JP5304602B2 - Hot water supply apparatus and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いる貯湯式の給湯装置およびその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a hot water storage type hot water supply apparatus that boils hot water and stores hot water and uses the stored hot water for hot water supply, and a control method thereof.
従来の給湯装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この給湯装置では、貯湯槽への下部に設けられた給水口に、電動三方弁を介して給水配管と排水配管とが接続されている。貯湯槽から給湯栓に接続される給湯配管の途中から、空気抜き管が分岐されており、この空気抜き管は開放形の水受皿に導かれている。空気抜き管の途中には電動開閉弁が設けられ、また、水受皿の内部には水位検知センサが設けられている。
As a conventional hot water supply apparatus, for example, one described in
この給湯装置では、給水時において、管理人が集合制御盤のスイッチをONすると、システム制御器によって、電動三方弁が制御され、給水配管が給水口に接続される。同時に電動開閉弁が開かれる。すると、貯湯槽の給水口から水が入って徐々に水面が上昇し、満水になった状態で空気抜き管から水が流出する。水受皿にある程度の水が溜まると、水位検出センサがこれを検知し、接点が閉じる。この信号により満水の確認ができ、システム制御器は電動開閉弁を閉じるようになっている。 In this hot water supply apparatus, when an administrator turns on the switch of the collective control panel at the time of water supply, the electric three-way valve is controlled by the system controller, and the water supply pipe is connected to the water supply port. At the same time, the electric on-off valve is opened. Then, water enters from the water supply port of the hot water tank, the water surface gradually rises, and water flows out from the air vent pipe in a state where the water is full. When a certain amount of water accumulates in the water tray, the water level detection sensor detects this and closes the contact. This signal confirms that the water is full, and the system controller closes the electric on-off valve.
一方、排水時においては、管理人が集合制御盤のスイッチをOFFにすると、システム制御器によって、電動三方弁が制御され、給水口が排水配管に接続される。同時に電動開閉弁が開かれる。これにより、空気抜き管から空気が吸入されて、スムーズな排水が行われるようになっている。 On the other hand, at the time of drainage, when the manager turns off the switch of the collective control panel, the electric three-way valve is controlled by the system controller, and the water supply port is connected to the drainage pipe. At the same time, the electric on-off valve is opened. As a result, air is sucked from the air vent pipe and smooth drainage is performed.
しかしながら、上記特許文献1では、給水および排水を行うために、電動三方弁、電動開閉弁、水位センサ、水受皿等を必要としており、構成が複雑で、高価な装置となっている。
However, in
本発明の目的は、上記問題に鑑み、簡単な構成で、貯湯タンクへの給水、貯湯タンクからの排水を可能とする給湯装置およびその制御方法を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a hot water supply apparatus and a control method thereof that enable water supply to the hot water storage tank and drainage from the hot water storage tank with a simple configuration.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、給湯装置(100)において、
加熱手段(20)によって沸き上げられた湯を貯めると共に、貯めた湯を出湯部へ出湯する貯湯タンク(10)と、
貯湯タンク(10)の下部に接続されて、貯湯タンク(10)内に給湯水を供給する給水管(11)と、
一端が貯湯タンク(10)の下部に接続され、他端が大気開放されて、貯湯タンク(10)内の湯水を排水する排水管(16)と、
排水管(16)の途中部位から分岐して、貯湯タンク(10)の上部に接続される吸排気管(17)と、
排水管(16)から吸排気管(17)が分岐する分岐部位に設けられて、排水管(16)の貯湯タンク(10)側、排水管(16)の大気開放側、および吸排気管(17)側をそれぞれ開閉可能とする三方弁(18)と、
三方弁(18)の三方の開閉を制御する制御装置(30)とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the invention according to
A hot water storage tank (10) for storing hot water boiled by the heating means (20) and for discharging the stored hot water to a hot water outlet;
A water supply pipe (11) connected to the lower part of the hot water storage tank (10) and supplying hot water into the hot water storage tank (10);
A drain pipe (16) having one end connected to the lower part of the hot water storage tank (10) and the other end opened to the atmosphere to drain hot water in the hot water storage tank (10);
An intake / exhaust pipe (17) branched from an intermediate portion of the drain pipe (16) and connected to the upper part of the hot water storage tank (10);
Provided at the branching site where the intake / exhaust pipe (17) branches from the drain pipe (16), the hot water tank (10) side of the drain pipe (16), the open side of the drain pipe (16), and the intake / exhaust pipe (17) A three-way valve (18) that allows each side to be opened and closed,
And a control device (30) for controlling opening and closing of the three-way valve (18).
本給湯装置(100)においては、給水管(11)から貯湯タンク(10)内に補充される給湯水を加熱手段(20)によって湯として沸き上げ、ユーザが湯を使用する際に、貯湯タンク(10)内に沸き上げた湯を出湯部へ出湯する。この時、制御装置(30)によって三方弁(18)は、少なくとも排水管(16)の貯湯タンク(10)側と、吸排気管(17)側とが閉じられた状態とされる。 In the hot water supply device (100), hot water supplied from the water supply pipe (11) to the hot water storage tank (10) is boiled as hot water by the heating means (20), and the hot water storage tank is used when the user uses the hot water. (10) The hot water that has been boiled in is discharged into the hot water outlet. At this time, at least the hot water storage tank (10) side of the drain pipe (16) and the intake / exhaust pipe (17) side of the three-way valve (18) are closed by the control device (30).
本発明では、制御装置(30)によって三方弁(18)が開閉制御されることで、以下のように、貯湯タンク(10)内の湯水を自動で排水する自動排水運転と、貯湯タンク(10)内に給湯水を自動で供給する自動給水運転とを可能としている。 In the present invention, when the three-way valve (18) is controlled to open and close by the control device (30), the automatic drain operation for automatically draining hot water in the hot water storage tank (10) and the hot water storage tank (10 ) Enables automatic water supply operation to automatically supply hot water.
即ち、自動排水運転を実行するにあたって、給水管(11)から貯湯タンク(10)への給湯水の供給が停止された後に、制御装置(30)は三方弁(18)によって排水管(16)における貯湯タンク(10)側と、排水管(16)の大気開放側とを開き、この両者間を接続する第1接続状態とすると、最初は貯湯タンク(10)の内圧が外圧(大気圧)より高いことから、貯湯タンク(10)内の湯水が排水管(16)から排水されていくことになる。湯水が排水されるに従って貯湯タンク(10)内の空間は拡大していき、内圧が低下していくことから、湯水が排水されにくくなっていく。ここで、三方弁(18)によって排水管(16)の大気開放側と、給排気管(17)側とを開き、この両者間を接続する第2接続状態とすると、排水管(16)の大気開放側から吸排気管(17)を通り、貯湯タンク(10)内の上部に空気を供給することができるので、貯湯タンク(10)内の圧力を大気圧と同じになるようにして、再び、貯湯タンク(10)内の湯水を排水することが可能となる。そして、三方弁(18)によって上記の第1接続状態と第2接続状態とを繰り返すことで、貯湯タンク(10)内の湯水を排水することができる。 That is, in performing the automatic drain operation, after the supply of hot water from the water supply pipe (11) to the hot water storage tank (10) is stopped, the control device (30) is drained (16) by the three-way valve (18). When the hot water storage tank (10) side and the open side of the drain pipe (16) are opened and the first connection state is established between the two, the internal pressure of the hot water storage tank (10) is initially set to the external pressure (atmospheric pressure). Since it is higher, the hot water in the hot water storage tank (10) is drained from the drain pipe (16). As hot water is drained, the space in the hot water storage tank (10) expands and the internal pressure decreases, so that hot water becomes difficult to drain. Here, when the open side of the drain pipe (16) and the supply / exhaust pipe (17) side are opened by the three-way valve (18) and the two are connected to each other, the drain pipe (16) Since air can be supplied to the upper part of the hot water storage tank (10) through the intake / exhaust pipe (17) from the open side of the atmosphere, the pressure in the hot water storage tank (10) is made equal to the atmospheric pressure and again The hot water in the hot water storage tank (10) can be drained. And the hot water in hot water storage tank (10) can be drained by repeating said 1st connection state and 2nd connection state by a three-way valve (18).
次に、自動排水運転を実行するにあたって、給水管(11)から貯湯タンク(10)への給湯水の供給が行われるようにした後に、制御装置(30)は三方弁(18)によって排水管(16)と吸排気管(17)との接続状態を上記の第2接続状態とすると、貯湯タンク(10)内の上部空間は、吸排気管(17)と排水管(16)の大気開放側とによって外部と連通するので、貯湯タンク(10)内の空気を外部に抜きながら、スムーズに貯湯タンク内(10)に給湯水を供給することができる。 Next, in performing the automatic drain operation, after the hot water is supplied from the water supply pipe (11) to the hot water storage tank (10), the control device (30) is drained by the three-way valve (18). When the connection state between (16) and the intake / exhaust pipe (17) is the above-described second connection state, the upper space in the hot water storage tank (10) is connected to the air release side of the intake / exhaust pipe (17) and the drain pipe (16). Therefore, hot water can be smoothly supplied into the hot water storage tank (10) while the air in the hot water storage tank (10) is drawn outside.
このように、請求項1に記載の発明では、「背景技術」の項で説明した引用文献1に記載の電動三方弁、電動開閉弁を備えるものに対して、三方弁(18)のみを用いた簡単な構成として、この三方弁(18)を制御することで自動排水運転、および自動給水運転を可能としている。
Thus, in the invention described in
請求項2に記載の発明では、排水管(16)の長手方向に交差する断面の面積は、排水に必要とされる時間が所定排水時間となるように、以下の数式1に基づいて決定されたことを特徴としている。
In the invention according to claim 2, the area of the cross section intersecting with the longitudinal direction of the drain pipe (16) is determined based on the following
(数式1)
排水管の断面積={1/2g×貯湯タンクの容量×貯湯タンクの水平断面積/(所定排水時間)2}1/2
ただし、gは重力加速度である。
(Formula 1)
Cross-sectional area of drainage pipe = {1/2 g × capacity of hot water storage tank × horizontal cross-sectional area of hot water storage tank / (predetermined drainage time) 2 } 1/2
However, g is a gravitational acceleration.
この発明によれば、数式1に基づいて貯湯タンク(10)の容量、および水平断面積に応じて所定排水時間を加味した排水管(16)の断面積の設定が可能となり、適切な排水時間で排水を完了させることが可能となる。
According to this invention, it becomes possible to set the cross-sectional area of the drain pipe (16) taking into account the predetermined drainage time according to the capacity of the hot water storage tank (10) and the horizontal cross-sectional area based on the
請求項3に記載の発明では、吸排気管(17)には、内部に給湯水が流通すると、その流通状態を検出すると共に、検出信号を制御装置(30)に出力する検出手段(17a)が設けられたことを特徴としている。 In the third aspect of the present invention, the detection means (17a) for detecting the flow state and supplying a detection signal to the control device (30) when hot water flows through the intake pipe (17). It is characterized by being provided.
この発明によれば、自動給水運転において、給水管(11)から貯湯タンク(10)内に給湯水が給水されて、貯湯タンク(10)内が満水となると、給湯水は吸排気管(17)を通り排水管(16)の大気開放側からオーバーフローすることになる。この時、検出手段(17a)によって吸排気管(17)における給湯水の流れを検出することで、貯湯タンク(10)内が満水状態になったと判定できるので、その時点で自動給水運転を停止させることで、給湯水のオーバーフロー量を最小限に抑えた確実な給水が可能となる。 According to the present invention, in the automatic water supply operation, when hot water is supplied from the water supply pipe (11) into the hot water storage tank (10) and the hot water storage tank (10) is full, the hot water is supplied to the intake / exhaust pipe (17). And overflow from the open side of the drain pipe (16). At this time, it is possible to determine that the hot water storage tank (10) is full by detecting the flow of hot water in the intake / exhaust pipe (17) by the detection means (17a), so the automatic water supply operation is stopped at that time. Thus, it is possible to reliably supply water with the overflow amount of hot water being minimized.
請求項4に記載の発明では、給水管(11)には、制御装置(30)によって開閉制御される開閉弁(11e)が設けられたことを特徴としている。 The invention according to claim 4 is characterized in that the water supply pipe (11) is provided with an on-off valve (11e) controlled to be opened and closed by the control device (30).
この発明によれば、自動排水運転における三方弁(18)の制御を行う前に、制御装置(30)によって開閉弁(11e)を閉じることで給水管(11)からの給湯水の停止を可能とし、また、自動給水運転における三方弁(18)の制御を行う前に、制御装置(30)によって開閉弁(11e)を開くことで給水管(11)からの給湯水の供給を可能とすることができるので、完全自動による排水運転、および供給運転が可能となる。 According to the present invention, the hot water supply from the water supply pipe (11) can be stopped by closing the on-off valve (11e) by the control device (30) before controlling the three-way valve (18) in the automatic drain operation. In addition, before performing control of the three-way valve (18) in the automatic water supply operation, the controller (30) opens the on-off valve (11e) to enable hot water supply from the water supply pipe (11). Therefore, fully automatic drainage operation and supply operation are possible.
請求項5に記載の発明では、制御装置(30)は、貯湯タンク(10)内への湯の沸き上げ、および貯湯タンク(10)からの出湯を制御する給湯用制御装置(30)に組み込まれたことを特徴としている。 In the invention described in claim 5, the control device (30) is incorporated in the hot water supply control device (30) for controlling the boiling of hot water into the hot water storage tank (10) and the hot water discharged from the hot water storage tank (10). It is characterized by that.
この発明によれば、ユーザは、通常の湯の沸き上げ、および出湯の制御を行うための操作に加えて、自動排水運転、および自動給水運転の操作も同一の給湯用制御装置(30)にて行うことが可能となるので、ユーザの使い勝手を向上させることができる。 According to this invention, in addition to the operation for performing normal boiling of hot water and control of tapping hot water, the user performs the operation of automatic drain operation and automatic water supply operation to the same hot water supply control device (30). This makes it possible to improve user convenience.
請求項6に記載の発明では、給湯装置(30)における自動排出運転と、自動給水運転のための制御方法に関するものであり、その技術的意義は上記請求項1に記載の給湯装置と本質的に同じである。
The invention described in
請求項7に記載の発明では、自動排水運転において、予め定めた第1所定時間の経過をもって、排水が完了したものと判定することを特徴としている。 The invention according to claim 7 is characterized in that, in the automatic drain operation, it is determined that drainage is completed with the passage of a predetermined first predetermined time.
この発明によれば、貯湯タンク(10)内の湯水を全て排水するために必要とする時間を予め第1所定時間として定めておくことで、明確な排水完了の判定が可能となるので、確実な自動排水運転の実行が可能となる。 According to the present invention, since the time required for draining all the hot water in the hot water storage tank (10) is set in advance as the first predetermined time, it is possible to clearly determine the completion of drainage. It is possible to perform automatic drainage operation.
請求項8に記載の発明では、自動給水運転において、予め定めた第2所定時間の経過をもって、給水が完了したものと判定することを特徴としている。 The invention according to claim 8 is characterized in that, in the automatic water supply operation, it is determined that the water supply is completed with the passage of a predetermined second predetermined time.
この発明によれば、貯湯タンク(10)内を給湯水で満水とするために必要とする時間を予め第2所定時間として定めておくことで、明確な給水完了の判定が可能となるので、確実な自動給水運転の実行が可能となる。 According to this invention, since the time required for filling the hot water storage tank (10) with hot water is fully set as the second predetermined time, it is possible to clearly determine the completion of water supply. A reliable automatic water supply operation can be executed.
請求項9に記載の発明では、吸排気管(17)には、内部に給湯水が流通すると、その流通状態を検出する検出手段(17a)が設けられ、
自動給水運転において、検出手段(17a)による給湯水の流通検出をもって、給水が完了したものと判定することを特徴としている。
In the invention according to claim 9, when hot water is circulated in the intake / exhaust pipe (17), detection means (17 a) for detecting the circulation state is provided,
In the automatic water supply operation, it is characterized in that it is determined that the water supply has been completed by detecting the flow of hot water supply by the detection means (17a).
この発明によれば、上記請求項3に記載の発明と同様に、自動給水運転において、検出手段(17a)によって吸排気管(17)における給湯水の流れを検出することで、貯湯タンク(10)内が満水状態になったと判定できるので、その時点で自動給水運転を停止させることで、給湯水のオーバーフロー量を最小限に抑えた確実な給水が可能となる。 According to the present invention, as in the invention described in claim 3 above, in the automatic water supply operation, the hot water storage tank (10) is detected by detecting the flow of hot water in the intake / exhaust pipe (17) by the detection means (17a). Since it can be determined that the inside has become full, the automatic water supply operation is stopped at that time, thereby enabling reliable water supply with the overflow amount of hot water being minimized.
請求項10に記載の発明では、給水管(11)には、この給水管(11)を開閉する開閉弁(11e)が設けられており、
自動排水運転の実行の前に、開閉弁(11e)を閉じ、自動給水運転の実行の前に開閉弁(11e)を開くことを特徴としている。
In the invention according to
The on-off valve (11e) is closed before the execution of the automatic drain operation, and the on-off valve (11e) is opened before the execution of the automatic water supply operation.
この発明によれば、上記請求項4に記載の発明と同様に、自動排水運転における三方弁(18)の制御を行う前に、制御装置(30)によって開閉弁(11e)を閉じることで給水管(11)からの給湯水の停止を可能とし、また、自動給水運転における三方弁(18)の制御を行う前に、制御装置(30)によって開閉弁(11e)を開くことで給水管(11)からの給湯水の供給を可能とすることができるので、完全自動による排水運転、および供給運転が可能となる。 According to this invention, similarly to the invention according to the fourth aspect, before the control of the three-way valve (18) in the automatic drain operation, the control device (30) closes the on-off valve (11e) to supply water. The hot water supply from the pipe (11) can be stopped, and before the control of the three-way valve (18) in the automatic water supply operation, the control device (30) opens the on-off valve (11e) to open the water supply pipe ( Since it is possible to supply hot water from 11), fully automatic drainage operation and supply operation are possible.
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not specified unless there is a problem with the combination. Is also possible.
(第1実施形態)
第1実施形態おける給湯装置について図1〜図8を用いて説明する。尚、図1はヒートポンプユニット20を用いた給湯装置100Aの全体構成を示す模式図、図2は自動排水運転実行時の処理を示すフローチャート、図3は自動排水運転実行時の湯水および空気の流れ方向を示す模式図、図4は貯湯タンク上部から空気を吸入させた場合の排水流量の変化を示すグラフ、図5は貯湯タンク上部から空気を吸入させない場合の排水流量の変化を示すグラフ、図6は本実施形態における排水流量の変化を示すグラフ、図7は自動給水運転実行時の処理を示すフローチャート、図8は自動給水運転実行時の給湯水および空気の流れ方向を示す模式図である。
(First embodiment)
The hot water supply apparatus in 1st Embodiment is demonstrated using FIGS. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a hot
給湯装置100Aは、一般家庭用として使用される貯湯式のものであり、ヒートポンプユニット20によって生成される高温の湯を貯湯タンク10内に貯えると共に(沸き上げ運転)、貯えられた湯を給湯用の湯として、台所、洗面所、風呂等へ供給するようになっている(給湯運転、湯張り運転)。
The hot
図1に示すように、給湯装置100Aは、貯湯タンク10、各種配管11、11c、11d、12、12a、14、15、16、17、ヒートポンプユニット20、制御装置30、31等を備えている。
As shown in FIG. 1, the hot
貯湯タンク10は、給湯用の湯を貯える容器であって、耐食性に優れた金属から成り(例えば、ステンレス製)、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。本実施形態では、貯湯タンク10の全容量は、185Lのものが採用されている。
The hot
また、貯湯タンク10は縦長形状であり、その底面に給排水口10aが設けられ、この給排水口10aには貯湯タンク10内に給湯水(水道水)を供給する給水管11が接続されている。尚、給水管11には、ユーザの手動操作によって給水管11が開閉される元栓11a、および導入される給湯水の水圧が所定圧となるように調節すると共に、断水等における湯の逆流を防止する減圧弁11bが設けられている。一方、貯湯タンク10の最上部には導出口10bが設けられ、この導出口10bには貯湯タンク10内に貯えられた高温の湯を導出するための高温取出し管12が接続されている。
The hot
貯湯タンク10の下部には、貯湯タンク10内の最下部の給湯水を後述するヒートポンプユニット20側に吐出するための吐出口10cが設けられ、また、貯湯タンク10の上部には、ヒートポンプユニット20側から吐出された湯が内部に流入するための吸入口10dが設けられている。吐出口10cと吸入口10dとは循環回路21で接続されているおり、この循環回路21の一部はヒートポンプユニット20(水冷媒熱交換器)内に配置されている。
At the lower part of the hot
貯湯タンク10の外壁面には、貯湯量および貯湯温度を検出するための温度検出手段としての複数(例えば5つ)のサーミスタ(図示せず)が縦方向(天地方向)にほぼ等間隔に配置され、サーミスタは貯湯タンク10内に満たされた湯あるいは給湯水の各水位レベルでの温度信号を後述する制御装置30に出力するようになっている。尚、サーミスタは、貯湯タンク10の全容積を例えば上記したように185Lとすると、貯湯タンク10の上端部側から20L、50L、90L、130L、165Lの位置に配置されている。
A plurality of (for example, five) thermistors (not shown) as temperature detecting means for detecting the amount of stored hot water and the temperature of stored hot water are arranged on the outer wall surface of the hot
従って、制御装置30は、サーミスタからの温度信号に基づいて、貯湯タンク10内上方の沸き上げられた湯と、貯湯タンク10内下方の沸き上げられる前の給湯水との境界位置を検出することができる。例えば、あるサーミスタの検出温度が貯湯熱量として使用できる所定温度(例えば50℃)を超えていた場合は、制御装置30は貯湯タンク10内最上部からそのサーミスタの位置までは給湯に使用できる湯が貯まっていると判断する。
Therefore, the
尚、これらのサーミスタのうち、貯湯タンク10の上部外壁面に設けられたサーミスタは、高温取出し管12に吸入される高温の湯の温度である貯湯タンク10内最上部の湯温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。また、貯湯タンク10の下部外壁面に設けられたサーミスタは、後述する沸き上げ運転時の沸き上げ状態を確認するサーミスタの機能も有している。
Of these thermistors, the thermistor provided on the upper outer wall surface of the hot
ヒートポンプユニット20は、貯湯タンク10下部側の低温湯を加熱して貯湯タンク10の上部から高温の湯を貯めていく加熱手段であり、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素(CO2)を使用するヒートポンプサイクルと、循環回路21中に設置された給水ポンプ(図示せず)とを備えている。尚、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温(例えば、85℃〜90℃程度)の湯を貯湯タンク10内に貯えることができる。
The
ヒートポンプサイクルは、図示しない電動式の圧縮機、水冷媒熱交換器、電気式膨張弁、空気熱交換器、およびアキュムレータが順次冷媒配管によって接続されて構成されており、その作動は図示しないヒートポンプ用制御装置によって制御されるようになっている。 The heat pump cycle is composed of an electric compressor (not shown), a water refrigerant heat exchanger, an electric expansion valve, an air heat exchanger, and an accumulator, which are sequentially connected by refrigerant piping, and its operation is for a heat pump (not shown). It is controlled by a control device.
上記の水冷媒熱交換器は、冷媒が流通する冷媒通路と、循環回路21を循環する給湯水が流通する水通路とを備えており、圧縮機の吐出口より吐出されて冷媒通路を流通する高温高圧の冷媒によって、水通路(循環回路21)を流通する給湯水を加熱して湯の沸き上げを行うようになっている。
The water-refrigerant heat exchanger includes a refrigerant passage through which refrigerant flows and a water passage through which hot water circulating through the
給水ポンプは、循環回路21の吐出口10cとヒートポンプユニット20(水冷媒熱交換器)との間に配設されている。給水ポンプは、内蔵される図示しない電動モータによって回転駆動されて、高温湯の沸き上げ運転時に、低温湯を吐出口10cから吐出させて、水冷媒熱交換器内で加熱された湯を貯湯タンク10の吸入口10dに還流させるように作動する。この給水ポンプは、水冷媒熱交換器の出口側水温が、種々の運転条件下において決定される所定の目標沸き上げ温度となるように、図示しないヒートポンプ用制御装置によって回転数が制御される。
The water supply pump is disposed between the
給水管11には、給排水口10aの手前部から分岐する分岐給水管11c、11dが設けられており、各分岐給水管11c、11dの下流端は、それぞれ後述する混合弁13a、13bに繋がれている。
The
高温取出し管12と分岐給水管11cとの下流側合流部位に、混合弁13aが設けられている。この混合弁13aは、温度調節弁であって、高温側、低温側それぞれの開口面積比(弁開度)を調節して、高温取出し管12から取出された高温の湯と、分岐給水管11cから供給される給湯水との混合比を調節することで、混合弁13aよりも下流側に接続された給湯用配管14に流通させる湯の温度をユーザが設定する設定温度に調節する。混合弁13aの弁開度は、後述する制御装置30によって制御されるようになっている。給湯用配管14は、下流端の端末としての給湯水栓(給湯部としてのカラン、シャワー等)へ設定温度に温度調節された湯を導く配管である。
A mixing
高温取出し管12には、導出口10bと混合弁13aとの間から分岐する高温分岐管12aが設けられており、この高温分岐管12aと分岐給水管11dとの下流側合流部位に、混合弁13bが設けられている。この混合弁13bは、上記混合弁13aと同様に、温度調節弁であって、高温側、低温側それぞれの開口面積比(弁開度)を調節して、高温分岐管12aから取出された高温の湯と、分岐給水管11bから供給される給湯水との混合比を調節することで、混合弁13bよりも下流側に接続された風呂用配管15に流通させる湯の温度をユーザが設定する設定温度に調節する。混合弁13bの弁開度は、後述する制御装置30によって制御されるようになっている。風呂用配管15は、図示しない浴槽(給湯部)に接続されており、浴槽内に湯張り、差し湯、たし湯等を行う時に、設定温度に温度調節された湯(以下、浴水)を導く配管として設けられている。風呂用配管15の途中部位には、風呂用配管15を開閉する湯張り電磁弁(図示せず)が設けられており、湯張り電磁弁の弁開度は、後述する制御装置30によって制御されるようになっている。
The high
貯湯タンク10の下部には排水管16が設けられている。排水管16の一端は貯湯タンク10の底面の給排水口10aに接続されており、他端は大気に開放されて排水用の側溝等に導かれている。ここでは、排水管16の一端は、給水管11の貯湯タンク10の下部近傍で合流して給排水口10aに接続されるようになっている。
A
ここで、排水管16の長手方向に交差する断面の面積(以下、排水管断面積)は、排水時の排水性(排水時間)に大きく影響するため、本実施形態では以下の数式1に基づいて、排水管断面積を算出するようにしている。
Here, since the area of the cross section intersecting with the longitudinal direction of the drain pipe 16 (hereinafter referred to as the drain pipe cross-sectional area) greatly affects the drainability (drainage time) during drainage, in the present embodiment, the following
(数式1)
排水管断面積={1/2g×貯湯タンク容量×貯湯タンク水平断面積/(所定排水時間)2}1/2
ただし、gは重力加速度である。
(Formula 1)
Drainage pipe cross-sectional area = {1/2 g × hot water storage tank capacity × hot water storage tank horizontal cross-sectional area / (predetermined drainage time) 2 } 1/2
However, g is a gravitational acceleration.
上記数式1の設定根拠は以下の数式2〜数式4に基づいている。即ち、排水時間は、以下の数式2によって算出される。
The basis for setting the
(数式2)
排水時間=貯湯タンク容量/(排水速度×排水管断面積)
また、数式2中の排水速度は、以下の数式3によって算出される。
(Formula 2)
Drainage time = Hot water storage tank capacity / (Drainage speed x Drainage pipe cross-sectional area)
Further, the drainage speed in Equation 2 is calculated by Equation 3 below.
(数式3)
排水速度=(2g×貯湯タンク内水位)1/2
また、数式3中の貯湯タンク内水位は、以下の数式4によって算出される。
(Formula 3)
Drainage speed = (2g x hot water tank water level) 1/2
Further, the water level in the hot water storage tank in Equation 3 is calculated by Equation 4 below.
(数式4)
貯湯タンク内水位=貯湯タンク容量/貯湯タンク水平断面積)
よって、数式2に数式3、数式4を代入し、排水管断面積で整理することで数式1が得られるのである。この数式1は、排水管断面積は、貯湯タンク10の仕様(容積、水平断面積)に比例し、排水時間に反比例することを示している。特に、排水に必要とされる時間を所定時間内に収めたい場合に、その時間を所定排水時間として定めて、貯湯タンク10の仕様と併せて、排水管16の排水管断面積を定めることで、効果的な排水を可能とすることができるのである。
(Formula 4)
Water level in hot water tank = hot water tank capacity / hot water tank horizontal cross-sectional area)
Therefore,
上記排水管16の途中部位と貯湯タンク10の上部との間には吸排気管17が設けられている。即ち、吸排気管17は、排水管16の途中部位、ここでは排水管16の給水管11との合流部よりも他端側(大気開放側)となる部位から分岐して、貯湯タンク10上部の吸入口10dに接続される配管として設けられている。
An intake /
そして、排水管16から吸排気管17が分岐する分岐部には、三方弁18が設けられている。三方弁18は、三方に開口部を有し、各開口部にはそれぞれ開閉弁が設けられ、各開閉弁が後述する制御装置30によって制御されて、排水管16と吸排気管17との接続状態を切替える流路切替え弁として機能するものである。三方弁18が排水管16に対する吸排気管17の分岐部に配設されることから、三方弁18の1つの開口部には、排水管16において三方弁18よりも貯湯タンク10側となるタンク側排水管16aが接続され、また、三方弁18の2つめの開口部には、排水管16において三方弁18よりも大気開放側となる大気側排水管16bが接続され、更に、三方弁18の3つめの開口部には、吸排気管17が接続される形となっている。
A three-
貯湯タンク10の上部には、吸排気管17から分岐して大気開放される逃がし管19が設けられており、この逃がし管19には、逃がし弁19aが設けられている。逃がし弁19aは、貯湯タンク10内の圧力が所定圧力を超えると開弁して、内部圧力をタンク外部に開放するようになっている。
In the upper part of the hot
制御装置30は、給湯装置100Aにおける基本的な沸き上げ運転、給湯運転、湯張り運転の制御を行う給湯装置用の制御装置であり、制御盤(リモコン)31を備えている。制御装置30は、上記給湯装置100Aの基本運転制御に加えて、自動排水運転、自動給水運転の制御も行うようになっている。制御装置30は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(図示せず)には、予め設定された制御プログラムが設けられており、各サーミスタからの温度信号、およびユーザが入力する操作盤31からの操作信号等に基づいて、混合弁13a、13b、湯張り電磁弁、三方弁18を制御するように構成されている。また、制御装置30は、自動排水運転時、および自動給水運転時に使用する計時用のタイマーを有している。
The
尚、操作盤31には、操作スイッチとして、給湯設定温度スイッチ、湯張りスイッチ、湯張り設定温度スイッチ、排水スイッチ、給水スイッチ等が設けられている。また、制御装置30は貯湯タンク10に設置され、操作盤31は浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置されている。
The
次に、上記構成による給湯装置100の作動について説明する。 Next, the operation of the hot water supply apparatus 100 configured as described above will be described.
1.沸き上げ運転
制御装置30は、図示しないヒートポンプ用制御装置に対して、深夜時間帯(例えば23時から翌日の7時)に安価な深夜電力を用いてヒートポンプユニット20(ヒートポンプサイクルおよび給水ポンプ)の作動指示をし、翌日用の湯の沸き上げを行う。つまり、制御装置30は、貯湯タンク10内の下部側の給湯水を循環回路21に循環させ、ヒートポンプユニット20で加熱して、生成された高温の湯を吸入口10dから貯湯タンク10の上部側に貯めていく。
1. The heating
具体的には、制御装置30は、深夜時間帯の開始時刻に以下の沸き上げ条件を設定し、この沸き上げ条件に基づいて沸き上げ運転を実行する。沸き上げ条件は、ここでは、目標蓄熱量、沸き上げ温度、沸き上げ熱量(目標蓄熱量−タンク貯湯熱量)、沸き上げ時間、沸き上げ開始時刻、および沸き上げ終了時刻である。
Specifically, the
目標蓄熱量は、記憶された所定期間(例えば過去7日間)の湯の使用量を1日あたりの湯の使用量に平均化した平均使用量に、標準偏差σを加えたものとして算出される。尚、目標蓄熱量は、貯湯タンク10の全容積と、給湯水から高温湯に沸き上げる際の昇温幅(温度差)との積として見ることができる。
The target heat storage amount is calculated by adding a standard deviation σ to the average usage amount obtained by averaging the usage amount of hot water in a stored predetermined period (for example, the past seven days) to the usage amount of hot water per day. . The target heat storage amount can be viewed as the product of the total volume of the hot
沸き上げ温度は、上記目標蓄熱量を貯湯タンク10の全容積で除した値に、給湯水の温度を加えることで算出される(例えば85℃)。タンク貯湯熱量は、23時時点における貯湯タンク10内に残っている湯の熱量であり、各サーミスタによって得られる湯の温度と、給湯水の温度と、各サーミスタ間の容積とから算出される。沸き上げ開始時刻は、沸き上げ終了時刻から、沸き上げに必要とされる沸き上げ時間分を逆算することで決定される。沸き上げ終了時刻は、ここでは深夜時間帯の終わりの時刻(7時)としている。また、沸き上げ時間は、上記目標蓄熱量からタンク貯湯熱量を差し引いた熱量を、沸き上げ熱量とした時に、沸き上げ熱量/ヒートポンプ加熱能力として算出される。そして、沸き上げ開始時刻は、算出された沸き上げ時間分を深夜時間帯の終わりの時刻から差し引くことで決定される。
The boiling temperature is calculated by adding the temperature of the hot water supply to a value obtained by dividing the target heat storage amount by the total volume of the hot water storage tank 10 (for example, 85 ° C.). The amount of stored hot water in the tank is the amount of heat of hot water remaining in the hot
制御装置30は、沸き上げ開始時刻になると、ヒートポンプユニット20を作動させて湯の沸き上げを開始する。そして沸き上げが終了した時、あるいは沸き上げ終了時刻になると、ヒートポンプユニット20を停止させ、湯の沸き上げを終了させる。尚、沸き上げ終了の判定は、貯湯タンク10の最下部のサーミスタによって得られる温度が、(沸き上げ温度−所定温度)以上となった場合としている。
At the boiling start time, the
2.給湯運転、湯張り運転
昼間の台所や洗面所での湯の使用時には、制御装置30は、ユーザによって操作盤31の給湯設定温度スイッチから入力設定される設定温度と一致するように、混合弁13aの弁開度を調節して、貯湯タンク10の導出口10bから取出される高温取出し管12の高温の湯と分岐給水管11cから供給される給湯水とを混合して、温度調節した湯として給湯用配管14から給湯水栓へ供給する。
2. Hot water supply operation, hot water filling operation When using hot water in a kitchen or a washroom in the daytime, the
また、風呂への湯張り時には、制御装置30は、湯張り電磁弁を開き、ユーザによって操作盤31の湯張り設定温度スイッチから入力設定される設定温度と一致するように、混合弁13bの弁開度を調節して、貯湯タンク10の導出口10bから取出される高温分岐管12aの高温の湯と分岐給水管11dから供給される給湯水とを混合して、温度調節した湯として風呂用配管15から浴槽へ供給する。
At the time of filling the bath, the
3.自動排水運転
ユーザが長期間にわたって給湯装置100Aを使用しない場合には、例えば冬季であるとタンク内の凍結を防止するため、あるいはタンク内の腐敗を防止するために、貯湯タンク10内の湯水を排出する必要が生ずる。このような場合には、ユーザは、手動操作によってまず元栓11aを閉状態にし、操作盤31の排水スイッチにて排水処理の入力を行う。
3. Automatic drain operation When the user does not use the hot
制御装置30は、排水スイッチからの信号を受けると、図2に示すフローチャートに基づく自動排水運転を実行する。制御装置30は、自動排水運転中は図2のフローチャートを繰り返し回して、各ステップでの状態を常時監視すると共に、必要とされる処理を行っていく。
When receiving a signal from the drain switch, the
まず、制御装置30は、図2中のステップS100で、排水スイッチからのON信号を受け、自動排水運転をスタートさせると共に、この時点からタイマーによる計時をスタートさせる。
First, in step S100 in FIG. 2, the
そして、ステップS110で、三方弁18を排水側に切替える。即ち、三方弁18の各開口部における開閉弁のうち、排水管16のタンク側と配水管16の大気開放側との開閉弁を開き、吸排気管17側の開閉弁を閉じる。この開閉弁の切替えにより、タンク側排水管16aと大気側排水管16bとが連通し(本願発明の第1接続状態に対応)、本来の排水管16が機能し、図3中の実線矢印で示すように、貯湯タンク10内の湯水が排水管16(タンク側排水管16a、大気側排水管16b)を通り、側溝等に排水されていく。尚、制御装置30は、ステップS110を実行すると、その時点からタイマーによる計時をスタートさせる。
In step S110, the three-
ここで、貯湯タンク10内の湯水を排水するにあたって、貯湯タンク10の上部に吸気弁等を設けて、吸気弁を開状態として空気を吸入しながら排水すると、図4に示すように、ほぼ一定の排水流量を確保して排水を行うことができる。
Here, when the hot water in the hot
しかしながら、吸気弁等を備えず、貯湯タンク10上部からの空気の吸入がない場合であると、図5に示すように、最初は貯湯タンク10の内圧が外圧(大気圧)より高いことから、貯湯タンク10内の湯水が排水管16から排水されていく。しかし、湯水が排水されるに従って貯湯タンク10内の空間は拡大していき、内圧が低下していく(内圧が大気圧より低下していく)ことから、湯水が排水されにくくなっていく(図5中の右下がりの「排」の部分)。そして、貯湯タンク10の下側となる排水管16から空気を強引に吸入するといった挙動が発生すると、貯湯タンク10内圧が大気圧に近づき、排水が復帰する(図5中の右上がりの「吸」の部分)。このように、貯湯タンク10の上部からの空気の吸入がない場合では、排水と強引な吸気とを繰り返して排水が進んでいく。尚、このような排水形態では、タンク容量(湯水量)、排水管仕様等によっては、貯湯タンク10内の湯水を完全に排水できない場合もあり得る。
However, in the case where there is no intake valve or the like and there is no intake of air from the upper part of the hot
そこで、吸気弁等を備えない本実施形態では、三方弁18による第1接続状態での排水に伴い、貯湯タンク10の内圧が低下して排水が困難となるまでの時間(内圧低下時間)を予め定めておき、ステップS120で、ステップS110の実行時点からのタイマーによる計時結果が内圧低下時間だけ経過したか否かを判定し、肯定判定するとステップS130に進むようにしている。内圧低下時間は実験的に事前に把握可能であり、本実施形態では例えば5分と定めている。
Therefore, in the present embodiment that does not include an intake valve or the like, the time (internal pressure reduction time) until the internal pressure of the hot
ステップS130では、三方弁18を吸気側に切替える。即ち、三方弁18の各開口部における開閉弁のうち、配水管16の大気開放側の開閉弁と吸排気管17側の開閉弁とを開き、配水管16のタンク側の開閉弁を閉じる。この開閉弁の切替えにより、大気側排気管16bと吸排気管17とが連通し(本発明の第2接続状態に対応)、図3中の破線矢印で示すように、空気(大気)が大気側排水管16bおよび吸排気管17を通り、貯湯タンク10内に供給されることになる。尚、制御装置30は、ステップS130を実行すると、その時点からタイマーによる計時をスタートさせる。
In step S130, the three-
そして、ステップS140で、ステップS130の実行時点からのタイマーによる計時結果が、貯湯タンク10内部と外部との圧力が平衡する時間だけ経過したか否かを判定し、肯定判定するとステップS150に進むようにしている。上記の圧力平衡時間は、貯湯タンク10内に空気が供給されて貯湯タンク内圧力が外部の大気圧と同等になるまでに要する時間(図5で説明した「吸」の部分に対応する時間)であり、実験的に事前に把握可能であり、本実施形態では例えば30秒と定めている。
Then, in step S140, it is determined whether or not the time measured by the timer from the execution time of step S130 has passed for a time during which the pressure in the hot
ステップS150では、ステップS100の実行時点からのタイマーによる計時結果が、予め定めた排水完了予想時間だけ経過したか否かを判定する。排水完了予想時間は本発明の第1所定時間に対応するものであり、満水状態にある貯湯タンク10に対して、図6に示すように、排水管16からの排水(図6中の右下がりの部分)と、吸排気管17を用いた貯湯タンク10内への空気の供給(図6中の右上がりの部分)とを繰り返した場合に、貯湯タンク10内が完全にカラとなるまでに必要とされた時間に基づいて設定されている。例えば、排水完了予想時間=(実測必要時間+余裕時間)と言ったように設定されている。
In step S150, it is determined whether or not the time measured by the timer from the execution time of step S100 has passed a predetermined drainage completion expected time. The expected completion time of drainage corresponds to the first predetermined time of the present invention. As shown in FIG. 6, the drainage from the drainage pipe 16 (downward to the right in FIG. And the supply of air into the hot
ステップS150で、否と判定すると上記ステップS110〜ステップS150を繰り返す。そして、ステップS150で、肯定判定すると排水が完了したものと見なして、ステップS160で、自動排水運転を終了する。この自動排水運転終了時には、貯湯タンク10内への異物の侵入を防止するために、三方弁18の各開口部のうち、少なくとも排水管16のタンク側の開閉弁と、吸排気管17側の開閉弁とを閉じるようにするのが良い。
If it is determined NO in step S150, steps S110 to S150 are repeated. Then, if an affirmative determination is made in step S150, it is considered that drainage has been completed, and in step S160, the automatic drainage operation is terminated. At the end of this automatic drain operation, in order to prevent foreign matter from entering the hot
4.自動給水運転
上記自動排水運転を行った後に、ユーザが再び給湯装置100Aを使用する場合には、まず、貯湯タンク10内を給湯水で満水にする必要がある。このような場合には、ユーザは、手動操作によってまず元栓11aを開状態にし、操作盤31の給水スイッチにて給水処理の入力を行う。上記のように、ユーザが元栓11aを開状態とすることで、給湯水が給水管11を通して給排水口10aから貯湯タンク10内に流入していく。
4). Automatic Water Supply Operation When the user uses the hot
制御装置30は、給水スイッチからの信号を受けると、図7に示すフローチャートに基づく自動給水運転を実行する。制御装置30は、自動給水運転中は図7のフローチャート(ステップS220)を繰り返し回して、各ステップでの状態を常時監視すると共に、必要とされる処理を行っていく。
When receiving a signal from the water supply switch, the
まず、制御装置30は、図7中のステップS200で、給水スイッチからのON信号を受け、自動給水運転をスタートさせると共に、この時点からタイマーによる計時をスタートさせる。
First, in step S200 in FIG. 7, the
そして、ステップS210で、三方弁18を排気側に切替える。即ち、三方弁18の各開口部における開閉弁のうち、配水管16の大気開放側の開閉弁と吸排気管17側の開閉弁とを開き、配水管16のタンク側の開閉弁を閉じる。この開閉弁の切替えにより、大気側排気管16bと吸排気管17とが連通する(本発明の第2接続状態に対応)。すると、貯湯タンク10内への給湯水の流入に伴って、貯湯タンク10内の空気は、図8中の破線矢印で示すように、吸入口10dから吸排気管17および大気側排水管16bを通り、外部(大気)に排出されることになる。
In step S210, the three-
そして、ステップS220では、ステップS200の実行時点からのタイマーによる計時結果が、予め定めた満水予想時間だけ経過したか否かを判定し、肯定判定すると給水が完了したものと見なして、ステップS230に進むようにしている。満水予想時間は本発明の第2所定時間に対応するものであり、カラの状態にある貯湯タンク10に対して、給水管11から給水した場合に、貯湯タンク10内が満水となるまでに必要とされた時間に基づいて設定されている。例えば、満水予想時間=(実測必要時間+余裕時間)と言ったように設定されている。
Then, in step S220, it is determined whether or not the time measurement result by the timer from the execution time of step S200 has passed the predetermined expected full water time. If the determination is affirmative, it is considered that the water supply has been completed, and the process proceeds to step S230. I try to go forward. The expected full water time corresponds to the second predetermined time of the present invention, and is necessary until the hot
ステップS230では、三方弁18を閉止側に切替える。即ち、三方弁18の各開口部における開閉弁のうち、配水管16の大気開放側の開閉弁と吸排気管17側の開閉弁とを閉じる。そして、ステップS240で、自動給水運転を終了する。
In step S230, the three-
以上のように、本第1実施形態の給湯装置100Aでは、沸き上げ運転、給湯運転、湯張り運転の実行を可能とすると共に、必要に応じて自動排水運転および自動給水運転の実行を可能としている。
As described above, in the hot
自動排水運転を実行するにあたって、ユーザによって元栓11aが閉じられて給水管11から貯湯タンク10への給湯水の供給が停止された後に、制御装置30は三方弁18によって排水管16におけるタンク側(タンク側配水管16a)と、排水管16の大気開放側(大気側配水管16b)とを開き、この両者間を接続する第1接続状態とすることで、貯湯タンク10内の湯水を排水管16から排水することができる。湯水が排水されるに従って貯湯タンク10内の内圧が低下していくことから、湯水が排水されにくくなっていく。ここで、三方弁18によって排水管16の大気開放側(大気側配水管16b)と、給排気管17側とを開き、この両者間を接続する第2接続状態とすると、大気側配水管16bから吸排気管17を通り、貯湯タンク10内の上部に空気を供給することができるので、貯湯タンク10内の圧力を大気圧と同じになるようにして、再び、貯湯タンク10内の湯水を排水することが可能となる。そして、三方弁18によって上記の第1接続状態と第2接続状態とを繰り返すことで、貯湯タンク10内の湯水を排水することができる。尚、本第1実施形態では、上記のように第2接続状態の形成により積極的に貯湯タンク10内に空気を供給するようにしているので、図5で説明した強引に空気を吸入する場合に比べて、排水完了までの時間は短縮される。
In performing the automatic drain operation, after the
次に、自動排水運転を実行するにあたって、ユーザによって元栓11aが開かれて給水管11から貯湯タンク10への給湯水の供給が行われるようにした後に、制御装置30は三方弁18によって排水管16と吸排気管17との接続状態を上記の第2接続状態とすると、貯湯タンク10内の上部空間は、吸排気管17と大気側排水管16bとによって外部と連通するので、貯湯タンク10内の空気を外部に抜きながら、スムーズに貯湯タンク内10に給湯水を供給することができる。
Next, when the automatic drain operation is executed, after the
このように、本第1実施形態では、「背景技術」の項で説明した引用文献1に記載の電動三方弁、電動開閉弁を備えるものに対して、三方弁18のみを用いた簡単な構成として、この三方弁18を制御することで自動排水運転、および自動給水運転を可能としている。
Thus, in this 1st Embodiment, the simple structure which used only the three-
また、排水管16の断面積の設定にあたって、数式1に基づいて貯湯タンク10の容量、および水平断面積に応じて所定排水時間を加味した排水管16の断面積の設定が可能となり、適切な排水時間で排水を完了させることが可能となる。
Further, in setting the cross-sectional area of the
また、給湯装置用制御装置としての制御装置30によって、給湯装置100Aの基本的な沸き上げ運転、給湯運転、湯張り運転の制御に加えて、自動排水運転、自動給水運転の制御も行えるようにしているので、ユーザは、通常の湯の沸き上げ、および出湯の制御を行うための操作に加えて、自動排水運転、および自動給水運転の操作も同一の制御装置(給湯用制御装置)30にて行うことが可能となり、ユーザの使い勝手を向上させることができる。
In addition to the basic heating operation, hot water supply operation, and hot water filling operation of the hot
また、自動排水運転において、予め定めた排水完了予想時間(第1所定時間)の経過をもって、排水が完了したものと判定するようにしているので、明確な排水完了の判定が可能となり、確実な自動排水運転の実行が可能となる。 Further, in the automatic drain operation, since it is determined that drainage is completed after a predetermined drainage completion expected time (first predetermined time) has elapsed, it is possible to clearly determine whether drainage is complete, and to ensure Automatic drain operation can be executed.
また、自動給水運転において、予め定めた満水予想時間(第2所定時間)の経過をもって、給水が完了したものと判定するようにしているので、明確な給水完了の判定が可能となり、確実な自動給水運転の実行が可能となる。 In addition, in automatic water supply operation, it is determined that the water supply has been completed after the elapse of a predetermined expected full water time (second predetermined time), so that it is possible to clearly determine the completion of water supply, and a reliable automatic The water supply operation can be executed.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図9、図10に示す。第2実施形態の給湯装置100Bは、上記第1実施形態に対して、吸排気管17に検出手段としてのフローセンサ17aを設けたものである。フローセンサ17aは、吸排気管17内で給湯水の流れが発生すると、その流れが発生していることを検出して、図10に示すように検出信号を制御装置30に出力する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. The hot
第2実施形態では、図10に示すフローチャートに基づいて、フローセンサ17aを用いた自動給水運転が実行される。図10のフローチャートは、上記第1実施形態における図7のフローチャートに対して、ステップS220をステップS221に変更したものである。
In the second embodiment, the automatic water supply operation using the
即ち、自動給水運転にて、制御装置30は、第1実施形態と同様にステップS200、ステップS210を実行すると、給湯水が給水管11から貯湯タンク10内に供給されていく。そして、貯湯タンク10内が給湯水で満水になると、給湯水は吸排気管17を流れて大気側排気管16bからオーバーフローする。この時、フローセンサ17aは吸排気管17での給湯水の流れを検出するので、制御装置30は、ステップS221で、この流れの検出をもって、貯湯タンク10内が給湯水で満水となったと判定し、ステップS230の処理の後に、ステップS240で自動給水運転を終了する。
That is, in the automatic water supply operation, when the
このように、第2実施形態では、自動給水運転において、フローセンサ17aによって吸排気管17における給湯水の流れを検出することで、貯湯タンク10内が満水状態になったと判定できるので、その時点で自動給水運転を停止させることで、給湯水のオーバーフロー量を最小限に抑えた確実な給水が可能となる。
As described above, in the second embodiment, in the automatic water supply operation, it is possible to determine that the hot
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を図11〜図13に示す。第3実施形態の給湯装置100Cは、上記第1実施形態に対して、給水管11に開閉手段としての開閉弁11eを設けたものである。開閉弁11eは、図11に示すように制御装置30によって開閉制御されて、給水管11を開閉する弁であり、給水管11において減圧弁11bの貯湯タンク10側に設けられている。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. The hot water supply apparatus 100C of the third embodiment is obtained by providing an opening /
第3実施形態では、図12に示すフローチャートに基づいて自動排水運転が実行され、また、図13に示すフローチャートに基づいて自動給水運転が実行される。図12のフローチャートは、上記第1実施形態における図2のフローチャートに対して、ステップS100の前にステップS50を追加したものであり、図13のフローチャートは、上記第1実施形態における図7のフローチャートに対して、ステップS200の前にステップS60を追加したものである。 In the third embodiment, the automatic drain operation is executed based on the flowchart shown in FIG. 12, and the automatic water supply operation is executed based on the flowchart shown in FIG. The flowchart in FIG. 12 is obtained by adding step S50 before step S100 to the flowchart in FIG. 2 in the first embodiment, and the flowchart in FIG. 13 is the flowchart in FIG. 7 in the first embodiment. On the other hand, step S60 is added before step S200.
自動排水運転において、ユーザは、元栓11aを手動操作することなく常に開状態としたままで、操作盤31の排水スイッチにて排水処理の入力を行う。制御装置30は、排水スイッチからの信号を受けると、まず、ステップS50で開閉弁11eを閉じ、その後に、ステップS100〜ステップS160を実行する。
In the automatic drain operation, the user inputs the drainage treatment with the drain switch of the
また、自動排水運転において、ユーザは、元栓11aを手動操作することなく常に開状態としたままで、操作盤31の給水スイッチにて給水処理の入力を行う。制御装置30は、給水スイッチからの信号を受けると、まず、ステップS60で開閉弁11eを開き、その後に、ステップS200〜ステップS240を実行する。
Further, in the automatic drain operation, the user inputs the water supply process with the water supply switch of the
このように、第3実施形態では、給水管11に制御装置30によって開閉制御される開閉弁11eを設けるようにし、自動排水運転の最初に制御装置30によって開閉弁11eを閉じることで給水管11からの給湯水の停止を可能とし、また、自動給水運転の最初に制御装置30によって開閉弁11eを開くことで給水管11からの給湯水の供給を可能とすることができるので、完全自動による排水運転、および供給運転が可能となる。
As described above, in the third embodiment, the
尚、開閉弁11eの設置位置は、給水管11における減圧弁11bの貯湯タンク10側に限らず、元栓11aと減圧弁11bとの間としても良い。
In addition, the installation position of the on-off
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
その他の実施形態を図14に示す。この実施形態では、上記第1実施形態に対して、自動排水運転時の安全性を高めるようにしたものであり、図14に示すフローチャートに基づいて自動排水運転が実行される。図14のフローチャートは、上記第1実施形態における図2のフローチャートに対して、ステップS100とステップS110との間にステップS105を追加したものである。 Another embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the safety at the time of the automatic drain operation is enhanced with respect to the first embodiment, and the automatic drain operation is executed based on the flowchart shown in FIG. The flowchart in FIG. 14 is obtained by adding step S105 between step S100 and step S110 to the flowchart in FIG. 2 in the first embodiment.
即ち、自動排水運転において、制御装置30は、ステップS100で自動排水運転をスタートすると、ステップS105で、貯湯タンク10内の湯水の温度がある程度冷めるまで所定時間放置した後に、ステップS110による排水を開始するようにしている。
That is, in the automatic drain operation, when the
これは、自動排水運転の実行時においては、万が一にも、排出される高温の湯によってユーザが火傷を負わないようにするために、火傷の心配がない程度の湯水温度となるまで、所定時間放置した後に排水を開始するというものである。所定時間については、例えば、想定され得る最高温度時の湯水が火傷に影響を及ぼさない温度に冷えるまでに必要とされる時間を予め確認することで設定が可能である。 In order to prevent the user from being burned by the hot hot water that is discharged during the automatic drain operation, this is a predetermined time until the hot water temperature is such that there is no fear of burns. Draining starts after being left. The predetermined time can be set, for example, by confirming in advance the time required for the hot water at the highest temperature that can be assumed to cool to a temperature that does not affect the burns.
また、上記実施形態では、自動排水運転および自動給水運転を行う制御装置を給湯装置用の制御装置30として一体的に設けたが、単一の制御装置として設けるようにしても良い。あるいは、集合住宅等に設置されている複数台の給湯装置の作動を集中管理可能とする集中制御盤によって、自動排水運転および自動給水運転を実行するための指令を各給湯装置に送信するものであってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the control apparatus which performs an automatic drain operation and an automatic water supply operation was provided integrally as the
また、ヒートポンプユニット20のヒートポンプサイクルを流れる作動冷媒は、二酸化炭素に限定されるものではなく、フロン等の他の冷媒であってもよい。更に、湯を沸き上げる加熱手段としてはヒートポンプ20に限らず、例えば電気ヒータ等の他の手段としても良い。
Further, the working refrigerant flowing through the heat pump cycle of the
100A、B、C 給湯装置
10 貯湯タンク
11 給水管
11e 開閉弁
16 排水管
17 吸排気管
17a フローセンサ(検出手段)
18 三方弁
20 ヒートポンプユニット(加熱手段)
30 制御装置
100A, B, C Hot
18 Three-
30 Control device
Claims (10)
前記貯湯タンク(10)の下部に接続されて、前記貯湯タンク(10)内に給湯水を供給する給水管(11)と、
一端が前記貯湯タンク(10)の下部に接続され、他端が大気開放されて、前記貯湯タンク(10)内の湯水を排水する排水管(16)と、
前記排水管(16)の途中部位から分岐して、前記貯湯タンク(10)の上部に接続される吸排気管(17)と、
前記排水管(16)から前記吸排気管(17)が分岐する分岐部位に設けられて、前記排水管(16)の前記貯湯タンク(10)側、前記排水管(16)の前記大気開放側、および前記吸排気管(17)側をそれぞれ開閉可能とする三方弁(18)と、
前記三方弁(18)の三方の開閉を制御する制御装置(30)とを備えることを特徴とする給湯装置。 A hot water storage tank (10) for storing hot water boiled by the heating means (20) and for discharging the stored hot water to a hot water outlet;
A water supply pipe (11) connected to the lower part of the hot water storage tank (10) and supplying hot water into the hot water storage tank (10);
A drain pipe (16) having one end connected to the lower part of the hot water storage tank (10) and the other end opened to the atmosphere to drain hot water in the hot water storage tank (10);
An intake / exhaust pipe (17) branched from an intermediate portion of the drain pipe (16) and connected to an upper portion of the hot water storage tank (10);
Provided at a branching site where the intake / exhaust pipe (17) branches from the drain pipe (16), the hot water storage tank (10) side of the drain pipe (16), the air release side of the drain pipe (16), And a three-way valve (18) capable of opening and closing each of the intake and exhaust pipe (17) side,
A hot water supply device comprising a control device (30) for controlling opening and closing of the three-way valve (18) in three directions.
(数式1)
前記排水管の断面積={1/2g×前記貯湯タンクの容量×前記貯湯タンクの水平断面積/(前記所定排水時間)2}1/2
ただし、gは重力加速度である。 The area of the cross section that intersects the longitudinal direction of the drain pipe (16) is determined based on the following Equation 1 so that the time required for drainage is a predetermined drainage time. 1. A hot water supply apparatus according to 1.
(Formula 1)
Cross-sectional area of the drain pipe = {1/2 g × capacity of the hot water storage tank × horizontal cross-sectional area of the hot water storage tank / (predetermined drainage time) 2 } 1/2
However, g is a gravitational acceleration.
前記貯湯タンク(10)の下部に接続されて、前記貯湯タンク(10)内に給湯水を供給する給水管(11)と、
一端が前記貯湯タンク(10)の下部に接続され、他端が大気開放されて、前記貯湯タンク(10)内の湯水を排水する排水管(16)と、
前記排水管(16)の途中部位から分岐して、前記貯湯タンク(10)の上部に接続される吸排気管(17)と、
前記排水管(16)から前記吸排気管(17)が分岐する分岐部位に設けられた三方弁(18)とを備える給湯装置の制御方法であって、
前記給水管(11)からの前記給湯水の供給が停止された後、前記貯湯タンク(10)内の前記湯水を排水する自動排水運転において、前記三方弁(18)によって、前記排水管(16)の前記貯湯タンク(10)側と前記排水管(10)の前記大気開放側とが接続される第1接続状態と、前記排水管(16)の前記大気側と前記吸排気管(17)とが接続される第2接続状態とを繰り返し形成し、
前記給水管(16)からの前記給湯水の供給が行われるようにした後、前記貯湯タンク(10)内に前記給湯水を供給する自動給水運転において、前記三方弁(18)によって、前記第2接続状態を形成することを特徴とする給湯装置の制御方法。 A hot water storage tank (10) for storing hot water boiled by the heating means (20) and for discharging the stored hot water to a hot water outlet;
A water supply pipe (11) connected to the lower part of the hot water storage tank (10) and supplying hot water into the hot water storage tank (10);
A drain pipe (16) having one end connected to the lower part of the hot water storage tank (10) and the other end opened to the atmosphere to drain hot water in the hot water storage tank (10);
An intake / exhaust pipe (17) branched from an intermediate portion of the drain pipe (16) and connected to an upper portion of the hot water storage tank (10);
A control method for a hot water supply device comprising a three-way valve (18) provided at a branching site where the intake and exhaust pipe (17) branches from the drain pipe (16),
In the automatic drain operation in which the hot water in the hot water storage tank (10) is drained after the supply of the hot water from the water supply pipe (11) is stopped, the drain pipe (16 ) In the first connection state in which the hot water storage tank (10) side and the drainage pipe (10) are connected to the atmosphere open side, the atmosphere side of the drainage pipe (16), and the intake / exhaust pipe (17). And a second connection state in which are connected,
In the automatic water supply operation for supplying the hot water into the hot water storage tank (10) after the hot water is supplied from the water supply pipe (16), the three-way valve (18) causes the first A control method for a hot water supply apparatus, characterized in that two connection states are formed.
前記自動給水運転において、前記検出手段(17a)による前記給湯水の流通検出をもって、前記給水が完了したものと判定することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の給湯装置の制御方法。 The intake / exhaust pipe (17) is provided with detection means (17a) for detecting the flow state when the hot water is circulated therein,
The method for controlling a hot water supply apparatus according to claim 6 or 7, wherein in the automatic water supply operation, it is determined that the water supply has been completed by detecting the flow of the hot water supply by the detection means (17a). .
前記自動排水運転の実行の前に、前記開閉弁(11e)を閉じ、前記自動給水運転の実行の前に前記開閉弁(11e)を開くことを特徴とする請求項6〜請求項9のいずれか1つに記載の給湯装置の制御方法。 The water supply pipe (11) is provided with an on-off valve (11e) for opening and closing the water supply pipe (11).
The open / close valve (11e) is closed before the execution of the automatic drain operation, and the open / close valve (11e) is opened before the execution of the automatic water supply operation. A method for controlling the hot water supply apparatus according to claim 1.
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