JP5498759B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は、湯水を使用場所へ供給する給湯装置に関する。

湯水を使用場所へ供給する給湯装置として、貯湯タンクを備え、その貯湯タンク内の湯を使用場所である浴槽へ供給するするとともに、貯湯タンク内の湯を熱源として利用して浴槽の湯水を追焚きする給湯装置が知られている（例えば特許文献１）。
特許文献１の給湯装置は、貯湯タンクの湯を取り出して追焚き用熱交換器を介して貯湯タンクへ戻す貯湯タンク側追焚き循環回路と、浴槽の湯水を取り出し追焚き用熱交換器を介して浴槽に戻す浴槽側追焚き循環回路と、それぞの循環回路に設けられる循環ポンプとを備えている。貯湯タンク側追焚き循環回路の循環ポンプの下流側には、循環ポンプから貯湯タンク側への温水の通過を許容する対流防止用逆止弁と、この対流防止用逆止弁をバイパスするように設けられる副流路と、この副流路に設けられ貯湯タンク側から循環ポンプへの湯水の通過を許容する呼び水用逆止弁とが設けられている。
この給湯装置において、貯湯タンクに水を供給すると、水の一部が貯湯タンク内から副流路に流入して貯湯タンク側追焚き循環回路に供給される。貯湯タンク内の水位の上昇に伴って循環ポンプ内及び追焚き用熱交換器内に水が供給され、自然にエア抜きが行われので、施工業者によるエア抜き作業が不要となる。

特開２００７−３２２０１４号公報

しかしながら、通常、給湯装置は貯湯タンクユニットを備え、貯湯タンクユニットの筐体内に貯湯タンクを収容し、この全周面を断熱材で囲い、さらにその周囲の限られたスペースの中で各種配管、各種弁および循環ポンプを配置する必要があるため、配管が複雑になりやすい。そのため、貯湯タンク内へ給水するだけでは自然にエア抜きができずに多量の空気が貯湯タンク側追焚き循環回路内に残る場合がある。エア抜きが十分ではない状態で循環ポンプを運転すると、空運転により循環ポンプの損傷を引き起こすことになる。
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、貯湯タンク側追焚き循環回路のエア抜きを確実に行い、エア抜き運転時の循環ポンプの損傷を回避することができる給湯装置を提供することである。

請求項１に係る発明の給湯装置は、熱源と、この熱源により沸き上げられた湯を貯める貯湯タンクと、前記貯湯タンクの湯を浴槽へ湯張りするための給湯配管と、前記貯湯タンクの湯と浴槽の湯水とを熱交換させる追焚き用熱交換器と、前記貯湯タンクの湯を貯湯タンクと前記追焚き用熱交換器との間で循環させる貯湯タンク側追焚き用循環回路と、この循環回路に設けられる追焚き用循環ポンプと、前記浴槽の湯水を浴槽と前記追焚き用熱交換器との間で循環させる浴槽側追焚き循環回路と、この循環回路に設けられる浴槽側循環ポンプと、を備えた貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンクユニットの動作を制御する制御装置と、を備えた給湯装置であって、前記制御装置は、前記貯湯タンクユニットの設置後、もしくは点検・修理後の初めて湯張り運転時に、前記追焚き用循環ポンプのＯＮ／ＯＦＦを繰り返す制御を行うとともに、前記ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す制御の実行中、前記追焚き用循環ポンプのＯＮ毎に前記追焚き用循環ポンプの回転数を段階的に上げていく。

この発明の給湯装置によれば、貯湯タンク側追焚き循環回路のエア抜きを確実に行い、エア抜き運転時の循環ポンプの損傷を防止することができる。

この発明の一実施形態の構成を示す図。 一実施形態における貯湯タンクおよびその周辺部の構成を示す斜視図。 一実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置のエア抜き運転に関する制御系を示すブロック図。 一実施形態の作用を説明するためのフローチャート。 一実施形態の循環ポンプの作動時間と回転数の関係を示すタイミングチャート。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、ヒートポンプ式給湯装置の配管構成図である。
図中１は貯湯タンクユニットであり、給水管２を介して給水源（図示しない）に接続される。この給水管２の水がその給水管２上の減圧弁３で減圧されて給水管４に導かれ、その給水管４の水が逆止弁５を介して貯湯タンク１０の下部に導かれる。また、減圧弁３で減圧された水の一部が給水管６およびその給水管６上の逆止弁７を介して混合栓１２に導かれる。
貯湯タンク１０内の上部に給湯管１１を介して上記混合栓１２が接続され、その混合栓１２の出口が給湯管（湯の供給路）１３およびその給湯管１３上のホッパ１４および銀イオン発生器５０を介して浴槽３０に接続される。

給湯管１３における銀イオン発生器５０の配設箇所より下流側位置に湯水管１５およびその湯水管１５上の浴槽側循環ポンプ１６を介して追焚き用熱交換器１７の第１流路の入口が接続され、その第１流路の出口が湯水管１８を介して浴槽３０に接続される。すなわち、浴槽３０につながる給湯管１３の一部、湯水管１５、浴槽側循環ポンプ１６、追焚き用熱交換器１７の第１流路、および湯水管１８により、浴槽３０内の湯水を追焚き用熱交換器１７に送り追焚きするための浴槽側追焚き循環回路１９が形成される。

上記給湯管１１に湯水管３１およびその湯水管３１上の逆止弁３２を介して追焚き用熱交換器１７の第２流路の入口が接続され、その第２流路の出口が湯水管３３およびその湯水管３３上の追焚き用循環ポンプ３４を介して貯湯タンク１０の上部に接続される。すなわち、給湯管１１、湯水管３１、追焚き用熱交換器１７の第２流路、追焚き用循環ポンプ３４、および湯水追３３により、貯湯タンク１０内の湯を追焚き用熱交換器１７に送り、浴槽３０内の湯水を追焚きするための貯湯タンク側追焚き循環回路２０が形成される。

上記給湯管１１に給湯管３５およびその給湯管３５上の逆止弁３６を介して混合栓３７が接続され、その混合栓３７の出口が給湯管３８を介して使用場所である台所、洗面所、風呂場シャワー等に分岐接続される。混合栓３７には上記給水管２における減圧弁３を経た水が導かれており、その水が給湯管３５からの湯水に混合される。

貯湯タンク１０内の下部に湯水管４１およびその湯水管４１上の沸き上げ用循環ポンプ４２を介して熱源ユニット８０の水熱交換器８２の入口が接続され、その水熱交換器８２の出口が湯水管４３を介して上記湯水管３３における追焚き用循環ポンプ３４の下流側位置に接続される。
なお、上記の循環ポンプ１６、３４、４２はいずれも流量可変型のポンプである。

貯湯タンク１０の上部に接続される給湯管１１の他端部には逃し弁２１が設けられている。逃し弁２１は、貯湯タンク内の圧力が所定圧力を超えたときに貯湯タンクの外部に圧力を逃す。この逃し弁２１に排水管２２が接続されている。一方、貯湯タンク１０の底部に接続される湯水管４１の他端部には開閉弁４４が設けられている。湯水管４１は開閉弁４４を介して排水管２２に接続されている。開閉弁４４を開くことにより、貯湯タンク１０内の湯水を排出することができる。

上記ホッパ１４は、開閉弁１４ａ，１４ｂ、逆止弁１４ｃ，１４ｅ、およびフローセンサ（流れ検知手段）１４ｄを有する。フローセンサ（流れ検知手段）１４ｄは、給湯管１３における湯水の流れを検知する。

熱源ユニット８０は、容量可変型の圧縮機８１から吐出される冷媒を上記水熱交換器８２、膨張弁８３、および空気熱交換器８４を介して圧縮機８１に戻すヒートポンプ式冷凍サイクルを有するとともに、制御装置９０を有し、外気から熱を汲み上げ、その汲み上げ熱を水熱交換器８２の湯水（湯水管４１から導かれる湯水）に与える。

また、貯湯タンクユニット１に制御装置６０が設けられ、その制御装置６０にリモートコントロール式の操作器（以下、リモコンという）７０および上記熱源ユニット８０の制御装置９０が接続される。リモコン７０は、浴槽３０の近傍に設置され、貯湯タンクユニット１および熱源ユニット８０に対する運転条件を設定することができる。

上記貯湯タンク１０およびその周辺部の構成を図２に示す。上記制御装置６０が貯湯タンク１０の側面部に取付けられている。

図３は、ヒートポンプ式給湯装置のエア抜き運転に関する制御系を示すブロック図である。浴槽３０の水位センサ３０ａとホッパ１４のフローセンサー１４ｄは、検出データ送信回路を介し制御装置６０に接続される。
制御装置６０には、制御回路を介して熱源ユニット８０の制御装置９０が接続される。この制御装置９０には制御回路を介して圧縮機８１のインバータ８１ａが接続される。
制御装置６０には、制御回路を介して循環ポンプ３４のインバータ３４ａが接続されるとともに、電磁弁１４ｂが接続されている。
さらに、制御装置６０には、過去の浴槽３０への湯張りに関する情報を記憶する記憶手段（図示しない）を備えている。
そして、制御装置６０は、リモコン７０からの指令信号を受信して、予め記憶されたプログラムに基づき、上記の制御構成部品を制御する。

つぎに、ヒートポンプ式給湯装置の作用について説明する。
深夜電力時間帯において、熱源ユニット８０の圧縮機８１が運転オンし、その圧縮機８１から吐出される冷媒が水熱交換器８２、膨張弁８３、空気熱交換器８４を通って循環する。これに伴い、循環ポンプ４２が運転オンし、貯湯タンク１０の下部の湯水が湯水管４１を通って水熱交換器８２に流入し加熱される。水熱交換器８２から流出する湯は湯水管４３および湯水管３３を通って貯湯タンク１０の上部に供給される。こうして、貯湯タンク１０に湯が貯えられる。

浴槽３０への給湯がリモコン７０の操作により指示されると、ホッパ１４の開閉弁１４ａ，１４ｂが開放され、貯湯タンク１０内の湯が給湯管１１、混合栓１２、給湯管１３、および銀イオン発生器５０を通って浴槽３０に供給される。
給湯停止がリモコン７０で指示されると、あるいは浴槽３０内の湯量が適量に達してそれが水位センサ３０ａで検知されると、ホッパ１４の開閉弁１４ｂが閉成されて浴槽３０への給湯が停止される。

浴槽３０内の湯の追焚きがリモコン７０の操作により指示されると、浴槽側循環ポンプ１６，追焚き用循環ポンプ３４が運転され、浴槽３０内の湯が給湯管１３、湯水管１５、追焚き用熱交換器１７の第１流路、湯水管１８を通って循環するとともに、貯湯タンク１０内の湯が給湯管１１、湯水管３１、追焚き用熱交換器１７の第２流路、湯水管３３を通って循環する。このとき、追焚き用熱交換器１７の第２流路を通る湯の熱が、第１流路を通る浴槽循環の湯に移行する。こうして、浴槽３０内の湯が追焚きされる。

ところで、図２に示すように、貯湯タンク側追焚き循環回路２０において、湯水管３１および湯水管３３は、それぞれ貯湯タンク１０の上部から鉛直方向上側に延出された後、貯湯タンク１０の天井に沿うように水平方向に折り曲げられ、さらに貯湯タンク１０の側面下方に配置された追炊き用熱交換器１７および循環ポンプ３４にそれぞれ接続するために鉛直方向下向きに折り曲げられている。このように、貯湯タンク側追焚き循環回路２０は、配管が複雑であり、貯湯タンク１０に給水するだけではエアが抜け難い。
そこで、ヒートポンプ式給湯装置の設置後、もしくは、点検・修理等の後（制御装置６０がリセットされた後）、初めて浴槽３０内への湯張り運転時を行うときに上述した通常の貯湯、湯張り、追焚き運転の他に、エア抜き運転が行われる。

つぎに、エア抜き運転について図４および図５を用いて説明する。
リモコン７０の湯張りボタンが押されると、制御装置６０の記憶手段に記憶された過去の浴槽３０への湯張り情報が読み込まれる（ステップＳ１）。この情報をもとに初めての湯張りか否かが判断される（ステップＳ２）。ここで制御装置６０に湯張り情報があれば（ステップＳ２のNO）、通常の湯張り運転が行われる（ステップＳ８）。
湯張り情報がなければ（ステップＳ２のYES）、ホッパ１４の開閉弁１４ｂが開成され、貯湯タンク１０内の湯水が給湯管１１、１３を通って浴槽３０へ流れる（ステップＳ３）。
続いて貯湯タンク側追焚き用循環ポンプ３４が図５に示す運転パターンで運転される（ステップＳ４）。
循環ポンプ３４が運転されることにより、給湯管１１、湯水管３１、追焚き用熱交換器１７の第２流路、循環ポンプ３４、および湯水追３３により、形成される貯湯タンク側追焚き循環回路２０に貯湯タンク１０の湯水が流れる。

図５に示すように、循環ポンプ３４は、１５秒間運転した後、５秒間停止させるON／OFF運転を繰り返す。１５秒間の運転の間に循環ポンプ３４内にエア溜まりが形成されたとしても、５秒間の運転停止の間に惰性で循環ポンプ内に呼び湯水が流れこみ、次の１５秒間の運転でエアが循環ポンプ３４から排出される。これを繰り返すことによって次第に循環ポンプ３４内のエア溜まりが解消され、循環回路２０のエア抜き運転が確実に行われる。
さらに、空運転しやすい最初のON時は循環ポンプ３４を２０００ｒｐｍで回転させ、段階的に回転数を上げていき、最終的には最高回転数の４０００ｒｐｍで回転させることで循環ポンプ３４の空運転による損傷を防止することができる。

このエア抜き運転により、タンク側追焚き循環回路２０内のエアは、湯水管３３を通って貯湯タンク１０に流れ込む。貯湯タンク１０に流れ込んだエアは、浴槽３０へ湯張りされる湯水とともに給湯管１１および１３を通って浴槽３０から放出される。
浴槽３０に設けられる水位センサ３０ａが所定水位を検知する（ステップＳ５）と、ホッパ１４の弁１４ｂが閉じられる（ステップＳ６）。このとき、制御装置６０の記憶手段に、湯張り情報が記憶され（ステップＳ７）、湯張り運転が終了する。制御装置６０の記憶手段に湯張り情報が記憶されることにより、次回の湯張り運転時には、エア抜き運転は行われない（ステップＳ２のNOおよびステップＳ８）。しかし、点検・修理等で制御装置６０がリセットされると湯張り情報もリセットされるので、点検・修理後の初めての湯張り運転時には上記のエア抜き運転が実行される。

以上のように、本実施の形態にかかる給湯装置によれば、設置後もしくは点検・修理後の最初の湯張り運転時に、循環回路２０のエア抜き運転が確実に行われる。さらにエア抜き運転時における循環ポンプ３４の損傷を防止することができる。

その他、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。全ての構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１…貯湯タンクユニット、２，４，６…給水管、３…減圧弁、１０…貯湯タンク、１１，１３，３７…給湯管、１２，３６…混合栓、１４…ホッパ、１４ｂ…開閉弁、１４ｄ…フローセンサ（流れ検知手段）、１５，１８，３３，４１，４３…湯水管、１６，３４，４２…循環ポンプ、１７…追焚き用熱交換器、２０…貯湯タンク側追焚き循環回路、６０…制御装置、８０…熱源ユニット、８１…圧縮機、７０…リモコン、９０…制御装置

Claims (1)

1. 熱源と、この熱源により沸き上げられた湯を貯める貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの湯を浴槽へ湯張りするための給湯配管と、
   前記貯湯タンクの湯と浴槽の湯水とを熱交換させる追焚き用熱交換器と、
   前記貯湯タンクの湯を貯湯タンクと前記追焚き用熱交換器との間で循環させる貯湯タンク側追焚き用循環回路と、この循環回路に設けられる追焚き用循環ポンプと、
   前記浴槽の湯水を浴槽と前記追焚き用熱交換器との間で循環させる浴槽側追焚き循環回路と、この循環回路に設けられる浴槽側循環ポンプと、
   を備えた貯湯タンクユニットと、
   前記貯湯タンクユニットの動作を制御する制御装置と、
   を備えた給湯装置であって、
   前記制御装置は、前記貯湯タンクユニットの設置後、もしくは点検・修理後の初めて湯張り運転時に、前記追焚き用循環ポンプのＯＮ／ＯＦＦを繰り返す制御を行うとともに、前記ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す制御の実行中、前記追焚き用循環ポンプのＯＮ毎に前記追焚き用循環ポンプの回転数を段階的に上げていくこと
   を特徴とする給湯装置。

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