JP7441727B2 - 貯湯システム - Google Patents
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Description
また、上記の構成によると、制御装置は、現在時刻が沸上禁止時間帯である場合に、第1凍結防止運転を実行する。沸上禁止時間帯は、当該時間帯における水の使用量が少ない時間帯、即ち、タンク内の水が温水利用箇所に供給される可能性が低い時間帯である。このため、沸上禁止時間帯において、タンク内の水を利用した第1凍結防止運転が実行され、タンク内の水の温度が低くなったとしても、タンク内の水が温水利用箇所に供給される可能性が低いため、タンク内の水の温水利用箇所への供給に及ぼす影響は少ない。また、タンクは、断熱性能が高いため、タンク内には、タンク往路、タンク復路、及び、バイパス路内の水よりも温度が高い水が貯留されている可能性が高い。一般的に、タンクに貯留される水量は、第1循環路からタンクを除いた構成(即ち、タンク往路、加熱装置、及び、タンク復路)が有する水量よりも多い。このため、貯留される水量が多いタンクを介した第1凍結防止運転が実行されることで、凍結防止運転における加熱装置の駆動回数や循環ポンプの駆動時間を低減することができる。例えば、第1凍結防止運転において、加熱装置が駆動され、タンク内に高温の水が貯留されてから所定時間が経過して、タンク往路、タンク復路内の水の温度が低くなっても、タンク内の水の温度は高い状態に維持される。このため、その後に、再度、第1凍結防止運転が実行されると、タンク内の高温の水が、タンク往路、タンク復路に流れ込むため、第1循環路内の水が混合され、第1循環路内の温度が均一化され、タンク往路、及び、タンク復路内の水が高温になる。この場合、循環ポンプの駆動を早期に停止させることができるとともに、加熱装置を駆動させる必要がない。従って、貯湯システムの耐久性を向上させることができる。
また、上記の構成によると、制御装置は、現在時刻が沸上許可時間帯である場合に、第2凍結防止運転を実行する。沸上許可時間帯は、当該時間帯における水の使用量が多い時間帯、即ち、タンク内の水が温水利用箇所に供給される可能性が高い時間帯である。この場合、第2凍結防止運転が実行されることによって、タンク内に形成される水の温度成層が崩れたり、タンク内の水の温度が低くなることが抑制される。従って、タンク内の水の温水利用箇所への供給に及ぼす影響を低減することができる。
図1に示すように、給湯システム2は、HP(ヒートポンプ)ユニット4と、タンクユニット6と、バーナユニット8を備えている。
HPユニット4は、外気から吸熱して水を加熱する熱源である。HPユニット4は、圧縮機10と、凝縮器12と、膨張弁14と、蒸発器16からなるHP熱源18を備えている。HPユニット4は、冷媒(例えばフロン系冷媒)を、圧縮機10、凝縮器12、膨張弁14、蒸発器16の順に循環させることで、外気から吸熱して水を加熱する。圧縮機10は、冷媒を加圧して高温高圧にする。凝縮器12は、水との熱交換により冷媒を冷却する。凝縮器12の水流路の両端部には、それぞれ、タンク往路30とタンク復路32が接続されている。膨張弁14は、冷媒を減圧して低温低圧にする。蒸発器16は、外気との熱交換により冷媒を加熱する。HPユニット4はさらに、凝縮器12に水を循環させる循環ポンプ20と、凝縮器12に流れ込む水の温度を検出する往きサーミスタ22と、凝縮器12から流れ出る水の温度を検出する戻りサーミスタ24と、外気温度TOを検出する外気温度サーミスタ26と、HPユニット4の各構成要素の動作を制御するHPコントローラ28を備えている。
タンクユニット6は、タンク40と、混合弁42と、バイパス制御弁44と、切替弁46を備えている。タンク40は、外側が断熱材で覆われており、内部に水を蓄える密閉型の容器である。タンク40の容量は、例えば100Lである。タンク40の底部にはタンク往路30が接続されており、頂部にはタンク復路32が接続されている。タンク40には、上部の水の温度を検出する上部サーミスタ48aと、中間部の水の温度を検出する中間部サーミスタ48bと、下部の水の温度を検出する下部サーミスタ48cが取り付けられている。
バーナユニット8は、バーナ100と、熱交換器102と、バイパスサーボ104と、水量サーボ106と、湯はり弁108を備えている。バーナ100は、燃料ガスの燃焼によって熱交換器102を流れる水を加熱する補助熱源機である。バーナ100には、ガス供給管(図示省略)を介して燃料ガスが供給される。熱交換器102には、バーナ往路110を介して、タンクユニット6の第1給湯経路72からの水が流れ込む。熱交換器102を通過した水は、バーナ復路112を介して、タンクユニット6の第2給湯経路76へ流れ出る。バーナ往路110には、バーナ往路110を流れる水の流量を調整する水量サーボ106と、バーナ往路110を流れる水の流量を検出する水量センサ114が取り付けられている。バーナ往路110とバーナ復路112の間は、バーナバイパス経路116を介して連通している。バーナ往路110とバーナバイパス経路116の接続部に、バイパスサーボ104が取り付けられている。バイパスサーボ104は、バーナ往路110からバーナバイパス経路116へ流れる水の流量を調整する。バーナ復路112には、熱交換器102から流れ出る水の温度を検出するバーナ給湯サーミスタ118が取り付けられている。バーナ復路112からは、湯はり経路120が分岐している。湯はり経路120には、湯はり弁108が取り付けられている。バーナユニット8からは、湯はり経路120を介して、給湯箇所である浴槽への湯はりが行われる。
沸上運転では、給湯システム2は、HPユニット4を駆動して、タンク40内の水を加熱する。沸上運転が開始されると、コントローラは、切替弁46を第1切替状態に維持した状態で、HP熱源18の圧縮機10を駆動して、圧縮機10、凝縮器12、膨張弁14、蒸発器16の順に冷媒を循環させるとともに、循環ポンプ20を駆動して、タンク40と凝縮器12の間で水を循環させる。これによって、タンク40の底部から吸い出された水は、凝縮器12において沸上目標温度TAまで加熱されて、タンク40の頂部に戻される。沸上目標水量TWの水が沸上目標温度TAまで加熱されると、コントローラは沸上運転を終了する。
給湯運転では、給湯設定温度TSの水を給湯箇所へ供給する。コントローラは、水側水量センサ64で検出される流量と、湯側水量センサ70で検出される流量を合算した流量(給湯流量ともいう)が最低動作流量(例えば2.4L/分)以上となると、カランの開栓や浴槽への湯はりなどにより給湯箇所への給湯が開始されたものと判断する。コントローラは、上部サーミスタ48aで検出される温度に応じて、以下の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行する。
次いで、図3を用いて、給湯開始予定時刻及び沸上開始予定時刻の特定について説明する。給湯開始予定時刻は、沸上開始予定時刻を特定するために利用される時刻である。給湯開始予定時刻及び沸上開始予定時刻は、過去の給湯の使用実績に応じて特定される。まず、コントローラは、特定の世帯の給湯の実績に基づいて、給湯開始予定時刻を特定する。具体的には、コントローラは、特定の世帯において、給湯が行われる度に、給湯が開始された時刻と、給湯が終了した時刻と、を示す時刻情報と、供給された水の量を示す供給量情報と、を記憶する。コントローラは、1日分の時刻情報及び供給量情報を、特定の世帯の1日分の運転履歴として記憶する。本実施例では、コントローラは、特定の世帯の過去7日分の運転履歴を記憶する。このため、コントローラは、24時間毎に、8日前の運転履歴を消去して、前日の運転履歴を記憶する。
HPユニット4は、外気との熱交換により冷媒を加熱するため、屋外に設置される。このため、HPユニット4に接続されるタンク往路30、及び、タンク復路32の一部も、屋外に設置される。このため、冬季などの外気温度が低い場合、タンク往路30、及び、タンク復路32内の水が凍結してしまうことがある。水が凍結すると、沸上運転を実行できなくなってしまう。そこで、給湯システム2は、タンク往路30、及び、タンク復路32内の水の凍結を防止する凍結防止運転を実行する。
図4を参照して、コントローラによって実行される凍結防止準備処理について説明する。凍結防止準備処理は、凍結防止運転中の切替弁46の動作状態を決定するための処理である。具体的には、コントローラは、不揮発性メモリ86に記憶されている切替フラグを、切替弁46が第1切替状態で動作すべきことを示す「OFF」と、切替弁46が第2切替状態で動作すべきことを示す「ON」と、のいずれかに設定する。給湯システム2の電源がONされると、図4の処理が開始される。なお、図4の初期状態において、切替フラグは「OFF」に設定されている。
図5を参照して、コントローラによって実行される凍結防止運転処理について説明する。凍結防止運転処理では、タンク往路30、及び、タンク復路32内の水の凍結を防止するために、第1循環路を利用する第1凍結防止運転、又は、第2循環路を利用する第2凍結防止運転が実行される。給湯システム2の電源がONされると、図5の処理が開始される。図5の処理は、図4の凍結防止準備処理と並行して実行される。なお、図5の初期状態において、切替弁46は、第1切替状態(図1の状態)に設定されている。即ち、給湯システム2は第1循環状態である。
給湯システム2が、「貯湯システム」の一例である。HP熱源18が、「加熱装置」の一例である。循環バイパス経路34が、「バイパス路」の一例である。コントローラが、「制御装置」の一例である。給湯箇所が、「温水利用箇所」の一例である。リモコン132が、「ユーザ検知部」の一例である。
本実施例は、図4の凍結防止準備処理のS10で実行される処理が、第1実施例の場合と異なる。本実施例のコントローラは、S10において、タンク40内の上部サーミスタ48a(「温度検知部」の一例)によって検出されるタンク水温TTが判定温度未満であるのか否かを判断する。コントローラは、タンク水温TTが判定温度(例えば、35℃)未満である場合に、S10でYESと判断し、処理はS12に進む。一方、コントローラは、タンク水温TTが判定温度以上である場合に、S10でNOと判断し、処理はS20に進む。なお、変形例では、タンク水温TTは、上部サーミスタ48a、中間部サーミスタ48b、及び、下部サーミスタ48cで検出される水の温度の平均値、中間部サーミスタ48bで検出される水の温度、又は、下部サーミスタ48cで検出される水の温度であってもよい。
4 :HPユニット
6 :タンクユニット
8 :バーナユニット
10 :圧縮機
12 :凝縮器
14 :膨張弁
16 :蒸発器
18 :HP熱源
20 :循環ポンプ
22 :往きサーミスタ
24 :戻りサーミスタ
26 :外気温度サーミスタ
28 :HPコントローラ
30 :タンク往路
32 :タンク復路
34 :循環バイパス経路
40 :タンク
42 :混合弁
44 :バイパス制御弁
46 :切替弁
48a :上部サーミスタ
48b :中間部サーミスタ
48c :下部サーミスタ
50 :給水経路
52 :減圧弁
54 :入水サーミスタ
56 :タンク給水経路
58 :タンクバイパス経路
60 :逆止弁
62 :逆止弁
64 :水側水量センサ
66 :タンク出湯経路
68 :逆止弁
70 :湯側水量センサ
72 :第1給湯経路
74 :混合サーミスタ
76 :第2給湯経路
78 :給湯出口サーミスタ
80 :逆止弁
82 :給湯バイパス経路
84 :タンクコントローラ
86 :不揮発性メモリ
100 :バーナ
102 :熱交換器
104 :バイパスサーボ
106 :水量サーボ
108 :湯はり弁
110 :バーナ往路
112 :バーナ復路
114 :水量センサ
116 :バーナバイパス経路
118 :バーナ給湯サーミスタ
120 :湯はり経路
130 :バーナコントローラ
132 :リモコン
Claims (2)
- 水を加熱する加熱装置と、
水を貯留するタンクと、
前記タンクから前記加熱装置に水を送るタンク往路と、
前記加熱装置から前記タンクに水を送るタンク復路と、
前記タンク復路から分岐して、前記タンクを介さずに前記タンク往路に接続するバイパス路と、
前記タンク往路又は前記タンク復路に設けられている循環ポンプと、
前記タンク、前記タンク往路、前記加熱装置、及び、前記タンク復路で構成される第1循環路と、
前記バイパス路、前記タンク往路、前記加熱装置、及び、前記タンク復路で構成される第2循環路と、
水が前記第1循環路を循環する第1切替状態と、水が前記第2循環路を循環する第2切替状態と、を切替える切替弁と、
制御装置と、を備え、
前記タンクに貯留されている水は、温水利用箇所に供給されるように構成されており、
前記制御装置は、
前記切替弁を前記第1切替状態として、前記循環ポンプを駆動させ、水の凍結を防止する第1凍結防止運転と、
前記切替弁を前記第2切替状態として、前記循環ポンプを駆動させ、水の凍結を防止する第2凍結防止運転と、
を実行可能に構成されており、
前記制御装置は、
前記切替弁を前記第1切替状態として、前記加熱装置及び前記循環ポンプを駆動させ、前記加熱装置によって加熱された水を前記タンクに貯留する沸上運転を実行可能に構成されており、
過去の所定期間におけるユーザの水の使用量の実績に基づいて、前記沸上運転の実行を許可する沸上許可時間帯と、前記沸上運転の実行を禁止する沸上禁止時間帯と、を決定するように構成されており、
前記制御装置は、
現在時刻が前記沸上禁止時間帯である場合に、前記第1凍結防止運転を実行し、
前記現在時刻が前記沸上許可時間帯である場合に、前記第2凍結防止運転を実行する、貯湯システム。 - 前記貯湯システムは、さらに、
前記ユーザが在宅しているのか否かを検知するユーザ検知部を備え、
前記制御装置は、
前記ユーザが在宅していない場合に、前記第1凍結防止運転を実行し、
前記ユーザが在宅している場合に、前記第2凍結防止運転を実行する、請求項1に記載の貯湯システム。
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