JP4539692B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

この発明は、貯湯式給湯機に関するもので、特に試運転モードを備えた貯湯式給湯機に係るものである。

試運転モードを備えた貯湯式給湯機は、特許文献１、２にも記載されているように公知である。特許文献１の貯湯式給湯機では、風呂湯張りをタンク内の温湯を使用せずに水を使用して行うようになっており、また、特許文献２の貯湯式給湯機では、施工時のエア抜きを自動的に行おうとするものである。
特開平１１−０９４２７８号公報 特開２００６−２５０５０１号公報

ところで、貯湯式給湯機の据付作業後、あるいはメンテナンス作業後に行う試運転に際しては、通常の運転と略同じ沸き上げ動作を行わせ、これが無事に終了することが必要であり、また、殆どの場合に正常に各作業が行われていることから、通常の運転と略同じ沸き上げ動作を行えることの確認を行えれば、それで充分である。しかしながら、上記したように従来の試運転に対する考え方には、そのような考え方は全く現れてはいない。

この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、貯湯式給湯機そのものが正常に動作しているか否かを、簡素な制御構成でもって、しかも確実に確認することの可能な貯湯式給湯機を提供することにある。

そこで、請求項１の貯湯式給湯機は、貯湯タンク３と、この貯湯タンク３に連結される循環路１２と、この循環路１２に介設される熱交換路１４とを備え、この熱交換路１４をヒートポンプ加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク３から循環路１２に流出した低温水を沸き上げて貯湯タンク３に返流する運転が可能な貯湯式給湯機であって、ヒートポンプ加熱源を作動させて貯湯タンク３内に温水を供給する試運転モードを備え、この試運転モードにおいては、貯湯タンク３内での残湯の有無によって試運転を正常停止させる停止条件を異ならせていることを特徴としている。

請求項２の貯湯式給湯機は、上記残湯の有無を貯湯タンク３内の湯温によって判断することを特徴としている。

請求項３の貯湯式給湯機は、残湯が無い場合には、貯湯タンク３内の湯温上昇を検出したときに運転を停止することを特徴としている。

請求項４の貯湯式給湯機は、残湯がある場合には、貯湯タンク３上部への貯湯開始後、循環路１２における熱交換路１４の出口温度が所定の温度に達したときに運転を停止することを特徴としている。

請求項５の貯湯式給湯機は、請求項４の貯湯式給湯機において、上記熱交換路１４の出口温度が所定の温度範囲に達した状態が所定時間継続したときに運転を停止することを特徴としている。

請求項６の貯湯式給湯機は、請求項４又は請求項５の貯湯式給湯機において、貯湯タンク３内の湯温上昇を検出したときにも運転を停止することを特徴としている。

上記請求項１の貯湯式給湯機では、試運転モードにおいては、貯湯タンク３内での残湯の有無によって試運転を正常停止させる停止条件を異ならせているので、状況に応じて正確に正常動作をしていることが確認できる。このとき、請求項２のように、残湯の有無を貯湯タンクの検出温度によって判断したり、請求項３のように、残湯が無い場合には、貯湯タンク３内の湯温上昇を検出したときに運転を停止するようにしたり、あるいは、残湯が有る場合には、請求項４、５、６のように、貯湯タンク３上部への貯湯開始後、循環路１２における熱交換路１４の出口温度が所定の温度に達したとき、熱交換路１４の出口温度が所定の温度範囲に達した状態が所定時間継続したとき、及び貯湯タンク３内の湯温上昇を検出してときに運転を停止するようにしたりすれば、貯湯式給湯機が正常動作をしていることを、一段と正確に確認できる。

次に、この発明の貯湯式給湯機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は貯湯式給湯機の簡略図を示し、この給湯機は、貯湯タンク３と、この貯湯タンク３に連結される循環路１２と、この循環路１２に介設される熱交換路１４とを備え、この熱交換路１４をヒートポンプ加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク３から循環路１２に流出した低温水を沸き上げてこの貯湯タンク３に返流する運転が可能である。そして、この貯湯タンク３に貯湯された温湯が図示省略の浴槽等に供給される。

この場合、貯湯タンク３には、その底壁に給水口５が設けられると共に、その上壁に出湯口６が設けられている。そして、給水口５から貯湯タンク３に水道水が供給され、出湯口６から高温の温湯が出湯される。また、貯湯タンク３には、その底壁に取水口１０が開設されると共に、側壁（周壁）の上部に湯入口１１が開設され、取水口１０と湯入口１１とが上記循環路１２にて連結されている。そして、この循環路１２に水循環用ポンプ１３と熱交換路１４とが介設されている。なお、給水口５には給水用流路８が接続されている。

ところで、貯湯タンク３には、上下方向に所定ピッチで５個の残湯量検出センサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅが設けられているがこれらで、残湯量検出手段１８を構成している。上記各残湯量検出センサ１８ａ・・は、例えば、それぞれサーミスタからなる。また、貯湯タンク３の上部位置には、タンク上部温度検出手段（タンク上部サーミスタ）１９が取り付けられている。さらに、上記循環路１２には、熱交換路１４の上流側に入水温度検出手段（入水サーミスタ）２０が設けられると共に、熱交換路１４の下流側に出湯温度検出手段（出湯サーミスタ）２１が設けられている。また、熱交換路１４の貯湯タンク３への入口近傍には、沸き上げ温度検出手段（沸き上げサーミスタ）１７が取り付けられている。

循環路１２は、入水配管１５と出湯配管１６とを備え、入水配管１５は上記ポンプ１３が介設された貯湯タンク３側の第１配管１５ａと、入水サーミスタ２０が介設された熱源側の第２配管１５ｂと、この第１・第２配管１５ａ、１５ｂを連結（接続）する接続配管１５ｃとからなり、出湯配管１６は貯湯タンク３側の第１配管１６ａと、出湯サーミスタ２１が介設された熱源側の第２配管１６ｂと、この第１・第２配管１６ａ、１６ｂを連結（接続）する接続配管１６ｃとからなる。この場合、後述するように、接続配管１５ｃ、１６ｃは現場で接続される。なお、出湯配管１６の貯湯タンク３側の第１配管１６ａに、沸き上げサーミスタ１７が取り付けられている。また、出湯配管１６の第１配管１６ａの途中には、三方弁２３が介設されており、この三方弁２３から分岐した分岐枝管１６ｄが貯湯タンク３の底部へと接続されている。

そして、ヒートポンプ加熱源は冷媒回路を備え、この冷媒回路は、圧縮機２５と、熱交換路１４を構成する水熱交換器２６と、電動膨張弁（減圧機構）２７と、空気熱交換器（蒸発器）２８とを順に接続して構成される。すなわち、圧縮機２５の吐出管２９を水熱交換器２６に接続し、水熱交換器２６と電動膨張弁２７とを冷媒通路３０にて接続し、電動膨張弁２７と蒸発器２８とを冷媒通路３１にて接続し、蒸発器２８と圧縮機２５とをアキュームレータ３２が介設された冷媒通路３３にて接続している。これにより、圧縮機２５が駆動すると、水熱交換器２６において熱交換路１４を流れる水が加熱されることになる。また、蒸発器２８にはこの蒸発器２８の能力を調整するファン３４が付設されている。

上記のように構成された給湯機によれば、圧縮機２５を駆動させると共に、水循環用ポンプ１３を駆動（作動）させると、貯湯タンク３の底部に設けた取水口１０から貯溜水（低温水）が流出し、これが循環路１２の熱交換路１４を流通する。そのときこの温湯は水熱交換器２６によって加熱され（沸き上げられ）、湯入口１１から貯湯タンク３の上部に返流される。このような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク３に高温の温湯を貯湯することができる。

ところで、この給湯機の制御部は、図２に示すように、沸き上げ温度検出手段１７と、残湯量検出手段１８と、タンク上部温度検出手段１９と、出湯温度検出手段２１と、各種のデータが設定される設定手段２４と、タイマ手段３５と、上記各検出手段１７、１８、１９、２１などからのデータ（数値）が入力される制御手段３６とを備える。この場合、図１に示すように、各温度検出手段１７、１９、２１、及び残湯量検出手段１８は、いずれもサーミスタにて構成されている。なお、上記制御手段３６は例えばマイクロコンピュータを用いて構成することができる。

次に、図３〜図５に示すフローチャートに従って、上記貯湯式給湯機の試運転を行う手順について説明する。まず、沸き上げ試運転が開始されると（ステップＳ１）、ステップＳ２において、タンク上部サーミスタ１９でタンク温度を検出する。この温度が４５℃よりも低い場合には、貯湯タンク３内に残湯が存在しないと判断して、図４に示す制御へと移行し、４５℃以上であれば、貯湯タンク３内に残湯が存在すると判断して、図５に示す制御へと移行する。

図４には、貯湯タンク３内に残湯が存在しない状態、例えば、据付作業直後の状態の制御例を示している。まず、試運転を開始するが（ステップＳ１１）、そのとき、検出したタンク上部サーミスタ１９での検出温度を記憶しておく。次に、試運転開始後、所定の時間が経過したか否かの判断をするが（ステップＳ１６）、開始直後であるので、そのままステップＳ１３に移行し、ステップＳ１３において、三方弁２３が上向きに切り換わっているか否かの判断を行う。三方弁２３は、運転開始直後の状態では、充分に加熱されていない温水が貯湯タンク３の上部に返流されるのを防止するため、出湯配管１６を貯湯タンク３の底部に接続しておくために設けてあるもので、定常状態となって出湯温度サーミスタ２１での検出温度が、所定温度（目標出湯温度−５℃）以上になれば、上向きに切り換わり、出湯配管１６を貯湯タンク３の頂部へと接続する。そしてこの三方弁２３が、定常状態に切り換わると、ステップＳ１４で、タンク上部サーミスタ１９での現在温度を検出する。そして、ステップＳ１５において、タンク上部サーミスタ１９での現在温度が、試運転開始時の温度よりも１５℃以上上昇していれば、正常に試運転が行われたものとして沸き上げ試運転を完了する。また、ステップＳ１５において、温度上昇が見られない場合、及びステップＳ１３において三方弁２３が切り換わらない場合には、ステップＳ１６に移行し、試運転開始後、所定の時間が経過したときに、ステップＳ１７で異常表示をした後、沸き上げ試運転を終了する。

図５には、貯湯タンク３内に残湯が存在する状態、例えば、メンテナンス作業直後の状態の制御例を示している。まず、ステップＳ２０において、試運転を開始すると共に、ステップＳ２１で、そのとき（開始時）の各残湯量検出センサ１８ａ・・の検出温度を記憶しておく。次に、試運転開始後、所定の時間が経過したか否かの判断をするが（ステップＳ３１）、開始直後であるので、そのままステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２では、沸き上げ終了条件をチェックし、終了条件を満たしていなければ次のステップに移行するし、満たしていれば沸き上げ試運転を終了する。ステップＳ２３〜ステップＳ２７では、各残湯量検出センサ１８a・・の検出温度に上昇があったか否かの判断を行っている。残湯量検出センサ１８ａのいずれかに１５℃以上の温度上昇がある場合には、沸き上げ試運転を完了し、また、残湯量検出センサ１８ａのいずれにも１５℃以上の温度上昇が無い場合には、ステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８では、三方弁２３が切り換わったか否かの判断を行い、切り換わっていれば、ステップＳ２９で出湯サーミスタ２１の現在の温度を検出する。そしてステップＳ３０で、出湯サーミスタ２３での検出温度が、目標出湯温度−５℃以上であって、目標出湯温度＋５℃以下の状態が１０分間継続したか否かの判断を行う。この温度条件を満たせば、沸き上げ試運転を終了する。ステップＳ３０での条件を満たさない場合、及びステップＳ２８において三方弁２３が切り換わらない場合には、ステップＳ３１に移行し、試運転開始後、所定の時間が経過したときに、ステップＳ３２で異常表示をした後、沸き上げ試運転を終了する。

上記実施形態の貯湯式給湯機では、沸き上げ試運転を行うに際しては、まず最初に、貯湯タンク３内における残湯の存在の有無を検出する（ステップＳ２）。そして貯湯タンク３内に残湯が存在しない場合には、貯湯タンク３内の湯温上昇を検知し、充分な湯温上昇が得られたこと、すなわちヒートポンプ加熱源での湯水加熱が行われていることを確認して試運転を終了する（ステップＳ１５）。その一方、貯湯タンク３内に残湯が存在するときには、貯湯タンク３内の湯温が既に上昇した状態にあるので、貯湯タンク３内の温度上昇を検出してヒートポンプ加熱源の正常動作を確認するのでは正確性に乏しくなることから、ヒートポンプ側における出湯温度を出湯サーミスタ２１で検出し、これにより、ヒートポンプ加熱源での湯水加熱が行われていることを確認して試運転を終了する（ステップＳ３０）。このように、上記実施形態の貯湯式給湯機では、貯湯タンク３内における残湯の有無によって、すなわち、試運転の行われる前提に応じて試運転を正常停止させる停止条件を異ならせているので、試運転が正常に行われたか否かを正確に判断することが可能となる。また、このとき、貯湯タンク３内の湯温変化に基づく通常の沸き上げ終了条件を併用すれば（ステップＳ２２〜ステップＳ２７）、一段と正確な判断が行える。

上記実施形態においては、貯湯タンク３内における残湯の有無の検出を、タンク上部サーミスタ１９での検出温度を設定温度（４５℃）との比較によって行っているが（ステップＳ２）、タンク上部サーミスタ１９での検出温度を他の設定温度（例えば、目標沸き上げ温度−１５℃）との比較によって行うようにしてもよい。また、沸き上げ試運転フラグを設け、フラグの有無によって判断するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、残湯が無い場合において、貯湯タンク３内の湯温上昇をタンク上部サーミスタ１９の検出温度が運転開始時から１５℃（あるいは１０℃）だけ上昇することによって判断しているが（ステップＳ１５）、これはタンク上部サーミスタ１９の検出温度が他の所定温度（例えば、目標沸き上げ温度−Ｘ℃）以上になったか否かで判断するようにしてもよい。この場合、温度上昇したとの判断条件として、さらにこの温度状態が所定時間だけ継続したか否かという条件を付加するのが好ましい。なお、この実施形態においては、ステップＳ１５の条件が所定時間が経過しても成立しない場合には、異常表示を行い沸き上げ試運転を終了するようにしているが、これらステップＳ１６、１７は省略してもよい。

さらに、上記実施形態においては、ヒートポンプ加熱源の正常動作を、出湯サーミスタ２１での検出温度が所定温度範囲にあるか否かで判断しているが（ステップＳ３０）、これは、出湯サーミスタ２１の温度が他の設定値（例えば、目標沸き上げ温度＋１０℃）以上になったか否かで判断してもよい。さらに、ステップＳ３０では、１０分間の継続時間を必要な条件としているが、これは、異なる時間としたり、あるいは継続時間を必要な条件から外したりしてもよい。また、出湯サーミスタ２１の検出温度の代わりに、沸き上げサーミスタ１７の検出温度を用いることもできる。なお、この実施形態においては、ステップＳ３０の条件が所定時間が経過しても成立しない場合には、異常表示を行い沸き上げ試運転を終了するようにしているが、これらステップＳ３１、３２は省略してもよい。

上記実施形態のような沸き上げ試運転は、風呂試運転と並行して行われるが、この風呂試運転に際しては、貯湯タンク３内の湯水を使用するのではなく、水を使用して（風呂用混合弁を水側１００％にして）行っている。それは、沸き上げ試運転を行って、貯湯タンク２の上部へ貯湯を行っている状態において、それと同時に、貯湯タンク３内の湯水を使用して風呂試運転を行うと、貯湯タンク３の上部の湯水を使用してしまうことにもなり、この結果、貯湯タンク３の上部の温度上昇に多くの時間を要してしまうことになり、沸き上げ試運転における正常判定が早急には行えなくなるためである。

この発明の貯湯式給湯機の実施形態を示す簡略図である。 上記貯湯式給湯機の制御部の簡略ブロック図である。 上記貯湯式給湯機の試運転方法を示すフローチャート図である。 上記貯湯式給湯機において残湯が無い場合の試運転方法を示すフローチャート図である。 上記貯湯式給湯機において残湯が有る場合の試運転方法を示すフローチャート図である。

符号の説明

３ 貯湯タンク
１２ 循環路
１４ 熱交換路
１８ 残湯量検出センサ
１９ タンク上部サーミスタ
２１ 出湯温度サーミスタ

Claims (6)

1. 貯湯タンク（３）と、この貯湯タンク（３）に連結される循環路（１２）と、この循環路（１２）に介設される熱交換路（１４）とを備え、この熱交換路（１４）をヒートポンプ加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク（３）から循環路（１２）に流出した低温水を沸き上げて貯湯タンク（３）に返流する運転が可能な貯湯式給湯機であって、ヒートポンプ加熱源を作動させて貯湯タンク（３）内に温水を供給する試運転モードを備え、この試運転モードにおいては、貯湯タンク（３）内での残湯の有無によって試運転を正常停止させる停止条件を異ならせていることを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 上記残湯の有無を貯湯タンク（３）内の湯温によって判断することを特徴とする請求項１の貯湯式給湯機。
3. 残湯が無い場合には、貯湯タンク（３）内の湯温上昇を検出したときに運転を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２の貯湯式給湯機。
4. 残湯が有る場合には、貯湯タンク（３）上部への貯湯開始後、循環路（１２）における熱交換路（１４）の出口温度が所定の温度に達したときに運転を停止することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの貯湯式給湯機。
5. 上記熱交換路（１４）の出口温度が所定の温度範囲に達した状態が所定時間継続したときに運転を停止することを特徴とする請求項４の貯湯式給湯機。
6. 貯湯タンク（３）内の湯温上昇を検出したときにも運転を停止することを特徴とする請求項４又は請求項５の貯湯式給湯機。