JP2020030000A - 貯湯給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部熱源機と貯湯ユニットを接続する接続配管の保温性能を自動的に検知可能にした貯湯給湯装置を提供する。【解決手段】外部熱源機(3)と貯湯給湯ユニット(2)を接続配管(16a,17a)を介して接続した貯湯給湯装置(1)において、外部熱源機(3)からの出湯温度を検知する温度センサ(21)と、貯湯給湯ユニット(2)への入口湯温を検知する温度センサ(4i)と、温度センサ(21)で検知される出湯温度と温度センサ(4i)で検知される入口湯温の温度差に基づいて、接続配管(16a,17a)の保温性能を判定する保温性能判定手段とを設けた。【選択図】 図３

Description

本発明は、貯湯給湯装置に関し、特に外部熱源機と貯湯ユニットとを接続する接続配管の保温性能を判定する保温性能判定手段を設けたものに関する。

従来より、圧縮機と凝縮熱交換器と膨張手段と蒸発熱交換器とを冷媒回路で接続してなるヒートポンプ熱源機や燃料電池ユニット等の外部熱源機と、貯湯ユニットを接続配管にて接続してなる種々の形態の貯湯給湯装置が実用に供されている。
前記貯湯ユニットは、通常、上記外部熱源機によって加熱された湯水を貯留するための貯湯タンクと、この貯湯タンクと外部熱源機との間で湯水を循環させる循環ポンプと、貯湯タンクの湯水温度が低下した場合に再加熱するための補助熱源機等を備えている。

前記貯湯給湯装置を設置する場合、メーカーの工場において製作された外部熱源機と貯湯ユニットを現地施工業者が現地に設置する。このとき、外部熱源機と貯湯ユニットを接続する接続配管の施工と、その接続配管への保温材取付け工事は、現地施工業者が行う。
前記接続配管の長さは一定ではなく、貯湯給湯装置の設置場所の条件により通常は１〜１５ｍの範囲で変動する。そのため、接続配管への保温材取付け工事が不備の場合、寒冷時における放熱量が多くなり、貯湯給湯装置のエネルギー消費量が多くなる。

尚、特許文献１には、ヒートポンプ式熱源機と貯湯ユニットを接続配管にて接続してなる貯湯給湯装置において、入水温度と上記のヒートポンプ式熱源機からの出湯温度に基づいて、接続配管の誤接続を検出する技術が記載されている。
また、特許文献２には、上記と同様の貯湯給湯装置において、入水温度と出湯温度と貯湯タンク内の貯湯温度とに基づいて、接続配管の誤接続を検出する技術が記載されている。

特許第３９６９３８３号公報 特許第４０８９７４５号公報

前記のように、貯湯給湯装置を設置する場合、外部熱源機と貯湯ユニットを接続する接続配管の施工と、その接続配管への保温材取付け工事は、現地施工業者が行うのであるが、保温材取付け工事は、比較的簡単な工事であることから軽視され易く、保温材取付け工事が幾分不備であっても貯湯給湯装置の機能に直接影響することはなく、貯湯給湯装置の試運転はクリアされるため、工事の不備が見落され易い。しかも、従来、前記接続配管の保温性能（保温性能の可否）を自動的に検知する技術は何ら提案されていない。

本発明の目的は、外部熱源機と貯湯ユニットを接続する接続配管の保温性能を自動的に検知可能にした貯湯給湯装置を提供することである。

請求項１の貯湯給湯装置は、外部熱源機と貯湯ユニットを接続配管を介して接続した貯湯給湯装置において、前記外部熱源機からの出湯温度を検知する出湯温度検知手段と、前記貯湯ユニットへの入口湯温を検知する貯湯温度検知手段と、前記出湯温度検知手段で検知される出湯温度と前記貯湯温度検知手段で検知される入口湯温の温度差に基づいて、前記接続配管の保温性能を判定する保温性能判定手段とを備えたことを特徴としている。

上記の構成によれば、出湯温度検知手段で検知される出湯温度と貯湯温度検知手段で検知される貯湯ユニットへの入口湯温の温度差に基づいて、接続配管の保温性能を判定する保温性能判定手段を設けたため、接続配管の保温性能を自動的に判定することができる。その判定結果に基づいて、必要に応じて接続配管の保温工事の改修を行うことができる。

請求項２の貯湯給湯装置は、請求項１の発明において、前記保温性能判定手段は、前記出湯温度と前記貯湯温度の温度差が設定値以上である場合には、前記接続配管の保温性能が不足であると判定することを特徴としている。
上記の構成によれば、前記接続配管の保温性能が不足である場合は、貯湯温度が低下するため、前記温度差が設定値以上という条件から前記接続配管の保温性能が不足であることを検知することができる。

請求項３の貯湯給湯装置は、請求項２の発明において、前記貯湯給湯装置は給湯温度を表示可能な表示器を備え、前記接続配管の保温性能が不足であると判定された場合に前記接続配管の保温工事の改修を促す表示を前記表示器に表示させる制御手段を設けたことを特徴としている。上記の構成によれば、前記接続配管の保温性能が不足である場合、接続配管の保温工事の改修を促す表示が表示器に表示されるため、保温工事の改修を行ない易くなる。

請求項４の貯湯給湯装置は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記保温性能判定手段は、前記貯湯給湯装置の試運転時に前記接続配管の保温性能を判定することを特徴としている。
上記の構成によれば、前記貯湯給湯装置の試運転時に前記接続配管の保温性能を判定するため、保温性能が不可である場合には直ちに保温工事の改修を行なうことができる。

請求項５の貯湯給湯装置は、請求項２〜４の何れか１項の発明において、前記貯湯給湯装置は配管の凍結予防運転モードを備え、前記保温性能判定手段により保温性能が不足であると判定された場合には、前記凍結予防運転モードが凍結予防非常運転モードに切換えられることを特徴としている。
上記の構成によれば、保温性能が不足である場合には凍結予防非常運転モードに切換えて外部熱源機に湯水を循環させる循環ポンプを連続運転させるため、確実に凍結予防を図ることができる。

以上説明したように、本願発明は種々の効果を奏する。

本発明の実施形態に係る貯湯給湯装置の全体構成図である。 許容温度差テーブルの図表である。 接続配管の保温性能判定制御のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
最初に、図１に基づいてヒートポンプ式貯湯給湯装置１の全体構成について説明する。
この貯湯給湯装置１は、貯湯給湯ユニット２と、ヒートポンプ熱源機３（外部熱源機に相当する）とを有し、貯湯給湯ユニット２は、貯湯タンク４（貯湯ユニットに相当する）、ガス燃焼式の補助熱源機５、その他の機器（配管、バルブ、温度センサ等々）と、貯湯給湯ユニット２を覆う外装ケース２ａとを備えている。この貯湯給湯ユニット２は、ヒートポンプ熱源機３を駆動して加熱した湯水を貯湯タンク４に貯留し、この貯留した湯水を給湯や浴槽６の湯張りに使用する。また、必要に応じて貯湯タンク４から取り出した湯水を補助熱源機５により加熱して給湯や風呂追焚等に使用可能である。

貯湯タンク４の上部には、貯湯タンク４に貯留した湯水を出湯するための出湯通路７が接続されている。貯湯タンク４の下部には、貯湯タンク４に上水源から上水を供給するための給水通路８が接続されている。この給水通路８から分岐したバイパス通路９が出湯通路７に接続され、この接続部に出湯通路７の湯水とバイパス通路９の上水を混合する混合比率を調整可能な湯水混合弁１０が介装されている。湯水混合弁１０には給湯通路１１が接続され、湯水混合弁１０で混合された湯水は、給湯通路１１を流通して図示外の給湯栓等に給湯可能であり、給湯通路１１から分岐して追焚通路１２に接続する湯張り通路１３を介して浴槽６に湯張り可能である。湯張り通路１３には、湯張り用の開閉弁１３ａが設けられている。

貯湯タンク４の下部にはヒートポンプ熱源機３に湯水を供給する往き側湯水通路１６が接続され、このヒートポンプ熱源機３で加熱された湯水を貯湯タンク４に供給する戻り側湯水通路１７が貯湯タンク４の上部に接続されて、貯湯タンク４とヒートポンプ熱源機３の間で湯水が循環可能な循環加熱通路１５が形成されている。

往き側湯水通路１６には、貯湯タンク４からヒートポンプ熱源機３に入水する湯水の入水温度を検知する入水温度センサ１８と循環ポンプ１９と切換弁２０が接続されている。往き側湯水通路１６と戻り側湯水通路１７とを接続するバイパス通路２２が設けられ、往き側湯水通路１６とバイパス通路２２との接続部には切換弁２０が接続されている。ヒートポンプ熱源機３の起動直後等の加熱温度が低い場合に、切換弁２０を切換えてヒートポンプ熱源機３で加熱した湯水を再びヒートポンプ熱源機３に送って再加熱することができる。

往き側湯水通路１６は、外装ケース２ａの外部に配設されてヒートポンプ熱源機３に接続された接続配管１６ａを有し、戻り側湯水通路１７は、外装ケース２ａの外部に配設されてヒートポンプ熱源機３に接続された接続配管１７ａを有する。上記の接続配管１６ａ，１７ａの長さは、貯湯給湯装置１の設置場所の条件により約１ｍ〜１５ｍの範囲で変動する。

前記の接続配管１７ａのうちのヒートポンプ熱源機３内の部位には、ヒートポンプ熱源機３で加熱された湯水の温度を検出する温度センサ２１（「出湯温度検知手段」に相当する）が装着されている。また、戻り側湯水通路１７のうちの貯湯タンク４の近傍部位には、ヒートポンプ熱源機３で加熱されて貯湯タンク４へ貯湯される入口湯温を検出する温度センサ４ｉ（「貯湯温度検知手段」に相当する）が装着されている。

貯湯タンク４の外周部には、貯留された湯水の温度を検知する複数の貯湯温度センサ４ａ〜４ｄが上下方向に所定間隔おきに設けられている。これら貯湯温度センサ４ａ〜４ｄ及び貯湯タンク４は図示外の保温材により覆われている。出湯通路７には、湯水混合弁１０に供給される湯水の出湯温度を検知するための出湯温度センサ７ａが接続されている。給水通路８には、上水源から供給される上水の温度を検知するための給水温度センサ８ａが接続されている。給湯通路１１のうちの湯水混合弁１０よりも下流側には、給湯する湯水の流量を検出する流量計１１ｂと、給湯温度を検知するための給湯温度センサ１１ａが接続されている。

貯湯タンク４の湯水を補助熱源機５で加熱するための補助加熱通路２３が、出湯通路７から分岐して補助熱源機５に接続されている。補助熱源機５で加熱した湯水を出湯するための補助出湯通路２４は、補助加熱通路２３の分岐部より下流側の出湯通路７に調整弁２５を介して接続されている。補助出湯通路２４には温度センサ２４ａが設けられている。
調整弁２５は、補助出湯通路２４を通って出湯通路７に供給される湯水流量を調整する為のものである。補助加熱通路２３には、三方弁２６と補助熱源機５に湯水を送るためのポンプ２７が介装されている。

補助出湯通路２４から分岐した熱交換通路２８は、三方弁２６に接続されている。三方弁２６は、貯湯タンク４の湯水又は熱交換通路２８の湯水を補助熱源機５に供給可能となるように切換えられる。熱交換通路２８には熱交換器２９と開閉弁３０と温度センサ２８ａが介装されている。熱交換器２９は、追焚ポンプ３１の作動により追焚通路１２を流れる浴槽６の湯水を補助熱源機５で加熱した湯水との熱交換により加熱する追焚運転に使用される。

給水通路８には、逆止弁３２と、給水通路８から分岐して熱交換通路２８に接続する分岐通路部３３が接続されている。バイパス通路９には逆止弁３４が介装され、バイパス通路９から分岐して給湯通路１１に接続された高温出湯回避通路３５には、高温出湯回避電磁弁３６が介装されている。尚、以上説明した種々の機器（ポンプ、弁類、センサ類）は制御部４３に電気的に接続され、制御部４３により制御される。

ヒートポンプ熱源機３は、圧縮機３７と、凝縮熱交換器３８と、膨張弁３９と、蒸発熱交換器４０とを冷媒配管４１により接続してなるヒートポンプ回路を備えている。このヒートポンプ熱源機３は、冷媒配管４１に封入された冷媒を圧縮機３７で圧縮して昇温し、循環ポンプ１９を駆動して循環加熱通路１５を流通する湯水を凝縮熱交換器３８において高温の冷媒との熱交換により加熱する。熱交換後の冷媒は、膨張弁３９で膨張して外気より低温になり、蒸発熱交換器４０において外気から吸熱した後、再び圧縮機３７に導入される。

蒸発熱交換器４０は、外気温度を検知する外気温センサ４０ａと送風機４０ｂを備えている。ヒートポンプ熱源機３は、圧縮機３７、膨張弁３９、送風機４０ｂ等を制御する補助制御部４２を備えている。補助制御部４２は、制御部４３に通信可能に接続され、制御部４３らの指令に従ってヒートポンプ熱源機３を制御する。外気温センサ４０ａで検知された外気温度は、補助制御部４２を介して制御部４３に送信される。

尚、外気温センサ４０ａで検出される外気温が設定温度（例えば、１℃）以下になった場合には、凍結予防運転モードに切換えられて、循環ポンプ１９が間欠的に駆動される。
この凍結予防運転モードにおいて、後述する接続配管の保温性能判定制御により、接続配管の保温性能が不足であると判定された場合には凍結予防非常運転モードに切換えられて、循環ポンプ１９が連続運転される。

前記制御部４３に接続された操作リモコン４４が設けられ、この操作リモコン４４には情報を表示可能な表示器４５が設けられている。
さらに、前記制御部４３には、後述する接続配管１６ａ，１７ａの保温性能判定制御の制御プログラムと、図２に示す許容温度差テーブルが予め格納されている。この許容温度差テーブルは、後述の（ＨＰ出湯温度−外気温）の温度差に対応する、（ＨＰ出湯温度−入口湯温）の温度差の許容値（許容温度差）を設定したものである。

次に、接続配管の保温性能判定制御について図３に基づいて説明する。尚、図中、Ｓｉ(ｉ＝１，２，・・・)は各ステップを示す。
この保温性能判定制御は、通常は貯湯給湯装置１の試運転中に実行されるが、試運転中以外の場合に実行してもよい。
この保温性能判定制御が開始されると、Ｓ１において、操作リモコン４４の画面に接続配管１６ａ，１７ａの配管長（片方の接続配管の長さ）の選択設定を促す指示を表示する。この場合、「配管長２ｍ以下」、「配管長２ｍ〜６ｍ」、「配管長６ｍ〜１５ｍ」という表示が画面に表示されるため、それらのうちの該当する配管長を選択することで配管長を設定する。

次に、Ｓ２においてヒートポンプ熱源機３が作動開始したか否か判定され、その判定がＹｅｓになるとＳ３においてヒートポンプ熱源機３の作動開始後所定時間（例えば、１０分）経過したか否か判定され、その判定がＹｅｓになるとＳ４へ移行する。ヒートポンプ熱源機３の作動開始から所定時間経過しないうちはヒートポンプ熱源機３の加熱能力が低いため、所定時間経過すままで待機する。
Ｓ３の判定がＹｅｓになると、Ｓ４において、切換弁２０によりバイパス通路２２が閉止され、ヒートポンプ熱源機３で加熱された湯水が貯湯タンク４へ供給される。

次に、Ｓ５において、温度センサ２１の検出温度（ＨＰ出湯温度）と、外気温センサ４０ａの検出温度（外気温）と、温度センサ４ｉの検出温度（入口湯温）とが読み込まれる。
次に、Ｓ６において、（ＨＰ出湯温度−外気温）の温度差に対応する（ＨＰ出湯温度−入口湯温）の温度差が、図２に示す許容温度差の範囲内か否か判定される。

ここで、接続配管１６ａ，１７ａの保温性能が良好の場合には、接続配管１７ａ内での放熱量が少ないため、（ＨＰ出湯温度−外気温）の温度差に対応する（ＨＰ出湯温度−入口湯温）の温度差が小さく、図２に示す許容温度差の範囲内になる。尚、図２に示す許容温度差が「設定値」に相当する。
しかし、接続配管１６ａ，１７ａの保温性能が不足の場合には、接続配管１７ａ内での放熱量が多くなるため、（ＨＰ出湯温度−外気温）の温度差に対応する（ＨＰ出湯温度−入口湯温）の温度差が大きくなり、図２に示す許容温度差の範囲から外れることになる。

次に、Ｓ６の判定がＹｅｓの場合は、Ｓ７において、操作リモコン４４の画面に「接続配管の保温性能良好」と表示し、その後制御は終了する。
他方、Ｓ６の判定がＮｏの場合は、Ｓ８において、操作リモコン４４の画面に「接続配管の保温性能不足」という接続配管の保温工事の改修を促す表示を表示し、次にＳ９において、凍結予防運転モードである場合には凍結予防運転モードが凍結予防非常運転モードに切換えられて、その後制御は終了する。

尚、上記の接続配管の保温性能判定制御を実行する制御部４３が「保温性能判定手段」に相当すると共に、接続配管の保温工事の改修を促す表示を表示器４５に表示させる「制御手段」に相当する。

次に、以上説明した貯湯給湯装置１の作用、効果について説明する。
温度センサ２１で検知される出湯温度と温度センサ４ｉで検知される入口湯温の温度差に基づいて、接続配管１６ａ，１７ａの保温性能（保温性能の可否）を判定するため、接続配管１６ａ，１７ａの保温性能を自動的に判定することができる。その判定結果に基づいて、必要に応じて接続配管１６ａ，１７ａの保温工事の改修を行うことができる。

前記接続配管１６ａ，１７ａの保温性能が不足である場合は、貯湯温度が低下するため、出湯温度と入口湯温の温度差が許容温度差（設定値）以上という条件から接続配管１６ａ，１７ａの保温性能が不足であることを検知することができる。

前記接続配管１６ａ，１７ａの保温性能が不足である場合、接続配管１６ａ，１７ａの保温工事の改修を促す表示が表示器４５に表示されるため、保温工事の改修を行ない易くなる。
そして、凍結予防運転モードである場合には、凍結予防非常運転モードに切換えて循環ポンプ１９を連続運転に切換えるため、確実に凍結予防を図ることができる。
しかも、前記貯湯給湯装置１の試運転時に前記接続配管１６ａ，１７ａの保温性能を判定するため、保温性能が不足である場合には直ちに保温工事の改修を行なうことができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更する例について説明する。
１）前記実施形態におけるヒートポンプ熱源機３の代わりに、燃料電池式外部熱源機やその他の外部熱源機を採用する場合にも、本発明を同様に適用することができる。

２）前記貯湯給湯ユニット２の構成は、一例を示すものに過ぎず、種々の構成の貯湯給湯ユニット２を備えた貯湯給湯装置にも本発明を同様に適用することができる。
３）その他、当業者ならば前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、
本発明はそのような変更形態をも包含するものである。

１ 貯湯給湯装置
２ 貯湯給湯ユニット
３ ヒートポンプ熱源機（外部熱源機）
４ｉ 温度センサ（貯湯温度検知手段）
１６ａ，１７ａ 接続配管
２１ 温度センサ（出湯検知手段）
４０ａ 外気温センサ
４３ 制御部
４４ 操作リモコン
４５ 表示器

Claims (5)

1. 外部熱源機と貯湯ユニットを接続配管を介して接続した貯湯給湯装置において、
   前記外部熱源機からの出湯温度を検知する出湯温度検知手段と、
   前記貯湯ユニットへの入口湯温を検知する貯湯温度検知手段と、
   前記出湯温度検知手段で検知される出湯温度と前記貯湯温度検知手段で検知される貯湯温度の温度差に基づいて、前記接続配管の保温性能を判定する保温性能判定手段とを備えたことを特徴とする貯湯給湯装置。
2. 前記保温性能判定手段は、前記出湯温度と前記貯湯温度の温度差が設定値以上である場合には、前記接続配管の保温性能が不足であると判定することを特徴とする請求項１に記載の貯湯給湯装置。
3. 前記貯湯給湯装置は給湯温度を表示可能な表示器を備え、前記接続配管の保温性能が不足であると判定された場合に前記接続配管の保温工事の改修を促す表示を前記表示器に表示させる制御手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の貯湯給湯装置。
4. 前記保温性能判定手段は、前記貯湯給湯装置の試運転時に前記接続配管の保温性能を判定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の貯湯給湯装置。
5. 前記貯湯給湯装置は配管の凍結予防運転モードを備え、前記保温性能判定手段により保温性能が不足であると判定された場合には、前記凍結予防運転モードが凍結予防非常運転モードに切換えられることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の貯湯給湯装置。