経路28を通じて給湯栓60から給湯する第1給湯運転と、混合器24で給湯設定温度Thよりも低い温度に調整された混合水を給湯ユニット50のバーナ熱交換器52を通過する際に加熱して給湯栓60から給湯する第2給湯運転を行う。
なお、ヒートポンプユニット40では、破線矢印に示すように、第2熱交換器45を除霜するため、一時的に除霜弁47aが開いて圧縮機41から吐出した高温の熱媒が、除霜経路47を通じて第2熱交換器45を流れるようにする。
上記のように、本実施例の給湯システム10では、第1給湯運転と第2給湯運転との切り換えの際に、混合サーミスタ27aから出湯サーミスタ56までの配管容量に基づいてバーナ53の点火時期及び消火時期を決定するようにしている。しかしながら、本実施例の給湯システム10は、別体の貯湯ユニット20と給湯ユニット50とを接続して構築しているため、混合サーミスタ27aから出湯サーミスタ56までの配管容量が予め設定されていない。そこで、本実施例では、給湯システム10の施工時に試運転プログラムを実行することにより、この配管容量を導出するようにしている。試運転プログラムは、実際の給湯利用時と同様に、給湯栓60を開いた状態で行われる。
(1)混合器24の混合比を変化させ;
(2)混合サーミスタ27aによって検出される水温が所定温度に達する時期と出湯サーミスタ56によって検出される水温が所定温度に達する時期との時間差を特定し;
(3)混合器24の混合比を変化させた後の水の流量を特定し;
(4)(2)で特定した時間差と、(3)で特定した流量から、混合器24の出口近傍からバーナ熱交換器52近傍までの配管容量を導出する処理である。
図2〜図5は、試運転プログラムの実行手順を示すフローチャートである。コントローラ11は、図2〜図5に示すフローチャートに従って給湯システム10の試運転を実行する。図6は、試運転プログラム実行中の混合サーミスタ27aの検出水温(実線A)と出湯サーミスタ56の検出水温(破線B)を示すタイミングチャートである。
図2のステップS2の初期条件設定では、図3のステップS23で、出湯サーミスタ56の検出水温と給水サーミスタ26cの検出水温が1℃以下となったら、エンドに移り、図2のステップS3の温水モードに移るようにしている。しかしながら、図3のステップS23では、出湯サーミスタ56の検出水温と給水サーミスタ26cの検出水温が1℃以下となってから所定期間(例えば数秒)が経過したか否かを判定するようにしてもよい。
また、図2のステップS2の温水モードからステップS3の冷水モードに移る際にも、出湯サーミスタ56の検出水温が給湯設定温度Thとなってから所定期間(数秒)経過したことを条件に、冷水モードに移るようにしてもよい。
これにより、配管を流れる水温を安定化させた後に他のモードに切り換えることができるため、混合サーミスタ27a及び出湯サーミスタ56によって検出される水温が所定温度に達するまでに要する期間が安定化する。混合サーミスタ27a及び出湯サーミスタ56によって検出される水温が所定温度に達する時期の時間差をより正確に特定することができる。
実施例2の試運転プログラムにおいて、図7のフローチャートに示すステップS11〜ステップS14は、上記実施例1の試運転プログラムのステップS1〜S4と同じ処理である。本実施例では、ステッS14の冷水モードが実行された後に、ステップS15に移り2回目の温水モードが実行される。2回目の温水モードでは、図4に示す一連の処理が行われ、2回目の温水モードでの昇温時配管容量Vhが導出される。さらに、2回目の温水モードでは、ステップS13の先の温水モードで導出された昇温時配管容量Vhと、ステップS15の今回の温水モードで導出される昇温時配管容量Vhとが平均化される処理が行われる。給湯の利用運転時にバーナ53の消火時期を決定する場合には、この平均化された昇温時配管容量Vhが用いられる。
なお、本実施例では、温水モードと冷水モードとをそれぞれ2回ずつ実行するようにしているが、3回以上実行するようにしてもよい。温水モードと冷水モードの実行回数が多いほど、導出される昇温時配管容量Vh及び降温時配管容量Vwの誤差をより低減することができる。
上記各実施例では、試運転プログラムの温水モード実行中の給湯設定温度Thとして、一般的な給湯設定温度(42℃)が予め設定されている。しかしながら、試運転を行う施工者によりコントローラ11の操作ボタンなどによって給湯設定温度が変更されるようにしてもよい。また、実施例2のように温水モードが複数回実行される場合には、1回目の温水モードと2回目の温水モードで給湯設定温度Thが異なる温度となるように予め設定されていてもよい。また、施工者によって、各温水モードの給湯設定温度Thを変化させることができる構成であってもよい。このようにして昇温時配管容量Vhを導出することによって、給湯の利用運転時に複数の給湯設定温度Thが設定された場合でも、バーナ53の点火時期や消火時期を適切に決定することができる。また複数パターンの温水モードを実行することで、昇温時配管容量Vhの誤差をより低減することができる。
上記各実施例では、バーナ熱交換器51近傍の水温を検出する第2検出手段として出湯サーミスタ55を用いているが、第2検出手段として入水サーミスタ51aを用いるようにしてもよい。なお、出湯サーミスタ56の検出水温に基づいて配管容量を導出した場合には、バーナ熱交換器51の容量も含む配管容量を導出することができるため、この配管容量に基づいてバーナ53の点火及び消火時期を決定することにより、混合器24で調整温度が変更された混合水がバーナ熱交換器51を通過した後にバーナ53の点火及び消火が行われる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
11:コントローラ
13:リモコン
16:試運転スイッチ
17:表示画面
20:貯湯ユニット
21:貯湯槽
22:給水経路
22a:水道水入口
23:減圧弁
24:混合器
25:温水経路
25a:温水制御弁
25b:温水流量センサ
25c:温水サーミスタ
26:混合給水経路
26a:給水制御弁
26b:給水流量センサ
26c:給水サーミスタ
27:第1混合経路
27a:混合サーミスタ
28:給湯バイパス経路
28a:バイパス制御弁
29:第1給湯経路
29a:給湯サーミスタ
31:排水経路
32:排水弁
33:循環往路
34:循環復路
36:往路サーミスタ
37:循環ポンプ
38:圧力開放経路
38a:リリーフ弁
39:上部サーミスタ
40:ヒートポンプユニット
41:圧縮機
42:四方弁
43:第1熱交換器
43a:熱媒流路
43b:循環水流路
44:膨張弁
45:第2熱交換器
45a:ファン
46:熱媒配管
47:除霜経路
47a:除霜弁
48:循環往路接続経路
48a:入口側サーミスタ
49:循環復路接続経路
49a:出口側サーミスタ
50:給湯ユニット
51:第2混合経路
51a:入水サーミスタ
51b:給湯水量センサ
51c:水量サーボ
52:バーナ熱交換器
53:バーナ
54:第2給湯経路
55:缶体サーミスタ
56:出湯サーミスタ
57:熱源機バイパス経路
58:熱源機バイパス制御弁
60:給湯栓
Claims (7)
- 貯湯槽と、
その貯湯槽から流出した貯水と水道水とを混合する混合器と、
その混合器から流出した混合水を加熱する加熱部と、
前記混合器の出口近傍の水温を検出する第1検出手段と、
前記加熱部の近傍の水温を検出する第2検出手段と、
試運転プログラムを記憶している記憶手段と、
その試運転プログラムを実行する制御手段とを備えており、
その試運転プログラムが、
(1)前記混合器の混合比を変化させ、
(2)前記第1検出手段によって検出される水温が所定温度に達する時期と前記第2検出手段によって検出される水温が前記所定温度に達する時期との時間差を特定し、
(3)前記混合水の流量を特定し、
(4)前記時間差と前記流量から、前記混合器の出口近傍から前記加熱部の近傍までの配管容量を導出する処理を含んでいることを特徴とする給湯システム。 - 前記試運転プログラムが、前記混合器の混合比を、貯水:水道水を0:1とする冷水モードと、混合水の温度が給湯設定温度に等しくなる混合比とする温水モードとの間で繰り返し切り換えることを特徴とする請求項1に記載の給湯システム。
- 前記所定温度が、前記水道水の温度と前記給湯設定温度との間の温度に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の給湯システム。
- 前記試運転プログラムが、前記第2検出手段によって検出される水温が安定したことを条件に、前記冷水モードと前記温水モードの間で切り換えることを特徴とする請求項2又は3に記載の給湯システム。
- 前記試運転プログラムが、前記第1検出手段及び前記第2検出手段によって検出される水温が昇温する際の前記時間差に基づいて前記配管容量を導出する処理と、導出された昇温時配管容量を記憶しておく処理を含んでおり、
給湯利用運転時の制御プログラムが、記憶されている昇温時配管容量を読み出し、読み出された昇温時配管容量に基づいて前記加熱部の加熱停止時期を決定する処理を含んでいることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の給湯システム。 - 前記試運転プログラムが、前記第1検出手段及び前記第2検出手段によって検出される水温が降下する際の前記時間差に基づいて前記配管容量を導出する処理と、導出された降温時配管容量を記憶しておく処理を含んでおり、
給湯利用運転時の制御プログラムが、記憶されている降温時配管容量を読み出し、読み出された降温時配管容量に基づいて前記加熱部の加熱開始時期を決定する処理を含んでいることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の給湯システム。 - 前記試運転プログラムでは、混合水の流量をシャワー流量に設定することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の給湯システム。
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