JP6792192B2 - 貯湯給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部熱源ユニットで加熱した湯水を貯湯ユニットの貯湯タンクに貯留して給湯する貯湯給湯装置に関し、特に寒い時期に湯水が凍結して貯湯給湯装置内の機器が破損することを防ぐ凍結予防運転を行う貯湯給湯装置に関する。

従来から、外部熱源ユニットで加熱した湯水を貯湯ユニットに内蔵された貯湯タンクに貯留し、貯留した湯水を給湯する貯湯給湯装置が広く使用されている。このような貯湯給湯装置は、寒いときには湯水が凍結して貯湯給湯装置内の機器が破損する虞がある。そのため、貯湯給湯装置に備えられた温度センサの検知温度と予め定められた温度条件に基づいて、凍結が予想される場合には凍結予防運転を行うように構成されている。

例えば特許文献１の温水装置は、凍結が予想される温度になると複数の凍結防止用ヒータを作動させたり、循環通路内の湯水を循環させたり、熱源機を作動させたりして凍結を防止するように構成されている。また、特許文献２の連結型給湯装置は、複数台の給湯装置が連結され、凍結が予想される温度になると各給湯装置の出湯通路を開通させると共に各給湯装置を湯水が流れるようにポンプを作動させて凍結を防止するように構成されている。

貯湯給湯装置は、外部熱源ユニットと貯湯ユニットの２ピースで構成され、互いに離れて設置される場合がある。例えば集合住宅において、外部熱源ユニットは通路やベランダに設置され、貯湯ユニットはパイプシャフトに設置される。外部熱源ユニットの設置環境と貯湯ユニットの設置環境が異なるので、貯湯給湯装置が待機状態を継続していると外部熱源ユニット内の湯水の温度が貯湯ユニットの湯水の温度より低くなることがある。そのため、貯湯給湯装置の制御手段は、ユニット間の通信手段を利用して両ユニットの湯水の検知温度等を取得し、予め定められた温度条件に基づいて凍結が予想される温度になると凍結予防運転を行うように構成されている。

特許第４２７７１５３号公報 特許第３９０６９１７号公報

ところで、ユニット間の通信手段に異常が生じて通信ができなくなり、貯湯給湯装置の制御手段が一方のユニットの湯水等の検知温度が取得不能、且つそのユニットが制御手段の制御指令等を受信できない状態になる場合がある。この場合、制御手段は取得可能な湯水等の検知温度とこれに対応する温度条件に基づいて凍結予防運転を行うが、上記のように両ユニットが離れて設置され、温度を取得できないユニットが低温になる環境にあると、凍結予防運転の開始前に湯水が凍結してしまう虞がある。

上記問題に対して、特許文献１の温水装置は２ピース構成ではなく、凍結防止用ヒータの異常を検知した場合にそれ以外の凍結防止用ヒータや他の手段で凍結を防止する構成なので、上記問題は解決されない。特許文献２の連結型給湯装置は、同じ構成の複数の給湯装置が互いに近い場所に設置されるため設置環境が略同じであり、上記の問題は生じ難い。また、通信異常により凍結防止運転の指令を受信できない給湯装置の凍結を防ぐことができない。

本発明の目的は、２ピースのユニットで構成される給湯装置において、両ユニット間の通信手段の通信不良により一方のユニットの情報が取得できない場合でも、凍結予防運転を実施して凍結を防ぐことができる給湯装置を提供することである。

第１の発明は、外部熱源ユニットと、貯湯タンクを備えた貯湯ユニットと、前記外部熱源ユニットと前記貯湯タンクを接続する循環加熱回路と、前記循環加熱回路に設けられた循環手段と、前記両ユニット間の通信手段と、前記通信手段により通信して前記両ユニットを制御可能な制御手段を備えた貯湯給湯装置において、前記外部熱源ユニットと前記貯湯ユニットのいずれか一方に前記循環手段が設けられ、凍結予防運転は、前記循環手段を駆動して行う湯水循環運転であり、前記制御手段は、前記両ユニットに夫々備えられた複数の温度検知手段のそれぞれの検知温度を取得してそれぞれの温度検知手段について予め定められた温度条件に基づいて前記凍結予防運転を行い、前記通信手段に通信不良が発生した場合には、前記循環手段が設けられたユニット側に備えられた前記複数の温度検知手段のみの検知温度と前記温度条件を緩和した温度条件に基づいて前記凍結予防運転を行うことを特徴としている。

上記構成によれば、２つのユニットで構成される貯湯給湯装置の凍結予防運転を、各ユニットで検知される温度と予め定められた温度条件に基づいて行う。通信手段の通信不良により一方のユニットで検知される温度が取得できない場合には、予め定められた温度条件より高い温度で凍結予防運転を開始するように温度条件を緩和して、温度を取得可能なユニットの検知温度と緩和した温度条件に基づいて凍結予防運転を行う。そのため、検知温度を取得できないユニットが温度検知可能なユニットより低温になる場合でも、凍結予防運転により凍結を防いで機器の破損を防ぐことができる。

前記外部熱源ユニットと前記貯湯ユニットのいずれか一方に前記循環手段が設けられ、前記凍結予防運転は、前記循環手段を駆動して行う湯水循環運転であることを特徴としている。

上記構成によれば、両ユニット間を接続する循環加熱回路内に湯水を循環させて凍り難くするので、凍結を防ぐことができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記外部熱源ユニットはヒートポンプであり、前記貯湯ユニットは燃焼式の補助熱源機を備えていることを特徴としている。

上記構成によれば、両ユニットに湯水を加熱可能な熱源機を備えているため、凍結予防運転時に湯水を加熱可能である。

本発明によれば、２ピースのユニットで構成される給湯装置において、両ユニット間の通信手段の通信不良により一方のユニットの情報が取得できない場合でも、凍結予防運転を実施して凍結を防ぐことができる給湯装置を提供することができる。

本発明の貯湯給湯装置の概略図である。 湯水循環運転を示す図である。 実施例の貯湯給湯装置の変更例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

最初に、貯湯給湯装置１の全体構成について、図１に基づいて説明する。
図１に示すように、貯湯給湯装置１は、補助熱源機４を有する貯湯ユニット２と、外部熱源ユニット３を有する。貯湯ユニット２と外部熱源ユニット３の間には通信手段５０が設けられ、両ユニット間で相互に通信が可能である。外部熱源ユニット３はヒートポンプ熱源機（以下、ＨＰ熱源機と呼ぶ）であり、補助熱源機４は燃焼式の熱源機である。

貯湯ユニット２は、補助熱源機４と、湯水を貯留する貯湯タンク５と、貯湯タンク５の上端部に接続された出湯通路６と、出湯通路６に接続されて湯水を給湯先へ供給する給湯通路７と、給湯通路７から分岐して浴槽１３Ａに湯張りを行う注湯通路８と、貯湯タンク５の湯水をＨＰ熱源機３で加熱して貯湯タンク５に貯留するように循環させる循環加熱回路９と、貯湯タンク５に上水を供給する給水通路１０と、湯水と上水を混合する混合弁１６と、浴槽１３Ａの湯水を加熱するための風呂追焚用の熱交換器１２と、補助出湯通路１４ｃから分岐し熱交換器１２に湯水を供給する追焚湯水通路３１と、追焚回路１３と、各種制御を行う貯湯制御部１１と、操作リモコン６０等を備えている。

貯湯タンク５の側部には、複数の貯湯温度センサ５ａ〜５ｄが適当な間隔で設けられ、貯留された湯水の温度を検知する。図示を省略するが、貯湯タンク５の周囲は、貯留された湯水の降温を防ぐ断熱材で覆われている。

給水通路１０は、上流端が上水源に接続され、下流端が貯湯タンク５の下端部に接続され、上水源から低温の上水を貯湯タンク５等に供給する。給水通路１０から給水バイパス通路１８が分岐されて混合弁１６に接続されている。給水通路１０には、分岐部より上流側に給水温度センサ１９が設けられ、分岐部より下流側に逆止弁２０が設けられている。給水バイパス通路１８には逆止弁２１が設けられている。給水バイパス通路１８から高温出湯回避通路２２が分岐されて給湯通路７に接続され、高温出湯を回避可能に設けられている。

出湯通路６は、上流端が貯湯タンク５の上端部に接続され下流端が混合弁１６に接続されている。混合弁１６には給湯通路７の上流端が接続されている。出湯通路６には貯湯タンク５から出湯された湯水の温度を検知するタンク出湯温度センサ５ｆが設けられている。

混合弁１６は、給水バイパス通路１８から供給される低温の上水と出湯通路６から供給される高温の湯水との混合比を調節して、使用者が操作リモコン６０を介して設定した温度の湯水を給湯通路７に供給する。給湯通路７には、給湯温度センサ２３が設けられて給湯温度を検知可能である。

給湯通路７から分岐され浴槽１３Ａに湯張りを行う注湯通路８には開閉弁８ａが設けられ、注湯通路８の下流端は後述する風呂往き通路部１３ａに接続されている。

追焚湯水通路３１の下流端は給水通路１０の下流部から分岐した下部補助通路３３に接続されている。

補助熱源機４に湯水を供給するための上部補助通路１４ａが出湯通路６から分岐して三方弁１７に接続され、補助熱源機４に低温の湯水や上水を供給するための下部補助通路３３が三方弁１７に接続され、三方弁１７から延びる補助導入通路１４ｂが補助熱源機４に接続されている。

補助導入通路１４ｂには循環ポンプ４０が介装されている。補助熱源機４で加熱された高温湯水が出湯される補助出湯通路１４ｃは混合弁１６よりも上流側で出湯通路６に接続されている。三方弁１７は、貯湯タンク５側と下部補助通路３３側を択一的に切換え可能である。

循環加熱回路９は、往き通路部９ａと戻り通路部９ｂとこれらを接続するバイパス通路部９ｃを備えている。往き通路部９ａは、その上流端が貯湯タンク５の下端部に接続され、その下流端はＨＰ熱源機３の凝縮熱交換器３６に接続される。戻り通路部９ｂは、その上流端が凝縮熱交換器３６に接続され、その下流端は貯湯タンク５の上端部に接続されている。

往き通路部９ａに循環手段である循環ポンプ２５が介装され、戻り通路部９ｂには循環温度センサ９ｄが設けられている。往き通路部９ａとバイパス通路部９ｃの接続箇所に切換三方弁１５が介装されている。切換三方弁１５は、ＨＰ熱源機３に送る湯水の供給通路を貯湯タンク５側とバイパス通路部９ｃ側とに切換え可能である。ＨＰ熱源機３の起動直後等、湯水が加熱不足になる場合に切換三方弁１５をバイパス通路部９ｃ側にして、ＨＰ熱源機３で加熱された湯水を再加熱する。加熱不足にならない場合には切換三方弁１５を貯湯タンク側にして貯湯タンク５の湯水をＨＰ熱源機３で加熱し、加熱された湯水を貯湯タンク５に貯留する。

風呂追焚用の熱交換器１２は、補助出湯通路１４ｃから分岐した追焚湯水通路３１を流れる湯水との熱交換により追焚回路１３を流れる浴槽１３Ａの湯水を加熱する。追焚湯水通路３１には開閉弁３１ａが設けられ、風呂追焚運転時以外は熱交換器１２に湯水が流れないように閉止されている。

追焚回路１３は、浴槽１３Ａの湯水を熱交換器１２において加熱するように循環させるものであり、熱交換器１２で加熱された湯水を浴槽１３Ａに送る風呂往き通路部１３ａと、浴槽１３Ａの湯水を熱交換器１２に送る循環ポンプ３０が介装された風呂戻り通路部１３ｂを有する。

ＨＰ熱源機３は、ＨＰ制御部３４を介して貯湯制御部１１により制御され、圧縮機３５、凝縮熱交換器３６、膨張弁３７、蒸発熱交換器３８を冷媒配管３９により接続することによりヒートポンプ回路を構成し、冷媒配管３９に封入された冷媒と外気の熱を利用して湯水を加熱する。

貯湯制御部１１は、温度検知手段である貯湯温度センサ５ａ〜５ｄ、循環温度センサ９ｄ、給水温度センサ１９、給湯温度センサ２３、混合弁入水温度センサ４３、外部熱源入水温度センサ４１、外部熱源出湯温度センサ４２等により各部の温度を取得し、切換三方弁１５、混合弁１６、三方弁１７、流量調整弁２６、その他の弁類、循環ポンプ２５，３０，４０等を作動させ、ＨＰ熱源機３を加熱運転して給湯設定温度での給湯や湯張りをするように給湯運転、貯湯運転等を制御する貯湯給湯装置１の制御手段である。貯湯制御部１１は、所定時間毎に、例えば０．２秒毎に各温度センサで検知された温度を取得する。

次に、凍結予防運転について説明する。
凍結予防運転は、貯湯ユニット２に設けられた給水温度センサ１９、混合弁入水温度センサ４３、給湯温度センサ２３、タンク出湯温度センサ５ｆ、循環温度センサ９ｄの夫々に検知された給水温度、混合弁入水温度、給湯温度、タンク出湯温度、循環温度と、ＨＰ熱源機３に設けられた外部熱源入水温度センサ４１、外部熱源出湯温度センサ４２、外気温センサ４４の夫々に検知された入水温度、出湯温度、外気温を貯湯制御部１１が取得し、予め定められた温度条件に従って凍結予防運転を開始させる。

ここで、予め定められた温度条件は下記の（１）〜（８）の条件であり、これらの条件のうちの１つを満たすと凍結予防運転が開始される。（１）〜（５）は貯湯ユニット２に備えられた温度センサの検知温度に関するものであり、（６）〜（８）はＨＰ熱源機３に備えられた温度センサの検知温度に関するものである。
（１）給水温度＜５℃ 連続５秒間検知
（２）混合弁入水温度＜７℃ 連続５秒間検知
（３）給湯温度＜７℃ 連続５秒間検知
（４）タンク出湯温度＜７℃ 連続５秒間検知
（５）循環温度＜５℃ 連続５秒間検知
（６）外部熱源ユニット入水温度＜５℃ 連続１２秒間検知
（７）外部熱源ユニット出湯温度＜５℃ 連続１２秒間検知
（８）外部熱源ユニット外気温＜３℃ 連続１２秒間検知

凍結予防運転が開始されると、図２に示すように循環ポンプ２５を駆動して循環加熱回路９を湯水が循環する湯水循環運転を行う。ＨＰ熱源機３や補助熱源機４を作動させて加熱した湯水を循環させることも可能である。所定の時間（例えば５分間）湯水循環運転を継続した後、下記の終了条件（Ａ）の成立または終了条件（Ｂ）〜（Ｅ）全ての成立により終了する。
（Ａ）湯水循環運転開始から６０分経過
（Ｂ）循環温度≧７℃ 連続５秒間検知
（Ｃ）外部熱源機入水温度≧７℃ 連続２０秒間検知
（Ｄ）外部熱源機出湯温度≧７℃ 連続２０秒間検知
（Ｅ）外部熱源機外気温＜−１５℃ 連続１２秒間不成立

次に、本発明の貯湯給湯装置１の作用、効果について説明する。
貯湯ユニット２とＨＰ熱源機３の間の通信手段５０に通信不良が発生すると、貯湯ユニット２に設けられた貯湯制御部１１はＨＰ熱源機３との通信ができないため、上記温度条件（６）〜（８）について判定できない。この場合、貯湯制御部１１は温度条件（１）〜（５）のいずれかの成立により湯水循環運転を開始させる。しかし、温度条件（１）〜（５）が不成立であっても、ＨＰ熱源機３と貯湯ユニット２が離れた位置に設置されている場合には温度条件（６）〜（８）が成立するような凍結予防運転を開始すべき状況になっている虞がある。

そのため、温度条件（１），（５）の給水温度と循環温度の基準を高温側（例えば１０℃）に変更して、即ち温度条件を緩和して凍結予防運転を実行し易くする。これにより、湯水の凍結による機器の破損を防ぐことができる。

また、凍結予防運転は、循環ポンプ２５を作動させて循環加熱回路９内に湯水を循環させる。流れている湯水は凍結し難いので、湯水の凍結による機器の破損を防ぐことができる。

その上、ＨＰ熱源機３はヒートポンプであり、貯湯ユニット２は燃焼式の補助熱源機４を備えているので、夫々が湯水を加熱可能である。通信不良によりヒートポンプを作動させることができず、循環加熱回路９内の湯水を加熱することができない場合でも、補助熱源機４で加熱された湯水を循環加熱回路９に導入して湯水循環運転を行うようにして、湯水の凍結を防ぐことが可能である。

緩和した温度条件の成立により開始した凍結予防運転は、ＨＰ熱源機３側の温度が不明であるため、上記終了条件（Ａ）または（Ｂ）の成立により終了する。

上記実施例を部分的に変更した例について説明する。
［１］循環ポンプ２５はＨＰ熱源機３に設けられていてもよい（図３参照）。この場合、ＨＰ熱源機３を制御するＨＰ制御部３４が貯湯給湯装置１の制御手段であり給湯装置凍結予防運転を制御する。通信不良のために貯湯ユニット２側の温度が不明である場合には、温度条件（６）〜（８）を緩和して凍結予防運転を実行し易くする。凍結予防運転を所定の時間継続した後、上記終了条件（Ａ）の成立、または上記終了条件（Ｃ）〜（Ｅ）の全ての成立により終了する。
［２］凍結予防運転は、湯水循環運転をすると共に循環加熱回路９以外の湯水の通路に備えられた凍結防止用ヒータを作動させてもよい。
［３］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ 貯湯給湯装置
２ 貯湯ユニット
３ 外部熱源ユニット（ＨＰ熱源機）
４ 補助熱源機
５ 貯湯タンク
５ｆ タンク出湯温度センサ
６ 出湯通路
７ 給湯通路
９ 循環加熱回路
９ｄ 循環温度センサ
１０ 給水通路
１１ 貯湯制御部（制御手段）
１９ 給水温度センサ
２３ 給湯温度センサ
２５ 循環ポンプ（循環手段）
３４ ＨＰ制御部
４０ 環ポンプ
４１ 外部熱源入水温度センサ
４２ 外部熱源出湯温度センサ
４３ 混合弁入水温度センサ
４４ 外気温センサ
５０ 通信手段

Claims (2)

1. 外部熱源ユニットと、貯湯タンクを備えた貯湯ユニットと、前記外部熱源ユニットと前記貯湯タンクを接続する循環加熱回路と、前記循環加熱回路に設けられた循環手段と、前記両ユニット間の通信手段と、前記通信手段により通信して前記両ユニットを制御可能な制御手段を備えた貯湯給湯装置において、
   前記外部熱源ユニットと前記貯湯ユニットのいずれか一方に前記循環手段が設けられ、
   凍結予防運転は、前記循環手段を駆動して行う湯水循環運転であり、
   前記制御手段は、前記両ユニットに夫々備えられた複数の温度検知手段のそれぞれの検知温度を取得してそれぞれの温度検知手段について予め定められた温度条件に基づいて前記凍結予防運転を行い、前記通信手段に通信不良が発生した場合には、前記循環手段が設けられたユニット側に備えられた前記複数の温度検知手段のみの検知温度と前記温度条件を緩和した温度条件に基づいて前記凍結予防運転を行うことを特徴とする貯湯給湯装置。
2. 前記外部熱源ユニットはヒートポンプであり、前記貯湯ユニットは燃焼式の補助熱源機を備えていることを特徴とする請求項１に記載の貯湯給湯装置。