JP5104550B2 - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、浴槽水循環ポンプを動作させて浴槽水循環回路の凍結防止を行う浴槽水追い焚き機能を備えたヒートポンプ給湯機に関するものである。

従来の浴槽水追い焚き機能を備えた給湯機は、水流検出手段が浴槽水なしを検出したときに浴槽水循環ポンプの凍結を防止する間欠運転の停止時間を外気温度に応じて変更させていた。（例えば特許文献１参照）

特開平６−４２８０７号公報（第３−４頁、第1、２図）

しかしながら、上記のような浴槽水追い焚き機能を備えた給湯機では、浴槽水の有無にかかわらず浴槽水循環ポンプの動作回転数は同じであるため、動作するときの運転音が耳障りになるという問題を有していた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、浴槽水循環ポンプの凍結を防止し、耳障りな運転音を低減することができる浴槽水追い焚き機能を備えたヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

この発明に係る浴槽水追い焚き機能を備えたヒートポンプ給湯機は、浴槽水を取り出し
て浴槽に戻す浴槽水循環回路と、前記浴槽水循環回路を通して浴槽水を循環させる浴槽水
循環ポンプと、浴槽水の有無を判定する水流検出手段と、凍結防止運転を動作させる温度
を検出する温度センサと、凍結防止運転時に前記浴槽水循環ポンプを間欠運転する制御部
を備えたヒートポンプ給湯機において、
前記水流検出手段が浴槽水なしを検出したときは、浴槽水ありを検出していたときより
も前記浴槽水循環ポンプの回転数を下げて間欠運転を行うとともに、凍結防止運転を動作させる温度を検出する温度センサが、水流検出手段が浴槽水ありと判定したときは外気温度センサが検出し、浴槽水なしと判定したときは、浴槽水循環回路に設けたふろ循環入口温度センサが検出するようにしたものである。

本発明のヒートポンプ給湯機は、水流検出手段が浴槽水なしを検出したときは、浴槽水ありを検出していたときより浴槽水循環ポンプの回転数を下げて間欠運転を行うとともに、浴槽水ありと判定したときと浴槽水なしと判定したときとでは、凍結防止運転を動作させる温度を検出する温度センサが異なることで、浴槽水循環ポンプの凍結を防止し、かつ耳障りな運転音を低減することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための形態１における浴槽水循環装置の構成図、図２はこの発明の実施形態１における制御のフローチャート、図３は、浴槽水あり時の間欠運転の浴槽水循環ポンプ停止時間を示す表である。
図１において、貯湯槽１は水や湯を貯湯し、加熱手段であるヒートポンプ本体２には加熱循環回路３が接続され、この加熱循環回路３は貯湯槽１の上下部と接続されており、加熱循環回路３には前記ヒートポンプ本体２内に循環ポンプ（図示せず）が設けられ、貯湯槽１の下部から水を導き、ヒートポンプにより外気との熱交換を行い、水を高温の湯に沸き上げ、貯湯槽１の上部に戻している。
加熱循環回路３の貯湯槽１下部側には第４の温度センサ４ｄが設けられ、貯湯槽１の外周に設けられている第１〜３の温度センサ４ａ〜４ｃとともに貯湯槽１内の水の沸き上げ状態を検知する。

一方、給湯管1７は、一端を貯湯槽１の上部に接続し、他端を電動湯水混合弁５の給湯口に接続して貯湯槽１内に貯湯された湯を電動湯水混合弁５に供給するための配管である。
給水管１６は、水道管等の水源に接続され、減圧弁１５は給水管１６に取り付けられ水源水圧を減少させている。
給水分岐管１９は減圧弁１５の下流で分岐された一端を電動湯水混合弁５の給水口に接続して水源の水を電動湯水混合弁５に供給し、もう一端は貯湯槽１の下部に接続され、貯湯槽１内に給水する。
電動湯水混合弁５には電動湯水混合弁５からの混合湯を浴槽水循環回路２１に送る混合給湯管１８が接続されている。この混合給湯管１８には混合湯の供給と停止を行うふろ用電磁弁６と、混合湯の流量を検知する流量センサ７と電動湯水混合弁５の温度補正を行うためのふろ給湯温度センサ８が設けられ、前記浴槽水循環回路２１に接続されている。
貯湯槽１の上部近傍の給湯管１７には沸き上げ中に体積膨張した貯湯槽１内の湯を逃がす（排出する）ための逃がし弁２３が設けてある。

貯湯槽１の上下部には前記貯湯槽１に蓄えられた貯湯水を貯湯槽１に戻す貯湯水循環回路２０が接続されている。この貯湯水循環回路２０は貯湯槽１内に貯湯されたお湯と浴槽１４内の浴槽水を熱交換するふろ用熱交換器１１、貯湯槽１のお湯を貯湯水循環回路２０に循環させる追焚き循環ポンプ１３で構成されている。
浴槽１４には浴槽水循環回路２１が接続され、この浴槽水循環回路２１は浴槽往き循環回路２１ａと浴槽水を循環させる浴槽水循環ポンプ１２と浴槽水に有無を検出する水流検出手段２２と前記ふろ用熱交換器１１と浴槽戻り循環回路２１ｂで構成されている。
なお、浴槽水循環ポンプ１２と追焚き循環ポンプ１３はＤＣポンプで構成されている。

浴槽水循環回路２１には、ふろ用熱交換器１１への浴槽水の入口温度を検出するふろ循環入口センサ１０とふろ用熱交換器１１からの浴槽水の出口温度を検出するふろ用循環出口センサ９が取り付けられている。

制御装置となる制御部５０には、リモコン５１によって設定されたふろ給湯温度や沸き上げ温度や第１〜４の温度センサ４ａ〜４ｄ、ふろ用流量センサ７、ふろ給湯温度センサ８、ふろ循環入口センサ１０、ふろ循環出口センサ９からの信号を受け取ると共にヒートポンプ本体２、電動湯水混合弁５、ふろ用電磁弁６、浴槽水循環ポンプ１２、追焚き循環ポンプ１３等を制御している。

上記のように構成した実施の形態１の作用を図１によって説明する。
水源から給水管１６に送られた水は、減圧弁１５を通り減圧されて貯湯槽１内の流入し、貯湯槽１内を常に満水状態に維持する。この状態で、貯湯槽１内の水はヒートポンプ本体２に内蔵の循環ポンプ（図示せず）の運転により、貯湯槽１の下部から加熱循環回路３に取り出されてヒートポンプ本体２で熱交換し、リモコン１５により設定された温度（例えば９０℃）になるように加熱昇温され、貯湯槽１の上部に戻される。（図１中、矢印ａ）これにより、貯湯槽１の上部より９０℃の湯が少量ずつ貯湯されていく。

ヒートポンプ方式による沸き上げは、第４の温度センサ４ｄの温度が一定温度（例えば６０℃）以上になったら、貯湯槽１が全量沸き上がったと判断して、終了する。このとき、ヒートポンプ方式による沸き上げ加熱性能は、ヒートポンプ本体２に入る水の温度が低いときは、沸き上げの加熱効率が高いが、入る水の温度が高いときは沸き上げの加熱効率は低下する特性を持っている。 なお、貯湯によって膨張した貯湯槽１内の湯は、逃し弁２３から排出される。また、給湯により貯湯槽１内の湯が減ってくると第１〜３の温度センサ４ａ〜４ｃによって検出され、その検出温度によって再沸き上げを行う。
例えば、夕飯の支度やお風呂の湯はり等、大量の湯をこれから必要とする１７時に貯湯槽１の中間位置にある第２の沸き上げ温度センサ４ｂの検出温度が４５℃以下になったら再沸き上げ行う。

次に風呂の湯張り動作について説明する。
リモコン５１より、湯張り開始の指示を受けると、所定の湯張り設定温度に基づき制御部５０が電動湯水混合弁５の起動開度を計算し、電動湯水混合弁５を計算された起動開度に設定する。また、制御部５０はふろ用電磁弁６を開にし、ふろ給湯温度センサ８の検出温度がリモコン５１により設定されたふろ給湯温度になるように電動湯水混合弁５を制御し、ふろ用流量センサ７で所定の湯量を検知した時点でふろ用電磁弁６を閉にし、浴槽１４ に対して予め設定された所定の湯量の湯張りが完了となる。

次に風呂の追焚き動作について説明する。
リモコン５１の追焚きスイッチ（図示せず）が押され、貯湯槽１に取り付けられた第１の温度センサ４ａの検出温度が５５℃以上の場合、浴槽１４内の浴槽水を昇温することが可能であると判断し、浴槽水循環ポンプ１２を動作させ浴槽１４内の浴槽水の攪拌が開始される。
そして、所定時間（例えば、1分）経過後に、水流検出手段２２がＯＮであれば、浴槽１４に浴槽水があると判断し、追焚き循環ポンプ１３を動作させて浴槽１４内の浴槽水と貯湯槽１内のお湯をふろ用熱交換器１１を介して熱交換させて、追焚きが開始される。
ふろ循環入口センサ１０の検出温度がリモコン５１で設定されたふろ設定温度以上であれば、浴槽水循環ポンプ１２を停止させ、追焚き循環ポンプ１３を停止させて、追焚き動作を終了する。

図２のフローチャートによって、上記作用をより詳細に説明する。
ステップＳ１は、制御部１６が凍結防止運転開始温度Ｔ１に外気温度センサ２ａの検出温度が達したか否かを判断し、凍結防止運転開始温度Ｔ１に達していれば、浴槽水循環ポンプ１２の動作を開始する（ステップＳ２）。
ここで、本例では、例えば、外気温度センサ２ａが３℃以下を検出したら、浴槽水循環回路２１の凍結を防止するために浴槽水循環ポンプ１２を動作させて、浴槽水を循環させるようにしている。

ステップＳ３は、浴槽水循環ポンプ１２が動作してからの経過時間が所定時間ｔ１を経過したか否かを判断し、経過時間が所定時間ｔ１を経過していれば、ステップＳ４に進む。
ここで、本例では、浴槽水循環ポンプ１２が動作してからの所定時間ｔ１は、例えば、浴槽水循環回路２１内の水が最低でも一巡出来る時間（例えば１分）として、後述する水流検出手段２２が浴槽水循環回路２１内の残水により誤検知しないように設定している。

ステップＳ４は、水流検出手段２２が浴槽水ありを検出しているか否かを判断し、浴槽水ありを検出していれば、ふろ循環入口センサ１０により浴槽水温度Ｔｊを検出する（ステップS５）。

ステップＳ６は、浴槽水循環ポンプ１２が動作してからの経過時間が所定時間ｔ２を経過したか否かを判断し、経過時間が所定時間ｔ２を経過していれば、浴槽水循環ポンプ１２の動作を停止させる（ステップＳ７）。
ここで、本例では、経過時間が所定時間ｔ２は、例えば、浴槽水循環回路２１が浴槽水により十分に温められる４分としている。

ステップＳ８は、浴槽水循環ポンプ１２が動作を停止してからの経過時間が所定時間ｔ３を経過したか否かを判断し、経過時間が所定時間ｔ３を経過していれば、ステップＳ９に進む。
ここで、本例では、浴槽水循環ポンプ１２が動作を停止してからの所定時間ｔ３は、図３に示すように、外気温度センサ２ａの検出温度とふろ循環入口センサ１０が検出した浴槽水温度Ｔｊにより決定されるようにしている。

ステップＳ９は、制御部１６が凍結防止運転停止温度T２に外気温度センサ２ａの検出温度が達したか否かを判断し、凍結防止運転停止温度T２に外気温度センサ２ａの検出温度が達していれば、ステップＳ１に進み、そうでなければ、ステップＳ２に進む。
ここで、本例では、外気温度センサ２ａが５℃以上を検出したら、浴槽水循環回路２１の凍結を防止するための浴槽水循環ポンプ１２の間欠運転を停止するようにしている。また、凍結防止運転停止温度Ｔ２を凍結防止運転開始温度T１より高い温度に設定しているのは、凍結防止運転が開始、停止を短時間の間に繰り返さないようにしているためである。

一方、ステップＳ４で水流検出手段２２が浴槽水なしを検出している場合はステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０は、制御部１６が浴槽水なし時の凍結防止運転開始温度Ｔ３にふろ循環入口センサ１０の検出温度が達したか否かを判断し、浴槽水なし時の凍結防止運転開始温度Ｔ３にふろ循環入口センサ１０の検出温度が達してれば、ステップＳ１１に進む、達していなければ、浴槽水循環ポンプ１２の動作を停止する（ステップＳ１２）。
ここで、本例では、浴槽水循環ポンプ１２の近傍のふろ循環入口センサ１０の検出温度を浴槽水循環ポンプ１２内の温度と見なして、ふろ循環入口センサ１０の検出温度が５℃以下であれば、浴槽水循環ポンプ１２を動作させ、そうでなければ停止させるようにしている。

ステップＳ１１は、浴槽水循環ポンプ１２の動作回転数を低回転数に設定して、浴槽水循環ポンプ１２を動作させる（ステップ１３）。
例えば、風呂の追焚き動作や浴槽水あり時の凍結防止動作時の浴槽水循環ポンプ１２の回転数は浴槽１４内の浴槽水の攪拌や浴槽水循環回路を早く温めるため５，０００ｒｐｍとしているが、浴槽水なしでは浴槽水循環ポンプ１２が空運転となり運転音が大きくなってしまうため、浴槽水循環ポンプ１２の回転数を２，０００ｒｐｍにして運転音の低減を図っている。

ステップＳ１４は、浴槽水循環ポンプ１２が動作してからの経過時間が所定時間ｔ４を経過したか否かを判断し、経過時間が所定時間ｔ４を経過していれば、浴槽水循環ポンプ１２の動作を停止させる（ステップＳ１５）。
ここで、本例では、所定時間ｔ４は、浴槽水循環ポンプ１２内の水が動いて浴槽水循環ポンプ１２が凍結しない９０秒としている。

ステップＳ１６は、浴槽水循環ポンプ１２が動作を停止してからの経過時間が所定時間ｔ５を経過したか否かを判断し、所定時間ｔ５を経過していれば、ステップＳ１７に進む。
ここで、本例では、浴槽水循環ポンプ１２が動作を停止してからの所定時間ｔ５は、浴槽水循環ポンプ１２が間欠運転をしても凍結しない５分としている。

ステップＳ１７は、制御部１６が浴槽水なし時の凍結防止運転停止温度Ｔ４にふろ循環入口センサ１０の検出温度が達したか否かを判断し、凍結防止運転停止温度Ｔ４に達していれば、ステップＳ１０に進み、そうでなければ、ステップＳ１１に進む。
ここで、本例では、ふろ循環入口センサ１０が１０℃以上を検出したら、浴槽水循環ポンプ１２の凍結を防止するための浴槽水循環ポンプ１２の間欠運転を停止する。なお、凍結防止運転停止温度Ｔ４を凍結防止運転開始温度Ｔ３より高い温度に設定しているのは、凍結防止運転が開始、停止を短時間の間に繰り返さないようにしているためである。
また、凍結防止運転開始温度Ｔ１と凍結防止運転停止温度Ｔ２の温度差（例えば２℃）に比べ、浴槽水なし時の凍結防止運転開始温度Ｔ３と浴槽水なし時の凍結防止運転停止温度Ｔ４の温度差（例えば５℃）が大きいのは、凍結防止運転開始温度Ｔ１と凍結防止運転停止温度Ｔ２は外気温度であるため、急激な変動はあまりないが、浴槽水なし時の凍結防止運転開始温度Ｔ３と浴槽水なし時の凍結防止運転停止温度Ｔ４は、浴槽水循環回路２１に取り付けられたふろ循環入口センサ１０の検出温度であるため、浴槽水循環回路２１内の残水の温度の影響を受けて急激な変動を起こす可能性があるためである。

上記実施の形態１に示されるヒートポンプ給湯機は、以上のように動作するため、水流検出手段が浴槽水なしを検出したときは、浴槽水ありを検出していたときより浴槽水循環ポンプ１２の回転数を下げて間欠運転を行うことで、浴槽水循環ポンプ１２の凍結を防止し、かつ凍結防止運転時の耳障りな運転音を低減することができる。
また、浴槽水あり時の凍結防止運転開始温度Ｔ１と凍結防止運転停止温度Ｔ２は外気温度センサ２ａで検出し、浴槽水なし時の凍結防止運転開始温度Ｔ３と凍結防止運転停止温度Ｔ４は浴槽水循環回路２１のふろ循環入口センサ１０で検出するようにして、浴槽水ありと浴槽水なしとで温度センサが異なるようにしているため、特に、浴槽水なし時の凍結防止運転開始温度Ｔ３と凍結防止運転停止温度Ｔ４の検出を浴槽水循環ポンプ１２に近い位置に設けられたふろ循環入口センサ１０を利用することで、浴槽水循環回路２１内の残水の温度の影響を受けて急激な温度変動を起こした場合でも、的確な温度検知が可能となり、浴槽水循環ポンプの凍結を防止し、耳障りな運転音を低減することができるヒートポンプ給湯機を提供することが出来る。

本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ給湯機の構成図である。 実施の形態１の作用を示すフローチャートである。 浴槽水あり時の間欠運転の浴槽水循環ポンプ停止時間を示す表である。

符号の説明

１ 貯湯槽
２ａ 外気温度センサ
６ ふろ用電磁弁
７ ふろ用流量センサ
８ ふろ用温度センサ
９ ふろ循環出口センサ
１０ ふろ循環入口センサ
１１ ふろ用熱交換器
１２ 浴槽水循環ポンプ
１３ 追焚き循環ポンプ
１４ 浴槽
２２ 水流検出手段
５０ 制御部
５１ リモコン

Claims (4)

1. 浴槽水を取り出して浴槽に戻す浴槽水循環回路と、前記浴槽水循環回路を通して浴槽水
   を循環させる浴槽水循環ポンプと、浴槽水の有無を判定する水流検出手段と、凍結防止運
   転を動作させる温度を検出する温度センサと、凍結防止運転時に前記浴槽水循環ポンプを
   間欠運転する制御部を備えたヒートポンプ給湯機において、
   前記水流検出手段が浴槽水なしを検出したときは、浴槽水ありを検出していたときより
   も前記浴槽水循環ポンプの回転数を下げて間欠運転を行うとともに、前記凍結防止運転を動作させる温度を検出する温度センサが、前記水流検出手段が浴槽水ありと判定したときは外気温度センサが検出し、浴槽水なしと判定したときは、浴槽水循環回路に設けたふろ循環入口温度センサが検出することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. 前記水流検出手段が浴槽水ありと判断した場合と浴槽水なしと判断した場合とでは、前
   記浴槽水循環ポンプの間欠運転の動作時間が異な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機。
3. 前記水流検出手段が浴槽水ありと判断した場合と浴槽水なしと判断した場合とでは、凍
   結防止運転を停止させる温度が異なることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯機。
4. 前記浴槽水循環ポンプはＤＣポンプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
   記載のヒートポンプ給湯機。

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