JPH08152193A - 給湯装置 - Google Patents

給湯装置

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JPH08152193A
JPH08152193A JP29511194A JP29511194A JPH08152193A JP H08152193 A JPH08152193 A JP H08152193A JP 29511194 A JP29511194 A JP 29511194A JP 29511194 A JP29511194 A JP 29511194A JP H08152193 A JPH08152193 A JP H08152193A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば除霜運転時などにおいても貯湯槽下部
の湯の温度が低下することのなく、除霜等を効果的に行
わせることが可能な給湯装置を提供すること。 【構成】 熱交換器11と、貯湯槽8と、熱交換器11
より貯湯槽8側へ湯を流す往き配管(P0,P1)と、
貯湯槽8側から熱交換器11へ水を流す戻り配管P5と
から成る給湯装置えづであって、往き配管の途中から戻
り配管P5へ連通するバイパス配管P3を切換弁10を
介して接続し、切換弁10の切換えにより往き配管の湯
をバイパス配管P3及び戻り配管P5を通して熱交換器
11に循環させるようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽熱を利用する集熱
器やヒートポンプ式の集熱器を利用する給湯装置に関
し、特に集熱器などに着霜した場合に行う除霜運転時に
好適な給湯装置に関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】従来より、図3に示すよう
に、太陽熱を利用する集熱器51、四方弁64、及び圧
縮機52等から成る集熱回路53と、貯湯槽54、循環
ポンプ55、及び三方弁61等から成る給湯回路56
と、集熱回路53と給湯回路56との間で熱交換する熱
交換器57とを設けた給湯装置S0が知られている。こ
こで、貯湯槽54の最下部には熱交換器57へ送水する
ための送り口58が設けられ、この送り口58の近傍に
は熱交換器57から水が戻るための第1戻り口59が設
けられ、また、貯湯槽54の最上部には熱交換器57か
ら水が戻るための第2戻り口60が設けられており、第
1戻り口59と第2戻り口60とを選択する三方弁61
を備えている。さらに、通常の集熱運転時には第2戻り
口60を選択し、集熱運転の立上り時、除霜運転時、ま
たは凍結防止運転時には、第1戻り口59を選択するよ
うに、三方弁61を切換える制御器62を備えたものと
なっている(例えば、特公平6−50196号公報参
照)。
【0003】ところで、上記給湯装置S0では、集熱器
51に着霜が生じると、集熱器51の入口に設けられた
蒸発温度センサー63の検知信号により、四方弁64を
反転させて集熱回路53における逆サイクル運転を行わ
せ、熱交換器57から熱を吸収し集熱器51へその熱を
放出することにより集熱器51に付着した霜を取り除く
ようにしている。
【0004】このとき、給湯回路56において、熱交換
器57の出口湯温が非常に低下するので、熱交換器57
の出口付近に設けられた湯温センサ65が湯温の低下を
検知すると、制御器62は三方弁61を第2戻り口60
側から第1戻り口59側に切換えて、貯湯槽54の下部
から湯を熱交換器5へ送り出すようにしている。
【0005】しかしながら、上記除霜運転により貯湯槽
54内の水を循環させることになるので、この循環によ
り前に沸き上げた湯が冷却されてしまったり、冷却され
た湯を再度沸き上げる必要が生じるために、そのための
設備や消費電力が余分に必要になるなど問題である。さ
らに、このような貯湯槽54内の水を循環させる構成
は、循環口を多く必要とするので構造が複雑になるなど
の問題点も有している。
【0006】そこで、本発明では例えば除霜運転時など
においても貯湯槽下部の湯の温度が低下することのな
く、除霜を効果的に行わせることが可能な給湯装置を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の給湯装置は、熱交換器と、貯湯槽と、前記
熱交換器より前記貯湯槽側へ湯を流す往き配管と、貯湯
槽側から熱交換器へ水を流す戻り配管とから成る給湯装
置であって、前記往き配管の途中から前記戻り配管へ連
通するバイパス配管を切換弁を介して接続し、該切換弁
の切換えにより前記往き配管の湯を前記バイパス配管及
び前記戻り配管を通して前記熱交換器に循環させるよう
にしたことを特徴とする。
【0008】ここで、例えば集熱器と熱交換器等を配管
接続して熱媒を循環させる集熱回路(集熱器のみでもよ
い)と給湯回路との間で熱交換させるようにしてもよ
い。この場合、集熱器への着霜を検知する着霜検知手段
を設け、この着霜検知手段からの検知信号でもって切換
弁を切換え制御するようにしてもよい。また、この着霜
検知手段として外気温や集熱器自体の温度を検出する温
度センサを設け、この温度センサの検出信号に応じて切
換弁を制御するようにしてもよい。
【0009】なお、外気温等を検出する温度センサは集
熱器自体、例えばヒートポンプ式の集熱器であればフィ
ン等集熱器を構成するもの、もしくはその近傍に設ける
のが好適であり、外気温の検出でもって集熱器への着霜
を検出することができる。そして、例えば温度センサが
所定温度以上の検出信号を発する場合には、切換弁をバ
イパス配管を選択するように制御し、所定温度より高い
温度の検出信号を発する場合には、切換弁が往き配管を
選択するように制御して、集熱器の着霜状態に応じて湯
水の循環状態を制御する。なお、湿度センサを備えるよ
うにして、より確実に着霜を検知するようにして、温度
と湿度の両方の検出信号に応じて切換弁を制御するよう
にしてもよい。
【0010】また、給湯回路内の湯水の循環の停止や切
換弁の通常運転への切換え制御を行うために、給湯回路
における熱交換器の入口にも温度センサを設けて、この
温度センサからの所定温度以上の検出信号でもって切換
え制御を行うようにしてもよい。
【0011】
【作用】上記構成の給湯装置によれば、例えば、熱交換
器側の除霜運転時などにおいて、熱交換器の出口湯温が
非常に低下することがあっても、貯湯槽内の湯の温度を
低下させることがなく、熱交換器側の除霜運転を正常に
行わせることができる。
【0012】
【実施例】本発明に係る一実施例を図面に基づき詳細に
説明する。まず、図1に示す給湯装置Sの構成について
説明する。主に大気熱を利用するヒートポンプ式の集熱
器1、圧縮機2、四方弁3、熱交換器11等が配管接続
されて成る集熱回路Aが構成されており、ここで、4は
集熱器1の集熱効率を上げるために、集熱器1を構成す
る不図示のフィンへ送風するように設けられたファンで
あり、集熱器1のフィンの近傍にはフィンへの着霜を検
知するための温度センサT1が設けられている。なお、
5は熱媒の流量調整を行うための膨張弁、6は気化熱を
発生させて圧縮機2の加熱を防止するためのインジェク
ションキャピラリ、7は圧縮機2に液体が入らないよう
にするための気液分離器である。なお、この温度センサ
T1は着霜を検出するために用いるものであって、集熱
器1のフィンに直接設けてフィンの温度を測定してもよ
く、また集熱器1のフィン以外の箇所に設置するように
してもよい。ここで、集熱器1のフィンもしくはその近
傍に設置するのは着霜をもっともよく確認できるためで
ある。また、温度センサ以外に湿度センサを設けて温度
と湿度の両方の検出信号でもって集熱器への着霜を検出
するようにしてもよい。
【0013】また、主に貯湯槽8、ポンプ9、及び電動
の切換弁である三方弁10、熱交換器11等を配管接続
して成る給湯回路Bが設けられており、熱交換器11は
集熱回路Aと給湯回路Bとの間で熱交換させるものであ
る。ここで、熱交換器11と貯湯槽8とは湯を熱交換器
11から貯湯槽8側へ流す往き配管(P0,P1)と貯
湯槽8側から熱交換器11側へ水を流す戻り配管P5と
で配管接続されており、往き配管P1の途中から戻り配
管P5へ連通するバイパス配管P3が三方弁10を介し
て接続されている。
【0014】貯湯槽8の最下部には、水道に減圧弁12
を介して連結された給水口H1と、長期の停止などの際
に回路内の水を抜くための排水弁13を介して、貯湯槽
8から排水を行うための排水口H2とが設けられてい
る。貯湯槽8の最上部には熱交換器11から三方弁10
を介して導出された往き配管P1に接続された注入口H
3が設けられ、制御器14による三方弁10の切り換え
制御によって、熱交換器11を経由した水は往き配管P
1かポンプ9側の接続されたバイパスP3のいずれかに
導かれる。
【0015】熱交換器11の湯の出口側の往き配管P0
には水温を検出する温度センサT2が設けられており、
これら温度センサの検出信号に応じて制御器14による
三方弁10の切り換え制御が行われる。また、制御器1
4はポンプ9にも接続されており、ポンプ9の発停を制
御するようにもしている。なお、往き配管P1には給湯
用の給湯配管P2が接続されており、この給湯配管P2
から給湯できるようにしている。
【0016】次に、給湯装置Sの運転動作について説明
する。まず通常の沸上運転の開始時について説明する。
まず給水により貯湯槽8に水を満杯にする。そして制御
器14の作動により、図1に示すような四方弁3を正転
状態に維持して、集熱器1→圧縮機2→熱交換器11→
集熱器1・・・のごとく熱媒が図示の矢印のように循環
して集熱回路Aにおいて集熱運転が行われるが、特に冬
期等、外気温が低い場合、集熱運転の開始時において
は、給湯回路B内の構成部材が冷えているために、熱交
換器11の出口側に設けられた温度センサT2による設
定温度以下の検出信号でもって、制御器14により三方
弁10を切換える。すなわち、三方弁10は配管P3を
選択するように切換えられ、水は三方弁10→ポンプ9
→熱交換器11→三方弁10・・・のごとく循環する。
この循環は温度センサT2が所定温度以上を検出するま
で、もしくは数分間だけ行う。
【0017】ここで、集熱回路Aにおける集熱運転とは
集熱器1より出た低温低圧の蒸気が圧縮機2により高温
高圧の蒸気にされ、これが熱交換器11に入って放熱を
行って液体となり、この熱を給湯回路B側へ伝達する。
そして、この液体が膨張弁5によって再び低温低圧の蒸
気にされて集熱器1に入り、このような作動が繰り返さ
れることをいう。
【0018】この給湯回路Bの循環により、各々の部材
の温度が上昇したことを温度センサT2により検出する
と、制御器14は三方弁10を切換えてバイパス配管P
3に代えて往き配管P1を選択するように制御され、湯
水は矢印のごとく循環する。これにより、貯湯槽8内の
湯水はポンプ9を通って、熱交換器11により温めら
れ、三方弁10から往き配管P1を通って注入口H3か
ら貯湯槽8内へ順次湯を注入させて湯を蓄えてゆく通常
運転が行われる。
【0019】次に、集熱器1の除霜運転について説明す
る。温度センサT1により外気温が所定温度以下の検出
信号が制御器14に発せられると、制御器14は集熱回
路Aの四方弁3を正転状態から反転状態に制御するとと
もに、給湯回路Bの三方弁10をバイパス配管P3を選
択するように切換える。これにより、集熱回路Aにおい
ては、熱媒は熱交換器11→圧縮機2→集熱器1→熱交
換器11・・・のように図示の矢印のごとくに循環す
る。すなわち、集熱器1より出た高温高圧の液体が膨張
弁5により低温低圧の液体にされ、これが熱交換器11
に入って給湯回路B側の熱を奪って低温低圧の蒸気とな
り、圧縮機2により再び高温高圧の蒸気にされて集熱器
1に入り、このような作動が繰り返される。
【0020】一方、給湯回路Bにおいては、湯水は三方
弁10→ポンプ9→熱交換器11→三方弁10・・・の
ように図示の矢印のごとく循環していわゆる除霜運転が
行われる。これにより、熱交換器11により給湯回路B
側の湯水から熱を奪い、この熱を利用して集熱器1に着
霜した霜を除くことができる。
【0021】ここで、温度センサT1の温度検出により
外気温が約−5℃以下の場合に除霜運転を開始し、この
温度センサT1が約10℃を検出したら正常運転に切換
えるように制御器14の制御を行うようにする。
【0022】なお、本実施例では貯湯槽の最下部に設け
た給水口に連通する配管に接続する三方弁10から導出
された配管P3の構成について説明したが、このバイパ
ス配管P3の代わりに三方弁10からポンプ9に直接連
結される破線で示したバイパス配管P4を設けても同様
な効果を奏することが可能である。また、集熱器として
主に大気熱を利用するヒートポンプ式のものを使用した
例について説明したが、主に太陽熱を利用する太陽熱集
熱器を利用したものに適用させてもよく、また、切換弁
として電動式の三方弁を用いた例を示したが、例えばワ
ックスサーモ式などの温度式のものを使用してもよく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更し実施が可
能である。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明の給湯装置によれ
ば、集熱運転開始時、除霜運転時等において熱源として
貯湯槽内を湯を用いることがないので、貯湯槽内の湯の
温度を低下させることがなく、また従来のように湯の温
度を元の温度以上にするための手段や時間が不要となる
ので、そのための設備コストが不要となる上、消費電力
も少なくて済む優れた給湯装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る給湯装置の通常運転時を示す概略
構成図である。
【図2】本発明に係る給湯装置の除霜運転時を示す概略
構成図である。
【図3】従来の給湯装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 ・・・ 集熱器 2 ・・・ 圧縮機 3 ・・・ 四方弁 8 ・・・ 貯湯槽 9 ・・・ ポンプ 10 ・・・ 三方弁
(切換弁) 11 ・・・ 熱交換器 S ・・・ 給湯装置 P0,P1 ・・・ 往き配管 P3,P4 ・・・ バイパス配管 P5 ・・・ 戻り配管 T1,T2 ・・・ 温度センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換器と、貯湯槽と、前記熱交換器よ
    り前記貯湯槽側へ湯を流す往き配管と、貯湯槽側から熱
    交換器へ水を流す戻り配管とから成る給湯装置であっ
    て、前記往き配管の途中から前記戻り配管へ連通するバ
    イパス配管を切換弁を介して接続し、該切換弁の切換え
    により前記往き配管の湯を前記バイパス配管及び前記戻
    り配管を通して前記熱交換器に循環させるようにしたこ
    とを特徴とする給湯装置。
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