JP5971149B2 - 給湯機 - Google Patents
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Description
以下、図1乃至図3を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。なお、本実施の形態では、ヒートポンプを用いる貯湯式の給湯機を例に挙げて述べる。また、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。まず、図1は、本発明の実施の形態1による貯湯式の給湯機を示す構成図である。この図に示すように、給湯機は、湯水を加熱する加熱装置としてのヒートポンプユニット1と、タンクユニット10とを備えている。ヒートポンプユニット1は、圧縮機2、水加熱用熱交換器3、膨張弁4、蒸発器5を冷媒配管6により環状に接続したもので、冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を構成している。
沸き上げ運転は、ヒートポンプユニット1により貯湯タンク11に貯留する湯水を加熱する(沸き上げる)ものである。沸き上げ運転は、循環ポンプ12により水加熱用熱交換器3の2次側流路3Aに湯水を循環させつつ、当該湯水をヒートポンプユニット1により加熱するもので、加熱運転の一例を構成している。具体的に述べると、制御装置30は、例えば貯湯タンク11内の湯量が許容限度を超えて減少したり、貯湯タンク11内の湯温が許容限度を超えて低下したときに、沸き上げ運転を実行する。沸き上げ運転では、四方弁13によりヒートポンプ戻り配管24とタンク上部戻り配管25とを連通した状態で、ヒートポンプユニット1及び循環ポンプ12を作動させる。
凍結防止運転は、寒冷地、夜間等の低温環境において、ヒートポンプ往き配管23及びヒートポンプ戻り配管24等に滞留した水の凍結を防止するものである。制御装置30は、例えば外気温度センサ等の出力に基いて凍結の恐れがあると判定した場合に、凍結防止運転を実行する。凍結防止運転では、四方弁13によりヒートポンプ戻り配管24とバイパス配管26とを連通した状態で、循環ポンプ12を作動させる。これにより、貯湯タンク11の下部に滞留する低温水は、水流出口11Cからヒートポンプ往き配管23に流出し、循環ポンプ12、水加熱用熱交換器3の2次側流路3A、ヒートポンプ戻り配管24、四方弁13及びバイパス配管26を順次経由して貯湯タンク11の水戻り口11Dに戻される。従って、ヒートポンプ往き配管23及びヒートポンプ戻り配管24の内部で水を常に流動させ、凍結を防止することができる。
給湯運転は、給湯使用者により給湯栓29が開かれた場合に実行される。給湯運転では、リモコン31等により設定された給湯温度に応じて給湯混合弁14を制御し、貯湯タンク11から給湯配管22に供給される高温水と、給水配管20に供給される低温水とを給湯混合弁14により適切な流量比で混合することにより、所望温度の温水を生成する。この温水は、給湯混合弁14から給湯栓29に供給される。このとき、貯湯タンク11の下部には、給水配管20から低温水が補充される。
沸き上げ運転等のような加熱運転を行う場合には、水加熱用熱交換器3の2次側流路3Aを湯水が循環するときに、当該湯水に含まれるカルシウム等の硬度成分が高熱によりスケールとなって析出し、2次側流路3A内にスケールが付着する傾向がある。また、前記循環回路のうち2次側流路3A以外の部分でも、例えば温水が滞留するような場合には、スケールが析出し易い傾向がある。これらの傾向は、給水配管20から供給される水の硬度が高い場合に顕著となる。
次に、図4及び図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1と同様の構成及び制御に加えて、加熱運転を実行するときに設定される湯水の目標加熱温度に基いて、当該加熱運転中に前記脈動動作を実行するか否かを切換えることを特徴としている。具体的に述べると、制御装置30は、沸き上げ運転等のような加熱運転の実行時において、前述の目標加熱温度が予め設定されたスケール発生温度未満の場合には、図4に示すように、加熱運転中に脈動動作を実行せずに定常動作のみを実行する。図4は、本発明の実施の形態2において、加熱運転の目標加熱温度がスケール発生温度未満である場合の循環流量の制御を示す特性線図である。
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1と同様の構成及び制御に加えて、給湯機のユーザ等によりスケール抑制制御の制御内容を変更可能としたことを特徴としている。スケール抑制制御の制御内容は、制御装置30に予め記憶されているが、給湯機の設置環境によっては、この制御内容を変更した方がよい場合がある。変更可能な制御内容の例としては、スケール抑制制御(脈動動作)を実行するか否かの選択、周期t0の時間長、最大流量AH及び最小流量ALの流量値等が挙げられる。本実施の形態では、リモコン31等の操作手段を操作することにより、これらの制御内容を所望の設定に変更する設定操作を行うことができる。
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1と同様の構成及び制御に加えて、湯水の水質を考慮することを特徴としている。図7は、本発明の実施の形態4による貯湯式の給湯機を示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態による給湯機は、水加熱用熱交換器3の2次側流路3Aを流れる湯水の水質を測定する水質測定装置40を備えている。水質測定装置40は、例えば湯水のpH、硬度等を水質として測定するもので、pH計、硬度計等により構成され、ヒートポンプ往き配管23の途中に設けられている。
次に、図8を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態4と同様の構成及び制御において、給湯機により加熱運転として追焚き運転を実行することを特徴としている。図8は、本発明の実施の形態5による貯湯式の給湯機を示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態による給湯機は、浴槽50に貯留された浴槽水を加熱するために、追焚き用熱交換器51、加熱側流入配管52、加熱側流出配管53、浴槽循環配管54、浴槽循環ポンプ55、風呂混合弁56、風呂給湯配管57等を備えている。
制御装置30は、貯湯追焚き運転を実行するときに、四方弁13によりバイパス配管26,27を相互に連通すると共にヒートポンプ戻り配管24及びタンク上部戻り配管25の端部を閉塞する。そして、循環ポンプ12及び浴槽循環ポンプ55を作動させる。これにより、貯湯タンク11の温水出入口11Aから高温水が流出する。この高温水は、タンク上部戻り配管25の一部と加熱側流入配管52とを経由して追焚き用熱交換器51の1次側配管51Aに流入し、追焚き用熱交換器51内で浴槽水を加熱することにより温度が低下する。そして、1次側配管51Aから流出した温水は、加熱側流出配管53、ヒートポンプ往き配管23の一部、循環ポンプ12、バイパス配管27、四方弁13及びバイパス配管26を順次経由して貯湯タンク11の水戻り口11Dに戻される。一方、浴槽50内の浴槽水は、浴槽循環配管54を介して追焚き用熱交換器51の2次側配管51Bに流入し、追焚き用熱交換器51により加熱された後に、浴槽循環配管54を介して浴槽50に戻される。
また、直接追焚き運転を実行するときには、四方弁13によりヒートポンプ戻り配管24とタンク上部戻り配管25とを連通すると共にバイパス配管26,27の端部を閉塞する。そして、ヒートポンプユニット1、循環ポンプ12及び浴槽循環ポンプ55を作動させる。これにより、水加熱用熱交換器3で加熱された高温水は、ヒートポンプ戻り配管24、四方弁13、タンク上部戻り配管25、加熱側流入配管52、追焚き用熱交換器51、ヒートポンプ往き配管23及び循環ポンプ12を順次経由して水加熱用熱交換器3に戻される。この高温水は、貯湯追焚き運転の場合と同様に浴槽循環配管54を循環する浴槽水を加熱する。
Claims (8)
- 湯水を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置に設けられた湯水の流路を含んで構成され、前記加熱装置に湯水を循環させることが可能な循環回路と、
前記循環回路を用いて前記加熱装置に湯水を循環させる循環装置と、
前記加熱装置と前記循環装置とを制御する機能を有し、前記循環装置により前記循環回路に湯水を循環させつつ、当該湯水を前記加熱装置により加熱する加熱運転を実行する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記加熱運転を実行するときに、前記循環装置を制御することにより、前記循環回路を流れる湯水の循環流量を予め設定された定常流量に保持する定常動作と、前記循環流量を前記定常流量に対して一時的に増加及び減少させる脈動動作とを実行し、かつ、前記脈動動作中における前記循環流量の最大値と最小値との流量差を前記循環回路内への異物の付着が抑制可能な基準値以上に保持する構成とした給湯機。 - 前記制御装置は、前記定常動作の合間に前記脈動動作を周期的に実行し、かつ、前記脈動動作の継続時間を当該脈動動作の周期の少なくとも半分以下に設定する構成としてなる請求項1に記載の給湯機。
- 前記制御装置は、前記加熱運転を実行するときに、加熱される湯水の温度が到達すべき目標加熱温度を設定し、当該目標加熱温度に基いて前記脈動動作を実行するか否かを切換える構成としてなる請求項1または2に記載の給湯機。
- 前記脈動動作の実行状態を変更する設定操作を行うことが可能な操作手段を備え、
前記制御装置は、前記異物であるスケールが前記循環回路内に析出し易くなる設定操作が行われた場合に、前記加熱運転により加熱される湯水の目標加熱温度を前記設定操作の非実行時と比較して低下させる構成としてなる請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の給湯機。 - 前記加熱装置の流路を流れる湯水の水質を測定する水質測定装置を備え、
前記制御装置は、前記水質測定装置の出力に基いて前記異物であるスケールが前記循環回路内に析出し易いとの判定結果を得た場合に、前記加熱運転により加熱される湯水の目標加熱温度を前記判定結果が得られない場合と比較して低下させる構成としてなる請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の給湯機。 - 前記加熱装置の流路を流れる湯水の水質を測定する水質測定装置を備え、
前記制御装置は、前記異物であるスケールの析出し易さを前記水質測定装置の出力に基いて判定し、前記スケールが前記循環回路内に析出し難いほど、前記定常動作の合間に周期的に実行する前記脈動動作の周期を長くするか、または、前記循環流量の最大値を小さくする構成としてなる請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の給湯機。 - 前記加熱装置は、浴槽に貯留された湯水である浴槽水を加熱するものとし、
前記制御装置は、前記加熱運転中に前記脈動動作を実行することにより、前記浴槽水に混入した前記異物が前記加熱装置の流路に付着するのを抑制する構成としてなる請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の給湯機。 - 前記循環装置は、湯水を吸込んで吐出するポンプと、前記ポンプの吐出側で湯水の循環流量を調整する流量制御弁と、を備え、
前記制御装置は、前記流量制御弁の開度を変化させることにより、前記脈動動作を実行する構成としてなる請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の給湯機。
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