JP2020197342A - 給湯器 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本実施例に係る給湯システム2は、HP(ヒートポンプ)ユニット4と、タンクユニット6と、バーナユニット8を備えている。
HPユニット4は、外気から吸熱して水を加熱する熱源である。HPユニット4は、圧縮機10と、凝縮器12と、膨張弁14と、蒸発器16からなるヒートポンプ熱源17を備えている。HPユニット4は、冷媒(例えばフロン系冷媒)を、圧縮機10、凝縮器12、膨張弁14、蒸発器16の順に循環させることで、外気から吸熱して水を加熱する。圧縮機10は、冷媒を加圧して高温高圧にする。凝縮器12は、水との熱交換により冷媒を冷却する。凝縮器12の水流路の両端部には、それぞれ、HP往き経路19とHP戻り経路21が接続されている。膨張弁14は、冷媒を減圧して低温低圧にする。蒸発器16は、外気との熱交換により冷媒を加熱する。HPユニット4はさらに、凝縮器12に水を循環させる循環ポンプ18と、凝縮器12に流れ込む水の温度を検出する往きサーミスタ20と、凝縮器12から流れ出る水の温度を検出する戻りサーミスタ22と、外気温度TOを検出する外気温度サーミスタ23と、HPユニット4の各構成要素の動作を制御するHPコントローラ24を備えている。
タンクユニット6は、タンク30と、混合弁32と、バイパス制御弁34を備えている。タンク30は、外側が断熱材で覆われており、内部に水を蓄える密閉型の容器である。本実施例のタンク30の容量は、例えば100リットルである。HPユニット4の循環ポンプ18が駆動すると、タンク30の底部の水が、タンク往き経路31およびHP往き経路19を介して、凝縮器12へ送られる。凝縮器12で加熱されて高温となった水は、HP戻り経路21およびタンク戻り経路33を介して、タンク30の頂部からタンク30内に戻される。HPユニット4によって加熱された水がタンク30に流れ込むと、タンク30の内部には、低温の水の層の上に高温の水の層が積み重なった温度成層が形成される。タンク30には、上部の水の温度を検出する上部サーミスタ36と、中間部の水の温度を検出する中間部サーミスタ37と、下部の水の温度を検出する下部サーミスタ38が取り付けられている。以下では、HP往き経路19、HP戻り経路21、タンク往き経路31、及び、タンク戻り経路33を総称して、「循環路」と呼ぶことがある。
バーナユニット8は、バーナ80と、熱交換器82と、バイパスサーボ84と、水量サーボ86と、湯はり弁88を備えている。バーナ80は、燃料ガスの燃焼によって熱交換器82を流れる水を加熱する補助熱源機である。バーナ80には、ガス供給管(図示省略)を介して燃料ガスが供給される。熱交換器82には、バーナ往路90を介して、タンクユニット6の第1給湯経路62からの水が流れ込む。熱交換器82を通過した水は、バーナ復路92を介して、タンクユニット6の第2給湯経路66へ流れ出る。バーナ往路90には、バーナ往路90を流れる水の流量を調整する水量サーボ86と、バーナ往路90を流れる水の流量を検出する水量センサ91が取り付けられている。バーナ往路90とバーナ復路92の間は、バーナバイパス経路94を介して連通している。バーナ往路90とバーナバイパス経路94の接続部に、バイパスサーボ84が取り付けられている。バイパスサーボ84は、バーナ往路90からバーナバイパス経路94へ流れる水の流量を調整する。バーナ復路92には、熱交換器82から流れ出る水の温度を検出するバーナ給湯サーミスタ96が取り付けられている。バーナ復路92からは、湯はり経路98が分岐している。湯はり経路98には、湯はり弁88が取り付けられている。バーナユニット8からは、湯はり経路98を介して、給湯箇所である浴槽への湯はりが行われる。
沸上運転では、給湯システム2は、HPユニット4を駆動して、タンク30内の水を加熱する。沸上運転が開始されると、コントローラは、ヒートポンプ熱源17の圧縮機10を駆動して、圧縮機10、凝縮器12、膨張弁14、蒸発器16の順に冷媒を循環させるとともに、循環ポンプ18を駆動して、タンク30と凝縮器12の間で水を循環させる。これによって、タンク30の底部から吸い出された水は、凝縮器12において沸上目標温度TAまで加熱されて、タンク30の頂部に戻される。タンク30内の水が全て沸上目標温度TAまで加熱された水で置き換えられると、コントローラは沸上運転を終了する。
給湯運転では、給湯設定温度TSの水を給湯箇所へ供給する。給湯設定温度TSは、ユーザによって設定される温度である。コントローラは、水側水量センサ54で検出される流量と、湯側水量センサ60で検出される流量を合算した流量(給湯流量ともいう)が最低動作流量(例えば2.4L/分)以上となると、カランの開栓や浴槽への湯はりなどにより給湯箇所への給湯が開始されたものと判断する。コントローラは、上部サーミスタ36で検出される温度に応じて、以下の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行する。
次いで、図2を用いて、給湯開始予定時刻及び沸上開始予定時刻の特定について説明する。給湯開始予定時刻は、沸上開始予定時刻を特定するため、及び、後述の凍結防止運転処理(図4参照)で利用される時刻である。給湯開始予定時刻及び沸上開始予定時刻は、過去の給湯の使用実績に応じて特定される。まず、コントローラは、特定の世帯の給湯の傾向に基づいて、給湯開始予定時刻を特定する。具体的には、コントローラは、特定の世帯において、給湯が行われる度に、給湯が開始された時刻と、給湯が終了した時刻と、を示す時刻情報と、供給された水の量を示す供給量情報と、を記憶する。コントローラは、1日分の時刻情報および供給量情報を、特定の世帯の1日分の運転履歴として記憶する。本実施例では、コントローラは、特定の世帯の過去7日分の運転履歴を記憶する。このため、コントローラは、24時間毎に、8日前の運転履歴を消去して、前日の運転履歴を記憶する。
冬季などの外気温度が低い状態では、循環路(HP往き経路19、HP戻り経路21、タンク往き経路31、及び、タンク戻り経路33)内の水が凍結してしまうことがある。水が凍結すると、沸上運転を実行できなくなってしまうことがある。そこで、給湯システム2は、循環路内の水の凍結を防止する凍結防止運転を実行する。
図4を参照して、コントローラによって実行される凍結防止運転処理について説明する。給湯システム2の電源がONされると、図4の処理が開始される。
タンク出湯経路56が、「出湯路」の一例である。コントローラが、「制御装置」の一例である。外気温度サーミスタ23が、「外気温度センサ」の一例である。現在時刻が、「凍結防止開始時刻」の一例である。判定時間が、「第1の特定時間」の一例である。第1の所定時間α、及び、第2の所定時間βが、「第2の特定時間」の一例である。
4 :HPユニット
6 :タンクユニット
8 :バーナユニット
10 :圧縮機
12 :凝縮器
14 :膨張弁
16 :蒸発器
17 :ヒートポンプ熱源
18 :循環ポンプ
19 :HP往き経路
20 :往きサーミスタ
21 :HP戻り経路
22 :戻りサーミスタ
23 :外気温度サーミスタ
24 :HPコントローラ
30 :タンク
31 :タンク往き経路
32 :混合弁
33 :タンク戻り経路
34 :バイパス制御弁
36 :上部サーミスタ
37 :中間部サーミスタ
38 :下部サーミスタ
40 :給水経路
42 :減圧弁
44 :入水サーミスタ
46 :タンク給水経路
48 :タンクバイパス経路
50 :逆止弁
52 :逆止弁
54 :水側水量センサ
56 :タンク出湯経路
58 :逆止弁
60 :湯側水量センサ
62 :第1給湯経路
64 :混合サーミスタ
66 :第2給湯経路
68 :給湯出口サーミスタ
70 :逆止弁
71 :給水経路
72 :給湯バイパス経路
74 :タンクコントローラ
76 :不揮発性メモリ
78a :温度テーブル
78b :判定時間テーブル
80 :バーナ
82 :熱交換器
84 :バイパスサーボ
86 :水量サーボ
88 :湯はり弁
90 :バーナ往路
91 :水量センサ
92 :バーナ復路
94 :バーナバイパス経路
96 :バーナ給湯サーミスタ
98 :湯はり経路
100 :バーナコントローラ
102 :リモコン
Claims (5)
- 水を加熱するヒートポンプ熱源と、
前記ヒートポンプ熱源によって加熱された水を貯留するタンクと、
前記ヒートポンプ熱源と前記タンクとを接続する循環路と、
前記循環路に設けられている循環ポンプと、
前記タンクに接続されており、前記タンクに貯留されている水を給湯箇所へ供給する出湯路と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記タンクに貯留されている水を前記給湯箇所へ供給する給湯運転と、
前記循環ポンプ及び前記ヒートポンプ熱源を駆動させ、沸上目標温度まで加熱された水を前記タンクに貯留する沸上運転と、
前記循環路内の水の凍結を防ぐために、前記循環ポンプ及び前記ヒートポンプ熱源を駆動させる凍結防止運転と、を実行可能に構成されており、
前記制御装置は、
次に実行される給湯運転が開始する予定の時刻である給湯開始予定時刻を取得可能であり、
前記制御装置は、前記凍結防止運転において、
前記凍結防止運転を開始する時刻である凍結防止開始時刻から前記給湯開始予定時刻までの時間が第1の特定時間以上である場合に、前記循環ポンプ及び前記ヒートポンプ熱源を駆動させ、前記循環路内の水を低温凍結防止温度まで加熱する低温凍結防止運転を実行し、
前記凍結防止開始時刻から前記給湯開始予定時刻までの時間が前記第1の特定時間未満である場合に、前記循環ポンプ及び前記ヒートポンプ熱源を駆動させ、前記循環路内の水を前記低温凍結防止温度よりも高い高温凍結防止温度まで加熱する高温凍結防止運転を実行する、給湯器。 - 前記給湯器は、さらに、外気温度を検出する外気温度センサを備え、
前記外気温度が低いほど前記第1の特定時間が短い、請求項1に記載の給湯器。 - 前記高温凍結防止温度が高いほど前記第1の特定時間が短い、請求項1又は2に記載の給湯器。
- 前記制御装置は、
前記給湯箇所への過去の給湯の履歴に基づいて、前記給湯開始予定時刻を取得可能であり、
前記給湯開始予定時刻よりも第2の特定時間だけ前に、前記沸上運転を実行するように構成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の給湯器。 - 前記高温凍結防止温度は、前記沸上目標温度以上の温度である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の給湯器。
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