JP2013253745A - 貯湯式給湯機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】貯湯タンク8と、ヒートポンプユニット1を利用して貯湯タンク8内の水を加熱して高温水とする水加熱用熱交換器4と、一端が貯湯タンク8の下部に接続され、途中に加熱循環用送水ポンプ10と水加熱用熱交換器4とが設置され、他端が貯湯タンク8の上部に接続された加熱循環回路と、水加熱用熱交換器4により加熱された湯水の温度が所定の沸き上げ目標温度となるように、送水ポンプ10を制御する沸き上げ運転時制御手段と、沸き上げ運転時に、送水ポンプ10による送水量を増減させることにより、水加熱用熱交換器4内の水流に脈動を生じさせる制御手段と、を備え、制御手段は、沸き上げ目標温度に応じて、脈動の間隔および振幅の何れか一方又は両方を制御する。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ式給湯機の回路構成図である。本実施の形態1におけるヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプユニット1とタンクユニット2とから構成されている。ヒートポンプユニット1は、圧縮機3、水加熱用熱交換器4、膨張弁5、および蒸発器6を配管7で順に接続して構成され、ヒートポンプユニットケース内に収められている。このヒートポンプユニット1は、自然冷媒である二酸化炭素を冷媒として用いている。
次に、本実施の形態2の動作について説明する。実施の形態2のヒートポンプ式給湯機では、沸き上げ運転時の沸き上げ目標温度に応じて、循環流量のピークとベースとの流量比(すなわち脈動流の振幅)を可変に設定する点に特徴を有している。図3は、加熱循環用送水ポンプ10の出力比を変えた時の水加熱用熱交換器4における循環流量の変化を示している。尚、図3(a)は、沸き上げ目標温度が90℃のような高温の場合の循環流量の変化を、図3(b)は、沸き上げ目標温度が70℃のような低温の場合の循環流量の変化を、それぞれ示している。
次に、本実施の形態3の動作について説明する。実施の形態3のヒートポンプ式給湯機では、沸き上げ運転時の沸き上げ目標温度に応じて、循環流量のピークとベースとの流量比(すなわち脈動流の振幅)および循環流量の増減する間隔(脈動流の周期)を可変に設定する点に特徴を有している。図4は、加熱循環用送水ポンプ10の運転間隔および出力比の何れも変えた時の水加熱用熱交換器4における循環流量の変化を示している。尚、図4(a)は、沸き上げ目標温度が90℃のような高温の場合の循環流量の変化を、図4(b)は、沸き上げ目標温度が70℃のような低温の場合の循環流量の変化を、それぞれ示している。
次に、本実施の形態4の動作について説明する。実施の形態4のヒートポンプ式給湯機では、加熱循環用送水ポンプ10として、正逆両方向に選択的に送水可能に構成されたポンプを使用する点に特徴を有している。図5は、加熱循環用送水ポンプ10の出力の制御に正逆の方向性を加えた時の、水加熱用熱交換器4における循環流量の変化を示している。沸き上げ運転時には、図5に示すように、制御部9は、加熱循環用送水ポンプ10の出力を通常の値から所定の値まで、また所定の値から通常の値まで変動させて循環流量を増減させる。次に、加熱循環用送水ポンプ10の出力を反転させて通常の値から所定の値まで、また所定の値から通常の値まで変動させて逆向きの循環流量を増減させる。制御部9は、上記動作を繰り返し行なうことで脈動流を生じさせる。これにより、脈動流の流量比をより大きく変化させることができるので、付着堆積しつつあるスケールを引き剥がし、堆積を有効に抑制することが可能となる。
次に、実施の形態5の動作について説明する。上述した実施の形態1〜4のヒートポンプ式給湯機では、沸き上げ運転中に沸き上げ目標温度に応じた循環流量の増減動作(循環流量変動運転)を行ない、脈動流を形成することとしている。これに対して、実施の形態5のヒートポンプ式給湯機では、沸き上げ運転中の所定期間にのみ、上記実施の形態1〜4における循環流量変動運転を行なう点に特徴を有している。図6は、沸き上げ中の出湯温度と加熱循環用送水ポンプ10の運転状況の概略を示した図である。尚、図6(a)は、沸き上げ目標温度が90℃のような高温の場合の運転状況を、図6(b)は、沸き上げ目標温度が70℃のような低温の場合の運転状況を、それぞれ示している。
次に、実施の形態6の動作について説明する。実施の形態6のヒートポンプ式給湯機では、沸き上げ運転終了後の水加熱用熱交換器4の冷却運転時に、上記実施の形態1〜4における循環流量変動運転の実行を制限する点に特徴を有している。図8は、沸き上げ運転の終了時における加熱循環用送水ポンプ10の運転状況の概略を示した図である。この図に示すように、沸き上げ運転終了後の水加熱用熱交換器4の冷却運転時は、沸き上げ運転中に比べて循環流量が多量に設定されている。このため、水加熱用熱交換器4の冷却運転時は、水加熱用熱交換器4内を流れる湯の温度が沸き上げ運転時よりも低下し、これによりスケールが付着堆積し難くなる。そこで、本実施の形態6のヒートポンプ式給湯機では、制御部9は、沸き上げ運転終了後の水加熱用熱交換器4の冷却運転時に循環流量変動運転の実行を制限し、通常の循環運転を実行する。これにより、スケールの付着堆積を抑制するとともに、不要な循環流量変動運転の実行を制限して加熱循環用送水ポンプ10にかかる負荷を軽減することができる。
次に、実施の形態7の動作について説明する。実施の形態7のヒートポンプ式給湯機では、沸き上げ運転開始直後の出湯温度が上昇していく過程において、上記実施の形態1〜4における循環流量変動運転の実行を制限する点に特徴を有している。図9は、沸き上げ中の出湯温度と加熱循環用送水ポンプ10の運転状況の概略を示した図である。この図に示すように、沸き上げ運転開始直後で出湯温度が上昇していく過程では、温度制御のため加熱循環用送水ポンプ10の出力を細かく調整することがある。この時、加熱循環用送水ポンプ10の出力の増減により循環流量が増減すると温度制御が乱れ、最悪の場合エラーを発生して運転を停止することがある。このため、本実施の形態7のヒートポンプ式給湯機では、制御部9は、出湯温度が沸き上げ目標温度に到達するまでは循環流量変動運転の実行を制限し、通常の循環運転を行うように加熱循環用送水ポンプ10を制御する。そして、制御部9は、出湯温度が沸き上げ目標温度に到達して安定化した後に、循環流量変動運転を実行する。これにより、スケールの付着堆積を抑制するとともに、沸き上げ温度の過渡期にエラー等が発生する事態を抑制することができる。
次に、実施の形態8の動作について説明する。実施の形態7のヒートポンプ式給湯機では、沸き上げ運転以外の運転時に循環流量変動運転を実行する点に特徴を有している。図10は、貯湯タンク下部側に循環回路が形成されている状態を示した図である。この図に示すように、凍結防止など、沸き上げ運転以外に水加熱用熱交換器4内に水が循環する場合、制御部9は、戻り配管12とバイパス配管19とが連通するように四方弁17を動作させるとともに、循環流量変動運転を実行する。これにより、沸き上げ運転以外の運転時において、付着堆積しつつあるスケールを引き剥がし堆積を抑制することが可能となる。
2 タンクユニット
4 水加熱用熱交換器(加熱用熱交換器)
8 貯湯タンク
81 温水導入導出口
84 水導出口
9 制御部
10 加熱循環用送水ポンプ(循環ポンプ)
11 往き配管(加熱循環回路)
12 戻り配管(加熱循環回路)
21 サーミスタ(温度検知手段)
Claims (7)
- 温水を貯留させる貯湯タンクと、
所定の加熱手段を利用して前記貯湯タンク内の水を加熱して高温水とする加熱用熱交換器と、
一端が前記貯湯タンクの下部に接続され、途中に前記加熱用熱交換器が設置され、他端が前記貯湯タンクの上部に接続された加熱循環回路と、
前記加熱循環回路に設置された循環ポンプと、
前記加熱用熱交換器により加熱された湯水の温度を検知する温度検知手段と、
前記貯湯タンク内の水を沸き上げる沸き上げ運転時に、前記温度検知手段により検知された温度が所定の沸き上げ目標温度となるように、前記循環ポンプを制御する沸き上げ運転時制御手段と、
前記沸き上げ運転時に、前記循環ポンプによる送水量を増減させることにより、前記加熱用熱交換器内の水流に脈動を生じさせる制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記沸き上げ目標温度に応じて、前記脈動の間隔および振幅の何れか一方又は両方を制御することを特徴とする貯湯式給湯機。 - 前記制御手段は、前記沸き上げ目標温度が高いほど、前記脈動の間隔が小さくなるように、前記循環ポンプを制御することを特徴とする請求項1記載の貯湯式給湯機。
- 前記制御手段は、前記沸き上げ目標温度が高いほど、前記脈動の振幅が大きくなるように、前記循環ポンプを制御することを特徴とする請求項1または2記載の貯湯式給湯機。
- 前記循環ポンプは、前記加熱循環回路内の湯水を正方向または逆方向に選択的に送水可能な正逆循環ポンプであり、
前記制御手段は、前記正逆循環ポンプを正方向と逆方向に交互に作動させることにより前記脈動を生じさせることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の貯湯式給湯機。 - 前記制御手段は、前記沸き上げ運転中の所定期間に前記循環ポンプによる送水量を増減させることにより、前記加熱用熱交換器内の水流に脈動を生じさせることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の貯湯式給湯機。
- 前記沸き上げ運転が開始された後、前記温度検知手段により検知された温度が目標温度となるまでの期間は、前記制御手段による動作を制限する第2の制限手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の貯湯式給湯機。
- 前記沸き上げ運転の終了後の冷却運転時に、前記沸き上げ運転時よりも多量の湯水が送水されるように前記循環ポンプを制御する冷却運転時制御手段と、
前記冷却運転時は、前記制御手段による動作を制限する制限手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の貯湯式給湯機。
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