JP3982453B2 - ヒートポンプ給湯器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプサイクルを利用したヒートポンプ給湯器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のヒートポンプ給湯器においては、ヒートポンプ本体と貯湯タンク間の配管に空気抜き弁を取付けて、配管内の空気抜きをしているものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−104940号公報(第3−4頁、図1−3)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に示される従来のヒートポンプ給湯器の場合、ヒートポンプ本体と貯湯タンク間の配管に設けた空気抜き弁で配管内の空気を抜くようにしているため、配管の形状と空気抜き弁の配置位置によっては、空気抜きができずに、循環ポンプが空運転してしまい、水の搬送ができなくなって、給湯用熱交換器内の水が異常温度に加熱されて、沸き上げ異常となり、沸き上げを停止してしまうという問題がある。
【0005】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、ヒートポンプ本体と貯湯タンク間の配管内の空気抜きを確実に行えるようにして、循環ポンプの空運転による沸き上げ異常を防止できるようにしたヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヒートポンプ給湯器は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器、アキュームレータなどよりなるヒートポンプサイクルを有したヒートポンプ本体と、貯湯タンクの下方より循環ポンプを介して取水し前記給湯用熱交換器で熱交換した後、貯湯タンク上方より温水を戻し成層状態で貯湯する給湯器本体と、前記貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯量検出手段と、運転制御部とを備え、前記運転制御部は、給湯器に電源が投入された時、前記残湯量検出手段が所定量以下の残湯量を検出した場合は、設置工事直後と判断し、前記循環ポンプのみの単独運転を所定時間実施してからヒートポンプサイクルによる加熱動作に入り、前記残湯量検出手段が所定量以上の残湯量を検出した場合には、設置工事直後ではないと判断し、前記循環ポンプのみの単独運転を実施せずに、即ヒートポンプサイクルによる加熱動作に入るように制御するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1を示すヒートポンプ給湯器の沸き上げ制御動作を示すフローチャートであり、図2はヒートポンプ給湯器の構成図であり、図3はヒートポンプ本体の構成図である。
【0008】
図2において、1は給湯器本体、2は前記本体1内に配設された貯湯タンク、3は前記貯湯タンク2の下部と接続された給水配管、4は前記貯湯タンク2の上部と接続された給湯配管、5a,5b,5cは前記貯湯タンク2の外壁面に取り付けられ、貯湯タンク2内の残湯量を検出する第1,第2,第3の残湯量センサであり、この第1,第2,第3の残湯量センサ5a,5b,5cをそれぞれ貯湯タンク2の外壁面のある所定容量の位置に取り付けることにより、その取り付け位置の検出温度から前記貯湯タンク2内の残湯量を検出する。本例の場合は、第1の残湯量センサ5aは残湯量10Lの位置、第2の残湯量センサ5bは残湯量100Lの位置、第3の残湯量センサは残湯量250Lの位置にそれぞれ取付けてある。
【0009】
6はヒートポンプ本体9のヒートサイクルで発生した熱を貯湯タンク2内の水に置換するため、冷水配管9aと温水配管9bとにより貯湯タンク2内の水をヒートポンプ本体9との間で循環させる循環ポンプである。すなわち、貯湯タンク2下部に接続された冷水配管9aより取水され、循環ポンプ6でヒートポンプ本体9に水が供給され、ヒートポンプ本体9で加熱された温水が貯湯タンク2の上部に接続された温水配管9bにより貯湯タンク上部に戻され、貯湯タンク2内上部より成層状態に貯湯される。
【0010】
7は運転制御部であり、前記第1,第2,第3の残湯量センサ5a,5b,5cの検出値、後述する加熱停止温度センサ16及び沸き上げ温度センサ17などの入力値と沸き上げ設定値に基づいて、前記ヒートポンプ本体9への加熱開始・停止、及び循環ポンプ6の運転を制御する。
【0011】
図3において、ヒートポンプ本体9は圧縮機10、給湯用熱交換器11、膨張弁12、蒸発器13、アキュームレータ14を順次冷媒配管9cにより接続してヒートポンプサイクルを構成している。ここで、蒸発器13に吸熱するためにファン15が取り付けてあり、貯湯タンク2からヒートポンプ本体9への給水温度Twを加熱停止温度センサ16で検出し、ヒートポンプ本体9から貯湯タンク2への沸き上げ温度を沸き上げ温度センサ17で検出する。また、給湯用熱交換器11は圧縮器10より吐出された高圧のガス冷媒と給湯用の水とを熱交換するもので、冷媒が流れる冷媒通路11aと給湯用の水が流れる給湯用水通路11bを有する。
【0012】
次に、沸き上げ制御動作について、図1のフローチャートを用いて説明する。沸き上げ制御がスタートすると、まず、運転制御部7は電源投入の有無を判定する(S1)、ここで、運転制御部7が電源投入の有りを判定すると、設置工事直後と判断して、次に、循環ポンプ6のみを単独運転し(S2)、冷水配管9aと温水配管9b内の空気抜きを行なう。循環ポンプ6の単独運転を所定時間(本例では5分間)実施すると(S3)、運転制御部7は冷水配管9aと温水配管9b内の空気が全部抜けたと判断して、ヒートポンプ本体9に通電して沸き上げを開始する(S4)。
【0013】
沸き上げが開始されると、沸き上げ温度が沸き上げ温度センサ17で検出され、沸き上げ温度が90℃になるように循環ポンプ6の循環流量が制御される。一方、ヒートポンプ本体9への給水温度Twが加熱停止温度センサ16で検出され、ヒートポンプ本体9への給水温度Twが所定温度(本例では60℃)を検出すると(S5)、運転制御部7は沸き上げを停止して(S6)、沸き上げ制御を終了する。
【0014】
このように、本実施の形態1によれば、運転制御部7が、電源投入の有無から、電源投入有りの場合は設置工事直後と判断して、循環ポンプ6のみを単独運転して給湯器本体1とヒートポンプ本体9間の配管内の空気抜きを必ず行うようにしたので、確実に配管内の空気抜きを実施することができるので、循環ポンプの空運転による沸き上げ異常を防止できる。
【0015】
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
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器の沸き上げ制御動作のフローチャートである。
なお、本発明の実施の形態2は、上記実施の形態1とは沸き上げ制御動作のみが相違し、ヒートポンプ給湯器の構成については、図2,図3で示したものと同一構成であるので、ここでは同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【0016】
次に、実施の形態2の沸き上げ制御動作について、図4のフローチャートを用いて説明する。
沸き上げ制御がスタートすると、まず、運転制御部7は電源投入の有無を判定する(S11)、ここで、電源投入の有りを判定すると、次に、貯湯タンク2内の残湯量が所定量(本例では10L)以下かどうかを第1〜第3の残湯量センサ5a,5b,5cの検出値で判定する(S12)。
そして、貯湯タンク2内の残湯量が所定量の10L以下の場合は(S12)、運転制御部7は設置工事直後と判断して、循環ポンプ6のみを単独運転し(S13)、冷水配管9aと温水配管9b内の空気抜きを行なう。循環ポンプ6の単独運転を所定時間(本例では5分間)実施すると(S14)、運転制御部7は前記配管9a,9b内の空気が全部抜けたと判断して、ヒートポンプ本体9に通電して沸き上げを開始する(S15)。
【0017】
一方、貯湯タンク2内の残湯量が所定量の10L以上の場合は(S12)、冷水配管9aと温水配管9b内の空気抜きはすでに実施され、既にヒートポンプサイクルによる加熱動作が正常に行なわれる状態に保たれていると判断して、沸き上げを即開始する(S15)。
沸き上げが開始されると、沸き上げ温度が沸き上げ温度センサ17で検出され、沸き上げ温度が90℃になるよう循環ポンプ6の循環流量が制御される。一方、ヒートポンプ本体9への給水温度Twは加熱停止温度センサ16で検出され、加熱停止温度センサ16が所定温度(本例では60℃)を検出すると(S6)、運転制御部7は沸き上げを停止して(S7)、沸き上げ制御を終了する。
【0018】
このように、本実施の形態2によれば、運転制御部7は、機器に電源が投入された時の貯湯タンク2内の残湯量に応じて、設置工事直後かどうか判断し、設置工事直後と判断した場合には、循環ポンプ6のみを単独運転して給湯器本体1とヒートポンプ本体9間の配管内の空気抜きを行うので、確実に配管内の空気抜きを実施でき、循環ポンプの空運転による沸き上げ異常を防止できる。一方、運転制御部7が、設置工事直後でないと判断した場合には、すぐに加熱動作に入るので、不必要なときに、空気抜きのための運転が実施されて、運転時間のロスや貯湯タンク2上部に冷水が入って、貯湯タンク2内上部のお湯の温度を低下させてしまうというような不具合も生じない。
【0019】
実施の形態3.
次に本発明の実施の形態3について説明する。
図5は本発明の実施の形態3におけるヒートポンプ給湯器の構成図であり、図6はその沸き上げ制御動作のフローチャートである。
なお、本発明の実施の形態3におけるヒートポンプ本体9の構成については、図3で示したものと同一構成なので、ここでは同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【0020】
図5において、8はヒートポンプサイクルによる前日あるいは毎日の運転時間を記憶しておく運転時間記憶部である。
次に、実施の形態3の沸き上げ制御動作について、図6のフローチャートを用いて説明する。
沸き上げ制御がスタートすると、まず、運転制御部7は、電源投入の有無を判定する(S21)、ここで、電源投入の有りを判定すると、次に、運転制御部7は運転時間記憶部8に運転時間が記憶されているかどうかを確認する(S22)。運転時間が記憶されていない場合は、運転制御部7は設置工事直後と判断して、循環ポンプ6のみを単独運転し(S23)、冷水配管9aと温水配管9b内の空気抜きを行ない、循環ポンプ6のみの単独運転を所定時間(本例では5分間)実施すると(S24)、運転制御部7は前記配管9a,9b内の空気が全部抜けたと判断して、ヒートポンプ本体9に通電して沸き上げを開始する(S25)。
【0021】
一方、運転時間記憶部8に運転時間が前日あるいは毎日の運転時間が記憶されている場合は(S22)、冷水配管9aと温水配管9b内の空気抜きはすでに実施され、既にヒートポンプサイクルによる加熱動作が正常に行なわれる状態に保たれていると判断して、沸き上げを即開始する(S25)。
沸き上げが開始されると、沸き上げ温度が沸き上げ温度センサ17で検出され、沸き上げ温度を90℃になるよう循環ポンプ6の循環流量が制御される。一方、ヒートポンプ本体9への給水温度TWが加熱停止温度センサ16で検出され、加熱停止温度センサ16が所定温度(本例では60℃)を検出すると(S26)、運転制御部7は沸き上げを停止して(S27)、沸き上げ制御を終了する。
【0022】
このように、本実施の形態3によれば、運転制御部7が、電源投入時に、運転記憶部8に過去の運転時間が記憶されているかどうかを確認して設置工事直後かどうかを判断し、設置工事直後と判断した場合には、循環ポンプ6のみを単独運転して給湯器本体1とヒートポンプ本体9間の配管内の空気抜きを行うので、確実に空気抜きを実施できるので、循環ポンプの空運転による沸き上げ異常を防止できる。また、運転制御部7が、設置工事直後でないと判断した場合には、すぐに加熱動作に入るので、不必要なときにも空気抜き運転が実施されて、運転時間のロスや貯湯タンク2上部に冷水が入って、貯湯タンク2内上部のお湯の温度を低下させてしまうというような不具合も生じない。
【0023】
実施の形態4.
次に本発明の実施の形態4について説明する。
図7は本発明の実施の形態4におけるヒートポンプ給湯器の構成図であり、図8はその沸き上げ制御動作のフローチャートである。
なお、本発明の実施の形態4におけるヒートポンプ本体9の構成については、図3で示したものと同一構成なので、ここでは同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【0024】
図7において、18は現在時刻等の時刻設定を行う時刻設定部である。
次に、実施の形態4の沸き上げ制御動作について、図8のフローチャートを用いて説明する。
沸き上げ制御がスタートすると、まず、運転制御部7は、電源投入の有無を判定する(S31)、ここで、電源投入の有りを判定すると、次に、運転制御部7は時刻設定部18によって現在時刻等が設定されているかどうかを確認する(S32)。現在時刻等が未設定の場合は、運転制御部7は、設置工事直後と判断して、循環ポンプ6のみを単独運転し(S33)、冷水配管9aと温水配管9b内の空気抜きを行ない、循環ポンプ6のみの単独運転を所定時間(本例では5分間)実施すると(S34)、運転制御部7は前記配管9a,9b内の空気が全部抜けたと判断して、ヒートポンプ本体9に通電して沸き上げを開始する(S35)。
【0025】
一方、現在時刻等が設定済みの場合は、運転制御部7は冷水配管9aと温水配管9b内の空気抜きは実施され、既にヒートポンプサイクルによる加熱動作が正常に行なわれる状態に保たれていると判断して、沸き上げを即開始する(S35)。
沸き上げが開始されると、沸き上げ温度が沸き上げ温度センサ17で検出され、沸き上げ温度を90℃になるよう循環ポンプ6の循環流量が制御される。一方、ヒートポンプ本体9への給水温度Twが加熱停止温度センサ16で検出され、加熱停止温度センサ16が所定温度(本例では60℃)を検出すると(S36)、運転制御部7は沸き上げを停止して(S37)、沸き上げ制御を終了する。
【0026】
このように、本実施の形態4によれば、運転制御部7が、電源投入時に、時刻設定部18により現在時刻等が設定済かどうかを確認して設置工事直後かどうかを判断し、設置工事直後と判断した場合には、循環ポンプ6のみを所定時間単独運転して給湯器本体1とヒートポンプ本体9間の配管内の空気抜きを行うので、確実に配管内の空気抜きを実施でき、循環ポンプの空運転による沸き上げ異常を防止できる。また、運転制御部7が、設置工事直後でないと判断した場合には、すぐに加熱動作に入るので、不必要なときにも空気抜き運転が実施されて、運転時間のロスや貯湯タンク2上部に冷水が入って、貯湯タンク2内上部のお湯の温度を低下させてしまうというような不具合も生じない。
【0027】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるヒートポンプ給湯器によれば、運転制御部は、給湯器に電源が投入された時の貯湯タンク内の残湯量、記憶部への運転時間の記憶の有無、あるいは現在時刻等の時刻設定の有無から、設置工事直後かどうかを判断し、設置工事直後と判断した場合は、必ず前記循環ポンプのみの単独運転を所定時間実施してからヒートポンプサイクルによる加熱動作に入り、給湯器本体とヒートポンプ本体の間の配管内の空気抜きが行われ、確実に空気抜きを実施することができ、循環ポンプの空運転による沸き上げ異常を防止できる。一方、運転制御部が、設置工事直後ではないと判断した場合には、前記循環ポンプのみの単独運転をせずに、すぐに加熱動作に入るので、不必要なときに空気抜きのための運転が実施されて、運転時間のロスや貯湯タンクの上部に冷水が入って貯湯タンク内上部のお湯の温度を低下させてしまうというような不具合も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯器の沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【図2】 本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯器の構成図である。
【図3】 本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ本体の構成図である。
【図4】 本発明の実施の形態2におけるヒートポンプ給湯器の沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【図5】 本発明の実施の形態3におけるヒートポンプ給湯器の構成図である。
【図6】 本発明の実施の形態3におけるヒートポンプ給湯器の沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【図7】 本発明の実施の形態4におけるヒートポンプ給湯器の構成図である。
【図8】 本発明の実施の形態4におけるヒートポンプ給湯器の沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【符号の説明】
1 給湯器本体、2 貯湯タンク、5a 第1の残湯量センサ、5b 第2の残湯量センサ、5c 第3の残湯量センサ、6 循環ポンプ、7 運転制御部、8 運転時間記憶部、9 ヒートポンプ本体、9a 冷水配管、9b 温水配管、18 時間設定部。
Claims (3)
- 圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器、アキュームレータなどよりなるヒートポンプサイクルを有したヒートポンプ本体と、貯湯タンクの下方より循環ポンプを介して取水し前記給湯用熱交換器で熱交換した後、貯湯タンク上方より温水を戻し成層状態で貯湯する給湯器本体と、前記貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯量検出手段と、運転制御部とを備え、前記運転制御部は、給湯器に電源が投入された時、前記残湯量検出手段が所定量以下の残湯量を検出した場合は、設置工事直後と判断し、前記循環ポンプのみの単独運転を所定時間実施してからヒートポンプサイクルによる加熱動作に入り、前記残湯量検出手段が所定量以上の残湯量を検出している場合には、設置工事直後ではないと判断し、前記循環ポンプのみの単独運転を実施せずに、即ヒートポンプサイクルによる加熱動作に入るように制御することを特徴とするヒートポンプ給湯器。
- 圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器、アキュームレータなどよりなるヒートポンプサイクルを有したヒートポンプ本体と、貯湯タンクの下方より循環ポンプを介して取水し前記給湯用熱交換器で熱交換した後、貯湯タンク上方より温水を戻し成層状態で貯湯する給湯器本体と、前日あるいは毎日の運転時間を記憶しておく運転時間記憶部を有する運転制御部とを備え、前記運転制御部は、給湯器に電源が投入された時、前記運転時間記憶部に前日あるいは毎日の運転時間が記憶されていない場合は、設置工事直後と判断し、前記循環ポンプのみの単独運転を所定時間実施してからヒートポンプサイクルによる加熱動作に入り、前記運転時間記憶部に運転時間が記憶されている場合には、設置工事直後ではないと判断し、前記循環ポンプのみの単独運転を実施せずに、即ヒートポンプサイクルによる加熱動作に入るように制御することを特徴とするヒートポンプ給湯器。
- 圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器、アキュームレータなどよりなるヒートポンプサイクルを有したヒートポンプ本体と、貯湯タンクの下方より循環ポンプを介して取水し前記給湯用熱交換器で熱交換した後、貯湯タンク上方より温水を戻し成層状態で貯湯する給湯器本体と、現在時刻を設定する時刻設定部を有する運転制御部とを備え、前記運転制御部は、給湯器に電源が投入された時、前記時刻設定部による時刻設定が済んでいない場合は、設置工事直後と判断し、前記循環ポンプのみの単独運転を所定時間実施してからヒートポンプサイクルによる加熱動作に入り、前記時刻設定部部による時刻設定が済んでいる場合には、設置工事直後ではないと判断し、前記循環ポンプのみの単独運転を実施せずに、即ヒートポンプサイクルによる加熱動作に入るように制御することを特徴とするヒートポンプ給湯器。
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