JP5385197B2

JP5385197B2 - ヒートポンプ式給湯機

Info

Publication number: JP5385197B2
Application number: JP2010081142A
Authority: JP
Inventors: 正喜高地; 徳司小林
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011214743A

Description

この発明は、ヒートポンプユニットにより湯を沸き上げてこれを貯湯するヒートポンプ式給湯機の配管チェックモードに関するものである。

従来よりこの種のヒートポンプ式給湯機では、ヒートポンプユニットと貯湯タンクとを結ぶヒーポン往き管とヒーポン戻り管の配管接続を逆にしてしまったものの検知は、貯湯タンク内の湯水を加熱する沸き上げ運転時に、ヒートポンプユニットで加熱された出湯温度が所定時間経過しても上昇しない場合や、ヒートポンプユニットへの入水温度が貯湯タンク内の貯湯温度より所定温度以上高い場合や、ヒートポンプユニットへの入水温度が該ヒートポンプユニットで加熱された出湯温度より高い場合には、逆配管接続として判定するものであった。（例えば、特許文献１参照。）

特許第３６３３５６２号公報

ところでこの従来のものでは、貯湯タンク内を給水で満杯とした状態での沸き上げ運転で、初めて検知することが出来るので、逆配管接続と判定されこの配管接続を正常に直す場合には、貯湯タンク内の給水を全て捨てて空にしてからでないと間違った配管接続を直すことが出来ず、無駄に給水を捨ててしまうと言う効率の悪いものであった。

この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する水冷媒熱交換器と該水冷媒熱交換器の出口の温水温度を検知する出口温度センサを備えたヒートポンプユニットと、前記貯湯タンク内下部の湯水を前記水冷媒熱交換器に流入させるヒーポン往き管と、前記水冷媒熱交換器で加熱された高温水を貯湯タンクの上部に戻すヒーポン戻り管と、前記貯湯タンクの湯水をヒートポンプユニットの水冷媒熱交換器との間で循環させる循環ポンプと、前記貯湯タンクの上部でヒーポン戻り管とは別に高温水を出湯させる逃がし弁付きの出湯管と、前記貯湯タンクの下部でヒーポン往き管とは別に給水を水道圧で供給する給水管と、前記ヒートポンプユニットへの駆動や停止指令を出したり給湯を制御する給湯制御部とを備えたヒートポンプ式給湯機に於いて、前記貯湯タンクの下部に接続するヒーポン往き管及び給水管には流路切替手段を備え、前記給湯制御部は流路切替手段を制御して貯湯タンクへ少量の給水を貯水後に、この貯水を循環ポンプを駆動してヒーポン往き管から水冷媒熱交換器を通りヒーポン戻り管から貯湯タンクに戻し、この時出口温度センサが異常高温を検知するかで逆配管検知を行うものである。

又請求項２では、前記給湯制御部は、逆配管が検知されない時は、給水を直接ヒーポン往き管から水冷媒熱交換器を通りヒーポン戻り管に供給しての配管漏れ検知を行うようにしたものである。

この発明の請求項１によれば、貯湯タンク内に少量の給水を行った状態で、通常と同じように沸き上げ運転を行うことで、逆配管接続されている場合は、水冷媒熱交換器に供給する給水がなくなって異常加熱状態となり、直ぐに逆配管接続を検知することが出来、しかもこの逆配管接続を直す時も、貯湯タンク内の給水は少量であるので捨てる量も少なくて済み、無駄な排水を極力抑えて効率の良い逆配管検知が行われるので、常に安心して使用出来るものである。

又請求項２によれば、逆配管の検知後は、給水を直接流しての加熱循環回路の配管漏れ検知が行われるので、手直しに排水が必要なチェックを一括して行うことが出来、極めて使用勝手が良く、しかも無駄がなく確実な配管漏れ検知が行われるものである。

この発明の一実施形態のヒートポンプ式給湯機の概略構成図。同配管接続検知モードのフローチャート。同逆配管検知モードのフローチャート。同逆配管状態を示すヒートポンプ式給湯機の概略構成図。同配管漏れ検知状態を示すヒートポンプ式給湯機の概略構成図。

次にこの発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２等を収納する貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニットで、内部には圧縮機４と凝縮器としての水冷媒熱交換器５と減圧装置としての電子膨張弁６と強制空冷式の蒸発器７とで構成され、このヒートポンプユニット３の冷凍サイクルには冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。また、前記圧縮機４や電子膨張弁６等によりヒートポンプサイクルを駆動制御するヒーポン制御部８を設けている。

９は前記貯湯タンク２の下部と水冷媒熱交換器５を接続するヒーポン往き管で、循環ポンプ１０が取り付けられている。
１１は前記貯湯タンク２の下部に水道を接続し、水道水を供給する給水管である。
１２は前記水冷媒熱交換器５と貯湯タンク２の上部とを接続するヒーポン戻り管である。

１３は前記ヒーポン戻り管１２の途中に備えられた三方弁で、ヒーポン側の第１ヒーポン戻り管１２ａからの湯水をタンク側の第２ヒーポン戻り管１２ｂに流すか、貯湯タンク２下部と連通するバイパス管１４に流すかを切替るもので、後述する外気温センサにより凍結危険温度が検知されると、循環ポンプ１０が駆動され三方弁１３は第１ヒーポン戻り管１２ａからの流水をバイパス管１４側に流し、貯湯タンク２下部からヒーポン往き管９を介して水冷媒熱交換器５へ戻る循環を繰り返して凍結を防止するものであり、又貯湯タンク２下部の湯水をヒートポンプユニット３の駆動で水冷媒熱交換器５を流通させることによる沸き上げ運転の開始時には、まだ温度上昇していない低温水を貯湯タンク２上部の高温水に混入させるのを防止する為、後述する水冷媒熱交換器５の出口温度センサが所定温度を検知したら、第１ヒーポン戻り管１２ａからの温水を初めて第２ヒーポン戻り管１２ｂ側に流すように流路を切替るものである。

１５は前記貯湯タンク２の上部に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管。１６は前記給水管１１から出湯側へ水道水を導く給水バイパス管。１７は前記出湯管１５からの湯水と前記給水バイパス管１６からの水道水を給湯設定温度に混合する給湯混合弁。１８は前記給湯混合弁１７から給湯栓１９に湯を供給する給湯管。２０は給湯管１８に設けた給湯温度センサ。２１は出湯管１５に設け一日の出湯量をカウントする出湯流量センサ。２２は前記給水管１１に備えられ手動で給水の開閉を行う止水栓。２３は前記給水管１１に備えられ自動で給水の開閉を行う給水遮断弁で、水漏れなどの時に自動で給水の遮断を行うものである。２４は前記給水バイパス管１６と貯湯タンク２とを結ぶ給水管１１途中に備えられた逆止弁で、貯湯タンク２内及びバイパス管１４の湯水が水道側に逆流することを防止する。２５は前記出湯管１５に接続された逃し弁。２６は台所等に設置され、給湯装置の運転停止や給湯温度の設定や各種運転モードの設定を行うリモコンで、前記貯湯タンクユニット１と接続されている。２７は前記ヒーポン制御部８やリモコン２６と接続され給湯装置全体の制御を行う給湯制御部で、基板上には配管漏れ・逆配管検知モードに移行させるモードスイッチ２８が設けられている。

２９は前記貯湯タンク２の側面上下方向に多数のサーミスタセンサを備えた貯湯温度センサで、貯湯タンク２内の温水の温度と湯量を検知するものである。
３０は前記蒸発器７の熱交換を行うためにプロペラファンにて送風する送風機。３１は前記蒸発器７の風上側に設けられ外気温を測定する外気温センサ。３２は前記水冷媒熱交換器５とヒーポン往き管９の接続部分に設けた入口温度センサで、加熱する前の冷水温度を検知する。３３は前記水冷媒熱交換器５とヒーポン戻り管１２接続部分に設けた出口温度センサで、加熱後の温水温度を検知するものである。

３４は貯湯タンク２の底部からヒートポンプユニット３の水冷媒熱交換器５に連通するヒーポン往き管９と、バイパス管１４と連通しながら貯湯タンク２底部に連通される給水管１１とが接続する四方弁から成る流路切替手段で、施工後に給湯制御部２７のモードスイッチ２８の指示で行われる逆配管検知モードでは、ヒーポン往き管９及び給水管１１の貯湯タンク２側を閉止状態とし、市水側の給水管１１からの給水をヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、ヒーポン戻り管１２を介して貯湯タンク２上部から該貯湯タンク２に３分間程度供給して少量貯水させた後、ヒートポンプユニット３を駆動させての逆配管検知に入り、貯湯タンク２内の貯水を給水管１１で取り出し、流路切替手段３４を介して通常はヒーポン往き管９から水冷媒熱交換器５で加熱され、ヒーポン戻り管１２を通り貯湯タンク２上部から該貯湯タンク２に戻され、この時の出口温度センサ３３の検知温度で異常を検知するものであり、逆配管の場合には、ヒーポン戻り管１２から水冷媒熱交換器５に給水が回されるが、ヒーポン戻り管１２の給水は管内に残留した分しかないので、直ぐに空となって水冷媒熱交換器５では空焚き状態となって、出口温度センサ３３が異常温度を検知することで逆配管を検知するものである。

前記リモコン２６には押圧式の電源スイッチ３５、給湯設定温度を設定する温度設定スイッチ３６、浴槽（図示せず）への湯張りを指示する湯張りスイッチ３７、湯張り量を設定する湯張り量設定スイッチ３８、及び給湯可能な残時間を表示させる残時間表示スイッチ３９とを有した操作部４０と、ドットマトリクス型の蛍光表示管よりなる表示部４１と、これら操作部４０及び表示部４１を制御すると共に、前記給湯制御部２７と通信を行うマイクロコンピュータを主に構成されたリモコン制御部（図示せず）を備えており、通常運転時は前記表示部４１に操作部４０で設定された給湯設定温度や時刻情報および貯湯温度センサ２９で検知する残り貯湯量等が表示されるものである。なお、前記表示部４１はドットマトリクス型の液晶表示部としても良い。

ここで、給湯装置の電源は時間帯別電灯であり、夜間（ここでは２３時から翌７時まで）が割安な電力料金設定となっているもので、この割安な夜間電力を用いて夜間に一日に必要な貯湯熱量を沸き上げて使用するものであり、また、この時間帯別電灯では昼間（７時から２３時まで）にも電力は供給され、残湯量が少なくなったときに追加の沸き増しが行われるものである。

次にこの一実施形態の作動を図２に示すフローチャートに従って説明すれば、施工工事の終了後、施工現場で電源ブレーカ（図示せず）をＯＮし、給湯制御部２７の基板上のモードスイッチ２８もＯＮすれば（ステップ４２）、ステップ４３では給湯混合弁１７を湯側１００％にすると共に、流路切替手段３４でヒーポン往き管９及び給水管１１の貯湯タンク２側を閉止状態とし、給水管１１から直接ヒーポン往き管９に連通するようにして、そして次はステップ４４で手動で逃し弁２５及び止水栓２２を開成すれば、市水側の給水管１１からの給水をヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、ヒーポン戻り管１２を介して貯湯タンク２上部から該貯湯タンク２に貯水開始し（ステップ４５）、ステップ４６では給湯制御部２７でこの貯水開始からの時間をカウントして３分経過したかを判断し、３分経過のＹＥＳではステップ４７に進み給湯制御部２７からの指示で給水遮断弁２３で給水を一旦停止して、貯湯タンク２に少量貯水するものである。

これにより、ヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、ヒーポン戻り管１２の加熱回路内の空気抜きが水道圧を利用して良好に行われるものであり、又この加熱回路の水漏れの検知も同時に行われ、接続不良をいち早く発見して対応出来、安心して使用されるものである。

更にこの貯湯タンク２への少量貯水は、万一この段階で逆配管接続されていたとしても、給水が加熱されていない水冷媒熱交換器５を上方から下方へと通常の逆に流通するが、確実に貯湯タンク２への貯水は行われるものである。

次に逆配管検知モードを図３のフローチャートに従い説明すれば、ステップ４８で給湯制御部２７の基板上のモードスイッチ２８を再度ＯＮし、ステップ４９で流路切替手段３４をヒーポン往き管９が貯湯タンク２底部と連通させ、給水管１１側は閉成状態とするように切替させ、ステップ５０でヒートポンプユニット３及び循環ポンプ１０を駆動させれば、通常の配管接続状態では、貯湯タンク２の貯水がヒーポン往き管９から水冷媒熱交換器５に入り加熱され、ヒーポン戻り管１２を通り貯湯タンク２の上部から戻され、順次これを２分程度繰り返すが出口温度センサ３３の検知温度は通常の加熱温度で異常温度にはならないものである。

ここで図４に示すように、ヒーポン往き管９とヒーポン戻り管１２とが逆配管されている場合には、ステップ５０２でヒートポンプユニット３及び循環ポンプ１０の駆動で、ヒーポン戻り管１２の管内に残留した給水が当初水冷媒熱交換器５に流入し、ヒーポン往き管９から流路切替手段３４を通り貯湯タンク２底部に戻されるが、直ぐにヒーポン戻り管１２は空となり水冷媒熱交換器５が空焚き状態となるので、ステップ５１で出口温度センサ３３が異常加熱温度を検知したかを判断し、ＹＥＳではステップ５２に進みヒートポンプユニット３及び循環ポンプ１０の駆動を緊急停止させると共に、逆配管接続状態であることを報知するものであり、この報知は給湯制御部２７の基板部分でブザーやランプ点灯、表示するようにしても良く、又これに加えてリモコン２６の表示部４１に表示しても良いものであり、更にステップ５１でＮＯの場合は、ステップ５３に進み異常加熱が２分経過しても検知されないかを判断し、ＹＥＳではステップ５４に進んでヒートポンプユニット３及び循環ポンプ１０を正常に停止させて逆配管検知モードを終了するものである。

次に前記逆配管検知モードの終了後は、図５に示すように、自動的にステップ５５の配管漏れ検知モードに進ものであり、ステップ５６で流路切替手段３４でヒーポン往き管９及び給水管１１の貯湯タンク２側を閉止状態とし、ヒーポン往き管９と給水管１１とを流路切替手段３４を介して連通させ、ステップ５７で三方弁１３をバイパス管１４側開口状態として給水遮断弁２３を開成することで、給水管１１から流路切替手段３４を通り、ヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、ヒーポン戻り管１２から三方弁１３を通りバイパス管１４に１７０ＫＰａの給水圧力をかけ、給水管１１との連通部分で釣り合っているもので、この状態で配管の漏れをチェックするものであり、ステップ５８で３分間経過したかを判断し、ＹＥＳでステップ５９に進み給水遮断弁２３を閉成させて給水停止することで、全検知モードを終了するものである。

このように、少量の貯湯水のみで配管のチェックを行うようにしたので、チェック後に貯湯タンク２内の貯水を全て捨てて行われる配管の接続の修正が極めて容易に行え、しかも貯湯タンク内の給水は少量であるので捨てる量も少なくて済み、無駄な排水を極力抑えて効率の良い修正が行われるものであり、更に逆配管の検知は、極めて簡単で且つ短時間でありながら確実に行え、極めて使用勝手が良いものである。又逆配管検知モードで逆配管の検知後は、給水を直接流しての加熱循環回路の配管漏れ検知モードが行われるので、手直しに排水が必要なチェックを一括して行うことが出来、極めて使用勝手が良く、しかも無駄がなく確実な配管漏れ検知が行われるものである。

尚、この一実施形態では、流路切替手段３４を自動で切替られる四方弁で構成したが、これに限定されることなく、例えば手動式の四方弁としたり、給水管１１とヒーポン往き管９とこの間の管にそれぞれ電磁弁や手動弁を備えたり、給水管１１に手動弁或いは電磁弁を設けヒーポン往き管９の接続部分に三方弁を備えたり、逆に給水管１１の接続部分に三方弁を設けヒーポン往き管９に手動弁或いは電磁弁を備えたり、給水管１１にヒーポン往き管９を接続して１本の管にしてここに手動弁或いは電磁弁を備えても、全て同様の効果を得ることが出来るものである。

２貯湯タンク
３ヒートポンプユニット
５水冷媒熱交換器
９ヒーポン往き管
１０循環ポンプ
１２ヒーポン戻り管
２７給湯制御部
３３出口温度センサ
３４流路切替手段

Claims

湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する水冷媒熱交換器と該水冷媒熱交換器の出口の温水温度を検知する出口温度センサを備えたヒートポンプユニットと、前記貯湯タンク内下部の湯水を前記水冷媒熱交換器に流入させるヒーポン往き管と、前記水冷媒熱交換器で加熱された高温水を貯湯タンクの上部に戻すヒーポン戻り管と、前記貯湯タンクの湯水をヒートポンプユニットの水冷媒熱交換器との間で循環させる循環ポンプと、前記貯湯タンクの上部でヒーポン戻り管とは別に高温水を出湯させる逃がし弁付きの出湯管と、前記貯湯タンクの下部でヒーポン往き管とは別に給水を水道圧で供給する給水管と、前記ヒートポンプユニットへの駆動や停止指令を出したり給湯を制御する給湯制御部とを備えたヒートポンプ式給湯機に於いて、前記貯湯タンクの下部に接続するヒーポン往き管及び給水管には流路切替手段を備え、前記給湯制御部は流路切替手段を制御して貯湯タンクへ少量の給水を貯水後に、この貯水を循環ポンプを駆動してヒーポン往き管から水冷媒熱交換器を通りヒーポン戻り管から貯湯タンクに戻し、この時出口温度センサが異常高温を検知するかで逆配管検知を行う事を特徴とするヒートポンプ式給湯機。
前記給湯制御部は、逆配管が検知されない時は、給水を直接ヒーポン往き管から水冷媒熱交換器を通りヒーポン戻り管に供給しての配管漏れ検知を行うようにした事を特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯機。