JP2012149795A - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信異常時でも沸き上げ運転が行えるヒートポンプ式給湯装置を提供する。
【解決手段】ヒートポンプユニット３の水冷媒熱交換器１７の水側と貯湯タンク２とを環状に接続する加熱循環回路４と、前記貯湯タンク２内の湯水を目標沸き上げ温度に加熱するよう前記ヒートポンプユニット３を制御するヒーポン制御部２７と、このヒーポン制御部２７及びリモコン１４と通信線１５、２８で接続され該リモコン１４からの指示をヒーポン制御部２７に伝達するタンクユニット１内の給湯制御部１３と、この給湯制御部１３とヒーポン制御部２７とを接続する電力線３０とを備えたヒートポンプ式給湯装置で、前記タンクユニット１とヒートポンプユニット３との通信不通時には、リモコン１４からの指示で給湯制御部１３が電力線３０を介してヒーポン制御部２７に沸き上げ運転を指示しヒートポンプユニット３を駆動させるようにしたので、極めて使用勝手が良いものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプで加熱するヒートポンプ式給湯装置に関するものである。

従来のこの種のヒートポンプ式給湯装置に於いては、貯湯タンクを収納したタンクユニット内に備えられた給湯制御部と、ヒーポンユニット内に備えられ圧縮機や減圧器、蒸発器等の駆動を制御するヒーポン制御部とを信号線で結び、更にこの給湯制御部と台所等の壁に取り付けられるリモコンとを信号線で結んで、リモコンの操作や設定で給湯制御部の制御で給湯や風呂の湯張りや追い焚き、保温等の運転を行わせるものであり、又給湯制御部を介してヒーポン制御部を制御し、貯湯タンクの沸き上げ運転や沸き増し運転等を行わせるものであった。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００８−２８１２６０号公報

ところでこの従来のヒートポンプ給湯装置では、給湯制御部とヒーポン制御部とを結ぶ信号線が断線して通信が出来なくなった場合、修理業者が来るまで貯湯タンクの沸き上げ運転が行われず、器具は正常に動くのに給湯や風呂が使用出来ないと言う不具合を有し、極めて使用勝手が悪いものであった。

この発明はこの点に着目し上記課題を解決するために、特にその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクを収納したタンクユニットと、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発器を備えたヒートポンプユニットと、該ヒートポンプユニットの前記水冷媒熱交換器の水側と前記貯湯タンクとを環状に接続する加熱循環回路と、前記貯湯タンク内の湯水を目標沸き上げ温度に加熱するよう前記ヒートポンプユニットを制御するヒーポン制御部と、このヒーポン制御部及びリモコンと通信線で接続され該リモコンからの指示をヒーポン制御部に伝達するタンクユニット内の給湯制御部と、この給湯制御部とヒーポン制御部とを接続する電力線とを備えたヒートポンプ式給湯装置に於いて、前記タンクユニットとヒーポンユニットとの通信不通時には、リモコンからの指示で給湯制御部が電力線を介してヒーポン制御部に沸き上げ運転を指示しヒートポンプユニットを駆動させるようにしたものである。

又請求項２では、前記給湯制御部は、電力線を所定間隔でＯＮ／ＯＦＦすることでヒーポン制御部へ沸き上げ運転の指示するものである。

又請求項３では、前記ヒーポンユニットの駆動停止は、貯湯タンクの外周下部に取り付けられた貯湯温度センサが所定温度以上を検知後、電力線からのヒーポン制御部への電力供給を停止させて行うものである。

又請求項４では、前記ヒーポンユニットの駆動停止は、駆動開始と同時にカウントを開始するヒーポン制御部のタイマ部が所定時間のカウント終了で行うものである。

以上のようにこの発明によれば、信号線が断線して給湯制御部とヒーポン制御部で通信が出来ない場合には、給湯制御部とヒーポン制御部とをつなげているもう１本の電力線を利用して、リモコンからの沸き上げ運転指示をヒーポン制御部に伝えることで、貯湯タンクの沸き上げ運転を行わせることが出来、正常に動くタンクユニットやヒーポンユニットを応急的に動かして、給湯や風呂を継続して使用することが出来て、極めて使用勝手が良いものである。

又請求項２によれば、給湯制御部からヒーポン制御部への沸き上げ運転指示の信号を、電力線を所定間隔でＯＮ／ＯＦＦするものとしたことで、簡単でありながら通常運転時には起こらず、誤動作する心配がなく安心して使用出来るものである。

又請求項３によれば、貯湯タンク内の湯水を確実に沸き上げることが出来、しかも通電を遮断するのでより確実に停止させられ、安全で安心して使用出来るものである。

又請求項４によれば、所定時間経過すれば自動的に沸き上げ運転は停止されるので、沸き上げは確実ではないが停止は確実に行われ、安心して使用出来るものである。

この発明のヒートポンプ式給湯装置の一実施形態の概略構成図。 同要部のフローチャート。 この発明のヒートポンプ式給湯装置の他の実施形態の概略構成図。 同要部のフローチャート。

次に、この発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を有したタンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱するヒートポンプユニット、４は前記貯湯タンク２の下部に接続された加熱往き管５及び前記貯湯タンク２の上部に接続された加熱戻り管６からなり、貯湯タンク２とヒートポンプユニット３とを湯水が循環するよう環状に接続する加熱循環回路、７は前記貯湯タンク２の下部に接続され貯湯タンク２に水を給水する給水管、８は前記貯湯タンク２の上部に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管である。

９は給水管７から分岐された給水バイパス管、１０は出湯管８からの湯と給水バイパス管９からの水を混合して給湯設定温度の湯とする混合弁、１１は混合弁１０で混合後の給湯温度を検出する給湯温度センサ、１２は貯湯タンク２の側面上下にわたり複数設けられ、貯湯タンク２内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサ、１３は前記タンクユニット１内の各センサの出力を受けて各機器の動作を制御するマイコンからなる給湯制御部で、台所等の壁に取り付けられたリモコン１４と信号線１５で接続し該リモコン１４の操作、設定に応じて給湯や風呂動作を行わせるものである。

前記ヒートポンプユニット３は、冷媒を圧縮する圧縮機１６と、該圧縮機１６から吐出された冷媒を流通させる冷媒側の流路と加熱往き管５からの湯水を加熱戻り管６に流通させる水側の流路とを有し、高温高圧の冷媒と貯湯タンク２内の湯水とを熱交換する水冷媒熱交換器１７と、該水冷媒熱交換器１７通過後の冷媒を減圧させる減圧器としての電子膨張弁１８と、この電子膨張弁１８からの低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器１９とを冷媒配管で環状に接続したヒートポンプサイクル２０と、水冷媒熱交換器１７の水側の加熱循環回路４途中に設けられて貯湯タンク２の湯水を循環させる加熱循環ポンプ２１とを備えており、ヒートポンプサイクル２０内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。

２２は圧縮機１６と水冷媒熱交換器１７との間に設けられ、圧縮機１６から吐出される冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ、２３は水冷媒熱交換器１７と電子膨張弁１８との間に設けられ、水冷媒熱交換器１７の冷媒側から流出し電子膨張弁１８に向かう冷媒の温度を検出する流出温度センサ、２４は空気熱交換器１９の空気入口側に設けられ、外気温度を検出する外気温度センサ、２５は水冷媒熱交換器１７の水側に流入する入水温度を検出する入水温度センサ、２６は水冷媒熱交換器１７の水側から貯湯タンク２に向かって流出する沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度センサである。

２７は前記ヒートポンプユニット３内の各センサの出力を受けて各機器の動作を制御するマイコンからなるヒーポン制御部で、給湯制御部１３とは信号線２８で接続し連携して作動するものであり、交流２００Ｖの外部電源２９と接続している給湯制御部１３からは電力線３０を介して電力の供給を受けており、信号線２８の断線による通信異常時には、給湯制御部１３がこれを検知してリモコン１４の表示部３１に表示して使用者に知らせるものであり、そして沸き上げ運転が必要な時には、リモコン１４の給湯スイッチ３２を長押しするなどの通常時とは違う操作をすることで、給湯制御部１３に沸き上げ運転の指示を与えると共に、給湯制御部１３は電力線３０への通電を３秒ＯＮ、１秒ＯＦＦを１分間繰り返すことで、ヒーポン制御部２７は予め記憶されたこのＯＮ／ＯＦＦ信号を受けて沸き上げ運転を開始させ、最下部の貯湯温度センサ１２が５０℃以上を検知すると給湯制御部１３が電力線３０によるヒーポン制御部２７への通電を停止して沸き上げ運転を終了させるものである。

次にこの一実施形態の動作について説明する。
深夜時間帯となると、給湯制御部１３は貯湯タンク２内の湯水が所定の目標沸き上げ温度になるように沸き上げ運転を開始するようヒーポン制御部２７へ沸き上げ開始命令を指示する。そしてヒーポン制御部２７は、沸き上げ運転に於いて、前記目標沸き上げ温度および外気温度センサ２４で検出した外気温度に応じて設定される運転周波数で動作するように圧縮機１６を制御すると共に、吐出温度センサ２２の検出する冷媒温度と流出温度センサ２３の検出する冷媒温度との温度差が所定の目標温度差となるように電子膨張弁１８の開度を所定の周期でフィードバック制御する。同時に、ヒーポン制御部２７は沸き上げ温度センサ２６で検出する水冷媒熱交換器１７で加熱された湯が目標沸き上げ温度になるように加熱循環ポンプ２１の回転数をフィードバック制御する。

なお、前記所定の目標沸き上げ温度は、過去の給湯量の最大値や平均値等の給湯実績から翌日の給湯量の予測量を確保できるように給湯制御部１３によって算出されるもので、６５℃から９０℃の範囲で決定されるものであり、貯湯タンク２の最下部の貯湯温度センサ１２が５０℃以上の湯温を検知することで、沸き上げが終了したとして給湯制御部１３及びヒーポン制御部２７は沸き上げ運転を終了するものである。

そしてこの貯湯タンク２に貯湯された高温水は、出湯管８から出湯し混合弁１０で給水バイパス管９からの給水と混合され、給湯設定温度や風呂設定温度に混合されて給湯や風呂に適宜供給して使用されるものである。

次に給湯制御部１３とヒーポン制御部２７を結ぶ通信線２８断線している通信異常時の沸き上げ運転について、図２のフローチャートに従って説明すると、先ずスデップ３３でリモコン１４の給湯スイッチ３２を長押しすると、ステップ３４で給湯制御部１３が沸き上げモードになると共に、電力線３０を介してヒーポン制御部２７へＯＮ３秒、ＯＦＦ１秒１分間繰り返しのＯＮ／ＯＦＦ信号を送り、ステップ３５ではこの信号を受けたヒーポン制御部２７が沸き上げモードに入り、ステップ３６で沸き上げ運転が開始され、ステップ３７で最下部の貯湯温度センサ１２が５０℃以上を検知するかを判断し、ＹＥＳでステップ３８に進んで給湯制御部１３が電力線３０を介したヒーポン制御部２７の通電を停止することによる沸き上げ運転の終了となるものである。

このように給湯制御部１３とヒーポン制御部２７との間で通信が出来なくなったとしても、電力線３０を利用して予めヒーポン制御部２７に記憶させておいた信号で、沸き上げ運転を行わせることが出来るもので、修理業者が来るまでの応急的な手段として利用出来て、極めて使用勝手が良く安心して使用されるものである。
又沸き上げの終了を貯湯タンク２の最下部の温度で行うことで、確実に沸き上げの終了を検知して終了出来、大量の高温水を得て良好な給湯を継続することが出来るものである。

次に図３、４に示す他の実施形態について説明するが、図１、２と同一部分には同一符号を付し説明は省略し、相違点のみ説明する。
３９は給湯制御部１３内に備えられたタイマ部で、通信異常時の応急措置での沸き上げ運転をカウントし、所定時間の経過で運転を停止させるものである。

発信
図４のフローチャートでは、ステップ３５のヒーポン制御部２７の沸き上げモード入りの後に、ステップ４０として沸き上げ運転開始と同時にタイマ部３９がカウントを開始して、ステップ４１でこのタイマ部３９のカウントが４時間をカウントしたかを判断し、ＹＥＳでステップ４２に進み沸き上げ運転を停止させるものである。

このように沸き上げ運転の停止をタイマ部３９による所定時間のカウントで行うことにより、確実に沸き上げ運転を停止することが出来、安心して応急措置の沸き上げ運転を行うことが出来るものである。

２ 貯湯タンク
３ ヒートポンプ式加熱手段
４ 加熱循環回路
１４ 圧縮機
１５ 水冷媒熱交換器
１６ 電子膨張弁（減圧器）
１７ 空気熱交換器（蒸発器）
２０ 吐出温度センサ
２１ 流出温度センサ
２２ 外気温度センサ
２３ 入水温度センサ
２５ 加熱制御手段（制御手段）

Claims (4)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクを収納したタンクユニットと、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発器を備えたヒートポンプユニットと、該ヒートポンプユニットの前記水冷媒熱交換器の水側と前記貯湯タンクとを環状に接続する加熱循環回路と、前記貯湯タンク内の湯水を目標沸き上げ温度に加熱するよう前記ヒートポンプユニットを制御するヒーポン制御部と、このヒーポン制御部及びリモコンと通信線で接続され該リモコンからの指示をヒーポン制御部に伝達するタンクユニット内の給湯制御部と、この給湯制御部とヒーポン制御部とを接続する電力線とを備えたヒートポンプ式給湯装置に於いて、前記タンクユニットとヒーポンユニットとの通信不通時には、リモコンからの指示で給湯制御部が電力線を介してヒーポン制御部に沸き上げ運転を指示しヒートポンプユニットを駆動させるようにした事を特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
2. 前記給湯制御部は、電力線を所定間隔でＯＮ／ＯＦＦすることでヒーポン制御部へ沸き上げ運転の指示する事を特徴とした請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
3. 前記ヒーポンユニットの駆動停止は、貯湯タンクの外周下部に取り付けられた貯湯温度センサが所定温度以上を検知後、電力線からのヒーポン制御部への電力供給を停止させて行う事を特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
4. 前記ヒーポンユニットの駆動停止は、駆動開始と同時にカウントを開始するヒーポン制御部のタイマ部が所定時間のカウント終了で行う事を特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。

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