JP3969383B2

JP3969383B2 - ヒートポンプ給湯装置

Info

Publication number: JP3969383B2
Application number: JP2003389124A
Authority: JP
Inventors: 博荒島; 安司渡部
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: JP2005147616A

Description

本発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路と、貯湯タンク、流体循環ポンプ、給湯用熱交換器を配管で接続した循環回路を有したヒートポンプ給湯装置の循環回路の誤接続検出に関する。

従来から給湯用熱交換器に供給される入水配管路と、給湯用熱交換器から貯湯タンクに戻される出湯配管路が逆に接続されている場合に、誤接続と検出することができるヒート
ポンプ給湯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、給湯用熱交換器に供給される入水配管路の入水温度と、給湯用熱交換器から貯湯タンクに戻される出湯配管路の出湯温度を比較して、入水温度が高い場合に、入水配管路と出湯配管路が誤接続されていると判断する。
特開２００３−２２２４０６号公報

しかしながら、前記従来のヒートポンプ給湯装置は、貯湯タンクの沸上完了を入水温度により判断しており、入水温度が所定温度以上になった時点で沸上運転を終了する。

しかし、入水配管路と出湯配管路が逆に誤接続された場合、貯湯タンク内が沸き上がっていない状態でも入水温度は上昇してしまう。

上記のように特許文献１では、入水温度と出湯温度を比較して、入水配管路と出湯配管路の誤接続を判断しているために、ヒートポンプ給湯装置が沸上完了と判断するまでに誤接続を検出しなくてはならない。

しかし、短時間で誤接続検出をする場合、正規接続を誤接続と間違って判断してしまうこおとがある。例えば、冬場の沸上運転開始時によくある条件として、前日に沸かしたお湯が貯湯タンク内部に残っていてタンク温度が４５℃に対して、入水温度センサや出湯温度センサがある部分の水は外気温度によって冷やされて１０℃になっている場合、沸上運転を開始すると貯湯タンクから４５℃の水が給湯用熱交換器に供給されるために、入水温度の方が出湯温度よりも先に上昇してしまう。この場合、誤接続の判定時間が短いと間違って誤接続と判断してしまうことになる。

本発明は、入水配管路と出湯配管路の誤接続を貯湯タンクの沸上完了と間違って判断することなく、確実に誤接続と判断することができるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路と、貯湯タンク、流体循環ポンプ、前記給湯用熱交換器を配管で接続した循環回路と、前記循環回路が前記貯湯タンクから前記給湯用熱交換器に低温水を供給する入水配管路と、前記給湯用熱交換器で熱交換された高温の湯を貯湯タンクに戻す出湯配管路と、前記給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、前記給湯用熱交換器で熱交換された後の出湯温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、前記入水温度が前記出湯温度よりも所定温度以上高い状態が所定時間継続し、かつ、前記入水温度が誤接続検出のために設定された基準入水温度よりも高ければ、前記入水配管路と前記出湯配管路とが誤接続状態であると判断することを特徴とする。

また、本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路と、貯湯タンク、流体循環ポンプ、前記給湯用熱交換器を配管で接続した循環回路と、前記循環回路が前記貯湯タンクから前記給湯用熱交換器に低温水を供給する入水配管路と、前記給湯用熱交換器で熱交換された高温の湯を貯湯タンクに戻す出湯配管路と、前記給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、前記給湯用熱交換器で熱交換された後の出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、前記貯湯タンクのタンク温度を検出するタンク温度検出手段とを備え、前記入水
温度が前記出湯温度よりも所定温度以上高い状態が所定時間継続し、かつ、前記入水温度が誤接続検出のために設定された基準入水温度よりも高く、かつ、前記タンク温度が誤接続検出のために設定された基準タンク温度よりも低ければ、前記入水配管路と前記出湯配管路とが誤接続状態であると判断することを特徴とする。

本発明のヒートポンプ給湯装置は、入水配管路と出湯配管路の誤接続を貯湯タンクの沸上完了と間違って判断することなく、確実に誤接続と判断することができる。

第１の発明は、給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、給湯用熱交換器で熱交換された後の出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、貯湯タンクのタンク温度を検出するタンク温度検出手段を有し、入水温度が出湯温度に比べ所定温度より高い状態が所定時間以上継続されており、かつ入水温度が誤接続検出のために設定された基準入水温度よりも高い場合に、入水配管路と出湯配管路が誤接続状態であると判断することにより、入水温度の上昇を確実に検出することができるために、誤接続の判定時間を短くすることができ、入水配管路と出湯配管路の誤接続を貯湯タンクの沸上完了と間違って判断することなく、確実に誤接続と判断することができる。

第２の発明は、給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、給湯用熱交換器で熱交換された後の出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、貯湯タンクのタンク温度を検出するタンク温度検出手段を有し、入水温度が出湯温度に比べ所定温度より高い状態が所定時間以上継続されており、かつタンク温度が誤接続検出のために設定された基準タンク温度よりも低く、かつ入水温度が誤接続検出のために設定された基準入水温度よりも高い場合に、入水配管路と出湯配管路が誤接続状態であると判断することにより、前日に貯湯タンクの沸上運転をしている場合を除外することができるとともに、入水温度の上昇を確実に検出することができるが故に、誤接続の判定時間を短くすることができ、入水配管路と出湯配管路の誤接続を貯湯タンクの沸上完了と間違って判断することなく、より確実に誤接続と判断することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。まず、本実施の形態１によるヒートポンプ給湯装置のヒートポンプ回路について説明する。

ヒートポンプ回路１０は、圧縮機１１、給湯用熱交換器１２、メイン膨張弁１３Ａ、キャピラリーチューブ１３Ｂ、及び蒸発器１４を順に配管で接続して構成されている。ヒートポンプ回路１０には、圧縮機１１の温度を検出する温度センサ１０Ａ、圧縮機１１からの吐出冷媒温度を検出する温度センサ１０Ｂ、圧縮機１１からの吐出冷媒圧力を検出する圧力センサ１０Ｃ、蒸発器１４の吸入空気を検出する温度センサ１０Ｄを備えている。ここで、温度センサ１０Ａはコールドスタートの検出を、圧力センサ１０Ｃは圧縮機１１又はヒートポンプ回路１０の異常検出を行う。

次に、本実施の形態１によるヒートポンプ給湯装置の貯湯回路について説明する。

貯湯タンク２０の底部配管２１は、減圧弁３１を介して水道管等の水供給配管３２に接続されている。また貯湯タンク２０の底部配管２２は、循環ポンプ２３を介して入水側接続配管２５と接続され、入水側接続配管２５は流入側配管１２Ｂを介して給湯用熱交換器
１２の水用配管１２Ａの流入側と接続されている。また、貯湯タンク２０の上部循環用配管２４は、出湯側接続配管２６と接続され、出湯側接続配管２６は流出側配管１２Ｃを介して水用配管１２Ａの流出側と接続されている。

なお、本実施例による貯湯タンク２０は、積層式の貯湯タンクであり、タンク内での撹拌が防止され、上部に高温水が底部に低温水が蓄積されるように構成されている。

一方、貯湯タンク２０の上部給湯用配管３３は、混合弁３４に接続されている。また、貯湯タンク２０の底部配管２１から分岐させた出水用配管３５は、混合弁３４に接続されている。混合弁３４の流出側の給湯回路は、キッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口３６に接続されている。この給湯回路には、給湯量を検出する流量センサ３０Ａ、給湯温度を検出する温度センサ３０Ｂを備えている。

なお、貯湯タンク２０には、貯湯タンク２０内の湯量を検出するための複数の温度センサ（タンク温度検出手段）２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが設けられている。また、流入側配管１２Ｂには、貯湯タンク２０の底部配管２２Ａから導出される入水温度を検出する温度センサ（入水温度検出手段）２０Ｄが設けられている。また、流出側配管１２Ｃには、水用配管１２Ａから導出される出湯温度を検出する温度センサ（出湯温度検出手段）２０Ｅが設けられている。

以下、本実施の形態１によるヒートポンプ給湯装置の貯湯運転動作について説明する。

時刻が所定時刻になるか、または、貯湯タンク２０内の温度センサ（タンク温度検出手段）２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃによって、貯湯タンク２０内の湯量が所定量以下となったことを検出すると、ヒートポンプ回路１０を動作させて貯湯運転を開始する。

ヒートポンプ回路１０では、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器１２で放熱し、メイン膨張弁１３Ａ及びキャピラリーチューブ１３Ｂで減圧された後、蒸発器１４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機１１に吸入される。

一方、循環ポンプ２３の運転により、貯湯タンク２０内の水は、底部配管２２、入水側接続配管２５、流入側配管１２Ｂを通って水用配管１２Ａに導かれ、水用配管１２Ａで加熱された温水は、流出側配管１２Ｃ、出湯側接続配管２６、上部循環用配管２４を通って貯湯タンク２０に戻される。

次に、本実施の形態１によるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御について図２から図３を用いて説明する。

図２は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御機能を示すブロック図である。

誤接続検出手段４０は最高タンク温度判定手段４１と基準タンク温度設定手段４２と基準入水温度設定手段４３を有している。最高タンク温度判定手段４１では、温度センサ（タンク温度検出手段）２０Ａ〜Ｃの中で最も高い温度を判定している。基準タンク温度設定手段４２では、前日に貯湯タンクの沸上運転を行っているかどうかを判定するための基準温度（例えば３５度）を設定している。基準入水温度設定手段４３では、入水温度が沸上完了温度近くまで上昇していることを判定するための基準温度（例えば４２度）を設定している。

また、誤接続検出手段４０はタンク温度比較手段４４と入水温度比較手段４５と入水出
湯温度比較手段４６と誤接続判定手段４７を有している。タンク温度比較手段４４では、最高タンク温度判定手段４１によって判定された最高タンク温度と基準タンク温度設定手段４２によって設定された基準タンク温度を比較している。入水温度比較手段４５では、温度センサ（入水温度検出手段）２０Ｄによって検出された入水温度と基準入水温度設定手段４３によって設定された基準入水温度を比較している。入水出湯温度比較手段４６では、温度センサ（出湯温度検出手段）２０Ｅによって検出された出湯温度と、温度センサ（入水温度検出手段）２０Ｄによって検出された入水温度を比較している。誤接続判定手段４７では、入水出湯温度比較手段４６で比較した結果、入水温度が出湯温度よりも所定温度差（例えば１０Ｋ）高い状態が所定時間（例えば１分）以上経過して、タンク温度比較手段４４で比較した結果、最高タンク温度が基準タンク温度よりも低く、かつ入水温度比較手段４５で比較した結果、入水温度が基準入水温度よりも高い場合に、誤接続と判断し、運転停止手段４８により運転を停止し、再度運転を行うが、誤接続検出による運転停止が規定回数を超えた場合は故障表示手段４９により誤接続であることを表示する。

図３は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御の流れを示すフローチャートである。

運転開始時には、温度センサ（入水温度検出手段）２０Ｄで入水温度を、温度センサ（出湯温度検出手段）２０Ｅで出湯温度を、温度センサ（タンク温度検出手段）２０Ａ〜Ｃで各部タンク温度をそれぞれ検出する。

まずステップ１にて、運転開始後所定時間（例えば２分）が経過したかどうかを判定し、経過していれば継続タイマをクリアする（ステップ２）。ステップ３で入水温度と出湯温度を検出し、ステップ４で入水温度と出湯温度を比較して、その差が所定温度差以上だったら継続タイマをアップする（ステップ５）。また温度差が所定温度未満だったらステップ２に戻る。ステップ６にて、継続タイマが所定時間経っていなければ、ステップ３に戻り、継続タイマが所定時間以上経過していれば、入水温度と基準入水温度を比較し（ステップ７）、入水温度が基準入水温度以上であれば、各部タンク温度を検出する（ステップ８）。逆に、入水温度が基準入水温度未満であれば、ステップ３に戻る。ステップ９にて最高タンク温度を判定する。ステップ１０にて最高タンク温度と基準タンク温度を比較して、最高タンク温度が基準タンク温度以上であれば、ステップ３に戻り、基準タンク温度未満であれば、誤配管と判定する（ステップ１１）。

以上のように、本実施の形態１においては、前日に貯湯タンクの沸上運転をしている場合を除外することができるとともに、入水温度の上昇を確実に検出することができるが故に、誤接続の判定時間を短くすることができ、入水配管路と出湯配管路の誤接続を貯湯タンクの沸上完了と間違って判断することなく、より確実に誤接続と判断することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図は実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図（図１）と同じであるため説明を省略する。

本実施の形態２によるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御について、図４から図５を用いて説明する。

図４は、本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御機能を示すブロック図である。

誤接続検出手段４０は最高タンク温度判定手段４１と入水出湯温度比較手段４６と誤接
続判定手段４７と入水タンク温度比較手段５０を有している。最高タンク温度判定手段４１と入水出湯温度比較手段４６と運転停止手段４８と故障表示手段４９は、第１の実施の形態での図２と同じであるため説明を省略する。

入水タンク温度比較手段５０は最高タンク温度判定手段４１によって判定された最高タンク温度と温度センサ（入水温度検出手段）２０Ｄで検出された入水温度を比較している。誤接続判定手段４７では、入水出湯温度比較手段４６で比較した結果、入水温度が出湯温度よりも所定温度差（例えば１０Ｋ）高い状態が所定時間（例えば１分）以上経過して、入水タンク温度比較手段５０で比較した結果、入水温度が最高タンク温度よりも所定温度差（例えば１０Ｋ）高い場合、誤接続と判断している。

図５は、本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御の流れを示すフローチャートである。

この場合も継続タイマ判定（ステップ６）までは、実施の形態１での図３と同じであるため説明を省略する。

ステップ６にて、継続タイマが所定時間以上経過していれば、各部タンク温度を検出し（ステップ８）、最高タンク温度を判定する（ステップ９）。入水温度と最高タンク温度を比較して（ステップ１２）、所定温度差未満であればステップ３に戻り、所定温度差以上であれば、誤配管と判定する（ステップ１１）。

以上のように、本実施の形態２においては、確実に誤接続と判断することができるだけでなく、制御を簡単にすることができる。

以上のように、本発明は、ヒートポンプ給湯装置における誤配管検出に適している。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御機能を示すブロック図本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御の流れを示すフローチャート本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御機能を示すブロック図本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯装置の誤接続検出制御の流れを示すフローチャート

符号の説明

１０ヒートポンプ回路
１１圧縮機
１２給湯用熱交換器
１２Ａ水用配管
２０貯湯タンク
２０Ａ〜Ｃ温度センサ（タンク温度検出手段）
２０Ｄ温度センサ（入水温度検出手段）
２０Ｅ温度センサ（出湯温度検出手段）
２２底部配管
２４上部循環用配管
２５入水側接続配管
２６出湯側接続配管

Claims

圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路と、貯湯タンク、流体循環ポンプ、前記給湯用熱交換器を配管で接続した循環回路と、前記循環回路が前記貯湯タンクから前記給湯用熱交換器に低温水を供給する入水配管路と、前記給湯用熱交換器で熱交換された高温の湯を貯湯タンクに戻す出湯配管路と、前記給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、前記給湯用熱交換器で熱交換された後の出湯温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、前記入水温度が前記出湯温度よりも所定温度以上高い状態が所定時間継続し、かつ、前記入水温度が誤接続検出のために設定された基準入水温度よりも高ければ、前記入水配管路と前記出湯配管路とが誤接続状態であると判断することを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
前記貯湯タンクのタンク温度を検出するタンク温度検出手段とを備え、前記入水温度が前記出湯温度よりも所定温度以上高い状態が所定時間継続し、かつ、前記入水温度が誤接続検出のために設定された基準入水温度よりも高く、かつ、前記タンク温度が誤接続検出のために設定された基準タンク温度よりも低ければ、前記入水配管路と前記出湯配管路とが誤接続状態であると判断することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。