JP7392255B2

JP7392255B2 - 貯湯給湯装置

Info

Publication number: JP7392255B2
Application number: JP2019213957A
Authority: JP
Inventors: 和久丸山; 由典岩橋; 兼造大西; 連太郎輿水
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2023-12-06
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: JP2021085592A

Description

本発明は、貯湯給湯装置に関し、特に試運転時に加熱循環回路への水張りの成否を簡単に判断できるようにした貯湯給湯装置に関する。

貯湯給湯装置は、主熱源機と、上水又は貯湯タンクから取り出した湯水を加熱する補助熱源機と、湯水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部から湯水を取り出して主熱源機を経由して貯湯タンクの上部に戻す加熱循環回路とを有し、試運転時には、種々の配管系統への水張り状態や加熱循環回路への水張り状態を確認している。

特に、機器の配置上の都合から加熱循環回路の循環を行う貯湯用の循環ポンプが貯湯タンクの底部よりも高い位置に配置される場合もあって、加熱循環回路に水張りする際に、加熱循環回路内のエア抜きが不十分のため、循環ポンプが空転状態となって加熱循環回路に湯水が流れず、主熱源機が空焚き状態になる虞がある。

特許文献１の貯湯式給湯システムでは、貯湯タンクの上部から取り出した湯水を補助熱源機へ供給し、補助熱源機で加熱して貯湯タンクの下部に戻すことが可能に構成され、試運転時に主熱源機を休止状態のまま、補助熱源機で加熱した湯水を貯湯タンクの下部に押し込み、加熱循環回路の湯水を循環させて、試運転開始から所定時間の間に、主熱源機の熱交換器出口側温度が上昇した場合には、加熱循環回路への水張りが正常に行われていると判断し、そうでない場合は水張りが正常に行われていないと判断してその旨を報知するように構成している。

尚、特許文献２に記載の貯湯給湯装置では、試運転時の水張り完了後に、貯湯用の循環ポンプ駆動開始前に、注湯電磁弁を閉弁させてから開弁状態に戻すことで、貯湯タンクの下部と上部の水圧の差圧を増大させて、加熱循環回路内のエアを貯湯タンクへ抜くようにしている。

尚、特許文献３に記載の貯湯給湯装置では、試運転時の水張り完了後に、貯湯タンクに給水可能な給水電磁弁を閉弁させてから開弁に戻し、開弁状態になる前に貯湯用の循環ポンプを駆動するようにし、貯湯タンクの下部と上部の水圧の差圧を瞬間的に増大させて、貯湯用の循環ポンプを水張り状態にするように構成している。

特許第５９７５２７１号公報特許第５９１９９５７号公報特許第６０４４１１７号公報

特許文献１の貯湯式給湯システムでは、貯湯タンクの上部から取り出した湯水を補助熱源機へ供給可能にする湯水取り出し回路を設けておくことが必要である。
しかし、最近、コストダウンの要請から、貯湯タンクの上部から取り出した湯水を補助熱源機へ供給する湯水取り出し回路を省略する場合がある。この場合、特許文献１に記載の方法で、加熱循環回路の水張りの成否を判断することができない。
本発明の目的は、前記の湯水取り出し回路を省略した場合にも、加熱循環回路の水張りの成否を簡単に判断可能にした貯湯給湯装置を提供することである。

請求項１の貯湯給湯装置は、主熱源機と、補助熱源機と、湯水を貯留する貯湯タンクと、貯湯ポンプによって前記貯湯タンクの下部から取り出した湯水を前記主熱源機により加熱して前記貯湯タンクの上部に戻す加熱循環回路と、循環ポンプによって前記貯湯タンクの下部から取り出した湯水を前記補助熱源機により加熱して前記貯湯タンクの上部に流入可能に構成された通路を備えた貯湯給湯装置において、前記貯湯タンクの上部には、この貯湯タンクの上部の湯水の温度を検出するサーミスタが設けられ、前記加熱循環回路は、前記主熱源機を通った湯水の戻し先を前記貯湯タンク又は前記主熱源機に切替え可能なようにバイパス通路と貯湯切替弁を備え、この貯湯給湯装置への水張り動作後、前記補助熱源機で加熱された湯水を前記貯湯タンクの上部に流入させて前記貯湯タンクの上部に貯湯し、その後に前記貯湯切替弁を前記貯湯タンクに湯水を戻すようにした状態で前記貯湯タンクの下部から取り出した湯水を前記主熱源機により加熱せずに前記加熱循環回路を介して前記貯湯タンクの上部に戻すことにより前記貯湯タンクの上部の湯水の温度が低下した場合には、前記加熱循環回路への水張りは正常に行われていると判断することを特徴としている。

上記の構成によれば、補助熱源機で加熱された湯水を前記貯湯タンクの上部に流入させ、その後に前記主熱源機による加熱を行わない状態で加熱循環回路に湯水を循環させることにより加熱循環回路への水張り確認を行い、この加熱循環回路の湯水循環により貯湯タンクの上部の湯水の温度が低下した場合には加熱循環回路への水張りは正常に行われていると判断する。このように、簡単な方法により加熱循環回路への水張りが正常に行われているか否か判断することできる。

請求項２の貯湯給湯装置は、請求項１の発明において、前記貯湯タンクの上部の湯水の温度が前記加熱循環回路の湯水循環により低下しない場合には、前記加熱循環回路への水張りは異常と判断して、その旨を報知することを特徴としている。
上記の構成によれば、貯湯タンクの上部の湯水の温度が加熱循環回路の湯水循環により低下しない場合には、加熱循環回路への水張りは異常と判断して、その旨を報知する。このように、加熱循環回路への水張りの異常を報知するため、主熱交換器の空焚きや、貯湯ポンプの空転を防止することできる。

以上説明したように、本発明は種々の効果を奏する。

本発明の実施形態に係る貯湯給湯装置の構成図である。加熱循環系統への水張りを確認する水張り確認制御のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づいて説明する。
最初に、貯湯給湯装置１について図１に基づいて説明する。
この貯湯給湯装置１は、水をヒートポンプユニット２(主熱源機)で温めて貯湯タンク３に貯留しておき、この貯湯タンク３からカラン４や風呂（図示略）に供給可能であり、上水や貯湯タンク３から取り出した湯水を補助熱源機５で加熱してカラン４や風呂の外に風呂用熱交換器６に供給可能なものである。

貯湯給湯装置１は、断熱材で覆われた貯湯タンク３、ヒートポンプユニット２、ガス燃焼式の補助熱源機５、中和器５ａ、制御ユニット８、この制御ユニット８に接続された操作リモコン９を有すると共に、配管や機器を含む種々の流路系統として、給水系統Ａ、加熱循環系統Ｂ、カラン４に給湯する給湯系統Ｃ、風呂に注湯する注湯系統Ｄ、風呂用熱交換器６に湯水を供給する熱利用系統Ｅを有する。熱利用系統Ｅには、風呂水を追い焚きする追い焚き系統Ｇが付随的に設けられている。尚、貯湯タンク３には底部から頂部に亙る複数の温度成層の湯温を検出する６つのサーミスタ３ａ～３ｆが付設され、サーミスタ３ｆは貯湯タンク３の頂部近傍部に配置されている。

次に、上記の各系統について説明する。但し、主要な機器についてのみ説明し、本願に直接関係しないサーミスタや水抜き栓等については説明を省略する。
給水系統Ａは、給水元栓１０、減圧弁１１を設けた通路１２、この通路１２に連なる通路１３、この通路１３に設けた逆止弁１４、通路１３を貯湯タンク３に接続する通路１５を有する。この通路１５には水抜き通路１６が接続され、この水抜き通路１６の下流端には排水バルブ１７が設けられている。

加熱循環系統Ｂは、貯湯タンク３の底部からヒートポンプユニット２まで延びる往き通路１８と、ヒートポンプユニット２と、ヒートポンプユニット２から貯湯タンク３の頂部へ延びる戻り通路１９と、往き通路１８に設けた貯湯用の貯湯ポンプ２１（以下、貯湯ポンプという）と、往き通路１８と戻り通路１９を接続するバイパス通路２０と、戻り通路１９とバイパス通路２０の接続部に設けた貯湯切替弁２２（三方電磁弁）等を有する。

給湯系統Ｃは、貯湯タンク３の頂部から延びる通路２５と、この通路２５に接続された通路２６と、この通路２６に接続された通路２７と、通路２５，２６の接続部に設けた混合弁２８と、通路２６に設けた給湯水量センサ２９と、通路２６，２７の接続部に設けた水量調整弁３０等を有する。混合弁２８には通路１２から延びる通路３１が接続され、この通路３１には逆止弁３２が設けられている。通路２６,３１を接続するバイパス通路３３には高温回避電磁弁３４が設けられている。通路２５の上流端近傍部（貯湯タンク３の頂部近傍）には通路２５内に突出するサーミスタ７が取り付けられている。

注湯系統Ｄは、水量調整弁３０から分岐した通路３５と、この通路３５から浴槽（図示略）まで延びる通路３６と、通路３５に設けた注湯電磁弁３７及び注湯水量センサ３８と、通路３６に設けた風呂サーミスタ４０等を有する。通路１２から分岐して注湯電磁弁３７まで延びる通路４１の下流端に逆流防止弁４２が接続され、この逆流防止弁４２が注湯電磁弁３７に接続され、逆流防止弁４２からホッパー４３まで延びるオーバーフロー通路４４も設けられている。

熱利用系統Ｅは、補助熱源機への通路に設けられた循環ポンプ４６と、この循環ポンプ４６から補助熱源機５まで延びて内部の熱交換器に接続された通路４８と、ガス燃焼式の補助熱源機５と、この補助熱源機５内の熱交換器から延びる通路４９と、この通路４９から延びて風呂用熱交換器６を通過して下方へ延びる通路５１と、通路５１の下流端から循環ポンプ４６まで延びる通路５２と、通路５１，５２の接続部に設けられた風呂熱交出口電磁弁５４等を有する。尚、通路４８には循環水量センサ４５が設けられている。

尚、補助熱源機５に燃料ガスを導入するガス通路５ｂと、補助熱源機５にドレン通路５ｃを介して接続された中和器５ａも設けられている。

また、通路４９,２５を接続するバイパス通路４９ａと、このバイパス通路４９ａに設けられたタンク水比例弁５５も設けられている。通路１５，５２を接続する接続通路１５ａには貯湯出口サーミスタ５６が設けられている。接続通路１５ａをホッパー４３に接続するオーバーフロー通路５７には逃し弁５９が設けられている。

追い焚き系統Ｇは、通路３６の上流端から風呂用熱交換器６まで延びる通路７５と、風呂用熱交換器６から浴槽まで延びる通路７６と、通路７５に介装された風呂ポンプ７７及び風呂水流スイッチ７８及び水位センサ３９等を有する。
ここで、上記の複数の流路系統に設けられた制御対象の機器（ポンプやバルブ等）は、制御ユニット８により制御され、センサ類の検出信号は制御ユニット８に供給される。

ここで、本願は、試運転時に水張り動作完了後に行う加熱循環系統Ｂ（加熱循環回路）への水張りを確認する水張り確認制御に特徴を有するものである。
以下、図２のフローチャートに基づいて、上記の加熱循環系統Ｂへの水張り確認制御について説明する。尚、このフローチャートは制御ユニット８に予め格納されており、この制御は試運転時に水張り動作完了後に操作端末９から所定の指令を入力することで開始される。尚、図２において、Ｓｉ（ｉ＝１，２，・・・）は各ステップを示す。

この制御が開始されると、Ｓ１において補助熱源機５及び循環ポンプ４６の作動が開始される。このとき、循環ポンプ４６の作動により貯湯タンク３の底部の湯水が通路１５、１５ａ，５２，４８を通って補助熱源機５に供給され、この補助熱源機５で加熱された湯水が通路４９、４９ａ，２５を通って貯湯タンク３の頂部へ供給される。尚、カラン４が閉じているため、混合弁２８は水１００％となっていて湯水が通路２５から通路２６へ流れることはない。そのため、補助熱源機５で加熱された湯水が貯湯タンク３の頂部へ貯湯される。

次に、Ｓ２において流量計４５が検出する流量Ｑが所定値βＬ／分（例えば５Ｌ／分）以上になったか否か判定され、その判定がＮｏのときは循環ポンプ４６のポンプ回転数を所定値（例えば、５００ｒｐｍ）だけ増加させてからＳ２へ戻る。ポンプ回転数が過小の場合には貯湯タンク３の頂部に貯湯するのに長い時間がかかるためである。

Ｓ２の判定がＹｅｓになると、Ｓ４において設定時間ｔ１（例えば、２分）経過したか否か判定し、その判定がＮｏのうちはＳ４を繰り返し、Ｓ４の判定がＹｅｓになるとＳ５へ移行する。少なくとも設定時間ｔ１の間貯湯することで、貯湯タンク３の頂部に所定量の温かい湯水を貯湯することができる。Ｓ５では、上記のように貯湯した状態で、サーミスタ３ｆの検出温度Ｔｈ１がメモリに記憶される。この検出温度Ｔｈ１は、貯湯タンク３の頂部内の湯水の温度を反映した温度である。
その後、Ｓ６では補助熱源機５と循環ポンプ４６を停止させる。このように停止させるのは、後述するＳ９で検出する検出温度Ｔｈ２に貯湯タンク３内の頂部の湯水の温度を反映させる為である。

次に、Ｓ７において、ヒートポンプユニット２は停止状態に保持したまま、貯湯ポンプ２１を作動開始させる。次に、Ｓ８において、設定時間ｔ２（例えば、３０秒）経過したか否か判定し、その判定がＮｏのうちはＳ８を繰り返し、Ｓ８の判定がＹｅｓになると、Ｓ９においてサーミスタ３ｆの検出温度Ｔｈ２がメモリに記憶される。この検出温度Ｔｈ２は貯湯タンク３内の頂部の湯水の温度を反映した温度である。

次に、貯湯ポンプ２１の作動開始後に所定時間ｔ２経過すると、加熱循環系統Ｂの湯水が循環して、通路１９の低温の湯水が貯湯タンク３の頂部に流入するため、貯湯タンク３の頂部の湯水の温度が低下する。加熱循環系統Ｂの水張りが不完全の場合には、通路１９の低温の湯水が貯湯タンク３の頂部に流入しないため、貯湯タンク３の頂部の湯水の温度が低下しない。そのため、加熱循環系統Ｂの水張り状態を検出温度Ｔｈ２を用いて判定することができる。

Ｓ１０では、温度差（Ｔｈ１－Ｔｈ２）が所定値α（例えば、αは５°）以上か否か判定し、その判定がＹｅｓの場合はＳ１１において加熱循環系統Ｂ（通路１８～２０）の水張りは正常と判断する。加熱循環系統Ｂの水張りが正常であれば、通路１９から貯湯タンク３の頂部に供給された低温の水が流入するため貯湯タンク３の頂部の湯水の温度が確実に低下するため、加熱循環系統Ｂの水張りが正常であると判断することができる。
このように、正常であると判断した場合は、その旨を操作端末９に文字表示や音声にて報知する。この報知からユーザーは加熱循環系統Ｂの水張りが正常であることを知ることができる。

Ｓ１０の判定がＮｏの場合は、Ｓ１２において加熱循環系統Ｂ（通路１８～２０）の水張りは異常と判断し、Ｓ１３では加熱循環系統Ｂの水張り異常を操作端末９により文字表示や音声にて報知する。Ｓ１１やＳ１３からＳ１４へ移行し、Ｓ１４においては給湯ポンプ２１を停止させ、この制御が終了する。

次に、以上説明した貯湯給湯装置１の作用、効果について説明する。
貯湯給湯装置１への水張り後には、補助熱源機５で加熱された湯水を貯湯タンク３の頂部に流入させて貯湯タンク３の上部に貯湯する。その後にヒートポンプユニット２（主熱源機）による加熱を行わない状態で、貯湯ポンプ２によって加熱循環系統Ｂに湯水を循環させることにより加熱循環系統Ｂへの水張り確認を行う。この加熱循環系統Ｂの湯水循環により貯湯タンク３の上部の湯水の温度が低下した場合には加熱循環系統Ｂへの水張りは正常に行われていると判断する。このように、簡単な方法により加熱循環系統Ｂへの水張りが正常に行われているか否か判断することできる。

そして、貯湯タンク３の上部の湯水の温度が加熱循環系統Ｂの湯水循環により低下しない場合には、加熱循環系統Ｂへの水張りは異常と判断して、その旨を操作端末９により報知する。このように、加熱循環系統Ｂへの水張りの異常を報知するため、ヒートポンプユニット２の空焚きや、貯湯ポンプ２１の空転を防止することできる。

しかも、上記の加熱循環系統Ｂへの水張りを確認する水張り確認制御は、貯湯タンク３の頂部から湯水を取り出して補助熱源機５へ供給する通路を必要としないため、汎用性に優れる。

次に、上記の実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）前記加熱循環系統Ｂへの水張りを確認する水張り確認制御においては、貯湯タンク３の頂部に設けられたサーミスタ３ｆで検出した温水温度を採用したが、通路２５に設けられたサーミスタ７で検出した温水温度を採用してもよい。その場合、貯湯ポンプ２１の作動開始と同時もしくは開始後に注湯電磁弁３７を開き、通路２５にタンク上部の湯水を通過させるように構成するとよい。
２）前記の貯湯給湯装置１は、貯湯給湯装置の一例を示すものであり、本発明は種々の貯湯給湯装置に適用することができる。例えば、ヒートポンプユニット２の代わりに燃料電池ユニットやガスエンジンを設ける場合もある。

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、前記実施例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も包含するものである。

１貯湯給湯装置
２ヒートポンプユニット（主熱源機）
３貯湯タンク
３ｆサーミスタ
５補助熱源機
７サーミスタ
８制御ユニット
９操作リモコン
Ｂ加熱循環系統

Claims

主熱源機と、補助熱源機と、湯水を貯留する貯湯タンクと、貯湯ポンプによって前記貯湯タンクの下部から取り出した湯水を前記主熱源機により加熱して前記貯湯タンクの上部に戻す加熱循環回路と、循環ポンプによって前記貯湯タンクの下部から取り出した湯水を前記補助熱源機により加熱して前記貯湯タンクの上部に流入可能に構成された通路を備えた貯湯給湯装置において、
前記貯湯タンクの上部には、この貯湯タンクの上部の湯水の温度を検出するサーミスタが設けられ、
前記加熱循環回路は、前記主熱源機を通った湯水の戻し先を前記貯湯タンク又は前記主熱源機に切替え可能なようにバイパス通路と貯湯切替弁を備え、
この貯湯給湯装置への水張り動作後、前記補助熱源機で加熱された湯水を前記貯湯タンクの上部に流入させて前記貯湯タンクの上部に貯湯し、その後に前記貯湯切替弁を前記貯湯タンクに湯水を戻すようにした状態で前記貯湯タンクの下部から取り出した湯水を前記主熱源機により加熱せずに前記加熱循環回路を介して前記貯湯タンクの上部に戻すことにより前記貯湯タンクの上部の湯水の温度が低下した場合には、前記加熱循環回路への水張りは正常に行われていると判断することを特徴とする貯湯給湯装置。
前記貯湯タンクの上部の湯水の温度が前記加熱循環回路の湯水循環により低下しない場合には、前記加熱循環回路への水張りは異常と判断して、その旨を報知することを特徴とする請求項１に記載の貯湯給湯装置。